KR20230032576A - 쌀을 이용한 생분해성 발포 플라스틱 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생분해성 발포 플라스틱 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쌀을 이용한 생분해성 발포 플라스틱 조성물을 제공하는 것이다.
Description
본 발명은 생분해성 발포 플라스틱 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쌀을 이용한 생분해성 발포 플라스틱 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 경기도기술개발사업에 일환으로 고안된 것으로 다음과 같은 경기도기술개발사업에 따른 것이다.
[경기도기술개발사업]
[과제고유번호] D2020149
[부처명] 경기도
[연구관리전문기관] (재)경기도경제과학진흥원
[연구사업명] 일반분야/혁신기술개발
[연구과제명 쌀 부산물을 활용한 산업용 포장재 PE-FOAM 바이오플라스틱 원료 및 제품개발
[주관연구기관] ㈜이루케미칼
[연구기간] 2020. 09. 01. ~ 2021. 08. 31
석유계 범용 플라스틱은 가볍고, 저렴하며 제작이 용이하나, 폐기시 자체적인 분해가 되지 않으므로 인한 환경오염이 날로 심각해지고 있으며, 이에 따라 환경오염을 방지하고, 플라스틱을 대체할 수 있는 소재의 개발이 요구되고 있다.
또한, 현재 사용 중인 대표적인 포장재료인 발포 폴리스티렌(expanded polystyrene; EPS)는 플라스틱 폐기물 중에서 차지하는 부피가 매우 크며, 거의 분해되지 않기 때문에 심각한 환경오염을 일으킨다는 문제점이 있다. 또한, EPS는 제조공정 시 화학발포제로서 사플루오르화탄소(CF4)를 사용고 있으며, 이는 지구의 오존층 파괴의 주범이 되고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 일반 토양에서도 생분해가 가능하며, 쌀을 첨가함으로써 우수한 물성을 갖는 발포 플라스틱 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해 발포 플라스틱 조성물은 쌀 분말과 생분해성 수지가 포함된 수지 혼합물; 및 첨가제를 포함한다.
상기 쌀 분말의 입도는 250 내지 500 mesh일 수 있다.
상기 생분해성 수지는 PBAT, PBS 및 CNF 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 수지 혼합물은, 상기 수지 혼합물 100 wt%를 기준으로 상기 쌀 분말 5 내지 30 wt%, 상기 생분해성 수지 70 내지 95 wt%를 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 스테아린산칼슘(Calcium stearate) 및 산화방지제를 포함할 수 있으며, 상기 첨가제는 N,N'-에틸렌 비스 스테아마이드(N,N'-ethylene bis stearamide) 및 커플링제(Coupling agent) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 상기 수지 혼합물 100 중량부 대비 0.3 내지 3.4 중량부로 포함할 수 있다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, "통상의 기술자")에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 생분해 발포 플라스틱 조성물은 생분해성 수지에 천연물질인 쌀을 이용하여 우수한 물성과 안정성을 갖는 생분해성 플라스틱을 제조하는 것이다.
또한, 기존의 바이오 플라스틱이 가지고 있는 가격문제를 해결함과 동시에, 천연물질인 쌍을 이용함으로써 뛰어난 물성과 함께 자연분해가 가능한 생분해성 플라스틱 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
청구범위에 개시된 발명의 다양한 특징들은 도면 및 상세한 설명을 고려하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 명세서에 개시된 장치, 방법, 제법 및 다양한 실시예들은 예시를 위해서 제공되는 것이다. 개시된 구조 및 기능상의 특징들은 통상의 기술자로 하여금 다양한 실시예들을 구체적으로 실시할 수 있도록 하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 개시된 용어 및 문장들은 개시된 발명의 다양한 특징들을 이해하기 쉽게 설명하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생분해 발포 플라스틱 조성물은 쌀 분말과 생분해성 수지가 포함된 수지 혼합물; 및 첨가제를 포함한다.
상기 생분해 발포 플라스틱 조성물은 쌀 분말에 생분해성 수지를 혼한한 후, 첨가제를 첨가하여 소정의 온도 조건 하에서, 소정의 압출속도 조건으로 압출하여 제조되는 것일 수 있다.
