KR102249324B1 - 진공세팅처리를 통한 한지테이프의 제조방법 - Google Patents

Abstract

한지사를 제조하는데 있어서 전제가 되는 한지테이프를 제조하는데 있어서, a)한지원지를 진공세팅기에 적층하고 진공을 형성하는 단계;b) 상기 진공이 형성된 단계에서 승온하여 최종온도가 90~100℃가 되도록 진공세팅기를 승온하는 단계; c) 승온된 진공세팅기에서 한지원지를 30~50분간 유지하는 단계; 및 d) 진공세팅이 완료된 한지원지를 60~90m/min의 속도로 슬리팅(Slitting)하는 것을 특징으로 하는 한지테이프의 제조방법을 제공한다.
이렇게 제조되는 진공세팅에 의하여 내부응력이 완화되고, Weak point가 개선되어 슬리팅 공정에서 1.0~3mm의 폭으로 세절이 가능하고, 공정 속도를 60~90m/min으로 향상시키는 경우에도 불량발생이 현저하게 감소하게 된다.

Description

진공세팅처리를 통한 한지테이프의 제조방법{Manufacturing method of Hanji tape through vacuum setting process}

본 발명은 천연소재인 한지를 직물로서의 제직 또는 편직이 용이하도록 하기 위하여 한지사의 제조공정에 관한 것이다. 한지는 주로 닥나무 표피를 소재로 하는 천연 섬유로써 질감, 염색성, 통기성, 흡습성, 착용감 등이 매우 우수하여 의복이나 기타 인테리어 소재 등의 직물로 이용될 수 있는 소지가 무궁한 것이다.

한지를 이용하여 직물로 제/편직을 하기 위해서는 사 표면의 평활도에 의한 사의 굵기가 어느 정도 일정하여야 하고 제/편직시나 직물로 제직 되었을 때 최소한의 장력이나 내구성 신축성 등을 갖추어야 한다.

그러나 한지사는 그 기초적인 제조공정이 시트 상태의 한지원지를 일정한 폭의 한지테이프 상태로 슬리팅한 것에 꼬임을 가하여 한지사로 제조하여야 하기 때문에 한지원지의 상태나 조건에 따라 한지원사의 물성이 불균일해지거나, 슬리팅(slitting) 또는 가연, 합사, 연사 공정에서 많은 불량을 발생시킬 수 있다.

일반적으로 한지 섬유를 이용한 의류 제품의 제조에 관한 공정은 도 1에 표시된 기존공정과 같이 원지뜨기, 슬리팅(slitting), 사가공, 제/편직, 염색, 봉제의 순서에 따라 진행된다. 이 때 제조되는 한지사의 신도, 균제도, 유연성, 신축성 향상을 위해서 사가공 전/후 단계에서 수분을 공급하거나, 스팀을 공급하는 공정이 추가되는 사례가 있었다.

그렇지만, 한지사의 생산성 및 품질에 있어서 사가공 뿐만 아니라 슬리팅(slitting) 공정이 미치는 영향이 상당히 크다. 본 발명은 이러한 한지원지의 슬리팅(slitting) 공정의 문제점에 주목하고 한지사의 제조공정 중에서 도1의 개선공정과 같이 원지뜨기와 슬리팅(slitting) 공정의 사이에 진공세팅(vacumm setting) 공정을 추가하여 공정상의 문제점을 개선하고자 한다.

종래에 한지를 사용하는 한지사의 제조방법에 대해서는 특허등록 제10-546011호의 "한지를 이용하는 종이실의 제조방법" (이하 선행 기술 이라고 함)으로 알려지고 있다. 상기한 선행기술은 일정한 넓이를 갖고 원통으로 감겨 진 한지에 섬유 유연제를 뿌려서 한지의 표면을 매끄럽게 하여 보빈에 감고 이를 연사 과정을거처 다시 보빈에 감은 다음 섭씨 70-80도의 수증기로 30-50분간 증기와 열을 가해 세팅 과정을 거처서 한지 즉. 종이실을 얻는 방법이다.

그러나 상기한 선행기술은 한지가 유연제의 흡수로 인하여 건조되었을 때 강도가 향상되고 꼬임을 가하는 연사공정이 쉬워지며 사의 표면이 매끄러워지는 효과는 얻을 수가 있는 것이다.

