KR970004917B1 - 분해가능한 플라스틱 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

분해가능한 플라스틱

제1도는 본 발명의 첫번째 조성물에 대해 시간에 따른 국한 항장력(UTS)의 변화를 표시하며,

제2도는 본 발명의 두번째 조성물과 비교 재료에 대해 시간에 따른 강도보유 퍼센트의 변화를 표시한다.

제3도는 본 발명의 두가지 다른 조성물에 대해 재료의 보온시간에 따른 표준 샘플의 분해 에너지 변화를 표시하며 프로-옥시던트의 퍼센트를 변화시킨 결과를 표시한다.

제4도는 산화에 의한 시간에 따른 중량변화를 표시하며 고무가 없는 조성물과 실질적으로 동일한 재료와 비교하여 불포화된 중합체로서 천연고무를 본 발명의 조성물에 함침시킨 결과를 표시한다.

본 발명은 분해가능한 합성 중합체 조성물에 관한 것이다.

백(bag) 및 용기같은 여러 포장용 제품은 비교적 짧은 그것들의 기능적인 수명후에 도시 폐기물의 중요한 요소가 되거나 더 작은 정도로는 쓰레기 형태로 된다.

점점 더 이러한 포장용 제품은 플라스틱, 즉 합성 중합체 조성물로부터 제조되어 있는데, 이것은 값싸고 포장목적에 매우 적당하게 물리적 특성을 지니고 있는 한편 화학적 및 물리적 작용에 의한 분해에 매우 내성이 있어 쓰레기나 폐기물의 요소로서의 단점을 지니며 이것들이 주변 환경에 누적되어 불쾌한 환경을 만든다.

제조된 모든 합성 중합체의 연간 톤수중 50%이상이 포장재료소서 사용되며 이것의 90%가 도시 폐기물이 된다.

합성 중합체 조성물로 부터 제조된 제품이 쓰레기로 됐을 때 포장용과 같은 목적에 사용된 합성 중합체 조성물은 자연적으로 작용에 의해 화학적 및 물리적으로 분해 될 수 있어야 함이 이미 제안되었다. 예를 들어, 이러한 조성물이 생물학적으로 분해될 수 있음이 제안되었다.

원-트립(one-trip)포장재료로서 사용했을 때 자연적으로 분해될 수 있는 중합체 재료를 생물학적으로 분해가능한 중합재료하고 서술할 수 있었지만 자연환경과 이들 재료간의 상호작용에 있어 화학적 및 물리적 과정이 원래 생각했던 것보다 더욱 복잡함이 명백해졌다. 생물학적 분해 가능성은 미생물의 대사과정으로 부터 유도된 효소의 작용에 물질의 분자가 분해되는 것으로서 정의될 수 있다.

천연 중합체의 경우에 오랫동안 잘 알려진 바와 같은 이러한 매우 특정한 상호작용, 예를들어 셀롤로스와 목재-분해 진균류간의 상호작용이 언급될 수 있다. 합성 중합체의 분야에서, 잔균류, 특히 Ulocladium chartarum에 의해 흑종의 폴리에스테르형 폴리우레탄류가 분해되는 바와같은 예가 또한 발견될 수 있다.

포장 산업에 일반적으로 이용되는 합성 중합체 형태의 그룹에 대해 언급해 보면, 이들 중합체는 미생물로부터 유도된 효소에 의해 영향을 받지 않는다. 이러한 중합체가 생물학적 작용에 의해 분해되는 것처럼 가끔보이는 상황을 주의깊게 검사해보았더니 최소한 두단계로 진행하는 분해과정의 각 경우에 가망성이 높았는데 화학적 단계인 첫번째 단계에서 두번째 단계가 시작될 수 있는 지점까지 중합체의 어떤 부분의 분자량을 감소시키며 생물학적 단계인 두번째 단계는 자연환경의 미생물과 나타난 저분자량 물질간의 상호작용으로서 시작될 수 있다. 이러한 분해과정의 첫번째 단계인 화학적 단계가 광학적이고 산화적인 사슬절단 및 화학적이고 촉매적이며 산화적인 사슬절단의 두가지 종류하에서 광범위하게 분류될 수 있는 다른 메카니즘을 따를 수 있음이 또한 인지된다.

