KR20230118241A - Bleaching method for thermomechanical pulp - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열기계 펄프의 표백방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 열기계 펄프의 표백에 사용되는 표백 용액에 알코올계 화합물을 첨가하는 것으로 침투성이 개선되어 백색도 개선의 효과가 뛰어난 열기계 펄프의 표백방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for bleaching thermomechanical pulp, and more particularly, to a thermomechanical pulp having improved whiteness by adding an alcohol-based compound to a bleaching solution used for bleaching thermomechanical pulp. It is about the bleaching method of.
목재펄프는 화학펄프와 고수율펌프(기계펄프)로 대별할 수 있다. 화학펄프는 화학적으로 리그닌이나 헤미셀룰로오스와 같은 비셀룰로오스 물질을 용해하여 제거시켜 만들어지므로 셀룰로오스가 80 ~ 100% 함유되어 있는데 반하여, 고수율기계펄프는 주로 기계적인 처리에 의하여 목재로부터 섬유를 얻기 때문에 셀룰로오스가 약 60% 정도 함유되어 있다.Wood pulp can be roughly divided into chemical pulp and high-yield pump (mechanical pulp). Chemical pulp is made by chemically dissolving and removing non-cellulosic substances such as lignin or hemicellulose, so it contains 80 to 100% of cellulose. It contains about 60%.
이러한 고수율기계펄프로는 쇄목펄프(GW), 가압쇄목펄프(PGW), 리파이너기계펄프(RMP), 열기계펄프(TMP), 화학열기계펄프(CTMP), 알칼리퍼옥사이드기계펄프(APMP) 등이 있으며, 이는 낮은 제조원가와 함께 만족할만한 물리적 성질을 발현하는 우수성이 있다.These high-yield mechanical pulps include ground wood pulp (GW), pressed ground wood pulp (PGW), refiner mechanical pulp (RMP), thermomechanical pulp (TMP), chemical thermomechanical pulp (CTMP), alkali peroxide mechanical pulp (APMP) and the like, which have excellent properties of expressing satisfactory physical properties together with low manufacturing cost.
고수율기계펄프는 일반적으로 신문용지, 인쇄용지, 골판지, 일반판지 및 성형가공제품 등에 널리 사용되고 있으나, 제조된 펄프자체는 어두운 색조를 띠기 때문에 일정용도로 사용되기 위해서는 표백과정을 거쳐야 한다. 특히, 최근의 종이 수요동향을 보면 소비자들이 높은 백색도를 가진 제품을 선호하고 있기 때문에, 이를 만족시킬 수 있는 새로운 표백방법의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.High-yield mechanical pulp is generally widely used for newsprint, printing paper, corrugated cardboard, general cardboard, and molded products. In particular, in recent paper demand trends, since consumers prefer products with high whiteness, the development of a new bleaching method that can satisfy this demand is urgently required.
고수율기계펄프는 초창기에는 기계적 처리에 의한 해섬작용을 이용하여 목재에서 섬유를 얻었다. 이후 섬유의 초지특성을 높이기 위해 기계적 처리전에 목재칩에 Na2SO3, 과산화수소 및 가성소다 등의 약품으로 약학 처리하여 펄프를 제조하였다. In the early days of high-yield mechanical pulp, fiber was obtained from wood using fibrillation by mechanical treatment. Then, in order to improve papermaking properties of fibers, wood chips were chemically treated with chemicals such as Na 2 SO 3 , hydrogen peroxide, and caustic soda before mechanical treatment to prepare pulp.
과산화수소 표백은 일반적으로 수산화나트륨 및 규산나트륨을 투입한 염기성 환경 하에 과산화수소의 퍼하이드록실 이온(perhydroxyl ion, HOO-)의 생성 및 이를 이용한 친핵 반응을 통해 리그닌의 발색 기능을 제어하는 리그닌 보존성 표백으로 높은 수율이 요구되는 기계펄프, 열기계펄프, 화학기계펄프의 표백, 또는 화학펄프의 다단표백 중 마지막 단계의 표백에 사용된다.Hydrogen peroxide bleaching is a lignin-preserving bleaching that controls the color development function of lignin through the generation of perhydroxyl ion (HOO-) of hydrogen peroxide under a basic environment in which sodium hydroxide and sodium silicate are generally added and a nucleophilic reaction using it. It is used for bleaching of mechanical pulp, thermal mechanical pulp, chemical mechanical pulp, or multi-stage bleaching of chemical pulp that requires high yield.
Na2SO3를 사용하는 표백방법에서는 백색도가 1~5% 정도 증가하고, 과산화수소와 가성소다를 사용하여 다단계로 처리하는 표백방법에서는 백색도 1~30% 증가하고 열단장은 1~50% 상승한다. 일반적으로 고수율기계펄프의 표백제로는 과산화수소를 선호하고 있으나, 과산화수소를 사용한 표백방법은 제조원가가 비싼 문제가 있으며, 리그닌의 제거가 아닌 보존성 표백으로 백색도 개선 효과가 작은 편이며, 고온 조건에서 표백 시 산소나 이산화염소 표백에 비해 선택성이 떨어지는 단점이 존재한다. In the bleaching method using Na 2 SO 3 , the whiteness increases by 1-5%, and in the multi-stage bleaching method using hydrogen peroxide and caustic soda, the whiteness increases by 1-30% and the heat resistance increases by 1-50%. . In general, hydrogen peroxide is preferred as a bleaching agent for high-yield mechanical pulp, but the bleaching method using hydrogen peroxide has a problem of high manufacturing cost, and the effect of improving whiteness is small because it is preservative bleaching rather than removing lignin. Compared to oxygen or chlorine dioxide bleaching, there is a disadvantage of poor selectivity.
대한민국 등록특허 제10-0260833호에서는 전처리 과정에서 과산화수소 및 가성소다를 요소와 함께 사용하는 것으로 백색도를 증가시키며 약품의 사용량을 줄일 수 있는 고수율기계펄프 제조방법을 개시하고 있다. 또한 대한민국 등록특허 제10-0750330호에서는 옥수숫대를 이용한 기계펄프 제조방법에 관한 것으로, 첨가 약품으로 탄산나트륨, 탄산수소나트륨 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 염화합물과 과산화수소를 함께 첨가하여 리파이닝 공정(refining process)을 거쳐 펄프추출과 표백을 동시에 수행할 수 있는 옥수숫대 기계펄프 제조방법에 관하여 개시하고 있다. 미국특허 제4,187,141호에서는 기계펄프 제조과정에서 목재칩에 가성소다와 과산화수소를 다단계로 하여 전처리함으로써 최대 20~25%의 백색도를 증가시킬 수 있고, 강도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 에너지의 절감 효과도 얻을 수 있다고 개시하고 있다. 또한, 유럽특허공개 제0,494,519호에서는 약품의 다단계 처리중 규산소다와 마그네슘설파이트를 분리하여 처리함으로써 과산화수소의 절감효과가 우수하다고 개시하고 있다.Korean Patent Registration No. 10-0260833 discloses a high-yield mechanical pulp manufacturing method that can increase whiteness and reduce the amount of chemicals used by using hydrogen peroxide and caustic soda together with urea in the pretreatment process. In addition, Korean Patent Registration No. 10-0750330 relates to a mechanical pulp manufacturing method using cornstalks, and a refining process by adding hydrogen peroxide and a salt compound selected from the group consisting of sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate or mixtures thereof as additives ( A refining process) discloses a method for manufacturing cornstalk mechanical pulp that can simultaneously perform pulp extraction and bleaching. In U.S. Patent No. 4,187,141, wood chips are pretreated with caustic soda and hydrogen peroxide in multiple stages during the mechanical pulp manufacturing process to increase whiteness by up to 20-25%, increase strength, and save energy. It says you can get it. In addition, European Patent Publication No. 0,494,519 discloses that sodium silicate and magnesium sulfite are treated separately during multi-step treatment of chemicals, thereby reducing hydrogen peroxide.
