WO2010093220A2 - 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법 - Google Patents

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WO2010093220A2
WO2010093220A2 PCT/KR2010/000949 KR2010000949W WO2010093220A2 WO 2010093220 A2 WO2010093220 A2 WO 2010093220A2 KR 2010000949 W KR2010000949 W KR 2010000949W WO 2010093220 A2 WO2010093220 A2 WO 2010093220A2
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raw material
corrugated cardboard
foreign matter
concentration
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김광호
백기석
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주식회사 쌍용씨앤비
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    • D21H27/002—Tissue paper; Absorbent paper
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21C5/02—Working-up waste paper
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
    • D21C5/02—Working-up waste paper
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/64—Paper recycling

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing tissue using corrugated cardboard as a raw material, and more particularly, by adding a dyeing process instead of removing a bleaching process in a tissue manufacturing process by recycling corrugated cardboard.
  • the present invention relates to a method for producing tissue using corrugated cardboard as a raw material which can not only increase production quality but also reduce contaminants.
  • Natural pulp and recycled paper are mainly used as raw materials for tissue production, and natural wood pulp is soft wood bleached kraft pulp (SW-BKP) and hard wood bleached kraft (HW-BKP). Pulp), UKP (Unbleached Kraft Pulp), and the like are used, and used as a corrugated cardboard notice, office paper, corrugated cardboard notice, magazines, paper bags or envelopes.
  • SW-BKP soft wood bleached kraft pulp
  • HW-BKP hard wood bleached kraft
  • Pulp UKP (Unbleached Kraft Pulp), and the like are used, and used as a corrugated cardboard notice, office paper, corrugated cardboard notice, magazines, paper bags or envelopes.
  • the paper is made of fiber using a pulp (a device that stirs the paper together with water to remove ink from the paper or adds a whitening agent). From the cleaner and the screen (an apparatus for centrifugally removing heavier materials than the fiber material), dust removal treatment of extra materials such as hardware and plastic is carried out. Thereafter, the bleaching tower is subjected to a bleaching process using a constant temperature, concentration, time, pH, and bleaching agent to raise the raw material to a certain level or more.
  • the ink is removed from the fiber material with a flotator (a device that blows air into the liquefied fiber material to float the ink together with the bubbles to separate the ink from the fiber material), and the thinner (presses the fiber material to dehydrate it).
  • the raw material is used as raw material for papermaking process after dehydration by means of a device.
  • the ligrin component impregnated in the fiber is removed in the bleaching process, which is not economical due to the high loss of raw materials, and it is not environmentally friendly because it uses chlorine-based bleaching chemicals. Fibrosis and an increase in fines occur, causing problems such as dehydration deterioration and refining energy increase due to a decrease in strength during the papermaking process.
  • corrugated cardboard is a tissue-grade raw material because it has a high kappa content containing a large amount of lignin, which is not suitable for use as a tissue material without a series of bleaching processes. Therefore, in order to show high whiteness, one of the characteristics of tissues, the method of increasing the whiteness of raw materials using bleaching chemicals is used.Bleaching chemicals such as chlorine, hypochlorite, chlorine dioxide and hydrogen peroxide are used as the bleaching chemicals. , Reducing bleach, sulfite gas, sulfite, bisulfite, hydrosulfite and the like are used.
  • Hydrogen peroxide is mainly used to oxidize and bleach mechanical pulp such as newspaper waste paper, and sodium hypochlorite is mainly used to bleach chemical pulp such as white paper waste paper.
  • Other FAS and sodium hydrosulfite are used in chemical pulp as well as mechanical pulp.
  • FAS has a strong bleaching power compared to sodium hydrosulfite, but it is expensive. If the corrugated cardboard contains paper colored with a yellow direct dye, additional reduction bleaching with sodium hydrosulfite may be performed after the oxidative bleaching treatment.
  • the bleaching chemical used as an oxidizing bleach has a disadvantage that it is not environmentally friendly because it is a chlorine-based bleaching method, and such a bleaching process is modified such as short fiber, increase of microfiber, and the like of cellulose fiber used as a tissue material. It has the disadvantage of lowering the yield due to the deformation of the cellulose fiber properties and the loss of the ligrin component, and the whiteness is remarkably dropped when the bleaching process is not performed, it is impossible to use as a tissue-grade raw material.
  • the corrugated cardboard contains a large amount of foreign substances such as pitch, ash, ink, flake and waste synthetic resin, and if not removed, it causes various problems in the subsequent process.
  • Pitch adds contamination to the wire, felt, and Yankee dryers in papermaking processes, causing problems such as dehydration, hole generation, and poor clipping, and cannot be used as tissue grade raw materials. It causes defects and paper breaks, and in particular, prevents voids between wires and felts, leading to an increase in manufacturing costs due to poor bonding and a decrease in lifespan due to dehydration, and inks cause problems such as whiteness and spots on the product.
  • Flake it causes problems such as the occurrence of breakage by being stuck in wire or felt. Therefore, in the process of using corrugated cardboard as a main raw material, it cannot be used as a tissue-grade raw material without going through a series of selection processes, such as cleaners, screens, and plotters.
  • Paper companies that use corrugated cardboard as their main raw materials are those that produce liner paper. Unlike liner tissue, liner paper does not require bleaching because it does not need to increase whiteness, but such liner companies do not have a plotter facility for selecting pitches, and screen equipment has a lot of differences in raw material selection conditions from toilet paper factories.
  • neutral or alkaline raw materials are subjected to sizing treatment through rosin and alarm during sizing to give water resistance to the inside of paper.
  • Pitch components are aggregated in corrugated cardboard due to pH conditions and have problems due to the pitch in paper machines.
  • the basis weight of the base paper is higher than 75 gsm, so the problem due to the pitch does not stand out.
  • the cleaner facility has many differences from the toilet paper factory, so the ash removal efficiency is low, so that the ash content is generally formed in the liner with 5% or more and 15% or less, and it is selected for tissue grade raw material composition in the foreign matter selection process such as pitch and ash. There is a big difference from the process.
  • Korean Patent No. 244,421 uses high quality raw materials having low kappa value and high whiteness as raw material conditions, pretreatment of raw materials under alkaline conditions by raw material processing process, decompression blowing, flotation, and centrifugal cleaning after stirring It is described about going forward.
  • the Korean Patent has a technology for a process of upgrading a low quality raw material having a high kappa value and a low whiteness such as corrugated cardboard by inserting a white water selection process to remove foreign substances in a white water system using a pressurized floatation tank and dyes. Is not.
  • Japanese Patent No. 2987272 discloses mixing cardboard waste paper with an aqueous liquid, separating fibers at 65 ° C, and removing large or fine foreign substances using various cleaners and screens. The process of removing the ink particles and the white water selection process of removing foreign matter in the white water system by using a pressurized floatation tank are not described.
  • 15-171889 discloses the contents of alkaline cooking treatment of low kappa value and high whiteness high quality office waste paper, and the process of kneading and removing ink from alkali-treated recycled pulp slurry, but the cleaner Alternatively, the process of removing foreign matters using a screen and the white water selection process of removing foreign matters in the white water system using a pressurized floatation tank, and the addition of dyes and high quality raw materials with high kappa value and low whiteness such as cardboard There is no description of the process to proceed with the work to make it.
  • US Pat. No. 5,348,620 discloses office waste paper in pulper and pulp with water, and removes large or fine foreign matter using a cleaner, screen, plot, press, etc., and uses ink to remove ink particles using a double nip thinner.
  • white water selection process that removes ash, fine, and pitch that are unnecessary for thin paper raw material composition, and removes foreign substances in white water system by using double nip thinner for the purpose of toilet paper grade and pressurization.
  • the operation to make a high-quality raw material of the corrugated cardboard is a low-quality raw material having a high kappa value and low whiteness by adding a dye.
  • the waste paper cardboard is put together with dilution water, such as water, into a pulper and subjected to cooking in a mild atmosphere in an alkaline state, and then, such as a cleaner, a screen, a floater, a double nip thinner, or the like. Particles are removed through fine foreign material removal devices, and a process of changing a color or increasing whiteness by adding a dye during the process is described.
  • the content of the bleaching process is generally described in order to increase the whiteness of the fiber, while the content of the bleaching process is not separately described by performing the dyeing process.
  • the present invention is to solve the above problems, by removing the non-friendly, low-bleaching process to minimize the deformation of the raw material and to improve the strength of the product as well as through the dyeing to enable the production of tissue-grade raw material under low whiteness Various colors can be made, and through a series of selection processes, it aims to provide a method for producing tissue paper made of corrugated cardboard by removing foreign substances such as pitch, ash, ink, flake and waste synthetic resin.
  • a method for producing a tissue using corrugated cardboard as a raw material according to one aspect of the present invention.
  • A Dispersing fibers in a weak alkali state using a caustic soda and pulp.
  • the step (b) may include using a high-density cleaner for removing high concentration foreign matter using centrifugal force, and using a hole screen for removing huge foreign matter by dividing the foreign matter into sizes.
  • the step (b) may be performed by using a high-density cleaner for removing high-density foreign substances with a specific gravity greater than 1 by using a centrifugal force, and using a screen using holes of 1.3 mm or more and 1.8 mm or less.
  • the step (g) may include using a slot screen for removing fine foreign matter by classifying foreign matter into sizes and using a low density cleaner for removing low concentration foreign matter using centrifugal force.
  • the step (g) uses a screen using a slot having a size of 150 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less for removing fine foreign matters by classifying foreign matters and a low density cleaner for removing low density foreign substances having a specific gravity of 1 or less using centrifugal force. It can be made of the step of using.
  • the method of manufacturing the tissue is characterized in that it further comprises the step of adding a fixing agent to support the dye is colored on the fiber after the step (h).
  • the dye in step (h) may be any of natural dyes or synthetic dyes including vegetable dyes, animal dyes, direct dyes, acid dyes, basic dyes, and cationic dyes.
  • the dye may be liquid.
  • the step (h) is a step of maintaining the concentration of the corrugated cardboard raw material at 1% or more and 5% or less, injecting the dye at a concentration in the range of 1% or more and 8% or less than the total fiber and the dye in the fiber It may include the step of setting the holding time in the range of 5 minutes or more and 20 minutes or less to ensure that the color is stably.
  • the fixing agent may be determined in a concentration range of 0.2% or more and 2% or less so that the dye is easily colored in the raw material.
  • the charge density may be high and the molecular weight may be low so that the residual dye particles may be fixed to the raw material.
  • the flocculation and coagulant treatment is performed to remove fine foreign matters, thereby forming waste water.
  • the concentration can be maintained in the range of 0.03% or more and 0.3% or less.
  • the white water may be added to the pulper in step (a) or may be used as a dilution white water for concentration control by adding to the flotator in step (e).
  • the step of dehydrating through a separate pressure dewatering device to increase the concentration of the fiber may be further included.
  • the pressurized dewatering device removes impurities (colloids) through high concentration at a concentration of 20% or more and 25% or less with respect to the feedstock introduced based on a pair of rollers of the fixed roll and the driving roll, or after the pressure dewatering. It is applied to increase the reaction efficiency of the chemicals in the process, the operating conditions of the pressure dehydration apparatus can be adjusted to more than 2.5kgf / cm2 or more 3.0kgf / cm2.
  • the tissue may be a towel.
