KR20160083201A - 습윤강도가 향상된 보안용지 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 습윤강도가 향상된 보안용지 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수초지를 수용성 폴리이소시아네이트가 포함된 용액에 함침시켜 제조함으로써, 습부상태에서 다른 첨가제와 반응하거나 시간이 경과되어 그 기능을 상실한 채 지속적으로 순환되면서 내부에 남아있어 새롭게 투입되는 첨가제의 효능을 떨어뜨리거나 수초지기를 오염 발생할 수 있는 등의 문제점을 해결하고, 습윤강도가 우수한 보안용지를 제공하고자 한다.

Description

습윤강도가 향상된 보안용지 및 이의 제조방법{WET STRENGTH WITH IMPROVED SECURITY PAPER AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 습윤강도가 향상된 보안용지 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수초지를 수용성 폴리이소시아네이트가 포함된 용액에 함침시켜 제조함으로써, 습윤강도가 향상된 보안용지 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 수표, 지폐, 상품권, 은행권 등 유가증권이나, 여권, 증명서, 인증서 등 보안제품 등의 제조용으로 사용되는 보안용지는 습도가 높은 환경이나 세탁 등에 의해 젖었을 때 그 형태를 유지해야 본래의 기능을 할 수 있기 때문에 높은 습윤강도를 필요로 한다.
종이의 습윤강도는 섬유 간의 결합을 보호하거나, 물에 의해서 끊어지지 않는 결합을 섬유 사이에 형성시키는 작용을 하는 습강제 및 여러 첨가물에 의하여 향상시킬 수 있는데, 일반적으로 널리 사용되고 있는 첨가물로는 요소-포름알데히드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지가 가격이 저렴할 뿐만 아니라 성능이 우수하여 많이 사용되고 있지만, 산성조건에서만 사용이 가능하다는 단점이 있다.
또한, 종이의 습윤강도를 증가시키기 위하여 첨가되는 폴리아미드아민에피클로로히드린, 멜라민수지 및 요소수지 등의 습윤강도 증강제는 분자량이 비교적 큰 양이온성 고분자 물질로서 이들이 지료에 첨가되면 음전하를 갖는 충전제 및 섬유와 결합하여 뭉침 현상이 발생되어 종이의 지합(formation, 종이의 균일성)이 저하될 수 있으며, 적정량을 사용하지 못할 경우에는 지료의 보류 및 종이의 불투명도 등이 떨어지는 원인이 될 뿐만 아니라 원하는 습윤강도의 종이를 제조할 수 없게 되고 탈수저하, 모포오염 등 공정상에서 많은 문제점이 발생된다.
최근에는 대부분의 초지가 중성 또는 알칼리 조건에서 제조되기 때문에 PAE(polyamide-epichlorhydrin)레진이 주로 사용된다. PAE레진은 습윤강도 향상기작인 섬유의 팽윤 억제와 물에 의해서 끊어지지 않는 결합을 섬유 사이에 형성시켜주는 효과가 있어 습윤강도 향상 효과가 매우 뛰어나고, 영구적인 습윤강도 향상 효과가 있다는 장점이 있다. 또한, 종이수건과 같이 일시적인 습윤강도가 필요한 지종에는 글리옥실화 폴리아크릴아미드(glyoxyloyl-polyacrylamide)레진, 폴리에틸렌 이민(Polyethyleneimine) 및 디알데히드 전분이 많이 사용되고 있다.
등록 특허 제0449000호(2004.09.16)에는 양이온성 무기고분자 또는 고전하 밀도의 양이온성 응결제를 먼저 첨가하고 반응시켜 지료를 전기적으로 중화시킨 다음, 여기에 습윤지력 증강제를 첨가하여, 과도한 지료 뭉침을 방지하고 종이의 강도, 지합 및 보류 등의 총체적 제지 물성 및 특성이 동시에 향상된 습강지의 제조방법이 제시되어 있으며,
공개 특허 제2007-0032324호(2007.03.21)에는 흡수성 종이 시트에 습윤강도를 부여하기 위하여 카르복실-작용성 중합체와 같은 아제티디늄-반응성 중합체, 아제티디늄-작용성 중합체, 및 임의적으로 제품 내에서의 시트들끼리의 부착(블로킹)을 감소시키는데 유용한 성분을 포함하는 조성물이 제시되어 있다.
