KR20200057404A - 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트 및 그 제조방법 - Google Patents

다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트 및 그 제조방법을 개시한다. 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트는 PLA(Poly Lactic Acid) 수지를 포함하는 내층, 내층의 상면에 부착된 폴리에틸렌테레프탈레이트-글리콜(PETG) 수지를 포함하는 상부외층, 및 내층의 하면에 부착된 PETG 수지를 포함하는 하부외층을 포함할 수 있다.

Description

다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트 및 그 제조방법{Eco-friendly biodegradable sheet having multi-layered structure and method of manufacturing the same}
본 발명은 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 내열성, 내한성, 충격강도 및 인장 강도가 향상된 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
폴리염화비닐(PVC)계 시트는 유해 물질을 배출하기 쉽고, 폐기 시에도 환경에 부담을 주는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 PLA(Poly Lactic Acid) 수지가 PVC계 시트를 대체하는 수단으로 각광을 받고 있다.
대한민국공개특허공보 10-2008-0067424(2008년 7월 21일)는 PLA으로 형성된 내층을 갖는 다중구조를 가진 생분해성 시트를 개시하고 있다.
대한민국등록특허공보 10-1379552(2014년 3월 31일)는 분자 사슬간 가교화가 이루어져 용융강도가 증가하여 열가공이 용이한 PLA 수지를 사용한 친환경 시트를 개시하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 내열성, 내한성, 충격강도 및 인장 강도가 향상된 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 전자렌즈로 가열이 가능한 컵 소재로 사용될 수 있는 친환경 생분해성 시트 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트는, PLA(Poly Lactic Acid) 수지를 포함하는 내층, 상기 내층의 상면에 부착된 폴리에틸렌테레프탈레이트-글리콜(PETG) 수지를 포함하는 상부외층, 및 상기 내층의 하면에 부착된 PETG 수지를 포함하는 하부외층을 포함할 수 있다. 상기 상부외층 또는 상기 하부외층은, 커플링제(Coupling Agent)를 더 포함할 수 있다. 상기 전체 조성물 100 중량부를 기준으로 상기 PLA 수지는 61.5 내지 85 중량부, 상기 PETG 수지는 14.5 내지 38 중량부 및 상기 커플링제는 0.1 내지 0.5 중량부를 포함할 수 있다.
상기 커플링제는, 실랑계, 티탄산염계 및 크롬계 중 어느 하나로 이루어진 커플링제를 포함할 수 있다.
상기 다른 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 제조방법은, 섭씨 180도씨 내지 260도씨에서 PLA(Poly Lactic Acid) 수지 및 폴리에틸렌테레프탈레이트-글리콜(PETG) 수지를 용융시키는 단계, 분배기의 상부 주입부 및 하부 주입부에 각각 상기 용융된 PETG 수지를 주입하고, 상기 상부 주입부 및 상기 하부 주입부 사이에 배치된 중간 주입부에 상기 PLA 수지를 주입하는 단계, 및 상기 상부 주입부로부터 배출된 PETG 수지, 상기 중간 주입부로부터 배출된 PLA 수지 및 상기 하부 주입부로부터 배출된 PETG 수지를 다이스를 통하여 압출하여 접착하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 친환경 생분해성 시트의 제조방법은, 상기 용융된 PETG에 커플링제(Coupling Agent)를 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 또 다른 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트는, PLA(Poly Lactic Acid) 수지를 포함하는 내층, 상기 내층의 상면에 부착된 에코젠(ecozen) 수지를 포함하는 상부외층, 및 상기 내층의 하면에 부착된 에코젠 수지를 포함하는 하부외층을 포함하는 다층구조를 가질 수 있다.
상기 상부외층 또는 상기 하부외층은, 커플링제(Coupling Agent)를 더 포함할 수 있다. 상기 전체 조성물 100 중량부를 기준으로 상기 PLA 수지는 61.5 내지 85 중량부, 상기 에코젠 수지는 14.5 내지 38 중량부 및 상기 커플링제는 0.1 내지 0.5 중량부를 포함할 수 있다.
상기 커플링제는, 실랑계, 티탄산염계 및 크롬계 중 어느 하나로 이루어진 커플링제를 포함할 수 있다.
