KR20150080076A

KR20150080076A - 장망초지 시스템을 이용한 높은 내절도를 가지는 종이의 제조 방법 및 그에 의하여 제조된 종이

Info

Publication number: KR20150080076A
Application number: KR1020130166779A
Authority: KR
Inventors: 김덕기; 정양진; 김태영; 허용대; 이송민
Original assignee: 한국조폐공사
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2015-07-09

Abstract

본 발명은 높은 내절도를 가지는 종이의 제조 방법 및 그에 의하여 제조된 종이에 관한 것으로서, 구체적으로는 장망초지 시스템으로 제조되면서도 높은 내절도를 가지는 종이의 제조 방법 및 그에 의하여 제조된 종이에 관한 것이다.
본 발명은 장망초지 시스템의 종이 제조 방법에 있어서, (a) 면 섬유를 포함하는 원료 섬유를 해리한 후 고해도 40 내지 70 °SR로 리파이닝(refining)하여 지료를 형성하는 단계; (b) 상기 지료를 희석한 후 장망초지 시스템으로 원지를 제조하는 단계; (c) 상기 원지를 폴리비닐알코올이 포함된 표면 처리액을 사용하여 탑사이즈 방식으로 표면 처리하는 단계; 및 (d) 건조 처리 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 종이 제조 방법을 개시하며, 본 발명에 의하여, 높은 생산성 및 낮은 제조 단가를 가지는 장망초지 시스템에 의하여 높은 내절도 특성을 가지는 종이를 제조하는 방법 및 그에 의하여 제조된 종이를 개시하고, 나아가 표면 처리제에 폴리우레탄 수지를 첨가함으로써 종이의 내오염도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

장망초지 시스템을 이용한 높은 내절도를 가지는 종이의 제조 방법 및 그에 의하여 제조된 종이 {Manufacturing method of Paper with high folding endurance using fourdrinier system and paper manufactured by the same method}

본 발명은 높은 내절도를 가지는 종이의 제조 방법 및 그에 의하여 제조된 종이에 관한 것으로서, 구체적으로는 장망초지 시스템으로 제조되면서도 높은 내절도를 가지는 종이의 제조 방법 및 그에 의하여 제조된 종이에 관한 것이다.

통상적으로 은행권 용지 등 보안 용지는 열악한 사용 환경에도 불구하고 높은 수명을 가져야 한다는 특징을 가지고, 이에 따라 종래 은행권 용지 등을 제조하는 경우 통상적으로 환망초지 시스템을 사용하여 왔다. 환망초지 시스템으로 종이를 제조하는 경우 내절도 2000회 이상의 높은 품질을 가지는 은행권 용지, 수표 및 유가 증권 등 보안 용지를 제조할 수 있다.

도 1에서는 상기와 같은 종래 기술에 따른 (a) 환망초지기에서의 표면 처리 방식과 (b) 장망초지기에서의 표면 처리 방식을 예시하고 있다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 환망초지 시스템에서는 면 섬유를 주원료로 하여 폴리비닐알코올 등의 표면 처리제가 용해되어 있는 특정 수조 내로 함침시키는 방식으로 용지를 생산하게 되는데 반하여, 장망초지 시스템에서는 목재 섬유를 주원료로 사용하여 전분 등과 같은 표면 처리제를 종이의 양면에 탑사이즈 방식으로 처리하여 용지를 생산하게 된다.

이에 따라, 통상적으로 은행권용 보안 용지는 면 섬유를 100% 사용하거나 아마 등 비목재 섬유를 일부 혼합하여 원지를 제조하고 이 원지를 폴리비닐알코올 등 고강도를 구현할 수 있는 표면 처리제가 용해되어 있는 특정 수조 내로 함침시켜 표면 처리제가 원지 내에 충분히 침투될 수 있도록 제조하는 환망초지 시스템을 이용하는 것이 일반적이다.

이와 관련하여 공개특허 제 10-2005-0061917호 (2005년06월23일 공개)에서는 환망초지 시스템에서의 섬유의 종류(면, 비목재, 목재 섬유의 혼합)와 리파이닝 처리 방법에 의한 고강도 용지 제조 방법 및 그 지료를 개시하고 있다.

