KR102143930B1 - 마스터 배치, 이를 포함하는 수지 조성물 및 성형품 - Google Patents

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KR102143930B1
KR102143930B1 KR1020190120753A KR20190120753A KR102143930B1 KR 102143930 B1 KR102143930 B1 KR 102143930B1 KR 1020190120753 A KR1020190120753 A KR 1020190120753A KR 20190120753 A KR20190120753 A KR 20190120753A KR 102143930 B1 KR102143930 B1 KR 102143930B1
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무림피앤피 주식회사
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Abstract

본 발명은, 마스터 배치, 이를 포함하는 수지 조성물 및 성형품에 관한 것으로, 본 발명에 따른 마스터 배치는 셀룰로오스 플레이크; 및 고분자 수지;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

마스터 배치, 이를 포함하는 수지 조성물 및 성형품{MASTER BATCH, RESIN COMPOSITION AND PRODUCT COMPRISING THE SAME}
본 발명은 마스터 배치, 구체적으로 셀룰로오스 플레이크를 포함하는 마스터 배치, 이를 포함하는 수지 조성물 및 성형품에 관한 것이다.
최근 지구 환경에 대한 주요 관심은, 화석연료의 과도한 사용으로 인한 이산화탄소 축적과 그로 인한 지구 온난화 문제, 화석연료의 고갈로 인한 석유화학 소재의 감소 등이다. 이를 해결하기 위하여 탄소를 기본으로 하는 석유화학 플라스틱을, 친환경 소재 원료를 기반으로 하는 바이오 플라스틱으로 대체하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
플라스틱 소재는 일반 생활용품, 패키징, 소비재, 자동자 부품, 전기전자 부품 등 다양한 분야에 사용이 되고 있는데, 이러한 플라스틱은 산업발전에 큰 공헌을 해왔으며, 앞으로도 지속적으로 사용이 될 것이며, 기능면에서도 계속적으로 발전할 것이다. 그러나 이렇게 문명의 혜택을 가져온 플라스틱이 최근에는 환경오염을 유발하는 지목 대상 물질이 되고 있다.
구체적으로, 플라스틱 소재는 편의성 때문에 대량으로 사용 및 폐기되고 있고, 이러한 각종 폐비닐, 스티로폼, 플라스틱 용기, 식품포장재 등의 소각이나 매립에 따라 환경 호르몬 누출, 맹독성의 다이옥신 검출, 폐기물의 불완전 연소에 의한 대기오염 발생 등과 같은 심각한 환경오염의 원인으로 이어지고 있다. 이러한 심각한 환경오염 문제를 해결하기 위해서는 향상된 환경 의식과, 산업계에서 자연과 융합되는 소재 개발, 그리고 특히 국가 진흥책으로 이어지는 환경보전 의식이 중요하다.
이러한 관점에서 바이오 원료 기반의 플라스틱은 전 세계적으로 많은 관심하에 연구 개발이 진행되고 있으나 일반적으로 사용되고 있는 석유화학 플라스틱과 동일한 수준의 강도, 내수성, 성형 가공성, 내열성 등의 특성을 구비하지 못하여 그 응용이 제한적으로 이루어지고 있는 실정이며, 또한 까다로운 제조공정 및 가격면에서 화석원료로부터 얻어진 플라스틱에 비해 경제성이 떨어지는 문제가 있다.
한편, 셀룰로오스는 섬유소라고도 불리며 자연계에서 가장 흔하게 존재하는 유기화합물이다. 이와 같은 셀룰로오스는 식물 세포벽의 기본 구조이며, 모든 식물성 물질의 30% 이상을 차지한다. 셀룰로오스는 글루코오스로 구성되어 있으며 글루코오스는 3개의 수산기 그룹을 가지고 있다. 이는 강한 수소결합을 이루게 하며 목재에 강직한 성질을 부여할 수 있다.
공업적으로 이용되는 셀룰로오스는 초본계 작물 및 목질이나 면화에서 주로 얻을 수 있으며, 비식용작물이나 목재의 가공을 통하여 얻을 수 있다는 점에서 식용작물 기반 원료보다 미래산업의 원료로 더욱 적합한 면이 있다.
대한민국 공개특허 제2002-0017132호는 합성수지와 펄프섬유를 주재로한 사출재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 폐지관이나 폐지 등을 파쇄 및 분쇄하여 생성한 솜형태의 섬유소 30~50중량%와, 합성수지재를 파쇄 및 분쇄하여 1~3mm 크기의 입자로 형성한 분쇄물 50~70 중량%를 혼합한 혼합물에 상기 혼합물의 10~30중량%에 해당하는 첨가제 탈크(talc)를 첨가하여 고온가열하여 압출성형함을 특징으로 하는 합성수지와 펄프섬유를 주재로한 사출재에 관한 내용을 개시하고 있다.
그러나, 종래와 같이 셀룰로오스 파이버를 이용하여 복합재를 제조하는 경우, 셀루로오스 파이버의 겉보기 비중이 가볍고 부피가 커 압출공정시 원료 투입이 어려우며 셀로로오스 파이버가 엉키는 현상이 발생하여 펠렛(pellet) 내부에 섬유소가 입자 형태로 존재하게 되어 사출시 금형의 노즐이 막혀 사출이 불가능하거나, 사출된다 하더라도 셀룰로오스 입자가 덩어리 형태로 제품에 남아 분산성과 물성이 저하되는 문제점이 발생한다.
또한, 셀룰로오스의 비율이 증가됨에 따라 유동성이 저하되기 때문에 가공성이 떨어져 셀룰로오스 파이버를 50% 이상의 고함량으로 투입하는 컴파운드의 제조는 현실적으로 어려운 문제가 있다.
이러한 분산성과 고함량 투입 문제를 해결하기 위하여 셀룰로오스를 파우더 형태로 분쇄하여 투입하는 연구가 제안되었다.
국내 등록특허 제1956011호는 셀룰로오스 미분말을 함유하는 성형체에 관한 것으로서, 평균입도 10 내지 50㎛, 겉보기 비중 0.25 내지 0.35 ㎏/ℓ, 함수율 2 내지 6 중량%의 셀룰로오스 미분말; 열가소성 수지; 및 첨가제;를 포함하며, 상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리유산 및 폴리스티렌에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 일반 고분자 100 중량부 대비 열가소성 엘라스토머를 10 내지 40 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 미분말을 함유하는 성형체에 관한 내용을 개시하고 있다.
