KR100669109B1

KR100669109B1 - 감귤류박섬유를 함유한 종이

Info

Publication number: KR100669109B1
Application number: KR1020060073753A
Authority: KR
Inventors: 김해곤
Original assignee: 김해곤
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2007-01-16
Also published as: JP2009529614A; US20090260768A1; WO2008016210A1; CN101490337A

Abstract

본 발명은 감귤류박섬유를 함유하는 종이에 관한 것으로, 구체적으로는 귤, 레몬, 오렌지, 청견, 한라봉과 같은 감귤류의 껍질로부터 제조한 섬유와 닥섬유를 함유하는 종이에 관한 것이다. 본 발명의 감귤류박섬유를 함유하는 종이는 인장강도, 인열강도, 파열강도, 내절도, 저장성이 우수한 특징이 있다. 또한, 노랗고 붉은 계통의 미려한 색상을 나타내며 촉감이 좋고 투습성도 우수하여 포장용지는 물론이고 고급 벽지, 창호지로 이용하기에도 적합하다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 감귤류박섬유를 함유하는 종이는 감귤류 가공과정에서 발생하는 부산물을 이용하므로, 종이의 제조원가를 낮추는 효과 외에도 폐기물을 줄임으로써 환경오염까지 방지하는 효과가 있다.

종이, 감귤류박섬유, 닥섬유, 귤, 레몬, 오렌지, 청견, 한라봉.

Description

감귤류박섬유를 함유한 종이 {Paper comprising fiber of citrus peel}

도 1은 투습도 측정용으로 제조한 투습컵의 단면도이며,

도 2는 화상입력장치를 이용하여 실시예 1 내지 실시예 12에 따라 제조한 종이의 표면을 촬영한 사진이다.

본 발명은 감귤류박섬유를 함유하는 종이에 관한 것이다.

전통한지는 닥나무, 뽕나무 등의 껍질로부터 얻은 인피섬유를 초지하여 제조하며, 일반 펄프의 섬유길이보다 훨씬 긴 섬유길이를 지니므로 조직의 강도가 뛰어나고 섬유의 결합성이 뛰어난 특징이 있다. 또한 일반 종이의 경우 pH 4-5.5의 강한 산성을 띠므로 시간이 지남에 따라 가수분해되어 보존성이 떨어지는 반면, 한지는 수명이 길고 흡습성이 뛰어나며 자연미를 지닌 재질의 특성까지 지니므로 고급용지로 평가받고 있다. 그러나, 한지의 사용량은 점차 줄어 현재 공예나 인테리어용과 같은 한정적인 용도로 일부에서만 사용되어 겨우 명맥을 유지하고 있으며, 이 를 극복하고자 참숯, 옥 등을 첨가한 기능성 한지를 비롯한 다양한 기능과 용도를 지닌 한지가 꾸준히 제공되고 있다.

한편, 제주도에서는 감귤류의 가공과정에서 대량의 껍질이 발생하고 있으며, 이중 일부는 사료 및 한약재로 사용하고 있으나 대부분은 그대로 폐기되고 일부는 심지어 불법투기되고 있는 실정이다. 따라서, 감귤류의 껍질을 자원화함으로써 육상 및 해상의 오염원인을 차단하고 새로운 부가가치를 창출하는 방안을 모색할 필요가 있다.

이에 본 발명자는 본 발명에 앞서 특허출원 제10-2006-0004265호 "감귤껍질을 이용한 한지"를 제공한 바 있으며, 이를 통해 한지의 제조과정 중 고해 단계에 감귤의 껍질을 분쇄하여 얻어진 분말을 첨가하는 방법을 제시하였다. 상기 감귤껍질을 이용한 한지는 한지의 재질을 그대로 살리면서도 감귤껍질이 지닌 특유한 색채를 나타내며 감귤의 향까지 발산되는 특징이 있었다.

