KR102181514B1 - Method of PLA drip bag filter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 100% 생분해성으로 구성된 드립백 커피 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학합성계 성분이 첨가되지 않아 인체 및 환경에 해롭지 않고 온도 60℃, 습도 80%, 미생물 하에서 6개월 동안 90% 이상 분해되는 생분해성 PLA 드립백 필터 제조방법 및 그 제품에 관한 것이다.The present invention relates to a drip bag coffee filter composed of 100% biodegradability, and more particularly, it is not harmful to the human body and the environment because no chemical synthetic components are added, and at a temperature of 60° C., humidity of 80%, at least 90% for 6 months under microorganisms It relates to a biodegradable PLA drip bag filter manufacturing method and product thereof.
일반적으로 드립백 필터는 녹차 잎이나 커피 파우더 등의 입자가 큰 것을 담아 따뜻한 물을 부어 순간적으로 지나게 하는 드립 방식으로 맛과 향을 즐길 수 있다.In general, a drip bag filter can enjoy the taste and aroma by a drip method in which warm water is poured into a large particle such as green tea leaves or coffee powder, and passed through it instantly.
종래에 사용되는 드립백 필터는 PP, PET, PE 등의 스판본딩 부직포와 PP, PET, PE 등의 멜트 브로운 부직포를 합포하여 사용하였다. 이러한 종래의 드립백은 석유화학 합성계를 사용함으로써 환경파괴, 온실가스(Co2) 증가 등의 사회적 이슈로 대두되고 있다.The conventional drip bag filter was used by combining a spunbonded nonwoven fabric such as PP, PET, PE, and a melt blown nonwoven fabric such as PP, PET, PE. These conventional drip bags are emerging as social issues such as environmental destruction and an increase in greenhouse gas (Co2) by using a petrochemical synthesis system.
특히, 종래의 합성수지 멜트 브로운 부직포와 스판본딩 부직포는 제조 공정상 2종류의 부직포를 합포해야 하므로 공정이 길고 이에 따른 비용이 상승하는 문제점이 있다.In particular, the conventional synthetic resin melt blown nonwoven fabric and the spunbonding nonwoven fabric have a problem in that the process is long and the cost increases due to the need to combine two types of nonwoven fabrics in the manufacturing process.
또한, 80℃ 이상의 온수를 이용할 경우 미세플라스틱이 발생하여 인체에 해로운 문제점이 있다.In addition, when hot water of 80℃ or higher is used, microplastics are generated, which is harmful to the human body.
본 발명은 종래와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 100% 생분해성 소재를 이용하여 스판본딩 부직포를 생산할 수 있도록 하면서 엠보 면적을 증가시켜 물과의 접촉 시간을 늘림으로써 커피 및 각종 차의 맛과 향 그리고 성분 등을 충분히 추출할 수 있는 생분해성 PLA 드립백 필터 제조방법 및 그 제품을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was invented to solve the problems as in the prior art, and the taste of coffee and various teas by increasing the contact time with water by increasing the embossing area while making it possible to produce a spanbonded nonwoven fabric using 100% biodegradable material. Its purpose is to provide a biodegradable PLA drip bag filter manufacturing method and its products that can sufficiently extract fruits and flavors and ingredients.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 생분해성 PLA 드립백 필터 제조방법은,Biodegradable PLA drip bag filter manufacturing method according to the present invention for achieving the above object,
생분해성 PLA 스판본딩 부직포를 생산하는 제1 단계;A first step of producing a biodegradable PLA spunbonding nonwoven fabric;
제1 단계의 PLA 스판본딩 부직포를 내열화하면서 스틸롤과 실리콘롤로 PLA 스판본딩 부직포를 압착하여 엠보씽 롤 접착 면적이 35~45%가 되도록 하는 제2 단계;A second step of compressing the PLA spun-bonded non-woven fabric with a steel roll and a silicone roll while heat-resistant the PLA spun-bonding non-woven fabric of the first step so that the embossing roll adhesion area is 35-45%;
제2 단계의 PLA 스판본딩 부직포와 거치대용 펄프를 합포하여 초음파 융착 후 컷팅하는 제3 단계; 및A third step of combining the PLA spun-bonding nonwoven fabric of the second step and the pulp for the cradle, ultrasonically fusion, and then cutting; And
제3 단계의 PLA 스판본딩 부직포를 두 겹으로 겹치고, 테두리 부분을 융착한 후 컷팅하는 제4 단계; 를 포함함을 특징으로 한다.A fourth step of overlapping the PLA spunbonding nonwoven fabric of the third step in two layers, fusing the edge portion and then cutting; It characterized in that it includes.
