KR101373413B1 - Ｐｌａ 생분해성 수지 조성물, 이를 이용한 생분해성 시트 및 그 제조방법 - Google Patents

Ｐｌａ 생분해성 수지 조성물, 이를 이용한 생분해성 시트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생분해성 수지 조성물, 이를 이용한 생분해성 시트 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 분자 내에 아이소소르비드(Isosorbide)를 가지는 생분해성 수지를 포함하는 생분해성 수지 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 생분해성 수지시트; 상기 생분해성 수지시트 상에 형성된 인쇄층; 및 상기 인쇄층 상에 형성된 생분해성 인쇄 보호층을 포함하고, 상기 생분해성 수지시트는 분자 내에 아이소소르비드(Isosorbide)를 가지는 생분해성 수지를 포함하는 생분해성 시트를 제공한다. 아울러, 본 발명은 분자 내에 아이소소르비드(Isosorbide)를 가지는 생분해성 수지를 포함하는 수지 조성물을 220℃ ~ 280℃에서 용융 압출하여 생분해성 펠렛을 얻는 단계; 상기 생분해성 펠렛을 220℃ ~ 280℃에서 압출하여 생분해성 수지시트를 얻는 단계; 상기 생분해성 수지시트 상에 인쇄층을 형성하는 단계; 및 상기 인쇄층 상에 생분해성 인쇄 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 생분해성 시트의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 자연 상태에서 생분해되어 환경 친화적이면서 기계적 물성이 향상됨은 물론, 우수한 내열성 및 내구성 등을 갖는다.

Description

ＰＬＡ 생분해성 수지 조성물, 이를 이용한 생분해성 시트 및 그 제조방법 {PLA BIODEGRADABLE RESIN COMPOSITION, BIODEGRADABLE SHEET USING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SHEET}
본 발명은 PLA 생분해성 수지 조성물, 이를 이용한 생분해성 시트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생분해가 가능하여 환경 친화적이면서 내열성 및 내구성 등이 우수한 PLA 생분해성 수지 조성물, 이를 이용한 생분해성 시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 시트 제품, 예를 들어 각종 건축물에 적용되는 인테리어 시트, 데코레이션 시트, 실내ㆍ외 장식 시트, 그리고 광고 등을 위한 광고 시트 등은 염화비닐수지(PVC), 폴리에스테르 수지, 폴리비닐 부티랄 수지 및 폴리비닐 아세탈 수지 등과 같은 합성수지로 제조되고 있다. 이러한 합성수지재 시트는 치수안정성, 강도, 경도, 내열성 및 내구성 등의 특성이 우수하고, 착색이 자유로우며 가공이 용이한 장점이 있다.
그러나 상기와 같은 합성수지는 자연 상태에서 분해되지 않는다. 이에 따라, 이들이 적용된 각종 시트 제품은 폐기 처리 시, 심각한 환경오염을 일으키는 문제가 있다. 또한, 화석연료의 고갈로 인하여, 최근 선진국을 중심으로 국제적인 규제를 통해 그 사용량을 점차적으로 줄이거나 제한하고 있는 추세에 있다. 특히, 염화비닐수지(PVC)는 소각 시 다량의 다이옥신을 방출하는 문제점이 지적되고 있다. 다이옥신은 세계보건기구에 의해 유전 가능한 1급 발암물질로 규정됐고, 사람이나 동물에게 치명적인 악영향을 끼치는 것으로 보고되고 있다.
이에 따라, 상기한 각종 시트들을 제조함에 있어, 자연 상태에서 분해되는 생분해성 수지로 대체하는 기술이 시도되고 있다. 생분해성 수지는 토양 속의 미생물에 의해 자연 분해되는 것으로, 이는 예를 들어 폴리락트산(poly lactic acid, PLA), 폴리글리콜산(poly glycolic acid, PGA), 폴리카프로락톤(poly caprolactone, PCL), 지방족 폴리에스테르 수지, 폴리히드록시 부틸산(poly hydroxy butyric acid, PHBA) 및 D-3-히드록시 부틸산(D-3-hydroxy butyric acid, HBA) 등을 들 수 있다.
예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-0856627호[특허문헌 1] 및 대한민국 등록특허 제10-0909776호[특허문헌 2] 등에는 위와 같은 생분해성 수지를 이용하여 시트를 제조하는 기술이 제시되어 있다.
