KR101365509B1 - 합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 목분을 포함하는 복합 분해성 수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복합 분해성 수지 조성물을 제조함에 있어서, 합성수지의 일부를 목분을 이용한 플라스틱용 첨가제로 대체함으로써, 완전 분해가 가능함은 물론 수지 조성물의 제조원가를 대폭 낮출 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물은, 복합 분해성 수지 조성물 75∼85중량%에 합성수지용 첨가제 15~25중량%를 혼합하여 이루어지되, 상기 복합 분해성 수지 조성물은 합성수지 20∼80중량%, 생물분해제 1∼10중량%, 생물분해촉진제 0.008∼1.2중량%, 분해촉진제 10∼75중량%, 광민제 0.001∼0.5중량%, 광민촉진제 0.01∼3중량%, 자양화제 0.01∼1중량%, 증수제 0.03∼2중량%, 분해공제제 0.001∼1중량% 및 비닐친수제 1∼18중량%를 포함하여 이루어지고, 상기 합성수지용 첨가제는 필러 70~90중량%, 무수말레인산 결합제 1~3중량%, 왁스 1~3중량%, 아연계 열적안정제 0.5~1중량%, 염소화 폴리에틸렌 1~5중량%, 핫멜트 접착제 또는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 1~3중량% 및 선형저밀도폴리에틸렌 5~15중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물 및 그 제조방법{DEGRADABLE RESIN COMPOSITION USING DDITIVES FOR PLASTICS AND METHOD FOR PRODUCING THEREOF}
본 발명은 합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복합 분해성 수지 조성물을 제조함에 있어서, 수지 조성물에 합성수지용 첨가제를 혼합함으로써, 완전 분해가 가능함은 물론 수지 조성물의 제조원가를 대폭 낮출 수 있도록 하는 것이다.
약 100년 전에 발명된 합성수지는 내약품성, 내구성 및 여러 물성 등이 우수하여 천연소재의 대체물로 일상생활에 많이 사용되고 있으나, 사용 후 폐기시 자연으로 환원되지 못하는 단점을 가지고 있다. 특히, 최근 수요가 급속히 증가되는 일회용 포장재는 소비가 많음에도 불구하고, 회수가 원활히 이루어지지 않아 그대로 방치되는 경우가 많으며, 농업용 뿌리덮기에 사용되는 필름은 완전한 회수가 불가능하여, 토양에 묻혀 농작물 성장에 많은 지장을 초래하고 있다.
종래, 상기 합성수지를 폐기시키는 방법으로는 폐기물을 연소시키거나, 토양에 매립하는 방법, 회수하여 재이용하는 방법 등을 사용하였으나, 상기 합성수지 폐기물을 연소시키는 방법은 대량의 유독가스가 발생되어 2차 오염을 유발하는 문제점이 있으며, 매립방법 역시 분해되지 않고 토지에 그대로 남아있어 2차 오염이 야기되는 문제점이 있었다.
그리고 상기 회수하여 재이용하는 방법 역시, 그 회수율이 약 20%에 그치고 있는 실정이고, 회수하여 중복사용할지라도 무제한으로 회수하여 사용할 수 없으므로 최종폐기물이 발생되는 문제점이 있었다.
따라서 상기한 폐기시의 문제점을 해결하기 위해 분해성 수지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 바, 이러한 분해성수지의 종류에는 토양에 존재하는 미생물에 의하여 분해되는 생분해성수지와 태양광의 자외선에 의하여 분해되는 광분해성수지로 대별된다.
상기 생분해성수지에는 미생물의 생체내에서 생합성되어 생분해성이 있는 폴리하이드록시아릴레이트계 수지, 폴리카프로락톤 등 합성지방족 폴리에스테르수지 또는 열가소성수지에 천연고분자물질을 혼합한 수지 등이 있고, 광분해성수지에는 에틸렌과 일산화탄소를 공중합하여 주쇄에 카르보닐기를 도입한 수지, 에틸렌과 비닐케톤을 공중합하여 측쇄에 카르보닐기를 도입한 수지 및 전이금속 등 산화제를 첨가한 수지 등이 있다. 그러나, 상기 분해성 수지 중 미생물이 생합성한 수지, 합성지방족 폴리에스테르 등은 분해성은 우수하나 제조가격이 비싼 단점이 있고, 천연고분자를 첨가한 수지는 가격은 저렴하나 물성저하 및 분해가 완전히 이루어지지 않는 단점이 있다.
