KR19980048618A - 분해성 수지조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분해성 수지조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아밀로오스 함량이 높은 전분과 고분자량의 폴리락트산으로 이루어져 있어 일회용 기저귀, 종이, 판지코팅물, 사출물, 발포 트레이 및 포장물질 등으로 성형이 가능한 분해성 수지조성물에 관한 것이다.

Description

분해성 수지조성물

본 발명은 분해성 수지조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아밀로오스 함량이 높은 전분과 고분자량의 폴리락트산으로 이루어져 있어 일회용 기저귀, 종이, 판지코팅물, 사출물, 발포 트레이 및 포장물질 등으로 성형이 가능한 분해성 수지조성물에 관한 것이다.

일반적으로 고분자의 분해는 별로 바람직하지 않은 공정으로 생각되어 지금까지는 내분해성을 향상시켜 안정화시키는 방향으로 플라스틱에 관한 연구가 진행되어 왔다. 그러나 플라스틱 제품의 양적증가와 더불어 플라스틱 폐기물의 처리에 관한 문제점이 환경공해와 함께 대두되면서 분해성 고분자에 대한 관심이 고조되고 있다.

종래 알려져 있는 기술로서, 미국특허 제4,021,388호와 유럽특허 제409,789호에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리스틸렌 등과 같은 플라스틱류에 전분을 함유시켜 생붕괴성 플라스틱을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이러한 생붕괴성 플라스틱은 브렌드체된 수지혼합물 중에서 전분만이 생분해되고 그외의 다른 플라스틱은 분해되지 않은 채로 여전히 자연계에 남아 2차적 환경오염을 유발하는 단점이 있다.

또한, 미국특허 제3,860,538호 및 제4,337,181호에는 광증감기로서 카르보닐기를 도입하거나 첨가제를 넣어 베이스 폴리머에 광분해성을 부여하여 광분해성 플라스틱을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이러한 광분해성 플라스틱가 분해되기 위해서는 빛에 노출되어야 하는 바, 만약 땅속이나 바다속 깊이 매몰되면 광분해가 일어나기 어렵고, 또한 광분해성을 부여하기 위해 사용하고 있는 첨가제의 잠재적인 독성으로 새로운 문제를 야기시키는 문제가 있다.

그리고 미국특허 제3,442,871호, 제2,703,316호 및 제4,300,565호에는 합성 분해성 고분자에 관한 제조방법이 개시되어 있다. 이들 제조방법들은 폴리글리콜라이드, 폴리락타이드, 폴리디옥산온 및 이들의 공중합체에 관한 기술로서 제조에 사용되는 원료가가 고가이기 때문에 의료용 재료 등 고부가가치 제품에 국한하여 이용되고 있는 실정이다.

본 발명자들은 상기의 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 노력하였고, 그 결과 가격이 저렴한 생분해성 천연고분자 물질인 전분과 대량 생산이 가능한 폴리락트산을 적정 함량비로 배합함으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 전분과 폴리락트산으로 이루어져 있어 생분해성이 우수한 수지조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 생분해성 수지조성물에 있어서, 전분 5 ∼ 55 중량%와 폴리락트산 45 ∼ 95 중량%로 이루어져 있는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 전분은 감자, 쌀, 옥수수, 호밀, 귀리 등과 같은 곡물로부터 추출되는 천연고분자 물질로서 주로 직쇄형 구조를 가진 아밀로오스 및 분지형 구조를 가지는 아밀로펙틴으로 구성되어 있다. 특히, 옥수수 또는 감자로부터 추출된 전분을 사용하는 것이 바람직한 바, 이는 직쇄형 구조인 아밀로오스 함량이 높아 쉽게 생분해될 수 있기 때문이다.

본 발명에서 사용된 폴리락트산은 락트산을 직접 중합하여 얻거나 또는 락타이드를 개환중합하여 제조한 것으로 수평균 분자량이 10,000 이상인 것을 사용하며, 더욱 바람직하게는 50,000 ∼ 300,000 인 것을 사용한다. 사용된 폴리락트산의 수평균 분자량이 10,000 미만이면 성형가공이 어렵고 열분해가 심한 문제가 있다.

