KR20110067477A - 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물 - Google Patents

친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생분해성 플라스틱을 제조하기 위하여 각각의 천연물로부터 추출되어 합성된 화합물로 이루어지는 중합체 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볏짚 추출 화합물, 홍조류 추출 화합물, 녹조류 추출 화합물, 및 불가사리 추출 화합물을 포함하여 구성되어 자연계의 미생물, 물, 이산화탄소 및 미량의 무기염류에 의하여 완전분해되는 생분해성 플라스틱을 중합할 수 있고, 상기 중합된 생분해성 플라스틱이 생분해될 때 유해물질이 발생하지 않으며, 원재료로서 농업 부산물인 볏짚, 용이하게 대량재배할 수 있는 홍조류, 유해 해양생물인 녹조류 및 불가사리가 사용되어 식량자원을 사용하는데 따르는 부작용을 방지하고 원재료를 안정적으로 수급할 수 있는 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물을 제공한다.

Description

친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물{POLYMER COMPOUND FOR PREPARING ECO FRIENDLY BIODEGRADABLE PLASTICS}
본 발명은 생분해성 플라스틱을 제조하기 위하여 각각의 천연물로부터 추출되어 합성된 화합물로 이루어지는 중합체 조성물에 관한 것으로, 상세하게는 중합 형성된 친환경 생분해성 플라스틱이 용이하게 완전 생분해되고 생분해될 때 유해물질이 발생하지 않으며, 원재료로서 볏짚, 홍조류, 녹조류, 불가사리가 사용되어 식량자원을 사용하는데 따르는 각종 부작용을 방지하고 원재료를 안정적으로 수급할 수 있는 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물에 관한 것이다.
점차 심각해지고 있는 화석 자원 및 에너지 고갈 문제, 기후변화협약과 환경규제 강화에 의해 친환경 특성을 지닌 바이오 신소재를 개발하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
20세기 전반부터 석유화학공업의 진보에 따라 많은 플라스틱이 개발되었으며 각각의 성능을 살려 다양한 분야에서 광범위하게 이용되고 있다. 또한 플라스틱 생산 및 가공기술의 급속한 발전으로 인하여, 플라스틱은 공업재료로서의 활용범위도 다양하고 광범위하며, 기능이 우수하고 가격이 저렴하여 현대인의 풍요로운 일상생 활과 산업발달에 크게 이바지하여 왔다. 반면, 이러한 플라스틱을 사용한 후에 대량으로 발생되는 각종 폐필름, 폼(foam) 제품, 플라스틱 용기 등을 소각하거나 또는 매립해야 하며, 이에 따른 환경호르몬 누출, 맹독성의 다이옥신 함유 폐기물의 불완전연소에 의한 대기오염 발생 등과 같은 심각한 환경오염의 원인으로 대두되고 있다.
상기와 같이 기존의 플라스틱에 의한 환경파괴 우려가 증가됨에 따라서, 화석연료를 베이스로 하는 원자재를 사용하지 않고, 재생자원 중 가장 용이하게 수득할 수 있는 자원인 타피오카, 옥수수, 쌀, 사탕수수 등과 같은 식량자원을 원재료로 사용하여 제조되는 생분해성 플라스틱에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 예를 들면 한국 공개특허공보 제2003-20565호(발명의 명칭 : 생분해성 플라스틱 조성물, 그를 사용한 플라스틱 용기 및 그의 제조방법)에서는 전분, 전분 유도체, 펄프 분말을 포함하는 생분해성 플라스틱 조성물이 개시되어 있으며, 한국 공개특허공보 제2009-8177호(발명의 명칭 : 생분해성 고분자 및 미세 탄산칼슘을 이용한 생분해성 베이스 레진 조성물 및 그 제조방법)에서는 전분 수지와 탄산칼슘을 포함하는 생분해성 베이스 레진 조성물이 개시되어 있으며, 한국 공개특허공보 제2006-8863호(발명의 명칭 : 완전 생분해성 플라스틱 마스터 배치 및 그 제조방법)에서는 녹말을 합성하여 형성되는 생분해성 플라스틱 마스터 배치가 개시되어 있다.
