WO2015012626A1 - 셀룰로오스를 이용한 생분해성 조성물과 그의 제조방법 및 상기 조성물을 이용한 방수제 및 성형품 - Google Patents

셀룰로오스를 이용한 생분해성 조성물과 그의 제조방법 및 상기 조성물을 이용한 방수제 및 성형품 Download PDF

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    • D21H17/25—Cellulose

Definitions

  • cellulose that is crushed to nano (100nm ⁇ 1nm) size, and products that must be decomposed within a relatively fast time.
  • cellulose CELLULOSE
  • water is an essential element to achieve the hydrogen bond between the cellulose (CELLULOSE) fiber molecules, but it must be drained [dehydration] or drying in the manufacture of the product, so the limit to achieve the hydrogen bond It is desirable to use a minimum amount within or within the limits required for molding the final product, as this can reduce the manufacturing time of the product.
  • the mixing step the cellulose (CELLULOSE), pulp (PULP), and water (WATER) prepared through the first to third steps together to form a composition
  • the mixing does not require a special method
  • conventional Mixing can be carried out easily using machines such as mixers, mixers, kneaders and the like.
  • the molding die may be used to change the number of drainage male and female contrary to the above example, in this case, the drainage wire mesh of the same shape may be inserted into the male.

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Abstract

본 발명은 300um~1nm 크기의 직경을 갖는 분쇄(분리)된 셀룰로오스(CELLULOSE)와 펄프(PULP) 및 물(WATER)을 포함하는 생분해성 조성물과 그의 제조방법 및 상기 조성물을 이용한 성형품에 관한 것으로, 본 발명의 생분해성 조성물을 이용하여 제조된 성형품은 일정 시간 방수 기능과 우수한 강도를 가지고, 폐기 시 생분해되어 자연환경에 영양을 주지 않는 장점을 갖는다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 01.08.2014]　셀룰로오스를 이용한 생분해성 조성물과 그의 제조방법 및 상기 조성물을 이용한 방수제 및 성형품
본 발명은 셀룰로오스(CELLULOSE)를 포함하는 생분해성 조성물과 그의 제조방법 및 상기 조성물을 이용하여 제조되는 방수성과 강도가 우수한 방수제 및 성형품에 관한 것이다.
종래에 기업이나 서비스업체에서 다양한 방법으로 일회용품(예로서, 종이컵, 기저귀, 비닐봉지, 도시락 등)을 제조하여 사용하였으나, 이러한 일회용품들은 주로 화학적 화합물인 플라스틱(Plastic)을 원료로 사용하므로, 사용 후 폐기처리에 환경오염 등 많은 문제가 발생되었다.
이러한 문제를 해결하고자 옥수수 전분과 같은 천연재료를 사용하여, 사용 후 생분해가 되는 생분해성 물질(예로서, 폴리유산(polylactic acid: PLA)을 개발하였으나, 이러한 생분해성 물질은 제조에 과다한 비용이 소요되어, 산업 상 대량생산하기에 적절하지 않은 문제점이 있어, 일부 제한된 분야에 적용되고 있을 뿐, 활성화되지 못하고 있는 실정이다.
이에, 생분해성을 가질 뿐 아니라 일정기간 우수한 방수성을 유지하고, 강도가 강한 대체 물질의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지구상 가장 많은 양의 유기물인 셀룰로오스(CELLULOSE)를 사용하여 원료비를 절감하고, 사용 후 폐기 시 생분해되어 자연환경을 훼손하지 않으면서, 우수한 방수성과 강도를 가짐으로써, 방수제로서 유용할 뿐 아니라 종이나 플라스틱 등의 기존의 원재료들을 대체할 수 있는 생분해성 조성물과 그의 제조방법 및 상기 조성물을 이용한 방수제 및 성형품을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 생분해성 조성물은, 300um~1nm 크기의 직경을 갖는 셀룰로오스(CELLULOSE)와 펄프(PULP) 및 물(WATER)을 포함하고, 상기 셀룰로오스와 펄프의 함량 비는 셀룰로오스 : 펄프의 중량비로 1:99~99:1이고, 상기 물(WATER)의 함량은 전체 조성물의 중량을 기준으로 50~99중량%인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스를 이용한 생분해성 조성물이 완성된다.
