Journal of Korea TAPPI Vol. 47. No. 6, 2015, 154-163p ISSN (Print): 0253-3200 Printed in Korea http://dx.doi.org/10.7584/ktappi.2015.47.6.154 친환경고강도인견사용종이제조 황성준 김형진 배백현 1 접수일 (2015 년 11 월 27 일 ), 수정일 (2015 년 12 월 16 일 ), 채택일 (2015 년 12 월 18 일 ) Preparation of Eco-friendly and High Strength Paper for Viscose Rayon Yarn Sung-Jun Hwang, Hyoung-Jin Kim and Paek-Hyun Bae 1 Received November 27, 2015; Received in revised form December 16, 2015; Accepted December 18, 2015 ABSTRACT Because of acute or chronic intoxication by carbon disulfide, viscose rayon industry is strictly subjected to environment regulatory approval. Recently, non-wood fibers are frequently considered as a raw materials for the manufacture of specialty paper for the higher physical strength and functionality. Among the non-wood fibers, hemp bast fiber is one of the most widely used materials in viscose rayon yarn industries. In this study, the handsheet for manufacturing the viscose rayon yarn was prepared with wood pulp fibers and hemp bast fibers. The proper mixing ratio of wood fibers and hemp bast fibers with dry-strength agent and nano-celluloses was analysed in terms of physical and mechanical strength of sheet for viscose rayon yarn. The papermaking conditions for high mechanical strength of sheet were obtained by mixing the SwBKP and HwBKP fibers with freeness level of 200 ml CSF. The dual polymer system by controlling the addition ratio of PVAm and anionic PAM was also important. The addition of nano-cellulose into wet-end furnishes increased the physical strength of sheet, and improved the paper structure for the production of viscose rayon yarn. Keywords: Hemp, viscose rayon yarn, non-wood fibers, PVAm, A-PAM, nanocellulose 국민대학교삼림과학대학임산생명공학과 (Department of Forest Products & Biotechnology, College of Forest Science, Kookmin University, Seoul, 02707, Korea) 1 우백인견코리아 (#411-9, Daechon-ri, Bonghyeon-myeon, Yeongju-si, Gyeongsangbuk-do, Korea) 교신저자 (Corresponding Author): E-mail: hyjikim@kookmin.ac.kr 154 펄프 종이기술 47(6) 2015
