KR100800428B1 - 친환경 생분해성 1회용 용기와 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생분해성 1회용 용기에 관한 것으로 특히 생분해성화합물을 폴리프로필렌 또는 폴리스틸렌 같은 열가소성 합성수지류의 베이스폴리머(base polymer)에 혼합하여 성형한 1회용 용기로서 생분해성화합물 뿐만아니라 베이스폴리머도 생분해할 수 있어서 자외선의 조사로 외부에 노출되어 있거나 토양에 매립된 뒤에는 자연상태에서 미생물에 의해 분해되기 때문에 환경오염을 방지할 수 있고 폐 처리에 따른 사회적 비용을 경감시킬 수 있는 친환경적인 생분해성 1회용 용기에 관한 것이다.
생분해 용기, 베이스폴리머, 친환경, 생분해성 1회용 용기
Description
본 발명은 생분해성 1회용 용기에 관한 것으로 특히 생분해성화합물을 폴리프로필렌 또는 폴리스틸렌 같은 열가소성 합성수지류의 베이스폴리머(base polymer)에 혼합하여 성형한 1회용 용기로서 생분해성화합물 뿐만아니라 베이스폴리머도 생분해할 수 있어서 자외선의 조사로 외부에 노출되어 있거나 토양에 매립된 뒤에는 자연상태에서 미생물에 의해 분해되기 때문에 환경오염을 방지할 수 있고 폐 처리에 따른 사회적 비용을 경감시킬 수 있는 친환경적인 생분해성 1회용 용기에 관한 것이다.
플라스틱수지로 성형된 1회용 용기는 플라스틱 자체의 우수한 물성, 편리성 그리고 제품의 생산성과 단가 등의 장점으로 널리 사용되고 있지만, 이로 인한 환경오염의 문제 때문에 최근에는 1회용 용기의 사용을 줄이거나 이들 용기들을 재활용하는 방안들이 강구되고 있고, 현재는 법률적으로도 1회용 용기의 사용을 규제하는 법안마저도 제정되어 있다. 이러한 규제나 사회적 합의를 통해 사용량을 다소 줄일 수 있겠지만, 환경오염이라는 근본적인 문제를 해결할 수는 없다.
따라서, 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 다양한 방법이 시도되었고 그 일환으로 자연성분 예컨대 전분을 혼합하는 방안이 제시되기도 하였다. 그러나, 종래의 합성수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리스틸렌 등의 합성수지류를 베이스폴리머로하고 여기에 전분과 같은 자연성분을 혼합한 것이라 자연성분의 분해는 가능할지 몰라도 베이스폴리머 자체의 생분해는 불가능했기 때문에 토양에 매립하더라도 추후 전분성분만 분해되고 베이스폴리머는 분해되지 않아 환경오염을 유발하는 근본적인 문제점이 있었다.