  • the manufacturing method of the tissue using the corrugated cardboard as the raw material of the present invention as described above is possible to produce environmentally friendly products by not bleaching in the processing process, contribute to cost reduction by reducing bleaching chemicals and preventing the loss of raw materials, In addition to increasing the strength of the product due to short fiber and reduced fines content, foreign matters such as pitch, ash, ink, flake and waste synthetic resin are removed through a series of selection processes to minimize problems in subsequent processes. Tissue grade raw material composition is possible
  • corrugated cardboard contains ligrin, and corrugated liner uses yellow dye to match the color, so it is dark brown when using corrugated cardboard as a raw material of tissue grade.
  • tissue grade it is possible to develop products of various colors by dyeing under low whiteness to be used as tissue grade.
  • the manufacturing method according to the present invention can be used by simplifying the process by eliminating the bleaching process of the conventional tissue grade raw material composition, so if the dyeing proceeds without the need for additional equipment can remove the preliminary tube of corrugated cardboard notice image for recycling There is an advantage to manufacture a tissue that can be reconsidered.
  • the white water is continuously recycled to the dilution water by using a pressurized incubation process such as DAF treatment, thereby increasing the whiteness through removing foreign substances such as pitch, ash, and fine, which are not suitable for tissue grade raw materials.
  • a pressurized incubation process such as DAF treatment
  • the fine foreign matter is removed using the DAF treatment process, the whiteness is increased, leading to a reduction in the amount of bleach used and the reduction of pulp contamination in the subsequent process.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a method for producing tissue using a corrugated cardboard as a raw material according to the present invention
  • Figure 2 is a flow chart showing the flow of the main process in the manufacturing method of the tissue paper corrugated paper according to the present invention.
  • pressurized dewatering device 160 raw material final storage tank
  • dye supply pump 180 fixer supply pump
  • 'high concentration foreign matter' means Flake and waste synthetic resin having a specific gravity greater than 1
  • 'huge foreign matter' may be defined as meaning the foreign matter by 1.0 mm or more by dividing the foreign matter by size.
  • 'low concentration foreign material' means Flake and specific gravity of less than 1 specific gravity, waste synthetic resin, etc., 'fine foreign material' is divided into the foreign matter by the size of less than 1.0mm in diameter, more specifically in the range of 150 ⁇ 300 ⁇ m It can be defined as meaning.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a method for producing tissue paper from corrugated cardboard according to the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a main process flow in the method of manufacturing tissue paper from corrugated cardboard according to the present invention.
  • tissue can be produced using only corrugated cardboard (OCC, Old Corrugated Containers) as a main ingredient.
  • OCC Old Corrugated Containers
  • all ratios including percentages are by weight unless otherwise stated in the present invention, and the chemical ratios may be based on oven dry weight of cellulose fibers.
  • OCC Old Corrugated Containers
  • the initial pH at the time of producing the corrugated cardboard slurry is shown.
  • professional tissue manufacturers are used to classify tissue into roll tissue (bathroom tissue), cosmetic tissue (facial tissue), and towel (kitchen towel).
  • the pulper 110 a steamer.
  • the dissociation of the fibers contained in the corrugated cardboard is promoted, and the pulping process is performed in a weak alkali state using caustic soda to separate the pitch and the ink components attached to the corrugated cardboard.
  • Pretreatment of the cut corrugated cardboard with mild alkali (NaOH) is intended to activate the lignin content of the fibers and to swell the lattice of the fibers to better adapt to the cooking process in the pulping process in the present invention.
  • the lignin content of Ka # of 60 or more is generally and typically maintains 100 or more, the pitch content of 1% to 5%, the ash content of 10% to 30%
  • the content of the ink is maintained at 400ppm to 800ppm, the content of Flake is contained 3% to 10%, the waste synthetic resin content is 1% to 3%.
  • a fiber having a high kappa value and containing a variety of foreign substances which cannot be used as a raw material of tissue grade is inadequate for producing high quality tissue, and thus has a raw material composition of tissue grade through a series of selection processes as in the present invention. It can help to remove unnecessary foreign substances.
  • the raw material that is, the concentration of the corrugated cardboard input is preferably in the range of 5% or more and 15% or less, and caustic soda (NaOH) compared to the total raw material to meet weak alkali conditions in order to promote dissociation of the raw material.
  • CaOH caustic soda
  • the operation time of the pulper 110 is operated in the range of 30 minutes or more and 120 minutes or less.
  • the foreign matter content of the corrugated cardboard used as an example in the present invention is shown in Table 1 below.
  • ERIC Effective Residual Ink Concentration
  • the fiber material contained in the corrugated cardboard is changed into a sufficiently swollen state, and then passes through the first dilution tank 111 before moving to the high density cleaner 122.
  • the first dilution tank 111 A process of diluting the concentration of the raw material for preparing the tissue to a concentration of 3% or more and 5% or less is performed.
  • the high-density foreign substances having a specific gravity greater than 1 are removed by centrifugal force. More specifically, the kind of foreign matter to be removed is removed in the range of 1% or more and 5% or less with a specific gravity of more than 1 Flake, waste synthetic resin, etc., wherein the differential pressure between the inlet and the outlet of the high density cleaner 122 is 0.5 kpa or more. It is preferable to exist in the range of 1.0 kpa or less.
  • the high-density cleaner 122 is a device that uses specific gravity of materials, and materials such as wire and stone blocks are processed in such a manner as to remove other than fibers by providing centrifugal force using properties that are heavier than fibers.
  • the hall screen 132 After the foreign matter is removed using the specific gravity in the high-density cleaner 122, the hall screen 132 to separate the foreign matter by the size to remove the giant foreign matter 1.0 mm or more in diameter. More specifically, the foreign substances to be removed in detail are rigid fibers having low fiber flexibility such as Flake and wood flour having a diameter of 1.0 mm or more, and their content is removed within a range of 1% or more and 5% or less. In this case, screens with hole sizes of 1.0 mm or more and 1.5 mm or less can be used. In addition, in order to select usable fibers of the tissue grade, the fiber length which has a bad influence on the touch by improving the strength of the tissue is 1.8 mm or more.
  • a hole size in the range of 1.3 mm or more and 1.8 mm or less in order to eliminate the problem.
  • the differential pressure between the inlet and the outlet of the hall screen is operated in a range of 0.5 kpa to 1.2 kpa.
  • the high-density cleaner 122 may be provided with a separate filter (not shown) capable of removing and removing contaminants.
  • a separate filter member may also be installed in the slot screen 134, the low density cleaner 124, and the flotator 150, which will be described later.
  • the first double nip sealer 142 disposed at the rear end of the hole screen 132 gives a rotational force of 720 RPM or more at the roller, and thus, primary dehydration is generated by the first centrifugal force. Ash and pitch components are removed and the foreign matter content is removed within 1% to 5% of fine fibers, Ash is removed within 1% to 5%, and pitch is removed within 0.2% to 0.5%.
  • the second dehydration which is concentrated under pressure by the linear pressure of the drum and the wire, is generated to remove moisture.
  • the dehydration process may be adjusted in a range of 10% or more and 15% or less in order to remove fine foreign matters such as pitch, fine, talc and the like using high speed rotation.
  • the discharge concentration of the stock may be maintained at 15%.
  • the first double nip seeker 142 is provided with a first drain flow passage 143 to discharge the dehydrated liquid.
  • the primary white water dewatered from the first double nip thinner 142 flows through the first drain flow path 143 to the first pressurization tank 117, where most colloidals to be removed have anions.
  • a layer of cations is formed around the particles, and the repulsive force between the particles is stronger than gravity, and the particles remain suspended.
  • the floc size of 1mm or less is increased, and after the secondary cationic coagulant treatment, the microfibers, ash, and pitch form the flocs, and then fine air bubbles It is sent to the wastewater treatment plant through the injury through, where the fine content of the wastewater is more than 90%, the ash content of the fine content is more than 70%, the pitch content is preferably more than 0.5%, and after removing the foreign matter 1 It is preferable to maintain the concentration of the tea white water in the range of 0.3% or more and 0.03% or less in order to prevent the re-introduction of ash and pitch in the stock.
  • the first pressure flotation tank 117 is used for the purpose of removing only foreign substances such as talc and fine fibers in the primary white water. Through such use, it is possible to secure a certain level of whiteness even without a bleaching process. And repeated use of dilution water is possible.
  • the process can be performed using a dissolved air flotation (DAF) treatment method.
  • DAF dissolved air flotation
  • the chemicals used in the DAF treatment process of the present invention are different from the chemicals used in the pressurization tank used in the existing wastewater treatment apparatus, and the recovery of fibers and the water pollutants through the white water treatment in the raw material selection process, not the wastewater treatment. It is applied in the process to remove the wastewater and it is completely different from the DAF treatment for the conventional wastewater treatment.
  • the DAF treatment process in the present invention while treating the foreign matter to form a tissue-grade raw material to move to the waste water treatment plant, in the case of the DAF treatment process used in other industries, in order to recycle the raw material by mixing in the middle layer to increase the yield Since the use of the DAF process of the present invention, the use of the present invention increases the efficiency of removing foreign matters to prevent the occurrence of problems in the papermaking process of toilet paper manufacturing, and also significantly increases the cost of bleaching and cleaning chemicals through DAF treatment.
  • the first white water sent from the first pressurization tank 117 to the first white water reservoir 127 is transferred to the pulper 110, the high density cleaner 122, the hole screen 132, and the first double nip seeker 142. Each predetermined amount is supplied periodically for concentration adjustment.
  • the first pressurizing tank 117 allows the first white water to be continuously circulated through this process, thereby allowing the repeated use of the dilution water in the process of manufacturing the tissue.
  • the pressurized dewatering device 152 is a mechanism for removing particles and contaminants, which may be referred to as Shiborera, and removes impurities through a pressurization process against a material introduced on the basis of a pair of rollers of a fixed roll and a driving roll. Perform the process to remove it.
  • the pressurized dewatering device 152 is applicable to remove impurities (colloids) through high concentration or to increase the reaction efficiency of the chemical in the process after pressurized dehydration.
  • the operating conditions of the Shiborera can be adjusted to pressurization of 2.5kgf / cm2 or more and 3.0kgf / cm2 or less, in special cases can be operated by setting the 2.8kgf / cm2 to Center-Line, the total concentration of the dehydrated raw material is more than 20% 25 It is kept in the range of% or less.
  • the wire mesh of the fixed roll is preferably a first 8 mesh and a second 30 mesh
  • the wire mesh of the press roll is preferably a first 8 mesh and a second 20 mesh. At this time, foreign matter of the size range of more than 0.1 10um is removed.
  • the primary white water dewatered from the pressure dewatering device 152 may be introduced into the first pressure flotation tank 117 and undergo a process of removing fine foreign matter again.
  • a kneader (146 kneader) is a device that disperses and undifferentiates ink and pitch that are embedded in a fiber by causing friction between fibers. While rotating at a speed, there is a roller type for stirring and mixing a high viscosity material between the rollers, or a stirring arm for stirring the material in the device slowly with a stirring blade of a furnace type or an arm type, and is equipped with a heating and cooling mechanism. There is also.
  • the concentration of the paper passing through the kneader is maintained in the range of 20% or more and 35% or less, Has a range of 30 Ampere or more and 50 Ampere or less, and it is preferable to maintain the heating temperature in the range of 50 degrees or more and 70 degrees or less.
  • the kneader 146 is connected to the second dilution tank 112, and serves to dilute to a proper concentration before the feed material is supplied to the floater 150.
  • the floater 150 disposed at the rear end of the kneader 146 removes ink particles using a floating flotation method using air bubbles.
