KR101750624B1 - Eco friendly silicone material composition containing plasticized biomass, and extruded product thereof - Google Patents
Eco friendly silicone material composition containing plasticized biomass, and extruded product thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101750624B1 KR101750624B1 KR1020150150940A KR20150150940A KR101750624B1 KR 101750624 B1 KR101750624 B1 KR 101750624B1 KR 1020150150940 A KR1020150150940 A KR 1020150150940A KR 20150150940 A KR20150150940 A KR 20150150940A KR 101750624 B1 KR101750624 B1 KR 101750624B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- weight
- cellulose
- silicone rubber
- plant
- material composition
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08L1/02—Cellulose; Modified cellulose
-
- B29C47/0004—
-
- B29C47/92—
-
- 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
-
- C08K3/0033—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2001/00—Use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives, e.g. viscose, as moulding material
- B29K2001/08—Cellulose derivatives
Abstract
본 발명은 가소화 바이오매스를 이용한 친환경 실리콘 원료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주재료인 미러블형 실리콘 고무에 바이오매스(Biomass)인 식물체 셀룰로오스를 함께 적용하되, 식물체 셀룰로오스의 리그닌 함량에 따라 소디움계 가소제의 사용량을 적절히 조절하여 식물체 셀룰로오스를 가소화시킴으로써, 성형품 제조시 실리콘 사용량을 줄여 제조원가를 획기적으로 절감하고, 성형된 제품에 장기적 분해성과 더불어 개량된 물성 및 탄소저감 기능을 부여하며, 자외선 노출에 의한 변색 내지 투명성 저하를 방지할 수 있는 친환경적인 실리콘 원료 조성물, 이의 압출성형품, 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an environmentally friendly silicone raw material composition using plasticized biomass, and more particularly, to a mirror-type silicone rubber which is a main material, a plant cellulosic material such as biomass is applied together, By appropriately controlling the amount of plasticizer used, plasticity of plant cellulose is reduced, thereby reducing the amount of silicon used in the production of molded articles, drastically reducing the cost of production, giving molded products long term degradability, improved physical properties and carbon abatement, Sensitive silicone raw material composition, an extrusion molded article thereof, and a method for producing the same.
Description
본 발명은 가소화 바이오매스를 이용한 친환경 실리콘 원료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주재료인 미러블형 실리콘 고무에 바이오매스(Biomass)인 식물체 셀룰로오스를 함께 적용하되, 식물체 셀룰로오스의 리그닌 함량에 따라 소디움계 가소제의 사용량을 적절히 조절하여 식물체 셀룰로오스를 가소화시킴으로써, 성형품 제조시 실리콘 사용량을 줄여 제조원가를 획기적으로 절감하고, 성형된 제품에 장기적 분해성과 더불어 개량된 물성 및 탄소저감 기능을 부여하며, 자외선 노출에 의한 변색 내지 투명성 저하를 방지할 수 있는 친환경적인 실리콘 원료 조성물, 이의 압출성형품, 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an environmentally friendly silicone raw material composition using plasticized biomass, and more particularly, to a mirror-type silicone rubber which is a main material, a plant cellulosic material such as biomass is applied together, By appropriately controlling the amount of plasticizer used, plasticity of plant cellulose is reduced, thereby reducing the amount of silicon used in the production of molded articles, drastically reducing the cost of production, giving molded products long term degradability, improved physical properties and carbon abatement, Sensitive silicone raw material composition, an extrusion molded article thereof, and a method for producing the same.
우리나라에서 연간 사용하는 플라스틱 포장재의 양은 2013년 기준으로 연간 136만9000톤에 이른다. 이러한 플라스틱 포장재의 재활용 비율은 70%도 안되기 때문에 연간 41만톤의 플라스틱 포장재가 버려지거나 매립, 소각이 되고 있고, 이는 환경호르몬, 다이옥신 배출 및 대기오염 등의 원인이 되고 있다.The annual amount of plastic packaging materials used in Korea reaches 1,369,000 tons per year by 2013. Since the recycling rate of these plastic packaging materials is less than 70%, 410,000 tons of plastic packaging materials are annually discarded, buried and incinerated, which causes environmental hormones, dioxin emissions and air pollution.
국내에서 폐 포장재를 포함한 플라스틱 폐기물은 전체 폐기물의 약 11%를 차지하고 있고, 하루에 버려지는 플라스틱 폐기물의 양은 약 4만4천톤, 연간 약 1천6백만톤에 이르고 있다. 이를 해결하는 가장 좋은 방법은 사용한 플라스틱을 100% 재활용하는 것이나 수거, 분리 및 처리에 어려움이 많고 재활용 횟수에도 한계가 있어 플라스틱 폐기물의 처리비용과 환경오염 문제는 해마다 증가하고 있다.In Korea, plastic waste including waste packaging accounts for about 11% of the total waste, and the amount of plastic waste discarded per day is about 44,000 tons, reaching about 16 million tons per year. The best way to solve this problem is to recycle 100% of used plastics, but it is difficult to collect, dispose and treat, and the number of recycling is limited, and the cost of disposal of plastic waste and environmental pollution problem are increasing every year.
최근에는 탄소중립(Carbon neutral)형 식물체 바이오매스를 적용한 이산화탄소저감형 고분자가 출시되고 있다.Recently, carbon dioxide-reduced polymers using carbon-neutral plant biomass have been introduced.
예를 들어, 최근 바이오매스를 이용한 탄소저감 및 산화생분해 개념을 도입하여 진행 중인 플라스틱 대체품으로서의 바이오 플라스틱은 (1) 탄소저감형 바이오매스인 케나후, 볏짚, 밀짚, 밀껍질, 콩껍질, 왕겨, 옥수수 껍질, 옥대, 옥심, 식물체 대 분말, 식물유래 전분 등을 일반 플라스틱 내지 생분해 플라스틱과 혼합하여 제조하는 탄소저감형 바이오 플라스틱, (2) PLA, PCL 등 개발된 생분해성 플라스틱과 일반 플라스틱을 혼합하여 제조하는 탄소저감형 플라스틱, (3) 볏짚, 밀대, 톱밥, 폐펄프 등을 아크릴계 수지 및 전분과 혼합하여 압축성형시킨 천연물계 제품, (4) 종이, 펄프 등을 이용한 셀룰로오스계 제품, (5) 탄소저감형 식물체 바이오매스, 범용 플라스틱, 생분해 수지, 분해촉진제, 산화제, 상용화제, 생분해 플라스틱 등을 이용한 산화생분해계 제품으로 분류될 수 있다. 이러한 바이오 베이스 플라스틱은 재활용이 가능할 뿐만 아니라 매립시 분해가 가능하고, 소각시 다이옥신 등의 유해물질 배출이 없으며, 열량이 4000~7000 kcal 정도로서 범용 플라스틱과 비교시 현격히 낮고, 소각로를 손상시키는 리스크도 억제할 수 있다. For example, bioplastics as a plastic substitute in progress by introducing the concept of carbon abatement and oxidative biodegradation using biomass recently (1) carbon-reduced biomass such as kenaf, rice straw, straw, wheat husk, soybean husk, (2) biodegradable plastics, such as PLA and PCL, which are produced by mixing corn husks, cornstalks, oximes, plant-based powders, and plant-derived starches with ordinary plastics or biodegradable plastics, and (4) a cellulose-based product using paper, pulp, etc., (5) a carbon-based product produced by mixing a carbon-reduced plastic, a rice straw, a sawdust and a waste pulp with an acrylic resin and starch, Biodegradation system using biodegradable plant biomass, general plastic, biodegradable resin, decomposition accelerator, oxidizer, compatibilizer, biodegradable plastic Can be classified as a product. These bio-based plastics are not only recyclable, they can be decomposed at landfilling, they do not emit harmful substances such as dioxin at incineration, they have a calorific value of 4000 ~ 7000 kcal, so they are significantly lower than general plastics and suppress the risk of damaging the incinerator. can do.
한편, 최근에는 생분해성이 높은 지방족 폴리에스테르인 폴리락트산에 관한 연구와 응용이 많이 진행되고 있다. 그러나 바이오매스에서 유래된 폴리락트산 필름은 기계적 특성 및 투명성은 유지되나, 분자 구조에 기인한 높은 결정성으로 인해 유연성이 부족하여 포장용으로서 그 용도가 제한적이며, 특히 저온에서 보관해야 하는 냉장 및 냉동 식품의 경우 내핀홀성이 충분하지 않아 문제가 되고 있다. 이를 개선하기 위해 폴리올 가소제를 사용하고는 있지만 분자량이 낮아 압출 가공시 증발되어 유연성에 여전한 문제점을 드러내고 있고, 내열성이 떨어지는 문제점이 있다.On the other hand, in recent years, studies and applications of polylactic acid, which is an aliphatic polyester having high biodegradability, have been progressed. However, the polylactic acid film derived from biomass retains its mechanical properties and transparency, but due to its high crystallinity due to its molecular structure, its flexibility is limited and its use as packaging is limited. Particularly in refrigerated and frozen foods The pinhole resistance is insufficient, which is a problem. To improve this, a polyol plasticizer is used. However, since the molecular weight is low, the polyol plasticizer is evaporated during extrusion processing, which shows a problem in flexibility and has a problem of poor heat resistance.
한편, 폴리올레핀계 수지를 사용하여 포장 용도의 제품을 제조하는 경우에는 강성이 부족해지는 문제가 있다. 이러한 강성 부족을 해결하기 위해 일부 물질을 적용하고 있으나, 이러한 첨가 물질들로 인해 가공성이 떨어지는 문제가 발생한다. 특히 친환경적 제품의 요구로 인해, 바이오매스 소재를 사용하는 경우라면 상기와 같은 문제가 더더욱 크게 발생하게 된다.On the other hand, when a product for packaging is produced by using a polyolefin-based resin, there is a problem that the rigidity is insufficient. In order to solve the problem of stiffness, some materials are applied, but these additives cause problems of poor processability. Particularly in the case of using a biomass material due to the demand for an environmentally friendly product, the above-described problem becomes even more serious.
그리고, 바이오매스를 분말화하여 그대로 사용하는 바이오매스 플라스틱 내지 필름의 경우 가공시 수분 및 가스발생으로 인해 가공성이 매우 떨어지게 되는 문제가 있으며 특히, 탄화가 발생하는 경우 연속작업을 불가능하게 한다. 또한, 종래의 플라스틱 필름에 비해, 내수성, 내유성, 가스배리어성 등이 낮아질 우려도 있기 때문에 이러한 문제점들을 개선할 필요가 있다.In the case of biomass plastics or films using the biomass as it is, there is a problem that the processability is very low due to water and gas generation during processing. Especially, when carbonization occurs, continuous operation becomes impossible. Further, as compared with the conventional plastic film, there is a possibility that the water resistance, the oil resistance, the gas barrier property, and the like are lowered, and therefore, these problems need to be improved.
