KR101053083B1

KR101053083B1 - 기능성 한지 및 그의 연속적 제조방법

Info

Publication number: KR101053083B1
Application number: KR1020090085100A
Authority: KR
Inventors: 박청기
Original assignee: 박청기
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2011-08-01
Also published as: KR20110027144A

Abstract

본 발명은 기능성 한지 및 그의 연속적 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 컨베이어를 통해 이송되는 망글의 표면 상단에 다수 개의 지통에 담겨져 있으며 기능성 첨가물질이 선택적으로 혼합되어 있는 펄프액을 순차적으로 압착분사하거나 흘러내리도록 한 후 망글을 흔들어 물기를 제거한 후에 건조시켜 다양한 기능성이 부가되어 있는 기능성 한지 및 그의 연속적 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 연속적 제조방법에 의하여 종래로부터 시행되어 오던 발을 이용한 회분식 제조방법에 비해 단위시간당 한지의 생산량을 증가시킬 수 있으며, 자동화된 연속적 제조방법에 의해 균일하고 규격화된 품질이 보장되는 한지를 제공할 수 있다는 장점이 있다. 또한 본 발명에 의한 기능성 한지의 연속적 제조방법에 의하여 연속적으로 한지를 제조할 때 다수 개의 지통에 담겨진 펄프액에 다양한 기능을 발휘하는 첨가물을 함께 혼합시켜 함께 분사시키도록 하여 기능성 한지를 편리하게 제조하도록 한다는 다른 장점이 있다. 아울러, 본 발명에 의해 제공되는 기능성 한지는 표면에 다양한 기능이 부가되어 지류로 이용됨은 물론 산업자재로서 다용도로 활용될 수 있다는 또 다른 장점이 있다.

한지, 연속적 제조방법, 기능성 한지

Description

기능성 한지 및 그의 연속적 제조방법{FUCTIONAL KOREAN PAPER AND CONTINUOUS MAKING PROCESS THEREOF}

한지의 주재료 닥나무는 닥나무(참닥나무), 산닥나무(안피나무), 삼지닥나무, 산뽕나무(이하 '닥나무'라 한다. 이하 같다.)등의 나무가지의 목질 부와 겉껍질 벗겨낸 인피부분을 가공하여 얻어지는 섬유를 인피섬유라 한다. 한지는 인피섬유의 장섬유로서 강인하고 질겨서 잘 찢어지지 않고, 냄새가 향긋하며 재질이 매우 부드러우며 통풍이 잘되고 여러 가지 무늬를 넣어서 제작 할 수 있고, 물감을 들이기 쉬울 뿐만 아니라, 기름을 잘 먹기 때문에 유지 제조가 쉬운 장점이 있는 반면, 물기에 약하고 오래되면 지면이 피고 먼지가 많이 끼며 통풍이 잘 되므로 겨울에는 방한효과가 거의 없을 뿐만 아니라 물감이 잘 번지므로 염색할 때 주의가 필요하다는 단점이 있다. 또한, 한지의 기공은 필터의 역할을 하기 때문에 공기정화 능력과 목재가 숨을 쉬듯 한지 역시 주변의 습도가 높아지면 그것을 흡수하는 기능이 있고, 있고 빛은 멀리까지 반사하는 능력이 있는 것으로 알려져 있고 중성지로 장기보전 능력이 탁월한 것으로 알려져 있다.

상기와 같은 한지의 전통적 제조방법은 다음과 같다. 먼저 매년 12월부터 다음해 상순경에 그 해 자란 1년생 닥나무 가지를 베어낸다. 닥무지를 하여 수피를 벗겨내면 흑피가 되고, 다시 겉껍질을 벗겨내면 백피가 된다. 그 다음에는 1~2일 동안 물에 충분히 불린 백피를 적당한 크기로 자른 뒤 솥에 넣어 2~3시간 정도 삶는다. 이 때 삶는 액으로 잿물을 이용하는데 옛날에는 볏짚, 메밀대, 콩대 등을 태운 재로 우려낸 잿물을 사용하였으며, 최근에는 가성소다, 소다회 등을 많이 사용하고 있다. 이후에는 삶아진 백피를 흐르는 물에 담가 잿물기를 씻어 낸 후에 2~3일 정도 골고루 뒤집어주면 원료 전체에 햇빛이 고루 내려 쬐어져 하얗게 표백이 된다. 표백공정을 거친 후에는 아직 원료 속에 남아있는 표피, 티꺼리 등의 잡티를 손으로 제거해 준다. 매우 정성을 들어야 하며, 한사람의 작업량이 1kg에 불과하므로 한지제조공정 중에서 가장 시간이 많이 소요된다. 잡티를 제거한 후에는 잡티를 골라 낸 원료를 물을 짜낸 후 닥돌이나 나무판등과 같은 평평한 곳에 올려두고, 1~2시간정도 골고루 두들겨 주면 섬유질이 물에 잘 풀어지는 상태로 되며, 잘 두를겨진 원료를 종이뜨는 지통에 넣은 후, 막대기로 잘 저어 고르게 분산시키는데, 이 때 섬유끼리의 분산과 종이 뜰 때 발에서 물 빠짐을 잘 조절할 수 있도록 닥풀즙을 넣은 후 다시 잘 저어준다. 이후 원료와 닥풀이 잘 혼합되어 있는 지통에 종이를 뜨는 발을 담구어 전후좌우로 흔들어 주어 물기를 제거하여 종이를 떠낸다. 떠낸 종이의 사이사이에는 베게로서 왕골을 끼워서 나중에 떼어 내기 쉽게 해준다. 전통기법인 외발뜨기는 하나의 줄에 발틀 끝 부분을 매단 후, 먼저 앞물을 떠서 뒤로 버리고 좌우로 흔들며 떠낸 옆물을 떠서 반대쪽으로 버리는 동작을 반복하여 종이를 떠낸 후, 2장을 반대방향으로 겹쳐서 1장의 종이로 만들어 낸다. 이후 마지막으로 떠낸 종이를 쌓아가다가 일정한 높이가 되면 널판자 사이에 넣은 후, 무거운 돌을 올려두거나 지렛대를 사용해 하룻밤 동안 눌러서 물을 빼준다.

