KR102160900B1 - Environmental-friendly polymer composition and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 성형이 용이하고, 폐기에 따른 환경 부담이 최소화된 친환경 고분자 조성물 및 이를 이용한 성형체에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 고분자 조성물은, 10 중량% 내지 90 중량%의 폴리락탄산(poly lactic acid) 매트릭스 수지; 및 잔량의 조류 추출 가소제를 포함할 수 있다. The present invention relates to an eco-friendly polymer composition that is easy to mold and minimizes environmental burden due to disposal, and a molded article using the same. Eco-friendly polymer composition according to an embodiment of the present invention, 10% by weight to 90% by weight of polylactic acid (poly lactic acid) matrix resin; And a residual amount of algae extraction plasticizer.
Description
본 발명은 폐기가 용이한 일회용 소재 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 성형이 용이하고, 폐기에 따른 환경 부담이 최소화된 친환경 고분자 조성물 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a disposable material technology that is easy to discard, and more particularly, to an eco-friendly polymer composition that is easy to mold and minimizes the environmental burden caused by disposal, and a method of manufacturing the same.
합성 중합체는 필름, 섬유 또는 펠릿의 형태로 원료화되고, 이를 이용하여 다양한 경량의 수지계 제품, 예를 들면, 에틸렌, 프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리염화비닐을 이용한 병, 봉투, 스푼과 같은 다양한 제품이 제조되어 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 합성 중합체 기반의 상기 수지계 제품은 사용 후 쉽게 폐기되는 일회용 제품에 광범위하게 적용되고 있다.Synthetic polymers are raw materials in the form of films, fibers, or pellets, and using them, various lightweight resin products such as ethylene, propylene, polyethylene terephthalate (PET) or polyvinyl chloride bottles, bags, spoons and The same variety of products are manufactured and used widely. In particular, the resin-based products based on synthetic polymers are widely applied to disposable products that are easily discarded after use.
상기 수지계 제품은 재사용을 위해 다른 폐기물로부터 분리되어 가열 또는 재중합과 같은 다양한 처리 단계를 거쳐 재생된다. 이러한 재생 과정이 필요한 이유는 매립이나 해양 투기시 미생물에 의해 분해되지 않아 자연계에 수십년 이상 그대로 존재할 수 있고, 이로 인하여, 쓰레기에 따른 환경적 영향이 발생할 수 있다. 이러한 쓰레기는 자연에 노출시 생태계의 먹이사슬과 연계되어 이를 섭취한 생물들에 차례로 누적될 수 있으며, 최종적으로는 인간에게 심각한 질병을 초래하기도 한다.The resin-based product is separated from other wastes for reuse and recycled through various treatment steps such as heating or repolymerization. The reason for the necessity of such a regeneration process is that it is not decomposed by microorganisms during landfilling or dumping in the sea, so it may exist in nature for several decades or more, and thus, environmental impact due to waste may occur. When exposed to nature, such garbage is linked to the food chain of the ecosystem and can be sequentially accumulated in the organisms that ingest it, and eventually, it may cause serious diseases to humans.
또한, 상기 합성 중합체가 자체에 독성이 없는 물질로 이루어지더라도 첨가물로서 성형을 위한 가소제나 착색을 위한 안료나 염료 성분과 같은 유해한 부산물이 추가적으로 발생할 수 있고, 연소를 통해 이를 제거하는 경우 유독 가스를 발생시키거나 완전 연소가 되지 않는 이차적인 문제를 초래한다.In addition, even if the synthetic polymer is made of a material that is not toxic to itself, harmful by-products such as plasticizers for molding or pigments or dyes for coloring may additionally occur as additives, and when removing them through combustion, toxic gases are removed. It causes a secondary problem that does not occur or complete combustion.
최근 가열, 재중합 또는 연소와 같은 처리 과정이 필요없이 생분해되어 소멸되는 새로운 고분자 소재에 관한 연구와 실제 제품으로의 응용이 활발히 이루어지고 있다. 예를 들면, PBAT(butylene adipate-co-terephthalate)와 같은 고분자 소재는 종래의 폴리에틸렌을 대체하는 생분해성 고분자 소재로서 다양한 제품에 적용되고 있다. 상기 PBAT는 구성 탄소가 미생물 호흡에 따라 단순히 이산화탄소로 변화하는 것에 그치지 않고, 폴리머 표면 미생물의 바이오매스와 결합하는 것이 보고되기도 하였다. 또한, 상기 PBAT는 다른 생분해성 소재와 함께 적용될 때, 가소성 중합체 특유의 딱딱함을 제거하는 용도로도 광범위하게 응용되고 있다.Recently, research on new polymer materials that biodegrade and disappear without the need for processing such as heating, repolymerization or combustion, and application to actual products are being actively conducted. For example, a polymer material such as butylene adipate-co-terephthalate (PBAT) is a biodegradable polymer material that replaces conventional polyethylene and is applied to various products. The PBAT has been reported not only to simply change its constituent carbon into carbon dioxide according to microbial respiration, but also to bind to the biomass of the polymer surface microbes. In addition, when the PBAT is applied together with other biodegradable materials, it has been widely applied for removing the hardness peculiar to plastic polymers.
