KR20160076127A

KR20160076127A - 기계적 물성이 향상된 친환경 복합고분자 원료 펠릿, 그 제조방법, 및 이를 사출성형하여 제조된 팔레트

Info

Publication number: KR20160076127A
Application number: KR1020140185918A
Authority: KR
Inventors: 유영선; 박명종; 최성욱; 김미경
Original assignee: 가톨릭대학교 산학협력단
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2016-06-30
Also published as: KR101645823B1

Abstract

본 발명은 기계적 물성이 향상된 친환경 복합고분자 원료 펠릿, 그 제조방법, 및 이를 사출성형하여 제조된 팔레트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가소화된 식물체 바이오매스(셀룰로오스)를 사용하여 강도 등 기계적 물성을 증가시키고, 또한 사용 고분자에 산화생분해 기간제어 기능을 부여한, 팔레트 제조에 사용되는 친환경 복합고분자 원료 펠릿, 그 제조방법, 및 이를 이용하여 제조된 친환경 팔레트에 관한 것이다.

Description

기계적 물성이 향상된 친환경 복합고분자 원료 펠릿, 그 제조방법, 및 이를 사출성형하여 제조된 팔레트{ECO―FRIENDLY COMPOSITE POLYMER PELLET HAVING IMPROVED MECHANICAL PROPERTY, PREPARATION METHOD THEREOF, AND PALLET MANUFACTURED BY INJECTION MOLDING THE SAME}

본 발명은 기계적 물성이 향상된 친환경 복합고분자 원료 펠릿, 그 제조방법, 및 이를 사출성형하여 제조된 팔레트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가소화된 식물체 바이오매스(셀룰로오스)를 사용하여 강도 등 기계적 물성을 증가시키고, 또한 사용 고분자에 산화생분해 기능을 부여한, 팔레트 제조에 사용되는 친환경 복합고분자 원료 펠릿, 그 제조방법, 및 이를 이용하여 제조된 친환경 팔레트에 관한 것이다.

팔레트(Pallet)는 특정한 물품을 일정한 적재 단위로 하여 운반하기 위한 것으로, 물품이 올려 놓여지는 사각형 형상의 패널이 형성되고, 지게차의 포크(Fork)가 들어갈 수 있도록 패널의 아래쪽 좌우 방향과 전후 방향으로 각각 차입구가 형성되어 패널 상부에 물품을 적재한 다음 지게차의 포크를 일측 차입구에 꽂아 패널을 들어올려 운반할 수 있도록 한 것이다.

전통적으로 많이 사용되는 목재 팔레트는 비용 면에서는 이점이 있지만, 파손이 되기 쉬워 사용가능 기간이 짧고, 위생 상태를 유지하기 곤란하여 식품과 같이 위생이 중요시되는 용도에서는 그 유용성이 제한된다. 따라서, 종래의 목재 팔레트를 대체하여 광범위한 각종 플라스틱 소재가 팔레트 제조에 사용되고 있다. 플라스틱 팔레트는 용이하게 성형할 수 있을 뿐만 아니라, 목재 팔레트보다 강하고 경량이며, 위생적 용도에도 적합하다는 장점이 있다.

그러나, 플라스틱 팔레트 역시 그 수명은 제한적인 것으로 사용 중 변형되거나 파손된 팔레트는 전량 폐기되고 있다. 이에 따라, 자원낭비는 물론 플라스틱의 매립, 소각에 따른 환경호르몬 누출, 맹독성의 다이옥신 검출, 폐기물의 불완전 연소에 의한 대기오염 발생 등 환경오염을 가중시키는 원인이 되고 있다.

구체적으로, 매립의 경우 매립된 플라스틱 폐기물의 분해에 매우 오랜 시간 소요됨에 따라 매립 공간의 부족을 유발하고 토양오염을 일으키는 원인이 된다. 또한 소각의 경우 유독가스의 발생으로 대기오염은 물론 지구온난화 현상을 가중시키는 요인으로 작용한다. 한편 재활용의 경우 수거 및 분리에 많은 어려움이 있을 뿐만 아니라 그에 따른 처리비용의 상승을 초래한다.

약 2,000년을 기준으로 플라스틱 폐기물은 전체 폐기물의 11%를 상회함으로써 이의 효율적인 처리방법에 대한 관심이 증가하고 있으며, 가장 친환경적이고 효율적인 소재로서 바이오 베이스 플라스틱이 주목 받으면서 국내외적으로 다양하게 연구되고 있다. 친환경 분해성 복합고분자는 일반적인 자연 상태에서 빛, 열, 화학, 박테리아, 곰팡이 및 조류와 같은 자연 미생물의 작용을 통해 완전히 분해가 일어나므로, 범용적 사용에 의해서 발생되는 폐기물, 부산물 등의 처리 문제를 해결할 수 있는 방법이 될 수 있다.

그러나, 종래의 통상적인 분해성 고분자를 사용하여 대형 사출품, 특히 화물적재용 팔레트를 제조할 경우, 환경오염 완화 효과는 물론, 기계적 강도 등 팔레트에 요구되는 기본적인 물성을 충족시키기 어려워 사실상 사용이 불가능하다는 단점이 있다.

구체적으로, 바이오매스 펠릿 등은 주로 숟가락, 젓가락, 주걱, 물병, 컵 등의 단순한 소형 플라스틱 제품의 소재로 사용되고 있는데, 이는 바이오매스 펠릿 소재가 높은 용융흐름지수(Melt flow Index)를 가지고 있어 사출물의 크기(Shot size)가 큰 경우에는 사출 불량의 발생률이 높고, 완성 제품이 요구하는 인장강도, 충격강도 등 기계적 물성을 달성하기 어렵기 때문이다.

이에, 친환경적인 식물체 바이오매스를 사용하면서도 팔레트 등 대형 사출품에 적합한 우수한 기계적 물성을 구현할 수 있는 새로운 복합소재에 대한 개발이 요구되고 있다.

