KR102136050B1 - 생분해 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체 - Google Patents

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Abstract

본 개시는, 편육 20 ~ 30중량%, 곤약 1 ~ 15중량%, 아교 30 ~ 50중량% 및 다시마 5 ~ 15중량%를 포함하는 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체를 제공한다.

Description

생분해 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체{BIODEGRADABLE CURABLE COMPOSITION AND STRUCTURE THEREOF}
본 개시는 생분해 경화성 조성물 및 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 친환경 페트병 또는 플라스틱 용기를 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, 플라스틱 재질은 미세 플라스틱으로 분해되어 또 다른 환경 문제를 야기하기도 한다. 또한, 분해되지 않는 플라스틱을 소각하는 경우에 대량의 유독가스가 발생하여 2차 오염이 유발되므로, 플라스틱의 폐처리 방안에 대해 많은 연구가 이루어지고 있다.
현실적인 대응책의 하나로서 생분해성 폴리머가 주목을 받고 있으며, 이는 현재 상업생산이 시작되었고, 여기에 추가하여 지구온난화 가스대책과 자원 유효이용의 관점에서 바이오매스에서 유래하는 플라스틱/탄성체용 폴리머 등에 관심이 집중되고 있다.
바이오 폴리머는 지속발전가능 사회 구축을 가능케 하고, 저탄소 녹색성장을 견인할 수 있는 친환경 소재로서, 예컨대 일정한 조건에서 미생물에 의해 완전히 분해될 수 있는 생분해성 고분자 수지, 생분해성 플라스틱(biodegradable plastics)등이 있다.
생분해성 플라스틱이란, 생분해성 복합분해성 화학분해 또는 생분해를 총칭하는 개념으로 성형품, 포장재, 위생용품, 농업용품 등으로 사용한 플라스틱을 폐기시에 소각처리 하지 않고 분해기능에 의해서 수개월 내지 수년 이내에 물, 이산화탄소, 메탄가스, 바이오매스 등으로 완전 분해되는 플라스틱을 말한다.
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.
플라스틱의 대체재로서 쌀, 전분 또는 종이를 이용하는 기술이 개발되었으나, 액체에 노출되면 그 형태가 유지되지 않으므로, 플라스틱을 대체하기에는 아직 문제가 많다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 개시의 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체는 편육 20 ~ 30중량%, 곤약 1 ~ 15중량%, 아교 30 ~ 50중량% 및 다시마 5 ~ 15중량%를 포함하는 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체를 제공한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 경화성 조성물은, 편육 20 ~ 30중량%, 곤약 1 ~ 15중량%, 아교 30 ~ 50중량% 및 다시마 5 ~ 15중량%를 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 경화성 조성물은, 약 pH 2.5에 해당하는 것을 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 경화성 조성물은, 분해소요시간이 5분 이내인 것을 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 아교는, 동물 뼈 추출물 5 ~ 15중량%를 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 아교는, 동물 가죽 추출물 15 ~ 25중량%를 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 경화성 조성물은, 비료로 사용가능하다.
본 개시의 일 실시예에 따른 구조체는, 경화성 조성물을 사출성형 또는 압출성형하여 제조된 것을 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 구조체는, 두께가 0.5mm ~ 2.4mm인 것을 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 구조체는, 빨대 형태, 컵의 형태, 용기의 형태, 컵의 뚜껑(lid) 형태를 가진다.
본 개시는 주변 환경에 관계없이 자연적으로 분해될 수 있는 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체를 제공한다.
본 개시는 액체에 긴 시간동안 노출되어도 그 형태를 온전히 유지할 수 있는 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체를 제공한다.
본 개시는 비료로 사용가능한 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체를 제공한다.
본 개시는 친환경 조성물을 이용하여 플라스틱을 대체하는 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체를 제공한다.
본 개시는 외부의 충격에 쉽게 깨지거나 손상되지 않는 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체를 제공한다.
본 개시는 제품을 회수하여 재활용할 수 있는 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체를 제공한다.
본 개시는 형태를 필요에 따라 변경시킬 수 있어, 플라스틱을 대체하여 다양한 용도로 자유롭게 쓰일 수 있는 경화성 조성물 및 이를 이용한 구조체를 제공한다.
본 개시의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 허용오차가 존재할 때 허용오차를 포괄하는 의미로 사용된 것이다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는 "A, 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.
본 개시에 따른 경화성 조성물은, 편육 20 ~ 30중량%, 곤약 1 ~ 15중량%, 아교 30 ~ 50% 및 다시마 5 ~ 15중량%를 포함한다.
