KR950013176B1 - Concentrated masterbatch of biodegradable high density polyethylene filled by starch - Google Patents

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임승순
이현수
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김영기
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선일포도당주식회사
김경환
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene

Abstract

The master batch consists of 100 parts matrix resin, 25-80 parts biodegradable filler, 5-25 parts autooxidizing agent, 1-20 parts plasticizer, 3-20 parts surfactant, and stabilizer. The matrix resin is a mixture of high density polyethylene, low density polyethylene and linear low density polyethylene with a mixing ratio of 95-5 : 305 : 20-5. The biodegradable filler is chosen from starch, acid-treated starch, oxidized starch, ester starch, ether starch or their mixture. The autooxidizing agent is chosen from unsaturated fatty acid like oleic acid, fatty acid ester like ethyl oleate, corn oil, or their mixture. The plasticizer is selected from oleamide, stearamide, polyethylene wax, paraffin wax, or their mixture.

Description

전분충전 생분해성 고밀도 폴리에틸렌의 농축 마스타배치의 제조방법Manufacturing method of concentrated masterbatch of starch filled biodegradable high density polyethylene

본 발명은 범용 플라스틱으로 사용되고 있는 고밀도 폴리에틸렌에 천연고분자인 전분 및 각종 변성전분, 그리고 생분해를 가속시켜 줄 수 있는 자동산화제를 첨가하여 생분해성을 부여한 전분충전 생분해성 고밀도폴리에틸렌의 농축 마스타배치의 제조방법에 관한 것이다.The present invention is a method for producing a concentrated masterbatch of starch-filled biodegradable high density polyethylene which is biodegradable by adding natural polymer starch and various modified starches, and an automatic oxidant capable of accelerating biodegradation to high density polyethylene used as a general purpose plastic. It is about.

일반적으로 플라스틱은 뛰어난 기능성 및 안정성때문에 사회 각 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있으며 그 사용량이 매년 증가하고 있다.In general, plastics are used for various purposes in various fields of society because of their excellent functionality and stability, and their usage is increasing every year.

반면에 그와 비례하여 발생하는 폐플라스틱이 썩지않거나 안정한 상태로 장기간 방치, 매립됨에 따라 자연환경을 해치는 주범이 되어 왔다.On the other hand, waste plastics in proportion to them have been the main culprit of harming the natural environment as they are left in landfills for a long time in an uncorrupted or stable state.

이에 따라서 미국을 비롯한 구미 각국과 일본 등 세계 각국에서 여러가지 폐플라스틱 처리방안을 내놓고 있으며 플라스틱 자체로 썩어 없어지는 분해성 플라스틱 개발에 비상한 관심을 기울이고 있다.Accordingly, various waste plastic treatment methods are being introduced in the United States, Europe, and Japan, and other countries around the world, and special attention is being paid to the development of degradable plastics that decay by the plastic itself.

이러한 분해성 플라스틱은 광분해성 플라스틱(Photo Degradable Plastics)과 생분해성 플라스틱(Bio Degradable Plastics)으로 대별할 수 있으며 광분해성 플라스틱은 분해기간의 조절이 용이하며 빠른 분해속도를 가지는 반면, 땅속에서는 분해가 불가능하다는 단점을 가지고 있어서 사용상 많은 문제점을 안고 있다.Such degradable plastics can be classified into photo degradable plastics and bio degradable plastics. The photo degradable plastics can be easily controlled and have a fast decomposition rate, but are not decomposed in the ground. It has disadvantages and has many problems in use.

생분해성 플라스틱은 땅속이나 물속 등 미생물이 존재하는 환경에서 분해가 가능하며 전분충전 생분해성 플라스틱은 그 중에서도 범용화 잠재력을 가장 많이 가지고 있는 것으로 평가되며 이에 관한 연구 개발 사례를 들면 미국 특허 제 4,021,388호에는 순수 저밀도 폴리에틸렌에 순수전분을 충전한 생분해 필름이 기술되어 있으나 전분이 충전됨에 따른 필름의 물성감소를 해결하지 못하고 있다.Biodegradable plastics can be decomposed in the presence of microorganisms such as in the ground or in water. Starch-filled biodegradable plastics are considered to have the most potential for generalization. Among them, US Patent No. 4,021,388 describes pure water. Biodegradable films filled with pure starch in low-density polyethylene have been described, but the physical properties of the films are not solved as the starch is filled.

