KR102272890B1 - 작업성이 개선된 유리종이 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 유리종이는 초핑된 유리 섬유 23.0~45.0중량%; 초핑된 폴리프로필렌 섬유 1.0~14.0중량%; 펄프 50.0~60.0중량%; 및 바인더 4.0~15.0중량%를 를 포함할 수 있다.

Description

작업성이 개선된 유리종이 및 이의 제조방법{GLASS PAPER WITH IMPROVED WORKABILLITY AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 작업성이 개선된 유리종이 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 유리종이는 적합한 수지 바인더에 의해 함께 바인딩된 섬유 웹을 포함한다. 이러한 유리종이의 원료로는, 연속 또는 초핑 가공된 유리섬유와 보강 섬유들이 사용된다. 유리섬유는 일반적으로 대기 분위기에서 변화들에 응하여 수축 또는 신축하지 않으므로, 치수 안정성을 제공할 뿐 아니라, 높은 인장강도, 내열성, 내습성 및 높은 열전도성을 가진다.

구체적으로, 유리종이를 제조하는 원료로는, 용융 유리를 백금으로 만든 부시의 바닥면에 형성된 다수의 노즐로부터 잡아 뺌으로써 섬유화시킨 후, 그 표면에 집속제를 도포하고 나서 집속한 스트랜드를 3∼50㎜의 길이로 절단하여 제작한 초핑 가공된 유리섬유가 이용된다. 유리종이를 제조하는 공정에서는, 수용성 고분자, 계면활성제 등을 초지(抄紙) 탱크에서 용해시켜 백수(白水; white water)를 준비하고, 이 백수에 초핑 가공된 유리섬유를 투입하여, 프로펠러 날개 등에 의해 교반하여 개섬(開纖; opening)하고, 펄프로 제조되는 종이와 동일한 방법에 의해, 초지기에서 초지시킨 후 탈수 및 건조시킨다.

전술한 바와 같이, 유리종이는 초핑 가공된 유리섬유를 주 원료로 하는 바, 바인더들로 인해 매우 뻣뻣해질 수 있고 이로 인하여 복잡한 현상들로 형성하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 초핑 가공된 유리섬유의 표면 및 강성은 소비자가 원하지 않을 수도 있는 깔끄러움을 야기하기도 하며, 이로 인하여 취급성이 어려운 문제가 발생하기도 한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 초핑된 유리 섬유 및 폴리프로필렌 섬유를 포함함으로써 유리종이의 성능은 유지하되, 초핑으로 인한 표면의 깔끄러움을 개선할 수 있고, 취급성 및 작업성이 개선된 유리종이 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유리종이는 초핑된 유리 섬유 23.0.0~45.0중량%; 초핑된 폴리프로필렌 섬유 1.0~14.0중량%; 펄프 50.0~60.0중량%; 및 바인더 4.0~15.0중량%를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 초핑된 유리 섬유의 직경은 9~14㎛이고, 길이는 10~25mm일 수 있다.

또, 상기 초핑된 폴리프로필렌 섬유의 직경은 9~14㎛이고, 길이는 10~25mm일 수 있다.

또한, 상기 바인더는 폴리비닐알코올 및 아크릴 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함할 수 있다.

아울러, 상기 펄프는 표백 펄프(BLEACHED KRAFT PULP)이며, 길이가 0.5~5mm일 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리종이의 제조방법은 초핑된 유리 섬유, 초핑된 폴리프로필렌 섬유, 펄프, 물 및 첨가제를 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리로부터 물을 제거하여 초지를 형성하는 단계; 상기 초지에 바인더를 도포하는 단계; 및 상기 바인더를 건조 및 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 유리종이는 초핑된 유리 섬유를 포함함에 따라 장섬유로 직조된 유리섬유에 비해 가격 대비 물성이 우수한 이점이 있다. 또한, 초핑된 폴리프로필렌 섬유를 포함함으로써 초핑된 유리 섬유로 인한 표면의 깔끄러움을 개선할 수 있고, 유리섬유의 내열성, 내약품성, 치수안정성, 고탄성, 전기절연성 등의 우수한 성질은 유지하되, 취급성 및 작업성이 용이하며 기밀도가 향상되어 유리종이의 통기도를 개선할 수 있다. 이로 인하여, 본 발명에 따른 유리종이는 건자재용 단열재, 바닥재 등으로 용이하게 적용할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하고자 한다.

