KR20060119888A - 생분해성 물품에 사용하기 위한 조성물 및 사용 방법 - Google Patents

생분해성 물품에 사용하기 위한 조성물 및 사용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전분-기재의 음식 또는 음료 용기의 제조에 사용하기 위한 조성물에 관한 것이고, 상기 조성물은 용기가 코팅 등을 요구하지 않으면서 사용하는 동안 내수성이도록 한다. 상기 조성물의 한 실시양태는 물, 천연 전분 및 예비젤라틴화된 전분, 불용화 화합물, 단백질 또는 천연 중합체 화합물, 섬유, 왁스 에멀젼, 및 섬유 사이징제를 포함한다.
전분-기재 용기, 내수성, 전분, 섬유, 코팅

Description

생분해성 물품에 사용하기 위한 조성물 및 사용 방법 {COMPOSITION FOR USE IN BIODEGRADABLE ARTICLES AND METHOD OF USE}
<관련 출원의 상호 참조>
본 출원은 2003년 8월 27일자로 출원된 미국 가출원 일련번호 60/498,396에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 생분해성 상품을 생산하기 위한 혼합 조성물 및 상기 조성물의 사용 방법에 관한 것이다.
전통적인 일회용 음식 서비스 품목은 통상 종이 또는 판지 (통상적으로 중합체 방수성 물질, 예컨대 왁스 또는 폴리에틸렌으로 코팅되거나 또는 함침됨), 또는 다양한 플라스틱 (폴리스티렌이 가장 통상적임) 중 하나로부터 제조된다. 상기 물질들은 양호하거나 우수한 내습성을 갖고, 단열성 (발포 폴리스티렌 또는 "스티로폼")일 수 있고, 저렴하고 내구성을 갖는다. 상기 물질로부터 일회용 포장지를 생산하는 데 사용되는 산업적 생산 방법은 완성되어 있고; 상기 품목을 대량으로 신속하게 그리고 비교적 저렴하게 생산할 수 있다.
그러나, 상기 "저렴한" 물질을 사용하는 환경 비용이 상당히 고가일 수 있다 는 것을 점점 인지하게 되었다. 예를 들어, 폴리스티렌 컵의 예상 수명은 약 500년이고, 미국인들은 각자 1년에 평균 약 100개의 컵을 폐기한다. 또한, 폴리스티렌은 벤젠 및 에틸렌의 화학적 가공에 의해 제조되고, 벤젠 및 에틸렌은 둘 다 석유 산업의 부산물이고, 그에 따라 재생 불가능한 자원이다. 석유 산업의 환경학적 보고가 20세기 중반 이후로 현저히 진보하였지만, 연료용 석유의 추출 및 가공과 화학적 생산은 여전히 환경 문제가 인지되고 있다.
종이 및 판지는 재생 가능한 물질인 목재 펄프로부터 제조된다. 그러나, 목질 섬유의 재생 시간 (나무가 성장하는 데 필요한 시간)이 상당하고, 백색 섬유를 생산하기 위해 요구되는 화학적 가공은 환경에 유해한 것으로 인지되고 있다. 비표백 및 재활용 섬유의 사용이 이러한 환경학적으로 유해한 작용을 경감시키는 데 도움이 되지만, 수많은 농업적 부산물 공급원이 이용가능할 때 섬유 공급원으로서 서서히 성장하는 나무를 사용하는 것은 본질적으로 의문스럽다.
생분해성 일회용 포장재의 사용에 대한 요구가 지난 10년 동안 꾸준히 증가하였다. 최근인 2003년 3월에, 대만은 일회용 포장지에 발포 폴리스티렌의 사용을 금지하였다. 중국의 주요 도시 (예, 베이징 및 상하이) 또한 일회용 포장지에 발포 폴리스티렌의 사용을 금지하였다.
전통적인 일회용 음식 용기 제품에 대한 환경학적 관심사를 해결하기 위한, 당업계의 한 접근법은 전분-기재의 일회용 음식 서비스 품목, 예컨대 쟁반, 접시 및 볼을 제조하는 것이었다. 그러나, 당업계에서 사용되는 전분-기재의 포장지는 현재 다수의 결점이 있으며, 그 중 가장 중요한 것은 용기가 물에 민감하다는 것이 다.
구체적으로, 쿠킹된(cooked) 비개질 전분은 본래 수용성이다. 현재 제작되고 있는 모든 전분-기재의 생분해성 음식 서비스 품목이 가열된 몰드에서 성형되기 때문에, 이들 품목 중 다량의 또는 모든 전분이 쿠킹되고, 그에 따라 성형된 제품은 수분에 매우 민감하다. 물, 기타 수성 유체, 또는 상당량의 수증기에 노출되었을 때, 상기 품목은 매우 부드러워지고, 성형-안정성을 상실하게 되며, 식탁용 날붙이류 (예, 나이프 및 포크)에 의해 구멍나기 쉬워진다.
제조업자들은 현재 전분-기재의 음식-서비스 품목의 감수성(moisture-susceptibility) 문제를 두가지 방법 (수성 환경에서는 제품을 사용하지 않거나 또는 제품에 코팅을 가함)으로 해결한다. 한 접근법은 간단하게 수성 유체 또는 증기가 존재하지 않는 곳에 사용하기 위한 음식 서비스 품목 (예, 건조하거나 또는 딥-프라이드(deep-fried) 품목)을 판매함으로써 문제점을 회피하는 것이다. 상기 접근법은 상기 품목의 잠재적인 시장을 현저히 제한하는데, 그 이유는 수많은 식품이 (1) 수성 (예, 음료, 수프)이거나, (2) 수성상을 포함하거나 (예, 묽은 소스(thin sauce), 물에서 가열한 야채) 또는 (3) 식품 (예, 쌀 및 기타 녹말질 음식, 뜨거운 샌드위치 등)이 식을 때 수증기를 방출하기 때문이다.
