KR20220109682A - Fruit packaging material for quality preservation with ethylene gas adsorption performance and the manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

According to the present invention, a method for manufacturing an eco-friendly packaging material for fruits to preserve quality having ethylene gas adsorption performance comprises the steps of: S1) preparing torrefied wood powder by grinding torrefied wood obtained by heat treating wood; S2) modifying the surface of the torrefied wood powder by mixing the torrefied wood powder with an aqueous cationic polymer solution; S3) preparing a pulp slurry of corrugated cardboard by mixing pulverized corrugated cardboard with water; and S4) preparing a packaging material for fruits by drying the mixture after mixing the surface-modified torrefied wood powder obtained in step S2) with the pulp slurry of corrugated cardboard obtained in step S3).

Description

에틸렌가스 흡착 성능을 가지는 품질보존용 과수포장재 및 그 제조방법 {Fruit packaging material for quality preservation with ethylene gas adsorption performance and the manufacturing method thereof}Fruit packaging material for quality preservation with ethylene gas adsorption performance and the manufacturing method thereof

본 발명은 에틸렌 가스의 흡착 성능을 지닌 과수 포장재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과수 포장재 내 반탄화 목분 및 표면개질처리된 반탄화 목분을 첨가하여 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fruit tree packaging material having ethylene gas adsorption performance and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a method for manufacturing by adding torrefied wood flour and surface-modified torrefied wood flour in the fruit tree packaging material.

현재 과수 포장재로 장거리 유통에 따른 압상 예방, 통기성 부여, 습기 제거성능 등을 부여하여 제품의 신선도를 유지하기 위해 일반적으로 스티로폼 트레이 또는 종이 트레이가 많이 사용되고 있다. Currently, styrofoam trays or paper trays are commonly used as packaging materials for fruit trees in order to maintain the freshness of products by providing prevention, ventilation, and moisture removal performance due to long-distance distribution.

그리고, 과채류의 운반 및 유통과정에서 과채류의 신선도를 유지하는 포장재의 연구가 지속적으로 진행되고 있다. In addition, research on packaging materials that maintain the freshness of fruits and vegetables in the process of transporting and distributing fruits and vegetables is continuously being conducted.

한편, 과일이나 채소가 익어가는 중에 에틸렌가스가 생성된다.On the other hand, ethylene gas is produced during ripening of fruits and vegetables.

에틸렌은 식물에 의해 생산되는 생리과정 조절 호르몬으로 씨앗의 발아, 꽃의 개화, 식물의 성장과 노화에 영향을 미치는 중요한 역할을 하는 에틸렌계 탄화수소 중 가장 간단한 구조의 무색의 탄화수소이다. 에틸렌은 과채류의 종류에 따라 발생량이 각각 다르며 노화, 숙성, 부패에 미치는 영향이 상이하므로 에틸렌의 저감 기술이 종래의 품질보존용 포장소재 개발에 큰 영향을 미치고 있다.Ethylene is a colorless hydrocarbon with the simplest structure among ethylene hydrocarbons that play an important role in affecting seed germination, flower flowering, plant growth and aging as a physiological process regulating hormone produced by plants. The amount of ethylene generated varies depending on the type of fruits and vegetables, and the effects on aging, ripening, and decay are different. Therefore, ethylene reduction technology has a great influence on the development of conventional packaging materials for quality preservation.

에틸렌가스의 생성을 억제시켜 과채류의 상품성을 보존하는 기술로는 상품성이 떨어지는 농산물에서 추출된 지방산 성분을 추출하여 과채류 표면에 코팅하여 에틸렌가스와 수분의 배출을 억제하는 기술과 같은 에틸렌 가스의 억제 기술이 연구된 바 있다.As a technology for preserving the commercial properties of fruits and vegetables by suppressing the production of ethylene gas, ethylene gas suppression technology, such as a technology to suppress the emission of ethylene gas and moisture by extracting fatty acid components extracted from agricultural products with poor commercial quality and coating them on the surface of fruits and vegetables This has been studied

그러나, 이와 같은 과채류 표면 코팅을 통한 에틸렌가스 생성 억제는 과채류마다 표면에 코팅하는 작업이 매우 번거로워 실제로 사용되기 어려운 점이 있다. However, the suppression of ethylene gas generation through the surface coating of fruits and vegetables is difficult to use in practice because it is very cumbersome to coat the surfaces of each fruits and vegetables.

최근에는 온라인 신선식품 시장의 발달과 함께 증가한 과일, 채소류의 온라인 시장규모의 확대로 인한 과,채류 포장용지의 소비 또한 증가하였으나 과채류의 노화방지 및 신선도 유지에 관한 연구 및 개발이 저조한 실정이고, 주로 연/경질 플라스틱 포장 박스의 사용이 주로 이루어지고 있는 실정이다. 그러나 이러한 연/경질 플라스틱류 포장재는 난분해성 소재로 인한 환경오염 문제를 내포하고 있어 근래에는 플라스틱 용기사용 규제 및 대체 포장재에 대한 관심이 증가하고 있는 추세이다. Recently, with the development of the online fresh food market, the consumption of packaging paper for fruits and vegetables also increased due to the expansion of the online market for fruits and vegetables, which increased along with the development of the online fresh food market. The use of soft/hard plastic packaging boxes is mainly being made. However, since these soft/hard plastic packaging materials contain environmental pollution problems due to incombustible materials, interest in plastic container usage regulations and alternative packaging materials is increasing in recent years.

따라서, 본 발명은 온라인 시장의 급격한 성장 및 배송산업의 발전에 따라 동반성장하고 있는 식품 포장시장 산업 내 환경오염문제를 내포하고 있는 연/경질 플라스틱류 포장재를 자연환경에서 생분해가 가능한 친환경 원료인 목질계 섬유와 반탄화 목분을 활용하여 환경오염 문제를 절감할 수 있고, 과채류의 노화, 부패를 촉진시키는 에틸렌가스의 흡착 성능을 지닌 친환경 품질보존용 과수포장재 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention provides an eco-friendly raw material that can be biodegradable in a natural environment for a soft/hard plastic packaging material containing environmental pollution problems in the food packaging market industry, which is growing together with the rapid growth of the online market and the development of the delivery industry. An object of the present invention is to provide an eco-friendly quality preservation fruit tree packaging material that can reduce environmental pollution problems by using fiber and torrefied wood flour, and has the ability to adsorb ethylene gas, which promotes aging and decay of fruits and vegetables, and a manufacturing method thereof. .

본 발명에 따른 에틸렌가스의 흡착 성능을 지닌 친환경 품질보존용 과수포장재의 제조방법은 S1) 목재를 열처리하여 얻어지는 반탄화 목재를 분쇄하여 반탄화 목분을 제조하는 단계; S2) 상기 반탄화 목분을 양이온성 고분자 수용액에 혼합하여 상기 반탄화 목분의 표면을 개질하는 단계; S3) 분쇄된 골판지를 물과 혼합하여 골판지 펄프슬러리를 제조하는 단계; 및 S4) 상기 S2)단계에서 얻어진 표면개질 반탄화 목분을 상기 S3)단계에서 얻어진 상기 골판지 펄프슬러리에 혼합하고 건조시켜 과수포장재를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, a method for manufacturing an eco-friendly quality preservation fruit tree packaging material having ethylene gas adsorption performance comprises the steps of: S1) pulverizing torrefied wood obtained by heat treating wood to produce torrefied wood powder; S2) mixing the torrefied wood flour with a cationic polymer aqueous solution to modify the surface of the torrefied wood flour; S3) mixing the pulverized corrugated cardboard with water to prepare a corrugated cardboard pulp slurry; and S4) mixing the surface-modified torrefied wood powder obtained in step S2) with the corrugated cardboard pulp slurry obtained in step S3) and drying the mixture to prepare an orchard packaging material.

또한, 상기 S2)단계에서 상기 양이온성 고분자 수용액은 양이온성 고분자 고형분말과 물을 혼합하여 제조되는 수용액인 것을 특징으로 한다.In addition, the cationic polymer aqueous solution in step S2) is characterized in that the aqueous solution prepared by mixing the cationic polymer solid powder and water.

또한, 상기 S2)단계에서는 상기 양이온성 고분자 수용액 중량대비 3%~9%의 반탄화 목분을 혼합하는 것을 특징으로 한다.In addition, in step S2), it is characterized in that 3% to 9% of torrefied wood flour is mixed with respect to the weight of the cationic polymer aqueous solution.

또한, 상기 S2)단계에서는 상기 반탄화 목분을 양이온성 고분자 수용액에 혼합하여 얻은 혼합액을 건조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the step S2), it characterized in that it further comprises the step of drying the mixture obtained by mixing the torrefied wood flour with a cationic polymer aqueous solution.

또한, 상기 혼합액을 100~110℃로 건조하는 것을 특징으로 한다.In addition, the mixture is characterized in that it is dried at 100 ~ 110 ℃.

또한, 상기 S1)단계에서 목재를 300~350℃의 온도로 열처리하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the heat treatment of the wood at a temperature of 300 ~ 350 ℃ in step S1).

또한, 상기 S4)단계에서 표면개질 반탄화 목분을 과수포장재 중량 대비 50%이하로 상기 골판지 펄프슬러리에 혼합하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the step S4), it is characterized in that the surface-modified torrefied wood flour is mixed with the corrugated cardboard pulp slurry in an amount of 50% or less based on the weight of the fruit tree packaging material.

또한, 상기 S1) 단계에서 목재를 과열증기처리장치(100)에서 열처리하고, 상기 과열증기처리장치(100)는 급수탱크(111)로부터 공급되는 물이 흐르는 수관이 설치되고 내부에 원료를 연소시켜 증기를 발생시키기 위한 연소로(110)와, 상기 연소로(110)에 의해 생성된 증기에서 수분을 분리하고 제거하기 위한 수분 분리기(112)와, 상기 연소로(110) 끝단의 연소가스 배출구와 연결되는 배출가스 유동관과, 배출가스 유동관 내에 형성되는 증기 유동관으로 구성되어 상기 수분 분리기(112)로부터 유입되는 증기가 상기 증기 유동관을 통해 이동하면서 상기 배출가스 유동관을 흐르는 배출가스에 의해 증기를 과열시키는 과열기(113)와, 회전하는 하우징(121)과, 상기 하우징(121) 내주면에 결합되는 다수의 날개(122)를 포함하여 이루어지고, 상기 하우징(121)의 회전에 의해 내주면에 결합되는 다수의 날개(122)가 함께 회전하게 되고 하우징(121) 내부로 과열기로부터 생성된 과열증기가 유입되어 하우징 내로 공급되는 목재칩을 과열증기건조처리하기 위한 과열증기건조기(120)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, in the step S1), the wood is heat treated in the superheated steam treatment device 100, and the superheated steam treatment device 100 is provided with a water pipe through which water supplied from the water supply tank 111 flows and burns the raw material therein. A combustion furnace 110 for generating steam, a moisture separator 112 for separating and removing moisture from the steam generated by the combustion furnace 110, and a combustion gas outlet at the end of the combustion furnace 110 and It is composed of an exhaust gas flow pipe connected to the exhaust gas flow pipe and a vapor flow pipe formed in the exhaust gas flow pipe, so that the steam flowing in from the moisture separator 112 moves through the steam flow pipe and overheats the steam by the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow pipe A plurality of superheaters 113 , a rotating housing 121 , and a plurality of wings 122 coupled to the inner circumferential surface of the housing 121 , and coupled to the inner circumferential surface by rotation of the housing 121 . The blade 122 rotates together and superheated steam generated from the superheater flows into the housing 121, and the superheated steam dryer 120 for superheating steam drying the wood chips supplied into the housing. do.

