KR20100070240A

KR20100070240A - 홍조섬유를 포함하는 보안용지 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20100070240A
Application number: KR1020080128873A
Authority: KR
Inventors: 정양진; 김태영; 허용대
Original assignee: 한국조폐공사
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-06-25

Abstract

본 발명은 홍조섬유를 포함하는 보안용지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 홍조섬유를 포함하는 보안용지의 제조방법은, 면섬유와 홍조섬유를 혼합한 후 혼합지를 제조하는 혼합지제조단계와; 제조된 혼합지를 폴리비닐알콜, 전분, 젤라틴이 포함된 함침제에 함침 처리하는 함침처리단계; 함침 처리된 혼합지를 건조하는 건조단계;를 포함하여 구성되며, 혼합지제조단계에서 홍조섬유는 혼합지 100 중량% 대비 5 ~ 30 중량 % 포함되는 것을 특징으로 하고, 혼합지제조단계에서 면섬유와 홍조섬유는 최종지료농도 0.1 ~ 0.5 %로 희석된 후 수초지에서 제조되거나 포머 또는 환망초지기로 습지층을 형성하는 합지방식에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하며, 혼합지제조단계에서 면섬유는 40 ~ 70 °SR의 여수도로 고해 처리된 것을 특징으로 하고, 함침처리단계는 폴리비닐알콜, 전분, 젤라틴이 5 ~ 7 중량 %로 용해된 수용액을 47 ~ 53 ℃의 온도로 유지하면서, 제조된 혼합지를 20 ~ 40 초간 함침시킨 다음 과량을 제거하고, 4 ~ 6 중량 %의 붕사액에 3 ~ 7초간 혼합지를 함침한 다음 과량을 제거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하여, 면섬유와 홍조섬유를 혼합하여 보안용지를 제조함으로써 현미경에 의해서 원료의 차별화를 확인할 수 있도록 함으로써 보안용지의 진위식별을 용이하게 하여 용지의 위조를 방지할 수 있고, 면섬유만으로 제조된 경우에 비해 훨씬 미세한 홍조섬유를 혼합함으로써 공극부분을 미세한 홍조섬유가 채워 동일한 평량에서 무기충전제를 첨가하지 않고도 불투명도를 향상시킬 수 있으며, 구김 처리에 따른 기공도의 변화에 있어서 기공도의 증가가 훨씬 적어 구김 처리에 대한 저항이 우수하여 내구성이 우수한 보안용지의 제조 방법이 제공된다.

홍조섬유, 보안용지, 함침처리, 불투명도, 구김처리, 구김저항성

Description

홍조섬유를 포함하는 보안용지 및 이의 제조방법 {A security paper containing red algae fiber and a method for manufacturing the same}

본 발명은 현미경에 의한 고배율 및 저배율에서 원료적 차별화에 있어서는 홍조섬유를 혼합하여 제조함으로써 면섬유 100% 만으로 제조된 종이에 비교하여 홍조섬유가 사용되었음을 명확하게 구별할 수 있게 되고, 면섬유만으로 제조된 경우에 비해 불투명도가 높아졌으며, 불투명도의 감소가 적으며, 은행권의 내구성을 평가하는 방법의 하나인 구김처리에 따른 기공도의 변화에 있어서도 구김처리에 의한 기공도의 증가가 훨씬 적어 구김처리에 대한 저항성이 우수하여 내구성이 우수한, 홍조섬유를 포함하는 보안용지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

지폐 등과 같은 보안용지의 진위식별을 위한 기술로는 지폐에 금속성 부재와 형광물질을 사용하여 빛에 따른 반사도를 적용한 '보안 용지'(한국 특허공보 특1993-0006823)이 공개된 바 있다.

이밖에도 보안요소로는 숨은그림(은화, watermark), 보안용 실(은선, security thread) 및 보안용 섬유(색사, security fiber) 등이 사용되어 왔다.

위와 같은 기술들은 용지의 표면에 상기와 같은 그림과 실, 색사를 적용하였는데, 지폐의 위폐 방지 기술이 발전함에 따라 위폐 기술도 발전하여 상기와 같은 요소로까지 위폐기술이 발전하여 보다 새로운 위폐방지 기술을 필요로 하는 실정이다.

