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건조수축 해석을 통한 종이의 벌크 및 강직성 향상
Improvement of Paper Bulk and Stiffness by Using Drying Shrinkage Analysis 원문보기

펄프 종이기술 = Journal of Korea TAPPI, v.43 no.4 = no.143, 2011년, pp.49 - 58  

이진호 (한국화학연구원 산업바이오화학연구센터) ,  박종문 (충북대학교 농업생명환경대학 임산공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The maximum drying shrinkage velocity was proposed to verify bulk and stiffness improvement mechanism during drying according to papermaking parameters. It was based on the wet-web shrinkage behavior without the restraint of wet-web during drying, so intact drying impact could be measured. Bulking a...

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문제 정의

  • 18) 이에 본 연구에서는 최대 건조수축 속도라는 개념을 도입하여 건조의 영향 평가 및 종이의 구조적·강도적 특성 해석에 이용하고자 하였으며, 이를 통해 종이의 구조적 특성인 벌크 향상 방안과 벌크 증가에 따라 발생하는 강직성의 저하에 대한 적절한 강도 보강 방안을 모색하고자 하였다.
  • 현재 국내에서 종이의 벌크를 향상시키기 위해 사용하는 약품 대부분의 경우 섬유간 결합을 제한, 감소시키기 때문에 벌크는 증가하지만 탄성 감소가 발생하는 것이 현장의 상황이다. 따라서 이러한 경우, 즉 종이의 구조적 특성인 벌크 향상 방안과 벌크 증가에 따라 발생하는 강직성의 저하에 대한 적절한 강도 보강 방안을 모색하기 위해, 초지용 벌크 향상제 및 지력 증강제 투입에 따른 실험을 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
벌크 향상제는 무엇을 위해 사용하는가? 종이의 두께 향상을 위해 사용하는 벌크 향상제는 섬유 표면을 개질하여 섬유간 결합을 억제함에 따라 종이의 벌크가 향상되는 것으로 나타났으며, 이는 최대 건조수축 속도의 감소에서 나타나는 바와 같이 건조 시 스트레스를 적게 받기 때문인 것을 알 수 있었다. 강도 향상을 위해 투입하는 지력증강제의 경우, 양성전분은 최대 건조수축 속도를 감소시키며 강도를 향상시키는 것으로 나타나, 건조 시 지필의 수축에 의한 스트레스를 적게 유발하여 종이의 벌크를 손상시키지 않으면서 지력을 증강시킬 수 있는 적절한 지력증강제로 판단되었다.
섬유간 결합을 형성하는 힘은 무엇에 의해 발생하는가? 종이는 섬유 및 기타 충전물질이 포함된 현탁액 상태에서 탈수를 통해 지층을 형성한 후 건조 과정을 거치면서 형성되는 섬유 네트워크 구조체이며, 섬유간 결합을 형성하는 힘은 건조 과정 중 섬유의 수축 및 섬유간 수소 결합에 의해서 발생한다.
건조 중 수축 제한에 의한 건조 스트레스의 부여가 인장 특성뿐만 아니라 인장 스티프니스의 뚜렷한 증가를 야기하는 이유는? 건조 중 수축 제한에 의한 건조 스트레스의 부여는 인장 특성뿐만 아니라 인장 스티프니스(tensile stiffness)의 뚜렷한 증가를 야기하였다.10) 그 원인은 습지의 당김(draw)에 의한 지필의 스트레스 부여가 종이의 내부 구조뿐만 아니라 섬유간 결합 구조와 수소 결합에 영향을 미치게 되기 때문이다.11) 이와 같이 종이의 형성에 있어서 건조 과정에서 발생하는 섬유의 건조수축 거동은 종이의 구조뿐만 아니라 강도에 영향을 미치는 매우 중요한 현상이며, Vainio 등12)은 종이의 강도 발현과 섬유간 결합에 있어서 중요한 섬유의 활성은 펄프의 특성에 따라 영향을 받지만, 건조와 건조 스트레스가 매우 중요한 인자라고 하였다.
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참고문헌 (26)

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  3. Lobben, T. H., The tensile stiffness of paper, Part 1, A model based on activation, Norsk Skogindustri 29(12):311-315 (1975). 

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  11. Niskanen, K., Strength and fracture of paper, In Products of Papermaking, Vol. 2, Baker, C. F. (ed.), Transactions of the 10th Fundamental Research Symposium, Oxford, Pira International, UK, pp. 641-725 (1993). 

  12. Vainio, A., and Paulapuro, H., Interfber bonding and fiber segment activation in paper, BioResources 2(3):442-458 (2007). 

  13. Kubat, J., A Similarity in the Stress Relaxation Behaviour of High Polymers and Metals, Ph. D. Thesis, University of Stockholm, Sweden (1965). 

  14. Htun, M., and Ruvo. A. D, Correlation between the drying stress and the internal stress in paper, Tappi J. 61(6):75-77 (1978). 

  15. Htun, M., and Ruvo, A. D., The influence of drying strategies on the relationship between drying shrinkage and strain to failure of paper, In Role of Fundamental Research in Papermaking, Mechanical Engineering Publications, Ltd., London, p. 385 (1983). 

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  17. Htun, M., Hasson, T., and Fellers. C., STFI Publication No. D 281, STFI, Stockholm, p. 18 (1987). 

  18. 이진호, 건조 수축 해석을 통한 종이의 건조 스트레스평가와 벌크 및 강직성 향상 기작 규명, 2011년 농학박사학위논문, 충북대학교 (2011). 

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  20. Kim, C. Y., Page, D. H., El-Hosseiny, F, and Lancaster, A. P. S., The mechanical properties of single wood pulp fibers III, The effect of drying stress on strength, J. Appl. Polym. Sci. 19:1549-1562 (1975). 

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  22. Lyne, L. M., and Gallay, W., The effect of drying and heating on the swelling of cellulose fibres and paper strength, Tappi J. 33(9):429 (1950). 

  23. Barkas, W. W., The swelling of wood under stress; A discussion of its hygroscopic, elastic and plastic properties, The Swedish Forest Products Research Lab. Report No. 61 (1950). 

  24. Lindem, P. E., Paper surface properties versus stress during drying, TAPPI 1991 International Paper Physics Conference Proceedings, Vol. 1, TAPPI Press, Atlanta, p. 327 (1991). 

  25. Kazumichi, A., and Akira, I., Effect of internal addition of fatty acid diamide salts on sheet properties, Nordic Pulp and Paper Research J. 18(2): 188-193 (2003). 

  26. Fleer, G. J., and Scheutjens, J. M. H. M., Modeling polymer adsorption, steric stabilization and flocculation, Surfactant Science Series, 47:209 (1993). 

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