상기와 같은 종래의 제조방법은 한지를 제조하는 장인의 솜씨에 따라 그 품질이 달라져 균일한 품질의 한지를 대량으로 생산하기 어려울 뿐만 아니라 일일이 수공업적으로 회분식으로 한지를 제조하기 때문에 한지 1장당 제조하는데 걸리는 시간 및 노력이 상당하여 한지의 제조비용을 증가시키는 원인이 되고 있었다. 아울러 한지는 제조공정 중에 이산화탄소를 거의 배출하지 않을 뿐만 아니라 천연재료를 주로 사용하기 때문에 펄프를 이용하여 제조되는 화학적 제조방법에 의해 제조되는 종이에 비해 화학약품으로 인한 환경오염의 우려가 적어 친환경적인 제품임에도 불구하고 전술한 바와 같은 단점을 가지고 있어 다양한 용도로 사용하기 곤란하다는 문제점을 가지고 있었다.

이와 같은 종래의 한지제조방법의 문제점을 해결하고 한지가 갖고 있는 단점을 극복하기 위하여, 대한민국공개특허 특2003-0018033에서는 단순히 전통적인 제조방법 중에 닥섬유지료액에 황토현탁액을 혼합하여 잘 섞은 후 한지를 발을 이용 해 황토한지를 떠내는 황토한지 제조방법을 제안한 바 있으며, 아울러 대한민국공개특허 10-2007-0008771에서는 발틀에 의해 제조된 종이와 황토물에 염색된 황토섬유를 합착한 후 건조시켜 제조되는 한지를 이용한 황토섬유가 포함된 벽지의 제조방법을 제안한 바 있다. 그러나 상기와 같은 종래의 기술들은 모두 단순히 전통적인 한지제조공정을 이용한 것에 불과하여 앞서 설명한 것과 같은 단위시간당 한지의 생산량을 높이지 못할 뿐만 아니라 황토를 이용한 기능성을 한지에 부가하는 경우에 혼합공정이나 합착공정을 추가로 거쳐야 하므로 공정이 복잡하고 한지 1장당 제조에 드는 노력 및 비용이 높다는 문제점은 여전히 남아 있었다. 아울러 황토 이외에 마땅히 한지의 표면에 기능성을 부가하는 제조방법에 대해서는 여전히 제공되지 않아 한지의 단점을 극복하고 다양한 기능성이 부가되어 있는 기능성 한지를 제조하는 방법에 대해서는 여전히 제공하지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 한계점을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 발을 이용하여 한지를 장마다 떠내는 전통적인 한지의 회분식 제조방법에 비해 단위시간당 제조되는 한지의 양을 증대시킬 수 있고 한지의 품질을 균일하게 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라 펄프액을 압착분사하는 지통의 갯수를 조정하여 다양한 두께를 가지는 기능성 한지 및 그의 연속적 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 한지의 연속적 제조방법에서 사용되는 펄프액이 담겨져 있는 다수 개의 지통 중 어느 하나 이상의 지통에 기능성 한지를 제조할 수 있는 다양한 첨가제를 혼합하여 연속적으로 한지를 제조할 수 있도록 함으로써, 한지의 단점을 보완하여 다양한 산업자재로 활용이 가능한 기능성 한지 및 이를 용이하게 제조할 수 연속적 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

