KR101589295B1 - 플라스틱 사출 주방 용품의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라스틱 사출 주방 용품의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 플라스틱 사출 주방 용품의 제조 방법은, 소금을 준비한 후, 800℃ 초과 1413℃ 미만의 온도로 가열하는 방법으로 전처리하여 준비된 소금의 수분 함량을 감소시키는 전처리단계와; 상기 전처리된 소금을 플라스틱 사출 주방 용품 전체 중량의 8 ~ 25 중량% 준비한 후 1 ~ 5nm의 크기로 분쇄하여 소금분말을 제조하는 소금분쇄단계와; 열가소성 수지 분말을 준비한 후 상기 소금분말과 혼합하되, 소금분말과 열가소성 수지 분말을 1 : 1 ~ 2의 중량 비로 혼합한 후 열과 압력을 가해 압출 성형하여 소금 펠렛을 제조하는 압출단계와; 플라스틱 사출 주방 용품 100 중량% 중 잔량의 열가소성 수지를 준비하여 압출기에 투입하여 상기 소금 펠렛보다 0.5 ~ 2 mm 큰 크기로 펠렛 형상의 수지펠렛을 제조하여 준비한 후 상기 소금 펠렛과 혼합한 후 열과 압력을 가해 사출 성형하여 플라스틱 사출 주방 용품을 제조하는 사출성형단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 열가소성 수지를 소금 분말과 혼합하여 압출 성형하여 소금 펠렛을 제조하여 이를 플라스틱 사출품 원료로 일부 사용함으로써 비중 차이에도 불구하고 소금이 고르게 분산되어 항균 성능이 플라스틱 사출품 전체 면적에 고르게 발생할 수 있고, 소금은 건조 또는 가열 공정 중 어느 하나의 전처리를 거치도록 함으로써 수분 함량을 최소화시킨 채 소금 펠렛으로 제조되도록 하여 펠렛 제조시의 압출 공정 및 사출품 제조시의 사출 공정에서 수분이 증발되면서 발생하는 기공 형성을 최소화하여 사출품의 물리적 성능 저하를 최소화할 수 있으며, 전처리된 소금은 나노화된 입자로 분쇄하여 소금 펠렛으로 제조함으로써 사출품 표면에 고집적으로 분포되게 하여 사출품 표면이 마모되더라도 원할한 항균 성능을 발휘할 수 있고, 나노화된 입자가 고르게 분포됨에 따라 사출품 표면의 매끄럽게 형성되어 별도의 발수 코팅을 실시하지 않고도 발수 성능이 발휘될 수 있게 되며, 소금 펠렛을 제조하는 과정에 미량의 유황 분말을 첨가함으로써 유황의 살균 능력이 발휘될 수 있고, 소금의 전처리 과정은 가열을 통한 용융 후 재결정화가 이루어지도록 함으로써 소금에 포함된 중금속이나 유해 유기물질이 제거되도록 하여 가일층 위생적인 플라스틱 사출품을 제조할 수 있게 되며, 세라믹 용기에 수용된 채 가열 처리됨으로 인해 우수한 원적외선 방사율을 갖는 사출품을 제조할 수 있게 된다.

Description

플라스틱 사출 주방 용품의 제조 방법{manufacturing method of kitchenware}

본 발명은 플라스틱 사출 주방 용품의 제조 방법에 관한 것으로, 소금이 포함되어 항균력이 높고, 유해 중금속이 검출되지 아니하며, 원적외선 방사율이 높은, 플라스틱 사출 주방 용품의 제조 방법에 관한 것이다.

플라스틱과 같은 합성수지는 현대인의 생활에 있어 각종 주방 용품, 건축 내외장재, 완구, 문구 등 밀접하게 사용되는 제품이다.

합성수지가 사용되기 시작한 초기에는 그 유해성에 대해 알려진 바가 없었으나, 시간이 경과하면서 각종 환경오염물질의 발생, 비분해성으로 인한 환경 오염 등 다양한 문제점이 대두되어 왔다.

이에 근래에는 합성수지로 제조되는 것을 기피하거나 합성수지의 유해성을 저감시키기 위한 다양한 시도가 있어 왔다.

합성수지의 유해성을 저감시키기 위한 방법의 일예로 숯의 탈취, 전자파 차단, 인체에 유익한 특성 등을 활용하고자 "숯을 함유한 플라스틱 제품의 제조방법 및 그 플라스틱 제품"(한국 공개특허공보 제10-2003-0012511호, 특허문헌 1)에는 수지에 파쇄된 숯을 혼합하여 압출 성형하고, 성형된 수지를 파쇄한 후 이를 용융 블랜딩후 사출 성형하는 구성이 공개되어 있다.

하지만, 특허문헌 1과 같은 초기의 기술들은 단순히 인체에 유익하거나 플라스틱의 유해성을 저감시키기 위한 기능성 요소들을 단순히 활용하는 정도의 제안에 불과했다.

즉, 해당 제품별로 요구되는 압축강도 등과 같은 물리적 특성의 만족까지 고려되지 못한 것이 대부분이었다.

또, 수지 성분에 포함되는 소재의 특성을 충분히 감안하지 못한 경우 역시 요구되는 물리적 특성을 만족시키지 못하는 경우가 많았다.

