KR20020024124A - 일회용 생분해성 용기의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일회용 생분해성 용기의 제조방법에 관한 것으로, 곡물가루를 용기의 보강재로 사용하고, 그 보강재 분자들간의 결합력을 점증재의 혼합으로 증가시켜 대기중에 노출시 단기간에 생분해가 가능하도록 한 일회용 생분해성 용기를 제조하기 위한 일회용 생분해성 용기의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 40 중량% 내지 90 중량%의 곡물가루와, 5 중량% 내지 25 중량%의 전분과, 5 중량% 내지 30 중량%의 식물성 보강재군과, 1 중량% 내지 14 중량%의 증점제를 혼합하는 혼합 과정과; 상기 혼합과정이 완료된 다음 전체의 40 중량% 내지 50 중량%의 수분을 첨가하고, 배합물이 점성을 갖을 때까지 배합기내에서 배합 교반하는 과정과; 상기 교반과정이 완료되면 교반물질의 고른 조직분포를 위해 롤러 및 압출기를 이용하여 교반물질을 수차례 압축, 연신시킨 후, 시트나 면발 형태로 압출하는 과정과; 상기 압출 과정이 완료된 시트나 면발 형태의 원료를 건조실에 투입하여 40℃∼60℃의 온도에서 3∼4시간 정도 건조실에서 건조하는 과정과; 건조가 완료된 원료를 성형이 용이하도록 하기 위해 분쇄,혼합하는 과정과; 상기 분쇄과정이 완료된 원료에 수분을 10 중량%∼25 중량% 첨가하는 과정과; 원료에 수분 첨가가 이루어진 상태에서, 성형틀(금형, 몰드)내에 원료를 주입하고, 성형 프레스로 100℃∼200℃의 열과 압력으로 성형하는 과정과; 상기 성형과정이 완료된 성형물의 표면에 방수 처리를 위해 식물성 식용유나 구약식물 추출물인 구약물 수용액을 도포하여 방수 코팅하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명을 적용하면, 사용한 후 용기의 매립시 단기간내에 지반내나 또는 대기중에서 분해되므로 전혀 환경문제가 유발되지 않으며, 그 성분이 곡물 성분으로 이루어져 있으므로 분쇄하여 각종 동물 사료로 사용할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 증점제의 사용으로 용기의 강도 및 분해기간을 자유롭게 조절할 수 있다는 장점이 있다.

Description

일회용 생분해성 용기의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF ONE TIME DECOMPOSABLE CONTAINER}

본 발명은 일회용 생분해성 용기의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 대기 방치시 단기간 내에 용기 성분의 분해가 가능하고, 기사용한 폐기물을 수거하여 재성형하거나, 사료 등으로 재활용하는 것이 가능한 일회용 생분해성 용기를 제조하기 위한 일회용 생분해성 용기의 제조방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 일회용 음식용기 등은 발포수지를 성형하여 용기의 형태를 형성하는 바, 일회용 음식용기로 제작하는 발포수지의 경우에는 그 발포과정이 용이하고 가격이 저렴하므로 일회용 라면용기나, 각종 음식물의 포장용기로 널리 사용되고 있으며, 일회용이므로 별도의 설거지 등을 통해 다시 사용하지 않아도 된다는 장점이 있다.

그러나, 발포수지로 제작된 일회용 음식용기는 그 발포성분 내에 스티렌트리머라는 환경호르몬 물질이 포함되어 있으므로 발포수지로 제작된 일회용 음식용기를 장기간 사용하게 되면 각종 질환 특히, 기형 성장장애 등의 결과가 초래된다는 문제가 있다.

또한, 발포수지로 제작된 일회용 음식용기는 재활용률이 16% 정도로 매우 미흡하고, 그 소각률도 낮아 거의 대부분 매립에 의존하고 있는 실정이다.

또한 소각시 발생하는 여러 가지 유해독성가스의 발생으로 대기오염의 심각성을 더하고 있다.

