In chlorine dioxide delignification and bleaching the formation of chlorate is undesirable because it does not react with lignin and is harmful to the environment. Chlorate is mainly formed from the in-situ generated hypochlorus acid which is also the main reason for AOX formation. In previous literature scavengers of hypochlorous acid such as sulfamic aicd, DMSO, and hydrogen peroxide have been added to bleaching stages to reduce AOX formation but less attention has been paid to chlorate reduction. This paper thus focuses on the reduction of chlorate content caused by the following additives, sulfamic acid, DMSO, hydrogen peroxide, and oxalic acid. The results show that only sulfamic acid and DMSO reduce chlorate formation under our chlorine dioxide prebleaching conditions. Results by UV spectroscopy and pH adjustment show that scavengers react with hypochlorous acid much faster than with chlorine. Hydrogen peroxide and oxalic acid react with HClO/$Cl_2$much slower than DMSO and sulfamic acid do. The reason for the ineffectiveness of hydrogen peroxide and oxalic acid is ascribed to their slow reaction rates with HClO compared to that of chlorate formation. The fact that only 30-35% of the chlorate can be reduced by sulfamic acid and DMSO when charged in same mole ratio to chlorine dioxide, suggested that the reaction rate of DMSO and sulfamic acid with hypochlorous aicd are of the same magnitude as that of chlorate formation.

우리나라의 제지산업은 천연펄프 자급능력이 20% 내외로서 낮은 실정이며 주원료의 7 70% 이상을 수입펄프와 고지에 의존하는 원료수급의 불균형이 심화된 상태이다 .. 1999년도 제지통계에 의하면 골판지 원지로 사용되는 라이너지와 골심지의 연간 생산량이 각각 169만 톤과 88만톤을 점유하여 국내 전체 지류생산량 887만톤의 약 29%를 점하고 있다. 이처럼 국내 제지산업에서 큰 비중을 차지하는 골판지 원지는 주로 국내에서 발생되는 고지를 원료 로 하여 생산되고 있어 환경친화적인 지류라 할 수 있다. 그러나, 국산 골판지 고지( Korean O Old Corrugated Container)의 경우 골판지 고지 이외에 각종 인쇄고지와 기타 산업용지가 혼합된 최하급지로서, 고지 재생 시 여러 가지 많은 제한요소를 지니고 있다. 국산 골판지 고지는 거듭된 재생처리로 인하여 미세분의 함량이 전체 지료의 절반에 달할 만큼 많으며, 아울러 섬유가 각질화됨에 따라 재생처리가 거듭될수록 그러한 미세분의 형성이 더욱 조장 되고 있다. 일반적으로 크기 75µm 이하의 무기질 및 단섬유를 일걷는 미세분은 골판지 원지 의 초지시 습지필의 탈수를 저해하여 생산성을 저하시키는 요인이 되어 왔다. 이러한 문제 를 해결하기 위해 선진국에서는 골판지 고지를 스크린 또는 클리너 둥으로 정선 처리하여 장단섬유를 분급한 다음, 장섬유분을 선택적으로 고해하여 종이의 강도를 향상시키는 기술 이 개발되어 적용돼 왔으나, 이러한 기술은 우리 나라와 같이 장섬유 보다 미세분 함량이 많은 저급의 골판지 고지를 주원료로 삼는 골판지 원지의 강도 개선에 큰 효과를 거둘 수 없는 기술이라고 판단된다. 이는 기존의 섬유 분급 처리는 고급 고지의 경우에는 효과적이 나 저급의 혼합고지를 100% 재활용하여 구성되는 국산 골판지의 생산 시에 적용하기에는 5 50-60%에 이르는 미세분이 포함되어 분리의 대상이 섬유장이 다른 펼프 섬유라기 보다는 미세섬유를 펄프섬유로부터 분리하는 것이 필요하기 때문이다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 기포의 수력학적 포집작용을 이용하여 고농도의 미세분을 선택적으로 분급시키는 부상부 유 분급처리방법을 적용하였다. 이 방법은 미세분의 농축을 위한 부가적인 처리가 필요치 않으며, 분급에 천공을 이용하지 않기 때문에 분급처리 시 천공의 plugging 문제가 발생되 지 않는다는 장점도 가지고 있다. 미세분 분급을 위한 최적의 부상부유 조건은 장섬유의 응 집을 촉진하면서 미세분은 그러한 응집체에 포함되지 않은 상태로 자유로이 부상하여 걷혀 지는 경우이다. 응집거동을 조절하기 위한 시도로서 부상부유 처리시 유량을 달리한 실험결 과에 의하면 유량이 낮을수록 장섬유 손실이 줄고 미세분이 선택적으로 포집되나 전체 부상 부유 리젝트의 양이 줄어드는 문제점이 있었다. 이에 본 실험에서는 장섬유의 응집에 영향 하는 또 다른 인자로서 지료의 농도를 증가시키면서, 미세분의 부상부유를 촉진시키도록 유 량을 증가시키는 조건으로 부상부유 처리에 의한 미세분 분급효율을 증가시키고자 하였다.

