KR102416255B1 - 응집력이 높은 펄프성형제품의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 펄프성형제품 - Google Patents

응집력이 높은 펄프성형제품의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 펄프성형제품 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 포장용기로 사용되는 펄프성형제품을 제조시 응집력이 높고, 항균 성능이 뛰어나며, 강도가 우수한 펄프성형제품의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 펄프성형제품을 제공한다.
이러한 본 발명은 고지 펄프, 침엽수 펄프, 활엽수 펄프 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 펄프 100 중량부에 대하여, 물 900 내지 1000 중량부, 수용성 고분자 5 내지 10 중량부, 방수액 1 내지 3 중량부를 혼합 교반하여, 펄프 현탁액을 제조하는 단계; 규조토, 제올라이트, 일라이트, 포졸란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 천연광물을 10 내지 200㎛ 크기의 세립질 입자로 분쇄하는 단계; 분쇄된 천연광물 100 중량부에 대하여, 제철 슬래그인 실리카 흄 20 내지 50 중량부, 아크릴레이트계 공중합체 5 내지 10 중량부를 혼합하여, 기능성 첨가물을 제조하는 단계; 및 상기 펄프 현탁액 99 ~ 99.8 중량%, 상기 기능성 첨가물 0.2 ~ 1 중량%를 혼합한 펄프 혼합용액을 사용하여, 몰드성형함으로써, 펄프성형제품을 제조하는 단계;를 포함한다.

Description

응집력이 높은 펄프성형제품의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 펄프성형제품{Method for manufacturing pulp molded products with high cohesive strength and pulp molded products manufactured thereby}
본 발명은 응집력이 높고, 항균 성능이 뛰어나며, 강도가 우수한 펄프성형제품의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 펄프성형제품에 관한 것이다.
최근 소비자들의 식품 환경에 대한 관심의 증가로 식품이나 농산물의 구매에 있어서 보관 및 유통을 위한 포장의 안전성과 합리성 등에 대해서도 매우 높은 관심을 갖게 되었다. 따라서 관련 포장기술에 있어서도 많은 발전과 성장을 이루어왔다.
통상 포장용기는 플라스틱이나 펄프를 주재료로 하여 제조되고 있다. 플라스틱재는 방수성과 내구성에서 유리하다. 그러나, 플라스틱재는 썩지 않은 성질로 인하여 폐기 시 주로 소각 처리되고 있는데, 이때 환경오염을 일으키는 문제점과 함께 재활용이 어려운 이유로 최근에는 재활용이 가능하고 플라스틱재와 대비하여 가벼운 펄프 포장용기가 선호되고 있다.
종래의 펄프로 제조되는 포장용기의 생산설비는 신문이나 잡지 기타 펄프 폐지 등을 물에 고해(叩解)시켜서 얻은 원료혼합물을 수조의 성형금형으로 흡입하여 펄프성형제품을 제조한다.
그러나 종래의 펄프성형제품은 펄프의 특성상 펄프섬유와 미세섬유 및 약품 등의 응집력이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 종래에는 펄프성형제품의 생산 시 펄프성형제품의 탈수성을 낮아 펄프성형제품의 생산성이 저하되고, 이로 인해 펄프성형제품의 강도 및 성형성이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 종래에는 펄프성형제품 조성물의 미세섬유 및 잔여 약품의 농도에 의해 수질 오염 및 폐수처리 공정이 추가되는 등의 문제점도 있다.
