[논문]제지용 형광증백제의 전이현상에 대한 기초연구

이지영; 김철환; 성용주; 김은혜; 김재형; 박태웅

doi:10.7584/ktappi.2016.48.3.005

제지용 형광증백제의 전이현상에 대한 기초연구
Study on the Migration of Fluorescent Whitening Agents Used for Papermaking Process 원문보기

펄프 종이기술 = Journal of Korea TAPPI, v.48 no.3, 2016년, pp.5 - 13

이지영 (경상대학교 환경재료과학과) , 김철환 (경상대학교 환경재료과학과) , 성용주 (충남대학교 농업생명과학대학 환경소재공학과) , 김은혜 (경상대학교 임산공학과) , 김재형 (경상대학교 환경재료과학과) , 박태웅 (경상대학교 환경재료과학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This study investigated the effects of different factors on the migration of a fluorescent whitening agent (FWA) from paper treated with FWAs to non-fluorescent papers. FWA migration experiments were carried out in vertical and friction contacts between the papers dyed with FWAs and non-fluorescent papers. During the experiments, we identified the effects of the addition and types of FWAs, contact time, temperature, and relative humidity (RH) on FWA migration. The fluorescence indices of the non-fluorescent papers were measured before and after the migration experiments, and the Student's t test, a statistical tool, was utilized to compare results from different migration experiments. In vertical contact experiments, FWA migration to non-fluorescent paper was observed at $30^{\circ}C$ and 70% RH; this was attributed to the high moisture content of the paper. FWA migration did not occur significantly at $23^{\circ}C$ and 50% RH. In the friction contact experiments, FWA migrations were identified at both temperature conditions and RH percentages. The addition and types of FWAs did not increase the fluorescence index of non-fluorescent papers. Therefore, it was concluded that the moisture content of paper and the friction contact affected FWA migration from the papers containing internal and surface FWAs.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 다이타입과 테트라타입 형광증백제로 처리된 모델 종이를 실험실적으로 각각 제조하였고 이들 종이에서 무형광 종이로 형광증백제의 전이를 분석하였다. ;이를 위해 온도와 습도를 달리하여 종이를 조습처리 하였고 일정한 하중에 의한 수직압축 접촉과 반복적인 마찰에 의한 접촉에 따른 형광증백제의 전이 현상을 통계적으로 분석하고자 하였다.

제안 방법

본 연구에서는 내첨형광증백제와 표면사이징용 형광증백제로 각각 처리된 모델 종이를 실험실적으로 제조하였고 이들로부터 무형광 종이로의 전이 현상을 분석하였다. 이를 위해 전이현상이 일어나는 조건을 수직압축에 의한 접촉과 반복적인 마찰에 의한 접촉으로 구분하여 실험을 실시하였고 접촉시간, 종이의 조습처리 조건, 형광증백 제의 종류와 투입량의 영향을 파악하고자 하였다. 이를 위해 스튜어트 t검증을 실시하여 접촉실험 전후 측정된 무형광 종이의 형광지수 변화를 통계적으로 분석하였다.

대상 데이터

내첨 형광증백제는 다이타입이고 표면처리 형광증백제는 테트라타입이 었다. 내첨형광증백제를 함유하는 수초지를 제조하기 위해 활엽수표백크라프트펄프(HwBKP)와 침엽수표백크라프트펄프(SwBKP)를 사용하였다. 형광증백제 전이여부를 파악하기 위해 평량 95 g/m²의 종이를 H사로부터 분양받아 사용하였는데 이 지종은 식품용지로 사용되기 때문에 형광증백제를 전혀 포함하고 있지 않았다.
본 연구에서는 K사로부터 내첨 형광증백제와 표면처리 형광증백제 용액을 분양받아 사용하였다. 내첨 형광증백제는 다이타입이고 표면처리 형광증백제는 테트라타입이 었다.
본 연구에서는 형광증백제가 함유되어 있는 종이로부터 형광증백제가 외부로 전이되는 현상을 파악하기 위해서 H사에서 분양받은 무형광 종이를 전이 대상으로 사용하 였다. 형광증백제의 전이현상을 모사하기 위해 두 가지 실험방법을 설계하였는데 Fig.

데이터처리

형광증백제의 전이 여부를 정성적으로 분석하기 위해 전이 실험 전후 무형광 종이의 형광지수 변화를 분석하였고 측정값 변화의 유의성을 통계적으로 분석하기 위해 스튜어트 t검증(Student’s t test)을 실시하였다⁷⁾. 우선 전이실험 이전 무형광 종이의 형광지수 측정 횟수, 평균 값, 표준편차와 전이실험 이후 동일한 측정값을 Eq.

