KR20020091053A - 기울의 생분해성 성형물의 제조방법 및 그 성형물 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 생분해성 성형물, 특히 식탁용구와 포장용기 제조용 재료는, 구조적으로 결합된 수분 7 ∼ 45%를 함유하는 0.01 ∼ 2.80 mm 크기의 선별된 곡물의 기울(bran)로 이루어진 막 기울, 특히 밀기울 95 ∼ 100% w/w 분량으로 구성되며, 최대 5% w/w 분량의 침윤성 물질, 방향제, 방향성 첨가제, 비 섬유상 첨가제, 보습제, 착색제의 선택된 혼합물도 함께 첨가하여 구성된다. 곡물 정미과정의 산출물을 이용하여 생분해성 성형물, 특히 식탁용구와 포장용기를 제조하는 방법은, 습기의 형태로 구조적으로 결합된 수분 7 ∼ 45%를 함유하고, 입자 크기가 0.01 ∼ 2.80 mm인 막 기울, 특히 밀기울 96 ∼ 100% w/w 분량을, 최대 5% w/w 분량의 침윤성, 방향제, 방향성 첨가제, 보습제, 비 섬유상 첨가제, 착색제 등의 혼합물과 건식 혼합하고; 위에서 얻은 성형재료의 계량된 분량을 다분할식(multipartite), 바람직하게는 2분할식(bipartite) 주형의 일부에 넣고, 그 속에 들어있는 성형 재료를 20 ∼ 450℃ 범위내의 온도와, 1 ∼ 10 MPa 범위내의 압력 및/또는 최대 320 MPa의 주형 밀폐 피스톤 압력에서 최대 100 MT/㎠의 압축력에 수십초 동안 동시에 가압한 상태로 주형을 밀폐하여 제조한다.

Description

기울의 생분해성 성형물의 제조방법 및 그 성형재{MATERIAL FOR MAKING BIODEGRADABLE MOULDINGS FROM BRAN AND METHOD THEREOF}

오래 전부터 포장업계에서는 플라스틱 재료의 사용을 배제할 수 있는 대안을 찾고자 시도해왔다. 이 문제는 플라스틱 용기와 1회용 식탁용구의 경우 특히 시급한 형편이다. 제조작업의 간편성과 임대가능성에서 얻어지는 분명한 이점에도 불구하고 1회용 식탁용구와 포장용기는 폐기물처리와 연관된 매우 심각한 문제를 야기하고 있다. 플라스틱 재료 폐기물과 효과적인 관련 재활용 절차의 부족, 그리고 대규모의 1회용 플라스틱 식탁용구 사용으로 전세계의 비 생분해성, 환경오염 플라스틱 폐기물의 산출량은 눈사태처럼 증가되고 있다.

생분해성 재료로 만든 포장용기와 1회용 식탁용구의 생산에 대한 관심이 점증되어가면서 그러한 용기들 덕분에 이 분야에서의 플라스틱 사용이 점차적으로 기피될 것이라는 희망을 가질 수 있게 한다.

포장용기와 1회용 캔의 생산에 사용되는 재료로 널리 알려진 종이는 어느 정도 환경 친화적이라고 간주될 수 있다. 종이 폐기물은 환경에 유해한 것은 아니나, 종이를 포장용기와 식탁용구 재료로 사용한다 해서 쓰레기가 쌓이는 문제가 해결되는 것은 아니며, 종이 생산공정 그 자체가 자연환경에 상당한 오염을 유발하고 있다.

생분해성 포장용기는 별도의 포장물 범주를 형성한다. 생분해성 포장용기와 1회용 식탁용구의 생산을 가능케 하는 여러 가지 방법과 재료가 이미 알려져 있다. 이렇게 생산된 제품은 산소, 습기, 광선 및 미생물과 같은 여러 가지 환경적 인자들의 영향을 받아 자연적인 분해과정을 거친다. 일부 유럽 국가들에서 시행중인 환경 규정과 재래식 포장물 생산에 대한 직접적인 제약 또는 그 제조업자들에 대한 특별세의 부과 때문에 이 종류의 포장용기 사용은 점증되고 있다. 그러나, 이들의 생산원가는 종래의 포장 용기의 생산원가에 비해 아직도 약 15%가 높은 상태이다.

전분과 섬유소를 성분으로 함유하고 있는 생분해성 포장용 재료로서 알려진 것들이 있다. 6 ∼ 11%의 옥수수 녹말을 함유하는 폴리에틸렌 계열 포장용 재료는 박테리아와 전분분해효소에 의해 일어나는 생분해 과정을 쉽게 거친다. 이 생분해 과정을 촉진시키기 위해 폴리에틸렌의 산화를 돕는 특수 첨가제가 사용되고 있다. 그러나, 이 해결방안은 생분해 보조 시스템의 사용을 여전히 필요로 하며, 폐기물 분리와 같은 여러 가지의 보완적 방책의 시행을 필요로 한다.