부유부상 공정은 현재 신문고지와 사무용 고지의 탈묵을 통한 신문용지 및 화장지 제조 에 널리 사용되고 있는 고지재활용을 위한 핵심공정이다. 하지만 이들 공정은 갈수록 열악 해지는 국내 고지원료의 품질변화에 따라서 잉크 및 토너의 분리효율이 저하되고 있어 생산 되는 탈묵 펄프의 품질저하, 리젝트 발생량의 증대, 폐수 처리공정의 부하 증가 등 다양한 문제점을 발생시키고 있어 이에 대한 대책의 수립이 시급히 요청되고 있다. 현재와 같이 다양한 형태의 잉크 및 인쇄방식으로 인쇄된 많은 종류의 재활용지가 원료 로 투입되고 있는 경우 탈묵공정의 효율 향상을 위해서는 부유부상 공정에 대한 좀 더 체계 적이고 논리적인 접근이 필요하다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 먼저 고지 재활용 공정 의 핵심 단위공정인 부유부상 공정에 관련된 복잡한 문제점을 단순화하여 고상 및 액상의 표면화학적 특성을 평가하고, 이에 따른 부유부상 공정의 효율을 분석하였다. 본 연구에서는 부유부상 공정을 기초과학적 측면에서 구명하기 위해 마이크로 크리스탈린 셀룰로오스(Microcrystalline cellulose: MCC)를 모델 물질로 사용하였고, 친수성 의 표면 특 성을 나타내는 MCC의 표면 특성을 바꾸기 위하여 AKD(alkyl ketene dimer)로 처리비율을 달리하여 사이징 처리하였다. 부유부상 실험에 사용된 MCC는 친수성을 띠는 것과 소수성 을 부여한 것을 구별하고 그 비율을 백색도를 통해 측정하기 위하여 자체적으로 친수성을 가지는 MCC는 세척 견뢰도가 높은 검은색 염료로 염색하였다. 준비된 친수성과 소수성 M MCC의 혼합비율 별로 패드를 작성하여 백색도를 측정함으로써 검량선을 작성하였다. 또한 부유부상 시간에 따른 제거효율을 알아보기 위하여 부유부상 시간별로 각각의 리젝트율과 수율올 측정하고, 리젝트 시료로부터 패드를 제조하여 백색도를 측정하였다. 실험 결과 소수성 MCC의 소수화 정도에 따라서 리젝트율이 증가하였으며, 이를 통해 표 면에 소수성을 띠는 입자는 소수성이 강할수록 부유부상공정에서 제거율이 증가한다는 것을 확인하였다. 부유부상 처리한 MCC로 패드를 제조한 뒤 백색도를 비교한 결과에서도 이를 확인하였다. 한편 리젝트로 함께 제거된 MCC 내에 존재하는 친수성 MCC의 양은 극히 미 세하였다. 또한 부유부상를 실시하는 초기에 상당량의 리젝트가 발생함을 확인하였는데, 이 는 전체 부유부상을 통해 제거되는 양의 45-68%였다. 한편 부유부상이 진행됨에 따라서 리젝트 양의 증가폭이 둔화되는 경향을 나타내었다. 이러한 경향은 MCC의 소수성이 강할 수록 더욱 뚜렷하게 나타났다. 이를 통해 계 내로부터 소수성인 물질이 급속하게 제거됨을 알 수 있었으며 필요 이상의 부유부상 처리는 잉크제거 효율을 높일 수는 있으나 소모되는 시간에 비하여 비효과적임을 알 수 있었다.

패선/구부림 가공은 백판지의 후가공의 일부분으로서 통상적으로 고평량인 백판지를 소비 자에게 맞는 형태로 가공하는 한 공정으로서 접는 공정을 용이하게 하기 위하여 종이 표면 에 패선을 넣어 구부려 접게 되는데 이때 구부리는 면의 표면적의 증가와 내부에서 외부로 향하는 Stress 에 의하여 종이의 표면층이 터지는 현상이 발생하기도 한다.이러한 터짐을 방지하면서 구부립 가공을 하기 위하여 백판지에 요구되는 특성은 여러 가지가 있으며 특히 고평량인 경우에는 종이가 구부러지면서 변형이 크게되는 만큼 외부로 밀리는 힘이 더욱크 게 작용하게 되고 이 힘을 충분히 수용할 수 있는 종이 자체의 강도가 펼요하게 되는데 본 연구에서는 다층판지의 원료특성과 판지특성등이 패션/구부림 가공적성과 연관성을 밝혀내 어 향후 연구방향의 기초를 삼고자 한다. 본 실험에서는 실험실적 결과와 실제 제품에서와의 차이를 최소화 하기 위하여 현장에서 생산되는 백판지를 사용하였으며 백판지의 각층을 구성하는 원료특성과의 상관관계까지 고 려하여 대전공장에서 생산되는 원료의 특성을 분석하고 같은 시간대의 제품과 비교펑가하는 방법을 취하였다. 각각의 원료 특성과 제품특성 (구부러짐 특성) . 공정조건등의 자료를 일정기간 취합하여 S Statisca 를 사용한 통계분석을 하였으며 1차 분석 결과 종이무성에 미치는 영향이 큰 수분 함량과 표면층의 원료구성 (Softwood 함량) 이 일차적으로 영향을 크게 미치며 종이 특성 으로는 CD 방향 터짐과 관련하여 MD 방향 인장, 내절, CD방향 강성등이 상관관계지수 0 0.7 이상으로 비교적 관계가 깊은 것으로 나타나며 인장과 신장율의 곱인 Toughness는 상 대적으로 낮아 터짐 지수로 활용하기는 어려울 것으로 판단되며 또한 신장율도 0.5 수준으 로 나타나며 패선구부러짐에 따른 층간구조변화에 따른 층간결합력이 영향이 있을 것으로 추측은 되었으나 분석결과 0.5 수준인 것으로 나타났다. 또한 CD 방향과 MD 방향의 터짐 성 상관관계도 0.5 이상인 것으로 나타나 섬유배향성도 패선/구부림 가공적성과 관련이 있 는 것으로 나타남으로서 패선/구부림 적성향상은 원료뿐만 아니라 초지공정조건에서도 향상 될 수 있는 것으로 나타났다. 향후 보다 세분화한 분석 및 도공층의 역할이 펼요할 것으로 판단되며 또한 지층구조분석 을 통한 Modeling 도 필요한 것으로 판단된다.

