KR101407691B1 - 바이오플라스틱 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

바이오플라스틱 조성물과 그 제조방법에 개시된다. 본 발명의 바이오플라스틱 조성물은 폴리유산 100중량부; 셀룰로오스의 하이드록시기를 구성하는 수소 중 적어도 어느 하나는 아실기 또는 알킬기로 치환된 셀룰로오스 유도체 10 내지 1000중량부; 및 상용화제 1 내지 25중량부;를 포함한다. 이에 의하여, 상용성 저하를 개선하고, 충격강도 및 인장강도 등의 기계적 특성을 향상시키며, 열가소성 특성을 향상시켜 가공성을 개선하는 동시에 유기용매의 대량사용을 배제할 수 있고 생분해성의 특성을 구현하여 환경친화적인 바이오플라스틱 소재를 제공할 수 있다.

Description

바이오플라스틱 조성물 및 그 제조방법{BIOPLASTIC COMPOSITION AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 바이오플라스틱 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 석유화학 플라스틱을 대체하는 바이오 원료인 폴리유산과 셀룰로오스 원료 기반의 바이오플라스틱 조성물에 관한 것이다.
최근 지구 환경에 대한 주요 관심은 화석연료의 과도한 사용으로 인한 이산화탄소 축적과 그로 인한 지구 온난화 문제, 또한, 화석연료의 고갈로 인한 석유화학 소재의 감소 등이다. 이를 해결하기 위해 탄소를 기본으로 하는 석유화학 플라스틱에서 친환경소재 원료를 기반으로 하는 바이오플라스틱으로 대체하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
바이오 원료 기반의 플라스틱은 전 세계적으로 많은 관심 하에 연구 개발이 진행되고 있으나 일반적으로 사용되고 있는 석유화학 플라스틱과 동일한 수준의 강도, 내수성, 성형 가공성, 내열성 등 특성을 구비하지 못하여 그 응용이 제한적으로 이루어지고 있는 실정이다.
바이오 원료 기반 플라스틱 중 대표적인 재료인 폴리유산(poly lactic acid, PLA)는 최근 크게 각광받고 있는데 이는 다른 바이오 원료 기반플라스틱에 비해 비교적 가격이 낮고 제품성형이 용이한 장점이 있기 때문이다. 또한 폴리유산은 생분해성이 있는 환경 친화적인 소재로서 여러가지 플라스틱 제품에 응용될 수 있고, 특히, 생체적합성 소재이므로 인체에 직접 사용되는 의료분야에서도 활용이 시도되고 있다. 그러나 폴리유산은 여러 가지 장점에도 불구하고 충격강도가 낮고 식용작물인 옥수수를 기반으로 한다는 제약 사항으로 그 응용분야가 크게 제한되고 있다.
셀룰로오스는 섬유소라고도 불리며 자연계에 가장 흔하게 존재하는 유기화합물이다. 이와 같은 셀룰로오스는 식물 세포벽의 기본 구조이며, 모든 식물성 물질의 30% 이상을 차지한다. 공업적으로 이용되는 셀룰로오스는 초본계 작물 및 목질이나 면화에서 주로 얻을 수 있으며, 비식용작물이나 목재의 가공을 통하여 얻을 수 있다는 점에서 식용작물 기반 원료보다 미래산업의 원료로 더욱 적합한 면이 있다.
종래 사용되는 셀룰로오스는 셀룰로오스의 유도체를 제조하여 필름, 코팅제 등으로 제한적으로 사용되기는 하나 가공시 유기용매가 대량으로 사용되어 원료가 가지는 친환경성의 이점을 무색하게 하는 문제가 있다.
한국공개특허 제2012-0047113호 한국공개특허 제2010-0009028호
본 발명의 목적은 상기 종래기술의 문제점을 해결하고 발전시키기 위한 것으로, 폴리유산과 셀룰로오스의 혼합에서 미세구조상의 상분리로 인한 상용성 저하를 개선하고, 충격강도 및 인장강도 등의 기계적 특성을 향상시키고 열가소성 특성을 향상시켜 가공성을 개선하는 동시에 유기용매의 대량사용을 배제할 수 있고 생분해성의 특성을 구현하여 환경친화적인 바이오플라스틱 조성물 및 그 조성물을 이용한 성형재를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 폴리유산 100중량부; 셀룰로오스의 하이드록시기를 구성하는 수소 중 적어도 어느 하나는 아실기 및 알킬기 중에서 선택된 1종 이상으로 치환된 셀룰로오스 유도체 10 내지 1000중량부; 및 상용화제 1 내지 25중량부;를 포함하는 바이오플라스틱 조성물이 제공된다.
