KR20230065485A - 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 및 그 가공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 커피찌거기를 이용한 항균소취 원단 및 그 가공방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 건조 및 분쇄된 커피찌꺼기가 아크릴 수지 계열 바인더와 혼합된 에멀젼 형태 혼합액이, 직물 원단에 코팅 또는 함침되어 도포된 후 건조 챔버에서 건조된 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 및 그 가공방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 부직포 등의 원단에 탄화 및 분쇄한 커피찌꺼기를 도포하여, 수분 흡수 및 소취 기능이 있는 기능성 원단으로 재활용하는 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 및 그 가공방법을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 커피찌거기를 이용한 항균소취 원단 및 그 가공방법에 관한 것이다.
일반적으로 커피는 기호식품으로서 국내에 거의 전량 수입되고 있는 실정이다. 이러한 커피의 소비 증가추세에도 불구하고 커피의 공급이 소비에 맞추어 공급되는 이유는 커피가 열대성 식물로 연중 계속하여 생산되는 농산물이므로 원료가 풍부하기 때문이다. 현재 커피의 국내 수입에 따른 지출비용은 막대하며, 커피의 은은한 향과 카페인 중독으로 인해 수입은 계속 증가추세에 있다.
그러나 비교적 고가로 수입되어 판매되고 있는 원두커피는 단지 0.2%만이 커피를 내리는 것에 사용되고 99.8%는 찌꺼기로 버려지며, 한 해 버려지는 원두커피 찌꺼기의 양은 27만톤에 달하는 실정이다. 이러한 원두커피의 사용 후, 재활용으로서 인정될 만한 것은 재떨이, 소형 용기 등에 소량의 원두커피 찌꺼기를 담아 탈취제, 방향제로 사용되고 있는 것이 거의 전부이며, 탈취제, 방향제의 사용 후에도 그대로 버려지게 되는 것이 일반적이다.
이렇게 버려진 원두커피 찌꺼기는 음식물 쓰레기로 분류되지 않고 일반 생활 폐기물로 버려져 매립되는데, 이렇게 매립된 원두커피 찌꺼기는 분해되면서 이산화탄소보다 지구온난화에 25배나 안 좋은 영향을 미치는 메탄가스가 다량 발생하여 환경 오염을 일으킬 뿐 아니라, 재떨이, 소형 용기에 담아 탈취제, 방향제로 사용하더라도 원두커피 찌꺼기는 쉽게 부패되기 때문에 완전히 건조시키지 않으면 오히려 세균, 곰팡이가 번식하여 악취를 발생시키고 건강에도 안 좋은 영향을 미친다.
한편, 이렇게 버려진 커피찌꺼기를 수거하여 건조-분별-탄화-분쇄 공정 후 가공된 커피찌꺼기를 정제수 및 결합제와 혼합하여 고정틀에 넣어 큐브 형태를 포함한 다양한 형태로 압착 성형하여 성형품을 제작하기 위한 커피찌꺼기를 이용한 성형품 가공 방법(대한민국 등록특허공보 제10-1103424호) 등이 있다.
그러나, 원단에 커피찌꺼기를 도포하여 수분 흡수 또는 소취 기능을 살리도록 재활용하는 가공 방법에 대해서는 전무한 실정이다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 부직포 등의 원단에 탄화 및 분쇄한 커피찌꺼기를 도포하여, 수분 흡수 및 소취 기능이 있는 기능성 원단으로 재활용하는 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 및 그 가공방법을 제공하는 데에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단은, 건조, 탄화 및 분쇄된 커피찌꺼기가 아크릴 수지 계열 바인더와 혼합된 에멀젼 형태 혼합액이, 직물 원단에 코팅 또는 함침되어 도포된 후 건조 챔버에서 건조된 것이다.
또한, 상기 아크릴 수지 계열 바인더는, 에틸헥실아크릴레이트(Ethylhexyl Acrylate), 메타크릴릭애씨드(methacrylic acid), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate) 중 어느 하나를 주재로 하여 경화제가 혼합된 것이 바람직하다.
또한, 상기 분쇄된 커피찌꺼기의 입경은 20 내지 40 ㎛인 것이 바람직하다. 상술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 가공방법은, (a) 커피찌꺼기를 수거하여 건조하는 단계; (b) 건조된 커피찌꺼기를 탄화시켜 다공성 미세입자로 만드는 단계; (c) 탄화된 커피찌꺼기를 분쇄하여 파우더 형태로 만드는 단계; (d) 단계 (c)에서 만들어진 커피찌꺼기 파우더를 아크릴 수지 계열 바인더와 교반하여 에멀젼 형태 혼합액을 만드는 단계; (e) 상기 에멀젼 형태 혼합액을 직물 원단에 코팅 또는 함침하여 도포하는 단계; 및 (f) 단계 (e)에서 만들어진 에멀젼 형태 혼합액이 접착된 직물 원단을 고열의 건조 챔버에서 건조시키는 단계;를 포함한다.
