KR20230072791A - 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐수지와 식품부산물을 활용하여, 제조 원가를 절감함은 물론, 이취 문제를 해결하고, 강도 개선 및 탄소 저감 효과를 가질 수 있도록 한 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 폐수지와 식품부산물을 활용하여, 제조 원가를 절감함은 물론, 이취 문제를 해결하고, 강도 개선 및 탄소 저감 효과를 가질 수 있도록 한 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
1868년 미국의 존 하이엇이 상아 당구공의 대용품으로 처음 개발한 이후 '신의 선물'이었던 플라스틱은 150년 만에 지구를 위협하는 폭탄이 되고 말았다. 플라스틱 병 하나가 분해되는데 걸리는 시간은 약 450년이고, 전체 재활용률은 9%에 그치고 있다.
이러한 플라스틱에 의한 지구 환경 오염이 표면화하고 있는 현재, 환경 오염 문제를 해소하기 위한 처리, 혹은 그러한 처리가 가능한 신소재의 연구 개발이 요구되고 있다.
종래의 폐플라스틱에 의한 환경 오염 문제를 감소시킨 처리 방법은 예를 들면 열분해나 화학 분해에 의해 저분
자화한 것을 소각하거나 매립하는 방법이었다. 그러나 소각 처리는 이산화탄소의 배출을 수반하기 때문에 지구 온난화의 원인이 될 수 있고, 플라스틱 중에 할로겐이나 황, 질소 원소가 포함되어 있는 경우에는 유해 기체에 의한 대기오염의 원인이 될 수도 있다. 플라스틱을 매립했을 경우, 현재 실용화되어 있는 대부분의 수지는 장기간 잔존한 채로 상태가 된다. 이 기간에 첨가물 등이 유출되어 토양오염의 원인 하나가 되고 있다.
이러한 문제에 대해서 최종 처분되었을 때 지구 환경 등에 악영향을 주지 않는 고분자 화합물로서 생분해성 고분자의 개발이 활발하게 수행되고 있다.
생분해성 고분자로는 폴리부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트(poly butylene adipate-co-terephthalate, PBAT), 폴리하이드록시알카노에이트(poly(hydroxyalkanoates, PHA) 등의 고가 재료들이 주를 이루고 있으며, 특히 PBAT 계열의 경우 유통안정성이 부족하고, 가격이 고가인 관계로 상업적으로 사용하는데 기능적이고 경제적인 문제점을 가지고 있다. 또한, 가격 경쟁력을 확보하기 위해서는 생분해성 수지 중에서 가장 저렴한 폴리락트산(polylactic acid, PLA) 계열을 사용하는 것이 대안이 될 수 있으나, 필름 등의 성형품으로 적용하는 경우에, 폴리락트산 고유의 취성(brittleness)으로 인해 필름이 잘 찢어지는 등 기계적 물성에서 한계가 있다.
최근 들어, 단순히 사용 후에 분해되는 성질을 갖는 생분해성 고분자로는 분해하는데 여전히 상당한 시간이 요구되고 있고, 제한된 자원의 재사용 및 재생이 화두가 되고 있는 바, 생분해성 고분자의 단점을 극복한 바이오플라스틱으로 그 패러다임이 바뀌고 있다.
이와 관련하여, 국내외적으로 바이오 플라스틱(Bio plastics)에 대한 개발 및 산업화가 활발하게 이루어지고 있다. 바이오 플라스틱은 유한자원인 석유계 원료를 대체하는 소재로 주목을 받고 있으며, 특히 탄소중립(Carbon neutral)형 식물체 바이오매스는 지구의 이산화탄소 총량을 증가시키지 않는 점에서 큰 관심을 끌고 있다. 바이오 플라스틱(Bio plastics)은 크게 생분해 플라스틱(Bio degradable plastics), 산화생분해 플라스틱(Oxobiodegradable plastics) 및 바이오 베이스 플라스틱(Bio based plastics)으로 나누어지는데, 이 중 바이오 베이스 플라스틱에 산화생분해 첨가제가 더 포함된 산화생분해 플라스틱은 옥수수 등 식물로부터 유래한 바이오매스를 25% 이상 함유하는 플라스틱에 추가로 산화생분해제를 더 첨가한 플라스틱이다. 산화생분해 플라스틱은 그 원료인 바이오매스가 광합성에 의해 생성되는바 이 과정에서 대기 중의 이산화탄소를 사용하여 탄소배출을 억제하는 효과가 있고, 한정된 자원인 석유의 소비량을 줄일 수 있으며, 폐기 후에는 미생물에 의해 분해되고, 특히 물성 개선 및 가격경쟁력 유지 측면에서 각광을 받고 있는 친환경적인 소재이다.
바이오매스에 적용되는 식물체 원천(Plant source)으로는 일반적으로 대기 중의 탄소가 광합성에 의해 고정된 식물자원, 미생물 대사산물 등이 사용되지만, 산업용 플라스틱 원료 차원에서는 기존의 생분해 플라스틱을 바이오매스 원천의 범주에 포함시켜 사용하기도 한다. 가장 많이 사용되는 원천은 초본 에너지 작물, 짧은 주기의 목본 작물, 산업작물, 농작물, 수중자원, 농업작물 찌꺼기, 임업 폐기물, 유기성 도시쓰레기, 부산물과 폐수, 기타 농장이나 육류 가공 작업에서 생겨나는 쓰레기 및 에너지를 포함한 여러 원천이 사용되고 있어 이를 활용한 연구개발이 매우 활발하게 진행되고 있다.
친환경 소재로 주목을 받고 있는 바이오 플라스틱 중 바이오 베이스 플라스틱은 기존 생분해 플라스틱의 단점으로 지적되어 온 조기 생분해 문제, 물성 저하, 낮은 가격경쟁력 및 재활용의 어려움을 극복할 수 있어 급격히 산업화가 진행되고 있다. 또한, 최근 아랍에미레이트(UAE)는 산화생분해 관련 규제법안을 전면 확대 시행하였다. 2014년 1월 1일부터 산화생분해(Oxo-biodegradable) 포장재 및 제품만을 UAE 역내 수입 및 유통할 수 있게 하고 난분해 플라스틱 사용을 금지하여 세계 각국에서 그에 대해 대응을 하기 위해 고심하고 있고 또한 사우디아라비아 등 주변국으로 확산이 되고 있어 전세계의 주목을 받고 있다.