또한 광분해성수지는 태양광에 노출시에는 분해성이 우수하나 토양에 매립시에는 분해가 안되는 단점이 있다. 특히, 열가소성수지에 천연고분자를 첨가한 분해성 수지는, 물성저하 등을 우려하여 분해물질인 전분 등 천연고분자를 10% 이상 첨가할 수 없으며, 또한 일반적으로 원료물질 등을 입자상태로 첨가하므로 분해물질이 불연속상으로 분포하게 됨으로써, 완전분해가 이루어지지 않는 단점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명자는 선등록된 국내특허등록 제10-0639106호의 '복합 분해성 수지 조성물 및 그 제조방법'(이하 '선등록 특허'라 한다.)를 제안하여, 수지의 완전 분해가 가능하도록 하였다.
그러나 상기 플라스틱 제품은 주로 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 계통의 원료를 사용하여 제조되고 있는 데, 상기 폴리프로필렌, 폴리에틸렌은 석유류에서 만들어진 원료를 사용하여 제조됨으로써, 국제 유가의 변동에 따라 그 원자재가가 민감하게 반응하여 변동하고 있으며, 최근 국제 유가의 상승과 인건비의 상승 등에 의해 플라스틱 제품의 가격 경쟁력이 저하되고 있다.
따라서 본 발명자는 상기 선등록특허를 기초로 하여 완전분해가 가능하면서도 제품의 원가를 낮춰 가격경쟁력을 갖춘 플라스틱 제품을 개발한 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 선등록 특허를 기초로 하여, 상기 선등록 특허의 수지 조성물에 원가가 낮으면서도 분해가 가능한 합성수지용 첨가제를 혼합함으로써, 자양화분해, 광분해, 미생물분해가 복합적으로 이루어지도록 하여 최종적으로 이산화탄소와 물로 완전분해가 가능하게 되는 것은 물론, 복합 분해성 수지 조성물의 제조원가를 대폭 낮출 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 합성수지의 일부를 합성수지용 첨가제로 대체하더라도, 합성수지 제품의 물성을 전혀 저하시키지 않는 합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물은, 복합 분해성 수지 조성물 75∼85중량% 및 합성수지용 첨가제 15~25중량%를 포함하여 이루어지되, 상기 복합 분해성 수지 조성물은 합성수지 20∼80중량%, 생물분해제 1∼10중량%, 생물분해촉진제 0.008∼1.2중량%, 분해촉진제 10∼75중량%, 광민제 0.001∼0.5중량%, 광민촉진제 0.01∼3중량%, 자양화제 0.01∼1중량%, 증수제 0.03∼2중량%, 분해공제제 0.001∼1중량% 및 비닐친수제 1∼18중량%를 포함하여 이루어지고, 상기 합성수지용 첨가제는 필러 70~90중량%, 무수말레인산 결합제 1~3중량%, 왁스 1~3중량%, 아연계 열적안정제 0.5~1중량%, 염소화 폴리에틸렌 1~5중량%, 핫멜트 접착제 또는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 1~3중량% 및 선형저밀도폴리에틸렌 5~15중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 그 제조방법은 합성수지 20∼80중량%, 생물분해제 1∼10중량%, 생물분해촉진제 0.008∼1.2중량%, 분해촉진제 10∼75중량%, 광민제 0.001∼0.5중량%, 광민촉진제 0.01∼3중량%, 자양화제 0.01∼1중량%, 증수제 0.03∼2중량%, 분해공제제 0.001∼1중량% 및 비닐친수제 1∼18중량%를 배합비에 따라 준비하는 단계와, 상기 준비된 광민제, 분해촉진제, 광민촉진제를 고속혼합기에 넣고 균일하게 혼합하되, 상기 광민촉진제는 준비된 량의 일부만을 투입하는 단계와, 상기 준비된 비닐친수제와 증수제를 스크류에 투입하여 크립형태로 만드는 단계와, 상기 준비된 광민제, 분해촉진제, 광민촉진제의 혼합물과 준비된 크립과 함께 자양화제, 나머지의 광민촉진제, 생물분해제, 분해공제제, 합성수지를 혼합하되, 상기 합성수지는 준비된 량의 일부만을 투입하여 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 혼합물을 크립형태로 만드는 단계와, 상기 크립형태의 혼합물을 나머지의 합성수지와 혼합하는 단계와, 상기 합성수지와 혼합된 혼합물을 합성수지용 첨가제와 혼합하는 단계를 포함하여 이루어지되, 상기 합성수지용 첨가제는 필러 70~90중량%, 무수말레인산 결합제 1~3중량%, 왁스 1~3중량%, 아연계 열적안정제 0.5~1중량%, 염소화 폴리에틸렌 1~5중량%, 핫멜트 접착제 또는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 1~3중량% 및 선형저밀도폴리에틸렌 5~15중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 합성수지용 첨가제는, 무수말레인산계 