한국공개특허 제10-2014-0094865호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 초기 몇년간은 산화생분해가 진행이 되지 않고 몇년 이후 또는 폐기후에 생분해 내지 자연분해가 가능한 것으로서 기계적 물성 또한 크게 향상된 팔레트 제조용의 친환경 복합고분자 원료 펠릿, 그 제조방법, 및 이를 이용하여 제조된 팔레트를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하고자, 본 발명은 옥수수대, 코코넛 부산물 또는 거대억새의 분말이 왁스로 표면 코팅된 것인, 식물체 바이오매스 코팅 분말; 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE); 말레산; 디큐밀 퍼옥사이드; 상용화제; 중탄산소다; 스테아린산칼슘; 리놀레산; 미리스트올레산; 및 탄산칼슘;이 혼합, 압출성형된 복합고분자 원료 펠릿으로서, 상기 식물체 바이오매스는 가소화된 것이고, 상기 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)이 상기 가소화된 식물체 바이오매스의 미세기공에 침투 및 상호 그라프트 결합을 이루고 있으며, 팔레트 제조에 사용되는 것을 특징으로 하는, 기계적 물성이 향상된 친환경 복합고분자 원료 펠릿을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면으로, (A) 옥수수대, 코코넛 부산물 및 거대억새 중에서 선택된 식물체 바이오매스를 80~300 메쉬의 미립자로 분쇄하여 식물체 바이오매스 분말을 생성하는 단계; (B) 상기 식물체 바이오매스 분말을 50~150℃에서 0.5~24시간 동안 가열 건조하여 수분을 제거하는 단계; (C) 상기 가열 건조된 식물체 바이오매스 분말에 왁스를 투입하고, 교반속도 300~800RPM으로 고속 교반하여 식물체 바이오매스 분말의 표면을 코팅하는 단계; (D) 상기 표면 코팅된 식물체 바이오매스 분말에 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 말레산, 디큐밀 퍼옥사이드, 상용화제, 중탄산소다, 스테아린산칼슘, 리놀레산, 미리스트올레산, 및 탄산칼슘을 투입하고 교반하여 혼합물을 생성하는 단계; 및 (E) 상기 혼합물을 이축 압출기를 이용하여 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)-가소화된 식물체 바이오매스의 그라프트 결합이 이루어지도록 하고, 토출구를 통해 토출시킨 다음, 토출된 스트랜드를 컨베이어 벨트를 통하여 이송하면서 송풍 건조 후 커팅 또는 다이페이스 핫커팅하여 팔레트 제조용 펠릿을 형성하는 단계;를 포함하는 기계적 물성이 향상된 친환경 복합고분자 원료 펠릿의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면으로, 상기와 같은 친환경 복합고분자 원료 펠릿; 재생 고분자 펠릿; 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA);를 혼합 사출하여 제조된 팔레트(Pallet)를 제공한다.

본 발명에 따른 친환경 복합고분자 원료 펠릿은 가소화된 셀룰로오스(바이오매스, 농업부산물)을 사용하는바, 이를 팔레트의 원료로 적용시 인장강도, 신장률 등의 기계적 물성을 크게 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따르면 바이오매스가 가소화되어 미세입자화 되는바 반응면적이 증가하여 소량의 그라프트 결합제로도 큰 효과를 볼 수 있으며, 분산성이 높아져 강도 등 적용 제품의 기계적 물성을 요구되는 수준까지 효율적으로 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 식물체 바이오매스 부산물을 사용하는바 폐자원을 활용할 수 있고, 생분해 내지 자연분해가 가능하여 종래 플라스틱 제품의 폐기에 따라 발생하는 심각한 환경문제 및 이산화탄소 발생문제를 저감시킬 수 있다.

요컨대, 본 발명에 따르면 사출 크기(Shot size)가 상대적으로 큰 사출품인 화물적재용 팔레트의 사출, 성형에 적합한 복합고분자 원료 펠릿을 제공할 수 있고, 이에 따라 사출성형된 팔레트는 기계적 강도가 우수하여 사용 수명이 증가함은 물론, 그 분해성 특징으로 인해 폐기물의 처리에 따라 발생하는 환경적 문제 및 비용을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 플라스틱 수지와 가소화된 바이오매스의 그라프트 결합을 보여주는 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따라 강도 등 기계적 물성이 향상되는 원리를 보여주는 설명도이다.
도 3은 본 발명에 사용되는 바이오매스의 분체전, 분체후 및 분극 필터후의 형상을 보여주는 전자현미경(SEM) 사진이다.
도 4는 본 발명에 사용되는 셀룰로오스(바이오매스)의 가소화전 및 가소화후의 필름 형상을 보여주는 전자현미경(SEM) 사진이다.
도 5는 산화제 및 산화방지제에 의해 분해시작 시점을 조절하는 생분해 시간제어 개념도이다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

친환경 복합고분자 원료 펠릿

본 발명에 따른 기계적 물성이 향상된 친환경 복합고분자 원료 펠릿은 팔레트(Pallet) 제조에 사용되는 것으로서, 옥수수대, 코코넛 부산물 또는 거대억새의 분말이 왁스로 표면 코팅된 식물체 바이오매스 코팅 분말; 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE); 말레산; 디큐밀 퍼옥사이드; 상용화제; 중탄산소다; 스테아린산칼슘; 리놀레산; 미리스트올레산; 및 탄산칼슘;이 혼합, 압출성형된 복합고분자 원료 펠릿이며, 이때 상기 식물체 바이오매스는 가소화된 것이고, 상기 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)은 상기 가소화된 식물체 바이오매스의 미세기공에 침투 및 상호 그라프트 결합을 이루고 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 식물체 바이오매스(농업부산물, 셀룰로오스)를 가소화시켜 미세입자화 되도록 하는바 반응면적이 증가하여 소량의 그라프트 결합제로도 향상된 그라프트 결합을 이룰 수 있게 한다(도 1 참조). 또한 기공이 많은 식물체 바이오매스가 미세하게 되면서 표면적이 증가하고, 바이오매스의 미세기공에 고분자 및 첨가제들이 파고 들어 강도 등 기계적 물성을 크게 향상시킬 수 있다(도 2 참조).

상기 옥수수대, 코코넛 부산물 또는 거대억새는 본 발명의 친환경 복합고분자 원료 펠릿을 구성하는 식물체 바이오매스로서, 미립자로 분쇄된 분말의 표면이 왁스로 코팅된 것이다.

상기 식물체 바이오매스는 10~50 중량부(전체 혼합물 100 중량부 기준; 이하, 특별한 언급이 없는 한 다른 성분에 대해서도 마찬가지)의 함량으로 포함되는 것이 적절한바, 이러한 식물체 바이오매스의 함량은 후술하는 플라스틱 수지(LLDPE)의 함량이 증가함에 따라 함께 증가하는 것이 바람직하다. 한편 식물체 바이오매스를 50 중량부가 넘는 지나치게 과량으로 포함시킬 경우, 용융흐름지수 등의 물성에 안 좋은 영향을 미칠 수 있는바 주의를 요한다.