그러나, 밀도가 높은 활엽수종을 이용한 열기계펄프의 경우 리그닌의 함량이 10~30% 정도로 높기 때문에 뻣뻣함(coarseness)을 갖는 것과 강도가 낮은 점 등 섬유특성이 화학펄프에 비해 낮은 한계성을 가지고 있다. 아울러 위에서 살펴본 바와 같이 리그닌을 제거하지 않고 보존하는 표백을 수행함에 따라 백색도가 낮아 선호도가 떨어진다는 단점을 가지고 있다.However, in the case of thermomechanical pulp using high-density hardwood species, since the content of lignin is as high as 10 to 30%, it has low limitations in fiber characteristics such as stiffness and low strength compared to chemical pulp. In addition, as described above, as bleaching is performed to preserve lignin without removing it, the whiteness is low and the preference is low.
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 기존의 열기계 펄프의 표백에 사용되는 표백 용액에 알코올계 화합물을 첨가하는 것으로 침투성이 개선되어 백색도 개선의 효과가 뛰어난 열기계 펄프의 표백방법을 제공하고자 한다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a bleaching method for thermomechanical pulp with improved whiteness by adding an alcohol-based compound to a bleaching solution used for bleaching conventional thermomechanical pulp. do.
상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 기계적 처리에 의한 해섬과정을 통하여 기계펄프를 제조하는 단계; 상기 기계펄프를 표백용 반응기에 투입하고 표백용 화합물을 투입하는 단계; 및 상기 기계펄프를 교반하며 표백하는 단계를 포함하는 기계펄프의 표백방법에 있어서, 상기 표백용 화합물은 용매로 알코올계 화합물을 포함하는 펄프의 표백방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention comprises the steps of manufacturing mechanical pulp through a fibrillation process by mechanical treatment; Injecting the mechanical pulp into a bleaching reactor and introducing a bleaching compound; and bleaching the mechanical pulp while stirring the mechanical pulp, wherein the bleaching compound contains an alcohol-based compound as a solvent.
일 실시예에 있어서, 상기 알코올계 화합물은 C1~C5의 알코올, 글리콜 또는 트리올일 수 있다.In one embodiment, the alcohol-based compound may be a C1-C5 alcohol, glycol or triol.
일 실시예에 있어서, 상기 알코올계 화합물은 메탄올, 에탄올 또는 프로판올일 수 있다.In one embodiment, the alcohol-based compound may be methanol, ethanol or propanol.
일 실시예에 있어서, 상기 표백용 화합물은 물 100중량부 대비 알코올계 화합물 60~140중량부, 염기성 물질 1~2중량부, 과산화물 1~5중량부, 첨가제 0.1~1중량부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the bleaching compound may include 60 to 140 parts by weight of an alcohol-based compound, 1 to 2 parts by weight of a basic material, 1 to 5 parts by weight of a peroxide, and 0.1 to 1 part by weight of an additive based on 100 parts by weight of water. .
일 실시예에 있어서, 상기 염기성 물질은 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 및 수산화리튬의 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the basic material may include at least one selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, and lithium hydroxide.
일 실시예에 있어서, 상기 과산화물은 과산화수소, 과산화나트륨, 과산화바륨 또는 과산화황산에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the peroxide may include one or more selected from hydrogen peroxide, sodium peroxide, barium peroxide, or peroxosulfuric acid.
일 실시예에 있어서, 상기 첨가제는 규산나트륨일 수 있다.In one embodiment, the additive may be sodium silicate.
일 실시예에 있어서, 상기 표백용 화합물을 투입하는 단계는, 표백용 반응기에 기계펄프를 투입하는 단계; 상기 기계펄프를 70~100℃의 온도로 가열하는 단계; 상기 가열이 완료된 이후 염기성 물질, 과산화물 및 첨가제를 투입하여 상기 기계펄프와 혼합하는 단계; 및 상기 혼합이 완료된 이후 물 및 알코올계 화합물의 혼합물을 투입하고 교반하여 펄프 혼합물을 제조하는 단계를 포함하며, 상기 과산화물은 상기 염기성 물질 및 첨가제와 동시에 투입되거나 상기 염기성 물질 및 첨가제가 투입된 이후 상기 과산화물이 투입될 수 있다.In one embodiment, the step of introducing the compound for bleaching may include introducing mechanical pulp into a bleaching reactor; heating the mechanical pulp to a temperature of 70 to 100° C.; After the heating is completed, adding a basic material, peroxide, and additives and mixing them with the mechanical pulp; and preparing a pulp mixture by adding and stirring a mixture of water and an alcohol-based compound after the mixing is completed, wherein the peroxide is added at the same time as the basic material and the additive, or after the basic material and the additive are added, the peroxide this can be put in.
일 실시예에 있어서, 상기 기계펄프는 전건중량 펄프를 기준으로 상기 펄프 혼합물에 5~30중량%가 포함될 수 있다.In one embodiment, the mechanical pulp may be included in 5 to 30% by weight of the pulp mixture based on the whole dry weight pulp.
일 실시예에 있어서, 상기 기계펄프는 상기 표백용 반응기에 투입되기 이전 디에틸렌 테트라아민 펜타-아세트산(DTPA)로 전처리될 수 있다.In one embodiment, the mechanical pulp may be pretreated with diethylene tetraamine penta-acetic acid (DTPA) before being introduced into the bleaching reactor.
일 실시예에 있어서, 상기 기계펄프는 쇄목펄프(GW), 가압쇄목펄프(PGW), 리파이너기계펄프(RMP), 열기계펄프(TMP), 화학열기계펄프(CTMP), 알칼리퍼옥사이드기계펄프(APMP)일 수 있다.In one embodiment, the mechanical pulp is ground wood pulp (GW), pressed ground wood pulp (PGW), refiner mechanical pulp (RMP), thermal mechanical pulp (TMP), chemical thermal mechanical pulp (CTMP), alkali peroxide mechanical pulp (APMP).
