KR20200101653A - Refiner plate having vertical bar shape and manufacturing method for the same - Google Patents

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KR20200101653A KR1020190019772A KR20190019772A KR20200101653A KR 20200101653 A KR20200101653 A KR 20200101653A KR 1020190019772 A KR1020190019772 A KR 1020190019772A KR 20190019772 A KR20190019772 A KR 20190019772A KR 20200101653 A KR20200101653 A KR 20200101653A
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김철환
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Abstract

Disclosed are a refiner plate having a vertical bar shape to reduce energy consumption and improve properties of paper and a manufacturing method thereof. According to the present invention, the refiner plate having a vertical bar shape comprises a plurality of bars used for a paper manufacturing process and the refiner plates are faced to each other. The plurality of bars are formed on a faced surface of the refiner plate at intervals. The plurality of bars are a plurality of vertical bar having a rectangular cross-section and a vertical bar plate including the plurality of vertical bars comprises 0.5-0.57 wt% of carbon (C), 0.65-0.75 wt% of silicon (Si), 0.82-0.92 wt% of manganese (Mn), 0.012-0.015 wt% of phosphorus (P), 0.028-0.033 wt% of sulfur (S), 1.21-1.35 wt% of nickel (Ni), 14.0-15.2 wt% of chrome (Cr), 0.05-0.08 wt% of vanadium (V), 0.38-0.43 wt% of molybdenum (Mo), and the remainder being iron (Fe).

Description

수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트 및 그 제조방법 {Refiner plate having vertical bar shape and manufacturing method for the same}Refiner plate having vertical bar shape and manufacturing method for the same {Refiner plate having vertical bar shape and manufacturing method for the same}

본 발명은 에너지 절감 및 종이 물성 개선이 가능한 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a refiner plate having a vertical bar shape capable of saving energy and improving paper properties, and a method of manufacturing the same.

제지산업은 자본집약적 산업이자 장치산업이며 에너지 다소비 산업이다. 이러한 특성에도 불구하고 이윤을 창출하고 시장 수요에 맞는 제품을 생산하는 것은 제지산업이 갖는 지속적 요구이고 이에 부응하기 위해서는 공장의 설비를 항상 최상의 상태로 유지하여 최고 품질의 종이를 생산할 필요성이 있다.The paper industry is a capital-intensive industry, equipment industry, and energy-intensive industry. Despite these characteristics, it is the continuous demand of the paper industry to generate profits and produce products that meet market demand, and in order to meet the demands, it is necessary to maintain the facilities of the factory in the best condition at all times to produce the best quality paper.

일반적으로 제지공정은 슬러리 상태의 섬유들과 함께, 충전제, 그리고 기타 첨가제를 포함하는 부원료가 관여하는 습부공정 (wet-end process)과 수분이 거의 제거된 상태의 건조된 종이를 다루는 건부공정 (dry-end process)으로 나뉠 수 있다. 보통 습부공정이라 함은 침엽수 화학펄프와 활엽수 화학펄프를 리파이닝한 후 열기계펄프와 파지, 그리고 세이브올 장치에서 회수된 지료 등을 함께 혼합하는 블렌드 체스트(blend chest or mixing chest)를 거쳐 머신체스트(machine chest)를 통과한다. 머신체스트에서 나온 지료는 여수도와 지합 조절을 위해 마지막 리파이닝 단계를 한 번 더 거친 후 지료통(sutff box)을 통과할 때까지 약 3-5%의 농도가 유지되는 고농도 지료조성 (thick-stock preparation) 공정을 구성한다. 지료통을 벗어난 지료는 팬 펌프를 거치면서 사일로에서 공급되는 백수와 혼합되어 1% 이하의 농도로 희석되는 저농도 지료조성(thin-stock preparation) 공정이 시작되는데 여기서부터 지료 중의 이물질을 제거하는 클리너 및 스크린 공정, 그리고 지료 중의 공기를 제거하는 탈기 장치(deaerator), 지료의 압력 맥동을 안정화시켜 주는 감쇠기(attenuator) 등으로 구성되고 이 과정을 지료도입부(stock approach system)라고도 한다. 지료 도입부를 통과한 지료는 초지기의 헤드박스를 지나 초조 공정을 거쳐 프레스 공정을 거치면서 지료 중에 포함된 수분이 제거되는데 지료조성공정부터 프레스 공정까지를 습부공정이라 일컫는다. 반면에 건부공정은 건조부부터 캘린더링를 거쳐 완정공정까지를 의미한다. In general, the papermaking process involves a wet-end process in which sub-materials including fillers and other additives are involved, along with fibers in a slurry state, and a dry-end process that deals with dried paper in a state where moisture is almost removed. -end process). In general, the wet process is a machine chest through a blend chest or mixing chest in which the chemical pulp of softwood and the chemical pulp of hardwood are refined, and then the thermomechanical pulp and paper, and the paper recovered from the saveall device are mixed together. machine chest). The stock from the machine chest undergoes one more final refining step to control the freeness and formation, and then a thick-stock preparation that maintains a concentration of about 3-5% until it passes through the sutff box. ) Make up the process. The thin-stock preparation process in which the paper material that has left the paper stock is mixed with white water supplied from the silo while passing through a fan pump and is diluted to a concentration of 1% or less begins. It consists of a screen process, a deaerator that removes air from the stock, and an attenuator that stabilizes the pressure pulsation of the stock, and this process is also called a stock approach system. The stock that has passed through the stock introduction part passes through the head box of the paper machine, goes through the papermaking process, and then goes through the press process, and moisture contained in the stock is removed. From the stock composition process to the press process, the wet process is called. On the other hand, the dry part process means from the drying part through the calendering process to the completion process.

이러한 제지공정은 에너지 다소비 공정으로 각 공정별로 매우 상이한 에너지 소모율을 나타내고 있는데 그 중에서 지료조성영역이 전체 제지공정의 41%에 해당하는 가장 많은 에너지를 소모하고 있다. 지료조성단계 중에서도 리파이닝 단계가 가장 많은 에너지 소모가 일어나는 공정이다. 따라서 리파이닝 단계 동안 에너지 소모를 감소시키는 것은 제지업체가 안고 있는 가장 큰 숙제라 할 수 있다.This paper-making process is an energy-consuming process and shows very different energy consumption rates for each process. Among them, the paper composition area consumes the most energy, which is 41% of the total paper-making process. Among the stock composition stages, the refining stage is the process that consumes the most energy. Therefore, reducing energy consumption during the refining phase is the biggest challenge for papermakers.

