KR200245162Y1 - 고분자화합물로 코팅된 섬유상 시트로 제조된 과일 보호봉지 - Google Patents

Abstract

본 고안은 직물 또는 부직물에 고분자화합물이 코팅되어 병충해 및 조류로부터 과일을 보호하고 온도 및 습도의 제어가 가능하도록 제조된 과일 보호 봉지용 섬유상 시트에 관한 것이다.

본 고안에 따른 과일 보호 봉지용 섬유상 시트로 제조된 봉지는 직물 또는 부직물 및 고분자화합물이 갖는 적당한 신축성과 유연성으로 인해 과일의 선별, 운반 및 보관과 같은 작업을 편리하게 하고, 과일에 생기는 상처를 예방할 수 있어 과일의 상품성을 극대화시킬 수 있다.

Description

고분자화합물로 코팅된 섬유상 시트로 제조된 과일 보호 봉지{Bag for protecting fruits manufactured by using fibrous sheets coated with polymer}

본 고안은 직물 또는 부직물에 코팅층이 형성된 과일 보호 봉지용 섬유상 시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 직물 또는 부직물에 고분자화합물이 코팅되어 병충해 및 조류로부터 과일이 보호되고 온도 및 습도의 제어가 가능하도록 제조된 과일 보호 봉지용 섬유상 시트에 관한 것이다.

과일 보호 봉지는 과일을 병충해나 자연재해로부터 보호하고 과일의 착색도를 증진시키기 위하여 각각의 과일을 씌우도록 제작된 봉지이다.

종래 과수 농가에서는 과일을 보호하기 위하여 신문지나 노란색의 봉투를 과일에 씌우기도 하였으나, 이러한 봉지는 심한 풍우나 우박 등에 의하여 쉽게 벗겨지거나 찢어져 과일을 효과적으로 보호하지 못하고, 조류에 의해서도 쉽게 찢겨질 수 있다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 플라스틱 캡슐을 과일 보호용 봉지에 이용하여 과일을 보호하려는 시도가 있으나, 플라스틱의 특성상 통풍이 안되어 온도 및 습도의 조절이 어렵고, 플라스틱의 가격이 종이에 비해 4-10배 이상 높아 봉지의 가격도 높아진다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 극복하기 위하여 대한민국 특허출원 제 2000-26431호에는 기존 봉지위에 그물과 같은 망사를 씌워 제작된 과일 보호용 봉지가 개시된 바 있고, 대한민국 특허출원 제 2000-14104호에는 비닐과 폴리에틸렌 시트를 접목시켜 농약이나 빗물로부터 과일을 보호할 수 있는 봉투가 개시된 바 있다. 또한, 종이 봉지와 기계적으로 구멍을 낸 플라스틱 시트를 라미네이팅(laminating)시켜 제조된 봉지가 사용되기도 하였다.

그러나, 이러한 과일 봉지들은 과일을 다각적인 재해로부터 효과적으로 보호하지는 못하고, 가격이 기존 종이 봉지의 2-5배 이상이 되며, 온도 및 습도의 조절이 곤란하다.

이에, 본 고안자들은 종래 과일 보호용 봉지의 문제점을 보완하기 위한 봉지를 개발하던 중, 위와 같은 직물 또는 부직물에 고분자화합물을 코팅하여 온도 및 습도의 제어가 용이하고, 병충해, 자연 재해 및 조류로부터 과일을 효과적으로 보호할 수 있을 뿐만 아니라 기존 과일 보호용 봉지보다 가격면에서 경제적인 다목적 과일 보호용 봉지를 개발함으로써 본 고안을 완성하였다.

따라서, 본 고안의 목적은 병충해 및 조류로부터 과일을 보호하고, 온도 및 습도의 제어가 가능한 고분자화합물로 코팅된 과일 보호용 섬유상 시트를 제공하는 데 있다.

도 1은 직물 또는 부직물을 고분자화합물로 코팅하여 제조한 섬유상 시트의 모식도이다.

도 2a는 본 고안에 따른 섬유상 시트를 제조하는 공정의 일례를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 2b는 본 고안에 따른 섬유상 시트를 제조하는 공정의 또다른 예를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 3은 결속끈을 포함한 과일 보호용 봉지의 개략도이다.