  • the method for removing the ink particles may include any one of enzyme deinking, neutral deinking, alkali deinking, reduction deinking, ultrasonic deinking, and ozone deinking.
  • Removing the ink particles by using the floater 150 is a step of diluting the concentration of the paper stock in the range of 1.0% or more and 2.0% or less, and maintaining the pH of the paper at 9 or more and 11 or less by adding caustic soda. Maximizing the floating flotation by adjusting the calcium hardness of the white water to 200 ppm or more and 600 ppm or less, and adding a deodorant to 0.02% or more and 0.10% or less to disperse the ink particles from the fibers or to plot the ink particles. And forming air bubbles to float the ink particles.
  • the caustic soda is added to adjust the pH of the paper so that caustic soda is added at a concentration of 1% relative to the total dry fiber to maintain a proper pH.
  • the flow volume of air can be set to 7 L / min.
  • the ink to be removed is removed within a range of 200 ppm or more and 500 ppm or less, and the pitch is removed within a range of 0.5% or more and 1% or less.
  • the raw material having passed through the floater 150 passes through the third dilution tank 113 and passes through the slot screen 134 to remove sticky foreign matters and fine foreign matters of 150 ⁇ m or less.
  • the slot size of the screen may be within a range of 150 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less in order to efficiently remove fine foreign matter.
  • the slot size is preferably operated to 150 ⁇ m or less for removing sticky.
  • Adjustment of the slot size may be made by adjusting the size of the slot formed in the Psv Basket disposed therein. In other words, through the process of adjusting the slit size, it is possible to stabilize the quality by improving the removal of foreign substances by increasing the open area and to create an environment in which lower fuel can be used.
  • the fourth dilution tank 114 is disposed so that proper dilution is performed. At this time, the pitch content to be removed is removed within the range of 0.1% or more and 0.5% or less.
  • the low density cleaner 124 is disposed at the rear end of the slot screen 134, and the low density cleaner 124 removes the low density foreign matter using centrifugal force.
  • the pressure difference between the inlet and the outlet of the low density cleaner 124 is in a range of 0.5 kpa to 1.0 kpa, and it is preferable to keep the wearing concentration at 1% or less in order to increase the foreign matter removal efficiency.
  • the low-density cleaner 124 is characterized in that a large portion of the fine foreign matter less than one specific gravity is removed, the kind of the foreign matter to be removed is the content of the foreign matter removed by fine stone powder, silver foil and styrofoam having a specific gravity of 1 or less. It is removed within 3%.
  • the second double nip thinner 144 gives a rotational force of more than 720 RPM on the rollers to generate the first dehydration by the first centrifugal force.
  • Ash and Pitch components are removed and the amount of foreign matter removed is removed within 1% to 5% of fine fibers, Ash is removed within 1% to 5%, and pitch is removed within 0.2% to 0.5%.
  • the first dehydration by the centrifugal force is concentrated under pressure by the linear pressure of the drum and the wire secondary dehydration occurs to remove the moisture.
  • fine foreign matters contained in white water are removed and the final raw material is transferred to the final chest 160 of the raw material. At this time, the content of the foreign matter contained in the final reservoir should be less than 10% Ash, it is preferable that the pitch is within 0.5%.
  • the second double nip seeker 144 transfers the second white water to the second pressure floating tank 118 through the second drain flow path 145.
  • Secondary white water dewatered in the second double nip seeker 144 moves to the second pressurized flotation tank 118 where most of the colloidal to be removed has an anion and a layer of cation around the particle
  • Colloidal components of 1 ⁇ m or less are increased by the first anionic coagulant treatment, and the floc size of 1 mm or less is increased.
  • Secondary cationic coagulant treatment is used to form the fine fibers, ash, and pitches. It is adsorbed and sent to the wastewater treatment plant through the flotation.
  • the fine water content of the wastewater is 90% or more
  • the ash content of the fine powder is 70% or more
  • the pitch content is preferably 0.5% or more.
  • the concentration of the second dilution water after removing the foreign matter is the ash of Pitch and Ash. It is desirable to keep within 0.3% to 0.05% to prevent re-entry.
  • the second pressurized floatation tank 118 may supply the second white water to the slot screen 134, the low density cleaner 124, and the second double nip thinner 144 through the second white water reservoir 128, or may have a separate flow.
  • the white water may be directly supplied to the flotator 150 through the data white water storage unit.
  • the concentration of the stock is preferably diluted to 4% or less so that the dye is uniformly dispersed in the raw material slurry.
  • the dye is supplied to the raw material final storage tank 160 from the dye supply pump 170.
  • the input amount of the dye for dyeing the raw material is in the range of 1% or more and 8% or less, and any one of the dyes include vegetable dyes, animal dyes, direct dyes, acid dyes, basic dyes, and cationic dyes. It may include.
  • a liquid dye may be applied to ensure uniform dyeing.
  • the concentration of the stock is diluted in a range of 1% or more and 5% or more, and the retention time is kept in the range of 5 minutes or more and 20 minutes or less for the dye to be stably colored on the fiber. It may be desirable to further include the step of adding a dye and a second, in order to increase the uniformity of the dyeing.
  • the dye may be used in any one of yellow, blue, red, black, orange, brown, scarlet colors or in combination, and the dye input amount is added based on the 1% and 4% input of the total fiber. .
  • the dye retention time after the dye input is maintained at a minimum of 5 minutes.
  • the dye may be easily colored in the raw material through the fixing agent supply pump 180.
  • the fixer to be supplied is in the range of 0.2% or more and 2% or less, and it is preferable that the charge density is high and the molecular weight is low so that the residual dye particles can be fixed in a stable state in the material.
  • Injecting the fixer may further include diluting to facilitate the addition of the high viscosity fixer and quantitatively adding the fixer.
  • a retention time is given for 2 minutes after adding 0.3% and 1.5% of the fixing agent to the total fiber.
  • the present invention indicates the degree of staining using the Hunter L, a, b pigment grade.
  • L represents lightness from O (black) to 100 (white), a is red when positive, green when negative, and gray when O.
  • b represents yellow when positive, blue when negative, and gray when O.
  • White or near white paper will generally have an L value of at least 80 and a (a 2 + b 2 ) 0.5 value of less than 10 or 10.
  • the L value of the applied dye shows a distribution of at least 56.77 to at most 68.16.
  • the L value in the state without dye is 69.94 shows that it is closer to white than the state in which the dye is applied, in the present invention, the dye is added to the corrugated cardboard of low whiteness to proceed dyeing.
  • the above-described pigment grades are valuable for reference as they are characterized in producing high quality dyed paper.
  • the corrugated cardboard bundles are shredded into a suitable size and put into the pulper 110 (S11).
  • Caustic soda is added to the pulp 110 to help dissociate the fibers contained in the corrugated cardboard (S12).
  • the high density cleaner 122 or the hole screen 132 performs a process of removing high concentration and large impurities (S13).
  • the pressure reduction dehydration process is first performed at the first double nip thinner 142 (S14).
  • the primary white water dehydrated in the step S14 is a fine foreign matter removal operation is performed in the first pressure flotation tank (117) (S15), the storage is made in the first white water storage tank (127) (S16) the purified 1
  • the tea white water is re-injected into the pulper 110 to support fiber swelling in the corrugated cardboard.
  • the primary white water is not only supplied to the silk pulper 110 but may also be supplied to the high density cleaner 122, the hole screen 132, and the first double nip sealer 142.
  • the fiber component having passed through the first double nip thinner 142 is subjected to a process of removing foreign matter in a pressurized state while passing through a pressurized dehydrator 152 such as Shiborera.
  • the kneading process is performed for the material supplied through the fiber to perform the function of dispersing the ink on the fiber by the friction between the fibers (S18).
  • the dispersed ink is subjected to a process of being suspended in the floater 150 (S19).
  • the second white water dehydrated in the step S21 is made of a fine foreign matter removal operation in the second pressurization tank 118 (S22), and stored in the second white water storage tank 128 (S23).
  • the tea white water is reinserted into the kneader 146 to support the swelling of the fibers in the corrugated cardboard.
  • the secondary white water may be supplied not only to the kneader kneader 146 but also to the low density cleaner 124, the slot screen 134, and the second double nip thinner 144.
  • the paper stock as a raw material of the corrugated cardboard which has undergone dissociation, dilution, impurity removal, and dehydration, is finally transferred to the raw material final storage tank 160 and extracted (S24).
  • dyes of various colors are introduced into the raw material final storage tank 160 to perform a dyeing process (S25), and a fixing agent is additionally supplied to support coloring of the dye (S26).
  • the manufacturing method of the tissue using the corrugated cardboard of the present invention as a raw material is not bleached in the processing process, it is possible to produce environmentally friendly products, and contribute to cost reduction by reducing bleaching chemicals and preventing the loss of raw materials, Minimization of short fiber and fine content increases the strength of the product and removes foreign substances such as pitch, ash, ink, flake and waste synthetic resin through a series of selection processes, minimizing problems in subsequent processes Tissue grade raw material composition is possible.
  • conventional corrugated cardboard contains colored dyes and contains a large amount of foreign substances such as pitch, ash, ink, flake, and waste synthetic resins, so it is not suitable as a raw material for tissue grades, and keratinization is performed to meet the tissue grades due to lack of flexibility.
  • it can be converted into specialized paper through the dye input process and the fixing agent supply process through the selection process that can remove the foreign substances of the present invention and make it into a tissue grade raw material.
  • the production method according to the present invention is a conventional tissue raw material composition Since the process can be simplified and used, there is an advantage in that the tissue is dyed without the need for additional equipment.

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Abstract

골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법이 제공된다. 개시된 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법은 (a) 펄퍼에 골판지 고지를 투입하고 가성소다를 이용한 약알카리 상태에서 섬유를 해리시키는 단계, (b) 클리너 또는 스크린에서 고농도 이물질 또는 거대 이물질을 제거하는 단계, (c) 제1더블 닙 시크너에서 감압 탈수를 이용하여 이물질을 제거하는 단계, (d) 니더에서 상기 고농도 또는 거대 이물질이 제거된 섬유간에 마찰을 일으켜 상기 섬유에 박혀있는 잉크를 분산시키는 단계, (e) 플로테이터에서 공기 방울을 이용한 부유부상법을 이용하여 잉크 입자를 제거하는 단계, (f) 클리너 또는 스크린에서 저농도 이물질 또는 미세 이물질을 제거하는 단계, (g) 제2더블 닙 시크너에서 감압 탈수를 이용하여 미세 이물질을 제거하는 단계, 및 (h) 상기 섬유를 티슈 등급의 원료로 조성하기 위해 염색하기 위한 염료를 투입하는 단계를 포함하고, 상기 (c) 단계에서 탈수된 1차 백수를 제1가압부상조를 이용하여 이물질을 제거하고, 상기 (g) 단계에서 탈수된 2차 백수를 제2가압부상조를 이용하여 이물질을 제거하며, 상기 제1,2 가압부상조를 거친 백수를 희석수로 재순환 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 본원 발명은 가공 공정 상에서 표백을 실시하지 않아 친환경적인 제품 생산이 가능하며 표백 약품 절감 및 원료의 유실 방지로 인한 비용절감에 기여하며, 섬유의 단섬유화 및 미세분 함량의 감소로 인해서 제품의 강도를 증가시킬 뿐만 아니라 Pitch, Ash, 잉크, Flake 및 폐합성 수지 등의 이물질들을 일련의 정선공정을 거쳐 제거되므로 이후 공정에서의 문제점을 최소화할 수 있는 티슈급 원료 조성이 가능하다.

