KR20180067170A - 낙엽을 이용한 친환경 소재의 제조방법 및 이를 이용한 낙엽종이 및 낙엽용기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수거한 낙엽을 물로 세척하는 세척 단계(P100), 상기 세척된 낙엽을 건조하는 건조 단계(P200), 상기 건조된 낙엽을 분쇄기로 분쇄하여 낙엽 분말을 마련하는 분쇄 단계(P 300), 상기 분쇄된 낙엽분말 20~30 중량%에 닥죽68~69 중량%과 물풀 1~2 중량%를 섞어 낙엽종이죽을 마련하는 혼합 단계(P 400) 및 상기 낙엽종이죽을 이용하여 일정 모양으로 성형하고 건조하는 성형 및 건조 단계(P 500)로 이루어진 것을 특징으로 하는 낙엽을 이용한 친환경 소재의 제조방법 및 상기의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 낙엽 종이 및 낙엽 용기를 제공함으로써 그동안 폐기되었던 천연자원인 낙엽을 활용하여 친환경 소재를 제조할 수 있어 자원활용에 도움이 되며, 낙엽종이 및 낙엽용기는 시간이 지나면 자연적으로 분해됨으로써 폐기 시의 환경오염문제를 해결할 수 있어 길고양이 등의 먹이 공급용기, 식물재배 화분 등, 산업상 넓은 범위에서 이용할 수 있다.

Description

낙엽을 이용한 친환경 소재의 제조방법 및 이를 이용한 낙엽종이 및 낙엽용기{MANUFACTURING METHOD FOR ENVIRONMENT-FRIENDLY MATERIAL USING FALLEN LEAVES AND FALLEN LEAVES PAPER AND FALLEN LEAVES CONTAINER USING SAME}

본 발명은 낙엽을 이용한 친환경 소재의 제조방법 및 이를 이용한 낙엽종이 및 낙엽용기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낙엽을 이용하여 만든 종이와 이 종이로 만든 종이 그릇을 제공함으로써, 친환경 소재를 통해 환경 보호 및 낙엽처리 문제 등과 같은 사회문제를 해결할 수 있도록 한 낙엽을 이용한 친환경 소재의 제조방법 및 이를 이용한 낙엽종이 및 낙엽용기에 관한 것이다.

현재 가로수로 대중을 이루고 있는 플라타너스는 여름이 되면 숲이 울창해질 정도로 잘 자라며 우리에게 시원한 그늘을 만들어 주고, 또 탄소동화작용을 통해 도시공기를 정화시켜줌으로써, 사람에게 매우 유익한 식물이다. 이런 선물이 가을이 되면 낙엽이 되어 떨어져서 땅에 버려지고 있다고 볼 수 있다. 이 플라타너스 낙엽은 사람의 손바닥보다 크며, 섬유질이 매우 풍부하고, 부드럽고, 질기고, 수많은 다공질로 이루어져 있다.

일반적으로 대부분의 나뭇잎은, 광합성 작용을 하는 엽록체에 의해 초기 녹색을 나타내다가 계절 변화에 따라 잎으로 통하는 물관과 체관이 막혀 활동이 중지되면 엽록소가 파괴되면서 색이 변하게 되고 연속해서 나무줄기로부터 떨어져 주변에 쌓이게 된다. 낙엽이 도로 및 도로 주변에 쌓여져 흩어지는 경우, 일반 쓰레기와 함께 혼합되어 도심의 환경을 해치는 문제점이 발생한다.

이런 문제점을 해결하고자 현장에 청소 인력을 투입시켜 떨어진 낙엽을 제거하게 되는데, 이 경우에 많은 인력 및 시간, 그리고 비용이 소모된다. 그리고 낙엽제거의 신속한 처리가 이루어지지 않아, 보행자 또는 운행하는 차량에 지장을 초래하거나 도심의 도로 미관을 해치는 문제점이 있었다.

최근에는 차량 통행이 가능한 곳에서는 청소 인력이 아닌 떨어진 낙엽을 자동으로 수거하는 기능을 갖는 청소차량을 통해 수거하고 있으며, 이와 같은 청소 차량이 다양한 기능 및 구조를 가지고 제안되고 있다. 하지만 이런 청소 차량은 단순히 낙엽만을 수거하여 특정 장소로 운반하는 용도로만 사용될 뿐, 특정 장소로 운반된 낙엽은 처리가 힘들어 많은 비용을 들어 소각하게 되는 문제점이 있다.