그러나 생해분성 수지, 즉 상기한 바와 같은 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리카프로락톤(PCL), 지방족 폴리에스테르 수지, 폴리히드록시 부틸산(PHBA) 및 D-3-히드록시 부틸산(HBA) 등과 같은 생분해성 수지는 치수 안정성, 인장강도 및 경도 등의 기계적 물성이 낮다. 이러한 물성을 보강하기 위해, 생분해성 수지시트에 별도의 보강 시트를 합지하거나, 시트의 압출 성형 시 생분해성 수지에 다른 일반 수지나 무기 필러(filler) 등을 첨가하여 제조하는 방법이 시도되고 있다.
예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2009-0087681호[특허문헌 3]에는 종이 소재를 압착(합지)하여 제조하는 기술이 제시되어 있다. 그리고 대한민국 공개특허 제10-2011-0068267호[특허문헌 4]에는 생분해성 수지에 지방족 폴리에스테르 등의 일반 수지와 산화티탄을 첨가하여 생분해성 수지시트를 제조하고, 이후 생분해성 수지시트의 일측면에 한지 시트를 적층 결합시켜 제조하는 기술이 제시되어 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-0833583호[특허문헌 5]에는 생분해성 수지에 백운모 등의 무기 필러를 블랜딩(blending)하여 제조하는 기술이 제시되어 있다.
그러나 상기 선행 특허문헌 3에서와 같이 별도의 보강 시트(종이)를 합지하는 경우, 생분해성 수지시트와 보강 시트(종이) 간의 접착성이 부족하여 합지가 어렵다. 그리고 상기 선행 특허문헌 4에서와 같이 지방족 폴리에스테르 등의 일반 수지를 첨가하는 경우, 이는 상기 지방족 폴리에스테르 등의 일반 수지에 의해 친환경적이라 할 수 없다.
아울러, 상기 선행 특허문헌 5에서와 같이 백운모 등의 무기 필러를 첨가하는 경우, 이를 통해 기계적 강도는 증가될 수 있으나, 가공성 등의 이유로 무기 필러의 첨가량이 제한되어 높은 기계적 강도를 확보하기 어렵다.
또한, 종래 일반적으로 사용되는 생분해성 수지는 수지 자체의 내열성이 약하여 시트 제품으로 적용 시, 열에 취약하여 변형이 쉽게 발생되고 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0856627호 대한민국 등록특허 제10-0909776호 대한민국 공개특허 제10-2009-0087681호 대한민국 공개특허 제10-2011-0068267호 대한민국 등록특허 제10-0833583호
이에, 본 발명은 자연 상태에서 생분해가 가능하여 환경 친화적이면서 기계적 물성은 물론, 내열성 및 내구성 등이 우수한 생분해성 수지 조성물, 및 이를 이용한 생분해성 시트, 그리고 상기 생분해성 수지의 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 분자 내에 아이소소르비드(Isosorbide)를 가지는 생분해성 수지를 포함하는 생분해성 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은,
생분해성 수지시트;
상기 생분해성 수지시트 상에 형성된 인쇄층; 및
상기 인쇄층 상에 형성된 생분해성 인쇄 보호층을 포함하고,
상기 생분해성 수지시트는 분자 내에 아이소소르비드(Isosorbide)를 가지는 생분해성 수지를 포함하는 생분해성 시트를 제공한다.
그리고 본 발명에 따른 생분해성 시트는, 바람직한 구현예에 따라서 입체감을 위한 엠보가 형성된 것이 좋다. 아울러, 상기 인쇄층은 아지리딘(aziridine)을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은,
분자 내에 아이소소르비드(Isosorbide)를 가지는 생분해성 수지를 포함하는 수지 조성물을 220℃ ~ 280℃에서 용융 압출하여 생분해성 펠렛을 얻는 단계;
상기 생분해성 펠렛을 220℃ ~ 280℃에서 압출하여 생분해성 수지시트를 얻는 단계;
상기 생분해성 수지시트 상에 인쇄층을 형성하는 단계; 및
상기 인쇄층 상에 생분해성 인쇄 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 생분해성 시트의 제조방법을 제공한다.
아울러, 본 발명에 따른 생분해성 시트의 제조방법은 상기 인쇄 보호층 상에 엠보 롤러를 가압하여 엠보를 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 좋다.
