KR102111285B1 - Biodegradable plastic composition and process for preparing plastic container - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생분해성 플라스틱 조성물 및 이를 이용한 플라스틱의 제조 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 농업 부산물을 이용하여 자원을 재활용할 수 있고, 생분해성 등의 물성이 뛰어나면서도 친환경적이어서 식품 용기 등을 사용될 수 있는 생분해성 플라스틱 조성물 및 이를 이용한 플라스틱의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 생분해성 플라스틱 조성물 및 이를 이용한 생분해성 플라스틱의 제조 방법에 의하면 기계적 강도를 포함하는 물리적 특성이 개선되고, 더욱 경제적인 방식으로 제공될 수 있다.The present invention relates to a biodegradable plastic composition and a method for manufacturing plastic using the same, and more specifically, it is possible to recycle resources using agricultural by-products, and is excellent in physical properties such as biodegradability and is eco-friendly, so food containers and the like can be used. The present invention relates to a biodegradable plastic composition and a method of manufacturing the plastic using the same. According to the biodegradable plastic composition according to the present invention and a method for manufacturing a biodegradable plastic using the same, physical properties including mechanical strength are improved and can be provided in a more economical manner.
Description
본 발명은 생분해성 플라스틱 조성물 및 이를 이용한 플라스틱의 제조 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 농업 부산물을 이용하여 자원을 재활용할 수 있고, 생분해성 등의 물성이 뛰어나면서도 친환경적이어서 식품 용기 등을 사용될 수 있는 생분해성 플라스틱 조성물 및 이를 이용한 플라스틱의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a biodegradable plastic composition and a method for manufacturing plastic using the same, and more specifically, it is possible to recycle resources using agricultural by-products, and is excellent in physical properties such as biodegradability and is eco-friendly, so food containers and the like can be used. The present invention relates to a biodegradable plastic composition and a method of manufacturing the plastic using the same.
환경에 대한 중요성이 대두되면서 다양한 산업 분야에 있어 환경을 오염시키지 않는 기술에 대한 개발이 필수적인 요소로 자리 잡고 있다.As the importance of the environment emerges, the development of technologies that do not pollute the environment is becoming an essential element in various industries.
생활 필수품인 플라스틱은 썩지 않아 환경오염의 주범으로 이에 대한 사용 규제가 법제화되고 있다. 이러한 사용 규제와 재활용 노력으로 플라스틱 폐기물 양이 감소되고 있으나 여전히 많은 일회용품이 편리성에 의해 사용될 수밖에 없으므로 생분해성과 같은 환경친화형 재료가 다양하게 요구되고 있는 시점이다.Plastics, a necessity for daily living, are incorruptible, and regulations on their use are being enacted as a major cause of environmental pollution. Although the amount of plastic waste has been reduced due to the regulation and recycling efforts, it is time to demand various eco-friendly materials such as biodegradability because many disposable products are still used for convenience.
최근 자연에 의해 분해되는 플라스틱에 대한 기술 개발이 활발히 진행되고 있고, 그 수요 또한 폭발적으로 증가하고 있다. 이와 관련하여, 국내외적으로 바이오 플라스틱에 대한 산업화가 활발하게 이루어지고 있다.Recently, technology development for plastics that are decomposed by nature is actively progressing, and the demand is also explosively increasing. In this regard, industrialization of bioplastics has been actively conducted at home and abroad.
친환경 소재로 주목을 받고 있는 바이오 플라스틱은 기존 생분해 플라스틱의 단점으로 지적되어 온 조기 생분해 문제, 물성 저하, 낮은 가격경쟁력 및 재활용의 어려움을 극복할 수 있어 급격히 산업화가 진행되고 있다.Bioplastics, which are attracting attention as an eco-friendly material, are rapidly undergoing industrialization because they can overcome the problems of early biodegradation, physical properties, low price competitiveness, and recycling, which have been pointed out as disadvantages of existing biodegradable plastics.
하지만, 바이오 플라스틱은 아직까지 그 사용범위가 제한적이다. 바이오매스의 원가상승으로 인해 기존 플라스틱 제품 대비 2~3배 가량 비싸고, 전자제품 및 산업용품 등에서 요구되는 수준의 물성, 강도를 유지하는 것 등 해결해야 할 문제가 많이 남아 있다. 또한 바이오매스 중 전분의 경우 식량자원 사용이란 문제점이 대두되어 그 사용량을 줄일 필요가 있다.However, the range of use of bioplastics is still limited. Due to the rising cost of biomass, it is about 2-3 times more expensive than existing plastic products, and there are many problems to be solved, such as maintaining physical properties and strength required for electronic products and industrial products. In addition, in the case of starch in the biomass, the problem of using food resources has emerged and it is necessary to reduce the amount of use.
이와 관련하여, 최근 플라스틱에 볏짚, 왕겨, 톱밥 분쇄물과 함께 전분을 첨가시킨 조성물을 이용하여 제조된 1회용 플라스틱 용기 등이 개발된 바 있다. 그러나 이 경우 사출제품, 시트 및 진공성형 제품의 물성 개선에는 효과가 있지만, 얇은 박막 포장재로 사용하기 위한 필름 형태로 제작되는 경우 제조된 필름의 물리적 특성이 떨어지는 단점이 있다.In this regard, a disposable plastic container manufactured using a composition in which starch is added together with crushed rice straw, rice husk, and sawdust has recently been developed. However, in this case, although it is effective in improving the physical properties of the injection product, sheet, and vacuum-molded product, there is a disadvantage in that the physical properties of the manufactured film are deteriorated when produced in the form of a film for use as a thin film packaging material.
현재 알려진 생분해성 플라스틱, 바이오 플라스틱 등 친환경 플라스틱은 지방족 폴리에스테르를 주성분으로 하는 생분해성 성분에 변성전분 등과 같은 바이오매스를 이용한 생분해성 플라스틱 성형용 조성물, 압출 사출성형용 생분해성 수지 조성물 등이 있다.At present, eco-friendly plastics such as biodegradable plastics and bioplastics include biodegradable plastic molding compositions using biomass such as modified starch, and biodegradable resin compositions for extrusion injection molding.
그러나 이러한 제품들은 생분해 특성은 우수하나 여전히 물성이 개선되어야 하는 문제가 있고 제조 비용이 높다는 문제가 있다.However, these products have excellent biodegradation properties, but there are still problems in that physical properties need to be improved and manufacturing costs are high.
본 발명자는 위와 같은 종래 기술에 따른 문제점들이 개선되고 기계적 강도를 포함하는 물리적 특성이 개선되고, 더욱 경제적인 방식으로 제공될 수 있는 생분해성 플라스틱을 개발하기 위하여 예의 연구한 결과, 후술하는 바와 같이 농업 부산물을 이용한 생분해성 플라스틱 조성물이 이와 같은 요건을 만족시킬 수 있는 것을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The present inventor has improved the problems according to the prior art as described above, the physical properties including mechanical strength are improved, and as a result of earnest research to develop a biodegradable plastic that can be provided in a more economical manner, agriculture as described below It has been found that a biodegradable plastic composition using by-products can satisfy these requirements and has completed the present invention.
따라서 본 발명의 목적은 생분해성 등의 물성이 뛰어나면서도 친환경적이어서 식품 용기 등을 사용될 수 있는 생분해성 플라스틱 조성물 및 이를 이용한 플라스틱의 제조 방법을 제공하는데에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a biodegradable plastic composition that can be used as a food container or the like because it has excellent physical properties such as biodegradability and is eco-friendly, and a method of manufacturing the plastic using the same.