지료조성공정은 모든 제지공정 중에서 종이의 최종 물성을 결정하는 가장 중요한 공정이라 할 수 있는데 여기에는 해리, 디플레이킹, 리파이닝, 세이브올, 농축, 클리닝, 탈기, 스크리닝 등과 같이 다양한 공정들이 순차적으로 적용되고 있다. 이러한 공정들 중에서 가장 많은 에너지를 소모하는 공정이 바로 리파이닝이라 할 수 있다. 리파이닝에 사용되는 장치는 더블 디스크 리파이너(double disk refiner)와 원추형 리파이너(conical refiner)가 사용된다. 리파이닝은 고정된 디스크와 마주하고 있는 회전하는 금속 디스크 플레이트 사이로 슬러리 상태의 섬유들이 들어가면서 세 가지 주요한 변화가 일어난다. 첫째로, 리파이닝 동안 섬유벽의 일차벽과 이차벽이 벗겨지면서 섬유벽의 결합이 깨지고 그 사이로 물이 흡수되면서 섬유의 팽윤(swelling) 및 수화(hydration)가 일어난다. 팽윤된 섬유들은 초지 공정에서 섬유의 수축(collapse)이 일어나 섬유간 결합 면적 증가에 영향을 미치면서 섬유간 수소결합에 긍정적인 기여를 하게 된다. 두 번째로 섬유를 구성하는 피브릴(fibril)들이 벗겨지면서 미세분(fines)이 생성된다. 마지막으로 섬유들이 끊어지고 잘라지면서 섬유들의 길이가 짧아지고, 이들 섬유들로 인해 종이의 균일성 혹은 지합이 개선된다.The stock composition process can be said to be the most important process that determines the final properties of paper among all papermaking processes, and various processes such as dissociation, deflaking, refining, saveall, concentration, cleaning, degassing, and screening are applied sequentially. Has become. Among these processes, the process that consumes the most energy can be called refining. The apparatus used for refining is a double disk refiner and a conical refiner. Refining takes place in three major changes as the slurry fibers enter between a fixed disk and a rotating metal disk plate facing each other. First, as the primary wall and the secondary wall of the fiber wall are peeled off during refining, the bond between the fiber wall is broken and water is absorbed therebetween, resulting in swelling and hydration of the fiber. The swollen fibers have a positive contribution to hydrogen bonds between fibers while having an effect on an increase in the bonding area between fibers due to the collapse of the fibers in the papermaking process. Secondly, the fibrils constituting the fiber are peeled off and fines are generated. Finally, as the fibers are broken and cut, the length of the fibers is shortened, and these fibers improve the uniformity or formation of the paper.

리파이닝 시 지료 농도를 증가시키면 리파이너 플레이트의 홈에서 와류 유동이 더 느려져서 섬유들의 응집이 증가하게 되므로 더 거친 바 패턴(즉, 홈의 폭이 넓은 바 패턴)을 갖는 플레이트를 사용해야 한다. Increasing the stock concentration during refining slows the vortex flow in the grooves of the refiner plate and increases the aggregation of fibers, so a plate having a coarser bar pattern (ie, a bar pattern with a wide groove) should be used.

그러나 종래기술에 의한 리파이너의 구조는 기존의 기술내용을 답습하는 형태로 이루어지기 때문에 효율적인 리파이너의 개발과 성능 향상이 이루어지지 않은 문제점이 있었다.However, since the structure of the refiner according to the prior art is made in a form that follows the existing technical content, there is a problem in that the development of an efficient refiner and performance improvement have not been made.

등록특허 10-1811776Registered Patent 10-1811776

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원가절감과 품질향상에 도움을 주기 위하여 중소제지업체에 최적화된 리파이너 플레이트를 개발하고자 하는 바, 이를 위해 현재 사용 중인 쐐기형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트 대신에 수직형 바 형상을 리파이너 플레이트를 개발함으로써 장섬유로 이루어진 침엽수 펄프를 리파이닝할 때 리파이닝 에너지 절감과 종이 물성에 기여할 수 있는 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve these problems, and to develop a refiner plate optimized for small and medium-sized paper makers to help reduce cost and improve quality, and for this purpose, a refiner having a wedge-shaped bar shape currently in use By developing a refiner plate having a vertical bar shape instead of a plate, it is to provide a refiner plate having a vertical bar shape that can contribute to reducing refining energy and paper properties when refining softwood pulp made of long fibers, and a method of manufacturing the same.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 제지공정에서 사용되는 복수개의 바를 구비하고 서로 마주보도록 장착되는 플레이트를 갖는 리파이너로서, 상기 리파이너의 서로 마주보는 플레이트의 표면에는 간격을 가지고 상기 복수개의 바가 형성되고, 상기 복수개의 바는 그 단면이 직육면체형으로 이루어지는 복수개의 수직형 바 형태로 형성되되, 상기 복수개의 수직형 바를 포함하는 수직형 바 플레이트는 중량%로 탄소(C) 0.5-0.57, 규소(Si) 0.65-0.75, 망간(Mn) 0.82-0.92, 인(P) 0.012-0.015, 황(S) 0.028-0.033, 니켈(Ni) 1.21-1.35, 크롬(Cr) 14.0-15.2, 바나듐(V) 0.05-0.08, 몰리브덴(Mo) 0.38-0.43, 잔량 철(Fe)로 이루어질 수 있다.As a specific means for achieving the above object, the present invention is a refiner having a plurality of bars used in a papermaking process and having a plate mounted to face each other, wherein the plurality of plates have a gap on the surfaces of the plates facing each other of the refiner. Bars are formed, and the plurality of bars are formed in the form of a plurality of vertical bars having a rectangular parallelepiped shape, and the vertical bar plate including the plurality of vertical bars is carbon (C) 0.5-0.57 in weight% , Silicon (Si) 0.65-0.75, manganese (Mn) 0.82-0.92, phosphorus (P) 0.012-0.015, sulfur (S) 0.028-0.033, nickel (Ni) 1.21-1.35, chromium (Cr) 14.0-15.2, vanadium (V) 0.05-0.08, molybdenum (Mo) 0.38-0.43, the balance may be made of iron (Fe).

바람직하게는, 상기 복수개의 수직형 바는 바의 폭 : 바 사이 홈 : 홈 깊이의 비율이 3-5.5 : 3-7 : 7-10일 수 있다.Preferably, in the plurality of vertical bars, the ratio of the width of the bar: the groove between the bars: the groove depth may be 3-5.5: 3-7: 7-10.

바람직하게는, 상기 수직형 바 플레이트는 림 형태로 이루어지되, 120도 각도를 가지는 3개의 세그먼트 혹은 60도의 각도로 6개의 세그먼트로 이루어질 수 있다.Preferably, the vertical bar plate is formed in a rim shape, but may be formed of three segments having an angle of 120 degrees or six segments having an angle of 60 degrees.

바람직하게는, 상기 세그먼트에 형성되는 수직형 바는 중심 방사선에 대하여 일정 각도 기울어지도록 형성될 수 있다.Preferably, the vertical bar formed in the segment may be formed to be inclined at an angle with respect to the central radiation.

바람직하게는, 상기 세그먼트는 방사선을 따라 복수개의 구역으로 구획되고, 각 구역에 형성되는 수직형 바는 인접하는 구역의 수직형 바와 다른 각도로 방사선에 대하여 기울어지도록 형성될 수 있다.Preferably, the segment is divided into a plurality of zones along the radiation, and a vertical bar formed in each zone may be formed to be inclined with respect to the radiation at an angle different from that of an adjacent zone.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 제지공정에서 사용되는 복수개의 바를 구비하고 서로 마주보도록 장착되는 플레이트를 갖는 리파이너를 제조하는 방법으로서, 금형을 이용하여 밀랍으로 왁스 패턴을 만든 다음, 이것을 에틸실리게이트와 모래, 그리고 물을 배합한 슬러리로 두껍게 덮고 수분을 제거하는 단계; 상기 왁스 패턴을 온도와 압력이 일정하게 조절되어 있는 왁스 제거용 용기에 넣고 밀랍을 용해하는 단계; 및 탈 납 후 완성된 플레이트 주형을 고온에서 소성시켜 사형을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.As a specific means for achieving the above object, the present invention is a method of manufacturing a refiner having a plate mounted so as to face each other and having a plurality of bars used in a papermaking process, and a wax pattern is made out of beeswax using a mold, and then , The step of thickly covering this with a slurry containing ethyl silicate, sand, and water to remove moisture; Dissolving the beeswax by placing the wax pattern in a container for removing wax in which temperature and pressure are constantly adjusted; And producing a sand mold by firing the finished plate mold at a high temperature after de-leading.

바람직하게는, 상기 밀랍을 용해하는 단계는 온도 100-150℃, 압력 6-10 kg/cm2에서 이루어질 수 있다.Preferably, the step of dissolving the beeswax may be performed at a temperature of 100-150°C and a pressure of 6-10 kg/cm 2 .

바람직하게는, 상기 사형을 제조하는 단계는 온도 1000-1050℃에서 이루어질 수 있다.Preferably, the step of preparing the sand mold may be performed at a temperature of 1000-1050°C.