황성준 김형진 배백현 1. 서론 이황화탄소는독성이매우강한화학물질로서 1851년성냥제조업에서인에대한용제로처음사용되었으며, 국내에서는 1966년이전에고무공업이나화학공업에소량수입되어사용되다가인견사제조공장의준공에따라이황화탄소의사용량이급증하게되었다. 인견사란인조 ( 人造 ) 견사 ( 絹絲 ) 로서셀룰로오스계재생섬유로분류되며비스코스레이온 (viscose rayon) 이라고도한다. 인견사제조에사용되는이황화탄소는습식방사법에의한인견사제조시에발생되며건강에유해한영향을줄정도의양이방출된다. 일본에서는 1916년인견사제조업이처음시작되었고 1938년 Tokhuhara 1) 에의해이황화탄소중독이처음보고된바있으며, 우리나라에서는 1962 년인견사제조업이시작되었으며 1989년 Kim등 2) 에의해이황화탄소중독이처음보고된바있다. 국내의중독사례보고에따르면 1987년 3월부터 1988년 9월까지인견사제조업체에근무했던환자 8명을대상으로검사를실시하여이황화탄소에의한기관별영향을분석한결과대부분중추신경, 말초신경및눈에서공통적인소견을보였고이외신장, 지질대사이상, 빈혈, 고혈압, 당뇨병등의소견을나타냈다. 3) 천연셀룰로오스를원료로제조되는인견사는인조섬유와달리흡습성이우수하여통풍이우수하며피부와의정전기발생량이적고표면이매끄러워착용시안락감을준다. 4) 이러한장점을이용해기존의습식방사법으로생산되던인견사와다른건습식방사법으로제조하는텐셀 (tencel) 이개발 5) 되었으며, 국내에서도기존의인견사제조과정에서초지공정인증해, 해리, 고해, 초지, 건조공정을도입하여제조된박막의종이를슬리팅한후꼬임수를조절하여인견사를제조하기도하였다. 6) 또한인견사제조용펄프원료로서목재펄프외에도인장강도및신장율을개선하기위하여대마섬유를검토하기도하였다. 대마는 60-90일정도생장하면수확이가능하고리그닌함유량이적으며수율이높다. 특히섬유장이길고강도가우수하며우리나라의기후, 토양, 강수량등대마의생육조건이적합하다. 또한향균성이뛰어나며면보다질기고통풍성이우수하여오랫동안우리민족에게는일상적인의복재료로서민족의전통문화가스며있는상징이기도하다. 그러나아직까지전통방식에의해생산되는대마섬 유즉삼베는높은인건비와낮은생산량으로인해가격경쟁력이취약하며중국이나동남아시아로부터대량수입이이루어지고있는실정이다. 7,8) 또한대마섬유는세포벽이두껍기때문에섬유의유연성이낮아섬유간결합력이약해시트화시강도적성질이낮은특성을지닌다. 이러한단점을보완하기위한방법으로 Lee 등 9) 은대마인피섬유와목재 kraft 펄프를혼합하여강도적특성을요구하는보존지와 drip mat지, 외적응력에대한저항및외부충격으로부터포장물을보호하는포장재에관한연구결과를보고한바있다. 또한 Choi 등 10) 은목질계크라프트펄프의혼합비율에따라시멘트복합체의취성을보강하고인장강도, 휨강성, 인성향상및동결융해저항성개선등고성능복합소재로서의응용에대한결과를보고하였다. 또한마이크로단위의목질계셀룰로오스섬유를기계적, 화학적처리를통해나노단위로개질시킨나노셀룰로오스 (nanocellulose) 를제조하여복합필름, 의료용첨단신소재, 강화복합소재를제조하기위한연구도진행되고있다. 나노셀룰로오스는높은종횡비와비표면적을갖게되어나노섬유들사이의강한수소결합과네트워크를형성하게되므로셀룰로오스사이의강한분자간결합을형성하게된다. 11) 나노셀룰로오스는수소결합으로강하게결정화되어있기때문에금, 아연, 알루미늄및주석과같은비철금속보다높은인장강도를나타낸다. 12) 본연구에서는인견사제조용친환경고강도시트개발을목적으로목재펄프와대마섬유를혼합한시트를제조하고자하였으며, 공정첨가제로서지력증강제및나노셀룰로오스를이용하여물리적 기계적강도를개선하고자하였다. 이를위해침엽수표백크라프트펄프 (softwood bleached kraft pulp, SwBKP) 와활엽수표백크라프트펄프 (hardwood bleached kraft pulp, HwBKP) 의혼합비율및고해도조절을통한인견사제조용시트의적용성을평가하고자하였다. 또한상업용양이온성 PVAm(cationic polyvinyl amine) 13) 과음이온성 PAM(anionic polyacrlamide) 을이용한이중고분자시스템의최적첨가비율및나노셀룰로오스를적용하여시트의물리적특성을개선하고자하였다. 2. 재료및방법 J. of Korea TAPPI Vol.47 No.6 Dec. 2015 155
