KR20240034439A - 사탕수수 유래 바이오 플라스틱을 이용한 바이오매스 텀블러 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 펠릿 20～80중량%와 PLA 20～80중량%를 포함하여 제조되는 플라스틱 및 그 제조방법을 제공한다.
발명의 실시 예에 따르면, 펠릿의 부드러운 특성과 흡수성과 부피감을 살리고, PLA층이 펠릿층을 잡아주고 보호하여 실제 사용시 필요한 기계적인 강도를 향상시키게 되므로 제품의 품질을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 펠릿를 이용함으로써 제조비용을 절감시킬 수 있고, 폐기 후 100% 생분해가 이루어짐에 따라 환경 문제를 유발시키지 않는 효과가 있다. 또한, 발암물질이나 위생에 해로운 물질을 방출하지 않고, 통기성과 청량감이 우수하여 위생성 및 안전성이 향상되는 효과가 있다. 또한, PLA층이 펠릿층의 표면을 잡고 있어서 세척이 가능하고 이로 인하여 여러번 반복 사용할 수 있는 효과가 있다.
발명의 실시 예에 따르면, 펠릿의 부드러운 특성과 흡수성과 부피감을 살리고, PLA층이 펠릿층을 잡아주고 보호하여 실제 사용시 필요한 기계적인 강도를 향상시키게 되므로 제품의 품질을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 펠릿를 이용함으로써 제조비용을 절감시킬 수 있고, 폐기 후 100% 생분해가 이루어짐에 따라 환경 문제를 유발시키지 않는 효과가 있다. 또한, 발암물질이나 위생에 해로운 물질을 방출하지 않고, 통기성과 청량감이 우수하여 위생성 및 안전성이 향상되는 효과가 있다. 또한, PLA층이 펠릿층의 표면을 잡고 있어서 세척이 가능하고 이로 인하여 여러번 반복 사용할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 사탕수수 유래 바이오 플라스틱을 이용한 바이오매스 텀블러 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 플라스틱의 흡수성과 유연성과, 비투과성과 인장력을 향상시키고, 폐기 후 100% 생분해가 이루어져 사탕수수 유래 바이오 플라스틱을 이용한 바이오 텀블러 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 플라스틱란 짜지 않은 원료를 말한다. 즉 방적, 제직, 편조에 의하지 않은 원료 집합제를 뜻하며, 시트화시켜 물리적, 화학적 수단에 의하여 결합시킨 것을 뜻한다.
종래 에어레이드(펠릿플라스틱)은 도톰하고 신축성과 유연성이 있는 플라스틱로서, 물기에 풀어지지 않은 종이를 만들기 위하여 개발된 종이 대체제로서 플라스틱 제조기술로 만들어진 제품이며, 값이 싸서 1회용품으로 많이 사용되고 있다. 최근에는 펠릿의 약한 인장력과 펠릿입자의 날림을 막기 위해 합성라텍스(PE가루)를 사용한다. 그러나, 이러한 플라스틱은 부드럽고 푹신한 촉감으로 사용감이 좋다는 장점은 있으나 합성라텍스의 환경호르몬이라는 치명적 약점과 분해되지 않는 성분으로 환경오염문제를 안고 있으며, 유해성 논란으로 위생재의 사용은 점차 줄어들고 있는 실정이다.
또한, 멜트 브로운(MELT BLOWN) 플라스틱은 합성고분자를 용융방사하여 고압열풍에 의해 극세원료로 되어 균일한 용융원료 웹으로 결합하여 제조한다. 이러한 멜트 브로운 플라스틱은 유연성과 비 투과성이 뛰어나며 위생물티슈, 필터, 절연재, 흡수시트, 흡유시트, 흡음재, 위생용 키친타올, 와이퍼 등 다양한 용도에 사용된다.
그러나, 사용된 플라스틱은 폐기 후 분해가 되지 않은 것으로 인하여 환경문제가 거론되고 있으며 이를 해결하기 위한 환경 친화적인 플라스틱의 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로서,
본 발명의 목적은 흡수성과 신축성과 유연성과 저렴한 특성을 갖는 펠릿와, 비투과성과 유연성과 인장력을 높이는 PLA로 제조되어 제품의 품질을 향상시키고, 폐기 후 100% 생분해가 이루어져 환경 친화적인 플라스틱 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라스틱은 펠릿 20～80중량%와 PLA 20～80중량%를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 PLA는 10～40중량%의 제 1 PLA와 10～40중량%의 제 2 PLA로 구분되고, 상기 제 1 PLA와 제 2 PLA는 상기 펠릿의 일면과 이면에 적층되어 융착되는 것을 특징으로 한다.
