고분자전해질 종류에 따른 중질탄산칼슘의 LbL (Layer-by-Layer) 다층흡착 개질 특성과 종이 물성에 미치는 영향 구명

Abstract

인쇄용지 생산에 사용되는 충전물은 종이의 백색도, 불투명도 및 평활도를 높이고 종이의 구조를 치밀하게 하는 장점이 있다. 그러나 충전물을 다량 배합하면 충전물이 섬유간의 결합력을 방해하여 종이의 강도가 저하되는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 LbL 다층흡착 (Layer-by-Layer multilayering) 기술을 중질탄산칼슘에 적용하여 얻은 LbL 개질체의 개질 특성 및 흡착 양상을 평가하고 이를 종이에 적용했을 때 종이의 물성에 미치는 영향을 구명하고자 하였다. 고분자전해질의 종류, 분자구조 및 레이어 (layer) 횟수에 따른 제타전위 및 입자크기 결과를 통하여 LbL 개질체의 전기화학적 성질 및 입자크기를 제어할 가능성을 보았고 전단 및 경시 안정성을 확보하여 제지공정 현장적용 가능성을 기대할 수 있었다. 고분자전해질의 분자량이 종이 물성에 미치는 영향은 크지 않았으며 C-starch/A-PAM 조합을 적용한 수초지의 인장강도가 무처리 GCC 대비 최대 50%, 내부결합 강도가 최대 70% 증가하는 매우 높은 강도 향상 효과를 나타냈다. 이는 전분의 분지형 구조, 추가적인 수소결합 형성 및 응력집중완화 효과 등의 지력증강 효과와 더불어 QCM을 통해 구명한 C-starch/A-PAM 조합의 높은 흡착량과 안정적인 다층흡착 양상이 영향한 것으로 구명되었다. 이상과 같이 본 연구는 LbL 개질체의 다층흡착 개질 특성과 종이 물성에 미치는 영향을 구명함으로써 충전물의 하이로딩 시 발생하는 강도저하 문제를 극복하고 추후 LbL 개질체를 제조함에 있어 고려될 수 있는 여러 가지 인자들의 영향을 이해하는 데 기여한 것으로 판단된다.