이에 따라 도마와 같은 제품에 홀을 타공하고 이 홀에 기능성 재료인 소금을 삽입하는 방식으로 구조적인 해결 방식이 "항균 도마"(한국 등록실용신안공보 제20-0386994호, 특허문헌 2)에 제안되기도 하였으나, 이러한 구성은 인위적으로 홀 타공을 해야 하는 제조상의 어려움이 있으며, 홀이 형성된 부분과 근접한 부분과 먼 부분에서의 기능성 소재의 작용 정도에 차이가 발생하게 되어 항균력이 균일해지지 못하게 되는 문제점이 있었다.

결국 최근의 기술 동향은 기능성을 갖는 각 소재의 개별 물리, 화학적인 특징과 수지의 특징, 이 둘이 함께 사용되었을 때의 물리 화학적 특징은 물론, 제조 공정상의 여러 변수를 다양한 설계와 실험을 거쳐 제안되고 있는 실정이다.

일예로, "항균력 강화된 주방 도마 및 주방 도마를 제조하는 방법"(한국 등록특허공보제 10-1167070호, 특허문헌 3)에는 열가소성 항균 활성 및 탈취력을 갖는 조개 껍데기 분말(탄산칼슘)을 특정 비율로 첨가하여 열가소성 폴리우레탄 특성인 온수에서의 물성 변화를 일으키지 않고 우수한 탄성 및 유연성을 유지하면서 제품 표면의 자연 항균 및 살균과 탈취 효과를 갖도록 하여 등록받은 바 있다.

그러나, 특허문헌3과 같은 기술은 제품 표면에 충격 등에 의해 흠집이 발생할 때 주요 성분인 탄산칼슘이 노출되면서 부서져 제품 표면에 미세한 하얀 분말이 외부로 노출되는 문제점이 있다.

즉, 주방용으로 사용되는 다양한 플라스틱 제품에 항균성을 갖도록 하기 위해 특허문헌 1과 같이 숯을 첨가하는 방법, 특허문헌 3과 같이 조개껍데기를 첨가하는 방법 또 특허문헌 2와 같이 소금을 첨가하는 방법 등이 제시되어 있으나, 숯과 조개껍데기는 사용상 충격 등으로 인해 원료로 사용된 숯이나 조개껍데기가 노출될 경우 유해성 문제를 불러일으킬 소지가 크기 때문에 곤란성이 있는 것이다.

소금의 경우 친환경 소재로 일반적으로 식용되는 원료이나, 소금에는 수분이 함유되어 있어 플라스틱 제품의 사출 공정에서 수분 증발로 인한 다공 형성으로 물성 저하를 일으키는 문제점이 있다.

소금을 이용한 사출품의 제조와 관련된 기술로 "수용성 매개체를 이용한 다공성 플라스틱 성형품 사출방법"(한국 공개특허공보 제10-2003-0015436호, 특허문헌 4)에는 소금을 첨가한 상태로 사출 성형하고, 물에 침수시켜 염화나트륨을 용해시켜 강제로 다공을 형성하여 물이나 공기가 통과 가능한 기능성 플라스틱 성형품을 제조하는 기술이 공개되어 있으나, 주방에서 사용되는 그릇, 보관용기, 도마 등은 대부분 방수 성능을 보유해야 하는 것이 대부분이며, 특허문헌 4의 경우 염화나트륨을 용해시켜 배출되어 기공이 형성되도록 되어 있어 염화나트륨을 이용한 항균력을 활용할 수 없게 되어 있다.

이상 살펴본 바와 같이 소금은 주방용 플라스틱 사출품의 원료로 사용될 경우 유효한 항균 능력을 발휘할 수 있으나, 수분의 증발로 인해 적절한 방수 성능을 보유한 사출품의 제조가 어려운 실정이며, 수분 증발로 인한 사출품의 물성 저하를 일으키게 되므로 물리적 성능 저하를 방지하기 어려운 문제가 있다.

KR 10-2003-0012511 (2003.02.12) KR 20-0386964 (2005.06.07) KR 10-1167070 (2012.07.13) KR 10-2003-0015436 (2003.02.25)

본 발명의 플라스틱 사출 주방 용품의 제조 방법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 열가소성 수지를 소금 분말과 혼합하여 압출 성형하여 소금 펠렛을 제조하여 이를 플라스틱 사출품 원료로 일부 사용함으로써 비중 차이에도 불구하고 소금이 고르게 분산되어 항균 성능이 플라스틱 사출품 전체 면적에 고르게 발생할 수 있게 하려는 것이다.

더불어, 소금은 건조 또는 가열 공정 중 어느 하나의 전처리를 거치도록 함으로써 수분 함량을 최소화시킨 채 소금 펠렛으로 제조되도록 하여 펠렛 제조시의 압출 공정 및 사출품 제조시의 사출 공정에서 수분이 증발되면서 발생하는 기공 형성을 최소화하여 사출품의 물리적 성능 저하를 최소화하려는 것이다.

또, 전처리된 소금은 나노화된 입자로 분쇄하여 소금 펠렛으로 제조함으로써 사출품 표면에 고집적으로 분포되게 하여 사출품 표면이 마모되더라도 원할한 항균 성능을 발휘할 수 있게 하려는 것이다.

또, 나노화된 입자가 고르게 분포됨에 따라 사출품 표면의 매끄럽게 형성되어 별도의 발수 코팅을 실시하지 않고도 발수 성능이 발휘될 수 있게 하려는 것이다.

아울러, 소금 펠렛을 제조하는 과정에 미량의 유황 분말을 첨가함으로써 유황의 살균 능력이 발휘될 수 있게 하려는 것이다.

