KR20150132683A

KR20150132683A - 방수, 방풍 및 투습이 가능한 기능성 한지의 제조방법

Info

Publication number: KR20150132683A
Application number: KR1020140058543A
Authority: KR
Inventors: 최성일; 차종순
Original assignee: 예원예술대학교 산학협력단; 최성일
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2015-11-26
Also published as: WO2015174646A1

Abstract

본 발명은 방수, 방풍 및 투습이 가능한 기능성 한지의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 채집한 닥나무의 줄기로부터 닥섬유를 제조하는 닥섬유 제조단계와; 상기 닥섬유에 닥풀과, 방수제 및 습윤지력증강제를 혼합하여 혼합물을 형성하는 혼합물 형성단계와; 상기 혼합물을 촘촘하게 엮어 만든 발을 이용하여 한지를 뜨는 초지단계; 및 상기 초지를 탈수하고 60~70℃의 온도에서 건조하여 한지를 형성하는 건조단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방수와 방풍 및 투습이 가능한 기능성 한지의 제조방법에 관한 것이다.

Description

방수, 방풍 및 투습이 가능한 기능성 한지의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF FUNCTIONAL KOREAN PAPER}

일반적으로 한지는 닥나무[楮] 또는 기타 초본류 등의 나뭇가지 껍질을 벗겨낸 인피부분을 가공하여 얻은 인피섬유를 원료로 한다. 한지는 우리나라를 대표하는 고유의 종이로서, 섬유길이가(10mm)정도로 장섬유인 인피섬유이기 때문에 조직의 결합성이 뛰어나 강하며, 질겨서 쉽게 찢어지지 않는 특징이 있다. 또한 한지는 재질이 부드러워 촉감이 뛰어나고 통풍이 잘되며, 유연성을 가지고 있으므로 한지공예처럼 섬세한 종이접기 작업도 수월하며, 먹물뿐만 아니라 색상이 있는 물감을 들이기 쉽고, 방음에 효과가 있으며, 빛을 투과하는 능력도 탁월하다.

예로부터 전통 한옥에서는 창호지 등과 같이 자연 친화력이 높은 소재를 이용하여 일상에 필요한 도구로 사용하여왔다. 한지의 특징이자 장점으로는 고유의 빛깔을 가지고 있다는 것과 섬유질의 두께와 길이 차이에 의해 회화 미술적인 표면 질감과 조명 질감을 가지고 있어 다양한 작품을 만들기에 적합하다는 것과 은은한 향을 가지고 있어 향기롭다는 것을 꼽을 수 있겠다. 한지에는 공기의 흐름을 원활하게 하는 미세한 작은 구멍들이 있는데, 기공이라 하며 필터의 역할을 하고 이 미세구멍으로 내부의 환기가 가능해지는 것이다. 실내 내부에 습기가 많으면 그것을 흡수하여 실내의 공기가 건조하게 되고, 공기가 건조하면 반대로 습기를 내뿜어 알맞은 온도와 습도를 유지하도록 자연적으로 조절하는 신축성을 가지고 있다.

한지는 통상적으로 질과 호칭에 따라 용도가 구분되며 주로 한옥의 문이나 창문에 바르는 창호지, 고서의 영인(影印)으로 사용되는 복사지, 서예 또는 사군자에 사용되는 화선지(畵宣紙), 연하장이나 청첩장 등에 사용되는 태지(苔紙) 등으로 활용되어 왔다. 한지는 일반 종이와 많은 차이점을 가지고 있는데 그 이유로는 원료와 제조방법에 독특함을 가지고 있기 때문이다. 일반 종이는 물이 침투되는 것을 방지하고자 로진 사이즈와 황산알루미늄을 첨가하고 산성조건에서 사이징 처리를 하는데, 이러한 산성조건에서 종이를 제조하게 되면 종이가 pH 4~5.5의 강한 산성을 띠게 되어 시간이 흐르고 세월이 지남에 따라 서서히 가수분해 되면서 열화되어 보존성이 약한 단점을 갖게 된다. 뿐만 아니라, 한지는 일반 종이의 제조방법과는 달리 종이의 강도 향상을 위하여 합성수지 같은 섬유간 결합촉진제를 사용하지 않고 닥나무의 인피섬유와 점제인 닥풀의 상호작용으로 건조 및 습윤 강도가 발현될 수 있도록 하는 것이다.