그러나, 파우더 형태의 셀룰로오스를 이용하는 경우 원료 투입은 용이하나, 미분형태로 미분쇄하는 추가 공정으로 인하여 공정 비용이 늘어나며, 생산성이 낮아 원료 가격이 다소 높아지는 문제점이 있어 경제성이 낮다. 또한, 최종 사출물의 기계적 물성이 저하되는 문제가 다소 발생하고 있다.
그리고, 종래 사용되는 셀룰로오스는 셀룰로오스의 유도체를 제조하여 필름, 코팅제 등으로 제한적으로 사용된 것으로, 가공시 유기용매가 대량으로 사용되어 원료가 가지는 친환경성의 이점이 다소 무색한 문제가 있었다.
그러므로, 기존 플라스틱을 대체할 수 있는 물성을 갖는 셀룰로오스계 바이오 플라스틱 소재 개발 및 가격 경쟁력을 갖는 셀룰로오스계 바이오 플라스틱 연구 및 개발이 필요한 상황이다.
대한민국 공개특허 제2002-0017132호(2002.03.07.) 대한민국 등록특허 제1956011호(2019.03.04.)
본 발명은 경제성이 우수하고, 친환경적이며, 분산성이 우수한 고함량의 셀룰로오스를 포함할 수 있는 마스터 배치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 경제성이 우수하고, 친환경적이며, 경량화 효과가 우수하고, 강도와 모듈러스(강성), 충격강도와 같은 기계적 물성이 우수하며, 셀룰로오스의 분산성(균일성)이 우수하여 기존 우드계 성형품에 비해 외관이 양호하고 색상(Color)이 밝아 색상재현성이 우수한 수지 조성물 및 성형품을 제공하고자 한다.
본 발명은 셀룰로오스 플레이크; 및 고분자 수지;를 포함하는 마스터 배치를 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 마스터 배치를 포함하는 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 수지 조성물을 포함하는 성형품을 제공한다.
본 발명에 따른 마스터 배치는 경제성이 우수하고, 친환경적이며, 셀룰로오스의 함량이 높은 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 수지 조성물을 포함하는 수지 조성물 및 성형품은 경량화가 가능하면서도 강도와 모듈러스(강성), 충격강도와 같은 기계적 물성이 우수하며, 셀룰로오스의 분산성(균일성)이 우수하여 기존 우드계 성형품에 비해 외관이 양호하고 색상(Color)이 밝아 색상재현성이 우수한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시형태에 따라 제조된 마스터 배치 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시형태에 따라 제조한 필름 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시형태에 따라 제조된 셀룰로오스 플레이크 이미지이다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 직접 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 개재되는 경우도 포함한다.
본 발명에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
<마스터 배치>
본 발명의 한 양태는, 셀룰로오스 플레이크; 및 고분자 수지;를 포함하는 마스터 배치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 마스터 배치는 높은 셀룰로오스 함량을 가지는 이점이 있어, 친환경 제품으로서 가구, 주방용품, 생활용품 등의 가정용품은 물론, 전자제품 하우징, 스피커, 자동차 내장재 등의 산업용, 식품 포장재, 건축용품 및 3D 프린팅용 필라멘트 소재와 같은 다양한 분야에 사용이 가능하다.
상기 마스터 배치는 상기 고분자 수지에 상기 셀룰로오스 플레이크를 분산시킨 혼합물을 일컫는 것으로서, 당업계에서 통상적으로 이해되는 바로 해석될 수 있다.
셀룰로오스 플레이크
본 발명에 따른 마스터 배치(master batch)는 셀룰로오스 플레이크(flake)를 포함한다.
상기 셀룰로오스는 이에 한정되지는 않으나, 예컨대 펄프, 면, 종이; 레이온, 큐프라, 폴리노직, 아세테이트 등의 재생 셀룰로오스 섬유; 박테리아 산생 셀룰로오스, 멍게 등의 동물 유래 셀룰로오스; 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 셀룰로오스는 필요에 따라 표면을 화학 수식 처리를 한 것이어도 무방하다.
상기 펄프로서는 목재 펄프, 비목재 펄프 등을 사용할 수 있다. 상기 목재 펄프는 기계 펄프, 화학 펄프로 분류할 수 있으며, 이에 한정되지는 않으나 리그닌 함유량이 적은 화학 펄프를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 화학 펄프는 설파이트 펄프, 크래프트 펄프, 알칼리 펄프 등을 사용할 수 있으나 역시 이에 한정되지는 않는다.
상기 비목재 펄프로서는 짚, 바가스(bagsse), 케나프, 대나무, 갈대, 닥나무, 아마 등 당업계에서 통상적으로 사용되는 것을 적용할 수 있다.
상기 면은 주로 의료용 섬유에 사용되는 식물로서, 면화, 면섬유, 면포 중 어느 것도 이용 가능하다.
상기 종이는 펄프로부터 섬유를 취출하여 뜬 것으로, 신문지나 폐유우팩, 이면지 용지 등의 폐지를 재활용하여 사용할 수 있으나 역시 이에 한정되지 않는다.
일반적으로 펄프란, 기계적, 화학적 또는 그 중간 방법을 통해 목재나 그밖의 섬유식물로부터 얻어진 셀룰로오스 섬유의 집합체를 총칭하는 것으로 본원 발명의 셀룰로오스 플레이크는 상기의 펄프 농도가 80 중량% 이상의 형태로 판매되는 마켓펄프를 이용하여 제조되는 것일 수 있다. 예컨대, 상기 마켓펄프는 펄프 농도가 90 중량% 이상인 시트 상태일 수 있으며, 상기 마켓 펄프의 펄프는 표백 펄프일 수도 있으나, 역시 이에 한정되지는 않는다. 요컨대, 상기의 표백 펄프란, 전술한 펄프를 염소, 이산화염소, 과산화수소, 오존 등의 약품을 통해 제거한 펄프를 일컫는 것일 수 있으며, 마켓 펄프의 펄프는 표백 펄프일 수 있다.
