KR100839215B1

KR100839215B1 - 습식 부직포형 합지 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100839215B1
Application number: KR1020080028902A
Authority: KR
Inventors: 박선옥; 박성준; 이구식
Original assignee: 우림물산(주)
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2008-07-02

Abstract

본 발명은 습식 부직포형 합지(合紙) 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 표면지와 배면지가 일체로 접합(합지)된 것으로서, 상기 표면지와 배면지는 천연펄프, 합성섬유 및 바인더섬유를 포함하는 지료액으로부터 제조된 다음, 열융착되어 접합(합지)되고, 상기 합지는 65 ~ 72%의 종방향(MD) 배향성과, 28 ~ 35%의 횡방향(CD) 배향성을 가지는 습식 부직포형 합지 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 우수한 강도 및 치수안정성을 가지면서 제조방법이 간단하고, 별도의 바인더 혼합물 및 결합제의 사용이 배제되어 저렴한 가격으로 보급될 수 있는 효과를 갖는다.

습식, 부직포, 합지, 초배지, 펄프, 섬유, 바인더, 열융착

Description

습식 부직포형 합지 및 그 제조방법 {NON-WOVEN TYPE LAMINATED PAPER MANUFACTURED BY WET-LAID TYPE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 습식으로 제조된 표면지와 배면지가 일체로 접합(합지)된 습식 부직포형 합지(合紙) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배향성(종방향 및 횡방향)을 적절하게 조절함으로써, 우수한 강도 및 치수안정성을 갖게 하고, 또한 상기 표면지와 배면지를 천연펄프, 합성섬유 및 바인더섬유를 적정 조성한 지료액으로부터 제조하되, 상기 바인더섬유로서 60 ~ 80℃에서 용융 가능한 것을 사용함으로써, 표면지 및 배면지를 접합하기 위한 별도의 결합제를 사용하지 않고도 우수한 결합력을 가지며, 제조방법이 간단하여 저렴한 가격으로 보급될 수 있는 습식 부직포형 합지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 시멘트 벽면이나 기타 고형분으로 형성된 벽면 등에 마감지(벽지 등)를 도배함에 있어서, 접착이 용이하지 않는 문제점이 있다. 이에 따라, 초배지를 먼저 붙이고 벽지 등의 마감지를 접착하는 방법이 많이 통상적으로 사용되 고 있다.

현재 시중에 유통되고 있는 초배지는 일반적으로 저급초배지와 고급초배지로 대별된다. 저급초배지는 지료(紙料)로 활용고지를 사용하므로 제조비용이 적게 드는 반면에 그 색상이 황갈색을 띤 유색이어서 실내미관이 중요하지 않은 곳에 사용된다. 이에 반하여, 고급초배지는 실내미관이 중요한 곳에 사용되는 것으로, 초벌로 바른 초배지가 보여 마감지에 색상이 전이되는 현상을 방지하기 위하여 일반적으로 백색을 띠고 있다. 좀 더 세부적으로 현재까지 사용되고 있는 초배지를 천연재료(천연 목재펄프)와 합성재료(폴리에스테르 등의 합성섬유)의 이용방식에 따라 구분하면 다음과 같다.

1) 종이초배지

천연펄프(목재펄프)와 부드럽고 매우 섬유장이 긴 닥섬유, 마섬유 등 비목재 장섬유를 활용한 초배지로서 수용성 접착제에 대해 호환성이 매우 우수하다. 그러나, 이는 인장강도, 인열강도, 습윤강도 등이 약하고, 시공 후의 수축율 편차 불균일로 인하여 쉽게 터지거나 벌어지는 현상, 무늬 불일치 현상 등이 자주 발생하는 문제점이 있다.

2) 배접 초배지

일반 백상지 롤지와 합성섬유 부직포를 별도의 합지 공정을 거쳐 만든 초배지로서, 이는 작업성과 강도 등이 개선되어 있으나, 시공 후 종이층의 열악한 치수 안정성과 내습윤성 등으로 인해 터짐 현상이 상존하는 등의 문제점이 많다.

3) 합성섬유 부직포 초배지

인열강도가 매우 우수하고 평량이 낮아 가벼우며, 내수성이 우수하여 우수한 치수안정성을 나타낸다. 또한, 시공 후에 터지거나 이음새 벌어짐 현상 등이 개선되어 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 이는 소수성의 폴리에스터계 섬유를 사용함으로 인하여 수용성 접착제로 직접적인 작업이 거의 불가능하여 시공성을 개선하기 위해 별도의 한지 씽지를 추가로 격자 형태로 사용해야 하는 단점이 있다. 그리고 겹지 시공에 따라 시공 후 외관이 좋지 못하며, 가격이 비싸고, 회수 사용이 불가한 등의 환경적 장애 문제도 갖고 있다.

4) 부직포형 합지(종이초배지)

종이초배지와 부직포 초배지의 중간적 성질을 활용하여 개발된 제품으로 일반적인 습식 합지 기술을 응용한 제품이다. 이는 장점이 많아 최근 많은 기술 개발이 이루어지고 있다. 이러한 습식 부직포형 합지는 표면지(상부지층)와 배면지(하부지층)가 적층 합지된 2개의 층으로 구성된다. 이때, 하나의 층은 수용성 접착제와의 친화성을, 다른 하나의 층은 합성섬유 부직포 초배지 특성을 갖고 있다. 이러한 습식 부직포형 합지(종이초배지)로서, 예를 들어 대한민국 등록특허 제10-0546789호에는 표면지(상부층 초지)와 배면지(기저층 초지)가 겹지되어지되, 치수안정성을 위해 상부층의 주원료로서 합성목재펄프(SWP; Synthetic Wood Pulp)를 사 용한 친환경 기능성 초배지가 제시되어 있다.

