KR20000017996A

KR20000017996A - 천연재료를 이용한 플라스틱 대체 용품 제조방법

Info

Publication number: KR20000017996A
Application number: KR1020000000032A
Authority: KR
Inventors: 김영복; 김명자
Original assignee: 김영복; 김명자
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 2000-01-03
Publication date: 2000-04-06
Also published as: CA2310300A1; WO2001005892A1; AU2945600A; PL346715A1; YU20801A; US6537474B1; NO20011020D0; AU776248B2; JP2001062855A; TW554001B; JP3568032B2; BR0003017A; NZ510470A; NO20011020L

Abstract

본 발명은 천연재료를 이용하여 생산되는 프라스틱 대체재료에 관한 것으로, 특히 왕겨 또는 톱밥과 감자전분 또는 옥수수전분을 혼합하여 성형되는 프라스틱 대체재료에 관한 것이며, 본 출원인의 최초 출원시 출원 내용은 실험이 거듭되면서 그 기술이 변하게 됨으로서 최초 출원의 우선권 주장으로 재출원하는 것입니다. 또한 본 출원인의 연구 내용이 매스콤에 노출되어 있어 이를 참고하시면 본 발명을 이해하시는데 도움이 될까하여 별첨으로 첨부하오니 참고하시기 바랍니다.

전분 또는 옥수수전분을 물과 혼합하여 끓인 묽은 풀에, 농촌이나 산촌에 흔한 벼 껍질인 왕겨, 또는 목재소에서 제재의 부산물인 톱밥을 혼합하고 건조하여 미세하게 분쇄한 후 로진 또는 천연수지를 혼합하고 일정한 온도(100℃~300℃)로 가열된 성형기에서 일정한 압력으로 성형하여 플라스틱 대체재료를 얻는 것이다.

Description

천연재료를 이용한 플라스틱 대체 재료{Substitute for plastic which made from natural materials}

본 발명은 천연재료를 소재로 하여 구성되는 플라스틱대체재료에 관한 것으로, 특히 농산물 부산물(왕겨)목재 부산물(톱밥)등 일반적으로 폐기되는 천연재료를 일정한 굵기로 분쇄한 소재와 천연접착제(옥수수전분, 감자전분)와 로진(테레빈유를 제거한 송진)또는 천연수지를 혼합하고 일정한 온도의 성형기에서 고압으로 성형하여 형성되는 플라스틱 대체재료에 관한 것이다.

사회 전 분야에 이용되는 생활용품이 플라스틱을 원료로 생산되는 것이 대부분인 것이 사실이다.

상기와 같은 플라스틱 자재로 된 생활 용품은 그 활용이 다양하여 모양과 용도가 지속적으로 개발되어 이용되어 왔으나, 상기와 같은 플라스틱 종류의 물질은 가연성이 커서 화재시는 순식간에 연소되어 소화할 시간이 없는 점과 연소할 때는 유해한 가스가 발생하여 인명에 큰 손실이 발생하며, 폐기시는 부식이 용이하지 않아 자연 생태를 파괴하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 폐기되는 농산물부산물(왕겨 또는 짚), 목재부산물(톱밥), 식물부산물등에서 소재를 선택하여 세척 선별하고 건조한 후, 천연접착재(감자전분 또는 옥수수전분를 끓인 풀)과 혼합하여 풀이 소재에 충분히 젖어들도록 하고 건조하여 분쇄한 다음, 코팅제(로진 또는 천연수지)와 혼합하여 성형기에서 압축 성형하여 플라스틱 대체재료를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 농산물 부산물과 목재 부산물 중에서 선택적으로 이용할 수 있을 뿐 아니라 왕겨, 짚, 톱밥, 식물성부산물을 혼합하여 구성할 수도 있다. 천연 접착재의 경우, 상기 감자전분, 옥수수전분를 각각 이용할 수 있으며, 혼합하여 이용할 수 도 있다.

