KR102600761B1 - 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법 - Google Patents
대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법에 관한 것으로서, (A) 대나무를 분쇄하여 대나무칩을 제조하는 단계; (B) 대나무칩을 유기산으로 세척하는 단계; (C) 목질계 펄프와 대나무칩을 물에 투입하여 물에 해리시키는 단계; (D) 물에 해리된 목질계 펄프와 대나무칩의 혼합펄프에 대해 피브릴화 및 단섬유화시키는 고해 공정을 통해 생산하고자 하는 종이제품의 지력을 부여하는 단계; (E) 고해 공정을 거친 혼합펄프에 항균제, 첨가제, 흡착제 및 보류제를 투입하여 혼합하는 단계; (F) (E)단계를 거친 혼합펄프를 일정한 폭을 갖는 지료의 형태를 취하도록 성형한 후 탈수하여 미완성된 습기있는 종이로 만드는 단계; (G) (F)단계를 거친 미완성된 습기있는 종이를 프레스 압착하여 최종 탈수 처리 및 종이의 조직을 치밀화시키는 단계; (H) 건조시키는 단계; (I) (H)단계를 거친 종이에 대해 두께를 균일하게 처리하는 단계; (J) 일정 크기로 재단하는 단계;를 포함하며, 상기 (D)단계의 고해 공정은, pH 5~6, 고해온도 50~80℃, 고해하중 10~25kg, 고해농도 1~2중량%의 조건으로 실시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 대나무 기반에 의한 항균성을 가지며 보류성을 높일 수 있는 티슈나 냅킨 또는 키친타올 등을 비롯한 각종 위생용 항균 종이제품을 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 대나무 기반에 의한 항균성을 가지며 보류성을 높일 수 있는 티슈나 냅킨 또는 키친타올 등을 비롯한 각종 위생용 항균 종이제품을 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 티슈나 냅킨 또는 키친타올 등을 비롯하여 대나무 기반에 의한 항균성을 갖는 위생용 항균 종이제품을 제조할 수 있도록 한 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 종이제품은 종이를 기반으로 하는 제품으로서, 기반으로 사용되는 종이의 제조시 고려해야 할 점들이 있다.
이와 같이, 종이제품을 제조하기 전에 고려해야할 점은 제조하고자 하는 종이제품의 특징에 알맞은 원료나 첨가제 등의 선택적 사용이 요구되고, 이와 더불어 처리공정 또한 종이제품의 품질을 결정짓게 되므로 매우 중요한 과정이라 할 수 있다.
부연하여, 원료나 첨가제 등은 제조되는 종이제품의 사용 용도에 적합한 성질을 발현시키고 공정을 안정시키는 작용을 하며, 처리공정은 제조되는 종이제품의 밀도와 강도 등을 원하는 형태로 조정 및 에너지 사용을 달리할 수 있다.
한편, 종이제품에 있어 티슈나 냅킨 또는 키친타올 등은 주방이나 일상생활 등 우리 주변에서 쉽게 사용되고 있는 것들로서, 사람의 신체에 접촉되거나 사람이 섭취하는 음식에 접촉되는 것이므로 위생적인 사용이 요구되는 위생용품이라 할 수 있다.
이와 같이, 티슈나 냅킨 또는 키친타올 등과 같은 위생용 종이제품은 자체 위생성을 확보 및 위생적인 사용을 위해 항균특성을 갖게 한 제품들이 출시되고 있는 것으로서, 소비자들의 건강과 관련된 욕구를 충족시켜줄 수 있는 종이제품의 생산이 요구되고 있다.
특히, 티슈나 냅킨 또는 키친타올 등과 같은 위생용 종이제품은 신체의 접촉 및 식용과 관련되는 것으로서, 최근 친환경적 이슈가 대두되고 있으며, 이를 위해 항균성의 발현을 접목하고 있고 이와 더불어 우수한 흡착성의 발현 등이 요구되고 있다.
