KR101039877B1 - 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱 - Google Patents

오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱 Download PDF

Info

Publication number
KR101039877B1
KR101039877B1 KR1020110014018A KR20110014018A KR101039877B1 KR 101039877 B1 KR101039877 B1 KR 101039877B1 KR 1020110014018 A KR1020110014018 A KR 1020110014018A KR 20110014018 A KR20110014018 A KR 20110014018A KR 101039877 B1 KR101039877 B1 KR 101039877B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polyurethane
biodegradable
additive
phosphorus pentoxide
weight
Prior art date
Application number
KR1020110014018A
Other languages
English (en)
Inventor
정진웅
차승훈
이충섭
Original Assignee
동아화학 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동아화학 주식회사 filed Critical 동아화학 주식회사
Priority to KR1020110014018A priority Critical patent/KR101039877B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101039877B1 publication Critical patent/KR101039877B1/ko
Priority to EP20120155815 priority patent/EP2489696A1/en
Priority to US13/397,944 priority patent/US8445109B2/en
Priority to JP2012031416A priority patent/JP5096625B2/ja
Priority to CN201210037517.9A priority patent/CN102675855B/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/82—Post-polymerisation treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2230/00—Compositions for preparing biodegradable polymers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31551—Of polyamidoester [polyurethane, polyisocyanate, polycarbamate, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 인을 함유하는 첨가제가 함침된 생분해성 폴리우레탄을 포함하며, 상기 첨가제는 오산화인(P2O5)을 함유하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱에 따르면, 인을 함유하는 첨가제가 함침된 생분해성 폴리우레탄을 포함함으로써, 제품의 물성이 우수하면서도 짧은 시간 내에 효과적으로 필름 및 플라스틱의 분해가 가능하다. 또한, 본 발명에 따르면, 강한 산화 작용을 갖는 오산화인을 폴리우레탄 합성 시 함유시킴으로써 생분해가 활발하게 일어나도록 하고, 첨가제를 천연 오일로 코팅하여 사용함으로써 첨가제를 직접적으로 폴리우레탄 합성에 첨가할 수 있으며, 공기와의 접촉을 차단하여 수분으로 인한 반응을 억제 할 수 있으며 색상 변화를 막아 줄 수 있다.