그런데, 상기 환망초지 시스템을 사용할 경우 그 생산 속도가 40 ~ 80m/분 정도에 그치게 되어, 장망초지 시스템의 생산 속도인 200 ~ 400m/분과 비교할 때 생산성이 크게 떨어지게 되고, 이에 따라 생산 단가가 증가하게 된다는 문제점을 가진다.

반면, 장망초지 시스템을 이용하여 용지를 생산하는 경우에는 사용하는 주원료, 표면 처리제의 종류 및 처리 방식이 상기 환망초지 시스템과 달라 생산되는 용지의 품질이 크게 떨어질 수 있다. 예를 들어, 환망초지 시스템으로 생산된 용지의 내절도는 2000회 이상의 높은 품질을 가질 수 있는데 반하여, 장망초지 시스템으로 생산된 용지는 그 내절도가 약 100회 정도에 불과하게 된다.

따라서, 장망초지 시스템을 이용하여 내절도 2,000회 이상의 고품질 용지를 생산할 수 있다면, 가격 경쟁력이 우수하면서도 고품질의 용지를 생산할 수 있게 될 것이다. 그러나, 장망초지 시스템은 고속으로 생산되고, 표면 처리 시스템이 환망초지 시스템의 함침 방식과 달리 표면 처리제를 표면에 도포하는 탑사이즈 방식을 이용하므로, 폴리비닐알코올 등과 같은 표면 처리제가 대부분 원지의 표면에 머무르게 된다는 문제점을 가진다. 따라서, 은행권 수준의 높은 내절도 등 고품질의 용지를 생산하기 위해서는 폴리비닐알코올 등과 같은 표면 처리제가 충분히 용지 내로 침투되도록 하여야 한다. 그러나, 종래 장망초지 시스템에서 사용하는 탑사이즈 방식은 공정의 특성상 표면 처리제를 용지 내로 충분히 침투시키는데 불리한 조건을 가지고 있어 은행권 용지 등 보안 용지에서 요구되는 고강도 품질을 구현하는데 한계를 가진다.

따라서, 은행권 용지 기타 보안 용지 등 높은 내절도를 가지는 용지를 장망초지 시스템에 의하여 생산할 경우 높은 생산성과 함께 제조 단가를 크게 절감할 수 있어 이에 대한 요구가 지속되고 있으나, 이에 대한 적절한 해결책이 아직 제시되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 높은 내절도 특성을 가지는 용지를 높은 생산성 및 낮은 제조 단가를 가지는 장망초지 시스템에 의하여 제조하는 방법 및 그에 의하여 제조된 용지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 측면에 따른 종이 제조 방법은 장망초지 시스템의 종이 제조 방법에 있어서, (a) 면 섬유를 포함하는 원료 섬유를 해리한 후 고해도 40 내지 70 °SR로 리파이닝(refining)하여 지료를 형성하는 단계; (b) 상기 지료를 희석한 후 장망초지 시스템으로 원지를 제조하는 단계; (c) 상기 원지를 폴리비닐알코올이 포함된 표면 처리액을 사용하여 탑사이즈 방식으로 표면 처리하는 단계; 및 (d) 건조 처리 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 (a) 단계에서, 상기 원료 섬유는, 면 섬유만으로 구성되거나, 80 wt% 이상의 면 섬유를 포함하거나, 목재 섬유 및 40 내지 60 wt%의 면 섬유를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 (c) 단계에서, 상기 표면 처리액에는, 폴리비닐알코올이 5 ~ 12 wt%의 비율로 포함될 수 있다.

또한, 상기 표면 처리액에는 폴리아미노아미드에피클로로하이드린(PAE)계 수지, 요소, 3가 알코올계 화합물 중 하나 이상이 첨가될 수 있다.

또한, 상기 표면 처리액에는 폴리우레탄계 수지가 더 첨가될 수 있다..

