KR20190063016A - 해충 퇴치 효과 및 인열강도가 우수한 싱크대 거름망용 생분해성 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 싱크대 거름망용 필름에 관한 것으로서, 구체적으로는 생분해성이 우수하고 해충 퇴치 효과 및 우수한 인열 강도를 갖는 싱크대 거름망용 생분해성 필름에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명의 싱크대 거름망용 생분해성 필름은 필름 총 중량 대비 폴리락트산 5 내지 30 중량%, 폴리부틸렌숙시네이트 10 내지 30 중량%, 폴리부틸렌아디페이트-코-부틸렌테레프탈레이트 50 내지 75 중량%, 열가소성 전분 1 내지 15 중량%, 제1 첨가제 5 내지 15 중량% 및 제2 첨가제 0.1 내지 10중량%를 포함하여 우수한 생분해성을 갖고, 인열강도가 80 kgf/cm2 이상이고, 시나몬 오일을 함유하여 우수한 해충 퇴치 효과를 갖는다.

Description

해충 퇴치 효과 및 인열강도가 우수한 싱크대 거름망용 생분해성 필름{BIODEGRADABLE FILM FOR FILTER FOR SINK DRAIN WITH INSECT REPELLENT EFFECT AND HIGH TEARING STRENGTH}
본 발명은 싱크대 거름망용 필름에 관한 것으로서, 구체적으로는 생분해성이 우수하고 해충 퇴치 효과 및 인열강도가 우수한 싱크대 거름망용 생분해성 필름에 관한 것이다.
설거지 동안 발생한 음식물 쓰레기는 주방의 싱크대 배수구에 남겨지게 되는데, 이러한 쓰레기는 음식물 쓰레기 비닐봉투에 담아서 버려진다. 하지만, 배수구에 남겨진 음식물 쓰레기는 다량의 수분을 함유하고 있기 때문에, 쓰레기 비닐봉투에 옮겨 담기가 불편하다. 이러한 문제점을 보완하기 위해, 싱크대 배수구에 거름망을 설치하고, 모아진 쓰레기를 거름망과 함께 버리는 방법이 사용되고 있다. 하지만, 기존 거름망은 일반 필름을 사용하기 때문에, 거름망과 음식물 쓰레기를 따로 처리해야 하는 불편함이 있다.
이와 관련하여, 한국공개특허 제2005-0091877호에서는 거름망이 지지부와 걸름부로 분리가 되고, 오물이 체적되면 지지부에서 오물과 함께 걸름부가 분리되어 버려지고, 걸름부는 다수의 배수구가 천공된 비닐류의 재질로 구성된 거름망을 개시하고 있다.
생분해성 필름과 관련하여, 한국공개특허 제2014-0076359호에서는 생분해성 고분자, 친수성 천연 소재 및 생분해성 고분자와 산무수물의 그래프트 공중합체를 포함하는 생분해성 수지 필름을 개시하고 있다. 또한, 한국공개특허 제2014-0075468호에서는 폴리락트산, 폴리부틸렌숙시네이트, 폴리부틸렌아디페이트-테레프탈레이트 공중합체 및 무기 첨가제를 포함하는 생분해성 포장재를 개시하고 있다.
본 발명은 상기한 종래 싱크대 배수구에서의 음식물 쓰레기 처리의 곤란성을 해결하면서, 생분해가 가능하여 친환경적이며, 해충 퇴치가 가능하여 위생적이며, 인열 강도가 우수한 싱크대 거름망용 생분해성 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제는, 필름 총 중량 대비 폴리락트산 5 내지 30 중량%, 폴리부틸렌숙시네이트 10 내지 30 중량%, 폴리부틸렌아디페이트-코-부틸렌테레프탈레이트 50 내지 75 중량%, 열가소성 전분 1 내지 15 중량%, 제1 첨가제 5 내지 15 중량% 및 제2 첨가제 0.1 내지 10 중량%를 포함하는 싱크대 거름망용 생분해성 필름에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 제1 첨가제는 탄산칼슘, 실리카 및 탈크로 이루어진 군에선 선택된 1종일 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 제2 첨가제는 시나몬 오일, 유칼립투스 오일, 시트로넬라 오일, 페니 로얄 오일, 라벤더 오일, 레몬그라스오일 및 타임 오일로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 오일일 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 필름은 이축 압출 혼합기를 이용하여 단일층 블로운 공압출 방법으로 제조된 단일층 필름이고, 필름의 두께는 30 내지 100 μm일 수 있다.
