KR980009651A - 볏짚을 이용한 펄프의 제조방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 볏짚을 이용한 펄프의 제조방법에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

본 발명은 벼농사 과정에서 대량 발생하는 볏짚을 이용하여 종이제조시 사용되는 펄프를 효과적으로 추출하는 방법을 제공함으로써 볏짚으로부터 보다 양질의 펄프를 대량으로 생산할 수 있어 제조원가를 크게 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 궁극적으로는 볏짚의 이용효율을 향상시킴으로써 천연자원의 활용성 측면에서의 개선효과를 갖는 볏짚을 이용한 펄프의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

3. 발명의 해결방법의 요지

상기한 목적을 달성하기 위한 본발명은 불순물을 선별처리한 볏짚은 0.5cm이하로 파쇄하여 수산화나트륨 수용액에 90 내지 120분간 침지시킨 후 탈수 및 수세하여 펄프성분을 분리한 다음, 분리된 펄프성분을 표백제 수용액에 침지시켜 표백처리한 후 탈수 및 수세하는 공정을 포함하는 볏짚을 이용한 펄프의 제조방법을 제공한다.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 종이제조시 원료로 사용되는 펄프로서의 용도를 갖는다.

Description

볏짚을 이용한 펄프의 제조방법

본 발명은 볏짚을 이용한 펄프의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볏짚내에 함유된 섬유소(纖維素) 성분을 섬유상(纖維狀)으로 추출하여 종이원료로서 사용 가능한 펄프를 제조하는 방법에 관한 것이다.

현재 생산되고 있는 모든 종이류는 적송·전나무·가문비나무 또는 참나무 등의 원료 목재로부터 추출되는 펄프를 주원료로 하여 제조되고 있는데, 이들 원료 목재는 대부분 고가이고 수입에 의존하고 있는

실정이므로 지류생산시의 원가상승요인으로 작용할 뿐만 아니라, 해외 원산지의 수급상황이 악화될 경우 원료확보에 있어서의 적지 않은 문제점이 발생할 가능성이 있다.

또한, 상기의 원료 목재는 수십년 이상 육성한 거목을 활용하여야 하므로 궁극적으로 천연자원 고갈 등의 문제점이 발생하며, 이들 목재로부터 펄프성분을 추출한 후 남게 되는 잔여물질의 원활한 처리가 어려워 또다른 공해발생의 원인이 되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방법의 일환으로, 상기한 목재의 대체원료로서 섬유소를 다량 함유하고 있는 기타의 식물재료를 이용한 종이 원료로서의 펄프성분을 추출하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.

대표적으로, 대맥·소맥·갈대 또는 볏짚등으로부터 추출된 스트로펄프(Straw pulp)를 지류 제조시 적용하는 기술이 공지되어 있으나, 이들 중 대맥, 소맥 등의 밀짚 또는 갈대 등의 그 생산량이 극히 미미하고, 수거 또한 용이하지 않아 대량생산에는 적합하지 못하여 실용화가 어려운 문제점이 있었다.

상기의 밀짚 또는 갈대등과는 달리 볏짚의 경우 일련의 벼농사가 끝난 후 발생되는 잔여물로서 쌀을 주식으로 하는 우리나라의 식생활 특성상 대량생산을 위한 원료확보에는 큰 문제점이 없는 장점을 가지고 있다.

그러나 지금까지는 상기한 바의 장점을 가지고 있는 볏짚으로부터 펄프성분을 추출하는 방법에 있어서의 비효율성 및 원시성으로 인하여 추출된 펄프의 양이 기대에 미치지 못하였을 뿐만 아니라, 양질의 펄프를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

주지된 바와 같이, 종래에는 상기의 볏짚을 이용하여 초가지붕을 덮는 이엉과 새끼줄, 퇴비 또는 가정난방용 땔감 등으로 유용하게 사용하였으나, 농촌의 도시화 과정에서 초가지붕이 점차로 사라지고, 난방수단으로서의 연료도 또한 화석연료 보일러 등으로 대체되었으며, 각종 유해 농약의 남용으로 인하여 사료로서도 적합하지 않으므로 그 이용분야가 점차로 축소되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 바의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 벼농사 과정에서 대량 발생하는 볏짚을 이용하여 종이 제조시 사용되는 펄프를 효과적으로 추출하는 방법을 제공함으로써 볏짚으로부터 보다 양질의 펄프를 대량으로 생산할 수 있어 제조원가를 크게 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 궁극적으로는 볏짚의 이용효율을 향상시킴으로써 천연자원의 활용성 측면에서의 개선효과를 갖는 볏짚을 이용한 펄프의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본발명은 불순물을 선별처리한 볏짚을 0.5cm이하로 파쇄하여 수산화나트륨 수용액에 90 내지 120분간 침지시킨 후 탈수 및 수세하여 펄프성분을 분리한 다음, 분리된 펄프성분을 표백제 수용액에 침지시켜 표백처리한 후 탈수 및 수세하는 공정을 포함하는 볏짚을 이용한 펄프의 제조방법을 제공한다.

본 발명에서 사용하는 볏짚은 외부가 각질의 표피로 덮혀 있으며, 크게 뿌리와 줄리(몸통, 목) 및 잎으로 나누어지는데, 그 함유성분은 하기한 표 1에 나타난 바와 같다.

[표 1]

상기 표1에 나타난 바와 같이, 볏짚에는 α-,β-,γ-상의 섬유소 성분이 전체 중량 기준으로 49중량%로 함유되어 있어 이를 본발명에서와 같이 수산화나트륨 수용액에 침지 처리하게 되면 상기의 섬유소 성분을 제외한 나머지 부분은 제거되고 섬유소 성분만 남게 된다.

