KR20170079489A - 지사용 한지의 물성 강화를 위한 한지의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 결속성과 내수성이 우수한 줄기 형태의 마닐라 삼 펄프인 아바카 펄프에 마찰열이나 영양소 파괴가 없게끔 기류식 분쇄기에서 50미분쇄하여 분말화시킨 목재 펄프의 미세분(hwp)을 혼합하여 기능성 물질 혼합 지료를 형성한 다음,
장단망 초지기로 혼합 초지하고 다시 건조시켜 찢어지거나 파손되지 않게끔 피막이 강하게 형성되어 형태적 안정성과 내구성이 있는 기능성 시트를 제조하고,
상기와 같이 초지 형성된 기능성 시트를 슬리팅기로 분단하여 소정 폭의 테이프 상태 한지 가닥을 만든 다음 섬유 연사기로 꼬임을 가하고 가늘게 연신하여 강인하고 매끈매끈하여 내 절도와 인장강도가 향상된 한지사를 제조하는 지사용 한지의 물성 강화를 위한 한지의 제조방법에 관한 것이다.

Description

지사용 한지의 물성 강화를 위한 한지의 제조방법{The manufacturing method of a Korean-paper Fiber Having Exellent Tensile Strength}

본 발명은 지사용 한지의 물성 강화를 위한 한지의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 자세히는 결속성과 내수성이 우수한 줄기 형태의 마닐라 삼 펄프인 아바카 펄프에 마찰열이나 영양소 파괴가 없게끔 기류식 분쇄기에서 50미분쇄하여 분말화시킨 목재 펄프의 미세분(hwp)을 혼합하여 기능성 물질 혼합 지료를 형성한 다음,

장단망 초지기로 혼합 초지하고 다시 건조시켜 찢어지거나 파손되지 않게끔 피막이 강하게 형성되어 형태적 안정성과 내구성이 있는 기능성 시트를 제조하고,

상기와 같이 초지 형성된 기능성 시트를 슬리팅기로 분단하여 소정 폭의 테이프 상태 한지 가닥을 만든 다음 섬유 연사기로 꼬임을 가하고 가늘게 연신하여 강인하고 매끈매끈하여 내 절도와 인장강도가 향상된 한지사를 제조하는 지사용 한지의 물성 강화를 위한 한지의 제조방법에 관한 것이다.

최근 환경과 건강에 대한 관심이 증대되면서, 천연 섬유를 소재로 사용한 최종 제품 역시 고급화 및 고기능화되고 있는 추세로서 한지를 이용한 섬유는 원적외선 방출, 항균, 소취성, 통기성, 흡한속건성, 경량성 등의 다양한 기능성을 보유하고 있어 새로운 섬유로 각광받고 있다.

21세기 유망 웰빙 천연 섬유 신소재로서 한지 섬유는 닥나무 인피 섬유인 닥 섬유를 이용해 제조된 한지섬유로서 인체에 무해한 대표적 친환경 섬유소재로서 닥나무의 인피를 이용해 제조된 한지사는 인체에 무해한 대표적인 친환경 천연 섬유소재로 황토수준의 원적외선 방출, 항균성, 소취성능, 흡한 속건성, 용이한 염색성 등 다양한 기능을 보유하고 있어 한지사의 친환경성을 인정받으면서 전통 한복 뿐 아니라 일반 의류에까지 사용되고 있으며 닥(한지)섬유의 상업화가 적극적으로 이루어지고 있어 관련 분야가 급격히 성장할 것으로 기대하고 있다.

그러나 상기한 한지섬유가 항균성이 있고 통기성이 뛰어나고 땀흡수력이 우수하며 인체의 건강에 유익한 섬유이기는 하나 물에 약하고 쉽게 찢어지며 한지사의 강도가 떨어져서 용도가 한정되는 문제점이 있다.

본 출원인은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 선출원 발명인 대한 민국 특허청 공개번호 제10-2013-0115676호(공개일자 2013년10월22일) "편백나무 수피와 잎 추출물이 포함된 다 기능성 한지 섬유의 제조방법"을 창안한 바 있다.

