가. 종이의 정의 종이포장제 종이(paper)란 식물성 섬유 또는 여기에 섬유질을 섞어 물속에서 시이트상으로 떠내어 말린 것 으로 넓은 뜻에서는 합성고분자 물질을 가지고 만든 합성지도 포함된다. Paper (종이)의 어원은 라틴어의 Papyrus에서 유래되었으며 중국의 채륜이란 사람이 발명하여 현 재까지 사용되고 있으며 인류의 의사소통과 정보저장, 교육과 학문의 수단으로서, 포장재료로서 매 개역할을 하면서 인류문명의 사회적, 산업적, 문화적 토양을 담는 그릇이 되어 왔으며, 오랜 세월 동안 문화의 전파자로서의 역할을 수행해 온 것이다. 종이를 용도별로 크게 구분해 보면, 일반적으로“문화용지”와“산업용지”그리고“기타용지”로 나누고 있는데, 현대정보화사회를 맞이하여 컴퓨터 등 정보관련 용도에 사용되는 종이 종류도 추 가하여“정보용지”도 큰 부류에 넣기도 한다. 문화용지는 신문용지, 도서출판용지, 필기인쇄용지, 산업용지는 각종 포장지, 지기용 각종 판지, 골판지제조용 원지, 기타로서는 위생지(화장지), 식품용지(식품포장지), 절연지, 권연지, 지폐용지, 벽지, 창호지, 기타 특수지 등을, 정보산업용지로는 컴퓨터용지, NCR지, OCR지, 복사지 등을 포함 시키고 있다.
나. 종이의 제조 1) 펄프의 제조
가) 펄프(Pulp)란 제지공장에서 원료(Pulp)라고 하면 원칙적으로 식물성 섬유를 가리킨다. 물론 근간에는 석유화학의 발전에 따라 얻어지는 합성섬유를 가지고 종이와 근사한 이른바 합성지(Synthetic paper)를 만들기도 하지만 이런 경우는 반드시 합성지란 이름을 붙여 일반 종이와 구분하고 있다. 그런데 식물성 섬유에도 종류가 많고 또, 동일한 식물성 섬유일지라도 그것을 처리하는 기계적 방법, 화학적 방법 에 따라 다른 원료가 될 것이므로 이들은 (표 1)과 같이 구분 할 수 있다.
나) Plup의 제조공정 원목을 0.5 ~ 1.8m의 길이로 절단한 것을 직경 4m, 길이 10 ~ 15m의 대형 박피기(Baker)에 넣어서 박피한 다음 칩퍼(ChiPPer)에 넣어서 나무조각(chip)으로 만든다. 칩의 규격은 1 2 ~ 1 5㎜ x 3~5㎜로을 총칭하는 것으로 Pulp나 고지 등을 물에 풀어 주는 Pulper 작업, 이들 원료를 세척하기 위한 농축, 희석, 세척공정, 그리고 경우에 따라서는 인쇄고지로부터 인쇄잉크를 제거하는 탈 잉크공정(Deinking), 여러 가지 협잡물을 제거하는 제진작업, 지나치게 긴 섬유를 절단하거나 갈라주고 또한 섬유자체의 내면에 물이 들어가게 하거나 표면에 털이 일어나도록 하는 고해작업, 그리고 만들어진 종이가 잉크에 번지지 않도록 송진 등을 첨가하는 Sizing 작업과 섬유의 사이사이에서 볼 수 있는 작은 구멍 등을 메꾸어 평활도를 높이기 위해서 광물성 분말 등을 배합하는 전료 첨가작업 등이 이에 속한다. 또한 색지를 만들기 위한 염료의 배합과 묽은 원료 속에 들어있는 공기를 제거하는 탈기작 업 등이 이 조성공정에 속하는데, 이들 작업을 공정순서에 따라 적어보면 다음과 같다
나) 초지공정 조성공정에서 종이를 만들기에 적합하도록 처리된 것은 종이를 뜨는 기계(초지기)로 보내져 종이를 만든다. 종이를 뜨는 일을 초지라하고 그 장치를 초지기라 부르는데 이 초지기는 (표 3)과 같 이 지층을 형성하는 지층형성부(Sheet Forming Part 또는 Wire Part 형성된 습지, Wet Sheet)에서 수분을 눌러 짜내는 압착부(Press Part), 이를 건조하는 건조부(Dryer Part) 그리고 만들어진 종이 의 양면을 곱게 눌러 감아주는 광택부(Calender Part)로 나뉘어 진다. 한편 초지기는 지층 형성부의 형태에 따라서 (표 4)와 같이 구분한다.
다. 종이의 종류 1) 기능지(Functional Paper)의 정의 최근 과학기술의 진보에 따라 내열성, 전기적 특성, 기계적 성질, 내약품성, 생체 적응성 등 제반기능 을 갖는 새로운 종이의 개발이 요구되고 있으며, 또한 종이의 큰 특징인 기공성을 이용한 필터나 하니 콤과 같은 구조로 단열•차음성을 지닌 종이의 수요도 늘어나고 있다. 사회 여러 분야의 수요특성을 충족시키기 위한 특수기능들을 부여하는 것이 중요 과제가 되고 있다. 일반종이와 구별하여 특수기능 을 지니고 있는 종이를 기능지(Functional Paper, Intelligent Paper, High Performance Paper)라고한다. 기능지는 (표 6)과 같으며 종이의 기능으로 흔히 말하는 6W의 기능을 가진 종이라고 말하기도 한다.
