KR20060109944A - 시트용 생분해성 발포체 및 그의 제조 방법, 및 해당발포체를 사용한 생분해성 성형품 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생분해성, 성형성 및 내열성이 우수하며, 식품의 포장 용기 등에 이용하는 경우에도 안정성이 높은 생분해성 발포체 및 그의 제조 방법, 및 해당 발포체를 사용한 생분해성 성형품 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 시트용 생분해성 발포체는 왕겨 분말, 전분 및 생분해성 열가소성 수지를 혼합하여 발포시킨 생분해성 발포체이고, 상기 생분해성 발포체를 시트상으로 성형하기 위한 시트용 생분해성 발포체에서, 상기 발포시의 발포 배율이 15배 이내로 발포시키는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 왕겨 분말이 5 내지 40 중량％, 전분이 5 내지 30 중량％를 함유하고 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 생분해성 열가소성 수지가 융점이 다른 2종 이상의 수지 성분을 혼합한 것이 바람직하고, 특히 고융점의 수지로부터 저융점의 수지가 신장성이 큰 것이 보다 바람직하다.

시트용 생분해성 발포체, 생분해성 성형품

Description

시트용 생분해성 발포체 및 그의 제조 방법, 및 해당 발포체를 사용한 생분해성 성형품 및 그의 제조 방법{BIODEGRADABLE FOAM FOR SHEET, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, BIODEGRADABLE MOLDING FROM THE FOAM AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 시트용 생분해성 발포체 및 그의 제조 방법, 및 해당 발포체를 사용한 생분해성 성형품 및 그의 제조 방법에 관한 것이고, 특히 왕겨 분체 등의 식물 섬유 및 생분해성을 갖는 열가소성 수지를 사용하고, 생분해성 및 성형성이 우수한 시트용 생분해성 발포체 및 그의 제조 방법, 및 해당 발포체를 사용한 생분해성 성형품 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

식품 등의 포장 용기로서, 종래부터 플라스틱 성형품이 널리 사용되어 있으나, 폐기 처분 등에서의 환경 문제의 원인이 되고 있다.

이에 대하여, 친환경적인 소재로서, 생분해성을 갖는 성형품의 개발이 진행되고 있고, 폴리락트산, 폴리에틸렌숙시네이트나 폴리부틸렌숙시네이트 등의 숙시네이트계 중합체, 폴리카프로락톤, 폴리히드록시프로피오네이트나 폴리히드록시부틸레이트 또한 폴리히드록시파리레이트 등의 폴리히드록시알카노에이트, 지방족 폴리에스테르에서 방향족 성분을 주쇄에 도입한 코폴리에스테르 등이 개발되고 있다.

한편, 왕겨 등 식물 섬유에 관해서도, 일상적으로 다량의 폐기물이 발생되고 있어, 폐기 처분에 따른 문제가 대두되고 있다.

특허 문헌 1(일본 특허 공개 (평)7-113017호 공보)에서는, 이러한 왕겨를 유효하게 이용하기 위해서, 왕겨를 사용한 발포체가 제안된 바 있다. 구체적으로는, 건조한 왕겨를 볼밀에 의해 40 메쉬의 체를 통과할 정도로 미세하게 분쇄한 것과, 식물성 결합제로서의 알파화 전분, 물, 계면활성제로서의 라우릴황산암모늄, 발포제로서의 탄산수소나트륨을 혼련하여 입자상으로 성형하고, 금형 내에서 가열 발포시켜 성형체를 얻는 것이다.

그러나, 특허 문헌 1과 같은 발포체는 포장 용기 등을 제조할 때, 복잡한 형상을 갖거나 두께가 얇고, 용기의 깊이가 깊은 경우에는, 발포체가 충분히 세부까지 널리 확산되지 않으며, 발포체의 밀도 분포에 변동이 발생하기 쉽기 때문에, 균질한 용기를 제조하는 것이 곤란하다. 또한, 치밀한 거품을 형성하기 위해서 계면활성제를 이용하고 있어, 식품 등을 넣는 용기에는 안전성상 문제가 있다.

또한, 발포체의 형상을 유지하는 주요 성분으로서 알파 전분을 이용하고 있기 때문에, 용기 등에 이용하는 경우에는, 내수성이나 내열성이 떨어진다는 결점을 갖고 있다.

