KR20230141984A - 생분해 아이스팩 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생분해 아이스팩 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 저온 냉장, 냉동, 및 신선 식품 등을 안전하게 소비자에게 공급하기 위해, 저온(-20℃이하)에서 터지거나 찢어짐이 없이 제품을 보호할 수 있고, 생분해 수지가 가지는 물성적 단점(높은 수분 투과율, 저온 접착성, 낮은 내열성 및 가공성)을 보완하여, 종래 친환경 아이스팩 대비 현저히 우수한 특성을 부여하는 것이다.

Description

생분해 아이스팩 및 이의 제조방법{BIODEGRADABLE ICE PACK AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 생분해 아이스팩 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 운송업이 발달하면서 빠른 배송이 필요한 음식물 및 신선식품의 운송이 가능해졌다. 농축, 수산물이나 신선식품은 상온에 노출되면 빠르게 부패되기 때문에 운반시 저온에 보관하여 신선도를 유지시켜줘야 한다. 따라서, 신선식품의 운송시 냉동 및 냉장 보관이 별도로 필요하다.
많은 양의 식재료, 냉동식품 등을 운송할 경우에는 차량 자체에 냉동 및 냉장기능을 갖도록 하게 되지만, 소량의 농축, 수산물이나 신선식품을 개별적으로 운송할 때에는 스티로폼 박스 안에 농축, 수산물이나 신선식품을 넣고 드라이아이스 또는 아이스팩을 함께 넣어 포장함으로써 농축, 수산물이나 신선식품의 부패를 방지하는 것이 일반적이다.
상기 드라이아이스(dry ice)는 기체인 이산화탄소를 압축하여 고체 이산화탄소로 만든 냉각제를 말하는데, 이러한 드라이아이스는 별도의 제작 공정이 필요하기 때문에 쉽게 구할 수 없으며, 온도가 영하 78℃로 맨손으로 만질 경우 동상을 입을 수 있어 취급 및 보관에 유의해야 한다. 또한, 영하 78℃ 이하에 보관하지 않는다면 승화되어 사라지기 때문에 효율성이 떨어진다.
또한, 아이스팩(ice pack)은 내부에 비열이 높은 냉매가 들어있어 냉매를 물과 혼합한 뒤 얼려 사용함으로써 아이스팩의 흡열작용을 통해 주변을 저온으로 유지시킬 수 있다. 이러한 아이스팩은 취급 및 보관이 용이하며, 반영구적으로 사용 가능하기 때문에 널리 사용되어 그 수요가 늘어나고 있는 추세이다.
그러나 종래의 아이스팩은 폐기시 아이스팩의 소재인 고흡수성 폴리머(SAP) 또는 폴리우레탄 폼이 소비자들에 의해 그냥 버려져 수질오염 및 환경오염을 일으키게 된다. 실제 한국소비자원이 2014년 발표한 '고 흡수성 폴리머 완구 안전실태조사 결과'를 보면, 이 성분으로 만든 장난감을 어린이가 삼킬 시 탈수증과 장폐색 등의 증상이 나타난다는 내용이 담겼다. 게다가 유기 고분자인 탓에 플라스틱처럼 땅에 묻을 경우 분해가 되지 않는다. 통째로 버리더라도 결국 환경오염을 유발할 수밖에 없다. 또한 아이스팩을 소각하거나 토양에 매립시 분해가 되지 않고 다이옥신, 환경호르몬 등 유해물질이 발생되어 환경오염의 원인이 되는 문제점이 있다.