조절된 분해가능성을 지닌 재료가 포장산업에 제공되어야 하는 것은 인간의 주변환경의 질과 안정을 보호하는데 있어 점차 중요한 요소가 되므로, 합성 중합체로부터 제조된 제품이 쓰레기 매립 처리법이나 쓰레기를 부패시키는 방법으로 처리된 쓰레기를 형성했을 때의 조건하에서 분해될 수 있는 합성 중합체를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

매립된 재료의 경우, 분해과정의 어느 부분을 형성하기 위해 광화학적 과정에 의존하는 것이 분명히 불가능하다. 따라서, 중합체의 범위를 포장산업에서 이미 사용하는 합성물에 제한시키는 상태의 경제적 측면에 의해 부가된 필요성을 생각해보면, 본 발명의 바람직한 구체예에 따라 쓰레기로서 포장물의 처리와 대략 일치하는 시간에서 화학적 산화 단계를 개시할 촉매 시스템을 공지된 포장용 중합체와 결합시키는 것이 제안된다.

바람직하게, 연속적으로 일어나는 산화적 및 생물학적 상호작용은 6-12달후에 본 재료가 진행된 분해의 결과로서 분해됨없이 전형적인 쓰레기 매립 처리물로부터 회수되는 것이 불가능한 방법으로 진행되어야 한다. 중합체 재료의 작은 조각은 배수의 질을 나쁘게하거나 어떤 관련된 식물독성 작용이 없다는 점에서 토양에 있어 무해한 성분으로서 받아들여진다.

또한 이러한 잔류 조각에 의해 농업이나 토목 공사에 기계적인 저해를 일으키지 않는다.

본 발명의 하나의 특징에 따라, 산화방지제의 소모 및 프로-옥시 던트(pro-oxidant)존재시 산화작용의 결과로서 물리적 강도의 급속한 감소가 일어나는, 정상적으로 안정하고 화학적으로 포화된 중합체, 중합체나 공중합체 형태의 덜 안정하고 화학적으로 불포화된 화합물 및 일정 기간동안 활성을 갖는 산화방지제가 첨합된 분해가능한 중합 조성물이 제공된다.

본 발명의 또다른 특징에 따라, 산화방지제와 프로-옥시던트의 동시 존재로 물리적 강도의 급속한 감소전 유효수명으로 이용될 수 있는 유도기간이 초래되는, 정상적으로 안정하고 화학적으로 포화된 중합체, 중합체나 공중합체 형태의 덜 안정하고 화학적으로 불포화된 화합물, 일정기간동안 활성을 갖는 산화방지제 및 잠복성 프로-옥시던트의 혼합물로 구성된 분해가능한 중합 조성물이 제공된다.

안정한 중합체는 바람직하게는 저밀도 폴리에틸렌, 선형의 저밀도 폴리에틸렌 또는 고밀도 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌이다. 또한, 안정한 중합체는 폴리프로필렌이나 폴리스티렌일 수 있다. 결합된 불포화 화합물은 1 : 4 디엔의 중합이나 1 : 4디엔과 에테노이드 공단량체와의 공중합을 제조된 형태의 탄성 중합체일 수 있다.

본 발명을 구체화하는 바람직한 조성물은 일종의 중합제제를 형성하는데 이것의 수명 시간대는 두가지로 나누어진다. 이것은 산화에 민감한 재료가 소위 산화방지제라고 하는 보호적인 화학적 부가제의 선택된 형태로 보호될 때 유도기간을 알 수 있는 현상을 이용하므로써 성취된다.

이러한 부가제는 화합물로 만들고 전환처리하는 동안의 심한 열압력으로부터 중합체를 보호하기 위해 초기에 필요하며 대부분의 포장용 중합제제의 일반적인 성분이다. 본 발명에 따른 조성물내 산화방지제와 프로-옥시던트의 농도 및 형태를 선택함에 의해, 압출기같은 밀폐된 기계내에서 기본적으로 무산 소하에서 전환 처리하는 동안에 매우 적당하고 연속해서 산화 방지제가 소모되는 지점에 이르게 될 시스템이 만들어질 수 있고 이 시스템은 산화가 일어나는 동안에 두번째 시간대로 진입한다. 이러한 산화는 이상적으로 상온에서 상기 생산품의 정상적인 기능수명이 초과되는 시간이 지난후에 시작된다.

