KR20170112525A - 셀룰로오스 아세테이트를 포함하는 합성지 및 그 제조방법 - Google Patents

셀룰로오스 아세테이트를 포함하는 합성지 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20170112525A
KR20170112525A KR1020160039661A KR20160039661A KR20170112525A KR 20170112525 A KR20170112525 A KR 20170112525A KR 1020160039661 A KR1020160039661 A KR 1020160039661A KR 20160039661 A KR20160039661 A KR 20160039661A KR 20170112525 A KR20170112525 A KR 20170112525A
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Abstract

본 발명은 셀룰로오스 아세테이트를 포함하는 합성지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 섬유장이 0.3 ~ 5mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 섬유장이 5 ~ 10mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 포함함에 따라 섬유 함량이 증가되고, 합성지의 강도 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 합성지에 새로운 표면 촉감을 부여하며, 합성지의 내화학성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

셀룰로오스 아세테이트를 포함하는 합성지 및 그 제조방법{Synthetic paper including cellulose acetate and method of manufacturing}
본 발명은 합성지에 관한 것으로 더욱 상세하게는 셀룰로오스 아세테이트를 포함하는 합성지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종이(paper)는 식물의 섬유를 물에 풀어 평평하면서 얇게 서로 엉기도록 하여 물을 빼고 말린 것을 일컫는다. 합성지의 주된 목적을 글이나 그림을 통해 기록을 남기기 위한 수단으로서 종이 이외에 짐승의 가죽을 부드럽게 하여 만든 양피지, 대나무나 나무를 얇게 깎아서 만든 것들과 레이온, 합성섬유 등을 원료로 하여 종이 모양으로 만든 것들도 기록으로 남길 수 있으므로, 넓은 의미로서 이들을 종이의 범주 안에 넣어 취급하기도 한다.
종이는 크게 한지와 양지로 나누며, 한지로는 수록지와 기계지, 양지로는 합성지와 판지로 다시 나뉘어진다.
종이는 물에 현탁된지료를 와이어 상에서 탈수시켜 지필을 형성하는 과정을 거쳐 제조된다. 또한, 상기 종이 중 합성고분자를 주된 소재를 한 종이를 합성지라 칭한다. 합성지는 통상적으로 펄프를 주재료로 하여 제조하는데 이러한 펄프 이외에 종이의 사용목적에 맞는 특성을 가지도록 다양한 첨가제를 첨가하고 있다. 이때, 첨가제로는 섬유, 충전제, 사이징제, 에멀젼, 또는 고분자물질 등이 첨가된다. 충전제(fillers)는 일반적으로 펄프보다 저가이며 합성지의 원가를 낮추기 위하여 사용된다. 보통 충전제는합성지 중량의 10 중량부 내외의 함량을 첨가하는데 합성지의 표면성질을 개선시키고 두께를 감소시키고, 강도를 저하시킬 수 있다. 지력증강제(dry strength additives)는 고해에 의존하지 않고 합성지의 강도를 증가시킨다.
하지만, 전술된 바와 같이 첨가제가 첨가된 조성물로부터합성지를 제조할 경우 공정이 복잡할 뿐만 아니라 비경제적인 단점이 있고, 전술된 첨가제들의 경우 폐수 배출 시 수질오염의 원인이 될 수 있다.
또한, 섬유를 포함하는 합성지의 경우합성지 전체에 대한 섬유의 함량이 높아지면 초지 형성이 어렵기 때문에 섬유의 함량을 합성지 전체에 대하여 10 wt% 내외로 포함시켰다. 하지만, 이와 같은 종래의 합성지는 섬유 함량이 낮기 때문에 섬유의 특성이 합성지에 나타나더라도 그 효과가 미미하고, 합성지의 강도 특성이 저하될 수 있는 단점이 있다.
한편, 디자인 합성지는 인테리어, 플라스틱 박막 분야, 각종 포장지, 출판업 분야, 또는 문구류 등에 사용되고, 다양한 무늬 또는 재질을 갖는 합성지를 의미한다. 최근들어 각자의 개성을 살린 인테리어 또는 공예와 같은 분야에 관심을 갖는 사람들이 증가함에 따라합성지 표면 촉감을 향상시킬 수 있는 기술에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다. 하지만, 대부분의 합성지 개발 기술들은 합성지 표면을 매끄럽게 하기 위한 기술 개발에 주력하고 있다. 하지만, 디자인 합성지의 경우 다양한 재질을 갖는 합성지를 필요로 한다. 또한, 기존의 합성지의 경우 내화학성이 제한적이다. 이에, 새로운 표면 촉감을 가지며 내화학성이 우수한합성지에 대한 개발이 필요하다.
KR 2004-0084726 A
이에 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 착안된 것으로서, 섬유 함량을 증가시킬 수 있고, 합성지의 강도 특성을 향상시킬 수 있는 합성지를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 신규하고 우수한 표면 촉감을 가지며 내화학성이 우수한 합성지를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 일측면은 합성지의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은, 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 포함하는 제1슬러리 및 천연섬유 및 물을 포함하는 제2슬러리를 1 : 0.6 ~ 4 중량비로 혼합하여 혼합슬러리를 제조하는 1 단계; 상기혼합슬러리를중력탈수시켜서 수초지로 가공하는 2단계; 상기수초지를가압탈수시키는 3단계; 및가압탈수시킨 상기 수초지를 건조 및 캘린더링을 수행하는 4단계;를 포함하며, 상기 제2슬러리의 여수도는 400 ~ 500 mL CSF 천연섬유 및 물을 혼합하여 제조한다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 제1슬러리는 섬유장이 0.3 ~ 5mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 섬유장이 5 ~ 10mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기제1슬러리에서, 섬유장이 0.3 ~ 5mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 섬유장이 5 ~ 10mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 1 : 0.6 ~ 1.5 중량비로포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 2단계의 혼합슬러리는 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 천연섬유를 0.01 ~ 0.05 중량% 농도로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 가압탈수는 코우치(couch)를 통해 1차 가압탈수시킨 후, 프레스로 2차 가압탈수시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 제1슬러리의 0.3 ~ 5mm 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 5 ~ 10mm 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유는 용융방사를 통해 제조된 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 파쇄시켜서 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유는 용융 셀룰로오스 아세테이트 수지를 제조하는 단계; 상기 용융 셀룰로오스 아세테이트 수지를 혼련기에 투입한 후, 블렌딩을 수행하여 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩을 제조하는 단계; 상기 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩을 70 ~ 90℃ 하에서 20 ~ 30 시간 동안 건조시키는 단계; 및 상기 건조된 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩을 구금을 통해 용융 방사시키는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 용융 셀룰로오스 아세테이트 수지는 셀룰로오스계 수지 100 중량부에 대하여, 가소제 20 ~ 45 중량부, 라디칼생성억제제 0.01 ~ 1.5 중량부 및 라디칼활성억제제 0.01 ~ 2 중량부를 포함하며, 상기셀룰로오스계 수지는 하기 방정식 1 및 하기 방정식 2를 만족하는 펄프를 합성하여 제조할 수 있다.
