KR102279823B1 - 닥섬유 안료 조성물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 닥나무의 기계적 펄프화 과정으로 닥섬유가 60% 이상 제거된 고형 부산물; 닥섬유 또는 닥섬유 펄프; 및 안료;를 포함하는 닥섬유 안료 조성물 및 이의 제조방법이 제공되며; 상기 부산물은 50∼300㎛의 평균 입도를 가지고, 섬유결착물질(리그닌, 펙틴), 닥섬유 및 섬유결착물질-닥섬유 접합체를 포함하며; 상기 닥섬유 또는 닥섬유 펄프는 상기 닥나무의 기계적 펄프화 과정에서 제거된 닥섬유의 양보다 적은 양으로 포함될 수 있다.
본 발명에 따르면, 닥나무의 기계적 펄프화 과정에서 얻어지 친환경 고형 부산물을 경제적이고 효과적으로 활용할 수 있다. 본 발명에 따른 닥섬유 안료 조성물은 친환경적이고, 붓질가능하거나 인쇄가능하다. 본 발명에 따른 닥섬유 안료 조성물로 제조된 물품은 리그닌과 펙틴이 닥섬유와 재결합하여 강한 응집력을 나타내므로, 다양한 입체적 조형이 가능하고, 습도 조절 기능이 뛰어나고, 천연적인 질감과 다양한 재질감을 나타내고, 유연성과 탄성을 구비하고, 살균 및 방부 기능도 구비하여 장기간 보존이 가능한 등, 전통적인 한지 및 닥나무 본래의 특성 및 물성을 나타낼 수 있다.

Description

닥섬유 안료 조성물 및 이의 제조 방법{MULBERRY FIBER PIGMENT COMPOSITION AND PREPARATION THEREOF}

본 발명은 닥섬유 안료 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

닥나무의 기계적 펄프화에 얻어지는 닥섬유 펄프 및 한지는 화학적 펄프화로 얻어지는 목재펄프에 비해 염색성 및 건조 후의 물성이 우수하고 친환경적이어서, 여러 가지 친환경 제품이나 용도로의 응용도 활발하였다. 닥섬유 펄프와 한지의 친환경적인 특성 및 장식적인 질감을 활용하기 위해, 공예품이나 장식품 뿐만 아니라 실내 인테리어 재료로서 천정, 벽지, 바닥재 등으로 활용이 오래전부터 제안되어 왔다.
한지는 전통적으로 기계적 습식 펄프화에 속하는 고해법에 의해 제조되어 왔다. 구체적으로, 닥나무에서 껍질 및 흑피를 제거한 다음 양잿물로 표백하여 닥나무 백피를 얻고, 이를 두드린 다음(고해과정), 물에 넣어 닥섬유를 해리하는 과정을 반복하여 닥섬유를 해섬하고, 해섬된 닥섬유를 함유하는 용액에 닥풀을 첨가한 다음, 한지를 제조하는 과정을 거치게 된다.
상술한 고해-해섬 과정에 의해 닥섬유-리그닌 접합체로부터 리그닌이 탈리되고 닥섬유가 해섬된다.
한지는 전통적으로 습식 고해-해섬 과정을 거치지만, 최근 들어, 건식 고해-해섬-과정을 거쳐 닥섬유 솜을 제조하는 방법도 제안되었다.
예를 들면, 특허문헌 1(국내 등록특허 제10-1298092호, 2013년08월20일 공고) 및 특허문헌 2(국내 등록특허 제10-1370459호, 2014년02월27일 공고)에서는 닥나무 백피를 세절기를 이용하여 세절 및 해면공정을 반복하여 닥나무 실 및 솜을 제조하는 방법이 개시되고 있고, 상기 세절-해면 공정을 통해 섬유결착물질-닥섬유 접합체에서 섬유결착물질(리그닌, 펙틴 등)이 탈리시키고 닥섬유가 해섬 또는 해면되므로, 건식 기계적 펄프화법 또는 전통적 한지 제조법의 고해-해섬 공정에 대응한다.
