KR102193907B1 - 식품 가열용 발열팩 제조방법 - Google Patents

식품 가열용 발열팩 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 기술은 발열 지속 시간이 향상시킬 수 있고, 인체 및 환경에 유해한 반응부산물을 용이하게 제거할 수 있으며, 발열팩의 급격한 팽창에 기인하여 발열팩이 파손되는 것을 방지할 수 있는 식품 가열용 발열팩 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 식품 가열용 발열팩은 알루미늄 코어와 산화칼슘 쉘을 구비하는 코어셀 구조의 발열입자, 탄산칼슘 및 탄산나트륨을 포함하는 발열 시간 지속제, 수산화나트륨을 포함하는 유해 반응부산물 제거제 및 금속염화물을 포함하는 촉매제가 혼합된 발열부재를 포함할 수 있고, 발열부재가 충진되는 봉지재는 부직포와 필름지가 적층된 형태를 가질 수 있으며, 이들을 관통하도록 형성된 복수의 핀홀을 포함할 수 있다.

Description

식품 가열용 발열팩 및 그 제조방법{HEAT GENERATING PACK FOR FOOD HEATING AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 식품 가열용 발열팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발열 지속 시간을 향상시킬 수 있는 식품 가열용 발열팩 및 그 제조방법에 관한 것이다.
식품 보존 기술 및 포장 기술의 발달 및 산업화로 인해 각종 레토르트 포장식품 및 휴대용 인스턴트식품이 다양하게 개발 및 사용되고 있으며, 레포츠 활동의 증가와 야외 활동이 활발히 성행하면서 이들의 사용이 급격하게 증가하고 있는 추세이다. 이러한 각종 레토르트 포장식품 및 휴대용 인스턴트식품은 냉장 보관되거나 간단한 처리만으로 섭취할 수 있도록 가공되어 제공되고 있다.
그러나, 종래의 레토르트 포장식품 및 휴대용 인스턴트식품을 섭취하기 위해서는 필수적으로 고온의 물이 필요하나, 야외에서 고온의 물을 쉽게 구할 수 없다는 문제점이 있다. 특히, 군사적인 목적상의 훈련이나 실제 상황에 있어서 화기를 이용한 취사행위가 거의 불가능하므로 각종 레토르트 포장식품 및 휴대용 인스턴트식품을 사용하고 있지만, 상술한 환경에서는 고온의 물을 쉽게 구할 수 없기 때문에 적당한 식사를 할 수 없다는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 다양한 종류의 식품 가열용 발열팩이 제안되었으나, 종래기술에 따른 식품 가열용 발열팩은 발열 지속 시간이 부족하여 식품을 충분히 가열할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 화학반응을 통한 발열과정에서 인체 또는 환경에 유해한 반응부산물이 생성되는 문제점이 있다. 또한, 발열시 발열팩의 급격한 팽창으로 인해 발열팩의 봉지재가 파손되는 문제점이 있다.
따라서, 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 발열 지속 시간이 향상된 식품 가열용 발열팩 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 화학반응을 통한 발열과정에서 생성된 유해한 반응부산물을 용이하게 제거할 수 있는 식품 가열용 발열팩 및 그 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 발열팩의 급격한 팽창에 기인한 발열팩의 파손을 방지할 수 있는 식품 가열용 발열팩 및 그 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 발열팩은 각각 복수의 핀홀이 형성된 상부 봉지재 및 하부 봉지재의 가장자리를 접합하여 형성된 파우치; 및 상기 파우치 내부에 충진되고, 알루미늄(Al), 산화칼슘(CaO), 탄산칼슘(CaCO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 수산화나트륨(NaOH) 및 금속염화물이 혼합된 발열부재를 포함할 수 있고, 상기 발열부재는 상기 알루미늄 100 중량부에 대해 산화칼슘 60 내지 68 중량부, 탄산칼슘 20 내지 24 중량부, 탄산나트륨 18 내지 22 중량부, 수산화나트륨 2 내지 6 중량부 및 금속염화물 1 내지 4 중량부를 포함할 수 있으며, 상기 알루미늄 및 상기 산화칼슘은 상기 발열부재에 상기 알루미늄 표면에 상기 산화칼슘이 코팅된 형태를 갖는 코어쉘 구조의 발열입자로 제공될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 상부 봉지재 및 상기 하부 봉재재 각각은 상기 발열부재에 접하고 흡습성 수지를 포함하는 코팅층, 필름지, 부직포 및 이형지가 순차적으로 적층된 형태를 가질 수 있고, 상기 복수의 핀홀 각각은 상기 코팅층, 상기 필름지 및 상기 부직포를 관통하여 형성된 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 상부 봉지재에 형성된 복수의 핀홀 배열패턴과 상기 하부 봉지재에 형성된 복수의 핀홀 배열패턴이 서로 상이하여 상기 상부 봉지재에 형성된 복수의 핀홀과 상기 하부 봉지제에 형성된 복수의 핀홀은 서로 중첩되지 않을 수 있고, 상기 복수의 핀홀 각각은 0.1mm 내지 0.2mm 범위의 직경을 가질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 알루미늄은 99.7% 이상의 순도 및 0.2mm 내지 0.4㎜ 범위의 입자 크기를 가질 수 있고, 상기 발열부재 100 중량부에 대해 상기 알루미늄은 35 내지 55 중량부의 함량을 가질 수 있으며, 상기 산화칼슘은 92% 이상의 순도 및 0.01mm 내지 0.1mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있고,, 상기 탄산나트륨은 99% 이상의 순도 및 8mm 내지 12mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있으며, 상기 탄산칼슘은 96% 이상의 순도 및 0.3mm 내지 0.4mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있고, 상기 수산화나트륨은 96% 이상의 순도 및 10mm 내지 12mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있으며, 상기 금속염화물은 염화나트륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화알루미늄, 염화칼륨 및 염화아연으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있고, 0.05mm 내지 0.1mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있다.
상기 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 관점에 따른 발열팩 제조방법은 질소 분위기에서 알루미늄, 산화칼슘, 탄산칼슘, 탄산나트륨, 수산화나트륨 및 금속염화물을 혼합하여 발열부재를 제조하는 단계; 각각 복수의 핀홀이 형성된 하부 봉지재 및 상부 봉지재를 제조하는 단계; 상기 발열부재를 상기 하부 봉지재의 일면에 공급하는 단계; 상기 발열부재가 공급된 하부 봉지재의 상면에 상기 상부 봉지재를 위치시키고, 상기 하부 봉지재 및 상기 상부 봉지재의 가장자리를 접합시켜 접합부가 형성된 파우치를 제조하는 단계; 및 상기 접합부의 가장자리를 절단하여 발열팩을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 발열부재를 제조하는 단계에서, 상기 발열부재는 상기 알루미늄 100 중량부에 대해 산화칼슘 60 내지 68 중량부, 탄산칼슘 20 내지 24 중량부, 탄산나트륨 18 내지 22 중량부, 수산화나트륨 2 내지 6 중량부 및 금속염화물 1 내지 4 중량부를 포함할 수 있고, 상기 알루미늄 및 상기 산화칼슘은 상기 발열부재에 상기 알루미늄 표면에 상기 산화칼슘이 코팅된 형태를 갖는 코어쉘 구조의 발열입자로 제공될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 코어쉘 구조의 발열입자는, 상기 알루미늄을 압축봉 형태로 가공한 후, 상기 압축봉을 구체 형태로 재가공하여 알루미늄 코어를 형성하는 단계; 상기 알루미늄 코어 표면에 폴리프로필렌을 포함하는 액상 바인더와 혼합된 산화칼슘을 코팅하는 단계; 및 상기 액상 바인더와 혼합된 산화칼슘을 건조시키는 단계를 포함할 수 있고, 상기 발열입자는 0.4mm 내지 0.6mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 하부 봉지재를 제조하는 단계는, 제1가압롤러가 구비되어 제1부직포롤에서 권출되는 부직포의 일면에 제1필름롤에서 권출되는 필름지를 접합하여 상기 하부 봉지재를 제조하는 단계; 제1관통핀이 외주면에 형성된 제1핀롤러가 구비되어 상기 하부 봉지재에 0.1mm 내지 0.2mm 범위의 직경을 갖는 복수의 핀홀을 형성하는 단계; 상기 하부 봉지재의 일면인 상기 필름지 상에 흡습성 수지를 도포하여 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 하부 봉지재의 타면인 상기 부직포 상에 이형지를 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 상부 봉지재를 제조하는 단계는, 제2가압롤러가 구비되어 제2부직포롤에서 권출되는 부직포의 일면에 제2필름롤에서 권출되는 필름지를 접합하여 상기 상부 봉지재를 제조하는 단계; 상기 제1관통핀과 상이한 배열패턴을 갖는 제2관통핀이 외주면에 형성된 제2핀롤러가 구비되어 상기 상부 봉지재에 0.1mm 내지 0.2mm 