상기 단계 (c)는, 커피찌꺼기를 분쇄하여 입경이 20 내지 40 ㎛인 파우더 형태로 만드는 것이 바람직하다.
상기 단계 (e)는, 금속실린더와 압동롤러를 포함하는 그라비아 인쇄기계에 직물 원단을 투입하고, 상기 에멀젼 형태 혼합액이 채워진 용액통에 상기 금속실린더를 구동시켜 일정량을 묻혀, 금속실린더와 압동롤러 사이에 통과되는 직물 원단에 상기 에멀젼 형태 혼합액을 도포하는 것이 바람직하다.
상기 단계 (f)는, 상기 에멀젼 형태 혼합액이 도포된 원단을 1차로 섭씨 150도의 열풍 건조 챔버에 통과시킨 후 수분을 제거하고, 2차로 원적외선 직열 셋팅 챔버에 통과시켜 고착시키는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 부직포 등의 원단에 건조 및 분쇄한 커피찌꺼기를 도포하여, 수분 흡수 및 소취 기능이 있는 기능성 원단으로 재활용하는 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 및 그 가공방법을 제공할 수 있다.
즉, 커피찌꺼기는 천연 항균 소취 기능과 수분 흡수력이 뛰어나 원단 및 부직포 같은 직물에 도포하여, 생리대 또는 배변패드, 팬티 라이너와 같은 제품에 적용할 수 있어 친환경 소취 수분 기능성 제품으로 재활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단의 사진
도 2는 본 발명의 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 가공방법에 관한 제작공정 순서도
도 3은 본 발명의 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 가공방법에서, 그라비아 인쇄기계를 이용한 도포방식을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 가공방법에 관한 제작공정 순서도
도 3은 본 발명의 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 가공방법에서, 그라비아 인쇄기계를 이용한 도포방식을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단의 사진이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단은, 탄화 및 분쇄된 커피찌꺼기가 아크릴 수지 계열 바인더와 혼합된 에멀젼 형태의 혼합액이, 직물 원단에 코팅 또는 함침 되어 접착된 후 건조기에서 건조된다.
아크릴 수지 계열 바인더는, 에틸헥실아크릴레이트(Ethylhexyl Acrylate), 메타크릴릭애씨드(methacrylic acid), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate) 중 어느 하나를 주재로 하여 경화제가 혼합된 것으로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 분쇄된 커피찌꺼기의 입경은 20 내지 40 ㎛인 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 가공방법에 관한 제작공정 순서도이다.
도 2를 참조하면, 먼저 커피찌꺼기를 수거하여 건조한다(단계 S10).
다음, 건조된 커피찌꺼기를 탄화하여 다공성 미세입자 형태로 만든다(S20) 이때, 탄화공정은 건조된 커피찌꺼기를 로터리킬른 또는 열처리로에서 질소가스를 주입시키면서 700°~ 900°에서 1 ~ 2시간 동안 하소반응 시켜서 커피찌꺼기 분말을 활성화 시키는 공정이 된다. 여기서, 탄화된 커피찌꺼기는 미세 다공성 입자로 형성되어, 미세한 기공 사이로 냄새 유발 물질을 흡착하여 탈취(소취)기능을 가질 수 있다. 다음, 탄화된 커피찌꺼기를 분쇄하여 파우더 형태로 만든다(S30).
상술한 바와 같이, 커피찌꺼기의 입경은 20 내지 40 ㎛로 분쇄하는 것이 바람직하다.
그 다음, 단계 S30에서 만들어진 커피찌꺼기 파우더를 아크릴 수지 계열 바인더, 물 및 증점제와 혼합하여 에멀젼 형태의 혼합액을 만든다(S40).
여기서, 혼합액은, 혼합액 100중량부당 커피찌꺼기 10~20 중량부, 아크릴 수지 계열 바인더 30~40 중량부, 물 35~45 중량부 및 증점제 5~10 중량부를 포함한다.
상술한 바와 같이, 아크릴 수지 계열 바인더로는, 에틸헥실아크릴레이트(Ethylhexyl Acrylate), 메타크릴릭애씨드(methacrylic acid), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate) 중 어느 하나를 주재로 하여 경화제가 혼합된 것으로 사용하는 것이 바람직하다. 그 다음, 상기 커피찌꺼기와 바인더가 혼합된 에멀젼 형태의 혼합액을 직물 원단에 코팅 또는 함침하여 접착한다(S50). 직물 원단으로는 면, 울, 나일론, 폴리에스테르 등의 각종 직물 원단 또는 부직포를 사용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 가공방법에서, 그라비아 인쇄기계를 이용한 도포방식을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명은, 커피찌꺼기와 바인더가 혼합된 에멀젼 형태의 혼합액을 그라비아 인쇄기계(10), 즉 롤러-실린더 방식의 인쇄기계를 이용하여 직물 원단(20)의 표면에 도포한다.