한편, 종래 위생용 항균 종이제품 관련해서는 국내공개특허공보 제10-2011-0026635호에서 개시하는 '대나무 섬유용 펄프의 제조방법', 국내공개특허공보 제10-2011-0064825호에서 개시하는 '항균기능을 갖는 방향 종이 및 그 제조방법', 국내공개특허공보 제10-2008-0028958호에서 개시하는 '저 강직성 항균 활성을 갖는 티슈 제품' 등의 선행문헌들을 참조할 수 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 티슈나 냅킨 또는 키친타올 등을 비롯한 대나무 기반에 의한 항균성을 갖는 위생용 항균 종이제품을 제조할 수 있도록 한 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 대나무가 갖는 항균성을 구현하도록 접목하고 종이제품의 용도에 맞는 지류의 강도를 확보할 수 있도록 하며 종이제품 내 첨가제나 항균제 등의 보류성을 높일 수 있도록 한 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 티슈나 냅킨 또는 키친타올 등에 있어 항균성과 흡착성 및 유연성을 갖는 양질의 제품으로 제조할 수 있도록 한 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법은, (A) 대나무를 분쇄하여 대나무칩을 제조하는 단계; (B) 대나무칩을 유기산으로 세척하는 단계; (C) 목질계 펄프와 대나무칩을 물에 투입하여 물에 해리시키는 단계; (D) 물에 해리된 목질계 펄프와 대나무칩의 혼합펄프에 대해 피브릴화 및 단섬유화시키는 고해 공정을 통해 생산하고자 하는 종이제품의 지력을 부여하는 단계; (E) 고해 공정을 거친 혼합펄프에 항균제, 첨가제, 흡착제 및 보류제를 투입하여 혼합하는 단계; (F) (E)단계를 거친 혼합펄프를 일정한 폭을 갖는 지료의 형태를 취하도록 성형한 후 탈수하여 미완성된 습기있는 종이로 만드는 단계; (G) (F)단계를 거친 미완성된 습기있는 종이를 프레스 압착하여 최종 탈수 처리 및 종이의 조직을 치밀화시키는 단계; (H) 건조시키는 단계; (I) (H)단계를 거친 종이에 대해 두께를 균일하게 처리하는 단계; (J) 일정 크기로 재단하는 단계;를 포함하며, 상기 (D)단계의 고해 공정은, pH 5~6, 고해온도 50~80℃, 고해하중 10~25kg, 고해농도 1~2중량%의 조건으로 실시하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 (C)단계에서 대나무칩은, 액비(대나무칩 : 물) 1~1.2 : 4~6의 조건에서 산화나트륨(Na2O)을 15~25중량% 농도로 첨가하고, 160~180℃의 증해온도 및 60~120분의 증해시간으로 증해 처리하여 펄프화시킨 구성일 수 있다.
여기에서, 상기 항균제는 항균성을 위한 것으로서, 자몽종자추출물, 갈조류추출물, 지모추출물, 우르시올추출물, 베르베린추출물. 황금추출물 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종 이상의 조합이고; 상기 첨가제는 위생용 항균 종이제품의 지력 확보 및 유연성을 위한 것으로서, MFC(Micro-Fibrillated Cellulose), NFC(Nano-Fibrillated Cellulose), CMC(Carboxy Methyl Cellulose) 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종 이상의 조합이고; 상기 흡착제는 위생용 항균 종이제품의 흡착성을 증대시키기 위한 것으로서, 표면적 100~250㎡/g, 평균공극크기 10~100nm인 대나무활성탄이며; 상기 보류제는 위생용 항균 종이제품 내 항균제와 첨가제 및 흡착제의 보류를 위한 것으로서, pH 4~6 조건에서 비중 1.1~1.5, 전하밀도 2.0~3.5mEq/g, 평균분자량 1,000,000~3,000,000인 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide)를 사용하는 구성일 수 있다.
여기에서, 상기 CMC(Carboxy Methyl Cellulose)는, (1) 수산화나트륨(NaOH) 수용액과 에탄올을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; (2) 비스코스레이온 섬유를 상기 혼합용액에 침지시킨 후 50~65℃에서 머서화 반응시켜 알칼리 셀룰로오즈 구조체를 유도하는 단계; (3) 머서화 반응으로 유도된 알칼리 셀룰로오즈 구조체에 모노클로로아세트산(MCA) 용액을 첨가하여 50~65℃의 온도 및 60~90rpm의 교반 조건으로 에테르화 반응시키는 단계; (4) (3)과정을 마친 결과물을 에탄올로 희석시킨 염산용액에 세척 및 중화시키는 단계; (5) 60~80℃의 온도에서 20~30분 동안 건조시켜 CMC(Carboxy Methyl Cellulose)를 얻어내는 단계;로 제조된 것일 수 있다.
여기에서, 상기 자몽종자추출물은, (1) 자몽으로부터 과육부를 분리하여 자몽종자를 구비하는 단계; (2) 자몽종자를 60~70℃의 온도에서 건조시키는 단계; (3) 80~120메쉬 크기로 분쇄하는 단계; (4) 분쇄된 자몽종자에 대해 글리세린을 추출용매로 하여 감압추출하되, 원심분리를 통해 층분리시켜 자몽종자추출액을 얻어내는 단계; (5) 자몽종자추출액에 유기산을 첨가하여 교반 혼합함으로써 균질화 및 항균성을 증대시키는 단계; (6) 자몽종자추출액에 탄산칼슘(CaCO3)을 첨가하되, 1~2 : 0.8~1.0의 부피비 또는 중량비로 조성하여 혼합 후, 동결건조시켜 분말화하는 단계;로 제조된 것일 수 있다.
