KR102338160B1

KR102338160B1 - 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법

Info

Publication number: KR102338160B1
Application number: KR1020210090502A
Authority: KR
Inventors: 윤정현
Original assignee: 윤정현
Priority date: 2021-07-09
Filing date: 2021-07-09
Publication date: 2021-12-10

Abstract

본 발명은 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정제수와 펄프 및 분산제를 혼합하는 펄프교반단계, 상기 펄프교반단계를 통해 제조된 혼합물에 커피 찌꺼기, 석회석 및 바인더를 혼합하는 혼합물제조단계 및 상기 혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물에 기포를 제거하는 기포제거단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조된 클레이는 부드러운 질감과 우수한 기계적 물성을 나타내며, 작업시 손에 잘 묻지않고, 우수한 항균성과 피부보호 효과를 나타낸다.

Description

커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF PULP CLAY CONTAINING COFFEE GROUNDS}

본 발명은 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부드러운 질감과 우수한 기계적 물성을 나타내며, 작업시 손에 잘 묻지않고, 우수한 항균성과 피부보호 효과를 나타내는 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 찰흙, 지점토 등은 조형물, 공예품의 재료로 사용되는 것으로, 미술 교재용, 미니어쳐 제작용, 장식용 등에 넓게 사용되고 있으며, 특히, 근래에는 집안을 꾸미기 위한 홈패션 사업이 활발해지면서 그 상업성이 인정되어 찰흙이나 지점토의 사용폭이 넓어지고 있다.

찰흙이나 지점토를 통한 활동은 유아들로 하여금 신체, 공간능력, 과학적 개념 형성, 친사회적 행동, 정서적 안정감, 언어표현력 및 창의성 등을 발달시킬 수 있어 교육적인 가치가 크다, 즉, 점토 활동은 유아들에게 신체, 인지, 사회, 정서, 언어, 창의성 등 전인발달에 긍정적인 영향을 미친다.

이에 자녀를 둔 부모나 교육 기관에서는 학습 및 놀이 교구로써 찰흙이나 지점토를 활용하고 있다. 그러나 지점토나 컬러점토의 주재료는 화학물질이므로 장시간 이용 시 인체에 유해할 수 있을 뿐 아니라, 어린 아이일수록 무심코 입에 넣는 위험한 행동을 하는 경우가 종종 발생한다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 아이들이 섭취하여도 해롭지 않은 점토놀이용 조성물이 개발되어 왔다. 예컨대, 한국특허등록 제10-0361019호에는 밀가루를 포함하며 인체에 섭취되더라도 무해한 아동용 조형 놀이물이 개시되어 있으며, 한국특허공개 제10-2010-0022675호에는 달걀 흰자위, 설탕, 색소, 밀가루와 전분가루의 혼합가루를 포함하는 컬러점토 조성물이 개시되어 있다.

그러나, 상기에 나열된 점토는 일반 지점토에 비해 물성이 저하되며, 작업시 손에 잘 묻고 세균이 급격하게 번식할 수 있는 단점이 있었다.

한국특허등록 제10-0361019호(2002.10.31) 한국특허공개 제10-2010-0022675호(2010.03.03)

