KR20100097168A - 바이오매스 원료로 이루어지는 버튼 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20100097168A
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아키히로 이자키
기요츠나 도요하라
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데이진 가부시키가이샤
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Abstract

바이오매스 원료를 사용한 버튼으로서, 160 ℃ 이상의 열변형 온도를 갖는 것을 제공한다. 이 버튼은, 내열성이 우수하고, 강도가 높고, 염색성이 우수하고, 또한 투명 ∼ 반투명성 및/또는 광택성도 나타낼 수 있는 고품질의 버튼이다.

Description

바이오매스 원료로 이루어지는 버튼 및 그 제조 방법 {BUTTON MADE FROM BIOMASS RAW MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 한정적인 석유 자원을 사용하지 않는 것으로서, 바이오매스 원료로 이루어지고, 생분해될 수 있고, 또한 내열성이 우수한 버튼에 관한 것이다. 본 발명은, 의복 등에 장식용 내지 부속품으로서 장착되는 버튼, 가방이나 주머니 등에 장착되는 포장용 버튼, 전기·기계 장치 등에 장착되는 공업용 스위치 버튼을 포함하는 모든 버튼에 관한 것이다.
현재 제품화되어 있는 버튼에는, 조개, 목재, 대나무, 뼈, 뿔 등의 천연 소재로 이루어지는 것, 나일론, ABS, 폴리카보네이트 등의 석유에서 유래된 플라스틱으로 이루어지는 것, 우레아 등의 열경화성 수지나 생분해성 수지로 이루어지는 것이 있다. 그러나, 석유에서 유래된 것에 대해서는, 탄산 가스를 배출하고, 유한 자원의 고갈을 초래하는 문제가 있고, 천연 소재인 것에 대해서도, 예를 들어 조개 버튼 등 제조 후의 다량의 잔사 등, 폐기물 처리, 클리닝시의 균열 문제가 있다.
그런데, 지구의 온난화·환경 문제에 대한 대응이 각 산업 분야에서 긴급하게 요구되고 있는 오늘날, 바이오매스를 원료로 하는 수지나 섬유 등이 개발 및 제품화되어 있고 (특허문헌 1 등), 예를 들어 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산으로 이루어지는 수지가, 내열성, 내가수분해성이 우수하고, 어느 정도의 강도도 갖는 것으로서 주목을 끌고 있다. 그러나, 이와 같은 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산으로 이루어지는 수지를 사용해도, 특히 버튼에 관해서는 지금까지 만족스러운 제품을 얻을 수는 없었다.
또한, 종래의 버튼 성형 방법에 의하면, 예를 들어 210 ℃ 의 융점을 갖는 폴리락트산 수지여도, 실제상으로는 수지가 금형 내에서 녹아 버려 성형할 수 없거나, 성형한 제품이 금형 내벽에 밀착되어 버려 꺼낼 수 없거나, 또한 어떻게든 금형으로부터 꺼낼 수 있었다고 해도 형상이 갖추어지지 않았거나, 내열성이나 강도가 열등하거나 하여 문제가 많고, 또한 투명 ∼ 반투명성 및/또는 광택성을 구비한 의장성이 우수한 버튼은 결코 얻을 수 없었다.
일본 공개특허공보 제2002-363432호
그래서 본 발명은, 바이오매스 원료를 사용한 생분해 및 재생 사용 가능한 버튼으로서 내열성이 우수한 것, 특히 내열성뿐만 아니라 고강도도 갖는 것, 또한 나아가서는, 투명 ∼ 반투명성 및/또는 광택성도 갖는 고품질의 버튼을 제공하는 것을 과제로 한다.
즉, 본 발명의 버튼은, 바이오매스 원료로 이루어지고, 160 ℃ 이상의 열변형 온도를 갖는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 명세서 중 「열변형 온도」란, 수평한 받침 위에 올린 버튼에 상방으로부터 다리미 (1400 g) 를 30 초간 가압한 경우에, 버튼이 일부라도 변형되는 당해 다리미의 온도를 의미한다.
본 발명의 버튼은, 모든 바이오매스 원료로 이루어져도 되고, 바이오매스 원료로는, 셀룰로오스, 전분, 키틴 등의 다당류를 함유하는 것이 바람직하다. 이러한 다당류를 함유하는 것으로는, 나무, 풀, 볏짚 등의 초본 (草本) 이나, 곡류, 감자류, 사탕수수, 비트 등을 예시할 수 있고, 상기 바이오매스 원료로서, 이와 같은 바이오매스 원료에서 얻어지는, 예를 들어 에스테르화전분, 아세트산셀룰로오스, 폴리락트산, 폴리부틸렌숙시네이트, 폴리(부틸렌숙시네이트/아디페이트), 폴리(부틸렌숙시네이트/카보네이트), 폴리(에틸렌테레프탈레이트/숙시네이트), 폴리(부틸렌아디페이트/테레프탈레이트), 폴리에틸렌숙시네이트 등을 예시할 수 있고, 특히 이 중에서 폴리락트산이 바람직하고, 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산이나, L 형 락트산 및 D 형 락트산의 어느 것을 주로 함유하는 폴리락트산이 보다 바람직하다. 또한, 본 명세서 중 「바이오매스 원료로 이루어진다」란, 버튼이 바이오매스 원료를 30 중량% 이상 함유하고 있는 것을 의미한다. 본 발명의 바이오매스 원료로 이루어지는 버튼은, 버튼의 전체 중량에 대해 바이오매스 원료가 바람직하게는 50 중량% 이상, 보다 바람직하게는 60 중량% 이상, 한층 더 바람직하게는 70 중량% 이상 함유되어 이루어진다.