또한, 상기 PLA 소재는 중량평균 분자량(Mw) 100,000~120,000g/mol이고, 용융흐름지수(MI)는 250℃/2160g에서 40g/10min의 소재를 사용하여 4~7데이아 굵기로 중량 40~80g/㎡의 스판본딩 부직포를 생산함을 특징으로 한다.In addition, the PLA material has a weight average molecular weight (Mw) of 100,000 to 120,000 g/mol, and a melt flow index (MI) of 40 g/10 min at 250°C/2160 g is used, and the weight is 40 to a thickness of 4 to 7 days. It is characterized by producing 80g/m² span-bonding nonwoven fabric.
본 발명에 따른 생분해성 PLA 드립백 필터는 100% 생분해성 부직포로 구성되어 인체에 무해하고, 폐기시 온도 60℃, 습도 80% 활성화된 미생물 하에서 6개월 이내에 90% 이상 생분해되므로 환경오염을 줄이고, 생산 공정이 단순화되어 제조비용이 저렴한 효과가 있다.The biodegradable PLA drip bag filter according to the present invention is made of 100% biodegradable non-woven fabric and is harmless to the human body, and when discarded, it is biodegradable by more than 90% within 6 months under activated microorganisms at a temperature of 60°C and humidity of 80% to reduce environmental pollution. The production process is simplified and the manufacturing cost is low.
도 1은 본 발명에 따른 생분해성 PLA 드립백 필터 제조과정을 도시한 공정도.1 is a flow chart showing the manufacturing process of the biodegradable PLA drip bag filter according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 생분해성 PLA 드립백 필터 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a biodegradable PLA drip bag filter according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 생분해성 PLA 드립백 필터 제조과정을 도시한 공정도이다.1 is a flow chart showing the manufacturing process of the biodegradable PLA drip bag filter according to the present invention.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생분해성 PLA 드립백 필터 제조방법은, 생분해성 PLA 스판본딩 부직포를 생산하는 제1 단계; 제1 단계의 PLA 스판본딩 부직포를 내열화하면서 스틸롤과 실리콘롤로 PLA 스판본딩 부직포를 압착하여 엠보씽 롤 접착 면적이 35~45%가 되도록 하는 제2 단계; 제2 단계의 PLA 스판본딩 부직포와 거치대용 펄프를 합포하여 초음파 융착 후 컷팅하는 제3 단계; 및 제3 단계의 PLA 스판본딩 부직포를 두 겹으로 겹치고, 테두리 부분을 융착한 후 컷팅하는 제4 단계; 를 포함한다.As shown in the figure, the biodegradable PLA drip bag filter manufacturing method according to the present invention includes a first step of producing a biodegradable PLA spunbonding nonwoven fabric; A second step of compressing the PLA spun-bonded non-woven fabric with a steel roll and a silicone roll while heat-resistant the PLA spun-bonding non-woven fabric of the first step so that the embossing roll adhesion area is 35-45%; A third step of combining the PLA spun-bonding nonwoven fabric of the second step and the pulp for the cradle, ultrasonically fusion, and then cutting; And a fourth step of overlapping the PLA spunbonding nonwoven fabric of the third step in two layers, fusing the edge portion, and then cutting it. Includes.
상기 제1 단계는 생분해성 PLA 스판본딩 부직포를 생산하는 단계이다.The first step is a step of producing a biodegradable PLA spunbonding nonwoven fabric.
