KR102042760B1 - 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체 - Google Patents

경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체 Download PDF

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Abstract

본 개시는, 카나우바 왁스 40~50중량%, 밀랍 25~35중량%, 및 타피오카 전분 20~30중량%를 포함하는 경화성 조성물을 제공한다.

Description

경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체{CURABLE COMPOSITION AND STRUCTURE THEREOF}
본 개시는 경화성 조성물 및 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스틱을 대체할 수 있는 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체에 관한 것이다.
플라스틱은 금속, 도자기 등에 비해 가벼운 반면 강도는 높아 다양한 제품의 재질로 사용되었으며, 성형 방법도 다양하여 일회용품에서부터 대형 구조물까지 다양한 분야에 쓰여왔다. 그러나, 폐기물 처리를 위해 플라스틱을 토지에 매립할 경우 분해되지 않고 그대로 방치되는 문제가 있으며, 플라스틱을 소각하더라도 대량의 유독가스가 발생하여 2차 오염이 유발되므로, 플라스틱의 폐처리 방안에 대해 많은 연구가 이루어지고 있다.
최근 토양에 존재하는 미생물에 의해 분해되는 생분해성 플라스틱과 태양광의 자외선에 의하여 분해되는 광분해성 플라스틱이 개발되었다. 하지만, 생분해성 플라스틱은 분해가 잘 되지만 제조가격이 비싸고, 광분해성 플라스틱은 토양에 매립될 경우 태양광에 노출되지 않아 분해가 되지 않는다는 문제가 있다. 플라스틱 재질은 미세 플라스틱으로 분해되어 또 다른 환경 문제를 야기하기도 한다.
플라스틱의 대체재로서 쌀, 전분 또는 종이를 이용하는 기술이 개발되었으나, 액체에 노출되면 그 형태가 유지되지 않으므로, 플라스틱을 대체하기에는 아직 문제가 많다.
본 개시는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체를 제공한다.
본 개시는 주변 환경에 관계없이 자연적으로 분해될 수 있는 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 개시는 액체에 긴 시간동안 노출되어도 그 형태를 온전히 유지할 수 있는 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 개시는 친환경 조성물을 이용하여 플라스틱을 대체하는 것을 과제로 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 경화성 조성물은, 카나우바 왁스 40~50중량%, 밀랍 25~35중량%, 및 타피오카 전분 20~30중량%를 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 구조체는, 상기 경화성 조성물을 사출성형 또는 압출성형하여 제조된다.
본 개시의 일 실시예에 따른 구조체의 두께는 0.5mm~2.0mm이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 구조체는, 상기 경화성 조성물을 상기 경화성 조성물과 상이한 조성을 가지는 미리 제조된 구조체에 코팅하여 제조된다.
본 개시의 일 실시예에 따른 코팅용 경화성 조성물은, 카나우바 왁스 65~75중량%, 밀랍 10~20중량%; 및 타피오카 전분 10~20중량%를 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 구조체는, 상기 코팅용 경화성 조성물을 상기 코팅용 경화성 조성물과 상이한 조성을 가지는 미리 제조된 구조체에 코팅하여 제조된다.
본 개시의 일 실시예에 따른 상이한 조성을 가지는 미리 제조된 구조체는 종이 또는 전분이 코팅된 종이로 구성된다.
본 개시의 일 실시예에 따른 코팅용 경화성 조성물의 코팅 두께는 0.1mm~1.0mm이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 구조체는, 빨대 형태, 컵의 형태, 용기의 형태, 컵의 뚜껑(lid) 형태 또는 봉투의 형태를 가진다.
본 개시의 실시예에 따른 경화성 조성물은, 카나우바 왁스, 밀랍, 및 타피오카 전분을 최적의 용량으로 혼합 제조되며, 경화된 이후에는 액체에 노출되더라도 긴 시간동안 형태가 온전히 유지할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예에 따른 경화성 조성물을 이용해 제조된 구조체는, 외부의 충격에 쉽게 깨지거나 손상되지 않는다.