그러나, 이렇게 매립된 발포수지는 겉보기 밀도(bulk density)가 매우 작으므로 매립시 넓은 매립면적이 필요하다는 문제가 있다.

그리고, 일단 매립된 발포수지로 제작된 일회용 음식용기는 그 분해기간이 성분에 따라 약간의 미차가 있기는 하지만 대체적으로 50내지 100년이 소요되므로 매립시 환경 쓰레기가 되어 지반 안정화에 매우 치명적이라는 문제가 있다.

또한, 플라스틱 포장재의 경우에는 그 제조과정에서 발생되는 잔여 단위체인 촉매 및 첨가제로 인해 환경 호르몬 등의 문제를 심각하게 야기시킨다는 문제가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 1998년 10월 26일 공개 실용신안(실1998-059488호)이 출원된 바, 그 공개 실용신안(명칭: 일회용 음식용기)에서 제시된 일회용 음식용기는 종이 재질로 구성되고, 그 종이 재질의 용기가 2중 구조로 이루어져 외부 용기로 열전달되는 것을 방지함으로써 사용자가 사용하기에 편리하다는 장점이 있다.

하지만, 상기 일회용 음식용기의 2중 구조는 그 구조가 복잡함으로 인해, 제조 비용이 증가할 뿐 아니라, 음식 용기의 표면이 매끄럽지 못하고 방수처리가 되지 않아 액상의 뜨거운 음식물을 저장하여 사용할 때 고온의 음식물에 의해 용기가 변형되거나 음식물이 용기의 외부로 유출될 수 있다는 문제가 있다.

또한, 상기 일회용 음식용기는 탈색 탈취 및 정제 등의 처리 과정을 수반하므로 그 생산과정이 복잡해지며, 또한 상기 탈색, 탈취 및 정제과정에서 첨가한 첨가물의 완전용해 및 제거가 용이하지 않아 그 유해성이 잠재할 수 있고, 종이 성분으로 인한 내구성이 기타 용기에 비하여 상당한 정도로 떨어지므로 중량이 큰 물체를 저장하거나 저장후 운반시 용기가 변형되거나 파손되기 쉽다는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 곡물가루를 용기의 보강재로 사용하고, 그 보강재 분자들간의 결합력을 점증재의 혼합으로 증가시켜 대기중에 노출시 단기간에 생분해가 가능하도록 한 일회용 생분해성 용기를 제조하기 위한 일회용 생분해성 용기의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 용기에 첨가되는 첨가제 량을 조절함으로 인해 분해 기간을 다양하게 조절할 수 있도록 하고, 성형 틀에 따라 다양한 형상의 제조가 가능하도록 한 일회용 생분해성 용기의 제조방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 일회용 생분해성 용기의 제조과정을 도시한 신호흐름도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 일회용 생분해성 용기의 성형과정을 도시한 신호흐름도이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 40 중량% 내지 90 중량%의 곡물가루와, 5 중량% 내지 25 중량%의 전분과, 5 중량% 내지 30 중량%의 식물성 보강재군과, 1 중량% 내지 14 중량%의 증점제를 혼합하는 혼합 과정과; 상기 혼합과정이 완료된 다음 전체의 40 중량% 내지 50 중량%의 수분을 첨가하고, 배합물이 점성을 갖을 때까지 배합기내에서 배합 교반하는 과정과; 상기 교반과정이 완료되면 교반물질의 고른 조직분포를 위해 롤러 및 압출기를 이용하여 교반물질을 수차례 압축, 연신시킨 후, 시트나 면발 형태로 압출하는 과정과; 상기 압출 과정이 완료된 시트나 면발 형태의 원료를 건조실에 투입하여 40℃∼60℃의 온도에서 3∼4시간 정도 건조실에서 건조하는 과정과; 건조가 완료된 원료를 성형이 용이하도록 하기 위해 분쇄하는 과정과; 상기 분쇄과정이 완료된 원료에 수분을 10 중량%∼25 중량% 첨가하는 과정과; 원료에 수분 첨가가 이루어진 상태에서, 성형틀(금형, 몰드)내에 원료를 주입하고, 성형 프레스로 100℃∼200℃의 열과 압력으로 성형하는 과정과; 상기 성형과정이 완료된 성형물의 표면에 방수 처리를 위해 식물성 식용유나 구약식물 추출물인 구약물 수용액을 도포하여 방수 코팅하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 일회용 생분해성 용기의 제조방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 성형 과정은 원료를 성형 몰드에 투입하여 100℃ 내지 200℃의 성형온도에서 40kgf/㎠∼100kgf/㎠의 성형 압력으로 성형을 하는 1차 성형 과정과; 상기 1차 성형물을 저온금형(10℃∼50℃)으로 압력을 가하여 2차 성형하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 일회용 생분해성 용기의 제조방법이 제공된다.