등록특허 제10-0894983호의 "지사 제조방법 및 그 지사"에서는 종이테이프가 권취된 다수의 보빈을 스팀탱크에 투입하고, 진공 및 스팀을 부여함으로써 균일하게 수분을 공급함으로써 사절없이 꼬임을 가하여 지사를 제조할 수 있다고 설명하고 있다.

그러나 한지원지를 슬리팅하여 한지테이프를 제조하는 공정에서 기존에 50m/min 이하의 저속으로 슬리팅(slitting) 공정을 수행함에도 불구하고 많은 절사가 발생하여 생산량이 낮고, 최종 제품인 한지사의 품질에 영향을 미치는 것에 대해서는 개선하고자 하는 노력이 전무하였다.

대한민국 등록특허 10-0546011호(2006.01.18 등록) 대한민국 등록특허 10-0894983호(2009.04.20 등록)

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 한지원지를 슬리팅(slitting)하여 한지테이프로 제조하기 전에 한지원지를 진공 세팅처리 함으로써 한지원지 상태에서의 응력 집중을 완화하고 신축성과 유연성을 향상함으로써 한지테이프를 제조하는 슬리팅(slitting) 공정에서의 불량률을 감소시키고, 생산속도를 획기적으로 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, a) 한지원지를 진공세팅기에 적층하고 진공을 형성하는 단계와 b) 상기 진공이 형성된 단계에서 승온하여 최종온도가 90~100℃가 되도록 진공세팅기를 승온하는 단계, c) 승온된 진공세팅기에서 한지원지를 30~50분간 유지하는 단계 및 d) 진공세팅이 완료된 한지원지를 60~90m/min의 속도로 슬리팅(Slitting)하는 것을 특징으로 하는 한지테이프의 제조방법을 제공한다.

특히 a)단계의 진공속도는 100~120L/min이고, 최종 진공도는 20~30Torr로 하는 것이 바람직하다.

또한 b)단계의 승온속도는 3~5℃인 것이 바람직하다.

이와 같은 제조방법으로 진공세팅된 한지원지를 1.0~3.0mm 폭의 한지테이프로 제조하고, 50~1000TM의 꼬임을 부여하여 제조되는 한지사를 제공한다.

이와 같이 본 발명에 의한 한지테이프의 제조방법은 진공세팅기에서 한지원지를 세팅함으로써 한지원지의 피브릴의 응집을 완화함으로써 한지원지의 유연성과 신축성을 향상시킨다.

또한 한지원지의 응력 집중에 의한 Weak Point를 개선하여 공정에서 발생하는 불량률을 감소키실 수 있다.

본 발명에 의하여 진공세팅 처리된 한지원지를 공급하여 제조하는 슬리팅(slitting)공정의 속도는 기존의 10~30m/min의 속도보다 300%이상 공정 스피드가 향상되어 획기적인 생산량 증가의 효과가 있다.

또한 공정작업성이 나빠 3mm 이상의 폭으로 슬리팅이 가능했던 기존 공정에 비하여 1.0~3mm 폭의 한지테이프를 제조하면서도 불량률을 획기적으로 감소시킬 수 있으므로, 세섬도의 편직물 제조에 이르기까지 한지사의 활용범위를 크게 확장할 수 있도록 하였다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 기존의 한지사 제조공정과 본 발명에 따른 개선공정을 비교하는 순서도이다.

이하, 본 발명의 한지테이프의 제조방법을 실시예를 들어 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

한지테이프의 제조방법은 a) 한지원지를 진공세팅기에 적층하고 진공을 형성하는 단계와 b) 상기 진공이 형성된 단계에서 승온하여 최종온도가 90~100℃가 되도록 진공세팅기를 승온하는 단계, c) 승온된 진공세팅기에서 한지원지를 30~50분간 유지하는 단계 및 d) 진공세팅이 완료된 한지원지를 60~90m/min의 속도로 슬리팅(Slitting)하는 단계로 구성된다.

a)단계의 진공세팅기능 원통형의 내부에 진공을 형성할 수 있는 장치로서 외부에 설치된 진공 펌프의 작동에 의하여 진공세팅기 내부의 공간에 진공을 형성할 수 있다. 진공세팅기 내부의 트레이에 한지원지를 적치한 후 밀폐한 상태에서 진공을 부여하게 된다.

이때 진공세팅기의 진공도는 20~30 Torr 범위 내에서 부여하며, 진공도를 부여하기 위하여 진공펌프의 작동에 따른 진공속도는 100~120L/min의 속도로 진공을 부여한다. 이러한 속도를 진공을 부여하는 경우에 목표한 진공도에 도달하는데는 15~20 min의 시간이 소요된다. 진공을 부여하는 속도는 작업성과 한지원지의 특성 변화에 영향을 미치게 되므로 적절한 범위 내에서 제어될 필요가 있다.

