KR20020024217A - 생분해성 용기 제조장치 - Google Patents

Abstract

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 증점제가 배합기에 투입 배합되어 원료가 제조된 상태에 있어서, 상기 원료를 저장하는 원료 탱크와, 상기 원료 탱크의 측면 하단에 구성되어 원료를 일정량으로 추출하여 후단으로 제공하는 정량 투입기로 구성된 원료 투입수단과; 상기 원료 투입수단으로부터 정량 투입된 원료를 일정 형상으로 성형하기 위한 몰드와, 그 몰드의 내주연에 장착되어 회전력을 제공하는 풀리형 기어와, 상기 몰드의 상부 소정부에 구성되어 몰드를 가압하여 용기의 형상을 1차적으로 성형하는 프레스로 이루어진 용기 성형수단과; 상기 용기 투입수단의 후단에 구성되어 몰드 내부에 형성된 용기를 흡입하여 인출시키고, 인출된 용기를 120도 회전시키는 제 1 위치이동수단과; 상기 제 1 위치이동수단에 의해 위치이동된 용기를 코팅하기 위해 코팅액을 저장하는 저장탱크로부터 코팅액을 전달받아 코팅 도포를 행하는 코팅수단과; 상기 코팅수단으로부터 코팅된 용기를 건조시키기 위해 내부 히터로부터 가열된 공기를 용기의 상면으로 분사시키는 건조 수단과; 상기 건조수단에서 건조가 완료된 용기를 후단의 계수기로 투입하기 위한 제 2 위치이송수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명을 적용하면, 기계의 각 부위별 개별동작이 수동 및 자동으로 가능하며, 조립식이므로 마모 및 파손된 부분의 수리 및 교환이 매우 용이하고, 조작이 용이하여 비숙련공이 작업하기가 편리하며 자동화 시스템이므로 생산성이 우수하고이에 따라 생산에 요구되는 인원이 최소이므로 경제적이다.

Description

생분해성 용기 제조장치{MANUFACTURING APPARATUS OF ONE TIME DECOMPOSABLE CONTAINER}

본 발명은 생분해성 용기 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 대기 방치시 단기간 내에 용기 성분의 분해가 가능하고, 기사용한 폐기물을 수거하여 재성형하거나, 사료 등으로 재활용하는 것이 가능한 일회용 생분해성 용기를 제조함에 있어 각 장치별 개별동작이 가능하고, 조립성이 매우 우수하여 파손 부위의 보수가 용이하며, 생산성이 우수한 생분해성 용기 제조장치에 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 발포성분내에 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. 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 소요되므로매립시 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, 제작 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 및 정제 등의 처리 과정을 수반하므로 그 생산과정이 복잡해지며, 종이 성분으로 인한 내구성이 기타 용기에 비하여 상당한 정도로 떨어지므로 중량이 큰 물체를 저장하거나 저장후 운반시 용기가 변형되거나 파손되기 쉽다는 문제가 있다.

이는 그 종이 성분의 용기를 제조하는 장치와도 무관하지 않는 바, 종이 성분의 용기 제조장치는 수동으로 조작되어 용기를 수작업으로 제조하는 것과 별반의 차이가 없으며, 기계조작이 용이하게 구성되어 있지 않으므로 비숙련공이 기계를조작하는 데는 많은 어려움이 있다. 또한, 종이로 용기의 형태를 1차 가공한 다음, 일일이 수작업으로 코팅을 하므로 생산성이 취약하여 비경제적이라는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 대기 방치시 단기간 내에 용기 성분의 분해가 가능하고, 기사용한 폐기물을 수거하여 재성형하거나, 사료 등으로 재활용하는 것이 가능한 일회용 생분해성 용기를 제조함에 있어 각 장치별 개별동작이 가능하고, 조립성이 매우 우수하여 파손 부위의 보수가 용이하며, 생산성이 우수하도록 제작한 생분해성 용기 제조장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 생분해성 용기 제조공정을 도시한 공정도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 생분해성 용기 제조장치를 도시한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2:원료탱크, 4;정량투입기,

8:예열히터, 10:몰드,

12:프레스, 16:아암,

18:흡입부, 24:진공발생부,

26:코팅탱크, 28:코팅부,

32:드라이브스, 34:벨트컨베이어,

36:계수기.