[방정식 1]
95.0 중량% ≤ A ≤ 99.5 중량%
상기 방정식 1에 있어서, A는 10 부피% 농도의 NaOH 수용액에 중량평균분자량 10,000 g/mol 이하의 펄프를 25에서 1시간 동안 교반 및 용해시킨 후에 측정한 NaOH 수용액 내 잔류물(residue)의 중량%이다.
[방정식 2]
0.5% ≤ B ≤ 3.5%
상기 방정식 2에 있어서, B는 18 부피% 농도의 NaOH 수용액에 중량평균분자량 10,000 g/mol 이하의 펄프를 25에서 1시간 동안 교반 및 용해시킨 후에 측정한 NaOH 수용액 내의 용해성분(soluble substance)의 중량%이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 상기 가소제는 중량평균분자량 350 ~ 750의 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리글리콜산, 폴리부틸아디페이트, 글리세린, 트리부틸세바케이트, 트리아세틴 및 트리에틸시트레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기라디칼생성억제제는페놀기를 포함하는 수불용성 화합물을 포함하고, 상기 라디칼활성억제제는 말단에 인을 함유한 수불용성 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 라디칼생성억제제는테트라키스메틸렌 (3,5-디-t-부틸-4-하이드록시시나메이트)메탄, 펜타에리스리톨테트라키스 (3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드롤시페닐)프로피오네이트 및 테트라키스메틸렌 (3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트 메탄 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 합성지를 제공한다. 상기 합성지는 섬유장이 0.3 ~ 10mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트; 및 여수도가 400 ~ 500 mL CSF인 천연펄프를 포함하고, 상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 및 천연펄프를 1 : 0.6 ~ 4 중량비로포함한다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트는 섬유장이 0.3 ~ 10mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트; 및 섬유장이 5 ~ 10mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 1 : 0.6 ~ 1.5의 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 합성지 및 이의 제조방법을 따르면 합성지의 섬유 함량이 증가되고, 합성지의 강도 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 합성지 및 이의 제조방법을 따르면 합성지에 신규하고 우수한 표면 촉감을 부여하며, 합성지의 내화학성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예에 의한 합성지의 SEM 이미지이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성지의 제조방법은 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 포함하는 제1슬러리 및 천연섬유 및 물을 포함하는 제2슬러리를 1 : 0.6 ~ 4중량비로 혼합하여 혼합슬러리를 제조하는 1 단계, 상기 혼합슬러리를중력탈수시켜서지필로 가공하는 2단계, 상기 지필을가압탈수시키는 3단계, 및가압탈수시킨 상기 지필을 건조 및 캘린더링을 수행하는 4단계를 포함한다.
이때, 상기 제1슬러리 및 상기 제2슬러리를 1 : 0.6 ~ 4중량비로 혼합한다. 상기 제1슬러리 및 상기 제2슬러리의 중량비가 1 : 0.6 미만일 경우 수초지 형성이 어려울 수 있고, 상기 제1슬러리 및 상기 제2슬러리의 중량비가 1 : 4를 초과할 경우 상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 함량이 낮아 표면 특성이 저하될 수 있다.
상기 1단계에서, 상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 섬유장이 0.3mm 미만일 경우 후술되는 천연 펄프 및 상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 접촉표면적이 작아서 종이 형성의 기본이 되는 수초지 형성이 어려울 수 있다. 또한, 상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 섬유장이 10mm를 초과할 경우 후술되는 천연 펄프 및 상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 분산성이 떨어져 종이 형성이 어려울 수 있다.
이때, 상기 제1슬러리에서, 섬유장이 0.3 ~ 5mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 섬유장이 5 ~ 10mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 1 : 0.6 ~ 1.5 중량비로 혼합할 수 있다. 이에, 합성지의 섬유 함량을 더 높일 수 있고, 강도가 향상될 수 있고, 표면 촉감을 향상시킬 수 있다. 상기 제1슬러리에서, 섬유장이 0.3 ~ 5mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 섬유장이 5 ~ 10mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 중량비가 1 : 0.6 미만일 경우 최대 섬유 함량이 제한적일 수 있고 종이 형성이 어려울 수 있다. 또한, 섬유장이 0.3 ~ 5mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 섬유장이 5 ~ 10mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 중량비가 1 :1.5를 초과할 경우 셀룰로오스 아세테이트 섬유 특유의 표면 촉감 특성이 발현되기 어려울 수 있다.
상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유는 용융 셀룰로오스 아세테이트 수지를 제조하는 단계; 상기 용융 셀룰로오스 아세테이트 수지를 혼련기에 투입한 후, 블렌딩을 수행하여 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩을 제조하는 단계; 및 상기 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩을 70℃ ~ 90℃ 하에서 20 ~ 30 시간 동안 건조시키는 단계; 및 상기 건조된 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩을 구금을 통해 용융 방사시키는 단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.
상기 용융 셀룰로오스 아세테이트 수지를 제조하는 단계의 용융 셀룰로오스 아세테이트 수지는 셀룰로오스계 수지, 가소제, 라디칼생성억제제 및 라디칼활성억제제를 포함한다.