Description

골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법
본 발명은 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 골판지 고지를 재활용하여 티슈를 제조하는 공정에서 표백 과정을 제거하는 대신 염색 과정을 부가함으로써 생산 과정에서 발생하는 재료의 생산 품질을 높일 뿐만 아니라 오염물질을 저감할 수 있는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법에 관한 것이다.
티슈 제조용 원료로는 크게 천연 펄프(Virgin Pulp)와 재활용지(Recycled Pulp, 이하 고지라 표시)가 사용되며, 천연 펄프로는 SW-BKP(Soft Wood Bleached Kraft Pulp), HW-BKP(Hard Wood Bleached Kraft Pulp), UKP(Unbleached Kraft Pulp) 등이 사용되며, 고지로는 사무용 골판지 고지, 신문 용지, 골판지 고지, 잡지, 종이 봉지 또는 봉투 등을 혼합하여 사용한다.
티슈 원료로 고지를 사용하는 티슈회사의 경우 펄퍼(물과 함께 고지를 교반하여 잉크를 고지로부터 탈락시키거나, 섬유를 희게하는 약을 가하거나 하는 장치)로 고지를 섬유소재로 하고, 그 섬유소재로부터 클리너 및 스크린(섬유소재보다도 무거운 물질을 원심력으로 제거하는 장치)으로 철물, 플라스틱 등의 여분의 물질을 제진처리한다. 그 후 Bleaching Tower에 일정한 온도, 농도, 시간, pH 및 표백 약품을 이용한 표백 공정을 통과하여 원료를 일정 수준 이상으로 백색도를 상승시킨다. 그리고 플로테이터(액화한 섬유소재속에 공기를 불어넣어 거품과 함께 잉크를 들뜨게 하여 섬유소재와 잉크를 분리시키는 장치)로 섬유소재로부터 잉크를 제거하고, 시크너(섬유소재에 압력을 걸어여 탈수하는 장치)로 탈수한 후 원료를 초지(抄紙) 공정 원료로 사용한다. 일련의 원료 조성 공정을 이용할 경우 표백 공정에서 섬유에 함침되어지는 리그린 성분이 제거되어 원료의 유실이 높아 비경제적일 뿐만 아니라 염소계통의 표백 약품을 사용하므로 친환경적이지 못하며, 셀룰로우스 섬유의 단섬유화 및 미세분 증가가 발생되어 초지 공정 중 탈수성 저하 발생 및 강도 저하로 인한 리파이닝 에너지 증가 등의 문제점이 발생된다.
일반적으로 골판지 고지는 리그닌 성분을 다량 함유한 카파가가 높아 티슈 급 원료이므로 사용되기에는 백색도가 떨어지는 단점이 있어 일련의 표백 공정을 거치지 않고서는 티슈 원료로 사용하기에는 부적합하다. 따라서 티슈의 특성 중 하나인 고 백색도를 나타내기 위해서는 표백약품을 이용하여 원료의 백색도를 높이는 방법을 사용하고 있으며, 이러한 표백약품으로는 산화표백제인 염소, 하이포염소산염, 이산화염소 및 과산화수소 등을 사용하며, 환원표백제인 아황산가스, 아황산염, 중아황산염, 하이드로설파이트 등을 사용한다.
과산화수소는 신문지 고지와 같은 기계펄프를 산화 표백하는데 주로 사용되고 있고, 하이포염소산나트륨은 백상지 고지와 같은 화학펄프를 표백하는데 주로 사용되고 있다. 그 외의 FAS나 하이드로아황산나트륨은 기계펄프 뿐만 아니라 화학펄프에도 사용되고 있다. FAS는 하이드로아황산나트륨에 비해서 표백력은 강하지만 가격이 비싼 단점이 있다. 골판지 고지에는 황색의 직접염료로 착색된 고지가 포함하고 있으면 상기 산화표백 처리 후 하이드로아황산나트륨으로 부가적인 환원 표백을 실시하는 경우도 있다.
하지만, 산화표백제로 사용되어지는 표백약품의 경우 염소를 주성분으로 하는 표백 방법이므로 친환경적이지 못한 단점을 가지고 있고, 이러한 표백공정은 티슈 원료로 사용되는 셀룰로우스 섬유의 단섬유화, 미세섬유 증가 등 변형을 촉구하여 셀롤로우스 섬유 성질의 변형 및 리그린 성분의 유실로 인한 수율 저하가 나타나는 단점을 가지고 있으며, 표백공정을 실시하지 않을 경우 백색도가 현저히 떨어져 티슈급 원료로 사용이 불가능하다.
또한 골판지 고지에는 Pitch, Ash, 잉크, Flake 및 폐합성수지 등의 이물질이 다량 함유되어져 있어 이를 제거하지 않을 경우 이후 공정에서의 여러 가지 문제를 야기시킨다. Pitch는 초지 공정에서의 와이어, 펠트 및 양키드라이어의 오염을 가중시켜 탈수저하, 홀발생, 클립핑 불량 등의 문제를 야기시켜 티슈 등급의 원료로써 사용이 불가능하며, Ash는 양키드라이어에 스크레치로 인한 건조 불량 및 지절 발생이 되며 특히 와이어와 펠트의 공극을 막아 탈수 저하로 인한 지합 불량 및 수명 저하로 제조 비용의 상승을 유도하고, 잉크는 제품의 백색도 저하 및 반점 등의 문제를 유발하여 제품의 품질을 저하시키며, Flake의 경우 와이어나 펠트에 박혀 지절 발생 등의 문제를 야기시킨다. 따라서 골판지 고지를 주 원료로 사용되는 공정에서는 일련의 정선과정인 클리너, 스크린, 플로테이터를 거치지 않고서는 티슈 급 원료로서 사용이 불가능하다.
골판지 고지를 주 원료로 사용하는 제지회사로는 라이너지를 생산하는 업체를 대표적으로 들수 있다. 라이너지의 경우 티슈과 다르게 백색도를 높일 필요성이 없어 표백을 실시하지 않으나, 이러한 라이너지 회사의 경우 Pitch를 정선할 수 있는 플로테이터 설비가 없으며, 스크린 설비도 화장지 공장과는 원료 정선 조건에서 많은 차이점이 있으며, 이후 공정인 초지기에서 중성 또는 알카리성 원료가 종이 내부에 내수성을 부여하기 위해 사이징처리를 실시하는 과정에서 사이징처리를 로진과 알람을 통하여 실시하게 되는데 알람이 강산성을 띠므로 초지 조건이 산성으로 급격히 바뀌는 pH 조건에 의해 골판지 내에 다량 함유되어져 Pitch 성분들이 응집하여 초지기에서 Pitch에 의한 문제점을 지니고 있으나, 박엽지와 다르게 원지의 평량이 75gsm 이상으로 높아 Pitch에 의한 문제가 크게 부각되지는 않는다.
또한 클리너 설비도 화장지 공장과의 많은 차이점이 있어 Ash 제거 효율이 낮아 라이너지에 일반적인 Ash 함량이 5%이상 15%이하로 형성되는 등 Pitch와 Ash와 같은 이물질 정선공정에서의 티슈 등급의 원료 조성을 위한 정선공정과는 큰 차이점을 지니고 있다.
한편, 종래에 공개된 특허문헌을 참고하면 다음과 같다. 한국등록특허 제244,421호에서는 원료 조건으로 저카파값과 고백색도를 가지는 고품질의 원료를 사용하며, 원료처리 프로세스로 원료를 알칼리 조건으로 전처리하는 것과, 교반한 후 감압 블로잉, 부유선별, 및 원심세척 등을 진행하는 것에 대해서는 기재가 되어 있다. 다만, 상기 한국등록특허에는 가압부상조를 이용하여 백수계 내의 이물질을 제거하는 백수 정선 공정 및 염료를 투입하여 골판지 고지와 같은 고카파값과 저백색도를 가지는 저품질의 원료를 고급화하는 공정에 대한 기술은 되어 있지 않은 상태이다.
일본등록특허 2987272호에는 골판지 폐지를 수성액체와 혼합하고 65도 조건에서 섬유를 분리한다는 것과, 각종 클리너 및 스크린을 이용하여 거대 또는 미세 이물질을 제거한다는 내용이 기재되어 있지만, 니더 또는 플로테이터를 이용하여 잉크 입자를 제거하는 공정과 가압부상조를 이용하여 백수계내의 이물질을 제거하는 백수 정선 공정 내용은 기술되어 있지 않다. 또한, 일본공개특허 제15-171889호에는 저카파값과 고백색도의 고품질의 사무실 폐지를 알칼리 증해처리하는 내용 및 알칼리 처리된 재생 펄프 슬러리를 니더 처리하고 잉크를 제거하는 내용이 기술되어 있지만, 클리너 또는 스크린을 이용하여 이물질을 제거하는 공정과 가압부상조를 이용하여 백수계내의 이물질을 제거하는 백수 정선 공정 및 염료 투입하여 골판지 고지와 같은 고카파값과 저백색도를 가지는 저품질의 원료를 고품질의 원료로 만들기 위한 작업을 진행하는 공정에 대한 기술은 되어 있지 않은 상태이다.
그리고, 미국등록특허 5348620호에는 사무실 폐지를 펄퍼에 투입하여 물과 함께 펄핑하고, 클리너, 스크린, 플로테이션, 프레스 등을 이용하여 거대 또는 미세 이물질을 제거하며, 더블 닙 시크너를 이용하여 잉크입자를 제거하는 내용이 기술되어 있지만, 박엽지 원료 조성에 불필요한 Ash, Fine, Pitch를 제거하여 화장지 등급의 목적으로 더블 닙 시크너 사용 목적과 가압부상조를 이용하여 백수계 내의 이물질을 제거하는 백수 정선 공정 및 염료를 투입하여 고카파값과 저백색도를 가지는 저품질의 원료인 골판지 고지를 고급한 원료로 만들기 위한 작업을 진행한다는 내용은 기술되어 있지 않다.
상기의 종래 특허문헌들을 종합하면, 골판지 폐지를 물 등의 희석수와 함께 펄퍼에 투입하여 알칼리 상태의 온화한 분위기에서 증해하는 공정을 거치고, 클리너, 스크린, 플로테이터, 더블 닙 시크너 등의 거대 또는 미세 이물질 제거장치들을 통해 파티클을 제거하는 공정을 거치며, 상기 공정을 수행하는 중에 염료를 투입하여 색상을 변경하거나 백색도를 높이는 과정에 대한 내용이 기술되어 있다. 다만, 상기 문헌들에는 섬유의 백색도를 높이기 위하여 표백 공정을 일반적으로 실시한다는 내용이 기술되어 있는 반면, 염색공정을 실시하여 표백 공정이 제거된다는 내용이 별도로 기술되어 있진 않은 상태이다.