상기 왁스는 식물체 바이오매스 분말의 코팅에 의한 수분 재흡수 방지 기능과 더불어, 저분자량 및 저융점에 기인하여 활제 보조제 역할도 함께 수행하는 성분이다. 또한 상기 왁스는 저분자 물질로서 생분해가 가능하다는 장점을 지닌다.

상기 왁스로는 파라핀 왁스, 유동 파라핀 왁스, 밀납, 몰다 왁스, 이멀시파잉 왁스, 칸데릴라 왁스, PE 왁스, PP 왁스 등 당분야에서 통상적으로 사용되는 종류를 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.

상기 왁스는 식물체 바이오매스 분말 100 중량부에 대하여 1~20 중량부, 더욱 상세하게는 1~5 중량부 사용되는 것이 바람직하다. 왁스의 함량이 1 중량부 미만이면 코팅 기능 및 활제 보조제 역할이 미약해 질 수 있으며, 20 중량부를 초과하면 추후 생산설비 다이스에 이물질 등 찌꺼기 발생하거나 제조원가가 상승할 수 있다.

상기 선형저밀도폴리에틸렌(Linear Low Density PolyEthylene; LLDPE)은 조성물을 구성하는 분말이 서로 엉겨 붙게 하는 바인더의 역할을 하는 플라스틱 수지 성분이다.

상기 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)은 15~75 중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)의 함량이 15 중량부 미만이면 결착력이 부족해 완성된 펠릿이 깨어지거나 분말이 생길 우려가 있으며, 75 중량부를 초과하면 필요한 정도를 넘어 불필요한 제조비용 상승을 불러올 수 있다.

상기 말레산(Maleic acid)은 과산화물이 절단시킨 고분자 말단기에 식물체 바이오매스를 결합시키기 위한 중간체 역할 및 산화분해제 역할을 하는 유기산 성분이다.

상기 말레산은 0.2~5 중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 말레산의 함량이 0.2 중량부 미만이면 플라스틱 수지의 산화분해 기능이 약해질 수 있으며, 5 중량부를 초과하면 필요한 정도를 넘어 불필요한 제조비용 상승을 불러올 수 있다.

상기 디큐밀 퍼옥사이드는 플라스틱 수지의 고분자 체인을 화학적으로 절단하여 식물체 바이오매스 분말 및 플라스틱 수지의 그라프트 결합 구조체가 원활히 생성되도록 하는 과산화물 성분이다.

상기 디큐밀 퍼옥사이드는 전체 혼합물 100 중량부 기준으로 0.01~1 중량부, 또는 상기 LLDPE 100 중량부 기준으로 0.01~5 중량부 포함되는 것이 바람직하다. 디큐밀 퍼옥사이드의 함량이 전체 혼합물 100 중량부 기준으로 0.01 중량부 미만이면 고분자 체인 절단에 의한 수지 고분자 말단기 생성이 적어 고분자와의 그라프트 결합 기능을 기대하기 어렵거나 최종 제품의 식물체 바이오매스 분말 함량이 줄어들게 되거나 플라스틱 수지의 자연분해 및 산화 효과가 감소하여 최종 자연분해 기간이 길어지는 문제가 생길 수 있으며, 1 중량부를 초과하면 필요한 정도를 넘어 불필요한 제조비용 상승을 불러올 수 있다.

상기 상용화제(Compatibilizer)는 극성인 식물체 바이오매스와 비극성인 바인더(LLDPE)간의 이형성을 제거하여 서로 잘 섞이도록 상용성을 부여하는 성분이다.

상기 상용화제로는 글리시딜메타크릴레이트, 에틸렌비닐알코올, 폴리비닐알코올 및 에틸렌비닐아세테이트 등 당업계에서 통상적으로 사용되는 것을 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 바람직하게는, 하기 화학식 1의 폴리올레핀계 또는 하기 화학식 2의 폴리올레핀 유도 중합체를 사용하며, 예를 들어 ADPOLY PH-200, EM-200, SMS-554(롯데케미칼(주)) 등을 사용할 수 있다.

[화학식 1]

(R은 H 또는 CH₃)

[화학식 2]

(R은 H 또는 CH₃)

상기 상용화제는 0.5~5 중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 상용화제의 함량이 0.5 중량부 미만이면 상용성이 충분치 못해 층간 분리현상이 발생할 수 있으며, 5 중량부를 초과하면 필요한 정도를 넘어 불필요한 제조비용 상승을 불러올 수 있다.

상기 중탄산소다(NaHCO₃)는 옥수수대 등 본 발명에 사용되는 식물체 바이오매스(셀룰로오스)를 가소화시키는 가소제 성분이다. 최종 제품의 식물성 바이오매스 함량이 높으면 그만큼 이산화탄소 배출이 적게 되는 측면에서 바람직한데, 일반 식물체는 신장률, 강도, 흐름성 등 물성이 나빠 완제품에 많은 양을 첨가할 수 없다. 따라서 부족한 식물체 바이오매스 함량을 높이는 작용으로서 식물체의 가소화가 매우 중요하며, 이를 위해 본 발명에서는 가소제로서 중탄산소다를 사용한다. 그 결과 식물체 바이오매스의 가소화를 통해 제품의 기계적 물성이 크게 향상됨을 확인하였다.

상기 중탄산소다는 1.0~5.0 중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 중탄산소다의 함량이 1.0 중량부 미만이면 기계적 물성 향상 효과가 미미해지거나 식물체 바이오매스의 함량을 원하는 수준까지 높이는데 제약이 가해질 수 있으며, 5.0 중량부를 초과하면 필요한 정도를 넘어 불필요한 제조비용 상승을 불러올 수 있다.

한편, 중탄산소다를 통한 식물체 바이오매스의 가소화 반응은 익스트루더 100~300℃, 300~800RPM의 조건에서 특히 잘 일어남을 확인하였다.

상기 스테아린산칼슘은 식물체 바이오매스 원료의 흐름성을 좋게 하여 펠릿의 원활한 생산을 가능하게 하는 활제 성분으로서, 환경친화도가 높은 천연물이다.

