KR100362082B1 - 강도, 치수 안정성 및 항균성이 우수한 종이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강도, 치수안정성 및 항균성이 우수한 종이의 제조방법에 관한 것으로, 1차 건조된 종이를 키토산 함유 폴리비닐알콜 또는 전분 용액으로 표면처리하는 단계를 포함한다.

Description

강도, 치수 안정성 및 항균성이 우수한 종이의 제조방법{PROCESS FOR PREPARING PAPER HAVING GOOD STRENGTH, DIMENSIONAL STABILITY AND ANTIBACTERIAL PROPERTY}

본 발명은 강도, 치수안정성 및 항균성이 우수한 종이의 제조방법에 관한 것이다.

종래에는 종이의 표면강도, 종이 강도 및 인쇄적성을 증가시키기 위해 폴리비닐알콜, 젤라틴, 전분 등이 표면처리제로 사용되었다. 그러나 폴리비닐알콜, 젤라틴 또는 전분이 단독으로 표면처리된 종이는 치수안정성이 떨어지고 제반 강도적 성질이 낮은 단점이 있고, 항균력이 없어 세균 또는 곰팡이에 의해 손상되는 단점이 있어 유가증권과 같은 보안 용지로 사용하기에는 미흡하였다. 예를 들어, 유가증원의 일종인 지폐는 무수히 많은 사용자들간에 교환되고 있어 이 과정에서 많은 균에 노출되므로 결국 사용자의 건강에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 또한 고정밀 인쇄 공정을 거치는 유가증권은 용지의 치수 안정성이 매우 중요한데, 이 용지를 폴리비닐알콜, 젤라틴 또는 전분을 단독으로 사용하는 기존의 방법으로 표면처리하는 경우 종이의 치수 안정성이 떨어진다.

미국 특허 제 4,056,432 호에는 종이의 건조 강도를 향상시킬 목적으로 고분자인 키토산을 아크릴 또는 디아릴 단량체를 그라프트 공중합시킨 물질을 혼합 사용하여 종이 제조를 위한 지료에 첨가하는 방법이 개시되어 있다. 또한 미국 특허 제 4,102,738 호에는 골판지의 강도를 향상시킬 목적으로 산성 용액에 용해시킨 키토산을 골심지 제조를 위한 지료에 첨가하는 방법이 개시되어 있다. 미국 특허 제 5,454,907 호에는 펄프 섬유의 리파이닝 효율을 증가시키고 강도를 향상시킬 목적으로 리파이닝시 술폰산과 키토산을 첨가하는 방법이 개시되어 있다. 또한 미국 특허 제 5,827,610 호에는 종이의 마찰계수를 증가시킬 목적으로 아라미드 섬유에 키토산을 피복시켜 종이를 제조하는 방법이 개시되어 있다.

한편 일본 특허 제 2,127,596 호에는 저분자량의 키토산을 종이에 처리하여 항균성 용지를 제조하는 방법이 개시되어 있으나, 이 방법에 의해 제조된 용지는 저분자량의 키토산을 사용함으로써 강도가 떨어지는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종이의 문제점인 종이의 강도, 치수안정성 및 항균성이 동시에 해결된 종이의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적에 따라, 본 발명에서는 종이를 키토산 함유 폴리비닐알콜 또는 전분 용액으로 표면처리하는 단계를 포함하는, 종이의 제조 방법을 제공한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은, 습지 형성 후 1차 건조된 종이를 폴리비닐알콜과 키토산을 포함하는 표면처리 용액 또는 전분과 키토산을 포함하는 표면처리 용액으로 처리한다. 상기 표면처리 용액은 탈아세틸화도가 80 내지 95%이고 분자량이 100,000 내지 1,000,000인 키토산을 물 또는 0.2 내지 2 중량%의 초산 수용액중에 0.1 내지 5 중량% 농도로 용해시킨 용액을, 2 내지 5 중량%의 폴리비닐알콜 수용액 또는 2 내지 30 중량% 전분 수용액과 중량비 1:99 내지 50:50로 혼합하여 제조할 수 있다. 상기 키토산은 탈아세틸화도가 90 내지 95이고 분자량이 300,000 내지 500,000인 것이 바람직하고, 폴리비닐 알콜 수용액의 농도는 3 내지 4 중량%인 것이 바람직하며, 전분 수용액의 농도는 10 내지 20 중량%인 것이 바람직하다. 상기 폴리비닐알콜 수용액은 폴리비닐알콜을 물에 첨가하여 팽윤시킨 다음 70 내지 99℃의 온도에서 용해시켜 얻을 수 있으며, 전분 수용액은 전분을 물에 첨가하고 70 내지 120℃의 온도에서 용해시켜 얻을 수 있다.

