KR20180032896A

KR20180032896A - 생분해성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 생분해성 물품

Info

Publication number: KR20180032896A
Application number: KR1020160122157A
Authority: KR
Inventors: 김희수; 강경돈; 김예진; 천종필; 윤기철
Original assignee: 롯데정밀화학 주식회사
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2018-04-02
Also published as: WO2018056539A1

Abstract

본 발명은 (ⅰ) 폴리락트산(poly lactic acid; PLA) 20 ~ 30중량%, (ⅱ) 상기 PLA 이외의 지방족 폴리에스테르 수지와 지방족/방향족 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 생분해성 폴리에스테르 수지 60 ~ 70중량%, (ⅲ) 탄산칼슘(CaCO₃) 3 ~ 10중량% 및 (ⅳ) 이산화티탄(TiO₂) 3 ~ 10중량%로 이루어지고, (v) 상기 탄산칼슘 및 이산화티탄의 합계 함량은 10 ~ 20중량%인 기초 수지 조성물; 가소제; 및 상용화제를 포함하는 생분해성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 생분해성 물품에 관한 것이다. 본 발명에 따른 폴리락트산을 포함하는 생분해성 수지 조성물은 인장강도, 인장신율 및 인열강도가 우수하면서도 백색도 및 은폐력이 향상되고 광택도가 낮아진 생분해성 물품을 제조할 수 있다.

Description

생분해성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 생분해성 물품{Biodegradable resin composition and biodegradable articles prepared therefrom}

본 발명은 생분해성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 생분해성 물품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기계적 물성이 우수하면서도 백색도 및 은폐력이 향상되고 광택도가 낮아진 생분해성 물품을 제조할 수 있는 생분해성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 생분해성 필름 또는 상기 필름으로부터 제조된 쇼핑백 등과 같은 생분해성 봉투를 포함하는 생분해성 물품에 관한 것이다.

폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌 및 폴리염화비닐과 같은 합성수지는 산업 전반의 다양한 분야에서 쓰레기봉투, 롤백, 쇼핑백, 식품포장, 건축자재 및 가전제품 등에서 폭넓게 사용되어 왔으며, 일상생활에서 없어서는 안 될 정도의 위치를 차지하고 있다. 이러한 합성수지들은 내구성이 매우 우수하지만, 자연상태에서의 분해성이 떨어져 사용 후 폐기 시 생태계에 악영향을 끼치고 환경파괴를 야기하는 문제점이 있다. 이러한 가운데 상기 수지들을 이용한 일회용 제품의 비중이 높아지고 있어 사회적으로 큰 문제가 되고 있고 경제적 비용 상승도 초래하고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 제시된 것이 생분해성 수지를 이용하는 것이다. 상기 생분해성 수지로는 폴리락트산(PLA), 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(PBSA), 폴리부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트(PBAT) 등이 상용화되어 있다. 이러한 수지는 환경적으로 존재하는 미생물이 생산하는 효소들의 작용으로 인해 생분해되어 저분자 물질로 분해되고 최종적으로 물과 이산화탄소로 분해될 수 있다.

이 중 PLA는 생분해성 이외에도 강성이 우수하고 투명성이 좋다는 장점을 가지고 있지만, 취성(brittle)이 강하여 깨지기 쉽고, 열변형 온도가 60℃ 정도로 낮아 열안정성이 떨어지며, 유연성 및 인열특성이 매우 부족하여 필름으로 제조할 경우 쉽게 찢어지는 단점이 있다.

이러한 문제점을 극복하기 위하여, PLA와 다른 생분해성 폴리에스테르 수지를 블렌딩하여 물성의 향상을 꾀하는 연구가 활발하게 진행 중이다.

예컨대, 특허문헌 1(대한민국 공개특허공보 제10-2001-0032052호)은 폴리락트산계(polylactic acid-family) 중합체와 다른 지방족 폴리에스테르를 80:20 ~ 20:80의 중량 비율로 함유하여 만들어지는 필름에 대해 개시하고 있고, 상기 방법에 따르면 취성이 개량되고, 실링 특성이 우수한 생분해성 필름이 얻어진다고 기재하고 있다. 그러나, 상기 폴리락트산계 중합체와 다른 지방족 폴리에스테르 간의 상용성이 부족하여 제조된 필름의 인장강도가 떨어진다는 문제가 있었다.

