KR101157351B1 - 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 종이 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 종이에 따르면, LbL 멀티레이어링(layer-by-layer multilayering) 기술을 이용하여 펄프섬유를 고분자 다층박막으로 개질함에 따라 펄프섬유의 밀도 변화없이 인장강도와 인열강도 및 신장률을 비약적으로 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
상기 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 종이에 따르면, LbL 멀티레이어링(layer-by-layer multilayering) 기술을 이용하여 펄프섬유를 고분자 다층박막으로 개질함에 따라 펄프섬유의 밀도 변화없이 인장강도와 인열강도 및 신장률을 비약적으로 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 종이{Method for manufacturing paper by polymer multilayering and paper using thereof}

본 발명은 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 종이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LbL 멀티레이어링(layer-by-layer multilayering) 기술을 이용하여 펄프섬유의 강도를 개질할 수 있는, 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 종이에 관한 것이다.

종이의 강도를 개질하는 방법은 종래에 다양하게 개시된 바 있다. 그 중에서 종이의 강도 향상을 위해 사용되는 리파이닝(refining) 방식은 종이의 인장강도와 신장률을 증가시키는 효과가 있지만 인열강도를 감소시키는 문제점이 있다. 또한, 종이에 지력증강제를 사용하는 방식은 종이의 인장강도를 높일 수는 있으나 인열강도와 신장률을 떨어뜨리는 단점이 있다. 따라서 종이의 인장강도, 인열강도 및 신장률을 동시에 증가시킬 수 있는 별도의 기술이 요구된다.

본 발명은 LbL 멀티레이어링(layer-by-layer multilayering) 기술을 이용하여 펄프섬유를 고분자 다층박막으로 개질함에 따라 종이의 인장강도와 인열강도 및 신장률을 동시에 증가시킬 수 있는, 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 종이를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, (a) 반응조 내에 증류수로 펄프섬유를 희석하는 단계와, (b) 상기 반응조 내의 pH를 6 내지 8로 조절한 다음, 상기 반응조 내에 양이온성 전분(C-Starch)을 투입하여 상기 펄프섬유의 표면 상에 상기 양이온성 전분을 정전기적으로 흡착시키는 단계와, (c) 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 양이온성 전분을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 펄프섬유를 세척하는 단계와, (d) 상기 반응조 내의 pH를 6 내지 8로 조절한 다음, 상기 반응조 내에 PSS(poly-sodium 4-styrene sulfonate)를 투입하여 상기 양이온성 전분의 표면 상에 상기 PSS를 정전기적으로 흡착시키는 단계와, (e) 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 PSS를 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 펄프섬유를 세척하는 단계; 및 (f) 상기 반응조 내의 pH를 6 내지 8로 조절한 다음, 상기 반응조 내에 양이온성 전분을 투입하여 상기 PSS의 표면 상에 상기 양이온성 전분을 정전기적으로 흡착시키는 단계를 포함하는 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법을 제공한다.

그리고, 상기 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법은, 상기 (a) 단계, (c) 단계 및 (e) 단계 중 적어도 하나의 단계가 종료된 후에 상기 반응조에 5 내지 15 mM NaCl을 투입하여 상기 반응조 내의 전기전도도를 800 내지 1200 μS/㎝로 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 양이온성 전분은 상기 펄프섬유 대비 0.3 내지 1.3%의 질량으로 투입되고, 상기 PSS는 상기 펄프섬유 대비 0.3 내지 0.9%의 질량으로 투입될 수 있다.

그리고, 상기 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법은, 상기 (c) 단계 내지 상기 (f) 단계를 반복하여 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 펄프섬유의 표면 상에 상기 양이온성 전분 및 상기 PSS를 포함한 홀수 개의 층을 형성하여 상기 펄프섬유의 최외층이 상기 양이온성 전분이 되도록 할 수 있다.

그리고, 본 발명은, 상기 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법으로 제조된 고분자 물질이 다중 흡착된 종이를 제공한다.