본 발명의 씽크대 거름망용 생분해성 필름은 생분해성이 우수하여 친환경적이고, 음식물 쓰레기와 함께 비닐봉투에 넣어서 버릴 수 있어 사용이 간편하다, 또한, 필름 내에 살충 효과가 있는 허브 오일을 포함하고 있어 해충의 유입 및 번식을 막을 수 있다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한, 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다. 용어 약이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, 포함하다 및 포함하는 이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.
본 발명의 싱크대 거름망용 생분해성 필름은 폴리락트산(Poly Lactic Acid, PLA), 폴리부틸렌숙시네이트(Polybutylenesuccinate, PBS), 폴리부틸렌아디페이트-코-부틸렌테레프탈레이트(Poly butyleneadipate-co-butyleneterephthalate, PBAT), 열가소성 전분(Thermoplastic Starch, TPS), 제1 첨가제 및 제2 첨가제를 포함한다.
바람직하게는, 필름 총 중량 대비 폴리락트산 5 내지 30 중량%, 폴리부틸렌숙시네이트 10 내지 30 중량%, 폴리부틸렌아디페이트-코-부틸렌테레프탈레이트 50 내지 75 중량%, 열가소성 전분 1 내지 15 중량%, 제1 첨가제 5 내지 15 중량% 및 제2 첨가제 0.1 내지 10 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 폴리락트산은 생분해성 수지로서, 필름 총 중량 대비 5 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 20 중량%이다. 폴리락트산 함량이 5 중량% 미만인 경우, 생분해 특성이 낮아지고, 30 중량%를 초과하는 경우 압출시 작업성이 나빠지고 최종 필름의 신율 및 인열강도가 낮아진다. 이 경우 사용시, 음식물 쓰레기에 의해 필름에 구멍이 생기거나 찢어질 수 있다.
상기 폴리부틸렌숙시네이트는 생분해성 수지로서, 필름 총 중량 대비 10 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 20 중량%이다. 폴리부틸렌숙시네이트 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 끓는 물에 대한 내열성이 낮고 인장강도가 저하되며, 30 중량%를 초과하는 경우에는 최종 필름의 신율 및 인열강도가 낮아진다. 이 경우 사용시, 음식물 쓰레기에 의해 필름에 구멍이 생기거나 찢어질 수 있다.
상기 폴리부틸렌아디페이트-코-부틸렌테레프탈레이트는 생분해성 수지로서, 필름 총 중량 대비 50 내지 75 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50 내지 70 중량%이다. 폴리부틸렌아디페이트-코-부틸렌테레프탈레이트 함량이 50 중량% 미만인 경우에는 신열 및 인열강도가 낮아져, 사용시, 음식물 쓰레기에 의해 필름에 구멍이 생기거나 찢어질 수 있다. 70 중량%를 초과하는 경우에는 필름의 연질성이 높아져 압출 가공성이 나빠진다.
상기 열가소성 전분은 필름 총 중량 대비 1 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 3 내지 10 중량%이다. 열가소성 전분 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 생분해성이 나빠지며, 15 중량%를 초과하는 경우에는 컴파운드시 발포 현상이 발생하여 블로운 필름 생산시 압출 작업성이 나빠진다.
상기 제1 첨가제는 탄산칼슘, 실리카 및 탈크로 이루어진 군에선 선택된 1종인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 탈크이다. 제1 첨가제는 필름 총 중량 대비 5 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 5 내지 10 중량%이다. 제1 첨가제 함량이 5 중량% 미만인 경우에는 블로운 압출 생산시 필름 개구성이 열세하여 압축 작업을 제어하기 어려워지고, 무광 특성이 낮아져서 필름의 외관이 나빠진다. 15 중량%를 초과하는 경우에는 블로운 압출 작업성이 나빠지고, 필름 인장강도, 인열강도 및 신열과 같은 필름 물성이 낮아져, 사용시, 음식물 쓰레기에 의해 필름에 구멍이 생기거나 찢어질 수 있다.