그러나 상기 선행특허에서 사용된 합성목재펄프(SWP)는 사용 시 고온에서 별도로 해리해야 하는 등의 문제점과 함께 일반적인 합성섬유보다 가격이 고가인 문제점이 지적된다. 또한, 상기 선행특허에 제시된 초배지는 천연펄프와 합성목재펄프(SWP)를 결합시키기 위한 것으로서, 양이온 전분, 카제인 및 폴리비닐알코올 등의 여러 종류의 바인더 혼합물이 사용되고, 또한 표면지(상부층 초지)와 배면지(기저층 초지)를 접합(합지)하기 위한 것으로서, 별도의 결합제(SBR 라텍스)가 사용되어 제조공정이 복잡하고, 이에 따라 가격이 상승되는 문제점이 있다.

아울러, 표면지(상부층 초지)와 배면지(기저층 초지)의 결합력이 약하고, 종횡 방향의 차이가 매우 큰 문제점이 있다. 또한, 치수안정성을 나타내는 수축율이 부직포 초배지에 비해서 다소 부족하고, 강도(인장강도 및 인열강도)에 있어서도 만족할만한 성과를 거두지 못한 문제점이 지적된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배향성(종방향 및 횡방향)을 적절하게 조절함으로써, 우수한 강도 및 치수안정성을 가지는 습식 부직포형 합지 및 그 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 표면지와 배면지를 천연펄프, 합성섬유 및 바인더섬유를 적정 조성하여 제조하되, 상기 바인더섬유로서 60 ~ 80℃에서 용융 가능한 것을 사용함으로써, 표면지 및 배면지를 접합하기 위한 별도의 결합제를 사용하지 않고도 우수한 결합력을 가지며, 기존 설비의 건조기 등을 통한 열융착에 의해 간단한 방법으로 접합(합지)되어 저렴한 가격으로 보급될 수 있는 습식 부직포형 합지 및 그 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 표면지와 배면지가 접합(합지)된 습식 부직포형 합지에 있어서,

상기 표면지와 배면지는 천연펄프, 합성섬유 및 바인더섬유를 포함하는 지료액으로부터 제조된 다음, 열융착되어 접합(합지)된 것이고,

상기 합지는 아래에서 정의되는 종방향(MD) 배향성과 횡방향(CD) 배향성을 가지되, 종방향(MD) 배향성이 65 ~ 72%이고, 횡방향(CD) 배향성이 28 ~ 35%인 습식 부직포형 합지를 제공한다.

* 종방향(MD) 배향성 : 종방향(MD) 인장강도를 종방향(MD) 인장강도와 횡방향(CD) 인장강도의 합으로 나눈 백분율(%)

* 횡방향(CD) 배향성 : 횡방향(CD) 인장강도를 종방향(MD) 인장강도와 횡방향(CD) 인장강도의 합으로 나눈 백분율(%)

상기 합지는, 본 발명의 구현예에 따라서, 종방향(MD) 배향성이 75 ~ 85%이고, 횡방향(CD) 배향성이 15 ~ 25%인 표면지와, 종방향(MD) 배향성이 40 ~ 65%이고, 횡방향(CD) 배향성이 35 ~ 60%인 배면지가 접합(합지)되어 구성된다.

또한, 상기 표면지와 배면지는 천연펄프 50 ~ 70중량부, 합성섬유 25 ~ 48중량부 및 용융온도가 60 ~ 80℃인 바인더섬유 2 ~ 5중량부를 포함하는 지료액으로부터 제조되는 것이 좋다. 아울러, 상기 합성섬유는 0.5 ~ 2.0 데니어(denier)의 굵기와, 5 ~ 32 ㎜의 길이를 가지며, 상기 바인더섬유는 1.0 ~ 1.5 데니어(denier)의 굵기와, 3 ~ 4 ㎜의 길이를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은,

천연펄프, 합성섬유 및 바인더섬유를 포함하는 지료액을 얻는 제1단계;

상기 지료액을 초지기에 투입하여 표면지와 배면지를 제조하는 제2단계; 및

상기 표면지와 배면지를 적층한 다음, 열융착시키는 제3단계;를 포함하고,

상기 제2단계는,

상기 표면지와 배면지를 상기에서 정의되는 종방향(MD) 배향성과 횡방향(CD) 배향성을 갖도록 제조하되,

상기 지료액을 환망 초지기에 투입하여 종방향(MD) 배향성이 75 ~ 85%이고, 횡방향(CD) 배향성이 15 ~ 25%인 표면지를 제조하는 제2-1단계; 및

상기 지료액을 장망 초지기에 투입하여 종방향(MD) 배향성이 40 ~ 65%이고, 횡방향(CD) 배향성이 35 ~ 60%인 배면지를 제조하는 제2-2단계를 포함하는 습식 부직포형 합지의 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 제1단계의 지료액은 천연펄프 50 ~ 70중량부, 합성섬유 25 ~ 48중량부 및 용융온도가 60 ~ 80℃인 바인더섬유 2 ~ 5중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제3단계는,

초지기에서 공급된 표면지와 배면지를 쿠치롤에 통과시켜 적층시키는 제3-1단계;

상기 제3-1단계의 적층지를 압착기에 통과시켜 탈수/압착시키는 제3-2단계; 및

상기 제3-2단계의 탈수/압착된 적층지를 건조기에 통과시켜 열융착시키는 제3-3단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 배향성은 초지기를 구성하는 지료액 공급조의 분사속도를 조절하거나, 또는 금망부의 주행속도를 조절하여 구현될 수 있다. 구체적으로, 배면지의 배향성을 갖게 하는 상기 제2-2단계는, 장망 초지기를 구성하는 지료액 공급조의 분사 속도 또는 금망부의 주행속도를 조절하여 종방향(MD) 배향성이 40 ~ 65%이고, 횡방향(CD) 배향성이 35 ~ 60%인 배면지를 제조할 수 있다.