그러나, 감귤껍질 분말은 닥섬유와의 결합이 좋지 않아서, 감귤분말 함유 한지는 동일한 양의 점제를 투입하여 제조한 경우 일반한지에 비하여 두께가 훨씬 두껍고 부피가 크며 밀도가 매우 낮았으며, 인장강도, 파열강도, 인열강도, 내절도가 상대적으로 떨어지는 한계가 있었다.

본 발명의 목적은 폐기되고 있는 감귤류의 껍질로부터 제조한 섬유를 종이의 재료로 사용함으로써, 강도 및 투습성이 우수하고 보존성이 좋으면서도 미려한 색상의 무늬를 지닌 고급종이를 제공하는 것이다. 또한, 감귤류 가공과정에서 발생하는 폐기물을 자원화함으로써 제조원가를 낮추고 환경오염도 줄일 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 감귤류박섬유를 함유하는 종이에 관한 것으로, 귤, 레몬, 오렌지, 청견, 한라봉과 같은 감귤류의 껍질로부터 제조한 섬유와 닥섬유를 함유하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 감귤은 귤, 레몬, 오렌지, 청견, 한라봉과 같은 감귤류를 통칭하며, 감귤류박섬유란 귤껍질, 레몬껍질, 오렌지껍질, 청견껍질, 한라봉껍질과 같은 감귤류의 껍질을 수산화나트륨용액에서 증해하여 셀룰로오즈 오일을 우려내 제거한 후, 세척한 껍질을 물과 함께 비터에 넣어 고해하는 방법으로 제조한 섬유를 의미한다.

본 발명에서 닥섬유는 일반적인 한지에서와 동일하게 닥나무를 침지, 증해, 고해하는 방법으로 제조하여 사용한다.

점제는 섬유를 분산시켜 얽힘을 방지함으로써 초지를 용이하게 하고 평량을 균일하게 하며 지력을 증강시키기 위한 목적으로 첨가하며, PEO(Polyethylene oxide), Polyamide 등을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 감귤류박섬유를 함유하는 종이는 닥나무를 고해하여 제조한 닥섬유 100중량부와, 귤, 레몬, 오렌지, 청견, 한라봉과 같은 감귤류의 껍질로부터 제조한 감귤류박섬유 20-60중량부에 점제를 혼합하여 초지, 압축, 건조하는 방법으로 제조한다.

[실시예 1] 귤박종이 1의 제조

건조된 귤껍질 200g을 5% 수산화나트륨용액에 넣고 100℃에서 30분간 증해하여 셀룰로오즈 오일을 우려내었다. 삶은 껍질을 건져 물로 3회 세척한 후 1.8kg의 물과 함께 마루비터에 넣어 20분 동안 고해하여 귤박섬유를 제조하였다.

닥나무를 고해하여 제조한 닥섬유 10kg(수분함량 90중량%)과 상기 고해한 귤박섬유 2kg, PEO(Polyethylene oxide) 45g을 혼합, 교반하여 지통에 넣고 가둠뜨기 방식으로 초지한 후, 압축방식의 탈수기에 넣고 탈수압축시켜 평량을 균일하게 하였다. 압축된 반건조상태(수분 40중량%)의 종이를 열판 건조기에 건조솔로 쓸어 판판히 붙인 다음 건조시켜 귤박종이 1을 제조하였다.

[실시예 2] 귤박종이 2의 제조

상기 실시예 1에서 닥나무를 고해하여 제조한 닥섬유 10kg과 고해한 귤박섬유 4kg, PEO 45g을 혼합하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 귤박종이 2를 제조하였다.

[실시예 3] 레몬박종이 1의 제조

상기 실시예 1에서 귤을 대신하여 레몬을 이용하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 레몬박종이 1을 제조하였다.

[실시예 4] 레몬박종이 2의 제조

상기 실시예 2에서 귤을 대신하여 레몬을 이용하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 레몬박종이 2를 제조하였다.

