KR100485284B1

KR100485284B1 - 활성카본지의 제조방법

Info

Publication number: KR100485284B1
Application number: KR10-2002-0019641A
Authority: KR
Inventors: 배장순; 김장기; 장원철; 오원춘; 김부남
Original assignee: 주식회사 비씨티; 오원춘; 김부남; 배장순; 김장기; 장원철
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2005-04-27
Also published as: KR20030080823A

Abstract

본 발명은 활성카본지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본 발명에 의한 활성카본지의 제조방법에 의하면, 펄프를 교반 및 고해한 후 사이징시키고, 사이징된 펄프에 충전재로 은을 포함하는 활성탄을 혼합하여 종이를 제조함으로써 종이섬유 사이에 은을 포함하는 활성탄이 균일하게 내첨되어 유해성분의 흡착, 산화방지, 제습, 탈취 및 항균효과가 우수하여 초배지로 사용할 시에는 악취를 제거하고 거주환경의 위생성을 극대화하여 쾌적한 상태가 유지될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 식품포장지로 사용할 시에는 활성탄으로부터 발생되는 흡착력, 음이온 및 원적외선으로 인해 식품의 신선도를 더욱 우수하게 하여 식품 보존기간을 연장 할 수 있도록 한 활성카본지의 제조방법에 있어서, 활성카본지 100중량%를 기준으로, 펄프 40∼65중량%를 2∼5% 농도로 물에 해리시킨 후 교반기로 20∼30분간 교반하는 교반단계(S10)와: 교반된 펄프를 고해기로 절단 및 피브릴화하는 고해단계(S20)와: 고해된 펄프에 사이즈제인 로진 5∼10중량% 및 젤라틴 5∼10중량%를 투입하는 사이징단계(S30)와: 사이징된 펄프에 은을 포함하는 활성탄 20∼50중량%, 폴리아크릴 아미드 1∼2중량% 및 멜라민 포름알데히드 수지 1∼2중량%를 혼합하는 혼합단계(S40)와: 혼합된 혼합물을 스크린하여 이물질을 제거하는 스크린단계(S50)와: 스크린된 혼합물을 초지기로 압착 및 건조하여 종이를 제조하는 초지단계(S60)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 활성카본지의 제조방법이다.

Description

활성카본지의 제조방법{The manufacturing method of paper with activated carbon}

본 발명은 활성카본지의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본 발명에 의한 활성카본지의 제조방법에 의하면, 펄프를 교반 및 고해한 후 사이징시키고, 사이징된 펄프에 충전재로 은을 포함하는 활성탄을 혼합하여 종이를 제조함으로써 종이섬유 사이에 은을 포함하는 활성탄이 균일하게 내첨되어 유해성분의 흡착, 산화방지, 제습, 탈취 및 항균효과가 우수하여 초배지로 사용할 시에는 악취를 제거하고 거주환경의 위생성을 극대화하여 쾌적한 상태가 유지될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 식품포장지로 사용할 시에는 활성탄으로부터 발생되는 흡착력, 음이온 및 원적외선으로 인해 식품의 신선도를 더욱 우수하게 하여 식품 보존기간을 연장 할 수 있도록 한 것이다.

종이는 AD 105년 중국 후한(後漢)의 채륜이 발명한 것으로, 초기에는 단지 사람이 무엇을 기록하는 재료로만 사용하였으나, 1892년(고종 29)경 기계에 의한 제지술을 일본으로부터 도입한 결과 종이로부터 공예품, 쇼핑백, 담배필터, 판지 등 다양한 물품을 제조할 수 있게 되었다.

현재 종이는 필기용지 뿐만 아니라 초배지, 도배지, 포장지, 도공지, 권련지, 판지, 부직포 등 다양한 제품으로 생산되고 있으나, 종이의 물성 및 품질이 종이의 기능에 맞게 다양화되지 못하였다.