국내 특허 공개번호 10-2002-0048541호, 건식펄프성형제품 제조방법 및 펄프성형제품. 국내 특허 등록번호 10-0509842호, 펄프몰드의 제조방법. 국내 특허 등록번호 10-0706923호, 펄프제 포장용기 제조방법.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 포장용기로 사용되는 펄프성형제품을 제조시 응집력이 높고, 항균 성능이 뛰어나며, 강도가 우수한 펄프성형제품의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 펄프성형제품을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고지 펄프, 침엽수 펄프, 활엽수 펄프 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 펄프 100 중량부에 대하여, 물 900 내지 1200 중량부, 수용성 고분자 5 내지 10 중량부, 방수액 1 내지 3 중량부를 혼합 교반하여, 펄프 현탁액을 제조하는 단계; 규조토, 제올라이트, 일라이트, 포졸란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 천연광물을 10 내지 200㎛ 크기의 세립질 입자로 분쇄하는 단계; 분쇄된 천연광물 100 중량부에 대하여, 제철 슬래그인 실리카 흄 20 내지 50 중량부, 아크릴레이트계 공중합체 5 내지 10 중량부를 혼합하여, 기능성 첨가물을 제조하는 단계; 및 상기 펄프 현탁액 99 ~ 99.8 중량%, 상기 기능성 첨가물 0.2 ~ 1 중량%를 혼합한 펄프 혼합용액을 사용하여, 몰드성형함으로써, 펄프성형제품을 제조하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 수용성 고분자는 아크릴계 폴리머로부터 선택되거나, 파라핀 에멀젼, 페놀수지 및 전분이 혼합된 제지용 사이징제를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 방수액은 수용성 파라핀계 또는 우레탄계를 포함하고, 퍼플루오로알콜(perfluoroalcohol) 또는 이의 유도체(perfluoroalcohol derivertives)를 포함하는 물질로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 실리카흄은 평균입경이 0.1 내지 0.2㎛ 인 것이 바람직하다.
상기 아크릴레이트계 공중합체는 아크릴레이트/아크릴아미드 공중합체, 아크릴레이트/아세토아세톡시에틸메타-아크릴레이트 공중합체 및 아크릴레이트/C10-C30 알킬아크릴레이트 가교중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 아크릴레이트계 공중합체인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 응집력이 높은 펄프성형제품의 제조방법은 항균성능 및 응집력이 뛰어나고, 강도가 우수한 펄프 포장용기를 제공할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 펄프성형제품은 강력한 항균력을 발휘하여 식품 포장시 신선도를 장시간 유지시켜 상품 가치를 높이는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 펄프성형제품은 응집력이 뛰어나고 인장강도가 매우 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 펄프성형제품 제조를 위한 블록도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 펄프성형제품 제조를 위한 몰딩 탱크의 개략적인 이미지를 나타낸 것이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 구성들은 직접적인 접촉이나 연결뿐만 아니라 구성과 구성 사이에 다른 구성을 통해 접촉이나 연결된 것도 같은 범위로 해석하도록 한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 펄프성형제품 제조를 위한 블록도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 펄프성형제품 제조를 위한 몰딩 탱크의 개략적인 이미지를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 구현예는, 고지 펄프, 침엽수 펄프, 활엽수 펄프 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 펄프 100 중량부에 대하여, 물 900 내지 1200 중량부, 수용성 고분자 5 내지 10 중량부, 방수액 1 내지 3 중량부를 혼합 교반하여, 펄프 현탁액을 제조하는 단계; 규조토, 제올라이트, 일라이트, 포졸란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 천연광물을 10 내지 200㎛ 크기의 세립질 입자로 분쇄하는 단계; 분쇄된 천연광물 100 중량부에 대하여, 제철 슬래그인 실리카 흄 20 내지 50 중량부, 아크릴레이트계 공중합체 5 내지 10 중량부를 혼합하여, 기능성 첨가물을 제조하는 단계; 및 상기 펄프 현탁액 99 ~ 99.8 중량%, 상기 기능성 첨가물 0.2 ~ 1 중량%를 혼합한 펄프 혼합용액을 사용하여, 몰드성형함으로써, 펄프성형제품을 제조하는 단계;를 포함하는 펄프성형제품의 제조방법을 제공한다.
