KR101093083B1

KR101093083B1 - 참숯을 함유하는 플라스틱 식품용기

Info

Publication number: KR101093083B1
Application number: KR1020090057780A
Authority: KR
Inventors: 박수자
Original assignee: 박수자
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2011-12-14
Also published as: KR20110000336A

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌(PP) 수지에 1∼10 ㎛ 크기로 미분쇄한 참숯(참나무류로 만든 숯) 분말을 35~50 중량% 다량 함유하여 기능성을 부여한 합성수지 조성물을 220~240℃의 온도로 사출성형에 의해 식품용기를 제조 사용함으로써 참숯이 가지고 있는 탈취 및 공기투과기능, 유해성 병균 및 독성을 제거하는 등의 유익한 기능에 의해 음식물의 변질을 방지하며, 신선도와 맛을 증진시킬 수 있음과 동시에 음식물의 독성에 기인하는 각종 성인병을 예방하도록 하는 식품 포장, 보관 및 저장 용기에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 합성수지 조성물에 맥반석, 맥섬석, 게르마늄, 황토 또는 토르말린(電氣石) 등의 원적외선과 음이온 방출물질을 0~10 중량% 첨가하여 이들이 발산하는 원적외선과 음이온 방출효과에 의해 용기에서 식품의 신선도를 증대하고 장기간 보관이 이루어질 수 있도록 하되, 상기 첨가제의 종류와 량을 적절히 조정하여 더욱 상승된 작용효과를 발휘하도록 하는 식품 보관 및 저장 용기에 관한 것이다.

폴리프로필렌 수지, 참숯, 탈취, 공기투과, 원적외선, 음이온, 식품용기

Description

참숯을 함유하는 플라스틱 식품용기{PLASTIC FOOD CASE CONTAINING CHARCOAL MADE OF OAK WOOD}

본 발명은 폴리프로필렌(PP) 수지에 참숯(참나무류로 만든 숯) 분말을 35~50 중량% 다량 함유하고, 선택적으로 원적외선 및 음이온방출 광물질을 0~10 중량% 첨가함으로써 기능성을 부여한 수지조성물로 사출성형에 의해 제조된 식품 포장, 보관 및 저장 용기에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 범용되고 있는 열가소성 수지로서 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등은 가격이 저렴하고 가공성이 양호하여 생활용품 및 포장용과 농업용 등의 제품으로 많이 이용되고 있으나, 종래의 일반가정에서 사용되고 있는 채소, 과일, 음식물 등의 식품 보관용 밀폐용기는 주로 폴리프로필렌으로 이루어진 성형품으로서, 이러한 재질로 구성되는 식품용 기구나 용기·포장 재질의 합성수지제는 내부로부터의 수분이탈은 방지되나, 외부로부터의 공기유입까지 차단하므로, 단시간 동안의 신선도는 유지될 수 있지만 장시간 동안의 신선도 유지에는 적합하지 않은 문제점이 발생되고 있다.

뿐만 아니라 이러한 재질로 구성되는 식품용 기구나 용기, 포장 재질의 합성 수지제는 내분비계 장애물질을 함유하거나 장기사용으로 인한 발암의심물질 및 환경호르몬물질의 용출 가능성이 있는 것으로 알려지고 있다.

이와 함께 원적외선 및 음이온 발생물질, 바이오세라믹 등이 식품과 인체에 미치는 영향이 알려지고 특히 스트레스의 해소에 의한 성인병의 예방과 치료에 커다란 효과를 발휘하는 것으로 연구됨에 따라 이를 이용한 생활용품 및 건자재, 섬유 등에 널리 이용되고 있는바, 특히 독성이 없고 높은 원적외선 방사율 및 우수한 탈취 및 항균력이 발휘되는 황토와 맥반석 및 옥과 함께 숯 등과 같은 유용성이 알려지는 물질을 이용하여 합성수지와 적정비율로 혼합시켜 공지의 방법으로 성형한 생활용품은 무독성과 원적외선의 방출에 의한 식품의 신선도를 유지하고, 또한 항균력으로 식품을 장기간 보존할 수 있는 특성을 발휘하고 있다.