종래에는 종이의 제조시에 습윤지력증강제나 건조지력증강제와 같은 기능성첨가제나 공정의 효율화를 위한 공정조절제를 첨가하는 방법을 사용하여 종이의 물성 및 품질이 우수하도록 하였으나 그 효과가 미미하였고, 각각의 제품 즉 도배지, 포장지, 골판지 등을 제조한 후 각 제품의 상면이나 하면에 숯이나 황토를 이용하여 코팅층을 형성함으로써 흡착력과 제습효과를 부여하였으나, 종이를 제조한 후 별도의 공정을 거쳐야 하므로 제조비용이 상승하는 문제점이 발생하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 종이가 지닌 제반 문제점을 해결하기 위하여, 펄프를 교반 및 고해한 후 사이징시키고, 사이징된 펄프에 충전재로 은을 포함하는 활성탄을 혼합하여 종이를 제조함으로써 종이섬유 사이에 활성탄이 균일하게 내첨되어 유해성분의 흡착, 산화방지, 제습, 탈취 및 항균효과가 우수하여 초배지로 사용할 시에는 악취를 제거하고 거주환경의 위생성을 극대화하여 쾌적한 상태가 유지될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 식품포장지로 사용할 시에는 활성탄으로부터 발생되는 흡착력, 음이온 및 원적외선으로 인해 식품의 신선도를 더욱 우수하게 하여 식품 보존기간을 연장 할 수 있도록 하는 활성카본지의 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 활성카본지의 제조방법은, 활성카본지 100중량%를 기준으로, 펄프 40∼65중량%를 2∼5% 농도로 물에 해리시킨 후 교반기로 20∼30분간 교반하는 교반단계(S10)와: 교반된 펄프를 고해기로 절단 및 피브릴화하는 고해단계(S20)와: 고해된 펄프에 사이즈제인 로진 5∼10중량% 및 젤라틴 5∼10중량%를 투입하는 사이징단계(S30)와: 사이징된 펄프에 은을 포함하는 활성탄 20∼50중량%, 폴리아크릴 아미드 1∼2중량% 및 멜라민 포름알데히드 수지 1∼2중량%를 혼합하는 혼합단계(S40)와: 혼합된 혼합물을 스크린하여 이물질을 제거하는 스크린단계(S50)와: 스크린된 혼합물을 초지기로 압착 및 건조하여 종이를 제조하는 초지단계(S60)로 되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 1은 본 발명에 의한 활성카본지의 제조공정도로서, 교반(S10), 고해(S20), 사이징(S30), 혼합(S40), 스크린(S50) 및 초지단계(S60)로 되며, 이하 각 조성물의 배합비는 활성카본지 100중량%를 기준으로 한다.

펄프 40∼65중량%를 물에 해리시킨 후 교반하는 교반단계(S10)에서, 교반을 용이하게 하기 위하여 펄프의 해리 농도를 2∼5%로 하고 동력절감을 위해 교반기의 교반속도는 30∼100rpm으로 하는 것이 바람직하며, 상기 펄프로는 목제펄프, 화학펄프, 기계펄프 및 반화학펄프 뿐만 아니라 파지를 이용한 재생펄프나 필요에 따라 펄프와 재생펄프를 적당한 비율로 혼합시킨 것 또한 사용가능한 것으로, 재생펄프를 이용할 시에는 펄프의 제조공정 중 탈목 및 표백공정이 불필요하므로 환경오염을 방지할 수 있는 것이다.

교반된 펄프를 절단 및 피브릴화하는 고해단계(S20)는 물속에서 펄프를 기계적으로 처리하여 초지하기에 적당하도록 만들어주는 단계로, 고해기(beater)를 이용하여 긴 섬유를 절단하거나 눌러 으깨는 방법으로 섬유내부의 수소결합을 끊어 섬유의 내부 구조가 풀어지도록 피브릴화(fibrillation)하며, 고해도는 25∼50이 되도록 한다.

상기 고해도는 펄프섬유의 가공처리 과정 중 그 처리정도를 측정하는 단위로서, 일반적으로 천연상태의 펄프섬유는 5∼10으로 측정되나 펄프 섬유의 길이, 폭 및 두께 등을 고해기로 처리하는 중에 상승되며, 고해도가 25 미만이면 섬유와 섬유의 결합이 잘 일어나지 못하고, 고해도가 50을 초과하면 종이의 양면차가 증대되는 단점이 있다.

