KR20110088801A - 헴프를 주성분으로 함유하는 플라스틱 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 헴프(Cannabis sativa L.)의 흡습성과 통기성을 플라스틱에 부여함으로써 재질의 개선 및 헴프가 갖는 항균성과 탈취성 등을 플라스틱에 추가함으로써 새로운 기능을 갖는 자연친화적 플라스틱 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 자동차 내 김 서림 방지, 자연친화적 실내 공간 조성, 냄새 제거 및 곰팡이 발생 방지에 유용하게 이용될 수 있다.
Description
본 발명은 흡습성과 통기성을 가진 헴프(Cannabis sativa L.)를 주성분으로 함유하는 플라스틱 및 이의 제조방법에 관한 것입니다.
[문헌 1] 정보섭 및 신민교, 향약대사전, pp.548-549, 영림사, 1998
[문헌 2] 대한민국 특허공보 제10-0362888호
본 발명은 헴프를 유효성분으로 함유하는 플라스틱 및 이의 제조방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 헴프 섬유 및 폴리프로필렌 섬유를 혼합하여 생산하는 플라스틱 및 그 제조방법에 관한 것이다.
헴프(Cannabis sativa L.)는 뽕나무과의 일년생 초본으로 높이 1~2.5m이며 대마(大麻) 또는 마(麻)라고도 한다. 줄기는 사각주상(斜角柱狀)으로 곧게 뻗으며, 표면(表面)에는 전체에 유모(柔毛)가 나 있고, 속이 비어 있다. 줄기의 표면에는 세로로 골이 져 있고 횡단면은 표피세포 안쪽에 여러 층의 엽록소(葉綠素)를 가진 하피(下皮)가 있으며 그 안쪽에 유조직이 있고 안쪽에 우리가 이용하는 인피섬유(靭皮纖維)가 있다. 섬유의 길이는 긴 것이 10cm 정도이고 대개는 3~4cm이다. 대마 줄기의 인피섬유는 삼실[麻絲]로서 삼베를 짜거나 로프, 그물, 모기장 또는 천막 등의 원료로 쓰인다.
우리나라에서는 한복감으로 오래전부터 사용되었으며 현재는 여름철 중의적삼, 침대시트, 이불, 요 특히 수의복으로 많이 유용되고 있고 헴프의 종자는 기름을 짜서 식용으로, 한방에서는 약용으로 잎은 마취약 제조에 쓰인다. 헴프는 향균, 항독을 함유하고 있어 잡균의 서식이나 근접을 막아주는 특성이 있다. 또 헴프는 수분 흡습성과 통기성이 타 섬유에 비해 월등하여 유럽지역이나 이집트에서 시신을 감는 천으로 사용하기도 하였다.
본 발명에 의한 플라스틱은 헴프의 흡습성과 통기성을 가지므로 건축내장재, 자동차내장재 또는 산업 응용 제품 등으로 다양하게 사용될 수 있다.
일반적으로 건축내장재나 자동차용 내장재로 사용되는 종래의 복합플라스틱은 주로 열경화성수지를 화학섬유등과 혼합하여 성형하여 왔으며, 특히 자동차용 내장재의 경우는 화학섬유와 수지펠트 등을 소재로 하여 이들을 접착제나 진공흡착방식을 통해 고온성형(180~210℃)하여 왔다. 그러나 이 같은 방법은 그 공정이 복잡할 뿐만 아니라 강도가 약해 두껍게 성형함으로써 중량이 무겁고 수지가 열경화성인 관계상 재생사용이 불가능한 문제점이 있으며, 더욱이 페놀 등을 주성분으로 사용하는 경우 고온성형 시 유독성 물질인 포름알데히드가 발생하여 환경문제까지 야기하게 된다.
근대에는 화학섬유 대신 천연섬유를 이용하여 복합플라스틱 제품을 제조하는 것이 알려져 있으며, 이 경우는 천연섬유로서 대마 종류인 아마(flax), 황마(jute), 헴프(hemp)등의 강인성 인피질 섬유를 사용함으로써 공정이 다소 단축되었으나 고강도 및 적정신도 유지가 어려우며 필요한 강도를 얻기 위해서는 두께가 두꺼워지는 등 상업화에 여러 가지 문제점이 있다.