범위의 직경을 갖는 복수의 핀홀을 형성하는 단계; 상기 상부 봉지재의 일면인 상기 필름지 상에 흡습성 수지를 도포하여 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 상부 봉지재의 타면인 상기 부직포 상에 이형지를 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 발열부재를 제조하는 단계에서, 상기 알루미늄은 99.7% 이상의 순도 및 0.2mm 내지 0.4㎜ 범위의 입자 크기를 가질 수 있고, 상기 발열부재 100 중량부에 대해 상기 알루미늄은 35 내지 55 중량부의 함량을 가질 수 있으며, 상기 산화칼슘은 92% 이상의 순도 및 0.01mm 내지 0.1mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있고,, 상기 탄산나트륨은 99% 이상의 순도 및 8mm 내지 12mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있으며, 상기 탄산칼슘은 96% 이상의 순도 및 0.3mm 내지 0.4mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있고, 상기 수산화나트륨은 96% 이상의 순도 및 10mm 내지 12mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있으며, 상기 금속염화물은 염화나트륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화알루미늄, 염화칼륨 및 염화아연으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있고, 0.05mm 내지 0.1mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 식품 가열용 발열팩 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
먼저, 본 발명은 알루미늄 코어와 산화칼슘 쉘을 구비하는 코어셀 구조의 발열입자, 탄산칼슘 및 탄산나트륨을 포함하는 발열 시간 지속제, 수산화나트륨을 포함하는 유해 반응부산물 제거제 및 금속염화물을 포함하는 촉매제가 혼합된 발열부재를 구비함으로써, 발열 지속 시간동안 평균 90℃ 이상의 고온을 적어도 20분 이상 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 수산화나트륨을 포함하는 유해 반응부산물 제거제를 구비함으로써, 발열부재의 수화반응시 인체 및 환경에 유해한 반응부산물이 생성되더라도 이를 중화시켜 유해 반응부산물을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 하부 봉지재 및 상부 봉지재 각각이 필름지와 부직포가 적층된 구조를 갖기 때문에 발열팩의 급격한 팽창에 기인한 발열팩의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 하부 봉지재 및 상부 봉지재 각각에 형성된 복수의 핀홀을 통해 발열부재에 용이하게 물을 공급함과 동시에 발열팩의 급격한 팽창에 기인한 발열팩의 파손을 보다 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩 제조시스템을 간략히 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩 제조시스템에서 핀롤러를 이용하여 상하부 봉지재에 핀홀을 형성하는 과정을 간략히 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템의 혼합부를 도시한 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템에 구비된 파우치 생성부를 도시한 단면도로서, 상부챔버와 하부챔버가 분리된 상태를 도시한 단면도이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템에 구비된 파우치 생성부를 도시한 단면도로서, 상부챔버와 하부챔버가 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조방법을 간략히 나타낸 순서도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
후수하는 본 발명의 실시예는 식품 가열용 발열팩 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발열 지속 시간이 향상시킬 수 있고, 인체 및 환경에 유해한 반응부산물을 용이하게 제거할 수 있으며, 발열팩의 급격한 팽창에 기인하여 발열팩이 파손되는 것을 방지할 수 있는 식품 가열용 발열팩 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩은 알루미늄 코어와 산화칼슘 쉘을 구비하는 코어셀 구조의 발열입자, 탄산칼슘 및 탄산나트륨을 포함하는 발열 시간 지속제, 수산화나트륨을 포함하는 유해 반응부산물 제거제 및 금속염화물을 포함하는 촉매제가 혼합된 발열부재를 포함할 수 있다. 아울러, 발열부재가 충진되는 봉지재는 부직포와 필름지가 적층된 형태를 가질 수 있고, 이들을 관통하도록 형성된 복수의 핀홀을 포함할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩을 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩(10)은 각각 복수개의 핀홀(52, 54)이 형성된 상부 봉지재(20)와 하부 봉지재(30)의 가장자리를 접합하여 형성된 파우치 및 파우치 내부에 충진된 발열부재(40)를 포함할 수 있다. 상술한 구조를 갖는 발열팩(10)을 소정의 용기(미도시)에 가열하고자 하는 식품과 함께 주입한 후, 기설정된 용량의 물을 주입한 다음 용기를 밀봉하여 식품을 가열할 수 있다. 이때, 발열팩(10)은 수화반응을 통해 발열됨과 동시에 다량의 고온 수증기가 발생하므로, 용기는 고온 수증기를 배출할 수 있는 배출구가 구비된 것을 사용하여야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩(10)에서 상부 봉지재(20) 및 하부 봉지재(30) 각각은 흡습성 수지를 포함하는 코팅층(22, 32), 필름지(24, 34), 부직포(26, 36) 및 이형지(28, 38)가 순차적으로 적층된 형태를 가질 수 있다. 발열팩(10)에서 코팅층(22, 32)이 가장 내측에 위치하여 발열부재(40)와 접할 수 있고, 이형지(28, 38)가 가장 외측에 위치할 수 있다.
코팅층(22, 32)은 필름지(24, 34) 상에 형성되고, 제조공정간 대기중의 수분에 의해 발열부재(40)가 열화되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 코팅층(22, 32)은 필름지(24, 34) 상에 흡습성 수지를 도포하여 형성할 수 있으며, 흡습성 수지로는 이소부틸렌-무수말레산 공중합체, 폴리비닐 알코올-아크릴산 공중합체, 전분-아크릴산염 그래프트 공중합체, 폴리아크릴산염 가교물, 아크릴산염-아크릴산 에스테르 공중합체, 아크릴산염-아크릴아미드 공중합체, 폴리아크릴니트릴 가교물의 가수분해물, 폴리아스파라긴산염계 수지, 폴리글루타민산염계 수지 및 폴리알긴산염계 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
필름지(24, 34)는 발열팩(10)의 수화반응시 발생하는 고온의 수증기에 기인한 급격한 부피 팽창 및 물을 흡수한 발열부재(40)의 부피 팽창에 기인한 발열팩(10)의 파손을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 아울러, 필름지(24, 34)는 상부 봉지재(20) 및 하부 봉지재(30)에 각각 형성된 복수의 핀홀(52, 54)에 기인한 발열팩(10)의 강도 저하는 방지하는 역할도 수행할 수 있다. 따라서, 필름지(24, 34)는 발열팩(10)의 파손을 방지할 수 있는 강도 예컨대, 인장강도를 갖는 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 필름지(24, 34)로는 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리우레탄 수지 또는 이들의 혼합물을 소재로 한 필름지(24, 34)를 사용할 수 있다.
부직포(26, 36)는 하부 봉지재(30) 및 상부 봉지재(20)에서 기저층으로 작용할 수 있다. 부직포(26, 36)는 복수개의 기공이 형성되어 있어 발열부재(40)에 물의 공급 및 유통이 원활하고, 수화반응시 화학적 및 물리적으로 안정적인 상태를 유지할 수 있는 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 부직포(26, 36)는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리락트산, 레이온 등의 소재로 제조된 것을 사용할 수 있다. 구체적으로, 부직포(26, 36)로는 스펀본드 부직포(26, 36)(spun-bonded non-woven fabric), 스펀레이스 부직포(26, 36)(spunlace nonwoven fabric), 멜트블로운 부직포(26, 36)(melt-blown non-woven fabric), 접합 부직포(26, 36)(thermally bonded nonwoven fabric) 등을 포함하는 습식 부직포(26, 36)(wet-laid non-woven fabric)를 사용할 수 있다. 또한, 부직포(26, 36)로는 건식적층(dry laying), 니들펀칭(needle punching), 스테치본드(stich bond), 케미칼본드(chemical bond) 등을 포함하는 건식 부직포(26, 36)(drylaid non-woven fabric)를 사용할 수 있다.
