KR101703961B1 - 커피 추출물 함유 플라이애쉬를 포함하여 설치류 기피 효과를 가지는 종이 제조 방법 및 이 종이 제조 방법에 의해 제조된 종이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커피 추출물 함유 플라이애쉬를 포함하여 설치류 기피 효과를 가지는 종이 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 종이에 관한 것으로 본 발명에 따른 종이 제조방법은 펄프의 해리하는 단계에서 펄프에 커피 추출물 함유 플라이애쉬를 부가하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따라 제조된 종이는 강도(파강, 압강, 인장)를 증가시키고 종이 원지의 중량이 증가하여 한 단계 높은 양질의 종이이며, 우수하면서도 장시간 동안 설치류 기피 효과를 보유할 수 있어 포장 상자를 제조하는 경우 보관이나 유통과정 중에 설치류에 의한 포장 상자의 파손을 오랜 기간 동안 막을 수 있는 장점을 가진다.

Description

커피 추출물 함유 플라이애쉬를 포함하여 설치류 기피 효과를 가지는 종이 제조 방법 및 이 종이 제조 방법에 의해 제조된 종이{Manufacturing method of paper improved rodents repellent effect and strength comprising coffee extract-fly ash and the paper produced by the method}

본 발명은 설치류 기피 효과를 가지는 종이 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 종이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 설치류 기피 효과, 강도 향상 효과가 우수한 커피 추출물 함침 플라이애쉬를 더 포함하는 종이 제조 방법 및 이 종이 제조 방법에 의해 제조된 종이에 관한 것이다.

종이의 제조는 일반적으로 원료 펄프 슬러리를 생성하는 펄프 공정과, 펄프 슬러리로부터 종이를 생성하는 초지공정으로 이루어진다. 펄프 공정에서는, 원목으로 칩을 형성한 후에 증해, 세정, 표백 등의 처리에 의하여 원료 펄프 슬러리를 생성한다. 초지 공정에서는, 해당 원료 펄프 슬러리를 탈수하고, 그 후, 프레스, 건조 등의 처리에 의해 종이가 생성된다. 환경부에 따르면 종이 1톤을 만드는데 30년생 원목이 17그루가 필요하다. 즉 나무 1 그루로 약 59kg의 종이 생산이 가능한 것이다. 이에 종이 1g을 줄이면 1/59000 그루의 나무를 살릴 수 있는 효과가 있다.

따라서 종이를 제조함에 있어서 부가적인 물질을 첨가함으로써 펄프의 사용량을 줄이는 방법이 연구되었다. 그 중 하나의 방법으로 대한민국 공개특허 10-2011-0040115에는 녹차를 분쇄한 녹차 분말 또는 녹차추출물을 포함하는 종이 및 그 제조 방법이 개시되어 있다(특허문헌 1).

특허문헌 1에 개시된 방법은, 구체적으로 건조 상태의 녹차를 150~200 mesh로 분쇄하고 이를 건조 상태의 펄프와 혼합하고 물로 해리하는 혼합단계, 해리된 펄프 혼합물에 첨가제를 혼합하는 첨가단계, 펄프 혼합물을 초지하는 초지단계, 불순물을 제거하는 이물제거단계, 압착하여 물을 빼내고 건조시키는 건조단계를 거쳐 종이를 제조하였다.

그러나 특허문헌 1은 펄프 사용량을 감소시키는 것 이외에 종이에 탈취 효과와 항균 효과를 부여하는 것을 기재하고 있으나 이와 같은 효과가 장시간 동안 유지될 수 있는 방안에 대한 효과를 기재하고 있지 않으며, 또한 종이를 이용하여 포장 박스 등을 만들었을 때 설치류 등에 의해서 박스가 파손되어 오는 손실을 막을 수 있는 효과에 대해서는 어떠한 기재도 되어 있지 않다.