본 발명은 앞서 본 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 생분해성화합물와 열가소성 합성수지류의 베이스폴리머을 소정량 혼합하여 자외선의 조사로 외부에 노출되어 있거나 토양속에 매립되어 있어도 토양의 미생물등에 의해 자연 분해될 수 있어서 1회용 용기에 광범위하게 사용될 수 있는 생분해성 1회용 용기를 제공하는 것이다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해 구현된다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 본 발명의 생분해성 1회용 용기는, 스테아린산, 중질탄산칼슘, 비닐케톤계공중합폴리머, 폴리에틸렌왁스, 젖당, 에틸아세테이트, 메틸 메타크릴레이트, 가루우유, 이소부틸알콜, 벤젠과 LMPE를 혼합한 생분해성화합물에 플라스틱수지를 혼합가공한 후 압출성형되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 본 발명의 생분해성 1회용 용기는, 제 1 실시예에 있어서, 상기 생분해성화합물은 스테아린산 1~4중량%, 중질탄산칼슘 30~55중량%, 비닐케톤계공중합폴리머 4~12중량%, 폴리에틸렌왁스 3~8중량%, 젖당 7~15중량%, 에틸아세테이트 1~5중량%, 메틸 메타크릴레이트 1~7중량%, 가루우유 10~20중량%, 이소부틸알코올 1~5중량%, 벤젠 1~4중량%와 LMPE 2~7중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 본 발명의 생분해성 1회용 용기는, 제 2 실시예에 있어서, 상기 생분해성화합물은 스테아린산 2중량%, 중질탄산칼슘 45중량%, 비닐케톤계공중합폴리머 7.5중량%, 폴리에틸렌왁스 5중량%, 젖당 11.8중량%, 에틸아세테이트 2.5중량%, 메틸 메타크릴레이트 3중량%, 가루우유 15.5중량%, 이소부틸알코올 1.8중량%, 벤젠 1.4중량%와 LMPE 4.5중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 본 발명의 생분해성 1회용 용기는, 제 3 실시예에 있어서, 상기 플라스틱수지는 PE, PS와 PP 어느 하나 또는 이들을 혼합한 것인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 5 실시예에 따르면, 본 발명의 생분해성 1회용 용기는, 제 4 실시예에 있어서, 상기 생분해성화합물 40중량%에 플라스틱수지로 PE 60중량%를 혼합하여 압출성형되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 6 실시예에 따르면, 본 발명의 1회용 용기 제조방법은, 제 1 실시예 내지 제 5 실시예중 어느 하나의 친환경생분해 1회용 용기를 제조하는 방법 에 있어서, 상기 방법은 생분해성화합물을 생성하는 생분해성화합물생성단계와, 상기 생분해성화합물에 열가소성 플라스틱수지를 혼합하여 친환경생분해성 용기를 제조하는 용기성형단계로 이루어지며; 상기 생분해성화합물생성단계는 스테아린산과 중질탄산칼슘과 메틸 메타크릴레이트를 110℃에서 혼합하는 제1단계와, 비닐케톤계공중합물, 폴리에틸렌왁스, 가루우유, 이소부틸알콜과 벤젠을 40℃에서 혼합하는 제2단계와, 젖당과 에틸아세테이트를 40℃에서 혼합하는 제3단계와, 상기 제1단계, 제2단계와 제3단계를 통해 생성된 것을 90℃에 다시 혼합한 후 LMPE를 첨가하여 압출기로 압출하는 제4단계로 이루어지고; 상기 용기성형단계는 상기 생분해성화합물생성단계에 의해 생성된 생분해성화합물과 플라스틱수지를 함께 압출기호퍼에 첨가하여 시트지형상으로 압출하고 이어서 용기형상을 가진 금형에서 진공성형하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 7 실시예에 따르면, 본 발명의 1회용 용기 제조방법은, 제 6 실시예에 있어서, 상기 생분해성화합물생성단계의 제4단계는 압출기호퍼에서 180℃, 190℃와 210℃ 순으로 가열되면서 압출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 8 실시예에 따르면, 본 발명의 1회용 용기 제조방법은, 제 7 실시예에 있어서, 상기 용기성형단계는 압출기호퍼에서 180~190℃, 190℃~210℃와 220℃순으로 가열되면서 압출되는 것을 특징으로 한다.