또한, 바이오매스로 사용되는 식물유래 셀룰로오스에는 리그닌이라는 성분이 함유되어 있는데, 이 리그닌은 탄소 함량이 높고 자외선을 강하게 끌어당기는 작용을 하여 열에 의해 쉽게 변성되는 특징이 있다. 즉 셀룰로오스에는 이러한 리그닌 성분이 많아서 투명한 제품의 제조가 어려웠다.In addition, plant-derived cellulose used as biomass contains a component called lignin, which has a high carbon content and strongly attracts ultraviolet rays, and is easily denatured by heat. That is, since cellulose has many lignin components, it is difficult to produce a transparent product.
아울러, 최종 제품에서 셀룰로오스의 함량이 높으면 생분해 효율이 높아지고, 탄소저감을 통한 환경문제 해결 및 원가절감에 도움이 되지만, 일반적인 셀룰로오스는 신장율, 강도 등 물성이 떨어져 완제품에 많은 양을 첨가할 수 없는 제약이 있다. In addition, a high content of cellulose in the final product increases the efficiency of biodegradation, and it helps to solve environmental problems and reduce the cost through carbon reduction. However, in general, cellulose has a problem in that it can not add a large amount to finished products .
이에, 생분해성, 친환경성 및 탄소저감 기능이 있는 식물체 바이오매스(셀룰로오스)를 적용하여 제조원가를 절감하면서도, 유연성, 신장율, 내구성, 내열성 및 기계적 강도 등 우수한 물성을 구현하고, 자외선에 의한 변색 내지 투명성 저하도 함께 방지할 수 있는 새로운 형태의 연질 플라스틱 대체 원료에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.Accordingly, it is possible to realize a plant which is excellent in properties such as flexibility, elongation, durability, heat resistance and mechanical strength while reducing the manufacturing cost by applying plant biomass (cellulose) having biodegradability, environmentally friendly and carbon abatement function, There is an urgent need to develop a new type of substitute material for soft plastics that can prevent the deterioration of the moldability.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 식물체 셀룰로오스를 소정 조건으로 가소화하여 물성을 개량한 가소화 바이오매스, 이를 포함한 탄소저감형 친환경 실리콘 원료 조성물, 및 이의 압출성형품을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a plasticized biomass obtained by plasticizing vegetable cellulose under predetermined conditions to improve its physical properties, a carbon-reduced environmentally friendly silicone raw material composition, To be a technical challenge.
구체적으로, 본 발명은 탄소중립(Carbon neutral)형 물질인 식물체 바이오매스를 화학적 반응을 통해 가소화 및 변성시킴으로써, 탄소저감 기능을 지니는 동시에 연질 플라스틱 대체원료로서 적합한 물성과 산화생분해 효능을 갖는 탄소중립형 고강도 식물체 바이오 플라스틱 제품을 제시하고자 한다.Specifically, the present invention relates to a method for producing carbon nanotubes having a carbon neutralizing function and a suitable carbon neutrality as a substitute for soft plastics, by plasticizing and modifying plant biomass, which is a carbon neutral material, Type high-strength plant bio-plastic products.
상기한 기술적 과제를 달성하고자, 본 발명은 미러블형 실리콘 고무; 왕겨, 옥피, 옥대, 대두피 및 펄프 중에서 선택된 1종 이상의 식물체 셀룰로오스; 상기 식물체 셀룰로오스를 가소화하기 위한 소디움계 가소제; 상용화제; 활제; 및 무기필러;를 포함하며, 상기 식물체 셀룰로오스 중 리그닌 함량은 5~40 중량%이고, 상기 소디움계 가소제는 상기 식물체 셀룰로오스의 종류에 따라, 전체 조성물 100 중량부에 대하여 1~8 중량부의 함량으로 포함되며, 변색 방지 또는 투명성 유지가 요구되는 제품의 제조에 사용되는 것을 특징으로 하는, 탄소저감형 친환경 실리콘 원료 조성물을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention relates to a mirror-type silicone rubber; At least one plant cellulase selected from the group consisting of rice hulls, hornbills, cornices, large scalp and pulp; A sodium based plasticizer for plasticizing the plant cellulose; Compatibilizers; Lubricant; Wherein the lignin content of the plant cellulase is 5 to 40% by weight and the sodium plasticizer is contained in an amount of 1 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition, depending on the type of the plant cellulase And which is used for production of a product which requires prevention of discoloration or maintenance of transparency.
또한, 본 발명의 다른 측면으로, 상기와 같은 탄소저감형 친환경 실리콘 원료 조성물의 압출성형품을 제공한다.In another aspect of the present invention, there is provided an extrusion molded article of the carbon-reduced environmentally friendly silicone raw material composition as described above.
또한, 본 발명의 또 다른 측면으로, (A) 왕겨, 옥피, 옥대, 대두피 및 펄프 중에서 선택된 1종 이상의 식물체 셀룰로오스를 50~300 메쉬의 미립자로 분쇄하여 셀룰로오스 분말을 생성하는 단계; (B) 상기 셀룰로오스 분말을 50~150℃에서 0.5~24시간 동안 건조하여 수분을 제거하는 단계; (C) 상기 건조된 셀룰로오스 분말에 왁스를 투입하고, 교반속도 300~800RPM으로 고속 교반하여 셀룰로오스 분말의 표면을 코팅하는 단계; (D) 상기 표면 코팅된 셀룰로오스 분말에 소디움계 가소제를 투입하고 교반하는 단계; (E) 이어서 상용화제, 활제, 무기필러 및 과산화물을 투입하고 교반하여 셀룰로오스 혼합물을 생성하는 단계; (F) 상기 셀룰로오스 혼합물에 미러블형 실리콘 고무를 투입하고 교반하여, 셀룰로오스 혼합물 10~70 중량% 및 미러블형 실리콘 고무 30~90 중량%로 이루어진 실리콘 원료 조성물을 수득하는 단계; 및 (G) 상기 실리콘 원료 조성물을 반응온도 100~300℃, 스크류 회전속도 300~800RPM의 조건으로 압출성형하는 단계;를 포함하며, 상기 (A) 단계의 식물체 셀룰로오스는 리그닌 함량이 5~40 중량%인 것이고, 상기 (D) 단계의 소디움계 가소제는 상기 식물체 셀룰로오스의 종류에 따라, 전체 실리콘 원료 조성물 100 중량부에 대하여 1~8 중량부의 함량으로 투입되며, 상기 (G) 단계를 통해 얻어지는 압출성형품은 미러블형 실리콘 고무 고분자가 가소화된 셀룰로오스의 미세기공에 침투 및 상호 그라프트 결합을 이루고 있는 것이고, 변색 방지 또는 투명성 유지 기능을 갖는 것임을 특징으로 하는, 탄소저감형 친환경 실리콘 압출성형품의 제조방법을 제공한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a cellulose powder, comprising the steps of: (A) pulverizing at least one plant cell selected from rice hulls, oats, coriander, large scalp and pulp with fine particles of 50 to 300 mesh to produce a cellulose powder; (B) drying the cellulose powder at 50 to 150 DEG C for 0.5 to 24 hours to remove moisture; (C) adding wax to the dried cellulose powder and stirring at a stirring speed of 300 to 800 RPM to coat the surface of the cellulose powder; (D) adding a sodium-based plasticizer to the surface-coated cellulose powder and stirring the same; (E) then adding a compatibilizing agent, a lubricant, an inorganic filler and a peroxide, and stirring to produce a cellulose mixture; (F) adding a mirror-blended silicone rubber to the cellulose mixture and stirring to obtain a silicone raw composition comprising 10 to 70% by weight of a cellulose mixture and 30 to 90% by weight of a mirror-bladed silicone rubber; And (G) extruding the silicone raw material composition at a reaction temperature of 100 to 300 ° C. and a screw rotation speed of 300 to 800 RPM. The plant cellulase of step (A) has a lignin content of 5 to 40 wt% %, Based on 100 parts by weight of the whole silicon raw material composition, depending on the kind of the plant cellulose. The sodium based plasticizer in the step (D) is added in an amount of 1 to 8 parts by weight, A molded product is characterized in that the mirror-bladed silicone rubber polymer infiltrates and graft-bonds with micropores of the plasticized plasticizer, and has a function of preventing discoloration or maintaining transparency. .
본 발명의 친환경 실리콘 원료 조성물을 이용한 압출성형품은 가소화된 바이오매스를 사용하여 다량의 탄소중립형 바이오매스를 적용하는바 제조원가를 획기적으로 절감하면서도, 제품에 요구되는 적합한 물성들을 조화롭게 구현할 수 있다.The extrusion molded article using the eco-friendly silicone raw material composition of the present invention can be applied to a large amount of carbon neutral biomass using plasticized biomass, thereby remarkably reducing the manufacturing cost and harmonizing the physical properties required for the product.
또한, 본 발명에서 사용하는 소디움계 가소제는 가소제 및 산화제 작용과 더불어 리그닌과 결합할 수 있는 기능을 수행하는바 리그닌으로 인한 색의 변성을 막을 수 있어 투명한 제품에 저렴한 셀룰로오스를 적용시킬 수 있다.In addition, the sodium-based plasticizer used in the present invention can prevent the color change due to bar lignin, which is capable of binding to lignin, in addition to plasticizer and oxidizing action, so that a cheap cellulose can be applied to a transparent product.
또한, 본 발명에 따르면 셀룰로오스가 가소화되어 미세입자화 되는바 반응면적이 증가하여 매우 높은 그라프트 결합 효과를 볼 수 있으며, 분산성이 높아져 강도, 인장율 등 적용제품의 기계적 물성을 요구되는 수준까지 효율적으로 증대시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, since the cellulose is plasticized to form fine particles, the reaction area increases, so that a very high graft bonding effect can be obtained and the dispersibility becomes high, and the mechanical properties of the applied product such as strength, Can be efficiently increased.
또한, 본 발명에 따라 가소화된 셀룰로오스는 용도에 따라 범용 플라스틱을 대용하여 단독으로 사용할 수 있으며, 고분자와 그라프트 결합시 강도 등 물성이 향상되어 다양한 분야에 적용 가능하다.In addition, plasticized cellulose according to the present invention can be used singly as a substitute for general-purpose plastic depending on its use, and can be applied to various fields by improving physical properties such as strength when a polymer and a graft are bonded.
또한, 본 발명은 가소화된 셀룰로오스에 금속염, 산화분해활성화제, 자동산화제 등을 적절하게 혼합하여 일반적인 산화생분해 첨가제의 단점인 낮은 생분해율을 크게 상승시킬 수 있다.In addition, the present invention can significantly increase the low biodegradation rate, which is a disadvantage of general oxidative biodegradation additives, by suitably mixing the plasticized cellulose with a metal salt, an oxidative decomposition activator, an automatic oxidizing agent and the like.
