KR20010086308A - 종이를 포함하는 사출성형 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출성형 조성물에 관한 것으로, 특히 종이 또는 펄프를 주원료로 하는 사출성형 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 이를 위하여 위하여, 종이 또는 펄프를 포함하는 사출성형 조성물에 있어서, a) 종이 또는 펄프; b) 화학식 1로 표시되는 지방족 폴리에스테르; 및 c) 전분을 포함하는 조성물 및 그의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 조성물은 종이 또는 펄프를 주원료로 사용하므로 물에 쉽게 녹아 분해성이 우수하고, 폐지를 사용할 수 있으므로 경제적이다. 또한 사출 성형성이 우수하여 일반 사출성형기로 제조가 가능하여 보다 저렴하게 대량 생산할 수 있다.

Description

종이를 포함하는 사출성형 조성물 및 그의 제조방법{INJECTION MOLDING COMPOSITION COMPRISING PAPER AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}

[산업상 이용분야]

본 발명은 사출성형 조성물에 관한 것으로, 특히 종이 또는 펄프를 주원료로 하는 사출성형 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

[종래 기술]

종이 또는 펄프를 주원료로 하는 성형물은 통상의 종이 특성 때문에 압출성형 방식으로 제조되는데, 압출성형 방식은 성형기의 제작에 과대한 비용이 소모되는 등 제조원가를 낮추는데 한계를 가지고 있다.

이러한 종이 또는 펄프를 포함하는 성형물은 제조단가를 낮추기 위해서 사출성형 방식을 채택하는 것이 바람직하다. 그러나 통상 사출성형을 위해서는 원료가 부드러워야 하는데, 종이 또는 펄프를 주원료로 할 때에는 사출에 필요한 성형성을 얻기가 어려우며, 또한 사출성형은 통상 고온에서 수행되므로 상기 종이 또는 펄프가 사출과정에서 타거나 눌어붙어 소정형태의 제품을 얻기가 어려운 문제점이 있다.

한편, 골프티는 골프공을 지지하는 기구로, 티샷할 때 골프크릴과의 충돌에 의해 절단될 수 있으며, 절단이 되었을 때 골프장 내에 그대로 방치되어 오염원이 된다. 따라서 골프티는 적정한 지지강도를 가지는 동시에 부식성이 우수한 물질로 제조되어야 한다. 이러한 종래의 골프티 중에서 목재로 제조된 것은 지지강도는 우수하나 부패기간이 약 1 내지 3 년 정도로 길며, 직접 목재를 절삭가공하여 제조하므로 자원이 낭비되고, 대량생산이 어려워 제조원가가 높다.

따라서 골프티에 적용할 수 있을만큼 단기간에 부식될 수 있어서 환경친화적이고, 아울러 강도가 우수한 사출성형물의 개발이 필요하다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 고려하여, 종이 또는 펄프를 주원료로 하는 사출성형 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 골프티에 적용할 수 있을만큼 단기간에 부식될 수 있어서 환경친화적이고, 아울러 강도가 우수한 종이 또는 펄프를 포함하는 사출성형물 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여,

종이 또는 펄프를 포함하는 사출성형 조성물에 있어서,

a) 종이 또는 펄프;

b) 하기 화학식 1로 표시되는 지방족 폴리에스테르; 및

c) 전분

을 포함하는 조성물을 제공한다:

[화학식 1]

상기 식에서,

R₁및 R₂는 각각 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 측쇄의 알킬이며, n은 3 내지 20000의 중합도이다.

또한 종이 또는 펄프를 포함하는 사출성형물의 제조방법에 있어서,

a) 물에 전분, 및 종이 또는 펄프를 첨가하여 혼합하는 단계;

b) 상기 혼합물을 건조시키는 단계;

c) 상기 건조된 혼합물을 분쇄시키는 단계;

d) 상기 분쇄물에 상기 화학식 1로 표시되는 지방족 폴리에스테르를 첨가

혼합하는 단계; 및

e) 상기 혼합물을 사출기에 투입하고 사출성형하는 단계

를 포함하는 제조방법을 제공한다.

