KR20120084115A - 갈근지 및 이의 연속식 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 갈근지 및 그의 연속식 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 해리된 칡섬유, 닥섬유 및 펄프섬유가 혼합되어 조성된 지료에서 초지된 단장지 형태의 갈근지와 펄프섬유를 원료로 하여 초지된 베이스지에 상기 단장지 형태의 갈근지가 압착에 의해 합지되어 제조되는 합지 형태의 갈근지 및 이의 연속식 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 갈근지 및 이의 연속식 제조방법은 닥종이의 대용품으로서 활용할 수 있도록 표면이 곱고 광택이 좋으며 평활도가 높으며 인쇄적성이 우수하여 다용도에 사용될 수 있다는 장점이 있으며, 닥나무를 대체하는 원료로서 칡슬러지를 활용함으로써 수입대체효과 및 자원의 리사이클링 효과를 볼 수 있다는 다른 장점이 있다.
본 발명에 의한 갈근지 및 이의 연속식 제조방법은 닥종이의 대용품으로서 활용할 수 있도록 표면이 곱고 광택이 좋으며 평활도가 높으며 인쇄적성이 우수하여 다용도에 사용될 수 있다는 장점이 있으며, 닥나무를 대체하는 원료로서 칡슬러지를 활용함으로써 수입대체효과 및 자원의 리사이클링 효과를 볼 수 있다는 다른 장점이 있다.
Description
본 발명은 갈근지 및 그의 연속식 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 해리된 칡섬유, 닥섬유 및 펄프섬유가 혼합되어 조성된 지료에서 초지된 단장지 형태의 갈근지와 펄프섬유를 원료로 하여 초지된 베이스지에 상기 단장지 형태의 갈근지가 압착에 의해 합지되어 제조되는 합지 형태의 갈근지 및 이의 연속식 제조방법에 관한 것이다.
닥나무는 종이를 만드는 주원료로 줄기를 섬유화시켜 종이를 제작하는데 이용되어 왔다. 닥나무 줄기로 섬유를 만들기 때문에 닥나무 섬유는 인피섬유라고 하는데, 닥나무 섬유로 종이를 만드는 공정에 대해서는 닥나무를 증해한 다음 수세하고 이를 해리시켜 닥섬유로 고해를 시킨 다음에 이를 초지 원료로 하여 체발을 이용하여 종이를 떠내는 회분식 수공 초지방식을 택하고 있었다.
최근에 문화발전과 출판산업 및 광고산업 등의 활성화로 인하여 종이의 수요가 급증하고 있으며 이에 맞추어 종이의 원료가 되는 닥나무 또는 펄프의 수입량 또한 급격히 증대하고 있는 실정이다. 하지만 수요가 급증하고 있는 닥나무와 같은 원재료의 값이 상승하고 있어 질 좋고 저렴한 종이를 생산하는데 한계가 왔으며, 종이를 제조하기 위한 닥나무나 펄프의 수입량 및 수입금액 또는 급증하고 있는 추세이다. 따라서, 닥나무를 대체할 만한 인피섬유의 재료를 찾던 중 우리나라에 흔히 채취되고 있는 칡이 주목믈 받게 되었으며, 특히 칡즙을 짜고 난 후 버려지는 칡슬러지의 종이 제조의 원료로서 재활용하는 측면에 관심이 집중되고 있다. 특히 칡의 경우 종이 생산시에 초지 원료로서 50% 정도로 사용하게 되면, 2010년도의 닥나무 인피 수입액이 1050억원이었던 점을 감안할 때 매년 1000억 이상의 수입대체효과를 가져올 수 있어 닥나무의 대용으로 사용할 수 있다는 장점이 있으며, 특히 칡즙을 짜고 난 후 폐기되는 칡슬러지를 재활용하게 되면 종이 제조의 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 자원의 리사이클링 이용 효과가 있다.
