KR102571697B1 - 칡 섬유를 포함하는 종이 제조방법, 이에 의해 제조된 종이, 및 상기 종이를 꼬아 만든 섬유사를 포함하여 직조된 섬유제품 - Google Patents

칡 섬유를 포함하는 종이 제조방법, 이에 의해 제조된 종이, 및 상기 종이를 꼬아 만든 섬유사를 포함하여 직조된 섬유제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 a) 칡의 줄기 및 뿌리 중에서 선택되는 1종 이상을 세척 및 건조하는 단계; b) 상기 칡의 줄기 및 뿌리 중에서 선택되는 1종 이상의 건조물을 300 mesh 이하의 사이즈로 분쇄하여 분말을 제조하는 단계; c) 상기 칡의 줄기 및 뿌리 중에서 선택되는 1종 이상의 분말 10 내지 70 중량%; 아바카 및 펄프로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 30 내지 90중량%; 및 물풀 0 내지 20 중량%를 혼합하고 고해하는 단계; 및 d) 상기 고해된 혼합물을 초지하고, 탈수 및 건조하는 단계;를 포함하는 칡 섬유를 포함하는 종이 제조방법,이에 의해 제조된 종이, 및 상기 종이를 꼬아 만든 섬유사를 포함하여 직조된 섬유제품을 제공한다.

Description

칡 섬유를 포함하는 종이 제조방법, 이에 의해 제조된 종이, 및 상기 종이를 꼬아 만든 섬유사를 포함하여 직조된 섬유제품 {Paper manufacturing method comprised with kudzu fiber, a paper produced thereby, and woven fabric products including fiber yarn made from the twisted kudzu paper}
본 발명은 칡 섬유를 포함하는 종이 제조방법과 이에 의해 제조된 종이 및 상기 종이를 꼬아 만든 섬유사를 포함하여 직조된 섬유제품에 관한 것이다.
일상에서 많이 사용되는 종이와 섬유제품은 목재 펄프가 주원료이기 때문에 벌목이 필요하다. 최근 지구온난화에 대응하기 위한 일환으로 전 세계는 탄소중립을 강력하게 실천하고 있다. 산림은 훌륭한 이산화탄소 흡수제이므로 이에 대한 보호 육성이 매우 중요한 시점이다. 따라서 비목재 소재를 이용한 종이와 섬유제품 개발이 더욱더 필요한 상황이다.
칡은 장미목 콩과의 덩굴식물로 학명은 Pueraria thunbergiana 이다. 한자로는 칡갈(葛) 자를 사용하고, 영어명 arrowroot 또는 Kudzu(일본이름을 그대로 채택)라고 하며, 갈분(葛粉) 생산지로 유명한 요시노의 쿠주지방 이름에서 유래되고 있다.
칡은 부위별로 다양한 용도로 사용되지만 주로 뿌리에서 생산된 즙을 건강식품으로 활용하는데 그치고 나머지는 사용처가 없어 폐기되고있다.
지리적으로는 동북아시아의 일본, 중국, 대만등에 분포하고 있으며, 우리나라에도 전국적으로 널리 서식하고 있다. 표고 100~1,200m 사이의 양지바른 곳에서 자생하며 생태적으로 비교적 건조한 곳 또는 토심이 깊고 배수가 양호한 조건에서 생장과 번식이 활발하다. 자연이 잘 보존된 생태계에는 살지 않고 일부러 조성한 조림지나 산불 난 곳, 벌채된 곳, 무덤을 만들어 놓은 곳처럼 인간에 의해 변형되고 파괴된 곳에서 더욱 잘 자란다.
칡은 매우 강한 생명력을 지녀 1일 생장량이 최대 30㎝나 된다. 1년에 약 100m 이상 길이로 빠르게 생육하면서 수목 전체를 뒤덮어 광합성을 방해한다. 조림지에 한 번 발생하게 되면 1~3년 정도 지난 후 조림지 전체에 퍼지게 된다. 이때 대부분의 어린 나무는 고사하게 되고 성숙목의 경우에도 가지나 줄기를 감고 올라가, 정상적인 성장을 방해하거나 심한 경우에는 수목을 고사시키게 되어 산림 생태계의 건전성을 위협하는 요소가 된다. 이러한 칡의 산림생태계 위협과 산림경관 훼손 등의 문제는 산림경영상에서도 많은 문제점을 일으키므로 칡의 제거와 방제는 매우 중요한 과제로 부각되어 왔다.
