KR102407611B1 - A process for preparation of biodegradable biocompostable biodigestible peplene polymer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기 단계를 포함하는 생물분해성, 생물퇴비성, 생물소화성 PEPlene 폴리머의 제조 방법에 관한 것이다:
- 1종 이상의 펩타이드를 1종 이상의 단백질 및 효소와 혼합하는 단계,
- 퇴비화 물질을 첨가하는 단계,
- 첨가제의 존재 하에 1종 이상의 폴리머와 블렌딩하여, 상기 PEPlene 폴리머 물질을 수득하는 단계.
The present invention relates to a process for preparing a biodegradable, biocompostable, biodigestible PEPlene polymer comprising the steps of:
- mixing one or more peptides with one or more proteins and enzymes;
- adding composting material;
- blending with at least one polymer in the presence of additives to obtain said PEPlene polymer material.

Description

생물분해성 생물퇴비성 생물소화성 PEPLENE 폴리머의 제조 방법 {A PROCESS FOR PREPARATION OF BIODEGRADABLE BIOCOMPOSTABLE BIODIGESTIBLE PEPLENE POLYMER}A PROCESS FOR PREPARATION OF BIODEGRADABLE BIOCOMPOSTABLE BIODIGESTIBLE PEPLENE POLYMER

본 발명은 생물분해성(biodegradable), 생물퇴비성(biocompostable), 생물소화성(biodigestible) 플라스틱 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a biodegradable, biocompostable, biodigestible plastic and a method for manufacturing the same.

플라스틱, 즉 폴리에틸렌, 폴리프로필렌은 석유로부터 제조되며, 환경에서 분해되기까지 수년이 걸려, 물, 토양 및 공기를 오염시킨다.Plastics, such as polyethylene and polypropylene, are made from petroleum and take years to degrade in the environment, polluting water, soil and air.

합성 폴리머는 폴리머와 환경의 특성에 따라 환경에서 분해되는 속도와 정도가 다양하다. 분해는 빛, 열, 공기, 물, 미생물, 및 바람, 비, 차량 통행 등과 같은 물리적인 힘에 의해 촉매된다. 폴리머의 안정성 및/또는 분해성 강화는 일반적으로 첨가제, 폴리머 백본의 변형, 관능기의 도입 또는 폴리머/플라스틱 물질을 소수성에서 친수성 물질로 만들기 위한 적정 충진제의 블렌딩에 의해 달성된다. 그러나, 이들 분해 기법들 중 다수는 폴리머 생성물에 좋지 않은 특성을 형성시킨다.Synthetic polymers vary in speed and degree of decomposition in the environment depending on the characteristics of the polymer and the environment. Decomposition is catalyzed by light, heat, air, water, microorganisms, and physical forces such as wind, rain, vehicle traffic, and the like. Stability and/or degradability enhancement of the polymer is generally achieved by additives, modification of the polymer backbone, introduction of functional groups or blending of suitable fillers to make the polymer/plastic material from hydrophobic to hydrophilic. However, many of these degradation techniques produce unfavorable properties in the polymer product.

이러한 문제를 해결하고 우수한 물리적 특성, 경량, 비용 효율성, 가소성으로 인한 천연 자원의 한계를 극복하기 위한 석유계 합성 폴리머/플라스틱은, 다양한 친수성 폴리머, 특히 친수성 플라스틱을 개발함으로써 확립된 현대 과학의 특징들 중 하나이다. 그러나, 현재 전세계 각 국가들에서는, 수많은 플라스틱 제품으로 인한 오염 문제가 세계적으로 심각해지고 플라스틱 폐기물로 인한 이러한 오염 문제를 해결하는 것이 난제가 되고 있어, 다양한 국가적 조치들을 마련 중에 있다.In order to solve these problems and overcome the limitations of natural resources due to excellent physical properties, light weight, cost-effectiveness, and plasticity, petroleum-based synthetic polymers/plastics are the characteristics of modern science established by developing various hydrophilic polymers, especially hydrophilic plastics. one of them However, in each country of the world, the pollution problem caused by numerous plastic products is becoming serious worldwide, and it is difficult to solve the pollution problem caused by plastic waste, and various national measures are being prepared.

플라스틱 등의 다양한 고체 폐기물에 의해 야기되는 이러한 환경 오염 문제를 해결하기 위해, 주로 재활용, 소각 및 매립이 이용되어 왔다. 그러나, 매립을 통한 폐기물의 처분과 재활용은 이의 태생적인 문제로 인해 환경 오염 문제를 완전히 해결할 수 없다.In order to solve this environmental pollution problem caused by various solid wastes such as plastics, recycling, incineration and landfill have been mainly used. However, disposal and recycling of waste through landfill cannot completely solve the environmental pollution problem due to its inherent problems.