본 발명에 따른 셀룰로오스 플레이크가 마켓펄프를 이용하여 제조되는 경우, 공정적인 부분과 경제적인 부분에서 바람직하며, 최종적으로 제조되는 성형품의 물성 또한 우수하기 때문에 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 마켓 펄프의 제조사, 종류 등을 한정하지는 않으며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 마켓 펄프를 구입하여 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 셀룰로오스 플레이크는 직경이 1 내지 5mm인 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 셀룰로오스 플레이크는 직경이 3 내지 5mm인 것일 수 있다. 상기 셀룰로오스 플레이크의 직경이 상기 범위 내인 경우 분산성, 경제성, 물성이 우수한 성형품의 제조가 가능하기 때문에 바람직하다.
본 발명에 따른 "셀룰로오스 플레이크"는 "셀룰로오스 칩"과 구별되는 것으로서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 플레이크는 칩 형태에 비하여, 마스터 배치, 성형품의 압출, 사출이 용이하고, 제조되는 성형품의 물성이 우수하기 때문에 바람직하다.
본 발명에서 "셀룰로오스 플레이크의 직경"이란, 셀룰로오스 플레이크의 입자 크기를 나타내는 값으로서, 입자의 중심을 지나는 선 중에서 가장 긴 선의 길이 값을 의미할 수 있다.
상기 셀룰로오스 플레이크는, 셀룰로오스 파우더에 비하여 상대적으로 섬유 길이가 긴 섬유를 포함할 수 있어 분산성, 경제성, 물성이 우수한 성형품의 제조가 가능하기 때문에 바람직하다. 구체적으로, 상기 셀룰로오스 플레이크는 섬유로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 셀룰로오스 플레이크는 파우더와 비교하여 상대적으로 긴 길이를 가지는 섬유로 이루어지므로 기계적 강도가 우수한 특징이 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 마스터 배치는 섬유로 이루어진 셀룰로오스 플레이크를 포함하기 때문에, 제조가 용이하여 경제성이 용이하면서도 섬유, 즉 섬유소 자체의 길이가 긴 섬유를 포함하기 때문에 최종 사출물의 기계적 물성이 우수한 이점이 있다.
본 발명에 있어서, "섬유" 및 "섬유소"는 당업계에서 통상적으로 이해되는 용어로 해석될 수 있다.
일반적으로 솜형태의 셀룰로오스를 이용하는 경우 겉보기 비중이 작고 부피가 커 압출공정시 원료 투입이 어려우며, 셀룰로오스의 섬유가 엉켜 펠렛 내 섬유소가 입자 형태로 존재하게 되어 사출시 금형의 노즐이 막혀 사출이 불가능하게 되거나, 사출되더라도 셀룰로오스 입자가 덩어리 형태로 제품에 남아 분산성과 물성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 특히, 셀룰로오스의 비율이 증가됨에 따라 유동성이 저하되기 때문에 가공성이 떨어져 셀룰로오스 파이버를 50% 이상의 고함량으로 투입하는 것이 매우 어렵다.
또한, 미분형태인 셀룰로오스 파우더를 이용하는 경우 압출품의 물성과 경제성이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다. 구체적으로, 미분형태의 셀룰로오스 파우더의 경우 원료 투입은 용이하나, 미분형태로 미분쇄하는 추가 공정이 필요하기 때문에 생산성이 낮아 원료 가격이 높아지는 문제점이 있으며, 이로 인하여 경제성이 매우 낮은 문제점이 있다. 또한, 섬유소 자체의 길이가 짧아지는 것이기 때문에 최종 사출품 및 성형품의 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 셀룰로오스 플레이크는 전체 중량에 대하여 셀룰로오스 함량이 80 중량% 이상, 바람직하게는 90 중량%일 수 있고, 잔부는 수분을 포함할 수 있으며, 상기 마스터 배치에 포함되는 셀룰로오스 플레이크는 셀룰로오스 100%로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 셀룰로오스 플레이크는 고분자 수지와 함께, 마스터 배치로 제조되는 과정에서 함유되어 있던 수분이 제거될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 셀룰로오스 플레이크는 상기 마스터 배치 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 70 중량%, 바람직하게는 20 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게는 30 내지 70 중량%로 포함될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 마스터 배치는 셀룰로오스를 고함량으로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 셀룰로오스 플레이크는 압출 공정 중 금형의 노즐이 막히거나 입자가 덩어리 형태로 뭉치는 현상의 억제가 가능하여 연속적으로 투입이 가능하고, 이로 인하여 고함량으로 마스터 배치에 포함될 수 있는 이점이 있다.
상기 셀룰로오스 플레이크의 제조방법은 본 발명에서 특별히 제한하지 않으며, 당업계에서 플레이크를 제조할 때 사용하는 통상의 방법을 적용할 수 있다.
예컨대, 상기 셀룰로오스 플레이크는 건조된 마켓펄프를 조분쇄기로 분쇄하여 얻을 수 있다, 예컨대 핀크라샤, 커터 밀, 로터리커터 밀, 함마 밀, 롤 밀, 그레이트 밀, 볼 밀과 같은 건식 분쇄기를 이용하여 펄프를 분쇄하고 내부 스크린 매시를 통해 원하는 분쇄 입도를 조정함으로써 얻을 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에 따른 마스터 배치는 셀룰로오스 플레이크를 포함하기 때문에 기존 셀룰로오스 파이버 또는 파우더를 사용하는 경우와 비교하여 친환경적이고, 경제성이 높으면서도, 경량화 효과, 최종 성형품의 물성 등이 우수하며, 셀룰로오스의 분산성(균일성)이 우수하여 기존 우드계 성형품에 비해 외관이 양호하고 색상(Color)이 밝아 색상재현성이 우수한 성형품을 제조 가능한 이점이 있다.
고분자 수지
본 발명에 따른 마스터 배치는 고분자 수지를 포함한다.
상기 고분자 수지는 열가소성 수지로서, 구체적으로 합성수지 또는 생분해성 수지일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
구체적으로, 본 발명에 따른 고분자 수지는 열가소성 수지이기 때문에 성형성 면에서 바람직하다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 고분자 수지는 ASTM D648 플라스틱 시편의 열변형온도 측정법에 의한 열변형온도((heat deflection temperature)가 60℃ 이상, 구체적으로 60 내지 130℃인 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), ABS 수지(acrylonitrile butadiene styrene copolymer), 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 열가소성 수지일 수 있으며, 이 경우 경제성이 우수하면서도 기계적 강도가 우수한 성형품의 제조가 가능하기 때문에 바람직하다.
