KR100769286B1 - 폴리비닐알콜을 함유하는 액상바인더와 천연화이버를이용한 분해성 포장용기 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리비닐알콜을 함유하는 액상바인더와 천연화이버를 이용한 분해성 포장용기 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 폴리비닐알콜을 물에 용융하여 액상의 바인더를 제조하고, 제조된 액상바인더와 천연화이버를 혼합한 후 성형하여 포장용기를 제조함으로써 생분해가 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 등 친환경적인 분해성포장용기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 분해성포장용기 제조방법에 있어서, 물 100중량부에 대해 폴리비닐알콜 3 ~ 30중량부를 혼합하는 액상바인더제조공정(S1)과; 상기 제조된 액상바인더를 상온으로 냉각하고, 천연화이버인 목분 100중량부에 대해 액상바인더 50 ~ 70중량부를 혼합반죽하는 혼합물제조공정(S2)과; 상기 혼합물을 80 ~ 150℃의 열이 가해진 성형기에 투입하여 1 ~ 5분간 압축하는 압축성형공정(S3)과; 상기 제조된 압축성형물을 10 ~ 20분간 실온에서 안치하여 성형제품을 굳게 하는 경화공정(S4);을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은 바인더를 액상으로 제조하여 천연화이버인 목분과의 혼합시 별도의 물을 첨가하지 않고도 혼합이 가능하고, 특히 결합재인 바인더가 균일하게 분포되어 최종물 생산시 균일한 강도의 제품을 수득 할 수 있도록 하며, 매립폐기시 신속한 분해가 이루어짐은 물론 목분에 포함된 각종 미네랄을 토양에 재 공급하여 토양의 산성화를 방지하도록 하는 등 친환경적인 유용한 제품의 제공이 가능하게 된 것이다.

천연화이버, 액상바인더, 폴리비닐알콜, 용기

Description

폴리비닐알콜을 함유하는 액상바인더와 천연화이버를 이용한 분해성 포장용기 및 그 제조방법{A Packing Container with Biodegradability using Liquid Binder containing Polyvinylalcohol and Natural Fiber and Manufacturing Method}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시일예에 따른 분해성 포장용기 제조방법을 도시한 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

S1 : 액상바인더제조공정 S2 : 혼합물제조공정

S3 : 압축성형공정 S4 : 경화공정

S5 : 첨가물혼합공정

본 발명은 폴리비닐알콜을 함유하는 액상바인더와 천연화이버를 이용한 분해성 포장용기 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 폴리비닐알콜을 물에 용융하여 액상의 바인더를 제조하고, 제조된 액상바인더와 천연화이버를 혼합한 후 성형하여 포장용기를 제조함으로써 생분해가 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 등 친환경적인 분해성포장용기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래 사용되는 포장용기는 합성수지를 대부분 사용하고 있어 폐기시 분해가 잘 이루어지지 않아 토질 및 수질을 오염시키는 환경오염을 발생시겼으며, 상기 문제점을 해소하기 위해 생분해성 물질을 이용하는 방법이 제시되었다.

일예로, 한국특허출원 제1992-0027293호인 발명의 명칭 "일회용 용기의 제조방법"은 일회용 용기를 제조함에서, 톱밥분과, 계란흰자를 1차 혼합교반한 후, 감자 전분과 메타인산 나트륨을 2차 혼합교반하여 성형기로써 압축 성형한 후, 온증기에서 가열 찐 후, 건조 공정을 거쳐 경화제와 에폭시 수지를 용기 내외면에 분사 도포하고 건조하여 제조하는 방법이다. 상기 제조 방법은 매우 복잡한 공정을 갖고, 제조 공정에서 톱밥의 세척 및 건조 공정의 시간이 길어지며, 코팅과정을 필료로 하기 때문에 제조 시간이 더욱 길어지는 단점이 있다. 또한, 톱밥분을 결합하는 결합재의 결합력이 낮으므로, 제조된 용기의 강도도 낮아 쉽게 파손되는 문제점이 있다.