플라스틱 제품을 매립하거나 부패된 도시쓰레기로 만들면 이것의 상태는 처리하기 전의 정상적인 상태와 비교할 때 극적으로 변화한다. 유산소 상태인 매립 지역의 윗층에서 및 유산소 상태의 혼합 시스템인 원드로(widrow)나 실린더내에서, 2일 또는 3일 내에 최고 온도가 70℃에 이르며 다음에 보통 천천히 하강하여 2달후에 55℃에 이른다. 여러가지 연구에 의한 결과가 현저하게 이러한 열작용과 일치하여 R. C Bond 및 C. P. Strab에 의해 편집되고 오하이오의 CRC Press에 의해 출판된 Handbook of environmental control, Vol II, Solid Wast에 기술된 사항이 대표적이다. 두번째 소모되는 산화방지제 함량을 지니는 중합 제제는 매립이나 부패시킴에 의해 처리된 쓰레기 부분을 형성할 때 정상적인 상태보다 더 높은 50℃ 온도에 노출된다.

이러한 온도상승은 식품 포장에 이용되어 그것의 기능수명동안 냉장하에 있을 재료에 대해서는 더 커질 것이다.

산화단계는 사실상 완전히 화학적이므로, 이 과정은 매우 증가된 속도의 상승된 온도에서 계속될 것이며 화학적 과정에 대해 일반적으로 온도가 10℃씩 상승하는데 대해 속도는 두배로 된다.

실험용 오븐이나 소형의 부패시키는 유니트(unit)에서 실행된 여러 실험으로 이러한 가능성을 확인하였다.

물리적 특성을 감소시키면서 화학적 사슬절단의 속도를 충분히 빠르게 하기위해 본 발명의 조성물에다 자동적으로 산화할 수 있는 물질을 포함시키는 것이 바람직한데 왜냐하면 이러한 물질은 그것의 불포화에의해 산화과정을 더쉽게 개시하며 한번 산화가 시작되면 화학적 과정은 폴리올레핀같은 일반적인 포장용 열가소성 물질의 더욱 내성이 있는 포화된 분자구조를 포함할 수 있기 때문이다.

본 발명 조성물의 불포화된 중합체 성분으로서, 적당한 정도의 자동산화 가능한 불포화도를 제공할 뿐 아니라 생산품의 물리적 특성, 특히 그것의 충격강도를 크게 증가시키는 스티렌-부타디엔 탄성 중합체나 천연고무를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 분해가능한 조성물에 대해 전이 금속염은 프로-옥시던트로서 바람직하며 만약 산화방지제와 프로-옥시던트의 형태 및 비율이 정확하게 선택되어 사용된다면, 산소를 전이시킬 수 있는 전이금속 화합물이 화합물을 만드는 공정에 있어 산화방지제 성분과 함께 결합하여 중합 조성물에 함침될 수 있음을 알았다.

바람직한 구체예에 사용한 전이 금속염은 사용된 중합체 혼합물내에 가용성 염을 형성키에 충분한 정도의 고분자량을 갖는 유기산과 코발트, 마그네슘 및 구리같은 전이금속을 결합시켜 만든 염이다.

본원에 사용된 전이금속이라 함은 이온의 외부 그룹에 8 이상 18미만의 전자를 갖는 원소를 의미한다. 그러므로 전이금속은 보통 그것의 외부 전자각과 여러 원자가 상태사이에서 전자가 전이될 수 있어 산화반응을 유도할 수 있게 한다. 실제로, 매우 독성이고 방사성이 있는 이들 전이원소는 매우 희귀하고 값이 비싸므로 산화촉매로서 산업에 일반적으로 이용되지 않는다. 전이금속의 염과 착물이 본 발명을 실행하는데 사용될 수 있는 바와같은 용도의 대표적인 전이금속은 Ce, Zn, Cu, Ag, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, 및 V이다. 이것은 중합체 용융물에서 적당한 정도의 용해도를 나타내는 그것의 염으로서 사용되며 대표적으로는 스테아레이트, 올레이트, 베헤네이트, 미리스테이트, 에루케이트, 리놀레이트 또는 나프테네이트 또는 아세토닐 아세테이트 8-하이드록시퀴놀리네이트, 메탈라민염 착물등과 같은 착물이다.

본 발명의 조성물에서 전이금속염은 원하는 산화율에 따라 0.001 중량%-1중량%의 금속을 본 조성물에 제공하는 양으로 사용될 수 있다.

본 발명의 구체예에서, 사용된 산화방지제는 각각의 화학적으로 포화된 중합체의 제조과정에 있어서 함침된 것이다.