여기에서, 상기 (4)단계에서는, 원심분리를 통해 층분리시킨 상태에서 여과하여 자몽종자추출액을 얻어내되, 여과시 1MeV~10MeV의 에너지 및 1kGy~50kGy의 방사선량으로 전자빔을 조사하거나 또는 15~25mW/㎠의 출력 및 4.2~10.5J/㎠의 조사에너지로 자외선을 조사하여 살균 처리 및 항균성을 증대시키는 공정을 포함하는 구성일 수 있다.
여기에서, 상기 갈조류추출물은, (1) 미역, 다시마, 모자반 중에서 선택된 어느 1종의 갈조류를 50~60℃의 온도에서 건조시키는 단계; (2) 건조시킨 갈조류를 질산(HNO3) 용액에 투입한 후 6~12시간 동안 회전 교반시킴으로써 갈조류가 갖는 금속성분과 질산이 갖는 수소이온과의 치환반응을 유도하여 추출이 용이하도록 알긴산으로 전환하는 단계; (3) 탄산나트륨(Na2CO3) 용액을 추가로 넣고 12~18시간 동안 회전 교반시킴으로써 이온교환을 유도하여 알긴산염 생성에 의한 알긴산염추출용액을 얻어내되 여과 처리하는 단계; (4) 에탄올 또는 유기산으로 세척 후 원심분리하여 알긴산염추출용액을 정제 및 불순물을 제거하는 단계; (5) 알긴산염추출용액에 질산은(AgNO3) 또는 질산구리[Cu(NO3)2]를 넣고 5~10시간 동안 교반시킴으로써 이온교환을 유도하여 은(Ag) 또는 구리(Cu)가 결합된 은-알긴산염추출용액 또는 구리-알긴산염추출용액을 얻어내는 단계; (6) 에탄올 또는 유기산으로 세척 후 원심분리하여 은-알긴산염추출용액 또는 구리-알긴산염추출용액을 정제하는 단계;를 포함하여 제조된 것이며, 상기 (5)단계에서 알긴산염추출용액 대 질산은(AgNO3)은 1~1.5 : 0.8~1.0의 중량비로 첨가하고, 알긴산염추출용액 대 질산구리[Cu(NO3)2]는 2~2.5 : 1~1.5의 중량비로 첨가하는 구성일 수 있다.
여기에서, 상기 지모추출물, 우루시올추출물, 베르베린추출물, 황금추출물 각각은, 에탄올을 보조용매로 사용하여 추출조와 분리조를 갖는 초임계 추출장치에서 초임계 방식으로 추출하여 얻어내되, 추출조에 있어 400~450bar의 압력과 50~70℃의 온도 조건, 분리조에 있어 35~45bar의 압력과 40~50℃의 온도 조건에서 수행하고, 보조용매인 에탄올은 분당 3~5ml를 투입하는 조건에서 2~3시간 동안 초임계 추출하여 제조된 것일 수 있다.
여기에서, 상기 고해 공정을 거친 혼합펄프 90~98중량%와, 항균제와 첨가제, 흡착제 및 보류제의 총합 2~10중량%로 조성하되, 상기 항균제 : 첨가제 : 흡착제 : 보류제 = 1~1.5 : 2~3 : 0.5~0.8 : 0.2~0.3의 중량비로 혼합 조성하는 구성일 수 있다.
여기에서, 상기 위생용 항균 종이제품은, 평량 12~20g/㎡을 갖는 티슈, 냅킨, 키친타올 중에서 어느 1종인 구성일 수 있다.
본 발명에 따르면, 대나무 기반에 의한 항균성을 갖는 위생용 항균 종이제품을 제조할 수 있으며, 종이제품 내 첨가제나 항균제 등의 보류성을 높일 수 있는 양질의 대나무 함유 위생용 항균 종이제품을 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 티슈나 냅킨 또는 키친타올 등과 같은 위생용 종이제품에 대해 내구성을 확보하면서 항균성과 흡착성 및 유연성을 갖는 양질의 종이제품으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 친환경성을 갖는 위생용 항균 종이제품을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법을 나타낸 개략적 공정 순서도이다.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법은 도 1에 나타낸 바와 같이, 대나무칩 제조단계(S10), 대나무칩 세척단계(S20), 해리단계(S30), 고해단계(S40), 원료혼합단계(S50), 지료성형단계(S60), 프레스압착단계(S70), 건조단계(S80), 캘린더단계(S90), 재단단계(S100)를 포함하여 이루어진다.
상기 대나무칩 제조단계(S10)는 대나무를 구비하되 분쇄하여 용이한 펄프화를 위해 대나무칩으로 제조하는 단계이다.
상기 대나무는 폴리페놀 및 유기산 성분 등을 통해 항균성을 제공할 수 있다.
상기 대나무칩 세척단계(S20)는 대나무칩을 유기산으로 세척하는 단계로서, 대나무칩을 살균 처리함과 더불어 항균성을 증대시킬 수 있다.