또한, 한국특허출원 제1999-0023045호인 발명의 명칭 "천연재료를 이용한 용기"는 외관을 싸는 종이와, 왕겨나 톱밥 등 천연재료와, 물 등이 새지않도록 단단하게 보정하는 은박지로 구성되어, 제조 공정에서 왕겨나 톱밥의 세척 및 건조 공정이 포함되어 제조시간이 길어지며, 제조된 용기도 견고하지 아니하여 쉽게 파손됨으로 실제 사용에 적합하지 아니하였고, 더욱이 상기 은박지, 종이 등이 쉽게 생 분해되지 않는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기 종래의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로,

천연화이버인 목분을 결합재인 액상바인더로 반죽하여 바인더의 혼합이 고르게 이루어져 결합강도를 상승시킴은 물론 폐기시 천연화이버로 인해 생분해가 잘 이루어져 환경오염을 방지하도록 한 폴리비닐알콜을 함유하는 액상바인더와 천연화이버를 이용한 분해성 포장용기 및 그 제조방법의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리비닐알콜을 함유하는 액상바인더와 천연화이버를 이용한 분해성 포장용기 제조방법은,

분해성포장용기 제조방법에 있어서, 물 100중량부에 대해 폴리비닐알콜 3 ~ 30중량부를 혼합하는 액상바인더제조공정(S1)과; 상기 제조된 액상바인더를 상온으로 냉각하고, 천연화이버인 목분 100중량부에 대해 액상바인더 50 ~ 70중량부를 혼합반죽하는 혼합물제조공정(S2)과; 상기 혼합물을 80 ~ 150℃의 열이 가해진 성형기에 투입하여 1 ~ 5분간 압축하는 압축성형공정(S3)과; 상기 제조된 압축성형물을 10 ~ 20분간 실온에서 안치하여 성형제품을 굳게 하는 경화공정(S4);을 포함하여 이루어진다.

상기 액상바인더제조공정(S1)은 80 ~ 100℃로 가열된 물을 교반하면서 폴리비닐알콜을 서서히 혼합하고, 10 ~ 60분 동안 가열하여 폴리비닐알콜의 용융이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 상기 액상바인더제조공정(S1) 다음으로 액상바인더 100중량부에 대해 유연제인 구연산 10 ~ 30 중량부, 경화제인 액상규산소다 3 ~ 10중량부, 안료 0.2 ~ 0.5 중량부가 혼합되는 첨가물혼합공정(S5)이 더 이루어질 수 있다.

또한 본 발명의 폴리비닐알콜을 함유하는 액상바인더와 천연화이버를 이용한 분해성 포장용기는 물 100중량부에 대해 폴리비닐알콜 3 ~ 30중량부를 혼합하는 액상바인더를 천연화이버인 목분 100중량부에 대해 50 ~ 70중량부로 혼합반죽하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 80 ~ 150℃의 열이 가해진 성형기에 투입하여 5 ~ 30초간 압축하여 10 ~ 20분간 경화시켜 제조된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 폴리비닐알콜을 함유하는 액상바인더와 천연화이버를 이용한 분해성 포장용기 제조방법을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시일예에 따른 분해성 포장용기 제조방법을 도시한 흐름도이다.

본 발명은 액상바인더제조공정과(S1), 혼합물제조공정(S2), 압축성형공정(S3), 경화공정(S4)으로 이루어진다.

상기 액상바인더제조공정(S1)은, 후술되는 천연화이버를 결집시키는 접착바 인더를 제조하는 공정으로 물100중량부에 대해 폴리비닐알콜 3 ~ 30중량부를 혼합사용한다.

상기 혼합량에서 폴리비닐알콜이 30중량부 이상으로 혼합되면 성형후 경화공정단계에서 폴리비닐알콜의 상호간에 응집이 발생되어 성형물의 모양이 변형되는 단점이 발생되고, 3중량부 이하로 혼합될 경우에는 접착력이 저하되어 성형물의 강도가 저하되어 포장된 제품을 보호할 수 없는 단점이 발생됨으로 상기 범위 내에서 혼합사용됨이 바람직하다.

