KR101217235B1

KR101217235B1 - 천연 소재를 이용하여 항균성 및 살충력이 우수한 기능성 한지 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101217235B1
Application number: KR1020110015249A
Authority: KR
Inventors: 서종철; 이윤호; 채희재
Original assignee: 연세대학교 원주산학협력단
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2013-01-09
Also published as: KR20120095744A

Abstract

본 발명은 기능성 물질을 함유하는 기능성 한지로서, 구체적으로 은행나무잎 분말 또는 솔잎 분말 등을 포함하여, 항균성, 살균력 또는 해충 기피성 뿐만 아니라, 합지의 접착력도 우수하여 내구성이 확보된 기능성 한지 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 이와 같이, 기능성이 뛰어난 한지에 천연 추출물인 은행나무잎과 솔잎을 혼합함으로써 각종 제품을 상품화하여 항균성, 살균력 또는 해충 기피성을 갖는 기능성 한지로 인체에 전혀 유해하지 아니하고 적절한 형태로 다양한 분야에 적용이 가능할 뿐만 아니라, 지상에 떨어진 낙엽을 사용함으로써 폐기물 매립으로 인한 매립비용을 절감할 뿐만 아니라 자연자원의 재활용으로 재료 구입비가 저렴하여 제조비용이 저렴하고 폐기 시 은행잎은 자체적으로 부패되므로 폐기처리가 용이한 친환경 소재로 다양한 분야에 적용이 가능한 효과가 있다.

Description

천연 소재를 이용하여 항균성 및 살충력이 우수한 기능성 한지 및 이의 제조방법{Functinoal paper with antibiotic and sterilizing property comprising natural material, and its prepation method}

본 발명은 항균성 및 살충력을 가지는 천연추출물을 이용하여 제작한 한지시트에 관한 것으로, 더 상세하게는 은행나무잎과 솔잎을 한지에 적용하여 한지전등 및 조명등 커버, 한지 벽지, 침대시트 등의 제품에 다양한 적용 가능한 기능성 한지에 관한 것이다.

한지는 섬유 사시에 적당한 공간(장섬유 및 중공성(中空性)의 섬유특성)을 보이며, 공기를 소통시키는 통기성과 햇빛을 투과시키는 특성을 가지고 있어, 판유리가 없던 시절 우리 조상들은 책 종이와 창호지로 쓰이는 한지에 들기름을 먹여서 채광창으로 이용하였다. 또한 한지는 질기고 긴 닥섬유를 사용하기 때문에 지질이 부드럽고 강인하며 잘 찢어지지 않으며, 닥 섬유 고유의 은은한 빛깔과 광택을 지닐 뿐 아니라, 온습도 조절 능력이 우수한 종이로서 자연이 가지는 질감을 그대로 가지고 있어 부드러운 감촉을 느낄 수 있다. 또한 유연한 접힘, 강인성이 뛰어나고 모든 색상을 발현할 수 있으며, 계절에 따른 방한성과 보온성 등이 양지나 천에 비하여 뛰어난 특성을 가지고 있다. 또한 냄새를 제거하는 소취성과 항균성 및 원적외선 방사의 특성을 가지고 있다. 한지는 다양한 범위의 공예품, 문화적인 귀중품, 서예, 그림, 인쇄에 이용되어 왔으며 최근에는 한지를 팬시용품이나 선물 포장지 등 다양한 문방구로 이용하고, 한지의 멋과 전통을 되살리고 현대 산업과의 조화를 이루는 새로운 시도들로서 종이접기, 한지 그림, 한지 인형, 한지 조화 등 한지의 독특한 미적 특성을 이용한 새로운 영역들의 개척이 이루어지고 있다.

그러나 이와 같이 한지를 다양한 범위에 이용하고 있지만, 주로 인테리어의 특성을 살리고, 외관을 아름답게 하기 위해 많이 이용되어 인테리어 디자인의 효과를 나타낼 수 있도록 여러 무늬의 한지를 부착시켜 예술적인 감각미를 살리고 있다. 이러한 한지는 주로 기능성이나 안전성보다는 인테리어와 디자인 측면의 예술성에 중점을 두고 생산이 되고 있다. 한지의 문양 등의 아름다운 외관도 살리면서 기능적인 측면을 보다 활용하는 방안으로 기능성 천연 추출물인 은행나무잎을 혼합하여 기능성 한지의 부가가치를 높일 수 있다.