한편, 일반적으로 펄프는 목재 등을 기계적 방법이나 화학적 방법 등에 의하여 얻는 셀룰로오스 섬유의 집합체를 의미한다. 펄프의 원료로는 대부분 목재를 사용한 목재펄프가 사용되며, 펄프의 제조에 사용되는 목재는 수지의 함량은 적고 섬유의 길이가 길고, 밀도가 낮은 가문비나무속 일본전나무속의 침엽수를 사용하고 있다. 그러나, 목재 부족으로 인하여 적송ㅇ흑송 등도 펄프의 원료로 이용하고 있으며, 활엽수도 일부 사용되고 있으며, 목재 가공공장의 폐자재와 임지의 잔재까지 칩으로 가공하여 사용하고 있는 실정이다.

따라서 낙엽을 이용하여 만드는 친환경 제품에 대한 개발 연구가 필요할 것이다.

국내 공개특허 제10-2016-0088999호에서는 1) 낙엽을 물로 세척하는 단계; 2) 세척된 낙엽을 건조하는 단계; 3) 건조된 낙엽을 분쇄하여 낙엽 가루를 마련하는 단계; 4) 낙엽 가루에 물과 식물성 풀을 혼합하여 낙엽 반죽을 마련하는 단계; 및 5) 낙엽 반죽을 성형틀에 넣고 건조하여 컵을 수득하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 낙엽을 이용한 컵 제조방법을 개시하고 있다. 국내 공개특허 제10-2016-0066613호에서는 낙엽을 이용하여 제작된 용기 및 제작방법이 개시된다. 본 발명의 낙엽을 이용한 용기의 제작방법은, 수거된 낙엽을 세척하는 단계; 세척된 20~30 중량%의 낙엽과 70~80 중량%의 종이를 혼합하여 낙엽지를 제조하는 단계; 및 낙엽지와 펄프(pulp)를 이용하여 종이컵을 포함하는 용기를 제작하는 단계를 포함하는 낙엽을 이용하여 제작된 용기 및 제작방법을 개시하고 있다. 국내 공개특허 제10-2016-0014439호에서는 가로수 낙엽 플라타너스(일명: 양버즘나무)를 이용한 종이 원료 제조 방법에 관한 것이다. 제1공정으로 낙엽을 펄프 제조시 조목을 하기 위하여 조목공정에서 낙엽을 톱밥과 같이 조목을 하는 공정. 제2공정으로 재생섬유펄프 제조 공정에서 탈묵 공정기계를 이용하여 수산화나트륨(가성소오다)용액을 PH13정도로 하고 물온도를 80~90℃ 정도로 온도를 올리고 상기 조성물량에 제1공정의 낙엽으로 제조 된 조목을 70%를 넣고 서서히 교반하여 상기 조목에 약품을 완전히 침투시키면서 10시간 정도 숙성시키는 공정. 제3공정으로 제지공정 중 경사형 스크린을 이용하여 제2공정에서 숙성된 제지 원료를 흘려 보내면서 물이 빠져나가면서 숙성된 원료는 아래로 굴러 떨어지게 하는 공정. 제4공정으로 수계의 계단 형으로 된 압축 롤러 기계를 이용하여 제3공정의 원료로 로딩하여 섬유질이 잘 퍼져 가교성을 높이는 공정. 제5공정으로 기존 제지 제조 공정에서 저장공정에 기존 종이 섬유(재생종이)를 저장하는 저장조에 기존 종이 원료량에 제4공정의 낙엽조성물 원료5~10%정도를 넣고 서서히 교반하여 기존 종이 원료와 잘 혼합시켜 기존 종이를 제조 하는 공정에 따라 종이를 제조 하도록, 제공 된 기술이 특징인 가로수 낙엽을 이용한 종이 원료 제조 방법을 개시하고 있다. 국내 등록특허 제10-1119583호에서는 수거된 낙엽을 0.1-2mm 의 칩 형태로 분쇄하고, 분쇄된 낙엽 칩 100 중량부에 대하여, 식물성 오일 2-10 중량부와 수지 바인더 5-20 중량부를 혼합한 다음, 가압 및 건조하여 패널 형태로 제조하여서 됨을 특징으로 한다. 본 발명은, 수거된 낙엽의 처리시 소각하지 않고 패널로 재활용 함에 따라 대기 오염의 방지는 물론 천연자원의 낭비를 최소화 시킬 수 있는 효과가 있는 낙엽을 이용한 친환경 패널을 개시하고 있다. 그러나 본 발명은 낙엽을 이용한 친환경 소재의 제조방법 및 이를 이용한 낙엽종이 및 낙엽용기로서, 상기 발명들과는 그 목적, 구성 및 효과에서 차이를 보인다.