종이의 생산성을 향상 시키기 위한 방법에는 초지기의 광폭화오} 생산 속도의 증가 가 있다. 현재 초지기는 10m까지 생산 폭이 확대 되었고, 생산 속도에 있어서는 최 신 설비의 경우 2,OOOm/min로 설계 되고 있다. 따라서 생산 폭과 속도의 증가는 이 전의 소폭과 저속의 생산 셜비에서와 동일한 원료 배합과 생산 관리로는 최적의 생 산 효율을 달성하는데 문제점이 있다. 그러므로 현재 각국의 신규 제지 설비에 적 용되 고 있는 twin wire system역 시 생 산 속도의 증가를 극복하고 기 존의 fourdrinier s system 이 지니고 있는 문제점을 극복하기 위해 도입되었다. 두 가지의 생산 설비에서 제조된 종이의 가장 큰 차이점은 미세 입자들의 분포와 종이의 구조적 특성에 있다. 특히 fourdrinier system에서 미세 입자들의 분포는 횡단 면을 기준으로 볼 때 표면에서 와이어 면으로 진행됨에 따라 급격히 감소된다는 것 을 알 수 있다. 이러한 사실은 주지하는 바와 같이 초지 형성부에서 효과적인 탈수 를 달성하기 위해 부착되어 있는 여러가지 탈수 장치들의 영향으로 와이어 방향으 로만 급격한 탈수가 일어나기 때문이다. 그러나 twin wire system 2.! gap former어$\mid$ 있 어서 미세 섬유와 충전제가 횡단면상에서 분포하는 형태는 "U"자 형태로 상면과 하 면에서 가장 높은 미세분의 분포를 나타내고 줄간층에는 상대적으로 낮은 미세분이 분포하고 있을을 알수 있다. 따라서 종이의 중간층 미세분 분포의 감소는 섬유간 표면적의 감소를 의미하고 이로 인하여 결합력이 약해진다는 것을 알 수 있다. 특 히 도공 원지로 사용되었을 경우 heat off-set 인쇄시 블리스터와 같은 문제점을 일 으키기도 한다. 앞서 언급한 바와 같이 종이의 제조 설비에 따라 제조되는 종이의 구조적 특성이 변하게 되므로 동일한 도공 공정에 적용 되었을 경우 이들로부터 제 조된 도공지의 특성에도 영향을 미칠것으로 예측된다. 따라서 본 연구에서는 두 가지 초지기의 형태에서 제조된 원지가 도공 작업성과 도공지의 특성에 미치는 영향에 대해 고찰코자 하였다.대해 고찰코자 하였다.

도공지 제조 시 적절한 표면특성을 지닌 원지를 사용하는 것은 최종 도공지 품질향상은 물론 조업성 개선에도 필수적인 요소이다. 이러한 목적을 달성하기 위해 도공원지의 표면 사이징이 실시되고 있다. 도공원지의 표면 사이정 시 양성전분을 이용할 경우 서로 반대로 하전된 전분 과 섬유 사이에 발현되는 정전기적 인력에 의해서 표면 사이정 전분의 원지로의 전분 침투가 억제되어 도공원지의 불투명도, 광택도 인쇄적성 둥의 물성 향상을 꾀할 수 있다. 또 이러한 원지를 이용하여 도공을 할 경우 음전하를 띤 도공액 구성성분과 양전하를 띤 원지 표면의 정 전기적 작용에 의해 도공액의 부동화가 촉진될 수 있으므로 도공액의 표면 잔류성이 향상되 며, 도공층 공극 구조 개선에 따른 광학적인 성질의 개선도 기대할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 양성전분으로 표면 사이정 된 원지를 사용한 도공지와 기존의 산화전분을 이용하여 표면 사이정한 원지를 이용하여 제조된 도공지의 특성을 비교하였다. 또 양성전분에 의한 표면 사이징 효과를 보다 극대화하고 도공안료와 원지 표면과의 반응성을 증가시키기 위 해 양이온성 폴리머를 표면 사이정 시 첨가하여 표면 사이칭을 하는 방법을 평가하였다. 아울 러 양성전분과 도공안료와의 반응에 따라 도공층의 부동화가 촉진될 수 있다는 근거를 구명하 기 위해 레올로지적인 접근을 시도하였으며, 도공층의 공극 특성 관찰, 광산란 및 광홉수 계수 측정 등을 통해 양성전분으로 표면 사이정된 도공층의 구조적 특성을 분석하였다. 그 결과 산화전분에 비해 양성전분으로 표면 사이징한 원지의 경우 도공지의 불투명도가 높게 나타났다. 이는 양성전분으로 표면 사이정한 원지를 사용한 경우 도공층의 구조가 광 산란계수를 향상시킬 수 있도록 변화되었기 때문임을 확인하였다. 표면 사이징시 양이온성 폴리머를 첨가할 경우 불투명도 개선에 상당한 효과가 있었으며, 전분 대비 1% 이하의 첨 가량에서도 어느 정도의 개선이 가능하였다. 양성전분에 의한 도공액의 조기 부동화가 발현 된다는 것을 구명하기 위해서 도공액의 점탄성적 평가를 실시한 결과 산화전분에 비해 양성 전분 상에서 도공액의 storage modulus가 높고 critical strain point 역시 높은 값을 나타낸 다는 것을 확인하였다. 이는 양성전분과 도공액, 특히 클레이와의 정전기적 인력에 의한 반 응 결과로 생각된다. 양성전분을 이용한 도공원지의 표면 사이정 기술은 특히 평량이 낮은 도공지의 경우 수분 의 침투를 억제함으로써 도공공정에서의 지절을 감소시킬 뿐 아니라 불투명도 등 광학적 성질 을 개선시키고, 표면 커버리지를 향상시키는 효과를 나타낼 것으로 기대된다.