또한, 상기 과열증기처리장치(100)는 내부가 가로벽(132)에 의해 상, 하부실(131a,131b)로 구획되고, 상기 하부실(131a)에는 가로벽(132) 아래쪽에 과열증기건조기로부터 과열증기가 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 가로벽(132) 상측의 상부실(131b) 일측에는 과열증기가 유출되는 유출구가 형성되며, 상기 하부실(131a)에는 상기 유입구가 내주면의 접선방향으로 연결되는 원심분리통(131)이 설치되며, 상기 가로벽(132)에는 원심분리통(131) 내부 아래로 유도관(133)이 길게 형성되고, 상기 원심분리통(131)의 하부는 하단으로 갈수록 내부가 좁아지는 콘 형상으로 이루어지고, 상기 콘 형상의 원심분리통(131) 하부의 일측에는 내주면의 접선방향으로 연결되어 불순물 제거수가 공급되는 불순물 제거수 공급용기(135)가 연결되어 불순물 제거수 공급용기(135)로부터 불순물 제거수가 내주면의 접선방향으로 공급되어 선회하게 하되, 과열증기의 회전방향과 반대방향으로 선회하면서 과열증기로부터 불순물을 포집하여 하부에 수집되는 불순물 제거기(130)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. In addition, the superheated steam processing apparatus 100 has an interior partitioned into upper and lower chambers 131a and 131b by a horizontal wall 132 , and the lower chamber 131a has a superheated steam dryer under the horizontal wall 132 . An inlet through which the superheated steam is introduced is formed, an outlet through which the superheated steam flows out is formed on one side of the upper chamber 131b above the horizontal wall 132, and the inlet is formed in a tangential direction to the inner circumferential surface of the lower chamber 131a. A centrifuge tube 131 connected to It is made in the shape of a cone whose inside becomes narrower toward the direction, and the impurity-removed water supply container 135 is connected to one side of the lower part of the cone-shaped centrifugal separator 131 in the tangential direction of the inner circumferential surface to supply the impurity-removed water. Impurity removal water is supplied from the removal water supply container 135 in the tangential direction of the inner circumferential surface and rotates, and while rotating in the opposite direction to the rotation direction of the superheated steam, the impurities are collected from the superheated steam and collected at the bottom. It is characterized in that it further comprises.

또한, 상기 목재는 소나무재선충병 또는 참나무시들음병의 병충해피해목인 것을 특징으로 한다.In addition, the wood is characterized in that the pine wood nematode disease or oak wilt disease pest damage.

본 발명에 의하면 에틸렌가스와 휘발성 유기화합물의 흡착 성능을 제공하여 동일 포장용기 내 에틸렌가스와 휘발성유기화합물의 농도를 저감할 수 있으며, 에틸렌가스 농도의 감소를 통한 과채류의 품질 보존성능을 개선시킬 수 있는 품질보존용 과채류 포장재 및 그 제조방법이 제공된다.According to the present invention, it is possible to reduce the concentration of ethylene gas and volatile organic compounds in the same packaging container by providing adsorption performance of ethylene gas and volatile organic compounds, and improve the quality preservation performance of fruits and vegetables through reduction of ethylene gas concentration. A packaging material for fruits and vegetables for preserving quality and a method for manufacturing the same are provided.

도1은 본 발명에서 과열증기처리장치의 구성도이고,
도2는 도1의 과열증기처리장치에서 과열증기건조기의 단면을 도시한 도면이며,
도3은 도1의 과열증기건조기의 배출부를 도시한 종단면도이고,
도4는 도1의 과열증기처리장치에서 불순물 제거기를 도시한 도면이며,
도5는 본 발명의 과수포장재 제조공정의 모식도이고,
도6은 본 발명의 과수포장재 제조장치를 도시한 도면이며,
도7은 본 발명에서 목재의 열처리 온도와 시간에 따른 Zeta-potential의 변화를 나타낸 도면이며,
도8은 양이온성 고분자 수용액 첨가에 따른 표면 전하의 변화를 나타낸 도면이고,
도9는 에틸렌 흡착 시험의 결과 그래프이며,
도10은 이산화탄소 흡착 시험의 결과 그래프이고,
도11은 본 발명의 과수포장재의 기체흡착시험 과정을 보여주는 도면이며,
도12는 본 발명의 과수포장재의 에틸렌 가스 흡착시험 결과 그래프이고,
도13은 본 발명의 과수포장재의 과일 보존 시험 과정을 보여주는 도면이며,
도14는 도13에 따른 본 발명의 과수포장재의 휘발성 유기화합물 흡착 시험의 결과 그래프이고,
도15는 도13에 따른 본 발명의 과수포장재의 산화에틸렌 흡착 시험의 결과 그래프이다.
1 is a block diagram of an apparatus for treating superheated steam in the present invention;
2 is a view showing a cross-section of the superheated steam dryer in the superheated steam processing apparatus of FIG. 1;
3 is a longitudinal sectional view showing the discharge part of the superheated steam dryer of FIG. 1;
4 is a view showing an impurity remover in the superheated steam processing apparatus of FIG. 1;
5 is a schematic diagram of the manufacturing process of the fruit tree packaging material of the present invention,
6 is a view showing an apparatus for manufacturing a fruit tree packaging material of the present invention,
7 is a view showing the change of zeta-potential according to the heat treatment temperature and time of wood in the present invention,
8 is a view showing the change in surface charge according to the addition of a cationic polymer aqueous solution,
9 is a graph of the results of the ethylene adsorption test,
10 is a graph showing the results of the carbon dioxide adsorption test,
11 is a view showing the gas adsorption test process of the fruit tree packaging material of the present invention;
12 is a graph showing the results of the ethylene gas adsorption test of the fruit tree packaging material of the present invention;
13 is a view showing the fruit preservation test process of the fruit tree packaging material of the present invention,
14 is a graph showing the results of the volatile organic compound adsorption test of the fruit tree packaging material of the present invention according to FIG. 13;
15 is a graph showing the results of the ethylene oxide adsorption test of the fruit tree packaging material of the present invention according to FIG. 13 .

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의하여 통상적으로 사용되는 것과 동일한 의미를 가지며, 본 명세서에서 사용된 명명법 및 이하에 기술하는 실험 방법은 본 기술 분야에서 통용되고 있는 방법을 사용하고 있는 것이다.Unless defined otherwise, all technical terms used herein have the same meaning as commonly used by those skilled in the art to which the present invention belongs, and the nomenclature used in this specification and the experimental method described below is using a method commonly used in this technical field.

본 발명은 일 관점에서, (a) 반탄화 목분 제조 단계와, (b)양이온성 고분자 (C-PAM) 수화 단계와, (c)반탄화 목분과 양이온성 고분자물질의 혼합을 통한 표면개질단계와, (d) 골판지 섬유의 준비단계와, (e) 상기 (c)의 표면개질 처리된 반탄화 목분과 (d)의 골판지 섬유와의 혼합 단계를 포함하여 이루어진다.In one aspect, the present invention provides (a) torrefied wood flour manufacturing step, (b) cationic polymer (C-PAM) hydration step, and (c) surface modification step through mixing of torrefied wood powder and cationic polymer material And, (d) the preparation step of the corrugated cardboard fiber, (e) comprising the step of mixing the surface-modified torrefied wood flour of (c) with the corrugated cardboard fiber of (d).

본 발명은 과수류(과일 및 채소류 포함)의 품질 보존성능을 위해 목질계 섬유 포장소재 내 반탄화 목분 및, 표면개질 처리된 반탄화 목분을 포함하여 에틸렌가스 및 휘발성 유기화합물의 흡착성능이 부여된 과수류 품질보존용 포장소재의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides fruit trees with adsorption performance of ethylene gas and volatile organic compounds, including torrefied wood flour in wood-based fiber packaging materials, and surface-modified torrefied wood flour for quality preservation performance of fruit trees (including fruits and vegetables) A method for manufacturing a packaging material for quality preservation is provided.

이하에서는 본 발명에 따른 품질보존용 과수포장재의 제조 방법을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the fruit tree packaging material for quality preservation according to the present invention will be described in more detail.

도1은 본 발명에서 과열증기처리장치의 구성도이고, 도2는 도1의 과열증기처리장치에서 과열증기건조기의 단면을 도시한 도면이며, 도3은 도1의 과열증기건조기의 배출부를 도시한 종단면도이고, 도4는 도1의 과열증기처리장치에서 불순물 제거기를 도시한 도면이며, 도5는 본 발명의 과수포장재 제조공정의 모식도이다.1 is a block diagram of a superheated steam processing apparatus in the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the superheated steam dryer in the superheated steam processing apparatus of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view, and FIG. 4 is a view showing an impurity remover in the superheated steam processing apparatus of FIG. 1, and FIG. 5 is a schematic diagram of the manufacturing process of the fruit tree packaging material of the present invention.

1. 목재의 벌채 및 칩핑화 단계 1. Lumber harvesting and chipping stage

먼저 본 발명에서는 원재료로서 목재를 벌목하고 1m 내외로 절단한 다음 이를 다시 산업용 치퍼 등을 통해 10cm 내외의 크기로 수피를 포함한 상태에서 치핑 및 파쇄하는 공정을 수행한다. 이 때 주재료로써 사용되는 목재는 일반적인 대나무, 소나무, 리기다 소나무, 낙엽송, 잣나무, 라디에타파인, 유칼리툽스, 메란티, 육송, 자작나무, 밤나무, 편백나무, 삼나무, 참나무, 적참나무, 갈참나무, 백참나무, 굴참나무, 상수리나무, 들벚나무, 왕벚나무, 아까시나무, 가중나무, 포플러, 베트남산 아카시아를 포함한 발생 이력이 분명한 다양한 혼합수종을 사용할 수 있고 이 외에도 가로수전지목, 잔가지, 소경간벌재, 숲 가꾸기 부산물, 소나무 재선충피해목과 참나무시들음병과 같은 병충해피해목 등 저부가가치 원재료 및 대나무도 사용가능하다. 또한 이외에도 왕겨, 짚, 사탕수수 찌꺼기와 같은 농업 부산물도 활용이 가능하다.First, in the present invention, wood as a raw material is felled, cut to about 1 m, and then chipped and crushed to a size of about 10 cm using an industrial chipper or the like while containing the bark. The wood used as the main material at this time is general bamboo, pine, Rigida pine, larch, cypress, radiata pine, eucalyptus, melanti, cypress, birch, chestnut, cypress, cedar, oak, red oak, oak, white Various mixed tree species with a clear history of occurrence including oak, oyster oak, oak, wild cherry, someiyoshino cherry, acacia, weight tree, poplar, and acacia from Vietnam can be used. Low-value-added raw materials such as tree by-products of gardening, trees damaged by pests such as pine wilt disease and oak wilt, and bamboo can also be used. In addition, agricultural by-products such as rice husks, straw, and sugar cane dregs can also be used.