도 4는 결속부를 포함한 과일 보호용 봉지의 확대도로서,

a : 결속부를 포함한 봉지

b : 결속부의 확대도

c : 결속부를 과일 보호용 봉지에 결속시킨 후의 형태를 나타낸 것이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

11... 섬유상 시트 12... 기재

13... 고분자화합물 14... 그물눈

21... 직물 또는 부직물 22... 반응조

23... 닥터블레이드 24... 건조부

25... 광화학반응 램프 31, 41... 결속끈

32, 46... 봉지 42... 플라스틱

43... 홈 44... 과일꼭지

45... 나무가지

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 고안은 직물 또는 부직물에 고분자화합물 코팅층이 형성된 과일 보호 봉지용 섬유상 시트를 제공한다.

또한, 본 고안은 상기 과일 보호 봉지용 섬유상 시트로 제조된 과일 보호용 봉지를 제공한다.

이하 본 고안을 상세히 설명한다.

본 고안에 따른 과일 보호 봉지용 섬유상 시트는 직물 또는 부직물을 기재(matrix)로 하여 상기 기질에 고분자화합물을 코팅하여 제조되며, 구체적으로,상기 고분자화합물은 알긴산, 키틴, 키토산 및 카르복시메틸셀룰로오스와 같은 천연고분자화합물 또는 폴리비닐알코올, 폴리-2-하이드록시에틸메타크릴레이트 및 폴리아크릴아미드와 같은 합성고분자화합물인 것이 바람직하다.

도 1은 직물 또는 부직물을 상기 고분자화합물로 코팅하여 제조한 섬유상 시트의 모식도를 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 본 고안의 섬유상 시트(11)는 직물 또는 부직물(12)에 고분자화합물(13)이 코팅되어 있으며, 일정 크기의 그물눈(14)이 형성되어 있다. 여기서 기재로 사용된 직물 또는 부직물(12)은 안정성 및 충격 저항치가 높기 때문에 과일 보호용 봉지로 제작되었을 경우 과일이 효과적으로 보호될 수 있다는 잇점이 있다. 또한, 고분자화합물(13)은 유기용매에 불용성이기 때문에 과일 보호용 봉지로 제작되었을 경우 농약에 의한 부식을 막을 수 있다는 잇점이 있다.

한편, 고분자화합물을 직물 또는 부직물에 코팅하는데 있어, 코팅 과정은 당업계에서 통상적으로 사용되는 코팅 공정이 이용될 수 있으며, 본 고안에 따른 섬유상 시트의 제조 공정은 도 2a 및 도 2b에 개략적으로 도시되어 있다.

우선, 도 2를 참조하여 본 고안의 섬유상 시트의 제조 공정을 살펴보면, 직물 또는 부직물(21)에 고분자화합물을 도포하는데 있어서, 상기 직물 또는 부직물(21)을 고분자화합물 용액이 포함된 반응조(22)에 침지시키거나 스프레이 도포하는 방법을 이용한다. 상기 반응조(22)에서 고분자화합물로 도포된 직물 또는 부직물(21)은 닥터블레이드(23)를 통과하면서 적당한 두께를 형성하게 되고, 건조부(24)를 통과하면서 건조되어 섬유상 시트로 제조된다. 또한, 보관상의 편리를 위하여 상기 건조된 섬유상 시트는 권취되어 보관될 수 있다.

본 고안에 따른 섬유상 시트 제조 공정에는, 고분자화합물과 직물 또는 부직물간의 중합반응을 유도함으로써, 시트를 보다 견고하게 하는 단계가 추가로 포함되는 것이 바람직하며, 상기 중합반응은 가교제(cross-linking agent) 또는 광증감제에 의해 유도되는 것이 바람직하다. 가교제는 고분자화합물의 사슬을 가지달린사슬로 만들거나 망사구조로 만드는데 사용되는 물질을 통칭하는 것으로서, 가교밀도가 높아지게 되면 고분자화합물은 용매에 대해 불용성이 된다는 특징이 있다. 이러한 가교제를 사용하면, 상기 직물 또는 부직물의 작용기와 고분자화합물간에 중합반응이 유도되어 제조된 시트의 기계적 강도를 증가시킬 수 있다는 잇점이 있으며, 본 고안에서는 구체적으로 2가 이온 이상의 금속 이온을 함유하는 CaCl₂, CrCl₃, CuSO_4,CoSO₄또는 FeCl₃를 사용하였다.

또한, 본 고안에 따른 섬유상 시트 제조 공정에는 상기 가교제에 의한 중합반응외에 광증감제에 의한 그라프트 중합반응(graft polymerization)을 유도하는 단계가 추가로 포함될 수 있다. 그라프트 중합반응은 뼈대가 되는 고분자물질에 임의의 단위체를 결합시켜주는 반응을 말하며, 빛 또는 방사선을 조사하면 쉽게 고분자화합물이 중합될 수 있다. 즉, 도 2b에서와 같이, 닥터블레이드(23)로 고분자화합물 코팅층의 두께를 조절한 후, 광화학 반응 램프(25)를 사용하여 광원을 조사함으로써 직물 또는 부직물과 고분자화합물간의 중합반응을 유도한다. 상기에서 광화학 반응 램프로는 고압수은등 또는 광화학용 램프가 사용될 수 있다.