편육
본 개시에 따른 경화성 조성물은, 조성물 100중량% 대비 편육을 20 ~ 30중량%를 포함한다.
일반적으로 편육은 쇠고기나 돼지고기를 삶아 눌러서 물기를 빼고 얇게 절단한 것으로, 본 개시에 따른 편육은 수분이 제거된 돼지고기를 이용한다. 돼지고기의 구성성분 중 70%가 수분으로 이루어지고, 다음으로 많은 것은 단백질로 약 20% 정도를 차지한다. 돼지고기를 구성하고 있는 단백질은 근장 단백질, 근원섬유 단백질 및 육기질 단백질로 구분될 수 있다.
근장 단백질은 근원섬유 사이의 근장에 용해되어 있는, 즉 액체상태로 고기 속에 존재하고 있으며, 각종 육색소 및 효소 등을 포함한다. 근원섬유 단백질은 고기의 구조를 형성하고 있기 때문에 구조 단백질이라고도 하며, 근육수축의 주요 단백질인 마이오신(myosin)과 액틴(actin) 및 근육수축을 조절하는 여러 가지 조절 단백질들로 구성된다. 육기질 단백질은 주로 근형질막, 모세혈관 같은 결합조직을 이루고 있기 때문에 결합조직 단백질이라고도 부르며, 콜라겐(collagen), 엘라스틴, 레티귤린 등의 섬유상 단백질로 구성된다.
콜라겐은 편육을 구성하는 돼지고기의 가죽, 연골, 힘줄 등에 많이 포함되어 있는 천연고분자이다. 콜라겐은 기계적 물성이 매우 제한되어 있기 때문에 화학적 가교를 통하여 물리적 성질을 향상시켜야 한다.
콜라겐을 산처리, 알칼리처리, 또는 가열하면, 유도 단백질의 일종인 젤라틴(gelatin)이 얻어진다. 젤라틴은 콜라겐의 삼중나선(triple-helix)구조를 단일나선(single-helix)형태로 변형시킨 천연고분자이다.
콜라겐은 나선구조를 갖는 세 개의 polypeptide 사슬이 다시 삼중나선을 형성하고 있다. 사슬 내 혹은 사슬 간의 수소결합으로 안정화되어 있고, 열이나 변성제로 수소결합을 파괴하면 불규칙 나사선(random coil) 상의 폴리펩타이드(polypeptide) 사슬로 이루어진 젤라틴이 만들어진다. 재결합된 젤라틴 분자들의 그물조직은 강도를 제공하며, 젤라틴 비율이 높을수록 더 단단하고 탄성이 증가한다. 젤라틴은 생체적합성 및 생분해성에서 매우 뛰어난 재료로 온수에 녹아서 졸(sol)이 되고, 실온에서 탄성이 있는 겔(gel)이 된다.
젤라틴은 가열하면 다시 액체상태가 되어 형태를 유지하기 어려운 단점을 가지고, 젤라틴의 점도는 온도가 높을수록 또는 pH가 낮을수록 점도가 하락하지만, 응고성을 이용한 조성물은 모양이나 형태의 단단함을 갖추기 위해서 이용되고, 알코올, 에테르, 벤젠, 아세톤 등 유기용매에 녹지 않는 특성을 가진다.
본 개시에 따른 편육은 전체 100중량%에 대해서 20 내지 30중량% 포함되는 것이 바람직하다. 편육의 함량이 20중량% 미만인 경우, 외부의 충격에 깨지기 쉽다. 30중량% 초과하여 포함될 경우, 경화성 조성물이 온도가 높은 환경에서 점도가 약해져 형태를 유지하기 어려운 문제가 발생한다. 즉, 편육의 함량이 지나치게 증가하면, 곤약, 아교 및 다시마의 함량이 상대적으로 줄어들어 최종 완제품인 경화성 조성물의 기계적 물성이 저하되는 단점이 있다.
곤약
본 개시에 따른 경화성 조성물은, 조성물 100중량% 대비 곤약 1 ~ 15중량%를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 곤약은 구약나물을 건조, 분쇄, 도정해서 만든다. 곤약은 수분 92%, 탄수화물 6.5%, 단백질 1%, 지방 0.1%를 포함할 수 있다.
곤약의 주성분인 탄수화물은 글루코만난(Glucomannan)으로 불리고 있는 다당류이다. 글루코만난은 높은 점도를 가지며, 물의 첨가에 따라 팽윤(swelling)하고, 건조되면 경화하는 성질을 가진다.
