KR20030001172A - 자연 분해 가능한 완충물 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자연 분해 가능한 완충물과 그 제조 방법을 제공한다. 완충물은 무-독성이며 폐기 후 자연적으로 분해될 수 있는 환경 보호적인 물질이다. 완충물은 곡물의 외피를 주재료 분말로 하고, 여기에 충전제(예컨대 칼슘 카르보네이트), 결합제(예컨대 폴리비닐 알코올)를 적절한 백분율로 첨가시키며, 추가로 연화제(예컨대 트리메틸올프로판, 폴리에틸렌 글리콜 또는 글리세린), 물과 그밖의 보조제(예컨대 왁스와 붕산)를 혼합시켜 수분을 함유하는 복합물을 형성함으로써 제조된다. 그리고 나서 복합물내 수분을 증발시키고 포말을 형성하기 위해 압축기에서 복합물을 가열하고 압출 성형시킨다. 최종적으로 포말 물질을 건조시켜 소망하는 형태의 완충물을 얻는다.

Description

자연 분해 가능한 완충물 및 그 제조 방법{NATURALLY DISINTEGRATABLE CUSHION MATERIAL AND METHOD FOR MAKING THE SAME}

본 발명은 자연 분해 가능한 완충물 및 이 물질을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 완충물은 제조가 용이하고 무-독성이며, 천연 유기물질로 이루어져서 자연 친화적이다. 이것은 종래의 스티로폼 또는 골판지를 대신할 수 있다.

운송 중 물품의 손상을 방지하기 위하여 물품 포장용 완충물을 이용하는 것이 알려져 왔다. 일찍부터 이용되어온 완충물은 대부분, 분해가 어렵고 태워 없애버리기에 적절하지 않으며 땅에 매장될 경우 환경적으로 유해한 단점을 갖는 스티로폼이다. 따라서, 세계적으로 환경 보호에 대한 인식이 증가하고 있는 시점에서 스티로폼 물질은 골판지 또는 다른 종이 생성물과 같은 종이 물질로 점차 대체되고 있다. 완충물을 더 이상 사용하지 않고 폐기시킬 때, 이들은 소각되거나 매장되어야 한다. 소각 오븐에서 고온하에 연소하는 경향의 물질들은 많은 에너지를 소비하는 한편, 매장 및 분해되는 물질은 넓은 공간의 땅과 긴 시간을 소요한다. 따라서 소각 및 매장 방법은 결점을 갖는다.

또한, 나무로 제조한 종이 물질을 얻으려면 오랜 시간 동안 나무를 재배해야 한다. 나무를 베는 것은 생태적인 불균형을 초래하며, 종이 물질은 복잡하고 값비싼 많은 양의 나무를 원료 물질로서 사용한다.

발명의 요약

본 발명의 첫번째 목적은, 따라서 유기 비료로의 자연 분해가 가능한 완충물을 제공하는 것이다. 완충물은 곡물의 외피로 이루어지며, 무-독성의 분해 가능한 결합제, 충전제와 연화제를 첨가한 것이다. 그렇게 하여 완충물은 매장 또는 소각하지 않고도 자연 환경내 유기 비료로 분해될 수 있다. 이것은 자연 친화적이며 고도로 실용적이다.

본 발명의 또 다른 목적은 분해 가능한 완충물의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 분해 가능한 완충물의 제조 방법은 다음 단계로 이루어진다. 곡물의 외피를 빻아서 얻은 주재료 분말을 충전제, 예컨대 칼슘 카르보네이트(CaCO₃), 결합제, 예컨대 폴리비닐 알코올(PVA)과 적절한 백분율로 균질하게 혼합한다. 이 혼합물에 붕산(HBO₃), 왁스 및 연화제, 예컨대 트리메틸올프로판(TMP), 폴리에틸렌 글리콜 또는 글리세린을 첨가한다. 상기 물질을 물에 섞고 결합시켜 주형용 혼합물을 얻은 후, 압출기에서 혼합물을 압출 성형한다. 한편, 혼합물을 압출기에서 110 내지 120℃의 온도로 가열하여 혼합물내 수분을 증발시키고, 경량, 고강도의 환경 보호적인 완충물을 형성한다.

