KR100925743B1 - 미표백 홍조류 섬유를 포함하는 한지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미표백 홍조류 섬유를 포함하는 한지에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 미표백 홍조류 섬유를 포함하는 한지는 화학합성염료를 사용하지 않고 자연의 녹색 혹은 갈색 색상과 무늬를 부여하므로 각종 포장 용지, 팬시 용지, 인테리어용 벽지 용지 등으로 적합하며, 친환경 한지의 장점을 그대로 살린 종이이므로 향후 그 쓰임새를 넓혀갈 수 있다.

미표백, 홍조류, 한지

Description

미표백 홍조류 섬유를 포함하는 한지{Korean paper comprising unbleached red algae fiber}

본 발명은 미표백 홍조류 섬유를 포함하는 한지에 관한 것이다.

한지는 닥나무, 삼지닥나무, 안피 및 마 등의 인피섬유를 원료로 하여 제조되는 우리나라 고유의 종이이다. 인피섬유는 화학펄프로 사용하는 침엽수의 섬유길이(3㎜)나 활엽수의 섬유길이(1㎜)보다 훨씬 긴 섬유길이(10㎜)를 가지고 있어서 목재 펄프에 비하여 조직 자체의 강도가 뛰어나고 섬유의 결합성도 뛰어나서 질긴 종이를 만들 수 있다.

한지는 일반 종이보다 부드러운 감촉, 유연한 접힘, 강인성 및 먹물에 대한 발묵현상이 뛰어나고, 모든 색상을 발현할 수 있으며, 빠른 흡수성으로 물속에서도 질기며, 방음성과 계절에 따른 방한성, 보온성 등이 뛰어나며 오랜 세월이 지나도 종이의 특성이 변하지 않는 성질을 가지고 있다. 특히 한지는 천년을 견디는 종이로 알려져 있으며, 무구정광대다라니경의 경우 8세기에 만들어진 것으로 알려져, 천년이 지난 지금도 여전히 문화재적 가치를 지니는 한지로 기록되고 있다.

전통한지는 옛날 방식으로 한지를 만드는 기술로서, 전통한지의 제조방법은 다음과 같다.

먼저 닥나무, 삼지닥나무, 안피 등 한지 원료를 겨울철에 수확한다. 수확된 한지 원료를 닥무지 공정 처리한다. 닥무지 공정은 수확된 한지 원료를 수증기를 이용하여 찌는 과정으로, 원료로부터 인피섬유가 들어있는 껍질을 잘 벗겨내기 위한 것이다.

닥무지 공정이 끝난 원료의 껍질을 벗겨낸다. 벗겨진 껍질을 흑피라고 한다. 흑피를 다시 맑은 물로 충분히 세척한 후, 칼로 표피의 검은 부분들을 제거한다. 검은 부분과 먼지 및 불순물들이 깨끗이 제거된 껍질 원료를 백피라고 한다.

상기 백피를 자비처리한다. 백피는 다양한 약품에 의해 자비처리될 수 있는데, 천연약품으로는 볏짚, 메밀대, 목화대, 콩대, 고추대 등을 태워서 잿물을 내려서 만든 육재를 사용할 수 있고, 일반 화학약품으로는 가성소다를 사용할 수 있다. 자비처리란 백피를 육재나 가성소다로 약 100℃에서 충분히 삶는 과정을 말한다. 천연약품인 육재 대신 일반 화학약품인 가성소다를 사용하여 자비처리한 백피는 더 깨끗하고 처리가 쉽지만 전통한지의 원료로는 보기 어렵다.

자비처리가 끝난 한지 원료는 세척공정을 거쳐 한지 원료에 포함된 모든 가용성 불순물들을 제거한다.

가용성 불순물이 제거된 한지 원료에 표백공정을 실시한다. 표백공정에는 햇빛을 이용한 일광표백과 차아염소산나트륨이나 이산화염소 등을 이용한 약품표백이 있다. 약품표백을 실시하는 경우 한지 원료의 셀룰로오스 분자량이 현저히 감소하여 오랜 보존성을 자랑하는 한지의 특성을 쉽게 잃어버릴 수 있다.