상기 제2 첨가제는, 시나몬 오일, 유칼립투스 오일, 시트로넬라 오일, 페니 로얄 오일, 라벤더 오일, 레몬그라스오일 및 타임 오일로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 허브 오일이 바람직하며, 보다 바람직하게는 시나몬 오일을 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 제2 첨가제는 필름 총 중량 대비 0.1 내지 10 중량%로 추가로 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 1 내지 5 중량%이다. 허브 오일의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 해충 퇴치 효과가 미미하며, 10 중량%를 초과하는 경우에는 제품 단가가 비싸진다.
상기 조성으로 이루어진 본 발명의 생분해 필름은 인열 강도가 80 kgf/cm2 이상으로 물성이 우수하다
본 발명의 싱크대 거름망용 생분해성 필름은 단일층 블로운(Mono-layer Blown), 2층 블로운(2-layer Blown) 또는 3층 블로운(3-layer Blown) 공압출 방법으로 제조할 수 있으며, 바람직하게는 단일층 블로운 공압출 방법으로 제조할 수 있다.
상기 단일층 블로운 공압출 방법은 이축 압출 혼합기(twin screw compounder)를 이용할 수 있다. 상기 이축 압출 혼합기는 필름 수지와 첨가제를 가열하고 유동시켜 연속적으로 혼합 및 압출하는 기계로서, 본체 입구에 설치된 원료공급기(hopper), 본체 내부에서 원료를 운반하는 스크류(screw), 스크류를 둘러싸는 배럴(barrel), 본체 출구의 다이(die)로 구성된다. 배럴은 수백 기압에 견디는 내압 구조를 가지며, 여러 단위로 분할되어 각 부분별 온도 제어가 가능하다(Feeding Section, Compression Section, Metering Section). 또한, 배럴 내부의 수지와 첨가제는 배럴 벽면에서 열에너지를, 스크류로부터 전단 에너지를 받아 가공되며, 다이는 최종 제품의 형상을 결정한다.
상기 이축 압출 혼합기는 물 또는 열을 가하지 않고 생분해성 수지와 첨가제를 혼합하는 건식 혼합(drying blending) 또는 일축 압출 혼합기와 대비하여, 필름 원료의 분산력이 높아서 생산된 필름의 물성이 우수하다. 특히 동방향 회전 완전 맞물림 타입의 경우, 수지와 첨가제의 충분한 혼합, 스크류 표면에 원료 미체류, 압출 혼합기 내 압력 분포가 비교적 균일하다.
본 발명의 싱크대 거름망용 생분해성 필름의 두께는 바람직하게는 30 내지 100μm이며, 보다 바람직하게는 40 내지 80μm이다. 필름의 두께가 30μm 미만인 경우 인장강도, 인열강도 및 신율이 나빠져서 사용시 필름에 구멍이 생기거나 찢어질 수 있다. 필름의 두께가 100μm를 초과하는 경우 단가 경쟁력이 낮다.
본 발명의 생분해성 필름은 거름망에서의 수분 배출을 위해 다수의 천공을 포함할 수 있다. 천공의 개수나 모양은 특별히 제한되지 않는다.
이하에서 실시예를 들어서 본 발명을 상세하게 설명하지만, 이들 실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 8
하기 표 1에 기재된 조성을 사용하여 50μm 두께의 단일층 압출 필름을 제조하였다. 상기 단일층 압출 필름은 원료공급기(hopper), 스크류(screw), 스크류를 둘러싸는 배럴(barrel), 본체 출구의 다이(die)로 구성된 이축 압출 혼합기(twin screw compounder)를 이용하여, 단일층 블로운 공압출 방법 3-레이어 블로운 방법을 사용하여 제조되었다.
비교예 10은 두께 50μm의 폴리에틸렌 필름이다. Mono-layer Blown 압출로 LDPE, LLDPE 중 적어도 하나 이상의 수지를 사용하였다.