또다른 접근법은 내수성 코팅 또는 필름을 음식 서비스 품목의 표면에 가하여, 본질적으로는 감수성(water-sensitive) 코어를 생분해성 내수성 물질의 층 사이에 끼워넣어 적층 구조를 형성함으로써 전분이 수성 유체 또는 증기와 접촉하는 것을 방지하는 것이다. 그러나, 다수의 생분해성 코팅은 고가로 얻어지고 적용하 기가 어려우며, 그에 따라 제조 비용 및 복잡성을 증가시키고 허용가능한 마무리 제품의 백분율을 감소시킨다.
또한, 현재 업계에서는, 매트릭스 물질 (주로 전분)의 기계적 성질이 전분-기재의 음식 서비스 물품의 성능에 있어서 중요하다. 베이킹한 비개질 전분은 전형적으로 건조되었을 때 상당히 부서지고 깨지기 쉽지만, 전분이 5％ 내지 10％의 수분을 함유할 때는 비교적 부드럽고 유연하다. 현재 실제로, 전분의 수분 함량이 매우 낮을 때는, 섬유를 종종 조성물에 첨가하여 특히 탈형 직후 소정의 기간 동안 전분-기재 품목의 굽힘 강도 및 파괴 에너지를 증가시킨다. 그러나, 상당량 (10％ 이상)의 섬유를 첨가하여도, 전분-기재의 물품은 통상적으로 탈형 직후 또는 장기간에 걸친 시간 동안 건조한 환경 (겨울에 난방 건물, 여름에 냉방 건물, 년중 언제든지 사막 환경)에서 저장하였을 때 매우 깨지기 쉽다. 따라서 전분-기재의 물품이 깨지는 것이 제작 공정 동안 (특히, 코팅 또는 적층 필름을 가하기 전) 및 물품이 건조한 환경에서 사용될 때 여전히 문제가 된다.
게다가, 현재 업계에서는, 무기 광물 충전제 (예, 칼슘 카르보네이트, 실리카, 칼슘 술페이트, 칼슘 술페이트 수화물, 마그네슘 실리케이트, 운모질 광물, 점토 광물, 티탄 디옥사이드 등)를 종종 전분-기재 생분해성 음식 서비스 물품을 생산하는 데 사용되는 조성물에 포함시킨다. 그러나, 상기 충전제는 생분해성은 아니다. 상기 물질들을 충전제로서 사용하는 제품을 위한 판매 조항들은 상기 물질이 천연이고, 재생가능하며, 환경학적으로 양호할 것을 지적한다. 그러나, 모든 무기 충전제 물질의 채굴 (또는 합성) 및 가공과 관련하여 본래 환경 비용이 존재 한다.
최종적으로, 현재 업계에서, 전분-기재 음식 서비스 물품에 가장 통상적으로 사용되는 섬유는 목재-펄프 섬유 (종이 기재의 물품과 유사함)이다. 제지 산업을 위한 주요 공급원 물질로서, 목재-펄프 섬유는 용이하게 입수가능하고, 품질 및 물질 성질에 있어서 일관되며, 마무리된 음식 서비스 물품에 구조적 요소로서 기능하기 위해 요구되는 주요 성질을 갖추었다. 그러나, 수많은 농업적 부산물 공급원이 이용가능할 때, 섬유 공급원으로서 서서히 성장하는 나무를 사용하는 것은 전술한 바와 같이 본질적으로 의문스럽다.
따라서, 통상적으로 용기, 박스, 접시, 쟁반 및 볼에 이르는 전 범위의 용도로 사용될 수 있지만, 필름 적층 또는 분무 코팅 시스템의 비용 및 복잡성을 회피하는 내수성 생분해성 일회용 품목을 생산하기 위한 개선된 시스템이 요구된다.
또한, (a) 제작하는 중에 취급 요건을 완화시키고 (b) 건조한 환경에서의 유용성을 증대시키기 위해, 전분-기재의 음식 서비스 물품에서 매트릭스 물질의 기계적 성질을 증대시키기 위한 수단도 요구된다.
또한, 현재 업계에서는, 전통적인 광물 충전제와 동일한 역할을 하는 완전히 생분해성이고 재생가능한 식물-기재의 유기 물질로 광물 충전제를 대체할 개선이 요구된다. 충전제 물질이 또다른 농자재 생산의 부산물로서 일반적으로 생산된다면 보다 유리한 이점이 가능해진다.
또한 비-목재 식물, 특히 이미 생산할 때 미가공품의 부산물인 물질로부터의 섬유성 물질을 혼입하는 방법 및 조성물이 요구된다.
<발명의 요약>
본 발명의 목적은 통상적으로 용기, 박스, 접시, 쟁반 및 볼에 이르는 전 범위의 용도로 사용될 수 있지만, 필름 적층 또는 분무 코팅 시스템의 비용 및 복잡성을 회피하는 내수성 생분해성 일회용 품목을 생산하기 위한 개선된 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 (a) 제작하는 중에 취급 요건을 완화시키고 (b) 건조한 환경에서의 유용성을 증대시키기 위해, 전분-기재의 음식 서비스 물품에서 매트릭스 물질의 개선된 기계적 성질을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 전분-기재의 음식 용기에서 전통적인 광물 충전제와 동일한 역할을 하는 완전히 생분해성이고 재생가능한 식물-기재의 유기 물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 비-목재 식물, 특히 이미 생산할 때 미가공품의 부산물인 물질로부터의 섬유성 물질을 혼입하는 방법 및 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 하기 상세한 설명을 통해 당업자에게 자명해질 수 있는 본 발명의 상기 측면 및 기타 측면은 전분-기재의 상품을 제조하는 데 사용되는 조성물 및 상기 조성물의 사용 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 한 실시양태는 물, 전분, 불용화 화합물, 단백질 또는 천연 중합체 화합물, 섬유, 왁스 에멀젼, 섬유 사이징제(sizing agent), 및 몰드 이형제를 포함하는 조성물이다.
