[논문]습부압착 방식이 종이의 내부구조에 미치는 영향

이진호; 박종문

습부압착 방식이 종이의 내부구조에 미치는 영향
Influences of Wet-Pressing Types on Internal Structure of Paper 원문보기

To Increase the productivity of a paper machine, the maximization of the machine speed is a kind of simple way As the machine speed increases, more intense wet pressing is required to persist the outlet consistency of press part and reduce the water removal of dryer part. With more intense pressing, there are concerns that the quality of paper will be affected. This study was carried out to evaluate the influence of wet-pressing on internal structure of paper, The nip pressure at the first and third nip in triple nip press was controlled. Paper structures, strength properties and pore properties were evaluated. As a result, first nip pressure more strongly influenced the paper structural properties than third nip pressure in triple nip pressing condition. Because of the high water content and low wet-web strength of paper web in first nip, increasing the first nip pressure induced the incipient crushing of wet-web and then caused a potential of web break during the following coating or printing processes.

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문제 정의

습부 압착에 있어서 중요하게 고려되는 사항은 종이의 품질 저하 없이 최대한의 탈수를 유도하는 것으로, 초지기 고속화에 따른 습부 압착에 의해 발생하는 원지의 문제로서 shadow mark와 incipient crushing 문제를 들 수 있다.4$ Busked에 의하면 incipient crushinge 수력학적 전단력이 섬유네트워크 전단력을 초과하는 경우 발생한다고 하였는 더L 본 실험에서는 triple nip press 조건에서 초기 및 후기 압착부의 압력 변화가 종이의 구조 변화에 어떻게 영향하는가에 대하여 평가하고자 하였다.

가설 설정

TAPPI standard T 205 om-88 에 의거하여 60 g/m2 으로 초지하였으며, 압착부는 triple-nip plane roll press를 기본으로 가정하였고, 실험실용 roll-press를 이용하여 Table 1의 조건으로 쿠우칭 된 습지를 압착하여, 1-P압력 변화 및 3* 압력 변화를 실시하였다.

제안 방법

본 실험은 초기 또는 후기의 압착 변화에 따른 종이의 구조 변화를 평가하기 위한 실 험으로 2-P의 영향을 줄이기 위해 40 p3로 고정하였다.

대상 데이터

국내 。사에서 사용하고 있는 뉴질랜드산 Radiata pine Sw-BKP를 실험실용 고해기를 이용하여 350 ml CSF로 고해하여 공시 펄프로 사용하였다.

이론/모형

TAPPI standard T402 om-83에 따라 온도 23±1℃, 상대습도 50±2%로 조습 처리한 수초지의 T494 om-88 및 T 826 pm-92에 의거하여 열단장 및 압축강도(Short span compression test)를 평 가하였고, air-permeability 및 scattering coefficient는 TAPPI standard T 460~om-88 및 T220 om-88에 따라 측정하였다. 공극 구조는 충북 대학교 공동 실험 실습관의 기공 분석 장치인 Autopore HI 9420 (micrometrics instrument)> 이용하여 평가하였다.
TAPPI standard T402 om-83에 따라 온도 23±1℃, 상대습도 50±2%로 조습 처리한 수초지의 T494 om-88 및 T 826 pm-92에 의거하여 열단장 및 압축강도(Short span compression test)를 평 가하였고, air-permeability 및 scattering coefficient는 TAPPI standard T 460~om-88 및 T220 om-88에 따라 측정하였다. 공극 구조는 충북 대학교 공동 실험 실습관의 기공 분석 장치인 Autopore HI 9420 (micrometrics instrument)> 이용하여 평가하였다.