또한, 상기 (c) 단계에 이어서, (c1) 3 ~ 6 wt%의 붕사액을 사용하여 경화 공정을 거치는 단계가 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 (d) 단계에서, 50 내지 120 °C의 온도에서 건조할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 표면 처리액은, 장망초지 시스템용 표면 처리액으로서, 폴리비닐알코올 및 폴리아미노아미드에피클로로하이드린(PAE)계 수지, 요소, 3가 알코올계 화합물이 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 표면 처리액에는 폴리우레탄계 수지가 첨가될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 종이는 상기한 표면 처리액이, 고해도 40 내지 70 °SR로 리파이닝(refining)된 면 섬유를 포함하여 구성되는 원지의 내외부에 침착된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 원지는, 면 섬유만으로 구성되거나, 80 wt% 이상의 면 섬유를 포함하거나, 목재 섬유 및 40 내지 60 wt%의 면 섬유를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 장망초지 시스템을 사용하되, 면 섬유를 주원료로 사용하고, 폴리비닐알코올 등을 포함하며 용지 내부로 효과적으로 침투할 수 있는 표면 처리제를 이용하여 종이를 제조함으로써, 높은 생산성 및 낮은 제조 단가를 가지는 장망초지 시스템에 의하여 높은 내절도 특성을 가지는 종이를 제조하는 방법 및 그에 의하여 제조된 종이를 개시하고, 나아가 표면 처리제에 폴리우레탄 수지를 첨가함으로써 종이의 내오염도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 (a) 환망초지기에서의 표면 처리 방식과 (b) 장망초지기에서의 표면 처리 방식의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장망초지 시스템을 이용한 고 내절도 용지의 제조 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 면 섬유 및 목재 섬유의 비율에 따른 원지의 내절도 비교 그래프이다.
도 4는 종래 기술에 따른 장망초지 시스템, 환망초지 시스템을 이용하여 제조된 용지의 내절도 비교 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리제의 구성에 따른 용지의 내절도 비교 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 장망초지 시스템을 이용하여 제조된 용지의 내절도 및 내오염도 비교 그래프이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명은, 종래 기술에 따라 환망초지 시스템을 사용할 경우 그 생산 속도가 40 ~ 80m/분 정도에 그치게 되어, 장망초지 시스템의 생산 속도인 200 ~ 400m/분과 비교할 때 생산성이 크게 떨어지게 되고, 이에 따라 생산 단가가 증가하게 된다는 문제점을 가지게 되고, 반면 장망초지 시스템을 사용할 경우에는 사용하는 주원료, 표면 처리제의 종류 및 처리 방식이 상기 환망초지 시스템과 달라 생산되는 용지의 품질이 현격하게 떨어질 수 있다는 문제점을 가진다.

따라서 본 발명에서는 이러한 문제점에 착안하여, 장망초지 시스템을 사용하되, 면 섬유를 주원료로 사용하고, 폴리비닐알코올 등을 포함하며 용지 내부로 효과적으로 침투할 수 있는 표면 처리제를 이용하여 종이를 제조함으로써, 높은 생산성 및 낮은 제조 단가를 가지는 장망초지 시스템에 의하여 높은 내절도 특성을 가지는 종이를 제조하는 방법 및 그에 의하여 제조된 종이를 개시하고, 나아가 표면 처리제에 폴리우레탄 수지를 첨가함으로써 종이의 내오염도를 향상시킬 수 있는 장망초지 시스템을 이용한 높은 내절도를 가지는 종이의 제조 방법 및 그에 의하여 제조된 종이를 개시하는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 장망초지 시스템을 이용한 높은 내절도를 가지는 종이의 제조 방법은 고속의 장망초지 시스템에서의 기술적 과제를 해결하기 위하여 충분한 강도 및 비체적을 가지는 원지를 제조하는 섬유 제조 기술과 고속의 장망초지 시스템에서 표면 처리액이 충분히 도포되고 최대한 원지 내부로 침투될 수 있도록 하여 높은 내절도의 특성을 가지도록 하는 표면 처리액 및 그 조성 기술을 필요로 하게 된다.

이에 따라, 종래 환망초지 시스템을 이용한 은행권용지 등 보안용지 수준의 품질을 확보하기 위해서는, 먼저 원지 강도를 충분히 확보하기 위하여 종래 장망초지 시스템에서 사용되었던 목재 섬유를 대신하여 섬유 강도가 우수한 면 섬유를 사용하는 것이 적절하고, 또한 장망초지 시스템에서 사용되는 탑사이즈 방식을 적용하더라도 표면 처리액이 원지 내로 용이하게 침투할 수 있도록 충분한 비체적을 가질 수 있는 원지가 제조되어야 한다.