더불어, 소금의 전처리 과정은 가열을 통한 용융 후 재결정화가 이루어지도록 함으로써 소금에 포함된 중금속이나 유해 유기물질이 제거되도록 하여 가일층 위생적인 플라스틱 사출품을 제조할 수 있게 하려는 것이다.

아울러, 세라믹 용기에 수용된 채 가열 처리됨으로 인해 우수한 원적외선 방사율을 갖는 사출품을 제조할 수 있게 하려는 것이다.

본 발명의 플라스틱 사출 주방 용품 제조 방법은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 소금을 준비한 후, 800℃ 초과 1413℃ 미만의 온도로 가열하는 방법으로 전처리하여 준비된 소금의 수분 함량을 감소시키는 전처리단계와; 상기 전처리된 소금을 플라스틱 사출 주방 용품 전체 중량의 8 ~ 25 중량% 준비한 후 1 ~ 5nm의 크기로 분쇄하여 소금분말을 제조하는 소금분쇄단계와; 열가소성 수지 분말을 준비한 후 상기 소금분말과 혼합하되, 소금분말과 열가소성 수지 분말을 1 : 1 ~ 2의 중량 비로 혼합한 후 열과 압력을 가해 압출 성형하여 소금 펠렛을 제조하는 압출단계와; 플라스틱 사출 주방 용품 100 중량% 중 잔량의 열가소성 수지를 준비하여 압출기에 투입하여 상기 소금 펠렛보다 0.5 ~ 2 mm 큰 크기로 펠렛 형상의 수지펠렛을 제조하여 준비한 후 상기 소금 펠렛과 혼합한 후 열과 압력을 가해 사출 성형하여 플라스틱 사출 주방 용품을 제조하는 사출성형단계;를 포함하여 구성된다.

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본 발명에 의해, 열가소성 수지를 소금 분말과 혼합하여 압출 성형하여 소금 펠렛을 제조하여 이를 플라스틱 사출품 원료로 일부 사용함으로써 비중 차이에도 불구하고 소금이 고르게 분산되어 항균 성능이 플라스틱 사출품 전체 면적에 고르게 발생할 수 있게 된다.

더불어, 소금은 건조 또는 가열 공정 중 어느 하나의 전처리를 거치도록 함으로써 수분 함량을 최소화시킨 채 소금 펠렛으로 제조되도록 하여 펠렛 제조시의 압출 공정 및 사출품 제조시의 사출 공정에서 수분이 증발되면서 발생하는 기공 형성을 최소화하여 사출품의 물리적 성능 저하를 최소화할 수 있게 된다.

또, 전처리된 소금은 나노화된 입자로 분쇄하여 소금 펠렛으로 제조함으로써 사출품 표면에 고집적으로 분포되게 하여 사출품 표면이 마모되더라도 원할한 항균 성능을 발휘할 수 있게 된다.

또, 나노화된 입자가 고르게 분포됨에 따라 사출품 표면의 매끄럽게 형성되어 별도의 발수 코팅을 실시하지 않고도 발수 성능이 발휘될 수 있게 된다.

아울러, 소금 펠렛을 제조하는 과정에 미량의 유황 분말을 첨가함으로써 유황의 살균 능력이 발휘될 수 있게 된다.

더불어, 소금의 전처리 과정은 가열을 통한 용융 후 재결정화가 이루어지도록 함으로써 소금에 포함된 중금속이나 유해 유기물질이 제거되도록 하여 가일층 위생적인 플라스틱 사출품을 제조할 수 있게 된다.

아울러, 세라믹 용기에 수용된 채 가열 처리됨으로 인해 우수한 원적외선 방사율을 갖는 사출품을 제조할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예를 대상으로 한 원적외선 방사 시험 결과를 나타낸 시험성적서 사진.
도 2는 본 발명의 실시예를 대상으로 한 항균력 측정 시험 결과를 나타낸 시험성적서 사진.
도 3은 본 발명에서 비교예를 대상으로 한 항균력 측정 시험 결과를 나타낸 시험성적서 사진.
도 4는 본 발명의 실시예를 대상으로 한 중금속 측정 시험 결과를 나타낸 시험성정서 사진.
도 5는 본 발명에서 전처리된 소금을 나타낸 사진.
도 6은 본 발명에서 소금 펠렛을 나타낸 사진.

이하, 본 발명의 플라스틱 사출 주방 용품의 제조 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

1. 전처리단계

소금을 준비한 후 가열 또는 건조 중 선택된 어느 하나의 방법으로 전처리하여 소금에 포함된 수분 함량이 소금 전체 100 중량%의 0 ~ 0.99중량%가 되도록 한다.

이때, 전처리된 소금은 제조되는 플라스틱 사출품의 종류에 따라 다른데, 전체적으로는 사출품 100 중량% 중 8 ~ 25 중량% 포함되도록 함이 바람직하다.

건조된 소금이 상기 8% 미만인 경우 소금이 고르게 분산되어 포함되지 못하므로 균일한 항균 품질을 유지할 수 없는 문제점이 발생할 수 있으며, 상기 25%를 초과하는 경우 사출품의 물성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

이때, 최적화된 사출품의 특성을 유지하기 위해서는 사출품의 예로 도마가 적용될 경우 소금이 10 ~ 11% 포함되는 것이 가장 바람직하다.

