KR102309499B1

KR102309499B1 - 차열기능을 갖는 폴리프로필렌 용기

Info

Publication number: KR102309499B1
Application number: KR1020210038806A
Authority: KR
Inventors: 신동진; 강한진
Original assignee: 주식회사 풀담
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2021-10-06

Abstract

본 발명은 차열기능을 갖는 폴리프로필렌 용기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용기외부를 단열코팅하여 외부로부터의 영향을 미치는 자외선이나 열 등을 차단하여 단열기능을 유지하여 용기내 식품의 신선도 유지와 뚜껑 일부에 시안스티커를 부착 혹은 시안안료를 수성슬러지화하여 코팅함으로써 내부온도가 상승함에 따른 시안스티커나 시안안료의 색상변화를 육안으로 즉시 인식하여 식품의 변질을 쉽게 파악할 수 있도록 개선된 차열기능을 갖는 폴리프로필렌 용기에 관한 것이다.

Description

차열기능을 갖는 폴리프로필렌 용기{Polypropylene container with heat shielding function}

용기는 다양한 식품 포장을 위해 사용된다.

특히, 최근에는 친환경성이 강조되면서 폴리프로필렌 용기가 많이 사용되고 있다.

그런데, 이러한 용기에는 차열기능이 구현되어 있지는 않다.

한편, 최근에는 단열효과가 있는 도료가 개발되었는데, 햇빛에 변색되지 않고, 방수성이 있으며, 자외선에 대한 강한내구성을 지닌 도료들이 그것이다.

하지만, 이들은 주로 산업용으로 사용될 뿐 식품 용기의 차열성에는 적용되지 않고 있으며, 서로 분야가 달라 적용하기도 어려운 실정이다.

이에, 배달 등 운반, 이동이 많아진 현재 운반 용기에 대한 용기내부의 온도영향을 최소화하기 위해 용기표면에 코팅되어 내부온도 변화를 줄일 수 있는 방법이 요청되고 있다.

1. 국내등록특허 제0587125호 2. 국내등록특허 제0496509호

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 용기외부를 단열코팅하여 외부로부터의 영향을 미치는 자외선이나 열 등을 차단하여 단열기능을 유지하여 용기내 식품의 신선도 유지와 뚜껑 일부에 시안스티커를 부착 혹은 시안안료를 수성슬러지화하여 코팅함으로써 내부온도가 상승함에 따른 시안스티커나 시안안료의 색상변화를 육안으로 즉시 인식하여 식품의 변질을 쉽게 파악할 수 있도록 개선된 차열기능을 갖는 폴리프로필렌 용기을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 용기본체와, 상기 용기본체의 외표면에 도포된 차열층을 포함하는 차열기능을 갖는 폴리프로필렌 용기에 있어서; 상기 용기본체는 폴리프로필렌수지로 성형되고; 상기 차열층은 단열과 차열 성능을 갖는 코팅조성물로 도포형성되되, 상기 코팅조성물은 무기바인더와 비스페놀계 에폭시수지가 1.5:1의 중량비로 혼합된 혼합원료 1ℓ에 경량 단열충진제 0.25~0.5ℓ를 첨가한 주원료; 상기 주원료 90-95중량%와 물 5-10중량%를 혼합하여 조성된 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 폴리프로필렌 용기를 제공한다.

본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 용기외부를 단열코팅하여 외부로부터의 영향을 미치는 자외선이나 열 등을 차단하여 단열기능을 유지한다.

둘째, 용기에 부착되는 시안스티커 또는 시안안료의 색상변화를 확인하여 식품의 변질을 쉽게 파악할 수 있다.

셋째, 자유로운 색상 구현이 가능하고, 내구성이 좋아 관리가 쉽다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

본 발명에 따른 차열기능을 갖는 폴리프로필렌 용기는 용기본체와, 상기 용기본체의 외표면에 도포된 차열층을 포함한다.

이때, 상기 용기본체는 폴리프로필렌수지로 성형된 것을 사용하며, 상기 차열층은 단열과 차열 성능을 구현하는 코팅조성물로 일정두께 도포되어 형성된다.

이 경우, 상기 코팅조성물은 무기바인더와 비스페놀계 에폭시수지가 1.5:1의 중량비로 혼합된 혼합원료 1ℓ에 경량 단열충진제 0.25~0.5ℓ를 첨가한 주원료; 상기 주원료 90-95중량%와 물 5-10중량%를 혼합하여 조성된다.