상기 PBAT가 미생물에 의해 생분해가 가능하고 플라스틱 제품의 사용감을 향상시키기 위한 성분으로 사용되지만, 여전히 합성 폴리머인 점에서 문제를 갖는다. 최근에는 미세 플라스틱 문제가 인류에게 심각한 위협을 미칠 수 있는 환경 문제로 인식되고 있으며, 상기 PBAT도 합성 폴리머이기 때문에, 분해되는 동안 미세 플라스틱이란 오염원으로 작용하는 문제점이 있다.Although the PBAT is biodegradable by microorganisms and is used as a component for improving the feeling of use of plastic products, it still has a problem in that it is a synthetic polymer. Recently, the problem of microplastics has been recognized as an environmental problem that can seriously threaten humanity, and since the PBAT is also a synthetic polymer, there is a problem in that the microplastic acts as a pollutant during decomposition.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 생분해가 가능하여 그 폐기가 용이하면서도 미세 플라스틱의 문제가 없어 친환경적이면서 무독성이어서 종래의 합성 고분자 소재를 대체할 수 있는 친환경 고분자 조성물을 제공하는 것이다. The technical problem to be solved by the present invention is to provide an eco-friendly polymer composition that is biodegradable and is easy to dispose of, and is eco-friendly and non-toxic because there is no problem of microplastics.
또한, 상기 이점을 갖는 친환경 고분자 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이다. In addition, it is to provide a method of manufacturing an eco-friendly polymer composition having the above advantages.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 가능한 친환경 고분자 조성물은, 10 중량% 내지 90 중량%의 폴리락탄산(poly lactic acid) 매트릭스 수지; 및 잔량의 조류 추출 가소제를 포함할 수 있다. Moldable eco-friendly polymer composition according to an embodiment of the present invention for solving the above problems, 10% by weight to 90% by weight of polylactic acid (poly lactic acid) matrix resin; And a residual amount of algae extraction plasticizer.
일 실시예에서, 상기 조류 추출 가소제는, 녹조류, 규조류, 갈조류, 홍조류, 남조류, 황녹색조류, 황색편모조류, 갈색편모조류, 와편모조류, 또는 연두벌레의 건조 및 분말화로 얻어지는 것일 수 있다. 또한, 상기 녹조류는 청태, 해캄, 파래, 청각, 구슬청각, 옥덩굴 및 염주말로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하고, 상기 갈조류는 미역, 다시마, 헛가지말, 민가지말, 패, 고리매, 미역쇠, 감태, 곰피, 대황, 쇠미역사촌, 모자반, 괭생이 모자반, 지충이 및 톳으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하며, 상기 홍조류는 우뭇가사리, 김, 코토니, 개도박, 둥근돌김, 개우무, 새발, 참풀가사리, 꼬시래기, 진두발, 참도박, 가시우무, 비단풀, 단박, 돌가사리, 석목 및 지누아리로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다. In one embodiment, the algae-extracted plasticizer may be obtained by drying and powdering green algae, diatoms, brown algae, red algae, blue-green algae, yellow-green algae, yellow flagella, brown flagellum, flat flagellum, or lotus head worm. In addition, the green algae includes one or two or more selected from the group consisting of cheongtae, haekham, green, auditory, beadchunggak, jade vine and beadjumal, and the brown algae is seaweed, kelp, hut branch, mingo branch, Contains one or two or more species selected from the group consisting of plaque, gorimae, seaweed, Ecklonia, gompi, rhubarb, seaweed cousin, hatban, hoesaengi hatban, groundworm, and red algae. , Kotoni, dog gambling, round stone seaweed, gammon radish, bird bale, champignon gill, chindubal, champignon gambling, thorn gill, silkworm, short cocoon, stone gambling, stone mok, and jinuari It may contain more than one species.
상기 성형 가능한 친환경 고분자 조성물은, 상기 친환경 고분자 조성물 전체 중량의 5 중량% 내지 30 중량%의 강화제 분말을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 강화제 분말은 폐커피 분말 및 규조토 분말 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The moldable eco-friendly polymer composition may further include a reinforcing agent powder of 5% to 30% by weight of the total weight of the eco-friendly polymer composition. In one embodiment, the reinforcing agent powder may include at least one of waste coffee powder and diatomaceous earth powder.
일 실시예에서, 상기 다공성 폐커피 분말은 폐커피 입자들의 탄화체를 포함할 수 있다. 상기 강화제 분말은 2 ㎛ 내지 2 mm의 범위 내의 평균 직경을 가질 수 있다. In one embodiment, the porous waste coffee powder may include a carbonized body of waste coffee particles. The reinforcing agent powder may have an average diameter in the range of 2 μm to 2 mm.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면 전술한 친환경 고분자 조성물을 이용하여 성형 제조한 무독성의 친환경 제품인 음료용 빨대. 수저. 용기. 장난감. 및 학용품이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention for solving the other technical problem, a beverage straw that is a non-toxic eco-friendly product molded and manufactured using the eco-friendly polymer composition described above. Spoon. Vessel. toy. And school supplies may be provided.
