KR102485902B1 - 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생분해성 소재인 PLA, PBS, PBAT, PHA, PCL 등 소재를 활용한 제품이 퇴비화 조건이 아닌 자연 환경하에서 자연적으로 분해가 가속화 가능하도록 하기 위한 것으로서 강 ,하천 ,바다 등에 폐기시 일정기간 이내에 상대적으로 빠른 시간내에 자연 분해가 되도록 하여 온실가스 저감 ,지구 온난화 방지 및 미세플라스틱이 나오지 않는 자연 순환형 생분해성 소재의 자연 분해 가속화를 위한 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물에 관한 것으로서,
본 발명의 구체적인 해결적 수단은,
"젤라틴, 구아껌, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC : Carboxymethylcellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : hydroxypropyl methylcellulose), 셀룰로오스 나노섬유(CNF : Cellulose Nano Fiber)중 어느 하나 이상의 고흡수성 수지 0.5 중량% ~ 4 중량%와,
유기계 분산제 0.1 중량% ~ 0.3 중량%와,
충전제 4 중량% ~ 8 중량%와,
생분해성 소재 95.4 중량% ~ 87.7 중량% 혼합 포함하고,
상기 고흡수성 수지의 입자 크기는 1 ~ 10 μm, 충전제의 입자 크기는 5 ~ 25 μm로 이루어지며,
상기 고흡수성 수지는 유기계 분산제 , 충전제와 함께 온도 120℃, RPM 5-10으로 가온 가압 니더기(Kneader)를 사용하여 수분함량 50 PPM 이하가 되도록 혼련 한후 상기 생분해성 소재와 혼합하여 투윈압출기 스크류 온도 160 ~ 180℃로 압출하여 Resin 형태로 조성된 것을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물과,
상기 생분해성 소재는 PLA, PBS, PBAT, PHA, PCL중 어느 하나 이상을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물과,
상기 유기계 분산제는 팜유, 스테아린산중 어느 하나 또는 전부인 것을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물과,
상기 충전제는 탈크, 탄산칼슘(CaCO3), 이산화티타늄(titanium dioxide, TiO2)중 어느 하나 이상인 것을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물"을 구성적 특징으로 함으로서,
본 발명은, 빛, 열, 수분, 미생물등과 같은 특정한 환경 조건 하에서 시간이 경과 되어야 분해가 가능한 퇴비화 조건이 아닌 일반 환경 하에서도 분해가 가능하도록 함으로써 강, 하천, 바다 및 일반토양에 폐기시 빠른 분해로 인해 2차 환경 부하를 줄일수 있으며, 적용되는 제품, 목적 등에 따라 분해성능을 조절할수 있는 생분해성 소재가 폐기 처분시 일반 자연환경 하에서 빠르게 분해가 진행 될수 있도록 하는 효과를 발휘하며,
구체적으로 생분해성 소재인 PLA, PBS, PBAT, PHA, PCL 등 소재를 활용한 제품이 퇴비화 조건이 아닌 자연 환경하에서 자연적으로 분해가 가속화 가능하도록 하기 위한 것으로서 강, 하천, 바다 등에 폐기시 일정기간 이내에 상대적으로 빠른 시간내에 자연 분해가 되도록 하여 온실가스 저감, 지구 온난화 방지 및 미세플라스틱이 나오지 않는 자연 순환형 생분해성 소재의 자연 분해 가속화의 효과를 발휘하는 것이다.