일 실시예에 따른 유리종이는 초핑된 유리 섬유, 초핑된 폴리프로필렌 섬유, 펄프 및 바인더를 포함할 수 있다.

초핑된 유리 섬유는 유리 장섬유를 일정한 길이로 커팅한 것으로, 내열성, 내약품성, 치수안정성, 고탄성, 전기절연성 등의 우수한 성질을 가지고 있다.

이때, 유리 섬유는 E-글라스(Electrical-Glass), C-글라스(Chemical-Glass) 또는 E-CR 글라스(Electrical-Corroision Resistant Glass)일 수 있다. E-글라스는 알칼리 함류량이 약 0.8%이하로 전기적 특성, 내풍화성이 우수하며 장시간 사용에도 견딜 수 있어, 강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastics, FRP) 분야에서도 많이 사용되는 유리로, 주요 조성이 규소, 알루미늄, 칼슘의 산화물인 알루미노 규산염 유리 또는 규소, 알루미늄, 보론의 산화물이 알루미노 칼슘규산염 유리 중 하나일 수 있다. 또한, C-글라스는 내알칼리 글라스로써, 내산성이 우수하며 산성액의 여과와 내산 용기용 강화필라스틱 보강에 주로 사용하는 유리로, 주요 조성이 규소, 나트륨, 칼륨 및 보론의 산화물로 구성된 유리의 조성을 증가시킨 알칼리-금속 칼슘유리로서 내화학성이 우수하다. 아울러, E-CR 글라스는 상기 E-글라스의 조성에 보론의 산화물이 구성되지 않은 유리로서, 내산성이 우수하다.

구체적으로, 초핑된 유리 섬유는 E-글라스를 초핑 가공한 것일 수 있고, 인장강도 및 인장탄성율이 높아 치수 안정성이 우수하고 불연 재질로 단열재용 외피재로 사용됨으로써, 외부의 충격 및 변화에 의한 영향을 적게 받을 수 있다.

이러한 초핑된 유리 섬유는 유리종이 전체 중량을 기준으로, 23.0~45.0중량%, 바람직하게는 23.0~35중량% 포함될 수 있다. 또한, 초핑된 유리 섬유의 직경은 9~14㎛이고, 길이는 10~25mm일 수 있으며, 초핑된 유리 섬유의 길이 또는 직경이 상기 범위 미만일 경우에는 공기 및 수지의 침투를 저하시킬 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우에는 유리종이의 인성이 저하될 수 있다. 한편, 초핑된 유리 섬유는 유리종이 내에서 서로 상이한 길이 및/또는 직경을 가질 수 있다.

초핑된 폴리프로필렌 섬유는 폴리프로필렌 장섬유를 일정한 길이로 커팅한 것으로, 초핑된 유리 섬유로 인한 표면의 깔끄러움을 개선할 수 있고, 취급성 및 작업성이 용이하며 기밀도가 향상되어 유리종이의 통기도를 개선할 수 있다.

이러한 초핑된 폴리프로필렌 섬유는 유리종이 전체 중량을 기준으로, 1.0~14.0중량%, 바람직하게는 3~12중량% 포함될 수 있다. 또한, 초핑된 폴리프로필렌 섬유의 직경은 9~14㎛이고, 길이는 10~25mm일 수 있으며, 초핑된 폴리프로필렌 섬유의 길이 또는 지경이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 본 발명에서 발현하고자 하는 효과를 얻기 어려운 문제점이 있다. 한편, 초핑된 폴리프로필렌 섬유는 유리종이 내에서 서로 상이한 길이 및/또는 직경을 가질 수 있다.

펄프는 종이 원료로 사용되는 것으로, 목재 또는 그 외의 식물을 기계적 또는 화학적으로 처리하여 얻은 셀룰로오스 섬유상 물질로, 경량이면서도 단열성이 우수한 성질이 있다. 특히, 펄프는 제지공법에 따라 종이 층재로 이루어지는 경우, 수많은 층을 이루게 되는데 이것이 단열성능과 내화성능을 향상시키는 결정적인 역할을 하게 되며, 종이의 구조상 섬유질로 구성되어 있어 연소 후에도 형태를 유지하게 된다.

