KR101656508B1 - 전분을 이용한 친환경 냉매제의 제조 사용방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전분을 이용한 친환경 냉매제의 제조 사용방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 전분을 이용한 친환경 냉매제는 전분을 포함하는 탄수화물류 90 ~ 99중량%와, 폴리비닐알콜(PVA)을 포함하는 수용성 고분자혼합물 1 ~ 10 중량%로 조성되며, 사용시 물에 풀어 사용되며, 전분을 포함하는 탄수화물류 90 ~ 99중량%와 폴리비닐알콜(PVA)을 포함하는 수용성 고분자혼합물 1 ~ 10 중량%을 용기에 담은 후, 물을 통해 용기를 간접 가열하여 끓는 물에서 용기의 액을 30분 내지 100분 동안 저으면서 냉매제를 제조한다.
본 발명에 의하면, 냉매제를 간단히 제조할 수 있으며, 냉매제의 폐기 시에 물에 분해되어 하수구 등의 막힘 현상이 없고 인체에 무해하며 사용이 용이하다는 효과가 있다.

Description

전분을 이용한 친환경 냉매제의 제조 사용방법{Preparation and Utilization Method of Eco-friendly Coolant using Starch}

본 발명은 전분을 이용한 친환경 냉매제의 제조 사용방법에 관한 것으로서, 냉각능력이 우수하고 폐기 시에 물에 분해되어 하수구 등의 막힘 현상이 없고 인체에 무해하며 사용이 용이한 전분을 이용한 친환경 냉매제의 제조 사용방법에 관한 것이다.

체감온도는 물체 표면의 열교환 상태에 따라 좌우되는 데, 이것은 기온 뿐만 아니라 풍속, 습도, 일사(日射) 등 기상요인이 종합되어 작용함으로써 결정된다. 그러나 이러한 변화율 외에 착의(着衣)나 거주상태, 심리상태에 의해서도 변동한다. 실효온도(實效溫度)를 비롯하여 여러 가지 체감온도 산정방식이 고안되었다. 예를 들면, 근년에 불쾌지수(不快指數)라는 것이 광범위하게 쓰이게 되었는데, 이것도 기온과 습도를 조합한 일종의 체감온도라고 볼 수 있다. 또한, 풍속이나 일사도 고려하여 체감온도를 결정할 수도 있다.

일반적으로 하절기나 더운 열기에 노출되는 작업현장에서 계속적으로 일을 해야 하는 작업자들은 별도의 보냉수단이 없으므로 작업하기 매우 힘이 드는 실정이며, 무더위로 땀을 많이 흘리게 되어 체력이 저하될 뿐만 아니라 작업능력도 감소되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 조끼나 바지와 같은 의류 내측에 다수개의 아이스팩을 수납하여 착용함으로써 더위를 줄일 수 있도록 한 보냉의류가 출시되고 있다.

상기한 바와 같은 보냉의류 등에 사용되는 아이스팩은 내부에 냉매제가 들어 있는 방수성의 팩(pack)으로 이루어지며, 이러한 아이스팩을 저온에서 동결시켜 두었다가 더운 열기에 노출될 때 이러한 아이스팩을 수용할 수 있는 조끼 등과 같은 의류의 주머니 등에 투입, 의류의 착용에 의해 인체에 근접한 곳에서 상기한 아이스팩의 해동 동안의 열의 흡수를 통하여 착용자가 시원함을 느낄 수 있도록 한다. 또한, 시중에는 냉매제를 이용하여 만든 아이스팩 등과 같은 제품이 일부 개발 및 판매되고 있다. 이러한 제품들은 냉매제를 그 용도의 온도에 알맞게 일정한 온도를 유지시키는 역할을 한다. 이 온도로 유지하고자 하는 것은 사람이나 사물의 온도를 뜻하는데, 사람의 경우, 뜨겁거나 혹은 차가운 정도를 체감온도라고도 한다.

아이스팩은 현재 시중에 판매, 등록되고 있는 제품으로서는 조끼용, 머플러용, 박스용, 매트용 등 다양한 제품이 있으나, 이러한 아이스팩에 사용되는 종래의 냉매제의 경우, 아이스팩을 구성하는 포장지의 주입구를 통하여 물 또는 친수성기의 알코올 또는 디올 화합물, 친수성의 수산기 작용을 대신할 수 있는 폴리비닐피롤리돈을 넣고 냉각시키는 방법을 사용하였으나, 일회용이라는 단점을 가지고 있었으며, 이러한 형태로서는 일회용의 단점을 보완할 수가 없었다.