본 발명에 의한 펄프 표백방법은 기존의 용매로 물만을 사용하는 표백방법에 비하여 높은 침투성을 가질 수 있기 때문에 표백 이후 백색도가 뛰어나며, 이에 따라 저렴한 기계펄프를 사용하는 경우에도 높은 백색도를 가지는 펄프의 제작이 가능하다.Since the pulp bleaching method according to the present invention can have higher penetrability compared to conventional bleaching methods using only water as a solvent, the whiteness after bleaching is excellent, and accordingly, even when inexpensive mechanical pulp is used, pulp having high whiteness is produced. this is possible
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 펄프의 표백방법을 간략히 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 표백된 펄프의 백색도 측정결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 표백된 펄프의 황색도 측정결과를 나타낸 것이다.1 schematically shows a method for bleaching pulp according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the whiteness measurement results of bleached pulp according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows the yellowness measurement results of bleached pulp according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다” 또는 “가지다”등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또, 방법 또는 제조 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Throughout the specification, singular expressions shall be understood to include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as “comprise” or “have” refer to the described feature, number, step, operation, or component. However, it should be understood that it does not preclude the possibility of existence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. . In addition, in performing a method or manufacturing method, each process constituting the method may occur in a different order from the specified order unless a specific order is clearly described in context. That is, each process may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments will be exemplified and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all conversions, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 명세서에 개시된 기술은 여기서 설명되는 구현예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 구현예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 기술의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.The technology disclosed herein is not limited to the implementations described herein and may be embodied in other forms. However, the implementations introduced herein are provided so that the disclosed content is thorough and complete and the technical idea of the present technology can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. In the drawing, in order to clearly express the components of each device, the size of the components, such as width or thickness, is shown somewhat enlarged. In the description of the drawings as a whole, it has been described from the viewpoint of an observer, and when one element is referred to as being located on top of another element, this means that the one element is located directly on top of another element or that additional elements may be interposed between them. include In addition, those skilled in the art will be able to implement the spirit of the present invention in various other forms without departing from the technical spirit of the present invention. In addition, like reference numerals in a plurality of drawings denote elements that are substantially the same as each other.
본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.In this specification, the term 'and/or' includes a combination of a plurality of recited items or any one of a plurality of recited items. In this specification, 'A or B' may include 'A', 'B', or 'both A and B'.
본 발명은 기계적 처리에 의한 해섬과정을 통하여 기계펄프를 제조하는 단계; 상기 기계펄프를 표백용 반응기에 투입하고 표백용 화합물을 투입하는 단계; 및 상기 기계펄프를 교반하며 표백하는 단계를 포함하는 기계펄프의 표백방법에 있어서, 상기 표백용 화합물은 용매로 알코올계 화합물을 포함하는 펄프의 표백방법에 관한 것이다.The present invention comprises the steps of producing mechanical pulp through a fibrillation process by mechanical treatment; Injecting the mechanical pulp into a bleaching reactor and introducing a bleaching compound; and bleaching the mechanical pulp while agitating the mechanical pulp, wherein the bleaching compound contains an alcohol-based compound as a solvent.
본 발명의 기계펄프는 기계적 처리에 의한 해섬과정을 거친 펄프를 의미하는 것으로 일반적으로 사용되는 고수율 기계펄프라면 제한없이 사용될 수 있다. 따라서 본 발명의 기계펄프는 쇄목펄프(GW), 가압쇄목펄프(PGW), 리파이너기계펄프(RMP), 열기계펄프(TMP), 화학열기계펄프(CTMP), 알칼리퍼옥사이드기계펄프(APMP)일 수 있으며, 바람직하게는 열기계펄프를 사용할 수 있다.The mechanical pulp of the present invention refers to pulp that has undergone a fibrillation process by mechanical treatment, and can be used without limitation as long as it is a generally used high-yield mechanical pulp. Therefore, the mechanical pulp of the present invention is ground wood pulp (GW), pressed ground wood pulp (PGW), refiner mechanical pulp (RMP), thermomechanical pulp (TMP), chemical thermomechanical pulp (CTMP), alkali peroxide mechanical pulp (APMP) It may be, preferably a thermomechanical pulp may be used.
상기 열기계펄프는 목재 칩을 120℃ 정도로 가열처리해 칩을 연화한 후 즉시, 리파이너 등의 기계적 처리가 가능한 설비를 이용해 제조한 기계식 펄프로 섬유간 결합이 적어 탈수가 빠르며, 펄프 제조 시 온도 및 압력을 통해 물리적 강도 등을 신축적으로 조절할 수 있다. 특별히 칩을 증기로 예열하고, 리파이너를 가압상태로 운전하는 점이 리파이너 기계펄프와 다르다고 할 수 있다.The thermomechanical pulp is a mechanical pulp produced using a facility capable of mechanical treatment such as a refiner immediately after softening the chips by heating wood chips at about 120 ° C. Through this, the physical strength and the like can be flexibly adjusted. In particular, it can be said that it is different from the refiner mechanical pulp in that the chips are preheated with steam and the refiner is operated in a pressurized state.
상기와 같이 제조된 기계펄프는 많은 양의 리그닌을 함유하고 있어 황색을 띄게 된다. 하지만 일반적으로 사용되는 펄프의 경우 백색을 위주로 사용되고 있으며, 따라서 본 발명의 기계펄프를 표백하여 백색도를 높이는 것이 바람직하다.The mechanical pulp prepared as described above contains a large amount of lignin and thus has a yellow color. However, in the case of generally used pulp, white is mainly used, and therefore, it is preferable to bleach the mechanical pulp of the present invention to increase the whiteness.
상기와 같이 제조된 기계펄프는 표백용 반응기에 투입되어 표백될 수 있다. 이때 상기 반응기는 고농도에서도 교반이 수행되지 않는 부분인 이른바 데드존(Dead zone)형성되지 않는 반응기를 사용할 수 있으며, 예를 들어 반응기 내부에 다수개의 블레이드(Blade)를 가지는 임펠러가 설치된 반응기일 수 있다.The mechanical pulp prepared as described above may be put into a bleaching reactor and bleached. At this time, the reactor may use a reactor that does not form a so-called dead zone, which is a part in which stirring is not performed even at high concentration, and for example, may be a reactor in which an impeller having a plurality of blades is installed inside the reactor. .
상기와 같이 표백용 반응기 내에 기계펄프가 투입된 이후 표백용 화합물을 공급하여 표백을 수행할 수 있다. 기존 표백방법의 경우 과산화수소와 수산화나트륨을 이용하여 표백을 수행하고 있지만, 이 경우 셀룰로오스 섬유사이로 침투도가 낮아 표백의 효율이 떨어지고 있어 결과적으로는 낮은 백색도를 가지는 것으로 알려져 있다.As described above, after the mechanical pulp is introduced into the bleaching reactor, bleaching may be performed by supplying a bleaching compound. In the case of conventional bleaching methods, bleaching is performed using hydrogen peroxide and sodium hydroxide, but in this case, the efficiency of bleaching is reduced due to low penetration between cellulose fibers, and as a result, it is known to have low whiteness.