건조하는 방법으로는 상온 건조 방법이나 열풍 건조실 내부에서 건조하는 방법으로 진행될 수 있다.

가열하는 방법을 사용하는 경우 수분 뿐만 아니라 소금에 미량 포함된 중금속과 같이 불필요한 이물질을 분리시킬 수 있다.

이 방법은 소금을 세라믹이나 금속 용기 내부에 적재한 후 용기를 고온으로 가열하여 처리하게 된다.

가열 온도는 선택적으로 이루어질 수 있다.

예를 들어 불필요한 유기물을 제거할 경우 400℃ 미만의 저온 가열로도 유기물질을 탄화시킨 후 탄화물을 비중 차를 이용하여 제거할 수 있다.

중금속까지 제거하기 위한 방법으로는 소금의 주요 성분인 염화나트륨의 녹는점인 800℃를 초과하고, 끓는점인 1413℃ 미만인 온도 상태로 가열하여 소금이 액상화된 용융 상태로 변화시키고, 이 온도 범위에서 기화되는 특성을 갖는 수은, 카드뮴을 기화시켜 분리하고, 기타 납과 같이 비중이 큰 원료는 비중 차이를 이용하여 침전시켜 분리하도록 할 수 있다.

이때, 가열시 소금이 적재되는 용기는 고온 상태에서 중금속과 이온을 교환하는 특성을 갖는 재질로 구성됨이 보다 바람직하다.

일예로 맥반석, 맥섬석, 맥문옥 등은 고온에서 내열성을 유지하고, 단위 부피당 미세기공의 수가 커 흡착성이 크고 중금속과 이온 교환하는 작용을 하여 유해금속을 제거하는 데 탁월한 것으로 알려져 있다.

즉, 용기를 구성함에 있어서 상기와 같은 광물질을 함유한 상부에 배기구가 형성된 세라믹 용기로 구성하여 대략 850 ~ 1050℃의 온도로 가열하게 되면 수은이나 카드뮴 등은 기화되어 배기구를 통해 배기되고, 납과 같은 중금속은 이온 교환을 통해 제거할 수 있게 된다.

이러한 방법에 의해 가열 후 재결정화된 소금의 화학적 구성 성분은 대략 염화나트륨 95~98 중량%, 산화나트륨 0.06~0.08중량%, 산화마그네슘 0.02~0.04중량%, 산화칼륨 0.01~0.03중량%, 이산화규소 0.02~0.03중량%, 산화알루미늄 0.01~0.02중량%, 산화철 0.01~0.02중량%, 산화칼슘 0.002~0.003중량%를 함유하고 있으며, 기타 희귀미량원소 0.01~0.02중량%를 함유하게 된다.

2. 분쇄단계

상기 전처리된 소금을 분쇄한다.

이때, 분쇄된 소금 입자의 크기는 1mm 미만의 매우 작은 크기로 이루어짐이 바람직하다.

소금 입자가 클 경우 사출품의 내부가 아닌 표면에 위치한 소금 입자가 물과 접촉하여 용해될 때, 용해되고 나면 사출품 표면이 불균일해지는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 소금의 항균력을 높이기 위해서는 사출품의 표면 및 내부에 소금이 최대한 균일하게 분산되어야 하는 것과 더불어, 소금이 과량 사용될 경우 압축강도, 인장강도, 휨강도 등과 같은 사출품의 물성을 저해하는 문제점을 발생시킬 수 있다.

더하여, 열가소성 수지의 압출 성형 온도는 소금의 용융 온도보다 훨씬 낮은 온도로 이루어지는 바, 소금은 액상화되지 않은 상태로 압출 성형되기 때문에 입자가 큰 경우 고르게 분포하지 못하게 되는 문제점을 발생시킬 수 있다.

즉, 소금의 사용량은 과량화시키지 않으면서 최대한 많은 면적 또는 부피에 소금이 분포될 수 있게 함으로써 물성 저하를 방지하면서 우수한 항균력을 발휘할 수 있게 하려는 것이다.

이를 위한 소금 입자의 최적화된 크기는 1 ~ 5 nm 정도가 바람직하다.

3. 압출단계

분쇄단계를 거친 소금 분말과 열가소성 수지 분말을 준비한 후 혼합한 후 압출기를 통해 펠렛 형상의 소금 펠렛을 제조한다.

이때, 열가소성 수지 분말은 저밀도 폴리에틸렌, ABS 수지 등에서 선택된 어느 하나로 구성됨이 바람직하다.

혼합은 별도의 혼합 교반기에서 이루어질 수도 있으며, 압출기 내에서 이루어질 수 있다.

이때, 소금 분말과 열가소성 수지 분말은 1 : 1 ~ 2의 중량비로 혼합됨이 바람직하며, 그 중 1 : 1.5의 중량비가 가장 적합하다.

사출품 전체로 봤을 때, 전처리된 소금 분말이 사출품 전체 중량에서 8 % 포함된 경우 소금 펠렛의 제조에 포함되는 열가소성 수지는 8 ~ 16 %로 이루어지게 되며, 소금 분말이 25% 포함된 경우 소금 펠렛의 제조에 포함되는 열가소성 수지는 25 ~ 50%가 된다.

더불어 소금이 10 ~ 11% 포함된 경우 소금 펠렛 제조에 포함되는 열가소성 수지는 15% ~ 16.5%로 이루어지는 경우가 가장 적합하다 할 것이다.