또한, 상기 고분자 수지는 재생 열가소성 수지로서 예컨대 재생 폴리프로필렌, 재생 폴리에틸렌, 재생 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 등을 포함할 수도 있으며, 이 경우 더욱 친환경적인 성형품의 제조가 가능하여 바람직하다.
상기 생분해성 수지는 미생물을 이용하여 제조된 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않고, 당업계에서 통상적으로 해석되는 것일 수 있다.
대표적인 생분해성 수지로 PHA(Polyhydroxyalkanoate)계 수지를 들 수 있으며, 또한 바이오매스에서 제조되는 슈가를 이용하여 발효과정을 거쳐 제조된 단량체를 중합하여 제조되는 수지로 바이오 플라스틱의 대표격으로 PLA(Polylacticacid) 수지를 들 수 있다.
또한, 바이오 매스 기반 단량체와 석유 기반 단량체를 서로 중합하여 제조되는 수지로 PTT(Poly(trimethylene terephthalate)), PBS(Polybutylene succinate), PBAT(Poly hydroxyalkanoate), PHB(Poly-β-hydroxybutyrate), PHV(Poly-β-hydrolyvalerate) 등과 석유 기반 생분해성 수지로서 PCL(Polycaprolactone)이 대표적인 수지다.
그리고, 바이오 기반의 Bio-PET, Bio-PE, Bio-PP, Bio-PC 등의 고분자 수지일 수 있으나 이에 한정되지는 않으며, 통상적으로 알려진 생분해성 고분자를 적용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 고분자 수지의 중량평균 분자량, 중합도 등을 한정하지는 않는다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 고분자 수지는 상기 마스터 배치 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 70 중량%, 바람직하게는 20 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게는 30 내지 60 중량%로 포함될 수 있다.
상기 고분자 수지가 상기 범위 내로 포함되는 경우 실질적인 원료 투입이 어려워 분산성, 물성이 현저히 낮아지는 현상을 억제할 수 있으면서, 실질적인 원가절감 측면에서도 경제성과 친환경성이 우수한 이점이 있으므로 상기 범위 내로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 마스터 배치는 고분자 수지를 셀룰로오스 플레이크, 필요에 따라 상용화제, 활제와 같은 첨가제와 혼합한 후, 가압 니더에 투입한 다음 히팅과 동시에 일정한 시간과 가압교반으로 분산물을 제조 한 후 연속적으로 싱글 스크류 압출 및/또는 트윈 스크류 압출기를 통하여 압출함으로서 제조할 수 있다. 바람직하게는 생산성과 분산성 향상을 위하여 가압니더-싱글 스크류-트윈 스크류 압출 공정을 거치는 것이 보다 적합하다. 특히, 가압니더-싱글 스크류-트윈 스크류 압출 공정을 거치는 경우 분산성 향상에 따라 제조되는 마스터 배치는 물론 성형품의 물성이 함께 향상되므로 바람직하다. 구체적으로, 본 발명에 따른 마스터 배치는, 셀룰로오스 플레이크를 이용하기 때문에 연속적인 공정을 통하여 용이하게 제조가 가능하다. 상기 압출 후에는 다이 페이스 컷팅 또는 언더워터 펠리타이징 시스템(underwater pelletizing system)을 이용하여 펠릿 형태로 커팅하는 연속 공정을 도입할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 다만, 상기와 같은 제조방법을 이용하는 경우 생산성이 우수하면서도 셀룰로오스의 분산성이 우수한 마스터 배치의 제조가 가능하므로 바람직하다.
구체적으로, 본 발명에 따른 마스터 배치는, 셀룰로오스 플레이크를 포함하기 때문에 기존 셀룰로오스 파이버 또는 파우더를 포함하는 경우에 비하여 경제성이 높고, 친환경적이며, 경량화 효과가 뛰어난 이점이 있다. 특히, 마스터 배치의 압출 공정 중 연속 가압 니더를 이용하여 분산함으로써, 셀룰로오스 플레이크를 연속적이면서 고함량으로 투입 가능하여 생산성이 높고, 분산물을 싱글 스크류 압출과 트윈 스크류 압출설비에 투입하여 마스터 배치를 제조하기 때문에 셀룰로오스의 분산성이 더욱 우수한 이점이 있다. 또한, 마스터 배치 내에 잔존하는 긴 섬유소로 인해 보강재로서 효과가 뛰어나며, 특히 본 발명에 따른 마스터 배치의 최종 사출물의 기계적 물성이 우수한 이점이 있다.
첨가제
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 마스터 배치는 상용화제, 열안정제, 산화방지제 및 활제로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 마스터 배치는 전술한 셀룰로오스 플레이크 및 고분자 수지 외에도 당업계에서 통상적으로 사용하는 상용화제, 열안정제, 산화 방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 적절하게 첨가하여 사용이 가능하다.
상기 상용화제는 상기 셀룰로오스 플레이크와 상기 고분자 수지의 결합력을 증대시키는 역할을 수행할 수 있으며, 당업계에서 통상적으로 사용하는 것이라면 제한없이 사용하다. 예컨대, 상기 상용화제는 에틸렌-글리시딜메타아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트-무수말레인산　공중합체, 수첨 스티렌부타디엔고무, 스티렌-에틸렌부티렌-올레핀결정-블록코폴리머, 올레핀결정-에틸렌부티렌-올레핀결정-블록코폴리머, 폴리에틸렌-무수말레인산변성공중합체,　 무수말레인산 변성 폴리프로필렌 등을 사용할 수 있으며, 특히 친수성인 셀룰로오스 플레이크와 소수성인 열가소성 고분자 수지들 간의 접착력 향상에 효과적으로 최종 성형품의 물성 향상을 위해 무수말레인산 변성 폴리프로필렌을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명에 따른 고분자 수지가 폴리올레핀계 고분자 수지인 경우, 무수말레인산 변성 폴리프로필렌을 사용하면 전술한 효과가 우수하여 바람직하다.