또한, 본 발명은 다양한 셀룰로오스를 사용할 수 있고, 소정의 산화생분해를 첨가하면 플라스틱을 물과 이산화탄소로 자연분해시킬 수 있어 플라스틱 제품의 폐기에 따라 발생하는 환경문제를 해결할 수 있다. In addition, the present invention can use various types of cellulose, and when a predetermined oxidative biodegradation is added, the plastic can be spontaneously decomposed into water and carbon dioxide, thereby solving environmental problems caused by disposal of plastic products.
또한, 본 발명의 실리콘 원료 조성물은 4대 중금속이 포함되지 않은 무독성 원료로서 인체에 무해하고, 친환경적이다. Further, the silicon raw material composition of the present invention is harmless to the human body and is environmentally friendly, as a non-toxic raw material containing no four heavy metals.
이를 토대로, 본 발명의 실리콘 원료 조성물은 다양한 용도의 실리콘 고무 제품에 원하는 형태로 유연하게 적용될 수 있다.Based on this, the silicone raw material composition of the present invention can be flexibly applied in a desired form to silicone rubber products for various applications.
도 1은 본 발명에 따른 가소화 셀룰로오스, 실리콘 원료 조성물, 및 압출성형품의 제조 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 사용되는 셀룰로오스의 분체전, 분체후 및 분극 필터후의 형상을 보여주는 전자현미경(SEM) 사진이다.
도 3은 본 발명에 따라 가소화된 셀룰로오스를 사용하여 생산한 압출성형품과 셀룰로오스를 가소화하지 않고 사용하여 생산한 압출성형품의 형상을 비교하여 나타낸 전자현미경(SEM) 사진이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따라 제조된 실제품의 예(얼음 통, 냄비 받침대 등)를 보여주는 사진이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart showing a process for producing a plasticized cellulose, a silicon raw material composition, and an extrusion molded article according to the present invention.
Fig. 2 is an electron micrograph (SEM) photograph showing the shape of cellulosic powder used in the present invention, after powdering, and after the polarization filter.
FIG. 3 is an electron microscope (SEM) photograph showing the shapes of extrusion molded articles produced using plasticized cellulose according to the present invention and extrusion molded articles produced using cellulose without plasticizing.
4 to 6 are photographs showing an example of an actual product manufactured according to the present invention (an ice bucket, a pot stand, etc.).
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
가소화Plasticization 바이오매스를Biomass 이용한 Used 탄소저감형Carbon abatement type 친환경 실리콘 원료 조성물 Environmentally friendly silicone raw material composition
본 발명의 탄소저감형 친환경 실리콘 원료 조성물은,The carbon-reducing environmentally-friendly silicone raw material composition of the present invention,
미러블형 실리콘 고무; 왕겨, 옥피, 옥대, 대두피 및 펄프 중에서 선택된 1종 이상의 식물체 셀룰로오스; 상기 식물체 셀룰로오스를 가소화하기 위한 소디움계 가소제; 상용화제; 활제; 및 무기필러;를 포함하며,A mirrorblock type silicone rubber; At least one plant cellulase selected from the group consisting of rice hulls, hornbills, cornices, large scalp and pulp; A sodium based plasticizer for plasticizing the plant cellulose; Compatibilizers; Lubricant; And an inorganic filler,
상기 식물체 셀룰로오스 중 리그닌 함량은 5~40 중량%이고,The lignin content of the plant cellulase is 5 to 40% by weight,
상기 소디움계 가소제는 상기 식물체 셀룰로오스의 종류에 따라, 전체 조성물 100 중량부에 대하여 1~8 중량부의 함량으로 포함되며,The sodium-based plasticizer is contained in an amount of 1 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition, depending on the kind of the plant cellulose,
변색 방지 또는 투명성 유지가 요구되는 제품의 제조에 사용되는 것을 특징으로 한다.And is used for production of a product which requires prevention of discoloration or maintenance of transparency.
상기 미러블형 실리콘 고무(Millable silicone rubber; HCR)는 본 발명 실리콘 원료 조성물을 구성하는 베이스 고분자 재료로서, 내열성이 탁월하고 내한성, 내약품성 및 내유성 등의 특성이 우수하며, 무독성 연질 소재라는 장점이 있다.The above-mentioned mirrorable silicone rubber (HCR) is a base polymer material constituting the silicone raw material composition of the present invention, which has excellent heat resistance, excellent properties such as cold resistance, chemical resistance and oil resistance, and is advantageous as a non-toxic soft material .
상기 미러블형 실리콘 고무는 고온경화용(열가교형) 실리콘 고무의 일종으로, 실록산 단위 5,000~10,000 정도의 고중합도를 갖는 선상 폴리오가노실록산을 주원료로 하여 실리카계의 보강성 충전제 및 각종 특성을 부여하기 위한 첨가제를 배합하여 베이스 컴파운드를 제조한 후, 가교제를 첨가하여 가열 경화하는 형태의 고무이다.The mirror-bladed silicone rubber is a type of high-temperature curing (heat-crosslinkable) silicone rubber, and is composed of a linear polyorganosiloxane having a high degree of polymerization of about 5,000 to 10,000 in terms of siloxane units as a main raw material, To prepare a base compound, and then adding a cross-linking agent to heat and cure the rubber.
상기 미러블형 실리콘 고무는 최종 제품의 내열성, 내한성, 내후성, 탄성 등 기본적인 요구물성을 부여하기 위해 사용하며, 시중에 통상적으로 유통되는 종류의 것을 특별한 제한없이 입수하여 사용할 수 있다.The above-mentioned mirror-bladed silicone rubber is used for imparting basic required physical properties such as heat resistance, cold resistance, weather resistance, elasticity and the like of the final product, and those which are ordinarily distributed on the market can be used without any particular limitation.
상기 미러블형 실리콘 고무는 30~90 중량부(전체 실리콘 원료 조성물 100 중량부 기준; 이하, 특별한 언급이 없는 한 다른 성분에 대해서도 마찬가지)의 함량으로 포함되는 것이 적절하다. The above-mentioned mirror-bladed silicone rubber is suitably contained in an amount of 30 to 90 parts by weight (based on 100 parts by weight of the entire silicone raw material composition; hereinafter the same applies to other components unless otherwise specified).
상기 식물체 셀룰로오스는 실리콘 원료 조성물을 구성하는 식물체 바이오매스로서, 본 발명에서는 리그닌 함량이 5~40 중량% 수준인 왕겨, 옥피, 옥대, 대두피 및 펄프를 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용한다.The plant cellulase is a plant biomass constituting a raw material for a silicone. In the present invention, the lignin content is 5 to 40% by weight based on the weight of the rice husk, the bark, the beech, the scalp and the pulp.
상기 식물체 셀룰로오스는 10~50 중량부의 함량으로 포함되는 것이 적절하다. 본 발명에서는 식물체 셀룰로오스를 가소화함에 따라 바이오매스를 다량 적용할 수 있는바, 전술한 미러블형 실리콘 고무의 사용량을 상대적으로 낮춰 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.The plant cellulase is suitably contained in an amount of 10 to 50 parts by weight. In the present invention, biomass can be applied in a large amount according to the plasticization of plant cellulose, and thus the amount of the mirrorblock-type silicone rubber can be relatively reduced to reduce manufacturing costs.
상기 소디움계 가소제는 본 발명에 사용되는 식물체 바이오매스(셀룰로오스)를 가소화시키는 성분이다. 최종 제품에서 셀룰로오스의 함량이 높으면 생분해 효율이 높아지고 탄소저감을 통한 환경문제 해결 및 원가절감을 이룰 수는 있지만, 일반적인 셀룰로오스는 신장율, 강도 등의 물성이 떨어져 완제품에 많은 양을 첨가할 수 없다. 이에 본 발명에서는 소디움계 가소제를 통해 식물체 셀룰로오스를 가소화시키고, 고분자(실리콘 고무)가 상기 가소화된 셀룰로오스의 미세기공에 침투 및 상호 그라프트 결합을 이루게 하여 물성 개량을 도모하였다. 본 발명에 따르면 셀룰로오스가 가소화되어 미세입자화 되는바, 반응면적이 증가하여 소량의 그라프트 결합제로도 큰 효과를 볼 수 있으며, 분산성이 높아져 강도, 인장율 등 적용제품의 기계적 물성을 요구되는 수준까지 효율적으로 증대시킬 수 있다. 또한 실리콘 원료 조성물을 제조함에 있어서 소디움계열의 화합물로 가소화를 시켰을 때, 사용된 소디움기는 산화제의 역할도 수행할 수 있어 실리콘 압출성형품의 분해속도를 가속시킬 수 있다. 아울러 소디움계 가소제는 세균, 잔류 환경유해 물질 및 냄새 제거 기능을 보완하는 성분으로서, 산을 중화시켜 pH를 적절히 조절하고, 제품의 독성을 완화하며, 조성물의 원활한 배합을 보조하며, 유색 첨가제 투입시 실리콘 고무 고유의 색상이 과도하게 변질되는 것을 방지하는 역할도 일부 수행한다.The sodium-based plasticizer is a component that plasticizes the plant biomass (cellulose) used in the present invention. When the content of cellulose in the final product is high, the efficiency of the biodegradation is increased, and the environmental problem can be solved through reduction of carbon and the cost reduction can be achieved. However, general cellulose can not add a large amount to the finished product because physical properties such as elongation and strength are poor. Accordingly, in the present invention, the plant cellulose is plasticized through the sodium-based plasticizer, and the polymer (silicone rubber) penetrates the micropores of the plasticized cellulose and forms graft bonds with each other, thereby improving the physical properties. According to the present invention, since the cellulose is plasticized into fine particles, the reaction area is increased, so that a small effect can be obtained even with a small amount of the graft coupling agent. Further, the dispersibility is increased and the mechanical properties of the applied product such as strength and tensile ratio are required To a level that is as high as possible. Also, when plasticizing a sodium compound in the preparation of a silicone raw material composition, the sodium group used can also act as an oxidizing agent, accelerating the decomposition rate of the silicone extrusion molding. In addition, the sodium based plasticizer is a component which complements bacteria, residual environmental harmful substances and deodorizing function. It neutralizes the acid to adjust the pH appropriately, alleviates the toxicity of the product, assists in the smooth composition of the composition, It does some of the role of preventing the inherent color of silicone rubber from being excessively altered.
특히, 본 발명에서 사용하는 소디움계 가소제는 전술한 가소제 및 산화제 기능은 물론, 리그닌과 결합할 수 있는 특성을 지녀 자외선에 노출시 리그닌으로 인한 색의 변성을 막을 수 있어서 투명한 제품 및 변색 방지가 특히 중요한 제품에 저렴한 셀룰로오스를 적용시킬 수 있는 장점이 있다.In particular, the sodium-based plasticizer used in the present invention is capable of binding to lignin as well as the above-mentioned plasticizer and oxidizer, and is capable of preventing color change due to lignin upon exposure to ultraviolet rays, There is an advantage that low cost cellulose can be applied to important products.