상기 언급한 상세한 설명 및 본 발명에 따른 기타 장점 및 목적이 달성되는 방식을 완전히 이해하기 위해서, 본 발명의 보다 상세한 설명이 본 발명의 특정 실시양태에 의해 제공될 것이다.
본 발명에 따르면, 물, 전분, 임의로는 베이킹한 음식 서비스 품목의 전분 부분의 감수성(water susceptibility)을 감소시키기 위한 불용화 화합물, 임의로는 건조한 환경에서 사용하기 위해 생산된 물품이 깨지는 것을 감소시키고 성형 직후에 품목이 전형적으로 건조될 때 파손을 방지하기 위한 단백질 및 천연 중합체 화합물, 임의로는 베이킹된 품목에서 구조 요소 (다수의 크기 등급) 및 무기 충전제를 대체하기 위한 저가의 유기 물질로서 함께 사용되는 다수의 천연 섬유성 물질, 임의로는 조성물에 포함되어 내수성을 증가시키기 위한 왁스 에멀젼 및(또는) 섬유 사이징제 및 임의로는 베이킹 부분과 몰드 시스템 사이의 점착성을 감소시키기 위한 몰드 이형제를 포함하는, 내수성 포장 품목 (박스, 용기, 쟁반, 접시, 볼 및 컵)을 생산할 수 있는 조성물이 제공된다.
본 발명의 실시양태에 사용하기 위한 전분에는, 식물 기원, 예컨대 식물의 덩이줄기, 뿌리, 종자 및(또는) 열매 또는 동물 기원, 즉 글리코겐이 포함되나, 이들로 한정되지는 않으며, 특정한 식물 기원으로는 옥수수, 감자, 타피오카, 쌀, 또는 밀 등이 포함되지만, 식물 기원이 가장 바람직하다. 또한, 전분이 예비젤라틴화된 전분 및 천연 전분 둘 다의 조합물로서 제공되는 것이 바람직하다. 예비젤라틴화된 전분의 농도는 바람직하게는 조성물 중 전체 전분의 약 0 중량％ 내지 약 30 중량％, 보다 바람직하게는 5 중량％ 내지 20 중량％, 가장 바람직하게는 7 중량％ 내지 15 중량％이다.
불용화 화합물 (또는 가교제)은 제지 산업에서 인쇄적성을 증가시키고 감수성을 감소시키기 위해 종이 상에 내수성 코팅을 가할 때 사용되어 왔다. 본 발명의 실시양태에서 사용될 수 있는 불용화제에는, 개질된 에탄디알을 함유하는 수용액, 글리옥살계 시약, 암모늄 지르코늄 카르보네이트, 칼륨 지르코늄 카르보네이트, 및 폴리아미드-에피클로로하이드린 화합물이 포함되지만, 이들로 한정되지는 않는다. 사용되는 불용화제의 활성 성분의 양은 전분 (천연 전분 및 예비젤라틴화된 전분을 둘 다 포함함)의 약 20 중량％ 이하이고, 보다 바람직하게는 사용되는 가교 시스템 및 특정 용도에 따라서 전분의 약 0.1 중량％ 내지 약 20 중량％이다.
일부 경우에, 사용되는 불용화제의 효과를 최대화하기 위해, 불용화 화합물을 첨가하기 전에 조성물의 pH를 조정할 필요가 있다는 것이 밝혀졌다. 또한 특정 혼합 조성물에 따라서 몇몇 불용화제 화합물은 저온에서 혼합물과 반응하여 혼합물이 몰딩 전에 너무 점성이도록 한다는 것이 밝혀졌다. 이러한 경우에 원하는 성질을 갖는 불용화제를 선택해야 한다.
단백질 및 천연 중합체 화합물에는 카세인 및 천연 비경화 라텍스로부터 제조된 제조물 또는 이들과 유사한 제조물이 포함되나, 이들로 한정되지는 않는다. 이러한 제조물은 하기 3 단계로 제조될 수 있다: 1) 통상의 제조업자의 권장사항 (일반적으로는, 담금질에 의해 카세인을 수화시킨 후 용액의 온도 및 pH를 180 ℉ 및 pH= 9 내지 9.5로 서서히 상승시키고, 그 후에 용액을 15분 동안 180 ℉에서 유지함)에 따라 수중 카세인의 용액 (카세인 약 10 중량％)을 쿠킹하고; 2) 제조물을 실온으로 냉각시키고; 3) 충분량의 라텍스를 첨가하고 철저하게 혼합한다. 제조물 중에 라텍스 대 카세인의 바람직한 비율은 약 1:1 내지 2:1 (고형물:고형물)이고, 보다 바람직한 비율은 약 1.2:1 내지 약 1.8:1이고, 가장 바람직한 비율은 약 1.48:1이다. 그러나, 카세인 대 라텍스의 비율은 생산될 용기의 특정한 요구조건에 따라 조정될 수 있다.
게다가, 기타 단백질 또한 카세인 및 라텍스 제조물과 함께 또는 개별적으로 사용되어 용기의 내수성을 개선할 수 있다. 예를 들어, 이러한 단백질로는 알부민, 아가(agar), 젤라틴 등을 들 수 있다.
