[논문]고해 조건과 평량이 라이너 판지의 휨강성에 미치는 영향

원종명

문제 정의

따라서 본 연구에서는 고해 조건, 평량 및 측정 방법이 라이너 판지의 훰강성에 미치는 영향을 검 토하고자 실시되었다.

제안 방법

고해를 실시하는 동안 소비된 전기 에너지를 측정하기 위하여 전력계를 사용하였으며, 각 고해 조건에서 무부하 에너지를 먼저 측정하여 총 고해 에너지로부터 빼어주어 비고해 에너지 소비량 산출 시 순 고해 에너지로 사용하였다. 고해 조건은 플레이트의 간격을 0.01, 0.007, 0.004 인치로 조절하였으며, 각 간격에서 5%, 8% 및 12%의 고해 농도를 적용하였다. 상기 조건에 의하여 고해된 펄프에 대하여 TAPPI Standard T205 sp-02에 의거 각각 평량 126, 185 및 205 g/n?의 수초지를 제조하였으며, TAPPI Standard T402 sp-03에 의거 조습처 리를 실시한 후 훰강성(Taber stiffness, resonance stiffness), 두께, 탄성계수를 측정하였고, 훰강성과 탄성 계수로부터 유효두께를 산출하였다.
디스크 리화이너 플레이트의 온도 변화가 미치는 영향을 배제하기 위하여 열수 를 지속적으로 공급하여 플레이트의 온도를 조절하고, 고해 농도를 조절하기 위한 희석수로도 사용하였다. 고해를 실시하는 동안 소비된 전기 에너지를 측정하기 위하여 전력계를 사용하였으며, 각 고해 조건에서 무부하 에너지를 먼저 측정하여 총 고해 에너지로부터 빼어주어 비고해 에너지 소비량 산출 시 순 고해 에너지로 사용하였다. 고해 조건은 플레이트의 간격을 0.
펄프의 고해를 위하여 직경 12인치의 싱글 디스크리화이너(Sprout-Waldron사)를 사용하였으며, 펄프 공급량의 변이에 따른 고해 세기의 변화를 최소화하기 위하여 콘베이어 벨트 방식의 펄프 공급 장치를 사용하였다. 디스크 리화이너 플레이트의 온도 변화가 미치는 영향을 배제하기 위하여 열수 를 지속적으로 공급하여 플레이트의 온도를 조절하고, 고해 농도를 조절하기 위한 희석수로도 사용하였다. 고해를 실시하는 동안 소비된 전기 에너지를 측정하기 위하여 전력계를 사용하였으며, 각 고해 조건에서 무부하 에너지를 먼저 측정하여 총 고해 에너지로부터 빼어주어 비고해 에너지 소비량 산출 시 순 고해 에너지로 사용하였다.
라이너를 해리시키기 전에 먼저 손으로 적당한 크기로 찢어 물에 약 18시간 동안 침적시켰다가 고 농도 펄프에서 10%의 농도로 약 40분간 해리를 실 시하고, 특수 제작된 아스피레이터(진공 탈수 장치)와 압착 탈수 장치를 이용하여 약 20% 정도의 농도로 농축시키고, flutter를 이용하여 펄프 덩어리를 잘게 부순 후 함수율을 측정하고 비닐 봉지에 담아 실험에 사용하기 위하여 냉장실에 보관하였다.
004 인치로 조절하였으며, 각 간격에서 5%, 8% 및 12%의 고해 농도를 적용하였다. 상기 조건에 의하여 고해된 펄프에 대하여 TAPPI Standard T205 sp-02에 의거 각각 평량 126, 185 및 205 g/n?의 수초지를 제조하였으며, TAPPI Standard T402 sp-03에 의거 조습처 리를 실시한 후 훰강성(Taber stiffness, resonance stiffness), 두께, 탄성계수를 측정하였고, 훰강성과 탄성 계수로부터 유효두께를 산출하였다.
펄프의 고해를 위하여 직경 12인치의 싱글 디스크리화이너(Sprout-Waldron사)를 사용하였으며, 펄프 공급량의 변이에 따른 고해 세기의 변화를 최소화하기 위하여 콘베이어 벨트 방식의 펄프 공급 장치를 사용하였다. 디스크 리화이너 플레이트의 온도 변화가 미치는 영향을 배제하기 위하여 열수 를 지속적으로 공급하여 플레이트의 온도를 조절하고, 고해 농도를 조절하기 위한 희석수로도 사용하였다.