본 발명의 목적은 부드러운 질감과 우수한 기계적 물성을 나타내며, 작업시 손에 잘 묻지않고, 우수한 항균성과 피부보호 효과를 나타내는 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 정제수와 펄프 및 분산제를 혼합하는 펄프교반단계, 상기 펄프교반단계를 통해 제조된 혼합물에 커피 찌꺼기, 석회석 및 바인더를 혼합하는 혼합물제조단계 및 상기 혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물에 기포를 제거하는 기포제거단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 펄프교반단계는 정제수 100 중량부에 펄프 10 내지 15 중량부 및 분산제 4 내지 6 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 혼합물제조단계는 상기 펄프교반단계를 통해 제조된 혼합물에 함유된 정제수 100 중량부 대비 커피찌꺼기 45 내지 55 중량부, 석회석 6 내지 8 중량부 및 바인더 6 내지 9 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 바인더는 카르복시 메틸 셀룰로오스로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 혼합물제조단계에서는 상기 펄프교반단계를 통해 제조된 혼합물에 함유된 정제수 100 중량부 대비 항균제혼합물 5 내지 10 중량부가 더 함유되며, 상기 항균제혼합물은 도데실구아니딘하이드로클로라이드 100 중량부, 알루미노규산염 또는 고로슬레그 25 내지 50 중량부, 아연피리치온 또는 은이온 90 내지 110 중량부, 프로폴리스 2 내지 8 중량부, 파인오일 0.5 내지 2 중량부 및 용제 40 내지 60 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 혼합물제조단계에서는 상기 펄프교반단계를 통해 제조된 혼합물에 함유된 정제수 100 중량부 대비 피부유용성분 1 내지 5 중량부가 더 함유되며, 상기 피부유용성분은 주름 개선, 미백, 자외선 차단, 노화 방지, 보습 및 탄력 증가로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 효과를 나타내는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 피부유용성분은 레티놀, 레티닐팔미테이트, 레티닐 아세테이트, 레티노인산, 코엔자임큐텐, 엘라스틴, 콜라겐, 히알루론산, 세라마이드, 콜라겐, 카페인, 키토산, 아스코르빈산, 아스코르빌글루코사이드, 알파비사볼롤, 토코페롤, 토코페롤아세테이트, 알부틴, 니아신아마이드, 아데노신 및 레티놀아세테이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명에 따른 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법은 부드러운 질감과 우수한 기계적 물성을 나타내며, 작업시 손에 잘 묻지않고, 우수한 항균성과 피부보호 효과를 나타내는 펄프 클레이를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법을 나타낸 순서도이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법은 정제수와 펄프 및 분산제를 혼합하는 펄프교반단계(S101), 상기 펄프교반단계(S103)를 통해 제조된 혼합물에 커피 찌꺼기, 석회석 및 바인더를 혼합하는 혼합물제조단(S105)계 및 상기 혼합물제조단계(S105)를 통해 제조된 혼합물에 기포를 제거하는 기포제거단계(S107)로 이루어진다.

상기 펄프교반단계(S101)는 정제수와 펄프 및 분산제를 혼합하는 단계로, 정제수 100 중량부에 펄프 10 내지 15 중량부 및 분산제 4 내지 6 중량부를 혼합하여 이루어지는데, 상기 분산제는 상기 정제수에 상기 펄프가 고르게 분산될 수 있도록 하는 성분이면 특별히 한정되지 않고, 어떠한 것이든 사용가능하나 친환경성을 나타내는 셀룰로오스 분산제를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 셀룰로오스 분산제는 천연 고분자인 셀룰로오스 또는 셀룰로오스를 출발 원료로 하는 평균 입자 직경이 5 ㎛ 이하의 미립자 및 그들의 분산액이 사용되는데, 무기산 수용액에 셀룰로오스를 용해시킨 셀룰로오스 용액을 50 중량% 이상의 물을 포함하는 응고제 또는 물 중에서 재침전시켜 셀룰로오스의 현탁액을 제조하고, 그 현탁액 중의 셀룰로오스에 산(酸)가수분해 처리를 실시한 다음, 그 현탁액으로부터 그 산을 제거하는 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 혼합물제조단계(S103)는 상기 펄프교반단계(S101)를 통해 제조된 혼합물에 커피 찌꺼기, 석회석 및 바인더를 혼합하는 단계로, 상기 펄프교반단계(S101)를 통해 제조된 혼합물에 함유된 정제수 100 중량부 대비 커피찌꺼기 45 내지 55 중량부, 석회석 6 내지 8 중량부 및 바인더 6 내지 9 중량부를 혼합하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 커피찌꺼기는 45 내지 55 중량부가 사용되는데, 본 발명에 따른 펄프 클레이의 기계적 물성을 향상시킬 뿐만 아니라, 탈취효과를 부여하는 역할을 한다.

