KR200338899Y1 - 생분해성 일회용 용기제품 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전분, 식물섬유와 안감종이(lining paper) 등 주요원료를 복합하여 제조한 생분해성 일회용 용기로서, 이 용기는 페이스트상의 전분을 식물섬유, 방수제, 이형제 등의 원료와 함께 충분히 반죽하고, 안감종이와 함께 압축성형한 후 건조시켜서 제조를 한다.

본 고안에 따른 일회용 용기는 미생물에 의해 완전히 분해되는 생분해성이므로 폐기처리한 후에 환경오염을 발생시키지 않으며, "백색오염"을 초래하는 각종 플라스틱 용기를 대체할 수 있는 획기적인 것이다.

Description

생분해성 일회용 용기제품{biodegradable disposable container}

본 고안은 생분해성 일회용 용기제품에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 전분, 식물섬유, 안감종이와 같은 생분해성 재료를 원료로 하여 이들을 압축성형으로 제조하며 미생물에 의하여 완전히 생분해될 수 있고, "백색오염"을 초래하는 각종 플라스틱 용기를 대체할 수 있는 생분해성 일회용 용기제품에 관한 것이다.

현재 우리들의 일상생활에서 광범위하게 사용되고 있는 발포 플라스틱 용기(일명, 일회용 스티로폼 제품)는 환경 호르몬의 발생으로 인하여 인체에 심각한 영향을 끼치고 있다는 것은 익히 알려져 있는 사실이다. 특히, 발포 플라스틱(스티로폼)으로 제작되는 일회용 용기는 모든 산업분야는 물론 일상생활에서 광범위하게 사용되고 있고, 이들을 사용한 후 폐기할 경우에는 분해될 수 없는 이유로 환경오염을 초래하고 있으며, 이른 바 백색오염(비닐, 스치로폼 등 화학용기에 의한 오염을 말함)을 일으키는 주범이 되고 있다.

국내는 물론 전세계적으로 이러한 "백색오염"을 예방하거나 퇴치해야 한다는 목소리가 매우 높아 가고 있고, 점차로 국내외 많은 도시에서 제한사용 및 플라스틱용기의 강제회수를 행정법규로 규정함에 따라 플라스틱제로 된 일회용 용기는 차츰 그 수요가 줄어들고 있는 실정이다. 이에 따라 생분해성 대용품에 대한 필요성이 절실하게 요구되고 있다.

이미 종이용기와 펄프 몰딩 용기가 일부분 시장을 차지하고는 있지만, 제조원가가 너무 높아 판매가가 원래의 플라스틱 용기보다 훨씬 상승하여 소비자들의 호응을 받는데 어려움이 많아 플라스틱 용기가 잃어버린 시장을 다시 되찾는 데에는 상당한 어려움을 겪고 있다.

최근에 이 기술분야의 많은 연구자들이 더욱 저렴한 재료로 일회용 용기를 제조하려는 시도가 있었다. 그러나, 아직도 사용하는 원료에 따른 제조원가가 높아 실용화에 문제가 많고, 성형이 어렵다든가 혹은 완성품율이 떨어져 현재까지 효율적인 상품을 제조하지 못하고 있는 실정이다. 특히 시장에서 환영 받는 사각형 도시락을 만들기에는 상당한 기술적 어려움이 있기 때문에 경제적이면서도 실용적인 제품의 생산을 기다리고 있는 상황이다.

이에 본 고안은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 전분, 식물섬유, 활석분 등의 주요성분에 보조성분과 물을 균일하게 혼합하고, 안감종이를 사용하여 오목형 금형과 볼록형 금형을 사용하여 금형처리를 하여 용기를 제작할 경우 종래 보다 저렴한 비용으로 생분해성을 가지면서 강도와 품질이 우수하고, 원형 또는 사각 용기는 물론 사발, 접시, 트레이, 컵 등의 일회용 용기의 제작이 가능하다는 사실을 알게 되어 본 고안을 완성하게 되었다.