여기서, 상기 셀룰로오스(CELLULOSE)는 300um~1nm 크기의 직경을 갖는 셀룰로오스들 중 크기가 서로 다른 것을 하나 이상 혼합할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 펙틴, 알긴산, 구아검 및 한천으로부터 선택되는 다른 수용성 섬유질 또는 식물성 섬유질을 셀룰로오스(CELLULOSE)에 더 추가할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 셀룰로오스(CELLULOSE) 및 펄프(PULP)는 표백 또는 염색할 수 있는 것임을 특징으로 한다.
상기 방법에 따른 생분해성 조성물의 제조방법은
분쇄(분리)된 셀룰로오스(CELLULOSE)를 준비하는 제1단계;
펄프(PULP)를 준비하는 제2단계;
물(WATER)을 준비하는 제3단계; 및
상기 제1단계 내지 제3단계를 통하여 준비된 셀룰로오스와 펄프 및 물을 함께 혼합하여 조성물을 제조하는 방법이 완성된다.
여기서, 상기 제1단계는 셀룰로오스(CELLULOSE)를 300um~1nm 크기의 직경을 갖도록 분쇄하여 준비하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1단계는 300um~1nm 크기의 직경을 갖는 셀룰로오스(CELLULOSE)들 중 크기가 서로 다른 것을 하나 이상 혼합할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제1단계 및 제2단계는 셀룰로오스(CELLULOSE) 및 펄프(PULP)를 각각 표백 또는 염색될 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제1단계는 펙틴, 알긴산, 구아검 및 한천으로부터 선택되는 다른 수용성 섬유질 또는 식물성 섬유질을 셀룰로오스(CELLULOSE)에 더 추가할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제1단계 내지 제4단계를 통하여 혼합된 조성물[나노(Nano) 크기로 분리된 셀룰로오스와 펄프, 물을 혼합한 조성물]은 대상 물체 상에 도포 또는 코팅한 후, 건조시킬 경우(일회이상), 방수 효과가 우수한 코팅 막을 형성할 수 있는 방수제로 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제1단계 내지 제4단계를 통하여 혼합된 조성물을 성형, 건조하면 종이, 일회용품 또는 플라스틱 대체품을 제조할 수 있으며, 셀룰로오스(CELLULOSE) 크기가 작은 것을 사용하여 조성물을 제조할수록, 조성된 혼합물을 밀도 높게 성형할수록, 완성된 제품의 방수 시간과 강도가 증진 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 생분해성 조성물은 접착제를 사용하지 않고 천연소재인 셀룰로오스(CELLULOSE)와 펄프(PULP)를 이용하여 제조 되므로, 인체에 무해하고, 제품 제조 후 일정시간 방수 효과를 가질 수 있어 실생활에 다양하게 사용할 수 있으며, 재활용이 가능하며, 폐기 시 생분해되어 자연환원이 용이하고, 분쇄된 셀룰로오스 크기와 완성된 제품의 밀도에 따라 방수 시간과, 강도 및 생분해되는 시간을 조정하여 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 조성물은 방수 효과가 뛰어나므로, 방수제로서 유용하게 사용될 수 있을 뿐 아니라, 본 발명의 조성물로 제조되는 성형품은 지구상에 가장 많은 유기물질인 셀룰로오스를 사용하여 제조되므로, 플라스틱이나, 옥수수전분을 이용한 PLA보다 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 장점도 있다.
도 1은 본 발명의 조성물로 제조된 시편의 인장강도 시험결과이다.