진공세팅기의 진공도는 20~30 Torr 범위가 바람직하고, 20 Torr 미만의 진공을 부여하기 위해서는 목표 진공도에 도달하는데 시간이 많이 소요되고, 별도의 진공펌프를 추가적으로 구비해야 되는 문제가 있으며, 진공도가 30 Torr 이상으로 되는 경우에는 한지원지의 특성을 개선하여 응력집중 완화, 피브릴의 구조 개선을 위한 목적을 달성하기 어렵게 된다.

b)단계에서 진공세팅기의 내부 진공도가 목표하는 진공도에 도달한 이후에 내부 온도를 승온하여 최종온도가 90~100℃가 되도록 승온한다. 목표 진공도가 먼저 달성된 이후에 승온하는 이유는 목표 진공도가 달성되어야만 롤링된 한지원지가 내부와 외부의 편차가 없이 고열의 영향을 균일하게 받을 수 있기 때문이다. 최종온도가 90℃보다 낮은 경우에는 롤(ROLL) 상태의 한지원지의 내부까지 열이 균일하게 침투하지 못하게 되고, 100℃를 초과하는 경우에는 표면부의 한지원지가 경화되면서, 황변하는 경향을 나타내게 됨을 확인하였다.

진공세팅기의 내부 승온은 3~5℃/min의 속도를 승온하여 최종 목표 온도에 도달하도록 한다. 한지원지가 직경 30cm 이상의 롤로 형성되어 있어서 5℃/min 이상의 급격한 온도 상승은 표층부과 내층부의 온도 불균일 현상을 초래하게 되며, 승온온도가 3℃/min 이하로 낮은 경우에는 최종 온도에 도달하는데 과도한 시간이 소요되어 작업성이 저하된다.

c)단계에서 이렇게 진공조건과 온도조건이 달성된 진공세팅기 내부에 한지원지를 적치한 상태로 30~50분간 유지한다. 충분한 시간동안 진공세팅기 내부의 고온과 진공조건에서 열처리를 함으로써 한지원지의 피브릴의 응집도가 완화되어 신축성과 유연성이 증가하게 된다. 또한 슬리팅(slitting) 공정에서 한지테이프 절단이 발생할 가능성이 높은 Weak point를 진공세팅 과정에서 완화함으로써 향후 공정에서 발생할 수 있는 불량 가능성을 해소할 수 있다.

d)단계에서 진공세팅이 완료된 한지원지를 사용하여 60~90m/min의 속도로 슬리팅(slitting)을 수행할 수 있다. 기존의 슬리팅공정에서의 속도는 세절되는 한지테이프의 절단이 발생하는 불량 때문에 30m/min의 공정속도를 넘기가 어려웠으며, 50m/min의 속도로 슬리팅을 수행하는 경우에는 불량률이 70%에 이르게 되어 Loss가 현저하게 증가하여 제조원가가 상승하는 부담을 감수해야 했다. 실제 공정에서 30m/min의 속도로 슬리팅하는 경우에도 불량이 지속적으로 발생하여 한지테이프의 폭을 5mm이상 10mm 범위에서 슬리팅하는 것이 일반적이었으며, 한지테이프의 폭을 3mm 이하로 설정하여 작업하는 경우에는 슬리팅 속도를 10~30m/min의 저속으로 작업을 수행할 수 밖에 없었다.

그러나 상기 진공세팅기에 세팅된 한지원지를 이용하여 한지테이프의 폭을 3mm이하로 슬리팅 공정을 수행하는 경우에 그 속도는 90m/min까지 증가시킬 수 있다. 또한, 생산되는 한지테이프의 폭을 1.0~3 mm까지 설정하여 생산하는 경우에도 한지테이프의 절단에 따른 공정 스톱, 생산성 저하, 제조되는 한지사의 품질 문제 등이 발생하지 않게 된다.

이렇게 생산되는 폭 1.0~3mm의 한지테이프를 공지의 연사, 합연사 공정에 공급하여 한지사를 제조하게 된다. 기존 공정에서는 선행기술과 같이 한지테이프에 유연처리를 하거나, 수분을 공급하면서 연사 및 합연사 공정을 수행하였으나, 본원발명에서는 별도의 처리를 생략한 때 바로 공정에 투입할 수 있는 장점이 있다. 연사 또는 합연사 공정에서 꼬임은 통상적으로 50~1000TM 범위 내에서 부여할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.

