KR890001973B1 - 폐지로부터의 잉크 제거방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

폐지로부터의 잉크 제거방법 및 장치
제1도는 본 발명에 의한 장치의 한가지 실시예의 측단면도.
제2도는 제1도의 장치의 II-II선 수직단면도.
제3도는 제2도의 III-III선 수평단면도.
제4도는 본 발명의 장치에 이용되는 공기분출 수평실린더의 사시도.
제5도는 제4도에 도시된 실린더의 IV-IV선 단면도.
제6도는 비(G/L)와 잉크가 제거된 폐지펄프의 명도(brightness)증가 사이의 관계를 나타낸 그래프도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 처리용기 2 : 공기분출 수평실린더
3 : 공기분출구 10 : 거품 제거장치
21, 22, 23 : 수직격판
본 발명은 폐지로부터 잉크를 제거하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 잉크를 매우 효율적으로 제거하여 명도가 높은 종이펄프의 수율을 높일 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
폐지펄프의 수성 슬러리(aqueous slurry)를 처리용기내에서 예를들면 탈탄제 또는 표백제 등의 약품으로 처리하고, 처리용기의 하부로부터 용기내의 폐지펄프 슬러리에 공기를 불어넣어 기포가 폐지펄프 슬러리 속에 떠 있는 잉크를 흡수하면서 슬러리의 표면으로 상승하도록 한후 잉크가 흡수된 거품을 폐지펄프 슬러리로부터 제거하여 폐지로부터 잉크를 제거하는 것은 잘 알려져 있다.
상술한 잉크 제거방법에서 잉크 제거효율을 높이기 위해서는 폐지펄프 슬러리내로 수많은 미세한 기포가 균일하게 흐르도록 하고, 잉크 입자와 이 미세한 기포와의 접촉기회를 증가시키는 것이 중요하다.
이를 위하여 여러가지 시도가 행해졌는데 예를들면 미국 특허 제 4, 186, 094 호 및 4,347, 128 호에는 처리용기내에서 폐지펄프 슬러리의 와류가 형성되고, 와류의 접선방향을 따라 폐지펄프 슬러리를 추가로 공급하여 와류가 계속 유지되도록 하고, 기포를 슬러리의 와류내로 불어넣는 것이 기재되어 있다. 그러나 이상의 방법으로는 잉크 제거효과가 불충분하다.
1975년 3월 18일 발행된 에쉐트 비스 게엠베하의 일본 공개특허공보 제 50-25804 호에는 처리용기 하부에 고정된 판에 뚫린 수많은 구멍을 통하여 공기가 분출되도록 한 다른 시도가 기재되어 있다.
1975년 10월 23일 발행된 에쉐트 비스 게엠베하의 독일특허 제 2, 409, 235 호에는 처리용기의 하부에 고정된 송풍파이프의 둘레에 형성된 수많은 구멍으로 공기가 공급되는 또 다른 시도가 기재되어 있다.
그러나 판에 형성된 구멍은 폐지펄프 슬러리내의 먼지에 의하여 가끔 막히고 이에 따라 잉크 제거효과가 불충분하다.
일반적으로 처리용기내의 폐지펄프 슬러리의 부피(L)에 대한 처리용기내 기포 전체부피(G)의 비(G/L)를 증가시키면 잉크가 제거된 폐지펄프의 명도가 증가한다고 알려져 있다. 그러나 잉크가 제거된 폐지펄프의 명도는 일정한 값에서 비(G/L)를 더 증가시켜도 포화상태에 도달한다는 것도 알려져 있다. 이는 펄프의 명도를 높이기 위하여 기포의 전체부터(G)를 과도하게 증가시키는 것은 비경제적이라는 것을 의미한다 그러므로 종래의 잉크 제거 공정에서는 비(G/L)가 1.5 또는 그 이상 그러나 5.0보다는 작은 비교적 작은 값으로 제한된다.
뿐만 아니라, 종래의 잉크 제거방법 및 장치에서는 비(G/L)를 5.0 또는 그 이상으로 증가시키기가 매우 어렵고 비경제적이다.
이상과 같이 시도된 방법들에서는 기포로 처리된 폐지펄프 슬러리가 맑은 물로 한번 또는 그 이상 세척된다. 이 세척과정에서 잉크가 제거된 펄프의 수율이 감소되고 세척공정에서 배출된 폐수로 인하여 수질오염의 문제가 발생한다.
이상과 같은 이유들로 인하여 업계에서는 잉크를 효율적으로 제거하여 명도가 높은 잉크가 제거된 펄프의 수율을 높일 수 있는 방법 및 장치가 요구되었다.