도 2는 기존의 플라스틱[고밀도 폴리에틸렌(HDPE)]으로 제조된 시편의 인장강도 시험결과이다.
본 발명의 생분해성 조성물은 셀룰로오스(CELLULOSE)와 펄프(PULP) 및 물(WATER)을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 생분해성 조성물에는 펙틴(PECTIN), 알긴산(ALGINIC ACID), 구아검(GUAR GUM), 한천(AGAR) 등과 같은 다른 수용성 섬유질 또는 식물성 섬유질을 하나 이상 더 포함할 수 있다.
본 발명의 생분해성 조성물에 있어서, 상기 셀룰로오스(CELLULOSE)와 펄프(PULP)는 최종 제품의 용도에 따라, 표백하여 사용하거나, 또는 염색하여 사용할 수 있다.
본 발명의 생분해성 조성물에 있어서, 상기 셀룰로오스(CELLULOSE)와 펄프(PULP)의 함량비는 셀룰로오스(또는 셀룰로오스와 다른 섬유질의 합계):펄프의 중량비로 1:99~99:1, 바람직하게는 10:90~90:10, 더 바람직하게는 30:70~70:30, 가장 바람직하게는 50:50이고, 상기 물(WATER)의 함량은 전체 조성물의 중량을 기준으로 50~99중량%, 바람직하게는 60~90중량%이다.
본 발명에 있어서, 상기 셀룰로오스(CELLULOSE)는 식물이나 해조류 등의 광합성을 하는 생물들의 몸을 구성하는 주된 물질로서, 본 발명에서는, 최종 제품의 용도에 따라 조성물 제조 시 사용되는 셀룰로오스(CELLULOSE)의 크기를 조절하여 사용할 수 있는데, 예를 들어, 셀룰로오스의 크기는 직경이 300um~1nm, 또는 100um~5nm인 것이 바람직하다.
본 발명의 생분해성 조성물에 있어서, 상기 300um~1nm 크기의 직경을 갖는 셀룰로오스(CELLULOSE)들 중 크기가 서로 다른 것을 하나 이상 혼합할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 생분해성 조성물을 제조하는 방법은 다음의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 한다:
분쇄(분리)된 셀룰로오스(CELLULOSE)를 준비하는 제1단계;
펄프(PULP)를 준비하는 제2단계;
물(WATER)을 준비하는 제3단계; 및
상기 제1단계 내지 제3단계를 통하여 준비된 셀룰로오스와 펄프 및 물을 함께 혼합하여 조성물을 제조하는 제4단계.
이하, 본 발명의 생분해성 플라스틱 대체재 조성물의 제조방법을 단계별로 상세하게 설명한다.
제1단계: 분쇄(분리)된 셀룰로오스(CELLULOSE) 준비 단계
본 발명의 생분해성 플라스틱 대체재 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 제1단계에서는, 분쇄(분리)된 셀룰로오스를 준비하는데, 바람직하게는 300um~1nm 크기의 직경을 갖도록 셀룰로오스를 분쇄(분리)하여 준비한다.
상기 셀룰로오스(CELLULOSE)는 최종 제품의 용도에 따라, 표백하여 사용하거나, 또는 염색하여 사용할 수도 있다.
또한, 셀룰로오스(CELLULOSE)에 펙틴, 알긴산, 구아검, 한천 등과 같은 다른 수용성 섬유질을 하나 이상 더 혼합하여 준비할 수도 있다.
상기 300um~1nm 크기의 직경을 갖는 셀룰로오스(CELLULOSE)들 중 크기가 서로 다른 것을 하나 이상 혼합할 수 있다.
본 단계에서 셀룰로오스(CELLULOSE)의 분쇄 방법에는 특별한 제한이 없으며, 예를 들어, 분쇄기나 호모지나이져(HOMOGENIZER) 같은 기계를 이용하는 기계적 방법, 또는, 황산, 염산, 인산 등과 같은 산을 이용하는 산 가수분해 등의 화학적 방법을 적용할 수 있다.
