KR20090058685A - 일회용 생분해성 용기 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕겨, 톱밥, 짚 등을 주성분으로 하는 일회용 용기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일회용 용기을 제조하기 위한 생분해성 재료를 혼합한 혼합물로 일회용 생분해성 용기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

상기의 생분해성 재료는 왕겨, 톱밥, 짚, 펄프 및 이들 2종이상의 혼합원료, 전분, 팜 섬유, 멜라민 수지를 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 금형에 투입하여 고온에서 3차에 걸친 압축 성형공정으로 제조하여 팜 섬유의 뛰어난 탄성복원력으로 탄력성이 좋아서 잘부서지지 않으며, 수분 함유율이 적어서 용기성형 및 건조공정을 짧게 할 수 있고 강성과 탄력성이 우수하고 조직이 치밀한 일회용 용기을 제조하는 것이다.

또한, 상기의 혼합물에 에스텔류, 폴리솔베이트류, 스테아릴 젖산나트륨을 혼합하여 일회용 생분해성 용기의 물성을 더욱 증가시킬 수 있다.

용기, 일회용, 생분해성, 팜 섬유, 멜라민 수지

Description

일회용 생분해성 용기 및 그 제조방법{INSTANT FOOD CONTAINER WITH BIODEGRADABLE MATERIAL COMPOSITION AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 왕겨, 톱밥, 짚 등을 주성분으로 하는 일회용 용기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일회용 용기을 제조하기 위한 생분해성 재료에 팜 섬유, 멜라민 수지를 혼합하여 탄성력, 강성, 내수성, 내구성이 뛰어난 일회용 생분해성 용기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 일회용 용기은 나무를 소재로 하여 표백처리, 곰팡이 방지처리등 여러 화학처리를 하여 제조된다.

이러한 나무를 사용하여 제조되는 일회용 용기은 사용량이 많아질수록 산림의 많은 나무들이 벌목되어 산림환경을 악화시키고, 그 제조비용이 비싸며, 나무에 처리되는 여러 화학처리로 인체에 해롭고, 소각시에는 대기오염을 초래하고, 매립시에는 분해되는 과정에 오염물질이 배출되어 토지환경을 오염시키는 여러 문제점을 가지고 있다. 따라서 최근에는 이를 대체할 수 있는 자연친화적인 생분해성 소 재의 개발이 연구되어 왔다.

지금까지 개발된 자연친화적인 생분해성 소재는 왕겨, 톱밥과 같은 식물원료 분말에 압축 성형시 유동성이나 결합성을 좋게하기 위하여 로진, 전분, 천연 단백질과 같은 천연재료 또는 생분해성 플라스틱 분말을 첨가한 것이다.

그러나 상기의 생분해성 소재는 조성물과의 결합력이 약하고 또한 습기에도 약하여 제조 후 별도의 경화제나 에폭시 수지로 코팅처리를 하여야 하며, 공정이 복잡하고 가열 및 가압 조건에 따라 불량이 많이 발생하는 결점이 있었다.

또한, 생분해성 플라스틱은 제품개발에 많이 시간 및 비용이 필요하여 그 개발이 용이하지 않고, 현재 출시되고 있는 제품도 매우 고가여서 일회용 제품의 재료로는 부적합하다.

상기의 문제점을 해결하고자 본 발명의 출원인이 한국특허등록 제458621호(출원일자 2002년 4월 22일)의 '일회용 생분해성 용기의 제조방법'을 개발하였다.

상기의 등록특허는 생분해성 재료 조성물에 보습효과를 증진시키고 탄력성을 제공하는 에스텔류와 스테아릴 젖산나트륨, 전분의 분산제인 폴리솔베이트류, 조성물의 결합력을 증가시키기 첨가되는 로진을 새롭게 추가하여 생분해성 재료 조성물을 제조하고, 상기 조성물을 금형에서 고온·고압으로 가압 성형하여 일회용 생분해성 용기를 제조하는 발명이다.

상기의 등록특허로 제조되는 일회용 생분해성 용기는 고온·고압으로 성형되어 치밀한 조직으로 종래의 일회용 생분해성용기에 비해 강성은 증가하였으나, 탄 성력의 증가는 만족스럽지 못하였다.