다만, 칡섬유를 원료로 하여 제조된 갈근지에 대해서는 대한민국공개특허 제 2002-0090830호에서 불고기구이판용 갈근지 및 이의 제조공정을 제안한 바 있으나, 상기 제안에 의한 칡섬유만으로 조성된 갈근지의 경우 단순히 불고기구이용으로는 기름흡수가 잘되어 적합할지는 모르나, 산업용지 또는 닥종이를 대용할만한 수준의 종이는 아니어서 표면이 조잡하고 광택이 없으며 평활도가 낮고 인쇄적성이 매우 불량하며 시각미가 좋지 못한 문제점은 여전히 남아 있었다. 특히 불고기구이판용 갈근지의 경우 재래방식인 체발을 통해 한 장씩 초지를 하여 회분식으로 제조해도 별다른 문제가 발생하지 않으나, 산업용지나 닥종이를 대체할 만한 품질을 가진 많은 수량의 갈근지를 공급하기 위하여는 재래방식인 체발을 통해 회분식으로 제지를 할 것이 아니라 기계를 이용하여 연속식으로 제지하여야 한다는 필요성이 강력하게 제기되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 필요성에 부응하기 위하여 안출된 것으로서,
닥종이의 대용품으로서 활용할 수 있도록 표면이 곱고 광택이 좋으며 평활도가 높으며 인쇄적성이 우수한 칡섬유를 함유한 갈근지 및 이의 연속식 제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명에는 닥나무를 대체하는 원료로서 칡슬러지를 활용함으로써 수입대체효과 및 자원의 리사이클링 효과를 볼 수 있는 갈근지 및 이의 연속식 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
아울러, 본 발명에는 다른 원료와는 달리 전분이 남아 있어 해리 및 고해가 어려워 초지원료로 적합하지 않은 칡슬러지를 유용하게 활용할 수 있도록 제지단계를 구성함으로써 닥종이에 비해 저렴하면서도 상대적으로 질이 좋은 갈근지를 제조할 수 있는 연속식 갈근지 제조방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 의한 갈근지의 연속식 제조방법은, 칡을 채취한 후 분쇄하고 칡즙을 제거한 후에 알칼리성 화학물질을 이용하여 정련한 후에 수세한 후 건조시켜 칡섬유를 제조하는 칡섬유제조단계; 알칼리성 화학물질을 투입하여 칡섬유에 잔존되어 있는 칡전분을 제거하고 종이를 만들기 좋도록 칡섬유를 개개의 섬유로 물에 해리시키는 해리단계; 해리단계를 거친 칡섬유를 깨끗한 물로 1회 이상 수세하여 잔존해 있는 알칼리 화학물질을 제거하는 수세단계; 수세한 칡섬유를 비터기를 이용해 피브릴화 시키는 고해단계; 고해단계를 거친 칡섬유에 해리된 펄프섬유와 닥섬유를 혼합하여 초지를 위한 지료를 조성시키는 지료조성단계; 조성된 지료를 이용하여 장망초지기를 통해 종이를 뜨는 초지단계; 초지된 종이를 열풍을 이용하여 건조시키는 건조단계; 및 건조된 종이를 권취기를 이용하여 롤 형태로 연속적으로 말아서 수용하는 권취단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
칡섬유를 이용하여 제지기를 이용하여 연속적으로 초지를 하기 위해서는 기존의 닥섬유나 펄프섬유를 원료로 한 제지방법과는 달리 고해단계 이전에 칡슬러지에 포함되어 있는 칡전분을 유효하게 제거하기 위한 별도의 추가단계가 필요하며, 균일한 품질을 가진 갈근지를 제조하기 위해 각 단계별 조정이 필요하다.
일반적인 기계지의 제조공정에서는 펄프와 가공닥의 원료에 대해 해리단계만 거치면 바로 혼합하여 지료를 조성한 후 초지를 하면 되지만, 칡의 경우 칡 전분을 유효하게 제거하고 충분히 섬유화 및 해리가 되도록 하기 위하여 알칼리성 화학물질에 의한 증해 및 수세 등의 단계가 필수적이다.