PLA(PolyLacitc Acid) 소재는 중량평균 분자량(Mw) 100,000~120,000g/mol의 소재를 사용한다. 여기서 분자량이 100,000g/mol 이하이면 스판본딩 부직포 생산시 내열이 약하고 수축현상이 발생할 수 있으며 드립백 필터 특성상 90~100℃의 물을 드립백에 부었을 때 수축으로 인해 문제가 발생될 수 있고, 분자량이 120,000g/mol 이상이면 결정화 및 내열 특성을 개선시킬 수 있지만 용융흐름지수(MI)가 작아져 PLA 스판본딩 부직포 생산을 어렵게한다. 바람직하게는 250℃/2160g에서 40g/10min 전후의 용융흐름지수(MI)가 적당하고 생산된 모노데니아 굵기는 4~7데니아가 되도록 생산한다.PLA (PolyLacitc Acid) material uses a material with a weight average molecular weight (Mw) of 100,000 to 120,000 g/mol. Here, if the molecular weight is less than 100,000g/mol, heat resistance may be weak and shrinkage may occur during the production of the spunbonded nonwoven fabric. Due to the characteristics of the drip bag filter, problems may occur due to shrinkage when water of 90~100℃ is poured into the drip bag. If the molecular weight is more than 120,000 g/mol, crystallization and heat resistance properties can be improved, but the melt flow index (MI) is small, making it difficult to produce PLA spunbonding nonwoven fabric. Preferably, the melt flow index (MI) of about 40g/10min at 250°C/2160g is suitable and the thickness of the produced monodenia is 4-7 denier.
또한, 생분해성 PLA 스판본딩 부직포 중량은 40~80g/㎡로 더욱 자세하게는 드립백 필터용으로 사용되는 중량은 60g/㎡가 우수하다. 중량이 40g/㎡ 이하의 스판본딩 부직포는 커피, 차 등을 물과 접촉시 물과의 접촉시간이 짧아 추출에 문제가 있으며, 80g/㎡ 이상이면 엠보씽 후 추출시간이 오래 걸리는 문제가 있다.In addition, the weight of the biodegradable PLA spunbonding nonwoven fabric is 40~80g/m2, and more specifically, the weight used for the drip bag filter is 60g/m2. The spunbonding nonwoven fabric with a weight of 40g/m² or less has a problem in extraction due to short contact time with water when coffee, tea, etc. comes into contact with water. If it is more than 80g/m², extraction time after embossing takes a long time.
상기 제2 단계는 제1 단계의 PLA 스판본딩 부직포를 내열화하면서 엠보씽 롤 접착 면적이 35~45%가 되도록 하는 단계이다. 즉, PLA 스판본딩 부직포를 결정화시키고, 엠보싱된 접촉면적이 35~45%가 되도록 조각된 스틸롤과 실리콘롤로 열압착시켜 내열과 동시에 물이 통과되는 시간을 지연시킬 수 있도록 하여 맛, 향, 성분 등이 충분히 추출되도록 한다.The second step is a step of heat-resistant the PLA spunbonding nonwoven fabric of the first step so that the bonding area of the embossing roll is 35 to 45%. In other words, PLA spunbonding nonwoven fabric is crystallized and heat-compressed with carved steel rolls and silicone rolls so that the embossed contact area is 35 to 45%, allowing heat resistance and time to pass through water to be delayed. Make sure the back is sufficiently extracted.
여기서 조각된 스틸롤의 온도는 80~110℃이며, 실리콘롤로 열압착시켜 PLA 스판본딩 부직포를 결정화시키는 동시에 열압착에 따른 접착면적 35~45%를 구현할 수 있도록 한다. Here, the temperature of the carved steel roll is 80~110℃, and the PLA spunbonding nonwoven fabric is crystallized by thermocompression with a silicone roll, and at the same time, 35~45% of the adhesive area can be realized by thermocompression.
생산속도는 중량에 따라 조정 가능하고 스틸롤의 온도가 80℃ 이하이면 생산시 결정화 시간이 길어져 생산량에 문제될 수 있으며, 110℃ 이상이면 조각된 엠보씽 접착면적 부분의 PLA 부직포가 붙을 수 있다.The production speed can be adjusted according to the weight, and if the temperature of the steel roll is 80℃ or less, the crystallization time during production may be prolonged, which may cause problems in production, and if it is over 110℃, the PLA nonwoven fabric of the carved embossed adhesive area may stick.