이에 본 고안은 생분해성을 가지며, 종래 보다 저렴한 비용으로 제작이 가능하고, 강도와 품질면에서 우수하며, 특히 원형 또는 사각형의 용기로의 제작이 가능한 생분해성 일회용 용기제품을 제공하고자 하는데 그 목적이 있는 것이다.

또한, 본 고안은 미관이 곱고, 나쁜 냄새도 나지 않는 생분해성 일회용 용기제품을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 고안은 백색오염을 초래하는 각종 플라스틱 일회용 제품의 대용품으로 적합하고, 환경오염을 유발하지 않는 생분해성 일회용 용기제품을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 첫번째 실시예에 따른 생분해성 일회용 용기제품의 사시도이다.

도 2는 도 1의 생분해성 일회용 용기제품의 측단면도이다.

도 3은 도 1과 유사한 도면으로서 용기의 밑면을 보여주기 위하여 180도 회전하여 나타낸 사시도이다.

도 4는 본 고안에 따른 두번째 실시예에 따른 생분해성 일회용 용기제품의 사시도이다.

도 5는 도 3의 생분해성 일회용 용기제품의 측단면도이다.

도 6은 도 4와 유사한 도면으로서 용기의 밑면을 보여주기 위하여 180도 회전하여 나타낸 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,20 : 용기 11,21 : 가장자리테

12,22 : 경사면 13,23 : 바닥면

14,24 : 볼록면 15,25 : 오목면

16,26 : 받침턱

본 고안의 생분해성 일회용 용기제품은 페이스트 상태의 전분 100중량부에 대해 스테아린산 1 내지 8중량부, 트리에탄올아민 1 내지 8중량부, 파라핀 5 내지 50중량부, 식물섬유 1 내지 250중량부, 활석분 20 내지 200중량부와 2중량부 미만의 칼륨명반(Potassium aluminum sulfate)과 중탄산나트륨(Sodium bicarbonate)으로 구성된 원료 슬러리가 주입된 오목형의 금형과 볼록형의 금형에 방수처리된 안감종이를 덮어서 가압성형에 의해 제조된 것으로서, 한쪽면은 오목하고 다른쪽 면은 볼록한 상광하협형의 구조를 갖되 직경이 넓은 상부 원주면을 따라 가장자리테가 형성되어 있고, 측면의 경사면과 일체로 된 안쪽 바닥면에 용기의 안정성을 위하여 볼록면이 형성되어 있고 밑면 바깥쪽에 받침턱이 형성되어 있는 전체적으로 40 내지 60mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 고안을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 의하면, 먼저 페이스트 상태의 전분 100중량부에 대해 스테아린산 1 내지 8중량부, 트리에탄올아민 1 내지 8중량부, 파라핀 5 내지 50중량부를 적당량의 물에 균일하게 혼합하고 약 80 내지 95℃의 온도로 가열하면서 약 10 내지 20분 동안 충분히 반죽하여 페이스트 상태의 원료혼합물을 제조한다.

본 고안에서 상기 전분은 생분해성 충진 및 결합제로 사용하는 성분으로서 전체 또는 부분적으로 밀가루 또는 왕겨 등으로 대체할 수 있다.

본 고안에서 상기 스테아린산은 일회용 용기제품이 금형에서 이형되는 것을 도와주는 유연제 성분으로서 만일 1중량부 미만으로 사용할 경우에는 금형으로부터 이형 되는데 불리하여 제품에 손상을 주거나 제품이 파손되는 문제점이 발생하게 될 뿐 아니라 제품이 유화성을 갖거나 내수성을 갖지 못하게 된다. 반대로 8중량부를 초과하여 사용할 경우에는 제품의 물성에는 영향을 줌이 없이 제작 비용만 상승시키게 되는 문제점이 있게 된다. 특히 바람직하기로는 5 내지 10중량부를 사용하는 것이 좋다.

상기 트리에탄올아민은 일회용 용기제품을 제조할 때의 에멀젼화를 도와주는 역할을 하는 성분으로써 만일 1중량부 미만으로 사용하게 될 경우에는 제품의 에멀젼화를 제대로 달성할 수 없게 되고, 반대로 8중량부를 초과하여 사용할 경우에는 에멀젼화가 지나치게 높아져 제품의 형상을 갖추지 못하게 되어 물성이 나빠지는 문제점을 일으키게 된다. 특히 바람직하기로는 2 내지 3중량부로 사용하는 것이 좋다.

