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문제 정의
- 제안된 이들 기구의 대부분은 미세분 및 섬유 표면의 fibril 제거, 소섬유화 등에 국한되어 있기 때문에 재생섬유의 제지적성 개선을 설명하기에는 미흡하다. 따라서 본 연구에서 효소처리(cellulase hemicellulase 및 xylanase)에 의한 재생섬유의 제지적성 및 종이의 강도적 성질의 변화를 조사함과 동시에 이들에 의하여 얻어질 수 있는 개선 기구를 규명하고자 수행되었다.
제안 방법
- 본 연구에 사용된 재생섬유는 시판 활엽수 표백 크라프트 펄프(HwBKP)와 침엽수 표백 크라프트 펄프 (SwBKP)를 각각 400 mL CSF로 고해하여 수초지하고, 열풍건조(100〜105℃)시킨 후 이것을 해리하여 다시 초지하는 과정을 3회 반복하여 조제하였다.
- 효소처리에 따른 펄프의 특성의 변화를 조사하기 위하여 각 효소처리 펄프에 대하여 섬유장 분포, 여수도, WRV, 펄프의 유연성 및 결정화도를 측정하였다. 펄프의 유연성은 Mohlin의 방법14)을 사용하여 접촉각을측정하였고, 결정화도는 x-ray diffractometer (PW 1710)로 x-ray diffractogram을 얻은 후, Segal의식에 의하여 산출하였다.
- 효소처리된 펄프를 이용하여 평량 60 g/m2의 수초지를 제조하여 TAPPI Standard에 의거 bright ness, 불투명도, 열단장 및 인열지수를 측정하였다.
- 본 연구는 침엽수 및 활엽수 표백 크라프트 펄프를 인위적으로 리사이클 처리하여 cellulase와 hemi cellulase 혼합물(Novozym, Denimax)과 xyla- nase(Pulpzyme)로 처리하여 섬유의 특성 변화 및 종이 물성 변화에 미치는 영향을 조사하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 효소는 Novo Nordisk Korea사에서 분양받은 Novozym 342와 Pulpzyme HC 및 Denimax이며, 그 특성은 Table 1과 같다.
이론/모형
- 펄프의 유연성은 Mohlin의 방법14)을 사용하여 접촉각을측정하였고, 결정화도는 x-ray diffractometer (PW 1710)로 x-ray diffractogram을 얻은 후, Segal의식에 의하여 산출하였다.
성능/효과
- 이와 같은 결과는 최 등12)이 이미 보고한바와 같이 소량의 효소 첨가시에는 고해에 의한 소섬유화와 비슷한 작용이 일어나지만, 효소 첨가량이 증가됨에 따라 소섬유 및 미세분이 제거되었기 때문인것으로 해석될 수 있다. 효소의 종류에 따른 여수도의변화는 효소 0.5%까지는 뚜렷한 차이를 나타내지 않았으나 2.0% 첨가시에는 xylanase인 Pulpzyme의경우 여수도의 증가가 적게 일어났으며, 특히 침엽수재생섬유의 경우 현저하였다. 이와 같은 결과가 나타난 것은 효소의 특성이 선택적 반응성 및 펄프 섬유의특성에서 비롯된 것으로 사료된다.
- 효소처리에 따른 재생섬유의 유연성의 변화를 조사하기 위하여 Mohlin의 방법50)을 사용하여 접촉각을측정한 결과 Fig. 9 및 Fig. 10과 같이 활엽수 재생섬유의 경우에는 Pulpzyme과 Novozym의 처리에 의하여 접촉각이 감소되어 유연성이 개선되었음이 확인되었으나, Denimax의 처리는 거의 효과가 확인되지않았다. 그러나 침엽수 재생섬유의 경우에는 본 연구에서 사용된 3가지 효소 모두 효소 첨가량이 증가됨에따라 접촉각이 감소되어 유연성이 개선되었다.
- 효소처리한 재생섬유의 결정화도의 변화를 측정한결과 Fig. 11 및 Fig. 12에서 보는 바와 같이 효소 첨가량이 증가함에 따라 결정화도가 감소되었다. 13 및 14와 같이 침엽수 재생섬유와 활엽수 재생섬유가 다소 다른 결과를 나타내었다. 즉 활엽수 재생섬유의 경우에는 cellulase와 hemicellulase의 혼합물인 Novozym과 Denimax로 처리했을 때 효소 0.01% 첨가시 brightness가 다소 감소되었다가 효소첨가량이 증가됨에 따라 다시 증가되어 효소를 처리하지 않았을 때와 비슷한 값을 나타내었지만, xylanase 인 Pulpzyme 처리시에는 효소 첨가량 증가와 더불어 계속 감소되는 경향을 나타내었다. 반면에 침엽수 재생섬유의 효소처리시에는 효소 첨가량 0.