또한, 특허 문헌 2(일본 특허 공개 제2000-273800호 공보)에는 종이를 사용한 발포체가 기재되어 있고, 구체적으로는 미세하게 파쇄한 종이 성분과 열가소성 수지 또는 식물성 재료, 및 물을 가열 혼련하고, 물의 증기압에 의해 발포한 성형체를 얻는 기술이 개시되어 있다. 또한, 열가소성 수지로는, 폴리에틸렌, 폴리프 로필렌, 폴리에스테르, 폴리비닐알코올 등의 합성 수지 및 폴리부틸렌숙시네이트, 폴리부틸렌숙시네이트아디페이트, 폴리락트산 등의 생분해성 수지가, 식물성 재료로는, 찻잎의 파쇄물, 미세 목분(木粉), 전분류가 예시되어 있다.

특허 문헌 2에 개시되어 있는 수증기 발포는, 특허 문헌 1과 같이 계면활성제나 발포제를 이용하고 있지 않기 때문에 식품용 용기 등에 이용하는 경우에도, 안전성을 확보할 수 있으며, 생분해성 수지나 식물성 재료를 이용하기 때문에 친환경적인 발포체를 제공할 수 있다.

그러나, 예시되어 있는 발포체는 두께 20 mm, 폭 100 mm의 판상 발포체이고, 완충재나 단열재로서 이용하는 것은 가능하지만, 용기 등의 복잡한 형상을 성형하는 것은 곤란하기 때문에, 상기 발포체의 이용이 제한된다는 결점을 갖고 있다.

또한, 재료가 종이를 주성분으로 하는 발포체이기 때문에, 내열성이 떨어진다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하고, 생분해성, 성형성 및 내열성이 우수하며, 식품의 포장 용기 등에 이용하는 경우에도 안정성이 높은 시트용 생분해성 발포체 및 그의 제조 방법, 및 해당 발포체를 사용한 생분해성 성형품 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1에 따른 발명은 왕겨 분말, 전분 및 생분해성 열가소성 수지를 혼합하여 발포시킨 생분해성 발포체이고, 상기 생분해성 발포체를 시트상으로 성형하기 위한 시트용 생분해성 발포체에서, 상기 발포시의 발포 배율이 15배 이내에서 발포된 시트용 생분해성 발포체이다.

또한, 청구항 2에 따른 발명은, 청구항 1에 기재된 시트용 생분해성 발포체에 있어서, 왕겨 분말 5 내지 40 중량％, 전분 5 내지 30 중량％를 함유하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 3에 따른 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 시트용 생분해성 발포체에 있어서, 생분해성 열가소성 수지가 융점이 다른 2종 이상의 수지 성분을 혼합한 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 4에 따른 발명은, 청구항 3에 기재된 시트용 생분해성 발포체에 있어서, 생분해성 열가소성 수지가 고융점의 수지보다 저융점의 수지가 신장성이 큰 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 5에 따른 발명은, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 시트용 생분해성 발포체의 제조 방법에 있어서, 왕겨 분말, 전분, 생분해성 열가소성 수지 및 물을 혼합하고, 압출 발포함으로써 시트용 생분해성 발포체를 제조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 6에 따른 발명은, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 시트용 생분해성 발포체를 시트상으로 성형함으로써 얻어지는 생분해성 성형품이다.

또한, 청구항 7에 따른 발명은, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 시트용 생분해성 발포체를 시트상으로 성형한 후, 재성형하여 포장용 용기를 형성함으로써 얻어지는 생분해성 성형품이다.

또한, 청구항 8에 따른 발명은, 청구항 7에 기재된 생분해성 성형품의 제조 방법에 있어서, 상기 시트용 생분해성 발포체를 시트상으로 성형한 후, 상기 시트를 추가로 가열 및 가압함으로써 포장용 용기를 제조하는 것을 특징으로 한다.

<발명의 효과>

청구항 1에 따른 발명에 의해, 발포체를 구성하는 재료가 왕겨 분말, 전분 및 생분해성 열가소성 수지를 주성분으로 하기 때문에, 생분해성이 우수하고, 식품 등의 용기에 이용하는 경우에도 안전성이 높으며, 시트상으로 성형하기 위한 시트용 생분해성 발포체에서, 발포 배율을 15배 이내로 억제함으로써, 종래의 높은 발포 배율(20 내지 40배 정도)로 발포된 발포체와 비교하여, 시트상으로의 성형, 또한 시트상으로부터 다른 성형품으로 가공할 때의 재성형성이 우수한 발포체를 제공하는 것이 가능해진다.

