KR100977327B1 - 투명성이 우수한 생분해성 방담시트 및 그 제조방법 - Google Patents

투명성이 우수한 생분해성 방담시트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투명성이 우수한 폴리유산계 생분해성 방담시트 및 시트의 스크래치 발생을 줄이는 방담코팅 방법을 통해 우수한 방담성능을 보유할 수 있는 친환경적 생분해성 방담시트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 투명성이 우수한 생분해성 방담시트는 시트 기재로는 폴리유산 99.9 내지 90.0 중량부와 지방족 폴리에스테르, 방향족-지방족 폴리에스테르 또는 폴리유산공중합체로 구성된 군에서 선택된 하나 이상으로 된 조성물 0.1 내지 10.0 중량부로 이루어지며, 상기 시트기재로 성형된 시트의 일면 또는 양면에 방담코팅층이 0.01 내지 1g/㎡으로 형성되어 있는 것임을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 투명성이 우수한 생분해성 방담시트는 폴리유산계 생분해성 방담시트로 폴리유산을 주성분으로 하고 지방족 폴리에스테르, 방향족-지방족 폴리에스테르 또는 폴리유산공중합체가 부가되므로 투명성과 생분해성이 우수하면서도, 유연성과 내충격성이 우수하고 방담코팅액이 도포되어 얻어지므로, 얻어진 시트가 우수한 내스크래치성을 보유하여 트레이 성형 후에도 우수한 방담성을 지속적으로 유지할 수 있게 하여, 실용화에 적합한 생분해성 방담시트를 제공할 수 있을 뿐 아니라, 또한 상기한 우수한 특성을 갖는 투명성이 우수한 생분해성 방담시트를 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
생분해성, 투명성, 유연성, 방담성, 폴리락산, 트레이, 시트.

Description

투명성이 우수한 생분해성 방담시트 및 그 제조방법{Biodegradable and anti-fogging sheet having excellent transparency and preparing process thereof}
본 발명은 투명성이 우수하며 방담성이 향상된 생분해성 방담시트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투명성이 우수한 폴리유산계 생분해성 방담시트 및 시트의 스크래치 발생을 줄이는 방담코팅 방법을 통해 우수한 방담성능을 보유할 수 있는 친환경적 생분해성 방담시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 합성 플라스틱은 뛰어난 물성과 함께 값싸고 가벼운 특성으로 인하여 현대인의 생활에 없어서는 안 될 포장재로 전 세계에서 다양한 용도로 사용되고 있다. 그러나, 상기한 특성을 갖는 합성 플라스틱은 그 장점이자 단점인 분해가 잘 되지 않는 문제로 인하여 환경오염 문제가 날로 심각해지고 있으며, 따라서 최근 각국에서 이에 대한 해결책을 찾으려 관심을 모으고 있다. 즉, 종래에는 합성 플라스틱 처리를 위해 매립, 소각 및 재생이라는 방법을 주로 활용해 왔으나, 이들 방법으로는 환경오염 문제를 완전히 해결할 수가 없었다.
따라서, 현재에는 사용이 완료된 플라스틱이 스스로 분해가 가능하도록 만드는 소위 분해성 플라스틱 개발에 관심이 집중되고 있다. 현재 다양한 기술과 원료로부터 여러 종류의 분해성 플라스틱이 개발되어 오고 있으며, 이중 폴리유산 (이하, 'PLA'라 함)은 L-유산의 발효법 개발에 의해 대량 또한 값싸게 제조되고 있으며, 퇴비화 조건에서 분해속도가 빠르고, 곰팡이에 대한 저항성, 식품에 대한 내착취성 등 우수한 특징을 보유해 그 이용 분야의 범위가 확대되고 있다. PLA는 현재 각국에서 용도에 적합한 특성을 부여하기 위해 다양한 시도가 이루어지고 있다. 하지만, PLA를 단독으로 사용할 경우 PLA의 부서지기 쉬운(BRITTLE) 특성으로 인해 필름이나 시트 등의 유연성이 요구되는 용도에는 적절한 수지라 보기 어렵다. 따라서, PLA를 용도에 맞게 사용하기 위해서는 PLA 이외의 물질을 이용하여 물성을 개질하는 것이 요구된다. 일반적으로 수지를 연질화하는 기술로는 가소제첨가, 코폴리머화, 연질폴리머의 블랜드화 등의 방법이 있다. 가소제나 코폴리머법은 유연성을 충분히 부여할 수는 있지만, 수지 조성물의 유리전이온도를 떨어뜨리고, 가소제의 브리드 발생 문제 등의 이유로 실용화하기에는 문제점이 있다. 한편, 블랜드화 방법은 실용화하기에 간단하며 PLA의 특성을 크게 손상시키지 않으므로 적합하다. PLA에 적합한 블랜드 수지로는 생분해성을 고려한다면 지방족 폴리에스테르나, 방향족-지방족 폴리에스테르가 적합하며 이들의 블랜드 적용에 따른 종래의 기술로는 일본 미쯔이사의 PLA와 폴리부틸렌석시네이트(PBS), 전분, 가소제로 이루어진 조성물 특허(일본 특허공개공보 제1999-241008호), 일본 미쯔비시사의 PLA와 지방족 폴 리에스테르로 이루어진 조성물 특허(일본 특허공개공보 제1999-124495호), 일본 유니티카사의 PLA와 방향족-지방족 폴리에스테르, 가소제 등으로 이루어진 필름특허(일본 특허공개공보 제2002-327107호), 일본 시세이도사의 PLA와 PBS로 이루어진 용기특허(일본 특허공개공보 제2001-039426호), 이래화학의 PLA와 지방족 폴리에스테르, 방향족-지방족 폴리에스테르로 이루어진 조성물 특허(대한민국특허 제0428687호) 및 PLA와 지방족 폴리에스테르로 이루어진 조성물특허(대한민국 특허공개공보 제2001-0045677호), 유럽 NOVAMONT사의 PLA와 지방족 폴리에스테르, 방향족-지방족 폴리에스테르로 이루어진 조성물 특허(EP 1227129) 및 PLA와 지방족 폴리에스테르, 폴리카프로락톤(PCL)로 이루어진 조성물 특허(EP 1227130) 등이 있다. 