이 때 물과 폴리비닐알콜의 두 물질의 혼합은 폴리비닐알콜의 용해가 잘 이루어질 수 있도록 80 ~ 100℃로 끊인물을 교반하면서 폴리비닐알콜을 혼합하도록 하고, 혼합된 후에도 10 ~ 60분 동안 더 가열하여 폴리비닐알콜이 충분히 용융되도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 액상바인더제조공정 다음에는 유연성을 증가시키기 위한 유연제와, 표면경화를 촉진시키기 위한 경화제 및 안료를 선택 혼합하는 첨가물혼합공정(S5)이 더 이루어질 수 있다.

상기 유연제로는 공지된 다양한 물질이 혼합 사용할 수 있으나 대표적으로는 구연산(Citric Acid)을 사용하는 것이다. 상기 구연산은 액상바인더를 구성하는 폴리비닐알콜 100중량부에 대해 10 ~ 30중량부를 혼합사용함이 바람직하다. 상기 10중량부 이하로 혼합될 경우 유연성 증가의 효과가 미비하고, 30중량부 이상으로 혼합될 경우에는 탄성력 증가는 미비함에 비해 접착성이 저하되는 단점이 있으므로, 상기 범위내에 혼합사용됨이 바람직하며 혼합시 충분한 혼련을 하여 사용함이 바람 직하다.

또한, 상기 경화제로는 규산소다를 사용할 수 있다. 이러한 규산소다는 식품용기등의 제조에는 혼합사용하지 않고, 농업용기 등의 제조에 혼합사용될 수 있다. 이러한 규산소다는 액상바인더 100 중량부에 대해 3 ~ 10 중량부를 혼합사용하며, 사용되는 규산소다는 물과 혼합된 액상상태로 전체 혼합물 100중량부에 대해 고형분의 규산소다를 20 ~ 30중량부가 혼합사용된다.

또한, 상기 안료는 무기안료를 사용하여 백색도를 향상시킬 수 있는 것으로, 액상바인더 100중량부에 대해 0.2 ~ 0.5 중량부를 혼합사용함이 바람직하다.

다음으로 상기 혼합물성형공정(S2)은 상기 공정에서 제조된 액상의 바인더와 천연화이버를 혼합하는 공정이다.

먼저 액상바인더제조공정에서 제조된 액상바인더를 상온으로 냉각하고, 이를 천연화이버 100중량부에 대해 50 ~ 70중량부를 혼합한 혼합물을 반죽에 의해 겔상태로 제조하는 공정이다.

상기 천연화이버로는 전분, 목분, 왕겨분 등이 사용될 수 있다. 특히 상기 목분은 다공성 재질로 보통 1g당 내부 표면적이 무려 3백 평방미터나 되는 것으로, 이런 구멍들이 미생물의 주거 공간이 되어 냄새를 흡착 분해하고, 습도조절 및 방부 기능을 갖게 함은 물론 음이온을 발생시켜 상쾌함을 제공하여 사용에 유익하다.

이러한 목분은 종류에 따라 다소 차이가 나지만 대개 탄소질이 80％이고 나머지는 미네랄 (Ca, Na, Fe, Mg, K, P)로 구성되어 있어, 폐기시 주변토양에 영양 분을 공급하는 등 산성화를 방지하게 하는 장점이 있다.

상기 액상바인더가 50 중량부 이하로 혼합될 경우에는 결합력이 저하되어 제품의 강도가 저하되는 문제점이 있으며, 상기 70 중량부 이상으로 혼합될 경우에는 강도는 상승하나 과다한 혼합에 의해 분해시간이 길어지는 단점이 있으므로, 상기 범위 내에서 혼합사용됨이 바람직하다.

또한, 바인더가 고체상태에서 목분과 물과 함께 혼합될 경우 특정부위로 바인더성분이 결집되는 문제가 발생됨으로, 이를 방지하기 위해 바인더 자체를 액상으로 제조하고 액상바인더와 목분만을 혼합하도록 하여 접착성분이 고르게 분포되는 것이다.