본 발명의 실시예에서는 국내 미이용 산림 바이오 매스 자원인 참나무 시들음병 피해목을 사용하였다. 참나무 시들음병 피해목은 2011년부터 확산되기 시작하여 매년 산발적으로 발생하고 있으며 매년 약 10,249본의 발생이 보고 되고 있다. 본 발명의 실시예에서는 참나무 시들음병 피해목을 사용하여 기체 흡착 성능 부여 및 과수 포장재의 개발을 통해 미이용 산림 바이오매스 자원의 고부가 자원으로서 활용하였다.In the embodiment of the present invention, oak wilt disease-damaged wood, which is an unused forest biomass resource in Korea, was used. Oak wilt disease-damaged trees have been spreading since 2011 and have been occurring sporadically every year, with about 10,249 occurrences reported every year. In an embodiment of the present invention, oak wilt disease-damaged wood was used as a high-value-added resource of unused forest biomass resources through the development of packaging materials for fruit trees and imparting gas adsorption performance.

2. 과열증기처리단계2. Superheated steam treatment step

상기와 같은 절단, 치핑단계를 거친 목재칩을 과열증기처리장치를 이용하여 과열증기처리를 수행한다. The wood chips that have been cut and chipped as described above are subjected to superheated steam treatment using a superheated steam treatment device.

본 발명에 사용되는 과열증기처리장치(100)를 설명하면 다음과 같다. 도1은 본 발명에 따른 과열증기처리장치의 구성도이며, 도2는 본 발명에 따른 과열증기처리장치에서 과열증기건조기의 단면을 도시한 도면이고, 도3은 본 발명에서 과열증기건조기의 배출부를 도시한 종단면도이며, 도4는 본 발명의 과열증기처리장치에서 불순물 제거기를 도시한 도면이다.The superheated steam processing apparatus 100 used in the present invention will be described as follows. 1 is a block diagram of an apparatus for treating superheated steam according to the present invention, FIG. 2 is a view showing a cross-section of a superheated steam dryer in the apparatus for treating superheated steam according to the present invention, and FIG. It is a longitudinal sectional view showing a part, and FIG. 4 is a view showing an impurity remover in the superheated steam processing apparatus of the present invention.

본 발명의 과열증기처리장치(100)는 팰릿, 목재 등의 원료를 연소시켜 증기를 발생시키기 위한 연소로(110)와, 연소로(110)로부터 배출되는 고온의 배기가스에 의해 과열증기를 생성하기 위한 과열기(113)와, 과열기(113)로부터 공급된 과열증기를 이용하여 목재칩을 과열증기건조처리하기 위한 과열증기건조기(120)와, 과열증기건조기로부터 배출되는 과열증기가 공급되어 불순물을 제거하기 위한 불순물 제거기(130)를 포함하여 이루어진다. The superheated steam processing apparatus 100 of the present invention generates superheated steam by a combustion furnace 110 for generating steam by burning raw materials such as pellets and wood, and high-temperature exhaust gas discharged from the combustion furnace 110 . The superheater 113 for heating, the superheated steam dryer 120 for superheated steam drying the wood chips using the superheated steam supplied from the superheater 113, and the superheated steam discharged from the superheated steam dryer is supplied to remove impurities. and an impurity remover 130 for removing it.

상기 연소로(110)는 우드팰릿, 목재 등의 원료를 연소시켜 고온의 증기를 생성하기 위한 것으로, 연소로(110)내에는 급수탱크(111)로부터 공급되는 물이 흐르는 수관이 설치된다. The combustion furnace 110 is for generating high-temperature steam by burning raw materials such as wood pellets and wood, and a water pipe through which water supplied from the water supply tank 111 flows is installed in the combustion furnace 110 .

이와 같이 연소로(110) 내에서 원료의 연소에 의해 연소로(110) 내에 설치되는 수관을 가열하여 증기를 생성하고, 원료의 연소에 의해 발생되는 고온의 연소가스는 연소로 끝단에 형성되는 연소가스 배출구를 통해 배출된다. In this way, by the combustion of the raw material in the combustion furnace 110, the water pipe installed in the combustion furnace 110 is heated to generate steam, and the high-temperature combustion gas generated by the combustion of the raw material is the combustion formed at the end of the combustion furnace. It is discharged through the gas outlet.

연소로(110)에 의해 생성된 증기는 수분 분리기(112)에 임시저장된 다음 과열기(113)로 보내진다. 연소로(110)에 의해 생성된 증기는 습증기(wet steam)로서 수분 분리기(112)에서 습증기로부터 수분을 분리, 제거하게 된다. 수분 분리기(112)는 사이클론 등을 이용하여 습증기로부터 수분을 제거하게 된다. 수분 분리기(112)에서 수분이 제거된 증기는 과열기(113)로 보내진다.The steam generated by the combustion furnace 110 is temporarily stored in the moisture separator 112 and then sent to the superheater 113 . The steam generated by the combustion furnace 110 is wet steam, and the moisture separator 112 separates and removes moisture from the wet steam. The moisture separator 112 removes moisture from the wet steam using a cyclone or the like. The steam from which moisture has been removed from the moisture separator 112 is sent to the superheater 113 .

상기 과열기(113)는 연소로(110)로부터 배출되는 고온의 연소가스를 이용하여 연소로(110)에 의해 생성된 증기를 과열시켜 과열증기를 발생시키기 위한 것으로, 연소로(110) 끝단의 연소가스 배출구와 연결되는 배출가스 유동관과, 배출가스 유동관 내에 형성되는 증기 유동관으로 구성된다. 따라서, 과열기(113)에서는 연소로(110)에서 생성된 증기가 증기 유동관을 통해 이동하면서 동시에 배출가스 유동관을 흐르는 배출가스에 의해 증기가 과열된다. 과열기(113)에서 과열된 증기는 과열증기건조기(120)로 공급된다.The superheater 113 is for generating superheated steam by superheating the steam generated by the combustion furnace 110 using the high-temperature combustion gas discharged from the combustion furnace 110, and the combustion at the end of the combustion furnace 110 is It consists of an exhaust gas flow pipe connected to the gas outlet, and a vapor flow pipe formed in the exhaust gas flow pipe. Accordingly, in the superheater 113 , the steam generated in the combustion furnace 110 moves through the steam flow pipe and at the same time, the steam is overheated by the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow pipe. The superheated steam in the superheater 113 is supplied to the superheated steam dryer 120 .

상기 과열증기건조기(120)는 목재칩을 과열증기로 건조처리하는 것으로, 회전하는 하우징(121)과, 하우징(121) 내주면에 결합되는 다수의 날개(122)를 포함하여 이루어진다. The superheated steam dryer 120 dries wood chips with superheated steam, and includes a rotating housing 121 and a plurality of blades 122 coupled to an inner circumferential surface of the housing 121 .

도2는 본 발명에 따른 과열증기건조기(120)의 단면을 도시한 것으로, 하우징(121)의 회전에 의해 내주면에 결합되는 다수의 날개(122)가 함께 회전하게 되고 이에 의해 투입호퍼(120a)로부터 하우징(121) 내부로 공급되는 목재칩이 다수의 날개(122)에 지지되어 상부로 이동한 다음 아래로 내려오는 것을 반복하면서 좌측에서 공급되는 과열증기에 의해 점차 우측 단부의 배출부쪽으로 이동하면서 건조처리된다. 2 is a cross-sectional view of the superheated steam dryer 120 according to the present invention, and by the rotation of the housing 121, a plurality of blades 122 coupled to the inner circumferential surface are rotated together, and thereby the input hopper 120a The wood chips supplied into the housing 121 from is treated dry.

그리고, 과열증기건조기(120)의 우측 단부의 내주면에는 각각 나선 형태로 형성되는 배출안내부가 형성되어 하우징(121)의 회전을 통해 목재칩을 배출하게 된다.In addition, discharge guide portions each formed in a spiral shape are formed on the inner circumferential surface of the right end of the superheated steam dryer 120 to discharge the wood chips through the rotation of the housing 121 .

도 3은 본 발명에 따른 과열증기건조기(120)의 배출부(123)를 도시한 것이며, 상기 배출부(123)는 과열증기처리 목재칩과 과열증기가 공급되되, 과열증기는 상부로 배출되고, 건조처리된 목재칩은 다수 개의 회전판(124)이 방사형으로 설치된 회전축(125)을 회전시킴으로써 적재된 과열증기처리된 목재칩을 배출하도록 구성된다.3 is a view showing the discharge unit 123 of the superheated steam dryer 120 according to the present invention, and the discharge unit 123 is supplied with superheated steam treated wood chips and superheated steam, and the superheated steam is discharged to the top , the dried wood chips are configured to discharge the loaded superheated steam-treated wood chips by rotating a rotary shaft 125 on which a plurality of rotary plates 124 are radially installed.

과열증기건조기(120)의 배출부(123)로부터 배출된 과열증기는 불순물 제거기(130)로 유입된다. 도4는 불순물 제거기(130)를 도시한 것이다. 불순물 제거기(130)는 유입된 과열증기에서 과열증기건조기에 의한 과열증기처리 과정에서 과열증기에 포함된 불순물을 제거하기 위한 것으로, 과열증기처리 과정에서 목재칩이 건조되면서 증발되는 수분 이외에 일산화탄소 및 이산화탄소, 아세트산, 메탄올 등이 제거되고 이러한 물질들과 함께 입자상 불순물을 제거하기 위한 것이다. The superheated steam discharged from the discharge part 123 of the superheated steam dryer 120 is introduced into the impurity remover 130 . 4 shows the impurity remover 130 . The impurity remover 130 is for removing impurities contained in the superheated steam in the superheated steam treatment process by the superheated steam dryer from the introduced superheated steam. , acetic acid, methanol, and the like are removed to remove particulate impurities together with these substances.