하기 표 1에서 폴리락트산(PLA)는 NatureWork사의 2003D 또는 4032D grade를 사용할 수 있으며, 본 실시예에서는 2003D grade를 사용하였다. 폴리부틸렌숙시네이트(PBS)는 EnPol사의 F4560 또는 지오솔테크사의 SOLPOL-500 등을 사용할 수 있으며, 본 실시예에서는 EnPol사의 F4560를 사용하였다. 폴리부틸렌아디페이트-코-부틸렌테레프탈레이트(PBAT)는 EnPol사의 PBG7070 또는 바스프사의 Ecoflex 등을 사용할 수 있으며, 본 실시예에서는 EnPol사의 PBG7070을 사용하였다. 열가소성전분(TPS)은 대상사의 Regreen 또는 잉글리디언사의 TPS를 사용할 수 있으며, 본 실시예에서는 대상사의 Regreen을 사용하였다. 또한, 제1 첨가제는 탈크를 사용하였고, 제2 첨가제는 시나몬 오일을 사용하였다.
(단위: 중량%)
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3
PLA 5 10 5 5 0 35 10
PBS 10 10 17 15 15 10 5
PBAT 69.5 63 60 60 70 45 70
TPS 5 5 5 5 5 5 5
탈크 10 10 10 10 10 5 10
시나몬
오일		 0.5 2 3 5 - - -
제조방법 이축압출
컴파운드		 이축압출
컴파운드		 이축압출
컴파운드		 이축압출
컴파운드		 이축압출
컴파운드		 이축압출
컴파운드		 이축압출
컴파운드
구분 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10
PLA 5 10 5 5 5 10 폴리에틸렌 필름(50μm)
PBS 40 10 10 15 10 10
PBAT 40 65 55 73 45 65
TPS 5 0 20 5 5 5
탈크 10 15 10 2 35 10
시나몬
오일		 - - - - - -
제조방법 이축압출
컴파운드		 이축압출
컴파운드		 이축압출
컴파운드		 이축압출
컴파운드		 이축압출
컴파운드		 블렌딩
실험예 1
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 10에서 제조된 필름에 대해 인장강도, 신율, 수축성(MD, TD), 딥드로잉성 및 생분해도를 측정하였다. 측정결과를 아래 표 2에 나타내었다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6 비교예7 비교예8 비교예9 비교예10
인장강도
(kgf/cm2)		 286 302 314 278 98 248 211 142 243 123 250 65 압출 작업성
열세로 인한 필름
물성 측정 불가		 270
신율(%) 490 470 440 455 400 112 395 220 395 274 400 70 430
인열강도
(kgf/cm2)		 88 86 85 82 56 23 55 32 59 42 60 16 80
Gloss Meter 25 21 23 34 18 16 14 17 21 19 5 106 20
필름
개구성		 우수 우수 우수 우수 양호 양호 양호 양호 우수 다소
열세		 열세 우수 양호
표준물질대비실험물질
생분해도
(%)		 69 64 66 68 53 60 57 60 49 60 60 22 2
- 인장강도 및 신율 : ASTM D 882 기준에 따라 UTM 장비((주)테스트원, 2006)로 측정하였다.
- 인열강도 :　ASTM D1004 규격에 의해 UTM 장비((주)테스트원, 2006)로 측정하였다.
- Gloss Meter : ASTM D523 규격에 의해 Gloss Meter계를 이용하여 측정하였다.
- 필름 개구성: 사람이 손으로 필름의 개구성 여부를 판단하였다.
- 생분해도 : KTR(한국화학연구원)에 의뢰하여 퇴비화 조건으로 필름 생분해도를 측정하였다. 퇴비화 조건에서 발생되는 이산화탄소의 양을 적정법으로 측정하여 45일 동안 측정 결과 표준물질 대비 시험물질의 생분해도는 이산화탄소 누적발생량에 의해 계산한 평균 생분해도이다.