본 발명에 따르면, 종방향 및 횡방향의 적절한 배향성에 의해 우수한 강도 및 치수안정성을 가지는 효과가 있다. 구체적으로, 표면지와 배면지의 배향성이 적절히 조절되어, 표면지에 의해 종방향 강도가 확보되면서, 특히 배면지에 의해 횡방향 강도가 향상되어, 합지된 제품은 우수한 치수안정성을 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면, 천연펄프와 합성섬유를 상호 결합시키기 위한 별도의 바인더 혼합물이나, 표면지와 배면지를 접합(합지)하기 위한 별도의 결합제를 사용하지 않고도 건조기, 열융착기 등을 통과하는 과정에서 용융온도가 60 ~ 80℃인 바인더섬유의 용융에 의해 천연펄프와 합성섬유가 상호 결합되면서 표면지와 배면지가 우수한 결합력으로 접합(합지)된다. 이에 따라, 제조방법이 간단하고, 별도의 바인더 혼합물 및 결합제의 사용이 배제되어 저렴한 가격으로 보급될 수 있는 효과를 갖는다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 습식 부직포형 합지는 습식 방법으로 제조된 표면지와 배면지가 일체로 접합(합지)되어 이루어지며, 상기 표면지와 배면지를 구성하는 지료는 동일하게 구성된다.

구체적으로, 상기 표면지와 배면지는 천연펄프, 합성섬유 및 바인더섬유를 포함하는 지료액으로부터 제조된다. 상기 지료액은, 바람직하게는 천연펄프 50 ~ 70중량부, 합성섬유 25 ~ 48중량부 및 바인더섬유 2 ~ 5중량부를 포함한다. 즉, 지료액은 천연펄프, 합성섬유 및 바인더섬유가 50 ~ 70 : 25 ~ 48 : 2 ~ 5의 중량비(천연펄프 : 합성섬유 : 바인더섬유 = 50 ~ 70 : 25 ~ 48 : 2 ~ 5의 중량비)로 조성되는 것이 바람직하다.

상기 천연펄프는 목재펄프로서 통상의 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 천연펄프(목재펄프)는 NBKP 제품(일례로 캐나다, DMI사, 상표명 Cariboo) 등을 사용할 수 있다. 이때, 상기 천연펄프는 지료액 100중량부에 대해 50 ~ 70중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 이러한 천연펄프의 함량이 50중량부 미만이면 고급감, 흡수성, 지필 형성성 등이 떨어질 수 있으며, 70중량부를 초과하면 상대적으로 합성섬유의 함량이 작아져 강도 및 치수안정성 등이 양호하지 않을 수 있다.

상기 합성섬유는 통상의 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어 폴리에스테르(PET) 섬유, 폴리에틸렌비닐알코올(PVA) 섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유, 폴리프로필렌(PP) 섬유, 아크릴 섬유, 레이온 섬유 및 나이론 섬유로 이루어진 군중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합을 사용할 수 있다. 바람직하게는 수분산이 용이한 것이 좋다. 구체적으로, 섬유의 표면에 친수성화제(계면활성제)가 코팅된 것 또는 섬유의 제조과정에서 친수성화제(계면활성제)가 포함된 재료로부터 제조된 것이 좋으며, 예를 들어 수분산성 폴리에스테르 섬유, 수분산성 폴리프로필렌 섬유, 수분 산성 아크릴 섬유 등을 들 수 있으며, 이들로 한정하는 것은 아니다.

상기 합성섬유는 지료액 100중량부에 대해 25 ~ 48중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 이러한 합성섬유의 함량이 25중량부 미만이면 강도 및 치수안정성 등이 양호하지 않을 수 있으며, 48중량부를 초과하면 상대적으로 천연펄프의 함량이 작아져 고급감, 흡수성, 지필 형성성 등이 떨어질 수 있다. 또한, 상기 합성섬유는 0.5 ~ 2.0 데니어(D ; denier)의 굵기와, 5 ~ 32 ㎜의 길이를 가지는 것이 좋다. 이때, 합성섬유의 굵기가 0.5 D 미만이면 상호 응집되어 분산성 등이 떨어질 수 있고, 2.0 D를 초과하면 너무 두꺼움으로 인하여 제품의 표면성 등이 떨어질 수 있다. 아울러, 합성섬유의 길이가 5 ㎜ 미만이면 강도 및 치수안정성 등이 저하될 수 있고, 32 ㎜를 초과하면 지료액 내에 분산이 어려워 균일한 평량(g/㎡)을 갖지 못할 수 있다.

상기 바인더섬유는 합성섬유보다 낮은 융점을 가지는 것이 좋으며, 바람직하게는 용융온도가 60 ~ 80℃인 것이 좋다. 이러한 바인더섬유는 공급된 열(60℃ 이상)에 의해 용융되어 천연펄프와 합성섬유를 상호 결합시키면서, 표면지와 배면지를 일체로 접합(합지)시키는 기능을 한다. 상기 바인더섬유의 용융온도는 가능하면 낮을수록 좋으나, 실제 그러한 제품을 구하기 어렵고, 또한 용융온도가 너무 낮으면 지료액의 혼합공정, 초지공정 등에서 취급이 어려워 바람직하지 않다. 또한, 용융온도가 80℃를 초과하여 너무 높으면 용융이 어려워 결합력이 떨어질 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 습식 부직형 합지는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 표면지와 배면지가 별도의 열융착기 사용 없이 건조기에서 상기 바인더섬유의 용융에 의해 일체로 접합(합지)되는데, 이때 바인더섬유의 용융온도가 80℃를 초과하여 너무 높으면 건조기에 고온의 열을 공급해야 함에 따른 비용이 많이 소요될 수 있다. 또한, 현재 초배지 제조 설비 내에 설치된 건조기는 대략 80 ~ 100℃ 정도에서 운전되고 있는데, 위와 같이 용융온도가 60 ~ 80℃인 바인더섬유를 사용하는 경우 기존 설비의 변경 없이 그대로 사용할 수 있다. 즉, 기존 설비의 건조기를 통해 바인더섬유를 용융시킬 수 있다.

