KR20040040648A - 생분해성 물품 제조용 조성물 및 그 조성물을 이용하여제조된물품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생분해성 물품 제조용 조성물 및 그 조성물을 이용하여 제조된 물품에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 1회용 용기, 종이컵, 화분용기 등의 용기뿐만 아니라 벽지, 타일, 장판 등의 물품들을 환경친화적인 재료를 사용하여 제조함으로서 폐품 생분해 시간을 단축시켜 매립시 환경오염방지 뿐만 아니라 토양환경 개선에 기여할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있으며, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 왕겨, 톱밥, 건초, 보리짚 또는 볏짚의 미세분말에서 선택되는 식물성 섬유재와 바인더를 포함하는 생분해성 물품 제조용 조성물에 있어서, 상기 바인더가 고구마분말과 감자분말을 2∼4:1의 부피비로 혼합하여 얻은 혼합분말 100중량부에 물 180 내지 230중량부를 첨가한 후 가열하여 얻어진 전분풀인 것을 특징으로 하는 생분해성 물품 제조용 조성물을 제공한다.

Description

생분해성 물품 제조용 조성물 및 그 조성물을 이용하여 제조된 물품{Composition for Bio-decomposition article and article using the composition}

본 발명은 생분해성 물품에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 1회용 용기, 종이컵, 화분용기 등의 용기뿐만 아니라 벽지, 타일, 장판 등의 물품들을 환경친화적인 재료를 사용하여 제조함으로서 폐품 생분해 시간을 단축시켜 매립시 환경오염방지 뿐만 아니라 토양환경 개선에 기여할 수 있는 생분해성 물품 제조용 조성물 및 그 조성물을 이용하여 제조된 물품에 관한 것이다.

사회의 급속한 발전과 더불어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계수지를 이용하여 제조된 플라스틱 포장용기나 종이컵과 같은 각종 1회용 용기에 대한 수요가 급속하게 증가되면서 그에 따른 폐기물 또한 급속한 증가추세에 있다.

상기 1회용 수지제품의 폐기물 처리방법은 크게 매립방법과 소각방법 및 재활용방법이 적용되고 있다.

매립방법은 한번에 많은 량의 폐수지제품을 처리할 수 있어 지금도 널리 사용되고 있으나, 매립방법은 매립된 수지제품이 썩지 않고 장기간 토양속에 보존되므로 토양을 오염시키는 문제점과 매립지의 확보에 대한 문제점이 있다.

또, 소각방법은 폐수지제품을 소각함에 따라 매립방법에서의 매립지 확보에 따른 문제점을 해소할 수 있으나, 폐수지 제품의 소각시 유독가스의 발생으로 인하여 대기를 오염시키는 문제점과 소각후 소각재 처리에 대한 2차적인 문제점이 발생한다.

또한, 재활용방법은 폐자원의 재활용 측면에서 가장 바람직한 방법이나 폐수지 제품을 수거하고, 그 종류별로 분류하는데 많은 어려움이 있으며, 특히 상기 폐수지제품의 수거, 운송, 분류, 재처리 등 그 공정에 따른 경제적 손실이 크다는 문제점이 있다.

상술한 폐수지 제품에 의한 문제점으로 인하여 근래에는 환경 친화적인 재료를 이용하여 각종 용기를 제조함으로서 발생된 폐용기를 매립하는 경우 생분해나 광분해 등에 의한 방법으로 용기가 자체 분해되어 토양오염 방지에 도움을 줄 수 있도록 한 여러 가지 기술이 공개되어 있다.

일예로 대한민국 공개특허공보 제2001-68149호에서는 목분, 왕겨, 등겨 또는 펄프 등의 식물성 섬유재와 분해성이 우수한 지방족 폴리에스테르 수지로 이루어지는 생분해성 수지 조성물에 관한 기술을 개시하고 있다.