더욱 바람직하게, 상기 방수 코팅과정으로 완성된 성형물에 10℃∼40℃의 온도로 저온 건조를 행하는 건조 과정이 더 포함된 것을 특징으로 하는 일회용 생분해성 용기의 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따라 제조되는 일회용 생분해성 용기는 40 중량% 내지 90 중량%의 곡물가루와, 5 중량% 내지 25 중량%의 전분과, 5 중량% 내지 30 중량%의 식물성 보강재군과, 1 중량% 내지 14 중량%의 증점제, 수분으로 구성된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 일회용 생분해성 용기의 제조과정을 도시한 신호흐름도이다.

먼저, 본 발명에 따른 일회용 생분해성 용기의 제조과정은 크게 원료 배합과정, 교반 과정, 압출 과정, 건조 과정, 분쇄 과정, 수분 첨가과정, 성형 과정, 방수 코팅 과정으로 이루어진다.

원료 배합과정(제 1 단계: ST-1)은 곡물가루와, 전분, 식물성 보강재, 증점제, 수분을 배합하는 과정인 바, 곡물가루와 전분군은 제품 성형의 기본물질로서 수분이 전분 분자에 용이하게 침투하여 반응될 수 있어야 하며 자체 점성을 갖는 물질이 적합하다. 예컨대, 밀가루, 감자가루, 고구마가루, 쌀가루, 찹쌀가루, 보리가루, 콩가루 등이 해당되며, 밀가루는 점성이 우수한 밀가루를 사용하여야 한다.

밀가루는 그 종류가 중력분, 강력분, 박력분 외에 80여종에 달하는 바, 바람직하게는 그 성분중 섬유질이 다량으로 함유된 밀가루를 사용한 경우 중력분보다 물성이 우수함을 알 수 있으므로 본 발명은 섬유질이 다량으로 함유된 밀가루를 원료로 사용한다.

또한, 식물 보강재군은 성형물의 분자간 유기적인 결합력을 증대시키기 위한 것으로, 목재에서 추출한 천연 셀룰로오즈와 채소분말(시금치, 배추, 무 등), 밀껍질, 쌀껍질 등 섬유질이 다량으로 함유된 물질을 일컫는다.

한편, 본 발명에 따른 일회용 생분해성 용기의 성분중 하나인 증점제는 성형물에 점성을 부여함으로써 열과 압력 등의 외력에 대해 분자간 응집력을 강화시키기 위한 것으로, 증점제가 포함될 경우 성형 제품의 강도를 향상시키고 탄성을 부여할 수 있게 된다. 이러한 증점제는 CMC(Carboxy Methly Cellulose) 원소중 나트륨(Na)이 치환된 식용 Sodium CMC를 사용하며, 제품의 등급은 10cps∼600cps 의 것을 사용한다.

발명에 따른 일회용 생분해성 용기의 성분중 하나인 수분은 각 원료들간의 결합반응을 촉진시키며, 그 수분은 배합시 각 성분간 결합력을 증대시켜 성형 완성물의 강도가 증가되게 하고 성형 완성물에 탄성을 부여한다.

