KR20240123452A - Paper containing surplus rice and rice husk and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 잉여쌀 및 왕겨를 포함한 종이 제조 방법은, a) 쌀 및 왕겨를 분쇄하는 단계; b) 쌀 분말, 왕겨 분말, 펄프 및 지력증강제를 혼합하여 조성물을 제조하는 단계; 및c) 제조된 상기 조성물을 탈수, 압착 및 건조하는 단계;를 포함한다.A method for manufacturing paper including surplus rice and rice husk according to the present invention comprises the steps of: a) grinding rice and rice husk; b) mixing rice powder, rice husk powder, pulp, and a strength enhancer to prepare a composition; and c) dehydrating, pressing, and drying the prepared composition.
Description
본 발명은 잉여쌀 및 왕겨를 이용한 종이 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잉여쌀 및 왕겨를 기반으로 강성과 연신율을 확보함으로써, 재활용 및 다회용으로 사용하기 위하여 표면에 별도의 화학 처리하는 단계를 생략할 수 있으며 불필요한 지력증강제와 내첨사이즈를 첨가하지 않는 종이 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to paper using surplus rice and rice husk and a method for manufacturing the same, and more specifically, to paper that secures rigidity and elongation based on surplus rice and rice husk, thereby omitting a separate step of chemical treatment on the surface for recycling and reuse, and does not add unnecessary strength enhancers and inner size additives, and a method for manufacturing the same.
최근 무분별한 일회용품 사용에 대한 환경 문제가 전세계적으로 심각한 사회 문제로 인식되고 있다. 대한민국 직장인 1인당 1년에 약 500여개의 종이컵 및 제품을 사용하는 것으로 추정되고 있다. 또한, 종이 제품을 만들기 위하여 1년동안 소비되는 나무만해도 약 120억 그루에 달하며, 이는 천연펄프 단독으로 약 8만톤의 양을 의미한다. 뿐만 아니라, 사용된 종이 제품을 처리하기 위하여 땅에 매립하는 경우, 썩는 동안 대기중으로 배출되는 이산화탄소의 양도 상당하다. 또한, 종이 제품 1개를 만드는데 약 11g의 이산화탄소가 배출되며 총 연간 13만 2천 톤의 이산화탄소가 배출된다. Recently, environmental issues related to the indiscriminate use of disposable products have been recognized as serious social problems worldwide. It is estimated that each Korean office worker uses about 500 paper cups and products per year. In addition, the amount of trees consumed in one year to make paper products amounts to about 12 billion, which means about 80,000 tons of natural pulp alone. In addition, when used paper products are buried in the ground for disposal, the amount of carbon dioxide emitted into the atmosphere while they decompose is also significant. In addition, about 11g of carbon dioxide is emitted to make one paper product, and a total of 132,000 tons of carbon dioxide is emitted annually.
이러한 문제를 해결하기 위한 하나의 방편으로 환경부에서 고객들에게 무상으로 플라스틱 및 종이로 만들어진 쇼핑백 및 상자를 제공하는 것을 금지하는 정책을 시행하고 있다. 또한, 환경부는 일회용 제품에 대한 사용을 최소화하기 위하여 카페 등 식품접객업 매장 내 일회용품 사용을 제한하고 있다. 그리고, 유럽의 경우 회원국에 대해 사용되는 제품에 대해서도 감축목표를 설정하거나 별도의 세금을 부과하고 있는 실정이다. 이는, 종이 제품의 특성상 강성이 약하거나 쉽게 마모되며, 연신율이 적어 다회용으로 사용하기에는 한계가 존재하기 때문이다. As a means of solving these problems, the Ministry of Environment is implementing a policy to prohibit providing plastic and paper shopping bags and boxes to customers free of charge. In addition, the Ministry of Environment is restricting the use of disposable products in food service establishments such as cafes in order to minimize the use of disposable products. In addition, in the case of Europe, reduction targets are set for products used in member countries or separate taxes are imposed. This is because paper products have weak strength, are easily worn out, and have low elongation, so there are limitations in using them for multiple uses.
한편, 종래에는 종이 제품을 다회용으로 사용하기 위하여 종이 제품 표면에 코팅막을 형성했다. 그러나, 종이 제품 표면에 코팅막을 형성하는 경우, 재활용하기 위하여 특수 설비를 활용해서 코팅막을 제거해야 한다. 또한, 코팅막을 제거하기 위하여 까다로운 처리 절차가 필요하며 상당한 비용을 초래한다. 따라서, 코팅막이 형성된 종이 제품을 재활용하는 대신 일반 쓰레기로 분리되어 소각 혹은 매립되는 사례가 지속적으로 증가하고 있다. Meanwhile, in the past, in order to use paper products for multiple purposes, a coating film was formed on the surface of the paper product. However, when a coating film is formed on the surface of the paper product, the coating film must be removed using special equipment in order to be recycled. In addition, a difficult treatment procedure is required to remove the coating film, which incurs considerable costs. Therefore, instead of recycling paper products with a coating film formed, cases of being separated as general waste and incinerated or landfilled are continuously increasing.