바람직하게는, 상기 수직형 바 플레이트는 중량%로 탄소(C) 0.5-0.57, 규소(Si) 0.65-0.75, 망간(Mn) 0.82-0.92, 인(P) 0.012-0.015, 황(S) 0.028-0.033, 니켈(Ni) 1.21-1.35, 크롬(Cr) 14.0-15.2, 바나듐(V) 0.05-0.08, 몰리브덴(Mo) 0.38-0.43, 잔량 철(Fe)로 이루어질 수 있다.Preferably, the vertical bar plate is carbon (C) 0.5-0.57, silicon (Si) 0.65-0.75, manganese (Mn) 0.82-0.92, phosphorus (P) 0.012-0.015, sulfur (S) 0.028 in weight percent It may be made of -0.033, nickel (Ni) 1.21-1.35, chromium (Cr) 14.0-15.2, vanadium (V) 0.05-0.08, molybdenum (Mo) 0.38-0.43, and the balance iron (Fe).

바람직하게는, 상기 복수개의 바는 바의 폭 : 바 사이 홈 : 홈 깊이의 비율이 3-5.5 : 3-7 : 7-10일 수 있다.Preferably, in the plurality of bars, the ratio of the width of the bar: the groove between the bars: the groove depth may be 3-5.5: 3-7: 7-10.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention as described above has the following effects.

본 발명은 장섬유로 이루어진 침엽수 펄프를 리파이닝할 때 리파이닝 에너지 절감과 종이 물성에 기여할 수 있다.The present invention can contribute to reducing refining energy and paper properties when refining softwood pulp made of long fibers.

도 1은 본 발명에 의한 수직형 바 플레이트의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 수직형 바 플레이트의 세그먼트 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 수직형 바 플레이트의 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 리파이너 바의 cutting edge length 계산 방법에 관한 표이다.
도 5는 수직형 바와 쐐기형 바의 유량 손실률 비교 그래프이다.
도 6은 수직형 바와 쐐기형 바의 여수도 비교 그래프이다.
도 7은 쐐기형 바와 수직형 바의 보수도 비교 그래프이다.
도 8은 수직형 바와 쐐기형 바로 리파이닝된 펄프 섬유의 벌크 비교 그래프이다.
도 9는 수직형 바와 쐐기형 바로 리파이닝된 종이의 인장강도 비교 그래프이다.
도 10은 리파이닝을 통해 만들어진 피브릴과 리파이닝된 섬유들 사이의 결합 사진이다.
도 11은 쐐기형 바와 수직형 바로 리파이닝된 종이의 파열강도 비교 그래프이다.
도 12는 수직형 바와 쐐기형 바로 리파이닝된 종이의 인열강도 비교 그래프이다.
도 13은 수직형 바와 쐐기형 바로 리파이닝한 섬유의 평균 섬유장과 미세분 함량 비교 그래프로서, 평균 섬유장 비교 그래프이고, 도 14는 미세분 함량 그래프이다.
1 is a perspective view of a vertical bar plate according to the present invention.
2 is a perspective view of a segment of a vertical bar plate according to the present invention.
3 is a partial cross-sectional view of a vertical bar plate according to the present invention.
4 is a table showing a method of calculating the cutting edge length of a refiner bar according to the present invention.
5 is a graph showing a comparison graph of the flow rate loss between a vertical bar and a wedge bar.
6 is a graph showing the degree of freeness of a vertical bar and a wedge bar.
7 is a comparison graph of a wedge-shaped bar and a vertical bar.
8 is a bulk comparison graph of pulp fibers refined with vertical bars and wedge bars.
9 is a graph comparing tensile strength of paper refined with vertical bar and wedge bar.
10 is a photograph of a bond between fibrils made through refining and refining fibers.
11 is a graph comparing the bursting strength of the refined paper with a wedge-shaped bar and a vertical bar.
12 is a graph comparing tear strength of refined paper with vertical bar and wedge bar.
13 is a graph showing a comparison of average fiber length and fines content of fibers refined with vertical bars and wedge-shaped bars, and is a graph showing a comparison of average fiber lengths, and FIG. 14 is a graph of fines content.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the possibility of addition or presence of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof is not preliminarily excluded. In addition, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the case where the other part is "directly above", but also the case where there is another part in the middle. Conversely, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be "under" another part, this includes not only the case where the other part is "directly below", but also the case where there is another part in the middle.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트를 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a refiner plate having a vertical bar shape according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

본 발명의 제1실시예에 따른 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트(10)는 제지공정에서 사용되는 복수개의 바(11a)를 구비하고 서로 마주보도록 장착되는 플레이트를 갖는 리파이너이다.The refiner plate 10 having a vertical bar shape according to the first embodiment of the present invention is a refiner including a plurality of bars 11a used in a papermaking process and having plates mounted to face each other.

이러한 본 발명에 따른 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트(10)는, 도 1 및 도 3을 참고하면, 상기 리파이너의 서로 마주보는 플레이트(10)의 표면에는 간격을 가지고 상기 복수개의 바(11a)가 형성되고, 상기 복수개의 바(11a)는 그 단면이 직육면체형으로 이루어지는 복수개의 수직형 바 형태로 형성되되, 상기 복수개의 수직형 바(11a)를 포함하는 수직형 바 플레이트(10)는 중량%로 탄소(C) 0.5-0.57, 규소(Si) 0.65-0.75, 망간(Mn) 0.82-0.92, 인(P) 0.012-0.015, 황(S) 0.028-0.033, 니켈(Ni) 1.21-1.35, 크롬(Cr) 14.0-15.2, 바나듐(V) 0.05-0.08, 몰리브덴(Mo) 0.38-0.43, 잔량 철(Fe)로 이루어질 수 있다.The refiner plate 10 having a vertical bar shape according to the present invention, referring to FIGS. 1 and 3, has a gap on the surface of the plate 10 facing each other of the refiner, and the plurality of bars 11a Is formed, and the plurality of bars (11a) is formed in the form of a plurality of vertical bars having a rectangular parallelepiped shape, and the vertical bar plate 10 including the plurality of vertical bars (11a) has a weight In% carbon (C) 0.5-0.57, silicon (Si) 0.65-0.75, manganese (Mn) 0.82-0.92, phosphorus (P) 0.012-0.015, sulfur (S) 0.028-0.033, nickel (Ni) 1.21-1.35, It may be made of chromium (Cr) 14.0-15.2, vanadium (V) 0.05-0.08, molybdenum (Mo) 0.38-0.43, and the balance iron (Fe).

이때, 상기 수직형 바 플레이트(10)는 아래의 표 1과 같은 비율로 실제 제작될 수 있다.In this case, the vertical bar plate 10 may be actually manufactured in a ratio as shown in Table 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

이때, 상기 복수개의 수직형 바(11a)는 바의 폭(A) : 바 사이 홈(B) : 홈 깊이(C)의 비율이 3-5.5 : 3-7 : 7-10일 수 있다.At this time, the plurality of vertical bars 11a may have a ratio of the width (A) of the bar: the groove between the bars (B): the depth of the groove (C) is 3-5.5: 3-7: 7-10.

이때, 본 실시예에서는 상기 복수개의 수직형 바는 바의 폭 : 바 사이 홈 : 홈 깊이의 비율이 1 : 1 : 2로 제작하였다.At this time, in the present embodiment, the plurality of vertical bars were manufactured in a ratio of the width of the bar: the groove between the bars: the depth of the groove of 1:1.