그러나 상기한 본 출원인의 선행 특허도 기계적 인장 강도 등 종래 전통적인 한지 사용범위의 한계성을 극복하지 못하고 새로운 기능성 한지 섬유 제품을 요구하는 현대의 소비자에게 있어서 부족한 기능성을 커버하지 못함으로써 한지 섬유가 요구하는 종합 용도 요구 특성을 모두 충족시키지 못하는 문제점이 있었다.

종래의 선행기술들을 소개한 문헌은 다음과 같으며, 이러한 선행기술 역시 모두 저신도 한지 원사가 면사 등을 감싸서 커버링하도록 되어 있는 구조로 섬도를 감소시키고 강도를 향상시키는데 한계가 있다.

문헌1 : 대한민국등록특허공보 등록번호 제10-1336632호

(인장강도가 우수한 한지사／합성섬유 커버링사, 등록일자 2013년11월28일)

문헌2 : 대한민국공개특허공보 공개번호 제10-2012-0073459 호

(지사를 이용한 복합사 및 그 제조방법, 공개일자:2012.07.05)

이에 본 출원인은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 노력한 결과 한지섬유를 제조하되,

한지사 제조시 장력이 많이 걸려 사절이 빈번이 발생하게 되는 종래 기술의 한지사에 비하여 한지 고유 효능을 유지하면서도 인장강도, 파단강도, 압축강도 등의 기계적 특성인이 우수하여 제직이 용이한 본 발명을 완성하게 되었다.

전술한 바와 같이 종래 기술의 기능성 한지 섬유 제조에는 기술적 문제가 있는바,

장력이 많이 걸려 사절이 빈번이 발생하게 되는 종래 기술의 한지사에 비하여 한지 고유 효능을 유지하면서 인강강도나 인열강도 등의 물리적 특성이 개선되어 제직이 용이한 지사용 한지의 물성 강화를 위한 한지를 개발하여야 하는 기술적 과제를 본 발명에서 해결한 것이다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 한지 섬유가 가지는 기능을 더욱 보강하기 위하여 안출한 것으로서,

결속성과 내수성이 우수한 줄기 형태의 마닐라 삼 펄프인 아바카 펄프 85%(중량비)에 마찰열이나 영양소 파괴가 없게끔 기류식 분쇄기에서 500-800 메시의 입도로 미분쇄하여 분말화시킨 목재 펄프의 미세분(hwp) 15%(중량비)를 혼합 조성한 섬유 상 혼합 지료에 상기 혼합 지료 대비 3%(중량비)의 에폭시 수지 3%(중량비)와 분산제로서PEO(폴리 에틸렌 옥사이드) 3%(중량비)를 각각 혼합하여 기능성 물질 혼합 지료를 형성한 다음,

장단망 초지기로 혼합 초지하고 다시 건조시켜 찢어지거나 파손되지 않게끔 피막이 강하게 형성되어 형태적 안정성과 내구성이 있는 기능성 시트를 제조하고,

상기와 같이 초지 형성된 기능성 시트를 슬리팅기로 1.8~2㎜ 넓이로 분단하여 소정 폭의 테이프 상태 한지 가닥을 만든 다음 섬유 연사기로 꼬임을 가하고 가늘게 연신하여 강인하고 매끈매끈하여 내 절도와 인장강도가 향상된 한지사를 제조하는 지사용 한지의 물성 강화를 위한 한지의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같이 형성된 본 발명의 지사용 한지의 물성 강화를 위한 한지는,

한지 섬유의 소재의 약한 기계적 강도 보완하면서도 구조변화를 통하여 아바카 펄프 지료와 결합 및 친화력을 갖도록 미세분말 형태로 목분을 가공함으로써 한지사 제조시 장력이 많이 걸려 사절이 빈번히 발생하게 되는 종래 기술의 한지사에 비하여 한지 고유 효능을 유지하면서도 인장강도, 파단강도, 압축강도 등의 기계적 특성이 우수하여 제직이 용이한 특성이 있다.

따라서 본 발명의 인장 강도가 높은 한지사를 이용하여 직물을 제조할 경우 신축성이 우수한 한지 섬유로 된 의복 등 물품을 제조할 수 있으므로 옷을 제조하여 착용시 보다 편안함을 느낄 수 있다.