본 발명의 조성물에 사용되는 300um~1nm크기로 분리된 셀룰로오스(CELLULOSE)를 적절히 조절하거나, 서로 다른 크기의 셀룰로오스를 적절히 혼합하여 사용함으로, 셀룰로오스가 물에 분산되는 시간 및 상기 조성물을 사용하여 제조되는 완성 제품의 방수 시간, 강도 등을 용이하게 조절할 수 있는데, 셀룰로오스의 크기가 작은 것을 사용할수록, 완성된 제품의 방수 시간과 강도가 증진된다.
따라서, 완성 제품의 사용 용도에 따라, 조성물 제조 시 사용되는 셀룰로오스의 크기를 조절하여 사용하는 것이 가능하다.
예를 들어, 방수용 제품이나 경량 구조재료 등의 반영구적인 제품을 제조할 시는 나노(100nm~1nm) 크기로 분쇄된 셀룰로오스(CELLULOSE)를 사용하는 것이 바람직하고, 비교적 빠른 시간 내에 분해되어야 하는 제품을 제조할 시는 300um~1um 크기의 셀룰로오스(CELLULOSE)를 사용하는 것이 적합하며, 300um~1nm 크기의 직경을 갖는 셀룰로오스들 중 크기가 서로 다른 것을 하나 이상 혼합하여 필요한 방수 시간과 강도를 적절하게 조절하여 제품을 제조할 수 있다.
제2단계: 펄프(PULP) 준비 단계
펄프(PULP)는 목재나 그 밖의 섬유 식물에서 기계적 및/또는 화학적 방법에 의하여 얻어는 셀룰로오스의 집합체로, 종이를 제지할 때 사용하는 주원료를 말하며, 주로 침엽수나 활엽수와 같은 목재를 사용하여 제조되며, 비 목재 펄프도 있는데, 본 발명에서는 사용되는 펄프의 종류에 특별한 제한이 없이, 모든 종류의 펄프를 사용할 수 있으나, 제품의 탄성이나 인장강도가 필요한 제품을 제조할 시에는 펄프의 길이가 길고 인장력이 강한 것을 사용하는 것이 바람직하고, 성형이 까다로운 제품을 제조할 시에는 펄프의 길이가 짧은 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 펄프(PULP)는 최종 제품의 용도에 따라, 표백하여 사용하거나, 또는 염색하여 사용할 수도 있다.
제3단계: 물(WATER) 준비 단계
본 발명에 있어서, 물(WATER)은 셀룰로오스(CELLULOSE) 섬유 분자 간 수소결합(HYDROGEN BOND)을 이루는데 필수 요소이나, 제품 제조 시 필히 배수[탈수]나 건조를 하여야 하므로 수소결합을 이룰 수 있는 한도 내에서 또는 최종 제품의 성형을 위하여 요구되는 한도 내에서 최소량을 사용하는 것이 제품의 제조 시간을 줄일 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 셀룰로오스(CELLULOSE)는 분쇄(분리)단계에서 방법에 따라서는 수현탁액 상태로 존재할 수도 있는데, 이와 같이 분쇄된 셀룰로오스가 수현탁액 상태인 경우에는, 본 제3단계에서 물을 추가로 혼합하지 않거나, 또는 제조할 최종 제품의 용도에 맞는 농도로 물의 양을 조절하여 혼합할 수도 있다.
제4단계: 혼합 단계
본 혼합 단계에서는, 상기 제1단계 내지 제3단계를 통하여 준비된 셀룰로오스(CELLULOSE), 펄프(PULP), 및 물(WATER)을 함께 혼합하여 조성물을 조성하는데, 혼합은 특별한 방법을 요하지 않으며, 기존의 믹서기, 혼합기, 반죽기 등의 기계들을 사용하여 용이하게 혼합할 수 있다.
