KR102129876B1

KR102129876B1 - 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR102129876B1
Application number: KR1020190023228A
Authority: KR
Inventors: 권지영; 서보경; 유신석; 이학희; 안병준
Original assignee: (주)태경포리마
Priority date: 2018-04-30
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2020-07-03
Also published as: KR20190125927A

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트는, 베이스층; 및 베이스층의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 형성된 적어도 하나의 방수층을 포함하고, 적어도 하나의 방수층은 각각, 베이스층의 제1 면 또는 제2 면에 형성되며, 수산기(Hydroxyl group, -OH)를 가지는 친수성 기재(Hydrophilic substrate); 및 친수성 기재의 표면에 형성되며, 친수성 기재의 표면을 염화 지방산(Fatty acid chloride)을 이용한 기상 그라프팅(Gas grafting) 공정에 의해 소수화 처리하여 형성된 기상 그라프팅 층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트 및 그의 제조 방법{Paper sheet for food garbage bag and manufacturing method thereof}

본 발명은 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수분 차단 성능이 우수하면서도, 음식물 쓰레기와 함께 생분해가 가능하여 친환경적으로 재생할 수 있는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 가정이나 식당 등에서 음식물이 조리되면 수분이 함유된 음식물 쓰레기가 발생하며, 음식물 쓰레기가 그대로 방치되면 부패하여 악취가 발생하고 주방에 각종 세균을 유발시키는 문제점이 있다.

이러한 음식물 쓰레기는 국내 기준으로 하루 평균 1만톤 이상에 해당하여 음식물 쓰레기의 처리 비용만 하더라도 국가적으로 연간 15조원에 이르는 상황이다. 특히, 최근에는 음식물 쓰레기 처리 종량제가 본격 실시됨에 따라 많은 가정이나 식당에서 음식물 쓰레기를 줄이려는 노력을 하고 있는 실정이다.

한편, 음식물 쓰레기의 처리를 위해 사용되는 음식물 쓰레기 봉투는 종량제 전용 봉투로서, 음식물 쓰레기의 대부분은 수분으로 이루어져 있으므로 일반적인 음식물 쓰레기 봉투는 플라스틱 필름 등의 합성 소재를 가공하여 음식물 쓰레기 봉투를 제조한다.

그러나, 종래의 음식물 쓰레기 봉투는 플라스틱 필름 등으로 이루어져 수분 차단 성능이 우수한 편이므로 수분을 포함하는 음식물 쓰레기의 보관이 비교적 용이하다는 장점이 있으나, 재활용이 어렵고 생분해가 되지 않으므로 음식물 쓰레기를 처리할 때에는 음식물 쓰레기 봉투와 음식물 쓰레기를 따로 분리하여 별도의 장소에 배출해야 한다는 문제점이 있었다.

더욱이, 종래의 음식물 쓰레기 봉투는 잘 썩지 않는 재질로 이루어져 음식물 쓰레기 봉투를 분리시키지 않고 매립하여 처리하는 경우 토양 오염을 발생시키고, 음식물 쓰레기 봉투를 소각하여 처리하는 경우 대기 오염을 발생시킨다는 문제점이 있었다.

따라서, 플라스틱 필름 등의 합성 소재를 이용한 음식물 쓰레기 봉투의 대안이 꾸준히 요구되어 오고 있다. 특히, 종이는 재생산이 가능한 천연 목재 섬유로 만들어지므로 생분해가 가능하고 물에 풀어 재활용하기 쉬운 장점이 있으므로 음식물 쓰레기 봉투의 새로운 재질의 도입이 검토되고 있다.

그러나, 종이 봉투의 경우, 종래의 플라스틱 필름 등에 비해 수분을 차단하는 성능이 현저히 부족하다는 문제점이 있었다. 또한, 종이의 표면에 방수 처리를 하기 위해서는 다시 플라스틱 필름을 사용해야 한다는 점에서 종이 표면 가공 처리 비용이 증가할 뿐 아니라, 여전히 재활용이 어렵고 친환경적이지 못하다는 문제점이 있었다.