한편, 건축물에서 발생되는 환경호르몬이나 신축 건축물에서 발생되는 휘발성 유기화합물로부터의 접근을 최대한 멀리하고자, 천연재료를 활용한 건축물의 내장재 사용의 필요성이 대두되었고 최근에는 그 연구 및 보급이 활발히 진행되고 있다.

한지로 물품을 제조하거나 다양하게 생활용품 또는 공예품으로 적용되었을 때 오염물이 묻어 부패하거나 공기 중의 미생물들이 부착하여 번식함으로써 한지로 제조된 물품 또는 다양한 용도로 적용된 한지의 내구성이 저하되는 등의 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 국내 등록 특허 제10-0862991호에는 아파타이트의 장점인 강한 흡착력을 이용하여 빛이 존재하지 않는 환경에서도 미생물 및 오염물을 흡착하여 잡아두고 빛이 존재하는 환경에서 광촉매 작용에 의해 미생물 및 오염물을 완전히 분해할 수 있도록 하여 빛이 존재하지 않아도 항균 및 탈취성능을 갖는 “한지 및 이의 제조방법”이 기재되어 있다.

그러나 상기에서 언급된 기술은 광촉매 이산화티탄 원료 사용 및 화합물을 혼합하여 사용되기 때문에 고유의 재료에 대한 각별한 관리감독이 필요하며 가능한 한 인체에 해를 끼치지 않는 화합물을 사용하도록 주의해야하는 문제점이 있다.

한편 국내 실용신안등록 제200351525호“광촉매를 함유하는 한지벽지”에 있어서, 상기 벽지는 접착제가 도포되어 벽면에 접착면을 제공하는 한지층과 상기 한지층에 부착되는 면직물 또는 마직물로 제작된 천연섬유벽지층과 상기 천연섬유벽지층 상부에 모양이 형성되는 인쇄층으로 구성되되 상기 한지층과 상기천연 섬유벽지층은 산화텅스텐(WO 3) 100중량부에 대해서 오산화바나듐(V 2 O 5), 산화아연(ZnO) 및 이산화티탄(TiO2)을 포함하는 제1성분과 은이온(Ag+), 구리이온(Cu+), 백금이온(Pt+), 세륨이온(Se+) 및 리튬이온(Li+) 중에서 선택된 2이상의 성분을 포함하는 제2성분이 2 내지 3중량부 포함하는 용액에 침지하여 건조된 것임을 특징으로 하는 기술이 기재되어 있다.

그러나 상기에서 언급된 기술은 한지를 벽지의 용도로만 한정하여 사용될 뿐만 아니라 다층으로 구성되는 벽지의 일부분에 한지가 적용되는 단점이 있으며, 건축물의 내장재로 사용되는 경우에는 태양광 등의 빛에 직접적인 노출을 받지 않기 때문에 특정 파장의 전구를 사용한다고 하더라도 효능이 크게 저하된다. 또한 야간이나 우기 등에는 광촉매의 효능이 극히 저하될 뿐만 아니라 오염물이나 미생물에 의한 부패 및 손상이 많이 발생하는 문제점이 있었다.

이와 같이, 전통적인 한지는 지지력이 약하기 때문에 산업자재로 이용 시 가공을 하기 위해서는 고정성이 약하다는 강도의 문제점이 있으며, 통풍이 잘 되기 때문에 겨울에는 외부의 공기 유입을 차단하지 못해 방한효과가 약하고, 물기에 약하고 시간이 지날수록 비와 습기를 포함한 강한 빛과 열에 의한 변형이 발생하기 때문에 기능성제품 및 응용제품의 개발에 한계가 있어왔다.

