[논문]판상엽 고해조건에 따른 섬유특성 변화 평가

한영림; 성용주; 김삼곤; 김근수; 하인호

문제 정의

본 연구는 판상엽의 고해조건에 따른 섬유 특성 변화에 관한 기초 연구로서 수행되었으며 판상엽 고해조건별 섬유 특성 변화를 fiber morphology analyzer를 이용하여 평가하였다. 고해 조건에 따른 섬유특성 변화를 살펴보면, 시험 2조건이 다른 고해조건에 비해 평균 섬유길이가 짧고 shive 함 량과 크기가 작은 특성을 보여주고 있어 시트구조 의 균일성에 기여할 수 있는 가능성은 가지고 있으나 섬유길이 분포 면에서 외산과 비교하면 섬유 길이가 긴 쪽의 분포비율이 높은 경향을 나타내고 있어 중간 길이의 섬유분포 비율이 증가하도록 고 해조건을 재설정하는 것이 균일한 제품 생산에 기 여할 것으로 기대된다.

제안 방법

3번 리파이너 입구 및 출구 지료, 헤드박스 지 료, 초지의 섬유 특성을 Fiber morphology analyzer(Techpap, Morfi LB-01)를 이용하여 고해 조건에 따른 섬유특성 변화를 평가하였다. 이 장 비는 고해된 지료의 섬유특성을 파악하여 지료 품 질의 최적화를 위한 도구로서, 제품의 품질을 모 니터링하기 위해서 널리 사용되고 있다.
고해에 영향을 미치는 인자들은 원료, 고해장치 의 특성, 고해조건으로 분류할 수 있으며 본 연구에서는 기존에 사용하고 있는 리파이너 플레이트 바 패턴과 새로운 리파이너 바 패턴을 조합하고 고해조건에 따라서 변화되는 판상엽 지료의 섬유 특성을 외산제품과 비교 평가하였다.
공시재료로는 생산 중인 황주맥 판상엽 지료를 사용하였다. 실험방법은 직렬식으로 연결되어 있는 3대의 20인치 리파이너에 기존에 사용되는 플레이트 바를 1번, 2번 리파이너에 설치하고 시트 구조의 균일성에 영향을 주는 섬유 특성의 변화를 위해 새로 설계된 플레이트 바를 3번 리파이너에 설치 후 3가지 시험조건을 설정하여 고해실험을 실시하였으며 리파이너 통과 전 후 및 초지의 섬 유특성을 평가하였다. 설정된 3가지 고해조건은 다음과 같다.

대상 데이터

공시재료로는 생산 중인 황주맥 판상엽 지료를 사용하였다. 실험방법은 직렬식으로 연결되어 있는 3대의 20인치 리파이너에 기존에 사용되는 플레이트 바를 1번, 2번 리파이너에 설치하고 시트 구조의 균일성에 영향을 주는 섬유 특성의 변화를 위해 새로 설계된 플레이트 바를 3번 리파이너에 설치 후 3가지 시험조건을 설정하여 고해실험을 실시하였으며 리파이너 통과 전 후 및 초지의 섬 유특성을 평가하였다.

성능/효과

2는 고해조 건별 공정위치에 따른 평균 섬유길이의 변화를 비교한 결과를 나타낸 것이다. 1번 조건은 3번 리파 이너 통과 전 후 고해도의 차이가 크지 않아 섬유 길이의 변화가 거의 없으나 2번 조건은 3번 리파 이너 통과 전 후의 고해도의 차이로 섬유길이의 변화가 컸으며 최종 고해도가 가장 높았던 영향으 로 평균 섬유길이가 가장 짧은 결과를 보였다. 3 번 조건에서는 리턴양을 최소화한 조건으로 3번 리파이너 통과 전 후의 고해도 차이가 있음에도 불구하고 섬유길이의 변화가 거의 없는 것으로 보 아 지료를 구성하는 섬유에 균일하게 고해 영향이 전달되지 않았다고 판단된다.
1번 조건은 3번 리파 이너 통과 전 후 고해도의 차이가 크지 않아 섬유 길이의 변화가 거의 없으나 2번 조건은 3번 리파 이너 통과 전 후의 고해도의 차이로 섬유길이의 변화가 컸으며 최종 고해도가 가장 높았던 영향으 로 평균 섬유길이가 가장 짧은 결과를 보였다. 3 번 조건에서는 리턴양을 최소화한 조건으로 3번 리파이너 통과 전 후의 고해도 차이가 있음에도 불구하고 섬유길이의 변화가 거의 없는 것으로 보 아 지료를 구성하는 섬유에 균일하게 고해 영향이 전달되지 않았다고 판단된다. 즉, 고해가 진행되는 동안 섬유에 부여되는 기계적 에너지는 현탁액 내 존재하는 각각의 섬유에 균일하게 분산되어 전 달되는 것 보다는 섬유뭉치나 다발의 형태로 형성 된 섬유 응집체를 대상으로 전달되는 것이며, 형 성되는 섬유 응집체의 크기에 따라 고해 에너지 분산의 균일성이 달라질 수 있다(Ebeling, 1980).
Table 1은 3가지 고해조건에 따른 섬 유특성을 비교한 결과이다. 고해조건별로 보면 최 종 고해도가 높았던 2번 조건에서 평균 섬유길이 가 가장 짧은 결과를 보이나 외부 소섬유화는 다른 조건에 비해 적게 받았으며 리턴양을 최소화한 3번 조건에서는 고해도가 낮아짐에 따라 섬유길이 가 길게 유지되고 있음을 알 수 있다. 즉, 리턴양 의 변화가 평균 섬유길이에도 영향을 줄 수 있으므로 공정조건을 일정하게 유지하는 것도 품질안 정화에 중요하다고 판단된다.

