KR100341681B1

KR100341681B1 - 인피섬유의 제조방법

Info

Publication number: KR100341681B1
Application number: KR1020000029095A
Authority: KR
Inventors: 홍경표; 신언장
Original assignee: 홍경표; 신언장
Priority date: 2000-05-29
Filing date: 2000-05-29
Publication date: 2002-06-22
Also published as: KR20000054242A

Abstract

본 발명은 인피섬유를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 미생물로서 바실루스 리케니포르미스(Bacillus licheniformis)와, 침투제로서 비이온 계면활성제를 함유하는 정련처리액에서 인피를 정련하는 것을 포함하며, 이에 의하면 기존의 미생물에 의한 정련처리 온도 보다 높은 온도에서 훨씬 단축된 시간으로 정련처리가 가능하게 되어 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 우수한 품질의 인피섬유를 제조하는 것이 가능하게 된다.

Description

인피섬유의 제조방법{Method for producing bast fiber}

본 발명은 인피섬유(bast fiber)의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미생물을 이용한 인피(靭皮; bast)의 정련(scouring)에 의해 섬유질의 손상 없이 높은 생산성으로 고품질의 인피섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.

인피섬유는 대마, 황마, 저마, 청마 등 마류와 뽕나무, 닥나무 등을 정련하여 추출한 섬유를 의미한다. 인피의 정련 방법으로는 알칼리용액에서 열을 이용하는 방법과 단백분해효소를 이용하는 방법이 이용되고 있다. 그러나 종래의 방법들은 처리조건이 적당하지 않은 경우 섬유소가 파괴되거나 변성이 일어나며 품질에 손상을 주게된다. 정련의 적부는 섬유의 수량과 관계가 있을 뿐만 아니라 강신도와 천연섬유로서의 광택과 질감 그리고 염색 공정 등의 품질에도 중요한 영향을 미치게 된다는 것은 주지의 사실이다.

알칼리용액에서 열을 이용하는 방법은 인피를 수확하여 증자한 후 껍질을 벗겨 말려서 건피를 만들고 강한 알칼리성인 가성소다 또는 소다회 등으로 강제 정련하는 것을 포함한다. 그러나, 이와 같은 방법으로 인피를 정련하는 경우 섬유 중에 함유되어 있는 알카리 가용물질, 즉 셀룰로오즈, 헤미셀룰로오즈 등이 용해되며,보다 나가서는 섬유소간의 가교(cross-linkage)와 섬유소 구성원인 글루코오즈(glucose)까지 분해함으로써 섬유소가 질기지 못하고 짧게 끊어지며 황갈색으로 변하여 광택이 매우 나빠지며 세사방적(細絲紡績)을 할 수 없어 품질이 떨어지는 문제가 발생한다. 알칼리 등 화공약품으로 섬유를 추출하는 과정에서 섬유소의 파괴와 인장력이 약해짐은 물론 독성이 강한 화공약품의 과다한 사용으로 공해 발생이 심각하다.

단백분해효소를 이용하는 방법은 자연적인 침지법(沈漬法) 또는 미생물을 이용하여 인피 자체가 가지고 있는 영양분과 특히, 표피와 섬유소간에 붙어 있는 펙틴을 분해하여 영양원으로 사용하며, 섬유소간의 결속부분을 분해할 수 있는 미생물을 이용하는 것으로 일반적으로 인피내의 다수의 섬유질 세포가 펙틴에 의하여 교착되어 있으므로 인피로부터 순수한 섬유질을 얻기 위해서는 세포와 세포 사이에 교착된 펙틴을 선택적으로 분해용출하여 섬유의 결속을 분해시키는 것이다.