특허문헌 3(국내 공개특허공보 제10-2015-0007920호, 2015년01월21일)에는 닥나무 백피를 고해/증해없이 그대로 분쇄하여 얻은 닥나무 분말을 닥나무 펄프 대신에 또는 함께 사용하여 천연 접착제 조성물을 제공하는 기술이 개시되어 있다. 이렇게 얻어진 닥나무 분말은 섬유결속물질(리그닌)과 닥섬유가 그대로 결합되어 있으므로, 닥나무 분말은 다른 목재 분말이나 식물체 분말과 기능과 역할에 차이가 없으므로, 닥나무 섬유를 대체할 수 없다는 문제가 있다.
특허문헌 4(국내 등록특허공보 제10-1869972호, 2018년06월24일 공고)에는, 1중량% 이하의 리그닌을 포함하는 닥나무 분말 또는 1중량% 이하의 리그닌을 포함하는 닥나무 펄프를 사용하여 천연 접착제 조성물을 제공하는 기술이 개시되어 있다. 여기서 닥나무 펄프는 닥나무 백피를 고해한 다음 증해하여 제조하고, 닥나무 분말은 닥나무 백피를 고해한 다음 분쇄하여 제조하여, 둘다 리그닌 함량이 1중량% 이하이다.
특허문헌 1 내지 4에서, 닥나무에서 섬유 성분(예. 닥섬유)만을 추출 또는 분리하여 활용하며, 섬유결속물질(리그닌, 펙틴)은 대부분 제거되고 있다.
일반적으로 닥나무와 목재는 섬유상 물질 뿐만 아니라 많은 섬유결착물질 및 다수의 비섬유질 물질을 함유하고, 그중에서 15∼35%의 리그닌을 포함한다. 목재 또는 닥나무의 펄프화는 이러한 리그닌, 펙틴 등과 같은 섬유결착물질 및 비섬유질 물질의 제거 과정을 포함한다. 예를 들면, 리그닌은 제지산업에서 전세계적으로 해마다 1억4천만톤 정도 생산되며, 국내의 울산소재 제지공장 하나에서도 연 71만톤 정도 생산된다. 이렇게 부산물로 생산된 리그닌은 대부분 연소되며, 특히, 화학적 펄프화법으로 제거되는 리그닌은 98% 이상이 공정효율 개선을 위한 연료로 연소된다.
제지산업에서 배출되는 부산물인 흑액 또는 여기에 포함된 리그닌을 활용하는 방안이 다수 제안되고 있으나, 흑액에 포함된 리그닌은 화학적으로 변형된 리그닌으로서 자연계에 존재하는 리그닌과는 차이가 있어, 자연계에 존재하는 리그닌의 활용 방안(예. 동물사료, 건축자재 등)에 그대로 적용하는 것이 어렵다.
한편, 닥나무의 기계적 펄프화 과정에서도, 습식법이든 건식법이든, 목적하는 닥섬유 펄프를 얻은 후에 적지 않은 고형 부산물이 얻어진다. 이러한 고형 부산물에는 리그닌, 파편화된 닥섬유 및 미분리 리그닌-닥섬유 접합체 뿐만 아니라 펙틴 등과 같은 다른 목질부 구성분들이 함께 포함되어 있다. 이러한 고형 부산물은, 목재 또는 닥나무의 화학적 펄프화 과정에서 얻어지는 부산물(예. 펄프 흑액)과는 상이하며, 인체나 환경에 특별히 유해한 성분을 포함하고 있지 않아 친환경적이다.
이러한 상황에서, 닥나무의 기계적 펄프화 과정에서 이러한 친환경 고형 부산물도 현재로서는 부가가치가 있는 활용 방안을 찾지 못하고 연소나 퇴비 등으로 처리되고 있으므로, 이들을 경제적이고 효과적으로 활용할 수 있는 방안의 개발이 요망되고 있다.

