KR20200071038A - 친환경 아이스팩 - Google Patents

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KR20200071038A
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Abstract

친환경 아이스팩이 개시된다. 본 발명의 실시예들에 따른 친환경 아이스팩은 종이와 물 또는 물을 충진물로 사용하여 폐기시 사용자가 용이하게 분리배출을 할 수 있도록 한다. 또한, 형태변형이 적어 취급이 용이하고, 신선식품을 보관하는 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 친환경 아이스팩을 제공하고자 한다.

Description

친환경 아이스팩 {ENVIRONMENT-FRIENDLY ICE PACK}
본 발명은 친환경 아이스팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분리배출이 용이하며 형태변형이 적은 친환경 아이스팩에 관한 것이다.
최근 운송업이 발달하면서 빠른 배송을 필요로 하는 신선식품의 운송량도 늘어가고 있다. 신선식품은 상온에 노출되면 빠르게 상하기 때문에 저온에 보관하여 신선도를 유지시켜야 한다.
아이스팩은 상기 신선식품이나 빙과류 같이 상온에서 녹는 물품 등을 보냉하기 위해서 사용되며, 얼음에 비해 사용시간이 길어 얼음 대용으로 널리 사용되고 있다.
일반적으로 아이스팩은 내부에 고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer, SAP)와 물을 포함하고 있다. 고흡수성 수지는 자기중량의 수백 배 내지 천여 배에 이르는 물을 흡수하여 보유할 수 있는 고분자 물질로, 물을 첨가하면 팽윤(swelling)하여 수화겔(hydrogel)을 형성하고 이 수화겔은 외부로부터 압력을 가해도 물을 쉽게 배출하지 않는 특징을 가지고 있다.
그러나, 수화겔 형태를 유지하는 종래의 아이스팩은 폐기시 별도의 폐기처리가 필요하므로 폐기가 번거로운 문제점이 있다. 또한, 종래의 아이스팩은 동결 시 아이스팩 내부에 포함된 물 분자의 수소결합으로 부피가 팽창하여 아이스팩의 표면이 울퉁불퉁하게 변형되거나 파손되는 문제가 있다. 특히, 종래의 아이스팩은 동결시 아이스팩을 올려두는 부분의 표면이 고르지 않으면 울퉁불퉁한 형태로 동결되게 된다. 상기 표면이 울퉁불퉁하게 동결된 아이스팩은 적층하여 사용하기 어렵다. 이는, 신선식품이 보관되는 공간을 효율적으로 사용하는데 제약을 줄 수 있다. 또한, 아이스팩이 파손되는 경우, 아이스팩 내부의 수화겔이 외부로 배출되어 아이스팩과 함께 보관되는 물품에 영향을 줄 수 있으며, 아이스팩의 수명이 감소되어 경쟁력이 떨어지는 문제가 야기될 수 있다.
이와 관련하여, 공개특허공보 제10-2011-0080738호(발명의 명칭: 아이스 팩)는 아이스 팩의 내부에 보형물을 내입하여 항상 아이스 팩의 형태를 일정하게 유지할 수 있게 하는 아이스 팩을 제안하고 있다.
한국공개특허 제10-2011-0080738호(2011.07.13 공개)
본 발명은 분리배출이 용이하고 형태변형이 적은 친환경 아이스팩을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 마주보는 한 쌍의 면과, 상기 면 모서리를 따라 접힘 가능하게 형성되어 테이퍼지게 형성되는 측면과, 이웃하는 두 측면과 하나의 면이 맞닿아 형성되는 꼭짓점을 포함하는 외부케이스와, 외부케이스 내부에 밀폐공간이 형성되고, 상기 밀폐공간은 종이와 상변화물질을 포함하는 충진물로 충진되는 친환경 아이스팩에 있어서, 상기 면은 상부에 위치하는 제1,2 면과, 제1,2 면과 마주보는 제3 면을 포함하고, 상기 측면은 제1 방향으로 마주보는 제1,2 측면과, 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 마주보는 제3,4 측면을 포함하는 친환경 아이스팩이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 친환경 아이스팩은 아이스팩의 충진물로 종이와 물 또는 물을 사용하여 폐기시 사용자가 용이하게 분리배출을 할 수 있다.
또한, 친환경 아이스팩은 형태변형이 적어 제품의 수명이 길어져 상품성이 향상될 뿐만 아니라, 신선식품을 보관하는 공간을 효율적으로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 친환경 아이스팩의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 친환경 아이스팩의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 I-I에 따른 단면도이다.
도 4은 본 발명의 실시예 2에 따른 친환경 아이스팩의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 친환경 아이스팩의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 6은 실시예와 비교예의 동결성테스트 결과를 도시한 그래프이다.
