KR100767318B1 - 용해성 펄프제조를 위한 대나무칩의 제조방법 및 그 대나무칩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용해성 펄프제조를 위한 대나무칩의 제조방법 및 그 대나무칩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대나무를 이용하여 용해성 펄프를 제조함에 있어서, 용해성 펄프의 제조가 경제적이면서 친환경적일 뿐 아니라 생산성 향상 및 고품질의 제품을 얻을 수 있도록 하기 위한 대나무칩에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 대나무칩을 제조하는 과정에서 특성상 치밀한 구조적 특징을 갖는 대나무를 요철롤러로 압착파쇄하여 대나무 줄기부분이 길이방향으로 잘게 찢어지게 함과 동시에 이를 필요한 길이로 절단하여 대나무칩을 제조케 함으로서 대나무칩 제조과정에서 대나무줄기를 연질화하면서 벌키성이 부여되게 하고, 상기 과정에서 섬유소 중의 불필요한 요소인 목질소, 박벽조직, 마디, 규질화표피 등이 많은 양 제거될 수 있게 함으로써 펄프화를 위한 처리공정에서 약품의 용이한 침투 및 탈리그닌이 효과적으로 이루어질 수 있도록 하고, 또한 대나무칩을 일정한 형태로 압착 후 벤딩한 다음 콘테이너 또는 벌크선으로 경제적인 운송이 가능케 한 것이다.

대나무칩, 벌키성, 탈리그닌, 펄프

Description

용해성 펄프제조를 위한 대나무칩의 제조방법 및 그 대나무칩{MANUFACTURING METHOD OF BAMBOO CHIP FOR MANUFACTURING THE SOLUBILITY PULP AND THEREOF}

도 1 : 본 발명 대나무칩 제조를 위한 대나무 사진

도 2 : 본 발명에서 제공하고자 하는 대나무칩 사진

도 3 : 본 발명에서 제공하고자 하는 대나무칩의 다른 사진

도 4 : 종래 대나무칩 사진

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(100)--대나무 (200)--대나무칩

본 발명은 대나무칩의 제조방법 및 그 대나무칩에 관한 것이다.
일반적으로 용해과정을 거치지 않은 대나무 천연섬유는 직접 부직포 섬유용으로 개발되고, 제지용 펄프(Pulp)는 박엽지 및 위생용 제품(포장지, 화장지, 미용화장지, 생리대, 기저귀 등 기타제품)의 원료가 되며, 용해용 펄프는 화학섬유, 셀로판, 플라스틱, 여러 가지 셀룰로오스계 유도체의 원료가 된다. (예를 들면, 비스코스 레이온(VISCOSE RAYON), 레이온 스테이블(RAYON STABLE) 등)
따라서 본 발명은 위에 기술한 각종 펄프의 제조가 경제적이면서 친환경적일 뿐 아니라 생산성 향상 및 고품질의 제품을 얻을 수 있도록 하기 위한 것이다.
통상적으로 펄프원료는 침엽수,활엽수,기타 목재을 이용하는 것이 일반적이고, 상기 목재펄프는 목재 칩(Chip)으로부터 얻어지는 것이기 때문에 목재의 벌목이 심화되고 있다.
이러한 벌목으로 인하여 지구환경이 급격히 파괴,훼손되면서 그에 따른 오존층 파괴, 이상기후 등과 같은 지구환경에 심각한 문제로 전세계는 산림 훼손을 규제하고 조림에 많은 비용을 부과하면서 목재 칩 가격이 상승하는 추세이다.
따라서 이러한 문제를 해결하기 위한 수단으로서 목재가 아닌 비목재과 속하는 원료를 생산하여, 양질의 용해용 펄프를 생산하고, 이를 통하여 다양한 제품을 얻는 연구가 이루어지고 있다.
그 중에는 최근에 짧은 기간 내에 성장하여 펄프재료로 사용이 가능한 대나무를 이용하여 대나무 천연섬유, 제지용 펄프, 용해용 펄프를 얻고, 상기 소재를 이용하여 각종 종이류나 섬유제품을 제조하는 연구가 활발히 진행되고 있을 뿐 아니라, 이와 관련된 특허도 국내외적으로 기술이 공개되고 있다.