아울러, 본 발명은 기능성이 부가된 한지를 지류로 이용함은 물론 다양한 산업자재로 활용을 극대화시킴으로써 펄프조달용으로 벌목되는 목재의 양을 줄여 산림을 보호하고 이산화탄소의 발생을 줄여 지구온난화를 방지함에 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 기능성 한지의 연속적 제조방법은, 닥나무와 뽕나무 중 어느 하나 이상을 베어낸 후 바로 절단기에 넣어 일정한 크기로 절단하는 원재료전처리공정; 절단되어 전처리된 나무를 수증기를 이용하여 1~10시간 동안 삶아서 익히는 증숙공정; 상기 증숙공정에서 증숙된 나무를 커터가 장착된 회전통에 넣어 고속회전시켜 껍질을 벗겨낸 후 섬유질과 표피를 분리하여 무지를 분리해내는 무지분리공정; 상기 무지분리공정에서 분리된 무지를 분쇄기에 넣어 미세한 입자 상태의 펄프가 되도록 분쇄한 후 표백을 시키는 무지분쇄 및 표백공정; 상기 분쇄되어 표백된 펄프를 닥풀과 함께 물에 혼합한 후 고르게 분산시켜 펄프액을 조성하는 펄프액조성공정; 상기 펄프액조성공정을 통해 조성된 펄프액을 연속적으로 일정한 간격을 두면서 배치된 다수 개의 지통에 나누어 담은 후 컨베이어 시스템을 통해 연속적으로 이동하는 망글의 표면 상단에 순차적으로 상기 펄프액을 압착분사하거나 흘린 후에 물이 빠지도록 하여 섬유질만을 망글의 표면에 남도록 하는 연속식 분사공정; 상기 연속식 분사공정을 거쳐 표면에 섬유질이 남은 망글을 전후좌우로 흔들어 섬유질을 얽히게 하고 수분이 추가로 빠지도록 하여 섬유질을 종이형태로 형성시키는 종이형태형성공정; 상기 종이형태형성공정을 통해 형성된 종이를 롤과 롤 사이를 통과시켜 프레스를 가하여 남아 있는 수분을 압착제거하는 수분압착제거공정; 상기 수분압착제거공정을 통해 수분이 제거된 한지를 건조시키는 건조공정; 및 상기 건조된 한지를 롤과 롤 사이를 통과시켜 압착시커 추가적으로 건조를 함과 동시에 한지 표면의 균일성과 평활도를 증대시키는 카렌다공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 원재료전처리공정에서는 닥나무 또는 뽕나무 중 어느 하나를 선택하여 원재료로 사용할 수 있는데, 닥나무와 뽕나무를 혼합하여 사용할 수도 있 다. 닥나무와 뽕나무를 혼합하여 사용하는 경우에는 닥나무와 뽕나무를 베어낸 후 닥나무 10~90중량%와 뽕나무 10~90중량%를 혼합하여 절단기로 잘라서 전처리하는 것이 바람직하다. 한편 상기 절단된 원재료의 크기는 5~70cm로 하는 것이 향후 진행되는 한지제조공정에 다루기 편리하다. 한편 재료가 닥나무의 경우 베어낸 후 바로 절단하여 전처리하는 것이 다루기 쉽고 껍질의 분리가 쉽게 일어날 수 있다.

한편, 본 발명에서 닥나무 대신 뽕나무를 사용하거나 닥나무에 뽕나무를 혼합하여 사용하는 것은 뽕나무 특유의 향과 방부 성능으로 인하여 종이의 보존성이 오래가고 평활성이 좋은 한지를 제조할 수 있기 때문이다. 다만 뽕나무를 원재료로 사용하는 경우에는 닥나무를 원재료로 사용할 때보다 한지의 제조단가가 상승하게 되므로 뽕나무로만 한지를 제조하여야 하는 특수한 경우 이외에는 닥나무를 주로 원재료로 활용하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 뽕나무 펄프를 혼합하여 고급용 한지를 제조할 때에는 닥나무와 함께 뽕나무를 혼합하여 펄프를 제조할 수 있다. 닥나무와 뽕나무를 혼합하여 원재료로 사용하는 경우에는 필요에 따라 닥나무 10~90중량%와 뽕나무 10~90중량%를 혼합하여 사용하게 된다.

상기 무지분쇄 및 표백공정에서 사용되는 표백제는 전통적으로 사용되어 오던 양잿물을 이용할 수도 있고, 각종 화학적 표백제를 사용할 수도 있다.

한편, 상기 펄프액조성공정에서 생성되는 펄프액은 분쇄된 펄프 9~30중량%, 물 69~90중량% 및 닥풀 0.1~2중량%로 조성되는 것이 바람직하다. 닥풀은 분쇄된 펄프가 물에 고르게 분산 혼합되는 것을 도와주고 에멀션 상태의 분산액을 유지시키도록 하는 역할을 담당한다. 상기 닥풀의 원재료는 황촉규(黃蜀葵)라는 식물인데 중국이 원산지이며 밭에서 재배한다. 닥풀은 상기 황촉규 뿌리에 함유되어 있는 점성물질을 이용하는 것인데, 물에 불린 황촉규 뿌리를 짓이기게 되면 점성물질이 생성된다. 주로 가을에 수확한 황촉규의 뿌리에서 추출하는 것이 좋다. 한편, 황촉규의 뿌리에서 추출되는 천연 점성물질 이외에 카르복시메틸셀룰로오스와 나트륨염과 같은 인공 점성물질을 사용하기도 한다.