결합제, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 왁스, 아연계 열적안정제, 염소화 폴리에틸렌, 핫멜트 접착제 또는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(EVA) 및 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)를 믹서에 투입하고, 이를 교반하는 1차 혼련 단계와, 상기 1차 혼련된 혼련물에 필러를 투입하고, 3~7분간 교반하는 2차 혼련 단계와, 상기 2차 혼련된 혼련물을 압출기로 압출하는 압출성형 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 필러는 목분, 탄산칼슘 및 이들의 혼합물 중 어느 하나로 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 합성수지, 생물분해제, 생물분해촉진제, 분해촉진제, 광민제, 광민촉진제, 자양화제, 증수제, 분해공제제, 비닐친수제 및 플라스틱용 첨가제로 되는 복합 분해성 수지 조성물을 제조함으로써, 최종적으로 완전분해가 가능하게 되는 것은 물론, 제품의 제조원가를 대폭 낮출 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 본 발명자의 선등록 특허에 기초한 발명으로서, 선등록 특허에서 충분히 공지된 사항은 그 상세한 설명을 생략함을 밝혀둔다.
먼저 본 발명에 따른 합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물은, 복합 분해성 수지 조성물 75∼85중량%와 합성수지용 첨가제 15~25중량%를 포함하여 이루어진다.
여기서 상기 복합 분해성 수지 조성물이란, 선등록 특허에 의해 공지된 것으로, 합성수지 20∼80중량%, 생물분해제 1∼10중량%, 생물분해촉진제 0.008∼1.2중량%, 분해촉진제 10∼75중량%, 광민제 0.001∼0.5중량%, 광민촉진제 0.01∼3중량%, 자양화제 0.01∼1중량%, 증수제 0.03∼2중량%, 분해공제제 0.001∼1중량% 및 비닐친수제 1∼18중량%를 포함하여 이루어진다.
이때 상기 합성수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스틸렌, 피브이씨, 에이비에스, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 테레프탈산 폴리에스테르, 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머 및 에틸렌 아크릴릭 에시드로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이고, 상기 생물분해제는 옥수수전분, 목수전분, 감자전분, 고구마전분, 밀전분, 두류전분, 옥수수개성전분, 목수개성전분, 감자개성전분, 고가무개성전분, 밀개성전분 및 두류개성전분으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이다. 그리고 상기 생물분해촉진제는 폴리하이드록시부틸레이트, 폴리하이드록시부틸레이트의 유도체, 폴리카프로락톤, 하이드로락톤, 하이드로포빈, 폴리락티드, 알긴산, 펙틴, 한천, 소디움 트리폴리포시페이트, 디메틸아민 및 젤라틴으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이고, 상기 분해촉진제는 탄산칼슘, 탈크 및 엽락석으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이며, 상기 광민제는 코발트 아세틸 아세토네이트, 2,4-펜탄디온의 금속화합물, 2,4- 펜탄디온의 금속복합물, 디티오카바메이트의 복합물, N-터트-부틸벤조시아졸-2-술펀아미드의 복합물, 벤조페논, 벤조페논의 유도체 및 할로겐 요소화합물로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이다. 그리고 상기 광민촉진제는 스테아린산염이며, 상기 자양화제는 유기산으로서, 라우린산, 올레인산, 시트르산, 팔미트산, 베헨산, 호박산, 사과산, 주석산, 말레산 및 푸마르산으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이고, 상기 증수제는 글리세린, 알킬올아미드, 실물유, 디에틸렌글리콜, 헥실렌글리콜, 프로필렌 글리콜, 솔비톨 및 에스테르로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이며, 상기 분해공제제는 살리실산, 살리실산 유도체, 벤조페논, 벤조페논 유도체, 벤조트리아졸, 벤조트리아졸 유도체, 트리아진, 트리아진유도체, 유기니켈 복합물, 하이드록시벤젠, 암모니아류, 티오산 및 아인산염으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이고, 상기 비닐친수제는 폴리에틸렌알콜이다.
