KR20160093802A - 생분해성 비드 발포체 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

PLA 수지 및 바이오 수지의 블렌드 수지를 포함하고, 상기 블렌드 수지는 온도 차이가 30℃ 내지 50℃인 2개의 융점을 가지는 생분해성 비드 발포체 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

생분해성 비드 발포체 및 이의 제조방법 {BIODEGRADABLE BEAD FOAM AND THE PREPARATION METHOD FOR THE SAME}
생분해성 비드 발포체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
폴리스티렌(Polystyrene) 또는 폴리염화비닐(PVC) 등의 석유계 수지를 사용한 고분자 발포체는 완충용 포장 재료 등으로 널리 이용되고 있다. 다만, 상기 석유계 수지를 사용한 고분자 발포체는 한정된 석유 자원의 고갈 등에 따라 향후 수급이 곤란해지고, 폐기시에 유해 물질을 배출하여 환경 문제를 야기할 우려가 있다.
최근에는 식물 자원으로부터 생물학적 공정에 의해 제조된 단량체를 중합한 고분자로서, 폴리유산계(Polylactic acid) 수지가 석유계 수지를 대체할 수 있는 수단으로서 각광받고 있다.
그러나, 폴리유산계 수지는 결정성이 강하고, 분자량이 비교적 낮은 수지로서 용융강도가 약하기 때문에 발포시 발포 배율이 낮을 뿐만 아니라, 불균일한 기포를 형성한다는 문제가 있고, 비드 발포체를 제조하기에는 가공성이 좋지 못한 문제가 있다.
따라서, 폴리유산계 수지를 이용하여 생분해성을 확보하되, 비드 형태의 발포체를 제조하기 위한 적합한 가공성을 확보하기 위한 연구 개발이 시급한 실정이다.
본 발명의 일 구현예는 가공성이 우수하며, 제조 과정 및 사용 중의 내열성이 우수한 생분해성 비드 발포체를 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 우수한 물성을 갖는 생분해성 비드 발포체를 높은 효율로 제조하기 위한 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, PLA 수지 및 바이오 수지의 블렌드 수지를 포함하고, 상기 블렌드 수지는 온도 차이가 30℃ 내지 50℃인 2개의 융점을 가지는 생분해성 비드 발포체를 제공한다.
상기 바이오 수지는 폴리하이드록시알카노에이트(PHA), 폴리부티렌 숙시네이트(PBS), 폴리부티레네아디페이트-코-부티렌숙시네이트(PBSA), 폴리부티렌아디페이트테레프탈레이트(PBAT), 폴리하이드록시부티레이트발러레이트(PHBV), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리(에스테르-아미드)(PEA), 폴리(에스테르-우레탄)(PEU) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 PLA 수지는 D-락트산을 0 내지 5 중량%, L-락트산을 95 내지 100 중량% 함유하는 모노머 성분으로부터 중합되어 형성될 수 있다.
상기 블렌드 수지는 상기 PLA 수지 50 중량% 내지 95 중량% 및 상기 바이오 수지 5 중량% 내지 50 중량%를 포함할 수 있다.
상기 생분해성 비드 발포체는 독립 기포율이 80% 내지 98%일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, PLA 수지 및 바이오 수지를 혼합하여 온도의 차이가 30℃ 내지 50℃인 2개의 융점을 갖는 블렌드 수지를 제조하는 단계; 상기 블렌드 수지를 압출기에 넣고 용융시키는 단계; 상기 블렌드 수지를 연속 압출 발포시켜 1차 발포체를 제조하는 단계; 및 상기 1차 발포체를 성형틀에 투입한 후 열성형하여 2차 발포체를 제조하는 단계를 포함하는 생분해성 비드 발포체 제조방법을 제공한다.
상기 블렌드 수지를 압출기에 넣고 용융시키는 단계는 150℃ 내지 200℃에서 수행될 수 있다.
