KR20220115543A - 케나프 분말 및 열가소성 수지의 혼합물을 포함하는 친환경 플라스틱 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 케나프 분말, 열가소성 수지, 탄산칼슘 분말 및 폴리비닐알콜을 열용융 압출한 생분해성 화합물을 포함하는 친환경 플라스틱 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 친환경 플라스틱 조성물로 제조된 플라스틱 제품은 친환경적으로, 음이온을 방출하며, 분해성이 높은 효과가 있어 1회용 스푼 또는 컵 등 다양한 생활용품 등에 적용할 수 있다.
Description
본 발명은 케나프 분말 및 열가소성 수지의 혼합물을 포함하는 친환경 플라스틱 조성물에 관한 것이다.
20세기 현대문명의 발달과 더불어 발명된 플라스틱 소재는 현대인의 문명에 혁명을 가져왔다. 플라스틱 소재는 건축소재부터 식탁, 의복, 사무용품, 식품포장재 등 다양하게 사용이 되고 있다. 이처럼 풍요롭고 편리한 일상생활과 더불어 산업발달에 커다란 공헌을 해 왔으며, 앞으로도 플라스틱 소재는 지속적으로 사용이 될 것이고, 기능면에서도 계속적으로 발달을 할 것이다.
그러나 이러한 문명의 혜택을 가져온 플라스틱이 21세기에 들어선 지금 환경오염을 유발하는 주 원인 중 하나이다. 플라스틱 소재는 편리하게 사용하고 대량으로 버려지는 각종 폐비닐, 스티로폼, 플라스틱 용기, 식품포장재 등의 소각이나 매립에 따른 환경 호르몬 누출, 맹독성의 다이옥신 검출, 폐기물의 불완전 연소에 의한 대기오염 발생 등의 심각한 환경오염의 원인으로 이어지고 있다. 이러한 심각한 환경오염 문제를 해결하기 위해서는 향상된 환경 의식과, 산업계에서 자연과 융합되는 소재개발 및 환경보전 의식이 중요하다. 이러한 의식 속에 자연과 융합되는 소재가 생분해성 플라스틱인데 사용할 때는 보통 플라스틱처럼 간편하게 사용을 하고서 버려지게 되면 토양 중의 미생물에 의해 생분해되어 자연으로 빠른 시간에 순환되어 자연과 융합되어 환경오염을 일으키지 않는 환경 친화적인 생분해성 플라스틱이 중요하게 되었다. 환경오염의 방지와 자연을 지키려는 의무화의 압력이 전세계적으로 거세지면서 독일, 이태리, 미국 등 선진 각국에서는 식품포장재, 쇼핑백, 플라스틱제 용기의 생분해성 수지 사용을 의무화하는 등 생분해성 플라스틱의 실용화가 활발히 진행되고 있다.
분해성 플라스틱은 분해되는 형태에 따라서 생분해성, 광분해성, 산화분해성, 가수분해성 등으로 나눌 수 있으며, 분해성 수지의 종류는 사용하는 원료에 따라서 미생물계 고분자, 천연계 고분자, 합성계 고분자, 합성계 고분자에 전분계 고분자를 혼합하여 분해속도가 조절되는 수지로 분류할 수 있다.
한편, 천연소재인 케나프(Kenaf, 양마(洋麻))는 서부 아프리카 원산의 무궁화과 1년생 초본식물로, 공기 중의 이산화탄소 흡수 능력이 높고, 유용한 셀룰로오스(cellulose) 성분을 많이 포함하고 있으며, 또한 성장이 빨라 반년에 3∼4m까지 자라는 식물자원으로서 기대되는 소재이다. 케나프의 줄기는 그 구조로서 껍질부분과 코어로 나눌 수 있으며, 껍질부분은 셀룰로오스 함유율이 높고, 길고 강한 섬유를 얻을 수 있는데, 이 때문에 케나프 섬유는 오래전부터 의류, 가방, 로프 등으로 이용되고 있으며, 코어 부분은 펄프(pulp) 대체재료, 흡수제 등으로 사용되고 있다.