본 발명의 목적은 폐지로부터 높은 효율로 잉크를 제거하는 방법 및 장치를 제공하려는 것이다 .
본 발명의 다른 목적은 명도가 높은 폐지펄프를 효율적으로 회수할 수 있는, 폐지로부터의 잉크 제거방법 및 장치를 제공하려는 것이다.
상기 목적들은 본 발명의 방법 및 장치에 의하여 달성할 수 있다.
본 발명에 의한 폐지로부터의 잉크 제거방법은 처리용기내로 폐지펄프의 수성 슬러리를 도입하는 단계, 폐지펄프 슬러리내로 수많은 기포를 분출시켜 기포가 폐지펄프 슬러리의 표면까지 상승하면서 폐지펄프 슬러리로부터 잉크입자를 흡수하는 단계, 폐지펄프 슬러리로부터 잉크가 흡수된 거품을 제거하는 단계로 이루어지는 폐지로부터의 잉크 제거방법에 있어서, 공기 분출단계에서 공기량이 G/L
Figure kpo00001
5.0인 관계식을 충족시키고, 여기서(L)은 m3단위로 표시한 처리용기내 폐지펄프 슬러리의 부피이고 (G)는 Nm3단위로 표시한 폐지펄프 슬러리내로 분출된 기포의 전체부피인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법에서는 처리용기의 하부에 배치된 적어도 하나의 수평실린더의 원주면에 형성된 수많은 구멍을 통하여 기포가 폐지펄프 슬러리내로 분출되는 것이 바람직하다. 또, 수평실린더는 그 수평축을 중심으로 회전하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 폐지로부터의 잉크 제거장치는, 폐지펄프 슬러리의 입구와 출구를 가지고 폐지펄프 슬러리가 수용되는 처리용기, 용기의 하부에 배치되고 그 원주면에 수 많은 공기 분출구가 형성되어 있으며 공기공급원과 연결되고 그 수평축을 중심으로 회전할 수 있는 적어도 하나의 공기분출 수평실린더, 용기내의 폐지펄프 슬러리의 표면 상부에 위치하여 폐지펄프 슬러리로부터 거품을 제거하는 장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법에서 폐지는 통상적인 과정에 의하여 폐지펄프의 수성 슬러리로 되어, 수직 원통형인 것이 바람직한 처리용기내로 도입된다. 그후 용기속의 폐지펄프 슬러리내로 공기가 분출된다. 처리용기의 하부에 위치한 적어도 하나의 공기분출 수평실린더의 원주면에 형성된 수많은 공기분출구로 부터 공기가 분출되고, 이 수평실린더가 그 수평축을 중심으로 회전하는 것이 바람직하다. 분출된 공기는 수많은 미세한 기포로 바뀌어 분출구로 부터 용기내의 폐지펄프 슬러리의 표면으로 상승하면서 폐지펄프 슬러리내에 떠 있는 잉크입자들을 흡수한다. 이 잉크가 흡수된 기포는 폐지펄프 슬러리의 표면에서 거품을 형성하고, 이 거픔이 표면에서 제거된다. 제1도, 제2도, 제3도를 참조하면 용기(1)의 하부(1a)에는 적어도 하나의 공기분출 수평실린더(2)가 설치되어 있다. 실린더(2)에는 수많은 공기분출구(3)가 형성되어 있으며 도면에 도시되지 않은 공기공급원과 연결되어 있다. 실린더(2)는 수평축(4)을 중심으로 회전할 수 있다.
잉크입자가 포함된 폐지펄프 슬러리(S)는 도시되지 않은 공급원으로부터 입구통로(5)를 통하여 처리용기(1)로 도입되고 출구통로(6)를 통하여 용기(1) 밖으로 배출된다. 용기(1)가 폐지펄프 슬러리(S)로 채워지면 도시되지 않은 공급원으로부터 공기가 공기분출 수평실린더(2) 및 공기분출구(3)를 통하여 폐지펄프 슬러리(S)내로 분출되고, 이때 수평실린더(2)는 회전한다. 이 과정에서 수많은 기포(7)가 생성되어 용기내의 폐지펄프 슬러리(S)전체에 분포된다. 기포(7)는 폐지펄프 슬러리(S)의 표면(8)으로 떠오르고 슬러리(S)내에 떠 있는 잉크입자는 폐지펄프 슬러리(S)의 액체매질과 기포(7)사이의 경제면에 흡수된다. 잉크를 흡수한 기포(7)는 폐지펄프 슬러리(S)의 표면(8)에 도달하여 거품(9)을 형성한다. 잉크가 흡수된 거품(9)는 거품 제거장치(10)에 의하여 용기(1)내의 폐지펄프 슬러리(S)로부터 제거된다. 거품 제거장치(10)에는 축(12)을 중심으로 회전하는 여러개의 브레이드(11)가 부착되어 있다. 블레이드(11)가 회전하면 폐지펄프 슬러리(S)의 거품이 수집되어 거품 배출통로(13)로 배출된다. 수집된 거품(9)은 워터샤워(14)로 처리된 후 제거된 잉크포함 액체로부터 공기가 분리되도록 공기-액체분리기(15)로 유입된다. 분리된 공기는 펌프(16)에 의하여 대기로 배출된다. 분리된 잉크포함 액체(17)는 용기(18)에 수집되거나 필요한 경우 도시되지 않은 2차 잉크 제거장치로 공급된다.