이들 기술은 단순히 PLA와 지방족 폴리에스테르 및 방향족-지방족 폴리에스테르를 블랜드 시키는 것 이외에도 부족한 물성을 강화하기 위해 기타 가소제, 무기 충진제, 전분 등을 혼합하였으며, 어떤 경우에는 PLA의 함량보다 지방족 폴리에스테르 및 방향족-지방족 폴리에스테르의 함량이 더 높게 되어 있어 PLA의 고유 특성 특히, 투명성을 유지하기가 어려운 문제가 있다. 또한, PLA의 적용이 가장 활발히 진행되고 있는 식품포장용 트레이 분야에서의 요구되는 핵심사항은 트레이 표면에 서리발생을 억제하는 방담기능(Anti-fogging)의 부여이며, 방담기능의 부여방법으로는 일반적으로 방담성분의 시트내부첨가법, 방담성분의 시트표면코팅법 등이 있다. 시트내부첨가법의 경우 시간의 경과에 따른 방담성분의 블리드아웃현상 및 백탁발생 문제 등으로 인해 사용이 적합하지 않으므로 일반적으로 코팅법을 통해 방담기능을 부여하고 있다. PLA 방담시트의 경우 대한민국 특허공개공보 제1996-004395호 에서 생분해성 코팅제인 지방족 디카르복실산과 지방족디올로 이루어진 지방족 폴리에스테르를 통한 코팅법이 있으나, PLA의 고유특성인 투명성을 저해하는 단점이 있으며, 일본 특허공개공보 평9-221555호, 미국특허 제4,127,682호 등에서 폴리비닐알코올의 친수성을 이용한 방법을 제시하고 있으나, 이들은 내스크래치성 및 방담지속성 등에서 장시간 효력을 발휘하지 못하는 단점이 있다. 이 밖에 대한민국 특허 제0722516호에서는 수분산된 코폴리에스테르를 이용한 코팅방법이 제시되고 있으나, 이 또한 도포량에 따른 투명성 저하 및 코폴리에스테르의 식품안정성에 대한 언급이 없어 실용화하기에는 무리가 있다. 또한, 기존에 식품안정성이 보장된 방담코팅제의 경우 일반적으로 계면활성제로는 사급 암모니움 염(Quaternatery ammonium salt), 알킬설페이트(Alkylsulfate), 알킬설포네이트(Alkylsulfonate), 알킬포스포네이트(Alkylphosphonate), 양성(Amphoteric) 계통이 사용되며, 이들 계면활성제에 다양한 바인더를 블렌딩시키는 방법으로 제조하고 있다. 하지만, 이들 방담제의 경우 대부분 내스크래치성이 부족하여 시트에 방담코팅을 한 상태에서는 우수한 방담성을 보유하나, 트레이 성형공정 간에 발생된 스크래치 영역에서 방담성이 저하되는 문제가 있어 개선이 요구되는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 PLA 방담시트의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 특히 우수한 투명성 및 내스크래치성을 부여하므로 트레이 성형 후에도 충분한 방담기능을 보유한 생분해성 방담시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같이 우수한 투명성 및 내스크래치성을 가져 트레이 성형 후에도 충분한 방담기능을 보유한 생분해성 방담시트를 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 투명성이 우수한 생분해성 방담시트는;
시트 기재로는 폴리유산 99.9 내지 90.0 중량부와 폴리유산공중합체 0.1 내지 10.0 중량부로 이루어지며,
상기 시트기재로 성형된 시트의 일면 또는 양면에 방담코팅층이 0.01 내지 1g/㎡으로 형성되어 있는 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 폴리유산은 락트산(lactic acid)을 중합시켜 얻어지는 것으로, 본 발명에 사용되는 폴리유산의 경우 L-락트산, D-락트산 또는 L,D-락트산으로 구성되며, 수평균분자량은 10,000 이상으로, 이들 폴리유산은 단독 혹은 복합으로 사용될 수 있음을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 지방족 폴리에스테르는 지방족 디카르복실산 또는 그 유도체로는 ROOC(CH2)nCOOR'(R, R'은 수소 또는 알킬기, n은 2 내지 14의 정수임)구조를 가지는 숙신산, 글루탈산, 말론산, 옥살산, 아디프산, 세바신산, 아젤라산, 노난디카르복실산과 이들의 알킬 또는 아릴에스테르유도체로 구성되는 군으로 부터 선택된 1종 이상이며, 글리콜류는 HO-(CH2)n-OH (n은 2 이상의 정수임)구조를 가지는 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올이나 프로필렌글리콜, 1,4-시클로헥산디올, 헥사메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 테트라메틸렌글리콜로 구성되는 알킬렌글리콜이나 폴리알킬렌글리콜로 이루어지는 군이나 다음 일반식(1)로 표현되는 분지구조를 형성할 수 있는 지방족 2가 알콜인 1,2-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 1,3-펜탄디올, 1,4-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,3-헥산디올, 1,4-헥산디올, 1,5-헥산디올, 1,2-옥탄디올, 1,3-옥탄디올, 1,4-옥탄디올, 1,5-옥탄디올, 1,6-옥탄디올 등으로 이루어지는 군이 사용될 수 있음을 특징으로 한다.