한편, 은행나무(Ginkgo biloba) 잎은 예로부터 한방에서 고혈압, 파킨스병 및 당뇨병 등의 치료제로 널리 처방되어져 왔으며, 최근에는 은행잎으로부터 추출한 독특한 플라보노이드 성분을 이용한 약제가 고혈압, 노인성 치매증 및 당뇨병 등 성인병 치료에 탁월한 효과가 있는 것으로 밝혀지고 있으며, 화장품이나 기능성 식품의 원료로서도 널리 이용되고 있다. 또한 은행나무는 모든 심한 해충들과 질병들에 저항성이 강하며 도시의 매연 등의 산업공해에 대해서 높은 저항성을 가지고 있는 식물로 평가받고 있으며, 항균 작용 및 항알레르기 효과를 내는 물질이 함유되어 현대 의약품으로 개발되고 많은 분야에 널리 연구가 진행되고 있다.

또한, 특히 해충에 의한 인체의 유해함이 많은 하절기에, 해충으로부터 질병에 대한 방제로 현재 범용되고 있는 화학 기피제는 많은 해충에 대해 일반적인 기피효과를 발휘하고 있다. 이를 이용한 에어졸, 로션, 크림, 액제 등에 많이 사용되고 있다. 그러나 화학 기피제를 사용하는 사람들은 기피성분에 의한 피부독성에 대해 우려를 가지고 있으며, 기피성분의 휘발에 따른 효력저하로 기피효력 유지기간이 짧다는 것에 대해 개선이 요구되고 있는 상황이다. 그 외에도 최근에는 해충으로부터 인체를 보호하기 위한 목적으로 화학합성물질인 N,N-디에틸-m-톨루아미드(N,Ndiethyl-m-toluamide)를 사용해 왔고, 그러나 이런 화학합성물질은 냄새가 불쾌하고 인체에 눈이나 점막 또는 피부에 해로운 문제점이 지적되고 있다.

또한, 한국특허공개 2002-0070598호에 은행잎을 증류수 또는 알코올과 n-헵탄을 같은 양 사용하여 플라본글루코사이드 2-5 중량%, 테르펜락톤 0.01-1 중량%, 징콜릭에시드 3-30 중량%를 함유한 살충력 있는 은행잎 추출물을 제조하는 기술이 소개되어 있다. 그러나 이 방법은 추출과정 중 휘발성 물질을 방출하여 대기를 오염시킬 뿐만 아니라 과다한 제조비용이 요구되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명에서는 이러한 종래의 문제점을 극복하기 위하여, 한지에 항균성 및 살충성이 좋은 은행나무잎과 솔잎을 혼합하여 기능성 한지를 제작함으로 친환경적 소재를 활용하고, 폐기되는 낙엽을 활용하여 자원 절약과 폐기처분이 쉬워지는 한편 이러한 기능성 한지를 한지전등 및 조명등 커버로 사용하거나 벽지, 침대시트 등에 적용하여 하절기 모기 및 해충으로부터 항균성 및 살충력을 갖게 하며, 자외선 차단, 포름알데히드 등의 유해물질로부터 보호하는 실용적이고 기능성과 예술성이 복합된 기능성 한지를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 닥섬유를 고해하여 지료를 얻는 단계, (b) 상기 지료에 기능성 물질을 첨가하여 기능성 지료를 얻는 단계, (c) 상기 기능성 지료를 혼합하고 압착한 후 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 한지 제조방법이 제공된다.

일 구현예에 따르면, 상기 기능성 물질은 은행나무잎 분말, 솔잎 분말 또는 이들의 혼합 분말 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 기능성 한지 제조방법이 제공된다.

다른 구현예에 따르면, 상기 혼합 분말은 은행나무잎 분말과 솔잎 분말이 99:1-1:99 중량비로 혼합되어 있는 혼합 분말인 것을 특징으로 하는 기능성 한지 제조방법이 제공된다.

바람직한 일 구현예에 따르면, 상기 기능성 물질은 은행나무잎 분말과 솔잎 분말이 10:90-90:10 중량비로 혼합되어 있는 혼합 분말인 것을 특징으로 하는 기능성 한지 제조방법이 제공된다.

바람직한 다른 구현예에 따르면, 상기 지료 100 중량부를 기준으로 상기 기능성 물질이 0.5-20, 더욱 바람직하기로는 1-10 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 기능성 한지 제조방법이 제공된다. 특히, 상기 기능성 물질의 함량이 1-10 중량부를 벗어나는 경우, 원하는 기능성이 떨어지는 외에도, 합지된 한지 시트 간의 접착력이 크게 저하되고, 100 시간 이상의 중장기 사용 후 합지 한지 시트 표면에 변색이 발생할 수도 있음을 확인하였다.