특허문헌 1: 대한민국 공개특허 10-2011-0040115

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 설치류 기피 효과를 나타나며 또한 이 설치류 기피 효과가 장기간 유지될 수 있는 종이 제조 방법 및 종이를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은

펄프를 제조하는 단계, 제조된 펄프를 해리하는 단계 및 해리된 펄프를 이용하여 종이를 제조하는 단계를 포함하는 종이의 제조방법에 있어서,

상기 해리하는 단계에서 커피 추출물이 함침된 플라이애쉬를 부가한 것을 특징으로 하는 종이 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 종이 제조방법에 있어서, 상기 커피 추출물은 커피 생두 추출물, 로스팅한 커피 원두 추출물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 종이 제조방법에 있어서, 상기 플라이애쉬는 평균 입자 크기가 20~30마이크로미터인 정제 플라이애쉬이며, 펄프 100중량부에 대하여 25~100중량부 혼합되는 것이 바람직하다.

다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

펄프로 이루어진 종이에 있어서,

커피 추출물이 함침된 플라이애쉬를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 종이를제공한다.

본 발명에 따른 종이에 있어서, 상기 커피 추출물은 커피 생두 추출물, 로스팅한 커피 원두 추출물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.

본 발명에 따른 종이에 있어서, 상기 플라이애쉬는 평균 입자 크기가 20~30마이크로미터인 정제 플라이애쉬이며, 펄프 100중량부에 대하여 25~100중량부 혼합되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 제조된 종이는 강도(파강, 압강, 인장)를 증가시키고 종이 원지의 중량이 증가하여 한 단계 높은 양질의 종이이며, 우수하면서도 장시간 동안 설치류 기피 효과를 보유할 수 있어 포장 상자를 제조하는 경우 보관이나 유통과정 중에 설치류에 의한 포장 상자의 파손을 오랜 기간 동안 막을 수 있는 장점을 가진다.

이하 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 커피 추출물을 함유하는 플라이애쉬의 제조 및 설치류 기피 효과 시험, 상기 커피 추출물 함침 플라이애쉬를 이용한 종이의 제조 및 시험의 순으로 설명하기로 한다.

1. 커피 추출물 함유 플라이애쉬의 설치류 기피제 효과 시험

(1) 커피 추출물 함유 플라이애쉬 제조

커피 추출물을 2가지 것을 준비하였다. 첫째는 로스팅하지 않은 커피 생두를 메탄올 추출한 것이며, 다음은 로스팅한 커피 원두를 메탄올로 추출한 것이다.

메탄올을 이용한 추출물법은 장시간 동안 메탄올을 침지시키는 방법, 환류 추출 방법 등 다양한 방법이 이미 알려져 있으며, 본 실시예에서는 75% 메탄올 이용하여 환류 추출하였으며, 추출 대상을 75% 메탄올과 1:5의 중량비로 하여 추출하였다. 이 추출물들은 감압 농축을 하여 보관하여 필요에 따라 농도를 조절하여 사용한다.

(2) 커피 추출물 함유 플라이애쉬의 제조

상기 제조한 커피 추출물에 플라이애쉬를 혼합하여 플라이애쉬에 커피 추출물을 함침시키는 단계 및 상기 함침물을 건조하는 단계를 통하여 커피 추출물 함유 플라이애쉬를 제조하였다.

감압 농축하여 둔 커피 추출물을 메탄올 다시 분산시켜 플라이애쉬에 충분히 함침될 수 있도록 하여 사용하였는데 감압 농축한 커피 추출물을 메탄올에 다시 분산 시킬 때 감압 농축한 중량의 1 내지 2배의 메탄올을 사용하여 분산시켰다.

이어서 커피 추출물에 플라이애쉬를 혼합하여, 플라이애쉬에 커피 추출물을 함침시키는 것이다.

본 발명의 플라이애쉬는 석탄 화력발전소 미분탄 연소 과정에서 발생하는 폐기물로서 대분이 다공성의 실리카로 이루어져 있어 설치류 기피 효과가 지속적으로 이루어지며, 또한 종이의 강도 증가 등의 매우 우수한 효과를 보인다.

특히 플라이애쉬를 균일한 입자 사이즈를 갖도록 정제 처리한 것으로 정제 플라이애쉬를 사용하는 것이 바람직하며, 입자의 크기는 특별한 제한이 없으나 평균 입자 크기가 20~30마이크로미터인 플라이애쉬를 사용하는 것이 바람직하다..

또한, 플라이애쉬와 커피 추출물의 혼합은 상온에서 6시간 내지 8시간 동안 교반하여 이루어질 수 있다. 이때 교반은 교반기 내에서 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

이어서 플라이애쉬만을 여과한 후에 이를 건조하면 제조가 완료된다.