Description

오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱{A POLYURETHANE BIODEGRADABLE PLASTIC USING PHOSPHORUS PENTOXIDE}
본 발명은 폴리우레탄 생분해성 플라스틱에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 오산화인을 폴리우레탄 조성물에 함유시켜 폴리우레탄의 생분해가 이루어지도록 하는, 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱에 관한 것이다.
그 편의성 때문에 현대생활에서 거의 필수품이 되다시피 한 플라스틱은 자연 상태에서는 거의 분해되지 않거나 분해가 된다고 하더라도 수백 년이 걸리는 것으로 알려져 있다. 근년에 와서 바다로 유출되는 플라스틱에 의한 해양 오염과 플라스틱 폐기물의 증가로 인한 폐기물 처리 등이 커다란 환경문제로 떠오르면서, 이에 대한 대책의 하나로 분해성 플라스틱이 각광을 받고 있다. 현재 개발되고 있는 분해성 플라스틱은 빛(주로 자외선)에 의하여 분해하는 광분해성 플라스틱과 미생물에 의해서 분해되는 생분해성 플라스틱의 2종이 주류를 이루고 있다.
생분해성 플라스틱은 미생물이 생산하는 플라스틱(바이오 플라스틱), 전분이나 셀룰로오스 등의 천연 소재를 주성분으로 하여 제조하는 플라스틱과 분해성을 부여한 화학 합성 플라스틱으로 분류할 수 있다. 이들은 모두 땅 속에 묻거나 바다 속에 버려두면 세균이나 조류, 곰팡이와 같은 자연에 존재하는 미생물에 의해 분해되어 저분자 화합물이 되었다가 최종적으로 물과 이산화탄소 또는 물과 메테인 가스로 변하게 된다. 그러나 기존의 생분해성 플라스틱은 성형이 어렵거나 성형에 의해 완성된 제품의 물성이 나빠서 실용성이 떨어지는 한계가 있다.
한편, 일반적으로 폴리우레탄은 주 사슬의 반복 단위 속에 우레탄 결합(-NHCOO-)을 가지는 고분자 화합물의 총칭으로서, 내마모성, 내약품성, 내용제성이 좋을 뿐만 아니라 내노화성과 산소에 대한 안정성이 뛰어나 폴리우레탄 폼, 폴리우레탄 고무, 접착제, 합성섬유, 도료 등으로 많이 쓰이고, 플라스틱 제조 시에도 사용될 수 있다. 폴리우레탄은 일반적으로 자체적으로 가수분해성과 생분해성 등의 분해 특성을 가지고 있다. 그러나 그 분해특성이 매우 미약하여 폴리우레탄 제품을 사용한 후 폐기 시 완전 분해되지 않고 부분 분해되어 반영구적으로 존재하거나 분해 기간이 장기간 소요되어 환경오염의 원인이 된다는 문제점이 있다. 이로 인하여 폴리우레탄 제품의 재활용 방법이나 소각 방법이 활용되고도 있으나, 소각 시 유해물질이 발생하는 문제점이 있으며, 재활용 방법은 수거가 어려울 뿐만 아니라 수거 후에도 별도로 혼입된 불순물을 제거하는 과정을 거쳐야 하는 문제점이 있다. 따라서 폐기 시 분해가 빠르면서 폴리우레탄의 특성이 변하지 않는 폴리우레탄의 요구가 증대되고 있으며, 이러한 요구에 따라 우수한 분해성을 갖는 폴리우레탄을 제조하기 위한 다양한 연구가 진행되어 왔다. 그러나 이러한 연구에도 불구하고 기존의 생분해성 폴리우레탄은 분해 속도가 느리거나, 상온에서 물성이 급격하게 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 인을 함유하는 첨가제가 함침된 생분해성 폴리우레탄을 포함함으로써, 제품의 물성이 우수하면서도 짧은 시간 내에 효과적으로 필름 및 플라스틱의 분해가 가능한, 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 강한 산화 작용을 갖는 오산화인을 폴리우레탄 합성 시 함유시킴으로써 생분해가 활발하게 일어나도록 하고, 첨가제를 천연 오일로 코팅하여 사용함으로써 첨가제를 직접적으로 폴리우레탄 합성에 첨가할 수 있으며, 공기와의 접촉을 차단하여 수분으로 인한 반응을 억제할 수 있으며 색상 변화를 막아 주는, 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱은,
인을 함유하는 첨가제가 함침된 생분해성 폴리우레탄을 포함하며, 상기 첨가제는 오산화인(P2O5)을 함유하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 첨가제는,
천연 오일로 코팅될 수 있다.
바람직하게는, 상기 첨가제는,
상기 생분해성 폴리우레탄의 0.4~0.6 중량% 함유될 수 있다.
바람직하게는, 상기 첨가제는,
수산화칼륨(KOH)을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 생분해성 폴리우레탄은,
상기 첨가제가 함침된 1액형 우레탄을 폴리우레탄 수지와 혼합하여 제조될 수 있다.
바람직하게는,
상기 생분해성 폴리우레탄을 전체의 30~60 중량% 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는,
상기 생분해성 폴리우레탄 35~45 중량%, 폴리락트산 25~35 중량%, 및 지방족 폴리에스테르 25~35 중량%를 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는,
상기 생분해성 폴리우레탄 45~55 중량%, 폴리락트산 35~45 중량%, 및 지방족 폴리에스테르 5~15 중량%를 포함할 수 있다.
바람직하게는,