최근 전세계적으로 기후와 환경 이슈로 인하여 바이오 소재를 활용한 바이오 플라스틱이 각광을 받고 있으며, 기후 환경 문제를 해결하기위한 방법으로 석유 유래 플라스틱 사용을 감축하고 자연에서 얻은 바이오 원료로 제품을 만드는 게 필요한 상황이다. 코로나 이후 비대면 배달 문화가 전세계적으로 확산되면서 플라스틱 포장 시장이 커지고 있는 상황으로 이를 해결하기 위해서 국가차원에서 국제적인 기후변화에 대응하고 이산화 탄소 저감에 일조하기 위해서는 폐기물 처리가 필요 없는 생분해 아이스팩 개발이 절실한 상황이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1633685호 대한민국 등록특허공보 제10-0758655호 대한민국 등록특허공보 제10-2255766호 대한민국 등록특허공보 제10-2213397호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 저온 냉장, 냉동, 및 신선 식품 등을 안전하게 소비자에게 공급하기 위해, 저온(-20℃이하)에서 터지거나 찢어짐이 없이 제품을 보호할 수 있는 생분해 아이스팩 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 생분해 수지가 가지는 물성적 단점(높은 수분 투과율, 저온 접착성, 낮은 내열성 및 가공성)을 보완하여, 종래 친환경 아이스팩 대비 현저히 우수한 특성을 부여하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 설명될 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 생분해성 고분자를 포함하는 제1 수지층 및 제2 수지층을 포함하고, 상기 제1 수지층, 상기 제2 수지층, 상기 제2 수지층, 상기 제1 수지층이 순차적으로 적층된 구조를 포함하고, 상기 제1 수지층은 생분해성 고분자 중에서 PLA(polylactide)의 중량비율이 50중량% 이상으로 이루어진 것이고, 상기 제2 수지층은 생분해성 고분자 중에서 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate)의 중량비율이 50중량% 이상으로 이루어진 것인 생분해 아이스팩를 제공한다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 제1 수지층은 PLA(polylactide); 및 전분, 셀룰로오스, 키틴, PBAT(Polybutylene adipate terephthalate), PHA(polyhydroxyalkanoates), PCL(poly ε-caprolactone), PGA(polyglycolacid), AP(aliphaticpolyester), PHBV(P(3-hydroxybutyrate-co 3-hydroxy valerate)), 및 PBS(Polybutylene Succinate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 제2 수지층은 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate); 및 전분, 셀룰로오스, 키틴, PLA(polylactide), PHA(polyhydroxyalkanoates), PCL(poly ε-caprolactone), PGA(polyglycolacid), AP(aliphaticpolyester), PHBV(P(3-hydroxybutyrate-co 3-hydroxy valerate)), 및 PBS(Polybutylene Succinate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 제1 수지층은 PLA(polylactide); 및 생분해성 고분자의 중량비가 80 ~ 97 : 3~20인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 제2 수지층은 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate); 및 생분해성 고분자의 중량비가 80 ~ 97 : 3~20인 것을 특징으로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 PLA(polylactide)의 중량비율이 50중량% 이상으로 이루어진 생분해성 고분자를 포함하는 제1 수지층 및 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate)의 중량비율이 50중량% 이상으로 이루어진 생분해성 고분자를 포함하는 제2 수지층을 적층시키는 단계; 및 상기 제1 수지층 및 상기 제2 수지층을 적층시킨 필름을 제2 수지층이 내측이 되도록 접은 후, 열융착으로 접합시키는 단계를 포함하는 생분해 아이스팩의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 열융착으로 접합시키는 단계는 100 ~ 140℃에서 실시되는 것을 특징으로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 생분해 아이스팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생분해 아이스팩은, 2가지 이상의 생분해 수지 컴파운딩을 공중합(copolymerization)하여 내측 및 외측에 다층 구조를 도입하여 외측은 내열성 및 가공성을 향상시키고, 수분 투과를 최소화하고, 내측은 접착성을 향상시켜 저온 냉동 및 냉동 시에도 충격이나 압력으로부터 물이 흘러나오지 않게 함으로서 제품을 보호하는 효과가 있다. 또한 종래 아이스팩에 사용되는 소재나, 나일론 소재 및 PE 단일 소재가 가지는 폐기물 처리에 대한 비용이 발생이 되지 않으며, 본 발명에 따른 생분해 아이스팩을 토양에 폐기하는 경우에도 토양에서 썩어 퇴비화 되는 효과를 가진다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 보다 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해 아이스팩의 구조를 대략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 생분해 아이스팩의 구조를 대략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 생분해 아이스팩의 구조를 대략적으로 도시한 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
또한 본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다.
본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "위에" 또는 "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 위쪽에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 그리고, 본원 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해 아이스팩의 구조를 대략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해 아이스팩(100)은, 제1 수지층(10); 및 상기 제1 수지층(10)의 일면에 형성되는 제2 수지층(20)을 포함한다.