이에, 최근 라이프 사이클에서 그 자체를 분해할 수 있는 생물분해성 및/또는 생물퇴비성 플라스틱을 개발하는데 상당한 관심과 연구들이 증가하고 있다. 분해성 플라스틱에 대한 기술은 광분해, 옥소-분해, 옥소-생분해, 생물분해, 생물-광분해 및 광- 및/또는 옥소 및/또는 생물분해성이 조합된 플라스틱 제조 기술로 나뉘는데, 최근 공업적인 규모로 생산이 증가하고 있다.Accordingly, there has been a significant increase in interest and research in recent years to develop biodegradable and/or biocompostable plastics that can decompose itself in the life cycle. Technologies for degradable plastics are divided into photodegradation, oxo-degradation, oxo-biodegradation, biodegradation, bio-photolysis and plastics manufacturing technology with a combination of photo- and/or oxo and/or biodegradability, which have recently been produced on an industrial scale. is increasing

수많은 타입의 생물분해성 플라스틱, 예를 들어 PHB (폴리-β-하이드록시부틸레이트)와 같은 미생물 생산 폴리머, 미생물이 생산하는 생화학 물질을 이용한 폴리머 또는 키틴 또는 전분과 같은 천연 폴리머를 함유한 폴리머가 있다. 전분과 같은 다양한 첨가제가 포함된 폴리머에 대해 현재의 기술에서 다루어지는 문제들이 언급되고 있으며, 개선점이 문헌들에 기술되어 있다.There are numerous types of biodegradable plastics, for example, microbially produced polymers such as PHB (poly-β-hydroxybutyrate), microbially produced polymers from biochemicals, or polymers containing natural polymers such as chitin or starch. . Problems addressed in the present technology for polymers containing various additives such as starch are mentioned, and improvements are described in the literature.

G. J. L. Griffin의 미국 특허 4,021,388은, 전분의 표면을 소수성이도록 실란 커플링제로 처리함으로써 개선된 생물분해성 필름의 제조 방법에 관한 것으로, 매트릭스 수지와 전분 간에 물리적인 상호작용의 세기를 단지 증가시킨다. 그러나, 전분 병합으로 필름의 물리적 특성들 중 분해 문제를 해결하긴 어렵다.U.S. Pat. No. 4,021,388 to G. J. L. Griffin relates to an improved process for preparing biodegradable films by treating the surface of the starch with a silane coupling agent to make it hydrophobic, which only increases the strength of the physical interaction between the matrix resin and the starch. However, it is difficult to solve the problem of decomposition among the physical properties of the film by incorporation of starch.

F. H. Otey 등의 미국 특허 4,133,784 및 4,337,181은, 에틸렌-아크릴 코폴리머에 α-전분을 부가함으로써 생물분해성 필름을 제조하는 방법을 개시하였다. 에틸렌-아크릴 코폴리머의 높은 가격과 제조되는 필름의 물리적 특성 저하로 인해, 보편화하기 어렵다.U.S. Pat. Nos. 4,133,784 and 4,337,181 to F. H. Otey et al. disclose a method for preparing biodegradable films by adding α-starch to an ethylene-acrylic copolymer. Due to the high price of the ethylene-acrylic copolymer and the deterioration of the physical properties of the produced film, it is difficult to generalize.

Seonil Glucose Co., Korea의 한국 특허 공개번호 90-6336 및 91-8553은, 매트릭스 수지와 전분의 혼용성을 높이기 위해 전분의 소수성 특성을 높이거나 또는 매트릭스 수지의 친수성 특성을 높이므로써, 매트릭스 수지와 전분 간의 물리적 상호작용의 세기를 강화하는 방법에 관한 것이다.Korean Patent Publication Nos. 90-6336 and 91-8553 of Seonil Glucose Co., Korea, by increasing the hydrophobic property of starch or the hydrophilic property of the matrix resin in order to increase the miscibility of the matrix resin and starch, the matrix resin and It relates to a method of enhancing the strength of the physical interaction between starches.

미국 특허 5281681A는 에틸렌과 2-메틸렌-1,3-다이옥세판 (MDOP)을 공동-가공하여, 폴리머의 추가적인 카르보닐기가 태양광 또는 UV 광과 같은 광을 흡광하였을 때 절단되어 코폴리머보다 우수한 광분해성을 나타내는 터폴리머를 제조하는, 광분해성 및 생물분해성 폴리에틸렌 포뮬레이션을 개시하였다. 이 터폴리머는, 에스테르 및 카르보닐이 둘다 관능화되어 있어, 광분해성 및 생물분해성일 수 있다.U.S. Patent 5281681A co-processes ethylene and 2-methylene-1,3-dioxepane (MDOP), whereby additional carbonyl groups in the polymer are cleaved when light such as sunlight or UV light is absorbed, resulting in superior photodegradability than the copolymer Disclosed is a photodegradable and biodegradable polyethylene formulation to prepare a terpolymer showing This terpolymer can be photodegradable and biodegradable, as both the ester and the carbonyl are functionalized.

