KR20100042909A

KR20100042909A - 친환경 원지의 제조방법 및 이로부터 제조된 원지

Info

Publication number: KR20100042909A
Application number: KR1020080102119A
Authority: KR
Inventors: 류희만
Original assignee: 중앙특수제지(주)
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2010-04-27

Abstract

본 발명은 천연 펄프, 면, 저융점 합성섬유를 포함하는 원지 조성물을 습식초지공정 중 바트와 와이어에 의하여 각각 초지한 다음 겹지하고, 120 내지 140℃에서 열처리하여 친환경 원지를 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라 제조된 원지는 비용적이 크므로 보습율이 높고 촉감이 부드러울 뿐만 아니라 강도가 우수하여, 물티슈, 키친타올, 산업용 드라이 티슈, 와이퍼, 마스크, 기저귀, 생리대, 미용용 마스크 팩, 또는 의료용 팩 제품 원지로 유용하게 사용될 수 있다.

펄프, 면, 저융점 합성섬유, 물티슈, 키친타올, 원지

Description

친환경 원지의 제조방법 및 이로부터 제조된 원지{A manufacturing method of environmental friendly raw paper and a raw paper manufactured from the same}

본 발명은 친환경 원지의 제조방법 및 이로부터 제조된 원지에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 천연소재인 펄프와 면을 주성분으로 하고, 합성섬유인 저융점 합성섬유를 부성분으로 하는 원지 조성물을 습식 초지 공법으로 가공하여 친환경 원지를 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 보습율, 배향성, 신축성, 및 촉감이 우수한 친환경 원지에 관한 것으로, 물티슈, 키친타올, 산업용 드라이 티슈, 와이퍼, 마스크, 기저귀, 생리대, 미용용 마스크 팩, 또는 의료용 팩 제품으로 유용하게 사용할 수 있는 친환경 원지에 관한 것이다.

물티슈나 키친타올과 같이 보습력이 요구되는 재질의 재료는 합성섬유와 비스코스 레이온(Viscose Rayon)을 약 40:60의 비율로 혼합하여 가공하고 고압의 물을 이용하는 스펀레이스(Spunlace) 공법으로 원료를 물리적으로 교락시켜 제조되거나, 폴리에스테르와 레이온을 접합하여 케미컬 본딩으로 제조되거나, 펄프 가루와 저융점 폴리에스테르를 압축공기와 접착제를 이용하여 에어 레이드하여 제조되거 나, 또는 펄프와 합성섬유에 열을 가하여 열융착(써멀본딩)하여 제조되고 있다.

스펀레이스 공법이란 제트수류를 분사하여 섬유 원료를 결합하는 방식으로서, 대량생산이 가능하고 다양한 디자인을 얻을 수 있으며 접착제를 사용하지 않기 때문에 벌키성 등이 우수하다.

열융착에 의한 방법은 저융점의 열가소성 합성섬유를 원료에 혼합시켜 열, 압력, 용제 등으로 처리하여 접착시키는 방법으로 접착제를 이용하는 케미컬 본딩에 의한 방법의 경우보다 공정이 간단하여 더 널리 사용되고 있다.

그러나, 상기한 제조 방법으로 제조된 물티슈나 키친타올은 조직이 치밀하지 않아 워터 펀칭과 같은 공정에서 펄프와 같은 원료물질이 유출되어 수류가 탁해지기 쉽고, 이로 인하여 수질관리가 어렵고 사용된 물의 리사이클 비율이 매우 낮아 폐기된 폐수로 인한 환경오염 가능성이 높았다.

또한, 합성섬유만으로 가공된 원지는 강도가 높으나 보습율이 낮고 피부에 강한 자극을 주는 단점이 있었다.

이에 본 발명자는 피부 자극을 최소화하면서도 수분이나 유분과 접촉 시에 잘 찢어지지 않아 물티슈, 키친타올, 산업용 드라이 티슈, 와이퍼, 마스크, 기저귀, 생리대, 미용용 마스크 팩, 또는 의료용 팩의 재료로 유용하게 사용될 수 있으며, 수류 내에서 가공시 펄프 섬유가 조직이탈되지 않도록 하여 리사이클되는 수류의 비율을 높일 수 있어 가공성을 좋게 하고 환경 공해를 최소화할 수 있는 친환경 원지를 제조하기 위하여 연구를 계속하였다.