또한 미국 특허 제 4,133,784호에서는 에틸렌-아크릴산 공중합체에 호화된 상태의 저분을 첨가한 필림의 제조방법에 대하여 연구하였으나 사용한 에틸렌-아크릴산 공중합체가 범용성이 아니고 고가일 뿐 아니라 필름 제조 공정상 대량 생산이 거의 불가능하며 제조된 필림의 물성이 실용화되기에는 극히 취약하다.In addition, U.S. Patent No. 4,133,784 studied the method for producing the film with the addition of the low fraction of the ethylene-acrylic acid copolymer, but the ethylene-acrylic acid copolymer used is not universal and expensive, and mass production is not easy. It is almost impossible and the physical properties of the produced film are extremely weak for practical use.

한편 대한민국 특허 제 38710호는 저밀도 폴리에릴렌을, 또 대한민국 특허 제 48630호는 폴리에틸렌-에틸렌 비닐 아세테이트의 혼합물을 이용한 전분충전 생분해성 필름 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 실제 필름 제조 공정상 전분을 고농축하여 매트릭스 수지에 충전한 마스타배치를 이용하는 것이 매우 필요함에도 불구하고 고농축 마스타배치에 관한 발명은 없는 실정이다.Meanwhile, Republic of Korea Patent No. 38710 relates to low density polyylene, and Republic of Korea Patent No. 48630 relates to a starch-filled biodegradable film and a method of manufacturing the same using a mixture of polyethylene-ethylene vinyl acetate. Although it is very necessary to use a master batch filled with a matrix resin with high concentration of starch in the actual film manufacturing process, there is no invention regarding a highly concentrated master batch.

고농축 마스타배치를 이용하여 생분해성 필름을 제조하는 경우 가공성 향상과 가공비용 절감에 큰 잇점이 있다.The production of biodegradable films using highly concentrated masterbatches has significant advantages in improving processability and reducing processing costs.

특히 본 발명에서 매트릭스 수기로 고밀도 폴리에틸렌을 사용하는 것은 이제까지 개발된 생분해성 필름을 갖는 취약한 물성을 개선시키고 보다 향상된 생분해성을 부여할 수 있기 때문이다.In particular, the use of high-density polyethylene as the matrix hand in the present invention is because it can improve the weak physical properties with the biodegradable film developed so far and impart improved biodegradability.

일반적으로 분자 구조상 분지(Side Chain)를 많이 가지고 있는 구조보다 분지를 적게 가지고 있는 선형고분자의 경우에 생분해성이 더 뛰어난 것으로 알려지고 있는데, 저밀도 폴리에틸렌은 분지가 많은 구조를 가지는 반면, 고밀도 에틸렌은 선형고분자의 분자구조를 가지고 있어 생분해성이 더 유리하며 물성면에서도 뛰어나다.In general, it is known that biodegradability is better in the case of linear polymers having less branches than those having more branches in the molecular structure. Low-density polyethylene has a more branched structure, while high-density ethylene is linear. As it has a molecular structure of polymer, it is more biodegradable and excellent in physical properties.

이러한 고밀도 폴리에틸렌은 일반적으로 극박필름으로 제조하여 판매하고 있기 때문에 일반 충전제를 넣은 경우에는 필름으로 성형하기가 매우 어렵다고 인식되고 있어 본 발명에서는 고밀도 폴리에틸렌에 필름가공성을 향상시킬 목적으로 저밀도 폴리에틸렌 및 선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene)의 양을 선택적으로 조절하여 사용함으로서 위의 문제점을 해결할 수 있음을 확인할 수 있었다.Since such high density polyethylene is generally manufactured and sold as ultrathin film, it is recognized that it is very difficult to mold into a film when a general filler is added. In the present invention, low density polyethylene and linear low density polyethylene are used for the purpose of improving film processability. It was confirmed that the above problems can be solved by selectively adjusting the amount of (Linear Low Density Polyethylene).

농축 마스타배치에서 고밀도 폴리에틸렌 : 저밀도 폴리에틸렌 : 선형 저밀도 폴리에틸렌의 사용 비율은 95∼50 : 30∼5 : 20∼5가 적당하며 필름 제조시에는 95∼5 : 5∼0 : 5∼0의 비율을 갖도록 수지의 혼합비율을 조절하여 사용한다.The use ratio of high density polyethylene: low density polyethylene: linear low density polyethylene in a concentrated masterbatch is 95 to 50: 30 to 5: 20 to 5, and the ratio of 95 to 5: 5 to 0: 5 to 0 is used for film production. Adjust the mixing ratio of the resin.

