KR101266151B1

KR101266151B1 - 팜 부산물과 팜 슬러지를 이용한 보드 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101266151B1
Application number: KR1020100041774A
Authority: KR
Inventors: 정의재; 김충신
Original assignee: 김충신; 정의재
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2010-05-04
Publication date: 2013-05-22
Also published as: KR20110122337A

Abstract

본 발명은 EFB(Empty Fruit Bunch, 섬유질부산물)와 폐기되는 팜 열매의 슬러지를 서로 섞어 보드를 제작할 수 있도록 한 것으로, 친환경적인 보드를 제작함과 동시에 환경오염도 막을 수 있도록 한 것이다.
종래에는 건축, 가구, 인테리어용으로 사용되는 보드로서, 합판이나 MDF 등을 사용하고 있으나, 이러한 보드류는 나무를 벌목하여야 하는 단점이 있다.
또한, 이러한 보드류는 나무를 잘게 파쇄하고 그 목분을 다량의 요소 및 멜라민 계열의 화학수지 접착제를 이용하여 적층한 것이므로, 포름알데히드를 방출하는 등 환경을 악화시키는 최대 요인이 되고 있다.
그러나, 본 발명 보드는 천연 팜섬유를 주원료로 사용한 것이므로 친환경적이며, 대부분 바다에 해양투기식으로 폐기되고 있는 팜슬러지를 재활용한 것이므로, 환경 오염을 방지할 수 있는 잇점도 있다.
또한, 보드의 표면에 코팅된 기능성 첨가물질에 의하여 항균, 정화, 살균, 탈취등의 효과가 있으며, 음이온 및 원적외선이 발산되어 인체의 물질대사나 혈액순환 등의 건강을 증진시킬 수 있는 효과가 있는 등 전체적으로 그 효과가 매우 뛰어난 발명이다.

Description

팜 부산물과 팜 슬러지를 이용한 보드 및 그 제조방법{palm board and manufacturing method of board Using palm}

본 발명은 팜나무등 식물의 섬유질인 EFB(Empty Fruit Bunch, 팜 부산물) 와 POME(Palm Oil Mill Effluent, 오일이 제거된 건조된 팜 슬러지)의 식물성 섬유질 원료를 이용한 친환경 보드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

현재 건축, 가구, 인테리어용으로 사용되는 합판(Ply Wood) 및 파티클보드(Particle Board), 중밀도섬유판(MDF,Medium Density Fiberboard)등의 보드류는 나무를 잘게 파쇄하여 그 목분을 다량의 접착제를 이용하여 적층한 것으로, 이때 사용되는 요소 및 멜라민 계열의 화학수지는 포름알데히드를 방출하는 주범이며 휘발성유기화합물(VOCS)등을 유발시켜 새집증후군 및 공기 질을 악화시키는 최대 주범이다.

특히, 합판과 MDF는 습기나 물에 아주 약할 뿐만 아니라 화재에 특히 약해 화재 발생시 안정성에 큰 문제점이 있기 때문에 건축자재로 사용되기에는 적합하지 못한 실정이다.

따라서, 상기와 같은 합판 또는 MDF의 난연성을 해결할 수 있도록 합판 또는 MDF에 난연성 수지로 된 박판을 부착하여 난연성을 향상시키기도 하였으나 원재료 자체가 난연성이 없기 때문에 그 기능에는 한계가 있을 수 밖에 없다.

또한 주재료인 원목을 얻기 위해 다량의 벌목을 강행함으로서 자연파괴의 최대의 적으로 간주되고 있다.

따라서 대체자재를 개발함으로서 녹색성장과 건강한 생활의 질을 높일 수 있도록 본 발명을 고안하게 되었다.

열대지방의 팜나무 등의 식물성 나무에서 생산되는 열매의 식물성 섬유질의 부산물인 EFB(Empty Fruit Bunch)는 야자와 같은 팜열매를 감싸고 있는 수염과 같은 식물성 섬유질로써, 기술적인 가공방법을 통하여 보드의 재료로 사용할 수 있다.

