KR102559550B1

KR102559550B1 - 용해용 펄프 제조 방법 및 용해용 펄프

Info

Publication number: KR102559550B1
Application number: KR1020217004077A
Authority: KR
Inventors: 보 왕; 헹 양; 쇼우구오 장
Original assignee: 아시아 심볼 (산둥) 펄프 앤드 페이퍼 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2023-07-24
Also published as: CN108914669B; WO2020010728A1; KR20210028713A; CN108914669A

Abstract

용해용 펄프 제조 방법은 S1) 우드 칩을 스팀처리하고 증해하여 브라운 스톡을 수득하는 단계; S2) 브라운 스톡을 산소 탈리그닌 처리하여 산소-탈리그닌된 스톡을 수득하는 단계; S3) 산소-탈리그닌된 스톡 및 헤미셀룰로아제를 혼합하여 효소 가수분해를 수행하여 효소-가수분해된 스톡을 수득하는 단계; 및 S4) 효소-가수분해된 스톡을 표백하고 효소-가수분해된 스톡에 대해 제지를 수행하여 용해용 펄프를 수득하는 단계를 포함한다. 헤미셀룰라아제는 산소 탈리그닌 후에 첨가되어 스톡 중에서 헤미셀룰로오스를 제거하며, 이에 따라, 리그닌이 또한 용이하게 제거될 수 있고, 이에 의해 용해용 펄프의 표백을 촉진시키고, 사용되는 표백제의 양을 감소시키고, 반응을 온화하게 야기시킬 수 있다. 또한, 셀룰로오스는 헤미셀룰로오스 및 리그닌의 제거 동안 최대 한도로 보유되어, 용해용 펄프의 펄프 섬유 함량 및 성능을 개선시키고, 폐수에 의해 야기된 오염을 감소시킨다.

Description

용해용 펄프 제조 방법 및 용해용 펄프

[0001] 본 출원은 발명의 명칭이 "DISSOLVING PULP PREPARATION METHOD AND DISSOLVING PULP"이고 2018년 7월 10일에 중국특허청에 출원된 중국특허출원 제201810751437.7호를 우선권으로 주장하며, 이러한 문헌의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다.

분야

[0002] 본 발명은 펄프화 및 제지 분야에 속하고, 구체적으로, 용해용 펄프(dissolving pulp)를 위한 제조 방법 및 용해용 펄프에 관한 것이다.

[0003] 천연 섬유 및 합성 섬유와 함께 셀룰로오스 섬유는 섬유의 3가지 주요 타입이다. 섬유는 옷감 텍스타일(cloth textile)의 필수 물질이다. 최근 몇 년 동안, 셀룰로오스 섬유에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 용해용 펄프 및 무명 펄프(cotton pulp) 둘 모두는 셀룰로오스 섬유로부터의 통상적인 제품인 비스코오스 스테이플 섬유를 생산하기 위한 주요 원료이다.

[0004] 기존 공정에서, 펄프는 원료로서 무명 린터(cotton linter)를 사용하여 제조되지만, 펄프 제조를 위한 린터는 세계 무명 재배가 감소함에 따라 공급이 상당히 부족하다. 용해용 펄프(비스코오스 섬유를 위한 목재 펄프)를 사용하는 공정이 낮은 오염, 폭넓은 자원 및 낮은 가격과 같은 장점을 가지고 무명 펄프의 가격이 무명 부족으로 인해 빠르게 상승하고 있기 때문에, 용해용 펄프는 비스코오스 스테이플 섬유를 생산하기 위한 원료로서 점점 더 많이 사용되고 있다.

[0005] 상기 기술된 것에 비추어, 본 발명은 용해용 펄프를 위한 제조 방법 및 용해용 펄프를 제공하는 것에 관한 것이다. 이러한 방법은 산소 탈리그닌을 위해 생물학적 효소를 사용한다.

[0006] 본 발명은 용해용 펄프를 위한 제조 방법으로서,

S1) 우드 칩(wood chip)을 증해(cooking)하여 브라운 스톡(brown stock)을 수득하는 단계;

S2) 브라운 스톡을 산소 탈리그닌 처리하여 산소-탈리그닌된 스톡을 수득하는 단계;

S3) 산소-탈리그닌된 스톡을 헤미셀룰라아제와 혼합하여 효소성 분해를 수행하여, 효소성 분해된 스톡을 수득하는 단계; 및

S4) 효소성 분해된 스톡을 표백하고 효소성 분해된 스톡에 대해 제지를 수행하여 용해용 펄프를 수득하는 단계를 포함하는 제조 방법을 제공한다.

[0007] 바람직하게는, 헤미셀룰라아제는 0.05 내지 0.25 kg/adt의 양으로 사용된다.

[0008] 바람직하게는, 산소 탈리그닌은 제1 산소 탈리그닌 스테이지 및 제2 산소 탈리그닌 스테이지를 포함하며, 여기서, 제1 산소 탈리그닌 스테이지 및 제2 산소 탈리그닌 스테이지에 공급된 스톡은 각각 독립적으로 7 내지 12 중량%의 농도를 갖는다.

[0009] 바람직하게는, 제1 산소 탈리그닌 스테이지 동안에, 산소는 5 내지 25 kg/adt의 양으로 사용되며, 알칼리는 10 내지 25 kg/adt의 양으로 사용되며; 제2 산소 탈리그닌 스테이지 동안에, 산소는 5 내지 20 kg/adt의 양으로 사용되며, 알칼리는 0 내지 15 kg/adt의 양으로 사용된다.

