KR20230137168A - 바이오매스 기반 친환경 배너 광고물 제작을 위한 폴리유산 복합재료 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바이오매스 기반 친환경 배너 광고물 제작을 위한 폴리유산 복합재료 조성물에 관한 것으로서, 폴리유산 수지 50~63 중량% 및 탈크(TALC) 21~25 중량% 및 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate) 15~25 중량% 및 EBS(Ethylene Bis-Stearamide) 0.2~0.8 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 폴리유산(PLA) 수지 베이스에 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate), 탈크(TALC) 및 EBS(Ethylene Bis-Stearamide)를 특정 배합비율로 혼합하여 결정구조를 변화시킴으로써 열변형 온도가 향상되면서도 제품 가공에 적합한 신율을 확보할 수 있으므로 인쇄공정 또는 동하절기 온도변화에도 쉽게 변형되거나 취성파괴되지 않는 옥외 배너 광고물을 제작할 수 있는 폴리유산 복합재료 조성물을 제공할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 폴리유산(PLA) 수지 베이스에 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate), 탈크(TALC) 및 EBS(Ethylene Bis-Stearamide)를 특정 배합비율로 혼합하여 결정구조를 변화시킴으로써 열변형 온도가 향상되면서도 제품 가공에 적합한 신율을 확보할 수 있으므로 인쇄공정 또는 동하절기 온도변화에도 쉽게 변형되거나 취성파괴되지 않는 옥외 배너 광고물을 제작할 수 있는 폴리유산 복합재료 조성물을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 폴리유산 복합재료 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리유산(PLA) 수지 베이스에 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate), 탈크(TALC) 및 EBS(Ethylene Bis-Stearamide)를 특정 배합비율로 혼합하여 결정구조를 변화시킴으로써 열변형 온도가 향상되면서도 제품 가공에 적합한 신율을 확보할 수 있도록 한 폴리유산 복합재료 조성물에 관한 것이다.
석유 자원의 고갈, CO2 배출량 저감 등의 문제가 대두됨에 따라 옥수수, 콩, 사탕수수, 목재류 등의 재생가능한 식물자원으로부터 화학적 또는 생물학적 방법을 이용하여 제조되는 바이오매스 기반 수지 중 유산을 원료로 하는 폴리유산(polyactic acid 또는 polylactide, 이하 ‘PLA’로 칭한다) 수지가 특히 주목받고 있다.
이러한 PLA 수지는 제조 및 사용 과정에서 기존 석유화학계 수지 대비 이산화탄소 배출량이 적고, 퇴비화 조건에서 180일 이내에 물과 이산화탄소로 분해되는 친환경적인 원료로 환경문제 대응효과에 중요성이 있다.
상기한 PLA 수지는 강성이 높고 투명성이 뛰어난 특성을 갖지만, 낮은 분자량으로 조성되어 기존 석유화학계 수지 대비 신율 및 열변형 온도 등과 같은 물성이 낮아 그 용도가 한정되어 있다.
이러한 이유로 일본공개특허 제1999-241008호에는 PLA 수지에 내열성을 부여하기 위해 융점 80 내지 250℃를 가지는 지방족 폴리에스테르 수지를 조성물 중에서 10~50 중량%와 더불어 유연성을 부여하기 위해 가소제를 첨가하는 방법이 제안되어 있다.
또한, 일본공개특허 제2001-039426호에는 PLA 수지에 폴리부틸렌석시네이트계 수지를 10~90 중량% 함량으로 첨가하여 내열성을 향상시키는 방법이 제안되어 있다.
그러나, 상기 개시된 기술들은 PLA 수지에 첨가되는 다른 폴리머의 열적 특징에 의존함에 따라 내열성 향상의 효과가 뚜렷하게 나타나지 않거나, 제조과정에서 어닐링 처리나 연신배향 등과 같은 부수적인 공정이 요구되어 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 폴리유산(PLA) 수지 베이스에 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate), 탈크(TALC) 및 EBS(Ethylene Bis-Stearamide)를 특정 배합비율로 혼합하여 결정구조를 변화시킴으로써 열변형 온도가 향상되면서도 제품 가공에 적합한 신율을 확보할 수 있도록 한 폴리유산 복합재료 조성물을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 폴리유산 수지 50~63 중량% 및 탈크(TALC) 21~25 중량% 및 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate) 15~25 중량% 및 EBS(Ethylene Bis-Stearamide) 0.2~0.8 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 기반 친환경 배너 광고물 제작을 위한 폴리유산 복합재료 조성물이 제공된다.