하지만, 바이오 플라스틱은 아직까지 그 사용범위가 제한적이다. 바이오매스의 원가상승으로 인해 기존 플라스틱 제품 대비 2~3배가량 비싸고, 산업용품 등에서 요구되는 수준의 물성, 강도를 유지하는 등 해결해야 할 문제가 많이 남아 있다. 또한, 여전히 이취문제가 해결되지 않았고, 강도 개선 및 탄소 저감 효과를 가질 수 있도록 한 새로운 소재에 대한 필요성이 커지고 있는 추세다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 폐수지와 식품부산물을 활용하여, 제조 원가를 절감함은 물론, 이취 문제를 해결하고, 강도 개선 및 탄소 저감 효과를 가질 수 있도록 한 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 식혜부산물 또는 맥주부산물 중 어느 하나 이상의 식품부산물을 이용해 가공된 식품부산물을 제조하는 식품부산물 가공단계(S10); 폐수지를 이용하여 가공된 폐수지를 제조하는 폐수지 가공단계(S20); 및 상기 식품부산물 가공단계(S10)의 가공된 식품부산물과, 상기 폐수지 가공단계(S20)의 가공된 폐수지를 가열교반하고 건조하여 재생 소재를 제조하는 재생 소재 제조 단계(S30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 제조방법을 제공한다.
한편, 상기 식품부산물 가공단계(S10)는, 식혜부산물 또는 맥주부산물 중 어느 하나 이상의 식품부산물의 당을 용매를 이용해 제거하여, 당 제거된 식품부산물을 제조하는 식품부산물 당 제거 단계(S12)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 식품부산물 가공단계(S10)는, 상기 식품부산물 당 제거 단계(S12)에서 제조된 당 제거된 식품부산물의 셀룰로오스를 셀룰로오스 제거용액을 이용해 제거하여, 당 및 셀룰로오스가 제거된 식품부산물을 제조하는 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 식품부산물 가공단계(S10)는, 상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)에서 제조된 당 및 셀룰로오스가 제거된 식품부산물을 분쇄하여, 가공된 식품부산물을 제조하는 식품부산물 미분체화 단계(S16)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폐수지 가공단계(S20)는, 폐수지를 분쇄하여, 분쇄된 폐수지를 제조하는 폐수지 분쇄 단계(S22); 및 상기 폐수지 분쇄 단계(S22);에서 제조된 분쇄된 폐수지에 가교제를 적용하여, 가공된 폐수지를 제조하는 흐름성 개선 단계(S24);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재를 제공한다.
본 발명의 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 제조방법에 따라 제조된 재생 소재는 폐수지와 식품부산물을 활용하여, 제조 원가가 절감됨은 물론, 이취 문제를 해결하고, 강도 개선 및 탄소 저감 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 제조방법에 대한 플로우차트.
도 2는 본 발명의 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 구체적인 제조방법에 대한 플로우차트.
도 2는 본 발명의 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 구체적인 제조방법에 대한 플로우차트.
이하의 본 발명에 관한 상세한 설명들은 본 발명이 실시될 수 있는 실시 예이고 해당 실시 예의 예시로써 도시된 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당 업자가 본 발명의 실시에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 기재된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
따라서 후술되는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 발명에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 제조방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 제조방법에 대한 플로우차트이며, 도 2는 본 발명의 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 구체적인 제조방법에 대한 플로우 차트다.
본 발명에 따른 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 제조방법은 식혜부산물 또는 맥주부산물 중 어느 하나 이상의 식품부산물을 이용해 가공된 식품부산물을 제조하는 식품부산물 가공단계(S10); 폐수지를 이용하여 가공된 폐수지를 제조하는 폐수지 가공단계(S20); 및 상기 식품부산물 가공단계(S10)의 가공된 식품부산물과, 상기 폐수지 가공단계(S20)의 가공된 폐수지를 가열교반하고 건조하여 재생 소재를 제조하는 재생 소재 제조 단계(S30);를 포함한다.
우선, 식품부산물 가공단계(S10)를 수행한다.
상기 식품부산물 가공단계(S10)에서는 식혜부산물 또는 맥주부산물 중 어느 하나 이상의 식품부산물을 이용해 가공된 식품부산물을 제조한다.
이에, 상기 식품부산물 가공단계(S10)에서 식품부산물은 식혜부산물일 수 있다. 또한, 상기 식품부산물 가공단계(S10)에서 식품부산물은 맥주부산물일 수 있다. 상기 식품부산물 가공단계(S10)에서 식품부산물은 식혜부산물과 맥주부산물의 혼합물 일 수 있다.
상기 식품부산물 가공단계(S10)에서 식품부산물이 식혜부산물과 맥주부산물의 혼합물 일 경우, 상기 식혜부산물과 맥주부산물은 40 ~ 60 : 60 ~40의 중량비로 혼합한 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 식품부산물 가공단계(S10)는 보다 구체적인 실시로, 식품부산물 당 제거 단계(S12), 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14), 식품부산물 미분체화 단계(S16)를 포함할 수 있다.
상기 식품부산물 당 제거 단계(S12)에서는 식혜부산물 또는 맥주부산물 중 어느 하나 이상의 식품부산물의 당을 용매를 이용해 제거하여, 당 제거된 식품부산물을 제조한다.
이때, 상기 식품부산물 당 제거 단계(S12)에서 식품부산물의 당을 제거하기 위한 용매로는 물, C1 내지 C4의 무수 또는 함수 알코올, 에틸 아세테이트, 글리세린 및 에틸렌글리콜로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 용매를 이용하여 제거될 수 있으며, 가장 바람직하게는 알코올을 사용하는 것이 적절할 것이다. 알코올은 저렴하고 FDA에 따라 안전한 물질로 간주되기 때문에 선호되고 있으며, 저분자량 화합물의 분리에 널리 사용되고 있다.
