[논문]펄프의 고해 및 배합 방법이 종이의 물성에 미치는 영향

원종명; 신동준; 김흥배

펄프의 고해 및 배합 방법이 종이의 물성에 미치는 영향
Effects of Refining and Blending of Pulps on the Physical Properties of Paper 원문보기

펄프 종이기술 = Journal of Korea TAPPI, v.41 no.2 = no.130, 2009년, pp.7 - 12

원종명 (강원대학교 산림환경과학대학 제지공학과) , 신동준 (강원대학교 산림환경과학대학 제지공학과) , 김흥배 (강원대학교 산림환경과학대학 제지공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The effects of refining either SwBKP or HwBKP, and both of SwBKP and HwBKP on the physical properties of paper were investigated in order to elucidate if the non-conventional refining and blending method can be used for the optimizing the paper properties. The blending ratio of SwBKP and HwBKP was 15:85. The highest bulk was obtained with the refining of SwBKP only. Any differences of opacity were not observed in unfilled paper, while the highest opacity of PCC filled paper was obtained at same bulk when the only HwBKP was refined. However burst index and tensile index did not showed any differences in the relationship with bulk. Therefore this result can be applied to improve the opacity of paper without sacrificing of strength properties.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이들 펄프는 서로 다른 고유의 특성을 지니고 있으며 고해에 대한 반응뿐만 아니라 종이의 제반 물성에 미치는 영향도 다르다. 따라서 이들 펄프의 고해 및 혼합 방법을 달리하였을 때 일어날 수 있는 종이의 물성에 미치는 영향을 조사하였다. 펄프의 배합비는 침엽수 펄프 85%, 활엽수 펄프 15%로 고정하였으며, 이들 펄프 중 어느 한 가지만 고해하거나 모두 고해하여 혼합 초지를 실시하였다.
따라서 종이의 용도 및 특성에 따라 요구되는 성질을 효율적으로 부여하기 위해서는 펄프 및 제조하고자 하는 종이의 특성에 따라 고해 공정을 최적화하는 것이 매우 중요한 일이라 할 수 있다. 이와 관련하여 본 연구는 다소 엉뚱한 발상일 수는 있지만 기존의 전형적인 펄프의 고해 및 배합 방식과 전혀 다른 새로운 접근을 통하여 펄프의 고해 및 배합 방법이 종이의 물성의 미치는 영향을 조사하기 위하여 수행되었다.
펄프의 고해 및 혼합 방법이 종이 물성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 침엽수 표백 크라프트 펄프 또는 활엽수 표백 크라프트 펄프만을 고해하여 혼합한 경우와 두 종류의 펄프를 모두 고해하여 혼합하여 제조한 종이의 특성을 조사하기 위한 실험이 진행되었다. 침엽수 표백 크라프트 펄프는 10 L 용량의 실험실용 Valley 고해기를 이용하여 600, 500, 400 및 300 mL CSF의 수준으로 고해를 실시하였으며, 활엽수 표백 크라프트 펄프는 550, 450 및 350 mL CSF 수준으로 고해하여 사용하였다.

제안 방법

침엽수와 활엽수 펄프의 혼합비는 15:85로 고정시켰으며, 수초지의 평량은 60 g/m²로 하였다. 벤토나이트와 PAM의 첨가량은 전건 펄프 기준으로 각각 0.25%와 0.05%로 고정시키고, PCC의 첨가량을 조절하는 방식으로 회분 함량을 20%로 조절하였다.
상기 조건으로 제조된 수초지의 특성을 조사하기 위하여 각 수초지에 대하여 SEM 사진 촬영을 실시하였으며, TAPPI Standard T402sp-03에 의거 조습처리를 실시한 후 수초지의 불투명도, 벌크, 인장지수 및 파열지수를 측정하였다.
펄프의 고해 및 혼합 방법이 종이 물성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 침엽수 표백 크라프트 펄프 또는 활엽수 표백 크라프트 펄프만을 고해하여 혼합한 경우와 두 종류의 펄프를 모두 고해하여 혼합하여 제조한 종이의 특성을 조사하기 위한 실험이 진행되었다. 침엽수 표백 크라프트 펄프는 10 L 용량의 실험실용 Valley 고해기를 이용하여 600, 500, 400 및 300 mL CSF의 수준으로 고해를 실시하였으며, 활엽수 표백 크라프트 펄프는 550, 450 및 350 mL CSF 수준으로 고해하여 사용하였다. 침엽수와 활엽수 펄프의 혼합비는 15:85로 고정시켰으며, 수초지의 평량은 60 g/m²로 하였다.
따라서 이들 펄프의 고해 및 혼합 방법을 달리하였을 때 일어날 수 있는 종이의 물성에 미치는 영향을 조사하였다. 펄프의 배합비는 침엽수 펄프 85%, 활엽수 펄프 15%로 고정하였으며, 이들 펄프 중 어느 한 가지만 고해하거나 모두 고해하여 혼합 초지를 실시하였다. 본 연구 결과 충전 여부에 관계없이 침엽수 펄프만 고해하여 초지하였을 때 가장 높은 벌크가 얻어졌다.