글루코만난 원료는 글루코스의 곁사슬을 포함하는 만노오스의 폴리머 성분이다. 글루코만난은 D-글루코스와 D-마노스를 주요 구성성분으로 하는 수용성 다당류로, 곤약만난이라고도 한다.
글루코만난은 난초과 식물, 구약나물, 붓꽃, 나리, 잔디의 덩이줄기에 함유되어 있으며, 물로 가압, 가열하여 추출한 용액에서 추출할 수 있다. 추출된 글루코만난은 불용성 구리착물로 분리되어, β-D-글루코피라노스(glucopyranose)와 β-D-만노피라노스(mannopyranose)가 7:3의 비율로 결합되어 있다. 글루코만난은 흡수성이 높은 알칼리성으로서 물을 흡수하여 점착성을 지니며, 가열하면 응고하여 반투명의 탄력성이 풍부한 겔(gel)을 형성한다.
본 개시에 따른 곤약은 전체 100중량%에 대해서 1 내지 15중량% 포함되는 것이 바람직하다. 곤약의 함량이 1중량% 미만인 경우, 경화성 조성물이 온도가 높은 환경에서 점도가 약해져 형태를 유지하는데 제한되며, 15중량% 초과하여 포함될 경우, 외부의 충격에 깨지기 쉬운 한계를 가진다.
기존의 식물성 전분(옥수수)을 이용한 PLA(Poly Lactic Acid) 소재도 단단하고 높은 열에 강한 특징을 갖지만, 외부 충격에 약한 한계를 가진다.
이에 따라, 글루코만난을 포함하는 곤약을 젤라틴을 포함하는 편육과 혼합함으로써 양 물질의 물성을 상호 보완할 수 있다. 예컨대, 온도가 상승했을 때, 점도가 하락하는 편육과 점도가 증가하는 곤약을 함께 혼합함으로써 경화성 조성물의 형태를 일정하게 유지할 수 있다.
아교
본 개시에 따른 경화성 조성물은, 조성물 100중량% 대비 아교를 30 ~ 50중량%를 포함한다.
예컨대, 아교는 동물의 뼈, 가죽, 창자 등을 고아 만든 추출물에 해당할 수 있다. 아교는, 편육, 곤약 및 다시마를 엉겨붙게 하고, 경화성 조성물들을 결합하는 접착제 역할을 한다. 아교는 젤라틴(gelatin)이 주성분이며, 유기용매에 녹지 않고, 냉수에서는 천천히 녹아 부피가 증가하고, 온수에서는 빠르게 녹아 끈기가 높은 콜로이드(colloid) 상태가 될 수 있다.
예컨대, 아교는 접착력을 가지고 있는 대표적인 동물성 접착제에 해당할 수 있다.
본 개시에 따른 아교는 전체 100중량%에 대해서 30 내지 50중량% 포함되는 것이 바람직하다. 아교의 함량이 30중량% 미만인 경우, 조성물들을 적절하게 엉겨 붙게 하지 못해 사용자가 원하는 형태로 압출되는 것이 제한되고, 50중량% 초과하여 포함될 경우, 편육, 곤약 및 다시마의 함량이 상대적으로 줄어들어 최종 완제품인 경화성 조성물의 기계적 물성이 저하되는 단점이 있다.
본 개시에 따른 아교는 동물 뼈 추출물 및/또는 동물 가죽 추출물을 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 아교는 아교 100 중량%에 대하여 동물 뼈 추출물 5 ~ 15중량%를 포함한다.
본 개시에 따른 아교는 아교 100 중량%에 대하여 동물 가죽 추출물 15 ~ 25중량%를 포함한다.
본 개시에 따른 경화성 조성물은, 편육, 곤약 및 다시마로만 이루어지면 강도가 약해져 문제가 발생할 수 있기 때문에 동물 뼈 추출물 및/또는 동물 가죽 추출물을 포함하는 아교를 포함한다. 그로 인해, 구성 성분들이 잘 엉겨 붙게 해서 플라스틱에 상응하는 기계적 특성이 발휘될 수 있고, 그와 동시에 경화성 조성물의 분해성을 향상시킴으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
다시마
본 개시에 따른 경화성 조성물은, 조성물 100중량% 대비 다시마를 5 ~ 15중량%를 포함한다.
본 개시에 따른 다시마는 해조류(seaweed)에 속한 갈조류 중 하나로 주요 구성성분은 요오드, 탄수화물, 단백질이다.