특히, 왕겨 분말을 이용함으로써, 발포체의 내열성이 향상됨과 동시에, 현재 일본에서 대량으로 폐기되고 있는 왕겨를 유효하게 활용하는 것이 가능해진다.

청구항 2에 따른 발명에 의해, 내열성이 떨어지는 전분의 이용을 최소한으로 하고, 왕겨 분말을 주요 성분으로 하기 때문에, 예를 들면 왕겨 등의 실리카를 함유하는 내열성이 높은 식물 섬유를 이용한 경우에는, 내열성이 우수한 발포체를 제공하는 것이 가능해지는 등, 식물 섬유의 특성을 살린 발포체를 제공할 수 있다.

특히, 왕겨 분말이 5 중량％ 미만인 경우는 내열성이 저하되고, 40 중량％를 초과하면 함유 물질간의 결착성이 저하되며, 취약성이 증가한다. 또한, 전분이 5 중량％ 미만인 경우에는, 함유하는 생분해성 열가소성 수지의 양이 증가하고, 발포체 및 성형품의 비용이 증가한다. 한편, 전분이 30 중량％를 초과하면, 발포체를 재성형할 때의 성형성이 저하될 뿐만 아니라, 내열성도 저하하게 된다.

청구항 3에 따른 발명에 의해, 생분해성 열가소성 수지가 융점이 다른 2종 이상의 수지 성분을 혼합한 것이기 때문에, 발포체를 성형하는 온도와 상기 발포체를 재성형할 때의 온도가 다른 경우에도, 우수한 성형성을 확보하는 것이 가능해진다.

특히, 발포체를 성형할 때, 후술하는 수증기 발포를 이용하는 경우에는, 물의 비점보다 높은 온도 상태에서 발포시키는 것이 양질의 발포체를 형성할 수 있기 때문에, 고온에서 적정한 점성을 유지하는 수지가 바람직하다. 한편, 재성형할 때에는, 일반적으로 금형 등을 사용하기 때문에, 고온에서 가압 성형하면, 금형의 왜곡이나 온도 분포의 불균일성 때문에 균질한 성형체가 얻어지기 어렵고, 이 때문에, 비교적 저온에서도 용해되는 수지를 혼입하는 것이 바람직하다.

청구항 4에 따른 발명에 의해, 생분해성 열가소성 수지가 고융점의 수지보다 저융점의 수지가 신장성이 크기 때문에, 발포체를 금형 등에 의해 재성형할 때에 성형성이 향상된다.

또한, 청구항 3 및 4에 따른 발명과 같이, 복수개의 다른 특성을 갖는 수지를 혼합함으로써, 단일 생분해성 열가소성 수지에서는 달성하기 어려운 복합적인 특성을 발포체에 갖게 하는 것이 가능해진다.

청구항 5에 따른 발명에 의해, 시트용 생분해성 발포체의 제조 방법에 있어서, 수증기 발포를 이용함으로써 계면활성제나 발포제를 이용하지 않는 발포체를 제공할 수 있고, 상기 발포체를 식품 등의 용기에 이용하는 경우에도, 높은 안전성을 확보하는 것이 가능해진다.

청구항 6에 따른 발명에 의해, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 시트용 생분해성 발포체는 재성형성이 우수한 발포체이기 때문에, 이들을 성형함으로써 발포체의 생분해성이나 내열성 등이 우수한 특성을 살린 생분해성 성형품을 얻는 것이 가능해진다.

특히, 생분해성 성형품이 시트상의 성형품이기 때문에, 포장 용기 등의 다양한 형상의 성형품을 제조할 때 중간체로서 이용하는 것이 가능해진다. 또한, 종래의 성형품의 제조에 이용되는 가열 프레스기를 이용하여, 용이하게 성형품을 제조할 수 있다. 또한, 발포체의 제조 직후에 롤러 등의 성형기를 배치함으로써, 발포체의 잔열을 이용하여, 용이하게 시트상으로 성형하는 것도 가능해진다.