이에, 특허문헌 2(대한민국 공개특허공보 제10-2012-0131961호)는 PLA와 PBSA 블렌드 제조시 몬트모릴로나이트(montmorillonite) 계열의 나노클레이를 함께 사용하여 수지 간의 상용성을 향상시킴으로써 상기 블렌드를 이용하여 제조된 생분해성 필름의 인장강도 및 신장률을 증가시키는 방안을 제시하였다. 그러나, 상기 특허문헌 2에 따르면, 제조된 필름의 인장강도 및 신장율은 다소 개선되었지만, 인열강도에 대한 개선효과는 나타내지 못하였다.

또한, 선행문헌들에 따라 제조된 생분해성 필름은 백색도, 은폐력, 광택도 등이 불충분하여 마트용 쇼핑백이나 쓰레기 봉투 등과 같은 제품의 응용에 크게 제한을 받을 수 있다.

KR

1020010032052

A

KR

1020120131961

A

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 인장강도, 인장신율 및 인열강도가 우수하면서도 백색도 및 은폐력이 향상되고 광택도가 낮아진 생분해성 물품을 제조할 수 있는 PLA 및 무기물을 포함하는 생분해성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 생분해성 수지 조성물로부터 제조된 생분해성 물품을 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 (ⅰ) 폴리락트산(poly lactic acid; PLA) 20 ~ 30중량%, (ⅱ) 상기 PLA 이외의 지방족 폴리에스테르 수지와 지방족/방향족 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 생분해성 폴리에스테르 수지 60 ~ 70중량%, (ⅲ) 탄산칼슘(CaCO₃) 3 ~ 10중량% 및 (ⅳ) 이산화티탄(TiO₂) 3 ~ 10중량%로 이루어지고, (v) 상기 탄산칼슘 및 이산화티탄의 합계 함량이 10 ~ 20중량%인 기초 수지 조성물; 가소제; 및 상용화제를 포함하는 생분해성 수지 조성물을 제공한다.

상기 기초 수지 조성물에서, 상기 이산화티탄:탄산칼슘의 함량 비율은 1:1 ~ 1:2(중량기준)인 것이 바람직하다.

상기 (ⅱ) 생분해성 폴리에스테르 수지는 폴리부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트(poly butylene adipate-co-terephthalate; PBAT), 폴리부틸렌 숙시네이트(poly butylenes succinate; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트(poly butylene succinate-co-adipate; PBSA) 및 폴리하이드록시 알카노에이트(poly hydroxyl alkanoate; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.

상기 가소제의 함량은 상기 기초 수지 조성물 100중량부를 기준으로 0.1 ~ 1.0중량부일 수 있으며, 상기 가소제는 디옥틸아디페이트(dioctyl adipate; DOA), 시트르산 에스테르(citric acid ester) 및 지방산 에스테르로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 에스테르계 가소제, 시트르산 (citric acid), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol; PEG) 및 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol; PPG)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.

상기 상용화제의 함량은 상기 기초 수지 조성물 100중량부를 기준으로 0.1 ~ 0.5중량부일 수 있으며, 상기 상용화제는 폴리이소시아네이트(polyisocyanate), 에폭시 관능기를 가진 스티렌-아크릴레이트 공중합체 및 카보디이미드(carbodiimide)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 생분해성 수지 조성물로부터 제조된 생분해성 물품을 제공한다.

이때, 상기 생분해성 물품은 생분해성 필름일 수 있으며, 또는 상기 생분해성 필름으로부터 제조된 생분해성 봉투일 수 있다.

본 발명에 따른 폴리락트산을 포함하는 생분해성 수지 조성물은 탄산칼슘(CaCO₃) 및 이산화티탄(TiO₂)을 적절한 함량 및 비율로 포함함으로써 백색도 및 은폐력이 우수하면서도 광택도가 감소된 생분해성 물품을 제조할 수 있다.

또한, 상기 생분해성 수지 조성물은 적정한 가소제 및 상용화제를 포함함으로써 인장강도, 인장신율 및 인열강도와 같은 기계적 물성이 우수한 생분해성 물품을 제조할 수 있다.