본 발명에 이용되는 주재료는 곡물 외피로부터 얻는다. 곡물 외피는 다량의 곡물에서 얻어지므로 그 양이 방대하고, 대개 폐기물이거나 심지어 몇몇 다른 적용에서 사용가능한 경우도 가격이 상당히 낮기 때문에 쉽게 얻을 수 있다. 반면, 종래의 소위 환경 보호적인 물질들은 나무 또는 종이로부터 얻었다. 이들은 나무를 경작하고 벌목해야 하기 때문에 얻기가 쉽지 않아서 본 발명의 물질에 비해 가격이 보다 높다. 게다가, 나무의 과도한 벌목은 대지에서 삼림을 점점더 감소시킨 결과 생태적인 불균형과 고가의 생산 비용을 초래하고, 심지어 땅의 토양 보유력에 문제를 야기한다.

본 발명의 목적과 이점은 후술하는 상세한 설명과, 첨부된 도면을 참조로 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 완충물을 제조하기 위한 과정을 표시한 순서도이다.

도 2는 도 1 중 단계 1)에 대한 상세한 순서도를 표시한다.

본 발명의 완충물은 다음 물질을 포함한다:

a) 곡물 외피로부터 얻은 주재료 분말;

b) 복합물의 사이를 채우기 위한 충전제;

c) 복합물의 신장성과 탄성을 증가시켜 포말이 일도록 하는 연화제;

d) 물; 그리고

e) 주재료, 충전제 및 연화제를 결합시켜 반죽을 얻기 위한, 물을 매체로 하는 결합제.

상기 네가지 성분 이외에, 제조상의 요구에 따라 다음 보조제를 첨가할 수 있다:

f) 복합물의 점도를 개선하기 위한 점착제; 및

g) 완성된 물질을 그 주형으로부터 쉽게 떼어낼 수 있게 하는 이탈제.

본 발명에 따른 복합물 성분의 종류 및 중량 백분율을 아래에 나열한다.

성분	물질	중량 백분율(%)
주재료 분말충전제물결합제점착제이탈제연화제	곡물 외피칼슘 카르보네이트폴리비닐 알코올붕산왁스트리메틸올프로판폴리에틸렌 글리콜글리세린	33 ~ 37%21 ~ 25%22 ~ 26%10 ~ 14%1 ~ 5%1 ~ 5%1 ~ 5%1 ~ 5%1 ~ 5%

주재료 분말은 벼, 땅콩, 밀, 짚 또는 코코넛과 같은 천연 곡물의 외피에서 얻으며, 이것을 분말로 빻는다. 이 물질은 자연적으로 분해 가능한 천연물로부터 선택된다. 따라서, 상기 물질 이외에, 또한 단시간내에 분해 가능한 조개 또는 그밖의 물질을 빻아서 분말을 얻을 수 있다.

환경 보호와 안전성을 고려할 때, 충전제는 무색, 무미, 무-독성이며 단지 850℃ 이상에서 분해가능한 칼슘 카르보네이트(CaCO₃)가 바람직하다. 따라서. 이것은 제조, 작업자에 의한 사용, 폐기, 분해될 때까지 확실하게 안정하며, 인간 또는 환경에 어떠한 해악도 끼치지 않을 것이다. 복합물의 사이를 채우고 복합물의 밀도와 단단함을 증가시키기 위해 칼슘 카르보네이트 이외의 유사한 물질을 이용할 수있다.

환경 보호를 고려할 때, 통상의 유기 또는 무기의 화학 연화제를 사용하지 않으나 트리메틸올프로판(TMP), 폴리에틸렌 글리콜 또는 글리세린을 연화제로서 선택한다. 트리메틸올프로판은 복합물의 신장성과 탄성을 증가시키기 위해 사용하며, 거품을 일게 한다. 글리세린은 복합물의 수분을 보유하기 위해 선택적으로 첨가되며 경화를 방지한다. 또한 그밖의 수분-보유용 물질을 이용할 수 있다. 결합제와 주된 물질의 백분율을 조절하는 것이 또한 연화에 효과적이다.