본 발명에 따른 분해성 수지조성물은 전분 5 ~ 55 중량%와 폴리락트산 45 ~ 95 중량%를 함유하고 있으며, 보다 바람직하기로는 전분 15 ~ 35 중량%와 폴리락트산 65 ~ 85 중량%를 함유한 경우이다. 분해성 수지조성물중에 함유된 전분의 함량이 5 중량% 미만이면 생분해가 어렵고, 55 중량%를 초과하면 기계적 물성이 나빠지고 지나치게 빨리 분해되는 문제가 있다. 그리고, 폴리락트산의 함량이 45 중량% 미만이면 최종 제품에 요구되는 제반 물성이 불량하고, 95 중량%를 초과하여 과량 함유되면 본 발명에서 목적으로하는 분해성 효과를 얻을 수 없다.

상기에서 설명한 바와 같은 조성으로 전분과 폴리락트산 수지를 혼합하고 트윈, 스크루 익스투루더에서 압출하여 강도, 신도 등의 물성이 우수한 생분해성 수지를 제조하였다. 그리고 물리적 성능을 향상시키기 위하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 가소제, 열안정제, 상용화제, 이형제, 윤활제, 착색제, 핵제 및 변형제를 첨가하여 성형시 유용한 형상 및 모양으로 만들어 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

아밀로오스 함량이 55%인 옥수수 전분 500g을 증류수 4ℓ에 분산시키고 질소기류하 85 ℃의 온도에서 교반하여 호화시킨 다음, 롤밀을 사용하여 혼합하고 수분함량을 20%로 조절하였다. 상기에서 준비한 옥수수 전분 25 중량%와 수평균 분자량 180,000인 폴리락트산 75 중량%를 혼합하고 150 ∼ 200 ℃의 온도를 유지하고 있는 트윈 스크루 익스투루더에 투입하여 혼련 압출시키므로써 분해성 수지를 제조하였다.

실시예 2

아밀로오스 함량이 40%인 옥수수 전분 40 중량%와 수평균 분자량 180,000인 폴리락트산 75 중량%를 혼합 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 분해성 수지를 제조하였다.

비교예 1

옥수수 전분 1 중량%와 수평균 분자량 180,000인 폴리락트산 99 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 분해성 수지를 제조하였다.

비교예 2

옥수수 전분 80%와 수평균 분자량 180,000인 폴리락트산 20%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 분해성 수지를 제조하였다.

비교예 3

수평균 분자량이 9,500인 폴리락트산을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 분해성 수지를 제조하였다.

실험예

상기 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 3에서 제조된 수지를 60 ㎛의 필름으로 제작하여 ASTM D-638에 준하여 인장강도와 인장신율 등의 물리적 성질을 측정하였으며, ASTM G 21-70에 의거하여 곰팡이 번식도를 측정하므로써 생분해도를 판단하였다. 그 결과는 다음 표 1에 나타내었다.

[표 1]

구 분	인장강도(kg/㎠)	인장신율(%)	곰팡이 번식도
실시예 1	141	232	4
실시예 2	137	216	4
비교예 1	153	249	1
비교예 2	37	54	4
비교예 3	13	12	시편제조불가

상기 표1의 결과에 의하면, 본 발명에 따른 실시예 1과 실시예2는 인장강도 및 인장신율을 비롯한 제반 물성이 우수하면서도 곰팡이 번식도가 높아 쉽게 생분해되는 특성을 가지고 있다.

반면에 전분 함량이 적은 비교예 1의 경우는 물리적 성질은 양호하였으나 곰팡이 번식도가 낮아 생분해성이 좋지 않았다. 비교예 2의 경우는 전분을 다량 함유한 예로서 최종 제품의 제반 요구물성을 충족시키기에 부적합하였다. 또한, 수평균 분자량이 적은 폴리락트산을 사용하고 있는 비교예 3의 경우는 물리적 성질이 나빠 최종 제품의 제반요구 물성을 충족시키기에 부적합하였다.

본 발명에 따른 분해성 수지조성물 제반 물성이 우수하면서도 생분해성이 우수하므로 일회용 기저귀, 종이, 판지코팅물, 사출물, 발포 트레이 및 포장물질 등을 비롯하여 그 용도가 광범위하다.

Claims (1)

1. 전분 5 ∼ 55 중량%와 수평균 분자량이 10,000 이상인 폴리락트산 45 ∼ 95 중량%로 이루어진 것임을 특징으로 하는 분해성 수지조성물.