또한, 본 개시의 실시예에 따른 경화성 조성물을 이용해 제조된 구조체는, 그 형태를 필요에 따라 변경시킬 수 있어, 플라스틱을 대체하여 다양한 용도로 자유롭게 쓰일 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예에 따른 경화성 조성물은, 식물성 왁스, 동물성 왁스 및 전분으로 이루어져 토양 또는 액체에 매립되었을 때 약 10일 안에 분해될 수 있다.
본 개시의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시에 따른 경화성 조성물은, 카나우바 왁스 40~50중량%, 밀랍 25~35중량%, 및 타피오카 전분 20~30중량%를 포함한다.
카나우바 왁스(Carnauba wax)
본 개시에 따른 경화성 조성물은, 조성물 100중량% 대비 카나우바 왁스(Carnauba wax)를 40~50중량%를 포함한다.
카나우바 왁스가 조성물 100% 대비 50중량%를 초과할 경우, 카나우바 왁스가 가지는 단단하고 잘 부스러지는 물성으로 인해 해당 재질로 제조된 구조체는 작은 충격에도 깨질 수 있다. 카나우바 왁스가 조성물 100% 대비 40중량% 미만일 경우, 해당 재질로 제조된 구조체는 높은 온도의 물에서 용해될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 카나우바 왁스는, Copernicia cerifera martius라는 야자과의 식물잎에서 얻어지는 왁스로, 탄소수 26~30 범위에 해당하는 왁스 에스테르, 4-하이드록시신남산디에스테르, ω-하이드록시카복실산, 및 지방알코올로 구성된 카나우바 왁스에 해당할 수 있다.
본 개시에 따른 카나우바 왁스는 구성 물질의 탄소 사슬이 길기 때문에 융점(약 82~86℃)이 천연 왁스 중에서 가장 높아 뜨거운 물에서도 잘 용해되지 않는다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 경화성 조성물로 제조된 구조체는 수중에서도 용해되지 않고 그 형태를 유지할 수 있다.
본 개시에 따른 카나우바 왁스는 천연성분으로, 경구로 섭취하여도 아무런 이상이 없다.
밀랍(Beeswax)
본 개시에 따른 경화성 조성물은, 조성물 100중량% 대비 밀랍(Beeswax) 25~35중량%를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 밀랍이 가진 접착력에 의해 경화성 조성물의 구성물질 간의 결합력이 강화될 수 있다. 밀랍이 조성물 100% 대비 25중량% 미만일 경우 구성물질 간 결합력이 부족해, 경화성 조성물로 제조된 구조체는 외부의 작은 충격에 쉽게 깨질 수 있다. 또한, 밀랍의 녹는점이 약 62~63℃로 낮기 때문에, 밀랍이 조성물 100% 대비 35중량%를 초과할 경우 경화성 조성물로 제조된 구조체는 높은 온도의 물에서 융해되기 쉽다.
본 개시의 일 실시예에 따른 밀랍은, 벌집을 가열 압착 여과하고, 정제하여 얻어질 수 있다. 본 개시에 따른 밀랍은 표백된 왁스(백랍), 표백되지 않은 왁스(황랍)를 모두 포함한다. 밀랍은 동물성 고체 왁스로, 다양한 화합물이 혼합되어 구성되며, 본 개시의 일 실시예에 따른 밀랍의 화학식 중 하나는 C15H31COOC30H61에 해당할 수 있다.
본 개시에 따른 밀랍은, 유럽계 밀랍 및 아시아계 밀랍을 포함한다. 밀랍은 산가(acid value)에 따라 유럽계와 아시아계로 나뉜다. 산가가 17~35로서 유리지방산의 함량이 높은 밀랍을 유럽계라 하고, 산가가 4~11로서 유리지방산의 함량이 낮은 밀랍을 아시아계라 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 밀랍의 구성(유럽계 밀랍 및 아시아계 밀랍)은 표 1과 같다.