상기한 조성물을 이용하여 제조된 일회용 용기나 필름 등은 매립시 토양미생물에 의해 분해되게 되는데, 대략적으로 1∼2개월 경과후 분해되기 시작하여 8 내지 12개월 경과하게 되면 완전히 분해되는 것으로 기재되어 있다. 그러나, 상기한 특허공보 제2001-68149호에 기재된 기술 역시 바인더로서 지방족 폴리에스테르 수지를 사용함에 따라 분해시간이 다소 지연되는 단점이 있다.

이에 본 발명자는 왕겨나 볏짚 등과 같은 환경친화적인 소재를 사용하여 용기나, 장판, 타일 등의 물품들을 제조하는 과정에서 바인더역시 환경친화적인 소재를 사용함으로서 생분해 시간을 단축시켜 매립시 토양환경개선에 기여할 수 있도록 한 생분해성 용기 조성물을 연구한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이에 본 발명은 바인더로서 합성수지를 사용하지 않고 환경친화적인 소재를 사용하여 용기나 장판, 타일 등의 물품을 제조함으로서 제조된 물품의 매립시 생분해 시간을 단축시켜 토양환경개선과 토양오염방지에 기여할 수 있는 생분해성 물품 제조용 조성물 및 그 조성물을 이용하여 제조된 물품을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

왕겨, 톱밥, 건초, 보리짚 또는 볏짚의 미세분말에서 선택되는 식물성 섬유재와 바인더를 포함하는 생분해성 물품 제조용 조성물에 있어서,

상기 바인더가 고구마분말과 감자분말을 2∼4:1의 부피비로 혼합하여 얻은 혼합분말 100중량부에 물 180 내지 230중량부를 첨가한 후 가열하여 얻어진 전분풀인 것을 특징으로 하는 생분해성 물품 제조용 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 조성물을 성형하거나 코팅하여 제조됨을 특징으로 하는 생분해성 물품을 제공한다.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 왕겨, 톱밥, 건초, 보리짚 또는 볏짚의 미세분말에서 선택되는 식물성 섬유재와; 고구마분말과 감자분말을 2∼4:1의 부피비로 혼합하여 얻은 혼합분말 100중량부에 물 180 내지 230중량부를 첨가한 후 가열하여 얻어지는 전분풀을 바인더로 포함하는 생분해성 물품 제조용 조성물을 제공한다.

즉, 본 발명에서는 통상의 식물성 섬유재와 바인더를 포함하는 생분해성 물품 제조용 조성물에 있어서, 바인더로 전분풀을 사용한 것에 그 특징이 있으며, 전분풀 중에서도 고구마분말과 감자분말을 이용하여 제조된 전분풀을 사용한 것에 그 특징이 있다.

바인더로 고구마분말을 이용할 경우 생분해성 물품의 제조과정에서 성형 후 건조시 빠른 시간내에 건조될 수 있을 뿐만 아니라 성형된 물품의 경도를 높게 유지시켜주게 된다. 그러나 고구마분말만을 사용하여 얻어지는 전분풀을 바인더로 할 경우 경화시간이 빨라 성형품의 변형을 초래하거나, 성형된 물품이 쉽게 깨어지는 단점이 있었다.

이에 본 발명에서는 고구마분말과 함께 감자분말을 사용하여 얻어지는 전분풀을 바인더로 사용하여 제조된 성형품에 연성을 주어 쉽게 깨어지는 것을 방지하였다.

이와 같은 효과를 충분히 얻기 위하여 고구마분말과 감자분말은 2∼4:1의 부피비로 혼합하는 것이 바람직하며, 혼합하여 얻은 혼합분말 100중량부에 물 180 내지 230중량부를 첨가한 후 가열하면 본 발명에 따른 전분풀을 얻을 수 있다.

이때, 고구마분말과 감자분말의 혼합비가 2∼4:1의 범위를 벗어날 경우 바람직한 강도와 건조시간을 확보할 수 없게 되므로 상기 범위내에서 고구마분말과 감자분말을 혼합하는 것이 바람직하다.