본 발명의 실시예에 따르면, 성형체의 바디를 구성하는 매트릭스 수지로서 폴리락탄산 매트릭스 수지와 가소제로서 조류 추출 가소제를 이용하여 성형 가능한 친환경 고분자 조성물을 제공함으로써, 무독소이고 친환경적이며, 사용 후 폐기시 자연 분해되어 미세 플라스틱 문제가 없는 성형체를 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by providing an eco-friendly polymer composition that can be molded using a polylactic acid matrix resin as a matrix resin constituting the body of a molded body and an algae extraction plasticizer as a plasticizer, it is non-toxic and eco-friendly, and is disposed of after use. It can be naturally decomposed to provide a molded body without microplastic problems.
또한, 상기 친환경 고분자 조성물은 일회용 또는 수회 사용 후 폐기되거나 재활용이 요구되는 제품이면서 요구 표면 경도가 혹독하지 않고 무독성이 요구되는 제품에 적용될 수 있어, 음료용 빨대, 수저, 용기, 장난감 또는 학용품과 같은 단수명의 제품에 광범위하게 적용될 수 있는 이점이 있다.In addition, the eco-friendly polymer composition can be applied to a product requiring non-toxicity without harsh surface hardness while being a product that is required to be discarded or recycled after a single use or several times, such as drinking straws, spoons, containers, toys or school supplies. There is an advantage that can be widely applied to short-lived products.
또한, 상기 친환경 고분자 조성물에 폐커피 분말을 첨가하여 성형하는 경우 표면 경도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제품에 커피 발색으로 인한 심미감을 부여할 수 있고, 폐커피를 폐기하는 비용의 감축이라는 경제적 이점을 얻을 수 있다. In addition, in the case of molding by adding waste coffee powder to the eco-friendly polymer composition, not only can the surface hardness be improved, but also the aesthetic feeling due to coffee color development can be given to the product, and the economic advantage of reducing the cost of disposing of waste coffee is obtained. Can be obtained.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 빨대를 도시하는 사시도이다. 1 is a perspective view showing a straw according to embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. The embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided to make the present disclosure more faithful and complete, and to completely convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. In addition, in the following drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of description, and the same reference numerals refer to the same elements in the drawings. As used herein, the term “and/or” includes any and all combinations of one or more of the corresponding listed items.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. The terms used in this specification are used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. As used herein, the singular form may include the plural form unless the context clearly indicates another case. Further, as used herein, "comprise" and/or "comprising" specifies the presence of the mentioned shapes, numbers, steps, actions, members, elements and/or groups thereof. And does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, actions, members, elements and/or groups.
본 발명에 따른 친환경 고분자 조성물은, 최종 수지계 성형 제품의 매트릭스를 구성하는 재료로서 폴리락탄산(poly lactic acid)과 가소제(plasticizer)로서 상기 폴리락탄산을 연화하는 조류 추출 가소제, 바람직하게는 분말상 조류 추출 섬유소를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 상기 친환경 고분자 조성물은, 10 중량% 내지 90 중량%의 폴리락탄산(poly lactic acid; PLA) 매트릭스 수지 및 잔량의 조류 추출 가소제를 포함하는 가소제를 포함할 수 있다. 이는 분말 또는 팰릿 형태로 고형화될 수 있으며, 다른 적합한 성상을 가질 수도 있다.The eco-friendly polymer composition according to the present invention, as a material constituting the matrix of the final resin-based molded product, is a polylactic acid and an algae extraction plasticizer that softens the polylactic acid as a plasticizer, preferably a powdery algae It may contain extracted fiber. The eco-friendly polymer composition according to an embodiment may include a plasticizer including 10% to 90% by weight of a polylactic acid (PLA) matrix resin and a balance of algae-extracted plasticizer. It can be solidified in the form of powder or pellets, and may have other suitable properties.
상기 조류 추출 가소제는, 녹조류, 규조류, 갈조류, 홍조류, 남조류, 황녹색조류, 황색편모조류, 갈색편모조류, 와편모조류, 또는 연두벌레에 대한 건조 및 분말화프로세스를 통해 얻어질 수 있다. 일 실시예에서, 상기 녹조류는 청태, 해캄, 파래, 청각, 구슬청각, 옥덩굴 및 염주말로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.The algae-extracted plasticizer may be obtained through a drying and powdering process for green algae, diatoms, brown algae, red algae, blue-green algae, yellow-green algae, yellow flagella algae, brown flagella algae, flat flagellum algae, or lotus head worm. In one embodiment, the green algae may include one or two or more selected from the group consisting of cheongtae, haekham, green, auditory, bead hearing, jade vine, and bead jumal.
상기 갈조류는 미역, 다시마, 헛가지말, 민가지말, 패, 고리매, 미역쇠, 감태, 곰피, 대황, 쇠미역사촌, 모자반, 괭생이 모자반, 지충이 및 톳으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있으며, 상기 홍조류는 우뭇가사리, 김, 코토니, 개도박, 둥근돌김, 개우무, 새발, 참풀가사리, 꼬시래기, 진두발, 참도박, 가시우무, 비단풀, 단박, 돌가사리, 석목 및 지누아리로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 조류 추출 가소제는 미역으로부터 추출된 알긴산을 포함할 수 있다. 상기 알긴산은 수분 친화성을 가져 수지를 만드는 용매의 선택과 성형 과정이 용이해진다.The brown algae is one kind selected from the group consisting of seaweed, kelp, hut branched horse, min branched horse, plaque, gorimae, seaweed, Ecklonia cava, gompi, rhubarb, deer seaweed cousin, mother and child half, hoesaengni hat half, groundworm and tot Or it may include two or more, wherein the red algae is agaric agar, laver, kotoni, dog gambling, round stone seaweed, walnut agar, birdfoot, champignon agar, sorghum, jindubal, champignon, thorny radish, silk grass, short leaf, stone It may include one or two or more selected from the group consisting of Kasari, Seokmok, and Jinuari. Preferably, the algae extraction plasticizer may include alginic acid extracted from seaweed. The alginic acid has moisture affinity, which facilitates the selection and molding process of the solvent for making the resin.