도 7은 실시예와 비교예의 온도테스트 결과를 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 친환경 아이스팩(100)의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 친환경 아이스팩의 제조방법을 도시한 도면이다. 도 3은 도 1의 I-I에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 친환경 아이스팩(100)은 외부케이스(110)와 외부케이스 내부에 충진되는 충진물(120)을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 외부케이스(110)는 친환경 아이스팩(100)의 외관을 이루는 케이스로, 마주보는 한 쌍의 면과, 상기 면 모서리를 따라 접힘 가능하게 형성되어 테이퍼지게 형성되는 측면과, 이웃하는 두 측면과 하나의 면이 맞닿아 형성되는 꼭짓점(P)을 포함할 수 있다. 또한, 외부케이스(110)는 내부에 충진물(120)을 수용하는 밀폐공간이 형성될 수 있다.
이 때, 상기 면은 상부에 위치하는 제1,2 면(110a, 110b)과, 상부면과 마주보는 제3 면(110c)을 포함하고, 상기 측면은 제1 방향으로 마주보는 제1,2 측면(110d, 110e)과, 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 마주보는 제3,4 측면(110f, 110g)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 측면(110d) 내지 제4 측면(110g)은 상부에 위치하는 상측면과, 하부에 위치하는 하측면이 형성될 수 있다.
외부케이스(110)의 상부는 상기 제1 면(110a)과 제2 면(110b)의 일측이 겹쳐져 2 이상의 면이 적층되는 제1 접합부(111)가 형성될 수 있다. 제1 접합부(111)는 외부케이스(110) 상부에 제2 방향으로 연장되도록 형성되어 외부케이스(110)를 전체적으로 지지하고, 충진물(120)의 하중 및 외부의 물리적인 힘에 의한 변형을 최소화시킨다. 이에 따라, 외부케이스(110)는 별도의 지지대를 삽입 또는 장착하지 않아도 견고하게 지지된다.
종래의 아이스팩은 외부포장재가 폴리에틸렌 및 나일론으로 형성되어 내구성이 떨어진다. 이에, 종래 아이스팩은 동결되었다가 녹으면 무게중심이 쏠리는 방향으로 형태가 변형되어 취급이 어려운 문제가 있다. 나아가 상기 아이스팩은 동결시 아이스팩을 올려두는 표면에 따라 아이스팩의 표면이 울퉁불퉁하게 형성될 수 있어, 아이스팩을 적층하여 사용하기 어려운 문제가 있다.
반면, 친환경 아이스팩(100)은 외부케이스(110)에 제1 접합부(111)가 형성됨에 따라, 외부케이스(110)를 지지하고 외부케이스(110) 내부에 충진되는 충진물(120)의 하중을 분산시켜 외부케이스(110)가 휘거나 형태가 변형되는 것을 최소화시킬 수 있다. 또한, 외부에서 물리적인 힘이 발생하여도 외부케이스(110)의 형태가 변형되는 것을 최소화시킬 수 있다.
제3 측면(110f)과 제4 측면(110g)은 일단에 제2 접합부(112)와 제3 접합부(113)가 형성될 수 있다.
제1 접합부(111), 제2 접합부(112), 제3 접합부(113)는 외부케이스(110) 내부에 충진물(120)을 수용하는 밀폐공간이 형성되도록 외부케이스(110)를 밀봉되게 할 수 있다.
외부케이스(110)는 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 측면이 제1 면(110a) 내지 제3 면(110c) 모서리를 따라 접힘 가능하게 형성되어 테이퍼지게 형성될 수 있다. 이 때, 이웃하는 두 측면과 제1 면(110a) 내지 제3 면(110c) 중 하나의 면이 맞닿는 위치에 꼭짓점(P)이 형성될 수 있다. 꼭짓점(P)은 충진물(120)의 하중에 의한 힘 또는 외부에서 물리적인 힘이 발생하면 상기 힘을 분산시킬 수 있다. 일 구체예에 있어서 충진물(120)에 의한 힘 또는 외부에서 물리적인 힘이 발생한 경우, 꼭지점(P)은 상기 이웃하는 측면과 하나의 면이 맞닿아 형성되는 3개의 모서리 방향으로 상기 힘을 분산시킨다. 따라서 외부케이스(110)는 충진물(120) 또는 외부의 물리적인 힘에 의한 형태 변형을 최소화시킨다.
외부케이스(110)는 펄프층(미도시)과 펄프층에 형성되는 수지코팅층(미도시)을 포함할 수 있다.
펄프층은 외부케이스(110)를 이루는 주요 층으로, 펄프소재로 형성될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 펄프소재는 내구성이 강한 판지 또는 크래프트지일 수 있다. 이 때, 상기 펄프소재의 중량은 260 내지 300 g/m2 일 수 있다. 따라서 종래의 폴리에틸렌 및 나일론으로 형성되는 아이스팩 대비 내구성이 향상될 수 있다. 즉, 친환경 아이스팩(100)은 내구성이 강한 펄프소재로 형성되어 충진물(120)의 하중에 의한 힘 또는 외부의 물리적인 힘에 의한 형태 변형을 최소화시킬 수 있다. 펄프소재는 상기 나열된 것에 한정되는 것은 아니다. 펄프층은 필요에 따라 복수 개 적층된 구조일 수 있다. 이에 따라, 외부케이스(110)의 내구성과 배리어성이 보다 향상될 수 있다.