상기 상용화제는 폴리비닐알코올 중합체 및 알킬렌-비닐알코올 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 알킬렌-비닐알코올 공중합체는 랜덤 공중합체 및 블록 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 폴리유산은 L-폴리유산, D-폴리유산 및 DL-폴리유산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 아실기는 아세틸기, 프로피오닐기, 뷰티릴기, 발레릴기, 헥사노일기, 헵타노일기, 옥타노일기, 노나노일기 및 데카노일기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 알킬기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 뷰틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기 및 데킬기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 셀룰로오스 유도체에서 아실기 또는 알킬기의 치환은 치환도(Degree of Substitution)가 1 내지 3일 수 있다.
상기 바이오플라스틱 조성물은 산화방지제, 내후제, 이형제, 착색제, 자외선 차단제, 핵 형성제, 가소제, 접착 조제 및 점착제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 바이오플라스틱 조성물을 포함하는 성형재가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 폴리유산; 셀룰로오스의 하이드록시기를 구성하는 수소 중 적어도 어느 하나는 아실기 또는 알킬기로 치환된 셀룰로오스 유도체; 및 상용화제 중 1종 이상을 건조하는 단계(단계 a); 상기 폴리유산 100중량부; 상기 셀룰로오스의 하이드록시기를 구성하는 수소 중 적어도 어느 하나는 아실기 또는 알킬기로 치환된 셀룰로오스 유도체 10 내지 400중량부; 및 상용화제 1 내지 25중량부;를 포함하는 혼합물을 준비하는 단계(단계 b); 및 상기 혼합물을 용융하여 조성물을 제조하는 단계(단계 c);를 포함하는 바이오플라스틱 조성물의 제조방법이 제공된다.
상기 단계 a의 건조는 40 내지 80℃의 온도에서 수행할 수 있다.
상기 단계 b의 혼합물은 산화방지제, 내후제, 이형제, 착색제, 자외선 차단제, 핵 형성제, 가소제, 접착제 및 점착제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 단계 c의 용융은 170 내지 200℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 단계 c는 압출기 내에서 수행될 수 있다.
상기 압출기는 이축압출기일 수 있다.
본 발명의 바이오플라스틱 조성물은 폴리유산과 셀룰로오스의 혼합에서 반복단위에 하이드록시기를 갖는 상용화제를 도입하여 미세구조상의 상분리로 인한 상용성 저하를 개선하고, 충격강도 및 인장강도 등의 기계적 특성을 향상시키며, 열가소성 특성을 향상시켜 가공성을 개선하는 동시에 유기용매의 대량사용을 배제할 수 있고 생분해성의 특성을 구현하여 환경친화적인 바이오플라스틱 소재를 제조할 수 있다.
본 발명의 바이오플라스틱 조성물에 대해 설명한 후, 그 제조방법에 대해 설명하도록 한다.
본 발명의 바이오플라스틱 조성물은, 폴리유산, 셀룰로오스 유도체 및 폴리비닐알코올계 중합체인 상용화제로 이루어지며, 경우에 따라 각종 첨가제가 추가로 포함될 수 있다.
상세하게는, 상기 바이오플라스틱 조성물은 폴리유산 100중량부; 셀룰로오스의 하이드록시기를 구성하는 수소 중 적어도 어느 하나는 아실기 및 알킬기 중에서 선택된 1종 이상으로 치환된 셀룰로오스 유도체 10 내지 1000중량부; 및 상용화제 1 내지 25중량부;를 포함하는 바이오플라스틱 조성물이 제공된다.
상기 폴리유산(poly lactic acid, PLA)은 옥수수를 기반으로 하는 물질로서, L-광학 이성질체, D-광학 이성질체 및 DL-광학 이성질체 폴리유산으로 나누어 볼 수 있다. 다시 말해, 폴리유산은 L-형 유산(L-lactic acid)만으로 이루어진 L-폴리유산, D-형 유산(D-lactic acid)만으로 이루어진 D-폴리유산, 및 L-형 유산과 D-형 유산이 함께 존재하는 DL-폴리유산으로 나눌 수 있으며, 본 발명의 바이오플라스틱 조성물에 포함되는 폴리유산은 상기 L-폴리유산, D-폴리유산 및 DL-폴리유산 중 선택된 어느 하나 또는 하나 이상이 포함된 혼합물로 존재할 수 있다.
