KR101578324B1 - 커피 폐기물을 함유한 경량 플라스틱 제품 - Google Patents

Abstract

폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 수지 및 커피 폐기물을 용융시키는 단계; 및 상기 용융시킨 조성물을 성형시키는 단계를 포함하며, 상기 커피 폐기물의 수분 함량은 융용전 0.3% 이하인 것을 특징으로 하는 경량 플라스틱 제품 제조방법이 제공된다.

Description

커피 폐기물을 함유한 경량 플라스틱 제품{Light weight plastic product containg coffee waste}

본 발명은 커피 폐기물을 함유한 경량 플라스틱 제품으로, 보다 상세하게는 커피 폐기물을 이용하여 충격강도 등의 물성을 강화시킨 커피 폐기물을 함유한 경량 플라스틱 제품에 관한 것이다.

일반적으로, 커피는 전 세계인의 기호식품으로서 국내에 거의 전량 수입되고 있는 실정이다.

비교적 고가로 수입되어 판매되고 있는 원두커피는 커피를 내린 후 99.8%는 찌꺼기가 발생하고, 커피 찌꺼기는 생활쓰레기로 분류돼 땅속에 묻거나, 소각을 하고 있는 실정이다. 특히 원두커피의 사용 후, 재활용으로서 인정될 만한 것은 재떨이에 소량의 커피 찌꺼기(커피 폐기물)를 담아 사용되고 있는 것이 거의 전부이며, 재떨이의 사용 후에도 그대로 버려지게 되는 것이 일반적이다.

이에 따라, 버려지는 커피 폐기물은 커피고유의 향이 강해 다른 음식물 쓰레기와 혼합될 경우 상당한 악취를 발생하게 되는 것이다. 뿐만 아니라, 상기 커피의 입자가 보통 0.5 ~ 2mm 내외로 분쇄됨에 따라 커피 폐기물이 실내 및 도로상에 떨어지게 될 경우에는 청소가 매우 번거롭고 어려우며 상당히 불청결한 이미지를 제공 하는 되는 것이었다.

이렇게 버려지는 커피 폐기물을 이용하여 섬유 또는 수지를 제조하는 종래 기술로 "커피추출물 찌꺼기를 이용하여 피엘에이 섬유를 제조하는 방법"(한국공개특허공보 제10-2010-0035032호)이 있다. 이 기술에 의하면 버려지는 커피추출물 찌꺼기를 이용하여 섬유를 제조함으로써 섬유 제조 단가를 낮추고, 생분해성 섬유인 피엘에이 (PLA) 섬유의 신축성을 향상시킨다.

또한, 일반적으로 PVC(Polyvinyl chloride), PVA(Polyvinyl alcohol), PET(Poly Ethylene Terephthalate), 나일론(Nylon), PBT, PC, PCB(Polychlorinated biphenyl), ABS 등과 같은 플라스틱류를 포함한 각종의 열가소성합성수지 제품의 원료를 재생하기 위해서는, 그 원료인 동질의 폐합성수지를 성상별로 적합한 용융온도를 가하고 다시 냉각시켜 적당한 크기로 절단한 재생합성수지 펠릿(pellet)을 제조한다. 예를 들어 대한민국 특허출원 10-2012-0156211은 커피 폐기물을 포함하는 수지 펠릿 및 그 제조방법을 개시하고 있으나, 수지 펠릿을 이용한 플라스틱 제품에 관한 기술을 개시되고 있지 않은 상황이다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 커피 폐기물을 이용한 플라스틱 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)를 포함하는 수지, 및 커피 폐기물을 용융시키는 단계; 및 상기 용융시킨 조성물을 성형시키는 단계를 포함하며, 상기 커피 폐기물의 수분 함량은 융용전 0.3% 이하인 것을 특징으로 하는 플라스틱 제품 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지 및 커피 폐기물은 펠렛 형태로 혼합된 후 용융된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 커피 폐기물의 함량은 상기 펠렛의 5 내지 30중량%이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 펠렛은 유리섬유를 더 포함하며, 상기 유리섬유는 상기 펠렛의 1 내지 5 중량%이다.

본 발명은 상술한 방법에 의하여 제조된 플라스틱 제품을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라스틱 제품은 파레트 또는 컨테이너 박스이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 커피폐기물은 용융 전 2회 이상 헥산으로 처리된다.

본 발명에 따르면, 버려지는 커피폐기물을 이용하여 파레트, 컨테이너 박스와 같은 플라스틱 제품의 충격강도와 인장강도를 강화시킨다. 더 나아가, 커피폐기물이 가지는 저중량 특성으로 인하여, 기존의 플라스틱 제품에 비하여 저비용으로 플라스틱 제품을 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 수지 조성물은 고강도의 경량 플라스틱에 적용되어 경제성을 제고할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱 제품 제조방법의 단계도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 커피 폐기물을 함유한 플라스틱 제품에 대하여 설명하기로 한다.

이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.

또한 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여, 커피폐기물과, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 혼합수지를 용융시켜 제조된 플라스틱 제품을 제공한다. 본 명세서에서 "폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)를 포함하는 수지"는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 또는 이들의 혼합수지를 모두 지칭한다.