매년 가을이 되면 쌓이는 가로수 낙엽의 양이 많아 거리에서 회수한 후 비용을 들여 소각 등으로 처리하는 데에 비용도 많이 드는 문제점이 있었다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하여 낙엽처리 예산을 줄일 수 있으며, 한편으로는 낙엽을 이용한 친환경 소재를 개발함으로써 천연자원을 활용하는 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

상기에 기재된 발명의 목적을 위해 본 발명은 수거한 낙엽을 물로 세척하는 세척 단계(P100), 상기 세척된 낙엽을 건조하는 건조 단계(P200), 상기 건조된 낙엽을 분쇄기로 분쇄하여 낙엽 분말을 마련하는 분쇄 단계(P 300), 상기 분쇄된 낙엽분말 20~30 중량%에 닥죽68~69 중량%과 물풀 1~2 중량%를 섞어 낙엽종이죽을 마련하는 혼합 단계(P 400) 및 상기 낙엽종이죽을 이용하여 일정 모양으로 성형하고 건조하는 성형 및 건조 단계(P 500)로 이루어진 것을 특징으로 하는 낙엽을 이용한 친환경 소재의 제조방법 및 상기의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 낙엽 종이 및 낙엽 용기를 제공한다.

본 발명에 따른 낙엽을 이용한 친환경 낙엽종이 및 낙엽용기는 시간이 지나면 자연적으로 분해됨으로써 폐기 시의 환경오염문제를 해결할 수 있으며, 이러한 특성을 이용하여 따로 회수하지 않아도 되는 길고양이 등의 먹이 공급용기, 식물재배 화분 등으로 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 낙엽을 이용한 친환경 소재의 제조방법을 나타낸 모식도이다.
도 2는 세척단계에서 낙엽에 부착된 세균의 제거를 확인한 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 낙엽을 이용한 친환경 소재의 낙엽종이를 만드는 과정을 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 낙엽을 이용한 친환경 소재의 낙엽용기를 만드는 과정을 나타낸 사진이다.

본 발명은 가을이면 거리에 쌓여서 처리에 비용이 소모되는 낙엽을 이용하여 친환경 소재를 제조하고 이를 이용하여 자연분해가 가능한 낙엽종이 및 낙엽용기를 제작함으로써 낙엽처리 소모예산을 절감하고, 단순히 폐기되어 왔던 낙엽을 이용하여 새로운 친환경 소재를 개발하기 위하여 안출된 것이다. 이하 구체적인 예를 들어 상세히 설명한다.

낙엽을 이용한 친환경 소재의 제조 방법

도 1은 본 발명의 낙엽을 이용한 친환경 소재의 제조방법을 나타낸 모식도이다. 본 발명의 낙엽을 이용한 친환경 소재의 제보방법은 낙엽을 수거하여 세균 및 불순물을 제거하는 세척단계(P100), 상기 세척단계를 끝낸 낙엽을 건조하는 건조단계(P200), 상기 건조단계에서 건조된 낙엽을 분쇄하는 분쇄단계(P300), 상기에서 분쇄된 낙엽과 응집에 필요한 재료를 혼합하는 혼합단계(P400), 및 상기 혼합된 낙엽 혼합소재를 일정 모양으로 성형 및 건조하는 성형 및 건조단계(P500)로 이루어진다.