한국등록특허 제1803424호에 친환경 블렌드 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조한 친환경 플라스틱 소재에 대해 개시되어 있으나, 아직까지 본 발명의 케나프 분말 및 열가소성 수지의 혼합물을 포함하는 친환경 플라스틱 조성물에 대해 개시된 바 없다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명은 케나프 분말, 열가소성 수지, 탄산칼슘 분말 및 폴리비닐알콜을 열용융 압출한 생분해성 화합물을 포함하는 친환경 플라스틱 조성물을 제공하고, 본 발명의 친환경 플라스틱 조성물로 제조된 플라스틱 제품이 음이온을 방출하며, 분해성이 높다는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 케나프 분말, 열가소성 수지, 탄산칼슘 분말 및 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol)을 열용융 압출한 생분해성 화합물을 포함하는 친환경 플라스틱 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 (1) 냉각수가 순환되는 분쇄기에서 케나프 및 열가소성 수지 각각을 분말화 하는 단계;
(2) 상기 단계 (1)에서 분쇄한 케나프 분말 5~30중량%, 상기 단계 (1)에서 분쇄한 열가소성 수지 분말 15~30중량%, 탄산칼슘 분말 15~30중량% 및 폴리비닐알콜 20~40중량%를 혼합한 후, 압출기에 투여하는 단계;
(3) 상기 단계 (2) 이후에, 150~180℃에서 열용융하여 생분해성 화합물을 형성시키고, 펠렛으로 성형하는 단계; 및
(4) 상기 단계 (3)에서 성형한 펠렛을 친환경 플라스틱 제품으로 제조하는 단계;를 포함하는 친환경 플라스틱 제품의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 케나프 분말, 열가소성 수지, 탄산칼슘 분말 및 폴리비닐알콜을 열용융 압출한 생분해성 화합물을 포함하는 친환경 플라스틱 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 친환경 플라스틱 조성물로 제조된 플라스틱 제품은 음이온을 방출하며, 분해성이 높은 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 케나프 분말, 열가소성 수지, 탄산칼슘 분말 및 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol)을 열용융 압출한 생분해성 화합물을 포함하는 친환경 플라스틱 조성물을 이용하여 제조한 펠렛의 사진이다.
도 2는 본 발명의 친환경 플라스틱 조성물로 제조한 펠렛을 압출성형한 1회용 스푼의 사진이다.
도 2는 본 발명의 친환경 플라스틱 조성물로 제조한 펠렛을 압출성형한 1회용 스푼의 사진이다.
본 발명은 케나프 분말, 열가소성 수지, 탄산칼슘 분말 및 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol)을 열용융 압출한 생분해성 화합물을 포함하는 친환경 플라스틱 조성물에 관한 것이다.
상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 저밀도 폴리에틸렌(low density polyethylene), 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene), 폴리에스테르(polyester), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 변성 폴리페닐렌옥사이드(modified polyphenyleneoxide), 폴리아미드 6(polyamide 6), 폴리아미드 610(polyamide 610), 폴리아미드 66(polyamide 66), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), ABS(acrylonitrile butadiene styrene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리설폰(polysulfone), 폴리아릴설폰(polyarylsulfone), 폴리페닐설폰(polyphenylsulfone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아미드이미드(polyamideimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE) 및 폴리케톤(polyketone) 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하지만 이에 한정하지 않는다.
상기 케나프 분말은 케나프 껍질 및 코어(core)를 1~10:1~10의 중량비로 혼합한 후 분말화한 것이 바람직하지만 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 케나프 분말은 100~150㎛의 크기로 분쇄한 것이 바람직하지만 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 생분해성 화합물은 5~30중량%의 케나프 분말, 15~30중량%의 열가소성 수지, 15~30중량%의 탄산칼슘 분말 및 20~40중량% 폴리비닐알콜을 열용융 압출성형한 생분해성 화합물인 것이 바람직하지만 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 생분해성 화합물에 포함된 케나프 분말 및 탄산칼슘 분말은 생분해를 촉진시키는 역할을 할 수 있다.
상기 케나프 분말은 음이온을 발생시키는 것이 특징이다.
또한, 본 발명은 (1) 냉각수가 순환되는 분쇄기에서 케나프 및 열가소성 수지 각각을 분말화 하는 단계;
(2) 상기 단계 (1)에서 분쇄한 케나프 분말 5~30중량%, 상기 단계 (1)에서 분쇄한 열가소성 수지 분말 15~30중량%, 탄산칼슘 분말 15~30중량% 및 폴리비닐알콜 20~40중량%를 혼합한 후, 압출기에 투여하는 단계;
(3) 상기 단계 (2) 이후에, 150~180℃에서 열용융하여 생분해성 화합물을 형성시키고, 펠렛으로 성형하는 단계; 및
(4) 상기 단계 (3)에서 성형한 펠렛을 친환경 플라스틱 제품으로 제조하는 단계;를 포함하는 친환경 플라스틱 제품의 제조방법에 관한 것이다.