본 발명의 경우 상기 표백시 사용되는 용매로 물 및 알코올의 혼합물을 사용함에 따라 셀룰로오스 섬유사이로 침투성을 높일 수 있으며, 이에 따라 백색도가 높은 펄프의 제조가 가능하다. 이를 상세히 살펴보면, 물과 알코올의 혼합은 탄화수소 체인 사이 소수성 인력으로 인한 물 내 알코올 분자의 미셸을 형성하게 하고, 물은 미셸 표면에 수화층(hydration layer)을 형성한다. 또한, 미셸 표면 수화층의 물은 상기 표백용 화합물 내 다른 물에 비해 더 높은 점도를 가져 전체 표백용 화합물의 점도를 증가시키고, Darcy의 공식에 따라 점도와 침투성은 정비례관계이기 때문에 결과적으로 물과 알코올이 혼합된 약액의 침투성이 증가하여 표백효율을 개선할 수 있다. In the case of the present invention, as a mixture of water and alcohol is used as a solvent used in the bleaching, permeability between cellulose fibers can be increased, and accordingly, pulp with high whiteness can be produced. Looking at this in detail, mixing of water and alcohol forms micelles of alcohol molecules in water due to hydrophobic attraction between hydrocarbon chains, and water forms a hydration layer on the micelle surface. In addition, the water of the micelle surface hydration layer has a higher viscosity than other water in the bleaching compound, increasing the viscosity of the entire bleaching compound, and since the viscosity and permeability are in direct proportion according to Darcy's formula, as a result, water and water The bleaching efficiency can be improved by increasing the permeability of the alcohol-mixed chemical solution.
Darcy의 공식의 경우 유체로 포화된 다공성 물질 매체속을 통과하는 수량은 수두손실에 비례하고 매체의 거리에 반비례하다는 공식으로 본 발명에서는 매체(셀룰로오스)는 변화가 없으므로, 상기 침투성은 수두손실에 비례하게 된다. 따라서 상기 수두손실중 입력되는 압력을 높이게 되면, 전체적인 침투성이 증가하게 되며, 입력되는 압력의 경우 점도를 높이는 경우 높아질 수 있으므로 본 발명에서는 점도와 침투성이 정비례하게 된다.In the case of Darcy's formula, the amount of water passing through a fluid-saturated porous material medium is proportional to the head loss and inversely proportional to the distance of the medium. In the present invention, since the medium (cellulose) does not change, the permeability is proportional to the head loss. will do Therefore, when the input pressure of the head loss is increased, the overall permeability increases, and in the case of the input pressure, it can be increased when the viscosity is increased, so in the present invention, the viscosity and permeability are directly proportional.
다만 상기 알코올에 의한 점도의 향상이 높아지게 되면 상기 알코올 미셸에 의하여 셀룰로오스 내로의 확산 또는 침투가 방해받을 수 있으므로, 상기 알코올의 비를 조절하여 침투성이 최대화 되도록 하는 것이 바람직하다.However, if the improvement in viscosity by the alcohol increases, diffusion or penetration into cellulose may be hindered by the alcohol micelle, so it is preferable to adjust the ratio of the alcohol to maximize permeability.
이때 사용되는 알코올은 상기 물과 혼합되는 알코올계 화합물 이라면 제한없이 사용될 수 있지만 바람직하게는 C1~C5의 알코올, 글리콜 또는 트리올을 사용할 수 있다. 상기 알코올계 화합물은 -OH기를 가지는 화합물을 의미하는 것으로 일반적으로 하나의 -OH기를 가지는 화합물은 알코올, 두 개의 -OH기를 가지는 화합물은 글리콜, 세 개의 -OH기를 가지는 화합물은 트리올로 명명하고 있다. 본 발명의 경우 이러한 -OH기를 가지는 C1~C5의 화합물이라면 제한없이 사용할 수 있지만, 바람직하게는 메탄올, 에탄올, 프로판올을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 에탄올을 사용할 수 있다. 부탄올 및 펜탄올의 경우 C4 및 C5의 알코올이지만 길어진 탄소사슬로 인하여 소수성을 가짐에 따라 물과의 혼합이 어려우며, 따라서 본 발명의 표백과정에서는 사용이 어려울 수 있다. 또한 이와는 별도로 이소프로판올(IPA)의 경우 C4로 부탄올과 동일한 탄소수를 가지고 있지만 입체구조가 상이하며, 물에 용해될 수 있으므로, 본 발명의 표백과정에 사용하는 것이 가능하다. 즉 본 발명의 경우 C1~4의 알코올계 화합물 중 물에 용해되는 화합물을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.The alcohol used at this time may be used without limitation as long as it is an alcohol-based compound that is mixed with the water, but preferably C1 to C5 alcohol, glycol or triol may be used. The alcohol-based compound refers to a compound having an -OH group, and in general, a compound having one -OH group is referred to as alcohol, a compound having two -OH groups as glycol, and a compound having three -OH groups as triol. . In the present invention, any C1-C5 compound having an -OH group can be used without limitation, but preferably methanol, ethanol, and propanol can be used, and more preferably ethanol can be used. Although butanol and pentanol are C4 and C5 alcohols, they are hydrophobic due to their long carbon chains, so they are difficult to mix with water, and therefore, they may be difficult to use in the bleaching process of the present invention. Separately, isopropanol (IPA) is C4 and has the same number of carbon atoms as butanol, but has a different three-dimensional structure and is soluble in water, so it is possible to use it in the bleaching process of the present invention. That is, in the case of the present invention, it is preferable to select and use a water-soluble compound among C1-4 alcohol compounds.
상기 표백용 화합물은 물 100중량부 대비 알코올계 화합물 60~140중량부, 염기성 물질 1~2중량부, 과산화물 1~5중량부, 첨가제 0.1~1중량부를 포함할 수 있다.The bleaching compound may include 60 to 140 parts by weight of an alcohol compound, 1 to 2 parts by weight of a basic material, 1 to 5 parts by weight of a peroxide, and 0.1 to 1 part by weight of an additive, based on 100 parts by weight of water.
상기 알코올계 화합물의 경우 위에서 살펴본 바와 같으며, 물 100중량부 대비 알코올계 화합물 60~140중량부가 포함될 수 있다. 상기 알코올계 화합물이 60중량부 미만으로 포함되는 경우 상기와 같은 침투성 증가효과가 떨어져 펄프의 표백효과가 떨어질 수 있으며, 140중량부를 초과하여 포함되는 경우 알코올로 인하여 형성된 미셸이 용액의 흐름을 막아 오히려 침투성이 감소될 수 있다.In the case of the alcohol-based compound, as described above, 60 to 140 parts by weight of the alcohol-based compound may be included based on 100 parts by weight of water. When the alcohol-based compound is included in an amount of less than 60 parts by weight, the effect of increasing permeability is reduced, and the bleaching effect of the pulp may be reduced. Permeability may be reduced.
상기 염기성 물질은 후술할 과산화물에 의한 표백효과를 형상시키기 위하여 첨가되는 것으로 일반적으로 리그닌의 경우 염기성환경에서 과산화물에 의하여 발색이 제어될 수 있으며, 따라서 본 발명의 표백용 화합물의 경우 염기성 물질을 포함할 수 있다. 상기 염기성물질은 바람직하게는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 및 수산화리튬의 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 가장 바람직하게는 수산화나트륨을 사용할 수 있다. 또한 상기 염기성 물질은 상기 물 100중량부 대비 1~2중량부가 포함될 수 있다. 상기 염기성 물질이 1중량부 미만으로 포함되는 경우 상기 과산화물에 의한 표백효과가 떨어질 수 있으며, 2중량부를 초과하여 포함되는 경우 셀룰오로스가 분해되어 펄프의 수득 효율이 떨어질 수 있다.The basic material is added to form a bleaching effect by a peroxide, which will be described later. In general, in the case of lignin, color development can be controlled by peroxide in an alkaline environment. Therefore, the bleaching compound of the present invention may contain a basic material can The basic material may preferably include at least one selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, and lithium hydroxide, and most preferably, sodium hydroxide may be used. Also, the basic material may be included in an amount of 1 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the water. When the basic material is included in less than 1 part by weight, the bleaching effect by the peroxide may be reduced, and when included in more than 2 parts by weight, cellulose may be decomposed and the efficiency of obtaining pulp may be reduced.