또한, 더블 닙 시크너 등의 장치에서 탈수된 백수의 재처리를 통해서 재공급되어지는 과정이 구체적으로 기술이 되어 있지는 않다. 폐지의 재활용 공정에 사용되는 백수는 이물질이 계속적으로 인입이 되어지는데, 이의 적절한 처리가 행해지지 않을 경우 전체적인 백수의 재공급 시스템에 문제를 일으키고, 수질 오염을 야기시키며, 생산성의 저하를 가져오는 문제가 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서, 비친환경적이고 수율을 저하시키는 표백 공정을 제거함으로써 원료의 변형을 최소화하고 제품에 강도를 향상시킬 뿐만 아니라 저 백색도하에서 티슈 급 원료 생산이 가능하도록 염색을 통한 다양한 색상을 만들 수 있으며 일련의 정선공정을 거쳐 Pitch, Ash, 잉크, Flake 및 폐합성수지 등의 이물질 제거를 통하여 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 일 관점에 따른 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법은 (a) 펄퍼에 골판지 고지를 투입하고 가성소다를 이용한 약알카리 상태에서 섬유를 해리시키는 단계, (b) 상기 (a) 단계 이후, 클리너 또는 스크린에서 고농도 이물질 또는 거대 이물질을 제거하는 단계, (c) 상기 (b) 단계 이후, 제1더블 닙 시크너에서 감압 탈수를 이용하여 이물질을 제거하는 단계, (d) 상기 (c) 단계 이후, 니더에서 상기 고농도 또는 거대 이물질이 제거된 섬유간에 마찰을 일으켜 상기 섬유에 박혀있는 잉크를 분산시키는 단계, (e) 상기 (d) 단계 이후, 플로테이터에서 공기 방울을 이용한 부유부상법을 이용하여 잉크 입자를 제거하는 단계, (f) 상기 (e) 단계 이후, 클리너 또는 스크린에서 저농도 이물질 또는 미세 이물질을 제거하는 단계, (g) 상기 (f) 단계 이후, 제2더블 닙 시크너에서 감압 탈수를 이용하여 이물질을 제거하는 단계, 및 (h) 상기 (g) 단계 이후, 상기 섬유를 티슈 등급의 원료로 조성하기 위해 염색하기 위한 염료를 투입하는 단계를 포함하고, 상기 (c) 단계에서 탈수된 1차 백수를 제1가압부상조를 이용하여 이물질을 제거하고, 상기 (h) 단계에서 탈수된 2차 백수를 제2가압부상조를 이용하여 이물질을 제거하며, 상기 제1,2 가압부상조를 거친 백수를 희석수로 재순환 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 (b) 단계는 원심력을 이용하여 고농도 이물질을 제거하기 위한 고밀도 클리너를 이용하는 단계 및 이물질을 크기로 구분하여 거대 이물질을 제거하기 위한 홀 스크린을 이용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계는 원심력을 이용하여 비중이 1 초과의 고밀도 이물질을 제거하기 위한 고밀도 클리너를 이용하는 단계 및 1.3mm 이상 1.8mm 이하의 홀을 사용하는 스크린을 이용하는 단계로 이루어질 수 있다.
상기 (g) 단계는 이물질을 크기로 분류하여 미세 이물질을 제거하기 위한 슬롯 스크린을 이용하는 단계 및 원심력을 이용하여 저농도 이물질을 제거하기 위한 저밀도 클리너를 이용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (g) 단계는 이물질을 크기로 분류하여 미세 이물질을 제거하기 위한 150um 이상 300um 이하 크기의 슬롯을 사용하는 스크린을 이용하는 단계 및 원심력을 이용하여 비중 1 이하의 저밀도 이물질을 제거하기 위한 저밀도 클리너를 이용하는 단계로 이루어질 수 있다.
상기 티슈의 제조 방법은 상기 (h) 단계 이후 상기 염료가 상기 섬유에 착색되는 것을 지원하도록 정착제가 투입되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (h) 단계에서의 상기 염료는 식물성염료, 동물성염료, 직접염료, 산성 염료, 염기성 염료, 및 카티온 염료를 포함하는 천연염료 또는 합성염료 중 어느 하나일 수 있다.
상기 염료는 액상일 수 있다.
상기 (h) 단계는 상기 골판지 고지 원료의 농도를 1% 이상 5% 이하로 유지하는 단계, 상기 염료를 전건 섬유 대비 1% 이상 8% 이하의 범위의 농도로 투입하는 단계 및 상기 섬유에 상기 염료가 안정적으로 착색되도록 하기 위해서 보류 시간을 5분 이상 20분 이하 범위로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 정착제는 상기 염료가 상기 원료에의 착색이 용이하도록 0.2% 이상 2% 이하의 농도 범위에서 결정될 수 있다.
상기 정착제의 경우에 잔류 염료 입자가 상기 원료에 정착될 수 있도록 전하밀도가 높고 분자량이 낮게 할 수 있다.
상기 (c) 단계 및 상기 (h) 단계 중 어느 하나 이상의 가압부상조에서는 응집제 및 응결제 처리가 행해져 미세 이물질들이 제거되어 폐수가 형성되며, 상기 가압부상조를 거친 백수는 이물질들의 재인입을 방지하기 위하여 그 농도를 0.03% 이상 0.3% 이하의 범위 내에서 유지할 수 있다.
상기 백수는 상기 (a) 단계에서의 상기 펄퍼에 투입되거나 상기 (e) 단계에서 상기 플로테이터에 투입되어 농도 조절용 희석백수로 사용될 수 있다.
상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계 사이에, 상기 섬유의 농도를 높이도록 별도의 가압탈수장치를 통해 가압탈수되는 단계가 더 포함될 수 있다.
상기 가압탈수장치는 고정 롤(roll) 및 구동 롤(roll)의 한쌍의 롤러를 기반으로 유입되는 지료에 대해서 20% 이상 25% 이하의 농도로 고농축을 통하여 불순물(콜로이드)을 제거하거나 가압탈수 이후 공정에서의 약품의 반응 효율을 높이기 위해 적용되며, 상기 가압탈수장치의 운전 조건은 가압이 2.5kgf/cm2 이상 3.0kgf/cm2 이하로 조절 가능하다.
상기 티슈는 타올일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법은 가공 공정 상에서 표백을 실시하지 않아 친환경적인 제품 생산이 가능하며 표백 약품 절감 및 원료의 유실 방지로 인한 비용절감에 기여하며, 섬유의 단섬유화 및 미세분 함량의 감소로 인해서 제품의 강도를 증가시킬 뿐만아니라 Pitch, Ash, 잉크, Flake 및 폐합성 수지 등의 이물질들을 일련의 정선공정을 거치쳐 제거되므로 이후 공정에서의 문제점을 최소화할 수 있는 티슈 급 원료 조성이 가능하다
또한, 골판지 고지의 경우 리그린 성분이 함유되어져 있으며, 골판지의 라이너지의 경우 색상을 맞추기 위해 Yellow 염료를 사용하므로 골판지 고지를 티슈 등급의 원료로 사용함에 있어 어두운 갈색을 띄므로 백색도를 높여 생산하는 티슈로 사용함에 있어 적합하지 않아 골판지 고지를 티슈 등급으로 사용할 수 있도록 낮은 백색도 하에서 염색을 실시함으로 인해서 다양한 색상의 제품 개발이 가능하게 된다.
더불어, 본원 발명에 따른 제조 방법은 종래의 티슈 등급 원료 조성 중 표백 공정을 삭제함으로써 프로세스를 간소화하여 이용할 수 있으므로 추가 설비의 필요 없이 염색이 진행된다면 골판지 고지의 선입관을 제거할 수 있어 재활용에 대한 이미지를 재고할 수 있는 티슈를 제조할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 본 발명에서는 DAF 처리와 같은 가압부상조 공정을 이용하여 백수를 희석수로 계속적으로 재순환 사용함으로써 티슈 등급 원료에 적합하지 않은 Pitch, Ash, 및 Fine 등의 이물질 제거를 통하여 백색도 상승효과를 가져올 수 있으며, 수도수 및 지하수 등의 청수 사용량을 감소시켜 수질 오염물질 축적을 방지시킬 수 있게 된다. 더불어 DAF 처리 공정을 이용하여 미세 이물질을 제거하는 경우 백색도가 상승되어 후 공정에서 표백약품 사용량 저감과 펄트 오염 감소를 유도하게 된다. 즉, 펠트 세척제 사용량 저감 등의 공정 개선을 위해 추가적으로 약품이 투입되는 것을 미연에 막을 수 있어 제조원가 측면의 경쟁력을 높이는 유리한 효과가 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법의 개념도, 및
도 2는 본 발명에 따른 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법에서 주요 공정의 흐름을 나타낸 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 펄퍼 111, 112,113, 114,116 : 희석수조
117 : 제1가압부상조 118 : 제2가압부상조
122 : 고밀도 클리너 124 : 저밀도 클리너
132 : 홀 스크린 134 : 슬롯 스크린
142 : 제1 더블 닙 시크너 143 : 제1 드레인 유로
144 : 제2 더블 닙 시크너 145 : 제2 드레인 유로
146 : 니더 150 : 플로테이터
152 : 가압탈수장치 160 : 원료 최종 저장조
170 : 염료 공급펌프 180 : 정착제 공급펌프
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법을 상세히 설명하기로 한다.
이하에서, '고농도 이물질'은 비중 1을 초과하는 Flake와 폐합성수지 등을 의미하고, '거대 이물질'은 이물질을 크기로 구분하여 직경 1.0mm 이상에 대한 것을 의미하는 것으로 정의가 가능하다. 한편, '저농도 이물질'은 비중 1 이하의 Flake와 폐합성수지 등을 의미하고, '미세 이물질'은 이물질을 크기로 구분하여 직경 1.0mm 미만의, 보다 상세하게는 직경 150~300㎛의 범위에 대한 것을 의미하는 것으로 정의할 수 있다.
또한, 이하에서 단지 이물질로 표현한 것은 상기 고농도, 저농도 이물질과 상기 거대, 미세 이물질을 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법의 개념도, 및 도 2는 본 발명에 따른 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법에서 주요 공정의 흐름을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본원발명에서는 골판지 고지(OCC, Old Corrugated Containers)만을 주요 성분으로 하여 티슈을 제조할 수 있다. 이하, 본원 발명에서 달리 기술되지 않는 한 백분율을 포함한 모든 비율은 중량 기준이고, 화학적 비율은 셀룰로오스 섬유의 오븐 건조 중량 기준으로 할 수 있다. 공정이 수행되는 골판지 고지 슬러리의 pH를 명기할 때에, 다른 표시가 없는 한 골판지 고지 슬러리의 제조시의 초기 pH를 나타낸다. 한편, 일반적으로 티슈 전문생산업체에서는 티슈를 두루마리 티슈(bathroom tissue), 미용 티슈(facial tissue), 및 타올(kitchen towel) 등으로 분류하여 사용하고 있다.
먼저, 수집된 골판지 고지 뭉치를 절단하여 펄퍼(110,증해기)에 투입할 수 있을 정도의 크기로 나누어 투입하게 된다. 여기에서는 골판지 고지에 함유되어 있는 섬유의 해리를 촉진시키며, 골판지 고지에 부착되어져 있는 Pitch와 잉크 성분의 분리를 위해 가성소다를 이용한 약알카리 상태에서 펄핑 공정이 진행된다. 절단된 골판지 고지를 온화한 알칼리(NaOH)로 전처리하는 것은 섬유의 리그닌 함유물을 활성화하고, 섬유의 격자를 팽창시켜 본 발명에서의 펄핑 공정에서의 증해 처리에 보다 잘 적응할 수 있도록 하기 위해서이다.