이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.

[작 용]

본 발명은 종이 또는 펄프가 주원료인 성형물을 사출방법으로 얻기 위하여상기 화학식 1로 표시되는 지방족 폴리에스테르를 사출할 때 일정량 첨가한 것이다.

일반적인 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 고분자 화합물을 첨가할 경우에는 조성물이 부드러워 사출에 적합하기는 하지만, 사출공정이 고온에서 수행되어야 하므로 종이 또는 펄프 성분들이 타거나 눌러붙는 등의 변질의 우려가 있고, 분해성이 낮고 소각할 때 공해를 유발하는 문제점이 있다.

반면에, 상기 화학식 1로 표시되는 지방족 폴리에스테르를 첨가하는 경우에는 조성물이 부드러워 성형성이 우수할 뿐만 아니라, 저온 저압 하에서도 사출이 가능하여 조성물이 변질될 우려가 없다. 또한 지방족 폴리에스테르는 저온에서 분해성이 우수하여, 자연분해나 소각처리할 때 공해 유발의 염려가 없다.

본 발명의 사출성형 조성물은 성형성 및 분해성의 추가적인 향상을 위하여 전분을 포함한다. 이러한 전분은 각종 밀, 감자, 타피오카, 옥수수 등의 전분이 사용될 수 있다. 또한 전분은 물에 그대로 풀어서 사용할 수도 있고, 호화(cooking)한 후 물과 혼합하여 사용할 수도 있다. 호화 온도는 통상적으로 80 내지 100 ℃이면 전분의 호화에 문제가 없으며, 호화 시간은 통상적인 1 분 내지 10 분이면 충분하다.

본 발명의 사출성형 조성물은 종이 또는 펄프를 주원료로 사용한다. 이러한 종이 또는 펄프는 통상적인 종이 또는 펄프이면 어느 것이나 사용이 가능하며, 보다 환경친화적이고 자원재활용을 위하여 폐지가 바람직하다.

본 발명의 사출성형 조성물은 추가적인 강도증가를 위하여 각종 무기 충전재를 포함시킬 수 있다. 바람직한 무기 충전재는 탄산칼슘, 탈크, 산화티탄, 규석분, 규회석, 클레이 등의 1 종 이상이며, 이들은 통상 200 메쉬의 체를 전부 통과하는 미분이면 사용이 가능하다. 바람직하게는 325 메쉬의 체를 전부 통과하는 미분이며, 평균입도는 5 내지 20 ㎛이다. 입도가 상기 기준보다 크면 성형물은 매끈한 외관을 얻기가 어렵다.

본 발명의 사출성형 조성물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 1 종 이상 더욱 첨가하는 것이 바람직하다.

[화학식 2]

상기 식에서,

R₃는 수소, 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 측쇄 알킬이며, R₄는 수소, 또는 메틸이며, m은 3 내지 20000의 중합도이다.

본 발명의 조성물은 상기 화학식 2의 화합물 중에서 초산비닐 및 에틸아크릴레이트를 함께 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 사출성형물은

a) 종이 또는 펄프 100 중량부;

b) 상기 화학식 1로 표시되는 지방족 폴리에스테르 2 내지 70 중량부;

c) 전분 2 내지 50 중량부;

d) 필요시 1 종 이상의 무기 충전재 2 내지 20 중량부; 및

e) 필요시 1 종 이상의 상기 화학식 2의 화합물 2 내지 70 중량부

를 포함하는 조성비를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 종이 또는 펄프를 포함하는 사출성형물은 하기 방법으로 제조하는 것이 바람직하다.

먼저 전분을 물과 함께 교반한 후, 종이 또는 펄프를 첨가 혼합하고, 이를 건조시킨 후 분쇄하여 분쇄물을 제조한다. 이때의 건조온도는 100 내지 150 ℃가 바람직하며, 분쇄는 사출기의 루더에서 혼합할 수 있을 정도이면 충분하고, 바람직하게는 10 메쉬의 체를 전부 통과할 수 있을 정도로 분쇄하면 된다.