상기 열안정제는 열분화 및 인화를 억제할 수 있는 효과를 부여하는 것으로서 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한없이 사용가능하며, 예컨대 금속 지방산염계로서,　칼슘　스테아레이트, 바륨　스테아레이트, 아연　스테아레이트, 카드뮴　스테아레이트, 납　스테아레이트, 마그네슘　스테아레이트, 알루미늄　스테아레이트, 칼륨스테아레이트, 아연 옥토에이트 등의 화합물;
인계로서, 트리페닐 포스파이트, 디페닐데실포스파이트, 페닐디데실포스파이트, 디페닐도데실포스파이트, 디페닐이소데실포스페이트, 트리노닐페닐포스파이트, 디페닐이소옥틸포스파이트, 트리부틸포스파이트, 트리프로필포스파이트, 트리에틸포스파이트, 트리메틸포스파이트, 트리스(모노데실포스파이트), 트리스(모노페닐)포스파이트 중에서 선택된 화합물;
또한, 납계로서, 3PbO.PbSO4.4H2O, 2PbO.Pb(C8H4O4), 3PbO.Pb(C4H2O4).H2O 등의 화합물;
또한, 유기주석계로서, 디부틸틴 디아우레이트, 디부틸틴말리에이트, 디부틸틴 비스(이소옥틸말리에이트), 디옥틸말리에이트, 디부틸틴 비스(모노메틸말리에이트), 디부틸틴 비스(라우릴메르캅티드), 디부틸 비스(이소옥실메르캅토아세테이트), 모노부틸틴 트리스(이소옥틸메르캅토아세테이트), 디메틸틴비스(이소옥틸메르캅토아세테이트), 트리스(이소옥틸메르캅토아세테이트), 비옥틸틴비스(이소옥틸메르캅토아세테이트), 디부틸틴 비스(2-메르캅토에틸로레이트), 모노부틸틴트리스(2-메르캅토에티로레이트), 디메틸틴 비스(2-메르캅토에틸로이트), 모노메틸틴 트리스(2-메르캅토에틸로레이트) 등의 화합물; 중에서 선택된 1종 혹은 2종 이상을 사용할 수 있으며, 구체적으로 열안정제로서 칼슘 스테아레이트를 사용할 수 있다.
상기 산화방지제는 상기 마스터 배치의 압출, 사출 시 전단에 의하여 고분자 수지의 주쇄가 끊어지는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있는 것으로, 이에 한정되는 것은 아니나 구체적으로 페놀계　산화방지제,　인계　산화방지제, 및 한 분자 내에　페놀계　산화방지 작용기와　인계　산화방지 작용기를 갖는　산화방지제　중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기　페놀계　산화방지제로서는, 예를 들면 트리스-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)-이소시아누레이트, 3,9-비스[2-[3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시]-1,1-디메틸에틸]-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸, 펜타에리트리틸테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3'5'-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠, 트리에틸렌글리콜-비스[3-(3-t-부틸-5-메틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 1,6-헥산디올-비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], N,N'-헥사메틸렌비스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시-히드로신나마미드), 옥타데실-[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 4,4'-부틸리덴-비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-t-부틸페닐)부탄, 2-t-부틸-6-(3-t-부틸-2-히드록시-5-메틸벤질)-4-메틸페닐아크릴레이트, 2-[1-(2-히드록시-3,5-디-t-펜틸페닐)에틸]-4,6-디-t-펜틸페닐아크릴레이트 등을 들 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
상기　인계　산화방지제로서는, 예를 들면 3,9-비스(2,6-디-tert-부틸-4-메틸페녹시)-2,4,8,10-테트라옥사-3,9-디포스파스피로[5.5]운데칸, 디이소데실펜타에리트리톨디포스파이트, 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 2,2'-메틸렌비스(4,6-디-t-부틸-1-페닐옥시)(2-에틸헥실옥시)포스포러스, 6-[3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로폭시]-2,4,8,10-테트라-t-부틸디벤즈[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀, 트리페닐포스파이트, 디페닐이소데실포스파이트, 페닐디이소데실포스파이트, 4,4'-부틸리덴-비스(3-메틸-6-t-부틸페닐디트리데실)포스파이트, 옥타데실포스파이트, 트리스(노닐페닐)포스파이트, 9,10-디히드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드, 10-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)-9,10-디히드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드, 10―데실옥시―9,10―디히드로―9―옥사-10―포스파페난트렌―10―옥사이드, 트리스(2,4―디―t―부틸페닐)포스파이트, 시클릭네오펜탄테트라일비스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 시클릭 네오펜탄테트라일비스(2,6-디-t-부틸페닐)포스파이트, 2,2-메틸렌비스(4,6-디-t-부틸페닐)옥틸포스파이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 테트라키스(2,4-디-t-부틸페닐)[1,1-비페닐]-4,4'-디일비스포스포나이트, 2,2'-메틸렌비스(4,6-디-t-부틸-1-페닐옥시)(2-에틸헥실옥시)포스포러스, 3,9-비스(2,6-디-tert-부틸-4-메틸페녹시)-2,4,8,10-테트라옥사-3,9-디포스파스피로[5.5]운데칸, 6-[3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로폭시]-2,4,8,10-테트라-t-부틸디벤즈[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀 등을 예로 들 수 있다.
상기 한 분자 내에　페놀계　산화방지 작용기와　인계　산화방지 작용기를 갖는　산화방지제로서는, 예를 들면 칼슘 비스[모노에틸(3,5-디-t-부틸-4-히드록실벤질)포스포네이트], 6-[3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로폭시]-2,4,8,10-테트라-t-부틸디벤즈[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀 등을 예로 들 수 있다.
상기 활제는 상기 마스터 배치의 가공을 용이하게 하기 위하여 첨가될 수 있으며, 예컨대 금속 스테아레이트계　활제, 아미드계　활제, 파라핀계　활제, 에스테르계　활제　등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기　활제는 에틸렌비스스테아미드(EBS), 몬탄(montan), 폴리에틸렌 왁스(PE　wax), 폴리프로필렌 왁스(PP　wax), 파라핀 왁스, 저분자량 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA), 스테아르산(stearic acid), 올레산(oleic acid), 세틸알콜(cetyl Alcohol), 올레오아미드(oleamide), 에루카아미드(erucamide), 스테아라미드(stearamide), 부틸스테아레이트(butylstearate), 글리세롤모노스테아레이트(glycerol mono stearate), 글리세린모노올레이트(glycerine mono oleate), 스테아릴 스테아레이트(stearyl stearate), 스테아르산 칼슘(calcium stearate), 스테아르산 바륨(barium stearate), 스테아르산 납(lead stearate), 스테아르산 마그네슘(magnecium stearate) 등일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 첨가제는 상기 마스터 배치 전체 100 중량%에 대하여 1 내지 20 중량%, 바람직하게는 1.5 내지 15 중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 12 중량%로 포함될 수 있으며, 이 경우 본 발명의 목적을 저해하지 않으면서도, 원하는 물성과 기능을 발현하는 성형품을 제조할 수 있는 이점이 있어 바람직하다.