본 발명의 방법 및 장치에서는 폐지펄프 슬러리(S)내로 도입되는 공기량이 다음 관계식(I) G/L
Figure kpo00002
5.0 ……(1)을 충족시키는 것이 중요한데 여기서 (L)은 m3로 표시한 처리용기(1)내 폐지펄프 슬러리(S)의 부피이고 (G)는 Nm3로 나타낸 폐지펄프 슬러리(S)로 분출된 기포(7)의 전체부피이다.
상기식에서 L은 슬러리의 부피(m3)를 표시하고 G는 0℃, 1기압에서 분당 슬러리내로 분출되는 기포의 부피(m3)를 표시한다. Nm3은 표준상태에서 기체의 부피를 표시한다. 비(G/L)는 10 또는 그 이상인 것이 바람직하다. 처리된 펄프의 명도를 높이기 위해서는 비(G/L)를 5.0 또는 그 이상으로 증가시키는 것이 매우 효과적이며 비(G/L)가 5.0이하이면 처리된 펄프의 명도와 잉크 제거효율이 불충분하다는 것이 알려져 있다.
폐지펄프 슬러리(S)내에 상술한 큰 비(G/L)로 공기를 공급하기 위해서는 수많은 공기분출구(3)가 형성되어 있는 공기분출 수평실린더(2)를 회전시켜 폐지펄프 슬러리(S)를 교반시키고 분출된 공기를 미세한 기포(7)로 변환시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법에서는 처리용기(1)내의 폐지펄프 슬러리(S)를 교반시키는 것이 바람직하다. 이를 위하여 분출구(3)는 제4도 및 제5도에 도시된 바와 같이 수평실린더(2)의 원주면(2a)으로부터 돌출하고 있다. 각 분출구(3)는 공기가 분출되는 통로(3a)가 형성된 짧은 파이프(3b)의 형태로 되어 있다.
수평실린더(2)에는 제2도에 도시된 바와 같이 실린더(2)의 원주면(2a)으로부터 바깥쪽으로 연장된 다수의 교반 패들(paddle,19)이 부착될 수도 있다.
원주속도가 6 내지 11m/sec인 것이 바람직한 소정의 속도로 수평실린더(2)가 회전하면 돌출한 분출구(3) 또는 패들(19)은 폐지펄프 슬러리(S)를 교반시켜 기포(7)와 잉크입자의 접촉을 촉진시키고 폐지펄프 슬러리(S)를 통과하는 기포(7)의 상승속도를 증가시킨다.
기포(7)와 잉크입자의 접촉을 촉진시키는 다른 방법은 기포(7)의 크기를 되도록 작게 하여 기포(7)의 상승속도가 매우 느리게 되도록 하는 것이다.
공기분출구(3)의 내경과 돌출길이, 수평실린더(2)의 원주면(2a)의 전체면적에 대한 공기분출구(3) 총단면적의 비, 회전하는 수평실린더(2)의 원주속도, 각 분출구(3) 단면의 단위면적당 공기 압력과 분출유량을 각각 적절한 값으로 조절하면 기포(7)의 크기를 원하는 값으로 조절할 수 있다.
예를 들면 공기분출 유량은 다음의 관계식(II) 0.5
Figure kpo00003
g/A
Figure kpo00004
2.0 ……(II)을 충족시키는 것이 바람직한데, 여기서 (g)는 Nm3/분으로 표시된 전체분출구(3)를 통과하는 공기분출 유량이고 (A)는 m2로 표시된 처리용기(1)의 수평 단면적이다.
보다 바람직한 관계식은 1.0
Figure kpo00005
g/A
Figure kpo00006
2.0이다. 비(g/A)가 0.5보다 작으면 비(G/L)를 5.0보다 크게하기가 어렵다.