또 다른 구현예에 따르면, (b') 상기 기능성 지료에 희석된 에폭시를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 한지 제조방법이 제공된다.

바람직한 구현예에 따르면, 상기 희석된 에폭시는 에폭시와 용매가 0.1-5:95-99.9로 혼합되어 있는 희석된 에폭시이고, 상기 희석된 에폭시는 상기 지료 100 중량부를 기준으로 0.1-10 중량부를 첨가하는 것을 특징으로 하는 기능성 한지 제조방법이 제공된다.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 솔잎 분말은 솔잎 원료를 동결건조한 후 분쇄하여 수득되는 것을 특징으로 하는 기능성 한지 제조방법이 제공된다.

본 발명은 종래와는 달리 한지의 외관적인 측면만을 예술성을 많이 강조해왔지만 그 기능성이 뛰어난 한지에 천연 추출물인 은행나무잎과 솔잎을 혼합함으로써 각종 제품을 상품화하여 항균성, 살균력 또는 해충 기피성을 갖는 기능성 한지로 인체에 전혀 유해하지 아니하고 적절한 형태로 다양한 분야에 적용이 가능하다.

또한 지상에 떨어진 낙엽을 사용함으로써 폐기물 매립으로 인한 매립비용을 절감할 뿐만 아니라 자연자원의 재활용으로 재료 구입비가 저렴하여 제조비용이 저렴하고 폐기 시 은행잎은 자체적으로 부패되므로 폐기처리가 용이한 친환경 소재로 다양한 분야에 적용이 가능한 효과가 있다.

이런 화학 기피제를 사용하지 않고 천연 추출물인 은행나무잎과 모기 및 해충으로부터 항균성이 뛰어나고, 소나무의 피톤치드로 인체에 유익한 물질인 솔잎을 이용하여 인체에 무해하고 안정성이 높아 사용자의 건강을 증진시킬 수 있다. 이런 천연 낙옆향을 통해 주거 공간을 쾌적하게 만들 수 있다. 특히 솔잎은 특유의향을 내는 휘발성분인 테레빈과 떫은 맛을 내는 탄닌이 주요 구성 성분으로 테레빈 성분은 모기와 같은 곤충 퇴치 효과가 좋아 향유나 살충제로 많이 사용이 되고 있다.

한지에 항균성 및 살충성이 좋은 은행나무잎과 솔잎을 혼합하여 기능성 한지를 제작함으로 친환경적 소재를 활용하고, 폐기되는 낙엽을 활용하여 자원 절약과 폐기처분이 쉬워졌다. 이러한 기능성 한지를 한지전등 및 조명등 커버로 사용하거나 벽지, 침대시트 등에 적용하여 하절기 모기 및 해충으로부터 항균성 및 살충력을 갖게 하며, 자외선 차단, 포름알데히드 등의 유해물질로부터 보호하는 실용적이고 기능성과 예술성이 복합된 기능성 한지이다.

이하에서는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 실시예 등을 제시하였으며, 따라서 하기 실시예 등은 본 발명의 여러 측면과 구현예의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 이에 의해서 본 발명의 범위 또는 내용이 제한되어 해석될 수 없음은 명백하다.

제조예 1: 은행나무잎/솔잎 분말 제조

채취한 은행나무잎을 오븐에서 24 시간 건조시킨 후 교반기를 이용하여 분쇄하였다. 분쇄된 잎의 크기는 100-200 메쉬로 분쇄하여 은행나무잎 분말을 제조하였다. 또한, 솔잎을 채취하여 물로 세척한 후 동결건조기를 이용하여 건조시켰다. 건조 후 100-200 메쉬 크기로 분쇄하여 솔잎 분말을 제조하였다.

제조예 2

닥섬유(백피)를 장섬유 고해기에 넣고 30 분 동안 고해하였다. 고해 후 일정량 지료를 비커에 담았다.

비교예

제조예 2의 지료를 30 분 동안 교반하였다. 298 mm × 298 mm의 사각 수초지기(대일기공, DM-831)를 이용하여 한지를 제작한 후 시트 프레스(대일기공, DM-839)를 이용하여 압착시켰다. 남아 있는 수분을 제거하기 위해서 120 ℃로 건조시켜 한지를 제작하였다.