그러므로 여러가지의 잘 함침된 삼화방지제를 포함하는 통상적으로 공급된 플리올레핀 재료가 보통 시판되며, 이들 산화방지제의 어느 것이 본 발명의 조성물에 사용될 수 있다.

대표적인 이런 산화방지제는 대부분 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)재료를 안정화하는데 사용된 ICI product Topanol(4-메틸-1, 6-디(2-하이드록시-3-3 차부틸=5-메틸벤질)페놀)이다.

본 발명의 조성물내 불포화된 중합체나 공중합체의 비율은 비용, 적당한 산화작용, 사용된 전분의 존재로 인한 강도 감소의 적당한 복원같은 요소들의 균형을 위해 조성물의 0.5중량%-50중량%, 바람직하게는 2중량%-15중량%일수 있다.

전분이 본 조성물에 함침된 구체예에서, 전분 함량은 비록 상기 범위의 더 큰 쪽에서 조성물의 기계적인 강도가 낮더라도 조성물의 0.5-50중량%일 수 있다. 바람직하기로 전분 함량은 조성물의 2-15중량%이다.

상기된 바와같이 본 발명의 조성물로부터 제조된 제품이 기타의 쓰레기와 함께 매립되거나 부패될 때, 분해는 산화방지제가 소모된 다음의 산화와 함께 두번째 시간대의 초기에 시작된다.

두번째 시간대의 초기에 시작되는 것은 쓰레기에서 자연적으로 많이 생기는 미생물과 부분적으로 산화된 중합체간의 상호작용이다. 전분같은 미립자 유기 필터를 합성 중합제제를 포함시키므로써 효소의 사슬절단에 본래 민감한 중합체들을 생물학적으로 분해하는데 있어 이러한 분해를 촉진하는 결과를 얻을 수 있다. 그러므로 본원에 기술된 생산품 작용의 두번째 시간대에서 생긴 바와같은 산화단계에서 생긴 절단 생산품간의 생물학적 상호작용을 촉진하기위해, Elsevier, Amsterdam, 1985-pp, 201-210에 의해 출판되고 R. D. Hill과 L. Munck에 의해 기술된 Starch Granules-Their Properties and Application-New Approaches to Research on Cereal Carbohydrates에 광범위하게 기재된 기술에 따라 적당한 형태와 양의 전분을 함침시키는 것이 제안된다.

이와같이 부가하는 것은 높은 투명도가 생상품에 있어 필수적인 경우에 생략될 것이다.

본 발명의 조성물이 다음 실시예의 예증으로 기술된다.

멜트 플로우 인덱스가 2이고 밀도가 0.916이며 통상적인 부가물인 열 안정화제를 함유할 수 있는 폴리에틸렌을 150℃의 트윈-롤 분쇄기에 넣고 수분 함량이 약 1%되도록 오븐에서 미리 건조시켜놓은 동량의 옥수수 전분과 뜨거운 상태로 혼합하여 화합물을 만들었다. 분쇄기로 부터 전분과 폴리에틸렌이 화합되어 만들어진 물질을 빼내어 냉각시킨 뒤 잘게 잘라 과립으로 만들어 전분 마스터뱃취(masterbatch)를 만들었다. 멜트프롤우 인덱스가 2이고 밀도가 0.916인 또다른 폴리에틸렌을 생산자인 Phillips Pertroleum에 의해 분자량이 130,000이라고 보고된, 스티렌을 40% 함유하는 과립형 스티렌-부타디엔 블록 공중합체와 동량으로 분쇄기에 넣고 화합물을 만들었다. 분쇄기로 부터 화합된 물질을 빼낸뒤 또다시 잘게잘라 과립으로 만들어 합성고무 마스터뱃취를 만들었다. 멜트 프로우 엔덱스가 2이고 밀도가 0.916인 폴리에틸렌을 가지고 상술한 바와같이 제조한 두개의 마스터뱃취를 이용하여 건조 전분의 10%, 합성고무가 5% 함유된 찬 과립을 혼합하였다.

