KR102655854B1 - 왕겨 분말을 포함하는 발포 난좌용 조성물 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents
왕겨 분말을 포함하는 발포 난좌용 조성물 및 이를 제조하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 왕겨 분말을 포함하는 발포 난좌용 조성물 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 다공성 나노 실리카(SiO2)를 함유하고 있는 발포성 천연재료인 왕겨 분말, LDPE나 PS 발포용 수지, 기공 형성용 마스터배치 및 기공 유지용 계면활성제를 혼합하여, 저렴하고 제습성의 향상이 추가로 가능한 왕겨 분말을 포함하는 발포 난좌용 조성물 및 부탄가스(C4H10)를 사용하여 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따르면, 과일 포장재용 난좌, 접시 트레이, 전자 제품 트레이 등에 적용이 가능하다.
Description
본 발명은 왕겨(chaff) 분말을 포함하는 발포 난좌용 조성물 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 다공성 나노 실리카(SiO2)를 함유하고 있는 발포성 천연재료인 왕겨 분말, LDPE(Low Density Polyethylene)나 PS(Polystylen) 발포용 수지, 기공(pore) 형성용 마스터배치 및 기공 유지용 계면활성제를 혼합하여, 저렴하고 제습성의 향상이 추가로 가능한 왕겨 분말을 포함하는 발포 난좌용 조성물 및 부탄가스(C4H10)를 사용하여 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 과일 포장재용 발포 난좌는 직사각 형상의 베이스 부재에 여러 개의 수납 홈을 성형하여 이 수납 홈에 과일을 안착시켜 포장하는 것으로, 외부 충격은 물론 운반 과정에서 과일에 상처가 나지 않도록 하는 것이다.
종래의 발포 난좌는 주로 LDPE나 PS를 주원료로 사용하여 발포공정을 거쳐서 제조되었는데, 이러한 LDPE나 PS는 석유화학제품이라 친환경적이지 않고 생분해도 되지 않는다는 문제점이 있었다.
최근 들어 정부에서는 친환경적이고 생분해 가능한 과일 포장재의 개발을 독려하고 있으나, 과수농가 입장에선 과일 포장재가 일회용이라 비싼 친환경 과일 포장재의 사용을 꺼려하는 실정이다. 또한 일부 기업에서는 친환경적이고 생분해 가능한 과일 포장재를 사용하려고 하나, 관련 기술개발이 부족하고 비용적인 부담으로 인하여 사용을 하지 못하는 실정이다.
한편, 종래의 과일 포장재용 LDPE나 PS 발포 난좌의 경우에는 제습성이 미흡하여 과일을 장시간 보관해야 하는 수출용 과일 포장재로 사용하기 어려운 단점이 존재하였다. 그리하여 매우 비싼 신선 유지제를 추가로 첨가한 LDPE나 PS 발포 난좌를 사용하거나, 또는 비싸지만 종이 난좌를 사용하고 있는 실정이다.
이에, 본 발명자는 다공성 나노 실리카(SiO2)를 함유하고 있는 천연 발포재료인 왕겨 분말을 발포 난좌에 최초로 적용하여, 원가 절감이 가능하고, 제습성의 향상이 추가로 가능한 왕겨 분말을 포함하는 발포 난좌용 조성물 및 이를 제조하는 방법을 발명하기에 이르렀다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다공성 나노 실리카(SiO2)를 함유하고 있는 왕겨 분말, LDPE나 PS 발포용 수지, 기공 형성용 마스터배치 및 기공 유지용 계면활성제를 혼합하여, 저렴하고 제습성의 향상이 추가로 가능한 왕겨 분말을 포함하는 발포 난좌용 조성물 및 부탄가스(C4H10)를 사용하여 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 폐자원 농업 부산물인 왕겨를 재활용함으로써 가격이 저렴하며, 다공성 나노 실리카(SiO2)를 함유하고 있는 왕겨 분말을 사용함으로써 제습성의 향상이 추가로 가능한 왕겨 분말을 포함하는 발포 난좌용 조성물 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 왕겨 분말을 첨가한 발포 난좌용 조성물은, 왕겨 분말 0.5 내지 30 중량%; 발포용 수지 70 내지 95 중량%; 기공 형성용 마스터배치 0.5 내지 10 중량%; 및 기공 유지용 계면활성제 0.5 내지 10 중량%;를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 왕겨 분말은 0.05 내지 1.0 mm 범위의 평균입도로 미세하게 분쇄될 수 있다.