실시예 1

제조예 2의 비커에 제조예 1의 은행나무잎 분말 및 솔잎 분말을 20 : 80 중량비로 혼합한 혼합 분말을, 상기 지료 100 중량부를 기준으로, 2 중량부를 첨가하였다. 또한, 보류 향상을 위해 에폭시를 1%로 희석해서 지료 100 중량부를 기준으로 0.5 중량부를 첨가하여 30 분 동안 교반하였다. 298 mm × 298 mm의 사각 수초지기(대일기공, DM-831)를 이용하여 한지를 제작한 후 시트 프레스(대일기공, DM-839)를 이용하여 압착시켰다. 남아 있는 수분을 제거하기 위해서 120 ℃로 건조시켜 기능성 한지를 제작하였다.

실시예 2

제조예 2의 비커에 제조예 1의 은행나무잎 분말 및 솔잎 분말을 50 : 50 중량비로 혼합한 혼합 분말을, 상기 지료 100 중량부를 기준으로, 2 중량부를 첨가하였다. 또한, 보류 향상을 위해 에폭시를 1%로 희석해서 지료 100 중량부를 기준으로 0.5 중량부를 첨가하여 30 분 동안 교반하였다. 298 mm × 298 mm의 사각 수초지기(대일기공, DM-831)를 이용하여 한지를 제작한 후 시트 프레스(대일기공, DM-839)를 이용하여 압착시켰다. 남아 있는 수분을 제거하기 위해서 120 ℃로 건조시켜 기능성 한지를 제작하였다.

실시예 3

제조예 2의 비커에 제조예 1의 은행나무잎 분말 및 솔잎 분말을 80 : 20 중량비로 혼합한 혼합 분말을, 상기 지료 100 중량부를 기준으로, 2 중량부를 첨가하였다. 또한, 보류 향상을 위해 에폭시를 1%로 희석해서 지료 100 중량부를 기준으로 0.5 중량부를 첨가하여 30 분 동안 교반하였다. 298 mm × 298 mm의 사각 수초지기(대일기공, DM-831)를 이용하여 한지를 제작한 후 시트 프레스(대일기공, DM-839)를 이용하여 압착시켰다. 남아 있는 수분을 제거하기 위해서 120 ℃로 건조시켜 기능성 한지를 제작하였다.

실시예 4

제조예 2의 비커에 제조예 1의 은행나무잎 분말을, 상기 지료 100 중량부를 기준으로, 2 중량부를 첨가하였다. 또한, 보류 향상을 위해 에폭시를 1%로 희석해서 지료 100 중량부를 기준으로 0.5 중량부를 첨가하여 30 분 동안 교반하였다. 298 mm × 298 mm의 사각 수초지기(대일기공, DM-831)를 이용하여 한지를 제작한 후 시트 프레스(대일기공, DM-839)를 이용하여 압착시켰다. 남아 있는 수분을 제거하기 위해서 120 ℃로 건조시켜 기능성 한지를 제작하였다.

실시예 5

제조예 2의 비커에 제조예 1의 솔잎 분말을, 상기 지료 100 중량부를 기준으로, 2 중량부를 첨가하였다. 또한, 보류 향상을 위해 에폭시를 1%로 희석해서 지료 100 중량부를 기준으로 0.5 중량부를 첨가하여 30 분 동안 교반하였다. 298 mm × 298 mm의 사각 수초지기(대일기공, DM-831)를 이용하여 한지를 제작한 후 시트 프레스(대일기공, DM-839)를 이용하여 압착시켰다. 남아 있는 수분을 제거하기 위해서 120 ℃로 건조시켜 기능성 한지를 제작하고, 은행나무잎과 솔잎분말의 비율에 따른 한지 제조를 표1에 나타내었다.

실시예 6

제조예 2의 비커에 제조예 1의 은행나무잎 분말 및 솔잎 분말을 20 : 80 중량비로 혼합한 혼합 분말을, 상기 지료 100 중량부를 기준으로, 12 중량부를 첨가하였다. 또한, 보류 향상을 위해 에폭시를 1%로 희석해서 지료 100 중량부를 기준으로 0.5 중량부를 첨가하여 30 분 동안 교반하였다. 298 mm × 298 mm의 사각 수초지기(대일기공, DM-831)를 이용하여 한지를 제작한 후 시트 프레스(대일기공, DM-839)를 이용하여 압착시켰다. 남아 있는 수분을 제거하기 위해서 120 ℃로 건조시켜 기능성 한지를 제작하였다.

