KR100300780B1 - 폐판지의 비표백 크라프트펄프를 회수하여 고강도크라프트지 또는 판지를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐판지(Old Corrugated Container)가 함유하고 있는 비표백 크라프트펄프(UKP)를 회수하여 고강도의 크라프트지 또는 판지를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펄퍼로 폐판지를 해리하기 이전에 단섬유가 많은 골심지와 장섬유인 비표백 크라프트펄프의 라이나지를 분리하여 장섬유와 단섬유가 서로 섞이지 않도록하고, 가성소다를 라이나지의 건지료 1톤당 5-15kg 첨가하여 라이나지가 함유하고있는 장섬유의 비표백 크라프트펄프의 팽윤을 촉진시키고, 비고해해리기(Non-refining Disperser )를 사용하여 불순물에 섞여 손실되는 해리가 덜된 장섬유를 해리하여 수거하고, 라이나지 지료에 섞여 들어간 골심지의 단섬유와 해리 및 세척공정중 장섬유의 몸체에서 분리된 각질화된 미세섬유 (Fibril)를 미세섬유제거기로 분리 제거하여, 라이나지 지료의 비표백 크라프트펄프(URP)의 함량을 증가시킴으로서 재생 크라프트지의 강도를 높이는것을 특징으로 하는 고강도 크라프트지의 제조방법을 제공한다.

Description

폐판지의 비표백 크라프트펄프를 회수하여 고강도 크라프트지 또는 판지를 제조하는 방법{The Method of Recovering UKPs from OCCs for High Quality Kraft Paper and/or Corrugated Container Manufacturing}

본 발명을 폐판지(OCC)를 재활용하여 고강도의 크라프트지 또는 판지를 제조하는 방법에 관한것으로, 보다 상세하게는 폐판지가 함유하고 있는 장섬유인 비표백 크라프트펄프(UKP)를 분리 회수하여 고강도의 크라프트지 또는 판지를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 판지는 골심지와 라이나지로 구성되어있고, 라이나지는 골판지의 강도를 높이기 위해 장섬유인 고가의 천연 비표백크라프트펄프(UKP)를 원료로 사용하나, 골심지는 강도보다는 충격 흡수력을 필요로 하기 때문에 염가의 단섬유 펄프나 고지(古紙)등을 사용한다. 따라서 페판지(OCC)속에 있는 라이나지가 비표백 크라프트펄프를 함유하고 있다 하더라도 기존의 폐판지(OCC) 재활용방법은 골심지와 라이나지를 분리하여 처리하지 않기때문에 장섬유와 단섬유가 서로 혼합될수 밖에 없고, 일단 혼합된 지료에서 단섬유는 쉽사리 분리되지 않기때문에 장섬유인 비표백크라프트펄프(UKP)에 의한 강도 증가는 기대할수 없게된다. 그러므로 천연 비표백크라프트펄프를 사용하지 않고 OCC만을 재활용하여 크라프트지를 제조하는 경우, 재생 크라프트지의 강도는 크게 떨어지게 되는 바, 그 원인을 살펴보면,

