KR20230078207A

KR20230078207A - 쌀을 이용한 생분해성 사출용 수지 조성물

Info

Publication number: KR20230078207A
Application number: KR1020210165742A
Authority: KR
Inventors: 박재민
Original assignee: 다윈그룹(주)
Priority date: 2021-11-26
Filing date: 2021-11-26
Publication date: 2023-06-02

Abstract

본 발명은 생분해성 사출용 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쌀을 이용하여 제조된 사출 플라스틱용 수지 조성물 및 이를 이용한 멀칭필름을 제공하는 것이다.

Description

쌀을 이용한 생분해성 사출용 수지 조성물{BIODEGRADABLE RESIN COMPOSITION USING RICE FOR INJECTION}

폴리프로필렌(polypropylene), 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride) 등의 석유를 원료로 하는 범용 수지는, 양호한 가공성 및 내구성 등의 성질로 일용 잡화, 가전제품, 자동차부품, 식품포장 등의 다양한 분야에서의 플라스틱으로 이용되고 있다. 그러나 이러한 석유계 범용 수지를 이용한 플라스틱은 사용후 버려지는 과정에서 자연적인 생분해성이 낮으므로 환경적은 측면에서 부정적인 영향이 존재한다.

최근, 환경의 중요성이 강조되면서 다양한 산업 분야에서 친환경적인 측면을 보다 강조하고 있다. 특히, 플라스틱의 경우 낮은 생분해성으로 인하여 환경오염의 주범으로 인식되고 있으며, 이를 해소하기 위한 규제 및 재활용 등의 노력이 존재하나, 플라스틱의 높은 수요로 인하여 한계가 존재한다.

이에 따라, 최근 자연에서 스스로 분해되는 플라스틱에 대한 관심이 증대되고 있으나, 생분해성 플라스틱의 경우 물성의 저하, 가격경쟁력 측면에서 한계가 존재한다.

대한민국 등록특허공보 제10-1322600호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 일반 토양에서도 생분해가 가능하며, 쌀을 첨가함으로써 우수한 물성을 갖는 생분해성 사출용 수지 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 사출용 수지 조성물은 쌀 분말; 생분해성 수지; 산화방지제; 및 첨가제를 포함한다.

상기 쌀 분말의 입도는 250 내지 300 mesh일 수 있으며, 상기 쌀 분말의 수분함량은 0.2% 이하일 수 있다.

상기 생분해성 수지는 PBAT, PBS 및 CNF 중 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.

상기 첨가제는 분산제; 열안정제; 및 흐름개선제를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 사출용 수지 조성물은 쌀 분말 25 내지 40 wt%, 생분해성 수지 63.4 내지 75.35 wt%, 산화방지제 0.4 내지 0.6 wt%, 및 첨가제 2.75 내지 4.5 wt%을 포함하는 것일 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 사출용 수지 조성물은 생분해성 수지에 천연물질인 쌀을 이용하여 우수한 물성과 안정성을 갖는 것이며, 생분해성이 우수한 사출 플라스틱을 제공하는 효과가 있다.

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 생분해성 사출용 수지 조성물은 쌀 분말; 생분해성 수지; 산화방지제; 및 첨가제를 포함한다.

상기 쌀 분말의 입도는 250 내지 300 mesh일 수 있으며, 바람직하게는 400 mesh일 수 있다.

상기 쌀 분말의 수분함량은 0.2% 이하일 수 있다.

상기 생분해성 수지는 PBAT(poly-butylene adipate terephthalate), PLA(polylactic acid), PBS(polybutylene succinate) 및 CNF(cellulose nanofiber) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.

상기 산화방지제는 SONOX 1010 및/또는 SONOX 168일 수 있다. 상기 산화방지제는 1차 산화방지제 및 2차 산화방지제를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 1차 산화방지제는 SONOX 1010(화합물명: Tetrakis[methylene-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate]methane)일 수 있으며, 상기 2차 산화방지는 SONOX 168(화합물명: Tris(2,4-di-t-butylphenyl)phosphite)일 수 있다.

상기 분산제는 N,N'-에틸렌 비스 스테아르 아미드(N,N'-ethylene bis stearamide)일 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 흐름개선제는 멀칭필름 수지 조성물을 흐름성을 개선하는 것으로, 상기 흐름개선제는 폴리에틸렌 왁스(Polyethylene Wax; PE-WAX), 에틸렌 비닐 아세테이트 왁스(Ethylene-vinyl acetate Wax; EVA WAX) 또는 새소비트 왁스(SASOBIT WAX)일 수 있다.

