KR100735721B1 - 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼의 제조방법, 그 페이퍼 및그 페이퍼를 이용한 흡수성 항균 트레이. - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼의 제조방법, 그 페이퍼 및 그 페이퍼를 이용한 흡수성 항균 트레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리스티렌 원료에 대전방지제를 첨가, 발포하여 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼 및 트레이를 제조함으로써, 육류, 생선 등의 식품을 포장할 시 식품으로부터 발생되는 핏물, 수분 등의 액체가 페이퍼에 흡수되도록 하는 것으로, 폴리스티렌 91∼95중량%, 핵제 마스터 배치 2∼4중량% 및 대전방지제 마스터 배치 3∼5중량%를 혼합, 발포 및 압출성형하여 이루어지되, 표면에 다수개의 흡수홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼, 트레이, 대전방지제, 오픈셀

Description

흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼의 제조방법, 그 페이퍼 및 그 페이퍼를 이용한 흡수성 항균 트레이.{ABSORBENT AND ANTIBACTERIAL PSP SHEET, METHOD FOR PRODUCING THEREOF AND TRAY USING THEREOF}

본 발명은 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼의 제조방법, 그 페이퍼 및 그 페이퍼를 이용한 흡수성 항균 트레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리스티렌 원료에 대전방지제를 첨가, 발포하여 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼 및 트레이를 제조하되, 그 일면에 다수개의 흡수홀을 형성시킴으로써, 육류, 생선 등의 식품을 포장할 시 식품으로부터 발생되는 핏물, 수분 등의 액체가 페이퍼에 흡수되도록 하는 것이다.

폴리스티렌(polystyrene)은 대표적인 열가소성 수지로서 스티렌 단량체를 중합함으로써 수득되는 고분자 물질이다. 현재, 스티론계 수지 성형품은 여러 가지 일용품, 부엌용품, 완구, 라디오, VTR, 음료용 용기 및 식품포장용 트레이 등으로 사용되고 있는 바, 이 중에서 컵라면 용기, 생선받침대, 육류용 받침대, 과일받침 대 및 일회용 도시락 용기와 같은 식품포장 용기로는 주로 발포성 폴리스티렌이 사용된다.

상기 발포성 폴리스티렌은 폴리스티렌에 프로판, 부탄 및 펜탄 등과 같은 발포제를 배합한 것을 말한다. 이 발포성 폴리스티렌은 그대로 또는 미리 발포한 것을 적당한 금형에 넣어서 가열하는 것만으로 5∼25배로 팽창하여 가볍고 튼튼한 발포체 성형품을 얻을 수 있다.

한편, 상기 발포성 폴리스티렌을 압출기를 이용하여 시트(sheet)상으로 가공한 것을 폴리스티렌 페이퍼(polystyrene paper)라고 한다. 일반적으로 식품 용기용으로 사용되는 발포성 폴리스티렌은 폴리스티렌 페이퍼의 형태로 시판되고 있다.

그리고 상기 발포성 폴리스티렌 트레이는 폴리스티렌을 발포시켜 경량화했으므로 다른 소재의 트레이와 비교시 가볍고, 원료인 석유도 극히 소량밖에 사용되지 않는 장점이 있다. 발포성 폴리스티렌 트레이는 일본에서 1962년에 등장했으며, 그 후 식품을 트레이에 미리 포장해서 판매하는 프리패키지 방식이라 불리는 셀프서비스 판매가 등장함에 따라 최근에는 국내에도 널리 이용되고 있는 실정이다.