혼합비	비교예1	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5
은행나무	0	20	50	80	100	0
솔잎	0	80	50	20	0	100

실험예 1: 항균력 실험

Nutrient agar(Aldrich사)를 페트리쉬(petridish)에 도포한 다음 황색포도상구균을 Nutrient Agar(Aldrich사)에 도포한 후 균을 배양하였다. 비교예 1에서 제작된 한지와 실시예 1-5에서 제작된 기능성 한지를 70% 에탄올으로 도포한 후 Clean 벤치(HB-402V)에서 살균하였다. 살균된 한지를 2 cm x 2 cm로 자른 뒤 균이 도포된 페트리쉬에 넣어 72 시간 동안 배양한 후 clear-zone을 확인하여 항균성을 테스트하였다. 실험 결과, 실시예 2에서 높은 항균력을 볼 수 있고 이를 표 2에 나타내었다.

	황색포도상구균	대장균
비교예	X	X
실시예 1	Δ	О
실시예 2	◎	◎
실시예 3	О	Δ
실시예 4	Δ	О
실시예 5	X	Δ

X: 반응이 없음, Δ: clear zone of 10-20 mm, О: clear zone of 20-30 mm, ◎: clear zone of 20-40 mm

실험예 2: 살충력 실험

상기 실시예 1-5로부터 얻어진 기능성 한지의 해충에 대한 살충 효과를 검증하기 위해 화랑곡 나방(성충 10 마리)과 쌀바구미(10 마리)를 대상으로 살충력 실험을 하였다. 일정한 크기의 페트리쉬 안에 기능성 한지를 반을 잘라 넣고, 그 위에 먹이를 넣은 후 시간에 따른 살충력을 살펴보았다. 실험 결과 실시예 3이 화랑곡 나방과 쌀 바구미 모두 살충력이 가장 좋았던 것을 알 수 있었고 그 값을 표 3에 나타내었다.

	반복실험	살충력(%)
		화랑곡 나방					쌀 바구미
		24h	48h	72h	96h	120h	2일	4일	6일	8일	10일
비교예	3회 평균	10	10	10	9	9	10	10	10	10	9
실시예 1	3회 평균	10	9	7	7	7	10	10	9	9	7
실시예 2	3회 평균	10	9	8	7	6	10	9	8	6	6
실시예 3	3회 평균	10	8	6	5	5	9	7	5	3	2
실시예 4	3회 평균	10	10	9	8	8	9	8	7	5	5
실시예 5	3회 평균	10	9	9	7	6	10	10	9	9	7

실험예 3: 내구성 테스트

상기 비교예 및 실시예 1-6에 기재된 함량으로 10 겹의 한지를 합지하고 나서, 합지 한지 시트의 가운데 부분을 3 cm × 3 cm 크기로 절단하였다. 그리고 2개의 페트리 디쉬(Petri Dish)에 40 g의 물을 넣은 후, 절단된 한지 시트를 침지시킨 후, 100 시간 경과 후 합지된 부위의 접착력을 육안으로 평가하여 비교하였다. 그 결과, 비교예, 실시예 1-3에서 제조된 합지 시트의 경우 제작 초기와 큰 외관상의 차이를 찾아볼 수 없는 반면, 실시예 4-6에서 제작된 합지 시트의 경우에는 네 귀퉁이 합지 부분이 부분적으로 벌어져 있음을 확인하였다. 특히, 실시예 6의 경우에는 합지 한지 시트 표면에서 변색이 발생함을 또한 확인하였다.

Claims

(a) 닥섬유를 고해하여 지료를 얻는 단계,
(b) 상기 지료에 은행나무잎 분말, 솔잎 분말 또는 이들 분말이 99:1-1:99 중량비로 혼합되어 있는 혼합 분말 중에서 선택된 기능성 물질을 첨가하여 기능성 지료를 얻는 단계,
(c) 상기 기능성 지료를 혼합하고 압착한 후 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 한지 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 기능성 물질은 은행나무잎 분말과 솔잎 분말이 10:90-90:10 중량비로 혼합되어 있는 혼합 분말이고, 상기 기능성 물질은 상기 지료 100 중량부를 기준으로 0.5-20 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 기능성 한지 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 기능성 한지 제조방법은 (b') 상기 기능성 지료에 희석된 에폭시를 첨가하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 희석된 에폭시는 에폭시와 용매가 0.1-5:95-99.9로 혼합되어 있는 희석된 에폭시이며, 상기 희석된 에폭시는 상기 지료 100 중량부를 기준으로 0.1-10 중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는 기능성 한지 제조방법.
한지 지료 100 중량부 기준으로, 은행나무잎 분말과 솔잎 분말이 99:1-1:99 중량비로 혼합되어 있는 혼합 분말이 0.5-20 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는, 기능성 한지.