국내 등록특허공보 제10-1298092호(2013년08월20일 공고) 국내 등록특허공보 제10-1370459호(2014년02월27일 공고) 국내 공개특허공보 제10-2015-0007920호(2015년01월21일) 국내 등록특허공보 제10-1869972호(2018년06월24일 공고)

본 발명의 목적은 닥나무의 기계적 펄프화 과정에서 산출되는 친환경 고형 부산물을 경제적이고 효과적으로 활용할 수 있는 방안을 개발하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 닥나무의 기계적 펄프화 과정으로 닥섬유가 60% 이상 제거된 고형 부산물; 및 안료;를 포함하는 닥섬유 안료 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 부산물은 섬유결착물질(리그닌, 펙틴), 닥섬유 및 섬유결착물질-닥섬유 접합체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 닥섬유 또는 닥섬유 펄프를, 상기 펄프화 과정에서 제거된 닥섬유의 양보다 적은 양으로 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 부산물은 50∼300㎛, 바람직하게는 100∼200㎛의 평균 입도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 닥나무의 기계적 펄프화 과정은,
(1) 닥나무에서 껍질 및 흑피를 제거하고, 표백처리 및 수차례의 습식처리를 통해, 부드럽게 가공하여 닥나무 백피를 제조하는, 원료 준비 공정;
(2) 상기 닥나무 백피를 고해, 세절 또는 물리적 충격을 통해 섬유결착물질(리그닌, 펙틴)을 닥섬유로부터 탈리시키는, 기계적 탈리 공정; 및
(3) 상기 섬유결착물질이 탈리된 닥섬유를 해섬시켜 분리하는, 닥섬유 해섬 공정; 및
(4) 상기 닥섬유를 분리하고 남은 부산물의 수득 공정;
을 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 단계 (1)∼(5):
(1) 닥나무에서 껍질 및 흑피를 제거하고, 표백처리 및 수차례의 습식처리를 통해, 부드럽게 가공하여 닥나무 백피를 제조하는, 원료 준비 단계;
(2) 상기 닥나무 백피를 고해, 세절 또는 물리적 충격을 통해 섬유결착물질(리그닌, 펙틴)을 닥섬유로부터 탈리시키는, 기계적 탈리 단계;
(3) 상기 섬유결착물질이 탈리된 닥섬유를 해섬 및 분리시키는, 닥섬유 해섬 단계;
(4) 상기 닥섬유를 분리하고 남은 부산물을 수득하는, 부산물 회수 단계; 및
(5) 상기 회수된 부산물에 안료를 혼합시키는, 안료 혼합 단계;
를 포함하는, 닥섬유 안료 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 닥나무의 기계적 펄프화 과정에서 얻어지 친환경 고형 부산물을 경제적이고 효과적으로 활용할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 닥섬유 안료 조성물은 친환경적이고, 붓질가능하거나 인쇄가능하며, 이로부터 제조된 물품은 리그닌과 펙틴이 닥섬유와 재결합하여 강한 응집력을 나타내므로, 다양한 입체적 조형이 가능하고, 습도 조절 기능이 뛰어나고, 천연적인 질감과 다양한 재질감을 나타내고, 유연성과 탄성을 구비하고, 살균 및 방부 기능도 구비하여 장기간 보존이 가능한 등, 전통적인 한지 및 닥나무 본래의 특성 및 물성을 나타낼 수 있다.

도 1은 식물체에서 리그노셀룰로오스(리그닌-닥섬유 접합체)의 구조 및 함량비를 보여주는 개념도이다.
도 2는 리그닌의 구조 중의 하나를 보여주는 도면이다.
도 3은 리그노셀룰로오스(리그닌-닥섬유 접합체)의 구조 및 결합관계를 모식적으로 보여주는 개념도이다.
도 4는 리그노셀룰로오스(리그닌-닥섬유 접합체)의 가공으로 리그닌과 닥섬유(셀룰로오스)가 분리되는 과정을 보여주는 개념도이다.

본 발명의 첫 번째 목적은, 닥나무의 기계적 펄프화 과정으로 닥섬유가 60% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상 제거된 고형 부산물; 및 안료;를 포함하는 닥섬유 안료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고형 부산물은 섬유결착물질(리그닌, 펙틴), 닥섬유 및 리그닌-닥섬유 접합체를 포함할 수 있으며, 부산물이 액상 또는 분산물로 얻어지는 경우에는, 건조, 증발 및/또는 여과 등에 의해 액상 매질을 제거함으로써 고체 형태로 전환될 수 있다.
닥섬유는 인피섬유의 하나로서 섬유장이 목재섬유보다 길어서, 전통적으로 한지와 같은 종이의 원료로서 더 많은 이점을 가지고 있다. 일반적으로, 닥섬유의 섬유 길이는 8.2㎜, 섬유폭은 0.02㎜로서 섬유의 장폭비가 410이다. 섬유의 장폭비가 높으면 높을수록 종이 제조 시의 지합(地合)이 좋다고 하는데, 목재섬유의 원료로서의 소나무는 섬유 길이가 2.7㎜, 섬유폭은 0.0328㎜로서 섬유의 장폭비가 82에 불과하므로, 닥섬유가 종이 원료로서 우수함을 보여준다.