상기 과산화물은 퍼하이드록실 이온(HOO-)의 공급을 위하여 첨가되는 것으로 상기 퍼하이드록실 이온의 친핵반응으로 인하여 상기 기계펄프에 포함되어 있는 리그닌의 발색기능이 제어될 수 있다. 이때 상기 과산화물은 위에서 살펴본 바와 같이 염기성 환경에서 상기 리그닌과 반응을 수행할 수 있다. 또한 상기 과산화물은 바람직하게는 과산화수소, 과산화나트륨, 과산화바륨 또는 과산화황산에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 과산화수소를 사용할 수 있다. 또한 상기 과산화물의 경우 상기 물 100중량부 대비 1~5중량부를 포함될 수 있다. 상기 과산화물이 1중량부 미만으로 포함되는 경우 상기 리그닌의 발색제어효과가 떨어져 생성되는 펄프의 백색도가 떨어질 수 있으며, 5중량부를 초과하여 포함되는 경우 더 이상의 효과증가가 없어 비경제적이다.The peroxide is added to supply perhydroxyl ion (HOO - ), and the color development function of lignin included in the mechanical pulp can be controlled due to the nucleophilic reaction of the perhydroxyl ion. At this time, the peroxide may react with the lignin in a basic environment as described above. In addition, the peroxide may preferably include at least one selected from hydrogen peroxide, sodium peroxide, barium peroxide, or peroxosulfuric acid, and more preferably, hydrogen peroxide may be used. In addition, in the case of the peroxide, 1 to 5 parts by weight may be included based on 100 parts by weight of the water. When the peroxide is included in an amount of less than 1 part by weight, the effect of controlling the color development of the lignin is reduced, and the whiteness of the resulting pulp may be reduced.
상기 첨가제는 상기 표백용 화합물의 pH를 유지하며, 상기 과산화물 및 상기 염기성 물질에 의한 리그닌 발색 제어 효과를 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로 일반적으로 펄프 표백에 쓰이는 첨가제를 사용할 수 있다. 본 발명의 경우 규산나트륨을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 규산나트륨의 경우 일반적으로 올소규산나트륨(2Na2O·SiO2·XH2O) 또는 메타규산나트륨(Na2O·SiO2·XH2O)이 상업적으로 판매되고 있으며, 본 발명의 경우 올소규산나트륨을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 상기 첨가제는 상기 물 100중량부 대비 0.1~1중량부가 포함될 수 있다. 상기 첨가제가 0.1중량부 미만으로 포함되는 경우 상기 첨가제에 의한 효과를 기대하기 어려우며, 1중량부를 초과하여 포함되는 경우 부반응이 나타나 펄프의 수율이 감소될 수 있다.The additive is added to maintain the pH of the bleaching compound and to improve the effect of controlling lignin color development by the peroxide and the basic material, and additives generally used for pulp bleaching may be used. In the case of the present invention, it is preferable to use sodium silicate. In the case of the sodium silicate, sodium orthosilicate (2Na 2 O·SiO 2 ·XH 2 O) or sodium metasilicate (Na 2 O·SiO 2 ·XH 2 O) is generally sold commercially, and in the case of the present invention, orthosilicate It is more preferred to use sodium silicate. In addition, the additive may be included in an amount of 0.1 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the water. When the additive is included in an amount of less than 0.1 parts by weight, it is difficult to expect the effect of the additive, and when it is included in an amount exceeding 1 part by weight, a side reaction may occur and the yield of pulp may decrease.
상기 염기성 물질, 과산화물 및 첨가제의 경우 단순히 물 및 알코올에 혼합되어 표백용 용액으로 제조된 다음 상기 펄프에 혼합될 수도 있지만, 펄프의 분산성을 높임과 동시에 반응성을 높이기 위하여 일정한 순서로 혼합된 다음 상기 물 및 알코올을 혼합할 수도 있다.In the case of the basic substance, peroxide, and additives, they may be simply mixed with water and alcohol to prepare a bleaching solution and then mixed with the pulp. Water and alcohol can also be mixed.
이를 위하여 상기 표백용 화합물을 투입하는 단계는, 표백용 반응기에 기계펄프를 투입하는 단계; 상기 기계펄프를 70~100℃의 온도로 가열하는 단계; 상기 가열이 완료된 이후 염기성 물질, 과산화물 및 첨가제를 투입하여 상기 기계펄프와 혼합하는 단계; 및 상기 혼합이 완료된 이후 물 및 알코올계 화합물의 혼합물을 투입하고 교반하여 펄프 혼합물을 제조하는 단계를 포함하며, 상기 과산화물은 상기 염기성 물질 및 첨가제와 동시에 투입되거나 상기 염기성 물질 및 첨가제가 투입된 이후 상기 과산화물이 투입될 수 있다.To this end, the step of introducing the bleaching compound may include introducing mechanical pulp into a bleaching reactor; heating the mechanical pulp to a temperature of 70 to 100° C.; After the heating is completed, adding a basic material, peroxide, and additives and mixing them with the mechanical pulp; and preparing a pulp mixture by adding and stirring a mixture of water and an alcohol-based compound after the mixing is completed, wherein the peroxide is added at the same time as the basic material and the additive, or after the basic material and the additive are added, the peroxide this can be put in.
상기와 같이 반응기에 투입된 기계펄프는 70~100℃의 온도로 가열될 수 있다. 이 과정을 통하여 상기 기계펄프는 이후 다른 혼합물이 투입된 이후에도 일정한 온도를 유지할 수 있으며, 열충격에 의한 분해 또는 변색이 방지될 수 있다. 또한 상기 가열과정에서 상기 반응기 역시 동일한 온도로 가열될 수 있으며, 이를 이용하여 물 및 알코올의 주입시 열변화를 최소화할 수 있다. 상기 가열온도가 70℃미만인 경우 표백과정에서 재가열 해야 하므로 효율이 떨어질 수 있으며, 100℃를 초과하는 경우 후술할 물 및 에탄올을 도입과정에서 많은 양이 증발하게 되므로 비효율적이다.The mechanical pulp introduced into the reactor as described above may be heated to a temperature of 70 to 100 ° C. Through this process, the mechanical pulp can maintain a constant temperature even after another mixture is added, and decomposition or discoloration due to thermal shock can be prevented. Also, in the heating process, the reactor may also be heated to the same temperature, and using this, it is possible to minimize thermal change during injection of water and alcohol. If the heating temperature is less than 70 ° C, reheating in the bleaching process may reduce the efficiency, and if it exceeds 100 ° C, it is inefficient because a large amount of water and ethanol are evaporated in the process of introducing water and ethanol, which will be described later.