바람직하게는, 상기 왕겨 분말은 수분 함유량이 1% 이하가 되도록 100℃ 온도에서 30분 이상 건조, 살균 및 살충될 수 있다.
바람직하게는, 상기 왕겨 분말은 10 내지 15 중량% 범위의 다공성 나노 실리카(SiO2)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 발포용 수지는 LDPE(Low Density Polyethylene) 및 PS(Polystylen)중 어느 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기공 형성용 마스터배치는 LDPE나 PS 발포 수지와 탈크(Talc)가 1:1 비율로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 기공 유지용 계면활성제는 글리세린 지방산 에스테르를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 왕겨 분말을 첨가한 발포 난좌를 제조하는 방법은 (a) 왕겨 분말을 약 100℃ 온도에서 30분 이상 건조, 살균 및 살충한 후, 분쇄기로 0.05 내지 1.0 mm 범위의 평균 입도로 왕겨 분말을 미분쇄하는 단계; (b) 분쇄된 왕겨 분말을 혼합기에서 먼저 LDPE 혹은 PS 수지와 180 내지 230℃ 온도에서 혼합하여 펠렛(pellet)으로 제조하는 단계; (c) 왕겨 분말이 첨가된 펠렛, LDPE나 PS 발포용 수지, 마스터배치 및 계면활성제를 혼합한 원료에 부탄가스를 주입하면서 압출기에서 200 내지 250℃ 온도에서 발포 원단을 성형하는 단계, 및 (d) 발포 원단을 프레스에서 과일 난좌 형태로 150 내지 200℃ 온도에서 가압 성형하는 단계;를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 (a) 단계에 있어서, 상기 왕겨 분말은 0.05 내지 1.0 mm 범위의 평균 입도로 미세하게 분쇄될 수 있다.
바람직하게는, 상기 (a) 단계에 있어서, 상기 왕겨 분말은 수분 함유량이 1% 이하가 되도록 100℃ 온도에서 30분 이상 건조, 살균 및 살충될 수 있다.
바람직하게는, 상기 (b) 단계에 있어서, 상기 왕겨 분말은 0.5 내지 30 중량%; 발포용 수지는 70 내지 95 중량%; 기공 형성용 마스터배치는 0.5 내지 10 중량%; 그리고 기공 유지용 계면활성제는 0.5 내지 10 중량% 범위로 혼합될 수 있다.
본 발명에 따르면, 다공성 나노 실리카(SiO2)를 함유하고 있는 왕겨 분말, LDPE나 PS 발포 수지, 기공 형성용 마스터배치 및 기공 유지용 계면활성제를 혼합하여, 저렴하고 제습성의 향상이 추가로 가능한 왕겨 분말을 첨가한 발포 난좌를 제공할 수 있다.
특히, 다공성 나노 실리카(SiO2)를 함유하고 있는 왕겨 분말을 재활용함으로써 가격이 저렴하고 제습성의 향상이 추가로 가능한 왕겨 분말을 첨가한 발포 난좌용 조성물을 제공할 수 있다.
그로 인해, 과수 농가 및 관련 기업들의 경우, 가격이 저렴하고 제습성의 향상이 추가로 가능한 새로운 개념의 왕겨 분말을 첨가한 과일 포장재용 발포 난좌를 효율적으로 사용할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕겨 분말을 첨가한 발포 난좌를 제조하는 방법에 대한 개략도이다.
도 2는 분쇄된 왕겨 분말의 단면의 SEM 및 조성 EDS 사진이다.
도 3은 다공성 나노 실리카(SiO2)의 표면 TEM 사진이다.
도 2는 분쇄된 왕겨 분말의 단면의 SEM 및 조성 EDS 사진이다.
도 3은 다공성 나노 실리카(SiO2)의 표면 TEM 사진이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 용이하게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕겨 분말을 첨가한 발포 난좌를 제조하는 방법에 대한 개략도이다. 도 2는 분쇄된 왕겨 분말의 단면의 SEM 및 조성 EDS 사진이다. 도 3은 다공성 나노 실리카(SiO2)의 표면 TEM 사진이다. 이하 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 왕겨 분말을 첨가한 발포 난좌를 제조하는 방법은, (a) 왕겨 분말을 건조, 살균 및 분쇄하는 단계; (b) 분쇄된 왕겨 분말을 혼합기에서 발포용 수지와 먼저 혼합하여 펠렛으로 제조하는 단계; (c) 왕겨 분말이 첨가된 펠렛, 발포용 수지, 마스터배치 및 계면활성제를 혼합한 원료를 압출기에서 부탄가스를 주입하면서 발포 원단을 성형하는 단계; 및 (d) 상기 발포 원단을 프레스에서 발포 난좌 형태로 가열 가압 성형하는 단계;를 포함할 수 있다.
