KR20220141224A - 친환경 보냉제 및 이를 포함하는 보냉팩 - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은, SAP를 목분과 알코올로 대체하여 기존의 보냉 효과는 그대로 유지하면서도 환경에 무해한 친환경 보냉제 및 이를 포함하는 보냉팩에 관한 것이다.
이러한 친환경 보냉제는 물 80~95중량%, C1 내지 C6의 저급 알코올 1~10중량%, 및 목분 0.1~5중량%를 포함한다.

Description

친환경 보냉제 및 이를 포함하는 보냉팩 {ECO FRIENDLY COLD INSULATION AND COLD INSULATION PACK INCLUDING THE SAME}
본 명세서에 개시된 내용은 친환경 보냉제 및 이를 포함하는 보냉팩에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시하지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
코로나 19로 사회적 거리두기가 이루어지면서 온라인 쇼핑 중 식료품 서비스 거래액이 크게 증가되고 있다. 식료품 서비스 수요가 높아지면서 안전, 위생 목적으로 식료품과 함께 배송되는 아이스팩의 사용도 늘고 있다. 이러한 아이스팩은 물과 SAP(Super Absorbent Polymer)라고 불리는 고흡수성 폴리머로 만들어지는데 이중 SAP는 미세 플라스틱의 일종으로 물에 용해되지 않기 때문에 아이스팩 내용물을 물에 흘려 버릴 경우 심각한 수질요염의 원인이 된다. 현재 서울 지역 몇 곳에서는 아이스팩을 자체 수거해 처리업체에 보내고는 있지만, 여전히 그냥 버려지는 것이 많은 실정이다. 따라서 SAP 대체 물질 개발과 얼음의 냉기를 보다 오랫동안 유지하는 방법에 대한 연구가 진행 중이며, 이러한 연구의 일환으로 특허문헌 1에는 전분을 포함하는 탄수화물류 90~99중량%와, 폴리비닐알콜(PVA)을 포함하는 수용성 고분자혼합물 1~10중량%로 조성되며, 사용시 물에 풀어 사용되는 전분을 이용한 친환경 냉매제가 개시되어 있고, 특허문헌 2에는 아크릴로일 기(acryloyl group)가 결합된 카르복시메틸셀룰로오스(carboxymethyl cellulose, CMC)의 가교결합 중합체를 포함하는 친환경 생분해성 보냉제 및 그 제조방법이 개시되어 있다.
전술한 특허문헌 1 및 2는 전분을 이용한다거나 SAP를 가교결합 중합체로 대체하여 인체에 무해하고 외부환경에서 분해가 가능하기는 하나 여전히 환경오염에 대한 문제가 존재하고 제조공정이 비교적 복잡하여 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2016-0077905호(2016.07.04) 대한민국 공개특허 제10-2019-0125870호(2019.11.07)
환경에 무해하며, 비교적 쉽게 제작 가능하여 제조비용을 절감할 수 있는 친환경 보냉제 및 이를 포함하는 보냉팩을 제공하고자 한다.
또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.
개시된 내용의 일 실시예에 의하면, 친환경 보냉제는 물 80~95중량%, C1 내지 C6의 저급 알코올 1~10중량%, 및 목분 0.1~5중량%를 포함한다.
또한, 상기 목분의 평균입경은 0.01~10mm일 수 있다.
또한, 상기 목분의 수분 흡수력은 100~1000g/g일 수 있다.
또한, 상기 C1 내지 C6의 저급 알코올은 에틸알코올, 메틸알코올, 및 프로필알코올 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
개시된 내용의 다른 실시예에 의하면, 보냉팩은 상술한 친환경 보냉제 및 상기 친환경 보냉제를 담지하는 포장재를 포함한다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따르면, 친환경 보냉제 및 이를 포함하는 보냉팩은, SAP를 목분과 알코올로 대체하여 기존의 보냉효과는 그대로 유지하면서도 환경에 무해한 이점이 있다.
또한, 버려지는 목분을 사용하여 자원을 재활용함으로써 환경보호에 기여할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 개시된 내용의 바람직한 실시예의 구성 및 작용 효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.
본 명세서에 개시된 내용의 일 실시예에 따른 친환경 보냉제 및 이를 포함하는 보냉팩은 일반적으로 보냉제로 사용되었던 SAP를 목분과 알코올로 대체함으로써 기존의 보냉효과는 그대로 유지하면서도 환경에는 무해하다.