이형지(28, 38)는 사용전 발열팩(10)에 공기 및 수분이 유입되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 이형지(28, 38)는 실리콘 접착제 등을 사용하여 부직포(26, 36)의 표면에 접착할 수 있으며, 탈부착이 용이하도록 접착제에 부착되는 이형지(28, 38)의 표면에 폴리프로필렌 수지 또는 폴리에틸렌 수지를 코팅한 것을 사용할 수 있다. 특히, 이형지(28, 38)는 하나 이상의 절취선이 형성된 것을 사용할 수 있으며, 사용시 절취선을 통해 이형지(28, 38)를 발열팩(10)으로부터 손쉽게 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩(10)에서 상부 봉지재(20) 및 하부 봉지재(30) 각각에는 복수의 핀홀(52, 54)이 형성될 수 있다. 복수의 핀홀(52, 54)은 발열부재(40)에 물을 공급하는 통로로 작용함과 동시에 발열팩(10)의 급속한 팽창에 기인한 발열팩(10)의 파손을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 수화반응시 복수의 핀홀(52, 54)이 발열팩(10) 내부의 압력을 일정 수준으로 유지하기 때문에 발열팩(10)이 급속히 팽창하더라도 발열팩(10)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
복수의 핀홀(52, 54)은 코팅층(22, 32), 필름지(24, 34) 및 부직포(26, 36)를 관통하는 형상을 가질 수 있다. 복수의 핀홀(52, 54)은 발열부재(40)가 유출되지 않으면서도 발열부재(40)에 수화반응을 위한 물을 용이하게 공급할 수 있는 크기 및 배열패턴을 갖도록 형성할 수 있다. 구체적으로, 복수의 핀홀(52, 54) 각각은 0.1mm 내지 0.2mm 범위의 사이즈를 가질 수 있다. 참고로, 핀홀(52, 54)의 사이즈가 0.1mm 미만일 경우에는 발열부재(40)에 수화반응을 위한 물의 공급이 어렵거나, 충분한 양의 물이 발열부재(40)로 공급되기 어려울 수 있다. 반면, 핀홀(52, 54)의 사이즈가 0.2mm를 초과하는 경우에는 하부 봉지재(30) 및 상부 봉지재(20)의 강도 예컨대, 인장강도가 기설정된 값 이상으로 저하되어 사용중 발열팩(10)이 파손되거나, 과량의 물이 발열부재(40)로 공급되어 발열 지속 시간이 감소할 우려가 있다. 여기서, 인장강도 저하에 따른 발열팩(10)의 파손은 수화반응시 생성된 고온의 수증기로 인해 발열팩(10) 내부가 급속도로 팽창하는 현상 및 수화반응이 완료되어 개질된 발열부재(40)의 부피가 팽창하는 현상에 기인한 것일 수 있다.
상부 봉지재(20)에 형성된 복수의 핀홀(52) 배열패턴과 하부 봉지제에 형성된 복수의 핀홀(54) 배열패턴은 서로 상이할 수 있다. 즉, 상부 봉지재(20)에 형성된 복수의 핀홀(52)과 하부 봉지제에 형성된 복수의 핀홀(54)은 서로 중첩되지 않도록 형성될 수 있다. 이는, 보다 효과적으로 발열부재(40)가 유출되지 않으면서도 발열부재(40)에 수화반응을 위한 물을 용이하게 공급하기 위함이다.
본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩(10)에서 발열부재(40)는 알루미늄(Al), 산화칼슘(CaO), 탄산칼슘(CaCO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 수산화나트륨(NaOH) 및 금속염화물(metal chloride)이 혼합된 혼합물일 수 있다. 여기서, 알루미늄 및 산화칼슘은 수화반응을 통해 발열하는 주 열원으로 작용할 수 있고, 탄산칼슘 및 탄산나트륨은 일정 수준 예컨대, 발열 지속 시간동안 평균 90℃ 이상으로 발열 온도를 유지함과 동시에 적어도 20분 이상 발열 시간을 지속시키는 역할을 수행할 수 있다. 수산화나트륨은 물과 반응하여 보조열원으로 작용함과 동시에 인체 및 환경에 유해한 반응부산물 예컨대, 질산, 염산, 질산이온등을 중화시키는 역할을 수행할 수 있다. 그리고, 금속염화물은 촉매제로서 발열 개시 시간을 단축시키는 역할을 수행할 수 있다.
발열부재(40)는 알루미늄 100 중량부에 대해 산화칼슘 60 내지 68 중량부, 탄산칼슘 20 내지 24 중량부, 탄산나트륨 18 내지 22 중량부, 수산화나트륨 2 내지 6 중량부 및 금속염화물 1 내지 4 중량부가 혼합된 것일 수 있다.
알루미늄은 99.7% 이상의 순도를 가질 수 있고, 0.2mm 내지 0.4㎜ 범위의 입자 크기(예컨대, 직경)을 가질 수 있다. 알루미늄은 발열부재(40) 100 중량부에 대해 35 내지 55 중량부의 함량을 가질 수 있다. 여기서, 발열부재(40) 100 중량부에 대해 알루미늄이 35 중량부 미만일 경우에는 발열량이 부족하여 다른 염기 성분들과의 반응이 원활하지 않아 발열 온도가 저하될 수 있다. 반면, 발열부재(40) 100 중량부에 대해 알루미늄이 55 중량부를 초과하는 경우에는 과량의 알루미늄에 기인한 급속한 반응으로 인해 발열팩(10)이 파손되거나, 발열 지속 시간이 저하될 수 있다.
산화칼슘은 92% 이상의 순도를 가질 수 있고, 0.01mm 내지 0.1mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있다. 발열부재(40) 조성물 중 산화칼슘의 입자 크기가 상대적으로 작은 것은 후술하는 코어쉘 구조를 형성하기 위함이다. 산화칼슘은 알루미늄 100 중량부에 대해 60 내지 68 중량부의 함량을 가질 수 있다. 여기서, 산화칼슘이 알루미늄 100 중량부에 대해 60 중량부 미만일 경우에는 알루미늄과의 1차 반응 시 반응 유지 시간이 짧아 충분히 열량을 발생하지 못할 수 있고, 탄산칼슘과 탄산나트륨 사이의 반응에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 반면, 산화칼슘이 알루미늄 100 중량부에 대해 68 중량부를 초과하는 경우에는 산화칼슘이 물에 충분히 용해되지 못하여 첨가되는 양에 비해 알루미늄과 반응하는 양이 적어 충분한 발열량을 내지 못할 수 있고, 발열부재(40) 전체에서 탄산칼슘 및 탄산나트륨의 함량을 감소시켜 발열 지속 시간이 저하될 수 있다.
발열팩(10)에서 발열 지속 시간을 향상시키기 위해 알루미늄과 산화칼슘은 코어쉘 구조(Core shell structure)를 가질 수 있다. 즉, 알루미늄 코어에 산화칼슘이 코팅된 형태를 가질 수 있다. 상술한 코어쉘 구조는 수화반응을 통한 발열시 산화칼슘이 물과 반응하여 알루미늄보다 먼저 발열하고, 알루미늄은 산화칼슘과 물이 반응하여 생성된 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응하여 발열하기 때문이다. 알루미늄, 산화칼슘 및 물의 반응 관계는 하기 화학식 1과 같다.
[화학식 1]
CaO + H2O = Ca(OH)2 + 15.3Kcal
2Al + Ca(OH)2 + 2H2O = CaO·Al2O3 + 3H2↑ + 183.7Kcal
따라서, 알루미늄과 산화칼슘을 코어쉘 구조로 형성함에 따라 제조공정간 산화칼슘 쉘을 통해 알루미늄 코어가 산화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 초기 수화반응시 물과 알루미늄의 불필요한 접촉을 제한하여 수산화칼륨이 충분히 용해되지 않은 물에 의하여 알루미늄 코어가 산화되는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 발열팩(10)의 발열 지속 시간을 향상시킬 수 있으며, 원료 손실을 방지하여 생산비용을 절감할 수 있다. 참고로, 알루미늄 및 산화칼슘을 각각 분말 형태롤 제공하는 경우 산화칼슘과 물이 반응하여 적정량의 수산화칼슘이 생성되기 전까지 물에 노출된 알루미늄이 물에 의하여 산화되고, 이로 인해 발열 지속 시간이 감소할 수 있다. 이는, 물과 접촉하여 산화된 알루미늄은 수산화칼슘과 반응하지 않기 때문이다.
알루미늄 코어 및 산화칼슘 쉘을 구비하는 코어쉘 구조의 발열입자는 알루미늄을 압축봉 형태로를 가공한 후, 평균직경 3mm 내외의 구체 형태로 재가공하여 알루미늄 코어를 형성한 후, 알루미늄 코어 표면에 액상 바인더와 혼합된 산화칼슘을 코팅한 후, 건조공정을 통해 액상 바인더를 제거하는 일련의 공정을 통해 형성할 수 있다. 여기서, 액상 바인더는 접착제로 작용하며, 폴리프로필렌(Polypropylene)을 사용할 수 있다. 코어쉘 구조의 발열입자는 평균 5mm 내외의 직경 구체적으로, 0.4mm 내지 0.6mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있다. 여기서, 코어쉘 구조의 발열입자의 입자 크기가 0.4mm 미만을 경우에는 발열 지속 시간이 저하될 수 있고, 0.6mm를 초과하는 경우에는 알루미늄과 산화칼슘이 분말형태로 제공되는 경우 대비 발열 개시 시간이 증가할 수 있다.