하지만, 종이 습윤강도를 향상시키기 위하여 습부상태에서 고분자를 첨가하면 지료가 서로 응집하여 응집체(플록)를 형성하게 되고, 이렇게 형성된 응집체는 종이의 지합을 떨어뜨리는 원인이 되고, 종이의 지합이 좋지 못할 경우에는 종이의 균일성이 떨어지는 결과를 초래하여 국부적인 종이 결함이 발생할 수 있는 문제점이 여전히 존재한다.
등록 특허 제0449000호(2004.09.16) 공개 특허 제2007-0032324호(2007.03.21)
앞서 종래 기술에서 살펴본 바와 같이, 보안용지를 제조하기 위해서는 습강제 이외에도 보류제, 건조지력증강제, 사이즈제 등 다양한 성질의 고분자 첨가제들이 사용된다. 하지만 과량으로 투입된 첨가제는 섬유 이외에도 다른 첨가제와 반응하거나 시간이 경과되어 그 기능을 상실한 채 지속적으로 순환되면서 내부에 남아있어 새롭게 투입되는 첨가제의 효능을 떨어뜨리거나 수초지기를 오염시키는 원인이 된다.
따라서, 본 발명은 수용성 폴리이소시아네이트가 포함된 용액에 수초지를 함침시켜 보안용지를 제조함으로써, 습부상태에서 다른 첨가제와 반응하거나 시간이 경과되어 그 기능을 상실한 채 지속적으로 순환되어 내부에 존재하면서, 새롭게 투입되는 첨가제의 효능을 떨어뜨리거나 수초지기를 오염 발생할 수 있는 등의 문제점을 해결하고, 습윤강도가 우수한 보안용지를 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 형태는, 면펄프, 침엽수표백펄프 및 활엽수표백펄프로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 펄프를 고해시키는 고해단계, 상기 고해단계에서 고해된 펄프를 물에 용해시켜 지료를 제조하는 지료제조단계, 상기 지료를 수초지기에 넣어 수초지를 제조하는 초지단계, 상기 제조된 수초지를 수용성 폴리이소시아네이트를 포함하는 용액에 함침시키는 함침단계, 상기 함침단계에서 함침된 수초지를 프레스를 사용하여 압착탈수시키는 압착탈수단계 및 상기 압착탈수단계에서 압착탈수된 수초지를 건조시키는 건조단계를 포함한다.
상기 고해단계는, 펄프를 40 ~ 60 고해도(˚SR)로 고해시키고, 상기 지료제조단계는, 고해된 섬유를 0.1 ~ 0.5 wt% 농도로 물에 용해시킨 후, PAE(polyamide-epichlorhydrin)레진을 더 포함하여 지료를 제조한다.
상기 PAE레진은 고해된 펄프 총중량에 대하여 0.5 ~ 1 wt%로 포함된다.
상기 함침단계는, 제조된 수초지를 수용성 폴리이소시아네이트를 포함하는 용액에 10 ~ 30 ℃ 온도에서 수용성 폴리이소시아네이트 고형분이 0.5 ~ 5 wt% 포함된 용액에 함침시킨다.
상기 수용성 폴리이소시아네이트 고형분은, 폴리이소시아네이트 전체분자량을 기준으로 NCO(-N=C=O, isocyanate기)가 10 ~ 30 wt% 포함되고, 상기 수용성 폴리이소시아네이트 고형분은, 폴리이소시아네이트 전체중량을 기준으로 헥사메틸렌디이소시아네이트(Hexamethylene diisocynate, HMDI)단량체가 0.1 ~ 10 wt% 포함된다.
상기 건조단계는, 압착탈수된 수초지를 70 ~ 120 ℃에서 구속건조시킨다.
본 발명의 다른 실시 형태는 상기 언급된 제조방법으로 제조된 습윤강도가 향상된 보안용지이다.
본 발명의 또 다른 실시 형태는 상기 언급된 제조방법으로 제조된 습윤강도가 건조인장강도에 비하여 50 %이상 증가된 보안용지이다.