즉, 표면에 별도의 화학처리를 필요로 하지 않으며, 강성과 연신율을 확보하여 재활용 및 다회용으로 사용할 수 있는 종이의 개발이 필요하다. In other words, it is necessary to develop paper that does not require separate chemical treatment on the surface, has rigidity and elongation, and can be recycled and reused.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 천연 자원인 잉여쌀 및 왕겨를 포함함으로써, 종이를 생산 및 폐기할 시 발생하는 이산화탄소의 발생량을 감소시키고 벌목의 양을 감축할 수 있는 종이 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention relates to paper and a method for manufacturing the same, which can reduce the amount of carbon dioxide generated when producing and disposing of paper and the amount of logging by including surplus rice and rice husk, which are natural resources.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 잉여쌀 및 왕겨를 기반으로 강성과 연신율을 신장시킴으로써 재활용 및 다회용으로 사용하기 위하여 표면에 별도의 화학 처리하는 단계를 생략할 수 있는 종이 및 그 제조 방법에 관한 것이다.In addition, the technical problem to be achieved by the present invention relates to paper and a method for manufacturing the same, which can omit a separate chemical treatment step on the surface for recycling and reuse by increasing rigidity and elongation based on surplus rice and rice husk.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 잉여쌀을 미분화하여 물과의 결합력을 향상시킬 수 있는 종이 및 그 제조 방법에 관한 것이다. In addition, the technical problem to be achieved by the present invention relates to paper and a method for manufacturing the same which can improve the binding strength with water by pulverizing surplus rice.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by a person having ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the description below.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉여쌀 및 왕겨를 포함한 종이 제조 방법은, a) 쌀 및 왕겨를 분쇄하는 단계; b) 쌀 분말, 왕겨 분말, 펄프 및 지력증강제를 혼합하여 조성물을 제조하는 단계; 및c) 제조된 상기 조성물을 탈수, 압착 및 건조하는 단계;를 포함할 수 있다. In order to achieve the above-described technical task, a method for manufacturing paper including surplus rice and rice husk according to one embodiment of the present invention may include: a) a step of grinding rice and rice husk; b) a step of mixing rice powder, rice husk powder, pulp, and a strength enhancer to manufacture a composition; and c) a step of dehydrating, pressing, and drying the manufactured composition.
상기 b) 단계에서, 상기 쌀 분말 20~30%, 상기 왕겨 분말 20~30%, 상기 펄프 40~60% 및 상기 지력증강제 0.5~1% 비율로 혼합할 수 있다. In the step b), the rice powder may be mixed in a ratio of 20 to 30%, the rice husk powder in a ratio of 20 to 30%, the pulp in a ratio of 40 to 60%, and the strength enhancer in a ratio of 0.5 to 1%.
상기 b) 단계에서, 상기 쌀 분말 20~40%, 상기 펄프 40~60% 및 상기 지력증강제 0.5~1%의 비율로 혼합할 수 있다. In the step b), the rice powder may be mixed in a ratio of 20 to 40%, the pulp may be mixed in a ratio of 40 to 60%, and the strength enhancer may be mixed in a ratio of 0.5 to 1%.
상기 a) 단계예서, 상기 쌀 분말은 250 내지 300mesh의 사이즈로 분쇄될 수 있다. In the above step a), the rice powder can be ground to a size of 250 to 300 mesh.
상기 a)단계에서, 상기 쌀 분말 및 상기 왕겨 분말의 분쇄 온도는 40 내지 50도로 설정될 수 있다. In the above step a), the grinding temperature of the rice powder and the rice husk powder can be set to 40 to 50 degrees.
상기 지력증강제는 수용성 고분자 전해질인 c-pam (cationic polyacrylamide, 양이온성 폴리아크릴아미드)를 포함할 수 있다. The above-mentioned strength enhancer may include c-pam (cationic polyacrylamide), which is a water-soluble polymer electrolyte.
또한, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 종이는, 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 방법으로 제조될 수 있다. In addition, paper manufactured according to one embodiment of the present invention for achieving the above-described technical task can be manufactured by any one of the methods of claims 1 to 6.