닥나무 인피섬유의 조성을 살펴보면, 품종에 따라 차이가 있지만, 대체적으로 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스와 같은 홀로셀룰로오스 약 70∼85%, 수분 7∼10%, 펙틴 7∼10%, 리그닌 13∼15%, 회분 2∼5% 등으로 되어 있다. 펙틴과 리그닌은 주로 세포간층이나 어린 세포의 1차 벽과 결합하여 식물조직을 구성하기 위한 풀의 역할을 하여 대마, 아마 및 저마 등과 같은 인피섬유계의 중요한 섬유결착물질로 작용한다. 닥나무 인피섬유의 경우에도 다량의 펙틴이 존재하며 이러한 섬유간 펙틴은 리그닌 등과 결합하여 불용화된 펙틴으로 인피섬유 상호간을 결속시키는 데 중요한 역할을 수행하고 특히 더욱 복잡한 화학구조를 가지게 되어 쉽게 제거되지 않는다.
화학적 펄프화는 이러한 펙틴과 리그닌 등의 섬유결속물질을 기계적 펄프화 보다 더욱 효율적으로 제거할 수 있으나, 섬유소의 손상이라는 문제가 있어, 목재 펄프는 주로 화학적 펄프화 방법으로 제조된다. 화학적 펄프화의 중대한 문제 중의 하나는 리그닌과 펙틴 등의 섬유결속물질이 변형 또는 변질되어(예. 술폰화 리그닌), 자연계에 존재하는 리그닌 또는 펙틴과는 상이하거나, 유사하지만 다른 물질이 된다는 점으로, 이들의 연구 및 활용이 어려운 이유이다.
본 발명에 있어서, 닥나무 펄프는 펙틴과 리그닌 등의 결속물질의 함량이 상대적으로 적기 때문에 기계적 펄프화 방법으로 제조되는 것이 일반적이므로, 이를 활용하기 위한 다른 물리적, 화학적, 생물학적 처리를 반드시 필요로 하지 않는다.
한편, 섬유결속물질과 닥섬유의 결합과 분리(해섬)의 관점에서, 특허문헌 3과 특허문헌 4은 유사한 닥나무 분말을 언급하고 있지만, 각각의 닥나무 분말은 구성 성분과 그들의 결합 형태가 서로 상이하다.
특허문헌 3에는, 닥나무 펄프 및/또는 닥나무 분말을 광석 분말 및 전분 바인더와 혼합하여 제조된, 모르타르 형태의 마감재 조성물이 개시되어 있다. 여기서 닥나무 펄프는 닥나무 백피를 고해 또는 증해하여 제조하나, 닥나무 분말은 닥나무 백피를 고해 또는 증해하지 않고 그대로 분말화하여 제조하고 있어, 리그닌과 닥섬유가 그대로 결합되어 있다. 따라서, 특허문헌 3의 닥나무 분말은 리그닌과 닥섬유가 그대로 결합되어 있다는 점에서 다른 목재 분말이나 잎 분말과 기능과 역할에 차이가 없다. 또한, 특허문헌 3의 닥나무 분말은 리그닌과 닥섬유가 그대로 결합되어 있으므로, 리그닌이 제거된 닥나무 펄프와는 상이한 물질이고 이를 대체할 수 있는 물질도 아니다.
반면, 특허문헌 4에는, 닥나무 펄프(리그닌 함량 1중량% 이하) 또는 닥나무 분말(리그닌 함량 1중량% 이하)을 광석 분말 및 전분 바인더와 혼합하여 제조된, 모르타르 형태의 마감재 조성물이 개시되어 있다. 여기서 닥나무 펄프는 닥나무 백피를 고해한 다음 증해하여 제조하고, 닥나무 분말은 닥나무 백피를 고해한 다음 분쇄하여 제조한다. 특허문헌 4의 발명자는 특허문헌 3의 발명자와 동일하며, 특허문헌 3의 닥나무 분말은 리그닌이 닥섬유와 결합되어 있어 닥나무 펄프와는 상이한 물질이고 닥나무 펄프를 대체할 수 없기 때문에, 이를 수정 보완한 발명으로 판단된다.