최근 기후변화의 원인으로 칡덩굴의 확산 속도가 빨라지면서 나무 생육이 어려운 나지(나무나 풀이 없어 흙이 그대로 드러난 땅) 및 계곡부 등 산림 내 공한지, 햇빛에 지속 노출되는 도로 사면, 조림지·휴경지 등에서 산림피해 사례가 늘고 있다.
또 여러해살이로 지상부를 제거해도 다시 줄기가 나오고 가을이 되면 종자를 떨어뜨려 번식한다. 제대로 제거하지 않으면 남아있는 덩굴줄기에서 뿌리를 내려 지속해서 번식하여 산림 황폐화의 주범으로 주변 식물을 감아 말라 죽게 한다.
이러한 문제를 해결 하고자 수년 전부터 정부와 지자체는 매년 1,000억원의 예산을 들여 제거작업을 하고 있지만 근절이 쉽지 않다. 2021년 7월 전국 칡덩굴 분포 현황 조사 결과 칡덩굴에 의한 피해 산림이 약 45,000ha에 달하는 것으로 조사되었으며, 피해 면적도 2018년 34,000ha, 2019년 41,000ha, 2020년 34,000ha, 2021년 45,000ha로 칡 제거사업이 지속됨에도 확산세가 멈추지 않고 있다. 그동안 연간 25,000 ~ 30,000ha 로 추진 중인 덩굴제거 사업량을 2022년부터는 점진적으로 확대해 나갈 계획이다.
우리 정부와 세계 국가들은 탄소중립 정책을 강하게 추진하고 있어 탄소흡수제인 목재를 심고 가꾸는 것은 더욱 중요한 일이 되고 있다. 정부와 지자체의 지속적인 노력에도 불구하고 높은 성장성과 재생성으로 인해 그 피해는 반복적으로 이루어지고 있다. 제거된 칡은 부피가 크고 무게가 가벼운 벌키한 성질 때문에 수거와 이동이 곤란하다. 더구나 뿌리 외에는 사용처가 없기 때문에 대부분 현장에서 방치된 채 폐기될 수 밖에 없다. 이러한 폐기물은 도시 주변의 미관을 해치고, 건조기에 산불발생의 우려가 발생 되는 등 또 다른 문제점을 지속적으로 발생시키고 있다.
그러므로, 산림보호 차원의 칡의 제거와 제거된 칡의 활용문제는 매우 중요하게 받아들여지고 있다. 특히, 제거된 칡을 사용하여 종이를 제조하거나 섬유를 제조하는 경우, 칡 제거에 의한 산림의 육성 및 종이 및 섬유의 제조를 위한 산림의 훼손을 방지할 수 있으므로, 산림보호 및 환경보호에 매우 큰 효과를 거둘 수 있을 것으로 예상된다.
그러나, 종래의 방법으로 칡을 사용하여 종이를 제조하는 경우, 알카리 용액에 칡의 넝쿨이나 뿌리를 넣고 고온고압에서 섬유를 추출한 다음 종이로 만들어야 하며, 이 과정에서 고온 고압의 높은 에너지가 사용되고, 폐수와 함께 악취가 발생된다. 또한, 칡섬유의 직경이 크고 강하기 때문에 고품질의 제지와 섬유제품 생산에 한계가 있다.
또한, 칡을 사용하여 섬유를 제조하는 경우, 칡을 물리적으로 두드려 섬유를 채취한 후 방적공정에 의해 실을 만들 수 있는데, 섬유가 거칠고 굵기 때문에 공정 도중 칡섬유가 탈락되거나 실 형성 단계에서 실 외측으로 빠져 나오기 때문에 촉감이 거칠어 사용 용도에 큰 제약이 따른다.
일본 등록특허 제6570101호
본 발명은 비목재 소재인 칡을 이용하여 종이 및 섬유제품을 개발함으로써 산림보호를 통한 이산화탄소 흡수 저하를 방지하고 및 펄프 원재료 수입대체 효과를 달성하는 것을 목적으로 한다.