또한, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉여쌀 및 왕겨를 포함한 종이는, 쌀 분말, 왕겨 분말, 펄프 및 지력증강제를 혼합하여 생성된 조성물을 기반으로 제조될 수 있다. In addition, for achieving the aforementioned technical task, paper including surplus rice and rice husk according to one embodiment of the present invention can be manufactured based on a composition produced by mixing rice powder, rice husk powder, pulp, and strength enhancer.
본 발명의 실시예에 따르면, 천연 자원인 잉여쌀 및 왕겨를 포함하여 종이를 생성할 시, 펄프를 형성하기 위하여 소비되는 나무의 양을 획기적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 잉여쌀 및 왕겨는 천연자원이므로 자연계의 미생물에 의하여 자연 분해될 수 있다. 따라서, 종이를 매립 및 소각할 시 배출되는 이산화 탄소의 발생량을 줄이는 것이 가능하다. According to an embodiment of the present invention, when producing paper including surplus rice and rice husks, which are natural resources, the amount of trees consumed to form pulp can be drastically reduced. In addition, since surplus rice and rice husks are natural resources, they can be naturally decomposed by microorganisms in nature. Therefore, it is possible to reduce the amount of carbon dioxide emitted when landfilling or incinerating paper.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 왕겨를 포함할 경우, 식물성 유기물 및 식물성 재료들과의 결합을 향상시킬 수 있으며 연신율을 증가시킬 수 있다. 또한, 잉여쌀을 포함함으로써 강성을 확보할 수 있다. 또한, 쌀과 왕겨는 물성적으로 유사하므로 종래에 사용되는 응집제를 필요로 하지 않는다. 이로써, 잉여쌀과 왕겨를 기반으로 제조된 종이는 재활용 및 다회용으로 사용되기에 충분한 강성과 연신율을 가질 수 있으며, 불필요한 지력증강제 및 내첨 사이즈제 등을 생략할 수 있다. 또한, 쌀, 왕겨 및 펄프의 배합과 평량을 조절함으로써 표면에 별도의 화학 처리를 진행하지 않고 재활용 및 다회용으로 활용할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, when rice husk is included, the bonding with vegetable organic matter and vegetable materials can be improved and the elongation can be increased. In addition, by including surplus rice, the rigidity can be secured. In addition, since rice and rice husk are similar in physical properties, a coagulant used in the past is not required. Accordingly, paper manufactured based on surplus rice and rice husk can have sufficient rigidity and elongation to be used for recycling and reuse, and unnecessary strength-enhancing agents and internal sizing agents can be omitted. In addition, by controlling the mixing ratio and basis weight of rice, rice husk, and pulp, it can be used for recycling and reuse without performing a separate chemical treatment on the surface.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 쌀을 300mesh 전후로 분쇄하여 미분화함으로써 물 결합력을 향상시킬 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, water binding capacity can be improved by grinding and micronizing rice to about 300 mesh.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the composition of the invention described in the claims.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 잉여쌀 및 왕겨를 포함한 종이를 제조하는 방법을 도시하는 도면이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 분쇄된 쌀의 입자를 도시하는 도면이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 고분자 시스템 이용 여부에 대한 탁도 실험 결과를 도시하는 도면이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 쌀 분말, 왕겨 분말, 펄프 및 지력증강제의 배합에 따른 실험 결과 그래프를 도시하는 도면이다.Figure 1 is a drawing illustrating a method for manufacturing paper including surplus rice and rice husk according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a drawing illustrating particles of pulverized rice according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a drawing showing the results of a turbidity experiment on whether or not a polymer system according to an embodiment of the present invention is used.
Figure 4 is a drawing showing a graph of experimental results according to the mixing ratio of rice powder, rice husk powder, pulp, and strength enhancer according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and therefore, it is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are assigned similar drawing reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, joined)" to another part, this includes not only cases where it is "directly connected" but also cases where it is "indirectly connected" with another member in between. Also, when a part is said to "include" a certain component, this does not mean that other components are excluded, unless otherwise specifically stated, but that other components can be included.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "has" and the like are intended to specify the presence of a feature, number, step, operation, component, part or combination thereof described in the specification, but should be understood to not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 잉여쌀 및 왕겨를 포함한 종이를 제조하는 방법을 도시하는 도면이다. Figure 1 is a drawing illustrating a method for manufacturing paper including surplus rice and rice husk according to an embodiment of the present invention.