상기한 비율로 혼합된 혼합분말을 사용하여 전분풀 제조시 혼합분말 100중량부에 물 180 내지 230중량부 첨가하게 되는데, 물의 첨가량은 반드시 한정할 필요는 없으며, 필요에 따라서 유동적으로 변화시켜 첨가될 수 있다.

본 발명에서는 상기와 같이 고구마분말과 감자분말로 이루어지는 전분풀을 바인더로 사용함에 따라 성형된 생분해성 물품이 기존 합성수지를 바인더로 사용하여 제조된 생분해성 물품에 비하여 매립시 생분해 시간을 단축시켜 토양오염방지에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 자연친화적인 소재를 사용함에 따라 토양환경을 개질시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이때, 상기 전분풀은 총 생분해성 물품 제조용 조성물 100중량부에 대하여 10 내지 40중량부 포함되도록 하는 것이 좋은데, 그 함량이 10중량부 미만일 경우 조성물이 충분한 결합력을 확보하지 못하여 강도가 다소 떨어지게 되며, 그 함량이 40중량부를 초과할 경우 바인더의 함량이 너무 높아 물품 성형이 어려운 단점이 있다.

상기한 바와 같이 왕겨, 톱밥, 건초, 보리짚 또는 볏짚의 미세분말에서 선택되는 식물성 섬유재와 바인더로 고구마와 감자로 제조된 전분풀을 포함하는 생분해성 물품 제조용 조성물은 통상의 방법으로 혼합하게 되면 압출성형이 가능한 정도의 조성물이 얻어진다.

이때, 상기 혼합과정에서 인체에 유익한 산조인, 백자인에서 선택되는 한방약재 분말이 총조성물 100중량부에 대하여 0 내지 60중량부 더 포함되도록 첨가하여 생분해성 물품 제조용 조성물을 얻을 수도 있다. 이와 같이 약재들을 첨가하게 되면 제조된 물품사용에 의한 건강증진효과를 부수적으로 얻을 수 있게 된다.

또한, 상기 혼합과정에서 독성해독에 유용한 녹두, 도토리, 메밀, 콩, 미역, 다시마에서 선택되는 미세분말을 0 내지 10중량부 더 포함되도록 첨가하여 생분해성 물품 제조용 조성물을 얻을 수도 있다.

또한, 상기 혼합과정에서 방향성을 갖는 솔잎, 애엽, 방풍, 개피, 당귀, 박하엽, 장미, 커피에서 선택되는 미세분말을 0 내지 15중량부 더 포함되도록 첨가하여 생분해성 물품 제조용 조성물을 얻을 수도 있다. 이와 같이 방향성을 갖는 미세분말을 더 첨가할 경우 은은하고 향긋한 냄새가 풍기는 생분해성 물품의 제조가 가능해진다.

또한, 상기 혼합과정에서 원적외선 또는 음이온을 방출하는 토루말린, 맥반석, 천연옥, 숯, 황토, 게르마늄, 장석, 일라이트, 운모에서 선택되는 미세분말을 0 내지 20중량부 더 포함되도록 첨가하여 생분해성 물품 제조용 조성물을 얻을 수도 있다.

또한, 상기 혼합과정에서 색상을 나타내는 식용색소 또는 안료를 0 내지 10중량부 포함되도록 첨가하거나, 통상의 축광성 물질 또는 발광성 물질 0 내지 10중량부를 더 포함되도록 첨가하여 생분해성 물품 제조용 조성물을 얻을 수도 있다. 이와 같이 실시할 경우 제조된 생분해성 물품의 외관상의 미려함을 극대화시킬 수있게 된다.

또한, 상기 혼합과정에서 결합력을 증진시킬 목적으로 송진 또는 아교 0 내지 20중량부를 더 포함되도록 첨가하여 생분해성 물품 제조용 조성물을 얻을 수도 있다.

전술한 설명들에서 첨가된 각각의 소재들에 대한 분말들은 모두 입도가 300메쉬 이상의 것을 사용하였으며, 이는 혼합 및 성형의 용이성을 위한 것이다.