또한, 산림보호를 위하여 제거된 칡을 재활용함으로써, 제거된 칡의 처리시에 발생하는 환경문제를 효과적으로 해소하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은
a) 칡의 줄기 및 뿌리 중에서 선택되는 1종 이상을 세척 및 건조하는 단계;
b) 상기 칡의 줄기 및 뿌리 중에서 선택되는 1종 이상의 건조물을 300 mesh 내지 600 mesh의 사이즈로 분쇄하여 분말을 제조하는 단계;
c) 상기 칡의 줄기 및 뿌리 중에서 선택되는 1종 이상의 분말 10 내지 70 중량%; 아바카 펄프 및 목재 펄프로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 펄프 30 내지 90 중량%; 및 물풀 0 내지 20 중량%를 혼합하고 고해공정을 실시하는 단계; 및
d) 상기 고해된 혼합물을 초지하고, 탈수 및 건조하는 단계;
를 포함하는 칡 섬유를 포함하는 종이 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은
상기 방법에 의해 제조된 칡 섬유를 포함하는 종이를 제공한다.
또한, 본 발명은
상기 종이를 절단하고 꼬아서 제조된 섬유사를 포함하여 직조된 섬유를 제공한다.
본 발명의 칡 섬유를 포함하는 종이의 제조방법은 미세하게 분쇄된 칡 분말을 사용하므로, 우수한 품질을 갖는 종이를 효과적으로 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 칡 섬유를 포함하는 종이는 비목재 소재인 칡을 이용하므로, 산림보호를 통한 이산화탄소 흡수 저하를 방지하고 및 펄프 원재료 수입대체 효과를 제공하며, 산림보호를 위하여 제거된 칡을 재활용함으로써, 제거된 칡의 처리시에 발생하는 환경문제를 효과적으로 해소하는 효과를 제공한다. 또한, 미세하게 분쇄된 칡 분말을 사용하므로, 우수한 품질을 제공한다.
또한, 본 발명의 직조 섬유제품은 상기 종이를 슬릿하고 꼬아서 제조되므로, 친환경적이며, 다양한 용도로 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에서 종이의 원료로 사용되는 칡의 생장 사진이며,
도 2는 압착 가공한 칡 뿌리 원료 사진 및 분쇄 상태의 분말 사진이며,
도 3은 공신력있는 시험기관에 의한 칡 뿌리 분말의 입도 분석결과를 나타내며,
도 4는 칡 뿌리 분말을 사용하여 제조한 종이를 촬영한 사진이며,
도 5 및 도 6은 칡 뿌리 분말을 포함하여 제조된 종이의 칡 분말 입도, 함량%, 및 함께 사용된 펄프에 따르는 인장강도 측정결과를 나타낸 그래프이다.
이하에서 본 발명에 대하여 자세히 설명한다.
본 발명은
a) 칡의 줄기 및 뿌리 중에서 선택되는 1종 이상을 세척 및 건조하는 단계;
b) 상기 칡의 줄기 및 뿌리 중에서 선택되는 1종 이상의 건조물을 300 mesh 내지 600 mesh의 사이즈로 분쇄하여 분말을 제조하는 단계;
c) 상기 칡의 줄기 및 뿌리 중에서 선택되는 1종 이상의 분말 10 내지 70 중량%; 아바카 펄프 및 목재 펄프로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 펄프 30 내지 90 중량%; 및 물풀 0 내지 20 중량%를 혼합하고 고해공정을 실시하는 단계; 및
d) 상기 고해된 혼합물을 초지하고, 탈수 및 건조하는 단계;
를 포함하는 칡 섬유를 포함하는 종이 제조방법에 관한 것이다.
상기에서 물풀이 0 중량%인 경우는 물풀을 포함하지 않는 경우를 나타낸다. 상기 물풀은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 전분이 사용될 수 있다.
상기에서 물풀이 사용되는 경우, 상기 칡의 줄기 및 뿌리 중에서 선택되는 1종 이상의 분말 10 내지 65 중량%; 아바카 펄프 및 목재 펄프로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 펄프 30 내지 85 중량%; 및 물풀 1 내지 20 중량%가 사용될 수 있다.
본 발명은 미세하게 분쇄된 칡 분말을 사용하므로, 이러한 분말 사이의 수소결합에 의해 우수한 결합력이 발생하므로, 상기 물풀을 사용하지 않을 수 있다.
상기 b) 단계에서 분말의 사이즈는 300 mesh 내지 600 mesh일 수 있다.
