KR20210129972A - 대나무와 벤토나이트를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 성형품 - Google Patents

대나무와 벤토나이트를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 성형품 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 대나무와 벤토나이트(Bentonite)를 포함하는 폴리프로필렌(Polypropylene)은, 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지 50~60 중량%, 벤토나이트(Bentonite) 20~25 중량%, 및 대나무 20~25 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 대나무 분말과 벤토나이트(Bentonite)를 포함하는 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 성형품을 이용하면, 경량화된 성형품을 제조할 수 있는 것은 물론, 항균특성을 나타낼 수 있는 효과가 있다. 또한, 비중차에 의해 동일한 양의 수지 조성물을 이용하여 더 많은 성형품을 생산할 수 있어 생산 비용 절감의 효과를 제공할 수 있다.

Description

대나무와 벤토나이트를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 성형품{Polypropylene resin composition comprising bamboo and bentonite and molded article obtained therefrom}
본 발명은 대나무와 벤토나이트(Bentonite)를 포함하는 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 성형품에 관한 것이다.
현재 우리의 삶에서 플라스틱은 생활의 곳곳에 사용되고 있으며, 선진국일수록 플라스틱 사용양이 매우 많으며, 이에 따른 환경문제 해결에 대한 노력과 지속적인 연구를 진행하고 있다. 하지만, 고분자 수지만으로 만들어진 플라스틱은 그 성능에 따른 적용분야의 제한이 있고, 이를 극복하여 성능을 보다 향상시키기 위해 섬유강화 플라스틱 즉, FRP(fiber-reinforced plastics) 또는 섬유강화 복합재료가 등장하였다.
섬유강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastics: FRP)은 섬유를 보강재료로 사용하여 플라스틱의 성능을 향상시킨 재료이며, 항공/우주, 자동차, 스포츠용품, 건축, 전자재료, 가구, 생활용품 등 여러 분야에서 활용이 가능하다. 섬유강화 플라스틱에 사용되는 보강섬유는 크게 4가지의 분류로 나뉘며, 각각 천연섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 고분자섬유가 존재한다.
역사적으로 가장 먼저 상업화된 섬유강화 플라스틱은 유리섬유/UPE(불포화 폴리에스터) 복합재료이며 현재까지도 다양한 분야에서 많이 사용되고 있으며, 금세기에 들어서는 환경오염의 방지와 지구온난화 대응 등의 환경적 문제를 인식하여 많은 관심을 가지고 꾸준한 투자와 연구개발을 수행하여 천연섬유로 강화된 복합재료(natural fiber reinforced plastics, NFRP)의 가공 및 사용된 플라스틱을 재활용하는 기술, 천연섬유의 종류 및 표면처리 등 다양한 접근방법으로 많은 연구가 활발히 진행되고 있다.
천연섬유로 강화된 복합재료는 원료를 바이오매스 기반 천연소재를 사용함에 따라 자원수급이 용이하고, 재활용이 가능하며, 기존에 적용되었던 유리섬유에 비해 비중이 낮고, 비용이 저렴한 장점이 있으며, 유리섬유강화 복합재료를 대체하기 위한 목적으로 주목을 받고 있다.
복합 소재의 매트릭스로 사용가능한, 폴리프로필렌은 내약품성이 우수하고 성형이 용이한 범용의 플라스틱인데 반해, 내열성이나 기계적 강도가 취약한 단점이 있어, 높은 기계적 물성이나 내열성이 요구되는 부품의 제조에는 사용할 수 없다. 이와 같은 결점을 개선하기 위해, 여러 종류의 유기물 또는 무기물로 폴리프로필렌 수지를 보강하는 방법, 예를 들면, 압출기 등의 혼련 장비를 사용하여 유리섬유와 폴리프로필렌 수지를 혼합하여, 폴리프로필렌 수지의 기계적 물성 및 내열성을 향상시키는 방법이 사용되고 있다.