상기와 같은 닥풀을 물과 함께 혼합하여 펄프를 분산시켜 펄프액을 제조하는 이유는 한지 제조에 사용되는 닥나무에서 추출된 인피섬유는 일반 목재에서 추출된 펄프에 비하여 그 길이가 길기 때문에 분산이 불충분하게 일어날 뿐만 아니라 펄프액의 점도도 떨어져 종이를 뜰 때 물기가 너무 빨리 여수(濾水)되어 망글의 표면에 섬유질이 고르게 분산되지 못하고 섬유질이 응어리져 서로 엉기게 됨으로써 섬유질이 망글의 전체 표면에 고르게 퍼져 전체적으로 균일한 품질을 가지는 한지를 제조할 수 없기 때문이다.

아울러, 상기 연속식 분사공정에서는 다수 개의 지통이 순서대로 배치되는데, 이때 배치되는 지통은 통상적으로 2~5개인 경우가 통상적인 한지의 두께를 감안할 때 적당하며, 제조하고자 하는 한지의 두께에 따라 지통의 갯수가 조절될 수 있다.

이때 컨베이어 시스템을 통해 망글이 이동되고 이송되는 망글의 표면 상단으로부터 연속적으로 압착분사를 하거나 흘러내리도록 하는 것을 감안할 때 각 지통간의 배치 간격은 0.5~3미터인 것이 바람직하다. 상기와 같은 지통간의 간격을 한정하는 이유는 컨베이어 시스템을 통해 연속적으로 이송되는 망글의 표면 상단에 첫 번째 지통의 펄프액이 압착분사된 후 압착분사된 펄프액이 이송되는 망글의 좌우 흔들림으로 인하여 물이 충분히 배수되어 수분이 제거될 수 있는 거리이기 때문이다. 따라서, 연속적으로 배치된 다수 개의 지통에서 순차적으로 망글의 표면 상단에 펄프액을 압착분사하는 경우, 어느 한 지통에서 망글의 표면에 압착분사된 펄프액에 함유되어 있던 물이 망글의 하부로 충분히 배수가 된 이후에 다음 지통에서 다시 펄프액을 압착분사하도록 하여야 양질의 한지를 얻을 수 있기 때문이다. 한편, 지통간의 간격이 상기 0.5~3미터보다 좁은 경우에는 미처 펄프액에 포함되어 있는 물이 충분히 배수되어 섬유질이 망글 표면에 전체적으로 고정되기도 전에 다음 지통에서 펄프액이 분사되므로 종이를 만드는 섬유질이 망글의 표면에 충분히 정착되기 어려우며, 지통간의 간격이 3미터를 초과하는 경우에는 처음 지통에서 압착분사된 펄프액에 함유된 섬유질이 망글 위에서 건조되어 각각 층을 이루게 되므로 층분리 현상이 발생하므로 양질의 한지를 제조할 수 없고 한지의 두께를 조절하기가 용이하지 않기 때문이다.

본 발명에 의한 기능성 한지를 제조하기 위해서는 상기 펄프액조성공정에서 펄프액 90~99.99중량%에 이산화티타늄, 나노탄산칼륨, 활석, 녹차잎 분말, 녹차잎 추출물, 편백나무 펄프, 편백잎 분말, 편백나무 추출물, 소나무 분쇄분말, 솔잎 분말, 솔잎 추출물, 옥수수대 분말, 옥수수 전분, 고구마 전분, 박하줄기 분말, 박하잎 분말, 허브 분말, 아카시아 꽃잎 분말, 황토, 게르마늄 분말, 옥분말, 참숯 분말, 뽕잎 분말, 물이끼, 감태, 매생이, 패각껍질 중 어느 하나 이상의 기능성 첨가물질 0.01~10중량%를 더 첨가하여 기능성 첨가물이 함유되어 있는 펄프액을 각 지 통에 담아 순차적으로 한지를 제조하면 기능성 물질이 한지에 고르게 분포되어 있는 기능성 한지를 제조할 수 있다.

상기와 달리, 이미 제조된 한지의 표면에만 기능성을 부가하고자 하는 경우에는, 상기 연속식 분사공정 이후에 물 90~99.99중량%와 이산화티타늄, 나노탄산칼륨, 녹차잎 분말, 녹차잎 추출물, 편백나무 펄프, 편백잎 분말, 편백나무 추출물, 소나무 분쇄분말, 솔잎 분말, 솔잎 추출물, 옥수수대 분말, 옥수수 전분, 고구마 전분, 박하줄기 분말, 박하잎 분말, 허브 분말, 아카시아 꽃잎 분말, 황토, 게르마늄 분말, 옥분말, 참숯 분말, 뽕잎 분말, 물이끼, 감태, 매생이, 패각껍질 중 어느 하나 이상의 기능성 첨가물질 0.01~10중량%를 혼합하여 만든 혼합액을 지통에 담아 망글 표면에 분사하거나 롤 도포하는 기능성부가공정을 포함시켜 구성함으로써 연속식 분사공정을 거친 섬유질의 표면에 기능성 물질이 부착되도록 할 수 있다.

