초록 ▼

이 연구는 건식 초지 기술을 통해 전통적인 제지산업에서 유발되었던 환경 문제를 효과적으로 대처하는 방안을 강구하기 위하여 수행되었다. 이 연구는 건식 초지 기술의 실현화 가능성을 제시하기 위함이며, 이를 실현하기 위한 가장 중요한 핵심은 건식초지된 종이의 우수한 물성 확보와 공정 수립의 현실성 제고이다. 본 연구에서는 이의 두 가지 항목이 건식초지를 통해 가능함을 제시하였다. 1차년도에는 실험 결과를 통해 방법적인 측면에서 건식초지 기술 적용 가능성을 제시 하였고, 강도적인 측면에서는 기존 습식 공정에서 생산된 종이와 비교하여 73

이 연구는 건식 초지 기술을 통해 전통적인 제지산업에서 유발되었던 환경 문제를 효과적으로 대처하는 방안을 강구하기 위하여 수행되었다. 이 연구는 건식 초지 기술의 실현화 가능성을 제시하기 위함이며, 이를 실현하기 위한 가장 중요한 핵심은 건식초지된 종이의 우수한 물성 확보와 공정 수립의 현실성 제고이다. 본 연구에서는 이의 두 가지 항목이 건식초지를 통해 가능함을 제시하였다. 1차년도에는 실험 결과를 통해 방법적인 측면에서 건식초지 기술 적용 가능성을 제시 하였고, 강도적인 측면에서는 기존 습식 공정에서 생산된 종이와 비교하여 73%의 인장 강도와 125%의 벌크 결과를 얻을 수 있음을 입증하였다. 1차년도에서 제시되었던 기술 적용 가능성과 결과를 바탕으로 2차년도에는 열압축 공정의 효율화를 통해 11%의 강도 향상과 공정 시간 단축, 그리고 약품 적용을 통한 최대 64%의 강도 향상이 가능하다는 것을 확인하였다. 또, 자동화 설비가 구축된다는 가정 하에, 정전기 제어를 통한 지합 개선 및 공정시간 단축 그리고 가습 시간의 최적화를 구명하여 에너지 측면에서의 효율성을 향상 시키는 등 건식초지기술 실현 가능성에 더욱 접근하였다.

Abstract ▼

This study was conducted to develop and improve dry forming technology for paper industry. To achieve these purposes the behavior of dry-prepared fiber and characteristics of dry-formed papers were investigated in the first year of investigation. Formation optimization of dry-formed paper and streng

This study was conducted to develop and improve dry forming technology for paper industry. To achieve these purposes the behavior of dry-prepared fiber and characteristics of dry-formed papers were investigated in the first year of investigation. Formation optimization of dry-formed paper and strength improvement of dry formed papers were examined by employing physical and chemical treatment of dry fibers and dry formed sheets during the second year of investigation.
We devised a dry forming machine and a dry forming system for making dry formed papers. Also the flow behavior of dry-prepared fibers in several different ways including dry disintegrated fiber, solvent exchanged wet beaten fibers was examined. Properties of dry-formed papers influenced by the moisture content, pressing pressure and time, pressing temperature, etc. were evaluated and analyzed. Results showed that it was possible to obtain dry-formed papers which show 72% of tensile strength and 125% of bulk of wet-formed papers. Although dry-formed paper did give lower strength properties and formation compared with wet-formed papers, it showed better bulk property. Further investigation to improve the physical and formation properties of dry formed papers such as improved disintegration of fibers, humidification of dry formed paper pads, chemical spray onto the dry formed sheets, etc. were examined in the second year of investigation.