무-독성 결합제로서 폴리비닐 알코올(PVA)을 선택하며, 이것은 몇몇 의약에서 이미 사용중이고 환경 보호적인 요구를 충족한다. 폴리비닐 알코올은 그 높은 분자량이 더 낮은 점도를 제공하게 하는 고몰농도 물질이다. 따라서, 요구에 따라 적절한 분자량을 갖는 특정한 폴리비닐 알코올을 선택할 수 있다.

붕산(HBO₃)은 폴리비닐 알코올의 점도를 높이고 복합물의 강도를 증가시키는 점착제로서 이용된다.

완성된 완충물을 주형으로부터 쉽게 분리할 수 있도록 왁스, 예컨대 파라핀 왁스를 사용할 수 있다. 오일 또는 붕산 용액과 같은 그밖의 물질을 또한 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 완충물을 얻기 위한 제조 과정을 도해한 것이다. 이 과정은

1) 수분을 함유하는 복합물을 완성하고;

2) 복합물내 수분 증발과 이 물질이 포말을 형성하도록 가열된 압출기에 의해 복합물을 압출 성형하고; 및

3) 포말 물질을 소망하는 형태의 완충물로 건조시키는 단계를 포함한다.

상기 단계 1)의 상세한 과정은 다음 단계를 포함하는 도 2로 표시한다.

1-1) 곡물 외피를 주재료 분말로 빻고;

1-2) 주재료 분말을 혼합기에서 칼슘 카르보네이트(CaCO₃)와 같은 충전제, 폴리비닐 알코올(PVA)과 같은 결합제와 함께 약 1분 동안 혼합시켜 분말의 중량 백분율이, 상기 표에 표시한대로, 33~37%; 충전제가 21~25%; 그리고 결합제가 10~14%인 혼합물을 형성하고;

1-3) 이 혼합물에 붕산과 같은 점착제; 왁스와 같은 이탈제; 및 트리메틸올프로판(TMP), 폴리에틸렌 글리콜 또는 글리세린과 같은 연화제를 첨가하고 약 2분 동안 교반시켜, 표에 표시한대로, 수분 백분율 22~26%를 갖는 복합물을 형성한다. 잔여의 중량 백분율은 점착제와 연화제가 각각 1~5%이다.

포말시키는 단계 2)에서 복합물내 수분(물)을 증발시키고 포말 물질을 형성하기 위해 약 110 내지 120℃의 온도로 압출기를 가열시킨다.

건조의 단계 3)에서, 포말된 물질을 소망하는 형태, 예컨대 보드 또는 스트립으로 건조시킨다. 그리고 나서 완충물을 만들어낸다.

더이상 완충물을 사용하지 않게 되었을 때, 이것은 단시간내에 수분을 흡수하고 분해되므로 자연 환경에서 폐기할 수 있다. 완충물의 곡물 외피에 존재하는유기 성분들은 비료의 가치가 있고, 또는 심지어 몇몇 유기 비료는 본 물질의 제조 중에 첨가될 수 있다. 분해된 물질은 강 또는 호수로 흘러들어가 오염 없이 물고기의 먹이가 될 것이다.

상술한대로, 본 발명은 종래의 스티포롬 또는 골판지의 결점을 극복하며 자연 분해 가능한 완충물 및 그 물질의 제조 방법을 제공한다. 본 완충물은 적어도 다음의 이점을 갖는다:

a) 폐기 후 환경을 오염시키지 않는 환경 친화적인 물질이다. 무-독성의 천연 유기물로 제조되므로 자연 환경에 노출되었을 때 단시간내에 분해될 수 있다. 분해 후, 식물용 비료로 이용되거나 강 또는 호수로 흘러가 물고기의 먹이가 된다. 따라서, 어떠한 오염도 야기하지 않는다;

b) 원료 물질이 저렴하고 얻기가 용이하다. 본 발명의 주재료는 다량으로 존재하며 획득하기가 매우 용이한 곡물 외피이다. 곡물 외피는 가격이 저렴하므로 현재 명백한 다른 용도 없이 단지 마초용으로 사용될 뿐이다; 그리고

c) 본 발명의 복합물은 연질이고 기계 작업용으로 주형가능하므로 본 공정은 대량 생산을 위해 적절하다.