한편, 일반적으로 순수한 벤토나이트(Bentonite)는 양이온 교환성, 점결성, 팽윤성, 흡착성 등 광물이 가지는 고유한 물리화학적 특성은 물론 항균 특성을 가지고 있다. 또한, 벤토나이트는 주물용, 포목용, 제지용, 차수제용 및 사료용 등으로 폭넓게 사용되는 산업광물이며, 그 수요가 점차 확대되어 가고 있고, 최근에는 천연의 층상 구조적 특성을 이용한 원료 소재화 기술이 개발되어 기능성 복합 재료 및 고분자 재료분야의 고부가가치 신소재로서 지속적인 용도 개발이 이루어지고 있다.
더불어, 대나무섬유(bamboo fiber)는 나무가 성장한 방향으로 우수한 기계적 성질을 나타내어 오래전부터 건축재, 낚싯대, 식물 지지대 등에 쓰여왔다. 대나무섬유는 공급이 용이하고 기계적 특성도 유리섬유와 어깨를 나란히 할 정도로 우수하다. 일반적으로 대나무는 셀룰로스가 26~43%, 리그닌은 21~32%, 헤미셀룰로스는 15~23% 정도인 것으로 알려져 있으며, 대나무섬유와 고분자수지를 이용한 바이오복합재료의 물성을 향상시키기 위하여 입자크기나, 함량 또는 길이 등을 변화시키거나 상용화제 등으로 처리하여 물성 변화를 조사 한 연구사례 등이 있다.
KR 10-0543641 B1(2006.01.20)
본 발명의 목적은 경량화, 충격 강도 향상은 물론 항균 특성을 갖는 대나무와 벤토나이트를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 성형품을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대나무와 벤토나이트(Bentonite)를 포함하는 폴리프로필렌(Polypropylene)은, 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지 50~60 중량%, 벤토나이트(Bentonite) 20~25 중량%, 및 대나무 20~25 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다
상기 폴리프로필렌 수지는, 폴리프로필렌 단독 중합체, 프로필렌 랜덤 공중합체 및 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택된 1 종 이상일 수 있다.
상기 대나무는, 분말의 형태이고, 입도는 100~200mesh일 수 있다.
상기 대나무는, 대나무를 준비하고 잎과 줄기를 제거하는 단계; 상기 잎과 줄기가 제거된 대나무를 35~45 ℃의 온도에서 3~7 일 동안 1차 건조하고 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 대나무를 70~80 ℃의 온도에서 1~3 시간 동안 2차 건조하는 단계; 및 상기 2차 건조된 대나무를 자외선 살균기를 이용하여 살균처리하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 벤토나이트의 입도는 200~320 mesh일 수 있다.
상기 벤토나이트는 수분함유율이 7 % 이하일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지는, 분지화 폴리프로필렌 수지이며, 중량평균 분지도 지수(g)가 0.95 미만이고, 융점이 90 ℃를 초과하는 것일 수 있다.
상기 벤토나이트는, 원광을 파쇄하는 단계; 상기 파쇄된 원광과 물을 혼합하고 교반하는 단계; 상기 교반된 원광의 불순물을 제거하는 단계; 상기 불순물이 제거된 원광을 고상과 슬러리(Slurry)로 분리하는 단계; 상기 분리된 슬러리를 여과시키고 탈수하여 벤토나이트를 회수하는 단계; 및 상기 벤토나이트를 건조시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 벤토나이트는 은(Ag) 나노입자에 의해 코팅된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 대나무 분말과 벤토나이트를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 이용한 성형품은 상기 조성물에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 대나무 분말과 벤토나이트(Bentonite)를 포함하는 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 성형품을 이용하면, 경량화된 성형품을 제조할 수 있는 것은 물론, 항균특성을 나타낼 수 있는 효과가 있다.
또한, 비중차에 의해 동일한 양의 수지 조성물을 이용하여 더 많은 성형품을 생산할 수 있어 생산 비용 절감의 효과를 제공할 수 있다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조 부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 보호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 약, 실질적으로 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용 오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하게나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명의 설명에 앞서 대나무와 벤토나이트에 대해 간략하게 설명한다.
