KR100505922B1 - 맥반석을 함유하는 생붕괴성 폴리올레핀 수지 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전분과 폴리카프로락톤을 함유하는 생분해성 수지에 HDPE인 폴리올레핀 수지를 혼합하여 생붕괴성 폴리올레핀 수지의 기초 원료로 하고, 그 기초 원료에 맥반석을 첨가함으로써 사용후 매립하면 원활한 생붕괴가 이루어지며, 극성 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀(말레산무수물(Maleic Anhydride) 1% PE 마스터배치(Master Batch))을 상용화제로 사용하여 수지의 가공물성의 저하를 막을 수 있도록 하는 맥반석을 함유하는 생붕괴성 폴리올레핀 수지 제조방법에 관한 것으로, 이는 폴리올레핀 합성수지 30 내지 50 중량%와, 전분과 폴리카프로락톤을 함유하는 생분해성 수지 30 내지 50중량%와, 극성 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀 2.5 내지 7.5 중량%와를 계량하여 헨셀 믹서에서 혼합한 1차 혼합 조성물을 제조하고, 325메쉬 이상으로 분쇄된 맥반석 10 내지 20 중량%와, 극성 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀 2.5 내지 7.5 중량%와, 압출시의 폴리올레핀 수지의 산화를 방지하기 위한 폴리올레핀용 산화방지제 0.05 내지 0.5 중량%와, 교반 압출시의 가공 작업성을 높이기 위한 폴리올레핀용 활제 0.1 내지 1.0 중량%와를 300 내지 500 RPM의 헨셀 믹서에서 3분 내지 15분간 혼합하여 조성한 2차 혼합 조성물을 제조하여 1차 혼합 조성물과 2차 혼합 조성물을 이축압출기에서 교반, 압출함으로써 이룰 수 있는 발명이다.

Description

맥반석을 함유하는 생붕괴성 폴리올레핀 수지 제조방법{A method for preparing Biodegradable polyolefin resin composition containing elvan}

본 발명은 토양 속에서 생붕괴 되는 맥반석을 함유하는 생붕괴성 폴리올레핀 수지 제조방법에 관한 것으로,

특히, 전분과 폴리카프로락톤을 함유하는 생분해성 수지에 HDPE(High Density Polyethylene)인 폴리올레핀 수지와 맥반석을 혼합하며, 극성 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀(말레산무수물(Maleic Anhydride) 1% PE 마스터배치(Master Batch))을 상용화제로 사용하는 맥반석을 함유하는 생붕괴성 폴리올레핀 수지 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 생활 속에서 항상 접하고 있는 플라스틱 수지는 대중에 방치하거나 흙 속에 묻어두어도 자연 분해되지 않으므로 토양을 오염시키는 등의 문제점이 있었으며, 기존의 플라스틱 수지를 강제 소각시키면 각종 오염물질이 배출되어 토양은 물론 대기환경까지 오염시키는 심각한 문제점이 발생되었다.

따라서 상기와 같은 통상적인 플라스틱 수지의 문제점을 해소하기 위하여 흙 속에 매립하면 일정기간 후 분해되는 생분해성 수지가 개발되어 사용되고 있으나, 초기에 개발된 생분해성 수지는 폴리올레핀 수지에 생분해성이 강한 전분을 단순 혼합하여 전분의 생분해로 인한 폴리올레핀 수지의 단순 붕괴를 유도하였던 것이다.

그러나, 상기와 같이 전분과 폴리올레핀 수지를 단순 혼합하여 개발된 생분해성 수지는 폴리올레핀의 가공물성 및 작업성이 저하되는 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 생붕괴 후 잔류되는 폴리올레핀이 생물의 생장에 방해요인으로 작용되는 문제를 발생시켰다.

상기와 같은 전분과 폴리올레핀을 혼합한 생분해성 수지의 문제점들을 해소하기 위하여 전분과 폴리카프로락톤을 혼합하여 제조하는 생분해성 수지가 개발되었으나, 이와 같이 전분과 풀리카프로락톤을 혼합하여 제조하는 생분해성 수지는 뛰어난 생분해성 효과에 비하여 가공물성 저하로 인한 그 성형물의 활용도가 극히 제한되는 문제점이 있었다.

또한 생분해성 효과가 높은 폴리카프로락톤을 혼합한 생분해성 수지의 활용도를 높이기 위하여 전분과 폴리카프로락톤을 혼합한 생분해성 수지와 폴리올레핀 수지를 단순 혼합하여 성형물을 제조함으로서 가공물성을 향상시키는 방법도 개발되었으나, 이와 같이 전분과 폴리카프로락톤의 생분해성 수지에 폴리올레핀 수지를 단순 혼합한 생분해성 수지는 성형물의 박리현상이 발생되었을 뿐만 아니라, 생붕괴 후에 생물의 생장을 저해하는 폴리올레핀 성분이 잔류하게 되는 문제점이 계속 발생하였다.