골판지 고지에서 나오는 폐 섬유를 보면, 리그닌 함량이 Ka #가 60 이상이 일반적이고 전형적으로 100 이상을 유지하며, Pitch의 함량은 1% 내지 5%를 함유하고, Ash의 함량은 10% 내지 30% 를 함유하며, 잉크의 함량은 400ppm 내지 800ppm을 유지하고, Flake의 함량은 3% 내지 10%를 함유하며, 폐합성수지 함량은 1% 내지 3%를 함유한다. 이상과 같이 높은 카파가를 가지고 티슈 등급의 원료로 사용이 불가능한 이물질을 다향 함유하는 섬유는 고품질의 티슈를 생산하는데는 부적합한 면이 있으므로 본원 발명에서와 같이 일련의 정선공정을 거쳐 티슈 등급의 원료 조성에 불필요한 이물질을 제거할 수 있게 지원할 수 있게 된다.
상기 펄핑 공정에서 원료 즉, 투입되는 골판지 고지의 농도는 5% 이상 15% 이하의 범위에 있는 것이 바람직하며, 원료의 해리를 촉진하기 위해 약알카리 조건을 맞추기 위해 가성소다(NaOH)는 전건 원료 대비해서 1% 이내의 농도를 유지하도록 투입하게 된다. 이 상태에서, 펄퍼(110)의 운전 시간은 30분 이상 120분 이하의 범위에서 작동하도록 한다.
본원발명에서 일 실시예로 적용된 골판지 고지의 이물질 함량은 하기의 표1에서와 같다.
표 1
이물질 함량 수치
Pitch(%) 1.95
Ash(%) 16.18
잉크(ppm) 526.84
Flake(%) 5.84
폐합성수지(%) 1.26
* 잉크 함량은 Color Touch 2를 이용한 ERIC(Effective Residual Ink Concentration) Value를 사용하였음.
또한, 본원발명에서 일 실시예로 적용된 골판지 고지의 물리적 성질은 하기의 표2에서와 같다.
표 2
물리적 성질 수치
펄핑 수율(%) 98.38
플로테이팅 수율(%) 91.07
섬유장(um) 992
백색도(ISO) 30.90
열단장(m) 3918
여수도(CSF) 428
펄퍼(110)에서 골판지 고지 내에 함유된 섬유 물질들이 충분히 팽윤된 상태로 변화된 상태에서 고밀도 클리너(122)로 이동하기 전에 제1 희석수조(111)를 거치는데, 상기 제1 희석수조(111)에서는 티슈를 제조하기 위한 원료의 농도를 3% 이상 5% 이하의 농도로 희석시키는 과정을 수행한다.
희석 과정을 거친 후에 고밀도 클리너(122)를 통과하는 과정에서 원심력에 의해 비중 1 초과의 고밀도 이물질이 제거하게 된다. 더욱 상세하게는 제거되는 이물질의 종류는 비중이 1 초과의 Flake, 폐합성수지 등으로 1% 이상 5% 이하의 범위에서 제거되며, 여기에서, 고밀도 클리너(122)의 입구과 출구의 차압은 0.5kpa 이상 1.0kpa 이하의 범위에 있는 것이 바람직하다. 상기와 같이 고밀도 클리너(122)는 물질의 비중을 이용하는 장치인데, 철사 및 돌덩이 등과 같은 재료는 섬유보다 무거운 성질을 이용하여 원심력을 제공하여 섬유 이외의 것들을 제거하는 방식으로 공정을 진행한다.
고밀도 클리너(122)에서 비중을 이용하여 이물질이 제거된 후에 홀 스크린(132)에서는 이물질을 크기로 구분하여 직경 1.0mm 이상의 거대 이물질을 제거하게 된다. 더욱 상세하게 제거되는 이물질의 종류는 직경 1.0mm 이상의 Flake 및 목분 등 섬유 유연성이 떨어지는 강직한 섬유들로 그 함량이 1% 이상 5% 이하의 범위내에서 제거된다. 여기에서는 1.0mm 이상 1.5mm 이하의 홀 사이즈를 갖는 스크린을 사용할 수 있으며 더욱 상세하게 티슈 등급의 사용 가능한 섬유를 선별하기 위해 티슈의 강도를 향상시켜 촉감에 악영향을 미치는 섬유장이 1.8mm 이상의 장섬유분을 제거하기 위해 1.3mm 이상 1.8mm 이하 범위 내의 홀 사이즈를 이용하는 것이 바람직하다. 더불어, 홀 스크린의 입구와 출구의 차압은 0.5kpa 이상 1.2kpa 이하의 범위에서 작동하도록 하는 것이 바람직하다.
상기의 고밀도 클리너(122)에는 오염물을 제거하여 배출할 수 있는 별도의 필터(미도시)가 부설될 수 있다. 후술되는 슬롯 스크린(134), 저밀도 클리너(124), 및 플로테이터(150) 등에도 별도의 필터 부재가 부설될 수 있다.
홀 스크린(132)의 후단에 배치된 제1 더블 닙 시크너(142)는 롤러에서의 720RPM이상의 회전력을 주어 1차 원심력에 의한 1차 탈수가 발생되며 더욱 상세하게 이물질 크기 30um이하의 미세섬유, Ash 및 Pitch 성분이 제거되며 제거되는 이물질의 함량은 미세섬유는 1% 내지 5% 이내에서 제거되며, Ash는 1% 내지 5% 이내에서 제거되고, Pitch는 0.2% 내지 0.5% 이내에서 제거된다. 원심력에 의한 1차 탈수 이후 드럼과 와이어의 선압에 의해 가압 농축되는 2차 탈수가 발생되어 수분이 제거되게 된다. 상기의 탈수 과정은 고속회전을 이용한 피치, 파인, 탈크 등의 미세 이물질 제거를 위해 배출농도가 10% 이상 15% 이하의 범위로 조절될 수 있다. 바람직하게는 제1 더블 닙 시크너(142)를 거친 후 지료의 배출 농도는 15%로 유지될 수 있다. 제1 더블 닙 시크너(142)에는 탈수된 액체가 배출될 수 있게 제1드레인 유로(143)가 마련된다.
제1 더블 닙 시크너(142)에서 탈수된 1차 백수는 제1드레인 유로(143)를 거쳐 제1 가압부상조(117)로 유동하게 되는데, 이때 제거되야 하는 대부분의 콜로이달은 음이온을 가지고 있으며, 입자 주위에 양이온의 층이 형성되어 입자 사이의 반발력은 중력보다 강하여 결과적으로 입자들은 부유상태로 남게 된다. 1um 이하의 콜로이달 상태의 성분들을 1차 음이온성 응결제 처리를 통하여 1mm 이하의 플럭 크기를 증가시킨 후 2차 양이온성 응집제 처리를 거쳐 미세섬유, Ash 및 Pitch들이 플럭을 형성하게된 후에 미세공기방울을 통한 부상을 거쳐 폐수처리장으로 보내지며, 이때 폐수의 미세분의 함량은 90% 이상이며, 미세분 중 Ash 함량은 70% 이상이고, Pitch 함량은 0.5% 이상인 것이 바람직하며, 이때 이물질 제거 후 1차 백수의 농도는 Ash 및 Pitch의 지료내 재 인입을 방지하기 위해 0.3% 이상 0.03% 이하의 범위 내로 유지하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제1 가압부상조(117)는 1차 백수 내의 탈크, 미세 섬유 등과 같은 이물질들만을 제거하기 위한 목적으로 사용되어지게 되는데, 이러한 사용을 통하여 표백 공정을 거치지 않아도 일정 수준 이상의 백색도를 확보할 수 있고 희석수의 반복 사용이 가능하게 된다. 가압부상조(117)로서 본 발명에서는 DAF(Dissolved Air Flotation,용존공기부상) 처리법을 이용하여 공정수행이 가능할 수 있다. 본 발명의 DAF 처리공정에서 사용되는 약품은 기존의 폐수 처리장치에서 사용되는 가압부상조에 쓰이는 약품과는 차이가 있으며 폐수 처리가 아닌 원료 정선 공정에서의 백수 처리 등을 통한 섬유의 회수 및 수질 오염 물질을 제거하기 위한 공정에서 적용되는 것으로 기존의 폐수처리를 위한 DAF 처리와는 완전히 다르다고 할 것이다.
여기서 DAF에서의 응결제 및 응집제 적용에 따른 이물질 제거 효율 및 백색도 상승 효과는 하기의 표 3과 같다.
표 3
Line 약품 처리 전 약품 처리 후
농도 효율 Ash 효율 백색도 농도 효율 Ash 효율 백색도
DAF #1 In 0.3938 33.1% 64.0427 5.5% 78.1% 0.2873 91.9% 58.6167 71.3% 78.8%
Out 0.2636 60.5283 0.0234 16.8044
DAF #2 In 0.2472 12.1% 49.9191 2.3% 0.1804 29.6% 42.2427 5.3%
Out 0.2174 48.7580 0.1271 40.0018
추가적으로 본 발명에서의 DAF 처리 공정은 티슈 등급 원료를 조성하기 위한 이물질을 처리하여 폐수처리장으로 이동함에 반해 타 업종에서 사용되는 DAF 처리공정의 경우에는 원료 수율을 높이기 위하여 Middle Layer에 혼합하여 재활용을 위해서 사용하고 있으므로 본 발명의 DAF 공정이 사용됨으로 인하여 화장지 제조의 초지 공정에서 문제점 발생을 예방하기 위한 이물질 제거 효율을 높이며, 또한 DAF 처리를 통하여 표백 및 세척 약품의 원가 절감 측면에서 상당히 경쟁력을 높이고 있다.
제1 가압부상조(117)에서 제1백수 저장조(127)로 보내진 제1백수는 펄퍼(110), 고밀도 클리너(122), 홀 스크린(132), 및 제1더블 닙 시크너(142)에 각각 소정량이 농도 조절을 위해 주기적으로 공급되어진다. 제1 가압부상조(117)는 이러한 과정을 통하여 제1백수가 계속적으로 순환되어져 티슈를 제조하는 과정에서의 희석수의 반복적인 사용이 가능하게 한다.
제1 더블 닙 시크너(142)로부터 방출되는 지료는 가압탈수장치(152)에 인입되어 공정이 계속적으로 이루어진다. 상기 가압탈수장치(152)는 Shiborera 라고 명칭할 수 있는 파티클 및 오염물질의 제거기구로서 고정 롤(roll) 및 구동 롤(roll)의 한쌍의 롤러를 기반으로 유입되는 지료에 대해서 가압과정을 통해서 불순물을 제거하는 공정을 수행한다. 상기 가압탈수장치(152)는 고농축을 통하여 불순물(콜로이드)을 제거하거나 가압탈수 이후 공정에서의 약품의 반응 효율을 높이기 위해 적용이 가능하하다. 상기 Shiborera의 운전 조건은 가압이 2.5kgf/cm2 이상 3.0kgf/cm2 이하로 조절 가능하며 특별한 경우 2.8kgf/cm2를 Center-Line으로 설정하여 운전할 수 있으며, 탈수된 원료의 전건 농도는 20% 이상 25% 이하의 범위로 유지된다. 원료의 유실 방지 및 콜로이달 입자 제거를 위해 고정 롤의 와이어 메시는 1차 8메쉬이며 2차 30메쉬가 바람직하고, 가압 롤의 와이어 메쉬는 1차 8메쉬이며 2차 20메쉬가 바람직하다. 이때 0.1 이상 10um 이하 범위 크기의 이물질이 제거된다. 가압탈수장치(152)에서 탈수된 1차 백수는 제1 가압부상조(117)에 유입되어 다시 미세 이물질이 제거되는 과정을 거칠 수 있다.