가장 바람직한 플라스틱은 펠릿 60중량%와 PLA 40중량%를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 PLA는 20중량%의 제 1 PLA와 20중량%의 제 2 PLA로 구분되고, 상기 제 1 PLA와 제 2 PLA는 상기 펠릿의 일면과 이면에 적층되어 융착되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 PLA는 압출기(Extruder)에 넣어 용융시킨 다음 수백 개의 작은 오리피스(Orifice)가 형성된 방사노즐을 통해 방사하고 상기 방사 노즐 양옆에서 고속으로 분사되는 고압 열풍으로 연신 및 냉각시켜 원료화시킨 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플라스틱의 제조방법은 플라스틱 전체 중량에 대하여 10～40중량%의 PLA층을 형성하는 S10단계와, 상기 PLA층 위에 플라스틱 전체 중량에 대하여 20～80중량%의 펠릿층을 적층시키는 S20단계와, 상기 펠릿층 위에 플라스틱 전체 중량에 대하여 10～40중량%의 PLA층을 적층시키는 S30단계와, 상기 적층된 PLA층, 펠릿층, PLA층을 열융착하여 결합시키는 S40단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 S10단계 및 S30단계에서 PLA층은 10～40중량%의 PLA를 압출기(Extruder)에 넣어 용융시킨 다음 수백 개의 작은 오리피스(Orifice)가 형성된 방사 노즐을 통해 방사하고 상기 방사 노즐 양옆에서 고속으로 분사되는 고압열풍으로 연신 및 냉각시켜 원료화시키며, 상기 원료화된 PLA를 웹(web)형태로 집적시킨 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 플라스틱의 단단한 특성과 흡수성과 부피감을 살리고, PLA층이 피박층을 잡아주고 보호하여 실제 사용시 필요한 기계적인 강도를 향상시키게 되므로 제품의 품질을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 원료를 이용함으로써 제조비용을 절감시킬 수 있고, 폐기 후 100% 생분해가 이루어짐에 따라 환경문제를 유발시키지 않는 효과가 있다.
또한, 발암물질이나 위생에 해로운 물질을 방출하지 않고, 통기성과 청량감이 우수하여 위생성 및 안전성이 향상되는 효과가 있다.
또한, PLA층이 원료의 표면을 잡고 있어서 세척이 가능하고 이로 인하여 여러번 반복 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라스틱의 제조방법을 도시한 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라스틱의 인장 강도 시험을 한 시험성적서.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라스틱의 인장 강도 시험을 한 시험성적서.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라스틱을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서를 위해서, 도면에서의 동일한 참조번호들은 달리 지시하지 않는한 동일한 구성 부분을 나타낸다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플라스틱은 펠릿와 PLA를 포함한다.
펠릿는 원래 많은 수분을 포함하고 있어서 죽 모양으로 되어 있거나, 압착 등의 방법에 의하여 탈수한 습윤물(濕潤物)을 말하는데, 좁은 의미로는 식물을 구성하고 있는 원료를 추출하여 모은 것을 말한다. 현재 이용되는 펠릿의 원료로는 솜 같은 종모원료(種毛纖維)와 대나무·짚·에스파르트·버개스 등과 같은 벼과식물의 줄기, 마닐라삼의 줄기, 대마·아마·닥·삼아·안피 등의 나무껍질(靭皮部)과 나무의 가지나 잎을 제외한 줄기 등 매우 다양하다. 분류법에는 사용한 원료의 이름을 따서 분류하는 법과 제조법에 의하여 분류하는 법이 있다. 원료에 따른 분류로는 먼저 목재펠릿와 비목재펠릿로 구분하고, 목재펠릿는 다시 침엽수펠릿(NP)와 활엽수펠릿(LP)로, 비목재펠릿는 짚펠릿(straw pulp)·버개스펠릿(bagasse pulp)·갈대펠릿·대나무펠릿·인피원료(靭皮纖維)펠릿·넝마펠릿·면펠릿 등으로 구분한다.이러한 펠릿는 탁월한 물 보유 능력이 있어 흡수력이 우수하다.