상기 스테아린산칼슘은 0.5~5 중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 스테아린산칼슘의 함량이 0.5 중량부 미만이면 활제의 첨가에 따른 원하는 효과를 거두기 어려워질 수 있으며, 5 중량부를 초과하면 사용시 다이스에 이물질 등 찌꺼기가 발생하거나 제조비용이 상승할 수 있다.

상기 리놀레산 및 미리스트올레산은 플라스틱 수지 등과 같은 고분자 물질의 분해를 가속화하고 열분해 및 광분해를 촉진하기 위한 불포화 지방산 성분이다.

특히, 본 발명은 리놀레산과 더불어 미리스트올레산을 함께 사용하는바, 미리스트올레산은 이중결합을 가진 불포화 지방산으로서 자동산화에 의한 고분자 분해 기능을 더욱 촉진하게 하는 장점을 지닌다.

상기 리놀레산 및 미리스트올레산은 각각 0.1~3 중량부, 합계 0.2~6 중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 이들의 함량이 0.1 중량부 미만이면 고분자 물질의 원활한 분해를 기대하기 어려울 수 있으며, 3 중량부를 초과하면 필요한 정도를 넘어 불필요한 제조비용 상승을 불러올 수 있다.

상기 탄산칼슘은 제조되는 펠릿의 내구성 강화에 기여하는 무기필러 성분이다.

상기 탄산칼슘으로는 나노 크기의 분체가 1~50 중량%의 양으로 포함된 것을 사용하는 것이 물성 향상 측면에서 바람직한바, 더욱 상세하게는 80~100 나노 크기의 분체가 10~30 중량%의 양으로 포함된 것을 사용하는 것이 좋다.

상기 탄산칼슘은 10~65 중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 탄산칼슘의 함량이 10 중량부 미만이면 이의 첨가에 따른 내구성 강화 및 원가 절감 효과를 기대하기 어려울 수 있으며, 65 중량부를 초과하면 제품의 인장강도, 신장률 등의 물성이 저하될 수 있다.

친환경 복합고분자 원료 펠릿의 제조방법

본 발명의 다른 측면에 따르면,

(A) 옥수수대, 코코넛 부산물 및 거대억새 중에서 선택된 식물체 바이오매스를 80~300 메쉬의 미립자로 분쇄하여 식물체 바이오매스 분말을 생성하는 단계;

(B) 상기 식물체 바이오매스 분말을 50~150℃에서 0.5~24시간 동안 가열 건조하여 수분을 제거하는 단계;

(C) 상기 가열 건조된 식물체 바이오매스 분말에 왁스를 투입하고, 교반속도 300~800RPM으로 고속 교반하여 식물체 바이오매스 분말의 표면을 코팅하는 단계;

(D) 상기 표면 코팅된 식물체 바이오매스 분말에 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 말레산, 디큐밀 퍼옥사이드, 상용화제, 중탄산소다, 스테아린산칼슘, 리놀레산, 미리스트올레산, 및 탄산칼슘을 투입하고 교반하여 혼합물을 생성하는 단계; 및

(E) 상기 혼합물을 이축 압출기를 이용하여 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)-가소화된 식물체 바이오매스의 그라프트 결합이 이루어지도록 하고, 토출구를 통해 토출시킨 다음, 토출된 스트랜드를 컨베이어 벨트를 통하여 이송하면서 송풍 건조 후 커팅 또는 다이페이스 핫커팅하여 팔레트(Pallet) 제조용 펠릿을 형성하는 단계;

를 포함하는 기계적 물성이 향상된 친환경 복합고분자 원료 펠릿의 제조방법이 제공된다.

상기 (A)단계는 식물체 바이오매스인 옥수수대, 코코넛 부산물 및 거대억새를 작은 입자로 분쇄하여 분말화하는 단계이다.

본 단계에서는 식물체 바이오매스를 80~300 메쉬의 미립자로 분쇄하는바, 그 크기가 80 메쉬 미만이면 미립자 평균입경이 100um 정도로 너무 커져 펠릿 생산시 흐름성이 나빠지고 생산성이 떨어지거나 사출성형된 팔레트의 표면이 울퉁불퉁해지고 제품의 강도 및 신장률이 저하될 수 있으며, 300 메쉬를 초과하면 분쇄 공정에 너무 장시간이 소요되어 전체적인 생산성이 저하되고 제조비용이 상승하거나 나노 수준의 미립자가 상호간에 결합하려는 특성 때문에 식물체 바이오매스의 분산성 측면에서 나쁜 영향을 미칠 수 있다.

상기 (B)단계는 얻어진 식물체 바이오매스 분말을 가열 및 건조하여 수분을 제거하는 단계이다.

본 단계는 통상의 건조 장치를 이용하여 50~150℃에서 가열 및 교반하면서 0.5~24시간 동안 건조하여 수분 함량을 10% 이하로 조절하도록 한다. 건조온도가 50℃ 미만이면 충분한 건조가 되지 않거나 건조시간이 길어지는 문제가 생길 수 있으며, 150℃를 초과하면 식물체 바이오매스 등이 탄화할 가능성이 높아져 제품의 품질 저하를 유발할 수 있다. 또한 건조시간이 0.5시간 미만이면 건조가 충분치 못하여 완제품을 적용하여 제품을 생산할 때 수분 문제에 의해 제품 품질이 저하되는 현상이 발생할 수 있으며, 24시간을 초과하면 추가적인 건조 효과 없이 에너지만 낭비되어 경제성이 떨어질 수 있다.

상기 (C)단계는 건조된 식물체 바이오매스 분말을 왁스로 코팅하여 코팅된 식물체 바이오매스 분말을 생성하는 단계이다.

본 단계에서는 건조된 식물체 바이오매스 분말에 왁스를 투입하고 교반속도 300~800RPM(예컨대, 500RPM)으로 고속 교반하여 코팅을 수행하는바, 이와 같은 고속 교반에 의한 자가 발열로 왁스가 자연스럽게 녹아 식물체 바이오매스 분말의 표면에 코팅되게 된다.

본 단계에서의 코팅시간은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 코팅된 식물체 바이오매스 분말이 어느 정도 덩어리 형태가 되는 시점에서 코팅을 마치면 된다. 일반적으로 10~30분 정도면 약간 덩어리 형태가 되어 코팅을 완료하게 된다.

