KR101974895B1 - 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치 및 이를 이용하여 제조한 내열수성 종이 및 유흡착 종이 - Google Patents

압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치 및 이를 이용하여 제조한 내열수성 종이 및 유흡착 종이 Download PDF

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류정용
이광섭
이재훈
최경화
조한제
권혁준
게랑 다비드
마르티네즈 필립
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Abstract

본 발명은 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치 및 이를 이용하여 제조한 내열수성 종이 및 유흡착 종이에 관한 것이다.
본 발명의 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치는 건조롤러를 감싸 압착하는 비통기성 드라이어 벨트를 제공하여 건조롤러에 의해 기화된 염화지방산의 기재로부터 소산을 방지하므로 기상 그라프팅 반응효율을 향상시키는 장점이 있다.
따라서 본 발명의 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치를 이용하면 단위면적당 염화지방산의 반응량을 현격히 향상시킬 수 있다.
본 발명의 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치를 이용하면 열의 전도를 촉진하여 PVA와 같은 barrier coating 층의 부분적인 융해를 유도하여 염화지방산의 반응을 촉진시킬 수 있으므로 고온의 물을 함유하는 음식물 등을 포장하거나 담을 수 있는 용기로 사용이 가능하여 종래의 환경오염을 일으키는 플라스틱 복합소재를 대체할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치를 이용하면 평량이 낮거나 크레이핑 되어 소수화 처리가 불가능한 저평량 종이도 소수화 처리하여 가볍고 경제적인 저평량 친환경 유흡착 종이를 제조할 수 있다.

Description

압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치 및 이를 이용하여 제조한 내열수성 종이 및 유흡착 종이{Hot-Water Resistant Paper And Oil-absorbing Paper Manufactured By Hot Pressed Gas Grafting Machine }
본 발명은 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치 및 이를 이용하여 제조한 내열수성 종이 및 유흡착 종이에 관한 것이다.
현대인은 플라스틱의 대홍수 속에서 눈을 뜨는 순간부터 잠이 드는 순간까지 수많은 일회용 플라스틱 제품을 간편하게 사용하고 버리고 있다.
손쉽게 사용하는 일회용 컵, 페트병, 빨대를 비롯한 다양한 포장재 및 비닐봉지와 같이 플라스틱으로 만들어진 제품들은 썩지 않기 때문에 분해되지 않고 축적되어 지구 환경에 심각한 악영향을 미친다.
‘일회용’이라는 명칭에 걸맞게 대부분의 일회용 플라스틱 제품들이 우리 손에 머무르는 시간은 단 몇 분밖에 되지 않지만 수백 년 동안 자연분해 되지 않고 생태계를 떠돌아 배고픈 해양 동물의 먹이가 되고 있다.
바다로 흘러든 플라스틱 쓰레기는 잘게 부서져 해양생물의 먹이가 되고 이는 먹이사슬을 따라 다시 인간에게 되돌아오는 악순환의 과정이 반복되고 있다.
매년 800만 톤의 플라스틱 쓰레기가 바다로 흘러들어 지구와 우리 모두의 건강을 위협하고 있다.
종이는 플라스틱과 달리 재생산이 가능한 천연 목재섬유로 만들어지므로 생분해가 가능하고 물에 풀어 재활용하기 쉬운 반면, 물, 기름, 기체 등을 차단하는 성능이 부족한 단점이 있다.
최근에는 종이에 플라스틱 필름을 입혀 내수성을 향상시킨 복합재료가 많이 사용된다.
대표적인 것으로 종이에 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 필름을 라미네이팅하여 내수성을 강화시킨 PE 라미네이팅 복합재료가 있다.
상기 PE 라미네이팅 복합재료는 내수성이 뛰어나 고온의 내용물과 접촉하여도 내수성을 유지하는 장점이 있어 식품 포장지, 종이컵, 종이 도시락 및 제과용 종이접시 등에 많이 사용된다.
그러나 PE 라미네이팅 복합재료에 사용한 PE는 플라스틱의 일종으로 물에 풀리지 않아 재활용이 어려운 문제점이 있으며 생분해가 되지 않아 심각한 해양오염의 원인이 된다.
따라서 상기 플라스틱 필름을 코팅하여 내수성 강화하는 종래의 방법을 대체하는 신규 종이표면처리 기술을 탐색하여 개발하고 이를 적용하므로 생산과정에서부터 재생처리까지의 전과정에 대하여 환경 친화성을 강화하는 발상의 전환이 요구되고 있다.
특히, 플라스틱을 사용하지 않으며 생분해가 가능하여 친환경적인 종이만을 이용하여 물, 기름, 기체 등을 차단할 수 있다면, 플라스틱으로부터 자원과 환경을 보호할 수 있을 것으로 판단된다.
프랑스의 다니엘 사마인(Daniel Samain)등은 기상 그라프팅 반응을 이용한 셀룰로오스의 소수화 처리를 이용하여 친수성 셀룰로오스 표면을 소수화하는 새로운 기술 및 장비를 개발하고, 이를 특허 출원하여 일부 등록을 받았다(US 6,342,268, US 8,637,119, EP 2,231,401, US 2013-0199409, US 2014-0113080, US 2013-0236647).
"Chromatogenic Technology" 라고도 불리는 이 기술은 아래 화학 반응식1과 같이 수산기를 포함한 친수성 표면에 기체상의 염화지방산을 반응시켜 지방산 에스테르를 형성하므로 친수성 표면을 소수화 시킨다.
Figure 112018097861510-pat00001
종래의 기상그라프팅 장치(US 2013-0236647)는 드럼드라이어로부터 기재로 반응열을 전달하여 기재의 수산기와 기화된 염화지방산이 효과적으로 반응하도록 한다.
그러나 종래의 기상그라프팅 장치(US 2013-0236647)는 드럼드라이어(건조롤러)와 기재가 기재의 장력에만 의존하여 접하고 있으므로 드럼 드라이어에서 기재로 전달되는 반응열이 충분치 않은 문제점이 있었다. 특히 기재가 종이처럼 열에 의해 변형되거나 함수율 변화에 따라 수축, 팽창하는 경우 건조롤러에 밀착되지 못하고 불균일한 열의 전달로 그라프트 반응 역시 불균일해 지는 문제가 있다. 저평량의 종이일 경우 전술한 문제점이 더욱 조장된다. 상기 반응열이 충분치 않으면 기상 그라프트 반응효율이 저하되고 결과적으로 기재의 내수성이 저하된다.