커피는 전 세계인의 기호식품으로서 국내에 거의 전량 수입되고 있는 실정이며, 커피의 수입량 증감은 당해 연도의 경제 상황에 따라 변화가 있기는 하지만 수입은 지속적으로 이루어지고 있다. 이러한 커피의 소비 증가추세에도 불구하고 커피의 공급이 소비에 맞추어 공급되는 이유는 상기 커피가 열대성 식물로 연중 계속하여 생산되는 농산물이므로 원료가 풍부하기 때문이다. 현재 커피의 국내 수입에 따른 지출비용은 막대하며, 커피의 은은한 향과 카페인 중독으로 인해 수입은 계속 증가추세에 있다.

그러나, 비교적 고가로 수입되어 판매되고 있는 원두커피는 단지 0.2%만이 커피를 내리는 것에 사용되고 99.8%는 찌꺼기로 버려지기 때문에, 커피찌꺼기를 클레이에 첨가하게 되면 폐기처분되는 커피찌꺼기를 재활용할 수 있어 친환경적일 뿐만 아니라, 물성이나 탈취효과가 부여된 클레이를 제공할 수 있다.

이때, 상기 커피찌꺼기의 함량이 45 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 커피찌꺼지의 함량이 55 중량부를 초과하게 되면 상대적으로 바인더 성분의 함량이 줄어들어 클레이의 성형성이 저하될 수 있다.

또한, 상기 석회석은 6 내지 8 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 클레이의 기계적 물성을 향상시키는 충전재로서의 역할을 하는데, 상기 석회석의 함량이 6 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 석회석의 함량이 8 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 바인더의 함량이 줄어들어 클레이의 성형성이 저하될 수 있다.

또한, 상기 바인더는 6 내지 9 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 클레이를 구성하는 각 성분을 결속시키는 역할을 하는데, 카르복시 메틸 셀룰로오스로 이루어지는 것이 바람직한데, 상기 카르복시 메틸 셀룰로오스는 흡수성이 큰 백색 또는 미백색의 분말로서 물에 용이하게 녹아 점성을 나타내며, 주 원료인 Cellulose에 가성소다(Sodium Hydroxide, NaOH)를 작용시켜 Alkali Cellulose를 만들고 여기에 모노클로로 아세트산(Monochloro Acetic Acid)을 반응시켜 Cellulose의 -OH기(Hydroxy Group)를 카르복시 메틸기로 치환시켜 만들어지는 음이온성의 수용성 나트륨 카르복시 메틸 셀룰로오스로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.

상기 바인더의 함량이 6 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 바인더의 함량이 9 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 상대적으로 커피찌꺼기나 석회석의 함량이 줄어들어 클레이의 기계적 물성이 저하될 수 있다.

또한, 상기 혼합물제조단계(S103)에서는 상기 펄프교반단계(S101)를 통해 제조된 혼합물에 함유된 정제수 100 중량부 대비 항균제혼합물 5 내지 10 중량부가 더 함유될 수도 있는데, 항균제혼합물이 함유되면 우수한 항균성을 나타내는 클레이가 제공된다.

이때, 상기 항균제혼합물은 도데실구아니딘하이드로클로라이드 100 중량부, 알루미노규산염 또는 고로슬레그 25 내지 50 중량부, 아연피리치온 또는 은이온 90 내지 110 중량부, 프로폴리스 2 내지 8 중량부, 파인오일 0.5 내지 2 중량부 및 용재 40 내지 60 중량부로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 용제는 글리세린 또는 프로필렌글리콜로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 항규제혼합물의 함량이 5 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 항균제혼합물의 함량이 10 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 클레이의 물성이 저하될 수 있다.