구분 밀랍
유럽계(고산가) 아시아계(저산가)
조성 왁스에스테르 함유량: 62~72%
알코올 탄소수: C24-C34
지방산 탄소수: C32 및 C16의 함유량이 많음		 함유량: 68~75%
알코올 탄소수: C24-C34
지방산 탄소수: C32 및 C16의 함유량이 많음
유리지방산 함유량: 13~16%
탄소수: C16-C36(C24의 함유량이 많음)		 함유량: 5~9%
탄소수: C16-C34(C32 및 C16의 함유량이 많음)
유리알코올 함유량: 1~2%
탄소수: C24-C32(C30의 함유량이 많고, 저산가 밀랍은 약 70%를 차지함)		 좌동
탄화수소 함유량: 10~14%
탄소수: C21-C35
(기수탄화수소가 주되며, 우수탄화수소는 극히 적음)		 함유량: 16~21%
탄소수: C23-C35
(기수 및 우수탄화수소로부터 만들어지고, 우수탄화수소는 약 15% 차지)
글리세라이드 - 함유량 : 약 4%
탄소수: C14, C16, C18
본 개시의 일 실시예에 따른 밀랍은 탄소 개수가 30~32인 지방족 알코올의 팔미트산염, 팔미트 올레산 및 올레산 에스테르로 주로 구성된다.
본 개시에 따른 밀랍은 천연성분으로, 경구로 섭취하여도 아무런 이상이 없으며, 특유의 고분자 구조로 미생물이 잘 번식하지 않으며, 산패로부터 자유로워 보관 시 용이하다는 장점이 있다.
타피오카 전분(Tapioca)
본 개시에 따른 경화성 조성물은, 조성물 100중량% 대비 타피오카(Tapioca) 전분을 20~30중량%를 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 타피오카의 화학식은 C27H48O20에 해당할 수 있다.
본 개시에 따른 타피오카는 열대작물인 카사바(Cassava)의 뿌리에서 채취한 식용 녹말로, 겔(gel)화되려는 성질이 강해 낮은 온도나 높은 온도에서 그 형태를 유지하려는 물성을 지니며, 이는 물 속에서도 마찬가지이다. 본 개시에 따라 타피오카를 포함하는 경화성 조성물을 이용해 구조체를 제조할 경우, 구조체가 외부의 충격에 의해 부서지거나, 액체 속에서 형태를 잃는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 타피오카는 식용이므로 인체에 무해하며, 빠르게 분해되므로 친환경적인 재료로서의 장점도 지닌다.
기타 재질
본 개시의 일 실시예에 따른 경화성 조성물은, 상술한 카나우바 왁스, 밀랍, 및 타피오카 전분 외에도 기타 재질을 추가적으로 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 경화성 조성물은, 심미감을 더하기 위해 안료를 추가적으로 포함할 수 있다. 또는, 본 개시의 일 실시예에 따른 경화성 조성물은, 섭취하여도 인체에 무해하도록 안료 대신 식용 색소를 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 일 실시예에 따른 식용색소는, 적색 제2호, 식용색소 적색 제3호, 식용색소 적색 제40호, 식용색소 적색 제102호, 식용색소 황색 제4호, 식용색소 황색 제5호, 식용색소 녹색 제3호, 식용색소 청색 제1호, 식용색소 청색 제2호, β-카로틴, 수용성안나토, 황산구리, 캐러멜, 철 클로로필린나트륨, 이산화타이타늄 중 하나 이상이 될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 경화성 조성물은, 물성을 조절하기 위해, 증점제, 분산제, 접착제 및 소포제 중 하나 이상을 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 일 실시예에 따른 증점제는 구아검, 펙틴, 잔탄검 등 중 하나 이상이 될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 일 실시예에 따른 접착제는 산화칼슘, 알긴산(Alginic acid), 포해태, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 나트륨카르복시메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 폴리아크릴아마이드, 폴리비닐옥사졸리돈, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리올, 올리고당, 폴리펩타이드, 올리고펩타이드, 녹말 중 하나 이상이 될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 경화성 조성물은, 물성을 조절하기 위해, 쌀, 옥수수, 감자 등으로 구성되는 전분 및 폴리 락트산(폴리젖산, PLA) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 본 개시의 일 실시예에 따른 폴리 락트산은 재생자원에서 얻을 수 있는 열가소성 지방족 폴리에스테르로서, 화학식 (C3H4O2)n에 해당할 수 있으며, 플라스틱에 상응하는 기계적 특성을 가지고 있음은 물론, 생분해될 수 있는 장점이 있다.
사출성형 공정
본 개시에 따라 일정 중량비로 조합된 조성물은 다양한 방법을 이용해 원하는 형태의 구조체로 제조될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 본 개시에 따른 경화성 조성물을 사출성형을 이용해 구조체로 제조할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 사출성형 제조방법은 다음과 같다.