본 발명에 따르면, 자연 상태에서 생분해가 가능하여 환경 친화적이면서 기계적 물성은 물론, 내열성 및 내구성 등이 우수한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 예시적인 형태에 따른 생분해성 시트의 단면 구성도를 보인 것이다.
　
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 생분해성 수지 조성물은 적어도 1종 이상의 생분해성 수지를 포함한다. 그리고 경우에 따라서, 기계적 강도 등의 보강을 위해 무기 필러(filler)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 생분해성 수지 조성물은 적어도 1종 이상의 생분해성 수지를 포함하되, 부가적으로 기계적 강도 등의 보강을 위한 무기 필러를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 무기 필러는 기계적 강도 등을 보강할 수 있는 것이면 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 산화티탄, 탄산칼슘, 산화마그네슘, 백운모, 석영 및 탈크(talc) 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 그리고 무기 필러는 예를 들어 0.05㎛ 내지 200㎛의 입도 크기, 보다 구체적인 예를 들어 0.1㎛ 내지 80㎛의 입도 크기를 가질 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 생분해성 수지 조성물은 필요에 따라서 수지시트(10)로의 압출 가공성을 위한 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 예를 들어 메틸알코올, 에틸알코올 및 이소프로필알코올 등의 알콜류나, 메틸에틸케톤(MEK) 등의 케톤류 등으로부터 선택된 하나 이상의 유기 용제나 물 등으로부터 선택될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 생분해성 수지 조성물은, 특별히 한정하는 것은 아니지만 생분해성 수지 100중량부에 대하여 무기 필러 2 ~ 30중량부를 포함할 수 있다. 이때, 무기 필러의 함량이 2중량부 미만인 경우, 이의 함유에 따른 기계적 강도 등의 보강 특성이 미미할 수 있다. 그리고 무기 필러의 함량이 30중량부를 초과하는 경우, 압출 가공성이 떨어질 수 있고, 인쇄층(20)의 형성 시 인쇄 작업성 및 잉크 정착성 등이 미미할 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 무기 필러는 생분해성 수지 100중량부에 대하여 5 ~ 20중량부로 포함되는 것이 좋다. 아울러, 상기 용매는 생분해성 수지 100중량부에 대하여, 예를 들어 5 ~ 300중량부, 더욱 구체적인 예를 들어 10 ~ 200중량부가 사용될 수 있으며, 이는 특별히 제한되지 않는다.
본 발명에서, 상기 생분해성 수지는 토양 속의 미생물에 의해 자연적으로 분해될 수 있는 것이면 여기에 포함하며, 바람직하게는 토양 내에서 6개월 이내, 보다 바람직하게는 90일 이내에 분해되는 것이면 좋다. 생분해성 수지는, 예를 들어 폴리락트산(poly lactic acid, PLA), 폴리글리콜산(poly glycolic acid, PGA), 폴리카프로락톤(poly caprolactone, PCL), 지방족 폴리에스테르 수지(디올계나 디액시계 등), 폴리히드록시 부틸산(poly hydroxy butyric acid, PHBA), D-3-히드록시 부틸산(D-3-hydroxy butyric acid, HBA) 및 열가소성 전분(Thermoplastic Starch) 등으로부터 선택된 하나 이상(1종 또는 2이상의 혼합)의 생분해성 고분자를 포함할 수 있다. 이들 중에서 바람직하게는, 적어도 폴리락트산(PLA)을 포함하는 것이 좋다.
이때, 상기 생분해성 수지는 분자 내에 아이소소르비드(Isosorbide)를 가지는 생분해성 중합체로 구성된다. 구체적으로, 본 발명에서 생분해성 수지는 상기 나열한 바와 같은 생분해성 고분자와 1개 이상의 아이소소르비드(Isosorbide)가 중합된 생분해성 중합체로 구성된다.