이와 함께, 사용되는 표면 처리액의 특성도 중요한데, 우선 함침 방식이 아닌 탑사이즈 방식에서도 표면 처리액이 용이하게 원지 내부로 침투할 수 있도록 유동 특성이 우수해야 한다. 또한, 표면 처리액에 의한 고 내절도 등 특성 개선을 최대화하기 위해서는 고농도의 표면 처리액을 사용하는 것이 유리하나, 이러한 경우 표면 처리액이 원지 내부로 침투하지 못하고 표면에 응집하면서 표면 처리액에 의한 용지의 특성 개선도가 떨어질 수 있으므로, 표면 처리액의 농도와 유동 특성 등을 종합적으로 고려하여 최적화된 조성을 찾는 것이 바람직하다.

도 2에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 장망초지 시스템을 이용한 높은 내절도를 가지는 종이의 제조 방법의 흐름도를 도시하고 있다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 장망초지 시스템을 이용한 높은 내절도를 가지는 종이의 제조 방법은 고내절도 및 높은 비체적의 원지를 제조하는 단계(S210), 최적 조성 및 농도의 표면 처리액을 이용하여 표면 처리를 하는 단계(S220) 및 건조 단계(S230)를 포함하여 구성될 수 있다.

아래에서는 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 장망초지 시스템을 이용한 고 내절도 용지의 제조 방법을 각 단계별로 나누어 자세하게 살핀다. 먼저 고내절도 및 높은 비체적의 원지를 제조하는 단계(S210)에 대하여 검토한다.

앞서 살핀 바와 같이, 종래 장망초지 시스템에서의 기술적 과제를 해결하기 위해서는 충분한 강도와 함께 높은 비체적을 가지는 원지를 제조하는 섬유 제조 기술이 필요하게 된다. 이러한 섬유를 제조하기 위하여 먼저 종래 장망초지 시스템에서 많이 사용하였던 목재 섬유 대신 면섬유를 단독으로 사용하거나 또는 면 섬유를 주 원료로 하되 목재 섬유 등 타 섬유와 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 면 섬유 사이의 결합이 충분하게 일어날 수 있도록 피브릴화를 유도하는 리파이닝(refining)하고 높은 비체적을 가지는 원지를 제조하는 기술이 필요하다.

이를 위하여, 본 발명에서는 면 섬유를 단독으로 사용하거나, 면섬유와 목재 섬유 등 타 섬유와 혼합하여 원지를 제조하게 된다. 면 섬유와 목재 섬유는 원재료를 1 wt% 이하로 충분하게 해리하여 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 면 섬유와 목재 섬유를 혼합하여 사용하는 경우에는 단가와 품질 등을 고려하여 면 섬유의 비율이 40 ~ 60wt% 정도로 하는 것이 가능하다. 나아가, 고 내절도 등의 특성을 고려할 때에는 면 섬유만을 사용하거나, 면 섬유의 비율을 80wt% 이상 사용하는 것이 바람직하다.

이어서, 면 섬유와 목재 섬유를 고해도 40 ~ 70 °SR로 리파이닝(refining)하여 지료를 형성하고, 상기 지료를 최종 지료 농도 0.1 ~ 0.5%로 희석한 후 장망초지기로 습지층을 형성하는 초지 방식에 의하여 원지를 제조할 수 있게 된다. 물론, 필요에 따라서는 수초지에서 원지를 제조하는 것도 가능하다. 상기와 같은 과정을 거치면서, 피브릴화를 통하여 면 섬유 사이의 결합이 충분하게 이루어지고, 또한 높은 비체적을 가지는 원지를 제조할 수 있게 된다.

다음으로, 최적 조성 및 농도의 표면 처리액을 이용하여 표면 처리를 하는 단계(S220)에 대하여 살핀다. 고강도 용지를 생산하기 위한 표면 처리 조성 기술은 일반적으로 사용하는 전분을 대신하여 폴리비닐알코올을 단독으로 사용하거나 또는 다른 첨가제와 혼합하여 사용하는 것이 바람직하고, 높은 농도의 표면 처리액이 충분히 도포되어 원지 내부로 용이하게 침투되도록 하기 위한 조성 비율 및 탑사이즈 방식에 적용하기 위한 최적화가 필요하게 된다.