상기 (D)단계는 상기 표면 코팅된 식물체 바이오매스 분말에 바인더, 유기산, 과산화물, 상용화제, 가소제, 활제, 지방산 및 무기필러를 투입, 교반하여 친환경 복합고분자 원료 펠릿을 위한 조성물(혼합물)을 제조하는 단계이다.

한편, 상기 (C)단계와 상기 (D)단계는 순차적으로 수행될 수도 있고, 동시에 수행될 수도 있다.

상기 (E)단계는 얻어진 혼합물을 이축 압출기(트윈 익스트루더)를 이용하여 플라스틱 수지-가소화된 식물체 바이오매스 간에 그라프트 결합을 시키면서 토출구를 통해 토출시키고, 토출된 스트랜드를 컨베이어 벨트를 통하여 이송하면서 송풍 건조 후 커팅 또는 다이페이스 핫커팅(Die-face hot-cutting)하여, 플라스틱 수지-가소화된 식물체 바이오매스 그라프트 결합 구조체 조성물인 친환경 복합고분자 원료 펠릿을 최종적으로 제조하는 단계이다.

특히, 본 단계는 익스트루더를 통한 반응온도 100~300℃, 스크류 회전속도 300~800RPM의 조건에서 수행할 경우 식물체 바이오매스의 가소화 반응이 원활이 일어난다. 반응온도가 100℃ 미만이면 첨가한 원료들이 녹지 않아 반응이 진행되지 않을 수 있으며, 300℃를 초과하면 탄화가 일어나거나 온도가 너무 높아 수지가 물처럼 녹아내려 펠릿 형상으로의 성형이 불가능해질 수 있다. 또한 스크류 회전속도가 300RPM 미만이면 생산성이 나쁠 뿐만 아니라 충분한 혼합 및 반응이 어려워질 수 있으며, 800RPM을 초과하면 스크류 내부 압력이 상승하고 압력에 의한 온도 상승으로 인해 식물체 바이오매스가 가소화되기 전에 탄화가 심화되는 문제가 발생할 수 있다.

이외에도, 가공성, 제품 안정성, 제품의 성능 등을 향상시키기 위하여 플라스틱 제조를 위한 첨가제로 사용될 수 있는 널리 알려진 다양한 성분들을 소정의 양으로 첨가하여 본 발명의 친환경 복합고분자 원료 펠릿을 제조할 수 있다. 예를 들어, 접합력을 강화시키고 반발력을 감소시키기 위해 표면처리제를 소정의 양으로 첨가할 수 있으며, 또한 플라스틱 제품의 사용기간 중 수지의 물리적, 화학적 성질을 유지하여 분해되지 않도록 하기 위하여 안정제를 소정의 양으로 첨가할 수 있다.

아울러, 화합물의 변형 및 탄화를 방지하여 기계적 물성 및 가공 안정성을 유지하기 위해 분자량이 2,000 미만인 선형 유기 열안정제 및 산화방지제(irganox 1010 또는 1076 계열)를 통상의 방법에 따라 소정의 양으로 첨가하는 것 또한 바람직하다.

친환경 팔레트( Pallet )

본 발명에 따른 친환경 복합고분자 원료 펠릿은 팔레트 제조에 특정적으로 사용되는 것으로서, 제품의 분해성은 물론 강도 등 기계적 물성을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 적용제품인 팔레트의 특성을 고려하여, 초기 몇년간은 산화생분해가 진행이 되지 않고 몇년 이후 또는 폐기후에 생분해 내지 자연분해가 가능하도록 제어하여 분해를 소정 기간 지연시킬 수 있다(도 5 참조).

본 발명의 팔레트는 전술한 친환경 복합고분자 원료 펠릿을 소재로 하여 당분야의 통상적인 방법을 통해 제조할 수 있다.

일 구체예로, 본 발명의 팔레트는 전술한 친환경 복합고분자 원료 펠릿; 재생 고분자 펠릿; 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA);를 혼합 사출하여 제조될 수 있다.

여기서, 상기 친환경 복합고분자 원료 펠릿은 팔레트 사출용 조성물에 있어서 67~87 중량%의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 친환경 복합고분자 원료 펠릿의 함량이 67 중량% 미만이면 제조된 팔레트의 자연분해성이 떨어질 수 있으며, 87 중량%를 초과하면 용융흐름지수가 지나치게 상승하여 온도를 높이는 경우에도 미성형이 발생함에 따라 팔레트 생산이 어려워지거나 고분자 수지의 상대적 함량이 너무 감소하여 팔레트를 생산하여도 초기 인장강도, 충격강도와 신장률 등의 물성이 저하될 수 있다.

상기 재생 고분자 펠릿은 고분자 펠릿의 제조 공정에서 발생하는 것으로 생산 공정 초기의 공정 불량, 품질 불량 등 정상적 품질 수준에 있지 않은 고분자를 재용융하여 제조한 펠릿이다. 또한 다양한 산업 분야에서 사용 후 폐기된 플라스틱 제품을 재활용한 것으로 선별, 회수된 폐플라스틱을 재용융하여 펠릿으로 제조한 것일 수도 있다. 즉, 한번 사용되고 폐기되거나 제조 공정상 부산물로서 취급되는 재생 고분자 수지를 원료로 사용함으로써, 자원의 재활용을 통한 폐기물 처리의 경제적 부담을 상당히 경감할 수 있다.

또한, 상기 재생 고분자 펠릿은 식물체 바이오매스를 함유한 친환경 복합고분자 원료 펠릿과 혼합 사출할 경우, 용융흐름지수를 전체적으로 낮추어주기 때문에 사출 크기(Shot size)가 큰 제품인 팔레트의 사출에 특히 유리하게 작용할 수 있으며, 원재료의 사용량이 많은 화물적재용 팔레트의 제조원가를 낮추는데도 기여하게 된다.

일 구체예에서, 상기 재생 고분자 펠릿으로는 재생 폴리락틱산(Poly Lactic Acid; PLA) 펠릿 및 재생 폴리에틸렌(Polyethylene; PE) 펠릿 중 어느 하나, 또는 두 가지의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 재생 폴리락틱산(PLA)은 식물로부터 얻어지는 설탕이나 전분을 발효나 화학적인 방법으로 변환시켜 제조하는데, 1990년대부터 환경친화적인 발효법이 주로 사용되고 있다. 이러한 발효법으로 L형 락틱산을 99.5% 정도의 순도로 얻을 수 있으며, 이를 용매 중합반응 등을 통해 고분자 수지로 제조할 수 있다.