상기와 같이 얻어진 조성물을 사용하고자 하는 용도에 맞는 금형에 투입하여 통상의 합성수지 성형과 동일하게 실시하여 성형하게 되면 일회용 컵, 일회용 용기, 타일, 장판, 화분용기, 매트 등의 다양한 생분해성 물품을 얻을 수 있게 된다.

뿐만 아니라 상기와 같이 얻어진 조성물을 사용하고자 하는 용도에 따라 종이, 부직포, 직물 등의 물품에 코팅을 할 수 있으며, 이와 같이 본 발명에 따른 조성물이 코팅된 물품은 생분해성이 촉진되게 된다.

이렇게 얻어진 생분해성 물품은 환경친화적인 소재들을 사용함에 따라 제조된 물품의 매립시 생분해 시간을 단축시켜 토양환경개선과 토양오염방지에 기여할 수 있게 된다. 특히 바인더로서 합성수지를 사용하지 않고 환경친화적인 소재를 사용함에 따라 매립시 생분해시간을 매우 단축시킬 수 있게 된다.

이때, 얻어진 생분해성 물품은 단기간 사용하고 폐기되는 것이 바람직하나, 필요에 따라 장기사용을 해야하는 경우가 있으며, 특히 컵이나 용기의 경우 수분과 잦은 접촉을 요하므로 충분한 방수성의 확보를 요하는 경우가 있다. 이를 위해 본 발명은 얻어진 생분해성 물품의 내측 또는 외측면에 폴리시라잔 코팅층을 형성하였다.

이하 본 발명을 하기한 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

300∼325메쉬의 톱밥과 솔잎 및 볏짚 분말 각각 1kg씩 혼합하여 얻은 분말 3kg과; 300∼325메쉬의 녹두, 도토리, 메밀 분말 각각 200g씩 혼합하여 얻은 분말 800g과; 300∼325메쉬의 맥반석, 옥, 황토, 토루말린 각각 200g씩 혼합하여 얻은 분말 800g과; 300∼325메쉬의 애엽, 방풍, 개피, 당귀, 박하엽 각각 100g씩 혼합하여 얻은 분말 500g과; 송진 300g을 혼하여 총 혼합분말 5.4kg을 얻었다. 이와는 별도로 고구마분말과 감자분말을 3:1의 부피비로 혼합하여 얻은 혼합분말 0.8kg에 물 1.6kg을 첨가한 후 100℃에서 5분간 가열한 다음 냉각하여 전분풀을 얻었다. 상기 얻어진 혼합분말과 전분풀을 혼합하여 본 발명에 따른 생분해성 조성물을 얻었다.

<실시예 2>

300∼325메쉬의 산조인, 백자인 각각 200g을 더 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 생분해성 조성물을 얻었다.

<실시예 3>

전분풀을 제조하는 과정에서 고구마분말과 감자분말을 4:1의 부피비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 생분해성 조성물을 얻었다.

<실시예 4>

전분풀을 제조하는 과정에서 고구마분말과 감자분말을 2:1의 부피비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 생분해성 조성물을 얻었다.

<비교 실시예 1>

전분풀을 제조하는 과정에서 고구마분말만을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 생분해성 조성물을 얻었다.

<비교 실시예 2>

전분풀 대신 지방족 폴리에스테르 수지를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 생분해성 조성물을 얻었다.

<실험예 1>

실시예 1 내지 4 및 비교예 1과 2에서 얻은 생분해성 조성물을 금형에 넣고 가로세로 각각 300mm이고 두께 20mm인 판을 제조한 다음 자연경화되는 시간과, 경화후의 경도를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<실험예 2>

실시예 1 내지 4 및 비교예 1과 2에서 얻은 생분해성 조성물을 두께 1.5mm 종이 컵 모양의 금형에 태우고 200통 프레스로 압착성형하고, 이를 300℃에서 1시간 건조하여 1회용 종이컵을 제조하였다. 이렇게 제조된 종이컵을 수분이 넉넉한 토양속에 묻고 7일간격으로 관찰하여 종이컵 표면에 곰팡이가 발생될 때까지 걸린 시간(T1)과 완전히 부스러져 형체가 없어질 때까지 걸린 시간(T2)을 측정하여 그결과를 하기 표1에 나타내었다.