본 발명은 수용성 폴리이소시아네이트가 포함된 용액에 수초지를 함침시켜 보안용지를 제조함으로써, 습부상태에서 다른 첨가제와 반응하거나 시간이 경과되어 그 기능을 상실한 채 지속적으로 순환되면서 내부에 남아있어 새롭게 투입되는 첨가제의 효능을 떨어뜨리거나 수초지기를 오염 발생할 수 있는 등의 문제점을 해결하는 효과가 있다.
또한, 수용성 폴리이소시아네이트와 지료의 하이드록시기가 결합하여 소수성인 우레탄결합을 함으로써, 물에 의해서 끊어지지 않는 결합을 섬유 사이에 형성시켜 습부에 적용했을 때보다 오히려 습윤강도가 더 우수하다는 장점이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다
이하에서는 본 발명의 습윤강도가 향상된 보안용지 제조방법에 관하여 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 일 실시 예는 면펄프, 침엽수표백펄프 및 활엽수표백펄프로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 펄프를 고해시키는 고해단계, 상기 고해단계에서 고해된 펄프를 물에 용해시켜 지료를 제조하는 지료제조단계, 상기 지료를 수초지기에 넣어 수초지를 제조하는 초지단계, 상기 제조된 수초지를 수용성 폴리이소시아네이트를 포함하는 용액에 함침시키는 함침단계, 상기 함침단계에서 함침된 수초지를 프레스를 사용하여 압착탈수시키는 압착탈수단계 및 상기 압착탈수단계에서 압착탈수된 수초지를 건조시키는 건조단계를 포함한다.
고해단계는 면펄프, 침엽수표백펄프 및 활엽수표백펄프로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 펄프를 물에 용해시킨 후 고해시킨다. 상기 면펄프, 침엽수표백펄프 및 활엽수표백펄프는 단독으로 각각 사용하거나, 1:1의 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
고해(叩解, beating)는 펄프의 섬유를 잘게 쪼개고 자르는 과정으로, 펄프는 그대로 종이를 만들기에는 적합하지 않으므로, 물에 풀어 필요로 하는 지료을 초지할 수 있도록 만드는 작업을 수행한다. 고해에 사용하는 기계를 고해기(beater)라고 한다.
고해기는 일반적으로 탱크 안에 많은 이(爾)가 있는 금속 또는 돌로 된 회전롤러를 장착하여 회전시키면서, 물과 혼합되어 있는 긴 펄프를 절단하거나, 가로로 길게 째거나, 눌러서 으깨는 방법을 통하여 섬유 내부의 수소결합을 끊어 섬유의 내부 구조가 풀어지도록 피브릴화(fibrillation)한다. 즉, 고해기는 일반적으로 탱크 안에 많은 이(爾)가 있는 금속 또는 돌로 된 회전롤러를 장착하여 회전시키면서 물속에 들어있는 펄프 섬유를 고해시키는 것으로, 롤러의 이(爾)와 탱크에 있는 다른 롤러의 이(爾)들이 서로 맞물려 돌아가는 사이를 펄프 섬유가 통과되면서 고해되는 것이다.
고해기에 물과 펄프를 넣고 고해기를 작동시켜 펄프를 고해시킨다. 바람직하게는 물 100 중량부에 대하여 펄프 60 ~ 80 중량부의 비율로 혼합될 수 있다. 고해기 안에서 펄프는 짧게 절단되고 으깨지는데, 이와 같이 고해된 펄프는 물에 골고루 분산되어 슬러시 형태의 펄프혼합물로 상태가 된다.
고해단계에서 섬유는 45 ~ 60 고해도(˚SR)로 고해시키는 것이 바람직하다. 상기 고해도는 펄프섬유의 가공처리 과정 중 그 처리정도를 측정하는 단위로서, 일반적으로 천연상태의 펄프섬유는 5 ∼ 10 ˚SR으로 측정되나 펄프 섬유의 길이, 폭 및 두께 등을 고해기로 처리하는 중에 값이 상승하게 되며, 고해도가 45 ˚SR 미만이면 수소결합력이 떨어져서 결합력이 약하여 섬유와 섬유의 사이의 결합이 잘 일어나지 못하고, 고해도가 60 ˚SR을 초과하면 섬유의 물 빠짐이 느려서 제조공정 진행에 지장을 초래하고, 종이의 양면 차가 증대되는 문제가 발생한다.
