KR101254751B1 - 삼베 인견사용 종이의 제조방법 및 이에 따라 제조된 종이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 삼베 인견사(hemp rayon)용 종이의 제조방법 및 이에 따라 제조된 종이에 관한 것으로, (1) 삼베의 껍질부를 2cm 이하의 크기로 절단하고, 목재의 목질부를 두께 0.5 내지 1mm 및 길이 2 내지 3cm로 절단하여 삼베와 목재를 3:7 내지 7:3의 중량비로 혼합하는 단계; (2) 상기 절단된 삼베의 껍질부 및 목재의 목질부 혼합물을 NaOH 용액의 중량을 기준으로 하여 5 내지 20 중량%로 넣고 90 내지 120℃의 온도에서 2 내지 4 시간 동안 증해시키는 단계; (2-1) 증해 이후 중화제를 가하여 혼합물을 중화시키는 단계; (3) 전단계에서 수득된 혼합물을 0.7 내지 8 mm의 메쉬를 통과시키는 단계; (4) 전단계에서 수득된 혼합물에 글리옥살 수지, 멜라민 수지 및 우레탄 수지로 이루어진 군에서 선택된 수지를 상기 혼합물 중량 대비 5 내지 15 중량%의 양으로 첨가하여 섬유 입자가 가교결합을 유도하는 단계; 및 (5) 상기 가교결합된 혼합물을 120 내지 180℃의 온도로 열처리하고 펄프화하는 단계를 포함하는 본 발명에 대마와 목재를 혼합하여 종이를 제조할 경우 두가지 원료의 장점을 가지면서 단점은 보안할 수 있으며, 삼베의 장섬유를 조롱이 생기기 않도록 해리할 수 있어 균일 한 양질의 종이를 생산할 수 있다. 또한, NaOH 이외의 독성 화학물질을 사용하지 않아 생태계에 어떠한 부하도 주지 않는다는 잇점이 있다. 이러한 본 발명의 방법은 국내의 생태계 자원을 이용하므로 대마의 대량 재배가 이루어져 농가소득에도 도움을 줄 것으로 기대된다.

Description

삼베 인견사용 종이의 제조방법 및 이에 따라 제조된 종이{Process for the preparation of pulp for hemp rayon and pulp prepared therefrom}

본 발명은 삼베 인견사(hemp rayon)용 종이의 제조방법 및 이에 따라 제조된 종이에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 삼베 펄프와 목재 펄프를 이용한 종이의 제조방법 및 이에 따라 제조된 삼베 인견사용 종이에 관한 것이다.

섬유는 짧은 섬유 또는 인조 섬유와 긴 섬유 또는 필라멘트 섬유와 같이 그들의 길이를 기본으로 분류된다. 섬유는 또한 자연 섬유와 인조 섬유와 같이 분류될 수도 있다. 자연 섬유라는 용어는 식물섬유나 목재섬유 등과 같은 천연 상태에서 존재하는 것을 의미한다. 인조섬유는 폴리에스테르, 나일론, 케시밀론과 같은 것이다.

한 세기 동안 인류는 섬유와 옷을 위한 재료를 위해 다양한 식물과 동물에 의존하였다. 현재, 산업화와 과학 발전은 월등한 특성, 성질을 갖는 개선된 물질을 제공하여 안정된 옷을 제공하게 되었다.

레이온은 인조 섬유와 달리 목재 펄프에서 얻어지고, 상대적으로 싸며 자연에서 얻어지고 기본적인 물질은 셀룰로오스로서, 비스코스(viscose) 레이온이라고도 불려지고, 가장 큰 시장규모를 갖는다. 레이온은 습기 흡입력이 좋고, 공기가 잘 통하고, 착용시 안락함을 주고, 건조가 쉽고, 선명한 색감을 준다. 레이온은 정전기를 일으키지 않고, 레이온은 피부에 안락감, 부드러움을 준다. 그러나, 이러한 비스코스 레이온은 제조시 NaOH, CS 그리고 HSO 등 다량의 독성 화학물질을 사용하여야 하고 압력을 이용한 노즐로 실을 성형함으로 대량설비와 비용이 많이 든다는 단점이 있다.