상기 재생 폴리에틸렌(PE) 펠릿으로는 HDPE, LDPE가 주성분인 폐비닐을 수거하여 선별, 파쇄, 세정, 건조, 용융압출 및 펠릿화 공정을 통해 얻어진 것을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 재생 고분자 펠릿으로는 재생 PLA 펠릿을 단독으로 사용하거나, 재생 PLA 펠릿 및 재생 PE 펠릿을 함께 사용하는 것이 유리하다. 바람직한 예는 재생 PLA 펠릿 및 재생 PE 펠릿을 함께 사용하는 것인바, 재생 PLA 펠릿이 투입되지 않을 경우 미성형 내지 사출 불량이 발생할 가능성이 있으며, 재생 PLA 펠릿만 투입되고 재생 PE 펠릿이 투입되지 않을 경우 성형성에는 문제가 없으나 사출물이 몰드(Mold)에 달라붙어 작업성이 다소 저하될 수 있기 때문이다.

재생 PLA 펠릿 및 재생 PE 펠릿을 함께 사용하는 경우, 그 배합비는 최종 팔레트 제품에 요구되는 기계적 물성에 따라 적절히 조절될 수 있을 것이다. 일 구체예로, 재생 PLA 펠릿 및 재생 PE 펠릿을 동일한 중량으로 투입하여 사용하는 것이 사출성형성 및 작업성 측면에서 특히 바람직하다.

상기 재생 고분자 펠릿은 팔레트 사출용 조성물에 있어서 10~30 중량%의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 재생 고분자 펠릿의 함량이 10 중량% 미만이면 기계적 물성의 극대화 및 원가 절감의 효과를 기대하기 어려울 수 있으며, 30 중량%를 초과하면 용융흐름지수가 지나치게 낮아져 성형 몰드(Mold)에 소재가 접착되어 사출 자체가 불가능해질 위험성이 있다.

상기 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA)는 에틸렌과 비닐아세테이트의 공중합체로서, 에틸렌비닐아세테이트(EVA)는 저밀도폴리에틸렌(LDPE)에 비해 투명성과 접착력이 크고 탄성이 우수하며 부드러우면서도 강한 특성을 지닌다. 즉, EVA는 사출성형된 화물적재용 팔레트의 강도 및 탄성률을 더욱 향상시키는 역할을 하며, 팔레트의 색상 또한 밝게 하는 작용을 한다.

상기 에틸렌비닐아세테이트(EVA)는 팔레트 사출용 조성물에 있어서 3~5 중량%의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 에틸렌비닐아세테이트(EVA)의 함량이 3 중량% 미만이면 사출품의 탄성력이 저하되거나 색상이 어둡게 되는 단점이 생길 수 있으며, 5 중량%를 초과하면 다른 성분들의 상대적 함량 감소에 따른 불이익이 발생하거나 사출품의 색상이 너무 투명하게 변하여 색상과 관련된 소정의 요구사양을 만족시키지 못할 수 있다.

상기 친환경 복합고분자 원료 펠릿, 재생 고분자 펠릿 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 혼합하여 사출성형하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당분야의 통상적인 방법에 따라 사출성형을 수행하여 본 발명의 팔레트를 제조할 수 있다.

일 구체예로, 본 발명의 친환경 복합고분자 원료 펠릿을 포함하는 화물적재용 팔레트를 제조하는 방법에 있어서, 사출조건은 사출온도 220~240℃, 사출압력 100~135bar, 사출속도 450~520mm/min, 사출시간 80~90sec, 냉각시간 20~30sec 범위에서 설정될 수 있다. 예를 들어, 사출온도가 220℃ 미만이면 사출 작업성이 저하되거나 미성형이 발생할 수 있으며, 240℃를 초과하면 식물체 바이오매스의 탄화가 발생할 수 있다.

이렇게 제조된 본 발명에 따른 친환경 팔레트는 식물체 바이오매스 분말을 비롯한 생분해 특성이 우수한 천연 성분이 다량 함유되어 있어 분해율이 매우 뛰어나며, 특히 제조된 팔레트의 인장강도, 충격강도, 신장률 등의 물리적 성질 또한 우수한 특성을 나타낸다.

본 발명에 따른 제조과정을 통하여 제조된 친환경 팔레트 제품은 사용 후 폐기시 산화제의 초기 산화과정을 통하여 자연계에서 빛, 열, 기계적 에너지 등의 축적으로 붕괴되어 분해 과정을 거치면서 분자량이 감소된다. 분자량이 감소되어 1차 붕괴된 수지는 계속되는 산화반응에 의하여 지속적으로 분자량이 감소하게 된다. 또한 분자량 2만 이하의 고분자는 환경 내에 존재하는 다양한 미생물의 먹이원이 되어 생태 사이클에서 생분해된다. 원래 자연계에 존재하는 천연광물로서 토양의 일부분이었던 무기필러는 붕괴 후 분해과정을 거치면서 모재로부터 이탈되어 자연계로 방출되어 토양으로 환원된다. 아울러 식물체 바이오매스는 붕괴 개시 이후 중반단계에 모재로부터 이탈되어 자연 생태 순환계로 환원된다. 이처럼 본 발명의 친환경 팔레트는 그 용도를 다한 다음 산화반응 후 생분해됨은 물론 열을 가해 자원으로 회수할 수도 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 친환경 복합고분자 원료 펠릿의 제조

농업부산물인 옥수수대를 200 메쉬 정도로 분쇄하여 옥수수대 분말을 생성하였다.

옥수수대 분말을 100℃에서 30분간 가열 건조하여 건조된 옥수수대 분말을 준비하였다.

건조된 옥수수대 분말에 엘씨 왁스 102N(라이온케미칼社 제품) 1.5 중량부(전체 조성물 100 중량부 기준)를 투입하고 500RPM으로 고속 교반하여 옥수수대 분말 표면을 코팅하였다.

친환경 복합고분자 원료 펠릿 조성물 100 중량부에 대하여, 상기 표면 코팅된 옥수수대 분말 25 중량부, 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE) 35 중량부, 말레산 0.5 중량부, 디큐밀 퍼옥사이드 0.01 중량부, 폴리올레핀 유도 중합체(EM-200, 롯데케미칼社 제품) 1 중량부, 중탄산소다 5 중량부, 스테아린산칼슘 1.0 중량부, 리놀레산 0.3 중량부, 미리스트올레산 0.5 중량부 및 잔부를 탄산칼슘으로 하여 고속 교반기에 투입한 후 400RPM으로 교반하여 혼합물을 생성하였다.