표 2를 보면, 폴리락트산, 폴리부틸렌숙시네이트, 폴리부틸렌아디페이트-코-부틸렌테레프탈레이트, 열가소성 전분 및 첨가제를 본 발명의 함량 범위 내로 포함한 실시예 1 내지 4의 생분해성 필름이 우수한 인장강도, 신율 및 인열강도를 갖지며, 필름 개구성 및 생분해도 역시 우수한 것을 알 수 있다.
한편, 폴리락트산을 전혀 포함하지 않는 경우(비교예 1)에는 인장강도와 인열강도가 현저히 저하되고 생분해도 역시 나쁘고, 폴리락트산을 30 중량%를 초과하여 포함한 경우(비교예 2)에는 신율과 인열강도가 현저히 저하되어 싱크대 거름망용 필름으로 사용하기에 부적절하였다.
또한, 폴리부틸렌아디페이트-코-부틸렌테레프탈레이트를 50 중량% 미만으로 포함하고, 첨가제의 양이 15 중량%를 초과하는 경우(비교예 8)에는 인장강도, 인열강도 및 신율이 모두 나쁘고 생분해도 역시 나쁜 것을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 함량 범위 내에서 각 성분을 포함하지만, 이축 압출 혼합기를 이용한 단일층 블로운 공압출이 아닌 건식 블렌딩으로 제조된 비교예 9의 경우에는 필름의 물성 자체가 측정 불가능하였다.
실험예 2
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 10에서 제조된 필름의 해충 퇴치 효과를 측정하고 그 결과를 표 3에 나타내었다.
해충 퇴치 효과의 측정은 30 x 30 x 20 cm의 투명 박스에 실시예 및 비교예의 필름을 A4 크기로 잘라서 넣고, 숙성된 사과 50g을 상기 필름 위에 올려 놓은 후, 박스를 투명 랩으로 덮고 10개의 구멍을 뚫는다. 시간 경과에 따라 박스에 들어있는 초파리의 수를 계수한다.
시간 초파리수 실시예1 실시예2 실시예3 실시예
4		 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6 비교예7 비교예8 비교예
9		 비교예
10
1Hr 개 0 0 0 0 3 2 4 3 1 4 3 2 측정
불가		 4
6Hr 1 0 0 0 11 9 13 11 8 14 10 8 12
12Hr 2 1 0 0 18 21 20 21 22 25 18 20 17
24Hr 4 3 1 0 29 29 26 29 32 33 31 29 26
48Hr 9 6 3 1 41 38 39 35 44 42 36 38 36
상기 표 3을 보면, 시나몬 오일을 함유한 실시예 1 내지 4의 필름은 24시간 경과시까지 초파리가 거의 관찰되지 않아 해충 억제 효과가 우수한 것을 확인할 수 있다. 이에 반해 시나몬 오일을 포함하지 않은 비교예 1 내지 비교예 8, 비교예 10의 필름의 경우에는 1시간 경과시부터 초파리가 관찰되기 시작하여 시간 경과에 따라 현저히 많은 해충이 관찰되었다. 비교예 9의 경우에는 압출 작업성 열세로 인한 필름 생산이 어려워 해충 퇴치 효과 테스트를 진행하지 못하였다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 필름 총 중량 대비 폴리락트산 5 내지 30 중량%, 폴리부틸렌숙시네이트 10 내지 30 중량%, 폴리부틸렌아디페이트-코-부틸렌테레프탈레이트 50 내지 75 중량%, 열가소성 전분 1 내지 15 중량%, 제1 첨가제 5 내지 15 중량% 및 제2 첨가제 0.1 내지 10 중량%를 포함하는 싱크대 거름망용 생분해성 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 첨가제는 탄산칼슘, 실리카 및 탈크로 이루어진 군에선 선택된 1종인, 싱크대 거름망용 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 첨가제는 시나몬 오일, 유칼립투스 오일, 시트로넬라 오일, 페니 로얄 오일, 라벤더 오일, 레몬그라스오일 및 타임 오일로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 싱크대 거름망용 생분해성 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 필름은 이축 압출 혼합기를 이용하여 단일층 블로운 공압출 방법으로 제조된 단일층 필름인, 싱크대 거름망용 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 필름의 두께는 30 내지 100 μm인, 싱크대 거름망용 필름.
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