상기 아이소소르비드는 사이클릭(cyclic) 구조를 가지는 고리 화합물로서, 이는 일반식 C6H10O4로 표시된다. 이러한 아이소소르비드는 상기 나열한 바와 같은 생분해성 고분자의 주쇄(main chain)에 1개 또는 2개 이상 중합될 수 있다. 이때, 상기 생분해성 고분자는 위와 같은 아이소소르비드와의 중합에 의해 반 방향족 형태, 즉 고리 구조를 포함하는 반 방향족 형태로 개질되어 물리적 특성 및 열적 특성이 개선된다. 구체적으로, 아이소소르비드는 상기 나열한 바와 같은 생분해성 고분자를 개질하여 인장강도 및 경도 등의 기계적 물성과 함께 내열성 및 내구성 등을 개선한다. 이때, 상기 아이소소르비드는 일반적인 고분자 합성법에 따라 상기 나열한 바와 같은 생분해성 고분자와 중합될 수 있으며, 그 중합법은 제한되지 않는다.
본 발명에서, 상기 아이소소르비드는 일반식 C6H10O4로 표시되는 고리 화합물이면 제한되지 않는다. 아이소소르비드는 예를 들어 헤테로사이클릭(heterocyclic) 구조를 가지는 것으로서, 1,4-디언하이드로솔비톨(1,4-Dianhydrosorbitol) 등으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기와 같은 아이소소르비드를 가지는 생분해성 수지, 즉 생분해성 고분자에 1개 이상의 아이소소르비드가 중합된 생분해성 중합체를 포함하여, 자연 상태에서 생분해가 가능하면서 기계적 강도가 향상되고, 우수한 내열성 및 내구성 등을 갖는다.
바람직한 구현예에 따라서, 상기 생분해성 수지는 분자 내에 1개 이상의 아이소소르비드가 중합된 폴리락트산(PLA)을 포함하면 좋다. 이러한 폴리락트산(PLA)은 범용적인 플라스틱 수지인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등과 비교하여 인장 탄성계수는 거의 유사한 정도로 나타나고, 굽힘 강성이 우수하며, 대기 중에서 수분을 쉽게 흡수하여 빠르게 산화되는 특성을 가지고 있어 본 발명에 유용하며, 상기 아이소소르비드의 중합(결합)에 의해 우수한 기계적 강도와 함께 내열성을 갖는다.
한편, 본 발명에 따른 생분해성 시트는 생분해성 수지시트(10), 상기 생분해성 수지시트(10) 상에 형성된 인쇄층(20), 및 상기 인쇄층(20) 상에 형성된 생분해성 인쇄 보호층(30)을 포함한다.
상기 생분해성 수지시트(10)는 1층 또는 2층 이상의 다층이 될 수 있다. 생분해성 수지시트(10)는, 구체적으로 적정 두께를 갖는 1층의 생분해성 수지층으로 구성되거나, 이러한 생분해성 수지층이 다수 개 적층 합지된 다층 구조를 가질 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서 생분해성 수지시트(10)는 1층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 그리고 그 두께는 제한되지 않는다. 본 발명에서, 생분해성 수지시트(10)는 적용되는 제품 또는 사용 목적 등에 따라 다양한 두께를 가질 수 있으며, 특별히 한정하는 것은 아니지만 예를 들어 50㎛(마이크로미터) 내지 5.0㎜(밀리미터)의 두께를 가질 수 있다. 생분해성 수지시트(10)는, 보다 구체적인 예를 들어 100㎛ 내지 2.0㎜의 두께, 더욱 구체적인 예를 들어 200㎛ 내지 1.5㎜의 두께를 가질 수 있다.
상기 생분해성 수지시트(10)는 전술한 바와 같은 본 발명의 생분해성 수지 조성물로부터 형성된다. 이때, 생분해성 수지시트(10)를 형성하기 위한 수지 조성물은 전술한 바와 같이 적어도 1종 이상의 생분해성 수지를 포함하며, 경우에 따라서는 기계적 강도 등의 보강을 위해 무기 필러(filler)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 생분해성 수지시트(10)를 형성하기 위한 상기 수지 조성물은 적어도 1종 이상의 생분해성 수지와, 기계적 강도 등의 보강을 위한 무기 필러를 포함할 수 있다.
또한, 상기 인쇄층(20)은 통상적인 인쇄방법을 통하여 생분해성 수지시트(10) 상에 형성된다. 인쇄층(20)에 구현된 이미지는 문자, 무늬, 색상 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 이러한 인쇄층(20)은, 잉크 조성물이 인쇄되어 형성된다. 인쇄층(20)은 예를 들어 잉크젯 프린팅, 그라비아, 레이저 프린팅, 옵셋 인쇄 및 로터리 스크린 등의 다양한 인쇄방법을 통하여 형성될 수 있으며, 인쇄방법은 상기 나열한 것으로 제한되지 않는다.