[0010] 바람직하게는, 단계 S1)은 구체적으로,

우드 칩을 전가수분해하고, 이후에 증해하여 브라운 스톡을 수득함에 의한 것이며, 여기서, 전가수분해는 140℃ 내지 170℃의 온도에서 450 내지 650의 P-지수로 수행되며, 가수분해물은 전가수분해 동안 140 내지 170 S/㎠의 전기 전도도를 갖는다.

[0011] 바람직하게는, 증해는 백액(white liquor) 중에서 수행되며, 여기서, 백액은 소듐 하이드록사이드와 소듐 설파이드의 혼합 용액이고, 100 내지 140 g/L의 사용 가능한 알칼리 및 110 내지 160 g/L의 전체 알칼리를 포함하고, 20% 내지 40%의 황화도(sulfidity)를 가지며; 증해는 1300 내지 1600의 H-지수로 수행된다.

[0012] 바람직하게는, 단계 S4)에서 표백은 이산화염소 표백, 알칼리 표백, 제1 표백 스테이지 및 제2 표백 스테이지를 연속적으로 포함하며;

[0013] 이산화염소 표백 동안, 이산화염소는 10 내지 15 kg/adt의 양으로 사용되며;

[0014] 알칼리 표백 동안, 표백제는 소듐 하이드록사이드, 산소 및 과산화수소를 포함하며, 여기서, 소듐 하이드록사이드는 10 내지 30 kg/adt의 양으로 사용되며, 산소는 1 내지 10 kg/adt의 양으로 사용되며, 과산화수소는 1 내지 10 kg/adt의 양으로 사용되며;

[0015] 제1 표백 스테이지 동안, 표백제는 3 내지 8 kg/adt의 양으로 사용되는 이산화염소이며;

[0016] 제2 표백 스테이지 동안, 표백제는 1 내지 3 kg/adt의 양으로 사용되는 이산화염소이다.

[0017] 바람직하게는, 이산화염소 표백 동안, 스톡은 1 내지 3의 pH 값을 가지며; 알칼리 표백 동안, 스톡은 10 내지 12의 pH 값을 가지며; 제1 표백 스테이지 동안, 스톡은 3.5 내지 4의 pH 값을 가지며; 제2 표백 스테이지 동안, 스톡은 2.5 내지 3의 pH 값을 갖는다.

[0018] 바람직하게는, 우드 칩은 140 내지 250 kg/㎥의 패킹 밀도 및 30 내지 60 중량%의 수분 함량을 갖는다.

[0019] 본 발명은 또한, 용해용 펄프로서, 용해용 펄프가 연목으로부터의 용해용 펄프일 때, 93.0% 이상의 알파-셀룰로오스, 3.0% 이하의 펜토산, 0.15% 이하의 DCM에 의한 추출 성분, 0.10% 이하의 애쉬, 10.0 ppm 이하의 Fe, 및 50 mg/kg 이하의 SiO₂를 포함하고, 380 내지 560 ml/g의 점도, ISO 표준을 기준으로 하여 90.0% 이상의 휘도 및 3.0 ppm 이하의 더트 카운트(dirt count)를 가지며, 용해용 펄프가 경목으로부터의 용해용 펄프일 때, 94.5% 이상의 알파-셀룰로오스, 3.0% 이하의 펜토산, 0.15% 이하의 DCM에 의한 추출 성분, 0.10% 이하의 애쉬, 10.0 ppm 이하의 Fe, 및 60 mg/kg 이하의 SiO₂를 포함하고, 400 내지 530 ml/g의 점도, ISO 표준을 기준으로 하여 90.0% 이상의 휘도 및 3.0 ppm 이하의 더트 카운트를 갖는, 용해용 펄프를 제공한다.

[0020] 본 발명은 용해용 펄프를 위한 제조 방법으로서, S1) 우드 칩을 증해하여 브라운 스톡을 수득하는 단계; S2) 브라운 스톡을 산소 탈리그닌 처리하여 산소-탈리그닌된 스톡을 수득하는 단계; S3) 산소-탈리그닌된 스톡을 헤미셀룰라아제와 혼합하여 효소성 분해를 수행하여, 효소성 분해된 스톡을 수득하는 단계; 및 S4) 효소성 분해된 스톡을 표백하고 효소성 분해된 스톡에 대해 제지를 수행하여 용해용 펄프를 수득하는 단계를 포함하는 제조 방법을 제공한다. 종래 기술과 비교할 때, 본 발명에서, 헤미셀룰라아제는 산소 탈리그닌 후에 첨가되어 스톡으로부터 헤미셀룰로오스를 제거하며, 이에 따라, 리그닌은 또한 용이하게 제거되어, 수득된 스톡의 표백을 촉진시키고, 사용되는 표백제의 양을 감소시키고, 반응을 온화하게 야기시킬 수 있다. 또한, 셀룰로오스는 헤미셀룰로오스 및 리그닌의 제거 동안 최대한으로 보유되어, 펄프 중의 알파-셀룰로오스 함량 및 용해용 펄프의 성능을 개선시키고 폐수에 의해 야기된 오염을 감소시킨다.

[0021] 도 1은 실시예 1에서 이용된 디바이스를 예시한 개략적 다이아그램이다.

[0022] 본 발명의 구체예에서의 해법은 본 구체예와 함께 하기에서 명확하고 완전하게 기술될 것이다. 기술된 구체예가 본 발명의 모든 구체예가 아니라 단지 몇 개의 구체예만을 포함한다는 것이 명백하다. 본 발명의 구체예를 기초로 하고 창조적인 노력 없이 당업자에 의해 획득되는 다른 모든 구체예는 본 발명의 범위 내에 속하는 것이다.