발열부재(40)에서 탄산칼슘 및 탄산나트륨은 일정 수준 이상의 발열 온도를 유지하고, 발열 지속 시간을 증가시키는 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 탄산나트륨은 1차적으로 코어쉘 구조를 갖는 발열입자의 발열 지속 시간을 향상시키는 역할을 수행할 수 있고, 탄산칼슘은 탄산나트륨이 소정의 반응을 완료한 후 2차적으로 코어쉘 구조를 갖는 발열입자의 발열 지속 시간을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다.
탄산나트륨은 물에 잘 용해되고, 발열부재(40)의 내부 온도가 60℃ 이상으로 가열되면 중탄산나트륨(NaHCO3)을 생성할 수 있다. 탄산나트륨에 의해 생성된 중탄산나트륨은 탄산나트륨 무수물(Na2CO3)로 변하여 이산화탄소와 물을 배출할 수 있다. 이때, 발생되는 이산화탄소가 물에 용해되어 탄산칼슘(CaCO3)과 반응하여 물에 잘 용해되는 탄산수소칼슘(Ca(HCO3)2)을 생성하며, 탄산수소칼슘은 발열부재(40)의 수화반응을 도울 수 있다. .
탄산나트륨은 99% 이상의 순도를 가질 수 있고, 8mm 내지 12mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있다. 발열부재(40) 조성물 중 탄산나트륨의 입자 크기가 상대적으로 큰 이유는 물에 용해되는 시간을 조절하여 발열 지속 시간을 향상시키기 위함이다. 아울러, 알루미늄 100 중량부에 대해 탄산나트륨이 18 중량부 미만일 경우에는 탄산 이온의 발생량이 부족하여 탄산칼슘의 반응이 원활치 못하여 발열 온도를 저하시키는 원인으로 작용할 수 있다. 반면, 알루미늄 100 중량부에 대해 탄산나트륨이 22 중량부를 초과하는 경우 물과 이산화탄소가 필요이상으로 많이 생성되어 발열 지속 시간을 저하시키는 원인으로 작용할 수 있다.
탄산칼슘은 물에는 거의 용해되지 않고, 이산화탄소가 용해되어 있는 물에는 잘 녹는 성질을 갖는 물질이다. 탄산칼슘은 반응 속도가 느리기 때문에 생석회를 사용한 화합물 대비 수화반응 후 급격한 온도 하락을 방지하며, 발열부재(40)의 고온 유지 시간을 2 내지 3배 정도 증가시키는 역할을 수행할 수 있다.
탄산칼슘은 96% 이상의 순도를 가질 수 있고, 0.3mm 내지 0.4mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있다. 탄산나트륨 대비 탄산칼슘의 입자 크기가 현저히 작은 것은 상술한 바와 같이 탄산칼슘은 반응 속도가 느린 물질이기 때문이다. 아울러, 알루미늄 100 중량부에 대해 탄산칼슘이 20 중량부 미만일 경우에는 온도 유지 시간 및 발열 지속 시간이 감소할 수 있고, 24 중량부를 초과하는 경우에는 이산화탄소가 용해된 물에 충분히 녹지 못하여 발열 온도를 저하시키는 원인으로 작용할 수 있다.
수산화나트륨은 물에 쉽게 용해되어 금속성분인 알루미늄의 수화반응을 도와주는 역할을 수행함과 동시에 다량의 열을 발생하여 발열팩(10)의 발열특성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다. 아울러, 수산화나트륨은 발열 개시 시간을 단축시키는 역할을 수행함과 동시에 인체 및 환경에 유해한 반응부산물 예컨대, 질산, 염산, 질산이온 등을 중화시키는 역할을 수행할 수 있다.
수산화나트륨은 96% 이상의 순도를 가질 수 있고, 10mm 내지 12mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있다. 발열부재(40)의 조성물 중 상대적으로 수산화나트륨의 입자 크기는 큰 것은 수산화나트륨의 표면적을 감소시켜 물과 수산화나트륨 사이의 급속한 반응을 억제하기 위함이다. 아울러, 알루미늄 100 중량부에 대해 수산화나트륨이 2 중량부 미만일 경우에는 발열부재(40) 조성물의 발열 개시 시간이 기설정된 시간보다 1 내지 3분 정도 지연될 수 있고, 원활한 중화반응이 어려울 수 있다. 반면, 알루미늄 100 중량부에 대해 수산화나트륨이 6 중량부를 초과하는 경우에는 대기중의 수분과 이산화탄소를 필요 이상으로 흡수하여 미리 반응하거나, 수화반응시 고압, 고온으로 급격하게 반응하게 되어 발열팩(10)의 파손을 초래할 수 있다.
금속염화물은 촉매제로서 발열팩(10)에 일정량의 물을 공급된 시점에서 가장 먼저 물에 용해되어 산화칼슘 및 알루미늄의 발열을 촉진하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 금속염화물은 발열 개시 시간을 단축시키는 역할을 수행할 수 있다. 참고로, 금속염화물이 포함되지 않은 발열부재(40)는 발열 개시까지 2분 내외의 시간이 소요되는데 반해, 금속염화물이 첨가되면 발열 개시까지 1분 이내의 시간이 소요될 수 있다. 금속염화물로는 염화나트륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화알루미늄, 염화칼륨 및 염화아연으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
금속염화물은 0.05mm 내지 0.1mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있다. 이는, 발열팩(10)(10)에 일정량의 물이 공급된 시점에서 가장 먼저 물에 용해되도록 하게 위함이다. 아울러, 금속염화물은 알루미늄 100 중량부에 대해 금속염화물이 1 중량부 미만일 경우에는 촉매제로서의 기능을 수행하기 어렵고, 4 중량부를 초과하는 경우에는 불필요한 유해 반응부산물 예컨대, 염산을 생성하여 발열팩(10)(10) 및 발열팩(10)(10)이 담지된 용기를 손상시킬 우려가 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 발열팩(10)은 발열부재(40) 100 중량부에 대해 200 내지 400 중량부의 물을 부가하여 수화반응에 의한 반응열을 발생시킬 수 있다. 이때, 물은 발열부재(40)와 반응하여 열을 발생시키는 수화반응의 주요 성분으로서, 물의 양이 200 중량부 미만이거나, 400 중량부를 초과할 경우 수화반응이 제대로 진행되지 않을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩(10)은 알루미늄 코어와 산화칼슘 쉘을 구비하는 코어셀 구조의 발열입자, 탄산칼슘 및 탄산나트륨을 포함하는 발열 시간 지속제, 수산화나트륨을 포함하는 유해 반응부산물 제거제 및 금속염화물을 포함하는 촉매제가 혼합된 발열부재(40)를 구비함으로써, 90℃ 이상의 고온을 적어도 20분 이상 유지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩(10)은 수산화나트륨을 포함하는 유해 반응부산물 제거제를 구비함으로써, 발열부재(40)의 수화반응시 인체 및 환경에 유해한 반응부산물이 생성되더라도 이를 중화시켜 유해 반응부산물을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩(10)은 하부 봉지재(30) 및 상부 봉지재(20) 각각이 필름지(24, 34)와 부직포(26, 36)가 적층된 구조를 갖기 때문에 발열팩(10)의 급격한 팽창에 기인한 발열팩(10)의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩(10)은 하부 봉지재(30) 및 상부 봉지재(20) 각각에 형성된 복수의 핀홀(52, 54)을 통해 발열부재(40)에 용이하게 물을 공급함과 동시에 발열팩(10)의 급격한 팽창에 기인한 발열팩(10)의 파손을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩의 제조시스템 및 이를 활용한 제조방법에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩 제조시스템을 간략히 도시한 개념도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩 제조시스템에서 핀롤러를 이용하여 상하부 봉지재에 핀홀을 형성하는 과정을 간략히 나타낸 개념도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템의 혼합부를 도시한 사시도이다. 그리고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템에 구비된 파우치 생성부를 도시한 단면도로서, 도 5a는 상부챔버와 하부챔버가 분리된 상태를 도시한 단면도이고, 도 5b는 상부챔버와 하부챔버가 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템은 하부 봉지재 생성부(100), 상부 봉지재 생성부(200), 발열부재를 제조하는 혼합부(300), 발열부재를 패키징하는 파우치 생성부(400) 및 절단부(500)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템에서 하부 봉지재 생성부(100)는 제1가압롤러(130)가 구비되어 제1부직포롤(110)에서 권출되는 부직포의 일면에 제1필름롤(120)에서 권출되는 필름지를 접합하여 하부 봉지재를 제조할 수 있다. 여기서, 부직포는 발열부재를 패키징하는 파우치의 기저층으로 작용할 수 있고, 필름지는 사용간 발열부재 팽창에 따른 발열팩(10)의 파손을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 봉지재 생성부(100)는 상부 가압롤러(130a) 및 하부 가압롤러(130b)가 구비된 제1가압롤러(130)를 이용해 부직포 및 필름지를 접합하여 하부 봉지재를 제조한 후, 제조된 하부 봉지재를 관통핀(141)이 구비된 제1핀롤러(140) 및 제1보조롤러(143)를 통과하도록 이송하여 하부 봉지재에 복수의 핀홀을 형성할 수 있다. 이를 통해, 미세하고 균일한 크기를 갖는 복수의 핀홀을 하부 봉지재에 다량 형성할 수 있다. 여기서, 제1보조롤러(143)는 제1핀롤러(140)와 함께 하부 봉지재를 가압하는 역할을 수행할 수 있으며, 복수의 핀홀을 형성하는 과정에서 하부 봉지재를 지지함과 동시에 설정된 사이즈 이상으로 핀홀의 크기가 증가하는 것을 방지하는 스토퍼의 기능을 수행할 수 있다. 특히, 제1핀롤러(140)는 다양한 배열패턴 및 사이즈(예컨대, 직경)로 형성된 관통핀(141)을 사용하여 하부 봉지재에 형성되는 핀홀의 크기 및 배열패턴을 다양하게 구현할 수 있다.