고해된 펄프를 물에 용해시켜 지료를 제조하는 지료제조단계는 바람직하게는 고해된 펄프를 0.1 ~ 0.5 wt% 농도로 물에 용해시켜 제조한다. 이때, 물에 PAE(polyamide-epichlorhydrin)레진을 더 포함할 수 있다. 상기 고해된 펄프의 농도는 0.1 ~ 0.5 wt%가 바람직한데, 0.1 wt% 미만이면 대부분의 성분이 물이므로 지료를 제조하는데 많은 시간이 소요되고, 0.5 wt%를 초과하면 펄프의 평량 조정이 어려워 균일한 특성의 용지를 제조하기 어렵다.
PAE레진은 일반적으로 은행권 용지를 제조할 때 습윤지력증강제로 사용되는데, PAE는 4원자 고리로 된 3-hydroxy-azetidinium (AZR)기를 70 ~ 80 wt%를 가지는 구조이며, 평균 분자량은 6,700 ~ 230,000 g/mol 이다. 종이의 습윤강도 발현기작은 PAE의 AZR기와 펄프 섬유의 카복실(carboxyl)기 간의 공유결합이 형성되기 때문이다. 또한, PAE의 분자량은 용지의 습윤강도 증가에 많은 영향을 미치며, PAE의 AZR기의 함량은 보류도와 직결되어, AZR기는 PAE를 합성하는 과정에서 폴리아미드아민(Polyamideamine) 사이의 가교결합에 부분적으로 사용된다.
본 발명에서 PAE레진은 수초지기에 상기 펄프의 총중량에 대하여 0.5 ~ 1 wt% 포함되는 것이 바람직한데, PAE의 함량이 0.1 wt% 미만이면 습윤 강도와 지력 강도 증가 효과를 얻기 어렵고, 1.0 wt%를 초과하면 습윤 강도와 지력 강도가 너무 강하게 되어 펄프의 완충성이 떨어지게 되고, 과량으로 투입되어 다른 약품의 기능을 떨어뜨리고, 수초지기를 오염시키게 된다.
수초지기를 이용하여 수초지를 제조하는 초지단계는 통상적인 종이의 제조단계와 동일한 방법을 적용하는 것으로, 바람직하게는 섬유의 크기가 고르게 선별된 펄프를 수초지기에 보내 흡인 및/또는 여과하여 축축한 상태의 수초지를 제조한다.
수초지기를 이용한 초지공정을 좀 더 상세히 살펴보면, 지료가 초지기의 와이어부에 들어가 뿌려지면 흡인여과현상이 일어나면서 자연 및 강제로 탈수되어 최초의 종이형태로서 수초지를 형성하게 된다.
함침단계는 수용성 폴리이소시아네이트를 포함하는 용액에 제조된 수초지를 함침시키는 것으로써, 수초지의 섬유에 포함된 하이드록시(hydroxy,-OH)기와 폴리이소시아네이트에 포함된 이소시아네이트(isocyanate,-NCO)기가 반응하여 섬유 우레탄결합(-OCONH)이 형성되어 용지의 습윤강도 발현기작이 된다.
본 발명에서 함침단계는 10 ~ 30 ℃ 온도의 수용성 폴리이소시아네이트를 포함하는 용액에 수초지를 10 ~ 60 초간 함침시키는 것이 바람직하다. 함침온도가 10 ℃ 미만일 경우 초기의 종이강도는 좋으나 시간이 경과할수록 강도가 떨어지는 문제가 있고, 함침온도가 30 ℃를 초과할 경우 섬유 우레탄결합의 분자량이 커져 접착력이 떨어질 수 있다.
함침시간이 10 초 미만일 경우 폴리이소시아네이트가 수초지 내부로 깊숙히 침투할 수 없고, 60 초를 초과하면 폴리이소시아네이트가 충분히 수초지 내부로 침투되어 더 이상 침투되지 않는다.
