KR101020275B1 - Degradable film and method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자연 분해 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a naturally decomposed film and a method for producing the same.
필름을 포함한 각종 플라스틱 제품의 사용량의 증가에 따라 근래에 들어 플라스틱 폐기물의 량이 기하급수적으로 증가하고 있다. 일반적으로 플라스틱 폐기물은 매립하거나, 소각 또는 재활용하는 방법으로 처리되고 있다. With the increase in the use of various plastic products including films, the amount of plastic waste has increased exponentially in recent years. Plastic waste is generally disposed of by landfill, incineration or recycling.
그러나 매립의 경우 매립된 플라스틱 폐기물의 분해 시간이 매우 오랜 시간이 소요됨에 따라 매립공간의 부족을 유발하고 토양오염을 일으키는 원인이 된다. 또한 소각의 경우 유독가스의 발생으로 대기오염은 물론 지구의 온난화 현상을 가중시키는 요인으로 작용 한다. 또한 재활용의 경우 수거 및 분리에 많은 어려움이 있을 뿐만 아니라 그에 따른 처리비용의 상승을 초래한다. However, in the case of landfill, the decomposition time of the landfilled plastic waste takes a very long time, which causes a shortage of landfill space and soil pollution. Incineration also contributes to global warming as well as air pollution due to the generation of toxic gases. In addition, recycling is not only difficult to collect and separate, but also increases the processing cost.
그에 따라 근래에는 빠른 분해성을 부여한 플라스틱 제품이 개발되고 있다. 예를 들어 합성수지에 볏짚, 왕겨, 톱밥 분쇄물과 함께 전분을 첨가시킨 조성물을 이용하여 제조된 일회용 플라스틱 용기가 개시된 바 있다. 그러나 이러한 조성물의 경우 분해성의 개선에는 효과가 있으나, 필름 형태로 제작되는 경우 제조된 필름의 물리적 성질, 특히 초기 신장율과 인장강도가 떨어지는 단점이 있다.
In recent years, plastic products have been developed to provide fast degradability. For example, there has been disclosed a disposable plastic container manufactured using a composition in which starch is added together with rice straw, rice hull, and sawdust grind to a synthetic resin. However, in the case of such a composition is effective in improving the degradability, when produced in the form of a film has a disadvantage in physical properties, in particular the initial elongation and tensile strength of the film produced.
이에 본 발명은 자연 분해율이 뛰어날 뿐만 아니라 초기 신장율과 인장강도 등의 물성이 우수한 자연 분해 필름의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a naturally-decomposable film having excellent natural decomposition rate as well as excellent physical properties such as initial elongation and tensile strength.
또한 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 것으로서 자연 분해율이 뛰어난 자연분해 필름을 제공하는데 다른 목적이 있다.
In another aspect, the present invention is to provide a natural decomposition film having excellent natural decomposition rate as produced by the above production method.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 왕겨를 80~400 메쉬로 분쇄하는 분쇄단계; 분쇄된 왕겨 분말을 90~250℃에서 5~60분간 건조하여 수분 함량이 10% 이하가 되도록 하는 건조단계; 건조된 왕겨 분말에 왁스를 투입하여 300~800rpm으로 고속 교반하여 왕겨 분말의 표면에 왁스가 코팅되도록 하는 코팅단계; 왁스가 코팅된 왕겨 분말에 첨가제로서 전분, 전분 가소제, 산화제, 활제, 유기산, 바인더 수지 및 무기필러를 투입하여 혼합하는 혼합단계; 혼합된 혼합물을 압출하여 펠릿을 제조하는 펠릿 제조단계; 및 제조된 펠릿을 플라스틱 수지에 첨가한 후 필름 형태로 압출하는 필름 제조단계;를 포함하여 이루어지며,
상기 펠릿 100중량부에 대하여 왕겨 5 내지 70중량부, 왁스 0.5 내지 5중량부, 전분 5 내지 50중량부, 산화제 0.2 내지 6중량부, 활제 0.5 내지 5중량부, 유기산 0.2 내지 5중량부, 바인더 수지 15 내지 50중량부 및 무기필러 5 내지 65중량부 첨가하고, 상기 전분 가소제는 전분 100중량부에 대하여 10 내지 30중량부 첨가하며, 상기 펠릿은 플라스틱 수지 100중량부에 대하여 10 내지 200중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 자연 분해 필름의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is a crushing step of grinding chaff into 80 ~ 400 mesh; Drying the crushed rice hull powder at 90-250 ° C. for 5 to 60 minutes so that the moisture content is 10% or less; A coating step of coating wax on the surface of the rice husk powder by adding wax to the dried rice husk powder at high speed by stirring at 300 to 800 rpm; A mixing step of adding starch, starch plasticizer, oxidizing agent, lubricant, organic acid, binder resin, and inorganic filler to the wax-coated rice husk powder as an additive; Pellet production step of producing a pellet by extruding the mixed mixture; And a film manufacturing step of adding the prepared pellets to the plastic resin and extruding it into a film form.
5 to 70 parts by weight of chaff, 0.5 to 5 parts by weight of wax, 5 to 50 parts by weight of starch, 0.2 to 6 parts by weight of oxidant, 0.5 to 5 parts by weight of lubricant, 0.2 to 5 parts by weight of organic acid,
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상기 플라스틱 수지는 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도폴리에틸렌(LDPE), 고밀도폴리에틸렌(HDPE ), 폴리프로필렌(PP)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. The plastic resin may be at least one selected from the group consisting of linear low density polyethylene (LLDPE), low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), and polypropylene (PP).
또한 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 자연분해 필름을 제공한다.
In another aspect, the present invention provides a naturally decomposed film, characterized in that produced by the above production method.