상기 잉크 조성물은 색소체(안료 또는 염료)를 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로는 색소체와 희석제 등을 포함할 수 있다. 또한, 잉크 조성물은 수지시트(10)와의 양호한 접착성을 위한 바인더(binder) 수지를 포함할 수 있다. 잉크 조성물은, 구체적으로 바인더 수지, 색소체 및 희석제를 포함할 수 있으며, 이들의 함량은 제한되지 않는다. 잉크 조성물은, 예를 들어 바인더 수지 100 중량부에 대하여 안료 1 ~ 30중량부, 및 희석제 30 ~ 200 중량부를 포함할 수 있다.
상기 잉크 조성물을 구성하는 바인더 수지는 접착성을 가지는 수지이면 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 아크릴계 수지로부터 선택되거나, 전술한 바와 같은 생분해성 고분자로부터 선택될 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더 수지는 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리카프로락톤, 지방족 폴리에스테르 수지, 폴리히드록시 부틸산, D-3-히드록시 부틸산 및 전분 등으로부터 선택된 하나 이상의 생분해성 고분자를 포함할 수 있다. 아울러, 이러한 바인더 수지의 경우에도 상기 나열한 바와 같은 생분해성 고분자에 1개 이상의 아이소소르비드가 중합된 생분해성 중합체를 사용할 수 있다.
또한, 상기 색소체는 유기계 또는 무기계의 색상 안료나 염료로부터 선택될 수 있으며, 이러한 색소체는 인테리어 시트나 데코레이션 시트 등의 제조에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 그리고 상기 희석제는 인쇄 시 인쇄적성(코팅성)을 갖게 하는 것이면 좋다. 희석제는, 예를 들어 알콜류 및 케톤류 등으로부터 선택된 유기 용제나 물 등으로부터 선택될 수 있다.
또한, 바람직한 구현예에 따라서, 상기 인쇄층(20)은 아지리딘(aziridine)을 포함하는 것이 좋다. 상기 아지리딘(aziridine)은 무색의 액체로서, 이는 화학식 (CH2)2NH으로 표시되며, 분자량 43.1, 녹는점 －78℃, 끓는점 55 ~ 56 ℃이고, 물 및 유기 용제에 잘 용해되는 특성을 갖는다. 이러한 아지리딘은 불안정한 3원자 고리 구조를 가짐으로 인하여, 고리가 열리기 쉽고 반응성이 높으며, 특히 본 발명에서 사용되는 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리카프로락톤, 지방족 폴리에스테르 수지, 폴리히드록시 부틸산, D-3-히드록시 부틸산 및 전분 등과 같은 생분해성 고분자의 기능기와 반응하여 인장강도 및 신도 등의 기계적 물성을 향상시키면서 엠보싱 가공을 용이하게 할 수 있다.
아울러, 상기 아지리딘은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 잉크 조성물 총 중량 기준으로 0.1 ~ 50중량%로 포함될 수 있다. 이때, 아지리딘의 함량이 0.1중량% 미만이면 이의 첨가에 따른 효과가 미미할 수 있고, 50중량%를 초과하는 경우 비용 면에서 경제적이지 못하고 생분해성 고분자를 열화시켜 시트의 내구성을 저하시킬 수 있다.
부가적으로, 상기 잉크 조성물은 필요에 따라 기타 첨가제로서 소포제, 표면 개질제, 유화제, 가소제 및 분산제 등을 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 인쇄 보호층(30)은 인쇄층(20) 상에 형성되어 인쇄층(20)을 보호한다. 인쇄층(20)은 외력에 의해, 예를 들어 수분이나 충격 등의 외력에 의해 인쇄된 이미지가 변형되거나, 벗겨지고 부스러질 수 있는데, 인쇄 보호층(30)은 인쇄층(20) 상에 형성되어 위와 같은 외력으로부터 보호한다.