통상 대마를 원료로 하는 대마사는 천연 섬유로서 대마사로 직조된 삼베는 통기성이 우수하고, 땀 흡수력이 뛰어나 인체의 건강에 좋은 영향을 주게 된다. 또한 대마사는 다른 섬유보다 질기며 수분 흡수력이 우수하고 강해서 수명이 긴 장점이 있으나, 섬유질의 성질이 강해 다른 섬유보다 신축성이 떨어지고 장섬유에 의해 조롱이 생기는 단점은 있다.

본 발명의 목적은 상기 장점을 갖는 대마 펄프와 비스코스 레이온에서 사용하는 목재 펄프를 이용하여 보다 경제적인 방법으로 삼베 인견사용 종이를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 따라 제조된 삼베 인견사용 종이를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 하기 단계를 포함하는 삼베 인견사용 종이를 제조하는 방법을 제공한다:

(1) 삼베의 껍질부를 2cm 이하의 크기로 절단하고, 목재의 목질부를 두께 0.5 내지 1mm 및 길이 2 내지 3cm로 절단하여 삼베와 목재를 3:7 내지 7:3의 중량비로 혼합하는 단계;

(2) 상기 절단된 삼베의 껍질부 및 목재의 목질부 혼합물을 NaOH 용액의 중량을 기준으로 하여 5 내지 20 중량%로 넣고 90 내지 120℃의 온도에서 2 내지 4 시간 동안 증해시키는 단계;
(2-1) 증해 이후 중화제를 가하여 혼합물을 중화시키는 단계;

(3) 상기 수득된 혼합물을 0.7 내지 8 mm의 메쉬를 통과시키는 단계;

(4) 상기 수득된 혼합물에 글리옥살 수지, 멜라민 수지 및 우레탄 수지로 이루어진 군에서 선택된 수지를 상기 혼합물 중량 대비 5 내지 15 중량%의 양으로 첨가하여 섬유 입자가 가교결합을 유도하는 단계; 및

(5) 상기 가교결합된 혼합물을 120 내지 180℃의 온도로 열처리로 고착시켜 형태가 안정된 종이를 제조하는 단계.

상기한 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 상기 방법에 따라 제조된 삼베 인견사용 종이를 제공한다.

본 발명에 따라 대마와 목재를 혼합하여 종이를 제조할 경우 두 가지 원료의 장점을 가지면서 단점은 보안할 수 있으며, 삼베의 장섬유를 조롱이 생기기 않도록 해리할 수 있어 균일한 양질의 종이를 생산할 수 있다.

또한, 본 발명은 NaOH 이외의 독성 화학물질을 사용하지 않아 생태계에 어떠한 부하도 주지 않는다는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 국내의 생태계 자원을 이용하므로 대마의 대량 재배가 이루어져 농가소득에도 도움을 줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 삼베 인견사용 종이의 제조공정을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따라 삼베와 목재를 제조된 삼베인견사의 연사기 T/M 변화에 따른 신도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 삼베인견사의 SEM 사진이다.

본 발명의 삼베 인견사용 종이는 도 1에 나타낸 바에 따라 제조될 수 있으며, 구체적으로, (1) 삼베의 껍질부를 2cm 이하의 크기로 절단하고, 목재의 목질부를 두께 0.5 내지 1mm 및 길이 2 내지 3cm로 절단하여 삼베와 목재를 3:7 내지 7:3의 중량비로 혼합하는 단계; (2) 상기 절단된 삼베의 껍질부 및 목재의 목질부 혼합물을 NaOH 용액의 중량을 기준으로 하여 5 내지 20 중량%로 넣고 90 내지 120℃의 온도에서 2 내지 4 시간 동안 증해시키는 단계; (2-1) 증해 이후 중화제를 가하여 혼합물을 중화시키는 단계; (3) 전단계에서 수득된 혼합물을 0.7 내지 8mm의 메쉬를 통과시키는 단계; (4) 전단계에서 수득된 혼합물에 글리옥살 수지, 멜라민 수지 및 우레탄 수지로 이루어진 군에서 선택된 수지를 상기 혼합물 중량 대비 5 내지 15 중량%의 양으로 첨가하여 섬유 입자가 가교결합을 유도하는 단계; 및 (5) 상기 가교결합된 혼합물을 120 내지 180℃의 온도로 열처리하고 종이를 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명의 종이의 제조방법에서는 통상적으로 종이제조에 사용되는 셀룰로즈 중에서 제직용 원사를 만드는데 적합한 대마(hemp, 삼베)와 목재(wood)를 사용하며, 삼베(hemp)는 여름철 옷감 소재로서 질기고 시원하다. 향균성과 향취성이 뛰어나고 시원한 청량감을 주며, 땀을 습수하고 정전기를 막아주며, 원적외선이 방출됨으로 인체에 건강성을 부여하는 장점이 있다. 기존의 종이 제조에 있어 펄프화시 사용되는 목재(wood)는 나무의 성장기간이 10년 이상이 되어야 원자재로 사용할 수 있는데 비해 삼베는 4개월이면 2m 이상 성장하여 원자재로 사용함으로 경제적이라는 장점이 있다.