도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 수직형 바 플레이트(10)는 링 형태로 이루어지되, 120도 각도를 가지는 3개의 세그먼트(11)로 이루어진다.1 and 2, the vertical bar plate 10 is formed in a ring shape, but consists of three segments 11 having an angle of 120 degrees.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 상기 세그먼트(11)에 형성되는 수직형 바(11a)는 중심 방사선에 대하여 일정각도 기울어지도록 형성된다.1 to 3, the vertical bar 11a formed on the segment 11 is formed to be inclined at a certain angle with respect to the center radiation.

이때, 상기 세그먼트(11)는 방사선을 따라 복수개의 구역, 여기서는 5개로 구획되고, 각 구역에 형성되는 수직형 바(11a)는 인접하는 구역의 수직형 바와 다른 각도로 방사선에 대하여 기울어지도록 형성된다.At this time, the segment 11 is divided into a plurality of zones, here 5, along the radiation, and the vertical bars 11a formed in each zone are formed to be inclined with respect to the radiation at an angle different from that of the adjacent zone. .

한편, 상술한 본 발명에 의한 수직형 바 플레이트 제조방법은, 제지공정에서 사용되는 복수개의 바(11a)를 구비하고 서로 마주보도록 리파이너에 장착되는 수직형 플레이트(10) 제조방법에 관한 것이다.Meanwhile, the above-described method for manufacturing a vertical bar plate according to the present invention relates to a method for manufacturing a vertical plate 10 provided with a plurality of bars 11a used in a paper making process and mounted on a refiner to face each other.

본 발명에 의한 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트 제조방법은 금형을 이용하여 밀랍으로 왁스 패턴을 만든 다음, 이것을 에틸실리게이트와 모래, 그리고 물을 배합한 슬러리로 두껍게 덮고 수분을 제거하는 단계와, 상기 왁스 패턴을 온도와 압력이 일정하게 조절되어 잇는 왁스 제거용 용기에 넣고 밀랍을 용해하는 단계와, 탈 납 후 완성된 플레이트 주형을 고온에서 소성시켜 사형을 제조하는 단계를 포함한다.The method for manufacturing a refiner plate having a vertical bar shape according to the present invention comprises the steps of making a wax pattern with beeswax using a mold, and then thickly covering it with a slurry of ethyl silicate, sand, and water to remove moisture, And dissolving the beeswax by placing the wax pattern in a container for removing wax in which the temperature and pressure are constantly controlled, and firing the finished plate mold at high temperature after dewaxing to produce a sand mold.

이때, 상기 밀랍을 용해하는 단계는 온도 100-150℃, 압력 6-10 kg/cm2에서 이루어진다.At this time, the step of dissolving the beeswax is performed at a temperature of 100-150°C and a pressure of 6-10 kg/cm 2 .

이때, 상기 사형을 제조하는 단계는 온도 1000-1050℃에서 이루어진다.At this time, the step of manufacturing the sand mold is performed at a temperature of 1000-1050°C.

이때, 상기 수직형 바 플레이트(10)는 중량%로 탄소(C) 0.5-0.57, 규소(Si) 0.65-0.75, 망간(Mn) 0.82-0.92, 인(P) 0.012-0.015, 황(S) 0.028-0.033, 니켈(Ni) 1.21-1.35, 크롬(Cr) 14.0-15.2, 바나듐(V) 0.05-0.08, 몰리브덴(Mo) 0.38-0.43, 잔량 철(Fe)로 이루어진다.At this time, the vertical bar plate 10 is carbon (C) 0.5-0.57, silicon (Si) 0.65-0.75, manganese (Mn) 0.82-0.92, phosphorus (P) 0.012-0.015, sulfur (S) in weight percent It consists of 0.028-0.033, nickel (Ni) 1.21-1.35, chromium (Cr) 14.0-15.2, vanadium (V) 0.05-0.08, molybdenum (Mo) 0.38-0.43, and the balance iron (Fe).

이때, 상기 복수개의 바는 바의 폭(A) : 바 사이 홈(B) : 홈 깊이(C)의 비율이 3-5.5 : 3-7 : 7-10일 수 있다.At this time, the plurality of bars may have a ratio of the width (A) of the bar: the groove between the bars (B): the depth of the groove (C) is 3-5.5: 3-7: 7-10.

이하, 본 발명에 의한 수직형 바 플레이틀 갖는 리파이너와 종래 소위 쐐기형 플레이트를 갖는 리파이너의 성능을 비교 결과는 다음과 같다.Hereinafter, a comparison result of the performance of a refiner having a vertical bar plate according to the present invention and a refiner having a conventional so-called wedge-shaped plate is as follows.

먼저, 종래 쐐기형 바와 본 발명에 따른 수직형 바의 성능시험을 위해 진주 M제지공장에서 사용하는 침엽수 표백크라프트 펄프를 사용하였다. 침엽수 펄프는 실험실용 Valley beater에서 1.57%의 농도에서 완전히 해리시켰고, 해리 후 약 3% 농도로 농축시킨 후 리파이닝에 이용하였다.First, for the performance test of the conventional wedge-shaped bar and the vertical bar according to the present invention, the softwood bleached kraft pulp used in Jinju M paper mill was used. The softwood pulp was completely dissociated at a concentration of 1.57% in a laboratory valley beater, and concentrated to about 3% concentration after dissociation, and then used for refining.

리파이닝 및 초지는, 쐐기형 바 플레이트와 수직형 바 플레이트의 성능 시험을 위해 실험실용 single disk refiner를 사용하였다. 쐐기형 바의 치수는 바 폭 4 mm, 홈 폭 4 mm, 홈 깊이 6.5 mm였다. 리파이닝은 펄프 지료의 여수도가 100 mL가 될 때까지 실시하였고, 각 리파이닝 단계별로 지료 투입량과 리파이닝 에너지를 측정하였다. 각 단계별 리파이닝이 끝나면 해당 지료를 FQA-360(Fiber Quality Analyzer, Optest, Candada)에 투입하여 길이가중치 평균 섬유장(mm)과 미세분 함량을 측정하였고, ISO 23714에 근거하여 펄프 섬유의 보수도(water retention value)를 측정하였다. For refining and papermaking, a laboratory single disk refiner was used to test the performance of wedge-shaped and vertical bar plates. The dimensions of the wedge-shaped bar were bar width 4 mm, groove width 4 mm, and groove depth 6.5 mm. Refining was carried out until the freeness of the pulp stock reached 100 mL, and the amount of paper input and the refining energy were measured at each refining step. After each step of refining was completed, the paper was put into FQA-360 (Fiber Quality Analyzer, Optest, Candada) to measure the length weighted average fiber length (mm) and fines content.Based on ISO 23714, the repair degree of pulp fiber ( water retention value) was measured.

또한 각 단계별 리파이닝이 완료되면 ISO 5629-1에 근거하여 사각수초지기를 이용하여 평량 70 g/m2의 종이를 제조하였고, 제조된 종이는 리파이닝이 종이의 물리적 성질에 미치는 영향을 비교하기 위하여 인장강도, 인열강도, 파열강도, 벌크 등을 ISO 1924-2, ISO 1974, ISO 2758, ISO 534에 근거하여 측정하였다. In addition, when refining by each step was completed, paper with a basis weight of 70 g/m 2 was manufactured using a square paper machine based on ISO 5629-1, and the manufactured paper was stretched to compare the effect of refining on the physical properties of paper Strength, tear strength, burst strength, and bulk were measured based on ISO 1924-2, ISO 1974, ISO 2758, and ISO 534.

