같은 크기의 종이라도 종이의 종류에 따라 물을 흡수하는 정도가 다른데, 종이를 만드는 섬유의 구조와 표면 처리 방식이 차이를 만드는 것일까요?

Question

같은 크기의 종이라도 종이의 종류에 따라 물을 흡수하는 정도가 다른데, 종이를 만드는 섬유의 구조와 표면 처리 방식이 차이를 만드는 것일까요?

Answer 1

안녕하세요. 종이마다 물을 흡수하는 정도가 다른 것은 종이를 이루는 섬유의 구조와 종이 내부의 빈 공간 그리고 표면 처리 방식이 모두 영향을 주기 때문인데요, 따라서 같은 크기의 종이라도 물이 스며드는 속도와 흡수하는 양이 상당히 달라질 수 있습니다.

종이는 주로 나무에서 얻은 셀룰로오스 섬유를 서로 얽히게 만들어 만든 재료인데요, 셀룰로오스 자체는 물과 잘 상호작용하는 성질이 있기 때문에 기본적으로 물을 흡수하기 쉽습니다. 그런데 종이를 만드는 과정에서 섬유를 얼마나 잘게 가공하는지에 따라 섬유 사이의 틈과 종이의 치밀한 정도가 달라집니다. 섬유 사이에 미세한 빈 공간이 많으면 물이 모세관 현상을 통해 종이 안쪽으로 빠르게 이동하게 되며, 반대로 섬유가 촘촘하게 배열되어 있으면 물이 내부로 침투하기 어려워집니다. 이때 종이의 표면 처리도 매우 중요합니다. 신문지나 키친타월처럼 물을 잘 흡수하도록 만들어진 종이는 섬유 사이의 공간이 비교적 크고 물이 쉽게 들어갈 수 있도록 제조되지만, 반면 책의 표지나 잡지처럼 물에 잘 젖지 않는 종이는 표면에 코팅을 하거나 종이를 압착해 표면을 매끄럽고 치밀하게 만들기도 합니다. 특히 종이 표면에 코팅층이 있으면 물이 셀룰로오스 섬유에 직접 접촉하기 어려워져 흡수 속도가 크게 떨어집니다.

또한 종이의 두께와 밀도만으로 흡수성을 판단할 수도 없는데요, 예를 들어 두꺼운 화장지는 내부에 공극이 많기 때문에 물을 상당히 많이 머금을 수 있습니다. 반면 두께가 비슷한 고밀도 인쇄용지는 섬유가 촘촘하게 압착되어 있어 물이 잘 스며들지 않을 수 있습니다. 키친타월이 물을 빠르게 빨아들이면서도 많은 양의 물을 머금을 수 있는 것도 섬유 사이의 미세한 공간이 모세관 역할을 하기 때문인데요, 즉 종이의 물 흡수성은 셀룰로오스 섬유의 특성 → 섬유의 배열과 결합 정도 → 종이의 밀도와 공극 → 표면 코팅과 압착 정도가 복합적으로 결정한다고 보시면 될 것 같습니다. 감사합니다.

Answer 2

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

네, 질문자님 말씀이 정확합니다. 종이의 물 흡수력 차이는 셀룰로오스 섬유의 미세 구조와 사이징과 코팅 같은 표면 화학 처리라는 두 가지 요소에 의해 결정됩니다.

종이는 촘촘하게 얽힌 셀룰로오스 섬유 그물망입니다. 섬유 사이의 미세한 구멍이 작고 연속적으로 이어져 있을수록 강력한 모세관 현상이 일어나 물을 빠르고 넓게 흡수합니다. 또한, 셀룰로오스 섬유 자체는 물 분자와 쉽게 결합하는 히드록시기를 풍부하게 가지고 있어 기본적인 물 친화력이 매우 높습니다. ​휴지나 키친타월처럼 섬유를 느슨하게 배열하면 물이 들어갈 공간이 넓어져 흡수량이 늘어나고, 반대로 강하게 압착한 종이는 공간이 적어 흡수가 더뎌집니다.

사이징 공정은 수성 잉크나 물이 번지는 것을 막기 위해 섬유 표면에 소수성 화합물을 얇게 입히는 작업입니다. 사이징 처리를 강화할수록 종이는 물을 배척하게 됩니다.

​코팅 공정은 잡지 표지나 전단지처럼 표면에 미네랄 가루나 플라스틱 수지를 바르고 매끄럽게 가공하면 수분이 들어갈 미세 기공이 완전히 막혀 물을 흡수하지 못합니다.