또한, PLA 스판본딩 부직포 전체 면적 대비 엠보씽 된 접착면적이 35% 이하이면 커피, 차류 등이 물과의 접촉시간이 짧아져 추출에 문제가 있고, 45% 이상이면 추출시칸이 길어질 수 있다.In addition, if the adhesive area embossed relative to the total area of the PLA spunbonding nonwoven fabric is 35% or less, the contact time of coffee, tea, etc. with water is shortened, causing problems in extraction, and if it is more than 45%, the extraction time may be lengthened.
상기 제3 단계는 제2 단계의 PLA 스판본딩 부직포와 거치대용 펄프를 합포하는 단계이다.The third step is a step of combining the PLA spunbonding nonwoven fabric of the second step and the pulp for the cradle.
컵이나 용기 등에 거치할 수 있도록 식품적합용 200~250g/㎡의 펄프와 부직포를 합포하여 초음파 융착기로 접착한 후 일정한 모양의 거치 형태가 되도록 컷팅한다.200~250g/m² of pulp and nonwoven fabric suitable for food are mixed together to be mounted on cups or containers, bonded with an ultrasonic welding machine, and cut to form a fixed shape.
상기 거치대용 펄프는 PLA 필름을 코팅할 수 있으며, PLA 소재는 초음파 융착 특성이 우수하므로 펄프로만 구성할 수도 있다. 이때, 사용되는 거치대용 펄프 중량이 200g/㎡ 이하이면 커피, 차류 등이 담겨진 상태에서 80℃ 이상의 물을 부을 경우 거치대가 약하여 쏟아질 수 있고, 250g/㎡ 이상이면 5~20g의 커피, 차류 등을 담는 드립백 특성상 과대한 거치대가 되어 제조원가를 상승시키게 된다.The pulp for the cradle may be coated with a PLA film, and since the PLA material has excellent ultrasonic welding properties, it may be composed only of pulp. At this time, if the weight of the pulp used for the cradle is 200g/m² or less, if you pour water over 80℃ while containing coffee or tea, the cradle may be weak, and if it is more than 250g/m², 5-20g of coffee or tea Due to the nature of the drip bag, it becomes an excessive cradle and increases the manufacturing cost.
그리고 초음파에 지그, 혼 등은 사각, 타원, 원형 등의 드립백 모양에 따라 다르게 할 수도 있으며, 사용 주파수는 220V-60Hz의 전원 파워 공급기를 통해 15,000~20,000Hz가 되도록 한다. 여기서 15,000Hz 이하이면 융착이 약할 수 있고, 20,000Hz 이상이면 부직포 필터가 진동자에 붙을 수 있는 문제가 있다.In addition, the ultrasonic jig, horn, etc. can be made different according to the shape of the drip bag such as square, ellipse, circle, etc., and the frequency of use should be 15,000~20,000Hz through 220V-60Hz power supply. Here, if it is less than 15,000Hz, the fusion may be weak, and if it is more than 20,000Hz, there is a problem that the nonwoven fabric filter may stick to the vibrator.
상기와 같이 생분해성 PLA 부직포와 종이 펄프가 합포된 후 컵, 용기 등에 거치가 되도록 거치대 모양만 남겨두고 나머지 펄프는 초음파 컷팅을 통해 제거하되, 부직포에 손상이 가지 않도록 주의한다.As described above, after the biodegradable PLA nonwoven fabric and paper pulp are combined, only the shape of the holder remains so that it can be mounted on cups and containers, and the remaining pulp is removed through ultrasonic cutting, but be careful not to damage the nonwoven fabric.
상기 제4 단계는 제3 단계의 PLA 스판본딩 부직포를 두 겹으로 겹치고, 테두리 부분을 융착한 후 컷팅하는 단계이다.The fourth step is a step of overlapping the PLA spunbonding nonwoven fabric of the third step in two layers, fusing the edge portion, and then cutting.
생분해성 PLA 스판본딩 부직포와 거치대가 합포된 펄프 원단을 두 겹으로 겹치고, 일정한 크기의 사각 모양으로 융착 컷팅한다. 이때, 커피 투입 기계에서 커피, 차류 등이 투입됨과 동시에 융착 컷팅하여 제조할 수 있으며, 드립백 필터만 제조하여 커피나 차류 등을 담아서 사용할 수도 있다.The biodegradable PLA spunbonding nonwoven fabric and the pulp fabric in which the holder is mixed are overlapped in two layers, and fusion cut is performed into a square shape of a certain size. At this time, coffee, tea, etc. may be added in a coffee input machine and manufactured by fusion cutting at the same time, and only a drip bag filter may be manufactured to contain coffee or tea.