PLA는 사탕수수의 전분에서 추출한 원료로 만든 친환경 수지이다. 뜨거운 음식을 담거나, 아기가 입으로 물거나 빨아도 환경호르몬은 물론 중금속 등 유해 물질이 검출되지 않아 안전하고, 사용 중에는 일반 플라스틱과 동등한 특징을 갖지만 폐기 시 미생물에 의해 100% 생분해되는 재질이다.
플라스틱은 플라스틱 전체 중량에 대하여 펠릿 20～80중량%와 PLA 20～80중량%를 포함하여 제조된다.
PLA는 펠릿입자의 날림을 막아주고 펠릿의 약한 인장력을 보완하도록 펠릿의 외면에 융착된다.
즉, 20～80중량%의 PLA는 10～40중량%의 제 1 PLA와 10～40중량%의 제 2 PLA로 구분되고, 제 1 PLA와 제 2 PLA는 상기 펠릿의 일면과 이면에 적층되어 융착된다.
여기서, 플라스틱의 가장 바람직한 성분비는 펠릿 60중량%와 PLA 40중량%이며, 20중량%의 제 1 PLA와 20중량%의 제 2 PLA가 펠릿의 일면과 이면에 적층되어 융착되는 형태의 것이 가장 좋다.
그리고, PLA는 압출기(Extruder)에 넣어 용융시킨 다음 수백 개의 작은 오리피스(Orifice)가 형성된 방사 노즐을 통해 방사하고, 방사 노즐 양옆에서 고속으로 분사되는 고압 열풍으로 연신 및 냉각시켜 원료화시키며, 원료화된 PLA를 웹 형태로 집적시킨 것이 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생분해 플라스틱의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 생분해 플라스틱의 제조방법은 플라스틱 전체 중량에 대하여 10～40중량%의 PLA층을 형성하는 S10단계와, 상기 PLA층 위에 플라스틱 전체 중량에 대하여 20～80중량%의 펠릿층을 적층시키는 S20단계와, 상기 펠릿층 위에 플라스틱 전체 중량에 대하여 10～40중량%의 PLA층을 형성하여 적층시키는 S30단계와, 상기 적층된 PLA층, 펠릿층, PLA층을 열융착하여 결합시키는 S40단계를 포함한다.
먼저, S10단계는 플라스틱 전체 중량에 대하여 10～40중량%의 PLA를 압출기(Extruder)에 넣어 용융시킨 다음 수백개의 작은 오리피스(Orifice)가 형성된 방사 노즐을 통해 방사하고, 방사 노즐 양옆에서 고속으로 분사되는 고압 열풍으로 연신 및 냉각시켜 원료화시킨 다음 원료화된 PLA를 웹(web)형태로 집적하여 제 1 PLA층을 형성한다.
그리고, S20단계는 웹 형태로 집적된 제 1 PLA층 위에 플라스틱 전체 중량에 대하여 20～80중량%의 펠릿를 적층시켜 펠릿층을 형성한다.
그리고, S30단계는 플라스틱 전체 중량에 대하여 10～40중량%의 PLA를 압출기(Extruder)에 넣어 용융시킨 다음 수백 개의 작은 오리피스(Orifice)가 형성된 방사 노즐을 통해 방사하고, 방사 노즐 양옆에서 고속으로 분사되는 고압 열풍으로 연신 및 냉각시켜 원료화시킨 다음 원료화된 PLA를 웹(web)형태로 집적하여 제 2 PLA층을 형성하고 펠릿층 위에 제 2 PLA층을 적층시킨다.
이어, 적층된 제 1 PLA층, 펠릿층, 제 2 PLA층을 상호 열융착시켜 결합시킨다.
이하에서는 펠릿 100%로 제조된 플라스틱와, 펠릿 60%와 PLA 40%로 제조된 플라스틱의 인장 강도 및 인장 신도를 시험하였다.