따라서, 수분 차단 성능이 우수하면서도, 음식물 쓰레기와 함께 생분해가 가능하여 친환경적으로 재생할 수 있는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트 및 그의 제조 방법이 요구된다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종이 재질인 베이스층과, 친수성 기재의 표면이 기상 그라프팅 공정에 의해 소수화 처리되어 형성된 방수층으로 구성된 종이 시트를 이용하여 음식물 쓰레기 봉투를 제조함으로써, 수분 차단 성능이 우수하면서도, 음식물 쓰레기와 함께 생분해가 가능하여 친환경적으로 재생할 수 있는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트는, 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트로서, 베이스층; 및 상기 베이스층의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 형성된 적어도 하나의 방수층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 방수층은 각각, 상기 베이스층의 제1 면 또는 제2 면에 형성되며, 수산기(Hydroxyl group, -OH)를 가지는 친수성 기재(Hydrophilic substrate); 및 상기 친수성 기재의 표면에 형성되며, 상기 친수성 기재의 표면을 염화 지방산(Fatty acid chloride)을 이용한 기상 그라프팅(Gas grafting) 공정에 의해 소수화 처리하여 형성된 기상 그라프팅 층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 베이스층은 백상지(Woodfree paper), 크라프트지(Kraft paper), 탄소 코팅 용지(Clay coated paper, CCK), 박리지(Release paper), 및 글라신지(Glassine paper), 아트지(Art paper) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 베이스층은 50 내지 120 g/㎡의 평량을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 친수성 기재는 상기 베이스층의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol, PVA)을 코팅하여 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 폴리비닐 알코올은 검화도(degree of saponification)가 85 내지 99.5 %이고, 분자량이 60,000 내지 90,000 g/mol인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 적어도 하나의 방수층은, 상기 베이스층의 제1 면에 형성된 제1 방수층; 및 상기 베이스층의 제2 면에 형성된 제2 방수층을 포함하고, 상기 제1 방수층의 두께는 상기 제2 방수층의 두께보다 두껍게 형성된 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 제1 방수층은 수산기를 가지는 제1 친수성 기재와, 상기 제1 친수성 기재의 표면을 염화 지방산을 이용한 기상 그라프팅 공정에 의해 소수화 처리하여 제1 친수성 기재 상에 형성된 제1 기상 그라프팅 층을 포함하고, 상기 제2 방수층은 수산기를 가지는 제2 친수성 기재와, 상기 제2 친수성 기재의 표면을 염화 지방산을 이용한 기상 그라프팅 공정에 의해 소수화 처리하여 제2 친수성 기재 상에 형성된 제2 기상 그라프팅 층을 포함하며, 상기 제1 친수성 기재의 두께는 상기 제2 친수성 기재의 두께보다 두껍게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 친수성 기재는 상기 베이스층의 제1 면에 폴리비닐 알코올이 1.0 내지 5.0 g/㎡로 코팅된 것이고, 상기 제2 친수성 기재는 상기 베이스층의 제2 면에 폴리비닐 알코올이 0.2 내지 3.0 g/㎡로 코팅된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 염화 지방산은 미리스토레인산(Myristoleic acid), 팔미토인산(Palmitoleic acid), 팔미토일 클로라이드(Palmitoyl chloride), 사피엔산(Sapienic acid), 올레인산(Oleic acid), 엘라딕산(Eladic acid), 바세닉산(Vaccenic acid), 리놀레인산(Linoleic acid), 리노엘라이딕산(Linoelaidic acid), 알파-리놀레인산(α-linolenic acid), 아라키돈산(Arachidonic acid), 에이코사펜타노인산(Eicosapentanoic acid), 에루쿠산(Erucic acid), 도코사헥사노익산(Docosahexaenoic acid), 카프릴릭산(Caprylic acid), 카프르산(Capric acid), 라우르산(Lauric acid), 미리스트산(Myristic acid), 팔미트산(Palmitic acid), 스테아린산(Stearic acid), 스테로일 클로라이드(Stearoyl chloride), 아라키딕산(Arachidic acid), 베헨산(Behenic acid), 리그노세르산(Lignoceric acid), 및 세로틴산(Cerotic acid) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트는, 에틸렌초산비닐 공중합체계(Ethylene Vinyl Acetate copolymer-based) 수지, 폴리올레핀계(Polyolefin-based) 수지, 및 고무계(Rubber-based) 수지 중 적어도 하나를 포함하는 핫멜트 접착제(Hotmelt adhesive)에 의해 서로 접착되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 제조 방법은, 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 제조 방법으로서, 베이스층을 구비하는 단계; 및 상기 베이스층의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 적어도 하나의 방수층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 하나의 방수층은 각각, 상기 베이스층의 제1 면 또는 제2 면에 형성되며, 수산기(Hydroxyl group, -OH)를 가지는 친수성 기재(Hydrophilic substrate); 및 상기 친수성 기재의 표면에 형성되며, 상기 친수성 기재의 표면을 염화 지방산(Fatty acid chloride)을 이용한 기상 그라프팅(Gas grafting) 공정에 의해 소수화 처리하여 형성된 기상 그라프팅 층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 적어도 하나의 방수층을 형성하는 단계는, 상기 베이스층의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 상기 친수성 기재를 형성하는 단계; 상기 친수성 기재의 표면을 건조하는 단계; 상기 친수성 기재의 표면에 염화 지방산(Fatty acid chloride)을 포함하는 기상 그라프팅 시약(Gas grafting reagent)을 1회 이상 도포하여 기상 그라프팅 반응을 발생시켜 상기 친수성 기재의 표면에 상기 기상 그라프팅 층을 형성하는 단계; 상기 기상 그라프팅 반응이 발생되는 동안, 상기 친수성 기재의 표면으로부터 발생하는 염화 수소(Hydrogen chloride)를 제거하는 단계; 및 상기 기상 그라프팅 반응을 마친 후, 상기 친수성 기재의 표면에 잔류하는 상기 기상 그라프팅 시약을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 친수성 기재를 형성하는 단계는, 상기 베이스층의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나를 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol, PVA)로 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 적어도 하나의 방수층을 형성하는 단계는, 상기 기상 그라프팅 반응이 발생되는 동안, 상기 친수성 기재와 인접한 위치에 제습 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 적어도 하나의 방수층을 형성하는 단계는, 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정에 의해 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 적어도 하나의 방수층을 형성하는 단계는, 상기 베이스층의 제1 면에 제1 방수층을 형성하는 단계; 및 상기 베이스층의 제2 면에 제2 방수층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제1 방수층의 두께는 상기 제2 방수층의 두께보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 제1 방수층을 형성하는 단계는, 상기 베이스층의 제1 면에 상기 제1 친수성 기재를 형성하는 단계; 상기 제1 친수성 기재의 표면을 건조하는 단계; 상기 제1 친수성 기재의 표면에 염화 지방산(Fatty acid chloride)을 포함하는 기상 그라프팅 시약(Gas grafting reagent)을 1회 이상 도포하여 기상 그라프팅 반응을 발생시켜 상기 제1 친수성 기재의 표면에 제1 기상 그라프팅 층을 형성하는 단계; 상기 기상 그라프팅 반응이 발생되는 동안, 상기 제1 친수성 기재의 표면으로부터 발생하는 염화 수소(Hydrogen chloride)를 제거하는 단계; 및 상기 기상 그라프팅 반응을 마친 후, 상기 제1 친수성 기재의 표면에 잔류하는 상기 기상 그라프팅 시약을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1 친수성 기재를 형성하는 단계는, 상기 베이스층의 제1 면을 1.0 내지 5.0 g/㎡의 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol, PVA)로 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 방수층을 형성하는 단계는, 상기 베이스층의 제2 면에 상기 제2 친수성 기재를 형성하는 단계; 상기 제2 친수성 기재의 표면을 건조하는 단계; 상기 제2 친수성 기재의 표면에 염화 지방산(Fatty acid chloride)을 포함하는 기상 그라프팅 시약(Gas grafting reagent)을 1회 이상 도포하여 기상 그라프팅 반응을 발생시켜 상기 제2 친수성 기재의 표면에 제2 기상 그라프팅 층을 형성하는 단계; 상기 기상 그라프팅 반응이 발생되는 동안, 상기 제2 친수성 기재의 표면으로부터 발생하는 염화 수소(Hydrogen chloride)를 제거하는 단계; 및 상기 기상 그라프팅 반응을 마친 후, 상기 제2 친수성 기재의 표면에 잔류하는 상기 기상 그라프팅 시약을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제2 친수성 기재를 형성하는 단계는, 상기 베이스층의 제2 면을 0.2 내지 3.0 g/㎡의 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol, PVA)로 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트 및 그의 제조 방법에 따르면, 종이 재질인 베이스층과, 친수성 기재의 표면이 기상 그라프팅 공정에 의해 소수화 처리되어 형성된 방수층으로 구성된 종이 시트를 제조함으로써, 수분 차단 성능이 우수하면서도, 음식물 쓰레기와 함께 생분해가 가능하여 친환경적으로 재생이 가능한 봉투를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트 및 그의 제조 방법에 따르면, 기상 그라프팅 공정에 의해 형성된 방수층을 포함하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 에틸렌초산비닐 공중합체계(Ethylene Vinyl Acetate copolymer-based) 수지 등의 핫멜트 접착제를 이용하여 서로 접착함으로써, 음식물 쓰레기 봉투를 제조할 때에 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 결합력을 증대시킬 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 이용하여 제조된 음식물 쓰레기 봉투를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 구성하는 폴리비닐 알코올의 1회 코팅량(도포량)과 코팅 횟수(도포 횟수)에 따른 콥 사이즈도(Cobb size degree) 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 구성하는 방수층의 인쇄 적성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 접착 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트로 구성된 음식물 쓰레기 봉투의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 제조하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 제조하는 종이 시트 제조 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 제조하는 종이 시트 제조 장치에 구비된 기상 그라프팅 처리 유닛의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 구성하는 방수층을 제조하는 과정의 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 구성하는 방수층을 제조하는 종이 시트 제조 장치의 다른 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의하여 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트 및 그의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 이용하여 제조된 음식물 쓰레기 봉투를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트(100)로 형성되는 음식물 쓰레기 봉투(10)는 상부가 개방되고, 내부에 음식물 쓰레기(F)가 수용되는 수용 공간(11)이 형성되도록 복수의 측면(12)과 하부면(13)이 서로 접착될 수 있다.