불순물 제거기(130)는 내부가 가로벽(132)에 의해 상, 하부실(131a,131b)로 구획된다. 하부실(131a)에는 가로벽(132) 바로 아래쪽에 과열증기가 유입되는 유입구가 형성되고, 유입구가 내주면의 접선방향으로 연결되는 원심분리통(131)이 설치되며, 가로벽(132)에는 원심분리통(131) 내부 아래로 유도관(133)이 길게 형성되고, 가로벽(132) 상측의 상부실(131b) 일측에는 과열증기가 유출되는 유출구가 형성된다. 불순물 제거기(130)의 하부는 하단으로 갈수록 내부가 좁아지는 콘 형상으로 이루어지고 하단에는 원심분리통(131)으로부터 배출된 불순물의 배출을 위한 배출밸브(미도시)가 구비된다. The inside of the impurity remover 130 is divided into upper and lower chambers 131a and 131b by a horizontal wall 132 . In the lower chamber 131a, an inlet through which superheated steam is introduced is formed just below the horizontal wall 132, and a centrifugal separator 131 connected to the inlet in a tangential direction to the inner circumferential surface is installed, and the horizontal wall 132 has a centrifugal separator. A guide pipe 133 is formed long inside the separation tube 131 , and an outlet through which superheated steam flows is formed in one side of the upper chamber 131b on the upper side of the horizontal wall 132 . The lower portion of the impurity remover 130 is formed in a cone shape that becomes narrower toward the lower end, and a discharge valve (not shown) for discharging impurities discharged from the centrifugal separator 131 is provided at the lower end.

또한, 콘 형상의 원심분리통(131) 하부의 일측에는 내주면의 접선방향으로 연결되어 불순물 제거수가 공급되는 불순물 제거수 공급용기(135)가 연결된다. 이에 따라, 불순물 제거수 공급용기(135)로부터 불순물 제거수가 내주면의 접선방향으로 공급되어 선회하게 되는데, 이 때 과열증기의 회전방향과 반대방향으로 선회하면서 과열증기로부터 전술한 바와 같은 불순물을 포집하여 하부에 수집된다.In addition, an impurity-removed water supply container 135 is connected to one side of the lower portion of the cone-shaped centrifuge tube 131 in the tangential direction of the inner circumferential surface to supply the impurity-removed water. Accordingly, the impurity-removed water is supplied from the impurity-removed water supply container 135 in the tangential direction of the inner peripheral surface and rotates. At this time, the impurity as described above is collected from the superheated steam while turning in the opposite direction to the rotational direction of the superheated steam. collected at the bottom.

불순물 제거기(130)는 상기와 같은 구성을 가짐으로써, 유입된 과열증기가 유입구를 통해 유입되어 회전하면서 하강하게 되고 불순물질은 원심력에 의해 원심분리통(131)의 내벽을 타고 돌면서 불순물 제거수에 포집되어 불순물 제거기(130)의 하부에 수집되게 된다. 이와 같이 불순물이 제거된 과열증기는 다시 연소로(110)로 공급되고 재가열되어 순환된다.The impurity remover 130 has the above configuration, so that the introduced superheated steam flows in through the inlet and rotates to descend while the impurity moves through the inner wall of the centrifugal separator 131 by centrifugal force. The collected impurities are collected at the bottom of the impurity remover 130 . As such, the superheated steam from which impurities are removed is supplied to the combustion furnace 110 again, reheated and circulated.

전술한 바와 같은 구성을 가진 과열증기처리장치(100)에 의해 목재칩을 건조처리하고, 이에 의해 목재칩은 수분이 제거되는 건조 뿐만 아니라 수분 이외에 일산화탄소 및 이산화탄소, 아세트산, 메탄올을 포함한 그 밖의 휘발성 물질을 제거하게 된다. 이와 같은 과정을 통해 기존 목재 대비 비표면적과 공극율이 향상되고 일반 증기에 비해 수분이 제거된 과열증기에 의해 건조처리를 수행함으로써 신속하게 건조처리를 수행할 수 있게 되고 아울러 건조 후 또는 제품 완료 후에도 제품의 품질이 향상된다.The wood chips are dried by the superheated steam treatment apparatus 100 having the configuration as described above, whereby the wood chips are dried to remove moisture and other volatile substances including carbon monoxide, carbon dioxide, acetic acid, and methanol in addition to moisture. will remove Through this process, the specific surface area and porosity are improved compared to the existing wood, and the drying treatment can be performed quickly by performing the drying treatment by superheated steam from which moisture has been removed compared to general steam. quality is improved.

또한, 이와 동시에 과열증기에 의해 목재칩의 단위 무게당 탄소함량이 증가하게 된다. 본 발명에서는 50wt% 내지 80wt% 미만으로 탄소함량을 증가시킨다. 이와 같은 처리과정을 거치면서 목재칩은 중량이 감소하면서 단위 무게당 탄소함량이 증가하게 된다.Also, at the same time, the carbon content per unit weight of the wood chips is increased by the superheated steam. In the present invention, the carbon content is increased to less than 50 wt% to 80 wt%. Through such a treatment process, the weight of the wood chips decreases and the carbon content per unit weight increases.

본 발명의 실시예에서는 전술한 과열증기처리장치(100)를 사용하여 300℃~350℃의 온도로 승온 시킨 뒤 칩 형태로 제조된 참나무시들음병 피해목을 투입한 후 반응 시간을 각각 달리하는 단계를 수행한다. 이때 본 발명에서는 고온에 도달한 상태에서 시료를 투입하기 때문에 원재료의 발화로 인한 과탄화 및 화재를 예방하기 위해 증기가 분사되는 과열증기처리 설비를 사용한다. 기존 탄화로를 사용하여 반탄화 목분을 제조하는 경우 처리시간이 오래걸리며 연속적인 생산이 불가능하지만 본 발명에 따른 과열증기처리장치의 경우 로터리식 반응부에 의하여 생산시간의 단축 및 연속 생산이 가능하다.In an embodiment of the present invention, after raising the temperature to a temperature of 300 ° C. to 350 ° C. using the above-described superheated steam processing apparatus 100, and then inserting the oak wilt disease damage produced in the form of a chip, the step of varying the reaction time carry out At this time, in the present invention, since the sample is put in a state that has reached a high temperature, a superheated steam treatment facility in which steam is injected is used to prevent overcharging and fire due to ignition of the raw material. In the case of producing torrefied wood flour using an existing carbonization furnace, processing time is long and continuous production is impossible. .

3. 분쇄공정3. Crushing process

위의 열가공처리단계를 거쳐 회수된 반탄화 목재칩은 목재칩 전용 분쇄기(또는 치퍼) 등을 통해 분쇄하는 공정을 거친다. 본 분쇄공정에서는 목재칩 전용 분쇄기로 분쇄하거나 또는 분쇄기로 분쇄 후 추가적으로 목재칩을 디파이브레이터나 그라인더로 섬유화공정을 거칠 수 있다.The torrefied wood chips recovered through the above heat processing step are pulverized through a wood chip-only grinder (or chipper). In this pulverization process, the wood chips can be pulverized with a wood chip-only pulverizer or, after pulverization with a pulverizer, the wood chips can be further processed into fibers with a defibrator or grinder.

이와 같이 분쇄공정을 거친 목분은 후술하는 단계인 고분자 전해질 수용액과 혼합사용하기 위해 분쇄 후 스크린 통과분을 회수하여 75㎛ ~ 106㎛ 범위의 목분을 105℃이하의 온도조건의 열풍건조기에 보관한다.The wood flour that has undergone the pulverization process in this way is collected after pulverization for mixing with an aqueous polymer electrolyte solution, which will be described later, and the wood flour in the range of 75 μm to 106 μm is stored in a hot air dryer under a temperature condition of 105° C. or less.

4. 양이온성 고분자물질 수화 단계4. Cationic Polymer Hydration Step

그 다음으로 양이온성 고분자 물질의 수용액을 제조한다.Next, an aqueous solution of the cationic polymer material is prepared.

양이온성 고분자 물질의 수용액화는 상기와 같이 얻어지는 반탄화 목분의 양이온성 표면개질을 위한 것으로, 일반적인 목재의 제타 포텐셜 (Zeta Potential, 수용액상에서 입자의 표면전하)는 대략 -18mv 수준이다. 한편 본 발명에서 상기와 같이 열처리된 반탄화목분의 제타 포텐셜은 약 -17mv 에서 -57mv 수준의 강한 음전하를 나타낸다. 높은 수준의 음전하를 띄고 있는 반탄화 목분은 양이온성 고분자 수용액에 의하여 표면개질이 용이하며 양전하로 치환된 반탄화 목분의 공극 및 표면에 에틸렌가스 및 휘발성 유기화합물의 흡착이 발생하게 된다. 양이온성 고분자 전해질 수용액은 본 발명에서 양이온성 고분자 분말과 증류수를 혼합한 후 400rpm 이상의 교반속도로 5시간 이상의 교반 과정을 거쳐 제조하며 용도에 따라 고분자 물질의 농도 조절이 가능하다. 본 발명에서는 수용액 중량부 대비 0.1%wt 내지 1%wt의 수용액을 제조하여 사용하였다. 본 발명에서 사용된 양이온성 고분자 물질은 3차 아민 계통의 폴리아크릴아마이드 (Catiomic Polyacrylamide)를 사용하였으며 C, H, O, N 화합물로써 유해성이 낮으며 반응 범위가 넓고 2차 용출에 의한 문제점이 없는 매우 높은 양전하를 띄는 고분자 물질이다. 폴리아크릴아마이드는 흰색 혹은 희미한 노란색을 띄며 결합제, 분산 보조제, 윤활제, 결정 형상 제어제등과 같은 다양한 용도로 사용되는 폴리 아크릴아미드 : 2- 프로 펜 아미드 (CH2 : CHCONH2 ) 로부터 형성된 고분자 중합체 물질이며, 알코올, 글리콜, 에스테르 등에 녹지 않으며 150℃ 이상의 온도 조건에서 질소함량이 감소하여 반응성이 약화된다. 현재는 주로 종이나 섬유의 결합증대 및 안정제로 널리 사용되고 있다.The aqueous solution of the cationic polymer material is for cationic surface modification of the torrefied wood powder obtained as described above, and the zeta potential of general wood (Zeta Potential, surface charge of particles in aqueous solution) is approximately -18 mv. Meanwhile, in the present invention, the zeta potential of torrefied wood powder heat-treated as described above shows a strong negative charge of about -17 mv to -57 mv. The torrefied wood flour, which has a high level of negative charge, is easily surface-modified by the cationic polymer aqueous solution, and ethylene gas and volatile organic compounds are adsorbed to the pores and surface of the torrefied wood flour substituted with a positive charge. The cationic polymer electrolyte aqueous solution is prepared by mixing the cationic polymer powder and distilled water in the present invention, followed by stirring at a stirring speed of 400 rpm or more for 5 hours or more, and the concentration of the polymer material can be adjusted according to the use. In the present invention, an aqueous solution of 0.1% wt to 1% wt based on parts by weight of the aqueous solution was prepared and used. The cationic polymer material used in the present invention uses a tertiary amine-based polyacrylamide (Catiomic Polyacrylamide), has low toxicity as a C, H, O, N compound, has a wide reaction range, and has no problems due to secondary elution. It is a polymer material with a very high positive charge. Polyacrylamide is a white or pale yellow colored polymeric material formed from polyacrylamide: 2-propenamide (CH2: CHCONH2), which is used for various purposes such as binders, dispersion aids, lubricants, crystal shape control agents, etc. It is not soluble in alcohol, glycol, ester, etc., and the nitrogen content decreases at a temperature of 150°C or higher, thereby weakening the reactivity. Currently, it is mainly used as a binding agent and stabilizer for paper or fibers.