즉 통상 상기한 트레이는 백화점 등에서 식품을 판매할 때 사용되는 것으로서, 바닥면과 측면을 갖는 용기의 구조를 갖도록 플라스틱 페이퍼를 진공에 의하여 프레스 형태로 가압하여 일정한 틀로 성형되어지는 것인 바, 육류, 생선 등을 포장할 시에는 육류, 생선 등에서 발생되는 핏물, 수분 등의 액체로 인하여 포장된 식품의 상품가치가 손상되는 것은 물론 미생물이 쉽게 번식하여 식품의 신선도가 저하되는 등의 단점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 페이퍼 및 식품포장용 트레이가 갖는 제반 문제점을 해결하기 위하여, 폴리스티렌 원료에 대전방지제를 첨가, 발포하고 표면에 다수개의 흡수홀을 형성시킴으로써, 페이퍼 또는 트레이를 이용하여 식품을 포장할 시에 육류, 생선 등의 식품으로부터 발생되는 핏물이나 수분 등의 액체가 페이퍼의 표면에 형성된 흡수홀을 통해 오픈셀로 흘러들어가도록 하여, 식품의 상품가치를 상승시키는 것은 물론 식품의 신선도를 장기간 유지하고 보존기간을 연장할 수 있도록 하는 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼의 제조방법, 그 페이퍼 및 그 페이퍼를 이용한 흡수성 항균 트레이를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼의 제조방법은, 폴리스티렌 91∼95중량%에 핵제 마스터 배치 2∼4중량% 및 대전방지제 마스터 배치 3∼5중량%를 혼합하는 단계와,

혼합된 혼합물에 발포제를 투입시켜 발포하는 단계와,

발포된 발포물을 압출용융시켜 시트로 성형하되, 상기 시트의 표면에 다수개의 흡수홀을 형성시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 대전방지제 마스터 배치는, 폴리스티렌 90∼98중량%에 대전방지 제 2∼10중량%를 분산시켜서 되는 것이고, 상기 대전방지제는 4급 암모늄화합물, 에폭시화아민, 지방산에스테르 및 황산화된 왁스로 이루어진 군 중 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.

그리고 그 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼는 폴리스티렌 91∼95중량%, 핵제 마스터 배치 2∼4중량% 및 대전방지제 마스터 배치 3∼5중량%를 혼합, 발포 및 압출성형하여 이루어지되, 표면에 다수개의 흡수홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고 그 흡수성 항균 트레이는 상기 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼를 성형하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

폴리스티렌 91∼95중량%에 핵제 마스터 배치 2∼4중량% 및 대전방지제 마스터 배치 3∼5중량%를 혼합하는 단계와,

첫번째 단계로서 폴리스티렌에 핵제 마스터 배치와 대전방지제 마스터 배치를 혼합한다.

이때 상기 폴리스티렌은 펠렛(Pallet)형태로 되는 것을 사용하는 것이 일반적이나, 이를 반드시 제한하는 것은 아닌 것으로 사용 형태를 제한하지 않으며, 시중에서 일반적으로 판매되고 있는 것을 구입하여 사용할 수 있음은 물론이다. 이하 본 발명에서 사용된 폴리스티렌은 별도의 설명이 없는 한 펠렛 형태의 것을 이용한다.

그리고 상기 폴리스티렌에는 일반용 폴리스티렌(GPPS)과 합성고무성분을 보강한 내충격성 폴리스티렌(HIPS)가 있으나, 본 발명에서는 일반용 폴리스티렌(GPPS)를 이용하는 것이 바람직하다.

상기 마스터 배치는 폴리스티렌과 첨가하고자 하는 유효성분의 고른 분산을 위해 별도로 유효성분을 합성수지와 함께 고농도로 혼합시킨 혼합물을 말하는 것이고, 상기 핵제(nucleating materials)는 원하는 형태의 합성수지가공을 위해 사용되는 일반적인 가공첨가제를 의미하는 것으로, 본 발명의 핵제 역시 일반적인 가공첨가제를 사용한다.

본 발명의 핵제 마스터 배치는 폴리스티렌 90∼98중량%에 핵제 2∼10중량%를 혼합하여 되는 것으로 사용하는 바, 핵제가 2중량% 미만이면 핵제의 역할이 미미하게 되고 10중량%를 초과하면 과량이 되는 것은 물론 분산이 잘 이루어지지 않기 때문이다.

또한 상기 핵제 마스터 배치의 원료는 800메쉬(mesh)의 것을 사용하여 오픈셀로의 형성을 돕도록 한다.

상기 대전방지제 마스터 배치 역시, 대전방지제의 고른 분산을 위해 미리 폴리스티렌에 대전방지제를 고농도로 혼합시킨 것이다.

상기 대전방지제는 일반적으로 플라스틱에 첨가되거나 완성된 제품의 표면에 처리하여 제품의 표면에 형성되는 정전기를 감소시키거나 제거하는 작용을 하는 첨가제이다.

