KR101161156B1

KR101161156B1 - 미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 미분파우더 조성물 및 이를 이용한 일회용 또는 다회용 용기 제조방법

Info

Publication number: KR101161156B1
Application number: KR20110128357A
Authority: KR
Inventors: 권철우
Original assignee: 권철우
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2012-06-29

Abstract

본 발명은 미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 일회용 또는 다회용 용기 제조용 미분파우더 조성물 및 이를 이용한 일회용 또는 다회용 용기 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 일회용 또는 다회용 용기의 생분해성은 물론 구조적 치밀성 및 강도를 증대시켜 부풀음이 적게 발생하도록 미분화된 곡물가루(쌀, 옥수수, 밀 등의 미세한 분말)와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 바인더를 포함하여 조성된 용기 조성물과, 이 용기조성물을 사용하여 고온 고압하에서 준 소결반응에 의해 성형함으로써 부풀음에 따른 용기제조시의 이형성과 전자렌지 조리시의 부풀음 문제를 해결한 일회용 또는 다회용 용기의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 지방족 폴리에스터 11 ~ 27wt%, 에멀젼 4 ~ 13wt%, 천연식물성 바인더 3 ~ 15wt%, 순도 99%이상인 미분화된 곡물가루 57 ~ 72wt%, 가소제 2 ~ 7wt%, 빌더(Builder) 3 ~ 16wt%, 쿠마롱 2 ~ 10wt%, 유연제 1 ~ 5wt%로 배합되어 조성된 미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 일회용 또는 다회용 용기 제조용 미분파우더 조성물과 이를 이용한 용기의 제조방법을 발명의 특징으로 한다.

Description

미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 미분파우더 조성물 및 이를 이용한 일회용 또는 다회용 용기 제조방법{Powder composition including rice flour and aliphatic polyester and manufacturing method for naturally decomposing disposable tableware thereof}

본 발명은 미분화(나노분말화)된 곡물가루(쌀, 옥수수, 밀)와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 일회용 또는 다회용 용기 제조용 미분파우더 조성물 및 이를 이용한 일회용 또는 다회용 용기 제조방법에 관한 것으로, 자세하게는 미분화된 곡물가루(쌀, 옥수수, 밀)와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 바인더를 포함하여 조성된 미분파우더 조성물을 구비하여 이를 고온 고압하에서 준 소결반응에 의해 성형함으로써 구조 치밀성 및 강도를 증대시켜 부풀음이 적게 발생하도록 하여 부풀음에 따른 용기제조시의 이형성과 전자렌지 조리시의 부풀음 문제에 따른 내구성을 증대시킨 일회용 또는 다회용 용기 조성물 및 이를 이용한 용기 제조방법에 관한 것이다.

전통적으로 식품용기로는 도기(陶器), 유리제품 및 금속재가 사용되어 왔다. 하지만 최근 소득수준의 증가에 따른 식생활의 변화에 의한 인스턴트식품의 증가 및 야외 행사 등의 증가로 늘고 있는 식품용기로 이러한 종래의 식품용기들을 적합하지 않은 단점이 있다. 즉, 종래의 식품용기 중 유리와 도기는 파손율과 제작공정 까다롭고 금속재는 많은 제작비용과 함께 무거워 적합하지 않다는 단점이 있다. 이 때문에 합성수지(폴리스티렌 등)나, 펄프 등을 사용하여 제조된 일회용 또는 다회용 제품이 요구되어 대량 생산 사용되고 있다.

하지만 합성수지 등을 이용한 제품은 인체에 유해한 성분이 함유되어 있으며 사용량의 증가에 따른 사용 후 처리문제로 인한 환경오염의 주범으로 그 사용에 제한이 있다.

즉, 펄프 등을 이용한 종이제품들은 대부분이 수입 펄프 등을 사용함으로 수입에 따른 경제적 문제와, 원료인 펄프를 생산하기 위해 펄프의 원료가 되는 나무가 자라고 있는 숲을 벌목함에 따른 환경파괴의 문제점과 펄프를 이용 종이 제품 생산 과정에 투입되는 첨가제 및 이를 수거하는데 따른 환경오염의 문제가 있다. 물론 펄프 대신 재생펄프를 사용할 수 있지만 폐펄프를 재생하기 위한 에너지 및 각종 재생과정에 들어가는 첨가제 등의 처리 및 폐기에 따른 2차적인 환경오염 문제가 여전히 발생하게 된다.

한편, 펄프 재질의 구조적 문제점을 해결하기 위해 그 표면을 비닐등으로 방수코팅하게 되는데, 이러한 코팅 작업에 사용되는 분해되지 않는 물질들은 자연적으로 분해가 되지 않아 땅에 단순하게 묻으면 썩지 않아 토양이 오염되고, 소각시 다이옥신 등의 환경오염물질을 배출하는 환경오염의 주범으로 각종 환경규제를 받아 그 사용에 제약이 따르고, 또한, 최근에는 기업의 제조물에 대한 생산 및 폐기시의 저탄소 녹색성의 요구가 폭증하고 있는 상태여서 이 때문에 이러한 용기를 사용하는 업소 등에서는 사용후 꼭 분리수거해야 하는 등의 불편함이 있다.