표백공정 후 티고르기 작업을 실시하여 충분히 표백되지 못한 불순물들을 제거하여 한지 원료 섬유 처리를 완성한다.

상기 한지 원료 섬유에 고해 공정을 실시한다. 고해 공정은 닥방망이라는 몽둥이로 한지 원료 섬유를 쳐서 계속 짓이기는 공정으로, 한지의 강도를 높이고, 한지의 균일성을 높이기 위한 필수적이며 전통적인 공정이다. 최근에는 칼비터 등의 기계장치를 이용하여 한지 원료 섬유들의 길이를 짧게 만들며, 균일성을 높이기도 한다.

상기 고해 공정이 끝난 한지 원료 섬유를 지통에 넣고 대나무살로 만들어진 발로 한지를 뜬다. 이때 한지 원료 섬유는 닥풀이라는 천연첨가제와 함께 혼합하여 한지를 뜬다. 닥풀은 황촉규라는 식물의 뿌리에서 즙 형태로 얻어지며, 한지 원료 섬유와 함께 사용되는 경우 한지의 강도나 균일성을 향상시킨다. 상기 닥풀 대신에 PAM(polyacrylamide) 또는 PEO(polyethyleneoxide) 등을 사용할 수도 있다. 한지를 뜨는 방법은 외발뜨기와 쌍발뜨기가 있는데, 보통 외발뜨기가 한국의 전통적인 한지제조방식이라고 알려져 있다. 외발뜨기 방식은 쌍발뜨기보다 강도가 더 우수하고 균일한 한지를 만들 수 있다. 외발뜨기나 쌍발뜨기로 제조된 한지의 물기를 뺀 후 뜨거운 철판에서 건조시키거나 햇빛으로 목판 위에서 건조시켜 한지를 완성한다.

상기 전통적인 처리과정으로 닥 섬유 등을 이용하여 한지를 제조하는 경우 인장강도, 파열강도, 내절도 등의 강도가 우수하고, 1000년 이상 보존할 수 있는 보존성이 우수한 한지를 제조할 수 있다. 이러한 한지는 빛, 바람 및 습기 등과 같은 자연현상과 친화성이 강하여 바람이 잘 통하고 습기를 잘 흡수하여 예로부터 창 호지로 많이 사용하여 왔다. 한지는 질과 호칭에 따라서 용도가 구분되는데, 문에 바르는 창호지, 족보·불경·고서의 영인(影印)으로 사용되는 복사지, 사군자나 화조(花鳥)에 사용되는 화선지(畵宣紙), 연하장이나 청첩장 등에 사용되는 태지(苔紙) 등이 있다.

최근에는 전통한지의 원료에 무늬나 색상을 부여하는 목적으로 다양한 기능성 원료를 포함하여 고부가가치의 개량 한지를 제조하기도 한다. 일 예로, 감귤껍질, 유채꽃 잎사귀의 분말, 쑥 및 삼을 이용한 다양한 한지가 개발되고 있다. 그러나 상기 기능성 원료들은 채취가 어렵거나 그 양이 적어서 고가이기 때문에 이를 원료로 한지를 제조하는 것이 비경제적이라는 문제점이 있다. 아울러 상기 원료들은 닥섬유와의 비중 차로 인하여 균일한 혼합이 어려워 기계한지의 제조에 적합지 못하다는 단점이 있다.

물론 전술한 천연 원료 외에도 저가의 화학합성염료나 섬유를 이용하여 한지에 무늬나 색상을 부여할 수도 있지만 이 경우 한지가 양지와 대비되는 친환경성이 훼손되고 이로 인해 한지의 가치가 저하되는 단점이 있다.

따라서, 한지에 무늬와 색상을 부여하기 위한 천연의 저렴하고 친환경적인 원료를 개발하는 연구가 절실히 요구되고 있다.