하부 봉지재에 형성된 복수의 핀홀은 발열팩(10) 사용시 발열부재가 유출되지 않으면서도 발열부재에 물을 용이하게 공급할 수 있는 크기 및 배열패턴을 갖도록 형성할 수 있다. 예를 들어, 복수의 핀홀 각각은 0.1mm 내지 0.2mm 범위의 사이즈를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 발열팩 제조시스템이 하나의 제1핀롤러(140)를 구비하는 경우를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 변형예로서, 둘 이상의 제1핀롤러(140)를 연속적으로 배열하여 하부 봉지재에 핀홀을 형성시킬 수도 있다. 변형예에 따른 발열팩 제조시스템에서는 복수개의 제1핀롤러(140)에 형성된 관통핀(141)이 각기 서로 다른 배열패턴 및 사이즈를 갖도록 하여 하부 봉지재에 형성되는 핀홀의 배열패턴과 사이즈를 다양화시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 하부 봉지재 생성부(100)에 구비된 제1가압롤러(130)를 이용한 열융착 방식의 가열식 가압롤러가 개시되어 있으나, 변형예로서 하부 봉지재 생성부(100)는 접착물질을 분사하는 접착부(미도시)를 추가로 구비하도록 구성하여 접착제에 의한 접착 방식을 이용해 하부 봉지재를 생성할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템에서 상부 봉지재 생성부(200)는 하부 봉지재 생성부(100)와 유사한 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 상부 봉지재 생성부(200)는 제2가압롤러(230)가 구비되어 제2부직포롤(210)에서 권출되는 부직포의 일면에 제2필름롤(220)에서 권출되는 필름지를 위치시킨 상태에서 제2가압롤러(230)로 접합하여 상부 봉지재를 형성할 수 있다. 여기서, 부직포는 발열부재를 패키징하는 파우치의 기저층으로 작용할 수 있고, 필름지는 사용간 발열부재 팽창에 따른 발열팩(10)의 파손을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 봉지재 생성부(200)는 상부 가압롤러(230a) 및 하부 가압롤러(230b)가 구비된 제2가압롤러(230)를 이용해 부직포 및 필름지를 접합하여 상부 봉지재를 제조한 후, 제조된 상부 봉지재를 관통핀(241)이 구비된 제2핀롤러(240) 및 제2보조롤러(243)를 통과하도록 이송하여 상부 봉지재에 복수의 핀홀을 형성할 수 있다. 이를 통해, 미세하고 균일한 크기를 갖는 복수의 핀홀을 상부 봉지재에 다량 형성할 수 있다. 여기서, 제2보조롤러(243)는 제2핀롤러(240)와 함께 상부 봉지재를 가압하는 역할을 수행할 수 있으며, 복수의 핀홀을 형성하는 과정에서 상부 봉지재를 지지함과 동시에 설정된 사이즈 이상으로 핀홀의 크기가 증가하는 것을 방지하는 스토퍼의 기능을 수행할 수 있다. 특히, 제2핀롤러(240)는 다양한 배열패턴 및 사이즈(예컨대, 직경)로 형성된 관통핀(241)을 사용하여 상부 봉지재에 형성되는 핀홀의 크기 및 배열패턴을 다양하게 구현할 수 있다. 상부 봉지재에 형성된 복수의 핀홀은 발열팩(10) 사용시 발열부재가 유출되지 않으면서도 발열부재에 물을 용이하게 유통 및 공급할 수 있는 크기 및 배열패턴을 갖도록 형성할 수 있다. 예를 들어, 복수의 핀홀 각각은 0.1mm 내지 0.2mm 범위의 사이즈를 가질 수 있다.
여기서, 발열부재의 유출을 방지하고, 발열부재에 물을 보다 용이하게 공급함과 동시에 액상의 반응부산물을 발열팩(10) 외부로 용이하게 배출하기 위해 하부 봉지재에 형성된 복수의 핀홀과 상부 봉지재에 형성된 복수의 핀홀은 서로 다른 배열패턴을 가질 수 있다. 즉, 발열부재를 패키징하는 파우치에서 상부 봉지재에 형성된 복수의 핀홀과 하부 봉지재에 형성된 복수의 핀홀을 서로 중첩되지 않는다.
한편, 본 실시예에서는 상부 봉지재 생성부(200)에 구비된 제2가압롤러(230)를 이용한 열융착 방식의 가열식 가압롤러가 개시되어 있으나, 변형예로서 상부 봉지재 생성부(200)는 접착물질을 분사하는 접착부(미도시)를 추가로 구비하도록 구성하여 접착제에 의한 접착 방식을 이용해 상부 봉지재를 생성할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템에서 하부 봉지재 생성부(100) 및 상부 봉지재 생성부(200)는 필름지 및 부직포가 적층된 구조의 봉지재를 제조할 수 있으며, 특히, 상부 봉지재 및 하부 봉지재는 핀홀이 다량 형성되어 물 유입 및 배출이 원활한 구조를 가질 수 있다.
또한, 하부 봉지재 생성부(100) 및 상부 봉지재 생성부(200)는 이형지롤(미도시) 및 가압롤러(미도시)를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 필름지가 접합되지 않은 부직포의 타면에 이형지를 부착하도록 하여, 사용전 발열팩에 공기 및 수분이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 하부 봉지재 생성부(100) 및 상부 봉지재 생성부(200)는 하부 봉지재 및 상부 봉지재 일측 표면에 흡습성 수지를 도포 및 코팅하기 위한 제1코팅부(150) 및 제2코팅부(250)를 포함할 수 있다. 여기서, 흡습성 수지로는 이소부틸렌-무수말레산 공중합체, 폴리비닐 알코올-아크릴산 공중합체, 전분-아크릴산염 그래프트 공중합체, 폴리아크릴산염 가교물, 아크릴산염-아크릴산 에스테르 공중합체, 아크릴산염-아크릴아미드 공중합체, 폴리아크릴니트릴 가교물의 가수분해물, 폴리아스파라긴산염계 수지, 폴리글루타민산염계 수지 및 폴리알긴산염계 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 제1코팅부(150) 및 제2코팅부(250)는 통상적인 분무 또는 도포 장치라면 제한받지 않고 사용할 수 있다. 제1코팅부(150) 및 제2코팅부(250)를 이용하여 상부 봉지재 및 하부 봉지재에서 이형지가 부착되지 않은 타면 즉, 필름지 상에 코팅층을 형성함으로서 하부 봉지재 및 상부 봉지재의 표면에 잔류하는 수분의 농도를 최소화시킬 수 있으며, 제조공정간 발열부재가 대기중의 수분에 의해 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템에서 혼합부(300)는 발열부재를 구성하는 다양한 물질을 골고루 혼합하기 위한 것으로, 제1공기배출부(311) 및 제1질소공급부(313)를 포함하는 혼합조(310) 및 혼합조(310)의 하부에 기밀하게 결합되어 혼합조(310)에서 혼합한 발열부재를 하부 봉지재에 균일한 용량 및 형상으로 공급하는 분할판(320)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 혼합부(300)에 구비된 혼합조(310)는 제1공기배출부(311) 및 제1질소공급부(313)가 구비되어 내부에 질소 기체 분위기를 조성할 수 있으며, 이는 제조공정간 발열부재의 특성이 열화되는 것을 방지하기 위함이다. 또한, 알루미늄, 산화칼슘, 탄산칼슘, 탄산나트륨, 수산화나트륨 및 금속염화물을 포함하는 원재료를 공급받고, 내부에 혼합용 날개가 복수개 구비된 혼합봉(미도시)을 구동시켜 공급받은 원재료를 충분히 혼합하여 발열부재를 제조할 수 있다. 특히, 혼합조(310)는 상부가 하부보다 넓은 면적을 갖는 각추상의 구조를 가질 수 있고, 제조한 발열부재를 하부 봉지재의 타면에 배출할 수 있도록 배출부(미도시)를 포함하는 구조를 가질 수 있으며, 혼합부(300)에 구비된 이송부재(미도시)와 결합되어 양방향으로 이동하는 구조를 가질 수 있다.