본 발명은 (ⅰ) 폴리락트산(poly lactic acid; PLA) 20 ~ 30중량%, (ⅱ) 상기 PLA 이외의 지방족 폴리에스테르 수지와 지방족/방향족 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 생분해성 폴리에스테르 수지 60 ~ 70중량%, (ⅲ) 탄산칼슘(CaCO₃) 3 ~ 10중량% 및 (ⅳ) 이산화티탄(TiO₂) 3 ~ 10중량%로 이루어지고, (v) 상기 탄산칼슘 및 이산화티탄의 합계 함량이 10 ~ 20중량%인 기초 수지 조성물; 가소제; 및 상용화제를 포함하는 생분해성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 생분해성 물품에 관한 것이다.

먼저, 본 발명에 따른 생분해성 수지 조성물에 대해 상세히 살펴보면 하기와 같다.

상기 (ⅰ) PLA는 락트산을 중합하거나 또는 락타이드를 개환 중합하여 얻어진 것으로서, 상대적으로 가격이 저렴하여 생분해성 수지의 원료로서 장점을 갖는다. 이러한 PLA는 폴리 L-락트산, 폴리 D-락트산 및 폴리 L, D-락트산으로 이루어지는 군으로부터 선택된 일종 이상일 수 있다.

상기 PLA의 함량은 상기 기초 수지 조성물 중량대비 20 ~ 30중량%이다. 상기 PLA의 함량이 20중량% 미만일 경우 최종적으로 제조되는 생분해성 물품의 인장강도 등과 같은 기계적 물성이 떨어지고 상대적으로 고가인 생분해성 폴리에스테르 수지의 함량이 높아지므로 경제성이 떨어지게 된다. 반면, 상기 PLA의 함량이 30중량%를 초과할 경우에는 생분해성 물품의 취성(brittleness)이 증가하여 인장신율, 인열강도 및 충격강도가 저하되는 문제가 발생된다.

상기 (ⅱ) PLA 이외의 지방족 폴리에스테르 수지 및 지방족/방향족 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 생분해성 폴리에스테르 수지는, 상기 PLA의 취성문제를 개선하여 인장신율, 인열강도 및 충격강도가 우수한 생분해성 물품을 제조하기 위하여 상기 PLA와 함께 본 발명에 따른 생분해성 수지 조성물의 기초수지로 사용된다.

이러한 생분해성 폴리에스테르 수지의 함량은 상기 기초 수지 조성물 중량대비 60 ~ 70중량%이다. 상기 생분해성 폴리에스테르 수지 조성물의 함량이 60중량% 미만일 경우 PLA의 취성 개선 효과가 미미하여 생분해성 물품의 인장신율 및 인열강도가 떨어지는 문제가 발생되고, 반면 70중량%를 초과할 경우에는 생분해성 물품의 인장강도 등과 같은 기계적 물성이 떨어지고 경제성이 낮은 단점이 있다.

상기 생분해성 폴리에스테르 수지는 폴리부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트(poly butylene adipate-co-terephthalate; PBAT), 폴리부틸렌 숙시네이트(poly butylenes succinate; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트(poly butylene succinate-co-adipate; PBSA) 및 폴리하이드록시 알카노에이트(poly hydroxyl alkanoate; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게 PBAT일 수 있다.

본 발명에 따른 생분해성 수지 조성물은 생분해성 물품의 은폐력 및 백색도 향상과 광택도 감소 효과를 동시에 얻기 위한 목적으로 탄산칼슘(CaCO₃) 및 이산화티탄(TiO₂)으로 이루어진 2종의 무기첨가제를 적정 함량으로 포함한다.

상기 (ⅲ) 탄산칼슘(CaCO₃)의 함량은 상기 기초 수지 조성물 중량대비 3 ~ 10중량% 이다. 상기 탄산칼슘(CaCO₃)의 함량이 3중량% 미만일 경우에는 생분해성 물품의 은폐력이 떨어지는 문제가 발생하고, 반면 10중량%를 초과할 경우 색도 값중 b값이 떨어져 백색도가 낮아지는 문제가 발생한다.