저급의 고지 원료를 두께 방향으로 고온 압착을 가하여 건조함으로써 전반적인 종이 물성 을 향상시키는 콘디벨트 건조 방식은 70년대 중반부터 80년대에 이르는 10여년에 걸친 개발 과정을 거쳤으며 90년대에 들어서 핀랜드의 Inkeroinen에 위치한 V alemt- Tarnpella의 연구 소에 최초의 파일로트 설비가 설치되었으며 그 후 1996년에는 핀랜드 ENSO사의 P Pank밟oski 판지공장에 설치됨으로써 세계 최초의 상업생산설비를 이루게 되었다. 기존의 실린더 건조 기술과 비교할 때 콘디벨트 건조방식은 건조속도를 약 5-15배 향상시킬 수 있 으며, 건조 에너지 절감에 큰 효과가 있을 뿐만 아니라 기존의 실린더 건조시 종이가 폭방 향으로 수축되 어 인장 stiffness와 압축 강도 동의 종이 물성 이 저 하되 는 반면 습윤상태 의 섬유를 120도씨이상에서 가열에 의해 리그닌을 연화시킴과 동시에 섬유의 유연성을 증가시켜 준다. 그리고 높은 압력을 가해줌으로써 섬유간의 결합 면적을 증가시키고 건조시 종이의 폭방향의 수축을 감소시켜 인장강도, 내부결합강도, 밀도, 표면평활성, 투기저항성 등 종이의 물성을 대폭 향상시켜주는 혁신적인 제지기술로 인정받고 있으며 국내의 경우 현재 1998년 부터 상업생산을 이루어짐으로써 그 공헌도는 매우 크다고 할 수 있다. 골판지의 주원료가 되는 국산 골판지 고지 (Korean old corrugated container, K KOCC)의 거듭된 재생처리로 인하여 미세분의 함량이 전체 지료의 절반 이상에 달할 뿐만 아니라, 섬유가 각질화와 단섬유화로 인하여 고온압착 건조처리 만으로는 골판지 고지로 생 산된 원지의 강도를 버진펄프로 생산된 원지가 가지는 강도에 준하는 강도로 향상시키는데 한계점을 가지게 된다. 유럽의 제지선진국들은 골판지 원지의 강도를 향상시키는 방편으로 표변에 전분 사이즈 프레스 처리를 도입하였으며 본 연구에서는 고온 압착 건조 처리 설비를 활용한 전분 표면처리의 가능성을 검토하고 골판지 원지의 강도를 향상시키기 위한 표면처리조건을 탐색하였다.

16세기부터 씌워진 과실봉지는 초기 병해충을 방지할 목적만으로 사용되었지만, 현재는 방균과 방충의 효과와 함께 자연현상의 최적화를 위한 차광성, 발수성, 투기성 및 투습성 등 을 조절하며 과실의 외관과 과중 및 당도에까지 영향을 미치는 바 과실봉지의 기능성 부여 를 위해서는 고도의 기술력이 요구되고 있다 하겠다. 실제 과실봉지를 적용하는 한 예로서 “배”를 들 수 있는데, 그 중 황금배는 흑반병, 각 종 병충해 및 동녹으로 인한 상품가치의 하락으로 현재 수요를 충족시키지 못하고 있는 실 정이다. 과피의 비정상적인 코르크화로 인해 발생하는 동녹은 과피의 물리적 할렬과 생리적 장해에 의해 발생하는 것으로 알려져 있다. 과실이 비대해짐에 따라 과피의 기공(과점)이 할 렬하면서 코르크화가 진행되는데 그 발생정도나 시기는 배의 품종에 따라 다르나 일반적으 로 코르크화는 기상조건, 특히 습도와 밀접한 관련이 있다. 황금배의 재배에 봉지를 적용하면 과피의 코르크화가 억제되는데 봉지 내의 대기 환경 이 외기보다 안정적으로 유지되고 직사광선이나 농약 및 마찰로부터 과실을 보호해 주기에 동녹이 어느 정도 방지될 수 있다. 만일 과실이 외부로부터 받는 자극을 적절히 조절하는 기능성 봉지가 제 역할을 다해줄 수 있다면 동녹을 방지하여 외관을 개선함은 물론, 배의 성장에 적합한 미시대기 조건을 제공함에 따라 보다 높은 당도를 지닌 대과의 재배가 가능 하다고 판단된다. 그러나 기존의 황금배봉지는 동녹의 정도를 완화시킬 뿐 완전히 방지할 수 없었으며, 봉지를 적용한 재배조건에서의 동녹 발생기구를 정확히 이해하지 못했었기에 효과적으로 봉지의 기능을 개선하는 것이 불가능하였다. 과실의 미려도는 과실의 맛과 함께 그 가치를 결정짓는 중요한 물성으로서 우리나라 황 금배 재배환경과 특성에 알맞은 배봉지의 제작이 선결될 때, 배 품질의 향상, 안정된 공급이 가능하게 될 것이며 아울러 농가의 수입증대와 수출 경쟁력 강화가 이루어질 수 있을 것으 로 판단된다. 이러한 측면에서 황금배 재배농가가 당면한 동녹발생의 문제점을 효과적으로 해결하고 아울러 기타 과실의 재배용 봉지의 기능성 부여를 위한 새로운 과실 봉지 처리 기 술의 개발이 절실히 요구되고 있다. 상기한 측면에서 본 연구에서는 과실봉지를 적용했을 때 봉지 내의 미시대기 조건이 봉 지의 특성에 따라 변화되는 양상을 파악하기 위해서 실험실적으로 field 조건을 모사하고 봉 지 내의 온도 및 습도를 측정 분석하였다. 아울러 봉지 종류간에 동녹발생 정도가 상이한 점에 예의 주시하여 다양한 봉지의 적용실험을 통해 최적의 과실봉지 조건을 탐색하였다.

Alkylketene dimer was known as a cellulose reactive or alkaline size because it does not require to fix to the fiber as do the traditional rosin sizes. A proposed sizing mechanism of AKD was the formation of P -ketoester bond between AKD and cellulose which provides the permanent attachment and the orientation of the hydrophobic alkylchains outward. However, some questions about the reaction had arisen and thus, the sizing mechanism of AKD has been a subject of controversy for several decades. The major concern of the controversy is that AKD is really reactive with cellulose or not in the papermaking conditions. In this study, reaction between AKD and pulp fiber was investigated, in order to find out whether AKD forms P-ketoester with pulp fiber during aging under no catalyzed neutral condition with obvious spectroscopic evidence. In addition, effect of aging treatment on the sizing development was studied. It has been disclosed that, in absence of water, AKD reacted with cellulose to form P -ketoester linkage under no catalyzed neutral condition, while, in presence of water, most of AKD was hydrolyzed to a dialkyl ketone or P -ketoacid. In addition, during the aging treatment of AKD-sized paper, its typical IR spectra bands gradually were reduced, completely disappeared after 6hr aging, and formed new absorption bands at 1707cm-' and shoulder peak at 1700cm-' which refer to the typical dialkylketone absorption bands. Therefore, the formation of P -ketoester between AKD and pulp fiber is impossible in the practical papermaking process. It could be suggested that the sizing development of AKD-sized paper is obtained by next two mechanism: 1) formation of a thin-layer of AKD on the fiber surface through melting and spreading of AKD emulsion particles by heat and 2) the hydrolysis of AKD to dialkyl ketone which has higher melting point, during drying and storage of AKD sized papers.