이를 위하여, 5 ~ 12 wt%로 용해된 폴리비닐알코올과 기타 첨가제 등이 포함된 표면 처리액을 50 ~ 75 °C의 온도를 유지하면서 앞서 제조된 원지에 로드 또는 사이즈 프레스를 이용하여 탑 사이즈 공정을 거친 다음, 압착 프레스에 통과시켜 과다한 표면 처리액을 제거하게 된다. 이때, 상기 표면 처리액에는 폴리아미노아미드에피클로로하이드린(PAE)계 수지, 요소, 3가 알코올계 화합물이 첨가될 수 있다. 이러한 조성의 표면 첨가액을 사용함으로써, 적절한 유동 특성을 가지며 탑사이즈 방식에 적합하여 제조되는 용지의 고 내절도 등 특성을 개선할 수 있게 된다.

나아가, 상기 표면 처리액에는 폴리우레탄계 수지가 더 첨가될 수 있으며, 이를 통하여 우수한 내절도 특성을 가지는 것과 동시에 내오염도 특성이 개선된 용지를 제조할 수 있게 된다.

또한, 추가 공정으로서 3 ~ 6 wt%의 붕사액에 3 ~ 7초간 함침함으로써 폴리비닐알코올을 경화시키는 공정을 추가할 수도 있다. 이때, 연속 공정인 장망초지 또는 기계초지의 경우 폴리비닐알코올이 포함된 표면 처리액만 단독 처리하고 이후 단속 공정(batch process)으로 붕사액을 재처리할 수도 있다.

마지막으로 건조 단계(S230)에 대하여 살핀다. 본 건조 공정에서는 상기한 일련의 과정을 거쳐 제조되어 표면 처리된 원지를 50 내지 120 °C의 온도에서 건조함으로서 최종적으로 높은 내절도를 가지는 종이를 완성하게 된다.

이때, 보다 구체적으로는 표면 온도가 100 °C가 되도록 건조기를 이용하여 응력 건조하는 것이 바람직하다.

아래에서는 본 발명의 다양한 실시예를 구체적으로 살펴보고 그에 따라 제조된 용지들의 특성을 비교하여 검토한다.

(실시예 1)

면 섬유 100 wt%를 사용하고 55 ± 3 °SR로 고해 처리 하였다. 최종 지료 농도 0.5%로 희석한 후, 실험실용 원형 수초지를 이용하여 원지를 제조하였다.

아울러, 6 wt%로 용해된 폴리비닐알코올이 포함된 표면 처리액을 제조하였다. 60 ~ 70 °C의 온도에서 상기 표면 처리액을 앞서 제조된 원지에 사이즈 프레스를 이용하여 표면 처리하고, 이후 압착 롤프레스 3.5 kgf/cm²의 조건에서 압착하여 과량을 제거하였다.

표면 처리 과정이 끝난 습지는 100 °C의 온도에서 2분간 건조하여 평량 90 ± 5 g/m²의 용지를 제조하였다.

(실시예 2)

실시예 1과 동일한 조건으로 제조하되, 표면 처리를 거친 습지를 5 wt% 농도의 붕사액에 5초간 함침한 후 압착 롤프레스 3.5 kgf/cm²의 조건에서 과량의 붕사액을 제거하는 공정을 추가하였다.

(실시예 3)

실시예 1과 동일한 조건으로 제조하되, 80 wt%의 면 섬유와 20 wt%의 목재 섬유를 혼합하여 사용하였다.

(실시예 4)

실시예 1과 동일한 조건으로 제조하되, 상기 표면 처리액으로서 6 wt%의 폴리비닐알코올과 함께 0.4 wt%의 폴리아미노아미드에피클로로하이드린(PAE)계 수지, 2.5 wt%의 요소, 2 wt%의 3가 알코올계 화합물이 첨가된 표면 처리액을 사용하였다.

(실시예 5)

실시예 1과 동일한 조건으로 제조하되, 상기 표면 처리액으로서 10 wt%의 폴리비닐알코올과 함께 0.7 wt%의 폴리아미노아미드에피클로로하이드린(PAE)계 수지, 4.2 wt%의 요소, 4 wt%의 3가 알코올계 화합물이 첨가된 표면 처리액을 사용하였다.