(실시 예 1)
플라스틱 전체 중량에 대하여 20중량%의 PLA를 원료화시킨 다음 웹 형태로 집적하여 제 1 PLA층을 형성하고, 제 1PLA층의 상면에 플라스틱 전체 중량에 대하여 60중량%의 펠릿를 적층하여 펠릿층을 형성하며, 펠릿층의 상면에 플라스틱 전체 중량에 대하여 20중량%의 PLA를 원료화시킨 다음 웹 형태로 집적한 제 2 PLA층을 형성하고 이를 상호 열융착하여 평량 70g의 플라스틱을 제조하였다.
(실시 예 2)
플라스틱 전체 중량에 대하여 20중량%의 PLA를 원료화시킨 다음 웹 형태로 집적하여 제 1 PLA층을 형성하고, 제 1 PLA층의 상면에 플라스틱 전체 중량에 대하여 60중량%의 펠릿를 적층하여 펠릿층을 형성하며, 펠릿층의 상면에 플라스틱 전체 중량에 대하여 20중량%의 PLA를 원료화시킨 다음 웹 형태로 집적한 제 2 PLA층을 형성하고 이를 상호 열융착하여 평량 80g의 플라스틱을 제조하였다.
(비교 예 1)
펠릿 100%를 이용하여 평량 50g의 플라스틱을 제조하였다.
<시험 1>
실시 예 1, 2 및 비교 예 1의 플라스틱 각각에 대하여 인장시험기를 활용하여 인장 강도 및 인장 신도를 측정하였으며, 그 결과를 [표 1] 및 도 2에 나타내었다. (KSK0520:2015, C.R.E, 그래브법)
| 실시 예 1 | 실시 예2 | 비교 예1 | |
| 인장 강도(N) | 14 | 15 | 9 |
| 인장 신도(%) | 17.7 | 29.8 | 12.3 |
표 1에 도시된 바와 같이 실시예 1은 14N의 인장 강도와 17.7%의 인장 신도를 나타내었고, 실시예 2는 15N의 인장강도와 29.8의 인장신도를 나타내었으며, 펠릿 100%로 제조된 비교 예 1은 9N의 인장강도와 12.3%의 인장신도를 나타내었다.
즉, 실시 예 1과 2는 비교 예 1에 비하여 인장강도 및 인장신도가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
<시험 2>
실시 예 1, 2 및 비교 예 1의 플라스틱 각각에 대하여 내환경성을 평가하였다. 즉, 각각의 플라스틱이 땅에 매립되었을 때와 동일한 환경의 조건으로 시간경과 전, 50시간(hr)경과, 75시간(hr) 경과 한 플라스틱의 전면에서 스프레이를 하여 플라스틱의 상태를 측정하여 [표 2]에 나타내었다.
| 실시 예1 | 실시 예2 | 비교 예1 | ||||
| Force(N) | ELong(%) | Force(N) | ELong(%) | Force(N) | ELong(%) | |
| 시간경과전 | 14 | 17.7 | 15 | 29.8 | 9 | 12.3 |
| 50시간경과 | 8 | 4.2 | 9 | 7.5 | 7 | 9.2 |
| 75시간경과 | 측정불가 | 측정불가 | 4 | 6.5 | ||
실시 예 1은 제조된 플라스틱의 시간경과 전 14N에서 연신률 17.7%를 나타내었고, 플라스틱의 50시간 경과 후 8N에서 연신률 4.2%을 나타내었으며, 플라스틱의 75시간 경과 후에는 제 1 PLA와 제 2 PLA의 생분해로 인한 부식이 진행되었으며, PLA의 부식이 펠릿의 부식을 촉진시켜 측정이 불가하였다.
그리고, 실시 예 2는 제조된 플라스틱의 시간경과 전 15N에서 연신률 29.8%를 나타내었고, 플라스틱의 50시간 경과후 9N에서 연신률 7.5%을 나타내었으며, 플라스틱의 75시간 경과 후에는 제 1 PLA와 제 2 PLA의 생분해로 인한 부식이 진행되었으며, PLA의 부식이 펠릿의 부식을 촉진시켜 측정이 불가하였다.
그리고, 비교 예 1은 제조된 플라스틱의 시간경과 전 9N에서 연신률 12.3%를 나타내었고, 플라스틱의 50시간 경과후 7N에서 연신률 9.2%을 나타내었으며, 플라스틱의 75시간 경과 후 4N에서 연신률 6.5%를 나타내었다. 즉, 펠릿의 부식이 진행되기는 하였으나 측정이 불가능할 정도는 아니였다.
