KR102573372B1

KR102573372B1 - 커피찌꺼기를 이용한 업사이클 펠릿 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102573372B1
Application number: KR1020220064882A
Authority: KR
Inventors: 도대용; 도성록
Original assignee: (주)금오몰드; 도대용; 도성록
Priority date: 2022-05-26
Filing date: 2022-05-26
Publication date: 2023-09-04

Abstract

본 발명은 커피찌꺼기를 이용하여 레진과 혼합하여 업사이클이 가능한 펠릿 및 그 제조방법에 관한 것으로써, 제조비용이 감소하며 친환경적인 자원 새활용을 위해 업사이클이 가능한 펠릿을 제조하기 위해 레진과 커피찌꺼기의 함유량을 한정하고, 상기 함유량에 따라 제품의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 펠릿 제조 시에는 컴파운딩공정이 불필요하여 제조공정을 최소화 할수 있는 커피찌꺼기를 이용한 업사이클 펠릿 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

커피찌꺼기를 이용한 업사이클 펠릿 및 그 제조방법{ Upcycled pellets using coffee grounds and their manufacturing method }

본 발명은 펠릿 및 그 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 커피찌꺼기를 이용하여 레진과 혼합하여 업사이클이 가능한 펠릿 및 그 제조방법에 관한 것이다.

우선, 종래기술을 살펴보면,

커피는 전 세계인의 기호식품으로서 국내에 거의 전량 수입되고 있는 실정이다.

커피의 수입량 증 감은 당해 연도의 경제 상황에 따라 변화가 있기는 하지만 수입은 지속적으로 이루어지고 있다.

농림부 유형별 수입통계현황을 살펴보면, 96년에는 58,200톤을 수입하였으며, 그 지출액은 1억4천만달러이다 또한, 97년에는 전년도보다 증가된 65,000톤을 수입하였으며, 지출액은 2억700만달러였다.

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 한번 사용 후 그대로 버려지고 있는 실정이다.

특히 원두커피의 사용 후, 재활용으로서 인정될 만한 것은 재떨이에 소량의 커피 찌꺼기(커피 폐기물)를 담아 사용되고 있는 것이 거의 전부이며, 재떨이의 사용 후에도 그대로 버려지게 되는 것이 일반적이다.

이에 따라, 버려지는 커피 폐기물은 커피고유의 향이 강해 다른 음식물 쓰레기와 혼합될 경우 상당한 악취를 발생하게 되는 것이다.

뿐만 아니라, 상기 커피의 입자가 보통 0.5 ~ 2mm 내외로 분쇄됨에 따라 커피 폐기물이 실내 및 도로상에 떨어지게 될 경우에는 청소가 매우 번거롭고 어려우며 상당히 불청결한 이미지를 제공하게 되는 것이었다.

이렇게 버려지는 커피 폐기물을 이용하여 섬유 또는 수지를 제조하는 종래 기술로 "커피추출물 찌꺼기를 이용하여 피엘에이 섬유를 제조하는 방법"(한국공개특허공보 제10-2010-0035032호)이 있다. 이 기술에 의하면 버려지는 커피추출물 찌꺼기를 이용하여 섬유를 제조함으로써 섬유제조 단가를 낮추고, 생분해성 섬유인 피엘에이(PLA) 섬유의 신축성을 향상시킨다.

또한, 일반적으로 PVC(Polyvinyl chloride), PVA(Polyvinyl alcohol), PET(Poly Ethylene Terephthalate), 나일론(Nylon), PBT, PC, PCB(Polychlorinated biphenyl), ABS 등과 같은 플라스틱류를 포함한 각종의 열가소성 합성수지 제품의 원료를 재생하기 위해서는, 그 원료인 동질의 폐합성수지를 성상별로 적합한 용융온도를 가하고 다시 냉각시켜 적당한 크기로 절단한 재생합성수지 펠릿(pellet)을 제조한다.

즉, 상기와 같은 범용 플라스틱을 포함하는 수지 펠릿을 제조하는데 커피 폐기물을 이용하는 기술에 대해서는 종래기술이 개시하고 있지 않고, 상기의 종래 기술은 생분해성 섬유인 피엘에이 섬유에만 적용될 수 있는 기술이고, 일반적인 수지나 특히 플라스틱 수지의 제조 단가를 효율적으로 낮추는 방법에 대해서는 구체적으로 개시하고 있지 않은 문제점이 있다.

또한, 본 발명은 종래의 커피폐기물 또는 커피찌꺼기를 새활용하기 위함에 그 목적이 있다.