상기 폴리우레탄 생분해성 플라스틱은 필름 형태일 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱에 따르면, 인을 함유하는 첨가제가 함침된 생분해성 폴리우레탄을 포함함으로써, 제품의 물성이 우수하면서도 짧은 시간 내에 효과적으로 필름 및 플라스틱의 분해가 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 강한 산화 작용을 갖는 오산화인을 폴리우레탄 합성 시 함유시킴으로써 생분해가 활발하게 일어나도록 하고, 첨가제를 천연 오일로 코팅하여 사용함으로써 첨가제를 직접적으로 폴리우레탄 합성에 첨가할 수 있으며, 공기와의 접촉을 차단하여 수분으로 인한 반응을 억제 할 수 있으며 색상 변화를 막아 줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 첨가제를 이용한 생분해성 폴리우레탄 필름 및 플라스틱의 제조 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 첨가제를 이용한 생분해성 폴리우레탄 필름 및 플라스틱을 토양 매립 후 1주 경과된 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 첨가제를 이용한 생분해성 폴리우레탄 필름 및 플라스틱을 토양 매립 후 3주 경과된 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 첨가제를 이용한 생분해성 폴리우레탄 필름 및 플라스틱을 토양 매립 후 5주 경과된 상태를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 일실시예에 따른 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱은, 인을 함유하는 첨가제가 함침된 생분해성 폴리우레탄을 포함하며, 첨가제는 오산화인(P2O5, phosphorus pentoxide)을 함유할 수 있다. 오산화인은 인산의 무수물로서 인을 충분한 공기 또는 산소 속에서 연소시킬 때 생기는 흰색 결정성 가루이며, 강력한 산화제로 사용된다. 오산화인은 흡습성이 매우 강하며, 공기 중의 수분을 흡수하는 힘은 진한 황산이나 염화칼슘보다 훨씬 커서, 건조제, 탈수제 등으로 사용되기도 한다. 오산화인은 강한 산화제로서 폴리우레탄을 분해시키는 작용을 할 수 있다.
첨가제는, 천연 오일로 코팅된 것일 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서 첨가제에 함유되어 있는 오산화인은 강한 산화작용을 할 수 있으므로, 오일로 표면을 코팅하여 산화 방지 효과를 줄 수 있다. 특히, 본 발명은 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱에 관한 것으로서, 환경 친화적이며 폴리우레탄 생분해 시 함께 분해되거나 환경에 무해한 성분을 사용하기 위해 천연 오일을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 첨가제는 수산화칼륨(KOH)을 더 포함할 수 있다. 수산화칼륨을 더 포함하면, 고분자의 우레탄을 더욱 빠른 시간 내에 효율적으로 분해할 수 있는 효과가 있다.
첨가제는 생분해성 폴리우레탄의 0.4~0.6 중량% 함유될 수 있다. 첨가제를 0.6 중량%를 초과하여 너무 많이 함유하도록 하면 폴리우레탄 생분해가 너무 빠르게 일어나 유통기간이 짧아지는 문제가 발생할 수 있고, 반면에 첨가제를 0.4 중량% 미만으로 너무 적게 함유하도록 하면 폴리우레탄이 효과적으로 생분해될 수 없으므로, 첨가제를 생분해성 폴리우레탄의 0.4~0.6 중량% 함유하도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 생분해성 폴리우레탄을 전체 폴리우레탄 생분해성 플라스틱의 30~60 중량% 포함하도록 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱은, 생분해성 폴리우레탄만을 포함하고 있을 수도 있으나, 다양한 물성의 플라스틱을 제조하고 가격 경쟁력을 향상시키기 위해 기존의 생분해성 플라스틱 수지와 혼합할 수 있다. 이때, 본 발명의 생분해성 폴리우레탄은 혼합된 생분해성 플라스틱 전체의 30~60 중량% 정도로 하여, 우수한 생분해성 및 물성을 유지하도록 할 수 있다.
특히, 본 발명의 일실시예에 따른 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱은, 생분해성을 가진 기존의 플라스틱 수지인 폴리락트산(polylactic acid, PLA), 지방족 폴리에스테르 등을 본 발명의 생분해성 폴리우레탄과 혼합하여 제조할 수 있다. 폴리락트산은 생분해성 플라스틱 수지이나, 실제 사용에 있어 성형이 어렵고 성형 시간이 오래 걸리며, 완성된 플라스틱 제품의 물성이 좋지 않은 한계가 있다. 또한, 지방족 폴리에스테르는 완전 생분해가 가능하여 일용품으로 사용되나, 열 변형 온도가 낮고 내열성이 부족하여 완성된 플라스틱 제품의 운송 및 사용이 불편하며, 소독 및 살균 등이 어려운 문제가 있다. 본 발명에서 제공하고 있는 생분해성 폴리우레탄을 폴리락트산, 지방족 폴리에스테르 등을 혼합하여 폴리우레탄 생분해성 플라스틱으로 제조함으로써, 기존의 생분해성 수지의 한계를 극복하고 실용성을 높이며 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다. 구체적으로는 생분해성 폴리우레탄 35~45 중량%, 폴리락트산 25~35 중량%, 및 지방족 폴리에스테르 25~35 중량%를 포함하도록 할 수 있다. 이와 같은 배합비로 할 때 실용성 및 가격 경쟁력 측면에서 성능이 향상된 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱의 제조가 가능하다. 