본 발명에 따른 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 종이에 따르면, LbL 멀티레이어링(layer-by-layer multilayering) 기술을 이용하여 펄프섬유를 고분자 다층박막으로 개질함에 따라 펄프섬유의 밀도 변화없이 인장강도와 인열강도 및 신장률을 비약적으로 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법의 흐름도이다.
도 2는 도 1의 방법에 의해 제조된 종이의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 방법을 이용하여 펄프섬유에 고분자전해질을 흡착한 직후 얻은 여액의 전하요구량을 나타낸다.
도 4 및 도 5는 도 1의 방법에 의해 펄프섬유 상에 고분자가 홀수 layer 및 짝수 layer로 흡착된 경우에 대한 고분자의 흡착량 결과를 나타낸다.
도 6 및 도 7은 도 1의 방법에 의해 다층흡착된 펄프섬유의 겉보기 밀도 및 인장강도 특성을 나타낸다.
도 8 내지 도 10은 도 1의 방법에 의해 다층흡착된 펄프섬유의 신장률, 인열강도, 그리고 박리강도의 특성을 각각 나타낸다.

본 발명은 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 종이에 관한 것이다. 상기 다중 흡착이란, LbL 멀티레이어링(layer-by-layer multilayering) 기술을 이용한 것으로서, 전하를 띠는 기질에 상반되는 전하의 고분자전해질을 정전기적 인력을 이용하여 번갈아 흡착시키는 기술을 의미한다.

본 발명은 이러한 LbL 멀티레이어링 기술을 이용하여, 음이온성을 띠는 펄프섬유 상에, 양이온성 물질인 C-Starch와 음이온성 물질인 PSS(poly-sodium 4-styrene sulfonate)를 번갈아 다층 흡착하는 것에 의해, 상기 펄프섬유의 인장강도, 인열강도 및 신장률을 동시에 효과적으로 증가시킬 수 있다. 여기서, 상기 양이온성 물질과 음이온성 물질은 펄프섬유 상에 고분자다층박막(polymer multilayer;PEM)을 형성하기 위한 고분자전해질(Polyelectrolyte)을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법의 흐름도이다. 물론, 본 발명은 후술하는 실시예에 의해 한정되는 것은 아님은 자명하다.

먼저, 반응조 내에 증류수로 펄프섬유를 세척한다(S110). 여기서, 펄프섬유는 공시 펄프로서 활엽수 표백크라프트펄프(Hardwood Bleached Kraft Pulp, Hw-BKP)를 사용할 수 있다.

이러한 S110단계 시에는, 완전히 건조된 상태의 전건 펄프섬유를 사용하며, 균일한 지료 조성을 위하여 미세분을 제거한 펄프섬유를 사용한다. 여기서, 지료 내에 본래 존재하였던 이온성 물질은 증류수의 세척에 의해 제거된다. 또한, 반응조 내에서 증류수 대비 펄프섬유의 농도는 1% 정도로 조절한다.

다음, 상기 반응조 내에 5 내지 15 mM NaCl(ex, 10 mM NaCl)을 투입하여 반응조 내의 전기전도도를 800 내지 1200 μS/㎝ 이 되도록 조절한다(S120). 이와 같이 염에 해당하는 NaCl을 투입하여 전기전도도를 조절함으로써, 추후 고분자의 흡착량을 증가시킬 수 있으며, 더 상세하게는 S130단계의 양이온성 물질의 흡착 과정에서 흡착량을 증가시킬 수 있다.

이후, 상기 반응조 내의 pH를 6 내지 8(ex, pH=7)로 조절한 다음, 상기 반응조 내에 양이온성 물질(ex, C-Starch, C-PAM, poly-DADMAC)을 투입하여 약 20분 동안 교반함으로써, 상기 펄프섬유의 표면 상에 상기 양이온성 물질(ex, C-Starch, C-PAM, poly-DADMAC)을 정전기적으로 흡착시킨다(S130).

이러한 S130단계의 흡착에 따르면, 펄프섬유의 표면 상에 양이온층을 형성하게 한다. 여기서, S130단계시 양이온성 물질은 상기 펄프섬유 대비 0.3 내지 1.3%의 질량으로 투입된다.

상기 S130단계 이후에는, 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 양이온성 물질을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여, 상기 양이온층이 형성된 펄프섬유를 약 5분 동안 교반시켜 세척한다(S140).

그런 다음, 상기 반응조 내에 5 내지 15 mM NaCl(ex, 10 mM NaCl)을 투입하여 반응조 내의 전기전도도를 800 내지 1200 μS/㎝ 이 되도록 조절한다(S150). 마찬가지로, 상기 NaCl은 추후 S160단계의 음이온성 물질의 흡착 과정에서 흡착량을 증가시키기 위함이다.