이로써, 응집력 및 항균 성능이 뛰어난 상기 제철 슬래그인 실리카 흄 및 천연광물이 펄프 상에 매우 균일하게 부착되어 고르게 현탁된 것을 몰드성형함으로써, 최종적으로 제조된 펄프성형제품의 응집력 및 항균 성능이 획기적으로 개선되고, 강도 또한 매우 향상될 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 펄프 현탄액은 고지 펄프, 침엽수펄프, 활엽수펄프 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 펄프 100 중량부에 대하여, 물 900 내지 1200 중량부, 수용성 고분자 5 내지 10 중량부, 방수액 1 내지 3 중량부를 혼합 및 교반하여 제조할 수 있다.
이러한 펄프 현탄액의 제조는, 혼합탱크(도시생략)에 물과 펄프, 수용성 고분자 및 방수액을 투입한 다음, 교반기(도시생략)를 모터(도시생략)로 회전시켜 물속에 펄프와 수용성 고분자 및 방수액을 균일하게 분산시켜 펄프 현탁액을 제조하게 된다.
여기서, 상기 펄프는 기계적, 화학적 처리에 의하여 식물로부터 추출한 버진 펄프(virgin pulp), 이러한 버진 펄프로부터 제조된 원지, 그리고 신문지 등의 폐지를 포함한다. 이때, 원지나 폐지는 분쇄(바람직하게는 습식 분쇄)하여 사용한다.
상기 펄프는 리그닌 성분을 다량 함유하고 있어서 펄프성형제품의 결착력을 높일 수 있고, 목재 파쇄물을 간단한 처리과정을 거친 후 사용할 수 있어서 제조비용을 절감할 수 있으며, 화학적 처리가 생략되므로 화학적 처리에 따른 환경오염 발생을 줄일 수 있는 효과가 있다.
특히, 고지 펄프, 침엽수펄프, 활엽수펄프를 혼합하여 사용함으로써, 섬유소의 길이가 길고 짧은 종류들이 혼재되어 펄프성형제품을 구성하므로 펄프성형제품의 밀도가 높아지고 이러한 섬유소 사이에 상기 천연광물 및 실리카 흄이 분산, 삽입, 고정되므로 펄프성형제품의 응집력이 증가하여 강도가 향상된다. 또한, 밀집된 상태의 섬유소 사이사이에 천연광물 및 실리카 흄이 끼어 있는 형태이므로 펄프성형제품의 응집력 및 강도를 높일 수 있다.
상기 수용성 고분자는 기본적으로 펄프 입자 상호간을 결합시켜 지지력을 보강하는 바인더(binder)의 기능을 갖는 것으로, 당분야에서 일반적으로 알려진 수용성 고분자이며, 그 종류를 특별히 한정하지는 않는다. 예를 들면, 폴리메타아크릴산(PMAA) 및 수용성 셀룰로오즈를 2 : 1 중량비율로 혼합한 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
이때, 상기 수용성 셀룰로오즈는 하이드록시에칠셀룰로오즈(HEC), 하이드록시프로필메칠셀룰로오즈(HPMC), 카르복시메칠셀룰로오즈(CMC) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 수용성 고분자는 아크릴계 폴리머로부터 선택되거나, 또는 파라핀 에멀젼, 페놀수지 및 전분 등이 혼합된 통상의 제지용 사이징제가 사용될 수 있다.
상기 방수액은 가능한 한 수용성으로서, 예를 들어 수용성 파라핀계 또는 우레탄계를 사용할 수 있다. 바람직하게는 퍼플루오로알콜(perfluoroalcohol) 또는 이의 유도체(perfluoroalcohol derivertives)를 포함하는 물질로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 일 구형예에 따른 천연광물은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 함께 사용할 수 있다. 상기 천연광물을 보다 구체적으로 설명하자면 다음과 같다.
규조토는 단세포생물인 규조류의 유해가 쌓여 이루어진 암석 또는 퇴적물로서, 주로 이산화규소(SiO2)로 구성되며 대부분이 비정질 실리카이고 여기에 약간의 결정질 실리카가 존재하며, 다공질(多孔質)인 규조 자체의 복잡한 구조와 껍데기의 일차 및 이차 공극 때문에 밀도가 매우 낮고 규조의 셀(cell)에 무수한 틈이 있어서 불순물 입자를 걸러낼 수 있으며 열절연성, 내화성, 내화학성, 흡수성이 우수한 특성을 갖게 한다.