위와 같은 본 발명의 목적은 건조 처리된 농업 부산물 분말 10~60 중량부, 전분 5~20 중량부, 리그닌 분말 5~10중량부, 점토 분말 0.5~2 중량부, 황산알루미늄 5~10 중량부, 폴리유산 10~50 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 3~7 중량부, 폴리비닐알코올 5~20 중량부, 젤라틴 1~5중량부, 솔비톨 0.5~3 중량부, 탄산나트륨 0.5~3 중량부, 탄산칼슘 0.5~3 중량부, 이산화티탄 0.1~2 중량부, 왁스 및 안료를 포함하고, 상기 분말은 150~300 메쉬의 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 생분해성 플라스틱 조성물 및 이를 이용한 생분해성 플라스틱의 제조 방법에 의해 달성될 수 있다.The object of the present invention as described above is 10-60 parts by weight of agricultural by-product powder dried, 5-20 parts by weight of starch, 5-10 parts by weight of lignin powder, 0.5-2 parts by weight of clay powder, 5-10 parts by weight of aluminum sulfate, Polylactic acid 10-50 parts by weight, carboxymethyl cellulose 3-7 parts by weight, polyvinyl alcohol 5-20 parts by weight, gelatin 1-5 parts by weight, sorbitol 0.5-3 parts by weight, sodium carbonate 0.5-3 parts by weight, calcium carbonate 0.5 ~ 3 parts by weight, 0.1 to 2 parts by weight of titanium dioxide, wax and pigment, the powder is a biodegradable plastic composition characterized in that it has a particle size of 150 to 300 mesh and a method for producing biodegradable plastic using the same Can be achieved.
본 발명에 따른 생분해성 플라스틱 조성물 및 이를 이용한 생분해성 플라스틱의 제조 방법에 의하면 생분해성과 기계적 강도를 포함하는 물리적 특성이 개선되고, 더욱 경제적인 방식으로 제공될 수 있다.According to the biodegradable plastic composition according to the present invention and a method for manufacturing biodegradable plastic using the same, physical properties including biodegradability and mechanical strength are improved, and may be provided in a more economical manner.
도 1은 본 발명에 따른 생분해성 플라스틱의 제조 방법에 대한 제조공정도이다.1 is a manufacturing process diagram for a method of manufacturing a biodegradable plastic according to the present invention.
본 발명은, 일면에 있어서, 건조 처리된 농업 부산물 분말 10~60 중량부, 전분 5~20 중량부, 리그닌 분말 5~10중량부, 점토 분말 0.5~2 중량부, 황산알루미늄 5~10 중량부, 폴리유산 10~50 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 3~7 중량부, 폴리비닐알코올 5~20 중량부, 젤라틴 1~5중량부, 솔비톨 0.5~3 중량부, 탄산나트륨 0.5~3 중량부, 탄산칼슘 0.5~3 중량부, 이산화티탄 0.1~2 중량부, 왁스 및 안료를 포함하고, 상기 분말은 150~300 메쉬의 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 생분해성 플라스틱 조성물를 제공한다.The present invention, in one aspect, 10-60 parts by weight of the agricultural by-product powder dried, 5-20 parts by weight of starch, 5-10 parts by weight of lignin powder, 0.5-2 parts by weight of clay powder, 5-10 parts by weight of aluminum sulfate , Polylactic acid 10-50 parts by weight, carboxymethyl cellulose 3-7 parts by weight, polyvinyl alcohol 5-20 parts by weight, gelatin 1-5 parts by weight, sorbitol 0.5-3 parts by weight, sodium carbonate 0.5-3 parts by weight, calcium carbonate 0.5 to 3 parts by weight, 0.1 to 2 parts by weight of titanium dioxide, wax and pigment, the powder provides a biodegradable plastic composition characterized in that it has a particle size of 150 to 300 mesh.
본 발명은, 추가의 일면에 있어서, 상기 농업 부산물은 옥수수 껍질, 콩깍지, 고구마순, 감자순, 쌀겨, 보릿겨, 대두박, 채소박, 주정박, 과일박, 볏집, 밀짚, 서숙대, 보릿대 및 버섯부산물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상이고, 상기 전분은 옥수수 전분, 카사바 전분, 타카오 전분, 또는 고구마 전분인 것을 특징으로 하는 생분해성 플라스틱 조성물을 제공한다.The present invention, in a further aspect, the agricultural by-products are corn husk, soybean pods, sweet potato, potato order, rice bran, barley bran, soybean meal, vegetable foil, drunk meal, fruit foil, crested rice, straw, sookdae, baritdae and mushroom One or more selected from the group consisting of by-products, the starch provides a biodegradable plastic composition characterized in that the corn starch, cassava starch, Takao starch, or sweet potato starch.
본 발명은, 다른 추가의 일면에 있어서, 상기 생분해성 플라스틱 조성물을 고분자 수지와 혼합하여 사출성형하여 제조된 생분해성 플라스틱 용기를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a biodegradable plastic container prepared by injection molding the biodegradable plastic composition by mixing it with a polymer resin.
본 발명은, 다른 추가의 일면에 있어서,In another aspect of the present invention,
a) 옥수수 껍질, 콩깍지, 고구마순, 감자순, 쌀겨, 보릿겨, 대두박, 채소박, 주정박, 과일박, 볏집, 밀짚, 서숙대, 보릿대 및 버섯부산물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 농업 부산물을 150~300 메쉬의 입도로 분말로 분쇄하는 단계;a) 150 or more agricultural by-products selected from the group consisting of corn husk, soybean pod, sweet potato, potato sprout, rice bran, barley bran, soybean meal, vegetable foil, drunk meal, fruit foil, crested straw, straw, sukdae, barit and mushroom by-products. Crushing into powder with a particle size of ~ 300 mesh;
b) 분쇄된 상기 농업 부산물을 후 80~110℃에서 60분~150분 동안 건조시키는 단계;b) drying the crushed agricultural by-products at 80 to 110 ° C. for 60 to 150 minutes;
c) 건조된 농업부산물에 왁스를 첨가하여 코팅하는 단계;c) coating by adding wax to the dried agricultural by-products;
d) 왁스코팅된 농업 부산물 10~60 중량부, 전분 5~20 중량부, 리그닌 분말 5~10중량부, 점토 분말 0.5~2 중량부, 황산알루미늄 5~10 중량부, 폴리유산 10~50 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 3~7 중량부, 폴리비닐알코올 5~20 중량부, 젤라틴 1~5중량부, 솔비톨 0.5~3 중량부, 탄산나트륨 0.5~3 중량부, 탄산칼슘 0.5~3 중량부, 이산화티탄 0.1~2 중량부 및 안료를 혼합하여 펠릿용 조성물을 형성하는 단계;d) 10-60 parts by weight of wax-coated agricultural by-products, 5-20 parts by weight of starch, 5-10 parts by weight of lignin powder, 0.5-2 parts by weight of clay powder, 5-10 parts by weight of aluminum sulfate, 10-50 parts of polylactic acid Parts, carboxymethyl cellulose 3-7 parts by weight, polyvinyl alcohol 5-20 parts by weight, gelatin 1-5 parts by weight, sorbitol 0.5-3 parts by weight, sodium carbonate 0.5-3 parts by weight, calcium carbonate 0.5-3 parts by weight, dioxide Forming a composition for pellets by mixing 0.1 to 2 parts by weight of titanium and a pigment;
e) 상기 펠릿용 조성물을 150~250℃에서 용융 압출하여 펠릿을 형성하는 단계; e) forming a pellet by melt-extruding the pellet composition at 150 to 250 ° C;
f) 상기 펠릿 100 중량부를 기준으로 고분자 수지 100~1,000 중량부를 혼합하여 성형용 혼합물을 얻는 단계; 및f) obtaining a molding mixture by mixing 100 to 1,000 parts by weight of a polymer resin based on 100 parts by weight of the pellets; And
g) 성형용 혼합물을 사출 성형하여 생분해성 플라스틱을 얻는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 플라스틱의 제조 방법을 제공한다.g) injection molding the molding mixture to obtain a biodegradable plastic; provides a method for producing a biodegradable plastic comprising a.
