[논문]Bagasse 펄프의 배합 비율이 화장지 특성에 미치는 영향

김정중; 한윤석; 전병훈; 한기영; 정철헌; 박종문

doi:10.7584/ktappi.2013.45.6.072

Bagasse 펄프의 배합 비율이 화장지 특성에 미치는 영향
Effects of Mixing Ratio of Bagasse Pulp on Tissue Paper's Properties 원문보기

펄프 종이기술 = Journal of Korea TAPPI, v.45 no.6 = no.155, 2013년, pp.72 - 77

김정중 (충북대학교 농업생명환경대학 임산공학과) , 한윤석 (충북대학교 농업생명환경대학 목재종이과학과) , 전병훈 (충북대학교 농업생명환경대학 목재종이과학과) , 한기영 (깨끗한 나라) , 정철헌 (깨끗한 나라) , 박종문 (충북대학교 농업생명환경대학 임산공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Tissue and paper manufacturing companies have common problems with increasing cost of imported virgin pulp and the restriction of using woods in the forest. Possibility of using bagasse pulp for solving those problems was studied. In order to reduce the production cost and study the dependency on pulps, bagasse pulp has been studied for mixing with Sw-BKP and Hw-BKP. Optimum blending ratio of wood pulps and bagasse pulp to enhance tissue properties were analyzed. Various properties of the hand sheet after blending of wood pulp and bagasse pulp were measured. As results, the bagasse pulp could substitute the hard wood pulp with similar properties of tissue. Therefore, we judged that the bagasse pulp was suitable for replacement of the hardwood pulp.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 bagasse 펄프를 혼합하여 화장지 생산을 하는데, 기존 화장지의 물성을 유지하면서 원가 절감을 위한 최적 혼합량을 결정하는데 필요한 기초가료를 제공하고자 하였다. Bagasse 섬유는 활엽수 섬유와 유사한 섬유장을 가지면서 침엽수 섬유와 유사한 섬유폭을 가지고 있음을 알 수 있었다.
본 연구에서는 저렴하면서도 생산량이 높아 안정적으로 수급이 가능하며 아직 국내에서 화장지용 펄프로 이용한 사례가 없는 bagasse 펄프를 이용하여 기존 화장지의 물성을 유지시키면서 원가 절감을 위한 최적 혼합량을 결정하는데 필요한 기초가료를 제공하고자 한다.
⁵⁾ 이러한 특성을 정량화하기 위해 상대습도와 부드러움 간의 상관관계,⁶⁾ tensional stiffness와 부드러움과의 상관관계, 인장강도나 벌크와 부드러움 사이의 높은 상관관계 등에 대한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 화장지의 특성 중 부드러움, 흡수성, 물풀림성 등이 중요한 특성이지만 우선 기초자료를 준비하기 위하여 bagasse 펄프를 혼합하였을 때 이러한 벌크와 인장 강도 등의 특성을 분석하여 기존의 화장지와 유사한 물성을 가지는지 분석하고자 하였다.