본 발명에서 사용하는 목재로는 당 분야에서 종이 제조에 통상적으로 사용되는 것으로 사용에 있어 제한이 없으며, 특히 포플러, 침엽수, 전나무, 소나무, 향나무 등이 바람직하다.

상기 삼베는 껍질부만을, 목재는 목질부만을 사용한다. 이때 삼베 껍질부와 목재 목질부는 3:7 내지 7:3의 중량비로 혼합하여 사용하며, 특히 5:5의 중량비가 바람직하다. 상기 삼베 껍질부의 함량이 목재 목질부에 비하여 상기 중량비보다 적을 경우 삼베의 장점인 향균성 및 향취성이 저하되는 단점이 있으며, 상기 삼베 껍질부의 함량이 목재 목질부에 비하여 상기 중량비보다 많으면 신축성 등 종이의 목적 효과를 달성하지 못하는 단점이 있다.

상기 삼베의 껍질부는 2cm 이하의 크기로 절단하고 목재의 목질부를 두께 0.5 내지 1mm 및 길이 2 내지 3cm로 절단하여 사용한다.

상기 절단된 삼베의 껍질부 및 목재의 목질부 혼합물을 NaOH 용액에 침지시키는데, 이 때 NaOH 용액의 농도는 20%인 것이 바람직하다.

기존의 비스코스 레이온사의 제조시 물뿐만 아니라 NaOH, CS₂ 그리고 H₂SO₄ 등 다량의 독성 화학물질을 사용하는 데 비해, 본 발명에서는 NaOH 용액만을 사용하여 독성을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

상기 NaOH 용액의 중량을 기준으로 하여 삼베의 껍질부 및 목재의 목질부 혼합물을 5 내지 20 중량%, 바람직하게는 15 중량%로 넣고 90 내지 120℃의 온도에서 2 내지 4 시간, 바람직하게는 3 시간 동안 증해시킨다. 이후 중화제를 가하여 혼합물을 중화시킬 수 있다. 상기 중화제로는 당 분야에서 통상적으로 사용되는 것으로서 이의 종류는 제한되지 않는다.

상기 증해물을 수중 비이터(beater)를 사용하여 처리함으로써 장섬유 셀룰로즈를 해리시켜 조롱이 생기지 않도록 할 수 있다.

상기 수득된 혼합물을 0.7 내지 8 mm의 메쉬를 통과시킴으로써 조롱이 생기는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 양질의 펄프를 생산할 수 있다.

상기 수득된 혼합물에 수지를 혼합하여 섬유 입자간 가교결합이 유도되도록 하며, 사용가능한 수지로는 글리옥살 수지, 멜라민 수지 및 우레탄 수지로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 이러한 수지를 상기 혼합물 중량 대비 5 내지 15 중량%의 양으로 첨가할 수 있다.

이어서, 상기 가교결합된 혼합물을 120 내지 180℃의 온도, 바람직하게는 150℃의 온도로 열처리로 형태를 고착시킨 종이를 제조할 수 있으며, 이러한 열처리를 통하여 초지기에서 종이를 제조함으로써 종이의 균일한 인장강도를 높일 수 있다.

이 펄프로서 종이를 만든 후 이 종이를 2mm 내지 3mm 이내의 넓이로 슬리터를 사용하여 테이프 형태로 자르고 이 테이프를 기계(연사기)의 회전을 이용하여 원하는 인장강도를 가진 삼베와 나무의 혼합 필라멘트사(Hemp wood filament yarn, 삼베인견사)를 제조할 수 있다.

본 발명에서는 또한 상기 제조된 종이를 이용하여 삼베 인견사를 제조하는 방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

실시예 1: 삼베 인견사용 종이 제조

삼베의 껍질부는 2cm 이하의 크기로 절단하고 포플러 나무의 목질부를 목질부를 두께 0.5 내지 1mm 및 길이 2 내지 3cm로 절단한 다음, 5:5의 중량비로 혼합하였다.