상기 식에서 g는 공기의 분출속도(Nm3/min ·m2이다. 또한, 비(g/A)가 2.0보다 크면 기포(7)의 크기가 너무 커져서 폐지펄프 슬러리(S)내에 바람직하지 않은 충격현상(bumping phenomenon)이 발생할 수가 있다.
비(g/A)를 0.5 내지 2.0의 범위내로 유지시키면 폐지펄프 슬러리(S)내에 충격이 발생하지 않도록 하면서 비(G/L)를 5.0 또는 그 이상으로 유지시킬 수 있다.
공기분출구(3)의 내경은 5 내지 40mm인 것이 바람직하고 15 내지 35mm이면 더욱 좋다. 분출구(3)의 내경은 수평실린더(2)의 회전속도, 용기내 폐지펄프 슬러리(S)의 높이, 슬러리(S)의 폐지펄프 농도, 기타 운전조건을 고려하여 결정해야 한다. 수평실린더(2)의 원주면(2a)으로부터 돌출한 분출구(3)의 길이는 2.5mm 내지 20mm인 것이 바람직하고 3 내지 10mm이면 더욱 좋다. 이런 돌출된 분출구(3)는 폐지펄프 슬러리(S)내의 잉크입자와 기포(7) 사이의 접촉을 촉진시키는데 효과적이다.
본 발명의 방법에서는 처리용기(1)내의 폐지펄프 슬러리(S)가 각각의 수평실린더(2)로부터 분출되어 상승하는 기포(7)에 대하여 역류하여 하강하고, 또 상승하는 기포(7)와 동일한 방향으로 상승하는 것이 바람직하다. 공기가 2개 이상의 수평실린더(2)로부터 분출되면 상술한 폐지펄프 슬러리(S)의 하강 및 상승이 2회이상 일어나도록 할 수도 있다. 본 발명의 장치에서는 이와같은 상승류 및 하강류가 생기도록 처리용기(1)가 적어도 하나의 수직격판에 의하여 적도어 2개의 격실로 서로 연통되도록 분리된다.
제1도, 제2도, 제3도에 도시된 것처럼 수직격판(21,22)이 처리용기(1)내에 삽입되어 있다. 각각의 수직격판(21,22)은 처리용기(1)내에서 상응하는 수평실린더(2)의 상부 근처로부터 폐지펄프 슬러리(S)의 표면(8)근처까지 연장되어 있다.
제2도에 도시된 바와 같이 처리용기(1)의 내부공간은 수직격판(21,22,23)에 의하여 4대의 격실(A, B, C, D)로 구분된다.
격실 (A와 B) 및 격실(C와 D)은 각각 용기(1)의 하부에서 격벽(21,22)의 하단과 수평실린더(2)의 주위를 통하여 서로 연통된다. 또, 격실(B와 C)은 용기(1)의 상부에서 격판(23)의 상부를 토아ㅎ여 서로 연통된다.
입구통로(5)를 통하여 처리용기(1)내로 도입된 폐지펄프 슬러리(S)는 격실(A)를 통하여 기포(7)의 상승류에 역류하여 아래쪽으로 흐르고, 그후 격실(B)을 토아ㅎ여 기포(7)의 상승류와 동일한 방향으로 위쪽으로 흐른다. 마찬가지로 폐지펄프 슬러리(S)는 격실(C)을 통하여 아래쪽으로 격실(D)을 통하여 위쪽으로 흐른후 출구통로(6)를 통하여 용기(1)의 외부로 유출된다. 폐지펄프 슬러리(S)가 격실(A 내지 D)을 통과하는 동안 슬럴리(S)내의 잉크입자가 기포(7)에 흡수된다. 이 결과 생긴 잉크를 흡수한 거품(9)은 폐지펄프 슬러리(S)의 하강 및 상승은 잉크입자와 기포(7)간의 접촉을 촉진시키고 잉크 제거 효율을 높이는데 매우 효과적이다.
제1도, 제2도, 제3도에 도시된 장치의 실시예에서는 2개의 수평실린더(2)가 설치되고 처리용기(1)는 4개의격실로 구분되어 있다. 그러나 본 발명의 장치는 하나의 수평실리너ㄷ(2)와 2개의 격실만 가질 수도 있으며, 3개이상의 수평실린더(2)와 6개이상의 격실을 가질 수도 있다.
잉크가 흡수된 기포(7)의 상승속도는 폐지펄프 슬러리(S)의 농도 및 온도에 따라 변한다. 폐지펄프 슬러리(S)의 농도가 낮을수록, 온도가 높을수록 잉크 제거효율이 높아진다. 폐지펄프 슬러리(S)의 바람직한 농도는 0.5 내지 1.5%이고 온도는 10℃ 내지 50℃이다.