수지코팅층은 펄프층 하부 또는 상하부에 형성될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 수지코팅층은 펄프층 하부에 형성되어 충진물(120)에서 발생되는 수분이 펄프층에 침투되는 것을 방지할 수 있다. 다른 구체예에 있어서, 수지코팅층은 펄프층 상하부에 형성되어 펄프층을 보호할 수 있으며, 충진물(120) 또는 외부의 수분이나 오염물이 외부케이스에(110)에 침투되는 것을 방지할 수 있다.
상기 수지코팅층은 열가소성수지, 실리콘계 고분자 및 아크릴계 고분자를 포함하는 공중합 수지, 생분해성 수지, 수용성 수지, 기체차단성 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있다.
구체적으로, 열가소성 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소푸렌, 폴리에스테르 (폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등), 폴리부타디엔, 스티렌 수지, 내충격성 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 수지(AS 수지), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS 수지), 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지(MBS 수지), 메틸메타크릴레이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(MABS 수지), 아크릴로니트릴-아크릴 고무-스티렌 수지(AAS 수지), 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리카르보네이트, 변성 폴리페닐렌에테르(PPE), 폴리아미드, 폴리페닐렌술피드, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리술폰, 폴리아릴레이트, 폴리에테르케톤, 폴리에테르니트릴, 폴리티오에테르술폰, 폴리에테르술폰, 폴리벤즈이미다졸, 폴리카르보디이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있다.
실리콘계 고분자 및 아크릴계 고분자를 포함하는 공중합 수지에서 상기 실리콘계 고분자는 폴리실란(polysilane), 폴리실록산(polysiloxane), 폴리실라잔(polysilazane), 폴리카르보실란(polycarbosilane)으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있다. 또한 상기 아크릴계 고분자는 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate), 폴리메틸아크릴레이트(polymethylacrylate), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate), 폴리에틸아크릴레이트(polyethylacrylate), 폴리에틸메타크릴레이트(polyethylmetacrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있다.
생분해성 수지는 폴리락트산 (polylactic acid, PLA), 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리글리콜산(polyglycolic acid, PGA), 폴리부틸렌숙시네이트 (polybutylene succinate; PBS), 폴리부틸렌아디페이트테레프탈레이트(Poly butylene adipate-co-terephthalate; PBAT), 폴리하이드록시부티레이트(polyhydroxybutyrate, PHB), 폴리-3-하이드록시발러레이트(poly-3-hydroxyvalerate, PBV), 폴리하이드록시부티레이트발러레이트(polyhydroxybutyrate valerate, PHBV), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시발러레이트(poly-(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시헥사노에이트(poly-(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있다. 이러한 생분해성 수지는 사용 또는 폐기 과정에서 CO2 등의 환경 유해 물질의 배출량이 적고, 폐기 시에도 자연 환경 하에서 용이하게 분해될 수 있어 친환경적인 특성을 가진다.
수용성 수지는 아크릴 에멀젼, 메틸롤화요소 에멀젼, 메틸롤화멜라닌 에멀젼, 카르복시메틸 셀룰로오스 에멀젼, 에틸렌 비닐아세테이트 수지 에멀젼, 우레탄 에멀젼, 폴리염화비닐리덴 에멀젼, 라텍스 에멀젼, 스티렌 에멀젼, 폴리비닐알코올 용액 및 폴리비닐아세테이트 용액에서 선택된 1 이상을 혼합한 것일 수 있다.
기체차단성 수지는 기체차단능을 갖는 고분자 수지일 수 있다. 일 구체예에 있어서 기체차단성 수지는 에틸렌비닐알코올(ethylene vinyl alcohol EVOH) 수지 또는/및 폴리케톤(polyketone, PK) 수지일 수 있다. 에틸렌비닐알코올은 에틸렌과 비닐알코올을 공중합하여 얻는 열가소성 수지로, 기체차단성, 내약품성, 표면광택성이 뛰어나고 강성이 크다. 폴리케톤은 대기오염의 일산화탄소(CO)와 올레핀(에틸렌, 프로필렌)으로 이루어진 고분자 신소재로 친환경적이며, 기체차단성, 내마모성, 내화학성, 내충격성, 내스크래치성 등이 뛰어난 소재이다. 따라서 기체차단성 수지는 기체차단성을 향상시킬 뿐만 아니라, 방오, 방습 등의 효과를 발휘할 수 있어 친환경 아이스팩(100)의 저온 유지 성능을 향상시킬 수 있으며 친환경적인 특징을 갖는다. 또한 외부의 물리적 요인에 의한 영향을 감소시키므로 외부케이스(110) 표면의 품질을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 친환경 아이스팩(100)의 수명을 연장시킬 수 있다. 나아가 기체차단성 수지는 천연재료를 더 포함할 수 있다. 일 구체예에 있어서 상기 천연재료는 단백질일 수 있으며, 보다 구체적으로 케라틴 단백질, 카제인 단백질일 수 있다. 상기 케라틴 단백질은 양털, 새의 깃털, 파충류 피부 조직, 머리카락, 돼지 발굽 중에서 추출되는 것일 수 있으며, 상기 카제인 단백질은 우유에서 추출되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
필요에 따라, 외부케이스(110)는 상기 펄프층 외면, 수지코팅층 외면, 펄프층과 수지코팅층 사이에서 선택되는 1 이상에 알루미늄층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 알루미늄층은 알루미늄으로 형성되어 외부케이스(110)의 내구성 향상과 외부케이스(110) 내부의 충진물(120) 또는 외부의 수분이나 오염물이 외부케이스에(110)에 침투되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 도 1의 I-I에 따른 단면도이다.