상기 가열이 완료된 이후 염기성 물질, 과산화물 및 첨가제를 투입하여 상기 기계펄프와 혼합할 수 있다. 상기 펄프의 경우 강력한 흡습성을 가지고 있으며, 수분을 흡수하는 경우 일종의 겔과 같은 상태를 형성하게 되므로 상기 염기성 물질, 과산화물 및 첨가제를 표백용 용액에 혼합하여 사용하는 경우 상기 펄프 내로 확산이 어려울 수 있다. 따라서 상기 염기성 물질, 과산화물 및 첨가제를 상기 펄프와 미리 혼합한 다음 상기 물 및 알코올의 혼합물을 투입하는 것으로 상기 펄프 주변에서의 농도를 일시적으로 증가시켜 표백의 효율을 높일 수 있다. 또한 상기 과산화물은 상기 염기성 물질 및 첨가제와 동시에 투입되어 상기 기계펄프와 혼합될 수 있지만 이러한 효과를 더욱 강화하기 위하여 상기 과산화물은 상기 염기성 물질 및 첨가제가 혼합된 이후 투입되어 혼합될 수 있다. 상기 염기성 물질 및 상기 첨가제의 경우 일반적으로 고체 분말로 제작되어 판매되고 있지만, 과산화물의 경우 액상으로 제작되어 판매되는 것이 일반적이다. 따라서 본 발명의 경우 상기 기계펄프와 상기 고체분말인 상기 염기성 물질 및 첨가제를 혼합한 다음, 상기 과산화물을 투입하는 것이 더욱 효율적일 수 있다.After the heating is completed, a basic material, a peroxide, and an additive may be added and mixed with the mechanical pulp. The pulp has strong hygroscopicity, and when it absorbs moisture, it forms a kind of gel-like state, so when the basic substance, peroxide, and additives are mixed with a bleaching solution and used, diffusion into the pulp may be difficult. Therefore, by mixing the basic material, peroxide, and additives with the pulp in advance and then introducing the mixture of water and alcohol, the concentration around the pulp can be temporarily increased to increase the bleaching efficiency. In addition, the peroxide may be added simultaneously with the basic material and additives and mixed with the mechanical pulp, but in order to further enhance this effect, the peroxide may be added and mixed after the basic material and additives are mixed. In the case of the basic material and the additive, it is generally manufactured and sold as a solid powder, but in the case of peroxide, it is generally manufactured and sold as a liquid. Therefore, in the case of the present invention, it may be more efficient to mix the mechanical pulp with the basic material and the additive as the solid powder, and then add the peroxide.
상기와 같이 기계펄프와 염기성 물질, 과산화물 및 첨가제의 혼합이 완료된 이후 상기 물 및 알코올을 주입하여 교반할 수 있다. 이때 상기 기계펄프는 전건중량 펄프를 기준으로 상기 펄프 혼합물에 5~30중량%, 바람직하게는 8~15중량% 가장 바람직하게는 10중량%가 포함되는 비율로 상기 물 및 알코올을 투입할 수 있다. As described above, after mixing of the mechanical pulp, basic material, peroxide, and additives is completed, the water and alcohol may be injected and stirred. At this time, the water and alcohol may be added to the mechanical pulp at a ratio of 5 to 30% by weight, preferably 8 to 15% by weight, and most preferably 10% by weight, based on the dry weight pulp. .
본 발명에서 상기 전건중량은 펄프내의 수분함량이 0.5중량%일 때의 중량을 의미하는 것으로 일반적으로 전건중량은 100℃의 오븐에서 24시간동안 가열한 이후 중량을 의미하지만, 함수율을 이용하여 계산하는 것도 가능하다. In the present invention, the dry weight means the weight when the moisture content in the pulp is 0.5% by weight. In general, the dry weight means the weight after heating in an oven at 100 ° C. for 24 hours, but calculated using the moisture content It is also possible.
상기 펄프 혼합물이 3중량% 미만으로 포함되는 경우 펄프의 함량이 떨어져 표백효율이 떨어질 수 있으며, 30중량%를 초과하는 펄프가 포함되는 경우 과도한 펄프로 인하여 상기 반응기 내의 유동 및 혼합이 어려울 수 있다.When the pulp mixture is included in an amount of less than 3% by weight, the bleaching efficiency may decrease due to a decrease in the content of the pulp, and if the pulp content exceeds 30% by weight, flow and mixing in the reactor may be difficult due to excessive pulp.
또한 상기 기계펄프는 상기 표백용 반응기에 투입되기 이전 디에틸렌 테트라아민 펜타-아세트산(DTPA)로 전처리될 수 있다. 상기 기계펄프에 금속이온이 포함되는 경우 상기 과산화물과 반응하여 과산화물이 분해될 수 있으므로, 이를 제거 또는 불활성화 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 상기 기계펄프는 제조된 이후 디에틸렌 테트라아민 펜타-아세트산으로 전처리 되어 금속이온을 제어하는 것이 바람직하다. 이 과정의 경우 기존의 전처리 기술을 사용할 수 있으며, 상기 금속이온을 제어하기 위한 전처리 기술이라면 제한없이 사용될 수 있다.In addition, the mechanical pulp may be pretreated with diethylene tetraamine penta-acetic acid (DTPA) before being introduced into the bleaching reactor. When the mechanical pulp contains metal ions, it may react with the peroxide to decompose the peroxide, so it is preferable to remove or inactivate it. To this end, it is preferable to pre-treat the mechanical pulp with diethylene tetraamine penta-acetic acid after production to control metal ions. For this process, a conventional pretreatment technique may be used, and any pretreatment technique for controlling the metal ion may be used without limitation.
상기와 같이 표백용 화합물과 혼합된 기계펄프는 70~100℃온도에서 30~200분간 교반되어 표백이 수행될 수 있다. 이때 위에서 살펴본 바와 같이 상기 표백용 화합물에 포함되는 알코올계 화합물에 의하여 상기 기계펄프내로 침투성이 높아질 수 있으며, 따라서 기존의 표백된 기계펄프에 비하여 높은 백색도를 가질 수 있다. 또한 상기 표백이 상기 온도 미만 또는 상기 시간 미만동안 수행되는 경우 표백이 완전하지 않아 백색도가 낮아질 수 있으며, 상기 온도 초과 또는 상기 시간올 초과하는 시간동안 수행되는 경우 과도한 열로 인하여 백색도가 낮아지고 황색도가 증가할 수 있다.As described above, the mechanical pulp mixed with the bleaching compound may be agitated at a temperature of 70 to 100 ° C. for 30 to 200 minutes to perform bleaching. At this time, as described above, the permeability into the mechanical pulp can be increased by the alcohol-based compound included in the bleaching compound, and therefore, it can have higher whiteness than conventional bleached mechanical pulp. In addition, when the bleaching is performed below the temperature or for less than the time, the whiteness may be lowered because the bleaching is not complete, and when the bleaching is performed for a time exceeding the temperature or the time, the whiteness is lowered and the yellowness is reduced due to excessive heat. can increase
상기와 같이 표백이 완료된 기계펄프는 pH가 7이 될 때까지 물을 이용하여 세척된 다음, 여과되어 분리될 수 있다. As described above, the bleached mechanical pulp may be washed with water until the pH reaches 7, and then filtered and separated.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the present invention will be described so that those skilled in the art can easily implement it. In addition, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or known configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. And certain features presented in the drawings are enlarged, reduced, or simplified for ease of explanation, and the drawings and their components are not necessarily drawn to scale. However, those skilled in the art will readily understand these details.