상기 (ⅳ) 이산화티탄(TiO₂)의 함량은 상기 기초 수지 조성물 중량대비 3 ~ 10중량% 이다. 상기 이산화티탄(TiO₂)의 함량이 3중량% 미만일 경우에는 생분해성 물품의 백색도가 떨어지는 문제가 발생한다. 반면, 상기 이산화티탄(TiO₂)의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 연신이 잘되지 않아, 예컨대 필름 형태의 생분해성 물품을 제조하는 데에 어려움이 있다.

본 발명의 조성물 중 상기 기초 수지 조성물에서, 바람직하게는, 상기 탄산칼슘 및 이산화티탄의 합계 함량이 10 ~ 20중량%이고, 특히, 상기 이산화티탄:탄산칼슘의 함량 비율은 1:1 ~ 1:2(중량기준)인 것이 더욱 바람직하다.

상기 탄산칼슘 및 이산화티탄의 합계 함량이 10중량% 미만인 경우, 은폐력이 불충분하고 광택도가 너무 높은 문제점이 남으며, 본 발명에 따른 생분해성 수지 조성물을 이용하여 필름 등과 같은 물품을 제조할 경우 뻣뻣함(stiffness)이 부족하여 상기 필름을 쇼핑백 등 최종 제품으로 가공할 때 생산성이 저하되는 문제점을 야기한다. 한편, 상기 탄산칼슘 및 이산화티탄의 합계 함량이 20중량%를 넘게 되면, 필름 등과 같은 물품으로 제조될 경우 인장신율이 저하되고, 쇼핑백 등 최종 제품 가공시 실링 강도가 저하되는 문제점을 초래한다.

그리고, 상기 이산화티탄:탄산칼슘의 함량 비율이 1:1 미만인 경우에는 광택도가 높아질 우려가 있으며, 상기 비율이 1:2를 초과하게 되면 생분해성 물품의 색상이 노랗게 되는 문제점이 발생할 수 있다.

한편, 상기 가소제는 고분자에 첨가되어 가공성, 유연성 등의 물성 및 기능을 개질하는 첨가제로, 상기 가소제의 함량은 상기 기초 수지 조성물 100중량부를 기준으로 0.1 ~ 1.0중량부인 것이 바람직하다. 상기 가소제의 함량이 0.1중량부 미만일 경우 물성 개선의 효과가 미미할 우려가 있고, 반면 1.0중량부를 초과할 경우에는 가소제가 과량 포함되어 생분해성 물품 제조 후 표면으로 마이그레이션(migration)될 수 있으며, 이에 따라 쇼핑백의 실링 강도가 점차 약해지는 등 생분해성 최종 제품의 품질이 저하되는 문제점을 발생시킬 수 있다.

상기 가소제는 디옥틸아디페이트(dioctyl adipate; DOA), 시트르산 에스테르(citric acid ester) 및 지방산 에스테르로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 에스테르계 가소제, 시트르산 (citric acid), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol; PEG) 및 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol; PPG)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다. 이때, 상기 에스테르계 가소제는 PLA와 유사한 에스테르 구조를 가지고 있으므로 PLA의 취성 및 생분해성 물품의 인장신율을 개선시킬 수 있어 바람직하게 사용될 수 있다. 특히, 상기 에스테르계 가소제 중에서 DOA는 PLA와의 상용성이 우수해 생분해성 물품표면 마이그레이션 현상이 최소화될 수 있고, 이로 인해 실링강도가 우수한 생분해성 물품을 제조할 수 있어 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 상용화제는 PLA와 PLA 이외의 생분해성 폴리에스테르 수지의 상용성 확보를 위해 첨가되는 것으로, 생분해성 물품의 인장강도 및 인열강도 등의 기계적 물성을 개선시키는 역할을 한다. 상기 상용화제의 함량은 상기 기초 수지 조성물 100중량부를 기준으로 0.1 ~ 0.5중량부인 것이 바람직하다. 상기 상용화제의 함량이 0.1중량부 미만일 경우 수지들 간의 상용성이 떨어져 기계적 물성이 저하될 우려가 있고, 반면 0.5중량부를 초과할 경우 용융지수(melt index; MI)가 과도하게 낮아져 생분해성 물품의 가공성이 불량해질 우려가 있다.