그러나, 생분해성 플라스틱을 제조하기 위하여 식량자원을 활용할 경우에는 경작지 개간을 위하여 자연 파괴가 야기되고, 인류의 주거용 면적과 필수 인프라 면적, 식량을 재배하는 면적, 기타 식물 자원을 재배하는 면적 등이 서로 경합을 벌여야 하는 상황에 직면하며, 전세계적인 식량부족 상황으로 인한 가격 상승의 요인과 성장의 한계 및 성장을 위한 영양분 공급 문제가 제기될 뿐만 아니라, 농작물의 재배, 저장 중에 발생하는 병, 해충, 잡초를 방제하기 위하여 사용하는 화학농약에 수반되는 환경오염 등과 같은 부작용이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 중합 형성된 친환경 생분해성 플라스틱이 용이하게 완전 생분해되고 생분해될 때 유해물질이 발생하지 않으며, 원재료로서 볏짚, 홍조류, 녹조류, 불가사리가 사용되어 식량자원을 사용하는데 따르는 각종 부작용을 방지하고 원재료를 안정적으로 수급할 수 있는 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물을 제공하는데 있다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는 볏짚 추출 화합물; 홍조류 추출 화합물; 녹조류 추출 화합물; 및 불가사리 추출 화합물을 포함하는 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물이 제공된다.
본 발명에 의한 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물을 중합하여 형성되는 친환경 생분해성 플라스틱이 자연계의 미생물, 물, 이산화탄소 및 미량의 무기염류에 의하여 완전 생분해되며 생분해될 때 유해물질이 발생하지 않는 효과를 지니고 있다.
또한, 본 발명의 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물은 원재료로서 농업 부산물인 볏짚, 용이하게 대량재배할 수 있는 홍조류, 유해 해양생물인 녹조류, 불가사리가 사용되어 식량자원을 사용하는데 따르는 부작용을 방지하는 동시에, 원재료를 안정적으로 수급할 수 있는 효과를 지니고 있다.
본 발명은 원재료로서 농업 부산물인 볏짚, 용이하게 대량재배할 수 있는 홍조류, 유해 해양생물인 녹조류, 불가사리로부터 추출되어 합성된 화합물로 이루어지는 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물을 제공하는 것을 기술사상으로 하고 있다.
실시예를 참조하여 본 발명의 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물에 대하여 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명의 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물은 볏짚 추출 화합물이 포함된다.
벼농사의 부산물인 볏짚은 천연고분자인 셀룰로오스를 다량 함유하는 특성을 지니고 있다.
따라서, 본 발명에서는 볏짚을 분쇄하여 볏짚 분말을 형성하고, 상기 볏짚 분말을 일정한 온도 및 시간 조건 하에서 황산, 질산 등의 산으로 처리하고 고/액 분리한 후에, 상기와 같이 산 처리되어 고/액 분리된 볏짚 분말을 수산화나트륨 등의 알칼리로 중화 처리한다. 상기 중화 처리된 볏짚 분말을 수세하여 천연고분자인 셀룰로오스가 주성분인 볏짚 추출 화합물을 구성한다.
또한, 본 발명의 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물은 홍조류 추출 화합물이 포함된다.
홍조류는 성장하면서 이산화탄소를 필요로 하기 때문에 탄소 중립적일 뿐만 아니라 산업오염원에서 배출되는 이산화탄소를 직접 흡입하기도 하여 열대우림보다 5배 이상의 이산화탄소 흡수 능력이 있는 것으로 알려져 있다. 홍조류는 타피오카, 옥수수, 쌀,사탕수수 등의 식물자원에 비하여 생분해성을 가진 셀룰로오스의 함량이 높고, 단백질, 지방보다 탄수화물의 함량이 높을 뿐만 아니라 전분을 저장물질로 가지고 있으며, 내부에 갈락토오스 함량이 높은 점액질 다당류, 천연칼슘인 해조칼슘을 가지고 있다. 또한, 홍조류는 바다, 해변, 하천, 홍수림 등지에서 자생이 가능하고, 심지어 폐수처리용 연못 및 염분이 배어나오는 불모의 사막지대 등 농작물이 자라지 않는 자투리땅에서도 재배가 가능할 뿐만 아니라 버려지는 폐수 내 자양분을 먹이로 이용할 수 있어서 추가적인 영양분의 공급을 배제할 수 있으며, 성장속도가 빠르고, 생장주기가 짧아 대량번식이 가능하다.