첫째, OCC를 펄퍼에서 해리할 때 고가의 비표백 크라프트펄프(UKP)가 주성분인 라이나지의 지료 속에 단섬유가 주성분인 골심지 지료가 섞여 장섬유의 함유비율을 저해시키기 때문이며. 둘째, OCC를 재생하기 위하여 사용하는 각종 세척기에 의하여 제거되는 불순물에 미처 해리되지 못한 장섬유의 비표백 크라프트펄프(UKP)가 섞여 함께 제거되므로 재생 크라프트지의 품질을 좌우하는 장섬유 함유량이 떨어지기 때문이며, 셋째, 분급기를 사용하여 지료속에 섞인 단섬유를 제거하려 해도 기존의 분급기 성능에 한계가 있어 일단 비표백 크라프트펄프와 섞인 단섬유가 쉽사리 제거되지 않기때문이며. 넷째, OCC 속에 초기 제지 공정에서 각질화된 비표백 크라프트펄프(UKP)의 피브릴(Fibril)이 재생 공정에서 다시 해리되거나 고해되어 비표백 크라프트펄프(UKP)의 몸체에서 떨어져나가 미세섬유가 되어 섬유간 유효수소 결합면적을 감소시키기때문에 천연 비표백 크라프트펄프(UKP)를 사용한 경우와 같은 강도를 얻을수는 없다. 특히, 기존의 분급기는 재생 지료를 일정한 구멍 크기를 가진 가압스크린(Pressure Screen)으로 통과시켜 분급하게되므로 라이나지의 장섬유와 골심지의 단섬유가 일단 섞이게되면 장섬유와 단섬유가 서로 엉키게되고, 장섬유가 역으로 단섬유를 따라나오게 되므로 스크린에 의한 장섬유와 단섬유의 분리는 용이하지 않게된다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위하여 종래에는 다수의 분급기를 직렬로 연결하여 사용하였으나, 크라프트 판지의 강도를 우리나라 공업규격(KS규격)수준으로 높이는데 필요한 장섬유의 비율을 얻기는 어려웠다. 따라서 고강도의 크라프트지를 제조하기 위해서는 반드시 고가의 천연 비표백 크라프트펄프를 사용하지 않을 수 없었던 것이다. 더욱이 불순물이 혼입된 OCC를 재생 처리하는 과정에서 불순물을 제거하기 위해서는 반드시 세망스크린과 같은 가압스크린을 사용하지 않을 수 없는바, 가압스크린을 통과하는 과정에서도 많은 양의 비표백 크라프트펄프

(UKP)가 불순물에 섞이어 제거되기때문에 재생된 지료속에 들어있는 장섬유의 함량은 더욱 감소된다.

뿐만 아니라, 재생지의 지합(紙合)을 개선하고자 할 때 일반적으로 사용하고 있는 고해기(Refiner)는 재생 지료 속에있는 비표백 크라프트펄프의 피브릴을 펄프의 몸체로부터 탈락시켜 섬유소 간의 유효 수소결합면적을 감소시키기때문에 인장강도를 저해하는 또 하나의 요인이 된다.

본 발명은 OCC에 함유된 고가의 비표백 천연펄프 (UKP)를 효율적으로 회수하여 재생 비표백 크라프트섬유 (Recycled UK Fiber )로 만들어 고가인 천연 비표백 크라프트펄프 (UKP)를 사용하지 않고서도 크라프트지의 강도를 KS규격 이상으로 높일 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

그러므로 본 발명의 기술적 과제는, 첫째, OCC를 해리하는 지료 조성 공정에서 골심지와 라이나지에서 해리된 지료가 어떻게 하면 서로 섞이지 않도록 할 수 있느냐., 둘째, 불순물을 제거하는 정선 공정에서 미처 해리되지 않은 채 불순물에 섞여 제거되는 비표백 크라프트펄프(UKP)의 양을 어떻게하면 최소화 할 수 있을것인가. 셋째, OCC 속에 있는 이미 각질화(角質化) 된 피브릴(Fibril)이 지료의 재생 공정에서 섬유몸체에서 분리되어 미세섬유가 되어 섬유간 유효 수소결합면적을 감소시키는것을 어떻게하면 최소화 할 수 있을 것인가. 넷째, OCC의 품질에 따라 그 속에 함유된 비표백 크라프트펄프(UKP)의 비율이 변하더라도 초지기로 보내는 지료속에 들어있는 비표백 크라프트펄프(UKP)의 비율과 고해도를 어떻게 하면 일정하게 유지할 수 있느냐에 있는것입니다.

도 1은 종래의 OCC를 재생하여 판지를 제조하는 공정을 기능별로 나타내는 제조

공정도.