본 발명에 따라 제조된 자연분해 필름은 왕겨를 주재로 하여 제조됨에 따라 제조된 필름의 자연 분해성이 우수할 뿐만 아니라 초기 신장율과 인장강도 등의 물성이 우수한 특성을 나타내는 유용한 효과가 있다.
Naturally decomposed film prepared according to the present invention is not only excellent in the natural degradability of the film produced as a chaff as a main body, but also has a useful effect of exhibiting excellent properties such as initial elongation and tensile strength.
도 1은 실험예 1에 따른 인장강도 측정결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 실험예 1에 따른 신장율 측정결과를 나타낸 그래프이다. 1 is a graph showing the tensile strength measurement results according to Experimental Example 1.
2 is a graph showing the measurement results of the elongation rate according to Experimental Example 1. FIG.
이하 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 자연분해 필름 및 그 제조방법에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Referring to the naturally-decomposed film according to the present invention and a manufacturing method thereof in detail.
본 발명에 따른 자연분해 필름은 왕겨를 분쇄하는 분쇄단계와, 분쇄된 왕겨를 건조하는 건조단계, 왁스를 코팅하는 코팅단계, 첨가제를 첨가하여 혼합하는 혼합단계, 혼합물을 펠릿화 하는 펠릿 제조단계 및 제조된 펠릿을 플라스틱 수지에 첨가한 후 필름 형태로 압출하는 필름 제조단계를 거쳐 제조된다.
The biodegradable film according to the present invention is a grinding step of crushing chaff, a drying step of drying the crushed chaff, a coating step of coating a wax, a mixing step of adding and mixing additives, a pellet manufacturing step of pelletizing the mixture and The prepared pellet is added to a plastic resin and then manufactured through a film manufacturing step of extruding the film into a film.
상기 분쇄단계는 왕겨를 80~400 메쉬로 분쇄하는 단계이다. The grinding step is to crush the chaff into 80 ~ 400 mesh.
여기서 분쇄된 왕겨의 입도가 80 메쉬 미만일 경우 왕겨의 입도가 커서 필름 제조에 적용시 표면이 거칠어져서 품질을 저하시키고, 필름의 초기 인장강도를 떨어뜨리는 단점이 있으며, 분쇄된 왕겨의 입도가 400메쉬를 초과할 경우 분쇄에 많은 시간이 소요되어 전체적으로 생산성을 저하시키는 단점이 있다. 따라서 왕겨의 분쇄시 그 입도는 80 내지 400메쉬로 하는 것이 바람직하다. 상기 왕겨의 분쇄는 통상의 분쇄기를 사용하여 이루어질 수 있다. If the grain size of the crushed rice husk is less than 80 mesh, the grain size of the rice husk is large, so that the surface becomes rough when applied to the production of the film, which lowers the quality and the initial tensile strength of the film. If it exceeds, there is a disadvantage in that a lot of time is required for grinding to lower the overall productivity. Therefore, the grain size of the chaff is preferably 80 to 400 mesh. The chaff may be ground using a conventional mill.
상기 왕겨는 펠릿 제조단계에서 얻어지는 펠릿 100중량부를 기준으로 했을 때 5 내지 70 중량부 포함될 수 있다. 상기 왕겨의 함량이 상기의 기준으로 5중량부 미만일 경우 자연 분해 필름의 분해성이 떨어지며, 70중량부를 초과할 경우 제품의 품질이 떨어지는 단점이 있다. The chaff may be included from 5 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the pellets obtained in the pellet manufacturing step. When the content of the chaff is less than 5 parts by weight based on the above standards, the degradation of the naturally decomposed film, there is a disadvantage that the quality of the product is lowered when it exceeds 70 parts by weight.
상기 건조단계는 분쇄된 왕겨 분말을 90~250℃에서 5~60분간 건조하여 수분 함량이 10% 이하가 되도록 하는 단계이다. The drying step is to dry the crushed chaff powder for 5 to 60 minutes at 90 ~ 250 ℃ so that the moisture content is less than 10%.
여기서, 건조온도와 건조시간은 필요에 따라 적절히 조절할 수 있는 것에 해당되는 것으로 반드시 그 수치를 한정할 필요는 없으나, 수분 함량 조절을 용이하게 하기 위하여 90~250℃에서 5~60분간 건조하는 것이 바람직하다. 이때, 분쇄된 왕겨 분말의 수분함량을 10% 미만으로 하는 것은 취급의 용이성 및 왁스 코팅을 용이하게 하기 위함이다.
Here, the drying temperature and drying time are those that can be appropriately adjusted as necessary, but do not necessarily limit the numerical value, it is preferable to dry for 5 to 60 minutes at 90 ~ 250 ℃ to facilitate the moisture content control. Do. At this time, the moisture content of the ground chaff powder is less than 10% in order to facilitate handling and wax coating.
상기 코팅단계는 건조된 왕겨 분말에 왁스를 투입하여 300~800rpm으로 고속 교반하여 왕겨 분말의 표면에 왁스가 코팅되도록 하는 단계이다. The coating step is a step in which the wax is coated on the surface of the rice husk powder by adding a wax to the dried rice husk powder at high speed stirring at 300 ~ 800rpm.
왁스를 왕겨 분말의 표면에 코팅하는 것은 왕겨 표면에 수분이 재흡수 되는 것을 방지하기 위함이다. The coating of the wax on the surface of the rice husk powder is intended to prevent the reabsorption of moisture on the surface of the rice husk.
상기 왁스로는 일반적으로 널리 알려진 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어 사용가능한 왁스로는 파라핀 왁스, 유동 파라핀 왁스, 밀납, 몰다 왁스, 이멀시파잉 왁스, 칸데릴라 왁스, PE 왁스 또는 PP 왁스 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. Generally known waxes can be used without limitation. For example, the waxes that can be used include paraffin wax, liquid paraffin wax, beeswax, mold wax, emulsion wax, candelilla wax, PE wax or PP wax and the like, each of which can be used alone or in combination of two or more. Can be used.