여기에서, 상기 유기산은 시트르산, 살리실산, 락틴산, 레몬산, 사과산, 젖산, 뷰티르산, 타르타르산, 아세트산, 소르빈산, 벤조산 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종 이상이 조합될 수 있다.
상기 해리단계(S30)는 목질계 펄프와 대나무칩을 물에 투입하여 물에 해리시키는 단계로서, 종이제품의 주원료인 펄프를 준비하는 단계이다.
상기 목질계 펄프는 천연펄프 또는 재생펄프일 수 있으며, 때론 천연펄프와 재생펄프를 일정 비율로 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 대나무칩은 펄프화시킨 상태로 첨가할 수 있는데, 액비(대나무칩 : 물) 1~1.2 : 4~6의 조건에서 산화나트륨(Na2O)을 15~25중량% 농도로 첨가하고, 160~180℃의 증해온도 및 60~120분의 증해시간으로 증해 처리하여 펄프화시킨 것을 사용할 수 있다.
상기 고해단계(S40)는 물에 해리된 목질계 펄프와 대나무칩의 혼합펄프에 대해 피브릴화 및 단섬유화시키는 고해 공정을 통해 생산하고자 하는 종이제품의 지력(강도)을 부여하는 단계이다.
상기 고해단계(S40)에서는 pH 5~6, 고해온도 50~80℃, 고해하중 10~25kg, 고해농도 1~2중량%의 조건으로 실시함이 바람직하다.
여기에서, 산성도에 있어 pH 5 미만일 경우 펄프 측 섬유의 절단이나 분쇄가 과다하게 작용되므로 섬유장이 너무 짧아지고 종이제품의 지력을 확보하는데 어려움이 발생할 수 있으며, pH 6을 초과할 경우 종이제품의 지력이 과다하게 증대되어 유연성을 확보하는데 어려움이 존재한다.
여기에서, 고해온도에 있어 50℃ 미만일 경우 펄프 측 섬유 유연성이 너무 과다해져 지력 조절에 어려움이 존재하고, 80℃를 초과할 경우 고해 처리를 위한 진행이 느려지는 문제점이 발생된다.
여기에서, 고해농도에 있어 1중량% 미만일 경우 펄프 측 피브릴화 및 단섬유화 진행이 어렵고, 2중량%를 초과할 경우 펄프 측 섬유의 꼬임 및 뒤틀림이 심해지는 문제점이 발생된다.
여기에서, 고해하중에 있어 10kg 미만일 경우 피블리화 및 단섬유화되는 미세섬유의 응집력이 저하될 수 있고, 25kg을 초과할 경우 지료를 형성하기 이전에 탈수가 과다하게 촉발되므로 종이제품의 질을 저하시킬 수 있다.
상기에서 피브릴화는 목재섬유에 대해 물리적 또는 화학적 수단을 통해 섬유를 찢는 것을 의미하고, 상기에서 단섬유화는 개개의 섬유로 분리하는 것을 의미한다.
상기 원료혼합단계(S50)는 고해단계(S40)를 거친 혼합펄프에 항균제, 첨가제, 흡착제 및 보류제를 투입하여 혼합하는 단계이다.
상기 원료혼합단계(S50)에서는 고해단계(S40)를 거친 혼합펄프 90~98중량%와, 항균제와 첨가제, 흡착제 및 보류제의 총합 2~10중량%로 조성하여 혼합할 수 있다.
이때, 상기 항균제 : 첨가제 : 흡착제 : 보류제 = 1~1.5 : 2~3 : 0.5~0.8 : 0.2~0.3의 중량비로 조성하여 혼합하는 구성일 수 있으며, 이러한 조성은 종이제품 내에 항균제와 첨가제 및 흡착제에 대한 보류성을 높일 수 있으면서 각각의 첨가원료들이 갖는 기능성을 최대로 발휘할 수 있으며 이와 더불어 용이한 탈수성을 갖게 하는 장점을 제공할 수 있다.
상기 항균제는 항균성을 위한 것으로서, 자몽종자추출물, 갈조류추출물, 지모추출물, 우르시올추출물, 베르베린추출물. 황금추출물 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종 이상의 조합일 수 있다.
여기에서, 상세히 나열된 각각의 항균제는 하기의 제조공정을 통해 제조된 것일 수 있다.
상기 자몽종자추출물에 대해 설명하면 다음과 같다.
(1) 자몽으로부터 과육부를 분리하여 자몽종자를 구비한다.
(2) 자몽종자를 60~70℃의 온도에서 건조시킨다.
(3) 80~120메쉬 크기로 분쇄한다.
(4) 분쇄된 자몽종자에 대해 글리세린을 추출용매로 하여 감압추출하되, 원심분리를 통해 층분리시켜 자몽종자추출액을 얻어낸다.