상기 수분을 제외한 전체 성분을 배합기에 투입하고, 약 30분 정도 배합하는 바, 이런 배합과정으로 인해 천연 셀룰로오스와 기타 성분들간의 결합이 용이하게 이루어진다.

교반과정(제 2 단계: ST-2)은 상기 배합과정(제 1 단계: ST-1)이 완료된 다음 전체의 40 중량% 내지 50 중량%의 수분을 첨가하고, 배합물이 점성을 갖을 때까지 배합기내에서 배합되게 한다. 수분의 투입량은 전분군과 보강재군의 비율에 따라 다소간 미차가 있다.

압출 과정(제 3 단계: ST-3)은 교반과정이 완료되면 교반물질의 고른 조직분포를 위해 롤러 및 압출기를 이용하여 교반물질을 수차례 압축, 연신시킨 후, 시트 또는 면발 형태로 압출한다. 이 압출과정은 후속 과정인 건조과정이 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 대기에 노출되는 전체 물질의 면적을 증가시키기 위한 이유도 있다.

건조 과정(제 4 단계: ST-4)은 상기 압출 과정이 완료된 시트 형태의 원료를 건조실에 투입하여 건조하는 과정으로, 40℃∼60℃의 온도에서 3∼4시간 정도 건조실에서 건조하고, 그 이상은 온도에서는 다른 성형반응이 일어나거나 원료가 연소될 수 있으므로 60℃이상의 온도로 건조시키지 않도록 한다.

분쇄 과정(제 5 단계: ST-5)은 건조가 완료된 원료를 성형이 용이하도록 하기 위해 분쇄, 혼합하는 과정이다.

수분 첨가과정(제 6 단계: ST-6)은 상기 분쇄과정이 완료된 원료에 수분을 첨가하는 과정인 바, 이때 수분이 10 중량% 미만일 경우에는 성형이 용이하지 않으며, 25 중량% 이상일 경우에는 성형물 표면에 기포가 대량 발생된다. 따라서, 약간의 미차는 있으나 수분량 15 중량% 전후에서 가장 안정된 상태를 나타낸다.

성형 과정(제 7 단계: ST-7)은 원료에 수분 첨가가 이루어진 상태에서, 성형틀(금형, 몰드)내에 원료를 주입하고, 성형 프레스로 열과 압력을 가하여 1차 성형하는 바, 성형시의 변수는 온도, 압력, 성형시간 및 횟수이다.

성형온도가 100℃ 미만일 경우에는 성형이 이루어지지 않으며, 200℃이상일 경우에는 성형물이 연소될 가망성이 있으므로 성형온도는 100℃이상이고, 200℃미만이 되도록 한다.

그리고, 몰드 내부에서도 열이 균일하게 분포될 수 있도록 보조 히터(도시는 생략)를 장착하여 몰드 내부에 고른 열분포가 이루어질 수 있도록 한다. 따라서, 성형시 기포나 얼룩이 발생되지 않도록 한다.

성형압력의 경우, 원료내 수분 함유량과 압력은 반비례하게 되므로, 수분 함유량에 따라 적절하게 가압하도록 한다.

방수 코팅 과정(제 8 단계: ST-8)은 성형과정이 완료된 성형물의 표면에 방수 처리를 위해 오일을 도포하게 되는 바, 그 오일은 올리브유, 팜유, 야자유, 참기름, 들깨기름, 옥수수기름, 콩기름 등이고 식물성 식용유나 구약식물 추출물인 구약물 수용액을 사용한다.

구약분의 경우는 0.3 중량%의 구약분을 물에 용해시켜 성형물의 표면에 도포하고 건조시키는 바, 성형물 용적의 6부까지 용기내부에 물을 투입한 경우 방수 코팅되지 않은 성형물에 비해 약 15%의 누수 차단 효과가 있음을 알 수 있다.