상기 생분해성 사출용 수지 조성물은 쌀 분말 25 내지 40 wt%, 생분해성 수지 63.4 내지 75.35 wt%, 산화방지제 0.4 내지 0.6 wt%, 및 첨가제 2.75 내지 4.5 wt%을 포함하는 것일 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 사출용 수지 컴파운드

쌀 분말(입도 250 내지 300 mesh, 수분함량 0.2% 이하) 40 wt%, PBAT 15 wt%, PLA 39.9 wt%, CNF 8.5 wt%, 1차 산화방지제(SONOX 1010; Tetrakis[methylene-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate]methane) 0.3 wt%, 2차 산화방지제(SONOX 168; Tris(2,4-di-t-butylphenyl)phosphite) 0.3 wt%, 분산제(N,N'-ethylene bis stearamide) 1.0 wt%, 열안정제(Calcium stearate) 0.5 wt% 및 PE-WAX(Polyethylene wax) 0.3 wt%를 혼합하여 생분해성 사출용 수지 조성물을 제조하였다.

제조예 1. 수지 컴파운드 제조

상기 실시예 1에서 제조된 수지 조성물을 80 ℃, 1500 rpm으로 20 분(min) 동안 1차 열반응 고속배합하며, 이후 5 내지 10 ℃, 200 rpm으로 10 분(min) 동안 냉각반응 저속배합하여 하기 표 1의 이축압출기 온도 조건 하에서 컴파운드(compound)를 용융압출한다.

이축압축기 위치	위치별 온도
HEAD	155 ℃
ZONE#1	145 ℃
ZONE#2	145 ℃
ZONE#3	140 ℃
ZONE#4	140 ℃
ZONE#5	135 ℃
ZONE#6	135 ℃
ZONE#7	130 ℃
ZONE#8	130 ℃

측정예. 물성의 측정

제조예 1에 따라 제조된 수지 컴파운드 대한 물성을 분석하여 하기 표 3에 정리하였으며, 대조군으로서 사출용 HOMO PP(Poly Propylene)(대한유화 NO.4017)에 대해서도 동일하게 물성을 분석하여 하기 표 2에 정리하였다.

시험항목	단위	사출용 HOMO PP	제조예 1
밀도	kg/㎥	0.9	1.15~1.25
용융지수	g/10min	8.5	8.5~10
성형수축률	%	1.0~2.0	1.0~2.0
인장강도 (항복점)	kgf/㎠	360	360
신율	%	>500	>500
굴곡탄성율	kgf/㎠	17,000	18,000
경도	R Scal	100	150
Izod 충격강도	kgf·cm/㎠	4	5~7
굴곡탄성율	kgf/㎠	17,000	18,000
열변형온도	℃	110	110
생분해도	%	-	45일 60%이상

표 2에서, 생분해도는 KS M ISO 14855-1에 따라 하기 표 3에서의 시험조건에서 호기성 최종 생분해에 의하여 방출되는 이산화탄소 누적량을 이용하여 같은 규격에서 정한 방법으로 계산한 평균 생분해도 값을 의미하는 것이다.

구분			요구조건
온도			58 ± 2 ℃
표준퇴비	pH		8.5
	건조고형분함량(%)		50
	휘발성고분자함량(%)	건조대비	59.0
		숩윤대비	33.4
	C/N비		11.8
시험기간			45 일(day)

표 2에서의 생분해도는 표준물질 대비 생분해도(%)이며, 하기 표 4와 같다.

구분	시험결과
구분	표준물질(cellulose)	제조예 1
생분해도 ^*	94.5	58.3
표준물질대비 생분해도	-	61.7%
*생분해도: [(CO₂)_T - (CO₂)_B] ÷ ThCO₂ × 100 (CO₂)_T : 시험물질이 담긴 퇴비화 용기로부터 발생한 이산화탄소 누적량의 평균(g) (CO₂)_B : 접종원 용기로부터 발생하는 이산화탄소 누적량의 평균(g) ThCO₂ : 용기 속 시험물질에 의해 발생하는 이론적 이산화탄소 양(g/vessel), M_TOT × C_TOT × (44/12) M_TOT : 시험 시작 시 퇴비에 첨가된 시험 물질 중 총 건조 고형분의 양(g) C_TOT : 시험 물질의 총 건조 고형분에 포함된 유기탄소의 비율(g/g) 44 : 이산화탄소 분자량 12 : 탄소 분자량

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

쌀 분말;
생분해성 수지;
산화방지제; 및
첨가제를 포함하는
생분해성 사출용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 쌀 분말의 입도는 250 내지 300 mesh인 것인,
생분해성 사출용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 쌀 분말의 수분함량은 0.2% 이하인 것인,
생분해성 사출용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 생분해성 수지는 PBAT, PBS 및 CNF 중 어느 하나 이상을 포함하는 것인,
생분해성 사출용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 첨가제는 분산제; 열안정제; 및 흐름개선제를 포함하는 것인,
생분해성 사출용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
쌀 분말 25 내지 40 wt%, 생분해성 수지 63.4 내지 75.35 wt%, 산화방지제 0.4 내지 0.6 wt%, 및 첨가제 2.75 내지 4.5 wt%을 포함하는 것인,
생분해성 사출용 수지 조성물.