친환경고강도인견사용종이제조 2.1 공시재료 목재펄프는 J 사로부터상업용침엽수표백크라프트펄 프 (softwood bleached kraft pulp, SwBKP) 와활엽 수표백크라프트펄프 (hardwood bleached kraft pulp, HwBKP) 를분양받아사용하였으며, 대마섬유는전남 보성군에서생산한대마인피부를구입하여사용하였다. 지력증강제및보류제는 S 사로부터양이온성 PVAm 과 A-PAM 을분양받아사용하였으며, dual polymer system 을적용하였다. 이때사용한 PVAm 은점도 21 cps, 전하밀도 7.1 meq/g 로써높은양전하특성을지 녔으며, A-PAM 은점도 4300 cps, 전하밀도 4.35 meq/g 의물성을나타냈다. 2.2 실험방법 2.2.1 목재펄프및지력증강제조건최적화 본연구에서는친환경고강도인견사용시트를제조하 기위해목재펄프의최적혼합조건을설정하였다. Table 1 의조건에따라 SwBKP 와 HwBKP 의고해도및혼합 비율을달리하여수초지를제조하여물리적특성을분석 하였다. 지력증강제에의한영향을평가하기위해수초 지제조시양이온성 PVAm 과 A-PAM 으로구성된이 중고분자시스템을적용하였으며최적투입조건을설정 하기위해 Table 1 에서와같이첨가비율을조절하였다. 고해처리는 KS M ISO 5264-1 에따라실험실용 Valley beater(metrotec, Spain) 를사용하였고, KS M ISO 7024 에따라캐나다표준여수도시험기 (Canadian standard freeness tester) 를이용하여여수도를측정 하였다. 수초지제조는 RDA(retention and drainage analyzer, GIST, Korea) 를이용하였고, 각초지조건 에따라제조된수초지의인장강도, 신장률, TEA (KS M ISO 1924-2) 및지합 (Micro-Scanner, OpTest Equipment Inc., Canada) 을측정하였다. 모든수초지 시료는물성분석전 KS M ISO 187 에따라항온항습실 Table 1. Handsheet-making conditions using SwBKP and HwBKP Mixing ratio of SwBKP to HwBKP 10:0, 9:1, 8:2, 7:3 Grammage, g/ m2 60 Freeness, ml 400, 200 PVAm:A-PAM * 1:1, 1:0.675, 1:0.5 * Based on 100% SwBKP. ( 온도 23±1, 상대습도 50±2%) 에서 24 시간이상조 습처리하였다. 2.2.2 대마인피섬유의증해조건최적화 친환경고강도인견사용시트를제조하기위해대마인 피섬유의소다증해를실시하였다. 최적증해조건을설 정하기위해알칼리도, 증해온도및증해시간을변화시 켜증해를실시하였으며, 각조건에따른 α-cellulose, Klason 리그닌및정선수율등을분석하였다. 대마인피섬유의증해는실험실용다이제스터 (GIST, Korea) 를이용하여 Table 2 의조건에따라알칼리증해 를실시하였다. 증해가끝난대마펄프는물로충분히세 척한후표준해리기 (L&W, Sweden) 를이용하여해리 하였으며 Somerville screen(0.15 mm slot type) 을이 용하여 reject 를제거한후정선펄프양을측정하여수 율을분석하였다. 또한 KS M ISO 7045 에의거하여 Klason lignin 함량을측정하였으며, KS M ISO 7044 에 의거하여 α-cellulose 함량을측정하였다. 2.2.3 목재펄프와대마인피섬유의혼합조건최적화 친환경고강도인견사용시트를제조하기위해목재펄 프와대마섬유의최적혼합조건을설정하였다. Table 3 의조건으로대마섬유와목재펄프의혼합비율을달리하 여수초지를제조한후각조건에따른수초지의인장강 도및지합등을비교분석하였다. Table 2. Soda pulping conditions for hemp bast fiber NaOH dosage, % on dry hemp 15, 20, 25 Liquor to hemp ratio 8 : 1 Chipping length, cm 3-5 Cooking temperature, 130, 150, 170 Time at temperature, min 90 Table 3. Handsheet-making conditions using a hemp bast fiber and wood pulp Mixing ratio of wood to hemp bast fiber 10:0, 8:2, 6:4, 4:6, 2:8, 0:10 Grammage, g/ m2 60 Hemp bast fiber freeness, ml 200 Wood pulp freeness, ml 200 156 펄프 종이기술 47(6) 2015