한편, 상기 식품부산물 당 제거 단계(S12)에서는 30 ~ 100℃의 온도로 가열하면서 5 ~ 300rpm의 속도로 혼합하여 식품부산물에 포함되는 당 성분을 용매에 용해되도록 하며, 당 성분이 용해된 용매는 제거하고, 남은 찌꺼기를 수득하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 과정은 1 ~ 3회 반복 수행할 수 있으며, 상기와 같은 과정을 반복 수행하면, 식품부산물에서 당이 용이하게 제거되어 최종 제품의 질이 좋아질 수 있다.
상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)에서는 상기 식품부산물 당 제거 단계(S12)에서 제조된 당 제거된 식품부산물의 셀룰로오스를 셀룰로오스 제거용액을 이용해 제거하여, 당 및 셀룰로오스가 제거된 식품부산물을 제조한다.
상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)에서 당 제거된 식품부산물의 셀룰로오스를 제거하는 셀룰로오스 제거용액의 예시로는, 황산, 염산, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아, 수산화리튬, 탄산칼슘, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소칼륨 및 탄산수소나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 용액인 것이 바람직하다.
이때, 상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)에서 식품부산물의 셀룰로오스를 제거하는 셀룰로오스 제거용액 중 산성용액으로는 황산 또는 염산을 사용할 수 있고, 식품부산물의 셀룰로오스를 제거하는 셀룰로오스 제거용액 중 염기성용액으로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아, 수산화리튬, 탄산칼슘, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소칼륨 또는 탄산수소나트륨일 수 있으며, 또는 이들의 혼합물을 이용하는 것일 수도 있다.
한편, 셀룰로오스 제거용액은 1-에틸3-메틸 이미다졸리움, 1-부틸-3-메틸 이미다졸리움, 1-에틸-3-메틸 이미다졸리움 클로라이드, 1-에틸 이미다졸리움 브로마이드, 1-에틸-이미다졸리움 클로라이드, 1-부틸-3-메틸 이미다졸리움 아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수도 있다.
이때, 상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)에서 당 제거 단계(S12)에서 제조된 당 제거된 식품부산물의 셀룰로오스를 셀룰로오스 제거용액을 이용해 제거하는 공정은 30 ~ 100℃의 온도로 가열하면서 5 ~ 300rpm의 속도로 혼합하여 수행되는 것일 수 있다.
한편, 상기 식품부산물 당 제거 단계(S12)와 상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)는 동시에 수행되는 것일 수 있다. 이 경우, 식품부산물 당 제거 단계(S12)와 상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)는 동시에 수행되는 과정을 식품부산물 전처리 단계(S15)로 칭할 수 있을 것이다.
상기 식품부산물 전처리 단계(S15)에서는 식혜부산물 또는 맥주부산물 중 어느 하나 이상의 식품부산물에 통합용매를 가하여 가공된 식품부산물을 제조한다.
상기 식품부산물 전처리 단계(S15)에서의 통합용매는, 당을 추출하기 위한 용매와 셀룰로오스를 제거하기 위한 셀룰로오스 제거용액을 혼합한 것을 지칭한다.
구체적으로, 상기 식품부산물 전처리 단계(S15)에서의 통합용매는 물, C1 내지 C4의 무수 또는 함수 알코올, 에틸 아세테이트, 글리세린 및 에틸렌글리콜로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 용매와, 황산, 염산, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아, 수산화리튬, 탄산칼슘, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소칼륨 및 탄산수소나트륨, 1-에틸3-메틸 이미다졸리움, 1-부틸-3-메틸 이미다졸리움, 1-에틸-3-메틸 이미다졸리움 클로라이드, 1-에틸 이미다졸리움 브로마이드, 1-에틸-이미다졸리움 클로라이드, 1-부틸-3-메틸 이미다졸리움 아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 용액을 혼합한 것일 수 있다.
부다 구체적인 예시로, 상기 식품부산물 전처리 단계(S15)에서의 통합용매는 알코올과, 염산용액을 70 : 30 ~ 90 : 10의 중량비로 혼합한 통합용매를 이용할 수도 있을 것이다.
상기 식품부산물 미분체화 단계(S16)에서는 상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14) 또는 식품부산물 전처리 단계(S15)에서 제조된 당 및 셀룰로오스가 제거된 식품부산물을 분쇄하여, 가공된 식품부산물을 제조한다.
상기 식품부산물 미분체화 단계(S16)에서는 식품부산물의 분산성을 향상시키기 위하여, 상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14) 또는 식품부산물 전처리 단계(S15)에서 제조된 당 및 셀룰로오스가 제거된 식품부산물을 15 ~ 50㎛의 입자 로 분쇄하는 것이 적절하다. 한편, 상기 식품부산물 미분체화 단계(S16)에서 당 및 셀룰로오스가 제거된 식품부산물은 건조된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 식품부산물 미분체화 단계(S16)에서 블레이드 커터밀공정과 ACM공정을 통해 수행되는 복합분쇄공정일 수 있다.
상기 식품부산물 미분체화 단계(S16)에서는 분쇄기의 회전속도와, 분극기로의 이송 풍량, 원료의 공급 속도를 조절하는 것이 바람직하다. 보다 구체적인 예시로, 상기 식품부산물 미분체화 단계(S16)에서 분쇄기의 회전속도는 1000 ~ 15000rpm의 속도를 갖는 것이 적절하며, 식품부산물을 분극기로 이송하는 풍량은 1 ~ 90m/s인 것이 바람직하며, 식품부산물의 공급 속도는 1 ~ 50kg/hr일 수 있다. 상기 식품부산물 미분체화 단계(S16)는 1 ~ 10회 반복 수행되는 것일 수 있으며, 분극 효율을 높이기 위하여 2중 사이클론을 적용할 수도 있다.