이때, 셀룰로오스(CELLULOSE)와 펄프(PULP)의 혼합 비율은 한정되는 것은 아니며, 제조할 제품의 용도나, 생분해되는 시간 등을 고려하여 혼합 비율을 자유로이 조정하여 사용할 수 는데, 생분해성, 방수성 및 강도 등을 고려할 때, 중량비로 1:99~99:1, 또는 30:70~70:30, 특히 50:50인 것이 바람직하며, 물(WATER)의 함량은 전체 조성물의 중량을 기준으로 50~99중량%를 사용할 수 있다.
상기한 본 발명의 생분해성 조성물[나노(Nano) 크기로 분리된 셀룰로오스, 펄프, 물을 혼합한 조성물]은 대상 물체 상에 도포 또는 코팅한 후, 건조시킬 경우(일회이상), 셀룰로오스(CELLULOSE) 섬유 분자 간 수소결합(HYDROGEN BOND)력에 의하여 방수 효과가 우수한 코팅 막을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 생분해성 조성물은 방수제로서 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은 상기한 본 발명의 생분해성 조성물을 이용하여 제조되는 성형품을 제공한다.
본 발명의 성형품은, 셀룰로오스(CELLULOSE) 섬유 분자 간 수소결합(HYDROGEN BOND)력을 이용하여 제품을 제조하는 것으로서, 본 발명의 생분해성 조성물을 이용하여 제조되는 제품이라면 그 종류에 제한이 없고, 예를 들어 종이, 일회용품, 플라스틱 대체 성형품 등이 모두 포함되고, 각 제품의 제조방법은 특별한 제한이 없이 해당 제품의 통상적인 제조방법을 그대로 적용할 수 있으며, 통상적인 제조방법을 응용하여 용도가 다른 성형기를 제작하면 다양한 제품을 제조할 수도 있다.
본 발명의 조성물을 이용하여 종이를 제조하는 경우, 종이를 제지할 시 적용되는 초지법과 동일한 방법을 사용할 수 있고, 초지법에는 수초지법과 기계초지법(장망초지법, 환망초지법 등)이 있는데, 이들 방법이 모두 사용가능하다.
구체적으로는, 본 발명의 조성물(셀룰로오스+펄프+물)을 배수성 철망 위에 옮겨서 물이 빠지게 하고, 셀룰로오스와 펄프의 혼합물을 얽히게 하여 층을 형성한 후, 압착, 건조하여 혼합물 층을 균일하게 하는 공정을 통하여 생분해성 종이, 방수종이(내유성 및 내수성이 강한 비닐 대체 종이) 등을 제조할 수 있다.
본 발명의 조성물을 이용하여 일회용품을 제조할 경우에는, 일반적으로 펄프(PULP)를 사용하여 일회용품을 제조하는 방법과 동일한 방법을 사용할 수 있다.
구체적인 예로는, 제조하고자 하는 모양의 성형 틀(예로서, 암컷 모양으로 작은 배수구를 뚫어 배수기능이 있게 한 것)에, 같은 모양의 배수성 철망을 넣고, 본 발명의 조성물을 배수성 철망 위에 옮겨서 물이 빠지게 하고, 셀룰로오스와 펄프의 혼합물을 얽히게 하여 층을 형성한 후, 성형 틀과 같은 모양의 수컷(암컷 성형 틀에 비하여 제품의 층 두께를 뺀 만큼 크기가 작은 것)으로 압축, 건조하는 방법으로 제품을 제조할 수 있다.
여기서, 상기 성형 틀은 상기 예와는 반대로 배수구 암수가 바뀐 것을 사용할 수도 있으며, 이때는 같은 모양의 배수성 철망을 수컷에 끼워 사용하면 된다.
또한, 상기 방법에서, 배수와 압축을 동시에 할 수도 있고, 압축하는 단계를 일회 이상 반복하여 제품을 제조할 수도 있으며, 압축된 상태에서 건조하여야 완성된 제품의 변형을 최소화할 수 있어 바람직하다.