상기 바인더섬유는 그 용융온도가 60 ~ 80℃이면 어떠한 것이든 사용 가능하다. 이러한 바인더섬유는, 예를 들어 특별히 한정하는 것은 아니지만, 변성 폴리에스테르 섬유, 폴리비닐알코올 섬유 등을 사용할 수 있으며, 상용화된 제품으로서 VPB(일본 KURARAY사 제품) 등을 유용하게 사용할 수 있다.

상기 바인더섬유는 지료액 100중량부에 대해 2 ~ 5중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 이러한 바인더섬유의 함량이 2중량부 미만이면 천연펄프와 합성섬유 간의 결합력 및 표면지와 배면지를 접합력 등이 저하될 수 있으며, 5중량부를 초과하면 과잉 함유에 따른 상승효과가 크지 않고 비용 면에서도 바람직하지 않다. 또한, 상기 바인더섬유는 0.5 ~ 3.0 데니어(D ; denier)의 굵기와, 2 ~ 5 ㎜의 길이를 가지는 것이 바람직하다. 이때, 바인더섬유의 굵기가 0.5 D 미만이면 상호 응집되어 분산성 등이 떨어질 수 있고, 3.0 D를 초과하면 너무 두꺼움으로 인하여 용융이 잘 안되거나 용융 시간이 길어져 바람직하지 않을 수 있다. 아울러, 바인더섬유의 길이가 2 ㎜ 미만이면 섬유 간의 가교력이 떨어질 수 있고, 5 ㎜를 초과하 면 천연펄프와 합성섬유에 균일하게 분산되지 않을 수 있다. 이러한 상기 바인더섬유는, 보다 바람직하게는 1.0 ~ 1.5 데니어(D ; denier)의 굵기와, 3 ~ 4 ㎜의 길이를 가지는 것이 좋다.

또한, 상기 표면지 및 배면지를 제조하기 위한 지료액에는 첨가제가 더 포함될 수 있다. 상기 첨가제는 통상적으로 첨가되고 있는 것으로부터 선택될 수 있으며, 예를 들어 중성사이징제, 습윤지력증강제, 정착제, 그리고 기타 보조제로서 탈기제, 분산제, 소포제, 박리제 등을 들 수 있다. 이러한 첨가제들 중에서 상기 중성사이징제, 습윤지력증강제 및 정착제는 지료액에 포함되는 것이 좋다.

이때, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 상기 중성사이징제는 천연펄프, 합성섬유 및 바인더섬유가 혼합된 펄프 혼합물 100중량부에 대하여 상기 중성사이징제는 2 ~ 6중량부, 상기 습윤지력증강제는 5 ~ 12중량부, 상기 정착제는 5 ~ 12중량부로 포함될 수 있다. 이러한 첨가제는 통상과 같은 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어 상기 중성사이징제는 알킬 케텐 다이머(AKD ; alkyl ketene dimer) 등을 사용할 수 있으며, 상용화된 제품으로는 Hercon-W(국내, 한국허큘레스화학(주) 제품) 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 습윤지력증강제는 에폭시 등을 사용할 수 있으며, 상용화된 제품으로는 Kymen(국내, 한국허큘레스화학(주) 제품) 등을 사용할 수 있다. 아울러, 상기 정착제는 상용화된 제품으로서 Herco-bond(국내, 한국허큘레스화학(주) 제품) 등을 사용할 수 있다.

상기 표면지와 배면지는 위와 같은 지료액으로부터 제조된다. 구체적으로, 상기 지료액은 초지기에 투입되어 표면지와 배면지로 제조된다. 이때, 상기 초지 기는 장망, 환망 복합초지기를 사용하는 것이 좋다. 보다 구체적으로, 장망 초지기(wire)와 환망 복합초지기(vat)가 연속 설치된 복합초지기를 사용하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 합지는, 위와 같은 표면지와 배면지가 접합(합지)되어 구성되며, 본 발명에 따라서, 65 ~ 72%의 종방향(MD) 배향성과, 28 ~ 35%의 횡방향(CD) 배향성을 갖는다. 이에 따라, 본 발명에 따른 합지는 지력 강도를 확보하면서, 치수안정성을 나타내는 수축율이 낮아져 우수한 치수안정성을 갖는다. 보다 구체적으로, 총수축율(하기이 실시예에 예시된 총수축율 평가 방법에 따른 총수축율)이 횡방향(CD)의 경우 0.82% 이하로서 우수한 치수안정성을 갖는다. 이때, 횡방향(CD) 배향성이 28% 미만이면 총수축율이 낮아져 본 발명에서 목적하는 치수안정성을 도모하기 어렵다. 그리고 횡방향(CD) 배향성이 35%를 초과하는 경우 종방향(MD)의 지력 강도가 낮아져 바람직하지 않으며, 공정이 어려워 생산성이 떨어질 수 있다.

위와 같은 본 발명에 따른 합지의 배향성은 표면지와 배면지의 배향성을 적절히 조절함으로써, 상기와 같은 범위의 배향성을 갖도록 할 수 있다.

구체적으로, 상기 표면지(상부지층)는 종방향 지력 강도가 우수하도록, 지료액을 환망 초지기(vat)에 공급하여 제조하되, 종방향(MD 방향) 75 ~ 85%, 횡방향(CD 방향) 15 ~ 25%의 배향성을 갖도록 제조한다. 그리고 이와 같은 표면지는 20 ~ 30g/㎡의 평량(단위 면적당 중량)을 갖도록 제조하는 것이 좋다. 아울러, 상기 배면지(하부지층)는 횡방향 지력 강도를 높여 우수한 치수안정성을 갖도록, 지 료액을 장망 초기지(wire)에 공급하여 제조하되, 종방향(MD 방향) 40 ~ 65%, 횡방향(CD 방향) 35 ~ 60%의 배향성을 갖도록 제조된다. 그리고 이와 같은 배면지는 40 ~ 30g/㎡의 평량을 갖도록 제조되는 것이 좋다. 또한, 본 발명에 따른 습식 부직포형 합지는 상기와 같은 표면지 및 배면지의 평량에 의해 50 ~ 70g/㎡의 평량을 가질 수 있다.