니더(146,kneader,반죽기)는 섬유간 마찰을 일으켜 섬유에 박혀있는 잉크와 Pitch를 섬유에서 분산시키고 미분화하는 기능을 담당하는 장치인데, 그 구조를 보게 되면 보통 2개의 롤러를 서로 반대방향으로 다른 속도로 회전시키면서, 상기 롤러들 사이에 점도가 높은 물질을 넣어 휘저어 섞는 롤러형이나 노형 또는 암형(arm type)의 교반날개로 장치 안의 물질을 서서히 휘저어 섞는 교반암형이 있고, 가열 및 냉각기구를 갖추고 있는 것도 있다.
상기의 니더(146)를 이용한 반죽 단계에서는 잉크 입자 및 Pitch를 섬유에서 분리시키고 미분화를 촉진시키기 위하여 니더를 통과하는 지료의 농도는 20% 이상 35% 이하의 범위로 유지하며, 니더 통과시의 부하는 30 Ampere 이상 50 Ampere 이하의 범위를 유비하며, 가열 온도를 50도 이상 70도 이하의 범위로 유지하는 것이 바람직하다. 니더(146)는 제2 희석수조(112)에 연결되는데, 플로테이터(150)에 지료가 공급되기 전에 적정 농도로 희석화하는 기능을 담당한다.
니더(146)의 후단에 배치되는 플로테이터(150,floatator)는 공기 방울을 이용한 부유부상법을 이용하여 잉크 입자를 제거한다. 잉크 입자를 제거하기 위한 방법으로는 효소 탈묵, 중성 탈묵, 알카리 탈묵, 환원 탈묵, 초음파 탈묵, 오존 탈묵중 어느 하나의 방법을 포함할 수 있다.
상기 플로테이터(150)를 이용해서 잉크 입자를 제거하는 단계는 지료의 농도를 1.0% 이상 2.0% 이하의 범위로 희석시켜주는 단계와, 가성소다를 투입하여 지료의 pH를 9 이상 11 이하로 유지하는 단계와, 백수의 칼슘경도를 200ppm 이상 600ppm 이하로 맞춰 부유부상을 극대화시키는 단계와, 탈묵제를 0.02% 이상 0.10% 이하로 투입하여 잉크 입자를 섬유에서 분산시키거나 또는 잉크 입자끼리의 플럿을 형성시켜 주는 단계, 및 공기 방울을 일으켜 잉크 입자를 부유부상시켜 주는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 가성소다를 투입하여 지료의 pH를 맞추는 것은 가성소다를 전건섬유 대비 1% 의 농도로 투입하여 적정 pH를 유지하게 된다. 한편, 공기의 유량은 7L/min으로 설정할 수 있다. 이때 제거되는 잉크는 200 ppm 이상 500ppm 이하의 범위 내에서 제거되며, Pitch는 0.5% 이상 1% 이하의 범위 내에서 제거된다.
이때 탈묵제 투입량에 따른 플로테이터 효율 및 백색도 변화에 대한 자료는 표 4와 같다.
표 4
탈묵제 투입(g/hr) 농도(%) 플로테이터 처리 전 플로테이터 처리 후
잉크 입자(ppm) 백색도(%) 잉크 입자(ppm) 백색도(%)
1.2 1.41 110.9 79.46 76.7 81.58
1.5 1.43 122 78.84 89.8 81.69
1.8 1.35 146.2 76.71 105.3 80.31
2 1.42 150.1 75.69 110.8 79.17
플로테이터(150)를 통과한 원료는 제3 희석수조(113)를 거친 후에 슬롯 스크린(134)을 통과하여 150㎛ 이하의 점착성 이물질 및 미세 이물질이 제거된다. 슬롯 스크린(134)에서는 미세 이물질이 효율적으로 제거되도록 하기 위해서 스크린의 슬롯 사이즈가 150um 이상 300um 이하의 범위 내에 있을 수 있고, 특히 스티키 제거를 위해서는 슬롯 크기가 150um 이하로 운전되는 것이 바람직하다. 슬롯 사이즈의 조절은 내부에 배치되는 바스켓(Psv Basket)에 형성되는 슬롯의 크기를 조정하여 이루어질 수 있다. 즉, 슬릿 사이즈를 조절하는 과정을 통해 개공율(Open Area) 증가로 공정 이물질 제거 향상에 따른 품질 안정을 도모할 수 있고 기존 대비해서 저급 연료를 사용할 수 있는 환경이 조성된다.
상기의 슬롯을 조절하는 과정을 통해서 이물질 제거를 위한 약품의 투입을 상당히 저감할 수 있게 된다. 슬롯 스크린(134)에 의한 공정에서는 제4 희석수조(114)가 배치되어 적절한 희석이 이루어지게 된다. 이때 제거되는 Pitch 함량은 0.1% 이상 0.5% 이하의 범위 내에서 제거된다.
슬롯 스크린(134) 후단에는 저밀도 클리너(124)가 배치되는데, 저밀도 클리너(124)는 원심력을 이용하여 저밀도 이물질을 제거하게 된다. 여기에서는, 저밀도 클리너(124)의 입구와 출구의 차압이 0.5kpa 이상 1.0kpa 이하의 범위에 있는 것이 바람직하며 이물질 제거효율을 높이기 위해 입고 농도를 1%이하로 유지하는 것이 바람직하다. 특히, 저밀도 클리너(124)에서는 비중이 1이하의 미세 이물질이 상당부분 제거되는 것에 특징이며, 제거되는 이물질의 종류는 비중 1 이하의 미세 돌가루, 은박 및 스티로폼 등으로 제거되는 이물질의 함량은 1%내지 3%이내에서 제거된다.
이때 슬롯 스크린의 처리 농도에 따른 이물질 제거 효율은 표 5와 같다.
표 5
구분 처리 농도 0.9% 처리 농도 1.0%
ERIC value(ppm) Ash(%) DCMextractives(%) ERIC value(ppm) Ash(%) DCMextractives(%)
#1 Feed 68.9 11.52 0.22 76.7 19.84 0.15
#1 Accept 74.9 11.17 0.08 83.3 14.04 0.12
#1 Reject 51.6 6.93
#2 Accept 83.1 14.27 100.9 17.53
#2 Reject 66.4 5.95 71.1 10.83
LD out 84.2 12.18 0.13 84.7 16.79 0.35
저밀도의 미세 이물질이 제거되는 공정을 거친 후에 제2 더블 닙 시크너(144)에서 롤러에서의 720RPM이상의 회전력을 주어 1차 원심력에 의한 1차 탈수가 발생되며 더욱 상세하게 이물질 크기 30um이하의 미세섬유, Ash 및 Pitch 성분이 제거되며 제거되는 이물질의 함량은 미세섬유는 1% 내지 5% 이내에서 제거되며, Ash는 1% 내지 5% 이내에서 제거되고, Pitch는 0.2% 내지 0.5% 이내에서 제거된다. 원심력에 의한 1차 탈수가 진행된 이후 드럼과 와이어의 선압에 의해 가압 농축되어 수분이 제거되게 2차 탈수가 발생하게 된다. 원심 탈수가 진행된 후에 백수에 함유되어져 있는 미세 이물질이 제거되는 단계를 거치고 최종 원료는 원료 최종 저장조(Final Chest,160)로 이동된다. 이때 최종 저장조에 함유되어져 있는 이물질의 함량은 Ash가 10% 이내이어야하며, Pitch가 0.5% 이내에 있는 것이 바람직하다.
제2 더블 닙 시크너(144)는 제2드레인 유로(145)를 통해 제2가압 부상조(118)에 제2백수를 전달하게 된다. 제2 더블 닙 시크너(144)에서 탈수된 2차 백수는 제2가압 부상조(118)로 이동하고, 여기에서 제거되야 하는 대부분의 콜로이달은 음이온을 가지고 있으며, 입자 주위에 양이온의 층이 형성되어 입자 사이의 반발력은 중력보다 강하여 결과적으로 입자들은 부유상태로 남게 된다. 1um 이하의 콜로이달 상태의 성분들을 1차 음이온성 응결제 처리를 통하여 1mm 이하의 플럭 크기를 증가시킨 후 2차 양이온성 응집제 처리를 거쳐 미세섬유, Ash 및 Pitch들이 플럭을 형성하게되고 미세 공기방울에 흡착되어 부상을 거쳐 폐수처리장으로 보내진다. 이때 폐수의 미세분의 함량은 90%이상이며, 미세분 중 Ash 함량은 70%이상이고, Pitch 함량은 0.5%이상인 것이 바람직하며, 이때 이물질 제거 후 2차 희석수의 농도는 Ash 및 Pitch의 지료내 재 인입을 방지하기 위해 0.3% 내지 0.05% 이내로 유지하는 것이 바람직하다. 제2가압 부상조(118)는 제2백수 저장조(128)를 통해 슬롯 스크린(134), 저밀도 클리너(124) 및 제2더블 닙 시크너(144)에 제2백수를 공급할 수 있거나 별도의 플로테이터 백수 저장부를 통해 플로테이터(150)로 직접 백수를 공급할 수도 있다.
원료 최종 저장조(160)에서는 염료가 원료 슬러리 내에 균일하게 분산되도록 지료의 농도가 4% 이하로 희석되도록 하는 것이 바람직하다.
다음으로는, 원료 최종 저장조(160)에 염료 공급 펌프(170)로부터 염료가 공급되는 과정을 거치게 된다. 여기에서는, 원료를 염색하기 위한 염료의 투입량이 1% 이상 8% 이하의 범위 내에 있게 되고, 염료의 종류에는 식물성 염료, 동물성 염료, 직접 염료, 산성 염료, 염기성 염료, 카티온 염료 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
염색 과정에서는 균일한 염색이 이루어지도록 하기 위하여 액상 염료를 적용할 수 있다. 상기의 균일한 염색을 돕기 위하여 지료의 농도는 1% 이상 5% 이상의 범위로 희석시키는 단계와, 염료가 섬유에 안정적으로 착색되기 위하여 원료에 보류 시간을 5분 이상 20분 이하의 범위로 유지하는 단계, 및 염색의 균일성을 높이기 위하여 염료를 2차 투입하는 단계를 추가적으로 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
이 경우에 염료는 Yellow, Blue, Red, Black, Orange, Brown, Scarlet 색상 중 어느 하나를 이용하거나 조합하여 이용할 수 있고, 염료 투입량은 전건 섬유 대비 1% 와 4% 투입을 기준으로 하여 첨가하게 된다. 또한, 염료 투입 후 염료 보류 시간은 최소 5분을 지정하여 유지하게 된다.
염료 공급 펌프(170)를 통한 염색 과정이 이루어진 후에는 정착제 공급 펌프(180)를 통해 원료에 염료의 착색이 용이하게 할 수 있다.
공급되는 정착제는 0.2% 이상 2% 이하의 범위에 있게 되고, 잔류 염료 입자가 지료에 안정된 상태로 정착될 수 있도록 전하밀도가 높고 분자량이 낮은 것이 바람직하다. 정착제를 투입하는 단계는 고점도인 정착제의 투입이 용이하도록 희석시키는 단계 및 정착제를 정량적으로 투입시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 과정에서는 염료의 착색을 높이기 위해 정착제를 전건 섬유 대비 0.3% 와 1.5% 투입 후 2분간 보류 시간을 주게 된다.
본 발명의 실시예에 대한 염료 투입 후 색상은 하기의 표 6에 도시된 바와 같다.