우선, 용기에 100중량% 대비 카나우바 왁스 45중량%, 밀랍 30중량%, 및 타피오카 전분 25중량%를 투입한다. 투입된 원료를 약 5분간 100~110℃에서 중탕시켜 용융시킨다(용융 공정). 중탕 과정에서 각 원료의 실제 온도는 60~70℃이다. 원료가 용융된 후, 교반(mixing) 공정이 이루어진다(교반 공정). 혼합물은 연한 노란색을 띠게 되는데, 색상이 균일하게 될 때까지 교반 공정이 이루어진다.
용융 공정 동안, 모든 원료가 한 개의 용기에서 한꺼번에 용융되거나, 각 원료가 각각의 용기에서 개별적으로 용융될 수 있다. 용융 공정이 한 개의 용기에서 이루어지는 경우, 용융 공정과 교반 공정은 동시에 이루어질 수 있다. 용융 공정이 각 원료에 대해 개별 용기에서 각각 이루어지는 경우, 용융 공정이 이루어진 후 교반 공정이 순차적으로 이루어질 수 있다.
교반 공정 이후 용융 상태의 혼합물은 금형의 내부로 주입된다. 금형에 주입된 혼합물은 금형이 압착된 상태에서 약 -20℃에서 약 30초 이내에 건조되어 구조체로 형성된다(건조 공정). 용융 상태의 혼합물은 주변 온도에 따라 빠르게 굳기 시작하므로 주변 온도가 낮을수록 가급적 짧은 시간 내에 주입하는 것이 좋다.
혼합물이 완전히 건조된 후, 금형에서 건조된 구조체를 꺼낸다. 구조체의 두께는 0.5~2.0mm가 바람직하다. 두께가 2.0mm보다 두꺼울 경우, 건조가 제대로 되지 않을 수 있어 건조 시간을 늘려야 하므로 제조 공정의 효율성이 떨어진다. 두께가 0.5mm보다 얇은 경우, 구조체가 액체 내에서 형태를 장시간 온전히 유지할 수 없다.
본 개시의 일 실시예에 따른 구조체는 액체에 노출될 수 있다. 예컨대, 구조체는 음료에 직접 담가 음료를 음용할 때 쓰이는 빨대일 수 있으며, 그 외에도 음료를 담는 컵, 컵의 뚜껑(lid), 그릇, 용기, 봉투(bag) 등에 해당할 수 있다.
압출성형 공정
본 개시의 일 실시예에 따르면, 본 개시에 따른 경화성 조성물을 압출성형하여 구조체를 제조할 수 있다. 예컨대, 일정한 단면을 가져야 하는 구조체(예컨대, 빨대)를 제조할 경우, 압출성형 공정을 통해 구조체를 제조할 수 있다.
우선 조성물 100중량% 대비, 카나우바 왁스 45중량%, 밀랍 30중량%, 및 타피오카 전분 25중량%를 균일하게 혼합하고, 혼합물을 가열 실린더 내에 주입한다. 주입된 혼합물은 실린더 내에서 가열되어 용융될 수 있다. 이 때 원료의 실제 온도는 60~70℃에 해당할 수 있다.
용융된 혼합물은 실린더 내에서 가해진 압력에 의해 실린더 끝에 배치된 금형으로 수송되고, 실린더 내부 압력에 의해 금형의 개구부를 통해 외부로 연속적으로 압출된다. 금형으로부터 외부로 노출된 혼합물은 약 -20℃의 공기 중에서 약 30초 이내 동안 건조된다. 건조 공정은 냉각 수조를 이용해서 이루어질 수 있다.
구조체의 두께는 0.5~2.0mm가 바람직하다. 두께가 2.0mm보다 두꺼울 경우, 건조가 제대로 되지 않을 수 있어 건조 시간을 늘려야 하므로 제조 공정의 효율성이 떨어진다. 두께가 0.5mm보다 얇은 경우, 구조체가 액체 내에서 형태를 장시간 온전히 유지할 수 없다.