상기한 정전기에 의한 대전성을 개량하기 위해서는 표면을 화학적으로 처리함으로서 친수성을 도입하는 방법, 친수성의 모노머를 크라프트시키는 방법, 금속분말과 같은 양도체의 물질을 첨가하는 방법 등이 있으나 사용상의 제약과 생산성의 문제로 인해 가장 일반적으로 사용되는 것이 대전방지제를 사용하는 방법이다.

과거 대전방지제의 사용은 고농도의 인화성 기체에서 폭발 위험성을 주는 정전기적 스파크를 방지하기 위해서나, 겹겹이 포개놓은 것을 다른 조작을 위해 옮길 때의 불편함을 방지하기 위해서 혹은 레코드의 홈에 정전기에 의한 먼지의 모임을 방지하기 위해서였지만, 현재는 플라스틱 용기에 먼지가 달라붙어 미화에 해를 주지 않을 목적으로 사용되었다.

그러나 본 발명에서는 상기와 같은 작용을 갖는 대전방지제를 표면처리 하지 않고 원료에 분산시켜 함께 발포시킴으로써, 정전기가 발생되지 않는 것은 물론 발포된 페이퍼의 셀(cell)구조가 종래의 독립셀 형태가 아닌 오픈셀(open cell)형태를 갖도록 하여 흡수용 페이퍼 및 트레이를 생산할 수 있도록 하는 것인 바, 이는 대전방지제 내의 계면활성제가 친수성 모노머로서 작용하기 때문이다.

즉, 본 발명의 대전방지제는 발포체의 기포 표면에 적용되어 기포 표면에 흡수될 특정 액체 또는 유체에 대한 혼화성을 부여하고, 발포체에 친수성이나 소수성을 좀 더 부여하여 셀 내의 흡수율을 최대로 할 수 있도록 하는 것으로, 바람직하 게는 4급 암모늄화합물, 에폭시화아민, 지방산에스테르 및 황산화된 왁스로 이루어진 군 중 선택된 1종을 사용한다.

그리고 상기 대전방지제 마스터 배치는 폴리스티렌 90∼98중량%에 대전방지제 2∼10중량%를 분산시키는 것이 바람직하나, 이를 반드시 제한하는 것은 아닌 것으로 대전방지제의 배합비가 너무 적으면 그 역할이 미미하게 되고 과량이 되면 충분한 분산이 이루어질 수 없기 때문이다.

또한 폴리스티렌과 핵제 마스터 배치, 대전방지제 마스터 배치의 혼합비는, 91∼95중량%에 핵제 마스터 배치 2∼4중량% 및 대전방지제 마스터 배치 3∼5중량%를 혼합하는 것인 바, 핵제 마스터 배치의 혼합비가 2중량% 미만이면 소량이 되어 핵제의 역할을 제대로 할 수 없으며 4중량%를 초과하면 과량이 되어 셀의 크기가 감소하게 되기 때문이며, 대전방지제 마스터 배치가 3중량% 미만이면 소량이 되어 발포체에 충분한 혼화성이 부여되지 못하고 5중량%를 초과하면 과량이 되기 때문이다.

상기한 바와 같이 원료의 혼합이 완료되면 이에 발포제를 투입하여 발포하는 바, 발포제는 특별히 한정되는 것이 아닌 일반적으로 사용되는 것을 구입하여 사용할 수 있는 것이나, 바람직하게는 리퀴드 프로판 가스(Liquid Propan Gas), 후레온 가스(Freon gas), 부탄가스 및 이산화탄소로 이루어진 군 중 선택된 1종을 사용하 도록 한다.

또한 투입되는 발포제는 원료 전체에 대하여 1∼6중량% 정도 사용하는 것이 바람직하나, 이를 반드시 제한하는 것은 아니다. 그리고 상기 발포제와 함께 하나 이상의 저급 알코올을 혼합하여 사용할 수 있는 것으로, 저급 알코올로서는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올 및 펜탄올 등을 사용할 수 있다.

이때 상기 발포온도는 통상의 발포온도와 비교하여 좀 더 높은 온도에서 발포함으로서 충분한 오픈셀이 형성될 수 있도록 하여야 하나, 온도를 너무 높여 발포체의 붕괴가 일어나서는 안된다.

