KR100669502B1 - 생분해성 소재 및 이를 이용한 용기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 생분해성 소재및 이를 이용해 제조되는 용기에 관한 것이다.

이는 특히, 전분, 젖산, 탄산칼슘에 가소제와 소포제 및 기타 첨가제를 혼합한 후 이를 일정온도에서 가압성형하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

이에따라서, 매립처리시 생분해가 완료되어 환경오염을 방지하도록 하는 것이다.

전분, 젖산, 탄산칼슘, 가소제, 소포제

Description

생분해성 소재 및 이를 이용한 용기{A MATERIAL HAVING THE PROPERTIES OF RAW-RESOLUTION AND A CONTAINER USING ABOVE MATERIAL}

발명은 생분해성 소재 및 이를 이용한 용기에 관한 것으로서 보다 상세하게로는, 전분, 젖산, 탄산칼슘에 가소제와 소포제 및 기타 첨가제를 혼합한 후 이를 일정온도에서 가압성형하여 소재를 제조하고, 이를 이용하여 용기를 성형하는 구성으로 매립처리시 생분해가 완료되어 환경오염을 방지하도록 하는 생분해성 소재 및 이를 이용한 용기에 관한 것이다.

일반적인 산업용 소재중 플라스틱과 같은 소재는 환경호르몬 및 중금속 등과 같은 각종 맹독성 유해물질을 포함하고 있어 사용후 이를 폐기할 때에는 매립이나 소각등의 방법을 사용하였으며, 사용후 소량의 재활용만이 이루어 지고 있는 실정이다.

그러나, 매립은 장시간이 소요되어도 분해가 힘들게 되어 대부분의 소각에 의해 처리되고 있는 바, 이 역시 다이옥신과 같은 많은 유해물질이 발생하기 때문에 처리가 어려울 뿐만 아니라 그 필연적으로 이차적인 처리문제가 발생되어 처리비용도 상승하게되는 단점이 있다.

이와같은 문제점을 해결하기 위한 토양미생물에 의하여 분해되는 합성수지조성물이 공개특허공보 2001-46910호에 개시되어 있다.

이는, 토양미생물에 의해 분해되는 합성수지조성물로서 전분, 비료혼합물, 무수분말형 셀룰로오스로 구성된 혼합분말을 에틸렌비닐아세테이트, 폴리염화비닐, 고밀도폴리에틸렌등의 액상 합성수지원료에 첨가하는 합성수지 조성물로서 이루어 진다.

그러나, 상기와 같은 합성수지조성물 역시, 전분이나 셀룰로오스가 미생물에 의해 먼저 분해되면서 확대되는 면적이 발생되고, 점차적으로 합성수지의 고리사슬을 끊는 방법에 의해 처리됨으로써 합성수지의 처리에 따른 분해시간이 증가하게 되는 단점이 있는 것이다.

이를 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 토양에 매립시 그 처리시간을 최소화 하도록 하며, 인체에 해롭고 자연을 파괴하는 공해물질을 포함하지 않도록 하고, 매립시 완전 생분해 처리가 가능하도록 하고, 성형성 및 내구성 등 산업용 소재가 요구하는 성질을 충분히 만족시킬 수 있도록 하는 생분해성 소재 및 이를 이용한 용기를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적들을 달성하기 위해, 18~23중량%의 전분, 35~51중량%의 폴리유산, 20~32중량%의 충진제에 1~3중량%의 가소제와 2~5중량%의 소포제 및 3~5중량%의 경화지방산을 혼합하는 구성으로 이루어진 생분해성 소재를 제공한 다.

또한 본 발명은, 18~23중량%의 전분, 35~51중량%의 폴리유산, 20~32중량%의 천연충진에 1~3중량%의 가소제와 2~5중량%의 소포제 및 3~5중량%의 경화지방산을 혼합한 후 120~210℃의 온도에서 80~250kg/㎠의 압력으로 가압성형하여 형성되는 소재를 성형하여 소정의 용적을 갖도록 형성되는 생분해성 소재를 이용한 용기를 제공한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 생분해성 소재는, 천연재료인 전분 18~23중량%, 폴리유산 35~51중량%, 충진제 20~32중량%, 소포제 3~5중량%, 가소제 1~3중량%, 경화지방산 3~5중량%의 조성으로 이루어 지며, 사용 용도에 따라 절절한 1~3중량%의 기타첨가제가 추가로 투입되어도 좋다.

상기 전분은, 고구마, 감자, 옥수수, 쌀, 밀가루등의 천연재료를 선택된 하나이상의 재료를 혼합하여 형성하며, 그 입도는 200-300메쉬를 갖는 미분말로 이루어 지는 것이 좋고, 18중량% 이하 사용시 생분해성을 저해시키게 되며, 전분의 함량이 23중량% 이상에서는 강도가 저하되면서 신축성이 저하되어 성형이 힘들게 된다.