[0023] 본 발명은 S1) 우드 칩을 증해하여 브라운 스톡을 수득하는 단계; S2) 브라운 스톡을 산소 탈리그닌 처리하여 산소-탈리그닌된 스톡을 수득하는 단계; S3) 산소-탈리그닌된 스톡을 헤미셀룰라이제와 혼합하여 효소성 분해를 수행하여, 효소성 분해된 스톡을 수득하는 단계; 및 S4) 효소성 분해된 스톡을 표백하고 효소성 분해된 스톡에 대해 제지를 수행하여 용해용 펄프를 수득하는 단계를 포함하는, 용해용 펄프를 위한 제조 방법을 제공한다.

[0024] 본 발명에서, 모든 원료의 소스는 특별히 제한되지 않으며, 상업적으로 입수 가능하거나 제조된 것이 가능하다.

[0025] 본 발명에서, 원료로서 연목(softwood) 또는 경목(hardwood)을 사용하는 것이 바람직하다. 연목은 바람직하게는 라디아타 소나무(radiata pine), 더욱 바람직하게는 15 내지 40년생 라디아타 소나무, 보다 더 바람직하게는 15 내지 40년생 호주 라디아타 소나무이다. 경목은 바람직하게는 유칼립투스, 더욱 바람직하게는 15 내지 25년생 유칼립투스 니텐스(eucalyptus nitens), 보다 더 바람직하게는 15 내지 25년생 호주 유칼립투스 니텐스이다. 바람직하게는, 우드 칩은 140 내지 250 kg/㎥의 패킹 밀도 및 30 내지 60 중량%의 수분 함량을 갖는다.

[0026] 본 발명에 따르면, 우드 칩은 바람직하게는 전가수분해되고 이후에 증해된다. 전가수분해 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당업자에게 널리 공지된 임의의 방법이 이용될 수 있지만, 온수 전가수분해가 바람직하다. 본 발명에서, 전가수분해는 바람직하게는 450 내지 650, 더욱 바람직하게는 500 내지 650, 보다 더 바람직하게는 500 내지 600의 범위, 가장 바람직하게는 550의 P-지수로 수행된다. 전가수분해를 위한 온도는 바람직하게는 140℃ 내지 170℃, 더욱 바람직하게는 150℃ 내지 160℃의 범위이다. 전가수분해는 바람직하게는 3 내지 10℃/분, 더욱 바람직하게는 4 내지 7℃/분의 가열 속도에서 수행된다. 본 발명에 따르면, 전가수분해는 바람직하게는 가수분해 타워에서 수행되며, 여기서, 액체상의 온도는 바람직하게는 140℃ 내지 170℃, 더욱 바람직하게는 150℃ 내지 160℃, 보다 더 바람직하게는 155℃의 범위이며, 가스상의 온도는 바람직하게는 140℃ 내지 220℃, 더욱 바람직하게는 150℃ 내지 165℃, 보다 더 바람직하게는 155℃ 내지 160℃의 범위이다. 전가수분해 동안, 가수분해물은 바람직하게는 140 내지 170 S/㎠, 더욱 바람직하게는 150 내지 170 S/㎠, 보다 더 바람직하게는 155 내지 165 S/㎠, 가장 바람직하게는 160 S/㎠ 범위의 전기 전도도를 갖는다. 전가수분해의 기간은 바람직하게는 1 내지 3시간, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 2.5시간, 보다 더 바람직하게는 2시간이다.

[0027] 전가수분해 후, 증해가 수행되어 브라운 스톡을 수득한다. 증해 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당업자에게 널리 알려진 임의의 방법이 이용될 수 있지만, 본 발명에서 크라프트 증해 공정이 바람직하다. 증해는 바람직하게는 소듐 하이드록사이드와 소듐 설파이드의 혼합 용액인 백액 중에서 수행된다. 백액은 바람직하게는 100 내지 140 g/L, 더욱 바람직하게는 110 내지 135 g/L, 보다 더 바람직하게는 120 내지 135 g/L, 보다 더 바람직하게는 120 내지 130 g/L, 가장 바람직하게는 135 g/L의 사용 가능한 알칼리를 포함한다. 백액은 바람직하게는 110 내지 160 g/L, 더욱 바람직하게는 120 내지 150 g/L, 보다 더 바람직하게는 130 내지 140 g/L, 가장 바람직하게는 140 g/L의 전체 알칼리를 포함한다. 백액은 바람직하게는 20% 내지 40%, 더욱 바람직하게는 25% 내지 40%, 보다 더 바람직하게는 28% 내지 38%, 보다 더 바람직하게는 30% 내지 35%, 가장 바람직하게는 32%의 황화도를 갖는다. 증해는 바람직하게는 1300 내지 1600, 더욱 바람직하게는 1350 내지 1550, 보다 더 바람직하게는 1400 내지 1500, 가장 바람직하게는 1450 범위의 H-지수를 갖는다.