다음, 상기 반응조 내의 pH를 6 내지 8(ex, pH=7)로 조절한 다음, 상기 반응조 내에 음이온성 물질(ex, PSS, A-PAM)을 투입하여 약 20분 동안 교반함으로써, 상기 양이온성 물질(ex, C-Starch, C-PAM, poly-DADMAC)의 표면 상에 상기 음이온성 물질(ex, PSS, A-PAM)를 정전기적으로 흡착시킨다(S160).

이러한 S160단계의 흡착에 따르면, 상기 양이온층의 상부에 음이온층을 형성하게 한다. 여기서, 상기 S160단계 시 음이온성 물질은 상기 펄프섬유 대비 0.3 내지 0.9%의 질량으로 투입된다.

그 후, 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 음이온성 물질을 다시 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 펄프섬유를 약 5분 동안 교반시켜 세척한다(S170).

그런 다음, 상기 반응조 내에 5 내지 15 mM NaCl(ex, 10 mM NaCl)을 투입한다(S180). 이 또한, 반응조 내의 전기전도도를 800 내지 1200 μS/㎝ 이 되도록 하여 추후 S190단계의 양이온성 물질의 흡착 과정에서 흡착량을 증가시키기 위함이다.

다음, 상기 반응조 내의 pH를 6 내지 8(ex, pH=7)로 조절한 다음, 상기 반응조 내에 양이온성 물질(ex, C-Starch, C-PAM, poly-DADMAC)을 투입하여 약 20분 동안 교반함으로써, 상기 음이온성 물질(ex, PSS, A-PAM)의 표면 상에 양이온성 물질(ex, C-Starch, C-PAM, poly-DADMAC)을 정전기적으로 흡착시킨다(S190).

이상과 같은 단계를 시행한 결과, 펄프섬유 상에 양이온층, 음이온층, 그리고 양이온층이 반복되는 총 3개의 층(3 layer)이 형성된다. 이상과 같이 정전기적 인력에 의해 형성되는 양이온층과 음이온층은 고분자다층박막 형태를 갖는다.

도 2는 이러한 방법에 의해 제조된 종이의 일 실시예를 나타내는 단면도이다. 즉, 펄프섬유(10)의 상면과 하면 상에 양이온층(20), 음이온층(30), 양이온층(20)이 형성된 것이다.

물론, 상기와 같이 양이온층과 음이온층이 번갈아가며 적층되는 다층 흡착 과정의 기본 흐름을 반복 수행하면, 상기 펄프섬유 상에 3개 이상의 층을 형성할 수 있다. 즉, 상기 S190단계 이후에, 앞서 상기 S140 단계 내지 상기 S190 단계를 반복하여 수행하는 경우, 상기 펄프섬유의 표면 상에 상기 양이온층(ex, C-Starch, C-PAM, poly-DADMAC)과 상기 음이온층(ex, PSS, A-PAM)을 포함한, 홀수 개의 층(홀수 layer)을 형성하여, 상기 펄프섬유의 최외층이 상기 양이온층이 되도록 할 수 있다.

앞서 상술한 3개의 양이온성 물질(C-Starch, C-PAM, poly-DADMAC)과 2개의 음이온성 물질(PSS, A-PAM) 중, 상기 펄프섬유의 인장강도, 인열강도 및 신장률을 최적으로 증가시킬 수 있는 조합은, C-Starch와 PSS를 각각 양이온성 물질과 음이온성 물질로 사용한 경우로 나타났다.

이하에서는, 상술한 3개의 양이온성 물질과 2개의 음이온성 물질을 이용한 총 4개 고분자층 조합을 비교한 실험 결과를 소개하도록 한다. 표 1은 실험에 사용된 고분자전해질인 양이온성 물질과 음이온성 물질의 특성을 나타낸 것이다.

고분자전해질 (Polyelectrolyte)		분자량, g/mol (Molecular weight)	전하밀도, meq/g (Charge density)	구조형태 (Structure)
양이온성 (Cationic)	poly-DADMAC	<100,000	+8.93	Linear
	C-PAM	<50,000	+1.51	Linear
	C-starch	~100,000	+1.50	Branched
음이온성 (Anionic)	PSS	~70,000	-4.63	Linear
	A-PAM	~70,000	-2.26	Linear

공시 펄프에 고분자다층박막을 형성하기 위한 양이온성 고분자로서, poly-DADMAC(poly-diallyldimethylammonium chloride, Sigma Aldrich), C-PAM(cationic polyacrylamide), C-Starch(양이온성 전분)을 사용하였다. 또한, 음이온성 고분자로서, PSS(poly-sodium 4-styrene sulfonate, Sigma Aldrich)와 A-PAM(anionic polyacrylamide)를 사용하였다. 그리고, 지료 조성에 필요한 염은 NaCl(Samchun pure chemical Co., Korea)을 사용하였다.