청구항 7에 따른 발명에 의해, 생분해성 성형품을 포장용 용기로 함으로써, 본 발명에 따른 발포체의 우수한 특성인, 생분해성, 내열성, 성형성 및 안전성 등을 살린 우수한 포장용 용기를 제공할 수 있다.

청구항 8에 따른 발명에 의해, 포장용 용기 등의 복잡한 생분해성 성형품을 얻을 때에, 일단 생분해성 발포체를 시트상으로 성형한 후, 상기 시트를 추가로 가열 및 가압하여 재성형함으로써, 종래의 성형품의 제조에 이용되는 가열 프레스기를 이용하여, 용이하게 복잡한 성형품을 제조할 수 있다. 또한, 균질한 밀도가 얻어지기 쉬운 시트상으로 발포체를 성형하고 있기 때문에, 복잡한 성형품이라 해도 상기 시트를 가열 및 가압하는 것만으로 용이하게 균질한 성형품을 얻는 것이 가능해진다.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하에, 본 발명에 따른 시트용 생분해성 발포체 및 그의 제조 방법, 및 해당 발포체를 사용한 생분해성 성형품 및 그의 제조 방법에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 시트용 생분해성 발포체는, 왕겨 분말, 전분 및 생분해성 열가소성 수지를 주성분으로 하는 것이다. 시트용 생분해성 발포체의 주된 성분 조성으로는, 왕겨 분말이 5 내지 40 중량％, 전분이 5 내지 30 중량％를 함유하고, 그 이외는 생분해성 열가소성 수지에 의해 구성된다.

왕겨 분말이 5 중량％ 이하인 경우에는, 전분이나 생분해성 열가소성 수지가 많아지고, 비용이 비싸질 뿐만 아니라, 기계적 강도가 떨어지는 등의 문제가 발생한다. 한편, 왕겨 분말이 40 중량％를 초과하면, 발포성이 떨어지고, 신장성도 저하되기 때문에, 복잡한 성형품을 형성할 수 없다. 또한, 결함, 깨짐 등이 발생하기 쉬워 취약성이 증가한다는 문제가 발생한다.

또한, 전분의 함유량이 5 중량％ 이하인 경우에는, 생분해성 열가소성 수지가 많아지고, 비용이 비싸진다. 또한, 왕겨 분말에 대한 결착력이 저하되고, 취약성이 증가한다. 한편, 전분이 30 중량％를 초과하면, 발포체를 재성형할 때의 성형성이 저하될 뿐만 아니라, 내열성이나 내수성이 떨어져 발포체의 이용 범위가 한정되는 결과가 된다.

왕겨 분말과 같은 식물 섬유는, 발포체 및 성형품의 증량제로서 기여할 뿐만 아니라, 식물 섬유가 갖는 생분해성, 살균성, 내열성 등 여러 가지 특성을 부여하는 데도 유용하다.

식물 섬유로는, 식물의 열매, 잎, 줄기 또는 껍질 등이 이용가능하고, 특히 열매의 껍데기이나, 찌꺼기 등의 폐기물을 유용한 자원으로서 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 쌀, 보리, 메밀, 대두 등의 껍데기류의 열매의 껍데기나 껍질, 커피, 땅콩 등의 열매의 껍질, 밤, 오렌지, 사과, 배 등의 과일의 껍질이나 이들의 찌꺼기 등이 이용가능하다.

특히, 본 발명에서는, 내열성에 기여하는 실리카를 포함하는 왕겨를 식물 섬유로서 이용하는 것이 바람직하다.

전분은 발포체를 구성하는 발포재의 기능이나 증량제로서의 기능을 갖는 것이지만, 식물 섬유와의 결착성도 양호하고 식물 섬유를 결합시키는 결합제의 기능도 갖고 있다.

본 발명에서 이용가능한 전분으로는, 옥수수, 보리, 벼, 감자 등으로부터 얻어지는 생전분이나 α화도를 조정한 전분 등이 있다.

생분해성 열가소성 수지는, 발포체의 기계적 강도를 높일 뿐만 아니라, 내열성이나 내수성의 향상, 및 성형성에 불가결한 신장성을 부여하기 위해서 이용된다.