도 3를 참조하면, 충진물(120)은 외부케이스(110) 내부에 충진될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 충진물(120)은 종이(121)와 상변화물질(122)을 포함할 수 있다. 다른 구체예에 있어서, 충진물(120)은 상변화물질(122)일 수 있다.
일 구체예에 있어서 종이(121)는 셀룰로스를 주성분으로 하여 형성될 수 있다. 이 때, 종이(121)는 셀룰로스를 주성분으로 하는 것이면 어느 것이든 사용 가능하다.
종이(121)는 일정크기로 자른 형태, 파우더 형태 또는 종이를 압축하여 고형화시키거나 비드화시킨 형태, 적어도 복수 개 이상 적층되는 시트형태 및 복수의 시트형태 사이에 비드화시킨 종이가 마련되는 형태에서 선택되는 1 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상변화물질(Phase change material; PCM, 122)은 상전이온도 이상의 환경에서 주변의 열을 흡수하며 녹고, 상전이온도 이하의 환경에서 열을 주변으로 방출하며 결정화하는 에너지 저장 물질로, 상전이온도에 따라 물질의 상이 변하게 된다. 일반적으로 상전이가 일어날 때 온도변화 없이 출입하는 열인 잠열(Latentheat)은, 상전이를 수반하지 않고 온도변화를 보이며 출입하는 열인 현열(Sensible heat)에 비해서 현저하게 높은 열량을 갖는다. 따라서 상변화물질(122)은 상술한 특징으로 높은 양의 열에너지를 저장하거나, 온도를 유지시키는데 이용할 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상변화물질(122)은 물일 수 있다. 상기 물은 온도가 상온에서 0℃로 내려가면 액상에서 고상으로 변한다. 따라서, 상기 물은 고상인 상태에서 시간이 지남에 따라 주위의 열을 흡수하며 녹게 되므로, 상기 물을 포함하는 친환경 아이스팩(100)의 주변 온도를 저온으로 유지시킬 수 있게 된다.
일 구체예에 있어서, 종이(121)와 물은 친환경 아이스팩(100)의 내부에 충진될 수 있다. 이 때, 종이(121)는 많은 양의 물을 흡수하게 된다.
상술한 것처럼, 종이(121)는 셀룰로스를 주성분으로 이루어져 있다. 셀룰로스는 화학구조상으로 글루코스 단량체가 수소결합을 통해 강하게 연결되어 있는 구조로 형성되어 있다. 따라서 셀룰로스와 물이 만나면 셀룰로스의 수소결합 사이에 물 분자가 들어가 새롭게 수소결합을 이룰 수 있다. 셀룰로스가 주 성분인 종이(121)가 많은 양의 물을 함유할 수 있는 이유다.
일 구체예에 있어서, 친환경 아이스팩(100)은 충진물(120)로 종이(121)와 물을 포함하여 동결시 형태 변형이 적다. 종래의 아이스팩에 충진된 수화겔은 하나의 큰 덩어리 형태로 거동하게 되어 동결시 팽창되는 부피가 커지게 된다. 종래 아이스팩은 동결되면서 부피가 팽창함에 따라 밀도가 작아져 가장 겉표면부터 동결되는 물의 특성으로 상기 아이스팩에 충진된 수화겔의 겉표면부터 동결되고, 시간이 지남에 따라 동결된 겉표면 내부의 수화겔이 부피가 팽창하며 동결된다. 이 때, 상기 수화겔은 겉표면이 동결되어 일정 형태를 이루고 있으므로, 상기 내부 수화겔의 부피 팽창에 있어서 공간 제약이 크게 발생된다. 따라서 종래 아이스팩은 동결시 상기 내부 수화겔의 부피 팽창에 따른 팽창압력에 의해 특정 부위가 돌출되거나 구멍이 발생하는 등 형태가 훼손되는 문제가 발생될 수 있었다.
하지만 친환경 아이스팩(100)은 물이 흡수된 종이(121) 각각의 작은 단위로 거동하게 된다. 일 구체예에 있어서, 친환경 아이스팩(100)은 동결시 종이(121)의 작은 단위로 동결되어 종래 아이스팩 대비 팽창되는 부피가 작다. 또한, 각각의 종이(121) 사이에는 간극이 형성되어 있어 동결시 부피 팽창에 따른 공간 제약이 적게 발생될 수 있다. 따라서 친환경 아이스팩(100)은 동결시 충진물(120)에 의해 팽창되는 부피가 작아 종래 아이스팩 대비 형태 변화가 적어 외부케이스(110)가 파손되거나 변형되는 것을 방지할 수 있다.