탈이온수를 이용하여 공시 펄프를 실험용 고해기에서 15분간 해리만 실시하였다. 균일한 지료 조성을 위해, 진동스크린을 이용하여 400 메쉬 와이어를 통과하는 미세분을 제거한 후, 잔류하는 펄프섬유를 희석하여 1% 농도가 되도록 하였다. 이어 탈이온수로 5분간 2회 세척을 실시하여 지료 내 본래 존재하였던 이온성 물질을 제거한 후, 10 mM NaCl을 이용하여 지료 내 전기전도도를 1,000±10 μS/cm 로 조절하고, 펄프섬유의 농도를 1%로 조절하였다.

그리고, 음이온성을 띠고 있는 펄프섬유의 전하를 충분히 역전시킬 수 있도록 고분자전해질의 투입량을 결정하였다. 양이온성 고분자전해질인 poly-DADMAC 및 C-PAM은 전건 펄프섬유 대비 0.4%의 질량, 그리고 C-starch(양성전분)는 1.0%의 질량을 투입하였다. 또한, 음이온성 고분자전해질인 PSS와 A-PAM은 각각 전건 펄프섬유 대비 0.6%와 0.4%의 질량을 투입하였다.

고분자다층박막은 poly-DADMAC/PSS, C-starch/PSS, C-PAM/PSS, C-PAM/A-PAM의 총 4개 고분자 조합으로 구성하였다. 각 레이어링 단계별로, 펄프섬유와 고분자전해질 흡착 반응 직후의 여액을 얻고, Particle Charge Detector(PCD)를 이용하여 여액의 전하요구량을 측정하고, 이하의 수학식 1, 2에 의거하여 고분자전해질의 흡착률(Adsorption ratio)과 흡착량(Adsorption amount)을 평가하였다.

여기서, A는 펄프섬유가 없는 상태에서 고분자전해질만의 전하요구량, B는 펄프섬유에 흡착하고 남은 고분자전해질의 전하요구량, C는 전건 펄프섬유 대비 고분자전해질의 투입량이다.

고분자다층박막 형성으로 개질된 펄프섬유를 이용하여 80g/m2의 수초지를 제작하였다. TAPPI test method T410 om-98, T410 om-97, T494 om-96, T414 om-98에 의거하여 수초지의 인장강도, 신장률, 인열강도를 평가하였다.

도 3은 도 1을 방법을 이용하여 펄프섬유에 고분자전해질을 흡착한 직후 얻은 여액의 전하요구량을 나타낸다. 도 4 및 도 5는 도 1의 방법에 의해 펄프섬유 상에 고분자가 홀수 layer 및 짝수 layer로 흡착된 경우에 대한 고분자의 흡착량 결과를 나타낸다. 도 4 및 도 5는 도 3의 전하요구량 결과를 바탕으로 하여 실제로 펄프섬유에 흡착되는 고분자의 흡착량을 정량한 것이다. 각 도면에는 상기 4개 조합에 관한 각각의 결과가 나타나 있다.

도 4의 홀수 layer의 경우는 최외층이 양이온성 고분자층인 경우로서, 펄프섬유에의 양이온성 고분자 흡착량은 C-starch, C-PAM, poly-DADMAC 순으로 나타났다. 또한, Poly-DADMAC의 흡착량은 1, 3 layer에서는 0.30±0.01 mg/g으로 일정하였으나, 레이어링이 진행될수록 흡착량이 감소하여 7 layer에서는 0.23 mg/g으로 나타났다.

C-PAM은 흡착하는 음이온성 고분자전해질의 종류(PSS,APAM)와 상관없이 0.71±0.02 mg/g 수준으로 일정하게 유지되었다. 반면, C-starch는 1 layer에서 1.46 mg/g이었던 흡착량이 레이어링이 진행될수록 증가하여 7 layer에서는 1.76 mg/g이 되었다. 전하밀도가 높은 poly-DADMAC(+8.93 meq/g)은 펄프섬유 표면에 흡착될 때 그들 사이에 강한 정전기적 반발력이 작용하므로 투입한 양에 비해 덜 흡착되는 것으로 판단된다.