여기서, 상기 탈크(TALC)는 화학적 에칭 또는 플라즈마 에칭을 통해 표면에 미세 기공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 폴리유산 수지는 광학이성질 L타입 폴리유산 수지 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폴리유산 복합재료 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광고 인쇄 제품이 제공된다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 폴리유산(PLA) 수지 베이스에 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate), 탈크(TALC) 및 EBS(Ethylene Bis-Stearamide)를 특정 배합비율로 혼합하여 결정구조를 변화시킴으로써 열변형 온도가 향상되면서도 제품 가공에 적합한 신율을 확보할 수 있으므로 인쇄공정 또는 동하절기 온도변화에도 쉽게 변형되거나 취성파괴되지 않는 옥외 배너 광고물을 제작할 수 있는 폴리유산 복합재료 조성물을 제공할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 PLA 수지 50~63 중량%와, 탈크(TALC) 21~25 중량%와, PBAT(Polybutylene adipate terephthalate) 15~25 중량%와, EBS(Ethylene Bis-Stearamide) 0.2~0.8 중량%를 포함하는 폴리유산 복합재료 조성물에 관한 것이다.
여기서, PLA 수지는 선형적인 지방족 폴리에스터로서 광학이성질 L타입 폴리유산(poly L-latic acid, 이하 ‘PLLA’로 칭한다) 수지와, 광학이성질 D타입 폴리유산(poly D-latic acid, 이하 ‘PDLA’로 칭한다) 수지가 존재하며, 본 실시예에서는 PLA 수지가 100%의 PLLA 수지로 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, PLLA 수지는 전분 및 바이오 매스로부터 합성되는 중합체로서 용융지수 5~30g/10분(190℃, 2.16kg 하중)인 것을 사용할 수 있다.
이 때, 용융지수가 5g/10분(190℃, 2.16kg 하중) 미만이면 용융점도의 상승으로 가공상의 과부하 문제가 있고, 30g/10분(190℃, 2.16kg 하중)을 초과하면 낮은 용융점도로 인하여 용융 블렌드 압출 가공에 문제가 있다.
이러한 PLLA 수지는 첨가되는 탈크(TALC)와의 중합반응에 의해 결정구조가 변화됨으로써 내열성이 향상되는 효과를 가져오게 되며, 그 사용량은 조성물 전체 중량에 대하여 50~63 중량% 인데, PLLA 수지의 사용량이 50 중량% 미만이면 결정구조의 변화를 통한 내열성 향상 효과를 충분히 얻을 수 없으며, 사용량이 63 중량%를 초과하면 결정구조의 변화가 불완전하게 이루어져 내열성 향상이 이루어지지 않기 때문에 상기 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다.
탈크(TALC)는 PLLA 수지와의 중합반응에 의해 PLLA 수지의 결정구조를 변화시킴으로써 강도 및 내열성이 향상되도록 함과 아울러 PLLA 수지의 결정화 속도를 증가시켜 결정화 시간을 줄임으로써, 사출 및 기타 가공 시 가공시간을 단축시켜 가공생산성을 향상시키는 역할을 한다.
이러한 탈크(TALC)의 사용량은 조성물 전체 중량에 대하여 21~25 중량%인데, 탈크(TALC)의 사용량이 21 중량% 미만이면, PLLA 수지의 결정구조 변화를 통한 내열성 향상 효과를 충분히 얻을 수 없으며, 사용량이 25중량%를 초과하면 PLLA 수지의 결정구조 변화를 더 이상 기대하기 어려우므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다.
위와 같은 탈크(TALC)는 앞서 설명한 바와 같이, 강도, 내열성 및 가공생산성을 향상시킬 뿐 아니라 가격이 저렴하여 비용을 절감할 수 있는 장점이 있으나, 함량이 증가될수록 응집현상이 발생하여 물성이 저하되고, 높은 비중을 가지므로 본 발명의 폴리유산 복합재료 조성물에 의해 가공되는 제품의 중량이 무거워지는 단점이 있다.
상기한 이유로 본 발명은 화학적 에칭 또는 플라즈마 에칭을 통해 탈크(TALC)의 표면에 미세 기공을 형성하는 것을 특징으로 한다.
