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KR102718436B1 - 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법 및 이를 통해 제조된 키토산 나노휘스커 코팅 종이 - Google Patents

키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법 및 이를 통해 제조된 키토산 나노휘스커 코팅 종이 Download PDF

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KR102718436B1
KR102718436B1 KR1020220001244A KR20220001244A KR102718436B1 KR 102718436 B1 KR102718436 B1 KR 102718436B1 KR 1020220001244 A KR1020220001244 A KR 1020220001244A KR 20220001244 A KR20220001244 A KR 20220001244A KR 102718436 B1 KR102718436 B1 KR 102718436B1
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chitosan
nanowhiskers
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coated
coating
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엄영호
김효정
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국립부경대학교 산학협력단
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Abstract

키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법 및 이를 통해 제조된 키토산 나노휘스커 코팅 종이가 개시된다. 상기 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법은 용매 및 상기 용매에 분산된 키토산(chitosan) 나노휘스커(nanowhisker)를 포함하는 용액을 기판에 도포 후 진공으로 건조하여 코팅하는 것을 포함할 수 있다. 상기 키토산 나노휘스커 코팅 종이는 용매 및 상기 용매에 분산된 키토산 나노휘스커를 포함하는 용액을 종이 상에 도포 후 진공으로 건조하여 제조될 수 있다.

Description

키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법 및 이를 통해 제조된 키토산 나노휘스커 코팅 종이{COATING METHOD USING CHITOSAN NANOWHISKER AND PAPER COATED WITH CHITOSAN NANOWHISKER THEREBY}
본 발명은 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법 및 이를 통해 제조된 키토산 나노휘스커 코팅 종이에 관한 것이다.
일회용품의 사용이 증가하며 종이컵이나 종이 용기의 사용량이 늘어나고 있다. 종이컵이나 종이 용기는 내부가 방수 코팅되어 음료나 음식을 담아도 종이의 구조가 파괴되지 않는다. 이러한 코팅 원료로 폴리에틸렌 등이 사용되나, 이들은 생분해성이 낮아 종이 자체는 비교적 자연적으로 분해가 빨리 진행되는 재료임에도 불구하고 발생하는 쓰레기의 분해 속도를 극도로 낮추는 문제점이 있다.
한편 키토산(Chitosan)은 D-글루코사민과 N-아세틸글루코사민으로 이루어진 선형 다당류로써, 식품, 의약품, 화장품 등의 원료로 활용되고 있는 친환경 물질이다. 키토산은 자연적으로 분해될 수 있는 물질로, 코팅 원료로 사용할 경우 기존의 코팅제에 비해 생분해성이 있어 환경 오염을 줄일 수 있다. 그러나 키토산 자체는 물에 닿을 시 끈적해지며 부분적으로 녹기 때문에 방수성이 낮다는 문제점이 있다. 이에, 키토산을 사용하되, 방수성을 높일 수 있는 코팅 방법이 요구된다.
본 발명의 일 목적은 기판에 방수성을 부여할 수 있는 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의해 코팅된 키토산 나노휘스커 코팅 종이를 제공하는 것이다.
일 측면에서 본 발명은 용매 및 상기 용매에 분산된 키토산(chitosan) 나노휘스커(nanowhisker)를 포함하는 용액을 기판에 도포 후 진공으로 건조하여 코팅하는 것을 포함하는, 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법을 제공한다.
상기와 같은 방법으로 코팅된 기판은 방수성을 가질 수 있다.
상기 용매는 물, 아세톤 및 에탄올 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 기판은 종이일 수 있다.