종래 방법에 의해 자동차 내장재용 복합플라스틱을 제조하는 공정은 먼저 인피섬유를 가성소다와 같은 강알칼리성 약품에 침지시켜 정련시킨 다음 페놀 등과 같은 열경화성 수지와 혼합(blending)하고 부직포 매트를 형성한 다음 150~180℃ 범위의 온도로 1차 예열하고 여기에 미리 130~140℃ 온도로 예열된 직물 같은 마감재를 부착한 다음 다시 180~200℃ 온도로 2차 예열하고 나서 가압 및 성형하여 복합플라스틱을 제조하게 된다. 그러나 이 같은 종래의 방법에서는 강한 특성의 화학약품을 사용하기 때문에 섬유가 갖고 있던 고유 성질을 손상시키고 펙틴 등 불순물 제거가 불충분하여 최종제품의 강도 및 신도를 필요한 만큼 얻을 수 없을 뿐 만 아니라 폐수 발생, 열경화성 플라스틱의 리사이클링(회수) 불가능 등 환경적인 문제점도 갖고 있는 것이다.
이에 본 발명자들은 헴프를 주성분으로 함유하는 플라스틱을 제조함으로써 흡습성과 통기성을 가지며 항균성과 탈취성을 갖는 새로운 기능의 플라스틱을 제조하였다.
이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래방법의 문제점을 해결하고 헴프의 흡습성과 통기성을 이용해 보다 개선된 플라스틱 제조방법을 제공한다.
따라서, 본 발명은
헴프 줄기 또는 속대를 잘라 세척 및 건조하는 제 1단계;
상기 1단계에서 건조된 헴프를 파쇄기에 넣어 분쇄함으로써 섬유소들을 분리해내고 섬유소들이 펄프 형태로 성형될 때까지 분쇄하여 솜형태로 성형시키는 제 2단계;
폴리프로필렌 펠릿을 가열 및 용융하고, 방사노즐로부터 공기 중에 압출하여 냉각기에 넣고 고체화시켜 폴리프로필렌 섬유를 형성하는 제 3단계;
상기 제 2단계에서 제조된 솜 형태의 헴프 섬유와 제 3단계에서 제조된 폴리프로필렌 섬유를 가열한 상태에서 고온가압 성형하는 제 4단계를 포함하는, 헴프를 주성분으로 함유하는 플라스틱의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
상기 1단계의 헴프의 줄기 또는 속대를 세척 및 건조하는 단계에서 상기 헴프는 인피를 제거하지 않은 헴프 또는 인피를 제거한 헴프를 포함함을 특징으로 한다.
또한 상기 1단계의 인피를 제거하지 않은 헴프 줄기 또는 인피를 제거한 직경 0.5cm 내지 2cm의 속대는 약 1cm 내지 10cm로 자르는 것이 바람직하고, 길이 방향으로 약 2cm 내지 5cm 의 길이로 자르는 것이 더욱 바람직하다.
상기 2단계는 상기 자른 헴프를 파쇄기에 넣어 분쇄함으로써 섬유소들을 분리해내고 섬유소들이 펄프 형태로 만들어질 때까지 분쇄해서 솜처럼 만들어 내는 단계이다.
상기 3단계는 폴리프로필렌 펠릿의 융점인 160℃~165℃ 이상, 바람직하게는 180℃~450℃, 보다 바람직하게는 200℃~350℃ 범위에서 가열 및 용융하고, 방사노즐로부터 공기 중에 압출하여 냉각기에 넣고 고체화시켜 섬유를 형성하는 단계로 사용가능한 상기 폴리프로필렌은 분자량 10,000~1,000,000, 바람직하게는 분자량 50,000~800,000 범위 내의 결정성 고분자, 보다 더 바람직하게는 아이소택틱중합체(isotactic polymer), 신디오택틱중합체(syndiotactic polymer), 또는 어택틱중합체(atactic polymer), 가장 바람직하게는 아이소택틱중합체 또는 어택틱중합체(atactic polymer)를 사용함이 바람직하다.