이하, 본 발명에 따른 생분해성 플라스틱 조성물 및 이를 이용한 생분해성 플라스틱의 제조 방법에 관하여 첨부 도면을 참조하여 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a biodegradable plastic composition according to the present invention and a method for manufacturing a biodegradable plastic using the same will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in the specification and claims are not to be construed as being limited to ordinary or lexical meanings, and the inventor is based on the principle that the concept of terms can be properly defined in order to best describe his or her invention. It should be interpreted in a sense and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, since the embodiments illustrated in the present specification and the configuration illustrated in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, it is understood that there may be various equivalents and modifications that can replace them at the time of this application. shall.
본 발명은 주요 성분으로써 농업부산물을 재활용하여 처리함으로써 탄소 저감 효과를 갖고, 고분자 수지의 분해를 촉진시킴으로써 환경적인 부담을 줄일 수 있는 것에 주된 특징이 있으며 이는 환경친화성을 포함한 다양한 이점들을 제공할 수 있다.The present invention has a main feature in that it has a carbon reduction effect by recycling agricultural by-products as a main component and can reduce an environmental burden by promoting decomposition of a polymer resin, which can provide various advantages including environmental friendliness. have.
또한, 본 발명은 농업부산물과 부합되는 다양한 원재료를 탐색하여 만족할 만한 물성과 기능성을 가진 생분해성 플라스틱 조성물을 개발하기 위하여 예의 노력한 결과 이루어진 것으로서 다양한 원재료 성분과 이들의 조합비, 각 성분들의 효율적인 사용량 등을 최적화한 것에 주된 특징이 있으며, 상기 본 발명에 따른 조성물의 조성비는 각각의 성분이 갖는 특성들을 오랜 연구 결과에 의해 설정한 것이며, 그 비율의 범위를 벗어나는 경우에는 타성분과의 바람직한 상용성을 나타내지 못하여 효과가 떨어질 우려가 있다.In addition, the present invention has been made as a result of diligent efforts to develop a biodegradable plastic composition having satisfactory physical properties and functionality by searching for various raw materials that are compatible with agricultural by-products, and the various raw material components, their combination ratios, and the effective use of each component, etc. There is a main characteristic to the optimization, the composition ratio of the composition according to the present invention is to set the properties of each component by the results of a long study, and if it is outside the range of the ratio, it does not exhibit a desirable compatibility with other components There is a fear that the effect will be deteriorated.
본 발명에 따른 생분해성 플라스틱 조성물은 건조 처리된 농업 부산물 분말 10~60 중량부, 전분 5~20 중량부, 리그닌 분말 5~10중량부, 점토 분말 0.5~2 중량부, 황산알루미늄 5~10 중량부, 폴리유산 10~50 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 3~7 중량부, 폴리비닐알코올 5~20 중량부, 젤라틴 1~5중량부, 솔비톨 0.5~3 중량부, 탄산나트륨 0.5~3 중량부, 탄산칼슘 0.5~3 중량부, 이산화티탄 0.1~2 중량부, 왁스 및 안료를 포함하고, 상기 분말은 150~300 메쉬의 입도를 가지며 펠릿 형태로 제공하는 것이 바람직할 수 있다.The biodegradable plastic composition according to the present invention is 10-60 parts by weight of agricultural by-product powder dried, 5-20 parts by weight of starch, 5-10 parts by weight of lignin powder, 0.5-2 parts by weight of clay powder, 5-10 parts by weight of aluminum sulfate Parts, 10 to 50 parts by weight of polylactic acid, 3 to 7 parts by weight of carboxymethyl cellulose, 5 to 20 parts by weight of polyvinyl alcohol, 1 to 5 parts by weight of gelatin, 0.5 to 3 parts by weight of sorbitol, 0.5 to 3 parts by weight of sodium carbonate, carbonic acid It contains 0.5 to 3 parts by weight of calcium, 0.1 to 2 parts by weight of titanium dioxide, wax and pigment, and the powder may have a particle size of 150 to 300 mesh and may be preferably provided in pellet form.
상기 농업 부산물은 주로 추수 후 퇴비로 이용되거나 농산물 가공 처리 후 특별한 용도 없이 폐기되는 것들을 재활용 차원에서 저렴하게 구입할 수 있는 것들을 본 발명의 생분해성 플라스틱의 원료로서 사용할 수 있으며 이들은 플라스틱을 분해하는 촉진제로서 사용될 수 있다.The agricultural by-products are mainly used as compost after harvesting or those that can be purchased inexpensively at a recycling level for those that are discarded without special use after processing agricultural products, and can be used as a raw material for biodegradable plastics of the present invention. Can be.
이러한 농업 부산물은, 이에 제한되지 않고, 예를 들면 옥수수 껍질, 콩깍지, 고구마순, 감자순, 쌀겨, 보릿겨, 대두박, 채소박, 주정박, 과일박, 볏집, 밀짚, 서숙대, 보릿대 및 버섯부산물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.These agricultural by-products are not limited to, for example, corn husk, soybean pods, sweet potato sprouts, potato sprouts, rice bran, barley bran, soybean meal, vegetable foil, gourd, fruit foil, crested straw, straw, sukdae, barit and mushroom by-products It may include one or more components selected from the group consisting of.
상기 농업 부산물은 분쇄 처리하여 건조된 분말 형태로 제공되는 것이 바람직하고, 150~300 메쉬의 입도를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 분말의 입도가 150 메쉬 이하이면 표면이 거칠어져 필름 등의 최종 제품의 품질이 나빠지며, 제품의 강도 및 신율이 나빠지게 되고, 300 메쉬를 초과하면 입자 크기가 매우 작게 되어 제품 품질은 우수하지만 분쇄 공정 시간이 너무 길게 되어 전체적인 생산성 저하 및 원가 상승에 따른 가격 경쟁력이 나빠지게 된다.The agricultural by-products are preferably provided in a dry powder form by crushing treatment, and may preferably have a particle size of 150 to 300 mesh. If the particle size of the powder is 150 mesh or less, the surface becomes rough and the quality of the final product, such as a film, deteriorates, and the strength and elongation of the product deteriorate. The process time is too long, resulting in deterioration in overall productivity and cost competitiveness due to cost increase.
상기 농업 부산물은 생분해성 플라스틱 조성물의 전체 중량을 기준으로 10~60 중량부로 포함될 수 있고, 20~50중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직할 수 있다. 10 중량부 미만이면 생분해성이 낮아질 우려가 있고 않고 60 중량부를 초과하면 흐름성이 불량해지고 성형성이 낮아질 우려가 있고 가격이 높아져 경제성이 낮아진다.The agricultural by-products may be included in 10 to 60 parts by weight based on the total weight of the biodegradable plastic composition, it may be more preferable to be included in 20 to 50 parts by weight. If it is less than 10 parts by weight, biodegradability may not be lowered, and if it exceeds 60 parts by weight, flowability may be poor and formability may be lowered, and the price increases, resulting in low economic efficiency.
상기 전분은 친환경 소재로서 플라스틱의 분해 및 가소화를 촉진하여 성형성과 흐름성을 개선시키는데, 이에 제한되지 않고, 옥수수 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 카사바 전분, 타카오 전분, 또는 밀 전분을 사용할 수 있다. The starch is an environmentally friendly material that promotes decomposition and plasticization of plastics to improve moldability and flowability, but is not limited thereto, and corn starch, potato starch, sweet potato starch, cassava starch, takao starch, or wheat starch may be used. .