<실험 예1><Experimental Example 1>
1. 실험 내용 : 상기 제품의 열엠보씽 접착면의 면적 대비 추출 시간 측정1.Experiment content: Measurement of extraction time compared to the area of the thermal embossing adhesive surface of the product
2. 실험 방법 : 커피 파우더 45g, 저울, 시계, 사각 거치대, 80℃ 온수, 드립백 사이즈 가로80mm 세로100mm, 컵2. Experiment method: coffee powder 45g, scale, clock, square holder, 80℃ hot water, drip bag size 80mm width 100mm length, cup
3. 실시3. Conduct
1단계 : 사각 거치대에 드립백을 고정하고, 드립백 밑에 추출된 커피를 받을 수 있도록 컵 설치Step 1: Fix the drip bag on the square holder, and install the cup to receive the extracted coffee under the drip bag
2단계 : 엠보씽 접착 면적(A 면적 25%, B 면적 35%, C 면적 45%)Step 2: Embossing bonding area (A area 25%, B area 35%, C area 45%)
3단계 : 드립백에 커피 파우더를 면적별로 각각 15g을 넣은 후 80℃의 온수 100g을 각각 투입한 후 추출된 커피가 60g이 될 때 걸리는 시간 측정Step 3: After putting 15g of coffee powder into the drip bag for each area, add 100g of hot water at 80℃ and measure the time it takes when the extracted coffee reaches 60g.
상기 데이터는 3회 측정 후 평균치임.The above data are average values after 3 measurements.
상기 결과로 엠보씽 접착 면적에 따라 추출시간은 다르게 나타났으며, 엠보씽 접착 면적이 클수록 추출시간이 길어짐을 확인할 수 있다.As a result of the above, the extraction time was different according to the embossing bonding area, and it can be seen that the extraction time increased as the embossing bonding area increased.
Claims (3)
제1 단계의 PLA 스판본딩 부직포를 내열화하면서 스틸롤과 실리콘롤로 PLA 스판본딩 부직포를 압착하여 엠보씽 롤 접착 면적이 35~45%가 되도록 하는 제2 단계;
제2 단계의 PLA 스판본딩 부직포와 거치대용 펄프를 합포하여 초음파 융착 후 컷팅하는 제3 단계; 및
제3 단계의 PLA 스판본딩 부직포를 두 겹으로 겹치고, 테두리 부분을 융착한 후 컷팅하는 제4 단계; 를 포함함을 특징으로 하는 생분해성 PLA 드립백 필터 제조방법.
A first step of producing a biodegradable PLA spunbonding nonwoven fabric;
A second step of compressing the PLA spun-bonded non-woven fabric with a steel roll and a silicone roll while heat-resistant the PLA spun-bonding non-woven fabric of the first step so that the embossing roll adhesion area is 35-45%;
A third step of combining the PLA spun-bonding nonwoven fabric of the second step and the pulp for the cradle, ultrasonically fusion, and then cutting; And
A fourth step of overlapping the PLA spunbonding nonwoven fabric of the third step in two layers, fusing the edge portion and then cutting; Biodegradable PLA drip bag filter manufacturing method comprising a.
The method of claim 1, wherein the PLA spunbonding nonwoven fabric has a weight average molecular weight (Mw) of 100,000 to 120,000 g/mol, and a melt flow index (MI) of 4 to 7 denier using a material of 40 g/10 min at 250°C/2160 g. Biodegradable PLA drip bag filter manufacturing method, characterized in that it produces a spanbonded nonwoven fabric of 40~80g/㎡ in thickness.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102370676B1 (en) * | 2021-06-03 | 2022-03-03 | 주찬 | Apparatus and method for manufacturing drip filter for beverage brewing |
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| JP2014079731A (en) * | 2012-10-12 | 2014-05-08 | Shinwa Corp | Bag filter material |
| KR101750627B1 (en) | 2015-11-23 | 2017-06-23 | 최광호 | Drip bag for tea extracting |
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2020
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