상기 폴리유산의 중량평균분자량은 바람직하게는 2,000 내지 1,000,000, 보다 바람직하게는 10,000 내지 500,000, 보다 더욱 바람직하게는 20,000 내지 300,000일 수 있다.
상기 셀룰로오스 유도체는 상기 폴리유산 100중량부를 기준으로 10 내지 1000중량부, 바람직하게는 20 내지 500중량부, 보다 바람직하게는 20 내지 60중량부 또는 170 내지 500중량부가 포함될 수 있다.
상기 셀룰로오스 유도체의 함량이 10중량부 미만일 경우 폴리유산의 인장강도 등 기계적 특성의 향상 효과가 미미하여 전체 조성물의 기계적 물성이 저하될 염려가 있으며, 1000중량부를 초과하는 경우에는 셀룰로오스 유도체와 폴리유산의 미세구조상 상분리에 의하여 내충격성이 저하될 우려가 있다.
상기 셀룰로오스 유도체는 셀룰로오스를 기반으로 화학적 처리에 의해 생산되는 셀룰로오스 에스터로서, 셀룰로오스에 포함되는 하이드록시기의 수소가 에스터 교환 반응에 의해 아실기 또는 알킬기로 치환된 것을 의미한다.
이때, 아실기 또는 알킬기로 치환된 셀룰로오스 유도체는 상기 아실기 또는 알킬기에 의해 치환된 정도 즉, 치환도(Degree of substitution, DS)에 의해 특성이 달라질 수 있다. 이때, 상기 치환도는 셀룰로오스 유도체의 치환기 수를 나타내는 것으로, 글루코오스 잔기가 갖는 수산기 3개 중 도입된 치환기 수의 평균치로 정의되어, 본 발명에서는 상기 치환도가 1 내지 3의 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 셀룰로오스 유도체의 치환도가 1 미만일 경우에는 하이드록시기 비율이 상대적으로 높아 분자 내 또는 분자 간 수소결합이 지나치게 강하게 형성됨으로써 용융이 어렵고, 이에 따라 제품 성형이 어려울 수 있기 때문이다.
상기 아실기는 탄소수가 1 내지 30, 바람직하게는 1 내지 20, 보다 바람직하게는 1 내지 10일 수 있다.
상기 알킬기는 탄소수가 1 내지 30, 바람직하게는 1 내지 20, 보다 바람직하게는 1 내지 10일 수 있다. 상기 알킬기는 직쇄형 또는 분지형일 수 있다.
상기 치환된 아실기는 구체적으로 아세틸기, 프로피오닐기, 뷰티릴기, 발레릴기, 헥사노일기, 헵타노일기, 옥타노일기, 노나노일기, 데카노일기 등의 아실기 중 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
또한, 상기 치환된 알킬기는 구체적으노 메틸기, 에틸기, 프로필기, 뷰틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데킬기 등의 알킬기 중 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
바람직하게는, 상기 셀룰로오스 유도체의 치환기는 아실기일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 아세틸기 및 뷰티릴기 중 1종 이상일 수 있다.
상기 치환기가 아세틸기 또는 뷰티릴기인 경우 다른 치환기 보다 융점이 높고 인장강도 등의 기계적 물성이 우수하다는 이점이 있다. 또한 뷰티릴기의 함량이 증가할수록 유연성, 내수성, 무극성 용매 용해도가 향상되고, 아세틸기의 함량이 증가할수록 융점과 밀도가 향상될 수 있다.
상기 셀룰로오스 유도체의 중량평균분자량은 바람직하게는 2,000 내지 1,000,000, 보다 바람직하게는 10,000 내지 500,000일 수 있다.
상기 상용화제는 상기 폴리유산 100중량부를 기준으로 1 내지 25중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 10 중량부로 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게는 5 내지 10중량부로 포함될 수 있다.
상기 상용화제는 폴리비닐알코올계 중합체인 것이 바람직하다.
상기 폴리비닐알코올계 중합체는 비닐알코올을 중합 단위체로 포함하는 중합체를 의미하며, 바람직하게는 폴리비닐알코올 중합체, 비닐알코올 단위체와 알칸 단위체를 동시에 중합 단위체로 포함하는 알킬렌-비닐알코올 공중합체일 수 있다. 상기 알킬렌-비닐알코올 공중합체는 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체일 수 있다.
상기 폴리비닐 알코올계 중합체인 폴리비닐알코올 중합체 및 알킬렌-비닐알코올 공중합체는 각각 중량평균분자량이 바람직하게는 2,000 내지 1,000,000, 보다 바람직하게는 10,000 내지 500,000, 보다 더욱 바람직하게는 20,000 내지 300,000일 수 있다.