(a) 단계는 왕겨를 건조, 살균 및 살충하고, 분쇄기에서 분쇄하는 단계이다.
이때 왕겨를 수분 함유량이 1% 이하가 되도록 100℃ 온도에서 30분 이상 건조, 살균 및 살충한 후, 왕겨 전용 분쇄기를 이용하여 0.05 내지 1.0 mm 범위의 평균입도로 미세하게 분쇄하여 왕겨 분말을 제조할 수 있다.
(b) 단계는 상기 (a) 단계에서 분쇄된 왕겨 분말의 첨가량을 0.5 내지 30 중량% 되도록 조절해가면서 혼합기에서 먼저 LDPE 혹은 PS 발포용 수지와 180 내지 230℃ 온도에서 혼합하여 펠렛(pellet)으로 제조하는 단계이다.
(c) 단계는 (b) 단계에서 제조된 왕겨 분말이 첨가된 펠렛, LDPE 혹은 PS 발포용 수지, 기포 형성용 마스터배치 및 기공 유지용 계면활성제를 혼합한 원료를 부탄가스(C4H10)를 주입하면서 압출기에서 200 내지 250℃ 온도에서 발포 원단을 성형하는 단계이다.
이때, 발포용 수지는 70 내지 95 중량%; 기공 형성용 마스터배치는 0.5 내지 10 중량%; 그리고 기공 유지용 계면활성제는 0.5 내지 10 중량% 범위로 혼합되는 것이 바람직하다. 혼합하는 장치나 방법의 경우 기존의 공지된 장치나 방법을 사용하면 충분하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
(d) 단계는 (c) 단계에서 제조된 발포 원단을 프레스에서 여러 가지 용도에 따라 발포 난좌 형태로 150 내지 200℃ 온도에서 가압 성형하는 단계이다. 이러한 성형 방법은 공지된 방법을 사용하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
왕겨 분말은 도 2에 도시된 바와 같이, 발포성 천연 재료로서, 추가적인 발포 공정 없이 포장재용 발포 난좌에 활용될 수 있으며, 폐자원 농업 부산물인 왕겨를 재활용한 것으로서 발포 난좌 조성물의 원가를 절감할 수 있다. 최근 과일 포장재용 난좌의 시장가격은 PS 난좌 100원, LDPE 난좌 195원과 비교하여 종이 난좌는 250 내지 300원으로 아주 비싸지만, 정부는 친환경 정책의 일환으로 비싼 종이 난좌의 사용을 강력히 권고하고 있는 실정이다. 또한, 최근 왕겨의 시장 가격은 톤당 약 4만원으로 저렴하지만, LDPE는 톤당 약 200만원으로 50배 비싸며, PS는 톤당 약 220만원으로 55배 비싸며, 원자재 수급 불안으로 가격이 계속 상승하고 있는 실정이다. 그러므로 본 발명의 왕겨 분말을 첨가한 발포 난좌를 활용하면, 정부 정책에 부응하면서 저렴한 포장재용 발포 난좌의 적용이 가능하다.
또한 본 발명은 다공성 나노 실리카(SiO2)를 함유하고 있기 때문에 제습성의 향상이 추가로 가능한 장점이 있다. 종래의 제습제로는 실리카겔(SiO2nH2O)이 인공 제습제로 많이 사용되고 있다. 특히 도 2와 도 3을 참조하면, 왕겨 자체도 천연 발포재료이고, 왕겨 내부에 다공성 나노 실리카(SiO2)가 10 내지 15중량% 다량 존재하는 것을 확인할 수 있으며, 이러한 성분은 제습성의 향상에 기인하게 된다.