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 증점제가 배합기에 투입 배합되어 원료가 제조된 상태에 있어서, 상기 원료를 저장하는 원료 탱크와, 상기 원료 탱크의 측면 하단에 구성되어 원료를 일정량으로 추출하여 후단으로 제공하는 정량 투입기로 구성된 원료 투입수단과; 상기 원료 투입수단으로부터 정량 투입된 원료를 일정 형상으로 성형하기 위한 몰드와, 그 몰드의 내주연에 장착되어 회전력을 제공하는 풀리형 기어와, 상기 몰드의 상부 소정부에 구성되어 몰드를 가압하여 용기의 형상을 1차적으로 성형하는 프레스로 이루어진 용기 성형수단과; 상기 용기 투입수단의 후단에 구성되어 몰드 내부에 형성된 용기를 흡입하여 인출시키고, 인출된 용기를 120도 회전시키는 제 1 위치이동수단과; 상기 제 1 위치이동수단에 의해 위치이동된 용기를 코팅하기 위해 코팅액을 저장하는 저장탱크로부터 코팅액을 전달받아 코팅 도포를 행하는 코팅수단과; 상기 코팅수단으로부터 코팅된 용기를 건조시키기 위해 내부 히터로부터 가열된 공기를 용기의 상면으로 분사시키는 건조 수단과; 상기 건조수단에서 건조가 완료된 용기를 후단의 계수기로 투입하기 위한 제 2 위치이송수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 생분해성 용기 제조장치가 제공된다.

또한, 상기 용기 성형수단의 하면에는 몰드 내부를 세척하기 위한 세척수단이 더 포함된 것을 특징으로 하는 생분해성 용기 제조장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 생분해성 용기 제조공정을 도시한 공정도이다.

먼저, 본 발명에 따른 일회용 생분해성 용기의 제조과정은 크게 원료 배합과정, 교반 과정, 건조 과정, 압출 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, 방력분 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 롤러를 이용하여 교반물질을 수차례 압축, 연신시킨 후, 시트 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 분쇄하는 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 생분해성 용기 제조장치를 도시한 도면이다.

이를 참조하면, 본 발명에 따른 생븐해성 용기 제조장치는 도 1에 도시된 바와 같은 원료를 배합기(도시는 생략)에 투입하여 배합한 후 배합이 완료된 원료를 저장시키는 원료 탱크(2)가 제공된다. 그 원료 탱크(2)의 측면 하단에는 원료를 일정량으로 추출하여 후단으로 제공하는 정량 투입기(4)가 구성되고, 상기 정량 투입기(4)로부터 정량 투입된 원료를 일정 형상으로 성형하기 위한 몰드(10)가 구성되며, 몰드(10)는 그 내주연에 장착되어 회전력을 제공하는 풀리형 기어(6a, 6b)에 의해 일방향 회전 가능하게 체결된다.

또한, 상기 몰드(10)의 상부 소정부에는 프레스(12)가 구성되어 몰드(10)가 풀리형 기어(6a, 6b)에 의해 이동되는 시점에 그 프레스(12) 하단에 구성된 2조의 가압부재(14)가 2조의 몰드(10)를 가압하여 용기의 형상을 1차적으로 성형한다. 또한, 상기 풀리형 기어(6a, 6b)의 하부에는 예열 히터(8)가 구성되는 바, 그 예열 히터(8)는 몰드(10)를 예열시킨다.