일반식 (1)
Figure 112008025927131-pat00001
상기 일반식(1)에서 R1은 C2~C8의 알킬렌기이며, R2는 C2~C8의 알킬기이다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 방향족-지방족 폴리에스테르는 방향족 성분으로 ROOC-Ar-COOR'(R, R'은 수소 또는 알킬기)구조의 디카르복실산 또는 그 유도체로 테레프탈산, 프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌2,6-디카르복실산, 디페닐술폰산디카르복실산, 디페닐메탄디카르복실산, 디페닐에테르디카르복실산, 디페녹시에탄디카르복실산, 시클로헥산디카르복실산, 또는 이들의 알킬렌에스테르로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상이고 지방족 디카르복실산 또는 그 유도체로는 ROOC(CH2)nCOOR'(R, R'은 수소 또는 알킬기, n은 2 내지 14의 정수임)구조를 가지는 숙신산, 글루탈산, 말론산, 옥살산, 아디프산, 세바신산, 아젤라산, 노난디카르복실산과 이들의 알킬 또는 아릴에스테르유도체로 구성되는 군으로 부터 선택된 1종 이상이며, 글리콜류는 HO-(CH2)n-OH (n은 2 이상의 정수임)구조를 가지는 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올이나 프로필렌글리콜, 1,4-시클로헥산디올, 헥사메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 테트라메틸렌글리콜로 구성되는 알킬렌글리콜이나 폴리알킬렌글리콜로 이루어지는 군이나 상기 일반식(1)로 표현되는 분지구조를 형성할 수 있는 지방족 2가 알콜인 1,2-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 1,3-펜탄디올, 1,4-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,3-헥산디올, 1,4-헥산디올, 1,5-헥산디올, 1,2-옥탄디올, 1,3-옥탄디올, 1,4-옥탄디올, 1,5-옥탄디올, 1,6-옥탄디올 등으로 이루어지는 군이 사용될 수 있음을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 폴리유산공중합체는 디카르복실산 또는 그 유도체로 이루어진 단위와 지방족 글리콜류로 이루어진 단위로 구성된 조성물이며, 디카르복실산 또는 그 유도체로는 ROOC(CH2)nCOOR'(R, R'은 수소 또는 알킬기이고, n은 2 내지 14의 정수임)구조를 가지는 숙신산, 글루탈산, 말론산, 옥살산, 아디프산, 세바신산, 아젤라산, 노난디카르복실산과 이들의 알킬 또는 아릴에스테르유도체, ROOC-Ar-COOR'(R, R'은 수소 또는 알킬기)구조의 디카르복실산 또는 그 유도체로 테레프탈산, 프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌2,6-디카르복실산, 디페닐술폰산디카르복실산, 디페닐메탄디카르복실산, 디페닐에테르디카르복실산, 디페녹시에탄디카르복실산, 시클로헥산디카르복실산, 또는 이들의 알킬렌에스테르로 군으로 부터 선택된 1종 이상이며, 지방족 글리콜류는 HO-(CH2)n-OH (n은 2 이상임)구조를 가지는 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올이나 프로필렌글리콜, 1,4-시클로헥산디올, 헥사메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 테트라메틸렌글리콜로 구성되는 알킬렌글리콜이나 폴리알킬렌글리콜로 이루어지는 군이나 상기 일반식(1)로 표현되는 분지구조를 형성할 수 있는 지방족 2가 알콜인 1,2-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 1,3-펜탄디올, 1,4-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,3-헥산디올, 1,4-헥산디올, 1,5-헥산디올, 1,2-옥탄디올, 1,3-옥탄디올, 1,4-옥탄디올, 1,5-옥탄디올, 1,6-옥탄디올 등으로 이루어지는 군이 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 방담코팅층은 바람직하게는 바인더 로 아크릴계수지를 사용한 계면활성제로 이루어진 방담코팅제 100 중량부에 대해 내스크래치성을 향상시킬 수 있는 불소수지 3 ~ 50 중량부로 이루어진 방담코팅액에 의해 형성된 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 계면활성제로는 사급 암모니움 염(Quaternatery ammonium salt), 알킬설페이트(Alkylsulfate), 알킬설포네이트(Alkylsulfonate), 알킬포스포네이트(Alkylphosphonate), 양성(Amphoteric) 계통이 1종 이상 포함된 것으로 사용함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 불소수지는 폴리테트라플로로에틸렌계 수지, 플로리레이티드에틸렌프로필렌 공중합체, 에틸렌테트라플로로에틸렌계 수지에서 선택된 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 방담코팅액은 고형분이 0.1 내지 10.0중량%인 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내스크래치성이 향상된 생분해성 방담시트의 제조방법은;