이어서, 상기 분쇄물에 상기 화학식 1의 지방족 폴리에스테르를 첨가 혼합한 후, 이 혼합물을 사출성형기에 주입하여 일정온도, 바람직하게는 120 내지 160 ℃의 온도에서 사출성형한다.

상기 무기 충전재는 종이 또는 펄프를 첨가할 때 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 화학식 2의 화합물은 전분과 함께 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 사출성형물은 조성에 따라서 밀도를 0.3 내지 0.8 g/㎤로 조정하여 제조할 수 있으며, 곡강도는 15 내지 50 MPa를 나타낸다. 일반 천연목재의 곡강도가 종방향 10 MPa, 횡방향 60 MPa 정도인 것과 비교하면 본 발명의 사출성형물은 목재 수준 이상의 강도를 나타낸다.

이하의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것이 아니다.

[실시예]

실시예 1

밀 전분 5 g, 탈크 5 g, 초산비닐 20 g, 및 에틸아크릴레이트 20 g을 물 150 g에 투입하고 약 60 분 동안 교반하였다. 상기 교반물에 폐지 분말 150 g을 첨가하고 다시 30 분 더욱 교반하였다.

상기 교반물을 120 내지 150 ℃로 유지되는 건조기에서 6 시간 동안 완전하게 건조시킨 후, 햄머밀 분쇄기에 투입하여 10 메쉬의 체를 전부 통과하도록 완전 분쇄하였다.

상기 분쇄물에 상기 화학식 1의 지방족 폴리에스테르(이래화학 제조 엔폴; Enpol) 5 g을 첨가하고, 이 결과물을 일반적인 사출성형기 내에 주입하고 120 내지 160 ℃의 온도조건에서 사출하여 사출물을 제조하였다.

상기 사출물의 곡강도는 40 MPa를 나타내었다.

상기 사출물의 부패기간을 측정하기 위하여, 사출물을 물에 침전시켜 놓은 결과 10 일이 경과하여 사출물이 완전히 물에 풀어져 있음을 확인할 수 있었다.

또한 상기 사출물을 흙과 혼합하여 상온에서 방치한 결과, 2 내지 3 개월 내에 부패가 종료되었음을 확인할 수 있었다. 이는 종래의 목재 골프티가 2 내지 3 년이 경과하여 부패되는 것에 비하여 월등히 빠른 것임을 알 수 있었다.

실시예 2

타피오카 호화 전분 50 g을 물 150 g에 투입하고 약 60 분 동안 교반하였다. 상기 교반물에 폐지 분말 150 g을 첨가하고 다시 30 분 동안 더욱 교반하였다.

상기 교반물을 120 내지 150 ℃로 유지되는 건조기에서 6 시간 동안 완전하게 건조시킨 후, 햄머밀 분쇄기에 투입하여 10 메쉬의 체를 전부 통과하도록 완전 분쇄하였다.

상기 분쇄물에 상기 화학식 1의 지방족 폴리에스테르(이래화학 제조 엔폴; Enpol) 30 g을 첨가하고, 이 결과물을 일반적인 사출성형기 내에 주입하고 120 내지 160 ℃의 온도조건에서 사출하여 사출물을 제조하였다.

상기 사출물의 곡강도는 20 MPa를 나타내었다.

상기 사출물의 부패기간을 측정하기 위하여, 사출물을 물에 침전시켜 놓은 결과 10 일이 경과하여 사출물이 완전히 물에 부풀어져 있음을 확인할 수 있었다.

또한 상기 사출물을 분쇄하여 흙과 혼합하여 상온에서 방치한 결과, 2 내지 3 개월 내에 부패가 종료되었음을 확인할 수 있었다. 이는 종래의 목재 골프티가 2 내지 3 년이 경과하여 부패되는 것에 비하여 월등히 빠른 것임을 알 수 있었다.