본 발명의 구체적인 해결적 수단은,
"젤라틴, 구아껌, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC : Carboxymethylcellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : hydroxypropyl methylcellulose), 셀룰로오스 나노섬유(CNF : Cellulose Nano Fiber)중 어느 하나 이상의 고흡수성 수지 0.5 중량% ~ 4 중량%와,
유기계 분산제 0.1 중량% ~ 0.3 중량%와,
충전제 4 중량% ~ 8 중량%와,
생분해성 소재 95.4 중량% ~ 87.7 중량% 혼합 포함하고,
상기 고흡수성 수지의 입자 크기는 1 ~ 10 μm, 충전제의 입자 크기는 5 ~ 25 μm로 이루어지며,
상기 고흡수성 수지는 유기계 분산제 , 충전제와 함께 온도 120℃, RPM 5-10으로 가온 가압 니더기(Kneader)를 사용하여 수분함량 50 PPM 이하가 되도록 혼련 한후 상기 생분해성 소재와 혼합하여 투윈압출기 스크류 온도 160 ~ 180℃로 압출하여 Resin 형태로 조성된 것을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물과,
상기 생분해성 소재는 PLA, PBS, PBAT, PHA, PCL중 어느 하나 이상을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물과,
상기 유기계 분산제는 팜유, 스테아린산중 어느 하나 또는 전부인 것을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물과,
상기 충전제는 탈크, 탄산칼슘(CaCO3), 이산화티타늄(titanium dioxide, TiO2)중 어느 하나 이상인 것을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물"을 구성적 특징으로 함으로서,
본 발명은, 빛, 열, 수분, 미생물등과 같은 특정한 환경 조건 하에서 시간이 경과 되어야 분해가 가능한 퇴비화 조건이 아닌 일반 환경 하에서도 분해가 가능하도록 함으로써 강, 하천, 바다 및 일반토양에 폐기시 빠른 분해로 인해 2차 환경 부하를 줄일수 있으며, 적용되는 제품, 목적 등에 따라 분해성능을 조절할수 있는 생분해성 소재가 폐기 처분시 일반 자연환경 하에서 빠르게 분해가 진행 될수 있도록 하는 효과를 발휘하며,
구체적으로 생분해성 소재인 PLA, PBS, PBAT, PHA, PCL 등 소재를 활용한 제품이 퇴비화 조건이 아닌 자연 환경하에서 자연적으로 분해가 가속화 가능하도록 하기 위한 것으로서 강, 하천, 바다 등에 폐기시 일정기간 이내에 상대적으로 빠른 시간내에 자연 분해가 되도록 하여 온실가스 저감, 지구 온난화 방지 및 미세플라스틱이 나오지 않는 자연 순환형 생분해성 소재의 자연 분해 가속화의 효과를 발휘하는 것이다.
Description
본 발명은 생분해성 소재인 PLA, PBS, PBAT, PHA, PCL 등 소재를 활용한 제품이 퇴비화 조건이 아닌 자연 환경하에서 자연적으로 분해가 가속화 가능하도록 하기 위한 것으로서 강, 하천, 바다 등에 폐기시 일정기간 이내에 상대적으로 빠른 시간내에 자연 분해가 되도록 하여 온실가스 저감, 지구 온난화 방지 및 미세플라스틱이 나오지 않는 자연 순환형 생분해성 소재의 자연 분해 가속화를 위한 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물에 관한 것이다.
현재 대부분 상품화되어 있는 플라스틱은 사용 후 자연환경에 버려질 경우 분해되지 않고 반영구적으로 남아 있어 환경오염문제를 야기하게 된다.
플라스틱은 자연환경에서 분해되는데 짧게는 수백년, 일반적으로는 거의 분해되지 않기 때문에 외관상 나쁠 뿐만 아니라, 환경오염의 한 주범으로 인식되고 있다.
따라서, 자연환경에서 쉽게 분해가 되어 환경오염문제를 일으키지 않는 새로운 소재에 대한 요구가 높아졌고, 이에 대두되는 것이 생분해성 플라스틱이다.
생분해성 플라스틱이란 박테리아, 조류, 곰팡이와 같은 자연에 존재하는 미생물에 의해 물과 이산화탄소 또는 물과 메탄가스로 완전히 분해되는 플라스틱을 말한다.
생분해성 플라스틱은 대체로 전분을 이용하거나 지방족 혹은 지방족-방향족 폴리에스테르를 사용해서 만든다.