상기 용융 셀룰로오스 아세테이트 수지의 셀룰로오스계 수지는 셀룰로오스 수산기의 치환도가 2.0 ~ 2.8이고, 바람직하게는 치환도가 2.2 ~ 2.7이며, 더욱 바람직하게는 치환도가 2.3 ~ 2.5일 수 있다. 여기서, 상기 셀룰로오스계수지의 치환도란, 셀룰로오스의 수산기가아세테이트 결합으로 치환된 정도를 말하는 것으로 셀룰로오스계수지의 치환도가 2.0 미만일 경우, 용융 시 분자들의 유동성이 떨어져서 용융가공성이 저하될 수 있으며, 2.8을 초과하면 생분해성이 저하될 뿐만 아니라, 고온에서 용융 방사기 셀룰로오스계 수지가 탄화되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 셀룰로오스계 수지는 중량평균분자량이 35,000 ~ 55,000인 것을, 바람직하게는 중량평균분자량 35,000 ~ 45,000인 것을 사용하는 것이 좋으며, 이때, 중량평균분자량이 35,000 미만이면 셀룰로오스 주 쇄의 길이가 짧아 원사의 기계적 물성이 감소하는 문제가 있을 수 있고, 중량평균분자량이 55,000을 초과하면 가소제의 침투가 용이하지 못하여 용융 압출 가공 시 셀룰로오스 분자의 유동성이 감소하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내의 중량평균분자량을 갖는 것을 사용하는 것이 좋다.
그리고, 본 발명에서 사용하는 셀룰로오스계 수지는 용융온도가 230℃ ~ 250℃이고, 유리전이온도가 185℃ ~ 195℃, 바람직하게는 187℃ ~ 192℃인 바, 내열성이 우수하여 고온 하에서 용융방사가 가능하다.
또한, 본 발명에서 사용하는 셀룰로오스계 수지는 수분함량이 수지 전체 중량 중 2 ~ 4 중량%이며, 바람직하게는 2.5 ~ 3.5 중량%로 포함하고 있다.
또한, 본 발명에서 사용하는 셀룰로오스계 수지는 ASTM D1343에 의거하여 측정시, 점도가 100 ~ 130 poise이고, 바람직하게는 105 ~ 120 poise, 더욱 바람직하게는 110 ~ 120 poise이다. 기존의 용융방사용 셀룰로오스계 수지는 점도가 10 ~ 60 poise였으나, 본 발명의 특정 펄프로부터 합성한 셀룰로오스계 수지는 100 ~ 130 poise를 갖는 바, 고온에서의 고온 용융방사성을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용하는 셀룰로오스계 수지는 Pt-Co 표준에 의거하여 CAB 용액에 분산시켜 측정 시, 컬러(color)가 220 ~ 350 ppm이고, 바람직하게는 250 ~ 320 ppm, 더욱 바람직하게는 270 ~ 310 ppm을 갖는다. 또한, 상기 셀룰로오스계 수지는 ASTM D871에 의거하여 측정 시, 헤이즈(Haze)가 35 ~ 50 ppm이고, 바람직하게는 35 ~ 45 ppm, 더욱 바람직하게는 37 ~ 45 ppm을 갖는 바, 기타 셀룰로오스계 유도체보다 순도가 우수한 특성이 있다.
또한, 본 발명에서 사용하는 셀룰로오스계 수지는 다짐 벌크 밀도(tapped bulk density)가 410 kg/m3 ~ 450 kg/m3이고, 바람직하게는 410 kg/m3 ~ 440 kg/m3 이며, 더욱 바람직하게는 420 kg/m3~ 438 kg/m3을 갖는다. 그리고, 상기 셀룰로오스계 수지는 유동 벌크 밀도(poured bulk density)가 300 kg/m3 ~ 340 kg/m3이고, 바람직하게는 310 kg/m3 ~ 330 kg/m3을 가질 수 있다.
상기용융방사를 통해 제조된 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유는 셀룰로오스 아세테이트를 포함함에 따라 강도 및 내화학성 특성이 우수하다. 상기 셀룰로오스 아세테이트는 셀룰로오스의 수산기 일부 또는 전부가 아세테이트기로 치환되어 그 사이로 펄프가 잘 혼합될 수 있도록 한다. 이에, 종이 제조 시 섬유의 함량을 증가시킬 수 있어 종이의 강도 및 내화학성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 용융방사를 통해 제조된 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유는 감촉이 좋고 탄력성이 있으므로 종이에 적용했을 때에 새로운 표면 촉감을 제공할 수 있다. 또한, 상기 용융방사를 통해 제조된 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유는 종이에 함유됨에 따라 종이 내의 기공 형성을 유도하여 기공 크기를 조절할 수 있게 한다. 이에, 다양한 기공 크기를 갖는 종이를 제조할 수 있다.
이와 같이 용융방사된 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 소정의 길이를 갖도록 파쇄한다. 이때, 상기 0.3 ~ 5mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 섬유장이 5 ~ 10mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 제조할 수 있도록, 파쇄 시간 및 강도를 조절하여 전술된 섬유장 범위 내의 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 제조한다.
상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 섬유장은 0.3 ~ 10mm일 수 있다. 상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 섬유장이 0.3mm 미만일 경우 후술되는 천연 펄프 및 상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 접촉표면적이 작아서 종이 형성의 기본이 되는 수초지 형성이 어려울 수 있다. 또한, 상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 섬유장이 10mm를 초과할 경우 후술되는 천연 펄프 및 상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 분산성이 떨어져 종이 형성이 어려울 수 있다.