이때, 왁스는 펠릿 100중량부에 대하여 0.5 내지 5중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 왁스의 첨가량이 상기의 기준으로 5중량부를 초과할 경우 필름 제조시 생산설비에 찌꺼기를 형성시켜 생산성을 저하시키는 단점이 있으며, 0.5중량부 미만일 경우 왕겨 표면에 충분히 왁스가 코팅되지 않아 수분이 재흡수 되는 등의 단점이 있다.At this time, it is preferable to add 0.5-5 weight part of wax with respect to 100 weight part of pellets. If the amount of wax is more than 5 parts by weight based on the above criteria, there is a disadvantage in reducing the productivity by forming residue in the production equipment during film manufacturing, and if less than 0.5 parts by weight, the wax is not coated on the surface of the chaff reabsorbed moisture There are disadvantages such as being.
상기 코팅단계에서는 왁스를 투입한 후 300~800rpm으로 고속 교반하게 되는데, 이와 같이 고속교반을 시키면 고속교반에 의한 자가 발열로 왁스가 자연스럽게 녹아 왕겨 분말의 표면에 코팅되게 된다.
In the coating step, after the wax is added, high speed stirring is performed at 300 to 800 rpm. When the high speed stirring is performed, the wax is naturally melted by self-heating due to the high speed stirring, and the surface of the rice husk powder is coated.
상기 혼합단계는 왁스가 코팅된 왕겨 분말에 전분, 전분 가소제, 산화제, 활제, 유기산, 바인더 수지 및 무기필러로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 투입하여 혼합하는 단계이다. The mixing step is a step of mixing by adding at least one additive selected from the group consisting of starch, starch plasticizer, oxidizing agent, lubricant, organic acid, binder resin and inorganic filler to the wax-coated chaff powder.
상기 첨가제들은 필름의 분해를 도와주는 역할을 하는 것이다. 바람직하게 상기 첨가제는 전분, 전분가소제, 산화제, 활제, 유기산, 바인더 수지 및 무기필러를 모두 포함하는 것이 좋다. The additives serve to assist the decomposition of the film. Preferably, the additives include all of starch, starch plasticizer, oxidizing agent, lubricant, organic acid, binder resin, and inorganic filler.
상기 전분과 전분 가소제는 필름의 성형성을 향상시켜 주는 역할을 하는 것이다. 상기 전분은 구체적으로 옥수수 전분을 예시할 수 있으며, 펠릿 100중량부에 대하여 5 내지 50중량부 포함되도록 첨가할 수 있다. 상기 전분 가소제는 구체적으로 글리세린 및 솔비톨을 예시할 수 있으며, 전분 함량을 기준으로 상기 전분 100중량부에 대하여 10 내지 30 중량부 포함되도록 첨가할 수 있다. 상기 전분 및 전분 가소제의 함량이 상기의 기준으로 상기 범위 내에 포함될 경우 필름의 품질 향상 및 양호한 성형성을 얻을 수 있으므로 상기 범위내로 첨가하는 것이 바람직하다. The starch and starch plasticizer is to improve the moldability of the film. The starch may specifically illustrate corn starch, and may be added to include 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the pellet. The starch plasticizer may specifically include glycerin and sorbitol, and may be added to include 10 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the starch based on the starch content. If the content of the starch and starch plasticizer is included in the above range on the basis of the above standards, it is preferable to add the film within the above range because the quality improvement and good moldability of the film can be obtained.
상기 전분과 전분 가소제는 첨가 전에 미리 혼합한 다음 100℃ 이상의 고온으로 열처리한 후 첨가하는 것이 바람직하다. 이와 같이 열처리할 경우 전분이 특성이 변화되어 필름 제조시 성형성을 향상시켜 준다. The starch and starch plasticizer is preferably mixed before the addition and then added after heat treatment at a high temperature of 100 ℃ or more. As such, when the heat treatment is performed, the starch is changed in properties, thereby improving moldability in manufacturing the film.
상기 산화제는 플라스틱 수지의 산화 분해기능을 촉진시켜 주어 제조되는 자연 분해 필름의 분해성을 향상시켜 주는 역할을 한다. The oxidizing agent promotes the oxidative decomposition function of the plastic resin and serves to improve the degradability of the natural decomposition film produced.
상기 산화제로는 플라스틱 수지의 산화제로 알려진 것이라면 제한없이 사용할 수 있으며, 구체적으로 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 아라키돈산 및 팔미트올레산 등을 예시할 수 있다. The oxidizing agent may be used without limitation as long as it is known as an oxidizing agent of a plastic resin, and specific examples thereof include oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, and palmitoleic acid.
상기 산화제는 펠릿 100중량부에 대하여 0.2 내지 6중량부 포함되도록 첨가할 수 있다. 상기 산화제의 함량이 상기의 기준으로 0.2 중량부 미만일 경우 플라스틱 수지의 산화 분해기능의 향상을 도모할 수 없으며, 6중량부 초과일 경우 필름 제조시 생산설비에 찌꺼기를 형성시켜 생산성을 저하시키는 단점이 있다. The oxidant may be added to include 0.2 to 6 parts by weight based on 100 parts by weight of the pellet. When the content of the oxidizing agent is less than 0.2 parts by weight based on the above standard, it is not possible to improve the oxidative decomposition function of the plastic resin, and when it is more than 6 parts by weight, the disadvantage of lowering productivity by forming wastes in the production equipment during film production. have.
상기 활제는 흐름성을 좋게 하여 펠릿이 원할하게 생산될 수 있도록 도와준다. 상기 활제로는 일반적으로 알려진 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 구체적으로 스테아르산아연을 예시할 수 있다. The glidants aid in good flow and help the pellets to be produced smoothly. As the glidants, generally known ones may be used without limitation, and specifically, zinc stearate may be exemplified.