상기 또 다른 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 제조방법은, 섭씨 180도씨 내지 260도씨에서 PLA(Poly Lactic Acid) 수지 및 에코젠(ecozen) 수지를 용융시키는 단계, 분배기의 상부 주입부 및 하부 주입부에 각각 상기 용융된 에코젠 수지를 주입하고, 상기 상부 주입부 및 상기 하부 주입부 사이에 배치된 중간 주입부에 상기 PLA 수지를 주입하는 단계, 및 상기 상부 주입부로부터 배출된 에코젠 수지, 상기 중간 주입부로부터 배출된 PLA 수지 및 상기 하부 주입부로부터 배출된 에코젠 수지를 다이스를 통하여 압출하여 접착하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 친환경 생분해성 시트의 제조방법은, 상기 용융된 에코젠 수지에 커플링제(Coupling Agent)를 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트 및 그 제조방법에 의하면, PLA 수지를 포함하는 내층의 상하부에 PETG 수지를 포함하는 외층이 형성됨으로써, 내열성, 내한성, 충격강도 및 인장 강도가 향상된 친환경 생분해성 시트를 제조할 수 있다.
또한, PLA 수지를 포함하는 내층의 상하부에 에코젠 수지를 포함하는 외층이 형성됨으로써, 내열성, 내한성, 충격강도 및 인장 강도가 향상된 친환경 생분해성 시트를 제조할 수 있다.
또한, 투명하면서 전자렌즈로 가열이 가능한 컵 소재로 사용될 수 있는 친환경 생분해성 시트를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 바람직한 일실시예의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 제조방법에 대한 바람직한 일실시예의 수행과정을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 압축기의 일실시예의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 바람직한 다른 실시예의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 제조방법에 대한 바람직한 다른 실시예의 수행과정을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시형태들에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 바람직한 일실시예의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트(100)는 하부외층(110), 내층(120) 및 상부외층(130)을 포함할 수 있다.
하부외층(110)은 내층(120)의 하면에 위치하며, 폴리에틸렌테레프탈레이트-글리콜(PETG) 수지를 포함할 수 있다. 폴리에틸렌테레프탈레이트-글리콜(PETG)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)에 포함된 에틸렌글리콜(E ; Ethylene Glycol)의 일정량(2.0 ~30.중량%)을 사이클로헥산 디메탄올(CHDM; Cyclohexane Dimethanol)로 치환한 무정형 공중합 폴리에스테르일 수 있다. 폴리에틸렌테레프탈레이트-글리콜(PETG)은 친환경 수지로서 충격강도, 인장강도 및 내한성이 우수한 효과가 있다.
내층(120)은 하부외층(110) 및 상부외층(130) 사이에 위치하며, PLA(Poly Lactic Acid) 수지를 포함할 수 있다. PLA 수지는 생분해성 수지로 락타이드 또는 락트산의 열가소성 폴리에스테르로서, 제조예를 들면, 옥수수, 감자 등에서 추출한 전분을 발효시켜 제조되는 락트산을 중합시켜 제조될 수 있다. 상기 옥수수, 감자 등은 얼마든지 재생 가능한 식물 자원이므로, 이들로부터 확보할 수 있는 PLA 수지는 석유 자원고갈에 의한 문제에 효과적으로 대처할 수 있다. 또한 PLA 수지는 사용 또는 폐기 과정에서 CO2 등의 환경 유해 물질의 배출량이 폴리염화비닐(PVC) 등의 석유기반 소재에 비해 월등히 적고, 폐기 시에도 자연 환경 하에서 용이하게 분해될 수 있는 친환경적인 특성을 가진다. 하지만, PLA 수지는 내한성이 약하고 0°C 이하에서 깨지기 쉽고, 인장강도가 낮은 특성이 있다.
상부외층(130)은 내층(110)의 상면에 위치하며, PETG 수지를 포함할 수 있다. 하부외층(110)과 상부외층(130)은 동일한 소재로 형성될 수 있다.
하부외층(110), 내층(120) 및 상부외층(130)의 유기적 결합관계로, 본 발명은 내열성, 내한성, 충격강도 및 인장 강도가 향상된 친환경 생분해성 시트를 제조할 수 있다.
상부외층(110) 또는 하부외층(130)은, 커플링제(Coupling Agent)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 커플링제는 실랑계, 티탄산염계 및 크롬계 중 어느 하나로 이루어진 커플링제를 포함할 수 있다.
친환경 생분해성 시트(100)는 전체 조성물 100 중량부를 기준으로 PLA 수지는 61.5 내지 85 중량부, PETG 수지는 14.5 내지 38 중량부 및 커플링제는 0.1 내지 0.5 중량부를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 제조방법에 대한 바람직한 일실시예의 수행과정을 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 제조방법은, 용융단계(S100), 혼합단계(S110), 주입단계(S120) 및 압출단계(S130)를 포함할 수 있다. 용융단계(S100)에서, 섭씨 180도씨 내지 260도씨에서 PLA(Poly Lactic Acid) 수지 및 폴리에틸렌테레프탈레이트-글리콜(PETG) 수지를 용융시킬 수 있다.