다수의 천연 섬유성 물질이 베이킹된 품목에서 구조 요소 (다수의 크기 등급) 및(또는) 무기 충전제를 대체하는 저가의 유기 물질로서 함께 사용될 수 있다. 섬유 요소는 습윤 반죽의 몰딩 특징을 조절하고 마무리된 음식 서비스 물품의 구조적 안정성을 증대시키기 위해 사용된다. 조성물에 사용되는 섬유의 길이 및 섬유의 종횡비는 연속적이지만, 조성물의 섬유질 부분은 일반적으로 상이한 기능을 하는 3 부류 (섬유 길이를 기초로 함)로 분리될 수 있다. 긴 섬유 또는 매우 긴 섬유 (4 내지 25 mm 이상) 또는 복합 섬유 요소는 반죽이 몰드에서 팽창할 때 반죽에 결함이 형성되는 것을 방지하는 데 도움이 되는 망상구조(meshwork)를 형성하기 위해 사용된다. 중간 길이 섬유 (0.5 내지 5 mm) 또한 습윤 반죽의 유동 특징을 조절하는 것을 돕고, 마무리된 음식 서비스 물품의 강도를 증가시키는 기능을 하여, 취급 중에 그리고 정상적인 사용 중에 균열이 일어나는 것을 방지한다. 짧은 섬유 (0.5 mm 미만)는 주로 쉽게 생분해되는 물질, 즉 특히 표준 사이징제로 처리하였을 때 이들을 함유하는 전분-기재의 매트릭스보다 훨씬 더욱 내수성인 충전제 물질을 조성물에 혼입하기 위한 수단으로서 사용된다. (모든 유형의 섬유가 이 기능을 제공하지만, 중간 길이 섬유, 긴 섬유 및 매우 긴 섬유의 존재는 이들이 제공하는 몰딩, 취급 및 사용할 때의 특징을 위해 필요하고, 반면 짧은 섬유 요소는 주로 내수성에의 기여를 위해 존재함).
임의로, 보다 짧은 섬유는 이와 동일한 장점을 제공하는 기타 충전제 물질과 함께 사용되거나, 또는 상기 충전제 물질에 의해 대체될 수 있다. 예를 들어, 이러한 충전제 물질로는 유기 및 무기 응집체, 예컨대 칼슘 카르보네이트, 실리카, 칼슘 술페이트, 칼슘 술페이트 수화물, 마그네슘 실리케이트, 운모질 광물, 점토 광물, 티탄 디옥사이드, 활석 등을 들 수 있다. 응집체 또는 짧은 섬유의 바람직한 농도는 조성물의 약 0 건조 중량％ 내지 약 25 건조 중량％, 보다 바람직하게는 조성물의 약 5 건조 중량％ 내지 약 20 건조 중량％, 가장 바람직하게는 조성물의 약 10 건조 중량％ 내지 약 20 건조 중량％이다.
수많은 공급원으로부터의 섬유가 전형적으로 조성물에 포함된다. 목초 또는 갈대 종으로부터의 비교적 고급의 섬유는 마무리된 물품의 구조적 안정성 및 복원력에 크게 기여하는 중간 길이 섬유를 제공한다. 긴 섬유 내지 매우 긴 섬유 또는 복합 섬유는 전형적으로 가볍게 가공된 농업적 부산물, 예를 들면 적합한 크기로 썰기(chopping), 분쇄 또는 제분된 줄기 대 또는 껍질 물질로부터 유래한다. 적합한 가공 조건 (예, 해머 제분) 하에서, 상기 물질은 또한 전분을 대체하고 마무리된 물품에 내수성을 부가하는 기능을 하는 상당량의 매우 짧은 섬유를 제공할 수 있다. 분쇄된 견과 껍질 형태의 섬유성 물질 (또는 기타 매우 단단하고, 리그닌이 풍부한 식물 물질) 또한 특히 임의의 섬유 사이징제로 처리하였을 때 특히 내수성인 유기 생분해성 섬유로서 사용될 수 있다.
게다가, 전분-기재의 음식 서비스 물품에서 구조 요소로서 적합한 섬유의 이러한 기타 공급원은 용이하게 입수가능하다. 이들 중 몇몇은 나무로부터 섬유를 취하는 것보다 관련 환경 비용이 감소한 섬유를 제공하는, 목초 또는 갈대, 예컨대 양마 및 대나무로서 개괄적으로 특징지을 수 있는 급성장(fast growing) 식물 기원이다. 섬유 산업에서 성장하고 있는 부분은 상기 식물로부터의 섬유를 사용하는 것에 기초한다. 다수의 경우에 상기 식물로부터 취해진 섬유의 품질 및 일관성 (가공 후)은 목재 펄프 산업에 의해 제공되는 정도로 양호하다. 또한, 섬유는 또한 농업적 생산의 부산물로서 일반적으로 입수가능하다. 예를 들어, 곡물로부터의 줄기 대, 줄기 및 껍질은 매우 저렴하고, 부산물로서 추가의 환경 비용 (주요 수확물의 생산과 관련있는 환경 비용에 상관없이)을 본질적으로 부가하지 않는 섬유성 물질의 얻기 쉬운 공급원이지만, 목재 또는 고급의 목초 종으로부터 취한 섬유의 품질 만큼 우수하지는 않다.
본원에서 기재되어 있는 조성물에 포함되어 있는 섬유성 물질은 섬유 길이 및 섬유 종횡비 둘 다에 있어서 매우 다양하다. 그러나, 전반적으로 물질이 약 2 mm 미만의 평균 섬유 길이 및 약 5:1 내지 25:1의 평균 종횡비를 갖는 것이 바람직하다.
조성물에서 내수성을 증가시키기 위해 사용되는 바람직한 왁스 에멀젼은 통상적으로 파라핀 왁스 또는 미정질 왁스로 제조된 안정한 수성 에멀젼이다. 이는 때로는 로진을 함유한다. 통상적으로 유화제 및 기계적 교반에 의해 제조된다. 에멀젼은 사용된 유화제에 따라 산- 또는 알칼리-안정성일 수 있다. 왁스 에멀젼은 최종 제품의 특정 용도 및 원하는 성질에 따라, 천연 왁스, 예를 들면 동물, 식물 또는 광물, 또는 합성 왁스, 예를 들면 에틸렌계 중합체 및 폴리 에틸 에스테르, 염소화된 나프탈렌, 또는 탄화수소형 왁스로부터 제조될 수 있다. 본 발명의 조성물에 사용하기에 적합한 왁스 에멀젼의 예로는 유화된 파라핀 왁스 및 유화된 다결정 왁스가 포함된다. 유화 시스템에는 비누-기재 및 리그노술포네이트-기재 유형 둘 다 포함된다.