본 개시에 따른 다시마의 탄수화물은 아가로스(agarose)성분을 함유하고 있다. 아가로스는 아가로비오스(agarobiose)라는 6탄당의 폴리머(polymer)이다. 고형 아가로스는 물에 잘 녹지 않지만, 온도를 올리게 되면 분자간의 수소결합이 끊어져 녹게 되고, 다시 온도를 낮추면 고형이 되는 성질을 가지고 있다. 아가로스는 경화성 조성물 성분을 고정화하는 고분자 다당류 지지체로 사용될 수 있다.
본 개시에 따른 다시마는 전체 100중량%에 대해서 5 내지 15중량% 포함되는 것이 바람직하다. 다시마의 함량이 5중량% 미만인 경우, 경화성 조성물의 소수성이 감소하고, 친수성이 증가하여 수분에 취약해지는 한계를 지니며, 15중량% 초과하여 포함될 경우, 온도가 높은 환경에서 점도가 약해져 형태를 유지하기 어려운 문제가 발생한다.
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 편육 20 ~ 30중량%, 곤약 1 ~ 15중량%, 아교 30 ~ 50중량% 및 다시마 5 ~ 15중량%를 투입한다. 투입된 원료를 약 5분 간 60 ~ 90℃에서 중탕시켜 용융시킨다(용융 공정). 중탕 과정에서 각 원료의 실제 온도는 70 ~ 80℃이다. 원료가 용융된 후, 교반(mixing) 공정이 이루어진다(교반 공정). 혼합물의 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 공정에서 혼합물의 pH농도지수가 pH 2 ~ pH 4 정도가 되면 교반 공정이 완료된다.
교반 공정 이후 용융 상태의 혼합물은 금형의 내부로 주입된다. 금형에 주입된 혼합물은 금형이 압착된 상태에서 약 -10℃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 ~ 2.4mm가 바람직하다. 두께가 2.4mm보다 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 용기 또는 빨대에 해당할 수 있다. 예컨대, 구조체는 음료를 담는 용기 또는 음료를 음용하는 빨대일 수 있으며, 그 외에도 음료를 담는 컵, 컵의 뚜껑(lid), 그릇 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, 편육 20 ~ 30중량%, 곤약 1 ~ 15중량%, 아교 30 ~ 50중량% 및 다시마 5 ~ 15중량%를 균일하게 혼합하고, 혼합물을 가열 실린더 내에 주입한다. 주입된 혼합물은 실린더 내에서 가열되어 용융될 수 있다. 이 때 원료의 실제 온도는 70 ~ 80℃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 -10℃의 공기 중에서 약 30초 이내 동안 건조된다. 건조 공정은 냉각 수조를 이용해서 이루어질 수 있다.
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 등에 해당할 수 있다.
발수성 성능시험
실시예1
컵의 크기에 맞게 제조된 복수 개의 금형을 준비한다. 편육 30중량%, 곤약 10 중량%, 아교 45중량% 및 다시마 15중량%를 정량 채취하고 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 -10℃에서 30초간 건조시켜 구조체를 제조한다.
비교예 1
식물성 전분과 생분해 수지를 결합해 제조된, 시중에 판매되고 있는 PLA(Poly Lactic Acid) 빨대를 사용하였다.
비교예 2
종이를 말아서 제조된, 시중에 판매되고 있는 종이 빨대를 사용하였다.
비교예 3
조성물 100% 대비 편육과 아교가 각각 50중량%로 함유되어 있는 빨대를 사용하였다.
발수성 성능시험은 실시예 1 및 비교예 1~3에 따른 빨대 형태의 구조체를 60℃의 뜨거운 물과, 20℃의 차가운 물에 각각 담근 후, 시간이 흐름에 따라 구조체에 생기는 변화에 대해 관찰하는 방법을 사용하였다. 시험한 결과는 각각 표 1 및 2과 같았다.