이하에서는, 본 명세서에 개시된 내용의 일 실시예에 따른 친환경 보냉제의 성분을 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 친환경 보냉제는 물 80~95중량%, C1 내지 C6의 저급 알코올 1~10중량%, 및 목분 0.1~5중량%를 포함한다.
물은 보냉제에서 80% 이상을 차지하는 주성분으로, 표준 온도 압력에서 무취무미하며 무색 투명한 액체이다. 물 분자는 두개의 수소 원자와 하나의 산소 원자가 공유결합을 한 H-O-H의 굽은형의 물질이다. 물분자는 수소 원자와 산소 원자가 각각 전자를 내놓아 전자 쌍을 만들고, 이 전자쌍을 함께 나누어 가짐으로써 결합되어 있다. 물 분자는 1기압 내에서 0℃, (32℉, 273.15K)에서 응고된다. 물이 응결할 때는 다른 분자들과는 달리　부피가 약 10% 정도 증가할 수 있다. 이러한 물은 전체 중량%에 대하여 80~95중량% 포함될 수 있으나 목분의 함량에 따라 변경 가능하므로 크게 한정하지 아니한다. 상기 물이 80중량% 미만이면, 목분이 제 기능을 발휘하기 어렵고, 95중량%를 초과하면, 보냉팩의 표면에 수분이 생길 수 있다.
C1 내지 C6의 저급 알코올은 물의 어는 점을 낮추고 보냉 효과가 오랫동안 지속되도록 하는 역할을 한다. C1 내지 C6의 저급 알코올의 함량이 높으면 높을수록 보냉팩이 잘 얼지 않으므로 전체 중량%에 대하여 1~10중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 C1 내지 C6의 저급 알코올의 함량이 1중량% 미만이면, 빙점강하효과가 미미할 뿐만 아니라 보냉효능이 기대보다 저조할 수 있고, 10중량%를 초과하면, 보냉제가 어는점에 도달하기 어려우며 제조비용이 상승할 수 있다. 상기 언급한 함량을 만족하는 경우 동결 시 표면이 매끄럽고, 보냉 효과를 저하시키지 않으면서 보냉제의 빙점을 강하할 수 있다.
한편, C1 내지 C6의 저급 알코올로는 에틸알코올, 메틸알코올, 및 프로필알코올 중에서 선택되는 하나 이상, 바람직하게는 에틸알코올 및 메틸알코올을 1: 0.5~1의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
목분은 실제로 재생과 재활용이 가능한 목재로 제조된 것을 통칭하며, 목재를 파쇄한 톱밥 또는 칩으로 가공한 것뿐만 아니라 이를 분쇄기로 미세 분말화한 것을 모두 포함할 수 있다. 이러한 목분의 평균입경은 0.01~10mm, 바람직하게는 0.1~5mm 범위일 수 있는데, 이는 목분의 평균입경이 0.01mm 미만이면, 제조과정에서 공기 중으로 분산되는 양이 많아질 수 있으며 작업환경이 지저분해질 수 있고, 10mm를 초과하면, 수분과의 표면적 비율이 낮아져 하기 후술할 수분 흡수력이 저하될 수 있다.
예컨대, 목분으로는 수분 흡수력이 100~1000g/g 범위에 포함되는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 목분의 수분 흡수력이 100g/g 미만이면, 더 많은 양의 목분을 사용하여야 하므로 무게가 필요이상으로 증가될 수 있고, 목분의 수분 흡수력이 1000g/g을 초과하기는 사실상 어렵다.
한편, 목분으로 침엽수, 활엽수 및 유실수 중에서 선택되는 하나 이상, 바람직하게는 참나무를 사용할 수 있는데, 상기 언급한 수분 흡수력을 만족한다면 참나무 외에 다른 나무를 적용하여도 무방하다. 상기 침엽수로는 소나무, 전나무, 분비나무, 및 잎갈나무 중에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있고, 상기 활엽수로는 참나무, 단풍나무, 자작나무, 및 포플러 중에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있으며, 유실수로는 은행나무, 감나무, 사과나무, 호두나무, 및 대추나무 중에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.