보다 구체적으로 설명하면, 용액통(30)에는 커피찌꺼기와 바인더가 혼합된 에멀젼 형태 혼합액(40)이 채워져 있고, 금속실린더(12)에는 원단에 도포될 부분이 음각으로 가공되어 있으며, 이 오목한 음각 부분에 에멀젼 형태 혼합액이 채워지게 된다. 이렇게 만들어진 금속실린더(12)와 함께 돌아가는 압동롤러(14) 사이에 도포할 원단(20) 시트를 삽입해주면, 압동 롤러의 압력으로 실린더(12)의 오목한 부분에 채워진 에멀젼 형태 혼합액(40)이 원단에 찍히게 되는 방식이다.
블레이드(16)는 금속실린더(12) 표면에 묻어 나오는 혼합액에서 오목한 음각 부분을 제외한 나머지 부분의 혼합액을 제거하는데, 물론 원단 전체 표면에 에멀젼 형태 혼합액을 도포하는 경우에는 블레이드(16)는 필요 없으며 금속실린더(12)의 음각 부분도 형성할 필요가 없다.
아크릴 계열 바인더와 커피찌꺼기를 혼합한 에멀젼 형태 혼합액은 공기에 일정시간 노출되는 경우 딱딱하게 굳어져서 원단에 도포하기 어렵게 되는데, 위와 같이 그라비아 인쇄기계를 사용하여 원단에 커피찌꺼기 에멀젼 형태 혼합액을 도포하는 방식은, 금속실린더(12)가 계속하여 회전하면서 용액통(30)에 있는 에멀젼 형태 혼합액(40)을 계속하여 교반해줌으로써 혼합액이 굳지 않고 에멀젼 형태를 유지할 수 있게 해준다.
따라서, 위와 같이 그라비아 인쇄기계를 활용하면 장시간 동안 원단에 커피찌꺼기 에멀젼 형태 혼합액을 도포할 수 있어 본 발명의 원단을 높은 수율로 양산할 수 있게 된다.
그 다음, 단계 S50에서 만들어진 커피찌꺼기 에멀젼 혼합액이 접착된 직물 원단을 고열의 건조기에서 건조시킨다(S60). 구체적으로, 먼저 혼합액이 도포된 원단을 1차로 섭씨 150도의 열풍 건조 챔버(미도시)를 통과시킨 후 수분을 제거하고, 2차로 원적외선 직렬 셋팅 챔버(미도시)를 통과시켜 완전 고착시킨다.
그 다음, 단계 S50에서 건조된 원단을 롤링기를 통해 권취한 후, 적절한 사이즈로 슬리팅하여 완성시킨다(S70).
이하, 분쇄된 커피찌꺼기를 바인더와 혼합시킬 때, 바인더의 종류에 따른 소취 기능에 대한 관능검사 실험결과에 대해 설명한다.
본 관능검사는 입경 40 ㎛로 분쇄된 커피찌꺼기 20g에 바인더 40g, 물 38g 및 증점제 2g을 혼합한 에멀젼 형태 혼합액이 도포된 부직포에, 일반 가정에서 배출되는 음식물 쓰레기 10g을 뿌린 경우, 상온에서의 경과시간별 악취 정도를 검사한 것이다.
부직포 시료 1은 위 커피찌꺼기 에멀젼 형태 혼합액이 도포된 부직포로서, 바인더를 아크릴계 수지인 에틸헥실아크릴레이트를 주재로 하는 바인더로 사용한 시료이다.
부직포 시료 2는 위 커피찌꺼기 에멀젼 형태 혼합액이 도포된 부직포로서, 에폭시 수지를 바인더로 사용한 시료이다.
부직포 시료 3은 위 커피찌꺼기 에멀젼 형태 혼합액이 도포된 부직포로서, 우레탄계 수지를 바인더로 사용한 시료이다.
부직포 시료 4는 에멀젼 형태 혼합액이 도포되지 않은 부직포이다.