황성준 김형진 배백현 본연구에사용된목재펄프는침활엽수를혼합한펄프로서 2.2.1항의목재펄프혼합조건최적화결과에따라 200 ml CSF로고해된 SwBKP와 HwBKP를 8:2의비율로혼합하였으며, PVAm과 C-PAM을 1:0.675의비율로첨가하였다. 대마인피섬유는 2.2.2항의대마인피섬유증해조건최적화에따라 150, NaOH 20% 조건에서증해시켜얻은대마인피섬유를 200 ml CSF 까지고해한후사용하였다. 수초지는상기언급한바와같이 RDA(retention and drainage analyzer) 를이용하여제조하였으며, KS M ISO 187에의거하여항온항습실 ( 온도 23±1, 상대습도 50±2%) 에서 24 시간이상조습처리한후시트의인장강도 (KS M ISO 1924-2) 및지합등물리적특성을측정하였다. 2.2.4 나노피브릴화셀룰로오스 (NFC) 제조그라인더 (Super Masscolloider, Masuko sangyo Co., Ltd, Japan) 를사용하여나노피브릴화셀룰로오스를제조하였다. NFC 제조를위해실험실용 Valley beater(metrotec., Spain) 를이용하여 HwBKP를여수도 200 ml CSF 까지고해한다음 1.0% 농도로조절하여그라인더에투입하였다. 그라인더의전류량은 2-2.5 A가되도록유지하였고처음서로마찰되기시작하는그라인더내스톤간격을 0 μm로조절한후 210-270 μm 사이로 20회까지셀룰로오스섬유를통과시켜나노셀룰로오스를제조하였다. 2.2.5 나노피브릴화셀룰로오스 (NFC) 혼합조건최적화목재펄프와대마인피섬유를혼합한인견사용시트제조시 NFC 첨가에따른강도적개선효과를분석하기위해 NFC 첨가율을 0-8% 까지달리하여수초지를제조한후인장강도및 TEA(KS M ISO 1924-2) 등각각의초지조건에따른수초지의특성을분석하였다. 혼합조건을설정하기위해침엽수와활엽수펄프의물리적특성을고려하여시트화시강도특성을최적화하기위해분리고해 14) 를실시했으며, 고해후혼합비율을달리하여수초한시트의물리적, 강도적특성을분석하였으며, 그결과를 Figs. 1-3에나타냈다. Fig. 1에서와같이혼합비율에상관없이 SwBKP와 HwBKP 모두고해도가높은 200 ml CSF로고해된펄프로제조한조건이 400 ml CSF로고해된펄프로초지한수초지보다인장지수가높게나타났다. 이는고해시야기된섬유의소섬유화로인한세포벽내팽윤, 외부소섬유화에의한결합력및결합면적개선에따른시트의치밀한구조형성때문으로사료된다. SwBKP와 HwBKP의혼합비율에따른수초지의인장지수는고해도에따라다른경향을보였는데, 400 ml CSF로고해된펄프의경우 HwBKP 혼합비율을 20% 까지증가했을때시트의인장지수는 SwBKP 만으로초지한시트에비해증가되었으나, 이후 30% 의 HwBKP를혼합한수초지의인장지수는감소하는경향을보였다. 이러한결과로볼때낮은비율의 HwBKP를혼합할경우 HwBKP 가고해에의한소섬유화가덜발생된 SwBKP 수초지내에충전되어섬유간결합을증가시키는것으로판단된다. 반면고해도가높은여수도 200 ml CSF인펄프의경우에는 HwBKP 혼합에의해인장지수가감소되었는데이는소섬유된 SwBKP가 HwBKP보다강도적특성이우수한데서기인하는것으로판단된다. 일반적으로 SwBKP의섬유장과비교하여 HwBKP는섬유장이짧고, 세포벽이두꺼운특성을가지고있다. 15) 결과적으로 SwBKP와 HwBKP를여수도 200 ml CSF까지고해한다음 8:2의혼합비율로초지한시트의인장지수가가장우수한것으로판단된다. 3. 결과및고찰 3.1 목재펄프혼합조건최적화연구 3.1.1 고해도및목재펄프혼합비율에따른수초지특성 친환경고강도인견사용시트제조를위한목재펄프 Fig. 1. Changes in tensile index of sheet by mixing ratio of SwBKP and HwBKP. J. of Korea TAPPI Vol.47 No.6 Dec. 2015 157