[0028] 브라운 스톡은 바람직하게는 스크리닝 및 세척 후 산소 탈리그닌 처리되며, 여기서, 세척은 바람직하게는 2 내지 2.5 ㎥/adt의 희석 배수로 수행된다. 산소 탈리그닌 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당업자에게 널리 공지된 임의의 방법이 이용될 수 있지만, 본 발명에서 제1 산소 탈리그닌 스테이지 및 제2 산소 탈리그닌 스테이지를 포함하는 방법이 바람직하다. 제1 산소 탈리그닌 스테이지 동안에, 스톡은 바람직하게는 7 내지 12 중량%, 더욱 바람직하게는 8 내지 11 중량%, 보다 더 바람직하게는 8.5 내지 10 중량%, 가장 바람직하게는 8.5 내지 9.5 중량%의 농도로 공급되며; 산소는 바람직하게는 5 내지 25 kg/adt, 더욱 바람직하게는 10 내지 25 kg/adt, 보다 더 바람직하게는 10 내지 20 kg/adt, 가장 바람직하게는 10 내지 15 kg/adt의 양으로 사용되며; 알칼리는 바람직하게는 10 내지 25 kg/adt, 더욱 바람직하게는 15 내지 25 kg/adt, 보다 더 바람직하게는 15 내지 23 kg/adt의 양으로 사용된다. 제1 산소 탈리그닌 스테이지 동안, 압력은 바람직하게는 600 내지 800 kPa의 범위이며, 온도는 바람직하게는 80℃ 내지 90℃, 더욱 바람직하게는 80℃ 내지 88℃의 범위이며, 기간은 바람직하게는 20 내지 40분, 더욱 바람직하게는 25 내지 35분, 보다 더 바람직하게는 30분의 범위이다. 제2 산소 탈리그닌 스테이지 동안, 스톡은 바람직하게는 7 내지 12 중량%, 더욱 바람직하게는 8 내지 11 중량%, 보다 더 바람직하게는 8 내지 10 중량%, 가장 바람직하게는 8 내지 9 중량%의 농도로 공급되며; 산소는 바람직하게는 5 내지 20 kg/adt, 더욱 바람직하게는 8 내지 18 kg/adt, 보다 더 바람직하게는 10 내지 15 kg/adt의 양으로 사용되며; 알칼리는 바람직하게는 0 내지 15 kg/adt, 더욱 바람직하게는 2 내지 10 kg/adt의 양으로 사용된다. 제2 산소 탈리그닌 스테이지 동안, 압력은 바람직하게는 300 내지 600 kPa의 범위이며, 온도는 바람직하게는 90℃ 내지 100℃, 더욱 바람직하게는 90℃ 내지 95℃의 범위이며, 기간은 바람직하게는 40 내지 80분, 더욱 바람직하게는 50 내지 70분, 보다 더 바람직하게는 60분의 범위이다.

[0029] 산소 탈리그닌 후에, 세척을 수행하고 효소성 분해를 위해 헤미셀룰라아제를 첨가하여 효소성 분해된 스톡을 수득하는 것이 바람직하다. 세척은 바람직하게는 2 내지 2.5 ㎥/adt의 희석 배수로 수행된다. 헤미셀룰로오스는 특별히 제한되지 않으며, 당업자에게 널리 공지된 임의의 헤미셀룰라아제가 사용될 수 있다. 본 발명에서, 헤미셀룰라아제는 바람직하게는 자일라나아제를 기초로 한 헤미셀룰라아제, 및 더욱 바람직하게는 Vybrant701의 Buckman 표백 효소이다. 헤미셀룰라아제는 바람직하게는 0.05 내지 0.25 kg/adt, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.2 kg/adt, 보다 더 바람직하게는 0.15 kg/adt의 양으로 사용된다. 효소성 분해는 바람직하게는 1 내지 3시간, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 2.5시간, 보다 더 바람직하게는 2시간의 기간에 바람직하게는 70℃ 내지 90℃, 더욱 바람직하게는 75℃ 내지 85℃, 보다 더 바람직하게는 80℃의 온도에서 수행된다.

[0030] 효소성 분해된 스톡은 표백 처리되어 표백된 스톡을 수득한다. 표백 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당업자에게 널리 공지된 임의의 방법이 이용될 수 있다. 본 발명에서, 이산화염소 표백, 알칼리 표백, 제1 표백 스테이지 및 제2 표백 스테이지를 연속적으로 포함하는 방법이 바람직하다. 이산화염소 표백 동안에, 이산화염소 용액 및 황산 용액을 첨가하는 것이 바람직하며, 이산화염소는 바람직하게는 10 내지 15 kg/adt, 더욱 바람직하게는 11 내지 14 kg/adt, 보다 더 바람직하게는 12 내지 13 kg/adt의 양으로 사용된다. 이산화염소 표백 동안에, 스톡은 바람직하게는 1 내지 3, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 2.5, 보다 더 바람직하게는 2의 pH 값을 갖는다. 이산화염소 표백은 바람직하게는 60℃ 내지 80℃, 더욱 바람직하게는 65℃ 내지 75℃, 보다 더 바람직하게는 70℃의 온도에서 수행된다. 알칼리 표백에서 사용되는 표백제는 바람직하게는 소듐 하이드록사이드, 산소 및 과산화수소를 포함하며, 여기서, 소듐 하이드록사이드는 바람직하게는 10 내지 30 kg/adt, 더욱 바람직하게는 10 내지 25 kg/adt, 보다 더 바람직하게는 10 내지 20 kg/adt, 가장 바람직하게는 12 내지 15 kg/adt의 양으로 사용되며; 산소는 바람직하게는 1 내지 10 kg/adt, 더욱 바람직하게는 4 내지 10 kg/adt, 보다 더 바람직하게는 4 내지 8 kg/adt, 보다 더 바람직하게는 5 내지 7 kg/adt, 가장 바람직하게는 6 kg/adt의 양으로 사용되며; 과산화수소는 바람직하게는 1 내지 10 kg/adt, 더욱 바람직하게는 3 내지 8 kg/adt, 보다 더 바람직하게는 4 내지 7 kg/adt, 가장 바람직하게는 5 kg/adt의 양으로 사용된다. 알칼리 표백 동안에, 스톡은 바람직하게는 10 내지 12, 더욱 바람직하게는 10.5 내지 11.5, 보다 더 바람직하게는 11의 pH를 갖는다. 알칼리 표백은 바람직하게는 70℃ 내지 90℃, 더욱 바람직하게는 75℃ 내지 85℃, 보다 더 바람직하게는 80℃의 온도에서 수행된다. 제1 표백 스테이지에서 사용되는 표백제는 바람직하게는 이산화염소이며, 이산화염소는 바람직하게는 3 내지 8 kg/adt, 더욱 바람직하게는 4 내지 7 kg/adt, 보다 더 바람직하게는 5 내지 6 kg/adt의 양으로 사용된다. 제1 표백 스테이지 동안에, 스톡은 바람직하게는 3.5 내지 4의 pH 값을 가지며, 온도는 바람직하게는 70℃ 내지 90℃, 더욱 바람직하게는 75℃ 내지 85℃, 보다 더 바람직하게는 80℃의 범위이다. 제2 표백 스테이지에서 사용되는 표백제는 바람직하게는 이산화염소이며, 이산화염소는 바람직하게는 1 내지 3 kf/adt, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 2.5 kg/adt, 보다 더 바람직하게는 2 kg/adt의 양으로 사용된다. 제2 표백 스테이지 동안에, 스톡은 바람직하게는 2.5 내지 3의 pH 값을 가지며, 온도는 바람직하게는 70℃ 내지 90℃, 더욱 바람직하게는 75℃ 내지 85℃, 보다 더 바람직하게는 80℃의 범위이다.