본 발명에서 '배향성'은 합지(표면지, 배면지)가 가지고 있는 종방향(MD)과 횡방향(CD)의 인장강도의 비율을 의미하는 것으로서, 구체적으로는 아래에서 정의한 바와 같다.

보다 구체적으로, 상기 종방향(MD) 배향성 및 횡방향(CD) 배향성은 하기의 [수학식 1] 및 [수학식 2]로 정의된다.

[수학식 1]

[수학식 2]

본 발명에 따르면, 표면지와 배면지가 위와 같은 적절한 배향성(종방향 및 횡방향)을 갖게 되어 우수한 강도(인장강도 및 인열강도) 및 치수안정성을 갖는다. 구체적으로, 위와 같은 배향성을 갖는 표면지와 배면지를 적층 합지한 본 발명에 따른 합지는, 종방향(MD 방향) 강도에 대한 횡방향(CD 방향) 강도가 종래보다 높게 유지되어 우수한 강도 및 치수안정성을 갖는다. 보다 구체적으로, 표면지의 배향성에 의해 지력 강도를 확보하면서, 특히 배면지의 횡방향 배향성이 향상되어 우수한 치수안정성을 갖는다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 습식 부직포형 합지의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 습식 부직포형 합지의 제조 공정도를 예시한 것이고, 도 2는 배면지를 제조하기 위한 장망 초지기로서, 지료액 공급조(10)와 금망부(20)의 개략적인 측면 구성도이고, 도 3은 상기 도 2를 위에서 바라본 평면 구성도이 다.

본 발명에 따른 습식 부직포형 합지의 제조방법은 상기와 같은 지료액을 얻는 제1단계; 상기 지료액을 초지기에 투입하여 표면지와 배면지를 얻는 제2단계; 및 상기 표면지와 배면지를 적층한 다음, 열융착시키는 제3단계;를 적어도 포함한다.

도 1을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 천연펄프는 팔파에 투입되어 물에 분산, 해리된 다음, 정선기를 통해 모래 등의 불순물이 분리, 제거되며, 정쇄기를 통해 잘게 빻아진다. 이후 저장조에 보관되었다가 혼합조로 투입되어 합성섬유, 바인더섬유 및 첨가제(중성사이징제, 습윤지력보강제, 정착제 등)와 혼합된다. 이때, 상기 천연펄프는 여수도 350 ~ 500을 갖도록 고해 조성된 다음 저장조에 보관되는 것이 좋다. 또한, 합성섬유 및 바인더섬유(바람직하게는, 용융온도가 60 ~ 80℃인 바인더섬유)는 팔파에 투입되어 물에 분산, 해리된 다음, 저장조에 보관되었다가 혼합조로 투입된다. 이때, 상기 합성섬유 및 바인더섬유는 별도의 체스트에서 0.3 ~ 0.8중량%의 농도로 희석 분산된 다음 저장조에 보관되는 것이 좋다.

상기 혼합조(혼합 체스트)에서는, 바람직하게는 천연펄프 50 ~ 70중량부, 합성섬유 25 ~ 48중량부 및 바인더섬유 2 ~ 5중량부의 비로 조성되도록 각 원료가 투입되며, 이러한 지료(천연펄프, 합성섬유 및 바인더섬유의 펄프 혼합물) 100중량부에 대하여 중성사이징제 2 ~ 6중량부, 습윤지력증강제 5 ~ 12중량부 및 정착제 5 ~ 12중량부의 첨가제가 투입되어 완성된 지료액이 얻어진다.

위와 같이 얻어진 지료액은 장망 초지기(wire)와 환망 초지기(vat)가 연속 설치된 복합초지기에 투입되어, 적절한 배향성을 가지는 표면지 및 배면지가 제조된다. 구체적으로, 상기 표면지는 환망 초지기(vat)에서 제조되어지되, 종방향(MD) 배향성이 75 ~ 85%, 횡방향(CD) 배향성이 15 ~ 25%가 되도록 제조되고, 상기 배면지는 장망 초지기(wire)에서 제조되어지되, 종방향(MD) 배향성이 40 ~ 65%, 횡방향(CD) 배향성이 35 ~ 60%가 되도록 제조된다.

위와 같은 배향성(종방향과 횡방향의 인장강도 비)은 지료액 분사속도를 조절하거나, 금망부의 주행속도를 조절하는 방법을 통하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 금망부의 주행속도를 조절하는 방법을 통하여 배면지의 배향성을 구현하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 지료액 공급조(10)에서 분사된 지료액은 금망부(20)의 주행속도에 따라 섬유(천연펄프, 합성섬유, 바인더섬유)의 분포도(섬유가 배열되는 방향)가 달라진다. 구체적으로, 금망부(20)의 주행속도를 낮게 하면 CD 방향으로의 섬유 배열(즉, 섬유의 길이방향이 CD 방향으로 배열)을 증가시킬 수 있다. 이와 같이, CD 방향으로의 섬유 배열이 증가되면 CD 방향으로의 인장강도가 증가된다.