구분	실험예 1	실험예 2
	경화시간(h)	경도	T1(day)	T2(day)
실시예 1	30	양호	14	180
실시예 2	31	양호	14	180
실시예 3	27	양호	14	180
실시예 4	32	양호	14	180
비교예 1	23	불량	14	180
비교예 2	32	양호	42	240

본 발명에 따라 제조한 실시예 1 내지 4의 생분해성 분해용기의 경우 생분해성 분해시간이 종래의 방법에 의해 제조된 비교예 2의 생분해성 물품에 비하여 매우 단축된 것을 확인할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 1회용 용기, 종이컵, 화분용기 등의 용기뿐만 아니라 벽지, 타일, 장판 등의 물품들을 환경친화적인 재료를 사용하여 제조함으로서 폐품 생분해 시간을 단축시켜 매립시 환경오염방지 뿐만 아니라 토양환경 개선에 기여할 수 있는 생분해성 물품 제조용 조성물을 제공하는 유용한 발명이다.

Claims (12)

1. 왕겨, 톱밥, 건초, 보리짚 또는 볏짚의 미세분말에서 선택되는 식물성 섬유재와 바인더를 포함하는 생분해성 물품 제조용 조성물에 있어서,

   상기 바인더가 고구마분말과 감자분말을 2∼4:1의 부피비로 혼합하여 얻은 혼합분말 100중량부에 물 180 내지 230중량부를 첨가한 후 가열하여 얻어진 전분풀인 것을 특징으로 하는 생분해성 물품 제조용 조성물.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 바인더가 총조성물 100중량부에 대하여 10 내지 40중량부 포함됨을 특징으로 하는 생분해성 물품 제조용 조성물.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 조성물이 인체에 유익한 산조인, 백자인에서 선택되는 한방약재 분말 0 내지 60중량부를 포함함을 특징으로 하는 생분해성 물품 제조용 조성물.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 조성물이 독성해독에 유용한 녹두, 도토리, 메밀, 콩, 미역, 다시마에서 선택되는 미세분말 0 내지 10중량부를 포함함을 특징으로 하는 생분해성 물품 제조용 조성물.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 조성물이 방향성을 갖는 솔잎, 애엽, 방풍, 개피,당귀, 박하엽, 장미향, 커피향에서 선택되는 미세분말 0 내지 15중량부를 포함함을 특징으로 하는 생분해성 물품 제조용 조성물.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 조성물이 원적외선 또는 음이온을 방출하는 토루말린, 맥반석, 천연옥, 숯, 황토, 게르마늄, 장석, 일라이트, 운모에서 선택되는 미세분말 0 내지 20중량부를 포함함을 특징으로 하는 생분해성 물품 제조용 조성물.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 조성물이 색상을 나타내는 식용색소 또는 안료를 0 내지 10중량부 포함하거나, 축광성 물질 또는 발광성 물질 0 내지 10중량부 포함함을 특징으로 하는 생분해성 물품 제조용 조성물.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 조성물이 송진 또는 아교 0 내지 20중량부 포함함을 특징으로 하는 생분해성 물품 제조용 조성물.
9. 청구항 1 내지 8중 어느 한 항의 조성물을 성형하거나 코팅하여 제조됨을 특징으로 하는 생분해성 물품.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 성형하여 제조된 물품이 일회용 컵, 일회용 용기, 타일, 장판, 화분용기, 매트에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생분해성 물품.
11. 청구항 10에 있어서, 제조된 성형품의 내측 또는 외측면에 폴리시라잔 코팅층이 형성됨을 특징으로 하는 생분해성 물품.
12. 청구항 9에 있어서, 상기 코팅하여 제조된 물품이 종이, 부직포, 직물에서 선택되는 것임을 특징으로 생분해성 물품.