KR20050101045A - 무공해 전분용기의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 고안은 원료 혼합물에 송진을 일정 배합비로 첨가하여 가압발포된 성형물의 표면이 균일성을 갖음과 동시에 송진 코팅층을 형성시킴으로서 생분해성 수지 코팅층과의 접착력을 향상시킴에 따라 외부충격이나 외부환경에 의해 수지 코팅층이 박리되는 것을 방지할 수 있고, 따라서 저장성의 향상과 제품의 품질을 높일 수 있는 무공해 전분용기의 제조방법에 관한 것이다.

Description

무공해 전분용기의 제조방법{A manufacturing method of chemical free starch-vessel}

본 발명은 무공해 전분용기의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 곡물의 전분을 주재료하여 제조되는 일회용 용기에 있어서 방수처리를 목적으로 처리되는 생분해성 수지 코팅층과 전분용기의 접착력을 향상시킬 수 있는 무공해 전분용기의 제조방법에 관한 것이다.

현대인의 식생활 중 패스트푸드에 대한 비중이 늘어감에 따라 일회용 용기류의 사용량도 매년 늘어가고 있는 추세로서, 이와 같이 사용되는 일회용 용기는 대부분이 폴리스티렌 등의 합성수지를 발포시켜 압축성형한 것이다.

그러나, 상기한 발포수지 용기의 경우에는 장시간 사용하게 되면 스티렌트리머와 같은 환경호르몬에 노출되어 인체에 유해한 영향을 줄 수 있으며, 또한 사용하고 난 용기들은 매립시 50 ~ 100년 정도로 오랜 세월동안 썩지 않고 자연에 방치되기 때문에 사용 후 처리문제 또한 심각해지고 있다.

따라서 최근에는 곡물의 전분 또는 소맥분, 곡물의 표피에서 얻을 수 있는 천연 고분자물질로 폴리스티렌을 대체하려는 연구들이 활발하게 진행중이며, 이와 같이 곡물의 분말을 이용한 무공해 용기들을 제조하는 방법들을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 대한민국 특허 제 96-0006565호에서는 곡물이 전분과 소맥분, 베이킹 파우다 및 식염을 혼합한 반죽물을 성형, 냉동 및 코팅하여 제조하는 방법을; 대한민국 특허 제99-0047173호에서는 곡물의 전분과 소맥분을 주원료로 하고, 당분 및 향로, 이스트 등을 보조재료로 하여 적정온도의 정제수에 혼합반죽을 숙성, 압출, 성형, 냉동건조하여 제조하는 방법을; 대한민국 특허 제99-0055567호에서는 분쇄된 벼, 보리, 조, 수수 등의 표피와 물 및 전분을 교반하여 성형, 코팅하여 제조하는 방법을 대한민국 특허 출원번호 제99-0037967호에서는 옥수수대나 각종 종피를 분쇄하여 만든 식물입자를 기본 원료로 하여 식물성 교를 넣고 교반한 후 성형제로 압축하여 제조하는 방법;들이 소개된 바 있다.

이와 같이 곡물의 전분 등을 주재료로 하여 제조되는 용기들은 인체에 무해하고 사용 후 분쇄하여 가축의 사료나 유기비료로 재활용이 가능할 뿐만 아니라 자연상태에 방치하더라도 환경공해를 유발하지 않고 부식이 가능하다는 효과로 인하여 추후에는 그 활용빈도가 더욱 높아질 것으로 사료된다.

그러나, 상기한 전분용기의 경우 실용화단계에서 아직까지는 많은 문제점을 노출시키고 있다. 특히 방수처리를 목적으로 전분용기의 표면에 생분해성 수지를 도포하여 코팅층을 형성시키는 것이 일반적인데, 이와 같은 전분용기를 장시간 보관하거나 보관도중 외부환경 또는 충격에 의하여 생분해성 수지 코팅층의 박리가 일어나게 되어 제품의 질이 떨어지게 되는 문제점이 발생되었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전분을 주재료하여 제조되는 무공해 용기에 있어서 방수처리를 목적으로 처리되는 생분해성 수지 코팅층과 전분용기의 접착력을 향상시켜 외부요인에 의해 코팅층의 박리가 일어나는 것을 방지할 수 있는 전분용기의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

