WO2012023715A2

WO2012023715A2 - 프라스틱 복합 분해 촉진제 및 이의 제조방법

Info

Publication number: WO2012023715A2
Application number: PCT/KR2011/005623
Authority: WO
Inventors: 김영구; 신호철
Original assignee: Kim Young Koo; Shin Ho Cheol
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2012-02-23
Also published as: WO2012023715A3; KR101013453B1

Abstract

본 발명은 프라스틱 복합 분해 촉진제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프라스틱에 복합 분해 촉진제를 소량만 첨가하여 사용하여도 분해가 용이하게 이루어지도록 한 것이다. 이에 따른 본 발명은 합성수지, 무기양화제, 파라핀왁스, 폴리에틸렌왁스, 아세틸아세토네이트(acetylacetonate), 디메틸디티오카바믹 산(dimethyldithiocarbamic acid), 염화철, 스테아린산철(ferric stearate), 스테아린산칼슘(calcium stearate), 스테아린 산, 옥타데카노익 산(octadecanoic acid), 폴리비닐알코올, 글리세린, 폴리에틸렌 글리콜, 소르비톨, 붕사, 카르복시메틸셀룰로오스, 로릴 황산 나트륨(sodium lauryl sulfate), 로릴 벤젠 술폰산 나트륨(lauryl benzene sulfonic acid sodium), 과산화벤조일, 알긴산나트륨, 메틸 살리실 산(methyl salicylic acid) 및 전분을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

프라스틱 복합 분해 촉진제 및 이의 제조방법

본 발명은 프라스틱 복합 분해 촉진제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프라스틱에 복합 분해 촉진제를 소량만 첨가하여 사용하여도 분해가 용이하게 이루어지도록 하여, 사용량 과다에 따른 소비자의 불편함을 해소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 토양의 오염도 줄일 수 있고, 소각시에도 환경오염을 감소시킬 수 있으며, 고가의 제품을 저가로 다운하여 생산이 가능토록 한 것이다.

약 100년 전에 발명된 합수지는 내약품성, 내구성 및 여러 물성 등이 우수하여 천연소재의 대체물로 일상생활에 많이 사용되고 있으나, 사용 후 폐기시 자연으로 환원되지 못하는 단점을 가지고 있다. 특히, 최근 수요가 급속히 증가되는 일회용 포장재는 소비가 많음에도 불구하고 회수가 원활히 이루어지지 않아 그대로 방치되는 경우가 많으며, 농업용 뿌리덮기에 사용되는 필름은 완전한 회수가 불가능하여 토양에 묻혀 농작물 성장에 많은 지장을 초래하고 있다.

종래 상기 합성수지를 폐기시키는 방법으로는 폐기물을 연소시키거나, 토양에 매립하는 방법, 회수하여 재이용하는 방법 등을 사용하였으나, 상기 합성수지 폐기물을 연소시키는 방법은 대량의 유독가스가 발생되어 2차 오염을 유발하는 문제점이 있으며, 매립방법 역시 분해되지 않고 토지에 그대로 남아 있어 2차 오염이 야기되는 문제점이 있었다.

그리고, 상기 회수하여 재이용하는 방법 역시, 그 회수율이 약 20%에 그치고 있는 실정이고, 회수하여 중복사용할지라도 무제한으로 회수하여 사용할 수 없으므로 최종폐기물이 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 상기한 폐기시의 문제점을 해결하기 위해 분해성 수지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 바, 이러한 분해성수지의 종류에는 토양에 존재하는 미생물에 의하여 분해되는 생분해성수지와 태양광의 자외선에 의하여 분해되는 광분해성수지로 대별된다.

상기 생분해성수지에는 미생물의 생체내에서 생합성되어 생분해성이 있는 폴리하이드록시아릴레이트계 수지, 폴리카프로락톤 등 합성지방족 폴리에스테르수지 또는 열가소성수지에 천연고분자물질을 혼합한 수지 등이 있고, 광분해성수지에는

에틸렌과 일산화탄소를 공중합하여 주쇄에 카르보닐기를 도입한 수지, 에틸렌과 비닐케톤을 공중합하여 측쇄에 카르보닐기를 도입한 수지 및 전이금속 등 산화제를 첨가한 수지 등이 있다. 그러나, 상기 분해성수지중 미생물이 생합성된 수지, 합성지방족 폴리에스테르 등은 분해성은 우수하나 제조가격이 비싼 단점이 있고, 천연고분자를 첨가한 수지는 가격은 저렴하나 물성저하 및 분해가 완전히 이루어지지 않는 단점이 있다.