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상기에서 공개되고 있는 기술에서 대나무의 활용형태를 검토하여 보면 대부분 대나무로부터 잎이나 이물질을 제거한 다음 길이와 폭을 20~30mm, 두께를 2~3mm정도로 절단하여 도 4에서와 같은 대나무칩(300)을 얻고, 상기 대나무칩(300)을 증해공정에서 약품과 함께 고온처리함으로써, 대나무칩을 연질화시켜 펄프화하고, 펄프화된 제품을 다시 제진공정, 정선공정, 세척 및 농축공정과 표백공정을 거친 다음 필요한 종이류제품을 제조하게 되는 것이다.

상기 공정에서 중요한 것은 대나무칩에 각종 약품을 투입하여 고온처리하므 로서 펄프화하는 증해공정이다.

증해공정에서 대나무칩에 각종 약품을 투입한 다음 고온처리할때 펄프화를 위한 약품이 대나무에 얼마나 빨리 쉽게 침투하여 탈리그닌(delignification)을 촉진하는 것이 중요한 것이다. 그리고 용해용 펄프인 경우 헤미셀룰로오스(hemicelluloses)를 제거하는 것이 관건인 바, 이는 알파 셀룰로오스 함유를 높임으로써 펄프의 수율과 품질을 높이기 위함이다.

그러나 제지용 펄프인 경우는 헤미셀룰로오스 일부를 잔존하게 하여 펄프의 수율과 품질을 높이는 것이다.

그러나 지금까지 사용되고 있는 조각형 대나무칩은 대체로 대나무를 일정 길이와 크기로 단순히 절단한 것들이기 때문에 대나무의 많은 마디 부분, 박벽조직, 규질화표피와 단단하고 치밀한 구조적 특징을 갖는 대나무의 특성상 증해를 위한 약품의 침투가 쉽게 이루어지지 않게 되므로 효과적인 증해작업이 이루어지지 못하게 되고, 따라서 증해공정을 통하여 얻어지는 펄프의 수율저하, 품질저하의 원인이 되는 것이다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 증해를 위한 약품이 대나무칩 내에 침투되는 조건을 향상시키기 위하여 증해약품의 투입량을 늘리고, 증해온도를 높이며, 또한 증해시간을 연장시키는 등의 방법이 제공되고 있으나 증해약품의 과다투입으로 일반환경오염과 온도상승 및 시간연장에 따른 에너지낭비를 초래하게 될 뿐 아니라 알파셀룰로오스의 손상을 초래하게 되는 등의 문제가 있는 것이었다.

뿐만 아니라 대량생산을 위하여서는 막대한 시설투자를 요구하게 되므로 생산비용이 높아지는 문제가 있고, 대나무칩 제조과정에서 불필요한 부분, 즉 마디부분, 목질소, 박벽조직, 규질화 표피 등이 그대로 존재하는 상태에서 증해공정으로 투입되기 때문에 양질의 알파셀룰로오스 추출에 어려움이 따르게 된다.

또한 조각형태의 대나무칩은 적제,보관,운송용 포장이 어려운 관계로 콘테이너 운송시 운송비용 높고 벌크선 운송으로 부대시설투자비와 벌크선 계약이 매우 어렵다. 보관에 어려움이 있을 뿐 아니라 곰팡이 발생에 따른 균일품질 생산이 어렵게 되는 등의 문제가 있는 것이었다.

본 발명은 이러한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 대나무 칩을 이용하여 대나무 천연섬유, 용해용 펄프, 제지용 펄프를 제조하는 과정에서 증해 약품의 사용량과 시간을 줄이고, 또한 증해온도를 낮추더라도 양질의 각종 펄프를 얻을 수 있도록 함은 물론 물류비용을 절감케 함으로써 생산원가를 줄일 수 있도록 한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 대나무 칩을 제조하는 과정에서 대나무의 가지,잎,마디부분을 제거하고 특성상 치밀한 구조적 특징을 갖는 대나무를 요철롤러로 압착파쇄하여 대나무 줄기부분이 길이방향으로 잘게 찢어지게 함과 동시에 이를 필요한 길이로 절단하여 대나무칩을 제조케 함으로서 대나무칩 제조과정에서 대나무줄기를 연질화하면서 벌키성이 부여되게 하고, 상기 과정에서 섬유소 중의 불필요한 요소인 목질소, 박벽조직, 마디, 규질화 표피 등이 많은 량 제거될 수 있게 함으로써, 펄프추출을 위한 처리공정에서 약품의 용이한 침투 및 탈리그닌과 탈헤미셀룰로오스가 효과적으로 이루어질 수 있도록 하고, 대나무칩을 일정한 형태로 압착 후 벤딩 포장한 다음 콘테이너 및 벌크선으로 경제적인 운송이 가능케 한 것이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에서 사용되는 대나무(100)의 사진이고, 도 2 및 도 3은 대나무(100)를 이용하여 본 발명에서 제공하고자 하는 대나무 칩(200)의 사진이다.