천연 접착재의 경우, 본 발명에서는 옥수수전분, 감자전분을 이용하도록 구성되어 있으나 다른 곡물 가루를 이용해도 같은 효과를 얻을 수 있다. 다만 옥수수전분과 감자전분은 가격이 저렴하기 때문에 선택적으로 구성한 것이다. 상기와 같은 성분에 의해 구성되는 플라스틱 대체재료는 색상이나 질감이 시각적으로 투박하게 나타나므로 천연재의 색감을 이용하여 본 발명을 유색으로 형성할 수 있으며 상기 본 발명을 성형하는 성형기의 온도, 100℃~350℃와 내압 5㎏/㎠를 유지하고 30~80초 간격으로 본 발명을 성형하므로서 본 발명의 견고성과 코팅성이 가장 효과적임을 유의한다.

상기 농산물 부산물, 목재 부산물, 식물부산물은 거의 폐기되는 재료로서 쉽게 얻을 수 있는 재료이기는 하나 계절에 따라 생산의 차이가 발생하는 재료이므로 구하기 쉬운 재료를 선택적으로 소재를 순환하며 이용하도록 한다.

도 1은 본 발명은 공정도.

실시 예와 실험을 참고하여 본 발명에 대해서 상세히 설명하고자 한다.

본 발명은 농산물부산물(왕겨 또는 짚) 또는 목재부산물(톱밥)과 천연접착재(감자전분, 옥수수전분), 코팅제(로진 또는 천연수지)로 구성되며, 본 발명의 공정은 소재의 세척공정과, 세척된 소재를 건조하는 공정과, 건조한 소재를 풀에 젖게하는 공정과, 풀에 젖은 소재를 건조하는 공정과 건조된 소재를 분쇄하는 공정과, 소재의 분말을 코팅제와 혼합하는 공정과 상기 혼합물을 성형하는 공정으로 구성된다.

다음은 본 발명을 구성하는 소재의 구성성분을 분석하여 본 발명을 상세히 설명 하고자 한다.

본 발명의 소재를 왕겨로 구성할 경우, 본 출원인이 1999. 6. 18출원한 "천연재료를 이용한 음식용 용기"의 구성 성분과 본 발명의 구성 성분이 유사하므로 "천연재료를 이용한 음식용 용기"를 "한국과학기술연구원"에서 실험한 자료를 참고하고자 한다. 다음 표 1-2는 왕겨를 소재로한 용기 1점을 구성하는 물질의 분석과 용기를 소각하였을 때 발생하는 물질을 화학적으로 분석한 자료를 참고하고자 한다.

<실험 1>

- 표1 용기를 구성하는 물질의 분석 내용

시료명또는시료번호	분석시험항목(단위 :
시료명또는시료번호	SiO₂	강열감량	Pb	Cd	As	Hg	Cu
재질시험	10.8	88.3	0.0005 이하	0.00005이하	0.0005이하	0.000005이하	0.0011
(*)	(I체)	WET	AAS	AAS	ICP	AAS	AAS
(단위)	wet%	wet%	wet%	wet%	wet%	wet%	wet%
#용출시험	KMnO₄소비량	Phenols	Formaldehyde	Diazinon	Parathion	Carbaryl	Fenitrothion	Malathion
	1.5	0.047	0.7	0.001이하	0.001이하	0.005이하	0.001이하	0.001이하
(*)	wet	sp	sp	gc	gc	gc	gc	gc
(단위)	mg/l	mg/l	mg/l	mg/l	mg/l	mg/l	mg/l

상기와 같은 표1 의 분석에 의하면 인체에 유해한 중금속을 분류한 것으로 이산화규소(SiO₂₎만이 10.8중량%이고 그 납(Pb)는 0.0005중량% 이하이며, 카드뮴(Cd)는 0.00005중량% 이하이며, 비소(As)는 0.0005중량% 이하이며, 수은(Hg)는 0.000005 중량% 이하이며, 구리(Cu)는 0.0011중량% 이하로 기준치에 미치지 못하여 인체에 무해한 중금속 함량임을 알 수 있고, 상기 이산화규소는 석영사에 해당하여 잠정적으로 인체에 유해하지 않으므로 본 발명을 구성하는 물질은 인체에 유해한 물질이 아님을 표 1의 수치에서 알 수 있다.