미국 특허 5461094A는 전분이 화학적으로 결합된 생물분해성 폴리에틸렌 조성물과 이의 제조 방법을 개시하고 있다.U.S. Patent 5461094A discloses a biodegradable polyethylene composition to which starch is chemically bound and a method for preparing the same.

따라서, 환경에서 생물분해성/생물퇴비성/생물소화성이 우수한 PEPlene으로 본원에 지칭되는 펩타이드-폴리에틸렌을 고수율로 제공하는 것이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to provide a high yield of peptide-polyethylene referred to herein as PEPlene having excellent biodegradability/biocompostability/biodigestibility in the environment.

본 발명의 과제는 종래 기술 분야에서의 문제점을 해결하는, 생물분해성, 생물퇴비성, 생물소화성 플라스틱 및 이의 제조 방법을 제시하는 것이다.An object of the present invention is to provide a biodegradable, biocompostable, biodigestible plastic and a method for manufacturing the same, which solves the problems in the prior art.

본 발명의 다른 과제는, 물리적인 세기, 구조적 특징을 저하시키지 않으면서도 폴리머의 생물분해성/생물퇴비성/생물소화성을 개선시키고, 주된 재활용 스트림으로의 재활용 기회가 스트림에 영향을 미치지 않고도 주어질 수 있는, 생물분해성, 생물퇴비성, 생물소화성 플라스틱 및 이의 제조 방법을 제시하는 것이다.Another object of the present invention is to improve the biodegradability/biocompostability/biodigestibility of polymers without compromising physical strength, structural characteristics, and recycling opportunities to the main recycling stream can be given without affecting the stream. , to present a biodegradable, biocompostable, biodigestible plastic and a manufacturing method thereof.

본 발명의 다른 과제는 비용 측면에서 효율적인 생물분해성/생물퇴비성/생물소화성 플라스틱 및 이의 제조 방법을 제시하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a cost-effective biodegradable/biocompostable/biodigestible plastic and a method for manufacturing the same.

본 발명의 또 다른 과제는 환경 친화적인 생물분해성/생물퇴비성/생물소화성 플라스틱 및 이의 제조 방법을 제시하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an environmentally friendly biodegradable/biocompostable/biodigestible plastic and a manufacturing method thereof.

본 발명은, 예를 들어, 폴리머의 가공시 생물분해성/생물퇴비성/생물소화성 첨가제를 투입하여 폴리머에 생물분해성/생물퇴비성/생물소화성을 부여함으로써, 일반적인 석유계 플라스틱을 대체하기 위한, 장바구니 (market carry bags), 농업 용도의 멀칭 필름 (mulch film), 포장 필름 등과 같은 생물분해성/생물퇴비성/생물소화성 플라스틱 또는 폴리머 제품을 제안한다. 즉, 플라스틱 포뮬레이션 (plastic formulation)은, 비-생물분해성 석유계 폴리머, 즉 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀 및 이들의 여러 등급들을, 생물분해성/생물퇴비성/생물소화성 폴리올레핀 폴리머로 만들기 위해, 식용 원료로부터 유래된 천연 펩타이드/효소/단백질을 투입함으로써, 개발하여 왔다.The present invention, for example, by adding biodegradable / biocompostable / biodigestible additives during processing of the polymer to give biodegradability / biocompostability / biodigestibility to the polymer, to replace general petroleum-based plastics, shopping cart We propose biodegradable/biocompostable/biodigestible plastic or polymer products such as market carry bags, mulch film for agricultural use, packaging film, etc. That is, the plastic formulation is intended for use in the preparation of non-biodegradable petroleum-based polymers, i.e. polyolefins such as polyethylene, polypropylene and their various grades, into biodegradable/biocompostable/biodigestible polyolefin polymers, edible It has been developed by adding natural peptides/enzymes/proteins derived from raw materials.

이에, 본 발명은, 펩타이드/효소/단백질 및 기타 첨가제를, 예를 들어, 폴리에틸렌 체인과 화학적으로 결합시켜 제조되며, 매우 광범위한 보편적인 적용성을 가지는, 폴리올레핀인, 생물분해성/생물퇴비성/생물소화성 필름 및 이의 제조 방법을 기술한다. 이는 폴리프로필렌 등의 다른 폴리올레핀에도 적용되는 가공 기술일 수 있다.Accordingly, the present invention relates to a biodegradable/biocompostable/biological, polyolefin, prepared by chemically bonding peptides/enzymes/proteins and other additives with, for example, polyethylene chains, and having very wide universal applicability. An extinguishing film and a method for making the same are described. This may be a processing technique that also applies to other polyolefins such as polypropylene.