전분계열 열가소성 재료들은 함께 함유되어 있는 가소성(plastifying) 첨가제가 존재하는 환경에서 함수성 전분을 압력상태에서 가열하여 얻는다. 이러한 재료들로 만들어진 물품은 압출성형 플라스틱 물품의 생산에 이용되던 것과 유사한종래의 툴링(tooling)을 채택한 압출공정을 통해서 제조된다. 예를 들면, "Biopack"과 "Sandoz"의 두 독일회사는 전분 계열의 포장재료를 출시했다. 이 재료는 전분 분말에 여러 가지의 성형성 향상 첨가제와 섬유소를 첨가해서 얻는다. 이렇게 얻은 혼합물은 190℃에서 압력하에 압출을 통해 필요한 제품을 성형하는데 이용된다. 그러한 처리조건하에서 이루어지는 압출공정으로는 정확한 형상의 반복생산을 기대할 수 없게 되는데, 이는 압출 다이를 통과하고 난 성형된 재료가 급격한 압력 및 주위 온도의 변화 때문에 팽창하는 경향이 있기 때문이다. 얻어진 제품은 용융된 (fused) 단백질성 단섬유 속으로 형성된 벌집 모양의 구조를 지닌다. 압출기 내부에서 제조공정이 진행되므로서 높은 온도와 압력의 종합적인 영향 때문에 억제 불가능한 형태로 중요한 물리화학적 변화가 일어나며, 이에 따라 재료 성상의 반복성에 악영향을 주게된다. 더욱이, 압출 공정은 지속적인 성격을 지니며 그 진행은 완벽한 제어가 어렵다.

이미 알려진 종전의 기술에 의한 재료에는 전분과 석유에서 얻은 수용성 폴리머(Polymer)가 함유된 것이 있다. 이 재료에 포함되어 있는 전분의 양은 10 ∼ 70%이다. 이 재료의 예측되는 용도의 하나는 동물 사료의 포장용으로 이용하는 것이다. 그러한 포장물은 내용물이 없어진 다음에 분해시켜서 충분히 소화 가능한 사료로 동물의 사료에 첨가할 수 있다.

웨이퍼 가루 반죽은 환경 친화적인 생물학적 기원의 재료로서 잘 알려져 있고 많이 사용되고 있다. 이것은 주로 아이스크림을 담는 1회용 컵 용도로 사용되고 있다. 이러한 컵은 밀가루와 물로 만들어진 얇은 슬러리 상의 밀가루 반죽물로부터특수 주형에 구어 만든다. 그러나, 이러한 웨이퍼 컵은 수분을 쉽게 흡수해서 눅눅해지고 일관성이 없어 용도의 잠재력에 큰 제약이 따른다.

폴란드의 특허 설명서 제 171 872에 보면, 중량비 30 ∼ 85%의 다당류 계열 생분해성 합성 재료와 중량비 15 ∼ 70%의 전분 또는 비 수정 섬유소를 생분해성 첨가제와 극소 분량의 보조 성분으로 사용하는 것으로 되어 있다. 이 재료는 자체의 다당류 염기(base)를 용화하고 전분 또는 섬유소를 거기에 첨가해서 얻는다. 이 혼합물은 원래, 25% 미만의 수분함량을 지닌 전분 또는 다당류 염기 형태의 섬유소의 분산 형태로 되어있다. 그 후에 이 혼합물은 패리트화되고 패리트를 이용해서 원하는 제품을 성형한다. 이 공정은 비교적 복잡하고 많은 단계를 거치게 된다.

유럽 특허 출원 제 EP 0 51 589호에 의한 공정도 알려져 있는데, 이에 따르면 단일 단계를 거쳐, 감자 전분, 소량의 시리얼 전분, 식물성 기름, 안정제, 유화제 및 수분을 함유한 가루 반죽물로 포장용기를 만든다. 이 포장 용기는 적합한 주형 안에서 압축성형하고 65 ∼ 105℃에서 60 ∼ 120초 동안 그 주형을 보존함으로서 만들어진다. 그 후에 주형은 서서히 식혀서 만들어진 성형물을 주형에서 빼낸다. 이렇게 해서 얻은 포장용기는 액체에 대한 내성이 강하며 차거나 더운 음식을 보관하기에 적합하다.