본 발명의 버튼이 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산으로 이루어지는 경우, 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산으로 이루어지는 수지를 포함하는 성형 재료를 성형함으로써 바람직하게 제조할 수 있다.
상기 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산으로 이루어지는 수지는, 폴리-L-락트산 유닛과 폴리-D-락트산 유닛이 1 쌍으로 된 결정을 주성분으로서 함유하는 것으로서, 예를 들어 폴리-L-락트산과 폴리-D-락트산을 혼합 후, 캐스트 성형 내지는 용융 성형을 실시함으로써 제조되고, 스테레오 컴플렉스를 형성하지 않은 폴리락트산과 비교하여 내열성이 우수하고, 경도가 높은 특징을 갖는다. 본 발명에서는, 모든 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산을 사용할 수 있는데, (i) L-락트산 단위를 바람직하게는 90 ∼ 100 몰%, 보다 바람직하게는 95 ∼ 100 몰%, 더욱 바람직하게는 97 ∼ 100 몰% 함유하고, 또한, D-락트산 단위 및/또는 락트산 이외의 공중합 단위를 바람직하게는 0 ∼ 10 몰%, 보다 바람직하게는 0 ∼ 5 몰%, 더욱 바람직하게는 0 ∼ 3 몰% 함유하는 폴리-L-락트산과, (ii) D-락트산 단위를 바람직하게는 90 ∼ 100 몰%, 보다 바람직하게는 95 ∼ 100 몰%, 더욱 바람직하게는 97 ∼ 100 몰% 함유하고, 또한, L-락트산 단위 및/또는 락트산 이외의 공중합 단위를 바람직하게는 0 ∼ 10 몰%, 보다 바람직하게는 0 ∼ 5 몰%, 더욱 바람직하게는 0 ∼ 3 몰% 함유하는 폴리-D-락트산으로 이루어지는 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산을 바람직하게 사용할 수 있다. 이러한 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산으로 이루어지는 수지로는, 상기 (i) 의 폴리-L-락트산과 상기 (ii) 의 폴리-D-락트산을 중량비 (폴리-L-락트산/폴리-D-락트산) 30/70 ∼ 70/30 의 범위에서 사용한 것이 바람직하고, 40/60 ∼ 60/40 의 범위에서 사용한 것이 보다 바람직하고, 중량비 45/55 ∼ 55/45 의 범위에서 사용한 것이 한층 더 바람직하고, 또한, 스테레오 컴플렉스 결정화도가 90 ∼ 100 % 인 것이 바람직하고, 95 ∼ 100 % 인 것이 보다 바람직하고, 98 ∼ 100 % 인 것이 한층 더 바람직하고, 융점이 150 ∼ 240 ℃ 것이 바람직하고, 170 ∼ 240 ℃ 인 것이 보다 바람직하고, 190 ∼ 240 ℃ 인 것이 한층 더 바람직하고, 또한, 중량 평균 분자량이 7 만 ∼ 20 만인 것이 바람직하고, 8 만 ∼ 20 만인 것이 보다 바람직하고, 10 만 ∼ 17 만인 것이 한층 더 바람직하다. 예를 들어 이러한 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산으로는, 일본 공개특허공보 2007-191551호에 개시되는 내가수분해성이나 내용제성 등을 구비한 것이나, 일본 공개특허공보 2006-265486호에 개시되는 고결정성이고 고융점인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 (i) 의 폴리-L-락트산 및 상기 (ii) 의 폴리-D-락트산으로는, 모두 결정성을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하고, 어느 것에 대해서도, 융점이 바람직하게는 150 ∼ 175 ℃ 인 것, 보다 바람직하게는 160 ∼ 175 ℃ 인 것, 한층 더 바람직하게는 165 ∼ 175 ℃ 인 것을 사용할 수 있고, 또한 모두, 중량 평균 분자량이 바람직하게는 5 만 ∼ 35 만, 보다 바람직하게는 8 만 ∼ 30 만, 한층 더 바람직하게는 10 만 ∼ 25 만인 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 공중합 성분은, 예를 들어 글리콜산, 카프로락톤, 부티로락톤, 프로피오락톤 등의 하이드록시카르복실산류, 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,2-프로판디올, 1,4-프로판디올, 1,5-프로판디올, 헥산디올, 옥탄디올, 데칸디올, 도데칸디올, 탄소수가 2 ∼ 30 인 지방족 디올류, 숙신산, 말레산, 아디프산, 탄소수 2 ∼ 30 의 지방족 디카르복실산, 테레프탈산, 이소프탈산, 하이드록시벤조산, 하이드로퀴논 등 방향족 디올, 방향족 디카르복실산 등에서 선택되는 1 종 이상의 모노머 유래의 단위여도 된다.