여기에서, 상기 무기바인더는 고로슬래그미분이 사용되는데, 이는 내구성과 기능성 향상에 기여하기 때문이다.

그리고, 상기 비스페놀계 에폭시수지를 사용하는 이유는 자외선(UV)에 대한 안정성이 뛰어나 차열성능을 높일 수 있기 때문이다.

특히, 적외선 영역까지 차단하여 단열, 차열 성능을 더 높일 수 있도록 세슘주석산화물(CsSnO) 25g, 탄산스트론튬(SrCO₃) 20g을 나노분말 형태로 분쇄하여 더 첨가할 수 있다.

이때, 세슘주석산화물은 적외선 차단율을 60%까지 증대시키며, 탄산스트론튬은 코팅면의 분말 평활도를 증대시켜 복굴절에 의한 반사능력을 높임으로써 차열, 단열 기능을 강화시킨다.

한편, 상기 경량단열충진제는 다공성세라믹 알루미나를 사용한다.

이러한 다공성세라믹 알루미나는 종래 무정형 실리카, 발포펄라이트 및 고령토 등 보다 수용성 단열재로서 열전도율은 0.037 W/mK여서 단열성능이 뛰어나며, 열반사 및 열저항성이 뛰어난다.

특히, 주성분인 인슐래드(INSULADD)는 미세한 원형 중공체의 세라믹 분말 형태로 표면에 세라믹 단열층을 형성하여 높은 열반사 및 열저항 성능을 발휘하며, 열을 차단하여 단열 성능을 높이게 된다.

또한, 무기성분을 주로 사용하여 불에 타지 않는 불연단열재로 용기표면에 코팅하였을 경우 화재시 불꽃이 확산되는 것을 방지하는데 일조할 수 있으며, 이 밖에 주요 특성으로는 경량성, 시공편의성, 친환경성, 발수성 등이 있습니다.

뿐만 아니라, 색상 구현을 위해 혼합원료 1ℓ에 안료를 200-300g 더 첨가할 수도 있다.

아울러, 본 발명에서는 상기 용기본체의 일부에 일정크기로 시안스티커를 부착하거나 혹은 시안안료를 도포할 수도 있다.

따라서, 시안스티커나 혹은 시안안료가 도포되는 부분에는 차열층의 도포가 배제되어야 한다.

여기에서, 상기 시안스티커나 혹은 시안안료는 감온색소를 함유한다.

이때, 감온색소(Thermochromic Micro Capsule)는 온도에 따라 색상이 변하는 색소로서 마이크로 캡슐 파우더타입과 액상 슬러리 타입이 생산되며, 일정온도가 되면 색이 나타나거나 없어지는 공지된 색소이다.

예컨대, 상온을 기준으로 고온일 경우 일정한 색을 띠고 있다가 설정온도가 되면 색이 없어지고; 저온용의 경우 무색투명하다가 일정온도에 도달하면 색이 나타나게 되는 형태로 반응한다.

일반적으로 설정온도 미달시 고온용은 기본색을 띠며, 설정온도 도달시에 연 유백색을 띤다. 그리고, 저온용은 설정온도 미달시 연유백색을 띠며, 설정온도 도달시 기본색을 나타낸다.

이러한 감온색소는 일반 유기용매에 잘 분산되며, 파티클 사이즈는 1~5㎛이고, 마이크로 캡슐로 형성되어 있으며, 냄새가 없고 인체에 무해하다.

따라서, 이러한 감온색소를 사용하게 되면 용기본체에 담겨진 수용물의 온도가 변함에 따른 색상변화를 육안으로 직접 확인할 수 있으므로 수용물의 변질여부를 미리 예측할 수 있게 되어 식중독 등의 사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

이와 같은 차열층에 의한 차열효과를 확인하기 위해 다음과 같이 실험하였다.

이때, 초기 실내온도는 20℃였고, 각 상자 내부의 초기 온도는 11℃였으며, 전자식 온도계를 사용하였다.

그리고, 각 상자 내부에는 100Watt 전구를 설치하고, 용기본체 3개를 각각 본 발명의 실시예로 형성된 코팅조성물을 칠한 실험예와, 일반 수성페이트를 사용한 대조예1 및 칠이 되지 않은 대조예2로 구분하고, 전자식 온도계로 상자 내부의온도와 외부표면의 온도변화를 시간에 따라서 측정하여 단열, 차열효과를 실험하였다.