상기 단계(1)에서 케나프 및 열가소성 수지를 각각 분말화 할 때 냉각수를 순화시킴으로써, 온도를 저온으로 유지하여 '탄화'되는 것을 방지하는 하는 효과가 있다.
이하, 실시예를 이용하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 제한되지 않는다는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.
실시예 1. 케나프 분말의 제조
케나프 껍질 및 코어를 건조하고, 1:1의 중량비로 혼합한 후, 입자의 크기가 100~150 마이크론이 될 때까지 분쇄기를 이용하여 분쇄하였다. 이때 냉각수를 순화시킬 수 있는 분쇄기를 이용함으로써 낮은 온도에서 케나프를 분말화 하였다.
실시예 2. 케나프 분말, 열가소성 수지, 탄산칼슘 분말 및 폴리비닐알콜을 혼합한 마스터 배지(펠렛)의 제조
상기 실시예 1에서 분쇄한 케나프 분말 25g, 폴리프로필렌 25g, 탄산칼슘 분말 25g 및 폴리비닐알콜(PVA) 25g을 혼합한 후, 압출기에 투여하였다. 이후 170℃의 온도 조건에서 용융시킨 후, 펠렛 형태로 제조하였다(도 1).
실시예 3. 본 발명의 마스터 배지(펠렛)를 이용하여 1회용 스푼의 제조
상기 실시예 2에서 제조한 마스터 배지(펠렛)를 고온에서 압출성형(compression molding)하여 친환경 1회용 스푼을 제조하였다(도 2).
Claims (7)
- 케나프 분말, 열가소성 수지, 탄산칼슘 분말 및 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol)을 열용융 압출한 생분해성 화합물을 포함하는 친환경 플라스틱 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 저밀도 폴리에틸렌(low density polyethylene), 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene), 폴리에스테르(polyester), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 변성 폴리페닐렌옥사이드(modified polyphenyleneoxide), 폴리아미드 6(polyamide 6), 폴리아미드 610(polyamide 610), 폴리아미드 66(polyamide 66), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), ABS(acrylonitrile butadiene styrene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리설폰(polysulfone), 폴리아릴설폰(polyarylsulfone), 폴리페닐설폰(polyphenylsulfone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아미드이미드(polyamideimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE) 및 폴리케톤(polyketone) 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 친환경 플라스틱 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 케나프 분말은 케나프 껍질 및 코어(core)를 1~10:1~10의 중량비로 혼합한 후 분말화한 것을 특징으로 하는 친환경 플라스틱 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 케나프 분말은 100~150㎛의 크기로 분쇄한 것을 특징으로 하는 친환경 플라스틱 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 생분해성 화합물은 5~30중량%의 케나프 분말, 15~30중량%의 열가소성 수지, 15~30중량%의 탄산칼슘 분말 및 20~40중량%의 폴리비닐알콜을 150~180℃에서 열용융 압출한 생분해성 화합물인 것을 특징으로 하는 친환경 플라스틱 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 케나프 분말은 음이온을 발생시키는 것을 특징으로 하는 친환경 플라스틱 조성물.
- (1) 냉각수가 순환되는 분쇄기에서 케나프 및 열가소성 수지 각각을 분말화 하는 단계;
(2) 상기 단계 (1)에서 분쇄한 케나프 분말 5~30중량%, 상기 단계 (1)에서 분쇄한 열가소성 수지 분말 15~30중량%, 탄산칼슘 분말 15~30중량% 및 폴리비닐알콜 20~40중량%를 혼합한 후, 압출기에 투여하는 단계;
(3) 상기 단계 (2) 이후에, 150~180℃에서 열용융하여 생분해성 화합물을 형성시키고, 펠렛으로 성형하는 단계; 및
(4) 상기 단계 (3)에서 성형한 펠렛을 친환경 플라스틱 제품으로 제조하는 단계;를 포함하는 친환경 플라스틱 제품의 제조방법.
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