원래 열대지방에서 생산되는 팜 열매는 상당량의 오일을 함유하고 있으며 팜 열매로부터 얻어지는 오일 즉 팜유는 각종 식품에 널리 이용됨으로 말미암아 그 수요는 폭발적으로 증가하고 있는 실정이다.

한편, 오일이 제거된 팜 열매 슬러지에는 다량의 섬유질 및 수분이 포함되어 있으나, 제반비용 등 이를 재처리하는 장치에 한계가 있어, 현재는 대부분 해양투기식 폐수처리를 하고 있어, 환경오염에 미치는 영양이 지대하다.

따라서, 본 발명이 개발된 것으로, 본 발명은 EFB와 폐기되는 팜 열매의 슬러지를 서로 섞어 보드를 제작할 수 있도록 한 것으로, 친환경적인 보드를 제작함과 동시에 환경오염도 막을 수 있는 매우 유용한 발명이다.

특히, 본 발명의 원 재료가 되는 식물성 섬유질 부산물은 나무를 베지 않고도 거의 무한적으로 얻을 수 있는 것으로, 최근에 이용되는 옥수수전분, 왕겨, 볏짚등의 방법들과는 수요적인 측면과 경제성면에서 크게 앞선다고 볼 수 있어 그 이용 가능성은 상당히 밝은 것이다.

원래, 본 발명 보드의 기본 원료가 되는 EFB(Empty Fruit Bunch)을 이용하여 보드를 제조하는 발명은 기존에도 있었다.

그러나, 기존의 선발명 특허인 특허공개번호 제10-2008-0003510호(팜을 이용한 건축자재 제조방법)는 단순히 팜 열매의 섬유질 부산물인 EFB 만을 이용하여 보드를 제조하는 것이므로, 접착제가 많이 소요되는 단점이 있으며, 또한, 현재 폐기되고 있는 오일이 제거된 팜 열매 슬러지를 재활용하지 못하는 단점도 있다.

본 발명과 그 구성은 상이하지만, 본 발명의 배경기술로는

특허공개번호 제10-2008-0003510호(팜을 이용한 건축자재 제조방법)

특허등록번호 제10-900860호(팜을 이용한 건축자재 제조방법)

특허등록번호 제10-832239호(팜섬유 성형체 및 그의 제조방법)

특허공개번호 제10-2008-0010750호(팜섬유를 이용한 고기능성 산업용 신소재 시트의 제조방법) 이 있다.

본 발명은 열대지방의 팜나무 등의 식물성 나무에서 생산되는 열매의 섬유질 부산물 EFB와, 오일을 생산하고 버리는 팜오일 공정 중 걸러낸 슬러지(이하 '팜슬러지'라 함)를 이용하여 친환경적인 보드를 제작함으로서, 경제적인 이득은 물론 환경오염도 방지하고자 한 것이다.

즉 보드의 원료로서, 종래처럼 단순히 EFB만을 사용하는 것이라, 상기 EFB에 팜슬러지를 첨가함으로서, 접착제를 거의 사용하지 아니하고도 친환경적인 보드를 제작할 수 있도록 한 것이다.

특히 폐기되고 있는 팜슬러지를 재활용할 수 있도록 함으로서 환경오염도 방지토록 한 것이다.

EFB(팜 부산물)를 세척하고 이물질을 제거하는 선별공정;

상기 선별공정를 거친 EFB를 건조실에서 20~30시간 70℃로 건조실에서 건조하여 함수율 25~35% 가 되도록 건조하는 건조공정;

상기 건조공정을 거친 EFB를 분쇄하되, EFB의 중량50%는 0.1~1㎜ 크기로 분쇄하고, 나머지 중량50%는 0.05~0.1㎜ 크기로 파쇄하는 파쇄공정;

오일이 제거되고, 건조된 팜슬러지를 상기 파쇄된 EFB와 혼합하되, 중량 대비 1:1로 혼합토록 하는 혼합공정;

상기 혼합된 팜슬러지와 EFB를 히팅램프가 부착된 히팅프레스로 고온 압축하여 보드로 성형하는 성형공정;

상기 성형공정을 거친 보드를 필요한 크기로 재단하는 재단공정;

상기 재단공정을 거친 보드의 표면에 잔존하고 있는 기름기를 제거하기 위해 핵산으로 세척하는 공정;

상기 기름기가 제거된 보드의 표면 위에 기능성 첨가물질을 도포하는 코팅공정;을 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 식물성 섬유질을 이용한 보드 및 그 제조방법이다.