폴란드의 특허 설명서 제 171 872에 보면, 중량비 30 ∼ 85%의 다당류 계열 생분해성 합성 재료와 중량비 15 ∼ 70%의 전분 또는 비 수정 섬유소를 생분해성 첨가제와 극소 분량의 보조 성분으로 사용하는 것으로 되어 있다. 이 재료는 자체의 다당류 염기(base)를 용화하고 전분 또는 섬유소를 거기에 첨가해서 얻는다. 이혼합물은 원래, 25% 미만의 수분함량을 지닌 전분 또는 다당류 염기 형태의 섬유소의 분산 형태로 되어 있다. 그 후에 이 혼합물은 패리트화되고 패리트를 이용해서 원하는 제품을 성형한다. 이 공정은 비교적 복잡하고 많은 단계를 거치게 된다.

유럽 특허 출원 제 EP 0 51 589호에 의한 공정도 알려져 있는데, 이에 따르면 단일 단계를 거쳐, 감자 전분, 소량의 시리얼 전분, 식물성 기름, 안정제, 유화제 및 수분을 함유한 가루 반죽물로 포장용기를 만든다. 이 포장 용기는 적합한 주형 안에서 압축성형하고 65 ∼ 105℃에서 60 ∼ 120초 동안 그 주형을 보존함으로서 만들어진다. 그 후에 주형은 서서히 식혀서 만들어진 성형물을 주형에서 빼낸다. 이렇게 해서 얻은 포장용기는 액체에 대한 내성이 강하며 차거나 더운 음식을 보관하기에 적합하다.

폴란드의 특허 설명서 제 167 213호에 의해서 벽체가 얇은 분해성 성형물의 제조 방법이 알려져 있다. 이 방법은, 30 ∼ 63% w/w의 수분, 27 ∼ 69% w/w의 전분염기, 접착 방해제, 증점제(thickening agent), 최대 16% w/w의 섬유소가 풍부한 원료, 최대 10% w/w의 비 섬유상 충전제, 보습제, 착색제, 구조 경화제, 방부제 및 산화방지제로 구성되는 혼합물을 145 ∼ 230℃의 온도에서 25 ∼ 230초간 주형 안에서 굽고, 만들어진 성형재의 수분 함량이 6 ∼ 22% w/w가 되도록 조건을 조절하는 것이다. 이 방법은 1회용 컵, 접시, 패스트푸드용/포장용 상자, 식품 포장 삽입물, 그 외에 종이 또는 판지 모양의 판이나 직포를 제조하는데 이용할 수 있다. 이러한 방법으로 얻어진 제품은, 규정된 사용상의 지시 사항을 지킬 수 있을 정도인데도, 그 벽체의 두께는 파손과 균열에 대해 필요한 내성을 지니면서도 보통의 자동 웨이퍼 제빵기 안에서 사용되는 분할식 주형 안에서 효과적으로 구울 수 있을 정도이다.

또 다른 폴란드의 특허 설명서 No. 174 592에 의해 환경 친화적인 재료와 1회용 식탁용구 및 포장용기의 제조 공정이 공개되었다. 이 재료의 말린 혼합물에는 마른 입자로 50 ∼ 95% w/w의 곡물 정미 산출물, 마른 입자로 0 ∼ 090% w/w의 감자, 대두 및 기타의 식물 분말, 그리고 결착제로서 마른 입자로 최대 30% w/w의 동물 담백질과 그 외 방향과 방향 첨가제 및 방부제와 착색제가 함유되어 있다. 상기 성분은 물을 부어 함께 혼합해서 균질의 반죽이 얻어질 때까지 갠 다음, 압출시켜 수 분 동안 종래의 방법으로 굽는다. 굽는 과정에서 반죽에 들어있던 수분은 증발해서 성형물의 비 균질성 섬유상 구조는 파괴된다. 이래서 최종 제품에는 동일한 크기의 균열이 많이 생기게 되며, 이 때문에 매우 엄격한 표준화 요건을 충족시켜야 할 얇은 벽체의 포장용기와 1회용 식탁용구에는 이 재료와 가공법이 적합하지 않다.

본 발명은 생분해성(biodegradable) 성형물, 특히 식탁용구와 포장용기를 제조하는 재료와 그러한 생분해성 성형물, 특히 식탁용구와 포장용기를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 위에서 설명한 종전의 기술에 따른 생분해성 재료의 단점을 배제하고자 하는데 있다.

이 목표는 생분해성 성형물, 특히 식탁용구 및 포장용기의 제조용 재료와 본 발명에 의거하여 그러한 생분해성 성형물을 제조하는 방법의 창안으로 달성되었다.