상기 용매는 물이고, 상기 용액에 포함된 키토산 나노휘스커의 농도는 0.1 내지 3 중량% 이며, 상기 용액은 상기 기판에 제곱미터 당 0.5 내지 10 L 도포되고, 상기 용액은 리그닌, 알지네이트, 젤라틴, 한천, 탄산칼슘, 카라기난, 잔탄검, 폴리비닐알코올 및 셀룰로오스 아세테이트 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 용매는 아세톤이고, 상기 용액에 포함된 키토산 나노휘스커의 농도는 0.1 내지 3 중량% 이며, 상기 용액은 리그닌, 알지네이트, 젤라틴, 한천, 탄산칼슘, 카라기난, 잔탄검, 폴리비닐알코올 및 셀룰로오스 아세테이트 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 방법을 통해 키토산 나노휘스커는 적정 두께로 코팅될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법은 상기 코팅된 기판을 오일을 이용하여 딥-코팅(dip-coating) 방식으로 추가로 코팅할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법은 상기 코팅된 기판을 핫-프레스(hot-press)하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 핫-프레스는 70 내지 90 ℃에서 3 내지 10분 진행할 수 있다.
상기와 같은 방법을 통해 본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법에 의해 코팅된 기판은 방수성이 강화될 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은 용매 및 상기 용매에 분산된 키토산 나노휘스커를 포함하는 용액을 종이 상에 도포 후 진공으로 건조하여 제조된, 키토산 나노휘스커 코팅 종이를 제공한다.
상기와 같은 방법으로 코팅된 종이는 방수성을 가질 수 있다.
상기 용매는 물, 아세톤 및 에탄올 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 용매는 물이고, 상기 용액에 포함된 키토산 나노휘스커의 농도는 0.1 내지 3 중량% 이며, 상기 용액은 상기 종이에 제곱미터 당 0.5 내지 10 L 도포되고, 상기 용액은 리그닌, 알지네이트, 젤라틴, 한천, 탄산칼슘, 카라기난, 잔탄검, 폴리비닐알코올 및 셀룰로오스 아세테이트 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 용매는 아세톤이고, 상기 용액에 포함된 키토산 나노휘스커의 농도는 0.1 내지 3 중량% 이며, 상기 용액은 리그닌, 알지네이트, 젤라틴, 한천, 탄산칼슘, 카라기난, 잔탄검, 폴리비닐알코올 및 셀룰로오스 아세테이트 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 방법을 통해 키토산 나노휘스커는 적정 두께로 코팅될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 코팅 종이는 상기 코팅된 키토산 나노휘스커 코팅 종이를 오일을 이용하여 딥-코팅 방식으로 추가로 코팅하여 제조되는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 코팅 종이는 상기 코팅된 키토산 나노휘스커 코팅 종이를 핫-프레스하여 제조되는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 핫-프레스는 70 내지 90 ℃에서 3 내지 10분 진행할 수 있다.
상기와 같은 방법을 통해 본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 코팅 종이는 방수성이 강화될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법은 기판을 생분해성을 가진 키토산 나노휘스커로 코팅하고, 기판에 방수성을 부여할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 코팅 종이는 방수성 및 생분해성을 동시에 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법 중 일부 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 코팅 종이에 관한 실험예의 결과를 나타낸 사진, 그래프 등 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법은 용매 및 상기 용매에 분산된 키토산(chitosan) 나노휘스커(nanowhisker)를 포함하는 용액을 기판에 도포 후 진공으로 건조하여 코팅하는 것(S110)을 포함할 수 있다.
본 명세서의 문맥에서 "키토산"은 D-글루코사민과 N-아세틸글루코사민으로 이루어진 선형 다당류로써 하기 화학식을 가지는 물질을 의미한다.
본 명세서의 문맥에서 "나노휘스커"는 결정형 나노 섬유의 일종으로서, 그 직경이 100 nm 이하이고, 직경에 대한 길이의 비가 100 이상인 물질을 의미한다.