또한, 물에 단시간 노출시에는 어느 정도 저항력을 가지고 있으나, 일정 시간을 초과하여 물에 노출시 치밀한 조직이 급격히 붕괴되어 강성 및 탄성력이 급격히 저하되어 쉽게 부서져버리는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 생분해성 재료는 왕겨, 톱밥, 짚, 펄프 및 이들 2종이상의 혼합원료에 탄성복원력이 우수하고 항균ㆍ통기ㆍ방취기능이 뛰어난 팜 섬유와, 내수성, 내열성, 접착성, 내약품성이 우수한 멜라민 수지를 첨가하여 탄성력이 뛰어나고 내수성이 뛰어난 생분해성 일회용 용기 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 왕겨, 톱밥, 짚, 펄프 및 이들 2종이상의 혼합원료로부터 선택된 원료를 70 내지 120 메시로 분쇄한 식물원료 분말 52~68 중량%, 전분 8~12 중량%, 팜 섬유 12~18중량%, 멜라민 수지 8~12중량%, 물 4~6중량%를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합공정, 상기 혼합물을 용기 형상의 금형에 투입하는 투입공정,상기 금형에 투입된 혼합물을 150~155 ℃의 온도, 30~40 kgf/㎠ 의 압력으로 4~5 초 동안 가압하는 1차 가압공정, 상기 1차 가압 후, 280~320 kgf/㎠ 의 압력으로 4~5초 동안 가압하는 2차 가압공정, 상기 2차 가압 후, 30~40 kgf/㎠ 의 압력으로 10~15초 감압하여 체적감소율이 0.75 내지 0.85 범위로 압축 성형하는 3차 가압공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 혼합물 100중량부에 에스텔류 1~2 중량부, 폴리솔베이트류 1~2 중량부, 스테아릴 젖산나트륨 1~2 중량부를 더 혼합하여 혼합물을 제조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 제조되는 용기은 팜 섬유의 첨가로 탄력성이 좋아서 잘 부서지지 않으며, 고온·고압으로 성형하여 수분 함유율이 적어서 용기 성형 및 건조공정을 짧게 할 수 있는 생분해성 일회용 용기 및 그 제조방법으로, 나무 소재의 일회성 용기을 사용함에 의한 자원의 낭비와 환경오염의 문제를 방지할 수 있다. 특히 본 발명의 생분해성 용기은 폐기 처리될 경우, 단기간에 미생물에 의한 분해작용이나, 일광, 자외선 등에 의해서 분해되어 무해한 흙으로 되고 동시에 토양개량재로 사용될 수 있고, 사용시 필요한 탄력성, 강도, 강성, 수밀성, 형상유지성을 갖는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의한 생분해성 용기의 제조 방법에 의하면, 강성과 탄력성이 우수하고 조직이 치밀한 일회용 용기을 제조할 수 있는 효과가 있다.

본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 일회용 생분해성 용기의 제조공정도이다.

본 발명은 왕겨, 톱밥, 짚, 펄프 및 이들 2종이상의 혼합원료와 전분, 팜 섬유, 물, 멜라민 수지를 혼합한 혼합물을, 용기 형상의 금형에 투입하고 가열하면서 3차에 걸친 가압공정으로 이루어진다.

본 발명에 의한 생분해성 조성물은, 모두 인체에 무해한 성분으로 이루어져 있다.

상기 왕겨, 톱밥, 짚, 펄프 및 이들의 2 종이상의 혼합원료는 식물원료 분말로 상기 기재된 재료에 한정되는 것이 아니고, 1년생 식물이나 다년생 식물 등 식물섬유라면 모두 분쇄하여 사용하는 것이 가능하다.

상기 전분은 녹말가루로 물과 혼합되어 점성을 가지게 되어 본 발명의 제조과정중 고온 가압에 의해 혼합되는 여러 혼합물을 묶어주는 바인더 기능을 하는 것으로 감자전분, 고구마전부, 옥수수전분, 보리나 쌀로 제조되는 곡물전분 등을 사용할 수 있다.

상기 팜 섬유는 아열대/열대 지방에서 자라는 야자과(Coco Nuciferu Linn)에 속하는 야자나무 열매에서 추출한 섬유(fibrer)로 자체적으로 99.9%의 항균성을 보유하고 있으며 투수성, 통기성이 뛰어나 세균 및 박테리아의 번식 자체를 불가능하게 천연소재로 자연상태에서 88.4%의 원적외선을 방출하여 인체에 유익한 영향을 미치며 공기 중에 남아있는 습기를 흡수해 두었다가 건조시 배출하는 습도 조절 효과를 가지고 있어 최근 여러 산업 분야에서 쓰이고 있는 신소재이며, 탄성복원력이 우수하고 항균ㆍ통기ㆍ방취ㆍ보온성 등 여러 기능을 가지고 있다.