그러나 기존의 미생물에 의한 정련방법은 36-40℃의 비교적 저온에서 정련하므로 정련시간이 36∼48시간이 소요되며, 펙틴 이외의 피질과 섬유를 고착하고 있는 피막내의 불순물로서 부착되어 있는 함유탄소, 기타 불순물이 제거되지 않으므로 별도의 세정작업이 필요하게 되어 단일공정으로 처리하는 것이 곤란한 결점이 있으며, 섬유소가 얽혀 완벽히 정련되지 않는 비율이 20% 정도로 불량하게 나타난다. 또한 정련처리에 장시간이 소요되므로 에너지 소비량이 많아지고 정련비가 증가하며, 정련액을 재사용하는 것이 곤란한 등의 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 미생물에 의한 정련방법을 개선하여 보다 향상된 생산성으로 고품질의 인피섬유를 제조하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명자의 연구에서 미생물로서 질산의 존재하에 비발효성 유기질을 이용하여 혐기적으로 증식할 수 있는 강력한 탈질소세균인 바실루스 리케니포르미스(Bacillus licheniformis)와, 침투제로서 비이온계면활성제를 이용하여 대마건피를 정련처리하면 표백까지 단일 공정으로 할 수 있을 뿐만아니라 고온에서 보다 단축된 시간에 정련처리할 수 있고, 그 결과 얻어지는 인피섬유의 품질이 매우 양호하게 된다는 사실을 알게 되었다.

그러므로, 본 발명에 의하면 인피를 정련하여 인피섬유를 제조하는 방법에 있어서, 미생물로서 바실루스 리케니포르미스(Bacillus licheniformis)와, 침투제로서 비이온 계면활성제를 함유하는 정련처리액에서 인피를 정련하는 것을 포함하는 인피섬유의 제조방법이 제공된다.

또한 본 발명에 의하면, 바실루스 리케니포르미스 0.5∼2 ㎖/ℓ와 비이온계면활성제 0.5∼2 ㎖/ℓ을 함유하는 정련처리액에서 인피를 정련처리하는 것을 특징으로 하는 인피섬유의 제조방법이 제공된다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 정련처리액이 중탄산소다 0.5∼2 g/ℓ을 더 함유하는 것임을 특징으로 하는 인피섬유의 제조방법이 제공된다.

또한 본 발명에 의하면, 처리될 인피 대 정련처리액의 비율을 중량비로 1:40∼1:60이 되게 하는 것을 특징으로 하는 인피섬유의 제조방법이 제공된다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 정련처리액의 pH가 6∼8인 것을 특징으로 하는 인피섬유의 제조방법이 제공된다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 정련처리를 40∼60℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 인피섬유의 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 인피의 정련처리에서 미생물인 바실루스 리케니포르미스에 의해 섬유소의 손상없이 펙틴질을 효과적으로 제거하고, 또한 펙틴 이외의 피질과 섬유를 고착하고 있는 피막내의 불순물로서 부착되어 있는 함유탄소, 기타 불순물을 침투제인 비이온계면활성제에 의해 제거하여 별도의 불순물 제거 공정을 경유하지 않고도 고품질의 인피섬유을 제조할 수 있게 하는 것에 중요한 특징이 있다.

본 발명은 모든 인피 섬유에 적용가능하며, 특히 바람직하게 적용되는 인피섬유는 대마, 황마, 저마, 청마 등과 같은 마류의 인피섬유이다.

인피의 2차 체관부에는 함량이 적으나 얇은 코르크층이 형성 된 피층과 세포벽의 중간층을 형성하는 물질로서 1차 체관부에 많이 함유되어 있는 갈락투론산이 고도로 탈수·축합되어 생긴 펙틴질이 있는데, 이를 추출 제거하여 길뿐만 아니라 부드럽고 유용도가 높은 섬유소를 얻을 수 있다.