2) 종이의 기능화 방법 가) 원료재질에 의한 기능화 : 종이를 구성하고 있는 소재 자체를 화학적으로 변성시켜 새로운 기능을 부여하는 방법. 나) 재료 전환에 의한 기능화 : 원료 중에 기능재료를 혼합하거나 제조방법 등 종이를 제조하는 공정에서 행하여지는 1차가공 등을 포함해서 시트를 구성하는 소재의 일부 또는 전부를 변환시켜 새로운 기능을 얻는 방법. 다) 2차 가공에 의한 기능화 : 종이를 기초재료로 하여 다른 기능재료와의 복합화 즉, 2차가공에 의하여 얻어지는 기능을 말한다. 라) 구조화에 의한 기능화 : 종이의 형상을 변형시키거나, 적층, 하니콤 이상과 같은 특수한 구조화, 즉 3차가공에 의하여 얻어지는 기능이다. 이상과 같은 기능화 방법에 의하여 제조되는 기능지는 (표 7)과 같다
3) 합성지
Wipe & Waste 가정지(티슈, 토일렛지, 타올용지) 등이 이에 분류된다. Wear 화섬지 등 종래의 피복재료의 제지분야에의 응용 개척분야의 작업, 일을 하는 기능, 기능지를 영문으로 표현하는 Functional WorkPaper, High Performance Paper의 의미가 여기에 있다. Wist 지혜와 인간이 두뇌를 이용하여 종이의 감성, 예술성에 관여하는 분야. 합성지란 합성수지, 합성섬유 등을 주원료로 하여, 그 특징을 유지시키면서 종이가 갖는 여러 가 지 성질, 특히 외관 (백색도, 불투명성 등), 인쇄가공적성 등을 부여한 것이다. 현재까지 개발된 합 성지는 합성필름지, 합성펄프지, 합성섬유지로 크게 나누고 있는데, 사용재료는 PP(Poly Propylene), PS(Poly Styrene), PET(Poly Ester), PVC(Poly Vinyl Chloride)가주로 사용되고 있다.
합성지의 성질은 강도가 높고, 내수성이 양호하며, 치수안정성이 좋으며, 내후성이 우수하며, 무진 성이 양호, 방습성이 양호한 점 등이며 플라스틱필름의 특성과 함께 인쇄효과가 높고, 필기성이 양 호한 점 등 종래의 종이의 장점을 겸비하고 있다. 제조법의 예를 들어보면 주원료인 PP 수지에 무 기 충전제에 극소량의 첨가제를 넣어 용융혼합하여 압출기로부터 시트형태로 압출하고, 2축연신법 으로 제막한다. 2축연신 필름의 제조기술을 응용하는데 내부에 다수의 마이크로 보이드를 발생시키 면서 제막하기 때문에 다수의 마이크로 보이드에 의하여 빛이 난반사해서 백색 불투명이 되고 인쇄 성, 필기성 등이 부여되며 경량이다. 합성지(YUPO)는 PP수지를 주원료로 하여 2축 연신법으로 제 조된 3층 구조에 마이크로 보이드를 가진 소재이다. 특성으로 강도, 내수성, 내절성, 인쇄성, 내유• 내약품성, 경량, 무진성, 접착성, 기타 방습성, 필기성이 우수하며, 플라스틱 고유의 단점인 대전성을 보완하고, 무기 충전재료를 배합하여 마이크로보이드에 의해 저밀도화 한 것이므로 발열량이 적고, 유해가스발생도 없는 무공해 소재로 꼽고 있다. 또한 이것은 상업인쇄분야, 정보기록용지분야, 접착 지분야, 포장분야에 사용되고 있다. 포장분야는 내유성, 내수성이 필요한 가공식품, 인쇄효과, 용기라 벨, 테이프류, 그리고 경포장, 컴포짓트 용기 및 음료캔, 복합소재의 개발 등을 추진하고 있다.
4) 부직포 (Non-Woven Fabric) 레스토랑에서 종이물수건, 녹차나 홍차의 Tea-pack의 필터, 쓰레기주머니, 카펫트 옷감, 의료 등 에 사용되고 있는 것이 부직포이다. 최근 포장재료에도 부직포가 많이 사용되고 있다. 부직포라 함 은 방적, 제직, 편조에 의한 것 뿐 아니라 섬유 집합체를 화학적 수단(약품에 녹는 섬유 사용)이라 던가, 기계적, 화학적 작용 또는 적당한 수분과 열로서 처리하여 섬유 상호간을 결합한 것으로 정 의된다. 부직포에는 건식부직포와 습식부직포가 있는데 W e b형성시의 상태에 따라 구별되며, 건조 상태나 습윤 상태에 따라 다르다. 건식부직포에는 그 제조법에 따라 접착제형, 기계접합형, 방사형 이 있다. 부직포의 원재료에는 폴리에스테르, 레이욘, 나일론, 폴리프로필렌, 비닐론, 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴, 폴리우레탄 및 유리섬유 등이 사용되고 있다. 부직포는 다공성으로 가볍고, 통기 성, 함침성, 보액성, 여과성, 쿠션성, 열접착성, 유연성, 보형성, 인장강도 등이 우수하다.
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