본 발명의 다른 과제 및 이점은 본 발명의 예시적인 구현예들에 대한 첨부된 도면을 참조하여 이해하였을 때 하기 상세한 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description when understood with reference to the accompanying drawings of exemplary embodiments of the present invention.

도 1: PEPlene 필름의 환경에서의 생물분해성을 도시한 것임.
도 2: PEPlene 필름의 토양 환경에서 150일 경과시의 생물분해성을 도시한 것임.
도 3: 펩타이드/효소/단백질이 투입된 PEPlene 마스터 배치의 FTIR.
도 4: 펩타이드/효소/단백질이 투입된 PEPlene 필름의 FTIR.
도 5: PEPene의 생물분해율 퍼센트.
1 : Depicts the biodegradability of PEPlene films in the environment.
Figure 2: Biodegradability of the PEPlene film after 150 days in a soil environment.
Figure 3: FTIR of the PEPlene master batch loaded with peptide/enzyme/protein.
Figure 4: FTIR of the PEPlene film to which the peptide/enzyme/protein is added.
Figure 5: Percent biodegradation of PEPene.

본 발명은 생물분해성, 생물퇴비성, 생물소화성 플라스틱 및 이의 제조 방법에 대해 기술한다.The present invention describes biodegradable, biocompostable, biodigestible plastics and methods of making them.

즉, 본 발명은 PEPlene 물질의 생물분해성/생물퇴비성/생물소화성을 가속화하기 위한 조성물의 제조 방법과 그 조성물을 제공한다.That is, the present invention provides a method for preparing a composition for accelerating the biodegradability/biocompostability/biodigestibility of a PEPlene material and the composition thereof.

본 방법은 1종 이상의 펩타이드를 1종 이상의 단백질 및 효소, 및 퇴비화 물질 (composting agent)과 조합함으로써, 조성물을 제조하는 단계를 포함한다. 이후, 첨가제의 존재 하에 1종 이상의 폴리머를, 펩타이드/효소/단백질의 기본적인 촉매 특성과 성질을 유지하기 위해 바람직하게는 45-300℃의 온도에서 블렌딩하는 단계가 후속된다.The method comprises preparing a composition by combining one or more peptides with one or more proteins and enzymes, and a composting agent. This is followed by a step of blending one or more polymers in the presence of additives, preferably at a temperature of 45-300° C. in order to retain the basic catalytic properties and properties of the peptide/enzyme/protein.

이렇게 수득되는 조성물은 바로 사용되거나, 또는 폴리머 안에 캡슐화되어 코팅된 조성물로 또는 액체 형태로 사용될 수 있다. 상기 성분들에 대한 다양한 예들이 아래에 열거될 수 있다:The composition thus obtained can be used directly or encapsulated in a polymer and used as a coated composition or in liquid form. Various examples of the above ingredients can be listed below:

펩타이드 - 셀룰라제, 파파인. 그러나 본원의 예로 한정되지 않음.Peptides - cellulase, papain. However, it is not limited to the examples herein.

단백질/효소 - 식물 (콩, 레이디핑거 (lady finger))성, 밀크 (milk, vegetable). 그러나 본원의 예로 한정되지 않음.Protein/Enzyme - Vegetable (soybean, lady finger), milk (vegetable). However, it is not limited to the examples herein.

퇴비화 물질 - 카르복시 메틸 셀룰로스, 가수분해된 양지 (hydrolyzed mutton tallow). 그러나 본원의 예로 한정되지 않음.Compostable material - carboxymethyl cellulose, hydrolyzed mutton tallow. However, it is not limited to the examples herein.

폴리머 - 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE), 중간 밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA) 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트 (EBA) 및 이들의 임의 조합들 중 하나일 수 있는, 폴리에틸렌.Polymer - which may be one of linear low density polyethylene (LLDPE), high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE), medium density polyethylene, ethylene vinyl acetate (EVA) and ethylene butyl acrylate (EBA) and any combinations thereof , polyethylene.

첨가제 - 폴리머 물질의 생물분해/생물퇴비화/생물소화 특성을 개선시키기 위한 구연산, 유산 바실러스 (lactic acid bacillus), 가수분해된 양지 (hydrolyzed mutton tallow), 효모 및 이들의 임의 조합.Additives - citric acid, lactic acid bacillus, hydrolyzed mutton tallow, yeast and any combination thereof for improving the biodegradation/biocomposting/biodigestive properties of the polymeric material.