섬유 사이징제는 섬유 표면 상에서 코팅 (또는 계면)을 형성하여 점착 촉진제 (커플링제)로서 작용하거나; 섬유 표면이 손상되는 것을 방지하거나; 취급시 보조제로서 작용하거나; 섬유에 강도 또는 강성을 부가하거나; 또는 흡수성을 감소시키는 것 중 하나 이상의 기능을 하는 임의의 적합한 섬유 사이징제일 수 있다. 본 발명의 조성물에 사용하기에 적합한 섬유 사이징제의 예로는 알킬케텐 이량체 에멀젼, 알케닐 숙신산 무수물, 스티렌 아크릴레이트 공중합체의 수성 분산액, 및 알킬화된 멜라민을 들 수 있다.
몰드 이형제 또는 점착방지제(abherent)는 베이킹 부분과 몰드 시스템 사이의 점착성을 감소시키기 위해 제공된다. 본 발명의 조성물에 사용하기에 적합한 특정한 몰드 이형제의 예로는 마그네슘 스테아레이트, 활석, 지방 또는 오일 등 또는 상기의 조합물을 들 수 있으나, 이들로 한정되지는 않는다.
본 발명에 따른 혼합 조성물로 만들어진 용기는 최종 용기의 원하는 용도 및 성질에 따라 다양한 형태 및 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 용기는 개방된 용기, 예컨대 접시, 컵, 또는 볼, 클램셀(clamshell) 용기, 또는 당업계에 공지된 임의의 기타 유용한 구조로 만들어질 수 있다.
또한, 용기의 임의 부분의 두께는 바람직하게는 약 0.5 mm 내지 약 3.2 mm, 보다 바람직하게는 약 1.5 mm 내지 약 3.0 mm, 가장 바람직하게는 약 1.6 mm 내지 약 2.5 mm로 다양할 것이다. 용기의 두께는 또한 용기의 횡단면에 걸쳐서 다양할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시양태에서, 생분해성 물질, 예컨대 코팅 및(또는) 실란트를 혼합 조성물로 만들어진 용기에 적용할 수 있다. 상기 생분해성 물질은 용기의 외면 및(또는) 내면을 투과하여 용기의 내수성 및 내열성을 개선하도록 적용될 수 있다. 상기 물질은, 코팅으로서 적용되었을 때, 용기 매트릭스를 부분적으로 또는 완전히 투과하거나 또는 병행하여 코팅을 형성하고 용기 매트릭스를 부분적으로 또는 완전히 투과한다.
본 발명의 추가의 실시양태는 음식 또는 음료 용기로 사용하기 위한 용기 또는 기타 물품을 생산하는 방법이다. 상기 방법은 전술한 혼합 조성물을 제공하고; 상기 혼합물을 원하는 형태의 몰드에서 가열하여 상응하는 원하는 형태의 용기를 성형하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 추가의 방법은 원하는 최종 제품 형태의 공동 및 가열 또는 베이킹 중에 생성된 증기가 몰드 장치로부터 분출되기 위한 갭 또는 갭들이 있는 몰드 장치를 제공하고, 몰드 장치를 가열하거나 베이킹하고, 액체 또는 반액체인 혼합물을 몰드 장치를 닫기 전에 몰드 장치의 공동에 첨가하고 몰드 장치를 닫는 단계를 포함하고, 여기서 증기 또는 스팀이 가열 또는 베이킹 중에 공동에서 생성되었을 때 혼합물은 증기 또는 스팀 압력에 의해 밀려 공동을 완전히 채우고, 혼합물이 가열된 몰드 장치와 충분히 접촉하였을 때 스킨(skin)이 혼합물의 외면 상에 형성되며, 상기 스킨은 증기 또는 스팀에 대해 투과성이거나 또는 반투과성이고, 상기 스킨 및 갭은 함께 스팀 또는 증기가 공동으로부터 몰드 장치의 외부로 방출되도록 하지만 임의의 상당량의 혼합물의 방출은 허용하지 않는다. 본원에서 사용되는 임의의 상당량의 혼합물은 그의 유실이 유의한 정도로 선행 기술에서 발견되었던 전술한 결점, 예컨대 원료의 낭비, 추가의 혼합물을 가열하기 위해 요구되는 에너지의 낭비, 최종 제품을 성형하기에 과량인 물질을 제거하기 위한 추가 공정 및 갭 또는 갭들의 막힘 중 어느 하나를 초래하는 임의의 양이다.
갭의 크기가, 혼합물이 가열된 몰드 표면과 접촉함으로써 혼합물의 표면 상에 형성된 스킨이, 혼합물의 가열 또는 베이킹 중에 생성된 스팀 또는 증기로 인한 충분한 압력 하에 있을 때, 스팀 또는 증기가 스킨을 통해 그 후에는 갭을 통해 몰드 장치의 외부로 스킨의 파열 없이 방출되는 것을 허용하기에 충분하기 때문에, 즉 충분히 작기 때문에 혼합물이 공동에 보유되어 있는 동안에 증기가 방출된다. 스킨이 가열 또는 베이킹을 완료하기 전에 액체 또는 반액체일 수 있는 혼합물에 대해 투과성이 아니기 때문에, 혼합물은 몰드 장치의 공동으로부터 방출될 수 없다.