생분해성 열가소성 수지로는, 폴리락트산, 폴리에틸렌숙시네이트나 폴리부틸렌숙시네이트 등의 숙시네이트계 중합체, 폴리카프로락톤, 폴리히드록시프로피오네이트나 폴리히드록시부틸레이트 또한 폴리히드록시발레르에이트 등의 폴리히드록시알카노에이트, 지방족 폴리에스테르에서 방향족 성분을 주쇄에 도입한 코폴리에스테르 등, 각종 수지가 이용가능하다.

본 발명에서 사용하는 생분해성 열가소성 수지는, 특히 발포체 및 성형품의 내열성을 향상시키기 위해서, 융점이 160℃ 이상, 바람직하게는 170℃ 이상인 고융점 특성을 갖는 수지를 사용한다. 단, 고융점의 수지는 일반적으로 신장성이 떨어지기 때문에, 성형성이 나쁘다. 이것을 개선하기 위해서, 신장률이 100％ 이상, 바람직하게는 500％ 이상의 수지를 이용한다. 단, 융점은 90℃ 이상, 바람직하게는 100℃ 이상인 것이 바람직하다. 융점이 낮은 것은, 내열성이 떨어질 뿐만 아니라, 수증기 발포시 적정한 수증기압이 얻어지는 온도(예를 들면, 170 내지 200℃ 정도)까지 가열했을 때에, 적정한 점성이 얻어지지 않고, 압출기로부터의 압출 불량이나, 발포체의 성형성이 어려워지는 등의 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명에 따른 시트용 생분해성 발포체에는, 적절한 융점 및 신장성을 갖는 다른 2종 이상의 생분해성 열가소성 수지를 혼합하여 이용한다.

고융점의 수지와, 저융점이지만 신장률이 높은 수지의 혼합 비율은 생분해성 성형품의 내열성, 성형성을 고려하여 적절하게 설정할 수 있지만, 예를 들면 내열성을 중시하는 경우에는, 저융점 수지는 고융점 수지의 총 중량보다 적고, 바람직하게는 상기 총 중량의 절반 이하, 보다 바람직하게는 3분의 1 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 시트용 생분해성 발포체의 제조 방법에서는, 후술하는 바와 같이 수증기 발포를 이용하고, 발포 배율도 15배 이하로 낮기 때문에, 발포 후에 내부의 수증기를 외부로 방출하기 쉽게 하기 위해서, 증기 투과성이 있는 생분해성 열가소성 수지가 보다 바람직하다.

이어서, 시트용 생분해성 발포체의 제조 방법에 대해서 설명한다.

왕겨는, 건조시킴과 동시에 볼밀 등으로 평균 입경이 1 mm 이하, 바람직하게는 500 ㎛ 이하로 분쇄한다. 입경이 1 mm 이상인 경우에도 이용가능하지만, 성형품의 형상이 복잡한 경우에는, 미세 분말로 가공하는 것이 바람직하다.

분쇄한 왕겨 분말, 전분 및 생분해성 열가소성 수지를 압출기에 넣고, 추가로 수증기 발포를 행하기 위한 물을 공급한다. 압출기에서는, 이들 재료를 가열 및 혼련하고, 압출기의 다이부로부터 상기 재료를 압출한다. 압출시에 재료는 발포하고, 시트용 생분해성 발포체를 형성한다.

시트용 생분해성 발포체의 발포 배율은 15배 이내로 하고, 바람직하게는 10배 이내가 바람직하다.

발포 배율이 15배를 초과하면, 상기 발포체를 재성형한 경우에, 성형품 내에서 밀도의 변동이 발생하기 쉽고, 균질한 성형체가 얻어지지 않는다. 즉, 발포체 자체는 일반적으로 내부의 재료 밀도보다 외피에 가까운 부분의 재료 밀도가 높고, 발포체를 압축한 경우에는 균질한 밀도 및 두께로 성형할 수 없으며, 발포체의 내부에는 공기가 존재하기 때문에, 발포체를 압축했을 때에 내부의 공기가 외부에 충분히 방출되지 않으며, 거품이 발생한 성형품이 되기 쉽다.

또한, 발포 배율이 극단적으로 낮은 경우에는 재료의 사용량이 증가하고, 비용이 비싸지게 된다.