[0031] 표백된 스톡은 제지 처리되어 용해용 펄프를 수득한다.

[0032] 본 발명에서, 헤미셀룰라아제는 산소 탈리그닌의 공정에서 첨가되어 스톡으로부터 헤미셀룰로오스를 제거하며, 이에 따라, 리그닌은 또한, 용이하게 제거되어, 수득된 스톡의 표백을 촉진시키고, 사용되는 표백제의 양을 감소시키고, 반응을 온화하게 할 수 있게 한다. 또한, 셀룰로오스는 헤미셀룰로오스 및 리그닌의 제거 동안 최대한으로 보유되어, 펄프에서 알파-셀룰로오스 함량 및 용해용 펄프의 성능을 개선시키고, 폐수에 의해 야기된 오염을 감소시킨다.

[0033] 본 발명은 또한 상술된 방법에 의해 생성된 용해용 펄프를 제공한다. 용해용 펄프가 연목으로부터의 용해용 펄프일 때, 이는 93.0% 이상의 알파-셀룰로오스, 3.0% 이하의 펜토산, 0.15% 이하의 DCM에 의한 추출 성분, 0.10% 이하의 애쉬, 10.0 ppm 이하의 Fe, 및 50 mg/kg 이하의 SiO₂를 포함하고, 380 내지 560 ml/g의 점도, ISO 표준을 기준으로 하여 90.0% 이상의 휘도, 및 3.0 ppm 이하의 더트 카운트를 갖는다. 용해용 펄프가 경목으로부터의 용해용 펄프일 때, 이는 94.5% 이상의 알파-셀룰로오스, 3.0% 이하의 펜토산, 0.15% 이하의 DCM에 의한 추출 성분, 0.10% 이하의 애쉬, 10.0 ppm 이하의 Fe, 및 60 mg/kg 이하의 SiO₂를 포함하고, 400 내지 530 ml/g의 점도, ISO 표준을 기준으로 하여 90.0% 이상의 휘도, 및 3.0 ppm 이하의 더트 카운트를 갖는다.

[0034] 본 발명을 추가로 예시하기 위해, 본 발명에 의해 제공된 용해용 펄프를 위한 제조 방법 및 용해용 펄프는 하기 실시예와 함께 상세히 기술된다.

[0035] 하기 실시예에서 사용되는 시약 모두는 상업적으로 입수 가능하다.

실시예 1

[0036] 149 kg/㎥의 패킹 밀도 및 55%의 수분 함량을 갖는 40년생 호주 라디아타 소나무로부터의 우드 칩을 165℃의 온도에서 2시간 동안 450의 P-지수로 온수 전가수분해 처리하였으며, 가수분해물은 145 S/㎠의 전기 전도도를 갖는다.

[0037] 전가수분해된 우드 칩을 증해 타워로 옮기고, 4시간 동안 800 kPa의 압력 하에서 백액 중에서 1450의 H-지수로 증해하였으며, 여기서, 백액은 125 g/L의 사용 가능한 알칼리 및 135 g/L의 전체 알칼리를 포함하였고, 32%의 황화도를 갖는다.

[0038] 증해된 스톡을 먼저 제1 산소 탈리그닌 스테이지로 처리하고 이후에 제2 산소 탈리그닌 스테이지로 처리하였다. 제1 산소 탈리그닌 스테이지 동안에, 스톡은 9.5%의 농도를 가지며, 산소를 15 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 알칼리를 20 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 압력은 650 kPa이며, 반응 시간은 30분이며, 반응 온도는 85℃이었다. 제2 산소 탈리그닌 스테이지 동안에, 스톡은 9%의 농도를 가지며, 산소를 10 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 알칼리를 5 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 압력은 400 kPa이며, 반응 시간은 60분이며, 반응 온도는 95℃이었다.