친환경고강도인견사용종이제조 Fig. 2. Changes in elongation (left) and TEA (right) of sheet by mixing ratio of SwBKP and HwBKP. Fig. 3. Changes in formation of sheet by mixing ratio of SwBKP and HwBKP. 인견사제조용시트의특성은슬리팅에의한꼬임수 조절에서신장률및 TEA 등인성특성이우수해야한 다. 따라서고해도에따른시트의신장율및 TEA 변화 를분석하였으며, 그결과를 Fig. 2 에나타냈다. 침엽수 와활엽수펄프의고해도에따른신장률변화는고해도 를높일수록증가하는결과를나타냈으며 SwBKP 의혼 합비율을높일수록시트의신장률은감소하는경향을 나타냈다. TEA 변화는신장률특성과마찬가지로여수 도 400 ml CSF 보다는 200 ml CSF 조건으로고해하 여초지한시트가인견사제조용으로사용하기양호한 결과를나타냈으며 HwBKP 의혼합비율을증가할수록 TEA 특성도개선되었다. Fig. 3 은인견사제조용시트의지합특성을나타낸결 과로서, 200 ml CSF 까지고해를실시한후침엽수와 활엽수펄프의혼합조건을 9:1 로조절했을때가장우 수한결과를나타냈다. SwBKP 는고해를진행할수록장 섬유의절단에의한시트구조의치밀화로인한결과로 사료된다. Fig. 4. Changes in tensile index of sheet by mixing ratio of PVAm and A-PAM. 3.1.2 지력증강제첨가에따른수초지특성 Fig. 4 는 SwBKP 수초지제조시펄프고해도와 PVAm 및 A-PAM 의첨가량변화에따른종이의인장 지수변화를나타낸결과이다. 그림에서와같이지력증 강제투입시수초지의인장지수가미처리시트보다높 게나타났으며, 특히 400 ml CSF, 200 ml CSF 모두 PVAm 과 A-PAM 의투입비율 1:0.675 조건에서가장 우수한인장강도개선효과를나타냈으며 1:1 첨가조건 에서는다시감소하는경향을나타냈다. 지력증강제투 입시의고해도에따른인장지수는고해도가높은 200 ml CSF 인펄프로제조한수초지들의인장지수가 400 ml CSF 보다높게나타났으나인장지수의상승폭은 400 ml CSF 펄프로제조한수초지의경우에보다높 게나타났다. Fig. 5 에서와같이인장지수와마찬가지로 PVAm 및 A-PAM 첨가에따라각수초지의신장률및 TEA 가증가되었는데, 인견사제조용시트는특히고인 장강도특성뿐만아니라고신장률및높은인장흡수에너 지를지녀야편직, 제직과정에서인견사가절단되지않 고지사를유지할수있으므로인성특성평가는매우중 요한인자로판단된다. 158 펄프 종이기술 47(6) 2015
황성준 김형진 배백현 Fig. 5. Changes in elongation (left) and TEA (right) of sheet by mixing ratio of PVAm and A-PAM. 3.2 목재펄프와대마인피섬유혼합조건최적화 3.2.1 소다증해조건에따른대마인피섬유증해효율 소다증해조건에따른대마인피섬유의증해효율을 분석하기위해알칼리도및증해온도등증해조건에따 른수율, α-cellulose 함량, lignin 함량변화를 Figs. 6 과 7 에나타냈다. 그림에서보는바와같이증해온도를 170, 150, 130 로조절했을경우 130 와 150 조건에서펄프화수율및 α-cellulose 함량이높았으나 NaOH 첨가량에따른변화는크지않았다. 또한증해 온도 170 조건에서는 NaOH 첨가량을증가할수록리 그닌함량은크게감소되었으며, 이는높은펄프화온도 조건에서알칼리와리그닌과의반응이활성화되어탈리 그닌화분해가효율적이기때문으로사료된다. 16) 그러나 증해조건 170, NaOH 25% 이상의조건에서는그림 에서와같이대마인피섬유가모두분해되어측정이불 가능하였다. 따라서알칼리증해의최적조건으로증해 온도 150, NaOH 20% 를검토하여증해를실시하였으 며, 동일조건에서제조된대마펄프를여수도 200 ml CSF 까지고해시킨후 BKP 와일정비로혼합하여수초 한시트의물리적특성을비교하였다. 3.2.2 목재펄프와대마인피섬유의혼합에따른수초지특성 인견사용시트제조를위해목재펄프와대마인피섬 유혼합비율에따른수초지특성을비교하였다. 본연 구에서는 3.1.1 의연구결과에의거하여 200 ml CSF Fig. 7. Changes in yield of hemp bast pulp tissue by cooking conditions of soda pulping. Fig. 6. Changes in α-cellulose (left) and Klason lignin content (right) by cooking conditions of soda pulping. J. of Korea TAPPI Vol.47 No.6 Dec. 2015 159
