선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서도 TMP 공정에서 적용되는 피치 제어 효과를 정량적으로 확인할 수 있는 방법을 적용하기 위하여 Sudan IV를 이용한 최적의 피치 염색 방법을 연구하고, 이를 통해 염색된 피치의 크기와 개수를 정량적으로 분석할 수 있는 방법을 개발하고자 하였다.
제안 방법
- 3-5에 나타내었다. TMP에 포함된 피치를 확인하기 위하여 실체현미경으로 35배와 45배의 배율로 피치를 촬영하였다. 각 염색 조건별로 피치는 바탕색과 구분되어 붉은 색 계통으로 염색된 것을 확인할 수 있고, 특히 Fig.
- TMP의 pitch 함량을 정량화하기 위하여 실험실용 사각수초지기를 이용하여 평량 40 g/m2의 수초지를 제작하였다.
- 1 참조). 각 조건별로 1차와 2차 리파이닝 후 해섬된 펄프는 실험실용 다이제스터를 이용하여 140℃에서 각각 10분간 증기처리를 실시하였다. 리파이닝이 끝난 펄프는 Valley beater를 이용하여 30분간 추가로 고해한 후 리젝트를제거를 위한 스크리닝 처리 후 표백 처리를 하였다.
- TMP의 pitch 함량 분석을 위한 시약을 Sudan IV 시약(Tokyo Chemical Industry)을 사용하였고, 수초지 염색을 위한 과정은 세 가지로 구분하여 Table 3에 정리하였다. 각각의 염색법에 따른 피치 정량 효과를 비교하였다. Stain I은 염색 시약의 제조와 염색 시간이 24 시간 이상 소요되고, Stain II와 Stain III은 염색 시약 제조와 염색 시간이 1시간 내로 마칠 수 있는 비교적 간단한 방법이다.
- 각 조건별로 1차와 2차 리파이닝 후 해섬된 펄프는 실험실용 다이제스터를 이용하여 140℃에서 각각 10분간 증기처리를 실시하였다. 리파이닝이 끝난 펄프는 Valley beater를 이용하여 30분간 추가로 고해한 후 리젝트를제거를 위한 스크리닝 처리 후 표백 처리를 하였다.
- 목재 칩의 전처리는 크게 세척, 함침, 그리고 증기 전 처리로 나누어 처리되었다. 소나무 칩의 표면에 묻은 오염물질과 목재 칩과 함께 들어온 이물질들을 제거하기 위하여 물로 직접 세척을 실시하였다.
- 세 가지 상이한 방법으로 염색한 TMP 피치에 대하여 개수, 면적을 측정하기 위하여 Fig. 6과 같이 화상분석을 실시하였다. 촬영된 화상을 통해 피치의 실제 면적을 측정하기 위해서는 피치 화상(Fig.
- 목재 칩의 전처리는 크게 세척, 함침, 그리고 증기 전 처리로 나누어 처리되었다. 소나무 칩의 표면에 묻은 오염물질과 목재 칩과 함께 들어온 이물질들을 제거하기 위하여 물로 직접 세척을 실시하였다. 세척이 완료된 칩은 약 40℃의 물에서 10분간 완전히 함침 시켜 목재 칩의 평균 함수율을 최대로 높인 후 증기 전처리하였다.
- 수단 IV 염료를 사용하여 TMP에서 검출되는 피치만을 선택적으로 염색한 후 피치 함량을 정량적 분석하였다. 이 때 세 가지 상이한 방법으로 피치를 염색한 후 피치와 TMP 섬유 사이에 차별화된 염색 정도를 비교하였고, 각 염색 조건별로 촬영된 화상들을 이용하여 각 염색 조건별 피치의 면적과 개수를 비교하였다.