그리고, 용융 셀룰로오스 아세테이트 수지 성분 중 하나인 상기 가소제는셀룰로오스계 수지와 혼합되어 셀룰로오스 수지에 존재하는 수산기로 인한 강한 수소결합을 방해하고 용융 방사할 수 있도록 하는 것이라면 특별한 제한은 없으나, 보다 바람직하게는 가소화가 촉진될 수 있도록 중량평균분자량 350 ~ 750인 것을, 바람직하게는 400 ~ 650인 것을 사용하는 것이 좋다. 이때, 가소제의 중량평균분자량이 350 미만이면 용융 방사 시 가소제가 수지 외부로 용출되어 휘발하는 문제가 있을 수 있고, 중량평균분자량이 750을 초과하면 셀룰로오스 주 쇄에 침투가 용이하지 못하여 가소화 효율이 감소하는 문제가 있을 수 있다.
이러한, 가소제로서 디메틸프탈레이트, 디에틸프탈레이트, 디헥실프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디메톡시에틸프탈레이트, 에틸프탈릴에틸글리콜레이트, 부틸프탈릴부틸글리콜레이트 등의 프탈산아세테이트류;테트라옥틸피로멜리테이트, 트리옥틸트리멜리테이트 등의 방향족 다가 카르복실산아세테이트류;디부틸아디페이트, 디옥틸아디페이트, 디부틸세바케이트, 디옥틸세바케이트, 디에틸아젤레이트, 디부틸아젤레이트, 디옥틸아젤레이트 등의 방향족 다가 카르복실산아세테이트류;글리세린트리아세테이트, 디글리세린테트라아세테이트, 폴리글리콜산 등의 다가 알콜의 저급지방산 아세테이트류;트리에틸포스페이트, 트리부틸포스페이트, 트리부톡시에틸포스페이트, 트리크레질포스페이트 등의 인산아세테이트류;폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리에틸렌아디페이트, 폴리부틸렌아디페이트, 폴리에틸렌숙시네이트, 폴리부틸렌숙시네이트 등의 글리콜과 이염기산으로 이루어진 지방족폴리아세테이트류;폴리글리콜산 등의 옥시카르복실산으로 이루어진 지방족폴리아세테이트류;폴리카프로락톤, 폴리프로피오락톤, 폴라발레로락톤 등의 락톤으로 이루어진 지방족폴리아세테이트류;폴리비닐피롤리돈와 같은 비닐폴리머류;트리부틸세바케이트; 트리아세틴; 및 트리에틸시트레이트; 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리글리콜산, 폴리부틸아디페이트, 글리세린, 트리부틸세바케이트, 트리아세틴 및 트리에틸시트레이트 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
그리고, 상기 가소제의 사용량은 셀룰로오스계 수지 100 중량부에 대하여, 20 ~ 45 중량부를, 바람직하게는 22 ~ 40 중량부를, 더욱 바람직하게는 25 ~ 35 중량부를 사용하는 것이 좋으며, 20 중량부 미만으로 사용시 셀룰로오스 수지의 열 가소화가 충분히 이루어지지 않아 열가공이 불가능할 수 있으며,45 중량부를 초과하여 사용하면 용융 방사시 발연의 문제가 생길 수 있고, 지나친 가소화에 의하여 섬유의 기계적 물성이 하락할 수 있으며, 용융 방사시켜 제조한 용융방사물의 표면으로 가소제의 블리드 아웃(breed-out)이 발생하는 문제가 있을 수 있다.
또한, 상기 용융 셀룰로오스 아세테이트 수지는 라디칼생성억제제 및 라디칼활성억제제를 포함하는데, 상기 라디칼생성억제제는셀룰로오스계수지를 열가소화시킬 때나 가소화된 셀룰로오스계수지를 칩화시킨 후 이를 방사 전 용융시킬 때, 열에 의한 분해를 방지하는 역할을 하며, 사슬이 깨져서 생성되는 라디칼 생성을 억제하는 역할을 함으로써, 높은 온도에서도 방사가 가능하여, 우수한 물성을갖는용융방사물을제공할 수 있게 한다. 상기 라디칼생성억제제는 셀룰로오스 수지 및 가소제와 혼합이 용이한 액상, 고상 형태일 수 있으며,바람직하게는 페놀기를 포함하는 수불용성 화합물과 같은 것 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 테트라키스메틸렌 (3,5-디-t-부틸-4-하이드록시시나메이트)메탄,펜타에리스리톨테트라키스 (3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드롤시페닐)프로피오네이트 및 테트라키스메틸렌 (3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트 메탄 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 구체적인 예를 들면, Anox 20 (Chemtura Co.), Iganox 1010 (Ciba Specialty Chemicals, Inc.) 및 Songnox1010 (SongwonIndustrial Co., Ltd.)중에서 선택된1종 이상을사용할 수 있다.
그리고, 상기 라디칼생성억제제의 사용량은 상기 셀룰로오스 수지 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 1.5중량부를사용할 수 있으며, 바람직하게는 0.05 ~ 1.0중량부를사용할 수 있고, 만약 0.01중량부 미만일 경우 조성물의 용융시 셀룰로오스 수지의 열분해 방지능이 미흡하여 열가소화 또는 방사 과정에서 셀룰로오스 수지가 열분해될 수 있으며, 1.5중량부를 초과할 경우 팩 압력 상승의 원인으로 작업성에 문제가 있을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 용융 셀룰로오스 아세테이트 수지는 라디칼생성억제제 뿐만 아니라, 라디칼활성억제제도 같이 사용함으로써, 불량률이 낮으면서도 물성이 우수한 용융방사물, 즉 원사를 제공할 수 있다. 본 발명에서 라디칼생성억제제는용융방사된 원사가 대기 중에서 산화가 일어나는 것을 방지하는 역할을 하며, 셀룰로오스 주사슬이 깨져서 생성되는 라디칼 생성을 억제하는 역할을 한다. 상기 라디칼활성억제제는셀룰로오스 수지 및 가소제와 혼합이 용이한 액상, 고상 형태일 수 있으며, 바람직하게는 말단에 원소 인을 함유하는 수불용성화합물을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트 및트리스-노닐페닐포스파이트 및 트리페닐포스파이트 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 구체적인 예를 들면, Alkanox 240 (Chemtura Co.), Igafos 168 (Ciba Specialty Chemicals, Inc.), Songnox 1680 (Songwon Industrial Co., Ltd)중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
그리고, 라디칼활성억제제의 사용량은 상기 셀룰로오스계 수지100 중량부에 대하여 0.01 ~ 2.0중량부를사용할 수 있으며, 바람직하게는 0.03 ~ 1.2중량부를사용할 수 있고,만약 0.01중량부 미만일 경우, 용융시 열분해 방지능이 미흡하여 열가소화 또는 용융방사 과정에서 용융된 셀룰로오스계수지가 열분해될 수 있으며, 2.0중량부를 초과할 경우 팩 압력 상승의 원인으로 작업성 및 성형성에 문제가 있을 수 있다.