또한, 상기 b) 단계에서 분말의 사이즈는 22.5 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다. 본 발명에서는 칡 뿌리 또는 줄기를 300 mesh보다 작게(또는 50 ㎛ 이하) 초미세 분쇄함으로써 칡이 가지고 있는 강하고 거친 문제점을 극복하고, 폐수나 악취발생 등의 환경문제 발생 없이 종이의 원료로 사용하는 것을 가능하게 한다.
이때 파우더의 입자가 작을수록 입자간 수소결합력이 증가해 표면 상태가 우수한 종이를 제조할 수 있다.
칡은 수분 함유량이 높고 섬유가 거칠고 질기기 때문에 일반적인 방법으로는 미세 분쇄가 매우 어렵다. 종래의 기술로는 약 100 ㎛ 사이즈로 분쇄하는 것이 가능하고, 이를 사용하여 종이를 제조하는 것도 가능하였다. 그러나 칡 분말의 입자가 약 100 ㎛일 경우, 크고 거칠어서 슬리팅(절단)과정에서 종이가 버티지 못하고 찢어지는 문제가 빈번하게 발생된다. 따라서, 종이의 생산성과 품질저하의 문제가 발생한다. 또한, 이렇게 제조된 종이를 슬리팅하는 경우 작게 절단할 수 없으므로, 굵은 실의 생산만 가능하게 되어 최종 제품의 용도가 극히 제한된다.
상기와 같이 칡 뿌리 또는 줄기 분말을 미세하게 제조함으로써, 17g/㎡ 이하의 매우 얇은 종이를 제조하는 것이 가능해 진다.
칡 섬유의 거친 특성 때문에 종이 두께의 균질감이 떨어질 수 있으므로, 종래의 방법으로는 균일하면서 얇은 종이를 제조하는 것은 매우 어려웠다.
또한, 상기 종이를 절단하여 꼬아서 섬유를 제조하는 경우, 종이 내에 섬유소가 뭉치게 된다면 실을 만드는 과정에서 결점으로 나타나므로 균일하면서 얇은 종이를 제조하는 것이 매우 중요하다.
또한, 종이의 두께가 얇을수록 가는 실을 만들 수 있고, 실의 굵기가 가늘수록 범용적으로 사용할 수 있는 실이 제조될 수 있으므로, 상기 종이를 가늘게 만드는 것이 중요하다.
상기 c) 단계에서 아바카 펄프 및 목재 펄프로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상은 아바카 펄프인 것이 더욱 바람직하다. 상기 아바카 펄프가 사용되는 경우, 현저하게 우수한 인장강도를 얻을 수 있다.
상기 c) 단계는 고해를 위한 혼합물에 상기 혼합물 100 중량부를 기준으로 사이즈제, 보류제, 지력증강제, 습강제, 및 분산제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 0.1 내지 5 중량부로 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 이 분야에 공지된 성분들이 제한없이 사용될 수 있다.
상기 c) 단계는 고해를 위한 혼합물 100 중량부를 기준으로 하기 화학식 2로 표시되는 공중합체를 1 내지 5 중량부로 더 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.
[화학식 2]
상기 식에서, a, b 및 c는 몰분율로서,
상기 a는 0.3 내지 0.4이고, b는 0.3 내지 0.4이며, c는 0.3 내지 0.4이며, a+b+c는 1이다.
상기 공중합체에서 브로모 2-(디메틸헥사데칸일아미노)에틸 메타크릴레이트 구조단위는 칡 섬유와 펄프가 잘 분산되게 하는 기능을 수행하며, 상기 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필아크릴레이트(CAS RN 2160-89-6) 구조단위는 종이가 수분에 잘 견디게 하고 칡 섬유와 펄프가 잘 분산되게 하며, 상기 메타크릴옥시프로필트리스(트리메틸실록시)실란(CAS No 17096-07-0) 구조단위는 유기 및 무기물과 잘 결합하는 성질을 가지므로, 분산된 칡 섬유와 펄프 사이의 결합을 강하게 하는 기능을 수행한다. 그러므로, 상기 화학식 1로 표시되는 공중합체를 포함하는 종이는 품질이 우수하며, 인장강도가 현저하게 향상되는 특징을 갖는다.
상기 화학식 1의 공중합체는 랜덤 공중합체로서, 중량평균분자량이 50,000 2-(Dimethylhexadecanamino)ethyl methacrylate 내지 1,000,000인 것이 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 150,000 내지 350,000인 것이 사용될 수 있다.