본 발명은 특히 수분 함량이 0.3 중량% 이하로 건조된 커피폐기물을 이용하며, 수분 함량이 특정 수치 이하의 커피폐기물은 용융된 상태에서 별도의 기공(보이드)을 형성하지 않고, 수지 내에 효과적이고 균일하게 분산되어, 플라스틱 제품의 충격강도와 인장강도를 크게 향상시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따른 커피폐기물은 분말화된 폐기물로서, 건조기로 함수율 0.3%이하로 건조된 상태이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량 플라스틱 제품 제조방법의 단계도이다.

도 1을 참조하면, 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 수지 및 커피 폐기물을 포함하는 수지를 용융시킨다. 본 발명자는 상기 용융시 커피폐기물의 수분이 플라스틱 제품에 큰 영향을 미치는 점을 발견하였는데, 수분이 커피폐기물의 0.3 중량%를 초과하면, 사출 성형시 기화되어 기공이 과량형성되는 점을 발견하였다. 따라서, 이를 해결하기 위하여 건조기를 사용하여 수분함유율 0.3 중량% 이하가 되도록 하였다. 또한, 커피폐기물은 2회 이상의 헥산 용매로 액상 처리되어, 제품 생산시 발생하는 필요 이상의 커피향 발생을 억제 할 수 있었다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 혼합 수지와 커피 폐기물은 미리 혼합되어 펠렛화된 형태이었으나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.

또한, 상기 수지의 PP, PE는 신재, 재생 또는 신재와 재생의 혼합이며, 재생일 경우에는 불순물(탈크, 탄산칼슘, 기타 수지) 등이 포함될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 커피폐기물과의 혼합은 PE+커피 폐기물, PP+커피폐기물 혼합 조성물이 제조된 후, 탈크, 탄산칼슘, 유리섬유, 기타수지 등이 별도로 첨가될 수 있다

또한 상기 펠렛에서 상기 커피 폐기물의 함량은 5 내지 30중량%일 수 있다. 만약 커피 폐기물의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 커피폐기물에 의한 물성 및 경제성 개선 효과가 미미하며, 상기 범위 초과인 경우, 성형시 문제가 발생한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 플라스틱 제품은 강도를 보다 강화하기 위한 유리섬유를 더 포함할 수 있다.

실험예

커피폐기물을 10 중량% 함유한 폴리프로필렌(PP) 컴파운드 수지(FC2300)를 용융시켜 실시예의 Test sample을 사출 성형하였다(실시예). 비교예로서 커피폐기물을 함유하지 않은 PP 컴파운드 수지(FC2300) 펠렛을 용융시켜, 비교예의 Test sample를 제조하였다(비교예).

실시예의 Test sample 대비 비교예의 Test sample의 비중은 1.130으로 커피폐기물을 함유하지 않은 비교예의 Test sample의 중량이 더 나가는 것을 확인하였다.

충격강도

ASTM D256 방식에 따라 충격강도를 테스트하였고, 그 결과는 아래와 같다.

	실시예	비교예
충격강도(kgcm/cm)	5.6	5

상기 결과를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 커피폐기물을 함유한 Test sample 충격강도가 크게 개선되는 것을 알 수 있다.

인장강도

ASTM D638 방식에 따라 인장강도를 테스트하였고, 그 결과는 아래와 같다.

	실시예	비교예
인장강도(kg/cm2)	289	250

상기 결과를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 커피폐기물을 함유한 Test sample 충격강도가 크게 개선되는 것을 알 수 있다.

파단신율

ASTM D638 방식에 따라 파단신율을 테스트하였고, 그 결과는 아래와 같다.

	실시예	비교예
파단신율(%)	56	35

상기 결과를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 커피폐기물을 함유한 Test sample의 파단신율이 거의 2배 가까이 늘어나는 것을 알 수 있다.

이상의 결과를 참조하면, 커피폐기물을 Test sample에 사용함에 따라, 충격강도, 인장강도 및 파단신율이 크게 개선되는 것을 알 수 있다. 특히 버려지는 커피폐기물을 내충격 특성이 요구되는 파레트에 사용함으로써 파레트의 경제성을 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)를 포함하는 수지, 및 커피 폐기물을 용융시키는 단계; 및
   상기 용융시킨 조성물을 사출 방식으로 성형시키는 단계를 포함하며, 상기 커피 폐기물의 수분 함량은 융용전 함수율 0.3 중량% 이하이며,
   상기 수지 및 커피 폐기물은 펠렛 형태로 사전에 혼합된 후 용융되며, 상기 커피 폐기물의 함량은 상기 펠렛의 5 내지 30중량%인 것을 특징으로 하는 경량 플라스틱 제품 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 펠렛은 유리섬유를 더 포함하며, 상기 유리섬유는 상기 펠렛의 1 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는 경량 플라스틱 제품 제조방법.
5. 제 1항 또는 제 4항에 따른 방법에 의하여 제조된 경량 플라스틱 제품.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 플라스틱 제품은 파레트 또는 컨테이너 박스인 것을 특징으로 하는 경량 플라스틱 제품.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 커피폐기물은 용융 전 2회 이상 헥산으로 처리되는 것을 특징으로 하는 경량 플라스틱 제품.

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