이러한 단점을 보완한 기술로서, 투명하고 높은 흡수성을 가지는 판상형태의 수지를 제조함으로서, 화재의 2차적인 위험을 방지할 수 있는 방화유리, 강한 충격에 견딜 수 있는 선박, 비행기 등의 풍방유리, 식물의 배양, 냉매역할을 하는 얼음의 대체물질 등에 사용 가능한 수지를 제조하는 기술이 한국공개특허 제2002-0022748호로 개시되어 있다.

또한, 고흡수성수지와 물의 혼합물에 더해 친수성의 수산기 작용을 대신할 수 있는 수용성 고분자혼합물로서 폴리비닐알코올과 폴리비닐피롤리돈의 혼합물을 혼합하여 이루어지는 냉매제가 한국공개특허 제2011-0057707호로 개시되어 있다.

그런데, 이러한 냉매제는 고흡수성 수지가 폐기시에 하수구 등의 관로를 막히게 하는 우려가 있고, 인체에 유해한 경우도 있어 사용이 제한되고 있다.

한국공개특허공보 제10-2002-0022748호

한국공개특허공보 제10-2007-0020368호

한국공개특허공보 제10-2011-0057707호

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 냉각능력이 우수하고 폐기 시에 물에 분해되어 하수구 등의 막힘 현상이 없고 인체에 무해한 전분을 이용한 친환경 냉매제의 제조 사용방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전분을 이용한 친환경 냉매제의 제조 사용방법은 전분을 포함하는 탄수화물류 90 ~ 99중량%와, 폴리비닐알콜(PVA)을 포함하는 수용성 고분자혼합물 1 ~ 10 중량%로 조성되며, 사용시 물에 풀어 사용된다.

전분을 이용한 친환경 냉매제의 제조 사용방법은 전분을 포함하는 탄수화물류 90 ~ 99중량%와 폴리비닐알콜(PVA)을 포함하는 수용성 고분자혼합물 1 ~ 10 중량%을 용기에 담은 후, 물을 통해 용기를 간접 가열하여 끓는 물에서 용기의 액을 30분 내지 100분 동안 저으면서 냉매제를 완성시킨다.

본 발명에 의한 전분을 이용한 친환경 냉매제의 제조 사용방법에 의하면, 냉매제를 간단히 제조할 수 있으며, 냉각능력이 우수하고 냉매제를 폐기시에 물에 분해되어 하수구 등의 막힘 현상이 없고 인체에 무해하며 사용이 용이하다는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 전분을 이용한 친환경 냉매제는 전분을 포함하는 탄수화물류 90 ~ 99중량%와, 폴리비닐알콜(PVA)을 포함하는 수용성 고분자혼합물 1 ~ 10 중량%로 조성된다.

탄수화물류는 임의의 적합한 탄수화물일 수 있고, 그 예에는 글루코스, 말토스, 말토트리오스, 락토스, 프럭토스, 슈크로스 및 이의 혼합물이 있다. 당은 단당류, 이당류, 삼당류, 사당류, 오당류, 육당류 및 이의 혼합물 중에서 선택될 수 있다. 소르비톨 및 말티톨과 같은 전술한 당의 당 알코올이 본 발명에 사용될 수 있다. 탄수화물은 순수 용액으로 제공될 수 있으나, 보통 이러한 탄수화물의 급원으로서 탄수화물을 함유한 공업용 폐기류가 사용된다는 점에서 다른 물질과의 혼합물로 제공되는 것이 일반적이다. 탄수화물은 다양한 농예산물, 예컨대 옥수수, 밀, 보리, 귀리, 사탕수수, 사탕무 등으로부터 수득할 수 있다. 적당한 당에는 옥수수 전분당, 감자 당(cane sugar), 사탕무 당, 사탕수수 당, 단풍 당, 밀 전분당, 타피오카 당, 감자 전분당(potato sugar), 카사바 당 및 마니오카 당이 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.

수용성 고분자혼합물은 상기 물을 흡수한 고흡수성 수지와 함께 사용되어 수득되는 냉매제의 온도특성을 향상시키는 데 도움을 주며, 수용성 고분자혼합물을 함께 사용하는 것에 의하여 냉각속도를 더 빠르게 하고, 또한 해동시에도 더 낮은 온도상태를 더 오래 유지시키도록 하는 기능을 한다. 수용성 고분자혼합물은 폴리비닐알코올, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 수용성 고분자물질과 폴리비닐피롤리돈을 혼합하여 이루어진다.