그러나 다양한 물성을 가진 생분해성 플라스틱의 제조를 위해 생분해성 폴리우레탄 45~55 중량%, 폴리락트산 35~45 중량%, 및 지방족 폴리에스테르 5~15 중량%를 포함하도록 할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱은, 필름 형태일 수 있다. 생분해가 필요한 플라스틱 제품 중에는 종량제 봉투, 비닐백 등 필름 형태의 플라스틱으로 제조되는 제품이 많기 때문에, 본 발명의 일실시예에 따른 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱을 필름 형태로 하여, 그 활용도를 넓힐 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱의 제조 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱의 제조 방법은, 첨가제를 천연 오일로 코팅하는 단계(S100), 코팅된 첨가제를 1액형 우레탄에 함침 하는 단계(S200), 및 1액형 우레탄을 폴리우레탄 수지와 혼합하여 생분해성 폴리우레탄을 제조하는 단계(S300)를 포함하여 구현될 수 있으며, 생분해성 폴리우레탄을 이용하여 폴리우레탄 생분해성 플라스틱을 제조하는 단계(S400)를 더 포함하여 구현될 수 있다.
단계 S100에서는, 오산화인을 포함하는 첨가제를 천연 오일로 코팅할 수 있다. 오산화인은 강한 흡습성을 가지고 있는 산성 산화물이므로, 내산성 용기에 넣고 밀봉하여 저장해야 한다. 따라서 오산화인을 포함하는 첨가제를 폴리우레탄에 직접 첨가하기가 매우 어려운데, 첨가제를 천연 오일로 코팅하여 표면이 외부와 접촉하는 것을 차단함으로써 수분의 영향을 막고 산화를 방지할 수 있다.
단계 S200에서는, 단계 S100에서 코팅된 첨가제를 1액형 우레탄에 함침할 수 있다. 오산화인은 폴리우레탄의 생분해를 위한 분해제로 사용할 수 있으나, 수분과 강한 산화 반응을 하기 때문에 단독으로 폴리우레탄에 직접적으로 첨가하기 어려워 사용되지 못하였다. 그러나 단계 S200에서와 같이, 분산력이 큰 액체 상태의 1액형 우레탄에 코팅된 첨가제를 혼합하기 때문에, 첨가제에 의한 산화를 저지할 수 있다. 액체 상태의 1액형 우레탄에 첨가제를 혼합한 다음 경화제를 이용하여 첨가제가 함침된 1액형 우레탄을 제조할 수 있다.
단계 S300에서는, 단계 S200에서 첨가제가 함침된 1액형 우레탄을 분쇄기로 분해한 다음, 폴리우레탄 수지와 혼합하여 생분해성 폴리우레탄을 제조할 수 있다. 첨가제는 제조된 생분해성 폴리우레탄의 0.4~0.6 중량% 함유되도록 할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.5 중량% 정도로 할 수 있다. 0.4 중량% 미만이면 충분한 폴리우레탄 생분해가 이루어지지 않으며, 0.6 중량%를 초과하면 생분해가 너무 잘 이루어져 제품 사용에 필요한 유통 기간이 짧아지기 때문에 비경제적이다.
한편, 단계 S200의 1액형 우레탄과 혼합되는 폴리우레탄 수지는 다양한 폴리올 분자량을 가진 폴리우레탄 수지일 수 있으며, 특히 폴리올 분자량을 1000~6000으로 하는 폴리우레탄 수지를 사용할 수 있다. 이때 사용되는 이소시아네이트는 1~1.5 몰 비 정도일 수 있으며, 특히 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene diphenyl diisocyanate, MDI)일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 폴리우레탄 조성물에 대해서 자세히 설명하면 다음가 같다. 이소시아네이트 100중량부에 대해서 10~15 중량부 ,폴리에스테르 폴리올 88.7~90 중량부, 글리콜류 1~3중량부, WAX 0.3~0.5중량부, 합성된 폴리우레탄열 가소성의 반응물을 사용한다. 이때, 사용되는 이소시아네이트류로는 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트, 2,4-톨릴렌디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소프렌 디이소시아네이트 화합물로 이루어진 군에서 1종 내지 2종을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이소시아네이트 함량이 1~1.5 몰 이상이면 생분해성이 약한 단점이 있고, 이소시아네이트 함량이 1~1.5 몰 이하이면 반응성이 약해서 우레탄 합성에서 녹는점이 낮아 가공 상의 문제가 있다.
폴리에스테르 폴리올은 아디픽엑시드(Adipic acid), 숙신산, 프탈산, 이소프탈산, 프탈산 무수물로 이루어진 군에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하며, 알코올류 에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜로 이루어진 군에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 분자량과 물성에 적합하게 합성된 폴리에스테르 폴리올을 사용하는 것이 바람직하며, 특히 분자량 조절을 위해서는 아디프산과 1,4-부탄디올을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
글리콜류는 폴리우레탄이 경도를 조절하기 위한 수단으로 1,4-부탄디올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 류에서 1종 또는 2종을 사용하는 것이 바람직하며, 왁스류는 H-WAX를 사용하여 수지 내부에서 윤활제 역할을 할 수 있도록 함이 바람직하다.