따라서 위와 같이 금망부(20)의 주행속도의 제어를 통하여 MD 방향과 CD 방향의 섬유 배열 정도를 조절함으로써, 상기와 같은 배향성을 가지는 배면지를 제조할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 배면지의 횡방향 배향성(CD 강도)을 향상시키는 경우, 합지된 제품은 우수한 치수안정성을 갖게 됨을 알 수 있었는데, 이때 금 망부(20)의 주행속도를 낮게 함으로써, 배면지의 횡방향(CD) 배향성을 향상시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 지료액 공급조(10)에서 분사되는 지료액의 분사속도를 100이라 할 때, 종래에는 상기 지료액 분사속도 100에 대하여 금망부(20) 주행속도가 100 이상(대략, 100 ~ 103 정도)으로 조절되어 CD 배향성이 35% 미만을 가졌는데, 본 발명에 따라서 CD 강도를 높이기 위한 수단으로서 지료액 분사속도 100에 대하여 금망부(20) 주행속도를 92 ~ 98까지 낮춘 상태에서 분사한 경우 35 ~ 60%의 CD 배향성을 갖는다. 즉, 장망 초지기에서 지료액의 분사속도를 100m/min으로 고정하고, 금망부(20)의 주행속도를 92 ~ 98m/min으로 운행하게 되면, 분사된 지료액이 금망부(20) 위에서 파도와 같은 굴름 현상(Over running)이 일어나면서 CD 배향성이 35 ~ 60%인 배면지가 제조되며, 배면지가 상기와 같은 범위의 배향성을 갖는 경우 치수안정성이 향상된다. 이때, 금망부(30) 상에서 지료액의 굴름 현상에 의해 배면지의 지필 구성도(지합, 地合)이 다소 불량할 수 있으나, 이는 표면지의 합지에 의해 평탄성을 확보한다.

본 발명에 따라서, 배면지는 상기한 바와 같은 35 ~ 60%의 CD 배향성을 가지는 데, 이때 CD 배향성이 35% 미만이면(즉, 금망부(20)의 주행속도가 대략 98m/min을 초과하여 너무 빠르면) 본 발명에서 목적하는 양호한 치수안정성을 도모하기 어렵다. 또한, CD 배향성을 60%를 초과하여 너무 크게 하는 경우(즉, 금망부(20)의 주행속도가 대략 92m/min 미만으로서 너무 느린 경우), 치수안정성 향상에 큰 이점이 있으나, 배면지의 굴름 현상이 너무 커져 지합 상태가 좋지 않을 수 있다.

위와 같은 배면지는, 치수안정성 향상 면에서 바람직하게는 종방향(MD) 배향성이 40 ~ 43%이고, 횡방향(CD) 배향성이 57 ~ 60%인 것이 좋다. 이러한 배면지의 CD 배향성은 지료액 분사속도 100에 대하여 금망부(20)의 주행속도를 92 ~ 94까지 낮춘 상태에서 분사함으로써 구현될 수 있다. 보다 구체적으로는, 장망 초지기에서 지료액의 분사속도를 100m/min으로 고정하고, 금망부(20)의 주행속도를 92 ~ 94m/min으로 운행하게 되면, 횡방향(CD) 배향성이 57 ~ 60%인 배면지를 제조할 수 있다.

배면지의 배향성을 구현함에 있어서, 이상에서는 금망부(20)의 주행속도를 조절함으로써 구현하는 방법을 설명하였으나, 본 발명의 다른 구현예에 따라서는 지료액 분사속도를 조절함으로써도 구현할 수 있다. 즉, 지료액의 분사속도를 낮게 함으로써 배면지의 횡방향(CD) 배향성을 향상시킬 수 있다.

아울러, 상기 표면지도 위와 같은 방법을 통하여 적절한 배향성(종방향과 횡방향의 강도 비)을 갖도록 제조할 수 있다. 구체적으로, 환망 초지기(vat)의 주행속도 또는 지료액의 분사속도를 조절함으로써, 종방향(MD) 배향성이 75 ~ 85%이고, 횡방향(CD) 배향성이 15 ~ 25%인 표면지를 제조할 수 있다.

위와 같이 제조된 표면지와 배면지는 상호 적층된 다음, 열융착되어 합지되는데, 이때 상기 열융착은 기존 설비에 갖춰진 건조기를 통해 진행되는 것이 바람직하다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 표면지와 배면지는 쿠치롤(couch roll)에 공급되어 상기 쿠치롤을 통과함으로써 상호 적층될 수 있다. 그리고 쿠치 롤을 통과하여 표면지와 배면지가 적층된 적층지는 압착기를 통과하여 탈수/압착되는 것이 좋다. 다음으로, 탈수/압착된 적층지는 60℃ 이상, 바람직하게는 80 ~ 100℃로 승온된 통상의 건조기를 통과하여 열융착되는 것이 좋다. 이때, 상기 건조기는 롤러형, 드럼형, 컨베이어형 등이 사용될 수 있으며, 이러한 승온 건조기를 통한 열융착 과정에서 상기 바인더섬유가 용융되고, 이러한 바인더섬유의 용융에 의해 천연펄프와 합성섬유는 상호간 결합되고, 이와 함께 상기 표면지와 배면지는 일체로 접합(합지)된다. 아울러, 이와 같이 건조기를 통과시켜 합지한 다음에는 압착기를 한 번 더 통과되도록 할 수 있다. 다음으로, 제조된 합지는 권취기(권취롤)에 권취되어 완성된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 천연펄프와 합성섬유를 결합시키기 위한 결합제, 예를 들어, 양이온 전분, 카제인 및 폴리비닐알코올 등의 바인더 혼합물이나 표면지와 배면지를 접합(합지)하기 위한 SBR 라텍스 등의 결합제가 사용되지 않더라도, 바인더섬유의 용융에 의해 천연펄프와 합성섬유는 상호간 우수한 결합력으로 결합되고, 표면지와 배면지도 우수한 결합력(접합력)을 가지면서 일체로 (접합)합지된다. 이와 같이, 본 발명에 따른 습식 부직포형 합지는, 단순 압착에 의해 제조되어 공정이 단순하고 결합제의 사용이 배제될 수 있어 저렴한 가격으로 보급될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 습식 부직포형 합지는 초배지, 돈띠지(돈 묶는 종이), 포장지, 위생지, 벽지 또는 회화지 등의 용도로 유용하게 사용될 수 있다. 이때, 상기 포장지는 의약 포장지 및 식품 포장지를 포함하며, 상기 회화지 는 붓글씨 연습용으로 사용되는 서도(書道) 회화지(繪畵紙) 등을 포함한다.