상기 파라핀을 만일 5중량부 미만으로 사용할 경우에는 내부 윤활제로서 충분한 작용을 하지 못하게 되고, 반대로 50중량부를 초과하여 사용할 경우에는 가격이 상승하게 되어 최종 제품의 단가를 높이는 결과를 가져오게 된다. 바람직하기로는 10 내지 20중량부가 좋다.

본 고안에서 물은 전체 고체중량의 1.4배 내지 3배의 양으로 주입하여 조제하는 것이 바람직하다.

다음에 본 고안에 의하면, 상기 전분 100중량부에 대해 식물섬유 1 내지 250중량부, 활석분 20 내지 200중량부와 2중량부 미만으로 소량의 칼륨명반(Potassium aluminum sulfate)과 중탄산나트륨(Sodium bicarbonate)을 추가로 첨가하여 진흙상태의 원료슬러리를 제조한다.

상기 식물섬유는 펄프, 종이분말 또는 리그닝제거처리를 거친 모종의 초본식물의 줄기를 사용할 수 있으며, 그 외에도 볏짚, 왕겨, 사탕수수 줄기, 옥수수 줄기, 옥수수 전분 등을 선택하여 사용할 수 있고, 이들은 최종 용기제품에서 보강근 또는 보강섬유로서 작용을 한다. 만일 1중량부 미만으로 사용할 경우에는 제품의 강도가 떨어지게 되어 좋지 않고, 반대로 250중량부를 초과하여 사용할 경우에는 제품의 강도는 향상되어 제품의 전체 품질을 향상시키지만 제품의 유연성이 떨어지게 되어 바람직하지 못하다. 특히 바람직하기로는 80 내지 200중량부로 사용하는 것이 제품의 품질 측면에서 가장 바람직하다.

본 고안에서 활석분(Talcum powder)은 충진제로서 역할을 하며, 20중량부 미만으로 사용될 경우에는 충진제로서의 역할이 미미하여 제품의 강도를 향상시키지 못하게 되고, 반대로 200중량부를 초과하여 사용할 경우에는 신율의 저하로 인해 성형성을 떨어뜨리게 되고, 생산 비용도 증가시키게 되어 바람직하지 못하다. 특히 60 내지 120중량부로 사용하는 것이 충진제로서의 기능과 몰드로부터 제품이 이형되는 것을 충분히 도와줄 수 있게 된다.

특히, 상기 방법에서 2중량부 미만으로 소량의 칼륨명반(Potassiumaluminum sulfate)과 중탄산나트륨(Sodium bicarbonate)을 첨가하여 사용하는 것이 제품의 성형과정에서 원료의 유동에 매우 유리하게 된다.

필요에 따라서, 본 고안에서는 제품에 대한 내수성과 약간의 보조적인 특성을 부여하기 위하여 왁스를 사용할 수 있는 바, 그 사용량은 전분 100중량부에 대해 0 내지 50중량부가 바람직하다.

다음에 상기 진흙상태의 원료슬러리를 150 내지 250℃의 온도 범위를 갖는 오목(凹)형의 금형과 110 내지 210℃의 온도범위를 갖는 볼록(凸)형의 금형에 주입하고, 방수처리된 안감종이를 덮고 약 1 내지 3분 동안 가압성형에 의한 금형처리 및 건조시키게 되면 본 고안에 따른 생분해성 일회용 용기제품이 제조되게 된다.

상기에서 오목형 금형의 온도를 150℃ 미만으로 하거나 볼록형의 금형의 온도를 110℃ 미만으로 할 경우에는 몰드에 의한 금형시간이 길어지게 되고, 제품이 부풀어오르게 되어 제품으로써 사용하는 것이 불가능하게 되고, 반대로 오목형 금형의 온도가 250℃를 초과하거나 볼록형 금형의 온도가 210℃를 초과할 경우에는 제품이 금형과정에서 쉽게 타버리게 되거나 색상이 어두워지게 되고, 금형의 수명에도 나쁜 영향을 주게 된다.