그러나 이러한 혼합성형품은 일반적으로 황토나 맥반석 및 숯 분말을 합성수지에 극히 미미한 량으로 혼합되거나 그 자체를 주성분으로 하여 세라믹 성형체를 제조하게 되는데, 상기 무기질 분말이 합성수지에 비해 적정량 이상이 혼합되면 성형성이 불량하여 상품성을 저하시키고 또는 적정량 이하로 혼합될 때에는 소망하는 기능을 얻을 수 없는 문제가 야기되는 것이다.

이에 따라 많은 선출원발명 및 특허발명에서 합성수지와 무기질 재료의 혼합비율에 대한 수치를 한정하고 있으나, 그 실시과정에서 성형품의 불량율이 많아 부득이 최소량으로 한정하는 상태에 있는 것이다.

또한, 원적외선 방사 및 항균 탈취의 기능을 갖도록 합성수지에 무기질 분말 을 첨가하여 제조한 합성수지 제품은 그 특성을 높이기 위하여 항균성과 탈취 및 원적외선 방사효과나 음이온, 자력 등이 발휘되는 다수의 첨가제를 첨가하고 있다.

이와 같이 여러 종류의 첨가제가 함께 혼합됨에 따라 제조의 어려움이 발생되며 특히 혼합성과 성형품의 품질에 매우 나쁜 결과를 초래하게 된다.

국내공개특허공보 특2000-0012409호는 플라스틱 원료 100중량부에 대나무숯 분말 0.5~1.5 중량부, 산화티타늄 0.3~0.8 중량부를 첨가하여 사출성형한 플라스틱 용기에 대하여 개시하고 있다. 그러나 위 대나무숯을 넣은 플라스틱 용기는 대나무숯 분말의 함량이 0.5~1.5 중량부에 불과하여 숯의 유익한 효과를 크게 기대하기는 어렵고, 소량의 숯분말을 함유하고 있기 때문에 방사되는 원적외선의 양도 미약한 것으로 사료된다.

또한, 국내공개특허공보 특2001-0094777호에는 백탄분말 100중량부에 불포화 폴리에스테르 수지 20~50 중량부를 첨가, 혼합하여 주조, 성형되는 숯용기를 개시하고 있고, 숯 고유의 탈취, 흡착특성을 증진시키고자 하나, 성형품의 품질, 재료비 및 제조상의 어려움으로 인하여 실시하는데 많은 어려움이 있는 것이다.

참고로, 원적외선은 전자파의 일종으로 적외선의 범주에 속하며 적외선은 가시광선의 적색영역보다도 파장이 길고 열효과가 큰 전자파의 일종이다. 산업분야에서 열원으로 이용되는 파장 영역은 2.5~25 ㎛의 영역이 많이 이용되고 있다. 원적외선은 생명의 빛이라 하여 혈액순환 촉진, 신진대사 촉진, 세포기능 활성화, 생육촉진 작용, 물분자의 활성화 및 숙성효과로 이용된다. 참숯의 5-20 ㎛ 파장 영역에서 이상 흑체 대비 방사율은 표 1에서와 같이 0.93으로 높은 방사특성을 나타내었 다.