전분을 사용하는 방법은 옥수수나 감자에서 추출된 전분을 플라스틱에 첨가해서 만들며, 폴리에스테르는 생분해성이 없는 방향족 폴리에스테르의 분자구조 중 벤젠고리 부분을 탄화수소로 대체, 자연환경에서 완전 생분해가 가능하도록 만들고 있다.
생분해성 플라스틱에 적용되는 천연계 고분자는 곡물에서 추출되는 전분, 일반적으로 천연계 고분자는 고유 특성으로 인해 합성 고분자에 비해 플라스틱 가공성은 떨어지나 가격이 상대적으로 매우 저렴한 편이다.
생분해성 플라스틱에 적용하기 위한 대표적인 전분 변성 기술로는 기존 범용 수지처럼 일정 온도 이상에서 탄화되지 않고 형태가 자유자재로 바뀔 수 있는 열가소성을 전분에 부여한 열가소성 전분 (Thermoplastic Starch)을 들 수 있다.
그러나 강도가 약하여 쉽게 부서지는 경향이 있으며, 내수성 등 물성이 열등하고, 열 안정성이 나빠 가공성이 불량한 단점이 있다.
현재 다양한 종류의 생분해성 고분자들이 개발되었으나 일반적으로 생분해성 플라스틱 포장재 또는 생분해성 플라스틱 제품의 용도로는 PLA, PCL, PBS, PBSA, PBAT 등이 주로 사용되고 있다.
상기 언급한 생분해성 고분자 이외의 생분해성 고분자들은 가격이 상대적으로 매우 고가이기 때문에 고부가가치를 얻을 수 있는 용도외에는 거의 사용되지 않고 있다.
한편, 기존에 생분해성 소재는 퇴비화 조건 즉 온도 60도씨 ,습도 80% ,활성화된 미생물 하에서 6개월동안 90% 이상이 분해 되는 것으로 이러한 환경조건 으로 인해 생분해기간이 길어 지거나 특히 PLA(POLY LACTIC ACID) 소재는 강 ,하천 ,바다및 일반 토양에서 분해가 되지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 종래와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로,
우선, 생분해성 소재가 폐기 처분시 일반 자연환경 하에서 빠르게 분해가 진행 될수 있도록 하기 위한 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물을 제공함에 본 발명의 목적이 있고,
다음, 생분해성 소재인 PLA, PBS, PBAT, PHA, PCL 등 소재를 활용한 제품이 퇴비화 조건이 아닌 자연 환경하에서 자연적으로 분해가 가속화 가능하도록 하기 위한 것으로서 강, 하천, 바다 등에 폐기시 일정기간 이내에 상대적으로 빠른 시간내에 자연 분해가 되도록 하여 온실가스 저감, 지구 온난화 방지 및 미세플라스틱이 나오지 않는 자연 순환형 생분해성 소재의 자연 분해 가속화를 위한 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물의 구체적인 해결적 수단은,
"젤라틴, 구아껌, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC : Carboxymethylcellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : hydroxypropyl methylcellulose), 셀룰로오스 나노섬유(CNF : Cellulose Nano Fiber)중 어느 하나 이상의 고흡수성 수지 0.5 중량% ~ 4 중량%와,
유기계 분산제 0.1 중량% ~ 0.3 중량%와,
충전제 4 중량% ~ 8 중량%와,
생분해성 소재 95.4 중량% ~ 87.7 중량% 혼합 포함하고,
상기 고흡수성 수지의 입자 크기는 1 ~ 10 μm, 충전제의 입자 크기는 5 ~ 25 μm로 이루어지며,
상기 고흡수성 수지는 유기계 분산제 , 충전제와 함께 온도 120℃, RPM 5-10으로 가온 가압 니더기(Kneader)를 사용하여 수분함량 50 PPM 이하가 되도록 혼련 한후 상기 생분해성 소재와 혼합하여 투윈압출기 스크류 온도 160 ~ 180℃로 압출하여 Resin 형태로 조성된 것을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물과,
상기 생분해성 소재는 PLA, PBS, PBAT, PHA, PCL중 어느 하나 이상을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물과,
상기 유기계 분산제는 팜유, 스테아린산중 어느 하나 또는 전부인 것을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물과,
상기 충전제는 탈크, 탄산칼슘(CaCO3), 이산화티타늄(titanium dioxide, TiO2)중 어느 하나 이상인 것을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물"을 구성적 특징으로 함으로서 상기의 목적을 달성할 수 있다.