- 01% 첨가시 brightness가 다소 감소되었다가 효소첨가량이 증가됨에 따라 다시 증가되어 효소를 처리하지 않았을 때와 비슷한 값을 나타내었지만, xylanase 인 Pulpzyme 처리시에는 효소 첨가량 증가와 더불어 계속 감소되는 경향을 나타내었다. 반면에 침엽수 재생섬유의 효소처리시에는 효소 첨가량 0.5%까지 거의 변화를 나타내지 않다가 2% 첨가시 감소되었고, 효소 종류에 따른 차이가 확인되지 않았다.
- 그러나 침엽수 재생섬유의 경우에는 소량의 효소로 처리했을 때도 3종의 효소에서 모두 불투명도.가 감소되었으며, Novozym과 Denimax의 경우 효소 첨가량 증가와 더불어 계속 감소되었으나,Pulpzym의 경우에는 다시 불투명도가 개선되었다.
- 활엽수 재생섬유의 효소처리는 Fig. 17과 같이 효소의 종류 및 첨가량에 관계없이 열단장을 개선시켜주었으며, Pulpzyme의 경우 0.5% 첨가시 가장 높은개선 효과를 나타내었다. 그러나 침엽수 재생섬유의경우에는 Fig.
- 5% 첨가시 가장 높은개선 효과를 나타내었다. 그러나 침엽수 재생섬유의경우에는 Fig. 18에서 보는 바와 같이 소량(0.01%)의효소처리시 효소의 종류에 관계없이 열단장이 개선되었으나, 첨가량이 증가됨에 따라 감소되는 경향을 나타내어 지나친 효소처리는 침엽수 재생섬유의 열단장개선에 도움이 되지 않는 것으로 확인되었다.
- 활엽수 재생섬유에서 모두 감소되는 경향을 나타내었다. 활엽수 재생섬유를 소량(0.01%)의 Pulpzyme으로 처리했을 때는 인열지수가 가장 많이 감소되었으나, 효소 첨가량의 증가에 따른 변화는 거의 무시될 정도로 적었다. 그러나 Novozym과 Denimax의 경우에는 효소 첨가량이 증가됨에 따라 본 연구 범위에서는 계속 인열지수가 감소되는 결과를 나타내었다.
- 01%)의 Pulpzyme으로 처리했을 때는 인열지수가 가장 많이 감소되었으나, 효소 첨가량의 증가에 따른 변화는 거의 무시될 정도로 적었다. 그러나 Novozym과 Denimax의 경우에는 효소 첨가량이 증가됨에 따라 본 연구 범위에서는 계속 인열지수가 감소되는 결과를 나타내었다. 한편 침 엽수 재생섬유의 경우에는 활엽수의 경우와 달리 Novozym과 Denimax에 의하여 효소 첨가량이 증가됨에 따라 인열지수가 급격하게 감소된 반면, Pulpzyme으로 처리했을 때는 효소 첨가량의 증가에따른 인열지수의 감소가 그다지 크지 않았다.
- 01%)의 효소 처리 시 약 100 mL 정도 감소되었다가 효소의 첨가량이증가됨에 따라 다시 여수도가 증가되었다. 또한 재생섬유의 유연성 개선 효과를 나타내는 접촉각의 감소가 관찰되었으며, 이러한 현상은 결정화도의 감소와 관련이 있음이 확인되었다.
- 다른 결과를 나타내었다. 불투명도는 활엽수 재생섬유의 경우 다소 개선되거나 현상을 유지했으나, 침엽수 재생섬유의 경우에는 2%의 Pulpzyme으로 처리했을 때를 제외하고 모두 감소되는 결과를 나타내었다. 종이의 열단장은 활엽수 재생섬유의 경우 효소처리에 의하여 모두 개선되었으나, 침엽수 재생섬유의경우에는 소량(0.
- 불투명도는 활엽수 재생섬유의 경우 다소 개선되거나 현상을 유지했으나, 침엽수 재생섬유의 경우에는 2%의 Pulpzyme으로 처리했을 때를 제외하고 모두 감소되는 결과를 나타내었다. 종이의 열단장은 활엽수 재생섬유의 경우 효소처리에 의하여 모두 개선되었으나, 침엽수 재생섬유의경우에는 소량(0.01%) 처리시에만 개선 효과가 확인되었다. 인열지수는 효소처리를 함으로써 모두 감소되었으며, 침엽수 재생섬유의 경우 xylanase 처리시 감소 정도가 가장 적게 나타났다.
- 01%) 처리시에만 개선 효과가 확인되었다. 인열지수는 효소처리를 함으로써 모두 감소되었으며, 침엽수 재생섬유의 경우 xylanase 처리시 감소 정도가 가장 적게 나타났다.
후속연구
- 01%에서 2%로 증가됨에따라 단섬유분이 다소 증가되었다. 그러나 침엽수 재생섬유의 경우에는 이와 반대로 단섬유분이 감소되고, 장섬유분이 증가되는 경향을 나타내어 특히 침 엽수 재생섬유와 같은 장섬유 펄프의 경우 효소처리를 통하여미세분을 제거해줌으로써 탈수개선이 가능할 것으로기대된다.
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