이들 혼합수지의 사용량은 100중량부로 한다.The amount of these mixed resins is 100 parts by weight.

생분해성 충전제로는 옥수수전분, 쌀전분, 감자전분, 타피오카전분, 밀전분, 고구마전분 등이 사용 가능하나 전분의 입도나 경제적인 면을 고려해 볼 때 옥수수전분이 가장 적합하다.As biodegradable fillers, corn starch, rice starch, potato starch, tapioca starch, wheat starch, sweet potato starch, etc. can be used, but corn starch is most suitable considering the particle size and economical aspect of starch.

본 발명품인 농축 마스타배치는 전분을 25∼80중량부까지 충전할 수 있는데 전분 충전량이 25중량부 이하이면 분해속도 저하와 경제적인 측면에서 제품원가 상승 등의 단점이 있으며, 80중량부 이상에서는 사실상 가공이 어렵게 된다.Concentrated masterbatch of the present invention can be filled with starch up to 25 to 80 parts by weight, but if the amount of starch is less than 25 parts by weight, there are disadvantages such as degradation of decomposition rate and economical increase in product cost. Machining becomes difficult.

전분 충전에 따라 최종제품인 필름의 물리적 성질의 저하를 막기 위해 산처리 전분, 산화전분, 양성전분, 에스테르전분 및 에테르 전분 등의 전분에 물리, 화학적 처리를 위한 변성 전분의 사용도 바람직하며, 필름으로 성형할 경우 전분의 최종 충전량은 5∼60 중량부까지 가능하나, 5중량부 이하에서는 생분해성을 갖기에는 미약 하며 60중량부 이상이 되면 필름 형성시 전분 자체의 수분에 의하여 필름에 기포 발생 등의 어려움이 따른다. 따라서 양질의 필름을 생산하기 위해서는 수분이 5% 이하로 미리 건조된 전분을 사용함이 바람직하다.In order to prevent degradation of the physical properties of the final product film according to the filling of the starch, modified starch for physical and chemical treatment of starch such as acid starch, oxidized starch, cationic starch, ester starch and ether starch is also preferable. When molding, the final filling amount of starch can be up to 5 to 60 parts by weight, but below 5 parts by weight, it is weak to have biodegradability. When it is 60 parts by weight or more, bubbles are generated in the film due to the moisture of starch itself during film formation. Difficulties follow. Therefore, in order to produce a high quality film, it is preferable to use starch, which has been dried beforehand to 5% or less of moisture.

일반적으로 전분에는 아밀로즈 글루코오스 단위당 친수성을 가지는 3개의 히드록시기(Hydroxy group)가 있는데, 필름의 제반물성을 향상시킴과 아울러 매트릭스 수지와의 상용성(Compatibility)을 향상시키기 위해서 이를 결합제로 처리하여 친유성으로 개질시켜 충전시킴이 바람직하다.In general, starch has three hydroxyl groups (Hydroxy groups) having hydrophilicity per unit of amylose glucose, which is treated with a binder to improve the overall physical properties of the film and to improve compatibility with the matrix resin. Preference is given to modifying to fill.

이러한 결합제로는 실란(Silane)계 및 티타네이트(Titanate)계 결합제가 있으며, 실란계 결합제로는 비닐, 아크릴, 아미노, 클로로 및 페녹시와 같은 관능성기를 지닌 5종의 것을 예로 들 수 있고, 티타네이트계 결합제로는 장쇄의 탄학수소 부위를 지닌 이소프로필 트리이소스테아로일 티타네이트(Isopropyl triisostearoyl titanate) 1종을 사용할 수 있다.Such binders include silane-based and titanate-based binders, and silane-based binders include five kinds of functional groups such as vinyl, acrylic, amino, chloro, and phenoxy. As the titanate-based binder, one type of isopropyl triisostearoyl titanate having a long chain hydrocarbon site may be used.

실란계 결합제의 처리방법은, 먼저 결합제의 함량을 생분해성 충전제에 대해 0.1∼10중량부의 양으로 조절하여 물, 알콜, 톨루엔(Toluene) 등의 용매(Solvent)에 용해한 다음, 이렇게 제조한 용액을 혼합기에서 전분과 균일한 혼합이 이루어지도록 혼합한 후 50∼160℃범위에서 가열하여 실란계 결합반응이 진행되도록 한다.In the method for treating a silane-based binder, first, the content of the binder is adjusted to an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on the biodegradable filler, dissolved in a solvent such as water, alcohol, toluene, and the like. After mixing to achieve uniform mixing with the starch in the mixer and heated in the range of 50 ~ 160 ℃ to proceed with the silane coupling reaction.