한편, 홍조류는 엽록소 외에 홍조소와 남조소를 함유하고 있어 붉은빛 또는 자줏빛을 띤 해초로서, 다른 조류보다 비교적 깊은 물에 서식하고, 크기가 비교적 작으며, 종류는 4000여 종으로 매우 다양하다. 홍조류는 녹조류, 갈조류보다 서식 범위가 넓어 얕은 수심에서부터 광선이 닿는 깊은 수심에까지 자생한다. 홍조류는 해조류 중에서도 근양사라고 불리우는 섬유를 많이 포함하고 있으며, 이들 섬유는 지름이 수 마이크론으로 모든 홍조류에서 거의 일정한 크기를 가지고 있다. 또한, 홍조류 섬유는 백색도 및 불투명도가 우수하고 홍조류 섬유간의 결합능력도 우수하다. 홍조류 섬유의 결정성은 셀룰로오스 섬유와 유사하며, 특히 표백된 홍조류 섬유의 열적 특성은 셀룰로오스 섬유보다 우수하다.

아울러 표백하지 않은 홍조류 섬유는 미처 해섬되지 못한 홍조류 덩어리가 포함된 녹색, 혹은 갈색의 근양사로서 천연의 색상과 자연스러운 무늬를 갖기에 이를 활용한 색지나 무늬지의 개발에 활용될 수 있다.

홍조류로는 김, 우뭇가사리, 개우무, 새발, 꼬시래기, 가시우무, 비단풀, 단박, 도박, 국수나물, 돌가사리, 석묵 및 지누아리 등이 있다. 홍조류의 내부 젤 추출물은 식품의 첨가제, 건강보조식품, 한천 재료 등으로 모두 활용되고 있으나,

특허 제512793호는 한천젤을 용해시킬 수 있는 추출용매에 홍조류를 일정시간 침지하여 상기 추출용매로 한천젤을 용해시키는 단계, 상기 한천젤이 용해된 용액을 제거하여 그 잔존물인 잔사를 수집하여 펄프화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 홍조류 펄프 제조방법을 개시하고 있다.

특허 제811193호는 홍조류를 산성수용액에 침지하여 홍조류에 형성되어 있는 탄산칼슘 성분을 제거하는 단계, 탄산칼슘 성분이 제거된 홍조류에 산소를 처리하는 단계, 상기 산소처리된 홍조류를 홍조류의 젤성분을 용해시킬 수 있는 추출용매에 침지하여 상기 젤성분을 상기 추출용매에 용해시키는 단계, 상기 젤성분이 용해 된 용액을 제거한 후 그 잔존물인 잔사를 수집하여 펄프화하는 단계를 포함하는 펄프 제조방법을 개시하고 있다.

또한, 특허 제811183호, 특허 제811194호는 각각 홍조류로부터 추출한 젤 함량이 낮은 펄프 및 젤 함량이 높은 펄프 제조방법을 개시하고 있다.

또한, 특허 제811200호는 외피가 얇은 홍조류를 산성 용액에 일정시간 침지시킨 다음, 물로 세척 후 탈수시키고, 상기 탈수된 홍조류를 다단계로 표백 처리한 다음, 상기 표백 처리한 홍조류를 수집하여 섬유화 시켜서 홍조류 펄프를 제조하는 방법을 개시하고 있다.

또한, 특허 제811196호는 외피가 두꺼운 홍조류에서 펄프를 제조하는 방법을 개시하고 있다.

또한, 특허 제754890호는 홍조류를 산성 용액에 일정시간 침지시킨 다음, 물로 세척 후 탈수시키고, 상기 탈수된 홍조류를 추출용매에 일정시간 침지시켜 젤을 추출한 다음, 상기 추출된 젤과 잔사를 다단계로 표백 처리하고, 이를 수집하여 섬유화 시켜서 홍조류 펄프를 제조하는 방법을 개시하고 있다.