[실시예 5] 레몬박종이 3의 제조

상기 실시예 4에서 닥나무를 고해하여 제조한 닥섬유 10kg과 고해한 레몬박섬유 6kg, PEO 45g을 혼합하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 레몬박종이 3을 제조하였다.

[실시예 6] 오렌지박종이 1의 제조

상기 실시예 1에서 귤을 대신하여 오렌지를 이용하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 오렌지박종이 1을 제조하였다.

[실시예 7] 오렌지박종이 2의 제조

상기 실시예 2에서 귤을 대신하여 오렌지를 이용하는 것을 제외하고는 동일 한 방법으로 오렌지박종이 2를 제조하였다.

[실시예 8] 청견박종이 1의 제조

상기 실시예 1에서 귤을 대신하여 청견을 이용하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 청견박종이 1을 제조하였다.

[실시예 9] 청견박종이 2의 제조

상기 실시예 2에서 귤을 대신하여 청견을 이용하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 청견박종이 2를 제조하였다.

[실시예 10] 한라봉박종이 1의 제조

상기 실시예 1에서 귤을 대신하여 한라봉을 이용하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 한라봉박종이 1을 제조하였다.

[실시예 11] 한라봉박종이 2의 제조

상기 실시예 2에서 귤을 대신하여 한라봉을 이용하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 한라봉박종이 2를 제조하였다.

[실시예 12] 일반한지의 제조

닥나무를 고해하여 제조한 닥섬유를 지통에 넣고 가둠뜨기 방식으로 초지한 후, 압축방식의 탈수기에 넣고 탈수압축시켜 평량을 균일하게 하였다. 압축된 반건조상태(수분 40중량%)의 종이를 열판 건조기에 건조솔로 쓸어 판판히 붙인 다음 건조시켜 일반한지를 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 11에 따라 제조한 본 발명의 감귤류박섬유를 함유한 종이는 일반한지에 없던 노랗거나 붉은 계통의 미려한 색상 및 무늬를 지니며, 촉감이 우수하였다. 실시예에 따른 감귤류박종이의 물성을 알아보기 위하여 다음과 같은 시험을 하였다.

[시험예 1] 종이의 물리적 성질 측정

실시예 1 내지 12에 따라 제조한 종이의 각 시험편을 TAPPI 표준시험법 T400에 따라 채취하고, T402 om-83에 의하여 온도 20±1℃, 상대습도 65±5%의 항온항습실에서 24시간 동안 조습한 후, 평량(전건평량), 두께, 인장강도, 파열강도, 인열강도, 내절도와 같은 물리적 성질을 측정하였다. 표 1에 기재된 TAPPI 시험방법에 따라, 표 2에 기재된 기재를 이용하여 종이의 물리적 성질을 측정하였으며, 결과는 표 3과 표 4에 기재하였다.

[표 1] 물리적 성질 측정 방법

항 목	방 법
두께 및 밀도	TAPPI Standard T200 om-83
인 장 강 도	TAPPI Standard T494 om-81
파 열 강 도	TAPPI Standard T403 om-85
인 열 강 도	TAPPI Standard T414 om-82
내 절 도	TAPPI Standard T511 om-83

[표 2] 물리적 성질 측정 기기

항 목	기 기
두 께	Model 49-70, Tester Machines INC.
인 장 강 도	Instrun Mini 44, Instron Corporation, USA
인 열 강 도	Thwing-Albert Instrument Co., USA
파 열 강 도	Daeil-Machinery Co., Korea
내 절 도	Tester Sangyo Co. LTD, Japan

[시험예 2] 종이의 광학적 성질 측정

실시예 1 내지 12에 따라 제조한 종이의 각 시험편을 TAPPI 표준시험법 T400에 따라 채취하고, T402 om-83에 의하여 온도 20±1℃, 상대습도 50±2%의 항온항습실에서 24시간 동안 조습한 후, Hunter 백색도 측정기(Model S4-M, Technidyne Corporation New Albany, India, USA)로 백색도를 측정하고, Spectrophotometer(NF 333, Nippon Denshoku Ind. Co., LTD)를 이용하여 색도를 측정하였으며, 결과는 표 5에 기재하였다.