본 발명에 있어서 공기분출구(3)를 가진 수평실린더(2)의 회전에 의한 폐지펄프 슬러러(S)의 심한 교반은 5.0이상의 큰 비(G/L)를 가진 공기의 분출과 함께 기포(7)와 폐지펄프 슬러리(S)내 잉크입자 사이의 접촉을 촉진시키고 잉크 제거효율 및 처리된 펄프의 명도를 증가시킨다.
다음의 대표적인 실시에에 따라 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 이 실시예는 본 발명의 범위에 어떤 제한을 가하는 것이 아니다.
[실시예]
폐지는 섬유소가 분리되어 수성 펄프 슬러리로 된후 잉크 제거제 및 표백제로 처리된다. 이 폐지펄프의 수성 슬러리는 펄프의 건조농도가 1.1%이다.
표백된 폐지펄프 슬러리는 제1도, 제2도, 제3도에 도시된 바와 같은 단면적(A)이 0.4m2이고 용량이 800l인 처리용기에 26l/분, 40l/분, 80l/분, 160l/분의 공급율로 도입되었다. 처리용기의 내부에는 길이 5mm, 내경 11.4mm인 200개의 공기분출구가 형성되어 있는 길이 1mm, 내경 78mm인 공기분출 실린더가 2개 들어 있다. 용기 내부 폐지펄프 슬러리의 표면과 수평실린더 축사이의 거리는 1.5m이다.
공기는 온도가 30℃인 폐지펄프 슬러리내에 0.15 내지 1.21Nm3/분의 비율로 분출된다.
비(G/L)가 5.0이고 비(g/A)가 0.38이 되도록 하여 작동시킨 결과 처리된 펄프의 명도는 표백된 폐지펄프에 비하여 9.0%가 증가하였다. 비(G/L)가 5.0이고 비(g/A)가 1.16일 경위 처리된 펄프의 명도증가는 7.3%였다.
비(G/L)가 5.0이고 비(g/A)가 0.38일때에는 처리된 펄프의 명도증가는 12.2%였다. 비(G/L)가 10이고 비(g/A)가 1.16일때의 명도증가는 9.8%였다.
제6도에서 알수 있듯이 비(G/L)가 5.0 또는 그 이상인 경우 처리된 펄프의 명도증가(%)는 만족스럽다.
또한 제6도는 비(g/A)를 3.08로 과도하게 증가시키는 것은 비(G/L)가 5.0이상인 경우에도 처리된 펄프의 명도를 증가시키는 데에 바람직하지 않다는 것을 보여준다.

Claims (4)

  1. 처리용기내로 폐지펄프의 수성 슬러리를 도입하는 단계, 처리용기중의 폐지펄프 슬러리내로 수많은 기초를 분출시켜, 기포가 폐지펄프 슬러리의 표면까지 상승하면서 폐지펄프 슬러리로부터 잉크입자를 흡수하는 단계, 폐지펄프 슬러리로터 잉크가 흡수된 거품을 제거하는 단계로 이루어지는 폐지로부터의 잉크 제거 방법에 있어서, 공기분출단계에서 처리용의 바닥부분에 배치된 적어도 하나의 수평실린더의 원주표면상에 형성되고 돌출된 짧은 파이프 또는 튜브형태의 다수의 분출구를 통하여 폐지펄프 슬러리내로 공기를 분출시키며, 이때 수평실린더는 폐지펄프 슬러리를 교반하기 위하여 그 수평측 주위를 회전하고, 공기의 분출량은 식(I) 및 (II)의 관계를 만족시키는 수준으로 제어되는 것을 특징으로 하는 방법 G/L
    Figure kpo00007
    5.0 (I) 0.5
    Figure kpo00008
    g/A
    Figure kpo00009
    2.0 (II) 상기식에서 L은 처리용기중의 폐지펄프슬러리의 부피(m3)를 표시하고 G는 0℃, 1기압에서 분당 폐지펄프 슬러리내로 분출되는 공기기포의 전체부피(m3)를 표시하고 g는 공기의 분출속도 Nm3/min를 표시하고 A는 처리용기의 수평 단면적(m2)을 표시한다.
  2. 제1항에 있어서, 비(G/L)가 10이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 공기분출단계에서 폐지펄프 슬러리가 각 수평실린더로부터 분출되는 기포의 상승류에 역류하여 하강한 후, 수평실린더로부터 분출되는 기포의 상승류와 같은 방향으로 상승하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 공기가 2개이상의 수평실린더로부터 분출되고 폐지펄프 슬러리의 하강 및 상숭 유동이 2회이상 반복되는 것을 특징으로 하는 방법.
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