제올라이트는 주로 알칼리 금속 또는 알칼리토금속을 함유하는 다공질 결정체의 알루미늄 규산염광물로서, (Si,Al)O4의 사면체가 정점 산소(apical oxygen)에 의하여 3차원의 입체망상 골격구조를 이루고 있으며, 중앙부에 큰 공극이 형성되고 물분자와 교환성 양이온이 함유되어 있다. 물분자는 비교적 저온의 가열에 의하여 쉽게 제거되나 제올라이트 구조의 골격은 변하지 않으므로 가열 후의 제올라이트는 공기 중의 수분을 흡수할 수 있으며, 화학적 조성은 Wy(Si,Al)(O2×nH2O)로 나타낼 수 있고, W는 주로 나트륨(Na)과 칼슘(Ca)으로 구성되고, 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 바륨(Ba), 리튬(Li) 등도 함유되어 있다. 또한, 제올라이트는 일정한 크기의 세공경(細孔經)을 가지고 있어서 이것보다 작은 분자를 선택적으로 통과시켜 흡착하며, 결정구조 내에 있는 양이온의 작용에 의해 불포화 탄화수소나 극성물질을 선택적으로 강하게 흡착함과 아울러 상기 양이온은 다른 양이온과 용이하게 교환가능하여 유해물질의 제거, 유용성분의 농축 및 회수 기능 및 양이온의 일부를 음이온으로 치환하여 항균성을 갖도록 함으로써 식품의 품질유지와 선도유지에 효능을 발휘할 수 있게 한다.
일라이트는 대표적인 점토광물로서 미세하기 때문에 표면적이 크고 반응성이 풍부하며, 층상구조를 가지고 있어서 층간 사이에 공극이 형성되어 있고 수분을 함유하는 상태에서 가소성(plasticity)을 가지며 가열시 소결되는 성질을 갖는다.
포졸란은 다공질 물질로서 시멘트 혼합재, 용성 백토, 규산 백토, 의회암의 풍화물 등의 천연 포졸란과 플라이애시(fly-ash) 등의 인공 포졸란이 있으며, 가용성 규산을 많이 포함하고 수경성(水硬性)은 없으나 물의 존재하에서 석회와 쉽게 화합하여 경화하는 성질이 있으며, 포름알데히드 등 인체에 유해한 휘발성 유기화합물을 흡수, 흡착하고 원적외선과 음이온을 발생하며 악취제거, 곰팡이 제거, 냄새제거, 살균, 산소공급 등의 효과를 갖게 한다.
보다 구체적으로는 상기 천연광물로서 규조토, 제올라이트, 일라이트 및 포졸란을 2 : 1 : 1 : 2의 중량비율로 혼합한 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다. 또한, 상기 천연광물은 입자 크기를 10 내지 200㎛ 의 세립질 입자로 분쇄으로써, 상기한 효과를 더욱 개선시키고, 다른 성분들과의 혼화성 및 분산성을 더욱 개선하여 강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이어서, 상기 분쇄된 천연광물 100 중량부에 대하여, 제철 슬래그인 실리카 흄 20 내지 50 중량부, 아크릴레이트계 공중합체 5 내지 10 중량부를 혼합하여, 기능성 첨가물을 제조한다.
실리카흄(Silica fume)은 규소철과 실리콘메탈의 생산과정에서 발생되는 가스로부터 포집된 마이크로실리카 입자로써, 평균입경이 0.1 내지 0.2㎛이며, 초미립자 성분의 입자로 화학적 성분은 거의 SiO2이고, 비정질의 결정상을 다량 포함하고 있다.