또한 종래의 기상그라프팅 장치(US 2013-0236647)는 건조롤러와 기재가 기재의 장력에만 의존하여 접하고 있어 기화된 염화지방산이 기상 그라프트 반응을 이루기 전에 유실됨에 따라 소수화 효율이 저하되는 문제가 발생하였다.
이러한 기술적 한계로 인하여 종래의 기상그라프팅 장치(US 2013-0236647)로는 평량이 적은 저밀도 종이에 대한 가스 그라프팅 처리가 불가능 하였다.
이러한 문제점을 극복하기 위하여 다수의 종이를 겹겹으로 배치하여 기화된 염화지방산의 소실을 막는 방법이 사용되었으나, 이 방법은 겹겹이 배치된 각각의 종이에 대한 균일한 기상그라프팅 반응결과를 보장할 수 없을 뿐만 아니라 여러 겹의 종이를 다시 풀어서 나누지 않는 한 한 겹으로 구성되는 상품을 제품화할 수 없는 문제점이 있었다.
본 명세서에서 언급된 특허문헌 및 참고문헌은 각각의 문헌이 참조에 의해 개별적이고 명확하게 특정된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 삽입된다.
한국등록특허 10-0862043. 미국등록특허 US 6,342,268. 미국등록특허 US 8,637,119. 유럽등록특허 EP 2,231,401. 미국공개특허 US 2013-0199409. 미국공개특허 US 2014-0113080. 미국공개특허 US 2013-0236647. 한국등록특허 10-1713416.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 기재를 연속적으로 공급하는 언와인더(unwinder)부(10); 상기 기재의 수산기가 노출된 표면을 가열하는 건조부(20); 기상 그라프팅 시약을 상기 수산기가 노출된 기재 표면에 도포하는 도포 롤러(30); 상기 도포된 그라프팅 시약을 상기 기재 표면에 고르게 전개하는 건조 롤러(40)로서, 상기 그라프팅 시약이 도포된 기재 표면을 상기 건조롤러의 표면쪽으로 유도하는 터치롤(41, 42)가 구비되는 건조 롤러(40); 상기 건조롤러(40)를 감싸 그라프팅 시약이 도포된 기재 표면을 상기 건조롤러의 표면쪽으로 밀착시키는 드라이어 벨트(50); 상기 기상 그라프팅 반응 동안에 생성되는 염화수소를 제거하는 환풍기(60); 상기 기재 표면 상의 잔여 기상 그라프팅 시약을 제거하는 에어나이프 노즐(70); 및 상기 기상 그라프팅 반응 처리된 기재를 다시 권취하는 리와인더(rewinder)부(80)를 포함하는 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치를 이용하여 제조한 내열수성 종이 및 저평량 친환경 유흡착 종이를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 발명의 상세한 설명, 청구의 범위 및 도면에 의해 보다 구체적으로 제시된다.
본 발명은 기재를 연속적으로 공급하는 언와인더(unwinder)부(10); 상기 기재의 수산기가 노출된 표면을 가열하는 건조부(20); 기상 그라프팅 시약을 상기 수산기가 노출된 기재 표면에 도포하는 도포 롤러(30); 상기 도포된 그라프팅 시약을 기화시켜 상기 기재 표면에 그라프트 반응이 일어나도록 가열하는 건조 롤러(40)로서, 상기 그라프팅 시약이 도포된 기재 표면을 상기 벨트의 표면쪽으로 밀착시키는 터치롤(41, 42)이 구비되는 건조 롤러(40); 상기 건조롤러(40)를 감싸 그라프팅 시약이 도포된 기재 표면을 상기 건조롤러의 표면쪽으로 밀착시키는 드라이어 벨트(50); 상기 기상 그라프팅 반응 동안에 생성되는 염화수소를 제거하는 환풍기(60); 상기 기재 표면상의 잔여 기상 그라프팅 시약을 제거하는 에어나이프 노즐(70); 및 상기 기상 그라프팅 반응 처리된 기재를 다시 권취하는 리와인더(rewinder)부(80)를 포함하는 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 장치를 제공한다.
상기 드라이어 벨트(50)는 비통기성으로 기화된 상기 그라프팅 시약의 소산을 방지하며 상기 기재를 상기 건조롤러(40) 표면에 0.1 내지 2 kgf/㎝2의 압력으로 압착시킨다.
본 발명은 상기 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 장치를 이용하여 제조한 내열수성 종이 및 저평량 친환경 유흡착 종이를 제공한다.
상기 내열수성 종이는 80 내지 120℃인 온수에서도 소수화를 유지하므로 수분을 포함하는 고온의 내용물을 포장하거나 수분과 접촉한 상태로 고온에 노출되는 제품의 포장재 또는 용기로서 사용될 수 있다.
상기 저평량 친환경 유흡착 종이는 평량이 20 내지 50 g/m2이거나 크레이핑 처리가 되어 낮은 밀도를 가진 종이로서 식용유나 폐오일 등의 기름만을 흡착하는 종이이다.
본 발명은 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치 및 이를 이용하여 제조한 내열수성 종이 및 유흡착 종이에 관한 것이다.
본 발명의 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치는 건조롤러를 감싸 압착하는 비통기성 드라이어 벨트를 제공하여 건조롤러에 의해 기화된 염화지방산의 기재로부터 소산을 방지하므로 기상 그라프팅 반응효율을 향상시키는 장점이 있다.
따라서 본 발명의 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치를 이용하면 단위면적당 염화지방산의 반응량을 현격히 향상시킬 수 있다.
본 발명의 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치를 이용하면 열의 전도를 촉진하여 PVA와 같은 barrier coating 층의 부분적인 융해를 유도하여 염화지방산의 반응을 촉진시킬 수 있으므로 고온의 물을 함유하는 음식물 등을 포장하거나 담을 수 있는 용기로 사용이 가능하여 종래의 환경오염을 일으키는 플라스틱 복합소재를 대체할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치를 이용하면 평량이 낮거나 크레이핑 되어 소수화 처리가 불가능한 저평량 종이도 소수화 처리하여 가볍고 경제적인 저평량 친환경 유흡착 종이를 제조할 수 있다.
도 1은 종래의 기상 그라프팅 소수화 장치의 구성도를 보여준다.
도 2는 본 발명의 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치의 구성도를 보여준다.
