종이는 물에 젖으면 왜 쉽게 찢어질까?

종이가 물에 젖으면 섬유끼리 붙어 있는 곳이 약해지고 섬유 자체도 한층 부드러워집니다. 마른 종이에서는 당기는 힘을 여러 섬유가 나눠 받습니다. 젖은 곳에서는 섬유들이 서로 떨어지거나 빠져나오기 쉬워져, 그곳에 난 작은 찢김이 더 쉽게 이어집니다.

맨 위 그림은 마른 종이와 젖은 종이의 차이를 보여 주는 설명용 생성 삽화입니다.

물은 종이의 어디를 약하게 만들까요?

종이 한 장은 셀룰로스가 주성분인 섬유들이 여러 방향으로 겹친 구조입니다. 종이를 만들 때 물이 빠지고 마르면서 섬유 표면이 서로 가까이 맞닿습니다. 이렇게 생긴 접촉부는 여러 섬유가 함께 힘을 버티는 데 중요합니다. 섬유 표면의 수산기(–OH) 사이에 생길 수 있는 수소 결합도 접촉부를 붙잡는 힘에 기여합니다.

종이가 다시 젖으면 물이 섬유 사이와 섬유 내부로 들어갑니다. 물 분자는 섬유 표면과 수소 결합을 만들 수 있어, 가까이 맞닿았던 섬유 사이의 결합을 약하게 만듭니다. 물을 흡수한 섬유가 부풀고 유연해지는 변화도 함께 일어납니다. 실험용 펄프 종이를 물과 여러 유기용매에 각각 적셔 당긴 비교에서 물에 적신 시편의 인장강도 지수가 가장 낮았습니다(그림 3). 서로 다른 액체에 적신 종이의 인장시험, Scientific Reports

인장시험은 종이 시편을 당겨 끊어질 때까지 얼마나 버티는지 봅니다. 손으로 종이를 찢을 때는 가장자리나 이미 생긴 틈에 힘이 집중됩니다. 그 주변의 섬유 사이 연결이 약해지면 적은 힘으로도 찢김을 이어 갈 수 있습니다.

키친타월은 왜 물을 먹고도 모양이 남을까요?

물을 얼마나 빨리 빨아들이는지와 물을 먹은 뒤에도 당기는 힘을 얼마나 버티는지는 서로 다른 성질입니다. 물기를 닦는 종이에는 젖었을 때 섬유망이 버티도록 만드는 처리를 쓰기도 합니다. 키친타월용 종이를 만든 연구에서는 같은 펄프로 만든 종이 중 습윤강도 보강제를 넣은 쪽이 젖은 상태에서 더 큰 힘을 버텼습니다. 이런 차이는 종이의 원료와 제조 조건에 따라 달라집니다. 키친타월용 종이의 습윤 인장강도 실험, BioResources