도 2는 본 발명에 의해 OCC로부터 비표백크라프트펄프(UKP)를 회수하여 고강도의

크라프트지 또는 판지를 제조하는 제조 공정도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 펄퍼(Pulper) 2 : 고농도세척기(HD Cleaner)

3 : 조망세척기(Coarse Screen) 4 : 세망세척기(Fine Screen)

5 : 분급기(Fractionator) 6 : 경량세척기(Lightweight Cleaner)

7 : 전방향세척기(Forward Cleaner) 8 : 환망농축기(Disk Thickener)

9 : 해리고해기(Dispersion Refiner) 10 : 가열튜브(Heating Tubes)

11 : 초지기(Paper Machine) 12 : 주 배출펌프(Primary Pump)

13 : 부 배출펌프 (Auxiliary Pump) 14 : 장섬유체스트(Long Fiber Chest)

15 : 단섬유체스트(Short Fiber Chest)

16 : 비고해 해리기(Non-refining Disperser)

17 : 장섬유용 탱크(Long Fiber Tank) 18 : 단섬유용 탱크(Short Fiber Tank)

19 : 고해도 측정기(Freeness Tester) 20 : 미세섬유 제거기(Fibril-Eliminator)

21 : 절편기 (Shredder-Cutter) 22 : 라이나지분리기 (Liner Separator)

23 : 변속 펄퍼(Variable Speed Pulper)

본 발명은 상기한 바와같은 네가지 기술적 과제를 해결하기 위하여 종래에 도 1에 도시된 바와같이 단일속도 펄퍼(1)를 사용하던 것을 개선하여 먼저 폐판지(OCC)를 도 2의 절편기(21)를 사용하여 일정한 크기로 절편한 다음, 라이나지 분리기(22)에서 OCC조각을 물에 담구어 골심지와 라이나지 사이에 있는 접착제를 용해시키면 라이나지 조각이 골심지 조각에 비해 물에 잘 뜨게되는 성질을 이용하여 라이나지 조각을 물위에 띄워 골심지와 분리시킨다. 분리된 라이나지 조각은 변속펄퍼(23)에서 일부 섞여있는 골심지가 해리될때까지 저속 펄핑(Pulping)을 한다음, 해리된 골심지는 부배출펌프(13)를 작동시켜 단섬유체스트(15)로 배출시킨다.

해리된 골심지가 배출된 다음에는 가성소다를 건지료(乾紙料) 1톤 당 5∼15 ㎏의 비율로 변속펄퍼(23)에 투입하여 라이나지 속에 함유된 비표백 크라프트펄프

(ULP)의 팽윤을 촉진시키면서 라이나지의 섬유소가 충분히 해리될 때 까지 고속 펄핑을 실시하면서 주배출구(主排出口)의 지료펌프(12)를 작동시켜 해리된 라이나지의 섬유를 변속펄퍼(23)에서 장섬유체스트(14)로 이동시킨다. 장섬유체스트(14)로 이동된 지료는 고농도세척기(2), 조망세척기(3) 및 세망세척기(4)에 의해 세척되며, 특히 세망세척기(4)를 이용하여 지료를 세척할때는 리젝트스트림(Reject Stream)으로 잡티 등 불순물에 섞여 미처 해리되지 못한체 배출되는 비표백 크라프트펄프(UKP)를 비고해해리기(16)에 의해 해리시키고 이를 회수하여 장섬유탱크

(17)로 보낸다. 장섬유탱크(17)의 지료는 또다시 미세섬유제거기(20)의 액셉트스트림(Accept Stream)에 의하여 펄프의 몸체에서 떨어져나온 미세섬유와 골심지섬유가 제거되고,제거된 미세섬유와 단섬유는 경량세척기(6), 환망농축기(8)를 거쳐 단섬유탱크로 배출되고, 라이나지의 장섬유는 미세섬유제거기(20), 경량세척기(6), 전방향세척기(7) 및 환망농축기(8)를 거쳐 장섬유탱크(17)에 저장된다.

장섬유탱크(17)에 저장된 장섬유 지료는 별도의 건조 가공 공정을 거치는 경우, 재생비표백 크라프트펄프(Recycled UKP)가 되며 이 재생 비표백크라프트펄프는 그 속에 함유된 비표백 크라프트펄프(UKP)의 비율이 수입 천연비표백 크라프트섬유(UKP)에 접근하도록 단섬유와 미세섬유를 제거한 것이기 때문에 비표백 크라프트섬유(UKP)를 대체할 만큼의 품질 수준에 도달한 제지 원료가 된다.