수용성 폴리이소시아네이트를 포함하는 용액은 바람직하게는 수용성 폴리이소시아네이트 고형분이 0.5 ~ 5 wt% 포함된 용액으로써, 폴리이소시아네이트가 0.5 wt% 미만으로 포함될 시 용지의 습윤강도 발현기작이 충분치 못하여 습윤강도 향상효과가 미미하고, 5 wt% 초과하여 포함되면 용지의 탈수성을 저하시키는 문제점이 발생된다.
본 발명에 적합한 폴리이소시아네이트의 성분의 예는 디이소시아네이트 또는 방향족 디이소시아네이트인데, 디이소시아네이트는 바람직하게는 1,6-디이소시아네이토헥산, 1,12-디이소시아네이토도데칸, 이소포론 디이소시아네이트, 트리메틸-헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,5-디이소시아네이토-2-메틸펜탄, 디이소시아네이토시클로헥산, 메틸렌-비스(4-시클로헥실 이소시아네이트), 테트라메틸-크실렌디이소시아네이트, 비스(이소시아네이토메틸) 시클로헥산, 톨루엔디이소시아네이트, 메틸렌 비스(4-페닐 이소시아네이트), 페닐렌디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 및 이러한 디이소시아네이트가 적어도 하나 이상 포함된 혼합물을 포함한다. 또한, 방향족 디이소시아네이트는 페닐렌디이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트 (TDI), 크실릴렌디이소시아네이트, 비페닐렌디이소시아네이트, 나프틸렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트 (MDI) 및 이러한 방향족 디이소시아네이트가 적어도 하나 이상 포함된 조합이 바람직하다.
폴리이소시아네이트에 포함되는 이소시아네이트는 폴리우레탄의 하드세그먼트(hard segment)를 형성하는 부분으로 이소시아네이트의 함량에 따라 다양한 형태의 디이소시아네이트(diisocyanate)종류가 형성된다. 바람직하게는 폴리이소시아네이트 고형분 전체중량을 기준으로 이소시아네이트가 10 ~ 30 wt% 포함되고, HMDI(hexamethylene diisocyanate)가 0.1 ~ 10 wt% 포함되는 것으로, 점도는 2500 ~ 3000 mPa·s이다.
이소시아네이트기가 10 wt% 미만으로 포함되면 펄프의 OH(하이드록시기)와의 우레아반응이 충분히 일어날만한 이소시아네이트가 부족하게 되어 제조된 용지의 습윤강도 향상이 미미해지고 반응 중에 경화될 가능성이 크고, 이소시아네이트가 30 wt% 초과되어 포함되면, 폴리이소시아네이트의 점도가 증가하게 되어 용지의 탈수성이 저하되는 문제점이 발생된다.
HMDI가 0.1 wt% 미만으로 포함되면 섬유와의 접착력이 약해지고, 10 wt% 초과되면 인체 유해성이 증가 되어 취급이 용이하지 않고, 점도가 2500 mPa·s 미만이면, 3000 mPa·s 초과되면 섬유의 물 빠짐이 느려지는 문제점이 발생하게 된다.
함침된 수초지를 롤프레스를 사용하여 압착탈수시키는 압착탈수단계는 수초지가 연속된 롤 사이를 지나면서 기계적인 힘에 의해 압착이 이루어지고, 이로 인해 수초지에 포함되어 있던 수분이 빠져나가게 된다.
일반적으로 롤프레스를 사용하여 압착탈수하는 방법은 일반적으로 스톤롤(stone roll)과 홈롤(grooved roll)의 조합으로 되어 있고, 펠트와 수초지를 롤과 롤 사이의 닙(nip)부위로 통과시켜 습지에 함유된 수분이 모세관 현상에 의해 펠트로 흡수되게 함으로써 강제 탈수가 이루어지게 되어 있다. 압착탈수단계는 닙압(nip pressure)에 의한 강제 압착탈수를 거치도록 하는 것이며, 0.5 ~ 2 Kg/㎠ 압력으로 압착탈수시키는 것이 바람직하다. 압착탈수시, 0.5 Kg/㎠ 미만이면, 수초지의 탈수가 제대로 되지 않고, 2 Kg/㎠ 초과하면 압력이 강하여 수초지의 지합이 유지되지 않아 제조된 용지의 품질이 떨어지게 된다.