일반적으로 대나무는 셀룰로스가 26~43%, 리그닌은 21~32%, 헤미셀룰로스는 15~23% 정도인 것으로 알려져 있다.
대나무섬유는 고분자수지를 이용한 바이오복합재료의 물성을 향상시키기 위하여 입자크기나, 함량 또는 길이 등을 변화시키는데 이용되고 있다.
벤토나이트의 화학성분은(AI, Mg)2Si4O10(OH)2·4H2O로 점토 광물의 일종이며, 층상구조를 형성한다. 그리고, 벤토나이트는 굳기 1~1.5, 비중 2~2.5, 굴절률 1.48~1.6의 특성을 갖는다. 상기 벤토나이트는 수분을 흡수하여 원래 부피의 7~10 배로 팽윤하는 성질이 있으며, 이온 교환성이 높다. 또한, 함수량 150 %에서 점착력이 생기고 약 500 %의 함수량에서 점착력을 잃으며, 내부 마찰저항이 작은 점 등 특수한 성질을 가진 점토이다. 백색, 회색, 담홍색인 것이 많고, 때로 청색, 녹색을 띠며 광택이 없다. 알루미늄이 풍부한 광물이나 암석의 변질로 인하여 생기며 점토가 함유된다.
본 발명은 대나무와 벤토나이트를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
상기 대나무와 벤토나이트를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물은 기본 수지로서 폴리프로필렌 수지를 포함한다.
상기 폴리프로필렌 수지는, 폴리프로필렌 단독 중합체, 프로필렌 랜덤 공중합체 및 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택된 1 종 이상의 것일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지는 용융 지수(Melt Index, MI, g/10분, (ASTM D 1238, 230 ℃, 2.16kg))가 0.5 ~ 80 g/10분일 수 있고, 더 바람직하게는 5 ~ 60 g/10분 일 수 있다.
상기 용융지수가 0.5/10분 미만이면 대나무 및 벤토나이트와 혼합 후 용융 점도가 상승하여 가공성이 저하되는 문제점이 있고, 80 g/10분을 초과하면 상기 조성물로 제조되는 성형품의 충격성이 저하되는 문제점이 있어, 상기한 범위가 바람직하다.
또한, 상기 폴리프로필렌은, 분지화된 폴리프로필렌일 수 있으며, 중량평균 분지도 지수(g)가 0.95 미만이고, 융점이 90 ℃를 초과하는 것일 수 있다.
바람직하게는 중량평균 분지도 지수가 0.9 미만일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.85 미만일 수 있다.
상기 폴리프로필렌의 분지화 특성으로 인해 더욱 개선된 용융강도를 나타낼수 있다.
상기 분지화된 폴리프로필렌은 메탈로센 촉매에 의해 제조된 것이다.
상기 메탈로센 촉매는 4족 전이금속에 2개의 시클로펜타니에닐 리간드가 한쪽에 결합을 하고 다른 리간드가 반대쪽으로 결합되어 있는 촉매를 의미한다.
본 발명에서 상기 메탈로센 촉매는 두 개의 리간드와 다리 결합되어 연결된 촉매를 의미하며, 두 개의 Cp계 리간드를 가져 C2-대칭성이 있는 대칭 ansa-메탈로센 촉매, C2-대칭성은 없으나 σ-대칭성이 있는 비대칭 ansa-메탈로센 촉매, 그리고 대칭성이 전혀 없는 ansa-메탈로센 촉매 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 대칭 ansa-메탈로센 촉매를 사용할 수 있다.
상기 두 개의 리간드로 이루어진 메탈로센 촉매는 높은 촉매활성과 입체규칙성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대나무와 벤토나이트를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지 50~60 중량%, 벤토나이트(Bentonite) 20~25 중량%, 및 대나무 20~25 중량%를 포함한다.
상기 폴리프로필렌 수지의 함량이 50 중량% 미만이면 상기 수지 조성물의 컬러가 탁해지고, 기계적 특성이 저하되는 문제점이 있으며, 60 중량%를 초과하면 대나무와 벤토나이트의 함량이 상대적으로 감소하여 항균 특성 등이 기대에 못 미치는 문제점이 있어, 상기한 범위가 바람직하다.
