열기계펄프가 배합된 종이의 강도개선을 위한 건조지력증강제 적용방안 :Application of Dry Strength Agent to Improve Strength of Thermomechanical Pulp Blended Paper

이철우

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이철우 (강원대학교, 강원대학교 대학원)

지도교수: 류정용

발행연도: 2019

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2019

열기계펄프가 배합된 종이의 강도개선을 위한 건조지력증강제 적용방안

이철우 제지공학과 2019.01 학위논문

2018

고수율 펄프가 배합된 종이의 건조지력증강제 적용방안 탐색

이철우 , 최지선 , 류정용 한국펄프·종이공학회 학술발표논문집 2018.10 학술대회자료

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국내 제지산업이 소모하는 대부분의 펄프는 해외로부터 수입되기에 국제 펄프가격은 종이의 제조원가에 지대한 영향을 주고 있다. 따라서 국제 펄프가격 변화에 능동적으로 대처하는 측면에서 활엽수 표백크라프트펄프(Hardwood Bleached Kraft Pulp, Hw-BKP)와 같은 수입펄프의 일정량을 국내에서 생산되는 열기계펄프(Thermo Mechanical Pulp, TMP)로 대체하는 노력이 요구된다. 하지만 국산 TMP는 섬유 간 결합력이 낮고 미세섬유 함량이 높아 Hw-BKP와 혼합하여 사용할 경우 종이의 강도가 저하되는 단점이 있다.
따라서 본 연구에서는 TMP가 배합된 종이의 강도개선을 목적으로 건조지력증강제를 사용할 때, 보다 효율적으로 적용하는 방안을 탐색하고자 하였다. 먼저 Hw-BKP의 고해처리와 TMP의 미세섬유 분급을 실시하고 각각의 펄프 종류별 전처리에 따른 건조지력증강제 적용 효능 분석을 실시하였다. 강도개선 효과는 수초지하여 분석하였다.
건조지력증강제의 적용에 따른 강도개선 효과는 TMP로 초지한 종이보다 Hw-BKP로 초지한 종이의 경우에 두드러지게 나타났다. 특히 Hw-BKP로 초지한 종이는 고해처리한 만큼 건조지력증강제 적용에 의한 강도개선의 폭이 증가하였다. 이는 섬유의 유연성이 향상될수록 섬유 간 결합력이 우수하고 이에 따라 건조지력증강제에 의한 강도개선 효과도 향상되기 때문으로 판단된다. TMP의 미세섬유를 제거한 경우 종이의 강도는 저하되었지만 건조지력증강제 적용에 의한 강도개선 효과는 상승한 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 건조지력증강제를 적용하여 열기계펄프가 배합된 종이의 강도를 효과적으로 개선하기 위해서는 강도개선 효과가 높은 Hw-BKP에만 건조지력증강제가 흡착되도록 해야 하며 TMP 미세섬유에는 흡착되지 않도록 해야 할 것으로 예상되었다.
전술한 내용을 확인하기 위해 건조지력증강제를 Hw-BKP 또는 TMP에 먼저 적용한 뒤 혼합한 지료와 이미 혼합된 전체펄프(mixed pulp)에 건조지력증강제를 적용한 지료로 각각 수초지하여 강도개선 효과를 분석하였다. 그리고 위의 방법에서 TMP 미세섬유를 제거한 조건을 더하여 건조지력증강제를 적용할 때 TMP의 미세섬유가 종이에 미치는 영향에 대하여 평가하였다.
건조지력증강제 적용에 따른 강도개선 효과는 Hw-BKP에 우선 적용하여 TMP와 혼합한 경우에 가장 뛰어난 것을 확인할 수 있었다. 그리고 TMP 미세섬유가 제거됨에 따라 강도개선 효과는 상승하였다. 따라서 Hw-BKP에 TMP가 배합된 종이의 강도를 건조지력증강제를 적용하여 향상시키고자 한다면 TMP의 미세섬유를 분급, 제거하여 섬유분만을 배합하고, 건조지력증강제를 Hw-BKP에만 선택적으로 적용하는 것이 바람직하다.