상기 용매는 상기 키토산 나노휘스커를 용해 또는 분산할 수 있는 용매라면 제한되지 않으나, 비제한적인 예시는 물, 아세톤 및 에탄올을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상기 용매는 물, 아세톤 및 에탄올 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 기판은 본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법을 실시할 수 있는 종류의 기판이면 제한되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 상기 기판은 상기 진공으로 건조하는 공정을 진행하기 위하여 다공성 기판일 수 있다. 상기 기판의 비제한적인 예시는, 종이, 직물 및 부직포를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상기 기판은 종이일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법 중 진공으로 건조하여 코팅하는 방법의 일례를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 상기 키토산 나노휘스커를 포함하는 용액은 가지 플라스크 상에 배치된 깔대기 내 종이 기판에 적용될 수 있고, 상기 플라스크의 가지로 진공을 적용하여 건조할 수 있다. 도 2는 진공으로 기판을 건조하여 코팅하는 방법의 일례를 나타내는 것이고, 본 발명의 범위는 진공을 통해 낮은 기압을 유도하여 용매를 증발시키는 모든 방법을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 용매는 물이고, 상기 용액에 포함된 키토산 나노휘스커의 농도는 약 0.1 내지 3 중량% 이며, 상기 용액은 상기 기판에 제곱미터 당 약 0.5 내지 10 L 도포되고, 상기 용액은 리그닌, 알지네이트, 젤라틴, 한천, 탄산칼슘, 카라기난, 잔탄검, 폴리비닐알코올 및 셀룰로오스 아세테이트 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 용매는 아세톤이고, 상기 용액에 포함된 키토산 나노휘스커의 농도는 약 0.1 내지 3 중량% 이며, 상기 용액은 리그닌, 알지네이트, 젤라틴, 한천, 탄산칼슘, 카라기난, 잔탄검, 폴리비닐알코올 및 셀룰로오스 아세테이트 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기와 같은 키토산 나노휘스커의 농도 및 도포량은 적절한 양의 코팅을 적용하기 위한 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법은 상기 코팅된 기판을 오일을 이용하여 딥-코팅(dip-coating) 방식으로 추가로 코팅하는 것을 더 포함할 수 있다. 도 3은 딥-코팅 방식을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법을 실시함에 있어서, 기판은 전부 또는 일부가 오일에 함침되어 코팅될 수 있다. 상기 진공 건조와 딥-코팅이 진행되는 순서는 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 상기 기판은 키토산 나노휘스커가 진공으로 건조된 후 오일로 딥-코팅 될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법은 상기 코팅된 기판을 핫-프레스(hot-press)하는 것을 더 포함할 수 있다. 도 4는 핫-프레스를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법을 실시함에 있어서, 기판은 핫-프레스 방식으로 일정 시간 가열, 가압될 수 있다. 상기 핫-프레스를 진행하는 가열온도, 가압압력, 가열 및 가압 시간은 특별히 제한되지 않으나, 일 실시예에 있어서, 상기 핫-프레스는 70 내지 90 ℃에서 3 내지 10분 진행할 수 있다. 상기 진공 건조, 딥-코팅 및 핫-프레스가 진행되는 순서는 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 상기 기판은 키토산 나노휘스커가 진공으로 건조된 후 핫-프레스 될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 기판은 키토산 나노휘스커가 진공으로 건조되고, 오일로 딥-코팅 된 후 핫-프레스 될 수 있다.
한편, 상기 키토산 나노휘스커를 진공으로 건조하는 과정, 오일로 딥-코팅하는 과정 또는 핫-프레스하는 과정의 횟수는 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 다른 측면은 키토산 나노휘스커 코팅 종이를 제공한다. 일 실시예에 있어서, 상기 키토산 나노휘스커 코팅 종이는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 이용 코팅 방법을 통해 종이를 코팅하여 제조될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 코팅 종이는 용매 및 상기 용매에 분산된 키토산 나노휘스커를 포함하는 용액을 종이 상에 도포 후 진공으로 건조하여 제조될 수 있다.