본 발명의 정련처리액에 사용되는 미생물인 바실루스 리케니포르미스(Bacillus licheniformis)는 바실루스속 중에서 질산의 존재하에 비발효성 유기질을 이용하여 혐기적으로 증식할 수 있는 능력을 가진 유일한 세균이다. 바실루스 리케니포르미스는 발효작용에 의하여 세포간 연결제 역할을 하는 불용성 펙토우스(pectose)를 가용성 펙틴(pectin)으로 변성시켜서 인피와 목질을 연결하는 성층(cambium layer)을 파괴함과 동시에 인피 섬유 자체를 결합시키고, 잇는 고무질(gum)을 어느 정도 분해 시키는 작용한다. 이로서 펙틴은 98% 제거되며 나머지 2%는 유연해진다. 본 정련처리액중 바실루스 리케니포르미스의 농도는 바람직하게 0.5∼2 ㎖/ℓ, 보다 바람직하게 1.0∼1.5 ㎖/ℓ이다. 본 정련처리액중 바실루스 리케니포르미스의 농도가 상기한 범위보다 높으면 정련효율의 증대가 없어 미생물을 낭비하는 결과를 초래하며, 농도가 너무 낮으면 처리시간이 길어지고 정련상태가 불량하게 되는 문제점이 있다. 정련상태의 불량은 육안으로도 확인할 수 있다.

바실루스 리케니포르미스의 시판품의 예로는 알칼라제 2.5엘(Alcalase 2.5L)(덴마크의 NOVO사 제품) 등이 있다. Alcalase 2.5L은 세린 타입(Serine type)의 엔도프로테이나제(endoproteinase)로서 주성분은 섭틸리신 칼스버그(subtilisin carlsberg)이고 활성(activity)은 2.5Au/g로 산소가 상당량만 존재해도 생육 가능한 통성(通性) 혐기성세균으로 산소분압이 공기보다 낮은 조건에서 잘 자라는 미호기성세균(微好氣性細菌)이며 비용면에서 유리하다.

또한 본 발명의 정련처리액에는 비이온 계면활성제가 함유되는데, 정련처리액중 비이온 계면활성제의 농도는 바실루스 리케니포르미스의 활동에 지장을 주지않는 범위 내이어야 한다. 특별히 제한하기 위한 것은 아니지만, 본 정련처리액중 비이온 계면활성제의 농도는 바람직하게 0.5∼2 ㎖/ℓ, 보다 바람직하게 0.8∼1.2 ㎖/ℓ이다. 본 발명에서 비이온 계면활성제는 침투제로서 작용하며, 사용하기에 바람직한 종류는 폴리에틸렌옥사이드(Polyethyleneoxide)계 비이온 계면활성제이다. 폴리에틸렌옥사이드(Polyethyleneoxide)계 비이온 계면활성제로서 시판품의 예로는 모노폴 엔엑스(Monopol NX)(동남합성 제품) 등이 있다.

또한 본 발명의 정련처리액에는 정련을 촉진하기위하여 선택성분으로서 중탄산나트륨(sodium bicarbonate )을 첨가할 수도 있다. 첨가할 경우, 정련처리액중 그 농도는 바람직하게 0.5∼2 g/ℓ, 보다 바람직하게 0.8∼1.2 g/ℓ이다. 또한, 상기 정련처리액은 pH가 6∼8이 되게 조절하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 정련처리액을 이용하여 인피를 정련처리할 때는 기존의 미생물에 의한 정련처리 온도 보다 높은 온도인 40∼60℃, 보다 바람직하게 50∼55℃의 온도에서 실시하는 것이 효과적이다. 이와 같은 고온의 처리온도에서 본 처리액을 사용하면 종래에 비해 훨씬 단축된 시간에 정련처리가 가능하게 되고, 얻어지는 인피섬유의 품질이 매우 양호하게 된다.