이때, 상기 (4)단계에서는 원심분리를 통해 층분리시킨 상태에서 여과하여 자몽종자추출액을 얻어내되, 여과시 1MeV~10MeV의 에너지 및 1kGy~50kGy의 방사선량으로 전자빔을 조사하거나 또는 15~25mW/㎠의 출력 및 4.2~10.5J/㎠의 조사에너지로 자외선을 조사하여 살균 처리 및 항균성을 증대시키는 공정을 포함할 수 있다.
(5) 자몽종자추출액에 유기산을 첨가하여 교반 혼합함으로써 균질화 및 항균성을 증대시킨다.
이때, 상기 유기산은 앞서 설명한 종류들을 준용한다.
(6) 자몽종자추출액에 탄산칼슘(CaCO3)을 첨가하되, 1~2 : 0.8~1.0의 부피비 또는 중량비로 조성하여 혼합 후, 동결건조시켜 분말화한다.
상기 갈조류추출물에 대해 설명하면 다음과 같다.
(1) 미역, 다시마, 모자반 중에서 선택된 어느 1종의 갈조류를 50~60℃의 온도에서 건조시킨다.
(2) 건조시킨 갈조류를 질산(HNO3) 용액에 투입한 후 6~12시간 동안 회전 교반시킴으로써 갈조류가 갖는 금속성분(Na, K, Mg, Ca 등)과 질산이 갖는 수소이온과의 치환반응을 유도하여 추출이 용이하도록 알긴산으로 전환시킨다.
상기 갈조류는 Na, K, Mg, Ca 등과 같은 금속성분들이 알긴산염과 결합된 구조를 갖는 것으로서, 질산 투입시 치환반응에 의해 용해되기 쉬운 형태의 알긴산으로 전환된다.
(3) 탄산나트륨(Na2CO3) 용액을 추가로 넣고 12~18시간 동안 회전 교반시킴으로써 이온교환을 유도하여 나트륨이 결합된 알긴산염 생성에 의한 알긴산염추출용액을 얻어내되, 여과 처리한다.
(4) 에탄올 또는 유기산으로 세척 후 원심분리하여 알긴산염추출용액을 정제 및 불순물을 제거한다.
(5) 알긴산염추출용액에 질산은(AgNO3) 또는 질산구리[Cu(NO3)2]를 넣고 5~10시간 동안 교반시킴으로써 이온교환을 유도하여 은(Ag) 또는 구리(Cu)가 결합된 은-알긴산염추출용액 또는 구리-알긴산염추출용액을 얻어낸다.
이때, 상기 (5)단계에서 알긴산염추출용액 대 질산은(AgNO3)은 1~1.5 : 0.8~1.0의 중량비로 첨가하고, 알긴산염추출용액 대 질산구리[Cu(NO3)2]는 2~2.5 : 1~1.5의 중량비로 첨가할 수 있다.
(6) 에탄올 또는 유기산으로 세척 후 원심분리하여 은-알긴산염추출용액 또는 구리-알긴산염추출용액을 정제한다.
(7) 동결건조시켜 분말화한다.
상기 지모추출물, 우루시올추출물, 베르베린추출물, 황금추출물에 대해 설명하면 다음과 같다.
지모추출물, 우루시올추출물, 베르베린추출물, 황금추출물 각각은, 에탄올을 보조용매로 사용하여 추출조와 분리조를 갖는 초임계 추출장치에서 초임계 방식으로 추출하여 얻어낼 수 있다.
이때, 추출조에 있어서는 400~450bar의 압력과 50~70℃의 온도 조건, 분리조에 있어서는 35~45bar의 압력과 40~50℃의 온도 조건에서 수행하고, 보조용매인 에탄올은 분당 3~5ml를 투입하는 조건에서 2~3시간 동안 초임계 추출할 수 있다.
상기 지모추출물은 지모뿌리를 이용하여 추출하는 것으로서, 사포닌 등이 다량 함유되어 항균성을 제공할 수 있다.
상기 우루시올추출물은 옻나무를 이용하여 추출하는 것으로서, 우루시올 성분을 통해 항균성을 제공할 수 있다.
상기 베르베린추출물은 금실, 오레곤포도, 매자나무 등의 뿌리나 줄기 및 껍질을 이용하여 추출하는 것으로서, 베르베린 성분을 통해 항균성을 제공할 수 있다.
상기 황금추출물은 황금의 뿌리를 이용하여 추출하는 것으로서, 펩티드 성분을 통해 항균성을 제공할 수 있다.
상기 첨가제는 위생용 항균 종이제품의 지력 유지 및 유연성을 위한 것으로서, MFC(Micro-Fibrillated Cellulose), NFC(Nano-Fibrillated Cellulose), CMC(Carboxy Methyl Cellulose) 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종 이상의 조합일 수 있다.