친환경고강도인견사용종이제조 Fig. 8. Changes in tensile index (left) and TEA (right) of sheet prepared by mixing ratio of hemp bast fibers and BKP. Fig. 9. Changes in formation of sheet prepared by mixing ratio of hemp bast fibers and BKP. 로고해한 SwBKP 와 HwBKP 를 8:2 로혼합한목재펄 프및 150, NaOH 20% 조건에서소다증해하여제조 된대마인피섬유를사용하였다. 이때대마인피섬유는 목재펄프와마찬가지로 200 ml CSF 로고해하였다. 또 한 PVAm 과 A-PAM 등지력증강제및보류제첨가가 미치는영향을평가하기위해보강제처리유무에따른 수초지특성변화를분석하였다. PVAm 과 A-PAM 의 첨가조건은 3.1.2 의결과에따라 PVAm 과 A-PAM 을 1:0.675 으로첨가하였다. 목재펄프및대마인피섬유의혼합비율에따른수초지 의인장지수및 TEA 변화를 Fig. 8 에나타냈다. 목재펄 프와대마인피섬유로초지한시트의인장지수를비교해 보면목재펄프만으로초지한시트의인장강도가대마인 피섬유로초지한시트보다약 3 배정도우수한것을확 인할수있었다. 목재펄프및대마인피섬유의혼합비 율에따른변화를살펴보면혼합목재펄프비율이대마 인피섬유에비해상대적으로높을수록인장강도및 TEA 특성이높은결과를나타냈다. 일반적으로대마인피섬 유로수초한시트의경우목재펄프수초지에비해강도적특성이우수한것으로알려져있다. 그러나본연구에서는반대의결과를나타냈는데, 이는 Fig. 9에서와같이대마인피섬유혼합율증가에따른수초지지합의저하와관련된것으로보인다. 따라서추후대마인피섬유를혼합한인견사용고강도시트제조시지합개선을위한연구가수행되어야할것으로판단된다. PVAm과 A-PAM 등지력증강제및보류제첨가에의해각수초지의인장지수및 TEA 등이증가되었는데, 대마인피섬유 100% 로초지한시트의경우지력증강제첨가에따른인장지수증가율은 5.7% 정도였으며목재펄프와대마인피섬유의혼합비율 2:8에서의증가율은 18.72% 정도로목재펄프를첨가하였을때의증가율이보다높아지는것을확인할수있었다. 각수초지의 TEA 또한목재펄프혼합비가높을수록우수한특성을나타냈으며, 목재펄프만으로초지한시트가대마인피섬유만으로초지한시트보다약 3 배정도우수한결과를나타냈다. 또한 PVAm과 A-PAM 첨가에따라목재펄프로초지한시트에서는첨가제를투입하지않은 blank 조건에비해 11.65% 정도향상되었고, 대마인피섬유로초지한시트에서는 blank에비해 5.7% 정도향상되어인장강도와유사한경향을나타냈다. Fig. 9는목재펄프와대마인피섬유를혼합한수초시트의지합특성을나타낸결과로서목재펄프에비해대마인피섬유의혼합비가증가할수록지합특성이불량해지는것을확인하였다. 이러한결과는장섬유인대마인피섬유로인해지필성형과정에서섬유들의과도한엉킴에의한것으로판단된다. 160 펄프 종이기술 47(6) 2015
황성준 김형진 배백현 Fig. 10. Changes in tensile index (left) and TEA (right) of sheet prepared by mixing ratio of NFC. 사료되며, 따라서인견사제조용시트의특성에알맞은적절한혼합비의나노셀룰로오스선택이이루어져야할것으로판단된다. 4. 결론 Fig. 11. Changes in basis weight of sheet prepared by mixing ratio of NFC. 3.3 나노피브릴화셀룰로오스 (NFC) 첨가량에따른수초지특성 목재펄프로제조한인견사제조용시트의물리적, 강 도적특성을향상시키고자초지시나노셀룰로오스를 내첨하여시트의특성변화를분석하였다. Fig. 10 은 HwBKP 를이용하여제조한나노셀룰로오스의첨가량 에따른수초지의인장지수및 TEA 변화를나타낸결과 로서나노셀룰로오스 4%, 6% 첨가시첨가하지않은조 건인 blank 에비해 2.58%, 10.3% 정도향상되었고, 그 이상의첨가량증가에따른개선효과는나타나지않았 다. 