상기 오목형 금형의 온도로는 190 내지 220℃가 특히 바람직하고, 볼록형 금형의 온도로는 150 내지 180℃로 하는 것이 더욱 바람직하다.

금형에 대한 처리는 금속재료로 된 식기금형을 먼저 가열시켜 오목형 금형을 150 내지 250℃로 하고, 볼록형 금형을 110 내지 210℃로 한 후 여기에 적당량의 상기 원료 슬러리를 오목형 금형에 부어넣고(1㎖ 금형 내부에 약 0.3고체 분량을 주입) 윗면에 크기가 적당한 받침종이, 예를 들면 안감종이를 덮고 금형을 잠그고, 건조하길 기다렸다가 약 1 내지 3분 후에 금형에서 꺼내면 본 고안에 따른 생분해성 일회용 용기제품이 완성되게 된다.

상기에서 안감종이는 방수처리한 것을 사용하는 것이 바람직하고, 종이의 비중은 15g/㎥ 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이 안감종이는 반드시 필요한 것은 아니나 금형 공정에 도움을 주게 되며 제품의 생산비율이나 품질을 향상시키는데 중요한 역할을 하게 된다.

본 고안에 따른 방법에 의해 만들어진 일회용 용기제품은 사각형의 도시락은 물론 사발, 접시, 트레이, 컵, 인스턴트 식품의 포장재 등의 다양한 제품으로의 제조가 가능하고, 품질이나 가격면에서도 유리하고, 내수성 및 강도 등의 물성측면에서도 우수할 뿐 아니라 미관도 곱고 나쁜 냄새도 제거된 각종 플라스틱 용기의 대체용으로서 유용하다.

첨부 도면 중 도 1은 본 고안의 첫번째 실시예에 따른 생분해성 일회용 용기제품의 사시도이고, 도 2는 도 1의 측면도를 나타낸 것이고, 도 3은 도 1과 유사한 도면으로서 용기의 밑면을 보여주기 위하여 180도 회전하여 나타낸 사시도이다. 도 1 내지 3에 의하면, 본 고안의 첫번째 실시예에 따른 생분해성 일회용 용기제품은 전체적으로 한쪽면은 오목하고, 다른쪽면은 볼록한 전형적인 상광하협형의 용기나 컵(10)의 형상을 하고 있되 그 개선점으로 직경이 넓은 상부 원주면을 따라 바깥방향으로 약간 돌출된 가장자리테(11)가 형성되어 있고, 일정한 경사각을 갖는 경사면(12)과 일체로 형성된 바닥면(13)의 안쪽 부위의 중앙에 용기의 안정성을 위한 볼록면(14)이 형성되어 있는 반면에 바닥면(13)의 바깥쪽 부위의 중앙에는 반대로 오목면(15)이 형성되어 있다.

특히 도 3에 나타낸 바와 같이, 바닥면(13)의 바깥쪽 부위의 가장자리를 따라서는 용기제품의 안정성과 강도향상을 위한 받침턱(16)이 원주방향을 따라서 형성되어 있다.

본 고안에 따른 생분해성 일회용 용기제품은 용기의 두께가 약 40 내지 60mm 정도를 갖는다.

첨부도면 중 도 4는 본 고안의 두번째 실시예에 따른 생분해성 일회용 용기제품의 사시도이고, 도 5는 도 4의 측단면도를 나타낸 것이고, 도 6은 도 4와 유사한 도면으로서 용기의 밑면을 보여주기 위하여 180도 회전하여 나타낸 사시도이다. 본 고안의 두번째 실시예에 따른 생분해성 일회용 용기제품은 전체적으로 한쪽면은 오목하고, 다른쪽면은 볼록한 전형적인 상광하협형의 접시(20)의 형상을 하고 있되 그 개선점으로 직경이 넓은 상부 원주면을 따라 바깥방향으로 돌출된 가장자리테(21)가 형성되어 있고, 일정한 경사각을 갖는 경사면(22)과 일체로 형성된 바닥면(23)의 안쪽 부위의 중앙에 용기의 안정성을 위한 볼록면(24)이 형성되어 있는 반면에 바닥면(23)의 바깥쪽 부위의 중앙에는 반대로 오목면(25)이 형성되어 있다.