상기 상용화제는 폴리이소시아네이트(polyisocyanate), 에폭시 관능기를 가진 스티렌-아크릴레이트 공중합체 및 카보디이미드(carbodiimide)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다. 상기 에폭시 관능기를 가진 스티렌-아크릴레이트 공중합체로서는 예컨대, 바스프(BASF)사의 "JONCRYL"(등록 상표) 시리즈가 사용될 수 있다.

바람직하게, 상기 상용화제로서 폴리이소시아네이트가 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게 삼관능성 폴리이소시아네이트, 예컨대 하기의 화학식 1로 표시되는 삼관능성 폴리이소시아네이트가 사용될 수 있다.

화학식 1

이 밖에도, 본 발명에 따른 생분해성 수지 조성물은 산화방지제를 더 포함할 수 있다.

상기 산화방지제는 가공과정의 진행 중에 발생할 수 있는 고분자의 가교를 막아주고, 완제품의 장기적 물성을 유지할 뿐만 아니라, 변색을 막아주는 역할을 한다. 상기 산화방지제의 함량은 상기 기초 수지 조성물 100중량부를 기준으로 0.1 ~ 5중량부인 것이 바람직하다. 상기 산화방지제의 함량이 0.1중량부 미만일 경우 산화방지 효과가 미미해져 생분해성 물품의 내구성이 저하될 수 있다. 반면, 상기 산화방지제의 함량이 5중량부를 초과하면 함량 대비 효과가 미흡할 수 있고, 오히려 과도한 함량으로 산화방지제가 표면으로 이행될 수 있어 외관상 좋지 않을 수 있다.

상기 산화방지제는 1차 산화방지제 및 2 산화방지제를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 1차 산화방지제는 산화 작용으로 생성되는 불안정한 자유 라디칼(free radical)의 발생을 억제하거나 자유 라디칼을 안정한 형태로 만들어주는 역할을 하는 것으로, 페놀계 또는 방향족 아민계 산화방지제가 대표적이다. 상기 2차 산화방지제는 불안정한 자유 라디칼이 산소와 결합되어 생성되는 히드로퍼옥사이드(hydroperoxide)의 산화로 발생할 수 있는 또 다른 불안정한 자유 라디칼의 생성을 억제하는 역할을 하는 것으로, 인계 또는 티오계 산화방지제가 사용될 수 있다.

상기 생분해성 물품은 상기 생분해성 수지 조성물로부터 제조된 생분해성 필름일 수 있다. 상기 생분해성 필름은 통상의 방법에 따라 필름 제작기를 이용하여 제조할 수 있다. 이때, 탄산칼슘(CaCO₃) 및 이산화티탄(TiO₂)는 분산성 개선을 위하여 마스터배치(master batch, M/B) 칩 형태로 필름제조에 사용될 수 있다.

이렇게 제조된 생분해성 필름은 인장강도, 인장신율 및 인열강도가 우수하여 기존의 합성수지를 대체하여 사용될 수 있다.

상기 생분해성 물품은 상기 생분해성 필름으로부터 제조된 생분해성 봉투일 수 있으며, 예컨대 쓰레기 봉투, 롤백, 쇼핑백 등과 같은 용도로 사용될 수 있다. 이 밖에도 상기 생분해성 물품은 식품포장재 등의 분야에서 폭넓게 상용화될 수 있다. 특히, 본 발명에 따라 제조된 생분해성 필름은 백색도 및 은폐력이 뛰어나고 광택도가 낮으므로 마트용 쇼핑백 용도로 사용될 경우, 소비자의 니즈를 만족시킬 수 있어 더욱 바람직하다.

이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

폴리부틸렌아디페이트-코-테레프탈레이트(poly butylene adipate-co-terephthalate; PBAT)(ENPOL PBG7070, S-Enpol사) 67중량%, 폴리락트산(poly lactic acid; PLA)(PLA 4032D, NatureWorks) 23중량%, TiO₂ (코스모화학) 7중량% 및 CaCO₃(GTL chemical) 3중량%를 혼합기에 투입하여 기초 수지 조성물 혼합물을 제조하였다.