상기 코팅공정에 있어 첨가되는 기능성 첨가물질로는,

천연광석 성분중에 음이온을 방출하는 규산염 광석인 토르말린,

살균기능 및 유해물질을 흡착 압착하여 제거하는 제올라이트 및 이산화티탄,

원적외선을 방사하는 산화규소 함량이 높은 활석,

실내공기정화 역할을 하는 규조토 광물로서, 상기 다섯가지 광물을 배합하여 보드 표면에 도포토록 한다.

또한, 필요 시 석회석, 코르크, 천연안료 중 하나 이상을 선택,혼합하여 보드를 제작할 수도 있다.

본 발명 보드는 팜섬유를 포함한 천연 EFB를 주원료로 사용한 것이므로, 친환경적이다.

또한 팜 섬유질은 난연성을 가지고 있으므로 화재에 강한 장점이 있다.

또한 팜 섬유질은 인장력과 강도가 우수하며, 또한 경량성을 가지고 있으므로 보드로 제작시, 운반 및 보관 이 용이하고, 건축자재로의 사용도 매우 용이한 잇점이 있다.

특히, EFB와 혼합되는 팜슬러지는 접착제 역할을 하는 점성을 가지고 있어, 기존처럼 별도의 접착제를 많이 사용하지 않아도 되는 장점이 있다.

또한, 보드의 표면에 코팅된 기능성 첨가물질에 의하여 항균, 정화, 살균, 탈취등의 효과가 있으며, 음이온 및 원적외선이 발산되어 인체의 물질대사나 혈액순환 등의 건강을 증진시킬 수 있는 효과도 있다.

또한, 대부분 바다에 해양투기식으로 폐기되고 있는 팜슬러지를 재활용한 것이므로, 환경 오염을 방지할 수 있는 잇점도 있으며, 나무를 벌목하지 않고도 원재료를 손쉽게 널리 얻을 수 있어 전체적으로 그 효과가 매우 뛰어난 것이다.

도1은 본 발명의 개략적인 공정도.

EFB(팜 부산물)를 세척하고 이물질을 제거하는 선별공정;

상기 코팅공정에 있어 첨가되는 기능성 첨가물질로는,

원적외선을 방사하는 산화규소 함량이 높은 활석,

상기에 있어, 본 발명에 따른 보드의 원재료인 EFB는 코코야자, 기름야자, 대왕야자, 북야자, 공작야자, 카나리아야자 등의 팜 야자를 감싸고 있는 식물성 섬유질로써, 상기 EFB는 식물성 재료 중 가장 강도가 높고 열에 강하며 자체적으로 난연성을 갖는 특징이 있다.

또한, 상기 EFB와 혼합되는 팜슬러지는 팜열매에서 오일을 짜낸 후 남은 슬러지를 압착 건조시킨 찌꺼기로써, 어느 정도의 점성을 가지고 있어 접착제 역할 을 수행하게 된다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, EFB(팜섬유 포함)를 세척하고 이물질을 제거하는 선별공정을 행하게 된다.

상기 세척은 고압 분사된 물로 세척하는 것이 바람직하나 꼭 이에 한정하는 것은 아니다.

상기 세척 및 이물질 선별공정을 거친 EFB는 건조실에서 20~30시간 70℃로 건조실에서 건조하되, 함수율 25~35% 가 되도록 충분히 건조시킨다.

이후, EFB를 0.05~1㎜ 크기로 파쇄하되, 일정한 크기로 똑같이 파쇄하는 것이 아니라, 50중량%는 큰 입자로 파쇄하고, 나머지 50중량%는 작은 입자로 파쇄한다.