제지 공정의 효율적인 운영을 위해 공정변수를 확인하는 작업은 매우 중요하다. 탈수 특성 평가를 위하여 SR(Shopper- RegIer)과 CSF(Canadian Standard Freeness tester) 그리고 원형 수초지기 동의 비난류 상태의 자연탈수 특성 평가 장치와 동적 조건의 감압식 탈수성 분석기 퉁이 도입되어 있으나 제지 공정에 보다 더 근접한 탈수, 보류 특성을 평가 하기 위하여 특히 wet-end 첨가제들의 효능을 보다 정확히 분석할 수 있도록 난휴 발생과 감압 탈수 둥을 유도한 탈수 특성 평가 장치 개발의 필요성이 커지고 있다Il, 2) 이미 소개된 RDA-HSF

제지공정의 마지막 단계인 캘린더는 지필의 표면을 평활하게 하고 두께를 감소시켜 균일 하게 하는 역할을 한다. 하지만 캘린더링은 인장강도 둥의 강도적 성질과 불투명도 등 광학 적 성질을 저하시키는 공정이기도 하다. 따라서 캘린더령 공정에 의한 제품 품질의 저하를 극소화하기 위해서는 공정인자의 엄밀한 관리가 요청된다. 캘린더링의 주요 공정인자에는 온도와 압력, 닙 체류시간, 유입지의 함수율, 유입지의 온도 롤의 재질 등이 있다. 이 가운 데 특히 캘린더링 온도와 압력은 주요한 공정 인자이다. 따라서 이들 변수에 의한 캘린더링 공정의 변화를 정확하게 파악하는 것은 매우 중요하다. 캘린더링 공정의 속도와 관련된 닙 체류시간과 유입지의 함수율, 유입지의 온도, 롤의 재질 등은 실제 공정에서 변화시키기 어 려운 반면 온도와 압력은 조절이 비교적 용이한 특정도 지니고 있다. 캘린더링 전후의 종이의 물성 차이는 지필 내부로의 열 침투에 의한 열변형에 따라 크게 달라진다. 셀룰로오스는 유리전이온도 이상으로 가열되면 그 성질이 크게 변화하므로 캘린 더링 시의 온도가 유리전이온도보다 높거나 낮은 경우 캘린더링된 종이의 물성 차이가 크게 달라질 수 밖에 없다. 캘린더령은 비정상상태에서 진행되기 때문에 지펼의 내층보다는 표층 으로부터 순차적으로 열변형이 발생하는 공정이다. 그러므로 지필의 두께 방향으로의 열 침 투 현상의 해석을 통하여 캘린더링 시 유리전이온도가 어느 깊이까지 도달하는가를 파악하 는 것은 캘린더링 공정의 해석에 매우 중요하다. 캘린더링 공정에서 발생하는 열전달현상 해석 시 지필의 압축을 고려하지 않고 비압축성 물질로 가정하는 것은 캘린더링 공정 인자 중 압력에 의한 영향을 제대로 평가하지 못하는 한계를 지니게 된다. 따라서 본 연구에서는 지펼의 압축성을 고려하여 캘린더링 모델을 정립 하고, 이를 토대로 캘린더링 공정 조건에 따른 열 침투 현상을 해석코자 하였으며, 그 방법으 로 수치해석기법을 도입하였다. 또 실제 캘린더링 전후의 두께 변화를 측정하여 유리전이온도 의 도달 깊이와 비교하였다. 지필의 압축 정도는 롤의 직경과 닙 폭을 이용하여 MD 방향으 로 함수화하였으며, 열전달 계수로는 겉보기 값을 사용하였다. 이때 지펼은 균질한 것으로 가 정하였다. 함수율은 유리전이온도를 좌우하는 가장 큰 인자이나 본 연구에서는 항온항습처리 를 통해 유입지의 함수율을 고정시켰으며 캘린더링 시 함수율의 변이는 없다고 가정하였다. 그 결과 열침투깊이가 증가할수록 지필은 보다 변형되기 쉬운 상태가 되어 주어진 압력 조건에 대해 소성변형 정도가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 캘린더링 전후에 두께 변화를 측정하여 정량적으로 평가할 수 있었다. 수치해석기법을 통해 같은 압력 조건에서 온도가 증 가함에 따라 혹은 같은 온도 조건에서 압력이 증가함에 따라 지필 내의 유리전이온도의 침투 깊이가 증가함을 알 수 있었으며 이는 캘린더링 전후의 두께 변화의 측정 결과와 일치하였 다. 또 NRT가 증가함에 따라서도 유리전이온도 침투 깊이가 증가하였다.

침엽수 및 활엽수 표백화학펼프와 KOCC를 Hobart mixer로 고해전에 전처리를 실시하였다. 처리온도를 섭씨 4도, 20도,60도로 변화를 주었으며, 전처리후 고해를 실시하여 섬유의 변 화를 측정하였다 .. 4도와 20도에서의 처리는 같은 여수도하에서 섬유의 WRV 및 강도를 높 이는 효과가 있었지만 60도에서는 다소 전처리효과가 떨어졌다Hoba$\pi$ mIxer 와 비슷한 효과를 낼 수 있는 Kneader 및 Screw press 와 문헌적 수치로 비교해 볼 때, Hobart mixer 는 이들과 다른 독특한 효과를 보이고 있었다.