전분 중량은 생분해성 플라스틱 조성물의 중량을 기준으로 5 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 5 중량부 미만이면 전분 변성이 용이하지 않고 흐름성과 성형성이 낮아질 우려가 있고, 20 중량부를 초과하면 가격이 높아져 경제성이 떨어진다.Starch weight is preferably included in 5 to 20 parts by weight based on the weight of the biodegradable plastic composition. If it is less than 5 parts by weight, starch modification is not easy and there is a fear that flowability and formability are lowered. If it exceeds 20 parts by weight, the price increases and the economical efficiency decreases.
상기 리그닌 분말은 분해보조제로서 사용되고 생분해성 플라스틱 조성물의 중량을 기준으로 5~10중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 리그닌 분말이 10 중량부 미만이면 생분해성, 흐름성이 낮아질 우려가 있고, 20 중량부를 초과하면 성형성이 떨어질 우려가 있다.The lignin powder is used as a decomposition aid and is preferably included in 5 to 10 parts by weight based on the weight of the biodegradable plastic composition. If the lignin powder is less than 10 parts by weight, biodegradability and flowability may be lowered, and if it exceeds 20 parts by weight, moldability may be deteriorated.
상기 황산알루미늄은 마찬가지로 분해보조제로 사용되는 것으로서, 생분해성 플라스틱 조성물의 중량을 기준으로 5~10 중량부의 양으로 포함되는 것이 바람직하다.The aluminum sulfate is similarly used as a decomposition aid, and is preferably included in an amount of 5 to 10 parts by weight based on the weight of the biodegradable plastic composition.
상기 점토 분말은 층상구조로 우수한 흡습성을 가지며, 이에 따라 본 발명의 생분해성 플라스틱 조성물로 제조된 성형물이 수용액 중에서도 우수하게 분해될 수 있도록 하는 작용을 한다. 점토 분말은 생분해성 플라스틱 조성물의 중량을 기준으로 0.5~2 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 점토 분말이 0.5 중량부 미만이면 생분해성이 낮아질 우려가 있고, 2 중량부를 초과하면 플라스틱의 인장강도, 연신율이 저하될 우려가 있다.The clay powder has an excellent hygroscopicity in a layered structure, and accordingly acts so that the molded product made of the biodegradable plastic composition of the present invention can be decomposed in an aqueous solution. The clay powder is preferably included in 0.5 to 2 parts by weight based on the weight of the biodegradable plastic composition. If the clay powder is less than 0.5 part by weight, biodegradability may be lowered, and if it is more than 2 parts by weight, the tensile strength and elongation of the plastic may be lowered.
상기 폴리유산은 생분해성 고분자로서 바인더의 기능을 한다. 폴리 유산은 생분해성 플라스틱 조성물의 중량을 기준으로 10~50 중량부로 포함될 수 있고, 15~45 중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 10 중량부 미만으로 사용될 경우 생분해 효과가 미비할 수 있고, 50 중량부 이상으로 사용될 경우 내구성이 저하될 우려가 있다.The polylactic acid functions as a binder as a biodegradable polymer. The polylactic acid may be included in 10 to 50 parts by weight based on the weight of the biodegradable plastic composition, and more preferably 15 to 45 parts by weight. When used in less than 10 parts by weight, the biodegradation effect may be insufficient, and when used in more than 50 parts by weight, there is a fear that durability is deteriorated.
상기 카르복시메틸셀룰로오스는 바인더 역할을 수행하며, 생분해성 플라스틱 조성물의 중량을 기준으로 3~7 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 3 중량부 미만으로 사용될 경우 생분해 효과가 미비할 수 있고, 7 중량부 이상으로 사용될 경우 생분해성 펠릿이 약해지거나 깨어지는 등 내구성이 저하될 수 있다.The carboxymethylcellulose serves as a binder, and is preferably included in 3 to 7 parts by weight based on the weight of the biodegradable plastic composition. When used in less than 3 parts by weight, the biodegradation effect may be inadequate, and when used in more than 7 parts by weight, the durability of biodegradable pellets, such as weak or broken, may deteriorate.
상기 폴리비닐알코올은 바인더로서 작용하며 농업부산물과의 이형성을 제거하여 서로 잘 섞이도록 상용성을 부여하기 위한 성분으로서, 생분해성 플라스틱 조성물의 중량을 기준으로 5~20 중량부로 포함될 수 있고, 7~13 중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직할 수 있다. 5 중량부 이하에서는 강도 및 상용성이 약할 우려가 있고, 20 중량부를 초과하면 생분해성이 떨어질 우려가 있다.The polyvinyl alcohol acts as a binder and removes releasability from agricultural by-products to provide compatibility to mix well with each other, and may be included in 5 to 20 parts by weight based on the weight of the biodegradable plastic composition, 7 to It may be more preferable to include 13 parts by weight. If it is 5 parts by weight or less, there is a fear that strength and compatibility are weak, and if it exceeds 20 parts by weight, there is a fear that biodegradability is poor.
상기 젤라틴, 솔비톨 및 탄산나트륨은 왁스로 코팅된 농업부산물 분말의 효율적인 산화 및 가소화를 위하여 사용되는 성분으로 전체 생분해성 조성물 100 중량부에 대하여 2 중량부 이상이 사용될 수 있고, 2 중량부를 초과하여 사용하는 경우 가공 과정에서 농업부산물이 탄화되거나 물성이 저하되는 문제점이 따를 수 있다.The gelatin, sorbitol, and sodium carbonate are components used for efficient oxidation and plasticization of wax-coated agricultural by-product powders, and may be used in an amount of 2 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the total biodegradable composition, and more than 2 parts by weight In the case of processing, agricultural by-products may be carbonized or physical properties may be deteriorated during processing.
젤라틴은 생분해성 플라스틱 조성물의 중량을 기준으로 1~5중량부, 솔비톨은 0.5~3 중량부 그리고 탄산나트륨은 0.5~3 중량부로 포함되는 것이 바람직할 수 있다.Gelatin may be preferably included in 1 to 5 parts by weight, 0.5 to 3 parts by weight of sorbitol and 0.5 to 3 parts by weight of sodium carbonate, based on the weight of the biodegradable plastic composition.
상기 탄산칼슘은 구성 성분의 원활한 혼합과 분산을 위한 분산제로 작용하며, 생분해성 플라스틱 조성물의 중량을 기준으로 0.5~3 중량부으로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 분산제가 0.5 중량부 미만으로 사용되면 분산 효과가 미미하게 나타나고, 3 중량부를 초과하면 환경 오염, 인체 유해성기준치 초과의 우려가 있다.The calcium carbonate acts as a dispersant for smooth mixing and dispersion of the components, and is preferably used in an amount of 0.5 to 3 parts by weight based on the weight of the biodegradable plastic composition. If the dispersant is used in an amount of less than 0.5 parts by weight, the dispersing effect is insignificant, and if it exceeds 3 parts by weight, there is a risk of environmental pollution and exceeding the human toxicity standard.
상기 이산화티탄은 고분자 물질의 분해를 가속화하고 열분해 및 광분해를 촉진하기 위하여 산화제로서 함량은 상기 생분해성 플라스틱 조성물 중량을 기준으로 0.2 중량부 이상 2 중량부 이하로 포함되는 것이 좋다. 0.2 중량부 이하이면 플라스틱 수지 등의 고분자 물질의 산화 분해 기능이 약하게 되고, 2 중량부를 초과하여 이상 사용하는 경우 제품생산 시 제품이 물성이 저하되고 생산성이 나빠지는 문제점이 있다.The titanium dioxide is preferably included in an amount of 0.2 parts by weight or more and 2 parts by weight or less based on the weight of the biodegradable plastic composition to accelerate decomposition of the polymer material and promote thermal decomposition and photolysis. If it is 0.2 parts by weight or less, the oxidative decomposition function of a polymer material such as plastic resin is weak, and when it is used in excess of 2 parts by weight, there is a problem in that the product is deteriorated in physical properties and productivity is deteriorated.