이러한 측면에서, 상기 소디움계 가소제는 식물체 셀룰로오스의 구체적인 종류에 따라, 전체 조성물 100 중량부에 대하여 1~8 중량부의 함량으로 첨가된다. 즉 본 발명은 셀룰로오스 유형(왕겨, 옥피, 옥대, 대두피 및 펄프)에 따라 포함되는 리그닌의 함량이 상이한 점을 고려하여(하기 표 1 참조), 이러한 리그닌 함량이 증가함에 따라 소디움계 가소제의 사용량을 조절(증가)시킴을 특징으로 한다.In this respect, the sodium based plasticizer is added in an amount of 1 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition, depending on the specific type of plant cellulose. That is, in consideration of the fact that the content of lignin contained in the present invention is different depending on the type of cellulose (rice hull, hornblende, chaff, large scalp and pulp) (see Table 1 below), as the lignin content increases, (Increase) the temperature of the gas.
[표 1] 식물체 별 셀룰로오스(리그닌 포함) 함량[Table 1] Cellulose content (including lignin) by plant
구체적으로, 본 발명은 소디움계 가소제를 식물체 셀룰로오스가 i) 왕겨, 옥피 또는 옥대인 경우 2~6.5 중량부(예컨대, 4 중량부), ii) 대두피인 경우 1~5 중량부(예컨대, 2 중량부), iii) 펄프인 경우 3~8 중량부(예컨대, 7 중량부)의 함량으로 첨가한다. 소디움계 가소제의 첨가량이 상기 하한들 미만이면 가소화가 어려워지거나 식물체 바이오매스에 포함된 리그닌의 열 변색을 효과적으로 방지하지 못할 수 있으며, 상기 상한들을 초과하면 불필요한 제조원가 상승을 불러올 수 있다.Specifically, the present invention relates to the use of a sodium-based plasticizer in an amount of 2 to 6.5 parts by weight (for example, 4 parts by weight) when the plant celluloses are i) rice hull, Iii) pulp is added in an amount of 3 to 8 parts by weight (e.g., 7 parts by weight). If the addition amount of the sodium based plasticizer is less than the above lower limit, plasticization may be difficult or the thermal discoloration of the lignin contained in the plant biomass may not be effectively prevented, and if it exceeds the upper limit, an unnecessary manufacturing cost may increase.
상기 소디움계 가소제로는 아황산수소나트륨(NaHSO3), 과탄산소다(2Na2CO3·3H2O2), 중탄산소다(NaHCO3), 염화나트륨(NaCl), 메타규산소다(Na2SiO3), 사붕산나트륨의 10수화물(Na2B4O7·10H2O) 및 탄산나트륨(또는 소다회; Na2CO3)을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 예를 들어 중탄산소다(NaHCO3)를 사용할 수 있다.The sodium-based plasticizer include sodium bisulfite (NaHSO 3), and sodium carbonate (2Na 2 CO 3 · 3H 2 O 2), bicarbonate (NaHCO 3), sodium chloride (NaCl), meta-sodium silicate (Na 2 SiO 3) (Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O) and sodium carbonate (or soda ash; Na 2 CO 3 ) can be used alone or as a mixture of two or more of them. For example, sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) can be used.
한편, 소디움계 가소제를 통한 셀룰로오스의 가소화 반응은 익스트루더 100~300℃, 300~800RPM의 조건에서 특히 잘 일어남을 확인하였다.On the other hand, it has been confirmed that the plasticizing reaction of cellulose through the sodium based plasticizer occurs particularly well at extruder temperatures of 100 to 300 DEG C and 300 to 800 RPM.
상기 상용화제(Compatibilizer)는 극성인 식물체 바이오매스와 비극성인 고분자 재료 간의 이형성을 제거하여 서로 잘 섞이도록 상용성을 부여하는 성분이다.The compatibilizer is a component that imparts compatibility to remove mutual dissociation between polar biomass and nonpolar polymeric materials and to mix them well.
상기 상용화제로는 글리시딜메타크릴레이트, 에틸렌비닐알코올, 폴리비닐알코올 및 에틸렌비닐아세테이트 등 당업계에서 통상적으로 사용되는 것을 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 바람직하게는, 하기 화학식 1의 폴리올레핀계 또는 하기 화학식 2의 폴리올레핀 유도 중합체를 사용하며, 예를 들어 ADPOLY PH-200, EM-200, SMS-554(롯데케미칼(주)) 등을 사용할 수 있다.Examples of the compatibilizing agent include glycidyl methacrylate, ethylene vinyl alcohol, polyvinyl alcohol and ethylene vinyl acetate, which are conventionally used in the art. Preferably, the polyolefin-based polymer represented by the following formula (1) or the polyolefin derived polymer represented by the following formula (2) is used, for example, ADPOLY PH-200, EM-200 and SMS-554 (Lotte Chemical).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
[화학식 2](2)
상기 상용화제는 0.5~5 중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 상용화제의 함량이 0.5 중량부 미만이면 상용성이 충분치 못해 층간 분리현상이 발생할 수 있으며, 5 중량부를 초과하면 필요한 정도를 넘어 불필요한 제조비용 상승을 불러올 수 있다.The compatibilizer is preferably contained in an amount of 0.5 to 5 parts by weight. When the content of the compatibilizing agent is less than 0.5 parts by weight, compatibility is not sufficient and delamination may occur. If the amount of the compatibilizing agent is more than 5 parts by weight, unnecessary manufacturing cost may be increased.
상기 활제는 식물체 바이오매스 원료의 흐름성을 좋게 하여 원활한 생산을 가능하게 하는 성분으로서, 환경친화도가 높은 천연물을 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use a natural product having a high environmental friendliness as a component capable of smooth production by improving the flowability of a plant biomass raw material.
상기 활제로는 스테아르산아연 및 스테아르산칼슘을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 예를 들어 스테아르산칼슘을 사용할 수 있다.As the activator, zinc stearate and calcium stearate may be used alone or in combination. For example, calcium stearate may be used.
상기 활제는 0.5~5 중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 활제의 함량이 0.5 중량부 미만이면 활제의 첨가에 따른 원하는 효과를 거두기 어려워질 수 있으며, 5 중량부를 초과하면 사용시 다이스에 이물질 등 찌꺼기가 발생하거나 제조비용이 상승할 수 있다.The lubricant is preferably contained in an amount of 0.5 to 5 parts by weight. If the content of the lubricant is less than 0.5 parts by weight, it may be difficult to achieve a desired effect depending on the addition of the lubricant. If the amount of the lubricant is more than 5 parts by weight, foreign matters such as foreign matters may be generated in the dies.
상기 무기필러는 성형품의 내구성 강화에 기여하는 성분이다.The inorganic filler is a component contributing to enhancement of durability of a molded article.
상기 무기필러로는 규조토, 탄산칼슘, 점토, 탈크, 황토, 활석 및 카오린을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 예를 들어 탄산칼슘을 사용할 수 있다.As the inorganic filler, diatomaceous earth, calcium carbonate, clay, talc, loess, talc and kaolin may be used singly or in combination of two or more. For example, calcium carbonate may be used.
상기 무기필러로는 나노 크기의 분체가 1~50%(중량 기준)의 양으로 포함된 것을 사용하는 것이 물성 향상 측면에서 바람직한바, 더욱 상세하게는 80~100 나노 크기의 분체가 10~30%(중량 기준)의 양으로 포함된 것을 사용하는 것이 좋다.As the inorganic filler, nano-sized powder is preferably contained in an amount of 1 to 50% (weight basis) in view of improvement of physical properties, more specifically, powder of 80 to 100 nano size is used in an amount of 10 to 30% (Based on weight) is preferably used.
상기 무기필러는 5~65 중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 무기필러의 함량이 5 중량부 미만이면 이의 첨가에 따른 내구성 강화 및 원가절감 효과를 기대하기 어려울 수 있으며, 65 중량부를 초과하면 제품의 인장강도, 신장율 등의 물성이 저하될 수 있다.The inorganic filler is preferably contained in an amount of 5 to 65 parts by weight. If the content of the inorganic filler is less than 5 parts by weight, durability enhancement and cost saving effect may not be expected due to the addition thereof. If the content of the inorganic filler is more than 65 parts by weight, properties such as tensile strength and elongation percentage of the product may be deteriorated.
일 구체예에서, 본 발명의 실리콘 원료 조성물은 과산화물 성분으로서 디큐밀 퍼옥사이드를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the silicon source composition of the present invention may further comprise dicumyl peroxide as a peroxide component.
상기 디큐밀 퍼옥사이드는 미러블형 실리콘 고무가 고온에서 원활히 경화되도록 가교제(경화제) 역할을 하는 유기 과산화물 성분이다.The dicumyl peroxide is an organic peroxide component that acts as a crosslinking agent (curing agent) so that the mirror-bladed silicone rubber can be cured smoothly at a high temperature.
상기 디큐밀 퍼옥사이드는 미러블형 실리콘 고무 100 중량부에 대하여 0.01~1 중량부 정도 포함되는 것이 바람직하다. 디큐밀 퍼옥사이드의 함량이 0.01 중량부 미만이면 미러블형 실리콘 고무의 원활한 가교가 있어나지 않을 수 있으며, 1 중량부를 초과하면 필요한 정도를 넘어 불필요한 제조비용 상승을 불러올 수 있다.The dicumyl peroxide is preferably contained in an amount of 0.01 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the mirror-bladed silicone rubber. When the content of the dicumyl peroxide is less than 0.01 part by weight, the mirror-bladed silicone rubber may not be smoothly crosslinked. If the content is more than 1 part by weight, the unnecessary manufacturing cost may be increased.
이외에도, 본 발명의 실리콘 원료 조성물에는 가공성, 제품 안정성, 제품의 성능 등을 향상시키기 위하여 첨가제로 사용될 수 있는 널리 알려진 다양한 성분들이 소정의 양으로 첨가될 수 있다. 예를 들어, 접합력을 강화시키고 반발력을 감소시키기 위해 표면처리제를 소정의 양으로 첨가할 수 있으며, 또한 제품의 사용기간 중 고분자의 물리적, 화학적 성질을 유지하여 분해되지 않도록 하기 위하여 안정제를 소정의 양으로 첨가할 수 있다.In addition, the silicon raw material composition of the present invention may be added with a predetermined amount of various well-known ingredients that can be used as additives in order to improve processability, product stability, product performance and the like. For example, a surface treatment agent may be added in a predetermined amount to enhance bonding strength and reduce repulsion, and a stabilizer may be added in a predetermined amount so as to maintain the physical and chemical properties of the polymer during use, . ≪ / RTI >
또한, 화합물의 변형 및 탄화를 방지하여 기계적 물성 및 가공 안정성을 유지하기 위해 분자량이 2,000 미만인 선형 유기 열안정제 및 산화방지제(irganox 1010 또는 1076 계열)를 통상의 방법에 따라 소정의 양으로 첨가하는 것 또한 바람직하다.Further, in order to prevent deformation and carbonization of the compound to maintain mechanical properties and processing stability, a linear organic thermal stabilizer and an antioxidant (irganox 1010 or 1076 series) having a molecular weight of less than 2,000 are added in a predetermined amount according to a conventional method It is also preferred.