[0039] 제2 산소 탈리그닌 스테이지를 완료한 후에, 스톡을 2.0 ㎥/adt의 희석 배수로 세척하고, 이후에 효소성 분해 탱크로 옮겼으며, 여기서, Vybrant701의 Buckman 표백 효소를 산소 탈리그닌 스테이지에서 생물학적 효소로서 0.15 kg/adt 양으로 사용하였으며, 효소성 분해를 80℃의 온도에서 2시간 동안 수행하였다.

[0040] 효소성 분해된 스톡을 ECF 4-스테이지 표백 D0-EOP-D1-D2에서 표백하였다. D0 스테이지 동안에, 온도는 70℃이며, ClO₂를 12 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, pH는 2.0이다. EOP 스테이지 동안에, 온도는 80℃이며, 산소를 6.0 kg/ADT의 양으로 사용하였으며, 알칼리를 12 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, H₂O₂를 5.0 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, pH는 11.0이다. D1 스테이지 동안에, 온도는 80℃이며, ClO₂를 5 Kg/adt의 양으로 사용하였으며, pH는 3.5이다. D2 스테이지 동안에, 온도는 80℃이며, ClO₂를 2 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, pH는 3.0이다.

[0041] 표백된 스톡을 펄프 보드 기계에 의해 제지 처리하여 용해용 펄프를 수득하였으며, 이는 94.5%의 알파-셀룰로오스, 2.5%의 펜토산, 0.11%의 DCM에 의한 추출 성분, 0.06%의 애쉬, 5.0 ppm의 Fe, 및 30 mg/kg의 SiO₂를 포함하였고, 500 ml/g의 점도, ISO 표준을 기준으로 하여 90.8%의 휘도, 및 2.0 ppm의 더트 카운트를 갖는다.

실시예 2

[0042] 179 kg/㎥의 패킹 밀도 및 48%의 수분 함량을 갖는 15년생 칠레 유칼립투스 니텐스로부터의 우드 칩을 2시간 동안 500의 P-지수로 온수 전가수분해 처리하였으며, 가수분해물은 160℃의 온도 및 158 S/㎠의 전기 전도도를 갖는다.

[0043] 전가수분해된 우드 칩을 증해 타워로 옮기고, 4시간 동안 800 kPa의 압력 하에서 백액 중에서 1350의 H-지수로 증해하였으며, 여기서, 백액은 132 g/L의 사용 가능한 알칼리 및 139 g/L의 전체 알칼리를 포함하고, 33%의 황화도를 갖는다.

[0044] 증해된 스톡을 먼저 제1 산소 탈리그닌 스테이지로 처리하고 이후에 제2 산소 탈리그닌 스테이지로 처리하였다. 제1 산소 탈리그닌 스테이지 동안에, 스톡은 9%의 농도를 가지며, 산소를 13 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 알칼리를 15 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 압력은 650 kPa이며, 반응 시간은 30분이며, 반응 온도는 80℃이다. 제2 산소 탈리그닌 스테이지 동안에, 스톡은 8.5%의 농도를 가지며, 산소를 13 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 알칼리를 10 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 압력은 400 kPa이며, 반응 시간은 60분이며, 반응 온도는 90℃이다.

[0045] 제2 산소 탈리그닌 스테이지를 완료한 후에, 스톡을 2.0 ㎥/adt의 희석 배수로 세척하고, 이후에 효소성 분해 탱크로 옮겼으며, 여기서, Vybrant701의 Buckman 표백 효소를 산소 탈리그닌 스테이지에서 생물학적 효소로서 0.05 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 효소성 분해를 80℃의 온도에서 2시간 동안 수행하였다.

[0046] 효소성 분해된 스톡을 ECF 4-스테이지 표백 D0-EOP-D1-D2에서 표백하였다. D0 스테이지 동안에, 온도는 70℃이며, ClO₂를 12 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, pH는 2.0이다. EOP 스테이지 동안에, 온도는 80℃이며, 산소를 6.0 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, 알칼리를 12 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, H₂O₂를 5.0 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, pH는 11.0이다. D1 스테이지 동안에, 온도는 80℃이며, ClO₂를 5 Kg/adt의 양으로 사용하였으며, pH는 3.5이다. D2 스테이지 동안에, 온도는 80℃이며, ClO₂를 2 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, pH는 3.0이다.

[0047] 표백된 스톡을 펄프 보드 기계에 의해 제지 처리하여 용해용 펄프를 수득하였으며, 이는 96.2%의 알파-셀룰로오스, 2.6%의 펜토산, 0.12%의 DCM에 의한 추출 성분, 0.05%의 애쉬, 4.5 ppm의 Fe, 및 25 mg/kg의 SiO₂를 포함하고, 550 ml/g의 점도, ISO 표준을 기준으로 하여 91.2%의 휘도, 및 1.9 ppm의 더트 카운트를 갖는다.

실시예 3

[0048] 141 kg/㎥의 패킹 밀도 및 52%의 수분 함량을 갖는 15년생 베트남 아카시아 목재로부터의 우드 칩을 2시간 동안 550의 P-지수로 온수 전가수분해 처리하였으며, 가수분해물은 155℃의 온도 및 152 S/㎠의 전기 전도도를 갖는다.

[0049] 전가수분해된 우드 칩을 증해 타워로 옮기고, 4시간 동안 800 kPa의 압력 하에서 백액 중에서 1300의 H-지수로 증해하였으며, 여기서, 백액은 119 g/L의 사용 가능한 알칼리 및 128 g/L의 전체 알칼리를 포함하고, 30%의 황화도를 갖는다.