본 발명의 시트용 생분해성 발포체의 제조 방법에서는, 발포 배율의 제어는 압출기에 혼입하는 물의 양으로 조정하는 것이 가능하고, 라우릴황산암모늄 등의 계면활성제를 이용하지 않기 때문에, 식품용 용기 등에도 이용가능한 안정성이 높은 시트용 생분해성 발포체가 제조 가능하다. 또한, 본 발명의 시트용 생분해성 발포체의 제조에서, 식품 위생상 안전한 화학품은 필요에 따라 사용하는 것은 가능하고, 예를 들면 탄산수소나트륨을 발포제로서 이용할 수도 있다.

이어서, 시트용 생분해성 발포체를 사용한 성형품에 대해서 설명한다.

본 발명에 따른 시트용 생분해성 발포체는 재성형성이 우수한 발포체이기 때문에, 이들을 더욱 성형 가공함으로써, 발포체의 생분해성이나 내열성 등이 우수한 특성을 살린 생분해성 성형품을 얻는 것이 가능해진다.

성형품으로는, 식품용의 포장용 용기, 차량·전기 제품의 플라스틱·종이 등의 성형품 등, 각종 일회용 성형품에 사용하는 것이 가능하다. 특히, 본 발포체를 시트상으로 가열·가압 성형한 시트상의 성형품은, 상기 시트를 재성형하여 포장용 용기 등을 성형할 때의 중간체로서도 이용할 수 있어, 유용한 성형품을 제공하는 것이 가능해진다.

이어서, 시트용 생분해성 발포체를 사용한 성형품의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명의 시트용 생분해성 발포체를 칩상으로 가공하고, 금형에 넣어 가열·가압 성형하는 것도 가능하지만, 성형품 내에 균일하게 발포체가 분산되도록 제어하는 것이 어렵기 때문에, 우선 발포체를 가열·가압함으로써, 시트상의 성형품을 형성한다. 이어서, 상기 시트를 가열한 금형에서 가압 성형함으로써, 포장용 용기 등의 성형품을 제조한다.

시트상의 성형품의 제조시에는, 시트용 생분해성 발포체를 제조한 후, 소정의 길이로 발포체를 절단하고, 상기 발포체의 복수개를 하나로 모아 가열·가압 롤러에 의해 복수개의 발포체를 융착하여 1장의 시트로 성형하는 방법이나, 생분해성 발포체를 압출기로부터 압출함과 동시에, 복수개의 발포체를 가압 롤러에 도입하고, 시트를 성형하는 것도 가능하다. 후자의 경우, 가압 롤러는 필요에 따라서 가열하는 것도 가능하다.

또한, 발포체의 형상은 원주상의 것에 한정되지 않고, 직육면체상의 판상 발포체를 형성한 후, 상기 가압 롤러를 이용하여 시트상으로 성형할 수도 있다.

시트상의 성형품으로부터, 포장용 용기 등의 성형품을 얻을 때에는, 시트를 가열 프레스기에 도입하고, 원하는 금형에 의해 가열·가압 성형함으로써, 용이하게 성형품이 얻어진다. 또한, 금형에 의해 가압 성형할 때에, 기습 가공을 실시하고, 상기 시트로부터 포장용 용기 등의 성형품을 추출하는 처리도 함께 행할 수도 있다.

이러한 가열 프레스기로는, 종래의 합성 수지 시트로부터 성형품을 제조할 때에 이용되는 가열 프레스기를 이용하는 것이 가능하기 때문에, 종래의 설비를 살린 제조 공정을 설계하는 것이 가능해진다.

식물 섬유로서 건조·분쇄한 왕겨 분말(나까니혼 산쇼 가부시끼가이샤 제조. 80 내지 150 메쉬)을 20 중량％, 전분으로서 옥수수 전분(닛본 덴뿐 고교 가부시끼가이샤 제조)을 10 중량％, 생분해성 열가소성 수지로서, 융점이 200℃인 코폴리에 스테르의 바이오맥스(Biomax) 4024(듀퐁 가부시끼가이샤 제조) 60 중량％, 융점이 105 내지 115℃이고, 신장률이 800％인 에코플렉스(Ecoflex)(BASF사 제조) 10 중량％를 2축 압출기(가부시끼가이샤 닛본 세이테쯔쇼 제조)로 혼련함과 동시에, 혼합한 재료의 총 중량에 대하여, 10 중량％의 물을 첨가하고, 혼련 온도를 170 내지 200℃로 유지하면서, 압출기의 다이부(직경 3 mm의 개구)로부터 압출함과 동시에 수증기 발포시키고, 시트용 생분해성 발포체(원주상)를 얻었다.