상기 생분해 아이스팩(100)은 외측에서부터 순차적으로 제1 수지층(10), 제2 수지층(20), 제2 수지층(20), 제1 수지층(10)이 적층된 구조를 포함한다.
상기 제1 수지층(10)은 생분해성 고분자 중에서 PLA(polylactide)의 중량비율이 50중량% 이상으로 이루어진 것이고, 상기 제2 수지층(20)은 생분해성 고분자 중에서 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate)의 중량비율이 50중량% 이상으로 이루어진 것이 바람직하다.
구체적으로 설명하면, 상기 제1 수지층(10)은 PLA(polylactide); 및 전분, 셀룰로오스, 키틴, PBAT(Polybutylene adipate terephthalate), PHA(polyhydroxyalkanoates), PCL(poly ε-caprolactone), PGA(polyglycolacid), AP(aliphaticpolyester), PHBV(P(3-hydroxybutyrate-co 3-hydroxy valerate)), 및 PBS(Polybutylene Succinate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이다.
상기 제1 수지층(10)은 내열성 및 물성을 향상시킨다는 점에서 PLA(polylactide); 및 생분해성 고분자의 중량비가 80 ~ 97 : 3 ~ 20, 바람직하게는 90 ~ 97 : 3 ~ 10일 수 있다.
또한, 제2 수지층(20)은 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate); 및 전분, 셀룰로오스, 키틴, PLA(polylactide), PHA(polyhydroxyalkanoates), PCL(poly ε-caprolactone), PGA(polyglycolacid), AP(aliphaticpolyester), PHBV(P(3-hydroxybutyrate-co 3-hydroxy valerate)), 및 PBS(Polybutylene Succinate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이다.
상기 제2 수지층(20)은 점착성 및 연신율을 향상시킨다는 점에서 PLA(polylactide); 및 생분해성 고분자의 중량비가 80 ~ 97 : 3 ~ 20, 바람직하게는 90 ~ 97 : 3 ~ 10일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생분해 아이스팩은 상술한 외측에서부터 순차적으로 제1 수지층(10), 제2 수지층(20), 제2 수지층(20), 제1 수지층(10)이 적층된 구조, 즉 제2 수지층을 포함하는 내측 및 제1 수지층을 포함하는 외측의 다층 구조를 도입하여 외측은 내열성 및 가공성을 향상시키고, 수분 투과를 최소화하고, 내측은 접착성을 향상시켜 저온 냉동 및 냉동 시에도 충격이나 압력으로부터 물이 흘러나오지 않게 함으로서 제품을 보호하는 효과가 있다. 또한 종래 아이스팩에 사용되는 소재나, 나일론 소재 및 PE 단일 소재가 가지는 폐기물 처리에 대한 비용이 발생이 되지 않으며, 본 발명에 따른 생분해 아이스팩을 토양에 폐기하는 경우에도 토양에서 썩어 퇴비화 되는 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 상술한 생분해 아이스팩의 제조방법을 간략히 살펴보면, PLA(polylactide)의 중량비율이 50중량% 이상으로 이루어진 생분해성 고분자를 포함하는 제1 수지층(10) 및 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate)의 중량비율이 50중량% 이상으로 이루어진 생분해성 고분자를 포함하는 제2 수지층(20)을 적층시키는 단계; 및 상기 제1 수지층(10) 및 상기 제2 수지층(20)을 적층시킨 필름을 제2 수지층(20)이 내측이 되도록 접은 후, 열융착으로 접합시키는 단계를 포함한다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 생분해 아이스팩의 구조를 대략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 2를 참조하여 설명하면, 먼저 상술한 제1 수지층(10) 및 제2 수지층(20)을 이축압출기(twin extruder)를 통해 적층시킨다. 상기 적층공정은 통상적인 방법으로써, 상기 제1 수지층(10) 및 제2 수지층(20)으로 형성되는 수지를 각각 펠렛(pellet)으로 제조하여 이축압출기(twin extruder)를 통해 적층시킬 수 있다.