이러한 문제 때문에 최근 자연적으로 분해되는 일회용 또는 다회용 용기 등이 활발하게 생산되고 있다. 이하에서는 종래의 자연분해되는 용기기술을 살펴본다.

먼저, 곡물의 전분 또는 소맥분, 곡물의 표피 등에서 얻을 수 있는 천연 고분자 물질로 폴리스티렌을 대체하려는 연구들이 활발히 진행중이다. 곡물의 분말을 이용한 예를 살펴보면, 소맥분, 전분, 베이킹 파우다 및 식염 혼합 반죽을 성형, 냉동, 코팅하는 방법(한국 특허 공개번호 10-1994-0003477)과 곡물의 전분과 소맥분을 주원료로 하고 당분, 향료, 이스트 등을 보조재료로 하여 적정온도의 정제수에 혼합반죽을 숙성, 압출, 성형, 냉동 건조하는 방법(한국특허 공개번호 10-1999-0047173)등이 있다.

또한 곡물의 표피를 이용한 예를 살펴보면, 분쇄된 벼, 보리, 조, 수수 등의 표피와 물 및 전분을 교반하여 성형, 코팅하여 제조하는 방법(한국특허 공개번호 10-2001-54666)과 옥수수대나 각종 종피를 분쇄하여 만든 식물 입자를 기본 원료로 하여 식용성 교를 넣고 교반한 후 성형제로 압축하여 제조하는 방법(한국 특허 공개번호 10-2001-26593) 등이 있다.

하지만 상기와 같은 자연분해되는 종래의 식품 용기제품은 비록 자연분해되어 환경오염을 막을 수 있다는 긍적적인 장점이 있지만, 식품용기 자체로 볼때는 무겁고 파손되기 쉬우며 외기온도에 의한 수축현상 때문에 사용시 제약이 많다.

더욱이 상기에서 살펴본 종래 자연분해되는 일회용 또는 다회용 용기는 주된 관점이 종래 플라스틱제 일회용 또는 다회용 용기의 환경파기 문제를 극복하기 위해 생분해성 부분만 치중함으로 인해 실제 용기 제조시 생분해성 용기 자체의 구조적 치밀성이나 내구성이 약해 부풀음 등이 발생할 수 있다는 문제점이 있다. 즉, 부품음으로 인해 금형으로부터의 이형성이 나빠 최종 제조되는 용기의 수율이 나빠 단가가 높아진다는 단점과, 또한 제조 후 용기에 수분이 포함된 내용물을 용기에 담은 후 전자렌지에서 조리시 내용물이 없는 부위가 부풀음이 발생하여 조리 용기로서 적합하지 않다는 단점이 있어서 이러한 부풀음 문제와 이형성 문제를 해결할 수 있는 일회용 또는 다회용 용기 조성물 및 이를 이용한 용기의 제조방법이 절실히 요구되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 일회용 또는 다회용 용기의 생분해성은 물론 구조적 치밀성 및 강도를 증대시켜 부풀음이 적게 발생하도록 미분화된 곡물가루(쌀,옥수수,밀 등의 미세한 분말)와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 바인더를 포함하여 조성된 용기 조성물과, 이 용기조성물을 사용하여 고온 고압하에서 준 소결반응에 의해 성형함으로써 부풀음에 따른 용기제조시의 이형성과 전자렌지 조리시의 부풀음 문제를 해결한 일회용 또는 다회용 용기의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 지방족 폴리에스터 11 ~ 27wt%; 야자유 또는 팜핵유 중 어느 하나의 식물성기름, 로진, 가성소다, 디메틸아닐린, 도태실알코올, 에틸렌 옥사이드로 이루어진 에멀젼 4 ~ 13wt%; 디메틸올디하이드록시 에틸렌우레아 수지, 아리비아 고무(Arabic Gum), 젤라틴, 콜로이달 실리카, 천연 고무, 아교, 키토산, 셸락, 탄산칼슘, 카제인 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 천연식물성 바인더 3 ~ 15wt%; 쌀, 옥수수, 밀 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 순도 99%이상의 미분화된 곡물가루 57 ~ 72wt%; 동식물계 지방산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산 중에서 선택된 어느 하나의 가소제 2 ~ 7wt%; 감자, 고구마, 대두비지, 글루코시드, 펙틴, 리그린, 단백질 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 빌더(Builder) 3 ~ 16wt%; 쿠마롱 2 ~ 10wt%; 닥나무껍질, 볏짚, 왕겨 중에서 선택된 어느 하나 이상의 유연제 1 ~ 5wt%;로 배합되어 조성된 것을 특징으로 하는 미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 미분파우더 조성물을 제공함으로써 달성된다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 지방족 폴리에스터는 무게비율로 불포화 모노글리세르 3 ~ 7 : 에틸렌옥사이드 2 ~ 5 : 올레인산, 피마자 지방산, 스테아르 지방산 중의 어느 하나 이상이 0.1 ~ 1.5로 조성될 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 에멀젼은 식물성기름(야자유 또는 팜핵유) 56 ~ 64wt%와 로진 1~3 wt%, 가성소다 1~3 wt%, 디메틸아닐린 1~3 wt%, 도태실알코올 20 ~ 40wt%과 에틸렌 옥사이드 1 ~ 15wt%로 조성될 수 있다.