혼합부(300)에 구비된 분할판(320)에는 복수개의 주입공(323)이 형성되어 있고, 하부 봉지재에 공급되는 발열부재 조성물의 두께와 동일한 두께를 갖는 판형상 부재로서, 양측면에는 슬라이딩 부재(321)가 결합된 구조를 가질 수 있다. 혼합부(300)의 일측에 결합된 승강부재(미도시)에 의해 혼합조(310)의 하면에서 하부 봉지재로 승강 또는 하강하는 구조를 가질 수 있다. 또한, 혼합부(300)는 혼합조(310)의 하부가 분할판(320)에 고정결합된 슬라이딩 부재(321)와 일체화되어 혼합조(310)가 분할판(320)의 상면에 밀착되도록 고정되게 되는 구조를 가질 수 있다.
상술한 구조를 갖는 혼합부(300)는 하부에 하부 봉지재가 공급되어 멈추면 분할판(320)의 승강부재(미도시)에 의해 혼합부(300)가 하부 봉지재의 상면으로 하강하여 분할판(320)의 하면이 하부 봉지재에 밀착하게 되고, 혼합조(310)의 배출부를 통해 발열부재를 분할판(320)의 주입공(323)에 배출되도록 하여 주입공(325)의 형상과 동일하게 하부 봉지재의 상면에 발열부재를 공급할 수 있다.
또한, 혼합조(310)의 이송부재(미도시)에 의해 분할판(320)에 상면에 밀착된 혼합조(310)가 슬라이딩 부재(321)를 따라 슬라이드 이동하게 되고, 분할판(320)의 타단에 형성된 주입공(323)에 발열부재를 공급할 수 있으며, 이를 통해 하부 봉지재의 상면에 발열부재를 일정한 배열 및 두께로 공급할 수 있다. 분할판(320)의 주입공(323)에 발열부재를 공급한 후에는 분할판(320)이 다시 상승하고, 발열부재가 공급된 하부 봉지재는 이동하여 연속적으로 이송되는 하부 봉지재에 상술한 과정을 반복 실시하여 하부 봉지재에 복수의 발열부재를 균일하게 배열할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템에서 파우치 생성부(400)는 제2공기배출부(411) 및 제2질소공급부(421)를 포함하여 구성될 수 있고, 이를 통해 파우치 생성부(400) 내부를 질소 기체 분위기로 조성할 수 있으며, 이는 제조공정간 발열부재의 특성이 열화되는 것을 방지하기 위함이다. 파우치 생성부(400)는 발열부재가 공급된 하부 봉지재의 타면에 상부 봉지재(290)를 위치시킨 후, 하부 봉지재 및 상부 봉지재를 접합시킴과 동시에 발열부재를 가압하여 균일한 두께가 되도록 성형하여 파우치를 생성할 수 있다.
구체적으로, 파우치 생성부(400)는 내부가 밀폐 및 개방될 수 있도록 상부챔버(410) 및 하부챔버(420)로 구분된 구조를 가질 수 있다. 상부챔버(410)에는 공기를 배출하는 제2공기배출부(411)가 구비될 수 있고, 하부챔버(420)에는 질소를 공급하는 제2질소공급부(421)가 구비될 수 있으며, 상부챔버(410)의 승강 및 하강이 가능하도록 승강수단(미도시)을 포함할 수 있고, 상부챔버(410) 및 하부챔버(420)에 형성된 가이드 수단(413, 423)이 구비된 구조를 가질 수 있다. 또한, 하부챔버(420)의 내부에는 상면에 발열부재가 공급된 하부 봉지재가 위치되는 접합 받침부(425)가 구비될 수 있고, 상부챔버(410)의 내부에는 가압 덮개부(415)가 구비되어 상부 봉지재를 발열부재이 공급된 하부 봉지재의 상면에서 가압하여 접합할 수 있는 구조를 가질 수 있다.
구체적으로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 파우치 생성부(400)는 상부챔버(410) 및 하부챔버(420)가 분리된 구조를 형성할 수 있고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상부챔버(410) 및 하부챔버(420)가 결합된 구조를 형성할 수 있다.
상술한 구조를 갖는 파우치 생성부(400)에서 발열부재가 공급된 하부 봉지재가 접합 받침부(425)에 위치하도록 이송되고, 상부챔버(410)는 승강수단(미도시) 및 가이드 수단(413, 423)에 의해 하강 및 결합하게 되어 가압 덮개부(413)가 상부 봉지재를 가압하여 발열부재가 공급된 하부 봉지재의 상면에 적층될 수 있다. 다음으로, 파우치 생성부(400) 내부의 공기가 제2공기배출부(411)를 통해 빠져나가게 되며, 제2질소공급부(421)에서는 질소 가스가 공급되게 되어 파우치 생성부(400) 내부가 질소 기체 분위기를 유지하게 되고, 가압 덮개부(415)에 열, 고주파 또는 초음파가 공급되어 하부 봉지재 및 상부 봉지재를 가압하여 접합시키도록 구성할 수 있다. 다음으로, 상부챔버(410) 및 하부챔버(420)가 밀착된 후 분리되면 하부 봉지재 및 상부 봉지재가 밀봉되어 파우치가 형성되고, 파우치의 내부에는 발열부재이 충진될 수 있으며, 생성된 파우치를 외부로 분리 배출하는 일련의 제조공정을 통해 발열부재가 패키징된 파우치를 제조할 수 있다.
상술한 방법에 의해 생성된 파우치는 상부 봉지재 및 하부 봉지재가 접합되어 내부가 밀폐된 상태이고 파우치 내부의 발열부재는 질소 가스와 함께 포장된 상태를 가질 수 있다. 또한, 가압 덮개부(415)는 상부챔버(410)와 스프링 등과 같은 탄성부재(417)를 이용해 결합된 구조를 가질 수 있으며, 상부챔버(410) 및 하부챔버(420)가 밀착된 상태에서 탄성 가압하여 발열부재가 균일한 두께가 되도록 가압 성형할 수 있으며, 이를 통해 균일한 두께를 갖는 파우치를 생성할 수 있다. 또한, 가압 덮개부(415)는 파우치를 가압할 때 파우치를 소정 회수 두드리도록 진동 수단 등을 구비하도록 구성하여 보다 효과적으로 파우치 내부의 발열부재가 균일한 두께가 되도록 구성할 수도 있다. 상부 봉지재 및 하부 봉지재가 접합되어 파우치의 생성이 완료되면, 상부챔버(410)를 상승시키고 내부에 생성된 파우치를 인출할 수 있으며, 이를 통해 일정한 두께 및 형상을 갖는 파우치를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템에서 절단부(500)는 파우치 생성부(400)에서 생성되어 견인롤러(미도시)에 의해 이송되어지는 파우치를 소정 형상으로 절단하는 역할을 하며, 절단부(500)에 공급되는 파우치는 절단 후 여러 개의 발열팩(10)을 형성하는 부분이 길게 이어진 구조의 파우치로서, 이러한 파우치는 절단부(500)에 의해 파우치 내부에 발열부재가 수납된 형태 단위별로 절단되어 발열팩(10)을 생성할 수 있다. 절단부(500)는 통상적으로 활용되는 가압 절단기(press cutter)를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템은 절단부(500)에서 절단하여 제조된 발열팩(10)을 밀봉포장하여 제품화하는 포장부(600)를 포함하도록 구성할 수 있다. 포장부(600)는 절단부(500)에서 제조된 발열팩(10)을 밀봉포장하여 발열팩(10)을 제품화할 수 있다.