여기에서, 상기 CMC(Carboxy Methyl Cellulose)는 하기의 제조공정을 통해 제조된 것일 수 있다.
(1) 수산화나트륨(NaOH) 수용액과 에탄올을 혼합하여 혼합용액을 제조한다.
(2) 비스코스레이온 섬유를 상기 혼합용액에 침지시킨 후 50~65℃에서 머서화 반응시켜 알칼리 셀룰로오즈 구조체를 유도한다.
(3) 머서화 반응으로 유도된 알칼리 셀룰로오즈 구조체에 모노클로로아세트산(MCA) 용액을 첨가하여 50~65℃의 온도 및 60~90rpm의 교반 조건으로 에테르화 반응시킨다.
(4) (3)과정을 마친 결과물을 에탄올로 희석시킨 염산용액에 세척 및 중화시킨다.
(5) 60~80℃의 온도에서 20~30분 동안 건조시켜 CMC(Carboxy Methyl Cellulose)를 최종적으로 얻어낸다.
여기에서, 상기 MFC(Micro-Fibrillated Cellulose), NFC(Nano-Fibrillated Cellulose), CMC(Carboxy Methyl Cellulose) 각각은 1MeV~10MeV의 에너지 및 1kGy~50kGy의 방사선량으로 전자빔을 조사하거나 또는 15~25mW/㎠의 출력 및 4.2~10.5J/㎠의 조사에너지로 자외선을 조사하여 살균 처리 및 항균성을 증대시키는 공정을 포함할 수 있다.
특히, 상기 전자빔 조사를 통해서는 다당류계인 셀룰로오스 측 화학적 가교반응을 유도함으로써 섬유 조직간 결합성을 높여 내구성을 확보하면서도 유연성을 부여할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
이와 같은 전자빔 조사 또는 자외선 조사는 첨가제 제조시가 아닌 위생용 항균 종이제품의 제조가 완료된 상태에서 종이제품에 실시할 수도 있으며, 이는 위생용 항균 종이제품의 기능성은 물론 품질 향상에도 기여할 수 있다.
상기 흡착제는 위생용 항균 종이제품의 흡착성을 증대시키기 위한 것으로서, 대나무활성탄을 사용할 수 있다.
이때, 상기 대나무활성탄은 표면적 100~250㎡/g, 평균공극크기 10~100nm인 것을 사용함이 바람직하다.
여기에서, 상기 대나무활성탄은 하기와 같은 방식으로 제조할 수 있다.
(1) 대나무를 분쇄하여 일정 크기화한다.
(2) 분쇄한 대나무에 대해 질소분위기 및 450~600℃의 탄화온도에서 2~3시간 동안 탄화 처리한다.
(3) 탄화 처리한 대나무에 대해 질소분위기 및 700~900℃의 활성화온도에서 2~3시간 동안 활성화시킨다.
이때에는 수증기를 이용한 활성화를 위해 수증기의 유량을 0.2~0.4ml-H2O g-char-1 h-1으로 하여 1.2~2.4ml-H2O g-char-1 h-1까지 증가시키면서 활성화시킨다.
상기 보류제는 위생용 항균 종이제품 내 항균제와 첨가제 및 흡착제 등의 보류를 위한 것으로서, 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide)를 사용할 수 있는데, 상기 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide)는 pH 4~6 조건에서 비중 1.1~1.5, 전하밀도 2.0~3.5mEq/g, 평균분자량 1,000,000~3,000,000인 것을 사용함이 바람직하다.
이때, 상기 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide)는 양이온성을 갖는 것이 바람직하며, 이는 혼합원료 내에서 이온 결합에 의한 응집력을 갖게 하는 작용을 통해 항균제와 첨가제 및 흡착제의 보류성을 높여주는 역할을 한다.
여기에서, 상기 보류제는 카라기난, 로스트빈검, 구아검 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종 이상의 조합으로 폴리아크릴아마이드를 대체하여 사용할 수도 있다.
상기 지료성형단계(S60)는 상기 원료혼합단계(S50)를 거친 상태의 혼합펄프에 대해 일정한 폭을 갖는 지료의 형태를 취하도록 성형한 후 탈수하여 미완성된 습기있는 종이로 만드는 단계이다.
상기 프레스압착단계(S70)는 상기 지료성형단계(S60)를 거친 미완성된 습기있는 종이를 프레스 압착하여 10중량% 농도 미만의 수분을 갖도록 최종 탈수 처리 및 종이의 조직을 치밀화시키는 단계이다.
상기 건조단계(S80)는 상기 프레스압착단계(S70)를 마친 결과물에 대해 잔존하는 수분을 없애도록 건조시키는 단계이다.
상기 캘린더단계(S90)는 상기 건조단계(S80)를 거친 종이에 대해 캘린더기계를 통과시킴에 의해 두께를 균일하게 처리하는 단계이다.