상기 1차 발포체를 제조하는 단계는 상기 블렌드 수지를 연속 압출 발포시킨 후에 60℃ 이하로 급속 냉각시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 1차 발포체는 독립 기포율이 90% 내지 98%일 수 있다.
상기 블렌드 수지를 제조하는 단계는 상기 블렌드 수지에 발포제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 블렌드 수지 100 중량부에 대하여 상기 발포제를 5 내지 10 중량부 첨가할 수 있다.
상기 발포제는 질소 또는 이산화탄소를 포함할 수 있다.
상기 블렌드 수지를 제조하는 단계는 상기 블렌드 수지에 상용화제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 블렌드 수지 100 중량부에 대하여 상기 상용화제를 0.5 내지 5 중량부 첨가할 수 있다.
상기 상용화제는 무수말레인산(MA, Maleic Anhydride), 무수말레인산이 그래프트된 폴리락트산(MAG-PLA, Maleic Anhydride grafted PLA), 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 생분해성 비드 발포체는 비드 발포체로서 우수한 기포 구조를 나타내며, 내열성이 우수하고, 친환경적인 특성을 나타낼 수 있다.
상기 생분해성 비드 발포체의 제조방법은 효과적인 방법으로 비드 발포체 구조를 형성하며, 제조 비용 및 공정에 있어서 높은 효율을 나타낼 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
생분해성 비드 발포체
본 발명의 일 구현예는 PLA 수지 및 바이오 수지의 블렌드 수지를 포함하고, 상기 블렌드 수지는 온도 차이가 약 30℃ 내지 약 50℃인 2개의 융점을 가지는 생분해성 비드 발포체를 제공한다.
일반적으로, PLA 수지는 용융 강도가 낮기 때문에 이를 단독으로 사용하는 경우에는 비드 형태의 발포체를 제조하기에 어려움이 있고, 구체적으로 내열성이 우수한 비드 발포체를 제조하기 어려웠었다. 나아가, PLA 수지에 다른 이종 고분자를 혼합하여 블렌드 수지를 제조하는 경우에도 상용성 또는 혼화성에 따라 융점이 하나로 나타나게 되므로 비드 발포체를 제조하기 어려운 면이 있었다.
이에, 상기 생분해성 비드 발포체는 PLA 수지 및 바이오 수지가 혼합된 블렌드 수지를 포함하되, 상기 블렌드 수지가 약 30℃ 내지 50℃의 온도 차이를 나타내는 2개의 융점을 가짐으로써, 이를 이용하여 비드 발포체 형태로의 제조 과정에서 우수한 가공성을 확보할 수 있고, 상기 생분해성 비드 발포체가 우수한 기계적 물성 및 내열성을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 생분해성 비드 발포체는 생분해성을 바탕으로 인체 및 환경에 친화적인 특성을 나타낼 수 있고, 다양한 분야에 이용될 수 있다.
상기 블렌드 수지는 2개의 융점을 가질 수 있고, 그 온도 차이는 약 30℃ 내지 약 50℃일 수 있으며, 구체적으로 약 33℃ 내지 약 43℃일 수 있다. 상기 블렌드 수지가 2개의 융점을 갖는 것은 시차주사열량계(DSC, Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여 확인할 수 있으며 구체적으로, 상기 PLA 수지 및 바이오 수지의 블렌드 수지를 일정한 속도로 온도를 높이면서 용융시키고, 이때 피크(peak)가 나타나는 온도 범위가 2 곳인 것을 통하여 확인할 수 있다. 이 때, 상기 융점은 상기 블렌드 수지가 용융되면서 흡열이 최대로 발생하는 부분의 온도를 의미한다.