본 발명에 따른 전술한 방법은 베이킹 중에 생성된 증기가 혼합물의 상당한 유실 및 전술한 상기 유실의 관련 결점, 예컨대 원료의 낭비, 추가의 혼합물을 가열하기 위해 요구되는 에너지의 낭비, 최종 제품을 성형하기에 과량인 물질을 제거하기 위한 추가의 가공 및 갭 또는 갭들의 막힘 없이 분출되도록 한다.
본 발명에 따른 전술한 방법은 식용 베이킹 상품 및 기타 베이킹 제품, 예컨대 음식 용기 등으로 사용하기 위한 전분-기재의 물질을 제조하는 데 사용될 수 있다. 상기 방법에 사용하기 위한 혼합물은 전형적으로 수계(water-based)이고 본원에 기재되어 있는 혼합물을 포함한다. 그러나, 당업자는 혼합물이 알콜계 혼합물 또는 기타 비-수계 혼합물과 같이 수계일 필요가 없다는 것을 알 것이다. 상기 방법에 사용될 수 있는 특정 혼합물의 예는 당업자에게 자명할 것이고, 통상의 베이킹 혼합물, 예컨대 와플, 쿠키 도우, 또는 아이스크림 콘 반죽, 전분 및 물로 이루어진 전분-기재의 혼합물 및 가열 또는 베이킹 중에 생성된 기체에 대해 투과성인 스킨을 형성하는 수지와 혼합된 복합 물질을 포함하는 혼합물이 포함되지만, 이들로 한정되지는 않는다. 또한, 특정 베이킹 절차, 예컨대 가열 온도 및 시간은 가열 또는 베이킹될 특정 혼합물에 따라 다양할 것이고 당업자에게 자명할 것이다.
본 발명이 특정 실시양태 및 예의 측면에서 기재되어 있지만, 본 발명의 수정 및 변경이 본 발명의 취지 및 범주로부터 이탈함이 없이 가능하다는 것을 당업자라면 이해할 것이다. 그에 따라, 본 발명의 범주는 하기 청구범위로만 한정된다.

Claims (99)

  1. 물;
    전분;
    섬유;
    왁스 에멀젼; 및
    섬유 사이징제
    를 포함하는 생분해성 음식 서비스 용기의 제조에 사용하기 위한 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 전분이 예비젤라틴화된 전분 및 천연 전분을 포함하는 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 예비젤라틴화된 전분이 조성물 중 전체 전분의 0 중량％ 초과 내지 30 중량％ 미만인 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 예비젤라틴화된 전분이 조성물 중 전체 전분의 5 중량％ 초과 내지 20 중량％ 미만인 조성물.
  5. 제2항에 있어서, 예비젤라틴화된 전분이 조성물 중 전체 전분의 7 중량％ 초과 내지 15 중량％ 미만인 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 불용화 화합물을 더 포함하는 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 불용화 화합물이 개질된 에탄디알을 함유하는 수용액, 글리옥살계 시약, 암모늄 지르코늄 카르보네이트, 칼륨 지르코늄 카르보네이트 또는 폴리아미드-에피클로로하이드린 화합물을 포함하는 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 불용화 화합물의 농도가 조성물 중 전체 전분의 20 중량％ 미만인 조성물.
  9. 제7항에 있어서, 불용화 화합물의 농도가 조성물 중 전체 전분의 약 0.1 중량％ 내지 약 20 중량％인 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 단백질 또는 천연 중합체 화합물을 더 포함하는 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 단백질 또는 천연 중합체 화합물이 카세인 및 라텍스를 포함하는 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 라텍스가 천연 비경화 라텍스인 조성물.
  13. 제11항에 있어서, 라텍스 고형물 대 카세인 고형물의 비율이 약 1:1 내지 약 2:1인 조성물.
  14. 제11항에 있어서, 라텍스 고형물 대 카세인 고형물의 비율이 약 1.2:1 내지 약 1.8:1인 조성물.
  15. 제11항에 있어서, 라텍스 고형물 대 카세인 고형물의 비율이 약 1.45:1인 조성물.
  16. 제1항에 있어서, 조성물의 내수성을 개선하기 위해 단백질을 더 포함하는 조성물.
  17. 제16항에 있어서, 조성물의 내수성을 개선하기 위한 상기 단백질이 알부민, 아가(agar) 또는 젤라틴을 더 포함하는 조성물.
  18. 제1항에 있어서, 섬유가 긴 섬유, 중간 섬유 및 짧은 섬유를 포함하는 조성물.
  19. 제18항에 있어서, 섬유가 천연 섬유성 물질을 포함하는 조성물.
  20. 제19항에 있어서, 섬유의 평균 섬유 길이가 약 2 mm 미만인 조성물.
  21. 제20항에 있어서, 섬유의 평균 종횡비가 5:1 내지 25:1인 조성물.
  22. 제1항에 있어서, 충전제 물질을 포함하는 조성물.
  23. 제22항에 있어서, 충전제 물질이 유기 물질인 조성물.
  24. 제22항에 있어서, 충전제 물질이 칼슘 카르보네이트, 실리카, 칼슘 술페이트 수화물, 마그네슘 실리케이트, 운모질 광물, 점토 광물, 티탄 디옥사이드 또는 활석을 포함하는 조성물.
  25. 제22항에 있어서, 충전제 물질 및(또는) 짧은 섬유의 합한 농도가 조성물의 25 건조 중량％ 미만인 조성물.
  26. 제22항에 있어서, 충전제 물질 및(또는) 짧은 섬유의 합한 농도가 조성물의 5 건조 중량％ 초과 내지 20 건조 중량％ 미만인 조성물.
  27. 제22항에 있어서, 충전제 물질 및(또는) 짧은 섬유의 합한 농도가 조성물의 10 건조 중량％ 초과 내지 20 건조 중량％ 미만인 조성물.
  28. 제1항에 있어서, 섬유가 급성장(fast growing) 식물 유래 섬유를 포함하는 조성물.