다음으로, 상기 압축성형공정(S3)은, 상기 혼합물을 특정한 모양을 갖는 몰드(mold)나, 성형기에 공급하여 제품으로 성형하는 과정이다. 상기 몰드나 성형기에는 80 ~ 150 ℃ 사이로 온도를 가하여 혼합물이 쉽게 응고되는 것을 방지하고, 성형이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 것이다. 상기 몰드와 성형기에 가해지는 온도는 혼합물의 수분함량에 따라 편차를 달리할 수 있는 것으로, 수분이 적을 경우 낮은 온도로 설정하고, 수분이 많이 포함될 경우 다소 높은 온도를 가하여 건조기능을 수행 할 수 있도록 한 것이다.

아울러, 상기 몰드와 성형기의 접촉(가압)시간을 조절하여 건조가 용이하게 이루어질 수 있도록 할 수 있다. 상기 가압은 제품의 두께에 따라 변경될 수 있으며, 대개 1 ~ 5분 내로 가압하여 성형하는 것이 바람직하며, 상기 시간내로 성형 할 경우 생산효율성이 향상되는 장점이 있는 것이다.

다음으로 상기 경화공정(S4)은 상기 몰드 및 성형기에서 탈착된 제품을 실온에서 일정시간 방치하게 함으로써 경화가 충분히 이루어질 수 있도록 하는 과정이다. 이러한 경화시간은 제품의 두께와 가해진 열에 따라 변경가능하며, 바람직하게는 10 ~ 20분 동안 경화되도록 하는 것이다.

이러한 공정으로 제조된 폴리비닐알콜을 함유하는 액상바인더와 천연화이버를 이용한 분해성 포장용기는 분해성과 강도가 우수하기 때문에 식품포장용기, 농자재, 공업용포장용기, 어린이용 완구문구 및 생활용품 등 다양한 분야에서 사용이 가능하다. 또한 큰 강도를 요구하지 않을 경우 액상바인더의 혼합량을 축소하여 천연화이버의 혼합비율을 증가시킴으로써 분해시간을 단축시킬 수 있는 것이다.

한편, 상기 서술한 예는, 본 발명을 설명하고자하는 예일 뿐이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 전문가가 본 상세한 설명을 참조하여 부분변경 사용한 것도 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 폴리비닐알콜을 함유하는 액상바인더와 천연화이버를 이용한 분해성 포장용기 및 그 제조방법은,

바인더를 액상으로 제조하여 천연화이버인 목분과의 혼합시 별도의 물을 첨가하지 않고도 혼합이 가능하고, 특히 결합재인 바인더가 균일하게 분포되어 최종물 생산시 균일한 강도의 제품을 수득 할 수 있도록 하며, 매립폐기시 신속한 분해가 이루어짐은 물론 목분에 포함된 각종 미네랄을 토양에 재 공급하여 토양의 산성화를 방지하도록 하는 등 친환경적인 유용한 제품의 제공이 가능하게 된 것이다.

Claims (4)

1. 분해성포장용기 제조방법에 있어서,

   물 100중량부에 대해 폴리비닐알콜 3 ~ 30중량부를 혼합하되, 80 ~ 100℃로 가열된 물을 교반하면서 폴리비닐알콜을 서서히 혼합하고, 10 ~ 60분 동안 가열하여 폴리비닐알콜의 용융시키는 액상바인더제조공정(S1)과;

   상기 제조된 액상바인더 100중량부에 대해 유연제인 구연산 10 ~ 30 중량부, 경화제인 액상규산소다 3 ~ 10중량부, 안료 0.2 ~ 0.5 중량부가 혼합되는 첨가물혼합공정(S5)과;

   상기 첨가물이 혼합된 액상바인더를 상온으로 냉각하고, 천연화이버인 목분 100중량부에 대해 액상바인더 60 ~ 70중량부를 혼합반죽하는 혼합물제조공정(S2)과;

   상기 혼합물을 80 ~ 150℃의 열이 가해진 성형기에 투입하여 1 ~ 5분간 압축하는 압축성형공정(S3)과;

   상기 제조된 압축성형물을 10 ~ 20분간 실온에서 안치하여 성형제품을 굳게 하는 경화공정(S4);을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 폴리비닐알콜을 함유하는 액상바인더와 천연화이버를 이용한 분해성 포장용기 제조방법.
2. 제 1항의 제조방법으로 제조된 폴리비닐알콜을 함유하는 액상바인더와 천연화이버를 이용한 분해성 포장용기.
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