[논문]화섬용 지관의 강도향상에 관한 연구

이명훈; 김재능; 김종경

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이명훈 (한국포장시스템연구소) , 김재능 (연세대학교 패키징학과) , 김종경 (용인송담대학 제지패키징시스템과)

Paper tube industry for synthetic fiber packaging has approximately 200 billion won of market size in Korea, while any significant research has not done yet about physical characteristics of paper tubes. This study was conducted to find out a adequate structure of paper tubes by changing compositions of paperboards, size of tubes, and makers. Parallel compression strength was not only rely on compositions of paperboards, but also largely impacted by structural design of paper tubes.

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문제 정의

Table 3은 생산된 지관 원지의 링크러이 시장이 형성되어 있으나 전반적인 연구가 거의 없는 실정이다. 이 연구는 지관원지배합에 따른 화섬용 지관의 강도변화를 측정 하고 적정강도를 가진 지관설계를 위해 이루어졌다. 지관은 실로 감았을 때 강한 압축 하중을 받기 때문에 수평압축강도가 중요한 요소가 된다.

제안 방법

단위면적(cn?)에 작용하는 하중(kg)으로서 KS M 7017에 따라 측정(DY Precisions, Co., Korea)한 후 비파열강도(*cktfg/g) 를 환산하여 비* 교하였다.
평량은 원지 면적 12의 무게(g)를 수치단위로 나타낸 것(g/nf)으로 KS M 7013에 의해 정밀저울로 소수점 3자리까지 측정하였다. 밀도는 층간결합도를 쉽게 측정하기 어 렵고 지관의 균일성 유지에 중요한 요소이므로 원지의 두께를 mm 단위로 측정(L&W, Sweden)한 후 평량을 나누어 계산하였다.
Fig 2은 지관 원지의 가격대비 원지의 비압축강도 및 비파열강도를 비교한 것이다. 비압축강도 계산시 링크러쉬 치는 폭방향(Cross Direction)을 기준으로 삼았다. S-C Factor의 경우 CB-CA400이 가장 높았고 B-C Factor의 경우 CB-B400이 가장 높았 다.
제작된 지관은 비압축강도를 측정하고 임의로 S-C Factor(Strength-Cost Factor)와 B-C Factor(Burst-Cost Factor)를 설정하였다. 이는 각각 비압축강도 ÷원지가격, 비파 열강도증원지가격을 의미하며 수치가 높을수록 상대적으로 유리하다.
지관은 주어진 원지를 배합하여 Table 1과 같이 샘플을 제작, 3차에 걸친 지관 강도 시험으로 동일두께에서 지관의 길이 및 지름을 변경하면서 CD 및 MD 링크러쉬치의 합과 지관의 압축강도를 비교하였다.

대상 데이터

제조업체는 현재 국내 지관원지의 80% 이상을 생산하고 있는 Y제지를 비롯하여 비교적 품질이 일정하다고 판단되는 2개사.(C제지, H특수지)의 14종의 원지를 롤상태의 시트로부터 채취하였다. 시험재료는 KS M 7011에 의하여 실험상 결점이 없는 부위를 30cm X 30cm 크기로 10매씩 수거하여 사용하였다9 이들 원지를 사용하여 구미와 울 산지역 지관업체 8개를 대상으로 화섬용으로 가장 많이 쓰이는 총 6 규격의 지관을 제 작하였다.
(C제지, H특수지)의 14종의 원지를 롤상태의 시트로부터 채취하였다. 시험재료는 KS M 7011에 의하여 실험상 결점이 없는 부위를 30cm X 30cm 크기로 10매씩 수거하여 사용하였다9 이들 원지를 사용하여 구미와 울 산지역 지관업체 8개를 대상으로 화섬용으로 가장 많이 쓰이는 총 6 규격의 지관을 제 작하였다.
제조업체는 현재 국내 지관원지의 80% 이상을 생산하고 있는 Y제지를 비롯하여 비교적 품질이 일정하다고 판단되는 2개사.(C제지, H특수지)의 14종의 원지를 롤상태의 시트로부터 채취하였다.

이론/모형

무작위추출법에 의해 선정된 재료는 KS M 7012에 의해 72시간 동안 표준조건하 (20+2℃, 65±2%RH)에서 전처리하였다.(2)
압축강도는 판지의 압축강도 시험방법(KS M 7051)에 따라 각 시료 당 10매씩 링크 러쉬 강도를 압축강도시험기(Adamel Rheology, France)로 측정하여 비교분석하였다?) 원지의 비(比)압축강도는 아래의 식을 이용하여 계산하였다.
평량은 원지 면적 12의 무게(g)를 수치단위로 나타낸 것(g/nf)으로 KS M 7013에 의해 정밀저울로 소수점 3자리까지 측정하였다. 밀도는 층간결합도를 쉽게 측정하기 어 렵고 지관의 균일성 유지에 중요한 요소이므로 원지의 두께를 mm 단위로 측정(L&W, Sweden)한 후 평량을 나누어 계산하였다.

성능/효과

S-C Factor의 경우 CB-CA400이 가장 높았고 B-C Factor의 경우 CB-B400이 가장 높았 다. 종합적으로 CB-CA400이 품질대비 경제성이 가장 좋은 것으로 판단된다.
한편 이러한 결론은 원지의 가격동향에 따라 다소간의 차이는 발생할 수 있으므로 국제 펄프가격 및 고지의 가격동향과 국내 원지의 가격동향에 맞추어 원지를 선택하는 것이 가장 바람직할 것으로 판단된다.

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