그 결과, 펄프 및 합성섬유와 같은 원료를 일반적인 건식 원료 혼합 방식이 아니라, 습식 초지 공정에 의하여 가공하면 조직이 매우 치밀해지므로 이어지는 워터 펀칭 등의 가공시 펄프의 손실을 줄임으로써 수류의 리사이클이 가능하여 우수한 가공성으로 원지 제조가 가능함을 발견하였다. 또한, 본 발명자들은 합성섬유의 사용을 최소화하고, 천연소재인 펄프를 주성분으로 가공하여 환경 친화적일 뿐 아니라 보습율, 강도, 및 촉감이 우수하여 물티슈, 키친타올, 산업용 드라이 티슈, 와이퍼, 마스크, 기저귀, 생리대, 미용용 마스크 팩, 또는 의료용 팩 제품으로 사용될 수 있는 원지를 제조하였다.

본 발명은 합성섬유의 사용을 최소화하고, 천연소재인 펄프를 주성분으로 하여 기존의 건식 원료 혼합 방식이 아닌 습식 초지 방식으로 가공하여 천과 같이 부드럽지만 쉽게 찢어지지 않는 질긴 소재로 이루어지는 친환경 원지의 제조방법 및 이로부터 제조된 원지를 제공한다.

본 발명의 제1면은 천연 펄프 70 내지 90중량부, 면과 저융점 합성섬유의 혼합물 30 내지 10중량부, 및 통상적인 제지 첨가제를 포함하는 원지 조성물을 바트와 와이어로 각각 초지한 다음 겹지하고, 120 내지 140℃에서 열처리하여 원지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2면은 천연 펄프 70 내지 90중량부, 면과 저융점 합성섬유의 혼합물 30 내지 10중량부, 및 통상적인 제지 첨가제를 포함하는 원지 조성물을 바트와 와이어로 각각 초지한 다음 겹지하고, 120 내지 140℃에서 열처리하여 제조된 원지를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3면은 본 발명에 따라 제조된 원지를 가공하여 얻어지는 물티슈, 키친타올, 산업용 드라이 티슈, 와이퍼, 마스크, 기저귀, 생리대, 미용용 마스크 팩, 또는 의료용 팩 제품을 제공하는 것이다.

본 발명은 합성섬유의 함량을 최소화하고, 천연소재인 면을 함유하여 우수한 촉감을 나타냄과 동시에 수분이나 유분을 흡수하는 경우에도 우수한 인장강도를 가지는 물티슈, 키친타올, 산업용 드라이 티슈, 와이퍼, 마스크, 기저귀, 생리대, 미용용 마스크 팩, 또는 의료용 팩 제품 원지를 제공하는 효과를 가진다.

본 발명에 따르면, 천연 펄프 70 내지 90중량부, 면과 저융점 합성섬유의 혼합물 30 내지 10중량부, 및 통상적인 제지 첨가제를 포함하는 원지 조성물을 각각 바트와 와이어에 의하여 초지한 다음 겹지하고, 120 내지 140℃에서 열처리하여 친환경 원지를 제조하는 방법을 제공한다. 면과 저융점 합성섬유의 비율은 특별히 제한되지는 않으나 면과 저융점 합성섬유 혼합물 30 내지 10중량부 중 면의 함량이 10중량부 이하인 것이 바람직하다.

천연 펄프와 면은 천연재료로서 천과 같은 부드러운 촉감을 제공하고, 면은 가늘고 긴 섬유상 특성에 따라 성분의 결속력을 강화시키는 역할을 한다. 저융점 합성섬유는 섬유의 분산성 및 배향성을 극대화하는 바인더로서의 역할과 함께 원지 강도를 증강시키는 역할을 한다.

상기한 원지 조성물을 습식 초지공정에 따라 와이어와 바트에서 각각 초지한 후 배향성을 다르게 하기 위하여 겹지하고, 저융점 합성섬유의 융점보다 약간 높은 120 내지 140℃에서 열처리하면, 각 재료의 결속력을 증가시켜 고강도의 원지를 제공할 수 있다.

천연 펄프는 워터제트 가공시 펄프섬유의 손실을 최소한으로 하기 위하여 가늘고 긴 침엽수 장섬유, 예를 들어 N-BKP(Needle Bleached Kraft Pulp)를 사용하며, 펄프의 고해도는 20 내지 30˚SR인 것이 바람직하다.