단계(S110)에서, 분쇄기로 쌀 및 왕겨를 분쇄할 수 있다. 여기서, 쌀과 쌀의 껍질인 왕겨를 분해하기 위하여 도정을 진행할 수 있다. 도정된 쌀과 왕겨는 종이로 제작되기 위하여 일정 크기의 입자로 분쇄될 수 있다. 예를 들어, 쌀은 미립화될수록 다른 물성과의 결합력이 강화되므로 250mesh 내지 300mesh의 사이즈로 분쇄될 수 있다. 또한, 쌀 및 왕겨를 분해할 시, 분쇄 온도를 40도 내지 50도로 설정할 수 있다. 분쇄 온도를 40도 이상에서 진행할 시, 미분화된 쌀 자체의 혼합을 방지할 수 있다. In step (S110), rice and rice husk can be pulverized by a pulverizer. Here, milling can be performed to break down rice and rice husk, which is the husk of the rice. The milled rice and rice husk can be pulverized into particles of a certain size to be made into paper. For example, rice can be pulverized into a size of 250 mesh to 300 mesh because the binding force with other properties is strengthened as the rice is finely granulated. In addition, when breaking down rice and rice husk, the pulverization temperature can be set to 40 degrees to 50 degrees. When the pulverization temperature is performed at 40 degrees or higher, mixing of the finely granulated rice itself can be prevented.
단계(S120)에서, 쌀 분말, 왕겨 분말, 펄프 및 지력증강제 등을 혼합할 수 있다. 쌀과 왕겨는 물성적으로 유사하므로 종래의 탈크, 탄산칼슘 및 이산화티탄 등과 같은 응집제를 필요로하지 않는다. 그러나, 쌀 분말 및 왕겨 분말이 종이 제조에 사용될 경우, 종이의 벌크가 증가하게 되면서 열단 길이, 비압축 강도 및 파열 강도 등이 감소하게 되므로 제조 공정의 최소화를 위해 지력증강제가 첨가될 수 있다. 여기서, 지력 증강제는 c-pam (cationic polyacrylamide, 양이온성 폴리아크릴아미드)를 포함할 수 있다. c-pam은 수용성 고분자 전해질로 수용성 물질인 물과의 응집되어 더 큰 응집체를 형성할 수 있다. 즉, c-pam을 첨가함으로써, 물과의 결합 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, c-pam은 0.5~1%가 첨가될 수 있다. In step (S120), rice powder, rice husk powder, pulp, and a strength enhancer, etc. can be mixed. Since rice and rice husk are similar in physical properties, they do not require coagulants such as conventional talc, calcium carbonate, and titanium dioxide. However, when rice powder and rice husk powder are used in paper manufacturing, the bulk of the paper increases, while the heat-breaking length, specific compression strength, and bursting strength decrease, so a strength enhancer can be added to minimize the manufacturing process. Here, the strength enhancer can include c-pam (cationic polyacrylamide). c-pam is a water-soluble polymer electrolyte that can coagulate with water, which is a water-soluble substance, to form larger coagulants. That is, by adding c-pam, the binding characteristics with water can be improved. In addition, c-pam can be added in an amount of 0.5 to 1%.
예를 들어, 쌀 분말 20~30%, 왕겨 분말 20~30 %, 펄프 40~60% 및 지력증강제 0.5~1%의 비율로 혼합될 수 있다. 또한, 쌀 분말 20~40%, 펄프 40~60% 및 지력증강제 0.5~1%의 비율로 혼합될 수 있다. 왕겨 분말이 혼합물에 포함될 경우, 식물성 유기물 및 식물성 재료들과의 결합을 향상시킬 수 있으며 연신율을 증가시킬 수 있다. 또한, 충분한 양의 쌀 분말을 포함함으로써 강성을 확보할 수 있으므로, 종래의 왕겨 분말을 종이 제조에 사용할 경우 강성이 약하다는 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 쌀과 왕겨를 포함하여 제조된 종이는 강성과 연신율을 동시에 만족할 수 있다.For example, it can be mixed in a ratio of 20 to 30% rice powder, 20 to 30% rice husk powder, 40 to 60% pulp, and 0.5 to 1% strength enhancer. In addition, it can be mixed in a ratio of 20 to 40% rice powder, 40 to 60% pulp, and 0.5 to 1% strength enhancer. When rice husk powder is included in the mixture, it can improve the bonding with plant-based organic matter and plant-based materials, and can increase the elongation. In addition, since rigidity can be secured by including a sufficient amount of rice powder, it can solve the problem of low rigidity when using the conventional rice husk powder in paper manufacturing. That is, paper manufactured by including rice and rice husk can satisfy both rigidity and elongation.
