종이 사이징제

종이 사이징

종이 사이징은 섬유 간 수소 결합을 조절하여 종이의 내수성을 높이는 과정이다. 이는 종이가 물에 젖었을 때 강도가 약해지는 것을 방지하고, 인쇄 품질을 향상시키며, 다양한 용도로 활용될 수 있도록 돕는다. 사이징의 종류는 크게 표면 사이징과 전체 사이징으로 나뉜다. 표면 사이징은 종이 표면에 소수성을 부여하거나 공극을 막아 수분 침투를 지연시키는 방법이며, 전체 사이징은 섬유 자체를 소수성으로 만들어 물에 대한 저항성을 높이는 방법이다.

 

사이징 처리 정도에 따라 종이는 Waterleaf papers(사이징 처리가 전혀 되지 않은 종이), Slack sized papers(중간 정도 사이징 처리), Hard sized papers(높은 정도 사이징 처리)로 구분된다. 또한, 시간이 지남에 따라 사이징 효과가 감소하는 Fugitive sizing과 보관 과정에서 사이징 효과가 발생하는 Self sizing도 존재한다.

사이징 처리 효과는 접촉각 측정, Cobb size test, Hercules photosize size test 등을 통해 확인할 수 있다. 사이징제는 리텐션, 섬유 분포 균일성, 소수성 부여, 섬유와의 결합력, 화학적 안정성 등의 조건을 충족해야 한다.

 

대표적인 사이징제로는 로진(송진) 사이즈제와 합성 사이즈제가 있다. 로진 사이즈제는 주로 산성 초지에 사용되며, Free rosin, Dispersed size, Rosin soap size, Extended size, Fortified size 등 다양한 형태로 공급된다. 합성 사이즈제 중에서는 Alkyl ketene dimer(AKD)가 널리 사용되며, 섬유와 강력한 에스테르 결합을 형성하여 높은 사이징 효과를 발휘한다.

사이징 효과는 pH, 온도, 섬유 비표면적 등 다양한 요인에 의해 영향을 받는다. 특히, AKD 사이징은 온도에 민감하며, 높은 온도에서 사이징 효과가 더 잘 나타난다. 또한, 습윤 지력 증강제, 리텐션 에이즈, 탈수 촉진제 등과 함께 사용하면 사이징 효과를 향상시킬 수 있다.

 

그러나 사이징 처리 후에도 시간이 지나면서 사이징 효과가 감소하는 사이즈 리버전(Size reversion) 현상이 발생할 수 있다. 이는 주로 산성 또는 염기성 조건에서 에스테르 결합이 끊어지면서 발생한다. 로진 사이징, 충전제와의 반응, 높은 알칼리도, 과도한 AKD 사용 등이 사이즈 리버전의 원인이 될 수 있다.

 

AKD 사이즈제는 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 습윤 프레싱 시 픽킹 현상을 유발할 수 있으며, 사이즈 프레스 전에 사이징 효과가 잘 나타나지 않을 수 있다. 또한, 종이가 미끄러워져 인쇄 용지나 복사지로 사용하기 어려울 수 있다.

 

ASA(Alkenyl succinic anhydride) 사이즈제는 AKD보다 반응 속도가 빠르지만, 가수분해 산물이 사이징 효과를 떨어뜨리고 핏치(Pitch)의 원인이 될 수 있다는 단점이 있다. ASA 사이즈제는 액체 상태로 공급되며, 중성에서 약알칼리 범위의 pH 조건에서 사용 가능하다.