티타네이트 결합제도 실란결합제의 경우와 마찬가지로 반응을 행하지만 용매로 헥사(Hexane)을 사용하는데 차이점이 있다.The titanate binder also reacts as in the case of the silane binder, but there is a difference in using hexane as a solvent.

본 발명에서의 결합제의 첨가량은 생분해성 충전제에 대해 0.1∼10중량부가 바람직한 범위이며, 결합 반응시의 최적 반응 효율은 80∼∼120℃의 범위에서 얻을 수 있었으며, 가장 적합한 결합제로는 아미노 관능성기를 지닌 실란계 결합제이다.The addition amount of the binder in the present invention is in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to the biodegradable filler, the optimum reaction efficiency at the time of the coupling reaction was obtained in the range of 80 to 120 ℃, the most suitable binder is amino functional group It is a silane-based binder having a.

또한 분해촉진제로 자동산화물질을 사용함이 좋다. 이러한 물질로는 분자하나당 적어도 1개 이상의 불포화결합을 지니는 불포화 지방산과 그의 유도체가 있다. 이와 같은 자동산화물질은 자연조건에서 매트릭스수지의 탄소-탄소 결합을 파괴시켜 퍼옥사이드(Peroxides)로 전이될 수 있는 물질로서 매트릭스 수지와 물리, 화학적으로 조합이 이루어지고 자동산화분해를 일으켜 생분해성을 충족시키면서 상업적으로도 널리이용 가능한 물질이어야 한다.In addition, it is recommended to use an automatic oxide as a decomposition accelerator. Such materials include unsaturated fatty acids and derivatives thereof having at least one unsaturated bond per molecule. These autooxides are substances that can be transferred to peroxides by destroying the carbon-carbon bonds of matrix resins under natural conditions. They are physically and chemically combined with matrix resins and autooxidatively decompose. It must be a material that is both commercially and widely available.

본 발명에서는 이러한 물질로 불포화 지방산화 지방산 에스테르를 조합하여 사용하였는데, 올레인산, 올레닌산, 리놀레닌산 등의 불포화지방산과 이들의 지방산 에스테르를 조합하여 사용하거나 옥수수기름(Cornoil)을 사용할 수 있다.In the present invention, a combination of unsaturated fatty acid fatty acid esters is used as such a substance, and unsaturated fatty acids such as oleic acid, olenic acid, and linolenic acid, and fatty acid esters thereof may be used in combination, or corn oil may be used.

이들 외에도 상기의 효과를 나타내는 것이면 역영향을 주지 않는 범위에서 본 발명에 사용할 수 있다. 자동산화물질은 농축 마스타배치에서는 5∼25중량부를, 그리고 필름으로 성형할 경우 0.1∼5중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.In addition to these, the above-described effects can be used in the present invention in a range not adversely affected. The autooxide is preferably added in an amount of 5 to 25 parts by weight in the concentrated masterbatch and 0.1 to 5 parts by weight in the case of forming into a film.

또한 생분해성 및 물성을 증진시키기 위한 첨가제로서 계면활성제를 사용할 수 있는데, 그 사용량은 농축마스타배치에서는 3∼20중량부를, 필름으로 성형시에는 0.3∼10중량부를 첨가하는 바람직하며 이러한 계면활성제는 필름을 유연하게 해주며 생분해성에 도움을 주는 것으로 일반적으로 알려져 있다.In addition, a surfactant may be used as an additive to enhance biodegradability and physical properties, and the amount of the surfactant is preferably added in an amount of 3 to 20 parts by weight in a concentrated masterbatch and 0.3 to 10 parts by weight when molded into a film. It is generally known to soften and aid in biodegradability.

특히 비이온성(Nonionic) 계면활성제는 음이온이나 양이온성 계면활성제보다 생분해성을 더 가속시켜 주는 것으로 알려져 있다.In particular, nonionic surfactants are known to accelerate biodegradability more than anionic or cationic surfactants.