그러한 생분해성 성형물의 제조 방법은, 말린 기울에서 0.01 ∼ 2.80 mm 크기의 입자들을 알려진 선별절차를 통해 선별하고, 이 선별된 기울 입자들을 혼합하고 필요한 만큼의 마른 첨가제와 섞은 다음, 필요한 만큼 계량한 혼합물을 예열된 적합한 주형 안에 넣어, 한 주기 걸러 한 번씩 압력을 해제하는 시간을 두면서 주기 지속시간을 최장 5초로 설정한 상태에서 연속 주기에 걸쳐, 20 ∼ 450℃ 범위내의 온도와 5 ∼ 450 kg/㎠ 범위내의 압력으로 가압시키는 것이다. 더 좋은 방법으로는, 말린 혼합물은 이를 섞고 나서 주형에 넣기 전에 20 ∼ 450℃ 범위내의 온도와 5 ∼ 450 kg/㎠ 범위내의 압력에 노출시킨 다음, 압력상태에서 보존하면서 예열된 주형에 넣는 방법이 있다.

본 발명에 따른, 생분해성 성형물, 특히 1회용 식탁용구와 포장용기 제조용 재료는 95 ∼ 100% w/w의 막 기울, 특히 소맥의 기울, 그리고 경우에 따라서는 5% w/의 침윤성 물질, 방향제, 방향 첨가제, 비 섬유상 충전제, 보습제, 착색 첨가제의 혼합물을 합해서 구성된다. 본 발명에 따른 재료에 사용되는 막 기울은 곡물을 도정할 때 나오는 부산물이다. 알려진 제분 공정에서는 곡물과 기울을 선별하기 위해 보통 최종산물에 가습시킨다. 기울은 섬유상 구조를 지니고 있음으로 분리된 형태를 유지하면서도 그 중량의 최대 45%까지 구조적으로 결합된 습기 형태의 수분을 흡수할 수가 있다. 이와 동시에 본 발명에 따른 재료는 구조적으로 화합된 7% 미만의 습기를 함유해서는 안 된다. 습기 함량이 불충분할 때는 기울을 다시 가습시키어 습기 함량이 7 ∼ 45% 범위 내에서 유지되도록 해야 한다. 나머지 첨가제들은 선택적인 것들로 현실적인 필요성과 최종 제품의 용도에 따라 첨가해도 되고 첨가하지 않아도 된다. 본 발명에 의거하여 재료의 주성분으로 사용되는 겨는 0.01 ∼ 2.80 mm 크기의 기울 조각에서 특별히 선별된 것들이다. 본 발명에 따른 재료에는예를 들면 밀가루와 같은 첨가제가 하나도 함유되어 있지 않은데, 밀가루가 첨가되면 굽는 시간이 길어진다.

본 발명에 따른 방법의 한 변형에서는, 구조적으로 화합된 습기 형태의 7% ∼ 45%의 수분을 함유한 입자 크기 0.01 ∼ 2.80 mm의 막 기울, 특히 밀기울 96∼100% w/w 분량을, 최대 5% w/w 분량의 침윤성 물질, 방향제, 방향 첨가제, 비 섬유상 충전제, 보습제, 착색 첨가제 등의 혼합물과 건식 혼합한다. 얻어진 계량된 양의 성형 재료는 다분할식, 더 좋게는 2분할식 주형에 넣는데, 주형은 그 안에 담긴 성형 재료를 20 ∼ 450℃ 범위내의 온도와 320 MPa로 작용하는 주형 밀폐성 피스톤의 압력에서 1 ∼ 10 MPa 범위내의 압력 및/또는 최대 100 MT/㎠의 압축력에 최장 수십 초 동안 가압시킨 상태에서 닫는다. 1 ∼ 10 MPa의 압력을 사용하고자 할 때는 주형을 완전히 밀폐하기 전에 주형을 밀봉하고 그 후에 주형을 완전히 밀폐하여 주형 안에 압력을 발생시키면 된다. 유압 프레스, 기계적 프레스, 유압 해머 또는 그 목적으로 특별히 제작된 전용 시스템을 사용하여 압축력을 적용하는 것이 좋다. 혼합은 했으나 주형에 넣기 전의 재료 혼합물은 20 ∼ 450℃ 범위내의 온도와 1 ∼ 10 MPa의 압력에 노출시키면 좋다. 주형의 모든 부분들은 예열하고, 가능한 한 주형의 상반부와 하반부간의 온도에 차이를 주어 발생된 증기의 유동방향이 제어되도록 한다. 이렇게 되면 해당 성형물의 어느 쪽 면(맨 위쪽, 아니면 맨 아래 쪽)에 공동이 덜 생기도록 할 것인가를 선택할 수 있게 된다. 수십 초까지 지속되는 재료의 온도와 압력 또는 압축력에 대한 가압은, 한 번으로 또는 각기 수초동안 지속되며 한 주기 걸러 한 번씩 압력 해제 시간이 끼워지는 상태에서의 여러번의 주기에 걸쳐 실시될 수 있다. 해당 주형에 높은 온도에 노출될 때 발생되는 증기를 배출시킬 수 있는 작은 홈, 오리피스 또는 개방된 공동을 마련하면, 본 발명에 따른 단일 주기 모드에 의한 제조방법의 실현이 가능해진다. 알려져 있는 아무 방법이나, 이를 이용해서 최종 제품을 막 형성 물질로 코팅하면 좋다. 주형에 넣기 전에 재료를 패리트화하거나 브리켓트로 만드는 것도 역시 바람직하다. 브리켓트 제조를 선택한 경우에는, 각 브리켓트의 중량이 하나의 성형물을 제조하는데 필요한 재료의 일부, 또는 한 분모로 이를 나누어 얻어진 부분의 일부의 중량과 같아지는 것이 바람직하다. 온도, 압력, 압축력, 기울의 습기함량, 그 외에 기울의 입자 크기 같은 공정상의 실제적 변수에 관한 구체적 수치는 성형물의 크기, 벽체 두께 및 최종 제품의 형상에 따라 규정된 해당 범위 내에서 선택한다.