상기 용매는 상기 키토산 나노휘스커를 용해 또는 분산할 수 있는 용매라면 제한되지 않으나, 비제한적인 예시는 물, 아세톤 및 에탄올을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상기 용매는 물, 아세톤 및 에탄올 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 용매는 물이고, 상기 용액에 포함된 키토산 나노휘스커의 농도는 약 0.1 내지 3 중량% 이며, 상기 용액은 상기 종이에 제곱미터 당 약 0.5 내지 10 L 도포될 수 있고, 상기 용액은 리그닌, 알지네이트, 젤라틴, 한천, 탄산칼슘, 카라기난, 잔탄검, 폴리비닐알코올 및 셀룰로오스 아세테이트 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 용매는 아세톤이고, 상기 용액에 포함된 키토산 나노휘스커의 농도는 약 0.1 내지 3 중량% 이며, 상기 용액은 리그닌, 알지네이트, 젤라틴, 한천, 탄산칼슘, 카라기난, 잔탄검, 폴리비닐알코올 및 셀룰로오스 아세테이트 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기와 같은 키토산 나노휘스커의 농도 및 도포량은 적절한 양의 코팅을 적용하기 위한 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 코팅 종이는 상기 코팅된 키토산 나노휘스커 코팅 종이를 오일을 이용하여 딥-코팅 방식으로 추가로 코팅하여 제조되는 것을 더 포함하는 제조 방법으로 제조될 수 있다. 상기 진공 건조와 딥-코팅이 진행되는 순서는 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 상기 기판은 키토산 나노휘스커가 진공으로 건조된 후 오일로 딥-코팅 될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 코팅 종이는 상기 코팅된 키토산 나노휘스커 코팅 종이를 핫-프레스하여 제조되는 것을 더 포함하는 제조 방법으로 제조될 수 있다. 상기 핫-프레스를 진행하는 가열온도, 가압압력, 가열 및 가압 시간은 특별히 제한되지 않으나, 일 실시예에 있어서, 상기 핫-프레스는 70 내지 90 ℃에서 3 내지 10분 진행할 수 있다. 상기 진공 건조, 딥-코팅 및 핫-프레스가 진행되는 순서는 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 상기 기판은 키토산 나노휘스커가 진공으로 건조된 후 핫-프레스 될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 기판은 키토산 나노휘스커가 진공으로 건조되고, 오일로 딥-코팅 된 후 핫-프레스 될 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 대해 상술한다. 다만, 하기에 기재된 실시예는 본 발명의 일부 실시 형태에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[제조예] 키토산 나노휘스커의 제조
키토산은 키틴 파우더로부터 제조되었다. 키틴 파우더는 환류, 원심 분리 및 1주일 간의 투석 공정을 통해 가수분해된다. 이를 통해 키틴의 긴 사슬을 상대적으로 짧은 사슬로 분해된다. 상기와 같이 분해된 사슬은 과량의 수산화나트륨을 첨가한 후 환류, 원심분리 및 1주일 간의 투석 공정을 통해 탈아세틸화된다. 이로써 키토산 나노휘스커 용액이 제조되었다.
[실시예 1] 키토산 나노휘스커 코팅
제조예를 따라 제조된 키토산 나노휘스커 용액을 제조하였다. 거름 종이를 깔대기에 장착한 후, 가지 플라스크 상에 배치하여 진공 건조 장치를 준비하였다. 상기 거름 종이에 상기 키토산 나노휘스커 용액을 적용하며 진공 건조 장치를 작동하여 상기 거름 종이 상에 키토산 나노휘스커를 코팅하였다. 상기와 같이 키토산 나노휘스커가 코팅된 거름 종이를 80 ℃에서 5분 간 핫-프레스하였다.
[실시예 2] 키토산 나노휘스커 코팅 및 딥-코팅
실시예 1을 따라 제조된 키토산 나노휘스커 코팅 종이를 콩기름(soybean oil)에 함침하는 방식으로 딥-코팅하였다. 상기와 같이 키토산 나노휘스커가 코팅된 거름 종이를 80 ℃에서 5분 간 핫-프레스하였다.
[비교예 1] 코팅되지 않은 종이
실시예 1에 사용된 거름 종이에 아무런 처리를 하지 않았다.
[비교예 2] 상용 종이컵
상업적으로 판매되는 종이컵을 준비하였다. 상기 종이컵을 구성하는 종이는 폴리에틸렌으로 코팅되었다.
[비교예 3] 키토산 나노휘스커 딥-코팅
제조예를 통해 제조된 키토산 나노휘스커 용액에 실시예 1에 사용된 것과 동일한 거름 종이를 함침하는 방식으로 딥-코팅하였다.
[비교예 4] 콩기름 딥-코팅
실시예 1에 사용된 것과 동일한 거름 종이를 키토산 나노휘스커 용액을 통한 코팅 없이 실시예 2에 사용된 것과 동일한 콩기름에 함침하는 방식으로 딥-코팅하였다.