출원인은 이하에서 앞서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
본 발명의 친환경 생분해 1회용 용기는, 스테아린산, 중질탄산칼슘, 비닐케톤계공중합폴리머, 폴리에틸렌왁스, 젖당, 에틸아세테이트, 메틸 메타크릴레이트, 가루우유, 이소부틸알콜, 벤젠과 LMPE를 혼합한 생분해성화합물에 플라스틱수지를 혼합가공한 후 압출하여 진공성형된다. 여기서, 폴리에틸렌왁스는 폴리에틸엔의 합성과정에서 부산물로 생성되는 고융점폴리에틸렌 왁스를 의미한다. 스테아린산, 폴리에틸렌왁스, 에틸 아세테이트, 이소부틸알콜과 벤젠은 가공첨가제로서 분자간의 결속력, 표면의 미려함 등과 같은 가공성 향상을 위해서 첨가된다. 비닐케톤계공중합폴리머는 매스트배치의 형태로 제공되며 자외선조사시 집광하여 용기의 산화를 촉진시키는 광민첨가제이다. 젖당, 메틸 메타아크릴레이트와 가루우유는 용기의 생분해를 촉진한다. 그리고, LMPE는 분자간의 결속력을 향상시키는 역할을 하고 플라스틱수지는 베이스폴리머로서 용기의 기계적 물성(인열강도, 인장강도 등)을 확보하기 위하여 첨가된다. 여기서 플라스틱수지는 PE, PP, PS 중 어느 하나를 또는 이들을 소정량 혼합한 것이다. 그리고, PE는 Polyethylene의 약어로서 폴리에틸렌을, PP는 Polypropylene의 약어로서 폴리프로필렌을, 그리고 PS는 Polystyrene의 약자입니다.또한, LMPE는 Low Molecular Polyethylene약자로서, 저분자 폴리에틸렌을 의미합니다. 일반 HDPE,LDPE 등은 분자량이 10,000이상을 가지고 있으나, LMPE는 2000~2500의 저분자량으로 형성되어 있어 제품의 제조시 CaCo3 등의 원활한 융합작을 유도하게 되며, 구성은 Polyethylene wax로 되어 있습니다.
이하에서는, 앞서 본 실시예의 실험예를 살펴보도록 한다.
시료의 제작
스테아린산 2중량%, 중질탄산칼슘 45중량%와 메틸 메타크릴레이트 3중량%를 고속혼합기(40KW, 1480RPM)에 넣고 내부 온도 110℃ 하에서 40분간 혼합하여 제1물질을 생성하고, 비닐케톤계공중합폴리머 7.5중량%, 폴리에틸렌왁스 5중량%, 가루우유 15.5중량%, 이소부틸알코올 1.8중량%와 벤젠 1.4중량%을 고속혼합기에 넣고 40℃하에서 30분간 혼합하여 제2물질을 생성하며, 젖당 11.8중량%, 에틸아세테이트 2.5중량%를 혼합기에 넣고 40℃하에서 20분간 혼합하여 제3물질을 생성한다.
그리고, 위 제1물질, 제2물질과 제3물질을 고속혼합기(40KW, 1300RPM)에 넣고 90℃하에서 30분간 혼합한 후 60분 후에 혼합기를 개방하여 얻어진 결정체에 LMPE 4.5중량%를 첨가하여 압출기호퍼(37KW)에 투입한다. 여기서, 압출기는 스큐류가 double식이며 그 길이/직경의 비는 28:1이상의 것으로 하며, heating bowl section 1~4까지는 180℃, section 5~8까지는 190℃, section 9~12까지는 210℃를 유지한다. 그리고, 압출기 토출 몰드의 후단에는 wire screen을 수평이동식으로 설치하여 설비가동중에는 이물질을 제거하게 하여 8시간 1회씩 교체하도록 하며, 압출기의 토출구 전면 disc에는 직경2.5mm인 30개의 hold를 통해 생분해성화합물을 토출시킨다.
그리고, 토출된 생분해성화합물은 4개의 회전식 커터에 의해 두께 0.3~0.5mm 타원형으로 절단되어 송풍기의 풍력에 의해서 직경 300의 덕트를 통해 14m 이송된다. 그리고 이송되는 과정에서 냉각되어 생분해성화합물이 완성된다.
이어서, 위 생분해성화합물 40중량%를 베이스폴리머로 PE 60중량%와 함께 압출기 호퍼에 투입하고, heating bowl 180~190℃, heating tee 190℃~210℃, heating top 220℃을 유지하면서 두께 0.1~0.2mm인 시트지를 압출하고 압출된 시트 지를 1회용 용기 형상을 가진 소정의 금형 라인으로 인출시켜 1회용 용기형상으로 진공성형하고 커팅하는 공정을 거쳐 친환경 생분해성 1회용 용기(시험예1)을 제작하였다.