이들 계면활성제들은 평균 분자량 9,000 이하의 것을 사용하며 폴리옥시에틸렌 오레일 에스테르(Polyoxyethylene oleyl ester), 폴리옥시 에틸렌 폴리옥시프로필렌 공중합체(Polyoxyethylene Polyoxy-propylene Block Copolymer) 등 폴리옥시에틸렌(Polyoxyethylene)을 기본으로 하여 변형시킨 분자구조를 가지는 것을 사용하는 것이 바람직하다.These surfactants have an average molecular weight of 9,000 or less and are based on polyoxyethylene such as polyoxyethylene oleyl ester and polyoxyethylene polyoxy-propylene block copolymer. It is preferable to use those having a modified molecular structure.

한편, 생분해성 필름의 물리적 성질 개선은 물론 필름의 성형 및 가공성 등을 향상시키기 위해서 가소제를 사용하며 그 사용량은 농축마스타배치에서는 1∼20중량부를, 필름으로 성형시에는 0.1∼10중량부를 첨가하는데, 이러한 가소제로는 아미드계통으로써 올레아미도(Ole-amide)와 스테아르아미드(Stearamide)등이 있으며 이외에도 폴리에틸렌왁스(PE wax)나 파라핀왁스(Paraffin wax) 등을 예로 들 수 있다.On the other hand, a plasticizer is used to improve the physical properties of the biodegradable film as well as to improve the moldability and processability of the film, and the amount of used is 1 to 20 parts by weight in the concentrated master batch and 0.1 to 10 parts by weight when molding into a film. In addition, such plasticizers include oleamides and stearamides as amides, and polyethylene waxes and paraffin waxes may be used.

또한 활제를 사용하여 필름의 물성을 개선시키고져 하였는데 활성제로는 칼슘스테아레이트(Ca-Starate), 바륨-스테아레이트(Ba-Stearate), 아연-스테아레이트(Zn -Stearate), 알루미늄-스테아레이트(A1-Stearate), 마그네슘-스테아레이트(Mg-Stearate) 등이 사용가능하며, 사용량은 생분해성 필름에 대해서 금속이온 기준으로 10∼300ppm의 범위내에서 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the lubricant was used to improve the physical properties of the film, and the active agent is calcium stearate (Ca-Starate), barium-stearate (Ba-Stearate), zinc- stearate (Zn-Stearate), aluminum-stearate ( A1-Stearate), magnesium stearate (Mg-Stearate) and the like can be used, the amount of the biodegradable film is preferably used in the range of 10 to 300ppm based on metal ions.

본 발명품인 농축 마스타배치는 일반 고밀도 폴리에틸렌과 적당한 비율로 혼합하여 쉽게 필름 성형을 할수 있으며, 얻어진 성분 충전 생분해성 필름은 쇼핑백, 쓰레기 수거백, 상품 내외부 포장 등의 일반 포장용 필름, 농업용 필름 외에도 일회용 위생봉투, 일회용 위생장갑 등의 용도에 사용 적합하다.Concentrated master batch of the present invention can be easily mixed with ordinary high density polyethylene in a suitable ratio to form a film, and the obtained component-filled biodegradable film is disposable hygiene in addition to general packaging films such as shopping bags, garbage bags, inner and outer packaging, agricultural films, etc. Suitable for use in bags and disposable sanitary gloves.

본 발명에 따른 생분해성 농축 마스타배치는 매트릭스 수지와 생분해성 충전제, 자동산화물질, 그리고 가소제 및 적정 첨가제를 일정한 비율로 혼합한 다음 ; 혼합기를 사용하여 용융, 혼합하고 ; 용융물을 압출기를 이용해 용융, 압출시킨 후 ; 펠레타이저(Pelletizer)로 펠렛형태로 제조할 수 있다.The biodegradable concentrated masterbatch according to the present invention is prepared by mixing a matrix resin with a biodegradable filler, an autooxide, and a plasticizer and an appropriate additive in a constant ratio; Melting and mixing using a mixer; The melt is melted and extruded using an extruder; It can be prepared in pellet form with a pelletizer.

이렇게 제조된 농축 마스타배치와 고밀도 폴리에틸렌 수지를 적정비율로 블렌딩하여 핫 프레스(Hot Press)와 필름 제조용 압출기를 사용해 압착성형 필름, 플랫(Flat)필름, 그리고 블로운(Blown)필름으로 만들 수 있다. 이때 필름의 가공온도가 너무 높으면 필름이 변색되거나 기포가 발생할 가능성이 많기 때문에 적정 가공온도를 유지시키는 것이 중요하다.The concentrated masterbatch and the high density polyethylene resin thus prepared may be blended at an appropriate ratio to form a press-molded film, a flat film, and a blown film using a hot press and an extruder for film production. At this time, if the processing temperature of the film is too high, it is important to maintain the proper processing temperature because the film is likely to discolor or bubbles.