또한 TEA 는나노셀룰로오스첨가시최대 32% 정 도정도향상함을보였다. HwBKP 를 grinder 처리로제 조한나노피브릴화셀룰로오스 (NFC) 는넓은종횡비와 함께섬유간수소결합을할수있는비표면적이넓어지 므로강한네트워크를형성하여초지시종이의강도적 특성을향상시키는것으로판단된다. 17) 반면 Fig. 11 에서 와같이나노셀룰로오스첨가량을증가할수록평량도함 께증가하였는데, 이는나노셀룰로오스첨가에의해미 세분, 단섬유등이동시에지필에보류되었기때문으로 본연구에서는목재펄프와대마인피섬유를이용하여인견사제조용친환경특성을지닌고강도시트제조를시도하였으며, 목재펄프성상 ( 침 활엽수혼합비율및고해도 ), 고분자첨가제첨가량, 대마인피섬유의혼합비율, 나노셀룰로오스의적용특성등을비교하여최적의인견사제조용시트화조건을확립하고자하였다. 여수도 200 ml CSF로고해하여 SwBKP와 HwBKP 의혼합비 8:2 조건에서초지한시트의물리적. 강도적특성이가장우수하였으며, 또한 PVAm과 A-PAM의비율 1:0.675 조건에서인견사제조용시트로적합한인장강도특성이가장우수하였다. 대마인피섬유를인견사제조용시트제조에응용하기위해최적증해조건을탐색한결과증해온도 150, NaOH 20% 에서알칼리펄프화를실시하였을경우리그닌함량은가장낮았고 α -cellulose 함량및수율은가장높았다. 목재펄프와증해한대마인피섬유를혼합비에따라초지한시트의강도특성을비교한결과 BKP 혼합비가증가할수록인열강도를제외한제반물성이개선됨을확인하였다. 이는대마인피섬유혼합에따른지합저하에기인된결과로추후이에대한개선연구가진행되어야할것으로판단된다. 나노피브릴화셀룰로오스첨가를통해인견사용시트의강도를개선시킬수있음을확인하였으며, 특히나노셀룰로오스의첨가량을증가할수록시트의 J. of Korea TAPPI Vol.47 No.6 Dec. 2015 161
친환경고강도인견사용종이제조 강도적특성은크게개선되었다. 이러한결과들로볼때대마섬유와목재펄프를혼합한인견사용친환경고강도시트제조가가능할것으로판단된다. 사사 본논문은 2013학년도국민대학교교내연구비지원에의하여수행되었습니다. Literature Cited 1. Kim, S. D., Song, D. B., and Yum, T. Y., Clinical analysis of 8 cases of chronic carbon disulfide poisoning in workers engaged in the viscose rayon industry, Korean Journal of Occupational and Environmental Medicine 1(2):189-196 (1989). 2. Lee, E. I. and Cha, C. W., Health status of workers exposed to carbon disulfide at a viscose rayon factory in Korea, Korean Journal of Occupational and Environmental Medicine 4(1):20-31 (1992). 3. Choi, J. W. and Jang, S. H., A review on the carbon disulfide poisoning experiences in Korea, Korean Journal of Occupational and Environmental Medicine 3(1):11-20 (1991). 4. Tasnim, S., Satyajeet, C., and Alpa, V., Viscose rayon: Legendary development in the manmade textile, International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA) 2(5):675-680 (2012). 5. Borbely, E., Lyocell, The new generation of regenerated cellulose, Acta Polytechnica Hungarica 5(3):11-18 (2008). 6. Bae, P. H., Process for the preparation of pulp for hemp rayon and pulp prepared therefrom, Korea patent 101254751 (2013). 7. Kim, H. S., Current study conditions and production process of hemp cloth, The Kyong Ju Sa Hak 37:53-77 (2013). 