상기 2개 융점의 온도 차이가 약 30℃ 미만인 경우에는 상기 블렌드 수지로부터 비드 발포체 형태를 제조하는 데 성형성 및 가공성이 저하되는 문제가 있으며, 상기 융점의 온도 차이가 약 50℃를 초과하는 경우에는 상기 블렌드 수지의 분산이 좋지 못하여 상기 생분해성 비드 발포체의 기계적 물성 및 내열성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 PLA 수지는 락타이드 또는 락트산의 열가소성 폴리에스테르로서, 옥수수, 감자 등에서 추출한 전분을 발효시켜 제조되는 락트산을 중합시켜 제조될 수 있다. 상기 PLA 수지는 식물 자원으로부터 생산되므로, 석유 자원 고갈에 의한 환경적 문제를 개선할 수 있고, 사용 또는 폐기 과정에서 이산화탄소 등의 환경 유해 물질 배출량을 감소시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 PLA 수지는 L-락트산 또는 D-락트산을 포함하는 모노머 성분이 중합 반응하여 형성된 폴리에스테르로서, 상기 블렌드 수지의 PLA 수지는 D-락트산을 0 내지 5 중량%, L-락트산을 95 내지 100 중량% 함유하는 모노머 성분으로부터 중합되어 형성된 것일 수 있다. 상기 D-락트산 및 상기 L-락트산이 상기 범위의 함량으로 포함되는 모노머 성분으로부터 제조됨으로써, 상기 PLA 수지를 함유하는 블렌드 수지로부터 형성된 생분해성 비드 발포체가 우수한 내열성을 확보할 수 있고, 물리적 기포 구조 및 강도를 우수하게 유지할 수 있다.
상기 바이오 수지는 생분해성을 가지는 고분자 수지로서, 구체적으로 폴리하이드록시알카노에이트(PHA), 폴리부티렌숙시네이트(PBS), 폴리부티레네아디페이트-코-부티렌숙시네이트(PBSA), 폴리부티렌아디페이트테레프탈레이트(PBAT), 폴리하이드록시부티레이트발러레이트(PHBV), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리(에스테르-아미드)(PEA), 폴리(에스테르-우레탄)(PEU) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 바이오 수지는 폴리부티렌숙시네이트(PBS)를 포함할 수 있으며, 이 경우 높은 결정성을 바탕으로 상기 블렌드 수지를 포함하는 생분해성 비드 발포체가 향상된 내열성을 가질 수 있다.
상기 블렌드 수지는 상기 PLA 수지 및 상기 바이오 수지를 혼합하여 제조되며, 상기 PLA 수지 약 50 중량% 내지 약 95 중량%, 및 상기 바이오 수지 약 5 중량% 내지 약 50 중량%를 포함할 수 있다. 상기 블렌드 수지가 상기 PLA 수지를 약 50 중량% 미만으로 포함하고, 상기 바이오 수지를 약 50 중량% 초과하여 포함하는 경우에는 제조 비용 대비 기계적 물성 및 생분해성이 저하될 우려가 있다. 또한, 상기 블렌드 수지가 상기 PLA 수지를 95 중량% 초과하여 포함하고, 상기 바이오 수지를 약 5 중량% 미만으로 포함하는 경우에는 가공성이 저하되고, 비드 발포체 형태로 제조하기 어려운 문제가 있다.
즉, 상기 블렌드 수지에 상기 PLA 수지 및 상기 바이오 수지가 상기 범위의 함량으로 포함됨으로써 상기 생분해성 비드 발포체가 비용 대비 우수한 내구성 및 생분해성을 확보할 수 있고, 향상된 가공성을 확보할 수 있다.
상기 생분해성 비드 발포체는 상기 PLA 수지 및 상기 바이오 수지를 함유하는 블렌드 수지를 발포시켜 형성되어 기포를 포함할 수 있다.
이때, 상기 생분해성 비드 발포체의 독립기포율은 약 80% 내지 약 98%일 수 있고, 예를 들어 약 80% 내지 95%일 수 있다. 상기 '독립기포(closed cell)'는 연속기포(open cell)의 반대되는 개념으로, 복수의 기포가 서로 막에 의해 차단되어 독립적으로 존재하는 구조를 의미하고, 상기 '독립기포율'은 상기 생분해성 비드 발포체 전체 부피 중 독립기포가 차지하는 부비의 비를 나타내는 것이다.