상기 왁스는 농업부산물의 탄화를 막고, 생산성을 증진시키기 위하여 사용된다. 왁스는 저분자량이면서 융점이 낮은 장점이 있어 압출기를 이용하여 첨가제를 제조할 때 활제 보조제로서의 기능도 함께 수행할 수 있으며, 저분자 물질로 생분해 가능하다는 장점도 있다. The wax is used to prevent carbonization of agricultural by-products and to increase productivity. Since the wax has the advantage of low molecular weight and low melting point, it can also function as a lubricant aid when preparing additives using an extruder, and also has the advantage of being biodegradable with a low molecular substance.
왁스는 에틸렌비스스테아라미드(EBS), 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 계열 왁스(P-WAX), 엘씨 왁스, 파라핀 왁스, 유동 파라핀 왁스, 밀납, 몰다 왁스, 이멀시파잉 왁스, 칸데릴라 왁스, PE 왁스, PP 왁스 등이 사용될 수 있다.Waxes are ethylenebisstearamid (EBS), polypropylene or polyethylene-based waxes (P-WAX), L. wax, paraffin wax, liquid paraffin wax, beeswax, drive wax, emulsifying wax, candelilla wax, PE wax, PP Wax and the like can be used.
왁스는 상기 생분해성 플라스틱 조성물 중량을 기준으로 1~5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 1중량부 미만으로 사용시 코팅기능 및 활제 보조제 역할이 미약하고, 5 중량부 이상 사용시 이물질 등 찌꺼기 발생하고, 원가가 상승하는 단점이 있다. 왁스를 많이 사용하면 내수성을 위한 코팅은 우수하나, 나중에 사출, 압출, 필름 생산 등에서 생산설비 다이스에 찌꺼기가 발생되어 생산성이 낮아질 우려가 있다.The wax is preferably included in 1 to 5 parts by weight based on the weight of the biodegradable plastic composition. When it is used in less than 1 part by weight, the coating function and the role of a lubricant aid are weak, and when it is used in more than 5 parts by weight, debris such as foreign substances is generated, and the cost increases. If a lot of wax is used, the coating for water resistance is excellent, but there is a fear that the productivity is lowered due to the generation of debris in the dies of production equipment in injection, extrusion, and film production.
안료는 필요에 따라 통상의 성분을 선택하여 사용할 수 있다.The pigment can be used by selecting a conventional component as needed.
상기 농업부산물, 점토 분말, 전분, 리그닌을 포함하는 원료들은 마찬가지로 150~300 메쉬의 입도를 갖는 것이 바람직하다.The raw materials including the agricultural by-products, clay powder, starch, and lignin are likewise preferably having a particle size of 150 to 300 mesh.
본 발명은 추가의 일면에 있어서 생분해성 플라스틱의 제조 방법을 제공한다.The present invention in a further aspect provides a method for producing biodegradable plastics.
도 1은 본 발명에 따른 생분해성 플라스틱의 제조 방법에 대한 제조공정도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 생분해성 플라스틱의 제조 방법은 크게 농업부산물의 분말화 단계, 건조 단계, 왁스코팅 단계, 혼합 단계, 용융 압출 단계, 고분자 수지 혼합 단계 및 사출 성형 단계를 포함하여 이루어진다. 1 is a manufacturing process diagram for a method of manufacturing a biodegradable plastic according to the present invention. As shown in FIG. 1, the method for manufacturing biodegradable plastics according to the present invention largely includes a powdering step of an agricultural by-product, a drying step, a wax coating step, a mixing step, a melt extrusion step, a polymer resin mixing step and an injection molding step. Is done by
이하 개별 단계에 관련하여 상세히 설명한다.It will be described below in detail with respect to the individual steps.
a) 분말화 단계a) powdering step
옥수수 껍질, 콩깍지, 고구마순, 감자순, 쌀겨, 보릿겨, 대두박, 채소박, 주정박, 과일박, 볏집, 밀짚, 서숙대, 보릿대 및 버섯부산물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 농업 부산물을 분말화하는 단계로서, 150~300 메쉬의 입도로 분쇄하는 것이 바람직할 수 있다. 150 메쉬 미만인 경우에는 입자 크기가 너무 커서 펠릿 생산시 흐름성이 나빠 생산성이 떨어지고, 표면이 거칠어져 필름 등의 최종 제품의 품질이 나빠지며, 제품의 강도 및 신율이 나빠지게 되고, 300메쉬를 초과하면 입자 크기가 매우 작게 되어 제품 품질은 우수하지만 분쇄 공정 시간이 너무 길게 되어 전체적인 생산성 저하 및 원가 상승에 따른 가격 경쟁력이 나빠지게 된다.Powdering one or more agricultural by-products selected from the group consisting of corn husk, soybean pod, sweet potato, potato sprout, rice bran, barley bran, soybean meal, vegetable foil, drunk, fruit foil, crested, straw, seosookdae, barit and mushroom by-products As a step, it may be desirable to grind to a particle size of 150-300 mesh. In the case of less than 150 mesh, the particle size is too large, resulting in poor flowability during pellet production, poor surface quality, poor quality of final products such as film, poor product strength and elongation, and exceeding 300 mesh If the particle size is very small, the product quality is excellent, but the pulverization process time is too long, resulting in deterioration in overall productivity and cost competitiveness due to cost increase.
b) 건조 단계b) drying step
농업 부산물을 80~110℃에서 60분~150분 동안 건조시켜 함수율이 3% 이하가 되도록 한다.The agricultural by-products are dried at 80 ~ 110 ℃ for 60 ~ 150 minutes so that the water content is less than 3%.
건조는 통상의 건조 장치를 이용하여 80도 내지 110℃에서 가열 및 교반하면서 60분 내지 150분 동안 건조하여 수분 함량을 3% 이하로 건조한다. 건조 온도가 80℃ 미만이면 충분한 건조가 되지 않거나 건조 시간이 오래 걸리는 문제가 있고, 110℃를 초과하면 농업부산물 분말이 탄화할 가능성이 높아지는 문제가 있어 제품의 질이 나빠진다. 건조 시간이 60시간 미만이면 건조가 충분하지 못하여 완제품을 적용하여 제품을 생산할 때 수분문제에 의해 제품 품질이 나쁘게 되는 문제가 있고, 150분을 초과하는 경우 추가적인 건조 효과 없이 에너지만 낭비되는 문제가 있다.Drying is carried out for 60 minutes to 150 minutes while heating and stirring at 80 ° C to 110 ° C using a conventional drying device to dry the moisture content to 3% or less. If the drying temperature is less than 80 ° C, there is a problem that it is not sufficiently dry or takes a long time, and when it exceeds 110 ° C, there is a problem that the likelihood of carbonization of agricultural by-product powder increases, resulting in poor product quality. If the drying time is less than 60 hours, there is a problem that the product quality is deteriorated due to the moisture problem when producing the product by applying the finished product due to insufficient drying, and when it exceeds 150 minutes, there is a problem that only energy is wasted without additional drying effect. .
c) 왁스 코팅 단계c) wax coating step
상기 가열 건조된 농업부산물 분말에 왁스를 투입하고 교반속도 300 내지 800 RPM으로 교반하여 왁스 코팅된 농업부산물 분말을 생성한다. The wax is added to the heat-dried agricultural by-product powder and stirred at a stirring speed of 300 to 800 RPM to produce a wax-coated agricultural by-product powder.