- 염색된 시편을 이용하여 pitch의 개수와 면적을 측정하기 위하여 실체 현미경으로 15배의 이미지(총 면적 63.21 mm2 )를 얻은 후 Carl Zeiss사의 Axiovision Ver. 4.4 화상분석 프로그램을 사용하여 붉게 염색된 pitch의 비율과 총 면적을 측정하였다(Fig. 2 참조).
- 수단 IV 염료를 사용하여 TMP에서 검출되는 피치만을 선택적으로 염색한 후 피치 함량을 정량적 분석하였다. 이 때 세 가지 상이한 방법으로 피치를 염색한 후 피치와 TMP 섬유 사이에 차별화된 염색 정도를 비교하였고, 각 염색 조건별로 촬영된 화상들을 이용하여 각 염색 조건별 피치의 면적과 개수를 비교하였다. Stain II의 방법은 염색 시간이 짧은 장점이 있는 반면에 염색된 피치의 개수와 면적이 매우 적게 측정되었다.
- 증기 전처리 단계에서 고온에서 칩을 연화시키기 위해 액비 2:1(전건 목재 칩:물)로 실험실용 다이제스터(약 10 kgf/cm2)를 사용하여 100℃에서 10분간 예열 전처리를 실시하였다. 이 때 칩의 해섬 효과 향상을 목적으로 원료별로 Table 1의 조건으로 NaOH를 칩의 전건 중량 기준 1% 투입하였다.
- 세척이 완료된 칩은 약 40℃의 물에서 10분간 완전히 함침 시켜 목재 칩의 평균 함수율을 최대로 높인 후 증기 전처리하였다. 증기 전처리 단계에서 고온에서 칩을 연화시키기 위해 액비 2:1(전건 목재 칩:물)로 실험실용 다이제스터(약 10 kgf/cm2)를 사용하여 100℃에서 10분간 예열 전처리를 실시하였다. 이 때 칩의 해섬 효과 향상을 목적으로 원료별로 Table 1의 조건으로 NaOH를 칩의 전건 중량 기준 1% 투입하였다.
- 일정량의 TMP를 취하여 polyethylene bag에 넣은 후 총 농도가 10%가 되도록 한 후 Table 2의 조건으로 표백약품과 증류수를 투입하였다. 펄프와 표백액이 충분히 혼합되도록 손으로 주물러 표백액이 펄프에 잘 침지되도록 하였고, 2중 밀봉한 펄프는 70℃로 미리 데워진 항온수조에서 60분간 표백을 실시하였다. 표백이 진행되는 동안 표백 약품이 균일하게 혼합되도록 10분에 한번 씩 주물러 주었다.
- 피치 분석 단계에서 염색된 피치와 배경 사이의 구분을 명확하기 위하여 TMP를 표백하였다. TMP 표백에 사용된 약품으로는 Table 2와 같이 총 4종류를 사용하였다.
대상 데이터
- 공시재료는 TMP 제조용으로 국내 전주페이퍼(주)에서 사용하고 있는 국내산 소나무(Pinus densiflora) 칩을 사용하였다.
성능/효과
- 11은 표백 TMP에서 검출된 피치의 면적을 ×35와 ×45배에서 촬영한 화상으로 측정한 결과를 비교한 것이다. 35배의 경우 미표백 TMP에서 측정한 피치 면적과 마찬가지로 Stain I과 Stain III에서 매우 큰 면적을 나타내었고, 피치 수가 가장 적게 검출되었던 Stain II에서 가장 작은 피치 면적이 측정되어 피치 개수와 피치 면적 사이의 상관관계가 매우 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한 45배에서 촬영한 화상에서도 35배에서 촬영한 화상과 마찬가지로 Stain I과 Stain III에서 매우 큰 피치 면적을 나타내었고, Stain II에서는 가장 작은면적의 피치가 검출되었다.
- 중성 조건에서는 alum이 polyaluminum chloride로 대체될 수 있다.7) Alum은 계내 pH를 낮추기 때문에 탄산칼슘을 사용하는 조건에서는 이산화탄소의 발생과 같은 문제가 발생할 수 있기 때문에 신중을 기하여야 한다. 고착제로 사용되는 대부분의 약품은 양이온성 합성 고분자이다.