이러한 조성 및 조성비를 갖는 본 발명의 용융 셀룰로오스 아세테이트수지는 ASTM D1238 법에 의거하여 260℃ 하에서 Melt Flow index를 측정시, 용융점도 95.0 ~ 160.0 Pa.sec을, 바람직하게는 95.0 ~ 140 Pa.sec을 갖을 수 있다.
또한, 본 발명의용융 셀룰로오스 아세테이트 수지는 ASTM D1238 법에 의거하여 260℃ 하에서 Melt Flow index를 측정시 열 흐름성이 60 g/10분 ~ 120 g/10분, 전단율이 120/s ~ 160/s 일 수 있다.
다음으로 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩을 제조하는 단계에 대하여 설명한다.
본 발명의 제조방법 중 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩을 제조하는 단계의 상기 블렌딩은혼련기 내부 온도는 150℃부터 240℃까지 온도를 상승시키는 조건 하에서, 바람직하게는 160℃부터 230℃까지, 더욱 바람직하게는 165℃부터 225℃까지 온도를 상승시키는 조건 하에서 수행하는 것이 좋은데, 이때 혼련기 내부 온도가 150℃ 미만이면 상기 수지가 충분히 용융 되지 않아 수지가 원활히 혼련되지 않고 미용융 상태로 방출되는 문제가 있을 수 있고, 240℃를 초과하면 과량의 열로 인하여 셀룰로오스 아세테이트의 주 사슬이 열분해하여 칩의 색상이 갈변하여 물성 저하가 발생하는 문제가 있을 수 있으므로, 상기 온도 범위에서 블렌딩을 수행하는 것이 좋다.
또한, 상기 블렌딩은서클피더 20 kg/hr ~ 30 kg/hr 및 혼련기 모터속도 220 rpm ~ 300 rpm 하에서 수행하는 것이 좋으며, 바람직하게는 서클피더 22 kg/hr ~ 28 kg/hr 및 혼련기 모터속도 240 rpm ~ 290 rpm 하에서 수행하는 것이 수지의 원활한 혼련이 이루어지고 안정적인 작업성 및 생산성 면에서 유리하다.
그리고, 상기 혼련기는당업계에서 사용하는 일반적인 혼련기를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이축압출기가 장착된 혼련기를 사용할 수 있다.
상기 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩을 건조하는 단계의 건조는 70℃ ~ 100℃ 하에서 20 ~ 30 시간 동안, 바람직하게는 건조는 75℃ ~ 85℃ 하에서 20 ~ 26 시간 동안, 더욱 바람직하게는 78℃ ~ 85℃ 하에서 22 ~ 26 시간 동안 수행하는 것이 좋으며, 이때, 건조 온도가 70℃ 미만이면 건조시간이 너무 길어져서 상업성이 떨어질 뿐만 아니라, 원활한 수분 제거가 불가능할 수 있으며, 건조 온도가 100℃를 초과하면 과량의 열로 인하여 고분자 사슬에 유동성이 부여되고, 칩에 열변형 및 열분해가 발생하는 문제가 있을 수 있다.
다음으로 용융 방사시키는 단계에 대하여 설명한다.
상기 용융 방사는 방사속도 2,000 ~ 3,000 mpm 및 방사온도 255℃ ~ 275℃ 하에서 수행하는 것이, 바람직하게는 방사속도 2,200 ~ 2,900 mpm 및 방사온도 255℃ ~ 270℃ 하에서 수행하는 것이, 더욱 바람직하게는 방사속도 2,300 ~ 2,800 mpm 및 방사온도 260℃ ~ 270℃ 하에서 수행하는 것이 좋다. 이때, 방사속도가 2,000 mpm 미만이면 생산성이 떨어져 생산 비용이 증가하는 문제가 있을 수 있고, 3,000 mpm을 초과하면 용융 셀룰로오스 원사에 부여되는 장력이 너무 높아 사절 또는 블로우 아웃(Blow-Out) 현상이 발생하여 원활한 방사 작업에 문제가 있을 수 있으므로 상기 방사속도 하에서 용융 방사를 수행하는 것이 좋다. 그리고, 방사온도가 255℃ 미만이면 용융 셀룰로오스 수지의 용융 점도가 너무 높아 방사 작업에 적합하지 않기 때문에 노즐에서 사절에 발생하는 문제가 있을 수 있고, 방사온도가 275℃를 초과하면 과량의 열량 부여로 인하여 상기 수지가 열분해하여 색상이 변색되거나 물성이 저하되고 용융 방사성이 좋지 않은 문제가 있을 수 있다.
그리고, 용융 방사에 사용되는 구금은 당업계에서 사용하는 일반적인 구금을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이형단면구금을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 이형단면구금은 십자형 단면구금, 다각형 단면구금, C형 단면구금, 원형 단면구금, 사엽 단면구금, 육엽 단면구금 또는 팔엽단면구금 등의 다양한 형태를 갖는 이형단면구금을 사용할 수 있다.
그리고, 구금을 상기 원형 단면구금을 사용하는 경우, 구금 길이와 구금 깊이의 비(length/depth, L/D)가 1.0 ~ 4.0인 것을, 바람직하게는 1.4 ~ 3.6인 원형 단면구금을, 더욱 바람직하게는 2.0 ~ 3.0인 원형 단면구금을 사용하는 것이 좋다. 이때, L/D 값이 1.0 미만이면 구금에 부여되는 배면압이 너무 낮아 원사의 균제도가 증가하는 문제가 있을 수 있고, L/D 값이 4.0을 초과하면 과량의 배면압 부여로 인하여 팩압이 상승하고 수지의 유동이 원활하지 않아 원사의 물성이 감소하는 문제가 있을 수 있으므로, 상기 L/D 값을 만족하는 원형 단면구금을 사용하는 것이 좋다.