상기 알킬렌-비닐알코올은 알칸이 탄소수 1 내지 30인 사슬형 또는 분지형 알칸일 수 있으며, 구체적인 예로서 에틸렌-비닐알코올일 수 있다. 이는 상기 폴리유산 또는 셀룰로오스 유도체의 카보닐 및 하이드록시기와 수소결합 형성을 적절히 조절하여 조성물 성분간의 상용성을 향상시키고, 바이오플라스틱 조성물의 기계적 물성을 최적화하기 위함이다.
상기 첨가제는 산화방지제, 내후제, 이형제, 착색제, 자외선 차단제, 핵 형성제, 가소제, 접착 조제, 점착제 등일 수 있으며, 본 발명의 바이오플라스틱 조성물이 구체적으로 적용되는 성형재의 용도에 따라 필요한 첨가제를 선택적으로 추가할 수 있다.
상술한 본 발명의 바이오플라스틱 조성물에 있어서 셀룰로오스 유도체 및 폴리유산의 혼합물과 상용화제인 에틸렌비닐알코올이 수소결합을 형성하고 있는 화학구조를 하기 구조식 1에 나타내었고, 셀룰로오스 유도체 및 폴리유산의 혼합물과 상용화제인 폴리비닐알코올이 수소결합을 형성하고 있는 화학구조를 하기 구조식 2에 나타내었다.
[구조식 1]
Figure 112013001384318-pat00001

[구조식 2]
Figure 112013001384318-pat00002

상술한 바이오플라스틱 조성물은 다양한 용도의 플라스틱 성형재에 적용할 수 있으며, 특히, 인체에 직접 사용되는 의료기기, 의료용품에 사용될 수 있으며, 그 외 주방용품, 산업부품 등의 다양한 소재로 이용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바이오플라스틱 조성물의 제조방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 폴리유산, 셀룰로오스 유도체 및 폴리비닐알코올계 중합체인 상용화제의 재료를 준비한다(단계 a).
여기서, 상기 조성물을 구성하는 각 성분들의 조성비율은 상기 바이오플라스틱 조성물의 설명에서와 동일하므로 상세한 설명은 그 부분을 참조하기로 한다.
상기 폴리유산, 셀룰로오스 유도체 및 폴리비닐알코올계 중합체는 각각 소정의 온도에서 건조시켜 고체상태로 준비하고, 상기 건조는 40 내지 80℃의 범위에서 수행하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 준비된 조성물을 구성하는 재료들을 혼합한다(단계 b).
이때, 혼합은 바이오플라스틱에 적용되는 적절한 조성비로 하고, 필요에 따라 산화방지제, 내후제 등의 첨가제를 함께 혼합할 수 있다.
이후, 상기 단계 b에서 준비된 혼합물을 소정의 온도에서 용융시켜 조성성분이 균일하게 분산된 바이오플라스틱 조성물을 제조한다(단계 c).
상기 용융은 170 내지 200℃의 온도에서 수행될 수 있고, 상기 용융은 압출기내에서 수행될 수 있다. 상기 압출기는 이축압출기인 것이 바람직하나 본 발명의 범위가 여기에 한정되지 않으며 용융의 방법은 본 발명의 범주 내에서 다양한 방법으로 수행될 수 있음은 물론이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
이하의 실시예 및 비교예에서, 폴리유산은 네이쳐웍스사의 4032D, 셀룰로오스유도체는 이스트만사의 CAB 381-20, 폴리비닐알코올은 쿠라레이사의 P-217(검화도 87.93), 에틸렌비닐알코올 공중합체는 쿠라레이사의 EVAL. L171(에틸렌 함량 27mol%), 산화방지제는 송원산업의 21B 제품을 각각 사용하였다.
실시예 1
폴리유산, 셀룰로오스유도체, 에틸렌비닐알코올 공중합체를 60℃의 컨벡션 오븐에서 1시간 건조하였다. 건조과정이 끝난 후에 폴리유산 100g, 셀룰로오스유도체 40g, 에틸렌비닐알코올 공중합체 10g 및 산화방지제 0.3g을 혼합용 통에 넣고 섞어 주었다. 혼합된 재료를 BAUTEK사의 BA-19 이축압출기(L/D = 40, 19Φ, Co-rotating)에 투입하고 압출온도는 170∼200℃에서 200rpm 회전속도(약 60초 체류시간)로 혼합하여 조성성분이 균일하게 분산된 폴리유산과 셀룰로오스유도체를 포함하는 바이오플라스틱 조성물을 연속공정으로 제조하였다.
