KR20210012569A - 닥섬유 부직포 제조방법 및 이를 이용한 제품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 닥섬유 부직포 제조방법에 관한 것으로, 다른 섬유의 합성 없이 닥나무 펄프만을 이용하고 아쿠아젯 장치를 이용하여 부직포를 성형함으로써 유해 성분 없이 항균 효과가 뛰어난 닥섬유 부직포 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 닥섬유 부직포 제조방법은, 닥나무의 속껍질을 삶아 불필요한 성분은 제거하고 셀룰로오스만 남게하여 닥나무 펄프를 생성하는 단계; 수산화나트륨 용액에 닥나무 펄프를 침지해서 알칼리셀룰로오스로 전환하고 분쇄하여 중합도를 낮추는 노성과정을 거친 후 이황화탄소를 가해셀롤로오스크산토겐산염을 생성하고 묽은 알칼리용액에 용해시켜 닥나무 비스코스를 생성하는 단계; 일정한 온도하에서 일정시간 동안 방치하고, 기포를 제거하여 여과하는 숙성 및 여과 단계; 닥나무 비스코스를 산성 수욕 중에서 방사하여 얀이 생산되면 유연성을 주기 위해 오일 처리하고 절단하여 닥나무 파이버를 생성하는 단계; 뭉쳐있는 닥나무 파이버를 풀어 솜 형태로 만드는 오프닝 단계; 오프닝한 닥나무 파이버를 브러싱하여 평면 형태의 시트로 만드는 카딩 단계; 아쿠아젯 장치를 통해 고압의 물을 시트의 상부와 하부에서 분사하여 서로 결속되며 양방향성 웹이 형성되도록 하는 워터펀칭 단계; 및 탈수 및 건조하는 단계; 를 포함함을 특징으로 한다.