본 발명의 조성물의 천연 성분들은 식품 등급의 물질이다. 또한, 이는 락토스, 전분 등의 그외 탄수화물도 포함할 수 있다.The natural ingredients of the composition of the present invention are food grade materials. It may also contain other carbohydrates such as lactose, starch, and the like.

본 발명은 조성물의 제조 방법의 단순화로 인해 생산 단가가 저렴해진다. 이는, 매트릭스 수지와 펩타이드/효소/단백질 및 첨가되는 전술한 첨가제 간의 물리적인 상호작용 세기만을 강화함으로써, 필름의 물리적 특성이 저하되는 문제를 방지한다.In the present invention, the production cost becomes low due to the simplification of the method for preparing the composition. This prevents the problem of deterioration of the physical properties of the film by strengthening only the strength of the physical interaction between the matrix resin and the peptide/enzyme/protein and the above-described additive to be added.

다른 구현예에서, 생물분해성/생물퇴비성/생물소화성 폴리에틸렌 조성물은 전분과 화학적으로 결합될 수 있다.In another embodiment, the biodegradable/biocompostable/biodigestible polyethylene composition may be chemically bound to the starch.

PEPlene 조성물은 분자량이 적어도 약 7000이며, 우수한 생물분해성/생물퇴비성/생물소화성 특징들을 가진다. 도 1을 참조한다.The PEPlene composition has a molecular weight of at least about 7000 and has good biodegradability/biocompostability/biodigestibility characteristics. See FIG. 1 .

플라스틱 폴리머에서, 카르복실 등의 펩타이드/효소/단백질 그룹들의 스페이스 정수 (space integer)에서 x, y 및 z는 관능기의 다양한 농도에 따라, 폴리에틸렌 폴리머의 백본 전체에 걸쳐 폴리머내에 무작위로 또는 균일하게 분포된다. 도 3 및 4를 참조한다.In plastic polymers, x, y and z in the space integer of peptide/enzyme/protein groups such as carboxyl are randomly or uniformly distributed within the polymer throughout the backbone of the polyethylene polymer, depending on the varying concentration of functional groups. do. See Figures 3 and 4.

플라스틱 조성물의 블렌드는 약 100 - 350℃의 온도에서 압출 성형된다. 그래서, 압출 성형이 진행되는 동안에, 조성물은 폴리머의 셀 (cell) 또는 분자 구조내로 주입 또는 침투되며, 이때 폴리머는 사전-용융된 상태 (pre-molten state)이다. 본 발명의 방법에 따라 수득되는 플라스틱 제품은 2차 포장/플라스틱 필름, 베스트 백 (vest bag), 휴지통에 끼우는 봉지 (bin liner), 쓰레기 봉지 (rubbish bag), 농업용 멀칭 필름 (agricultural mulch film) 및 그외 타입의 다수 필름을 포함한다. 또한, 본 발명의 조성물 블렌드는, 폴리머에, 예를 들어 3D 프린팅 물질, 섬유 방사 (fiber spun) 물질, 그리고 예를 들어, 사출 성형 (injection molding) 및 용융 방사 (melted spinning) 공정을 이용한 부직 방사 물질 (nonwoven spun)에 적합하다.The blend of plastic composition is extruded at a temperature of about 100-350°C. So, during extrusion, the composition is injected or permeated into the cells or molecular structure of the polymer, where the polymer is in a pre-molten state. The plastic products obtained according to the method of the present invention are secondary packaging/plastic films, vest bags, bin liners, rubbish bags, agricultural mulch films and Many other types of films are included. The composition blends of the present invention can also be applied to polymers, for example 3D printing materials, fiber spun materials, and non-woven spinning using, for example, injection molding and melt spinning processes. Suitable for materials (nonwoven spun).

생물분해 기전은 아래 단계들을 포함할 수 있다:A biodegradation mechanism may include the following steps:

작용: 펩타이드/ 효소 / 단백질은 폴리머의 체인에 친수성이 도입되게 보조한다. 폴리머는, 폴리머 포뮬레이션을 친수성이게 할 수 있게 하기 위해 펩타이드/효소/단백질을 폴리머로 침투시키는 압출 성형 공정 중에는, 사전-용융된 상태이다. Action : Peptide/Enzyme/Protein helps to introduce hydrophilicity into the polymer chain. The polymer is in a pre-melted state during the extrusion process in which peptides/enzymes/proteins are infiltrated into the polymer to render the polymer formulation hydrophilic.