본 발명은 기재를 연속적으로 공급하는 언와인더(unwinder)부(10); 상기 기재의 수산기가 노출된 표면을 가열하는 건조부(20); 기상 그라프팅 시약을 상기 수산기가 노출된 기재 표면에 도포하는 도포 롤러(30); 상기 도포된 그라프팅 시약을 기화시켜 상기 기재 표면에 그라프트 반응이 일어나도록 가열하는 건조 롤러(40)로서, 상기 그라프팅 시약이 도포된 기재 표면을 상기 벨트의 표면쪽으로 밀착시키는 터치롤(41, 42)이 구비되는 건조 롤러(40); 상기 건조롤러(40)를 감싸 그라프팅 시약이 도포된 기재 표면을 상기 건조롤러의 표면쪽으로 밀착(압착)시키는 드라이어 벨트(50); 상기 기상 그라프팅 반응 동안에 생성되는 염화수소를 제거하는 환풍기(60); 상기 기재 표면상의 잔여 기상 그라프팅 시약을 제거하는 에어나이프 노즐(70); 및 상기 기상 그라프팅 반응 처리된 기재를 다시 권취하는 리와인더(rewinder)부(80)를 포함하는 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 장치를 제공한다.
상기 언와인더(unwinder)부(10)는 기재가 감겨져 있으며, 이를 풀어 연속적으로 공급한다. 상기 언와인더부(1)는 상기 기재를 감거나 풀어 공급할 수 있는 롤러(roller)를 구성할 수 있다.
상기 언와인더부(10)로부터 공급된 기재(S)의 수산기가 노출된 일면(Fh)은 상기 기재의 수산기가 노출된 표면을 가열하는 상기 건조부(20)와 대면한다. 상기 기재는 셀룰로오스(cellulose)를 포함하는 기재이며, 바람직하게는 종이 또는 판지일 수 있다. 상기 기재는 수산기를 갖는 고분자로 코팅될 수 있다. 상기 수산기를 갖는 고분자는 바람직하게는 PVA(polyvinyl alcohol)이다. 상기 수산기를 가지는 고분자로 코팅되면 기재의수산기가 증가하여 기상 그라프팅 반응에 의한 소수화 효율이 향상되는 효과가 있다. 상기 건조부(20)는 기재(S)와 상기 도포 롤러(30)의 온도를 일정하게 유지한다. 상기 건조부(20)는 바람직하게는 비접촉식 IR(Infra red) 건조기로 구성될 수 있다.
상기 도포 롤러(30)는 기상 그라프팅 시약을 상기 수산기가 노출된 기재 표면에 도포한다. 상기 도포 롤러(30)는 플렉소그래피(flexography) 또는 헬리오그래피(heliography) 인쇄를 위한 롤러가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 아니록스 롤러(anilox roller) 즉, 그라비어 롤러(gravure roller)로 구성될 수 있다.
상기 기상 그라프팅 시약은 염화지방산(fatty acid chloride)을 포함한다. 상기 염화지방산은 탄소수 6 내지 22개를 갖는 포화 또는 불포화 지방산의 수산기가 염소로 치환된 염화지방산일 수 있으며 예를 들어, 미리스토레인산(myristoleic acid), 팔미토인산(palmitoleic acid), 사피엔산(sapienic acid), 올레인산(oleic acid), 엘라딕산(eladic acid), 바세닉산(vaccenic acid), 리놀레인산(linoleic acid), 리노엘라이딕산(linoelaidic acid), 알파-리놀레닌산(α-linolenic acid), 아라키돈산(arachidonic acid), 에이코사펜타노인산(eicosapentanoic acid), 에루쿠산(erucic acid), 도코사헥사노익산(docosahexaenoic acid), 카프릴릭산(caprylic acid), 카프르산(capric acid), 라우르산(lauric acid), 미리스트산(myristic acid), 팔미트산(palmitic acid), 스테아린산(stearic acid), 아라키딘산(arachidic acid), 베헨산(behenic acid), 리그노세르산(lignoceric acid), 또는 세로틴산(cerotic acid)의 염화지방산으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는 상기 염화지방산은 팔미토일 클로라이드(palmitoyl chloride)와 스테아로일 클로라이드(stearoyl chloride)의 혼합물이며 보다 바람직하게는, 팔미토일 클로라이드(palmitoyl chloride)와 스테아로일 클로라이드(stearoyl chloride)이 1:1로 혼합된 혼합물이다.
상기 건조롤러(40)는 상기 도포 롤러(3)에 의해 도포된 상기 그라프팅 시약을 상기 기재(S)상에 고르게 전개한다. 상기 건조롤러(40)는 반응열을 상기 기재(S)에 전달하여 기상 그라프팅 반응이 일어나도록 한다.
상기 기상 그라프팅 반응은 상기 건조롤러(40)에서 전달된 반응열에 상기 기재(S)상의 수산기를 포함한 친수성 표면에 기체상의 염화지방산이 반응하여 지방산 에스테르를 형성하므로 친수성 표면을 소수화 시킨다.
상기 화학반응식1에서 설명한 기상 그라프트 반응은 매우 빠른 속도로 진행된다. 상기 건조롤러(40)에서 전달된 반응열은 상기 기재(S)와 상기 기화된 염화지방산의 반응을 촉진시키는 효과가 있다. 상기 건조롤러(40)에 의해 전달되는 반응열이 상기 기재(S)에 전달되는 정도에 따라 상기 화학반응의 효율이 결정된다. 특히, 상기 건조롤러(40)의 반응열이 상기 기재(S)에 전달되지 않으면 소수화율이 저하된다.
종래의 기상 그라프팅 장치는 상기 건조롤러(40)는 그라프팅 시약이 도포된 기재 표면을 상기 건조롤러(40)의 표면쪽으로 유도시키는 터치롤(41, 42)을 구비하여 상기 건조롤러(40)의 반응열이 상기 기재(S)에 더 효과적으로 전달 되도록 한다.
그러나 상기 터치롤(41, 42)을 사용하여 상기 기재(S)를 상기 건조롤러(40)에 유도시키는 구성은 상기 기재(S)의 장력에만 의존하는 방식이다. 기재의 장력에만 의존하여 유도시키면 기재의 물리적 특성 및 장치의 운용 방식에 따라 유도에 의한 밀착 정도가 상이할 수 있다. 상기 밀착 정도의 차이는 기재에 대한 반응열 전달의 차이로 이어질 수 있다. 상기 반응열의 전달 정도가 상이하면 기상 그라프팅 반응의 정도가 달리지고 이는 결국 소수화 효율의 차이로 이어진다.
또한 상기 기재(S)의 장력에만 의존하는 유도 방식은 상기 기재(S)와 건조롤러(40) 사이의 밀착 정도가 약한 단점이 있었다. 상기 밀착 정도가 약하면 상기 기재(S)와 상기 건조롤러(40) 사이로 간격이 발생하여 기화된 염화지방산이 빠져나올 수 있다. 상기 간격으로 빠져나온 기화된 염화지방산은 반응에 참여하지 않으므로 소수화 효율이 저하되는 다른 원인이 될 수 있다.