그러므로 지금까지 개발된 생분해성 수지 제품들은 기존의 일반 플라스틱 수지로 만들 수 있는 제품들을 대체하기 위한 가공물성이 저하되어 제한적인 용도로 사용되었을 뿐만 아니라, 생분해 후의 잔류 폴리올레핀 성분으로 인하여 생물의 생장에 방해가 되고, 가공된 성형물이 얇게 분리되는 박리현상이 발생되는 등의 문제점이 있었던 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 전분과 폴리카프로락톤을 함유하는 생분해성 수지에 HDPE인 폴리올레핀 수지를 혼합하여 생붕괴성 폴리올레핀 수지의 기초 원료로 하고, 그 기초 원료에 맥반석을 첨가함으로써 사용후 매립하면 원활한 생붕괴가 이루어지도록 하며, 극성 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀을 상용화제로 사용하여 수지의 가공물성의 저하를 막을 수 있도록 한 맥반석을 함유하는 생붕괴성 폴리올레핀 수지 제조방법을 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적은 폴리올레핀 합성수지 30 내지 50 중량%와, 전분과 폴리카프로락톤을 함유하는 생분해성 수지 30 내지 50중량%와, 극성 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀 2.5 내지 7.5 중량%와를 계량하여 헨셀 믹서에서 혼합한 1차 혼합 조성물을 제조하고, 325메쉬 이상으로 분쇄된 맥반석 10 내지 20 중량%와, 극성 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀 2.5 내지 7.5 중량%와, 압출시의 폴리올레핀 수지의 산화를 방지하기 위한 폴리올레핀용 산화방지제 0.05 내지 0.5 중량%와, 교반 압출시의 가공 작업성을 높이기 위한 폴리올레핀용 활제 0.1 내지 1.0 중량%와를 300 내지 500 RPM의 헨셀 믹서에서 3분 내지 15분간 혼합하여 조성한 2차 혼합 조성물을 제조하여 1차 혼합 조성물과 2차 혼합 조성물을 이축압출기에서 교반, 압출할 수 있도록 폴리올레핀 수지의 조성물을 이룸으로서 달성될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

폴리올레핀 합성수지 30 내지 50 중량%와,

전분과 폴리카프로락톤을 함유하는 생분해성 수지 30 내지 50중량%와,

극성 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀 2.5 내지 7.5 중량%와를 계량하여 헨셀 믹서에서 혼합한 1차 혼합 조성물을 제조한다.

또한, 325메쉬 이상으로 분쇄된 맥반석 10 내지 20 중량%와,

극성 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀 2.5 내지 7.5 중량%와,

압출시의 폴리올레핀 수지의 산화를 방지하기 위한 폴리올레핀용 산화방지제 0.05 내지 0.5 중량%와,

교반 압출시의 가공 작업성을 높이기 위한 폴리올레핀용 활제 0.1 내지 1.0 중량%와를 300 내지 500 RPM으로 회전하는 헨셀 믹서에서 3분 내지 15분간 혼합하여 2차 혼합 조성물을 제조한다.

상기와 같이 조성된 1차 혼합 조성물과 2차 혼합 조성물은 먼저 상기 1차 혼합 조성물을 이축압출기에 투입하여 180℃ 내지 230℃로 가열하면서 생분해성 수지와 폴리올레핀 합성수지를 혼합시킨다.

이어서 1차 혼합 조성물이 용융되기 시작하는 시점에서 2차 혼합 조성물을 이축압출기에 투입하여 교반 및 압출하되, 이축압출기의 니딩존을 통과하여 상용화제로 인한 폴리올레핀 수지와 맥반석 간의 결합력을 증대시키고, 생붕괴성 수지의 가공물성을 높이는 것이 바람직하다.

또한, 상기 교반 및 압출이 끝난 생붕괴성 수지는 스트랜드를 형성하여 냉각을 시키고, 냉각된 스트랜드는 펠렛타이징 공정을 거쳐 성형용 원료로 완성한다.

이때, 상기 교반, 압출하는 이축압출기에는 진공펌프를 이용한 진공을 발생시켜 가열 교반중 발생될 수 있는 가스를 제거할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은 HDPE인 폴리올레핀 합성수지 30 내지 50 중량%에 전분과 폴리카프로락톤을 함유하는 생분해성 수지 30 내지 50중량%을 헨셀 믹서에서 혼합하여 생붕괴성 수지의 1차 혼합 조성물을 제조한다.

이때, 상용화제로 극성 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀 2.5 내지 7.5 중량%을 계량하여 헨셀 믹서에 넣고 함께 혼합함으로써 후공정인 교반, 압출 공정에서의 폴리올레핀 합성수지와 생분해성 수지의 혼련도를 높일 수 있게 된다.

또한, 325메쉬 이상으로 분쇄된 맥반석 10 내지 20 중량%, 극성 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀 2.5 내지 7.5 중량%, 압출시의 폴리올레핀 수지의 산화를 방지하기 위한 폴리올레핀용 산화방지제 0.05 내지 0.5 중량% 그리고 교반, 압출시의 가공 작업성을 높이기 위한 폴리올레핀용 활제 0.1 내지 1.0 중량%를 300 내지 500 RPM으로 회전하는 헨셀 믹서에서 3분 내지 15분간 혼합하여 2차 혼합 조성물을 제조한다.