또한 상기 합성수지용 첨가제는 목분, 탄산칼슘 또는 이들의 혼합물로 되는 필러 70~90중량%, 무수말레인산 결합제 1~3중량%, 왁스 1~3중량%, 아연계 열적안정제 0.5~1중량%, 염소화 폴리에틸렌 1~5중량%, 핫멜트 접착제 또는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 1~3중량% 및 선형저밀도폴리에틸렌 5~15중량%를 포함하여 이루어지는 것으로, 이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 필러로서 사용되는 탄산칼슘은 종래 플라스틱의 첨가제로서 많이 사용되었으나, 탄산칼슘은 광물질로 합성수지와의 결합시 합성수지의 물성을 떨어뜨리기 때문에 다량의 첨가가 어려웠다. 그러나 본 발명에서는 상기 탄산칼슘과 함께 무수말레인산계 결합제, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 왁스, 아연계 열적안정제, 염소화 폴리에틸렌, 핫멜트 접착제 또는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(EVA) 및 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)을 혼련하여 첨가제를 제조하기 때문에, 탄산칼슘을 다량 사용하더라도 합성수지의 물성을 떨어뜨리지 않게 된다.
또한 다른 하나의 필러인 목분은 땅에 매립시 쉽게 분해되는 물질로서, 분해성 플라스틱, 즉 분해성 수지 조성물을 제조하기에 적합한 재료이다. 따라서 친환경의 합성수지용 첨가제를 제조하기 위해서라면, 탄산칼슘이 아닌 목분을 단독으로 필러로 이용한다.
여기서, 상기 목분은 500매쉬 이상의 것을 사용하는 데, 목분의 입자가 너무 크면 제품의 생산이 용이하지 않고, 제품의 물성 저하를 가져올 수 있기 때문이다.
상기 필러로서 사용되는 목분과 탄산칼슘은 모두 가격이 저렴할 뿐만 아니라 중량이 가볍기 때문에, 같은 중량을 사용하더라도 기타의 필러와 대비할 경우, 부피가 큰 합성수지 제품을 생산할 수 있다. 예를 들면 동일한 중량의 원료로서 멀칭 비닐을 생산할 경우, 더 많은 량의 멀칭 비닐을 생산할 수 있는 것이다. 즉 합성수지 제품의 생산량을 최대로 할 수 있는 것이다. 상기 필러는 70~90중량% 만큼 사용된다.
그리고 상기 무수말레인산계 결합제는 첨가제 내의 각 원료들을 서로 결합시키기 위한 것으로, 1~3중량%의 범위 내에서 포함된다. 그 이유는 상기 무수말레인산계 결합제가 1중량% 미만이 되면 결합제로서의 역할이 미미하게 되고, 3중량%를 초과하면 과량이 되어 오히려 합성수지 제품의 물성 저하를 초래하기 때문이다.
상기 왁스는 합성수지의 원료에 따라 그 종류를 결정하는 데, 합성수지가 폴리프로필렌일(PP) 경우 왁스도 PP 왁스를 사용하고, 합성수지의 원료가 폴리에틸렌(PE)일 경우 왁스도 PE 왁스를 사용한다. 상기 왁스는 압출 성형시 기기에 부담을 덜어 주기 위해서 사용되는 것으로, 1~3중량%의 범위 내에서 포함된다. 그 이유는 상기 왁스가 1중량% 미만이 되면 압출기기가 압출 성형시 큰 부담을 받게 되고, 3중량%를 초과하면 활성이 커져서 폴리머들이 서로 엉기지 못하고 제품이 쉽게 부서질 수 있기 때문이다.