상기 식품부산물 미분체화 단계(S16)에서는 ACM-Mill기기를 사용할 수 있다. 상기 ACM-Mill기기는 내부의 초고속의 분쇄날과 외측의 요철간의 좁은 간극으로 투입된 시료가 1차 분쇄된 후 블로워에 의한 공기의 흐름에 따라 분쇄된 시료가 이송되면서 내부에 분리날 의해서 거친 입자는 다시 분쇄존으로 이송되고 미분쇄된 시료만이 공기의 이송과 함께 사이클론에 의해서 포집이 될 수 있도록 제작된 장비다.
보다 구체적으로, 상기 식품부산물 미분체화 단계(S16)에서는 당 및 셀룰로오스가 제거된 식품부산물을 분쇄기에 1 ~ 50kg/hr의 속도로 공급하되, 1000 ~ 15000rpm의 속도를 갖는 분쇄날로 1차 분쇄하고, 블로워에 의한 공기의 흐름에 따라 분쇄된 식품부산물을 분리날로 이송하여, 분리날을 통해, 15 ~ 50㎛ 중 기설정한 직경을 초과하는 거친 입자는 다시 분쇄존으로 이송하고, 15 ~ 50㎛ 중 기설정한 직경 이하의 미분쇄된 시료만을 공기로 이송하여, 사이클론에 의해 포집하는 것이 바람직하다.
다음으로, 폐수지 가공단계(S20)를 수행한다.
상기 폐수지 가공단계(S20)에서는 폐수지를 이용하여 가공된 폐수지를 제조한다.
상기 폐수지 가공단계(S20)에서의 폐수지는 PP, PE, PVC, PS, PET, ABS, PBT 등 다양한 수지가 포함될 수 있으며, 특히 폴리프로필렌(PP, polypropylene)을 이용하는 것이 바람직할 것이다.
상기 폐수지 가공단계(S20)는 보다 구체적인 실시로, 폐수지 분쇄 단계(S22)와, 흐름성 개선 단계(S24)를 포함할 수 있다.
상기 폐수지 분쇄 단계(S22)에서는 폐수지를 분쇄하여, 분쇄된 폐수지를 제조한다.
상기 폐수지 분쇄 단계(S22)에서는 폐플라스틱을 가공이 용이하도록 분쇄한다. 이때, 상기 폐수지 분쇄 단계(S22)에서 폐수지는 15 ~ 50㎛의 입자로 분쇄되는 것이 적절하다. 상기 폐수지 분쇄 단계(S22)에서 분쇄기의 회전속도는 1000 ~ 15000rpm의 속도를 갖는 것이 적절하며, 폐수지를 분극기로 이송하는 풍량은 1 ~ 90m/s인 것이 바람직하며, 폐수지의 공급 속도는 1 ~ 50kg/hr일 수 있다.
상기 흐름성 개선 단계(S24)에서는 상기 폐수지 분쇄 단계(S22)에서 제조된 분쇄된 폐수지에 가교제를 적용하여, 가공된 폐수지를 제조한다.
상기 흐름성 개선 단계(S24)에서는 분쇄된 폐수지 내의 분자 사슬을 끊기 위하여, Di-(2,4-dichlorobenzoyl)-peroxide, Dibenzol peroxide, Dicumyl peroxide, Di-t-butylperoxide, t-buthylcumylperoxide, t-Butyl peroxybenzoate 중 하나 이상의 가교제를 이용하는 것이 바람직하며, 상기 흐름성 개선 단계(S24)에서는 가교제의 반감기를 활용하여 twin screw 내에서 적절하게 반응이 일어날 수 있도록 유도하는게 중요하다.
다음으로, 재생 소재 제조 단계(S30)를 수행한다.
상기 재생 소재 제조 단계(S30)에서는 상기 식품부산물 가공단계(S10)에서 가공된 식품부산물과, 상기 폐수지 가공단계(S20)에서 가공된 폐수지를 가열교반하고 건조하여 재생 소재를 제조한다.
구체적인 예시로, 상기 재생 소재 제조 단계(S30)에서는 가공된 식품부산물과 가공된 폐수지를 5 : 95 ~ 30 : 70의 중량비로 트윈익스크루더에 넣고, 100 ~ 300℃의 반응온도와, 300 ~ 800rpm의 스크류 회전속도로 가열교반한다.
이때, 상기 재생 소재 제조 단계(S30)에서 식품부산물과 가공된 폐수지의 반응온도가 100℃ 미만이면 가공된 식품부산물과 가공된 폐수지가 녹지않아 반응이 진핸되지 않을 수 있으며, 300℃를 초과하면 탄화가 일어나거나 온도가 너무 높아 수지가 물처럼 녹아내려 펠렛 형상으로 성형이 불가능해 질 수 있다.
한편, 상기 재생 소재 제조 단계(S30)에서 가열교반하여 반응시킨 재생 소재는 식품부산물이 포함되며, 수분이 닿으면 가수분해되어 물성저하의 원인이 될 수 있으므로 제습건조가 필수적이다. 따라서, 상기 재생 소재 제조 단계(S30)는 가공된 식품부산물과 가공된 폐수지를 반응시킨 재생 소재를 60 ~ 90℃에서 2 ~ 8시간 건조하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
이를 정리하자면, 본 발명의 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 구체적인 제조방법은 식혜부산물 또는 맥주부산물 중 어느 하나 이상의 식품부산물의 당을 용매를 이용해 제거하여, 당 제거된 식품부산물을 제조하는 식품부산물 당 제거 단계(S12); 상기 식품부산물 당 제거 단계(S12)에서 제조된 당 제거된 식품부산물의 셀룰로오스를 셀룰로오스 제거용액을 이용해 제거하여, 당 및 셀룰로오스가 제거된 식품부산물을 제조하는 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14); 상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)에서 제조된 당 및 셀룰로오스가 제거된 식품부산물을 분쇄하여, 가공된 식품부산물을 제조하는 식품부산물 미분체화 단계(S16); 폐수지를 분쇄하여, 분쇄된 폐수지를 제조하는 폐수지 분쇄 단계(S22); 상기 폐수지 분쇄 단계(S22);에서 제조된 분쇄된 폐수지에 가교제를 적용하여, 가공된 폐수지를 제조하는 흐름성 개선 단계(S24); 상기 식품부산물 미분체화 단계(S16)의 가공된 식품부산물과, 상기 흐름성 개선 단계(S24)의 가공된 폐수지를 가열교반하고 건조하여 재생 소재를 제조하는 재생 소재 제조 단계(S30)를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재를 제공한다.
