KR101256832B1 - 재활용 폴리유산을 포함하는 수지 조성물 및 이를 이용한 토목보강용 생분해성 섬유의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 재활용 폴리유산을 포함하는 수지 조성물은 재활용 폴리유산(R-PLA) 90 중량%, 폴리부틸렌석시네이트(PBS) 7~9 중량% 및 폴리부틸렌아디페이트 테레프탈레이드(PBAT) 1~3 중량%로 구성된다.
본 발명에서는 재활용 폴리유산(R-PLA) 90 중량%, 폴리부틸렌석시네이트(PBS) 7~9 중량% 및 폴리부틸렌아디페이트 테레프탈레이트(PBAT) 1~3 중량%로 조성된 수지 조성물을 용융한 다음, 방사구금을 통해 방사, 연신, 건조 및 열처리하여 토목보강용 생분해성 섬유를 제조한다.
본 발명에서는 저렴한 재활용 폴리유산을 주원료로 사용하기 때문에 제조비용을 절감할 수 있고, 100% 폴리유산으로 토목보강용 생분해성 섬유를 제조하는 것에 비해 제조된 생분해성 섬유의 뻣뻣한 성질(Stiffness)을 감소시킬 수 있어서 제직이 용이하게 되고, 생분해성 및 용융지수(Metting Index)의 저하도 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명에서는 재활용 폴리유산(R-PLA) 90 중량%, 폴리부틸렌석시네이트(PBS) 7~9 중량% 및 폴리부틸렌아디페이트 테레프탈레이트(PBAT) 1~3 중량%로 조성된 수지 조성물을 용융한 다음, 방사구금을 통해 방사, 연신, 건조 및 열처리하여 토목보강용 생분해성 섬유를 제조한다.
본 발명에서는 저렴한 재활용 폴리유산을 주원료로 사용하기 때문에 제조비용을 절감할 수 있고, 100% 폴리유산으로 토목보강용 생분해성 섬유를 제조하는 것에 비해 제조된 생분해성 섬유의 뻣뻣한 성질(Stiffness)을 감소시킬 수 있어서 제직이 용이하게 되고, 생분해성 및 용융지수(Metting Index)의 저하도 효과적으로 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 재활용 폴리유산(Recycle polylactic acid : 이하 "R-PLA"라고 약칭한다)을 포함하는 수지 조성물 및 이를 이용하여 토목보강용 생분해성 섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.
토목보강용 섬유는 토목공사시 지반의 보강을 위해 사용되는 섬유로서 생분해성과 함께 뛰어난 기계적 물성도 구비하여야 한다.
종래 토목보강용 생분해성 섬유로는 재활용 폴리유산(R-PLA)이 아닌 순수 폴리유산(PLA)만으로 구성된 폴리유산(PLA) 섬유가 사용되어 왔으나, 상기 폴리유산(PLA) 섬유는 뻣뻣한 성질(Stiffness)을 보유하기 때문에 제직이 곤란하고, 재활용 폴리유산(R-PLA) 섬유를 사용하는 경우와 비교시 제조비용이 고가인 문제점이 있었다.
또 다른 종래의 토목보강용 생분해성 섬유로는 생분해성 지방족 폴리에스터 만으로 구성된 생분해성 섬유가 사용되어 왔으나, 고가의 생분해성 지방족 폴리에스터로 인해 제조비용이 고가인 문제점이 있었다.
또 다른 종래의 토목보강용 생분해성 섬유로는 재활용 폴리유산(R-PLA)만으로 구성된 재활용 폴리유산(R-PLA) 섬유가 사용되어 왔으나, 상기 재활용 폴리유산(R-PLA) 섬유는 제조비용이 저렴해지나 항복강도, 인장강도 및 인장신도 등의 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 과제는 생분해성 및 기계적 물성이 우수함과 동시에 제조비용이 저렴한 토목보강용 생분해성 섬유를 제공하는 것이다.
또 다른 본 발명의 과제는 상기 토목보강용 생분해성 섬유 제조에 사용되는 수지 조성물, 보다 구체적으로는 재생 폴리유산(R-PLA)을 포함하는 수지 조성물을 제공하는 것이다.
이와같은 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는 재활용 폴리유산(R-PLA)과 생분해성 지방족 폴리에스터인 폴리부틸렌석시네이트(Polybutylenesuccinate : 이하 "PBS"라고 한다) 및 첨가제인 폴리부틸렌아디페이트 테레프탈레이트(Polybutylene adipate-co-terephthalate : 이하 "PBAT"하고 한다)를 특정비율로 혼합, 사용하여 R-PLA를 포함하는 수지 조성물을 제조한 다음, 상기 수지 조성물을 용융방사 후 연신, 건조 및 열처리하여 토목보강용 생분해성 섬유를 제조한다.