다른 구체예에 있어서, 종이(121)는 적어도 복수 개 이상 적층되는 시트형태 및 복수의 시트형태 사이에 비드화시킨 종이가 마련되는 형태일 수 있다. 이 때, 상기 복수의 시트형태 사이에 마련되는 비드화시킨 종이는 스페이서 역할을 하게 된다. 즉, 복수 개 이상 적층되는 시트형태 사이에 간극이 형성되어 친환경 아이스팩(100)이 동결시 부피 팽창에 따른 공간 제약이 적게 발생되도록 할 수 있다. 또한, 친환경 아이스팩(100) 내부의 충진물(120)은 복수 개 이상의 시트가 적층되어 형성되므로, 충진물(120)의 하중을 고르게 분산시킬 수 있으며 외부의 물리적인 힘에 의한 변형을 보다 최소화시킬 수 있다.
이하, 실시예 1에 따른 따른 친환경 아이스팩(100)의 제조방법을 설명하도록 한다.
다시 도 2를 참조하면, 외부케이스(110)는 직사각형 형태로 제1 방향으로 길게 형성될 수 있다. 외부케이스(110)의 소재는 상술한 바와 같으므로 생략한다.
친환경 아이스팩(100)을 형성하기 위해 먼저 도 2의 a에 도시된 것처럼, 제1 측면(110d) 및 제2 측면(110e)의 중심부에 형성된 제1 접힘선(11a) 및 제2 접힘선(11b)에서 외부케이스(110)를 내측 방향으로 접는다. 이 때, 외부케이스(110) 상부는 제1 면(110a)과 제2 면(110b)의 일측이 겹쳐져 2 이상의 면이 적층되는 제1 접합부(111)가 형성된다. 또한, 제2 접합부(112)와 제3 접합부(113)도 2 이상의 면이 적층되어 겹쳐지는 상태가 된다.
다음으로 도 2의 b에 도시된 것처럼, 외부케이스(110)를 접힘선(점선으로 표시됨)을 따라 접어 외부케이스(110)가 일정 형태의 틀을 형성하도록 한다. 이 때, 외부케이스(110)는 측면이 테이퍼지도록 형성되며, 꼭짓점(P)이 형성될 수 있다. 외부케이스(110)는 꼭짓점(P)이 형성됨에 따라 충진물(120)의 하중에 의한 힘 또는 외부에서 물리적인 힘이 발생하면 상기 힘을 분산시킬 수 있다.
다음으로 열 접착 과정을 거친다. 외부케이스(110)의 제1 접합부(111)에 열을 가하여 제1 접합부(111)를 접착시킨다. 일 구체예에 있어서 상기 접착은 통상의 열 접착이 사용될 수 있으며, 구체적으로 초음파 융착이 사용될 수 있다. 초음파 융착은 주파수 파장에너지로 분자를 진동시켜 발생되는 에너지를 이용하여 열 접착하는 것을 말한다. 초음파 융착은 수초 내에 빠르게 이루어지며 제품의 표면손상이나 변형, 변질이 이루어지지 않아 생산 효율을 높일 수 있다.
다음으로, 상기와 같은 열 접착 방법으로 제2 접합부(112)에 열을 가하여 접착시킨다. 이상의 과정을 거치고 나면, 외부케이스(110)는 제3 접합부(113) 부분만 개방된 상태가 된다.
다음으로, 외부케이스(110)의 상기 개방된 상부로 충진물(120)을 넣어 외부케이스(110)의 내부를 충진시킨다. 일 구체예에 있어서, 충진물(120)은 종이(121)와 물일 수 있다. 충진물(120)을 외부케이스(110) 내부에 충진시키는 방법에 있어서, 종이(121)가 물을 흡수할 수 있으면 어떠한 방식이든 사용할 수 있다. 일 구체예에 있어서, 외부케이스(110)의 외부에서 종이(121)와 물을 혼합하여 외부케이스(110) 내부로 투입하거나, 종이(121)를 스틱형태로 고형화하여 외부케이스(110) 내부에 투입 후, 외부케이스(110) 내부를 물로 채우는 방법일 수 있다. 또는, 비드화시킨 종이(121) 또는 복수 개 이상 적층되는 시트형태와 복수의 시트형태 사이에 마련되는 비드화시킨 종이(121)를 외부케이스(110) 내부에 투입 후, 외부케이스(110) 내부를 물로 채우는 방법일 수 있다. 다른 구체예에 있어서, 충진물(120)로 물만 사용하여 외부케이스(110)의 내부를 충진시킬 수 있다.
다음으로, 외부케이스(110)의 제3 접합부(113)를 상기와 같은 열 접착 방법으로 접착시킨다. 이에 따라, 외부케이스(110)는 내부에 충진물(120)이 채워진 상태로 밀봉되고, 친환경 아이스팩(100)의 제작은 종료된다.