그리고, 베이스폴리머만을 달리하여 다음과 같은 시료를 추가 제작하였다.
(1) 시험예2 내지 비교예 2
앞서 본 생분해성화합물을 첨가하지 아니한 PP재질의 용기(비교예2), 생분해성화합물을 5중량% 첨가한 용기(시험예2)를 각각 제작하였다.
(2) 시험예3 내지 비교예3
앞서 본 생분해성화합물을 첨가하지 아니한 PS재질의 용기(비교예3), 생분해성화합물을 7중량% 첨가한 용기(시험예3)를 각각 제작하였다.
(3) 시험예4 내지 비교예4
앞서 본 생분해성화합물을 첨가하지 아니한 PE재질의 용기(비교예4), 생분해성화합물을 5중량% 첨가한 용기(시험예4)를 각각 제작하였다.
실험1: 퇴비화조건에서 플라스틱의 호기성 생분해도 시험
출원인은 한국화학시험연구원에 실험을 의뢰하였고 그 보고서 내용을 다음과 같이 정리하여 본다.
1. 재질성분분석
(1) 재질시험시료
생분해도 시험을 실시하기 전에 시험하고자 하는 시료에 대하여 원소분석(N C H O)을 실시하였고 시험시료는 환경부 공고 제2004-110호 생분해성 합성수지 시험기관 지정·공고 중 플라스틱의 생분해도 시험 업무처리지침에 의거하여 위 시험예1의 시료를 아래 그림1과 같이 준비하였다.
<그림 1>
(2) 재질시험장비 및 방법
모델명 EA1110 Element Analyes System(CE Instrumnets Co., Italy)인 원소분석기를 사용한다.
원소성분 중 N,C,H는 재질시험시료 1mg정도를 1800℃에서 열분해 후 TCD검출기를 이용하여 분석하며, 나머지 성분인 O는 재질시험시료 1mg정도를 1000℃에서 열분해 후 TCD검출기를 이용하여 분석한다.
(3) 재질시험결과
| 시험항목 | N | C | H | O |
| 중량% | 0.00 | 83.6 | 13.1 | 3.17 |
2. 생분해도 시험
(1) 생분해도시료
위 시험예1의 시료를 2×2cm크기로 절단하여 생분해도시험시료를 아래 그림 2와 같이 준비하였다.
<그림 2>
(2) 시험원리 및 방법
생분해도시험시료를 한국산업규격 KSM 3100-1 "퇴비화조건에서 플라스틱의 호기성 생분해도 및 붕괴도 측정" 기준에 의거 호기적 퇴비화 과정 중 발생하는 이산화탄소의 양을 측정하여 유기성 화합물인 분해성 합성수지의 생분해도를 측정한다.
여기서, 퇴비는 생분해에 의해 얻어진 식물성 잔류물로 구성된 혼합물과 기타 유기물, 특정 무기 성분이 포함된 토양을 조절하는 유기물이다. 그리고, 퇴비화 는 퇴비생성을 위한 호기화과정을 의미한다.
시험원리는 퇴비에 시료와 표준물질을 넣어 고정한 후 퇴비화용기에 넣고 일정기간동안 퇴비화가 일어나도록 한다. 그리고, 퇴비화과정에서 발생되는 이산화탄소량을 연속적으로 또는 주기적으로 측정하여, 시료와 표준물질의 이론적 최대 이산화탄소 발생량과 실제 이산화탄소 발생량의 비율로 생분해도를 결정하게 된다. 여기서, 이론적 최대 이산화탄소발생량(ThCO2)은 시료 또는 표준물질의 총 유기탄소 함유량으로부터 계산되며, 총 유기탄소 함유량은 앞서 본 재질성분분석에 의해 결정되고, 이론적 최대 이산화탄소발생량은 다음과 같은 공식에 의해 연산된다.