혼합단계(S110)에서 용융단계(S100)에서 용융된 PETG에 커플링제(Coupling Agent)를 혼합할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 압축기의 일실시예의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 압축기(300)는 분배기(310) 및 다이스(320)를 포함할 수 있다. 분배기(310)는 하부 주입부(311), 중간 주입부(312) 및 상부 주입부(313)를 포함할 수 있고, 하부 주입부(311), 중간 주입부(312) 및 상부 주입부(313)로 주입된 원료를 각각 다이스(320)로 배출시킨다.
다이스(320)는 분배기(310)로부터 배출된 원료를 압출하여 접착할 수 있다.
주입단계(S120)에서 분배기(310)의 상부 주입부(313) 및 하부 주입부(311)에 각각 용융된 PETG 수지를 주입하고, 상부 주입부(313) 및 하부 주입부(311) 사이에 배치된 중간 주입부(312)에 PLA 수지를 주입할 수 있다.
압출단계(S130)에서 상부 주입부(313)로부터 배출된 PETG 수지, 중간 주입부(312)로부터 배출된 PLA 수지 및 하부 주입부(311)로부터 배출된 PETG 수지를 다이스(320)를 통하여 압출하여 접착할 수 있다. 압출단계(S130)에서 접착되어 제조된 시트는 친환경 생분해성 시트로 다층구조를 가지고, 투명하면서 전자렌즈로 가열이 가능한 컵 소재로 사용될 수 있는 장점을 갖는다.
도 4는 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 바람직한 다른 실시예의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트(400)는, 하부외층(410), 내층(420) 및 상부외층(430)을 포함할 수 있다.
하부외층(410)은 내층(420)의 하면에 위치하면, 에코젠(ecozen) 수지를 포함할 수 있다. 에코젠(ecozen)은, 환경호르몬 물질로 알려진 비스페놀A를 함유하지 않은 친환경 소재로서, 에코젠은 내화학성이 우수해 산도가 높은 식품 및 기름진 식품을 오래 보관해도 냄새가 배거나 변색의 가능성이 낮으며, 충격 강도도 높아 외부의 물리적 충격에도 잘 견딜 수 있는 특징이 있다.
내층(420)은 하부외층(410) 및 상부외층(430) 사이에 위치하며, PLA(Poly Lactic Acid) 수지를 포함할 수 있다. PLA 수지는 생분해성 수지로 락타이드 또는 락트산의 열가소성 폴리에스테르로서, 제조예를 들면, 옥수수, 감자 등에서 추출한 전분을 발효시켜 제조되는 락트산을 중합시켜 제조될 수 있다. 상기 옥수수, 감자 등은 얼마든지 재생 가능한 식물 자원이므로, 이들로부터 확보할 수 있는 PLA 수지는 석유 자원고갈에 의한 문제에 효과적으로 대처할 수 있다. 또한 PLA 수지는 사용 또는 폐기 과정에서 CO2 등의 환경 유해 물질의 배출량이 폴리염화비닐(PVC) 등의 석유기반 소재에 비해 월등히 적고, 폐기 시에도 자연 환경 하에서 용이하게 분해될 수 있는 친환경적인 특성을 가진다. 하지만, PLA 수지는 내한성이 약하고 0°C 이하에서 깨지기 쉽고, 인장강도가 낮은 특성이 있다.
상부외층(430)은 내층(410)의 상면에 위치하며, 에코젠 수지를 포함할 수 있다. 하부외층(410)과 상부외층(430)은 동일한 소재로 형성될 수 있다.
하부외층(410), 내층(420) 및 상부외층(430)의 유기적 결합관계로, 본 발명은 내열성, 내한성, 충격강도 및 인장 강도가 향상된 친환경 생분해성 시트를 제조할 수 있다.
상부외층(410) 또는 하부외층(430)은, 커플링제(Coupling Agent)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 커플링제는 실랑계, 티탄산염계 및 크롬계 중 어느 하나로 이루어진 커플링제를 포함할 수 있다.