즉, 상기 건조공정을 거친 EFB의 중량50%는 0.1~1㎜기로 분쇄하고, 나머지 중량50%는 0.05~0.1㎜ 크기로 파쇄하고, 이를 서로 섞은 후, 다음에 설명하는 팜슬러지를 혼합함으로써, 보드로 제작시 보다 견고하게 압착될 수 있도록 하였다.

다음으로, 오일이 제거되고, 건조된 팜슬러지를 상기 파쇄된 EFB와 혼합하되, 중량 대비 1:1로 혼합토록 하는 혼합공정을 거치게 된다.

또한, 상기 혼합 공정에 있어서, 필요시 석회석, 코르크, 천연안료 중 한가지 이상을 선택, 혼합하여 보드를 제작할 수도 있다.

상기 팜슬러지는 팜 열매에서 오일을 짜내고 남은 찌꺼기를 건조시킨 것으로서, 상기 팜슬러지를 얻는 과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.

즉, 팜 열매에서 오일을 짜내고 남은 찌꺼기는 다량의 수분을 함유하고 있으므로, 이를 여과망이 구비된 외통체에 넣고, 스크류를 이용하여 압착하면 수분은 여과망을 통해 빠져 나가고 되고, 이후 히터를 이용하여 건조시키게 되면 수분 함유량이 적은 건조된 찌꺼기만 남게 되는 바, 이 찌꺼기가 본 발명에서 사용되는 팜슬러지이다.

한편, 이와같은 팜 슬러지를 얻는 과정은 본 발명의 주요 구성이 아니므로, 이에 대한 상세한 설명은 이를 생략한다.

다음으로, 상기 얻어진 팜슬러지와 EFB를 중량 대비 1 : 1로 혼합하고, 히팅램프가 부착된 히팅프레스로 고온 압축하여 보드로 성형하게 된다.

상기에 있어, EFB 섬유질은 크기가 다른 입자로 분쇄되어지고, 이에 어느 정도 점성이 있는 팜슬러지를 혼합하게 됨으로서, 보드로 제작시 상당한 견고성을 가지게 된다.

즉, 마치 진흙 벽돌에 지프라기를 넣는 것처럼, 크기가 다른 EFB 섬유질에 점섬을 갖는 팜슬러지를 혼합함으로서, 서로 섞여 엉켜지게 하여 견고한 보드로 제작하는 것이다.

특히, 상기 팜슬러지는 어느 정도 점성을 가지고 있어, 천연 접착제의 역할을 수행하게 되므로 본 발명의 경우 별도의 접착제가 필요없거나, 혹은 접착제를 조금만 첨가하여도 되므로, 기존 보드에서 접착 용도로 많이 사용되는 요소 및 멜라민 계열의 수지를 많이 사용하지 않게 되어 환경 오염을 방지할 수 있는 잇점이 있다.

다음으로, 상기 성형공정을 거친 보드를 필요한 크기로 재단한 후, 상기 재단된 보드의 표면에 잔존하고 있는 기름기를 제거하게 된다.

원래 본 발명 보드의 원재료로 사용되고 있는 팜 섬유질은 오일을 많이 포함하고 있는 것이므로, 오일을 제거하였다 하더라도, 그 슬러지에는 약간의 기름기가 잔존하고 있다.

따라서, 상기 보드에 남아 있는 기름기 특히 보드의 표면 위에 남아 있는 기름기를 제거하여야만, 다음 공정으로 이어지는 코팅 공정을 제대로 행 할 수 있게 되는 바, 본 발명의 경우 기름기 흡수 능력이 뛰어난 핵산을 이용하여 보드의 표면을 세척 함으로써, 보드의 표면 위에 남아 있는 기름기를 제거하게 된다.

이어 마지막 공정으로 기름기가 제거된 보드의 표면 위에 기능성 첨가물질을 도포하는 코팅공정을 행하게 된다.