상기 활제는 펠릿 100중량부에 대하여 0.5 내지 5중량부 포함되도록 첨가할 수 있다. 상기 활제의 함량이 상기의 기준으로 0.5 중량부 미만일 경우 흐름성 개선 효과가 저조하며, 5중량부 초과일 경우 필름 제조시 생산설비에 찌꺼기를 형성시켜 생산성을 저하시키는 단점이 있다. The lubricant may be added to include 0.5 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the pellet. When the content of the lubricant is less than 0.5 parts by weight based on the above standard, the flow-improving effect is low, and when more than 5 parts by weight, there is a disadvantage in reducing the productivity by forming a residue in the production equipment during film production.
상기 유기산은 산화를 촉진시켜 주어 분해성이 증진될 수 있도록 도와주는 역할을 하는 것이다. 상기 유기산은 반드시 제한은 없으나, 구연산, 사과산, 말산 및 초산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. The organic acid promotes oxidation and serves to help degradability. The organic acid is not necessarily limited, but may include at least one selected from the group consisting of citric acid, malic acid, malic acid, and acetic acid.
상기 유기산은 펠릿 100중량부에 대하여 0.2 내지 5중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 유기산이 상기 기준으로 5중량부를 초과할 경우 필름의 제조단가 상승을 초래하는 단점이 있으며, 0.2중량부 미만으로 첨가될 경우 그 효과가 미미하다는 단점이 있다. It is preferable to add 0.2-5 weight part of said organic acids with respect to 100 weight part of pellets. If the organic acid exceeds 5 parts by weight based on the above standard, there is a disadvantage in that the manufacturing cost of the film is increased, and when added below 0.2 parts by weight, the effect is insignificant.
상기 바인더 수지는 분말상태 원료를 결합시켜 펠렛 형태로 만들기 위한 것으로, 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도폴리에틸렌(LDPE), 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 및 폴리프로필렌(PP)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 사용할 수 있다.The binder resin is to form a pellet by combining the powdered raw material, at least one selected from the group consisting of linear low density polyethylene (LLDPE), low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE) and polypropylene (PP) Can be used.
상기 바인더 수지의 함량은 펠릿 100중량부에 대하여 10 내지 60중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 바인더 수지의 함량이 상기 기준으로 60중량부를 초과할 경우 펠릿 형성은 잘되지만, 제조원가 상승 및 자연 분해성의 저하를 초래하는 단점이 있으며, 10중량부 미만일 경우 결합력이 충분히 부여되지 않아 펠릿이 부스러지는 문제점이 있다. The binder resin is preferably added in an amount of 10 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the pellets. When the content of the binder resin exceeds 60 parts by weight based on the above standards, the pellet is formed well, but there is a disadvantage of causing an increase in manufacturing cost and a degradability of natural decomposition, and when the content is less than 10 parts by weight, the pellet is broken due to insufficient binding force. There is this.
상기 무기필러는 분해를 촉진시키는 역할을 하는 것으로서, 탄산칼슘, 점토 및 황토로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 사용할 수 있다. As the inorganic filler serves to promote decomposition, at least one selected from the group consisting of calcium carbonate, clay and loess may be used.
상기 무기필러의 함량은 펠릿 100중량부에 대하여 5 내지 65중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 무기필러의 함량이 상기 기준으로 65중량부를 초과할 경우 제조된 자연분해 필름의 초기 인장강도와 신장율 등의 물성을 떨어뜨리는 단점이 있으며, 5중량부 미만일 경우 제조된 필름의 우수한 자연 분해성을 얻기 어렵다는 문제점이 있다.
The content of the inorganic filler is preferably added 5 to 65 parts by weight based on 100 parts by weight of the pellets. When the content of the inorganic filler exceeds 65 parts by weight based on the above standard, there is a disadvantage in that the physical properties such as the initial tensile strength and elongation of the produced natural decomposition film, there is a disadvantage, when less than 5 parts by weight to obtain excellent natural degradability There is a problem that is difficult.
상기 펠릿 제조단계는 상기 혼합단계에서 혼합된 혼합물을 압출하여 펠릿을 제조하는 단계이다. The pellet manufacturing step is a step of producing a pellet by extruding the mixture mixed in the mixing step.
펠릿화는 통상의 압출기를 사용하면 용이하게 실시할 수 있으며, 그 사이즈 또한 필요에 따라서 적절히 조절 가능한 것이다.
Pelletization can be easily performed using a conventional extruder, and the size can also be suitably adjusted as needed.
상기 필름 제조단계는 제조된 펠릿을 플라스틱 수지에 첨가한 후 필름 형태로 압출하는 단계이다. 이와 같이 필름형태로 압출하면 본 발명에 따른 자연 분해 필름이 얻어지며, 이렇게 얻어진 자연 분해 필름은 우수한 자연 분해성을 가진다. The film manufacturing step is a step of extruding into a film form after adding the prepared pellets to the plastic resin. When extruded in the form of a film as described above, a naturally decomposed film according to the present invention is obtained, and the naturally decomposed film thus obtained has excellent natural degradability.
상기 플라스틱 수지는 필름 제조에 사용되는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도폴리에틸렌(LDPE), 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다. The plastic resin may be used without limitation as long as it is used in film production, for example, at least one selected from the group consisting of linear low density polyethylene (LLDPE), low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), and polypropylene (PP). You can use one.