상기 독립 기포가 약 80% 미만의 부피로 포함되는 경우에는 생분해성 비드 발포체의 완충 특성이 저하될 우려가 있고, 약 98%의 부피를 초과하여 포함되는 경우에는 상기 생분해성 비드 발포체가 지나치게 단단해져 취성이 증가하는 문제점이 있다.
생분해성 비드 발포체 제조방법
PLA 수지 및 바이오 수지를 혼합하여 온도의 차이가 약 30℃ 내지 약 50℃인 2개의 융점을 갖는 블렌드 수지를 제조하는 단계; 상기 블렌드 수지를 압출기에 넣고 용융시키는 단계; 상기 블렌드 수지를 연속 압출 발포시켜 1차 발포체를 제조하는 단계; 및 상기 1차 발포체를 성형틀에 투입한 후 열성형하여 2차 발포체를 제조하는 단계를 포함하는 생분해성 비드 발포체 제조방법을 제공한다.
상기 생분해성 비드 발포체 제조방법은 PLA 수지 및 바이오 수지를 혼합하여 블렌드 수지를 제조하며, 상기 블렌드 수지는 온도의 차이가 약 30℃ 내지 약 50℃인 2개의 융점을 가질 수 있다. 상기 온도 차이를 나타내는 2개의 융점을 갖는 블렌드 수지를 이용함으로써 상기 블렌드 수지로부터 비드 발포체 형태의 제조가 용이하며, 이렇게 제조된 상기 생분해성 비드 발포체는 우수한 기계적 물성을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 생분해성 비드 발포체는 생분해성을 바탕으로 친환경적인 효과를 구현할 수 있고, 우수한 내열성을 바탕으로 다양한 분야에 이용될 수 있다.
구체적으로, 상기 블렌드 수지는 PLA 수지 및 바이오 수지를 별도의 믹서를 이용하여 혼합함으로써 제조될 수 있고, 압출기에 투입하여 용융 혼합함으로써 제조될 수도 있다. 상기 PLA 수지 및 바이오 수지와 각각의 함량에 관한 사항은 전술한 바와 같다.
상기 생분해성 비드 발포체 제조방법은 상기 블렌드 수지를 압출기에 넣고 용융시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 블렌드 수지는 전술한 바와 같이 2개의 융점을 가지며, 상기 단계에서 블렌드 수지는 상기 2개의 융점 중에서 높은 온도의 융점 이상의 온도에서 용융될 수 있다.
구체적으로, 상기 블렌드 수지를 압출기에 넣고 용융시키는 단계는 약 150℃ 내지 약 200℃에서 수행될 수 있다. 상기 블렌드 수지가 상기 범위의 온도에서 용융됨으로써, 상기 PLA 수지 및 바이오 수지가 열분해되지 않으면서 고르게 혼련될 수 있다.
상기 생분해성 비드 발포체 제조방법은 용융된 블렌드 수지를 연속 압출 발포시킴으로써 1차 발포체를 제조할 수 있다. 상기 연속 압출 발포 공정은 압출기 내에서 이루어지며, 압출과 동시에 발포시킴으로써 우수한 가공성을 확보할 수 있다.
상기 1차 발포체를 제조하는 단계는 상기 블렌드 수지를 연속 압출 발포 시킨 후에 약 60℃ 이하, 예를 들어 약 10℃ 이하로 급속 냉각시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 1차 발포체는 약 10℃ 이하의 냉각수를 이용하여 급속 냉각될 수 있다. 상기 블렌드 수지가 연속 압출 발포 된 후에 상기 온도 범위로 급속 냉각됨으로써, 비드 형태의 구조가 유지되기 용이하며, 결과적으로 강도 및 완충 효과가 우수한 비드 발포체를 얻을 수 있다.