상기 코팅공정에 있어 첨가되는 기능성 첨가물질로는,

원적외선을 방사하는 산화규소 함량이 높은 활석,

한편, 각각의 광물은 분말 개개의 성분 특성을 최대한 향상시키기 위하여 그 입자가 1,200~2,000 메쉬가 되도록 분쇄하고 그 구성 비율을 중량비로 보았을 때에 전체 보드 중량을 100중량%로 할 때, 코팅물질은 5중량%이며, 상기 코팅물질을 100중량%로 할 때 물은 70중량%, 혼합된 전분은 30중량%이며, 상기 혼합된 전분을 100중량%로 할 때 전분은 65~75중량%, 토르말린은 7~8.5중량%, 이산화티탄은 3~5중량%, 제올라이트는 4~5중량%, 활석은 6~8중량%, 규조토 5~8.5중량%로 하는 것이 바람직하다.

원래, 팜 섬유질을 이용하여 보드를 제조하는 기존 발명이 존재하고 있으나, 기존 발명에 있어서는, 압축 성형과정에서 기능성 광물질을 첨가하여 보드를 제작함으로서 상당한 단점이 발생하고 있다.

즉, 이와같이 압축 성형과정에서 기능성 광물질을 첨가하게 되면, 기능성 광물질을 상당히 많이 첨가해야되는 단점이 발생하게 된다.

기능성 광물질이 갖는 음이온 발생 및 원적외선 발생, 항균 및 살균 기능 등의 효능을 최대한 발휘시킬려면 기능성 광물질을 전체 중량 대비 상당량 포함시켜야 함으로, 원자재 비용이 상승하는 등 경제적 부담이 발생하게 된다.

그러나, 본 발명은 기능성 광물질을 보드의 표면 위에 코팅토록 함으로서, 이러한 문제를 해결토록 하였다.

이상과 같이, 본 발명은 EFB 및 팜슬러지를 혼합하고, 이를 건조 압축하여 보드로 제작토록 한 것으로, 일실시예를 통하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니므로, 상기 실시예를 적절히 변경한 균등 구성은 이를 모두 포함한다 할 것이다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 보드 및 그 제조방법은 기존의 보드에 비하여 전체적으로 그 효과가 매우 뛰어나므로 산업상 이용가능성은 충분하다 할 것이다.