또한, 혼합물에 물을 첨가하여 조성물을 형성할 수 있다. 여기서, 사용되는 재료와 물이 투입되는 투입 순서는 원재료 각각의 특성을 고려하여 설정될 수 있다. In addition, water can be added to the mixture to form a composition. Here, the order in which the materials and water are added can be set in consideration of the characteristics of each raw material.
단계(S130)에서, 제조된 조성물을 탈수, 압착 및 건조 등을 진행하여 종이로 생성될 수 있다. 이 때, 미분화된 쌀에 의해 펄프와의 결합력이 상승하여, c-pam이외의 지력증강제 또는 내첨사이즈 등을 부가적으로 첨가하는 단계를 생략할 수 있다. 뿐만 아니라, 생성된 종이의 표면에 별도의 화학 처리를 진행하지 않아도 재활용 및 다회용으로 사용할 수 있다. In step (S130), the manufactured composition can be produced into paper by dehydration, pressing, drying, etc. At this time, since the bonding strength with the pulp is increased by the undifferentiated rice, the step of additionally adding a strength enhancer or an inner size other than c-pam can be omitted. In addition, the produced paper can be recycled and reused without performing a separate chemical treatment on the surface.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 분쇄된 쌀의 입자를 도시하는 도면이다. Figure 2 is a drawing illustrating particles of pulverized rice according to an embodiment of the present invention.
도2를 참조하면, 쌀을 50um 크기(300mesh) 전후로 분쇄(b)한 경우 미분화된 쌀의 입자가 충격에 의해 얇게 눌려진 형태로 다른 입자의 표면에 붙어 있는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 쌀을 150um 크기(100mesh) 전후로 분쇄(a)한 경우보다 쌀을 50um 크기(300mesh) 전후로 분쇄(b)한 경우 입자간 결합력이 강화된 것을 확인할 수 있다. 즉, 쌀은 미분화가 진행될수록 기존의 각이 진 다면체 형태를 띈 구조에서 서로 엉겨 붙어 있는 형태로 나타날 수 있다. 이 때, 쌀은 미분화가 진행됨에 따라 입자의 크기는 감소하나, 입자가 서로 붙어 있는 형태가 됨에 따라 전반적인 크기가 증가할 수 있다. Referring to Fig. 2, when rice is pulverized to about 50 um in size (300 mesh) (b), the undifferentiated rice particles can be formed in a form in which they are thinly pressed by impact and attached to the surface of other particles. In addition, it can be confirmed that the bonding force between particles is strengthened when rice is pulverized to about 50 um in size (300 mesh) (b) compared to when rice is pulverized to about 150 um in size (100 mesh) (a). That is, as the rice is pulverized, the existing angular polyhedral structure can change into a form in which the particles are entangled with each other. At this time, as the rice is pulverized, the particle size decreases, but the overall size can increase as the particles are attached to each other.
한편, 저분화 쌀 입자(RS, Resistant Starch) 대비 미분화 쌀 입자(PRS, Pulverized Rice Starch)의 물 결합력을 도시하는 그래프(c)를 참조하면, 미분화 쌀 입자(PRS)의 물 결합 능력이 저분화 쌀 입자(RS)의 물 결합 능력보다 약 2.6배 이상 높은 것을 확인할 수 있다. 물 결합력은 쌀 입자의 비결정성 부분에 의한 것으로, 비결정성이 클수록 내부 치밀도가 낮아지게 되어 물 결합력이 향상하게 된다. 이는, 쌀이 미분화됨에 따라 결정성이 커져도, 물이 미분화된 입자 및 여러 쌀의 입자가 하나의 입자처럼 회합된 것을 포함하여 침투하기 때문이다. 즉, 쌀이 미분화됨에 따라 비표면적이 증가하게 되면서 물 결합력이 증가한 것이다. 여기서, 쌀을 150um 크기(100mesh) 전후로 분쇄(a)한 쌀 입자를 저분화 쌀 입자, 쌀을 50um 크기(300mesh) 전후로 분쇄(b)한 쌀 입자를 미분화 쌀 입자로 정의할 수 있다. Meanwhile, referring to graph (c) showing the water binding capacity of undifferentiated rice particles (PRS, Pulverized Rice Starch) compared to undifferentiated rice particles (RS, Resistant Starch), it can be confirmed that the water binding capacity of undifferentiated rice particles (PRS) is about 2.6 times higher than that of undifferentiated rice particles (RS). The water binding capacity is due to the amorphous portion of the rice particles, and as the amorphousness increases, the internal density decreases, which improves the water binding capacity. This is because, as rice is undifferentiated and its crystallinity increases, water penetrates including undifferentiated particles and particles of multiple rice particles that are combined as a single particle. In other words, as rice is undifferentiated, the specific surface area increases, which increases the water binding capacity. Here, rice particles crushed to about 150 um in size (100 mesh) (a) can be defined as undifferentiated rice particles, and rice particles crushed to about 50 um in size (300 mesh) (b) can be defined as undifferentiated rice particles.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 고분자 시스템 이용 여부에 대한 탁도 실험 결과를 도시하는 도면이다. Figure 3 is a drawing showing the results of a turbidity experiment on whether or not a polymer system according to an embodiment of the present invention is used.