[0050] 증해된 스톡을 먼저 제1 산소 탈리그닌 스테이지로 처리하고 이후에 제2 산소 탈리그닌 스테이지로 처리하였다. 제1 산소 탈리그닌 스테이지 동안에, 스톡은 8.5%의 농도를 가지며, 산소를 10 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 알칼리를 23 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 압력은 650 kPa이며, 반응 시간은 30분이며, 반응 온도는 88℃이다. 제2 산소 탈리그닌 스테이지 동안에, 스톡은 8%의 농도를 가지며, 산소를 15 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 알칼리를 2 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 압력은 400 kPa이며, 반응 시간은 60분이며, 반응 온도는 92℃이다.

[0051] 제2 산소 탈리그닌 스테이지를 완료한 후에, 스톡을 2.0 ㎥/adt의 희석 배수로 세척하고, 이후에 효소성 분해 탱크로 옮겼으며, 여기서, Vybrant701의 Buckman 표백 효소를 산소 탈리그닌 스테이지에서 생물학적 효소로서 0.25 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 효소성 분해를 80℃의 온도에서 2시간 동안 수행하였다.

[0052] 효소성 분해된 스톡을 ECF 4-스테이지 표백 D0-EOP-D1-D2에서 표백하였다. D0 스테이지 동안에, 온도는 70℃이며, ClO₂를 12 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, pH는 2.0이다. EOP 스테이지 동안에, 온도는 80℃이며, 산소를 6.0 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, 알칼리를 12 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, H₂O₂를 5.0 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, pH는 11.0이다. D1 스테이지 동안에, 온도는 80℃이며, ClO₂를 5 Kg/adt의 양으로 사용하였으며, pH는 3.5이다. D2 스테이지 동안에, 온도는 80℃이며, ClO₂를 2 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, pH는 3.0이다.

[0053] 표백된 스톡을 펄프 보드 기계에 의해 제지 처리하여 용해용 펄프를 수득하였으며, 이는 96.8%의 알파-셀룰로오스, 2.1%의 펜토산, 0.09%의 DCM에 의한 추출 성분, 0.04%의 애쉬, 3.6 ppm의 Fe, 및 19 mg/kg의 SiO₂를 포함하고, 525 ml/g의 점도, ISO 표준을 기준으로 하여 91.5%의 휘도, 및 1.3 ppm의 더트 카운트를 갖는다.

비교예

[0054] 141 kg/㎥의 패킹 밀도 및 52%의 수분 함량을 갖는 15년생 베트남 아카시아 목재로부터의 우드 칩을 2시간 동안 550의 P-지수로 온수 전가수분해 처리하였으며, 가수분해물은 155℃의 온도 및 152 S/㎠의 전기 전도도를 갖는다.

[0055] 전가수분해된 우드 칩을 증해 타워로 옮기고, 4시간 동안 800 kPa의 압력 하에서 백액 중에서 1300의 H-지수로 증해하였으며, 여기서, 백액은 119 g/L의 사용 가능한 알칼리 및 128 g/L의 전체 알칼리를 포함하고, 30%의 황화도를 갖는다.

[0056] 증해된 스톡을 먼저 제1 산소 탈리그닌 스테이지로 처리하고 이후에 제2 산소 탈리그닌 스테이지로 처리하였다. 제1 산소 탈리그닌 스테이지 동안에, 스톡은 8.5%의 농도를 가지며, 산소를 10 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 알칼리를 23 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 압력은 650 kPa이며, 반응 시간은 30분이며, 반응 온도는 88℃이다. 제2 산소 탈리그닌 스테이지 동안에, 스톡은 8%의 농도를 가지며, 산소를 15 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 알칼리를 2 kg/adt의 양으로 사용하였으며, 압력은 400 kPa이며, 반응 시간은 60분이며, 반응 온도는 92℃이다.

[0057] 제2 산소 탈리그닌 스테이지를 완료한 후에, 스톡을 2.0 ㎥/adt의 희석 배수로 세척하고, 이후에 세척된 스톡을 ECF 4-스테이지 표백 D0-EOP-D1-D2에서 표백하였다. D0 스테이지 동안에, 온도는 70℃이며, ClO₂를 15 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, pH는 2.0이다. EOP 스테이지 동안에, 온도는 80℃이며, 산소를 6.0 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, 알칼리를 12 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, H₂O₂를 5.0 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, pH는 11.0이다. D1 스테이지 동안에, 온도는 80℃이며, ClO₂를 5 Kg/adt의 양으로 사용하였으며, pH는 3.5이다. D2 스테이지 동안에, 온도는 80℃이며, ClO₂를 5 Kg/ADT의 양으로 사용하였으며, pH는 3.0이다.

[0058] 표백된 스톡을 펄프 보드 기계에 의해 제지 처리하여 용해용 펄프를 수득하였으며, 이는 94.6%의 알파-셀룰로오스, 2.3%의 펜토산, 0.10%의 DCM에 의한 추출 성분, 0.06%의 애쉬, 3.3 ppm의 Fe, 및 21 mg/kg의 SiO₂를 포함하고, 494 ml/g의 점도, ISO 표준을 기준으로 하여 90.2%의 휘도, 및 1.2 ppm의 더트 카운트를 갖는다.

[0059] 이러한 상기 설명은 본 발명의 바람직한 구체예일 뿐이다. 당업자라면, 본 발명의 원리를 벗어나지 않고 다양한 개선 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 주지되어야 하며, 이러한 개선 및 변형이 본 발명의 보호 범위 내에 속하는 것으로 간주되어야 한다.