특히, 도 6에 나타낸 바와 같이, 바닥면(23)의 바깥쪽 부위의 가장자리를 따라서는 용기제품의 안정성과 강도향상을 위한 받침턱(26)이 원주방향을 따라서 형성되어 있다. 본 고안에 따른 생분해성 일회용 용기제품은 용기의 두께가 약 40내지 60mm 정도를 갖는다.

도 4의 용기제품은 도 1의 용기제품에 비해 경사면(22)의 경사도가 더 완만한 형태로서 이 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 경사면의 각도를 조절하는 것에 의해 여러가지 용기제품을 제조할 수 있음은 당연한 것이다.

이와 같은 본 고안을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

전분 100중량부에 대해 물 100중량부, 스테아린산 9중량부, 트리에탄올아민 2중량부, 파라핀 15중량부를 지속적으로 저어주면서 가열하였다. 온도가 약 80℃ 까지 상승하였을 때 10분 정도 보온상태 하에서 충분히 페이스트 상태로 만들었다. 가열을 정지한 후 마분지 분말을 180중량부, 활석분 100중량부를 추가로 넣고 균일하게 반죽하여 진흙상태의 원료 슬러리를 제조하였다.

오목형 금형의 온도를 210℃, 볼록형 금형의 온도를 160℃까지 가열한 후 상기 진흙 상태의 원료 슬러리를 오목형 금형에 주입하고, 일반백지를 한층 깐 상태에서 금형을 잠그고, 2분 후에 금형을 열어 제품을 꺼내어 생분해성 일회용 원형 용기제품을 얻었다.

실시예 2

전분 100중량부에 대해 물 500중량부, 스테아린산 10중량부, 트리에탄올아민 2중량부, 파라핀 10중량부를 지속적으로 저어주면서 가열하였다. 온도가 약 90℃ 까지 상승하였을 때 15분 정도 보온상태 하에서 충분히 페이스트 상태로 만들었다. 가열을 정지한 후 마분지 분말을 180중량부, 활석분 100중량부, 10％의 중탄산나트륨 용액 1중량부를 넣고 균일하게 반죽하여 진흙상태의 원료 슬러리를 제조하였다.

오목형 금형의 온도를 200℃, 볼록형 금형의 온도를 170℃까지 가열한 후 상기 진흙 상태의 원료 슬러리를 오목형 금형에 주입하고, 일반백지를 한층 깐 상태에서 금형을 잠그고, 1분 후에 금형을 열어 제품을 꺼내어 생분해성 일회용 접시제품을 얻었다.

실시예 3

전분 100중량부에 대해 물 400중량부, 스테아린산 5중량부, 트리에탄올아민 1중량부, 파라핀 10중량부, 10％의 칼륨명반을 2중량부를 지속적으로 저어주면서 가열하였다. 온도가 약 95℃ 까지 상승하였을 때 20분 정도 보온상태 하에서 충분히 페이스트 상태로 만들었다. 가열을 정지한 후 마분지 분말을 180중량부, 활석분 200중량부, 25％의 중탄산나트륨 용액 2중량부를 추가로 넣고 균일하게 반죽하여 진흙상태의 원료 슬러리를 제조하였다.

오목형 금형의 온도를 200℃, 볼록형 금형의 온도를 180℃까지 가열한 후 상기 진흙 상태의 원료 슬러리를 오목형 금형에 주입하고, 일반백지를 한층 깐 상태에서 금형을 잠그고, 1분 후에 금형을 열어 제품을 꺼내어 생분해성 일회용 컵을 얻었다.