상기 펠릿과 상기 플라스틱 수지의 배합비율은 큰 제한이 없으나, 바람직하게 상기 펠릿은 플라스틱 수지 100중량부에 대하여 10 내지 200중량부 첨가할 수 있다. 상기 펠릿의 첨가량이 상기 기준으로 10중량부 미만으로 첨가될 경우 제조된 자연분해 필름의 분해성이 떨어지는 단점이 있으며, 그 첨가량이 200중량부를 초과할 경우 제조된 자연분해 필름의 초기 인장강도와 신장율 등의 물성이 떨어지는 문제점이 있다. The blending ratio of the pellet and the plastic resin is not particularly limited, but preferably the pellet may be added in an amount of 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the plastic resin. When the amount of the pellet added is less than 10 parts by weight based on the above standards, there is a disadvantage in that the decomposability of the produced naturally decomposed film is lowered. There is a problem of poor physical properties.
펠릿과 플라스틱 수지의 배합은 통상의 호퍼를 포함하는 필름 압출기에서 이루어지며, 호퍼에 펠릿과 플라스틱 수지를 투입한 후 용융 교반하면서 다이스를 통해 필름 형태로 압출하면 용이하게 본 발명에 따른 자연분해 필름을 얻을 수 있다. 이때, 제조되는 자연 분해 필름에 컬러를 부여하고자 하는 경우 호퍼에 염료나 안료 또는 이를 함유하는 마스터 배치를 함께 투입한 후 압출할 수 있으며, 그 함량은 원하는 색상 구현에 따라 적절히 조절하여 투입할 수 있다. The pellet and the plastic resin are blended in a film extruder including a conventional hopper, and the pellets and the plastic resin are added to the hopper, and then extruded into a film form through a die while melting and stirring, thereby easily dissolving the biodegradable film according to the present invention. You can get it. In this case, in order to impart color to the naturally decomposed film to be prepared, the hopper may be extruded after adding dyes or pigments or master batches containing the same together, and the content may be appropriately adjusted according to the desired color implementation. .
이렇게 제조된 본 발명에 따른 자연 분해 필름은 왕겨와 분해율에 도움을 줄 수 있는 천연성분이 다량 함유되어 있어, 분해율이 매우 뛰어나며, 특히 제조된 필름의 초기 신장율과 인장강도 등의 물리적 성질 또는 우수한 특성을 나타낸다. 이렇게 제조된 자연 분해 필름은 산업용 필름 포장재나, 비닐백, 식품포장용 재료로 사용될 수 있다.Naturally decomposed film according to the present invention prepared in this way contains a large amount of natural ingredients that can help the chaff and decomposition rate, the decomposition rate is very excellent, especially physical properties or excellent properties such as the initial elongation and tensile strength of the film produced Indicates. The naturally decomposed film thus prepared may be used as an industrial film packaging material, a plastic bag or a food packaging material.
이하 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, which are presented to aid the understanding of the present invention, but the present invention is not limited thereto.
<실시예 1>≪ Example 1 >
80~400 메쉬의 입도를 갖도록 분쇄한 왕겨 분말을 100±10℃에서 30분간 건조하여 수분 함량이 9.7%인 건조된 왕겨 분말을 얻었다. 상기 건조된 왕겨 분말 2.41Kg에 왁스 0.19Kg을 투입하고 500rpm으로 고속 교반하여 왕겨 분말의 표면에 왁스가 코팅되도록 하고, 여기에 전분 1.8Kg, 전분 가소제 0.52Kg, 산화제 0.21Kg, 활제 0.18Kg, 유기산 0.18Kg, LLDPE 2.2Kg 및 무기필러 2.31Kg을 첨가한 후 혼합한 다음, 호퍼에 투입하고, 이어서 압출성형기에서 압출성형하여 펠릿을 제조하였다. The chaff powder pulverized to have a particle size of 80 ~ 400 mesh was dried for 30 minutes at 100 ± 10 ℃ to obtain a dried chaff powder having a water content of 9.7%. 0.19 Kg of wax was added to 2.41 Kg of the dried chaff powder, and the mixture was stirred at 500 rpm at a high speed so that the wax was coated on the surface of the rice husk powder. 0.18 Kg, 2.2 Kg of LLDPE and 2.31 Kg of inorganic filler were added, mixed, put into a hopper, and then extruded in an extruder to prepare pellets.
필름 압출기의 호퍼 온도를 200℃로 승온시킨 상태에서 상기에서 얻어진 펠릿 3Kg당 LDPE 6.5Kg 및 LLDPE 0.5Kg을 함께 투입한 다음 용융혼합하면서 다이스로 압출하여 두께 50㎛의 필름을 제조하였다. In a state where the hopper temperature of the film extruder was raised to 200 ° C., 6.5 Kg of LDPE and 0.5 Kg of LLDPE per 3 Kg of the pellets obtained above were added together, followed by extrusion with a die while melt mixing to prepare a film having a thickness of 50 μm.
<실시예 2><Example 2>
필름 압출기의 호퍼 온도를 200℃로 승온시킨 상태에서 펠릿 2Kg당 LDPE 7.5Kg 및 LLDPE 0.5Kg을 함께 투입한 다음 용융혼합하면서 다이스로 압출하여 필름을 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다. In the same manner as in Example 1, except that the film was extruded into a die while melt-mixing 7.5 kg of LDPE and 0.5 kg of LLDPE per 2 kg of pellets while the hopper temperature of the film extruder was raised to 200 ° C. It was.
<실시예 3><Example 3>
필름 압출기의 호퍼 온도를 200℃로 승온시킨 상태에서 펠릿 3Kg당 HDPE 6.5Kg 및 LLDPE 0.5Kg을 함께 투입한 다음 용융혼합하면서 다이스로 압출하여 필름을 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다. In the same manner as in Example 1, except that the film was extruded into a die while melting and mixing 6.5 Kg of HDPE and 0.5 Kg of LLDPE per 3 Kg of pellets while the hopper temperature of the film extruder was raised to 200 ° C. Was carried out.