스테레오 컴플렉스 결정화도가 90 % 이상인 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산은, 폴리-L-락트산과 폴리-D-락트산을 충분히 혼합함으로써 제조할 수 있다. 혼합 상태가 불충분해서는, 스테레오 컴플렉스 결정화도를 90 % 이상으로 할 수 없다. 이와 같은 폴리락트산의 제조 방법으로는, 용매에 폴리-L-락트산과 폴리-D-락트산을 용해시켜 잘 혼합한 후에 용매를 제거하는 방법 혹은 용매 중으로부터 석출시키는 방법, 폴리-L-락트산과 폴리-D-락트산을 용융시켜 잘 혼련하는 방법이 있다. 용융 혼련하는 경우에는, 잘 혼합하기 위해, 혼련시에 큰 전단을 더하는 방법, 인산에스테르 금속염을 첨가하는 방법, 규산칼슘과 같은 삼사정계 화합물을 첨가하는 방법을 이용할 수 있다.
또한, 상기 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산의 제조에 있어서는, 폴리-L-락트산 및 폴리-D-락트산은, 중합시에 사용된 중합 촉매를 용매로 세정 제거해 두거나, 적절히 인계 화합물, 이미노기를 갖는 화합물 등의 촉매 실활제를 사용하여 촉매를 불활성화해 두는 것이 바람직하고, 또한 카올리나이트, 몬모릴로나이트, 합성 운모, 황화칼슘, 질화붕소, 황산바륨, 산화알루미늄, 산화네오듐 및 페닐포스포네이트의 금속염 등의 무기계 핵제나, 벤조산나트륨, 벤조산칼륨, 벤조산리튬, 벤조산칼슘, 벤조산마그네슘, 벤조산바륨, 테레프탈산리튬, 테레프탈산나트륨, 테레프탈산칼륨, 옥살산칼슘, 라우르산나트륨, 라우르산칼륨, 미리스트산나트륨, 미리스트산칼륨, 미리스트산칼슘, 옥타코산산나트륨, 옥타코산산칼슘, 스테아르산나트륨, 스테아르산칼륨, 스테아르산리튬, 스테아르산칼슘, 스테아르산마그네슘, 스테아르산바륨, 몬탄산나트륨, 몬탄산칼슘, 톨루일산나트륨, 살리실산나트륨, 살리실산칼륨, 살리실산아연, 알루미늄디벤조에이트, 칼륨디벤조에이트, 리튬디벤조에이트, 나트륨-β-나프탈레이트, 나트륨시클로헥산카르복실레이트 등의 유기 카르복실산 금속염, p-톨루엔술폰산나트륨, 술포이소프탈산나트륨 등의 유기 술폰산염, 스테아르산아미드, 에틸렌비스라우르산아미드, 팔미트산아미드, 하이드록시스테아르산아미드, 에루크산아미드, 트리메스산트리스(t-부틸아미드) 등의 카르복실산아미드, 벤질리덴소르비톨 및 그 유도체, 나트륨-2,2-메틸렌비스(4,6-디-t-부틸페닐)포스포네이트 등의 인 화합물 금속염 및 2,2-메틸비스(4,6-디-t-부틸페닐)나트륨 등의 유기계 핵제 등의 결정핵제나, 실리카, 운모, 탄산칼슘, 유리 섬유, 유리 비즈, 황산바륨, 수산화마그네슘, 월라스토나이트, 규산칼슘 섬유, 탄소 섬유, 마그네슘옥시술페이트 섬유, 티탄산칼륨 섬유, 산화티탄, 아황산칼슘, 화이트 카본, 클레이, 몬모릴로나이트, 황산칼륨 등의 필러를 적절히 사용해도 된다.