유기계 분산제 0.1 중량% ~ 0.3 중량%와,
충전제 4 중량% ~ 8 중량%와,
생분해성 소재 95.4 중량% ~ 87.7 중량% 혼합 포함하고,
상기 고흡수성 수지의 입자 크기는 1 ~ 10 μm, 충전제의 입자 크기는 5 ~ 25 μm로 이루어지며,
상기 고흡수성 수지는 유기계 분산제 , 충전제와 함께 온도 120℃, RPM 5-10으로 가온 가압 니더기(Kneader)를 사용하여 수분함량 50 PPM 이하가 되도록 혼련 한후 상기 생분해성 소재와 혼합하여 투윈압출기 스크류 온도 160 ~ 180℃로 압출하여 Resin 형태로 조성된 것을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물과,
상기 생분해성 소재는 PLA, PBS, PBAT, PHA, PCL중 어느 하나 이상을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물과,
상기 유기계 분산제는 팜유, 스테아린산중 어느 하나 또는 전부인 것을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물과,
상기 충전제는 탈크, 탄산칼슘(CaCO3), 이산화티타늄(titanium dioxide, TiO2)중 어느 하나 이상인 것을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물"을 구성적 특징으로 함으로서 상기의 목적을 달성할 수 있다.
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상기와 같이 구성된 본 발명은,
빛, 열, 수분, 미생물등과 같은 특정한 환경 조건 하에서 시간이 경과 되어야 분해가 가능한 퇴비화 조건이 아닌 일반 환경 하에서도 분해가 가능하도록 함으로써 강, 하천, 바다 및 일반토양에 폐기시 빠른 분해로 인해 2차 환경 부하를 줄일수 있으며, 적용되는 제품, 목적 등에 따라 분해성능을 조절할수 있는 생분해성 소재가 폐기 처분시 일반 자연환경 하에서 빠르게 분해가 진행 될수 있도록 하는 효과를 발휘하며,
구체적으로 생분해성 소재인 PLA, PBS, PBAT, PHA, PCL 등 소재를 활용한 제품이 퇴비화 조건이 아닌 자연 환경하에서 자연적으로 분해가 가속화 가능하도록 하기 위한 것으로서 강, 하천, 바다 등에 폐기시 일정기간 이내에 상대적으로 빠른 시간내에 자연 분해가 되도록 하여 온실가스 저감, 지구 온난화 방지 및 미세플라스틱이 나오지 않는 자연 순환형 생분해성 소재의 자연 분해 가속화의 효과를 발휘하는 것이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하며, 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않음은 물론, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 점에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아닌바, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 가능하거나 존재할 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
또한, 본 발명의 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물에 대하여 상세히 설명한다.
우선, 기존 생분해성 소재의 분해 조건인 온도 60℃, 습도 80%에서 활성화된 미생물 하에서 6개월동안 90% 이상이 분해되며 따라서 상대적으로 분해 기간이 긴 상태이며 특히 PLA(POLY LACTIC ACID) 소재는 강, 하천, 바다 및 일반 토양에서 분해가 되지 않는 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명은 일반 자연환경 하에서 분해가 빠르게 진행 될수 있는 생분해성 소재 조성물을 핵심으로 한다.