대상 데이터

공시 펄프로는 시판 침엽수 표백 크라프트 펄프와 활엽수 표백 크라프트 펄프를 A사에서 분양받아 사용하였으며, 충전제는 PCC(백광소재, spindle type)를 사용하였고, 보류제로는 벤토나이트(Ciba, Hydrocol OTK)과 PAM(PERCOL 63)이 사용되었다.

성능/효과

그 대표적인 예로 Seth의 연구 보고²⁾에서 제시된 SEM 사진을 통하여 관찰할 수 있는 바와 같이 펄프 자체의 특성에 따라 고해에 대하여 다르게 반응을 보인다. 따라서 펄프의 특성 및 제조하고자 하는 종이의 요구되는 특성에 따라 펄프의 선택뿐만 아니라 고해 방법도 적절히 적용하여야 가장 효과적인 결과를 얻을 수 있다.
펄프의 배합비는 침엽수 펄프 85%, 활엽수 펄프 15%로 고정하였으며, 이들 펄프 중 어느 한 가지만 고해하거나 모두 고해하여 혼합 초지를 실시하였다. 본 연구 결과 충전 여부에 관계없이 침엽수 펄프만 고해하여 초지하였을 때 가장 높은 벌크가 얻어졌다. 하지만 불투명도의 경우 미충전 시에는 뚜렷한 차이가 확인되지 않았으나 충전 시에는 활엽수 펄프만 고해했을 때 가장 높은 값이 얻어졌고, 동일 벌크에서 비교할 경우에도 가장 높은 불투명도를 나타내었다.
지료로 사용된 펄프의 특성, 고해, 첨가제의 투입 및 각종 제지공정 조건이 어떻게 적용되었는가에 따라 종이의 구조적 특성이 결정되며, 이 구조적 특성에 의하여 다른 제반 물성들도 영향을 받게 된다. 본 연구에서 원료로 사용한 펄프 중 침엽수 표백 크라프트 펄프 또는 활엽수 표백 크라프트 펄프만 고해를 하거나, 2종의 펄프를 모두 고해하여 배합 초지한 결과 Fig. 1에서 보는 바와 같이 침엽수 표백 크라프트 펄프만을 고해하였을 때 가장 높은 벌크가 얻어졌으며, 2종의 펄프가 모두 고해하여 배합되었을 때 가장 낮은 벌크를 나타내었다. 이러한 경향은 PCC가 충전되었을 경우에도 유사한 결과가 얻어졌다(Fig.
10). 이상의 결과로부터 펄프의 선택적 고해 및 배합을 통하여 종이의 강도적 성질에 영향을 미치지 않으면서 벌크와 불투명도를 조절하는 것이 가능하다는 사실을 확인할 수 있었다.
2). 종이의 불투명도는 펄프만 사용하였을 경우 펄프의 고해 및 배합 방법에 따른 차이를 확인할 수 없었고, 고해가 진행됨에 따라 예상한 바와 같이 감소되었다(Fig. 3). 그러나 충전이 실시되었을 경우에는(Fig.
본 연구 결과 충전 여부에 관계없이 침엽수 펄프만 고해하여 초지하였을 때 가장 높은 벌크가 얻어졌다. 하지만 불투명도의 경우 미충전 시에는 뚜렷한 차이가 확인되지 않았으나 충전 시에는 활엽수 펄프만 고해했을 때 가장 높은 값이 얻어졌고, 동일 벌크에서 비교할 경우에도 가장 높은 불투명도를 나타내었다. 그러나 파열 및 인장지수는 충전 여부에 관계없이 동일한 벌크에서 유사한 값을 나타내었다.