[비교예 5] 키토산 코팅
실시예 1에 사용된 것과 동일한 거름 종이를 아세트산에 분산된 키토산으로 코팅하였다. 상기 키토산은 나노휘스커 형태의 나노 입자로 구성되지 않았다. 코팅 방식은 실시예 1과 동일한 진공 건조 방식을 사용하였다.
[실험예 1] 광학 관찰
실시예 3을 통해 제조된 키토산 나노휘스커 코팅 종이의 코팅 영역과 코팅되지 않은 영역을 현미경으로 관찰하였다. 도 5는 그 결과를 나타낸 현미경 상이다. 도 5의 상단은 종이의 코팅되지 않은 영역을 관찰한 현미경 상이며, 도 5의 하단은 종이의 코팅된 영역을 관찰한 현미경 상이다. 도 5를 참조하면, 코팅되지 않은 종이의 표면은 높은 다공성을 가지고 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 코팅되는 경우 종이에 포함된 섬유 사이의 빈 공간이 메꾸어져 상대적으로 낮은 다공성을 가짐을 확인할 수 있다. 이와 같이 낮은 다공성은 방수성을 실현할 수 있다.
[실험예 2] 물방울 드랍
실시예 1 및 2, 비교예 1 내지 5를 통해 제조된 종이에 물방울을 드랍(drop)하여 육안으로 흡수를 관찰하였다. 도 6은 그 결과를 나타낸 사진이다. 도 6을 참조하면, 실시예 1 및 2의 경우 10분이 지나도 물이 흡수되지 않고 물방울이 안정적인 상태를 유지하고 있음을 확인할 수 있다. 비교예 1은 코팅되지 않은 종이로, 드랍과 동시에 물이 흡수되어 10분 후에는 관찰할 수 없었다. 비교예 2는 상업적으로 판매되는 종이컵으로, 폴리에틸렌 방수처리가 되어 있어 물방울이 흡수되지 않음을 확인할 수 있다. 비교예 3 및 4는 각각 키토산 나노휘스커 및 콩기름으로 딥-코팅된 종이로, 방수 성능이 낮아 10분 후 물방울이 안정적인 형태를 이루지 못함을 확인할 수 있다. 비교예 5의 경우 나노휘스커 형태를 가지지 않은 키토산을 사용한 종이로, 키토산 자체가 물을 흡수하며, 10분 후 끈적해짐을 확인할 수 있다. 이로써 본 발명의 실시예에 따른 키토산 나노휘스커 코팅 종이는 높은 방수성을 가짐을 확인할 수 있다.
[실험예 3] 접촉각 측정
실시예 1 및 2, 비교예 2 내지 5를 통해 제조된 종이 상에 배치된 물방울의 접촉각(contact angle)을 측정하였다. 접촉각은 표면의 소수성을 나타내는 척도로, 접촉각이 클수록 표면은 방수성이 뛰어나다. 도 7 및 도 8은 상기 실험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 접촉각을 측정하기 위해 촬영된 사진이다. 도 8은 접촉각을 정량적으로 측정하여 막대로 나타낸 도면이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 실시예 1, 2 및 비교예 2의 경우 다른 비교예와 비교하여 높은 접촉각을 상대적으로 오래 유지함을 확인할 수 있다. 비교예 2는 상업적으로 판매되는 종이컵으로 폴리에틸렌을 이용하여 코팅된 종이인데, 실시예 1 및 2는 비교예 2와 비슷하거나 더 뛰어난 방수 성능을 보이므로 폴리에틸렌을 대체할 수 있는 코팅제임을 확인할 수 있다.
비교예 3 및 4의 경우 각각 키토산 나노휘스커와 콩기름을 딥-코팅 방식으로 코팅한 종이로, 15분 내로 드랍된 물방울을 모두 흡수함을 확인할 수 있다.