도 1에서는 음식물 쓰레기 봉투(10)가 상부는 개방되고, 4 개의 측면(12)과 하부면(13)은 서로 접착된 사각 봉투 형상인 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 음식물 쓰레기 봉투(10)의 형상은 이에 한정되지 않는다.

또한, 음식물 쓰레기 봉투(10)의 수용 공간(11)에 수용되는 것은 음식물 쓰레기(F)에 한정되지는 않으며, 음식물 등 수분을 포함하는 내용물을 모두 포함하는 광의의 개념으로 볼 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 수용 공간(11)을 형성하도록 서로 접착된 복수의 측면(12)과 하부면(13)을 구성하는 종이 시트(100)는 각각, 베이스층(110)과 적어도 하나의 방수층(120, 130)을 포함하여 구성될 수 있다.

베이스층(110)은 종이 시트(100)를 구성하는 본체로서, 봉투에 일반적으로 사용되는 백상지(Woodfree paper), 크라프트지(Kraft paper), 탄소 코팅 용지(Clay coated paper, CCK), 박리지(Release paper), 글라신지(Glassine paper), 아트지(Art paper) 등을 사용할 수 있다.

이 때, 베이스층(110)은 평량(Basis Weight)이 50 ~ 120g/㎡일 수 있으며, 바람직하게는, 평량이 60 ~ 100 g/㎡일 수 있다. 테스트 결과, 베이스층(110)은 평량이 50 g/㎡ 미만인 경우에는 지력(Strength of paper)이 너무 약하여 음식물 쓰레기용 종이 봉투(10)로 사용하기에 적합하지 않고, 평량이 120 g/㎡을 초과하는 경우에는 지력 강도는 충분하나 유연성이 떨어지기 때문에 성형 유지력이 저하되며, 원가가 상승하여 실용적이지 못한 문제점이 있다.

방수층(120, 130)은 베이스층(110)의 제1 면(111)(도 2의 예에서, 베이스층(110)의 상부면(111)) 및 제2 면(도 2의 예에서, 베이스층(110)의 하부면(112)) 중 적어도 하나에 구비될 수 있다. 바람직하게는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 방수층(120, 130)은 베이스층(110)의 제1 면(111)(도 1의 예에서, 음식물 쓰레기 봉투(10)의 내면(111))에 구비되며 음식물 쓰레기(F)에 접촉하는 제1 방수층(120)과, 베이스층(110)의 제2 면(112)에 구비되는 제2 방수층(130)(도 1의 예에서, 음식물 쓰레기 봉투(10)의 외면(112))으로 구성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트(100)를 구성하는 방수층(120, 130)은 수산기(Hydroxyl group, -OH)를 가지는 친수성 기재(Hydrophilic substrate)(121, 131)의 표면이 염화 지방산(Fatty acid chloride)을 이용한 기상 그라프팅(Gas grafting) 공정에 의해 소수화(疏水化) 처리되어 형성될 수 있다.

도 2에서는 베이스층(110)의 제1 면(111)(도 2의 예에서, 베이스층(110)의 상부면(111))에 구비된 제1 방수층(120)과 베이스층(110)의 제2 면(112)(도 2의 예에서, 베이스층(110)의 하부면(112))에 구비된 제2 방수층(130)의 단면을 각각 확대하여 도시하고 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 방수층(120) 및 제2 방수층(130)은 크게 수산기를 가지는 친수성 기재(121, 131)와, 친수성 기재(121, 131)에 기상 그라프팅 시약(Gas grafting reagent)을 이용하여 형성된 기상 그라프팅 층(122, 132)으로 구분될 수 있다. 설명의 편의상, 도 2에서는 친수성 기재(121, 131)와 기상 그라프팅 층(122, 132)으로 명확히 구분되는 것으로 과장하여 도시하고 있다.

바람직하게는, 제1 방수층(120) 및 제2 방수층(130)을 구성하는 친수성 기재(121, 131)는 폴리비닐 알코올(Polyvinyl alcohol, PVA)을 사용할 수 있다. 즉, 친수성 기재(121, 131)는 베이스층(100)의 제1 면(111) 및 제2 면(112) 중 적어도 하나에 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol, PVA)을 코팅하여 형성될 수 있다.

이 때, 베이스층(110)의 제1 면(111) 또는 제2 면(112)에 코팅되는 폴리비닐 알코올(121, 131)은 염화 지방산을 이용한 기상 그라프팅 공정에서의 반응성을 고려할 때에, 검화도(degree of saponification)가 85 ~ 99.8 %의 범위 내이고, 분자량이 60,000 ~ 90,000 g/mol의 범위 내인 것이 바람직하며, 검화도가 85 ~ 99.5 %의 범위 내이고, 분자량이 64,000 ~ 83,000 g/mol의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.

즉, 폴리비닐 알코올(121, 131)의 검화도 및 분자량이 상기 범위 내에 있지 않은 경우, 코팅 작업에 어려움이 있거나 코팅 작업을 하더라도 내수성이 저하되는 문제점이 있다. 예를 들어, 폴리비닐 알코올(121, 131)의 검화도가 99.5 %보다 높은 경우, 공정상 취급이 어려울 뿐 아니라, 강한 수소 결합력으로 인해 염화 지방산과의 반응보다 수산기(-OH)끼리의 결합력이 강하여 기상 그라프팅 효율이 낮아진다는 문제점이 있다.

한편, 친수성 기재(121, 131)의 표면에 기상 그라프팅 공정을 수행하기 위해 친수성 기재(121, 131)에 도포되는 기상 그라프팅 시약을 구성하는 염화 지방산은, 미리스토레인산(Myristoleic acid), 팔미토인산(Palmitoleic acid), 팔미토일 클로라이드(Palmitoyl chloride), 사피엔산(Sapienic acid), 올레인산(Oleic acid), 엘라딕산(Eladic acid), 바세닉산(Vaccenic acid), 리놀레인산(Linoleic acid), 리노엘라이딕산(Linoelaidic acid), 알파-리놀레인산(α-linolenic acid), 아라키돈산(Arachidonic acid), 에이코사펜타노인산(Eicosapentanoic acid), 에루쿠산(Erucic acid), 도코사헥사노익산(Docosahexaenoic acid), 카프릴릭산(Caprylic acid), 카프르산(Capric acid), 라우르산(Lauric acid), 미리스트산(Myristic acid), 팔미트산(Palmitic acid), 스테아린산(Stearic acid), 스테로일 클로라이드(Stearoyl chloride), 아라키딕산(Arachidic acid), 베헨산(Behenic acid), 리그노세르산(Lignoceric acid), 또는, 세로틴산(Cerotic acid)으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.