또한 본 발명은 다공질의 한지 섬유에 미새한 입도의 목재 분말을 일체로 고정화시킴으로써 한지사 제조시 장력이 많이 걸려 사절이 빈번이 발생하게 되는 종래 기술의 한지사에 비하여 인장강도, 파단강도, 압축강도 등의 기계적 특성이 향상되어 한지사의 장점을 극대화하면서도 편직시 사절과 같은 공정 저해요소가 최소화되어 제직이 용이한 효과를 구현하게 된다.

특히 본 발명의 한지사는 사의 표면이 평활하지 못하여서 굵기가 고르지 못하고 인장 강도와 신도가 약하여 제 편직시에 빈번한 절사 현상과 직물의 조직이 균일하지 못하는 문제점이 있는 한지에 꼬임을 하한 종래 기술의 한지사에 비하여 구성 물질 전체가 일체화된 구조의 스트레이트성 한지사이면서도 내구성, 내수성과 형태적 안정성이 우수하고 강인하고 매끈매끈하므로 편직시 사절이 발생하지 않아 효과적으로 니팅할 수 있양말, 운동복, 허리벨트 등의 건강 및 생활용품에도 적용하면 효과가 있게 되는 것이다.

또한 본 발명은 자동화된 초지 공정으로 종래 우리 고유 전통한지의 단점인 각 장으로 출하되는 문제점을 대체하여 생산성과 작업의 편리성이 종래 기술의 한지에 비하여 크게 향상되는 효과가 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 지사용 한지의 물성 강화를 위한 한지의 제조방법에 있어서,

결속성과 내수성이 우수한 줄기 형태의 마닐라 삼 펄프인 아바카 펄프 85%(중량비)에 마찰열이나 영양소 파괴가 없게끔 기류식 분쇄기에서 500-800 메시의 입도로 미분쇄하여 분말화시킨 목재 펄프의 미세분(hwp) 15%(중량비)를 혼합 조성한 섬유 상 혼합 지료에 상기 혼합 지료 대비 3%(중량비)의 에폭시 수지 3%(중량비)와 분산제로서PEO(폴리 에틸렌 옥사이드) 3%(중량비)를 각각 혼합하여 기능성 물질 혼합 지료를 형성한 다음,

장단망 초지기로 혼합 초지하고 다시 건조시켜 찢어지거나 파손되지 않게끔 피막이 강하게 형성되어 형태적 안정성과 내구성이 있는 기능성 시트를 제조하고,

상기와 같이 초지 형성된 기능성 시트를 슬리팅기로 1.8~2㎜ 넓이로 분단하여 소정 폭의 테이프 상태 한지 가닥을 만든 다음 섬유 연사기로 꼬임을 가하고 가늘게 연신하여 강인하고 매끈매끈하여 내 절도와 인장강도가 향상된 한지사를 제조하는 지사용 한지의 물성 강화를 위한 한지의 제조방법이다.

상기 아바카 섬유(마닐라 삼)는 강인한 내구성, 흡습, 흡수, 땀흡수성이 우수하고 마 이상의 드레이프성과 탄력성, 수분에 침식, 수축되지 않는 우수한 내수성, 타 섬유와의 혼용의 용이성, 생분해성 친환경형 소재 등의 물성을 가지고 있다.

상기한 섬유 조성에서 아바카 펄프를 항균성이 우수한 닥펄프로 대체하거나 아바카 펄프와 닥펄프의 혼합펄프를 사용할 수도 있는데 미세한 기공조직의 다공성임에도 찢어지거나 파손되지 않게끔 피막이 강하게 형성되어 형태적 안정성과 내구성이 좋게 형성된다.

또한 초지 후 원적외선 복사열을 방사하는 원적외선 건조기로 건조시킬 수 있는데 이는 원적외선 복사열로 인하여 혼합원료 내부의 수분까지 건조시킬 수 있는데 세포조직을 활성화 시키고 빛깔이 변하지 않고 최고의 상태로 만들어주는 건조법으로서 원적외선 건조법을 이용할 수 있는데 원적외선을 조사하게 되면 천연물에 존재하는 저분자 항산화 물질을 유리, 활성화시킴으로써 항산화력의 극대화를 유도할 수 있으며 동시에 원적외선의 강력한 살균과 정화작용으로 중금속과 유해물질들을 제거할 수 있다.

