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문제 정의
- 연구가활발하게 진행되고 있다. M7F 골판지를 절연체로 사용하기 위한 것이 아니라고가의 제품에 전기적 충격으로부터 보호하기 위한 기술의 개발이 필요하므로 이를 충족시키기 위한기 초자료를제공하고자본 연구에서 포장용 청정 MMF 골판지를 생활용품과 전자제품 포장용으로 활용할 수 있는M/F 골판지를 제조하여 이에 대한 전기절연저항을 평가하였다.
- 따라서 본 연구에서는 뜨거운 내용물을 포장하는 식음료용 M/F 골판지 에 중요시 되는 특성 인 열전달지 연성을 M/F 골판지 별로 평가하여 M/F 골판지원지의 구조에 따라 서로 다른 열전달지 연성을 평가하고, 아울러 M/F 골판지를 생활용품 및 전자제품 포장용으로 활용할 수 있는가를 알아보기 위하여 본 연구에서는M/F 골판지를 제조한 후 이들에 대한 절연저항시 험을 하고 이를 일반 골판지와 비교 분석하였다.
- 열전도도란 뜨거운 음식물을 M/F 골판지로 포장을할 경우에 열이 포장재의 외부로 전달되는 것을 지 연시 킬 수 있는 특성을 말한다. 따라서 본 연구에서는M/F 골판지의 열전도도를 일반골판지 원지 나 판지와 비교하여 M/F 골판지 의 열전 달지 연효과를 구명하기 위하여 Fig. 4 에 AAF, B/F, E/F 및 M/F 골판지 및 원지의 두께와 열전도도의 관계를 나타냈다.
제안 방법
- M/F 골판지 를 전자제품 포장용으로 사용하기 위하여 개발한M/F 골판지의 절연저항을측정하여 전자제품을 포장하고 전자제품을 운송과정에서 마찰력 에 의한 정전기현상에 의한과전류의 흐름을 방지하기 위하여 M/F 골판지와 일반 골판지, 판지 및 M/F 골판지의절연저항 실험을 하였다. 절연저항이란 절연물에 직류전압을 가하면 극히 작은 전류가 흐르며, 이 경우의 전압과 전류의 비를 말한다.
- M/F 골판지의 전기절연저항시험은 골판지원지의 경우는 표면저항으로 평가하고 골판지의 경우 체적저항시험을 통하여 측정하였다. 표면저항이란 물체에 직류전압을 가할 때 표면을 통하는 전류의 비로서 물체의 고유 특성 값을 의미한다.
- M/F 골판지를 식음료용으로 사용하기 위하여 유해성 평 가와 더 불에WF 골판지 의 열전도도를 평 가하기 위하여 열전도도와M/F 골판지의 두께, 평량 및 bulk 특성과의 관계를 구명하였다. 열전도도란 뜨거운 음식물을 M/F 골판지로 포장을할 경우에 열이 포장재의 외부로 전달되는 것을 지 연시 킬 수 있는 특성을 말한다.
- 2는 시험에 사용된 열전도도 측정 장비이다. 상부의 가열 실린더는 50℃로 상온 유지되며 하부의 냉각 실린더는20℃로 유지되어 상부의 실린더가 하강하여 일정 압력(9.5 psi)으로 시편을 고정 및 밀폐한 후 30 분간 실린더 내부의 열 변화를감지하여 열전도도를 측정하였다.
- 식음료 포장용M/F 골판지를 생산하기 위하여 국내 S사에서 식품용으로 주문 생산한 100% BKP를 지료로조성하여 식품 노루용, 내유성 및일반 미장용 색지를 공시 재료로 사용하였으며, 생활용품 포장용M/F 골판지를 생산하기 위하여 국내 G사에서 생산한M/F 골판지원지 의 평 량 RK75, RK80, RK90 및 D사의 골심지 S120, 라이너 SK180과, 생활용품 포장용을 사용하기 위하여 백상지 80 GSM으로 M/F 골판지를 생산하기 위하여 공시 재료로 사용하였고, 전자제품 포장용 M/F 골판지를 생산하기 위하여 S사에서 생산한 평량 120 GSM의 mink지 (M)의 6종(light yellowish green, blue, yellow, light red, black, white), RC120(적색), CC120 (청색)을 공시재료로 사용하여 M/F 골판지를 생산하였다. 또, 일반 골판지와 열전달지연성과 전기절연 저항을 비교 평가하기 위하여, 마닐라판지 (SC 계열), KLB, 일반골판지 중" B/F, E/F의 골판지를 협력기업으로부터 분양받아 사용하였으며, 일반 골판지원지는 협 력기 업 인 G사로부터 분양받아 사용하였다.