상기와 같이 발포가 완료되면, 발포된 발포체를 냉각 및 압출하여 시트상으로 가공하는 데, 이때 냉각 및 압출조건은 제한되지 않으나 일반적인 압출기의 운전 조건보다 온도를 조금 상승시켜 대전방지제 내의 계면활성제의 급냉을 방지한다. 이는 본 발명의 발포체가 종래의 독립셀이 아닌 오픈셀의 구조를 갖기 때문에 발포체가 빠르게 냉각되어 셀의 크기가 작아지거나 셀의 형태가 붕괴될 우려가 있기 때문인 바, 압출기의 다이스(dies)의 온도를 종래 140℃에서 약 150℃ 정도로 상승시키고 2차측 실린더(cylinder)의 온도를 종래 150℃에서 약 185℃ 정도로 상승시키는 것이 바람직하다.

또한 상기 압출시 압출되는 페이퍼의 표면에 깊이 2.6mm, 직경 2mm 의 크기로 되는 다수개의 흡수홀(hole)을 형성시켜, 액체의 흡수처로의 역할은 물론 표면 에 맞닿는 액체 또는 유체의 흡수로를 마련하여 오픈셀과의 통로역할을 할 수 있도록 한다.

상기 흡수홀의 형성 방법으로는, 통상의 압출기의 코팅로울러와 압착로울러 중 일측의 로울러를 페이퍼의 표면에 다수개의 흡수홀이 형성될 수 있는 형태를 갖도록 하거나 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 별도의 흡수홀을 형성하기 위한 로울러를 설치하는 것도 가능한 것이나,그 형성방법을 제한하는 것은 아닌 것으로 페이퍼의 표면에 흡수홀이 다수개 형성될 수 있는 형태면 모두 가능하다. 즉 페이퍼의 표면에 다수개의 흡수홀이 형성될 수 있다면 별도의 도구를 통해 흡수홀을 형성하거나 기타의 방법을 이용하는 것도 모두 가능함은 물론이다.

본 발명의 흡수홀은 셀간을 관통시켜 오픈셀의 연결로 연할을 하는 것으로, 표면에 맞닿는 액체가 흡수홀을 통해 오픈셀로 흘러들어 갈 수 있도록 하는 것은 물론, 액체의 흡수처로서의 역할을 하여 페이퍼의 흡수율 뿐만 아니라 그 흡수속도 또한 더욱 높일 수 있도록 하는 것이다.

그리고 상기 흡수홀은 페이퍼의 전면에 형성될 수 있는 것은 물론, 그 일측에만 형성될 수 있는 것은 당연한 것이며, 페이퍼를 관통할 수도 있고 그 표면에만 형성될 수도 있는 것은 물론으로, 그 형태나 개수를 제한하지 않는다.

또한 압출하여 시트상으로 가공된 폴리스티렌 페이퍼는 당업계에서 이미 공지된 풀롤(fullroll)단계, 코팅단계 및 와인더 단계를 거쳐 생산될 수 있음은 당연 한 것이다.

또한 다른 실시예로서, 상기 혼합단계시 항균성 마스터 배치를 추가로 혼합하여 미생물의 번식을 더욱 억제할 수 있는 바, 상기 항균성 마스터 배치는 폴리스티렌 페이퍼에 항균 활성물질이 고르게 분산되도록 별도의 폴리스티렌 수지에 항균 활성물질을 고농도로 분산시킨 혼합물을 말한다. 상기 항균 활성물질로는 당업계에서 공지된 모든 종류의 항균제를 사용할 수 있으나, 바람직하게는 수산화알루미늄, 염화규소 및 항균금속 이온으로 이루어진 항균성 무기세라믹 조성물을 사용할 수 있다. 그리고 상기 항균금속 이온으로는 은(Ag)이 바람직하다.

상기 항균성 마스터 배치는 폴리스티렌 60∼90중량%에 무기 항균제 10∼40중량%를 혼합하여 제조할 수 있다.

그리고 상기 항균성 마스터 배치의 혼합비는 폴리스티렌, 핵제 마스터 배치 및 대전방지제 마스터배치 100중량부를 기준으로 5∼10중량부를 투입하는 것이 바람직하다.