이와 같이 최근에 홍조류를 제지 원료로 이용하는 기술이 활발하게 연구되고 있다. 그러나, 표백하지 않은 홍조류 섬유를 한지에 무늬와 색상을 부여하는 목적으로 한지의 원료로 이용한 사례는 없었다.

본 발명은 녹색 또는 갈색 색상과 무늬를 부여하기 위하여 미해섬 근양사를 포함한 미표백 홍조류 섬유를 배합한 한지를 제공하려는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 녹색 또는 갈색 색상과 무늬를 가진 친환경적인 한지를 제조하는 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 한지에 천연의 친환경적인 색상과 무늬를 부여하기 위하여 연구하던 중 녹색 또는 갈색을 띄는 미표백 홍조류 섬유를 한지 원료 섬유에 혼합하여 무늬와 색상을 지닌 한지를 제조하였으며, 상기 미표백 홍조류 섬유를 포함하는 한지가 화학합성 염료나 섬유의 첨가없이 녹색 혹은 갈색의 색상과 무늬를 갖는다는 사실을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 녹색 혹은 갈색의 색상과 무늬를 부여하기 위하여 미해섬 근양사를 포함한 미표백 홍조류 섬유를 배합한 한지를 제공한다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 한지는 미표백 홍조류 섬유를 한지 총 중량에 대해 1~50 중량% 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 한지는 한지 원료 섬유와 미표백 홍조류 섬유를 혼합하여 고해 공정, 발뜨기 공정, 탈수 공정 및 건조 공정을 거쳐 통상적인 방법으로 수록지 또는 기계 한지로 제조될 수 있다. 상기 발뜨기 공정에서는 기존의 한지용 발을 사 용할 수 있으며, 홍조류 섬유의 낮은 탈수성과 달리 미표백 홍조류 섬유의 경우 탈수성이 우수하기 때문에 굳이 탈수성이 높은 발을 선택하여 사용할 필요가 없다. 외발뜨기나 쌍발뜨기 방식을 이용하여 수록지로 제조할 수 있고, 또는 초지기를 이용하여 기계 한지로 제조할 수도 있다.

상기 한지 원료 섬유는 닥나무, 삼지닥나무, 안피 및 마 등의 인피섬유를 원료로 하여 전통적인 방법으로 제조한다. 즉, 닥나무, 삼지닥나무, 안피 및 마로 이루어진 군으로부터 선택된 1종을 닥무지 공정, 자비처리, 세척 공정, 표백 공정 및 티고르기를 거쳐 한지 원료 섬유를 제조한다.

상기 미표백 홍조류 섬유는 홍조류를 산성 용액 또는 알칼리성 용액에 일정시간 침지시킨 다음, 물로 세척한 후 탈수시키고, 상기 탈수된 홍조류를 추출용매에 일정시간 침지시켜 젤을 추출한 다음, 상기 추출된 젤을 분리하고 이렇게 얻어진 잔사를 표백 처리하지 않고 수집하여 미표백 홍조류 섬유를 얻는다. 이렇게 제조된 미표백 홍조류 섬유는 원료에 따라 녹색 또는 갈색을 띄며 미해섬 근양사 덩어리로 인해 한지로 제조시 자연스러운 반점 무늬를 나타내게 된다.

상기 홍조류는 김, 우뭇가사리, 개우무, 새발, 꼬시래기, 가시우무, 비단풀, 단박, 도박, 국수나물, 돌가사리, 석묵 및 지누아리로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함한다.

상기 미표백 홍조류 섬유는 한지 총 중량에 대해 1~50중량%, 바람직하게는 5~30중량% 포함한다. 만일 미표백 홍조류 섬유의 함량이 50중량%를 초과하면 한지라고 하기가 어렵고, 1중량% 미만이면 한지에 충분한 색상과 무늬를 부여할 수 없 다.

본 발명에 따른 미표백 홍조류 섬유를 포함하는 한지는 미표백 홍조류 섬유의 함량이 증가할수록 녹색 혹은 갈색이 진하게 나타난다.