또한, 광분해성수지는 태양광에 노출시에는 분해성이 우수하나 토양에 매립시에는 분해가 안되는 단점이 있다. 특히, 열가소성수지에 천연고분자를 첨가한 분해성 수지는 물성저하 등을 우려하여 분해물질인 전분 등 천연고분자를 10% 이상 첨가할 수 없으며, 또한 일반적으로 원료물질 등을 입자상태로 첨가하므로, 분해물질이 불연속상으로 분포하게 되어 완전분해가 이루어지지않는 단점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 선출원된 미국특허 4121025호는 0.05∼0.5%의 세륨 스테아레이트(cerium stearate)를 사용하여 폴리에틸렌을 광분해할 수 있도록 하는 방법이 제안되었으나, 상기 세륨 스테아레이트를 이용하는 방법은 생

산원가가 높아 사용이 어려울 뿐만 아니라, 완전분해가 이루어지지 않아 비교적 많은 량의 폐기물이 여전히 잔존한다는 문제점이 있는 것이었다.

다른 선출원인 중국 특허 1115771A호는 옥시알킬렌과 강염촉매제를 사용하여 변성전분을 만들고, 상기 변성전분과 미생물을 이용하여 생물분해비닐을 제조하는 방법이 제안되었으나, 이 역시 완전분해가 이루어지지 않는 문제점이 있는 것이었다.

그리고 또 다른 선출원인 국내 특허등록 137385호는 석신산, 석신산무수화물, 석신산에스테르 또는 아디프산 중에서 선택된 1종 또는 2종이 화합물, 디올성분으로서 1,4-부탄디올 그리고, 3관능기 이상의 다관능기를 갖는 화합물 등을 에스테르화 반응 및 중축합 반응시켜 지방족 폴리에스테르를 얻고, 무기충진제로 찰흙과 가는 모래를 조합하여 제조된 지방족 폴리에스테르와 블랜딩(Blending)하여 분해속도를 저하하지 않으면서도 고강도, 미관의 색조, 형태안정성, 경제성을 만족시

켜 사출품으로 다양한 용도전개를 할 수 있는 생분해성 수지의 제조방법을 제시하였으나, 상기한 방법 역시 완전분해가 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명자는 상기한 종래의 선출원들의 문제점을 해결하기 위하여 국내 등록특허 제10-0639106호를 제안하였는 바, 상기 선등록 제10-0639106호는 합성수지에 생물분해제, 생물분해촉진제, 분해촉진제, 광민제, 광민촉진제, 자양화제, 교련제, 분해공제제 및 비닐친수제로 이루어지는 복합 분해성 수지 조성물로써, 자양화분해, 광분해, 미생물분해가 복합적으로 이루어지도록 하여 최종적으로 이산화탄소와 물로 완전분해가 가능하도록 하였다. 그러나, 상기 본 발명자의 선등록특허는 원료의 고단가로 인해 수요가 적고, 사용분야는 광범위하나 사용량의 과다로 인해 수요자가 불편해하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은, 상기한 종래의 복합 분해성 수지 조성물이 갖는 제반 문제점을 해소하기 위한 것으로, 고가의 제품을 저가로 다운하여 생산이 가능하도록 한 것이다.

또한, 프라스틱에 복합 분해 촉진제를 소량만 첨가하여 사용하여도 분해가 용이하게 이루어지도록 하여, 사용량 과다에 따른 소비자의 불편함을 해소하도록 한 것이다.