본 발명에 있어서, 닥나무 백피를 액상으로 고해 및 증해하여 닥섬유를 분리하고, 결과로 얻어지는 액상 부산물로부터 섬유결속물질 및 다른 고형분을 분리 또는 회수하고, 이를 분쇄하여 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고형 부산물은,
(1) 닥나무에서 껍질 및 흑피를 제거하고, 표백처리 및 수차례의 습식처리를 통해, 부드럽게 가공하여 닥나무 백피를 제조하는, 원료 준비 단계;
(2) 상기 닥나무 백피를 고해, 세절 또는 물리적 충격을 통해 섬유결착물질(리그닌, 펙틴)을 닥섬유로부터 탈리시키는, 기계적 탈리 단계;
(3) 상기 섬유결착물질이 탈리된 닥섬유를 해섬 및 분리시키는, 닥섬유 해섬 단계; 및
(4) 상기 닥섬유를 분리하고 남은 부산물을 수득하는, 부산물 회수 단계;를 포함하는 공정, 즉 닥나무의 기계적 펄프화 과정에서 얻어지는 부산물일 수 있다.
닥나무 백피의 미분말은 섬유결속물질과 닥섬유가 분리되어 있지 않아 섬유결속물질-닥섬유 접합체가 그대로 포함되어 있으며, 이에 의해, 탈리된 섬유결속물질 및 분리된 닥섬유가 재결합하면서 얻어지는 효과를 얻지 못한다.
본 발명에 있어서, 닥나무 백피의 미분말을 사용하지 않고, 닥나무 백피에 포함된 섬유결속물질-닥섬유를 기계적 펄프화 과정을 통해 탈리/분리시켜 섬유결속물질 및 닥섬유로 해체한 다음, 안료를 혼합한 다음, 안료의 존재하에 닥섬유 및 섬유결속물질을 재접합시키는 것을 특징으로 한다. 이때, 닥나무 백피에 원래 포함되어 있는 섬유결속물질-닥섬유를 해체시키는 비율은 닥섬유의 제거율로 표현할 수 있다.
본 발명에 있어서, 기계적 펄프화 과정을 통해, 닥나무 백피에 원래 포함되어 있는 닥섬유의 60% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 구체적으로는 70∼95%, 특별하게는 75∼90%를 제거할 수 있다. 닥섬유 제거율이 낮으면, 섬유결속물질-닥섬유 접합체의 분리(즉, 닥섬유로부터 섬유결속물질의 탈리)가 충분하지 못해 응집력 및 결합력이 저하될 수 있고, 닥섬유 제거율이 높으면, 얻어지는 효과에 비해 투입되는 비용, 즉 제거 비용이 증가하는 우려가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 닥섬유 또는 닥섬유 펄프는 리그닌 및 펙틴과 같은 섬유결속물질이 이미 탈리되어 있는 상태이므로, 이의 첨가량은 특별히 한정되지 않고, 필요에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 리그닌과 같은 섬유결속물질의 역할이나 기능이 많이 필요한 경우(예. 딱딱한 질감이 요구되는 경우)에는, 상기 기계적 펄프화 과정에서 제거된 닥섬유의 양보다 적은 양으로 첨가될 수 있고, 닥섬유의 역할이나 기능이 많이 필요한 경우(예. 부드러운 질감이나 품질이 요구되는 경우)에는 더욱 많은 양으로 첨가될 수 있다.
이처럼, 섬유결속물질과 닥섬유의 함량을 조절하여 재결합함으로써, 제조된 제품의 질감, 기능 및/또는 품질을 조절할 수 있는 것이 본 발명의 또다른 이점이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 부산물은 50∼300㎛, 바람직하게는 100∼200㎛의 평균 입도를 가질 수 있다. 따라서, 닥나무 백피의 기계적 펄프화 과정에서 수득되는 고형 부산물 또는 액형 부산물로부터 얻어지는 고형 부산물은 경우에 따라 상기 평균입도로 분쇄될 수 있다.
본 발명에 있어서, 고형 부산물 및/또는 닥섬유의 평균입도는 닥섬유 안료 조성물의 품질, 이를 사용하여 제조된 제품의 표면촉감, 또는 기계식 프린팅 또는 3D 프린팅을 위해 필요할 수 있다.