본 발명의 방법에 사용되는 키토산은, 지구상에서 셀룰로즈 다음으로 많이 존재하는 천연 고분자 물질로서, 게껍질, 새우, 버섯, 균류 등에 존재하는 키틴을 탈아세틸화하여 얻어진다. 키토산은 셀룰로즈와 매우 유사한 화학구조를 가지고 있어 셀룰로즈가 주성분인 종이와의 상용성이 매우 좋아 종이의 제반 성질을 향상시키는 역할을 할 뿐 아니라 항균성도 향상시키는 역할을 한다.

키토산과 함께 표면처리제로 사용될 수 있는 폴리비닐알콜은, 원래 접착제또는 표면처리제로 사용되어 오던 것으로, 종이에 표면처리될 경우 종이의 표면강도, 종이강도 등을 향상시킬 뿐만 아니라 인쇄적성도 향상시킨다.

또한 키토산과 함께 사용될 수 있는 전분도, 종래에 표면처리제로 사용되어 오던 것이다.

이어서, 표면처리된 종이를 통상적인 방법에 따라 건조시켜 최종 제품인 종이를 얻을 수 있다. 또한 폴리비닐알콜을 사용하여 표면처리할 경우 필요에 따라 표면처리된 종이를 붕사 수용액 또는 붕사와 글리세린의 수용액으로 후처리하여 폴리비닐알콜을 경화반응시킬 수도 있는데, 이때 붕사 수용액으로는 1 내지 2 중량% 붕사 수용액이 바람직하고, 붕사와 글리세린의 수용액으로는 1 내지 2 중량%의 붕사와 2 내지 20 중량%의 글리세린이 포함된 수용액이 바람직하다.

이하 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

분자량 500,000이고 탈아세틸화도가 90%인 키토산을 1 중량% 초산 수용액중에 1 중량% 농도로 용해시킨 용액을 4.7 중량% 폴리비닐알콜 수용액과 중량비 15:85로 혼합하여, 키토산 0.15 중량% 및 폴리비닐알콜 4 중량%를 함유하는 표면처리 용액을 제조하였다. 이 용액를 표면처리조에 넣고, 여기에 습지 형성 후 1차 건조된 종이(면 펄프)를 20초 동안 담근 후 프레스롤을 이용하여 압착하여 종이 표면에 남아 있는 표면처리 용액을 제거하여 1차 표면처리하였다. 1차 표면처리된 종이를 1.5 중량% 붕사 수용액중에 5초 동안 함침시켜 경화시킨 후 열풍 건조 및 드럼 건조시켜, 최종 종이를 얻었다.

실시예 2

분자량 500,000이고 탈아세틸화도가 90%인 키토산을 1 중량% 초산 수용액중에 1 중량% 농도로 용해시킨 용액을 16.7 중량% 산화전분 수용액과 중량비 10:90로 혼합하여, 키토산 0.1 중량% 및 산화전분 15 중량%를 함유하는 표면처리 용액을 제조하였다. 이 용액을 표면처리조에 넣고, 여기에 습지 형성 후 1차 건조된 종이(펄프)를 20초 동안 담근 후 프레스롤을 이용하여 압착하여 종이 표면에 남아 있는 표면처리 용액을 제거하여 표면처리하였다. 표면처리된 종이를 열풍 건조 및 드럼 건조시켜, 최종 종이를 얻었다.