본 발명에 따른 마스터배치는 셀룰로오스가 높은 함량으로 함유되는 이점이 있으며, 셀룰로오스 플레이크를 이용하여 제조된 것이기 때문에 생산성이 우수하고, 비용적인 면에서도 바람직하며, 상기 마스터배치를 이용하여 제조된 성형품의 기계적 물성이 우수한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 마스터배치는 셀룰로오스 플레이크를 포함하기 때문에 색상 면에서 바람직하다. 셀룰로오스의 입자 사이즈가 작은 파우더의 형태로 포함되는 경우 비표면적이 증가하게 되어 압출 가공공정에서 열이력(stress)을 보다 받게 되어 탄화됨으로써, 제조되는 마스터 배치의 색상이 어두워지며, 이로 인하여 외관이 우수하지 못하고 색재연성 또한 우수하지 못하는 문제점이 다소 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 마스터배치는 셀룰로오스 플레이크를 포함하기 때문에 색상이 화이트 베이지, 베이지 수준으로 밝은 색상을 나타내며, 이로 인하여 외관이 양호하고, 색 재연성이 우수하므로 각종 성형품 제조에 용이하게 적용이 가능하다.
<수지 조성물>
본 발명의 다른 양태는, 전술한 마스터배치를 포함하는 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 마스터배치는 그 자체 조성물, 요컨대 수지 조성물로서 직접 플라스틱 성형체를 제조할 수도 있고, 추가 컴파운드를 통해 셀룰로오스의 함량 조절, 기능성 등을 부여한 뒤 이를 이용하여 플라스틱 성형체를 제조할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 수지 조성물은 희석용 수지 및 첨가제로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 셀룰로오스 플레이크를 함유하는 마스터 배치는, 수지 강화제로서 희석용 수지와 더 혼합함으로써, 수지 조성물의 강도를 향상시킬 수 있다.
희석용 수지
상기 희석용 수지는 특별히 제한하지 않으며, 올리고머, 중합체 등 어느 형태여도 상관이 없으며, 구체적으로 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 상기 희석용 수지는 전술한 고분자 수지에 대한 내용을 적용할 수도 있으며, 상기 고분자 수지와 상기 희석용 수지는 동일한 것을 사용하는 것이 보다 적절하다.
예컨대, 상기 희석용 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌 공중합체, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌설파이드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 나일론, 폴리이미드, 폴리이미드아미드, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에테르에테르케톤, 사이클릭 올레핀 중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 및 트리아세틸셀룰로오스로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 희석용 수지는, 상기 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 셀룰로오스의 함량이 0.5 내지 70 중량%, 바람직하게는 1 내지 50 중량%, 더욱 바람직하게는 5 내지 30 중량%가 되도록 포함될 수 있다.
요컨대, 본 발명에 따른 수지 조성물은 셀룰로오스 함량이 전체 100 중량%에 대하여 0.5 내지 70 중량%, 바람직하게는 1 내지 50 중량, 더욱 바람직하게는 5 내지 30 중량%일 수 있다.
첨가제
본 발명에 따른 수지 조성물은 추가의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 수지 조성물은 본 발명의 효과가 손상되지 않는 범위 안에서 그 용도에 따라서 종래의 공지된 각종 첨가제를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 첨가제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 가수 분해 방지제, 착색제, 난연제, 산화 방지제, 중합 개시제, 중합 금지제, 자외선 흡수제, 대전 방지제, 활제, 이형제, 소포제, 레벨링제, 광안정제(예를 들면, 힌더드아민 등), 열안정제, 무기 필러, 유기 필러 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
상기 산화 방지제, 상기 활제, 상기 열안정제 등은 전술한 내용을 적용할 수 있으며, 마스터 배치 내에 포함되는 것과 각각 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
상기 수지 조성물을 제조하는 방법으로서는 각 성분을 용융 혼련하는 방법을 들 수 있고, 예컨대 1축 압출기, 2축 압출기, 밴 배리 믹서, 열 롤 등의 혼련기를 이용하는 방법 등을 들 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 얻어지는 상기 수지 조성물의 형상으로는 예컨대 스트랜드상, 시트상, 평판상, 스트랜드를 적당한 길이로 재단한 펠릿상 등을 들 수 있으나 역시 이에 한정되지는 않는다. 다만, 상기 수지 조성물을 성형 가공에 적용하기 위해서는 얻어진 성형품의 생산 안정성의 관점에서 길이가 1 내지 50mm의 펠릿상일 수 있다.
본 발명에 따른 수지 조성물은 셀룰로오즈가 높은 함량으로 균일하게 분산되어 있으며, 경제적인 측면에서 우수하고, 우수한 기계적 물성을 가지는 성형품의 제조가 가능한 이점이 있다.
<성형품>
본 발명의 또 다른 양태는, 전술한 수지 조성물을 포함하는 성형품에 관한 것이다.
요컨대, 본 발명은 전술한 마스터 배치를 포함하는 수지 조성물을 이용하여 제조된 성형품에 관한 것으로서, 상기 성형품의 성형 방법을 본 발명에서 제한하지는 않는다.
예컨대, 상기 수지 조성물을 사출, 압출 등의 통상의 플라스틱 가공 방법을 통하여 성형품으로 제조할 수 있다.