염화 지방산(Fatty acid chloride)을 이용한 기상 그라프팅(Gas grafting) 공정에 의해 방수층(120, 130)을 형성하는 과정에 대해서는 도 6 내지 도 10을 참조하여 자세히 후술하기로 한다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트(100)는, 종이 재질인 베이스층(110) 및 친수성 기재(121, 131)와 상기 친수성 기재(121)의 표면에 기상 그라프팅 공정에 의해 소수화 처리되어 형성된 기상 그라프팅 층(122, 132)을 포함하는 방수층(120, 130)으로 구성되며, 이를 이용하여 음식물 쓰레기 봉투(10)를 제조함으로써, 봉투의 외부로 음식물 쓰레기(F)의 수분이 새어 나가는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 종이 재질인 베이스층(110)과, 종이 또는 판지 재질인 방수층(120, 130)으로 구성된 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트(100)를 이용하여 음식물 쓰레기 봉투(10)를 제조함으로써, 수분 차단 성능이 우수하면서도, 음식물 쓰레기(F)와 함께 생분해가 가능하여 친환경적으로 재생이 가능한 봉투를 제공할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이, 방수층(120, 130)은 베이스층(110)의 제1 면(111)에 구비되는 제1 방수층(120)과, 베이스층(110)의 제2 면(112)에 구비되는 제2 방수층(130)으로 구성될 수 있다.

바람직하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 내부 수용 공간(11)에 수용된 음식물 쓰레기(F)에 접촉하는 제1 방수층(120)을 구성하는 친수성 기재(121)의 두께는 제2 방수층(130)을 구성하는 친수성 기재(131)의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.

이 때, 제1 방수층(120)의 두께를 두껍게 하기 위해서는 베이스층(110)의 제1 면(111)에 코팅되는 폴리비닐 알코올(121)의 1회 코팅량(도포량) 또는 코팅 횟수(도포 횟수)를 증가시켜 폴리비닐 알코올(121)의 두께를 두껍게 할 수 있다.

일 예로서, 베이스층(110)의 제1 면(111)에 도포되는 폴리비닐 알코올(121)의 1회 코팅량(도포량)이 1.0 ~ 5.0 g/㎡이고, 베이스층(110)의 제2 면(112)에 도포되는 폴리비닐 알코올(131)의 1회 코팅량(도포량)이 0.2 ~ 3.0 g/㎡일 수 있으며, 바람직하게는, 베이스층(110)의 제1 면(111)에 도포되는 폴리비닐 알코올(121)의 1회 코팅량(도포량)이 1.5 ~ 4.0 g/㎡이고, 베이스층(110)의 제2 면(112)에 도포되는 폴리비닐 알코올(131)의 1회 코팅량(도포량)이 0.5 ~ 2.0 g/㎡일 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 구성하는 폴리비닐 알코올의 1회 코팅량(도포량)과 코팅 횟수(도포 횟수)에 따른 콥 사이즈도(Cobb size degree) 측정 결과를 나타내는 도면이다.

도 3에서는 제1 방수층(120)과 제2 방수층(130)을 구성하는 폴리비닐 알코올(121, 131)의 1회 코팅량(도포량)과 코팅 횟수(도포 횟수)에 따른 30 분 경과 후의 콥 사이즈도(Cobb size degree) 측정 결과를 나타내고 있다.

콥 사이즈도(Cobb size degree) 측정은 수분 차단 성능, 즉, 수분의 침투에 대한 친수성 기재(121, 131)의 저항성을 간접적으로 나타내는 것으로서, 30분에 걸쳐 친수성 기재(121, 131)에 흡수되는 물의 양을 나타낸다.

도 3을 참조하면, 폴리비닐 알코올(121, 131)의 1회 코팅량(도포량) 또는 코팅 횟수(도포 횟수)가 증가함에 따라 콥 사이즈도가 감소함을 확인할 수 있으며, 수분 차단 성능이 우수해짐을 알 수 있다.

다른 예로서, 제1 방수층(120)을 구성하는 친수성 기재(121)에 대한 기상 그라프팅 공정의 횟수를 제2 방수층(130)을 구성하는 친수성 기재(131)에 대한 기상 그라프팅 공정의 횟수보다 많게 할 수 있다.

이와 같이, 제1 방수층(120)의 두께를 두껍게 형성하고, 기상 그라프팅 공정의 횟수를 증가시키는 경우, 기상 그라프팅 시약에 반응하는 수산기 및 상기 수산기와 반응할 수 있는 염화 지방산의 양이 함께 증가하므로, 기상 그라프팅 시약과 친수성 기재(121)에 포함된 수산기의 반응 효율을 높일 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 구성하는 방수층의 인쇄 적성을 나타내는 도면이다.

도 4에서는 기상 그라프팅 공정의 횟수를 증가시켜 제1 방수층(120)을 제2 방수층(130)에 비해 두껍게 형성했을 때 제1 방수층(120)의 인쇄 적성(도 4의 (a))과 제2 방수층(130)의 인쇄 적성(도 4의 (b))을 나타내고 있다.

도 4를 참조하면, 제1 방수층(120)의 내수성이 제2 방수층(130)의 내수성에 비해 높아지므로, 상대적으로 제2 방수층(130)의 인쇄 적성(도 4b)이 제1 방수층(120)의 인쇄 적성(도 4a)에 비해 좀 더 우수함을 확인할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트(100)는 음식물 쓰레기 봉투(10)를 제조하기 위해 사용되는데, 필요에 따라 종이 시트(100)를 접착제에 의해 접착할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 접착 구조를 나타내는 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 음식물 쓰레기 봉투(10)는 상부가 개방되고, 내부에 음식물 쓰레기(F)가 수용되는 수용 공간(11)이 형성되도록 복수의 측면(12)과 하부면(13)이 서로 접착될 수 있다.

도 5에서는 음식물 쓰레기 봉투(10)의 측면(12)을 구성하는 종이 시트(100A)와 하부면(13)을 구성하는 종이 시트(100B)의 접착 구조를 예로 들어 도시하고 있다.

바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트(100)는 핫멜트 접착제(Hotmelt adhesive)(140)에 의해 서로 접착될 수 있다. 즉, 측면(12)을 구성하는 종이 시트(100A)와 하부면(13)을 구성하는 종이 시트(100B)는 각각 접착면에 기상 그라프팅 공정에 의해 소수화 처리되어 형성된 방수층(130A, 120B)을 포함하는데, 종이 시트(100A)의 제2 방수층(130A)과 종이 시트(100B)의 제1 방수층(120B)은 핫멜트 접착체에 의해 견고하게 접착될 수 있다.

바람직하게는, 종이 시트(100A, 100B)를 서로 접착시키기 위한 핫멜트 접착제(140)는 에틸렌초산비닐 공중합체계(Ethylene Vinyl Acetate copolymer-based) 수지, 폴리올레핀계(Polyolefin-based) 수지, 및 고무계(Rubber-based) 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것을 사용할 수 있다.