그리고 일반인 검사자 5명이 시료 1 내지 4에 대하여 관능법으로 악취 정도를 검사하였다. 검사 방법은 상기 시료 1 내지 4를 서로 분리된 용기 속에 넣고, 상기 검사자 5명이 상온에서 일정한 시간마다 냄새를 맡게 한 다음, '악취가 전혀 없는 경우'는 5점, '악취가 거의 없는 경우'는 4점, '악취가 약간 있는 경우'는 3점, '악취가 심한 경우'는 2점, '악취가 아주 심한 경우'는 1점을 부여하게 하였다. 다음 표 1은 각 검사자의 점수를 합산하여 수록한 것이다.
| 구분 | 30분 경과 | 1시간 경과 | 12시간 경과 | 24시간 경과 |
| 부직포 시료 1 | 25 | 24 | 23 | 18 |
| 부직포 시료 2 | 24 | 23 | 19 | 12 |
| 부직포 시료 3 | 25 | 23 | 18 | 11 |
| 부직포 시료 4 | 24 | 23 | 14 | 5 |
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 아크릴계 수지를 바인더로 사용한 시료 1의 경우에는 대조군인 시료 2 및 시료 3에 비해서 악취 발생이 덜 하였고, 부직포만 있는 경우의 시료 4에 비해서는 악취 발생이 현저히 억제되었다.
즉, 다른 종류의 바인더를 사용하는 것보다 아크릴계 수지를 바인더로 사용하는 경우, 커피찌꺼기의 소취 기능이 저하되지 않고 유지됨을 확인할 수 있었다.
10: 그라비아 인쇄기계
12: 금속실린더 14: 압동롤러
16: 블레이드 20: 직물 원단
30: 용액통 40: 에멀젼 형태 혼합액
12: 금속실린더 14: 압동롤러
16: 블레이드 20: 직물 원단
30: 용액통 40: 에멀젼 형태 혼합액
Claims (8)
- 건조 및 분쇄된 커피찌꺼기가 아크릴 수지 계열 바인더와 혼합된 에멀젼 형태 혼합액이, 직물 원단에 코팅 또는 함침되어 도포된 후 건조 챔버에서 건조된, 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단.
- 제1항에 있어서,
상기 아크릴 수지 계열 바인더는,
에틸헥실아크릴레이트(Ethylhexyl Acrylate), 메타크릴릭애씨드(methacrylic acid), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate) 중 어느 하나를 주재로 하여 경화제가 혼합된 것을 특징으로 하는, 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단. - 제1항에 있어서,
상기 분쇄된 커피찌꺼기의 입경은 20 내지 40 ㎛인 것을 특징으로 하는, 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단. - (a) 커피찌꺼기를 수거하여 건조하는 단계;
(b) 건조된 커피찌꺼기를 탄화하는 단계;
(c) 탄화된 커피찌꺼기를 분쇄하여 파우더 형태로 만드는 단계;
(d) 단계 (c)에서 만들어진 커피찌꺼기 파우더를 아크릴 수지 계열 바인더와 교반하여 에멀젼 형태 혼합액을 만드는 단계;
(e) 상기 에멀젼 형태 혼합액을 직물 원단에 코팅 또는 함침하여 도포하는 단계; 및
(f) 단계 (e)에서 만들어진 에멀젼 형태 혼합액이 접착된 직물 원단을 고열의 건조 챔버에서 건조시키는 단계;를 포함하는, 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 가공방법. - 제4항에 있어서,
상기 아크릴 수지 계열 바인더는,
에틸헥실아크릴레이트(Ethylhexyl Acrylate), 메타크릴릭애씨드(methacrylic acid), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate) 중 어느 하나를 주재로 하여 경화제가 혼합된 것을 특징으로 하는, 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 가공방법. - 제4항에 있어서, 상기 단계 (d)는,
커피찌꺼기를 분쇄하여 입경이 20 내지 40 ㎛인 파우더 형태로 만드는 것을 특징으로 하는, 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 가공방법. - 제4항에 있어서, 상기 단계 (e)는,
금속실린더와 압동롤러를 포함하는 그라비아인쇄기계에 직물 원단을 투입하고, 상기 에멀젼 형태 혼합액이 채워진 용액통에 상기 금속실린더를 구동시켜 일정량을 묻혀, 금속실린더와 압동롤러 사이에 통과되는 직물 원단에 상기 에멀젼 형태 혼합액을 도포하는 것을 특징으로 하는, 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 가공방법. - 제4항에 있어서, 상기 단계 (f)는,
상기 에멀젼 형태 혼합액이 도포된 원단을 1차로 섭씨 150도의 열풍 건조 챔버에 통과시킨 후 수분을 제거하고, 2차로 원적외선 직열 셋팅 챔버에 통과시켜 고착시키는 것을 특징으로 하는, 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 가공방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210151089A KR20230065485A (ko) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 및 그 가공방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230065485A true KR20230065485A (ko) | 2023-05-12 |
Family
ID=86385772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210151089A KR20230065485A (ko) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | 커피찌꺼기를 이용한 항균소취 원단 및 그 가공방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230065485A (ko) |
-
2021
- 2021-11-05 KR KR1020210151089A patent/KR20230065485A/ko unknown
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