상기 재단단계(S100)는 위생용 종이제품의 용도에 맞게 일정 크기로 재단하는 단계이다.
이와 같은 상술한 제조공정을 통해 제조되는 위생용 항균 종이제품은 티슈, 냅킨, 키친타올 등을 비롯한 각종 위생용 종이제품일 수 있으며, 이때 티슈나 냅킨 또는 키친타올 등의 종이제품일 경우에는 평량 12~20g/㎡을 갖는 형태로 제조할 수 있다.
이에 따라, 상술한 제조공정으로 이루어지는 본 발명에 따른 위생용 항균 종이제품의 제조방법을 통해서는 대나무 기반에 의한 항균성을 갖는 위생용 항균 종이제품을 제조할 수 있으며, 종이제품 내 첨가제나 항균제 등의 보류성을 높일 수 있는 양질의 대나무 함유 위생용 항균 종이제품을 제조할 수 있으며, 특히 티슈나 냅킨 또는 키친타올 등과 같은 종이제품에 대해 항균성과 흡착성 및 유연성을 갖는 양질의 제품으로 제조할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 극히 한정되지 않는다 할 것이고, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 기술분야의 당해업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 단계의 치환 등이 이루어질 수 있다 할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 권리범위 내에 속한다 할 것이다.
Claims (10)
- (A) 대나무를 분쇄하여 대나무칩을 제조하는 단계;
(B) 대나무칩을 유기산으로 세척하는 단계;
(C) 목질계 펄프와 대나무칩을 물에 투입하여 물에 해리시키는 단계;
(D) 물에 해리된 목질계 펄프와 대나무칩의 혼합펄프에 대해 피브릴화 및 단섬유화시키는 고해 공정을 통해 생산하고자 하는 종이제품의 지력을 부여하는 단계;
(E) 고해 공정을 거친 혼합펄프에 항균제, 첨가제, 흡착제 및 보류제를 투입하여 혼합하는 단계;
(F) (E)단계를 거친 혼합펄프를 일정한 폭을 갖는 지료의 형태를 취하도록 성형한 후 탈수하여 미완성된 습기있는 종이로 만드는 단계;
(G) (F)단계를 거친 미완성된 습기있는 종이를 프레스 압착하여 최종 탈수 처리 및 종이의 조직을 치밀화시키는 단계;
(H) 건조시키는 단계;
(I) (H)단계를 거친 종이에 대해 두께를 균일하게 처리하는 단계;
(J) 일정 크기로 재단하는 단계; 를 포함하며,
상기 (D)단계의 고해 공정은,
pH 5~6, 고해온도 50~80℃, 고해하중 10~25kg, 고해농도 1~2중량%의 조건으로 실시하는 것을 특징으로 하는 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 (C)단계에서 대나무칩은,
액비(대나무칩 : 물) 1~1.2 : 4~6의 조건에서 산화나트륨(Na2O)을 15~25중량% 농도로 첨가하고, 160~180℃의 증해온도 및 60~120분의 증해시간으로 증해 처리하여 펄프화시킨 것을 특징으로 하는 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 항균제는 항균성을 위한 것으로서, 자몽종자추출물, 갈조류추출물, 지모추출물, 우르시올추출물, 베르베린추출물. 황금추출물 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종 이상의 조합이고;
상기 첨가제는 위생용 항균 종이제품의 지력 확보 및 유연성을 위한 것으로서, MFC(Micro-Fibrillated Cellulose), NFC(Nano-Fibrillated Cellulose), CMC(Carboxy Methyl Cellulose) 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종 이상의 조합이고;
상기 흡착제는 위생용 항균 종이제품의 흡착성을 증대시키기 위한 것으로서, 표면적 100~250㎡/g, 평균공극크기 10~100nm인 대나무활성탄이며;
상기 보류제는 위생용 항균 종이제품 내 항균제와 첨가제 및 흡착제의 보류를 위한 것으로서, pH 4~6 조건에서 비중 1.1~1.5, 전하밀도 2.0~3.5mEq/g, 평균분자량 1,000,000~3,000,000인 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide)를 사용하는 것을 특징으로 하는 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법. - 제 3항에 있어서,
상기 CMC(Carboxy Methyl Cellulose)는,
(1) 수산화나트륨(NaOH) 수용액과 에탄올을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계;
(2) 비스코스레이온 섬유를 상기 혼합용액에 침지시킨 후 50~65℃에서 머서화 반응시켜 알칼리 셀룰로오즈 구조체를 유도하는 단계;