폴리유산 수지(Polylactide resin) 99.9 내지 90.0 중량부와 폴리유산공중합체 0.1 내지 10.0 중량부로 이루어진 수지를 용융·압출 후 슬립(slip)형 다이를 통해 토출시켜 시트를 제조하는 단계;
상기에서 제조된 시트의 코팅된 면에 코로나 방전처리를 실시하는 단계;
계면활성제로 이루어진 방담제 100 중량부와 폴리테트라플로로에틸렌계 수 지, 플로리레이티드에틸렌프로필렌 공중합체 또는 에틸렌테트라플로로에틸렌계 수지에서 선택된 불소수지 3 내지 50중량부를 혼합하여 방담 코팅액을 제조하는 단계;
상기 단계에서 제조된 방담 코팅액을 상기 코로나 방전처리된 시트의 일면 또는 양면에 도포하는 단계; 및
상기 단계에서의 도포 처리 후, 60 내지 100 ℃ 열풍건조공정에서 10 내지 30초간 도포된 코팅액을 건조시키는 단계로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 우수한 방담기능을 갖는 트레이는 상기 본 발명에 따른 생분해성 방담시트로 성형된 것임을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 따른 생분해성 방담시트는 그 제조 공정에 있어서, 기타 첨가물로는 2차 가공성을 향상시킬 목적으로 가소제로 에테르 에스테르계 가소제나 옥시산 에스테르계, 글리콜계 가소제를 첨가하는 것이 가능하며, 구체적으로는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 솔비톨, 글리세린(글리세롤), 메톡시폴리에틸렌 글리콜(methoxypolyethylene glycol), 트리-n-부틸 시트레이트(tri-n-butyl citrate) 등이 있다. 이들 혼합물 2종류 이상을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.
또한, 핵제로는 시트의 투명성을 유지시킬 수 있는 유기핵제의 사용이 가능하며, 유기핵제로는 아마이드 결합을 갖는 지방족 카르복실산아마이드를 포함하여 이루어지는 유기화합물로 카프르산아마이드, 스테아르산아마이드, 올레산아마이드, 에루크산아마이드, 베헨산아마이드 등의 탄소수 8 내지 30의 지방족 카르복실산모노아마이드나, 메틸렌비스스테아르산아마이드, 에틸렌비스라우르산아마이드, 에틸렌비스카프르산아마이드, 에틸렌비스올레산아마이드, 에틸렌비스스테아르산아마이드, 에틸렌비스에루크산아마이드, 에틸렌비스베헨산아마이드, 에틸렌비스아이소스테아르산아마이드, 에틸렌비스하이드록시스테아르산아마이드, 부틸렌비스스테아르산아마이드, 헥사메틸렌비스올렌산아마이드, 헥사메틸렌비스스테아르산아마이드, 헥사메틸렌비스베헨산아마이드, 헥사메틸렌비스하이드록시스테아르산아마이드 등의 지방족 카르복실산 비스아마이드 등(분자 내에 아마이드 결합을 갖는 지방족 아마이드류임)이며, 상기 유기핵제는 1종이 단독으로 이용되거나, 2종 이상을 조합시켜 이용할 수 있다.
또한, 필름으로 성형 시 용융장력의 저하시킬 목적으로 가교제가 사용되는데 본 수지에 첨가될 수 있는 가교제로는 유기 과산화물 화합물, 금속 착제, 에폭시 화합물, 이소시아네이트 화합물 등이 사용된다.
이외에 용도에 따라 자외선 방지제, 항균/항취제, 열안정제, 광안정제, 난연제, 대전 방지제, 산화방지제 등의 물질을 첨가물로 사용할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 투명성이 우수한 생분해성 방담시트는 폴리유산계 생분해성 방담시트로 폴리유산을 주성분으로 하고 지방족 폴리에스테르, 방 향족-지방족 폴리에스테르 또는 폴리유산공중합체가 부가되므로 투명성과 생분해성이 우수하면서도, 유연성과 내충격성이 우수하고 방담코팅액이 도포되어 얻어지므로, 얻어진 시트가 우수한 내스크래치성을 보유하여 트레이 성형 후에도 우수한 방담성을 지속적으로 유지할 수 있게 하여, 실용화에 적합한 생분해성 방담시트를 제공할 수 있을 뿐 아니라, 또한 상기한 우수한 특성을 갖는 투명성이 우수한 생분해성 방담시트를 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상기와 같이 본 발명은 투명성이 우수한 생분해성 방담시트에 대한 것으로, 사용되는 시트 기재는 폴리유산과 폴리유산을 제외한 지방족 폴리에스테르 및/또는 방향족-지방족 폴리에스테르 및/또는 폴리유산 공중합체로 이루어진 시트이다. 폴리유산 단독으로 이루어진 시트의 경우 우수한 광학적 특성이 그대로 나타나는 형태이나, 폴리유산의 단점이 부서지기 쉬운(brittle) 특성에 따라 트레이 성형과정이나 트레이 유통과정에서 충격에 따른 깨짐 현상이 발생될 수 있다. 이와 같이 폴리유산의 내충격성을 강화하기 위해 본 발명에서는 폴리유산에 지방족 폴리에스테르 및/또는 방향족-지방족 폴리에스테르 및/또는 폴리유산 공중합체를 적정량 혼합하여 시트를 압출하는데, 이 경우 폴리유산을 제외한 지방족 폴리에스테르 및/또는 방향족-지방족 폴리에스테르 및/또는 폴리유산 공중합체의 적용에 따른 시트의 내충격성향상 및 투명성 저하문제를 동시에 고려해야 하기 때문에 적정 투입량으로 조절하는 것이 특히 중요하다. 