상기 아연계 열적안정제는 생산되는 합성수지 제품의 치수 안정성과 균일성을 가지게 하는 확산제의 역할을 하는 것이다. 본 발명에서는 상기 아연계 열적안정제의 종류를 제한하지 않는 데, 예를 들면 징크라우레이트(Zinc Laurate) 등을 사용할 수 있다. 상기 아연계 열적안정제는 0.5~1중량%의 범위 내에서 사용되는 바, 상기 아연계 열적안정제가 0.5중량% 미만이면 그 효과가 미미하게 되고, 1중량%를 초과하면 과량이 되어 수지들이 서로 엉기지 못해 합성수지 제품이 쉽게 부서질 수 있기 때문이다.
그리고 상기 염소화 폴리에틸렌(Chlorinated Polyethylene, CPE)은 플라스틱과 고무의 특성을 겸비한 열가소성 엘라스토머로서, 충격보강제로 사용되어 첨가제를 첨가하더라도 합성수지의 물성이 저하되지 않도록 도와주는 것이다. 이때 상기 CPE는 1~5중량%의 범위 내에서 사용되는 바, 그 사용량이 1중량% 미만이면 효과가 미미하게 되고, 5중량%를 초과할 경우 가격이 비싸 제품 원가가 상승될 수 있기 때문이다.
상기 핫멜트 접착제 또는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(EVA)는 첨가제 제품의 압출 온도를 낮출 수 있도록 하는 것으로, 첨가제의 가공 온도(압출 온도)가 낮을수록 단위 시간당 가공량이 많아지기 때문에, 제품의 최종 원가를 낮춰주는 효과를 얻을 수 있는 것이다. 또한 압출 온도를 낮춰 제품 불량률을 줄임으로써, 생산 원가를 더욱 절감할 수 있다.
상기 핫멜트 접착제 또는 EVA를 사용함으로써 종래의 압출 온도(180~210℃) 보다 20℃ 이상 압출 온도를 낮출 수 있는 데, 그 이유는 핫멜트 접착제 또는 EVA는 사용되는 광물질과 폴리머보다 분자량이 낮기 때문에, 압출을 하게 되면 분자량이 낮은 원료인 핫멜트 접착제나 EVA가 제품의 표면으로 몰리게 되고, 접착성이 우수한 핫멜트 접착제나 EVA로 인해 압출 온도를 낮추더라도 타 원료가 결합될 때 그 결합력이 우수하게 되기 때문이다.
상기 핫멜트 접착제 또는 EVA는 1~3중량%의 범위 내에서 사용되는 데, 그 사용량이 1중량% 미만이면 압출 온도를 낮추기 어렵고, 3중량%를 초과하더라도 더 이상 압출 온도를 낮출 수 없으므로, 상기한 범위 내에서 사용함이 바람직하다. 또한 상기 핫멜트 접착제는 그 종류를 제한하지 않는데 ,시중에서 판매되고 있는 어떠한 종류의 핫멜트 접착제라도 사용이 가능하다. 예를 들면 상기 핫멜트 접착제로는 요소수지 접착제 등을 사용할 수 있다.
그리고 상기 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)은 합성수지 제품의 원료인 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌과의 혼합 시 접착제 역할을 하게되는 주제로서, 그 사용량은 5~15중량%가 바람직하다. 이는 상기 사용량이 5중량% 미만이 되면 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌과의 혼합이 어려워 합성수지 제품의 물성이 좋지 못할 수 있고, 15중량%를 초과할 경우 물성은 좋아지나 가격이 고가이므로 제품 원가에 부담을 주기 때문이다.
또한 상기와 같이, 필러, 무수말레인산계 결합제, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 왁스, 아연계 열적안정제, 염소화 폴리에틸렌, 핫멜트 접착제 또는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(EVA) 및 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)로 이루어지는 합성수지용 첨가제에 스테아린산, 파라핀 왁스 및 폴리 왁스로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이 추가로 포함할 수 있는데, 상기 스테아린산, 파라핀 왁스 및 폴리 왁스는 압출기에 부담을 주지 않도록 하기 위한 것이다. 상기 추가로 혼합되는 스테아린산, 파라핀 왁스, 폴리 왁스 등은 그 총 사용량이 0.5~1.5중량%의 범위임이 바람직한 바, 이는 제품의 물성 등을 고려한 것이다.
이상에서 설명된 본 발명의 합성수지용 첨가제를 구성하는 조성물인 필러, 무수말레인산계 결합제, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 왁스, 아연계 열적안정제, 염소화 폴리에틸렌, 핫멜트 접착제 또는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(EVA), 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 스테아린산, 파라핀 왁스, 폴리 왁스 등은 모두 분말 또는 과립형의 결정으로 사용된다.