또한, 상기 혼합물제조단계(S103)에서는 상기 펄프교반단계(S101)를 통해 제조된 혼합물에 함유된 정제수 100 중량부 대비 피부유용성분 1 내지 5 중량부가 더 함유될 수 있으며, 상기 피부유용성분은 주름 개선, 미백, 자외선 차단, 노화 방지, 보습 및 탄력 증가로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 효과를 나타내는 성분으로 이루어지는 것이 바람직하며, 레티놀, 레티닐팔미테이트, 레티닐 아세테이트, 레티노인산, 코엔자임큐텐, 엘라스틴, 콜라겐, 히알루론산, 세라마이드, 콜라겐, 카페인, 키토산, 아스코르빈산, 아스코르빌글루코사이드, 알파비사볼롤, 토코페롤, 토코페롤아세테이트, 알부틴, 니아신아마이드, 아데노신 및 레티놀아세테이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

상기의 성분으로 이루어지는 피부유용성분의 함량이 1 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 피부유용성분의 함량이 5 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 클레의 물성을 저하시킬 수 있다.

상기 기포제거단계(S105)는 상기 혼합물제조단계(S103)를 통해 제조된 혼합물에 기포를 제거하는 단계로, 상기 혼합물제조단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 진공 토련기에 통과시켜 기포를 제거하는 과정으로 이루어진다.

상기의 과정을 통해 기포가 제거된 혼합물은 우수한 물성을 나타내는 클레이로 제공되며, 특히, 작업자가 손으로 클레이를 반죽하면서 원하는 형상의 조형물, 공예품을 만드는 과정에서 열이 가하지면 이 열에 의해 분산제가 반응하면서 고형상태의 클레이가 부드러운 상태로 변하게 되어 조형 작업이 쉬울뿐만 아니라, 분산제의 윤활 기능으로 인해 클레이가 손에 묻지 않고, 상기 바인더를 매개로하여 클레이를 구성하는 각 성분이 응집되어 완성된 조형물, 공예품이 건조되어도 균열이 발생되지 않는 효과를 나타낸다.

또한, 커피찌꺼기를 사용하여 친환경적일 뿐만 아니라, 피부유용성분이 함유되어 사용자의 피부를 보호하는 효과를 나타낸다.

이하에서는, 본 발명에 따른 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 펄프 클레이의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

<제조예 1> 항균제혼합물의 제조

도데실구아니딘하이드로클로라이드 100g, 알루미노규산염 35g, 아연피리치온 100g, 프로폴리스 5g, 파인오일 1g 및 용제(글리세린) 50g을 혼합하여 항균제혼합물을 제조하였다.

<제조예 2> 피부유용성분의 제조

레티놀 1g, 콜라겐 1g 및 히알루론산 1g을 혼합하여 피부유용성분을 제조하였다.

<실시예 1>

정제수 100g, 펄프 12.5g 및 분산제(셀룰로오스 분산제) 5g을 교반기가 구비된 혼합장치에 투입하고 150rpm의 속도로 10분 동안 교반하여 1차 혼합물을 제조하고, 상기 1차 혼합물에 커피찌꺼기 50g, 석회석 분말 7g 및 바인더(카르복시 메틸 셀룰로오스) 7.5g을 혼합하여 2차 혼합물을 제조한 후에, 제조된 2차 혼합물을 진공토련기를 통과시켜 기포를 제거하는 과정을 통해 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이를 제조하였다.

<실시예 2>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 정제수 100g 대비 상기 제조예 1을 통해 제조된 항균제혼합물 8g을 더 혼합하여 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이를 제조하였다.

<실시예 3>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 정제수 100g 대비 상기 제조예 2를 통해 제조된 피부유용성분 3g을 더 혼합하여 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이를 제조하였다.

<비교예 1>

정제수 100g, 펄프 12.5g 및 분산제(알킬아릴폴리옥시에틸렌에테르) 5g을 교반기가 구비된 혼합장치에 투입하고 150rpm의 속도로 10분 동안 교반하여 1차 혼합물을 제조하고, 상기 1차 혼합물에 폴리염화비닐 50g, 석회석 분말 7g 및 바인더(카르복시 메틸 셀룰로오스) 7.5g을 혼합하여 2차 혼합물을 제조한 후에, 제조된 2차 혼합물을 진공토련기를 통과시켜 기포를 제거하는 과정을 통해 펄프 클레이를 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1을 통해 제조된 클레이의 물성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.