구체적으로, 상기 성형품은 통상 공업적으로 이용되고 있는 사출 성형법, 압축 성형법, 회전 성형법, 중공 성형법(블로우 성형), T-다이 성형법, 열성형법, 인프레젼(필름) 성형법, 카렌다 성형법, 진공 성형법, 발포 성형법, 압출 성형법 등을 들 수 있고, 또한 목적에 따라, 본 발명의 수지 조성물을 다른 수지와 첩합하는 성형 방법, 공압출 성형하는 방법 등도 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 수지 조성물을 건조한 후 성형품으로 제조할 수도 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 성형품은 가구, 주방용품, 생활용품과 전자제품 하우징, 스피커, 자동차 내장재, 식품 포장재 및 건축용품 및 3D 프린팅용 필라멘트 소재일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 성형품은 본 발명에 따른 마스터 배치를 이용하여 제조되었기 때문에 잔존하는 긴 섬유 길이로 인하여 기계적 물성이 우수한 이점이 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세히 설명한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지는 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 또한, 이하에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
셀룰로오스 플레이크의 제조
마켓펄프 (무림P&P, Bleached Kraft Pulp, 백색도 89% 이상) 시트를 호라이업체의 필름, 시트 전용 분쇄기(상품명 BO-2572, 3mm 스크린 장착)를 이용하여 분쇄하여 셀룰로오스 플레이크로 제조하였으며, 제조된 셀룰로오스 플레이크의 이미지를 도 3에 나타내었다.
마스터 배치의 제조: 실시예 1-4 및 비교예 1,2
표 1에 따른 구성 및 조성을 혼합한 후, 이를 가압 니더(Kneader)설비로 용융 분산시킨 후 연속적으로 싱글-스크류 압출기로 혼련한 압출물을 트윈압출기(ø30, L/D 44)에 압출조건 Screw 250rpm, 생산속도 10kg/h, 압출 베이스 온도 190℃ 조건으로 압출하고 언더워터 펠릿타이징을 하여 실시예 1에 따른 압출 펠렛을 제조 하였으며, 그 외 실시예 2 내지 4, 비교예 1 및 2의 경우 각각 표 1에 따른 압출 가공 공정을 이용하여 압출 펠렛(마스터 배치)을 제조하였다.
물성 평가를 위해 제조된 압출 펠렛을 이용하여 사출공정(injection process)을 통하여 사출 시편을 제조하였다. 사출성형공정 시 발생할 수 있는 시편에 결함을 최소화 하기 위해 101℃에서 4시간동안 펠렛을 충분히 건조한 후 시편형태가 잘 성형될 수 있도록 사출기에 가해지는 보압과 보압시간의 공정변수를 조절하여 사출공정을 수행하였다. 구체적으로, 사출 성형온도를 180℃, 노즐 온도 182℃, 금형 온도를 188℃로 하여 사출 성형하였다.
(단위: 중량%) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
PP수지1 ) 46 - 46 46 46 46
PLA수지2 ) - 46 - - - -
셀룰로오스 형태 파이버3 ) - - - - 60 -
파우더4 ) - - - - - 60
플레이크5 ) 60 60 60 60 - -
상용화제(MAPP)6 ) 3 3 3 3 3 3
활제(PE Wax)7 ) 1 1 1 1 1 1
압출 가공 공정 가압니더-싱글-
트윈		 가압니더-싱글-트윈
 가압니더-싱글 정량피딩-트윈 가압니더-싱글-
트윈		 가압니더-싱글-
트윈
비중(g/㎠) 1.17 1.21 1.17 1.17 압출
불가능		 1.17
유동지수 (g/10min) 1.2 13.0 0.4 1.0 0.2
인장강도(MPa) 75 56 28 34 21
굴곡강도(MPa) 102 83 44 52 35
아이조드 충격강도
- Notched (KJ/㎡)		 9.2 7.4 3.2 4.5 2.8
열분해온도
(@66pai, 455kPa)		 158 118 154 156 152
마스터배치 색상 화이트 베이지 화이트 베이지 화이트 베이지 베이지 다크
베이지
1) PP 수지 : Block PP(폴리미래, EP-300R)
2) PLA 수지 : Total-corbion사(Luminy, L105)
3) 파이버: CFF사, TECHNOCEL 500-1
4) 파우더: JRS사, ARBOCEL C320
5) 플레이크: 제조예에 따라 제조된 셀룰로오스 플레이크
6) 상용화제 : MAPP(롯데케미칼, PH-200)
7) 활제 : PE Wax(이루캠, Irucomp510)
제조된 압출 펠릿과 사출 시편의 비중, 유동지수, 인장강도, 굴곡강도, 아이조드 충격강도, 열분해온도 및 마스터 배치 색상을 각각 하기와 같은 방법으로 측정하여 상기 표 1에 함께 나타내었으며, 실시예 1에 따라 제조된 마스터 배치를 도 1에 나타내었다.
(1) 비중
제조된 압출 펠릿을 ASTM D792 기준에 의하여 비중을 측정하여 상기 표 1에 나타내었다.
(2) 유동지수
제조된 압출 펠릿을 ASTM D1238 기준에 의하여 유동지수를 측정하여 상기 표 1에 나타내었다.
(3) 인장강도
제조된 사출 시편을 ASTM D638 기준에 의하여 인장강도를 측정하여 상기 표 1에 나타내었다.
(4) 굴곡강도
제조된 사출 시편을 ASTM D790 기준에 의하여 굴곡강도를 측정하여 상기 표 1에 나타내었다.
(5) 아이조드 충격강도
제조된 사출 시편을 ASTM D256 기준(notched)에 의하여 아이조드 충격강도를 측정하여 상기 표 1에 나타내었다.
(6) 열분해온도
ASTM D648 기준에 의하여 열분해온도를 측정하여 상기 표 1에 나타내었다. 구체적으로, ASTM D648에 의한 시편을 oil에 넣고, 온도를 일정 온도로 상승시키고, 시료에 지정된 굽힘 응력을 주고 일정 변형이 일어나는 온도를 측정하였다.
(7) 마스터배치 색상
실시예 및 비교예에 따라 제조된 마스터배치의 색상을 육안으로 관찰하여 상기 표 1에 나타내었다.
상기 표 1을 보면 본 발명에 따른 마스터 배치는 셀룰로오스의 함량이 높은 이점과 강도와 충격강도가 높아 기계적 물성이 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 강도와 충격강도가 높으면서도 셀룰로오스의 함량이 높기 때문에 친환경적이며, 경제성 또한 우수하다. 또한, 본 발명에 따른 마스터배치의 경우 색상이 화이트 베이지, 베이지로 외관이 양호하고, 색상이 밝은 것을 알 수 있으며 이로 인하여 색상 재연성이 우수하므로 각종 성형품 제조에 용이하게 적용이 가능한 것을 알 수 있다.