본 발명의 버튼은, 상기 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산으로 이루어지는 결정성 재료를 포함하는 성형 재료를, 사출 성형, 압출 성형 및 압축 성형으로 이루어지는 군에서 선택되는 성형 방법에 의해 성형할 수 있고, 특히 상기 성형 재료를 바람직하게는 10 ∼ 150 ℃, 보다 바람직하게는 10 ∼ 70 ℃, 한층 더 바람직하게는 20 ∼ 40 ℃ 의 금형 온도에서 성형함으로써, 특히 사출 성형을 이용하는 경우에는, 바람직하게는 180 ∼ 250 ℃, 보다 바람직하게는 190 ∼ 240 ℃, 한층 더 바람직하게는 200 ∼ 230 ℃ 의 사출 성형 온도에서, 바람직하게는 15 ∼ 70 초/사이클, 보다 바람직하게는 20 ∼ 60 초/사이클, 한층 더 바람직하게는 20 ∼ 30 초/사이클의 시간 조건하에서 사출 성형함으로써, 금형 내에서 성형 재료가 용해되어 버리거나 하는 문제를 수반하지 않고, 확실하게, 열변형 온도가 160 ℃ 이상이고, JIS-S-4025 의 준용에 의한 강도가 150 N 이상인 버튼을 얻을 수 있다. 또한 상기 성형 방법에 의해 성형 후, 필요에 따라 건조 조건하에서 바람직하게는 80 ∼ 130 ℃, 보다 바람직하게는 90 ∼ 120 ℃, 한층 더 바람직하게는 100 ∼ 110 ℃ 에서, 바람직하게는 15 분 ∼ 8 시간, 보다 바람직하게는 30 분 ∼ 2 시간, 한층 더 바람직하게는 30 분 ∼ 1 시간 반 소성 처리를 실시함으로써, 버튼의 강도가 한층 더 향상될 뿐만 아니라, 투명 ∼ 반투명의 버튼이나 광택성이 있는 버튼을 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 버튼은, JIS-S-4025 의 준용에 의한 강도가 적어도 150 N 이면, 클리닝시의 충격이나 다리미에 의한 가압에 견딜 수 있어, 실용적으로 문제가 없지만, 보다 높은 내구성을 보증하기 위해서는, JIS-S-4025 의 준용에 의해 230 N 이상의 강도를 갖는 것이 바람직하고, 상기 강도가 230 N 이상 1000 N 이하인 본 발명의 버튼은 우수한 내구성을 구비하고, 당해 강도가 230 N 이상 500 N 이하인 본 발명의 버튼은 실용상 충분한 내구성을 구비한다.
상기 본 발명의 방법에 의하면, 예를 들어 상기 성형 재료 전체에 대해 상기 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산을 70 ∼ 100 중량% 의 비율로 사용하여, 우수한 내열성과 강도를 갖는 버튼을 얻을 수 있는데, 상기 성형 재료 중에, L 형 락트산 또는 D 형 락트산의 함유량이 90 % 이상인 폴리락트산 (이하, 「호모형 폴리락트산」이라고 한다) 으로 이루어지는 수지를 포함해도, 내열성 및 고경도를 구비하고, 또한 투명 ∼ 반투명성 및/또는 광택성을 갖는 본 발명의 버튼을 얻을 수 있다. 이러한 호모형 폴리락트산으로는, 주로 L-락트산 내지 D-락트산으로 이루어지는 폴리락트산 수지로서 시판되고 있는 모든 것을 사용할 수 있는데, L-락트산 또는 D-락트산의 함유량이 바람직하게는 90 ∼ 100 %, 보다 바람직하게는 95 ∼ 100 %, 한층 더 바람직하게는 97 ∼ 100 % 인 것, 결정 융점이 바람직하게는 140 ∼ 180 ℃, 보다 바람직하게는 150 ∼ 180 ℃, 한층 더 바람직하게는 160 ∼ 180 ℃ 인 것, 중량 평균 분자량이 바람직하게는 8 만 ∼ 30 만, 보다 바람직하게는 8 만 ∼ 25 만, 한층 더 바람직하게는 8 만 ∼ 20 만인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한 이러한 호모형 폴리락트산은, 공지된 중합 방법을 이용하여, 락티드의 개환 중합, 락트산의 탈수 축합, 및 이들과 고상 중합을 조합한 방법 등에 의해, 적절히 2 가 또는 4 가의 주석 화합물, 금속 주석, 아연 화합물, 알루미늄 화합물 등의 촉매 등을 사용하여 제조할 수 있다.
일반적으로, 호모형 폴리락트산은 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산에 비하여 강성이 열등하지만, 상기 본 발명의 방법에 의하면, 놀랍게도 상기 호모형 폴리락트산을 함유시킴으로써, 얻어지는 버튼에 요성 (撓性) 이 얻어지고, 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산과의 상승 (相乘) 효과에 의해 오히려 버튼의 강도가 향상되며, 이러한 버튼은, 조개 버튼이나 폴리에스테르 버튼과 같이 균열되는 경우가 없다. 이러한 호모형 폴리락트산은, 상기 성형 재료 전체에 대해 30 중량% 이하, 바람직하게는 3 ∼ 30 중량% 의 비율로 사용해도 되고, 특히 상기 성형 재료 전체에 대해 상기 호모형 폴리락트산을 5 ∼ 20 중량% 의 비율로 사용하여, 고강도의 버튼을 얻을 수 있다. 호모형 폴리락트산은 비교적 저렴하기 때문에, 비용 삭감에 도움이 되는 메리트도 있다.
