KR20210156147A - 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 실리콘-아크릴 고무(Silicone-acrylic rubber)를 포함하는 상부외층, 및 내층의 하면에 부착된 실리콘-아크릴 고무를 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, 충격 강도, 인장 강도, 인장 신율 및 광투과가 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 충격강도, 인장 강도, 인장 신율 및 광투과가 향상된 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 플라스틱을 대신하여 음식물 용기 소재로 사용이 가능한 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 실리콘-아크릴 고무(Silicone-acrylic rubber)를 포함하는 상부외층, 및 상기 내층의 하면에 부착된 실리콘-아크릴 고무를 포함하는 하부외층을 포함할 수 있다. 상기 전체 조성물 100 중량부를 기준으로 상기 PLA 수지는 99 내지 99.5 중량부 및 상기 실리콘-아크릴 고무는 0.5 내지 1 중량부를 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 제조방법은, 섭씨 180도씨 내지 260도씨에서 PLA(Poly Lactic Acid) 수지 및 실리콘-아크릴 고무(Silicone-acrylic rubber)를 용융시키는 단계, 분배기의 상부 주입부 및 하부 주입부에 각각 상기 용융된 실리콘-아크릴 고무를 주입하고, 상기 상부 주입부 및 상기 하부 주입부 사이에 배치된 중간 주입부에 상기 PLA 수지를 주입하는 단계, 및 상기 상부 주입부로부터 배출된 실리콘-아크릴 고무, 상기 중간 주입부로부터 배출된 PLA 수지 및 상기 하부 주입부로부터 배출된 실리콘-아크릴 고무를 다이스를 통하여 압출하여 접착하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 전체 조성물 100 중량부를 기준으로 상기 PLA 수지는 99 내지 99.5 중량부 및 상기 실리콘-아크릴 고무는 0.5 내지 1 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트 및 그 제조방법에 의하면, PLA 수지를 포함하는 내층의 상하부에 실리콘-아크릴 고무를 포함하는 외층이 형성됨으로써, 충격강도, 인장 강도, 인장 신율 및 광투과가 향상된 친환경 생분해성 시트를 제조할 수 있고, 충격 강도가 강하여 음식물 용기 소재로 사용이 가능하며, 본 발명에 따른 시트로 제작된 음식물 용기는 플라스틱 용기만큼 단단하여 플라스틱 용기를 친환경 생분해성 용기로 대체 가능하게 할 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.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
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, 실리콘-아크릴 고무(Silicone-acrylic rubber)를 포함할 수 있다. 여기서, 실리콘-아크릴 고무는 METABLENTM S-2006, Mitsubishi Rayon Co., Ltd.로부터 이용 가능하다.
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, 실리콘-아크릴 고무를 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 충격강도, 인장 강도, 인장 신율 및 광투과가 향상된 친환경 생분해성 시트를 제조할 수 있다. 즉, 실리콘-아크릴 고무가 하부외층(110) 및 상부외층(130)을 형성하므로, PLA 수지의 충격강도, 인장 강도, 인장 신율 및 광투과가 보다 향상될 수 있습니다.
친환경 생분해성 시트(100)는 전체 조성물 100 중량부를 기준으로 PLA 수지는 99 내지 99.5 중량부 및 실리콘-아크릴 고무는 0.5 내지 1 중량부를 포함할 수 있다. 여기서 하부외층(110) 및 상부외층(130)는 동일한 중량부를 차지할 수 있다.
실리콘-아크릴 고무가 0.5 중량부 이하인 경우에는, 인장 강도 및 인장 신율이 낮아져 충격강도가 약해지고, 1 중량부 이상인 경우에는, 친환경성이 약해지는 문제점이 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), 주입단계(S110) 및 압출단계(S120)를 포함할 수 있다. 용융단계(S100)에서, 섭씨 180도씨 내지 260도씨에서 PLA(Poly Lactic Acid) 수지 및 실리콘-아크릴 고무(Silicone-acrylic rubber)를 용융시킬 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(S110)에서 분배기(310)의 상부 주입부(313) 및 하부 주입부(311)에 각각 용융된 실리콘-아크릴 고무를 주입하고, 상부 주입부(313) 및 하부 주입부(311) 사이에 배치된 중간 주입부(312)에 PLA 수지를 주입할 수 있다.
압출단계(S120)에서 상부 주입부(313)로부터 배출된 실리콘-아크릴 고무, 중간 주입부(312)로부터 배출된 PLA 수지 및 하부 주입부(311)로부터 배출된 실리콘-아크릴 고무를 다이스(320)를 통하여 압출하여 접착할 수 있다. 압출단계(S120)에서 접착되어 제조된 시트는 친환경 생분해성 시트로 다층구조를 가지고, 투명하면서 충격 강도가 높아 음식물 용기 소재로 사용될 수 있는 장점을 갖는다.
하기 표 1은 PLA 수지로만 제작된 시트(비교예), 본 발명에 따라 제조된 시트(실시예)에 대한 측정값을 기록한 것이다. 여기서 실시예는, 전제 조성물 100 중량부를 기준으로 PLA 수지 99.5 중량부, 실리콘-아크릴 고무 0.5 중량부를 포함한 것이다.
테스트 메소드
(Test Mehtod)		 단위
(Unit)		 비교예 실시예
인장강도(Tensile Strenth) ASTM D638 Kg/cm2 600 670
인장신율(Tensile Elongation) ASTM D638 % 350 380
총광투과(Total Light Transmission) ASTM D1003 % 98 115
표 1과 같이, 실시예가 비교예보다 인장 강도, 인장 신율이 향상되어 충격 강도가 강화된 것을 알 수 있으며, 총 광투과가 향상된 것을 알 수 있다.
친환경 생분해성 시트 100
하부외층 110
내층 120
상부외층 130
압축기 300

Claims (4)

  1. PLA(Poly Lactic Acid) 수지를 포함하는 내층;
    상기 내층의 상면에 부착된 실리콘-아크릴 고무(Silicone-acrylic rubber)를 포함하는 상부외층; 및
    상기 내층의 하면에 부착된 실리콘-아크릴 고무를 포함하는 하부외층을 포함하는 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전체 조성물 100 중량부를 기준으로 상기 PLA 수지는 99 내지 99.5 중량부 및 상기 실리콘-아크릴 고무는 0.5 내지 1 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트.
  3. 섭씨 180도씨 내지 260도씨에서 PLA(Poly Lactic Acid) 수지 및 실리콘-아크릴 고무(Silicone-acrylic rubber)를 용융시키는 단계;
    분배기의 상부 주입부 및 하부 주입부에 각각 상기 용융된 실리콘-아크릴 고무를 주입하고, 상기 상부 주입부 및 상기 하부 주입부 사이에 배치된 중간 주입부에 상기 PLA 수지를 주입하는 단계; 및
    상기 상부 주입부로부터 배출된 실리콘-아크릴 고무, 상기 중간 주입부로부터 배출된 PLA 수지 및 상기 하부 주입부로부터 배출된 실리콘-아크릴 고무를 다이스를 통하여 압출하여 접착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 전체 조성물 100 중량부를 기준으로 상기 PLA 수지는 99 내지 99.5 중량부 및 상기 실리콘-아크릴 고무는 0.5 내지 1 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조를 갖는 친환경 생분해성 시트의 제조방법.
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