본 발명의 조성물을 사용하여 플라스틱 대체 성형품을 제조하는 경우, 구체적인 예로는, 본 발명의 조성물을 반죽상태로 혼합하여 배수구가 있는 성형 틀 안에 넣고 압축하여 강제적으로 배수(탈수)시키는 방법과, 압축이 진행되는 상태에서 압축이 완료되는 시점까지 성형 틀 안에서 성형물을 건조하여 점차 성형물의 부피가 줄어들게 하여(즉, 열을 가하여 물기는 배출하고, 밀도가 높은 섬유질만 남게 하여), 원하는 모양과 크기로 성형물을 제조할 수 있는 성형기(성형 틀)를 제작하여 제품을 제조할 수도 있다.
이때, 상기 압축 시 발생되는 물이나, 건조 시 발생되는 증기는 배수성 철망이나 필터(바람직한 예로서, 섬유나 펄프를 사용하여 제조한 필터)를 통하여 배출하는 방식을 사용할 수 있고, 배수성 철망과 필터를 함께 사용하여 배출하는 방식을 사용할 수도 있다.
또한, 필터를 사용할 경우 완성된 성형물과 분리를 용이하게 할 수 있도록 배수용 부직포나 여타의 부자재를 필터와 성형물 사이에 부착하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 조성물을 이용하여 제조되는 성형 제품의 밀도는 제품의 생분해 시간과, 방수 시간 및 강도를 결정하는 중요한 요소인데, 제조할 제품의 용도에 따라 셀룰로오스의 함량이나 제품 제조과정에서의 압축 시 압력 조절 등을 통하여 제품의 밀도를 조정하여 제조할 수 있으며, 완성된 제품의 부피나 질량은 성형 전 혼합물에서 물의 양을 뺀 것이므로 성형 전에 혼합물의 양을 조절하여 조정할 수 있다.
실시예를 통하여 본 발명의 상세하게 설명하나, 이들 실시예는 예시적인 목적일 뿐, 본 발명이 이들 실시 예에 제한되는 것은 아니다.
하기 표1 내지 표5에 나타낸 바와 같이, 셀룰로오스와 펄프의 함량 비 및 셀룰로오스의 크기를 달리하여 제조한 생분해성 조성물들을 이용하여, 각각의 종이(평균 평량 76.47g/)를 수초지법으로 제지한 후, 제조된 각 종이에 대하여, 방수성과 강도를 시험을 실시하였고, 그 결과를 표1 내지 표5에 함께 나타내었다.
방수성 시험은 제지된 종이에 물을 붙고, 물이 이면으로 새어나온 시간을 측정하였고, 강도는 KS M ISO 1924-2 종이 및 판지 인장강도 시험 방법으로, 인장강도는 평균(MD):5.29KN/m, (CD):2.18KN/m의 기준 하에 정속 하중법으로 비교 실험하였다.
참고로, 일반종이(백상지)는 방수 시간이 통상 10~30초 범위 내이다.