삭제

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 미분화된 곡물가루는 0.074mm 보다 크지 않게 미분화된 가루일 수 있다.

또한 본 발명은 다른 실시양태로,

a) 불포화 모노글리세르에 에틸렌옥사이드를 축합시킨 다음 올레인산, 피마자 지방산, 스테아르 지방산 중 어느 하나 이상을 혼합하되, 혼합비율은 무게 비율로 불포화 모노글리세르 3 ~ 7 : 에틸렌옥사이드 2 ~ 5 : 올레인산, 피마자 지방산, 스테아르 지방산 중 어느 하나 이상을 0.1 ~ 1.5로 섞어 지방족 폴리에스터를 제조하는 단계와;

b) 야자유 또는 팜핵유 중 어느 하나의 식물성기름 56 ~ 64wt%와 로진 1~3 wt%에 가성소다 1~3 wt%, 디메틸아닐린 1~3 wt%을 첨가하여 접촉 환원시켜 생성된 화합물 그리고 도태실알코올 20 ~ 40wt%를 오토클레이브에 넣고 가열하면서 에틸렌 옥사이드를 1 ~ 15wt%를 첨가하여 에멀전을 제조하는 단계와;

c) 지방족 폴리에스터 11 ~ 27wt%; 야자유 또는 팜핵유 중 어느 하나의 식물성기름, 로진, 가성소다, 디메틸아닐린, 도태실알코올, 에틸렌 옥사이드로 이루어진 에멀젼 4 ~ 13wt%; 디메틸올디하이드록시 에틸렌우레아 수지, 아리비아 고무(Arabic Gum), 젤라틴, 콜로이달 실리카, 천연 고무, 아교, 키토산, 셸락, 탄산칼슘, 카제인 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 천연식물성 바인더 3 ~ 15wt%; 쌀, 옥수수, 밀 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 순도 99%이상의 미분화된 곡물가루 57 ~ 72wt%; 동식물계 지방산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산 중에서 선택된 어느 하나의 가소제 2 ~ 7wt%; 감자, 고구마, 대두비지, 글루코시드, 펙틴, 리그린, 단백질 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 빌더(Builder) 3 ~ 16wt%; 쿠마롱 2 ~ 10wt%; 닥나무껍질, 볏짚, 왕겨 중에서 선택된 어느 하나 이상의 유연제 1 ~ 5wt%;의 범위내에서 배합 조성후 이를 오토클레이브에서 혼합하여 조성물을 제조하는 단계와;

d) 분말화된 상기 c)단계의 조성물을 필요한 모양과 크기로 성형된 금형에 넣은후 프레스로 가압하여 도기화시켜 성형하는 단계;로 이루어진 것을 것을 특징으로 하는 미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 미분파우더 조성물을 이용한 일회용 또는 다회용 용기 제조방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 a)단계는 혼합된 불포화 모노글리세르, 에틸렌옥사이드, 올레인산, 피마자 지방산, 스테아르 지방산을 90 ~ 110 ℃로 8 ~ 10시간 동안 80 ~ 150 rpm으로 침전시키면서 가열하여 지방족 폴리에스터를 제조하는 단계일 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 b)단계는 혼합된 야자유 또는 팜핵유 중 어느 하나의 식물성기름, 로진, 가성소다, 디메틸아닐린, 도태실알코올, 에틸렌 옥사이드를 오토클레이브에서 140℃로 가열하면서 에멀전을 제조하는 단계일 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 c)단계는 혼합된 지방족 폴리에스터, 에멀젼, 천연식물성 바인더, 미분화된 곡물가루, 가소제, 빌더(Builder), 쿠마롱, 유연제를 오토클레이브에서 90 ~ 130 ℃의 온도 및 80 ~ 150 rpm의 교반속도로 혼합하면서 침전시켜 미분파우다를 만들고, 이후 급랭 건조시켜 분말기를 분말화된 조성물을 제조할 수 있다.