가공된 전분 충전 생분해성 필름의 분석은 인장 시험기를 이용해 역학적 성질을 측정하고, 주사전자 현미경으로는 필름의 표면을 측정한다.Analysis of the processed starch filled biodegradable film measures mechanical properties using a tensile tester, and the surface of the film is measured with a scanning electron microscope.

또한 필름의 생분해 정도를 살펴보기 위해 ASTM G 21-70에 따라서 시험을 수행하였으며 실제 환경에서의 생분해 거동을 살펴보기 위해 토양 매립 시험을 실시하였다.In addition, the test was conducted according to ASTM G 21-70 to examine the degree of biodegradation of the film, and the soil reclamation test was performed to examine the biodegradation behavior in the actual environment.

실시예를 통하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following Examples.

단, 본 발명의 실시예로는 국한되는 것은 아니다.However, it is not limited to the Example of this invention.

[실시예 1]Example 1

전분 충전 생분해성 농축 마스타배치 제조Manufacture of starch filled biodegradable concentrated masterbatch

먼저 90% 메탄올 수용액 100ml에 아미노기를 지닌 실란을 10중량부를 용해한 다음 리틀포드(Littleford)혼합기에서 전분과 혼합하고, 여기에 열을 가하여 열중합을 시킨다. 이렇게 처리한 전분의 수분을 5% 이하로 유지시킨다. 여기에서 처리한 전분을 적외선 흡수 스펙트럼을 사용해 화학적 개질 유무를 확인하였다.First, 10 parts by weight of a silane having an amino group is dissolved in 100 ml of an aqueous 90% methanol solution, and then mixed with starch in a Littleford mixer, followed by heat polymerization. The moisture of the starch treated in this way is kept below 5%. The treated starch was checked for chemical modification using an infrared absorption spectrum.

고밀도 폴리에틸렌 : 저밀도 폴리에틸렌 : 선형 저밀도 폴리에틸렌을 각각 95∼50 : 30∼5 : 20∼5비율로 혼용하여 100중량부를 만들고, 결합제 처리 전분을 150중량부(수분 5% 이하), 옥수수기름 2중량부, 폴리에틸렌 왁스 2중량부, 그리고 아연-스테아레이트를 최종제품인 필름에 대해 아연 이온 기준으로 200ppm을 혼합기내에서 138℃의 온도하에서 15분간 용융, 혼합시킨 다음, 압출기를 사용하여 125℃의 온도하에서 압출시켜 펠렛의 형태로 고농축 마스타배치를 제조한다.High Density Polyethylene: Low Density Polyethylene: Linear Low Density Polyethylene is mixed in a ratio of 95-50: 30-5: 20-5, respectively, to make 100 parts by weight, 150 parts by weight of binder-treated starch (5% or less of water), 2 parts by weight of corn oil. , 2 parts by weight of polyethylene wax, and zinc-stearate were melted and mixed for 200 minutes on the basis of zinc ions for 15 minutes at a temperature of 138 ° C. in a mixer, and then extruded at a temperature of 125 ° C. using an extruder. To produce a highly concentrated masterbatch in the form of pellets.

[실시예 2]Example 2

전분 충전 생분해성 고밀도 폴리에틸렌 필름 제조Manufacture of starch filled biodegradable high density polyethylene film

실시예 1에서 제조한 농축 마스타배치에 고밀도 폴리에틸렌을 최종 제품인 필름의 전분 충전량이 5∼60중량부가 되도록 혼합하고 블로운 필름 제조용 다이가 장착된 압출기를 사용하여 필름을 제조한다.The concentrated masterbatch prepared in Example 1 was mixed with high density polyethylene so that the final product was filled with 5 to 60 parts by weight of starch, and the film was prepared using an extruder equipped with a die for blown film production.

〈필름 압출기의 제원과 가공조건은 다음과 같다〉<Specifications and processing conditions of the film extruder are as follows>

1. 스크류의 길이/폭 : 2.51.Screw length / width: 2.5

2. 다이의 갭(Dies Gap) = 1.5mm2. Dies gap = 1.5 mm

3. 스크린(Screen) : #80∼403. Screen: # 80 ~ 40

4. 블로운 필름 수직방향(Transeverse Direction)의 배향비 : 2.5∼45.4. Orientation ratio of blown film vertical direction (Transeverse Direction): 2.5-45.