면은 분산성과 섬유 결속력을 감안하여 고해도가 30 내지 40˚SR이 되도록 비터에서 고해시킨다. 제지용으로 탈지된 면을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 저융점 합성섬유는 저융점 폴리에스테르(LM PET); 코어를 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에스테르(PET)로 하고, 그 외부를 폴리에틸렌(PE)으로 둘러싸서 얻어진 PE/PP 또는 PE/PET; 또는 코어를 LM PET로 하고 그 외부를 PET로 둘 러싸서 얻어진 LM PET/PET로부터 선택되는 융점이 100 내지 130℃인 변성 합성섬유로서, 굵기가 2~6 데니어(D), 길이가 5~15mm인 단섬유(short cut fiber)인 것을 사용한다. 본 발명에서 저융점 합성섬유는 바인더 및 지력증강제 역할을 한다.

본 발명에 따른 저융점 합성섬유는 필요에 따라 일반 폴리에스테르로 대체될 수 있으며, 저융점 합성섬유 대신 일반 폴리에스테르를 사용하는 경우 에폭시 수지, 전분, 카제인, 또는 폴리비닐알콜로부터 선택되는 바인더를 총 원지 조성물 중 5 내지 10중량% 함량 범위로 첨가하여 가공성을 향상시킨다.

면은 분산성을 고려하여 비터(Beater)에서 최소한의 고해(Beating)로 처리한 후 저융점 합성섬유와 특수 분산 펄퍼에서 혼합한다.

보다 구체적으로, 천연 펄프 및 면은 펄퍼에서 3.0~5.0중량% 농도로 수중에 해리시키고, 천연 펄프는 리파이너에서 20 내지 30°SR로 고해(Beating)시키고, 면은 비터에서 30 내지 40°SR로 고해시킨다. 저융점 합성섬유는 해리 특수 비터에서 1.0~3.0중량% 농도로 수중에 해리시키고 습강제인 에폭시 수지와 함께 혼합하여 원료배합을 종료하고 헤드박스로 이송한다. 헤드박스에서 혼합된 원료는 초지실에서 섬유 배향성을 보강하기 위해 바트와 와이어를 이용하여 초지한 다음 겹지하고, 일반 장망 습식 초지기 생산 공정과 같이 압착 탈수 후 100 내지 110℃에서 건조 드라이어를 통과시켜 건조시킨 다음, 조직의 치밀성과 지필의 고강도를 얻기 위해 저융점 합성섬유 융점 이상인 약 120 내지 140℃로 열처리하면 소재간의 열융착이 일어나 본 발명에 따른 친환경 원지가 생성된다.

바트와 와이어로 초지한 다음 초지의 합지 비율은 특별히 제한되지 않으나, 50:50 내지 65:35인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 원지 제조공정의 개략적인 흐름도가 도 1에 도시되어 있다.

본 발명에 따른 원지 제조시 필요에 따라 분산제, 보류 촉진제, 지력강화제, 소포제, 이형제, 에폭시 수지, 전분, 카제인, 또는 폴리비닐알콜과 같은 바인더와 같은 통상적인 제지 첨가제를 하나 또는 둘 이상 추가하여 가공할 수 있으며, 이들의 사용 함량은 당업자가 용이하게 결정할 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 원지의 평량은 30 내지 70g/㎡이며, 원지의 사용 용도에 따라 상기 범위 내에서 평량을 조절할 수 있다. 예를 들면, 물티슈의 경우 평량이 30 내지 50g/㎡인 것이 바람직하고, 키친 타올의 경우 물을 흡수한 상태로 여러 번 사용하기 위해서는 평량이 약 60 내지 70g/㎡인 것이 가장 바람직하다.

본 발명에 따른 원지는 친환경 재료를 주로 사용하여 피부에 자극이 적고, 물이나 기름을 흡수할 경우에도 일정한 강도를 유지하며, 재활용이 가능하다는 점에서 물티슈, 키친타올, 산업용 드라이 티슈, 와이퍼, 마스크, 기저귀, 생리대, 미용용 마스크 팩, 또는 의료용 팩과 같은 제품의 좋은 원료가 될 수 있다. 본 발명에 따른 원지를 예를 들면, 워터 펀칭 또는 니들 펀칭과 같이 당업자에게 공지된 방법에 따라 추가 가공하면 부드러우면서도 강도가 우수한 물티슈, 키친타올, 산업용 드라이 티슈, 와이퍼, 마스크, 기저귀, 생리대, 미용용 마스크 팩, 또는 의료용 팩 제품을 얻을 수 있다.

본 발명을 다음 실시예에 의거하여 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명의 범위가 다음 실시예에 의하여 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

실시예

가. 원료의 가공

펄프는 펄퍼에서 물 100g에 3.0중량% 농도로 해리시킨 다음 섬유커팅을 위하여 리파이너에서 25°SR로 고해시켰다.