- 이들 공시 재료의 두께, 평 량, bulk 특성에 따른 열전달 지연성과 절연저항을 비교, 분석하였다.
대상 데이터
- 또, 일반 골판지와 열전달지연성과 전기절연 저항을 비교 평가하기 위하여, 마닐라판지 (SC 계열), KLB, 일반골판지 중" B/F, E/F의 골판지를 협력기업으로부터 분양받아 사용하였으며, 일반 골판지원지는 협 력기 업 인 G사로부터 분양받아 사용하였다.
- 다음은 본 연구의 공시재료로 사용할 때의 공시재료와 비교하기 위하여 사용하는 골판지원지로 RK75, SK180, SC200, SC240, SC260, SC280, KLB300이고, 포장용 청정 M/F 골판지원지 구성은 F5(F70xF70x F35), F7(C70xF70xF35), F8(C70xF70><C70), MF3 RC120xCC120), MF4 (RC120xM200xCC120), WP1 (SC200xS120xB150), RKl(RK75xRK75xRK75), RK2RK75xRK80xRK75), RK3(RK75xK90xK75), RK4RK75 x S 120xRK75), RK5(RK80xRK75 RK80), RK6(RK80xRK80xRK80), RK7(RK80xRK90xK80), RK8(RK80xS120xRK80), RK9(RK90RK75xK90), RK10(RK90xRK80xRK90), RK11(RK9OxRK90xRK90), RK12(RK90xS120xRK90)이고, 일반골판지의 원지 구성은 A/F(SK180x S120xK180), B/F SK180xl80xK180), E/F(K180xS120xK180)이다. 이들 공시 재료의 두께, 평 량, bulk 특성에 따른 열전달 지연성과 절연저항을 비교, 분석하였다.
이론/모형
- 식음료 포장용M/F 골판지의 열전달지연성을 평가하기 위하여 측정 장비로 Anter사의 Guarded heat flow meter인 Quickline 10-C를 이용하여 ASTM E 1530 heat flow meter법 에 따라 공시 재료의 열전달지 연성을 평가하였다. Fig.
성능/효과
- Fig. 13은 A/F, B/F, E/F 및 MMF 골판지 및 원지의 평량과 절연저항의 관계를 나타낸 것으로 판지 나 골판지원지는 평량이 증가함에 따라증가하는 경향을 나타냈으며, 일반골판지와NW 골판지의 경우도 평량이 증가함에 따라 절연저항이 증가하는 경향을 나타냈다. 골판지에 대한 절연저항은 체적저항으로 골판지를 두께 방향으로 통과할 때의 절연저항을 측정한 것이며, 판지나 골판지원지는 표면저항이 절연저항을 나타내므로 표면에서 발생되는 정전기의 발생량을 의미한다고 말할 수 있다.
- Fig. 5는M/F 골판지의 두께와 열전도도의 관계를 나타낸 것으로 M/F 골판지 의 두께가 두꺼울수록 열전도도가 증가하는 경향을 나타냈으며, 공시재료 RK90-RK12까지는 열전도도가두께의 증가폭에 비하여 더 크게 증가하는 경향을 나타냈다. 본 연구에서 두께가 두꺼운 골판지일수록 오히 려 열전도도가높은 것으로 나타났는데, 이는 일반적인 solid 재료의 경우 두께가 두꺼울수록 열전도도이 낮아지는 것과는 다른 결과를 나타내었다.
- Fig. 8에서 보는 바와 같이 라이너와골심지의 평량이 증가함에 따라 열전도도가 증가하였으며 특히 골심지가 120GSM으로 급격히 증가함에도 열전도도가 오히 려 약간 낮아지는 경향을 보인 공시 재료 RK1 - RK8 의 경우와 달리 RK9 - RK12의 경우는 오히려 급격한 열전도도의 상승을 나타냈다. 이는 RK4, RK8, RK12 의 공시재료는 골심지가 S120 으로 일반골판지용 골심지를 사용하였기 때문에 M/F 골판지의 평량이 급격히 증가하였으며 다른 공시재료에 비하여 오히려 열전도도가 높은 경향을 나타냈기 때문으로 판단되어진다.
- 나타냈다. M/F 골판지는두께, 평량 및 bulk 특성 에 따라 열전도도의 변화가 다소의 영향을 주었으나 판지와 비교할 때는M/F 골판지가 동일한 평량일 때 더 낮은 열전도도를 나타냈다.
- 12는M/F 골판지의 두께와 절연저항의 관계를 나타냈으나M/F 골판지의 두께가 완만한 경향을 보이는데 비하여 절연저항은"골판지의 라이너의 평량이 일정할 때 골심지의 평량이 증가함에 따라 감소하였다. 그리고 라이너의 평량이 증가할수록 절연저항이 증가하는 경향을 나타냈으나 뚜렷한 경향을 보이지는 않았다.
- 9는 AF, B/F, E/F 및 M/F 골판지 및 원지 의 bulk 이 특성이 다를 경우 열전도도의 관계를 나타낸 것으로, 판지의 bulk 특성은 공시재료간 큰 차이를 보이지 않았으나 열전도도가 평 량의 증가에 따라 증가하는 경향을 보였다. 그리고 일반 골판지와 M/F 골판지의 경우는 bulk 특성과 무관하게 열전도도를 보였으나 A/F의 경우는 bulk가 증가할수록 열전도도가 높게 나타났다. Fig.
- 11 에서 보는 바와 같이 판지와 골판지원지는 표면저항을 측정하였으며, 골판지의 체적저항으로 절연저항을 나타낸 것으로 골판지의 두께가 얇을수록 절연저항이 낮게 나타났으나 판지와 골판지 원지 의 경우는 뚜렷한 상관관계를 나타내지 않았다. 동일한 원지구성을 한MF 골판지인 MF3과MF4는 편면 M/F 골판지 인 MF3이 양면 MF 골판지 인 MTS보다 낮은 절연저항을 보여 양면 M/F 골판지가 편면 M/F 골판지보다 더 높은 절연저 항을 나타냈다.
- 따라서 bulk한 특성이 클수록 절연저항은 증가하며 절연저항을 높이기 위해서 M/F 골판지의 골성형 시 골 높이를 높여주고 골유지력을 높여주는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
- 따라서 본 연구에서 식음료 포장용MF 골판지를 제조하여 두께, 평량 및 bulk 특성과 열전도도의 관계를 볼 때 판지나 골높이가 큰골판지의 경우 두께나 평량에 따라 열전도도가 증가하였으며, bulk 특성을 감소하는 경향을 나타냈다. M/F 골판지는두께, 평량 및 bulk 특성 에 따라 열전도도의 변화가 다소의 영향을 주었으나 판지와 비교할 때는M/F 골판지가 동일한 평량일 때 더 낮은 열전도도를 나타냈다.
- 이는 각 공시재료 간에 평량의 차이가 크지 않아 뚜렷한 경향을 보이 지 않았으나 E/F 일반 골판지와는 명백한 차이를 보여 향후 열전도도가 낮eM/F 골판지를 뜨거운 식품 포장용으로 사용할 수 있을 것으로 기 대 되어 진다. 또, A/F와 B/F 골판지의 경우는 평량에 따른 판지와 차이를 나타냈으나 열전도도가 높아 오히려 열전달지연 효과가 낮을 것으로 보이며, 현재 판지를 이용한 뜨거운 식품 포장용기 보다 M/F 골판지 를 이용하는 것이 원하는특성을 발휘할 수 있을 것으로 판단되어진다.
- 14는" 골판지의 평량과절연저항의 관계를 나타낸 것으로 M/F 골판지의 평량이 증가함에 따라 절연저항이 감소하는 경향을 보였으며 라이 너 와 골심 지의 평량이 증가할 경우에도 유사한 결과를 나타냈다. 또, 평 량과 절 연저항은 반비 례관계를 나타냈으나 라이너의 평량에 비하여 골심지의 평량 증가가 절연저항을 더 높여 주는 경향을 나타냈다.
- 5는M/F 골판지의 두께와 열전도도의 관계를 나타낸 것으로 M/F 골판지 의 두께가 두꺼울수록 열전도도가 증가하는 경향을 나타냈으며, 공시재료 RK90-RK12까지는 열전도도가두께의 증가폭에 비하여 더 크게 증가하는 경향을 나타냈다. 본 연구에서 두께가 두꺼운 골판지일수록 오히 려 열전도도가높은 것으로 나타났는데, 이는 일반적인 solid 재료의 경우 두께가 두꺼울수록 열전도도이 낮아지는 것과는 다른 결과를 나타내었다. 이는 골판지 의 경우 골심 지 의 크기가 커지는 경우 라이너와골심지 간의 접촉 면적이 증가하여 열전달 면적이 커지기 때문으로판단되는데, 열전지연성의 경우 골판지의 두께 보다는 열이 전달되는 통로 즉 접촉면적에 영향을 더 크게 받는 것으로 판단되어진다.
- 식음료 포장용 M/F 골판지를 제조하여 두께, 평량 및 bulk 특성 과 열전도도의 관계를 볼 때 판지 나 골 높이가 큰 골판지의 경우두께나 평량에 따라 열전도 도가 증가하였으며, bulk 특성을 감소하는 경향을 나타냈다. M/F골판지는 두께, 평량 및 bulk 특성에 따라 열전도도의 변화가다소의 영 향을주었으나판지 와비 교할 때는 M/F 골판지가 동일한 평량일 때 더 낮은 열전도도를 나타냈다.
- 이 경우M/F 골판지가 다른 일반골판지보다 골의 크기가 작기 때문에 Z-방향으로의 두께는 더 낮게 되지만 작은골에 의해 라이너와골심지 간의 접촉 면적이 적어지기 때문에 열전달지연 효과가더 크게 나타났다. 열전도도만으로 M/F 골판지의 열적 성질을 모두 평가할 수는 없으나 접촉식 열전도도는M/F 골판지가 기존의 A/F, B/F, E/F 등 보다는 Z-방향의 두께는 낮지만보다 우수한 열전달 지 연 효과를 가진 것으로 판단되어진다.
후속연구
- A/F, B/F, E/F, M/F 절연저항이 낮아지므로 절연저 항을 높여주기 위해서 W 골판지를 제조할 때 골 성형 후골유지력을지속시킬 수있는기술개발이 있어야할 것으로 판단되어 진다.
- 표면에서 발생되는 정전기의 발생량을 의미한다고 말할 수 있다. 다만 이 러한한 가지 방법으로 모든 절 연저항을 알 수 있는 것은 아니므로 골판지와 판지사이의 절연저항의 차이를 알 수 있는 기초 자료로 활용할 수는 있을 것이다.
- 골판지에 대한 절연저항은 체적저항으로 골판지를 두께 방향으로 통과할 때의 절연저항을 측정한 것이며, 판지나 골판지원지는 표면저항이 절연저항을 나타내므로 표면에서 발생되는 정전기의 발생량을 의미한다고 말할 수 있다. 다만 이러한한가지 방법으로모든 절연저항을 알 수 있는 것은 아니므로 골판지와 판지사이의 절연저항의 차이를 알 수 있는 기초 자료로 활용할 수는 있을 것으로 사료된다.
- 일반 골판지 인 AF, B/F, E/F, MMF 순으로 평 량이 감소함에 따라 감소하였으며 M/F 골판지 인 F5, F7, F8의 경우는 식품 포장용으로 사용하기 위하여 개발된 MF 골판지 이나 평량에 따른 열전도도의 경량은 크게 나타나지 않았다. 이는 각 공시재료 간에 평량의 차이가 크지 않아 뚜렷한 경향을 보이 지 않았으나 E/F 일반 골판지와는 명백한 차이를 보여 향후 열전도도가 낮eM/F 골판지를 뜨거운 식품 포장용으로 사용할 수 있을 것으로 기 대 되어 진다. 또, A/F와 B/F 골판지의 경우는 평량에 따른 판지와 차이를 나타냈으나 열전도도가 높아 오히려 열전달지연 효과가 낮을 것으로 보이며, 현재 판지를 이용한 뜨거운 식품 포장용기 보다 M/F 골판지 를 이용하는 것이 원하는특성을 발휘할 수 있을 것으로 판단되어진다.
- 1은 뜨거운 커피를 컵에 담을 때, 손으로 잡기 용이하도록 하기위한M/F 골판지 포장재와 이 포장재로 컵을 감싼 상태를 보여주고 있다. 이처럼 포장용 골판지의 경우 포장 내용물의 성질에 따라요구되는골판지 포장재의 물성이 각기 다르며, 내용물에 따라 골판지 원지를 선택할 수 있는 시스템이 구축될 수 있다면 친환경 포장재로서의 골판지의 부가가치를 좀 더 높일 수 있을 것으로 판단된다.5-6)
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