그리고, 상기 폴리유산은, L-락트산, D-락트산 또는 L,D락트산의 그룹에서 선택된 하나 이상을 혼합하는 구성으로 이루어지며, 분자량은 10,000이상을 사용하는 것이 좋다.

더하여, 상기 폴리유산은 35중량% 이하로 사용시 기계적 물성 및 투명성이 저하되며, 51중량% 이상 사용시 유연성이 부족하게 되어 소재를 이용한 성형시 신축율에 문제가 발생하게 된다.

또한, 충진제는, 천연의 탄산칼슘을 사용하는 것으로서 소정의 강도를 유지하는 보강제의 역활을 수행하는 것으로 강도, 내구성등을 개선하며, 32중량% 이상을 사용하면 성형성에 문제를 수반하게 되고, 20중량% 이하를 사용하면 상대적으로 고가인 폴리유산의 투입량이 증가하게 되어 생산원가를 상승시키게 된다.

더하여, 상기 천연의 충진제로는, 볏집, 왕겨, 땅콩껍질, 옥수수대등의 그룹에서 선택된 어느 하나 이상을 혼합하는 구성으로 이루어진 섬유상 충진제를 사용하여도 된다.

또한, 상기 소포제로는 실리콘오일이 사용되며, 제품의 혼합시 발포억제와 거품제거의 효과를 가져옴은 물론 제품의 내열성, 윤활성등을 상승시키게 되어 제품의 가치를 높이게 된다.

그리고, 상기와 같은 소포제는, 그 투입량이 5중량% 이상이면 생분해 시간이 증가하게 되며, 2중량% 이하 사용시 내열성 및 윤활성등의 효과를 기대하기 힘들게 된다.

계속하여, 가공성을 개선하는 동시에 유연성을 부여하는 가소제로는 TTS가 사용되며, 상기 가소제의 사용량이 3중량% 이상이면 형상의 유지가 힘들게 되고, 1중량% 이하 이면 성형성의 불량을 초래하게 된다.

또한, 상기 가소제는, 글리세린, 에틸렌 글리콜, 솔비톨등의 그룹에서 선택 된 하나이상으로 혼합물로 대체할 수 있다.

더하여, 상기 경화지방산은 폴리유산과 전분 및 탄산칼슘을 서로 연결하는 고리 역활을 사용하는 것으로서 5중량% 이상이면 그 결합력은 증가 되나 다른 구성요소의 투입량 저하를 가져와 전체적인 특성을 저하시키게 되고, 1중량% 이하이면 소재의 유기적인 결합을 저해하게 된다.

그리고, 상기에서 설명된 외에 기타 첨가제가 투입되며, 상기 첨가제로는 산화방지제, 난연제, 향균/향취제, 자외선차단제 등이 더 혼합된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 생분해성 소재 및 이를 이용한 용기의 제조방법을 설명한다.

본 발명의 생분해성 소재는, 전분 18~23중량%, 폴리유산 35~51중량%, 충진제 20~32중량%, 소포제 3~5중량%, 가소제 1~3중량%, 경화지방산 3~5중량%를 고르게 혼합한 후 필요로 하는 160~220℃로 유지하면서 80~250kg/㎠의 압력으로 압축한 후 펠렛형상으로 배출한다.

이때, 상기 전분과 폴리유산 및 충진제와 소포제, 가소제, 경화지방산은 혼합물의 수분함유율 조절을 위하여 탄산칼슘, 폴리유산, 전분, 가소제, 경화지방산, 실리콘오일순으로 투입하여 혼합하는 것이 좋다.

그리고, 상기와 같은 혼합비 및 공정으로 생산된 펠렛을 성형기의 호퍼에 투입하여 건조시킨 후 성형공정을 수행하여 시트상으로 배출한다.

이때, 상기 시트는, 투입되는 펠렛을 160~220℃가열되는 복수의 로울러 사이에 통과시키면서 다단으로 이동시키 시트상으로 형성한다.

이어서, 시트상으로 제조되는 시트를 소정의 형상을 유지하는 금형에 투입하여 소비자가 원하는 소정의 용적을 갖는 용기를 생산하게 된다.

이때, 상기 금형의 온도 및 압력은 펠렛을 시트상으로 제조하거나 펠렛을 제조하기 위한 조건과 동일하게 형성하면 원하는 형상을 용이하게 얻을 수 있게 된다.

한편, 상기 탄산칼슘을 대체하여 충진제로 사용되는, 볏집, 왕겨, 땅콩껍질, 옥수수대등의 그룹에서 선택된 어느 하나이상으로 이루어진 섬유상 충진제로 그 입도가 200-300메쉬인 것을 사용한다.

이상과 같은 공정으로 제조된 본 발명의 소재 및 용기는, 땅속의 습기에 의해 토양미생물이 소재에서 성장하면서 분해를 촉진시켜 토양속에서 쉽게 분해될수 있게 된다.