[시험예 3] 종이의 pH 측정

실시예 1 내지 12에 따라 제조한 종이를 1cm×1cm 크기로 절단하고, 각각의 절단된 종이 1.0g와 증류이온교환수 100ml를 200ml 삼각플라스크에 넣은 후 2시간 동안 열수추출하고 방냉하여 pH를 측정하였으며, 결과는 표 5에 기재하였다.

[시험예 4] 종이의 투습도 측정

KS F 2607의 규정에 따라 도 1과 같은 형태의 투습컵을 컵 입구 면적 0.005㎡이 되도록 제조하여, 종이로부터 2±0.5cm 높이까지 증류수를 채운 후 온도 25℃, 상대습도 32.8%의 항온항습기에서 실시예 1 내지 12에 따라 제조한 종이의 투습도를 측정하였다. 수증기는 상대습도 84.3%의 투습컵 내부로부터 종이를 통과하여 항온항습기 쪽으로 이동하게 되며, 시험개시 2시간 이후부터 1시간 간격으로 24시간 동안 투습컵의 무게를 측정함으로써 이동한 수증기의 양을 산출하였다. 결과는 표 6에 기재하였다.

[시험예 5] 종이의 표면 분석

실시예 1 내지 12에 따라 제조한 종이를 1cm×1cm 크기로 절단하고, 화상입력장치(Kenko KCM-Z3, Japan)를 이용하여 배율 200×, 조도 5000Lux로 측정한 후, 이미지 분석 소프트웨어(BMI plus, BumMi Universe Co., LTD, USA)로 이미지를 분석하였으며, 결과는 도 2에 나타내었다.

[표 3] 종이의 두께 및 밀도

	평량(g/㎡)	두께(㎛)	밀도(g/㎤)	부피(㎤/g)
귤박종이 1	23.6	84.8	0.28	3.59
귤박종이 2	27.8	89.2	0.31	3.21
레몬박종이 1	22.2	92.8	0.24	4.18
레몬박종이 2	21.7	90.3	0.24	4.16
레몬박종이 3	20.1	85.5	0.24	4.25
오렌지박종이 1	23.0	88.5	0.26	3.84
오렌지박종이 2	25.2	95.6	0.26	3.79
청견박종이 1	23.5	85.5	0.27	3.64
청견박종이 2	24.6	93.5	0.26	3.80
한라봉박종이 1	29.8	98.8	0.30	3.32
한라봉박종이 2	23.2	85.2	0.27	3.67
일반한지	25.6	76.3	0.34	2.98

상기 표 3의 결과에 따르면 감귤류박섬유를 첨가한 종이는 일반한지에 비하여 밀도가 전체적으로 감소하는 것으로 나타났으며, 이는 감귤박이 차지하는 공간으로 인해 섬유간 결합이 성글어지고 부피가 증가하기 때문인 것으로 사료된다. 귤박종이와 한라봉박종이는 상대적으로 밀도가 높아 일반한지와 유사한 수치를 나타내었으며, 레몬박종이가 가장 낮은 밀도를 나타내었다.

