KR100232122B1 - 셀룰로오스물질을 발포시킨 완충단열재 및 그 제조방법 - Google Patents

셀룰로오스물질을 발포시킨 완충단열재 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 셀룰로오스물질을 발포시킨 완충단열재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 펄프, 폐지 및 기타 셀룰로오스물질을 통상의 발포제 및 통상의 수용성 접착제와 함께 습식 발포시키고 건조시킴으로써, 원래 셀룰로오스물질 용적의 20-500% 정도로 발포된 완충단열제 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 발포 완충단열재는 충격흡수력이 커서 완충제로서 대단히 유용하며, 그 내부에 무수한 기공이 형성되어 있어서 단열효과가 대단히 높고, 자연에서 통상의 셀룰로오스 물질보다도 더욱 빨리 분해되어 공해문제를 일으키지 않을 뿐만 아니라 폐자원의 재생 및 활용으로 공해를 방지할 수 있으며, 소위 그린제품(Green Product)으로서 수출상품의 포장 부자재로서 널리 활용될 것이 기대된다.

Description

셀룰로오스물질을 발포시킨 완충단열재 및 그 제조방법
본 발명은 셀룰로오스물질을 발포시킨 완충단열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
상품의 포장에 있어서 완충재는 운반 및 보존중의 상품의 파손 및 변형을 방지하기 위하여 반드시 사용되는 중요한 부재료이다. 이러한 완충재는 그 자체에 탄성을 가지거나 또는 충격을 흡수하는 성질을 반드시 가지고 있어야 한다. 종래에는 이러한 완충재로서는 플라스틱물질을 발포시켜서 사용하여 왔다. 예를들면 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌초산비닐공중합체(EVA), 폴리스티렌(PS), 변성 EVA, 연질 PVC, 페녹시수지, 부타디엔수지 등과 같은 범용 프라스틱 물질을 발포시켜서 얻어진 발포 플라스틱물질이나; 또는 천연고무, SBR계 고무, 스티렌-부타디엔계 열가소성 고무, 부타디엔고무(BR), 이소프렌고무(IR), 에틸렌-프로필렌 공중합체고무(EMP), 폴리클로로프렌고무(CR), 부틸고무(IIR), 우레탄고무, 실리콘고무, 다류화고무, 아크릴고무, 클로로설폰화스티렌고무, 염소화폴리에틸렌고무, 에피클로로하이드린고무, 프로필렌옥사이드고무, 에틸렌초산비닐고무, 열가소성고무 등과 같은 탄성체 자체를 이용하거나 또는 이들을 발포시켜서 얻어진 완충제를 사용하여 왔다. 이들중 값이 싼 폴리에틸렌 폼이나 또는 폴리스티렌 폼이 많이 사용되어 오고 있다.
그러나 이러한 플라스틱물질이나 고무물질들은 완충재로서의 특성은 우수하나 이들은 자연환경에서 분해되지 않기 때문에 환경공해를 일으키고, 더욱이 이들을 연소시킬 때에 유독성 개스를 발생하기 때문에 이미 선진국에서는 이들 플라스틱 발포체나, 천연 또는 합성고무재질의 완충재의 사용을 금지하고 있고, 앞으로 그린라운드(Green Round)하에서는 전 세계적으로 그 사용이 규제 될 수밖에 없다.
또한 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 펄프나 셀룰로오스물질들을 그대로 성형하여 완충재로 사용하기도 하였다. 그러나 이러한 완충재는 그 충격흡수력이 떨어져서 완충재로서의 역할을 제대로 할 수 없기 때문에 그 사용이 제약되어 왔다.
본 발명자들은 오랜 연구를 행한 결과, 셀룰로오스물질을 통상의 발포제 및 통상의 수용성 접착제와 함께 습식 발포시켜서 건조시키면 원래 셀룰로오스물질 용적의 20-500% 정도로 발포시킬 수 있고 이렇게 발포된 발포 셀룰로오스물질은 대단히 그 충격흡수력이 커서 완충제로서 대단히 유용하며 또한 그 내부에 무수한 기공이 형성되어 있어서 단열효과도 대단히 높은 사실을 발견하여 발명을 완성하였다.
또한 이렇게 제조된 셀룰로오스물질을 발포시킨 완충단열재는 그 내부에 무수한 기공이 형성되어 있어서 자연에서 통상의 셀룰로오스물질보다도 더욱 빨리 분해되어 공해문제를 일으키지 않을뿐만 아니라 폐자원의 재생 및 활용으로 공해를 방지할 수 있고 그린 라운드에도 적합하며 소위 그린제품(Green Product)으로서 수출상품의 포장 부자재로서 널리 활용될 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 셀룰로오스물질을 접착제 및 발포제와 함께 발포시키고 건조시켜서 얻어진 셀룰로오스물질을 이용한 완충·단열재를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서 사용할 수 있는 셀룰로오스물질로서는, 펄프, 폐지 및 기타 통상의 셀룰로오스물질을 의미한다.
본 발명에서 사용될 수 있는 접착제로서는 전분호료, 소디움 카르복시메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 알기닌산 소디움, 카제인, 젤라틴, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리비닐 아세테이트(PVAc), 및 기타 통상의 수용성 접착제를 1종 또는 2종이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 접착제의 사용량은 접착제의 종류, 접착력 등에 의하여 달라질 수 있으나, 통상으로 0.1 내지 20%(중량)을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 통상의 발포제를 사용하여 발포시킨다. 발포제로는 아조디카본아마이드(Azodicarbonamide:ADCA), 아조비스포름아마이드(Azobisformamide: ABFA), 아조비스이소부티로니트릴(Azobisisobutyronitrile:AIBN), 디니트로소펜타메틸렌테트라민(N,N'-dinitroso Pentamethylene Tetramine: DPT), p-톨루엔설포닐하이드라자이드(p-Toluenesulfonylhydrazide: TSH), p,p'-옥시비스(벤젠설포닐하이드라자이드)(p,p'-Oxybis(benzenesulfonylhydrazide): OBSH) 등과 같은 유기 발포제, 탄산암모늄, 탄산수소나트륨 등과 같은 무기 발포제를 사용할 수 있다. 이들 발포제의 사용량은 전체중량에 대하여 0.5 내지 20%(중량)을 사용할 수 있다.
셀룰로오스물질은 고해(叩解)한 다음 탈수하여 사용한다. 탈수한 후의 수분의 함량은 대략 30%정도이다. 이 셀룰로오스물질은 50-80%(중량)을 사용한다.
제조공정중에서의 수분함량은 10-30%(중량)이다.
다음에 실시예로써 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
[실시예]
폐지 1㎏을 물 약 600㏄에 넣어서 고해(叩解)시킨다. 고해(叩解)된 종이를 탈수하여 수분함량 약 30%(중량)되도록 한다. 별도로 젤라틴 약 20g을 약 60℃의 물에 용해하여 약 30%(중량)의 농도로 한다. 소디움 카르복시메틸셀룰로오스(소디움 CMC) 약 2g을 물에 용해하여 약 3%의 농도로 한다. 젤라틴 용액과 소디움 CMC용액을 혼합하고 여기에 발포제로 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 약 10g을 합하고 고해(叩解)된 폐지를 혼합하고 전체를 약 85℃로 가열한다. 가열된 혼합물을 270 내지 300℃로 가열된 성형틀에 주입하고 압출하여 발포시킨다. 발포된 성형품을 건조로에서 건조시켜서 약 150%(용적)로 발포된 발포제품을 제조한다.
기타 셀룰로오스 물질의 발포는 실시예에 준하여 발포제품으로 제조할 수 있다. 발포제로 탄산암모니움을 사용하는 경우에는 수분존재하에서의 분해온도인 약 50℃ 정도로 예열하고, 발포제로 탄산수소나트륨을 사용하는 경우에는 약 60℃ 정도로 예열하고 다음의 공정을 수행한다.