실시예 1Example 1
금속 이온을 제어하기 위해 DTPA(diethylene tetramine penta-acetic acid)로 전처리한 열기계 펄프를 중화한 후 탈수하여 회수하였다. The thermomechanical pulp pretreated with diethylene tetramine penta-acetic acid (DTPA) to control metal ions was neutralized and recovered by dehydration.
일정량의 펄프를 정량하여 고농도에서도 dead zone없이 교반이 가능한 표백용 반응기에 투입한 후 펄프의 온도를 80℃로 조절한다. 펄프 전건 중량을 기준으로 수산화나트륨 8중량%, 규산나트륨 2중량%를 투입한 다음 교반하고 과산화수소 12중량%를 첨가하였다. 이후 전체 표백에 사용되는 지료 중 펄프의 농도가 10중량%가 되도록 물과 에탄올의 5:5 혼합물(무게비)을 상기 반응기에 투입하였다.A certain amount of pulp is quantified and put into a bleaching reactor capable of stirring without a dead zone even at high concentration, and then the temperature of the pulp is adjusted to 80 ° C. Based on the dry weight of the pulp, 8% by weight of sodium hydroxide and 2% by weight of sodium silicate were added, followed by stirring, and 12% by weight of hydrogen peroxide was added. Thereafter, a 5:5 mixture (weight ratio) of water and ethanol was introduced into the reactor so that the concentration of pulp among the stock used for bleaching was 10% by weight.
반응기를 밀폐한 상태에서 80℃ 조건에 90분간 교반하면서 표백 처리하였다. 반응이 종료된 펄프는 표백용 반응기로부터 회수한 후 증류수를 이용해 pH가 7이 될 때까지 세척하고, 여과 장치를 이용해 탈수하였다.The bleaching treatment was performed while stirring for 90 minutes at 80 ° C. in a sealed reactor. After the reaction was completed, the pulp was recovered from the bleaching reactor, washed with distilled water until the pH reached 7, and dehydrated using a filtration device.
실시예 2Example 2
상기 실시예 1에서 물과 에탄올의 혼합비를 7:3(중량비)로 사용한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.The same procedure was performed as in Example 1 except that the mixing ratio of water and ethanol was 7:3 (weight ratio).
실시예 3Example 3
상기 실시예 1에서 물과 에탄올의 혼합비를 3:7로 한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Example 1 was performed except that the mixing ratio of water and ethanol was set to 3:7.
실시예 4Example 4
상기 실시예 1에서 에탄올 대신 메탄올을 사용한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Example 1 was performed except that methanol was used instead of ethanol.
실시예 5Example 5
상기 실시예 1에서 에탄올 대신 프로판올을 사용한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Example 1 was performed except that propanol was used instead of ethanol.
실시예 6Example 6
상기 실시예 1에서 표백 처리시 60분간 수행한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.The same procedure was performed as in Example 1 except that the bleaching treatment was performed for 60 minutes.
실시예 7Example 7
상기 실시예 1에서 상기 실시예 1에서 표백 처리시 120분간 수행한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.In Example 1, the same procedure was performed except that the bleaching treatment in Example 1 was performed for 120 minutes.
비교예 1Comparative Example 1
상기 실시예 1에서 물과 에탄올의 혼합물 대신 동량의 물만을 사용한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Example 1 was performed except that only the same amount of water was used instead of the mixture of water and ethanol.
비교예 2Comparative Example 2
상기 실시예 1에서 물과 에탄올의 혼합물 대신 동량의 에탄올을 사용한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Example 1 was performed except that the same amount of ethanol was used instead of the mixture of water and ethanol.
비교예 3Comparative Example 3
상기 실시예 1에서 표백처리시 30분간 수행한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.The same procedure was performed as in Example 1 except that the bleaching treatment was performed for 30 minutes.
비교예 4Comparative Example 4
상기 실시예 1에서 표백처리시 150분간 수행한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.The same procedure was performed as in Example 1, except that the bleaching treatment was performed for 150 minutes.
비교예 5Comparative Example 5
상기 실시예 1에서 수산화나트륨 및 규산나트륨을 혼합한 다음, 과산화수소를 혼합하고 상기 혼합이 완료된 이후 물 및 에탄올을 투입하는 것 대신, 물 및 에탄올의 혼합물에 수산화나트륨, 규산나트륨 및 과산화수소를 혼합한 다음 기계펄프가 투입된 반응기에 공급하는 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.Instead of mixing sodium hydroxide and sodium silicate in Example 1 and then mixing hydrogen peroxide and adding water and ethanol after the mixing is completed, sodium hydroxide, sodium silicate, and hydrogen peroxide are mixed in a mixture of water and ethanol, and then The same procedure was performed except that the mechanical pulp was supplied to the reactor.
비교예 6Comparative Example 6
아무런 표백처리를 하지 않은 기계펄프를 사용하였다.Mechanical pulp without any bleaching treatment was used.
실험예 1Experimental Example 1
상기 실시예 1~7 및 비교예 1~6에서 제조된 펄프를 이용하여 평량 70g/㎡의 수초지를 제조한 다음, KS M ISO 2470-1의 방법으로 백색도를 측정하였다. 또한 ASTM E313의 방법으로 황색도를 측정하였으며, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.Using the pulp prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 6, handsheets having a basis weight of 70 g / m 2 were prepared, and then whiteness was measured by the method of KS M ISO 2470-1. In addition, yellowness was measured by the method of ASTM E313, and the results are shown in Table 1 below.
표 1에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예의 경우 65이상의 백색도를 가지는 것으로 나타났다. 특히 표백을 120분간 진행한 실시예 7의 경우 높은 백색도를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 하지만 비교예의 경우 그 백색도가 떨어지는 것을 확인할 수 있었으며, 특히 표백시간이 120분을 초과하는 경우(비교예 4) 백색도가 급속히 감소하는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, in the case of the embodiment of the present invention, it was found to have a whiteness of 65 or more. In particular, in the case of Example 7 in which bleaching was performed for 120 minutes, it was confirmed that it had high whiteness. However, in the case of Comparative Example, it was confirmed that the whiteness decreased, and in particular, when the bleaching time exceeded 120 minutes (Comparative Example 4), it was confirmed that the whiteness rapidly decreased.