또한, 종래와 달리 광민제의 첨가없이 생물첨가제와 광양화제를 첨가하는 방법으로 폴리올레핀 분자연쇄가 단열되게 하고 분자량을 낮추어 광민재료의 첨가로 인하여 발생하는 여러 가지 폐단을 없애도록 한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프라스틱 복합 분해 촉진제는 합성수지, 무기양화제, 파라핀왁스, 폴리에틸렌왁스, 아세틸아세토네이트(acetylacetonate), 디메틸디티오카바믹 산(dimethyldithiocarbamic acid), 염화철, 스테아린산철(ferric stearate), 스테아린산칼슘(calcium stearate), 스테아린 산, 옥타데카노익 산(octadecanoic acid), 폴리비닐알코올, 글리세린, 폴리에틸렌 글리콜, 소르비톨, 붕사, 카르복시메틸셀룰로오스, 로릴 황산 나트륨(sodium lauryl sulfate), 로릴 벤젠 술폰산 나트륨(lauryl benzene sulfonic acid sodium), 과산화벤조일, 알긴산나트륨, 메틸 살리실 산(methyl salicylic acid) 및 전분을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 합성수지는 저밀도폴리에틸렌 및 선형 저밀도폴리에틸렌으로 이루어지며, 상기 무기양화제는 탄산칼슘인 것을 특징으로 한다.

또한 합성수지 20~35중량부, 탄산칼슘 40~60중량부, 파라핀왁스 0.5~1.5중량부, 폴리에틸렌왁스 1.5~2.5중량부, 아세틸아세토네이트(acetylacetonate) 0.01~0.03중량부, 디메틸디티오카바믹 산(dimethyldithiocarbamic acid) 0.9~1.2중량부, 염화철 0.3~0.5중량부, 스테아린산철(ferric stearate) 2.8~3.3중량부, 스테아린산칼슘(calcium stearate) 0.92~1.4중량부, 스테아린 산 0.1~1중량부, 옥타데카노익 산(octadecanoic acid) 0.09~0.17중량부, 폴리비닐알코올 4.8~13중량부, 글리세린 0.1~1중량부, 폴리에틸렌글리콜 0.15~0.55중량부, 소르비톨 0.05~0.25중량부, 붕사 0.09~0.17중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 0.09~0.17중량부, 로릴 황산 나트륨(sodium lauryl sulfate) 0.17~0.3중량부, 로릴 벤젠 술폰산 나트륨(lauryl benzene sulfonic acid sodium) 0.09~0.17중량부, 과산화벤조일 0.01~0.02중량부, 알긴산나트륨 0.05~0.12중량부, 메틸 살리실 산(methyl salicylic acid) 0.05~0.15중량부 및 전분 5~10중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 합성수지 20~35중량부는, 저밀도폴리에틸렌 8~15중량부, 선형 저밀도폴리에틸렌 12~20중량부로 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 저렴한 비용으로 분해성 프라스틱의 제조가 가능하여 광범위한 수요를 창출할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 종래의 분해성 수지들과는 달리 이산화탄소와 물로 완전분해가 가능하여 저렴한 비용으로 환경오염을 방지하며, 분해기간을 자유자재로 조절할 수 있는 기능을 넓혀서 농작물에도 적용시킬 수 있는 효과를 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 광, 생물 2가지 분해기술을 이용한 것으로, 종래 사용되어 오던 광민제(photosensitizer)를 첨가하지 않고, 생물첨가제와 광양화제(Slow release medicinal preparation)를 첨가하는 것이다.

아울러, 본 발명의 프라스틱 복합 분해 촉진제는 광범위한 프라스틱 재료에 모두 혼합하여 사용할 수 있는 데, 사용 폐기 후 분해 촉진제가 다종방식의 분해방식이 일어나게 하고 상호 촉진하게 함으로써, 근본적으로 분자연쇄가 단열되게 하고, 분자량을 낮추며 지속적으로 분해과정을 완성하여 완전분해가 진행되도록 하는 것이다.

먼저, 본 발명의 프라스틱 복합 분해 촉진제에 대해 설명한다.