Claims (6)

  1. 셀룰로오스물질은 고해(叩解)하고 탈수한 후 여기에 통상의 수용성 접착제 및 통상의 발포제를 첨가하고 원하는 형태로 습식 발포시키고 건조하여 제조된 완충단열재.
  2. 제1항에서, 셀룰로오스물질을 고해(叩解)하고 탈수한 후 여기에 통상의 수용성 접착제 및 통상의 발포제를 첨가하고 원하는 형태로 원래 용적의 20 내지 500%로 발포시켜서 제조된 완충단열재.
  3. 제1항 또는 2항에서 셀룰로오스물질을 고해(叩解)하고 탈수한 후 여기에 통상의 수용성 접착제로서 전분호료, 소디움 카르복시메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 알기닌산 소디움, 카제인, 젤라틴, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리비닐 아세테이트(PVAc)에서 선택된 1종 이상의 수용성 접착제 및 통상의 발포제로서 아조디카본아마이드(Azodicarbonamide:ADCA), 아조비스포름아 마이드(Azobisfo rmamk d e:ABFA), 아조비스이소부티로니트 릴(Az o bisisobutyronitrile:AIBN), 디니트로소펜타메틸렌테트라민(N,N'-dinitroso Pentam ethylene Tetramine: DPT), p-톨루엔설포닐하이드라자이드(p-Tolue nesu l fonylhydrazide: TSH), p,p'-옥시비스(벤젠설포닐하이드라자이드)(p,p'-Oxybis (benzenesulfonylhydrazide: OBSH), 탄산암모늄, 탄산수소나트륨에서 선택된 1종 이상의 발포제를 첨가하고 습식 발포시켜서 제조된 완충단열재.
  4. 셀룰로오스물질을 고해(叩解)하고 탈수한 후 여기에 통상의 수용성 접착제 및 통상의 발포제를 첨가하고 원하는 형태로 습식 발포시키고 건조하여 완충단열재를 제조하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 셀룰로오스물질을 고해(叩解)하고 탈수한 후 여기에 통상의 수용성 접착제 및 통상의 발포제를 첨가하고 원하는 형태로 원래 용적의 20 내지 500%로 발포시켜서 완충단열재를 제조하는 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에서, 셀룰로오스물질을 고해(叩解)하고 탈수한 후 여기에 통상의 수용성 접착제로서 전분호료, 소디움 카르복시메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 알기닌산 소디움, 카제인, 젤라틴, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리비닐 아세테이트(PVAc)에서 선택된 1종 이상의 수용성 접착제 및 통상의 발포제로서 아조디카본아마이드(Azodicarbocnamide:ADCA), 아조비스포 름아마 이드( Azobisforma mide:ABFA), 아조비 스이소부티로니트릴(Azobisisobutyronitrile:AIBN), 디니트로소펜타메틸렌테트라민(N,N'-dinitroso Pentamethylene Tetramine: DPT), p-톨루엔설포닐하이드라자이드(p-Toluenesulfonylhydrazide: TSH), p,p'-옥시비스(벤젠설포닐하이드라자이드)(p,p'-Oxybis(benzenesulfonylhydrazide): OB SH), 탄산암모늄, 탄산수소나트륨에서 선택된 통상의 발포제를 첨가하고 원하는 형태로 원래 용적의 20 내지 500%로 발포시켜서 완충단열재를 제조하는 방법.
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