이어서, 이축 압출기(창성 P&R사 제품, L/D: 36/1, 직경: 24.2mm)에 상기 기초 수지 조성물 혼합물과 상기 기초 수지 조성물 100중량부를 기준으로 가소제(DOA(dioctyl adipate), 애경유화) 0.3중량부 및 상용화제(삼관능성 폴리이소시아네이트, 애경화학) 0.25중량부를 투입하고 170℃에서 용융혼련하여 생분해성 수지 조성물 펠렛을 제조하였다.

이후, 상기 펠렛을 유진엔지니어링사 YJF-2(직경: 60mm) 필름 성형기를 사용하여 가공온도 170℃에서 용융혼련하여 폭 400mm x 두께 50㎛의 생분해성 필름을 300m 제조하였다.

실시예 2 내지 4 및 비교예 1 내지 3

상기 PBAT, PLA, TiO₂, CaCO₃, 가소제 및 상용화제의 함량을 하기의 표 1에 기재된 바와 같은 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 생분해성 필름을 제조하였다.

위 각 실시예 및 비교예들에서 제조한 필름의 물성을 다음과 같은 방법으로 평가하였다.

< 평가방법 >

1. 용융지수(melt index, MI)

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 생분해성 수지 조성물(펠렛 상태)의 용융지수를 ASTM D1238에 의거하여 측정하였다. 구체적으로, 190℃의 온도 및 2.16kg 하중 하에서 10분간 오리피스(반지름: 2mm, 길이: 8mm)를 통과하여 흘러나오는 양(g)을 용융지수(MI)로 측정하였다.

2. 색도

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 생분해성 필름의 색도 L*, a* 및 b*를 Konica Minolta 색차계를 사용하여 CIE-L*a*b*(CIE 1976) 표색계에서 측정하였다. 상기 "L*"값, "a*"값 및 "b*"값은 CIE-L*a*b* (CIE1976) 표색계에서 표시되는 색조의 지표이다. "L*"값은 밝기를 나타내고, 이 수치가 클수록 밝다. "a*"값은 적색 정도를 나타내고, 이 수치가 클수록 적색도가 높다. "b*"값은 황색 정도를 나타내고, 이 수치가 클수록 황색도가 높아 백색도가 떨어진다.

3. 인열강도

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 생분해성 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)에서의 인열강도를 엘멘도르프(Elmendorf)식 인열강도 분석기를 이용하여 측정하였다.

4. 인장강도 및 인장신율

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 생분해성 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)에서의 인장강도 및 인장신율을 JIS K6251-1에 의거하여 측정하였다.

5. 은폐력 및 광택도

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 생분해성 필름의 은폐력을 은폐율 측정기(NOVO-SHOADE DUO, Rhopoint Instrument社)를 이용하여 측정하였다. 또한, 생분해성 필름의 광택도는 광택계(Micro-TRI-Gloss, BKY社)를 이용하여 측정하였다.

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2	비교예3
PBAT(중량%)		67	67	62	62	74	74	70
PLA(중량%)		23	23	25	25	19	19	23
TiO₂(중량%)		7	5	9	4.5	5	5	5
CaCO₃(중량%)		3	5	4	8.5	2	2	2
합계(중량%)		100	100	100	100	100	100	100
가소제(중량부)		0.30	0.30	0.30	0.30	-	0.30	0.30
상용화제(중량부)		0.25	0.25	0.25	0.25	-	0.25	0.25
MI(g/10min)		3.5	3.6	3.4	3.8	4.7	4.0	3.9
필름 색도	L	96	96	97	96	96	96	96
	a	-0.5	-0.5	-0.3	-0.4	-0.7	-0.4	-0.5
	b	1.1	1.0	0.8	1.0	1.3	1.2	1.3
인열강도(gf)	MD	49	49	48	48	50	60	57
인열강도(gf)	TD	155	156	156	164	152	165	163
인장강도(kgf/cm²)	MD	390	385	380	398	332	364	360
인장강도(kgf/cm²)	TD	251	253	251	260	250	286	284
인열신율(%)	MD	212	215	196	200	196	230	220
인열신율(%)	TD	331	337	310	324	350	410	390
은폐력(%)		68	74	72	76	60	61	62
광택도 (60^o)		27	24	26	22	36	35	34

* 상기 표 1에서 가소제, 상용화제의 함량 단위는 상기 PBAT, PLA, TiO₂ 및 CaCO₃의 합계량 100중량부를 기준으로 한 중량부이다.