본 발명의 프라스틱 복합 분해 촉진제는 합성수지, 무기양화제, 파라핀왁스, 폴리에틸렌왁스, 아세틸아세토네이트(acetylacetonate), 디메틸디티오카바믹 산(dimethyldithiocarbamic acid), 염화철, 스테아린산철(ferric stearate), 스테아린산칼슘(calcium stearate), 스테아린 산, 옥타데카노익 산(octadecanoic acid), 폴리비닐알코올, 글리세린, 폴리에틸렌 글리콜, 소르비톨, 붕사, 카르복시메틸셀룰로오스, 로릴 황산 나트륨(sodium lauryl sulfate), 로릴 벤젠 술폰산 나트륨(lauryl benzene sulfonic acid sodium), 과산화벤조일, 알긴산나트륨, 메틸 살리실 산(methyl salicylic acid) 및 전분을 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 합성수지는 저밀도폴리에틸렌(LDPE) 및 선형 저밀도폴리에틸렌(LLDPE)로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종의 것을 사용하는 것이 바람직하나, 상기 합성수지를 반드시 제한하지 않는다. 이때 상기 합성수지의 사용량은 20~35중량부로 하는 것이 바람직한 데, 그 이유는 합성수지가 25중량부 미만이 되면 기타 합성수지와 본 발명의 복합 분해 촉진제와의 혼합시 혼합이 용이하게 이루어지지 않게 되고, 35중량부를 초과하게 되면 복합 분해 촉진제의 사용량을 늘려야 함에 따라 사용자들로 하여금 불편함을 초래하는 문제점이 있기 때문이다.

여기서, 상기 저밀도폴리에틸렌은 주 연쇄의 측면에 아주 많은 지 연쇄가 있어 밀도가 비교적 낮은 것이며, 선형 저밀도폴리에틸렌은 짧은 지 연쇄를 가지고 있어 물성이 양호하며, 인장강도가 30Mpa에 달하고 800%이상에 달하며 충격강도, 저온충격성 등이 우수한 것으로, 상기 합성수지로서 LDPE와 LLDPE를 함께 사용할 경우 광분해가 빠르게 일어날 수 있게 되는 것이다. 따라서 합성수지로서 저밀도폴리에틸렌 8~15중량부, 선형 저밀도폴리에틸렌 12~20중량부를 사용함이 가장 바람직하다.

또한, 상기 무기양화제는 복합 분해 촉진제의 단가를 절감하기 위한 것은 물론, 부수적으로 제품의 양과 경도 및 안정성을 개선하여 주고, 분해유도기를 조절하며, 분해과정 시 자체로 분해반응을 일으켜 폴리올레핀 분자연쇄의 단열을 촉진 시키기 위한 것으로, 탄산칼슘(CaCO₃)이 사용될 수 있다. 이때 상기 무기양화제의 사용량은 40~60중량부가 바람직한 바, 그 사용량이 40중량부 미만이 되면 단가절감의 효과가 크게 나타나지 않고, 60중량부를 초과하면 제품의 내충격성 및 성형성이 좋지 못할 우려가 있기 때문이다.

상기 파라핀 왁스는 분산제로서 사용되는 것으로, 58-60도의 융점을 갖는 것이 가장 바람직하며, 그 사용량이 0.5~1.5중량부인 바 0.5중량부 미만이 되면 분산제로서의 역할이 어렵고, 1.5중량부를 초과하면 과량이 되어 경제적이지 못하기 때문이다.

또한, 폴리에틸렌 왁스(PE WAX)는 흐름성 개선을 위해 사용되는 바, 상기 폴리에틸렌 왁스는 윤활제로서 화학성질이 안정하며 도전성능이 양호하여 강한 내부 윤활작용을 하는 것이다. 그 사용량은 1.5~2.5중량부가 바람직한 바, 1.5중량부 미만이되면 윤활작용이 어렵고, 2.5중량부를 초과하면 과량이 되어 경제적이지 못하기 때문이다.

그리고, 본 발명의 아세틸아세토네이트(acetylacetonate)는 촉매교련제로 사용되는 것으로, 비교적 좋은 상용성과 우련 효과가 있으며, 불안정한 분자가 쉽게 물에 분해하는 첨가제로서, 사용기간 내에는 물성을 제고시켜주고 말기에는 원료의 극성을 파괴시켜 분해를 촉진하는 것이다. 상기 아세틸아세토네이트는 0.01~0.03중량부의 범위 내에서 사용되는 바, 상기 아세틸아세토네이트가 0.01중량부 미만이 되면 그 효과가 미미하게 되고, 0.03중량부를 초과하더라도 더 이상의 증진된 효과가 없기 때문이다.