ThCO2=MTOT×CTOT×12/44
MTOT:시험 시작시 퇴비에 첨가된 시험물질 중 총 건조고형분의 양(g)
CTOT:시험 물질의 총 건조고형분에 포함된 유기탄소의 비율(g/g)
44: 이산화탄소의 분자량 12:탄소의 분자량
그리고, 실제 발생된 이산화탄소의 량은 수산화칼륨과 바륨클로라이드 혼합수용액이 담긴 투명 유리관으로 앞서 본 각각의 퇴비화 용기에 1:1로 직결한 상태에서 발생되는 이산화탄소를 포집하여 측정하게 되며, 아래의 식에 의해 연산된다.이 모든 사실은 위 한국산업규격에 상세하게 설명되어 있어 더이상의 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 생분해도는 다음과 같은 공식에 의거 연산된다.
(CO2)t=t시간동안 시료 또는 표준물질로부터 발생된 이산화탄소의 누적량
(CO2)b=퇴비만 담기 용기에서 발생된 이산화탄소의 누적량
Dt:t시간 동안의 생분해도
앞서 설명한 모든 내용은 한국산업규격 KSM 3100-1을 근거로 한 것이다.
(3) 퇴비의 특성분석
퇴비는 상명대학교에서 제조하여 2개월간의 퇴비화기간을 거쳐서 준비되었으며 분석된 특성은 다음 표와 같다.
| 구분 | 수분 (wt%) | pH | 고형분(wt%) | 원소분석(wt%) | C/N비 | ||||
| 총건조 고형분 | 휘발성 고형분 | N | C | H | O | ||||
| 퇴비 | 48.0 | 8.1 | 52.0 | 15.0 | 0.00 | 21.1 | 1.90 | 20.8 | 30.1 |
| 비고 | 시험기 간동안 약 50% 유지 | 7.0~9.0 이내 | 습윤 고형분의 50~55% 이내 | 습윤 고형분의 15% 이내 | - | 10~40적당 | |||
| 시험방법 | 폐기물 공정시 험법 | 탈이온 수:퇴비=5:1 | 폐기물공정시험법 | 원소분석기 | 비료시험법 | ||||
[표1:퇴비특성표]
여기서, 총건조고형분은 퇴비를 105℃에서 항량이 되도록 건조 후 얻은 고형분의 양이며, 휘발성고형분은 위 총건조고형분으로부터 550℃ 소각 후의 잔류물을 뺀 후 얻어진 고형분의 양이다. 휘발성 고형분량은 유기물 함유량의 지표이다.
위 표중 '비고'란에서 보는 바와 같이, 위 퇴비는 수분함유량, 산도, 고형분량, C/N비가 모두 기준 범위 이내이므로, 위 한국산업규격에서 요구하는 퇴비의 요건을 만족하는 것으로 판단된다.
(4) 시험예1과 표준물질의 생분해도 측정
앞서 설명한 시험예1의 시료 3개를 위 퇴비와 함께 고정하여 3개의 퇴비화용기에 각각 넣고 59일간 관찰하였다. 또한, 20㎛이하인 TLC급 셀룰로오스를 표준물질로 하고 이를 위 퇴비와 함께 고정하여 퇴비화용기에 넣고 59일간 관찰하였다. 그리고, 시편이나 표준물질을 넣지 않은 퇴비만을 퇴비화용기에 넣고 59일간 관찰하였다. 각각의 경우에 대하여, 이산화탄소발생량을 매일 측정하였고 3개의 퇴비회용기에서 발생되는 이산화탄소량의 평균값(CO2)Bmean을 위 공식에 근거하여 산출하고, 나아가 생분해도의 평균값(Dt)도 산출하여 그 결과를 아래 그래프로 나타내었다.