본 발명에 의한 전분을 이용한 친환경 냉매제는 물 중탕기를 준비한 후, 전분을 포함하는 탄수화물류 90 ~ 99중량%와 폴리비닐알콜(PVA)을 포함하는 수용성 고분자혼합물 1 ~ 10 중량%을 용기에 담은 후, 물 중탕기의 물을 통해 용기를 간접 가열하여 끓는 물에서 용기의 액을 30분 내지 100분 동안 저으면, 친환경 냉매제가 간단히 제조된다.

이와 같이 제조된 친환경 냉매제는 사용시 물에 풀어 적절한 점도를 갖게 하여 사용한다.

표 1은 상기 제조방법으로 제조되는 친환경 냉매제로 사용가능한 녹말(감자 전분)과 폴리비닐알콜(PVA)의 중량비를 나타낸다. 전분과 PVA를 합쳐 100g을 기준으로 물 400g에 풀어 사용할 때 사용가능여부를 나타낸다.

녹말(g)	PVA(g)	물(g)	사용가능여부
99	1	400	적정
98	2		적정
97	3		적정
96	4		적정
95	5		적정
94	6		적정
93	7		부적합

상기 표 1에 나타난 PVA가 많을수록 점도가 높아지며 이에 따라 물의 양을 증가시킬 수 있다. 그러나 녹말(감자 전분)과 PVA의 전체 중량(100g)을 물 400g에 풀 때, PVA가 7g 이상이 되면 냉매제가 고점도가 되어 사용이 불가능하게 됨을 알 수 있다.

표 2는 종래 한국공개특허 제2011-0057707호에 나타난 고흡수성수지와 수용성 고분자물질을 포함하는 냉매(비교예 1 및 비교예 2)와 본 발명의 실시예 1에 의한 녹말(감자 전분)을 이용한 친환경 냉매제를 비교하여 나타낸 표로서, 해동과정에서 시간의 흐름에 따른 온도변화를 시험한 시험예이다.

비교예 1은 고흡수성수지 5g과 폴리비닐알콜 20g을 물 475g에 혼합하여 전체 500g으로 한 냉매제를 사용하고, 비교예 2는 고흡수성수지 5g과 디에틸렌글리콜 20g을 물 475g에 혼합하여 전체 500g으로 한 냉매제를 사용하고, 본 발명의 실시예 1은 녹말(감자 전분) 95g과 폴리비닐알콜 5g을 물 400g에 혼합하여 전체 500g으로 한 친환경 냉매제를 사용하였다.

시험은 비교예 1과 비교예 2 및 실시예 1의 냉매제를 준비하고 -20℃에서 상온(25℃)에 노출시켜 해동과정에서 시간의 흐름에 따른 온도변화를 측정하였다.

해동시간	비교예 1 (℃)	비교예 2 (℃)	실시예 1(본 발명) (℃)
0분	-20	-20	-20
1분	-17	-17	-19
15분	-16	-8	-19
30분	-3	-5	-10
45분	-3	-3	-7
1시간	-3	-3	-6
2시간	-2	-2	-4
3시간	-1	-1	-2
4시간	-1	-1	-1
5시간	0	0	-1
6시간	0.8	1.2	0
7시간	6	7	0.5
8시간	8	8	1
9시간	8	9	2
10시간	10	11	4

표 2에서 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예 1에 의한 냉매제는 비교예 1 및 비교예 2의 종래 냉매제에 비해 냉각능력이 더욱 우수하여 서서히 해동된다는 것을 알 수 있다.

한편, 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

본 발명은 보냉팩, 아이스팩 등과 같은 냉기를 필요로 하는 산업에서 이용될 수 있다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 전분을 포함하는 탄수화물류 94 ~ 99중량%와 폴리비닐알콜(PVA)을 포함하는 수용성 고분자혼합물 1 ~ 6 중량%을 용기에 담은 후,
   물을 통해 용기를 간접 가열하여 끓는 물에서 용기의 액을 30분 내지 100분 동안 저으면서 냉매제를 완성시키며,
   상기 냉매제를 사용시, 상기 냉매제 100g에 대해 물 400g의 비율로 물에 풀어 사용하는 것을 특징으로 하는 전분을 이용한 친환경 냉매제의 제조 사용방법.