펄프의 제조법에 의해 구분되는 예로는, 쇄목 펄프 (Ground Pulp), 리파이너 쇄목 펄프 (Refiner Ground Pulp), 열기계 펄프 (Thermo Mechanical Pulp), 화학 쇄목 펄프 (Chemical Ground Pulp), 냉소다 펄프, 중성 아황산 반화학 펄프 (Neutral Sulfite Semi-chemical Pulp), 고수율 아황산 펄프, 크라프트 펄프 (Kraft Pulp), 아황산 펄프 (Sulfite Pulp), 소다 펄프 (Soda Pulp), 표백 펄프 (Bleached Pulp) 등이 있고, 원료에 의한 구분으로 침엽수 펄프 (Nodelholz Pulp), 활엽수 펄프 (Laubholz Pulp), 침엽수 활엽수 혼합 펄프 (Nodelholz Laubholz Pulp), 짚 펄프 (Straw Pulp) 등이 있다. 그 외의 펄프로는 인피 섬유, 잎 섬유, 종자 섬유 등의 비목재 펄프가 있으며 폐지를 원료로 하는 잉크 제거 펄프, 합성 펄프 등도 있다. 본 발명에서는 펄프 중에서 표백 펄프(BLEACHED KRAFT PULP)를 사용할 수 있으며, 길이가 0.5~5mm인 것이 바람직하다.

이러한 펄프는 유리종이 전체 중량을 기준으로 50.0~60.0중량% 포함될 수 있으며, 50.0중량% 미만일 경우에는 단열성능 및 내화성능이 충분하지 못하게 되는 문제점이 발생할 수 있고, 60.0중량%를 초과하는 경우에는 단열성능 및 내화성능의 효과 개선 없이 자원으로서의 펄프의 낭비, 즉 경제적이지 못하다는 단점이 있을 수 있다.

바인더는 열경화성 수지, 열가소성 수지이거나, 또는 열경화성 수지 및 열가소성 수지의 혼합물일 수도 있다. 열경화성 수지의 비제한적인 예로는 아크릴, 우레아 포름알데히드 등일 수 있으며, 열경화성 수지는 적합한 경화 조건들 하에서 가교 결합되면 우수한 인장 성능과 내용제성을 제공하여, 유리종이의 무결성을 유지하는 역할을 할 수 있다. 또한, 열가소성 수지의 비제한적인 예로는 폴리비닐알코올, 에틸렌 비닐 아세테이트 등일 수 있으며, 이는 유리종이의 연성을 제공할 수 있다. 본 발명에서는 바인더로 폴리비닐알코올 및 아크릴 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함할 수 있다. 이러한 바인더는 유리종이 전체 중량을 기준으로 4.0~15.0중량% 포함될 수 있다.

본 발명의 유리종이의 평량은 20g/㎡ 내지 80g/㎡, 바람직하게는 30 g/㎡ 내지 70 g/㎡가 바람직하다. 평량이 20g/㎡ 미만일 경우, 기계적 물성이 불량해지고, 평량이 80g/㎡를 초과할 경우 가공성 또는 취급성 면에서 바람직하지 않다.

한편, 전술한 바와 같은 유리종이는 초핑된 유리 섬유, 초핑된 폴리프로필렌 섬유, 펄프, 물 및 첨가제를 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 슬러리로부터 물을 제거하여 초지를 형성하는 단계; 초지에 바인더를 도포하는 단계; 및 바인더를 건조 및 경화시키는 단계를 포함하여 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 바인더를 도포하는 방법은 통상의 방법으로 수행될 수 있으며, 예를 들어 커튼 코팅, 분무, 트윈 와이어 딥 배스, 두 개의 롤 패더 등에 의해 초지에 도포될 수도 있다. 그런 다음, 물, 과잉 바인더 등은 진공 또는 다른 물 제거 수단에 의해 제거될 수도 있다. 또한, 바인더 코팅된 제품은 하나 이상의 오븐들 내에서 건조 및 경화될 수도 있다. 건조하기 위한 예시적인 온도 범위는 200~320℃일 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

초핑된 유리 섬유 33.0중량%, 초핑된 폴리프로필렌 섬유 4.0중량%, 펄프 58.0중량%를 포함하는 초지에 바인더 5.0중량%를 코팅한 후, 건조 및 경화하여 평량이 35g/㎡인 유리종이를 제조하였다.