등록특허공보 제10-0862991호 (한지 및 이의 제조방법) 등록특허공보 제10-0777762호 (원형 한지의 제조방법 및 그에 의해 제조된 원형한지)

본 발명은 닥나무를 증기로 찌거나 삶아 세척 표백하여 얻어진 닥섬유에 닥풀을 혼합하여 혼합물을 만들고, 초지 후에 수분을 제거하고 건조하는 일반적인 공정을 포함하는 한지에 있어서, 종래의 한지에 비해 닥섬유와, 방수제 및 습윤지력증강제를 첨가하고, 건조 시 60~70℃의 낮은 온도에서 건조시킴으로써, 내구성이 증진되며 인장강도가 향상되고 빗물 또는 물기가 침투하는 것을 방지하는데 효과가 있고 습기의 배출에 탁월한 기능성 한지를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 일반 인테리어용 또는 공예용으로만 사용되던 한지의 단점을 보완하여 다양한 산업자재 및 건축자재로 활용이 가능한 기능성 한지 및 이를 용이하게 제조 할 수 있도록 하는 제조방법을 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 채집한 닥나무의 줄기로부터 닥섬유를 제조하는 닥섬유 제조단계와; 상기 닥섬유에 닥풀과, 방수제 및 습윤지력증강제를 혼합하여 혼합물을 형성하는 혼합물 형성단계와; 상기 혼합물을 촘촘하게 엮어 만든 발을 이용하여 한지를 뜨는 초지단계; 및 상기 초지를 탈수하고 60~70℃의 온도에서 건조하여 한지를 형성하는 건조단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 닥풀은 닥섬유 100중량부에 대하여 3~5중량부가 혼합되고, 상기 방수제는 닥섬유 100중량부에 대하여 3~10중량부가 혼합되고, 상기 습윤지력증강제는 닥섬유 100중량부에 대하여 3~10중량부가 혼합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 건조된 한지에 천연섬유 또는 합성섬유를 접착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 닥나무를 증기로 찌거나 삶아 세척 표백하여 얻어진 닥섬유에 닥풀을 혼합하여 혼합물을 만들고, 초지 후에 수분을 제거하고 건조하는 일반적인 공정을 포함하는 한지에 있어서, 종래의 한지에 비해 방수제와 습윤지력증강제를 첨가하여 건조 시 60~70℃의 낮은 온도에서 건조됨으로써, 내구성이 증진되며 인장강도가 향상되고 빗물 또는 물기가 침투하는 것을 방지하는데 효과가 있고 습기의 배출에 탁월한 기능성 한지를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.

(1) 닥섬유 제조단계

채집한 닥나무의 줄기를 잘라 다발로 넣고 물을 부어 밀폐한 뒤 껍질이 수월하게 벗겨질 수 있도록 2~3시간 정도 찐 다음, 껍질을 벗겨내 흑피를 얻는 닥무지 과정을 거친다. 닥무지를 하여 흑피를 얻고, 다시 겉껍질을 벗겨내면 백피가 되는것이다. 닥무지 과정으로 흑피에서 다시 겉껍질을 제거하고 햇볕에 건조시켜 일광표백 후 백피로 만든다. 백피를 1~2일동안 찬물에 담가서 불리고 가성소다를 첨가한 잿물 또는 메밀대, 콩대 등을 태워서 형성된 재를 뜨거운 물에 우려내어 얻은 잿물에 100℃의 온도에서 8시간을 삶아 부드러워진 섬유질을 흐르는 물에 담가 두고 세척한 후 돌판이나 닥돌 위에 올려놓고 방망이로 1시간정도 두들기는 고해과정을 통하여 닥나무로부터 주원료인 닥섬유를 얻는다.