또한, 본 발명의 실리콘 원료 조성물에는 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위 안에서 자외선 차단제, 대전방지제, 유연제, 흡수제, 흡습제, 탈취제, 발수제, 방오재, 방염재 등이 더욱 첨가될 수 있다.In addition, an ultraviolet screening agent, an antistatic agent, a softening agent, an absorbent, a moisture absorbent, a deodorant, a water repellent agent, a flame retardant, a flame retardant and the like may be further added to the silicone raw material composition of the present invention without departing from the object of the present invention.
본 발명의 실리콘 원료 조성물을 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 소정의 분쇄기 및 믹서 등을 이용해 전술한 성분들을 (필요시 2~5㎛ 정도로 분쇄한 다음) 소정의 배합비로 투입한 후 교반하면서 균일하게 혼합하여 압출성형을 위한 조성물을 제조할 수 있다.The method for producing the silicone raw material composition of the present invention is not particularly limited and may be carried out by using a predetermined pulverizer and a mixer to pulverize the above components (if necessary, to about 2 to 5 탆) To prepare a composition for extrusion molding.
탄소저감형Carbon abatement type 친환경 실리콘 원료 조성물을 이용한 Using environment friendly silicone raw material composition 압출성형품Extrusion molding product
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 실리콘 원료 조성물의 압출성형품이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an extrusion molded article of the above-described silicone raw material composition.
본 발명에 따른 실리콘 원료 조성물을 압출성형하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 준비된 조성물을 압출기(예컨대, 트윈 익스트루더)를 이용하여 압출한 후 송풍 건조하여 수행할 수 있다.The method of extruding the silicone raw material composition according to the present invention is not particularly limited and may be carried out, for example, by extruding the prepared composition using an extruder (for example, Twin Extruder) followed by blow drying.
이렇게 제조된 본 발명의 압출성형품은 천연 바이오매스 성분이 다량 함유되어 있어 탄소저감 기능이 있고, 내열성, 탄성 등 성형품의 물성 또한 우수한 특성을 나타낸다. 또한 포장재, 시트, 용기, 케이스, 식기 등 다양한 용도의 실리콘 고무 최종 제품으로 탄생할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실리콘 원료 조성물은 신선식품, 조리된 음식, 김밥, 과채류, 발효식품, 쌀 등의 포장재; 바이오 위생백, 위생장갑, 롤백, 신선도 봉투 등; 주방용, 유아용 등의 다양한 제품; 코팅제; 펄프 몰드; 자동차 내장재, 시트 등의 코팅재; 환경호르몬 저감형 접착제; 건축 및 토목 분야의 내장재, 바닥재; 등의 제조 원료로서 매우 적합하게 사용될 수 있다.The extrusion molded article of the present invention thus produced has a carbon abatement function because it contains a large amount of natural biomass components and exhibits excellent physical properties such as heat resistance and elasticity. It can also be used as a final product for various applications such as packaging materials, sheets, containers, cases, and tableware. For example, the silicone raw material composition of the present invention may be used as a packaging material for fresh food, cooked food, kimbap, fruit and vegetables, fermented food, rice and the like; Bio hygienic bags, sanitary gloves, roll bags, freshness bags, etc .; Various products such as kitchens, infants, etc; Coating agents; Pulp mold; Coating materials such as automobile interior materials and sheets; Environmental hormone-reducing adhesives; Interior and floor coverings for construction and civil engineering; And the like can be suitably used.
탄소저감형Carbon abatement type 친환경 실리콘 Eco-friendly silicone 압출성형품의Extrusion 제조방법 Manufacturing method
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, According to another aspect of the present invention,
(A) 왕겨, 옥피, 옥대, 대두피 및 펄프 중에서 선택된 1종 이상의 식물체 셀룰로오스를 50~300 메쉬의 미립자로 분쇄하여 셀룰로오스 분말을 생성하는 단계;(A) a step of pulverizing at least one plant cell selected from rice husks, oak, corn, large scalp and pulp with fine particles of 50 to 300 mesh to produce a cellulose powder;
(B) 상기 셀룰로오스 분말을 50~150℃에서 0.5~24시간 동안 건조하여 수분을 제거하는 단계;(B) drying the cellulose powder at 50 to 150 DEG C for 0.5 to 24 hours to remove moisture;
(C) 상기 건조된 셀룰로오스 분말에 왁스를 투입하고, 교반속도 300~800RPM으로 고속 교반하여 셀룰로오스 분말의 표면을 코팅하는 단계;(C) adding wax to the dried cellulose powder and stirring at a stirring speed of 300 to 800 RPM to coat the surface of the cellulose powder;
(D) 상기 표면 코팅된 셀룰로오스 분말에 소디움계 가소제를 투입하고 교반하는 단계;(D) adding a sodium-based plasticizer to the surface-coated cellulose powder and stirring the same;
(E) 이어서 상용화제, 활제, 무기필러 및 과산화물을 투입하고 교반하여 셀룰로오스 혼합물을 생성하는 단계;(E) then adding a compatibilizing agent, a lubricant, an inorganic filler and a peroxide, and stirring to produce a cellulose mixture;
(F) 상기 셀룰로오스 혼합물에 미러블형 실리콘 고무를 투입하고 교반하여, 셀룰로오스 혼합물 10~70 중량% 및 미러블형 실리콘 고무 30~90 중량%로 이루어진 실리콘 원료 조성물을 수득하는 단계; 및(F) adding a mirror-blended silicone rubber to the cellulose mixture and stirring to obtain a silicone raw composition comprising 10 to 70% by weight of a cellulose mixture and 30 to 90% by weight of a mirror-bladed silicone rubber; And
(G) 상기 실리콘 원료 조성물을 반응온도 100~300℃, 스크류 회전속도 300~800RPM의 조건으로 압출성형하는 단계;를 포함하며,(G) extruding the silicon raw material composition at a reaction temperature of 100 to 300 DEG C and a screw rotation speed of 300 to 800 RPM,
상기 (A) 단계의 식물체 셀룰로오스는 리그닌 함량이 5~40 중량%인 것이고,The plant cellulase of step (A) has a lignin content of 5 to 40% by weight,
상기 (D) 단계의 소디움계 가소제는 상기 식물체 셀룰로오스의 종류에 따라, 전체 실리콘 원료 조성물 100 중량부에 대하여 1~8 중량부의 함량으로 투입되며, The sodium based plasticizer in the step (D) may be added in an amount of 1 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the whole silicone raw material composition depending on the kind of the plant cellulose,
상기 (G) 단계를 통해 얻어지는 압출성형품은 미러블형 실리콘 고무 고분자가 가소화된 셀룰로오스의 미세기공에 침투 및 상호 그라프트 결합을 이루고 있는 것이고, 변색 방지 또는 투명성 유지 기능을 갖는 것임을 특징으로 하는,Wherein the extrusion molded product obtained through the step (G) has a function of preventing the discoloration or maintaining the transparency, characterized in that the mirror-bladed silicone rubber polymer infiltrates and graft-bonds with the micropores of the plasticized plasticizer,
탄소저감형 친환경 실리콘 압출성형품의 제조방법이 제공된다(도 1 참조).There is provided a process for producing a carbon-reduced environmentally friendly silicone extrusion molded article (see Fig. 1).
상기 (A) 단계는 셀룰로오스를 함유하는 식물체 바이오매스인 왕겨, 옥피, 옥대, 대두피 및 펄프(리그닌 함량 5~40 중량%)를 작은 입자로 분쇄하여 분말화하는 단계이다.The step (A) is a step of pulverizing the plant biomass containing the cellulose into small particles such as rice hawthorn, papaya, coriander, large scalp and pulp (lignin content: 5 to 40% by weight) and pulverizing them.
본 단계에서는 식물체 셀룰로오스(바이오매스)를 50~300 메쉬의 미립자로 분쇄하는바, 그 크기가 50 메쉬 미만이면 미립자 평균입경이 너무 커져 공정상 흐름성이 나빠지고 생산성이 떨어지거나 필름 형태로 제조시 필름 두께보다 더 크기가 커져 표면이 울퉁불퉁해지고 제품의 강도 및 신장율이 저하될 수 있으며, 300 메쉬를 초과하면 분쇄 공정에 너무 장시간이 소요되어 전체적인 생산성이 저하되고 제조비용이 상승하거나 나노 수준의 미립자가 상호간에 결합하려는 특성 때문에 셀룰로오스의 분산성 측면에서 나쁜 영향을 미칠 수 있다.In this step, the plant cellulosic (biomass) is pulverized into fine particles of 50 to 300 mesh. When the size is less than 50 mesh, the average particle size of the fine particles becomes too large, resulting in poor flowability in the process, The surface becomes uneven and the strength and elongation of the product may deteriorate. If the particle size exceeds 300 mesh, it takes a long time for the pulverizing process to lower the overall productivity, increase the manufacturing cost, or increase the nano- Due to the mutual binding nature, the dispersibility of the cellulose can be adversely affected.
상기 (B) 단계는 얻어진 식물체 셀룰로오스 분말을 가열 및 건조하여 수분을 제거하는 단계이다.The step (B) is a step of heating and drying the obtained plant cellulosic powder to remove moisture.
본 단계는 통상의 건조 장치를 이용하여 50~150℃에서 가열 및 교반하면서 0.5~24시간 동안 건조하여 수분 함량을 10% 이하로 조절하도록 한다. 건조온도가 50℃ 미만이면 충분한 건조가 되지 않거나 건조시간이 길어지는 문제가 생길 수 있으며, 150℃를 초과하면 셀룰로오스 등이 탄화할 가능성이 높아져 제품의 품질 저하를 유발할 수 있다. 또한 건조시간이 0.5시간 미만이면 건조가 충분치 못하여 완제품을 적용하여 제품을 생산할 때 수분 문제에 의해 제품 품질이 저하되는 현상이 발생할 수 있으며, 24시간을 초과하면 추가적인 건조 효과 없이 에너지만 낭비되어 경제성이 떨어질 수 있다.In this step, the moisture content is adjusted to 10% or less by drying for 0.5 to 24 hours while heating and stirring at 50 to 150 ° C. using a conventional drying apparatus. If the drying temperature is lower than 50 캜, sufficient drying may not be performed or the drying time may become longer. If the drying temperature is higher than 150 캜, the possibility of carbonization of the cellulose or the like increases, which may lead to deterioration of the product quality. If the drying time is less than 0.5 hour, the drying is not sufficient and the product quality may be deteriorated due to the moisture problem when the product is manufactured by applying the finished product. If it exceeds 24 hours, the energy is wasted without additional drying effect, It can fall.
상기 (C) 단계는 건조된 셀룰로오스 분말을 왁스로 코팅하여 코팅된 셀룰로오스 분말을 생성하는 단계이다.In the step (C), the dried cellulose powder is coated with wax to produce a coated cellulose powder.