상기 폴리락탄산은 성형체의 표면 경도를 증가시키기 때문에, 적용 제품에 요구되는 표면 경도에 따라 조류 추출 가소제와의 혼합비가 조절될 수 있다. 예를 들면, 연성 필름의 경우에는 65 R 이하이고, 빨대의 경우에는 사람의 구강과 접촉하는 것이기 때문에, 부드러움과 같은 사용감과 함께 안정성을 확보하기 위해 표면 경도가 70 R 내지 90 R 범위 내로 설정될 수 있다. 반면에, 일회용 컵이나 용기의 경우에는 음식물의 종류에 따라 온도의 변화를 겪거나 소정의 하중을 견딜 필요가 있으므로 표면 경도가 90 R 내지 110 R인 것이 바람직하다. 또한, 이쑤시개 또는 장난감과 같이 강한 표면 강도가 요구되는 경우에는 100 R 내지 120 R의 범위 내인 것이 바람직하다. Since the polylactic acid increases the surface hardness of the molded article, the mixing ratio with the algae extraction plasticizer can be adjusted according to the surface hardness required for the applied product. For example, in the case of a soft film, it is 65 R or less, and in the case of a straw, since it is in contact with the mouth of a person, the surface hardness should be set within the range of 70 R to 90 R in order to secure stability with a feeling of use such as softness. I can. On the other hand, in the case of a disposable cup or container, it is desirable to have a surface hardness of 90 R to 110 R because it is necessary to withstand a predetermined load or a change in temperature depending on the type of food. In addition, when strong surface strength is required, such as a toothpick or a toy, it is preferably in the range of 100 R to 120 R.
본 발명의 실시예에 따르면, 폴리락탄산 매트릭스 수지와 상기 조류 추출 가소제 전체 총량에 대한 상기 조류 추출 가소제의 성분비를 조절함으로써 성형체의 표면 경도와 그에 따른 용도를 조절할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the surface hardness of the molded body and its use can be adjusted by adjusting the component ratio of the algae-extracting plasticizer to the total amount of the polylactic acid matrix resin and the algae-extracting plasticizer.
일 실시예에서, 상기 친환경 고분자 조성물을 이용한 가소성 수지 성형 제품의 표면 경도가 65 R 이하의 범위 내에서, 상기 폴리락탄산 매트릭스 수지와 상기 가소제 전체 중량 총량에 대한 상기 가소제의 성분비는 85 중량% 내지 95 중량%의 범위 내이다. 상기 수지 성형 제품의 표면 경도가 70 R 내지 90 R의 범위 내에서 상기 폴리락탄산 매트릭스 수지와 상기 가소제 전체 총량에 대한 상기 가소제의 성분비는 60 중량% 내지 85 중량% 이하의 범위 내이고, 상기 열가소성 수지 성형 제품의 표면 경도가 90 R 내지 110 R의 범위 내에서는, 상기 폴리락탄산 매트릭스 수지와 상기 가소제 전체 총량에 대한 상기 가소제의 성분비는 35 중량% 내지 45 중량% 미만의 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 열가소성 수지 성형 제품의 표면 경도가 100 R 내지 120 R의 범위 내에서는, 상기 폴리락탄산 매트릭스 수지와 상기 가소제 전체 총량에 대한 상기 가소제의 성분비는 10 중량% 내지 35 중량% 미만의 범위 내일 수 있다.In one embodiment, the plasticizer component ratio to the total weight of the polylactic acid matrix resin and the total weight of the plasticizer within the range of 65 R or less of the plasticizer molded product using the eco-friendly polymer composition is 85% by weight to It is in the range of 95% by weight. When the surface hardness of the resin-molded product is in the range of 70 R to 90 R, the component ratio of the plasticizer to the total amount of the polylactic acid matrix resin and the plasticizer is in the range of 60% to 85% by weight, and the thermoplastic When the surface hardness of the resin-molded product is in the range of 90 R to 110 R, the component ratio of the plasticizer to the total amount of the polylactic acid matrix resin and the plasticizer may be in the range of 35% to less than 45% by weight. In addition, when the surface hardness of the thermoplastic resin molded product is within the range of 100 R to 120 R, the component ratio of the plasticizer to the total amount of the polylactic acid matrix resin and the plasticizer is within the range of 10% to less than 35% by weight. I can.