5. 반탄화 목분과 양이온성 고분자물질의 혼합을 통한 표면개질단계5. Surface modification step by mixing torrefied wood flour and cationic polymer material

본 공정에서는 위와 같은 양이온성 고분자 물질의 수용액에 상기 제조된 반탄화 목분을 첨가한 후 400rpm 이상의 교반속도로 1시간에서 5시간 교반하여 105±5℃의 온도조건에서 24시간 열풍 건조한다.In this process, after adding the torrefied wood flour prepared above to the aqueous solution of the cationic polymer material as described above, the mixture is stirred for 1 hour to 5 hours at a stirring speed of 400 rpm or more, followed by hot air drying at a temperature of 105±5° C. for 24 hours.

6. 골판지 섬유의 준비 단계6. Preparation of Corrugated Fibers

본 발명의 품질보존용 포장소재의 원료 물질로 사용된 골판지 섬유는 골판지고지 섬유(old corrugated container)를 사용하였다. 이는 사용 후 회수된 박스 및 포장용지의 세척 및 탈묵작업이 완료된 재생섬유로써 연구용으로 제공되는 롤(Roll) 형태로 제조된 제지용 골판지고지를 분양 받아 외부 오염 및 섬유의 부패를 막기 위하여 밀봉 및 냉장 보관하여 사용하였다.Corrugated cardboard fiber used as a raw material of the packaging material for quality preservation of the present invention was corrugated cardboard fiber (old corrugated container). This is a regenerated fiber that has completed washing and deinking of the recovered boxes and packaging paper after use, and has received corrugated cardboard for paper manufacture in the form of a roll provided for research, sealed and refrigerated to prevent external contamination and fiber corruption. It was stored and used.

본 발명의 단계에서는 롤 형태로 제조된 제지용 골판지 고지를 1cm2 정도로 분쇄하여 증류수와 혼합하여 1%wt 농도로 희석한 뒤 고속 해리기를 사용하여 1%wt 농도의 골판지 고지 펄프 슬러리를 제조한다. 골판지 고지 펄프 슬러리 제조는 그라인더나 리파이너리를 사용하여 섬유화 공정을 거칠 수 있다.In the step of the present invention, corrugated paperboard paper prepared in the form of a roll is ground to about 1 cm 2 , mixed with distilled water, diluted to a concentration of 1% wt, and then a high-speed dissociator is used to prepare a corrugated paper paper pulp slurry having a concentration of 1% wt. Corrugated paperboard pulp slurry production can be made through a fiberization process using a grinder or refinery.

7. 골판지 섬유와 반탄화 목분 및 표면개질 처리된 반탄화 목분의 혼합단계7. Mixing step of corrugated cardboard fiber with torrefied wood flour and surface-modified torrefied wood flour

본 단계에서 상기 제조된 1%wt 이하의 골판지 고지 펄프 슬러리와 반탄화 목분 및 표면개질 처리된 반탄화 목분을 첨가량을 달리하여 혼합한 후 과수포장용 소재 제조를 위한 원재료를 제조하는 과정이다. 1%wt 이하의 골판지 고지 펄프 슬러리는 매우 저농도임에도 불구하고 섬유의 친수성기와 유연성으로 인하여 첨가재료와의 혼합 시 400rpm 이상의 교반속도가 요구되며 10분 이상의 충분한 교반과정을 포함한다.In this step, the prepared raw material for packaging material for orchard packaging is prepared by mixing the prepared paperboard paper pulp slurry of 1% wt or less with torrefied wood flour and surface-modified torrefied wood flour in different amounts. Although the corrugated cardboard pulp slurry of 1% wt or less has a very low concentration, a stirring speed of 400 rpm or more is required when mixing with the additive material due to the hydrophilic group and flexibility of the fibers, and a sufficient stirring process of 10 minutes or more is included.

8. 과수포장재 제조 단계8. Manufacturing stage of fruit tree packaging material

본 공정에서는 상기 제조된 과수포장재 원료를 사용하여 목질계 품질보존용 과수포장재를 제조한다. 골판지 고지 펄프 슬러리와 첨가물질 및 첨가량이 각각 다른 원재료를 본 발명에 따른 과수포장재 제조장치를 사용하여 보드형태로 제조한다. In this process, a wood-based fruit tree packaging material for preserving quality is manufactured using the raw material for the fruit tree packaging material prepared above. The corrugated cardboard pulp slurry and raw materials with different additives and addition amounts are prepared in the form of a board using the fruit tree packaging material manufacturing apparatus according to the present invention.

도5는 본 발명의 전체 제조공정을 도시한 도면이고, 도6은 본 발명의 과수포장재 제조장치의 모식도이다.Figure 5 is a view showing the entire manufacturing process of the present invention, Figure 6 is a schematic diagram of the fruit tree packaging material manufacturing apparatus of the present invention.

본 발명에 따른 과수포장재 제조장치는 성형 실린더(210)가 포함된 감압 탈수 성형기(200)로 구성된다.The fruit tree packaging material manufacturing apparatus according to the present invention is composed of a reduced pressure dehydration molding machine 200 including a molding cylinder 210 .

골판지 고지 펄프 슬러리와 표면개질 처리된 반탄화 목분을 포함한 원재료를 성형 실린더(210)에서 담은 후 감압 탈수 성형기(200)를 통해 감압 탈수하여 원형 보드 형태로 제조한다.Raw materials including corrugated cardboard pulp slurry and surface-modified torrefied wood flour are put in a molding cylinder 210 and then dehydrated under reduced pressure through a reduced pressure dehydration molding machine 200 to produce a round board shape.

감압 탈수 성형기(200)에 연결된 진공장치(220)에 의해 감압 탈수 성형기(200)로부터 공기를 배출시켜 감압, 진공되며, 성형 실린더(210) 하부에 메쉬가 배치된다.Air is discharged from the reduced pressure dewatering machine 200 by the vacuum device 220 connected to the reduced pressure dewatering machine 200 to be decompressed and vacuumed, and a mesh is disposed under the forming cylinder 210 .

이때 성형 형태, 평량, 벌크와 같은 특성은 사용용도 및 사용자에 의하여 다르게 제조할 수 있으며 본 발명에서는 평량 100g/m2의 원형형태로 제조하였다. 제조가 완료된 습식 과수포장재는 100±5℃의 열풍건조 조건에서 6~24시간 건조과정을 거쳐 최종 제조하였다.At this time, characteristics such as molding shape, basis weight, and bulk can be manufactured differently depending on the intended use and the user, and in the present invention, it was manufactured in a circular form with a basis weight of 100 g/m 2 . The finished wet fruit packaging material was finally manufactured through a drying process for 6 to 24 hours under hot air drying conditions of 100±5°C.

[실시예][Example]

본 발명에 따른 품질보존용 과수포장재 제조에 사용된 첨가재료의 표면전하 비교실험, 기체 흡착력 실험 및 성분 변화 비교실험을 진행하였고, 아울러 품질보존용 과수포장용 소재의 물리적 특성 및 에틸렌가스, 휘발성유기화합물 제거효율 실험 및 밀폐용기 내 보존 성능 실험을 수행하였다.Surface charge comparison experiment, gas adsorption force experiment, and component change comparison experiment of the additive material used for manufacturing the fruit tree packaging material for quality preservation according to the present invention were conducted. A removal efficiency test and a storage performance test in an airtight container were performed.

1) 본 발명에서 사용된 열처리목재는 국내 미이용 산림 바이오매스 자원 중 활용가치가 적은 참나무시들음병 피해목을 사용하였으며 함수율 12% 이하의 칩 형태로 제조된 참나무시들음병 피해목을 분양 받아 사용하였다.1) For the heat-treated wood used in the present invention, oak wilt diseased wood, which has a small utility value among unused forest biomass resources in Korea, was used.

본 발명의 과열증기처리장치(100)를 사용하여 300℃, 330℃, 350℃의 온도조건에서 각각 10분, 15분, 20분간 열처리를 통해 반탄화 참나무 칩을 제조한 뒤 75㎛ - 106㎛의 크기로 분쇄하여 105℃이하의 온도조건의 열풍건조기에 보관한다. Using the superheated steam processing apparatus 100 of the present invention, torrefied oak chips were manufactured through heat treatment at a temperature of 300°C, 330°C, and 350°C for 10 minutes, 15 minutes, and 20 minutes, respectively, and then 75㎛ - 106㎛ Grind to the size of , and store in a hot air dryer under a temperature condition of 105℃ or less.

2) 그리고 양이온성 고분자 물질의 수화는 양이온성 고분자 물질이 수용액 대비 0.2% 미만의 농도로 수화하고, 본 실시예에서는 총 중량 1L에 0.2% 농도의 양이온성 고분자 수용액을 제조하였다. 2) The cationic polymer material was hydrated at a concentration of less than 0.2% compared to the aqueous solution, and in this example, a cationic polymer aqueous solution having a concentration of 0.2% per 1 L of the total weight was prepared.

0.2% 농도로 수화된 양이온성 고분자 수용액을 반탄화 분말의 중량 대비 각각 1%, 3%, 5%, 7%, 9%를 첨가 후 증류수를 각각 1,000ml 씩 첨가하여 교반 과정을 거쳤다. After adding 1%, 3%, 5%, 7%, and 9% of the aqueous cationic polymer solution hydrated to a concentration of 0.2%, respectively, based on the weight of torrefied powder, 1,000 ml of distilled water was added each, followed by stirring.

교반 과정 완료 후 다시 105℃ 이하의 온도에서 24시간 열풍 건조 과정을 거친 후 표면개질 처리된 반탄화 목분을 최종 제조하였다.After completion of the stirring process, hot air drying was performed at a temperature of 105° C. or lower for 24 hours, and then surface-modified torrefied wood powder was finally prepared.