목차 Contents

• 표지...2
• Contents...16
• 목차...19
• List of figures...24
• List of Tables...34
• 제1장 연구개발과제의 개요...36
• 제2장 국내외에서 수행된 기초 연구 현황...37
• 제1절 초지기술에서 물의 절약노력...37
• 제2절 섬유 간 결합과 종이의 강도...38
• 제3절 건식 웹 형성...39
• 제4절 기체상태에서 이송모델...41
• 제5절 열 압착...42
• 제6절 정전기 제어...42
• 제3장 재료와 개발된 설비...43
• 제1절 재료...43
• 1. 섬유...43
• 2. 유기용매...43
• 3. 천연고분자...44
• 4. 합성고분자...44
• 제2절 개발된 설비(DFM, DFS)...44
• 제4장 실험방법...45
• 제1절 건식해리와 습식해리...45
• 1. 건식해리...45
• 2. 습식해리...45
• 제2절 건식초지기(DFM)의 개발과 분석...46
• 1. DFM의 분석...46
• 2. DFM의 개발...47
• 3. DFM의 건식초지공정...48
• 가. 평량...48
• 나. 프레스 전 섬유패드의 초기함수율 결정...49
• 다. 압착과 건조...49
• 4. 건조된 고해섬유 제조...50
• 5. 건식초지시스템(DFS)의 개발과 분석...51
• 가. DFS의 개발...51
• 나. DFS의 분석...52
• 6. DFS의 건식초지공정...53
• 가. 평량...53
• 나. Forming table의 움직임...54
• 다. 가습과 압착, 건조...54
• 7. 건식해리기시스탭(DDS)의 개발과 분석...54
• 가. DDS의 개발...54
• (1) 건식해리기...54
• (2) 섬유가습장치...55
• (3) 저온 수조...55
• 나. DDS의 분석...55
• (1) 건식해리기...55
• (2) 섬유가습장치...56
• 다. 개선된 건식 섬유 제조...58
• 제5장 연구개발 수행 내용 및 결과...59
• 제1절 건식해리와 습식해리의 비교...59
• 제2절 DFM의 개발...62
• 1. Disperser...64
• 2. Perforated screen...64
• 3. 압축공기...65
• 4. Forming zone...66
• 5. 가습장치...70
• 6. 압착된 섬유패드의 외형...73
• 제3절 DFM로 만들어진 종이의 초기함수율에 따른 물성...74
• 1. 압착 후 건식초지된 종이의 함수율...74
• 2. 초기함수율에 따른 종이의 물성...75
• 제4절 DFM로 만들어진 종이의 물성에 대한 압착조건의 영향...78
• 1. 압착 압력과 시간에 따른 건식초지 된 종이의 함수율...78
• 2. 압착 압력과 시간에 따른 종이의 물성...79
• 제5절 같은 건식해리 된 섬유를 원료로 하였을 때 DFM을 통해 건식초지 된 종이와 일반적 습식초지 된 종이의 비교...84
• 1. 압착공정 이후 함수율의 비교...85
• 2. 지합의 비교...87
• 3. 벌크와 불투명도의 비교...89
• 4. 인장강도와 광산란계수의 비교...93
• 제6절 DFM을 통해 건식초지 된 종이의 물성 향상 : 열 압축 적용...95
• 1. 열 압축 후 건식초지 된 종이의 물성...95
• 2. 상온압축과 열 압축 후 종이의 비교...96
• 제7절 DFM을 통해 건식초지 된 종이의 물성 향상 : 고해된 섬유의 적용...101
• 1. 건조된 고해섬유의 특성...101
• 2. 건조해리 된 섬유와 건조된 고해섬유로 만들어진 건식초지 된 종이의 비교...105
• 제8절 종이의 물성 향상을 위한 건식초지시스템(DFS) 개발...110
• 1. 연속적 supplier...112
• 2. Dispersers와 Controllable slots...113
• 3. 동적 forming table과 가습장치...114
• 4. Forming table에서 MD와 CD로의 섬유패드 형성의 평가...115
• 5. DPM과 DFS의 특성 비교...119
• 제9절 DFS를 통해 건식초지 된 종이의 물성 향상 : 지합 개선...120
• 1. DFM자 DFS로 만들어진 종이의 물성 비교...120
• 제10절 DFS를 통해 건식초지 된 종이의 물성 향상 : 개선된 열의 적용...123
• 1. 열적용에 따른 건조된 고해섬유의 WRV 비교...123
• 2. 열적용에 따른 종이의 물성 비교...124
• 제11절 DFS를 통해 건식초지 된 종이의 물성 향상 : 혼합 섬유의 적용...127
• 1. 건조해리 된 섬유와 건조된 고해섬유로부터 만들어진 열적용 된 종이의 비교...127
• 2. 건조해리 된 섬유, 건조된 고해섬유, 혼합섬유로 만들어진 열적용 종이의 비교...128