실험예와 대조예1,2의 내부에 설치된 전구를 가열하기 시작하여 6시간 동안 1시간 간격으로 실험예와 대조예1,2의 외부표면의 온도변화를 표 1로 나타내었다.

구분	1시간	2시간	3시간	4시간	5시간	6시간
실험예	12℃	14℃	20℃	25℃	29℃	33℃
대조예1	14℃	18℃	24℃	30℃	38℃	43℃
대조예2	16℃	20℃	27℃	34℃	40℃	46℃

상기 표 1에서와 같이, 실험예와 대조예1,2의 외부표면의 온도차는 10도에서 13도 정도인 것을 알 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 차열층이 단열, 차열 효과가 있는 것으로 확인되었다.

이에 더하여, 본 발명에서는 용기본체의 일부에 축광도료를 더 도포할 수 있다.

축광도료는 SrAl₂O₄를 모결정으로 한 결정체로서 장시간 발광이 되는 재료로서 전기가 끊어지거나 어두운 곳에서 일종의 유도용기 혹은 유도선 역할을 할 수 있도록 하기 위함이다.

본 발명에 따른 축광도료는 에폭시수지 100중량부에 대해, 축광 분말 50중량부, 아민경화제 20중량부, 고로슬래그미분 20중량부, 안료 5중량부를 첨가 혼합된 후 교반되어 완성된다.

여기에서, 고로슬래그미분은 탄산칼슘을 주성분으로 하고 있어 도료의 강도와 공극 조절은 물론 치수안정화를 위해 첨가된다.

그리고, 아민경화제는 도료의 경화성을 촉진하기 위해 첨가된다.

또한, 안료는 유,무기안료 모두 사용할 수 있는 바, 통상 공지되었거나 혹은 시중에 판매하는 것을 구매하여 사용할 수 있다. 즉, 색을 내기 위한 것이므로 특별히 한정하여 설명할 필요는 없다.

아울러, 축광 분말은 스트론튬 광물(예. 셀레스타이트 혹은 스트론티안석)을 가열하고 불순물을 제거하여 알루미늄산스트론튬(SrAl₂O₄)의 함량을 높인 상태에서 10nm 크기 이하의 입도로 분쇄한 것으로서, 알루미늄산스트론튬(SrAl₂O₄)은 스트론튬 광물에 30-50% 정도 함유되어 있는 것으로 알려져 있으며, 알루미늄산스트론튬(SrAl₂O₄)은 입도가 나노화될 경우 그 표면에너지가 커지는 것으로 보고되어 있다.

때문에, 잔광 휘도에 영향을 미치는 불순물을 제거하게 되면, 당연히 사라진 불순물의 양만큼 알루미늄산스트론튬(SrAl₂O₄)의 함량은 상대적으로 높아지게 된다.

특히, 상기 축광 분말은 다음과 같이 제조된 것을 사용함이 바람직하다. 예컨대, 스트론튬 광물을 50mm 이하의 입도로 파쇄하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 파쇄된 스트론튬 광물을 가열건조로에 넣고 800-1200℃로 3시간 동안 가열감량 소성하는 제2단계와, 상기 제2단계를 통해 감량화 소성된 스트론튬 광물을 나노분쇄기로 분쇄하는 제3단계와, 상기 제3단계를 통해 분쇄된 분쇄물 중에서 10nm 이하의 입도만 체질하여 선별하는 제4단계;를 거쳐 제조된 축광 분말을 사용할 수 있다.

이때, 상기 제1단계에서 스트론튬 광물을 50mm 이하의 입도로 파쇄하는 이유는 가열 감량 소성 효과를 높이기 위함이다.

즉, 체적이 큰 것보다 체적이 작은 것들을 처리하는 것이 더 효율적이기 때문이다. 또한, 상기 제2단계에서 사용되는 가열건조로는 로터리 킬른으로서 강한 열풍과 함께 회전식으로 가열 소성할 수 있도록 구성된 로이다.

이것은 스트론튬 광물이 1300℃에서 용해되기 때문에 액상으로 완전히 용해되기 전인 최대 1200℃까지 가열하면서 스트론튬 광물에 함유된 불순물, 특히 잔광 휘도를 저해하는 물질들을 태우거나 휘발시키기 위한 것으로, 녹기 전에 거의 대부분 제거되기 때문이다. 특히, 열풍이 불고 있기 때문에 불순물 제거 효율이 매우 뛰어나다.