60℃의 물에서의 발수성 시험 결과
실시예1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
4분 후 변화 없음 변화 없음 물이 흡수되어 흐물거림 미끄럽고 끈적이며 불어남
8분 후 변화 없음 변화 없음 물이 흡수되어 흐물거림 젤라틴이 심하게 묻어남
11분 후 변화 없음 변화 없음 물이 흡수되어 흐물거림 빨대 형태가 뭉개짐
15분 후 변화 없음 형태 변화 없으나 전분 밀려나옴 형태가 풀어짐 -
20분 후 형태 변화 없으나 젤라틴 밀려나옴 형태가 풀어짐 - -
20℃의 물에서의 발수성 시험 결과
실시예1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
10분 후 변화 없음 변화 없음 약하게 흐물거림 형태 변화 없으나 젤라틴 밀려나옴
20분 후 변화 없음 변화 없음 물이 흡수되어 흐물거림 형태 변형 시작(형태가 구부러짐)
40분 후 변화 없음 물이 흡수되어
흐물거림		 물이 흡수되어
흐물거림		 형태 변형됨(크랙 발생)
표 1에 기재된 바와 같이, 실시예 1에 따른 구조체는 비교예 1~3에 따른 구조체보다 현저히 장시간 동안 70
Figure 112020040943411-pat00001
의 물 속에서 형태를 유지할 수 있다. 비교예 1에 따른 구조체는, 15분이 경과하였을 때, 전분이 밀려 나왔으며, 20분 후에는 형태가 풀어졌다. 비교예 2에 따른 구조체는, 4분이 경과하였을 때부터 형태의 견고함이 사라졌고, 15분이 경과하였을 때 그 형태를 잃었다. 또한, 비교예 3에 따른 구조체는 4분이 경과하였을 때부터 불어나며, 표면이 미끄럽고 끈적이는 등 형태에 변화가 생겼으며, 11분이 경과하였을 때 그 형태를 잃었다.
반면, 실시예 1에 따른 구조체의 경우 20분이 경과해서야 젤라틴이 미세하게 박리되기 시작하며 그 형태는 온전히 유지하였다.
표 2에 기재된 바와 같이, 실시예 1에 따른 구조체는 비교예 1~3에 따른 구조체보다 현저히 장시간 동안 20℃의 물 속에서 형태를 유지할 수 있다. 비교예 1에 따른 구조체는 40분 후 견고함이 사라졌다. 비교예 2에 따른 구조체는 20분이 경과하였을 때부터 형태의 견고함이 사라졌다. 비교예 3에 따른 구조체는 10분이 경과하였을 때부터 젤라틴이 박리되고, 20분 이후부터 불어나며, 표면이 끈적이는 등 형태에 변화가 생겼다. 반면, 실시예1은 40분 후에도 형태에 변화가 없었다.
분해 성능 및 내구성 성능 시험
분해 성능 및 내구성 성능시험 결과
실시예1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
분해 시간 5분 90일 5년 3분
재활용 과정 단순 복잡 복잡 단순
내구성(0.8m/1.6m) 강함
(변화없음/변화없음)		 중간
(변화없음/1.6m에서 떨어질 경우 변형)		 - 약함
(구부러짐/깨짐)
사용 적합도 적합 적합 적합 부적합
표 3에 기재된 바와 같이, 실시예 1에 따른 구조체의 분해소요시간은 비교예 1~3에 따른 구조체보다 현저히 짧은 5분 이내이다. 분해소요시간은 약 80℃ 이상의 물 속에서 구조체가 분해되는데 소요되는 시간이다. 따라서, 실시예 1에 따른 구조체는 사용 후 재활용하여 다시 제작이 용이하다. 예컨대, 온도 및/또는 pH 농도 조절을 통해 실시예 1의 구조체를 용융시키고 이를 다시 고체화시켜 새로운 구조체를 짧은 시간 내에 제조할 수 있다.
내구성 성능시험은 실시예 1 및 비교예 1~3에 따른 구조체를 0.8m 및 1.6m에서 떨어뜨렸을 때, 구조체가 온전히 형태를 유지하는지를 확인하는 방식으로 이루어졌다(비교예 2는 본 내구성 성능실험에서 제외). 시험 결과, 1.6m에서 떨어져도 형태에 이상이 없는 구조체는 실시예 1에 따른 구조체가 유일했으며, 나머지 구조체는 깨지거나 형태에 변형이 발생했다. 0.8m에서 떨어져도 형태에 이상이 없는 구조체는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 구조체였으며, 비교예 1에 따른 구조체는 1.6m에서 떨어졌을 때 외부 충격에 의해 깨지는 이상이 발생했다.
분해 성능 및 내구성 성능시험 결과를 판단해보면, 실시예 1은 사용이 적합하지만, 비교예 1~3은 외부 환경에 영향을 받기 쉽기 때문에 사용이 적합하지 않다.