압착탈수된 수초지를 70 ~ 120 ℃에서 구속건조시켜 용지를 제조하는 건조단계는 건조되면서 용지의 뒤틀림과 수축을 억제하기 위해서 구속건조시키는 것이 바람직하며, 70 ℃ 미만의 온도로 건조하게 되면 물이 기화가 잘 되지 않아 건조에 시간이 오래 걸리고, 120 ℃를 초과하게 되면 급속한 기화로 인하여 용지의 형태가 우글쭈글해질 수 있다.
이하에서는 바람직한 실시예를 통해 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
[제조예 1]
지료 제조.
면펄프, 침엽수표백펄프 및 활엽수표백펄프를 각각 1:1:1의 비율로 혼합하여 23L Valley beater를 사용하여 지렛대에서 하중 52 N, 롤의 회전수 8.3 s- 1 로 고해도가 50 ˚SR 될때까지 고해시킨다. 고해된 펄프를 0.3 wt% 농도로 희석시켜 지료를 제조하였다. 제조된 지료를 수초지기를 사용하여 평량 85 g/㎡의 비교예 1을 제조하였다.
평량은 지료에서 전폭으로 길이 1 m 이상 시료를 채취한 뒤, 채취한 시료에서 400 ㎜× 250 ㎜를 3장 잘라 각각 전자 저울로 중량을 측정한 후 하기 식에 의하여 평량을 계산한다.
평량(g/㎡) = 중량/(가로 × 세로 × 매수)(가로,세로는 m 단위로 환산적용)
고해된 펄프를 0.3 wt% 농도로 희석시킨 후, PAE레진을 펄프 대비 0.5 wt% 포함시켜 지료를 제조하였다. 제조된 지료를 수초지기를 사용하여 평량 85 g/㎡의 비교예 2를 제조하였다.
고해된 펄프를 0.3 wt% 농도로 희석시킨 후, PAE레진을 펄프 대비 2 wt% 포함시켜 지료를 제조하였다. 제조된 지료를 수초지기를 사용하여 평량 85 g/㎡의 비교예 3을 제조하였다.
[제조예 2]
폴리이소시아네이트 함침처리
상기 제조예 1에서 제시된 비교예 1의 제조방법으로 제조된 수초지를 23 ℃의 2 wt% 폴리이소시아네이트(폴리이소시아네이트 고형분 전체중량을 기준으로 이소시아네이트(-NCO) 17.4 wt%, HMDI 단량체 0.1wt% 포함되어 있고, 점도는 2800 mPa·s)가 포함된 용액에 침지한 후, 과량의 용액을 제거한 뒤 1.0 Kg/㎠ 압력으로 롤프레스를 사용하여 압착탈수하였다.
압착탈수된 수초지를 70 ℃에서 5분간 건조하여 실시예 1을 제조하였다.
압착탈수된 수초지를 105 ℃에서 5분간 건조하여 실시예 2를 제조하였다.
상기 실시예 1의 제조방법으로 제조하고, 폴리이소시아네이트의 농도가 0.4 wt%인 용액에 함침시켜 비교예 4를 제조하였고, 폴리이소시아네이트의 농도가 6.0 wt%인 용액에 함침시켜 비교예 6을 제조하였다.
상기 제조예 1에서 제시된 비교예 2의 제조방법으로 제조된 수초지를 23 ℃의 2 wt% 폴리이소시아네이트(폴리이소시아네이트 고형분 전체중량을 기준으로 이소시아네이트(-NCO) 17.4 wt%, HMDI 단량체 0.1wt% 포함되어 있고, 점도는 2800 mPa·s)가 포함된 용액에 침지한 후, 과량의 용액을 제거한 뒤 1.0 Kg/㎠ 압력으로 롤프레스를 사용하여 압착탈수하였다. 압착탈수된 수초지를 70 ℃에서 5분간 건조하여 실시예 3을 제조하였다.