표 6
구분 염료 투입(%) L a b
Blank NA 69.94 3.16 13.13
Yellow 1% 68.16 2.05 27.77
Red 59.35 23.21 6.88
Blue 56.77 -0.47 -3.69
Black 59.11 -1.38 5.80
Orange 4% 65.34 11.55 29.85
Brown 58.94 16.03 22.31
Scarlet 57.58 28.49 11.51
Blue 61.83 -13.90 0.44
본 발명은 헌터(hunter) L,a,b 색소 등급을 사용하여 염색 정도를 표시하고 있다. L은 O(흑색)에서 100(백색)까지의 명도를 나타내고, a는 양성일 때 적색을 띠고 음성일 때 녹색을 띠고, O일 때 회색을 나타낸다. 또한, b는 양성일 때 황색, 음성일 때 푸른색, O일 때 회색을 나타낸다. 백색 또는 백색에 가까운 종이는 일반적으로 80 이상의 L 값과 10 또는 10 미만의 (a2 + b2 )0.5 값을 갖게 된다.
상기의 표 6에서 보는 바와 같이, 적용된 염료의 L 값은 최소 56.77 에서 최대 68.16의 분포를 보이는 것을 확인할 수 있다. 비록 염료를 적용하지 않은 상태에서의 L 값이 69.94의 값을 보임으로써 염료를 적용한 상태에서보다는 백색에 더 가까운 것을 알 수 있지만, 본원 발명에서는 기본적으로 백색도가 낮는 골판지 고지에 염료를 가하여 염색을 진행함으로써 고품질의 염색된 종이를 제조하는 데에 특징이 있으므로 상기의 색소 등급은 참조적으로 활용할 가치가 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본원 발명에 따른 티슈의 제조 방법에 대해서 간략화된 순서도를 통해 정리하여 설명한다.
먼저, 골판지 고지 뭉치를 적당한 크기로 파쇄하여 펄퍼(110)에 투입한다(S11). 상기 펄퍼(110)에 가성소다를 적절량 부가하여 골판지 고지에 함유된 섬유의 해리를 돕도록 하게 된다(S12). 골판지 고지의 해리가 적정 수준에 이르게 되면 고밀도 클리너(122) 또는 홀 스크린(132)에서는 고농도 및 거대 불순물을 제거하는 과정을 수행한다(S13). 이후 제1 더블 닙 시크너(142)에서 1차적으로 감압 탈수 공정이 진행된다(S14). 상기 S14 단계에서 탈수된 1차 백수는 제1 가압부상조(117)에서 미세 이물질 제거 작업이 이루어지고(S15), 제1백수 저장조(127)에 저장이 이루어진다.(S16) 상기의 정화된 1차 백수는 펄퍼(110)에 재투입이 이루어져 골판지 고지 내의 섬유 팽윤을 지원하게 된다. 여기에서, 상기 1차 백수는 비단 펄퍼(110)에만 공급되는 것이 아니라 고밀도 클리너(122), 홀 스크린(132), 및 제1 더블 닙 시크너(142) 에도 공급이 이루어질 수 있다.
제1 더블 닙 시크너(142)를 거친 섬유 성분은 Shiborera와 같은 가압탈수장치(152)를 거치면서 가압상태에서 이물질이 제거되는 공정을 거친다.(S17) 이후, 니더(146)에서 롤러 등을 통해 공급된 재료에 대해 반죽 과정이 이루어져 섬유간 마찰에 의해 섬유상의 잉크를 분산시키는 기능을 수행하게 된다(S18). 상기의 분산된 잉크는 플로테이터(150)에서 부유되어 제거되는 과정을 거치게 된다(S19).
이후, 저밀도 클리너(124) 또는 슬롯 스크린(134)에서는 저농도 및 미세 불순물이 제거되는 과정이 수행되고(S20), 2차적으로 제2 더블 닙 시크너(144)에서 감압 탈수 공정이 진행된다(S21). 상기 S21 단계에서 탈수된 2차 백수는 제2 가압부상조(118)에서 미세 이물질 제거 작업이 이루어지고(S22), 제2백수 저장조(128)에 저장이 이루어진다.(S23) 상기의 정화된 2차 백수는 니더(146)에 재투입이 이루어져 골판지 고지 내의 섬유 팽윤을 지원하게 된다. 여기에서, 상기 2차 백수는 비단 니더(146)에만 공급되는 것이 아니라 저밀도 클리너(124), 슬롯 스크린(134), 및 제2 더블 닙 시크너(144)에도 공급이 이루어질 수 있다.
한편, 해리, 희석, 불순물 제거, 및 탈수 등의 공정을 거친 골판지 고지를 원료로 하는 지료는 최종적으로 원료 최종 저장조(160)로 이동되어 추출된다(S24).
이후, 상기 원료 최종 저장조(160) 내로 다양한 색상의 염료가 투입되어 염색 공정이 진행되고(S25), 염료의 착색을 지원하도록 정착제가 추가로 공급된다(S26).
상술한 바와 같이 본 발명의 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법은 가공 공정 상에서 표백을 실시하지 않아 친환경적인 제품 생산이 가능하며 표백 약품 절감 및 원료의 유실 방지로 인한 비용절감에 기여하며, 섬유의 단섬유화 및 미세분 함량의 감소로 인해서 제품의 강도를 증가시킬 뿐만 아니라 Pitch, Ash, 잉크, Flake 및 폐합성 수지 등의 이물질들을 일련의 정선공정을 거치쳐 제거되므로 이후 공정에서의 문제점을 최소화할 수 있는 티슈 급 원료 조성이 가능하다.
결국, 종래의 골판지 고지는 착색 염료가 함유되어 있고 Pitch, Ash, 잉크, Flake 및 폐합성수지 등의 이물질이 다량 함유되어 있어 티슈 등급의 원료로 맞지 않으며, 각질화가 이루어져 유연성이 부족하여 티슈 등급에 부합하는 백색도가 높은 원료로의 가공이 어려운 점이 있게 되므로 본원 발명의 이물질 제거하여 티슈 등급의 원료로 조성할 수 있는 정선공정을 거치고 염료 투입 공정 및 정착제 공급 공정을 통해서 특성화된 종이로의 변환이 가능하다는 장점이 있게 된다.
그리고, 착색염료가 소정량 내재되어 있는 골판지 고지를 티슈 등급으로 사용할 수 있도록 낮은 백색도 하에서 염색을 실시함으로 인해서 다양한 색상의 제품 개발이 가능하게 되고, 더불어 본원 발명에 따른 제조 방법은 종래의 티슈 원료 조성 프로세스를 간소화하여 이용할 수 있으므로 추가 설비의 필요 없이 염색이 진행된 티슈를 제조할 수 있는 이점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. (a) 펄퍼에 골판지 고지를 투입하고 가성소다를 이용한 약알카리 상태에서 섬유를 해리시키는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계 이후, 클리너 또는 스크린에서 고농도 이물질 또는 거대 이물질을 제거하는 단계;
    (c) 상기 (b) 단계 이후, 제1더블 닙 시크너에서 감압 탈수를 이용하여 이물질을 제거하는 단계;
    (d) 상기 (c) 단계 이후, 니더에서 상기 고농도 또는 거대 이물질이 제거된 섬유간에 마찰을 일으켜 상기 섬유에 박혀있는 잉크를 분산시키는 단계;
    (e) 상기 (d) 단계 이후, 플로테이터에서 공기 방울을 이용한 부유부상법을 이용하여 잉크 입자를 제거하는 단계;
    (f) 상기 (e) 단계 이후, 클리너 또는 스크린에서 저농도 이물질 또는 미세 이물질을 제거하는 단계;
    (g) 상기 (f) 단계 이후, 제2더블 닙 시크너에서 감압 탈수를 이용하여 이물질을 제거하는 단계; 및
    (h) 상기 (g) 단계 이후, 상기 섬유를 티슈 등급의 원료로 조성하기 위해 염색하기 위한 염료를 투입하는 단계;를 포함하고,
    상기 (c) 단계에서 탈수된 1차 백수를 제1가압부상조를 이용하여 이물질을 제거하고, 상기 (g) 단계에서 탈수된 2차 백수를 제2가압부상조를 이용하여 이물질을 제거하며,
    상기 제1,2 가압부상조를 거친 백수를 희석수로 재순환 사용하는 것을 특징으로 하는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 원심력을 이용하여 고농도 이물질을 제거하기 위한 고밀도 클리너를 이용하는 단계 및 이물질을 크기로 구분하여 거대 이물질을 제거하기 위한 홀 스크린을 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 원심력을 이용하여 비중이 1 초과의 고밀도 이물질을 제거하기 위한 고밀도 클리너를 이용하는 단계 및 1.3mm 이상 1.8mm 이하의 홀을 사용하는 스크린을 이용하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 (f) 단계는 이물질을 크기로 분류하여 미세 이물질을 제거하기 위한 슬롯 스크린을 이용하는 단계 및 원심력을 이용하여 저농도 이물질을 제거하기 위한 저밀도 클리너를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 (f) 단계는 이물질을 크기로 분류하여 미세 이물질을 제거하기 위한 150um 이상 300um 이하 크기의 슬롯을 사용하는 스크린을 이용하는 단계 및 원심력을 이용하여 비중 1 이하의 저밀도 이물질을 제거하기 위한 저밀도 클리너를 이용하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 (h) 단계 이후 상기 염료가 상기 섬유에 착색되는 것을 지원하도록 정착제가 투입되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 (h) 단계에서의 상기 염료는 식물성염료, 동물성염료, 직접염료, 산성 염료, 염기성 염료, 및 카티온 염료를 포함하는 천연염료 또는 합성염료 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 염료는 액상인 것을 특징으로 하는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 (h) 단계는 상기 골판지 고지 원료의 농도를 1% 이상 5% 이하로 유지하는 단계, 상기 염료를 전건 섬유 대비 1% 이상 8% 이하의 범위의 농도로 투입하는 단계 및 상기 섬유에 상기 염료가 안정적으로 착색되도록 보류 시간을 5분 이상 20분 이하 범위로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 정착제는 상기 염료가 상기 원료에의 착색이 용이하도록 0.2% 이상 2% 이하의 농도 범위에서 결정되는 것을 특징으로 하는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 정착제의 경우에 잔류 염료 입자가 상기 원료에 정착될 수 있도록 전하밀도가 높고 분자량이 낮은 것을 특징으로 하는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계 및 상기 (g) 단계 중 어느 하나 이상의 상기 가압부상조에서는 응집제 및 응결제 처리가 행해져 미세 이물질들이 제거되어 폐수가 형성되며, 상기 가압부상조를 거친 상기 백수는 이물질들의 재인입을 방지하기 위하여 그 농도를 0.03% 이상 0.3% 이하의 범위 내에서 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 백수는 상기 (a) 단계에서의 상기 펄퍼에 투입되거나 상기 (e) 단계에서 상기 플로테이터에 투입되어 농도 조절용 희석백수로 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계 사이에 상기 섬유의 농도를 높이도록 별도의 가압탈수장치를 통해 가압탈수되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 가압탈수장치는 고정 롤(roll) 및 구동 롤(roll)의 한쌍의 롤러를 기반으로 유입되는 지료에 대해서 20% 이상 25% 이하의 농도로 고농축을 통하여 불순물을 제거하거나 가압탈수 이후 공정에서의 약품의 반응 효율을 높이기 위해 적용되며, 상기 가압탈수장치의 운전 조건은 가압이 2.5kgf/cm2 이상 3.0kgf/cm2 이하로 조절 가능한 것을 특징으로 하는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 티슈는 타올인 것을 특징으로 하는 골판지 고지를 원료로 하는 티슈의 제조 방법.
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