상기와 같은 구성으로 되는 본 발명의 합성수지용 첨가제는 합성수지인 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌에 비하여 그 가격이 1/2 정도이고, 원료의 단위 부피당 중량이 2/3에 그치기 때문에, 동일한 중량으로 더 큰 합성수지 제품을 생산할 수 있어 높은 가격경쟁력을 갖는 합성수지 제품을 생산할 수 있게 된다.
또한 상기 합성수지용 첨가제 15~25중량%가 복합 분해성 수지 조성물 75~85중량%와 혼합되기 때문에, 복합 분해성 수지 조성물의 제조 원가를 대폭 낮출 수 있게 된다. 여기서, 합성수지용 첨가제의 혼합비를 15~25중량%로 하는 이유는, 상기 첨가제가 15중량% 미만이 되면 제조 원가를 대폭 낮출 수 없고, 25중량%를 초과하면 복합 분해성 수지 조성물의 함량이 적어져 물과 이산화탄소로의 완전분해율이 떨어질 수 있기 때문이나, 이를 반드시 제한하는 것은 아닌 것으로, 필러로서 자연분해가 가능한 목분을 사용한다면, 상기 합성수지용 첨가제를 복합 분해성 수지 조성물과 1:1중량비로 혼합하여 사용하는 것이 가능하다.
이하 본 발명의 제조방법에 대해 설명한다.
제조방법을 설명하는 데 있어, 본 발명에 따른 복합 분해성 수지 조성물, 첨가제의 조성물 및 배합비에 대해서는 앞서 충분히 설명되었으므로, 그에 대한 설명은 생략한다.
먼저 앞서 설명한 조성비에 따라 합성수지, 생물분해제, 생물분해촉진제, 분해촉진제, 광민제, 광민촉진제, 자양화제, 증수제, 분해공제제 및 비닐친수제를 준비한다.
상기 원료가 준비되면, 상기 준비된 광민제, 분해촉진제, 광민촉진제를 고속혼합기에 넣고 균일하게 혼합한다. 상기 혼합이 완료되면, 비닐친수제와 증수제를 스크류에 투입하여 크립형태로 만든다.
상기 과정이 완료되면, 상기 준비된 광민제, 분해촉진제, 광민촉진제의 혼합물, 준비된 크립과 함께 자양화제, 나머지의 광민촉진제, 생물분해제, 분해공제제, 합성수지를 혼합하되, 상기 합성수지는 준비된 량의 일부만을 투입하여 혼합한다.
상기 합성수지 중 일부를 포함시켜 혼합하는 것은, 기타의 조성물과 합성수지의 혼합을 균일하게 하기 위한 것으로, 이 단계에서 투입되는 합성수지의 양을 제한하는 것은 아니다.
상기 혼합이 완료되면, 혼합된 혼합물을 크립형태로 만들고, 상기 크립형태의 혼합물을 나머지의 합성수지와 혼합한다.
그리고 상기 혼합이 완료되면, 여기에 다시 합성수지용 첨가제를 혼합함으로써, 가격이 낮으면서도 복합 분해가 100% 가능한 수지 조성물을 생산하는 것이다.
여기서, 상기 합성수지용 첨가제는 다음과 같은 방법으로 제조된다.
먼저, 무수말레인산계 결합제, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 왁스, 아연계 열적안정제, 염소화 폴리에틸렌, 핫멜트 접착제 또는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(EVA) 및 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)를 믹서에 투입하고, 이를 교반하는 1차 혼련한다. 여기서, 상기 1차 혼련은 고속교반기를 이용하여 900~1100rpm의 속도로 5~15분간 교반하여 혼련하는 것인데, 마찰 가열식으로 계속적으로 교반할 경우 온도가 약 100℃에 이르게 된다. 이때 상기 교반 속도를 900~1100rpm으로 하는 이유는 빠르고 정확한 혼련을 위한 것이며, 교반시간이 5분 미만이면 충분한 혼련이 이루어지지 않고, 15분을 초과하더라도 더 이상 혼련이 진행되지 않으므로, 그 시간은 5~15분이 바람직하다.
상기 1차 혼련 시, 스테아린산, 파라핀 왁스 및 폴리 왁스로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이 추가로 투입하여 혼련할 수도 있는 것으로, 이를 제한하지 않는다.