가. 수직형 바와 쐐기형 바의 cutting edge length (CEL) 비교end. Comparison of cutting edge length (CEL) between vertical bar and wedge bar

주조 방식을 통하여 도 1에 나타낸 것과 같은 침엽수 펄프용 수직형 바 플레이트를 제조하여 쐐기형 바와의 물성 비교에 이용하였다. 이들 리파이너의 회전속도 1,218 rpm에서 각 리파이닝 단계마다 소요된 리파이닝 에너지(specific refining energy, kWh/t)를 아래의 수식 1에 의해 측정하였고, 리파이너 바의 CEL은 수식 2를 이용하여 도 3과 같이 계산하였다.A vertical bar plate for softwood pulp as shown in FIG. 1 was manufactured through a casting method and used for comparison of physical properties with a wedge-shaped bar. The refining energy (kWh/t) required for each refining step at a rotational speed of 1,218 rpm of these refiners was measured by Equation 1 below, and the CEL of the refiner bar was calculated as shown in FIG. 3 using Equation 2. I did.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서 Ptot = 총 리파이너 부하 동력 (kW)Where P tot = total refiner load power (kW)

P0 = 리파이너 무부하 동력 (kW)P 0 = Refiner no-load power (kW)

f = 유량 (L/h) f = flow rate (L/h)

c = 지료 농도 (t/L) (based on oven-dried pulp weight). c = stock concentration (t/L) (based on oven-dried pulp weight).

또한 리파이너 플레이트의 Cutting Edge Length (CEL, m/rev)는 플레이트의 각 세그먼트 (segment)의 바 길이에 따라서 도 4와 같이 3-4 영역으로 분할한 후 각 영역별 바의 개수와 길이를 이용하여 아래의 수식 2로 계산하였다.In addition, the cutting edge length (CEL, m/rev) of the refiner plate is divided into 3-4 areas as shown in Fig. 4 according to the bar length of each segment of the plate, and then the number and length of bars for each area are used. It was calculated by Equation 2 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서 CELzonex = 영역 x에서의 cutting edge length (m/rev)Where CEL zonex = cutting edge length in zone x (m/rev)

Nrotorx = 영역 x에서 회전자 바의 총 개수 N rotorx = total number of rotor bars in area x

Nstatorx = 영역 x에서 고정자 바의 총 개수N statorx = total number of stator bars in area x

Lx = 영역 x에서 바의 길이 (m).L x = length of bar in area x (m).

CEL은 펄프 섬유에 대한 리파이닝의 세기(intensity)를 결정하는데 매우 중요한 인자이고, CEL를 이용하여 리파이닝의 세기를 나타내는 지표로 이용되는 리파이너의 specific edge load (SEL)를 계산할 수 있다. 여기서 쐐기형 바의 CEL은 590.8 m/rev이고, 수직형 바의 CEL은 706.9 m/rev로 계산되었고, 수직 바의 CEL이 쐐기형 바의 CEL보다 약 20% 정도 큰 값을 나타내어 침엽수 펄프용 리파이너 플레이트임에도 불구하고 쐐기형 바 플레이트보다 저강도 리파이닝이 가능할 것으로 판단되었다. CEL is a very important factor in determining the intensity of refining for pulp fibers, and CEL can be used to calculate the specific edge load (SEL) of a refiner used as an index indicating the intensity of refining. Here, the CEL of the wedge bar is 590.8 m/rev, the CEL of the vertical bar is calculated as 706.9 m/rev, and the CEL of the vertical bar is about 20% larger than the CEL of the wedge bar, so the refiner for softwood pulp Despite the plate, it was judged that it would be possible to refining with lower strength than the wedge-shaped bar plate.

나. 쐐기형 바와 수직형 바의 유량 비교I. Flow rate comparison of wedge bar and vertical bar

도 5는 쐐기형 바와 수직형 바를 이용하여 리파이닝하였을 때 지료의 유량 손실률을 비교한 그래프이다. 유량 손실률은 리파이너에 지료를 투입하였을 때 리파이너를 통과하여 배출되는 지료의 양을 계산하였고, 이를 각 통과횟수별로 누적하여 데이터를 산출하였다.5 is a graph comparing the flow rate loss rate of paper when refining using a wedge-shaped bar and a vertical bar. The flow rate loss rate was calculated by calculating the amount of paper discharged through the refiner when the paper material was put into the refiner, and this was accumulated for each number of passes to calculate data.

수직형 바는 바와 바 사이가 직사각형으로 되어 있어 유량 손실이 최소화될 수 있지만 쐐기형 바의 경우 바와 바 사이가 사다리꼴 형상을 하고 있어 바 사이를 통과하는 지료의 양이 줄어들 수밖에 없는 구조로 되어 있다. 쐐기형 바에서는 리파이닝이 진행되면서 바 사이를 통과하는 유량 감소율이 가파르게 증가하지만 수직형 바의 경우에는 그 증가 폭이 쐐기형 바에 비하여 더 느린 것을 확인할 수 있다. 따라서 제지업체의 입장에서는 동일 시간에 동일한 지료 공급량에 대하여 더 많은 양의 지료를 처리할 수 있기 때문에 생산성 측면에서 훨씬 더 유리한 이점을 누릴 수 있게 된다.The vertical bar has a rectangular shape between the bar and the bar to minimize the flow loss, but the wedge-shaped bar has a trapezoidal shape between the bar and the bar, which inevitably reduces the amount of stock passing between the bars. In the wedge-shaped bar, as refining proceeds, the rate of decrease in the flow rate passing between the bars increases sharply, but in the case of the vertical bar, the increase width is slower than that of the wedge-shaped bar. Therefore, a papermaker can enjoy a much more advantageous advantage in terms of productivity because it can process a larger amount of stock for the same stock supply at the same time.

다. 쐐기형 바와 수직형 바의 여수도 비교 All. Comparison of freeness of wedge bar and vertical bar

도 6은 동일한 침엽수 표백크라프트 펄프로 리파이닝하였을 때 일정 여수도에 도달할 때까지 소요되는 리파이닝 에너지를 비교한 그래프이다. 펄프의 여수도는 희석된 펄프 지료가 탈수되는 속도를 의미한다. 여수도가 높으면 지료의 탈수 속도가 더 빠름을 의미하고, 여수도가 낮으면 펄프 지료를 구성하는 셀룰로오스의 섬유들이 물과 수소결합하여 탈수되는 속도가 매우 느림을 의미한다. 리파이닝이 진행됨에 따라 펄프 섬유는 내외부 소섬화 (internal and external fibrillation), 섬유의 단락화 (fiber shortening), 미세 섬유의 발생 (fines formation) 등으로 인하여 여수도가 감소하게 된다.6 is a graph comparing the refining energy required until reaching a certain degree of freeness when refining with the same softwood bleached kraft pulp. The freeness of pulp refers to the rate at which the diluted pulp stock is dehydrated. If the freeness is high, it means that the dehydration rate of the stock is faster, and when the freeness is low, it means that the cellulose fibers constituting the pulp stock are hydrogen-bonded with water and dehydration speed is very slow. As the refining proceeds, the freeness of the pulp fibers decreases due to internal and external fibrillation, fiber shortening, and fines formation.

리파이너 플레이트 패턴을 제외하고 다른 운전 조건이 동일할 때 원하는 여수도까지 도달하는데 소요되는 에너지는 리파이너 바의 형상이나 예리도 등에 따라 달라진다. 즉, 리파이너 바 모서리의 예리도가 크면 클수록 특정 여수도까지 도달할 때까지 소요되는 시간이 줄어듦으로써 리파이닝 에너지를 줄일 수 있다. 도 6에서 보는 바와 같이 수직형 바와 쐐기형 바를 비교하였을 때 여수도 400 mL CSF까지 도달하는데 소요되는 에너지는 쐐기형 바가 약 4배 정도 더 많은 양의 에너지가 소모되었다. 따라서 제지업체의 원가절감 측면에서 새로운 형식의 수직형 바는 매우 긍정적인 기여를 할 수 있을 것으로 확인되었다. Except for the refiner plate pattern, when other operating conditions are the same, the energy required to reach the desired Yeosu-do varies depending on the shape or sharpness of the refiner bar. That is, as the sharpness of the edge of the refiner bar increases, the time required to reach a specific degree of freeness decreases, thereby reducing the refining energy. As shown in FIG. 6, when comparing the vertical bar and the wedge-shaped bar, the energy required to reach 400 mL CSF in Yeosu-do was about 4 times more energy consumed by the wedge-shaped bar. Therefore, it was confirmed that a new type of vertical bar could make a very positive contribution in terms of cost reduction for paper makers.