탁도 실험은 조성물을 형성 후 탈수 과정을 진행한 후 탈수액을 기반으로 진행될 수 있다. 탈수액은 단일 고분자 시스템 및 이중 고분자 시스템을 사용하지 않은 탈수액(C), 단일 고분자 시스템을 사용한 탈수액(S) 및 이중고분자 시스템을 사용한 탈수액(D) 등을 포함할 수 있다. Turbidity experiments can be conducted based on the dehydration solution after the composition is formed and the dehydration process is performed. The dehydration solution can include a dehydration solution (C) that does not use a single polymer system or a dual polymer system, a dehydration solution (S) that uses a single polymer system, and a dehydration solution (D) that uses a dual polymer system.
표1은 탁수 실험 결과에 대한 데이터이다. Table 1 shows data on the results of the turbidity experiment.
도3및 표1를 참조하면, 탁도 실험 결과에서 단일 고분자 시스템 및 이중 고분자 시스템을 사용하지 않은 탈수액(C)의 경우 탁도가 가장 높은 것으로 확인된다. 즉, 단일 고분자 시스템 및 이중 고분자 시스템을 사용하지 않을 경우, 쌀 및 왕겨가 결합되지 않아 유지되지 않은 것으로 판단할 수 있다. Referring to Figure 3 and Table 1, the turbidity test results show that the dehydration solution (C) that did not use the single polymer system or the dual polymer system had the highest turbidity. In other words, it can be determined that the rice and rice husk were not combined and therefore not maintained when the single polymer system or the dual polymer system was not used.
또한, 단일 고분자 시스템을 사용한 탈수액(S)은 탁도가 단일 고분자 시스템 및 이중 고분자 시스템을 사용하지 않은 탈수액(C)보다 감소한 것으로 나타나며, 이는, 쌀의 일정량이 유지된 것으로 파악할 수 있다. 그러나, 단일 고분자 시스템만을 사용한 탈수액(S)은 편차가 상대적으로 크기 때문에 단일 고분자를 사용하는 것은 적합하지 않은 것으로 판단될 수 있다. In addition, the dehydration solution (S) using a single polymer system showed a decrease in turbidity compared to the dehydration solution (C) not using a single polymer system or a dual polymer system, which can be understood as the maintenance of a certain amount of rice. However, since the dehydration solution (S) using only a single polymer system has a relatively large deviation, it can be judged that using a single polymer is not suitable.
한편, 이중 고분자 시스템을 사용한 탈수액(D)은 탁도와 편차가 상대적으로 낮은 것으로 분석되며, 이에 따라 쌀과 왕겨를 기반으로 한 종이 제조에 적합한 것으로 판단될 수 있다. Meanwhile, the dehydrated solution (D) using the dual polymer system was analyzed to have relatively low turbidity and deviation, and thus can be judged to be suitable for paper manufacturing based on rice and rice husk.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 쌀 분말, 왕겨 분말, 펄프 및 지력증강제의 배합에 따른 실험 결과 그래프를 도시하는 도면이다. Figure 4 is a drawing showing a graph of experimental results according to a combination of rice powder, rice husk powder, pulp, and strength enhancer according to an embodiment of the present invention.
먼저, 쌀 분말, 왕겨 분말, 펄프 및 지력증강제의 배합 및 실험 데이터는 표2를 참조할 수 있다. 이 때, 지력증가제는 0.5~1% 배율로 추가될 수 있다.(미도시) First, the mixing ratio and experimental data of rice powder, rice husk powder, pulp and strength enhancer can be referred to Table 2. At this time, the strength enhancer can be added at a ratio of 0.5 to 1% (not shown).