상기 1차 혼련이 완료되면, 상기 1차 혼련된 혼련물에 필러로서 목분, 탄산칼슘 또는 이들의 혼합물을 투입하고, 이를 3~7분간 교반하여 2차 혼련한다. 이때의 교반속도는 1차 혼련과 동일하며, 교반시간이 3분 미만이면 충분한 혼련이 이루어지지 않고, 7분을 초과하더라도 더 이상의 혼련이 이루어지지 않으므로, 상기한 시간만큼 혼련한다.
다음으로, 상기 2차 혼련된 혼련물을 압출기로 압출하여 성형한다. 상기 압출기의 압출 방식을 롤 포밍 방식으로 함으로써, 생산량을 더욱 높일 수 있다. 그리고 상기 압출성형 시 압출기의 압출 온도는 160~180℃가 바람직한 바, 이는 종래 첨가제의 압출 온도(185~210℃)에 비하여 약 20℃ 이상 낮아진 수치이다. 즉, 본 발명은 상기 압출 온도를 낮춰 생산량을 늘림은 물론 불량률을 적게 할 수 있는 것이다.
압출이 완료되면, 이를 냉각하고 절단하여 첨가제의 생산을 완료한다.
이때 상기 첨가제를 구성하는 각 조성물인 무수말레인산계 결합제, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 왁스, 아연계 열적안정제, 염소화 폴리에틸렌, 핫멜트 접착제 또는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(EVA) 및 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)은, 모두 그 수분함유율이 5중량% 미만으로 건조된 상태의 것을 사용하는 바, 수분함유율이 높으면 기포가 발생되어 불균질한 제품이 생산될 수 있기 때문이다.
상기와 같은 제조공정을 거치면, 가격경쟁력을 갖춘 우수한 물성의 합성수지용 첨가제의 제조가 가능하게 된다.
이상에서와 같이 본 발명은 상기한 실시예에 한해 설명하였지만, 본 발명의범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다.

Claims (9)

  1. 복합 분해성 수지 조성물 75∼85중량%와 합성수지용 첨가제 15~25중량%를 포함하여 이루어지되,
    상기 복합 분해성 수지 조성물은 합성수지 20∼80중량%, 생물분해제 1∼10중량%, 생물분해촉진제 0.008∼1.2중량%, 분해촉진제 10∼75중량%, 광민제 0.001∼0.5중량%, 광민촉진제 0.01∼3중량%, 자양화제 0.01∼1중량%, 증수제 0.03∼2중량%, 분해공제제 0.001∼1중량% 및 비닐친수제 1∼18중량%를 포함하여 이루어지고,
    상기 합성수지용 첨가제는 필러 70~90중량%, 무수말레인산 결합제 1~3중량%, 왁스 1~3중량%, 아연계 열적안정제 0.5~1중량%, 염소화 폴리에틸렌 1~5중량%, 핫멜트 접착제 또는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 1~3중량% 및 선형저밀도폴리에틸렌 5~15중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 합성수지용 첨가제는 스테아린산, 파라핀 왁스 및 폴리 왁스로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것 0.5~1.5중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 합성수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스틸렌, 피브이씨, 에이비에스, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 테레프탈산 폴리에스테르, 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머 및 에틸렌 아크릴릭 에시드로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이고,
    상기 생물분해제는 옥수수전분, 목수전분, 감자전분, 고구마전분, 밀전분, 두류전분, 옥수수개성전분, 목수개성전분, 감자개성전분, 고가무개성전분, 밀개성전분 및 두류개성전분으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이며,
    상기 생물분해촉진제는 폴리하이드록시부틸레이트, 폴리하이드록시부틸레이트의 유도체, 폴리카프로락톤, 하이드로락톤, 하이드로포빈, 폴리락티드, 알긴산, 펙틴, 한천, 소디움 트리폴리포시페이트, 디메틸아민 및 젤라틴으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이고,
    상기 분해촉진제는 탄산칼슘, 탈크 및 엽락석으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이며,
    상기 광민제는 코발트 아세틸 아세토네이트, 2,4-펜탄디온의 금속화합물, 2,4- 펜탄디온의 금속복합물, 디티오카바메이트의 복합물, N-터트-부틸벤조시아졸-2-술펀아미드의 복합물, 벤조페논, 벤조페논의 유도체 및 할로겐 요소화합물로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이고,
    상기 광민촉진제는 스테아린산염이며,
    상기 자양화제는 유기산으로서, 라우린산, 올레인산, 시트르산, 팔미트산, 베헨산, 호박산, 사과산, 주석산, 말레산 및 푸마르산으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이고,
    상기 증수제는 글리세린, 알킬올아미드, 실물유, 디에틸렌글리콜, 헥실렌글리콜, 프로필렌 글리콜, 솔비톨 및 에스테르로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이며,
    상기 분해공제제는 살리실산, 살리실산 유도체, 벤조페논, 벤조페논 유도체, 벤조트리아졸, 벤조트리아졸 유도체, 트리아진, 트리아진유도체, 유기니켈 복합물, 하이드록시벤젠, 암모니아류, 티오산 및 아인산염으로 이루어진 군 중 선택된 1종
    또는 2종 이상의 혼합물이고,
    상기 비닐친수제는 폴리에틸렌알콜인 것을 특징으로 하는 합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물.