습기형태의 구조적 수분을 함유하는 기울, 특히 밀기울을 본 발명에 따라 제조하면, 기울에 물을 가하여 혼합한 반죽 형태로 만든 재료를 사용하여 종래의 방법으로 구워서 얻은 구조와는 사뭇 다른 재료 구조를 지닌 성형물을 얻을 수 있게 된다는 것이 밝혀졌다. 구조적 습기가 급격히 증발되면, 유사한 재료를 함유하고 있는 기울과 화합되지 않은 물의 경우에서 보는 것과는 사뭇 다른 최종 제품 구조형태의 메카니즘이 된다. 본 발명에 의한 방법을 이용하면 전혀 새로운 성형 재료를 얻을 수 있게 된다는 것을 마지막으로 언급해야겠다.

본 발명에 따른 방법을 이용하면, 최종제품의 치수와 강도 파라미터에 관한 한 월등하게 높은 반복성을 성취할 수 있다. 이렇게 해서 얻은 최종제품은 강하고 균일한 기계적 강도를 지니며, 균열이 없고, 불량제품의 비율이 매우 낮으며, 물에젖는데 대한 내력이 있고, 더운 음식을 담아도 단열 효과가 매우 우수하다. 또한, 특정한 물건의 포장용기로 사용하면, 종전의 기술에 의한 포장재료와 비교했을 때 최종 제품의 특수한 구조로 인해 월등히 우수한 용기 내용물에 대한 통기 성상을 보인다.

종전 기술에 의한 종래의 플라스틱 포장용기 또는 부분적으로 생분해성이 있는 플라스틱 포장용기와 비교할 때, 본 발명에 따른 성형물는 30일을 초과하지 않는 매우 높은 생분해 속도를 보인다. 또, 완전히 생분해가 가능한 종전 기술에 의한 성형물과 비교했을 때, 본 발명에 따른 재료를 이용하고 본 발명에 따른 방법을 이용해서 제조된 성형물의 경우, 훨씬 우수한 기계적인 면, 이용도의 면, 그리고 미적인 면을 지닌다. 본 발명에 따른 방법은 제품 폐기물의 문제를 야기하지 않으며, 완벽한 자연산 원료의 사용이 가능해진다. 더욱이, 본 발명에 따른 재료와 방법은 어떤 1회용 성형물일지라도 거의 다 만들 수 있게 된다. 본 발명에 따른 재료와 방법은, 전반적인 치수와 포장용기의 용도와 거의 무관하게 포장용, 광범위한 상품용, 또는 1회용 식탁용구(예로, 의료 용기도 포함시켜)용의 성형물을 제조하는데 이용할 수 있다.

실시예 I.

소맥 정미과정에서 얻은, 17%에 해당하는 구조적으로 화합된 습기함량을 지닌 막 기울로부터 다음 분량의 입자로 채질해서 선별했다: 0.1/02 ∼ 33% w/w, 0.2/0.4 ∼ 25% w/w, 0.4/0.8 mm - 40%. 이렇게 선별된 기울 99% w/w를소비트(sorbite) 0.3% w/w, 불에 볶은 설탕 0.4% 그리고 인정된 식용색소 0.3% w/w와 혼합해서 생분해성 성형물 제조용 성형 재료를 제조하였다.

실시 예 II.