d) 혼합 단계d) mixing step
상기 코팅된 농업 부산물 10~60 중량부, 전분 5~20 중량부, 리그닌 분말 5~10중량부, 점토 분말 0.5~2 중량부, 황산알루미늄 5~10 중량부, 폴리유산 10~50 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 3~7 중량부, 폴리비닐알코올 5~20 중량부, 젤라틴 1~5중량부, 솔비톨 0.5~3 중량부, 탄산나트륨 0.5~3 중량부, 탄산칼슘 0.5~3 중량부, 이산화티탄 0.1~2 중량부 및 안료를 혼합하여 펠릿용 조성물을 형성한다.The coated agricultural by-products 10-60 parts by weight, starch 5-20 parts by weight, lignin powder 5-10 parts by weight, clay powder 0.5-2 parts by weight, aluminum sulfate 5-10 parts by weight, polylactic acid 10-50 parts by weight, 3 to 7 parts by weight of carboxymethyl cellulose, 5 to 20 parts by weight of polyvinyl alcohol, 1 to 5 parts by weight of gelatin, 0.5 to 3 parts by weight of sorbitol, 0.5 to 3 parts by weight of sodium carbonate, 0.5 to 3 parts by weight of calcium carbonate, 0.1 of titanium dioxide The composition for pellets is formed by mixing ~ 2 parts by weight and pigment.
혼합 단계에서는 먼저 농업부산물, 전분, 리그닌 및 점토를 먼저 혼합한 후, 이어서 나머지 성분들을 혼합하는 것이 바람직하고, 믹서 등으로 100 ~ 300 rpm의 속도로 혼합하는 것이 바람직하다.In the mixing step, first, agricultural by-products, starch, lignin and clay are first mixed, and then the remaining components are preferably mixed, and it is preferable to mix at a speed of 100 to 300 rpm with a mixer or the like.
e) 용융 압출 단계e) melt extrusion step
상기 펠릿용 조성물을 150~250℃에서 용융 압출하여 플라스틱 펠릿을 형성하는 단계로서, 먼저 성형용 혼합물을 믹서에서 150~250℃에서 용융시켜 혼련시키고 분산 니더에서 용융 및 분산시켜 잔류 수분을 1% 이하로 조절하고 휘발분 가스를 제거한다. 그리고 이를 이축 압출기를 이용하여 펠릿 등의 형태로 제조할 수 있다.As a step of forming a plastic pellet by melt-extruding the composition for pellets at 150 to 250 ° C, first, the molding mixture is melted at 150 to 250 ° C in a mixer, kneaded, melted and dispersed in a dispersion kneader, and the residual moisture is 1% or less. Adjust to and remove volatile gas. And it can be produced in the form of pellets using a twin-screw extruder.
압출은 이축 압출기 등에서 150 내지 250℃의 온도에서 스크류 회전속도 300 내지 800rpm으로 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 반응 온도 150℃ 이하에서는 첨가한 원료들이 녹지 않아 반응이 잘 일어나지 않을 우려가 있고, 250℃ 이상이면 탄화가 일어나거나, 온도가 너무 높아 수지가 물처럼 녹아내려 펠릿 형상으로 만들기가 곤란하다. 또한 스크류 회전속도가 300rpm 이하이면 생산성이 나쁠 뿐만 아니라 충분한 혼합, 반응이 어렵고, 800rpm 이상이면 스크류 내부 압력이 상승하고 압력에 의한 온도상승으로 농업 부산물의 탄화가 심화된다.Extrusion may be preferably performed at a temperature of 150 to 250 ° C in a twin screw extruder at a screw rotation speed of 300 to 800 rpm. When the reaction temperature is 150 ° C or lower, the added raw materials may not melt and the reaction may not occur well. If the temperature is 250 ° C or higher, carbonization occurs, or the temperature is too high to melt the resin like water, making it difficult to form pellets. In addition, if the screw rotation speed is 300 rpm or less, the productivity is not only poor, but sufficient mixing and reaction are difficult. If the screw rotation speed is 800 rpm or more, the internal pressure of the screw rises and the carbonization of agricultural by-products intensifies due to the temperature rise due to the pressure.
f) 고분자 수지 혼합 단계f) polymer resin mixing step
상기 펠릿 100 중량부를 기준으로 고분자 수지 100~1,000 중량부를 혼합하여 성형용 혼합물을 얻는 단계로서, 상기 플라스틱 조성물은 상기 고분자 수지를 사용 목적에 따라 폴리에틸렌, 폴리프로필레, 폴리스틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트 중 어느 하나 또는 이들을 혼합하여 사출성형한다.As a step of obtaining a molding mixture by mixing 100 to 1,000 parts by weight of a polymer resin based on 100 parts by weight of the pellets, the plastic composition is polyethylene, polypropyle, polystyrene, polyvinyl chloride, polyethylene tere according to the intended use of the polymer resin Any one of phthalates or a mixture of these are injection molded.
상기 펠릿과 상기 플라스틱 수지의 배합비율은 큰 제한이 없으나, 바람직하게 상기 펠릿은 플라스틱 수지 100중량부에 대하여 100 내지 1,000중량부로 첨가할 수 있다. 상기 펠릿의 첨가량이 100 중량부 미만인 경우 제조된 사출품 생산이 어려울 수 있고, 또한 사출품을 생산하여도 초기 인장강도와 신장율 등의 물성이 떨어지는 문제가 있고, 1,000 중량부 이상으로 첨가될 경우 제조된 사출품의 분해성이 떨어질 우려가 있다.The blending ratio of the pellet and the plastic resin is not particularly limited, but preferably, the pellet may be added in an amount of 100 to 1,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the plastic resin. When the added amount of the pellet is less than 100 parts by weight, it may be difficult to produce the manufactured injection product, and even when the injection product is produced, there is a problem in that physical properties such as initial tensile strength and elongation are inferior, and when it is added at 1,000 parts by weight or more There is a concern that the degradability of the injected product may deteriorate.
g) 사출 성형 단계g) injection molding steps
성형용 혼합물을 사출 성형하여 생분해성 플라스틱을 얻는 단계로서, 상기 제조된 펠릿과 고분자 수지를 혼합한 후 사출 성형하여 생분해성 플라스틱을 제조한다.As a step of obtaining a biodegradable plastic by injection molding the molding mixture, a biodegradable plastic is prepared by mixing the pellets and the polymer resin prepared above and then injection molding.
한편, 사출 조건은 일반 PP 100%인 경우에는 사출 온도 240℃에서 사출압력 30bar 정도면 타당하나, 생분해성 조성물 30 중량%와 일반 PP 70 중량%를 혼합하는 경우, 사출 온도 240℃에 사출 압력은 65bar 정도로 높은 것이 좋다. 온도는 별 차이가 없지만 흐름성(MI, Melt Index)이 떨어지기 때문에 사출 압력을 높여주어야 성형성이 우수하다.On the other hand, in the case of 100% general PP injection conditions, it is reasonable if the injection pressure is about 30 bar at 240 ° C, but when 30% by weight of the biodegradable composition and 70% by weight of general PP are mixed, the injection pressure at 240 ° C is the injection pressure. It is good to be as high as 65 bar. There is no difference in temperature, but the flowability (MI, Melt Index) is low, so the injection pressure must be increased to improve moldability.