[표 4] 종이의 물리적 성질

	열단장(km)		신장률(%)		파열강도 (kPa㎡/g)	인열강도(mN㎡/g)		내절도(횟수)
	세로	가로	세로	가로	파열강도 (kPa㎡/g)	세로	가로	세로	가로
귤박종이 1	4.7	4.7	8.2	8.5	5.4	49.0	42.1	246	6
귤박종이 2	4.0	3.9	5.3	6.1	5.3	43.8	32.6	344	16
레몬박종이 1	7.2	2.9	3.5	6.6	5.4	50.4	41.7	50	1
레몬박종이 2	6.5	4.8	4.2	5.9	5.3	50.3	41.1	53	1
레몬박종이 3	0.7	0.2	3.4	4.2	4.4	39.4	37.3	6	1
오렌지박종이 1	13.6	11.6	5.4	6.0	6.4	78.1	53.6	496	17
오렌지박종이 2	11.8	4.32	4.6	6.6	5.8	51.9	44.5	877	16
청견박종이 1	9.2	6.2	2.2	2.9	5.0	43.9	32.4	252	6
청견박종이 2	5.2	5.2	3.7	3.7	4.8	43.9	37.6	322	33
한라봉박종이 1	10.9	4.5	5.6	7.2	5.6	46.0	45.0	164	34
한라봉박종이 2	13.3	4.0	3.4	5.1	5.5	48.9	38.2	97	30
일반한지	8.9	3.0	7.0	10.2	6.5	57.9	41.1	235	13

상기 표 4의 결과에 따르면 오렌지박종이, 한라봉박종이, 청견박종이의 경우 일반한지에 비해 열단장지수가 높아 인장강도가 향상된 것으로 나타났으며, 귤박종이와 레몬박종이는 일반한지에 비해 열단장지수가 낮아 인장강도가 떨어진 것으로 나타났다. 그러나, 레몬박종이 3을 제외한 나머지 감귤류박종이의 경우 인장강도가 떨어진 경우라도 그 차이가 크지 않았으며, 전반적으로 인장강도가 우수한 것으로 나타났다. 신장률은 인장강도와 연관성을 나타내어, 인장강도가 높은 경우 신장률이 낮고 인장강도가 낮은 경우 신장률이 높은 것으로 나타났다.

파열강도는 감귤류박종이가 일반한지에 비하여 전체적으로 낮게 나타났으나 그 차이가 크지 않았으며, 오렌지박종이 1의 경우는 일반한지와 유사한 수준의 파열강도를 나타내어, 모든 감귤류박종이가 전반적으로 파열강도가 우수한 것으로 나타났다.

인열강도는 오렌지박종이 1의 경우 일반종이보다 높은 것으로 나타났으며, 대부분의 감귤류박종이는 일반한지보다 낮은 인열강도를 나타내었으나 그 차이는 크지 않아, 모든 감귤류박종이가 전반적으로 인열강도가 우수한 것으로 나타났다.

내절도는 귤박종이, 오렌지박종이, 청견박종이 2의 경우 일반한지보다 높은 것으로 나타났고, 청견박종이 1는 일반한지와 내절도가 유사하였으며, 한라봉박종이와 레몬박종이는 일반한지보다 내절도가 낮은 것으로 나타났다.

[표 5] 종이의 pH 및 광학적 성질

	pH	백색도(%)	색도
	pH	백색도(%)	L	a	b
귤박종이 1	8.25	38.4	80.24	-0.29	14.78
귤박종이 2	8.37	37.4	82.85	-0.26	17.41
레몬박종이 1	7.66	46.3	82.08	-0.35	10.86
레몬박종이 2	7.74	42.7	79.98	-0.48	10.84
레몬박종이 3	7.86	30.3	75.36	0.02	14.82
오렌지박종이 1	8.15	56.3	86.19	-0.10	6.88
오렌지박종이 2	8.17	39.1	78.83	-0.19	9.62
청견박종이 1	8.32	43.2	82.80	-0.43	12.29
청견박종이 2	7.85	45.0	81.29	0.17	11.58
한라봉박종이 1	8.36	44.8	81.89	0.53	12.63
한라봉박종이 2	8.37	35.7	79.58	-0.01	17.80
일반한지 1	7.88	81.5	88.42	-0.61	3.10

상기에서 L이 100이면 흰색, 0이면 검정색이 되고, a의 +값이 크면 빨강색, -값이 크면 초록색이 강해지며, b의 +값이 크면 노란색, -값이 크면 파란색이 강해진다.