<실시예 4><Example 4>
필름 압출기의 호퍼 온도를 200℃로 승온시킨 상태에서 펠릿 2Kg당 HDPE 7.5Kg 및 LLDPE 0.5Kg을 함께 투입한 다음 용융혼합하면서 다이스로 압출하여 필름을 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다. In the same manner as in Example 1, except that the film was extruded into a die while melt-mixing the HDPE 7.5Kg and LLDPE 0.5Kg per 2Kg pellets while the hopper temperature of the film extruder was raised to 200 ℃ Was carried out.
<실험예 1>Experimental Example 1
상기 실시예에서 제조된 필름을 이용하여 ASTM D 3826 방법에 따라서 25×100mm로 재단된 샘플에 대해서 필름별로 UTM(Universal Testing Machine, Daekyung Tech, Korea) 기기를 사용하여 인장강도 및 신장율을 측정하였다. Tensile strength and elongation were measured using a UTM (Universal Testing Machine, Daekyung Tech, Korea) device for each film cut to 25 × 100mm according to ASTM D 3826 method using the film prepared in the above Example.
이때, UV 분해성을 함께 평가하기 위하여 각각의 필름을 58℃에서 352nm의 UV파장으로 24시간부터 240시간까지 노출(UV램프와 필름간 거리 10cm)시킨 다음 인장강도 및 신장율을 측정하였다. In this case, in order to evaluate the UV degradability together, each film was exposed to a UV wavelength of 352nm at 58 ° C. for 24 hours to 240 hours (10 cm distance between the UV lamp and the film), and then tensile strength and elongation were measured.
대조구(control)로서는 LDPE 단독으로 필름을 제조한 것을 사용하였으며, UV 파장 노출시간에 따른 인장강도 및 신장율을 측정하였다. As a control (control) was used to prepare a film of LDPE alone, the tensile strength and elongation according to the UV wavelength exposure time was measured.
측정된 인장강도와 신장율은 하기 표 1(인장강도), 표 2(신장율), 도 1 및 도 2에 나타내었다.The measured tensile strength and elongation rate are shown in Table 1 (tensile strength), Table 2 (elongation rate), FIGS. 1 and 2.
상기 표 1에서 보는 바와 같이 인장강도의 경우 대조구로서 사용된 LDPE 필름과 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 4의 필름의 경우 UV 조사 전에는 모두 유사한 인장강도를 가짐을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 4의 필름은 초기 인장강도가 우수함을 알 수 있다. As shown in Table 1, in the case of the tensile strength, the LDPE film used as a control and the films of Examples 1 to 4 according to the present invention can be seen that all have similar tensile strength before UV irradiation. Therefore, it can be seen that the films of Examples 1 to 4 prepared according to the present invention have excellent initial tensile strength.
한편, 대조구의 경우 UV조사에 따른 변화율이 거의 관찰되지 않았으나, 실시예에서 제조된 필름은 UV 조사 48시간 이후부터 인장강도가 급격하게 감소하는 추세를 보여줌을 알 수 있다. 이러한 인장강도의 저하는 필름의 분해에 기인한 것이다. 따라서 본 발명에 따라 제조된 필름은 초기 인장강도가 우수할 뿐만 아니라 분해성이 매우 우수함을 확인할 수 있다. On the other hand, in the case of the control, the change rate according to the UV irradiation was hardly observed, it can be seen that the film produced in the example shows a trend that the tensile strength sharply decreases after 48 hours of UV irradiation. This decrease in tensile strength is due to decomposition of the film. Therefore, the film produced according to the present invention can be confirmed not only excellent initial tensile strength but also very excellent degradability.
상기 표 2에서 보는 바와 같이 신장율의 경우 대조구로서 사용된 LDPE 필름과 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 4의 필름 경우 UV 조사 전에는 모두 동일한 신장율을 나타냄을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따라 제조된 필름은 초기 신장율이 우수함을 알 수 있다. As shown in Table 2, in the case of the elongation rate, the LDPE film used as a control and the films of Examples 1 to 4 prepared according to the present invention showed the same elongation rate before UV irradiation. Therefore, it can be seen that the film produced according to the present invention has excellent initial elongation.
한편, 대조구의 경우 UV조사에 따른 변화율이 144시간 이후 급격한 변화율을 보임을 알 수 있으나, 실시예에서 제조된 필름은 UV 조사 72시간 이후부터 변화하는 추세를 보여줌을 알 수 있다. 이러한 신장율의 저하는 필름의 분해에 기인한 것이다. 따라서 본 발명에 따라 제조된 필름은 초기 신장율이 우수할 뿐만 아니라 분해성이 매우 우수함을 확인할 수 있다. On the other hand, in the case of the control it can be seen that the change rate according to the UV irradiation shows a sharp change rate after 144 hours, the film prepared in the example can be seen that shows a trend that changes after 72 hours UV irradiation. This decrease in elongation is due to decomposition of the film. Therefore, the film prepared according to the present invention can be confirmed that not only the initial elongation is excellent, but also the decomposition is very excellent.
<실험예 2>Experimental Example 2
상기 실시예에서 제조된 필름의 열분해성을 평가하기 위하여 시편을 13ㅧ 90mm 크기로 절단하여 68ㅁ 2℃ 상대습도 85%의 항온항습기에 넣고 49일동안 보존하면서, 7일 간격으로 시편을 채취하여 UTM(Universal Testing Machine, Daekyung Tech, Korea) 기기를 사용하여 인장강도 및 신장율을 측정하였다.In order to evaluate the thermal degradability of the film prepared in the above example, the specimen was cut into 13 ㅧ 90mm size and placed in a constant temperature and humidity chamber at 68 ㅁ 2 ° C relative humidity 85%, and preserved for 49 days, and the specimens were taken at intervals of 7 days. Tensile strength and elongation were measured using a UTM (Universal Testing Machine, Daekyung Tech, Korea) instrument.