예를 들어, 분자량 1000~3000인 폴리올과 MDI를 합성하면, 경도가 70 정도로 낮고(A 경도), 작업 온도가 185℃, 인장 강도가 300㎏/㎠, 신장률이 700% 정도의 기계적 물성을 갖는 폴리우레탄 수지를 얻을 수 있다. 또한, 분자량 3000~6000인 폴리올과 MDI를 합성하면, 경도가 75 정도이고(A 경도), 작업 온도가 190℃, 인장 강도가 350㎏/㎠, 신장률이 600% 정도의 기계적 물성을 갖는 폴리우레탄 수지를 얻을 수 있다. 즉, 다양한 물성을 가진 생분해성 필름 및 플라스틱을 제조하기 위해 단계 S300에서는 용도에 맞는 물성을 갖는 폴리올 수지를 사용할 수 있다.
단계 S400에서는, 단계 S300에서 제조된 생분해성 폴리우레탄을 기존의 생분해성 플라스틱 수지와 혼합하여 본 발명의 일실시예에 따른 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱을 제조할 수 있다. 단계 S300에서 제조된 생분해성 폴리우레탄을 100 중량%로 하여 폴리우레탄 생분해성 플라스틱을 제조할 수도 있으나, 다양한 물성을 구현하고 가격 경쟁력을 확보하기 위해 기존의 생분해성 플라스틱 수지와 혼합하여 제조할 수 있다. 이때, 혼합될 수 있는 생분해성 플라스틱 수지는, 폴리락트산 또는 지방족 폴리에스테르 등이 될 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명되나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로서, 본 발명이 이러한 실시예에 의해 어떤 식으로든 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
오산화인을 포함하는 첨가제를 천연 오일로 코팅한 다음 코팅된 첨가제를 액체 상태의 1액형 우레탄에 함침한 다음 경화제를 이용하여 1액형 우레탄을 제조하였다. 이때, 첨가제가 수산화칼륨(KOH)을 더 포함하는 경우(실시예 5)에도 오산화인만 포함하는 경우와 동일하게 파우더 상태의 수산화칼륨을 천연 오일로 코팅한 다음 코팅된 오산화인과 함께 1액형 우레탄에 함침하였다. 1액형 우레탄을 분쇄한 다음 일반적인 폴리우레탄 수지와 혼합하되, 혼합된 폴리우레탄 수지 전체에서 첨가제의 비율이 다음 표 1과 같도록 하고, 이를 필름 형태로 압출 성형하여 실시예 1 내지 실시예 5를 제조하였다. 제조된 필름의 물성을 JIS K7311 규정에 따라 측정하여 다음 표 1에 나타내었다.
Figure 112011011343019-pat00001
표 1에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 첨가제를 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱은 첨가제의 첨가에 의해 물성이 크게 저하되지 않아, 다양한 분야에 널리 활용될 수 있음을 확인할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 효과를 실험예를 통하여 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명의 권리범위가 하기 실험예에 의해 어떤 식으로든 한정되는 것은 아니다.
[실험예] 토양 매립을 통한 생분해 실험
실시예에서 제조된 실시예 1 내지 실시예 5의 폴리우레탄 필름을 토양에 매립하여 생분해가 일어나는 정도를 사진 촬영 및 물성의 측정을 통해 분석하였다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱을 토양 매립 후 1주 경과된 상태를 나타낸 도면이고, 도 3은 토양 매립 후 3주 경과된 상태를 나타낸 도면이며, 도 4는 토양 매립 후 5주 경과된 상태를 나타낸 도면이다. 도 2 내지 도 4의 (a) 내지 (e)는 각각 실시예 1 내지 5를 나타낸다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 시간의 흐름에 따라 각 실시예에 따른 폴리우레탄 생분해성 필름은 그 두께가 얇아지면서 홀이 형성되며, 작은 단위로 분해되는 등 토양의 미생물에 의해 효과적으로 분해되는 것을 확인할 수 있다. 특히, 첨가제 비율이 높은 실시예 4와 첨가제에 수산화칼륨을 더 포함한 실시예 5에서는, 커다란 홀이 형성되거나 필름 조직이 잘게 분해되는 등 생분해가 보다 활발하게 일어나는 것을 확인할 수 있다. 이러한 실험 결과를 통해, 본 발명의 일실시예에 따른 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱이 토양 매립에 의해 효과적으로 생분해되어 환경 친화적임을 확인할 수 있다.
다음 표 2는 위 실험예에 의해 토양 매립 후 3주 경과된 실시예들의 물성을 표시한 것이다. 4주 경과 이후부터는 시료 샘플의 물성이 현저히 떨어져서 기기 분석을 통한 물성의 측정이 불가하였는바, 3주 경과 시의 물성을 나타내었다.
Figure 112011011343019-pat00002
표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 첨가제를 이용한 생분해성 폴리우레탄 필름 및 플라스틱은 토양 매립 후 활발히 생분해가 일어나 표 1과 비교하여 볼 때, 신장률, 인장 강도, 인열 강도 등의 물성이 현저히 떨어진 현상으로부터 분해가 일어났다는 것을 확인할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
S100: 첨가제를 천연 오일로 코팅하는 단계
S200: 코팅된 첨가제를 1액형 우레탄에 함침하는 단계
S300: 1액형 우레탄을 폴리우레탄 수지와 혼합하여 생분해성 폴리우레탄을 제조하는 단계
S400: 생분해성 폴리우레탄을 이용하여 폴리우레탄 생분해성 플라스틱을 제조하는 단계