지방족 폴리에스테르, 방향족-지방족 폴리에스테르, 폴리유산공중합체 중 어느 것을 사용하더라도 10.0중량부 이상을 투입할 경우 시트의 투명성을 확보하기 어렵다, 따라서, 지방족 폴리에스테르의 경우 10.0중량부 이하, 방향족-지방족 폴리에스테르의 경우 5.0중량부 이하, 폴리유산 공중합체의 경우 10.0중량부 이하로 하는 것이 시트의 우수한 투명성을 유지하기에 가장 바람직하다. 반대로, 시트의 유연성을 적절히 부여키 위해서는 지방족 폴리에스테르의 경우 적어도 1.0중량부 이상, 방향족-지방족 폴리에스테르의 경우 적어도 0.1중량부 이상, 폴리유산 공중합체의 경우 적어도 1.0중량부 이상이 투입되어야만 유연성과 내충격성 향상이 이루어진다. 지방족 폴리에스테르, 방향족-지방족 폴리에스테르, 폴리유산공중합체 중에서 어느 것을 적용해도 무방하나 폴리유산 공중합체와 지방족 폴리에스테르가 폴리유산과의 상용성이 방향족-지방족 폴리에스테르에 비해 우수하므로 투명성 측면에서 유리하며, 반면에 방향족-지방족 폴리에스테르의 경우 유연성측면에서 폴리유산 공중합체와 지방족 폴리에스테르에 비해 유리하다. 따라서, 지방족 폴리에스테르 또는 폴리유산 공중합체 : 방향족-지방족 폴리에스테르가 2 : 1의 비율로 사용되는 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 따른 방담코팅층은 아크릴계수지, 계면활성제, 불소수지로 이루어진다. 상기 방담코팅층에 대해 상세히 설명하면 본 방담 코팅층은 시트의 일면 또는 양면에 도포되며 아크릴계수지를 바인더로 사용한 계면활성제 100 중량부에 불소수지 3 ~ 50 중량부로 이루어진다. 상기 아크릴계수지는 아크릴을 포함한 각종 코폴리머로 1종 이상이 사용될 수 있다. 계면활성제는 사급 암모니움 염(Quaternatery ammonium salt), 알킬설페이트(Alkylsulfate), 알킬설포네이트(Alkylsulfonate), 알킬포스포네이트(Alkylphosphonate), 양성(Amphoteric) 계통이 1종 이상 포함된 것으로 사용된다.
불소 수지는 시트의 내스크래치성 및 내용제성을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로, 폴리4불화에틸렌 (Polytetrafluoroethylene), 4불화 에틸렌, 퍼불화 알킬(Perfuo alkyl) 비닐에테르 공중합체, 3불화 에틸렌, 6불화프로필렌 공중합체(Fluorinated ethylene copolymer propylene), 에틸렌 4불화에틸렌 공중합체(Ethylenetetrafuoroethylene copolymer), 클로로 3불화에틸렌, 4불화에틸렌 공중합체(Polytetrafluoroethylene copolymer), 폴리불화 비닐(Polyvinyli fluoride), 폴리불화 비닐리덴 (Polyvinylidene fluoride) 등이 있으며, 바람직하게는 테트라플로로에틸렌을 사용한다. 한편, 첨가되는 불소 수지의 양은 아크릴계수지를 바인더로 사용한 계면활성제 100 중량부에 대해 불소수지 3 ~ 50 중량부를 첨가할 수 있다. 만일 불소 수지의 첨가량이 3 중량부 미만이면 내스크래치성이 저하되고, 50 중량부를 초과하면 시트의 투명성이 저하되고 방담 성능이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
상술한 본 발명의 방담코팅은 코팅액 제조시 전체 코팅액 100중량부에 대하여 고형분의 함량이 0.1 내지 10.0 중량부가 되도록 제조되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 고형분의 함량이 1.0 내지 5.0중량부가 되도록 제조될 수 있다. 상기 고형분의 함량이 0.1 중량부 미만이면, 코팅층의 피막형성 및 대전방지 기능을 발현하기에 충분하지 못하고, 10.0 중량부를 초과하면, 필름의 투명성에 영향을 주어 바람직하지 않다.
한편, 상기 대전방지 코팅액에 사용되는 용매는 바람직하게는 실질적으로 물을 주 매체로 하는 수성 코팅액이다. 본 발명에 사용되는 코팅액은 도포성의 향상, 투명성의 향상 등의 목적으로, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 정도의 적정량의 유기용매를 함유해도 좋다. 예컨데, 이소프로필알콜, 부틸셀로솔브, t-부틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 아세톤, 에탄올, 메탄올 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 하지만, 코팅액 중에 다량의 유기용매를 함유시키면, 인라인 코팅법에 적용할 경우에 건조, 연신 및 열처리 공정에서 폭발의 위험성이 있으므로 그 함유량은 코팅액 중에 10중량부 이하이고, 바람직하게는 5중량부 이하이다.
코팅공정은 시트 적어도 일면 또는 양면에 제조된 방담 코팅액을 도포하여 방담코팅층을 형성한다. 구체적으로, 방담 코팅액을 도포하는 방법으로는 특별한 제한은 없으나 메이어바(meyer bar) 방식, 그라비아 방식, 스프레이(Spray) 방식 등이 사용되며, 도포하기 전에 시트 표면에 극성기를 도입하여, 코팅층과 시트와의 접착성이나 도포성을 향상시킬 수 있도록 코로나(corona) 방전 처리를 하는 것이 바람직하다.