상기 친환경 고분자 조성물은 상기 친환경 고분자 조성물과 상기 가소제의 혼합물에 물 또는 알코올과 같은 유기 용매를 첨가하고 이를 비제한적 예로서 소성, 사출 또는 금형을 이용하여 성형함으로써 가소성 수지 성형 제품(이하, 성형체라 함)이 얻어질 수 있다. 상기 성형 공정은 필요에 따라 건조 과정 또는 살균 공정을 더 포함할 수 있다.The eco-friendly polymer composition is a plastic resin molded product (hereinafter referred to as a molded body) by adding an organic solvent such as water or alcohol to the mixture of the eco-friendly polymer composition and the plasticizer and molding it using a non-limiting example, sintering, injection or mold. ) Can be obtained. The molding process may further include a drying process or a sterilization process as necessary.
일 실시예에서, 상기 친환경 고분자 조성물은, 상기 용매와 함께 생체 적합성 바인더를 더 포함할 수 있다. 상기 생체 적합성 바인더는, 바람직하게는, 생분해성 물질일 수 있다. 상기 생분해성 물질은, 키토산(chitosan), 콜라겐(collagen), 젤라틴(gelatin), 히알루론산(hyaluronic acid; HA), 펙틴, 카라기난, 콘드로이틴(설페이트), 덱스트란(설페이트), 폴리라이신(polylysine), 카르복시메틸 티틴, 피브린, 아가로스, 풀루란, 셀룰로오스, 아라비아검, 알기네이트, 시클로덱스트린, 덱스트린, 포도당, 과당, 녹말, 트레할로스, 글루코스, 말토스, 락토스, 락툴로스, 프럭토스, 투라노스, 멜리토스, 멜레지토스, 덱스트란, 소르비톨, 크실리톨, 팔라티니트, 폴리글리콜산(polyglycolic acid), 및 폴리에틸렌옥사이드 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the eco-friendly polymer composition may further include a biocompatible binder together with the solvent. The biocompatible binder may preferably be a biodegradable material. The biodegradable material is chitosan, collagen, gelatin, hyaluronic acid (HA), pectin, carrageenan, chondroitin (sulfate), dextran (sulfate), polylysine. , Carboxymethyl titine, fibrin, agarose, pullulan, cellulose, gum arabic, alginate, cyclodextrin, dextrin, glucose, fructose, starch, trehalose, glucose, maltose, lactose, lactulose, fructose, turanose, Melitose, mellegitose, dextran, sorbitol, xylitol, palatinite, polyglycolic acid (polyglycolic acid), and may include at least one of polyethylene oxide.
또 다른 실시예에서, 상기 생체 적합성 바인더는, 목재, 면모, 모시풀, 옥수수박, 옥수수 줄기, 대두박을 포함하는 식물 중 어느 하나 이상으로부터 추출한 식물성 섬유소 또는 공지의 천연 바이오 폴리머일 수 있다. 이들 재료들은 예시적일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 무독성의 천연 바이오 당류 또는 폴리머도 본 발명의 생체 적합성 재료로 사용될 수 있다.In another embodiment, the biocompatible binder may be vegetable fiber extracted from any one or more of plants including wood, cotton wool, ramie grass, corn meal, corn stalk, and soybean meal, or a known natural biopolymer. These materials are only exemplary, and the present invention is not limited thereto, and non-toxic natural biosaccharides or polymers may be used as the biocompatible material of the present invention.
또 다른 실시예에서, 상기 친환경 고분자 조성물을 착색을 위한 염료나 안료를 더 포함할 수 있다. 상기 친환경 고분자 조성물은 투명 또는 반투명 색상을 가질 수 있으며, 제품화를 위한 착색을 통해 비제한적 예로서 녹색, 청색 또는 적색으로 착색될 수 있다. In another embodiment, a dye or pigment for coloring the eco-friendly polymer composition may be further included. The eco-friendly polymer composition may have a transparent or translucent color, and may be colored green, blue or red as a non-limiting example through coloring for commercialization.
상기 폐커피 분말과 상기 생체 적합성 바인더의 혼합물은 함유하는 용매에 의해 슬러리 형태로 제조될 수 있다. 상기 용매는, 물 또는 알코올일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 용매는 전술한 바인더에 따라 적합하게 선택될 수 있는 무독성 유기 용매일 수 있으며, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 상기 슬러리는 소정의 살균 과정을 거칠 수 있으며, 적합한 열원에 의한 소성, 사출, 또는 몰딩의 방식으로 성형 및 건조되어 수지계 성형 제품이 제조될 수 있다.The mixture of the waste coffee powder and the biocompatible binder may be prepared in the form of a slurry using a solvent contained therein. The solvent may be water or alcohol. In other embodiments, the solvent may be a non-toxic organic solvent that may be appropriately selected according to the above-described binder, and the present invention is not limited to these examples. The slurry may undergo a predetermined sterilization process, and may be molded and dried by firing, injection, or molding using a suitable heat source to produce a resin-based molded product.