본 개시의 일 실시예에 따른 구조체는 액체에 노출될 수 있다. 예컨대, 구조체는 음료에 직접 담가 음료를 음용할 때 쓰이는 빨대일 수 있으며, 그 외에도 음료를 담는 컵, 컵의 뚜껑(lid), 그릇, 용기, 봉투(bag) 등에 해당할 수 있다.
코팅 공정
본 개시의 일 실시예에 따른 코팅 공정에 사용되는 경화성 조성물은, 전술한 경화성 조성물과 동일한 조성인, 카나우바 왁스 40~50중량%, 밀랍 25~35중량%, 및 타피오카 전분 20~30중량%를 포함할 수 있다.
본 개시의 다른 일 실시예에 따른 코팅 공정에 사용되는 경화성 조성물은, 전술한 경화성 조성물과 상이하게, 코팅에 최적화되도록 카나우바 왁스 65~75중량%, 밀랍 10~20중량%, 및 타피오카 전분 10~20중량%를 포함할 수 있다.
카나우바 왁스가 조성물 100% 대비 65중량% 미만일 경우, 해당 재질로 코팅된 구조체는 탁색을 띠게 되어 미관상 좋지 않을 수 있다. 경화성 조성물이 조성물 100% 대비 카나우바 왁스를 65~75중량% 함유하면, 경화성 조성물과 조성이 상이한 구조체에 적용될 때 보다 견고하게 코팅될 수 있다.
코팅 공정에 사용되는 미리 제조된 구조체는 본 개시에 따른 경화성 조성물과 상이한 조성을 가질 수 있다. 예컨대, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 미리 제조된 구조체는 종이, 전분, 또는 전분으로 코팅된 종이로 제조될 수 있다. 미리 제조된 구조체는 예컨대, 음료에 직접 담가 음료를 음용할 때 쓰이는 빨대일 수 있으며, 그 외에도 음료를 담는 컵, 컵의 뚜껑(lid), 그릇, 용기, 봉투(bag) 등에 해당할 수 있다.
종이, 전분 또는 전분으로 코팅된 종이 등으로 미리 제조된 구조체는 장시간 수분에 노출되거나, 단시간 노출되더라도 70℃ 이상의 높은 온도의 수분에 노출되면, 구조체가 가지는 본래 형태를 잃을 수 있다. 이를 방지하기 위해, 종이, 전분, 또는 전분으로 코팅된 종이 등으로 제조된 구조체의 표면에 본 개시에 따른 조성물이 다음과 같은 공정 순서로 코팅될 수 있다.
우선, 조성물 100중량% 대비, 카나우바 왁스 70중량%, 밀랍 15중량% 및 타피오카 전분 15중량%가 균일하게 혼합된 용융 상태에 있는 혼합물을 제조한다.
미리 제조된 구조체의 표면에 먼지, 이물질 등을 제거하고, 제조된 혼합물을 스프레이 기법을 사용하여 구조체에 얇게 코팅한다.
코팅된 혼합물은 약 -20℃에서 약 30초 이내에 건조되어 본 개시에 따른 경화성 조성물이 코팅된, 고온과 습기에 강한 구조체가 제조된다. 코팅 방법은 조성물의 물성이 변하지 않는 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다.
코팅 두께는 0.1mm~1.0mm가 바람직하다. 코팅 두께가 0.1mm 미만일 경우 방수 효과가 현저히 낮아져 액체 내에서 형태를 장시간 온전히 유지할 수 없다. 코팅 두께가 1.0mm를 초과할 경우, 코팅된 구조체의 건조 시간이 현저하게 증가할 수 있다.
본 개시에 따른 경화성 조성물은, 상술한 상기 제조 방법 이외에도 다양한 제조방법을 이용하여 구조체로 제조될 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 따른 경화성 조성물을 지지체에 코팅한 후, 건조가 완료되면 지지체를 제거하는 방식으로 구조체가 제조될 수 있다.
발수성 성능시험
실시예 1
빨대의 크기에 맞게 제조된 복수 개의 금형을 준비한다. 카나우바 왁스 45g에 대하여 밀랍 30g, 타피오카 전분 25g을 정량 채취하고 연한 노란색의 색상이 균일할 수 있도록 골고루 용융 및 교반하여 경화성 조성물을 제조한다. 그 후 깨끗하게 건조된 금형 내부 공간에 용융 상태의 경화성 조성물을 주입한다. 그 후 -20℃에서 30초간 건조시켜 구조체를 제조한다.