라. 쐐기형 바와 수직형 바의 보수도 비교la. Comparison of repair degree of wedge bar and vertical bar

도 7은 쐐기형 바와 수직형 바를 이용하여 동일한 침엽수 표백크라프트 펄프를 리파이닝할 때 각 리파이닝 단계별 보수도를 비교한 그래프이다. 펄프 섬유의 보수도라 함은 펄프 섬유가 물을 흡수하고 팽윤하는 능력을 나타내는 지표라 할 수 있다. 보수도가 높게 되면 크라프트 펄프의 결합 능력이 향상되어 종이의 물성 개선에 매우 도움이 된다. 수직형 바와 쐐기형 바로 침엽수 표백크라프트 펄프를 리파이닝하였을 때 각 리파이닝 단계별로 쐐기형 바에서 리파이닝된 펄프의 보수도가 조금씩 더 큰 값을 나타내었다. 보수도는 내외부 소섬유화 정도와 미세섬유의 함량에 의해 크게 영향을 받는데 쐐기형 바로 리파이닝된 섬유들이 섬유 단락화보다 내외부 소섬유화가 더 많이 일어나는 것으로 추정되고, 수직형 바의 경우에는 바 모서리의 예리도가 더 우수하여 미세분 발생이 더 많이 일어난 것으로 보인다. 쐐기형 바로 리파이닝된 침엽수 펄프가 섬유벽의 팽윤과 소섬유화로 인하여 펄프 섬유들의 보수 능력이 더 크게 향상된 것으로 보인다.FIG. 7 is a graph comparing the repair degree of each refining step when refining the same softwood bleached kraft pulp using a wedge-shaped bar and a vertical bar. The water retention of pulp fibers can be said to be an indicator of the ability of pulp fibers to absorb water and swell. When the water retention is high, the bonding ability of kraft pulp is improved, which is very helpful in improving the physical properties of paper. When refining the softwood bleached kraft pulp with a vertical bar and wedge-shaped bar, the repair degree of the pulp refined in the wedge-shaped bar at each refining step was slightly larger. The degree of water retention is largely influenced by the degree of internal and external fibrilization and the content of microfibres. It is estimated that fibers refined with wedge-shaped bars cause more internal and external fibrilization than fiber short-circuiting, and in the case of vertical bars, the sharpness of the bar edges. The degree is better, so it seems that more fines are generated. The softwood pulp refined with wedge-shaped bars appears to have a greater improvement in the repairing capacity of the pulp fibers due to the swelling and fibrilization of the fiber walls.

마. 쐐기형 바와 수직형 바의 벌크 비교 hemp. Bulk comparison of wedge bar and vertical bar

종이의 벌크(bulk)는 종이의 빳빳이 (stiffness)와 밀접한 관련이 있고, 원가 측면에서도 동일 평량에서 비교하였을 때 가급적이면 높게 유지될 필요가 있다. 도 8에서 보는 바와 같이 수직형 바와 쐐기형 바로 리파이닝된 펄프로 제조된 종이의 벌크를 비교하였을 때 리파이닝이 진행되면서 쐐기형 바가 각 리파이닝 단계별로 조금 더 높은 값을 나타내었다. 이는 리파이닝 동안 수직형 바가 쐐기형 바에 비하여 바 모서리의 예리도가 더 우수하기 때문에 펄프 섬유에 대한 단락화(shortening)를 많이 유도할 것이고, 이로 인해 미세 섬유들이 더 많이 발생하여 종이의 벌크에 부정적인 요인으로 작용하였던 것으로 추정된다. 종이의 벌크는 미세섬유의 양과 섬유간 수고결합의 정도에 의해 큰 영향을 받는다. The bulk of the paper is closely related to the stiffness of the paper, and in terms of cost, it needs to be kept as high as possible when compared at the same basis weight. As shown in FIG. 8, when comparing the bulk of the paper made of the pulp refined with the vertical bar and the wedge bar, the wedge bar exhibited a slightly higher value in each refining step as refining proceeded. This will induce a lot of shortening for the pulp fibers because vertical bars have better sharpness at the corners of the bars than wedge bars during refining, which causes more fine fibers to occur, which is a negative factor for the bulk of the paper. It is presumed to have worked. The bulk of paper is greatly influenced by the amount of microfibers and the degree of bonds between fibers.

결론적으로 새로이 개발된 수직형 바로 리파이닝을 할 때 종이의 벌크 감소를 최소화시키기 위해서는 라피이너 운전 조건에 대한 사전 데이터 확보가 매우 필요할 것으로 사료되었다.In conclusion, in order to minimize the reduction in the bulk of paper when refining the newly developed vertical bar, it is considered that it is very necessary to secure prior data on the operating conditions of the raffiner.

바. 쐐기형 바와 수직형 바의 인장강도 비교 bar. Comparison of tensile strength of wedge bar and vertical bar

도 9는 수직형 바와 쐐기형 바로 리파이닝된 침엽수 표백크라프트 펄프 섬유의 인장강도를 비교한 그래프이다. 종이의 인장강도는 섬유 강도, 섬유 길이, 섬유들간 수소결합에 의해 큰 영향을 받는다. 섬유간 수소결합은 펄프 섬유에 대한 리파이닝 처리를 하였을 때 펄프 섬유에 발생하는 내외부 소섬유화 정도, 섬유의 단락화 정도, 미세분 발생 정도 등에 의해 영향을 받게 된다. 종이의 인장강도 측정을 통하여 사용 중 인장 응력에 노출되는 종이의 가용성을 판단할 수 있게 된다. 따라서 종이의 인장강도를 최대로 유지하는 것이 종이 가공단계에서 발생할 수 있는 다양한 문제점을 사전에 방지하는 방법이 될 수 있다.9 is a graph comparing the tensile strength of softwood bleached kraft pulp fibers refined with a vertical bar and a wedge bar. The tensile strength of paper is greatly affected by fiber strength, fiber length, and hydrogen bonding between fibers. Hydrogen bonds between fibers are affected by the degree of internal and external fibrillation, the degree of short-circuiting of the fibers, and the degree of fine powder generated in the pulp fibers when the pulp fibers are subjected to refining treatment. By measuring the tensile strength of paper, it is possible to determine the availability of paper exposed to tensile stress during use. Therefore, maintaining the tensile strength of the paper to the maximum can be a method to prevent various problems that may occur in the paper processing step in advance.

수직형 바는 펄프 섬유에 대한 리파이닝 효과를 극대화함으로써 종이의 건조 단계에서 섬유간 결합력이 최대로 일어나게 하였고, 이로 인해 각 리파이닝 단계별로 쐐기형 바와 비교하면 최소 2배 이상 높은 인장강도가 발현되었다. 수직형 바로 펄프 지료가 통과하면서 리파이닝 동안 펄프 섬유에 일어날 수 있는 모든 긍정적 변화를 단시간 내에 일어나게 함으로써 인장강도의 발현속도를 매우 빠르게 하는데 기여하였다. 따라서 수직협 바는 기존 쐐기형 바에 비하여 강도 발현에 있어 매우 긍정적인 기여를 할 수 있을 것으로 판단되었다.The vertical bar maximized the refining effect on the pulp fibers, so that the bonding force between the fibers was maximized in the drying stage of the paper, and this resulted in a tensile strength that was at least twice as high as that of the wedge bar at each refining stage. As the pulp stock passes through the vertical bar, all the positive changes that can occur in the pulp fibers during refining occur within a short time, contributing to the very rapid development of tensile strength. Therefore, it was judged that the vertical narrow bar could contribute very positively to the strength development compared to the existing wedge-shaped bar.