상기 인쇄 보호층(30)은 투명으로서, 이 또한 생분해성이다. 구체적으로, 인쇄 보호층(30)은 생분해성 수지로부터 제조된 생분해성 필름이 적층 합지되어 형성되거나, 생분해성 수지가 코팅되어 형성될 수 있다. 이때, 인쇄 보호층(30)을 구성하는 생분해성 수지는 상기 나열한 바와 같이 생분해성 고분자, 구체적으로 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리카프로락톤, 지방족 폴리에스테르 수지, 폴리히드록시 부틸산, D-3-히드록시 부틸산 및 전분 등으로부터 선택된 하나 이상의 생분해성 고분자로부터 선택될 수 있다. 아울러, 인쇄 보호층(30)을 구성하는 생분해성 수지의 경우에도 상기 나열한 바와 같은 생분해성 고분자에 1개 이상의 아이소소르비드가 중합된 생분해성 중합체를 사용하는 것이 좋다.
또한, 바람직한 형태에 따라서, 본 발명에 따른 생분해성 시트는 엠보(40)를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 생분해성 시트는 상기한 바와 같은 적층 구조를 가지되, 도 1에 도시한 바와 같이 입체감을 위한 엠보(40)가 형성된 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 엠보(40)는 엠보 롤러를 통해 인쇄 보호층(30) 상에서 가압 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 생분해성 시트는 다양한 방법으로 제조될 수 있으며, 그 제조방법은 제한되지 않는다. 바람직하게는, 이하에서 설명되는 본 발명의 제조방법을 통해 제조될 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 생분해성 시트의 제조방법을 설명한다.
본 발명에 따른 생분해성 시트의 제조방법은 생분해성 펠렛(pellet)을 얻는 단계, 상기 생분해성 펠렛을 압출하여 생분해성 수지시트(10)를 얻는 단계, 상기 생분해성 수지시트(10) 상에 인쇄층(20)을 형성하는 단계, 및 상기 인쇄층(20) 상에 생분해성 인쇄 보호층(30)을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 생분해성 펠렛(pellet)을 얻는 단계에서는 생분해성 수지를 포함하는 수지 조성물을 펠렛(pellet)화하여 얻는다. 이때, 상기 수지 조성물은 전술한 바와 같다. 구체적으로, 상기 수지 조성물은 적어도 1종 이상의 생분해성 수지를 포함하며, 상기 생분해성 수지는 전술한 바와 같이 분자 내에 1개 이상의 아이소소르비드를 갖는다. 보다 구체적으로, 생분해성 수지는 상기 나열한 바와 같은 생분해성 고분자에 1개 이상의 아이소소르비드가 중합(결합)된 생분해성 중합체가 사용된다. 또한, 수지 조성물은 전술한 바와 같이 무기 필러나 용매를 더 포함할 수 있으며, 이들의 함량은 상기 예시한 바와 같다.
위와 같은 수지 조성물을 220℃ ~ 280℃에서 용융 압출한 다음, 절단하여 적정 크기의 펠렛를 얻는다. 이때, 용융 압출 시의 온도가 220℃ 미만인 경우, 생분해성 수지의 용융이 어려울 수 있다. 그리고 압출 시의 280℃를 초과하는 경우 생분해성 수지의 열화가 발생될 수 있다.
다음으로, 상기 펠렛을 T-다이(T-Die) 방식으로 성형하여 생분해성 수지시트(10)를 얻는다. 구체적으로, 상기 펠렛을 압출기에 투입하고 압출기의 온도 220℃ ~ 280℃에서 용융 압출하여 시트 상으로 성형한다. 이때, 압출기의 온도가 220℃ 미만인 경우, 펠렛의 용융이 균일하지 않아 시트의 성형성이 떨어질 수 있다. 그리고 압출기의 온도가 280℃를 초과하는 경우 펠렛의 열화가 발생할 수 있다. 또한, 압출기의 T-다이(T-Die) 온도는 220℃ ~ 260℃로 유지하는 것이 시트의 성형 가공성 및 형태 유지성에서 좋다.
위와 같이 생분해성 수지시트(10)를 성형한 다음, 통상과 같은 방법으로 인쇄층(20)을 형성한다. 인쇄층(20)을 형성하기 위한 인쇄방법 및 잉크 조성물은 전술한 바와 같다. 이때, 인쇄 후 건조 시에는 예를 들어 80℃ ~ 180℃의 열풍, 보다 구체적인 예를 들어 100℃ ~ 150℃의 열풍을 가하여 건조시킬 수 있다.