표 2는 왕겨를 소재로한 용기의 소각시 발생하는 물질의 대기오염도를 측정하기 위하여 "주식회사 청룡환경"에서 환경오염물질 측정 내용이다.

<실험 2>

- 표2 용기의 소각시 대기오염의 측정 내용

구 분측정항목	기준	측정결과	측정방법	비고
NH3	100ppm	ND	환경오염공정시험법
CO	600(12)ppm	428.6	"
HCL	50(12)ppm	9.76	"
C12	60(12)ppm	11.5	"
SOx	300(12)ppm	ND	"
NOX	200ppm	62.0	"
CS2	30ppm	0.75	"
HCHO	20ppm	3.3	"
H2S	15ppm	ND	"
F	3ppm	ND	"
HCN	10ppm	2.44	"
Br	5ppm	ND	"
C6H6	50ppm	ND	"
C6H5OH	10ppm	ND	"
Hg	5㎎/S㎥	ND	"
As	3ppm	ND	"
DUST	100(12)㎎/S㎥	13.5	"
Cd	1.0㎎/S㎥	0.003	"
Pb	5.0㎎/S㎥	0.014	"
Cr	1.0㎎/S㎥	0.118	"
Cu	10㎎/S㎥	ND	"
Ni	20㎎/S㎥	0.044	"
Zn	30㎎/S㎥	0.48	"
O2	---	5.4%	"

* 소각시 연소율은 81.5%였다.

표2 에서 알 수 있듯이, 용기를 소각 할 때 용기의 점질성과 점밀성이 커서 쉽게 연소되지 않으므로 일산화탄소(CO)가 다소 발생하는 것 이 사실이나 대기 오염의 기준이 되는 기준수치에 훨씬 미치지 못하는 성분함량에 의해 상기 표1 과 표2 와 같이, 용기의 구성 소재는 무공해임을 알수 있다.

상기한 바와 같이 표 1-2의 비교에서 알 수 있듯이 본 발명의 소재 역시 무공해임을 알 수 있다.

그 제조방법의 실시 예로,

<실시예 1>

왕겨를 깨끗이 세척한다.

세척한 왕겨를 건조율 98%까지 건조시킨다.

전분20중량%에 물 80중량%를 혼합한다.

물과 혼합된 전분이 균일하게 혼합되도록 일정한 시간동안 교반한다. 즉 시각적으로 혼합 정도의 확인이 가능한 교반을 한다.

상기 교반의 결과를 확인한 후 상기 혼합물이 연소되지 않도록 서서히 가열(100℃가 되도록)하여 숙성시킨다.

상기 혼합물이 가열되어 풀이되므로, 상기 풀의 점도를 일정하게 유지하기 위하여 상기 끓는 혼합물이 뭉치지 않는 정도를 풀의 점도로 한다.

상기 건조된 왕겨를 풀과 혼합하고 풀에 완전히 젖어 들도록 일정한 시간동안 교반한다.

상기 왕겨가 풀에 충분히 젖었다고 인식되면 수거하여 건조율 98% 까지 건조시킨다. 상기 건조가 완료되면 0.01㎜~0.1㎜크기로 분쇄한다.

상기와 같이 분쇄된 왕겨분말 85중량%, 물 5중량%, 로진 또는 천연수지 10중량%의 비율로 혼합하고 상기 혼합물을 100℃~350℃로 유지되며 5㎏/㎠의 내압으로 구성된 성형기에 투입하고 30~80초 간격으로 성형한다.

<실시예 2>

짚을 일정한 길이(3~5㎝)로 절단한다.

절단한 짚을 깨끗이 세척한다.

세척한 짚을 건조율 98%까지 건조시킨다.

전분20중량%에 물 80중량%를 혼합한다.

상기 건조된 짚를 풀과 혼합하고 풀에 완전히 젖어 들도록 일정한 시간동안 교반한다.

상기 짚이 풀에 충분히 젖었다고 인식되면 수거하여 건조율 98% 까지 건조시킨다. 상기 건조가 완료되면 0.01㎜~0.1㎜크기로 분쇄한다.