본 발명에 일 실시예에 따른 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재는 폐수지 70 ~ 90 중량%, 식혜부산물 5 ~ 15 중량% 및 맥주부산물 5 ~ 15중량%를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재는 제조 원가를 절감함은 물론, 이취 문제를 해결하고, 강도 개선 및 탄소 저감 효과를 가질 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재는 화장품용기, 식품용기, 생활용 플라스틱용품, 산업용 부재 등 플라스틱이 사용되는 모든 제품에 적용될 수 있을 것이다.
이하, 하기 실시예, 비교예 및 실험예를 통하여, 본 발명에 따른 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재가 갖는 효과에 대하여 자세히 설명한다.
실시예
1 내지 3. 본 발명에 따른 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 제조
하기 제조 방법에 따라, 실시예 1 내지 3의 재생 소재를 제조하였다.
식품부산물 당 제거 단계(S12): 각각 식혜부산물과 맥주부산물을 50 : 50의 중량비로 혼합한 식품부산물(실시예 1), 식혜부산물(실시예 2), 맥주부산물(실시예 3)을, 알코올을 용매로 하여 70℃로 가열하면서 150rpm의 속도로 교반하여 당 성분을 용매에 용해되도록 하였고, 당 성분이 용해된 용매는 제거하였으며, 남은 찌꺼기를 수득하여 당 제거된 식품부산물을 제조하였다. 상기 과정은 3회 반복 수행하였다.
식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14): 상기 식품부산물 당 제거 단계(S12)에서 제조된 당 제거된 식품부산물에 염산 수용액을 가하고, 70℃의 온도로 가열하면서 150rpm의 속도로 교반하였고, 셀룰로오스가 용해된 염산 수용액은 제거하여, 당 및 셀룰로오스가 제거된 식품부산물을 제조하였다.
식품부산물 미분체화 단계(S16): 상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)에서 제조된 당 및 셀룰로오스가 제거된 식품부산물을 분쇄기기에 30kg/hr의 속도로 공급하되, 5000rpm의 속도를 갖는 분쇄날로 1차 분쇄하고, 블로워에 의한 공기의 흐름에 따라 분쇄된 식품부산물을 분리날로 이송하여, 분리날을 통해, 30㎛를 초과하는 거친 입자는 다시 분쇄존으로 이송하고, 30㎛ 이하의 미분쇄된 입자만 공기로 이송해 사이클론으로 포집하여 가공된 식품부산물을 제조하였다.
폐수지 분쇄 단계(S22): 식품용기로 사용되던 PP소재의 용기를 재활용하여, 가공된 폐수지를 제조하였다. 폴리프로필렌(PP, polypropylene)을 분쇄기기에 30kg/hr의 속도로 공급하되, 5000rpm의 속도를 갖는 분쇄날로 1차 분쇄하고, 블로워에 의한 공기의 흐름에 따라 분쇄된 폴리프로필렌을 분리날로 이송하여, 분리날을 통해, 30㎛를 초과하는 거친 입자는 다시 분쇄존으로 이송하고, 30㎛ 이하의 미분쇄된 입자만 공기로 이송해 사이클론으로 포집하여 분쇄된 폐수지를 제조하였다.
흐름성 개선 단계(S24): 상기 폐수지 분쇄 단계(S22)에서 제조된 분쇄된 폐수지에 Di-(2,4-dichlorobenzoyl)-peroxide를 적용하여, 가공된 폐수지를 제조하였다.
재생 소재 제조 단계(S30): 상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)에서 제조한 가공된 식품부산물과, 흐름성 개선 단계(S24)에서 제조한 가공된 폐수지를 10 : 90의 중량비로 트윈익스크루더에 넣고, 200℃의 반응온도와, 500rpm의 스크류 회전속도로 가열교반하여 반응시키고 성형하여 화장품 용기를 제조하였으며, 제습건조기에서 80℃로 4시간 이상 건조하였다.
비교예
1 내지 3. 식품부산물 당 제거 단계(S12)를 생략한 재생소재의 제조
하기 제조 방법에 따라, 비교예 1 내지 3의 식품부산물 당 제거 단계(S12)를 생략한 재생 소재를 제조하였다.
식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14): 각각 식혜부산물 및 맥주부산물의 50 : 50 중량비 혼합물(비교예 1), 식혜부산물(비교예 2), 맥주부산물(비교예 3)에 염산 수용액을 가하고, 70℃의 온도로 가열하면서 150rpm의 속도로 교반하였고, 셀룰로오스가 용해된 염산 수용액은 제거하여, 셀룰로오스가 제거된 식품부산물을 제조하였다.
식품부산물 미분체화 단계(S16): 상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)에서 제조된 셀룰로오스가 제거된 식품부산물을 분쇄기기에 30kg/hr의 속도로 공급하되, 5000rpm의 속도를 갖는 분쇄날로 1차 분쇄하고, 블로워에 의한 공기의 흐름에 따라 분쇄된 식품부산물을 분리날로 이송하여, 분리날을 통해, 30㎛를 초과하는 거친 입자는 다시 분쇄존으로 이송하고, 30㎛ 이하의 미분쇄된 입자만 공기로 이송해 사이클론으로 포집하여 가공된 식품부산물을 제조하였다.