또한, 방담 코팅액의 안정성, 젖음성(wetting) 및 도포 수준(leveling) 향상을 위하여, 에탄올, 이소프로판올, 이소프로필알코올 등의 알코올류, 에틸셀로솔브, t-부틸셀로솔브 등의 에테르류, 메틸에틸케톤, 아세톤 등의 케톤류, 디메틸에탄올아민 등의 아민류를 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 생분해성 시트의 두께는 통상 100 내지 2000㎛, 바람직하게는 300 내지 1000㎛로 제조될 수 있다.
상기와 같이 제조된 시트는 투명하면서도 표면의 수접촉각이 20°이하를 나타내고, 스크래치 발생도 현저히 개선된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 폴리유산과 폴리유산 이외의 지방족 폴리에스테르 및/또는 방향족-지방족 폴리에스테르 및/또는 폴리유산공중합체로 이루어진 생분해성 시트 기재의 일면 또는 양면에 방담 코팅액을 도포하여 형성된 내스크래치성이 강화된 방담코팅층으로 인하여 시트의 투명성, 유연성, 방담성, 내스크래치성 등을 갖춘 실용화에 적합한 우수한 투명성을 보유한 생분해성 방담시트를 제공한다.
이하, 본 발명을 다음의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 상세히 설명하지만, 본 발명의 범주를 여기에 한정하는 것이 아니다.
먼저 본 발명의 설명을 위해 필요한 측정 및 평가 방법은 아래와 같은 조건에서 행하였다.
(1) 투명성;
헤이즈 측정기(AUTOMATIC DIGITAL HAZEMETER, 일본 니폰덴소쿠사 제작)에 10cm X 10cm 크기로 샘플링한 시료 1매를 수직으로 놓고, 수직으로 놓여진 시료의 직각 방향으로 400 ~ 700㎚의 파장을 갖는 빛을 투과시켜 나타난 값을 측정하였다.
이때 헤이즈(Haze) 값은 하기 수학식 1로 산출되었다.
헤이즈(%) = (1- 산란광의 량/광의 총 투과량) × 100
(2) 유연성;
동일조건으로 제조된 가로 5cm, 세로 5cm 시트 시편의 10개의 시료를 90℃ 이상 10번 반복하여 접어서 깨짐이 0% 내지 10%일 경우에는 ○, 50% 이하일 경우에는 △, 50% 초과일 경우에는 ⅹ로 표시하였다.
(3) 수접촉각;
접촉각 측정기(Kyowa Interface Science Co., Ltd.; 모델명 Dropmaster 300)를 사용하여 이온 교환수를 증류하여 얻은 정제수로 액적법(sessile drop method)에 의하여 수접촉각을 측정하였으며, 서로 다른 위치에서 5회 측정 후 평균값을 취하였다.
(4) 방담성;
동일조건으로 제조된 가로 7cm, 세로 7cm 시트 시편의 방담코팅면을 50℃온도의 중탕물로 채워진 컵위에 올린다. 이후 30분간 방치하면서 시트에 서리낌 정도로 평가하며, 시트에 물방울이 없으면 ◎, 일부 물방울이 맺히면 ○, 작은 물방울이 다수 보이면 △, 시트 전면에 서리가 끼면 ⅹ로 평가하였다.
(5) 내스크래치성;
직경 10㎛의 강철브러쉬로 시트를 문질러 스크래치 발생여부를 육안으로 관찰하여 불량 또는 양호로 평가하였다.
실시예 1
N.W LLC사의 PLA수지 95kg, 폴리유산공중합체(DIC사 PD-150) 5.0kg으로 용융압출 후 슬립형 다이를 통해 토출시켜 300㎛두께의 시트를 제조하고, 코팅될 시트면에 코로나 방전처리를 실시하여 생분해성 시트를 제조하였다. 코로나 처리된 면에 방담코팅액으로 아크릴코폴리머바인더에 양성(Amphoteric) 계통의 계면활성제로 이루어진 방담제 (다케모또오일사, ELECUT-C-031-K) 100 중량부, 불소수지로 테트라플로로에틸렌(듀퐁사, SLA-NEW) 3 중량부로 물에 혼합하여 방담 코팅액을 제조하였다. 이때 고형분의 함량은 전체 방담 코팅액에 대하여 1.5중량부를 함유하도록 하였다. 상기 방담 코팅액을 그라비아 코팅방식을 이용하여 상기 제조된 생분해성시트에 도포하였다. 도포 후, 60~100℃ 열풍건조공정에서 10~30초간 도포된 코팅액을 건조시켜 시트를 제조하였다. 제조된 시트를 통해 투명성, 유연성, 수접촉각, 방담성, 내스크래치성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다. 또한, 본 시트를 진공성형 및 절단을 통해 트레이를 성형하였으며 성형된 트레이의 단면을 통해 투명성과 방담성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다.
실시예 2
N.W LLC사의 PLA수지 97kg, 폴리부틸렌숙시네이트-아디페이트(PBSA) 3kg으로 용융압출 후 슬립형 다이를 통해 토출시켜 300㎛두께의 시트를 제조하고, 코팅될 시트면에 코로나 방전처리를 실시하여 생분해성 시트를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시트를 제조하였다. 제조된 시트를 통해 투명성, 유연성, 수접촉각, 방담성, 내스크래치성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다. 또 한, 본 시트를 진공성형 및 절단을 통해 트레이를 성형하였으며 성형된 트레이의 단면을 통해 투명성과 방담성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다.