방수 코팅이 완료된 성형물은 건조실에서 10℃∼40℃의 온도로 저온 건조를 행하는 바, 이때 고온에서 건조하게 되면 방수 코팅이 완료된 성형물에도 균열이나 기포가 발생될 수 있으므로 10℃∼40℃의 온도에서 건조가 이루어지도록 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 일회용 생분해성 용기의 성형과정을 도시한 신호흐름도이다.

이는 도 1의 성형 과정을 보다 상세하게 기술하기 위한 것으로, 상기 성형과정은 크게 1차 성형과정과 2차 성형과정으로 대별될 수 있는 바, 1차 성형과정은성형 원료를 성형 몰드에 투입하여 100℃ 내지 200℃의 성형온도에서 40kgf/㎠∼100kgf/㎠의 성형 압력으로 성형을 하는 과정으로 이러한 1차 성형과정으로 인한 성형물은 수분에 의해 외표면에 기포가 발생되거나 하여 표면상태가 매끄럽지 못하므로 다시 2차 성형을 행한다.

2차 성형은 저온금형(10℃∼50℃)으로 압력을 가하여 성형하는 과정으로, 이를 통해 성형물의 표면이나 내부 기포로 인한 공간이 수축되고, 수축 반응후 상온에서 건조시킨다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 일회용 생분해성 용기의 제조방법은 단지 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 일회용 생분해성 용기의 제조방법은 사용한 후 용기의 매립시 단기간내에 지반내나 또는 대기중에서 분해되므로 전혀 환경문제가 유발되지 않으며, 그 성분이 곡물 성분으로 이루어져 있으므로 분쇄하여 각종 동물 사료로 사용할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 증점제의 사용으로 용기의 강도 및 분해기간을 자유롭게 조절할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 40 중량% 내지 90 중량%의 곡물가루와, 5 중량% 내지 25 중량%의 전분과, 5 중량% 내지 30 중량%의 식물성 보강재군과, 1 중량% 내지 14 중량%의 증점제를 혼합하는 혼합 과정과;

   상기 혼합과정이 완료된 다음 전체의 40 중량% 내지 50 중량%의 수분을 첨가하고, 배합물이 점성을 갖을 때까지 배합기내에서 배합 교반하는 과정과;

   상기 교반과정이 완료되면 교반물질의 고른 조직분포를 위해 롤러 및 압출기를 이용하여 교반물질을 수차례 압축, 연신시킨 후, 시트나 면발 형태로 압출하는 과정과;

   상기 압출 과정이 완료된 시트나 면발 형태의 원료를 건조실에 투입하여 40℃∼60℃의 온도에서 3∼4시간 정도 건조실에서 건조하는 과정과;

   건조가 완료된 원료를 성형이 용이하도록 하기 위해 분쇄, 혼합하는 과정과;

   상기 분쇄과정이 완료된 원료에 수분을 10 중량%∼25 중량% 첨가하는 과정과;

   원료에 수분 첨가가 이루어진 상태에서, 성형틀(금형, 몰드)내에 원료를 주입하고, 성형 프레스로 100℃∼200℃의 열과 압력으로 성형하는 과정과;

   상기 성형과정이 완료된 성형물의 표면에 방수 처리를 위해 식물성 식용유나 구약식물 추출물인 구약물 수용액을 도포하여 방수 코팅하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 일회용 생분해성 용기의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 성형 과정은 원료를 성형 몰드에 투입하여 100℃ 내지 200℃의 성형온도에서 40kgf/㎠∼100kgf/㎠의 성형 압력으로 성형을 하는 1차 성형 과정과;

   상기 1차 성형물을 저온금형(10℃∼50℃)으로 압력을 가하여 2차 성형하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 일회용 생분해성 용기의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 방수 코팅과정으로 완성된 성형물에 10℃∼40℃의 온도로 저온 건조를 행하는 건조 과정이 더 포함된 것을 특징으로 하는 일회용 생분해성 용기의 제조방법.