폐수지 분쇄 단계(S22): 식품용기로 사용되던 PP소재의 용기를 재활용하여, 가공된 폐수지를 제조하였다. 폴리프로필렌(PP, polypropylene)을 분쇄기기에 30kg/hr의 속도로 공급하되, 5000rpm의 속도를 갖는 분쇄날로 1차 분쇄하고, 블로워에 의한 공기의 흐름에 따라 분쇄된 폴리프로필렌을 분리날로 이송하여, 분리날을 통해, 30㎛를 초과하는 거친 입자는 다시 분쇄존으로 이송하고, 30㎛ 이하의 미분쇄된 입자만 공기로 이송해 사이클론으로 포집하여 분쇄된 폐수지를 제조하였다.
흐름성 개선 단계(S24): 상기 폐수지 분쇄 단계(S22)에서 제조된 분쇄된 폐수지에 Di-(2,4-dichlorobenzoyl)-peroxide를 적용하여, 가공된 폐수지를 제조하였다.
재생 소재 제조 단계(S30): 상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)에서 제조한 가공된 식품부산물과, 흐름성 개선 단계(S24)에서 제조한 가공된 폐수지를 10 : 90의 중량비로 트윈익스크루더에 넣고, 200℃의 반응온도와, 500rpm의 스크류 회전속도로 가열교반하여 반응시키고 성형하여 화장품 용기를 제조하였으며, 제습건조기에서 80℃로 4시간 이상 건조하였다.
비교예
4 내지 6. 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)를 생략한 재생소재의 제조
하기 제조 방법에 따라, 비교예 4 내지 6의 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)를 생략한 재생 소재를 제조하였다.
식품부산물 당 제거 단계(S12): 각각 식혜부산물 및 맥주부산물의 50 : 50 중량비 혼합물(비교예 4), 식혜부산물(비교예 5), 맥주부산물(비교예 6)을, 알코올을 용매로 하여 70℃로 가열하면서 150rpm의 속도로 교반하여 당 성분을 용매에 용해되도록 하였고, 당 성분이 용해된 용매는 제거하였으며, 남은 찌꺼기를 수득하여 당 제거된 식품부산물을 제조하였다. 상기 과정은 3회 반복 수행하였다.
식품부산물 미분체화 단계(S16): 상기 식품부산물 당 제거 단계(S12)에서 제조된 당 제거된 식품부산물을 분쇄기기에 30kg/hr의 속도로 공급하되, 5000rpm의 속도를 갖는 분쇄날로 1차 분쇄하고, 블로워에 의한 공기의 흐름에 따라 분쇄된 식품부산물을 분리날로 이송하여, 분리날을 통해, 30㎛를 초과하는 거친 입자는 다시 분쇄존으로 이송하고, 30㎛ 이하의 미분쇄된 입자만 공기로 이송해 사이클론으로 포집하여 가공된 식품부산물을 제조하였다.
폐수지 분쇄 단계(S22): 식품용기로 사용되던 PP소재의 용기를 재활용하여, 가공된 폐수지를 제조하였다. 폴리프로필렌(PP, polypropylene)을 분쇄기기에 30kg/hr의 속도로 공급하되, 5000rpm의 속도를 갖는 분쇄날로 1차 분쇄하고, 블로워에 의한 공기의 흐름에 따라 분쇄된 폴리프로필렌을 분리날로 이송하여, 분리날을 통해, 30㎛를 초과하는 거친 입자는 다시 분쇄존으로 이송하고, 30㎛ 이하의 미분쇄된 입자만 공기로 이송해 사이클론으로 포집하여 분쇄된 폐수지를 제조하였다.
흐름성 개선 단계(S24): 상기 폐수지 분쇄 단계(S22)에서 제조된 분쇄된 폐수지에 Di-(2,4-dichlorobenzoyl)-peroxide를 적용하여, 가공된 폐수지를 제조하였다.
재생 소재 제조 단계(S30): 상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)에서 제조한 가공된 식품부산물과, 흐름성 개선 단계(S24)에서 제조한 가공된 폐수지를 10 : 90의 중량비로 트윈익스크루더에 넣고, 200℃의 반응온도와, 500rpm의 스크류 회전속도로 가열교반하여 반응시키고 성형하여 화장품 용기를 제조하였으며, 제습건조기에서 80℃로 4시간 이상 건조하였다.
비교예
7 내지 13. 폐수지 및
볏집
, 톱밥, 왕겨, 목재, 밀기울, 커피찌꺼기 또는
옥수수대분말을
적용한 재생 소재의 제조
상기 실시예 1 내지 3의 방법과 동일한 공정으로 진행하되, 식품부산물에 식혜부산물 또는 맥주부산물 대신 각각, 볏집(비교예7), 톱밥(비교예8), 왕겨(비교예9), 목재(비교예10), 밀기울(비교예11), 커피찌꺼기(비교예12), 옥수수대분말(비교예13)을 적용하여 비교예 1 내지 6의 용기를 제조하였다.
식품부산물 당 제거 단계(S12): 각각, 볏집(비교예7), 톱밥(비교예8), 왕겨(비교예9), 목재(비교예10), 밀기울(비교예11), 커피찌꺼기(비교예12), 옥수수대분말(비교예13)을, 알코올을 용매로 하여 70℃로 가열하면서 150rpm의 속도로 교반하여 당 성분을 용매에 용해되도록 하였고, 당 성분이 용해된 용매는 제거하였으며, 남은 찌꺼기를 수득하여 당 제거된 식품부산물을 제조하였다. 상기 과정은 3회 반복 수행하였다.
식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14): 상기 식품부산물 당 제거 단계(S12)에서 제조된 당 제거된 식품부산물에 염산 수용액을 가하고, 70℃의 온도로 가열하면서 150rpm의 속도로 교반하였고, 셀룰로오스가 용해된 염산 수용액은 제거하여, 당 및 셀룰로오스가 제거된 식품부산물을 제조하였다.