이러한 실리카 흄은 펄프 입자 사이에 공극을 채워 고강도의 내구성을 부여하여 응집력을 향상시키는 역할을 하며, 강도를 크게 증진하는 효과가 있다.
아크릴레이트계 공중합체는 3차원적인 가교 구조적인 특성상 네트워크형 결합구조를 지니기 때문에 기능성 첨가물(천연광물 및 실리카 흄)상의 존재하여, 상기 천연광물 및 실리카 흄의 분산성 및 분산의 지속성을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이로써, 상기 천연광물 및 실리카 흄이 매우 고르게 분포하여, 항균성능 및 응집력의 효과가 획기적으로 개선되는 효과가 있는 것이다.
이러한 아크릴레이트계 공중합체는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 아크릴레이트/아크릴아미드 공중합체, 아크릴레이트/아세토아세톡시에틸메타-아크릴레이트 공중합체 및 아크릴레이트/C10-C30 알킬아크릴레이트 가교중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 사용하는 것이 좋다.
이어서, 상기 펄프 현탁액 99 ~ 99.8 중량%, 상기 기능성 첨가물 0.2 ~ 1 중량%를 혼합한 펄프 혼합용액을 사용하여, 몰드성형함으로써, 응집력 및 항균 성능이 뛰어나고, 강도가 우수한 펄프성형제품을 제조하게 된다. 결과적으로 본 발명은 최종 제조된 펄프성형제품의 항균성능이 획기적으로 개선되고, 응집력이 우수하여 강도 또한 매우 향상될 수 있는 것이다.
또한, 상기 몰드성형은 100 내지 400 ℃로 가열된 하부 금형에 상기 펄프 현탁액 99 ~ 99.8 중량%, 상기 기능성 첨가물 0.2 ~ 1 중량%를 혼합한 혼합용액을 주입한 후, 상기 하부 금형 위에 100 내지 400 ℃로 가열된 상부 금형을 형합(形合)하여 압축 및 성형함으로써 수행될 수 있다. 보다 바람직하기로는 상기 혼합용액 내의 성분들의 균일한 분포와 이에 따른 최종 펄프성형제품의 강도를 고려하여, 상기 하부 금형 및 상부 금형은 각각 280 내지 380 ℃로 가열하는 것이 좋다.
이때, 각각 100 내지 400 ℃로 가열된 하부 금형 및 상부 금형 사이에서, 상기 혼합용액은 지속적으로 가열되고, 지속적으로 압축/압축해제 및 진공/진공해제를 반복하게 된다. 이로써, 물이 용이하고 신속히 제거됨으로써, 펄프성형제품이 제조될 수 있다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 펄프성형제품의 제조를 위한 몰딩 탱크의 개략적인 이미지는 도 2에 도시한 바와 같다.
보다 구체적으로, 상기 혼합용액이 몰딩 성형탱크(tank)에 주입되어 충전되면 100 내지 400 ℃로 가열된 하부 금형이 상기 혼합용액을 진공 흡착하여 하부 금형 표면에 부착시키고 상기 혼합용액 중의 물은 하부 금형의 표면으로부터 1차 제거된다. 이 상태에서 100 내지 400 ℃로 가열된 상부 금형이 하강하여 하부 금형과 형합하고, 제품형상으로 압축 및 성형함으로써, 소량의 물을 포함하는 1차 성형물이 제조된다.
이어서, 하부 금형의 진공을 해제하고 상부 금형에 진공을 걸면, 상부 금형이 상기 1차 성형물을 진공 흡착하여 상부 금형의 표면에 부착시킨 후 상부 금형을 상승시킨다. 이 과정에서 1차 성형물에 함유된 소량의 물은 진공흡착에 의해 상부 금형 표면으로부터 2차 제거된다. 이어서, 상부 금형이 다시 하강하여 하부 금형과 형합하고, 제품형상으로 압축 및 성형함으로써, 미량의 물을 포함하는 2차 성형물이 제조된다.