Claims

EFB(팜 부산물)를 세척하고 이물질을 제거하는 선별공정;
상기 선별공정를 거친 EFB를 건조실에서 20~30시간 70℃로 건조실에서 건조하여 함수율 25~35% 가 되도록 건조하는 건조공정;
상기 건조공정을 거친 EFB를 분쇄하되, EFB의 중량50%는 0.1~1mm 크기로 분쇄하고, 나머지 중량50%는 0.05~0.1mm 크기로 파쇄하는 파쇄공정;
오일이 제거되고, 건조된 POME(팜슬러지)를 상기 파쇄된 EFB와 혼합하되, 중량 대비 1:1로 혼합토록 하는 혼합공정;
상기 혼합된 POME(팜슬러지)와 EFB를 히팅램프가 부착된 히팅프레스로 고온 압축하여 보드로 성형하는 성형공정;
상기 성형공정을 거친 보드를 필요한 크기로 재단하는 재단공정;
상기 재단공정을 거친 보드의 표면에 잔존하고 있는 기름기를 제거하기 위해 핵산으로 세척하는 공정;
상기 기름기가 제거된 보드의 표면 위에 기능성 첨가물질을 도포하는 코팅공정;을 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 EFB(Empty Fruit Blunch 팜 부산물)과 POME(Palm Oil Mill Effluent 팜 슬러지)를 이용한 보드의 제조방법
EFB(팜 부산물)를 세척하고 이물질을 제거하는 선별공정;
상기 선별공정를 거친 EFB를 건조실에서 20~30시간 70℃로 건조실에서 건조하여 함수율 25~35% 가 되도록 건조하는 건조공정;
상기 건조공정을 거친 EFB를 분쇄하되, EFB의 중량50%는 0.1~1mm 크기로 분쇄하고, 나머지 중량50%는 0.05~0.1mm 크기로 파쇄하는 파쇄공정;
오일이 제거되고, 건조된 POME(팜슬러지)를 상기 파쇄된 EFB와 혼합하되, 중량 대비 1:1로 혼합토록 하는 혼합공정;
상기 혼합된 POME(팜슬러지)와 EFB를 히팅램프가 부착된 히팅프레스로 고온 압축하여 보드로 성형하는 성형공정;
상기 성형공정을 거친 보드를 필요한 크기로 재단하는 재단공정;
상기 재단공정을 거친 보드의 표면에 잔존하고 있는 기름기를 제거하기 위해 핵산으로 세척하는 공정;
상기 기름기가 제거된 보드의 표면 위에 기능성 첨가물질을 도포하는 코팅공정;을 거쳐 제조된 것을 특징으로 하는 EFB(Empty Fruit Blunch 팜 부산물)과 POME(Palm Oil Mill Effluent 팜 슬러지)를 이용한 보드.
제1항에 있어서, 코팅공정에서 첨가되는 광물질은,
천연광석 성분중에 음이온을 방출하는 규산염 광석인 토르말린,
살균기능 및 유해물질을 흡착 압착하여 제거하는 제올라이트 및 이산화티탄,
원적외선을 방사하는 산화규소 함량이 높은 활석,
실내공기정화 역할을 하는 규조토 광물로 이루어지며, 상기 다섯가지 광물을 배합하여 보드 표면에 도포토록 하되, 각각의 광물은 그 입자를 1,200~2,000 메쉬로 하며, 그 구성 비율은 중량비로, 전체 보드 중량을 100중량%로 할 때, 코팅물질은 5중량%이며, 상기 코팅물질을 100중량%로 할 때, 물은 70중량%, 혼합된 전분은 30중량%이며, 상기 혼합된 전분을 100중량%로 할 때, 전분은 65~75중량%, 토르말린은 7~8.5중량%, 이산화티탄은 3~5중량%, 제올라이트는 4~5중량%, 활석은 6~8중량%, 규조토 5~8.5중량% 인 것을 특징으로 하는 EFB(Empty Fruit Blunch 팜 부산물)과 POME(Palm Oil Mill Effluent 팜 슬러지)를 이용한 보드의 제조방법.
제2항에 있어서, 코팅공정에서 첨가되는 광물질은,
천연광석 성분중에 음이온을 방출하는 규산염 광석인 토르말린,
살균기능 및 유해물질을 흡착 압착하여 제거하는 제올라이트 및 이산화티탄,
원적외선을 방사하는 산화규소 함량이 높은 활석,
실내공기정화 역할을 하는 규조토 광물로 이루어지며, 상기 다섯가지 광물을 배합하여 보드 표면에 도포토록 하되, 각각의 광물은 그 입자를 1,200~2,000 메쉬로 하며, 그 구성 비율은 중량비로, 전체 보드 중량을 100중량%로 할 때, 코팅물질은 5중량%이며, 상기 코팅물질을 100중량%로 할 때, 물은 70중량%, 혼합된 전분은 30중량%이며, 상기 혼합된 전분을 100중량%로 할 때, 전분은 65~75중량%, 토르말린은 7~8.5중량%, 이산화티탄은 3~5중량%, 제올라이트는 4~5중량%, 활석은 6~8중량%, 규조토 5~8.5중량%인 것을 특징으로 하는 EFB(Empty Fruit Blunch 팜 부산물)과 POME(Palm Oil Mill Effluent 팜 슬러지)를 이용한 보드.
제1항에 있어서, 팜슬러지를 상기 파쇄된 EFB와 혼합하는 혼합공정에 있어서, 석회석, 코르크, 천연안료 중에 한가지 이상을 선택,혼합토록 한 것을 특징으로 하는 EFB(Empty Fruit Blunch 팜 부산물)과 POME(Palm Oil Mill Effluent 팜 슬러지)를 이용한 보드의 제조방법.
제2항에 있어서, 팜슬러지를 상기 파쇄된 EFB와 혼합하는 혼합공정에 있어서, 석회석, 코르크, 천연안료 중에 한가지 이상을 선택,혼합토록 한 것을 특징으로 하는 EFB(Empty Fruit Blunch 팜 부산물)과 POME(Palm Oil Mill Effluent 팜 슬러지)를 이용한 보드.