일 실시예에서, 상기 친환경 고분자 조성물에 다공성 폐커피 분말이 더 제공될 수 있다. 상기 다공성 폐커피 분말은 전체 친환경 고분자 조성물의 성형시 시멘트의 자갈과 같이 전체 성형체의 표면 경도 및 강도를 향상시킬 수 있다. 상기 다공성 폐커피 분말은 상기 다공성 폐커피 분말의 기공이 넓은 표면적의 반응 사이트를 제공하여 액상의 폴리락탄산 매트릭스 수지와 가소제가 활발히 반응하여 고분자량화되는 것을 촉진하며, 형성된 수지 결정의 응집을 위한 핵으로서도 역할을 함으로써 성형체의 표면 경도 및 강도를 향상시킬 수 있다.In one embodiment, porous waste coffee powder may be further provided to the eco-friendly polymer composition. The porous waste coffee powder may improve the surface hardness and strength of the entire molded body like gravel of cement when the entire eco-friendly polymer composition is molded. The porous waste coffee powder promotes high molecular weight by actively reacting with the liquid polylactic acid matrix resin by providing a reaction site with a large surface area of the pores of the porous waste coffee powder, and for aggregation of the formed resin crystals. By serving also as a core, the surface hardness and strength of the molded article can be improved.
다른 실시예에서, 상기 친환경 고분자 조성물에 규조토 분말이 더 함유될 수 있다. 상기 규조토 분말은 상기 다공성 폐커피 분말과 같이 전체 성형체의 표면 경도 및 강도를 향상시킬 수 있다. 다만, 상기 규조토 분말은 다공성 폐커피 분말에 비해 기공을 가지고 있지 않기 때문에 표면 및 강도 향상 효과는 상기 다공성 폐커피 분말에 비하여 낮다. 이하에서는, 다공성 폐커피 분말과 규조토 분말을 강화제 분말이라고 통칭하도록 한다.In another embodiment, the eco-friendly polymer composition may further contain diatomaceous earth powder. The diatomaceous earth powder, like the porous waste coffee powder, may improve the surface hardness and strength of the entire molded body. However, since the diatomaceous earth powder does not have pores compared to the porous waste coffee powder, the surface and strength improvement effect is lower than that of the porous waste coffee powder. Hereinafter, the porous waste coffee powder and the diatomaceous earth powder will be collectively referred to as a reinforcing agent powder.
일 실시예에서, 상기 강화제 분말은 2 ㎛ 내지 2 mm의 범위 내의 평균 직경을 가질 수 있다. 상기 강화제 분말의 평균 직경이 2 ㎛ 미만인 경우, 별도의 그라인딩 공정이나 분급 공정에 의한 제조 비용의 상승을 초래하고 너무 미세하여 표면 경도 및 강도의 향상 효과가 나타나지 않는다. 마찬가지로, 상기 강화제 분말의 평균 직경이 2 mm를 초과하는 경우에는, 특히 다공성 폐커피 분말의 경우, 입자 자체의 직경이 커 기공에 의한 응집 핵 효과가 나타나기 어렵고 성형체의 표면 거칠기가 증가되어 제품의 품위가 확보되기 어렵다.In one embodiment, the reinforcing agent powder may have an average diameter in the range of 2 μm to 2 mm. When the average diameter of the reinforcing agent powder is less than 2 µm, it causes an increase in manufacturing cost due to a separate grinding process or classification process, and is too fine to improve surface hardness and strength. Likewise, when the average diameter of the reinforcing agent powder exceeds 2 mm, especially in the case of porous waste coffee powder, the particle diameter is large, so that the coagulation nucleation effect due to pores is difficult to appear, and the surface roughness of the molded body is increased. Is difficult to secure.
일 실시예에서, 상기 다공성 폐커피 분말은 폐커피 입자들의 탄화체일 수 있다. 상기 폐커피 입자 자체는 소정의 유분을 함유할 수 있으며, 상기 폐커피 입자를 단순히 건조하여 상기 친환경 고분자 조성물의 일부로 혼합 사용하는 경우에는 상기 유분에 의해 폴리락탄산 매트릭스 수지 및 조류 추출 가소제와 불필요한 산화 반응이 초래되어 제조된 성형체의 강도 또는 표면 경도와 같은 품질을 열화시키거나 성형 자체가 잘 되지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 폐커피 입자들을 가열 탄화시켜 얻어지는 탄화체를 사용함으로써 폐커피 입자의 잔류 유분이 제거될 수 있고, 나아가 유분의 제거와 함께 기공률이 증가하면서, 비중이 작아 경량화를 달성하면서 전술한 응집 핵으로서 기능하여 성형체의 강도 및/또는 표면 경도를 향상시킬 수 있다.In one embodiment, the porous waste coffee powder may be a carbonized body of waste coffee particles. The waste coffee particles themselves may contain a predetermined oil content, and when the waste coffee particles are simply dried and mixed as a part of the eco-friendly polymer composition, polylactic acid matrix resin and algae extraction plasticizer and unnecessary oxidation by the oil content The reaction may be caused to deteriorate the quality such as strength or surface hardness of the manufactured molded body, or the molding itself may be poor. However, according to an embodiment of the present invention, residual oil of the waste coffee particles can be removed by using a carbonized body obtained by heating and carbonizing the waste coffee particles, and further, while the porosity increases with the removal of the oil, the specific gravity is small and weight is reduced. While achieving, it can function as the agglomerated nucleus described above to improve the strength and/or surface hardness of the molded article.