또한, 상기 디메틸디티오카바믹 산(dimethyldithiocarbamic acid)은 광양화제로서, 분해과정 시 다방면에서 충분히 광양화 작용을 발생하여 자유기를 산생시켜 폴리올레핀 분자연쇄의 단열을 촉진하기 위한 것은 물론 그 성능이 안정되고 가격이 저렴한 것이다. 상기 디메틸디티오카바믹 산은 0.9~1.2중량부의 범위 내에서 사용되는 바, 상기 디메틸디티오카바믹 산이 0.9중량부 미만이 되면 광양화작용이 충분히 일어나지 않고, 1.2중량부를 초과하면 과량이 되어 비경제적이기 때문이다.

상기 염화철과 스테아린산철(ferric stearate)은 본 발명에서 양화제로서 사용되는 것으로, 그 사용량은 염화철 0.3~0.5중량부 및 스테아린산철(ferric stearate) 2.8~3.3중량부의 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다. 상기 염화철이 0.3중량부 미만이거나 스테아린산철이 2.8중량부 미만이 되면 양화제로서 충분한 효과를 갖지 못하고, 0.5중량부나 3.3중량부를 초과할 경우 오히려 제품의 물성이 저하될 우려가 있기 때문이다.

또한, 스테아린산칼슘(calcium stearate)은 윤활제로서 사용되는 바, 상기 스테아린산칼슘은 0.92∼1.4중량부의 범위 내에서 사용된다. 상기 스테아린산칼슘이 0.92중량부 미만이면 그 역할이 미미하게 되고, 1.4중량부를 초과할 경우 과량이 되어 경제적이지 못하기 때문이다.

상기 스테아린산은 고급지방산으로서, 상기 무기양화제인 탄산칼슘의 산염기 반응을 일으키고, 무기원료인 탄산칼슘 표면의 친수성을 친유성으로 바꾸는 등의 작용을 하는 것으로, 각 첨가제의 혼합을 용이하게 하는 역할을 한다. 상기 스테아린산의 사용량은 0.1~1중량부가 바람직한 바, 상기 사용량이 0.1중량부 미만이 되면 그 효과가 미미하게 되어 첨가제의 혼합이 용이하지 않고, 1중량부를 초과하면 과량이 되기 때문이다.

상기 옥타데카노익 산(octadecanoic acid)은 유화제로 사용되는 것으로, 그 사용량은 0.09~0.17중량부인 바, 사용량이 0.09중량부 미만이 되면 그 역할이 미미하고, 0.17중량부를 초과하면 과량이 되어 그 물성이 오히려 저하될 수 있기 때문이다.

상기 폴리비닐알코올(PVA)은 생물분해제로 사용되는 데, 상기 폴리비닐알코올은 완전히 분해되어 COD를 많이 낮출 수 있는 것이다. 생분해 원리로 놓고 말하면 폴리비닐알코올은 물과 생물분해 2가지 종류의 분해성을 가지고 있으며, 먼저 물에 용해되어 교질형태로 되어 토양에 침투하고 토양의 점성, 투기성, 보습성, 특히 모래밭의 개량에 적합하다. 그리고 토양 중의 PVA는 토양 중의 세균에 의하여 분해되는 데, 적어도 2종류의 세균으로 조성된 공생체가 폴리비닐알코올을 분해할 수 있다. 그 일종은 폴리비닐알코올의 활성균이고 다른 일종은 폴리비닐알코올의 활성성균이 필요한 물질을 산생시키는 균으로, 2차 알코올의 양화반응으로 폴리비닐 알코올을 효소촉매화하고 다음에 물분해하여 양화한 폴리비닐알코올의 주 연쇄를 효소절단하며 진일보 분해하여 최종적으로는 이산화탄소와 물로 분해되는 것이다. 이러한 폴리비닐 알코올은 4.8~13중량부의 범위 내에서 사용되는 데, 상기 폴리빈리 알코올이 4.8중량부 미만이면 소량이 되어 생물분해가 어렵고, 13중량부를 초과하면 상대적으로 광양화제가 미미하게 되어 복합분해의 효과가 저하되는 문제점이 있기 때문이다.