이어서 반대로, 상부 금형의 진공을 해제하고 하부 금형에 진공을 걸면, 하부 금형이 상기 2차 성형물을 진공 흡착하여 하부 금형의 표면에 부착시킨 후 상부 금형을 상승시킨다. 이 과정에서 2차 성형물에 함유된 미량의 물은 진공 흡착에 의해 하부 금형 표면으로부터 3차 제거된다. 이어서, 상부 금형이 다시 하강하여 하부 금형과 형합하고, 제품형상으로 압축 및 성형함으로써, 극미량의 물을 포함하는 3차 성형물이 제조된다.
상기에서는 하부 금형이 고정되고 상부 금형이 하강, 상승하는 경우를 예시하였으나, 필요에 따라 상부 금형이 고정되고 하부 금형이 상승, 하강하거나, 또는 하부 금형과 상부 금형이 서로 교대로 상승, 하강하도록 구성할 수 도 있다.
또한, 상기 1차 내지 3차의 성형물 제조 후에는 이들을 바로 건조장치에서 가열건조할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 1차 내지 3차의 성형물 제조 후, 컨베이어벨트에 의해 이송되면서 주위의 가열건조장치, 예를 들어 히터(heater), 적외선램프, 열풍 등 다양한 방식의 가열건조장치를 이용하여 각각 100 내지 200 ℃의 온도에서 3 내지 10 분간 건조될 수 있다. 이로써, 제조시간을 단축할 수 있고, 상기 공정들을 연속공정으로 수행할 수도 있다.
이로써, 본 발명의 일 구현예에 따른 펄프성형제품이 제조될 수 있는 것이다.
즉, 하부 금형 및 상부 금형이 교대로 진공 흡착하여 펄프성형제품에 포함된 물이 하 방향 및 상 방향으로 번갈아 제거되므로 펄프성형제품을 구성하는 성분들이 진공 흡착에 의해 상하로 치우치지 않고 균일하게 분포될 수 있는 효과가 있다.
또한, 펄프성형제품에 대한 가열도 하부 금형 및 상부 금형의 진공 흡착에 따라 상하 교대로 이루어지므로 열이 상하에 균등하게 제공되어 건조가 균일하게 이루어지므로, 펄프성형제품의 강도와 내충격성이 향상되는 효과가 있는 것이다. 또한, 고온가열에 의해 펄프성형제품이 검게 변색되는 현상도 방지할 수 있는 것이다.
또한, 하부 금형과 상부 금형이 이격된 상태에서 어느 일측의 금형이 물을 진공 흡착하므로 펄프성형제품으로부터 물의 제거가 원활히 이루어질 수 있고, 하부 금형과 상부 금형이 동시에 진공 흡착하는 경우가 없으므로 진공 흡착에 의해 성형제품의 강도가 저하되는 것이 방지된다.
즉, 물이 성형제품의 상부와 하부로 번갈아 가면서 빠져나감과 아울러 성형제품의 상부와 하부가 번갈아 가면서 가열되어 전체적으로 균일하게 건조되므로, 제조된 펄프 성형제품에는 응력(stress)이 남지 않아서 사용 중 강도 저하나 파손 발생이 줄어들게 된다.
이로써, 본 발명의 일 구현예에 따른 펄프성형제품의 제조방법은 항균 성능이 뛰어나고, 강도가 우수한 펄프성형제품을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 펄프성형제품은 응집력이 매우 우수한 효과가 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 이들 실시예에만 한정되는 것이 아님은 당업자에게 있어서 자명한 사실이다.
실시예 1
규조토 35g, 제올라이트 15g, 일라이트 15g, 포졸란 35g의 천연광물에 대하여, 입자 크기가 10 내지 200㎛ 의 세립질 입자가 되도록 분쇄하였다.
상기 분쇄된 천연광물 100g, 평균입경이 약 0.15 ㎛인 실리카 흄 45g, 아크릴레이트계 공중합체(아크릴레이트/아세토아세톡시에틸메타-아크릴레이트 공중합체) 5g을 혼합하여, 기능성 첨가물을 제조하였다.