5. 압력 : 300∼450kg.f/cm2 5. Pressure: 300 ~ 450kg.f / cm 2

6. 온도범위 = 150∼183℃6. Temperature range = 150 ~ 183 ℃

실시예 2에서의 제조한 필름을 인장시험기를 이용하여 역학적성질을 살펴보았다.The film prepared in Example 2 was examined for mechanical properties using a tensile tester.

측정 결과 일반 저밀도 폴리에틸렌과 선형 저밀도 폴리에틸렌에 비해서 뛰어난 인장강도를 나타내었으며, 신도에 있어서는 고밀도 폴리에틸렌과 거의 유사한 수준의 값을 나타내었다.As a result of the measurement, tensile strength was superior to general low density polyethylene and linear low density polyethylene, and the elongation value was almost similar to that of high density polyethylene.

[표 1]에 물성 비교치를 나타내었다.Table 1 shows a comparison of physical properties.

[표 1]TABLE 1

※ 제조시료2: 전분 9% 충전※ Manufacturing sample 2 : 9% filling starch

HDPE : 고밀도 폴리에틸렌HDPE: High Density Polyethylene

LDPE : 저밀도 폴리에틸렌LDPE: Low Density Polyethylene

L/LDPE : 선형 저밀도 폴리에틸렌L / LDPE: Linear Low Density Polyethylene

[실시예 3]Example 3

전분 충전 생분해성 고밀도 폴리에틸렌 필림의 생분해 시험Biodegradation Test of Starch Filled Biodegradable High Density Polyethylene Films

ASTM G-21-70 시험은 흔히 토양에서 발견되는 에이.나이저(A.Niger) 등 5종의 혼합군포자 현탁액으로 탄소원을 베재한 배지(medium)상부에 놓여있는 필름시료를 코팅시킨 다음, 배양기내에서 곰팡이가 필름을 덮고 있는 정도가 일정 기간별로 기록하여 생분해 특성을 알아보게 되는데 그 기준은 다음과 같다.The ASTM G-21-70 test is performed by coating a film sample placed on a medium containing carbon sources with a suspension of five mixed group spores such as A. Niger, which is commonly found in soil. The extent to which the mold is covering the film in the record for a period of time to determine the biodegradation characteristics, the criteria are as follows.

0%일 때 : 00%: 0

10% 이하 일 때 : 1When less than 10%: 1

10∼30% : 210-30%: 2

30∼60% : 330-60%: 3

60∼100% : 460-100%: 4

시험결과, 전분 충전량이 증가할수록 곰팡이가 필름을 더 폭 넓게 뒤덮고 있으며 약 40일 경과 후에는 선분 충전량이 5중량부 이상인 모든 경우에 있어서 3 이상을 나타내는 경향을 나타내었다.As a result of the test, as the amount of starch increased, the mold covered the film more broadly, and after about 40 days, there was a tendency to show 3 or more in all cases where the amount of line content was 5 parts by weight or more.

이외에도 실제 토양에서의 생분해 정도를 살펴보기 위해 일반 토양에 1년간 토양 매립 시험을 실시한 결과 10주 경과시 이미 필름 표면에 충전된 전분들의 대부분이 미생물에 의해서 분해되었으며 계속 필림의 분해가 진행되어 1년 경과후에는 상당히 취약한 인장강도와 파단신도를 나타내어 필름의 생분해를 확인할 수 있었다.In addition, in order to examine the degree of biodegradation in the real soil, soil landfill test was conducted for 1 year on general soil, and after 10 weeks, most of the starch already filled on the surface of the film was decomposed by microorganisms. After a year, biodegradation of the film was confirmed by showing a very weak tensile strength and elongation at break.

Claims (9)