[ 실시예 ]

평량 12.9g/m², 규격 155m/m의 한지원지를 진공세팅기에 적치하고 밀폐시킨 후, 진공세팅기의 감압속도를 120L/min으로 하고 최종진공도 10~30 Torr, 승온속도 5℃/min, 최종 온도를 90 내지 100 ℃로 설정하여 다양한 조건으로 진공세팅을 수행하였다. 이에 따라 생산된 생산 조건을 실시예 1 내지 6으로 표기하여 표1에 나타내었다.

이렇게 생산된 한지원지를 슬리팅공정에 투입하여 생산속도 60~90m/min의 속도로 2mm 폭의 한지테이프로 세절하여 한지테이프를 생산하였다. 이렇게 제조된 한지테이프에 650TM의 꼬임을 부여하여 한지사를 제조하였다. 한지사를 제조하는 과정에 절사의 불량은 발생하지 않았으며 제조된 한지사의 터치나 육안으로 관찰할 때 불량은 확인할 수 없었다.

[ 비교예 ]

비교예1은 진공세팅기에서 진공도를 30 Torr로 부여하고 승온을 하지 않은 상태에서 세팅을 수행하였으며, 50m/min의 속도로 슬리팅을 수행하였고 그외의 조건은 실시예1과 동일하게 한지사를 제조하였다.

비교예2는 진공세팅기에서 처리하지 않고 그대로 슬리팅 공정에 공급하여 슬리팅을 수행한 후 실시예1과 동일한 조건으로 한지사를 생산하였다.

[ 시험예 ]

이렇게 제조된 한지사의 slitting 조건과 불량률, 한지사가 가지는 강신도를 표1에 표시하였다. 슬리팅공정에서의 사절 횟수는 한지원지 1 롤(roll)을 슬리팅하는 동안 발생하는 테이프절단의 횟수를 카운트한 것이다. 강도와 신도는 ASTM D885 방법에 따라 인스트론사(Instron Engineering Corp, Canton, Mass)의 만능 인장시험기를 이용하여 원사의 인장강도(g/d) 및 절단신도(%)를 각각 측정하였다.

[표1]

60~90m/min의 속도로 슬리팅을 수행하는데 있어서 실시예 1내지 6과 같이 진공세팅기에서 세팅처리를 수행하는 경우에 공정 중 테이프 절단의 발생횟수가 현저하게 감소되어 슬리팅 공정속도를 60~90m/min으로 하는 경우에도 크게 문제가 없음을 확인할 수 있었다. 이러한 공정 작업성 향상은 한지원지를 진공 조건에서 고온에서 처리함으로써 공정 중 불량의 원인이 되는 weak point가 해소되거나 한지원지 내부의 응력이 집중된 부분을 진공, 열처리에 의하여 완화한 효과에 기인한 것으로 판단된다. 특히 실시예 4 및 5에서 사절이 거의 발생되지 않으면서 생산된 한지사의 강도 및 신도가 우수하게 나타나 한지사 단독 또는 다른 소재와의 합연사에 의하여 다양한 응용이 가능할 것으로 판단된다.

진공세팅을 하지 않은 비교예2 및 열처리를 하지 않은 비교예1의 방식으로 제조되는 한지사의 강도 및 신도가 실시예에 비하여 불량하게 나타났으며, 이는 앞에서 설명한 바와 같이 진공세팅에 의한 Weak point의 개선, 응력 완화에 기인한 물성의 향상으로 판단된다.

Claims (4)

1. a) 한지원지를 진공세팅기에 적층하고 진공을 형성하는 단계;
   b) 상기 진공이 형성된 단계에서 승온하여 최종온도가 90~100℃가 되도록 진공세팅기를 승온하는 단계;
   c) 승온된 진공세팅기에서 한지원지를 30~50분간 유지하는 단계; 및
   d) 진공세팅이 완료된 한지원지를 60~90m/min의 속도로 슬리팅(slitting)하는 것을 특징으로 하는 한지테이프의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 a)단계의 진공속도는 100~120L/min이고, 최종 진공도는 20~30Torr인 것을 특징으로 하는 한지테이프의 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 b)단계의 승온속도는 3~5℃인 것을 특징으로 하는 한지테이프의 제조방법.
   
   
4. 삭제

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