본 발명의 두 번째 목적은, 하기 단계 (1)∼(5)를 포함하는 닥섬유 안료 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이다:
(1) 닥나무에서 껍질 및 흑피를 제거하고, 표백처리 및 수차례의 습식처리를 통해, 부드럽게 가공하여 닥나무 백피를 제조하는, 원료 준비 단계;
(2) 상기 닥나무 백피를 고해, 세절 또는 물리적 충격을 통해 섬유결착물질(리그닌, 펙틴)을 닥섬유로부터 탈리시키는, 기계적 탈리 단계;
(3) 상기 섬유결착물질이 탈리된 닥섬유를 해섬 및 분리시키는, 닥섬유 해섬 단계;
(4) 상기 닥섬유를 분리하고 남은 부산물을 수득하는, 부산물 회수 단계; 및
(5) 상기 회수된 부산물에 안료를 혼합시키는, 안료 혼합 단계.
상기 단계 (4)에서, 부산물은 액상 또는 고상일 수 있다. 상기 부산물은 50∼300㎛의 평균 입도를 가지는 것이 바람직하며, 필요한 경우에는 분쇄하여 평균 입도를 조절할 수 있다.
부산물이 액상일 경우에는, 액상 매질 또는 용매를 증발, 증류, 여과, 투과 등의 방법으로 제거하고 얻어지는 고형분을 건조 및/또는 분쇄할 수 있다. 부산물이 고상일 경우에는, 크기에 따라 분류하고, 평균 입도 50∼300㎛를 가지도록 분쇄할 수 있다.
일반적으로, 전통적인 한지 제조 과정에서, 닥나무 백피를 몽둥이로 두드려 섬유질을 분리하고(고해과정), 이어서 물에 넣어 분리된 섬유질을 탈리하고(해리 공정), 계속하여 상기 고해과정 및 해리과정을 반복함으로써 고해/해리 공정을 수행한다.
본 발명에 있어, 고해 공정은 전통적인 고해 공정과 유사한 해면/해섬 방법으로서 닥나무 백피를 몽둥이로 두드리거나 기계적으로 타격하여 닥섬유를 서로 분리시키고, 해섬/해면된 닥섬유는 물에 해리시키는 것을 반복함으로써 닥섬유를 해면하는 방법을 의미한다. 섬유질 결속물질은 두드리는 과정이나 기계적 타격에 의한 충격 과정에서 섬유질로부터 분리된다.
본 발명에 있어서, 세절 공정은 닥나무 백피를 요철이 있는 평판이나 톱니바퀴 사이에서 기계적으로 압착하거나 굴절시킴으로써 닥섬유를 서로 분리하고 결속물질을 탈리시킴으로써 닥섬유를 해면하는 방법을 의미한다.
세절 공정은 닥나무로부터 솜을 제조하는 기술에서 광범위하게 응용되고 있다 (특허문헌 1 및 2 참조). 상기 문헌에 따르면, 흑피와 백피로 이루어진 닥나무 껍질을 알칼리로 처리하여 흑피를 제거하고, 준비된 백피를 표백제로 표백한 후, 수차례의 습식과정을 통해 수분을 함유한 부드러운 백피로 가공한 다음, 특별한 세절기를 사용하여 3차례 세절과정을 거친 다음, 알칼리성 용액에서 가열 및 수세하고, 이어서 건조 및 절단하여 닥섬유를 7∼10cm 길이의 두꺼운 섬유 형태로 제조하고 있다.
상기 특허문헌 1 및 2에서 닥나무 또는 인피섬유로부터 실 또는 솜을 제조하는 과정에서, 인피섬유 또는 섬유결속물질로 이루어진 것으로 추정되는 파편화된 부스러기 또는 분말이 다량 얻어지며, 본 발명에서 고형 부산물로 사용할 수 있다.
본 발명의 하나의 변법에 따르면, 상기 기술에서 부산물로 얻어지는 파편화된 부스러기 또는 분말을 고형 부산물로 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 안료는 염료를 포함하는 개념으로, 안료 몇 염료를 포함하여 색소를 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 사용가능한 안료는 무기안료, 유기안료, 레이크안료, 단청안료 등으로부터 선택될 수 있으며, 무기안료가 가장 일반적으로 사용될 수 있다. 사용가능한 무기안료는, 예를들면, 아연, 티탄, 철, 구리, 크롬 등의 산화물, 황화물, 크롬산염, 페로시안화 물질 및 천연의 적토, 황토, 백토 등의 토성안료, 금속분말안료 등을 언급할 수 있다.