상기 4단계는 상기 제조단계에서 만들어진 (a) 헴프 섬유 및 (b) 폴리프로필렌 섬유를 1: 0.1∼10 (중량비 w/w)의 혼합비, 바람직하게는 1: 0.5∼2 (중량비 w/w)의 혼합비로 혼합하여, 금형을 가열한 상태에서 고온가압 성형하는 단계로 100℃ 내지 500℃ 범위의 온도, 바람직하게는 200℃ 내지 400℃ 이상의 온도 및 800psi∼1,200psi(5.5MPa∼8.3MPa)의 압력, 바람직하게는 900psi∼1,000psi(6.2MPa∼6.9MPa)의 압력하에서 상기 헴프 섬유 및 폴리프로필렌 섬유의 금형을 가열함을 특징으로 한다.
상기 제조공정으로 제조된 본 발명의 헴프 함유 플라스틱은 폐수 발생, 열경화성 플라스틱의 리사이클링(회수) 불가능 등 환경적인 문제점을 안고 있는 기존 플라스틱 제조방법상의 문제점을 해결하고, 자연친화적인 플라스틱 소재로서, 헴프 자체가 갖고 있는 흡습성과 통기성을 플라스틱 제품에 부여함으로서 플라스틱 제품의 최종 재질을 개선시키는 효과를 나타내 자동차 내장 용품으로 사용 시에는 자동차 내부의 습기가 과포화 됨으로 인한 차 유리의 김 서림을 방지할 수 있고 또한 실내 환경을 밀폐공간이 아닌 자연과 유사한 환경으로 조성함으로써 밀폐공간에 의해 생기는 제반 문제점들을 해결 또는 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 헴프 자체가 갖고 있는 항균성과 탈취성 등의 이로운 기능이 추가됨으로 인하여 기존 플라스틱제품이 갖고 있는 자체 냄새 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 장기간 사용 시 발생할 수 있는 곰팡이 발생 등의 문제점을 개선시킴으로서, 기존 플라스틱 제품의 문제점을 개선시키는 효능 및 효과를 나타낸다.
따라서, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된, 헴프 함유 플라스틱원료를 제공한다.
상기한 본 발명의 헴프 함유 플라스틱 원료는 건축내장재, 자동차내장재 또는 산업 응용 제품 등으로 다양하게 사용가능하다.
따라서, 본 발명은 상기 헴프 함유 플라스틱원료를 주원료로 하는, 물리, 화학적 성질이 보다 개선된 플라스틱 제품을 제공한다.
상기 본 발명의 플라스틱 제품으로는 건축내장재, 자동차내장재 또는 산업 응용 제품을 들 수 있다.
본 발명의 방법으로 제조된 플라스틱은 기존 플라스틱 제조방법상의 문제점을 해결하고, 자연친화적인 플라스틱 소재로서, 헴프 자체가 갖고 있는 흡습성과 통기성을 플라스틱 제품에 부여할 뿐만 아니라, 헴프 자체가 갖고 있는 항균성과 탈취성 등의 이로운 기능이 추가됨으로 기존 플라스틱 제품의 문제점을 개선시키는 효능 및 효과를 나타낸다.
도 1은 헴프 섬유의 제조공정 과정을 나타낸 도이고,
도 2는 폴리프로필렌 섬유의 제조공정 과정을 나타낸 도이고,
도 3은 헴프 섬유와 폴리프로필렌의 복합재 제조공정 과정을 나타낸 도이다.
도 2는 폴리프로필렌 섬유의 제조공정 과정을 나타낸 도이고,
도 3은 헴프 섬유와 폴리프로필렌의 복합재 제조공정 과정을 나타낸 도이다.
이하, 본 발명을 구체적인 제조 방법에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 제조 방법은 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 제조 방법에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1.
헴프
섬유 제조
인피를 제거하지 않은 헴프(한중대학교 헴프사업단) 300g의 줄기 또는 인피를 제거한 속대를 2~5cm 길이(직경 0.5cm~2cm)로 절단한 후, 절단된 헴프를 파쇄기(모델명: Cleansense, 제조사 : SHINIL)에 넣어 분쇄하여 섬유소들을 분리해내고, 상기 분리된 섬유소들이 펄프 형태로 만들어질 때까지 20분간 분쇄하여 솜 형태의 햄프섬유 300g을 제조하였다 (도 1)
실시예
2. 폴리프로필렌 섬유 제조
폴리프로필렌 펠릿을 성형 가공기에 넣어 10분간 180℃의 온도로 가열 및 용융하고, 방사노즐로부터 공기 중에 압출(押出)하여 냉각기에 넣고 고체화시켜 폴리프로필렌 섬유를 제조하였다(도 2).