상기와 같이 분쇄된 짚분말 85중량%, 물 5중량%, 로진 또는 천연수지 10중량%의 비율로 혼합하고 상기 혼합물을 100℃~350℃로 유지되며 5㎏/㎠의 내압으로 구성된 성형기에 투입하고 30~80초 간격으로 성형한다.

<실시예 3>

세척한 톱밥을 건조율 98%까지 건조시킨다.

일정한 크기의 함에 전분20중량%에 물 80중량%를 혼합한다.

상기 혼합물이 가열되어 풀이되므로, 상기 풀의 점도를 일정하게 유지하기 위하여 끓는 혼합물이 뭉치지 않는 정도를 풀의 점도로 한다.

상기 건조된 톱밥을 풀과 혼합하고 풀에 완전히 젖어 들도록 일정한 시간동안 교반한다.

상기 톱밥과 풀의 혼합이 완료되면, 수거하여 건조율 98% 까지 건조시키고, 건조가 완료되면 0.01㎜~0.1㎜크기로 분쇄한다.

상기와 같이 분쇄된 톱밥분말 85중량%, 물5중량%, 로진 또는 천연수지 10중량%를 혼합한 혼합물을 100℃~350℃로 유지되며 5㎏/㎠의 내압으로 구성된 성형기에 투입하고 30~80초 간격으로 성형한다.

상기 실시 예 에서와 같이 왕겨, 톱밥 분말의 크기는 0.01㎜ 보다 작거나, 0.1㎜ 보다 큰 경우에도 가능하고, 소재가 식물성인 경우는 어떤 경우든 본 발명의 소재로 이용 가능하며 본 발명의 이용도에 따라 상기 각 소재(왕겨, 톱밥)를 혼합하여 구성하거나, 본 발명의 이용 상태에 따라 그 구성을 조절할 수 있다.

본 발명의 소재는 생활 주위에서 쉽게 구할 수 있기 때문에 원 자재를 구입하기 위해 귀한 외화의 낭비를 절감할 수 있어 그 대체 효과가 크게 나타날 수 있으며 그 소재 일부가 연소가 쉬운 물질로 구성되고 일부는 연소 가능한 물질로 구성되어 있으나 고압으로 압착되어 있어 쉽게 연소되지 않는 내연성이 강화되며, 연소가 되더라도 유독가스가 발생하지 않고 연소시 고열이 발생하지 않으므로 화재시 진압이 용이하여 큰 화재를 방지할 수 있고 폐기되더라도 부식이 용이하여 자연에 해가 되지 않는다.

Claims

전분20 중량%을 물80 중량%과 혼합되고 가열되어 형성된 풀에, 세척되어 건조율 98% 까지 건조된 왕겨를 혼합한 후 건조율 98%까지 건조되어 분쇄된 왕겨분말 85중량%와 물 5중량%와 로진 또는 천연수지 10중량%이 혼합되고, 온도가 100℃~350℃로 유지되고 내압이 5㎏/㎠로 구성된 성형기에 투입되어 30~80초 간격으로 성형되는 것을 특징으로 하는 천연재료를 이용한 플라스틱 대체 재료.
전분20 중량%을 물80 중량%과 혼합되고 가열되어 형성된 풀에, 세척되어 건조율 98% 까지 건조된 짚이 혼합된 후 건조율 98%까지 건조되어 분쇄된 짚분말 85중량%와 물 5중량%와 로진 또는 천연수지 10중량%이 혼합되고, 온도가 100℃~350℃ 유지되고 내압이 5㎏/㎠으로 구성된 성형기에 투입되어 30~80초 간격으로 성형되는 것을 특징으로 하는 천연재료를 이용한 플라스틱 대체 재료.
전분20 중량%을 물80 중량%과 혼합되고 가열되어 형성된 풀에, 세척되어 건조율 98% 까지 건조된 톱밥이 혼합된 후 건조율 98%까지 건조되어 분쇄된 톱밥 분말 85중량%와 물 5중량%와 로진 또는 천연수지 10중량%이 혼합되고, 온도가 100℃~350℃ 유지되고 내압이 5㎏/㎠으로 구성된 성형기에 투입되어 30~80초 간격으로 성형되는 것을 특징으로 하는 천연재료를 이용한 플라스틱 대체 재료.