열 분해: 친수성 천연 폴리머는 폴리머 필름으로 추가로 가공되는데, 이것은 실험 조건에서 더 작은 단편으로의 열 분해 또는 파괴를 거치게 되며, 이는 환경에서의 온도 조건 및 수분으로 인해, 또한 빛 및 산소로 인해 발생한다. Thermal Decomposition : Hydrophilic natural polymers are further processed into polymer films, which under experimental conditions undergo thermal decomposition or destruction into smaller fragments, which occur due to temperature conditions and moisture in the environment, as well as light and oxygen do.

토양의 작용: (실험 조건 또는 자연 환경에서의) 열 분해 후, 본 발명의 조성물에 존재하는 펩타이드/효소/단백질은 친수성 특성으로 인해 폴리머를 공격하는 토양 미생물을 유인한다. 조성물의 친수성으로 인한 폴리머 포뮬레이션의 고유 수분 및/또는 토양내 수분 (예, 수분 58%)은, 이미 분리되거나 약화된 분자 상태인 폴리머의 체인 연결이 천연 퇴비화 과정을 겪도록 할 수 있으며, 이때 탈중합 산물은 토양 미생물에 영양원이 되고, 그외 산물들은 생물자원 (biomass)이 된다. Action of Soil : After thermal decomposition (under experimental conditions or natural environment), the peptides/enzymes/proteins present in the composition of the present invention attract soil microorganisms to attack the polymer due to their hydrophilic properties. The intrinsic moisture of the polymer formulation and/or moisture in the soil (eg, 58% moisture) due to the hydrophilicity of the composition may cause the chain linkages of the polymer, which are already separated or weakened molecular state, to undergo a natural composting process, where The depolymerization product becomes a nutrient source for soil microorganisms, and the other products become biomass.

분해: 생물분해된 최종 산물은 폴리머의 미생물 대사에 기인한 이산화탄소와 물이다. Degradation : The biodegradable end products are carbon dioxide and water due to microbial metabolism of the polymer.

일 예에서, 본 발명의 효소 조성물은 분쇄된 (pulverized) 코폴리머, 즉 LLDPE와 블렌딩된다. 베스트 백, 휴지통에 끼우는 봉지, 쓰레기 봉지, 농업용 멀칭 필름처럼 2차 포장용 필름 제조에 사용되는 폴리에틸렌에는, 필름의 탄성 및 확장성 (scalability)을 위해 코폴리머 LLDPE가 필요하다. 폴리에틸렌에 존재하는 펩타이드/효소/단백질 및 기타 첨가제는 토양 미생물을 유인하여, 물질 퇴비화를 작동시킨다. 잔류물은 생물자원, 물 및 이산화탄소이다. 그러나, 본 발명의 PEPlene 폴리머에서, 생물분해 잔류물은 이산화탄소와 물이다.In one embodiment, the enzyme composition of the present invention is blended with a pulverized copolymer, ie, LLDPE. Polyethylene used to make secondary packaging films, such as best bags, bins, garbage bags, and agricultural mulching films, requires copolymer LLDPE for the elasticity and scalability of the film. Peptides/enzymes/proteins and other additives present in the polyethylene attract soil microbes, thereby triggering material composting. Residues are biomass, water and carbon dioxide. However, in the PEPlene polymer of the present invention, the biodegradation residues are carbon dioxide and water.

생물분해 또는 생물-정제를 통해 생성되는 기타 산물로는 가스 (예, 메탄), 케톤 (예, 아세톤) 및 알코올 (예, 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 부탄올)을 포함한다. 메탄 및 에탄올과 같은 산물은 공지된 에너지원이며, 이들 산물 또는 그외 생성되는 산물은 에너지원으로서 작용하기 위해 향후 사용을 위해 획득할 수 있는 것으로 생각된다.Other products produced through biodegradation or bio-refining include gases (eg methane), ketones (eg acetone) and alcohols (eg methanol, ethanol, propanol and butanol). Products such as methane and ethanol are known energy sources and it is believed that these or other products produced can be obtained for future use to serve as energy sources.

본 발명의 한가지 이점은, 본 발명에 의해 수득되는 폴리머 생성물이 비-생물분해성 폴리머 - 예, 폴리에틸렌과 동일한 바람직한 기계적 특성 및 저장 수명 (shelf life)에 더하여 폴리머의 재활용성을 보유한다는 것이다. 폴리머의 분해를 자발적으로 개시하고 그 부산물이 폴리머 생성물의 저장 수명을 단축시키는 광-산화적 또는 옥소-분해성 물질과는 다르게, 효소적으로 개시되는 생물분해/생물퇴비화/생물소화 과정은 라이프 사이클 종료 (life cycle end)로서 환경에서 미생물에 노출되었을 때에만 개시된다. One advantage of the present invention is that the polymer product obtained by the present invention retains the recyclability of the polymer in addition to the same desirable mechanical properties and shelf life as non-biodegradable polymers - eg polyethylene. Unlike photo-oxidative or oxo-degradable materials, which spontaneously initiate the degradation of polymers and their by-products shorten the shelf life of polymer products, enzymatically initiated biodegradation/biocomposting/biodigestion processes end their life cycle. (life cycle end) initiated only upon exposure to microorganisms in the environment.