<그래프1 이산화탄소발생량>
<그래프2 생분해도>
위 그래프1에 의하면, 시험예1을 고정한 퇴비의 이산화탄소발생량이 그렇지 않은 퇴비에 비해 많다는 사실을 확인할 수 있었고 시간이 경과함에 따라 이산화탄소발생량이 점진적으로 증가하여 생분해가 진행중임을 알 수 있었다. 또한, 그래프2에 의하면, 시험예1은 표준물질인 셀룰로오즈와 비교하여 이산화탄소발생량이나 생분해도가 낮긴하지만 셀룰로오즈와 같이 시간이 경과함에 따라 점차 증가하고 있어서 셀룰로오즈처럼 자연상태에서 생분해가 진행중임을 알 수 있다.
그리고, 59일 시점에서 생분해도를 표준물질과 시편에 대하여 비교하여 보면 다음 표2와 같다.
| 구 분 | 이산화탄소 방출량에 의해 계산한 평균 생분해도(%) | 시험기간 | 관찰사항 |
| 시험물질 | 38.1 | 59일 | 퇴비의 상태 및 수분의 포함정도, 색깔, 균의 성장상태, 냄새 등의 변화는 발생하지 않았다. |
| 표준물질 | 72.8 | ||
| 표준물질대비 | 52.4 |
[표2:59일 지점에서의 생분해도 비교표]
위 표2에서 확인되다시피, 시험예1은 59일 시점에 38.1%의 생분해도를 보이며 그 생분해도가 표준물질인 셀룰로오즈의 52.4%에 달한다.
실험2: MITI method에 의한 생분해도 측정
(1) 실험방법
10여곳 이상의 오니, 퇴비 및 토양에서 채취하여 혼합한 후 합성배지를 1일 1회 공급하면서 10일 이상 배양하여 이를 접종미생물로 사용하였다.
그리고, 접종미생물이 고분자를 분해하는 과정에서 소모하는 산소량을 Respirometer를 사용하여 측정하였다.
본 실험에서도 표준물질로는 실험1에서와 동일한 셀룰로오스를 사용하였다.
(2) 실험결과
Respirometer로 측정한 산소소모량(mg/L)은 다음의 표3과 같다.
| 시간(day) | 표준물질 (셀룰로오즈) | 비교예2 | 시험예2 | 비교예3 | 시험예3 | 비교예4 | 시험예4 |
| 1 | 60 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 176.2 | 0 | 1.2 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 3 | 271.4 | 0 | 1.2 | 23.7 | 0 | 0 | 0 |
| 4 | 336.6 | 4.9 | 1.2 | 41.8 | 30.5 | 0 | 0 |
| 5 | 439.7 | 7.3 | 1.2 | 41.8 | 69.1 | 0 | 0 |
| 6 | 557.2 | 7.3 | 1.2 | 41.8 | 92.9 | 0 | 0 |
| 7 | 618.5 | 7.3 | 1.2 | 41.8 | 95.6 | 0 | 0 |
| 8 | 618.5 | 7.3 | 1.2 | 41.8 | 95.6 | 0 | 0 |
| 9 | 651.1 | 7.3 | 5 | 41.8 | 95.6 | 0 | 0 |
| 10 | 695.5 | 7.3 | 5 | 43.2 | 164.6 | 1.2 | 1.2 |
| 11 | 747.7 | 7.3 | 5 | 43.2 | 173.9 | 1.2 | 1.2 |
| 12 | 806.4 | 7.3 | 5 | 43.2 | 185.9 | 1.2 | 37.1 |
| 13 | 914.7 | 7.3 | 8.8 | 43.2 | 219.1 | 1.2 | 45.8 |
| 14 | 977.3 | 7.3 | 16.3 | 43.2 | 233.7 | 1.2 | 56.9 |
| 15 | 977.3 | 7.3 | 16.3 | 43.2 | 233.7 | 1.2 | 56.9 |
[표3: 소모 산소량]
위 표에 의하면, 시험예 2 내지 4는 표준물질에 비하여 산소소모량이 낮지만 비교예 2 내지 4에 비하여 현저히 높음을 확인할 수 있었다.