이어서, 이축 압출기를 이용하여 플라스틱 수지-식물체 바이오매스 그라프트 결합 및 옥수수대 분말의 가소화 반응이 이루어진 친환경 복합고분자 원료 펠릿을 제조하였다.

* 식물체 바이오매스의 분체전, 분체후 및 분극 필터후의 형상을 보여주는 전자현미경(SEM) 사진을 도 3에 나타내었다.

* 식물체 바이오매스(셀룰로오스)의 가소화전 및 가소화후의 필름 형상을 보여주는 전자현미경(SEM) 사진을 도 4에 나타내었다.

실시예 2: 친환경 복합고분자 원료 펠릿의 제조

농업부산물로 옥수수대 대신 코코넛 부산물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 친환경 복합고분자 원료 펠릿을 제조하였다.

실시예 3: 친환경 복합고분자 원료 펠릿의 제조

농업부산물로 옥수수대 대신 거대억새를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 친환경 복합고분자 원료 펠릿을 제조하였다.

비교예 1: 친환경 복합고분자 원료 펠릿의 제조

셀룰로오스 가소제인 중탄산소다를 첨가하지 않은 것(즉, 가소화시키지 않은 것)을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 친환경 복합고분자 원료 펠릿을 제조하였다.

실시예 4: 팔레트의 제조

상기 실시예 1에서 제조한 펠릿 77 중량%, 재생 PLA 펠릿 10 중량%, 재생 PE 펠릿 10 중량% 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 3 중량%를 혼합 및 사출성형하여, 화물적재용 팔레트를 제조하였다.

* 사출조건: 사출온도 220~240℃, 사출압력 100~135bar, 사출속도 450~520mm/min, 사출시간 80~90sec, 냉각시간 20~30sec

실시예 5: 팔레트의 제조

실시예 1에서 제조한 펠릿 대신 실시예 2에서 제조한 펠릿을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일하게 팔레트를 제조하였다.

실시예 6: 팔레트의 제조

상기 실시예 1에서 제조한 펠릿 대신 실시예 3에서 제조한 펠릿을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일하게 팔레트를 제조하였다.

비교예 2: 팔레트의 제조

상기 실시예 1에서 제조한 펠릿 대신 비교예 1에서 제조한 펠릿을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일하게 팔레트를 제조하였다.

실험예 : 제조된 팔레트의 기계적 물성 및 분해성 테스트

(1) 기계적 물성

상기 실시예 4 내지 6 및 비교예 2에서 제조된 팔레트 사출성형품에 대하여 ASTM D 3826 방법에 따라서 25×102mm로 재단된 샘플에 대해서 각각 인장강도 및 신장률을 측정하였다. 팔레트당 샘플수는 분해성 팔레트별 오차를 감소시키기 위해 각 측정 항목당 10회씩 측정하여 최고 및 최소값을 제외한 평균값을 취하였다. Load cell은 50kg을 사용하였고, UTM(Universal Testing Machine, Daekyung Tech, Korea)기계를 사용하였으며, 기계의 인장 속도는 50mm/min으로 설정하여 실험을 진행하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1] 기계적 물성 테스트 결과

상기 표 1에서 보듯이, 본 발명에 따라 가소화된 셀룰로오스를 사용하여 제조된 친환경 팔레트는 셀룰로오스를 가소화시키지 않은 경우 보다 기계적 물성이 우수하였다.

(2) 광분해성

상기 실시예 4 내지 6에서 제조된 팔레트 사출성형품에 대하여 ASTM D15 자외선 처리시험 방법에 따라 자외선 처리시험기(QUV Accelerated Weathering Tester)를 이용하여 200시간 동안 자외선을 조사한 후, 팔레트의 인장강도 및 신장률을 측정하여 강도보유율 및 신도보유율로 환산하였다. 이때 자외선(UV) 램프의 종류는 UVB 313, 광량(Irradiance)은 0.60w/nf(310nm)로 하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

[표 2] 광분해성 테스트 결과

표 2에서 보듯이, 본 발명에 따른 친환경 팔레트는 자외선 조사 후에 강도보유율 및 신도보유율이 현격히 감소되었다. 이를 통해 본 발명의 친환경 팔레트는 자외선 등의 빛에 의해 자연 상태에서 상당한 정도로 분해될 수 있음을 알 수 있다.

(3) 생분해성

상기 실시예 4 내지 6에서 제조된 팔레트 사출성형품의 곰팡이에 의한 생분해성을 ASTM G 21 방법에 따라 테스트하였다. 즉 시료를 일정한 크기로 절단한 뒤 배지로서 탄소원이 없는 고체 한천 배지를 이용하여 토양 중에 흔히 발견되는 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger), 페니실리움 피노필럼(Penicillium pinophilum), 채토뮴 글로보섬(Chaetomium globosum), 글리오클라듐 바이렌스(Gliocladium virens) 및 오레오바시듐 풀루란스(Aureobasidium pullulans)의 혼합 균포자 현탁액을 무균 상태에서 스프레이시켜 60일간 시료에 곰팡이가 뒤덮인 정도를 10일 간격으로 ASTM G 21 방법에 따라 평가하여 생분해성을 측정하였다.

또한 세균에 의한 생분해성 평가는 ASTM G 22 방법에 따라 테스트하였다. 탄소원이 없는 고체 한천 배지에 슈도모나스 아루지노사(Pseudomonas aeruginosa) 및 바실러스 서브틸루스(Baccllus subtillus)의 세포 혼합 현탁액을 무균 상태에서 시료 위에 도포하여 60일간 시료에 세균이 자란 정도를 ASTM G 22 방법에 따라 평가하여 생분해도를 측정하였다.

[표 3] 생분해도 표기 방법

또한, 동시에 상기의 일정 시료를 상대습도 85%, 내부온도 30℃의 상태로 고정된 항온항습기에서 60일간 방치하면서 20일마다 시료를 꺼내 곰팡이의 생육 정도에 따른 시료의 무게 감량 정도를 비율로 측정하였다.

세균의 경우는 상대습도 85%, 내부온도 37℃로 고정하고 상기와 동일한 방법으로 무게 감량 정도를 측정하였다.