이때, 상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유는 용융방사성을 향상시키기 위해 특정 펄프로부터 합성한 셀룰로오스계 수지를 이용하여 제조한 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 원사이다.
상기 펄프는 하기 하기 방정식 1 및 하기 방정식 2를 만족하는 펄프를, 바람직하게는 하기 방정식 1-1 및 하기 방정식 2-1를 만족하는 펄프를 사용할 수 있다.
[방정식 1]
95.0 중량% ≤ A = 99.5 중량%
[방정식 1-1]
97.5 중량% ≤ A = 99.0 중량%
상기 방정식 1 및 방정식 1-1에 있어서, A는 10 부피% 농도의 NaOH 수용액에 중량평균분자량 10,000 g/mol 이하의 펄프를, 바람직하게는 8,000 g/mol 이하의 펄프를 25℃에서 1시간 동안 교반 및 용해시킨 후에 측정한 NaOH 수용액 내 잔류물(residue)의 중량%이다.
[방정식 2]
0.5% ≤ B ≤ 3.5%
[방정식 2-1]
1.0% ≤ B ≤ 2.5%
상기 방정식 2 및 방정식 2-1에 있어서, B는 18 부피% 농도의 NaOH 수용액에 중량평균분자량 10,000 g/mol 이하의 펄프를, 바람직하게는 8,000 g/mol 이하의 펄프를 25℃에서 1시간 동안 교반 및 용해시킨 후에 측정한 NaOH 수용액 내의 용해성분(soluble substance)의 중량%이다.
이렇게 제조된 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 원사는 섬도가 KS K ISO 2060방법에 의거하여 측정 시, 30 ~ 200 데니어(denier)일 수 있으며, 바람직하게는 70 ~ 150 데니어일 수 있다. 그리고, 상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 원사는 KS K 0412 방법에 의거하여 측정 시, 강도가 0.5 ~ 2.0 g/de, 바람직하게는 강도가 0.6 ~ 1.8 g/de, 더욱 바람직하게는 강도가 0.7 ~ 1.5 g/de일 수 있다. 또한, 신도가 20% 이상, 바람직하게는 20 ~ 35%의 신도를, 더욱 바람직하게는 22 ~ 32%의 매우 높은 신도를 가질 수 있다.
이와 같이 제조된 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 전술된 바와 같이 섬유장 0.3 ~ 5mm 및 5 ~ 10mm로 각각 파쇄한 뒤, 물과 혼합하여 제1슬러리를 제조할 수 있다.
상기 제2슬러리에 대해 설명한다. 상기 제2슬러리는 천연펄프 및 물을 포함한다. 상기 천연펄프를 펄프로 사용할 경우 친환경적인 효과가 있다. 상기 천연 펄프는 유칼립투스(Eucalyptus) 펄프, 칩엽수(Pine,hemlock, larch, Douglas-fir, redcedar, spruce 등)와 활엽수(Eucalypus, Aspen, Maple, Birch, Beech, Oak, Poplar, Gum, Ash, Acacia, Mixed Tropical Hardwoods 등)가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 제2슬러리의 여수도는 400 ~ 500 mL CSF(캐나다 표준 여수도)일 수있다. 상기 제2슬러리의 여수도가 400 mL CSF 미만일 경우 제조되는 합성지의 강도가 저하되는 단점이 있고, 500 mL CSF를 초과할 경우 내구성이 저하되는 문제점이 발생한다.
상기 2단계로써, 상기 혼합슬러리를중력탈수시켜서지필로 가공한다. 이때, 상기 혼합슬러리를균일하게 혼합하기 위해 블렌딩 과정을 더 거칠 수 있으며, 분산성 향상 등을 위해 pH-조정 물질, 형성 보조제, 계면활성제, 소포제 등과 같은 다양한 기타 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 지필의 제조는 초지기를 이용하여 제조할 수 있으며, 장망 초지기, 환망 초지기 등 초지기 종류에 한정되지 않고 목적에 따라 변경하여 사용할 수 있다.
상기2단계의 혼합슬러리는 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 천연섬유를 0.01 ~ 0.05 중량% 농도로 포함할 수 있다. 상기 아세테이트 섬유 및 천연섬유를 0.01 중량% 미만 농도로 포함할 경우 가압탈수 공정 시간이 길어지는 단점이 있고, 상기 아세테이트 섬유 및 천연섬유를 0.05 중량%를 초과할 경우 혼합슬러리가 균일하게 가압탈수되지 않는 단점이 있다.
상기 3단계로써, 상기 지필을가압탈수시킨다. 이때, 진공 또는 기타 압력에 의해 가압탈수를 수행할 수 있다. 상기 가압탈수는 코우치(couch)를 통해 1차 가압탈수시킨 후, 프레스로 2차 가압탈수시킬 수 있다. 이에, 상기 혼합슬러리에포함된 잔여 수분을 효과적으로 탈수시킬 수 있다.
상기 4단계로써, 가압탈수시킨 상기 지필을 건조 및 캘린더링을 수행한다.
상기 캘린더링을 수행하기 전에 상기 가압탈수시킨 상기 지필을 건조하는 단계를 더 수행할 수 있다. 이때, 상기 건조는 건조기, 오븐, 또는 종이를 건조하기 위해 당업계에 공지된 유사한 장치를 사용하여 잔여 액체를 증발시킴에 따라 수행될 수 있다.
상기 건조는 100 ~ 150℃의 온도를 가해 수행될 수 있는데, 만일 100℃ 미만의 온도로 수행되는 경우 지필에 포함된 용매의 건조가 충분히 이루어지지 않아 건조시간의 연장 등 생산성 저하를 유발할 수 있다. 또한, 상기 건조 온도가 150℃를 초과할 경우 지필의 찢김, 뭉침 및 설비 제한 등의 문제점이 있을 수 있다.