수지 조성물의 제조: 실시예 5, 6 및 비교예 3
실시예 5
실시예 1의 마스터배치를 표 1의 PP 수지와 동일한 PP 수지에 혼합하여 셀룰로오스 함량이 수지 조성물 전체 중량에 대하여 20 중량%가 되도록 하여 사출 성형하였다. 구체적으로, 마스터 배치를 제습건조기로 101℃에서 4시간동안 함수율이 0.5% 이하가 되도록 건조한 후 사출 성형온도를 180℃, 노즐 온도 182℃, 금형 온도를 188℃로 하여 사출 성형하였다.
실시예 6
실시예 2의 마스터 배치를 표 1의 PLA 수지와 동일한 PLA 수지에 혼합하여 셀룰로오스 함량을 수지조성물 전체 중량에 대하여 20 중량%가 되도록 하여 실시예 5와 동일한 방법으로 사출 성형하였다.
비교예 3
비교예 2의 마스터 배치를 표 1의 PP 수지와 동일한 PP 수지에 혼합하여 셀룰로오스 함량을 수지 조성물 전체 중량에 대하여 20 중량%로 하여 실시예 5와 동일한 방법으로 사출 성형하였다.
사출 시편 물성 실시예 5 실시예 6 비교예 3
비중(g/㎠) 0.99 1.05 0.98
유동지수 (g/10min) 2.6 2.7 1.2
인장강도(MPa) 45 37 23
굴곡강도(MPa) 62 46 29
아이조드 충격강도-Notched (KJ/㎡) 8.3 8.1 2.9
열분해온도(@66pai, 455kPa) 157 150 148
분산성(백점 수) ◎ ◎ ◎
제조된 사출 시편의 비중, 유동지수, 인장강도, 굴곡강도, 아이조드 충격강도, 열분해 온도를 마스터 배치 제조 중의 실험법과 동일한 방법으로 측정하고, 분산성을 하기와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 상기 표 2에 나타내었다.
(7) 분산성(백점 수)
압출 펠릿(마스터배치)을 핫 프레스(hot press)를 이용하여 0.15mm 두께의 필름(8cm×5cm)을 제조한 뒤, 셀룰로오스의 백점 수를 육안으로 확인하여 분산성을 하기 평가 기준에 따라 평가하여 상기 표 2에 나타내었다. 도 2는 실시예 5를 이용하여 제조한 필름을 나타낸 이미지이다.
◎: 백점이 0 이상 10 미만
○: 백점이 10 이상 20 미만
△: 백점이 20 이상 50 미만
×: 백점이 50 이상
상기 표 2 및 도 2를 보면 본 발명에 따른 고분자 조성물로 제조된 사출품은 인장강도, 굴곡강도, 아이조드 충격강도, 분산성이 모두 우수한 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 고분자 조성물은 높은 함량의 셀룰로오스를 포함하는 마스터 배치를 이용하여 제조하였기 때문에 유동지수가 우수하여 사출이 용이하고, 기계적 강도가 우수할 뿐 아니라 친환경적이고, 경제적이면서 기존 우드계 성형품에 비해 외관이 양호하고 색상(Color)이 밝아 색상재현성이 우수하므로, 다양한 분야에 유용하게 사용이 가능하다.

Claims (10)

  1. 펄프를 시트 전용 분쇄기를 이용하여 분쇄한, 직경이 1 내지 5mm인 셀룰로오스 플레이크; 및
    고분자 수지;를 포함하고,
    ASTM D638 기준에 의한 인장강도가 28MPa 내지 75MPa이며,
    ASTM D790 기준에 의한 굴곡강도가 44MPa 내지 102MPa인, 마스터 배치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 플레이크는 직경이 3 내지 5mm인 것인 마스터 배치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 플레이크는 상기 마스터 배치 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 70 중량%로 포함되는 것인 마스터 배치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 상기 마스터 배치 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 70 중량%로 포함되는 것인 마스터 배치.
  6. 제1항에 있어서,
    상용화제, 열안정제, 산화방지제 및 활제로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 첨가제를 더 포함하는 것인 마스터 배치.
  7. 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 마스터 배치를 포함하는 수지 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    희석용 수지를 더 포함하는 것인 수지 조성물.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 수지 조성물은 셀룰로오스 함량이 전체 100 중량%에 대하여 0.5 내지 70 중량%인 것인 수지 조성물.
  10. 제7항에 따른 수지 조성물을 포함하는 성형품.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020017132A (ko) 2000-08-29 2002-03-07 박범선 합성수지와 펄프섬유를 주재로한 사출재 및 그 제조방법
KR20130124358A (ko) * 2011-02-14 2013-11-13 웨이어호이저 엔알 컴퍼니 고분자 조성물
KR20140145153A (ko) * 2012-04-13 2014-12-22 플루이드 솔리즈 아게 생물학적 구성물로 된 생분해성 물질
KR101956011B1 (ko) 2018-12-05 2019-03-08 에코바이오플라스틱코리아 주식회사 셀룰로스 미분말을 함유하는 성형체
JP2019512591A (ja) * 2016-03-31 2019-05-16 ウエスト フレイザー ミルズ リミテッドＷｅｓｔ Ｆｒａｓｅｒ Ｍｉｌｌｓ Ｌｔｄ． 木材パルプを含むセルロース複合材料

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020017132A (ko) 2000-08-29 2002-03-07 박범선 합성수지와 펄프섬유를 주재로한 사출재 및 그 제조방법
KR20130124358A (ko) * 2011-02-14 2013-11-13 웨이어호이저 엔알 컴퍼니 고분자 조성물
KR20140145153A (ko) * 2012-04-13 2014-12-22 플루이드 솔리즈 아게 생물학적 구성물로 된 생분해성 물질
JP2019512591A (ja) * 2016-03-31 2019-05-16 ウエスト フレイザー ミルズ リミテッドＷｅｓｔ Ｆｒａｓｅｒ Ｍｉｌｌｓ Ｌｔｄ． 木材パルプを含むセルロース複合材料
KR101956011B1 (ko) 2018-12-05 2019-03-08 에코바이오플라스틱코리아 주식회사 셀룰로스 미분말을 함유하는 성형체

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PREPARATION AND APPLICATION AS THE FILLER FOR ELASTOMERS(International Journal of Modern Physics: Conference Series Vol. 6 (2012) 227-232)* *

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