압출단계에서 사출품의 항균력을 극대화시키기 위한 원료로 소금 분말과 함께 유황 분말이 더 포함될 수 있다.

유황 분말 역시 소금 분말처럼 1 ~ 5 nm 정도의 크기로 분쇄된 것이 바람직하고, 그 함량은 전처리된 소금분말 100 중량부 대비 0.125 내지 12.375 중량부의 유황 분말이 첨가될 수 있다.

이는 사출품 전체로 봤을 때, 0.01 ~ 0.99중량%로 구성되는 것이다.

유황은 유기물과 작용하여 펜타티온산을 형성하하고 이 물질은 피부 각질을 용해시켜 살충작용과 살균작용을 하는 것으로 알려져 있다.

이상과 같이 제조된 소금 펠렛은 전체 사출품 100 중량%를 기준으로 8 ~ 75 중량%가 포함되며, 최적의 조합으로는 소금 10 ~ 11%를 기준으로 열가소성 수지 펠렛이 15 ~ 16.5% 사용되어 25 ~ 27.5중량%로 이루어지는 경우가 좋다.

유황이 포함된 경우에는 25.01 ~ 28.49%가 된다.

더불어, 압출 성형된 소금 펠렛은 크기가 1 ~ 5 mm 정도로 이루어짐이 좋다.

상기와 같이 소금 펠렛을 성형하는 것은 단순히 열가소성 수지와 소금을 혼합하여 열과 압력을 가해 사출 성형할 경우 혼합 후 금형 내부로 투입되는 과정에서 비중의 차이로 인해 고르게 혼합이 이루어지지 않게 되어 소금 입자의 고른 분포가 잘 이루어지지 않게 되는 것을 방지할 수 있게 하려는 것이다.

상기와 같이 구성에 따라 제조된 본 발명의 사출품 제조용 소금 펠렛은 건조 또는 가열된 후 분쇄된 소금분말이 전체 중량의 32 ~ 49 중량% 함유되어 있게 된다.

상기와 같은 방법에 의해 제조된 소금 펠렛을 이용하여 사출품을 제조하는 방법의 일 예로 폴리에틸렌, ABS수지와 같은 열가소성 수지를 준비하여 압출기에 투입하여 펠렛 형상의 수지펠렛을 제조한다.

이때, 수지펠렛은 소금 펠렛과 동일한 크기로 이루어질 수 있다.

그러나, 소금 펠렛은 폴리에틸렌이나 ABS수지보다 단위부피당 질량이 큰 소금이 포함되어 있기 때문에 동일한 크기로 구성될 경우 수지펠렛은 소금 펠렛보다 부피당 무게가 가벼워질 수 있고, 이 경우 무게 차에 의해 혼합 과정에서 고른 혼합이 이루어지지 못할 수 있다.

이에 따라 수지펠렛은 소금 펠렛보다 0.5 ~ 2 mm 정도 더 큰 크기로 이루어짐이 바람직하다.

그런 다음 준비된 소금 펠렛과 수지펠렛을 혼합 교반한 후 금형에 원료로 공급하여 열과 압력을 가해 다양한 제품 형상으로 사출 성형한다.

혼합은 별도의 원통 또는 스크류형 혼합 교반기에서 이루어질 수도 있으며, 사출성형기에 원료로 투입되는 과정에서 스크루형 공급관 내부에서 혼합이 이루어지도록 할 수 있다.

상기와 같은 공정에 의해 제조되는 사출품의 일예로 도마를 들어 그 작용에 대해 설명하면, 일반적으로 폴리에틸렌이나 ABS와 같은 합성수지로 이루어진 도마들은 사용 과정에서 도마 표면에 칼질이 반복적으로 이루어지면서 도마 표면에 무수히 작은 홈이 형성되게 된다.

반복 사용 과정에서 이 홈에 음식물이 스며들게 되는데, 쑤세미와 같은 일반적인 설겆이 도구로는 이 홈에 낀 음식물을 세척하기 어렵다.

대표적인 예가 도마에 김치를 올려놓고 썰게 되면 도마에 마치 김치국물이 스며든 것과 같은 얼룩이 발생하게 되고, 설겆이를 할 때 이 얼룩을 제거하기 어려운 것이 이러한 원리에 의해 일어난다.

특히, 도마의 사용 기간이 증가하여 홈이 증가하면 할수록 이러한 얼룩이 더 많이 생기고 잘 세척되지 않게 된다.

이처럼 세척이 어렵고 물기의 제거가 어려운 홈이 형성됨에 따라 이 홈에는 각종 세균이나 곰팡이가 서식하기 쉬운 환경이 되고, 실제로 오래된 도마들은 물기 제거가 용이하지 못한 경우 이러한 부분에 곰팡이들이 발생하는 현상이 일어나게 된다.

그런데, 상기와 같이 구성된 본 발명은 제조 과정에서 소금이 1차적으로 열가소성 수지와 함께 압출 성형되어 소금 펠렛을 제조하고, 이를 이용하여 사출 성형하게 됨에 따라 도마의 내부 및 표면에 최대한 고르게 고밀도로 분산되어 있게 되어 칼질에 의해 도마 표면에 홈이 형성될 때 고르게 분산된 소금이 노출되면서 소금 자체의 항균력에 의해 곰팡이나 세균 서식을 방지하는 역할을 하게 된다.