이와 같이 본 발명은 펠릿의 부드러운 특성과 흡수성과 부피감을 살리고, PLA층이 펠릿층을 잡아주고 보호하여 실제 사용시 필요한 기계적인 강도를 향상시키게 되므로 제품의 품질을 향상시키게 된다.
또한, 펠릿를 이용함으로써 제조비용을 절감시킬 수 있고, 100% 펠릿보다도 인장강도가 높고 생분해가 빠르게 진행됨으로 인하여 환경문제를 유발시키지 않게 된다.
또한, 발암물질이나 위생에 해로운 물질을 방출하지 않고, 통기성과 청량감이 우수하여 위생성 및 안전성이 향상된다.
또한, PLA층이 펠릿층의 표면을 잡고 있어서 세척이 가능하고 이로 인하여 여러 번 반복 사용할 수 있으며, 이로 인하여 자원을 절약할 수 있고, 쓰레기도 많이 줄일 수 있다.
사용용도로는 물티슈, 행주, 핸드타올, 키친타올, 기름흡수포, 마른청소포, 수술포, 위생포 등으로 사용할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들로 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.
Claims (7)
- 펠릿 20～80중량%와 PLA 20～80중량%를 포함하여 제조되는 바이오매스 플라스틱.
- 제 1 항에 있어서,
상기 PLA는 10～40중량%의 제 1 PLA와 10～40중량%의 제 2 PLA로 구분되고, 상기 제 1 PLA와 제 2 PLA는 상기 펠릿의 일면과 이면에 적층되어 융착되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 플라스틱. - 제 1 항에 있어서,
상기 펠릿 60중량%와 PLA 40중량%를 포함하여 제조되는 바이오매스 플라스틱. - 제 3 항에 있어서,
상기 PLA는 20중량%의 제 1 PLA와 20중량%의 제 2 PLA로 구분되고, 상기 제 1 PLA와 제 2 PLA는 상기 펠릿의 일면과 이면에 적층되어 융착되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 플라스틱. - 제 1 항에 있어서,
상기 PLA는 압출기(Extruder)에 넣어 용융시킨 다음 수백 개의 작은 오리피스(Orifice)가 형성된 방사 노즐을 통해 방사하고 상기 방사 노즐 양옆에서 고속으로 분사되는 고압 열풍으로 연신 및 냉각시켜 원료화시킨 것을 특징으로 하는 바이오매스 플라스틱. - 플라스틱 전체 중량에 대하여 10～40중량%의 PLA층을 형성하는 S10단계;
상기 PLA층 위에 플라스틱 전체 중량에 대하여 20～80중량%의 펠릿층을 적층시키는 S20단계;
상기 펠릿층 위에 플라스틱 전체 중량에 대하여 10～40중량%의 PLA층을 적층시키는 S30단계; 및 상기 적층된 PLA층, 펠릿층, PLA층을 열융착하여 결합시키는 S40단계;
를 포함하는 바이오매스 플라스틱 제조방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 S10단계 및 S30단계에서 PLA층은 10～40중량%의 PLA를 압출기(Extruder)에 넣어 용융시킨 다음 수백 개의 작은 오리피스(Orifice)가 형성된 방사 노즐을 통해 방사하고 상기 방사 노즐 양옆에서 고속으로 분사되는 고압
열풍으로 연신 및 냉각시켜 원료화시키며 상기 원료화된 PLA를 웹(web)형태로 집적시킨 것을 특징으로 하는 바이오매스 플라스틱 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220113439A KR20240034439A (ko) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 사탕수수 유래 바이오 플라스틱을 이용한 바이오매스 텀블러 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220113439A KR20240034439A (ko) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 사탕수수 유래 바이오 플라스틱을 이용한 바이오매스 텀블러 제조방법 |
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| KR20240034439A true KR20240034439A (ko) | 2024-03-14 |
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ID=90249124
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101527180B1 (ko) | 2013-10-21 | 2015-06-09 | 주식회사 대성메디칼 | 부직포 및 그의 부직포 제조방법 |
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2022
- 2022-09-07 KR KR1020220113439A patent/KR20240034439A/ko unknown
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