이때, 상기 지료조성단계에서 조성되는 지료는 칡섬유 30~50중량%, 닥섬유 40~60중량% 및 펄프섬유 10중량%가 혼합되어 있는 것이 바람직한데, 종이의 질이나 사용용도에 따라 칡섬유 및 닥섬유의 혼합중량비를 조절할 수 있으며, 통상적으로는 칡섬유 40중량%에 대해 닥섬유 50중량% 및 펄프섬유 10중량%의 비율로 혼합하여 지료를 조성하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 의한 갈근지의 연속식 제조방법은, 상기 칡섬유제조단계는 채취된 칡을 파쇄하는 파쇄단계; 파쇄된 칡을 압착하여 칡즙을 분리 제거하는 칡즙분리단계; 칡즙이 분리된 후 남은 칡슬러지에 알칼리성 화학물질을 투입하여 칡섬유에 잔존해 있는 칡전분을 제거하는 정련단계; 상기 정련단계를 거친 칡섬유에 남아있는 알칼리성 화학물질을 제거하기 위하여 깨끗한 물에 1회 이상 수세하는 칡섬유수세단계; 및 수세된 칡섬유를 탈수 및 건조시켜 칡섬유를 제조하는 후처리단계로 구성되는 것을 다른 특징으로 한다.
칡즙을 짜고 난 후 칡슬러지를 원료로 하기 위해서는 슬러지에 남아 있는 칡전분을 제거하여야 하며, 이를 위해서는 가성소다와 같은 알칼리 화학물질을 이용하여 정련을 하여야 한다. 이후 알칼리 성분을 유효하게 제거하기 위하여 깨끗한 물을 이용하여 1회 이상 수차례 충분히 수세를 하여야만 초지원료로 사용하기에 적합한 정도로 순수한 칡섬유를 얻을 수 있다.
이때, 상기 정련단계가 너무 과도하게 이루어지면 칡섬유 고유의 특성이 사라지게 되고 섬유가 약화되므로 칡섬유에 최적의 정련조건을 찾는 것이 중요하다.
알칼리 화학물질로 정련을 하기 때문에 정련 후에는 충분한 수세가 필요한데, 이러한 수세단계는 정련단계에서 남아 있는 알칼리 성분을 중화 제거하는 목적 이외에도 칡 섬유에 여전히 부착되어 있는 리그닌 등 불순물을 완전히 제거하여 분섬이 충분히 될 수 있도록 하기 위한 필수적인 공정이다.
한편, 본 발명에 의한 갈근지의 연속식 제조방법은, 상기 수세단계 이후에 표백단계와 세척단계가 더 포함되어 구성되는 것을 또 다른 특징으로 한다. 표백단계와 세척단계는 흰 종이나 인쇄를 목적으로 한 종이의 제조 등에 사용하기 위하여 갈근지를 제조할 때 추가적으로 채택되는 공정이다.
상기와 같은 갈근지의 제조방법에 의하면 단장지 형태의 갈근지가 제조되며, 이는 본 발명의 다른 관점이 된다.
한편, 본 발명에 의한 갈근지의 연속식 제조방법은, 상기 초지단계 이후에는 해리된 펄프섬유를 원료로 하여 환망초지기를 이용하여 초지한 베이스지와 상기 초지단계에서 초지된 단장지를 압착하여 합지 형태의 갈근지를 얻는 습윤합지가공단계가 더 포함되어 구성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
상기 습윤합지가공단계에서는 펄프섬유를 해리한 펄프원료만으로 환망초지기에서 베이스지를 형성한 후 상기 초지단계에서 장망초지기로 초지된 단장지 형태의 갈근지를 2겹으로 합지하여 합지 형태의 갈근지를 생산하게 되며, 이 경우 수요에 따라서는 상기 수세단계 이후에 표백단계와 세척단계를 더 포함하여 시행함으로써 표백된 상태의 합지 형태의 갈근지를 제조할 수도 있다.
상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 합지 형태의 갈근지는 본 발명의 또 다른 관점에 해당된다.
본 발명에 의한 갈근지는 닥종이의 대용품으로서 활용할 수 있도록 표면이 곱고 광택이 좋으며 평활도가 높으며 인쇄적성이 우수하여 다용도에 사용될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 갈근지 및 이의 연속식 제조방법은 닥나무를 대체하는 원료로서 칡슬러지를 활용함으로써 수입대체효과 및 자원의 리사이클링 효과를 볼 수 있다는 다른 장점이 있다.
아울러, 본 발명에는 다른 원료와는 달리 전분이 남아 있어 해리 및 고해가 어려워 초지원료로 적합하지 않은 칡슬러지를 유용하게 활용할 수 있도록 제지단계를 구성함으로써 닥종이에 비해 저렴하면서도 상대적으로 질이 좋은 갈근지를 제조할 수 있다는 또 다른 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 단장지 형태의 갈근지의 연속식 제조방법의 전체 공정을 나타낸 공정도이다.