매트릭스 수지 100중량부, 생분해성 충전제 25∼80중량부, 자동산화물질 5∼25중량부, 가소제 1∼20중량부, 계면활성제 3∼20중량부 그리고 안정제로 이루어진 전분충전 생분해성 고밀도 폴리에틸렌의 농축 마스타배치의 제조방법.Concentration of starch-filled biodegradable high density polyethylene consisting of 100 parts by weight of matrix resin, 25 to 80 parts by weight of biodegradable filler, 5 to 25 parts by weight of autooxide, 1 to 20 parts by weight of plasticizer, 3 to 20 parts by weight of surfactant and stabilizer Method of Making a Masterbatch. 제 1 항에 있어서, 매트릭스 수지가 고밀도 폴리에틸렌 : 저밀도 폴리에틸렌 : 선형 저밀도 폴리에틸렌의 혼합비율의 각각 95∼5 : 305 : 20∼5인 전분충전 생분해성 고밀도 폴리에틸렌의 농축 마스타배치의 제조방법.The method for producing a concentrated masterbatch of starch-filled biodegradable high density polyethylene according to claim 1, wherein the matrix resin is 95 to 5: 305: 20 to 5 in a mixing ratio of high density polyethylene: low density polyethylene: linear low density polyethylene. 제 1 항에 있어서, 생분해성 충전제가 일반전분, 산처리전분, 산화전분, 양성전분, 에스테르전분, 에세르전분 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 전분충전 생분해성 고밀도 폴리에틸렌의 농축 마스타배치의 제조방법.The concentrated masterbatch of starch-filled biodegradable high density polyethylene of claim 1, wherein the biodegradable filler is selected from the group consisting of ordinary starch, acid treated starch, oxidized starch, cationic starch, ester starch, eser starch and mixtures thereof. Manufacturing method. 제 3 항에 있어서, 생분해성 충전제인 일반전분이 옥수수전분, 쌀전분, 감자전분, 타피오카전분, 밀전분 및 고구마전분임을 특징으로 하는 전분충전 생분해성 고밀도 폴리에틸렌의 농축 마스타배치의 제조방법.4. The method according to claim 3, wherein the general starch as biodegradable filler is corn starch, rice starch, potato starch, tapioca starch, wheat starch and sweet potato starch. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 비닐, 아크릴, 아미노, 클로로 및 페녹시와 같은 관능성기를 지닌 실란 결합제로 생분해성 충전제에 대해 0.1∼10중량부의 양으로 생분해성 충전제를 표면처리한 전분충전 생분해성 고밀도 폴리에틸렌의 농축 마스타배치의 제조방법.The surface of the biodegradable filler according to claim 1, 3 or 4 is a silane binder having functional groups such as vinyl, acrylic, amino, chloro and phenoxy in an amount of 0.1 to 10 parts by weight relative to the biodegradable filler. Process for preparing concentrated masterbatch of treated starch filled biodegradable high density polyethylene. 제 1 항에 있어서, 자동산화물질이 올레인산과 같은 불포화 지방산, 에틸 올레이트와 같은 지방산 에스테르 또는 옥수수 기름, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 전분충전 생분해성 고밀도 폴리에틸렌의 농축 마스타배치의 제조방법.The method for producing a concentrated masterbatch of starch-filled biodegradable high density polyethylene according to claim 1, wherein the autooxide is selected from the group consisting of unsaturated fatty acids such as oleic acid, fatty acid esters such as ethyl oleate or corn oil, or mixtures thereof. . 제 1 항에 있어서, 가소제가 올레아미드 또는 스테아르아미드, 또는 폴리에틸렌 왁스, 그리고 파라핀왁스, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 전분충전 생분해성 고밀도 폴리에틸렌의 농축마스타배치의 제조방법.The method of claim 1, wherein the plasticizer is selected from the group consisting of oleamide or stearamide, or polyethylene wax, and paraffin wax, or mixtures thereof. 제 1 항에 있어서, 계면활성제가 폴리옥시에틸렌(Poly oxyeth-ylene)을 기본으로 하여 변성된 구조인 것을 사용한 전분충전 생분해성 고밀도 폴리에틸렌의 농축 마스타배치의 제조방법.The method for producing a concentrated masterbatch of starch-filled biodegradable high density polyethylene according to claim 1, wherein the surfactant has a structure modified on the basis of polyoxyethylene (poly oxyeth-ylene). 제 1 항에 있어서, 안정제가 칼슘-스테아레이트(Ca-Stearate), 바륨-스테아레이트(Ba-Stearate), 아연-스테아레이트(Zn-Stearate), 알루미늄-스테아레이트(Al-Stearate), 마그네슘-스테아레이트(Mg-Stearate) 등으로 사용량이 생분해 필름에 대해 금속이온 기준으로 10∼300ppm인 전분충전 생분해성 고밀도 올리에틸렌의 농축 마스타배치의 제조방법.The method of claim 1, wherein the stabilizer is Ca-Stearate, Barium-Stearate, Zn-Stearate, Al-Stearate, Magnesium- A method for producing a concentrated masterbatch of starch-filled biodegradable high-density ethylene having an amount of 10-300 ppm based on metal ions relative to a biodegradable film, such as stearate (Mg-Stearate).
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