도 10은 리파이닝 후 섬유 이차벽에서 탈층된 섬유 피브릴과 리파이닝된 섬유들이 서로 결합할 때 결합 면적이 증가하는 것을 보여주는 현미경 사진이다. 리파이닝 전에는 섬유의 수축으로 두 섬유들 사이에 일어나는 결합 면적이 리파이닝된 섬유들이 형성하는 면적들보다 작음을 알 수 있다. 또한 리파이닝 동안에 생성된 피브릴이나 미세분들이 섬유간 결합력 향상에 기여함으로써 결국 종이의 강도 개선에 긍정적 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.FIG. 10 is a micrograph showing an increase in a bonding area when fiber fibrils delaminated from a fiber secondary wall and refined fibers bond to each other after refining. It can be seen that before refining, the bonding area between the two fibers due to shrinkage of the fibers is smaller than the areas formed by the refined fibers. In addition, it is known that the fibrils or fine particles generated during refining contribute to the improvement of the bonding strength between the fibers, and thus have a positive effect on the improvement of the strength of the paper.

사. 쐐기형 바와 수직형 바의 종이 파열강도 비교four. Comparison of paper breaking strength of wedge bar and vertical bar

도 11은 쐐기형 바와 수직형 바로 각각 리파이닝이 된 침엽수 표백크라프트 펄프의 파열강도를 비교한 그래프이다. 인장강도에서 살펴본 바와 같이 리파이닝된 펄프 섬유들은 섬유 유연성이 증가하여 섬유들의 결합능력이 향상되고 이에 따라 종이의 강도가 향상된다. 쐐기형 바와 수직형 바 모두 리파이닝이 진행되면서 종이의 파열강도를 향상시키지만 수직형 바에서 리파이닝된 펄프의 파열강도가 더 빠르게 증가하였다. 따라서 특정 목표 값의 파열강도를 얻는데 소요되는 리파이닝 에너지는 수직형 바로 리파이닝하였을 때 짧은 시간 안에 목표 값을 달성할 수 있기 때문에 훨씬 더 절약할 수 있게 되고, 이로 인해 제조원가의 절감에도 기여하게 된다.11 is a graph comparing the bursting strength of softwood bleached kraft pulp that has been refined, respectively, with a wedge-shaped bar and a vertical bar. As shown in the tensile strength, the refined pulp fibers increase fiber flexibility, thereby improving the bonding ability of the fibers, thereby improving the strength of the paper. Both the wedge-shaped bar and the vertical bar improved the bursting strength of the paper as the refining proceeded, but the bursting strength of the pulp refined in the vertical bar increased more rapidly. Therefore, the refining energy required to obtain the rupture strength of a specific target value can be saved even more because the target value can be achieved in a short time when the vertical bar is refined, and this contributes to the reduction of manufacturing cost.

아. 쐐기형 바와 수직형 바의 인열강도 비교 Ah. Tear strength comparison of wedge bar and vertical bar

도 12는 수직형 바와 쐐기형 바로 리파이닝된 침엽수 표백크라프트 펄프 섬유의 인열강도를 비교한 그래프이다. 종이의 인열강도는 종이에 가해진 찢는 힘에 저항하는 정도를 나타내는데, 보통 리파이닝 정도, 섬유 자체의 강도, 섬유 길이, 충전제 양 등에 따라 달라진다. 이 중에서 리파이닝에 의한 섬유 길이의 변화와 섬유간 결합력의 변화에 민감하게 반응한다. 만약 장섬유가 많은 종이의 경우에는 찢는 힘이 가해졌을 때 관련 응력을 더 많은 섬유들과 더 많은 섬유 결합 부위 쪽으로 분포시킬 수 있지만, 단섬유들은 보다 더 작은 영역에 응력이 집중되어 쉽게 찢어지게 만든다. 12 is a graph comparing the tear strength of softwood bleached kraft pulp fibers refined with a vertical bar and a wedge bar. The tear strength of paper indicates the degree to which it resists the tearing force applied to the paper, which usually depends on the degree of refining, the strength of the fiber itself, the length of the fiber, and the amount of filler. Among these, it reacts sensitively to changes in fiber length and cohesion between fibers due to refining. In the case of paper with a lot of long fibers, when a tear force is applied, the associated stress can be distributed towards more fibers and more fiber bonds, but short fibers tend to concentrate the stress in a smaller area, making it easier to tear. .

도 12에서 보는 바와 같이 수직형 바와 쐐기형 바 모두 리파이닝 초기에는 섬유간 결합력 향상에 도움이 되는 내외부 소섬유화가 많이 유도되어 동일 리파이닝 에너지에 대해 유사한 인열강도 값을 나타내었지만 리파이닝이 더 진행되면서 더 날카로운 예리도를 갖는 수직형 바가 섬유 단락화를 더 많이 일으키면서 인열강도의 빠른 감소에 영향을 미침을 알 수 있었다. 따라서 수직형 바를 사용할 때에는 리파이닝 에너지에 대한 이상적인 제어를 통하여 인열강도의 감소를 최소화시킬 필요가 있다.As shown in Fig. 12, both the vertical bar and the wedge-shaped bar induced a lot of fibrilization inside and outside which helps to improve the bonding force between fibers at the initial stage of refining, and thus showed similar tear strength values for the same refining energy. It was found that the vertical bar with sharp sharpness caused more short-circuiting of the fibers and affected the rapid decrease of tear strength. Therefore, when using a vertical bar, it is necessary to minimize the decrease in tear strength through ideal control over the refining energy.

자. 쐐기형 바와 수직형 바의 평균 섬유장과 미세분 함량 비교 character. Comparison of average fiber length and fines content of wedge-shaped bar and vertical bar

도 13 및 도 14는 침엽수 표백크라프트 펄프를 쐐기형 바와 수직형 바로 각각 리파이닝한 후 길이가중치 평균섬유장과 미세분(0.2 mm 이하) 함량을 비교한 그래프이다. 13 and 14 are graphs comparing the length-weighted average fiber length and fines (0.2 mm or less) content after refining the softwood bleached kraft pulp, respectively, with a wedge-shaped bar and a vertical bar.

수직형 바와 쐐기형 바 모두 리파이닝과 함께 평균 섬유장의 감소가 이루어지는데 매우 유사한 속도로 감소하였다. 리파이닝으로 인한 섬유 길이의 감소가 일어나기는 하지만 섬유 길이의 손실 자체가 우려했던 것보다 훨씬 더 완화된 조건에서 일어난 것으로 해석할 수 있다. Both the vertical bar and the wedge bar reduced the average fiber length with refining, which decreased at a very similar rate. Although the reduction in fiber length due to refining occurs, the loss in fiber length itself can be interpreted as occurring under conditions much more mitigated than feared.

하지만 미세분 함량에 있어서는 큰 차이를 보이는데 리파이닝이 진행되면서 수직형 바에서 리파이닝된 펄프 섬유의 미세분 함량이 쐐기형 바에서 리파이닝된 펄프 섬유에 비해서 훨씬 더 빠르게 증가하기 시작하였다. 이것은 수직형 바 모서리 예리도가 쐐기형에 비해서 훨씬 더 우수하므로 펄프 섬유가 바와 바 사이를 통과하면서 바의 회전에 의해 섬유의 일ㅇ이차벽으로부터 피브릴들이 대량으로 탈리되는 것에서 그 원인은 찾을 수 있다. However, there is a big difference in the fines content, and as the refining proceeds, the fines content of the pulp fibers refined in the vertical bar started to increase much faster than the pulp fibers refined in the wedge-shaped bar. This is because the sharpness of the vertical bar edge is much better than that of the wedge type, and the cause can be found in the mass separation of fibrils from the primary and secondary walls of the fiber by the rotation of the bar as the pulp fiber passes between the bar and the bar. have.