본 발명에 있어서, 사용가능한 염료는 셀룰로오스계 섬유의 염색에 사용되는 염료로는 직접염료, 황화염료, 환원염료(예. 인디고계, 안트라퀴논계), 불용성 아조염료, 반응성 염료, 안료 수지 염료 등을 언급할 수 있다. 본 발명에서는 셀룰로오스계 섬유의 염색에 사용되지 않거나 사용할 수 없는 안료도 본 발명의 목적에 부합한다면 제한없이 사용할 수 있다.
일반적으로, 안료는 물이나 기름 등에 녹지 않는 미세한 분말의 고체로서 매체인 도료, 그림물감, 인쇄잉크, 플라스틱, 고무 등에 섞어 만든 물감으로 만들어 쓴다. 무기안료와 유기안료로 분류하며 무기안료는 열이나 햇볕에 안정적이고 색이 변하지 않는 특징이 있으며, 유기안료는 염료를 물에 녹지 않는 형태로 만든 것이다. 유기안료는 다시 천연 유기안료와 합성 배기안료로 나뉜다. 펄프는 유기안료로 수용성 매체와 교착시켜 수용성물감을 만든다.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 상술한 닥섬유 안료 조성물은, 고형 부산물 100중량부에 대해, 닥섬유 또는 닥섬유 펄프 25 내지 400중량부, 바람직하게는 50 내지 200중량부; 및 안료 및/또는 염료 10 내지 150중량부, 바람직하게는 20 내지 100중량부, 더욱 바람직하게는 30 내지 80중량부를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 닥섬유 안료 조성물은 고체 형태로 제조되어 사용 시에 희석제나 용제에 분산시켜 사용될 수 있으며, 반죽과 같은 페이스트 형태로 제조되어 그대로 사용하거나 희석제나 용제로 묽혀서 사용될 수 있으며, 또는 분산액과 같은 액상 형태로 제조되어 그대로 사용하거나 희석제나 용제에 희석시켜 사용될 수 있다. 페이스트 또는 액상 형태에서는, 수분이나 용제가 제거되면 섬유결착물질과 닥섬유가 재접합되어 기능을 상실하므로, 보관이나 사용 시에 건조되지 않도록 하는 것이 필요하다.
본 발명의 하나의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 닥섬유 안료 조성물은 종래의 셀룰로오스계 물질을 포함하는 물감에서 구현할 수 없는 수채화용 물감에 효과적으로 적용될 수 있다.
종래의 수채화용 물감은 아라비아고무, 그리세린, 물엿, 가용성 전분의 호재 등에 안료와 수산화 알루미나, 침강성 바륨, 탄산바륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘 등을 혼합 조제하기 때문에 내수성이 취약하여 같은 곳을 두 번 이상 증색하면 먼저 도색한 부분이 용해되므로 얼룩이 생겨 평면적인 그림 물감 밖에 사용할 수 없었다. 이 때문에 입체적 질감을 갖는 수채화를 그리기 위해, 폴리에틸렌 미립자와 같이 내수성이 있는 분말상 입자를 첨가하여 반죽화하여 제조된 물감이 제안되었다(참조 국내 특허출원 10-1979-0004324호).
본 발명에 따른 수채화 물감은 붓질가능한 특성을 유지하면서 물감을 중첩하여 붓질할 수 있어, 그려진 그림은 입체적 질감을 나타낼 수 있다.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 닥섬유 펄프 안료는 물, 유기용매 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 용매; 셀룰로오스계 전분, 셀룰로오스계 섬유 및 유기 고분자로 구성된 군에서 선택되는 결합제; 희석제; 광택제; 및 접착제로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 닥섬유 안료 조성물은 붓질가능하거나 인쇄가능하기 위해서는 적절한 점도를 가지는 것이 바람직하며, 필요에 따라 통상적으로 사용되는 희석제, 용제 등을 첨가할 수 있다.
본 발명에 따른 닥섬유 안료 조성물은 입체문양 또는 돋을그림을 갖는 벽지의 제조, 조각형태의 용기나 구조물의 제작에 적용될 수 있다.