삭제

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 d)단계는 c)단계의 조성물을 금형에 넣고 고온(120 ~ 160℃)으로 가열된 프레스로 고압(원료 1g 당 7 ~ 15톤의 압력)의 환경에서 준소결 상태로 결합시켜 도기화시켜 성형하는 단계일 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 d)단계 후, e) 도기화된 용기의 내수성 보강을 위한 폴리실록산(Poly siloxane) 코팅단계;를 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 미분화된 곡물가루(쌀,옥수수, 밀 등의 미세한 분말)와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 바인더를 포함하여 조성된 미분파우더 조성물을 구비함으로써 용기의 생분해성은 물론 구조적 치밀성 및 강도가 증대되어 용기의 내구성이 증대되었다는 장점과,

또한 이러한 장점을 가진 용기 조성물을 고온 고압하에서 준 소결반응에 의해 성형시 이형성이 좋아 생산 수율이 높아 생산 단가를 낮출수 있다는 장점과,

또한 제조된 용기를 전자렌지 조리시의 부풀음이 적게 발생하여 안정적인 조리가 가능하다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 제조순서를 보인 공정도이고,
도 2a 내지 2g는 본 발명의 한 실시예에 따라 제조된 용기를 보인 예시도이고,
도 3a 내지 3j는 본 발명의 한 실시예에 따라 제조된 용기의 기간별 생분해 상태를 보인 예시도이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 일회용 또는 다회용 조성물은 지방족 폴리에스터 11 ~ 27wt%; 야자유 또는 팜핵유 중 어느 하나의 식물성기름, 로진, 가성소다, 디메틸아닐린, 도태실알코올, 에틸렌 옥사이드로 이루어진 에멀젼 4 ~ 13wt%; 디메틸올디하이드록시 에틸렌우레아 수지, 아리비아 고무(Arabic Gum), 젤라틴, 콜로이달 실리카, 천연 고무, 아교, 키토산, 셸락, 탄산칼슘, 카제인 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 천연식물성 바인더 3 ~ 15wt%; 쌀, 옥수수, 밀 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 순도 99% 이상의 미분화된 곡물가루 57 ~ 72wt%; 동식물계 지방산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산 중에서 선택된 어느 하나의 가소제 2 ~ 7wt%; 감자, 고구마, 대두비지, 글루코시드, 펙틴, 리그린, 단백질 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 빌더(Builder) 3 ~ 16wt%; 쿠마롱 2 ~ 10wt%; 닥나무껍질, 볏짚, 왕겨 중에서 선택된 어느 하나 이상의 유연제 1 ~ 5wt%;로 배합되어 조성된다.

상기 지방족 폴리에스터는 섬유소, 아미노산, 아미노수지, 전분의 결합과 에멀젼에 점성을 주어 흐름성이 고온에서도 좋게 함과 동시에 생분해성을 높이고, 또한 곡물가루(쌀, 옥수수, 밀)와 결합시 구조적 치밀성으로 인해 부풀음을 적게 하는 것으로 11wt% 미만이면 결합력이 없어지고, 전자렌지의 마이크로웨이브 통과시 변형이 생긴다. 또한 27%wt 보다 많으면 부패하는 기간이 길어져 생분해 시간이 길어지게 된다.

또한 본 발명의 지방족 폴리에스터의 조성은 무게비율로 불포화 모노글리세르 3 ~ 7 : 에틸렌옥사이드 2 ~ 5 : 올레인산, 피마자 지방산, 스테아르 지방산 중의 어느 하나 이상이 0.1 ~ 1.5로 조성된다. 이와 같은 조성으로 이루어진 지방족 폴리에스터가 상기 일회용 또는 다회용 조성물에서 11 ~ 27wt%의 범위에서 조성시 상기 설명한 바와 같이 섬유소, 아미노산, 아미노수지, 전분의 결합과 에멀젼에 점성을 주어 흐름성이 고온에서도 좋게 함과 동시에 생분해성을 높이고, 또한 곡물가루(쌀, 옥수수, 밀 등의 미세한 분말)와 결합시 구조적 치밀성으로 인해 부풀음을 적게 된다.

상기 에멀젼은 혼합된 상기 조성물 전체의 흐름성 향상과 고온고압 성형이 용이하게 사이징제(Sizing agent) 역할을 하는 것으로 4wt% 미만이면 성형이 잘 안되고 13wt% 보다 많으면 배합시 사용하는 오토클레이브에 다량의 침전물이 발생한다. 이러한 에멀젼으로는 방수성이 뛰어나고 인체에 무해한 라텍스 에멀젼, 실리콘계 에멀젼, 불소계 에멀젼, 송진 에멀젼, 왁스 에멀젼 등이 있다.

특히 본 발명에 사용된 바람직한 에멀젼으로는 식물성기름(야자유 또는 팜핵유) 56 ~ 64wt%와 로진 1~3 wt%, 가성소다 1~3 wt%, 디메틸아닐린 1~3 wt%, 도태실알코올 20 ~ 40wt%과 에틸렌 옥사이드 1 ~ 15wt%로 조성된 에멀젼을 사용한다.