Most of the pulp used in the domestic paper industry is imported from overseas, so the cost of producing paper is greatly affected by the global pulp price. In order to actively prepare for such global pulp price changes, it is required to replace imported pulp such as hardwood bleached kraft pulp with domestic thermomechanical pulp. However, since domestic TMP has a poor bonding potential between fibers and have a excessive fines content the strength of paper is lowered, when Hw-BKP is mixed with TMP.
In order to improve the strength of TMP blended paper by using a dry strength agent, a more efficient application of the dry strength agent was. First, investigated the degree of beating of Hw-BKP and the fractionation of fines in TMP were considered refining. And the efficiency of the dry strength agent according to the pretreatment of each pulp type (Hw-BKP, TMP) was analyzed. The effect of dry strength agent on paper strength was analyzed by testing handsheets.
The strength improvement with application of dry strength agent was more effective for Hw-BKP than for TMP. The degree of improvement of the strength by the dry strength agent was further increased as the degree of beating increased in Hw-BKP. It is considered that the higher the flexibility of the fiber, the better the bonding strength between the fibers and the strength improvement effect by the dry strength agent is improved. When the TMP fines were fractionated, the strength of the paper was lowered, but the strength improvement efficiency was increased by the application of the dry strength agent. In order to effectively improve the strength of the thermomechanical pulp-blended paper by using the dry strength agent, it is expected that the dry strength agent should be adsorbed only to the Hw-BKP showing high strength improving efficiency and not adsorbed to the TMP fines.
In order to prove the foregoing, the strength improvement effect was analyzed with handsheets based on the mixed stock after adding dry strength agent in Hw-BKP or TMP and the stock adding dry strength agent in the already mixed pulp. And the effect of TMP fines to be adsorbed dry strength agent on the paper were also evaluated by adding to fines fractionated TMP.
It was confirmed that the strength improvement effect according to the application of the dry strength agent is the most excellent when mixed first with Hw-BKP. And the effect increased as the TMP fines were removed. Therefore, if we intend to improve the strength of paper containing TMP in Hw-BKP by adding a dry strength agent, it is preferable to mix only the fibers of TMP after fractionating fines, and to selectively apply the dry strength to Hw-BKP only.

#활엽수 표백 #크라프트펄프 #열기계펄프 #건조지력증강제 #미세섬유 #강도개선 효과

Ⅰ. 서 론 -----------------------------------------------------------1
Ⅱ. 연구사 -----------------------------------------------------------3
Ⅲ. 펄프 종류 및 전처리에 따른 건조지력증강제의 효능 분석 ---------------5
1. 재료 및 방법 -----------------------------------------------------5
1) 공시재료 -------------------------------------------------------5
(1) 펄프 --------------------------------------------------------5
(2) 약품 --------------------------------------------------------5
2) 실험방법 -------------------------------------------------------6
(1) 지료 조성 ----------------------------------------------------6
① 해리 ------------------------------------------------------6
② 고해 ------------------------------------------------------6
③ TMP 미세섬유 분급 -----------------------------------------6
(2) 수초지 제조 --------------------------------------------------7
① 건조지력증강제 적용 -----------------------------------------7
② 수초지 제조 ------------------------------------------------7
3) 수초지 물성 분석 ------------------------------------------------7
2. 결과 및 고찰 -----------------------------------------------------8
1) 벌크(Bulk) -----------------------------------------------------8
2) 지합(Formation) ------------------------------------------------10
3) 인장지수(Tensile index) ------------------------------------------11
4) 신장률(Strain) --------------------------------------------------13
5) TEA(Tensile Energy absorption) ----------------------------------15
6) 파열지수(Burst index) -------------------------------------------17
3. 결 론 ---------------------------------------------------------18
Ⅳ. 열기계펄프가 배합된 종이의 건조지력증강제 적용법 탐색 ---------------19
1. 재료 및 방법 ----------------------------------------------------19
1) 공시재료 ------------------------------------------------------19
(1) 펄프 -------------------------------------------------------19
(2) 약품 -------------------------------------------------------19
2) 실험방법 ------------------------------------------------------20
(1) 지료 조성 ---------------------------------------------------20
① 해리 -----------------------------------------------------20
② 고해 -----------------------------------------------------20
③ TMP 미세섬유 분급 ----------------------------------------20
(2) 수초지 제조 -------------------------------------------------21
① 건조지력증강제의 선택적 적용 및 지료조성 ---------------------21
② 수초지 제조 -----------------------------------------------21
3) 수초지 물성 분석 -----------------------------------------------22
2. 결과 및 고찰 ----------------------------------------------------23
1) 벌크(Bulk) ----------------------------------------------------23
2) 지합(Formation) -----------------------------------------------25
3) 인장지수(Tensile index) -----------------------------------------27
4) 신장률(Strain) -------------------------------------------------29
5) TEA(Tensile Energy absorption) ---------------------------------31
6) 파열지수(Burst index) ------------------------------------------33
3. 결 론 ---------------------------------------------------------35
Ⅵ. 총괄 결론 -------------------------------------------------------36
Ⅶ. 참고 문헌 -------------------------------------------------------37

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