그리고, 상기 전분은 첨가제와 화학반응하여 일정한 방수막을 형성하게 되며, 경화지방산에 의해 접착력을 유지토록 하고, 가소제에 의해 일정한 형상을 유지하도록 한다.

상기 소재는 토양매립시 1차적으로 유기물인 전분이나, 폴리유산이 분해되면서 미생물의 부착면적이 확대되고, 이에 의해 부착 미생물의 수가 증가되면서 분해력이 상승된다.

그리고, 상기 전분보다 분해되기 어려운 실리콘오일 성분이 분해되기 시작한다.

(실시예1)

전분 18~23중량%, 폴리유산 35~51중량%, 충진제 20~32중량%, 소포제 3~5중량%, 가소제 1~3중량%, 경화지방산 3~5중량%을 투입한 후 혼합하고, 상기 혼합물을 160~220℃의 온도에서 80~250kg/㎠의 압력으로 압축성형하여 펠렛형상으로 제조한다.

(실시예2)

전분 18~23중량%, 폴리유산 35~51중량%, 충진제 20~32중량%, 소포제 3~5중량%, 가소제 1~3중량%, 경화지방산 3~5중량%를 압축성형하여 펠렛형상으로 제조하고, 이를 가압하여 시트상으로 제조한 후 160~220℃의 온도, 80~250kg/㎠의 압력을 유지하는 금형에서 가압하여 용기를 제조한다.

상기와 같은 펠렛을 통하여 제조된 용기를 토대로 시험한 결과 땅속에 매립한 후 최소2개월에서 최장9개월 이내에 완전히 분해된다는 것을 알 수 있었다.

또한, 상기 용기는 기계적 강도등도 우수하여 외부에서 충격이 가해지더라도 용기가 쉽게 파단 되지 않게 되고, 180℃ 이상의 내열성을 구비하는 것이다.

그리고, 본 발명의 용기는, 천연재료로서 이루어져 분해시 독성물질의 배출이 없어 토양 오염의 문제가 발생되지 않으며, 소각시에도 유독가스의 발생이 없어 환경오염의 문제를 해결하게 된다.

더하여, 상기 소재에 여러 가지 색상을 출연하고 여러 가지 표면무늬를 양각할 수 있는 금형에서 도안과 색상이 다른 제품 등 다양한 형태의 성형물을 압출 또는 사출성형할 수 있다.

또한, 본 발명은 케이스, 가전제품의 포장재, 젓가락, 접시, 도시락용기 등 기타 다양한 성형물에도 적용할 수가 있는 것이다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 천연재료를 원료로 사용하므로서 원재료가 풍부하여 생산원가를 최소화 하고, 선택 원료에 따라 또는 식용색소를 통해 전체 및 표면색상처리가 용이하여 미려한 외관의 제품를 제조하며, 일정한 강도의 유지가 가능하여 견고한 제품을 제조할 수 있다.

또한, 성형성이 양호하여 어떠한 형상의 제품도 용이하게 제조할 수 있고, 제조과정에서 공해물질을 전혀 발생하지 않고 폐기시 생분해가 되므로 매립하여도 전혀 공해가 없는 우수한 효과가 있는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀 두고자 한다.

Claims (7)

18~23중량%의 전분, 35~51중량%의 폴리유산, 20~32중량%의 충진제에 1~3중량%의 가소제와 2~5중량%의 소포제 및 3~5중량%의 경화지방산이 혼합되는 조성으로 이루어진 생분해성 소재

제1항에 있어서, 상기 폴리유산은 L-락트산, D-락트산 또는 L,D락트산중에서 선택된 하나 이상으로 이루어지며, 충진제로 탄산칼슘이, 가소제로 TTS가, 소포제로 실리콘오일이 사용되는 것을 특징으로 하는 생분해성 소재

제1항에 있어서, 상기 전분은, 고구마, 감자, 옥수수, 쌀, 밀가루등의 천연재료로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상의 재료를 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 생분해성 소재

제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 생분해성 소재는, 1~3중량%인 산화방지제, 난연제, 향균/향취제, 자외선 차단제등의 기타첨가제가 하나 이상 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 생분해성 소재

제1항에 있어서, 상기 충진제는, 볏집, 왕겨, 땅콩껍질, 옥수수대등의 그룹에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 섬유상 충진제인 것을 특징으로 하는 생 분해성 소재

제1항의 조성으로 이루어진 소재를 성형하여 내용물을 수납하는 소정의 용적을 갖도록 형성되는 생분해성 소재를 이용한 용기

제6항에 있어서, 상기 용기는, 1~3중량%인 산화방지제, 난연제, 향균/향취제, 자외선 차단제등의 기타첨가제가 하나 이상 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 생분해성 소재를 이용한 용기