실시예 3

분자량 100,000이고 탈아세틸화도가 95%인 키토산을 사용한다는 점을 제외하고는 실시예 1의 방법에 따라 실시하여, 최종 종이를 얻었다.

비교예 1 내지 2

키토산을 첨가하지 않는다는 점을 제외하고는 실시예 1 및 2의 방법에 따라 실시하여 각각 비교예 1 및 2의 종이를 제조하였다.

시험예

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 종이에 대하여 인장강도, 내절도, 파열강도, 내부 결합강도, 신축율 및 항균성을 하기와 같은 방법에 따라 측정하였다.

인장강도: KS M 7014-85

내절도: KS M 7065-92

파열강도: KS M 7017-85

내부 결합강도: TAPPI UM 403

신축율: 종이를 표준 조습 상태에서 길이를 측정한 후 물에 충분히 적신 상태에서 측정하였을 경우 길이 증가율.

시험 결과, 실시예 1에서 제조된 종이는 폴리비닐알콜이 단독으로 표면처리된 비교예 1의 종이보다 인장강도 20%, 내절도 15%, 파열강도 18%, 내부 결합강도 23% 증가하였고, 인쇄적성도 양호하였다. 또한 종이의 치수안정성을 평가할 수 있는 신축율에 있어서도 비교예 1의 종이는 폭방향으로 5% 신장되었으나, 실시예 1의 종이는 1.5% 만 신장되어 안정성을 나타내었다.

또한 실시예 2에서 제조된 종이는 산화전분이 단독으로 표면처리된 비교예 2의 종이보다 인장강도 10%, 내절도 13%, 파열강도 15%, 내부결합강도 17% 증가하였고, 인쇄적성 또한 양호하였다. 또한 비교예 2에서 제조된 종이의 신축율은 6%이었으나, 실시예 2에서 제조된 종이의 신축율은 2%로 신축 안정성이 우수하였다.

실시예 3에서 제조된 종이는 그 제반 성질이 실시예 1 및 2의 경우와 동등 이상이었다. 또한, 대장균에 대한 항균력에 있어서도 산화전분이 단독으로 표면처리된 비교예 2의 종이는 대장균 감소율이 나타나지 않았는데 반하여, 실시예 3에서 제조된 종이는 85% 이상의 대장균 감소율을 나타내어 항균력이 양호하였다.

본 발명에 따라 폴리비닐알콜 또는 전분과 함께 키토산이 포함된 표면처리제로 처리된 종이는 폴리비닐알콜 또는 전분 단독으로 처리된 종래의 종이보다 물리적 성질, 강도, 치수안정성이 우수하며, 항균성을 가진다.

Claims (3)

1. 습지 형성 후 건조된 종이를 분자량이 100,000 내지 1,000,000인 키토산을 함유하는 폴리비닐알콜 또는 전분 수용액으로 표면처리하는 단계를 포함하는, 종이의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 수용액이 탈아세틸화도가 80 내지 95%이고 분자량이 100,000 내지 1,000,000인 키토산을 물 또는 0.2 내지 2 중량%의 초산 수용액중에 0.1 내지 5 중량% 농도로 용해시킨 용액을 2 내지 5 중량% 폴리비닐알콜 수용액 또는 2 내지 30 중량% 전분 수용액과 중량비 1:99 내지 50:50로 혼합하여 제조된 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 키토산 함유 폴리비닐알콜 수용액으로 표면처리한 종이를 1 내지 2 중량%의 붕사 수용액 또는, 1 내지 2 중량%의 붕사 및 2 내지 20 중량%의 글리세린이 포함된 수용액으로 후처리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.