위와 같이 본 발명은 에칭 가공을 통해 탈크(TALC)의 표면에 미세기공을 형성함에 따라 충분한 양의 탈크(TALC)를 첨가하여 높은 강도, 내열성 및 가공생산성을 확보하면서도 탈크(TALC)의 응집으로 인한 물성 저하를 방지함과 아울러 본 발명의 폴리유산 복합재료 조성물에 의해 가공되는 제품의 중량을 감소시킬 수 있게 된다.
여기서, 에칭액으로는 불산(HF), 산성불화암모늄(NH4F) 또는 이들의 혼합물인 BOE(Buffered Oxide Echant)을 사용할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 탈크(TALC)의 입자를 에칭할 수 있는 공지의 물질이면 어느 것이든 적용이 가능하다.
PBAT(Polybutylene adipate terephthalate)는 PLLA 수지에 연성을 부여하여 인장강도를 증가시킴으로써, 충격강도를 향상시킴과 아울러 제품 가공에 적합한 신율을 확보할 수 있도록 하는 역할을 한다.
이러한 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate)의 사용량은 조성물 전체 중량에 대하여 15~25 중량%인데, PBAT(Polybutylene adipate terephthalate)의 사용량이 15 중량% 미만이면, 인장강도를 증가시키는 효과가 미미하고, 25 중량%를 초과하면, 함량 증가 대비 인장강도의 증가효과를 더 이상 기대하기 어려우므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다.
EBS(Ethylene Bis-Stearamide)는 PLLA 수지와 이에 첨가되는 탈크(TALC) 및 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate)가 균일하게 혼합되도록 하는 역할을 한다.
이러한 EBS(Ethylene Bis-Stearamide)의 사용량은 조성물 전체 중량에 대하여 0.2~0.8 중량%인데, EBS(Ethylene Bis-Stearamide)의 사용량이 0.2 중량% 미만이면, PLLA 수지와 탈크(TALC) 및 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate)의 균일한 혼합을 유도하기 어렵고, EBS(Ethylene Bis-Stearamide)의 사용량이 0.8 중량%를 초과하면, 함량 증가 대비 PLLA 수지와 탈크(TALC) 및 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate)의 균일한 혼합을 유도하는 효과를 더 이상 기대하기 어려우므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 다음 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
[내열성, 인장강도 및 신율 측정]
<실시예1>
PLLA 수지 58.8 중량%와, 탈크(TALC) 21 중량%와, PBAT(Polybutylene adipate terephthalate) 20 중량%와, EBS(Ethylene Bis-Stearamide) 0.2 중량%를 혼합하여 폴리유산 복합재료 조성물을 제조하였다.
<실시예2>
PLLA 수지 51.8 중량%와, 탈크(TALC) 23 중량%와, PBAT(Polybutylene adipate terephthalate) 25 중량%와, EBS(Ethylene Bis-Stearamide) 0.2 중량%를 혼합하여 폴리유산 복합재료 조성물을 제조하였다.
<실시예3>
PLLA 수지 59.8 중량%와, 탈크(TALC) 25 중량%와, PBAT(Polybutylene adipate terephthalate) 15 중량%와, EBS(Ethylene Bis-Stearamide) 0.2 중량%를 혼합하여 폴리유산 복합재료 조성물을 제조하였다.
상기 실시예1 내지 실시예3에서는 불산(HF) 용액에 의해 에칭되어 표면에 미세기공이 형성된 탈크(TALC)를 사용하였다.
<비교예1>
PLLA 수지 100 중량%로 하여 폴리유산 복합재료 조성물을 제조하였다.
<비교예2>
PLLA 수지 80 중량%와, PP 수지 20 중량%를 혼합하여 폴리유산 복합재료 조성물을 제조하였다.
<비교예3>
PLLA 수지 50 중량%와, PP 수지 50 중량%를 혼합하여 폴리유산 복합재료 조성물을 제조하였다.
<비교예4>
PLLA 수지 80 중량%와, PBS 수지 20 중량%를 혼합하여 폴리유산 복합재료 조성물을 제조하였다.
<비교예5>
PLLA 수지 50 중량%와, PBS 수지 50 중량%를 혼합하여 폴리유산 복합재료 조성물을 제조하였다.
여기서, PP 수지는 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지이고, PBS 수지는 폴리부틸렌석시네이트(Polybutylene succinate)이다.