그라프트 중합과정시, 일반적으로 FeCl₃및 벤조페논 등과 같은 광증감제를 사용하며, 임의의 단위체는 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(2-hydroxyethylmethacrylate), 2-하이드록시메틸메타크릴레이트(2-hydroxymthylmethacrylate), 아크릴아미드(acrylamide)등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단위체를 사용하는 것이 바람직하다.

그라프트 중합반응 후, 미반응된 고분자화합물은 디메틸포름아미드(dimethylformamide) 또는 메탄올로 세척될 수 있으며, 디메틸포름아미드를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 고안에 따른 과일 보호 봉지용 섬유상 시트를 제조하는데 있어서, 상기 섬유상 시트를 산 또는 알칼리 용액에 침지시켜 미반응된 고분자화합물들을 제거하는 단계가 추가적으로 포함될 수 있다.

한편, 본 고안에 따른 고분자화합물로 코팅된 섬유상 시트의 그물눈은 50-500㎛ 크기로 제조될 수 있으나, 특히, 180㎛ 크기로 제조되는 것이 바람직하다. 상기 그물눈의 크기가 500㎛를 초과하면, 콩가루벌레(Aphanostigma Iakusuiense Kishida)와 같이 과일에 충해를 유발하는 직경 500㎛ 이상의 큰 벌레의 침입을 예방하기 어렵고, 물방울이 쉽게 침투하게 되며, 50㎛ 미만이면 투광도와 가시성이 저하되어 과일의 당도와 착색의 질을 떨어뜨릴 수 있으므로 상기 섬유상 시트는 상기 범위의 크기를 갖는 그물눈으로 제조되는 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 고분자화합물 코팅층은 0.1-500㎛의 두께로 제조될 수 있으며, 특히, 50㎛의 두께로 제조되는 것이 바람직하다. 상기에서 코팅층의 두께가 500㎛를 초과하여 제조되면 투과성이 나빠진다는 문제점이 발생할 수 있으며, 0.1㎛ 미만으로 제조되면 코팅의 균질성, 투과성 및 통기성 제어가 곤란해지는 문제점이 발생할 수 있기 때문에 상기 범위의 크기로 제조되는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안에 따른 고분자화합물로 코팅된 섬유상 시트의 수분함량은 40-90%를 유지하도록 제조될 수 있으며, 특히, 70%가 되도록 제조되는 것이 바람직하다. 상기 수분함량이 90%를 초과하게 되면 시트의 기계적 강도가 나빠지고 과일이쉽게 썩게 되며, 40% 미만이면 과일 표면의 큐티클층이 발달되어 외관상의 형태가 불량해지고, 햇빛에 의해 쉽게 타기 때문에 상기 범위의 수분함량을 유지하도록 제조되는 것이 바람직하다.

한편, 본 고안에 따른 과일 보호 봉지용 섬유상 시트는 상기 고분자화합물로 코팅된 섬유상 시트에 이형제, 파라핀 또는 마이크로파라핀 및 항균제가 추가로 코팅되어 제조될 수 있다.

상기에서 이형제는 섬유상 시트의 제조 공정 중 시트가 롤 표면과 접착되어 붙는 현상을 방지하는 역할을 하며, 실리콘계 이형제, 파라핀계 이형제 및 왁스로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 파라핀 또는 마이크로파라핀은 물방울에 대한 표면장력을 증가시켜 상기 섬유상 시트로 제조된 과일 보호용 봉지에 물방울이 침투하지 못하도록 하는 역할을 하며, 과일 보호용 봉지에 항균제를 코팅하면 균에 의한 오염을 방지할 수 있다는 잇점이 있기 때문에 과일 보호용 섬유상 시트 제조시 추가로 첨가되는 것이 바람직하다.