혼합하는 동안 화이트 스피릿(white spirit)내의 코발트 나프테네이트 용액을 일정량 계산하여 부가하여 총 혼합물의 코발트 농도를 0.01% 되도록 만들었는데 화이트 스피릿 용액내의 코발트의 함량은 10%였다. 필름을 취입하기 위한 파일롯트 플랜트(pilot plant)를 세우고 마스터 뱃취 혼합물에 사용했던것과 같은 품질의 동일한 폴리에틸렌을 사용하여 필름의 두께를 50㎛정도로 만들고 조작 조건이 안정되게 되면 공급구(feed hopper)를 비운 뒤 마스터뱃취의 찬 혼합물과 폴리 에틸렌을 공급구로 주입하였다. 재료가 변해도 흔들리지 않고 계속 기계는 작동하였으며 특정한 기계의 특성을 알기 때문에 공급된 혼합물과 동일한 조성을 갖는 필름 샘플을 얻는 것은 매우 쉬운일이었다. 이 필름 샘플을 시험하기 위해 자른뒤 일부는 즉시 항장력 시험을 하고 다른 일부는 내부 공기가 순환되는 70℃ 인큐베이터에 넣은 뒤 시험하기 위해 매 24시간 마다 꺼냈다. 시험 온도는 쓰레기 더미내의 일반적인 열적(thermal)조건이 나타내는 온도를 선택하였다. 샘플로부터 표준형태인 아령형 샘플로 찍어낸 뒤 ASTM D. 882-64T법에 따라 시험하였다.

보온한 샘플의 항장력은 약 1 주일 동안 거의 변하지 않았지만 끝에가서는 일반적인 기구로는 측정할수 없을 정도의 낮은 수준까지 극한 항장력이 떨어진다는 것이 분명해졌다.

2주 말경에는 샘플이 파편으로 부서지지는 않았지만 손가락으로 집어올릴 수는 없었다. 전분은 포함하지만 스티렌-부타디엔 블록 공중합체가 빠진 경우에는 기본적인 폴리에틸렌 재료로 압출된 당해 필름과 비교해볼 때 압출된 전분이 들어있는 필름의 초기 국한 항장력이 약 20% 감소하였으며, 필름을 전분과 합성 고무를 모두 함유하는 폴리에틸렌으로 사출할 경우에는 기본적인 폴리에틸렌 재료를 사출하여 만든 당해 필름과 비교해볼 때 초기 국한 항장력이 약 5% 정도만 감소하였다는 것을 또한 발견하였다. 상술한 바와같은 적당한 비교값을 정하기위해 모든 항장력은 필름의 압출 방향과 평행하게 하여 측정하였고 부록한 도면에서 볼 수 있듯이 결과를 시간에 흐름에 따른 물리적 강도의 국적인 감소를 예시하기 위한 그래프로 만들었다.

[실시예 2]

동일한 재료를 사용하여 실시예 1에서 기재한 바와 같이 두께가 50μ인 저밀도 폴리에틸렌 필름의 롤을 만들었다. 롤로부터 약 8cm x 20cm의 샘플을 자르는데 모든 경우에 시험용 샘플의 긴 길이 방향이 필름의 사출 방향과 일치하도록 만들어 연속한 강도 측정을 압출시의 가능한 배향 효과와 정밀하게 비교할 수 있도록 하였다.

이들 필름 샘플을 흙속에 뭍는 것과 같은 유사한 조건에 놓기 위하여 이들 필름을 모두 동일한 소구역의 땅에 뭍었다.

이 소구역 땅은 영국 surrey지방의 잘 익은 롬(loam)꽃밭을 깨끗이 한뒤 약 20깊이까지 흙을 리들(riddle)을 통해 체를 쳐 큰 돌멩이를 제거하고 표면을 평평하게 정돈하여 빗물이 부분적으로 고이지 못하도록 한 뒤 골격(flame)이 가벼운 나무로된 표면을 깨끗하게 유기하는 수평한 와이어(wire)메쉬 스크린을 덮어 고양이, 개 또는 토끼등에 의해 구멍이나 또는 굴이 만들어지는 것을 막았다. 플라스틱 필름 샘플들을 각각 시험하기 위한 소구역 땅에 뭍는데 각 샘플들은 배수가 잘되고 땅과 모든 면이 접촉되도록 만들었다. 각 샘플의 윗쪽 끝은 지표면으로 부터 약 5cm밑에 있다.

두께가 동일한 사출된 비교용 샘플이 LDPE필름 및 전분, 탄성중합체, 분해촉진제(prodegradant)(프로-옥시던트 및 전분)가 들어있지 않은 동일한 기본 중합체로 만든 필름을 동일한 방법으로 동시에 뭍었다. 모든 시험용 샘플들을 5월의 어느 한 날에 동시에 뭍고 시험에 필요한 간격을 두고 소구역 땅에서 샘플 그룹들을 빼냈다. 땅에서 파낸 샘플을 세척하여 붙어있던 흙덩어리들을 제거한 뒤 표면의 물기를 없앤 뒤 상대 습도가 약 50%인 실내에서 시험하였다.