본 발명의 개략적인 처리방법은 먼저 대나무를 산지에서 벌목한 다음 가지와 잎을 제거하여 대나무 칩 제조공장으로 운송하고, 운송된 대나무의 마디부분을 제거하고 대나무 칩 제조공정으로 투입한다.

상기 대나무칩 제조공정은 대나무를 공급하기 위한 이송수단과, 이송된 대나무를 길이방향으로 파쇄하면서 절단하는 공정과 파쇄, 절단과정에서 발생하는 분진이나 기타 잡물을 분리수거하는 공정과, 상기 파쇄, 절단된 대나무칩을 선별수거하고, 수거된 대나무칩을 압축 후 벤딩 포장하여 적재, 보관, 운송토록 하는 것이다.

이하에서 본 발명을 좀더 상세히 설명하도록 한다.

상기 대나무칩 제조공정에서 대나무의 공급수단은 여러 장치들이 제공될 수 있겠으나, 통상의 콘베이어를 통하여 대나무가 공급된다.

콘베이어를 통하여 이송된 대나무는 요철롤러가 상하에 복열로 설치된 압착부를 통과하게 되고, 상기 압착부에서 원통형 대나무는 여러 개의 요철롤러 사이를 통과하면서 원통형의 대나무가 압착, 파쇄되어 약 1~3mm 간격, 길이방향으로 한차례 찢어지면서 벌키성이 부여되고, 요철롤러가 설치된 압착부를 지나면서 길이방향으로 한차례 찢어진 대나무는 다시 다수개의 절단날로 구성된 회전절단기를 통과하면서 20~40mm 정도의 길이로 절단되어 도 2 혹은 도 3에서와 같은 대나무 칩(200)이 된다.

상기에서 통대나무(100)가 요철롤러와 회전절단기를 통과하면 섬유소가 거의 없는 대나무의 마디 부분과 대나무의 내부 헤미셀룰로오스 및 목질소 부분은 잘게 분쇄되면서 분진화되는 것이다. 상기 발생된 분진은 팬으로 흡입되어 사이크론으로 분리되고, 분리된 부산물은 필요한 용도로 활용된다.

또한 양질의 유용한 섬유소가 많이 함유된 경질의 표피층은 요철롤러에 의해 부분적으로 상처가 생기면서 길이방향으로 잘게 찢어지게 되고, 동시에 벌키성이 부여되어 약품처리공정에서 약품의 침투가 용이하게 된다.

상기에서와 같이 얻어진 대나무칩은 콘베이어를 통하여 선별부에 위치한 스크린으로 이송되고, 스크린에 이송된 대나무칩은 진동하는 스크린에 의해 작은 대나무칩이나 분진과 같은 불필요한 이물질은 스크린 아래로 낙하시켜 다른 용도로 사용토록 하고, 스크린 위에 잔류하는 양질의 대나무칩만 선별되게 한다. 상기 선별된 양질의 대나무칩은 콘베이어를 통하여 별도 수집되게 한 다음 필요한 크기로 압축벤딩하고, 벤딩된 제품은 통상의 펄프제조공정으로 이송하여 사용하게 되는 것이다.