3) 다음으로 과수포장재의 제조를 위하여 골판지고지 섬유 (old corrugated container)를 사용하였다. 본 발명의 단계에서는 롤 형태로 제조된 제지용 골판지 고지를 1cm2 정도로 분쇄하여 증류수와 혼합하여 1%wt 농도로 희석한 뒤 고속 해리기를 사용하여 1% wt 농도의 골판지 고지 펄프 슬러리를 제조한다.3) Next, corrugated cardboard fiber (old corrugated container) was used for the manufacture of the fruit packaging material. In the step of the present invention, corrugated paperboard paper prepared in a roll form is pulverized to about 1 cm 2 , mixed with distilled water, diluted to a concentration of 1% wt, and then a high-speed dissociator is used to prepare a 1% wt concentration of corrugated paper paper pulp slurry.

4) 해리가 완료된 골판지 고지 펄프 슬러리와 목분, 반탄화 목분 및 활성탄을 평량 100g/m2 기준으로 제조할 과수포장재 중량의 50%이하, 구체적으로 10%, 30%, 50%가 되도록 혼합한다. 혼합이 완료된 충분한 교반과정을 거친 뒤 본 발명의 과수포장재 제조장치를 사용하여 원형 보드형태로 제조하여 105℃ 이하의 온도에서 건조과정을 거친다.4) Mix the dissociated cardboard paper pulp slurry with wood flour, torrefied wood flour, and activated carbon so as to be 50% or less, specifically 10%, 30%, or 50% of the weight of the fruit tree packaging material to be prepared based on a basis weight of 100 g/m 2 . After the mixing is completed and after a sufficient stirring process, it is manufactured in the form of a round board using the fruit tree packaging material manufacturing apparatus of the present invention, and then dried at a temperature of 105° C. or less.

5) 비표면적 측정5) Measurement of specific surface area

본 실험에서는 과열증기처리장치(100)를 사용하여 제조된 반탄화 목분의 비표면적 및 공극률을 비표면적 측정 설비를 사용하여 측정하였으며 표 1(목재의 열처리에 의한 비표면적 증가)에서 나타난 바와 같이 본 발명의 열처리를 거치지 않은 목분의 비표면적 대비 200℃ 온도조건의 열처리 공정을 거친 반탄화 분말의 비표면적이 10배 이상 상승하는 것을 확인할 수 있다. 250℃ 온도조건과 350℃ 온도조건간의 차이가 크지 않음을 알 수 있다. 공극률의 경우 열처리에 의한 공극률 상승이 크게 나타나지 않으며 공극의 평균 크기 또한 큰 차이를 나타내지 않는다. In this experiment, the specific surface area and porosity of torrefied wood powder manufactured using the superheated steam treatment device 100 were measured using a specific surface area measurement facility. As shown in Table 1 (increase in specific surface area by heat treatment of wood) It can be seen that the specific surface area of the torrefied powder that has undergone the heat treatment process at a temperature of 200° C. is increased by 10 times or more compared to the specific surface area of the wood flour that has not been subjected to the heat treatment of the present invention. It can be seen that the difference between the 250°C temperature condition and the 350°C temperature condition is not large. In the case of porosity, there is no significant increase in porosity due to heat treatment, and the average size of the pores does not show a significant difference.

NonNon
-Treatment-Treatment

200℃-20min200℃-20min

250℃-20min250℃-20min

350℃-20min350℃-20min
Specific surface areaSpecific surface area
(m (m 22 /g)/g)

1.154

1.154

14.5

14.5

34.12

34.12

34.25

34.25
porosity(cmporosity(cm) 33 /g)/g) 0.0220.022 0.02590.0259 0.0290.029 0.02880.0288 pore sizepore size 4.54.5 7.57.5 6.86.8 8.118.11

6) Zeta Potential 측정6) Zeta Potential Measurement

본 실험에서는 목분과 반탄화 목분, 활성탄의 제타포텐셜 측정 실험을 수행하였다. 각 시료의 표면 전하 측정을 위하여 2% 농도로 희석된 각 시료를 AFG ANALYTIC GMBH 장비를 사용하여 시료의 표면 전하를 측정하였다. 각 시료의 표면전하 측정결과는 도7에 도시되어 있다.In this experiment, an experiment to measure the zeta potential of wood flour, torrefied wood flour, and activated carbon was performed. For the measurement of the surface charge of each sample, each sample diluted to a concentration of 2% was measured for the surface charge of the sample using the AFG ANALYTIC GMBH instrument. The measurement result of the surface charge of each sample is shown in FIG.

도 7은 zeta Potential의 변화를 나타낸 것으로 참나무는 -19.5mv의 표면 전하를 띄고 있으며 탄화 온도의 상승, 탄화 시간의 증가에 따라 Zeta potential 변위가 크게 발생함을 알 수 있다. Zeta-Potential 변위 변화는 300℃의 경우 20분 처리 조건과 25분 처리조건간의 차이가 크게 발생하며 330℃ 처리 조건 또한 20분 처리조건과 25분 처리조건의 변위 차이가 크게 발생함을 알 수 있다. 그러나 350℃ 온도조건에서 처리 시간의 증가에 따른 전위 변화가 감소하게 되며 양이온성 고분자에 의한 표면개질 처리 효과가 감소할 것으로 판단되어 350℃, 20분의 열처리 공정이 표면개질 처리효과가 가장 우수할 것으로 판단된다. 따라서 본 발명에서 제조하고자 하는 포장용소재의 재료로써 350℃의 온도조건에서 20분간 과열증기처리를 마쳐 제조된 반탄화 목분이 가장 효율성이 높을 것으로 판단된다.7 shows the change in the zeta potential, and it can be seen that the oak has a surface charge of -19.5 mv, and the zeta potential displacement occurs greatly as the carbonization temperature increases and the carbonization time increases. In the case of zeta-potential displacement change, it can be seen that the difference between the 20-minute treatment condition and the 25-minute treatment condition is large at 300°C, and the 330°C treatment condition also has a large displacement difference between the 20-minute treatment condition and the 25 minute treatment condition. . However, in the 350℃ temperature condition, the potential change is reduced as the treatment time increases, and it is judged that the effect of the surface modification treatment by the cationic polymer will decrease. is judged to be Therefore, as a material for packaging material to be manufactured in the present invention, it is judged that torrefied wood flour produced by superheating steam treatment at a temperature of 350° C. for 20 minutes is the most effective.

다음으로 표면개질 처리된 반탄화 목분의 표면 전하를 측정함으로써 전위차에 의한 기체 흡착 가능성을 판단하였다. 표면개질 처리된 반탄화 목분의 Zeta Potential 수치는 도8에서 나타낸다. 350℃의 온도조건에서 20분간 과열증기처리 공정을 거쳐 제조된 반탄화 목분과 0.2% 농도의 양이온성 고분자 물질과의 혼합을 통하여 제조된 표면개질 처리된 반탄화 목분의 Zeta Potential 값을 나타내며 양이온성 고분자 물질의 첨가량 증가에 따라 높은 양전하를 나타내며 본 발명에서는 최대 34.1mv의 양전하를 나타낸다.Next, by measuring the surface charge of the torrefied wood flour treated with the surface modification, the possibility of gas adsorption due to the potential difference was determined. The Zeta Potential value of the surface-modified torrefied wood flour is shown in FIG. 8 . It represents the Zeta Potential value of torrefied wood flour manufactured through a superheated steam treatment process for 20 minutes at a temperature of 350° C. A high positive charge is exhibited as the amount of the polymer material is increased, and in the present invention, a maximum positive charge of 34.1 mv is exhibited.

7) 에틸렌 가스 및 이산화탄소 흡착 실험7) Ethylene gas and carbon dioxide adsorption experiment

본 실험에서는 품질보존용 포장재의 첨가재료로 사용하는 목분, 반탄화 목분, 활성탄의 기체 흡착 성능을 평가하였다. 과수류의 신선도 유지가능성을 판단하고자 에틸렌 가스와 이산화탄소의 제어가능성을 확인하였다. 본 실험에서는 밀폐된 용기 내에 활성탄, 반탄화목분, 표면개질처리된 시료를 투입 후 밀봉한 후 에틸렌 가스를 주입하였다. 일정시간(1시간, 24시간) 반응 후 에틸렌 가스, 이산화탄소 흡착률을 평가하기 위하여 AGC Series 600 Gas Chromatograph를 이용하여 용기 내 잔류하는 에틸렌가스, 이산화탄소 농도를 측정하였다. 도 9에서 활성탄 및 반탄화 목분(TWF), 표면개질 처리된 반탄화 목분(TWF + C-PAM)의 에틸렌 가스 흡착 성능을 나타내었으며 3%의 C-PAM 첨가시 1시간 이내 약 40%의 에틸렌가스 흡착성능을 나타내며 24시간 이후 70%정도의 흡착성능이 나타나는 것을 확인할 수 있다. In this experiment, the gas adsorption performance of wood flour, torrefied wood flour, and activated carbon used as additive materials for quality preservation packaging was evaluated. The controllability of ethylene gas and carbon dioxide was checked to determine the freshness maintenance of fruit trees. In this experiment, activated carbon, torrefied wood flour, and surface-modified samples were put into a sealed container, sealed, and then ethylene gas was injected. In order to evaluate the adsorption rate of ethylene gas and carbon dioxide after reaction for a certain period of time (1 hour, 24 hours), the concentrations of ethylene gas and carbon dioxide remaining in the container were measured using an AGC Series 600 Gas Chromatograph. In FIG. 9, the ethylene gas adsorption performance of activated carbon, torrefied wood flour (TWF), and surface-modified torrefied wood flour (TWF + C-PAM) was shown, and when 3% C-PAM was added, about 40% ethylene within 1 hour It shows the gas adsorption performance, and it can be seen that the adsorption performance of about 70% appears after 24 hours.

다만, C-PAM 첨가량의 증가에 따라 에틸렌가스 최대 흡착성능의 차이가 크지 않음을 알 수 있다.However, it can be seen that the difference in the maximum adsorption performance of ethylene gas is not large according to the increase in the amount of C-PAM added.

7% 이상의 C-PAM 첨가조건과 9% 첨가조건에서 1시간 이내 초기 에틸렌가스 잔류농도가 각각 약 80%, 55%로 C-PAM의 첨가량 증가에 따른 초기 에틸렌가스 제거성능이 증가하는 것을 확인할 수 있으나 24시간 이내 에틸렌가스 잔류 농도가 각각 55%, 53% 수준으로 C-PAM 수용액의 첨가량이 7% 이상이 되는 경우 에틸렌가스 흡착성능의 차이가 크게 나지 않음을 알 수 있다. It can be seen that the initial ethylene gas removal performance increases with the increase in the amount of C-PAM added to about 80% and 55%, respectively, in the initial ethylene gas residual concentration within 1 hour under the C-PAM addition condition of 7% or more and the 9% addition condition. However, it can be seen that the difference in ethylene gas adsorption performance is not significant when the residual concentration of ethylene gas within 24 hours is 55% and 53%, respectively, and the addition amount of C-PAM aqueous solution is 7% or more.