본 발명의 하나의 이점에 따르면, 본 발명에 따른 닥섬유 안료 조성물은 붓질가능하거나 인쇄가능할 뿐만 아니라 이로부터 제조된 물품은 친환경적인 뿐만 아니라 한지의 특성 및 물성을 구현하는 것이 가능하다.
본 발명의 또다른 이점에 따르면, 본 발명에 따른 닥섬유 안료 조성물로부터 제조된 물품은 닥섬유질의 강한 응집력으로 다양한 입체적 조형이 가능하고, 습도 조절 기능이 뛰어나고, 천연적인 질감과 다양한 재질감을 나타내고, 친환경적이면서도 유연성과 탄성을 구비하고, 살균 및 방부 기능도 구비하여 장기간 보존이 가능한 등, 전통적인 한지의 특성 및 물성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 또다른 이점에 따르면, 본 발명에 따른 닥섬유 안료 조성물은 필요에 따라 적절한 제형용 첨가제와 혼합함으로써 유화물감, 수채화물감, 수성잉크, 유성잉크, 수성 페인트 또는 유성 페인트로 구성된 군에서 선택된 하나의 제형으로 사용될 수 있다.
본 발명의 또다른 이점은, 본 발명에 따른 닥섬유 안료 조성물은 붓질가능하거나 인쇄가능하므로 평면인쇄, 입체인쇄, 돋을그림인쇄 등의 전통적인 잉크로 활용될 수있을 뿐만 아니라, 3D인쇄용 잉크로서도 활용될 수 있다.

본 발명은 제지 산업, 인쇄 산업, 페인트 산업, 물감 산업, 벽지 산업, 인테리어 산업, 건축 산업 등에 활용될 수 있다.

Claims (5)

1. 닥나무의 기계적 펄프화 과정으로 닥섬유가 60% 이상 제거된 고형 부산물;
   닥섬유 또는 닥섬유 펄프; 및
   안료;를 포함하는 닥섬유 안료 조성물로서,
   상기 부산물은 50∼300㎛의 평균 입도를 가지고, 섬유결착물질(리그닌, 펙틴), 닥섬유 및 섬유결착물질-닥섬유 접합체를 포함하며;
   상기 닥섬유 또는 닥섬유 펄프는 상기 닥나무의 기계적 펄프화 과정에서 제거된 닥섬유의 양보다 적은 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는,
   닥섬유 안료 조성물.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 부산물은 100∼200㎛의 평균 입도를 가지는 것을 특징으로 하는,
   닥섬유 안료 조성물.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 닥나무의 기계적 펄프화 과정은,
   (1) 닥나무에서 껍질 및 흑피를 제거하고, 표백처리 및 수차례의 습식처리를 통해, 부드럽게 가공하여 닥나무 백피를 제조하는, 원료 준비 공정;
   (2) 상기 닥나무 백피를 고해, 세절 또는 물리적 충격을 통해 섬유결착물질(리그닌, 펙틴)을 닥섬유로부터 탈리시키는, 기계적 탈리 공정; 및
   (3) 상기 섬유결착물질이 탈리된 닥섬유를 해섬 및 분리시키는, 닥섬유 해섬 단계;
   (4) 상기 닥섬유를 분리하고 남은 부산물을 수득하는, 부산물 회수 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   닥섬유 안료 조성물.
   
4. 제 1 항에 따른 닥섬유 안료 조성물의 제조 방법으로서, 하기 단계:
   (1) 닥나무에서 껍질 및 흑피를 제거하고, 표백처리 및 수차례의 습식처리를 통해, 부드럽게 가공하여 닥나무 백피를 제조하는, 원료 준비 단계;
   (2) 상기 닥나무 백피를 고해, 세절 또는 물리적 충격을 통해 섬유결착물질(리그닌, 펙틴)을 닥섬유로부터 탈리시키는, 기계적 탈리 단계;
   (3) 상기 섬유결착물질이 탈리된 닥섬유를 해섬 및 분리시키는, 닥섬유 해섬 단계;
   (4) 상기 닥섬유를 분리하고 남은 부산물을 수득하는, 부산물 회수 단계; 및
   (5) 상기 회수된 부산물에 안료를 혼합시키는, 안료 혼합 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   닥섬유 안료 조성물의 제조 방법.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 단계 5에서,
   상기 부산물은 50∼300㎛의 평균 입도를 가지는 것을 특징으로 하는,
   닥섬유 안료 조성물의 제조 방법.

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