성능/효과

따라서 종이제품에 존재하는 제지용 형광증백제의 전이는 반복적인 마찰에 의해서 가장 많이 나타나게 되고 종이의 함수율이나 전이대상이 높은 수분을 함유하고 있을 때 수직이나 마찰 접촉이 일어나게 되면 형광증백제의 종류나 함유량에 관계없이 형광증백제의 전이가 나타나는 것으로 판단된다.
수직압축에 의한 접촉에서는 접촉시간과 형광증백제 종류 및 투입량의 영향은 낮게 나타났고 접촉시 외부 환경에 따른 종이의 함수율 변화가 형광증백제의 전이에 가장 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 반복적인 마찰에 의해서는 내첨처리와 표면사이징처리에 관계없이 형광증백제의 전이가 나타났고 형광증백제의 종류와 투입량에 따른 추가적은 형광증백제의 전이는 나타나지 않았다.
수직압축에 의한 접촉에서는 접촉시간과 형광증백제 종류 및 투입량의 영향은 낮게 나타났고 접촉시 외부 환경에 따른 종이의 함수율 변화가 형광증백제의 전이에 가장 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 반복적인 마찰에 의해서는 내첨처리와 표면사이징처리에 관계없이 형광증백제의 전이가 나타났고 형광증백제의 종류와 투입량에 따른 추가적은 형광증백제의 전이는 나타나지 않았다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	화장지와 식품포장지에서 빈번하게 형광물질이 검출되고 있는 이유는 무엇인가?	최근 국내 종이제품 중에서 화장지나 식품용 포장지와 관련하여 국내 주요 언론매체가 형광물질의 잔류에 대해 빈번하게 보도하고 있고 이에 대한 일반 시민들의 우려가 높다. 화장지나 식품용 포장지를 제조하는 국내 제지업체에서는 제지용 형광증백제를 절대 사용할 수 없지만 이들 제품의 원료로 사용되는 고백색 종이제품에는 형광증백 제가 잔류하고 있기 때문에 화장지와 식품포장지에서 빈번하게 형광물질이 검출되고 있다. 화장지와 식품용 포장지와 같이 사람의 피부와 직접적으로 접촉하는 종이제품에 잔류하는 형광물질을 완전히 차단하기 위해서는 고백색 인쇄용지뿐만 아니라 모든 종이제품에 형광증백제 사용을 억제하여야 하고 형광증백제가 포함되어 있는 종이 제품을 재활용하지 않아야 한다.
	제지산업에서 형광증백제가 사용되는 이유는?	제지산업에서 종이의 백감도와 백색도를 향상하기 위해 제지산업에서는 펄프슬러리나 종이 표면에 diamino-stilbene disulfuric acid 계열의 형광증백제가 사용된다1-3). 주로 술폰기가 두 개인 다이타입 형광증백제는 섬유와 친화성이 높기 때문에 원료조성단계에서 펄프슬 러리에 바로 투입된다4).
	내첨 형광 증백제가 펄프슬러리에 바로 투입되는 이유는 어떤 특성 떄문인가?	제지산업에서 종이의 백감도와 백색도를 향상하기 위해 제지산업에서는 펄프슬러리나 종이 표면에 diamino-stilbene disulfuric acid 계열의 형광증백제가 사용된다1-3). 주로 술폰기가 두 개인 다이타입 형광증백제는 섬유와 친화성이 높기 때문에 원료조성단계에서 펄프슬 러리에 바로 투입된다4). 술폰기가 4개인 테트라타입 형광증백제와 6개인 헥사타입 형광증백제는 표면사이징공 정과 피그먼트 코팅공정에서 각각 사용되는데 이들은 전분이나 폴리비닐알코올 등과 같은 캐리어 약품과 함께 사용된다5).

참고문헌 (7)

Holmberg, M., Dyes and fluorescent whitening agents in Papermaking Chemistry, Papermaking Science and Technology, Vol. 4, Ch. 14, TAPPI Press, Atlanta, pp. 304-320(1997).
Lee, H. L., Lee, B. J., Shin, D. S., Lim, K. P., Seo, Y. B., and Won, J. M., Dyes and fluorescent whitening agents, Paper Science, Ch. 14, Kwangil, Suwon, pp. 335-348(1996).
Roy, B. P., How do you remove/destroy/extinguishfluorescent materials indeinked pulp?, Prog. Pap. Recycling 4(1): 74-80(1994).
Weaver, H., Surface brightening of paper, Surface application of paper chemicals, Ch. 8, Blackie academic & Professional Press, pp. 156-174(1997).
Korea Meteorological Administration, http://www.kma.go.kr, 30 March(2016).
Lee, J. Y., Kim, C. H., Lee, H. J., and Gwak, H. J., Fundamental Study on the Quantitative Analysis of Fluorescent Whitening Agent used for Papermaking, Journal of Korea TAPPI 43(2): 9-15(2011).
Harris, C. D., Statistics, Exploring Chemical Analysis, Ch. 4, W. H., Freeman and Company, New York, pp. 54-71(1996).

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