아래 표 1에는 공인시험기관인 한국건설환경시험연구원(KCL)에서 시험방법(KS G 3704:2017)으로 측정한 제습량 결과를 나타내었다. 기존 LDPE 과일 난좌와 비교시, 왕겨 분말을 5 중량% 첨가한 발포 원단의 제습량은 12배로 증가하였으며, 왕겨 분말의 첨가량이 증가할수록 제습성은 향상되었다. 이러한 제습성의 향상은 왕겨 내부에 존재하는 다공성 나노 실리카(SiO2)의 존재에 기인한다.
| 구분 | 제습량 |
| LDPE 발포 난좌 | 0.5 |
| LDPE + 왕겨분말 5 중량% 발포 원단 | 6.0 |
| LDPE + 왕겨분말 10 중량% 발포 원단 | 7.0 |
| LDPE + 왕겨분말 20 중량% 발포 원단 | 9.0 |
상기 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (6)
- (a) 왕겨 분말을 100℃ 온도에서 30분 이상 건조, 살균 및 살충한 후, 분쇄기로 0.05 내지 1.0 mm 평균입도의 왕겨 분말로 미분쇄하는 단계;
(b) 분쇄된 상기 왕겨 분말을 혼합기에서 먼저 LDPE(Low Density Polyethylene) 혹은 PS(Polystylen) 발포용 수지와 180 내지 230℃ 온도에서 혼합하여 펠렛(pellet)으로 제조하는 단계;
(c) 상기 왕겨 분말이 첨가된 펠렛, LDPE 혹은 PS 발포용 수지, 기포 형성용 마스터배치 및 기공 유지용 계면활성제를 혼합한 원료에 부탄가스(C4H10)를 주입하면서 압출기에서 200 내지 250℃ 온도에서 발포 원단을 성형하는 단계; 및
(d) 상기 발포 원단을 프레스에 용도에 따라 발포 난좌 형태로 150 내지 200℃ 온도에서 가압 성형하는 단계;를 포함하는 방법에 의해 제조되고,
왕겨 분말 0.5 내지 30 중량%;
발포용 수지 70 내지 95 중량%;
기공 형성용 마스터 배치 0.5 내지 10 중량%; 및
기공 유지용 계면활성제 0.5 내지 10 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 왕겨 분말을 포함하는 발포 난좌용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 왕겨 분말은 10 내지 15 중량% 범위의 다공성 나노 실리카(SiO2)를 함유하고 있으며, 수분 함유량이 1% 이하가 되도록 100℃ 온도에서 30분 이상 건조, 살균 및 살충 후, 0.05 내지 1.0 mm 범위의 평균입도로 미세하게 분쇄된 것을 특징으로 하는, 왕겨 분말을 포함하는 발포 난좌용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 발포용 수지는 LDPE(Low Density Polyethylene) 및 PS(Polystylen) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 왕겨 분말을 포함하는 발포 난좌용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 기공 형성용 마스터배치는,
상기 발포용 수지와 탈크(Talc)가 1:1 비율로 구성되는 것을 특징으로 하는, 왕겨 분말을 포함하는 발포 난좌용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 기공 유지용 계면활성제는 글리세린 지방산 에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는, 왕겨 분말을 포함하는 발포 난좌용 조성물.
- 왕겨 분말을 포함하는 발포 난좌를 제조하는 방법에 있어서,
(a) 상기 왕겨 분말을 100℃ 온도에서 30분 이상 건조, 살균 및 살충한 후, 분쇄기로 0.05 내지 1.0 mm 평균입도의 왕겨 분말로 미분쇄하는 단계;
(b) 분쇄된 상기 왕겨 분말을 혼합기에서 먼저 LDPE(Low Density Polyethylene) 혹은 PS(Polystylen) 발포용 수지와 180 내지 230℃ 온도에서 혼합하여 펠렛(pellet)으로 제조하는 단계;
(c) 상기 왕겨 분말이 첨가된 펠렛, LDPE 혹은 PS 발포용 수지, 기포 형성용 마스터배치 및 기공 유지용 계면활성제를 혼합한 원료에 부탄가스(C4H10)를 주입하면서 압출기에서 200 내지 250℃ 온도에서 발포 원단을 성형하는 단계; 및
(d) 상기 발포 원단을 프레스에 용도에 따라 발포 난좌 형태로 150 내지 200℃ 온도에서 가압 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
왕겨 분말을 포함하는 발포 난좌를 제조하는 방법.
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| KR1020220030864A KR102655854B1 (ko) | 2022-03-11 | 2022-03-11 | 왕겨 분말을 포함하는 발포 난좌용 조성물 및 이를 제조하는 방법 |
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