이때, 상기 2차 혼합 조성물의 조성비율은 상기 1차 혼합 조성물의 중량%에 대한 중량%의 조성비율을 표시한 것이다.

상기와 같이 조성된 1차 혼합 조성물과 2차 혼합 조성물은 이축압출기에서 교반, 압출하여 성형용 원료로 제조한다.

즉, 상기와 같이 폴리올레핀 합성수지와 생분해성 수지에 극성 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀을 상용화제로 첨가하여 혼합한 1차 혼합 조성물을 이축압출기에 투입하여 180℃ 내지 230℃로 가열하면서 교반을 시행하면 생분해성 수지와 폴리올레핀 합성수지의 교반과정에서 극성 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀인 상용화제는 폴리올레핀 합성수지와 생분해성 수지의 혼련도를 높이는 역할을 하게 된다.

이어서 상기 1차 혼합 조성물이 이축압출기에서 용융되기 시작하는 시점에서 325메쉬 이상으로 분쇄된 맥반석과, 극성 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀, 폴리올레핀용 산화방지제, 폴리올레핀용 활제를 계량, 혼합하여 조성된 2차 혼합 조성물을 이축압출기에 추가로 투입하여 교반, 압출과정을 진행시킨다.

이때, 상기 2차 혼합 조성물에 혼합된 폴리올레핀용 산화방지제는 압출시의 폴리올레핀 수지의 산화를 방지하게 되며, 폴리올레핀용 활제는 교반, 압출시의 가공 작업성을 높이게 된다.

상기와 같은 교반, 압출과정에서는 용융되는 1차 혼합 조성물과 2차 혼합 조성물에서 가스가 발생될 수 있으나, 이와 같이 교반, 압출과정에서 발생되는 가스는 이축압출기에 연결 설치된 진공펌프로 진공을 발생시켜 가열 교반중 발생될 수 있는 가스를 흡입 제거한다.

이와 같은 공정을 지나 용융된 조성물들이 이축압출기의 니딩존을 통과하면 상용화제로 인한 폴리올레핀 수지와 맥반석간의 결합력이 증대되고, 생붕괴성 수지의 가공물성이 높아지는 것이다.

한편, 상기 교반, 압출이 끝난 생붕괴성 수지는 스트랜드를 형성하여 냉각을 시키고, 냉각된 스트랜드는 펠렛타이징 공정을 거쳐 성형용 생붕괴성 수지 원료로 완성시킴으로써 생붕괴성 수지 원료를 사용하여 각종 성형물을 성형하면 성형물의 성형방법이나 구조에 관계없이 다양한 형상의 생붕괴성 수지 성형물을 성형할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에 의한 생붕괴성 성형물은 용도를 다한 후에 별도의 폐기절차를 거치지 않고 매립만으로도 자연 생붕괴되어 수지 성형물의 후처리비용을 최소화할 수 있게 된다.

상기에서와 같이 본 발명은 기존의 가공설비를 이용하여 생붕괴성 수지의 제조가 가능하고, 생분해성 수지를 첨가하여 발생되는 폴리올레핀 수지의 가공물성의 저하를 방지하여 성형물의 성형방법 및 구조에 제한을 받지 않고 다양한 형상의 성형물을 성형 할 수 있을 뿐만 아니라, 성형물의 용도를 다한 후에는 별도의 폐기절차를 거치지 않고 매립만으로도 자연 생붕괴되어 후처리비용을 최소화할 수 있는 효과가 제공되는 것이다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 폴리올레핀 합성수지 30 내지 50 중량%와, 전분과 폴리카프로락톤을 함유하는 생분해성 수지 30 내지 50중량%와, 극성 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀 2.5 내지 7.5 중량%와를 계량하여 헨셀 믹서에서 혼합한 1차 혼합 조성물 조성 단계와,

   325메쉬 이상으로 분쇄된 맥반석 10 내지 20 중량%와, 극성 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀 2.5 내지 7.5 중량%와, 폴리올레핀용 산화방지제 0.05 내지 0.5 중량%와, 폴리올레핀용 활제 0.1 내지 1.0 중량%와를 300 내지 500 RPM으로 회전하는 헨셀 믹서에서 3분 내지 15분간 혼합한 2차 혼합 조성물 조성 단계와,

   상기 1차 혼합 조성물을 이축압출기에 투입하여 180℃ 내지 230℃로 가열하면서 교반을 시행하는 단계와,

   상기 1차 혼합 조성물이 이축압출기에서 용융되기 시작하면 2차 혼합 조성물을 이축압출기에 투입하여 교반, 압출하는 단계와,

   상기 교반, 압출이 끝난 생붕괴성 수지를 스트랜드 형성하여 냉각시키는 단계와,

   상기 냉각된 스트랜드를 펠렛타이징 공정으로 성형용 원료로 완성하는 단계로 제조됨을 특징으로 한 맥반석을 함유하는 생붕괴성 폴리올레핀 수지 제조방법.