성능/효과

4는 1-p 및 3-p의 압착부 변화에 따른 공극 크기에 따른 공극 분포를 나타낸 것이다. 1-P를 변화 시킨 경우 압착부 압력이 강해짐에 따라 0-20 ㎛ 크기의 pore는 압착 조건에 따른 별다른 차이를 나타내지 않는 반면, 20-40 ㎛의 공극 분포는 압착 이 증가함에 따라 변화하는 것을 알 수 있었다. 1-P 의 낮은 압력과 높은 압력의 비교시 40-50 ㎛ 영역 의 pore가 1-p의 압착이 증가함에 따라 감소하면서 20-40 ㎛ pore 양이 증가하는 양상을 나타내었다.
일반적인 roll press의 경우 속도 증가에 따른 지필의 체류 시간 감소로 압착력을 증가시켜 습지의 건조도를 유지하게 되는 데, 충분한 네트워크 강도를 가지지 못한 습지에 과 도한 압착력 이 부가되면 지필은 crushing 현상이 발생하게 된다. 본 실험 결과 지필이 충분히 건조되 지 못한 상태인 압착 전반부의 과도한 압착은 수초 지 내부의 구조변화를 야기 시키며, 구조 변화로 인해 발생되는 20-40 ㎛ 크기의 공극은 지필 내부에 존재하는 incipient crushing으로 판단되며, 이는 코팅과 같은 후공정시 코팅 칼라의 침투로 인해 내부 pond를 형성하여 지절을 유발할 수 있는 원인이 될 수 있다. 초지기의 생산성 향상을 위해 속도를 상승시 초지기의 압착부 압력 조절시 전단보다는 후단의 압력을 상승 시키는 것이 지필의 두께 방향 구조에 안정적이고 생산성을 향상 시킬 수 있을 것으로 판단된다.
위의 결과에서 유추 할 수 있는 것은 1-P의 압력 변화시 압착에 따라 습지의 구조 변화가 직접적으로 영향을 받지만, 3-p의 경우 압착 변화에 따라 습지의 구조 변화 영향이 적다는 것을 알 수 있었다.
본 실험 결과 지필이 충분히 건조되 지 못한 상태인 압착 전반부의 과도한 압착은 수초 지 내부의 구조변화를 야기 시키며, 구조 변화로 인해 발생되는 20-40 ㎛ 크기의 공극은 지필 내부에 존재하는 incipient crushing으로 판단되며, 이는 코팅과 같은 후공정시 코팅 칼라의 침투로 인해 내부 pond를 형성하여 지절을 유발할 수 있는 원인이 될 수 있다. 초지기의 생산성 향상을 위해 속도를 상승시 초지기의 압착부 압력 조절시 전단보다는 후단의 압력을 상승 시키는 것이 지필의 두께 방향 구조에 안정적이고 생산성을 향상 시킬 수 있을 것으로 판단된다.
1은 1-p 및 3-p 압력 변화시 종이의 구조 변화를 나타낸 것으로, 1-P 압력을 변화시켰을 경우 bulk 감소가 나타나는 반면 3-p 압력을 변화시 켰을 경우 bulk의 변화가 거의 나타나지 않았음을 알 수 있다. 투기도의 경우 1-P와 3-p 모두 압력 증가에 따라 투과시간이 증가하는 것으로 보아 투 기도는 감소하는 양상을 나타내나, 3-p가 압력 증 가조건에 따라 더 낮은 투기도를 나타내었다. 일반적으로 bulk한 종이일수록 투기도가 높게 나타나 지만, 본 실험에서는 3-p 압력을 변화 시킨 경우가 bulk 하면서도 투기도가 낮은 특성을 나타내었다.
3은 수은을 이용한 기공측정 결과로서 1-p 및 3-p 모두 압착력 증가에 따라 기공도가 감소하는 경향을 나타냈으며, 감소 경향은 1-p에서 더욱 뚜렷이 나타났다. 평균 공극 크기와 기공도 변화의 경향을 살펴보면, 1-P의 경우 기공도는 감소하면서 도 평균 공극 크기는 증가하는 경향을 나타났으며,3-p의 경우 기공도의 감소 및 평균 공극 크기가 감소하는 경향을 나타내었다. 일반적으로 습부 압착 에 의한 지필이 고형화 되는 경우 밀도 증가에 따른 기공도 감소 및 공극 크기의 감소가 일반적이나 1-P를 변화시키는 경우에는 기공도 감소에도 평균 공극 크기가 감소하지 않는 상이한 결과를 나타내었다.

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