본 발명에서는 홍조류에서 전분을 추출하고, 상기 추출된 전분을 발효시켜서 젖산을 형성하며, 상기 젖산을 과산화물로 처리하여 고리이량체인 락티드를 합성하고 상기 락티드를 중합하여 폴리락트산(Polylactic Acid, PLA)이 주성분인 홍조류 추출 화합물을 형성한다.
상기와 같이 형성된 홍조류 추출 화합물은 주성분인 폴리락트산 이외에 천연고분자인 셀루로오스, 천연칼슘인 해조칼슘을 함유하고 있다.
또한, 본 발명의 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물은 녹조류 추출 화합물이 포함된다.
녹조류는 엽록체가 엽록소 a와 엽록소 b 등으로 이루어지고 광합성의 산물인 전분을 저장하는 점세포의 세포벽이 셀룰로오스와 펙틴으로 이루어지는 식물성 플랑크톤이다. 이러한 녹조류는 부영양화된 호소 또는 유속이 느린 하천에서 남조류 독소에 의하여 수중생물 및 가축을 폐사시킬 뿐만 아니라, 녹조류가 다량 함유된 원수를 상수 처리할 때 염소를 과다하게 사용하게 되면 트리할로메탄(Trihalomethane, THM)이 발생되어 생태계를 파괴하게 된다.
본 발명에서는 녹조류에서 전분을 저장하는 점세포를 추출하고, 상기 추출된 점세포를 볼밀 등과 기 공지된 방법에 의해 분쇄하여 세포벽을 파괴함으로써 전분이 주성분이고 셀룰로오스와 펙틴이 함유된 녹조류 분쇄물을 형성한다.
상기 녹조류 분쇄물을 발효시켜서 전분을 젖산으로 변환시킨 후에, 과산화물로 처리하여 상기 녹조류 분쇄물의 젖산을 고리이량체인 락티드로 합성하고, 상기 락티드를 중합하여 폴리락트산이 주성분이고 셀룰로오스와 펙틴이 함유된 녹조류 추출 화합물을 형성한다.
또한, 본 발명의 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물은 불가사리 추출 화합물이 포함된다.
불가사리는 연안 생태환경을 훼손하고 어패류를 포식하는 포식자이기는 하지만, 몸체의 32 중량%인 천연칼슘을 포함하고 있으며, 몸체가 무미무취하고 유분 및 수분 흡수력이 탁월한 벌집형의 다공질 구조로 이루어지는 특성을 지니고 있다.
볏짚 추출 화합물, 홍조류 추출 화합물. 및 녹조류 추출 화합물로 이루어지는 중합체 조성물은 충격강도와 내열성이 낮고, 시트 성형성이 부족하며, 장기간 품질을 유지하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.
이런 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 몸체에 다량의 천연칼슘을 포함하고 있으며, 무미무취하고 유분 및 수분 흡수력이 탁월한 벌집형의 다공질 구조로 이루어지는 불가사리로부터 형성되는 불가사리 추출 화합물을 추가로 혼합하여 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물을 구성한다.
구체적으로, 불가사리를 분쇄하고 불가사리 분쇄물을 형성하고, 상기 불가사리 분쇄물로부터 액상 성분, 불순물을 분리하여 불가사리 추출 화합물을 형성한다. 불가사리 분쇄물로부터 액상 성분, 불순물을 분리하기 위하여 다양한 분리 방법을 사용할 수 있으나, 그 중에서도 원심분리 방법을 사용하는 것이 고순도의 불가사리 추출 화합물을 수득할 수 있다는 측면에서 바람직하다.
상기에서 기술된 바와 같이 볏짚 추출 화합물, 홍조류 추출 화합물, 녹조류 추출 화합물, 및 불가사리 추출 화합물을 혼합하여 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물을 구성하며, 상기 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물이 중합된 친환경 생분해성 플라스틱이 자연계의 미생물, 물, 이산화탄소 및 미량의 무기염류에 의하여 완전 생분해되며, 생분해될 때 유해물질이 발생하지 않는다
또한, 상기 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물은 원재료로서 농업 부산물인 볏짚, 용이하게 대량재배할 수 있는 홍조류, 유해 해양생물인 녹조 류, 불가사리가 사용되어 식량자원을 사용하는데 따르는 부작용을 방지하는 동시에, 원재료를 안정적으로 수급할 수 있다.

Claims (1)

  1. 볏짚 추출 화합물;
    홍조류 추출 화합물;
    녹조류 추출 화합물; 및
    불가사리 추출 화합물을 포함하는 친환경 생분해성 플라스틱 제조용 중합체 조성물.
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