Claims (9)

  1. 폴리우레탄 생분해성 플라스틱으로서,
    인을 함유하는 첨가제가 함침된 생분해성 폴리우레탄을 포함하며, 상기 첨가제는 오산화인(P2O5)을 함유하고,
    상기 첨가제는, 천연 오일로 코팅된 것을 특징으로 하는, 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 첨가제는,
    상기 생분해성 폴리우레탄의 0.4~0.6 중량% 함유되는 것을 특징으로 하는, 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱.
  4. 제1항에 있어서, 상기 첨가제는,
    수산화칼륨(KOH)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱.
  5. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 폴리우레탄은,
    상기 첨가제가 함침된 1액형 우레탄을 폴리우레탄 수지와 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는, 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 생분해성 폴리우레탄을 전체의 30~60 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는, 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 생분해성 폴리우레탄 35~45 중량%, 폴리락트산 25~35 중량%, 및 지방족 폴리에스테르 25~35 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 생분해성 폴리우레탄 45~55 중량%, 폴리락트산 35~45 중량%, 및 지방족 폴리에스테르 5~15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱.
  9. 제1항, 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 생분해성 플라스틱은 필름 형태인 것을 특징으로 하는, 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱.
KR1020110014018A 2011-02-17 2011-02-17 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱 KR101039877B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110014018A KR101039877B1 (ko) 2011-02-17 2011-02-17 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱
EP20120155815 EP2489696A1 (en) 2011-02-17 2012-02-16 Biodegradable polyurethane plastic using phosphorus pentoxide
US13/397,944 US8445109B2 (en) 2011-02-17 2012-02-16 Biodegradable polyurethane plastic using phosphorus pentoxide
JP2012031416A JP5096625B2 (ja) 2011-02-17 2012-02-16 五酸化リンを用いたポリウレタン生分解性プラスチック
CN201210037517.9A CN102675855B (zh) 2011-02-17 2012-02-17 利用五氧化二磷的聚氨酯可降解塑料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110014018A KR101039877B1 (ko) 2011-02-17 2011-02-17 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101039877B1 true KR101039877B1 (ko) 2011-06-09