한편, 홍조섬유에 관련한 기술로는, 홍조류를 이용하여 펄프를 제조하도록 한 '홍조류를 이용한 펄프의 제조방법'(한국 등록특허공보 제10-0754890), '외피가 두꺼운 홍조류를 이용한 펄프의 제조방법'(한국 등록특허공보 제10-0811196), '홍조류로 제조된 펄프 및 그 제조 방법'(한국 등록특허공보 제10-0811193) 등이 공개된 바 있다.

이들 기술들은 홍조류를 산성수용액에 침지하여 홍조류 외피에 형성된 탄산칼슘을 제거하고, 용매에 의하여 젤성분을 제거하여 그 잔존물인 잔사를 수집하여 펄프화 하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기와 같은 기술들은 홍조류의 대량생산성 및 친환경적인 측면을 이용하여 홍조류를 이용하여 펄프를 제조하려는 것들이다.

위와 같은 홍조섬유에 관한 기술이 안출되었음에도 불구하고 아직까지 홍조류를 이용하여 지폐와 같은 보안용지의 위폐방지 기술로 적용된 바가 없으며, 보안용지의 면섬유와 혼합되었을 때 불투명도가 높아지며, 구김을 방지할 수 있음이 알려진 바 없다.

상기와 같은 이유로 보안용지의 제조에 있어 기존 섬유조성에서의 용지 물성 에 지대한 영향을 미치지 않고 원료적 차별성을 부여할 수 있어 위폐를 식별할 수 있는 홍조섬유를 포함하는 보안용지 제조기술의 개발이 필요하다.

본 발명의 홍조섬유를 포함하는 보안용지 및 이의 제조방법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생되는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 면섬유와 홍조섬유를 혼합하여 보안용지를 제조함으로써 현미경에 의해서 원료의 차별화를 확인할 수 있도록 함으로써 보안용지의 진위식별을 용이하게 하여 용지의 위조를 방지할 수 있게 하려는 것이다.

또, 면섬유만으로 제조된 경우에 비해 훨씬 미세한 홍조섬유를 혼합함으로써 공극부분을 미세한 홍조섬유가 채워 동일한 평량에서 무기충전제를 첨가하지 않고도 불투명도를 향상시키려는 것이다.

또한, 구김 처리에 따른 기공도의 변화에 있어서 기공도의 증가가 훨씬 적어 구김 처리에 대한 저항이 우수하여 내구성이 우수한 보안용지의 제조 방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 홍조섬유를 포함하는 보안용지 제조방법은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 면섬유와 홍조섬유를 혼합한 후 혼합지를 제조하는 혼합지제조단계와; 제조된 혼합지를 폴리비닐알콜, 전분, 젤라틴이 포함된 함침제에 함침 처리하는 함침처리단계; 함침 처리된 혼합지를 건조하는 건조단계;를 포함하여 구성된다.

이때, 혼합지제조단계에서 홍조섬유는 혼합지 100 중량% 대비 5 ~ 30 중량 % 포함되는 것을 특징으로 한다.

또, 혼합지제조단계에서 면섬유와 홍조섬유는 최종지료농도 0.1 ~ 0.5 %로 희석된 후 수초지에서 제조되거나 포머 또는 환망초지기로 습지층을 형성하는 합지방식에 의하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 혼합지제조단계에서 면섬유는 40 ~ 70 °SR의 여수도로 고해 처리된 것을 특징으로 한다.

또한, 함침처리단계는 폴리비닐알콜, 전분, 젤라틴이 5 ~ 7 중량 %로 용해된 수용액을 47 ~ 53 ℃의 온도로 유지하면서, 제조된 혼합지를 20 ~ 40 초간 함침시킨 다음 과량을 제거하고, 4 ~ 6 중량 %의 붕사액에 3 ~ 7초간 혼합지를 함침한 다음 과량을 제거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하여, 면섬유와 홍조섬유를 혼합하여 보안용지를 제조함으로써 현미경에 의해서 원료의 차별화를 확인할 수 있도록 함으로써 보안용지의 진위식별을 용이하게 하여 용지의 위조를 방지할 수 있게 된다.