또한, 필요에 따라서는 상기 종이형태형성공정 이후에는 형태가 형성된 한지의 표면에 물 90~9.99중량%와 이산화티타늄, 나노탄산칼륨, 활석, 녹차잎 분말, 녹차잎 추출물, 편백나무 펄프, 편백잎 분말, 편백나무 추출물, 소나무 분쇄분말, 솔잎 분말, 솔잎 추출물, 옥수수대 분말, 옥수수 전분, 고구마 전분, 박하줄기 분말, 박하잎 분말, 허브 분말, 아카시아 꽃잎 분말, 황토, 게르마늄 분말, 옥 분말, 참숯 분말, 뽕잎 분말, 물이끼, 감태, 매생이, 패각껍질 중 어느 하나 이상의 기능성 첨가물질 0.01~10중량%를 혼합하여 만든 혼합액을 분사하거나 롤 도포하는 표면기능성부가공정이 더 포함시켜 구성함으로써 형태가 형성된 한지의 표면에 국한시켜 기능성을 부가할 수도 있다. 이때 첨가되는 기능성 물질은 펄프액 또는 물 90~99.99중 량%에 대해 0.01~10중량%의 분말상태의 기능성 물질을 혼합하는 것이 바람직한데, 이는 분말상태의 기능성 물질이 펄프액 또는 물에 대한 분산도를 높일 수 있어 망글의 표면이나 종이형태의 표면에 압착분사 또는 롤 도포를 시켰을 때 섬유질이 망글의 표면에 고르게 분포되도록 할 수 있기 때문이다. 한편, 상기 기능성 물질의 종류에 따라 첨가되는 기능성 물질의 양은 0.01~10중량%의 범위 내에서 선택적으로 결정할 수 있다.

상기 기능성 참가물질 중 이산화티타늄, 황토, 게르마늄 분말, 옥 분말은 원적외선 방사물질로 한지의 표면에 원적외선을 방출시키도록 기능성을 부가할 때 필요한 첨가물이다. 상기 기능성 물질 중 나노탄산칼륨, 활석(talc)은 종이의 평활도를 높이고 인쇄성과 색감을 좋게 하는 기능을 담당하며, 식물 첨가제로서, 녹차 분말, 녹차잎 추출물, 편백나무 펄프, 편백잎 분말, 편백나무 추출물, 소나무 분말, 솔잎분말, 솔잎추출물, 박하줄기 분말, 박하잎 분말, 허브 분말, 아카시아 꽃잎 분말, 뽕잎 분말 등은 한지에서 각각 특유의 향을 방출하도록 하여 아로마테라피 효과를 부여하는데 필요한 첨가물질이다. 아울러, 물이끼, 감태. 매생이 등은 한지의 표면에 자연스러운 무늬가 표현되도록 하기 위하여 첨가하는 기능성 물질이며, 옥수수대 분말이나 옥수수전분, 고구마전분은 한지를 사이징할 때 사용되며 한지의 강도를 높이는데 필요한 첨가물질이다.

상기와 같은 기능성 물질이 첨가됨으로써 한지의 표면층에 평활도를 높이고 색감과 인쇄성을 좋도록 할 뿐만 아니라 광촉매작용 및 원적외선 방출, 탈취기능 등 여러가지 기능성이 한지에 부가되어 상술한 바와 같은 한지의 단점을 극복하여 다양한 용도로 활용이 가능한 기능성 한지를 제조할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 기능성 한지의 제조방법은 물리적으로 코팅을 통해 한지의 투수성 및 통기성을 제어하고 단점을 극복하도록 하기 위하여, 상기 카렌다공정 이후에는 제조된 한지의 어느 일측면에 점착성 합성수지방수필름, 종이코팅용 고무(Rubber)필름. 폴리비닐계의 종이코팅용 필름 중 어느 하나를 접착시키는 필름접착공정이 더 포함되어 구성되는 것을 또 다른 특징으로 한다. 이때 한지와 상기 합성수지필름을 접착시키는데 사용되는 접착제는 아크릴 계열의 접착제를 사용하는 것이 한지 표면의 성질이나 구조를 변화시키지 않으면서도 한지와 합성수지필름이 잘 접착되도록 유지시켜주기 때문이다. 상기와 같이 합성수지필름을 한지에 접착시키게 되면 한지의 최대 단점인 습기와 물에 약한 것을 보강하여 한지의 용도를 다양화할 수 있다.

본 발명에 의한 기능성 한지의 제조방법은, 상기 카렌다공정 이후에 회전되는 원통형의 브러쉬를 제조된 한지의 어느 일측면에 마찰을 시켜 상기 한지의 표면에 기모를 형성시키는 기모형성공정과 기모가 생성된 표면이 균일해지도록 기모의 끝을 다듬어 주는 샤링공정이 더 포함되어 구성되는 것을 또 다른 특징으로 한다. 이는 종이의 표면에 섬유의 융과 같은 효과를 부여함으로써 표면을 개질하기 위하여 시행되는 공정이며, 본 공정에서 주의할 점은 기모형성공정과 샤링공정을 진행하는 도중에 비산되는 종이가루가 많기 때문에 기모기와 샤링기에 비산되는 종이가루를 흡입하여 외부로 배출하는 배출구를 추가로 장치하여야 한다.