Family

ID=44405235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110014018A KR101039877B1 (ko) 2011-02-17 2011-02-17 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8445109B2 (ko)
EP (1) EP2489696A1 (ko)
JP (1) JP5096625B2 (ko)
KR (1) KR101039877B1 (ko)
CN (1) CN102675855B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230164335A (ko) 2022-05-25 2023-12-04 주경옥 생분해성 플라스틱 조성물 및 이에 의해 제조된 생분해성 플라스틱 제품
KR102637542B1 (ko) * 2023-05-18 2024-02-16 주식회사 제이와이패키지 쇼핑백을 제조하고 검수하는 서비스를 제공하는 장치, 시스템, 방법 및 프로그램

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106084748A (zh) * 2016-06-08 2016-11-09 东莞市雄林新材料科技股份有限公司 一种可生物降解的tpu薄膜及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100346998B1 (ko) * 2001-11-03 2002-07-31 주식회사 엘테크놀로지 폴리머의 분해를 촉진시키기 위한 첨가제 조성물
KR100644998B1 (ko) * 2006-08-17 2006-11-10 소재용 폴리우레탄용 복합분해제의 제조방법 및 그 방법에 의해제조된 복합분해제를 함유하는 복합분해성 폴리우레탄조성물

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3162609A (en) * 1960-05-31 1964-12-22 Dow Chemical Co Self-extinguishing urethane polymer compositions
US3625917A (en) * 1963-12-16 1971-12-07 Gen Electric Organosilicon materials
GB1078317A (en) * 1964-09-18 1967-08-09 Bayer Ag Polyurethane materials
DE1301582B (de) * 1965-04-27 1969-08-21 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von Formkoerpern, UEberzuegen und Verklebungen durch Umsetzen von Teer mit Polyurethanen
DE4225045A1 (de) * 1992-07-29 1994-02-03 Basf Ag Verwendung von wasserlöslichen oder in Wasser dispergierbaren Polyurethanen als Hilfsmittel in kosmetischen und pharmazeutischen Zubereitungen und Polyurethane, die Polymilchsäurepolyole einpolymerisiert enthalten
CN1104456C (zh) * 2000-03-16 2003-04-02 武汉大学 半互穿聚合物网络材料及其制备方法和用途
US20040084791A1 (en) * 2001-01-18 2004-05-06 Kyu-Tek Han Biodegradale polyurethane capsules and manufacturing method thereof
KR20110011076A (ko) * 2009-07-27 2011-02-08 박기수 무 항생제 축산물 신선포장재