기존에 발표된 논문에서 섬유를 고해하기 전에 물리적 전처리를 함으로써 같은 여수도에서 섬유길이의 손상없이 섬유의 WRV 가 증가하는 사실을 발표한 바 있다. 이러한 Hobart m mixer를 이용한 섬유의 전처리가 과연 화학펄프섬유의 건조시 발생하는 각질화 ( (Homification)를 역전시킬 수 있는지를 본 연구에서 알아보았다. 현재까지의 실험결과 침 엽수 표백화학펄프의 경우 건조시 각질화가 많이 일어나지 않은 경우 (섭씨 80도의 저온에 서의 건조) 에는 거의 완벽한 각질화의 역전이 일어났지만 건조온도가 높아져서 심한 각질 화가 예상되는 경우 (섭씨 110도) 에는 물리적 전처리의 효과가 나타나지 않았다. 따라서 H Hobart mixer를 이용한 물리적 전처리는 각질화가 많이 진행되지 않은 경우에는 섬유의 불 리적 특성올 회복시킬 수 있는 수단이 될 수 있다고 판단되었다.

백판지, KL, 지관원지, 석고원지 등의 산업 용지 지종에 주로 ace 계통의 저급 고지가 원료 로 주로 사용되고 있다 .. ace 고지는 크게 원산지별로 약간씩 상이한 물성을 나타내고 있는데 각 원지 요구 특성도 각각 다양하다. 효율적인 ace 고지의 이용을 위해서는 ace 고지 자체의 외관 특성 및 물리적인 특성을 정확하게 파악하는 것이 중요하다. 그러므로 본 연구에서는 각 O ace 원료의 특성을 파악하여 각 원지 특성에 적합한 물성을 나타내기 위한 ace data를 얻고 자하였다. 미산 ace, 국산 ace, 일본 ace의 물성을 측정하였다. 실험 결과 열단장이 각각 2.94, 2. 3 35, 2,2km로 미산 ace가 가장 우수하였고, 국산과 일본 ace 는 비슷한 열단장을 나타내고 있다. 파열강도도 역시 미산 ace가 가장 우수하였고, 국산과 일본 ace 는 비슷한 강도를 나 타내고 있다. 내절도의 경우에도(1.0kgf 압력하) 미산, 국산과 일본산이 각각 124, 19, 18회 를 나타내고 있다. 해리성의 경우에는 국산과 일본산은 98.9%의 해리율로 유사한 특성을 나타내고 있으나, 미 국산의 경우에는 89.0-96.9%로 상당히 낮은 해리율을 나타내고 있는데 미국산 ace의 경우에 는 습윤시 강도 향상을 위하여 습윤지력중강제의 투입으로 인하여 섬유 해섬에 방해가 되기 때 문이다. 해리성 향상을 위하여 펄핑 방법, 시간, 약품 (가성소다, 해리촉진제 등), Kneader 처 리 둥을 시도하여 보았다. 펄핑 시간과 가성소다의 투입 영향이 가장 큰 효과를 나타내었다. 이물질함량은 국산 ace가 가장 많았고, 미산, 일본산 ace가 가장 적었다.

환경오염과 이상기후의 영향으로 인한 수자원의 고갈과 함께 국내의 경우 수자원 개발 계획 및 수요량을 감안할 때 향후 7 년 내에 물부족 현상을 겪을 것이라는 보고가 있 었으며, 환경부담을 줄이기 위해 폐수의 배출기준은 강화되고 있다. 이러한 상황에서 제조 특성상 타 업종에 비해 폐수 발생량이 높은 편인 국내의 제지산업은 여러 해전부터 이에 대 한 방안을 모색하여 왔다. 일반적으로 폐수 수질 관리와 청수 사용량의 절감을 위해 고가의 폐수 처리 장치를 설치하거나 폐수 재활용을 통해 공정을 극도로 폐쇄화하는 방안으로 연구 가 진행되어 왔다. 이 중 용수의 재활용이 가장 경제적인 방법이지만, 재활용이 지속될수록 각종 무기염과 콜로이드성 유기물질이 축적되어 각종 약품의 효능 저하, 탈수속도의 저하 및 생산 제품의 품질 악화 등의 문제를 유발한다고 알려져 있다. 이를 해결하고자 하는 노 력으로 펄프 원료에 따른 공정수 내 용해성 물질의 분석과 재활용 횟수에 따른 각종 SS와 D DS의 축적 정도에 대한 기초 연구가 수행되었으며, 고폐쇄화된 공정에서 성능을 발휘할 수 있는 첨가제의 개발과 적용 방법에 대한 연구도 수행된 바 있다.여러 지종 가운데 골판지 원지는 용수의 재활용률이 상당히 높은 지종이기 때문에 공정수의 재활용이 진행될수록 열악한 저급 원료로부터 각종의 다양한 물질이 용출 혹은 배 출되며, 이러한‘물질은 골판지 원지의 강도 발현에 더욱 악영향을 미칠 것으로 판단되었다. 미세분으로 구성된 SS의 경우 이미 많은 연구를 통해 특성이 파악되었기 때문에 본 연구에 서는 ss를 제외한 공정수를 두 가지로 크게 나누어 고려하였다. 즉, ss로 측정되지 않지만 닥도를 유발할 수 있는 미세 무기물질과, 용해성의 무기염, 첨가제 및 추출물 둥으로 이루어 진 용해성 성분으로 나누어 분석하였으며, 또한 각각이 초지 특성에 미치는 영향을 살펴보 고자 하였다.을 해석코자 하였으며, 그 방법으 로 수치해석기법을 도입하였다. 또 실제 캘린더링 전후의 두께 변화를 측정하여 유리전이온도 의 도달 깊이와 비교하였다. 지필의 압축 정도는 롤의 직경과 닙 폭을 이용하여 MD 방향으 로 함수화하였으며, 열전달 계수로는 겉보기 값을 사용하였다. 이때 지펼은 균질한 것으로 가 정하였다. 함수율은 유리전이온도를 좌우하는 가장 큰 인자이나 본 연구에서는 항온항습처리 를 통해 유입지의 함수율을 고정시켰으며 캘린더링 시 함수율의 변이는 없다고 가정하였다. 그 결과 열침투깊이가 증가할수록 지필은 보다 변형되기 쉬운 상태가 되어 주어진 압력 조건에 대해 소성변형 정도가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 캘린더링 전후에 두께 변화를 측정하여 정량적으로 평가할 수 있었다. 수치해석기법을 통해 같은 압력 조건에서 온도가 증 가함에 따라 혹은 같은 온도 조건에서 압력이 증가함에 따라 지필 내의 유리전이온도의 침투 깊이가 증가함을 알 수 있었으며 이는 캘린더링 전후의 두께 변화의 측정 결과와 일치하였 다. 또 NRT가 증가함에 따라서도 유리전이온도 침투 깊이가 증가하였다.합편에 비해 일부 우수한 양상을 보였지만 본 실험의 범위내에서는 통계적 정량적 차이를 제시할 수는 없었다. 향후 보다 광범위한 동물 실험이 필요할 것으로 사료된다.된다.하고도 완전교정술 도달 확률이 높은 치료전략이라는 사실을 입증하였으며 주대동맥폐동맥혈관부행지의 크기나 숫자가 단일화하기 쉬운 형태학적 특징을 지닌 경우에는 조기에 일단계완전교정술을 시행하여 양호한 결과를 얻을 수 있다는 사실을 발견하였다. 반면 본 환아군 중 단일화술을 먼저 시도한 군에서는 비록 단계적인 단일화를 시도한 군에서 단일화술과 관계된 수술사망율이 약간 낮기는 하였으나 완전교정술까지 완료될 가능성에는 차이가 없었다. 그러나 이 경우 보다 정련된 적응 환자의 선택을 통한 단일화 우선전략의 시도와 장기 추