상기 폴리프로필렌 수지는 건조된 것일 수 있다.
상기 건조는 75~85 ℃의 온도에서 1~3 시간 동안 수행될 수 있다.
상기 대나무는 분말의 형태이며, 입도는 100~200 mesh인 것일 수 있다.
상기 대나무 분말의 크기가 100 mesh 미만일 경우, 대나무 분말의 보강효과 및 항균 효과가 기대에 못 미칠 수 있으며, 상기 대나무 분말의 크기가 200mesh를 초과할 경우 입자도가 커서 폴리프로필렌 수지와 컴파운딩시 분산성이 떨어지고 물성이 저하되는 문제점이 있어 상기한 범위가 바람직하다.
상기 대나무 분말은 대나무를 준비하고 잎과 줄기를 제거하는 단계; 상기 잎과 줄기가 제거된 대나무를 35~45 ℃의 온도에서 3~7 일 동안 1차 건조하고 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 대나무를 70~80 ℃의 온도에서 1~3 시간 동안 2차 건조하는 단계; 및 상기 2차 건조된 대나무를 자외선 살균기를 이용하여 살균처리하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 대나무를 준비하고 잎과 줄기를 제거하는 단계는 대나무 몸통을 사용하기 위하여 수행된다.
상기 대나무의 몸통이 다루기 쉽고, 살균성분이 있는 규산, 테르펜, 탄닌의 성분이 몸통에 다량 함유되어 있기 때문이다.
상기 잎과 줄기가 제거된 대나무를 35~45 ℃의 온도에서 3~7 일 동안 1차 건조하고 분쇄하는 단계는 상기 대나무의 분쇄를 용이하게 하기 위함이다.
상기 1차 건조시 건조온도가 35 ℃ 미만이면 건조가 잘 이루어지지 않아 건조시간이 오래걸리는 문제점이 있고, 45 ℃를 초과하면, 급하게 건조되어 겉면만 건조되는 문제점이 있어, 상기한 범위가 바람직하다.
상기 분쇄는 분쇄기를 이용하여 수행될 수 있으며, 그 횟수는 제한하지 않으며, 상기 대나무 분말의 입도가 100~200 mesh로 분쇄될 때까지 수행될 수 있다.
상기 분쇄된 대나무를 70~80 ℃의 온도에서 1~3 시간 동안 2차 건조하는 단계는 최종 성형품의 불량률을 낮추기 위함이다.
상기 분쇄된 대나무의 수분 함량이 15% 이상이면 성형품의 제조시 높은 수분의 함량으로 인해 불량률이 상승하는 문제점이 있다.
상기 2차 건조는 낮은 온도와 짧은 시간 동안 수행되는 데 그 이유는 대나무의 산화를 방지하기 위함이다.
상기 2차 건조된 대나무를 자외선 살균기를 이용하여 살균처리하는 단계는 대나무 내의 미생물이나 곰팡이를 제거 하기 위함이다. 이때, 자외선 살균기의 파장은 미생물이나 곰팡이를 효과적으로 제거할 수 있는 파장에서 수행될 수 있다.
상기 벤토나이트는 분말이며, 입도가 200~320 mesh일 수 있다. 바람직하게는 230~300 mesh일 수 있다.
상기 벤토나이트의 입도가 상기한 범위를 벗어나면, 분산이 원활하게 이루어지지 않거나, 성형품 제조시 사출기 내의 스크류를 마모시키는 문제점이 있어 상기한 범위가 바람직하다.
상기 벤토나이트의 수분함유율은 7 % 이하일 수 있으며, 바람직하게는 4 % 이하일 수 있다.
상기 벤토나이트의 수분함유율이 7 %를 초과하면, 상기 벤토나이트의 평윤현상으로 인해 수지 조성물의 성형시 작업성이 저하되고, 14 %를 초과하면 성형이 되지 않는 문제점이 있어 상기한 범위가 바람직하다.