결론적으로 수직형 바를 이용하게 되면 섬유장의 감소가 쐐기형 바와 유사한 속도로 일어나지만 섬유벽으로부터 이탈되어 발생되는 이차 미세분의 발생에 매우 큰 영향을 미친다. 따라서 수직형 바 플레이트가 나노셀룰로오스 제조를 위한 전처리 장치로 이용된다면 마이크로피브릴화된 셀룰로오스의 제조에 매우 효과적인 기기로 사용될 수 있을 것으로 판단되었다.In conclusion, when the vertical bar is used, the fiber length decreases at a rate similar to that of the wedge-shaped bar, but it has a very great influence on the generation of secondary fines caused by separation from the fiber wall. Therefore, it was determined that if the vertical bar plate was used as a pretreatment device for nanocellulose production, it could be used as a very effective device for producing microfibrillated cellulose.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although an embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiment presented in the present specification, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same idea. It will be possible to easily propose other embodiments by changing, deleting, adding, etc., but it will be said that this is also within the scope of the present invention.

10 : 수직형 바 플레이트
11 : 세그먼트 11a : 수직형 바
10: vertical bar plate
11: segment 11a: vertical bar

Claims (10)

제지공정에서 사용되는 복수개의 바를 구비하고 서로 마주보도록 장착되는 플레이트를 갖는 리파이너로서,
상기 리파이너의 서로 마주보는 플레이트의 표면에는 간격을 가지고 상기 복수개의 바가 형성되고, 상기 복수개의 바는 그 단면이 직육면체형으로 이루어지는 복수개의 수직형 바 형태로 형성되되,
상기 복수개의 수직형 바를 포함하는 수직형 바 플레이트는 중량%로 탄소(C) 0.5-0.57, 규소(Si) 0.65-0.75, 망간(Mn) 0.82-0.92, 인(P) 0.012-0.015, 황(S) 0.028-0.033, 니켈(Ni) 1.21-1.35, 크롬(Cr) 14.0-15.2, 바나듐(V) 0.05-0.08, 몰리브덴(Mo) 0.38-0.43, 잔량 철(Fe)로 이루어진 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트.
As a refiner having a plate mounted to face each other and provided with a plurality of bars used in the paper making process,
The plurality of bars are formed with gaps on the surfaces of the plates facing each other of the refiner, and the plurality of bars are formed in the form of a plurality of vertical bars having a rectangular parallelepiped cross section,
The vertical bar plate including the plurality of vertical bars is carbon (C) 0.5-0.57, silicon (Si) 0.65-0.75, manganese (Mn) 0.82-0.92, phosphorus (P) 0.012-0.015, sulfur ( S) 0.028-0.033, nickel (Ni) 1.21-1.35, chromium (Cr) 14.0-15.2, vanadium (V) 0.05-0.08, molybdenum (Mo) 0.38-0.43, residual iron (Fe) Having a refiner plate.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 수직형 바는 바의 폭 : 바 사이 홈 : 홈 깊이의 비율이 3-5.5 : 3-7 : 7-10인 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트.
The method of claim 1,
The plurality of vertical bars is a refiner plate having a vertical bar shape in which the ratio of the width of the bar: the groove between the bars: the groove depth is 3-5.5: 3-7: 7-10.
제1항에 있어서,
상기 수직형 바 플레이트는 림 형태로 이루어지되, 120도 각도를 가지는 3개의 세그먼트로 이루어진 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트.
The method of claim 1,
The vertical bar plate is made of a rim shape, the refiner plate having a vertical bar shape consisting of three segments having an angle of 120 degrees.
제3항에 있어서,
상기 세그먼트에 형성되는 수직형 바는 중심 방사선에 대하여 일정각도 기울어지도록 형성된 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트.
The method of claim 3,
The vertical bar formed in the segment is a refiner plate having a vertical bar shape formed to be inclined at an angle with respect to the central radiation.
제4항에 있어서,
상기 세그먼트는 방사선을 따라 복수개의 구역으로 구획되고, 각 구역에 형성되는 수직형 바는 인접하는 구역의 수직형 바와 다른 각도로 방사선에 대하여 기울어지도록 형성된 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트.
The method of claim 4,
The segment is divided into a plurality of zones along the radiation, and the vertical bar formed in each zone has a vertical bar shape formed to be inclined with respect to the radiation at an angle different from that of an adjacent zone.
제지공정에서 사용되는 복수개의 바를 구비하고 서로 마주보도록 장착되는 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트를 제조하는 방법으로서,
금형을 이용하여 밀랍으로 왁스 패턴을 만든 다음, 이것을 에틸실리게이트와 모래, 그리고 물을 배합한 슬러리로 두껍게 덮고 수분을 제거하는 단계;
상기 왁스 패턴을 온도와 압력이 일정하게 조절되어 잇는 왁스 제거용 용기에 넣고 밀랍을 용해하는 단계; 및
탈 납 후 완성된 플레이트 주형을 고온에서 소성시켜 사형을 제조하는 단계;
를 포함하는 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트 제조방법.
A method of manufacturing a refiner plate having a vertical bar shape that is equipped with a plurality of bars used in a papermaking process and mounted to face each other,
Making a wax pattern with beeswax using a mold, and then covering it with a slurry containing ethyl silicate, sand, and water to remove moisture;
Dissolving the beeswax by placing the wax pattern in a container for removing wax in which temperature and pressure are constantly adjusted; And
Sintering the finished plate mold at high temperature after soldering to produce sand molds;
Refiner plate manufacturing method having a vertical bar shape comprising a.
제6항에 있어서,
상기 밀랍을 용해하는 단계는 온도 100-150℃, 압력 6-10 kg/cm2에서 이루어지는 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트 제조방법.
The method of claim 6,
The step of dissolving the beeswax is a method for manufacturing a refiner plate having a vertical bar shape at a temperature of 100-150°C and a pressure of 6-10 kg/cm2.
제6항에 있어서,
상기 사형을 제조하는 단계는 온도 1000-1050℃에서 이루어지는 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트 제조방법.
The method of claim 6,
The step of manufacturing the sand mold is a method for manufacturing a refiner plate having a vertical bar shape made at a temperature of 1000-1050°C.
제6항에 있어서,
상기 수직형 바 플레이트는 중량%로 탄소(C) 0.5-0.57, 규소(Si) 0.65-0.75, 망간(Mn) 0.82-0.92, 인(P) 0.012-0.015, 황(S) 0.028-0.033, 니켈(Ni) 1.21-1.35, 크롬(Cr) 14.0-15.2, 바나듐(V) 0.05-0.08, 몰리브덴(Mo) 0.38-0.43, 잔량 철(Fe)로 이루어진 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트제조방법.
The method of claim 6,
The vertical bar plate is carbon (C) 0.5-0.57, silicon (Si) 0.65-0.75, manganese (Mn) 0.82-0.92, phosphorus (P) 0.012-0.015, sulfur (S) 0.028-0.033, nickel (Ni) 1.21-1.35, chromium (Cr) 14.0-15.2, vanadium (V) 0.05-0.08, molybdenum (Mo) 0.38-0.43, residual iron (Fe) a vertical bar-shaped refiner plate manufacturing method.
제6항에 있어서,
상기 복수개의 바는 바의 폭 : 바 사이 홈 : 홈 깊이의 비율이 3-5.5 : 3-7 : 7-10인 수직형 바 형상을 갖는 리파이너 플레이트 제조방법.
The method of claim 6,
The plurality of bars is a method of manufacturing a refiner plate having a vertical bar shape in which the ratio of the bar width: the groove between the bars: the groove depth is 3-5.5: 3-7: 7-10.
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