따라서 본 발명은 젤라틴, 구아껌, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC : Carboxymethylcellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : hydroxypropyl methylcellulose), 셀룰로오스 나노섬유(CNF : Cellulose Nano Fiber) 중 어느 하나 이상의 고흡수성 수지;
유기계 분산제;
충전제;
생분해성 소재; 를 혼합한 것으로,
상기 생분해성 소재는 PLA, PBS, PBAT, PHA, PCL중 어느 하나 이상을 포함하는 것이며,
상기 유기계 분산제는 팜유, 스테아린산중 어느 하나 또는 전부인 것을 포함하는 것이며,
상기 충전제는 탈크, 탄산칼슘(CaCO3), 이산화티타늄(titanium dioxide, TiO2)중 어느 하나 이상인 것을 포함하는 것이다.
구체적으로는,
상기 젤라틴, 구아껌, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC : Carboxymethylcellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : hydroxypropyl methylcellulose), 셀룰로오스 나노섬유(CNF : Cellulose Nano Fiber)중 어느 하나 이상의 고흡수성 수지 0.5 중량% ~ 4 중량%와,
유기계 분산제 0.1 중량% ~ 0.3 중량%와,
충전제 4 중량% ~ 8 중량%와,
생분해성 소재 95.4 중량% ~ 87.7 중량%이 혼합한 것으로서,
상기 유기계 분산제의 함량은 전체 중량% 중 0.3 중량% 이상이 추가 첨가 되면 오히려 수분 흡수율을 저하 시킬수 있기 때문에, 상기 유기계 분산제 0.1 중량% ~ 0.3 중량%가 최적의 조건이다.
만약 고흡수성 수지가 화학 합성계 고흡수성 수지인 SAP(아크릴계)인 경우는 오히려 환경 파괴와 미세플라스틱을 발생시킬수 있어 본 발명에서는 배제하였고, 전분 및 변성전분등을 사용 할수도 있지만 본 발명은 식물유래 고흡수성 수지를 젤라틴, 구아껌, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC : Carboxymethylcellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : hydroxypropyl methylcellulose), 셀룰로오스 나노섬유(CNF : Cellulose Nano Fiber) 중 어느 하나 또는 복수개 이상으로 하며 중량 대비 50배 이상에 수분흡수율과 CPS 500 이상에 점성이 있는 고흡수성 수지를 사용해야 특정한 시간동안 형태가 유지 되면서 붕괴후 분해가 될수 있다.
상기 충전제는 탈크, 탄산칼슘(CaCO3), 이산화티타늄(titanium dioxide, TiO2)중 어느 하나 이상을 전체 중량% 중 8중량% 이상이 추가 첨가 되면 오히려 수분 흡수율을 저하 시킬수 있기 때문에, 상기 충전제 4 중량% ~ 8 중량%가 최적의 조건이다.
한편, 상기 고흡수성 수지는 유기계 분산제 , 충전제와 함께 온도 120℃, RPM 5-10으로 가온 가압 니더기(Kneader)를 사용하여 수분함량 50 PPM 이하가 되도록 혼련 한후,
상기 생분해성 소재와 혼합하여 투윈압출기 스크류 온도 160 ~ 180℃로 압출하여 Resin 형태로 조성된 것이다.
바람직하게는 상기 고흡수성 수지의 입자 크기는 1 ~ 10 μm, 충전제의 입자 크기는 5 ~ 25 μm인 것이다.
더욱 바람직하게 본 발명의 제조과정 즉, 제조방법을 살펴보면,
1단계--- 고흡수성 소재와 분산제 , 충전제를 100중량% 기준으로 상기 구성 비율대로 혼합하는 혼합단계;
2단계 ---1단계에 혼합된 소재를 가온 가압하는 단계;
3단계---2단계에 소재를 생분해성 소재와 혼합하는 단계;
4단계---3단계에 소재를 투윈압출기로 압출하여 resin 을 생산하는 단계로 이루어지며,
자연 흡습이 가속화 되어 INJCTION MOLDING 및 제품화과정에서 열가수분해가 발생될수 있으며 ,
충전제가 4 중량% 이하가 되거나 유기계 분산제가 0.1중량% 이하가 되면 고흡수성 수지가 비산되는 문제가 있고 , 이때 충전제 기능은 고흡수성 수지가 보유하고 있는 수분이 가온 가압시 증발 되면서 핵제 기능을 함으로써 고흡수성 수지에 비산을 방지할수 있다 ,
유기계 분산제 함량이 0.3중량% 이상이거나 충전제 함량이 8중량% 이상이면 수분흡수율을 저하시킬수있다 .