본 단계에서 상기 왁스는 셀룰로오스 분말의 코팅에 의한 수분 재흡수 방지 기능과 더불어, 저분자량 및 저융점에 기인하여 활제 보조제 역할도 함께 수행하는 성분이다. 또한 상기 왁스는 저분자 물질로서 생분해가 가능하다는 장점을 지닌다.In this step, the wax is a component that also acts as a lubricant auxiliary agent due to low molecular weight and low melting point in addition to the function of preventing moisture reabsorption by the coating of the cellulose powder. Further, the wax has an advantage that it can be biodegraded as a low-molecular substance.
상기 왁스로는 파라핀 왁스, 유동 파라핀 왁스, 밀납, 몰다 왁스, 이멀시파잉 왁스, 칸데릴라 왁스, PE 왁스, PP 왁스 등 당 분야에서 통상적으로 사용되는 종류를 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.Examples of the wax include those commonly used in the art such as paraffin wax, liquid paraffin wax, wax, mold wax, emulsifying wax, candelilla wax, PE wax, and PP wax.
상기 왁스는 셀룰로오스 분말 100 중량부에 대하여 1~20 중량부, 더욱 상세하게는 1~5 중량부 사용되는 것이 바람직하다. 왁스의 함량이 1 중량부 미만이면 코팅 기능 및 활제 보조제 역할이 미약해 질 수 있으며, 20 중량부를 초과하면 추후 생산설비 다이스에 이물질 등 찌꺼기 발생하거나 제조원가가 상승할 수 있다.The wax is preferably used in an amount of 1 to 20 parts by weight, more preferably 1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the cellulose powder. When the content of the wax is less than 1 part by weight, the function of the coating function and the lubrication aid may be insufficient. If the amount of the wax is more than 20 parts by weight, debris such as foreign matters may be generated in the production facility dice.
또한, 본 단계에서는 건조된 셀룰로오스 분말에 왁스를 투입하고 교반속도 300~800RPM(적절하게는, 500RPM)으로 고속 교반하여 코팅을 수행하는바, 이와 같은 고속 교반에 의한 자가 발열로 왁스가 자연스럽게 녹아 셀룰로오스 분말의 표면에 코팅되게 된다.In this step, the wax is added to the dried cellulose powder and the coating is performed at a stirring speed of 300 to 800 RPM (suitably, 500 RPM) to perform coating. Such self-heating by high-speed stirring allows the wax to naturally melt, And is coated on the surface of the powder.
본 단계에서의 코팅시간은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 코팅된 셀룰로오스 분말이 어느 정도 덩어리 형태가 되는 시점에서 코팅을 마치면 된다. 일반적으로 10~30분 정도면 약간 덩어리 형태가 되어 코팅을 완료하게 된다.The coating time in this step is not particularly limited. For example, coating may be completed at a time when the coated cellulose powder becomes a lump shape. Generally, it takes about 10 ~ 30 minutes to form a lump and complete the coating.
상기 (D) 및 (E) 단계는 상기 표면 코팅된 셀룰로오스 분말에 소디움계 가소제를 투입하고 교반한 후, 상용화제, 활제, 무기필러 및 과산화물 등 다른 기능성 성분을 투입하고 교반하여 셀룰로오스 혼합물을 생성하는 단계이다. 이때 소디움계 가소제는 식물체 셀룰로오스의 종류에 따라 전체 실리콘 원료 조성물 100 중량부에 대하여 1~8 중량부의 함량으로 투입하며, 각 식물체 종류 별 소디움계 가소제의 구체적인 투입량은 전술한 바와 같다.In the steps (D) and (E), a sodium-based plasticizer is added to the surface-coated cellulose powder and stirred, and then other functional components such as a compatibilizing agent, a lubricant, an inorganic filler and a peroxide are added and stirred to produce a cellulose mixture . The sodium based plasticizer is added in an amount of 1 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the entire silicone raw material composition depending on the kind of the plant cellulose, and the specific amount of the sodium based plasticizer for each plant type is as described above.
한편, 상기 (C) 단계와 상기 (D) 및 (E) 단계는 순차적으로 수행될 수도 있고, 동시에 수행될 수도 있다.The steps (C) and (D) and (E) may be performed sequentially or simultaneously.
상기 (F) 단계는 (E) 단계에서 얻어진 셀룰로오스 혼합물에 미러블형 실리콘 고무를 투입하고 교반하여, 셀룰로오스 혼합물이 다량 포함된(10~70 중량%) 실리콘 원료 조성물을 수득하는 단계이다.The step (F) is a step of adding a mirror-blended silicone rubber to the cellulose mixture obtained in the step (E) and stirring to obtain a silicon raw material composition containing a large amount of cellulose mixture (10 to 70% by weight).
상기 (G) 단계는 (F) 단계에서 얻어진 실리콘 원료 조성물을 소정의 압출기를 이용해 성형하여 본 발명에 따른 탄소저감형 친환경 실리콘 압출성형품을 최종 수득하는 단계이다. 본 단계를 통해 미러블형 실리콘 고무 고분자가 가소화된 셀룰로오스의 미세기공에 침투 및 상호 그라프트 결합을 이루게 되어, 기계적 물성이 향상되고, 제품에 변색 방지 내지 투명성 유지 기능이 부여되게 된다.In the step (G), the silicon raw material composition obtained in the step (F) is molded using a predetermined extruder to finally obtain a carbon-reduced environmentally friendly silicone extrusion molded article according to the present invention. In this step, the mirror-blended silicone rubber polymer penetrates the micropores of the plasticized cellulose and forms graft bonds with each other, thereby improving the mechanical properties and imparting a function of preventing discoloration or maintaining transparency to the product.
압출시에는 소정의 압출기(예컨대, 트윈 익스트루더)를 이용해 반응온도 100~300℃, 스크류 회전속도 300~800RPM의 조건에서 수행하는 것이 적절하다. 반응온도가 100℃ 미만이면 식물체 셀룰로오스의 가소화 내지 미러블형 실리콘 고무의 가교가 원활히 진행되지 않을 수 있으며, 300℃를 초과하면 식물체 셀룰로오스의 탄화가 일어날 수 있다. 또한 스크류 회전속도가 300RPM 미만이면 생산성이 나쁠 뿐만 아니라 충분한 혼합 및 반응이 어려워질 수 있으며, 800RPM을 초과하면 스크류 내부 압력이 상승하고 압력에 의한 온도 상승으로 인해 식물체 셀룰로오스가 가소화되기 전에 탄화가 심화되는 문제가 발생할 수 있다.At the time of extrusion, it is appropriate to use a predetermined extruder (for example, twin extruder) at a reaction temperature of 100 to 300 ° C and a screw rotation speed of 300 to 800 RPM. If the reaction temperature is less than 100 ° C, the plant cellulose may not be plasticized or the mirror-bladed silicone rubber may not be crosslinked smoothly. If the reaction temperature exceeds 300 ° C, carbonization of the plant cellulose may occur. In addition, if the screw rotational speed is less than 300 RPM, the productivity may be poor, and sufficient mixing and reaction may become difficult. If the screw rotation speed is higher than 800 RPM, the internal pressure of the screw is increased and the carbonization is accelerated before the vegetable cellulose is plasticized due to the pressure- There may be a problem.
또한, 제조되는 성형품에 특별한 컬러를 부여하고자 하는 경우 호퍼에 염료나 안료 또는 이를 함유하는 마스터 배치를 함께 투입한 후 생산할 수 있으며, 그 함량은 원하는 색상 구현에 따라 적절히 조절하여 투입할 수 있다.When a special color is to be imparted to a molded article to be produced, the hopper may be produced by adding a dye or a pigment or a master batch containing the same to the hopper, and the content thereof may be appropriately adjusted according to the desired color implementation.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. However, these examples are provided only for the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples in any sense.
실시예Example 1: One: 가소화Plasticization 바이오매스를Biomass 이용한 Used 탄소저감형Carbon abatement type 친환경 실리콘 Eco-friendly silicone 압출성형Extrusion molding 품의 제조Manufacture of goods
식물체 셀룰로오스로서 왕겨를 200 메쉬 정도로 분쇄하여 왕겨 분말을 생성하였다.The rice husks as plant cellulose were pulverized to about 200 mesh to produce rice husk powder.
왕겨 분말을 100℃에서 30분간 가열 건조하여 건조된 왕겨 분말을 준비하였다. The rice husk powder was heated and dried at 100 ° C for 30 minutes to prepare dry rice husk powder.
건조된 왕겨 분말 25 중량부에 엘씨 왁스 102N(라이온케미칼社 제품) 0.5 중량부를 투입하고 500RPM으로 고속 교반하여 왕겨 분말 표면을 코팅하였다.To 25 parts by weight of the dried rice husk powder, 0.5 part by weight of Elc Wax 102N (manufactured by Lion Chemical Co., Ltd.) was added and the mixture was stirred at 500 RPM at high speed to coat the rice husk powder surface.
상기 표면 코팅된 왕겨 분말에 소디움계 가소제로서 중탄산소다 4 중량부를 투입 및 교반하고, 폴리올레핀 유도 중합체(EM-200, 롯데케미칼社 제품) 1 중량부, 스테아르산칼슘 1 중량부, 탄산칼슘 8 중량부 및 디큐밀 퍼옥사이드 0.5 중량부와 함께 고속 교반기에 투입한 후 400RPM으로 교반하여 셀룰로오스 혼합물을 생성하였다.4 parts by weight of sodium bicarbonate as a sodium-based plasticizer was added to the surface-coated rice husk powder and stirred, and 1 part by weight of a polyolefin derived polymer (EM-200, manufactured by Lotte Chemical Co., Ltd.), 1 part by weight of calcium stearate, And 0.5 part by weight of dicumyl peroxide were charged into a high-speed stirrer and stirred at 400 RPM to produce a cellulose mixture.
상기 셀룰로오스 혼합물에 시판의 미러블형 실리콘 고무 60 중량부를 투입 및 교반하여, 셀룰로오스 혼합물 40 중량% 및 미러블형 실리콘 고무 60 중량%로 이루어진 실리콘 원료 조성물을 수득하였다.60 parts by weight of a commercially available mirror-bladed silicone rubber was charged and stirred into the cellulose mixture to obtain a silicone raw material composition consisting of 40% by weight of a cellulose mixture and 60% by weight of a mirror-bladed silicone rubber.
이어서, 상기 실리콘 원료 조성물을 이축 압출기를 이용하여 220℃/500RPM의 조건으로 성형하여, 압출성형품을 제조하였다.Subsequently, the silicon raw material composition was molded under the conditions of 220 DEG C / 500 RPM using a biaxial extruder to produce an extrusion molded article.
* 사용한 식물체 바이오매스(셀룰로오스)의 분체전, 분체후 및 분극 필터후의 형상을 보여주는 전자현미경(SEM) 사진을 도 2에 나타내었다.* An electron microscope (SEM) photograph showing the shape of the used plant biomass (cellulose) after pulverization, pulverization and after the polarization filter is shown in Fig.