도10에서는 이산화탄소의 흡착 성능을 나타내며 에틸렌가스 흡착성능과 전반적으로 유사한 결과를 나타낸다. 이산화탄소의 흡착 성능 또한 활성탄(AC)이 가장 우수한 성능을 나타내며 1시간이내 80% 수준의 제거성능을 나타내며 24시간 이후 100%의 흡착성능을 나타내는 것으로 나타난다. 반탄화 목분은 초기 1시간동안 5%수준의 매우 낮은 수준의 이산화탄소 흡착 성능을 나타내며 24시간 이후 약 20%의 이산화탄소 흡착 성능을 나타낸다.10 shows the adsorption performance of carbon dioxide and shows results generally similar to the adsorption performance of ethylene gas. Carbon dioxide adsorption performance also shows that activated carbon (AC) shows the best performance, 80% removal within 1 hour, and 100% adsorption after 24 hours. Torrefied wood flour shows a very low level of carbon dioxide adsorption performance of 5% for the first hour, and about 20% of carbon dioxide adsorption performance after 24 hours.

그리고, 3%의 C-PAM 첨가시에는 1시간 후 약 40%의 이산화탄소 흡착 성능을 나타내었다. And, when 3% of C-PAM was added, carbon dioxide adsorption performance of about 40% was exhibited after 1 hour.

8) 과수포장재의 기체 흡착성능 8) Gas adsorption performance of fruit tree packaging material

다음으로 4)과정에서 제조된 과수포장재의 기체 흡착 성능을 평가하기 위하여 활성탄(AC), 반탄화 목분, 표면개질처리된 반탄화 목분의 함량이 50% 인 과수 포장재를 도11에서와 같이 제조된 혼합 보드를 데시케이터 하단부에 투입한 뒤 진공 구리스를 사용하여 데시케이터를 밀봉하였다. 밀봉된 데시케이터의 상단 밸브를 통해 에틸렌 표준가스를 약 18ppm 투입한 뒤 25 ± 1℃의 온도조건에서 각각 12시간, 24시간, 48시간 반응 시킨 뒤 진공펌프를 사용하여 Tedlar bag에 에틸렌가스를 채취하였다. Tedlar bag에 채취한 에틸렌 가스는 가스크로마토그래피를 사용하여 측정하였으며 초기 농도 대비 잔류 농도를 비교하여 흡착성능을 평가하였다. 과수포장재의 기체 흡착 성능은 도12에서 나타난 바와 같이 양이온성 고분자 수용액이 7% 첨가된 경우 최대 65%의 에틸렌 가스 흡착성능을 나타내는 것을 확인하였다.(도12에서 C-PAM 5%-50%에서 50%는 과수포장재 전체 중량 대비 50%의 표면개질처리 반탄화목분이 함유된 것을 의미)Next, in order to evaluate the gas adsorption performance of the fruit tree packaging material manufactured in step 4), an orchard packaging material containing 50% of activated carbon (AC), torrefied wood flour, and surface-modified torrefied wood flour was prepared as shown in FIG. The mixing board was put into the lower end of the desiccator, and then the desiccator was sealed using vacuum grease. After introducing about 18ppm of ethylene standard gas through the top valve of the sealed desiccator, react for 12 hours, 24 hours, and 48 hours, respectively, at a temperature of 25 ± 1℃. collected. The ethylene gas collected in the Tedlar bag was measured using gas chromatography, and the adsorption performance was evaluated by comparing the residual concentration to the initial concentration. As shown in FIG. 12, it was confirmed that the gas adsorption performance of the fruit tree packaging material exhibited a maximum of 65% ethylene gas adsorption performance when 7% of a cationic polymer aqueous solution was added. (C-PAM 5%-50% in FIG. 12 50% means that 50% of surface-modified torrefied wood flour is contained relative to the total weight of the fruit tree packaging material)

9) 과수 포장재의 과일 보존 성능 평가9) Evaluation of Fruit Preservation Performance of Fruit Tree Packaging Materials

혼합물질 및 혼합비율 조건에 따라 각각 제조된 과수포장재의 과일 보존 성능을 평가하기 위하여 다음 도 13와 같이 각각의 과일류를 동봉한 뒤 데시케이터를 밀봉하였다. 밀봉이 완료된 과일류와 골판지고지 및 첨가재료가 혼합된 혼합보드가 포함된 데시케이터는 항온항습 챔버에서 30℃의 온도, 16300 lux의 가시광선 조건의 가혹조건 내에서 보관하였다. 일반적으로 과일류의 에틸렌 발생을 억제하기 위해서는 저온, 가시광선이 존재하지 않는 조건에서 보관하며 35℃ 이상의 온도에서는 숙성을 일으키는 효소의 변질로 에틸렌에 의한 숙성이 저하되는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 과수포장용 혼합보드의 흡착성능을 시험하기 위해 과일류의 생장에 30℃ 수준의 온도를 유지하여 에틸렌을 발생시키고자 하였으며 발생한 산화 에틸렌의 측정 및 과수류의 부패 및 노화 수준을 평가하고자 하였다.In order to evaluate the fruit preservation performance of each prepared fruit tree packaging material according to the mixture quality and mixing ratio conditions, each fruit was enclosed as shown in FIG. 13 and then a desiccator was sealed. The desiccator containing the sealed fruits, corrugated paper stock, and mixing board mixed with additives was stored in a constant temperature and humidity chamber under harsh conditions of 30°C and 16300 lux of visible light. In general, in order to suppress the generation of ethylene in fruits, they are stored at a low temperature and in the absence of visible light, and it is known that at a temperature of 35° C. or higher, the aging by ethylene is reduced due to the deterioration of the enzyme that causes the ripening. Therefore, in this study, in order to test the adsorption performance of the mixing board for fruit tree packaging, ethylene was generated by maintaining a temperature of 30℃ for the growth of fruits. .

다음 도 14는 과수포장재와 과일류가 포함된 데시케이터 내부의 휘발성 유기화합물의 농도를 나타낸 결과로 반탄화 목분 함량 대비 양이온성 고분자 물질의 함량이 7%, 9%를 혼합하여 제조한 표면개질처리된 반탄화 목분이 첨가된 과수포장용 혼합보드의 경우 휘발성 유기화합물의 초기농도가 활성탄(AC) 및 반탄화 목분에 비해 다소 높게 나타나지만 3일 경과 후 타 재료에 비해 낮게 나타나는 것을 확인할 수 있다.(도14에 표기된 5%-50%에서 5%는 C-PAM 5%를 나타내고 50%는 과수포장재 전체 중량 대비 50%의 표면개질처리 반탄화목분이 함유된 것을 나타낸다)Next, FIG. 14 is a result showing the concentration of volatile organic compounds inside the desiccator containing the fruit tree packaging material and fruits. The surface modification prepared by mixing 7% and 9% of cationic polymer material compared to torrefied wood flour content In the case of the mixed board for fruit tree packaging with treated torrefied wood flour added, the initial concentration of volatile organic compounds is somewhat higher than that of activated carbon (AC) and torrefied wood flour, but it can be seen that after 3 days, it appears lower than that of other materials. From 5%-50% indicated in FIG. 14, 5% represents 5% C-PAM and 50% represents that 50% of surface-modified torrefied wood powder is contained relative to the total weight of the fruit tree packaging material)

다음 도 15는 각각의 첨가재료가 혼합된 과수포장용 혼합보드의 산화에틸렌 저감 성능을 나타낸 결과이다. 초기 하루 경과 후 산화에틸렌의 농도는 미 첨가 조건 133ppm, 활성탄(AC)의 경우 75ppm, 반탄화 목분 첨가 76ppm, C-PAM이 첨가된 반탄화 목분의 첨가조건의 경우 72ppm 수준을 나타내며 40% 이상의 산화에틸렌가스 흡착 성능을 나타낸다.15 is a result showing the ethylene oxide reduction performance of the mixing board for fruit tree packaging in which each additive material is mixed. After the initial day, the concentration of ethylene oxide was 133 ppm without addition, 75 ppm for activated carbon (AC), 76 ppm for torrefied wood flour added, and 72 ppm for torrefied wood flour added with C-PAM. It shows ethylene gas adsorption performance.

활성탄(AC)이 첨가된 과수포장용 혼합보드의 경우 4일 경과 후 산화에틸렌 제거성능이 감소하는 경향을 보이며 초기 44%의 제거효율대비 다소 낮은 31% 수준의 제거 성능을 나타내는 것으로 나타났다.In the case of the mixed board for fruit tree packaging to which activated carbon (AC) is added, the ethylene oxide removal performance tends to decrease after 4 days, and the removal performance is at a level of 31%, which is somewhat lower than the initial 44% removal efficiency.

반탄화 목분이 첨가된 과수포장용 혼합보드의 경우 또한 활성탄(AC)과 유사한 경향을 보이며 활성탄(AC)에 비해 지속시간이 긴 것으로 나타난다.The mixed board for fruit tree packaging with torrefied wood flour also shows a similar tendency to activated carbon (AC) and has a longer duration than activated carbon (AC).

C-PAM-7% 반탄화 목분을 사용하여 제조한 혼합보드의 경우 활성탄(AC) 및 반탄화목분의 첨가 조건에 비해 다소 낮은 제거성능을 나타내며 5% 조건의 경우 사용된 재료들 중 가장 낮은 수준의 산화에틸렌 가스 제거 성능을 발현하는 것으로 나타났다.In the case of a mixed board manufactured using C-PAM-7% torrefied wood flour, the removal performance is somewhat lower than that of activated carbon (AC) and torrefied wood flour, and in the case of 5%, it is the lowest level among the materials used. It was shown that the ethylene oxide gas removal performance of

C-PAM-9% 반탄화 목분을 사용하여 제조한 혼합보드의 경우 산화에틸렌가스의 초기 제거율뿐 아니라 지속력 또한 우수한 것으로 나타났다.In the case of the mixed board manufactured using C-PAM-9% torrefied wood flour, it was found that not only the initial removal rate of ethylene oxide gas but also the durability were excellent.

따라서, 본 발명에서는 반탄화 목분의 제조 기술을 통하여 제조된 공극 및 비표면적이 증가된 반탄화 목분을 포함하는 목질계 섬유 포장소재를 제조함으로써 에틸렌가스 및 휘발성 유기화합물의 흡착성능을 부여하며, 포장소재의 벌크(Bulk) 특성을 증대시켜 완충성능이 증가한 포장소재(과수 트레이 및 포장재)를 제조할 수 있다.Therefore, in the present invention, adsorption performance of ethylene gas and volatile organic compounds is provided by manufacturing a wood-based fiber packaging material containing torrefied wood flour with increased voids and specific surface area, which is manufactured through torrefied wood flour manufacturing technology, and It is possible to manufacture packaging materials (fruit trays and packaging materials) with increased cushioning performance by increasing the bulk properties of the material.