도 5의 짝수 layer의 경우는 최외층이 음이온성 고분자층인 경우로서, 펄프섬유에의 음이온성 고분자의 흡착량은 A-PAM이 가장 컸으며, poly-DADMAC과 C-starch와의 고분자 조합에 이용된 PSS의 흡착량은 비슷한 수준이었다.

그리고, C-PAM에 이어 흡착된 PSS(C-PAM/PSS)의 흡착량이 가장 작았다. C-PAM/PSS 처리 시 PSS의 흡착량이 가장 작은 것은, 전하밀도가 높은 PSS(-4.63 meq/g)가 상대적으로 전하밀도가 낮은 CAPM(+1.51 meq/g)과 화학량적으로 1:1 흡착반응하지 못하기 때문인 것으로 판단된다. C-starch와 poly-DADMAC로 각각 처리된 기질에 대한 PSS(C-starch/PSS, poly-DADMAC/PSS)의 흡착량이 낮은 것 또한 같은 이유로 설명할 수 있다. 이에 반해, C-PAM과 상응하는 A-PAM(C-PAM/A-PAM)은 전하밀도가 -2.26 meq/g로서 화학량적으로 가장 반응성이 좋기 때문에, 높은 A-PAM 흡착량을 보이는 것으로 여겨진다.

이상과 같은 도 4 및 도 5의 결과를 종합하여 보면, 흡착량을 기준으로 판단하여 볼 때, 홀수 layer로 흡착된 경우가 짝수 layer인 경우보다 흡착량이 우수하게 나타나며, 특히 양이온성 물질과 음이온성 물질을 각각 C-Starch와 PSS로 한 경우(도 4의 △ 참조)가 가장 우수한 흡착량 특성을 보였다. 여기서, 3 layer 이후의 홀수 layer로 갈수록 흡착량이 조금씩 증가하지만, 흡착 공정의 반복 횟수에 따른 경제적인 측면을 고려한다면 3 layer가 효율적임을 알 수 있다.

도 6 및 도 7은 도 1의 방법에 의해 다층흡착된 펄프섬유의 겉보기 밀도(density) 및 인장강도(tensile index) 특성을 나타낸다. 이러한 결과는 고분자다층박막 형성으로 개질된 펄프섬유로 제작한 수초지를 통해 얻은 특성이다.

겉보기 밀도 결과를 보면, 4개의 고분자 조합에서 레이어링이 진행될수록 겉보기 밀도는 거의 비슷한 수준으로 유지되거나 약간 감소하였다. 즉, 펄프섬유에의 고분자다층박막 형성은 종이의 밀도 변화에 영향을 주지 않음을 의미한다.

그런데, 인장강도 결과를 보면, 4개의 고분자 조합 모두 다층흡착이 진행됨에 따라 인장강도가 증가하는 추세를 보였다. 고분자 조합의 종류에 따라 인장강도 개선 효과는 차이가 있었으며, 7 layer의 경우 최대 인장강도는 C-PAM/A-PAM, C-starch/PSS, C-PAM/PSS, poly-DADMAC/PSS 순으로 나타났다.

최외층에 흡착된 고분자의 전하특성 역시 강도 특성에 영향을 미쳤다. 최외층에 양이온성 고분자가 흡착되었을 경우(홀수 layer), 음이온성 고분자가 흡착되었을 때(짝수 layer)에 비해 더 큰 인장강도를 보였다. 그런데, 다른 고분자 조합에 비해 poly-DADMAC/PSS 조합(도 7의 ◇ 참조)은 인장강도의 개선 효과가 두드러지지 않았다. 그리고, 양이온성 물질과 음이온성 물질을 각각 C-Starch와 PSS로 한 경우(도 7의 △ 참조), 인장강도 특성 또한 3 layer에 대하여 우수하게 나타났다. 물론, C-Starch와 PSS로 한 경우의 인장강도는 3 layer 이상의 경우에서도 양호한 특성을 나타내었다.

도 8 내지 도 10은 도 1의 방법에 의해 다층흡착된 펄프섬유의 신장률(Strain), 인열강도(tear index), 그리고 박리강도(peel force)의 특성을 각각 나타낸다. 상기 신장률, 인열강도 및 박리강도 특성은 고분자 다층흡착이 진행됨에 따라 지속적으로 개선되는 효과가 나타났다.