실시예 2
상용화제로 에틸렌비닐알코올 공중합체 대신 폴리비닐알코올 10g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 바이오플라스틱 조성물을 제조하였다.
실시예 3
폴리유산 40g, 셀룰로오스유도체 100g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 바이오플라스틱 조성물을 제조하였다.
실시예 4
폴리유산 40g, 셀룰로오스유도체 100g을 사용하고, 상용화제로 에틸렌비닐알코올 중합체 대신 폴리비닐알코올 10g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 바이오플라스틱 조성물을 제조하였다.
비교예 1: 상용화제 사용하지 않은 조성물
상용화제인 에틸렌비닐알코올 공중합체를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 바이오플라스틱 조성물을 제조하였다.
비교예 2: 상용화제 사용하지 않은 조성물
상용화제인 에틸렌비닐알코올 공중합체를 사용하지 않고, 폴리유산 40g과 셀룰로오스 유도체 100g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 바이오플라스틱 조성물을 제조하였다.
비교예 3: 하이드록시기를 포함하지 않는 상용화제를 사용한 조성물
상용화제로 에틸렌비닐알코올 공중합체 대신, 무수말레인산이 그라프트된 폴리에틸렌 10g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 바이오플라스틱 조성물을 제조하였다.
비교예 4: 하이드록시기를 포함하지 않는 상용화제를 사용한 조성물
폴리유산 40g, 셀룰로오스유도체 100g을 사용하고, 상용화제로 에틸렌비닐알코올 공중합체 대신, 무수말레인산이 그라프트된 폴리에틸렌 10g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 바이오플라스틱 조성물을 제조하였다.
아래 표 1에 상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 조성물의 성분을 정리하였다.
폴리유산
(g)		 셀룰로오스
유도체
(g)		 상용화제 산화방지제
(g)
에틸렌비닐
알코올 공중합체 (g)		 폴리비닐
알코올
(g)		 MA-g-PE
(g)
실시예1 100 40 10 - - 0.3
실시예2 100 40 - 10 - 0.3
실시예3 40 100 10 - - 0.3
실시예4 40 100 - 10 - 0.3
비교예1 100 40 - - - 0.3
비교예2 40 100 - - - 0.3
비교예3 100 40 - - 10 0.3
비교예4 40 100 - - 10 0.3
[시험예]
시험예 1: 굴곡탄성률 ( Flexural Modulus , FM ) 측정
상기 실시예 1 내지 4, 및 비교예 1 내지 4에서 얻어진 시료를 각각의 규격에 따라 200℃에서 압축성형(compression molding)하여 시편을 5개씩 제조한 후, 만능시험기를 사용하여 상온에서 ASTM D790에 따라 굴곡탄성률을 측정하고 평균값을 구하였다.
시험예 2: 인장강도 ( Tensile Strength , TS ) 측정
상기 실시예 1 내지 4, 및 비교예 1 내지 4에서 얻어진 시료를 각각의 규격에 따라 200℃에서 압축성형하여 시편을 5개씩 제조한 후, 만능시험기를 사용하여 상온에서 ASTM D638에 따라 인장강도를 측정하고 평균값을 구하였다.
시험예 3: 신율 ( Elongation at break ) 측정
상기 실시예 1 내지 4, 및 비교예 1 내지 4에서 얻어진 시료를 각각의 규격에 따라 200℃에서 압축성형하여 시편을 5개씩 제조한 후, 만능시험기를 사용하여 상온에서 ASTM D638에 따라 신율을 측정하고 평균값을 구하였다.
상기 시험예 1 내지 3에 따라 측정된 평균값을 하기 표 2에 나타내었다.
아이조드 충격강도
(J/m)		 굴곡탄성률
(MPa)		 인장강도
(MPa)		 신율(%)
실시예1 58.3 2642 83.4 7.6
실시예2 50.6 2681 78.8 7.2
실시예3 47.2 1570 72.7 10.2
실시예4 43.4 1526 69.2 9.7
비교예1 27.7 2813 52.1 3.9
비교예2 22.1 1627 49.2 6.8
비교예3 36.8 2362 58.3 4.6
비교예4 28.9 1346 56.3 7.8
상기 표 2를 참고하면, 본 발명의 바이오플라스틱 조성물은 충격강도가 우수하고, 인장강도와 신율이 높아짐을 알 수 있다.
한편, 폴리유산과 셀룰로오스의 조성비율이 동일한 것으로 기준으로 굴곡탄성률을 살펴보면, 상용화제를 사용하지 않은 비교예 1 및 2에 비하여 실시예 1 내지 4에서 소폭 감소하는 경향을 나타내었으나 그 차이는 미미하며, 비교예 1 및 2에서는 충격강도, 인장강도 및 신율의 물성이 열악한 것으로 나타났다.
또한, 상용화제의 종류에 따른 굴곡탄성률의 변화를 살펴보면, 실시예 1 및 2의 시료는 비교예 3의 시료에 비하여 굴곡탄성률이 높은 것으로 나타났으며, 마찬가지로 실시예 3 및 4의 시료는 비교예 4의 시료에 비하여 굴곡탄성률이 높은 것으로 나타났다.
다시 말해, 종래의 하이드록시기를 갖지 않는 상용화제를 사용하였을 때 보다 하이드록시기를 포함하는 폴리비닐알코올계 중합체인 상용화제를 사용하는 경우 바이오플라스틱 조성물의 굴곡탄성률이 더 우수한 것을 확인할 수 있다.

Claims (10)

  1. 폴리유산 100중량부;
    셀룰로오스의 하이드록시기를 구성하는 수소 중 적어도 어느 하나는 아실기 및 알킬기 중에서 선택된 1종 이상으로 치환된 셀룰로오스 유도체 10 내지 1000중량부; 및
    상용화제 1 내지 25중량부;를 포함하고,
    상기 상용화제는 폴리비닐알코올 중합체인 바이오플라스틱 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리유산은 L-폴리유산, D-폴리유산 및 DL-폴리유산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바이오플라스틱 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아실기는 아세틸기, 프로피오닐기, 뷰티릴기, 발레릴기, 헥사노일기, 헵타노일기, 옥타노일기, 노나노일기 및 데카노일기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바이오플라스틱 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 알킬기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 뷰틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기 및 데킬기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바이오플라스틱 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 유도체에서 아실기 또는 알킬기의 치환은 치환도(Degree of Substitution)가 1 내지 3인 것을 특징으로 하는 바이오플라스틱 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 바이오플라스틱 조성물은 산화방지제, 내후제, 이형제, 착색제, 자외선 차단제, 핵 형성제, 가소제, 접착 조제 및 점착제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오플라스틱 조성물.
  9. 제1항, 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 바이오플라스틱 조성물을 포함하는 성형재.
  10. 폴리유산; 셀룰로오스의 하이드록시기를 구성하는 수소 중 적어도 어느 하나는 아실기 또는 알킬기로 치환된 셀룰로오스 유도체; 및 상용화제 중 1종 이상을 건조하는 단계(단계 a);
    상기 폴리유산 100중량부; 상기 셀룰로오스의 하이드록시기를 구성하는 수소 중 적어도 어느 하나는 아실기 또는 알킬기로 치환된 셀룰로오스 유도체 10 내지 400중량부; 및 상용화제 1 내지 25중량부;를 포함하는 혼합물을 준비하는 단계(단계 b); 및
    상기 혼합물을 용융하여 조성물을 제조하는 단계(단계 c);를 포함하고,
    상기 상용화제는 폴리비닐알코올 중합체인 바이오플라스틱 조성물의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110017780A (ko) * 2009-08-14 2011-02-22 제일모직주식회사 중공 성형체용 친환경 수지 조성물 및 이를 이용한 중공 성형체
KR20110035215A (ko) * 2009-09-30 2011-04-06 성균관대학교산학협력단 셀룰로오스 유도체 및 표면 처리된 천연섬유를 포함하는 생분해성 수지 조성물

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110017780A (ko) * 2009-08-14 2011-02-22 제일모직주식회사 중공 성형체용 친환경 수지 조성물 및 이를 이용한 중공 성형체
KR20110035215A (ko) * 2009-09-30 2011-04-06 성균관대학교산학협력단 셀룰로오스 유도체 및 표면 처리된 천연섬유를 포함하는 생분해성 수지 조성물

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101776999B1 (ko) 2015-06-15 2017-09-08 유영선 이중결합을 함유하여 신속 저분자화가 가능한 복합분해 원료 펠릿 및 그 제조방법
KR20230015700A (ko) 2021-07-23 2023-01-31 경북대학교 산학협력단 상용화제를 포함하는 생분해성 플라스틱 수지 조성물

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