상기 결과로부터 본 발명의 종이 또는 펄프를 포함하는 사출성형물은 목재 수준 이상의 강도를 가지기 때문에 종래의 플라스틱 사출 성형물을 대체할 수 있으며, 분해성이 우수하기 때문에 골프티는 물론 종래의 스티로폼 등의 일반 제품의 외장 포장재까지도 환경친화 개념을 도입한 대체 적용이 가능함을 알 수 있다.

본 발명의 조성물은 종이 또는 펄프를 주원료로 사용하므로 물에 쉽게 녹아 분해성이 우수하고, 폐지를 사용할 수 있으므로 경제적이다. 또한 사출 성형성이 우수하여 일반 사출성형기로 제조가 가능하여 보다 저렴하게 대량 생산할 수 있다.

Claims (15)

1. 종이 또는 펄프를 포함하는 사출성형 조성물에 있어서,

   a) 종이 또는 펄프;

   b) 하기 화학식 1로 표시되는 지방족 폴리에스테르; 및

   c) 전분

   을 포함하는 조성물:

   [화학식 1]

   상기 식에서,

   R₁및 R₂는 각각 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 측쇄의 알킬이며,

   n은 3 내지 20000의 중합도이다.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 조성물이

   d) 1 종 이상의 무기 충전재

   를 더욱 포함하는 조성물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 조성물이

   e) 1 종 이상의 하기 화학식 2로 표시되는 아크릴레이트 유도체

   를 더욱 포함하는 조성물:

   [화학식 2]

   상기 식에서,

   R₃는 수소, 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 측쇄 알킬이며,

   R₄는 수소, 또는 메틸이며,

   m은 3 내지 20000의 중합도이다.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 조성물이

   a) 종이 또는 펄프 100 중량부;

   b) 상기 화학식 1로 표시되는 지방족 폴리에스테르 2 내지 70 중량부; 및

   c) 전분 2 내지 50 중량부

   를 포함하는 조성물.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 d)의 1 종 이상의 무기 충전재의 함유량이 2 내지 20 중량부인 조성물.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 무기 충전재가 탄산칼슘, 탈크, 산화티탄, 규석분, 규회석, 및 점토로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 조성물.
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 e) 1 종 이상의 상기 화학식 2의 화합물의 함유량이 2 내지 70 중량부인 조성물.
8. 제 3 항에 있어서,

   상기 화학식 2의 화합물이 초산비닐 또는 에틸아크릴레이트인 조성물.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 a)의 종이가 폐지인 조성물.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 c)의 전분이 밀 전분, 감자 전분, 타피오카 전분, 및 옥수수 전분으로 이루어진 군으로부터 선택되는 조성물.
11. 종이 또는 펄프를 포함하는 사출성형물의 제조방법에 있어서,

    a) 물에 전분, 및 종이 또는 펄프를 첨가하여 혼합하는 단계;

    b) 상기 혼합물을 건조시키는 단계;

    c) 상기 건조된 혼합물을 분쇄시키는 단계;

    d) 상기 분쇄물에 하기 화학식 1로 표시되는 지방족 폴리에스테르를 첨가

    혼합하는 단계; 및

    e) 상기 혼합물을 사출기에 투입하고 사출성형하는 단계

    를 포함하는 제조방법:

    [화학식 1]

    상기 식에서,

    R₁및 R₂는 각각 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 측쇄의 알킬이며,

    n은 3 내지 20000의 중합도이다.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 a)단계의 혼합은 1 종 이상의 무기 충전재를 더욱 첨가하여 혼합하는 제조방법.
13. 제 11 항 또는 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서,

    상기 a)단계의 혼합은 1 종 이상의 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 더욱 첨가하여 혼합하는 제조방법:

    [화학식 2]

    상기 식에서,

    R₃는 수소, 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 측쇄 알킬이며,

    R₄는 수소, 또는 메틸이며,

    m은 3 내지 20000의 중합도이다.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 c)단계의 분쇄에 의한 분쇄물은 입도가 10 메쉬 이하인 제조방법.
15. 제 10 항에 있어서,

    상기 e)단계의 사출성형은 120 내지 160 ℃의 온도에서 실시되는 제조방법.