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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 조병욱
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 강원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수5
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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국내 제지산업의 가장 큰 특징은 종이의 원료 기반인 펄프를 대부분 수입에 의존하고 있다는 점이다. 이 때문에 종이의 원가는 국제 시장의 펄프 가격변동에 의해 상당한 영향을 받으며, 국내 제지산업의 국제경쟁력을 약화시키는 가장 큰 장애요인으로 작용하고 있다. 따라서 국내 제지산업은 펄프의 사용량을 감소시켜 원가를 저감시키기 위하여 많은 연구를 진행하고 있다.
펄프의 사용량을 감소시키기 위한 연구로는 펄프를 저가의 충전제로 대체하거나, 적은 양의 펄프를 사용하여 동일한 면적에서 종이의 두께를 높이는 방법 즉, 하이벌크지를 제조하는 방법 등이 진행되고 있다. 펄프를 충전제로 대체하여 종이 제조 시 사용되는 펄프의 양을 저감시키기 위해서 다음과 같은 연구가 진행 되어지고 있다. 충전제 투입시 응집체의 크기를 증가시켜 종이 내에 보류를 증가시키는 선응집 기술이나1-5), 고농도의 지료에 충전제의 일부를 첨가하여 증가시키는 방법6-8), 여러 고분자를 사용하여 충전제 표면을 개질시켜 충전제의 함량을 높이는 방법9-11), 양이온성 전하와 음이온성 전하를 띄는 고분자를 충전제 표면에 다층 도포시키는 layer-by-layer assembly(LbL) 흡착 기술12-14) 등의 연구가 진행되었다.
벌크를 증가시키기 위한 연구로 Nam 등(2007)은 화학펄프와 BCTMP로 제조한 수초지의 물성을 비교한 결과 벌크특성은 BCTMP가 우수하다고 보고하였다15). Gawk 등(2009) 과 Lee 등(2012)은 경질탄산칼슘과 같은 충전제를 전처리 후 첨가하여 벌크를 향상 시키고자 하였다16,17). Ikeda 등(2003)은 벌크향상제를 첨가한 하이벌크지를 개발하여 특허를 출원하였으며18,19), Lee 등(2011)은 벌크향상제를 첨가하여 섬유 간 결합을 억제시켜 벌크를 증가시키는 벌크향상 기작을 보고하였다20). 종이의 벌크특성에 영향을 미치는 인자로 Lee and Park (2005)은 섬유의 고유성질 보다는 고해 후 섬유의 팽윤성에 영향을 받는다고 하였으며21), Sausa 등(2011)은 초지 시 원료 펄프의 고해도, 고해조건, 지료특성과 공정조건의 shoe press 압력, press 조건 등을 보고하였다.22).
현재 국내 제지산업에서 충전제의 함량을 높여 펄프의 사용량을 저감시키는 연구는 많이 진행되어온 반면, 벌크를 증가시켜 펄프의 사용량을 저감시키는 연구는 미
비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 하이벌크지 제조를 위한 기초연구로 종이 구조 형성에 직접적으로 영향을 미치는 섬유의 팽윤 특성 조절에 의하여 벌크를 증가시킬 수 있는 방안을 연구하고자 하였다. 먼저 펄프가 가지고 있는 기본특성이 펄프의 팽윤 특성 및 종이 물성에 미치는 영향을 평가하여, 펄프 섬유의 특성이 종이의 벌크에 얼마만큼 영향을 미치는지에 대하여 연구하였다. 펄프 섬유의 팽윤특성에 영향을 미치는 인자들을 고해, 물과의 접촉시간, 미세섬유로 조절하여 펄프 섬유의 팽윤 특성을 조절할 수 있는 방안을 탐색하여 보았다. 펄프의 고해가 섬유의 팽윤 특성에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 판단하여, 미고해한 펄프의 종이의 벌크 및 미세구조에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다.
펄프의 사용량을 감소시키기 위한 연구로는 펄프를 저가의 충전제로 대체하거나, 적은 양의 펄프를 사용하여 동일한 면적에서 종이의 두께를 높이는 방법 즉, 하이벌크지를 제조하는 방법 등이 진행되고 있다. 펄프를 충전제로 대체하여 종이 제조 시 사용되는 펄프의 양을 저감시키기 위해서 다음과 같은 연구가 진행 되어지고 있다. 충전제 투입시 응집체의 크기를 증가시켜 종이 내에 보류를 증가시키는 선응집 기술이나1-5), 고농도의 지료에 충전제의 일부를 첨가하여 증가시키는 방법6-8), 여러 고분자를 사용하여 충전제 표면을 개질시켜 충전제의 함량을 높이는 방법9-11), 양이온성 전하와 음이온성 전하를 띄는 고분자를 충전제 표면에 다층 도포시키는 layer-by-layer assembly(LbL) 흡착 기술12-14) 등의 연구가 진행되었다.