1. 세척단계(P100)

도 2는 세척단계에서 낙엽에 부착된 세균의 제거를 확인한 사진이다. 일반적으로 가을철 거리에서 수거한 낙엽에는 모래나 흙 등의 불순물이 붙어 있으며, 이로 부터 유래한 세균이 흡착되어 있게 된다. 세균 등을 많이 포함하여 낙엽종이 또는 낙엽용기를 제작할 경우, 제품의 이용자 건강에 좋지 않을 뿐만 아니라, 제품이 쉽게 분해되어 손상될 수 있다. 따라서 본 발명자들은 사전 실험을 통하여 낙엽의 이물질을 물리적으로 제거하고 가열살균하여 보았으나, 낙엽이 서로 뭉쳐지지 않는 등의 문제가 있었으며, 낙엽종이 제작 시에도 가루형태로 낙엽분말이 종이에서 탈락하는 문제가 있었다. 또한 물에서 2~3회 세척하는 것만으로도 대부분의 불순물과 세균을 제거할 수 있었기 때문에(도 2 우하단), 물세척 방법을 택하였다.

2. 건조단계(P200)

상기 세척한 낙엽은 건조기에서 기계건조시키거나, 햇볕아래에 넓게 펴서 널어 자연건조시킨다. 건조과정을 통하여 수분을 제거하여 이후 단계에서의 수분 함유 정도를 조절을 용이하게 할 수 있도록 하였다. 또한 완전 건조시킴으로써 이후 분쇄단계를 거쳐 낙엽분말상태로 저장할 때에 세균 번식 등을 억제하고 저장 부피를 줄여 저장이 용이하도록 하였다.

3. 분쇄단계(P300)

상기 건조된 낙엽은 분쇄기에 넣어 분쇄한다. 분쇄입도는 다양하게 할 수 있다. 낙엽 분쇄입자가 작은 경우, 낙엽종이 또는 낙엽용기의 제작 시, 성형과정이 용이해지는 이점이 있으며, 낙엽 분쇄입자가 큰 경우, 낙엽종이 또는 낙엽용기에 자연스러운 낙엽무늬가 생기는 효과가 있다. 특히, 느티나무, 단풍나무, 낙엽송 등, 낙엽수의 종류에 따라 아름답고 특징있는 엽맥을 살려 낙엽제품을 제작할 수 있다. 따라서 미세분말형태와 거친 분말형태의 낙엽을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

4. 혼합단계(P400)

상기 분쇄된 낙엽분말에 닥죽과 물풀을 혼합한다. 낙엽분말만으로는 섬유질이 부족하여 형태를 구성하기 어렵기 때문에 낙엽분말에 장섬유를 풍부하게 함유하고 있는 닥죽을 혼합하였다. 닥죽은 한지의 원료인 닥나무의 섬유질로, 한지공예용으로 판매되고 있으며, 입수가 용이하다. 물풀은 물 20 ml에 한지공예용 가루풀 1 g의 비율로 혼합하여 잘 섞어 준비한다. 물풀은 낙엽분말 및 닥죽이 서로 엉겨붙어 성형을 용이하게 도와준다.

혼합비는 분쇄된 낙엽분말 19~30 중량%, 닥죽 68~69 중량% 및 물풀 1~2 중량%로 혼합한다. 일실시예에서는 일정량의 물에 닥죽을 풀어주고, 낙엽분말 및 물풀의 순서로 풀어준다. 이때 닥죽이 먼저 잘 풀어지도록 해야 낙엽종이 또는 낙엽용기의 두께가 너무 두꺼워지지 않고 두께를 조절할 수 있다. 이때 사용한 물은 건조과정에서 증발한다. 또다른 실시예에서는 소량의 물을 사용하여 닥죽, 낙엽분말 및 물풀을 혼합한 후, 반죽한다. 상기의 혼합단계에서 낙엽분말의 함유정도가 30 중량%가 넘는 경우 낙엽종이 또는 낙엽용기의 형태적 안정성이 떨어질 수 있다.

5. 성형 및 건조단계(P500)

상기 혼합된 낙엽분말 혼합물은 성형 및 건조단계를 거쳐 일정 모양의 낙엽제품으로 제조할 수 있다. 상기 과정에서 만들어진 낙엽종이죽을 일정 모양으로 성형한다. 이 낙엽종이죽을 발틀(종이뜨기 틀 또는 스테인레스 채망)을 사용하여 종이 형태를 갖추거나, 밀대로 밀어 펼 수 있다. 또는 그릇모양으로 성형한 후, 물기를 제거하고 3일 이상 건조시킨다(P 500).