- Stain II의 방법은 염색 시간이 짧은 장점이 있는 반면에 염색된 피치의 개수와 면적이 매우 적게 측정되었다. Stain I과 Stain III의 방법은 피치와 주변 TMP 섬유와의 구분이 Stain II에 비하여 보다 더 명확히 됨으로써 보다 더 많은 피치 개수와 보다 더 큰 피치 면적이 얻어졌다. 결론적으로 피치 염색에 있어서는 Stain I과 Stain III가 가장 효과적이었고, 염색 시간과 염색 효과의 측면에서는 Stain III가 가장 효과적인 염색 방법인 것으로 확인되었다.
- 35배에서 촬영한 화상에서는 검출된 피치의 개수가 많을수록 큰 면적을 나타내는 것으로 측정되었지만 45배에서 촬영한 화상에서는 다소 상이한 결과가 얻어졌다. Stain I으로 촬영한 화상에서는 전체 면적에 대하여 가장 많은 피치 면적을 나타내고 있어 피치 개수와의 관련성이 높았지만 Stain III의 경우 피치 개수는 많이 검출되었지만 피치가 차지하는 면적은 Stain II로 염색된 경우보다 작게 측정되었다. 이는 검출된 피치는 많았지만 작은 피치들이 많이 검출된 경우로써 피치 개수와 피치 면적 사이의 상관관계가 없을 수 있음을 의미하는 것이다.
- TMP에 포함된 피치를 확인하기 위하여 실체현미경으로 35배와 45배의 배율로 피치를 촬영하였다. 각 염색 조건별로 피치는 바탕색과 구분되어 붉은 색 계통으로 염색된 것을 확인할 수 있고, 특히 Fig. 3의 Stain I과 Fig. 5의 Stain III는 Fig. 4의 Stain II와 달리 표백 유무에 관계없이 선택적 피치 염색으로 피치 식별이 매우 잘 이루어졌다. 반면에 Stain II의 방법으로 염색했을 경우 미표백펄프는 피치 염색이 선택적으로 제대로 이루어 졌지만 표백펄프는 염색된 피치의 수가 다른 두 염색법과 비교하여 매우 적은 것을 알 수 있다.
- Stain I과 Stain III의 방법은 피치와 주변 TMP 섬유와의 구분이 Stain II에 비하여 보다 더 명확히 됨으로써 보다 더 많은 피치 개수와 보다 더 큰 피치 면적이 얻어졌다. 결론적으로 피치 염색에 있어서는 Stain I과 Stain III가 가장 효과적이었고, 염색 시간과 염색 효과의 측면에서는 Stain III가 가장 효과적인 염색 방법인 것으로 확인되었다.
- 35배의 경우 미표백 TMP에서 측정한 피치 면적과 마찬가지로 Stain I과 Stain III에서 매우 큰 면적을 나타내었고, 피치 수가 가장 적게 검출되었던 Stain II에서 가장 작은 피치 면적이 측정되어 피치 개수와 피치 면적 사이의 상관관계가 매우 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한 45배에서 촬영한 화상에서도 35배에서 촬영한 화상과 마찬가지로 Stain I과 Stain III에서 매우 큰 피치 면적을 나타내었고, Stain II에서는 가장 작은면적의 피치가 검출되었다.
후속연구
- 피치 개수와 피치 면적 사이에는 매우 낮은 상관관계를 보이고 있기 때문에 피치 개수가 많다고 해서 큰 면적의 피치들이 다량 검출될 것으로 예상하는 것은 오류를 범할 수 있다. 따라서 피치 면적과 피치 개수를 별도로 분석함으로써 피치로 인한 품질 불량이나 공정상의 문제점을 예측 혹은 해결 가능할 수 있을 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.