  29. 제1항에 있어서, 농업적 생산의 부산물로서 입수가능한 섬유를 포함하는 조성물.
  30. 제1항에 있어서, 왁스 에멀젼이 파라핀 왁스 또는 미정질 왁스를 포함하는 조성물.
  31. 제30항에 있어서, 왁스 에멀젼이 로진을 포함하는 조성물.
  32. 제1항에 있어서, 왁스 에멀젼이 천연 왁스를 포함하는 조성물.
  33. 제1항에 있어서, 왁스 에멀젼이 탄화수소 왁스를 포함하는 조성물.
  34. 제1항에 있어서, 섬유 사이징제가 적어도 일부 섬유의 적어도 일부 표면에 코팅을 형성하여 점착 촉진제로서 작용하거나, 섬유의 표면이 손상되는 것을 방지하거나, 취급시 보조제로서 작용하거나, 섬유에 강도 또는 강성을 부가하거나, 또는 흡수성을 감소시키는 조성물.
  35. 제34항에 있어서, 섬유 사이징제가 알킬케텐 이량체 에멀젼, 알케닐 숙신산 무수물, 스티렌 아크릴레이트 공중합체 또는 알킬화된 멜라민을 포함하는 조성물.
  36. 제1항에 있어서, 몰드 이형제를 더 포함하는 조성물.
  37. 제36항에 있어서, 몰드 이형제가 마그네슘 스테아레이트, 활석, 지방 또는 오일을 포함하는 조성물.
  38. 제1항에 있어서, 코팅을 더 포함하는 조성물.
  39. 제38항에 있어서, 코팅이 조성물의 매트릭스를 부분적으로 투과하는 조성물.
  40. 물;
    전분;
    불용화 화합물;
    단백질 또는 천연 중합체 화합물;
    섬유;
    왁스 에멀젼;
    섬유 사이징제; 및
    몰드 이형제
    를 포함하는 생분해성 용기의 제조에 사용하기 위한 조성물.
  41. 제40항에 있어서, 전분이 예비젤라틴화된 전분 및 천연 전분을 포함하는 조성물.
  42. 제41항에 있어서, 예비젤라틴화된 전분이 조성물 중 전체 전분의 0 중량％ 초과 내지 30 중량％ 미만인 조성물.
  43. 제41항에 있어서, 예비젤라틴화된 전분이 조성물 중 전체 전분의 5 중량％ 초과 내지 20 중량％ 미만인 조성물.
  44. 제41항에 있어서, 예비젤라틴화된 전분이 조성물 중 전체 전분의 7 중량％ 초과 내지 15 중량％ 미만인 조성물.
  45. 제40항에 있어서, 불용화 화합물이 개질된 에탄디알을 함유하는 수용액, 글리옥살계 시약, 암모늄 지르코늄 카르보네이트, 칼륨 지르코늄 카르보네이트 또는 폴리아미드-에피클로로하이드린 화합물을 포함하는 조성물.
  46. 제45항에 있어서, 불용화 화합물의 농도가 조성물 중 전체 전분의 20 중량％ 미만인 조성물.
  47. 제45항에 있어서, 불용화 화합물의 농도가 조성물 중 전체 전분의 약 0.1 중량％ 내지 약 20 중량％인 조성물.
  48. 제40항에 있어서, 단백질 또는 천연 중합체 화합물이 카세인 및 라텍스를 포함하는 조성물.
  49. 제48항에 있어서, 라텍스가 천연 비경화 라텍스인 조성물.
  50. 제48항에 있어서, 라텍스 고형물 대 카세인 고형물의 비율이 약 1:1 내지 약 2:1인 조성물.
  51. 제48항에 있어서, 라텍스 고형물 대 카세인 고형물의 비율이 약 1.2:1 내지 약 1.8:1인 조성물.
  52. 제48항에 있어서, 라텍스 고형물 대 카세인 고형물의 비율이 약 1.45:1인 조성물.
  53. 제40항에 있어서, 조성물의 내수성을 개선하기 위해 단백질을 더 포함하는 조성물.
  54. 제53항에 있어서, 조성물의 내수성을 개선하기 위한 상기 단백질이 알부민, 아가 또는 젤라틴을 포함하는 조성물.
  55. 제40항에 있어서, 섬유가 긴 섬유, 중간 섬유 및 짧은 섬유를 포함하는 조성물.
  56. 제55항에 있어서, 섬유가 천연 섬유성 물질을 포함하는 조성물.
  57. 제56항에 있어서, 섬유의 평균 섬유 길이가 약 2 mm 미만인 조성물.
  58. 제57항에 있어서, 섬유의 평균 종횡비가 5:1 내지 25:1인 조성물.
  59. 제40항에 있어서, 충전제 물질을 포함하는 조성물.
  60. 제59항에 있어서, 충전제 물질이 유기 물질인 조성물.
  61. 제59항에 있어서, 충전제 물질이 칼슘 카르보네이트, 실리카, 칼슘 술페이트 수화물, 마그네슘 실리케이트, 운모질 광물, 점토 광물, 티탄 디옥사이드 또는 활 석을 포함하는 조성물.
  62. 제59항에 있어서, 충전제 물질 및(또는) 짧은 섬유의 합한 농도가 조성물의 25 건조 중량％ 미만인 조성물.
  63. 제59항에 있어서, 충전제 물질 및(또는) 짧은 섬유의 합한 농도가 조성물의 5 건조 중량％ 초과 내지 20 건조 중량％ 미만인 조성물.
  64. 제59항에 있어서, 충전제 물질 및(또는) 짧은 섬유의 합한 농도가 조성물의 10 건조 중량％ 초과 내지 20 건조 중량％ 미만인 조성물.
  65. 제40항에 있어서, 섬유가 급성장 식물 유래 섬유를 포함하는 조성물.