바람직한 구체예로 본 발명을 설명하였으나, 이것은 제한이라기보다 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 진정한 범위 및 정신을 벗어나지 않는다면 첨부된 청구항의 범위내에서 변경이 가능함을 이해하여야 한다.

Claims (15)

1. 적어도 다음 물질들을 포함하는 복합물로 제조된 자연 분해 가능한 완충물:

   a) 곡물의 외피에서 얻은 주재료 분말;

   b) 복합물의 사이를 채우기 위한, 예컨대 칼슘 카르보네이트와 같은 충전제;

   c) 복합물의 신장성과 탄성을 증가시키는, 트리메틸올프로판과 폴리에틸렌 글리콜로부터 선택되는 연화제; 및

   d) 주재료, 충전제와 연화제를 결합시켜 반죽을 제공하는, 예컨대 폴리비닐 알코올과 같이, 물을 매체로 하는 결합제.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 복합물은 추가로

   a) 복합물의 점도를 높이는, 예컨대 붕산과 같은 점착제와,

   b) 완성된 복합물을 주형으로부터 떼어내기 쉽도록 하는, 예컨대 왁스와 같은 이탈제를 포함하는 자연 분해 가능한 완충물.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 연화제는 추가로, 복합물의 수분을 보유하고 경화를 방지하기 위하여 글리세린을 포함하는 것이 특징인 자연 분해 가능한 완충물.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 연화제는 추가로, 복합물의 수분을 보유하고 경화를 방지하기 위하여 글리세린을 포함하는 것이 특징인 자연 분해 가능한 완충물.
5. 제 1 항에 있어서, 주재료 분말을 얻기 위한 곡물 외피가 벼의 외피인 것이 특징인 자연 분해 가능한 완충물.
6. 제 1 항에 있어서, 주재료 분말을 얻기 위한 곡물 외피가 밀의 외피인 것이 특징인 자연 분해 가능한 완충물.
7. 1) 수분을 함유한 복합물을 완성하고;

   2) 복합물내 수분을 증발시키고 물질에 거품이 일도록 가열된 압출기에 의해 복합물을 압출 성형하고; 그리고

   3) 거품 물질을 소망하는 완충물로 건조시키는 단계로 이루어지는 자연 분해 가능한 완충물의 제조 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 단계 1)은

   1-1) 곡물 외피를 주재료 분말로 빻고;

   1-2) 주재료 분말을 칼슘 카르보네이트와 같은 충전제, 폴리비닐 알코올과 같은 결합제와 함께 혼합시켜 분말 혼합물을 형성하고;

   1-3) 상기 혼합물에 붕산과 같은 점착제; 왁스와 같은 이탈제; 및 연화제와 물을 첨가하고 교반시켜 수분을 함유하는 복합물을 얻는 단계를 추가로 포함하는 자연 분해 가능한 완충물의 제조 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 연화제는 적어도 트리메틸올프로판과 폴리에틸렌 글리콜로부터 선택되는 자연 분해 가능한 완충물의 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 연화제는 추가로 글리세린을 포함하는 것이 특징인 자연 분해 가능한 완충물의 제조 방법.
11. 제 8 항에 있어서, 주재료 분말의 중량 백분율은 약 33~37%인 자연 분해 가능한 완충물의 제조 방법.
12. 제 8 항에 있어서, 충전제의 중량 백분율은 약 21~25%인 자연 분해 가능한 완충물의 제조 방법.
13. 제 8 항에 있어서, 결합제의 중량 백분율은 약 10~14%인 자연 분해 가능한 완충물의 제조 방법.
14. 제 8 항에 있어서, 점착제와 이탈제의 중량 백분율은 각각 약 1~5%인 자연 분해 가능한 완충물의 제조 방법.
15. 제 8 항에 있어서, 연화제의 중량 백분율은 약 1~5%인 자연 분해 가능한 완충물의 제조 방법.