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100346998B1 (ko) * 2001-11-03 2002-07-31 주식회사 엘테크놀로지 폴리머의 분해를 촉진시키기 위한 첨가제 조성물
KR100644998B1 (ko) * 2006-08-17 2006-11-10 소재용 폴리우레탄용 복합분해제의 제조방법 및 그 방법에 의해제조된 복합분해제를 함유하는 복합분해성 폴리우레탄조성물

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230164335A (ko) 2022-05-25 2023-12-04 주경옥 생분해성 플라스틱 조성물 및 이에 의해 제조된 생분해성 플라스틱 제품
KR102637542B1 (ko) * 2023-05-18 2024-02-16 주식회사 제이와이패키지 쇼핑백을 제조하고 검수하는 서비스를 제공하는 장치, 시스템, 방법 및 프로그램

Also Published As

Publication number Publication date
CN102675855B (zh) 2014-06-18
US20120213987A1 (en) 2012-08-23
JP2012172152A (ja) 2012-09-10
EP2489696A1 (en) 2012-08-22
CN102675855A (zh) 2012-09-19
JP5096625B2 (ja) 2012-12-12
US8445109B2 (en) 2013-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102741311B (zh) 双组分固化型发泡聚氨酯树脂组合物、及使用该组合物而成的成形体和鞋底
JP6872590B2 (ja) 再生可能な原料を主原料とするポリウレタン
EP0802941A1 (de) Biologisch abbaubare polymere, verfahren zu deren herstellung sowie deren verwendung zur herstellung bioabbaubarer formkörper
KR101039877B1 (ko) 오산화인을 이용한 폴리우레탄 생분해성 플라스틱
JP2017525814A5 (ko)
CA2313192A1 (en) Stabilized molding compounds comprised of biologically degradable materials
Simón et al. Sustainable polyurethanes: Chemical recycling to get it
KR100644998B1 (ko) 폴리우레탄용 복합분해제의 제조방법 및 그 방법에 의해제조된 복합분해제를 함유하는 복합분해성 폴리우레탄조성물
EP1192201B1 (de) Polyharnstoffpolyurethane mit verbesserten physikalischen eigenschaften und verfahren zu deren herstellung
JP3914264B2 (ja) ポリウレタン樹脂
KR102393643B1 (ko) 표면처리된 부산석고를 포함하는 생분해성 필름 조성물 및 이의 제조방법
Rossignolo et al. Recycling of Polyurethanes: where we are and where we are going to
KR20140076033A (ko) 식물성폴리올 및 폴리유산을 함유한 생분해성 바이오우레탄 수지의 제조방법
CN110563917B (zh) 一种在线改性ppc树脂及其制备工艺
JP2005534725A (ja) 燃焼中の発煙性が低い熱可塑性ポリウレタン
CA2871712A1 (en) Process for controlling (extending) the pot life in chain-extended polyurethane (pu) based systems
KR101218451B1 (ko) 분해성 식품 포장용 필름 및 이의 제조방법
CA2871802A1 (en) Use of carbodiimide-containing compositions for controlling pot life
KR102495995B1 (ko) 생분해성 수지 조성물, 그의 제조방법 및 그로부터 제조되는 생분해성 신선식품 보관용 봉투
Stawiński et al. Microbial degradation of polymers
KR102378550B1 (ko) 생분해성 발포 부구
KR101133810B1 (ko) 분해성 및 항균성을 갖는 폴리우레탄 수지 조성물 및 이의 제조방법
KR102235585B1 (ko) 폴리우레탄용 하이브리드 복합분해제의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 복합분해제를 함유하는 복합분해성 폴리우레탄 조성물
KR101928931B1 (ko) 바이오 플라스틱용 폴리머, 이의 조성물 및 바이오 플라스틱용 폴리머의 제조방법
Razali et al. Polyurethane: Green chemistry synthesis, application and biodegradability–A review

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140602

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150518

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160524

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170525

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180523

Year of fee payment: 8