Description

닥섬유 부직포 제조방법 및 이를 이용한 제품{Non-woven fabric with mulberry fibers and its Method}
본 발명은 닥섬유 부직포 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다른 섬유의 합성 없이 닥나무 펄프만을 이용하고 아쿠아젯 장치를 이용하여 부직포를 성형함으로써 유해 성분 없이 항균 효과가 뛰어난 닥섬유 부직포 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 닥나무의 섬유질은 동종 계통의 인피 섬유 중에서도 비교적 약하고 섬유 길이가 짧다는 이유로 섬유 제품용으로는 활용되지 않고, 낮은 인장 및 인열강도 및 침수에 의한 변형으로 인해 그 활용이 제한될 수밖에 없어 종이류 제조에 국한되어 이용되고 있다.
하지만, 닥나무 섬유질의 특성상 보온성, 통기성, 탈취성, 항균작용이 매우 우수하므로 닥나무 섬유 개발이 필요한 실정이다.
특허공보 제10-1996-0007352호는 부직포가 배접된 한지의 제조방법이 공개되었는바, 그 방법을 살펴보면, 닥나무 껍질을 주원료로 하여 제조된 한지와 폴리에스테르 재질을 주원료로 하여 제조된 장섬유의 부직포에 있어서, 상기 부직포 상에 적층된 한지를 장력 공정에 투입시켜 폭 방향으로 동시에 장력을 준 다음, 그 중 부직포를 접착제 도포 공정에 투입시켜 접착제를 도포한 뒤, 한지와 부직포를 압착공정에 투입시켜 압착시키고, 이를 건조 공정에 투입시켜 건조함으로써 완성된다.
그러나 이러한 방법으로 제조된 부직포의 경우 한지와 부직포가 접착제에 의해 결합되므로 결합력이 약함은 물론 장시간 침수 시 부직포와 한지가 분리되는 단점이 있으며, 사용되는 접착제는 인체에 유해하여 그 용도가 제한되는 문제점이 있다.
KR B1 제10-1996-0007352호(1996.05.31) KR B1 제10-1248027호(2013.03.21) KR B1 제10-1298092호(2013.08.13)
본 발명은 종래와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 다른 섬유의 합성 없이 닥나무 펄프만을 이용하고 아쿠아젯 장치를 이용하여 부직포를 성형함으로써 유해 성분 없이 항균 효과가 뛰어난 닥섬유 부직포 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 닥섬유 부직포 제조방법은,
닥나무의 속껍질을 삶아 불필요한 성분은 제거하고 셀룰로오스만 남게하여 닥나무 펄프를 생성하는 단계;
수산화나트륨 용액에 닥나무 펄프를 침지해서 알칼리셀룰로오스로 전환하고 분쇄하여 중합도를 낮추는 노성과정을 거친 후 이황화탄소를 가해셀롤로오스크산토겐산염을 생성하고 묽은 알칼리용액에 용해시켜 닥나무 비스코스를 생성하는 단계;
일정한 온도하에서 일정시간 동안 방치하고, 기포를 제거하여 여과하는 숙성 및 여과 단계;
닥나무 비스코스를 산성 수욕 중에서 방사하여 얀이 생산되면 유연성을 주기 위해 오일 처리하고 절단하여 닥나무 파이버를 생성하는 단계;
뭉쳐있는 닥나무 파이버를 풀어 솜 형태로 만드는 오프닝 단계;
오프닝한 닥나무 파이버를 브러싱하여 평면 형태의 시트로 만드는 카딩 단계;
아쿠아젯 장치를 통해 고압의 물을 시트의 상부와 하부에서 분사하여 서로 결속되며 양방향성 웹이 형성되도록 하는 워터펀칭 단계; 및
탈수 및 건조하는 단계; 를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 닥섬유 부직포 제조방법은 닥섬유만을 이용하여 부직포를 성형하므로 합성 및 합지하는 과정이 필요치 않아 제조방법이 매우 간단하고, 이에 따라 제조비용이 저렴하며 생산량이 극대화될 뿐만 아니라 화학성분을 내재하지 않아 자연친화적인 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제조된 부직포는 첨가제를 사용하지 않아 촉감이 부드럽고, 흡수성이 우수하며, 항균작용이 뛰어난 효과가 있을 뿐만 아니라 자연 섬유로 어떠한 화학적 물질이 사용되지 않기 때문에 친환경 생분해성능이 우수하고, 유해물질이 전혀 없어 인체에 유해하지 않는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 닥섬유 부직포의 제조공정도.
도 2는 본 발명에 따른 닥나무 펄프를 나타낸 사진.
도 3은 본 발명에 따른 닥섬유 부직포를 나타낸 사진.
도 4a, 4b는 본 발명에 따른 닥섬유 부직포의 원적외선 시험 그래프.