이와 같이 충전 시에 다른 결과를 나타내고 특히 활엽수 펄프 고해 시 가장 높은 불투명도를 나타낸 것은 85%에 해당되는 활엽수 펄프의 고해에 의해 다른 경우에 비하여 가장 비표면적이 많이 증가되었을 뿐만 아니라 충전제와의 사이에 빛을 산란시켜줄 수 있는 새로운 부위를 형성시켜주었기 때문인 것으로 사료된다. 한편 벌크를 기준으로 불투명도의 변화를 비교한 결과 펄프만 사용하였을 경우 비록 침엽수 펄프 고해 시 가장 높은 벌크가 얻어질 수 있었지만 벌크 대비 불투명도는 오히려 활엽수 펄프만을 고해하거나 두 가지 펄프 모두 고해했을 때 더 높은 값을 나타내었으며(Fig. 5), 충전 시에는 활엽수 펄프만 고해 시 가장 높은 불투명도가 얻어졌다(Fig. 6). Photo 1부터 Photo 3까지의 SEM 사진은 종이의 구조를 시각적으로 비교 판단하기 위한 것으로 침엽수 표백 크라프트 펄프만 고해한 경우가 가장 벌키한 구조를 나타내었고, 활엽수 표백 크라프트 펄프 및 2종의 펄프를 모두 고해한 펄프로 제조한 종이의 구조가 비슷한 구조를 나타내었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	종이의 성질에 가장 큰영향을 미치는 인자는 무엇인가?	종이의 성질에 영향을 미치는 인자로서 펄프의 특성, 고해 방법과 정도, 충전제, 보류 시스템뿐만 아니라 종이 제조에 사용되는 초지기와 관련된 다양한 조건들이 고려될 수 있다. 그 중 종이의 성질에 가장 큰영향을 미치는 인자는 펄프의 특성과 고해라 할 수 있다. 이미 잘 알려져 있는 바와 같이 펄프는 수종에 따라서 뿐만 아니라 생육 조건 등에 따라서도 매우 다양한 특성을 지니고 있다.
	인쇄용지의 경우 어떤 펄프를 사용하는가?	이미 잘 알려져 있는 바와 같이 펄프는 수종에 따라서 뿐만 아니라 생육 조건 등에 따라서도 매우 다양한 특성을 지니고 있다. 이러한 펄프의 선택은 제조하고자 하는 종이의 특성에 따라 달라지는데 특히 인쇄용지의 경우 인쇄적성이 가장 중요하기 때문에 양호한 지필도, 평활도 및 벌크를 부여하기 위하여 활엽수 펄프를 주원료로 사용하고 지필의 주행성 및 강도를 확보하기 위하여 장섬유에 해당하는 침엽수 펄프를 일부 혼합 사용한다. Nanko 등1)은 시판되고 있는 마켓펄프의 특성을 분석하여 제조하고자 하는 종이의 용도에 가장 적합한 특성을 지닌 펄프를 선택할 수 있는 귀중한 자료를 제공하였다.
	펄프의 고해 및 혼합 방법을 달리하였을때 일어날 수 있는 종이의 물성에 미치는 영향을 조사한 본 연구의 결과는?	펄프의 배합비는 침엽수 펄프 85%, 활엽수 펄프 15%로 고정하였으며, 이들 펄프 중 어느 한 가지만 고해하거나 모두 고해하여 혼합 초지를 실시하였다. 본 연구 결과 충전 여부에 관계없이 침엽수 펄프만고해하여 초지하였을 때 가장 높은 벌크가 얻어졌다. 하지만 불투명도의 경우 미충전 시에는 뚜렷한 차이가 확인되지 않았으나 충전 시에는 활엽수 펄프만 고해했을 때 가장 높은 값이 얻어졌고, 동일 벌크에서 비교할 경우에도 가장 높은 불투명도를 나타내었다. 그러나 파열 및 인장지수는 충전 여부에 관계없이 동일한 벌크에서 유사한 값을 나타내었다. 따라서 불투명 도의 개선이 요구되는 경우 활엽수 펄프만 고해하는 방법을 통하여 소기의 목적을 달성할 수 있을 것으로 기대된다.

참고문헌 (17)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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