이때, 볏짚의 표피 내부로 수산화나트륨 성분이 용이하게 침투되도록 하기 위하여 볏짚을 5cm이하로 잘게 파쇄하는데, 볏짚을 5cm이상으로 하면 수산화나트륨 성분이 볏짚내로 잘 침투되지 않아 섬유소를 제외한 기타의 성분이 잘 용해되지 않을 뿐만 아니라, 침지시간이 장시간 소요되므로 작업성을 저해하지 않는 범위내에서 5cm이하로 잘게 파쇄하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수산화나트륨 수용액은 물:수산화나트륨의 중량비를 1:1.2 내지 1.3(w/w)로 제조함이 바람직한데, 수산화나트륨의 중량비가 1.2(w/w)미만으로 되면 볏짚으로부터 섬유소이외의 성분을 제거하기 위한 침지시간이 길어지고 제거효율이 하락하게 되며, 1.3(w/w)이상으로 할 필요는 없다.

이렇게 제조된 수산화나트륨 수용액에 볏짚을 침지시키면 볏짚내의 리그닌, 펜토산 및 펙틴 등의 섬유소이외의 성분이 용해되어 제거되고 볏짚의 표피부분과 섬유소, 즉 펄프성분만이 남게 되는데, 이때의 침지시간의 90분이상이 되도록 하여 상기한 섬유소이외 성분의 제거가 충분히 이루어지도록 함이 바람직하며, 120분을 초과할 필요는 없다.

상기한 방법에 의하여 섬유소이외의 성분을 제거한 볏짚을 수산나트륨 수용액으로부터 분리하여 수세하게 되면 볏짚내에 잔존하는 섬유소이외의 성분 및 볏짚의 표피부분이 제거되어 섬유소성분, 즉 펄프성분을 얻을 수 있는 것이며, 이러한 수세효율을 높이기 위하여 수산화나트륨 수용액 처리한 볏짚을 수세전 충분히 탈수시켜 주는 것이 바람직하다.

계속하여 상기 얻어진 펄프성분을 다시 한번 탈수시킨 뒤 표백조내에서 표백처리하여 줌으로써 펄프의 고유색을 발현시킬 수 있는 것이며, 이때 사용되는 표백제는 그 종류에 무관하며 섬유용 표백제로서 통상적으로 시판되는 상업용 표백제를 물에 희석하여 사용할 수 있는데, 표백제의 종류에 따라 그 희석비율 및 표백시간은 다소간의 변동이 있는 것이며, 표백조내의 온도는 5℃이상으로 유지시켜 줌으로써 표백효율을 더욱 높일 수 있다.

최종적으로 상기 표백과정을 완료한 후의 펄프성분을 재차 탈수시켜 수세하게 되면 본발명에서 목적으로 하는 볏짚을 이용한 펄프를 얻을 수 있는 것이다.

이하 본발명을 하기 실시예에 의하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

실시예

먼저 이물질 및 썩은 부분을 골라내어 선별한 볏짚 100g을 평균크기가 0.4cm이하로 잘게 절단하여 파쇄한 다음, 수산화나트륨 12.4kg을 물 10리터에 녹인 수산화나트륨 수용액에 완전히 침지시켰다.

이러한 상태로 약 100분간 침지시킨 다음 볏짚을 수산화나트륨 수용액으로부터 건져내어 탈수기로 탈수한 후 이를 상온의 물에 담궈진 상태로 손으로 비비면서 수세하여 볏짚의 표피부분과 펄프성분을 분리하였다.

계속하여 상기 분리된 펄프성분을 탈수시킨 후, 표백제(상품명:하이드로) 12kg을 물10리터에 용해시킨 표백제 수용액에 완전히 침지시킨 상태로 약 50분정도 유지시켜 표백처리하였으며, 이를 다시 탈수시킨 후 세척하고 건조하여 약 35g의 펄프를 얻었다.

상기 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 본발명에 의한 방법으로 볏짚으로부터 펄프를 추출한 결과 약 72％ 정도의 높은 추출효율을 얻을 수 있었다.

이렇게 제조된 본발명의 펄프는 통상적인 제지방법으로 가공함으로써 가공방법에 따라 여러등급의 지류를 생산할 수 있는데, 제지가공시에 분쇄도 및 첨가제의 종류에 따라 포장지(골판지) 등의 4등급지, 유산지 등의 3등급지, 신문지 등의 2등급지 또는 분쇄도를 더욱 높여 고급지류 등으로 사용되는 1등급지를 생산할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본발명은 벼농사 과정에서 대량 발생하는 볏짚을 이용하여 종이제조시 사용되는 펄프를 효과적으로 추출하는 방법을 제공함으로써 볏짚으로부터 보다 양질의 펄프를 대량으로 생산할 수 있어 제조원가를 크게 절감할 수 있는 볏짚을 이용한 펄프의 제조방법을 제공하는 유용한 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 불순물을 선별처리한 볏짚을 0.5cm이하로 파쇄하여 수산화나트륨 수용액에 90 내지 120분간 침지시킨 후 탈수 및 수세하여 펄프성분을 분리한 다음, 분리된 펄프성분을 표백제 수용액에 침지시켜 표백처리한 후 탈수 및 수세하는 공정을 포함함을 특징으로 하는 볏짚을 이용한 펄프의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 수산화나트륨 수용액의 물:수산화나트륨의 중량비가 1:1.2 재지 1.3(w/w)로 됨을 특징으로 하는 볏짚을 이용한 펄프의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표백처리시의 온도를 5℃이상으로 유지시킴을 특징으로 하는 볏짚을 이용한 펄프의 제조방법.

   ※ 참고사항：최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.