식품부산물 미분체화 단계(S16): 상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)에서 제조된 당 및 셀룰로오스가 제거된 식품부산물을 분쇄기기에 30kg/hr의 속도로 공급하되, 5000rpm의 속도를 갖는 분쇄날로 1차 분쇄하고, 블로워에 의한 공기의 흐름에 따라 분쇄된 식품부산물을 분리날로 이송하여, 분리날을 통해, 30㎛를 초과하는 거친 입자는 다시 분쇄존으로 이송하고, 30㎛ 이하의 미분쇄된 입자만 공기로 이송해 사이클론으로 포집하여 가공된 식품부산물을 제조하였다.
폐수지 분쇄 단계(S22): 식품용기로 사용되던 PP소재의 용기를 재활용하여, 가공된 폐수지를 제조하였다. 폴리프로필렌(PP, polypropylene)을 분쇄기기에 30kg/hr의 속도로 공급하되, 5000rpm의 속도를 갖는 분쇄날로 1차 분쇄하고, 블로워에 의한 공기의 흐름에 따라 분쇄된 폴리프로필렌을 분리날로 이송하여, 분리날을 통해, 30㎛를 초과하는 거친 입자는 다시 분쇄존으로 이송하고, 30㎛ 이하의 미분쇄된 입자만 공기로 이송해 사이클론으로 포집하여 분쇄된 폐수지를 제조하였다.
흐름성 개선 단계(S24): 상기 폐수지 분쇄 단계(S22)에서 제조된 분쇄된 폐수지에 Di-(2,4-dichlorobenzoyl)-peroxide를 적용하여, 가공된 폐수지를 제조하였다.
재생 소재 제조 단계(S30): 상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)에서 제조한 가공된 식품부산물과, 흐름성 개선 단계(S24)에서 제조한 가공된 폐수지를 10 : 90의 중량비로 트윈익스크루더에 넣고, 200℃의 반응온도와, 500rpm의 스크류 회전속도로 가열교반하여 반응시키고 성형하여 화장품 용기를 제조하였으며, 제습건조기에서 80℃로 4시간 이상 건조하였다.
실험예
1.
이취
개선효과 확인
성인 남녀 50명을 대상으로 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 13에서 제조된 화장품 용기의 냄새를 맡아보고 평가를 내리도록 하였다(매우 좋음 5점, 좋음 4점, 보통 3점, 나쁨 2점, 매우 나쁨 1점). 5점 척도법을 이용한 결과를 평균값으로 하기 표 1에 나타내었다.
| 평가 점수(평균) | |
| 실시예1 (식혜맥주부산물) | 4.6 |
| 비교예1 (단계S12 생략) | 4.2 |
| 비교예4 (단계S14 생략) | 3.6 |
| 실시예3 (식혜부산물) | 4.4 |
| 비교예2 (단계S12 생략) | 4.2 |
| 비교예5 (단계S14 생략) | 3.6 |
| 실시예4 (맥주부산물) | 4.4 |
| 비교예3 (S12 생략) | 4.2 |
| 비교예6 (S14 생략) | 3.6 |
| 비교예7 (볏집) | 3.2 |
| 비교예8 (톱밥) | 3.4 |
| 비교예9 (왕겨) | 3.2 |
| 비교예10 (목재) | 3.4 |
| 비교예11 (밀기울) | 3.2 |
| 비교예12 (커피찌꺼기) | 3.0 |
| 비교예13 (옥수수대분말) | 3.2 |
그 결과, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 소재로 제조된 용기의 경우, 피실험자들이 이취에 대한 문제를 크게 느끼지 못하였으며, 단계 S12를 생략한 비교예 1 내지 3의 경우에는 크게 차이 나지는 않았다. 그러나, 단계 S14를 생략한 비교예 4 내지 6의 경우에는 실시예 1 내지 3에 비해 큰 차이를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 비교예 7 내지 13의 경우 낮은 점수가 나타났다.
실험예
2. 물성 확인 실험
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 13에서 제조된 화장품 용기를 이용하여, 수분투과율, 저온 충격 강도(내한성), 2차 발포율 및 신율을 측정하였다.
ASTM F 1249를 기준으로, 37.8℃의 온도 및 100%의 상대습도 조건 하에서, 수분투과율을 측정하였다. 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 13의 화장품 용기를 이용하여, 내한성 측정 실험을 수행하였다. 측정 방법은 ASTM D 256 조건에 따라 -10℃ 충격강도를 측정하였다. 2차 발포는 압출을 통해 생산된 발포체가 성형인 2차 가공시 예열되면서 나타나는 발포를 의미하며, 215℃의 온도에서 30초간 발포체를 노출한 뒤, 나타나는 두께변화를 측정하였다. AST, D 882 조건 하에서 165㎜ X 19㎜의 시편의 양단을 고정기구로 고정시킨 후 시편의 축 방향으로 잡아당겨서 시편에 미리 정의된 표선이 인장에 의하여 늘어난 변화율을 측정하였다.
| 수분투과율 (g/m2·day) |
저온충격강도 (kJ/m2) |
2차 발포율 (%) |
신율 (%) |
|
| 실시예1 (식혜맥주부산물) | 5.0g/m2 | 36 | 170 | 8.8 |
| 비교예1 (단계S12 생략) | 8.0g/m2 | 32 | 200 | 7.9 |
| 비교예4 (단계S14 생략) | 8.0g/m2 | 31 | 210 | 7.7 |
| 실시예3 (식혜부산물) | 6.0g/m2 | 35 | 180 | 8.5 |
| 비교예2 (단계S12 생략) | 8.0g/m2 | 31 | 210 | 7.5 |
| 비교예5 (단계S14 생략) | 8.0g/m2 | 30 | 210 | 7.4 |
| 실시예4 (맥주부산물) | 7.0g/m2 | 34 | 190 | 8.2 |
| 비교예3 (S12 생략) | 8.0g/m2 | 31 | 220 | 7.3 |
| 비교예6 (S14 생략) | 8.0g/m2 | 30 | 210 | 7.3 |
| 비교예7 (볏집) | 14.0g/m2 | 22 | 250 | 4.5 |
| 비교예8 (톱밥) | 16.0g/m2 | 21 | 250 | 4.6 |
| 비교예9 (왕겨) | 15.0g/m2 | 22 | 250 | 4.4 |
| 비교예10 (목재) | 16.0g/m2 | 24 | 250 | 4.5 |
| 비교예11 (밀기울) | 12.0g/m2 | 27 | 230 | 4.9 |
| 비교예12 (커피찌꺼기) | 14.0g/m2 | 26 | 240 | 4.5 |
| 비교예13 (옥수수대분말) | 13.0g/m2 | 25 | 240 | 4.6 |
실시예 1 내지 3의 경우 수분투과율, 저온충격강도가 우수하여 용기 적용에 무리가 없었고, 일부 단계를 생략한 비교예 1 내지 6의 경우에는 수분 투과율, 저온충격강도가 다소 떨어졌으며, 다른 원료가 적용된 비교예 7 내지 13의 경우 수분 투과율 및 저온충격강도가 사용 불가에 이를 정도로 떨어졌다.