특히, 포장부(600)는 상부 받침대(611)가 구비된 상단부(610)가 상하로 승강할 수 있도록 승강 수단(미도시)을 구비할 수 있고, 하부 받침부(621)가 구비된 하단부(620)를 포함할 수 있으며, 상단부(610) 및 하단부(620)에 형성된 가이드 수단(640a, 640b)이 구비된 구조를 갖는 것을 사용할 수 있다. 상부 받침대(611) 및 하부 받침대(621)의 가장자리에는 전열선이 설치되어 발열되는 구조를 가질 수 있다. 상술한 구조를 갖는 포장부(600)는 밀봉지롤(630)에서 권출되는 상부 필름지 및 하부 필름지를 발열팩이 내부에 위치한 상태에서 가압하고 열접착으로 밀봉포장한 후, 개별 절단하여 발열팩 제품을 제조할 수 있으며, 이와 같이 밀봉된 발열팩은 공기 및 수분의 유입이 차단되어 장기간 안정적으로 보관할 수 있다. 이때, 상기 상부 필름지 및 하부 필름지는 폴리프로필렌 필름 또는 폴리에틸렌 필름 등과 같은 투명 또는 불투명 소재를 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템은 상술한 하부 봉지재 생성부(100), 상부 봉지재 생성부(200), 혼합부(300), 파우치 생성부(400), 절단부(500) 및 포장부(600)가 모두 원활하게 동작할 수 있도록 모터, 이송 수단, 전원부, 동력부 등을 모두 포함할 수 있으며, 이들은 공지된 일반적인 구성이기 때문에 본 실시예에서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템은 봉지재에 균일하고 미세한 통공을 형성시키는 핀롤러가 구비되어 제조한 발열팩(10) 사용시 발열부재의 유실을 최소화할 수 있으며, 질소 기체 분위기를 형성하는 혼합부(300) 및 파우치 생성부(400)가 구비되어 발열부재의 공기 및 수분 노출을 최소화할 수 있어 발열시간이 길고, 발열강도가 우수한 고품질의 발열팩(10)을 단시간에 대량 생산할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템을 이용하여 고품질의 발열팩(10)을 제조하는 방법에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조방법을 간략히 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발열팩 제조시스템을 이용하여 발열팩(10)을 제조하는 공정은 혼합부(300)에서 알루미늄, 산화칼슘, 탄산칼슘, 탄산나트륨, 수산화나트륨 및 금속염화물을 혼합하여 발열부재를 제조하는 단계, 하부 봉지재 생성부(100) 및 상부 봉지재 생성부(200)를 통해 하부 봉지재 및 상부 봉지재를 제조하는 단계, 혼합부(300)에서 제조한 발열부재를 하부 봉지재의 타면에 공급하는 단계, 파우치 생성부(400)에서 발열부재가 공급된 하부 봉지재의 상면에 상부 봉지재가 위치하도록 하고, 하부 봉지재 및 상부 봉지재의 가장자리를 접합시켜 접합부가 형성된 파우치를 제조하는 단계 및 절단부에서 접합부의 가장자리를 절단하여 발열팩을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 혼합부(300)에서 알루미늄, 산화칼슘, 탄산칼슘, 탄산나트륨, 수산화나트륨 및 금속염화물을 혼합하여 발열부재를 제조하는 단계는 혼합부(300)에 구비된 혼합조(310)에서 제조할 수 있다. 혼합조는 상술한 조성을 갖는 발열부재의 공기 및 수분 노출을 최소화하여 알루미늄의 산화 발생을 억제할 수 있도록 질소 기체 분위기에서 발열부재를 제조할 수 있다.
상술한 발열부재는 알루미늄 100 중량부에 대해 산화칼슘 60 내지 68 중량부, 탄산칼슘 20 내지 24 중량부, 탄산나트륨 18 내지 22 중량부, 수산화나트륨 2 내지 6 중량부 및 금속염화물 1 내지 4 중량부가 혼합된 혼합물로 형성할 수 있다. 여기서, 발열팩(10)에 일정량의 물을 공급하여 수화반응을 통한 발열시 알루미늄과 산화칼슘은 주 발열원으로 작용할 수 있고, 탄산칼슘 및 탄산나트륨은 발열 온도 유지 및 발열 지속 시간을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다. 그리고, 수산화나트륨은 반응부산물 예컨대, 질산 및 질산이온을 중화시키는 역할을 수행할 수 있고, 금속염화물은 발열 개시 시간을 단축시키는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 발열부재에 대한 구성은 앞서 상세히 설명한 바, 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
다음으로, 하부 봉지재 생성부(100) 및 상부 봉지재 생성부(200)를 통해 하부 봉지재 및 상부 봉지재를 제조하는 단계는 하부 봉지재 생성부(100) 및 상부 봉지재 생성부(100)를 통해 부직포의 일면에 필름지가 접합된 하부 봉지재 및 상부 봉지재를 제조하는 단계이다.
하부 봉지재 생성부(100)는 제1가압롤러(130)가 구비되어 제1부직포롤(110)에서 권출되는 부직포의 일면에 제1필름롤(120)에서 권출되는 필름지를 접합하여 하부 봉지재를 제조하고, 제조한 하부 봉지재를 제1핀롤러(140)를 통과시켜 하부 봉지재에 복수의 핀홀을 형성시킬 수 있다. 이와 동시에, 상부 봉지재 생성부(200)는 제2가압롤러(230)가 구비되어 제2부직포롤(210)에서 권출되는 부직포의 일면에 제2필름롤(220)에서 권출되는 필름지를 접합하여 상부 봉지재를 제조하고, 제조한 상부 봉지재를 제2핀롤러(240)를 통과시켜 상부 봉지재에 복수의 핀홀을 형성시킬 수 있다.
하부 봉지재 및 상부 봉지재에서 부직포는 복수개의 기공이 다량 형성되어 있어 발열부재 조성물에 물의 공급 및 유통이 원활하고, 발열시 화학적 및 물리적으로 안정적인 상태를 유지할 수 있는 소재를 사용할 수 있다. 부직포로는 스펀본드 부직포(spun-bonded non-woven fabric), 스펀레이스 부직포(spunlace nonwoven fabric), 멜트블로운 부직포(melt-blown non-woven fabric), 접합 부직포(thermally bonded nonwoven fabric) 등을 포함하는 습식 부직포(wet-laid non-woven fabric)를 사용하거나, 건식적층(dry laying), 니들펀칭(needle punching), 스테치본드(stich bond), 케미칼본드(chemical bond) 등의 건식 부직포(drylaid non-woven fabric)를 사용할 수도 있다.
하부 봉지재 및 상부 봉지재에서 필름지는 발열팩(10) 수화반응시 급격한 팽창에 대응하여 발열팩(10)이 손상되는 것을 방지할 수 있는 강도(예컨대, 인장강도)를 갖는 소재로 형성할 수 있다. 예를 들어, 필름지로는 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리우레탄 수지 또는 이들의 혼합물을 소재로 한 필름지를 사용할 수 있다. 필름지에는 복수의 핀홀이 형성되어 발열부재에 물을 공급할 수 있다.
상술한 방법으로 제조된 하부 봉지재 및 상부 봉지재는 후술할 단계에서 발열부재 조성물을 내부에 충진한 상태에서 서로 접합되어 발열부재를 내부에 수납하고, 발열부재가 외부로 누출되지 않도록 하는 파우치의 역할을 하며, 복수의 핀홀을 통해 내부에 충진된 발열부재에 물을 공급할 수 있다.
또한, 하부 봉지재 및 상부 봉지재에는 복수개의 핀홀이 관통형성되어 발열팩(10)을 사용할때에는 물이 원활하게 유통되지만, 발열팩(10)을 제조하는 과정에서는 수분에 의해 발열부재를 열화시키는 원인으로 작용할 수 있다. 따라서, 하부 봉지재 및 상부 봉지재의 부직포에는 이형지를 부착하도록 하여 발열부재가 대기중의 수분에 노출되는 것을 방지하도록 구성할 수 있다.
상술한 이형지의 부착은 실리콘 접착제 등을 사용하여 접착시킬 수 있으며, 탈부착이 용이하도록 접착제에 부착되는 이형지는 표면에 폴리프로필렌 수지 또는 폴리에틸렌 수지를 코팅한 것을 사용할 수 있다. 특히, 이형지는 절취선이 형성된 것을 사용할 수 있으며, 사용시 절취선을 통해 이형지를 손쉽게 제거할 수 있다.