테스트 결과, 에틸렌초산비닐 공중합체계(Ethylene Vinyl Acetate copolymer-based) 수지 등을 포함하는 핫멜트 접착체(140)에 의해 접착된 종이 시트(100A, 100B)를 서로 분리하고자 외력을 가하는 경우, 각각의 종이 시트(100A, 100B)와 핫멜트 접착체(140)가 따로 분리되는 것이 아니라, 종이 시트(100A, 100B)를 구성하는 베이스층(110A, 110B)과 방수층(120A, 130A, 120B, 130B) 사이에서 층 분리가 이루어지는 것을 확인할 수 있다.

한편, 도 5에서는 종이 시트(100A)의 제2 방수층(130A)과 종이 시트(100B)의 제1 방수층(120B)이 서로 접착하는 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 종이 시트(100A)의 제1 방수층(120A)과 종이 시트(100B)의 제1 방수층(120B)이 서로 접착될 수도 있고, 종이 시트(100A)의 제2 방수층(130A)과 종이 시트(100B)의 제2 방수층(130B)이 서로 접착될 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트(100)는 기상 그라프팅 공정에 의해 형성된 방수층을 포함하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 에틸렌초산비닐 공중합체계(Ethylene Vinyl Acetate copolymer-based) 수지 등의 핫멜트 접착제를 이용하여 서로 접착함으로써, 음식물 쓰레기 봉투를 제조할 때에 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 결합력을 증대시킬 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 5에서는 베이스층(110)의 양 면(111, 112)에 모두 방수층(120, 130)이 구비된 예를 도시하고 있으나, 필요에 따라, 베이스층(110)의 제1 면(111) 또는 제2 면(112) 중 어느 하나에만 방수층이 구비될 수도 있다.

이하, 도 6 내지 도 11을 참조하여, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트(100)로 형성되는 음식물 쓰레기 봉투(10)의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트로 구성된 음식물 쓰레기 봉투의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트로 형성되는 음식물 쓰레기 봉투의 제조 방법은 크게 복수의 측면(12)과 하부면(13)을 구성하는 종이 시트(100)를 제조하는 과정(단계 S110 및 S120)과, 종이 시트(100)로 구성된 복수의 측면(12)과 하부면(13)을 서로 접착하여 음식물 쓰레기 봉투(10)를 제조하는 과정(단계 S130)으로 나눌 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 음식물 쓰레기 봉투(10)를 구성하는 종이 시트(100)를 제조하기 위해서는, 먼저 종이 시트(100)의 본체를 구성하는 베이스층(110)을 구비할 수 있다(S110). 상술한 바와 같이, 베이스층(110)은 일반적으로 사용되는 백상지(Woodfree paper), 크라프트지(Kraft paper) 등을 사용할 수 있다.

그리고, 베이스층(110)을 구비한 후(S110), 베이스층(110)의 제1 면(111) 및 제2 면(112) 중 적어도 하나에 방수층(120, 130)을 형성할 수 있다(S120).

이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트(100)를 구성하는 방수층(120, 130)을 제조하는 방법에 대해 자세히 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 제조하는 과정을 나타내는 순서도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 제조하는 종이 시트 제조 장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 제조하는 종이 시트 제조 장치에 구비된 기상 그라프팅 처리 유닛의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.

상술한 바와 같이, 방수층(120, 130)은 수산기(Hydroxyl group, -OH)를 가지는 친수성 기재(121, 131)의 표면에 염화 지방산(Fatty acid chloride)을 이용한 기상 그라프팅(Gas grafting) 공정을 수행하여 제조될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 방수층(120, 130)을 제조하는 단계(도 6의 단계 S120)는 베이스층(110)의 제1 면(111) 및 제2 면(112) 중 적어도 하나에 친수성 기재(121, 131)를 형성하는 단계(S121), 친수성 기재(121, 131)의 표면을 건조하는 단계(S122), 친수성 기재(121, 131)의 표면에 염화 지방산을 포함하는 기상 그라프팅 시약을 적어도 1회 이상 도포하여 기상 그라프팅 반응을 발생시키는 단계(S123), 기상 그라프팅 반응이 발생되는 동안, 친수성 기재(121, 131)의 표면으로부터 발생하는 염화 수소(Hydrogen chloride, HCl)를 제거하는 단계(S124), 기상 그라프팅 반응을 마친 후, 친수성 기재(121, 131)의 표면에 잔류하는 기상 그라프팅 시약을 제거하여 친수성 기재의 표면에 기상 그라프팅 층을 형성하는 단계(S125)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 방수층(120, 130)을 제조하는 공정(단계 S120)은 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정에 의해 순차적으로 수행될 수 있다. 도 8에서는 기상 그라프팅 공정을 수행하여 베이스층(110)에 형성된 친수성 기재(121, 131)의 표면을 소수화하여 기상 그라프팅 층(122, 132)를 형성하여 방수층(120, 130)을 형성하는 종이 시트 제조 장치(200)의 구조를 개략적으로 도시하고 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 종이 시트 제조 장치(200)는 언와인더(210), 건조 유닛(220), 적어도 하나의 기상 그라프팅 처리 유닛(230) 및 리와인더(240)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 8 및 도 9에서는 제1 방수층(120)을 제조하는 예를 도시하고 있다.

언와인더(210)는 롤(Roll) 형태로 감겨 있는 친수성 기재(121)가 형성된 베이스층(110)을 연속적으로 풀어주어 적어도 하나의 기상 그라프팅 처리 유닛(230)으로 공급할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 언와인더(210)부로부터 공급되는 베이스층(110)은 제1 면(111)에 친수성 기재(121)이 형성된 상태이다.

건조 유닛(220)은 언와인더(210)부로부터 공급되는 친수성 기재(121)의 표면을 건조할 수 있다(도 7의 단계 S122). 이러한 건조 유닛(220)은 친수성 기재(121)의 표면에 노출된 수산기(-OH)를 건조시켜 친수성 기재(121)와 도포 롤러(231)의 온도를 일정하게 유지하게 할 수 있다. 바람직하게는, 건조 유닛(220)은 친수성 기재(121)의 표면을 가열시켜 건조시키는 히터 유닛을 사용할 수 있다.

기상 그라프팅 처리 유닛(230)은 친수성 기재(121)의 표면에 기상 그라프팅 시약을 도포하여 기상 그라프팅 반응을 발생시켜 친수성 기재(121)의 표면을 소수화 처리함으로써, 친수성 기재(121) 상에 기상 그라프팅 층(122)을 형성할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 기상 그라프팅 처리 유닛(230)은 도포 롤러(231), 건조 롤러(232), 터치 롤러(233), 벨트(234), 환풍기(235) 및 에어 나이프 노즐(236)로 구성될 수 있다.

도포 롤러(231)는 염화 지방산이 포함된 기상 그라프팅 시약을 수산기(-OH)가 노출된 친수성 기재(121)의 표면에 도포할 수 있다(도 7의 단계 S123). 이러한 도포 롤러(231)는 플렉소그래피(Flexography) 또는 헬리오그래피(Heliography) 인쇄를 위한 롤러가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 아니록스 롤러(Anilox roller)로 구성될 수 있다.