상기 펠릿과 고분자 수지의 배합은 통상의 호퍼를 포함하는 사출기에서 이루어지며, 제조되는 생분해성 플라스틱 사출품에 칼라를 부여하고자 하는 경우 호퍼에 염료나 안료를 함께 투입한 후 사출할 수 있으며, 그 함량은 원하는 색상 구현에 따라 적절히 조절하여 투입할 수 있다.The pellet and the polymer resin are blended in an injection machine including a conventional hopper, and when a dye or a pigment is added to the hopper when a color is to be given to a biodegradable plastic injection product to be manufactured, it can be injected. Can be appropriately adjusted according to the desired color implementation.
본 발명에 따른 생분해성 플라스틱(펠릿) 조성물과 고분자 수지로부터 제조된 생분해성 플라스틱은 우수한 인장 강도와 신장률을 가지면서도 자연 분해가 가능하여 환경오염 및 환경호르몬 발생 등의 문제점을 해결할 수 있고, 생분해성이 요구되는 다양한 분야에 적용될 수 있다.Biodegradable plastics prepared from biodegradable plastic (pellet) compositions and polymer resins according to the present invention have excellent tensile strength and elongation while being capable of natural decomposition to solve problems such as environmental pollution and environmental hormone generation, and biodegradable It can be applied to various fields that are required.
이러한 사출성형 플라스틱은 이 분야에 공지된 성형 방법에 의하여 시트 형상으로 제조될 수 있고, 이와 같이 제조된 생분해성 시트는 일회용 컵, 빨대, 식기, 젓가락, 도시락 용기 등의 일회용품 뿐만 아니라, 그 밖에 식품포장재, 산업용 필름, 자동차 내장재 등과 같이 다양한 산업 분야에 적용될 수 있다.Such injection-molded plastics can be produced in a sheet form by a molding method known in the art, and the biodegradable sheets thus produced are not only disposable products such as disposable cups, straws, tableware, chopsticks, bento containers, and other food products. It can be applied to various industrial fields such as packaging materials, industrial films, and automobile interior materials.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이며 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples. The following examples are intended to illustrate the invention and the invention is not limited thereto.
실시예Example 1~6: 생분해성 플라스틱의 제조 1-6: Preparation of biodegradable plastic
옥수수대 100 Kg과 쌀겨 100 Kg을 200 메쉬로 각각 분쇄하여 분말로 형성한 다음, 100℃에서 60분 동안 건조시켰다. 건조 분말에 엘씨 왁스 102N(라이온케미칼 제품) 2 Kg을 투입하여 300rpm으로 고속 교반하여 농업 부산물 분말 표면을 코팅하였다. 이어서 왁스코팅된 농업 부산물과 다음의 표 1에 나타낸 첨가물을 고속 교반기에 투입한 후 400rpm으로 교반하여 펠릿용 조성물을 형성하였다.100 Kg of corn cob and 100 Kg of rice bran were respectively crushed into 200 mesh to form a powder, and then dried at 100 ° C for 60 minutes. 2 Kg of LW wax 102N (manufactured by Lion Chemical) was added to the dry powder, followed by high-speed stirring at 300 rpm to coat the agricultural by-product powder surface. Subsequently, the wax-coated agricultural by-product and the additives shown in Table 1 below were added to a high-speed stirrer and stirred at 400 rpm to form a composition for pellets.
상기 펠릿용 조성물을 이축 압출기로 이송시켜 170℃에서 용융시키고 압출한 다음 냉각한 후 일정 크기로 절단하여 생분해성 펠릿을 제조하였다.The composition for pellets was transferred to a twin-screw extruder, melted at 170 ° C, extruded, cooled, and then cut to a certain size to prepare biodegradable pellets.
상기 생분해성 펠릿 100kg에 폴리프로필렌 수지(호남석유화학 제품) 250 Kg을 혼합하여 성형용 혼합물을 얻고 이를 사출 성형하여 생분해성 플라스틱을 얻었다.250 kg of polypropylene resin (manufactured by Honam Petrochemical) was mixed with 100 kg of the biodegradable pellets to obtain a molding mixture and injection molded to obtain biodegradable plastics.
시험예Test example 1: 인장강도와 신장률 평가 1: Evaluation of tensile strength and elongation
상기 실시예 1~6에서 제조된 사출성형품에 대하여 ASTM D 3826 방법에 따라서 25 x 102mm로 재단된 샘플에 대해서 인장 강도 및 신율을 측정하였다. 사출성형품 샘플수는 측정 오차를 감소시키기 위해 각 측정 항목당 10회씩 측정하여 최고 및 최소값을 제외한 평균값을 취하였다. Load cell은 50kg을 사용하였고UTM(Universal Testing Machine, Daekyung Tech, Korea)기계를 사용하였고, 기계의 인장 속도는 50mm/min으로 설정하여 실험을 진행하였고, 그 결과를 하기 표 2에 정리하였다.Tensile strength and elongation were measured for samples cut to 25 x 10 2 mm according to the ASTM D 3826 method for the injection molded products prepared in Examples 1 to 6 above. The number of samples of injection molded products was measured 10 times for each measurement item to reduce the measurement error, and the average value excluding the highest and minimum values was taken. Load cell was used 50kg, UTM (Universal Testing Machine, Daekyung Tech, Korea) machine was used, the tensile speed of the machine was set to 50mm / min and the experiment was conducted, and the results are summarized in Table 2 below.
상기 표 2의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 생분해성 플라스틱은 인장강도 및 신장율이 기존 제품(PP 사용, 인장강도 295, 신장율 205%)과 전반적으로 유사함을 알 수 있다. 비교예 제품은 인장 강도 및 신장율이 기존 제품이나 본 발명의 실시예의 제품에 비하여 떨어짐을 알 수 있다.As can be seen from the results of Table 2, it can be seen that the biodegradable plastics according to the present invention are generally similar in tensile strength and elongation to existing products (PP use, tensile strength 295, elongation 205%). It can be seen that the comparative example product has a lower tensile strength and elongation than the conventional product or the product of the embodiment of the present invention.
실험예 2: 분자량 감소 평가Experimental Example 2: Evaluation of molecular weight reduction
상기 실시예 및 비교예에 따른 플라스틱 샘플의 분자량 변화를 측정하였다. 분자량 평가는 ASTM D 6954 Tier 1의 방식에 따라 방사조도 340nm, 온도 50℃에서 400시간 동안 진행하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 분자량 5,000 Da 이하가 평가 기준점이다. The molecular weight changes of the plastic samples according to the examples and comparative examples were measured. Molecular weight evaluation was conducted for 400 hours at a radiation intensity of 340 nm and a temperature of 50 ° C. according to the method of ASTM D 6954 Tier 1, and the results are shown in Table 3. Molecular weight 5,000 Da or less is an evaluation reference point.
실험 결과, 실시예의 제품은 300시간 후에 4,000 Da 대의 분자량에 진입하였다. 이에 비하여 비교예의 제품은 분자량의 감소가 현저히 느린 것이 확인되었다.As a result of the experiment, the product of the example entered a molecular weight of 4,000 Da band after 300 hours. In comparison, it was confirmed that the product of the comparative example had a significantly slower decrease in molecular weight.
따라서, 실시예의 제품은 성형품으로 생산되기에 적합한 물성을 가지면서, 이 분야에 공지된 생분해성 플라스틱에 비해 우수한 생분해성을 가지는 것에 의하여 생분해성 플라스틱으로 사용되기에 적절한 조성임을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the product of the example has a property suitable for being produced as a molded article, and has a composition suitable for use as a biodegradable plastic by having excellent biodegradability compared to biodegradable plastics known in the art.