또한 본 발명의 방법은, 버튼의 성형에 한정하지 않고, 장식품이나 포장품 등의 부재, 예를 들어 벨트나 륙색 등의 버클이나, 휴대폰 스트랩이나 액세서리의 조임구 등을 바이오매스 원료로 이루어지는 성형 재료로 제조하는 경우에도 사용할 수 있어, 금형 내에서의 성형 재료 용해 등의 문제를 수반하지 않고, 내열성이나 고강도를 갖는 것, 또한 투명 ∼ 반투명 및/또는 광택성인 것을 얻을 수 있다.
또한 상기 성형 재료에, 추가로 산화티탄 화이트, 산화철 레드, 산화철 옐로우, 산화철 브라운, 울트라마린 블루, 프탈로시아닌 블루, 카본 블랙, 타트라진 옐로우, 산화아연, 분산 염료, 운모, 산화알루미늄, 실리카, 유리, 염기성 탄산납, 펄 에센스, 옥시염화비스무트, 대나무 분말, 코코넛 분말 등의 첨가물을 포함하고, 이것을 성형함으로써, 얻어지는 버튼의 색채나 광택도 등의 품질을 조절할 수 있다. 예를 들어 운모는 상기 성형 재료 전체에 대해, 바람직하게는 0.03 ∼ 2 중량% 의 비율로, 보다 바람직하게는 0.05 ∼ 1.5 중량% 의 비율로, 한층 더 바람직하게는 0.1 ∼ 1.0 중량% 의 비율로 사용할 수 있고, 산화티탄은 상기 성형 재료 전체에 대해, 바람직하게는 0.03 ∼ 2.0 중량% 의 비율로, 보다 바람직하게는 0.05 ∼ 1.5 중량% 의 비율로, 한층 더 바람직하게는 0.1 ∼ 1.0 중량% 의 비율로 사용할 수 있으며, 본 발명의 방법에 의하면, 이러한 소량의 운모나 산화티탄을 사용하여, 투명 ∼ 반투명성 및/또는 광택성의, 예를 들어 펄조 (調), 상아조, 견조, 조개조 등의 버튼을 얻을 수 있다. 특히 분산 염료는, 성형 재료를 성형 후, 도포, 분무, 후염 염색 처리 등에 의해 성형 후의 버튼에 적용해도 된다.
본 발명의 버튼은, 바이오매스 원료로 이루어지고, 환경에 악영향을 미치지 않으며, 종래의 생분해성 수지를 사용한 버튼과 비교하여 내열성이 우수하고, 고온하에서 용융, 변형되지 않아, 의료용 버튼, 냅색 등의 주머니용 버튼, 의료 유니폼 등의 의료 기구용 버튼, 포장용, 전기·기계 기기용 등에 적합하다. 본 발명의 방법에 의하면, 바이오매스 원료로부터, 내열성이 우수하고, 강도가 높고, 강한 충격에도 충분히 견딜 수 있고, 투명 ∼ 반투명성 및/또는 광택성을 나타내고, 또한 염색성이 풍부하여, 희망에 따라 선명·불선명하게 염색할 수 있는 고품질의 버튼을 얻을 수 있고, 희망에 따라 생분해성을 부여할 수도 있다. 본 발명의 방법에 의하면, 또한 성형 재료의 일부에 호모형 폴리락트산을 사용해도, 내열성 및 고강도를 구비한 투명 ∼ 반투명성 및/또는 광택성의 고품질 버튼을 제조할 수 있다.
실시예
[제조예 1 ∼ 3]
하기 제조예 1 ∼ 3 에 의해, 성형 재료로서의 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산을 제조하였다.
[제조예 1 : L 형 락트산 폴리머의 제조]
광학 순도 99.5 % 의 L-락티드 100 중량부를 중합 용기에 첨가하고, 계 내를 질소 치환한 후, 스테아릴알코올 0.2 중량부, 촉매로서 옥틸산주석 0.05 중량부를 첨가하고, 190 ℃ 에서 2 시간 반응시켜, 중량 평균 분자량 18 만의 폴리머를 얻었다. 이 폴리머에서 잉여의 락티드를 제거하고, 디에틸포스포노아세트산에틸 0.055 중량부를 첨가하여 잘 혼합하였다. 얻어진 폴리머의 중량 평균 분자량은 16.5 만이었다.
옥틸산주석이나 스테아릴알코올의 배합량을 변경하여, 동일한 방법으로 중량 평균 분자량 15 만 ∼ 20 만의 동종의 락트산 폴리머를 얻었다.
[제조예 2 : D 형 락트산 폴리머의 제조]
광학 순도 99.2 % 의 D-락티드 100 중량부를 중합 용기에 첨가하고, 계 내를 질소 치환한 후, 스테아릴알코올 0.2 중량부, 촉매로서 옥틸산 주석 0.05 중량부를 첨가하고, 190 ℃ 에서 3 시간 반응시켜, 중량 평균 분자량 18 만의 폴리머를 얻었다. 이 폴리머에서 잉여의 락티드를 제거하고, 디에틸포스포노아세트산에틸 0.055 중량부를 첨가하여 잘 혼합하였다. 얻어진 폴리머의 중량 평균 분자량은 16.5 만이었다.