본 발명에 따른 미표백 홍조류 섬유를 포함하는 한지는 화학합성염료를 첨가하지 않고 한지에 자연의 녹색 혹은 갈색 색상과 무늬를 부여하므로 각종 포장 용지, 팬시 용지, 인테리어용 벽지 용지 등으로 적합하며, 친환경 한지의 장점을 그대로 살린 종이이므로 향후 다양한 용도로 그 쓰임새를 넓혀갈 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 좀더 자세히 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 좀 더 쉽게 설명하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예의 기재에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 한지 원료섬유 제조 공정

닥나무를 하루 정도 물에 담가두어서 이물질을 제거한 다음, 증기로 쪄 겉껍질 분리를 용이하게 하여 겉껍질을 벗겨낸 흑피를 10시간 정도 물에 담가 놓은 후 외피를 벗겨 백피를 제조하였다. 백피를 하루 정도 물에 불린 다음 엉킴을 막기 위하여 적당한 길이로 잘라 솥에 넣고, 볏짚, 콩대 등을 태운 재로 만든 잿물에 6시 간 동안 삶았다.

그런 다음 섬유질 외의 당분, 회분 등을 제거하기 위해 흐르는 물에 반나절 정도 침지하거나 물을 2~3회 갈아주면서 잿물을 제거한 다음, 5일 가량 햇빛에 쬐어 흰색이 나타날 때까지 일광 탈색시켰다. 일광 표백한 닥을 건져내어 물기를 짜낸 뒤 평평한 판에 얹고 닥방망이로 쳐서 뭉친 섬유 다발을 풀어주고 티를 골라내었다.

실시예 2: 미표백 홍조류 섬유 추출 공정

홍조류를 pH 2-3의 산성용액에 일정시간 침지시켰다가 물로 세척한 후 탈수시켰다. 이 공정을 통하여 홍조류 내의 불순물을 제거하고 홍조류 외피를 연화시켰다.

세척 및 탈수시킨 홍조류를 추출용매에 침지시켜 홍조류에 함유된 젤 성분을 추출용매로 추출시켰다. 이때 추출용매로는 물, 에탄올, 메탄올, 아세톤 또는 케톤 등을 사용할 수 있다. 홍조류에 포함된 젤 성분의 녹는점이 약 60℃이므로 추출용매의 온도는 60℃이상으로 하는 것이 바람직하다.

이렇게 하여 홍조류 섬유를 얻었다.

실시예 3 : 미표백 홍조류 섬유를 포함하는 한지 제조

상기 실시예 1에서 얻은 닥 섬유 90중량%를 지통에 넣고, 여기에 상기 실시예 2에서 얻은 미표백 홍조류 섬유 10중량%를 첨가하여 통상적인 방법 즉, 고해 공 정, 발뜨기 공정, 탈수 공정 및 건조 공정을 거쳐 한지 수록지를 제조하였다.

실시예 4 : 미표백 홍조류 섬유를 포함하는 한지 제조

상기 실시예 1에서 얻은 닥 섬유 80중량%를 지통에 넣고, 여기에 상기 실시예 2에서 얻은 미표백 홍조류 섬유 20중량%를 첨가하여 통상적인 방법 즉, 고해 공정, 발뜨기 공정, 탈수 공정 및 건조 공정을 거쳐 한지 수록지를 제조하였다.

비교예 1 : 홍조류 섬유를 포함하지 않는 한지 제조

상기 실시예 1에서 얻은 닥 섬유 100중량%를 지통에 넣고, 통상적인 방법 즉, 고해 공정, 발뜨기 공정, 탈수 공정 및 건조 공정을 거쳐 한지 수록지를 제조하였다.

실험예 1 : 한지의 광학적 성질 측정

본 발명에 따른 홍조류 섬유를 포함하는 한지의 광학적 성질을 측정하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.