상기 1차 발포체의 독립기포율은 약 90% 내지 약 98%일 수 있다. 상기 1차 발포체의 독립기포율이 상기 범위를 만족함으로써, 후술하는 과정을 통해 최종적으로 제조된 생분해성 비드 발포체가 전술한 바와 같이, 약 80% 내지 약 98%의 독립기포율을 나타낼 수 있고, 우수한 내충격성 및 유연성을 확보할 수 있다.
상기 생분해성 비드 발포체 제조방법은 상기 1차 발포체를 성형틀에 투입한 후 열성형하여 2차 발포체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 1차 발포체는 비드 내에 발포 가스를 포함한 상태로서, 상기 1차 발포체를 원하는 형상의 성형틀에 투입한 후 고온의 기체를 상기 성형틀 내에 통과시킴으로써 열성형할 수 있다.
이 때, 상기 고온의 기체는 약 100℃ 내지 약 200℃의 기체일 수 있고, 예를 들어 약 100℃ 내지 약 110℃의 기체일 수 있다. 또한, 상기 고온의 기체는 상기 온도 범위의 수증기일 수 있다. 상기 블렌드 수지를 이용하여 제조된 상기 1차 발포체가 상기 범위를 초과하는 온도의 기체를 통해 열성형되는 경우에는 발포체의 수축을 야기할 수 있어 비드 구조를 손상시킬 우려가 있고, 상기 범위 미만의 온도의 기체를 통해 열성형되는 경우에는 적절한 팽창이 일어나지 못할 우려가 있다. 즉, 상기 범위의 온도를 가지는 고온의 기체를 통해 열성형됨으로써 비드 내의 발포 가스가 2차적으로 팽창하여 비드 간 융착이 효과적으로 일어날 수 있고, 구조적으로 우수한 2차 발포체를 제조할 수 있다.
상기 블렌드 수지를 제조하는 단계는 상기 블렌드 수지에 발포제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 발포제는 상기 블렌드 수지 100 중량부에 대하여, 약 5 내지 약 10 중량부 첨가될 수 있다. 상기 발포제를 약 5 중량부 미만으로 첨가하는 경우에는 상기 PLA 수지 및 상기 바이오 수지를 포함하는 블렌드 수지가 충분히 발포되지 못하는 문제점이 있고, 약 10 중량부를 초과하여 투입하는 경우에는 공정 압력이 지나치게 높아져 가공성이 저하될 우려가 있다.
구체적으로, 상기 발포제는 이산화탄소 또는 질소를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 발포제가 이산화탄소를 포함할 수 있고, 이 경우에 이산화탄소가 낮은 온도의 초임계점(supercritical point)을 가지는바, 용이한 가공성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
상기 블렌드 수지를 제조하는 단계는 상기 블렌드 수지에 상용화제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 블렌드 수지에 상기 상용화제를 더 첨가하는 경우, 상기 블렌드 수지 100 중량부에 대하여 상기 상용화제를 약 0.5 내지 약 5 중량부 첨가할 수 있고, 구체적으로 약 0.7 내지 약 2 중량부 더 첨가할 수 있다. 상기 상용화제가 상기 범위의 함량으로 포함됨으로써 상기 블렌드 수지가 비드 발포체를 형성하기 위한 용융 강도 및 우수한 가공성을 확보할 수 있다.
구체적으로, 상기 상용화제는 무수말레인산(MA, Maleic Anhydride), 무수말레인산이 그래프트된 폴리락트산(MAG-PLA, Maleic Anhydride grafted PLA), 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 블렌드 수지를 제조하는 단계는 상기 블렌드 수지에 기핵제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 블렌드 수지에 기핵제를 더 첨가하는 경우, 상기 블렌드 수지 100 중량부에 대하여 상기 기핵제 약 0.1 내지 약 1 중량부를 첨가할 수 있다. 상기 기핵제를 약 0.1 중량부 미만으로 첨가하는 경우에는 기핵 수의 저하로 발포가 충분히 일어나지 못하는 문제점이 있고, 약 1 중량부를 초과하여 첨가하는 경우에는 기핵 수의 과다로 발포 배율이 저하되는 문제점이 있다.