=50 % :25% :25%Pulp: Rice: Rice Husk
=50 % :25% :25%
= 70% : 30%Pulp: Rice
= 70% : 30%
도4 및 표2를 참조하면, 펄프, 쌀 또는 왕겨 등 중 적어도 하나를 포함하는 조성물의 배합비율에 따른 열단 길이, 비압축강도 및 파열강도를 비교할 수 있다. 여기서, 열단 길이는 종이의 인장 강도의 한 표시법으로, 테이프 모양의 종이 조각 끝을 고정하여 수직으로 늘어뜨리고 그 종이 자체의 무게로 끊어질 때의 종이 조각의 길이를 말한다. 또한, 비압축강도는 종이의 물성을 비교하기 위하여 압축강도를 종이 100g/ 강도로 환산한 것으로, 종이가 파괴되지 않고 어느정도 견디어 낼 수 있는 최대의 압축력을 나타낸다. 한편, 파열 강도는 종이, 판지 및 골판지 등 유연성의 평면재료의 기본적인 강도를 나타내는 것이다. 파열 강도는 여러 방향에서 동시에 압력을 가하고, 종이의 평면으로부터 수직으로 작용하는 압력에 의해 파열할 때 최대 저항력을 의미한다. 열단 길이 그래프 (a), 비압축강도 그래프(b) 및 파열 강도 그래프(c)는 펄프, 쌀 및 왕겨의 비율이 각 50%, 25%, 25%일 경우, 펄프 및 쌀의 비율이 각 70%, 30%일 경우 및 펄프 100%인 경우에 대한 목표 평량(120, 150, 180)별 결과를 도시한다. Referring to FIG. 4 and Table 2, the breaking length, non-compressive strength and bursting strength can be compared according to the mixing ratio of the composition including at least one of pulp, rice or rice husk. Here, the breaking length is a method of indicating the tensile strength of paper, and refers to the length of a piece of paper when the end of a tape-shaped piece of paper is fixed, stretched vertically, and broken by the weight of the paper itself. In addition, the non-compressive strength is compared with the compressive strength of 100 g/paper in order to compare the properties of paper. Converted to strength, it represents the maximum compressive force that paper can withstand without being destroyed. Meanwhile, bursting strength represents the basic strength of flexible flat materials such as paper, cardboard, and corrugated cardboard. Bursting strength means the maximum resistance when pressure is applied from multiple directions simultaneously and when the paper is burst due to pressure acting perpendicularly from the plane of the paper. The section length graph (a), the incompressible strength graph (b), and the bursting strength graph (c) show the results by target basis weight (120, 150, 180) when the proportions of pulp, rice, and rice husk are 50%, 25%, and 25%, respectively, when the proportions of pulp and rice are 70%, 30%, and when the pulp is 100%.
여기서, 열단 길이 그래프 (a), 비압축강도 그래프(b) 및 파열 강도 그래프(c)를 참조하면, 펄프, 쌀 및 왕겨의 비율이 각 50%, 25%, 25%일 경우 및 펄프 및 쌀의 비율이 각 70%, 30%일 경우는 펄프 100%인 경우보다 손실이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 열단 길이 그래프 (a)에 도시된 바와 같이, 왕겨를 포함할 경우. 왕겨의 인장 특성으로 인해 열단 길이가 확보될 수 있다. 또한, 비압축강도 그래프(b) 및 파열 강도 그래프(c)를 참조하면, 쌀의 강성에 의해 비압축강도 및 파열 강도를 만족시킬 수 있다.Here, referring to the section length graph (a), the incompressible strength graph (b), and the bursting strength graph (c), it can be confirmed that when the proportions of pulp, rice, and rice husk are 50%, 25%, and 25%, respectively, and when the proportions of pulp and rice are 70% and 30%, respectively, a loss occurs compared to the case where the pulp is 100%. However, as shown in the section length graph (a), when rice husk is included, the section length can be secured due to the tensile properties of the rice husk. In addition, referring to the incompressible strength graph (b) and the bursting strength graph (c), the incompressible strength and bursting strength can be satisfied due to the stiffness of the rice.
즉, 쌀 및 왕겨를 포함하여 종이를 제조하는 경우, 표면에 별도의 화학처리를 필요로하지 않으며, 강성과 연신율을 확보하여 재활용 및 다회용으로 사용할 수 있다. 따라서, 쌀, 왕겨 및 펄프의 배합과 평량을 조절함으로써 택배박스/물품박스 등과 같은 종이 재질의 포장재 및 기타 일반 종이로의 활용까지 가능하다. That is, when manufacturing paper including rice and rice husk, no separate chemical treatment is required on the surface, and the rigidity and elongation are secured, so that it can be recycled and used for multiple purposes. Therefore, by adjusting the mixing ratio and basis weight of rice, rice husk, and pulp, it is possible to utilize it as paper-based packaging materials such as delivery boxes/item boxes, and other general paper.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential characteristics of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single component may be implemented in a distributed manner, and likewise, components described as distributed may be implemented in a combined manner.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims set forth below, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
Claims (13)
b) 쌀 분말, 왕겨 분말, 펄프 및 지력증강제를 혼합하여 조성물을 제조하는 단계; 및
c) 제조된 상기 조성물을 탈수, 압착 및 건조하는 단계;를 포함하는 것인 종이 제조 방법.