상기 팜 섬유는 본 발명의 생분해성 용기의 조성물의 핵심재료로 본 발명에 의해 제조되는 생분해성 용기가 바스러지는 것을 방지하고 용기의 탄성력을 증가시켜 내구성을 좋게 한다.

본 발명에 사용되는 팜 섬유는 야자나무의 줄기, 잎, 열매를 채취하여 건조 시킨 후, 분말형태로 곱게 갈아서 사용한다.

또한, 상기의 멜라민 수지는 무색 투명하며 내수성, 내열성, 접착성, 내약품성이 우수하여 각각의 조성물을 강력히 묶어주어 내구성을 향상시키며, 본 발명의 일회용 용기의 내수성을 증진시키고 열·산·용제에 강한 성질을 부여한다.

상기의 왕겨, 톱밥, 짚, 펄프 및 이들 2종이상의 혼합원료로부터 선택된 원료를 70 내지 120 메시로 분쇄한 식물원료 분말 52~68 중량%, 전분 8~12 중량%, 팜 섬유 12~18중량%, 멜라민 수지 8~12중량%, 물 4~6중량%를 비율로 혼합하여 혼합물을 제조한다.

상기 혼합물에는 에스텔류, 폴리솔베이트류, 스테아릴 젖산나트륨를 더 첨가하여 일회용 생분해성용기의 물성을 증가시킬 수 있다.

상기 에스텔류는 전분의 호화작용을 촉진하고, 보습효과를 제공하여 용기에 탄력성을 제공한다.

상기 에스텔류는 면류나 제과 또는 제빵용 품질 개량제로 사용되는 것으로 우수한 유화성으로 전분의 호화작용을 촉진하고 보습효과와 작업성을 향상시키는 기능을 한다. 또한 성형시 소포제와 이형제로서의 기능과 제조되는 용기에 탄력성을 제공한다.

상기 스테아릴 젖산 나트륨은 소맥 글루텐의 안정성과 탄력성을 증가시키는 작용을 하는 친수성 유화제로 물에 분산되어 결합제의 배합을 균일하게 하는 작용을 하고, 상기 에스텔류와 같이 용기의 탄력성을 증가시킨다.

상기 폴리솔베이트류는 솔비탄 지방산 에스테르에 에틸렌 옥사이드를 부가시 켜 친수성을 높인 것으로 분산제로서 전분류의 침전을 방지하는 기능을 한다.

상기 에스텔류, 폴리솔베이트류, 스테아릴 젖산나트륨의 첨가량은 혼합물 100중량부에 에스텔류 1~2 중량부, 폴리솔베이트류 1~2 중량부, 스테아릴 젖산나트륨 1~2 중량부를 혼합하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 본 발명의 일회용 생분해성 용기은 상기 성분 이외에 용기의 색상을 미려하게 하기 위하여 소량의 인체에 무해한 식용색소를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 일회용 생분해성 용기의 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 재료들을 성분비에 맞도록 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합공정, 상기 혼합물을 용기 형상의 금형에 투입하는 투입공정, 가열과 압력으로 성형, 가압하는 3차례의 가압공정으로 제조된다.

상기 혼합공정은 왕겨, 톱밥, 짚, 펄프 및 이들 2종이상의 혼합원료로부터 선택된 원료를 70 내지 120 메시로 분쇄한 식물원료 분말 52~68 중량%, 전분 8~12 중량%, 팜 섬유 12~18중량%, 멜라민 수지 8~12중량%, 물 4~6중량%를 혼합하여 혼합물을 제조하는 공정이다.

상기 식물원료 분말의 크기가 120메시 보다 작으면 용기제조 후, 용기 사용시 식물원료 분말이 떨어져 나갈 수 있고, 70메시 보다 크면 용기 제조시 혼합물의 결합력이 저하되어 용기의 강도가 저하되므로 식물원료 분말의 크기는 70 내지 120메시가 바람직하다.