실험예 2Experimental Example 2
상기 실시예 1~3에 대한 에탄올의 비율 및 표백시간의 변화에 대한 백색도 및 황색도의 차이를 확인하시 위한 실험을 실시하였다. 상기 실시예 1에서 물 및 에탄올의 비율(중량비)을 100:0, 70:30, 50:50, 30:70, 0:100의 비율로 준비한 다음, 표백시간을 60분, 90분 및 120분으로 변화시켜 각 비율 및 표백시간에 따른 백색도의 변화를 확인하였다.An experiment was conducted to confirm the difference in whiteness and yellowness with respect to the change in the ratio of ethanol and bleaching time for Examples 1 to 3. In Example 1, the ratio (weight ratio) of water and ethanol was prepared at a ratio of 100:0, 70:30, 50:50, 30:70, and 0:100, and then the bleaching time was 60 minutes, 90 minutes, and 120 minutes. It was changed to confirm the change in whiteness according to each ratio and bleaching time.
도 2에 나타난 바와 같이 120분의 표백시간 및 50:50의 비율에서 가장 높은 백색도가 나타나는 것을 확인할 수 있었지만, 비율이 변화되는 경우 그 백색도의 변화가 빠르게 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 상업적으로 이용되기 용이한 것은 90분의 가열시간을 가지는 것이 바람직하며, 고백색도를 원하는 경우에만 120분간 표백을 수행하여 제조하는 것이 바람직할 것으로 확인되었다.As shown in FIG. 2, it was confirmed that the highest whiteness appeared at a bleaching time of 120 minutes and a ratio of 50:50, but when the ratio was changed, the change in whiteness rapidly decreased. Therefore, it was confirmed that it is preferable to have a heating time of 90 minutes for commercially available products, and to perform bleaching for 120 minutes only when a high chromaticity is desired.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described specific parts of the present invention in detail above, it will be clear to those skilled in the art that these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby. will be. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (11)
상기 기계펄프를 표백용 반응기에 투입하고 표백용 화합물을 투입하는 단계; 및
상기 기계펄프를 교반하며 표백하는 단계;
를 포함하는 기계펄프의 표백방법에 있어서,
상기 표백용 화합물은 용매로 알코올계 화합물을 포함하는 펄프의 표백방법.
Manufacturing mechanical pulp through a fibrillation process by mechanical treatment;
Injecting the mechanical pulp into a bleaching reactor and introducing a bleaching compound; and
bleaching the mechanical pulp while stirring;
In the bleaching method of mechanical pulp comprising a,
The bleaching compound is a pulp bleaching method comprising an alcohol-based compound as a solvent.
상기 알코올계 화합물은 C1~C5의 알코올, 글리콜 또는 트리올인 것을 특징으로 하는 펄프의 표백방법.
According to claim 1,
The alcohol-based compound is a method of bleaching pulp, characterized in that C1 ~ C5 alcohol, glycol or triol.
상기 알코올계 화합물은 메탄올, 에탄올 또는 프로판올인 것을 특징으로 하는 펄프의 표백방법.
According to claim 2,
The alcohol-based compound is a pulp bleaching method, characterized in that methanol, ethanol or propanol.
상기 표백용 화합물은 물 100중량부 대비 알코올계 화합물 60~140중량부, 염기성 물질 1~2중량부, 과산화물 1~5중량부, 첨가제 0.1~1중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄프의 표백방법.
According to claim 1,
The bleaching compound comprises 60 to 140 parts by weight of an alcohol-based compound, 1 to 2 parts by weight of a basic material, 1 to 5 parts by weight of a peroxide, and 0.1 to 1 part by weight of an additive based on 100 parts by weight of water. .
상기 염기성 물질은 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 및 수산화리튬의 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 펄프의 표백방법.
According to claim 4,
The basic material is a pulp bleaching method, characterized in that it comprises at least one selected from the group of sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide and lithium hydroxide.
상기 과산화물은 과산화수소, 과산화나트륨, 과산화바륨 또는 과산화황산에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 펄프의 표백방법.
According to claim 5,
The peroxide is a method for bleaching pulp, characterized in that it comprises at least one selected from hydrogen peroxide, sodium peroxide, barium peroxide or peroxysulfuric acid.
상기 첨가제는 규산나트륨인 것을 특징으로 하는 펄프의 표백방법.
According to claim 5,
The method of bleaching pulp, characterized in that the additive is sodium silicate.
상기 표백용 화합물을 투입하는 단계는,
표백용 반응기에 기계펄프를 투입하는 단계;
상기 기계펄프를 70~100℃의 온도로 가열하는 단계;
상기 가열이 완료된 이후 염기성 물질, 과산화물 및 첨가제를 투입하여 상기 기계펄프와 혼합하는 단계; 및
상기 혼합이 완료된 이후 물 및 알코올계 화합물의 혼합물을 투입하고 교반하여 펄프 혼합물을 제조하는 단계;
를 포함하며,
상기 과산화물은 상기 염기성 물질 및 첨가제와 동시에 투입되거나 상기 염기성 물질 및 첨가제가 투입된 이후 상기 과산화물이 투입되는 것을 특징으로 하는 펄프의 표백방법.
According to claim 1,
In the step of adding the bleaching compound,
Injecting mechanical pulp into a bleaching reactor;
heating the mechanical pulp to a temperature of 70 to 100° C.;
After the heating is completed, adding a basic material, peroxide, and additives and mixing them with the mechanical pulp; and
Preparing a pulp mixture by adding and stirring a mixture of water and an alcohol-based compound after the mixing is completed;
Including,
The method of bleaching pulp, characterized in that the peroxide is added simultaneously with the basic material and additives or added after the basic material and additives are added.
상기 기계펄프는 전건중량 펄프를 기준으로 상기 펄프 혼합물에 5~30중량%가 포함되는 것을 특징으로 하는 펄프의 표백방법.
According to claim 8,
The mechanical pulp is a method for bleaching pulp, characterized in that 5 to 30% by weight is included in the pulp mixture based on the whole dry weight pulp.
상기 기계펄프는 상기 표백용 반응기에 투입되기 이전 디에틸렌 테트라아민 펜타-아세트산(DTPA)로 전처리되는 것을 특징으로 하는 펄프의 표백방법.
According to claim 1,
The method of bleaching pulp, characterized in that the mechanical pulp is pre-treated with diethylene tetraamine penta-acetic acid (DTPA) before being introduced into the bleaching reactor.
상기 기계펄프는 쇄목펄프(GW), 가압쇄목펄프(PGW), 리파이너기계펄프(RMP), 열기계펄프(TMP), 화학열기계펄프(CTMP), 알칼리퍼옥사이드기계펄프(APMP)인 것을 특징으로 하는 펄프의 표백방법.According to claim 1,
The mechanical pulp is ground wood pulp (GW), pressed ground wood pulp (PGW), refiner mechanical pulp (RMP), thermal mechanical pulp (TMP), chemical thermal mechanical pulp (CTMP), alkali peroxide mechanical pulp (APMP) Characterized in that A pulp bleaching method.
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| KR1020220014562A KR20230118241A (en) | 2022-02-04 | 2022-02-04 | Bleaching method for thermomechanical pulp |
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| KR20230118241A true KR20230118241A (en) | 2023-08-11 |
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| KR (1) | KR20230118241A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102638800B1 (en) * | 2023-08-21 | 2024-02-22 | 주식회사 네이처앤드피플 | Method of production nanocellulose |
-
2022
- 2022-02-04 KR KR1020220014562A patent/KR20230118241A/en not_active Application Discontinuation
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