이러한 목분은 전체 중량%에 대하여 0.1~5중량%로 포함될 수 있는데, 이는 목분이 0.1중량% 미만이면, 보냉팩에 담지되는 수분의 함량이 높아지며 외부 온도 변화에 크게 반응할 수 있고, 5중량%를 초과하면, 필요이상의 함량 증가로 인한 상승 효과는 그다지 크지 않으므로 상기 언급한 함량 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
아울러 본 명세서에 개시된 내용의 다른 실시예에 따른 보냉팩은 상술한 친환경 보냉제 및 이는 담지하는 포장재를 포함한다.
친환경 보냉제에 대해서는 상기에서 자세하게 설명하였으므로 생략하기로 한다.
포장재는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 중에서 선택되는 하나 이상으로 형성될 수 있으며, 2500~4000N/㎠의 인장강도 및 350~450%의 신장률을 가질 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
물 86g, 에틸알코올 10g, 및 목분 4g을 혼합하여 교반한 후 폴리테레프탈레이트 팩에 담고, 밀봉시켜 보냉팩을 제조하였다. 목분으로는 참나무를 3~5mm의 평균입경을 갖도록 분말화하여 사용하였다.
<실시예 2>
에틸알코올 대신에 메틸알코올을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 성분 및 함량으로 보냉팩을 제조하였다.
<실시예 3>
단독으로 에틸알코올을 사용하는 대신에 에틸알코올 6g과 메틸알코올 4g을 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 성분 및 함량으로 보냉팩을 제조하였다.
<비교예 1>
물 100g을 폴리테레프탈레이트 팩에 담고, 밀봉시켜 보냉팩을 제조하였다.
<비교예 2>
에틸알코올을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 성분 및 함량으로 보냉팩을 제조하였다.
<비교예 3>
목분을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 성분 및 함량으로 보냉팩을 제조하였다.
실험예 1. 보냉성능 평가
실시예 1, 2의 친환경 보냉팩의 보냉성능을 평가하기 위하여 하기와 같이 실험을 실시하였다.
먼저, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 친환경 보냉팩을 -20℃의 냉동고에서 1일 동안 동결하였다. 그리고, 빙점 및 시간 경과에 따른 온도 변화를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 빙점은 실온에서 10~20분 방치한 후 측정된 온도로 결정하였고, 시간 경과에 따른 온도 변화는 실온에서 1시간, 6시간, 12시간, 18시간 및 24시간 동안 경과 후의 온도를 측정하였다.
구분 빙점(℃) 시간 경과에 따른 온도 변화
1시간 6시간 12시간 18시간 24시간
실시예 1 -12 -11 -9 -7 -4 -2
실시예 2 -9 -8 -5 -3 -1 1
실시예 3 -10 -9 -7 -5 -3 -1
비교예 1 0 5 9 13 18 21
비교예 2 0 4 6 9 12 15
비교예 3 -12 -5 0 2 5 8
표 1을 참조하면, 오직 물만으로 구성된 비교예 1과 목분을 더 포함하는 비교예 2의 경우 빙점이 0℃로 높고, 12시간 경과 후에는 13℃와 9℃로 온도 변화하여 보냉성능이 좋지 못하였고, 비교예 3의 경우 빙점은 -12℃로 낮았으나 온도 상승폭이 컸다. 그러나, 실시예 1 내지 3의 경우 빙점이 -9℃ 이하로 빙점강하효과가 우수했을 뿐만 아니라 온도 변동 폭도 크지 않아 보냉성능 역시 우수함을 확인할 수 있었다.
개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.

Claims (2)

  1. 물 80~95중량%;
    C1 내지 C6의 저급 알코올 1~10중량%; 및
    목분 0.1~5중량%;를 포함하고,
    상기 C1 내지 C6의 저급 알코올은 에틸알코올 및 메틸알코올이 1: 0.5~1의 중량비로 혼합된 것이며, 상기 목분은 참나무이고, 평균입경은 0.1~5mm이며, 수분 흡수력은 100~1000g/g이고, 빙점은 -10℃이며, 24시간 동안 온도 변동 폭이 +9℃인 것을 특징으로 하는 친환경 보냉제.
  2. 제1항에 따른 친환경 보냉제; 및
    상기 친환경 보냉제를 담지하는 포장재;를 포함하되,
    상기 포장재는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 중에서 선택되는 하나 이상으로 형성되고, 2500~4000N/㎠의 인장강도 및 350~450%의 신장률을 갖는 것을 특징으로 하는 보냉팩.
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