구체적으로, 상기 기핵제는 발포체의 셀(cell)의 수를 조절하는 역할을 하는 것으로서, 구체적으로, 탈크(talc), 미카(mica) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 예를 들어, 탈크(talc)를 사용하는 경우에 가격 경쟁력이 우수한 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 및 비교예 >
실시예 1
PLA 수지 95 중량% 및 PBS 수지 5 중량%를 혼합하여 온도 차이가 41℃인 2개의 융점을 가지는 블렌드 수지를 제조하였다. 이어서, 상기 블렌드 수지를 압출기에 넣고 160℃로 용융시켰다. 상기 용융된 블렌드 수지 100 중량부에 대하여 이산화탄소 7 중량부를 투입하여 연속 압출 발포함으로써 1차 발포체를 제조하였다. 이어서, 상기 1차 발포체를 지름 5㎝ 및 높이 3㎝의 원기둥 형태의 성형틀에 투입한 후 110℃의 수증기를 상기 성형틀에 통과시킴으로써 열성형하여 2차 발포체를 제조하였고, 이로써 생분해성 비드 발포체를 제조하였다.
실시예 2
PLA 수지 70 중량% 및 PBS 수지 30 중량%를 혼합하여 온도 차이가 43℃인 2개의 융점을 가지는 블렌드 수지를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 생분해성 비드 발포체를 제조하였다.
실시예 3
PLA 수지 60 중량% 및 PBS 수지 40 중량%를 혼합하여 온도 차이가 44℃인 2개의 융점을 가지는 블렌드 수지를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 생분해성 비드 발포체를 제조하였다.
실시예 4
PLA 수지 50 중량% 및 PBS 수지 50 중량%를 혼합하여 온도 차이가 44℃인 2개의 융점을 가지는 블렌드 수지를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 생분해성 비드 발포체를 제조하였다.
비교예 1
블렌드 수지 대신에 1개의 융점을 갖는 PLA 수지만을 사용한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 비드 발포체를 제조하였다.
비교예 2
블렌드 수지 대신에 1개의 융점을 갖는 PBS 수지만을 사용한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 비드 발포체를 제조하였다.
비교예 3
PLA 수지 30 중량% 및 PBS 수지 70 중량%를 혼합하여 온도 차이가 100℃인 2개의 융점을 가지는 블렌드 수지를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 생분해성 비드 발포체를 제조하였다.
<평가>
내열성
상기 실시예 1 내지 4 및 상기 비교예 1 내지 4의 비드 발포체에 대하여, 제조 후 상온에서의 제1 부피를 각각 측정하였고, 80℃의 온도 조건에서 12시간 동안 위치시킨 후의 제2 부피를 각각 측정하였다. 이후, 하기 식에 의해 수축률을 도출하여 하기 표 1에 기재하였다.
[식]
수축률(%) = (제1 부피 - 제2 부피)/제1 부피 × 100
수지[중량%] 융점 수축률[%]
PLA PBS 개수 온도차이
실시예 1 95 5 2개 41℃ 0.5
실시예 2 70 30 2개 43℃ 0.2
실시예 3 60 40 2개 44℃ 0.4
실시예 4 50 50 2개 44℃ 0.6
비교예 1 100 - 1개 - 71
비교예 2 - 100 1개 - 1.2
비교예 3 30 70 2개 100℃ 65
상기 표 1의 결과를 참조할 때, 상기 실시예 1 내지 4의 생분해성 비드 발포체는 PLA 수지 및 바이오 수지의 블렌드 수지로부터 제조되고, 상기 블렌드 수지가 약 30℃ 내지 약 50℃ 범위의 온도 차이를 갖는 2개의 융점을 가지는 것으로서, 고온 조건에서 생분해성 비드 발포체의 물리적 구조가 손상되지 않고 잘 유지되는 것을 알 수 있다. 반면, 상기 비교예 1은 PLA 수지만으로 제조된 비드 발포체로서 상기 실시예 1 내지 4에 비하여 내열성이 현저히 좋지 않은 것을 알 수 있다. 또한, 상기 비교예 2는 PBS 수지만으로 제조된 비드 발포체로서 내열성은 어느 정도 확보되나 실시예 1 내지 4에 비해서는 좋지 못하고, 가격 경쟁력 측면에서도 불리한 단점이 있다. 또한, 상기 비교예 3은 2개의 융점을 갖는 블렌드 수지를 이용하긴 하였으나, 융점의 온도 차이가 30℃ 내지 50℃의 범위를 벗어나는 것으로, 실시예 1 내지 4에 비하여 내열성이 현저히 열등한 것을 알 수 있다.