한편, 도 3 및 도 4는 본 고안에 따른 고분자화합물로 코팅된 섬유상 시트를 이용하여 제조된 과일 보호용 봉지의 일례를 나타낸 것이다. 상기 과일 보호용 봉지(32, 46)는 봉지(32, 46)를 나무가지(45)에 결합시키기 위한 결속끈(31, 41)이 부착된 결속부가 포함되어 제조될 수 있다. 결속부의 재료는 결속끈(31, 41)을 과일 보호용 봉지(32, 46)에 결합시킬 수 있는 재료라면 제한되지 않고 사용될 수 있으나, 플라스틱(42)이 사용되는 것이 바람직하며, 상기 플라스틱(42) 결속부에는결속부를 봉지(32, 46)에 부착시키기 위한 홈(43)이 포함될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 과일 보호용 봉지(46)로 과일을 씌우면 과일 꼭지(44)는 봉지의 외부로 돌출되어 나오게 되며, 과일 봉지(46)가 결속끈(41)으로 나무가지(45)에 부착되는 형태가 된다.

상기 고분자화합물로 코팅된 섬유상 시트로 제조된 과일 봉지는 각종 병충해 및 조류로부터 과일을 효과적으로 보호할 수 있으며, 온도 및 습도 제어 효과가 뛰어나다는 잇점이 있다.

이하, 본 고안을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 고안을 예시하는 것일 뿐, 본 고안의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 알긴산 복합체 시트의 제조

상온에서 2%농도로 물에 용해시킨 알긴산나트륨(sodium alginate) 용액에 500㎛ 크기의 그물눈을 갖는 부직물을 침지시키고, 60℃의 오븐에서 열풍 건조하여 두께가 50㎛인 시트를 제조하였다. 상기 시트를 CaCl₂를 10%의 농도로 물에 녹인 수용액에 침지시켜 30분 동안 교반하여 알긴산의 중합반응을 유도한 후, 물로 세척하여 미반응된 알긴산을 제거하고 열풍 건조시켰다. 상기 제조된 직물의 형상을 도 1에 나타내었으며, 제조 공정의 개략도는 도 2a에 나타내었다.

상기 제조된 시트의 색은 유백색을 약간 띄었으나 무색이었고, 그물눈의 크기는 400㎛이었으며, 수분함유 정도를 알아보기 위한 팽윤 실험을 수행한 결과 팽윤도는 70%이었으며, 측정 과정은 다음과 같다.

시트를 적당한 크기로 잘라 약 1g 정도를 증류수에 24시간 동안 침지시킨 후 화장지로 표면에 묻은 물기를 제거하여 평량병에 넣었다. 저울에 시트가 들어 있는 평량병을 올려놓고 질량의 변화가 없는 평형점에서의 질량을 측정하여 아래와 같은 식으로부터 구하였다.

<실시예 2> 키토산 복합체 시트의 제조

10g의 키토산(Chitosan)을 2%의 아세트산이 첨가된 증류수 1ℓ에 첨가하고 교반하면서 용해시켰다. 상기 키토산 용액에 그물눈이 300㎛로 직조된 부직물을 침지시켰고, 60℃의 오븐에서 열풍건조하여 두께 100㎛의 시트를 제조하였다.

<실시예 3> 그라프트 중합된 키토산 복합체 시트의 제조

그라프트 중합공정의 개략적인 과정은 도 2b에 도시되어 있다.

상기 실시예 2에서 제조된 시트를 1N NaOH 수용액에 침지시키고 5시간 동안 교반하여 미반응된 아세트산을 제거하였다. 0.1N FeCl₂수용액 200ml과 벤조피논 200ml의 혼합 수용액에 1% 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate) 수용액과 비닐계단량체인 아크릴로니트릴(acrylonitrile)을 첨가하여 광증감제 용액을 제조하고, 이 광증감제 용액에 상기 키토산 복합체 시트를 60분 동안 침지시켰으며, 분위기 가스로 질소 가스를 주입하였다. 상기에서 질소는 대기중 산소와 같은 산화제에 의해 봉지가 산화되는 것을 억제하는 역할을 한다.

질소 가스 주입 후, 광원으로 고압 수은등(H400-P)을 사용하여 광화학 반응을 유도하였다.

그라프트 중합 반응 후, 그라프트 되지 않은 키토산 시트 상의 미반응 폴리머는 디메틸포름아마이드(dimethylformamide)와 증류수로 세척하여 제거하였다.

<실시예 4> 발수 처리를 위한 파라핀 도포

상기 봉지의 물방울에 대한 표면 장력을 증가시켜 봉지내로 물방울이 침투하지 못하게 하기 위하여, 파라핀을 사용하여 발수 처리를 하였다.

상기 고분자화합물로 코팅된 봉지에 70℃에서 가열하여 녹인 파라핀 용액을 도포하고 상온에서 냉각시켰으며, 발수 처리 공정이 끝난 후, 적당한 형태의 봉지 가공을 수행하였다.