a) Step of grinding rice and rice husk;
b) a step of preparing a composition by mixing rice powder, rice husk powder, pulp and a strength enhancer; and
c) A method for manufacturing paper, comprising the steps of dehydrating, pressing and drying the manufactured composition.
상기 b) 단계에서, 상기 쌀 분말 20~30%, 상기 왕겨 분말 20~30%, 상기 펄프 40~60% 및 상기 지력증강제 0.5~1% 비율로 혼합하는 것인 종이 제조 방법.
In the first paragraph,
A paper manufacturing method, wherein, in step b), the rice powder is mixed at a ratio of 20 to 30%, the rice husk powder is mixed at a ratio of 20 to 30%, the pulp is mixed at a ratio of 40 to 60%, and the strength enhancer is mixed at a ratio of 0.5 to 1%.
상기 b) 단계에서, 상기 쌀 분말 20~40%, 상기 펄프 40~60% 및 상기 지력증강제 0.5~1%의 비율로 혼합하는 것인 종이 제조 방법.
In the first paragraph,
A paper manufacturing method, wherein, in step b), the rice powder is mixed in a ratio of 20 to 40%, the pulp is mixed in a ratio of 40 to 60%, and the strength enhancer is mixed in a ratio of 0.5 to 1%.
상기 a) 단계예서, 상기 쌀 분말은 250 내지 300mesh의 사이즈로 분쇄되는 것인 종이 제조 방법.
In the first paragraph,
A paper manufacturing method, wherein in the step a), the rice powder is ground to a size of 250 to 300 mesh.
상기 a)단계에서, 상기 쌀 분말 및 상기 왕겨 분말의 분쇄 온도는 40 내지 50도로 설정되는 것인 종이 제조 방법.
In the first paragraph,
A paper manufacturing method, wherein in the step a), the grinding temperature of the rice powder and the rice husk powder is set to 40 to 50 degrees.
상기 지력증강제는 수용성 고분자 전해질인 c-pam (cationic polyacrylamide, 양이온성 폴리아크릴아미드)를 포함하는 것인 종이 제조 방법.
In the first paragraph,
A paper manufacturing method wherein the above strength enhancing agent comprises c-pam (cationic polyacrylamide), which is a water-soluble polymer electrolyte.
Paper manufactured by any one of the methods of claims 1 to 6.
Paper manufactured based on a composition produced by mixing rice powder, rice husk powder, pulp and strength enhancer.
생성된 상기 조성물은 상기 쌀 분말 20~30%, 상기 왕겨 분말 20~30%, 상기 펄프 40~60% 및 상기 지력증강제 0.5~1% 비율로 혼합되는 것인 종이.
In Article 8,
A paper wherein the composition produced is mixed in a ratio of 20 to 30% of the rice powder, 20 to 30% of the rice husk powder, 40 to 60% of the pulp, and 0.5 to 1% of the strength enhancer.
생성된 상기 조성물은
생성된 상기 조성물은 상기 쌀 분말 20~40%, 상기 펄프 40~60% 및 상기 지력증강제 0.5~1%의 비율로 혼합되는 것인 종이.
In Article 8,
The above composition produced
A paper wherein the composition produced is mixed in a ratio of 20 to 40% of the rice powder, 40 to 60% of the pulp, and 0.5 to 1% of the strength enhancer.
상기 쌀 분말은 250 내지 300mesh의 사이즈로 분쇄되는 것인 종이.
In Article 8,
The above rice powder is ground into a paper having a size of 250 to 300 mesh.
상기 쌀 분말 및 상기 왕겨 분말의 분쇄 온도는 40 내지 50도로 설정되는 것인 종이.
In Article 8,
A paper wherein the grinding temperature of the above rice powder and the above rice husk powder is set to 40 to 50 degrees.
상기 지력증강제는 수용성 고분자 전해질인 c-pam (cationic polyacrylamide, 양이온성 폴리아크릴아미드)를 포함하는 것인 종이.
In the first paragraph,
A paper wherein the above strength enhancing agent comprises c-pam (cationic polyacrylamide), which is a water-soluble polymer electrolyte.
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