도 2는 칡섬유제조단계 중 정련단계에서 시행되는 정련조건을 도시한 것이다.
도 3은 합지 형태의 갈근지를 제조하는 경우 전체 제조공정을 도시한 공정도이다.
도 4는 본 발명에 의해 제조된 합지 형태의 갈근지를 찍은 사진이다.
도 2는 칡섬유제조단계 중 정련단계에서 시행되는 정련조건을 도시한 것이다.
도 3은 합지 형태의 갈근지를 제조하는 경우 전체 제조공정을 도시한 공정도이다.
도 4는 본 발명에 의해 제조된 합지 형태의 갈근지를 찍은 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 갈근지의 연속식 제조방법의 전체 공정을 나타낸 공정도이다.
칡섬유제조단계(S100)는 갈근지의 제조에 필요한 칡섬유를 얻기 위한 공정이다. 칡섬유제조단계는 구체적으로 채취된 칡을 파쇄하는 파쇄단계(S110); 파쇄된 칡을 압착하여 칡즙을 분리 제거하는 칡즙분리단계(S120); 칡즙이 분리된 후 남은 칡슬러지에 알칼리성 화학물질을 투입하여 칡섬유에 잔존해 있는 칡전분을 제거하는 정련단계(S130); 상기 정련단계를 거친 칡섬유에 남아있는 알칼리성 화학물질을 제거하기 위하여 깨끗한 물에 1회 이상 수세하는 칡섬유수세단계(S140); 및 수세된 칡섬유를 탈수 및 건조시켜 칡섬유를 제조하는 후처리단계(S150)으로 구성된다.
우선, 파쇄단계(S110)에서는 칡즙의 추출을 용이하도록 하기 위하여 파쇄기로 절단하는 공정인데, 칡즙을 짠 후 칡슬러지의 평균길이가 38~50㎜ 이내로 균일하게 되도록 파쇄하여야만 전분과 칡섬유질의 분리 후 균일한 칡섬유를 얻을 수 있다. 한편, 정련단계(S130)에서는 가성소다나 탄산나트륨과 같은 알칼리성 화학물질을 이용하여 칡섬유의 조직을 유연하고 섬유화시키기 위한 작업을 하여야 하며, 칠섬유수세단계(S140)에서는 정련 과정에서 칡섬유에 잔존해 있는 알칼리 성분을 제거하기 위하여 시행하는 단계이다. 이러한 칡섬유의 정련 및 수세조건에 대해서는 도 2에서 상세히 설명하였다. 아울러 지료조성에 적합한 칡섬유를 제조하기 위해서는 상기 칡섬유수세단계(S140) 이후에 탈수, 건조 및 분섬를 시키는 후처리단계(S150)를 거쳐야 한다.
상기 칡섬유제조단계를 거쳐 제조된 칡섬유를 원료로 하여 해리단계(S200), 수세단계(S300), 고해단계(S400), 지료조성단계(S500), 초지단계(S600), 건조단계(S700), 권취단계(S800)을 거쳐 단장지 형태의 갈근지가 기계를 이용하여 연속적으로 제조된다.
도 2는 칡섬유제조단계 중 정련단계에서 시행되는 정련조건을 도시한 것이다.
정련단계는 물에 칡섬유를 담궈 20℃에서 10분 동안 대기한 다음에 95℃까지 분당 1℃씩 온도를 높여가며 끓이고 이후 95℃의 온도에서 가성소다는 물 1리터당 5g씩, 탄산나트륨은 물 1리터당 10g의 비율로 첨가하여 60분 동안 정련을 하게 된다. 이후 20분 동안 칡섬유를 깨끗한 찬 물로 수세하여 알칼리 성분을 1차적으로 제거한다.
이후, 다시 온도를 95℃로 분당 1℃씩 증가시킨 후에 60분 동안 가성소다를 물 1리터당 2g씩, 탄산나트륨을 물 1리터당 3g씩 투입하여 2차적으로 정련을 한 후 다시 20분 동안 깨끗한 찬물로 수세하여 완전히 정련 및 수세를 마치게 된다.