상기 팜 섬유는 야자나무의 줄기, 잎, 열매를 사용할 수 있지만 탄성복원력, 항균력, 통기성, 방취성이 가장 우수한 줄기를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 상기 팜 섬유도 70 내지 120메시로 분쇄하는 것이 다른 재료들과 혼합이 바람직할 것이다.

상기 투입공정은 혼합공정에서 혼합된 혼합물을 용기 형상의 금형에 투입하는 공정으로 혼합물 투입 전 금형을 예열하면 공정처리 속도를 향상시킬 수 있다.

상기 가압공정은 3차례에 걸쳐 이루어지며 1차 가압공정은 상기 금형에 투입된 혼합물을 150~155 ℃의 온도, 30~40 kgf/㎠ 의 압력으로 4~5 초 동안 가압한다.

상기 1차 가압 후, 280~320 kgf/㎠ 의 압력으로 4~5 초 동안 2차 가압하고, 상기 2차 가압 후, 30~40 kgf/㎠ 의 압력으로 10~15초 감압하는 3차 가압하여 체적감소율이 0.75 내지 0.85 범위로 압축 성형하여 일회용 생분해성 용기을 제조한다.

상기의 가압공정에서의 체적감소율은 압출율이 너무 크면 조직이 치밀하지 못하여 쉽게 부서지고, 압축율이 너무 작으면 탄성이 부족하여 작은 충격으로 쉽게 깨지게 되어 체적감소율이 0.75 내지 0.85 범위로 압축하는 것이 바람직하다.

체적감소율은 압축되기 전의 부피(V1)에서 압축된 후의 부피(V2)를 뺀 값을 압축되기 전의 부피(V1)로 나눈 값이다. 즉 (V1 - V2)/V1으로 구한다.

본 발명에 따른 일회용 생분해성 용기은 150 내지 155 ℃의 온도에서, 체적감소율이 0.75 내지 0.85 범위에 들어가도록 280 내지 320 kgf/㎠ 의 고압으로 압축 성형함에 의하여 고밀도로 성형함에 의하여 탄성과 강도가 충분한 일회용 생분 해성 용기을 얻을 수 있다. 또한 성형온도가 150℃이상이므로 별도의 살균 공정이 없어도 무방하다.

본 발명에 의한 일회용 생분해성 용기의 제조방법은 식물원료 분말을 멜라민 수지와 전분의 결합제와, 팜 섬유를 사용하여 고온·고압으로 압축성형하여 팜 섬유의 탄성복원력의 효과로 용기가 쉽게 부서지지 않으면 팜 섬유의 항균ㆍ통기ㆍ방취ㆍ보온성의 효과로 안전하고 우수한 품질의 일회용 생분해성 용기를 제공한다.

또한, 멜라민 수지를 사용하여 내구성 및 내수성이이 향상되어 내수성을 향상시키기 위한 코팅공정이나 다른 처리가 불필요하다.

앞에서 설명된 본 발명을 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 일회용 생분해성 용기의 제조공정도이다.

Claims (3)

1. 왕겨, 톱밥, 짚, 펄프 및 이들 2종이상의 혼합원료로부터 선택된 원료를 70 내지 120 메시로 분쇄한 식물원료 분말 52~68 중량%, 전분 8~12 중량%, 팜 섬유 12~18중량%, 멜라민 수지 8~12중량%, 물 4~6중량%를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합공정;

   상기 혼합물을 용기 형상의 금형에 투입하는 투입공정;

   상기 금형에 투입된 혼합물을 150~155 ℃의 온도, 30~40 kgf/㎠ 의 압력으로 4~5 초 동안 가압하는 1차 가압공정;

   상기 1차 가압 후, 280~320 kgf/㎠ 의 압력으로 4~5초 동안 가압하는 2차 가압공정;

   상기 2차 가압 후, 30~40 kgf/㎠ 의 압력으로 10~15초 감압하여 체적감소율이 0.75 내지 0.85 범위로 압축 성형하는 3차 가압공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 일회용 생분해성 용기의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 혼합물 100중량부에 에스텔류 1~2 중량부, 폴리솔베이트류 1~2 중량부, 스테아릴 젖산나트륨 1~2 중량부를 더 혼합하여 혼합물을 제조하는 것을 특징으로 하는 일회용 생분해성 용기의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 일회용 생분해성 용기.

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