본 발명에서는 저렴한 재활용 폴리유산을 주원료로 사용하기 때문에 제조비용을 절감할 수 있고, 100% 폴리유산으로 토목보강용 생분해성 섬유를 제조하는 것에 비해 제조된 생분해성 섬유의 뻣뻣한 성질(Stiffness)을 감소시킬 수 있어서 제직이 용이하게 되고, 생분해성 및 용융지수(Metting Index)의 저하도 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 토목보강용 생분해성 섬유를 제조하는 일례의 공정개략도.
이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 재활용 폴리유산(R-PLA)을 포함하는 수지 조성물은 재활용 폴리유산(R-PLA) 90 중량%, 폴리부틸렌석시네이트(PBS) 7~9 중량% 및 폴리부틸렌아디페이트 테레프탈레이드(PBAT) 1~3 중량%로 구성된다.
재활용 폴리유산(R-PLA)의 함량이 90 중량%를 초과하는 경우에는 항복강도, 인장강도 및 인장신도 등의 기계적 물성이 저하되며, 90 중량% 미만인 경우에는 상대적으로 고가인 폴리부틸렌석시네이트(PBS)의 함량이 많아져 제조비용이 상승하게 된다.
폴리부틸렌석시네이트(PBS) 함량이 7 중량% 미만이면 기계적 물성이 저하되고, 9 중량%를 초과하면 제조비용이 상승하게 된다.
폴리부텔렌아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)는 첨가제로서 상기 재활용 폴리유산(R-PLA) 사용으로 인한 기계적 물성 및 용융지수(Melting Index) 저하를 방지하고, 재활용 폴리유산(R-PLA)와 폴리부틸렌석시네이트(PBS)가 인-시튜(In-situ) 공중합체를 생성하도록 유도하여 이들간의 상용성을 향상시키는 역할을 하여 고가인 폴리부틸렌석시네이트(PBS)의 사용량을 최소화시켜 준다.
폴리부틸렌아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)의 함량이 1~3 중량%인 것이 상기와 같은 폴리부틸렌아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)의 역할을 최적화 시키기에 바람직하다.
다음으로, 본 발명에 따른 토목보강용 생분해성 섬유의 제조방법은 재활용 폴리유산(R-PLA) 90 중량%, 폴리부틸렌석시네이트(PBS) 7~9 중량% 및 폴리부틸렌아디페이트 테레프탈레이트(PBAT) 1~3 중량%로 조성된 수지 조성물을 용융한 다음, 방사구금을 통해 방사, 연신, 건조 및 열처리하는 것을 특징으로 한다.
구체적인 일례로서, 도 1에 도시된 바와 같이 익스터루더(1) 내 재활용 폴리유산(R-PLA) 90 중량%, 폴리부틸렌석시네이트(PBS) 7~9 중량 및 폴리부틸렌아디페이트 테레프탈레이트(PBAT) 1~3 중량%를 투입하여 혼합 및 용융하여 방사도프를 제조한 다음, 방사구금(2)을 통해 상기 방사도프를 방사하여 사조(F)를 형성시킨 다음, 상기 방사된 사조(F)를 수용액 욕조(B) 내로 통과시킨 후 연신로울러(3, 4, 5)들을 차례로 통과시키면서 연신하고, 건조기(6)로 건조 및 열처리 쳄버(7)로 열처리한 다음, 권취로울러(8)에 권취한다.
도 1은 본 발명에 따른 토목보강용 생분해성 섬유를 제조하는 일례의 공정개략도이다.
본 발명에서는 방사된 사조(F)를 연신하기 전, 또는 연신하는 중에 수용액 욕조(B)내로 통과시켜 기계적 물성을 향상시키는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 방사된 사조(F)를 연신하기 전과 연신하는 중 모두에서 수용액 욕조(B)내로 통과시킬 수도 있다.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통해서 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.
그러나, 본 발명의 보호범위가 하기 실시예 만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
익스트루더(1) 내에 재활용 폴리유산(R-PLA) 90 중량%, 폴리부틸렌석시네이트(PBS) 9 중량% 및 폴리부틸렌아디페이트 테레프탈레이드(PBAT) 1 중량%를 투입한 후 혼합 및 용융하여 R-PLA를 포함하는 수지 조성물을 제조하였다.
다음으로, 방사구금(2)을 통해 상기와 같이 제조된 R-PLA 포함 수지 조성물을 방사하여 사조(F)를 형성시킨 다음, 상기 사조(F)를 수용액 욕조(B)내로 통과시킨 후 3개의 연신로울러(3, 4, 5)들을 차례로 통과시키면서 연신하고, 건조기(6)로 건조 및 열처리 쳄버(7)로 열처리하여 직경이 0.2㎜인 원형 모노필라멘트 상태의 생분해성 섬유를 제조하였다.
상기 수지 조성물의 물성 및 생분해성 섬유의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.