• 제12절 습식초지 된 수초지와 건식초지 된 종이의 비교...131
• 1. 건식초지 된 종이와 습식초지 된 종이의 SEM 이미지...132
• 2. 건식초지 된 종이와 습식초지 된 종이의 비교...138
• 제13절 개선된 건식 섬유 제조...145
• 1. 건식 해리 섬유 상태 비교...145
• 2. 최적의 건식 해리 조건 설정...151
• 가. 회전 속도에 따른 최적의 건식 해리 조건 설정...151
• (1) 수율...151
• (2) 평균 섬유장...152
• 나. 적정 펄프 투입량에 따른 최적의 건식 해리 조건 설정...155
• (1) 수율...155
• 다. 미해리 섬유의 재활용 여부 평가...158
• 제14절 정전기 제어를 통한 지합 개선...161
• 1. 조습 시간에 따른 정전기 변화...161
• 2. 섬유 상태에 따른 정전기 변화...163
• 3. 직접 가습을 통한 정전기 제어...164
• 가. 가습 조건 설정...164
• 나. 직접 가습에 의한 정전기 변화...166
• 다. 정전기 변화에 따른 지합 평가...168
• 제15절 물리적 인자의 최적화를 통한 강도의 개선...173
• 1. 압축 조건에 따른 물성 평가...173
• 2. 열 압축 시간 변화에 따른 물성 평가...177
• 3. Forming 후 열 가습시간의 조건에 따른 물성 변화...181
• 제16절 화학적 처리를 통한 강도 개선...186
• 1. 투입 방법에 대한 고찰...186
• 2. 분사에 대한 기본적인 이론...187
• 3. 분사 방법을 통한 약품 적용 가능성 여부 평가...187
• 가. 분사 조건 설정...187
• 나. 분사 조건에 따른 외관 평가...190
• 다. 분사 조건에 따른 광학적 평가...192
• 4. 합성 고분자의 적용 : PAM (Poly Acrylamide)...194
• 가. 투입량 설정...194
• 나. 압축 조건에 따른 인장강도 변화 : PAM (Poly Acrylamide)...197
• 5. 천연 고분자의 적용 : Oxidized Starch...200
• 가. 전분 호화액의 분사 조건 설정 : Oxidized Starch...200
• 나. 투입량에 따른 건식초지의 인장강도 변화 : Oxidized Starch...203
• 다. 압축 조건에 따른 인장강도 변화 : Oxidized Starch...204
• 6. 천연 고분자의 적용 : 층간 결합용 Cationic starch...208
• 가. 전분 호화액의 분사 조건 설정 : 층간 결합용 Cationic starch...208
• 나. 건식초지 종이의 인장강도 변화 : 층간 결합용 Cationic starch...211
• 다. 압축 조건에 따른 인장강도 변화 : 층간 결합용 Cationic starch...212
• 제17절 건식초지 실현 방안...217
• 1. 건식 해리 기술의 업그레이드를 통한 기술 실현 방안...218
• 가. 건식 초지 기술의 실현을 위한 건식 해리 섬유 조성 공정 개발...218
• (1) 대용량 해리기와 저용량 해리기...218
• (2) 열풍 분산...219
• (3) 진동 스크린...219
• (4) 바람에 의한 분산...219
• (5) 초음파 가습기...219
• 나. 건식 초지 기술의 실현을 위한 포머의 개발...220
• 다. 건식 초지 기술의 실현을 위한 초지 공정 개발...222
• (1) 지필 형성 단계...222
• (2) 강도 발현 단계...223
• (3) 건조 단계...223
• 제6장 결론...224
• 제1절 기계적 산물...225
• 제2절 건식초지된 종이의 물성...225
• 제3절 건식초지된 종이의 물성 향상...226
• 제4절 일반적인 수초지와 건식초지된 종이의 비교...226
• 제5절 개선된 건식 섬유 생성...227
• 제6절 정전기 제어를 통한 지합 개선...227
• 제7절 물리적 인자 최적화를 통한 물성 향상...228
• 제8절 첨가제 이용을 통한 강도 향상...229
• 제9절 건식초지 기술의 실현 가능성...230
• 제7장 목표달성도 및 관련분야에 대한 기여도...231
• 제1절 목표달성도...231
• 제2절 관련 분야에 대한 기여도...232
• 제3절 기대효과...232
• 제4절 성과 활용성 제고를 위한 의견...232
• 제8장 연구개발 결과의 활용계획 및 연구개발과정에서 수집한 해외 과학 기술 정보...233
• 제1절 연구개발 결과의 활용 계획...233
• 제2절 연구 개발 과정에서 수집한 해외과학기술 정보...233
• 참고문헌...235
• 환경기술개발사업 최종보고서.초록...237
• 제출문...238
• 보고서 초록...239
• 요약문...240
• Summary...242
• 별첨...244