제안 방법

Bagasse 펄프, 목재 펄프를 해리한 후 실험용 Valley beater를 이용하여 250 ml C.S.F.까지 1.4%농도에서 여수도에 따라 4단계로 고해하였다. 이 후 실험실용 수초지기를 이용하여 평량 60 g/m² 의 수초지를 제작하였다.
수초지를 TAPPI Standard T 402om-83에 따라 온도 23±1℃, 상대습도 50±2%로 조습 처리한 후 벌크와 투기도, 열단장을 측정하였다. 광학적 특성을 알아보기 위해 Color -eye 700A 분광광도계를 이용하여 백색도와 백감도를 측정하였다.
또한 섬유의 WRV(water retention value)의 측정은 TAPPI standard UM 256에의거하여 filtering crucible을 이용하여 21±3℃에서 중력가속도 900 G로 30분간 원심 분리하여 탈수시킨 후 105℃건조기에서 전건 시킨 후의 무게를 측정하였다.
또한 섬유의 WRV(water retention value)의 측정은 TAPPI standard UM 256에의거하여 filtering crucible을 이용하여 21±3℃에서 중력가속도 900 G로 30분간 원심 분리하여 탈수시킨 후 105℃건조기에서 전건 시킨 후의 무게를 측정하였다. 섬유간 결합 및 섬유의 구조를 시각적으로 판단하기 위하여 주사전자현미경을 이용하여 이미지를 촬영하였다.
수초지를 TAPPI Standard T 402om-83에 따라 온도 23±1℃, 상대습도 50±2%로 조습 처리한 후 벌크와 투기도, 열단장을 측정하였다.
로 고해하였고, 평량 60 g/m² 로 초지하였다. 이 후 bagasse펄프로 대체 하였을 때 배합 비에 따른 수초지 물성을 측정하였다.
이 후 실험실용 수초지기를 이용하여 평량 60 g/m² 의 수초지를 제작하였다.
침엽수펄프, 활엽수펄프 그리고 bagasse 펄프의 혼합비율을 Table 1과 같이 혼합하여 해리시킨 지료를 여수도 500 ml C.S.F.로 고해하였고, 평량 60 g/m² 로 초지하였다.
해리시킨 펄프를 종류별로 섬유분석기(Kajaani Fiber Lab Fiber Analyzer)를 이용하여 섬유장, 섬유폭, curl, 미세분 함량을 분석하였다. 또한 섬유의 WRV(water retention value)의 측정은 TAPPI standard UM 256에의거하여 filtering crucible을 이용하여 21±3℃에서 중력가속도 900 G로 30분간 원심 분리하여 탈수시킨 후 105℃건조기에서 전건 시킨 후의 무게를 측정하였다.

대상 데이터

펄프는 화장지 제조업체에서 사용하고 있는 활엽수 표백 크라프트 펄프(HwBKP) H1, H2와 침엽수 표백 크라프트 펄프(SwBKP) S1, S2, 그리고 비목질계펄프(non-woody pulp)로는 bagasse 펄프를 사용하였다.