<실시예 5> 과일 보호용 봉지의 제조

상기 실시예 1, 2 및 3에서 제조한 섬유상 시트를 적당한 크기로 절단한 후, 봉지 형태로 접고, 플라스틱 및 끈으로 이루어진 결속부를 봉지의 끝에 매달아 도 3 및 도 4에 도시된 형태로 과일 보호용 봉지를 제작하였다.

상기 섬유상 시트로 제조된 과일 보호용 봉지의 병충해 차단 효과, 통기성, 물의 불침투성, 조류피해 및 온도 습도 제어율을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

	병충해차단효과	조류피해정도	통기성	물침투정도	온도 및 습도제어 효과
알긴산 복합체 시트(실시예1)	+++	++	+++	++	+++
키토산 복합체 시트(실시예2)	++	++	+++	+++	+++
그라프트 중합 키토산 복합체 시트(실시예3)	+++	++	+++	+++	+++
기존 종이봉지(대조군)	++	-	++	+	+

상기 표 1에서 대조군으로는 일반적으로 사용되는 과일 보호용 봉지를 사용하였으며, +++ : 매우 좋음, ++ : 좋음, + : 나쁨, - : 아주 나쁨을 나타낸다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 고안에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 섬유상 시트로 제조된 과일 보호용 봉지는 병충해 차단 효과가 대조군에 비해 컸으며, 통기성 또한 양호함을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 3의 섬유상 시트로 제조된 과일 보호용 봉지는 물의 침투가 용이하지 않았으며, 팽윤도 측정 결과, 봉지내 습도가 과일 성장에 양호한 수준인 70-80%로 유지되어 습도 제어 효과가 대조군에 비해 뛰어남을 확인할 수 있었다.

본 고안에 따른 과일 보호 봉지용 섬유상 시트는 고분자화합물과 같이 강인한 재질로 이루어져 있어 조류에 의한 피해를 줄일 수 있으며, 적당한 크기의 그물눈이 형성되어 있어 통풍성이 증가됨으로써 자연적으로 과일에 적당한 온도 및 습도가 제공될 수 있다. 또한, 직물 또는 부직물 및 고분자화합물이 갖는 적당한 신축성과 유연성으로 인해 과일의 선별, 운반 및 보관과 같은 작업이 편리하게 되고, 과일에 생기는 상처를 예방할 수 있어 과일의 상품성을 극대화시킬 수 있다.

Claims (13)

1. 직물 또는 부직물에 고분자화합물 코팅층이 형성된 섬유상 시트로 제조되는 과일 보호 봉지.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고분자화합물은 천연고분자화합물 또는 합성고분자화합물인 것을 특징으로 하는 과일 보호 봉지.
3. 제 2항에 있어서, 상기 천연고분자화합물은 알긴산, 키틴, 키토산 및 카르복시메틸셀룰로오스로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 과일 보호 봉지.
4. 제 2항에 있어서, 상기 합성고분자화합물은 폴리비닐알코올, 폴리 2-하이드록시에틸메타크릴레이트 및 폴리아크릴아미드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 과일 보호 봉지.
5. 제 1항에 있어서, 상기 고분자화합물 코팅층은 직물 또는 부직물에 고분자화합물과 가교제의 혼합액을 박막으로 코팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 과일 보호 봉지.
6. 제 5항에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 0.1-500㎛인 것을 특징으로 하는 과일 보호 봉지.
7. 제 5항에 있어서, 상기 가교제는 2가 이상의 금속이온인 것을 특징으로 하는 과일 보호 봉지.
8. 제 7항에 있어서, 상기 2가 이상의 금속이온은 Ca²⁺, Cr³⁺, Cu²⁺ _,Co²⁺, Fe²⁺및 Fe³⁺로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 과일 보호 봉지.
9. 제 1항에 있어서, 상기 고분자화합물로 코팅된 섬유상 시트의 그물눈의 크기는 50-500㎛인 것을 특징으로 하는 과일 보호 봉지.
10. 제 1항에 있어서, 상기 고분자화합물로 코팅된 섬유상 시트는 수분 함량이 40-90%로 조절되는 것을 특징으로 하는 과일 보호 봉지.
11. 제 1항에 있어서, 상기 고분자화합물 코팅층은 이형제가 추가로 첨가되어 제조되는 것을 특징으로 하는 과일 보호 봉지.
12. 제 1항에 있어서, 상기 고분자화합물 코팅층은 파라핀 또는 마이크로파라핀이 추가로 첨가되어 제조되는 것을 특징으로 하는 과일 보호 봉지.
13. 제 1항에 있어서, 상기 고분자화합물 코팅층은 항균제가 추가로 첨가되어 제조되는 것을 특징으로 하는 과일 보호 봉지.