상기와 같은 특징으로 100 중량% 기준일때 전체 구성비율 함량에 따라 혼합한후
2단계로 1단계에서 혼합된 소재를 가온가압 하여 수분흡수율 50 PPM 이하로 하는 단계로 대부분에 고흡수성 수지는 3 중량% ~ 8중량%에 수분을 보유하고 있는 상태이기 때문에 수분제거 없이 생분해성 소재와 함께 사용을 하게되면 열가수 분해 및 수분에 의한 발포 특성으로 인해 제품생산이 어렵다.
가온가압시 온도는 120℃ RPM 5 ~ 10으로 생산 하되 수분이 증발되면서 충전제는 핵제역할을 하고 유기계 분산제는 식물유래 고흡수성 수지에 표면에 코팅이 되어 비산을 방지하고 RESIN 후 제품화 전까지 자연 흡수율을 제어할수 기능을 가지고 있다.
3단계는 수분흡수율이 50 PPM 이하에 혼합된 소재와 PLA, PBS, PBAT, PHA, PCL중 어느 하나 이상 생분해성 소재와 상기 혼합비율에 따라 혼합한다 .
이때 생분해성 소재 함량이 87.7중량% 이하가 되면 제품화후 고흡수성 수지에 수분흡수가 가속화 되어 제품에 형태유지가 어렵게 되고, 95.4중량% 이상이 되면 고흡수성 수지가 수분흡수후 팽창 및 팽윤을 저하시켜 생분해성 소재에 붕괴와 분해 기능을 느리게 할수 있다.
4단계는 3단계에 소재를 투윈압출기 스크류 온도 160 ~ 180℃에서 압출후 4mm 전후로 컷팅하여 RESIN 을 생산한다
이때 스크류온도가 160℃ 이하가 되면 생분해성 소재에 융점 이하가 되어 컨파운딩이 어렵게 되고, 180℃ 이상이 되면 식물유래 고흡수성 수지가 탄화되는 문제가 발생될수 있다.
상기와 같이 개발된 소재는 식물유래 수지에 함량에 따라 injction molding 또는 필름으로 생산하여 분해기간에 따른 제품과 적용시기를 조절할수 있다.
상기와 같이 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물을 이용하여 제품을 생산할수 있는 것이다.
바람직하게는, 본 발명에 의해 조성된 조성물의 크기, 형태, 모양 등은 사용자의 사업목적이나 사용자의 용도에 따라 다양하게 설계하여 구조화가 가능하며 어떤 용도, 사용처, 사용목적에 사용하거나 어떤 형태 모양, 사이즈 등으로 변형 사용하더라도 이는 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
식물유래 고흡수성 수지 함량에 따른 수분흡수율 테스트
[실시예]
실험방법 --- ASTM D 570-08 에 의한 24시간 수분침지법
RESIN 크기 ---상기 조건에 따라 생산된 4mm전후 크기에 resin 100g
A---PLA 100%
B---고흡수성 수지 0.5중량% ,유기계분산제 0.1중량% , 충전제 4중량% , 생분해성 소재 95.4중량%
C---고흡수성 수지 2중량% , 유기계 분산제 0.2중량% , 충전제 6중량%, 생분해성 소재 91.8 중량%
D---고흡수성 수지 4중량% , 유기계 분산제 0.3중량% , 충전제 8중량% , 생분해성 소재 87.7중량%
| 구 분 | A | B | C | D |
| 수분 흡수욜 | 0.47 % | 2.38 % | 4.25 % | 5.76 % |
상기 표 1은 5회 테스트후 평균 수치임
상기와 같은 결과로 고흡수성 수지 함량에 따라 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물 및 그 제조방법과 제품을 개발하였다 .