시료명	측정온도(℃)	방사율(5~20 ㎛)	방사에너지(W/㎡·㎛)
참숯	50	0.93	3.62~3.83 X 10²
맥반석	50~150	0.90~0.95	3.62~3.83 X 10²
이상흑체	50~150	1.0	4.03 X 10²

한편, 플라스틱 용기에 광물질을 첨가하여 원적외선을 방사하는 용기가 세인의 관심을 이루고 있는바, 이는 광물질의 원적외선 방사로 인하여 내용물의 보관성을 좋게 하고 보존기간이 연장되기 때문이다. 그러나 이러한 용기는 탈취 기능이 약하여 내용물의 냄새가 용기 내벽에 일단 침적되면 내용물이 바뀔 경우 냄새가 새로운 내용물에 전이되어 보관성이 떨어지고, 냄새를 없애는데 상당한 시간이 소모되고 용기의 사용에 제한을 받는다. 아울러 밀폐된 용기의 내부에서는 멸균상태가 아니면 세균의 번식이 용이하여 오랫동안 음식을 보관하기는 어렵기 때문에 장기간 보관 시에는 냉장고 등에 보관하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 폴리프로필렌(PP) 수지에 참숯(갈참나무, 굴참나무, 물참나무, 줄참나무 등의 참나무류로 만든 숯) 분말의 함량을 적절히 조절함으로써 제조공정에 따르는 품질저하를 방지하고, 참숯의 함량을 최적화하여 참숯이 가지고 있는 탈취 및 공기투과기능, 유해성 병균 및 독성을 제거하는 등의 유익한 기능에 의해 음식물의 변질을 방지하며, 신선도와 맛을 증진시킬 수 있음과 동시에 음식물의 독성에 기인하는 각종 성인병을 예방하도록 하는 식품포장, 보관 및 저장 용기를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 합성수지 조성물에 맥반석, 맥섬석, 게르마늄, 황토 또는 토르말린(電氣石) 등의 원적외선과 음이온 방출물질을 소량 첨가하여 이들이 발산하는 원적외선과 음이온 방출효과에 의해 더욱 상승된 작용효과를 발휘하도록 하는 식품 포장, 보관 및 저장 용기를 제공하는 것이다

본 발명은 폴리프로필렌(PP) 수지 50~65 중량%에 1∼10 ㎛ 크기로 미분쇄한 참숯 분말을 35~50 중량% 함유하는 기능성 합성수지 조성물을 220∼240 ℃의 온도로 사출성형에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 식품 포장, 보관 및 저장 용기로서, 상기 합성수지 조성물 100 중량%를 기준으로 하여 1∼3 ㎛ 크기의 맥반석, 맥섬석, 게르마늄, 황토 또는 토르말린(電氣石)으로 이루어진 군에서 선택된 원적외선 및 음이온 방출물질을 0~10 중량% 첨가하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에서 사용되는 플라스틱 원료는 폴리프로필렌으로서 대체 가능한 다른 원료로도 사용 가능할 수 있으나, 본 발명자가 자체 시험해 본 결과, 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리스티렌 등의 범용수지에 비해 식품 보관 및 저장 용기로서 적합한 가요성과 강도를 갖고 있을 뿐만 아니라 참숯과의 혼합성이 좋아 용융 수지재료에 참숯 미립자가 가장 균일하게 분산되는 유리한 측면이 있다.

본 발명에서 사용하는 참숯은 1∼10 ㎛ 입자를 가진 것이 수지재료와의 분산성, 성형성 및 제품의 품질 면에서 가장 좋고, 폴리프로필렌(PP) 수지조성물 전체 100 중량%에 대해 참숯 함유량이 35 중량%에 미달하면 본 발명에서 원하는 탈취 및 원적외선 방사율이 저하된다. 그러나 참숯 함유량이 50 중량%를 초과하더라도 제품 자체 또는 제조공정에 심각한 결함이 발생하는 것은 아니지만 용융단계에서 혼합시의 온도와 사출성형시의 온도를 더욱 고온으로 설정하여야 하므로 제품의 불량율이 높고 용기의 표면 성형상태 불량 및 숯가루가 묻어나는 등의 문제가 발생되기 때문에, 특별한 제조공정상의 기술이 부가되지 않으면 최종적으로 제조된 플라스틱 용기는 상품으로서의 가치가 감소하게 된다.