상기 실시예 1 내지 3의 방법에 의해 얻어진 일회용 제품에 대해 부피편차율(％), 열내구성시험(95℃±5℃의 오일과 물의 혼합물, 60℃의 주변환경, 일정한온도, 30분 동안), 하중용량시험, 낙하충격시험, 수분함량 및 생분해성 시험(미생물을 침투시켜 10일 및 20일 내에 몇 mm 정도로 생장하는지를 측정함) 등에 대한 물성 실험을 실시한 결과는 다음 표 1과 같다.

	기준값	실제 측정값
부피편차율	- 5 ~ + 5	-2.2 ~ +2.8
열내구성시험	변형되거나 박리되지 않고물결무늬가 없어야 함얼룩이나 누수가 없어야 함	변형,박리, 물결무늬가 없음.얼룩이나 누수도 없음
하중용량시험	5 이하	1.0
낙하충격시험	부서지지 않아야 함	부서지지 않음
수분함량	7 이하	4.9
생분해성(10일)	3 mm 이상	4 mm
생분해성(20일)	4 mm 이상	5 mm

상기 표 1에서와 같이 실시예 1 내지 3의 방법에 의해 제조된 생분해성 일회용 용기제품은 시험항목에 대해 전부 양호한 특성을 보임을 알 수 있으며, 특히 생분해성 정도에 있어서, 미생물이 모두 10일 또는 20일 내에 기준값 이상으로 성장함으로써 본 고안의 제품이 생분해성이 있음을 알 수 있었다.

본 고안의 방법에 의해 제조된 일회용 용기는 생분해성을 가지며, 종래 보다 저렴한 비용으로 제작이 가능하고, 미관도 곱고 나쁜 냄새도 나지 않으며, 강도와 품질면에서도 우수하고, 특히 원형, 접시 및 컵형의 용기를 만드는데 적합하다.

또한, 본 고안은 백색오염을 초래하는 각종 플라스틱 일회용 제품의 대용품으로 적합하고, 환경오염을 유발하지 않는 효과가 있다.

특히 본 고안의 생분해성 일회용 용기제품은 표 1에 의거하여 볼 때 생분해성 원료인 전분을 사용함으로 인해 사용후 폐기하여도 약 30일 내지 180일 내에 미생물에 의해 충분히 분해되어 2차적인 환경오염을 줄일 수 있는 획기적인 효과가 있다.

Claims (3)

1. 페이스트 상태의 전분 100중량부에 대해 스테아린산 1 내지 8중량부, 트리에탄올아민 1 내지 8중량부, 파라핀 5 내지 50중량부, 식물섬유 1 내지 250중량부, 활석분 20 내지 200중량부와 2중량부 미만의 칼륨명반(Potassium aluminum sulfate)과 중탄산나트륨(Sodium bicarbonate)으로 구성된 원료 슬러리가 주입된 오목형의 금형과 볼록형의 금형에 방수처리된 안감종이를 덮어서 가압성형에 의해 제조된 것으로서, 한쪽면은 오목하고 다른쪽 면은 볼록한 상광하협형의 구조를 갖되 직경이 넓은 상부 원주면을 따라 가장자리테(11,21)가 형성되어 있고, 측면의 경사면(12,22)과 일체로 된 안쪽 바닥면에 용기(10,20)의 안정성을 위하여 볼록면(14,24)이 형성되어 있고 밑면의 바깥쪽 부위 중앙에 오목면(15,25)이 형성되어 있고, 바닥면(13,23)의 바깥쪽 부위의 가장자리를 따라서 받침턱(16,26)이 형성되어 있는 전체적으로 40 내지 60mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 생분해성 일회용 용기제품.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전분은 결합제로서 전체 또는 부분적으로 밀가루 또는 왕겨로 대체하여 사용할 수 있고, 상기 식물섬유는 펄프, 종이분말, 또는 리그닝제거처리를 거친 초본식물의 줄기를 사용하여서 제조된 것을 특징으로 하는 생분해성 일회용 용기제품.
3. 제 1항에 있어서, 상기 안감종이는 방수처리된 것으로 종이의 비중은 15g/㎡ 이상인 것을 사용하여서 제조된 것을 특징으로 하는 생분해성 일회용 용기제품.