상기 기화된 염화지방산이 반응에 참여하지 않고 빠져나오는 것은 밀도가 낮은 저평량의 종이를 기재(S)로 사용하는 경우 더 심각한 문제가 된다. 기재(S)의 밀도가 낮으면 상기 기화된 염화지방산이 반응에 참여하지 않고 기재(S)를 통과하여 쉽게 빠져나가게 된다. 이러한 현상은 기재(S)와 건조롤러(40)의 밀착정도를 조정하는 방법에 의해 해결될 수 없다.
종래에는 밀도가 낮은 저평량의 기재에 대하여 상기 기재를 합지하여 투기도를 저하시키는 방법으로 기상 그라프팅을 수행하였다. 그러나 상기 방법은 각 층을 이루는 기재의 소수화 정도가 동일하지 않은 문제점과 상기 합지를 위한 전처리 과정 및 소수화된 합지를 다시 단일층으로 분리하는 과정이 필요하여 생산효율이 낮은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 상기 건조롤러(40)를 감싸는 드라이어 벨트(50)를 제공한다.
상기 드라이어 벨트(50)는 비통기성이다. 따라서 기화된 염화지방산이 기재(S)를 통과하더라도 드라이어 벨트(50)를 통과하지 못하고 상기 건조롤러(40)의 표면 및 기재 내부에 머무르게 된다.
또한 상기 드라이어 벨트(50)는 상기 기재(S)를 상기 건조롤러(40)에 0.1 내지 2 kgf/㎝2의 압력으로 상기 건조롤러의 표면에 압착시킨다.
상기 드라이어 벨트는(50)는 상기 건조롤러(40)의 주변에 배치된 다수의 드라이어 벨트 터치롤(51)을 감싸고 있으며 상기 건조롤러(40)를 0.1 내지 2 kgf/㎝2의 압력으로 둘러싸고 있다.
상기 드라이어 벨트(50)는 상기 건조롤러(40)와 동일한 속도 및 방향으로 회전한다. 상기 도포 롤러(30)를 통과한 상기 기재(S)는 상기 건조롤러(40)와 상기 드라이어 벨트(50) 사이로 진입하게 되고 상기 드라이어 벨트(50)는 상기 기재(S)를 0.1 내지 2 kgf/㎝2의 압력으로 상기 건조롤러(40)의 표면에 압착시킨다.
상기 압착된 기재(S)는 상기 건조 롤러(40)의 반응열을 아무런 소실 없이 직접 전달 받게 된다.
또한 상기 반응열에 의해 기화된 염화지방산은 상기 드라이어 벨트(50)에 의해 소산이 방지되어 상기 기재(S)내에 머물게 되므로 기상 그라프트 반응의 효율이 급격히 증가하게 된다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 드라이어 벨트(50)를 구비하지 않은 종래의 기상그라프트 장치와 상기 드라이어 벨트(50)를 구비한 본 발명의 기상 그라프트 장치를 이용하여 소수화 시킨 기재의 염화지방산의 단위면적당 반응량을 측정하여 비교하였다. 그결과, 본 발명의 기상 그라프트 장치를 이용하여 제조한 기재(S)의 경우 종래의 기상 그라프트 장치를 이용하여 제조한 기재(S)에 대비하여 염화지방산의 반응량이 6배 향상된 것이 확인되었다.
상기 드라이어 벨트(50)의 압력이 0.1 kgf/㎝2미만이면 기화된 염화지방산의 소산을 억제할 수 없으며 상기 드라이어 벨트(50)의 압력이 2 kgf/㎝2를 초과하면 건조롤러(40)와 드라이어 벨트(50)에 진입하는 기재(S)가 손상될 우려가 있다. 바람직하게는 상기 드라이어 벨트(50)의 압력은 0.3 내지 1 kgf/㎝2이며 보다 바람직하게는, 상기 드라이어 벨트(50)의 압력은 0.5 kgf/㎝2이다.
공개특허 10-2016-0141920에는 염화지방산의 기상 그라프팅 반응 후 남은 염화수소의 배출을 원활히 하는 벨트를 설치한 기상 그라프팅 소수화 장치가 기재되어 있다. 본 발명의 드라이어 벨트(50)는 상기 벨트가 설치된 기상 그라프팅 소수화 장치에도 적용되어 상기 기재(S)의 소수화 효율을 향상 시킬 수 있다.
상기 공개특허 10-2016-0141920의 벨트는 건조롤러 상에 설치되어 염화수소의 배출을 원활하게 하는 역할만을 한다. 따라서 본 발명의 드라이어 벨트(50)가 상기 공개특허 10-2016-0141920의 벨트를 0.1 내지 2 kgf/㎝2의 압력으로 둘러싸도록 설치되면 소수화 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 건조롤러(40)와 상기 드라이어 벨트(50)를 통과하면서 기상 그라프팅 반응에 의해 소수화된 상기 기재(S)에는 반응 후 남은 염화수소는 환풍기(60)에 의해 제거된다. 상기 환풍기(60)를 지난 기재는 상기 에어나이프 노즐(70)을 지나게 된다. 상기 에어나이프 노즐(8)은 고온의 공기를 분무하여 기재(S)에 잔존하는 미반응 기상 그라프팅 시약, 예를 들어 염화지방산 또는 지방산 등을 세척하여 제거하게 된다.
마지막으로 상기 소수화된 기재(S)는 리와인더부(80)에서 다시 롤 상태로 권취한다.
본 발명은 평량이 60 내지 80 g/cm2이며 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol)로 코팅된 기재를 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 처리하여 80 내지 120℃인 온수에서도 소수화를 유지하는 내열수성 종이를 제공한다.
상기 내열수성 종이는 80 내지 120℃인 온수에서 소수화 상태를 유지하는 종이를 의미한다. 상기 소수화 상태는 Cobb 사이즈도를 측정하여 판단할 수 있다.
상기 Cobb 사이즈도가 10 g/m2 미만이면 충분히 소수화를 유지하여 물등을 담는 용기로서 사용이 가능하다.
본 발명의 내열수성 종이는 80 내지 120℃인 온수에서 Cobb1800 사이즈도가 6 내지 8 g/m2 인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 본 발명의 내열수성 종이는 100℃인 온수에서 Cobb1800 사이즈도가 7 g/m2 인 것을 특징으로 한다.
상기 Cobb1800 사이즈도는 물에서 1800초간 물흡수 정도를 테스트한 결과를 의미한다. 상기 80 내지 120℃인 온수에서 Cobb1800 사이즈도가 8 g/m2 정도이면 80 내지 120℃인 온수에서 소수화 상태를 유지하여 뜨거운 음식물이나 물을 담는 용기로서 사용 가능하기 때문에 과도하게 소수화하여 80 내지 120℃인 온수에서 Cobb1800 사이즈도를 더 낮출 필요는 없다.