이와 같이 제조된 본 발명의 대나무칩(200)은 대나무칩(200)의 구조가 종래의 조각칩(300)과는 달리 요철롤러가 설치된 압착부와 회전절단기에서 원통형의 대나무가 길이방향으로 파쇄, 절단되는 과정에서 경질의 표피층이 길이방향으로 가늘게 갈라지면서 섬유소가 거의 없는 마디 부분이나 헤미셀룰로오스의 함량이 많은 내부 목질부분이 대부분 분쇄되어 제거되고, 활용성이 높은 표피층이 잔류하게 되고, 잔류하는 표피층도 요철롤러에 의해 잘게 갈라짐은 물론 찍히고 흠집이 생기면서 벌키성이 부여되므로 펄프제조를 위한 약품처리공정에서 약액의 침투가 용이하게 이루어지게 되는 것이다.
상기에서와 같이 본 발명에서 제공하고자 하는 대나무칩(200)은 그 형상이 길이방향으로 1~3mm 간격으로 가늘게 찢어짐과 동시에 흠집이 생기면서 20~40mm길이로 절단되고, 이 과정에서 불필요한 마디 부분이나 내부 목질부분이 상당량 제거되므로 후공정에서 약품의 침투가 용이하게 이루어지게 되고, 따라서 증해용 약품의 사용을 줄일 수 있을 뿐 아니라 증해시간단축, 증해온도를 낮게 할 수 있어 친환경적이면서 비용을 절감할 수 있게 되고, 또한 양질의 함량이 높은 알파셀룰로오스를 생산할 수 있어 우수한 품질의 용해성 펄프를 얻을 수 있게 되므로 고품질의 천연섬유 파이버(fiber)나 제지용 펄프 및 용해용 펄프를 얻을 수 있게 된다.

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뿐만 아니라 본 발명에서 얻어진 대나무칩은 압축한 다음 벤딩하여 일정단위로 결속하여 포장할 수 있어 적재, 보관이 용이하고 콘테이너에 보다 많은 량의 대나무칩을 적재하여 운송할 수 있게 되므로 물류비용을 절감할 수 있게 된다.

아래 표는 종래사용되고 있었던 조각칩(300)과 본 발명에서 제공하고자 하는 대나무칩(100)을 여러 항목별로 비교한 대비표이다.

<본 발명의 대나무칩과 종래 조각형 대나무칩의 항목별 대비표>

항목＼종류	본 발명 대나무칩	종래 조각형 대나무칩	비교
약품투입량	낮다	높다	20~30%
이물질제거	높다	낮다	20%차이
증해시간	짧다	길다	15% 단축
수율	높다	낮다	15%이상 높다
생산량	대량/대	소량/대	시설투자가 높다
폐수처리비용	낮다	높다	35% 낮다
ALPHA-CELLULOSE	높다	낮다	2~3% 높다
제품 물류 이동	가능	불가능	콘테이너 적재기준
제품 물류 비용	낮다	높다

위 대비표에서와 같이 본 발명에서 제공하고자 하는 대나무칩(200)은 종래 사용되어 왔던 조각칩(300)에 비하여 펄프화를 위한 약액의 침투성이 양호하여 약품의 사용량을 줄일 수 있게 되고, 또한 대나무칩 제조과정에서 불필요한 이물질의 제거율이 높아 증해시간을 단축시킬 수 있을 뿐 아니라 수율이 높고, 생산성을 향상시킬 수 있고, 알파셀룰로오스의 함량이 높아 고품질의 천연섬유사 및 펄프를 얻을 수 있고, 압축 후 벤딩하여 콘테이너 및 벌크선으로 이송이 가능하므로 물류비용을 줄일 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 대나무를 이용하여 각종 펄프를 제조함에 있어서 펄프화를 용이하게 하기 위하여 대나무를 칩형태로 제조하되, 종래와 같이 조각형태의 칩으로 하지 않고, 요철롤러 및 회전절단기로 처리하여 대나무를 길이방향으로 파쇄하면서 잘게 찢어지게 함과 동시에 벌키성이 부여되게 함으로써 펄프화공정에서 여러 가지 장점이 있을 뿐 아니라 압축하여 일정한 크기로 벤딩할 수 있어 콘테이너 및 벌크선으로 운송이 가능케 함으로써 물류비용을 줄일 수 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 용해성 펄프를 얻기 위한 대나무칩을 제조함에 있어서,

   대나무를 다수개의 요철롤러로 압착하여 길이방향으로 파쇄되면서 1~3mm 간격으로 잘게 찢어지게 하여 벌키성이 부여되게 함과 동시에, 절단기를 통하여 20~40mm의 길이로 절단되게 하는 단계와, 상기 파쇄 및 절단된 대나무칩을 스크린으로 이송하여 이물질을 제거하는 단계와, 상기 이물질이 제거된 대나무칩을 압축 후 벤딩하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용해성 펄프 제조를 위한 대나무칩의 제조방법.
3. 마디부분이 제거된 대나무가 1~3mm 간격으로 잘게 찢어져 벌키성이 부여되고, 20~40mm의 길이를 가지며, 압축 및 벤딩되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 용해성 펄프의 제조를 위한 대나무칩.

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