본 발명의 다른 관점인 기능성 한지는 상기 기능성 한지의 제조방법 중 어느 하나의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 한지의 연속적 제조방법은 발을 이용하여 한지를 장마다 떠내는 전통적인 한지의 회분식 제조방법에 비해 단위시간당 제조되는 한지의 양을 증대시키고 균일한 품질과 일정한 규격을 가지는 한지를 제조할 수 있으며, 다수 개의 지통을 순차적으로 배열함으로써 지통의 개수를 조절함으로써 제조되는 한지의 두께를 용도에 따라 용이하게 조절이 가능함으로써 기존의 회분식 제조공정에 비해 생산성이 월등히 높아진다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의한 기능성 한지의 연속적 제조방법에서는 전체공정 중에서 선택적으로 기능성을 부가하는 첨가물이 혼합된 혼합액을 한지제조공정에서 사용할 수 있도록 함으로써 다양한 기능성이 부가되어 한지의 단점을 보완하여 지류는 물론 다양한 산업자재로 활용이 가능한 기능성 한지를 제조할 수 있는 기된 기능성 한지를 제공할 수 있다는 또 다른 장점이 있다.

아울러, 연속적 분사공정에서 사용되는 다수 개의 지통 중 어느 하나 이상의 지통에 담겨진 펄프액에 다양한 기능을 발휘할 수 있도록 기능성 물질을 1종 이상 첨가 혼합하여 연속적으로 기능성 한지를 제조할 수 있도록 함으로써 기능성 한지의 연속적으로 제조할 수 있다는 또 다른 장점이 있다.

특히, 본 발명은 기능성이 부가된 한지를 지류로 이용함은 물론 다양한 생활 용품 및 산업자재로 활용을 극대화시킴으로써 펄프조달용으로 벌목되는 목재의 양을 줄여 산림을 보호하고 이산화탄소의 발생을 줄여 지구온난화를 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 기능성 한지의 제조방법에 관한 전체 공정을 나타낸 공정도이다.

원재료전처리공정(S100)에서는 1년생 닥나무를 12월에서 2월에 베어낸 후 절단기에 넣어 5~70cm 크기로 절단한다. 이때 닥나무 대신 1~2년생 뽕나무로 대체하여 사용할 수도 있고, 닥나무 10-90%중량와 뽕나무 10-90중량%를 혼합하여 재료로 사용할 수도 있다. 통상적으로는 한지의 용도에 따라 혼합비가 달라지나, 고급용 한지를 만들 경우에 뽕나무의 중량%를 높여서 사용하는 것이 바람직하다.

상기 원재료전처리공정을 통해 약 15~20cm 크기로 잘려진 원재료는 증숙공정(S200)에서 스팀 훈증기를 통해 1~10시간 정도 삶아진다. 닥나무나 뽕나무의 껍질이 완전히 부드러워져 분리될 수 있을때까지 푹 삶는 것이 바람직하다. 이후 증숙공정을 거친 후에는 잘 삶아진 닥나무 또는 뽕나무를 커터가 장착된 회전통에 넣어 고속회전을 시켜 껍질을 벗겨낸 후 회전통에서 섬유질과 표피를 분리 해내는 무지분리공정(S300)을 거쳐 한지를 제조하기 위한 펄프를 제조하기 위하여 무지를 분리해낸다. 분리해 낸 닥나무 무지 또는 뽕나무 무지는 분쇄기에 넣어 가는 입자로 분쇄한 후 표백하는 무지분쇄 및 표백공정(S400)을 거쳐 펄프액 조성에 필요한 펄프분쇄물을 제조한다. 한편, 분쇄된 무지를 표백하는 경우 전통의 잿물 방식과 화학적 약품처리 방식 중에서 무엇을 택하여도 무방하나, 환경오염의 문제가 대두되고 있는 실 정에서 볼 때에는 친환경 물질을 이용한 표백을 하는 것이 바람직하다.