상기 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 내지 비교예 5로 제조된 폴리유산 복합재료 조성물 각각을 ASTM D 0648 측정법에서 제시한 시편으로 사출 성형한 후, 상기 측정법에서 제시하는 방법으로 만능시험기를 사용하여 열변형 온도(HDT, heat distortion temperature)를 측정하였다.
그리고, 상기 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 내지 비교예 5로 제조된 폴리유산 복합재료 조성물 각각을 ASTM D 0638에서 제시한 시편으로 사출 성형한 후, 상기 측정법에서 제시하는 방법으로 만능시험기를 사용하여 인장강도 및 신율을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표1에 나타내었다.
<표1>
상기 표1에서 보는 바와 같이, PLLA 수지 베이스에 탈크(TALC), PBAT(Polybutylene adipate terephthalate) 및 EBS(Ethylene Bis-Stearamide)를 특정 배합비율로 혼합하여 실시예1 내지 실시예3에 따라 제조된 본 발명의 폴리유산 복합재료 조성물은 열변형 온도(HDT, heat distortion temperature)가 대략 60℃에 근접하는 것으로 나타나, 옥외 배너 광고물 제작에 적합한 내열성이 확보됨을 확인할 수 있었다.
반면, 본 발명의 배합비율로 혼합되지 않은 비교예1 내지 비교예5에 따라 제조된 폴리유산 복합재료 조성물은 열변형 온도(HDT, heat distortion temperature)가 50℃에도 못 미치는 것으로 나타나, 옥외 배너 광고물 제작에 적합한 내열성이 확보되지 않음을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 표1에서 보는 바와 같이, 실시예1 내지 실시예3에 따라 제조된 본 발명의 폴리유산 복합재료 조성물은 인장강도가 350~400 Kgf/cm2 범위 및 신율이 25~40% 범위 안에 들어오는 것으로 나타나, 옥외 배너 광고물 제작에 적합한 인장강도 및 신율이 확보됨을 확인할 수 있었다.
반면, 본 발명의 배합비율로 혼합되지 않은 비교예1 내지 비교예5에 따라 제조된 폴리유산 복합재료 조성물은 인장강도가 350~400 Kgf/cm2 범위 및 신율이 25~40% 범위를 벗어나는 것으로 나타나, 옥외 배너 광고물 제작에 적합한 인장강도 및 신율이 확보되지 않음을 확인할 수 있었다.
아울러, 실시예1 내지 실시예3에 따라 제조된 본 발명의 폴리유산 복합재료 조성물은 인장강도가 350~400 Kgf/cm2 범위 안에 들어오는 것으로 볼 때, 충격강도 또한 옥외 배너 광고물 제작에 적합한 강도가 확보됨을 유추할 수 있었다.
비록 본 발명이 상기 바람직한 실시 예들과 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허 청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
부호 없음
Claims (4)
- 폴리유산 수지 50~63 중량%와;
탈크(TALC) 21~25 중량%와;
PBAT(Polybutylene adipate terephthalate) 15~25 중량%와;
EBS(Ethylene Bis-Stearamide) 0.2~0.8 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 기반 친환경 배너 광고물 제작을 위한 폴리유산 복합재료 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 탈크(TALC)는 화학적 에칭 또는 플라즈마 에칭을 통해 표면에 미세 기공이 형성되는 것을 특징으로 하는 내열성이 개선된 폴리유산 복합재료 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리유산 수지는 광학이성질 L타입 폴리유산 수지 인 것을 특징으로 하는 바이오매스 기반 친환경 배너 광고물 제작을 위한 폴리유산 복합재료 조성물.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 폴리유산 복합재료 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광고 인쇄 제품.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220034992A KR102720882B1 (ko) | 2022-03-21 | 바이오매스 기반 친환경 배너 광고물 제작을 위한 폴리유산 복합재료 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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KR20230137168A true KR20230137168A (ko) | 2023-10-04 |
KR102720882B1 KR102720882B1 (ko) | 2024-10-23 |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11241008A (ja) | 1998-02-26 | 1999-09-07 | Mitsui Chem Inc | ポリ乳酸系樹脂組成物 |
JP2001039426A (ja) | 1999-07-27 | 2001-02-13 | Shiseido Co Ltd | 生分解性樹脂容器 |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH11241008A (ja) | 1998-02-26 | 1999-09-07 | Mitsui Chem Inc | ポリ乳酸系樹脂組成物 |
JP2001039426A (ja) | 1999-07-27 | 2001-02-13 | Shiseido Co Ltd | 生分解性樹脂容器 |
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