상기 쌀 분말의 입도(입자 크기)는 250 내지 500 mesh일 수 있다.
상기 생분해성 수지는 PBAT(poly(butylene adipate-co-terephthalate), PBS(Polybutylene succinate) 및 CNF(Cellulose Nano Fiber) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 수지 혼합물은, 상기 수지 혼합물 100 wt%를 기준으로 상기 쌀 분말 5 내지 30 wt%, 상기 생분해성 수지 70 내지 95 wt%를 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 열안정제 및 산화방지제를 포함할 수 있으며, 상기 첨가제는 분산제 및 커플링제(Coupling agent) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 열안정제는 동시에 활제(Lubricant Additives)인 것일 수 있다.
상기 열안정제는 스테아린산염, 팔미트산염 및 라우르산염으로 구성되는 성분 중 어느 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 스테아린산염일 수 있다.
상기 스테아린산염은 스테아린산칼슘(Calcium stearate)일 수 있다.
상기 분산제는 N,N'-에틸렌 비스 스테아마이드(N,N'-ethylene bis stearamide)일 수 있다.
상기 커플링제는 실란계 커플링제일 수 있으며 보다 상세하게는 메톡시기를 포함하는 실란계 커플링제 일 수 있다. 일례로서, 상기 커플링제는 MPS(3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate), GPS((3-Glycidoxypropyl)trimethoxy silane), 또는 APS((3-aminopropyl)trimethoxy silane)일 수 있다.
상기 산화방지제는 SONOX 1010 및/또는 SONOX 168일 수 있다.
상기 첨가제는 상기 수지 혼합물 100 중량부 대비 0.3 내지 3.4 중량부로 포함할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 실시예는 본 발명의 이해를 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예 1. 생분해성 발포 플라스틱 조성물
쌀 분말(입도 250 mesh) 5 wt%, PBAT 90 wt% 및 PBS 5 wt%를 혼합하여 100 wt%의 수지 혼합물을 제조하였다. 제조된 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로, 첨가제로서 스테아린산칼슘(Calcium stearate) 0.2 중량부 및 제1 산화방지제(SONOX 1010) 0.1 중량부를 혼합하였다.
실시예 2. 생분해성 발포 플라스틱 조성물
쌀 분말(입도 250 mesh) 10 wt%, PBAT 80 wt% 및 PBS 10 wt%를 혼합하여 100 wt%의 수지 혼합물을 제조하였다. 제조된 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로, 첨가제로서 N,N'-에틸렌 비스 스테아마이드(N,N'-ethylene bis stearamide) 0.2 중량부, 스테아린산칼슘(Calcium stearate) 0.3 중량부 및 제1 산화방지제(SONOX 1010) 0.1 중량부를 혼합하였다.
실시예 3. 생분해성 발포 플라스틱 조성물
쌀 분말(입도 350 mesh) 15 wt%, PBAT 75 wt%, PBS 8 wt% 및 CNF(Cellulose Nano Fiber) 2 wt%를 혼합하여 100 wt%의 수지 혼합물을 제조하였다. 제조된 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로, 첨가제로서 N,N'-에틸렌 비스 스테아마이드(N,N'-ethylene bis stearamide) 0.5 중량부, 스테아린산칼슘(Calcium stearate) 0.8 중량부 및 제1 산화방지제(SONOX 1010) 0.1 중량부를 혼합하였다.
실시예 4. 생분해성 발포 플라스틱 조성물
쌀 분말(입도 500 mesh) 20 wt%, PBAT 67 wt%, PBS 10 wt% 및 CNF(Cellulose Nano Fiber) 3 wt%를 혼합하여 100 wt%의 수지 혼합물을 제조하였다. 제조된 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로, 첨가제로서 N,N'-에틸렌 비스 스테아마이드(N,N'-ethylene bis stearamide) 0.4 중량부, 스테아린산칼슘(Calcium stearate) 0.9 중량부, 제1 산화방지제(SONOX 1010) 0.1 중량부, 제2 산화방지제(SONOX 168) 0.1 중량부 및 커플링제(Coupling agent) MPS(3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate) 0.5 중량부를 혼합하였다.