그리고, 상기 제3단계에서 사용되는 나노분쇄기는 수직형 비드밀(Beads Mill)로서 원료를 용기 하부로 투입하여 상부의 세퍼레이터에서 비드와 원료를 분리하고, 미립의 원료는 배출구를 통해 배출되며, 과립의 원료는 비드와 함게 용기 하루로 낙하되어 분산과 분쇄 기능이 극대화되도록 구성된 장비이다.

여기에서, 세퍼레이터는 원심형 갭 리스타입으로 원료의 최종 입도를 나노(Nano)화할 수 있는 장점이 있다.

덧붙여, 상기 제4단계에서 선별된 선별물 100중량부에 대해, 10nm 이하의 입도를 갖는 질산리튬 4.5중량부, 10nm 이하의 입도를 갖는 폐유리분말 3.5중량부 더 첨가 혼합될 수 있다.

이때, 질산리튬은 축광 도료의 이온교환성을 증대시켜 분산안정성을 높이기 위함이고, 폐유리분말은 잔광 휘도를 증대시키기 위함이다.

나아가, 본 발명에서는 상기 축광 분말을 도료화시키게 되면 인장강도와 부착강도가 떨어져 도색 후 계면분리, 들뜸 현상에 의해 도료의 수명이 단축되는 현상이 유발될 수 있다.

이를 방지하기 위해, 본 발명에서는 에폭시수지 100중량부에 대해, 메타크레졸 5.5중량부, 소디움바이카보네이트 3.0중량부, 페트롤륨술포네이트 2.5중량부 더 첨가할 수 있다.

이 경우, 메타크레졸은 도료와 피착면에서의 앵커링 기능을 통해 계면 분리를 억제하게 되며, 소디움바이카보네이트는 높은 가교밀도로 인해 일정기간 경과시에도 부착력 및 고정력을 오랫동안 유지할 수 있도록 하여 주고, 페트롤륨술포네이트는 변색을 방지하면서 내화학성과 내약품성을 강화시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에서는 상기 축광 도료의 항균성을 높이기 위해 에폭시수지 100중량부에 대해, 백금나노분말 1.5중량부, 오레가노 오일 2.5중량부를 더 첨가할 수 있다.

이때, 백금나노분말은 원적외선 방사효과 및 항균력이 뛰어나 세균, 병원성 미생물, 바이러스를 차단, 제균하는 효과를 얻기 위해 첨가되며; 오레가노 오일(oregano oil)은 흔하게 빈발할 수 있는 오염세균에 대한 항균 기능을 강화하기 위해 첨가된다.

Claims

용기본체와, 상기 용기본체의 외표면에 도포된 차열층을 포함하는 차열기능을 갖는 폴리프로필렌 용기에 있어서;
상기 용기본체는 폴리프로필렌수지로 성형되고;
상기 차열층은 단열과 차열 성능을 갖는 코팅조성물로 도포형성되되, 상기 코팅조성물은 무기바인더와 비스페놀계 에폭시수지가 1.5:1의 중량비로 혼합된 혼합원료 1ℓ에 경량 단열충진제 0.25~0.5ℓ를 첨가한 주원료; 상기 주원료 90-95중량%와 물 5-10중량%를 혼합하여 조성되되,
상기 주원료를 구성하는 혼합원료 1ℓ에 세슘주석산화물(CsSnO) 25g, 탄산스트론튬(SrCO₃) 20g을 나노분말 형태로 더 첨가하여 적외선 차단 성능까지 구현한 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 폴리프로필렌 용기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 무기바인더는 고로슬래그미분이고, 상기 경량 단열충진제는 다공성세라믹 알루미나인 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 폴리프로필렌 용기.
제1항에 있어서,
상기 용기본체의 일부에 일정크기로 시안스티커를 부착하거나 혹은 시안안료를 도포하여 용기본체의 내부온도 변화를 육안으로 확인할 수 있도록 하되,
상기 시안스티커나 혹은 시안안료는 온도에 따라 색상이 변하는 공지된 색소인 감온색소(Thermochromic Micro Capsule)를 함유하는 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 폴리프로필렌 용기.
제1항에 있어서,
상기 용기본체의 일부에 축광도료를 더 도포하되, 상기 축광도료는 에폭시수지 100중량부에 대해, 축광 분말 50중량부, 아민경화제 20중량부, 고로슬래그미분 20중량부, 안료 5중량부를 첨가 혼합된 후 교반된 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 폴리프로필렌 용기.