이하, 본 발명의 실시예를 예시한다. 하기 실시예는 예시적인 것으로서 본 발명의 이해를 돕도록 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

도 1에 보인 바와 같은 제조 공정을 통하여 다음과 같이 본 실시예에 따른 습식 부직포형 합지를 제조하였다. 이때, 지료액은 천연펄프(NBKP) 60중량부, 합성섬유(PET 섬유, 1.0 D, 25 ㎜) 37중량부 및 바인더섬유(일본 KURARAY사의 VPB, 1.5 D, 3 ㎜) 3중량부의 비율로 지료를 조성하고, 이러한 지료 100중량부에 대해 중성사이징제(Hercon-W) 4중량부, 습윤지력증강제(Kymen) 10중량부 및 정착제(Herco-bond) 10중량부를 첨가하여 원료를 제조하였다.

그리고 장망, 환망 복합초지기를 이용하되, 상기 원료를 환망 초기지(vat)에 투입하여 종방향(MD 방향) 80%, 횡방향(CD 방향) 20%의 배향성을 가지면서 평량이 25g/㎡인 표면지(상부지층)를 제조하였다. 또한, 상기 원료를 장망 초지기(wire)에 투입하되, 장망 초지기(wire)의 원료 분사속도는 100m/min으로 하고, 금망의 주행속도를 95m/min으로 하여, 종방향(MD 방향) 55%, 횡방향(CD 방향) 45%의 배향성을 가지면서 평량이 35.5g/㎡인 배면지를 제조하였다. 그리고 제조된 표면지와 배면지를 쿠치롤에 통과시켜 적층한 다음, 압착기에 통과시켜 탈수/압착한 후, 건조 기에 통과시켜 열융착(합지)하여, 본 실시예에 따른 초배지용 합지(평량 60.5g/㎡)를 제조하였다.

위와 같이 제조된 본 실시예에 따른 합지(초배지)에 대하여, 물성(인장강도, 인열강도, 결합력, 총수축율 등)을 평가하였으며, 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다. 하기 [표 1]의 결과에서, 결합력은 표면지와 배면지의 결합력(접합력)을 나타내며, 총수축율은 아래와 같은 방법으로 평가한 것으로서, 이는 제품 시편의 치수안정성을 의미한다.

< 총수축율(치수안정성) 평가방법 >

① 시편을 건조오븐에서 경화시킨다.(105℃, 5분)

② 시편을 재단한다.(20㎝× 20㎝)

③ 시편에 MD(종방향), CD(횡방향) 방향으로 겹치지 않는 부분에서 약 15㎝ 정도 직선(내수성 펜 사용)을 긋는다.

④ Vernier Caliper(버니어 캘리퍼스)를 이용해 길이측정.(A)

⑤ 20℃ 증류수에 1시간 담근 후 Filter Paper로 물기를 제거하고 길이측정.(침지 수축율)(B)

⑥ 상온에 자연건조 후(완전건조-항온항습실에서 2시간) 길이측정.(건조 수축율)(C)

⑦ 80℃에서 10분간 드라이오븐에서 가열 후 다시 항온항습실에 30분간 방치하여 길이 측정.(가열 수축율)(D)

⑧ 결과

1)침지 수축율 = (B-A/A)×100

2)건조 수축율 = (C-A/A)×100

3)가열 수축율 = (D-A/A)×100

4)총수축율 = 침지수축율 + 가열수축율

[실시예 2]

상기 실시예 1과 비교하여 배면지를 달리한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. 구체적으로, 표면지는 환망 초기지(vat)에서 종방향(MD 방향) 80%, 횡방향(CD 방향) 20%의 배향성을 가지면서 평량이 25g/㎡이 되도록 상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, 배면지는 장망 초지기(wire)에서는 원료 분사속도를 100m/min으로 하고, 금망의 주행속도를 92m/min으로 하여, 종방향(MD 방향) 40%, 횡방향(CD 방향) 60%의 배향성을 가지면서 평량이 35.2g/㎡인 것을 제조하였다. 그리고 실시예 1과 동일하게 열융착(합지)하여 본 실시예에 따른 초배지용 합지(평량 60.2g/㎡)를 제조하였으며, 실시예 1과 동일한 방법으로 물성(인장강도, 인열강도, 결합력, 총수축율 등)을 평가하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.

[비교예 1 및 2]

비교예 1은 시중에서 시판되고 있는 부직포형 초배지를 시편으로 하였으며, 비교예 2는 본 출원인의 제품으로서 국내 등록특허 제10-0694868에 제시한 방법으 로 제조된 것을 시편으로 하였다. 그리고 본 비교예 1 및 2에 따른 시편에 대하여 상기 실시예와 동일한 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.

구 분	단위	비교예 1	비교예 2	실시예 1	실시예 2
평량	g/㎡	59.9	57.1	60.5	60.2
두께	㎛	118.2	133	138.4	136.6
벌크	㎠/g	1.97	2.33	2.29	2.27
인장강도(MD/CD)	kg-f	4.31/1.27	4.35/1.52	5.35/2.54	4.91/2.58
인열강도(MD/CD)	g-f	252.0/272.0	296.0/373.6	264.0/396.6	258.6/388
합지 결합력	kPa	213.3	231.3	268.5	267.4
총수축율(MD/CD)	%	0.25/0.99	0.23/0.84	0.21/0.81	0.21/0.78

상기 [표 1]에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예의 경우 종래의 비교예 1 및 2에 비하여, 종방향(MD) 및 횡방향(CD)의 인장강도 및 인열강도 등이 우수함을 알 수 있었으며, 이와 함께 결합력, 즉 표면지와 배면지의 접합력이 매우 우수함을 알 수 있었다. 아울러, 별도의 결합제의 사용 없이 바인더섬유에 의한 단순한 열융착(건조기)에 의해 제조되어 공정이 간단하고 생산성이 높음을 알 수 있었다.