본 발명에서 고해공정은 리파이너를 이용하여 이 분야의 통상의 방법으로 실시될 수 있으며, 초지 단계도 이 분야의 통상의 방법으로 실시될 수 있다.
또한, 본 발명은
상기 본 발명의 방법에 의해 제조된 칡 섬유를 포함하는 종이를 제공한다.
또한, 본 발명은
상기 본 발명의 종이를 절단하고 꼬아서 제조된 섬유사를 포함하여 직조된 섬유제품을 제공한다.
본 발명의 종이는 길이 방향으로 1.5mm 폭으로 가늘게 자르는 슬릿팅 공정을 수행하여 연사장치를 통해 꼬아서 섬유사로 제조할 수 있다. 절단된 종이 폭이 가늘수록 가는 실을 만들 수 있다.
그러나, 종래의 방법으로 제조되는 종이는 균질성이 나쁘서 쉽게 찢어지기 때문에 1.5mm 폭으로 잘라서 사용하기 어려웠다.
상기에서 칡 섬유를 포함하는 단섬유(섬유사)는 요구되는 물성을 충족시키기 위하여 다른 섬유 예를 들어, 면섬유, 합성섬유, 텐셀과 같은 재생섬유 등과 함께 직조하여 섬유를 구성할 수도 있다. 예를 들어, 경사는 칡 섬유를 포함하는 단섬유로 위사는 합성섬유로 구성할 수가 있다.
상기 제직이 완료되면 전처리 과정에서 사용된 풀을 제거하고 원단에 포함된 각종 이물질과 색상을 제거하기 위한 전처리 표백을 할 수 있다. 또한, 최종 제품의 특성에 맞도록 색상을 입히는 염색과정과, 촉감과 기능성을 부여하는 가공공정을 통하여 원단 제조가 완료된다. 완성된 원단은 최종 제품이 되기 위해 디자인하고 봉제하여 홈텍스타일이나 인테리어 및 일반 의류용 섬유제품이 된다.
이하에서, 제조예 및 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
실시예 1: 칡 뿌리 분쇄물 제조
채취하여 세척 및 건조한 칡 뿌리를 하기 표 1의 방법으로 시험 분쇄하였고, 상기 분쇄에 따라 아래와 같은 입자 크기를 갖는 칡 뿌리 분말을 얻었다.
기계명 입자크기 RPM 시간당생산량
건조 일광건조 - - -
1차파쇄 파쇄기(디스크형) 5-10cm 500 H/300K
2차파쇄 분쇄기(롤러형) 100 MESH 140 ㎛ 500-600 H/5K
3차파쇄 초분쇄기(한국분쇄기) 350 MESH 41-42㎛ 3600 H/1K
4차파쇄 분쇄기(제트밀) 600 MESH 23㎛ 3600 H/0.5K
상기 4차 파쇄된 칡 뿌리 분말의 입도를 공인기관(Koptri)에 맡겨 입도분석을 수행하였다. 그 결과 도 3에 도시된 바와 같이, 칡 뿌리의 평균입도는 22.74㎛인 것으로 확인되었다.
실시예 1-12 및 비교예 1-2: 칡 섬유를 포함하는 종이 제조
a) 칡 뿌리를 세척 및 건조하였다.
b) 상기 칡 뿌리 건조물을 분쇄하여 300 mesh(45㎛) 사이즈의 분말을 제조하였다.
c) 상기 칡 뿌리 분말과 아바카 펄프 및 목재 펄프를 하기 표 2에 나타낸 중량비로 혼합하고 고해 공정을 실시하였다.
d) 상기 고해된 혼합물을 초지하고, 탈수 및 건조하여 칡 섬유를 포함하는 종이를 제조하였다.