실시예 2
익스트루더(1) 내에 재활용 폴리유산(R-PLA) 90 중량%, 폴리부틸렌석시네이트(PBS) 7 중량% 및 폴리부틸렌아디페이트 테레프탈레이드(PBAT) 3 중량%를 투입한 후 혼합 및 용융하여 R-PLA를 포함하는 수지 조성물을 제조하였다.
다음으로, 방사구금(2)을 통해 상기와 같이 제조된 R-PLA 포함 수지 조성물을 방사하여 사조(F)를 형성시킨 다음, 상기 사조(F)를 수용액 욕조(B)내로 통과시킨 후 3개의 연신로울러(3, 4, 5)들을 차례로 통과시키면서 연신하고, 건조기(6)로 건조 및 열처리 쳄버(7)로 열처리하여 직경이 0.2㎜인 원형 모노필라멘트 상태의 생분해성 섬유를 제조하였다.
상기 수지 조성물의 물성 및 생분해성 섬유의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.
비교실시예 1
익스트루더(1) 내에 재활용 폴리유산(R-PLA) 80 중량%, 폴리부틸렌석시네이트(PBS) 18 중량% 및 폴리부틸렌아디페이트 테레프탈레이드(PBAT) 2 중량%를 투입한 후 혼합 및 용융하여 R-PLA를 포함하는 수지 조성물을 제조하였다.
다음으로, 방사구금(2)을 통해 상기와 같이 제조된 R-PLA 포함 수지 조성물을 방사하여 사조(F)를 형성시킨 다음, 상기 사조(F)를 수용액 욕조(B)내로 통과시킨 후 3개의 연신로울러(3, 4, 5)들을 차례로 통과시키면서 연신하고, 건조기(6)로 건조 및 열처리 쳄버(7)로 열처리하여 직경이 0.2㎜인 원형 모노필라멘트 상태의 생분해성 섬유를 제조하였다.
상기 수지 조성물의 물성 및 생분해성 섬유의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.
비교실시예 2
익스트루더(1) 내에 재활용 폴리유산(R-PLA) 50 중량%, 폴리부틸렌석시네이트(PBS) 45 중량% 및 폴리부틸렌아디페이트 테레프탈레이드(PBAT) 5 중량%를 투입한 후 혼합 및 용융하여 R-PLA를 포함하는 수지 조성물을 제조하였다.
다음으로, 방사구금(2)을 통해 상기와 같이 제조된 R-PLA 포함 수지 조성물을 방사하여 사조(F)를 형성시킨 다음, 상기 사조(F)를 수용액 욕조(B)내로 통과시킨 후 3개의 연신로울러(3, 4, 5)들을 차례로 통과시키면서 연신하고, 건조기(6)로 건조 및 열처리 쳄버(7)로 열처리하여 직경이 0.2㎜인 원형 모노필라멘트 상태의 생분해성 섬유를 제조하였다.
상기 수지 조성물의 물성 및 생분해성 섬유의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.
구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교실시예 1 | 비교실시예 2 | |
수지 조성물 물성 | 인장강도 (kg/㎠) |
658 | 659 | 509 | 413 |
인장신도 (%) |
16.2 | 16.8 | 13.8 | 26.7 | |
용융지수 (g/10분) |
7.3 | 7.2 | 12.0 | 17.0 | |
항복강도 (kgf/㎤) |
463 | 465 | 446 | 552 | |
생분해성 섬유 물성 | 강도 (g/d) | 3.0 | 3.1 | 2.5 | 2.4 |
신도 (%) | 34 | 29 | 20 | 22 |
표 1에서 수지 조성물 물성을 수지 조성물로 시편을 제작하여 인장강도 및 인장신도는 ASTM D 0638 방법으로 측정하였고, 용융수지는 ASTM D 1238 방법으로 측정하였다.
생분해성 섬유의 강도 및 신도는 KS K 0412 방법으로 측정하였다.
1 : 익스트루더 2 : 방사구금
F : 방사된 사조 B : 수용액 욕조
3, 4, 5 : 연신 로울러 6 : 건조기
7 : 열처리 쳄버 8 : 권취로울러
F : 방사된 사조 B : 수용액 욕조
3, 4, 5 : 연신 로울러 6 : 건조기
7 : 열처리 쳄버 8 : 권취로울러
Claims (4)
- 삭제
- 재활용 폴리유산 90 중량%, 폴리부틸렌석시네이트 7~9 중량% 및 폴리부틸렌아디페이트 테레프탈레이트 1~3 중량%로 조성된 수지 조성물을 용융한 다음, 방사구금을 통해 방사, 연신, 건조 및 열처리하는 것을 특징으로 하는 토목보강용 생분해성 섬유의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 방사구금을 통해 방사된 사조를 연신하기 전에 수용액 욕조 내로 통과시키는 것을 특징으로 하는 토목보강용 생분해성 섬유의 제조방법.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 방사구금을 통해 방사된 사조를 연신중에 수용액 욕조 내로 통과시키는 것을 특징으로 하는 토목보강용 생분해성 섬유의 제조방법.
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