또, 면섬유만으로 제조된 경우에 비해 훨씬 미세한 홍조섬유를 혼합함으로써 공극부분을 미세한 홍조섬유가 채워 동일한 평량에서 무기충전제를 첨가하지 않고도 불투명도를 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 구김 처리에 따른 기공도의 변화에 있어서 기공도의 증가가 훨씬 적어 구김 처리에 대한 저항이 우수하여 내구성이 우수한 보안용지의 제조 방법이 제공된다.

이하, 본 발명의 홍조섬유를 포함하는 보안용지의 제조방법에 대하여 첨부된 도면 및 사진을 통하여 상세히 설명하기로 한다.

1. 혼합지제조단계

면섬유와 홍조섬유를 혼합한 후 혼합지를 제조한다.

홍조류는 붉거나 자줏빛을 띤 바다 또는 민물 식물로써 우리가 쉽게 알 수 있는 김이나 우뭇가사리목, 돌가사리목, 도박목 및 국수나물목 등이 있다.

이러한 홍조류는 자라는 속도가 매우 빨라 하루에 자기 몸의 3 ~ 7 %까지 성장하여 일년에 다섯 번 정도까지 수확이 가능하다.

홍조류에서 홍조섬유를 추출하는 방법에 대해서는 공지된 다수의 기술이 있으므로 추출 방법에 대해서는 기재를 생략하기로 한다.

이러한 홍조섬유는 구입된 제품을 1 중량 %로 물에 충분히 해리하여 사용하는 것이 바람직하다.

면섬유는 40 ~ 70 °SR의 여수도(또는 고해도)로 고해 처리된 지료를 준비하는 것이 바람직하다.

홍조섬유와 면섬유를 준비한 후에는 면섬유와 홍조섬유를 혼합하여 혼합지를 제조하되, 이때 홍조섬유는 혼합지 100 중량% 대비 5 ~ 30 중량 % 포함되는 것이 가장 바람직하다.

혼합지의 제조는, 면섬유와 홍조섬유를 혼합한 다음 물을 이용하여 최종지료농도 0.1 ~ 0.5 %로 희석한 후 수초지에서 제조되거나 포머 또는 환망초지기로 습지층을 형성하는 합지방식에 의하여 제조한다.

이때, 수초지 내부의 망은 150 메쉬 정도의 규격을 사용하는 것이 바람직하다.

구체적으로 일정한 높이의 원통 내부에 망을 설치한 후 면섬유와 홍조섬유가 희석된 액체를 원통 내부에 부어 면섬유와 홍조섬유의 혼합물이 망에 걸리도록 하여 혼합지를 제조한다.

2. 함침처리단계

제조된 혼합지를 폴리비닐알콜이 포함된 함침제에 함침 처리한다.

보다 구체적으로 5 ~ 7 중량 %로 용해된 폴리비닐알콜 수용액을 47 ~ 53 ℃의 온도로 유지하면서 제조된 혼합지를 20 ~ 40 초간 함침시킨 다음 압착 롤프레스를 통과시켜 과다의 폴리비닐알콜 수용액을 제거한다.

이때, 상기 폴리비닐알콜 수용액의 농도는 중량기준으로 물에 대한 폴리비닐알콜의 함량을 나타낸다.

상기 폴리비닐알콜 수용액에는 요소, 젤라틴, 전분 등의 첨가제가 첨가되어 있는 것이 바람직하다.

폴리비닐알콜 수용액에 함침 처리한 후에는 4 ~ 6 중량 %의 붕사액에 3 ~ 7초간 혼합지를 함침한 다음 역시 압착 롤프레스를 통과시켜 과다의 붕사액을 제거한다.

상기 붕사액에는 붕사 및 물 외에도 글리세린, 증점제 등이 포함될 수도 있다.

이때, 함침제의 도포량은 혼합지 건량기준으로 5 ~ 7 g/㎡가 되도록 하는 것이 바람직하다.

아울러, 압착 롤프레스의 압력은 3 ~ 4 kgf/㎠가 바람직하다.

3. 건조단계

함침 처리된 혼합지를 건조한다.