전분과 곡물가루, 셀룰로오즈 및 발포제를 포함하는 원료 혼합물을 교반하고 100 ~ 120℃에서 가열하여 호화시킨 후, 상기 호화된 혼합물을 소정의 성형기에 넣어 150 ~ 300℃의 증기를 가하면서 500 ~ 2000㎏/㎤의 압력 하에 가압발포 성형한 다음, 상기 성형물의 표면에 생분해성 수지를 도포하고 60 ~ 100℃의 온도에서 가열건조시켜 수지 코팅층을 형성하는 과정을 포함하는 무공해 전분용기의 제조방법에 있어서,

상기 원료 혼합물 100중량부에 대하여 송진분말이 4 ~ 16중량부가 추가로 첨가되는 것을 특징으로 하는 무공해 전분용기의 제조방법을 제공함으로서 달성된다.

이하에서는 본 발명에 대하여 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에서는 전분용기의 원료 혼합물에 송진분말을 첨가제로서 첨가하는 것을 특징으로 하는데, 이러한 송진분말을 추가로 첨가함에 따라 추후 수지 코팅층과의 접착강도를 향상시킬 수 있음을 실험적으로 알 수 있었다.

이는 상기한 원료 혼합물을 호화시킨 후 열가압 발포성형하는 동안 송진분말들은 기화되면서 물이나 오일성분은 외부로 배출되고 점성을 갖는 로진(rosin) 성분들이 남게 되는데, 이러한 로진 성분들은 성형물이 발포되면서 형성되는 표면의 미세구멍에 충진됨에 따라 성형물에 균일한 표면을 제공하고, 추후 건조과정에서 경화되면서 그 표면에 얇은 송진 코팅층을 형성하게 된다.

따라서, 상기와 같이 균일한 표면과 송진 코팅층을 갖게 된 용기 성형물은 추후 그 표면에 형성되는 생분해성 수지 코팅층과의 접착강도를 향상시키는 요인으로 작용하게 된다는 것이다.

이와 같은 송진분말은 원료 혼합물 100중량부에 대하여 4 ~ 16중량부가 첨가되는 것이 바람직한데, 이는 송진분말이 4중량부 미만으로 첨가되면 그 양이 너무 적어 전술한 효과가 미비하게 나타나게 되고, 반대로 송진분말을 16중량부를 초과하여 첨가하게 되면 그 양이 너무 많아 성형과정 중 용출된 레진성분이 금형에 달라붙게 되어 작업성이 좋지 않고 파손될 우려가 있기 때문이다.

상기와 같이 사용되는 원료 혼합물은 전체량 100중량부에 대하여 전분 50 ~ 80중량부와 곡물가루 10 ~ 30중량부, 셀룰로오즈 5 ~ 15중량부 및 발포제 1 ~ 5중량부가 혼합된 것을 사용하는 것이 제조되는 용기의 충격강도나 인장강도 및 수축강도를 고려하여 가장 바람직하다.

상기한 원료 혼합물에 있어서, 전분의 경우 주로 감자 또는 고구마, 옥수수로 부터 추출된 것을; 곡물가루는 쌀가루, 찹쌀가루, 옥수수가루, 좁쌀가루, 보릿가루, 밀가루, 귀리가루, 콩가루 중에서 하나 이상 선택된 것을; 셀룰로오스는 시금치, 배추, 무등과 같은 채소분말, 솔잎분말, 소나무분말, 초목가루 분말 중에 선택된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 발포제는 탄산칼슘을 사용하는 것이 일반적이다.

이와 같은 원료 혼합물에 부재료로서 명반이나 방부제, 글리세린, 아교와 같은 식용성 성형교를 부가적으로 미량 첨가할 수 있으며, 또한 원료 혼합물의 원활한 교반을 위하여 소정량의 물을 첨가시킬 수 있음을 밝혀둔다.