상기 캘린더링은 열 및 압력 중 적어도 하나를 가하여 수행될 수 있다. 상기 열처리는 금속롤 또는 기타 고온의 표면에 종이를 직접 접촉하는 방법에 의하는 등 임의의 가열 방법에 의할 수 있으며, 적외선 또는 오븐 중 고온 공기가열과 같은 통상적인 방법에 의해서도 달성될 수 있다. 상기 가해지는 열은 상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 융점을 고려하여 정할 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.
이에 본 발명의 일 실시예에 따른 합성지는 섬유장이 0.3 ~ 5mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 및 섬유장이 5 ~ 10mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 40 ~ 60 : 40 ~ 60 중량비로 포함한다. 또한, 상기 합성지는 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 상기 천연펄프는 80 ~ 90 : 20 ~ 10 중량비로포함한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
< 준비예 - 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 원사 준비>
(1) 셀룰로오스 아세테이트 수지 준비
하기 방정식 1의 A 값이 98.0 중량%이고, 하기 방정식 2의 B 값이 2.0 중량%인 펄프를 일반적인 셀룰로오스 아세테이트 합성방법을 사용하여, 아세틸작용기의 치환도가 2.4, 중량평균분자량 40,000, 용융온도 242℃인 셀룰로오스 아세테이트 수지를 제조하였다. 이때, 상기 셀룰로오스 아세테이트 수지의 수분함량은 3 중량%, 점도는 114 poise, 컬러는 290ppm이었다.
[방정식 1]
95.0 중량% ≤ A = 99.5 중량%
상기 방정식 1에 있어서, A는 10 부피% 농도의 NaOH 수용액에 중량평균분자량 8,000 g/mol 이하의 펄프를 25℃에서 1시간 동안 교반 및 용해시킨 후에 측정한 NaOH 수용액 내 잔류물(residue)의 중량%이다.
[방정식 2]
0.5% ≤ B ≤ 3.5%
상기 방정식 2에 있어서, B는 18 부피% 농도의 NaOH 수용액에 중량평균분자량 8,000 g/mol 이하의 펄프를 25℃에서 1시간 동안 교반 및 용해시킨 후에 측정한 NaOH 수용액 내의 용해성분(soluble substance)의 중량%이다.
(2) 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩 제조
상기 셀룰로오스아세테이트 수지 100 중량부에 대하여, 가소제로서 중량평균분자량 600인 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol) 30 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
다음으로, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 라디칼생성억제제인테트라키스메틸렌(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시하이드로시나메이트)메테인(Anox 20, 캠추라코퍼레이션, Chemtura Corporation) 0.4 중량부 및 라디칼활성억제제인트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스페이트(Alkanox 240, 캠추라코퍼레이션, Chemtura Corporation) 0.4 중량부를 첨가한 후, 슈퍼믹서(supermixer)를 이용하여 10분간 혼합하여 용융 셀룰로오스 아세테이트 수지를 제조하였다.
다음으로, 상기 용융 셀룰로오스 아세테이트 수지를 이축 압출기가 장착된 혼련기를 이용하여 서클피더 25 kg/hr, 혼련기 모터 속도 270 rpm으로 고정 후, 혼련기 다이(DIE) 시작온도 170℃에서 5단계에 걸쳐 최종 말단온도 240℃까지 온도를 부여하면서 5분 동안 블랜딩(blending)시켜서, 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩을 제조하였다.
다음으로 상기 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩을 80℃ 하에서 24 시간 동안 건조시켜서 건조된 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩을 제조하였다.
(3) 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 원사의 제조
상기 건조된 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩을 L/D(length/diameter)=2.6인 36 홀(Hole)의 원형단면 방사구금이 장착된 용융방사기에 방사속도 2,500 mpm, 방사온도(및 노즐부 온도) 260℃ 및 토출량 30.0 g/분의 조건에서 방사를 진행하여 섬도 120 데니어인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 원사를 제조하였다.
< 실시예 1>
상기 준비예 1에서 제조된 셀룰로스 아세테이트 원사(이하, CAF)를 파쇄하여 CAF전체 중량에 대하여섬유장 0.3~4.9mm CAF 50wt% 및 섬유장 5~10mm CAF 50wt% 함유하도록 열가소성 셀룰로오스 아세테이트를 준비한 뒤, 물과 교반하여 10%의 농도로 물에 분산시켜 제1 슬러리를 제조했다.
이후, 유칼립튜스 펄프를 쇄해기(Disintegrator)를 이용하여 2%의 농도로 해리하여 제2 슬러리를 제조했다. 이때, 상기 제2슬러리의 여수도는 500 mL CSF였다.
이후, 상기 제1 슬러리 및 제2 슬러리를1 : 4의 중량비로혼합하여 조성물을 제조했다.
이후, 초지기에서상기 CAF 및 천연펄프의 농도가 전체 조성물에 대하여 0.02%의 농도가 되도록 물에 희석한 후 교반을 실시했다. 교반된 혼합물은 중력탈수하여수초지를 형성한 뒤, 코우치(couch)를 통해 1차 가압 탈수, 프레스를 통해 2차 가압탈수 공정을 수행했다.
이후, 드라이어를 이용하여 상기 수초지를 건조함으로써 합성지를 제조했다.
< 실시예 2 ~ 6>
상기 실시예 1과 동일한 방법을 통해 종이를 제조하되, 하기표 1과 같이 CAF 및 천연펄프의 비율, 및 천연펄프의 여수도 특성을 달리하여 합성지를 제조했다.
< 실시예7 ~ 8>
상기실시예 1과 동일한 방법을 통해 종이를 제조하되, 하기 표 2와 같이 CAF의 섬유장특성을 달리하여 합성지를 제조했다.
< 비교예 1 ~ 3>
하기 표 1과 같이 CAF 및 천연펄프의 비율, 및 천연펄프의 여수도 특성을 달리하여 합성지를 제조했다.