(실시예 6)

실시예 1과 동일한 조건으로 제조하되, 상기 표면 처리액으로서 10 wt%의 폴리비닐알코올과 함께 0.4 wt%의 폴리아미노아미드에피클로로하이드린(PAE)계 수지, 2.5 wt%의 요소, 2 wt%의 3가 알코올계 화합물 및 10 wt%의 폴리우레탄계 수지가 첨가된 표면 처리액을 사용하였다.

(비교예 1)

실시예 1과 동일한 조건으로 제조하되, 100 wt%의 목재 섬유를 사용하여 용지를 제조하였다.

(비교예 2)

비교예 1과 동일한 조건으로 제조하되, 상기 표면 처리액으로서 14 wt%의 전분과 함께 1 wt%의 표면사이즈제, 0.2 wt%의 전분 경화제가 첨가된 표면 처리액을 사용하여 40 ~ 50 °C의 온도에서 표면 처리하였다.

(비교예 3)

비교예 1과 동일한 조건으로 제조하되, 상기 표면 처리액으로서 4 wt%의 폴리비닐알코올과 함께 1 wt%의 구아검이 첨가된 표면 처리액을 사용하여 표면 처리하였다

(비교예 4)

실시예 1과 동일한 조건으로 제조하되, 6 wt%의 폴리비닐알코올 표면 처리액을 사용하여 50 ± 3 °C의 온도에서 30초간 함침 공정을 이용하여 표면 처리를 하고, 이어서 표면 처리를 거친 습지를 5 wt% 농도의 붕사액에 5초간 함침한 후 압착 롤프레스 3.5 kgf/cm²의 조건에서 과량의 붕사액을 제거하는 공정을 추가하여 용지를 제조하였다.

(실험예 1)

본 발명에 따라 면 섬유 100 wt%로 제조된 원지(실시예 1), 면 섬유 80wt%와 목재 섬유 20 wt%를 50 wt%: 50 wt%로 혼합하여 제조된 원지(실시예 3) 및 종래 기술에 따라 장망초지 시스템에서 일반적으로 사용되었던 목재 섬유 100 wt%로 제조된 원지(비교예 1)의 각 내절도 및 벌크 특성을 비교하였다.

도 3(a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 비교예 1, 실시예 1, 실시예 3의 내절도는 각각 84회, 983회, 655회로 측정되었고, 도 3(b)에서 볼 수 있는 바와 같이 벌크 특성(cm³/g)은 각각 1.4, 1.9, 1.7로 측정되었다.

여기서 볼 수 있는 바와 같이, 일반적으로 종래 장망초지 시스템에서 생산되는 용지보다 본 발명에 따라 원료 섬유를 변경하여 제조된 용지의 강도가 향상되었음을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명에서 제시한 표면 처리액이 용지 내부로 용이하게 침투할 수 있는지를 확인하기 위해 각 원지의 벌크 특성을 측정한 결과, 본 발명에 따라 면 섬유를 사용한 원지가 종래 장망초지 시스템에서 사용되는 용지보다 벌크 특성이 높아졌으며, 이에 따라 표면 처리액이 보다 쉽게 용지 내부로 침투할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.

(실험예 2)

본 발명에서 제시한 표면 처리액 조성에 의한 장망초지 시스템을 통하여 제조된 용지의 내절도 향상 정도를 확인하기 위해 종래 장망초지 시스템에 적용되는 전분을 포함하는 표면 처리액을 사용하여 표면 처리한 경우(비교예2), 4 wt%의 폴리비닐알코올을 포함하는 표면 처리액을 탑사이즈 방식으로 표면 처리한 경우(비교예 3) 및 환망초지 시스템에서 6 wt%의 폴리비닐알코올을 사용하여 함침 방심으로 표면 처리하는 전통적인 은행권 제조 방식으로 제조된 경우(비교예 4)의 내절도 특성을 비교하였다.

도 4에서 볼 수 있는 바와 같이 비교예 2, 비교예 3, 비교예 4의 내절도는 각각 154회, 668회, 1819회로 측정되었다. 환망초지 시스템으로 제조된 용지의 내절도와 비교할 때, 전분을 적용한 종래 장망초지 시스템으로 제조된 용지의 내절도는 매우 낮다는 것을 확인할 수 있으며, 동일하게 6 wt% 폴리비닐알코올의 표면 처리액을 사용하여 탑사이즈 방식으로 표면 처리하는 장망초지 시스템으로 제조하더라도 환망초지 시스템의 경우보다 상당히 낮은 내절도를 보인다는 것을 알 수 있다. 이는 표면 처리액의 유동 특성이 떨어지기 때문에 원지 내부로 충분히 침투되지 못하고 대부분의 표면 처리액이 원지 표면에 존재하게 되기 때문인 것으로 판단된다.