성형체의 종류에 따라, 상기 강화제 분말, 바람직하게는 폐커피 분말은, 폴리락탄산, 조류 추출 가소제 및 강화제 분말의 총 중량에 대하여 5 중량% 내지 25 중량%의 범위 내로 함유될 수 있다. 이 범위 내에서 성형체는 열가소성 성형체로서 공정 적합성과 제품의 강도 및 경도를 확보할 수 있게 된다.Depending on the type of the molded body, the reinforcing agent powder, preferably the waste coffee powder, may be contained in a range of 5% to 25% by weight based on the total weight of the polylactic acid, algae extraction plasticizer, and reinforcing agent powder. Within this range, the molded article is a thermoplastic molded article, so that process suitability and strength and hardness of the product can be secured.
하기 표 1은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 성분비를 갖는 친환경 고분자 조성물을 이용하여 제조된 다양한 성형체 제품의 측정된 성능값이다.Table 1 below shows the measured performance values of various molded products manufactured using eco-friendly polymer compositions having various component ratios according to an embodiment of the present invention.
(중량 %)Polylactic acid
(weight %)
가소제
(중량%)Algae extraction
Plasticizer
(weight%)
(중량%)Waste coffee powder
(weight%)
경도
(R scale)surface
Hardness
(R scale)
(g/m3)density
(g/m 3 )
(10 min
/g)Melt index
(10 min
/g)
위 표 1을 참조하면, 폴리락탄산, 조류 추출 가소제 및 강화제인 폐커피 분말의 함량을 조절하는 것만으로 사출된 다양한 제품들이 요구 성능인 표면 강도, 밀도 및 용융 지수가 구현됨을 알 수 있다. 시험 환경은 25(오차 ± 2) ℃의 온도 및 65(±2) %R.H.의 상대 습도 조건을 가지며, 경도 시험은 Rockwell R-Scale 시험 방법에 따르고, 용용지수는 ISO E1133 규격을 따라 수행되었다. 이들 제품들은 모두 자연 그대로 폐기되더라도 미세 플라스틱 문제나 환경 오염의 문제가 초래하지 않는 친환경 제품이다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 폐커피 분말을 이용한 성형체인 빨대를 도시하는 사시도이다. Referring to Table 1 above, it can be seen that the surface strength, density, and melt index, which are required performances, are realized for various products injected simply by adjusting the content of the waste coffee powder, which is polylactic acid, algae extraction plasticizer, and reinforcing agent. The test environment had a temperature of 25 (error ± 2) ℃ and a relative humidity condition of 65 (± 2)% R.H., the hardness test was performed according to the Rockwell R-Scale test method, and the solubility index was performed according to the ISO E1133 standard. Even if all of these products are disposed of as they are, they are eco-friendly products that do not cause problems of fine plastics or environmental pollution. 1 is a perspective view showing a straw, a molded body using porous waste coffee powder according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 표 1의 샘플 2에 따른 빨대이다. 도 1에 도시된 것과 같이, 다공성 폐커피 분말은 제조된 성형체에 커피 컬러를 부여할 수 있는 이점이 있다. 이러한 커피 컬러를 발색시키기 위해 별도의 색소를 첨가하지 않음으로써 친환경적이면서도 무독성의 성형체가 제조될 수 있다. Referring to Figure 1, it is a straw according to Sample 2 of Table 1. As shown in Figure 1, the porous waste coffee powder has the advantage of imparting a coffee color to the prepared molded body. An eco-friendly and non-toxic molded article can be manufactured by not adding a separate colorant to color the coffee color.
전술한 성형체로서 빨대는 예시적이며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에 따른 친환경 고분자 조성물은 일회용 제품으로서 자연에서 생분해되어야 하고, 무독성이며 미세 플라스틱의 생성이 억제되어야 하는 종래의 플라스틱 산업 분야에 광범위하게 적용될 수 있을 것이다. 바람직하게는, 상기 친환경 고분자 조성물은 수저, 용기, 장난감 또는 학용품에 적용될 수 있다. 또한, 성형체는 입체적 형상에 한정되는 것은 아니며, 포장지나 봉투로 응용되기 위해 필름, 시트 형태를 가지거나, 표면 코팅층의 형상을 가질 수도 있다.The straw as the above-described molded article is exemplary, and the present invention is not limited thereto. The eco-friendly polymer composition according to an embodiment of the present invention is a disposable product and should be biodegraded in nature, and may be widely applied to the conventional plastics industry, which is non-toxic and suppresses the production of fine plastics. Preferably, the eco-friendly polymer composition may be applied to spoons, containers, toys or school supplies. In addition, the molded body is not limited to a three-dimensional shape, and may have the shape of a film, sheet, or surface coating layer to be applied as a wrapping paper or an envelope.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and that various substitutions, modifications and changes are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. It will be obvious to those who have the knowledge of.
Claims (8)
5 중량% 내지 20 중량%의 강화제 분말; 및
잔량의 조류 추출 가소제;를 포함하며,
상기 강화제 분말은 다공성 폐커피 분말 및 규조토 분말 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 다공성 폐커피 분말은 폐커피 입자들의 탄화체이며,
상기 강화제 분말은 2 ㎛ 내지 2 mm의 범위 내의 평균 직경을 갖는 친환경 고분자 조성물.10% to 90% by weight of a polylactic acid matrix resin;
5% to 20% by weight of reinforcing agent powder; And
Including; residual amount of algae extraction plasticizer,
The reinforcing agent powder includes at least one of porous waste coffee powder and diatomaceous earth powder,
The porous waste coffee powder is a carbonized body of waste coffee particles,
The reinforcing agent powder is an eco-friendly polymer composition having an average diameter in the range of 2 μm to 2 mm.