상기 제1 수지층(10) 및 제2 수지층(20)이 적층된 필름을 제2 수지층(20)이 내측이 되도록 접은 후(30), 열융착으로 접합시키는 단계를 포함하여 본 발명에 따른 생분해 아이스팩을 제조할 수 있다. 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 접는 부분(30)에 의해 상기 제1 수지층(10) 및 제2 수지층(20)이 합지가 되며, 상기 접힌 필름의 3면 둘레부가 열융착 부분(40)에 의해 합지되면서 내부에 축냉제의 수용공간을 형성하는 직사각 형상의 생분해 아이스팩이 제조된다. 상기 축냉제는 통상적인 친환경 물질을 포함할 수 있으며, 일례를 들면 물, 녹말 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 열융착으로 접합시키는 단계는 100 ~ 140℃에서 실시되는 것이 본 발명의 효과를 얻을 수 있다는 점에서 바람직하다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 생분해 아이스팩의 구조를 대략적으로 도시한 도면이다. 즉, 상술한 제조공정으로 제조된 생분해 아이스팩(100)의 구조를 대략적으로 도시한 도면이다.
상술한 제조공정으로 제조된 생분해 아이스팩(100)은 외측인 제1 수지층(10)이 내측인 제2 수지층(20)의 단점(열에 약함)을 보완하고 접착력을 높여, 내부의 축냉제를 저장하는 역할을 한다. 또한 외측인 제1 수지층(10)은 외부에서 가해지는 압력이나 충격을 흡수하여 제2 수지층(20)의 내부에 저장되어 있는 물과 같은 축냉제가 외부로 흘러나오는 문제를 방지하는 효과를 가진다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.
10: 제1 수지층
20: 제2 수지층
30: 접합 부분
40: 열융착 부분

Claims (8)

  1. 생분해성 고분자를 포함하는 제1 수지층 및 제2 수지층을 포함하고,
    상기 제1 수지층, 상기 제2 수지층, 상기 제2 수지층, 상기 제1 수지층이 순차적으로 적층된 구조를 포함하고,
    상기 제1 수지층은 생분해성 고분자 중에서 PLA(polylactide)의 중량비율이 50중량% 이상으로 이루어진 것이고, 상기 제2 수지층은 생분해성 고분자 중에서 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate)의 중량비율이 50중량% 이상으로 이루어진 것인 생분해 아이스팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수지층은 PLA(polylactide); 및 전분, 셀룰로오스, 키틴, PBAT(Polybutylene adipate terephthalate), PHA(polyhydroxyalkanoates), PCL(poly ε-caprolactone), PGA(polyglycolacid), AP(aliphaticpolyester), PHBV(P(3-hydroxybutyrate-co 3-hydroxy valerate)), 및 PBS(Polybutylene Succinate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해 아이스팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 수지층은 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate); 및 전분, 셀룰로오스, 키틴, PLA(polylactide), PHA(polyhydroxyalkanoates), PCL(poly ε-caprolactone), PGA(polyglycolacid), AP(aliphaticpolyester), PHBV(P(3-hydroxybutyrate-co 3-hydroxy valerate)), 및 PBS(Polybutylene Succinate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해 아이스팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수지층은 PLA(polylactide); 및 생분해성 고분자의 중량비가 80 ~ 97 : 3 ~ 20인 것을 특징으로 하는 생분해 아이스팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 수지층은 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate); 및 생분해성 고분자의 중량비가 80 ~ 97 : 3 ~ 20인 것을 특징으로 하는 생분해 아이스팩.
  6. PLA(polylactide)의 중량비율이 50중량% 이상으로 이루어진 생분해성 고분자를 포함하는 제1 수지층 및 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate)의 중량비율이 50중량% 이상으로 이루어진 생분해성 고분자를 포함하는 제2 수지층을 적층시키는 단계; 및
    상기 제1 수지층 및 상기 제2 수지층을 적층시킨 필름을 제2 수지층이 내측이 되도록 접은 후, 열융착으로 접합시키는 단계를 포함하는 생분해 아이스팩의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열융착으로 접합시키는 단계는 100 ~ 140℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는 생분해 아이스팩의 제조방법.
  8. 제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따라 제조된 생분해 아이스팩.
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