실시예 3
N.W LLC사의 PLA수지 99kg, 폴리부틸렌아디페이트-테레프탈레이트(PBAT) 1kg 으로 용융압출 후 슬립형 다이를 통해 토출시켜 300㎛두께의 시트를 제조하고, 코팅될 시트면에 코로나 방전처리를 실시하여 생분해성 시트를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시트를 제조하였다. 제조된 시트를 통해 투명성, 유연성, 수접촉각, 방담성, 내스크래치성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다. 또한, 본 시트를 진공성형 및 절단을 통해 트레이를 성형하였으며 성형된 트레이의 단면을 통해 투명성과 방담성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다.
실시예 4
방담코팅액으로 아크릴코폴리머바인더에 양성 계통의 계면활성제로 이루어진 방담제 (다케모또오일사, ELECUT-C-031-K) 100 중량부, 불소수지로 테트라플로로에틸렌(듀퐁사, SLA-NEW) 50 중량부로 물에 혼합하여 방담 코팅액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시트를 제조하였다. 제조된 시트를 통해 투명성, 유연성, 수접촉각, 방담성, 내스크래치성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다. 또한, 본 시트를 진공성형 및 절단을 통해 트레이를 성형하였으며 성형된 트레이의 단면을 통해 투명성과 방담성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다.
실시예 5
방담코팅액으로 아크릴코폴리머바인더에 양성 계통의 계면활성제로 이루어진 방담제 (다케모또오일사, ELECUT-C-031-K) 100 중량부, 불소수지로 테트라플로로에틸렌(듀퐁사, SLA-NEW) 50 중량부로 물에 혼합하여 방담 코팅액을 제조하였다. 이때 고형분의 함량은 전체 방담 코팅액에 대하여 2.5중량부를 함유하도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시트를 제조하였다. 제조된 시트를 통해 투명성, 유연성, 수접촉각, 방담성, 내스크래치성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다. 또한, 본 시트를 진공성형 및 절단을 통해 트레이를 성형하였으며 성형된 트레이의 단면을 통해 투명성과 방담성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다.
비교예 1
N.W LLC사의 PLA수지 100kg으로 용융압출 후 슬립형 다이를 통해 토출시켜 300㎛두께의 시트를 제조하고, 코팅될 시트면에 코로나 방전처리를 실시하여 생분해성 시트를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시트를 제조하였다. 제조된 시트를 통해 투명성, 유연성, 수접촉각, 방담성, 내스크래치성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다. 또한, 본 시트를 진공성형 및 절단을 통해 트레이를 성형하였으며 성형된 트레이의 단면을 통해 투명성과 방담성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다.
비교예 2
N.W LLC사의 PLA수지 85kg, 폴리유산공중합체(DIC사 PD-150) 15.0kg으로 용융압출 후 슬립형 다이를 통해 토출시켜 300㎛두께의 시트를 제조하고, 코팅될 시트면에 코로나 방전처리를 실시하여 생분해성 시트를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시트를 제조하였다. 제조된 시트를 통해 투명성, 유연성, 수접촉각, 방담성, 내스크래치성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다. 또한, 본 시트를 진공성형 및 절단을 통해 트레이를 성형하였으며 성형된 트레이의 단면을 통해 투명성과 방담성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다.
비교예 3
N.W LLC사의 PLA수지 85kg, 폴리부틸렌숙시네이트-아디페이트(PBSA) 15.0kg으로 용융압출 후 슬립형 다이를 통해 토출시켜 300㎛두께의 시트를 제조하고, 코팅될 시트면에 코로나 방전처리를 실시하여 생분해성 시트를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시트를 제조하였다. 제조된 시트를 통해 투명성, 유연성, 수접촉각, 방담성, 내스크래치성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다. 또한, 본 시트를 진공성형 및 절단을 통해 트레이를 성형하였으며 성형된 트레이의 단면을 통해 투명성과 방담성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었 다.
비교예 4
N.W LLC사의 PLA수지 85kg, 폴리부틸렌아디페이트-테레프탈레이트(PBAT) 15.0kg으로 용융압출 후 슬립형 다이를 통해 토출시켜 300㎛두께의 시트를 제조하고, 코팅될 시트면에 코로나 방전처리를 실시하여 생분해성 시트를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시트를 제조하였다. 제조된 시트를 통해 투명성, 유연성, 수접촉각, 방담성, 내스크래치성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다. 또한, 본 시트를 진공성형 및 절단을 통해 트레이를 성형하였으며 성형된 트레이의 단면을 통해 투명성과 방담성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다.
비교예 5
방담 코팅액의 제조시 불소 수지를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시트를 제조하였다. 제조된 시트를 통해 투명성, 유연성, 수접촉각, 방담성, 내스크래치성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다. 또한, 본 시트를 진공성형 및 절단을 통해 트레이를 성형하였으며 성형된 트레이의 단면을 통해 투명성과 방담성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다.