이와 같은 수치 조건을 가진 에멀젼을 구비함으로써 조성물 전체의 흐름성 향상과 고온고압 성형이 용이하게 사이징제(Sizing agent) 역할을 하여 성형성이 좋아 내구성이 좋아지고, 금형에서 찍어낼때의 이형성이 좋아지게 된다.

상기 천연식물성 바인더는 혼합된 조성물 전체를 결합시켜 줌과 동시에 생분해성을 부여하는 것으로 3wt% 미만이면 성형이 잘 안되고 15wt%보다 많으면 오토클레이브에 다량의 침전물이 발생한다. 이러한 천연 바인더로는 전술한 바와 같이 호화시킨 디메틸올디하이드록시 에틸렌우레아 수지, 아리비아 고무(Arabic Gum), 젤라틴, 콜로이달 실리카, 천연 고무, 아교, 키토산, 셸락, 탄산칼슘, 카제인 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하면 된다.

상기 미분화된 곡물가루(쌀, 옥수수, 밀)에 다량 함유된 전분은 지방족 폴리에스터와 잘 결합하여 구조적 치밀성을 가지게 하고 부품음이 적게 하여 용기 성형을 용이하게 한다. 미분화된 곡물가루는 57wt% 보다 적으면 결속력에 문제가 생기고, 타 재료성분 증가로 무공해 용기 가격이 높아지고, 72wt% 보다 많으면 용기의 균열과 동시에 부유물이 생기고 부풀음이 발생하여 이형성이 나빠 성형이 곤란하기 때문이다.

상기 곡물가루의 미분화 수준은 200 메시를 통과할 정도의 크기 즉, 0.074mm 보다 작게 미분화하면 충분하다. 이보다 큰 입자는 성형시 용기의 표면이 거칠고, 성형시 준소결 상태에 의한 현상이 일어나기 어렵기 때문이다. 다만 너무 많은 미분화작업을 거치면 분말 상태의 성형이 어렵고 날리는 문제가 있으므로 500이나 600메시 이상으로 계속 미분화할 필요는 없다.

그 이유는 미분화된 곡물가루(쌀, 옥수수, 밀)가 고온(120 ~ 160℃) 고압(원료 1g 당 7 ~ 15톤)의 환경에서 각각의 재료들과 물리적 결합 즉, 준소결 상태로 결합하여 도기화 하는데 필수적이기 때문이다.

또한 본 발명에서 특히 쌀가루를 사용하는 이유로는 오래된 묵은쌀(대한민국 정부 비상용 비축미, 5년간 비축 후 폐기처분)을 저렴한 가격으로 안정적으로 공급받아 무공해 용기를 만들므로 무공해용기의 가격을 기존 오염성 일회용 용기보다 저렴하게 공급함으로써 일회용 용기 가격의 고가로 인한 상용화 실패를 해결할 수 있고, 정부의 구곡 처리에도 일익을 담당하는 일석이조로써 국익에 큰 도움이 된다.

상기 가소제는 고온고압 성형시 각 조성재료들을 부드럽게 결합하게 하여 배합 및 성형성을 좋게 하는 성분이다. 이때 가소제는 2wt% 보다 적으면 용기 성형이 부드럽지 못하고, 흐름성이 좋지 않으며 7wt% 보다 많으면 기포가 발생하게 된다. 이러한 가소제로는 전술한 바와 같이 동식물계 지방산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산 등을 사용하면 된다.

상기 빌더(builder)는 접착성 및 코팅효과와 혼화성을 좋게 하는 것으로 3wt% 보다 작으면 본 발명을 구성하는 각 조성원료 및 고분자 에멀젼의 중합?공중합이 어렵고 16wt% 보다 많으면 공중합체가 불안정하고 결합력이 떨어지므로 농도와 계면장력의 변화가 일어난다.

이러한 빌더(builder)로는 전술한 바와 같이 감자, 고구마, 대두비지, 글루코시드, 펙틴, 리그린, 단백질 중에서 선택된 하나 이상을 사용한다.

상기 쿠마롱은 고온고압 성형시 각 조성 재료들을 부드럽게 결합하게 하고 접착력을 높이기 위한 것으로 2wt% 보다 적으면 접착력이 부족하고, 10wt% 보다 많으면 고온(120 ~ 160℃)의 열에 견디지 못하게 된다.

상기 유연제는 무공해 용기를 좀더 플렉시블하게하고 잘 깨지지 않게 하기 위함으로 1wt%보다 적으면 신축성이 떨어지고, 5wt% 보다 많으면 구조력에 문제가 발생한다. 이러한 유연제로는 전술한 바와 같이 닥나무껍질, 볏짚, 왕겨 중에서 선택된 하나 이상을 사용한다.

이하 본 발명의 제조방법을 설명한다.

먼저 본 발명의 조성물을 구성하는 지방족 폴리에스터 및 에멀젼의 제조방법을 설명한다.