8. Jaymini, K., Effect of harvesting time on the physical, chemical and pulping properties of hemp (Cannabis sativa L.), Master s Thesis, University of Toronto, Canada (2000). 9. Lee, M. K., Kim, J. S., and Yoon, S. L., Effective utilization of hemp fiber for pulp and papermaking, Journal of Korea TAPPI 43(5):28-33 (2011). 10. Choi, E. K., Kim, O. K., and Yang, K. Y., A study on effects of woodpulp contents and its characteristics on matrix structure and physical properties in cement composite, Journal of the Architectural Institute of Korea 20(4):67-76 (2004). 11. Khalil, A., Davoudpour, Y., Islam, N., Mustapha, A., Sudesh, K., Dungani, R., and Jawaid, M., Production and modification of nanofibrillated cellulose using various mechanical processes: A review, Carbohydrate Polymer 99:649-665 (2014). 12. Zhoul, Y. M., Ful, S. Y., Zheng, L. M., and Zhan, H. Y., Effect of nanocellulose isolation techniques on the formation of reinforced poly(vinyl alcohol) nanocomposite films, Express Polymer Letters 6(10):794 804 (2012). 13. Cho, B.-U., Ryu., J. Y., Son, D. J., and Song, B. K., Application of cationic PVAm-anionic PAM dry strength aids system on kraft paper mill, Journal of Korea TAPPI 42(3):50-57 (2010). 14. Lee, J. H. and Park, J. M., Paper strength mechanism depending on mixing ratio of softwood and hardwood fibers, Journal of Korea TAPPI 33(3):1-8 (2001). 15. Lee, H. L., Lee, B. J., Shin, D. S., Seo, Y. B., Lim, K. P., Won, J. M., and Sohn, C. M., Papermaking Science (Jeji KwaHak), Kwang-Il Publisher, Suwon, Korea, pp. 298-304 (1996). 16. Lglesias, G., Bao, M., Lamas, J., and Vega, A., Effects of operational variables on pulp yield 162 펄프 종이기술 47(6) 2015
황성준 김형진 배백현 and lignin solubilization, Bioresource Technology 58(1):17-23 (1996). 17. Houssine S., Qi, Z., Olli, I., and Lars, A. B., Nanofibrillated cellulose for enhancement of strength in high-density paper structures, Nordic Pulp & Paper Research Journal 28(2):182-189 (2013). J. of Korea TAPPI Vol.47 No.6 Dec. 2015 163