앞서, 인장강도 결과에서는 C-PAM/A-PAM 조합이 가장 큰 개선 효과를 보였으나, 다른 강도 특성에서는 다소 상이한 결과가 나타났다. C-starch/PSS의 고분자다층박막의 경우(도 8 내지 도 10의 △ 참조), 신장률, 인열강도, 박리강도 면에서 가장 높은 값을 보였으며, 그 다음 C-PAM/A-PAM, C-PAM/PSS, poly-DADMAC/PSS 순으로 강도 개선 효과가 나타났다.

일반적으로, 인장강도와 신장률, 인열강도는 반대 경향을 띠는 물성이다. 즉, 기계적, 화학적 처리에 의해 대상물의 인장강도는 증가되지만 인열강도는 일반적으로 감소하는 성향을 갖는다. 그러나, 본 결과의 고분자 다층박막 처리에 따르면, 종이의 밀도 변화없이, 인장강도, 신장률, 인열강도를 동시에 증가시킬 수 있는 이점이 있었다. 각각의 조합에 따른 강도의 차이는 고분자전해질의 화학적 결합 능력에 의한 차이에 기인한 것으로 판단되며, 레이어링에 따른 꾸준한 강도 개선 효과는 정전기적 힘의 증가와 섬유 표면의 변화로 인한 결합 적합성 증가의 영향으로 보인다.

C-starch/PSS 조합은 C-starch 2회 흡착 시 즉, 3 layer에서 최대 강도를 나타내었으며, 레이어링이 계속 진행되어도 더 이상의 큰 개선 효과는 나타나지 않았다. 반면, C-PAM/A-PAM 조합은 다층흡착이 진행됨에 따라 지속적으로 종이의 강도 특성이 개선되었다. 즉, 고분자 다층박막 조합별로 강도 개선 경향이 다르게 나타났다.

이상과 같은 본 발명의 결과에 따르면, 펄프섬유 상에 고분자다층박막 처리를 통해 밀도 변화없이 인장강도를 개선할 뿐만 아니라, 일반적으로 인장강도와 상충하는 강도 특성인 신장률 및 인열강도를 비약적으로 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능한 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 펄프섬유 20: 양이온층
30: 음이온층

Claims (6)

1. (a) 반응조 내에 증류수로 펄프섬유를 희석하는 단계;
   (b) 상기 반응조 내의 pH를 6 내지 8로 조절한 다음, 상기 반응조 내에 양이온성 전분(C-Starch)을 투입하여 상기 펄프섬유의 표면 상에 상기 양이온성 전분을 정전기적으로 흡착시키는 단계;
   (c) 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 양이온성 전분을 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 펄프섬유를 세척하는 단계;
   (d) 상기 반응조 내의 pH를 6 내지 8로 조절한 다음, 상기 반응조 내에 PSS(poly-sodium 4-styrene sulfonate)를 투입하여 상기 양이온성 전분의 표면 상에 상기 PSS를 정전기적으로 흡착시키는 단계;
   (e) 상기 반응조 내의 증류수와 미흡착된 PSS를 배출시킨 다음, 상기 반응조에 증류수를 재투입하여 상기 펄프섬유를 세척하는 단계; 및
   (f) 상기 반응조 내의 pH를 6 내지 8로 조절한 다음, 상기 반응조 내에 양이온성 전분을 투입하여 상기 PSS의 표면 상에 상기 양이온성 전분을 정전기적으로 흡착시키는 단계를 포함하며,
   상기 (c) 단계 내지 상기 (f) 단계를 반복하여 수행하는 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 (a) 단계, (c) 단계 및 (e) 단계 중 적어도 하나의 단계가 종료된 후에 상기 반응조에 5 내지 15 mM NaCl을 투입하여 상기 반응조 내의 전기전도도를 800 내지 1200 μS/㎝로 조절하는 단계를 더 포함하는 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 양이온성 전분은 상기 펄프섬유 대비 0.3 내지 1.3%의 질량으로 투입되고, 상기 PSS는 상기 펄프섬유 대비 0.3 내지 0.9%의 질량으로 투입되는 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 펄프섬유의 표면 상에 상기 양이온성 전분 및 상기 PSS를 포함한 홀수 개의 층을 형성하여 상기 펄프섬유의 최외층이 상기 양이온성 전분이 되도록 하는 고분자 물질이 다중 흡착된 종이의 제조 방법.
6. 청구항 1 내지 청구항 3, 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조된 고분자 물질이 다중 흡착된 종이.

Images