상기 제조된 종이의 인장강도를 인장강도시험기(Universal Testing Machine)를 사용하여 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
칡 분말
300 mesh
(중량%)		 아바카 펄프
(중량%)		 인장강도
(단위 kg)		 시료명 칡 분말
300 mesh
(중량%)		 목재 펄프
(중량%)		 인장강도
(단위 kg)		 시료명
비교예 1 0 100 19.2 A-1 비교예 2 0 100 4 A-8
실시예 1 10 90 18.8 B-1 실시예 7 10 90 6.3 B-7
실시예 2 20 80 21.7 B-2 실시예 8 20 80 7.1 B-8
실시예 3 30 70 24.2 B-3 실시예 9 30 70 7.4 B-9
실시예 4 40 60 24.3 B-4 실시예 10 40 60 8.8 B-10
실시예 5 50 50 26.2 B-5 실시예 11 50 50 9.2 B-11
실시예 6 70 30 28.4 B-6 실시예 12 70 30 10 B-12
평균 23.26 평균 7.54
상기 제조된 종이 사진을 도 4에 도시하였다. 상기 인장강도 측정 결과를 도 5에 그래프로 도시하였다.
상기 표 2로부터 300 mesh(45㎛) 사이즈의 칡 뿌리 분말 10 내지 70 중량%를 포함하는 실시예의 경우, 인장강도가 현저하게 향상되는 것을 확인할 수 있다. 특히, 칡 뿌리 분말과 아바카 펄프를 함께 사용하는 경우, 인장강도가 더 우수한 것을 확인할 수 있다.
실시예 13-24 및 비교예 3-4: 칡 섬유를 포함하는 종이 제조
a) 칡 뿌리를 세척 및 건조하였다.
b) 상기 칡 뿌리 건조물을 분쇄하여 600 mesh(23㎛) 사이즈의 분말을 제조하였다.
c) 상기 칡 뿌리 분말과 아바카 펄프 및 목재 펄프를 하기 표 3에 나타낸 중량비로 혼합하고 고해 공정을 실시하였다.
d) 상기 고해된 혼합물을 초지하고, 탈수 및 건조하여 칡 섬유를 포함하는 종이를 제조하였다.
상기 제조된 종이의 인장강도를 인장강도시험기(Universal Testing Machine)를 사용하여 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.
칡 분말
600 mesh
(중량%)		 아바카 펄프
(중량%)		 인장강도
(단위 kg)		 시료명 칡 분말
600 mesh
(중량%)		 목재 펄프
(중량%)		 인장강도
(단위 kg)		 시료명
비교예 3 0 100 19.2 A-8 비교예 4 0 100 4 A-8
실시예 13 10 90 19.7 B-7 실시예 19 10 90 4.9 A-9
실시예 14 20 80 20.3 B-8 실시예 20 20 80 5 A-10
실시예 15 30 70 21.4 B-9 실시예 21 30 70 6 A-11
실시예 16 40 60 24.5 B-10 실시예 22 40 60 5.8 A-12
실시예 17 50 50 26.7 B-11 실시예 23 50 50 7.1 A-13
실시예 18 70 30 26.9 B-12 실시예 24 70 30 7.7 A-14
평균 22.67 평균 5.79
상기 제조된 종이 사진을 도 4에 도시하였다. 상기 인장강도 측정 결과를 도 6에 그래프로 도시하였다.
상기 표 3으로부터 600 mesh(23㎛) 사이즈의 칡 뿌리 분말 10 내지 70 중량%를 포함하는 실시예의 경우, 인장강도가 현저하게 향상되는 것을 확인할 수 있다. 특히, 칡 뿌리 분말과 아바카 펄프를 함께 사용하는 경우, 인장강도가 더 우수한 것을 확인할 수 있다.
실시예 25: 칡 섬유를 포함하는 종이 제조
a) 칡 뿌리를 세척 및 건조하였다.
b) 상기 칡 뿌리 건조물을 분쇄하여 300 mesh(45㎛) 사이즈의 분말을 제조하였다.
c) 상기 칡 뿌리 분말 70 중량% 및 아바카 펄프 30 중량%로 구성되는 혼합물 100 중량부를 기준으로 하기 화학식 2로 표기되는 공중합체 3 중량부를 혼합하고 고해 공정을 실시하였다.
d) 상기 고해된 혼합물을 초지하고, 탈수 및 건조하여 칡 섬유를 포함하는 종이를 제조하였다.
<제조예 1: 화학식 2로 표시되는 공중합체의 제조>
반응용매인 에틸벤젠에 2-(디메틸아미노)에틸메타크릴레이트(2-(Dimethylamino)ethyl methacrylate) 5몰 및 브로모 헥사데칸(1-bromohexadecane) 5몰을 첨가하고, 상기 반응 화합물 100 중량부에 노르말 머캡탄 1.5 중량부를 혼합하여 50℃에서 반응시켰다(하기 화학식 1의 브로모 2-(디메틸헥사데칸일아미노)에틸 메타크릴레이트 합성).