소맥 기울의 습기 함량이 7% 이었다는 것 외에는 실시 예 I과 유사한 성형재료를 제조하였다. 나머지 성분과 그 기울을 혼합하기 전에 기울의 파쇄도가 상하지 않는 범위에서 기울을 다시 가습하여 습도를 최대 28%까지의 최종 함량으로 증가되도록 제조하였다.

실시 예 III.

밀 정미공정에서 얻었으며, 구조적으로 결합된 수분 함량이 17%인 막 기울로부터 다음 분량의 입자로 채질해서 선별했다: 0.1/0.2 ∼ 35% w/w, 0.2/0.4 ∼ 25% w/w, 0.4/0.8 mm - 40%. 생분해성 성형물 제조용 성형 재료는 그렇게 선별한 겨 96.6% w/w를, 글리세린 0.3% w/w, 달걀 흰자 분말 0.4%, 코코아 분말 0.7% w/w 그리고 침윤성 물질 2% w/w와 혼합해서 제조하였다.

실시 예 IV.

밀 정미공정에서 얻었으며, 구조적으로 화합된 수분 함량이 12%인 막 기울로부터 다음 분량의 입자로 채질해서 선별했다: 0.1/0.2 ∼ 40% w/w, 0.2/0.4 ∼ 40% w/w, 0.4/0.8 mm - 20%. 생분해성 성형물 제조용 성형 재료는 그 용도로 사용하는 기울을 다시 가습하여 기울의 파쇄도가 상하지 않는 범위에서 습도를 최대 18%의 최종함량까지 증가되도록 만들었다.

실시 예 V.

실시 예 I에서 얻은 재료의 계량된 일부를 유압 프레스에 장착된 주형의 하반부에 넣었다. 이렇게 넣기 전에 주형의 두 반쪽들을 모두 최대 430℃ 까지 예열했다. 재료를 넣고 나서 그 재료를, 동일한 온도와 240 MPa에 상당한 주형 폐쇄 피스톤에 작용하는 압력에서 75 MT/㎠의 압축력에 15초 동안 노출시켰다. 이 성형 공정은 주기 당 5초의 지속시간을 갖는 3번의 압축 주기에 걸쳐 실시되었으며, 각 주기 사이에 압력 해제 시간을 두었다. 이렇게 해서 접시 형상으로 얻어진 성형물은 나중에 카세인으로 코팅했다.

실시 예 VI.

실시 예 I에서 얻은 재료는 200℃의 온도와 4 MPa의 압력에 20초 동안 노출 시켜 통째로 전처리 과정을 거쳤다. 이렇게 전처리된 재료에서 계량된 일부를 취해서 사전에 최대 350℃로 예열해 놓은 주형의 하반부에 넣었다. 주형에 넣어진 재료는 주형 밀폐 피스톤에 가해지는 60 MPa 상당의 압력에서 동일한 온도와 50 MT/㎠의 압축력에 10초 동안 1회 노출시켰다. 이렇게 해서 얻어진 성형물은 직경이 350 mm인 1회용 접시이다.

실시 예 VII.

실시 예 III에서 만든 재료를 컵형상의 주형 공동을 지닌 주형의 하반부에 넣었다. 이 주형이 두 반쪽들은 400℃의 온도로 사전에 예열하고 동일한 온도에서 보존했다. 주형을 완전히 밀폐하기 전에 주형의 내부를 칼라를 이용해서 밀봉하였으며, 주형의 하반부에 대고 주형의 상반부를 누르고, 주형 내부에 7 MPa의 압력을 발생케 하면서 밀폐했다. 얻어진 1회용 컵은 내부에서 알부민으로 코팅했다.

실시 예 VIII.

이 실시 예에서 얻은 재료는 전형적인 압출 성형기를 이용해서 압출시켜 만든 브리켓트였다. 각 25 g의 무게를 지닌 브리켓트들을 얻었는데, 이는 직경 235 mm의 접시 하나를 성형하는데 필요한 재료 무게의 1/3에 해당된다. 성형하기 전에 주형의 하반부에 3개의 브리켓트를 넣었다는 점만을 빼고는 그 이후의 진행상황은 실시 예 VI와 동일하다.

실시 예 IX.

모든 절차가 실시 예 VII의 경우와 기본적으로 동일하나, 주형 안에 넣기 전에 재료를 전형적인 패리트화기계를 이용해서 패리트화했다.

실시 예 X.