상기 표 5의 결과에 따르면 감귤류박종이는 일반한지에 비하여 백색도가 낮아지고 노란색을 띠었으며, 청견박종이 2, 한라봉박종이 1은 미미한 붉은색을 띠었다. 감귤류박종이의 pH는 전반적으로 일반한지보다는 약간 높게 나타나고, 레몬박종이는 일반한지보다 pH가 낮은 것으로 나타났으나, 모든 감귤류박종이의 pH가 중성에 가까운 수준이므로 보존성이 우수할 것으로 판단되었다.

[표 6] 종이의 투습도

	투습량 (g/h)	단위면적당투습량 (g/㎡h)	투습저항 (㎡hmmHg/g)	투습계수 (g/㎡hmmHg)
귤박종이 1	0.19894	38.558	0.308	3.247
귤박종이 2	0.19528	38.222	0.311	3.215
레몬박종이 1	0.21042	42.084	0.282	3.546
레몬박종이 2	0.20228	40.456	0.294	3.401
레몬박종이 3	0.19099	38.198	0.311	3.215
오렌지박종이 1	0.20473	40.946	0.290	3.448
오렌지박종이 2	0.19688	69.376	0.302	3.311
청견박종이 1	0.22947	45.894	0.259	3.861
청견박종이 2	0.20861	41.722	0.285	3.509
한라봉박종이 1	0.19279	38.558	0.308	3.247
한라봉박종이 2	0.19111	38.222	0.311	3.215
일반한지 1	0.20007	40.014	0.297	3.367

상기 표 8의 결과에 따르면 레몬박종이 1, 2, 오렌지박종이, 청견박종이는 일반한지에 비하여 투습도가 높았으며, 귤박종이, 레몬박종이 3, 한라봉박종이는 일반한지에 비하여 투습도가 약간 낮은 것으로 나타났으나, 모든 감귤류박종이가 전반적으로 투습도가 높아 벽지나 창호지로 사용하기에 적합한 것으로 판단되었다.

도 2에 나타난 바와 같이 실시예 1 내지 12에 따라 제조한 종이를 화상분석기로 분석한 결과, 감귤류박종이는 일반한지에 비하여 노란색, 빨간색을 띠고 있으며, 감귤박이 섬유사이에 분포되어 있어 일반한지에 비하여 섬유간 공극이 적은 것을 확인할 수 있었다.

상기 결과들을 종합하면, 본 발명에 따른 감귤류박섬유를 함유하는 종이는 인장강도, 인열강도, 파열강도, 내절도, 투습도, 저장성 면에서 일반한지 못지 않은 우수한 물성을 지닌 것으로 나타났다.

본 발명에 따른 감귤류박섬유를 함유하는 종이는 인장강도, 인열강도, 파열강도, 내절도가 우수하고, pH가 중성에 가까워 저장성도 우수하다. 또한, 노랗고 붉은 계통의 미려한 색상을 나타내고 촉감이 좋으며 투습성도 우수하여 포장용지는 물론이고 고급 벽지, 창호지로 이용하기에도 적합하다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 감귤류박섬유를 함유하는 종이는 감귤류의 가공과정에서 발생하는 부산물을 이용하므로, 종이의 제조원가를 낮추는 효과 외에도 폐기물을 줄임으로써 환경오염까지 줄이는 효과가 있다.

Claims

닥섬유 100중량부에 대하여 감귤류박섬유 20-60중량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 종이.
제1항에 있어서, 감귤류박섬유는 감귤류의 껍질을 수산화나트륨용액에 넣고 증해하여 셀룰로오즈 오일을 우려내 제거한 후, 세척한 껍질을 물과 함께 비터에 넣어 고해하는 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 종이.
제1항 또는 제2항에 있어서, 감귤류박섬유는 귤박섬유, 레몬박섬유, 오렌지박섬유, 청견박섬유, 한라봉박섬유 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 종이.