비교예 6
방담 코팅액으로 아크릴코폴리머바인더에 양성 계통의 계면활성제로 이루어진 방담제 (다케모또오일사, ELECUT-C-031-K) 100 중량부, 불소수지로 테트라플로로에틸렌(듀퐁사, SLA-NEW) 100 중량부로 물에 혼합하여 방담 코팅액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시트를 제조하였다. 제조된 시트를 통해 투명성, 유연성, 수접촉각, 방담성, 내스크래치성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다. 또한, 본 시트를 진공성형 및 절단을 통해 트레이를 성형하였으며 성형된 트레이의 단면을 통해 투명성과 방담성을 측정하였으며 그 결과를 다음 표1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6
시트기재 PLA 95 97 99 95 95 100 85 85 85 95 95
폴리유산
공중합체		 5 - - 5 5 - 15 - - 5 5
PBSA - 3 - - - - - 15 - - -
PBAT - - 1 - - - - - 15 - -
코팅조액 방담제 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
테트라플로로에틸렌 3 3 3 50 50 3 3 3 3 - 100
고형분함량
(중량부)		 1.5 1.5 1.5 1.5 2.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

평가		 HAZE(%) 4.7 6.9 6.2 5.6 6.8 1.4 26.2 33.0 54.7 4.3 10.5
유연성 ○ ○ ○ ○ ○ △ ○ ○ ○ ○ ○
트레이HAZE(%) 4.8 6.9 6.1 5.6 6.7 1.5 25.9 33.8 53.8 4.5 10.3
수접촉각(°) 10 10 10 15 12 10 10 10 10 11 27
방담성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △
트레이방담성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ △
내스크래치성 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 불량 양호
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (11)

  1. 시트 기재로는 폴리유산 99.9 내지 90.0 중량부와 폴리유산공중합체 0.1 내지 10.0 중량부로 이루어지며,
    상기 시트기재로 성형된 시트의 일면 또는 양면에 방담코팅층이 0.01 내지 1g/㎡으로 형성되어 있는 것이며, 상기 방담코팅층은 바인더로 아크릴계수지를 사용한 계면활성제로 이루어진 방담코팅제 100 중량부에 대하여 폴리4불화에틸렌(Polytetrafluoroethylene), 4불화 에틸렌, 에틸렌 4불화에틸렌 공중합체(Ethylenetetrafuoroethylene copolymer), 폴리4불화에틸렌 공중합체(Polytetrafluoroethylene copolymer)와 같은 테트라플로로에틸렌계 수지인 불소수지 3 내지 50 중량부로 이루어지는 것에 의해 형성된 것임을 특징으로 하는 투명성이 우수한 생분해성 방담시트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 폴리유산은 L-락트산, D-락트산 또는 L,D-락트산으로 구성되며, 수평균분자량이 10,000 이상인 것임을 특징으로 하는 투명성이 우수한 생분해성 방담시트.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 폴리유산 공중합체가 디카르복실산 또는 그 유도체로 이루어진 단위와 지방족 글리콜류로 이루어진 단위로 구성된 조성물이며, 디카르복실산 또는 그 유도체로는 ROOC-(CH2)n-COOR'(R, R'은 수소 또는 알킬기, n은 2 내지 14의 정수임)구조를 가지는 숙신산, 글루탈산, 말론산, 옥살산, 아디프산, 세바신산, 아젤라산, 노난디카르복실산과 이들의 알킬 또는 아릴에스테르유도체, ROOC-Ar-COOR'(R, R'은 수소 또는 알킬기)구조의 디카르복실산 또는 그 유도체로 테레프탈산, 프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌2,6-디카르복실산, 디페닐술폰산디카르복실산, 디페닐메탄디카르복실산, 디페닐에테르디카르복실산, 디페녹시에탄디카르복실산, 시클로헥산디카르복실산, 또는 이들의 알킬렌에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이며, 지방족 글리콜류는 HO-(CH2)n-OH (n은 2 이상의 정수임)구조를 가지는 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올이나 프로필렌글리콜, 1,4-시클로헥산디올, 헥사메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 테트라메틸렌글리콜로 구성되는 알킬렌글리콜이나 폴리알킬렌글리콜로 이루어지는 군이나 일반식(1)로 표현되는 분지구조를 형성할 수 있는 지방족 2가 알콜인 1,2-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 1,3-펜탄디올, 1,4-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,3-헥산디올, 1,4-헥산디올, 1,5-헥산디올, 1,2-옥탄디올, 1,3-옥탄디올, 1,4-옥탄디올, 1,5-옥탄디올, 1,6-옥탄디올로 이루어지는 군이 사용되는 것을 특징으로 하는 투명성이 우수한 생분해성 방담시트;
    일반식 (1)
    Figure 112010019341407-pat00004
    상기 일반식(1)에서 R1은 C2~C8의 알킬렌기이며, R2는 C2~C8의 알킬기임.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 상기 계면활성제로는 사급 암모니움 염(Quaternatery ammonium salt), 알킬설페이트(Alkylsulfate), 알킬설포네이트(Alkylsulfonate), 알킬포스포네이트(Alkylphosphonate), 양성(Amphoteric) 계통이 1종 이상 포함된 것으로 사용함을 특징으로 하는 투명성이 우수한 생분해성 방담시트.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서, 상기 방담코팅액은 고형분이 0.1 내지 10.0중량부인 것을 특징으로 하는 투명성이 우수한 생분해성 방담시트.
  10. 삭제
  11. 청구항 1의 투명성이 우수한 생분해성 방담시트로 성형된 것임을 특징으로 하는 생분해성 방담 트레이.
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