특히, 도마의 사용 기간이 증가하면서 새로운 홈이 형성될 때마다 이 홈을 통해 소금이 노출되면서 항균력을 제공하게 되는 바, 도마가 사용에 의해 마모되는 과정에서도 항균력을 지속적으로 제공할 수 있게 되는 것이다.

이러한 원리를 최대한 만족시키기 위해서는 최대한 소금이 고르게 고밀도로 존재해야 하는 것은 물론, 기본적인 도마의 물리, 화학적 특성을 유지할 수 있어야 한다.

이에 본 발명에서는 소금을 수지와 함께 압출 성형하여 소금 펠렛을 제조하고, 이를 수지펠렛과 함께 혼합하여 사출 성형하는 기본 원리 하에 일반 소금이 아닌 수분이 최대로 제거된 소금을 사용하고, 더 나아가 소금을 가열하여 용융 후 재결정화시킴으로써 각종 유기 및 금속 불순물을 제거하며, 이러한 재결정화된 소금의 크기를 나노미터급으로 최소화시켜 도마에 고집적되어 고르게 분산시킴으로써 도마 표면에 수많은 미세한 홈이 형성될 때마다 나노화된 소금 입자들이 노출되면서 항균력을 제공하여 항균 지속성을 유지할 수 있게 된다.

더불어, 나노화된 소금 입자가 포함되어 제조됨에 따라 별도의 표면 가공 없이도 제조된 도마의 표면이 매끄러운 상태가 되어 자연스럽게 발수 기능성을 확보할 수 있게 된다.

이하, 플라스틱 사출품으로 도마를 대상으로 한 본 발명의 실시예에 대해 설명하기로 한다.

시중에서 천일염을 구입하여 준비한 후, 열풍 건조로에 투입하여 건조시켜 수분 함량이 소금 전체 중량의 0.5중량%가 되도록 전처리하여 준비하였다.

전처리된 소금을 분쇄하여 가로 세로 1mm의 크기를 갖는 체로 통과시켜 통과된 소금을 구분하여 준비하였다.

폴리에틸렌 분말을 준비한 후 분쇄된 소금 분말과 1 : 1의 중량비로 혼합한 후 압출 성형기에 투입하여 115℃의 온도로 가열하면서 압력을 가해 직경 2mm의 원통상으로 압출시키면서 4mm 간격으로 절단하여 직경 2mm 길이 4mm의 소금 펠렛 160g을 계량하여 준비하였다.

별도로 폴리에틸렌 분말을 준비한 후 직경 3mm의 원통상으로 압출시키면서 5mm 간격으로 절단하여 직경 3mm, 길이 5mm의 수지펠렛 840g을 계량하여 준비하였다.

준비된 소금 펠렛 160g과 수지펠렛 840g을 혼합한 후 도마 형상을 성형하기 위한 사출금형의 원료로 투입하여 열과 압력을 가해 실시예 1의 도마를 제조하였다.

실시예 1과 동일하게 진행하되,

분쇄된 소금 분말과 폴리에틸렌 분말을 1 : 2의 중량비로 혼합하여 압출 성형하여 소금 펠렛 240g을 계량하여 준비하고, 수지펠렛은 760g을 계량하여 준비하여 혼합한 후 사출 성형하여 실시예 2의 도마를 제조하였다.

실시예 1과 동일하게 진행하되, 분쇄된 소금 분말과 폴리에틸렌 분말을 1 : 1.5의 중량비로 혼합하여 압출 성형하여 소금 펠렛 250g을 계량하여 준비하고, 수지펠렛은 750g을 계량하여 준비하여 혼합한 후 사출 성형하여 실시예 3의 도마를 제조하였다.

실시예 3과 동일하게 진행하되, 분쇄된 소금 분말과 폴리에틸렌 분말을 1 : 1.5의 중량비로 혼합하여 압출 성형하여 소금 펠렛 275g을 계량하여 준비하고, 수지펠렛은 725g을 계량하여 준비하여 혼합한 후 사출 성형하여 실시예 4의 도마를 제조하였다.

천일염을 햇빛에 건조한 후 맥반석 32중량%, 목문옥 32중량%, 벤토나이트 2 중량%, 장석 10중량%, 규석 8중량%, 카오링 9중량%, 활석 3중량%로 이루어진 가로세로 25cm, 높이 20cm의 내열성 용기에 천일염을 투입하고 배기구가 일측에 형성된 뚜껑을 덮은 다음 가마에 내열성 용기를 투입한 후 가마 내의 온도가 1050℃가 디도록 점차적으로 가열한 후 그 상태에서 6시간 동안 유지한 다음 실온으로 냉각한 후 재결정화된 소금을 수득하였다.

수득 전 천일염은 염화나트륨 농도가 88중량%에 수분이 3중량% 함유되어 있었으며, 재결정화된 소금의 화학적 구성 성분은 염화나트륨 97중량%, 산화나트륨 0.072중량%, 산화마그네슘 0.0342중량%, 산화칼륨 0.0254중량%, 이산화규소 0.0247중량%, 산화알루미늄 0.0157중량%, 산화철 0.009중량%, 산화칼슘 0.0022중량%, 수분 0.0001중량%, 잔량의 희귀미량원소를 함유하였다.

준비된 소금은 입자 크기가 가로, 세로 2 ~ 3nm가 되도록 분쇄 및 걸러내어 준비하였다.

이렇게 준비된 소금 분말을 이용하여 실시예 3과 동일한 방식으로 실시예 5의 도마를 제조하였다.