실험3: 옥외현장에서의 생분해도 측정
(1)실험방법
비교예 2 내지 4와 시험예 1 내지 4를 하천과 토양에 30일동안 각각 침적시 킨 후 생분해 정도를 무게감소율, SEM과 AFM을 이용해 시료 표면의 형태 변화를 측정하였으며, 나아가 토양이나 하천에 침적된 시료를 채취하여 현미경으로 관찰하여 박테리아의 서식 여부를 확인하였다.
(2) 실험결과
1) 무게감소율
각각의 경우에 무게감소율을 계산하여 그 결과를 아래 표4에 도시하였다.
| 구분 | 하천 | 토양 |
| 표준물질 | 100 | 100 |
| 비교예2 | 0 | 0.3 |
| 비교예3 | 0 | 1.5 |
| 비교예4 | 0 | 0 |
| 시험예2 | 3.6 | 4.8 |
| 시험예3 | 1.4 | 2.3 |
| 시험예4 | 0.6 | 2.7 |
| 시험예1 | 28.2 | 30.1 |
[표4:무게감소율비교표]
위 표4에 기재된 바와 같이, 생분해성화합물을 첨가한 시험예1 내지 4가 첨가하지 않은 비교예 2 내지 4에 비해 무게감소율을 높음을 확인할 수 있었다. 특히,시험예 1은 생분해성화합물의 비율이 시험예 2 내지 3에 비해 높기 때문에 시험예2 내지 4에 비해 높은 무게감소율을 보여 주었고 육안으로도 생분해가 진행중임을 쉽게 확인할 수 있었다.
2)SEM 및 AFM을 통한 시료 표면 거칠기의 변화
표면거칠기 변화는 편의상 비교예2와 시험예2만을 비교하였고 그 결과를 아래 도시하였다.
AFM 으로 측정한 비교예2와 시험예2의 3차원적인 표면 모양
| 구분 | 침적전 | 토양 | 하천 |
| 비교예2 |
 |
 |
 |
| 시험예2 |
 |
 |
 |
30일간의 침적후에는 토양이나 하천 모두에 있어서 시험예2의 시료표면이 비교예2에 비해 더욱 거칠어져 있음을 확인할 수 있다.
AFM상에서 측정한 비교예2와 시험예2의 평균거칠기값
| 구분 | 침적전 | 토양 | 하천 |
| 비교예2 | 12.4 | 18.4 | 15.3 |
| 시험예2 | 10.0 | 69.9 | 68.8 |
30일간의 침적후에는, 시험예2의 표면거칠기 수치가 비교예2에 비해 높음을 확인할 수 있다.
3)시료 표면의 현미경적 관찰
토양에 침적한 시료를 채취하여 비교예2와 시험예2의 시료 표면상에 존재하는 박테리아를 현미경적으로 관찰한 결과, 아래 그림에 도시된 바와 같이 시험예2의 표면에 비교예2에 비해 많은 박테리아가 서식하면서 바이오필름(biofilm)을 형성하고 있음을 확인할 수 있다.
<비교예2> <시험예2>
앞서 살펴 본 실험 1 내지 3에서 확인된 바와 같이, 시험예 1 내지 4는 비교예2 내지 3에 비해 이산화탄소발생량, 산소소모량, 표면거칠기나 박테리아의 서식정도가 높다는 점을 실험적으로 확인할 수 있었다. 특히 시험예1의 경우, 생분해도가 59일만에 38.1% 정도에 근접하는데, 이는 자연상태에서는 분해되지 않는 비교예 2 내지 4와 비교하여서는 놀라운 결과였다.