새활용이라 함은,

새활용(-活用) 또는 업사이클(영어: upcycling 또는 creative reuse)은 부산물, 폐자재와 같은 쓸모 없거나 버려지는 물건을 새롭게 디자인해 예술적·환경적 가치가 높은 물건으로 재탄생시키는 재활용 방식이다.

새활용(영: Upcyling)이란 리너 필츠(Reiner Pilz)가 처음 언급하여 탄생한 단어로, 영단어 'Upgrade'와 ‘Recycling’을 합친 것이다.

한국어 "새활용"은 이미 있던 것이 아니라 처음 마련하거나 다시 생겨난"이라는 뜻의 관형사 "새"와 "재활용"의 "활용"을 합친 말로, 2012년 8월 22일 국립국어원 제8차 말다듬기위원회 회의에서 "업사이클"의 순화어로 제시되었다.

특정 용도로서의 수명을 다해 버려지는 제품을 단순히 재활용(recyling)하는 것을 넘어, 기존의 형태나 역할을 가져가되, 새로운 디자인을 더하는 등의 과정을 거쳐 새로운 용도의 제품으로 만드는 것. 즉, 역할을 다한 폐품을 해체하지 않고 잘 활용하여 기존의 제품보다 더 발전한 제품으로 새롭게 탄생시키는 과정이다.

원제품의 재료를 완전히 변형시켜 사용하는 다운사이클링(downcycling)과는 차이가 있다.

폐품을 다시 활용하는 방법은 크게 두 가지로 나뉘는데, 하나는 ‘재사용(re-use)’이며 다른 하나는 ‘재활용(re-cycling)’이다.

재사용과 재활용 도중 제품의 품질이 저하될 경우, 이는 ‘다운사이클링(downcycling)’으로 불리게 된다.

그 중 재활용은 그 과정 중에 이산화탄소 발생을 유발하는 에너지를 필요로 하여 환경오염을 유발해왔다. 그래서 필요한 것이 재활용에서 한 단계 발전된 형태인 업사이클링이다.

이에 종래에는 등록번호 10-1361242호의 '커피 폐기물을 포함하는 수지 펠릿 및 그 제조방법'과, 등록번호 10-1954679호의 '커피 찌꺼기를 이용한 재활용 연료 펠릿' 및 등록번호 10-2306814호의 '커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿과 그 제조장치 및 그를 이용한 제조방법'이 개시되어 있지만, 상기한 문제점에 대해서는 여전히 개선되고 있지 않는 실정이다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출해낸 것으로써, 제조비용이 감소하며 친환경적인 자원 새활용을 위해 업사이클이 가능한 펠릿을 제조하기 위해 레진과 커피찌꺼기의 함유량을 한정하고, 상기 함유량에 따라 제품의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 펠릿 제조 시에는 컴파운딩공정이 불필요하여 제조공정을 최소화 할수 있는 커피찌꺼기를 이용한 업사이클 펠릿 및 그 제조방법을 제공함에 주안점을 두고 기술적 과제로서 완성해낸 것이다.

이에 본 발명은 커피에서 수용성 성분과 색소 성분을 제거하여 커피찌꺼기를 획득하는 획득단계와, 상기 커피찌꺼기를 건조하는 건조단계와, 상기 커피찌꺼기와 레진을 교반 및 용융하는 용융단계 및 상기 용융된 것을 압출기에 통과시켜 펠릿을 제조하는 제조단계로 이루어진 커피찌꺼기를 포함하는 펠릿 제조방법에 있어서, 상기 레진은 45 ~ 80% 함유되고, 상기 커피찌꺼기는 20 ~ 55% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 커피찌꺼기를 이용한 업사이클 펠릿 제조방법을 그 기술적 특징으로 한다.

본 발명인 커피찌꺼기를 이용한 업사이클 펠릿 및 그 제조방법에 따르면, 커피찌꺼기를 레진과의 혼합으로 인해 자원에 대한 새활용인 업사이클이 가능한 펠릿을 제조할 수 있고, 그에 따른 내구성을 향상시킬 수 있으며, 펠릿 제조에 따른 불필요한 공정을 진행하지 않아 제조단가를 절감시킬 수 있는 등 그 효과가 큰 발명이다.

이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성 및 작용에 대해 도 1 내지 도 5를 참고로 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명인 커피찌꺼기를 이용한 업사이클 펠릿 제조방법은,

커피에서 수용성 성분과 색소 성분을 제거하여 커피찌꺼기를 획득하는 획득단계와, 상기 커피찌꺼기를 건조하는 건조단계와, 상기 커피찌꺼기와 레진을 교반 및 용융하는 용융단계 및 상기 용융된 것을 압출기에 통과시켜 펠릿을 제조하는 제조단계로 이루어진 커피찌꺼기를 포함하는 펠릿 제조방법에 있어서, 상기 레진은 45 ~ 80% 함유되고, 상기 커피찌꺼기는 20 ~ 55% 함유되어 있다.