옥틸산주석, 스테아릴알코올의 배합량을 변경하여, 동일한 방법으로 중량 평균 분자량 15 만 ∼ 20 만의 동종의 락트산 폴리머를 얻었다.
[제조예 3 : 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산의 제조]
제조예 1 에서 얻은 L 형 락트산 폴리머를 50 중량부와, 제조예 2 에서 얻은 D 형 락트산 폴리머를 50 중량부, V 형 블렌더 (V-100 형, 주식회사 토쿠주 공작소) 로 혼합 후 (실온에서 회전수 25 rpm 으로 30 분간), 110 ℃ 에서 5 시간 감압 건조시켰다. 이 혼합 폴리머 100 중량부당 0.1 중량부의 인산2,2-메틸렌비스(4,6-디-tert-부틸페놀)나트륨염을 첨가하여 225 ℃ 에서 혼합 후, 냉각 고화시켜 폴리머를 얻었다. 이 폴리머의 중량 평균 분자량은 12 만이었다.
혼합 폴리머의 혼합시의 온도 조건을 225 ∼ 265 ℃ 의 범위에서 변경하고, 또한 예를 들어 인산2,2-메틸렌비스(4,6-디-tert-부틸페놀)나트륨염 등의 첨가물의 배합량을 변경하여, 동일한 방법으로 중량 평균 분자량 8 만 ∼ 20 만의 동종의 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산을 얻었다.
또한, 폴리머의 중량 평균 분자량은, GPC (칼럼 온도 40 ℃, 클로로포름) 에 의해 폴리스티렌 표준 샘플과의 비교로 구하였다.
[실시예]
이하의 실시예에 의해, 본 발명의 버튼을 제조하였다. 각 실시예의 성형 재료의 조성은, 실시예 기재의 마지막 표 1 에 나타낸다.
[실시예 1]
제조예 3 에서 얻은 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산 수지 중, 중량 평균 분자량이 8 만 ∼ 17 만이고, 스테레오 컴플렉스형 결정화도가 90 ∼ 100 % 인 것을 사용하여, 본 발명의 버튼을 제조하였다. 또한, 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산의 결정화도는 다음의 방법으로 측정하였다.
[스테레오 컴플렉스 결정화도의 측정법]
TA 인스트루먼트 제조 TA-2920 시차 주사 열량 측정계를 사용하여, 시료 100 ㎎ 을 질소 분위기하에서, 승온 속도 10 ℃/분으로 실온부터 260 ℃ 까지 승온시켰다. 제 1 스캔에 의해 160 ℃ 부근에 융해 피크가 있는 것을 호모 결정, 190 ℃ 이상에 융해 피크가 있는 것을 스테레오 결정으로 하고, 다음 식에 의해 스테레오 결정화도 S(%) 를 산출하였다.
S(%) = [(ΔHms/ΔHms0)/(ΔHmh/ΔHmh0 + ΔHms/ΔHms0)]
(단, ΔHms0 = 203.4 J/g, ΔHmh0 = 142 J/g, ΔHms ; 스테레오 컴플렉스 결정의 융해 엔탈피, ΔHmh ; 호모 결정의 융해 엔탈피)
[버튼의 제조]
스테레오 컴플렉스형 폴리락트산 (펠릿 형상) 과 블렌드 오일 (브리안-M-51, 아리스 케미컬 (주) ; 수지 펠릿 중량에 대해 0.1 중량%) 을 텀블러에 투입하고, 10 분 ∼ 15 분 혼합하였다. 얻어진 혼합 원료를 사출 성형기 [TS40P5ASE―EO457148, 닛세이 수지 공업 (주)] 의 호퍼에 투입하고, 호퍼 온도 205 ℃, 히터 온도 220 ℃, 노즐 온도 220 ℃ 의 사출 성형 조건하, 금형 온도 30 ∼ 50 ℃ 에서, 1 사이클당 20 ∼ 50 초의 조건하에서 사출 성형하여 성형체를 얻고, 이 성형체를 100 ∼ 110 ℃ 에서 건조기 [PO-120, (주) 마츠이 제작소] 로 30 분 ∼ 1 시간 소성 처리하여, 실시예 1 의 버튼을 얻었다.
[실시예 2]
실시예 1 에서 사용한 것과 동일한 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산 수지와, 운모 (입경 ; 1 ∼ 60 ㎛) [Iriodin111, 메르크 (주)] 를 사용하고, 텀블러에 운모를 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산 및 블렌드 오일과 함께 투입한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 실시예 2 의 버튼을 제조하였다.
[실시예 3]
실시예 1 에서 사용한 것과 동일한 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산과 실시예 2 에서 사용한 것과 동일한 운모와 산화티탄 [BR-DAZ-07Z640, 다이니치 세이카 공업 (주)] 을 사용하고, 텀블러에 운모와 산화티탄을 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산 및 블렌드 오일과 함께 투입한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 실시예 3 의 버튼을 제조하였다.