비교예 5의 경우 나노휘스커 형태가 아닌 키토산으로 코팅한 종이로, 도 8을 참조하면, 접촉각 자체는 25분 간 유의한 수준을 유지하는 것으로 확인되나, 도 7을 참조하면 물방울의 형태 자체가 유지되지 못함을 확인할 수 있다. 이는 나노휘스커 형태가 아닌 키토산이 물에 일부 용해되어 끈적한 표면을 만들기 때문이다. 그에 따라 30분이 경과한 후 물방울의 형태는 빠르게 붕괴하여 접촉각을 상실함을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 용매 및 상기 용매에 분산된 키토산(chitosan) 나노휘스커(nanowhisker)를 포함하는 용액을 종이에 도포 후 진공으로 건조하여 코팅하는 것을 포함하는,
    키토산 나노휘스커 이용한 종이의 방수 코팅 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 물, 아세톤 및 에탄올 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    키토산 나노휘스커 이용한 종이의 방수 코팅 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 물이고,
    상기 용액에 포함된 키토산 나노휘스커의 농도는 0.1 내지 3 중량% 이며,
    상기 용액은 상기 종이에 제곱미터 당 0.5 내지 10 L 도포되고,
    상기 용액은 리그닌, 알지네이트, 젤라틴, 한천, 탄산칼슘, 카라기난, 잔탄검, 폴리비닐알코올 및 셀룰로오스 아세테이트 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    키토산 나노휘스커 이용한 종이의 방수 코팅 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 아세톤이고,
    상기 용액에 포함된 키토산 나노휘스커의 농도는 0.1 내지 3 중량% 이며,
    상기 용액은 리그닌, 알지네이트, 젤라틴, 한천, 탄산칼슘, 카라기난, 잔탄검, 폴리비닐알코올 및 셀룰로오스 아세테이트 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    키토산 나노휘스커 이용한 종이의 방수 코팅 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 코팅된 종이를 오일을 이용하여 딥-코팅(dip-coating) 방식으로 추가로 코팅하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    키토산 나노휘스커 이용한 종이의 방수 코팅 방법.
  7. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 코팅된 종이를 핫-프레스(hot-press)하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    키토산 나노휘스커 이용한 종이의 방수 코팅 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 핫-프레스는 70 내지 90 ℃에서 3 내지 10분 진행하는 것을 특징으로 하는,
    키토산 나노휘스커 이용한 종이의 방수 코팅 방법.
  9. 용매 및 상기 용매에 분산된 키토산 나노휘스커를 포함하는 용액을 종이 상에 도포 후 진공으로 건조하여 제조된,
    키토산 나노휘스커 코팅한 방수 종이.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 용매는 물, 아세톤 및 에탄올 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    키토산 나노휘스커 코팅한 방수 종이.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 용매는 물이고,
    상기 용액에 포함된 키토산 나노휘스커의 농도는 0.1 내지 3 중량% 이며,
    상기 용액은 상기 종이에 제곱미터 당 0.5 내지 10 L 도포되고,
    상기 용액은 리그닌, 알지네이트, 젤라틴, 한천, 탄산칼슘, 카라기난, 잔탄검, 폴리비닐알코올 및 셀룰로오스 아세테이트 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    키토산 나노휘스커 코팅한 방수 종이.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 용매는 아세톤이고,
    상기 용액에 포함된 키토산 나노휘스커의 농도는 0.1 내지 3 중량% 이며,
    상기 용액은 리그닌, 알지네이트, 젤라틴, 한천, 탄산칼슘, 카라기난, 잔탄검, 폴리비닐알코올 및 셀룰로오스 아세테이트 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    키토산 나노휘스커 코팅한 방수 종이.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 코팅된 키토산 나노휘스커 코팅 종이를 오일을 이용하여 딥-코팅 방식으로 추가로 코팅하여 제조되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    키토산 나노휘스커 코팅한 방수 종이.
  14. 제9항 또는 제13항에 있어서,
    상기 코팅된 키토산 나노휘스커 코팅 종이를 핫-프레스하여 제조되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    키토산 나노휘스커 코팅한 방수 종이.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 핫-프레스는 70 내지 90 ℃에서 3 내지 10분 진행하는 것을 특징으로 하는,
    키토산 나노휘스커 코팅한 방수 종이.
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