실시예 2
카나우바 왁스 70g에 대하여 밀랍 15g, 타피오카 전분 15g을 정량 채취하고 노란색의 색상이 균일할 수 있도록 골고루 용융 및 교반하여 경화성 조성물을 제조한다. 미리 제조된 종이 빨대의 표면에 경화성 조성물을 분사한 후 -20℃에서 30초간 건조시켜 구조체를 제조한다.
비교예 1
종이를 말아서 제조된, 시중에 판매되고 있는 종이 빨대를 사용하였다.
비교예 2
조성물 100% 대비 쌀과 타피오카가 각각 50중량%로 함유되어 있는 빨대를 사용하였다.
발수성 성능시험은 빨대 형태의 구조체를 70℃의 뜨거운 물과, 20℃의 차가운 물에 각각 담근 후, 시간이 흐름에 따라 구조체에 생기는 변화에 대해 관찰하는 방법을 사용하였다. 시험한 결과는 각각 표 2 및 3과 같았다.
실시예 1 실시예 2 비교예1 비교예2
4분 후 변화 없음 변화 없음 물이 흡수되어 흐물거림 미끄럽고 끈적이며 불어남
8분 후 미세하게 전분 나옴 변화 없음 물이 흡수되어 흐물거림 전분이 심하게 묻어남
11분 후 미세하게 전분 나옴 변화 없음 물이 흡수되어 흐물거림 빨대 형태가 뭉개짐
15분 후 미세하게 전분 나옴 변화 없음 형태가 풀어짐 -
20분 후 형태 변화 없으나 전분 밀려나옴 형태 변화 없으나 왁스, 전분 밀려나옴 - -
실시예 1 실시예 2 비교예1 비교예2
10분 후 변화 없음 변화 없음 약하게 흐물거림 형태 변화 없으나 전분 밀려나옴
20분 후 변화 없음 변화 없음 물이 흡수되어 흐물거림 형태 변형 시작(형태가 구부러짐)
40분 후 변화 없음 변화 없음 물이 흡수되어 흐물거림 형태 변형됨(크랙 발생하면서 부서짐)
표 2에 기재된 바와 같이, 실시예 1 또는 2에 따른 구조체는 비교예 1 또는 2에 따른 구조체보다 현저히 장시간 동안 70℃의 물 속에서 형태를 유지할 수 있다. 비교예 1에 따른 구조체는, 4분이 경과하였을 때부터 형태의 견고함이 사라졌고, 15분이 경과하였을 때 그 형태를 잃었다. 또한, 비교예 2에 따른 구조체는 역시 4분이 경과하였을 때부터 불어나며, 표면이 미끄럽고 끈적이는 등 형태에 변화가 생겼으며, 11분이 경과하였을 때 그 형태를 잃었다.
반면, 실시예 1에 따른 구조체는 8분이 경과하였을 때부터 전분이 미세하게 박리될 뿐 20분이 경과하여도 그 형태는 온전히 유지하였다. 실시예 2에 따른 구조체 역시 20분이 경과해서야 왁스, 전분이 미세하게 박리되기 시작하며 그 형태는 온전히 유지하였다.
표 3에 기재된 바와 같이, 실시예 1 또는 2에 따른 구조체는 비교예 1 또는 2에 따른 구조체 보다 현저히 장시간 동안 20℃의 물 속에서 형태를 유지할 수 있다. 비교예 1에 따른 구조체는 20분이 경과하였을 때부터 형태의 견고함이 사라졌다. 비교예 2에 따른 구조체는 10분이 경과하였을 때부터 전분이 박리되고, 20분 이후부터 불어나며, 표면이 미끄럽게 되고, 표면이 끈적이는 등 형태에 변화가 생겼다. 반면, 실시예 1 및 2는 40분 후에도 형태에 변화가 없으며, 약 3일이 지난 이후에도 형태의 변화가 없었다.