{단, 클레이의 물성은 부드러운 질감, 손에 묻는 정도 및 기계적강도로 구분하였으며, 부드러운 질감과 손에 묻는 정도는 피시험자 50명을 대상으로 하여 5점 척도법으로 나타내었다. 5점:매우 우수, 4점:우수, 3점:보통, 2점;나쁨, 1점:매우 나쁨이다.

또한, 기계적 강도는 제조된 클레이를 상온에서 3일 동안 방치한 후에 표면을 육안으로 확인하여 균열의 발생여부를 확인하는 방법을 이용하였다.

◎:전체적으로 균열발생, ○:균열 일부발생, ×:균열 발생 없음}

<표 1>

상기 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 3과 같이 커피찌거기로 제조된 클레이는 폴리염화비닐을 사용한 비교예 1과 비교했을 때, 대등한 물성을 나타내는 것을 알 수 있다.

또한, 상기 실시예 2 및 비교예 1을 통해 제조된 클레이의 항균성능을 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.

{단, 클레이의 항균성은 대장균(Escherichia coli) 및 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)에 대한 항균력을 JIS Z 2801 : 2010의 측정방법으로 측정하는 방법을 이용하였다.}

<표 2>

상기 표 2에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 2를 통해 제조된 클레이는 비교예 1을 통해 제조된 클레이에 비해 항균성능이 월등하게 향상되는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법은 부드러운 질감과 우수한 기계적 물성을 나타내며, 작업시 손에 잘 묻지않고, 우수한 항균성과 피부보호 효과를 나타내는 펄프 클레이를 제공한다.

S101 ; 펄프교반단계
S103 ; 혼합물제조단계
S105 ; 기포제거단계

Claims

정제수와 펄프 및 분산제를 혼합하는 펄프교반단계;
상기 펄프교반단계를 통해 제조된 혼합물에 커피 찌꺼기, 석회석 및 바인더를 혼합하는 혼합물제조단계; 및
상기 혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물에 기포를 제거하는 기포제거단계;로 이루어지고,
상기 혼합물제조단계에서는 상기 펄프교반단계를 통해 제조된 혼합물에 함유된 정제수 100 중량부 대비 항균제혼합물 5 내지 10 중량부가 더 함유되며,
상기 항균제혼합물은 도데실구아니딘하이드로클로라이드 100 중량부, 알루미노규산염 또는 고로슬레그 25 내지 50 중량부, 아연피리치온 또는 은이온 90 내지 110 중량부, 프로폴리스 2 내지 8 중량부, 파인오일 0.5 내지 2 중량부 및 용제 40 내지 60 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 펄프교반단계는 정제수 100 중량부에 펄프 10 내지 15 중량부 및 분산제 4 내지 6 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 혼합물제조단계는 상기 펄프교반단계를 통해 제조된 혼합물에 함유된 정제수 100 중량부 대비 커피찌꺼기 45 내지 55 중량부, 석회석 6 내지 8 중량부 및 바인더 6 내지 9 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법.
청구항 1 또는 3에 있어서,
상기 바인더는 카르복시 메틸 셀룰로오스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 혼합물제조단계에서는 상기 펄프교반단계를 통해 제조된 혼합물에 함유된 정제수 100 중량부 대비 피부유용성분 1 내지 5 중량부가 더 함유되며,
상기 피부유용성분은 주름 개선, 미백, 자외선 차단, 노화 방지, 보습 및 탄력 증가로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 효과를 나타내는 것을 특징으로 하는 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법.
청구항 6에 있어서,
상기 피부유용성분은 레티놀, 레티닐팔미테이트, 레티닐 아세테이트, 레티노인산, 코엔자임큐텐, 엘라스틴, 콜라겐, 히알루론산, 세라마이드, 콜라겐, 카페인, 키토산, 아스코르빈산, 아스코르빌글루코사이드, 알파비사볼롤, 토코페롤, 토코페롤아세테이트, 알부틴, 니아신아마이드, 아데노신 및 레티놀아세테이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 커피찌꺼기가 함유된 펄프 클레이의 제조방법.