대조구(control)로서는 LDPE 단독으로 필름을 제조한 것을 사용하였으며, 인장강도 및 신장율을 측정하였다. As a control, a film made of LDPE alone was used, and tensile strength and elongation were measured.
측정된 인장강도와 신장율은 하기 표 3(인장강도), 표 4(신장율)에 나타내었다.The measured tensile strength and elongation are shown in Table 3 (tensile strength) and Table 4 (elongation).
상기 표 3에서 보는 바와 같이 인장강도의 경우 대조구로서 사용된 LDPE 필름과 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 4의 필름의 경우 열처리 전에는 모두 유사한 인장강도를 가짐을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 4의 필름은 초기 인장강도가 우수함을 알 수 있다. As shown in Table 3, in the case of the tensile strength, the LDPE film used as a control and the films of Examples 1 to 4 prepared according to the present invention had similar tensile strengths before heat treatment. Therefore, it can be seen that the films of Examples 1 to 4 prepared according to the present invention have excellent initial tensile strength.
한편, 대조구의 경우 열처리 일수에 따른 변화율이 거의 관찰되지 않았으나, 실시예에서 제조된 필름은 열처리 21일 이후부터 인장강도가 급격하게 감소하는 추세를 보여줌을 알 수 있다. 이러한 인장강도의 저하는 필름의 분해에 기인한 것이다. 따라서 본 발명에 따라 제조된 필름은 초기 인장강도가 우수할 뿐만 아니라 분해성이 매우 우수함을 확인할 수 있다. On the other hand, in the case of the control, the change rate according to the number of days of heat treatment was hardly observed, but it can be seen that the film produced in the example shows a tendency to decrease the tensile strength sharply after 21 days of heat treatment. This decrease in tensile strength is due to decomposition of the film. Therefore, the film produced according to the present invention can be confirmed not only excellent initial tensile strength but also very excellent degradability.
상기 표 4에서 보는 바와 같이 신장율의 경우 대조구로서 사용된 LDPE 필름과 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 4의 필름 경우 열처리 전에는 모두 동일한 신장율을 나타냄을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따라 제조된 필름은 초기 신장율이 우수함을 알 수 있다. As shown in Table 4, in the case of the elongation rate, the LDPE film used as a control and the films of Examples 1 to 4 according to the present invention showed the same elongation rate before heat treatment. Therefore, it can be seen that the film produced according to the present invention has excellent initial elongation.
한편, 대조구의 경우 열처리 일수에 따른 변화율이 거의 미미한 수준임을 알 수 있으나, 실시예에서 제조된 필름은 열처리 14일 이후부터 변화하는 추세를 보여줌을 알 수 있다. 이러한 신장율의 저하는 필름의 분해에 기인한 것이다. 따라서 본 발명에 따라 제조된 필름은 초기 신장율이 우수할 뿐만 아니라 분해성이 매우 우수함을 확인할 수 있다. On the other hand, in the case of the control it can be seen that the rate of change according to the number of days of heat treatment is almost insignificant, but the film produced in the example shows a trend that changes after 14 days of heat treatment. This decrease in elongation is due to decomposition of the film. Therefore, the film prepared according to the present invention can be confirmed that not only the initial elongation is excellent, but also the decomposition is very excellent.
<실험예 3>Experimental Example 3
상기 실시예에서 제조된 필름의 곰팡이에 의한 생분해성 평가를 ASTM G21 방법에 따라 테스트하였다. 즉, 시료를 일정한 크기로 절단한 뒤 배지로서 탄소원이 없는 고체 한천 배지를 이용하여 토양 중에 흔히 발견되는 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger), 페니실리움 피노필럼(Penicillium piniphilum), 채토뮴 글로보섬(Chaetomium globosum), 글리오클라듐 바이렌스(Gliocladium virens) 및 오레오바시듐 풀루란스(Aureobasidium pullulans)의 혼합 균포자 현탁액을 무균상태에서 스프레이 시켜 60일간 시료에 곰팡이가 뒤덮인 정도를 10일 간격으로 평가하여 생분해성을 측정하였다. Evaluation of biodegradability by mold of the film prepared in the above example was tested according to ASTM G21 method. That is, after cutting the sample to a certain size, the solid agar medium without a carbon source is used as a medium, and Aspergillus niger , Penicillium piniphilum , and chattomium globo are commonly found in soil. A 10-day interval to assess the extent of mold cover on a 60-day sample by aseptically spraying a mixed mycelium suspension of islands (Chaetomium globosum), Gliocladium virens, and Aureobasidium pullulans . Biodegradability was measured.
또한 세균에 의한 생분해성 평가는 ASTM G22 방법에 따라 테스트하였다. 탄소원이 없는 고체 한천배지에 슈도모나스 아루지노사(Pseudomonas aeruginosa) 및 바실러스 서브틸루스(Baccllus subtillus)의 세포 혼합 현탁액을 무균상태에서 시료위에 도포하여 60일간 시료에 세균이 자란 정도를 평가하여 생분해성을 아래와 같은 방법으로 평가하였다. In addition, the biodegradability evaluation by bacteria was tested according to the ASTM G22 method. Cell-suspension suspensions of Pseudomonas aeruginosa and Baccllus subtillus were applied to the sample in a sterile state on a solid agar medium without a carbon source. It evaluated by the following method.
대조구(control)로서는 LDPE 단독으로 필름을 제조한 것을 사용하였다.As a control, a film produced from LDPE alone was used.