또한, 본 발명에서 1∼3 ㎛ 크기의 맥반석, 맥섬석, 게르마늄, 황토 또는 토르말린(電氣石) 등은 본 출원 전에 이미 공지 공용되고 있는 원적외선 및 음이온 방출물질로서 모두 무기질 재료이므로, 상기 폴리프로필렌(PP) 수지 및 참숯으로 조성되는 재료에 0~10 중량% 첨가하게 되면 특정의 재료가 갖는 물성을 보강하고 기공도가 증대되어 성형품의 강도와 공기투과성을 증진시킬 수 있는 등 본 발명의 효과를 더욱 상승시킬 수 있는 것이다.

상기와 같이, 본 발명의 기능성을 부여한 수지조성물로 사출성형에 의해 제조된 식품 포장, 보관 및 저장 용기는 폴리프로필렌 수지에 참숯 분말을 적정량 함유하여 사출성형함으로써 플라스틱 용기의 물성을 강화시키고 품질을 저하시키지 않으면서 참숯 고유의 탈취, 흡착, 항균특성, 공기투과성, 원적외선 및 음이온 방사 특성 등을 발휘하여 가공 또는 비가공 식품을 장기간 신선하게 유지시킬 수 있는 이른바 '숨쉬는 플라스틱 용기'로서 그 기능이 탁월하다.

또한, 본 발명은 상기 수지조성물에 선택적으로 원적외선과 음이온 방출하는 무기질 재료인 맥반석, 맥섬석, 게르마늄, 황토 또는 토르말린 등을 첨가하여 본 발명의 효과를 상승시킬 수 있음과 동시에 성형품의 강도를 더욱 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 식품용기 제조방법을 보인 블록예시도를 도시한 것으로, 상기와 같이 구성된 본 발명은 폴리프로필렌과 참숯을 혼합하고 이를 교반하여 균일화시키는 혼합단계와, 상기 혼합된 혼합물을 210∼220 ℃로 예열된 성형기에 투입하는 투입단계와, 상기 혼합물이 투입된 성형기의 온도를 270∼280 ℃ 까지 상승시켜 폴리프로필렌과 참숯을 혼합시켜 용융수지를 형성하는 용융단계와, 상기 용융수지의 온도를 220∼240 ℃로 하강시킨 후 사출성형하는 성형단계로 이루어져 있 다.

상기 혼합단계는 폴리프로필렌과 참숯 분말을 균일하게 혼합하는 것으로, 용융단계에서 용융 폴리프로필렌 수지와 참숯 등의 균일한 혼합이 이루어질 수 있도록 예비적으로 혼합하는 단계이다.

또한, 상기 혼합단계는 원적외선 및 음이온 방출물질 첨가단계를 더 포함할 수 있으며, 폴리프로필렌 수지와 참숯으로 이루어진 수지조성물에 맥반석, 맥섬석, 게르마늄, 황토 또는 토르말린(電氣石)으로 이루어진 군에서 선택된 원적외선 및 음이온 방출물질을 더 첨가하여 교반 혼합함으로써 혼합물의 균일화를 달성할 수 있다.

상기 투입단계는 성형기를 약 40∼80 분 정도 예열하여, 210∼220 ℃의 온도로 유지되도록 한 다음, 성형기 내로 혼합물을 투입한다. 상기 예열에 의한 성형기의 온도는 융융수지의 균일화를 위한 것으로 예열에 의해 성형기의 온도를 270∼280 ℃로 유지하지 않게 되면, 용융단계에서의 용융수지의 균일성에 문제가 발생된다.

상기 성형단계는 용융수지의 사출을 위하여 용융수지의 온도가 220∼240 ℃ 되도록 하강시킨 후 용융수지를 사출성형하여 성형품을 완성한다. 상기 사출온도는 용기의 사출성형에 따른 다공성 구조를 구비하기 위한 것으로 폴리프로필렌에 비해 참숯의 함량이 높아질수록 높게 설정되는 바, 상기의 온도조건을 벗어나게 되면 성형성 및 성형품의 품질에 좋지 않은 영향을 주게 된다.