상기 실시예 1의 시트용 생분해성 발포체의 발포 배율은 5배였다.

발포 배율의 측정 방법은 미발포 상태의 원료의 밀도를 발포체의 밀도로 제산한 값이다.

상기 수증기 발포에 계속해서, 시트용 생분해성 발포체를 복수개 열거하여 반송하고, 가압 롤러(요시무라 기까이 가부시끼가이샤 제조. 롤러의 갭 3 내지 5 mm)에 의해, 폭 20 cm, 길이 30 cm의 시트상으로 성형하였다.

이어서, 상기 시트상 성형체를 가열 프레스기(요시무라 기까이 가부시끼가이샤 제조)에 의해 120 내지 200℃에서 가열·가압하고, 폭 9 cm, 길이 15 cm, 깊이 1.5 cm의 용기를 성형하여, 실시예 1의 성형품을 얻었다.

상기 실시예 1과 마찬가지의 재료 및 제조 방법에서, 첨가하는 물의 중량％를 10 내지 15 중량％의 범위로 변화시키고, 압출기 내의 압력을 조정함으로써, 발포 배율이 10배, 15배, 20배의 생분해성 발포체를 얻음과 동시에, 상기 발포체를 성형하고, 실시예 2(발포 배율 10배), 실시예 3(발포 배율 15배), 비교예(발포 배율 20배)의 용기의 성형품을 얻었다.

이어서, 상기 실시예 1의 제조 방법에서, 왕겨 분말을 40 중량％, 옥수수 전분을 10 중량％, 바이오맥스 4024를 40 중량％, 에코플렉스를 10 중량％로 하고, 그 밖에는 실시예 1과 마찬가지로 제조함으로써, 실시예 4의 용기의 성형품을 얻었다.

또한, 상기 실시예 1의 제조 방법에서, 왕겨 분말을 20 중량％, 옥수수 전분을 30 중량％, 바이오맥스 4024를 40 중량％, 에코플렉스를 10 중량％로 하고, 그 밖에는 실시예 1과 마찬가지로 제조함으로써, 실시예 5의 용기의 성형품을 얻었다.

이어서, 실시예 1 내지 5 및 비교예의 성형품에 관한 시험·평가 방법에 대해서 설명한다.

(시트 성형의 시험·평가)

실시예 1 내지 5 및 비교예의 생분해성 성형품을 얻는 도중에서 얻어지는 시트상 성형체에 대해서 육안으로 관찰하고, 이하와 같이 3 단계로 평가하였다.

○: 균열이나 거품 팽창이 없는 성형체

△: 전체 중 10％ 미만의 면적에 균열 또는 거품 팽창이 보이는 성형체

×: 전체 면적에 대하여 10％ 이상의 면적에 균열 또는 거품 팽창이 보이는 성형체

(융착성의 시험·평가)

상기 시트 성형의 시험·평가와 마찬가지로, 실시예 1 내지 5 및 비교예에 따른 시트상 성형체에 대해서 육안으로 관찰하고, 이하와 같이 2 단계로 평가하였다.

○: 원주상 발포체마다 분리가 어려운 성형체

×: 시트상 성형체의 일부에서 원주상 발포체마다 분리하는 것이 가능한 성형체

(입체 성형의 시험·평가)

실시예 1 내지 5 및 비교예의 생분해성 성형품에 대해서 성형된 용기를 육안으로 관찰하고, 이하와 같이 3 단계로 평가하였다.

○: 균열이 없는 성형체

△: 저면의 만곡 부분의 일부에 균열이 보이는 성형체

×: 전체적으로 균열이 다수 보이는 성형체

(내열성 및 내수성의 시험·평가)

실시예 1 내지 5 및 비교예의 생분해성 성형품에 대해서, 성형된 용기를 찜통에 넣고, 30 분간 경과 후에 취출하고, 본래 성형품의 형상으로부터의 변화를 육안으로 관찰하고, 이하와 같이 3 단계로 평가하였다.