한편, 실시예 1 내지 3의 경우 2차 발포를 통해 적정 두께가 형성되면서 성형성이 개선된 현상을 보인 반면, 비교예 1 내지 13의 경우, 성형하는 과정에서 2차 발포가 일어나 신율이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이에, 실시예 1 내지 3의 경우 신율이 우수하여 실사용에 무리가 없었고, 일부 단계를 생략한 비교예 1 내지 6의 경우에는 신율이 다소 떨어졌으며, 다른 원료가 적용된 비교예 7 내지 13의 경우 신율이 매우 떨어지는 경향을 보였다.
결론.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 13에서 제조된 화장품 용기를 이용한 실험예 1 내지 2를 통하여, 본 발명의 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재 제조방법에 따라 제조된 소재가 갖는 이취 문제를 해결하고, 강도 개선 및 탄소 저감 효과에 대해 확인하였다.
이에, 실험예 1에서는 본 발명의 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재 제조방법에 따라 제조된 식혜부산물 또는 맥주부산물을 원료로 한 재생 소재의 경우, 이취가 개선되는 효과를 가짐을 확인할 수 있었다.
또한, 실험예 2에서는 본 발명의 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재 제조방법에 따라 제조된 식혜부산물 또는 맥주부산물을 원료로 한 재생 소재의 경우, 물성이 우수함을 확인할 수 있었다.
특히, 폐수지와 식혜부산물 및 맥주부산물이 모두 포함되는 경우, 그 효과가 가장 우수하여, 식혜부산물과 맥주부산물의 혼합에 따라 예기치 못한 효과가 나타났음을 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명에 따른 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재 제조방법에 따라 제조된 식혜부산물 또는 맥주부산물을 원료로 한 재생 소재는 플라스틱 사용량을 줄여 탄소 저감 효과를 가져올 수 있을 것이다.
이에, 본 발명은 폐수지와, 식혜부산물 또는 맥주부산물 중 어느 하나 이상의 식품부산물을 활용하여, 제조 원가가 절감됨은 물론, 이취 문제를 해결하고, 강도 개선 및 탄소 저감 효과를 가질 수 있도록 한 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 제조방법, 그리고 이를 통해 제조된 재생 소재를 개발하였음을 명시한다.
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시 예에 불과하며, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공되는 것임을 명확히 한다.
(S10): 식품부산물 가공단계
(S12): 식품부산물 당 제거 단계
(S14): 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계
(S16): 식품부산물 미분체화 단계
(S20): 폐수지 가공단계
(S22): 폐수지 분쇄 단계
(S24): 흐름성 개선 단계
(S30): 재생 소재 제조 단계
(S12): 식품부산물 당 제거 단계
(S14): 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계
(S16): 식품부산물 미분체화 단계
(S20): 폐수지 가공단계
(S22): 폐수지 분쇄 단계
(S24): 흐름성 개선 단계
(S30): 재생 소재 제조 단계
Claims (6)
- 식혜부산물 또는 맥주부산물 중 어느 하나 이상의 식품부산물을 이용해 가공된 식품부산물을 제조하는 식품부산물 가공단계(S10);
폐수지를 이용하여 가공된 폐수지를 제조하는 폐수지 가공단계(S20); 및
상기 식품부산물 가공단계(S10)의 가공된 식품부산물과, 상기 폐수지 가공단계(S20)의 가공된 폐수지를 가열교반하고 건조하여 재생 소재를 제조하는 재생 소재 제조 단계(S30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 식품부산물 가공단계(S10)는, 식혜부산물 또는 맥주부산물 중 어느 하나 이상의 식품부산물의 당을 용매를 이용해 제거하여, 당 제거된 식품부산물을 제조하는 식품부산물 당 제거 단계(S12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 제조방법. - 제2항에 있어서,
상기 식품부산물 가공단계(S10)는, 상기 식품부산물 당 제거 단계(S12)에서 제조된 당 제거된 식품부산물의 셀룰로오스를 셀룰로오스 제거용액을 이용해 제거하여, 당 및 셀룰로오스가 제거된 식품부산물을 제조하는 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 제조방법. - 제3항에 있어서,
상기 식품부산물 가공단계(S10)는, 상기 식품부산물 셀룰로오스 제거 단계(S14)에서 제조된 당 및 셀룰로오스가 제거된 식품부산물을 분쇄하여, 가공된 식품부산물을 제조하는 식품부산물 미분체화 단계(S16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 폐수지 가공단계(S20)는, 폐수지를 분쇄하여, 분쇄된 폐수지를 제조하는 폐수지 분쇄 단계(S22); 및 상기 폐수지 분쇄 단계(S22);에서 제조된 분쇄된 폐수지에 가교제를 적용하여, 가공된 폐수지를 제조하는 흐름성 개선 단계(S24);를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재의 제조방법. - 제1항의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 폐수지 및 식품부산물을 활용한 재생 소재.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110138495A (ko) | 2010-06-21 | 2011-12-28 | 서울대학교산학협력단 | 커피 부산물 및 재생 대나무 숯을 재활용한 폴리락트산 바이오복합재료 |
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2021
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