이하, 본 발명에 따른 닥섬유 부직포의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 닥섬유 부직포의 제조공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 닥나무 펄프를 나타낸 사진이며, 도 3은 본 발명에 따른 닥섬유 부직포를 나타낸 사진이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 닥섬유 부직포 제조방법은, 닥나무의 속껍질을 삶아 불필요한 성분은 제거하고 셀룰로오스만 남게하여 닥나무 펄프를 생성하는 단계(ST100); 수산화나트륨 용액에 닥나무 펄프를 침지해서 알칼리셀룰로오스로 전환하고 분쇄하여 중합도를 낮추는 노성과정을 거친 후 이황화탄소를 가해셀롤로오스크산토겐산염을 생성하고 묽은 알칼리용액에 용해시켜 닥나무 비스코스를 생성하는 단계(ST200); 일정한 온도하에서 일정시간 동안 방치하고, 기포를 제거하여 여과하는 숙성 및 여과 단계(ST300); 닥나무 비스코스를 산성 수욕 중에서 방사하여 얀이 생산되면 유연성을 주기 위해 오일 처리하고 절단하여 닥나무 파이버를 생성하는 단계(ST400); 뭉쳐있는 닥나무 파이버를 풀어 솜 형태로 만드는 오프닝 단계(ST500); 오프닝한 닥나무 파이버를 브러싱하여 평면 형태의 시트로 만드는 카딩 단계(ST600); 아쿠아젯 장치를 통해 고압의 물을 시트에 분사하여 서로 결속시켜 닥나무 부직포를 성형하는 워터펀칭 단계(ST700); 및 닥나무 부직포를 탈수 및 건조하는 단계(ST800); 를 포함한다.
<닥나무 펄프 생성 단계>
다년생 닥나무를 선택하고 적당한 길이로 잘라서 찐 다음 껍질을 벗겨낸다. 물에 담가 부드럽게 만든 겉껍질을 제거하면 하얀 안 껍질만 남는데, 이를 삶아서 리그닌, 페토산 등의 성분을 제거하여 셀룰로오스만 남게하여 닥나무 펄프를 생성한다.
<닥나무 비스코스 생성 단계>
농도 18% 이상의 수산화나트륨 용액에 용해 닥나무 펄프를 침지해서 알칼리셀룰로오스로 전환되고, 셀룰로오스 중량의 2.5 ~ 3배로 압착하여 알칼리셀룰로오스를 분쇄한다. 알칼리셀룰로오스의 중합도를 방사에 적당하게 될 때까지 온도 및 공기의 작용으로 저하시키는 노성과정을 거쳐 중합도를 낮춘다. 노성을 마친 알칼리셀룰로오스는 황화기에 넣어 펄프 33 ~ 38%의 이황화탄소를 가해 셀룰로오스크산토겐산염을 생성한다. 고체 셀룰로오스크산토겐산염을 묽은 알칼리용액에 용해시켜 닥나무 비스코스를 생성한다.
<숙성 및 여과 단계>
금방 제조해 낸 닥나무 비스코스는 점도와 염도가 비교적 높아 성형되기 어렵기에, 일정한 온도하에서 일정한 시간동안 방치하는 숙성과정을 거친다.
닥나무 비스코스 중의 셀룰로오스크산토겐산나트륨이 점차적으로 가수분해 및 비누화되어, 에스테르화의 정도(degree of esterification)가 하강되고, 이에 따라 점도와 전해질 작용에 대한 안정성도 변화된다.
결합 수산화나트륨 및 염화암모늄 값은 감소하고, 점성도는 극소값에 달한 뒤 급증하는 숙성과정을 거친다.
기포와 불순물을 제거하기 위하여 숙성한 후에 탈포와 여과 과정을 진행한다.
<닥나무 파이버 생성 단계>
닥나무 비스코스를 산성 수욕 중에서 방사하면 셀룰로오스크산토겐산나트륨이 산 분해하여 셀룰로오스가 됨으로써 도 2와 같이 닥나무 비스코스 섬유를 생성한다. 이때, 방사 공정을 진행하고 세척 과정에서 화학성분은 물을 따라 분석해내고 화학성분은 남지 않게 된다. 그리고 닥나무 비스코스 섬유에 유연성을 주기 위해 오일처리하고 건조하여 가는 사를 길이에 맞게 절단하여 파이버를 만든다.
<닥나무 파이어 오프닝 단계>
정련 및 표백된 닥나무 파이버를 오프닝 기기에 넣어 뭉쳐 있는 닥나무 파이버가 풀어 헤쳐짐으로써 솜 형태로 만들어진다.
<닥나무 파이버 카딩 단계>
오프닝된 닥나무 파이버를 카딩기에 넣어 브러시가 형성된 다수의 맞물린 롤을 통과하면서 브러싱되어 섬유가 축적되며 이동함으로써 평면 형태의 시트로 만들어진다.
<워터펀칭 단계>
시트 형태의 닥나무 파이버를 아쿠아젯 장치로 공급하며, 아쿠아젯 장치로 공급되는 시트는 분사노즐에 의해 분사되는 고압의 물에 의해 결속된다. 이때, 분사노즐은 시트의 상부와 하부에 구비되어 분사되도록 함으로써 양방향성 웹이 형성되도록 한다. 물론, 제품에 따라 상부 또는 하부에서만 고압의 물이 분사되어 일방향성 웹이 형성될 수 있음을 밝혀둔다.
<탈수 및 건조 단계>
마지막으로 일체화된 부직포를 탈수시켜 수분을 제거하고, 건조기에 공급하여 남아있는 수분을 완전 제거하면, 도 3에 도시된 바와 같이 부직포가 완성된다.
이러한 방법에 의해 제조된 부직포는 그 원재료가 천연재료이고 어떠한 화학적 물질이 사용되지 않기 때문에 친환경적이며, 첨가제를 사용하지 않아 촉감이 부드럽고, 흡수성이 우수할 뿐만 아니라, 항균작용이 뛰어나고, 유해물질이 전혀 없어 인체에 유해하지 않으며, 비교적 뛰어난 강도와 유연성 및 안락감 그리고 신축성이 매우 좋은 효과가 있다.
(시험 1)
상기와 같은 방법으로 제조된 닥섬유 부직포의 원적외선 시험은 표 1과 같다.