  4. 합성수지 20∼80중량%, 생물분해제 1∼10중량%, 생물분해촉진제 0.008∼1.2중량%, 분해촉진제 10∼75중량%, 광민제 0.001∼0.5중량%, 광민촉진제 0.01∼3중량%, 자양화제 0.01∼1중량%, 증수제 0.03∼2중량%, 분해공제제 0.001∼1중량% 및 비닐친수제 1∼18중량%를 배합비에 따라 준비하는 단계와,
    상기 준비된 광민제, 분해촉진제, 광민촉진제를 고속혼합기에 넣고 균일하게 혼합하되, 상기 광민촉진제는 준비된 량의 일부만을 투입하는 단계와,
    상기 준비된 비닐친수제와 증수제를 스크류에 투입하여 크립형태로 만드는 단계와,
    상기 준비된 광민제, 분해촉진제, 광민촉진제의 혼합물과 준비된 크립과 함께 자양화제, 나머지의 광민촉진제, 생물분해제, 분해공제제, 합성수지를 혼합하되, 상기 합성수지는 준비된 량의 일부만을 투입하여 혼합하는 단계와,
    상기 혼합된 혼합물을 크립형태로 만드는 단계와,
    상기 크립형태의 혼합물을 나머지의 합성수지와 혼합하는 단계와,
    상기 합성수지와 혼합된 혼합물을 합성수지용 첨가제와 혼합하는 단계를 포함하여 이루어지되,
    상기 합성수지용 첨가제는 필러 70~90중량%, 무수말레인산 결합제 1~3중량%, 왁스 1~3중량%, 아연계 열적안정제 0.5~1중량%, 염소화 폴리에틸렌 1~5중량%, 핫멜트 접착제 또는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 1~3중량% 및 선형저밀도폴리에틸렌 5~15중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 합성수지용 첨가제는,
    무수말레인산계 결합제, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 왁스, 아연계 열적안정제, 염소화 폴리에틸렌, 핫멜트 접착제 또는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(EVA) 및 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)를 믹서에 투입하고, 이를 교반하는 1차 혼련 단계와,
    상기 1차 혼련된 혼련물에 필러를 투입하고, 3~7분간 교반하는 2차 혼련 단계와,
    상기 2차 혼련된 혼련물을 압출기로 압출하는 압출성형 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 필러는 목분, 탄산칼슘 및 이들의 혼합물 중 어느 하나로 되는 것을 특징으로 하는 합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 1차 혼련 단계는 900~1100rpm의 속도로 5~15분간 교반하여 혼련하는 것을 특징으로 하는 합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물의 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 압출성형 단계는 160~180℃의 온도로 압출하는 것을 특징으로 하는 합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물의 제조방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 1차 혼련 단계 시, 스테아린산, 파라핀 왁스 및 폴리 왁스로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이 추가로 투입하여 혼련하는 것을 특징으로 하는 합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물의 제조방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 무수말레인산계 결합제, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 왁스, 아연계 열적안정제, 염소화 폴리에틸렌, 핫멜트 접착제 또는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(EVA) 및 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)는 모두 5중량% 미만의 수분함유율을 갖는 것을 특징으로 하는 합성수지용 첨가제를 포함하는 복합 분해성 수지 조성물의 제조방법.
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