일반적인 방법으로 샘플로부터 아령형으로 시험용 샘플을 찍어내는 ASTM D882-64T법을 사용하여 항장력 시험을 하였다.

제2도는 그 결과를 나타내는 것으로서 뭍혀있는 달수에 따라 항장력 보유 퍼센트를 나타내며, 비교대조용 샘플은 뭍은 상태로 6달이 지난 후에도 거의 변하지 않은 반면에 본 발명의 방법에 따라 만들어진 분해 가능한 조성물은 약 3개월 동안은 이들의 강도를 유지하다가 그 후에는 급속히 강도가 떨어졌다.

이 이상 오래 뭍혀있던 샘플에 대해서는 더이상 측정할 수가 없었는데 그 이유는 시험용 샘플 조각을 만들고 깨끗이하는 과정을 견디기에는 너무 약해져 있기 때문이다.

제2도의 찍어놓은 각 점은 다섯 번의 시험결과의 평균이며 편차의 평균오차 막대가 포함되어 있다.

[실시예 3]

본 발명에서 제안되었던 것과 같이 중합체 조성물내에서의 프로-옥시던트인 전이금속염 부가제의 농도를 달리하였을 때의 변화를 예시하기 위해 사용된 프로옥시던트 촉매로 망간 스테아레이트만을 사용하여 실시예 1의 방법과 조성으로 두 개의 저밀도 폴리에틸렌 필름을 다시 만들었다. 첫번째 필름 샘플에서는 최종 필름내에서의 망간의 농도가 0.05%wt%가 되도록 하는 양만큼의 망간스테아레이트를 부가하고 두번째 필름 샘플에서는 망간의 농도가 0.005wt%가 되도록 하는 망간 스테아레이트를 부가하였다. 이들 두 필름을 8cm×20cm 크기로 자른뒤 온도를 70±1℃ 정도로 유지하는 공기가 순환되는 인큐베이터에 넣었다.

두가지 형태의 필름샘플을 일정 시간이 지난후에 꺼내어 아령형으로 샘플을 만들고 ASTM D882-64T법에 따라 항장력 시험을 하였다. 인장력 시험 기계의 출력 전압 아날로그에 연결된 XY 기록계를 사용하여 적하(load)/신장도 커브를 기록하고 형상 분석기구 (image analysing device)를 사용하여 이들 커브의 면적을 측정하였다. 이 면적으로 부터 각각의 샘플들의 늘여 잡아당기고 깨트리는데 드는 에너지를 계산할 수 있으며, 각 필름들의 두께에 약간씩 차이가 있는 것을 보충하기 위해 각 경우마다 50μ필름을 기준으로 표준화시킨(Normaliged)이들 값은 제3도에서와 같이 70℃에서 인큐베이션 시간에 따라 고려놓았다. 이 경우에 커브는 표준 역행 분석 컴퓨터 방법을 사용하여 찍은 것이며 유도(induction)시간에 따르는 산화에 의한 분해 패턴을 다시한번 예시한다. 망간염의 농도를 변화시키므로 분해를 개시하기 위한 시간을 매우 크게 조절할 수 있다는 것이 명백해졌다. 온도를 10℃ 올리기 위해서는 반응 시간이 2배가 필요하다는 법칙을 적용한다면, 샘플을 70℃가 아닌 20℃에 놓아두면 주변온도에서의 이들의 기대할 수 있는 수명은 인큐베이터내에서의 수명보다 32배정도, 즉 약 10달 정도 증가된다. 실시예 2에 기재된 옥외 토양에 뭍은 시험은 이 예측이 확실하다는 것을 나타낸다.

시험 조건에 노출시키는 시간에 대한 파열 에너지를 그리는 기법은 연속적인 산화에 의한 분해과정이 보통 관측되는 파열시 신도의 감소와 항장력의 감소를 모두 참착할 수 있다는 장점을 갖는다.