표 1
구분 셀룰로오스(CELLULOSE) : 펄프(PULP) 혼합비율(중량비) 셀룰로오스(CELLULOSE) 크기(직경) 제지 후 종이 방수시간 제지 후 종이 인장강도(MD):KN/m
실시예 1-1 10% : 90% 300um~10um 혼합 10초~30초 약 5
실시예 1-2 10% : 90% 10um~100nm 혼합 30초~45초 약 5
실시예 1-3 10% : 90% 100nm~1nm 혼합 45초~1분 5~7
실시예 1-4 10% : 90% 300um~1nm 혼합 10초~1분 5~7
표 2
구분 셀룰로오스(CELLULOSE) : 펄프(PULP) 혼합비율(중량비) 셀룰로오스(CELLULOSE) 크기(직경) 제지 후 종이 방수시간 제지 후 종이 인장강도(MD):KN/m
실시예 2-1 30% : 70% 300um~10um 혼합 10초~30초 약 5
실시예 2-2 30% : 70% 10um~100nm 혼합 30초~1분 5~6
실시예 2-3 30% : 70% 100nm~1nm 혼합 1분~반영구적 6~10
실시예 2-4 30% : 70% 300um~1nm 혼합 10초~반영구적 5~10
표 3
구분 셀룰로오스(CELLULOSE) : 펄프(PULP) 혼합비율(중량비) 셀룰로오스(CELLULOSE) 크기(직경) 제지 후 종이 방수시간 제지 후 종이 인장강도(MD):KN/m
실시예 3-1 50% : 50% 300um~10um 혼합 10초~30초 약 5
실시예 3-2 50% : 50% 10um~100nm 혼합 30초~2분 5~7
실시예 3-3 50% : 50% 100nm~1nm 혼합 2분~반영구적 7~15
실시예 3-4 50% : 50% 300um~1nm 혼합 10초~반영구적 5~15
표 4
구분 셀룰로오스(CELLULOSE) : 펄프(PULP) 혼합비율(중량비) 셀룰로오스(CELLULOSE) 크기 제지 후 종이 방수시간 제지 후 종이 인장강도(MD):KN/m
실시예 4-1 70% : 30% 300um~10um 혼합 30초~1분 약 5
실시예 4-2 70% : 30% 10um~100nm 혼합 1분~3분 5~6
실시예 4-3 70% : 30% 100nm~1nm 혼합 3분~반영구적 6~10
실시예 4-4 70% : 30% 300um~1nm 혼합 30초~반영구적 5~10
표 5
구분 셀룰로오스(CELLULOSE) : 펄프(PULP) 혼합비율(중량비) 셀룰로오스(CELLULOSE) 크기 제지 후 종이 방수시간 제지 후 종이 인장강도(Nm/g)
실시예 5-1 90% : 10% 300um~10um 혼합 30초~1분 약 5
실시예 5-2 90% : 10% 10um~100nm 혼합 1분~4분 약 5
실시예 5-3 90% : 10% 100nm~1nm 혼합 4분~반영구적 5~7
실시예 5-4 90% : 10% 300um~1nm 혼합 30초~반영구적 5~7
상기 표 1 내지 표 5의 결과로부터, 본 발명의 생분해성 조성물은 우수한 방수성을 가짐을 확인할 수 있고, 강도 또한 기존에 비해 월등하게 강함을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명의 생분해성 조성물은 방수제 또는 방수성이 요구되는 제품의 원료로서 사용되기에 적합하다는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 표 1 내지 표 5의 결과는 수초지법으로 제지한 경우로서, 기계초지법을 사용하여 밀도를 높게 제지하면 방수시간과 강도를 더욱 증대 시킬 수 있다.
상기 실시 예 3-3의 조성물을 이용하여 시편을 제조하고, 기존의 플라스틱(고밀도 폴리에틸렌: HDPE)시편을 대조구로서 사용하여, KS B 0802(금속재료 인장시험방법)에 따라 각 시편의 인장강도를 측정하였다. 그 결과를 도 1(본 발명의 실시 예 3-3의 조성물을 이용하여 제조한 시편)과 도 2(대조구인 플라스틱 시편)에 나타내었다.
도 1과 도 2로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 조성물로 제조된 시편의 경우 인장강도가 우수하여, 기존의 플라스틱의 대체재로서 유용하게 사용할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물을 사용하여 성형물의 밀도를 높게하여 제품을 제조하면 보다 인장강도가 높은 제품을 제조할 수 있다.
미국과 유럽 등지에서 전분을 활용한 바이오-플라스틱 개발에 집중해오고 있으나, 식량 란에 따른 곡물가격의 상승으로 대체원료 개발에 주력하고 있다.