상기 소수화는 상기 화학반응에 의해 기재의 수산기에 형성된 알킬화 또는 알케닐화 정도에 의해 판단되며 이는 기상 그래프팅 반응 후 기재에 존재하는 염화지방산의 면적당 농도를 측정하여 판단 할 수 있다.
본 발명의 내열수성 종이는 염화지방산의 밀도가 1100 내지 1300 mg/m2인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 본 발명의 내열수성 종이는 염화지방산의 밀도가 1200 mg/m2인 것을 특징으로 한다. 상기 염화지방산의 밀도가 1100 mg/m2 미만이면 뜨거운 음식물이나 물을 담을 수 없는 용기로서 제조하기에 부적절하고 상기 염화지방산의 밀도가 1300 mg/m2 을 초과하더라도 뜨거운 음식물이나 물을 담는 성능의 향상정도는 미미한 수준하다.
상기 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 처리는 상기에서 설명한 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치를 통하여 수행된다.
상기 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치는 비통기성의 드라이어 벨트(50)를 구비하여 기상 그라프팅 반응효율을 향상시키는 효과가 있다.
상기 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치에 대한 구성은 상기에서 자세히 설명하였으므로 본 명세서의 중복을 피하기 위해 설명하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치를 이용하여 소수화를 수행한 기재는 종래의 기상 그라프팅 소수화 장치를 이용하여 소수화한 기재에 대비하여 염화지방산의 면적당 반응량이 6배 이상 높다.
본 발명의 내열수성 종이는 평량이 60 내지 80 g/cm2이며 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol)로 코팅된 기재를 사용한다.
염화지방산의 가스 그라프트 처리로 기재에 방수, 방습성을 부여하는 경우 기재상에 PVA(polyvinyl alcohol) 코팅하면 소수화 효율을 더 향상시킬 수 있다. 상기 PVA는 종이의 셀룰로오스에 대비하여 더욱 많은 수산기를 가지고 있는 생분해성 고분자화합물이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 PVA가 코팅된 종이에 가스 그라프팅 반응을 위해 도포되는 염화지방산의 양이 0.1 내지 2 g/m2 인 경우, 종래의 가스 그라프팅 소수화 장치를 이용하면 단위 면적당 염화지방산의 함량이 200 내지 300 mg/m2이며 청수(clean water)에서 30분경과 후 Cobb 사이즈도가 7~9 g/m2인 것으로 확인된다. 이는 상기 PVA 코팅 종이를 염화지방산으로 소수화하면 종래의 소수화 처리방법인 PE 라미네이팅 처리 방법을 충분히 대체 할 수 있다는 것을 의미한다.
그러나 상기 PVA 코팅 소수화 종이에 대하여 청수 대신에 100℃ 내외의 온수를 사용하였을 때에는 30분 경과 후 Cobb 사이즈도를 측정한 결과, Cobb 사이즈도가 20~30 g/m2 이상으로 확인되어 종래의 플라스틱 복합소재인 PE 라미네이팅 처리 복합소재를 대체할 수 없다는 것이 확인 되었다.
이에 반하여 상기와 동일한 조건으로 본 발명의 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치를 이용하여 소수화한 내열수성 종이는 80 내지 120℃인 온수의 Cobb1800 사이즈도를 6 내지 8 g/m2으로 유지하는 것이 확인 되었다.
상기 내열수성 종이의 Cobb1800 사이즈도는 종래의 PE 라미네이팅 처리 복합소재를 대체하여 수분을 포함한 고온의 내용물을 포장하거나 기타 수분과 접촉한 상태로 가열되어 고온에 노출될 때에도 물에 저항하는 기능성을 유지하는 용기로서 사용될 수 있는 수준인 것으로 확인되었다.
본 발명은 평량이 20 내지 50 g/m2인 저평량 종이 한 겹에 대하여 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 방법으로 제조한 20 내지 50 g/m2인 저평량 친환경 유흡착 종이를 제공한다.
상기 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 처리는 상기에서 설명한 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치를 통하여 수행된다.
상기 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치는 비통기성의 드라이어 벨트(50)를 구비하여 기상 그라프팅 반응효율을 향상시키는 효과가 있다.
상기 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치에 대한 구성은 상기에서 자세히 설명하였으므로 본 명세서의 중복을 피하기 위해 설명하지 않는다.
상기 친환경 유흡착종이는 물은 흡수하지 않으면서 기름만을 흡수하는 종이를 의미한다. 상기 친환경 유흡착종이는 주방용으로 사용되어 튀긴 음식으로부터 과량의 기름 또는 사용하고 남은 폐기름, 바다나 강으로 유출된 기름들을 제거 할　때 사용 될 수 있다.
일반적인 주방용 종이타올은 음식으로부터 배출되는 수증기로 인하여 쉽게 젖는다. 따라서 상기 주방용 종이타올은 기름을 흡수하는데 어려움이 있다.
그러나 본 발명의 저평량 친환경 유흡착종이는 소수성을 가져 물에 젖지 않고 기름만을 흡수하는 장점이 있어 튀긴 음식 등에 사용한 기름제거에 효율적이다.
바다 및 강으로 유출된 기름을 제거하는데 사용하는 유흡착 소재는 기름과 물을 동시에 흡수하여 바다속 또는 강속으로 쉽게 가라앉는다. 기름제거에 사용한 유흡착 소재가 바다속이나 강속으로 가라앉으면 회수가 불가능하다. 상기 가라앉은 유흡착 소재는 바다 및 강의 2차 오염을 일으키는 문제점이 있다.
본 발명의 저평량 친환경 유흡착종이는 밀도가 낮아 물에 쉽게 뜨며 물은 흡수하지 않고 기름만을 흡수하므로 기름은 제거하되 바다속이나 물속으로 가라앉지 않는 장점이 있다. 따라서 본 발명의 저평량 친환경 유흡착종이는 유출된 기름을 흡착한 후 전량 회수되어 적절하게 폐기될 수 있으므로 바다 및 강의 2차 오염에 대한 염려가 없다.
평량 50g/m2 미만으로 저평량이며, 보류도가 낮고, 크레이핑 처리로 주름진 종이는 가볍고 저렴하여 사용도가 높지만 낮은 보류도 때문에 종래의 방법을 이용한 소수화하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 저평량 종이는 종래의 내첨 사이즈제를 첨가하는 방법을 사용하기 곤란하며, 크레이핑 처리 종이는 주름이 형성되어 있어 블레이드 혹은 롤 코터 등의 후 가공을 이용한 종래의 발수처리(소수화처리)가 불가능하였다.