생성된 펄프를 이용하여 펄프액조성공정(S500)에서는 한지 제조에 필요한 펄프액을 조성하게 된다. 펄프액조성공정에서는 분쇄된 펄프 9~30중량%, 물 69~90중량%, 닥풀 0.1~2 중량%를 수조에 넣어 완전히 펄프가 액에 분산되도록 혼합시킨다. 이때 한지의 용도와 기능성 부여에 따라 기능성 물질을 1가지 이상 첨가할 수 있는데, 실제로 기능성을 부가하기 위하여서는 상기 펄프액 90~99.99중량%에 대해 이산화티타늄 0.1~3중량%, 나노탄산칼륨(potassium carbonate) 0.1~3중량%, 녹차잎 또는 녹차잎 분말 0.1~2중량%, 편백나무 펄프, 편백잎 분말 또는 추출물의 경우 0.1~10중량%, 소나무 분쇄분말, 솔잎 분말 또는 추출물의 경우 0.1~2중량%, 옥수수 줄기 분말 0.2~10중량%, 옥수수 전분 및 고구마 전분 0.1~3중량%, 박하줄기 또는 잎 분말 0.1~2중량%, 허브(herb)줄기 또는 잎 분말 0,1~2중량%, 아카시아 꽃잎 또는 분말 0.1~2중량%, 황토 0.2~3중량%, 게르마늄분말 0.2~2중량%, 옥 분말 0.2~2중량%, 참숯 0.2~2중량%, 뽕잎분말 0.2~2중량%, 물이끼 0.01~2중량%, 감태 0.01~2중량%, 매생이 0.1~2중량%, 굴껍질이나 일반조개껍질 등 자개원료 0.5~3중량%를 선택적으로 혼합할 수 있다.

상기 펄프액조성공정을 거쳐 조성된 펄프액은 연속식 분사공정(S600)에서 컨베이어를 통해 이송되는 철사로 엮거나 직조로 짠 스크린으로 구성되는 망글 3~5개로 이루어진 다수 개의 지통에서 순차적으로 펄프액을 압착분사하거나 적당량을 흘려 물은 빠지게 하고 섬유질만 망글의 표면에 남게 한다. 지통의 개수에 따라 한지의 두께를 조절할 수 있으며, 상기 지통간의 간격은 컨베이어의 이송 속도에 따라 달라지지만 통상적인 컨베이어의 이송속도 및 망글의 투수 능력을 감안할 때 0.5~3미터로 하는 것이 바람직하다.

한편, 연속식 분사공정(S600) 이후에는 한지의 표면에 기능성을 부가하기 위하여 앞서 설명한 바와 같은 기능성 물질을 마지막 지통에서 물과 혼합하여 분사 또는 흘러내리게 하거나 롤 도포를 하는 기능성부가공정(S650)을 선택적으로 추가하여 시행할 수도 있다.

이후, 종이형태형성공정(S700)에서는 상기 연속적 분사공정을 통해 펄프액이 담겨진 컨베이어를 통해 이송되는 망글을 전후좌우로 흔들리도록 하여 섬유질을 얽히게 하고 수분을 빠지게 하여 종이 형태를 형성시키게 한다. 이때, 필요한 경우에는 앞서 설명한 기능성 물질을 물과 혼합하여 압착분사하거나 롤 도포하는 표면기능성부가공정(S750)을 선택적으로 추가하여 시행할 수 있다.

한편, 종이형태형성공정(S700)을 거친 종이는 수분압착제거공정(S800)을 통해 종이에 남은 수분을 제거하게 되는데, 롤과 롤 사이에 종이를 통과시켜 압착하여 수분을 제거하는 롤 프레스기를 통해 시행하는 것이 바람직하다.

상기 수분이 제거된 한지는 열풍(Heating dryer)건조기를 통과하여 수분을 추가적으로 제거하여 종이를 건조시키는 건조공정(S900)을 거치게 된다.

건조된 한지는 다시 롤과 롤 사이를 통과시켜 압착시켜 추가적으로 건조를 함과 동시에 한지 표면의 균일성과 평활도를 증대시키는 카렌다 공정(S1000)을 거쳐 최종제품인 기능성 한지를 제조하게 된다.

도 1은 본 발명인 기능성 한지의 제조방법에 관한 제조공정을 도시한 것이다.

Claims

닥나무와 뽕나무 중 어느 하나 이상을 베어낸 후 바로 절단기에 넣어 일정한 크기로 절단하는 원재료전처리공정;

절단되어 전처리된 나무를 수증기를 이용하여 1~10시간 동안 삶아서 익히는 증숙공정;

상기 증숙공정에서 증숙된 나무를 커터가 장착된 회전통에 넣어 고속회전시켜 껍질을 벗겨낸 후 섬유질과 표피를 분리하여 무지를 분리해내는 무지분리공정;

상기 무지분리공정에서 분리된 무지를 분쇄기에 넣어 미세한 입자 상태의 펄프가 되도록 분쇄한 후 표백을 시키는 무지분쇄 및 표백공정;

상기 분쇄되어 표백된 펄프를 닥풀과 함께 물에 혼합한 후 고르게 분산시켜 펄프액을 조성하는 펄프액조성공정;

상기 펄프액조성공정을 통해 조성된 펄프액을 연속적으로 일정한 간격을 두면서 배치된 다수 개의 지통에 나누어 담은 후 컨베이어 시스템을 통해 연속적으로 이동하는 망글의 표면 상단에 순차적으로 상기 펄프액을 압착분사하거나 흘린 후에 물이 빠지도록 하여 섬유질만을 망글의 표면에 남도록 하는 연속식 분사공정;