<실시예 1 - 낙엽종이의 제작>

상기의 낙엽을 이용한 친환경 소재의 제조방법으로 낙엽종이를 제조할 수 있다. 도 3은 본 발명에 따른 낙엽을 이용한 친환경 소재의 낙엽종이를 만드는 과정을 나타낸 사진이다.

① 거리에서 낙엽을 채취하여 물로 2~3 차례 세척하였다.

② 상기 세척한 낙엽을 건조기에 넣어 완전히 말렸다.

③ 상기 건조된 낙엽은 분쇄기에서 분쇄하였다. 이때 낙엽소재의 베이스로 사용할 낙엽은 미세분쇄하고, 일부는 2~5 mm로 분쇄하여 혼합하였다.

④ 물 500 ml( 또는 100 ml)에 닥죽 138 g을 완전히 풀고, 낙엽 60 g 및 물풀 2 g을 넣어 완전히 혼합한다.

⑤ 상기 혼합물을 발틀을 사용하여 고르게 펴거나(물 500 ml인 경우), 밀대로 밀어서(물 100 ml을 사용한 경우) 종이 모양으로 성형한 다음, 물기를 제거하고 실온에서 3일 이상 건조하였다.

<실시예 2 - 낙엽용기의 제작>

도 4는 본 발명에 따른 낙엽을 이용한 친환경 소재의 낙엽용기를 만드는 과정을 나타낸 사진이다. 상기의 제조방법을 이용하여 낙엽과 닥죽, 물풀을 섞은 종이죽을 그릇형태로 만들 수 있다.

① 거리에서 낙엽을 채취하여 물로 2~3 차례 세척하였다.

② 상기 세척한 낙엽을 건조기에 넣어 완전히 말렸다.

③ 상기 건조된 낙엽은 분쇄기에서 분쇄하였다. 이때 낙엽소재의 베이스로 사용할 낙엽은 미세분쇄하고, 일부는 2~5 mm로 분쇄하여 혼합하였다.

④ 물 100 ml에 닥죽 138 g을 완전히 풀고, 낙엽 60 g 및 물풀 2 g을 넣어 완전히 혼합한다.

⑤ 상기 혼합물을 용기 1 위에 펴 놓고 용기 2를 그 위에 올려 눌러 그릇 모양으로 성형한 다음, 물기를 제거하고 실온에서 3일 이상 건조하였다.

그릇모양으로 성형된 낙엽용기는 길고양이 등의 먹이제공을 위한 용기로 사용되거나 식물 모종 등의 화분으로 사용할 수 있으며, 사용 후, 환경오염없이 분해되어 자연으로 돌아갈 수 있는 친환경 제품이다.

본 발명에 따른 낙엽을 이용한 친환경 소재의 제조방법 및 이를 이용한 낙엽종이 및 낙엽용기는 낙엽처리 비용을 저감시킬 뿐 아니라 그동안 폐기되었던 천연자원인 낙엽을 활용하여 친환경 소재를 제조할 수 있어 자원활용에 도움이 되며, 낙엽종이 및 낙엽용기는 길고양이 등의 먹이 제공용 용기, 친환경 식물화분 등으로 그 이용 범위가 넓어 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (3)

1. 수거한 낙엽을 물로 세척하는 세척 단계(P100);
   상기 세척된 낙엽을 건조하는 건조 단계(P200);
   상기 건조된 낙엽을 분쇄기로 분쇄하여 낙엽 분말을 마련하는 분쇄 단계(P 300);
   상기 분쇄된 낙엽분말 20~30 중량%에 닥죽68~69 중량%과 물풀 1~2 중량%를 섞어 낙엽종이죽을 마련하는 혼합 단계(P 400); 및
   상기 낙엽종이죽을 이용하여 일정 모양으로 성형하고 건조하는 성형 및 건조 단계(P 500);로 이루어진 것을 특징으로 하는 낙엽을 이용한 친환경 소재의 제조방법.
   
2. 제1항의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 낙엽 종이.
   
3. 제1항의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 낙엽 용기.

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