그 결과를 하기 표 4 및 표 5에 나타내었다.

[표 4] 곰팡이에 의한 생분해 정도의 평가 및 무게 감량 테스트 결과

* 무게감량율(%) = 시료 채취 후 무게/원 시료의 무게 × 100

[표 5] 세균에 의한 생분해 정도의 평가 및 무게 감량 테스트 결과

* 무게감량율(%) = 시료 채취 후 무게/원 시료의 무게 × 100

상기 표 4 및 표 5에서 보듯이, 본 발명에 따른 친환경 팔레트는 시간이 지남에 따라 세균 및 곰팡이에 의하여 상당히 분해가 진행되었음을 알 수 있다.

(4) 열분해성

상기 실시예 4 내지 6에서 제조된 친환경 팔레트 사출성형품의 열분해성을 평가하기 위하여 시편을 13×90mm 크기로 절단하여 68±2℃, 상대습도 85%의 항온항습기에 넣고 49일 동안 보존하면서, 7일 간격으로 시편을 채취하여 UTM(Universal Testing Machine, Daekyung Tech, Korea) 기기를 사용하여 인장강도 및 신장률을 측정한 다음 강도보유율 및 신도보유율로 환산하였다.

그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

[표 6] 열분해성 테스트 결과

표 6에서 보듯이, 본 발명에 따른 친환경 팔레트는 열 조건에서 처리후 강도 보유율 및 신도 보유율이 현격히 감소되었다. 즉, 본 발명의 친환경 팔레트는 쓰레기 매립지 등 고온의 조건에서 상당한 정도로 분해될 수 있음을 알 수 있다.

(5) 사출성형성

한편, 상기 실시예 4 내지 6에 따라 사출성형을 진행하여 친환경 팔레트를 제조한 결과, 공정 중 미성형 내지 사출 불량이 발생하지 않았고, 사출물이 몰드(Mold)에 달라붙는 현상도 발생하지 않았다.

종합적으로, 본 발명에 따른 친환경 팔레트는 분해성이 뛰어남과 더불어, 가소화되지 않은 셀룰로오스를 사용한 경우 대비 기계적 물성이 크게 개선되며, 제조시 사출성형성 및 작업성에도 문제가 없음을 확인하였다.

본 발명의 친환경 복합고분자 원료 펠릿은 분해성 및 기계적 물성이 매우 우수하고 사출성형성 및 작업성 측면에서도 문제가 없는바, 각종 사출성형품, 특히 사출 크기(Shot size)가 상대적으로 큰 사출품인 화물적재용 팔레트의 제조에 매우 적합하게 이용될 수 있다.

Claims

옥수수대, 코코넛 부산물 또는 거대억새의 분말이 왁스로 표면 코팅된 것인, 식물체 바이오매스 코팅 분말; 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE); 말레산; 디큐밀 퍼옥사이드; 상용화제; 중탄산소다; 스테아린산칼슘; 리놀레산; 미리스트올레산; 및 탄산칼슘;이 혼합, 압출성형된 복합고분자 원료 펠릿으로서,
상기 식물체 바이오매스는 가소화된 것이고,
상기 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)이 상기 가소화된 식물체 바이오매스의 미세기공에 침투 및 상호 그라프트 결합을 이루고 있으며,
팔레트(Pallet) 제조에 사용되는 것을 특징으로 하는,
기계적 물성이 향상된 친환경 복합고분자 원료 펠릿.
제1항에 있어서,
전체 혼합물 100 중량부에 대하여, 식물체 바이오매스 10~50 중량부; 왁스 1.0~5.0 중량부; 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE) 15~75 중량부; 말레산 0.2~5.0 중량부; 디큐밀 퍼옥사이드 0.01~1.0 중량부; 상용화제 0.5~5.0 중량부; 중탄산소다 1.0~5.0 중량부; 스테아린산칼슘 0.5~5.0 중량부; 리놀레산 0.1~3.0 중량부; 미리스트올레산 0.1~3.0 중량부; 및 탄산칼슘 10~65 중량부;가 포함된 것을 특징으로 하는, 기계적 물성이 향상된 친환경 복합고분자 원료 펠릿.
(A) 옥수수대, 코코넛 부산물 및 거대억새 중에서 선택된 식물체 바이오매스를 80~300 메쉬의 미립자로 분쇄하여 식물체 바이오매스 분말을 생성하는 단계;
(B) 상기 식물체 바이오매스 분말을 50~150℃에서 0.5~24시간 동안 가열 건조하여 수분을 제거하는 단계;
(C) 상기 가열 건조된 식물체 바이오매스 분말에 왁스를 투입하고, 교반속도 300~800RPM으로 고속 교반하여 식물체 바이오매스 분말의 표면을 코팅하는 단계;
(D) 상기 표면 코팅된 식물체 바이오매스 분말에 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 말레산, 디큐밀 퍼옥사이드, 상용화제, 중탄산소다, 스테아린산칼슘, 리놀레산, 미리스트올레산, 및 탄산칼슘을 투입하고 교반하여 혼합물을 생성하는 단계; 및
(E) 상기 혼합물을 이축 압출기를 이용하여 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)-가소화된 식물체 바이오매스의 그라프트 결합이 이루어지도록 하고, 토출구를 통해 토출시킨 다음, 토출된 스트랜드를 컨베이어 벨트를 통하여 이송하면서 송풍 건조 후 커팅 또는 다이페이스 핫커팅하여 팔레트 제조용 펠릿을 형성하는 단계;
를 포함하는 기계적 물성이 향상된 친환경 복합고분자 원료 펠릿의 제조방법.
제3항에 있어서,
상기 (C)단계와 상기 (D)단계는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 향상된 친환경 복합고분자 원료 펠릿의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 따른 친환경 복합고분자 원료 펠릿; 재생 고분자 펠릿; 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA);를 혼합 사출하여 제조된 팔레트(Pallet).
제5항에 있어서,
상기 재생 고분자 펠릿은 재생 폴리락틱산(PLA) 펠릿 및 재생 폴리에틸렌(PE) 펠릿 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 팔레트(Pallet).
제5항에 있어서,
친환경 복합고분자 원료 펠릿 67~87 중량%; 재생 고분자 펠릿 10~30 중량%; 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 3~5 중량%;를 혼합 사출하여 제조된 것을 특징으로 하는 팔레트(Pallet).