또한, 상기 인쇄 보호층(30)은 코팅을 통해 형성할 수 있다. 인쇄 보호층(30)은, 구체적으로 전술한 바와 같은 생분해성 수지를 액상화한 다음, 인쇄층(20) 상에 코팅/건조하여 형성할 수 있다. 인쇄 보호층(30)은 예를 들어 스프레이(Spray) 코팅, 콤마 나이프(Comma Knife) 코팅, 그라비아(Gravure) 코팅, 바(bar) 코팅 또는 슬롯 다이(Slot Die) 코팅 등의 방법으로 1회 이상 코팅하여 형성할 수 있다. 그리고 코팅 후에는 상온에서 자연 건조시키거나, 열풍을 가하여 건조시킬 수 있으며, 열풍 건조의 경우에는 예를 들어 80℃ ~ 180℃, 보다 구체적인 예를 들어 100℃ ~ 150℃의 열풍을 가하여 건조시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 생분해성 시트의 제조방법은 엠보(40)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 엠보(40)는 통상과 같이 엠보 롤러에 통과시켜 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기의 적층체, 즉 생분해성 수지시트(10), 인쇄층(20) 및 인쇄 보호층(30)이 순차적으로 적층된 적층체를 엠보 롤러와 고무 롤러의 사이에 통과시켜 엠보(40)가 형성되게 할 수 있다. 이때, 엠보 롤러를 인쇄 보호층(30) 상에서 가압하여 인쇄 보호층(30)에는 물론 인쇄층(20)에도 엠보(40)가 형성되게 하는 것이 뚜렷하고 미려한 입체감 구현에 바람직하다.
또한, 엠보(40)의 형성 시, 엠보 롤러의 온도는 50℃ ~ 150℃의 온도로 유지하고, 80㎏f/㎠ ~ 100㎏f/㎠의 압력을 가하여 엠보싱하는 것이 좋다. 이때, 엠보싱 온도가 50℃ 미만인 경우 뚜렷한 엠보(40)의 형성이 어려울 수 있고, 엠보싱 온도가 150℃를 초과하는 경우, 인쇄 보호층(30)의 표면 연화가 발생할 수 있다. 아울러, 엠보싱 압력이 80㎏f/㎠ 미만인 경우, 엠보(40)가 인쇄층(20)에까지 형성되기 어려워 뚜렷하고 미려한 입체 구조를 가지는 엠보(40)의 형성이 어려울 수 있다. 그리고 엠보싱 압력이 100㎏f/㎠를 초과하는 경우, 작업성이 떨어지고 파단이 발생될 수 있다.
위와 같이, 엠보(40)를 형성한 다음에는 건조시킨 후, 통상과 같이 적정 크기로 절단된 다음, 권취되어 제품화될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 분자 내에 아이소소르비드를 가지는 생분해성 수지를 포함하여, 자연 상태에서 생분해되어 환경 친화적이며, 생분해성 수지 자체의 물리적 특성 및 열적 특성이 개선되어, 수지시트(10)로 성형 시 치수 안정성 및 강도 등의 기계적 물성이 향상되고, 우수한 내열성 및 내구성 등을 갖는다. 이에 따라, 열에 의한 변형이 적고 사용 기간을 증대시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 생분해성 시트는 예를 들어 각종 건축물에 적용되는 인테리어 시트, 데코레이션 시트, 실내ㆍ외 장식 시트, 그리고 광고 등을 위한 광고 시트 등에 유용하게 사용될 수 있으며, 그 적용 분야는 제한되지 않는다.
10 : 생분해성 수지시트 20 : 인쇄층
30 : 인쇄 보호층 40 : 엠보

Claims (6)

  1. 분자 내에 아이소소르비드(Isosorbide)를 가지는 생분해성 수지를 포함하는 수지 조성물을 220℃ ~ 280℃에서 용융 압출하여 생분해성 펠렛을 얻는 단계;
    상기 생분해성 펠렛을 220℃ ~ 280℃에서 압출하여 생분해성 수지시트를 얻는 단계;
    상기 생분해성 수지시트 상에 인쇄층을 형성하는 단계; 및
    상기 인쇄층 상에 생분해성 인쇄 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 시트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 보호층 상에 엠보 롤러를 가압하여 엠보를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 시트의 제조방법.
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