1) 지방족 폴리에스터 제조단계(S100)

본 발명에 따른 지방족 폴리에스터는 무게비율로 불포화 모노글리세르 3 ~ 7 : 에틸렌옥사이드 2 ~ 5 : 올레인산, 피마자 지방산, 스테아르 지방산 중의 어느 하나 이상 0.1 ~ 1.5로 조성된다. 구체적인 제조방법을 보면 불포화 모노글리세르에 에틸렌옥사이드를 축합시킨 다음 올레인산, 피마자 지방산, 스테아르 지방산중에서 선택된 어느 하나 이상을 섞은 다음 90 ~ 110 ℃로 8 ~ 10시간 동안 80 ~ 150 rpm으로 침전시키면서 가열하여 지방족 폴리에스터를 만든다.

상기 비율로 한정한 이유는 상기 각 조성원소가 3 ~ 7 : 2 ~ 5 : 0.1 ~ 1.5의 무게 비율로 혼합시 가장 좋은 지방족 폴리에스터가 만들어져 점성이 흐름성이 고온에서도 좋고, 생분해성이 좋고, 또한 곡물가루(쌀, 옥수수, 밀 등의 미세한 분말)와 결합시 구조적 치밀성으로 인해 부풀음을 적게 된다.

상기 혼합시의 온도 한정이유는 90℃ 보다 낮으면 지방산들의 혼합이 잘 일어나지 않고 110 ℃ 보다 높으면 지방산들이 증발하기 때문이다.

또한 상기 시간은 8시간 보다 짧으면 덜 풀어지고 10시간보다 길면 점성이 적어지기 때문이다.

또한 상기 회전수는 80 rpm 보다 회전수가 적으면 침전효과가 저하되고 150 rpm 이상이면 충분히 침전되었으므로 더 이상 빨리 회전할 필요가 없기 때문이다.

2) 에멀젼 제조단계(S200)

식물성기름(야자유 또는 팜핵유) 56 ~ 64wt%와 로진 1~3 wt%에 가성소다 1~3 wt%, 디메틸아닐린 1~3 wt%을 첨가하여 접촉 환원시켜 생성된 화합물 그리고 도태실알코올 20 ~ 40wt%를 오토클레이브에 넣고 140℃로 가열하면서 감압하에 에틸렌 옥사이드를 1 ~ 15wt%를 천천히 첨가하여 에멀전을 만들면 된다.

상기 설명에서는 구간수치로 설명했지만 실제 특정 실시예에서는 각조성물의 배합비가 100wt%를 만족하도록 조성후 에멀젼을 만들면 된다.

3) 분말 조성물 제조단계(S300)

에멀젼이 제조되면 상기 제조된 지방족 폴리에스터 11 ~ 27wt%; 야자유 또는 팜핵유 중 어느 하나의 식물성기름, 로진, 가성소다, 디메틸아닐린, 도태실알코올, 에틸렌 옥사이드로 이루어진 에멀젼 4 ~ 13wt%; 디메틸올디하이드록시 에틸렌우레아 수지, 아리비아 고무(Arabic Gum), 젤라틴, 콜로이달 실리카, 천연 고무, 아교, 키토산, 셸락, 탄산칼슘, 카제인 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 천연식물성 바인더 3 ~ 15wt%; 쌀, 옥수수, 밀 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 순도 99%이상의 미분화된 곡물가루 57 ~ 72wt%; 동식물계 지방산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산 중에서 선택된 어느 하나의 가소제 2 ~ 7wt%; 감자, 고구마, 대두비지, 글루코시드, 펙틴, 리그린, 단백질 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 빌더(Builder) 3 ~ 16wt%; 쿠마롱 2 ~ 10wt%; 닥나무껍질, 볏짚, 왕겨 중에서 선택된 어느 하나 이상의 유연제 1 ~ 5wt%의 범위내에서 배합 조성후 이를 오토클레이브에서 90 ~ 130 ℃의 온도 및 80 ~ 150 rpm의 교반속도로 혼합하면서 침전시켜 미분파우다를 만들고, 이후 급랭 건조시켜 분말기를 통해 본 발명 조성물을 제조한다.

4) 용기 성형단계(S400)

분말화된 본 발명 조성물을 필요한 모양과 크기로 성형된 금형에 넣고 고온(120 ~ 160℃)으로 가열된 프레스로 고압(원료 1g 당 7 ~ 15톤)의 환경에서 각각의 재료들과 물리적 결합 즉, 준소결 상태로 결합시켜 도기화하여 성형한다.

즉, 가열된 금형에 주원료 호퍼로부터 공급되어 믹서에서 혼합된 원료를 피더로 공급한다. 성형 개수는 필요에 따라 여러개를 동시에 생산할 수 있도록 늘릴 수 있다.

상기 온도와 압력의 한정이유는 상기 수치보다 낮으면 성형이 안되는 문제점이 있고, 상기 수치보다 높으면 자연성분으로 이루어졌기 때문에 구워지게 되는 문제점이 있어 그 수치를 한정한다.