건조 롤러(232)는 도포 롤러(231)에 의해 도포된 기상 그라프팅 시약을 친수성 기재(121)의 표면에 고르게 전개하여 기상 그라프팅 반응을 발생시켜 친수성 기재(121) 상에 기상 그라프팅 층(122)을 형성할 수 있다(도 7의 단계 S123).

이러한 건조 롤러(232)에서 수행되는 기상 그라프팅 반응은 아래 [반응식 1]과 같이 기체 상태의 염화 지방산이 친수성 기재(121)의 표면에 노출된 수산기와 반응하여 지방산 에스테르(Fatty acid methyl ester)가 형성되고, 부산물로 염화 수소가 발생하는 반응이다. 이 때, 친수성 기재(121)는 지방산 에스테르에 의해 소수성(hydrophobic)을 가질 수 있다.

[반응식 1]

한편, 상기 [반응식 1]에 의한 기상 그라프팅 반응의 부산물인 염화 수소는 친수성 기재(121)의 표면을 변색시키므로 신속히 제거되어야 할 필요가 있다.

이를 위해, 벨트(234)는 건조 롤러(232)의 외주면을 감싸도록 회전하고, 터치 롤러(233)은 벨트(234)의 양 측에서 기상 그라프팅 시약이 도포면 친수성 기재(121)의 표면을 벨트(234)에 밀착시켜 기상 그라프팅 반응이 발생되는 동안, 친수성 기재(121)의 표면으로부터 발생하는 염화 수소를 제거할 수 있다(도 7의 단계 S124). 비록 도시되지는 않았으나, 벨트(234)는 건조 롤러(232)와 맞닿는 표면에 염화 수소를 포집하여 제거하기 위한 공극이 형성될 수 있다.

또한, 환풍기(235)는 건조 롤러(232)와 인접하게 배치되며, 기상 그라프팅 반응이 발생되는 동안, 친수성 기재(121)의 표면으로부터 발생하는 염화 수소를 외부로 제거할 수 있다(도 7의 단계 S124).

에어 나이프 노즐(236)은 고온의 공기를 분사하여 건조 롤러(232)를 통해 기상 그라프팅 반응을 마친 친수성 기재(121)의 표면에 잔류하는 기상 그라프팅 시약을 제거할 수 있다(도 7의 단계 S125).

한편, 도 9에 도시된 기상 그라프팅 처리 유닛(230)의 구조는 예시적인 것으로서, 이에 한정되지 않으며, 기상 그라프팅 반응을 수행하여 친수성 기재(121)의 표면을 소수화 처리할 수 있는 구조라면 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.

한편, 기상 그라프팅 처리 유닛(230)은 기상 그라프팅 시약의 도포량 또는 도포 횟수에 따라 적어도 하나 구비될 수 있다. 바람직하게는, 기상 그라프팅 처리 유닛(230)은 건조 유닛(220)과 리와인더(240) 사이에 복수개가 구비되며, 친수성 기재(121)에 도포되는 기상 그라프팅 시약을 2회 이상 나누어 도포할 수 있다.

상술한 바와 같이, 음식물 쓰레기(F)에 접촉하는 제1 방수층(120)을 구성하는 친수성 기재(121)의 두께는 제2 방수층(130)을 구성하는 친수성 기재(131)의 두께보다 두껍게 도포되고, 제1 방수층(120)을 구성하는 친수성 기재(121)에 대한 기상 그라프팅 공정의 횟수는 제2 방수층(130)을 구성하는 친수성 기재(131)에 대한 기상 그라프팅 공정의 횟수보다 많은 것이 바람직하므로, 기상 그라프팅 처리 유닛(230)의 개수는 제1 방수층(120) 및 제2 방수층(130)의 두께, 기상 그라프팅 공정의 횟수 등에 따라 결정될 수 있다.

또한, 복수의 기상 그라프팅 처리 유닛(230)이 구비되는 경우, 각각의 기상 그라프팅 처리 유닛(230)에서 발생되는 염화 수소의 발생량을 감소시킬 수 있다.

도 8에서는 종이 시트 제조 장치(200)에 2 개의 기상 그라프팅 처리 유닛(230)이 구비된 예를 도시하고 있으나, 기상 그라프팅 처리 유닛(230)의 개수는 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.

도 8을 참조하면, 리와인더(240)부는 기상 그라프팅 처리 유닛(230)으로부터 공급되는 방수층(120)이 형성된 베이스층(110)을 연속적으로 감아줄 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트(100)를 구성하는 방수층(120)을 제조하는 종이 시트 제조 장치(200)는 방수층(120)을 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정에 의해 제조함으로써, 방수층(120)의 제조 공정에 대한 생산성 및 효율성을 증대시킬 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 기상 그라프팅 공정에 의해 방수층(120, 130)을 제조한 후(S120), 종이 시트(100)로 구성된 복수의 측면(12)과 하부면(13)을 서로 접착하여 음식물 쓰레기 봉투(10)를 제조할 수 있다(S130).

도 5를 참조하여 상술한 바와 같이, 음식물 쓰레기 봉투(10)의 측면(12)을 구성하는 종이 시트(100A)와 하부면(13)을 구성하는 종이 시트(100B)는 에틸렌초산비닐 공중합체계(Ethylene Vinyl Acetate copolymer-based) 수지, 폴리올레핀계(Polyolefin-based) 수지, 및 고무계(Rubber-based) 수지 중 적어도 하나를 포함하는 핫멜트 접착제(Hotmelt adhesive)에 의해 서로 접착될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트(100)를 구성하는 방수층(120, 130)을 형성하는 동안, 친수성 기재(121, 131)의 주변에 대한 제습 공정을 수행할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 구성하는 방수층을 제조하는 과정의 다른 예를 나타내는 순서도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트를 구성하는 방수층을 제조하는 종이 시트 제조 장치의 다른 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 친수성 기재(121, 131)의 표면에 기상 그라프팅 공정을 수행하여 방수층(120, 130)을 제조하는 과정에서, 기상 그라프팅 반응이 발생되는 동안, 친수성 기재(121, 131)와 인접한 위치에 제습 공정을 수행할 수 있다(S123-1).

이를 위해, 도 11에 도시된 바와 같이, 종이 시트 제조 장치(200)는 기상 그라프팅 처리 유닛(230)와 인접한 위치에 제습 공정을 수행하기 위한 적어도 하나의 제습 장치(250)를 더 포함할 수 있다. 이러한 제습 장치(250)는 잘 알려진 공조 시스템의 형태를 가지므로 자세한 설명은 생략한다.

이와 같이, 친수성 기재(121, 131)의 표면에 기상 그라프팅 공정을 수행하여 방수층(120, 130)을 제조하는 과정에 제습 공정을 수행하는 경우, 친수성 기재(121, 131)에 도포된 기상 그라프팅 시약이 공기 중의 수분(H₂O)과 반응하는 확률을 줄일 수 있으므로, 기상 그라프팅 시약과 친수성 기재(121, 131)에 포함된 수산기의 반응 효율을 높일 수 있다.