친환경 생분해성 시트(400)는 전체 조성물 100 중량부를 기준으로 PLA 수지는 61.5 내지 85 중량부, 에코젠 수지는 14.5 내지 38 중량부 및 커플링제는 0.1 내지 0.5 중량부를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 제조방법에 대한 바람직한 다른 실시예의 수행과정을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 제조방법은, 용융단계(S500), 혼합단계(S510), 주입단계(S520) 및 압출단계(S530)를 포함할 수 있다. 용융단계(S500)에서, 섭씨 180도씨 내지 260도씨에서 PLA(Poly Lactic Acid) 수지 및 에코젠(ecozen) 수지를 용융시킬 수 있다.
혼합단계(S510)에서 용융단계(S500)에서 용융된 에코젠에 커플링제(Coupling Agent)를 혼합할 수 있다.
주입단계(S520)에서 분배기(310)의 상부 주입부(313) 및 하부 주입부(311)에 각각 용융된 에코젠 수지를 주입하고, 상부 주입부(313) 및 하부 주입부(311) 사이에 배치된 중간 주입부(312)에 용융된 PLA 수지를 주입할 수 있다.
압출단계(S530)에서 상부 주입부(313)로부터 배출된 에코젠 수지, 중간 주입부(312)로부터 배출된 PLA 수지 및 하부 주입부(311)로부터 배출된 에코젠 수지를 다이스(320)를 통하여 압출하여 접착할 수 있다. 압출단계(S530)에서 접착되어 제조된 시트는 친환경 생분해성 시트로 다층구조를 가지고, 투명하면서 전자렌즈로 가열이 가능한 컵 소재로 사용될 수 있는 장점을 갖는다.
친환경 생분해성 시트 100, 400
하부외층 110, 410
내층 120, 420
상부외층 130, 430
압축기 300

Claims (10)

  1. PLA(Poly Lactic Acid) 수지를 포함하는 내층;
    상기 내층의 상면에 부착된 폴리에틸렌테레프탈레이트-글리콜(PETG) 수지를 포함하는 상부외층; 및
    상기 내층의 하면에 부착된 PETG 수지를 포함하는 하부외층을 포함하는 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상부외층 또는 상기 하부외층은,
    커플링제(Coupling Agent)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전체 조성물 100 중량부를 기준으로 상기 PLA 수지는 61.5 내지 85 중량부, 상기 PETG 수지는 14.5 내지 38 중량부 및 상기 커플링제는 0.1 내지 0.5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트.
  4. 섭씨 180도씨 내지 260도씨에서 PLA(Poly Lactic Acid) 수지 및 폴리에틸렌테레프탈레이트-글리콜(PETG) 수지를 용융시키는 단계;
    분배기의 상부 주입부 및 하부 주입부에 각각 상기 용융된 PETG 수지를 주입하고, 상기 상부 주입부 및 상기 하부 주입부 사이에 배치된 중간 주입부에 상기 PLA 수지를 주입하는 단계; 및
    상기 상부 주입부로부터 배출된 PETG 수지, 상기 중간 주입부로부터 배출된 PLA 수지 및 상기 하부 주입부로부터 배출된 PETG 수지를 다이스를 통하여 압출하여 접착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 용융된 PETG에 커플링제(Coupling Agent)를 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 제조방법.
  6. PLA(Poly Lactic Acid) 수지를 포함하는 내층;
    상기 내층의 상면에 부착된 에코젠(ecozen) 수지를 포함하는 상부외층; 및
    상기 내층의 하면에 부착된 에코젠 수지를 포함하는 하부외층을 포함하는 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 상부외층 또는 상기 하부외층은,
    커플링제(Coupling Agent)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전체 조성물 100 중량부를 기준으로 상기 PLA 수지는 61.5 내지 85 중량부, 상기 에코젠 수지는 14.5 내지 38 중량부 및 상기 커플링제는 0.1 내지 0.5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트.
  9. 섭씨 180도씨 내지 260도씨에서 PLA(Poly Lactic Acid) 수지 및 에코젠(ecozen) 수지를 용융시키는 단계;
    분배기의 상부 주입부 및 하부 주입부에 각각 상기 용융된 에코젠 수지를 주입하고, 상기 상부 주입부 및 상기 하부 주입부 사이에 배치된 중간 주입부에 상기 PLA 수지를 주입하는 단계; 및
    상기 상부 주입부로부터 배출된 에코젠 수지, 상기 중간 주입부로부터 배출된 PLA 수지 및 상기 하부 주입부로부터 배출된 에코젠 수지를 다이스를 통하여 압출하여 접착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 용융된 에코젠 수지에 커플링제(Coupling Agent)를 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 제조방법.
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