이어서, 20% NaOH 용액에 10 중량%의 양으로 상기 절단된 대마 껍질부 및 목재 목질부를 넣고 100℃의 온도에서 4시간 동안 증해시켰다. 이후 중화제를 가하여 혼합물을 중화시킨 다음, 상기 증해물을 수중 비이터(beater)로 장섬유 셀룰로즈를 해리시켰다.

이어서, 수득된 혼합물을 0.7 내지 8mm의 메쉬를 통과시킨 다음, 우레탄 수지를 10 중량%의 양으로 첨가하여 섬유 입자의 가교결합을 유도하였다. 이어서, 상기 혼합물을 150℃의 온도로 열처리하고 펄프화하여 종이를 제조하였다.

제조된 종이를 이용하여 통상의 방법에 따라 삼베인견사를 조하여 신도(tensil strain)을 측정하였다.

도 2는 본 발명에 따라 삼베와 목재를 제조된 삼베인견사의 연사기 T/M 변화에 따른 신도 변화를 나타낸 그래프이다. 여기에서, A : 650T/M 2mm, B : 650T/M 3mm, C : 750T/M 2mm, D : 750T/M 3mm, E : 850T/M 2mm, F : 850T/M 3mm, G : 950T/M 2mm, H : 950T/M 3mm이다. 그래프에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 제조된 삼베인견사의 신도가 매우 우수함을 알 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 제조된 삼베인견사의 조롱 생성유무를 관찰하였다.

도 3은 본 발명에 따라 제조된 삼베인견사의 SEM 사진이다. 여기에서 보듯이, 본 발명에 따라 제조된 삼베인견사는 조롱이 생기지 않아 매끄러운 표면을 갖는 것을 알 수 있다.

비교예 1: 종이 제조

삼베의 껍질부를 사용하지 않고 포플러 나무의 목질부만을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 종이를 제조하였다.

제조된 종이의 신도를 측정한 결과, 본 발명의 삼베인견사에 비해 다소 떨어졌다.

비교예 2: 종이 제조

증해물을 수중 비이터로 장섬유 셀룰로즈를 해리시키는 과정을 수행하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 종이를 제조하였다.

제조된 종이의 조롱 생성유무를 확인한 결과, 조롱이 많이 형성되어 있었다.

Claims (7)

1. (1) 삼베의 껍질부를 2cm 이하의 크기로 절단하고, 목재의 목질부를 두께 0.5 내지 1mm 및 길이 2 내지 3cm로 절단하여 삼베와 목재를 3:7 내지 7:3의 중량비로 혼합하는 단계;
   (2) 상기 절단된 삼베의 껍질부 및 목재의 목질부 혼합물을 NaOH 용액의 중량을 기준으로 하여 5 내지 20 중량%로 넣고 90 내지 120℃의 온도에서 2 내지 4 시간 동안 증해시키는 단계;
   (2-1) 증해 이후 중화제를 가하여 혼합물을 중화시키는 단계;
   (3) 전단계에서 수득된 혼합물을 0.7 내지 8mm의 메쉬를 통과시키는 단계;
   (4) 전단계에서 수득된 혼합물에 글리옥살 수지, 멜라민 수지 및 우레탄 수지로 이루어진 군에서 선택된 수지를 상기 혼합물 중량 대비 5 내지 15 중량%의 양으로 첨가하여 섬유 입자가 가교결합을 유도하는 단계; 및
   (5) 상기 가교결합된 혼합물을 120 내지 180℃의 온도로 열처리하고 펄프화하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 삼베 인견사용 종이를 제조하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 목재가 포플러, 침엽수, 전나무, 소나무 또는 향나무인 것을 특징으로 하는 삼베 인견사용 종이를 제조하는 방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 삼베의 껍질부 및 목재의 목질부를 5:5의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 삼베 인견사용 종이를 제조하는 방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 NaOH 용액이 20% NaOH 용액인 것을 특징으로 하는 삼베 인견사용 종이를 제조하는 방법.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 단계 (2)에서 수득된 증해물을 수중 비이터(beater)를 사용하여 처리함으로써 장섬유 셀룰로즈를 해리시키는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 삼베 인견사용 종이를 제조하는 방법.
7. 제 1항, 제 2항, 제3항, 제 4항, 제 6항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 제조된 삼베 인견사용 종이.

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