또한, 본 발명인 업사이클 펠릿은 상기한 제조방법으로 제조된다.

상기한 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하면,

우선, 펠릿 제조방법은,

커피에서 수용성 성분과 색소 성분을 제거하여 커피찌꺼기를 획득하는 획득단계와, 상기 커피찌꺼기를 건조하는 건조단계와, 상기 커피찌꺼기와 레진을 교반 및 용융하는 용융단계 및 상기 용융된 것을 압출기에 통과시켜 펠릿을 제조하는 제조단계로 이루어진다.

여기서, 본 발명은 친환경적이고 새활용이 가능한 업사이클 제품에 적용될 수 있도록 레진과 커피찌꺼기를 혼합하여 펠릿을 제조한다.

이때, 상기 레진은 45 ~ 80% 함유되고, 상기 커피찌꺼기는 20 ~ 55% 함유된다.

국내에서는 혼합되는 커피찌꺼기의 함유량이 최소 20% 이상이 되어야 업사이클 제품으로 명명할 수 있다.

상기 건조단계에서는 커피찌꺼기의 사용에 따라 수분에 대한 유, 무에 맞게 자연건조하거나 또는 건조기를 사용하거나 또는 압착기를 사용여 건조하되,

건조기를 이용 시에는 온도 120 ~ 160도, 시간 3 ~ 5시간 건조한다.

상기 레진에는 폴리프로필렌(polypropylene)수지(이하 PP수지라 한다), 아크릴로니트릴(acrylonitrile)-부타디엔(butadiene)- 스티렌(styrene)수지(이하 ABS수지라 한다), 폴리에틸렌(polyethylene)수지 또는 폴리스티렌(polystyrene)수지 를 포함하는 범용 플라스틱 수지를 사용한다.

상기 레진은 강질의 합성수지와 기능성 레진이 혼합된 강질층과, 연질 합성수지와 기능성 레진이 혼합되어 상기 강질층의 외부에 적층되는 연질층을 포함하며, 상기 기능성 레진은 강질 합성수지 100중량부를 기준으로 전기석 0.2~75중량부, 금속 0.05~10중량부, 미네랄 광물 0.1~45중량부, 숯 0.1~25중량부, 맥반석 0.1~55중량부, 버네듐 0.3~35중량부, 게르마늄 0.1~35중량부, 그리고 향료 0.0001-0.1중량부를 포함하고, 상기 연질 합성수지는 일레스토머, 폴리에틸렌, 폴리우레탄이 포함되어 있다.

상기 레진에는 야자수의 코코넛 섬유를 80~130℃로 가열하여 코코넛 섬유의 수분 함유율이 5 ~ 16 중량%가 되도록 건조 시킨 후, 코코넛 섬유 5 내지 25 의 중량부의 장섬유가 포함되어 있다.

산화철 투입 단계는 사용자로부터 제작을 원하는 데크를 선택받는 단계; 상기 선택된 데크의 강도에 따라, 상기 투입되는 코코넛 섬유의 양을 선택하는 단계;및 상기 선택된 코코넛 섬유의 양만큼 계량하여, 상기 제 2 호퍼로 계량된 코코넛 섬유를 투입하는 단계;를 포함한다. 이때, 야자수의 코코넛 섬유를 80~130℃로 가열하여 코코넛 섬유의 수분 함유율이 5 ~ 16 중량%가 되도록 건조 시킨 후, 코코넛 섬유 5 내지 25 의 중량부를 포함하는 장섬유를 투입한다.

또한, 상기 레진에는,

물 20g, 아크릴수지 10g, 유브이커트 3g, 무기질안료 10g이 1차 혼합되고 침투제 3 ~ 7g이 2차 혼합된 제 1혼합물과,

바인더 15g, 실란 3g, 접착제 2g, 세라믹 20g, 티타늄 10g이 1차 혼합되고 증점제 3 ~ 7g이 2차 혼합되며 EVA수지가 5g이 3차 혼합된 제 2혼합물로 구성되고,

상기 제 1혼합물과 제 2혼합물은 8 : 2 비율로 혼합되어 최종혼합물이 되며,

상기 최종혼합물에는 광택제가 5 ~ 8g 포함될 수 있다.