따라서, 상기 벤토나이트는 건조된 것이 바람직하다.
상기 벤토나이트의 건조는 호파건조기 또는 제습건조기에서 수행될 수 있으며, 100 ~ 150 ℃의 온도에서 1 ~ 6 시간 동안 건조하는 것이 바람직하나, 이를 제한하지는 않는다.
또한, 상기 벤토나이트, 대나무, 및 폴리프로필렌 수지가 혼합된 상태에서 건조할 수 있으나, 건조 온도의 차이로 인해 각각 건조하는 것이 바람직하다.
상기 벤토나이트 분말은 습식법으로 제조될 수 있으며, 구체적으로, 원광을 파쇄하는 단계; 상기 파쇄된 원광과 물을 혼합하고 교반하는 단계; 상기 교반된 원광의 불순물을 제거하는 단계; 상기 불순물이 제거된 원광을 고상과 슬러리로 분리하는 단계; 상기 분리된 슬러리를 여과시키고 탈수하여 벤토나이트를 회수하는 단계; 및 상기 회수된 벤토나이트를 건조시키는 단계를 통해 제조될 수 있다.
상기 원광을 파쇄하는 단계는, 파쇄기를 통해 파쇄시킬 수 있으며, 이를 제한하지는 않는다.
상기 교반하는 단계는, 상기 파쇄된 벤토나이트 원광을 물과 1 : 1~5 중량비로 혼합한 후 교반기에서 100 ~ 1,000 rpm으로 30 ~ 60 분 동안 교반시킬 수 있다.
이때 교반기 탱크 내벽에 돌출부를 설치하면 교반시의 회전력과 돌출부의 충격으로 불순광물과 몬모릴로나이트의 단체분리가 어느 정도 이루어진다.
상기 교반된 원광의 불순물을 제거하는 단계는 분급기를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 분리된 슬러리를 여과시키고 탈수하여 벤토나이트를 회수하는 단계는 불순물이 분리된 슬러리를 원심분리기와 분급기를 이용하여 벤토나이트를 회수할 수 있다.
상기 회수된 벤토나이트를 건조시키는 단계는 건조기를 이용하여 100~150 ℃의 온도에서 1~6 시간 동안 건조하여 벤토나이트 분말을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대나무와 벤토나이트를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물은 성형품의 노화방지를 위해 산화방지제를 더 포함할 수 있다.
상기 산화방지제는 상기 조성물 100 중량% 기준으로, 0.5~9 중량%만큼 더 포함될 수 있으며, 바람직하게는 3~7중량%일 수 있다.
상기 산화방지제의 함량이 0.5 중량% 미만이면 그 효과가 미미하고, 9 중량%를 초과하면 작업성에 문제가 있어 상기한 범위가 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 대나무와 벤토나이트를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물은 성형품의 항균 특성을 향상시키기 위해, 상기 벤토나이트로서 은(Ag) 나노입자에 의해 코팅된 벤토나이트를 사용함이 바람직하다.
이때, 상기 은 나노입자는 상기 벤토나이트 100 중량부에 대하여 5~20 중량부의 양으로 코팅될 수 있는데, 은 나노입자가 5 중량부 미만이면 향상된 항균 효과를 나타낼 수 없으며 20 중량부를 초과하면 항균 효과는 향상될 수 있으나, 작업성이 저하되는 문제점이 있어 상기한 범위가 바람직하다.
이때, 상기 은 나노입자의 순도는 99.9 %일 수 있으며, 입도는 5~10 nm일 수 있으며, 상기 코팅은 벤토나이트가 건조된 이후 수행됨으로써, 상기 벤토나이트가 수분을 흡수하는 것을 예방할 수 있는 부수적인 효과를 나타낼 수 있다. 상기 벤토나이트에 은을 코팅하는 방법은, 진공 증착법 및 분무법 등으로 수행될 수 있으며, 이를 제한하지는 않는다.