본 발명은 생분해성화합물와 열가소성 합성수지류의 베이스폴리머를 소정량 혼합하여 자외선의 조사로 외부에 노출되어 있거나 토양속에 매립되어 있어도 토양 의 미생물등에 의해 생분해성화합물뿐만 아니라 베이스폴리머까지도 생분해될 수 있어서 친환경적인 1회용 용기를 제공할 수 있는 효과를 가진다.
Claims (8)
- 스테아린산, 중질탄산칼슘, 비닐케톤계공중합폴리머, 폴리에틸렌왁스, 젖당, 에틸아세테이트, 메틸 메타크릴레이트, 가루우유, 이소부틸알콜, 벤젠과 저분자폴리에틸렌을 혼합한 생분해성화합물에 폴리에틸렌, 폴리프로필레, 폴리스틸렌 중 어느 하나 또는 이들을 혼합한 열가소성 플라스틱수지를 혼합한 후 압출성형 또는 진공성형되는 생분해성 1회용 용기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 생분해성화합물은 스테아린산 1~4중량%, 중질탄산칼슘 30~55중량%, 비닐케톤계공중합폴리머 4~12중량%, 폴리에틸렌왁스 3~8중량%, 젖당 7~15중량%, 에틸아세테이트 1~5중량%, 메틸 메타크릴레이트 1~7중량%, 가루우유 10~20중량%, 이소부틸알코올 1~5중량%, 벤젠 1~4중량%와 저분자폴리에틸렌 2~7중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 생분해성 1회용 용기.
- 제 2 항에 있어서, 상기 생분해성화합물은 스테아린산 2중량%, 중질탄산칼슘 45중량%, 비닐케톤계공중합폴리머 7.5중량%, 폴리에틸렌왁스 5중량%, 젖당 11.8중량%, 에틸아세테이트 2.5중량%, 메틸 메타크릴레이트 3중량%, 가루우유 15.5중량%, 이소부틸알코올 1.8중량%, 벤젠 1.4중량%와 저분자폴리에틸렌 4.5중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 생분해성 1회용 용기.
- 삭제
- 제 3 항에 있어서, 상기 생분해성화합물 40중량%에 플라스틱수지로 폴리에틸렌 60중량%를 혼합하여 압출성형되는 것을 특징으로 하는 친환경 생분해성 1회용 용기.
- 제 1 항 내지 제 3 항과 제 5 항 중 어느 하나의 친환경생분해 1회용 용기를 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은 생분해성화합물을 생성하는 생분해성화합물생성단계와, 상기 생분해성화합물에 플라스틱수지를 혼합하여 친환경생분해성 용기를 제조하는 용기성형단계로 이루어지며,상기 생분해성화합물생성단계는 스테아린산과 중질탄산칼슘과 메틸 메타크릴레이트를 110℃에서 혼합하는 제1단계와, 비닐케톤계공중합물, 폴리에틸렌왁스, 가루우유, 이소부틸알콜과 벤젠을 40℃에서 혼합하는 제2단계와, 젖당과 에틸아세테이트를 40℃에서 혼합하는 제3단계와, 상기 제1단계, 제2단계와 제3단계를 통해 생성된 것을 90℃에 다시 혼합한 후 저분자폴리에틸렌를 첨가하여 압출기로 압출하는 제4단계로 이루어지고,상기 용기성형단계는 상기 생분해성화합물생성단계에 의해 생성된 생분해성화합물과 플라스틱수지를 함께 압출기호퍼에 첨가하여 시트지형상으로 압출하고 이어서 용기형상을 가진 금형에서 진공성형하는 것을 특징으로 하는 친환경 생분해성 1회용 용기 제조방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 생분해성화합물생성단계의 제4단계는 압출기호퍼에서 180℃, 190℃와 210℃ 순으로 가열되면서 압출되는 것을 특징으로 하는 친환경 생분해성 1회용 용기 제조방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 용기성형단계는 압출기호퍼에서 180~190℃, 190℃~210℃와 220℃순으로 가열되면서 압출되는 것을 특징으로 하는 친환경 생분해성 1회용 용기 제조방법.
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