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1. 소개
사이징은 제지 공정에서 중요한 단계입니다. 전통적으로는 로진 기반 사이징(산성 사이징이라고도 함)이 널리 사용되었습니다. 그러나 산성 제지에는 여러 단점이 있어 전 세계 제지 산업은 중성 및 알칼리성 공정으로 전환하고 있습니다. 최근 AKD 중성 사이징제는 중국에서 널리 사용되고 있으며, 국내 제지 기술의 주요 발전으로 여겨지고 있습니다.
AKD의 최적 사이징 조건은 다음과 같습니다.
- 양이온 전분: 1.5%
- AKD 복용량: 0.2%
- 음이온성 폴리아크릴아마이드(APAM): 150ppm
- 침전 탄산칼슘(PCC): 20%
- 최적 pH: 7.0–7.5
추가 순서:
- 양이온 전분
- AKD 에멀젼
- 아팜
제지는 고대 중국의 위대한 발명품 중 하나입니다. 그러나 전통적인 수제 종이는 사이징 처리가 되어 있지 않았거나, 녹말이나 동물성 접착제로 가볍게 처리되었을 뿐입니다. 1807년이 되어서야 독일의 발명가 일리히가 로진-알룸 사이징을 현대 제지에 도입했습니다.
사이징의 목적은 표면 에너지가 낮은 물질을 종이 표면에 균일하게 분산시켜 소수성 필름을 형성하는 것입니다. 이 필름은 액체(특히 물)가 섬유 구조로 침투하는 것을 방지하거나 늦춰 내수성을 향상시킵니다. 사이징의 효과는 종이의 품질에 직접적인 영향을 미칩니다.
사이징 기술은 사이징되지 않은 종이에서 산성 로진 사이징으로, 그다음에는 AKD와 ASA와 같은 중성 합성 사이징제로, 나중에는 중성/알칼리성 제지에 적합한 양이온 및 음이온 분산제로 발전했습니다.
산성 로진 사이징에는 많은 단점이 있습니다.
- 종이의 밝기가 좋지 않고 황변이 발생합니다.
- 취성 및 짧은 유통기한
- 약한 사이징 성능
- 산성으로 인한 장비 부식
- 알칼리성 필러 사용 불가
- 심각한 급류 오염
- 고급지에는 적합하지 않음
현대 제지 기술의 발전과 함께 전 세계 국가들은 새로운 사이징 기술에 투자해 왔습니다. 1990년대까지 유럽과 북미에서는 사이징의 90% 이상이 중성/알칼리 공정으로 전환되었습니다. 중국 또한 최근 몇 년간 이 분야에서 상당한 진전을 이루었습니다.
2. AKD 중립 사이징의 메커니즘 및 장점
AKD 또는 알킬 케텐 이량 체는 1950년대에 Hercules Inc.에서 개발했습니다. 식물 섬유와 공유 결합을 형성할 수 있는 반응성 중성 사이징제입니다. AKD는 연한 노란색 왁스 고체로, 벤젠, 톨루엔, 에테르, 클로로포름, 사염화탄소와 같은 유기 용매에는 용해되지만 물에는 용해되지 않습니다.
화학적으로 AKD는 4원 락톤 고리와 두 개의 장쇄 알킬기를 갖는 불포화 락톤입니다. 사이징 공정에서 락톤 고리는 셀룰로스의 히드록실기와 반응하여 β-케토 에스테르를 형성하여 소수성 알킬 사슬을 섬유 표면에 고정시킵니다. 이 반응을 에스테르화 메커니즘 또는 공유 결합 메커니즘이라고 합니다.
로진 산성 사이징과 비교한 AKD 중성 사이징의 장점:
- 전반적인 종이 성능을 향상시킵니다
- 폐수 배출 감소
- 에너지 소비를 줄입니다
- 제지 비용 절감
- 광학 증백제 필요성 감소
- 제지기의 가동성을 향상시킵니다.
AKD 중립 사이징은 장점이 있음에도 불구하고 실제 사용 시 해결해야 할 몇 가지 한계가 있습니다.
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