상기 은(Ag)은 녹는점이 961 ℃로서, 상기 벤토나이트의 표면에 은이 코팅되어 코팅층이 형성되어도 사출 또는 압출과정에서 코팅층을 유지할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 대나무와 벤토나이트를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물은 항균, 탈취, 제독 효과를 향상시키기 위해 옥 분말을 더 포함할 수 있다.
상기 옥 분말은 전체 조성물 100 중량% 기준으로, 0.5~9 중량%를 포함할 수 있다.
상기 옥 분말의 함량이 0.5 중량% 미만이면, 항균, 탈취, 제독 효과가 미미하고, 9 중량%를 초과하면 상기 효과는 향상될 수 있으나, 작업성이 저하되는 문제점이 있어 상기한 범위가 바람직하다.
만약 본 발명의 대나무와 벤토나이트를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물이 상기 산화방지제와 상기 옥 분말을 모두 포함할 경우, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 50~59중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 대나무와 벤토나이트를 포함하는 폴리프로필렌 조성물의 제조방법은 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지 50~60 중량%, 벤토나이트(Bentonite) 20~25 중량%, 및 대나무 20~25 중량%를 압출기에 투입하여 200~ 290 ℃로 가열하여 펠렛을 형성시키는 단계와 상기 형성된 펠렛을 75~85 ℃의 온도의 건조기에서 건조시키는 단계를 포함한다.
상기 압출기의 온도가 200 ℃ 미만이면 폴리프로필렌이 충분히 용융되지 않는 문제점이 있으며, 290 ℃를 초과하면 펠렛 성형시 작업성이 저하되고, 압출기 내에서 조성물이 산화되어 이물질이 발생하는 문제점이 있어 상기한 범위가 바람직하다.
본 발명은 앞서 설명된 대나무와 벤토나이트를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 이용하여 제조된 성형품을 제공한다.
상기 성형품은 일회용 젓가락, 일회용 숟가락, 일회용 용기, 일회용 접시 등 고분자 수지를 이용하여 사출, 압출 또는 브로우로 성형할 수 있는 제품일 수 있다.
상기 성형품을 제조하는 방법은 통상의 기술이므로, 이에 대해서는 설명을 삭제한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명을 이에 한정하려는 것은 아니다.
(실시예)
실시예 1 및 실시예 2
하기 표 1에 나타낸 성분들을 그 기재된 함량으로 슈퍼 믹서(super mixer)에 투입하고 잘 혼합한 다음, 이 혼합물을 이축 압출기(twin-screw extruder)를 이용하여, 200 내지 290 ℃의 온도구간에서 용융 혼련시킨 후 5 내지 40Φ 사이즈가 되도록 압출가공(펠렛타이져 사용)하여 펠렛을 얻었다. 이 펠렛으로 제조된 성형품의 물성을 테스트 하기 위하여 일회용 숟가락과 용기를 각각 제조하였다.
구분 실시예 1 실시예2
폴리프로필렌(g) 50 60
벤토나이트 분말(g) 25 20
대나무 분말(g) 25 20
실시예 3
실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 벤토나이트 분말 대신에 은(Ag)이 코팅된 벤토나이트 분말(벤토나이트 100 중량부에 대하여 은 나노분말 10 중량부를 코팅)을 이용하여 일회용 숟가락을 제조하였다.
비교예 1
ASTM D1238에 따라 230 ℃의 온도 및 2.16 kg의 하중 하에 10 분간 측정되는 MI가 20인 폴리프로필렌 수지를 이용하여 일회용 숟가락을 제조하였다.
비교예 2
ASTM D1238에 따라 230 ℃의 온도 및 2.16 kg의 하중 하에 10 분간 측정되는 MI가 10인 폴리프로필렌 수지를 이용하여 일회용 용기를 제조하였다.
(시험예)
1. 투입량 대비 생산량 비교
상기 실시예 1을 이용하여 제조된 숟가락과 용기의 생산량과 비교예 1 및 2의 폴리프로필렌 조성물을 이용하여 제조된 일회용 성형품의 투입량 대비 생산량을 측정하여 하기의 표 2에 나타내었다.