건조 온도는 50∼120℃, 바람직하게는 표면온도가 100 ℃가 되도록 건조기를 이용하여 2 ~ 3분간 건조하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 홍조섬유를 포함하는 보안용지의 제조방법에 대하여 하기 실시예와 비교예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 홍조섬유를 포함하는 보안용지의 제조1

55±3 °SR로 고해처리된 면섬유에 홍조섬유를 10 중량% 혼합하여 최종지료 농도 0.5%로 희석한 후 실험실용 원형수초지를 이용하여 혼합지를 제조하였다.

아울러, 6 중량%로 용해된 폴리비닐알코올 수용액으로 표면 처리액을 제조하였다.

상기 표면 처리액을 50 ±3℃로 유지하면서 제조된 혼합지를 표면 처리액에 30 초간 함침한 후 압착 롤프레스 3.5 kgf/㎠의 조건에서 압착하여 과량을 제거하였다.

이 후, 상기 혼합지를 5 중량% 농도의 붕사액에 5 초간 함침한 후 압착 롤프레스 3.5 kgf/㎠의 조건에서 압착하여 과량을 제거하였다.

함침 과정이 끝난 혼합지를 100℃에서 2분간 건조하여 평량 85±4 g/㎡의 보안용지를 제조하였다.

<비교예 1> 면섬유만으로 제조된 보안용지 제조1

65±3 °SR로 고해처리된 면섬유를 최종지료농도 0.5%로 희석한 후 실험실용 원형수초지를 이용하여 습지를 제조하였다.

(아울러, 6 중량%로 용해된 폴리비닐알코올 수용액으로 표면 처리액을 제조하였다.

상기 표면 처리액을 50 ±3℃로 유지하면서 제조된 습지를 표면 처리액에 30 초간 함침한 후 압착 롤프레스 3.5 kgf/㎠의 조건에서 압착하여 과량을 제거하였다.

이 후, 상기 혼합지를 5 중량% 농도의 붕사액에 5 초간 함침한 후 압착 롤프 레스 3.5 kgf/㎠의 조건에서 압착하여 과량을 제거하였다.)

<실험예 1> 용지 물성 실험

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 보안 용지를 23℃, 50%의 조건에서 24시간 조습처리한 후 불투명도를 ISO 2471에 따라 측정하여 아래 <표 1>에 나타냈다.

<표 1> 물성 비교

구분	홍조섬유함량(중량%)	함침제 도포량 (g/m²)	불투명도 (%)		불투명도 감소정도^*
구분	홍조섬유함량(중량%)	함침제 도포량 (g/m²)	원지	함침처리지	절대치	감소율
실시예	10	5.1	98.6	98.0	0.6	0.6
비교예	0	5.2	96.4	95.1	1.3	1.3

* 원지에 대한 함침처리후의 불투명도 감소정도를 의미함

실시예에서 제조된 종이의 불투명도는 98.0%로, 비교예에서 제조된 종이의 불투명도인 95.1에 비하여 높았다.

또한 함침처리에 의한 불투명도 감소에 있어서도 실시예의 경우 감소율이 비교예에 비하여 훨씬 적은 것을 알 수 있었다.

<실험예 2> 구김처리에 대한 저항성 평가

도 2와 같은 구김장치를 이용하여 8회 구김처리를 실시하여 벤츤(Bendtsen) 방식의 기공도를 측정하여 구김처리에 대한 저항성을 평가하였다.

그 결과 홍조섬유가 10% 혼합된 용지의 경우 구김처리에 대한 저항성이 더 높음을 알 수 있었다.

아래 <표 2> 및 이를 그래프화한 도 3에 따르면 구김처리에 의하여 기공도가 증가하는 정도가 면섬유만으로 이루어진 비교예의 경우 훨씬 큼을 알 수 있었다.

<표 2> 기공도 변화

구림처리 횟수	기공도 (mL/min)
구림처리 횟수	비교예	실시예
0	0	0
2	5	0
4	11	4
6	20	8
8	26	12

8회 구기처리후의 기공도 값을 비교하면, 비교예의 경우 26 mL/min인 반면, 실시예의 경우에는 12 mL/min으로 수치가 훨씬 적어 구김처리에 대한 저항성이 우수하고 결과적으로 내구성이 우수하다고 판단할 수 있었다.