국내의 백상지 공정은 공정에 투입되는 청수의 양을 줄이면서 동시에 폐수 배출 양을 감 소시키기 위해 많은 노력을 하고 있다. 공정으로 유입되는 청수의 양과 처리된 폐수의 양을 줄이기 위한 방법으로 PDFCpolydisk filter)를 도입하여 백수를 여과하여 showertf sealing 에 재사용하고 있으며 공정수 재활용에 따른 유기 물질과 무기물질의 계 내로의 축적을 방 지하기 위한 효과적인 폐수 처리방법을 모색하고 있다. 일반적으로 청수를 백수로 대체할 경우 공정 백수 내에 TDSCtotal dissolved solid), T TSSCtotal suspended solid), CODCchemical oxygen demand), 전기 전도도와 칼숨 경 도 등이 증가되며 음이온성 저해 물질Canionic trash)이 증가하여 보류 및 지력증강용 첨가제의 효율 을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 마모, 슬라엄, 펠트 막힘 등의 문제를 유발하게 된다고 알려져 있다. 청수를 백수로 대체함에 따라 생기는 이러한 문제를 해결하면서 효율적인 청수 절약 방안 을 세우기 위해서는 무엇보다도 문제를 유발하는 원인 물질의 축적 양을 예측하는 것이 중 요하다고 판단된다. 본 연구는 백상지 공정의 폐쇄화 수준이 높아짐에 따른 공정 백수 내의 유기물질의 축적 현상을 분석하는 것올 목적으로 하였다. 이를 위해 산화전분을 유기물질의 대표하는 물질로 설정하였다. 이는 백상파지와 함께 초지계 내로 유업되는 산화전분은 파지의 4%를 차지할 정도로 유입량이 많을 뿐만 아니라 음이온성을 띄고 있어서 지료에 홉착율이 낮고 양이온성 고분자의 효율을 저해하며 슬라임의 원인이 되기도 하는 물질이기 때문이다. 산화전분의 축적 현상을 분석하기 위하여 pilot 설비 상세 설계도를 참고하여 하루 생산량 이 16 T/D이고 백상파지만이 파지로 유입되는 백상지 생산 공정을 모델로하였으며, 산화전 분의 홉착과 용출 모델을 만들어 상용 시율레이터를 이용하여 시율레이션 프로그램을 작성 하였다. 시률레이션 프로그램에서는 장섬유 미세섬유, 충전제를 지료 구성 성분으로 설정하였고 O Orccotoma 등이 사용한 일과 보류도 모델을 응용하여 보류도 모델올 만들었다. 산화전분은 백상파지에 포함된 형태로만 초지계 내로 유입되며 백상파지가 해리되는 과정에서 완전히 백수에 용출되었다가 지료 구성 성분에 홉착되는 것으로 가정하였다. 지료 홉착된 산화전분 의 양은 용존 산화전분 총량에 비례하는 것으로 가정하였으며, 이 때 이 비례상수를 전분 홉착율이라 정의하였다. 시율레이션 결과, 공정 폐쇄화가 진행됨에 따라 백수 내의 산화 전분 농도는 증가하게 되 며, 폐쇄화 수준이 높아질수록 백수 내 전분 농도의 증가량은 더 높아졌다. 백수 내의 전분 농도의 증가량은 백상파지 첨가량이 증가할수록, 표면 사이징 양이 증가할수록 커졌다.