[실시예 2]

초핑된 유리 섬유 29.0중량%, 초핑된 폴리프로필렌 섬유 8.0중량%, 펄프 58.0중량%를 포함하는 초지에 바인더 5.0중량%를 코팅한 후, 건조 및 경화하여 평량이 34g/㎡인 유리종이를 제조하였다.

[실시예 3]

초핑된 유리 섬유 중량 25.0중량%, 초핑된 폴리프로필렌 섬유 12.0중량%, 펄프 58.0중량%를 포함하는 초지에 바인더 5.0중량%를 코팅한 후, 건조 및 경화하여 평량이 33g/㎡인 유리종이를 제조하였다.

[비교예 1]

초핑된 유리 섬유 40.0중량%, 펄프 55.0중량%를 포함하는 초지에 바인더 5.0중량%를 코팅한 후, 건조 및 경화하여 평량이 35g/㎡인 유리종이를 제조하였다.

[비교예 2]

초핑된 유리 섬유 중량 22.0중량%, 초핑된 폴리프로필렌 섬유 15.0중량%, 펄프 58.0중량%를 포함하는 초지에 바인더 5.0중량%를 코팅한 후, 건조 및 경화하여 평량이 32g/㎡인 유리종이를 제조하였다.

[실험예 1]

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에서 각각 제조한 유리종이의 표면 촉감 검사를 실시하였으며, 이때 10명의 실험자에 의한 관능검사 결과를 기준으로 하였으며, 8명 이상의 양호한 외관 및 촉감이라고 판단할 경우를 ◎, 5~7명이 양호한 외관 및 촉감이라고 판단할 경우를 △, 8명 이상이 불량한 외관 및 촉감이라고 판단한 경우를 ⅹ로 구분하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

구분	실시예1	실시에 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
촉감	◎	◎	◎	ⅹ	◎

[실험예 2]

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에서 각각 제조한 유리종이들을, 50 ℃ 건조오븐에 10 시간 방치 후 줄어들거나 늘어나는 정도를 KS M3802측정법으로 측정하여 시험 전후 치수변화치(%)를 기준하여 표 2에 나타낸 평가기준으로 치수안정성을 평가하였고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.

구분	◎(우수)	○(양호)	△(보통)	Ⅹ(불량)
치수변화치(%)	0.05미만	0.05이상 0.1미만	0.1이상 0.2미만	0.2이상

구분	실시예1	실시에 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
촉감	◎	◎	◎	◎	○

상기 표 1 및 표 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유리종이는 비교예의 유리종이와 대비하여 촉감이 우수하여 작업성이 개선된 결과를 얻을 수 있으며, 폴리프로필렌 섬유의 함량이 너무 높을 경우에는 치수안정성이 낮아져 바람직하지 않은 것으로 나타났다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (6)

1. 초핑된 유리 섬유 23.0~45.0중량%;
   초핑된 폴리프로필렌 섬유 1.0~14.0중량%;
   펄프 50.0~60.0중량%; 및
   바인더 4.0~15.0중량%를 포함하고,
   상기 초핑된 유리 섬유의 직경은 9~14㎛, 길이는 10~25mm이고,
   상기 초핑된 폴리프로필렌 섬유의 직경은 9~14㎛, 길이는 10~25mm이며,
   상기 바인더는 폴리비닐알코올 및 아크릴 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 작업성이 개선된 건자재용 유리종이.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 펄프는 표백 펄프(BLEACHED KRAFT PULP)이며, 길이가 0.5~5mm인 작업성이 개선된 건자재용 유리종이.
   
6. 초핑된 유리 섬유, 초핑된 폴리프로필렌 섬유, 펄프, 물 및 첨가제를 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계;
   상기 슬러리로부터 물을 제거하여 초지를 형성하는 단계;
   상기 초지에 바인더를 도포하는 단계; 및
   상기 바인더를 건조 및 경화시키는 단계를 포함하고,
   상기 초핑된 유리 섬유의 직경은 9~14㎛, 길이는 10~25mm이고,
   상기 초핑된 폴리프로필렌 섬유의 직경은 9~14㎛, 길이는 10~25mm이며,
   상기 바인더는 폴리비닐알코올 및 아크릴 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종인 작업성이 개선된 건자재용 유리종이의 제조방법.