고지 펄프 40g, 침엽수펄프 30g, 활엽수펄프 30g의 펄프에 대하여, 물 1000g, 폴리메타아크릴산(PMAA) 5g, 및 하이드록시프로필메칠셀룰로오즈(HPMC) 2g, 퍼플루오로알콜 1g을 혼합 교반하여, 펄프 현탁액을 제조하였다.
상기 준비된 기능성 첨가물 5g, 및 상기 펄프 현탁액 1000g을 혼합한 혼합용액을 도 2에 도시된 바와 같은 몰딩 성형탱크에 충전하였다.
상기 성형탱크에는 하부 금형과 상부 금형이 설치되고 이들은 서로 조합하여 상자 형상의 성형제품을 제조하도록 형면(型面) 조각되어 있으며, 상하 이동가능하고 형면에 놓인 대상물에 진공을 걸 수 있도록 설비되어 있다. 상기 하부 금형과 상부 금형을 350 ℃로 가열한 후 하부 금형을 성형 탱크에 충전된 혼합용액의 수면 아래로 이동시킨 후 수면 위로 상승시켜 하부 금형 형면에 펄프 조성물이 담기도록 한 후 정지하고 진공을 걸어서 물을 1차 제거하였다.
계속해서 상부 금형을 하강시켜 하부 금형과 형합 및 압축되도록 하여 상자 형상으로 성형하면서 탈수 및 1차 건조하여 1차 성형물을 제조하였다.
이어서 하부 금형의 진공을 해제하고 상부 금형에 진공을 걸은 다음 상부 금형을 상승시켜 1차 성형물이 상부 금형의 형면에 진공 흡착된 상태로 상승하면서 1차 성형물 중의 물이 2차 제거되도록 하였다.
상부 금형을 다시 하강시켜 하부 금형과 형합 및 압축되도록 하여 2차 건조된 2차 성형물을 제조한 다음, 상부 금형의 진공을 해제하고 하부 금형에 진공을 걸은 후 상부 금형을 상승시켜 2차 성형물이 하부 금형의 형면에 진공 흡착되어 2차 성형물 중의 물이 3차 제거되도록 하였다.
계속해서 상부 금형을 다시 하강시켜 하부 금형과 형합 및 압축되도록 하여 3차 건조된 3차 성형물을 제조하였으며, 상부 금형을 상승시킨 후 하부 금형의 진공을 해제하고 3차 성형물을 취출함으로써, 펄프성형제품을 제조하였다.
시험예 1 ; 항균성능 시험
상기 실시예에서 제조된 펄프성형제품에 대하여 항균성능을 시험하고, 그 결과를 표 1에 도시하였다. 시험균주는 대장균(Escherichia coli, ATCC 25922), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538), 폐렴균(Klebsiella pneumoniae, ATCC 4352), 살모넬라 균(Salmonella Enterica, KCTC 1925)이었고, KS K 0693:2006 시험방법에 의거 시험하였다.
시험항목 시험결과 at (37.0±0.2)℃
초기 균수
(CFU/mL)		 18시간후 균수
(CFU/mL)		 세균 감소율
(%)
대장균 실시예 3.1×105 ＜50 99.9
대조군 8.0×107 -
황색포도상구균 실시예 2.3×105 ＜50 99.9
대조군 2.9×108 -
폐렴균 실시예 3.6×105 ＜50 99.9
대조군 1.7×108 -
살모넬라 균 실시예 2.4×105 ＜50 99.9
대조군 1.1×108 -
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 18시간 경과 후 대조편(stomacher film)에서는 균들이 증식하였으나, 실시예에 따른 펄프성형제품에서는 균들이 사멸하여 세균감소율이 99.9%로 측정된 것을 확인할 수 있었다.
이로써, 실시예의 펄프성형제품이 항균력이 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다.