상술한 원료혼합물을 이용하여 본 발명의 전분용기를 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전술한 배합비율로 혼합된 원료 혼합물과 송진분말을 소정의 교반기에 함께 투입하고 5 ~ 30분 동안 교반시킨 다음, 상기 교반물을 100 ~ 120℃의 온도에서 증탕하거나 증기로 쪄 호화시키고, 상기 호화된 혼합물을 소정의 성형기에 넣어 150 ~ 300℃의 증기를 가하면서 500 ~ 2000㎏/㎤의 압력 하에 가압발포 성형한 후, 상기 가압발포된 성형물의 표면에 생분해성 수지를 분사하거나 생분해성 수지액에 성형물을 침지시켜 수지 코팅층을 형성시킨 다음, 60 ~ 100℃의 온도에서 가열건조시켜 본 발명의 전분용기를 완성하게 된다.

이와 같은 과정으로 제조된 전분용기는 외부면에 방수처리를 목적으로 생분해성 수지 코팅층을 형성시킬 때 전분용기와 생분해성 수지의 접착력을 향상시켜 제조된 전부용기가 장시간 저장이나 외부요인에 의해 코팅층의 박리가 일어나는 것을 방지할 수 있다는 것이다.

상기와 같은 전분용기는 그 사용용도가 컵이나, 접시, 그릇과 같은 접시류로도 사용이 가능할 뿐만 아니라 젓가락이나 숟가락, 재떨이, 문구용품, 콘센트, 각종 케이스, 가전제품의 포장재 등의 다양한 분야에도 적용할 수 있음을 밝혀둔다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하기는 하나, 하기의 실시예는 본 발명의 예시일 뿐, 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.

<실시예 1>

옥수수 전분가루 70g과 곡물가루 16g, 셀룰로오즈 10g, 발포제 4g으로 이루어진 원료 혼합물을 교반기에 투입하여 20분 동안 교반하고, 상기 교반물을 100℃에서 가열하여 호화시킨 후, 상기 호화된 혼합물을 접시 모양의 성형기에 넣어 300℃의 증기를 가하면서 1500㎏/㎤의 압력 하에 가압발포 성형한 다음, 상기 성형물의 표면에 생분해성 수지를 골고루 분사하고 70℃의 온도에서 가열건조시켜 제조된 전분용기를 실시예 1로 하였다..

<실시예 2>

실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 원료 혼합물 100g에 송진가루 2g을 추가로 첨가하여 제조된 전분용기를 실시예 2로 하였다.

<실시예 3>

실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 원료 혼합물 100g에 송진가루 4g을 추가로 첨가하여 제조된 전분용기를 실시예 3으로 하였다.

<실시예 4>

실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 원료 혼합물 100g에 송진가루 10g을 추가로 첨가하여 제조된 전분용기를 실시예 4로 하였다.

<실시예 5>

실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 원료 혼합물 100g에 송진가루 16g을 추가로 첨가하여 제조된 전분용기를 실시예 5로 하였다.

<실시예 6>

실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 원료 혼합물 100g에 송진가루 20g을 추가로 첨가하여 제조된 전분용기를 실시예 6으로 하였다.

<실험예 1>

실시예 1 내지 실시예 6에 의해 제조된 전분용기를 ASTM D3359-87방법에 의거해 수지 코팅층의 접착력 시험을 다음과 같이 행하였다.

먼저 각 전분용기를 가로 10㎝와 세로 10㎝로 잘라 시편을 제작하고, 상기 시편을 깨끗히 닦고 완전 건조시킨 다음, 생분해성 수지 코팅층이 형성된 상면에 Cross-cut기기를 이용하여 각각 간격이 1㎜인 격자를 형성시키고, 그 상면에 셀로판테잎을 붙이고 단단히 문질러 붙인 다음, 시편에 붙어 있는 셀로판테잎을 재빠르게 잡아당겼다.

상기와 같이 셀로판테잎을 뗀 후 격자모양으로 형성된 수지 코팅층이 떨어져나간 정도를 하기와 같은 등급기준에 의거하여 판정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

-접착력 등급-

A : 격자모양의 수지 코팅층 중 떨어져나간 부분이 전혀 없음.

B : 격자모양의 수지 코팅층 중 떨어져나간 부분이 5% 미만임.