본 발명에서 정련처리시간은 3∼5시간 정도가 적당하다. 정련 처리시간이 3시간 이내에서는 섬유가 꼬여 갈색을 나타내며 섬유회수율이 너무 낮게 될 수 있고(품질불량이 육안으로도 20% 정도 나타난다), 5시간을 초과하는 경우에는 셀룰로오즈와 헤미셀룰로오즈 까지 분해되어 섬유의 회수율이 오히려 줄어들 수 있으므로 상기한 시간범위내에서 정련처리하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이다. 단, 본 발명은 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

항온수조 온도는 55℃에서 일정한 량의 용수에 바실루스 리케니포르미스로서 Alcalase 2.5L(Denmark의 NOVO사 제품) 1㎖/ℓ, 폴리에틸렌옥사이드계 비이온 계면활성제인 Monopol NX(동남합성) 1㎖/ℓ 및 중탄산 나트륨 1 g/ℓ를 투입하고 pH를 6-8로 조절한 정련처리액에 건조된 대마 인피(대마건피)를 함침하였다. 이때 대마건피 대 정련처리액의 비율은 중량비로 1:50 이었다. 다음, 대마건피를 상기 정련처리액에서 통기교반하여 4시간동안 정련한 뒤 2회 세척한 뒤 맑은물에 1-2시간 침지후 풍건하였다. 처리결과, 펙틴질의 98%는 제거되었으며 나머지 2%도 유연하게되어 섬유의 손상 및 염색공정에 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.

또한 정련처리액에서 시간대별로 정련한 결과를 분석한 결과, 2시간 이내에서는 섬유가 꼬여 갈색을 나타내며 육안으로도 20%정도 불량함을 알수 있었고, 5시간 이상 에서는 섬유의 회수율이 80% 미만이었다. 4시간 정련에서는 연한황색의 대마 천연의 색을 띠며 섬유회수율도 87% 이상 되었다.

4시간 정련후 획득한 섬유의 특성을 시험한 결과는 하기 표들에 제시된다.

섬유의 길이 시험
항목	방섬원료상태	실을 분해
대마인피섬유	100번이상 18∼22 인치	3∼8 인치
대마인피섬유	120번이상 11∼25 인치	3∼8 인치

분해 섬유장 시험
항목	최단	최장	평균
대마범포	2.6 인치	4.9 인치	3.8 인치

건장 하력 시험
항목	가로의 강도	가로의 신장도	세로의 강도	세로의 신장도
대마범포	288.8	10.0	184.3	77.9

수분 흡수속도 시험
항목	시험재료의 중량	100% 침수까지의 시간	흡수율
대마범포	75.5	4분 30초	31.0

물성 시험
시 험 항 목	정련후 대마 인피섬유
비중	1.50
공정수분율(%)	12
표준시 강력(g/d)	6.3 ∼ 6.5
습윤시 강력(g/d)	6.1 ∼ 6.8
표준시 신율(%)	1 ∼ 2
습윤시 신율(%)	2 ∼ 3
30%신장시 신장탄성율(%)	62 ∼ 65
영율(Kg/mm)	3,300 ∼ 3,500
열분해온도 (。C )	260 ∼ 290
용융점 (。C )	260
열전도율	0.64

상기 시험결과로부터 명백하게 되는 바와 같이, 본 발명에 따라 바실루스 리케니포르미스와 침투제로서 비이온 계면활성제를 함유하는 정련처리액에서 인피를 정련하는 방법을 채택하면 기존의 알카리 침지방식이나 미생물 방식에 비해 훨씬 단축된 시간에 보다 우수한 물성의 인피섬유를 제조할 수 있게 된다.

Claims

미생물로서 바실루스 리케니포르미스(Bacillus licheniformis)를 사용하는 정련처리액에서 인피를 정련하는 인피섬유의 제조방법에 있어서,

상기 정련처리액이 바실루스 리케니포르미스 0.5 ~ 2 ㎖/ℓ, 폴리에틸렌옥사이드계 비이온 계면활성제 0.5 ~ 2 ㎖/ℓ, 및 선택성분으로서 중탄산소다 0.5 ~ 2 g/ℓ을 함유하고 있으며, 상기 정련처리액을 건조된 인피 대 정련처리액의 중량비 1 : 40 ~ 1 : 60의 비율로 함침하고, 40 ~ 60 ℃의 온도에서 통기교반하에 3 ~ 5시간동안 정련 처리하는 것을 특징으로 하는 인피섬유의 제조방법.
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