비교예1에 따른 구조체는, 비교적 단단하지만 유연성이 떨어지고 외부 충격에 쉽게 깨지는 문제를 가지는 식물성 성분으로 이루어져 있으며, 비교예 2에 따른 구조체는, 물이 흡수되면 본래 형태를 유지하기 힘든 종이로 이루어져 있으며, 비교예 3에 따른 구조체는 물에 불어나기 쉬운 젤라틴만으로 이루어져 있다. 따라서, 비교예 2 또는 3에 따른 구조체는 액체에 잠겼을 때 물을 흡수하여 빨대가 불어나 형태가 무너졌다. 이러한 현상은 물의 온도가 높을수록 더 빠르게 발생하였다.
반면, 실시예1에 따른 구조체는 젤라틴, 글루코만난, 아가로스 및 아교가 혼합된 물질을 이용함으로써, 물에 대한 용해도를 감소시킬 수 있다. 나아가, 실시예1에 따르면, 강도와 탄성을 가지면서 상호보완할 수 있는 젤라틴과 글루코만난을 함께 이용하기 때문에 실시예 1에 따른 구조체는 온도에 영향을 덜 받으면서 물에 노출되었을 때 그 형태를 오랜 시간 동안 유지할 수 있다. 또한, 응고성이 강한 아가로스 및 접착력이 강한 아교를 사용하여 외부 충격에도 쉽게 깨지지 않고 그 모양을 유지할 수 있다.
본 개시에 따른 경화성 조성물을 이용하여 제조된 구조체는, 폐기하였을 때 분해 속도가 빠르고 재사용이 가능하며, 인체에 무해하다. 예컨대, 실시예 1에 따른 구조체는 흙 또는 물에 폐기되었을 때 손쉽게 자연분해될 수 있고, 또는 열이나 pH를 조절하는 단순한 재사용 과정을 통해 재활용이 가능하다.
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 구조체로,
    상기 경화성 조성물은,
    편육 20 ~ 30중량%;
    곤약 1 ~ 15중량%;
    아교 30 ~ 50중량%; 및
    다시마 5 ~ 15중량%
    를 포함하고,
    상기 구조체의 두께는 0.5㎜ ~ 2.4㎜인, 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경화성 조성물은 pH 2.5에 해당하는, 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조성물의 분해소요시간은 5분 이내인, 구조체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아교는 동물 뼈 추출물을 포함하고, 아교 100 중량%에 대하여 상기 동물 뼈 추출물은 5 ~ 15중량%인, 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아교는 동물 가죽 추출물을 포함하고, 아교 100 중량%에 대하여 상기 동물 가죽 추출물은 15 ~ 25중량%인, 구조체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 경화성 조성물은 비료로 사용 가능한, 구조체.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는 사출 성형 또는 압출 성형을 통해 제조된, 구조체.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는, 빨대 형태, 컵 형태, 용기 형태, 또는 컵 뚜껑(lid) 형태를 가지는, 구조체.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11116950A (ja) * 1997-10-14 1999-04-27 Mitsui Chem Inc 成形体及びその製造方法
KR20170132416A (ko) * 2016-05-24 2017-12-04 농업회사법인 주식회사 청원 농업용 피복 입제의 제조방법 및 그에 의해 제조된 피복 입제

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5962053A (en) * 1998-02-17 1999-10-05 Viskase Corporation Edible film and method
KR20030020565A (ko) * 2001-09-01 2003-03-10 드림라이프테크(주) 생분해성 플라스틱 조성물, 그를 사용한 플라스틱 용기 및그의 제조방법
CN101712805B (zh) * 2009-11-06 2011-06-08 北京化工大学 一种生物质有机废渣再利用制备可降解地膜的方法
CN104379605B (zh) * 2012-05-31 2016-08-17 旭化成株式会社 纤维素粉末
WO2018011786A1 (en) * 2016-07-10 2018-01-18 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd. Chickpea protein concentrate
CN106867038A (zh) * 2017-01-18 2017-06-20 湖北工业大学 一种抗菌包装膜及其制备方法
WO2018190310A1 (ja) * 2017-04-11 2018-10-18 株式会社林原 品質改善剤並びにその用途
GB201910913D0 (en) * 2019-07-31 2019-09-11 Lo Dough Ltd Food product

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11116950A (ja) * 1997-10-14 1999-04-27 Mitsui Chem Inc 成形体及びその製造方法
KR20170132416A (ko) * 2016-05-24 2017-12-04 농업회사법인 주식회사 청원 농업용 피복 입제의 제조방법 및 그에 의해 제조된 피복 입제

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