(3) 커피 추출물 함유 플라이애쉬 효과 시험

앞서 설명한 바와 같은 방법으로 제조한 플라이애쉬를 이용하여 효과 시험에 사용하였으며, 이때 플라이애쉬는 20마이크로의 정제 플라이애쉬이다.

효과 시험은 건강한 수컷의 SPF ICR 마우스를 각 3마리씩 선별하여 4개 그룹 구분하여 각 그룹을 케이지에 넣고 이 케이지 내부의 사료와 설치류 유인제를 혼합한 혼합물을 넣은 상지를 넣고 상자의 주변으로 그 폭이 1cm이 되도록 앞서 제조한 함침 실시예 1 내지 2의 플라이애쉬를 뿌려 놓은 후 3일 후의 상자의 상태를 관찰하여 그 결과를 기록하여 표 1에 나타냈다. 케이지 내부에 신선한 물을 지속적으로 공급할 수 있도록 하였으며, 플라이애쉬를 뿌려 놓지 않은 케이지를 대조군으로 하였다.

구분	상자 상태
대조군	상자 훼손되어 내부 사료 100% 감소
함침 실시예 1(커피 생두 추출물)	훼손의 시도가 있음. 갉은 자국 있음
함침 실시예 2(로스팅 커피 원두 추출물)	전혀 훼손되지 않음

상기 표 1에서 보는 바와 같이 대조군의 경우에는 상자가 훼손되고 내부 사료를 100% 먹었으나, 본 발명에 따른 함침 실시예 2의 경우에는 전혀 훼손되지 않았으며, 즉 상자 근처로 접근하지 않고 훼손의 시도조차 없었으며, 함침 실시예 1의 경우에는 훼손의 시도를 하여 갉은 자국이 조금 남아 있는 정도여서 이 경우에도 충분한 기피 효과가 있음을 알 수 있었다.

이어서 수컷의 SPF ICR 마우스를 각 3마리씩 선별하여 2개 그룹 구분하여 함침 실시예 1 내지 2의 케이지에 기존의 마우스와 교체 투입한 후 3일 후에 다시 투입하는 방식으로 하여 상자가 훼손되고 내부 사료의 감소가 보이는 날수를 첫 번째 시험부터 카운트하여 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 나타냈다.

구분	날 수
함침 실시예 1	30일
함침 실시예 2	45일

상기 표 2에서 보는 바와 같이 본 발명의 함침 실시예 1의 경우에는 10번째 그룹의 마지막 날에 정도에서 상자 훼손 및 내부 사료 감소가 나타나기 시작하였으며, 함침 실시예 2의 경우에는 15번째 그룹의 마지막 날에 정도에서 상자 훼손 및 내부 사료 감소가 나타나기 시작하였다.

본 시험을 통하여 기피 효과의 지속 시간을 알아보았으며, 상당 시간 동안 지속함을 알 수 있었으며, 본 시험의 경우에는 물만을 먹을 수 있는 극한 상태에서 시험 된 것이며, 다른 먹이를 섭취할 수 있는 자연 상태에서라면 상당한 기간 동안 기피 효과를 지속할 수 있다.

2. 커피 추출물 함유 플라이애쉬를 포함하는 종이 제조 및 시험

(1) 종이의 제조

본 실시예에서는 고지 펄프를 이용하여 종이를 제조하였으며, 그 과정을 설명하면 앞서 설명한 생두 추출물, 로스팅한 원두 추출물의 2종의 커피 추출물을 함침시킨 플라이애쉬를 각각 고지 펄프를 혼합한 후 해리한다.

이때 플라이애쉬 분말의 혼합량이 너무 적으면 고지 펄프의 대체 효과와 강도 증가 효과가 나타나지 않기 때문에 펄프 100중량부에 대하여 25~100중량부 혼합하는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 30중량부를 혼합시켰다.