상기와 같이 제작된 친환경 아이스팩(100)은 펄프소재로 형성된 외부케이스(110)를 사용하여 내구성이 향상될 수 있다. 또한, 제1 접합부(111)를 형성하여 별도의 지지대를 삽입 또는 장착하지 않아도 외부케이스(110)를 견고하게 지지할 수 있어, 내부에 충진된 충진물(120)의 하중 또는 외부의 물리적인 힘에 의한 변형을 최소화시킬 수 있다. 이에 따라, 친환경 아이스팩(100)을 적층하여 사용하기 용이할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 친환경 아이스팩(100)의 사시도이다.
도 4을 참조하면, 외부케이스(110)는 형태 변형을 최소화시키기 위하여 실시예 1의 외부케이스(110)의 상부에 형성된 제1 면(110a) 및 제2 면(110b)에 제4 접합부(114) 및 제5 접합부(115)가 일정간격 이격되어 평행하게 위치하도록 형성될 수 있다.
실시예 2에서 제4 접합부(114), 제5 접합부(115) 이 외의 구성은 실시예 1과 동일하므로 중복 설명은 생략하도록 한다.
일 구체예에 있어서, 제4 접합부(114)와 제5 접합부(115)는 2 이상의 면이 겹쳐져 적층되는 구조일 수 있다. 따라서 외부케이스(110)는 제1 접합부(111)와 제4 접합부(114)와 제5 접합부(115)에 의해 전체적으로 견고하게 지지되어 내부에 충진된 충진물(120)의 하중 또는 외부의 물리적인 힘에 의한 변형을 보다 최소화시킬 수 있다. 또한, 제4 접합부(114)와 제5 접합부(115)가 일정간격 이격되어 평행하게 위치하므로, 친환경 아이스팩(100)을 적층하여 사용하기에 보다 용이할 수 있다.
실시예 2는 상술한 것처럼, 충진물(120)을 외부케이스(110) 내부에 충진시키고 외부케이스(110) 내부를 밀봉하여 동결시키면 친환경 아이스팩(100)으로 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 친환경 아이스팩(100)의 제조방법을 도시한 도면이다.
실시예 2의 친환경 아이스팩(100)은 제4 접합부(114)와 제5 접합부(115)를 형성하기 위해 상기 실시예 1에서 외부케이스(110)를 추가적으로 접어 열 접착시키는 과정을 더 포함한다. 따라서, 실시예 2의 외부케이스(110)는 제4 접합부(114) 및 제5 접합부(115) 형성을 위해 실시예 1 대비 제1 방향으로 길게 형성될 수 있다.
이하, 실시예 2의 제조방법을 설명하되, 실시예 1과 중복되는 제조방법은 간략히 설명하도록 한다.
도 5의 a를 참조하면, 친환경 아이스팩(100)을 형성하기 위해 먼저 제1 접힘선(11a)과 제2접힘선(11b)에서 외부케이스(110)를 내측 방향으로 접는다. 다음으로, 제1 면(110a) 및 제2 면(110b)에 형성된 제3 접힘선(11c)과 제4 접힘선(11d)에서 외부케이스(110)를 외측 방향으로 접고, 다시 제1 면(110a) 및 제2 면(110b)에 형성된 제5 접힘선(11e) 및 제6 접힘선(11f)에서 외부케이스(110)를 내측 방향으로 접는다. 상기 과정을 거치면, 외부케이스(110)의 제1 면(110a) 및 제2 면(110b)에 제4 접합부(114) 및 제5 접합부(115)가 2 이상의 면이 적층된 상태로 형성된다. 이 때, 제2 접합부(114) 및 제5 접합부(115)는 일정간격 이격되어 평행하도록 형성된다. 또한, 외부케이스(110) 상부는 제1 면(110a)과 제2 면(110b)의 일측이 겹쳐져 2 이상의 면이 적층되는 제1 접합부(111)가 형성될 수 있다. 또한, 제2 접합부(112)와 제3 접합부(113)도 2 이상의 면이 적층되어 겹쳐지는 상태가 된다.
다음으로 도 5의 b에 도시된 것처럼, 외부케이스(110)를 접힘선(점선으로 표시됨)을 따라 내측으로 접어 외부케이스(110)가 일정 형태의 틀을 형성하도록 한다. 이 때, 외부케이스(110)는 측면이 테이퍼지도록 형성되며, 꼭짓점(P)이 형성된다.
다음으로 열 접착 과정을 거쳐 제4 접합부(114), 제5 접합부(115)를 접착시킨다. 일 구체예에 있어서 상기 접착은 통상의 열 접착이 사용될 수 있으며, 구체적으로 초음파 융착이 사용될 수 있다. 다음으로, 상기와 같은 열 접착 방법으로 제1 접합부(111) 및 제2 접합부(112)를 접착시킨다.
이상의 과정을 거치고 나면, 외부케이스(110)는 제3 접합부(113) 부분만 개방된 상태가 되고, 상기 개방된 상부로 충진물(120)을 넣어 외부케이스(110)의 내부를 충진시킨다. 일 구체예에 있어서, 충진물(120)은 종이(121)와 물일 수 있다. 다른 구체예에 있어서, 충진물(120)은 물일 수 있다.
다음으로, 외부케이스(110)의 제3 접합부(113)를 상기와 같은 열 접착 방법으로 접착시킨다. 이에 따라, 외부케이스(110)는 내부에 충진물(120)이 채워진 상태로 밀봉되고, 친환경 아이스팩(100)의 제작은 종료된다.
상기와 같이 제작된 친환경 아이스팩(100)은 제1 접합부(111), 제4 접합부(114), 제5 접합부(115)를 형성하여 별도의 지지대를 삽입 또는 장착하지 않아도 외부케이스(110)를 보다 견고하게 지지할 수 있어, 내부에 충진된 충진물(120)의 하중 또는 외부의 물리적인 힘에 의한 변형을 보다 최소화시킬 수 있다. 또한, 제4 접합부(114), 제5 접합부(115)가 일정간격 이격되어 평행하게 위치하므로, 친환경 아이스팩(100)의 적층이 보다 용이할 수 있다.
친환경 아이스팩(100)은 동결된 상태에서 스티로폼 박스, 아이스 박스 등과 같은 보관함에 신선식품과 함께 보관된다. 친환경 아이스팩(100)은 시간이 지남에 따라 주위의 열을 흡수하며 서서히 녹게 되고, 이러한 친환경 아이스팩(100)의 흡열작용으로 주변을 저온으로 유지시킴에 따라 함께 보관된 상기 신선식품의 변질을 막을 수 있게 된다.
실험예
본 발명의 실시예 1에 따라 친환경 아이스팩(100)을 제조하였다. 친환경 아이스팩(100)은 외부케이스(110) 내부에 충진물(120)로 잘게 자른 종이(121)와 물을 투입하고 밀봉하였다. 이 때, 투입되는 종이(121)와 물의 비율은 중량 기준으로 3:22 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 상기 실시예 1에 따라 제조된 친환경 아이스팩(100, 실시예)과 공지된 시판 아이스팩(비교예)의 동결성테스트와 온도테스트를 진행하였다. 상기 시판 아이스팩은 물이 흡수된 고흡수성 수지가 수화겔 형태로 내부에 충진되어 있는 것을 사용하였다.
도 6은 실시예와 비교예의 동결성테스트 결과를 도시한 그래프이다.
도 6의 그래프에서 X축은 동결성테스트에서 소요되는 시간을 나타내고, Y축은 실시예와 비교예의 온도를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 상온에서 동일한 온도를 유지하는 실시예와 비교예를 동일 조건에서 동결시키는 테스트를 수행하였다. 상기 동결성테스트는 실시예와 비교예가 상온에서 0℃까지 도달하는데 소요되는 시간을 측정하였다. 그 결과 도 3에서와 같이 실시예의 경우 상온에서 0℃까지 도달하는데 약 3시간 11분이 소요되었으며, 비교예의 경우 상온에서 0℃까지 도달하는데 약 4시간이 소요되었다.
상술한 바와 같이, 비교예는 동결되는 결정이 수화겔 하나의 큰 덩어리 형태이고, 실시예는 동결되는 결정이 각각의 종이(121) 형태로 작은 단위이다. 즉, 동결시 비교예 대비 실시예에서 상변화물질인 물이 더 빠른 속도로 에너지를 방출시킬 수 있게 된다. 비교예 대비 실시예가 빠르게 동결되는 이유다.
따라서, 상기와 같은 동결성테스트를 통해 실시예에 해당하는 친환경 아이스팩(100)이 비교예의 시판 아이스팩보다 동결성이 우수함을 확인하였다.
도 7은 실시예와 비교예의 온도테스트 결과를 도시한 그래프이다.
도 7의 그래프에서 X축은 온도테스트에서 소요되는 시간을 나타내고, Y축은 실시예와 비교예의 온도를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 비교예와 실시예의 온도테스트를 수행하였다. 구체적으로 도 7의 동결성테스트를 통해 완전 동결되어 약 0℃를 유지하는 비교예와 실시예가 녹아서 상온까지 도달하는데 소요되는 시간을 측정하였으며, 상기 온도테스트는 외기온도가 대략 25℃로 유지된 상태에서 수행되었다.
그 결과, 도 7에서와 같이 실시예와 비교예는 약 2~3℃의 온도에 도달하여 상기 온도를 유지하는 시간은 비슷하였으나, 약 5℃ 이후부터 비교예의 온도가 실시예의 온도보다 빠르게 상승하는 결과를 보였다.
보다 명확한 비교를 위해 실시예와 비교예가 녹아 5℃부터 상온과 유사한 20℃까지 도달하는데 소요되는 시간을 5℃ 간격으로 비교하였다. 그 결과, 5℃에 도달하기까지 실시예의 경우 약 4시간 15분이 소요되었고, 비교예의 경우 약 4시간 2분이 소요되었다. 10℃에 도달하기까지 실시예의 경우 약 4시간 43분이 소요되었고, 비교예의 경우 약 4시간 13분이 소요되었다. 또한, 15℃에 도달하기까지 실시예의 경우 약 5시간 17분이 소요되었고, 비교예의 경우 약 4시간 33분이 소요되었다. 20℃에 도달하기까지 실시예의 경우 약 6시간 5분이 소요되었고, 비교예의 경우 약 5시간 14분이 소요되었다.
상기 결과에서 알 수 있듯이, 비교예의 온도가 실시예의 온도보다 빠르게 상승하였을 뿐만 아니라, 비교예는 5℃부터 온도가 급격히 상승하는 결과를 보였다. 이에 따라, 비교예가 10℃에 도달하는데 소요되는 시간은 실시예가 5℃에 도달하는데 소요되는 시간과 유사하고, 비교예가 20℃에 도달하는데 소요되는 시간은 실시예가 15℃에 도달하는데 소요되는 시간과 유사한 결과를 보이며 실시예 대비 비교예가 빠르게 녹는 것을 확인하였다.
일반적으로 종이(121)의 열전도율은 대략 0.04~0.06 W/mk, 물의 열전도율은 대략 0.6 W/mk로 물은 종이(121) 대비 높은 열전도율을 가지고 있다. 종이(121)의 경우 상기와 같이 열전도율이 낮아 단열재로도 널리 사용되고 있다. 따라서, 낮은 열전도율을 갖는 종이(121)의 특성으로 인해 상기 온도테스트에서 비교예 대비 종이(121)를 포함하고 있는 실시예가 상대적으로 외기의 영향을 적게 받을 수 있게 된다. 비교예 대비 실시예가 천천히 녹는 이유다.
이상에서 실시예에 해당하는 친환경 아이스팩(100)이 비교예인 시판 아이스팩보다 동결성 유지력이 우수함을 확인하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 친환경 아이스팩(100)은 형태 변형이 적어 취급이 용이하고, 동결된 친환경 아이스팩(100)은 적층하여 사용하기 용이하여 신선식품을 보관하는 공간을 효율적으로 사용할 수 있다. 또한, 종이(121)를 이용하여 보냉성이 향상되어 시판 아이스팩 보다 신선식품을 오래 보관할 수 있다. 또한, 친환경 아이스팩(100)의 충진물(120)은 물과 친환경소재의 종이(121) 또는 물을 포함하여 친환경 아이스팩(100)의 폐기시 외부케이스(110)의 일단부를 절단하여 물을 버리거나, 또는 물을 버리면 물과 종이(121)가 쉽게 분리되므로 분리배출이 용이하다.
이상, 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하였다. 그러나 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 기술의 구체적 적용에 따른 단순한 설계변경, 일부 구성요소의 생략, 단순한 용도의 변경 등 본 발명을 다양하게 변형할 수 있을 것이며, 이러한 변형 역시 본 발명의 권리범위 내에 포함됨은 자명하다.
100: 친환경 아이스팩 110: 외부케이스
11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f: 접힘선 110a: 제1 면
110b: 제2 면 110c: 제3 면
110d, 110e, 110f, 110g: 측면 111, 112, 113, 114, 115: 접합부
120: 충진물 121: 종이
122: 상변화물질 P: 꼭짓점

Claims (7)

  1. 마주보는 한 쌍의 면과, 상기 면 모서리를 따라 접힘 가능하게 형성되어 테이퍼지게 형성되는 측면과, 이웃하는 두 측면과 하나의 면이 맞닿아 형성되는 꼭짓점을 포함하는 외부케이스와,
    외부케이스 내부에 밀폐공간이 형성되고, 상기 밀폐공간은 종이와 상변화물질을 포함하는 충진물로 충진되는 친환경 아이스팩에 있어서,
    상기 면은 상부에 위치하는 제1,2 면과, 제1,2 면과 마주보는 제3 면을 포함하고,
    상기 측면은 제1 방향으로 마주보는 제1,2 측면과, 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 마주보는 제3,4 측면을 포함하는 친환경 아이스팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    외부케이스는 상기 충진물의 하중 및 외부의 물리적인 힘에 의한 변형을 최소화하도록 상기 제1 면과 제2 면의 일측이 겹쳐져 제2 방향으로 연장하도록 접합부가 형성되는 친환경 아이스팩.
  3. 청구항 2에 있어서,
    외부케이스는 펄프소재로 이루어진 펄프층과,
    펄프층 하부에 형성되는 수지코팅층을 포함하는 친환경 아이스팩.
  4. 청구항 2에 있어서,
    외부케이스는 펄프소재로 이루어진 펄프층과,
    펄프층 상하부에 형성되는 수지코팅층을 포함하는 친환경 아이스팩.
  5. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 수지코팅층은 열가소성수지, 실리콘계 고분자 및 아크릴계 고분자를 포함하는 공중합 수지, 생분해성 수지, 수용성 수지, 기체차단성 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 친환경 아이스팩.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 기체차단성 수지는 천연재료를 더 포함하는 친환경 아이스팩.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 종이는 일정크기로 자른 형태, 파우더 형태 또는 종이를 압축하여 고형화시키거나 비드화시킨 형태, 적어도 복수 개 이상 적층되는 시트형태 및 복수의 시트형태 사이에 비드화시킨 종이가 마련되는 형태에서 선택되는 1 이상인 친환경 아이스팩.
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