[화학식 1]
다음으로, 상기 반응용액에 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필아크릴레이트(CAS RN 2160-89-6) 및 메타크릴옥시프로필트리스(트리메틸실록시)실란(CAS No 17096-07-0)을 각각 5몰씩 첨가하고, 100℃의 온도로 중합하고, 휘발조에서 150℃의 온도로 미반응 단량체와 반응용매을 제거하고 세척, 탈수, 건조하여 중량평균분자량이 232,000인 화학식 2의 공중합체를 얻었다.
[화학식 2]
상기 식에서, a, b 및 c는 몰분율으로서, a=1/3,b=1/3, c=1/3이다.
상기 제조된 종이의 인장강도를 인장강도시험기(Universal Testing Machine)를 사용하여 측정하여 하기 표 4에 나타내었다.
칡 분말
300 mesh
(중량%)		 아바카 펄프
(중량%)		 화학식 2로 표기되는 공중합체
(중량%)		 인장강도
(단위 kg)
실시예 25 70 27 3 33
상기 표 4에서 확인되는 바와 같이, 상기 화학식 2로 표시되는 공중합체를 더 포함하는 경우, 종이의 인장강도가 현저히 향상되는 것을 알 수 있다. 이러한 인장강도의 증가는 상기 화학식 1로 표시되는 공중합체가 칡 분말 및 아바카 펄프의 분산도를 향상시키고, 이들 간의 결합을 향상시키는 것에 의한 것으로 보인다.
실시예 26: 칡 섬유를 포함하는 섬유의 제조
상기에서 제조된 칡 섬유를 포함하는 종이를 1.5mm 폭으로 자르는 슬릿팅 공정을 실시하였다. 이후 상기 슬릿팅된 종이를 연사장치를 사용하여 꼬아서 실을 제조하였다.
상기에서 제조된 실을 경사와 위사로 사용하여 제직공정을 실시하여 칡 섬유를 포함하는 섬유제품을 제조하였다.

Claims (7)

  1. a) 칡의 줄기 및 뿌리 중에서 선택되는 1종 이상을 세척 및 건조하는 단계;
    b) 상기 칡의 줄기 및 뿌리 중에서 선택되는 1종 이상의 건조물을 300 mesh 내지 600 mesh의 사이즈로 분쇄하여 분말을 제조하는 단계;
    c) 상기 칡의 줄기 및 뿌리 중에서 선택되는 1종 이상의 분말 10 내지 70 중량%; 아바카 펄프 및 목재 펄프로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 펄프 30 내지 90 중량%; 및 물풀 0 내지 20 중량%를 혼합하고 고해공정을 실시하는 단계; 및
    d) 상기 고해된 혼합물을 초지하고, 탈수 및 건조하는 단계;를 포함하며,
    상기 c) 단계에서 고해를 위한 혼합물 100 중량부를 기준으로 하기 화학식 2로 표시되는 공중합체를 1 내지 5 중량부로 더 첨가하는 단계를 포함하는 칡 섬유를 포함하는 종이 제조방법.
    [화학식 2]

    상기 식에서, a, b 및 c는 몰분율로서,
    상기 a는 0.3 내지 0.4이고, b는 0.3 내지 0.4이며, c는 0.3 내지 0.4이며, a+b+c는 1이다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    c) 단계에서 아바카 펄프 및 목재 펄프로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 펄프는 아바카 펄프인 것을 특징으로 하는 칡 섬유를 포함하는 종이 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    c) 단계에서 고해를 위한 혼합물에 상기 혼합물 100 중량부를 기준으로 사이즈제, 보류제, 지력증강제, 습강제, 및 분산제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 0.1 내지 5 중량부로 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칡 섬유를 포함하는 종이 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제1항의 방법에 의해 제조된 칡 섬유를 포함하는 종이.
  7. 제6항의 종이를 절단하여 꼬아서 섬유사를 제조하고, 상기 섬유사를 포함하여 직조된 섬유제품.
KR1020220169766A 2022-12-07 2022-12-07 칡 섬유를 포함하는 종이 제조방법, 이에 의해 제조된 종이, 및 상기 종이를 꼬아 만든 섬유사를 포함하여 직조된 섬유제품 KR102571697B1 (ko)

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