C : 격자모양의 수지 코팅층 중 떨어져나간 부분이 5 ~ 15%임.

D : 격자모양의 수지 코팅층 중 떨어져나간 부분이 15 ~ 35%임.

E : 격자모양의 수지 코팅층 중 떨어져나간 부분이 35 ~ 65%임.

F : 격자모양의 수지 코팅층 중 떨어져나간 부분이 65%이상임.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6
접착력 등급	E	C	B	A	A	-

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 원료 혼합물에 송진이 전혀 첨가되지 않은 실시예 1의 경우 시험결과 격자 모양으로 나뉜 수지 코팅층의 반 이상이 셀로판테잎에 의해 박리됨을 알 수 있었으며, 그 반면에 송진이 첨가된 실시예 2 내지 실시예 5의 경우에는 셀로판테잎에 의한 박리된 수지 코팅층이 현저하게 적은 것을 확인할 수 있었으며, 이는 원료 혼합물에 송진이 첨가됨에 따라 용기와 수지 코팅층 사이의 접착력이 향상됨을 알 수 있었다.

다만, 실시예 2의 경우 첨가된 송진의 양이 너무 적어 수지 코팅층과의 충분한 접착력을 갖지 못하여 그 결과가 조금 미비하게 나타났으며, 실시예 6의 경우 송진이 너무 많이 첨가되어 가압발포 성형중 용출된 송진이 금형에 달라붙게 되어 작업이 용이치 않았고, 금형으로 부터 떼어내는 도중 일부분이 부숴지는 현상이 발생하여 전분용기로서의 제조가 원활치 수행되지 못하였다.

따라서, 상기와 같은 결과를 고려하였을 때, 송진의 첨가량은 원료 혼합물 100g에 4 ~ 16g이 첨가되었을 때 가장 바람직한 효과가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이 본 발명의 무공해 전분용기의 제조방법은 원료 혼합물에 송진을 일정 배합비로 첨가하여 가압발포된 성형물의 표면이 균일성을 갖음과 동시에 송진 코팅층을 형성시킴으로서 생분해성 수지 코팅층과의 접착력을 향상시킴에 따라 외부충격이나 외부환경에 의해 수지 코팅층이 박리되는 것을 방지할 수 있고, 따라서 저장성의 향상과 제품의 품질을 높일 수 있다는 효과를 가져오는 것이다.

Claims (5)

1. 전분과 곡물가루, 셀룰로오즈 및 발포제를 포함하는 원료 혼합물을 교반하고 100 ~ 120℃에서 가열하여 호화시킨 후, 상기 호화된 혼합물을 소정의 성형기에 넣어 150 ~ 300℃의 증기를 가하면서 500 ~ 2000㎏/㎤의 압력하에 가압발포 성형한 다음, 상기 성형물의 표면에 생분해성 수지를 도포하고 60 ~ 100℃의 온도에서 가열건조시켜 수지 코팅층을 형성하는 과정을 포함하는 무공해 전분용기의 제조방법에 있어서,

   상기 원료 혼합물 100중량부에 대하여 송진분말이 4 ~ 16중량부가 추가로 첨가되는 것을 특징으로 하는 무공해 전분용기의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 원료 혼합물은 전체량 100중량부에 대하여 전분 50 ~ 80중량부와 곡물가루 10 ~ 30중량부, 셀룰로오즈 5 ~ 15중량부 및 발포제 1 ~ 5중량부가 혼합된 것임을 특징으로 하는 무공해 전분용기의 제조방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 곡물가루는 쌀가루, 찹쌀가루, 옥수수가루, 좁쌀가루, 보릿가루, 밀가루, 귀리가루, 콩가루 중에서 하나 이상 선택된 것임을 특징으로 하는 무공해 전분용기의 제조방법.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 셀룰로오스는 시금치, 배추, 무등과 같은 채소분말, 솔잎분말, 소나무분말, 초목가루 분말 중에 선택된 것임을 특징으로 하는 무공해 전분용기의 제조방법.
5. 청구항 1의 방법에 제조되는 것을 특징으로 하는 무공해 전분용기.