한편, 상기 프레스(12)의 후단에는 몰드(10) 내부에 형성된 용기를 흡입하여 인출시키는 흡입부(18)가 구성되며, 그 흡입부(18)의 끝단으로부터 공기를 흡입하고, 흡입부(18)를 120도 회전시키는 아암(16)이 구성된다.

또한, 상기 흡입부(18)의 하부에는 몰드(10) 내부를 청소하기 위한 세척부(22)가 구성되며, 그 세척부(22)를 지지하면서 공기를 몰드(10)의 내부로 분사하는 공기 분사부(20)가 구성된다.

상기 흡입부(18)가 아암(16)의 회전에 의해 지면과 수직방향으로 회전되는 위치의 상면에는 진공 발생기(24)가 구성되는 바, 그 진공발생기(24)는 상기 흡입부(18)로부터 용기를 이탈시켜 부착한 다음, 그 후단에 형성된 코팅부(28)로 용기를 이동시킨다.

코팅부(28)의 하면에는 코팅탱크(26)가 구성되어 코팅액이 저장되고, 별도의 라인(도시는 생략)에 의해 코팅탱크(26)로부터 코팅부(28)측으로 코팅액이 전달된다. 한편, 상기 코팅부(28)에서 코팅이 완료된 용기는 진공 발생기(24)에 의해 여전히 취부된 상태로 이송되어 드라이브스(32) 하단에 구비된 벨트 컨베이어(30)의 상면으로 낙하되는 바, 그 드라이브스(32)는 내부 히터로부터 가열된 공기를 용기의 상면으로 분사시킴으로써 용기를 건조시킨다.

또한, 드라이브스(32)에서 건조가 완료된 용기는 다시 후단의 또 다른 벨트 컨베이어(34)를 통해 계수기(36)로 투입되어 계수되고, 포장된다.

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

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 생분해성 용기 제조장치는 기계의 각 부위별 개별동작이 수동 및 자동으로 가능하며, 조립식이므로 마모 및 파손된 부분의 수리 및 교환이 매우 용이하고, 조작이 용이하여 비숙련공이 작업하기가 편리하며 자동화 시스템이므로 생산성이 우수하고 이에 따라 생산에 요구되는 인원이 최소이므로 경제적이다.

Claims (2)

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 증점제가 배합기에 투입 배합되어 원료가 제조된 상태에 있어서,

   상기 원료를 저장하는 원료 탱크와, 상기 원료 탱크의 측면 하단에 구성되어 원료를 일정량으로 추출하여 후단으로 제공하는 정량 투입기로 구성된 원료 투입수단과;

   상기 원료 투입수단으로부터 정량 투입된 원료를 일정 형상으로 성형하기 위한 몰드와, 그 몰드의 내주연에 장착되어 회전력을 제공하는 풀리형 기어와, 상기 몰드의 상부 소정부에 구성되어 몰드를 가압하여 용기의 형상을 1차적으로 성형하는 프레스로 이루어진 용기 성형수단과;

   상기 용기 투입수단의 후단에 구성되어 몰드 내부에 형성된 용기를 흡입하여 인출시키고, 인출된 용기를 120도 회전시키는 제 1 위치이동수단과;

   상기 제 1 위치이동수단에 의해 위치이동된 용기를 코팅하기 위해 코팅액을 저장하는 저장탱크로부터 코팅액을 전달받아 코팅 도포를 행하는 코팅수단과;

   상기 코팅수단으로부터 코팅된 용기를 건조시키기 위해 내부 히터로부터 가열된 공기를 용기의 상면으로 분사시키는 건조 수단과;

   상기 건조수단에서 건조가 완료된 용기를 후단의 계수기로 투입하기 위한 제 2 위치이송수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 생분해성 용기 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 용기 성형수단의 하면에는 몰드 내부를 세척하기 위한 세척수단 및 몰드 예열히터가 더 포함된 것을 특징으로 하는 생분해성 용기 제조장치.