이와 같이 형성된 본 발명의 물성 강화 한지사는 종래 기술의 한지 섬유에 부족한 인장강도 등 기계적 특성을 아바카 펄프에 조분쇄된 목재 펄프의 미세분(hwp)를 혼합함으로써 아바카 섬유와의 견고한 결합을 유지시킬 수 있게 되는데, 섬유 구조변화를 통하여 아바카 펄프 지료와 결합 및 친화력을 갖도록 목재 펄프를 미세분말 형태로 가공함으로써 한지사 제조시 장력이 많이 걸려 사절이 빈번히 발생하게 되는 종래 기술의 한지사에 비하여 한지 고유 효능을 유지하면서도 인장강도, 파단강도, 압축강도 등의 기계적 특성이 우수하여,

초미세분 목재 분말 입자(활엽수 펄프, Hwp. hard wood pulp)가 아바카 펄프 사이에 잘 고착되어 한지시트를 가지고 슬리팅시 절사되지 않고 슬리팅이 원활하게 진행되었으며 따라서 본 발명은 한지에 꼬임을 하한 종래 기술의 한지사에 비하여 구성 물질 전체가 일체화된 구조의 스트레이트성 한지사이면서도 내구성, 내수성과 형태적 안정성이 우수하고 강인하고 매끈매끈하므로 편직시 사절이 발생하지 않아 숨 쉬는 아바카 한지사로서 인장강도 파열 강도 등 기계적 물성이 향상되었음을 확인할 수 있었다.

따라서 본 발명은 종래 단순 기능의 한지용 닥 펄프로 구성된 한지사를 대체하여 한지 원료를 포함한 환경 친화적 복합소재로 만들어지는 아바카 한지사인바 기본적으로 물에 약하고 쉽게 찢어지는 결점이 있으며 물성이 고화가 어려우며 건조되면 딱딱하고 균열이 생기고 물에 쉽게 분해되는 성질이 있는 한지의 장점을 최대한 살리면서 내수성이 보강되게 지료를 구성하여 견고하면서도 가볍다.

본 발명에 있어서 상기한 아바카 펄프 원료에 첨가하는 섬유 강화 입자체로서 미분쇄된 분체는 고강도 및 다 기능성의 기능을 발휘할 수 있도록 미세 조분 입자로 분쇄하게 되는데,

난분쇄성 섬유질 원료인 나무의 목질부를 초미립자 상태로 미분쇄하고 분말화시켜 형성하게 되며 따라서 본 발명의 셀룰로오스 입자가 미분쇄된 목재 분체는 소량의 첨가만으로도 전체 표면적이 넓어지고 입자 간의 접촉 면적 또한 많아져 결착력이 강해지게 되며 강도도 상승되는 것으로서 미립자 상태의 나무 분체는 물질간 치밀한 결합을 통해 사이의 공간을 최대한 없애고 3차원 입체구조를 갖게 해 강도를 높이게 된다.

그리고 목재를 미분쇄하여 만든 입상의 목재분말로서 목분은 한지사 제조시 사용되어 펄프의 사용량을 줄일 수 있어 한지섬유의 제조 단가를 획기적으로 줄일 수 있는데 탈수 및 건조 비용을 줄일 수 있어 이산화탄소 배출과 환경오염을 방지하고 에너지를 절약할 수 있다.

즉 미세한 분체는 벽으로 작용하여 강성을 가지도록 기능을 수행하며 나무 분체와 아바카 펄프는 시트 전체 표면적을 넓어지게 하고 입자간의 접촉 면적을 극대화시켜 결착력이 강해져서 건조 후의 수축이나 균열 현상을 방지하여 형태적 안정성을 유지시키게 되며 섬유사에 요구되는 강도도 유지시키게 한다.

특히 본 발명은 한지사에 분포되어 있는 고속 순간 반응의 기류식 분쇄기의 분쇄 및 분급 기술이 적용된 미세한 분체에 기공이 구성되어 미량의 공기가 유통되게 되며 또한 기공을 통하는 공기는 이물질이 제거되고 항균 살균력을 갖게 되며 기능성 기공을 통해 숨을 쉬게 되고 세균에 감염됨을 막아주는 효과를 가지게 되므로 본 발명의 기능성 한지사는 인체에 유익한 원적외선을 다량으로 방출하게 인체에 유해한 세균 및 바이러스 균 노출에 안전하고 청정한 항상 멸균상태를 유지할 수 있게 된다.