실시예 5와 동일하게 진행하되, 유황을 준비하여 가로 세로 2 ~ 3nm이 되도록 분쇄한 다음 소금 펠렛 제조시 0.5g 첨가하여 소금 펠렛을 제조하여 이를 이용하여 사출 성형하여 실시예 6의 도마를 제조하였다.

실시예 3과 동일하게 진행하되, 소금 펠렛과 수지펠렛 제조시 폴리에틸렌 대신 ABS 수지를 사용하여 실시예 7의 도마를 제조하였다.

<비교예 1>

상기 실시예들과 비교하기 위하여 소금 80g과 폴리에틸렌 펠렛 920g을 혼합한 후 도마 형태로 사출 성형하여 비교예 1의 도마를 제조하였다.

<비교예 2>

비교예 1과 동일하게 진행하되, 소금 160g과 폴리에틸렌 펠렛 840g을 혼합한 후 도마 형태로 사출 성형하여 비교예 2의 도마를 제조하였다.

<비교예 3>

소금 50g과 폴리에틸렌 분말 75g을 혼합하여 압출 성형하여 소금 펠렛을 제조하고, 875g의 폴리에틸렌 펠렛을 제조하여 서로 혼합하여 사출 성형하여 비교예 3의 도마를 제조하였다.

<비교예 4>

상기 비교예 3과 동일하게 진행하되, 소금 300g과 폴리에틸렌 분말 450g을 혼합하여 압출 성형하여 소금 펠렛을 제조하고, 250g의 폴리에틸렌 펠렛을 제조하여 서로 혼합하여 사출 성형하여 비교예 4의 도마를 제조하였다.

<실험예 1> 물리적 특성 시험

상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 도마들을 아래 표에 나타난 각각의 시험방법으로 시험하여 물리적 특성을 측정하였다.

그 결과는 아래 표 1에 나타냈다.

구분	인장강도 (시험방법:D695) (단위:kg/㎠)	휨탄성율(강성) (시험방법:D790) (단위:kg/㎠)
실시예1	123	9,500
실시예2	115	12,500
실시예3	130	11,300
실시예4	129	11,600
실시예5	131	11,600
실시예6	130	11,000
실시예7	350	22,000
비교예1	84	8,100
비교예2	65	8,400
비교예3	93	7,300
비교예4	53	5,500

표 1에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예 1 내지 6은 주재료인 폴리에틸렌 사출 제품의 통상적인 인장강도 및 휨탄성율의 범위로 이루어짐을 알 수 있다.

또, 실시예 7의 경우도 주재료인 ABS 사출품의 통상적인 인장강도 및 휨탄성률의 범위로 이루어져 있는 것을 알 수 있다.

반면, 비교예 1 내지 2처럼 소금을 펠렛화하지 않은 채 제조된 도마의 경우, 비교예 3 내지 4처럼 펠렛화하더라도 사용량이 과량 또는 과소로 사용된 경우 통상적인 폴리에틸렌 사출 제품의 인장강도 및 휨탄성률보다 낮게 나타난 것을 알 수 있다.

이를 통해 단순히 비교예 1 내지 2와 같이 단순히 사출 성형 과정에서 소금을 첨가하는 경우 도마의 품질이 적절한 인장강도 및 휨탄성율을 갖지 못해 부적합한 것을 알 수 있다.

또, 비교예 3 내지 4와 같이 소금과 수지를 이용하여 펠렛화시키더라도 건조 또는 가열을 통한 전처리가 이루어지지 않은 경우에도 물리적 특성이 부적합하게 나타나는 것을 알 수 있다.

이는, 소금 중에 포함되어 있는 수분이 열을 가하는 사출성형 과정에서 증발하면서 불규칙한 다공을 형성하여 도마의 물리적 성질을 저하시킨 것으로 판단된다.

<실험예 2> 소금의 분포에 대한 관능 시험

상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 도마에 소금이 고르게 분포되어 있는 지의 여부에 대하여 9점 평점법을 이용하여 평가하였다.

평가 방법은 도마의 임의의 지점 10개소에 혀를 대어 고르게 짠 맛이 나는지, 고르지 않는 지에 대해 평가하는 방법을 적용하였으며, 평가는 연령을 고려하여 30 대 ~ 40 대 성인 여성을 각각 연령대별로 10 명씩 선발하여 실험하여 평균을 측정하여 아래 표 2에 나타냈다.

짠 맛이 고르게 나타나는 지의 여부

구분	짠 맛이 고르게 나타나는 지의 여부
실시예1	7.2
실시예2	7.7
실시예3	7.5
실시예4	7.5
실시예5	8.8
실시예6	8.7
실시예7	7.9
비교예1	3.5
비교예2	3.6
비교예3	5.1
비교예4	5.6

* 관능 검사 수치(9 : 짠 맛이 고르게 분포되어 있음 , 5 : 보통임 0 : 짠 맛이 고르게 분포되어 있지 아니함)

상기 표 2에 나타난 바와 같이 실시예 1 내지 7이 전체적으로 비교예 1 내지 4에 비해 도마 전체에 걸쳐 고르게 짠 맛이 나타나는 것으로 나타나 소금의 분포가 고르게 분포되어 있는 것으로 나타났다.

같은 실시예들 중에서도 소금이 재결정화된 후 나노화된 실시예 5,6의 경우 짠 맛의 분포가 가일층 고르게 나타났다.