그리고 상기한 제조방법으로 제조된 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼는 폴리스티렌 85∼95중량%, 핵제 마스터 배치 2∼4중량% 및 대전방지제 마스터 배치 3∼4중량%을 혼합, 발포 및 압출성형하여 이루어지되, 표면에 다수개의 흡수홀이 형성된 것을 특징으로 하는 것으로, 이에 대한 설명은 앞서 충분히 이루어졌으므로 생략하도록 한다.

또한 상기 페이퍼는 항균성 마스터 배치를 추가로 포함할 수 있는 것은 물론이다.

그리고 상기한 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼는 식품 포장용 트레이로서 성형될 수 있는 것으로, 식품포장용 트레이로 사용됨으로써 육류, 생선 등을 포장할 시 육류, 생선으로부터 발생되는 핏물 등이 흡수될 수 있도록 하는 것이다.

상기 트레이의 성형방법은 당업계에서 공지된 방법으로 할 수 있는 것으로, 예를 들면 페이퍼를 히터 존을 통과하게 한 후 금형으로 성형하는 방법인 열성형 또는 진공성형, 그리고 용해된 수지를 사출기에서 금형속으로 사출하여 성형하는 사출성형 및 금형에 수지를 넣고 가열 및 압축시켜 성형하는 압축성형 등의 다양한 방법에 의해 수행될 수 있음은 물론이다.

이상에서 본 발명은 상기한 실시예에 한하여 설명되었지만 이를 제한하는 것은 아닌 것으로, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

상기한 설명에서 분명히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼의 제조방법, 그 페이퍼 및 그 페이퍼를 이용한 흡수성 항균 트레이에 의하면 폴리스티렌 원료에 대전방지제를 첨가, 발포하고 표면에 다수개의 흡수 홀을 형성시킴으로써, 페이퍼 또는 트레이를 이용하여 식품을 포장할 시에 육류, 생선 등의 식품으로부터 발생되는 핏물이나 수분이 페이퍼의 표면에 형성된 흡수홀을 통해 오픈셀로 흘러들어가도록 하여, 식품의 상품가치를 상승시키는 것은 물론 식품의 신선도를 장기간 유지하고 보존기간을 연장할 수 있도록 하는 등의 유용한 효과를 제공한다.

그리고 상기 페이퍼 및 트레이에 항균 마스터배치를 추가로 포함하도록 하여 미생물의 번식을 억제하도록 하는 등의 유용한 효과를 제공한다.

Claims (7)

1. 폴리스티렌 91∼95중량%에 핵제 마스터 배치 2∼4중량% 및 대전방지제 마스터 배치 3∼5중량%를 혼합하는 단계와,

   혼합된 혼합물에 발포제를 투입시켜 발포하는 단계와,

   발포된 발포물을 압출용융시켜 시트로 성형하되, 시트의 표면에 다수개의 흡수홀을 형성시키는 단계를 포함하여 이루어지며,

   상기 대전방지제 마스터 배치는, 폴리스티렌 90∼98중량%에 대전방지제 2∼10중량%를 분산시켜서 되는 것이고, 상기 대전방지제는 4급 암모늄화합물, 에폭시화아민, 지방산에스테르 및 황산화된 왁스로 이루어진 군 중 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼의 제조방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 혼합단계시 항균성 마스터 배치를 추가로 혼합하여 되는 것을 특징으로 하는 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼의 제조방법.
4. 폴리스티렌 91∼95중량%, 핵제 마스터 배치 2∼4중량% 및 대전방지제 마스터 배치 3∼5중량%를 혼합, 발포 및 압출성형하여 이루어지되, 표면에 다수개의 흡수홀이 형성되며,

   상기 대전방지제 마스터 배치는 폴리스티렌 90∼98중량%에 대전방지제 2∼10중량%를 분산시켜서 되는 것이며, 상기 대전방지제는 4급 암모늄화합물, 에폭시화아민, 지방산에스테르 및 황산화된 왁스로 이루어진 군 중 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼.
5. 삭제
6. 제 4항에 있어서,

   상기 폴리스티렌과 핵제 마스터 배치 및 대전방지제 마스터 배치를 혼합할 시 항균성 마스터 배치를 추가로 혼합하여 되는 것을 특징으로 하는 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼.
7. 제 4항 또는 제 6항의 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼를 성형하여 제조하는 것을 특징으로 하는 흡수성 항균 폴리스티렌 페이퍼를 이용한 흡수성 항균 트레이.