본 발명에서 직접 분산 또는 캡슐화함으로써 펩타이드/효소/단백질 조성물을 이용하여 제조되는 PEPlene 필름은, 생물분해성 및 에코 독성 및 이들 필름이 생물분해되는 토양에서의 식물의 발아력에 대한 ASTM D 5988, ISO 14855, ISO 17556 및 EN 13432/ ASTM D6400 (및 그외 국내 유사 방법)에 따라 성공적으로 테스트되었다. 예를 들어, 셀룰로스계 생성물에 대한 EN 프로토콜은 180일 이내에 90% 이상 분해되어야 한다. 본 발명에 따른 생성물은 도 1 및 2의 분해 조건에서 90일부터 분해되기 시작한다. 분해 속도는 일반적으로 환경 미생물 조건, 펩타이드/효소/단백질 조성물의 양 및 생성물의 두께에 의해 영향을 받는다. 예를 들어, 본 발명에 따라 제조되는 생성물의 분해는 5 - 50 마이크론 두께의 압출 성형된 필름으로 달성된다.The PEPlene film produced using the peptide / enzyme / protein composition by directly dispersing or encapsulating in the present invention is biodegradable and ecotoxic, and ASTM D 5988, ISO 14855, Tested successfully according to ISO 17556 and EN 13432/ASTM D6400 (and other domestic similar methods). For example, the EN protocol for cellulosic products requires at least 90% degradation within 180 days. The product according to the present invention begins to decompose from day 90 under the decomposition conditions of FIGS. 1 and 2 . The rate of degradation is generally affected by environmental microbial conditions, the amount of peptide/enzyme/protein composition and the thickness of the product. For example, degradation of products prepared according to the present invention is achieved with extruded films 5-50 microns thick.

이에, 본 발명의 다른 이점은, 조성물이 천연 및 식품 등급의 물질을 포함하며, 생물분해 후 독성의 잔류물을 남기지 않거나 및/또는 플라스틱 물질/생성물에 대한 다양한 국가들에서 지정된 중금속 제한 이내이라는 것이다.Accordingly, another advantage of the present invention is that the composition comprises natural and food grade materials, does not leave toxic residues after biodegradation and/or is within the heavy metal limits specified in various countries for plastic materials/products. .

또한, 본 발명의 생성물은 ASTM D 7209 프로토콜 및 EN 15347에 따르면 재활용가능하다. 또한, 본 발명의 생성물은 표준 EN 13432에 따르면 퇴비화 가능하며; 도 5의 생물분해성에 대한 ASTM D 5988, ISO 14855, ISO 17556 및 EN 13432/ ASTM D6400 (및 그외 국내 유사 방법) 테스트 프로토콜에 따르면 생물분해성이다.In addition, the product of the present invention is recyclable according to the ASTM D 7209 protocol and EN 15347. Furthermore, the product of the invention is compostable according to standard EN 13432; It is biodegradable according to ASTM D 5988, ISO 14855, ISO 17556 and EN 13432/ASTM D6400 (and other domestic similar methods) test protocols for biodegradability in FIG. 5 .

또한, 본 발명은 식품 접촉 안전성 준수를 위해 US FDA 177.1520에 따라 평가하였다.In addition, the present invention was evaluated according to US FDA 177.1520 for food contact safety compliance.

본 발명의 추가적인 이점은, 본 발명에 따라 제조된 물질이 적정 환경 조건에 처해졌을 때 생물분해된다는 것이다. 또한, 본 발명의 생성물인 PEPlene 필름은 토양, 퇴비, 쓰레기 매립지, 생물-소화성 등 및 혐기성 조건과 같이 폐기될 때 까지는 안정적이다. 이 물질은 본 발명의 조성물에 존재하는 콜로니 형성 박테리아 그룹과 토양에서 이용가능한 미생물에 의해 생물자원으로 대사될 수 있다. A further advantage of the present invention is that the material produced according to the present invention biodegrades when subjected to suitable environmental conditions. In addition, the PEPlene film, a product of the present invention, is stable until discarded, such as in soil, compost, landfill, bio-digestible, etc. and anaerobic conditions. This material can be metabolized into biomass by the colony-forming bacteria group present in the composition of the present invention and the microorganisms available in the soil.

폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀을 가진 본 발명의 조성물은, 혐기 조건 하에, 폴리 필름을 산화적 미생물 공격에 의해 완전히 생물분해 및 생물퇴비화할 수 있다는 것을 보여주었다.It has been shown that compositions of the present invention with polyolefins such as polyethylene can fully biodegrade and biocompost poly films by oxidative microbial attack under anaerobic conditions.

본 발명은 당해 기술 분야의 당업자에 의해 쉽게 수정, 개조 및 변형될 수 있음을 유념하여야 한다. 이러한 본 발명의 개념 및 특징이 적용된 변형 구현예들은 아래 청구항에 더욱 기술된 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.It should be noted that the present invention can be readily modified, adapted, and modified by those skilled in the art. Alternative implementations to which these inventive concepts and features are applied are intended to be within the scope of the invention as further set forth in the claims below.

Claims (9)

하기 단계를 포함하는, 생물분해성/생물퇴비성/생물소화성 플라스틱 (biodegradable/ biocompostable/biodigestible plastic)의 제조 방법:
- 밀크 단백질 또는 식물성 단백질을 파파인 (papain) 또는 셀룰라제 (cellulase)와 혼합하는 단계,
- 퇴비화 물질 (composting agent)을 첨가하는 단계,
- 구연산, 유산 바실러스 (lactic acid bacillus), 가수분해된 양지 (hydrolyzed mutton tallow), 효모 및 이들의 임의 조합에서 선택되는 첨가제의 존재 하에 폴리올레핀 폴리머와 블렌딩하여, 상기 플라스틱을 수득하는 단계.
A method for producing a biodegradable/biocompostable/biodigestible plastic, comprising the steps of:
- mixing milk protein or vegetable protein with papain or cellulase;
- adding a composting agent;
- blending with a polyolefin polymer in the presence of an additive selected from citric acid, lactic acid bacillus, hydrolyzed mutton tallow, yeast and any combination thereof to obtain said plastic.
제1항에 있어서, 상기 블렌딩이, 밀크 단백질 또는 식물성 단백질과 파파인 또는 셀룰라제의 기본적인 촉매 특성과 성질을 고체 또는 액체 형태에서 유지하기 위해, 45-300℃의 온도에서 수행되는, 제조 방법.The process according to claim 1 , wherein the blending is carried out at a temperature of 45-300° C. in order to maintain in solid or liquid form the basic catalytic properties and properties of milk protein or vegetable protein with papain or cellulase. 제1항에 있어서, 상기 식물성 단백질이 콩 (soya bean) 및 레이디핑거 (ladyfinger)에서 선택되는 것인, 제조 방법. The method according to claim 1, wherein the vegetable protein is selected from soya bean and ladyfinger. 제1항에 있어서, 상기 퇴비화 물질이 카르복시메틸 셀룰로스인, 제조 방법.The method of claim 1 , wherein the compostable material is carboxymethyl cellulose. 제1항에 있어서, 상기 폴리머가, 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE), MDPE, EVA, EBA 및 이들의 조합에서 선택되는, 폴리에틸렌을 포함하는, 제조 방법.The method of claim 1 , wherein the polymer comprises polyethylene selected from linear low density polyethylene (LLDPE), high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE), MDPE, EVA, EBA, and combinations thereof. 제1항에 있어서, 상기 플라스틱의 믹스 (mix)는 350℃ 이하의 온도에서 압출 성형되어, 중공/사출 성형 (blown/injection molding) 산물, 용융 방사 (melt spinning) 산물 및 3D 프린팅 산물, 및 그외 다수의 산물로 제조되는, 제조 방법. According to claim 1, wherein the plastic mix (mix) is extruded at a temperature of 350 °C or lower, blow / injection molding (blown / injection molding) products, melt spinning (melt spinning) products and 3D printing products, and others A process for making a plurality of products. 제1항에 있어서, 상기 방법으로 수득되는 플라스틱 제품이 2차 포장/플라스틱 필름, 베스트 백 (vest bag), 휴지통에 끼우는 봉지 (bin liner), 쓰레기 봉지 (rubbish bag), 농업용 멀칭 필름 (agricultural mulch film), 폴리머 섬유, 또는 부직 방사 (nonwoven spun) 물질을 포함하는, 제조 방법.The plastic product according to claim 1, wherein the plastic product obtained by the method is a secondary packaging/plastic film, a best bag, a bin liner, a rubbish bag, an agricultural mulch film), a polymer fiber, or a nonwoven spun material. 제1항 내지 제6항 중 어느 한항의 제조방법에 의해 수득가능한 생물분해성/생물퇴비성/생물소화성 플라스틱.A biodegradable/biocompostable/biodigestible plastic obtainable by the method of any one of claims 1 to 6. 삭제delete
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