(2) 혼합물 형성단계

상기 닥섬유 제조단계에서 얻은 닥섬유를 닥풀뿌리(황촉규근)를 으깨어 짜낸 끈적끈적한 물인 닥풀을 넣어 잘 혼합하고 방수제 및 습윤지력증강제를 고루 풀리게 하여 혼합물을 만든다.

여기에서, 상기 닥풀은 닥섬유 100중량부에 대하여 3~5중량부를 혼합하고, 상기 방수제는 닥섬유 100중량부에 대하여 3~10중량부를 혼합하며, 상기 습윤지력증강제는 닥섬유 100중량부에 대하여 3~10중량부를 혼합한다.

닥풀은 사용량이 3~5중량부 미만이면 혼합액의 점성이 약해져 섬유끼리의 뭉침과 물 빠짐이 빨라 섬유가 고르게 분포되지 않으므로 불규칙한 지필도를 형성하고, 3~5중량부보다 많게 되면 점성이 너무 강해 물빠짐이 나빠 생산성이 떨어지며, 얇은 종이가 만들어지게 된다. 방수제는 사용량이 3~10중량부 미만이면 방수기능이 떨어지게 되며, 3~10중량부보다 많게 되면 오히려 투습성이 떨어지게 된다. 습윤지력증강제는 사용량이 3~10중량부 미만이면 산업자재로 이용시 가공을 하기 위해서 강도가 약한 문제점을 일으키게 되고, 3~10중량부보다 많게 되면 섬유의 유연성을 떨어지게 한다.

(3) 초지단계

상기 혼합물 형성단계에서 만들어진 혼합물로부터 대나무 등을 잘게 떠서 촘촘하게 엮어 만든 발을 이용하여 닥풀과, 방수제 및 습윤지력증강제가 혼합된 혼합물을 떠내어 물이 빠져 제거되도록 함으로써 한지를 뜨는 단계이다.

본 발명에 있어서 한지 뜨는 방법은 전통 한지의 제작방법인 외발뜨기와 현재 많이 이용되는 방법인 쌍발뜨기에서 적절히 선택 할 수 있다.

(4) 건조단계

상기 초지단계를 통해 얻어진 한지는 수분을 함유하고 있는 것이므로 탈수 후 건조 과정을 통해 한지를 완성하게 된다. 일반적으로 한지를 건조하는 단계에서의 온도 조건은 90~100℃에서 시행되고 있으나, 강도가 높은 기능성 한지를 제조하는 방법에서는 60~70℃의 조건에서 건조한다. 건조 온도가 60~70℃ 이하이면 건조성이 떨어지므로 생산성 저하를 가져오며, 혼합물간의 결합이 미흡하여 기능성이 떨어지게 하고, 건조 온도가 60~70℃ 이상이면 강도가 일반 한지와 다를 바 없어 기능성이 추가되었다고 볼 수 없다.

상기 건조 방법은 일광건조 또는 철판건조 등 종래의 일반한지의 건조 방법에 따라 적절히 선택 할 수 있다.

(5) 섬유 접착단계

상기 건조단계를 통해 형성된 한지에 천연섬유 또는 합성섬유를 접착하는 단계로서, 열가소성 접착제를 통하여 천연섬유 또는 합성섬유를 접착시킨다. 이때 사용되는 접착제는 아크릴 계열의 접착제를 사용하여 한지 표면의 구조나 성질을 변화시키지 않도록 한다. 여기에서, 상기 천연섬유는 면, 견, 모, 마 또는 한지사 직물인 것을 특징으로 하며, 합성섬유는 폴리계 또는 나일론인 것을 특징으로 한다.

상기 섬유 접착단계에서는 상기 한지의 일면에 천연섬유 또는 합성섬유를 접착하거나, 또는 상기 한지와 한지 사이에 천연섬유 또는 합성섬유를 투입하여 접착 할 수 있다.