또한 크라프트지용 라이나지를 제조하기위해서는 장섬유탱크(17)의 출구에 해리고해기(9)를 설치하여 그 유압을 온라인 고해도측정기(19)에 의해 조절하고 지료 속에 있는 장섬유와 단섬유간의 조합을 최적화하고 섬유간 유효 수소결합면적을 감소시켜 재생크라프트지의 품질을 향상시킬수 있게된다.

이하, 실시예에 의거 본 발명을 구체적으로 설명한다.

실시예

절편기(21)와 라이나지 분리기(22)를 통과시키지 않은체 변속펄퍼(23)에 건조 중량 1톤의 폐판지(()CC)를 투입한 후, 10분 동안 저속 펄핑을 하여 1단계 해리를 실시한 다음, 해리된 골심지를 단섬유체스트(15)에 배출시키고, 폐 사료포 500 Kg와 가성소다 7Kg를 변속펄퍼(1) 투입한 후 20분간 2단계 해리를 하여 라이나지의 섬유소가 충분히 해리되도록 한다. 해리된 라이나지를 장섬유체스트(14)로 이동시키고, 도2와 같은 공정으로 세척 및 농축을 실시한 다음, 이를 장섬유탱크(17)에 저장한다. 이와같이 하여 얻은 라이나지의 지료를 분급하여 초지기(11)에서 만든 크라프트지 시료 2가지(A 및 B)와 분급을 하지않고 종전의 방식으로 폐판지(OCC)만으로 제조한 크라프트지 시료(C)를 각각 시험해 본 결과는 다음과 같다.

구분	시 험 항 목
	평량(g/㎡)	인장강도(㎏f)	인장강도×신장율	인열강도	사이즈도
		MD	CD	MD		CD	MD	CD
KS규격	80	6.8	3.5	15.0	16.8	95	108	15초이상
시료 A	79.8	8.1	3.9	15.9	16.8	99	104	16초이상
시료 B	79.6	8.1	3.9	15.3	17.2	96	114	17초이상
시료 C	80.2	5.7	3.1	14.5	15.6	88	96	18초이상

위에서 보는 바와 같이 종래의 방법으로 OCC를 처리하여 만든 시료 C의 경우는 골심지 섬유가 지료 속에 다량 혼입되어 있어 장섬유 함유비율을 낮추기 때문에 KS 규격에 미달하는 제품이 되는 반면 본 발명에 의해 제조된 시료 A와 B는 전반적으로 KS규격을 능가할 뿐만 아니라, 강도에 있어서 월등 우수한 크라프트지를 얻을수 있다는 사실을 확인할 수 있다.

또한, 도 2에 도시된바와 같은 절편기(21)와 라이나지 분리기(22)를 사용하여 OCC를 펄퍼에 투입하기 전에 라이나지 조각과 골심지 조각을 각각 분리하여 해리시킨다면, 골심지 지료가 라이나지 지료에 혼입되는것을 3단계로 방지하거나 제거하게 되므로 크라프트지의 강도는 위의 경우 보다 더 높아지게된다. 또 .판지를 제조하는 경우, 도 2에 도시된바와 같이 장섬유탱크(17)의 지료는 라이나지 제조에, 단섬유탱크(18)의 지료는 골심지 제조에 사용하면 된다.. 또한 판지의 품질은 라이나지에 함유된 비표백 크라프트펄프가 어느 정도이냐에 따라 좌우되므로 본 발명은 라이나지의 지료 속에 함유된 비표백 크라프트펄프(UKP)의 비율을 높이도록 고안되어 있고, 실제로 위의 실시예에서 보는바와 같이 재생 크라프트지의 강도가 KS규격을 능가하고 있으므로 별도의 판지 제조 실시실험을 거치지 않더라도 본 발명을 활용하여 판지를 제조할 경우, 종래의 방법에 비해 판지의 강도를 개선시킬수 있게된다.