시험예 2 ; 인장 강도 측정
상기 실시예에서 제조된 펄프성형제품에 대하여, 인장 강도를 평가하였다. 상기 인장 강도 평가는 KS M 7014에 의거하여 수행하였다. 측정된 인장 강도는 하기 표 2에 나타내었다. 또한, 대조군으로서, 일반 골판지 상자를 사용하여 인장강도를 비교하였다.
(kN/m) 인장강도
실시예 54
대조군 21
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 펄프성형제품은 응집력이 뛰어남으로 인해 매우 향상된 강도를 가져 파손이 적은 효과를 갖는 펄프성형제품을 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명의 펄프성형제품은 규조토를 포함하는 천연광물 및 제철 슬래그의 실리카 흄 고유의 성질을 이용하여 응집력이 높은 펄프성형제품을 성형할 수 있다.
본 발명은 펄프 현탁액 99 ~ 99.8 중량%, 특성 광물인 규조토 및 제철 슬래그인 실리카 흄을 포함하는 기능성 첨가물 0.2 ~ 1 중량%를 혼합하여 펄프 섬유와 미세섬유 및 약품 등의 응집력을 높여줄 수 있다. 이에 펄프성형제품의 생산 시 펄프성형제품의 탈수성을 높여주어 펄프성형제품의 생산성을 높여주며, 펄프성형제품의 강도 및 성형성을 높여줄 수 있다.
또한, 본 발명은 규조토 및 실리카 흄이 첨가되어 미세섬유 및 잔여 약품의 농도를 줄여주어 수질개선 및 폐수처리 공정의 효율을 높여줄 수 있다.
특히, 규조토에는 살충제 기능이 있어 펄프 조성물의 미생물 번식을 억제해 펄프 조성물의 수질 및 변형을 방지해줄 수 있다.
이상에서와 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제가 달성되는 것이며, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 여기에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것임은 물론이다.

Claims (6)

  1. 고지 펄프, 침엽수 펄프, 활엽수 펄프 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 펄프 100 중량부에 대하여, 물 900 내지 1200 중량부, 수용성 고분자 5 내지 10 중량부, 방수액 1 내지 3 중량부를 혼합 교반하여, 펄프 현탁액을 제조하는 단계;
    규조토, 제올라이트, 일라이트, 포졸란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 천연광물을 10 내지 200㎛ 크기의 세립질 입자로 분쇄하는 단계;
    분쇄된 천연광물 100 중량부에 대하여, 제철 슬래그인 실리카 흄 20 내지 50 중량부, 아크릴레이트계 공중합체 5 내지 10 중량부를 혼합하여, 기능성 첨가물을 제조하는 단계; 및
    상기 펄프 현탁액 99 ~ 99.8 중량%, 상기 기능성 첨가물 0.2 ~ 1 중량%를 혼합한 펄프 혼합용액을 사용하여, 몰드성형함으로써, 펄프성형제품을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 응집력이 높은 펄프성형제품의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수용성 고분자는 아크릴계 폴리머로부터 선택되거나, 파라핀 에멀젼, 페놀수지 및 전분이 혼합된 제지용 사이징제를 포함하는 것을 특징으로 하는 응집력이 높은 펄프성형제품의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방수액은 수용성 파라핀계 또는 우레탄계를 포함하고, 퍼플루오로알콜(perfluoroalcohol) 또는 이의 유도체(perfluoroalcohol derivertives)를 포함하는 물질로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 응집력이 높은 펄프성형제품의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실리카흄은 평균입경이 0.1 내지 0.2㎛ 인 것을 특징으로 하는 응집력이 높은 펄프성형제품의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴레이트계 공중합체는 아크릴레이트/아크릴아미드 공중합체, 아크릴레이트/아세토아세톡시에틸메타-아크릴레이트 공중합체 및 아크릴레이트/C10-C30 알킬아크릴레이트 가교중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 아크릴레이트계 공중합체인 것을 특징으로 하는 응집력이 높은 펄프성형제품의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 의한 펄프성형제품의 제조방법에 따라 제조된 펄프성형제품.
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