또한, 본 발명의 양이온성 고분자 물질을 활용한 반탄화 목분의 표면개질처리 반응은 음전하를 나타내는 반탄화목분의 표면을 양전하로 치환시켜 기체 분자의 정전기적 흡착성능이 증가된 포장소재를 제조할 수 있고, 기존 난분해성 소재로 인한 환경오염 문제를 가지는 스티로폼 트레이 등을 대체할 수 있을 것으로 기대된다. In addition, the surface modification treatment reaction of torrefied wood flour using the cationic polymer material of the present invention replaces the surface of torrefied wood flour, which exhibits a negative charge, with a positive charge to produce a packaging material with increased electrostatic adsorption performance of gas molecules. It is expected to be able to replace the Styrofoam tray, etc., which has an environmental pollution problem due to the existing non-degradable material.

200 : 성형기 210 : 성형 실린더
220 : 진공장치
200: molding machine 210: molding cylinder
220: vacuum device

Claims (12)

S1) 목재를 열처리하여 얻어지는 반탄화 목재를 분쇄하여 반탄화 목분을 제조하는 단계;
S2) 상기 반탄화 목분을 양이온성 고분자 수용액에 혼합하여 상기 반탄화 목분의 표면을 개질하는 단계;
S3) 분쇄된 골판지를 물과 혼합하여 골판지 펄프슬러리를 제조하는 단계; 및
S4) 상기 S2)단계에서 얻어진 표면개질 반탄화 목분을 상기 S3)단계에서 얻어진 상기 골판지 펄프슬러리에 혼합하고 건조시켜 과수포장재를 제조하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 품질보존용 과수포장재의 제조방법.
S1) preparing torrefied wood powder by pulverizing torrefied wood obtained by heat-treating wood;
S2) mixing the torrefied wood flour with a cationic polymer aqueous solution to modify the surface of the torrefied wood flour;
S3) mixing the pulverized corrugated cardboard with water to prepare a corrugated cardboard pulp slurry; and
S4) mixing the surface-modified torrefied wood flour obtained in step S2) with the corrugated cardboard pulp slurry obtained in step S3) and drying to prepare an orchard packaging material;
A method of manufacturing a fruit tree packaging material for quality preservation, comprising a.
제1항에 있어서,
상기 S2)단계에서 상기 양이온성 고분자 수용액은 양이온성 고분자 고형분말과 물을 혼합하여 제조되는 수용액인 것을 특징으로 하는 품질보존용 과수포장재의 제조방법.
According to claim 1,
In the step S2), the cationic polymer aqueous solution is an aqueous solution prepared by mixing a cationic polymer solid powder and water.
제1항에 있어서,
상기 S2)단계에서는 상기 양이온성 고분자 수용액은 상기 반탄화 목분 중량 대비 3% 내지 9%를 혼합하는 것을 특징으로 하는 품질보존용 과수포장재의 제조방법.
According to claim 1,
In step S2), the cationic polymer aqueous solution is mixed with 3% to 9% based on the weight of torrefied wood flour.
제1항에 있어서,
상기 S2)단계에서는 상기 반탄화 목분을 양이온성 고분자 수용액에 혼합하여 얻은 혼합액을 건조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 품질보존용 과수포장재의 제조방법.
According to claim 1,
In step S2), the method of manufacturing a fruit tree packaging material for preserving quality, characterized in that it further comprises the step of drying the mixture obtained by mixing the torrefied wood flour with a cationic polymer aqueous solution.
제4항에 있어서,
상기 혼합액을 100~110℃로 건조하는 것을 특징으로 하는 품질보존용 과수포장재의 제조방법.
5. The method of claim 4,
A method of manufacturing a fruit tree packaging material for quality preservation, characterized in that the mixed solution is dried at 100 to 110°C.
제1항에 있어서,
상기 S1)단계에서 목재를 300~350℃의 온도로 열처리하는 것을 특징으로 하는 품질보존용 과수포장재의 제조방법.
According to claim 1,
A method of manufacturing a fruit tree packaging material for quality preservation, characterized in that the wood is heat-treated at a temperature of 300 to 350° C. in step S1).
제1항에 있어서,
상기 S4)단계에서 표면개질 반탄화 목분을 과수포장재 중량 대비 50%이하로 상기 골판지 펄프슬러리에 혼합하는 것을 특징으로 하는 품질보존용 과수포장재의 제조방법.
According to claim 1,
A method of manufacturing a fruit tree packaging material for quality preservation, characterized in that in the step S4), surface-modified torrefied wood flour is mixed with the corrugated cardboard pulp slurry in an amount of 50% or less based on the weight of the fruit tree packaging material.
제1항에 있어서,
상기 S4)단계에서 표면개질 반탄화 목분과 골판지 펄프슬러리를 포함한 재료를 성형실린더를 포함한 감압 탈수 성형기를 이용하여 보드형태로 제조하는 것을 특징으로 하는 품질보존용 과수포장재의 제조방법.
According to claim 1,
A method of manufacturing a fruit tree packaging material for quality preservation, characterized in that in the step S4), the material including the surface-modified torrefied wood flour and the corrugated cardboard pulp slurry is manufactured in the form of a board using a reduced pressure dehydration molding machine including a molding cylinder.
제1항에 있어서,
상기 S1) 단계에서 목재를 과열증기처리장치(100)에서 열처리하고, 상기 과열증기처리장치(100)는
급수탱크(111)로부터 공급되는 물이 흐르는 수관이 설치되고 내부에 원료를 연소시켜 증기를 발생시키기 위한 연소로(110)와,
상기 연소로(110)에 의해 생성된 증기에서 수분을 분리하고 제거하기 위한 수분 분리기(112)와,
상기 연소로(110) 끝단의 연소가스 배출구와 연결되는 배출가스 유동관과, 배출가스 유동관 내에 형성되는 증기 유동관으로 구성되어 상기 수분 분리기(112)로부터 유입되는 증기가 상기 증기 유동관을 통해 이동하면서 상기 배출가스 유동관을 흐르는 배출가스에 의해 증기를 과열시키는 과열기(113)와,
회전하는 하우징(121)과, 상기 하우징(121) 내주면에 결합되는 다수의 날개(122)를 포함하여 이루어지고, 상기 하우징(121)의 회전에 의해 내주면에 결합되는 다수의 날개(122)가 함께 회전하게 되고 하우징(121) 내부로 과열기로부터 생성된 과열증기가 유입되어 하우징 내로 공급되는 목재칩을 과열증기건조처리하기 위한 과열증기건조기(120)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 품질보존용 과수포장재의 제조방법.
According to claim 1,
In the step S1), the wood is heat-treated in the superheated steam processing apparatus 100, and the superheated steam processing apparatus 100 is
A water pipe through which water supplied from the water supply tank 111 flows is installed and a combustion furnace 110 for burning raw materials to generate steam therein;
a moisture separator 112 for separating and removing moisture from the vapor generated by the combustion furnace 110;
It is composed of an exhaust gas flow pipe connected to the combustion gas outlet at the end of the combustion furnace 110 and a steam flow pipe formed in the exhaust gas flow pipe, so that the steam flowing in from the moisture separator 112 moves through the steam flow pipe and the discharge A superheater 113 for superheating the steam by the exhaust gas flowing through the gas flow pipe;
A rotating housing 121 and a plurality of wings 122 coupled to the inner circumferential surface of the housing 121, and a plurality of wings 122 coupled to the inner circumferential surface by the rotation of the housing 121 together Fruit tree packaging material for quality preservation, characterized in that it rotates and includes a superheated steam dryer 120 for superheated steam drying the wood chips supplied into the housing by introducing superheated steam generated from the superheater into the housing 121 manufacturing method.
제9항에 있어서, 상기 과열증기처리장치(100)는
내부가 가로벽(132)에 의해 상, 하부실(131a,131b)로 구획되고, 상기 하부실(131a)에는 가로벽(132) 아래쪽에 과열증기건조기로부터 과열증기가 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 가로벽(132) 상측의 상부실(131b) 일측에는 과열증기가 유출되는 유출구가 형성되며,
상기 하부실(131a)에는 상기 유입구가 내주면의 접선방향으로 연결되는 원심분리통(131)이 설치되며, 상기 가로벽(132)에는 원심분리통(131) 내부 아래로 유도관(133)이 길게 형성되고, 상기 원심분리통(131)의 하부는 하단으로 갈수록 내부가 좁아지는 콘 형상으로 이루어지고,
상기 콘 형상의 원심분리통(131) 하부의 일측에는 내주면의 접선방향으로 연결되어 불순물 제거수가 공급되는 불순물 제거수 공급용기(135)가 연결되어 불순물 제거수 공급용기(135)로부터 불순물 제거수가 내주면의 접선방향으로 공급되어 선회하게 하되, 과열증기의 회전방향과 반대방향으로 선회하면서 과열증기로부터 불순물을 포집하여 하부에 수집되는 불순물 제거기(130)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 품질보존용 과수포장재의 제조방법.
10. The method of claim 9, wherein the superheated steam processing device (100)
The interior is divided into upper and lower chambers 131a and 131b by a horizontal wall 132, and an inlet through which superheated steam is introduced from the superheated steam dryer is formed below the horizontal wall 132 in the lower chamber 131a, An outlet through which superheated steam flows is formed at one side of the upper chamber 131b above the horizontal wall 132,
A centrifuge tube 131 to which the inlet is connected in a tangential direction to the inner circumferential surface is installed in the lower chamber 131a, and a guide tube 133 is elongated below the inside of the centrifuge tube 131 on the horizontal wall 132. is formed, and the lower portion of the centrifugal separator 131 is formed in a cone shape that becomes narrower toward the bottom,
At one side of the lower portion of the cone-shaped centrifugal separator 131 , an impurity-removed water supply container 135 is connected in a tangential direction of the inner circumferential surface to supply the impurity-removed water, and the impurity-removed water from the impurity-removed water supply container 135 is connected to the inner circumferential surface. Fruit tree for quality preservation, characterized in that it further comprises an impurity remover 130 that is supplied in the tangential direction of the A method of manufacturing a packaging material.
제1항에 있어서,
상기 목재는 소나무재선충병 또는 참나무시들음병의 병충해피해목인 것을 특징으로 하는 품질보존용 과수포장재의 제조방법.
According to claim 1,
The wood is a method of manufacturing a packaging material for fruit trees for quality preservation, characterized in that the wood is a tree damaged by pests of pine wilt disease or oak wilt disease.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조되는 품질보존용 과수포장재.A packaging material for quality preservation produced by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 11.
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