고해된 펄프에 사이즈제를 투입하는 사이징단계(S30)는 종이에 잉크 또는 물의 침투저항성을 부여하는 단계로, 펄프만을 사용하여 제조한 종이는 흡수성이 있어 필기 또는 인쇄시에 잉크가 번지는 문제가 발생하므로, 펄프에 내수성이 있는 콜로이드 물질인 사이즈제를 혼합함으로써 펄프섬유의 표면이나 펄프섬유사이의 틈을 메워 잉크가 침투 확산하는 것을 방지하도록 한다.

펄프에 투입되는 사이즈제로는 로진(송진)과 젤라틴을 사용하며, 그 배합비율이 각각 5중량% 미만으로 투입하면 충분한 효과가 나타나지 않으며, 10중량%를 초과하여 투입하면 효과가 더 이상 증가되지 않으므로 로진 5∼10중량% 및 젤라틴 5∼10중량%으로 하는 것이 바람직하다.

사이징된 펄프에 활성탄, 폴리아크릴 아미드 및 멜라민 포름알데히드 수지를 혼합하는 혼합단계(S40)는, 충전제로서 활성탄을 혼합하여 종이의 저장성이 우수하도록 하는 것은 물론, 유해성분의 흡착, 산화방지, 제습 및 탈취효과를 갖도록 하며, 또한 건조지력증강제(dry strength additives)인 폴리아크릴 아미드와 습윤지력증강제(wet strength resin)인 포름알데히드를 충전제인 활성탄과 함께 펄프에 혼합함으로써, 종이의 건조 및 습윤강도를 증가시킨다.

상기 혼합단계(S40)의 배합비율은 활성탄 20∼50중량%, 폴리아크릴 아미드 1∼2중량% 및 멜라민 포름알데히드 수지 1∼2중량%로 하고, 활성탄의 입도는 200∼325 메쉬(mesh)로 하는 것이 바람직한 것으로, 활성탄의 배합비율이 20중량% 미만이면 활성탄의 흡착 및 탈취효과가 충분히 나타나지 않으며 50중량%를 초과하면 활성탄이 종이로 부터 묻어나고, 폴리아크릴 아미드와 멜라민 포름알데히드 수지는 2중량%를 초과하여 첨가하면 탈수성을 저하시키는 문제점이 발생된다.

상기 활성탄은 목재(wood base), 역청탄(bituminous coal) 등을 불연소화합방식인 수증기부활법으로 활성화시켜 제조되어 흡착에 관여하는 세공이 미세공으로 형성되는 것으로, 약 1000㎡/g에 이르며 비표면적과 계속적인 산화 및 환원반응으로 인해 우수한 통풍, 제습, 탈취 및 항균효과를 갖는다.그리고 활성탄을 제조할 시에, 은(Ag) 처리하여 가공하면, 은 이온에 의한 항균작용이 활성탄소에 의한 항균작용 및 살균효과와 상승작용을 함으로써 더욱 우수한 효과를 가질 수 있는 것인 바, 활성탄을 은 처리하여 은을 포함하는 활성탄이 되는 것이다.상기 은 처리의 방법으로는, 은을 분자분해하여 활성탄소 내부(기공)에 균일하게 도포하는 방법이 바람직하나 반드시 이를 제한하는 것은 이니다.

혼합된 혼합물의 이물질을 제거하는 스크린단계(S50)는, 혼합물이 포함하고 있는 거칠고 큰 섬유와 이물질을 스크린(screen)을 이용하여 제거하여 종이의 성질을 일정하도록 한다.

초지기를 이용하여 종이를 제조하는 초지단계(S60)는, 통상적인 종이의 제조단계와 동일한 방법을 적용하는 것으로, 혼합물을 초지기의 와이어(wire)에서 지층으로 형성시킨 후, 압착 및 건조하여 활성카본지를 수득한다.

상기 활성카본지는 한지, 초배지, 도배지, 포장지, 도공지, 권련지, 판지, 부직포 등의 형태로 제조될 수 있는 것으로, 그 형태를 제한하는 것은 아니다.