* 실시예 1에 따라 가소화된 식물체 바이오매스(셀룰로오스)를 사용하여 생산한 압출성형품과, 하기 비교예 1에 따라 식물체 바이오매스(셀룰로오스)를 가소화하지 않고 사용하여 생산한 압출성형품의 전자현미경(SEM) 사진을 도 3에 비교하여 나타내었다.* An extrusion molded article produced by using planted biomass (cellulose) plasticized according to Example 1 and an extrusion molded article produced by using plant biomass (cellulose) without plasticizing according to the following Comparative Example 1 were observed under an electron microscope (SEM) photographs are shown in comparison with FIG.
실시예Example 2: 2: 가소화Plasticization 바이오매스를Biomass 이용한 Used 탄소저감형Carbon abatement type 친환경 실리콘 Eco-friendly silicone 압출성형품의Extrusion 제조 Produce
식물체 셀룰로오스로서 대두피를 사용하고, 소디움계 가소제로서 중탄산소다 2 중량부(탄산칼슘 10 중량부)를 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일하다.Except that 2 parts by weight of sodium bicarbonate (10 parts by weight of calcium carbonate) was used as a plant-based plasticizer and 2 parts by weight of sodium bicarbonate as a sodium-based plasticizer.
실시예Example 3: 3: 가소화Plasticization 바이오매스를Biomass 이용한 Used 탄소저감형Carbon abatement type 친환경 실리콘 Eco-friendly silicone 압출성형품의Extrusion 제조 Produce
식물체 셀룰로오스로서 펄프를 사용하고, 소디움계 가소제로서 중탄산소다 7 중량부(탄산칼슘 5 중량부)를 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일하다.Except that pulp was used as the plant cellulose and 7 parts by weight of sodium bicarbonate (calcium carbonate 5 parts by weight) was used as the sodium-based plasticizer.
비교예Comparative Example 1: One: 가소화되지Not plasticized 않은 Not 바이오매스를Biomass 이용한 실리콘 Used silicon 압출성형품의Extrusion 제조 Produce
소디움계 가소제인 중탄산소다를 첨가하지 않고, 탄산칼슘 12 중량부를 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일하다.Except that sodium bicarbonate as a sodium plasticizer was not added and 12 parts by weight of calcium carbonate was used.
실험예Experimental Example 1: 독성 테스트 1: Toxicity test
실시예 1의 압출성형품(식품 포장용 용기)에 대해 "식품공전 제 7. 기구 및 용기포장의 기준 및 규격"에 의거하여 독성 테스트를 하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.To the extrusion molded article (food packaging container) of Example 1, the toxicity test was carried out according to "Standards and Specifications of Food Packaging 7. Standards and Standards for Instrument and Container Packaging ", and the results are shown in Table 2 below.
[표 2] 독성 테스트 결과[Table 2] Toxicity test results
상기 표 2에서 보듯이, 본 발명의 탄소저감형 친환경 실리콘 원료 조성물로부터 제조된 용기는 4대 중금속이 검출되지 않았을 뿐만 아니라 "식품공전 제 7. 기구 및 용기포장의 기준 및 규격"을 모두 충족하여 인체에 무해함을 알 수 있다.As shown in Table 2, the container made from the carbon-reduced environmentally friendly silicone raw material composition of the present invention not only detected 4 heavy metals but also satisfied all the standards and specifications of the food and drink articles 7. apparatus and container packaging It can be seen that it is harmless to the human body.
실험예Experimental Example 2: 기계적 물성 테스트 2: Mechanical property test
실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 압출성형품에 대하여 ASTM D 3826 방법에 따라서 25×102mm로 재단된 샘플에 대해서 인장강도 및 신장율을 측정하였다. 이때 오차를 감소시키기 위해 각 측정 항목당 10회씩 측정하여 최고 및 최소값을 제외한 평균값을 취하였다. Load cell은 50kg을 사용하였고, UTM(Universal Testing Machine, Daekyung Tech, Korea)기계를 사용하였으며, 기계의 인장 속도는 50mm/min으로 설정하여 실험을 진행하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.Tensile strength and elongation of the extruded products of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were measured on a sample cut to 25 x 102 mm according to the ASTM D 3826 method. In order to reduce the error, measurements were taken 10 times for each measurement item, and average values excluding the maximum and minimum values were taken. The load cell was 50 kg, the UTM (Universal Testing Machine, Daekyung Tech, Korea) machine was used, and the tensile speed of the machine was set at 50 mm / min. The results are shown in Table 3 below.
[표 3] 기계적 물성 테스트 결과[Table 3] Results of mechanical property test
상기 표 3에서 보듯이, 본 발명에 따라 가소화된 셀룰로오스를 사용하여 제조된 제품은 식물체 바이오매스를 다량 함유하면서도, 기계적 물성이 우수하였다. 반면 셀룰로오스를 가소화시키지 않은 경우(비교예 1)는 인장강도 및 신장율이 상대적으로 매우 열악하였다. As shown in Table 3, the product manufactured using the plasticized cellulose according to the present invention had a good mechanical property while containing a large amount of plant biomass. On the other hand, when cellulose was not plasticized (Comparative Example 1), the tensile strength and elongation were relatively poor.
실험예Experimental Example 3: 3: 분해성Degradability 테스트 Test
실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 압출성형품에 대하여 ASTM D 15 자외선 처리시험 방법에 따라 자외선 처리시험기(QUV Accelerated Weathering Tester)를 이용하여 200시간 동안 자외선을 조사한 후, 인장강도 및 신장율을 측정하여 강도보유율 및 신도보유율로 환산하였다. 이때 자외선(UV) 램프의 종류는 UVB 313, 광량(Irradiance)은 0.60w/nf(310nm)로 하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.The extrusion molded articles of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were irradiated with ultraviolet rays for 200 hours using a QUV Accelerated Weathering Tester according to ASTM D 15 ultraviolet ray treatment test method and then tensile strength and elongation were measured Strength retention ratio and elongation retention ratio. The ultraviolet (UV) lamp type was UVB 313 and the Irradiance was 0.60 w / nf (310 nm). The results are shown in Table 4 below.
[표 4] 분해성 테스트 결과[Table 4] Degradability test result
표 4에서 보듯이, 본 발명에 따른 탄소저감형 친환경 실리콘 제품은 자외선 조사 후에 강도보유율 및 신도보유율이 현격히 감소되었다. 이를 통해 본 발명의 가소화된 셀룰로오스를 이용한 친환경 실리콘 제품은 자외선 등의 빛에 의해 자연 상태에서 상당한 정도로 분해될 수 있음을 알 수 있다. 구체적으로 본 발명에 사용된 소디움계 가소제의 소디움기가 산화제의 역할을 수행하여 분해속도를 더욱 가속화시킨 것으로 여겨진다. 반면 소디움계 가소제를 첨가하지 않은 경우(비교예 1)는 분해 수준이 상대적으로 낮았다.As shown in Table 4, the carbon abatement type eco-friendly silicone product according to the present invention exhibited remarkably reduced strength retention and elongation retention after UV irradiation. Accordingly, it can be seen that the environmentally-friendly silicone product using the plasticized cellulose of the present invention can be decomposed to a considerable extent in a natural state by light such as ultraviolet rays. Specifically, it is believed that the sodium group of the sodium-based plasticizer used in the present invention plays a role of an oxidizing agent to further accelerate the decomposition rate. On the other hand, when the sodium plasticizer was not added (Comparative Example 1), the decomposition level was relatively low.
또한, 상기와 같이 자외선을 조사하는 과정에서 본 발명에 따른 탄소저감형 친환경 실리콘 제품은 투명성 내지 색상이 변질되지 않았는바, 이는 본 발명에 사용된 소디움계 가소제가 식물체 바이오매스에 포함된 리그닌과 결합하여 열에 의해 리그닌이 변성되는 것을 막았기 때문인 것으로 여겨진다. 반면 소디움계 가소제를 첨가하지 않은 경우(비교예 1)는 제품의 투명도가 크게 훼손되는 등 자외선에 의한 변색을 방지할 수 없었다.In addition, in the process of irradiating ultraviolet rays as described above, the carbon-reducing environmentally friendly silicone product according to the present invention is not deteriorated in transparency or color. This is because the sodium-based plasticizer used in the present invention is combined with the lignin contained in the plant biomass To prevent lignin from being denatured by heat. On the other hand, when the sodium based plasticizer was not added (Comparative Example 1), the transparency of the product was largely damaged, and discoloration due to ultraviolet rays could not be prevented.
종합적으로, 본 발명에 따른 가소화 바이오매스를 이용한 탄소저감형 친환경 실리콘 압출성형품은 비-가소화 바이오매스를 이용한 경우 대비 기계적 물성이 크게 개선되고, 우수한 장기 분해성을 지니며, 제품의 변색 방지 면에서도 탁월한 효과를 보임을 확인하였다.In general, the carbon-reduced environmentally-friendly silicone extrusion molded article using the plasticized biomass according to the present invention exhibits a remarkably improved mechanical property against non-plasticized biomass, excellent long-term decomposability, And the effect was remarkable.
아울러, 추가적인 실험을 통해 본 발명에 따른 탄소저감형 친환경 실리콘 압출성형품의 물성(내열성, 탄성, 인장강도 및 신장율)을 테스트해본 결과, 미러블형 실리콘 고무만을 사용하여 압출성형한 통상의 제품과 동등한 수준의 물성을 나타내었다. 한편 소디움계 가소제(중탄산소다)를 첨가하지 않은 경우는 미러블형 실리콘 고무만을 사용하여 압출성형한 통상의 제품 대비 내열성, 탄성, 인장강도 및 신장율이 전반적으로 저하되었다.In addition, as a result of testing the physical properties (heat resistance, elasticity, tensile strength and elongation ratio) of the carbon-reduced environmentally friendly silicone extrusion molded product according to the present invention through further experiments, it was found that the same level as that of a normal product extruded using only a mirror- Respectively. On the other hand, when a sodium plasticizer (sodium bicarbonate) was not added, heat resistance, elasticity, tensile strength and elongation were lowered as compared with ordinary products extruded using only a mirror-bar type silicone rubber.
본 발명의 가소화 셀룰로오스를 이용한 친환경 실리콘 원료 조성물은 분해성 및 기계적 물성이 매우 우수한바, 친환경 고분자 분야의 기본 소재로서 포장재, 시트, 용기, 케이스, 필름, 코팅제, 접착제, 내장재, 바닥재, 보강재 등 유연성 플라스틱 내지 실리콘 고무를 필요로 하는 종래의 다양한 제품군에 광범위하게 대체 활용될 수 있을 것이며, 그 사업적 파급효과 또한 클 것으로 기대된다. 특히 경질 제품이 주류를 이루고 있는 3D프린트 분야에도 적용가능한 장점이 있다.The environmentally-friendly silicone raw material composition using the plasticized cellulose of the present invention is excellent in decomposability and mechanical properties, and can be used as a base material for environmentally friendly polymers such as packaging materials, sheets, containers, cases, films, coatings, adhesives, interior materials, flooring materials, It can be widely used as a substitute for a wide variety of conventional products requiring plastic or silicone rubber, and its business impact is expected to be great. Especially, it is applicable to the 3D printing field where hard products are mainstream.