[실시예 4]
실시예 1 의 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산과 실시예 3 에서 사용한 것과 동일한 산화티탄을 사용하고, 텀블러에 산화티탄을 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산 및 블렌드 오일과 함께 투입한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 실시예 4 의 버튼을 제조하였다.
[실시예 5]
소성 처리를 실시하지 않는 것 이외에는 실시예 2 와 동일한 방법으로 실시예 5 의 버튼을 제조하였다.
[실시예 6]
소성 처리를 실시하지 않는 것 이외에는 실시예 3 과 동일한 방법으로 실시예 6 의 버튼을 제조하였다.
[실시예 7 ∼ 10]
실시예 1 에서 사용한 것과 동일한 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산 수지와, 호모형 폴리락트산 수지 (중량 평균 분자량 8 만 ∼ 12 만이고 결정 융점 150 ∼ 180 ℃ 인 것) 를 사용하고, 텀블러에 호모형 폴리락트산 수지를 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산 및 블렌드 오일과 함께 투입한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 실시예 7 ∼ 10 의 버튼을 제조하였다.
또한, 실시예 1 ∼ 10 의 어느 버튼도 금형에서 쉽게 꺼낼 수 있어, 형상이 갖추어진 제품으로서 얻을 수 있었다.

성형 재료의 조성 (%)
스테레오 컴플렉스형 폴리락트산 폴리락트산 운모 산화티탄
실시예 1 100 0 - -
실시예 2 99.9 0 0.1 -
실시예 3 99.3 0 0.1 0.6
실시예 4 99.7 0 - 0.3
실시예 5 99.9 0 0.1 -
실시예 6 99.3 0 0.1 0.6
실시예 7 90 10 - -
실시예 8 80 20 - -
실시예 9 70 30 - -
실시예 10 60 40 - -
[비교예]
실시예 1 에서 사용한 것과 동일한 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산 수지를 성형 재료 전체에 대해 100 중량% 사용하여, 종래법에 의해 버튼의 제조를 시도하였다.
스테레오 컴플렉스형 폴리락트산 (펠릿 형상) 및 블렌드 오일 (브리안-M-51, 아리스 케미컬 (주) ; 수지 펠릿 중량에 대해 0.1 중량%) 을 텀블러에 투입하고, 10 분 ∼ 15 분 혼합 후, 얻어진 혼합 원료를 사출 성형기 [TS40P5ASE-EO457148, 닛세이 수지 공업 (주)] 의 호퍼 (215 ℃) 에 투입하고, 히터 온도 220 ℃, 노즐 온도 220 ℃ 및 금형 온도 160 ℃ 에서, 1 사이클당 20 ∼ 50 초의 조건하에서 사출 성형하여, 버튼의 제조를 시도하였으나, 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산 수지가 일부, 금형 내에서 녹아 버려, 형상이 갖추어진 제품으로서 금형에서 꺼낼 수가 없었다.
[외관 평가]
실시예 1 ∼ 5, 7 ∼ 9 의 버튼의 외관을, 투명성과 광택성에 관해 평가하였다. 투명도의 평가는 하기의 기준에 따랐다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
[투명도의 평가 기준]
채색된 모양이 첨부된 지면 위에 버튼을 올리고, 버튼을 통과하여 모양이 비쳐 보이는지의 여부를 육안으로 확인하였다.
1. 모양이 비쳐 보이고, 버튼은 투명하다.
2. 모양의 색채를 확인할 수 있으나, 혼탁이 있고, 버튼은 반투명하다.
3. 색채가 겨우 관찰될 정도로 혼탁이 강하지만, 비치는 감도 있고, 버튼은 반투명하다.
4. 색채조차 관찰되지 않고, 비치는 감은 전혀 없으며, 버튼은 불투명하다.

외관
투명성 광택성
실시예 1 1 광택·반짝이는 느낌이 있다
실시예 2 1 ∼ 2 펄조의 광택이 있다
실시예 3 1 ∼ 2 상아조의 광택이 있다
실시예 4 1 ∼ 2 조개조의 광택이 있다
실시예 5 4 희미한 광택이 있으나, 약간 칙칙하다
실시예 7 2 ∼ 3 광택·반짝이는 느낌이 있다
실시예 8 2 ∼ 3 광택·반짝이는 느낌이 있다
실시예 9 2 ∼ 3 광택·반짝이는 느낌이 있다
[시험예]
[160 ℃/30 초 다리미 압착 시험]
수평한 받침 위에 올린 실시예 1 ∼ 9 의 버튼에, 위로부터 160 ℃ 의 다리미 (1400 g) 를 30 초간 가압하여, 버튼의 상태를 육안으로 확인함으로써, 버튼의 변형 및 변색의 유무를 평가하였다. 결과를 표 3 에 나타낸다.