Claims (15)

  1. PLA 수지 및 바이오 수지의 블렌드 수지를 포함하고,
    상기 블렌드 수지는 온도 차이가 30℃ 내지 50℃인 2개의 융점을 갖는
    생분해성 비드 발포체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바이오 수지는 폴리하이드록시알카노에이트(PHA), 폴리부티렌 숙시네이트(PBS), 폴리부티레네아디페이트-코-부티렌숙시네이트(PBSA), 폴리부티렌아디페이트테레프탈레이트(PBAT), 폴리하이드록시부티레이트발러레이트(PHBV), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리(에스테르-아미드)(PEA), 폴리(에스테르-우레탄)(PEU) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
    생분해성 비드 발포체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 PLA 수지는 D-락트산을 0 내지 5 중량%, L-락트산을 95 내지 100 중량% 함유하는 모노머 성분으로부터 중합되어 형성된
    생분해성 비드 발포체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 블렌드 수지는 상기 PLA 수지 50 중량% 내지 95 중량% 및 상기 바이오 수지 5 중량% 내지 50 중량%를 포함하는
    생분해성 비드 발포체.
  5. 제1항에 있어서,
    독립 기포율이 90% 내지 98%인
    생분해성 비드 발포체
  6. PLA 수지 및 바이오 수지를 혼합하여 온도의 차이가 30℃ 내지 50℃인 2개의 융점을 갖는 블렌드 수지를 제조하는 단계;
    상기 블렌드 수지를 압출기에 넣고 용융시키는 단계;
    상기 블렌드 수지를 연속 압출 발포시켜 1차 발포체를 제조하는 단계; 및
    상기 1차 발포체를 성형틀에 투입한 후 열성형하여 2차 발포체를 제조하는 단계를 포함하는
    생분해성 비드 발포체 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 블렌드 수지를 압출기에 넣고 용융시키는 단계는
    150℃ 내지 200℃에서 수행되는
    생분해성 비드 발포체 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 1차 발포체를 제조하는 단계는
    상기 블렌드 수지를 연속 압출 발포시킨 후에 60℃ 이하로 급속 냉각시키는 단계를 더 포함하는
    생분해성 비드 발포체 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 1차 발포체는 독립 기포율이 90% 내지 98%인
    생분해성 비드 발포체 제조방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 블렌드 수지를 제조하는 단계는
    상기 블렌드 수지에 발포제를 첨가하는 단계를 포함하는
    생분해성 비드 발포체 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 블렌드 수지 100 중량부에 대하여 상기 발포제를 5 내지 10 중량부 첨가하는
    생분해성 비드 발포체 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 발포제는 질소 또는 이산화탄소를 포함하는
    생분해성 비드 발포체 제조방법.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 블렌드 수지를 제조하는 단계는
    상기 블렌드 수지에 상용화제를 첨가하는 단계를 포함하는
    생분해성 비드 발포체 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 블렌드 수지 100 중량부에 대하여 상기 상용화제를 0.5 내지 5 중량부 첨가하는
    생분해성 비드 발포체 제조방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 상용화제는 무수말레인산(MA, Maleic Anhydride), 무수말레인산이 그래프트된 폴리락트산(MAG-PLA, Maleic Anhydride grafted PLA), 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
    생분해성 비드 발포체 제조방법.
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