프레스에서의 전체 압축성형 시간은 1분 정도 안에 이루어지도록 한다.

5) 폴리실록산(Poly siloxane) 코팅단계(S500)

또한 본 발명은 추가적으로 상기 용기성형 단계를 거치면서 도기화된 용기의 내수성 보강을 위한 폴리실록산(Poly siloxane)을 용기 표면에 코팅할 수 있다. 이와 같은 코팅을 함으로써 본 발명의 내수성이 더욱 증대되어 다회용 용기로서의 기능성이 더 커지게 된다. 또한 폴리 실록산 역시 자연분해도가 높아 본 발명 조성물에 따른 생분해성을 저하하지 않게 된다.

이때 코팅방법은 자유롭게 여러방법으로 실시한다. 예를 들어 라미네이팅 코팅방법 등을 사용하여 박막으로 코팅할 수 있다. 그 외 다른 공지의 코팅방법등을 사용하여 폴리실록산을 코팅할 수 할 수 있음은 물론이다.

도 2a 내지 2g는 본 발명의 한 실시예에 따라 제조된 용기를 보인 예시도로, 상기 본 발명에 따른 조성물과 제조방법에 따른 용기의 다양한 형태를 보이고 있다. 도시된 용기들은 상기 전술한 본 발명에 따라 단계를 거쳐 제조된 용기들로 전자레인지에서 요리 조리시 수분이 담기지 않은 부분에서도 부풀음이 잘 발생하지 않았다.

도 3a 내지 3j는 본 발명의 한 실시예에 따라 제조된 용기의 기간별 생분해 상태를 보인 예시도이다. 도 3a는 매립에 사용된 용기형태를 보인 것이고, 도 3는 지중에 매립된 것을 보인 것이고, 이후 매립후 2주(도 3c 참조), 4주(도 3d 참조), 6주(도 3e 참조), 8주(도 3f 참조), 10주(도 3g 참조), 12주(도 3h 참조), 14주(도 3i 참조), 18주(도 3j 참조) 경과후 매립지에서 꺼낸 상태를 보인 예시도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 용기들의 지중 매립후의 자연분해정도를 보면 자연상태에서 방치시 14주 이상 되면 박테리아 등의 미생물에 의해 용기의 형태가 거의 없어지고, 18주정도 되면 매립된 용기에 외력이 가해지면 부스러져 거의 완전 분해 상태에 이르게 됨을 알 수 있어 생분해성이 높음을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims

지방족 폴리에스터 11 ~ 27wt%;
야자유 또는 팜핵유 중 어느 하나의 식물성기름, 로진, 가성소다, 디메틸아닐린, 도태실알코올, 에틸렌 옥사이드로 이루어진 에멀젼 4 ~ 13wt%;
디메틸올디하이드록시 에틸렌우레아 수지, 아리비아 고무(Arabic Gum), 젤라틴, 콜로이달 실리카, 천연 고무, 아교, 키토산, 셸락, 탄산칼슘, 카제인 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 천연식물성 바인더 3 ~ 15wt%;
쌀, 옥수수, 밀 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 순도 99% 이상의 미분화된 곡물가루 57 ~ 72wt%;
동식물계 지방산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산 중에서 선택된 어느 하나의 가소제 2 ~ 7wt%;
감자, 고구마, 대두비지, 글루코시드, 펙틴, 리그린, 단백질 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 빌더(Builder) 3 ~ 16wt%;
쿠마롱 2 ~ 10wt%;
닥나무껍질, 볏짚, 왕겨 중에서 선택된 어느 하나 이상의 유연제 1 ~ 5wt%;로 배합되어 조성된 것을 특징으로 하는 미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 미분파우더 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 지방족 폴리에스터는 무게비율로 불포화 모노글리세르 3 ~ 7 : 에틸렌옥사이드 2 ~ 5 : 올레인산, 피마자 지방산, 스테아르 지방산 중의 어느 하나 이상이 0.1 ~ 1.5로 조성된 것을 특징으로 하는 미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 미분파우더 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 에멀젼은 야자유 또는 팜핵유 중 어느 하나의 식물성기름 56 ~ 64wt%와, 로진 1~3 wt%, 가성소다 1~3 wt%, 디메틸아닐린 1~3 wt%, 도태실알코올 20 ~ 40wt%과, 에틸렌 옥사이드 1 ~ 15wt%로 조성된 것을 특징으로 하는 미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 미분파우더 조성물.
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청구항 1에 있어서,
상기 미분화된 곡물가루는 0.074mm 보다 크지 않게 미분화된 가루인 것을 특징으로 하는 미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 미분파우더 조성물.
a) 불포화 모노글리세르에 에틸렌옥사이드를 축합시킨 다음 올레인산, 피마자 지방산, 스테아르 지방산 중 어느 하나 이상을 혼합하되, 혼합비율은 무게 비율로 불포화 모노글리세르 3 ~ 7 : 에틸렌옥사이드 2 ~ 5 : 올레인산, 피마자 지방산, 스테아르 지방산 중 어느 하나 이상 0.1 ~ 1.5로 섞어 지방족 폴리에스터를 제조하는 단계와;
b) 야자유 또는 팜핵유 중 어느 하나의 식물성기름 56 ~ 64wt%와 로진 1~3 wt%에 가성소다 1~3 wt%, 디메틸아닐린 1~3 wt%을 첨가하여 접촉 환원시켜 생성된 화합물 그리고 도태실알코올 20 ~ 40wt%를 오토클레이브에 넣고 가열하면서 에틸렌 옥사이드를 1 ~ 15wt%를 첨가하여 에멀전을 제조하는 단계와;
c) 지방족 폴리에스터 11 ~ 27wt%; 야자유 또는 팜핵유 중 어느 하나의 식물성기름, 로진, 가성소다, 디메틸아닐린, 도태실알코올, 에틸렌 옥사이드로 이루어진 에멀젼 4 ~ 13wt%; 디메틸올디하이드록시 에틸렌우레아 수지, 아리비아 고무(Arabic Gum), 젤라틴, 콜로이달 실리카, 천연 고무, 아교, 키토산, 셸락, 탄산칼슘, 카제인 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 천연식물성 바인더 3 ~ 15wt%; 쌀, 옥수수, 밀 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 순도 99%이상의 미분화된 곡물가루 57 ~ 72wt%; 동식물계 지방산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산 중에서 선택된 어느 하나의 가소제 2 ~ 7wt%; 감자, 고구마, 대두비지, 글루코시드, 펙틴, 리그린, 단백질 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 빌더(Builder) 3 ~ 16wt%; 쿠마롱 2 ~ 10wt%; 닥나무껍질, 볏짚, 왕겨 중에서 선택된 어느 하나 이상의 유연제 1 ~ 5wt%의 범위 내에서 배합 조성 후 이를 오토클레이브에서 혼합하여 조성물을 제조하는 단계와;
d) 분말화된 상기 c)단계의 조성물을 필요한 모양과 크기로 성형된 금형에 넣은후 프레스로 가압하여 도기화시켜 성형하는 단계;로 이루어진 것을 것을 특징으로 하는 미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 미분파우더 조성물을 이용한 일회용 또는 다회용 용기 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 a)단계는 혼합된 불포화 모노글리세르, 에틸렌옥사이드, 올레인산, 피마자 지방산, 스테아르 지방산을 90 ~ 110 ℃로 8 ~ 10시간 동안 80 ~ 150 rpm으로 침전시키면서 가열하여 지방족 폴리에스터를 제조하는 단계인 것을 특징으로 하는 미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 미분파우더 조성물을 이용한 일회용 또는 다회용 용기 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 b)단계는 혼합된 야자유 또는 팜핵유 중 어느 하나의 식물성기름, 로진, 가성소다, 디메틸아닐린, 도태실알코올, 에틸렌 옥사이드를 오토클레이브에서 140℃로 가열하면서 에멀전을 제조하는 단계인 것을 특징으로 하는 미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 미분파우더 조성물을 이용한 일회용 또는 다회용 용기 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 c)단계는 혼합된 지방족 폴리에스터, 에멀젼, 천연식물성 바인더, 미분화된 곡물가루, 가소제, 빌더(Builder), 쿠마롱, 유연제를 오토클레이브에서 90 ~ 130 ℃의 온도 및 80 ~ 150 rpm의 교반속도로 혼합하면서 침전시켜 미분파우다를 만들고, 이후 급랭 건조시켜 분말기를 분말화된 조성물을 제조하는 단계인 것을 특징으로 하는 미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 미분파우더 조성물을 이용한 일회용 또는 다회용 용기 제조방법.
삭제
청구항 7에 있어서,
상기 c)단계에서 미분화된 곡물가루는 0.074mm 보다 크지 않게 미분화된 가루인 것을 특징으로 하는 미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 미분파우더 조성물을 이용한 일회용 또는 다회용 용기 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 d)단계는 c)단계의 조성물을 금형에 넣고 고온(120 ~ 160℃)으로 가열된 프레스로 고압(원료 1g 당 7 ~ 15톤의 압력)의 환경에서 준소결 상태로 결합시켜 도기화시켜 성형하는 단계인 것을 특징으로 하는 미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 미분파우더 조성물을 이용한 일회용 또는 다회용 용기 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 d)단계 후, e) 도기화된 용기의 내수성 보강을 위한 폴리실록산(Poly siloxane) 코팅단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미분화된 곡물가루와 생분해성 지방족 폴리에스터를 포함한 자연분해되는 미분파우더 조성물을 이용한 일회용 또는 다회용 용기 제조방법.