방사율
(5~20㎛)
방사에너지
(W/㎡·㎛, 37℃)

0.876
3.38×10²
상기 시험은 KFIA-FI-1005에 의한 방법이며 37℃에서 FT-IR Spectrometer를 이용한 BLACK BODY대비 측정 결과이며, 측정 그래프는 도 4a, 4b와 같다. 이상에서의 시험과 같이 원적외선 방사율이 매우 우수함을 알 수 있다.
(시험 2)
상기와 같은 방법으로 제조된 닥섬유 부직포의 항균 시험은 표 2와 같다.
구분 시험결과
(A) Staphylococcus aureus(ATTCC 6538) Klebsiella pneumoniae(ATCC 4352)
Ma 1.1×
Figure pat00001
 1.2×
Figure pat00002
Mb 4.5×
Figure pat00003
 4.3×
Figure pat00004
Mc < 20 < 20
정균 감소값(S) 5.4 6.3
정균 감소율(%) 99.9 99.9
사용한 균 : 황색포도상구균 Staphylococcus aureus(ATTCC 6538)
폐렴균 Klebsiella pneumoniae(ATCC 4352)
사용 비이온계면활성제 : TWEEN 80(0.05%)
증식 값 : 대조구의 증식값(Mb/Ma=31.6 이상일 때 유효)
Staphylococcus aureus : 40.9
Klebsiella pneumoniae : 358.3
정균감소값(S) : log Mb-log Mc(무가공시료에 대한 가공시료의 생균수의 차)
정균감소율(%) : (Mb-Mc)×100/Mb
Ma : 대조편의 접종직후 생균수
Mb : 대조편의 18시간 배양 후 생균수
Mc : 시료의 18시간 배양 후 생균수
상기 항균성 시험 결과에서와 같이 정균 감소율이 99.0%이므로 항균효과가 매우 우수함을 알 수 있다.
(시험 3)
상기와 같은 방법으로 제조된 닥섬유 부직포의 유해성 시험은 표 3과 같다.
시험항목 결과치
유해원소 용출(납), 유해원소 용출(셀레늄), 유해원소 용출(수은),
형광증백제, 포름알데히드, 유해원소 함유량(총 납),
유해원소 함유량(총 카드뮴), 아조염료, 염소화페놀류(오염화석탄산),
염소화페놀류(사염화석탄산), 유해원소 용출(안티몬), 유해원소 용출(비소),
유해원소 용출(바륨), 유해원소 용출(카드뮴), 유해원소 용출(크롬)

검출안됨
사용수 : 증류수
추출 및 측정온도 : 25℃
시험방법 : 위생용품의 기준 및 규격(식품의약품안전처 고시 제2018-80호)
ST100 : 닥나무 펄프 생성 단계 ST200 : 닥나무 비스코스 생성 단계
ST300 : 숙성 및 여과 단계 ST400 : 닥나무 파이버 생성 단계
ST500 : 오프닝 단계 ST600 : 카당 단계
ST700 : 워터펀칭 단계 ST800 : 탈수 및 건조 단계

Claims (2)

  1. 닥나무의 속껍질을 삶아 불필요한 성분은 제거하고 셀룰로오스만 남게하여 닥나무 펄프를 생성하는 단계(ST100);
    수산화나트륨 용액에 닥나무 펄프를 침지해서 알칼리셀룰로오스로 전환하고 분쇄하여 중합도를 낮추는 노성과정을 거친 후 이황화탄소를 가해셀롤로오스크산토겐산염을 생성하고 묽은 알칼리용액에 용해시켜 닥나무 비스코스를 생성하는 단계(ST200);
    일정한 온도하에서 일정시간 동안 방치하고, 기포를 제거하여 여과하는 숙성 및 여과 단계(ST300);
    닥나무 비스코스를 산성 수욕 중에서 방사하여 얀이 생산되면 유연성을 주기 위해 오일 처리하고 절단하여 닥나무 파이버를 생성하는 단계(ST400);
    뭉쳐있는 닥나무 파이버를 풀어 솜 형태로 만드는 오프닝 단계(ST500);
    오프닝한 닥나무 파이버를 브러싱하여 평면 형태의 시트로 만드는 카딩 단계(ST600);
    아쿠아젯 장치를 통해 고압의 물을 시트에 분사하여 서로 결속시켜 닥나무 부직포를 성형하는 워터펀칭 단계(ST700); 및
    닥나무 부직포를 탈수 및 건조하는 단계(ST800); 를 포함함을 특징으로 하는 닥섬유 부직포 제조방법.
  2. 제1 항의 방법으로 제조된 소재로 성형된 것을 특징으로 하는 제품.
KR1020190090533A 2019-07-25 2019-07-25 닥섬유 부직포 제조방법 및 이를 이용한 제품 KR20210012569A (ko)

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