(3) 머서화 반응으로 유도된 알칼리 셀룰로오즈 구조체에 모노클로로아세트산(MCA) 용액을 첨가하여 50~65℃의 온도 및 60~90rpm의 교반 조건으로 에테르화 반응시키는 단계;
(4) (3)과정을 마친 결과물을 에탄올로 희석시킨 염산용액에 세척 및 중화시키는 단계;
(5) 60~80℃의 온도에서 20~30분 동안 건조시켜 CMC(Carboxy Methyl Cellulose)를 얻어내는 단계; 로 제조된 것을 특징으로 하는 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법. - 제 3항에 있어서,
상기 자몽종자추출물은,
(1) 자몽으로부터 과육부를 분리하여 자몽종자를 구비하는 단계;
(2) 자몽종자를 60~70℃의 온도에서 건조시키는 단계;
(3) 80~120메쉬 크기로 분쇄하는 단계;
(4) 분쇄된 자몽종자에 대해 글리세린을 추출용매로 하여 감압추출하되, 원심분리를 통해 층분리시켜 자몽종자추출액을 얻어내는 단계;
(5) 자몽종자추출액에 유기산을 첨가하여 교반 혼합함으로써 균질화 및 항균성을 증대시키는 단계;
(6) 자몽종자추출액에 탄산칼슘(CaCO3)을 첨가하되, 1~2 : 0.8~1.0의 부피비 또는 중량비로 조성하여 혼합 후, 동결건조시켜 분말화하는 단계; 로 제조된 것을 특징으로 하는 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법. - 제 5항에 있어서,
상기 (4)단계에서는,
원심분리를 통해 층분리시킨 상태에서 여과하여 자몽종자추출액을 얻어내되, 여과시 1MeV~10MeV의 에너지 및 1kGy~50kGy의 방사선량으로 전자빔을 조사하거나 또는 15~25mW/㎠의 출력 및 4.2~10.5J/㎠의 조사에너지로 자외선을 조사하여 살균 처리 및 항균성을 증대시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법. - 제 3항에 있어서,
상기 갈조류추출물은,
(1) 미역, 다시마, 모자반 중에서 선택된 어느 1종의 갈조류를 50~60℃의 온도에서 건조시키는 단계;
(2) 건조시킨 갈조류를 질산(HNO3) 용액에 투입한 후 6~12시간 동안 회전 교반시킴으로써 갈조류가 갖는 금속성분과 질산이 갖는 수소이온과의 치환반응을 유도하여 추출이 용이하도록 알긴산으로 전환하는 단계;
(3) 탄산나트륨(Na2CO3) 용액을 추가로 넣고 12~18시간 동안 회전 교반시킴으로써 이온교환을 유도하여 알긴산염 생성에 의한 알긴산염추출용액을 얻어내되 여과 처리하는 단계;
(4) 에탄올 또는 유기산으로 세척 후 원심분리하여 알긴산염추출용액을 정제 및 불순물을 제거하는 단계;
(5) 알긴산염추출용액에 질산은(AgNO3) 또는 질산구리[Cu(NO3)2]를 넣고 5~10시간 동안 교반시킴으로써 이온교환을 유도하여 은(Ag) 또는 구리(Cu)가 결합된 은-알긴산염추출용액 또는 구리-알긴산염추출용액을 얻어내는 단계;
(6) 에탄올 또는 유기산으로 세척 후 원심분리하여 은-알긴산염추출용액 또는 구리-알긴산염추출용액을 정제하는 단계; 를 포함하여 제조된 것이며,
상기 (5)단계에서 알긴산염추출용액 대 질산은(AgNO3)은 알긴산염추출용액 대 질산은(AgNO3)은 1~1.5 : 0.8~1.0의 중량비로 첨가하고, 알긴산염추출용액 대 질산구리[Cu(NO3)2]는 2~2.5 : 1~1.5의 중량비로 첨가하는 것을 특징으로 하는 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법. - 제 3항에 있어서,
상기 지모추출물, 우루시올추출물, 베르베린추출물, 황금추출물 각각은,
에탄올을 보조용매로 사용하여 추출조와 분리조를 갖는 초임계 추출장치에서 초임계 방식으로 추출하여 얻어내되,
추출조에 있어 400~450bar의 압력과 50~70℃의 온도 조건, 분리조에 있어 35~45bar의 압력과 40~50℃의 온도 조건에서 수행하고,
보조용매인 에탄올은 분당 3~5ml를 투입하는 조건에서 2~3시간 동안 초임계 추출하여 제조된 것을 특징으로 하는 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 고해 공정을 거친 혼합펄프 90~98중량%와, 항균제와 첨가제, 흡착제 및 보류제의 총합 2~10중량%로 조성하되,
상기 항균제 : 첨가제 : 흡착제 : 보류제 = 1~1.5 : 2~3 : 0.5~0.8 : 0.2~0.3의 중량비로 혼합 조성하는 것을 특징으로 하는 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 위생용 항균 종이제품은,
평량 12~20g/㎡을 갖는 티슈, 냅킨, 키친타올 중에서 어느 1종인 것을 특징으로 하는 대나무를 함유하는 위생용 항균 종이제품의 제조방법.
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