상기 표 1을 참조하면, 실시예 1내지 4에 따라 제조된 생분해성 필름이 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 생분해성 필름에 비하여 백색도 및 은폐력이 우수하고 광택도가 낮은 것을 확인할 수 있다. 특히, 이산화티탄:탄산칼슘의 투입비율이 중량기준으로 1:1 ~ 1:2 범위에 속하는 실시예 2 및 4에 따라 제조된 생분해성 필름의 경우, 은폐력이 현저히 높게 나타나고 광택도 또한 낮게 나타나는바, 마트용 쇼핑백 등과 같은 생분해성 봉투의 용도로 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.

또한, 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 생분해성 수지 조성물로부터 제조된 펠렛의 경우, 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 수지 펠렛에 비하여 용융지수가 낮게 나타나는 바, 가공성이 우수한 생분해성 수지 조성물이 제조되었음을 확인할 수 있다.

이 밖에, 가소제 및 상용화제를 첨가하여 제조된 비교예 2 및 3에 따른 생분해성 필름의 경우 비교예 1의 생분해성 필름에 비하여 높은 인장강도, 인장신율 및 인열강도를 나타내는 것을 확인 할 수 있다. 이에 따라, 비교에 2 및 3과 동일한 가소제 및 상용화제 함량을 적용하여 실시예 1 내지 실시예 4의 생분해성 필름을 제조하였으며, 우수한 물성을 나타내는 생분해성 필름을 제조할 수 있었다.

이상, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 권리범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

(ⅰ) 폴리락트산(poly lactic acid; PLA) 20 ~ 30중량%, (ⅱ) 상기 PLA 이외의 지방족 폴리에스테르 수지와 지방족/방향족 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 생분해성 폴리에스테르 수지 60 ~ 70중량%, (ⅲ) 탄산칼슘(CaCO₃) 3 ~ 10중량% 및 (ⅳ) 이산화티탄(TiO₂) 3 ~ 10중량%로 이루어지고, (v) 상기 탄산칼슘 및 이산화티탄의 합계 함량은 10 ~ 20중량%인 기초 수지 조성물;
가소제; 및
상용화제를 포함하는 생분해성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 이산화티탄:탄산칼슘의 함량 비율은 1:1 ~ 1:2(중량기준)인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 (ⅱ) 생분해성 폴리에스테르 수지는 폴리부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트(poly butylene adipate-co-terephthalate; PBAT), 폴리부틸렌 숙시네이트(poly butylenes succinate; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트(poly butylene succinate-co-adipate; PBSA) 및 폴리하이드록시 알카노에이트(poly hydroxyl alkanoate; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 가소제의 함량은 상기 기초 수지 조성물 100중량부를 기준으로 0.1 ~ 1.0중량부인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제4항에 있어서,
상기 가소제는 디옥틸아디페이트(dioctyl adipate; DOA), 시트르산 에스테르(citric acid ester) 및 지방산 에스테르로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 에스테르계 가소제, 시트르산 (citric acid), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol; PEG) 및 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol; PPG)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 상용화제의 함량은 상기 기초 수지 조성물 100중량부를 기준으로 0.1 ~ 0.5중량부인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제6항에 있어서,
상기 상용화제는 폴리이소시아네이트(polyisocyanate), 에폭시 관능기를 가진 스티렌-아크릴레이트 공중합체 및 카보디이미드(carbodiimide)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 생분해성 수지 조성물로부터 제조된 생분해성 물품.
제8항에 있어서,
상기 생분해성 물품이 상기 생분해성 수지 조성물로부터 제조된 생분해성 필름인 것을 특징으로 하는 생분해성 물품.
제9항에 있어서,
상기 생분해성 물품이 상기 생분해성 필름으로부터 제조된 생분해성 봉투인 것을 특징으로 하는 생분해성 물품.