이어서, 본 발명에서 제시한 표면 처리액 조성이 탑사이즈 방식으로 장망초지 시스템을 통하여 제조된 용지의 내절도 특성을 측정하였다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 실시예 1, 실시예2, 실시예 4, 실시예 5의 내절도는 각각 1367회, 2580회, 3539회, 2238회로 측정되었다. 여기서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르는 조성의 표면 처리액을 사용하여 탑사이즈 방식으로 장망초지 시스템을 통하여 제조된 용지는 모두 종래 함침 방식으로 표면 처리되어 환망초지 시스템을 통하여 제조된 용지와 대등하거나 더 우수한 내절도 특성을 가진다는 것을 확인할 수 있다.

(실험예 3)

본 발명에 따라 폴리우레탄계 수지를 포함하는 표면 처리액을 사용하고 장망초지 시스템을 통하여 제조된 용지의 내절도 및 내오염도 특성을 측정하였다. 도 6(a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 비교예 3, 실시예 5, 실시예 6의 내절도는 각각 668, 2238, 2366회로 측정되었고, 도 6(b)에서 볼 수 있는 바와 같이 내오염도는 각각 0, 10, 35로 측정되었다. 이때, 상기 내오염도는 장망초지 시스템을 통하여 제조된 일반 용지에 대비한 백색도 감소율로 평가하였다.

도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 폴리우레탄계 수지를 포함하는 표면 처리액을 사용하여 탑사이즈 방식으로 장망초지 시스템을 통하여 용지를 제조함으로써, 전분을 포함하는 표면 처리액을 사용하는 경우와 비교할 때 내절도와 내오염도가 크게 향상된 측정치를 보인다는 것을 확인할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

장망초지 시스템의 종이 제조 방법에 있어서,
(a) 면 섬유를 포함하는 원료 섬유를 해리한 후 고해도 40 내지 70 °SR로 리파이닝(refining)하여 지료를 형성하는 단계;
(b) 상기 지료를 희석한 후 장망초지 시스템으로 원지를 제조하는 단계;
(c) 상기 원지를 폴리비닐알코올이 포함된 표면 처리액을 사용하여 탑사이즈 방식으로 표면 처리하는 단계; 및
(d) 건조 처리 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 종이 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 원료 섬유는,
면 섬유만으로 구성되거나,
80 wt% 이상의 면 섬유를 포함하거나,
목재 섬유 및 40 내지 60 wt%의 면 섬유를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 종이 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서,
상기 표면 처리액에는,
폴리비닐알코올이 5 ~ 12 wt%의 비율로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 종이 제조 방법.
제3항에 있어서,
상기 표면 처리액에는 폴리아미노아미드에피클로로하이드린(PAE)계 수지, 요소, 3가 알코올계 화합물 중 하나 이상이 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 종이 제조 방법.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 표면 처리액에는 폴리우레탄계 수지가 더 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 종이 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에 이어서,
(c1) 3 ~ 6 wt%의 붕사액을 사용하여 경화 공정을 거치는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 종이 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (d) 단계에서,
50 내지 120 °C의 온도에서 건조하는 것을 특징으로 하는 종이 제조 방법.
장망초지 시스템용 표면 처리액으로서,
폴리비닐알코올 및 폴리아미노아미드에피클로로하이드린(PAE)계 수지, 요소, 3가 알코올계 화합물이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리액.
제8항에 있어서,
상기 표면 처리액에는 폴리우레탄계 수지가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리액.
제8항 또는 제9항에 기재된 표면 처리액이,
고해도 40 내지 70 °SR로 리파이닝(refining)된 면 섬유를 포함하여 구성되는 원지의 내외부에 침착된 것을 특징으로 하는 종이.
제10항에 있어서,
상기 원지는,
면 섬유만으로 구성되거나,
80 wt% 이상의 면 섬유를 포함하거나,
목재 섬유 및 40 내지 60 wt%의 면 섬유를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 종이.