도 3은 합지 형태의 갈근지를 제조하는 경우 전체 제조공정을 도시한 공정도이다.
도 1에서 이미 설명한 바와 같이 초지단계(S600)에서 단장지 형태의 갈근지를 제조한 후에 펄프섬유를 원료로 하여 환망초지기에서 초지한 베이스지에 습윤상태에서 압착시켜 합지시키는 습윤합지가공단계(S650)를 통해 합지 형태의 갈근지가 제조될 수 있다.
구체적으로는, 베이스지를 초지한 환망초지기의 엔드리스 벨트 상단부에 길이가 짧은 엔드리스 벨트로 베이스지를 제조한 후 상단의 장망초지기에서 초지된 단장지 형태의 갈근지를 압착시켜 합지 형태의 갈근지를 제조한다.
도 4는 본 발명에 의해 제조된 합지 형태의 갈근지를 찍은 사진이다.
본 발명에 의한 합지 형태의 갈근지의 경우 부분적으로 검게 나타난 부분이 칡섬유의 흔적이며 이를 통해 고급스럽고 자연스러운 합지 형태의 갈근지가 제조되었다.
Claims (10)
- 칡을 채취한 후 분쇄하고 칡즙을 제거한 후에 알칼리성 화학물질을 이용하여 정련한 후에 수세한 후 건조시켜 칡섬유를 제조하는 칡섬유제조단계;
알칼리성 화학물질을 투입하여 칡섬유에 잔존되어 있는 칡전분을 제거하고 종이를 만들기 좋도록 칡섬유를 개개의 섬유로 물에 해리시키는 해리단계;
해리단계를 거친 칡섬유를 깨끗한 물로 1회 이상 수세하여 잔존해 있는 알칼리 화학물질을 제거하는 수세단계;
수세한 칡섬유를 비터기를 이용해 피브릴화 시키는 고해단계;
고해단계를 거친 칡섬유에 해리된 펄프섬유와 닥섬유를 혼합하여 초지를 위한 지료를 조성시키는 지료조성단계
조성된 지료를 이용하여 장망초지기를 통해 종이를 뜨는 초지단계;
초지된 종이를 열풍을 이용하여 건조시키는 건조단계; 및
건조된 종이를 권취기를 이용하여 롤 형태로 연속적으로 말아서 수용하는 권취단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 갈근지의 연속식 제조방법. - 제1항에서,
상기 지료조성단계에서 조성되는 지료는 칡섬유 30~40중량%, 닥섬유 50~60중량% 및 펄프섬유 10중량%가 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 갈근지의 연속식 제조방법. - 제1항에서,
상기 칡섬유제조단계는,
채취된 칡을 파쇄하는 파쇄단계;
파쇄된 칡을 압착하여 칡즙을 분리 제거하는 칡즙분리단계;
칡즙이 분리된 후 남은 칡슬러지에 알칼리성 화학물질을 투입하여 칡섬유에 잔존해 있는 칡전분을 제거하는 정련단계;
상기 정련단계를 거친 칡섬유에 남아있는 알칼리성 화학물질을 제거하기 위하여 깨끗한 물에 1회 이상 수세하는 칡섬유수세단계; 및
수세된 칡섬유를 탈수 및 건조시켜 칡섬유를 제조하는 후처리단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 갈근지의 연속식 제조방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
상기 수세단계 이후에 표백단계와 세척단계가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 갈근지의 연속식 제조방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
상기 초지단계 이후에는 해리된 펄프섬유를 원료로 하여 환망초지기를 이용하여 초지한 베이스지와 상기 초지단계에서 초지된 단장지를 압착하여 합지를 만드는 습윤합지가공단계가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 갈근지의 연속식 제조방법. - 제4항에서,
상기 초지단계 이후에는 해리된 펄프섬유를 원료로 하여 환망초지기를 이용하여 초지한 베이스지와 상기 초지단계에서 초지된 단장지를 압착하여 합지를 만드는 습윤합지가공단계가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 갈근지의 연속식 제조방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 단장지 상태의 갈근지.
- 제4항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 단장지 상태의 갈근지.
- 제5항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 합지 상태의 갈근지.
- 제6항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 합지 상태의 갈근지.
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