벌크를 증가시키기 위한 연구로 Nam 등(2007)은 화학펄프와 BCTMP로 제조한 수초지의 물성을 비교한 결과 벌크특성은 BCTMP가 우수하다고 보고하였다15). Gawk 등(2009) 과 Lee 등(2012)은 경질탄산칼슘과 같은 충전제를 전처리 후 첨가하여 벌크를 향상 시키고자 하였다16,17). Ikeda 등(2003)은 벌크향상제를 첨가한 하이벌크지를 개발하여 특허를 출원하였으며18,19), Lee 등(2011)은 벌크향상제를 첨가하여 섬유 간 결합을 억제시켜 벌크를 증가시키는 벌크향상 기작을 보고하였다20). 종이의 벌크특성에 영향을 미치는 인자로 Lee and Park (2005)은 섬유의 고유성질 보다는 고해 후 섬유의 팽윤성에 영향을 받는다고 하였으며21), Sausa 등(2011)은 초지 시 원료 펄프의 고해도, 고해조건, 지료특성과 공정조건의 shoe press 압력, press 조건 등을 보고하였다.22).
현재 국내 제지산업에서 충전제의 함량을 높여 펄프의 사용량을 저감시키는 연구는 많이 진행되어온 반면, 벌크를 증가시켜 펄프의 사용량을 저감시키는 연구는 미
비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 하이벌크지 제조를 위한 기초연구로 종이 구조 형성에 직접적으로 영향을 미치는 섬유의 팽윤 특성 조절에 의하여 벌크를 증가시킬 수 있는 방안을 연구하고자 하였다. 먼저 펄프가 가지고 있는 기본특성이 펄프의 팽윤 특성 및 종이 물성에 미치는 영향을 평가하여, 펄프 섬유의 특성이 종이의 벌크에 얼마만큼 영향을 미치는지에 대하여 연구하였다. 펄프 섬유의 팽윤특성에 영향을 미치는 인자들을 고해, 물과의 접촉시간, 미세섬유로 조절하여 펄프 섬유의 팽윤 특성을 조절할 수 있는 방안을 탐색하여 보았다. 펄프의 고해가 섬유의 팽윤 특성에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 판단하여, 미고해한 펄프의 종이의 벌크 및 미세구조에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다.
목차
목 차Ⅰ. 총괄 서론 1Ⅱ. 연 구 사 3Ⅲ. 펄프의 종류가 벌크 및 종이 물성에 미치는 영향 71. 서 론 72. 재료 및 방법 71) 공시재료 72) 실험방법 8(1) 펄프 섬유의 특성 분석 8(2) 지료조성 및 수초지 제조 9(3) 종이 물성 분석 93. 결과 및 고찰 101) 펄프의 특성 분석 결과 102) 벌크에 미치는 영향 133) 불투명도에 미치는 영향 144) 강도적 성질에 미치는 영향 154. 결 론 17Ⅳ. 펄프섬유의 고해 및 자유팽윤이 섬유의 팽윤성 및 종이 구조에 미치는 영향 181. 서 론 182. 재료 및 방법 181) 공시재료 182) 실험방법 18(1) 고해 및 자유 팽윤에 의한 섬유의 팽윤성측정 19(2) 지료조성 및 수초지 제조 19(3) 종이물성 분석 193. 결과 및 고찰 201) 고해 및 자유팽윤이 섬유의 팽윤성에 미치는 영향 212) 고해 및 자유팽윤이 벌크에 미치는 영향 233) 고해 및 자유행윤이 불투명도에 미치는 영향 254) 고해 및 자유팽윤이 강도적 성질에 미치는 영향 274. 결 론 32Ⅴ. 미고해 펄프의 혼합이 벌크 및 종이물성에 미치는 영향 331. 서 론 332. 재료 및 방법 331) 공시재료 332) 실험방법 33(1) 실험조건 34(2) 지료조성 및 수초지 제조 34(3) 종이물성 분석 343. 결과 및 고찰 361) HwBKP, SwBKP 미고해 펄프의 혼합이 벌크에 미치는 영향 362) HwBKP, SwBKP 미고해 펄프의 혼합이 불투명도에 미치는 영향 373) HwBKP, SwBKP 미고해 펄프의 혼합이 강도적 성질에 미치는 영향 384) 벌크에 따른 강도특성 평가 394. 결 론 42Ⅵ. 총괄 결론 43
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