상기 최종혼합물에는 폴리디메틸실록산 4 ~ 6g, 디오가노 폴리실록산(액상) 2 ~ 3g, 촉매제 0.05 ~ 0.1g, 비닐옥시미노실란(vinyl oximino silane : VOS) 0.05 ~ 1g, 연무질 실리카 5 ~ 10g 가 혼합된 제 3혼합물이 포함된다.

상기 제 3혼합물에는 불포화 카르복실산 화합물의 공중합체로 이루어진 스티렌계수지 10g,폴리에테르에스테르 수지 5g, 플루오르 화합물 1g, 실리콘오일 20g이 혼합된 제 4혼합물(140)이 포함된다.

상기 커피찌꺼기를 전(前)처리하는 단계는,

커피찌꺼기 500g을 70%프레타올-에이 5리터에 실온에서 24시간 추출 후 환류 냉각 추출기를 이용하여 프레타올-에이를 모두 날리고 증류 및 추출한 내용물을 열풍 건조기를 사용하여 8시간 건조로 분말을 제조한 다음 이를 셀레늄 함유물을 사용하여 2분간 2회 스프레이 처리 후 다시 열풍 건조기를 사용하여 8시간 건조한 것을 최종 커피찌꺼기 시료로 사용하였다.

본 발명인 펠릿은 상기한 펠릿 제조방법으로 제조된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 커피찌꺼기를 레진과의 혼합으로 인해 자원에 대한 새활용인 업사이클이 가능한 펠릿을 제조할 수 있고, 그에 따른 내구성을 향상시킬 수 있으며, 펠릿 제조에 따른 불필요한 공정을 진행하지 않아 제조단가를 절감시킬 수 있다.

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Claims

커피에서 수용성 성분과 색소 성분을 제거하여 커피찌꺼기를 획득하는 획득단계와, 상기 커피찌꺼기를 건조하는 건조단계와, 상기 커피찌꺼기와 레진을 교반 및 용융하는 용융단계 및 상기 용융된 것을 압출기에 통과시켜 펠릿을 제조하는 제조단계로 이루어진 커피찌꺼기를 포함하는 펠릿 제조방법에 있어서,
상기 레진은 펠릿의 전체중량 100% 기준 대비 45 ~ 80% 함유되고,
상기 커피찌꺼기는 펠릿의 전체중량 100% 기준 대비 20 ~ 55% 함유되어 있으며,
상기 건조단계에서는 커피찌꺼기의 사용에 따라 수분에 대한 유, 무에 맞게 자연건조하거나 또는 건조기를 사용하거나 또는 압착기를 사용여 건조하되 건조기를 이용 시에는 온도 120 ~ 160도, 시간 3 ~ 5시간 건조하고,
상기 레진은 강질의 합성수지와 기능성 레진이 혼합된 강질층과, 연질 합성수지와 기능성 레진이 혼합되어 상기 강질층의 외부에 적층되는 연질층을 포함하며,
상기 기능성 레진은 강질 합성수지 100중량부를 기준으로 전기석 0.2~75중량부, 금속 0.05~10중량부, 미네랄 광물 0.1~45중량부, 숯 0.1~25중량부, 맥반석 0.1~55중량부, 버네듐 0.3~35중량부, 게르마늄 0.1~35중량부, 그리고 향료 0.0001-0.1중량부를 포함하고,
상기 연질 합성수지는 일레스토머, 폴리에틸렌, 폴리우레탄이 포함되어 있으며,
상기 레진에는 야자수의 코코넛 섬유를 80~130℃로 가열하여 코코넛 섬유의 수분 함유율이 5 ~ 16 중량%가 되도록 건조 시킨 후, 코코넛 섬유 5 내지 25 의 중량부의 장섬유가 포함되어 있고,
상기 레진에는 물 20g, 아크릴수지 10g, 유브이커트 3g, 무기질안료 10g이 1차 혼합되고 침투제 3 ~ 7g이 2차 혼합된 제 1혼합물과, 바인더 15g, 실란 3g, 접착제 2g, 세라믹 20g, 티타늄 10g이 1차 혼합되고 증점제 3 ~ 7g이 2차 혼합되며 EVA수지가 5g이 3차 혼합된 제 2혼합물과, 폴리디메틸실록산 4 ~ 6g, 디오가노 폴리실록산(액상) 2 ~ 3g, 촉매제 0.05 ~ 0.1g, 비닐옥시미노실란(vinyl oximino silane : VOS) 0.05 ~ 1g, 연무질 실리카 5 ~ 10g 가 혼합된 제 3혼합물이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 커피찌꺼기를 이용한 업사이클 펠릿 제조방법.
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청구항 제 1항의 펠릿 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 커피찌꺼기를 이용한 업사이클 펠릿.