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이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

(실시예 1)

목제펄프 500g을 3%의 농도로 물에 해리시키고 고해기를 이용하여 고해도 30이 되도록 고해시킨 후, 이에 로진과 젤라틴을 각각 50g 투입하여 사이징 되도록 한다. 사이징된 펄프에 은을 포함하는 활성탄 500g, 폴리아크릴아미드 20g 및 멜라민 포름알데히드 수지 20g을 첨가하여 균일하게 혼합하고, 이를 초지기로 압착 및 건조하여 활성카본지를 제조하였다.

(실시예 2 내지 4)

하기 표 1과 같은 조성 및 배합비로서, 실시예 1과 동일한 방법으로 활성카본지를 제조하였다.

(비교예)

활성탄을 숯으로 대체하여 제조한 숯종이를, 하기 표 1과 같은 조성 및 배합비로서 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

각 실시예와 비교예의 배합비율을 표 1로 나타내었다.

각 실시예 및 비교예의 배합비율 (단위: g)

	펄프	재생펄프	로진	젤라틴	은을 포함하는활성탄	폴리아크릴아미드	멜라민 포름알데히드 수지	숯
실시예1	500	·	50	50	500	20	20	·
실시예2	500	·	50	50	300	20	20	·
실시예3	·	500	50	50	500	20	20	·
실시예4	·	500	50	50	300	20	20	·
비교예	500	·	50	50	·	20	20	50

상기의 실시예에 의해 제조된 활성카본지와 숯을 이용한 비교예에 의해 제조된 숯종이를 사용하여 요오드 흡착력을 실험한 결과는 하기 표 2와 같다.

각 실시예와 비교예의 요오드 흡착력 실험 결과 (단위: m²/g )

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예
요오드 흡착력	600	450	550	400	200`

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 활성카본지는 활성탄의 배합비율이 증가될 수록 요오드 흡착력이 증가되며, 비교예로서 숯종이와 비교할 때 그 흡착효과가 더욱 우수함을 알 수 있었다.

이상에서와 같이 본 발명을 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이 본 발명에 의한 활성카본지의 제조방법에 의하면, 펄프를 교반 및 고해한 후 사이징시키고, 사이징된 펄프에 충전재로 활성탄을 혼합하여 종이를 제조함으로써 종이섬유 사이에 은을 포함하는 활성탄이 균일하게 내첨되어 유해성분의 흡착, 산화방지, 제습 및 탈취는 물론 항균효과 또한 우수하여 초배지로 사용할 시에는 악취를 제거하고 거주환경의 위생성을 극대화하여 쾌적한 상태가 유지될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 전자파 차단 및 정전기 방지효과도 나타나며, 또한 식품포장지로 사용할 시에는 활성탄으로부터 발생되는 흡착력, 음이온 및 원적외선으로 인해 식품의 신선도를 더욱 우수하게 하여 식품 보존기간을 연장 할 수 있도록 하는 등의 유용한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 의한 활성카본지의 제조공정도.

Claims

활성카본지의 제조방법에 있어서,

활성카본지 100중량%를 기준으로, 펄프 40∼65중량%를 2∼5% 농도로 물에 해리시킨 후 교반기로 20∼30분간 교반하는 교반단계(S10)와: 교반된 펄프를 고해기로 절단 및 피브릴화하는 고해단계(S20)와: 고해된 펄프에 사이즈제인 로진 5∼10중량% 및 젤라틴 5∼10중량%를 투입하는 사이징단계(S30)와: 사이징된 펄프에 은을 포함하는 활성탄 20∼50중량%, 폴리아크릴 아미드 1∼2중량% 및 멜라민 포름알데히드 수지 1∼2중량%를 혼합하는 혼합단계(S40)와: 혼합된 혼합물을 스크린하여 이물질을 제거하는 스크린단계(S50)와: 스크린된 혼합물을 초지기로 압착 및 건조하여 종이를 제조하는 초지단계(S60)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 활성카본지의 제조방법.
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