본 발명에서 제시하는 제조방법은 크라프트지 또는 판지의 품질에 나쁜 영향을 주는 골심지 지료가 고강도의 비표백 천연펄프를 주성분으로 하는 라이나지 지료와 섞이는것을 방지할 수 있고 특히, OCC의 골심지 속에 있는 단섬유가 라이나지 속에 들어있는 비표백 크라프트펄프(UKP)의 장섬유와 섞이기 전에 분리되기 때문에 섞인 다음 여러대의 분급기를 직열로 연결하여 장섬유와 단섬유를 분리하는 종래의 기술보다 전력소모가 적을 뿐만아니라 고해가 덜되어 불순물과 함께 섞여 폐기되는 장섬유의 양을 줄여 OCC에 함유된 비표백 크라프트펄프(UKP)의 회수율을 높이고 미세섬유제거기를 사용하여 재생 비표백 크라프트펄프속에 함유된 단섬유와 미세섬유를 제거하기때문에 재생 비표백 크라프트펄프(Recycled UKP)의 품질을 천연 비표백 크라프트펄프 수준으로 높일수 있기때문에 KS규격을 능가하는 지대지용 고강도 크라프트지의 생산이 가능하게 되는것이다.

또한, 연간 20십만톤 가까이 수입하는 천연 비표백크라프트펄프(UKP)의 수입단가가 톤당 약 500 US$ 상회하나, 폐판지(OCC)의 수입단가는 톤당 불과 150 US$ 정도임을 감안할 때, 본 발명에 의해 재생 비표백크라프트펄프를 활용할 경우 수입대체 및 외화 절감효과는 매우 큰 것입니다.

Claims (6)

1. 폐판지(OCC)를 펄퍼(1)에 넣어 해리하기 전에 골심지와 라이나지를 각각 분리하고, 분리된 이들이 서로 섞이지 않도록 골심지 지료를 단섬유체스트(15)에 분리 배출시킨 다음, 가성소다를 건지료 1톤당 5∼15㎏ 비율로 펄퍼(1)에 투입하여 라이나지 속에 함유된 비표백 크라프트펄프를 팽윤시켜 라이나지의 해리를 촉진시키고, 세척 및 농축단계에서 비표백 크라프트펄프중에 함유된 각질화된 미세섬유를 세망세척기(4)의 리젝트스트림으로 제거함을 특징으로 하는 고강도 재생 크라프트지의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 펄퍼에서 폐판지(OCC)를 해리시킬때 분급기(5)를 사용하여 혼입된 골심지의 단섬유를 제거하여 비표백 천연펄프(UKP)의 회수율을 높히는 것을 특징으로 하는 고강도 크라프트지의 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서, 해리된 라이나지의 지료를 세망세척기(4)로 세척할 때 불순물이 섞여있는 장섬유를 비고해해리기(16)로 해리하여 회수함으로서 라이나지에 함유된 비표백 크라프트펄프(UKP)의 함량을 높이는 것을 특징으로 하는 고강도 크라프트지의 제조방법.
4. 청구항 1에 있어서, 폐판지(OCC)(1)에서 라이나지 보다 먼저 해리된 골심지의 지료를 일단 배출시킨 다음, 펄퍼(1)의 임펠라 속도를 처음보다 고속으로 회전시켜 라이나지의 해리를 촉진시킴을 특징으로 하는 고강도 크라프트지의 제조방법.
5. 청구항 1에 있어서, 해리된 라이나지의 지료속에 혼입된 골심지의 단섬유와 각질화된 미세섬유를 미세섬유제거기(20)로 제거함으로서 재생 지료의 비표백 크라 프트펄프의 비율을 높이는것을 특징으로하는 고강도 크라프트지의 제조방법.
6. 청구항 1에 있어서, 해리된 골심지와 라이나지의 지료배합기 출구에 온라인 고해도 측정기(19)를 설치하여, 지료의 고해도에 따라 해리고해기(9)의 유압을 조절함을 특징으로하는 고강도 크라프트지의 제조방법.