  66. 제40항에 있어서, 농업적 생산의 부산물로서 입수가능한 섬유를 포함하는 조성물.
  67. 제40항에 있어서, 왁스 에멀젼이 파라핀 왁스 또는 미정질 왁스를 포함하는 조성물.
  68. 제67항에 있어서, 왁스 에멀젼이 로진을 포함하는 조성물.
  69. 제40항에 있어서, 왁스 에멀젼이 천연 왁스를 포함하는 조성물.
  70. 제40항에 있어서, 왁스 에멀젼이 탄화수소 왁스를 포함하는 조성물.
  71. 제40항에 있어서, 섬유 사이징제가 적어도 일부 섬유의 적어도 일부 표면에 코팅을 형성하여 점착 촉진제로서 작용하거나, 섬유의 표면이 손상되는 것을 방지하거나, 취급시 보조제로서 작용하거나, 섬유에 강도 또는 강성을 부가하거나, 또는 흡수성을 감소시키는 조성물.
  72. 제40항에 있어서, 섬유 사이징제가 알킬케텐 이량체 에멀젼, 알케닐 숙신산 무수물, 스티렌 아크릴레이트 공중합체 또는 알킬화된 멜라민을 포함하는 조성물.
  73. 제40항에 있어서, 몰드 이형제가 마그네슘 스테아레이트, 활석, 지방 또는 오일을 포함하는 조성물.
  74. 물;
    예비젤라틴화된 전분 및 천연 전분을 포함하는 전분 (여기서, 예비젤라틴화된 전분은 조성물 중 전체 전분의 0 중량％ 초과 내지 30 중량％ 미만임);
    개질된 에탄디알을 함유하는 수용액, 글리옥살계 시약, 암모늄 지르코늄 카 르보네이트, 칼륨 지르코늄 카르보네이트 또는 폴리아미드-에피클로로하이드린 화합물을 포함하는 불용화 화합물;
    천연 섬유; 및
    적어도 일부 섬유의 적어도 일부 표면에 코팅을 형성하는 섬유 사이징제
    를 포함하는 생분해성 용기의 제조에 사용하기 위한 조성물.
  75. 제74항에 있어서, 예비젤라틴화된 전분이 조성물 중 전체 전분의 5 중량％ 초과 내지 20 중량％ 미만인 조성물.
  76. 제74항에 있어서, 예비젤라틴화된 전분이 조성물 중 전체 전분의 7 중량％ 초과 내지 15 중량％ 미만인 조성물.
  77. 제74항에 있어서, 불용화 화합물의 농도가 조성물 중 전분의 20 중량％ 미만인 조성물.
  78. 제74항에 있어서, 불용화 화합물의 농도가 조성물 중 전체 전분의 약 0.1 중량％ 내지 약 20 중량％인 조성물.
  79. 제74항에 있어서, 단백질 또는 천연 중합체 화합물을 더 포함하고, 상기 단백질 또는 천연 중합체 화합물이 카세인 및 라텍스를 포함하는 조성물.
  80. 제79항에 있어서, 라텍스가 천연 비경화 라텍스인 조성물.
  81. 제80항에 있어서, 라텍스 고형물 대 카세인 고형물의 비율이 약 1:1 내지 약 2:1인 조성물.
  82. 제80항에 있어서, 라텍스 고형물 대 카세인 고형물의 비율이 약 1.2:1 내지 약 1.8:1인 조성물.
  83. 제80항에 있어서, 라텍스 고형물 대 카세인 고형물의 비율이 약 1.45:1인 조성물.
  84. 제74항에 있어서, 왁스 에멀젼을 더 포함하는 조성물.
  85. 제84항에 있어서, 왁스 에멀젼이 파라핀 왁스 또는 미정질 왁스를 포함하는 조성물.
  86. 제84항에 있어서, 왁스 에멀젼이 로진을 포함하는 조성물.
  87. 제84항에 있어서, 왁스 에멀젼이 천연 왁스를 포함하는 조성물.
  88. 제84항에 있어서, 왁스 에멀젼이 탄화수소 왁스를 포함하는 조성물.
  89. 제74항에 있어서, 섬유가 긴 섬유, 중간 섬유 및 짧은 섬유를 포함하는 조성물.
  90. 제74항에 있어서, 섬유의 평균 섬유 길이가 약 2 mm 미만인 조성물.
  91. 제90항에 있어서, 섬유의 평균 종횡비가 5:1 내지 25:1인 조성물.
  92. 제74항에 있어서, 마그네슘 스테아레이트, 활석, 지방 또는 오일을 포함하는 몰드 이형제를 더 포함하는 조성물.
  93. 제74항에 있어서, 섬유 사이징제가 알킬케텐 이량체 에멀젼, 알케닐 숙신산 무수물, 스티렌 아크릴레이트 공중합체 또는 알킬화된 멜라민을 포함하는 조성물.
  94. 제74항에 있어서, 충전제 물질을 더 포함하는 조성물.
  95. 제94항에 있어서, 충전제 물질이 유기 물질인 조성물.
  96. 제94항에 있어서, 충전제 물질이 칼슘 카르보네이트, 실리카, 칼슘 술페이트 수화물, 마그네슘 실리케이트, 운모질 광물, 점토 광물, 티탄 디옥사이드 또는 활석을 포함하는 조성물.
  97. 제94항에 있어서, 충전제 물질 및(또는) 짧은 섬유의 합한 농도가 조성물의 25 건조 중량％ 미만인 조성물.
  98. 제94항에 있어서, 충전제 물질 및(또는) 짧은 섬유의 합한 농도가 조성물의 5 건조 중량％ 초과 내지 20 건조 중량％ 미만인 조성물.
  99. 제94항에 있어서, 충전제 물질 및(또는) 짧은 섬유의 합한 농도가 조성물의 10 건조 중량％ 초과 내지 20 건조 중량％ 미만인 조성물.
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