본 발명은 출원인의 실험 결과 통상의 방법으로 제조된 일반 닥나무 펄프를 사용하는 한지 사보다 인장강도와 인열 강도, 유연성을 측정하는 내절도 모두 대폭 향상되어 형태적으로 안정성이 있고 박테리아를 걸러내거나 병원균의 확산을 저지하는 살균 항균성이나 고온에서 견디는 내열성도 구현되며 천공 내성을 가지면서도 수분이나 열에 의한 수축, 팽창에도 변형이 없도록 형성되는 것을 확인할 수 있었다.

또한 본 발명에 있어서 미세한 입도의 흑운모분이나 옥분 등 기능성 물질을 추가로 첨가할 수 있는데,

상기 기능성 물질은 원적외선 및 음이온을 방출하는 물성의 등가물을 다양하게 선택하고 하나 이상 혼합할 수 있으며 광물 원석을 미세한 분말로 가공함에 있어서 전기적 성질과 음이온 방출, 원적외선 방사 등의 유효한 특성이 유지되도록 적절한 온도로 건조한 다음 밀(mill)이나 크러셔(crusher) 등의 분쇄기로 미립자상태로 조밀하게 분쇄하여 사용하는 것이 바람직하다.

또한 지력증강제로서 인체에 무해한 식물성 천연접착를 첨가할 수 있는데 이 경우 상기 혼합 지료에 첨가하는 지력 증강제로서 인체에 무해한 식물성 천연접착제는 구아검 이외에 로커스트 빈 검 등의 검(gum)류나 한천, 잔탄 등으로 구성된 그룹으로부터 선택된 최소 1종의 물에 용해 가능한 고분자 증점제 기능의 천연의 수용성 고분자 물질을 선택하는 것이 바람직하다.

또한 첨가단계에서는 고해된 펄프 혼합지료에 사이즈제, 보류제, 지력증강제, 습강제, 분산제 등의 첨가제를 용도에 맞게 혼합하여 용도에 따라 필요한 다양한 특성을 한지사에 부여할 수 있다.

본 발명의 분산제는 혼합과정에서 셀룰로오스 섬유의 내부 간격을 이완하여 엉김을 풀어주기 위한 것으로 폴리에틸렌옥사이드(PEO: POLY ETHYLENE OXIDE)가 바람직하다.

본 발명은 일반섬유처럼 세탁이 가능하고 형태 안정성 및 내구성이 다른 소재 이상으로 튼튼하므로 제직과 편직이 모두 가능하며 경량소재로 생분해성이 좋고, 내구성과 내세탁성이 우수하고 독특한 질감과 감성을 갖는 섬유소재이다

또한 본 발명은 의해 물성, 특히 인장강도가 우수한 한지사를 제공할 수 있어 한지 관련한 다양한 분야에 물성이 우수한 한지 섬유를 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

Claims (1)

1. 지사용 한지의 물성 강화를 위한 한지의 제조방법에 있어서,
   결속성과 내수성이 우수한 줄기 형태의 마닐라 삼 펄프인 아바카 펄프 85%(중량비)에 마찰열이나 영양소 파괴가 없게끔 기류식 분쇄기에서 500-800 메시의 입도로 미분쇄하여 분말화시킨 목재 펄프의 미세분(hwp) 15%(중량비)를 혼합 조성한 섬유 상 혼합 지료에 상기 혼합 지료 대비 3%(중량비)의 에폭시 수지 3%(중량비)와 분산제로서 PEO(폴리 에틸렌 옥사이드) 3%(중량비)를 각각 혼합하여 기능성 물질 혼합 지료를 형성한 다음,
   장단망 초지기로 혼합 초지하고 다시 건조시켜 찢어지거나 파손되지 않게끔 피막이 강하게 형성되어 형태적 안정성과 내구성이 있는 기능성 시트를 제조하고,
   상기와 같이 초지 형성된 기능성 시트를 슬리팅기로 1.8~2㎜ 넓이로 분단하여 소정 폭의 테이프 상태 한지 가닥을 만든 다음 섬유 연사기로 꼬임을 가하고 가늘게 연신하여 강인하고 매끈매끈하여 내 절도와 인장강도가 향상된 한지사를 제조함을 특징으로 하는 지사용 한지의 물성 강화를 위한 한지의 제조방법