한편, 도 11에서는 1 개의 기상 그라프팅 처리 유닛(230)에 1 개의 제습 장치(250)가 구비된 예를 도시하고 있으나, 필요에 따라, 복수의 기상 그라프팅 처리 유닛(230)에 1 개의 제습 장치가 구비될 수도 있고, 1 개의 기상 그라프팅 처리 유닛(230)에 복수의 제습 장치가 구비될 수도 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

[실시예 1]

베이스층(110)으로 80 g/㎡의 평량을 갖는 크라프트지(Kraft paper)를 준비하고, 방수층(120, 130)의 친수성 기재(121, 131)로 수산기(Hydroxyl group, -OH)를 가지는 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol, PVA)를 준비하였다. 이 때, 폴리비닐 알코올은 OCI 社의 F17 제품을 구입하여 사용하였으며, 폴리비닐 알코올의 분자량은 78,200 g/mol이고, 검화도는 98.0 ~ 99.5 %이었다.

먼저, 코터를 이용하여 크라프트지(110)의 제1 면 및 제2 면에 각각 3.0 g/㎡ 및 1.0 g/㎡의 폴리비닐 알코올(121, 131)을 코팅한 후, 180 ℃의 온도로 가열 건조하였다. 그리고, 염화 지방산(Fatty acid chloride)을 포함하는 기상 그라프팅 시약(Gas grafting reagent)을 폴리비닐 알코올(121, 131)로 코팅된 양 표면에 1회씩 도포하여 기상 그라프팅 반응이 발생시켜 기상 그라프팅 층(122, 123)을 형성함으로써 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트(100)를 제조하였다.

[비교예 1]

베이스층으로 80 g/㎡의 평량을 갖는 크라프트지(Kraft paper)를 준비하고, 방수층으로 폴리에틸렌(Polyethylene, PE)를 준비하였다. 그리고, 코터를 이용하여 베이스층의 양 표면을 폴리에틸렌으로 일반 종이컵과 같은 수준인 12 ~ 13 um의 두께로 코팅하여 방수층을 형성하여 종이 시트를 제조하였다.

[실험예]

[실시예 1]에 따라 제조된 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트와 [비교예 1]에 따라 제조된 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트에 대하여 콥 사이즈도(Cobb size degree) 측정 시험을 수행하였다.

콥 사이즈도 측정 시험은 규격 ASTM D 3285의 시험 방법을 사용하였으며, [실시예 1]의 종이 시트 및 [비교예 1]의 종이 시트를 각각 7 ㎝ × 7 ㎝으로 제단하여 일정 양의 물을 가한 후, 30분이 지난 시점에서 물의 체적 수축과 습윤 전후 종이 시트의 중량을 비교하였으며, 그 결과는 [표 1]과 같다.

	콥 사이즈도(Cobb size degree) (g/㎡)
실시예 1	4.8 ~ 5.2 g/㎡
비교예 1	4.6 ~ 5.0 g/㎡

[표 1]을 참조하면, [실시예 1]의 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트(100)가 [비교예 1]에 따라 제조된 종이 시트와 비교해 볼 때 수분 차단 성능이 유사함을 확인할 수 있다. 즉, [실시예 1]의 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트(100)는 일반 종이컵 수준의 방수층과 대비할 때 수분 차단 성능이 감소하지 않는 것을 확인할 수 있다.

또한, [비교예 1]의 종이시트에 방수층으로 사용된 폴리에틸렌(Polyethylene) 대신 폴리프로필렌(Polypropylene), PET(Polyethylene terephthalate) 등의 석유계 수지를 사용하여 방수층을 형성하는 경우에도, [실시예 1]의 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트(100)는 수분 차단 성능이 유사한 것을 확인할 수 있었다.

결론적으로, [실시예 1]의 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트(100)는 [비교예 1]의 종이 시트 또는 기존의 종이컵 등과 비교할 때에, 수분 차단 성능(콥 사이즈도)은 유사하나, 생분해가 가능하다는 점에서 폴리에틸렌(Polyethylene) 대신 폴리프로필렌(Polypropylene), PET(Polyethylene terephthalate) 등의 석유계 수지가 포함된 [비교예 1]의 종이 시트 또는 기존의 종이컵 등 보다 친환경성이 좋다는 장점이 있다.

즉, [비교예 1]에 따라 제조된 종이 시트는 석유계 수지를 코팅함에 따라 석유계 수지가 쉽게 분리되지 않아 재활용성이 제한적이기 때문에 환경 문제를 야기시키나, [실시예 1]에 따라 제조된 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트는 음식물 쓰레기와 함께 생분해가 가능하여 친환경적으로 재생이 가능하다는 장점이 있다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 음식물 쓰레기 봉투
100: 종이 시트 110: 베이스층
120: 제1 방수층 130; 제2 방수층
121, 131: 친수성 기재 122, 132: 기상 그라프팅 층
200: 종이 시트 제조 장치
210: 언와인더 220: 히터 유닛
230: 기상 그라프팅 처리 유닛
231: 도포 롤러 232: 건조 롤러
233: 터치 롤러 234: 벨트
235: 환풍기 236: 에어 나이프 노즐
240: 리와인더 250: 제습 장치