상기 실시예 1~2 및 비교예 1에서 제조한 한지의 광학적 성질은 TAPPI standard T402 om-88에 따라 23±1℃, 상대습도 50±2%로 조절된 항온·항습실에서 24시간 전처리 후 측정하였다. 조습 처리된 시편을 TAPPI standard에 의거하여 Technidyne 사의 Color-Touch를 이용하여 백색도(TAPPI T 452 om-98)와 색상의 광학적 성질을 측정하였다.

미표백 홍조류 섬유를 포함하는 한지의 광학적 성질은 표 1에 나타내었으며 미표백 홍조류 섬유를 포함하지 않은 한지의 광학적 성질은 표 2에 나타내었다.

	평량 (g/m2)	두께 (㎛)	백색도 (%)	불투명도 (%)	색상 (Hunter)
실시예 1	44.8	112.4	38.85	86.1	L*	74.99
					a*	-1.68
					b*	11.56
실시예 2	49.2	106.7	33.05	93	L*	70.46
					a*	-1.68
					b*	11.4

	평량 (g/m2)	두께 (㎛)	백색도 (%)	불투명도 (%)	색상 (Hunter)
비교예 1	40.3	91.8	82.65	65.58	L*	94.53
					a*	-1.02
					b*	3.14

표 1과 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 미표백 홍조류 섬유를 포함하는 한지(실시예 1~2)의 백색도와 색상은 미표백 홍조류 섬유를 포함하지 않는 한지(비교예 1)에 비해 현저히 달라졌다.

미표백 홍조류 펄프의 배합비가 증가함에 따라 한지의 백색도는 현저히 저하되며 불투명도는 증가하고 색상은 명도가 감소하며 a*값이 감소함으로 알 수 있듯이 좀 더 녹색을 띄고 b*값이 증가함으로 알 수 있듯이 좀 더 노란색을 나타냄을 확인할 수 있었다.

도 1~2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 미표백 홍조류 섬유를 포함하는 한지(실시예 1, 2)의 표면 무늬는 미표백 홍조류 섬유를 포함하지 않는 한지(비교예 1)에 비해 현저히 달라졌다.

미표백 홍조류 펄프의 배합비가 증가함에 따라 한지의 표면에 근양사 덩어리로 인한 자연스러운 녹색 반점의 무늬가 증가함을 확인할 수 있었다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 미표백 홍조류 섬유를 포함하는 한지는 미표백 홍조류 섬유의 함량이 증가할수록 녹색을 띄고 무늬가 증가함으로써, 한지에 색상과 무늬를 부여하고 외관을 크게 개선한 것으로 사료된다. 뿐만 아니라, 미표백 홍조류 섬유가 뭉침 없이 균일하게 닥섬유와 분산된 것을 확인할 수 있다. 이는 미표백 홍조류 섬유의 비중이 닥섬유와 큰 차이가 없어 균일한 분산이 가능한 것으로 판단된다.

도 1은 미표백 홍조류 섬유를 10% 포함하는 실시예 1의 표면 화상이고,

도 2는 미표백 홍조류 섬유를 20% 포함하는 실시예 2의 표면 화상이고,

도 3은 홍조류 섬유를 포함하지 않은 한지의 표면 화상이다(*백색을 나타내어 바탕과 구분되지 않아 식별을 위하여 윤곽선을 넣었음).

Claims (4)

1. 한지 총 중량에 대하여 미표백 홍조류 섬유를 1~50중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 한지.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 미표백 홍조류 섬유는 녹색 혹은 갈색 색상을 띄며 미해섬 근양사 덩어리가 무늬로 존재하는 것을 특징으로 하는 한지.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 미표백 홍조류 섬유는 김, 우뭇가사리, 개우무, 새발, 꼬시래기, 가시우무, 비단풀, 단박, 도박, 국수나물, 돌가사리, 석묵 및 지누아리로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로부터 추출된 것임을 특징으로 하는 한지.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 한지는 수록지 또는 기계 한지인 것을 특징으로 하는 한지.

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