<실험예 3> 전자현미경 사진

실시예의 보안용지를 전자현미경을 이용하여 표면을 고배율 및 저배율로 찍어 도 4 및 도 5의 사진으로 나타냈다.

도 4는 고배율(1,200배)에서 표면을 관찰한 사진으로서, ①로 표시된 섬유가 홍조섬유이며, ②로 표시된 면섬유와 비교하여 섬유의 폭에 있어 큰 차이를 가지며 표면도 매끈한 것을 알 수 있다.

반면, ②로 표시된 섬유는 면섬유로 섬유를 종이를 제조하기에 적당한 상태로 기계적인 처리를 하였기 때문에 표면에 껍질이 벗겨지고 잔털이 많이 발생하였다.

도 5는 동일한 용지를 저배율(200배)에서 표면을 관찰한 사진으로, 저배율에서도 면섬유와의 차이를 분명히 확인할 수 있다.

즉, 현미경에 의한 원료적 차별화에 있어서는 홍조섬유를 10 중량 % 혼합한 실시예의 종이에서도 면섬유 100% 만으로 제조된 종이에 비교하여 홍조섬유가 사용되었음을 명확하게 구별할 수 있었다.

고배율에서의 차별화는 물론 저배율에서의 차별화도 우수하였다.

본 발명에서 홍조섬유를 포함하는 보안용지는 다양한 보안 용지의 제조에 사용될 수 있으나, 가장 바람직하기로는 은행권 또는 은행권 용지를 제조할 때 사용되는 것이 가장 바람직하다.

도 1은 본 발명의 홍조섬유를 포함하는 보안용지 및 이의 제조방법을 나타낸 공정도.

도 2는 본 발명에서 실험장치로 사용한 구김장치를 나타낸 사진.

도 3은 본 발명의 홍조섬유를 포함하는 보안용지의 구김 횟수에 따른 기공도 변화를 나타낸 그래프.

도 4는 본 발명의 홍조섬유를 포함하는 보안용지 표면을 고배율 현미경으로 찍은 사진.

도 5는 본 발명의 홍조섬유를 포함하는 보안용지 표면을 저배율 현미경으로 찍은 사진.

Claims

보안용지 제조 방법에 있어서,

면섬유와 홍조섬유를 혼합한 후 혼합지를 제조하는 혼합지제조단계와;

상기 제조된 혼합지를 폴리비닐알콜, 전분, 젤라틴이 포함된 함침제에 함침 처리하는 함침처리단계;

상기 함침 처리된 혼합지를 건조하는 건조단계;를 포함하여 구성된,

홍조섬유를 포함하는 보안용지의 제조방법.
제 1항에 있어서,

혼합지제조단계에서 홍조섬유는 혼합지 100 중량% 대비 5 ~ 30 중량 % 포함되는 것을 특징으로 하는,

홍조섬유를 포함하는 보안용지의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 혼합지제조단계에서 혼합지는 면섬유와 홍조섬유를 혼합한 다음 물을 이용하여 최종지료농도 0.1 ~ 0.5 %로 희석한 후 수초지에서 제조되거나 포머 또는 환망초지기로 습지층을 형성하는 합지방식에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는,

홍조섬유를 포함하는 보안용지의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 혼합지제조단계에서 면섬유는 40 ~ 70 °SR의 여수도로 고해 처리된 것을 특징으로 하는,

홍조섬유를 포함하는 보안용지의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 함침처리단계는 폴리비닐알콜, 전분, 젤라틴이 5 ~ 7 중량 %로 용해된 수용액을 47 ~ 53 ℃의 온도로 유지하면서, 제조된 혼합지를 20 ~ 40 초간 함침시킨 다음 과량을 제거하고, 4 ~ 6 중량 %의 붕사액에 3 ~ 7초간 혼합지를 함침한 다음 과량을 제거하는 것을 특징으로 하는,

홍조섬유를 포함하는 보안용지의 제조방법.
보안용지에 있어서,

제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는,

홍조섬유를 포함하는 보안용지.