성능/효과

부드러움은 사람의 촉각에 의해 인식되는 성질로 심리적·물리적 상호관계의 복잡한 함수로 표시된다.⁴⁾ 부드러움은 크게 벌크 부드러움(bulk softness)과 표면 부드러움(surface softness)으로 나눌 수 있는데, 표면 부드러움은 손가락으로 인식되는 것이고 벌크 부드러움은 섬유의 유연성과 관련된 것으로 화장지를 구길 때에 인식되는 것이다.⁵⁾ 이러한 특성을 정량화하기 위해 상대습도와 부드러움 간의 상관관계,⁶⁾ tensional stiffness와 부드러움과의 상관관계, 인장강도나 벌크와 부드러움 사이의 높은 상관관계 등에 대한 많은 연구들이 진행되어 왔다.
그러나 침엽수와 대체 혼합하였을 경우 예상대로 열단장이 감소하였다. 내절도의 경우 활엽수 대체 혼합량을 늘릴수록 증가하는 경향을 보였지만 침엽수 대체 혼합량을 늘릴수록 감소하는 경향을 나타냈다.
Bagasse 섬유는 활엽수 섬유와 유사한 섬유장을 가지면서 침엽수 섬유와 유사한 섬유폭을 가지고 있음을 알 수 있었다. 또한 목재 펄프에 비해 목표 여수도까지 도달하는데 필요한 고해시간이 짧았고, 목재 펄프를 대체 혼합하였을 경우 또한 고해 시간이 단축되는 것을 알 수 있었다. 화장지에서 강도는 중요시 생각하지 않지만 최소한의 강도는 요구된다.
1은 침엽수, 활엽수 및 bagasse 표백 크라프트 펄프를 섬유의 결합 및 구조를 관찰하기 위해 수초지로 제조한 후 주사전자현미경으로 촬영한 사진이다. 침엽수는 활엽수보다 두껍고 긴 섬유들이 서로 엉켜 있는 것을 볼 수 있었고 활엽수 펄프는 침엽수보다 가늘고 긴 섬유들이 서로 엉켜 있는 것을 볼 수 있었다. 일반적으로 bagasse 펄프의 경우 면적이 넓고 짧은 섬유들은 유세포로서 면적은 넓지만 세포벽이 얇고, 가늘고 짧은 섬유들은 세포벽이 두꺼운 특징을 가지고 있는데⁷⁾가늘고 짧은 섬유들과 면적이 넓고 짧은 섬유들이 서로 엉켜 있는 것을 볼 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	비목질계 섬유를 이용하는 방안이 제시되어 온 이유는 무엇인가?	침엽수 및 활엽수 천연펄프를 전량 수입하여2) 사용 하는 화장지 제조업체에게 펄프 가격의 상승은 가장 큰 고민거리이다. 따라서 그 대책의 하나로 자원부족의 해소와 환경부하의 경감에 효과가 클 뿐만 아니라 원가 절감의 효과 등의 장점이 있기 때문에 비목질계 섬유를 이용하는 방안이 제시되어 왔다.3) 그러나 비목재 펄프는 불안정한 수급 문제와 강도저하 및 백색도 하락 등 여러 가지 문제를 가지고 있다.
	미세분 함량 측정 방법에서 200 mesh를 이용하는 방법과 Kajaani 측정기를 이용하는 방법의 차이는 무엇인가?	미세분 함량 측정 방법은 200 mesh를 이용하는 방법과 Kajaani 측정기를 이용하는 방법이 있다. 일반적으로 200 mesh를 이용하는 방법 보다 Kajaani 측정기를 이용할 경우 섬유의 개수를 세어서 측정하기 때문에 실제보다 미세분 함량이 비교적 높게 나오는 경향이 있다. 따라서 Table 2의 미세분 함량 수치가 약간 높게 나왔다.
	비목재 펄프의 문제점은 무엇인가?	따라서 그 대책의 하나로 자원부족의 해소와 환경부하의 경감에 효과가 클 뿐만 아니라 원가 절감의 효과 등의 장점이 있기 때문에 비목질계 섬유를 이용하는 방안이 제시되어 왔다.3) 그러나 비목재 펄프는 불안정한 수급 문제와 강도저하 및 백색도 하락 등 여러 가지 문제를 가지고 있다. 비록 비목재펄프가 과거에 몇 가지 문제가 있었고, 오늘날에도 여전히 문제를 지니고 있다 할지라도 최근 몇 년간 많이 개선되고 있어 제지원료로서 장기적인 전망이 밝은 편이다.

참고문헌 (7)

Andrew, F. K., Kenaf an alternate fiber for the pulp and paper industries in developing and developed countries, Tappi J. 75(10):141-145 (1992).
Koh, K. M., Nam, W. S., and Paik, K. H., Manufacture of high quality premium tissue from white ledger by bleaching, Blending with virgin pulp and the addition of softeners, Journal of Korea TAPPI 34(4):30-36 (2002).
Mudit, C., Use of nonwood plant fibers for pulp and paper industry in asia: potential in china, Master's thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, Virginia, USA, pp. 26-34 (1998).
Liu, J., and Hsieh, J., A novel method of understanding the softness of tissue paper, 1999 Papermakers Conference Proceedings, TAPPI Press, Atlanta, pp. 497-521.
Holimara, H., Evaluation of tissue paper softness. Tappi J. 63(2):97-99 (1980).
Lashof, T W., Note on the performance of the Handel-O-Meter as a physical test instrument for measuring the softness of paper. Tappi J. 43(5):175A-178A (1960).
Ilvessalo-Pfaffli, M.-S., Fiber Atlas, Timell, T. E. (ed.), Springer, New York, pp. 312-313 (1994).

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