대상 데이터

공시 재료로는 미국 위스콘신주 소재의 그린베이 판지공장에서 제조된 라이너를 분양받아 사용하였다. 본 공시 재료는 94%의 반화학 크라프트펄프와 6%의 재생섬유인 AOCC로 제조되었으며, 라이 너의 한쪽 면은 왁스로 처리되었다.
공시 재료로는 미국 위스콘신주 소재의 그린베이 판지공장에서 제조된 라이너를 분양받아 사용하였다. 본 공시 재료는 94%의 반화학 크라프트펄프와 6%의 재생섬유인 AOCC로 제조되었으며, 라이 너의 한쪽 면은 왁스로 처리되었다.

성능/효과

5undefined~undefined6은 각각 평량에 대하여 Taber 휨강성과 공명 휨강성을 도시한 것으로 전반적으로 평량이 증가됨에 따라 휨강성도 증가되는 경향을 나타내고 있으나, 공명 휨강성의 경우 측정치가 더 분산되는 경향을 보여주었다. 비록 Feller는 그의 연구 보고에서 공명 휨강성의 측정 변이가 여러가지 훰강성 측정 방법 중 가장 낮았고, Taber 훰강성에서 가장 높은 변이를 나타내었다고 했으나, 고해 조건 및 평량의 변화에 대한 결과는 공명 휨강성에서 더 분산된 값이 얻어지는 것으로 확인되었다. 이와 같은 결과는 비록 반복성 측면에서는 공명 훰강성 측정법이 우수할 수 있으나, 라이너 제조와 관련된 제반 영향 인자가 미치는 영향의 평가에 있어서는 Taber 휨강성이 더 안정적인 결과를 제공해줌을 알 수 있다.
21 ~undefined22는 Taber와 공명 휨강성, 그리고 탄성계수로부터 유효 두께를 산출하여 라이너 판지의 두께에 대하여 도시한 것으로 Taber 휨강성과 공명 휨강성은 각기 다른 특성을 나타내었다. 즉 Taber 휨강성의 경우에는 두께 측정치와 매우 유사한 값과 경향을 나타내었으나, 공명 휨강성의 경우에는 평량 126 g/m² 에서는 유효 두께가 측정치보다 낮았고, 185 g/m²에서는 측정치와 거의 유사했으나, 205 g/m²에서는 훨씬 높은 값을 나타내었다. 이와 같이 두 측정 방법에 의하여 얻어진 휨강성으로부터 산출된 유효 두께 값의 분포가 다르게 나타난 것은 다른 측정 원리가 적용됨으로써 적용되는 종이의 성질이 다른데서 비롯된 것으로 판단되었다.
따라서 비고해 에너지의 소비가 적게 요구 되는 고해 조건을 적용하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 한편 라이너 판지의 두께와 탄성계수가 훰 강성에 미치는 영향을 조사한 결과 Taber 휨강성 은 주요 고해 조건 및 평량에서 두께 및 탄성계수에 대하여 매우 높은 상관관계를 보여준 반면 공명 훰 강성은 상관 정도가 현저히 떨어지는 경향을 나타 내 었다. 유효 두께는 Taber 휨강성의 경우에는 실제 측정치와 매우 유사한 값이 얻어졌으나, 공명 휨 강성의 경우에는 낮은 평량에서는 측정치보다 낮은 유효 두께가 얻어졌으며, 평량이 증가됨에 따라 더불어 증가되어 205 g/n?에서는 훨씬 높은 값이 얻어져서 유효 두께의 적용에 문제가 있음이 확인되었다.

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