[실험예 1]
습윤강도 측정
제조예 1 및 제조예 2의 비교예 1 ~ 5 및 실시예 1 ~ 3을 건조인장강도 KS M ISO 1924에 준하여 측정하였다. 건조인장강도를 측정한 비교예 1 ~ 5 및 실시예 1 ~ 3을 30분간 증류수에 완전히 침지 후 표면에 묻어 있는 과량의 물을 제거한 뒤, 바로 습윤인장강도를 KS M ISO 3781에 준하여 측정하였다.
건조 상태 값에 대한 비율(%)인 습윤 인장강도 유지율을 하기 식과 같이 계산하였다.
습윤 인장강도 유지율 (σR)
Figure pat00001
σwet : 습윤 인장 강도 (kN/m)
σdry : 건조 인장 강도 (kN/m)

 지료제조단계 함침단계
습윤인장강도 유지율(%)
PAE레진
투입량(wt%)		 폴리이소시아네이트 농도(wt%) 함침온도(℃) 건조온도(℃)
비교예 1 - - - - 2.5
비교예 2 0.5 - - - 23.3
비교예 3 2.0 - - - 43.6
비교예 4 - 0.4 20 70 43.7
실시예 1 - 2.0 20 70 53.7
실시예 2 - 2.0 20 105 55.1
실시예 3 0.5 2.0 20 70 56.5
비교예 5 - 6.0 20 70 57.1
상기 표 1의 결과를 살펴보면, 비교예 1 내지 3에 비하여 수초지를 폴리이소시아네이트가 포함된 용액에 함침시켜 제조한 비교예 5 및 실시예 1 내지 3의 습윤인장강도유지율이 더 우수함을 확인할 수 있었고, 비교예 1 내지 3를 살펴보면, 습윤지력증강제의 투입량이 증가할수록 습윤인장강도 유지율은 증가하였으나, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 비해서는 낮은 습윤인장강도 유지율을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 4,5 및 실시예 1 내지 3은 폴리이소시아네이트 농도에 따른 습윤인장강도 유지율을 나타낸 것으로, 폴리이소시아네이트의 농도가 0.4 wt%이면, 습윤인장강도 유지율이 50 % 미만으로 측정되었고, 비교예 5 및 실시예 1 내지 3은 습윤인장강도 유지율이 50 % 초과되어 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다.
실시예 2와 실시예 3의 결과를 비교해보면, 폴리이소시아네이트가 포함된 용액에 함침시켜 제조된 용지인 실시예 2보다 지료제조단계에서 PAE레진을 투입한 후, 폴리이소시아네이트가 포함된 용액에 함침시켜 제조된 용지인 실시예 3의 습윤인장강도 유지율이 더 우수함을 확인할 수 있었다.
[실험예 2]
휨 강성( Stiffness ) 측정
휨 강성은 종이이 빳빳한 정도를 나타내는 항목으로 보안용지의 경우 일정 정도(1.0 ~ 2.2 gf·cm, CD방향)의 휨 강성이 적당하다. 이 범위의 하한치를 벗어나게 되면 종이를 접거나 계수를 할 때 너무 힘이 없게 되고, 상한치를 벗어나게 되면 종이를 접거나 계수를 할 때 너무 빳빳하여 취급이 어렵게 된다.
KS M ISO 2493(2006)의 흼 강성 측정 방법에 의해 비교예 4, 5 및 실시예 1내지 3의 휨 강성을 측정하였고, 측정한 결과를 표 2에 나타내었다.
폴리이소시아네이트 농도 (wt%) 휨 강성(CD, gf·cm)
비교예 4 0.4 1.3
실시예 1 2.0 1.5
실시예 2 2.0 1.5
실시예 3 2.0 1.8
비교예 5 6.0 2.3
상기 표 2의 결과에서 알 수 있듯이, 비교예 4 및 실시예 1 내지 3은 휨 강성이 1.0 ~ 2.2 gf·cm 으로 나타났으나, 비교예 5는 2.3 gf·cm으로 폴리이소시아네이트 농도가 증가함에 다라서 휨 강성 또한 증가함을 확인할 수 있었다.