구분 투입량(kg) 제조된 성형품 갯수
실시예 1(숟가락) 500 119,000
실시예 1(용기) 500 6,300
비교예 1(숟가락) 500 80,000
비교예 2(용기) 500 5,000
상기의 표2에서 확인할 수 있듯이, 같은 양의 수지 조성물을 투입하여 일회용 숟가락과 용기를 제조할 경우 실시예 1의 조성물을 이용하였을 때 더 많은 양의 일회용 숟가락과 용기를 제조할 수 있는 것을 확인하였다.
2. 항균성 비교
실시예 2, 3 및 비교예 2에 따라 제조된 일회용 용기의 항균성 테스트를 하여 하기의 표 3에 나타내었다.
평가방법은 소정의 초기농도(균주 1: 1.2×105 cells/㎖; 균주 2: 1.6×105 cells/㎖)로 균을 접종하고, 35±1℃, RH 90%의 조건에서 24시간 정치 배양 후 생존 균수를 측정함으로써 평가하였다.
여기서, 균주 1은 황색포도상구균(staphylococcus Aureus): ATCC 6538이고, 균주 2는 대장균(Escherichia Coli): ATCC 25922를 사용하였다.
항목 실시예 2 실시예 3 비교예 2
24Hr 후 세균수(cells/㎖) 측정 결과 균주 1 0.2x104 0.2x103 0.2x106
균주 2 0.2x103 0.2x102 0.2x106
상기 표 3의 실험결과에서 확인할 수 있듯이, 대나무와 벤토나이트를 포함하는 실시예 2 및 3의 경우 자연적으로 균이 증가되는 비교예 2에 비해, 24 시간 경과 후 균수가 현저하게 감소하여 우수한 항균 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 특히, 은(Ag)이 코팅된 벤토나이트 분말을 포함하는 실시예 3의 경우 항균효과가 더욱 우수한 것을 확인할 수 있다. 이는 세균 및 곰팡이의 발생 및 증식을 은(Ag) 입자가 억제하고 악취를 제거하여 위생적임을 나타낸다.지금까지 본 발명에 따른 대나무와 벤토나이트를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 성형품에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지 50~60 중량%,
    벤토나이트(Bentonite) 20~25 중량%, 및
    대나무 20~25 중량%를 포함하는,
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지는,
    폴리프로필렌 단독 중합체, 프로필렌 랜덤 공중합체 및 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는,
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대나무는,
    분말의 형태이고, 입도는 100~200mesh인 것을 특징으로 하는,
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 대나무는,
    대나무를 준비하고 잎과 줄기를 제거하는 단계;
    상기 잎과 줄기가 제거된 대나무를 35~45 ℃의 온도에서 3~7 일 동안 1차 건조하고 분쇄하는 단계;
    상기 분쇄된 대나무를 70~80 ℃의 온도에서 1~3 시간 동안 2차 건조하는 단계; 및
    상기 2차 건조된 대나무를 자외선 살균기를 이용하여 살균처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 벤토나이트는 분말의 형태이며, 입도는 200~320 mesh인 것을 특징으로 하는,
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 벤토나이트는,
    수분함유율이 7 % 이하인 것을 특징으로 하는,
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지는,
    분지화 폴리프로필렌 수지이며, 중량평균 분지도 지수(g)가 0.95 미만이고, 융점이 90 ℃를 초과하는 것을 특징으로 하는,
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 벤토나이트는, 원광을 파쇄하는 단계;
    상기 파쇄된 원광과 물을 혼합하고 교반하는 단계;
    상기 교반된 원광의 불순물을 제거하는 단계;
    상기 불순물이 제거된 원광을 고상과 슬러리(Slurry)로 분리하는 단계;
    상기 분리된 슬러리를 여과시키고 탈수하여 벤토나이트를 회수하는 단계; 및
    상기 벤토나이트를 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 벤토나이트는 은(Ag) 나노입자에 의해 코팅된 것을 특징으로 하는,
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 폴리프로필렌 수지 조성물을 이용하여 제조된 성형품.
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