[실시예4]

본 발명의 재제내의 불포화 중합체 부가제의 중요성을 예시하기 위해 프로옥시던트 촉매로서 스테아린산 구리를 사용하여 실시예 1에 기재된 것과 똑같이 두개의 저밀도 폴리에틸렌 필름을 제조하였다. 두 개의 필름 모두에 구리의 농도가 0.05wt%되도록하는 양만큼 스테아린산 구리를 부가하였다. 한 샘플에는 5wt%의 천연 고무를 부가하고 두번째 다른 샘플에는 불포화 중합체를 전혀 부가히지 않았다. 산화방지제를 전혀 포함하지 않았기 때문에 천연 고무를 선택하였고 그러므로 두 샘플 모두에는 사용하였던 저밀도 폴리에틸렌로 부터만 유도된 동일한 양의 산화방지제가 들어있을 것이다. 5%의 고무를 부가하였기 때문에 희석 효과가 약간 있기는 하지만 이것이 그리 중요하지는 않다.

이 두 필름의 샘플을 8cm×20cm 크기로 자른 뒤 70℃±18정도의 인큐베이터에 넣었다. 핀셋을 사용하여 매일 동일한 시간에 이들 샘플을 인큐베이터에서 꺼내 냉각시킨뒤 0.0001g까지 읽을 수 있는 분석계량기로 무게를 측정하였다. 이 기술을 사용하면 산화되는 과정을 쉽게 볼수가 있고 제4도에서와 같이 인큐베이션간에 따르는 중량의 변화 %를 측정 그릴 수가 있다.

인큐베이션한지 5일 후면 빠르게 산화가 시작되는 샘플인 구리 촉매가 천연고무 둘 모두를 함유하고 있는 샘플에서는 유도기간을 분명히 알 수 있지만 구리만 함유하고 고무는 함유되지 않은 샘플은 매우 느리게 산화된다.

전이 금속염 같은 프로옥시던트가 중합체 조성물에서 빠졌다던지 흙속에 철염이 존재한다던지 또는 중합체 조성물로 만든 포장물이 기타 쓰레기 더미내에서 썩거나 또는 땅속에 뭍힌다던지 하는 경우에는 조성물이 혼합물내에 있는 불포화 중합체 또는 공중합체의 산화가 촉진되어 땅에 뭍거나 또는 쓰레기가 썩는 작용에 의해 분해가 시작된다는 것을 확신할 수 있다.

본 발명에서 구체화된 조성물은 가방, 랩(wrap)에 적당한 얇은 필름 또는 시트로 이루어진 분해가능한 제품으로 만들 수 있으며 얇은 필름 또는 시트는 압출, 압출 취입, 필릅주로 또는 중합체 조성물의 칼렌더링등의 방법을 이용하여 만들어진다.

본 발명의 구체적인 조성물은 중합체 조성물은 사출성형, 취입성형, 압축성형, 열성형 또는 회전주조하여 컨테이너 또는 그릇같은 모양을 갖춘 제품 또는 분해되는 것이 필요한 제품으로 만들어질 수도 있다.

Claims (4)

1. 분해가능한 중합체 조성물로서, (a)폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리스티렌을 포함하는 군으로 부터 선택된 화학적으로 포화된 중합체, (b), 천연고무, 스티렌-부타디엔 탄성중합체 또는 스티렌 및 부타디엔의 블록 공중합체를 포함하는 군으로부터 선택된화학적으로 불포화된 화합물,(c)일정 시간동안 활성을 갖는 산화방지제(anti-oxidant),(d) 전이금속염 형태의 프로-옥시던트(pro-oxidant) 및 (e)건조 천연 전분을 포함하는 필러(filler)의 혼합물을 포함하는 분해가능한 중합체 조성물.
2. 제1항에 있어서, 산화방지제는 희생적 타입(sacrificial type)으로서 호스트 중합체 혼합물보다 더 쉽게 산화되는 유기화합물이고, 프로-옥시던트는 산화 촉매 타입으로서 전이 금속 및 충분히 고분자인 유기산을 결합에 의해 만들어져서 호스트 중합체 혼합물내에서 가용성 염을 형성하는 중합체 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 따른 중합체 조성물로부터 형성된 분해가능한 제품을서, 백(bag) 및 포장지의 제조에 사용하는 얇은 필름이나 시트를 포함하는 제품.
4. 제1항에 있어서, 상기 중합체 조성물은 중합체 종중량에 대하여 10중량%인 건조 전분 및 5중량%인 스티렌과 부타디엔의 블록 공중합체를 포함하는 조성물.

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