- 생분해성 평가-Biodegradability evaluation
0등급 : 관찰된 표본에서의 생육이 없음Class 0: no growth in observed samples
1등급 : 관찰된 표본에서 생육이 10% 미만임Level 1: Growth less than 10% in observed samples
2등급 : 관찰된 표본에서 생육이 10% 이상 30% 미만임(약간의 생육)Level 2: Growth is more than 10% and less than 30% in observed samples (slight growth)
3등급 : 관찰된 표본에서 생육이 30% 초과 60% 미만임(중간 정도의 생육)Level 3: Growth is more than 30% and less than 60% in the observed sample (medium growth)
4등급 : 관찰된 표본에서 생육이 60%이상임(과밀한 생육)
Level 4: Growth is more than 60% in observed samples (dense growth)
또한, 동시에 상기의 일정 시료를 상대습도 85%, 내부온도 30℃의 상태로 고정된 항온항습기에서 60 일간 방치하면서 20 일 마다 시료를 꺼내 곰팡이의 생육 정도에 따른 시료의 무게 감량 정도를 비율로 측정하였다. At the same time, the sample is taken out every 20 days while being kept in a constant temperature and humidity chamber fixed at a relative humidity of 85% and an internal temperature of 30 ° C at the same time, and the weight loss degree of the sample according to the degree of growth of the mold is measured as a ratio. It was.
이때, 무게 감량율은 하기 수학식 1에 의거하여 측정하였다. At this time, the weight loss rate was measured based on the following equation (1).
<수학식 1>&Quot; (1) "
무게감량율(%) = 시료 채취 후 무게/원 시료의 무게 ㅧ 100 Weight loss rate (%) = weight after sampling / weight of original sample ㅧ 100
세균의 경우는 상대습도 85%, 내부온도 37℃로 고정하고 상기와 동일한 방법으로 무게 감량 정도를 측정하였다. In the case of bacteria, the relative humidity was fixed at 85% and the internal temperature of 37 ° C., and the weight loss was measured in the same manner as described above.
곰팡이에 의한 생분해성 및 무게 감량 정도의 실험결과는 하기 표 5에 나타내었고, 세균에 의한 생분해성 및 무게 감량 정도의 실험결과는 하기 표 6에 나타내었다. Experimental results of the degree of biodegradability and weight loss by the fungus are shown in Table 5, and the results of biodegradability and weight loss by the bacteria are shown in Table 6 below.
상기 표 5 및 6에서 보는 바와 같이 대조구로서 사용된 LDPE 필름에 비하여 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 4의 필름이 월등하게 우수한 생분해성을 나타냄을 확인할 수 있다. 그에 따라 시간이 경과함에 따라 무게가 빠르게 감소하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에 따라 제조된 필름은 분해성이 우수함을 알 수 있다.
As can be seen from Tables 5 and 6, it can be seen that the films of Examples 1 to 4 prepared according to the present invention show superior biodegradability compared to LDPE films used as controls. Accordingly, it can be seen that the weight decreases rapidly with time. Therefore, it can be seen that the film produced according to the present invention is excellent in degradability.
Claims (8)
분쇄된 왕겨 분말을 90~250℃에서 5~60분간 건조하여 수분 함량이 10% 이하가 되도록 하는 건조단계;
건조된 왕겨 분말에 왁스를 투입하여 300~800rpm으로 고속 교반하여 왕겨 분말의 표면에 왁스가 코팅되도록 하는 코팅단계;
왁스가 코팅된 왕겨 분말에 첨가제로서 전분, 전분 가소제, 산화제, 활제, 유기산, 바인더 수지 및 무기필러를 투입하여 혼합하는 혼합단계;
혼합된 혼합물을 압출하여 펠릿을 제조하는 펠릿 제조단계; 및
제조된 펠릿을 플라스틱 수지에 첨가한 후 필름 형태로 압출하는 필름 제조단계;를 포함하여 이루어지며,
상기 펠릿 100중량부에 대하여 왕겨 5 내지 70중량부, 왁스 0.5 내지 5중량부, 전분 5 내지 50중량부, 산화제 0.2 내지 6중량부, 활제 0.5 내지 5중량부, 유기산 0.2 내지 5중량부, 바인더 수지 15 내지 50중량부 및 무기필러 5 내지 65중량부 첨가하고, 상기 전분 가소제는 전분 100중량부에 대하여 10 내지 30중량부 첨가하며,
상기 펠릿은 플라스틱 수지 100중량부에 대하여 10 내지 200중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 자연 분해 필름의 제조방법.
Grinding chaff crushed into 80 ~ 400 mesh;
Drying the crushed rice hull powder at 90-250 ° C. for 5 to 60 minutes so that the moisture content is 10% or less;
A coating step of coating wax on the surface of the rice husk powder by adding wax to the dried rice husk powder at high speed by stirring at 300 to 800 rpm;
A mixing step of adding starch, starch plasticizer, oxidizing agent, lubricant, organic acid, binder resin, and inorganic filler to the wax-coated rice husk powder as an additive;
Pellet production step of producing a pellet by extruding the mixed mixture; And
It comprises a film manufacturing step of extruding into a film form after adding the prepared pellets to the plastic resin,
5 to 70 parts by weight of chaff, 0.5 to 5 parts by weight of wax, 5 to 50 parts by weight of starch, 0.2 to 6 parts by weight of oxidant, 0.5 to 5 parts by weight of lubricant, 0.2 to 5 parts by weight of organic acid, binder 15 to 50 parts by weight of resin and 5 to 65 parts by weight of inorganic filler are added, and the starch plasticizer is added to 10 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of starch,
The pellet is 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the plastic resin, characterized in that for producing a natural decomposition film.
상기 플라스틱 수지는 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도폴리에틸렌(LDPE), 고밀도폴리에틸렌(HDPE ), 폴리프로필렌(PP)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 자연분해 필름의 제조방법.
The method according to claim 1,
The plastic resin is at least one selected from the group consisting of linear low density polyethylene (LLDPE), low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP).
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