상기와 같이 성형된 성형품은 주로 식품포장, 보관 및 저장용기로서 다양한 형태로 사용되어 질 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

(실시예 1)

폴리프로필렌 수지 35 ㎏에 1∼10 ㎛ 입자크기를 갖는 참숯 분말 25 ㎏을 혼합하여 사출기의 호퍼에 넣고 약 270 ℃로 가열 용융시켜 용기 형상의 금형에 공급하고 약 230 ℃의 온도로 사출성형한다. 이와 같이 성형한 본 발명의 용기는 플라스틱 원료에 참숯 분말이 다량 혼합되어 있어, 플라스틱의 형태보존성과 강도 및 참숯의 탈취, 항균, 공기투과성 등의 특성을 가지게 된다. 이는 상기 수득한 용기와 아무것도 없는 상태에서의 탈취시험에 의한 시험 결과 표 2와 같이 시간이 지남에 따라 탈취율이 향상함을 알 수 있다.

아울러 표 3과 같이 상기 수득한 용기와 자연 상태의 조건(blank로 표시함)에서 시간이 지남에 따라 자연 상태에서는 균수가 증가하나, 상기 수득한 용기에서는 세균의 증가율이 현저히 감소하거나(대장균), 그 개수가 급격히 감소함(녹농균)을 알 수 있다.

시험항목	경과시간(분)	Blank농도(ppm)	시료농도(ppm)	탈취율(%)
	초기	500	500	-
	30	480	250	48
탈취시험	60	470	200	57
	90	450	160	64
	120	440	130	70

(주) Blank : 시료를 넣지 않은 상태에서 측정한 것임.

1) 시험방법 : KICM-FIR-1004

2) 시험가스명 : 암모니아

3) 가스농도측정 : 가스검지관

시험항목	시료구분	초기농도 (개/㎖)	24시간 후의 농도 (개/㎖)	세균감소율 (%)
대장균에 의한 항균시험	Blank	138	352	-
대장균에 의한 항균시험	PP + 참숯 (참숯 김치통)	138	139	61
녹농균에 의한 항균시험	Blank	120	256	-
녹농균에 의한 항균시험	PP + 참숯 (참숯 김치통)	120	65	75

(주) 1) Blank : 시료를 넣지 않은 상태에서 측정한 것임.

2) 배지상의 균주는 희석배수를 곱하여 산출한 것임.

1) 시험방법 : KICM-FIR-1003

2) 사용균주 : Escherichia coli ATCC 25922

Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442

(실시예 2)

폴리프로필렌 수지 35 ㎏에 1∼10 ㎛ 크기의 참숯 분말 25 ㎏, 1∼3 ㎛ 크기의 맥반석 분말 5 ㎏을 첨가하고 실시예 1과 동일한 방법으로 용기를 제조하였다. 이는 상기 수득한 용기와 아무것도 없는 상태에서의 탈취시험에 의한 시험 결과에서도 표 2에 의한 탈취율 및 표 3에 의한 세균감소율보다 약간 우수함을 확인할 수 있었다.

도 1은 본 발명에 의한 식품용기의 제조 과정을 나타내는 공정도이다.

Claims

폴리프로필렌(PP) 수지 50~65 중량%; 1∼10 ㎛ 크기로 미분쇄한 참숯 분말 35~50 중량%; 1∼3 ㎛ 크기의 맥반석, 맥섬석, 게르마늄, 황토 또는 토르말린(電氣石)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원적외선 및 음이온 방출물질 0~10 중량%를 함유하여 이루어지는 기능성 합성수지 조성물을 용융 혼합한 다음, 220∼240 ℃의 온도로 사출성형하여 제조되는 것을 특징으로 하는 참숯을 함유하는 플라스틱 식품용기.
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