다음으로 혼합 및 해리된 펄프를 리파이너를 이용하여 고해하며, 다양한 특성을 부여할 수 있도록 사이즈제, 강도증강제, 보류제, 소포제, 염료 등의 약품을 필요에 따라 선택적으로 혼합하며, 첨가제의 혼합량이 지나치게 많으면 불필요하게 비용이 상승하고 너무 소량이면 원하는 특성을 낼 수 없으므로, 펄프의 건조중량 100중량부에 대하여 0.1~2중량부의 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하며, 사이즈제, 강도증강제, 보류제, 소포제, 염료 등의 약품은 본 발명이 속하는 기술 분야에 널리 알려진 것이라면 특별한 제한없이 사용가능하다.

이어서 펄프를 균일하게 고르고 이물질을 제거한 후, 종이의 형태로 초지하고 압착하여 탈수하고 건조시킨 다음 종이의 두께를 균일하게 하고 시트나 롤의 형태로 재단하여 종이를 제조하였다.

(2) 종이의 강도 측정

상기 본 발명에 따라 제조된 종이 실시예 1(생두 커피 추출물을 함침시킨 플라이애쉬) 및 실시예 2(로스팅 원두 커피 추출물을 함침시킨 플라이애쉬)에 대하여 강도를 측정하여 그 결과를 표 3에 나타냈다. 비교예는 고지 펄프로만 만들어진 종이를 이용하였다.

종이 강도는 섬유 간의 결합강도와 섬유 자체의 강도에 의해 주로 결정되며, 이는 물리적인 힘에 대한 저항성과 내구성을 결정하는 중요한 지표가 되므로, 본 발명과 같은 종이의 품질에 있어서 매우 중요한 요소이다. 따라서, 상기 실시예 및 비교예에 따른 종이를 대상으로 강도와 관련된 물성을 TAPPI Stasdard T200 om-83, TAPPI Stasdard T494 om-81, TAPPI Stasdard T403 om-85, TAPPI Stasdard T414 om-82, TAPPI Stasdard T511 om-83에 따라 측정하였다.

구분	열단장(km)		신장률 (%)		파열강도 (kPa·㎡/g)	인열강도 (mN·㎡/g)
	MD	CD	MD	CD		MD	CD
실시예 1	15.0	12.5	2.92	3.7	2.4	16.9	14.5
실시예 2	15.1	12.6	2.92	3.6	2.5	16.8	14.6
비교예	11.6	9.9	2.08	2.42	1.7	11.8	10.5

상기 표 3을 보면 고지펄프로만 만든 비교예에 비하여 매우 높은 범위로 향상되었음을 알 수 있다.

(3) 상자의 설치류 기피 효과

상기 종이를 이용하여 상자를 만든 후 상자 안에 설치류 사료와 유인제의 혼합물을 넣고 다른 설치류 사료와 유인제를 넣은 종래의 종이 상자 함께 창고에 보관 후 상지 훼손일자를 측정하여 본 결과, 종래의 종이 상자와는 다르게 본 발명에 따른 종이를 이용한 상자는 종이 실시예 1 내지 2 모두에서 측정 70일에도 아무런 훼손이 발견되지 않았다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 종이는 강도 증가, 지속적인 설치류 기피 효과 등 우수한 장점을 가짐을 확인할 수 있었다.

상술한 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예로서 본 발명을 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

Claims (6)

1. 펄프를 제조하는 단계, 제조된 펄프를 해리하는 단계 및 해리된 펄프를 이용하여 종이를 제조하는 단계를 포함하는 종이의 제조방법에 있어서.
   상기 해리하는 단계에서 커피 추출물이 함침된 플라이애쉬를 부가하는 것을 특징으로 하는 종이 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 커피 추출물은 커피 생두 추출물, 로스팅한 커피 원두 추출물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 종이 제조방법.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 플라이애쉬는 평균 입자 크기가 20~30마이크로미터인 정제 플라이애쉬이며, 펄프 100중량부에 대하여 25~100중량부 혼합되는 것을 특징으로 하는 종이 제조방법.
   
4. 펄프로 이루어진 종이에 있어서,
   커피 추출물이 함침된 플라이애쉬를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 종이.
   
5. 제 4항에 있어서, 상기 커피 추출물이 커피 생두 추출물, 로스팅한 커피 원두 추출물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 종이.
   
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 플라이애쉬는 평균 입자 크기가 20~30마이크로미터인 정제 플라이애쉬이며, 펄프 100중량부에 대하여 25~100중량부 혼합되는 것을 특징으로 하는 종이.