변형 변색
실시예 1 없음 없음
실시예 2 없음 없음
실시예 3 없음 없음
실시예 4 없음 없음
실시예 5 없음 없음
실시예 6 없음 없음
실시예 7 없음 없음
실시예 8 없음 없음
실시예 9 없음 없음
[강도 시험]
실시예 1 ∼ 8 의 버튼과 폴리에스테르 수지로 이루어지는 시판되고 있는 버튼 (종래예) 의, 버튼 구멍 사이의 부분에 있어서의 강도를, 1 ㎝/분의 인장 속도를, JIS-S-4025 를 준용하여 측정하였다. 어느 버튼도 직경이 10 ㎜ 이고, 두께가 3 ㎜ 인 것으로서, 중앙에 2 개의 구멍을 갖는다.
버튼의 구멍에 철사를 통과시켜 걸고, 당해 철사의 양 끝을 맞추어 고정 수단에 고정시킨 상태에서, 버튼을 당해 고정 수단으로부터 멀어지는 방향으로 1 ㎝/분으로 잡아당겨, 버튼이 파괴되었을 때의 당김 강도를 기록하였다. 결과를 하기의 기준에 따라 표 4 에 나타낸다.
[강도의 평가 기준]
◎ 300 N 이상 500 N 이하
○ 150 N 이상 300 N 미만
△ 100 N 이상 150 N 미만
× 100 N 미만
강도 (N)
실시예 1
실시예 2
실시예 3
실시예 4
실시예 5
실시예 6
실시예 7
실시예 8
실시예 9
실시예 10
종래예 ×
[염색성 시험]
실시예 1, 4, 5, 7 ∼ 9 의 버튼을, 염료 (P-1 옐로우, P-3 레드, P-6 네이비 블루, P-9 블랙, 아이리스 제조) 를 각각 버튼 중량에 대해 0.5 ∼ 1 중량% 의 비율로 사용하여 염색하였다. 염색된 버튼은 모두, 염색 견뢰도 시험 (JIS-L-0860 및 JIS-L-0861) 에 의해 우수한 평가 (평가값 5) 를 얻었다.
여기서, 염색 견뢰도 시험으로서 구체적으로는, 시험 병 안에 퍼클로로에틸렌 100 ㎖ 를 넣고 30 ± 2 ℃ 로 조정한 후, 시료를 넣어 밀폐하고, 세탁 시험기에 장착하여 30 ± 2 ℃ 에서 30 분간 운전하였다. 시험 병에서 시료를 꺼내 퍼클로로에틸렌으로 헹구고 건조시킨 후, 시료의 변퇴색에 대해 시감법에 기초하여 평가를 실시하였다. 또한, 퍼클로로에틸렌 대신에 공업 가솔린 5 호를 사용하여 동일한 평가를 실시하였다.

Claims (9)

160 ℃ 이상의 열변형 온도를 갖는, 바이오매스 원료로 이루어지는 버튼.
제 1 항에 있어서,
폴리락트산으로 이루어지는 수지를 포함하는 성형 재료를 성형하여 이루어지고, JIS-S-4025 의 준용에 의해 230 N 이상의 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 바이오매스 원료로 이루어지는 버튼.
제 2 항에 있어서,
상기 성형 재료가 당해 성형 재료에 대해 70 ∼ 100 중량% 의, 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산으로 이루어지는 수지와, 0 ∼ 30 중량% 의, L 형 락트산 또는 D 형 락트산의 함유량이 90 % 이상인 폴리락트산으로 이루어지는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 원료로 이루어지는 버튼.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성형 재료가, 산화티탄 화이트, 산화철 레드, 산화철 옐로우, 산화철 브라운, 울트라마린 블루, 프탈로시아닌 블루, 카본 블랙, 타트라진 옐로우, 산화아연, 분산 염료, 운모, 산화알루미늄, 실리카, 유리, 염기성 탄산납, 펄 에센스, 옥시염화비스무트, 대나무 분말, 코코넛 분말로 이루어지는 군에서 선택되는 첨가물을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 원료로 이루어지는 버튼.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
투명 ∼ 반투명한 것인 것, 및/또는 광택성을 갖는 것을 특징으로 하는 바이오매스 원료로 이루어지는 버튼.
바이오매스 원료를 포함하는 성형 재료를, 사출 성형, 압출 성형 및 압축 성형으로 이루어지는 군에서 선택되는 성형 방법에 의해, 10 ∼ 150 ℃ 의 금형 온도에서 성형하는 것으로 이루어지는, 160 ℃ 이상의 열변형 온도를 갖는 버튼의 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 성형 재료를 상기 성형 방법에 의해 성형한 후, 80 ∼ 130 ℃ 에서 15 분 ∼ 8 시간 소성 처리를 실시하는 것으로 이루어지는 버튼의 제조 방법.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 성형 재료가, 폴리락트산으로 이루어지는 수지를 포함하는 것인 것을 특징으로 하는 버튼의 제조 방법.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성형 재료가, 당해 성형 재료에 대해 70 ∼ 100 중량% 의, 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산으로 이루어지는 수지와, 0 ∼ 30 중량% 의, L 형 락트산 또는 D 형 락트산의 함유량이 90 % 이상인 폴리락트산으로 이루어지는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 버튼의 제조 방법.
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