이론적으로 볼 때, 본 발명의 염화지방산을 이용한 기상 그라프팅 소수화 처리는 초지 과정이 아닌 후 가공 공정이며, 기화된 염화지방산이 종이의 수산기와 반응을 이루는 방식이기 때문에 저평량 종이거나 크레이핑 처리에 따른 주름의 유무에 상관없이 소수화가 가능한 장점이 있다.
그러나 실제 저평량 종이에 대한 염화지방산을 이용한 기상 그라프팅 소수화 처리는 한정적이다. 그 이유는 저평량 종이의 특성상, 기화된 염화지방산이 기재(종이)에 머물지 않고 쉽게 소산되므로 소수화 반응효율이 매우 낮기 때문이다.
종래에는 저평량 종이를 합지하여 투기도를 조절한 후 염화지방산을 이용한 기상 그라프팅 소수화 처리를 수행하는 것이 유일한 해결책이었다. 그러나 상기 합지 방법은 기재를 결합시켜 다층의 합지를 만들어 소수화 처리 한 후, 상기 합지를 다시 개별적인 기재로 분리해야 하므로 생산성이 떨어지는 문제점이 있었으며 소수화 처리 후 분리된 기재의 소수화 정도 또한 일정하지 않은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 방법을 이용하여 상기 문제점들을 해결하였다.
본 발명의 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 방법은 건조롤러(40)를 감싸는 드라이어 벨트(50)를 구비하여 기재를 상기 건조롤러(40) 표면에 압착시키는 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 장치를 이용한다.
상기 드라이어 벨트(50)는 비통기성이며 압력을 주어 그라프팅 시약이 도포된 기재 표면을 상기 건조롤러의 표면쪽으로 밀착시킨다.
따라서 상기 건조롤러(40)에 의해 기화된 염화지방산이 저평량의 기재를 통과하더라도 상기 드라이어 밸트에 의해 기재상에 머무르게 되므로 염화지방산을 이용한 효과적인 기상 그라프팅 소수화 처리가 가능하다.
또한 상기 드라이어 벨트(50)는 압력을 주어 상기 저평량의 기재를 상기 건조롤러(40)의 표면상에 밀착시키므로 상기 건조롤러(40)의 반응열이 직접 전달되어 소수화 반응효율이 현저히 향상되는 효과가 있다.
상기 압착 가열 기상 그라프팅 소수화 장치에 대한 구성은 상기에서 자세히 설명하였으므로 본 명세서의 중복을 피하기 위해 설명하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 평량이 20 내지 50 g/m2인 저평량 종이 한 겹에 대하여 상기 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 장치로 소수화하면 염화지방산의 밀도가 100 내지 300 mg/m2이며, 4 내지 10℃인 냉수의 흡수도가 0.2 내지 0.4 g/m2 인 저평량 친환경 유흡착 종이를 제조할 수 있다.
하기 실시예를 통하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.
실시예
실시예 1) 압착 가열 가스 그라프팅 설비를 이용한 PVA 코팅 내열수성 종이의 제조
평량 70g/m2의 백박리지 원지에 PVA를 코팅한 후 염화지방산 압착 가열 가스 그라프팅(hot pressed gas grafting) 소수화 처리 설비를 이용하여 PVA 코팅 내열수성 종이를 제조하였다.
도 2는 경기도 동두천 소재 이형지 생산업체인 T사에 설치한 염화지방산 압착 가열 가스 그라프팅(hot pressed gas grafting) 소수화 처리 설비(압착 가열 가스 그라프팅 설비)의 구조를 보여준다.
상기 압착 가열 가스 그라프팅 설비는 소수화 처리를 수행할 종이가 드라이어 표면에 밀착되기 위하여 0.5 kgf/cm2의 압력으로 상기 종이를 드라이어 쪽으로 밀착시키는 드라이어 벨트(10)가 적용되었다.
먼저, 평량 70g/m2의 백박리지 원지에 PVA 코팅을 실시하여 픽업(pick up)량을 8g/m2으로 조정하였다. 염화지방산은 팔미토일 클로라이드(palmitoyl chloride, C16)와 스테아로일 클로라이드(stearoyl chloride, C18)가 5:5로 혼합된 제품을 사용하였다. 상기 PVA 코팅 백박리지 원지에 상기 염화지방산을 아니록스(anilox) 롤러 도포량 1.3g/m2만큼 도포하였다. 아니록스(anilox) 즉, 그라비어(gravure) 롤러의 온도는 60℃로 고정하였으며 건조 롤러의 온도는 200℃로 조정하였다. 에어 나이프 플러싱(air knife flushing)용 고온 공기(hot air)의 온도는 300℃로 하였다. 상기 처리 조건하에 설비의 운전 속도를 50m/min로 고정하여 소수화처리를 실시하였다.
상기 소수화 처리된 PVA 코팅 종이에 대하여 끓는 물에서 1800초 경과 후 Cobb 사이즈도를 측정하였으며 상기 소수화 처리된 PVA 코팅 종이에 대해 가스크로마토그래피(gas chromatography)분석을 수행하여 반응한 염화지방산의 밀도 (mg/m2)를 구하였다.
비교예 1) 종래의 가스 그라프팅 설비를 이용한 PVA 코팅 내열수성 종이의 제조
종래의 가스그라프팅 설비를 이용하여 PVA 코팅 내열수성 종이를 제조하였다.
도 1은 경기도 동두천 소재 이형지 생산업체인 T사에 설치된 종래의 가스 그라프팅 설비의 구조를 보여준다.
실시예 1 과 동일하게, 평량 70g/m2의 백박리지 원지에 PVA 코팅을 실시하여 픽업(pick up)량을 8g/m2으로 조정하였다. 염화지방산은 팔미토일 클로라이드(plmitoyl chloride)(C16)와 스테아릴 클로라이드(stearoyl chloride)(C18)가 5:5로 혼합된 제품을 사용하였으며, 아니록스(anilox)롤러 도포량을 1.3 g/m2으로 1회 적용하여 총 1.3g/m2 만큼 도포하였다. 아니록스(anilox) 즉, 그라비어(gravure)롤러의 온도는 60℃로 고정하였다. 건조 롤러 2개의 온도는 200℃로 조정하였으며, 에어 나이프 플러싱(air knife flushing)용 고온 공기(hot air)의 온도는 300℃로 조정하였다. 상기 처리 조건 하에 설비의 운전 속도를 50m/min로 고정하여 소수화처리를 실시하였다.