상기 연속식 분사공정을 거쳐 표면에 섬유질이 남은 망글을 전후좌우로 흔들어 섬유질을 얽히게 하고 수분이 추가로 빠지도록 하여 섬유질을 종이형태로 형성시키는 종이형태형성공정;

상기 종이형태형성공정을 통해 형성된 종이를 롤과 롤 사이를 통과시켜 프레 스를 가하여 남아 있는 수분을 압착제거하는 수분압착제거공정;

상기 수분압착제거공정을 통해 수분이 제거된 한지를 건조시키는 건조공정; 및

상기 건조된 한지를 롤과 롤 사이를 통과시켜 압착시켜 추가적으로 건조를 함과 동시에 한지 표면의 균일성과 평활도를 증대시키는 카렌다공정이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 기능성 한지의 연속적 제조방법.
제1항에서,

상기 원재료전처리공정에서는 닥나무와 뽕나무를 베어낸 후 닥나무 10~90중량%와 뽕나무 10~90중량%를 혼합하여 전처리하는 것을 특징으로 하는 기능성 한지의 연속적 제조방법.
제1항에서,

상기 펄프액조성공정에서 생성되는 펄프액은 분쇄된 펄프 9~30중량%, 물 69~90중량% 및 닥풀 0.1~2중량%로 조성되는 것을 특징으로 하는 기능성 한지의 연속적 제조방법.
제1항에서,

상기 연속식 분사공정에서 배치되는 다수 개의 지통간의 간격은 0.5~3미터인 것을 특징으로 하는 기능성 한지의 연속적 제조방법.
제1항에서,

상기 펄프액조성공정에서는 펄프액 90~99.99중량%에 이산화티타늄, 나노탄산칼륨, 활석, 녹차잎 분말, 녹차잎 추출물, 편백나무 펄프, 편백잎 분말, 편백나무 추출물, 소나무 분쇄분말, 솔잎 분말, 솔잎 추출물, 옥수수대 분말, 옥수수 전분, 고구마 전분, 박하줄기 분말, 박하잎 분말, 허브 분말, 아카시아 꽃잎 분말, 황토, 게르마늄 분말, 옥 분말, 참숯 분말, 뽕잎 분말, 물이끼, 감태, 매생이, 패각껍질 중 어느 하나 이상의 기능성 첨가물질 0.01~10중량%가 첨가되는 것을 특징으로 하는 기능성 한지의 연속적 제조방법.
제1항에서,

상기 연속식 분사공정 이후에는 물 90~99.99중량%와 이산화티타늄, 나노탄산칼륨, 활석, 녹차잎 분말, 녹차잎 추출물, 편백나무 펄프, 편백잎 분말, 편백나무 추출물, 소나무 분쇄분말, 솔잎 분말, 솔잎 추출물, 옥수수대 분말, 옥수수 전분, 고구마 전분, 박하줄기 분말, 박하잎 분말, 허브 분말, 아카시아 꽃잎 분말, 황토, 게르마늄 분말, 옥 분말, 참숯 분말, 뽕잎 분말, 물이끼, 감태, 매생이, 패각껍질 중 어느 하나 이상의 기능성 첨가물질 0.01~10중량%를 혼합하여 만든 혼합액을 지통에 담아 망글 표면에 압착분사하거나 롤 도포하는 기능성부가공정이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 기능성 한지의 연속적 제조방법.
제1항에서,

상기 종이형태형성공정 이후에는 형태가 형성된 한지의 표면에 물 90~99.99중량%와 이산화티타늄, 나노탄산칼륨, 활석, 녹차잎 분말, 녹차잎 추출물, 편백나무 펄프, 편백잎 분말, 편백나무 추출물, 소나무 분쇄분말, 솔잎 분말, 솔잎 추출물, 옥수수대 분말, 옥수수 전분, 고구마 전분, 박하줄기 분말, 박하잎 분말, 허브 분말, 아카시아 꽃잎 분말, 황토, 게르마늄 분말, 옥 분말, 참숯 분말, 뽕잎 분말, 물이끼, 감태, 매생이, 패각껍질 중 어느 하나 이상의 기능성 첨가물질 0.01~10중량%를 혼합하여 만든 혼합액을 압착분사하거나 롤 도포하는 표면기능성부가공정이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 기능성 한지의 연속적 제조방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,

상기 카렌다공정 이후에는 제조된 한지의 어느 일측면에 점착성 합성수지방수필름, 종이코팅용 고무필름. 폴리에칠렌계의 종이코팅용 필름 중 어느 하나를 접착시키는 필름접착공정이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 기능성 한지의 연속적 제조방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,

상기 카렌다공정 이후에는 회전되는 원통형의 브러쉬를 제조된 한지의 어느 일측면에 마찰을 시켜 상기 한지의 표면에 기모를 형성시키는 기모형성공정과

기모가 생성된 표면이 균일해지도록 기모의 끝을 다듬어 주는 샤링공정이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 기능성 한지의 연속적 제조방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 기능성 한지.
제8항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 기능성 한지.
제9항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 기능성 한지.