또, 비교예들 중에서도 소금 펠렛화 공정이 이루어진 비교예 3,4가 1,2에 비해 고르게 나타났으나, 실시예들에 비해서는 여전히 낮게 나타났다.

이는, 소금의 입자 크기, 소금의 전처리 등의 공정이 배제된 것에 따른 것으로 판단된다.

<실험예 3> 원적외선 방사 시험

상기 실시예 4에서 제조된 도마의 원적외선 방사 시험을 실시하였다.

도마의 제조는 본 발명의 출원인이 해성정밀금형 강대철 대표에 제조 의뢰하여 진행되었으며, 실험은 해성정밀금형 강대철 대표가 한국원적외선협회 부설 한국원적외선응용평가연구원(KIFA)에 의뢰하여 KFIA-F1-1005 시험방법에 의거하여 37℃시에서 FT-IR 스펙트로미터를 이용한 흑체 대비 측정한 결과로 나타냈다.

도마의 원적외선 방사율의 흑체 대비 측정 결과

방사율(5~20 ㎛)	0.889
방사에너지(W/㎡ㆍ㎛, 37℃)	3.43×102

상기 표 3에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 도마는 흑체와 거의 비슷한 방사율을 나타내고 있음을 알 수 있다.

이러한 효과는 소성이 이루어지는 내열성 용기의 재질 특성에 의거한 것으로 판단된다.

<실험예 4> 항균 실험

실시예 6의 도마에 대해 시험기관인 SGS에 의뢰하여 JIS Z 2801:2000E(일본공업기준규격)에 따른 항균성 시험을 진행하였다.

시험균주로 Esherichia coli ATCC 8739, STaphylococcus aureus ATCC 6538P 두 가지에 대해 진행하였으며, 배양 조건은 시험균액을 37℃에서 24시간 정치 배양 후 균주 측정하였다.

그 결과 항균활성치(Antibacterial activity rate)는 6.0, 항균력이 99.99%로 두 시험균주에 대해 모두 동일하게 나타났다.

더불어, 비교예 3의 도마에 대해 동일한 방식으로 실험하였는데, 그 결과 항균활성치는 시험균주 Esherichia coli ATCC 8739에 대해서는 1차에서 0.1, 3차에서 0.1로 나타났으며, 시험균주 STaphylococcus aureus ATCC 6538P에 대해서는 1차 내지 3차 모두 항균활성치가 0으로 나타났다.

측정된 항균력은 최대 13.63%로 나타났다.

이는 실시예 6의 도마가 소금이 나노화되어 고르게 분산되어 분포됨에 따른 것으로 판단된다.

<실험예 5> 중금속 검출 시험

실시예 6의 도마에 대해 시험기관인 SGS에 의뢰하여 카드뮴, 납에 대한 분석 실험을 국제시험분석 표준인 IEC 62321-5:2013에 의거하여 유도결합플라즈마 분광분석기 측정하였으며, 수은에 대해서는 IEC 62321-4:2013에 의거하여 유도결합플라즈마 분광분석기 측정하였다.

또, 육가크롬에 대해 IEC 62321:2008에 의거하여 흡수분광분석법으로 측정하였다.

그 결과 해당 금속들이 미검출로 나타났다.

<실험예 6> 발수 시험

실시예 5의 도마에 대해 물방울을 떨어뜨려 상태를 관찰하였다.

육안 관찰 경과 물방울은 그 형상을 유지하였으며, 도마를 기울여본 결과 그대로 굴러 떨어졌다.

이에 따라 실시예 5와 같이 나노화된 소금 분말이 사용된 경우 발수력까지 갖게 되는 것을 알 수 있었다.

이상과 같은 실시예 및 실험예들은 플라스틱 사출품의 예로 도마를 이용하여 진행했으나, 본 발명의 소금 펠렛의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 소금 펠렛은 도마의 사출 성형에만 적용되는 것은 아니며, 주방에서 사용되는 플라스틱 용기, 플라스틱 수저, 젓가락과 같은 다양한 플라스틱 주방 용품의 사출 성형에 적용될 수 있다 할 것이다.

Claims (5)

1. 플라스틱 사출 주방 용품의 제조 방법에 있어서,
   소금을 준비한 후, 800℃ 초과 1413℃ 미만의 온도로 가열하는 방법으로 전처리하여 준비된 소금의 수분 함량을 감소시키는 전처리단계와;
   상기 전처리된 소금을 플라스틱 사출 주방 용품 전체 중량의 8 ~ 25 중량% 준비한 후 1 ~ 5nm의 크기로 분쇄하여 소금분말을 제조하는 소금분쇄단계와;
   열가소성 수지 분말을 준비한 후 상기 소금분말과 혼합하되, 소금분말과 열가소성 수지 분말을 1 : 1 ~ 2의 중량 비로 혼합한 후 열과 압력을 가해 압출 성형하여 소금 펠렛을 제조하는 압출단계와;
   플라스틱 사출 주방 용품 100 중량% 중 잔량의 열가소성 수지를 준비하여 압출기에 투입하여 상기 소금 펠렛보다 0.5 ~ 2 mm 큰 크기로 펠렛 형상의 수지펠렛을 제조하여 준비한 후 상기 소금 펠렛과 혼합한 후 열과 압력을 가해 사출 성형하여 플라스틱 사출 주방 용품을 제조하는 사출성형단계;를 포함하여 구성된,
   플라스틱 사출 주방 용품의 제조 방법.
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