종이는 제조 후 시간의 경과에 따라 노화가 야기되기 시작하며 이에 수반되는 현상으로서 종이의 기계적 강도 손실 및 종이의 색 변화를 들 수 있다. 종이의 노화 현상은 주로 빛, 열, 대기 오염물질, 미생물, 곤충 및 화학약품 등의 외부 인자들에 의해 종이 내에서의 가수 분해 또는 산화작용을 발생시키며 이는 종이의 폭넓은 이용올 제한하는 중요한 원인이 되고 있다. 종이의 노화기작은 주로 산 가수분해 및 산화작용 그리고 가교결합 둥으로 해석되고 있다. 이는 종이의 주 구성요소인 셀룰로오스의 수산기가 반웅하여 카르보닐기를 형성하면 서 저분자화 되거나 산소에 의해 산화되면서 저분자화 되어 종이의 강도적 손실이 일어난다 고 보고되고 있으며 종이의 황색화(Yellowing) 현상은 주원인이 종이에 잔존하고 있는 리그 년이 빛과 열에 의해 반응하여 산화됨으로써 야기된다고 설명되고 있다. 즉, 열이나 자외선 및 가시광션의 조사로 인한 셀룰로오스 및 기타 종이 구성물의 산화에 의해 종이가 퇴색되 거나 강도가 저하되는 현상이 일어나게 된다. 특히 이러한 노화 거동은 상온의 경우에서는 펄프와 종이의 황색화가 천천히 일어나지만 옹도가 점차 올라갈수록 그 속도는 빨라진다. 종이가 노화되면서 일어나는 산화반용은 주로 대기 중의 산소와 접촉하기 쉬운 표변에서부 터 발생하기 쉽다. 열처리를 통해 표면에서의 산화 작용은 촉진되고 종이의 구성원소의 결 합에 화학적 변화가 야기된다. 이를 분석하기 위해서 모든 원소가 독특한 결합에너지를 가 지고 있다는 것에 착안 시료 표면에 특정 x-선 및 전자빔을 입사하여 방출하는 광전자의 에너지를 측정함으로써 시료 표면의 조성 및 화학적인 결합상태를 알 수 있는 ESCA ( (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)를 이용하였다 .. ESCA는 주로 표면 원소의 규 명 및 정량분석과 화학결합 상태의 정성, 정량 분석, 깊이에 따른 원소의 농도 분포 분석, 고분자화합물의 특성 조사, 표면 원소의 화학결합에 따른 전자상태 연구 둥에 활용되 고 있 다. 즉, 종이가 노화되면서 원소들 사이에 변화되는 결합을 이러한 에너지 분석에 의해 원소 정성분석 또는 정량분석을 하고자 하였으며, 이를 분석하여 열처리 시 종이 표면에서 일어 나는 변화를 구명하고자 하였다. 이에 따라 본 연구에서는 종이의 노화를 가속화시키는 빛, 대기오염물질, 및 기타 다른 인 자들은 배제하고 열 만을 가해 노화의 진행속도를 높인 후, 노화 진행 시 종이 표변에 일어 나는 산화작용 및 가수분해를 표면 분석 장치인 ESCA를 이용하여 종이의 주 구성원소인 탄소와 산소가 열처리 시 변하는 에너지를 측정하였다. 또한 카르복실기 정량과 종이의 pH 측정 및 X -ray Diffractometer를 이용하여 결정화도를 측정하였다. 본 연구의 결과, 시간의 경과에 따라서 탄소의 결합에너지는 분포가 C-H에서 COO-, 또는 C=O로 달라짐으로써 종 이가 산화되고 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 이 결합에너지 분포의 변화가 펄프의 종류 에 따라서 다르게 이동함으로써 제조된 시트의 표면 산화반응이 서로 다르게 일어나고 있음 을 알 수 있었으며, 이는 사용한 펄프의 화학 조성분의 차이에 기인한 것이라 사료된다.

한지의 제조에 있어서 부원료인 점질물은 초지시 매우 중요한 역할을 하는데 그 주된 역 할은 다음과 같다. 먼저 점질물은 섬유의 분산을 용이하게 하고 종이의 강도를 증가시키며, 양지와는 달리 박엽지의 제조가 편리하고, 종이의 경도를 증가시키며, 습지의 처리를 용이하 게 하며, 점성으로 인하여 섬유의 침전올 방지하고, 종이의 광택을 향상시키는 둥 매우 중요 한 역할을 한다. 그러나 한지 제조시 이러한 식물성 점제의 미묘한 작용은 현재 대다수의 한지 제조 공장에서 사용하고 있는 합성점제인 PAM이나 PEO 등의 합성 고분자 화합물에 서는 기대하기 어려운 작용이라 여겨진다. 이와 같은 사실에서 본 연구에서는 전통적인 천 연점질물인 황촉규근의 점질물과 합성점제인 PAM 및 우리 나라에서 전혀 사용되지 않고 있는 나무수국 내수피의 점질물을 이용하여 한지를 제조하고 이들 한지의 특성을 SEM 및 A AFM(Atomic Force Microscopy)를 이용하여 분석하였다. 먼저 각각의 점질물로 제조한 한지를 SEM으로 관찰한 결과 닥나무 인피섬유의 최외층에 투명막이 존재하는 사실을 발견할 수 있었다. 이러한 투명막은 닥나무나 뽕나무 인피섬유에 만 존재하고 삼지닥나무나 산닥나무 둥과 같은 기타 인피섬유에는 존재하지 않으므로 한지 의 원료 섬유의 식별에 매우 중요한 요소가 된다. 또한 이러한 투명막은 섬유간 결합을 증 대시켜 한지의 강도 발현에 기여한다고 사료된다. 천연점질물인 황촉규근과 나무수국 점 질물을 이용하여 제조한 한지를 SEM 및 SEM-EDXA를 이용하여 분석한 결과, 황촉규근 점질물로 제조한 한지에는 상당량의 전분입자가 폰재하고 있었으며 나무수국 점질물로 제 조한 한지에는 침상의 수산칼슐 결정이 상당량 존재하고 있는 사실을 발견하였다. 이러한 사실은 한지 제조시 사용된 점질물의 식별에 중요한 요소라 사료된다. 한지의 원료인 닥나무 인피펄프와 침엽수 미표백 크라프트 펄프를 AFM을 이용하여 분석 한 결과, 닥나무 인피펄프의 마이크로피브릴 폭은 5-10nm로 Sw-UKP의 마이크로피브릴 폭 lO-20nm보다 매우 가늘고, 치밀한 세포벽 구조를 하고 있었다. 닥나무 인피펄프의 이러 한 세포벽 구조 및 마이크로피브렬의 형태가 Sw-UKP보다 높은 섬유강도를 나타내는 원인 이라 사료된다. 각각의 점질물을 이용하여 제조한 한지의 섬유표면을 AFM을 이용하여 관 찰한 결과, 원료펄프의 표면관찰에서와는 달리 초지시 사용된 점질물이 섬유표면을 피복하 고 있어 명확한 형태의 마이크로피브렬을 관찰할 수 가 없었다. 따라서 점질물의 이러한 역 할이 한지의 강도 및 보존성 향상에 기여하리라 사료된다.