< 실험예 1 - 촉감>
30명의 사람에게 제조된 종이 샘플의 촉감을 네 단계로 나누어 관능 평가를 시행하여 소재의 새로움 50점, 표면 촉감 50점 총 100점을 기준으로 하여 총 평가 점수 90~100 : ◎, 70~89 : ○, 50~69 : △, 49 이하 : ×로 평가했다.
< 실험예 2 -종이 물성 측정>
열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 포함하는 종이의 강도를 평가하기 위해서 상기비교예, 실시예 1, 실시예 2에서 제조한 각각의 종이에 대해 TAPPI Standard 방법에 의하여 Bulk, 인장강도, 등의 기계적 성질을 각각 측정하고 그 결과를 아래의 표 1 및 2에 나타내었다.
CAF 및 천연펄프의 비율, 및 여수도에 따른 종이 특성
Figure pat00001
표 1을 참조하면, 실시예1 ~ 3의 종이가 강도, 차압 기공 특성이 가장 우수함을 알 수 있다.
CAF 섬유장 분포에 따른 종이 특성
Figure pat00002
상기 표 2를 참조하면, 실시예 1의 인장강도 및 차압 특성이 가장 우수함을 알 수 있다.
도 1 ~ 도 3은 본 발명의 실시예 1, 실시예 5, 및 비교예의 합성지의 SEM사진이다. 도 1 ~ 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 합성지의 경우 비교예와 비교하여 표면에 용융방사된 열가소성 셀룰로오스가 형성되어 독특한 표면 특성을 나타냄을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예 및 실험예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예 및 실험예에 의해 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (13)

  1. 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 포함하는 제1슬러리 및 천연섬유 및 물을 포함하는 제2슬러리를 1 : 0.6 ~ 4중량비로 혼합하여 혼합슬러리를 제조하는 1 단계;
    상기 혼합슬러리를 중력탈수시켜서 수초지로 가공하는 2단계;
    상기 수초지를 가압탈수시키는 3단계; 및
    가압탈수시킨 상기 수초지를 건조 및 캘린더링을 수행하는 4단계;를 포함하며,
    상기 제2슬러리의 여수도는400 ~ 500 mL CSF 천연섬유 및 물을 혼합하여 제조한 것을 특징으로 하는 합성지의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1슬러리는 섬유장이 0.3 ~ 5mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 섬유장이 5 ~ 10mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성지의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1슬러리에서, 섬유장이 0.3 ~ 5mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 섬유장이 5 ~ 10mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 1 : 0.6 ~ 1.5중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 합성지의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2단계의 혼합슬러리는 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 천연섬유를 0.01 ~ 0.05 중량% 농도로 포함하는 것을 특징으로 하는 합성지의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가압탈수는 코우치(couch)를 통해 1차 가압탈수시킨 후, 프레스로 2차 가압탈수시키는 것을 특징으로 하는 합성지의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    제1슬러리의 0.3 ~ 5mm 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 5 ~ 10mm 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유는 용융방사를 통해 제조된 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 파쇄시켜서 제조한 것을 특징으로 하는 합성지의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유는
    용융 셀룰로오스 아세테이트 수지를 제조하는 단계;
    상기 용융 셀룰로오스 아세테이트 수지를 혼련기에 투입한 후, 블렌딩을 수행하여 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩을 제조하는 단계;
    상기 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩을 70℃ ~ 90℃ 하에서 20 ~ 30 시간 동안 건조시키는 단계; 및
    상기 건조된 용융 셀룰로오스 아세테이트 칩을 구금을 통해 용융 방사시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성지의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 용융 셀룰로오스 아세테이트 수지는 셀룰로오스계 수지 100 중량부에 대하여, 가소제 20 ~ 45 중량부, 라디칼생성억제제 0.01 ~ 1.5 중량부 및 라디칼활성억제제 0.01 ~ 2 중량부를 포함하며,
    상기 셀룰로오스계 수지는 하기 방정식 1 및 하기 방정식 2를 만족하는 펄프를 합성하여 제조한 것을 특징으로 하는 합성지의 제조방법:
    [방정식 1]
    95.0 중량% ≤ A ≤ 99.5 중량%
    상기 방정식 1에 있어서, A는 10 부피% 농도의 NaOH 수용액에 중량평균분자량 10,000 g/mol 이하의 펄프를 25℃에서 1시간 동안 교반 및 용해시킨 후에 측정한 NaOH 수용액 내 잔류물(residue)의 중량%이다.
    [방정식 2]
    0.5% ≤ B ≤ 3.5%
    상기 방정식 2에 있어서, B는 18 부피% 농도의 NaOH 수용액에 중량평균분자량 10,000 g/mol 이하의 펄프를 25℃에서 1시간 동안 교반 및 용해시킨 후에 측정한 NaOH 수용액 내의 용해성분(soluble substance)의 중량%이다.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가소제는 중량평균분자량 350 ~ 750의 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리글리콜산, 폴리부틸아디페이트, 글리세린, 트리부틸세바케이트, 트리아세틴 및 트리에틸시트레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 합성지의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 라디칼생성억제제는 페놀기를 포함하는 수불용성 화합물을 포함하고, 상기 라디칼활성억제제는 말단에 인을 함유한 수불용성 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 합성지의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 라디칼생성억제제는 테트라키스메틸렌 (3,5-디-t-부틸-4-하이드록시시나메이트)메탄, 펜타에리스리톨테트라키스 (3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드롤시페닐)프로피오네이트 및 테트라키스메틸렌 (3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트 메탄 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 합성지의 제조방법.
  12. 섬유장이 0.3 ~ 10mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트; 및
    여수도가 400 ~ 500 mL CSF인 천연펄프를 포함하고,
    상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 및 천연펄프를 1 : 0.6 ~ 4중량비로 포함하는 합성지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 열가소성 셀룰로오스 아세테이트는 섬유장이 0.3 ~ 10mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트; 및 섬유장이 5 ~ 10mm인 열가소성 셀룰로오스 아세테이트 섬유를1 :0.6 ~ 1.5의 중량비로 포함하는 합성지.
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