즉, 본 발명은 상기 생분해성 소재에 수분 흡수율을 증가 시킬 수 있도록 상기 고흡수성 수지를 첨가하여 컨파운딩한 후 펠렛화 한 다음 24시간 수분 침지법에 의해 수분 흡수율을 5% 이상 흡수되게 하여 자연 환경 즉 강, 하천, 바다, 일반 토양 등에서 빠르게 분해나 붕괴가 될수 있도록 할수 있으며,
한편, 본 발명을 이용하여 해삼, 멍개 및 어류 방류 기구물에 적용할 경우 강, 하천, 바다 등에 투척 되어도 수분흡수로 인해 팽창, 팽윤등으로 수분이 빠르게 흡수가 되고, 생분해성 소재가 붕괴후 분해가 가속화 되어 어민들이 물고기를 잡을때 사용하는 각종 어망등에 장애물이 되지 않도록 할수 있으며, 빠른 분해성으로 인해 온실가스 저감 및 지구온난화 방지에 도움을 줄수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명은,
빛, 열, 수분, 미생물등과 같은 특정한 환경 조건 하에서 시간이 경과 되어야 분해가 가능한 퇴비화 조건이 아닌 일반 환경 하에서도 분해가 가능하도록 함으로써 강, 하천, 바다 및 일반토양에 폐기시 빠른 분해로 인해 2차 환경 부하를 줄일수 있으며, 적용되는 제품, 목적 등에 따라 분해성능을 조절할수 있는 생분해성 소재가 폐기 처분시 일반 자연환경 하에서 빠르게 분해가 진행 될수 있도록 하는 효과를 발휘하며,
구체적으로 생분해성 소재인 PLA, PBS, PBAT, PHA, PCL 등 소재를 활용한 제품이 퇴비화 조건이 아닌 자연 환경하에서 자연적으로 분해가 가속화 가능하도록 하기 위한 것으로서 강, 하천, 바다 등에 폐기시 일정기간 이내에 상대적으로 빠른 시간내에 자연 분해가 되도록 하여 온실가스 저감, 지구 온난화 방지 및 미세플라스틱이 나오지 않는 자연 순환형 생분해성 소재의 자연 분해 가속화의 효과를 발휘하는 것이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.
따라서 본 발명에서의 기술적 사상은 아래에 기재되는 청구범위에 의해 파악되어야 하되 이의 균등 또는 등가적 변형 모두 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속함은 자명하다 할 것이다.
Claims (7)
- 젤라틴, 구아껌, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC : Carboxymethylcellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : hydroxypropyl methylcellulose), 셀룰로오스 나노섬유(CNF : Cellulose Nano Fiber)중 어느 하나 이상의 고흡수성 수지 0.5 중량% ~ 4 중량%와,
유기계 분산제 0.1 중량% ~ 0.3 중량%와,
충전제 4 중량% ~ 8 중량%와,
생분해성 소재 95.4 중량% ~ 87.7 중량% 혼합 포함하고,
상기 고흡수성 수지의 입자 크기는 1 ~ 10 μm, 충전제의 입자 크기는 5 ~ 25 μm로 이루어지며,
상기 고흡수성 수지는 유기계 분산제 , 충전제와 함께 온도 120℃, RPM 5-10으로 가온 가압 니더기(Kneader)를 사용하여 수분함량 50 PPM 이하가 되도록 혼련 한후 상기 생분해성 소재와 혼합하여 투윈압출기 스크류 온도 160 ~ 180℃로 압출하여 Resin 형태로 조성된 것을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 생분해성 소재는 PLA, PBS, PBAT, PHA, PCL중 어느 하나 이상을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물. - 제 1 항에 있어서,
상기 유기계 분산제는 팜유, 스테아린산중 어느 하나 또는 전부인 것을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 충전제는 탈크, 탄산칼슘(CaCO3), 이산화티타늄(titanium dioxide, TiO2)중 어느 하나 이상인 것을 포함하는 자연 분해 촉진용 생분해성 소재 조성물.
- 삭제
- 삭제
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