실시예
3.
헴프
섬유 및 폴리프로필렌 복합재 제조
상기 실시예 1 및 실시예 2의 제조단계에서 만들어진 헴프 섬유 300g 및 폴리프로필렌 섬유 300g을 혼합기로 혼합하여, 200℃의 온도 및 800psi(5.5MPa)의 압력으로 가압프레스(200Ton급 수직하강형 프레스, 한중대학교 헴프사업단)에서 금형(金型)을 가열한 상태에서 혼합하여 헴프 섬유 및 폴리프로필렌 섬유의 복합재 플라스틱 원료 600g을 성형하였다(도 3).
Claims (9)
- 헴프 줄기 또는 속대를 잘라 세척 및 건조하는 제 1단계;
상기 1단계에서 건조된 헴프를 파쇄기에 넣어 분쇄함으로써 섬유소들을 분리해내고 섬유소들이 펄프 형태로 성형될 때까지 분쇄하여 솜형태로 성형시키는 제 2단계;
폴리프로필렌 펠릿을 가열 및 용융하고, 방사노즐로부터 공기 중에 압출하여 냉각기에 넣고 고체화시켜 폴리프로필렌 섬유를 형성하는 제 3단계;
상기 제 2단계에서 제조된 솜 형태의 헴프 섬유와 제 3단계에서 제조된 폴리프로필렌 섬유를 가열한 상태에서 고온가압 성형하는 제 4단계를 포함하는, 헴프를 주성분으로 함유하는 플라스틱의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 1단계의 헴프의 줄기 또는 속대를 세척 및 건조하는 단계에서 상기 헴프는 인피를 제거하지 않은 헴프 또는 인피를 제거한 헴프를 포함함을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 3단계는 폴리프로필렌 펠릿의 융점인 180℃ 이상에서 가열 및 용융함을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 3단계에서 상기 폴리프로필렌은 분자량 10,000~1,000,000, 바람직하게는 분자량 50,000~800,000 범위 내의 결정성 고분자를 사용함을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 4단계는 상기 제조단계에서 만들어진 (a) 헴프 섬유 및 (b) 폴리프로필렌 섬유를 1: 0.1∼10 (중량비 w/w)의 혼합비로 혼합함을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 4단계는 상기 제조단계에서 만들어진 (a) 헴프 섬유 및 (b) 폴리프로필렌 섬유를 100℃ 내지 500℃ 범위의 온도로 금형을 가열한 상태에서 800psi∼1,200psi의 압력하에서 고온가압 성형함을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항의 제조방법으로 제조된, 헴프 함유 플라스틱원료.
- 제 7항의 헴프 함유 플라스틱원료를 주원료로 하는 플라스틱 제품.
- 제 8항에 있어서,
상기 플라스틱 제품으로는 건축내장재, 자동차내장재 또는 산업 응용 제품인 플라스틱 제품.
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| KR1020100008481A KR20110088801A (ko) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | 헴프를 주성분으로 함유하는 플라스틱 및 이의 제조방법 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110270578A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-24 | 云南绿新生物药业有限公司 | 一种利用新仓储工艺处理工业大麻花叶的方法 |
| KR20200019458A (ko) | 2018-08-14 | 2020-02-24 | 김효경 | 헴프 섬유를 이용한 친환경 플라스틱 및 그 제조방법 |
| KR102181018B1 (ko) * | 2020-01-31 | 2020-11-19 | 농업회사법인 (주)헴프앤알바이오 | 항균력이 개선된 대마-폴리에틸렌 수지의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 물품 |
| KR102181017B1 (ko) * | 2020-01-31 | 2020-11-19 | 농업회사법인 (주)헴프앤알바이오 | 항균력이 개선된 대마-폴리프로필렌 수지의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 물품 |
| WO2024108310A1 (en) * | 2022-11-25 | 2024-05-30 | Tangho Green Canada Inc. | Environmentally friendly hemp plastic composite formulations and molding methods |
-
2010
- 2010-01-29 KR KR1020100008481A patent/KR20110088801A/ko not_active Application Discontinuation
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