실시 예 I에서 얻은 계량한 재료의 일부를 유압 프레스 위에 장착한 주형의 하반부에 넣었다. 재료를 넣기 전에 주형의 두 반쪽은 모두 최대 430℃까지 예열했다. 재료를 주형에 넣은 다음, 동일한 온도와 주형 밀폐 피스톤에 가해지는 압력이 240 MPa에 상당하는 압력에서 75 MT/㎠의 압축력에 20초 간 노출시켰다. 이 성형 공정은 주기당 5초의 지속시간을 갖는 4개 주기에 걸쳐 실시되었으며, 각 주기 사이에 압력해제 시간을 두었다.

실시 예 XI.

본 발명에 따른 재료와 방법을 사용하여 만든 직경 235 mm의 원형 접시들을 포장 산업 중앙 연구개발원에서 시험했다. 이 시험에는 수분 및 오일 흡수성 시험, 축류압축 강도 시험 및 감각 평가(sensory assessment)가 포함되었다.

- 수분 및 오일 흡수성 시험은 동 개발원의 특허 방법에 의거해서 실시되었다. 이 두 시험은 다음과 같은 방법으로 진행되었다: 압지 위에 놓은 접시들에는 20+/-2℃와 80+/-2℃의 물 200 ml와 20+/-2℃의 식용 오일을 별도로 담고 압지에 접시를 놓는 순간부터 압지에 액체의 누설이 관측되는 순간까지의 시간을 측정했다. 시험 전에 이 접시들은, 폴란드 표준 규격 PN-92/P-50067, “종이, 판지 및 섬유상 재료. 표준 조절 조건”에서 정한 조건에 의거해서 23+/-2℃의 온도와 50+/-2%에 해당하는 주변 상대 습도에 48시간 동안 놓아두어 상태를 조절했다.

- 축류 압축강도의 판단은, “폴란드 표준 규격(사양) PN-75/O-79172, 플라스틱 단위 포장물”에 근거하여 작성된 상기 개발연구원 No. PBn/DOJ/03.11,“축류 압축 강도의 판단”이라는 내부 시험 절차에 의거하여 실시되었다. 이들 시험은 상기에서 설명한 바에 따라 얻은 4개의 접시를 대상으로 강도시험 기계인 INSTRON, 모델 TM-M을 이용해서 실시되었다. 시험이 진행되는 동안에는 시험 대상 재료에 파손이 발생될 때까지 부하 대 변형 도표가 기록되었다.

- 감각 평가는, 폴란드 표준 규격(사양) PN-87/O-79114, “직접 접촉시의 냄새와 맛의 전도 판단”을 근거로 작성한 상기 연구개발원 No. PBn/DOJ/04.05, “직접 접촉시의 냄새와 맛의 전도 판단” 에서 정한 절차에 의거하여 실시되었다. 이 감각 평가는 분말 설탕과 밀가루를 표준물질로 사용하는 삼각법(triangle method)을 이용하여 실시하였다.

수분 및 오일의 흡수 시험 성적표는 표1에 요약되어 있으며, 축류 압축 강도 시험과 감각 평가의 성적표는 표2에 요약돼 있다. 첨부된 도표에는 상기 접시의 축류강도 시험이 진행되는 동안 얻은 축류 압축력 대 변형의 상관 관계를 나타낸 도표가 나와 있다.

도1은 주형내부의 압력변화의 그래프이다.

<표1> 밀 기울로 만든 접시의 시험 성적표

번호	시험 내용	경과 시간	관측된 증상
1	20℃의 물에 대한 수분 흡수성 시험	3분 경과	물과 접해있는 재료층의 팽창, 접시면에서 단일 기울 입자의 분리현상
		12분 경과 후	물과 접촉되어 있는 시험대상 접시의 전체면에 물의 펄핑현상
		30분 경과 후	누설의 흔적이 없는 상태에서 물과 접촉되어 있는 시험대상 접시의 계속적인 펄핑현상
		70분 경과 후	밑에 깔려 있는 압지의 누수 흔적이 보이고, 접시 재료를 수분이 관통함
2	20℃의 오일에 대한 오일 흡수성 시험	60분 동안	재료 구조에 어떠한 변화도 관측되지 않음
		60분 경과 후	밑에 깔려있는 압지에 누유의 흔적이 보임. 오일이 접시 재료를 관통함.

<표2> 축류 압축 강도 판단 시험 및 감각 평가 성적표

번호	시험 내용	측정단위	평균치
1	축류 압축강도 판단	N	359+/-78
2	표준물질- 분말설탕에 대한 감각평가	문제의 표준물질에서의 감각 변화: 기울의 맛과 냄새를 분명하게 느낄 수 있음.
3	표준물질-밀가루에 대한 감각 평가	문제의 표준물질에서의 감각 변화: 기울의 맛과 냄새를 분명하게 느낄 수 있음.