또한, 하부 봉지재 생성부(100) 및 상부 봉지재 생성부(200)를 통해 하부 봉지재 및 상부 봉지재를 제조하는 단계는 제1코팅부(150) 및 제2코팅부(250)에 하부 봉지재 및 상부 봉지재가 통과하도록 하여 하부 봉지재 및 상부 봉지재에서 필름지의 상면에 흡습성 수지를 코팅할 수 있다. 이를 통해, 제조공정간 발열부재가 수분에 의해 열화되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 혼합부(300)에서 제조한 발열부재를 하부 봉지재의 타면에 공급하는 단계는 하부 봉지재에서 필름지 상에 혼합부(300)에서 제조한 발열부재를 공급하는 단계이다. 혼합부(300)는 혼합조(310)에서 제조한 발열부재를 분할판(320)의 주입공(323)을 통해 하부 봉지재의 타면에 공급하도록 하여 후술할 단계에서 제조되는 발열팩이 균일한 크기 및 형상을 갖도록 발열부재를 하부 봉지재의 타면에 공급하도록 구성할 수 있으며, 질소 기체 분위기에서 제조한 발열부재를 하부 봉지재의 타면에 공급할 수 있다.
다음으로, 파우치 생성부(400)에서 발열부재가 공급된 하부 봉지재의 상면에 상부 봉지재가 위치하도록 하고, 하부 봉지재 및 상부 봉지재의 가장자리를 접합시켜 접합부가 형성된 파우치를 제조하는 단계는 질소 기체 분위기가 유지되는 파우치 생성부(400) 내에서 하부 봉지재 및 상부 봉지재를 접합하여 발열부재를 밀봉하여 파우치를 제조하는 단계이다. 이를 위해, 일면에 제2공기배출부(411)가 형성된 상부챔버(410) 및 일면에 제2질소공급부(421)가 형성된 하부챔버(420)를 구비한 파우치 생성부(400)에서 파우치를 제조할 수 있다. 하부 봉지재 및 상부 봉지재의 접합은 열접합, 초음파 접합, 고주파 접합, 접착제 접합 등과 같은 통상적인 방법을 이용해 수행할 수 있다.
다음으로, 절단부(500)에서 접합부의 가장자리를 절단하여 발열팩(10)을 제조하는 단계는 절단날이 구비된 절단부(500)에 상기 파우치를 이송시키고, 이송된 파우치의 접합부의 가장자리를 따라 하부 봉지재 및 상부 봉지재를 절단하여 발열팩(10)을 제조하는 단계로서, 절단부(500)를 통해 파우치로부터 발열팩을 개별 생산할 수 있다.
또한, 본 단계에서는 발열팩(10)을 제조한 후, 포장부(600)에 도입하여 제조한 발열팩을 밀봉포장하는 단계를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 이를 위해, 제조한 발열팩(10)을 폴리프로필렌 필름 또는 폴리에틸렌 필름 등과 같은 투명 또는 불투명 외부 포장지를 이용해 발열팩의 외주면을 감싸 수용하도록 하고 진공 포장하거나, 질소충진 포장하도록 하여 발열팩(10)을 밀봉포장할 수 있고, 발열팩(10)을 제품화 할 수 있다.
상술한 공정과정을 통해 본 발명의 실시예에 따른 식품 가열용 발열팩을 제조할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 발열팩 20 : 상부 봉지재
22, 32 : 코팅층 24, 34 : 필름지
26, 36 : 부직포 28, 38 : 이형지
30 : 하부 봉지재 40 : 발열부재
52, 54 : 핀홀

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
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  5. 질소 분위기에서 알루미늄, 산화칼슘, 탄산칼슘, 탄산나트륨, 수산화나트륨 및 금속염화물을 혼합하여 발열부재를 제조하는 단계;
    각각 복수의 핀홀이 형성된 하부 봉지재 및 상부 봉지재를 제조하는 단계;
    상기 발열부재를 상기 하부 봉지재의 일면에 공급하는 단계;
    상기 발열부재가 공급된 하부 봉지재의 상면에 상기 상부 봉지재를 위치시키고, 상기 하부 봉지재 및 상기 상부 봉지재의 가장자리를 접합시켜 접합부가 형성된 파우치를 제조하는 단계; 및
    상기 접합부의 가장자리를 절단하여 발열팩을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 발열부재를 제조하는 단계에서, 상기 발열부재는 상기 알루미늄 100 중량부에 대해 산화칼슘 60 내지 68 중량부, 탄산칼슘 20 내지 24 중량부, 탄산나트륨 18 내지 22 중량부, 수산화나트륨 2 내지 6 중량부 및 금속염화물 1 내지 4 중량부를 포함하고, 상기 알루미늄 및 상기 산화칼슘은 상기 발열부재에 상기 알루미늄 표면에 상기 산화칼슘이 코팅된 형태를 갖는 코어쉘 구조의 발열입자로 제공되며,
    상기 코어쉘 구조의 발열입자는, 상기 알루미늄을 압축봉 형태로 가공한 후, 상기 압축봉을 구체 형태로 재가공하여 알루미늄 코어를 형성하는 단계; 상기 알루미늄 코어 표면에 폴리프로필렌을 포함하는 액상 바인더와 혼합된 산화칼슘을 코팅하는 단계; 및 상기 액상 바인더와 혼합된 산화칼슘을 건조시키는 단계를 포함하고, 상기 발열입자는 0.4mm 내지 0.6mm 범위의 입자 크기를 갖는,
    발열팩 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 하부 봉지재를 제조하는 단계는,
    제1가압롤러가 구비되어 제1부직포롤에서 권출되는 부직포의 일면에 제1필름롤에서 권출되는 필름지를 접합하여 상기 하부 봉지재를 제조하는 단계;
    제1관통핀이 외주면에 형성된 제1핀롤러가 구비되어 상기 하부 봉지재에 0.1mm 내지 0.2mm 범위의 직경을 갖는 복수의 핀홀을 형성하는 단계;
    상기 하부 봉지재의 일면인 상기 필름지 상에 흡습성 수지를 도포하여 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 하부 봉지재의 타면인 상기 부직포 상에 이형지를 부착하는 단계
    를 포함하는 발열팩 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상부 봉지재를 제조하는 단계는,
    제2가압롤러가 구비되어 제2부직포롤에서 권출되는 부직포의 일면에 제2필름롤에서 권출되는 필름지를 접합하여 상기 상부 봉지재를 제조하는 단계;
    상기 제1관통핀과 상이한 배열패턴을 갖는 제2관통핀이 외주면에 형성된 제2핀롤러가 구비되어 상기 상부 봉지재에 0.1mm 내지 0.2mm 범위의 직경을 갖는 복수의 핀홀을 형성하는 단계;
    상기 상부 봉지재의 일면인 상기 필름지 상에 흡습성 수지를 도포하여 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 상부 봉지재의 타면인 상기 부직포 상에 이형지를 부착하는 단계
    를 포함하는 발열팩 제조방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 발열부재를 제조하는 단계에서,
    상기 알루미늄은 99.7% 이상의 순도 및 0.2mm 내지 0.4㎜ 범위의 입자 크기를 갖고, 상기 발열부재 100 중량부에 대해 상기 알루미늄은 35 내지 55 중량부의 함량을 가지며, 상기 산화칼슘은 92% 이상의 순도 및 0.01mm 내지 0.1mm 범위의 입자 크기를 갖고, 상기 탄산나트륨은 99% 이상의 순도 및 8mm 내지 12mm 범위의 입자 크기를 가지며, 상기 탄산칼슘은 96% 이상의 순도 및 0.3mm 내지 0.4mm 범위의 입자 크기를 갖고, 상기 수산화나트륨은 96% 이상의 순도 및 10mm 내지 12mm 범위의 입자 크기를 가지며, 상기 금속염화물은 염화나트륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화알루미늄, 염화칼륨 및 염화아연으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하고, 0.05mm 내지 0.1mm 범위의 입자 크기를 갖는 발열팩 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004504580A (ja) * 2000-07-13 2004-02-12 ザ　プロクター　アンド　ギャンブル　カンパニー 発熱反応を制御する方法及び反応混合物
KR101043260B1 (ko) * 2011-01-27 2011-06-21 김상법 휴대가 가능한 이중 밀폐용기용 발열체 조성물
KR101903413B1 (ko) * 2017-07-18 2018-11-22 주식회사 핫앤핫 발열제의 공기노출을 차단하는 수단이 구비되어 발열시간이 길고 발열강도가 우수한 고품질 핫팩의 제조시스템

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