상기 조류 추출 가소제는, 녹조류, 규조류, 갈조류, 홍조류, 남조류, 황녹색조류, 황색편모조류, 갈색편모조류, 와편모조류, 또는 연두벌레의 건조 및 분말화로 얻어지는 친환경 고분자 조성물.The method of claim 1,
The algae-extracted plasticizer is an eco-friendly polymer composition obtained by drying and powdering green algae, diatoms, brown algae, red algae, blue-green algae, yellow-green algae, yellow flagella algae, brown flagella algae, flat flagellum algae, or lotus leaf worms.
상기 녹조류는 청태, 해캄, 파래, 청각, 구슬청각, 옥덩굴 및 염주말로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하고,
상기 갈조류는 미역, 다시마, 헛가지말, 민가지말, 패, 고리매, 미역쇠, 감태, 곰피, 대황, 쇠미역사촌, 모자반, 괭생이 모자반, 지충이 및 톳으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하며,
상기 홍조류는 우뭇가사리, 김, 코토니, 개도박, 둥근돌김, 개우무, 새발, 참풀가사리, 꼬시래기, 진두발, 참도박, 가시우무, 비단풀, 단박, 돌가사리, 석목 및 지누아리로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 친환경 고분자 조성물.The method of claim 2,
The green algae includes one or two or more selected from the group consisting of cheongtae, haekham, green, auditory, marble auditory, jade vine, and beadjumal,
The brown algae is one kind selected from the group consisting of seaweed, kelp, hut branched horse, min branched horse, plaque, gorimae, seaweed, Ecklonia cava, gompi, rhubarb, deer seaweed cousin, mother and child half, hoesaengni hat half, groundworm and tot Or two or more,
The red algae is from the group consisting of agaric agar, laver, kotoni, dog gambling, round stone seaweed, walnut radish, birdfoot, champignon agar, kosiraegi, jindubal, red gambling, thorny radish, silkworm, sweet leaf, stone agar, stone mok and jinuari Eco-friendly polymer composition comprising one or two or more selected.
5 중량% 내지 20 중량%의 강화제 분말; 및
잔량의 조류 추출 가소제;를 포함하며,
상기 강화제 분말은 다공성 폐커피 분말 및 규조토 분말 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 다공성 폐커피 분말은 폐커피 입자들의 탄화체이며,
상기 강화제 분말은 2 ㎛ 내지 2 mm의 범위 내의 평균 직경을 갖는 친환경 고분자 성형체.10% to 90% by weight of a polylactic acid matrix resin;
5% to 20% by weight of reinforcing agent powder; And
Including; residual amount of algae extraction plasticizer,
The reinforcing agent powder includes at least one of porous waste coffee powder and diatomaceous earth powder,
The porous waste coffee powder is a carbonized body of waste coffee particles,
The reinforcing agent powder is an eco-friendly polymer molded article having an average diameter in the range of 2 μm to 2 mm.
상기 친환경 고분자 성형체는,
빨대, 수저, 용기, 장난감, 학용품 중 어느 하나로 성형 가능한 친환경 고분자 성형체.The method of claim 4,
The eco-friendly polymer molded body,
An eco-friendly polymer molded body that can be molded into any of a straw, spoon, container, toy, or school supplies.
상기 슬러리 형태의 혼합물을 성형하는 단계를 포함하며,
상기 강화제 분말은 다공성 폐커피 분말 및 규조토 분말 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 다공성 폐커피 분말은 폐커피 입자들의 탄화체이며,
상기 강화제 분말은 2 ㎛ 내지 2 mm의 범위 내의 평균 직경을 갖는 친환경 고분자 조성물의 제조 방법.Mixing 10% to 90% by weight of polylactic acid matrix resin, 5% to 20% by weight of reinforcing agent powder, remaining amount of algae extraction plasticizer, and organic solvent to form a mixture in the form of a slurry; And
Forming the mixture in the form of a slurry,
The reinforcing agent powder includes at least one of porous waste coffee powder and diatomaceous earth powder,
The porous waste coffee powder is a carbonized body of waste coffee particles,
The reinforcing agent powder is a method for producing an eco-friendly polymer composition having an average diameter in the range of 2 ㎛ to 2 mm.
상기 유기 용매는 물, 알코올 또는 이들의 조합을 포함하며,
상기 성형은 소성, 사출, 금형 또는 이들의 조합을 포함하는 친환경 고분자 조성물의 제조 방법.The method of claim 6,
The organic solvent includes water, alcohol or a combination thereof,
The molding is a method of manufacturing an eco-friendly polymer composition including firing, injection, mold, or a combination thereof.
상기 성형 단계는 건조 과정 또는 살균 공정을 더 포함하는 친환경 고분자 조성물의 제조 방법.The method of claim 6,
The molding step is a method of manufacturing an eco-friendly polymer composition further comprising a drying process or a sterilization process.
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