소수화 처리된 PVA 코팅 종이는 끓는 물에서 1800초 경과 후 Cobb 사이즈도를 측정한 후 실시예를 통해 제조한 PVA 코팅 내열수성 종이의 끓는 물 1800초 경과 후 Cobb 사이즈도와 비교하였다.
소수화 처리된 PVA 코팅 종이에 대하여 가스크로마토그래피 분석을 수행하여 반응한 염화지방산의 밀도 (mg/m2)을 측정하고 이를 실시예를 통해 제조한 PVA 코팅 내열수성 종이에서 반응한 염화지방산의 밀도 (mg/m2)와 비교하였다.
아래 표 1은 실시예 1 및 비교예 1을 통해 제조한 PVA 코팅 내열수성 종이의 Cobb 사이즈도 및 반응한 염화지방산 밀도를 비교 결과를 보여준다.
실시예 2) 압착 가열 가스 그라프팅 설비를 이용한 저평량 친환경 유흡착 종이의 제조
저평량, 저밀도(40g/m2) 종이에 염화지방산 압착 가열 가스 그라프팅 소수화 처리 설비를 이용하여 저평량 친환경 유흡착 종이를 제조하였다.
저평량 친환경 유흡착 종이의 제조는 실시예 1)과 동일한 경기도 동두천 소재 이형지 생산업체인 T사에 설치한 압착 가열 가스 그라프팅 설비를 이용하였다.
먼저 평량 40 g/m2의 종이 타올 한 겹에 팔미토일 클로라이드(palmitoyl chloride, C16)와 스테아로일 클로라이드(stearoyl chloride, C18)가 5:5로 혼합된 염화지방산 제품을 아니록스(anilox) 롤러 도포량 1.3g/m2만큼 도포하였다. 아니록스(anilox) 즉, 그라비어(gravure) 롤러의 온도는 60℃로 고정하고 건조 롤러의 온도는 200℃로 조정하였으며, 에어 나이프 플러싱(air knife flushing)용 고온 공기(hot air)의 온도는 300℃로 하였다.
상기 처리 조건하에 설비의 운전 속도를 50m/min로 고정하여 소수화처리를 실시한 다음 처리된 종이 타올의 냉수 흡수량을 유흡착재의 시험방법에 의거하여 측정하였다.
비교예 2) 종래의 가스 그라프팅 설비를 이용한 저평량 친환경 유흡착 종이의 제조
실시예 2)와 동일한 저평량, 저밀도(40g/m2) 종이 및 비교예 1)과 동일한 종래의 가스 그라프팅 설비(도 1 참조)를 이용하여 내열수성 종이를 제조하였다.
평량 40g/m2의 종이 타올 다섯 겹에 팔미토일 클로라이드(plmitoyl chloride, C16)와 스테아릴 클로라이드(stearoyl chloride, C18)가 5:5로 혼합된 염화지방산을 아니록스(anilox)롤러 도포량 1.3 g/m2으로 1회 적용하여 총 1.3g/m2 만큼 도포하였다. 아니록스(anilox) 즉, 그라비어(gravure)롤러의 온도는 60℃로 고정하였으며, 건조 롤러 2개의 온도는 200℃로 조정하였고, 에어 나이프 플러싱(air knife flushing)용 고온 공기(hot air)의 온도는 300℃로 조정하였다.
상기 처리 조건하에 설비의 운전 속도를 50m/min로 고정한 후 소수화처리를 실시하여 내열수성 종이를 제조하였다.
상기 제조한 내열수성 종이는 상기 실시예 2와 동일하게, 유흡착재의 시험방법에 의거하여 냉수 흡수량을 측정하고 그 결과를 실시예 2)의 결과와 비교하였다.
아래 표 2는 실시예 2) 및 비교예 2의 내열수성 종이에 대한 냉수 흡수량을 유흡착재의 시험방법에 의거하여 측정한 결과를 보여준다.
실험예) 물 흡수량 및 염화지방산 반응정도 평가
실시예 및 비교예를 통해 제조한 내열수성 종이에 대해 끓는 물과 냉수에 대한 Cobb 사이즈도를 평가하여 물 흡수정도를 평가하였으며 가스 크로마토그래피를 수행하여 염화지방산의 반응 정도를 평가하였다.
실시예 1 및 비교예 1은 끓는 물에 대한 흡수정도(cobb 사이즈도)를 평가하였으며 염화지방산의 반응정도를 측정하여 종이를 드라이어 쪽으로 밀착시키는 드라이어 벨트(10)에 의한 반응성 향상 정도를 평가하였다.
실시예 2 및 비교예 2는 각각 냉수에 대한 흡수도를 평가하였다.
아래 표 1은 실시예 1 및 비교예 1의 끓는 물에 대한 Cobb 사이즈도 및 염화지방산 반응정도를 보여주며 아래 표 2는 실시예 2 및 비교예의 냉수에 대한 흡수도를 보여준다.
평량 Cobb 1800s_Hot water (g/m2) Reacted Fatty Acid Chloride Content (mg/m2)
실시예 1 70g/m2 7.1 1200
비교예 1 70g/m2 35.2 200
평량 겹수 Cold water absorption (g/m2)
실시예 2 40g/m2 1 겹 0.30
비교예 2 40g/m2 5 겹 0.35
상기 표 1에 의하면 비교예 1과 비교하여, 본 발명의 드라이어 벨트(10)를 사용한 실시예 1의 PVA 코팅지의 Cobb 사이즈도가 훨씬 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명의 드라이어 밸트(50)는 공기가 통하지 않는다. 또한 본 발명의 드라이어 밸트(10)는 염화지방산을 가스 그라프트 처리하여 PVA 코팅 종이의 표면을 소수화하고자 할 때 종이가 드라이어 표면에 밀착되도록 0.5 kgf/cm2의 압력으로 종이를 드라이어 쪽으로 밀착시킨다. 따라서, 본 발명의 드라이어 벨트에 의해 염화지방산이 통과하여 사라지지 않고 반응에 참여하므로 염화지방산의 단위면적당 반응량이 기존 200 mg/m2에서 1200 mg/m2으로 6배 이상 증가하였으며, 끓는 물의 Cobb1800 흡수도 또한 35.2 g/m2에서 7.1 g/m2로 절감되었다.
상기 표 2에 의하면 비교예 2에 비교하여, 본 발명의 드라이어 벨트(50)를 사용한 실시예 2의 유흡착 종이의 내수성이 유사하다는 것을 확인할 수 있었다. 실시예 2의 유흡착 종이와 비교예 2의 유흡착 종이는 저평량(40g/m2) 종이로서 실시예 2는 1겹의 종이이며 비교예 2는 5겹의 종이를 사용한 차이점이 있다.