시험예 3: 생분해성 평가Test Example 3: Biodegradability evaluation
표준물질인 셀룰로오스와 상기 실시예 및 비교예로부터 생분해성 플라스틱 시트의 생분해성을 평가하기 위하여 ASTM D6954-04에 의거하여 시험을 진행하였다. 분해성 평가는 3 단계로 구분될 수 있고, 1 단계에서는 ASTM D5208-01 CYCLE A방법으로 UVA 340 nm로 100 시간 동안 처리하여 화학적으로 분해시킨 후, UV처리된 시료의 생분해도를 KSM-3100-1의 방법으로 측정하였다. ASTM D6954-04 방법에 의한 45일간의 생분해성 시험의 결과를 하기 표 4에 나타내었다.In order to evaluate the biodegradability of the biodegradable plastic sheet from the above-mentioned examples and comparative examples of cellulose as a reference material, a test was conducted according to ASTM D6954-04. The degradability evaluation can be divided into three steps, and in the first step, after chemically decomposing it by treating with UVA 340 nm for 100 hours with the ASTM D5208-01 CYCLE A method, the biodegradability of the UV treated sample is KSM-3100-1 It was measured by the method of. Table 4 shows the results of the 45-day biodegradability test by the ASTM D6954-04 method.
실험 결과, 표준물질인 셀룰로오스의 이산화탄소 방출량에 의하여 계산된 평균 생분해도는 78.1%로 나타났고, 본 발명에 따른 실시예로부터 제조된 샘플 시트의 이산화탄소 방출량에 의하여 계산된 평균 생분해도는 52,2~65.5로 나타났으며 비교예의 것은 89.2%로 나타났다.As a result of the experiment, the average biodegradability calculated by the carbon dioxide emission of the standard material cellulose was found to be 78.1%, and the average biodegradability calculated by the carbon dioxide emission of the sample sheet prepared from the example according to the present invention was 52,2 ~ It was found to be 65.5 and that of the comparative example was 89.2%.
시험예 4: 광분해성 평가시험Test Example 4: Photodegradability evaluation test
광분해성은 ASTM D15 자외선 처리시험 방법에 따라 자외선 처리시험기(QUV Accelerated Weathering Tester)를 이용하여 200시간 동안 자외선을 조사한 후, 샘플의 인장강도 및 신도 증감율을 측정함으로써 이루어졌다. 이때 자외선(UV) 램프의 종류는 UVB 313, 광량(Irradiance)은 060w/nf(310)이었고 그 결과는 하기 표 5와 같다.Photodegradability was achieved by irradiating ultraviolet light for 200 hours using a UVUV Accelerated Weathering Tester according to the ASTM D15 UV treatment test method, and then measuring the tensile strength and elongation of the sample. At this time, the type of the ultraviolet (UV) lamp was UVB 313 and the irradiance was 060 w / nf (310), and the results are shown in Table 5 below.
상기 표 5에서 알 수 있는 바와 같이, 기존의 PP 제품은 자외선 조사 후에도 강도 보유율 및 신도 보유율이 거의 감소되지 않음에 비하여, 본 발명에 따른 생분해성 플라스틱의 사출성형품은 강도 보유율 및 신도 보유율은 현격히 감소되었다. 즉, 본 발명의 사출성형품은 자외선 등의 빛에 의하여 자연 상태에서 상당한 정도로 분해될 수 있음을 알 수 있다. As can be seen from Table 5, the strength retention rate and elongation retention rate of the existing PP products are hardly reduced even after UV irradiation, whereas the injection molded product of the biodegradable plastic according to the present invention significantly reduces the strength retention and elongation retention rate. Became. That is, it can be seen that the injection-molded product of the present invention can be decomposed to a considerable extent in a natural state by light such as ultraviolet rays.
이와 같이 본 발명은 도면 및 명세서를 통하여 발명의 바람직한 실시형태를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 실시가 가능함은 자명하다.As described above, the present invention has been described with reference to preferred embodiments of the invention through the drawings and specifications, but it is apparent that various modifications and equivalent implementations are possible to those skilled in the art.
Claims (4)
b) 분쇄된 상기 농업 부산물을 후 80~110℃에서 60분~150분 동안 함수율이 3% 이하가 되도록 건조시키는 단계;
c) 건조된 농업부산물에 왁스를 첨가하여 교반속도 300 내지 800 RPM으로 교반하여 코팅하여 왁스 코팅된 농업부산물 분말을 생성하는 단계;
d) 왁스코팅된 농업 부산물 20~50 중량부, 전분 10~20 중량부, 리그닌 분말 5~10중량부, 점토 분말 0.5~2 중량부, 황산알루미늄 5~10 중량부, 폴리유산 15~45 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 3~7 중량부, 폴리비닐알코올 7~13 중량부, 젤라틴 1~5중량부, 솔비톨 0.5~3 중량부, 탄산나트륨 0.5~3 중량부, 탄산칼슘 0.5~3 중량부, 이산화티탄 0.1~2 중량부 및 안료를 혼합하여 펠릿용 조성물을 형성하는 단계;
e) 상기 펠릿용 조성물을 150~250℃에서 용융시켜 혼련시키고 분산 니더에서 분산시켜 잔류 수분을 1% 이하로 조절하고 휘발분 가스를 제거한 다음, 이축 압출기를 이용하여 150 내지 250℃의 온도에서 스크류 회전속도 300 내지 800rpm으로 압출하여 펠릿을 형성하는 단계;
f) 상기 펠릿 100 중량부를 기준으로 고분자 수지 100~1,000 중량부를 혼합하여 성형용 혼합물을 얻는 단계; 및
g) 성형용 혼합물을 사출 성형하여 생분해성 플라스틱을 얻는 단계;를 포함하고, 상기 전분은 옥수수 전분, 카사바 전분, 타카오 전분, 또는 고구마 전분이고, 상기 f) 단계에서 사용되는 고분자 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필레, 폴리스틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 생분해성 플라스틱의 제조 방법.a) 150 or more agricultural by-products selected from the group consisting of corn husk, soybean pod, sweet potato, potato sprout, rice bran, barley bran, soybean meal, vegetable foil, drunk meal, fruit foil, crested straw, straw, sukdae, barit and mushroom by-products. Crushing into powder with a particle size of ~ 300 mesh;
b) drying the crushed agricultural by-products after 60 to 150 minutes at 80 to 110 ° C. so that the water content is 3% or less;
c) adding a wax to the dried agricultural by-products, stirring and coating at a stirring speed of 300 to 800 RPM to produce a wax-coated agricultural by-product powder;
d) 20-50 parts by weight of wax-coated agricultural by-products, 10-20 parts by weight of starch, 5-10 parts by weight of lignin powder, 0.5-2 parts by weight of clay powder, 5-10 parts by weight of aluminum sulfate, 15-45 parts by weight of polylactic acid Parts, 3-7 parts by weight of carboxymethyl cellulose, 7-13 parts by weight of polyvinyl alcohol, 1-5 parts by weight of gelatin, 0.5-3 parts by weight of sorbitol, 0.5-3 parts by weight of sodium carbonate, 0.5-3 parts by weight of calcium carbonate, dioxide Forming a composition for pellets by mixing 0.1 to 2 parts by weight of titanium and a pigment;
e) The composition for pellets is melted at 150 to 250 ° C., kneaded and dispersed in a dispersion kneader to control residual moisture to 1% or less, remove volatile gas, and then rotate the screw at a temperature of 150 to 250 ° C. using a twin-screw extruder. Extruding at a speed of 300 to 800 rpm to form pellets;
f) obtaining a molding mixture by mixing 100 to 1,000 parts by weight of a polymer resin based on 100 parts by weight of the pellets; And
g) obtaining a biodegradable plastic by injection molding a molding mixture; wherein the starch is corn starch, cassava starch, takao starch, or sweet potato starch, and the polymer resin used in step f) is polyethylene, poly A method for producing biodegradable plastics, characterized in that it is propyl, polystyrene, polyvinylchloride, polyethylene terephthalate, or mixtures thereof.
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