Claims (11)
미러블형 실리콘 고무(Millable silicone rubber); 식물체 셀룰로오스로서 대두피; 왁스; 상기 식물체 셀룰로오스를 가소화하기 위한 소디움계 가소제로서 중탄산소다(NaHCO3); 상용화제; 활제; 무기필러; 및 과산화물;을 포함하는 실리콘 원료 조성물이 압출성형된 것이며,
상기 식물체 셀룰로오스 중 리그닌 함량은 5 중량%이고,
상기 소디움계 가소제는 상기 실리콘 원료 조성물 100 중량부에 대하여 2 중량부의 함량으로 사용되며,
상기 미러블형 실리콘 고무는 상기 실리콘 원료 조성물 100 중량부에 대하여 60 중량부의 함량으로 포함되고,
상기 식물체 셀룰로오스는 상기 실리콘 원료 조성물 100 중량부에 대하여 25 중량부의 함량으로 포함되며,
상기 실리콘 고무 제품은 변색 방지 또는 투명성 유지 기능을 갖는 것임을 특징으로 하는,
탄소저감형 친환경 실리콘 고무 제품.
As carbon-reducing environmentally friendly silicone rubber products,
Millable silicone rubber; As plant cellulase, large scalp; Wax; Sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) as a sodium-based plasticizer for plasticizing the plant cellulase; Compatibilizers; Lubricant; Inorganic filler; And a peroxide, wherein the silicon raw material composition is extruded,
The lignin content of the plant cellulase was 5 wt%
The sodium based plasticizer is used in an amount of 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicone raw material composition,
The mirror-bladed silicone rubber is contained in an amount of 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicone raw material composition,
The plant cellulose is contained in an amount of 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicon raw material composition,
Characterized in that the silicone rubber product has a function of preventing discoloration or maintaining transparency.
Carbon-eco-friendly silicone rubber products.
상기 활제는 스테아르산아연 및 스테아르산칼슘 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는,
탄소저감형 친환경 실리콘 고무 제품.
The method according to claim 1,
Wherein the lubricant is at least one selected from zinc stearate and calcium stearate.
Carbon-eco-friendly silicone rubber products.
상기 무기필러는 탄산칼슘인 것을 특징으로 하는,
탄소저감형 친환경 실리콘 고무 제품.
The method according to claim 1,
Characterized in that the inorganic filler is calcium carbonate.
Carbon-eco-friendly silicone rubber products.
상기 과산화물은 디큐밀 퍼옥사이드인 것을 특징으로 하는,
탄소저감형 친환경 실리콘 고무 제품.
The method according to claim 1,
Characterized in that the peroxide is a dicumyl peroxide.
Carbon-eco-friendly silicone rubber products.
(A) 식물체 셀룰로오스로서 대두피를 50~300 메쉬의 미립자로 분쇄하여 셀룰로오스 분말을 생성하는 단계;
(B) 상기 셀룰로오스 분말을 50~150℃에서 0.5~24시간 동안 건조하여 수분을 제거하는 단계;
(C) 상기 건조된 셀룰로오스 분말에 왁스를 투입하고, 교반속도 300~800RPM으로 고속 교반하여 셀룰로오스 분말의 표면을 코팅하는 단계;
(D) 상기 표면 코팅된 셀룰로오스 분말에 소디움계 가소제로서 중탄산소다(NaHCO3)를 투입하고 교반하는 단계;
(E) 이어서 상용화제, 활제, 무기필러 및 과산화물을 투입하고 교반하여 셀룰로오스 혼합물을 생성하는 단계;
(F) 상기 셀룰로오스 혼합물에 미러블형 실리콘 고무(Millable silicone rubber)를 투입하고 교반하여, 셀룰로오스 혼합물 40 중량% 및 미러블형 실리콘 고무 60 중량%로 이루어진 실리콘 원료 조성물을 수득하는 단계; 및
(G) 상기 실리콘 원료 조성물을 반응온도 100~300℃, 스크류 회전속도 300~800RPM의 조건으로 압출성형하는 단계;를 포함하며,
상기 (A) 단계의 식물체 셀룰로오스는 리그닌 함량이 5 중량%인 것이고,
상기 (D) 단계의 소디움계 가소제는 상기 실리콘 원료 조성물 100 중량부에 대하여 2 중량부의 함량으로 투입되며,
상기 (F) 단계의 셀룰로오스 혼합물 40 중량% 중에는 식물체 셀룰로오스가 25 중량%를 차지하고,
상기 (G) 단계를 통해 얻어지는 압출성형품은 미러블형 실리콘 고무 고분자가 가소화된 셀룰로오스의 미세기공에 침투 및 상호 그라프트 결합을 이루고 있는 것이고,
제조된 실리콘 고무 제품은 변색 방지 또는 투명성 유지 기능을 갖는 것임을 특징으로 하는,
탄소저감형 친환경 실리콘 고무 제품의 제조방법.A process for producing a carbon-reduced environmentally friendly silicone rubber product according to claim 1,
(A) pulverizing a large scalp with fine particles of 50 to 300 mesh as a plant cell to produce a cellulose powder;
(B) drying the cellulose powder at 50 to 150 DEG C for 0.5 to 24 hours to remove moisture;
(C) adding wax to the dried cellulose powder and stirring at a stirring speed of 300 to 800 RPM to coat the surface of the cellulose powder;
(D) adding sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) as a sodium-based plasticizer to the surface-coated cellulose powder and stirring the mixture;
(E) then adding a compatibilizing agent, a lubricant, an inorganic filler and a peroxide, and stirring to produce a cellulose mixture;
(F) Millable silicone rubber is added to the cellulose mixture and stirred to obtain a silicone raw composition comprising 40% by weight of a cellulose mixture and 60% by weight of a mirror-blended silicone rubber; And
(G) extruding the silicon raw material composition at a reaction temperature of 100 to 300 DEG C and a screw rotation speed of 300 to 800 RPM,
The plant cellulase of step (A) has a lignin content of 5% by weight,
The sodium based plasticizer of the step (D) is added in an amount of 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicon raw material composition,
In the cellulose mixture of 40% by weight in the step (F), the plant cellulose accounts for 25% by weight,
The extrusion molded product obtained in the step (G) is characterized in that the mirror-bladed silicone rubber polymer penetrates and graft-bonds with the micropores of the plasticized plasticizer,
Characterized in that the produced silicone rubber product has a function of preventing discoloration or maintaining transparency.
(Canceled). (Canceled).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150150940A KR101750624B1 (en) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | Eco friendly silicone material composition containing plasticized biomass, and extruded product thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150150940A KR101750624B1 (en) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | Eco friendly silicone material composition containing plasticized biomass, and extruded product thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170049973A KR20170049973A (en) | 2017-05-11 |
| KR101750624B1 true KR101750624B1 (en) | 2017-06-26 |
Family
ID=58740980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150150940A KR101750624B1 (en) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | Eco friendly silicone material composition containing plasticized biomass, and extruded product thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101750624B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102377749B1 (en) * | 2022-01-06 | 2022-03-23 | 오형섭 | A biodegradable polymer complex using wood flour and a method for manufacturing the same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5589936B2 (en) * | 2011-04-07 | 2014-09-17 | 信越化学工業株式会社 | Hydrophilic silicone rubber member |
| KR101542919B1 (en) * | 2014-12-15 | 2015-08-07 | (주)제영산업 | Eco-friendly composite polymer pellet having improved mechanical property, manufacturing method thereof, and fabric yarn using the same |
-
2015
- 2015-10-29 KR KR1020150150940A patent/KR101750624B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5589936B2 (en) * | 2011-04-07 | 2014-09-17 | 信越化学工業株式会社 | Hydrophilic silicone rubber member |
| KR101542919B1 (en) * | 2014-12-15 | 2015-08-07 | (주)제영산업 | Eco-friendly composite polymer pellet having improved mechanical property, manufacturing method thereof, and fabric yarn using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170049973A (en) | 2017-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2010243295B2 (en) | Algae-blended compositions for thermoplastic articles | |
| US20190276664A1 (en) | Marine biodegradable plastics comprising a blend of polyester and a carbohydrate-based polymeric material | |
| KR101436916B1 (en) | Eco-friendly Injection molded article by using plant biomass powder and method of the same | |
| US11674018B2 (en) | Polymer and carbohydrate-based polymeric material blends with particular particle size characteristics | |
| KR101525658B1 (en) | Composition for biomass film using food byproduct of wheat bran or soybean hull and biomass film using thereof | |
| KR20190021961A (en) | Carbon-neutral bio-based plastics with enhanced mechanical properties, thermoplastic biomass composite used for preparing the same and methods for preparing them | |
| KR101987086B1 (en) | A biodegradable composite resin composition having improved low-temperature processability, a method for producing a composite resin, and a sheet manufacturing method therefor | |
| CN112513168A (en) | Adding a biodegradable auxiliary to a plastic material | |
| KR101645823B1 (en) | Ecofriendly composite polymer pellet having improved mechanical property preparation method thereof and pallet manufactured by injection molding the same | |
| KR101837493B1 (en) | Thermoplastic cellulose through a cellulose plasticizing and preparation of oxo-biodegradable additive using the plasticized cellulose. | |
| KR101287034B1 (en) | Eco-friendly bio based pellet with plant biomass and method of the same | |
| KR20120037206A (en) | Injection molded article by using corn stalk powder and method of the same | |
| KR20150073593A (en) | High strength carbon neutral bio-plastics film using wheat bran and preparing method thereof | |
| KR101322600B1 (en) | Biodegradable plastic composition | |
| KR102466532B1 (en) | Water based biodegadable composition, products including the same and manufacturing method of water based biodegadable products | |
| EP2110407A1 (en) | Blends of polar low density ethylene copolymers and poly(hydroxy carboxylic acid)s | |
| KR101750624B1 (en) | Eco friendly silicone material composition containing plasticized biomass, and extruded product thereof | |
| Singh et al. | Green and sustainable packaging materials using thermoplastic starch | |
| KR102377749B1 (en) | A biodegradable polymer complex using wood flour and a method for manufacturing the same | |
| KR101766791B1 (en) | Biodegradable soft bio material composition which rapidly become low molecular substance by containing double bond, and extruded product thereof | |
| KR20120034930A (en) | Method on manufacturing bio-degradable chaff pellet and chaff pellet itself | |
| KR101282931B1 (en) | Nature degradable biomass pellet by using corn stalk and its preparing method | |
| KR101613500B1 (en) | Degradable bio silicone material composition, and extruded product thereof | |
| KR101173929B1 (en) | Injection molded article by using plant biomass powder and Method of the same | |
| CN112300477A (en) | Starch-blended polyethylene resin composition and packaging material using same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |