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문제 정의
- 12, 13) 골판지 원지 및 원단의 열화에 따른 특성 변화 및 골판지 제조를 위한 골 접착용 특수 접착제를 탐색하고 각각의 종류에 따른 물리, 화학적 성질을 평가하였다. 또한 수입 보존용 골판지 상자와 시생산한 보존용 골판지 상자의 특성을 비교 평가함으로써 기록물 보존상자 국산화 개발을 위한 기초자료로 활용하고자 하였다.
- 이에 본 연구에서는 기록물 보존상자용 골판지 원단을 개발하기 위하여 보존용도의 라이너 및 골심지 원지를 개발하고, 이를 이용하여 보존용 골판지 원단 및 상자 가공을 시도하였다.12, 13) 골판지 원지 및 원단의 열화에 따른 특성 변화 및 골판지 제조를 위한 골 접착용 특수 접착제를 탐색하고 각각의 종류에 따른 물리, 화학적 성질을 평가하였다.
제안 방법
- 12, 13) 골판지 원지 및 원단의 열화에 따른 특성 변화 및 골판지 제조를 위한 골 접착용 특수 접착제를 탐색하고 각각의 종류에 따른 물리, 화학적 성질을 평가하였다. 또한 수입 보존용 골판지 상자와 시생산한 보존용 골판지 상자의 특성을 비교 평가함으로써 기록물 보존상자 국산화 개발을 위한 기초자료로 활용하고자 하였다.
- 또한 보존용 골판지 원단의 접착력 평가를 위해 골판지 원단을 50 × 100 mm로 재단하여 시편을 제작하고 UTM (Hounsfield, England)을 이용하여 20 mm/min 조건으로 인장하중을 가하면서 접착면이 파괴될 때의 접착강도를 측정하였다.
- 보존용 골판지의 국산화 개발을 위하여 보존상자 제조용 라이너 및 골심지를 시생산하고 골판지 원단으로 가공한 다음 시생산한 골판지 원단과 2 종의 수입 보존용 골판지 원단의 제반 물리적 강도 및 접착력 특성을 비교하였다. 또한 시생산 골판지 원단의 골 접착에 사용될 최적 접착제를 선정하기 위하여 접착제의 저장온도 및 경화온도에 따른 접착력을 비교 평가 하였다.
- 보존상자 제조용 라이너지를 특수 생산하여 15 mm × 240 mm로 재단 후 피착면 50 mm에 접착제를 균일하게 도포 후 3 kgf의 압력을 가하여 접착하였다.
- 보존용 골판지 원단의 열화 특성을 평가하기 위하여 KS M ISO 5630-1에 의거하여 24, 48, 72, 288 시간 동안 가속노화를 실시하였다.
- 보존용 골판지의 국산화 개발을 위하여 보존상자 제조용 라이너 및 골심지를 시생산하고 골판지 원단으로 가공한 다음 시생산한 골판지 원단과 2 종의 수입 보존용 골판지 원단의 제반 물리적 강도 및 접착력 특성을 비교하였다. 또한 시생산 골판지 원단의 골 접착에 사용될 최적 접착제를 선정하기 위하여 접착제의 저장온도 및 경화온도에 따른 접착력을 비교 평가 하였다.
- 수입 및 시생산 보존용 골판지 원단의 열화 특성을 평가하기 위하여 105 ℃ 조건에서 열화시간에 따라 가속 열화 후 강도 특성을 평가하였다.
- 보존상자 제조용 라이너지를 특수 생산하여 15 mm × 240 mm로 재단 후 피착면 50 mm에 접착제를 균일하게 도포 후 3 kgf의 압력을 가하여 접착하였다. 제조한 시편을 Table 4의 조건에 따라 저장온도 및 경화온도를 달리하여 접착한 후 Fig. 1과 같은 방법으로 UTM (Hounsfield, England)을 이용하여 5분간 매 15초마다 피착면이 뜯어질 때의 힘을 측정하여 접착력을 평가 하였다.
대상 데이터
- 국내에서 유통되고 있는 전분계 접착제 3종과 EVA(Ethyl Vinyl Acetate)계 중성풀 1종을 접착제 전문제조 기업인 C사로부터 분양받아 사용하였으며, 접착제의 pH 및 주요성상을 Table 3에 나타냈다.
- 기록물 보존상자를 제조하기 위한 목적으로 S사에서 라이너지 및 골심지를 시생산하였으며, 이를 이용하여 골판지 원단 제조업체인 K사에서 보존용 골판지 원단을 제조하였다. 또한 현재 시판중인 A사 및 B사의 수입 보존상자 제조용 골판지 원단을 구매하여 대조군으로 비교하였다.
- 기록물 보존상자를 제조하기 위한 목적으로 S사에서 라이너지 및 골심지를 시생산하였으며, 이를 이용하여 골판지 원단 제조업체인 K사에서 보존용 골판지 원단을 제조하였다. 또한 현재 시판중인 A사 및 B사의 수입 보존상자 제조용 골판지 원단을 구매하여 대조군으로 비교하였다. Table 1에 시생산한 라이너 및 골심지의 물리적 특성을 나타냈으며, Table 2에 시 생산한 골판지 원단과 수입한 보존용 골판지 원단의 특성을 나타냈다.
이론/모형
- 보존용 골판지 원단의 물리적 특성을 평가하기 위하여 표준시험법에 의거하여 pH (KS M ISO 6588), 사이즈도 (KS M ISO 535), 회분함량 (KS M ISO 1762), 수직압축강도 (KS M ISO 7063-1), 평면압축 강도 (KS M ISO 7063)를 측정하였다.
성능/효과
- 13∼16은 골판지 원단 제조에 사용한 4 종류 접착제의 저장 조건에 따른 접착력 변화를 측정하기 위하여 상온저장 조건 25 ℃, 저온저장 조건 10 ℃, 고온저장 조건 100 ℃에서 72 시간 저장 후 접착력 변화를 측정한 결과이다. 4 종의 접착제 모두 상온저장 조건에서 가장 우수한 접착력을 나타냈으며 접착제 C를 제외한 접착제에서 저온보다는 고온에서 우수한 접착력을 나타냈다. 이는 냉장조건에서 보관 시 접착제의 점성이 떨어질 뿐만 아니라 Fig.
- 이는 보존용 원지의 사이즈도가 높기 때문에 접착제의 침투가 어려워 나타난 결과로 사료된다.9) 또한 노화에 따른 접착력 감소율을 측정한 결과 top 면과 bottom면에서 B사 제품이 74.7 % 와 20.65 %로 가장 높았으며 1차 시생산 원단이 26.7 %와 5.75 %로 가장 낮았다. 이로 미루어 보아 1차 시생산 원단이 열에 대한 안정성이 가장 우수한 것으로 사료된다.
- Fig. 6은 수입 및 시생산 보존용 골판지 원단의 열화에 따른 pH 변화 결과로서 열화가 진행될수록 pH 특성은 감소하는 경향을 보였으나, 288 시간 동안 열화 후에도 pH 8.0 이상으로서 노화에 따른 pH 변화는 안정적이었으며 보존 상자용 골판지의 국내 pH 규격 (KS M ISO 6588)인 7.5 이상의 기준에 적합하였다.
- 강도(ECT)와 평면압축강도(FCT) 결과로서 모두 A 사 제품의 압축강도가 가장 낮았고, B사 제품의 압축 강도가 가장 높았다. ECT의 경우, 국내 시생산 골판지 원단의 강도와 비교 시 차이가 크지 않았다.
- 또한 시 생산 보존용 골판지 원단의 가속노화에 따른 열 안정성도 우수하였다. 골판지의 골 접착력 평가에서 층간 분리가 어려운 수입 B사 제품을 제외한 수입 A사 제품의 접착력은 시생산 제품보다 높았으나 열 안정성은 시생산 제품이 더 우수하였다. 접착제의 저장 온도 및 경화 온도에 따른 접착력 변화를 측정한 결과 상온저장 조건에서 접착력이 가장 높았으며, 140 ℃에서 열 경화 시켰을 때 가장 우수한 접착력을 나타냈다.
- 각각의 강도특성에서 골심지 보다 라이너지의 강도가 높은 특성을 나타냈으며 이는 라이너지의 평량이 골심지 보다 높기 때문으로 사료 된다. 또한 링크러시 강도는 MD 방향 보다 CD 방향에서 높은 특성을 보였으며 골심지의 경우 시생산한 원지가 일반용 원지보다 약 10 N 정도 높게 나타났다. 일반 골판지 제조용 원지는 시생산한 원지 보다 인장강도의 MD 방향 및 내절도의 CD 방향에서 각각 약 20 Nm/g, 180 N 정도 우수한 강도 특성을 보였지만, 이외의 강도 특성은 시생산한 원지가 대체로 우수한 물리적 특성을 나타냈다.
- 시생산한 보존상자 제조용 라이너와 골심지 및 일반 E골 골판지 제조용 라이너와 비교했을 때 인장강도를 제외한 링크러시, 내절도 및 내수특성에서 시생산 보존용 원지의 강도 특성이 우수하였다. 또한 시 생산 보존용 골판지 원단의 가속노화에 따른 열 안정성도 우수하였다. 골판지의 골 접착력 평가에서 층간 분리가 어려운 수입 B사 제품을 제외한 수입 A사 제품의 접착력은 시생산 제품보다 높았으나 열 안정성은 시생산 제품이 더 우수하였다.
- 시생산한 보존상자 제조용 라이너와 골심지 및 일반 E골 골판지 제조용 라이너와 비교했을 때 인장강도를 제외한 링크러시, 내절도 및 내수특성에서 시생산 보존용 원지의 강도 특성이 우수하였다. 또한 시 생산 보존용 골판지 원단의 가속노화에 따른 열 안정성도 우수하였다.
- 또한 링크러시 강도는 MD 방향 보다 CD 방향에서 높은 특성을 보였으며 골심지의 경우 시생산한 원지가 일반용 원지보다 약 10 N 정도 높게 나타났다. 일반 골판지 제조용 원지는 시생산한 원지 보다 인장강도의 MD 방향 및 내절도의 CD 방향에서 각각 약 20 Nm/g, 180 N 정도 우수한 강도 특성을 보였지만, 이외의 강도 특성은 시생산한 원지가 대체로 우수한 물리적 특성을 나타냈다. 이는 보존용지 조건에 부합하는 원지를 생산 하기 위하여 천연펄프를 사용했기 때문으로 사료된다.
- 18∼21은 경화온도에 따른 접착제의 접착력 변화를 평가한 결과이다. 접착제 D를 제외한 모든 접착제에서 140 ℃에서 열 경화를 실시하였을 때 가장 우수한접착력을 나타냈다. 이는 EVA계 중성풀인 접착제 D를 제외한 A, B, C 접착제는 전분계 접착제로서 열이 가해지면 전분 입자가 팽윤하여 점성이 증가 하는 전분의 특성 때문으로 사료된다.
- 골판지의 골 접착력 평가에서 층간 분리가 어려운 수입 B사 제품을 제외한 수입 A사 제품의 접착력은 시생산 제품보다 높았으나 열 안정성은 시생산 제품이 더 우수하였다. 접착제의 저장 온도 및 경화 온도에 따른 접착력 변화를 측정한 결과 상온저장 조건에서 접착력이 가장 높았으며, 140 ℃에서 열 경화 시켰을 때 가장 우수한 접착력을 나타냈다. 이상의 결과는 보존용 골판지 상자 개발을 위한 원지 및 골판지 원단 제조에 있어 최적의 제조 설계를 위한 공정 인자로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
후속연구
- 7 g/m2 및 152 g/m2 였으며 bottom 면에서는 178g/m2 및 152 g/m2 로서 차이가 높았다. 이러한 결과로 미루어 보아 보존용 원지 생산 시 라이너와 골심지의 골 접착에 요구되는 접착제의 원지 내 침투 특성을 고려해야 할 것으로 사료된다.
- 또한 시 생산한 골판지 원단의 사이즈도는 A사 제품 보다 top 면에서의 사이즈도가 8 g/m2 , bottom 면에서의 사이즈도가 15 g/m2 정도 낮았다. 이로 미루어 보아 시생산 골판지 원단의 수분저항성은 수입 제품보다 뛰어날 것으로 판단되나 이는 접착제의 침투불량으로 인한 라이너지와 골심지의 골 접착 특성의 문제점으로 나타날 수 있을 것으로 사료된다.
- 접착제의 저장 온도 및 경화 온도에 따른 접착력 변화를 측정한 결과 상온저장 조건에서 접착력이 가장 높았으며, 140 ℃에서 열 경화 시켰을 때 가장 우수한 접착력을 나타냈다. 이상의 결과는 보존용 골판지 상자 개발을 위한 원지 및 골판지 원단 제조에 있어 최적의 제조 설계를 위한 공정 인자로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
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