실시예 5. 생분해성 발포 플라스틱 조성물
쌀 분말(입도 500 mesh) 30 wt%, PBAT 57 wt%, PBS 8 wt% 및 CNF(Cellulose Nano Fiber) 5 wt%를 혼합하여 100 wt%의 수지 혼합물을 제조하였다. 제조된 수지 혼합물 100 중량부를 기준으로, 첨가제로서 N,N'-에틸렌 비스 스테아마이드(N,N'-ethylene bis stearamide) 0.5 중량부, 스테아린산칼슘(Calcium stearate) 1.5 중량부, 제1 산화방지제(SONOX 1010) 0.2 중량부, 제2 산화방지제(SONOX 168) 0.2 중량부 및 커플링제(Coupling agent) MPS(3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate) 1.0 중량부를 혼합하였다.
상기 실시예 1 내지 5의 조성물의 함량을 하기 표 1 및 표 2에 정리하였다.
| 원재료 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | ||
|
수지
혼합물 |
쌀 분말 | 250 mesh | 5 wt% | 10 wt% | |||
| 350 mesh | 15 wt% | ||||||
| 500 mesh | 20 wt% | 30 wt% | |||||
| 생분해성 수지 | PBAT | 90 wt% | 80 wt% | 75 wt% | 67 wt% | 57 wt% | |
| PBS | 5 wt% | 10 wt% | 8 wt% | 10 wt% | 8 wt% | ||
| CNF | 2 wt% | 3 wt% | 5 wt% | ||||
| 계 | 100 wt% | ||||||
| 원재료 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | |
|
첨가제
(혼합물 100 중량부 기준) |
N,N'-ethylene bis stearamide | 0.2 중량부 |
0.3 중량부 |
0.4 중량부 |
0.5 중량부 |
|
| Calcium stearate | 0.2 중량부 |
0.3 중량부 |
0.8 중량부 |
0.9 중량부 |
1.5 중량부 |
|
| Anti-oxi-dant/SONOX 1010 | 0.1 중량부 |
0.1 중량부 |
0.1 중량부 |
0.1 중량부 |
0.2 중량부 |
|
| Anti-oxi-dant/SONOX 168 | 0.1 중량부 |
0.2 중량부 |
||||
| Coupling agent | 0.5 중량부 |
1.0 중량부 |
||||
| 계 | 0.3 중량부 |
0.6 중량부 |
1.2 중량부 |
2.0 중량부 |
3.4 중량부 |
측정예. 물성의 측정
실시예에 따른 생분해 발포 플라스틱 조성물을 이용하여 제작된 생분해 발포 플라스틱의 물성을 측정하였으며, 하기 표 3에 정리하였다.
표 3에서의 인장강도는 실시예 1 내지 5에 따른 플라스틱 조성물을 이용하여 제작된 생분해 발포 플라스틱을 원통형의 시료를 4 cm 떨어진 클램프 사이에 물리고 8 mm/min 의 속도로 인장시키면서 응력-변형률 곡선을 통하여 인장강도를 계산하였다.
표 3에서의 파열강도는 실시예 1 내지 5에 따른 플라스틱 조성물을 이용하여 제작된 생분해 발포 플라스틱을 원통형의 시료를 4cm 떨어진 두개의 지지대상에 놓고 10 mm/min의 속도로 나이프를 강하하면서 응력-변형율 곡선을 통하여 시료를 파열시키는데 요구되는 최대힘으로부터 파열강도룰 계산하였다.
표 3에서의 반발탄성율은 수평위치에 있는 추(錘)가 90 ˚에 위치되어 있는 시편(실시예 1 내지 5에 따른 플라스틱 조성물을 이용하여 제작된 생분해 발포 플라스틱)(시편 규격 : 두께 12.5 mm / 지름 29 mm)에 가해지면서 발생하는 반발 에너지를 디지털 방식의 백분율로 표시하였다(처음추의 위치 대비 시료충돌 후 추의 올라간 위치).