면은 물 100g에 3.0중량% 농도로 해리시킨 다음 비터에서 30°SR로 고해시켰다.

저융점 합성섬유(PE/PET: 3D, 12mm)는 합성섬유 해리 특수 비터에서 물 100g에 1.5중량%로 해리시켰다.

나. 배합

하기 표 1에 기재된 성분 함량에 따라 각 성분을 혼합하고 상기 혼합물을 각각 바트와 와이어로 초지한 다음 아래에 기재된 공정에 따라 원지 샘플 1 내지 3을 제조하였다.

바트 + 와이어로 초지 → 겹지 → 압착(Press: 수분 함량 65%) → 건조(Dryer: 100~110℃에서 수분 함량이 약 5%가 되도록) → 열처리(130~140℃로 열처리하여 수분 함량이 약 2%가 되도록) → 포프릴(Pope Reel: 가습에 의하여 수분 함량을 약 3% 정도로) → 권취(Rewinder)

표 1

	샘플 1	2	3
천연펄프	90	80	70
면	5	10	10
저융점 합성섬유	5	10	20
에폭시 수지	5	5	5

(단위: g)

천연펄프: N-BKP(Needle Bleached Kraft Pulp)인 Howe sound 400

면: 제지용 탈지면

저융점 합성섬유: 웅진케미칼 (주) 제품

에폭시 수지: 태광화학 제품

얻어진 원지 샘플 1 내지 샘플 3은 2차 가공으로 300bar의 수압으로 통상적인 공정에 따라 워터 펀칭하여 원지를 얻었다. 원지의 평량 및 물성은 하기 표 2에 기재되어 있다.

각 물성의 측정 방법은 다음과 같다.

- 인장강도: 한국 산업 규격 KS M 7014(1980)

- 습윤인장강도 : 한국산업규격 KS M 7027

- 투기도 : KS M 7020

- 평활도 : KS M 7028

표 2

		샘플 1	2	3
평량(g/㎡)		56	58.6	60.5
합지(%)	바트	60	60	62
합지(%)	와이어	40	40	38
두께		80	105	120
인장강도 (kg/15mm)	MD	8.0	7.06	7.9
인장강도 (kg/15mm)	CD	2.0	3.02	3.9
습윤인장강도 (kg/15mm)	MD	2.5	3.19	4.03
투기도(초)	SEC	8	4	2
평활도(초)	SEC	31	13	10

도 1은 본 발명에 따른 원지 제조공정의 개략적인 흐름도로서, 습식 초지공법으로 바트와 와이어로서 초지하여 겹지하는 공정을 개략적으로 도시한다.

Claims

천연 펄프 70 내지 90중량부, 면을 10중량부 이하로 포함하는 면과 저융점 합성섬유의 혼합물 30 내지 10중량부, 및 통상적인 제지 첨가제를 포함하는 원지 조성물을 바트와 와이어로 각각 초지한 다음 겹지하고, 120 내지 140℃에서 열처리하여 친환경 원지를 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 저융점 합성섬유는 저융점 폴리에스테르(LM PET); 코어를 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에스테르(PET)로 하고, 그 외부를 폴리에틸렌(PE)으로 둘러싸서 얻어진 PE/PP 또는 PE/PET; 또는 코어를 LM PET로 하고 그 외부를 PET로 둘러싸서 얻어진 LM PET/PET로부터 선택되는 융점이 100 내지 130℃인 변성 합성섬유로서, 굵기가 2~6 데니어(D), 길이가 5~15mm인 단섬유인 것을 특징으로 하는 친환경 원지의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 천연 펄프는 침엽수 장섬유이며, 고해도가 20 내지 30˚SR인 펄프이고, 상기 통상적인 제지 첨가제는 분산제, 보류 촉진제, 지력강화제, 소포제, 이형제, 에폭시 수지, 전분, 카제인, 또는 폴리비닐알콜과 같은 바인더로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제인 원지의 제조방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 따라 제조된 원지로서, 평량이 30 내 지 70g/㎡인 원지.
제4항에 따른 원지를 가공하여 제조되는 제품으로서, 상기 제품은 물티슈, 산업용 드라이 티슈, 와이퍼, 마스크, 기저귀, 생리대, 미용용 마스크 팩, 또는 의료용 팩인 제품.
제4항에 따른 원지를 워터 펀칭 가공하여 제조되는 물티슈로서, 상기 원지의 평량이 30 내지 50g/㎡인 물티슈.
제4항에 따른 원지를 가공하여 제조되는 키친타올로서, 상기 원지의 평량이 60 내지 70g/㎡인 키친타올.