또한, 치수안정성을 나타내는 총수축율에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 합지가 종래의 비교예 1 및 2보다 우수함을 알 수 있었다. 그리고 배면지의 CD 배향성이 큰 실시예 2(CD 배향성 : 60%)의 합지가 실시예 1(CD 배향성 : 45%)보다 더 향상된 값을 가짐을 알 수 있었다.

도 1은 본 발명에 따른 습식 부직포형 합지의 제조 공정도이다.

도 2는 본 발명의 배면지를 제조하기 위한 장망 초지기의 측면 구성도이다.

도 3은 상기 도 2를 위에서 바라본 평면 구성도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 지료액 공급조 20 : 금망부

Claims

표면지와 배면지가 접합(합지)된 습식 부직포형 합지에 있어서,

상기 표면지와 배면지는 천연펄프, 합성섬유 및 바인더섬유를 포함하는 지료액으로부터 제조된 다음, 열융착되어 접합(합지)된 것이고,

상기 합지는, 아래에서 정의되는 종방향(MD) 배향성과 횡방향(CD) 배향성을 가지되, 종방향(MD) 배향성이 65 ~ 72%이고, 횡방향(CD) 배향성이 28 ~ 35%인 것을 특징으로 하는 습식 부직포형 합지.

* 종방향(MD) 배향성 : 종방향(MD) 인장강도를 종방향(MD) 인장강도와 횡방향(CD) 인장강도의 합으로 나눈 백분율(%)

* 횡방향(CD) 배향성 : 횡방향(CD) 인장강도를 종방향(MD) 인장강도와 횡방향(CD) 인장강도의 합으로 나눈 백분율(%)
제1항에 있어서,

상기 합지는, 종방향(MD) 배향성이 75 ~ 85%이고, 횡방향(CD) 배향성이 15 ~ 25%인 표면지와, 종방향(MD) 배향성이 40 ~ 65%이고, 횡방향(CD) 배향성이 35 ~ 60%인 배면지가 접합(합지)된 것을 특징으로 하는 습식 부직포형 합지.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 표면지와 배면지는 천연펄프 50 ~ 70중량부, 합성섬유 25 ~ 48중량부 및 용융온도가 60 ~ 80℃인 바인더섬유 2 ~ 5중량부를 포함하는 지료액으로부터 제조된 것을 특징으로 하는 습식 부직포형 합지.
제2항에 있어서,

상기 배면지는 종방향(MD) 배향성이 40 ~ 43%이고, 횡방향(CD) 배향성이 57 ~ 60%인 것을 특징으로 하는 습식 부직포형 합지.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 합성섬유는, 0.5 ~ 2.0 데니어(denier)의 굵기와, 5 ~ 32 ㎜의 길이를 가지며,

상기 바인더섬유는, 1.0 ~ 1.5 데니어(denier)의 굵기와, 3 ~ 4 ㎜의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 습식 부직포형 합지.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 합성섬유는 폴리에스테르 섬유, 폴리에틸렌비닐알코올 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 아크릴 섬유, 레이온 섬유 및 나이론 섬유로 이루어진 군중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합인 것을 특징으로 하는 습식 부직포형 합지.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 합지는 초배지, 돈띠지, 포장지, 위생지, 벽지 또는 회화지로 사용되는 것을 특징으로 하는 습식 부직포형 합지.
천연펄프, 합성섬유 및 바인더섬유를 포함하는 지료액을 얻는 제1단계;

상기 지료액을 초지기에 투입하여 표면지와 배면지를 제조하는 제2단계; 및

상기 표면지와 배면지를 적층한 다음, 열융착시키는 제3단계;를 포함하고,

상기 제2단계는,

상기 표면지와 배면지를 아래에서 정의되는 종방향(MD) 배향성과 횡방향(CD) 배향성을 갖도록 제조하되,

상기 지료액을 환망 초지기에 투입하여 종방향(MD) 배향성이 75 ~ 85%이고, 횡방향(CD) 배향성이 15 ~ 25%인 표면지를 제조하는 제2-1단계; 및

상기 지료액을 장망 초지기에 투입하여 종방향(MD) 배향성이 40 ~ 65%이고, 횡방향(CD) 배향성이 35 ~ 60%인 배면지를 제조하는 제2-2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 부직포형 합지의 제조방법.

* 종방향(MD) 배향성 : 종방향(MD) 인장강도를 종방향(MD) 인장강도와 횡방향(CD) 인장강도의 합으로 나눈 백분율(%)

* 횡방향(CD) 배향성 : 횡방향(CD) 인장강도를 종방향(MD) 인장강도와 횡방향(CD) 인장강도의 합으로 나눈 백분율(%)
제8항에 있어서,

상기 제1단계의 지료액은 천연펄프 50 ~ 70중량부, 합성섬유 25 ~ 48중량부 및 용융온도가 60 ~ 80℃인 바인더섬유 2 ~ 5중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 부직포형 합지의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 제3단계는,

초지기에서 공급된 표면지와 배면지를 쿠치롤에 통과시켜 적층시키는 제3-1단계;

상기 제3-1단계의 적층지를 압착기에 통과시켜 탈수/압착시키는 제3-2단계; 및

상기 제3-2단계의 탈수/압착된 적층지를 건조기에 통과시켜 열융착시키는 제3-3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 부직포형 합지의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 제2-2단계는 지료액의 분사속도 또는 금망부의 주행속도를 조절하여 종방향(MD) 배향성이 40 ~ 65%이고, 횡방향(CD) 배향성이 35 ~ 60%인 배면지를 제조하는 것을 특징으로 하는 습식 부직포형 합지의 제조방법.
제8항 또는 제11항에 있어서,

상기 제2-2단계는 종방향(MD) 배향성이 40 ~ 43%이고, 횡방향(CD) 배향성이 57 ~ 60%인 배면지를 제조하는 것을 특징으로 하는 습식 부직포형 합지의 제조방법.