표 3에서의 압축강도는 압축하중에 의해 시편(실시예 1 내지 5에 따른 플라스틱 조성물을 이용하여 제작된 생분해 발포 플라스틱)이 파괴될 때까지의 최대 응력으로, 최대 하중을 시험편의 단면적으로 나눈 값이며, 원통형시편을 2장의 평판에 끼고, 수직하중을 가하여 파괴되는 응력과 변형의 관계를 측정하는 시험으로 계산하였다.
표 3에서의 벌크밀도는 실시예 1 내지 5에 따른 플라스틱 조성물을 이용하여 제작된 생분해 발포 플라스틱을 벌크밀도 측정기(Bulk Density Meter, Model: RAY-RAN Apparent Bulk Density Apparatus)를 이용하여 측정하였다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | |
| 인장강도 | kgf/cm2 | 11 | 12 | 11 | 20 | 16 |
| 파열강도 | % | 6 | 15 | 21 | 30 | 28 |
| 반발탄성율 | % | 54 | 50 | 71 | 75 | 52 |
| 압축강도 | g/cm2 | 60 | 65 | 110 | 130 | 95 |
| 벌크밀도 | lb/ft2 | 0.4 | 0.3 | 0.8 | 1.2 | 0.6 |
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 통상의 기술자라면 본 발명의 본질적인 특성이 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.
본 명세서에 개시된 다양한 실시예들은 순서에 관계없이 수행될 수 있으며, 동시에 또는 별도로 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 본 명세서에서 설명되는 각 도면에서 적어도 하나의 단계가 생략되거나 추가될 수 있고, 역순으로 수행될 수도 있으며, 동시에 수행될 수도 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
Claims (7)
- 쌀 분말과 생분해성 수지가 포함된 수지 혼합물; 및
첨가제를 포함하는
생분해 발포 플라스틱 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 쌀 분말의 입도는 250 내지 500 mesh인 것인,
생분해 발포 플라스틱 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 생분해성 수지는 PBAT, PBS 및 CNF 중 어느 하나 이상을 포함하는 것인,
생분해 발포 플라스틱 조성물.
- 제3항에 있어서,
상기 수지 혼합물은,
상기 수지 혼합물 100 wt%를 기준으로 상기 쌀 분말 5 내지 30 wt%, 상기 생분해성 수지 70 내지 95 wt%를 포함하는 것인,
생분해 발포 플라스틱 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 첨가제는 스테아린산칼슘(Calcium stearate) 및 산화방지제를 포함하는 것인,
생분해 발포 플라스틱 조성물.
- 제5항에 있어서,
상기 첨가제는 N,N'-에틸렌 비스 스테아마이드(N,N'-ethylene bis stearamide) 및 커플링제(Coupling agent) 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것인,
생분해 발포 플라스틱 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 첨가제는 상기 수지 혼합물 100 중량부 대비 0.3 내지 3.4 중량부로 포함하는 것인,
생분해 발포 플라스틱 조성물.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210115562A KR102607209B1 (ko) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 쌀을 이용한 생분해성 발포 플라스틱 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210115562A KR102607209B1 (ko) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 쌀을 이용한 생분해성 발포 플라스틱 조성물 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230032576A true KR20230032576A (ko) | 2023-03-07 |
| KR102607209B1 KR102607209B1 (ko) | 2023-11-29 |
Family
ID=85512868
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210115562A KR102607209B1 (ko) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 쌀을 이용한 생분해성 발포 플라스틱 조성물 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102607209B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR910006422A (ko) | 1989-09-26 | 1991-04-29 | 원본미기재 | 엔지니어링 플라스틱 조성물 및 그것을 사용한 성형품 |
| JP2008056851A (ja) * | 2006-09-01 | 2008-03-13 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | 脂肪族ポリエステル樹脂組成物及びその製造方法 |
| KR20130002591A (ko) * | 2011-06-29 | 2013-01-08 | 일신화학공업 주식회사 | 생분해성 멀칭 필름 |
| JP2020164686A (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 積水化成品工業株式会社 | 発泡シート及び発泡容器 |
-
2021
- 2021-08-31 KR KR1020210115562A patent/KR102607209B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102607209B1 (ko) | 2023-11-29 |
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