본 발명의 조성물로 제조되는 성형품은 지구상에 가장 많은 유기물질인 셀룰로오스를 사용하여 제조되므로, 플라스틱이나, 옥수수전분을 이용한 PLA보다 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 장점이 있다.
강도 면에서는 플라스틱이나 세라믹만큼 강하며, 고온(150~200)에서 견딜 수 있고, 일회용품이나 경량 구조물 등의 반영구적인 제품(건축용 바닥재, 내외장재, 가구재, 자전제품, 어린이 완구 등)의 제조가 가능하다.
자원의 고갈과 기후협약 등의 시행으로 원유와 전분 나무 등을 원료로 사용할 수 없는 시대가 도래하기에 미래 자원의 확보와 활용이라는 차원에서, 주원료가 초본식물을 사용하여, 원료의 확보가 용이하고 자원(원유, 전분)의 절약은 물론 향후 미래 신산업으로 발전할 가능성이 높다.
없음

Claims (12)

  1. 300um~1nm 크기의 직경을 갖는 셀룰로오스(CELLULOSE)와 펄프(PULP) 및 물(WATER)을 포함하고, 상기 셀룰로오스(CELLULOSE)와 펄프(PULP)의 함량 비는 셀룰로오스(CELLULOSE) : 펄프(PULP)의 중량비로 1:99~99:1이고, 상기 물(WATER)의 함량은 전체 조성물의 중량을 기준으로 50~99중량%인 것을 특징으로 하는 생분해성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 셀룰로오스(CELLULOSE)는 300um~1nm 크기의 직경을 갖는 셀룰로오스(CELLULOSE)들 중 크기가 서로 다른 것을 하나 이상 혼합할 수 있는 것을 특징으로 하는 생분해성 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 펙틴, 알긴산, 구아검 및 한천으로부터 선택되는 다른 수용성 섬유질 또는 식물(WATER)성 섬유질을 셀룰로오스(CELLULOSE)에 더 추가할 수 있는 것을 특징으로 하는 생분해성 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 셀룰로오스(CELLULOSE) 및 펄프(PULP)는 표백 또는 염색할 수 있는 것임을 특징으로 하는 생분해성 조성물.
  5. 다음의 단계들을 포함하는, 제1항에 따른 생분해성 조성물의 제조방법:
    분쇄(분리)된 셀룰로오스(CELLULOSE)를 준비하는 제1단계;
    펄프(PULP)를 준비하는 제2단계;
    물(WATER)을 준비하는 제3단계; 및
    상기 제1단계 내지 제3단계를 통하여 준비된 셀룰로오스(CELLULOSE)와 펄프(PULP) 및 물(WATER)을 함께 혼합하여 조성물을 제조하는 제4단계.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1단계에서, 셀룰로오스(CELLULOSE)를 300um~1nm 크기의 직경을 갖도록 분쇄하여 준비하는 것을 특징으로 하는 생분해성 조성물의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 300um~1nm 크기의 직경을 갖는 셀룰로오스(CELLULOSE)들 중 크기가 서로 다른 것을 하나 이상 혼합할 수 있는 것을 특징으로 하는 생분해성 조성물의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제1단계 및 제2단계에서 셀룰로오스(CELLULOSE) 및 펄프(PULP)를 각각 표백 또는 염색될 수 있는 것을 특징으로 하는 생분해성 조성물의 제조방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 제1단계에서 펙틴, 알긴산, 구아검 및 한천으로부터 선택되는 다른 수용성 섬유질 또는 식물(WATER)성 섬유질을 셀룰로오스(CELLULOSE)에 더 추가할 수 있는 것을 특징으로 하는 생분해성 조성물의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 생분해성 조성물을 포함하는 방수제.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 생분해성 조성물을 이용하여 제조되는 성형품.
  12. 제11항에 있어서, 상기 성형품은 종이, 일회용품 또는 플라스틱 대체 성형품인 것을 특징으로 하는 성형품.
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