저평량(40g/m2) 종이의 경우, 가스 그라프트시, 밀도가 낮아 기화된 염화지방산이 쉽게 종이를 통과하므로 그라프트의 효율이 매우 저조하여 가스 그라프팅을 이용한 소수화처리에 어려움이 있다. 이는 크레이핑 처리되어 밀도가 낮아진 종이의 경우에서도 동일하다.
본 발명은 공기가 통하지 않는 드라이어 밸트(50)는 고안하고 이를 0.5 kgf/cm2의 압력으로 종이에 밀착시켜 적용함으로서 저평량(40g/m2) 또는 크레이핑 처리되어 밀도가 낮은 종이에 대한 가스 그라프팅 시 염화지방산이 쉽게 종이를 통과하지 못하도록 하였다. 그 결과 염화지방산의 반응이 증가하여 평량이 낮거나 크레이핑 된 종이라 할지라도 종래의 종이와 유사한 소수화 효율을 보이는 것을 확인하였다.
표 2에 의하면, 본 발명의 압착 가열 가스 그라프팅 설비를 이용하여 저평량(40g/m2)의 종이를 한 겹으로 형성한 후 가스 그라프팅을 수행한 실시예 2의 종이가 저평량(40g/m2)의 종이를 다섯 겹으로 형성한 후 가스 그라프팅을 수행한 비교예 2의 종이에 비하여 흡수량이 더 적은 것으로 확인된다.
이는 본 발명의 드라이어 밸트(50)가 염화지방산을 가두어 반응성을 향상시켰다는 것을 의미한다.
종래의 PE 라미네이팅 종이는 Cobb 사이즈도가 10 g/m2로서 수분에 젖지 않아 식품용기 등으로 사용이 가능하였다. 이는 플라스틱인 PE에 의한 효과로서 끓는 물에서도 동일한 효과를 보여 뜨거운 음식물등을 보관하는 용기로서 사용된다.
표 1에 의하면, 종래의 가스 그라프팅 설비를 사용하여 종이를 소수화 시키는 경우, 온수(끓는물)을 사용한 Cobb 사이즈도가 35.2 g/m2(비교예 1)를 보여 물을 담는 용기로서 사용이 불가능한 것으로 확인되었다.
이에 반하여 본 발명의 드라이어 밸트(50)가 적용된 압착 가열 가스 그라프팅 설비를 이용하면 염지방산의 함량이 1200 mg/m2로 큰 폭으로 증가하며 온수(끓는물)에서의 Cobb 사이즈도 또한 7.1 g/m2로 유지되어 물을 담는 용가로서 사용이 가능한 것으로 확인되었다.
특히, 온수(끓는물)에서의 Cobb 사이즈도가 7.1 g/m2로 유지되므로, 본 발명의 드라이어벨트가 적용된 압착 가열 가스 그라프팅 설비를 이용하여 종이를 소수화시키면, 종래의 PE 라미네이팅 종이 복합소재를 대체하여 수분을 포함한 고온의 내용물을 포장하거나, 기타 수분과 접촉한 상태로 가열되어 고온에 노출되어도 물에 젖지 않는 친환경 종이 용기로서 적용이 가능할 것으로 판단된다.
본 명세서에서 설명된 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예 또는 예시를 대표하는 의미이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 본 발명의 변형과 다른 용도가 본 명세서 특허청구범위에 기재된 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것은 당업자에게 명백하다.
10: 언와인더부 20: 건조부
30: 도포롤러 40: 건조롤러
41: 터치롤 42: 터치롤
50: 드라이어 벨트 51: 드라이어 벨트 터치롤
60: 환풍기 70: 에어나이프 노즐
80: 리와인더부

Claims (17)

  1. 기재를 연속적으로 공급하는 언와인더(unwinder)부(10);
    상기 기재의 수산기가 노출된 표면을 가열하는 건조부(20);
    기상 그라프팅 시약을 상기 수산기가 노출된 기재 표면에 도포하는 도포 롤러(30);
    상기 도포된 그라프팅 시약을 상기 기재 표면에 고르게 전개하는 건조 롤러(40)로서, 상기 그라프팅 시약이 도포된 기재 표면을 상기 건조롤러(40)의 표면쪽으로 유도하는 터치롤(41, 42)이 더 구비되는 건조 롤러(40);
    상기 기상 그라프팅 시약이 도포된 기재의 외부면에 위치하여 건조롤러(40)를 감싸며 상기 기상 그라프팅 시약이 도포된 기재를 상기 건조롤러(40)에 압착시키는 비통기성 드라이어 벨트(50);
    상기 기상 그라프팅 반응 동안에 생성되는 염화수소를 제거하는 환풍기(60);
    상기 기재 표면상의 잔여 기상 그라프팅 시약을 제거하는 에어나이프 노즐(70); 및
    상기 기상 그라프팅 반응 처리된 기재를 다시 권취하는 리와인더(rewinder)부(80)를 포함하는 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 장치.

  2. 제 1 항에 있어서, 상기 드라이어 벨트(50)는 기화된 상기 그라프팅 시약의 소산을 방지하는 것을 특징으로 하는 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 드라이어 벨트(50)는 0.1 내지 2 kgf/㎝2의 압력으로 상기 기상 그라프팅 시약이 도포된 기재를 상기 건조롤러(40) 표면에 압착시키는 것을 특징으로 하는 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 방법으로 제조되며 평량이 20 내지 50 g/m2인 저평량 친환경 유흡착 종이에 있어서,
    상기 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 방법은 건조롤러(40)를 감싸는 드라이어 벨트(50)를 구비하여 기재를 상기 건조롤러(40) 표면에 압착시키는 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 저평량 친환경 유흡착 종이.
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 드라이어 벨트(50)는 0.1 내지 2 kgf/㎝2의 압력으로 상기 기재를 상기 건조롤러(40) 표면에 압착시키는 것을 특징으로 하는 저평량 친환경 유흡착 종이.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 압착 가열 기상 그라프팅(gas grafting) 소수화는 평량이 20 내지 50 g/m2인 저평량 종이 한 겹에 대하여 수행한 것을 특징으로 하는 저평량 친환경 유흡착 종이.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 저평량 친환경 유흡착 종이는 염화지방산의 밀도가 100 내지 300 mg/m2인 것을 특징으로 하는 저평량 친환경 유흡착 종이.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 저평량 친환경 유흡착 종이는 흡수도가 0.2 내지 0.4 g/m2 인 것을 특징으로 하는 저평량 친환경 유흡착 종이.
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