이상의 실험예 1 및 실험예 2의 결과를 살펴보면, 비교예 5은 실시예 1 내지 3과 마찬가지로 습윤인장강도 유지율이 50 %이상으로 매우 우수한 것으로 확인되었으나, 실험예 2의 휨 강성 실험에서는 휨 강성이 2.3 gf·cm으로 제조된 종이의 질이 매우 뻣뻣함을 확인할 수 있었다.
비교예 4는 실험예 2의 휨 강성 실험에서는 1.3 gf·cm으로 보안용지에 사용시 우수한 특성을 보였으나, 실험예 1에서 습윤인장강도 유지율이 43.7 %로 실시예 1 내지 3에 비하여 낮은 습윤인장강도 유지율을 갖고 있음을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 실시예 1 내지 3의 방법으로 지료를 0.5 ~ 5 wt%의 수용성 폴리이소시아네이트에 함침시켜 제조된 종이를 보안용지로 사용함으로써, 수용성 폴리이소시아네이트와 지료의 하이드록시기가 결합하여 소수성인 우레탄결합으로 인하여 물에 의해서 끊어지지 않는 결합을 섬유 사이에 형성시켜 습부에 적용했을 때보다 오히려 습윤강도가 더 우수한 보안용지를 제공할 수 있다.
본 실시 예의 제조방법에 따라 제조된 습윤강도가 향상된 보안용지는, 상술한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시 예일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 의해서 정의되어야 한다.

Claims (11)

  1. 면펄프, 침엽수표백펄프 및 활엽수표백펄프로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된 펄프를 고해시키는 고해단계;
    상기 고해단계에서 고해된 펄프를 물에 용해시켜 지료를 제조하는 지료제조단계;
    상기 지료를 수초지기에 넣어 수초지를 제조하는 초지단계;
    상기 제조된 수초지를 수용성 폴리이소시아네이트를 포함하는 용액에 함침시키는 함침단계;
    상기 함침단계에서 함침된 수초지를 프레스를 사용하여 압착탈수시키는 압착탈수단계; 및
    상기 압착탈수단계에서 압착탈수된 수초지를 건조시키는 건조단계;를 포함하는, 습윤강도가 향상된 보안용지 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고해단계는, 펄프를 40 ~ 60 고해도(˚SR)로 고해시키는 것을 특징으로 하는, 습윤강도가 향상된 보안용지 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지료제조단계는, 고해된 섬유를 0.1 ~ 0.5 wt% 농도로 물에 용해시킨 후, PAE(polyamide-epichlorhydrin)레진을 더 포함하여 지료를 제조하는 것을 특징으로 하는, 습윤강도가 향상된 보안용지 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 PAE레진은 고해된 펄프 총중량에 대하여 0.5 ~ 1 wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는, 습윤강도가 향상된 보안용지 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 함침단계는, 제조된 수초지를 수용성 폴리이소시아네이트를 포함하는 용액에 10 ~ 30 ℃ 온도에서 함침시키는 것을 특징으로 하는, 습윤강도가 향상된 보안용지 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 함침단계는, 제조된 수초지를 수용성 폴리이소시아네이트가 0.5 ~ 5 wt% 포함된 용액에 함침시키는 것을 특징으로 하는, 습윤강도가 향상된 보안용지 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 수용성 폴리이소시아네이트는, 폴리이소시아네이트 전체중량을 기준으로 NCO(-N=C=O, isocyanate기)가 10 ~ 30 wt% 포함된 것을 특징으로 하는, 습윤강도가 향상된 보안용지 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 수용성 폴리이소시아네이트는, 폴리이소시아네이트 전체중량을 기준으로 헥사메틸렌디이소시아네이트(Hexamethylene diisocynate, HMDI)단량체가 0.1 ~ 10 wt% 포함된 것을 특징으로 하는, 습윤강도가 향상된 보안용지 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 건조단계는, 압착탈수된 수초지를 70 ~ 120 ℃에서 구속건조시키는 것을 특징으로 하는, 습윤강도가 향상된 보안용지 제조방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 습윤강도가 향상된 보안용지.
  11. 제1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되고, 습윤강도가 건조인장강도에 비하여 50 %이상 증가된 보안용지.


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