본 발명은 밀 기울을 이용하여 생분해성의 각종 식탁기구 또는 포장재 기타 자연분해되는 친환경적 성형물 제조산업에 이용가능하다.

Claims (13)

1. 마른 밀기울을 0.01 ∼ 2.80㎜ 입도로 채질하여 선별하고 균일로 혼합하여 성형재의 주재로 하고 여기에 침윤제, 방향제, 방향첨가제, 비섬유상 충전제, 보습제, 착색제의 선택된 혼합물을 최대5% w/w 범위로 혼합 교반하여 소정의 습도로 가습한 다음 성형물을 임의의 성형물 제조주형에 넣고 20 ∼ 450℃의 온도로 1 ∼ 25 초 동안 가열하고 5 ∼ 450㎏/㎠의 압력으로 최대 5초내의 주기로 반복하여 가압한 다음 주기사이에 압력을 감압시키어 식탁용기와 포장용기의 성형물을 제조하는 것을 특징으로 하는 기울의 성형물의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 혼합제조된 성형물을 주형에 넣기 전에 20 ∼ 450℃범위 내의 온도로 1 ∼ 20초 동안 간열한 다음 에열된 주형에 성형물을 넣고 5∼450㎏/㎠ 범위내의 압력을 가하여 제조하는 것을 특징으로 하는 기울의 생분해성 성형물의 제조방법.
3. 마른 밀기울을 0.01 ∼ 2.80㎜ 입도로 채질하여 선별하고 균일로 혼합한 90 ∼ 100% w/w 분량을 7 ∼ 45%의 습도로 가습처리하고 여기에 침윤제, 방향제, 방향첨가제, 비섬유상 충전제, 보습제, 착색제의 선택된 혼합물을 최대 5%w/w을 혼합 교반하여 성형물 제조주형에 의하여 가열 및 가압하여 식탁용구와 포장재를 성형할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 기울의 생분해성 성형재.
4. 습기의 형태의 구조적으로 결합된 수분 7 ∼ 45%를 함유하는 입도 0.01 ∼ 2.80㎜의 밀기울의 성형주재에 침윤제, 방향제, 방향첨가제, 비섬유상 충전제, 보습제, 착색제의 선택된 혼합물을 최대 5% w/w범위로 혼합하고 개량된 성형물을 다분할식이나 2분할식의 성형물 제조주형에 넣고 20 ∼ 450℃범위내의 온도로 1 ∼ 10MPa 범위의 압력과, 최대 320MPa 주형밀폐 피스톤의 자동압력에 의하여 최대 200MT/㎠의 압력으로 작용시키어 밀폐주형 내에서 성형물을 제조하는 기울의 생분해성 성형물의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 주형에 넣은 성형물은 상기한 압력과 온도에서 5 ∼ 25초동안 작용시키는 공정으로 제조하는 기울의 생분해성 성형물의 제조방법.
6. 제4항에 있어서, 주형은 완전히 밀폐하기 전에 밀봉하여 그후 주형의 두 반쪽이 강제조 상호 근접하여 주형의 공동내에 적절한 압력이 발생되게 하는 공정으로 제조하는 기울의 생분해성 성형물의 제조방법
7. 제4항에 있어서, 주형의 상반부와 하반부를 서로 다른 온도로 예열하는 공정으로 제조하는 기울의 생분해성 성형물의 제조방법.
8. 제4항에 있어서, 주형에 넣은 성형물을 소정의 온도와 압력으로 수초동안을주기로 가열 및 가압을 한번 이상 수번을 반복하고 주기와 주기 사이에 압력을 해제하는 시간을 두는 공정으로 제조하는 기울의 생분해성 성형물의 제조방법.
9. 제4항에 있어서, 성형제조된 기울의 생분해성 성형물의 표면에 코팅하는 공정으로 제조하는 기울의 생분해성 성형물의 제조방법.
10. 제4항에 있어서, 성형물을 주형에 넣기 전에 20 ∼ 450℃범위 내의 온도로 1 ∼ 10MPa의 압력으로 수초간 가열가압하는 공정으로 제조하는 기울의 생분해성 성형물의 제조방법.
11. 제4항에 있어서, 성형물을 주형에 넣기 전에 페리트시키는 공정으로 제조하는 기울의 생분해성 성형물의 제조방법.
12. 제4항에 있어서, 성형물을 주형에 넣기 전에 부리켓트화하는 공정으로 제조하는 기울의 생분해성 성형물의 제조방법.
13. 제12항에 있어서, 단일 성형물의 성형에 필요한 재료의 일부의 중량의 정수분모에 대하여 분수와 동일한 중량의 브리켓트를 이용하는 공정으로 제조하는 기울의 생분해성 성형물의 제조방법.