후속연구

본 연구는 판상엽의 고해조건에 따른 섬유 특성 변화에 관한 기초 연구로서 수행되었으며 판상엽 고해조건별 섬유 특성 변화를 fiber morphology analyzer를 이용하여 평가하였다. 고해 조건에 따른 섬유특성 변화를 살펴보면, 시험 2조건이 다른 고해조건에 비해 평균 섬유길이가 짧고 shive 함 량과 크기가 작은 특성을 보여주고 있어 시트구조 의 균일성에 기여할 수 있는 가능성은 가지고 있으나 섬유길이 분포 면에서 외산과 비교하면 섬유 길이가 긴 쪽의 분포비율이 높은 경향을 나타내고 있어 중간 길이의 섬유분포 비율이 증가하도록 고 해조건을 재설정하는 것이 균일한 제품 생산에 기 여할 것으로 기대된다. 아울러 균일한 품질의 제 품을 제조하기 위해서는 특히 크기와 형태가 다양한 원료를 사용하는 판상엽은 섬유의 특성과 조건 이 고해 시 충분히 고려되어야 하며 섬유길이와 지료 농도에 영향을 받는 섬유 응집체의 크기에 따라 고해 에너지 분산의 균일성이 달라질 수 있게 되므로 고해의 최적 효과와 에너지 효율을 이 끌어 낼 수 있는 다양한 조건 검토가 필요할 것이다.
국산의 경우 중간 섬유길이 및 88Qum이상의 섬유길이 분포 범위에서 고해조건에 따라 차이를 보여주고 있으며 특 히, 2번 조건이 다른 조건에 비해 중간이하의 섬 유길이 비율이 약간 높은 특성을 보여주고 있다. 따라서 시트 구조의 균일성을 위해서는 88Qum이상의 섬유길이 분포는 외산제품처럼 작아져야 하며, 섬유길이의 분포도가 중간범위에서 좁은 분포 도를 가질 수 있도록 고해조건을 재조정함으로써 좀 더 균일한 품질의 제품을 생산할 수 있을 것으로 기대된다.
고해 조건에 따른 섬유특성 변화를 살펴보면, 시험 2조건이 다른 고해조건에 비해 평균 섬유길이가 짧고 shive 함 량과 크기가 작은 특성을 보여주고 있어 시트구조 의 균일성에 기여할 수 있는 가능성은 가지고 있으나 섬유길이 분포 면에서 외산과 비교하면 섬유 길이가 긴 쪽의 분포비율이 높은 경향을 나타내고 있어 중간 길이의 섬유분포 비율이 증가하도록 고 해조건을 재설정하는 것이 균일한 제품 생산에 기 여할 것으로 기대된다. 아울러 균일한 품질의 제 품을 제조하기 위해서는 특히 크기와 형태가 다양한 원료를 사용하는 판상엽은 섬유의 특성과 조건 이 고해 시 충분히 고려되어야 하며 섬유길이와 지료 농도에 영향을 받는 섬유 응집체의 크기에 따라 고해 에너지 분산의 균일성이 달라질 수 있게 되므로 고해의 최적 효과와 에너지 효율을 이 끌어 낼 수 있는 다양한 조건 검토가 필요할 것이다.

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