○: 형상 변화가 없는 성형체

△: 전체 중 10％ 미만의 면적에 형상의 변화가 보이는 성형체

×: 전체 중 10％ 이상의 면적에 형상의 변화가 보이는 성형체

이상의 실시예 1 내지 5 및 비교예에 관하여, 상기한 시트 성형성, 융착성, 입체성 형성, 내열성·내수성에 따른 시험·평가의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 관해서는, 시트 성형성, 융착성, 입체성 형성 및 내열성에 관해서 우수한 특성을 나타내었지만, 시트용 생분해성 발포체의 발포 배율이 15배를 초과하는 비교예는, 시트상 성형체를 형성했을 때에, 전체적으로 거품 팽창이 발생하고 있고, 입체 성형시에도 용기 전체에서 두꺼운 얼룩이 발생하고, 신장률이 높은 부분에서는 균열이 발생하는 부분도 있었다.

또한, 왕겨 분말을 40 중량％ 함유하는 것(실시예 4)에서는, 용기 전체가 취약하고, 입체 성형했을 때에 균열이 발생하기 쉽다.

또한, 옥수수 전분을 30 중량％ 함유하는 것(실시예 5)에서는, 입체 성형에서 일부에 균열이 보일 뿐만 아니라, 내열성·내수성 시험에서는, 용기 중 일부의 형상이 변화하는 등, 충분한 내열성 및 내수성이 얻어지지 않는 것으로 이해되었다.

상기 실시예에서는, 원주상의 생분해성 발포체로부터 시트상 성형체를 형성했지만, 압출기의 다이의 형상을 변경하고, 직육면체상의 발포체를 형성하며, 상술한 시트상 성형체, 추가로 성형품인 용기를 형성하고, 상술한 바와 같은 시험을 행했지만, 상기 실시예와 마찬가지의 결과가 얻어졌다.

이 때문에, 시트상 성형체를 얻을 때에는, 원주상 발포체 또는 직육면체상 발포체 중 어느 것이든 사용할 수 있다는 것을 이해할 수 있다.

상기 실시예 4 및 5에 대해서는, 입체 성형성이나 내열성 및 내수성이 떨어지지만, 상기 성형품의 표면에 라미네이트 필름 등을 부착하고, 용기의 재질을 복합화함으로써, 상기 특성을 개선하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 시트용 생분해성 발포체는, 상술한 바와 같이 왕겨 분말, 전분 및 생분해성 열가소성 수지를 포함하는 발포체에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라서 홍색 식용 물감, 산화규소 등의 착색제, 항균제 등 여러 가지 첨가제를 첨가하여, 다기능의 성형품을 구성하는 것도 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 생분해성, 성형성 및 내열성이 우수하며, 식품의 포장 용기 등에 이용하는 경우에도, 안정성이 높은 시트용 생분해성 발포체 및 그의 제조 방법, 및 해당 발포체를 사용한 생분해성 성형품 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다.

Claims (8)

1. 왕겨 분말, 전분 및 생분해성 열가소성 수지를 혼합하여 발포시킨 생분해성 발포체이고, 상기 생분해성 발포체를 시트상으로 성형하기 위한 시트용 생분해성 발포체에 있어서, 상기 발포시의 발포 배율이 15배 이내로 발포된 시트용 생분해성 발포체.
2. 제1항에 있어서, 왕겨 분말 5 내지 40 중량％, 전분 5 내지 30 중량％를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 시트용 생분해성 발포체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 생분해성 열가소성 수지가 융점이 다른 2종 이상의 수지 성분을 혼합한 것임을 특징으로 하는 시트용 생분해성 발포체.
4. 제3항에 있어서, 생분해성 열가소성 수지가 고융점의 수지보다 저융점의 수지가 신장성이 큰 것을 특징으로 하는 시트용 생분해성 발포체.
5. 왕겨 분말, 전분, 생분해성 열가소성 수지 및 물을 혼합하고, 압출 발포함으로써 시트용 생분해성 발포체를 제조하는 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 시트용 생분해성 발포체의 제조 방법.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 시트용 생분해성 발포체를 시트상으로 성형함으로써 얻어지는 생분해성 성형품.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 시트용 생분해성 발포체를 시트상으로 성형한 후, 재성형하여 포장용 용기를 형성함으로써 얻어지는 생분해성 성형품.
8. 상기 시트용 생분해성 발포체를 시트상으로 성형한 후, 상기 시트를 더욱 가열 및 가압함으로써 포장용 용기를 제조하는 것을 특징으로 하는, 제7항에 기재된 생분해성 성형품의 제조 방법.