Claims

S1) 우드 칩(wood chip)을 증해(cooking)하여 브라운 스톡(brown stock)을 수득하는 단계;
S2) 상기 브라운 스톡을 산소 탈리그닌(oxygen delignification) 처리하여 산소-탈리그닌된 스톡을 수득하는 단계로서;
산소 탈리그닌이 제1 산소 탈리그닌 스테이지 및 제2 산소 탈리그닌 스테이지를 포함하며; 상기 제1 산소 탈리그닌 스테이지 및 상기 제2 산소 탈리그닌 스테이지에 공급된 스톡이 각각 독립적으로 7 내지 12 중량%의 농도를 갖고;
제1 산소 탈리그닌 스테이지 동안, 산소가 5 내지 25 kg/adt의 양으로 사용되며, 알칼리가 10 내지 25 kg/adt의 양으로 사용되며; 제2 산소 탈리그닌 스테이지 동안, 산소가 5 내지 20 kg/adt의 양으로 사용되며, 알칼리가 0 내지 15 kg/adt의 양으로 사용되는, 단계;
S3) 상기 산소-탈리그닌된 스톡을 헤미셀룰라아제와 혼합하여 효소성 분해(enzymolysis) 수행하여 효소성 분해된 스톡을 수득하는 단계로서; 헤미셀룰라아제가 0.05 내지 0.25 kg/adt의 양으로 사용되는, 단계; 및
S4) 효소성 분해 직후에, 상기 효소성 분해된 스톡을 표백하고 상기 효소성 분해된 스톡에 대해 제지를 수행하여 용해용 펄프(dissolving pulp)를 수득하는 단계를 포함하는, 용해용 펄프를 위한 제조 방법.
제1항에 있어서, 단계 S1)이 구체적으로,
우드 칩을 전가수분해하고, 이후에 증해하여 브라운 스톡을 수득함에 의한 것이며, 상기 전가수분해는 140℃ 내지 170℃의 온도에서 450 내지 650의 P-지수로 수행되며, 가수분해물은 상기 전가수분해 동안 140 내지 170 S/㎠의 전기 전도도를 갖는, 제조 방법.
제2항에 있어서,
증해가 백액(white liquor) 중에서 수행되며; 상기 백액은 소듐 하이드록사이드와 소듐 설파이드의 혼합 용액이고, 100 내지 140 g/L의 사용 가능한 알칼리 및 110 내지 160 g/L의 전체 알칼리를 포함하고, 20% 내지 40%의 황화도(sulfidity)를 가지며; 상기 증해는 1300 내지 1600의 H-지수로 수행되는, 제조 방법.
제1항에 있어서,
단계 S4)에서 표백이 이산화염소 표백, 알칼리 표백, 제1 표백 스테이지 및 제2 표백 스테이지를 연속적으로 포함하며;
상기 이산화염소 표백 동안, 이산화염소가 10 내지 15 kg/adt의 양으로 사용되며;
상기 알칼리 표백 동안, 표백제가 소듐 하이드록사이드, 산소 및 과산화수소를 포함하며, 여기서, 상기 소듐 하이드록사이드는 10 내지 30 kg/adt의 양으로 사용되며, 상기 산소는 1 내지 10 kg/adt의 양으로 사용되며, 상기 과산화수소는 1 내지 10 kg/adt의 양으로 사용되며;
상기 제1 표백 스테이지 동안, 표백제가 3 내지 8 kg/adt의 양으로 사용되는 이산화염소이며;
상기 제2 표백 스테이지 동안, 표백제가 1 내지 3 kg/adt의 양으로 사용되는 이산화염소인, 제조 방법.
제4항에 있어서,
이산화염소 표백 동안, 스톡이 1 내지 3의 pH 값을 가지며;
알칼리 표백 동안, 스톡이 10 내지 12의 pH 값을 가지며;
제1 표백 스테이지 동안, 스톡이 3.5 내지 4의 pH 값을 가지며;
제2 표백 스테이지 동안, 스톡이 2.5 내지 3의 pH 값을 갖는, 제조 방법.
제1항에 있어서,
우드 칩이 140 내지 250 kg/㎥의 패킹 밀도(packing density) 및 30 내지 60 중량%의 수분 함량을 갖는, 제조 방법.
제1항에 따라 제조된 용해용 펄프로서,
상기 용해용 펄프가 연목(softwood)으로부터의 용해용 펄프일 때, 93.0% 이상의 알파-셀룰로오스, 3.0% 이하의 펜토산, 0.15% 이하의 DCM에 의한 추출 성분, 0.10% 이하의 애쉬(ash), 10.0 ppm 이하의 Fe, 및 50 mg/kg 이하의 SiO₂를 포함하고, 380 내지 560 ml/g의 점도, ISO 표준을 기준으로 하여 90.0% 이상의 휘도(brightness), 및 3.0 ppm 이하의 더트 카운트(dirt count)를 가지며;
상기 용해용 펄프가 경목(hardwood)으로부터의 용해용 펄프일 때, 94.5% 이상의 알파-셀룰로오스, 3.0% 이하의 펜토산, 0.15% 이하의 DCM에 의한 추출 성분, 0.10% 이하의 애쉬, 10.0 ppm 이하의 Fe, 및 60 mg/kg 이하의 SiO₂를 포함하고, 400 내지 530 ml/g의 점도, ISO 표준을 기준으로 하여 90.0% 이상의 휘도, 및 3.0 ppm 이하의 더트 카운트를 갖는, 용해용 펄프.
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