Claims

음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트로서,
베이스층; 및
상기 베이스층의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 형성된 적어도 하나의 방수층을 포함하고,
상기 적어도 하나의 방수층은 각각,
상기 베이스층의 제1 면 또는 제2 면에 형성되며, 수산기(Hydroxyl group, -OH)를 가지는 친수성 기재(Hydrophilic substrate); 및
상기 친수성 기재의 표면에 형성되며, 상기 친수성 기재의 표면을 염화 지방산(Fatty acid chloride)을 이용한 기상 그라프팅(Gas grafting) 공정에 의해 소수화 처리하여 형성된 기상 그라프팅 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트.
제 1 항에 있어서,
상기 베이스층은 백상지(Woodfree paper), 크라프트지(Kraft paper), 탄소 코팅 용지(Clay coated paper, CCK), 박리지(Release paper), 및 글라신지(Glassine paper), 아트지(Art paper) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트.
제 1 항에 있어서,
상기 베이스층은 50 내지 120 g/㎡의 평량을 갖는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트.
제 1 항에 있어서,
상기 친수성 기재는 상기 베이스층의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol, PVA)을 코팅하여 형성된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트.
제 4 항에 있어서,
상기 폴리비닐 알코올은 검화도(degree of saponification)가 85 내지 99.5 %이고, 분자량이 60,000 내지 90,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 방수층은,
상기 베이스층의 제1 면에 형성된 제1 방수층; 및
상기 베이스층의 제2 면에 형성된 제2 방수층을 포함하고,
상기 제1 방수층의 두께는 상기 제2 방수층의 두께보다 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트.
제 6 항에 있어서,
상기 제1 방수층은 수산기를 가지는 제1 친수성 기재와, 상기 제1 친수성 기재의 표면을 염화 지방산을 이용한 기상 그라프팅 공정에 의해 소수화 처리하여 제1 친수성 기재 상에 형성된 제1 기상 그라프팅 층을 포함하고,
상기 제2 방수층은 수산기를 가지는 제2 친수성 기재와, 상기 제2 친수성 기재의 표면을 염화 지방산을 이용한 기상 그라프팅 공정에 의해 소수화 처리하여 제2 친수성 기재 상에 형성된 제2 기상 그라프팅 층을 포함하며,
상기 제1 친수성 기재의 두께는 상기 제2 친수성 기재의 두께보다 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트.
제 7 항에 있어서,
상기 제1 친수성 기재는 상기 베이스층의 제1 면에 폴리비닐 알코올이 1.0 내지 5.0 g/㎡로 코팅된 것이고,
상기 제2 친수성 기재는 상기 베이스층의 제2 면에 폴리비닐 알코올이 0.2 내지 3.0 g/㎡로 코팅된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트.
제 8 항에 있어서,
상기 폴리비닐 알코올은 검화도(degree of saponification)가 85 내지 99.5 %이고, 분자량이 60,000 내지 90,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트.
제 1 항에 있어서,
상기 염화 지방산은 미리스토레인산(Myristoleic acid), 팔미토인산(Palmitoleic acid), 팔미토일 클로라이드(Palmitoyl chloride), 사피엔산(Sapienic acid), 올레인산(Oleic acid), 엘라딕산(Eladic acid), 바세닉산(Vaccenic acid), 리놀레인산(Linoleic acid), 리노엘라이딕산(Linoelaidic acid), 알파-리놀레인산(α-linolenic acid), 아라키돈산(Arachidonic acid), 에이코사펜타노인산(Eicosapentanoic acid), 에루쿠산(Erucic acid), 도코사헥사노익산(Docosahexaenoic acid), 카프릴릭산(Caprylic acid), 카프르산(Capric acid), 라우르산(Lauric acid), 미리스트산(Myristic acid), 팔미트산(Palmitic acid), 스테아린산(Stearic acid), 스테로일 클로라이드(Stearoyl chloride), 아라키딕산(Arachidic acid), 베헨산(Behenic acid), 리그노세르산(Lignoceric acid), 및 세로틴산(Cerotic acid) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트.
제 1 항에 있어서,
상기 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트는,
에틸렌초산비닐 공중합체계(Ethylene Vinyl Acetate copolymer-based) 수지, 폴리올레핀계(Polyolefin-based) 수지, 및 고무계(Rubber-based) 수지 중 적어도 하나를 포함하는 핫멜트 접착제(Hotmelt adhesive)에 의해 서로 접착되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트.
음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 제조 방법으로서,
베이스층을 구비하는 단계; 및
상기 베이스층의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 적어도 하나의 방수층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 적어도 하나의 방수층은 각각,
상기 베이스층의 제1 면 또는 제2 면에 형성되며, 수산기(Hydroxyl group, -OH)를 가지는 친수성 기재(Hydrophilic substrate); 및
상기 친수성 기재의 표면에 형성되며, 상기 친수성 기재의 표면을 염화 지방산(Fatty acid chloride)을 이용한 기상 그라프팅(Gas grafting) 공정에 의해 소수화 처리하여 형성된 기상 그라프팅 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 제조 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 방수층을 형성하는 단계는,
상기 베이스층의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 상기 친수성 기재를 형성하는 단계;
상기 친수성 기재의 표면을 건조하는 단계;
상기 친수성 기재의 표면에 염화 지방산(Fatty acid chloride)을 포함하는 기상 그라프팅 시약(Gas grafting reagent)을 1회 이상 도포하여 기상 그라프팅 반응을 발생시켜 상기 친수성 기재의 표면에 상기 기상 그라프팅 층을 형성하는 단계;
상기 기상 그라프팅 반응이 발생되는 동안, 상기 친수성 기재의 표면으로부터 발생하는 염화 수소(Hydrogen chloride)를 제거하는 단계; 및
상기 기상 그라프팅 반응을 마친 후, 상기 친수성 기재의 표면에 잔류하는 상기 기상 그라프팅 시약을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 제조 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 친수성 기재를 형성하는 단계는,
상기 베이스층의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나를 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol, PVA)로 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 제조 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 방수층을 형성하는 단계는,
상기 기상 그라프팅 반응이 발생되는 동안, 상기 친수성 기재와 인접한 위치에 제습 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 제조 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 방수층을 형성하는 단계는,
롤투롤(Roll-to-Roll) 공정에 의해 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 제조 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 방수층을 형성하는 단계는,
상기 베이스층의 제1 면에 제1 방수층을 형성하는 단계; 및
상기 베이스층의 제2 면에 제2 방수층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 제1 방수층의 두께는 상기 제2 방수층의 두께보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 제조 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 제1 방수층을 형성하는 단계는,
상기 베이스층의 제1 면에 제1 친수성 기재를 형성하는 단계;
상기 제1 친수성 기재의 표면을 건조하는 단계;
상기 제1 친수성 기재의 표면에 염화 지방산(Fatty acid chloride)을 포함하는 기상 그라프팅 시약(Gas grafting reagent)을 1회 이상 도포하여 기상 그라프팅 반응을 발생시켜 상기 제1 친수성 기재의 표면에 제1 기상 그라프팅 층을 형성하는 단계;
상기 기상 그라프팅 반응이 발생되는 동안, 상기 제1 친수성 기재의 표면으로부터 발생하는 염화 수소(Hydrogen chloride)를 제거하는 단계; 및
상기 기상 그라프팅 반응을 마친 후, 상기 제1 친수성 기재의 표면에 잔류하는 상기 기상 그라프팅 시약을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 제조 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 제1 친수성 기재를 형성하는 단계는,
상기 베이스층의 제1 면을 1.0 내지 5.0 g/㎡의 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol, PVA)로 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 제조 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 제2 방수층을 형성하는 단계는,
상기 베이스층의 제2 면에 제2 친수성 기재를 형성하는 단계;
상기 제2 친수성 기재의 표면을 건조하는 단계;
상기 제2 친수성 기재의 표면에 염화 지방산(Fatty acid chloride)을 포함하는 기상 그라프팅 시약(Gas grafting reagent)을 1회 이상 도포하여 기상 그라프팅 반응을 발생시켜 상기 제2 친수성 기재의 표면에 제2 기상 그라프팅 층을 형성하는 단계;
상기 기상 그라프팅 반응이 발생되는 동안, 상기 제2 친수성 기재의 표면으로부터 발생하는 염화 수소(Hydrogen chloride)를 제거하는 단계; 및
상기 기상 그라프팅 반응을 마친 후, 상기 제2 친수성 기재의 표면에 잔류하는 상기 기상 그라프팅 시약을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 제조 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 제2 친수성 기재를 형성하는 단계는,
상기 베이스층의 제2 면을 0.2 내지 3.0 g/㎡의 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol, PVA)로 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 제조 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트는,
에틸렌초산비닐 공중합체계(Ethylene Vinyl Acetate copolymer-based) 수지, 폴리올레핀계(Polyolefin-based) 수지, 및 고무계(Rubber-based) 수지 중 적어도 하나를 포함하는 핫멜트 접착제(Hotmelt adhesive)에 의해 서로 접착되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 봉투용 종이 시트의 제조 방법.