강도 성능시험
강도 성능시험은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 2에 대해 구조체를 0.8m 및 2m에서 떨어뜨렸을 때, 구조체가 온전히 형태를 유지하는지를 확인하는 방식으로 이루어졌다(종이 빨대는 본 강도 성능실험에서 제외). 시험 결과, 2m에서 떨어져도 형태에 이상이 없는 구조체는 실시예 2에 따른 구조체가 유일했으며, 나머지 구조체는 깨지거나 형태에 변형이 발생했다. 0.8m에서 떨어져도 형태에 이상이 없는 구조체는 실시예 1 및 2에 따른 구조체였으며, 비교예 2에 따른 구조체는 깨졌다.
발수성 성능시험 및 강도 성능시험 결과
비교예 1에 따른 구조체는, 물이 흡수되면 본래 형태를 유지하기 힘든 종이로 이루어져 있으며, 비교예 2에 따른 구조체는 물에 불어나기 쉬운 쌀과 타피오카로 이루어져 있다. 따라서, 비교예 1 및 2에 따른 구조체는 액체에 잠겼을 때 짧은 시간 안에 물을 흡수하여 빨대가 불어나 형태가 무너졌다. 이러한 현상은 물의 온도가 높을수록 더 빠르게 발생하였다. 또한, 비교예 2는 낮은 높이에서 떨어뜨렸음에도 쉽게 깨져 보관에 용이하지 않다.
반면, 실시예 1과 실시예 2에 따른 구조체는 천연 왁스의 물에 대한 용해도가 0에 가까운 성질과 카나우바 왁스의 높은 융점을 이용하여 물에 대한 용해도를 감소시킬 수 있다. 따라서, 실시예 1 및 2에 따른 구조체는 물에 노출되었을 때 그 형태를 오랜 시간 동안 유지할 수 있다.
나아가, 실시예 1과 실시예 2는 강도가 높은 카나우바 왁스와, 접착력이 강한 밀랍을 사용하여 외부 충격에도 쉽게 깨지지 않고 그 모양을 유지할 수 있다.
또한, 본 개시에 따른 경화성 조성물을 이용하여 제조된 빨대는, 폐기하였을 때 분해 속도가 빠르고 인체에 무해하다. 예컨대, 실시예 1 및 2에 따른 구조체는 흙 또는 물에 폐기되었을 때, 10일 이내에 자연분해된다.
본 실시예에 따른 경화성 조성물은 플라스틱을 대체하기 위한 것으로 플라스틱 구조체를 대체하기 위한 모든 구조체를 제조하기 위해 사용될 수 있다.
본 개시의 앞선 설명은 당업자들이 본 개시를 행하거나 이용하는 것을 가능하게 하기 위해 제공된다. 본 개시의 다양한 수정예들이 당업자들에게 쉽게 자명할 것이고, 본원에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 취지 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형예들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 개시는 본원에 설명된 예들에 제한되도록 의도된 것이 아니고, 본원에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위가 부여되도록 의도된다.
본 명세서에서는 본 개시가 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 본 개시의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

Claims (10)

  1. 경화성 조성물로 제조된 구조체로서,
    상기 경화성 조성물은,
    카나우바 왁스 40~50중량%;
    밀랍 25~35중량%; 및
    타피오카 전분 20~30중량%
    를 포함하고,
    상기 구조체의 두께는 0.5mm~2.0mm인, 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구조체는 상기 경화성 조성물을 사출성형 또는 압출성형하여 제조된, 구조체.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 코팅용 경화성 조성물이 코팅된 구조체로서,
    상기 코팅용 경화성 조성물은,
    카나우바 왁스 65~75중량%;
    밀랍 10~20중량%; 및
    타피오카 전분 10~20중량%
    를 포함하고,
    상기 코팅용 경화성 조성물은 상기 코팅용 경화성 조성물과 상이한 조성을 가지는 미리 제조된 구조체에 코팅되며,
    상기 코팅용 경화성 조성물의 코팅 두께는 0.1mm~1.0mm인, 구조체.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 상이한 조성을 가지는 미리 제조된 구조체는 종이 또는 전분이 코팅된 종이로 구성된, 구조체.
  8. 삭제
  9. 제2항 또는 제7항에 따른 상기 구조체는, 빨대 형태, 컵의 형태, 용기의 형태, 컵의 뚜껑(lid) 형태 또는 봉투의 형태를 가지는, 구조체.
  10. 삭제
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