상기와 같이 한지에 천연섬유 또는 합성섬유를 접착시키게 되면 인장강도가 높아져 내구성이 좋아지는 동시에 물과 습기에 약한 단점을 보완한 한지를 만들 수 있다.

<실시예>

채집한 닥나무의 줄기를 잘라 다발로 넣고 가마솥에 물을 붓고 공기가 주입되지 못하도록 뚜껑을 닫고 완전히 밀폐시킨 뒤 3시간동안 삶았다. 삶아진 닥나무를 꺼내어 겉껍질을 제거하고 흑피로 만들었다. 흑피의 겉껍질을 다시 제거하고 햇볕에서 24시간동안 건조시켜 백피로 만들어 24시간 20℃의 찬물에 담가 불렸다. 콩대 10단을 태운 재를 가지고 60℃의 물에 12시간동안 우려내어 만든 잿물에 불려 두었던 백피를 넣고 100℃에서 8시간 동안 삶았다.

삶아서 부드러워진 섬유질을 꺼내어 흐르는 물에 담가 잿물기를 씻어내 깨끗히 세척하여 물을 짜낸 후 평평한 돌판 위에 올려놓고 닥나무의 섬유 조직이 잘 풀어지도록 나무로 된 방망이로 60분 동안 골고루 두들겨 고해 후 닥섬유를 얻었다.

잘 두들겨 고해한 닥섬유는 섬유질이 물에 잘 풀어지는 상태로 되었으며, 지통에 담아 혼합물을 만드는데, 닥섬유 100중량부에 닥풀뿌리를 으깨어 짜낸 끈적끈적한 물인 닥풀을 3중량부 넣고, 방수제를 5중량부 넣은 다음, 습윤지력증강제를 7중량부 넣어 막대기로 잘 저어 고루 분산시켜주면서 혼합물을 만들었다.

잘게 떠서 촘촘하게 엮어 만든 발을 이용하여 혼합물이 있는 지통에서 한지를 뜨는데, 두 개의 손잡이가 달린 발틀을 지통에 담가 섬유 조직들이 사방으로 얽히도록 전후좌우로 흔들어 담궜다 빼내기를 15번 반복하였다.

이 후 떠낸 종이를 쌓아가다가 일정한 높이가 되면 널판자 사이에 넣고, 무거운 돌을 하룻밤 동안 올려두어 물기를 빼내고 70℃의 온도에서 건조시켜 말려 주었다.

이와 같은 과정을 통해 형성된 한지의 일면에 한지사로 직조된 한지사 원단을 열가소성 접착제를 통해 접착하여 줌으로써 강도가 향상된 기능성 한지를 제조하였다.

Claims

채집한 닥나무의 줄기로부터 닥섬유를 제조하는 닥섬유 제조단계와;
상기 닥섬유에 닥풀과, 방수제 및 습윤지력증강제를 혼합하여 혼합물을 형성하는 혼합물 형성단계와;
상기 혼합물을 촘촘하게 엮어 만든 발을 이용하여 한지를 뜨는 초지단계; 및
상기 초지를 탈수하고 60~70℃의 온도에서 건조하여 한지를 형성하는 건조단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방수와 방풍 및 투습이 가능한 기능성 한지의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 닥풀은 닥섬유 100중량부에 대하여 3~5중량부가 혼합되고, 상기 방수제는 닥섬유 100중량부에 대하여 3~10중량부가 혼합되며, 상기 습윤지력증강제는 닥섬유 100중량부에 대하여 3~10중량부가 혼합되는 것을 특징으로 하는 방수와 방풍 및 투습이 가능한 기능성 한지의 제조방법.
제1항에 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조된 한지에 천연섬유 또는 합성섬유를 접착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방수와 방풍 및 투습이 가능한 기능성 한지의 제조방법.