또한, 상기 글리세린 역시 생물분해제로서 사용되는 데, 비닐 중 미생물이 성장, 번식하는 원료로 되어 미생물에게 생존환경을 제공하여주며, 온도에 적응성이 좋아 토양과 쓰레기의 상태에서 쉽게 미생물에게 침식되고 곰팡이가 산생되어 붕괴됨으로써, 폴리올레핀 분자 연쇄단열의 조건을 마련해준다. 상기 글리세린은 0.1~1중량부 만큼씩 사용하는 바, 그 사용량이 0.1중량부 미만이되면 생물분해가 용이하게 이루어질 수 없고, 1중량부를 초과하면 상대적으로 광양화제가 부족하게 되어 완전분해가 되지 않는 문제점이 있다.

그리고, 폴리에틸렌글리콜 및 소르비톨은 촉련제와 교련제로서 사용되는 데, 사용기한 내에는 물성을 제고시켜주고 말기에는 원료의 극성을 파괴시켜 분해를 촉진시키는 것이다. 상기 폴리에틸렌 글리콜과 소르비톨은 각각 0.15~0.55중량부 및 0.05~0.25중량부 만큼 사용되는 바, 상기폴리에틸렌글리콜 및 소르비톨의 사용량이 각각 0.15중량부 및 0.05중량부 보다 적으면 분해촉진의 효과가 미미하게 되고, 0.55중량부 및 0.25중량부를 초과하더라도 더 이상의 분해촉진의 효과가 증진되지 않기 때문이다.

상기 붕사 및 카르복시메텔셀룰로오스는 유화제로서 사용되는 것으로, 붕사 0.09~0.17중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 0.09~0.17중량부의 범위내에서 사용한다. 상기 붕사와 카르복시메틸셀룰로오스의 사용량이 각각 0.09중량부 미만이 되면 유화제로서의 역할이 어렵고, 0.17중량부를 초과할 경우 과량이 되어 제품 물성이 좋지 못할 우려가 있기 때문이다.

그리고, 상기 로릴 황산 나트륨(sodium lauryl sulfate) 및 로릴 벤젠 술폰산 나트륨(lauryl benzene sulfonic acid sodium)은 유화제 및 분산제로서 사용되는 것으로, 로릴 황산 나트륨(sodium lauryl sulfate) 및 로릴 벤젠 술폰산 나트륨(lauryl benzene sulfonic acid sodium)은 듀플리케이트 매치(duplicate matches)의 효능을 갖는다. 그 효능이란, 상기 로릴 황산 나트륨과 로릴 벤젠 술폰산 나트륨의 구조식은 R₁O-P-(OR₂)_n 으로, 동일분자 중에 2 종류의 화학기단이 함유되어 있어 저분자재료 중의 극성부분은 상호작용할 수 있게 되고, 폴리에틸렌 중의 적당한 기단과 작용하거나 결합할 수 있게 되는 것이다. 즉, 이러한 효능은 제품의 정산 사용기간 내에는 엄격한 안정성을 가지고 있어 유도기가 엄격하게 조절되는 것이며, 사용기간이 지나면 신속히 분해하여 없어질 수 있는 것이다. 이러한 로릴 황산 나트륨과 롤릴 벤젠 술폰산 나트륨은 로릴 황산 나트륨 0.17~0.3중량부, 로릴벤젠 술폰산 나트륨 0.09~0.17중량부의 범위 내에서 사용되는 데, 각 사용량 보다 소량으로 사용할 경우 상기한 효능이 미미하게 되고, 과량이 되더라도 더 이상의 효과가 증진되지 않으므로 비경제적이기 때문이다.

그리고, 과산화벤조일은 촉매제와 교련제로서 사용되는 데, 상기 과산화벤조일은 비교적 좋은 상용성과 우련효과가 있으며, 쉽게 물에 분해하고, 사용기한 내에는 물성을 제고시켜주고 말기에는 원료의 극성을 파괴시켜 분해를 촉진하는 것으로, 그 사용량은 0.01~0.02중량부이 바람직하다. 과산화벤조일의 사용량이 0.01중량부 미만이 되면 그 역할이 미미하게 되고, 0.02중량부를 초과하더라도 더 이상 분해촉매제로서의 역할이 증진되지 못하기 때문이다.

또한, 알긴산나트륨은 유화제 및 안정제로서 사용되는 것으로, 그 사용량은 0.05~0.12중량부이 바람직한 바, 그 사용량이 0.05중량부 미만이 되면 유화제 및 안정제로서의 역할이 미미하게 되고, 0.12중량부를 초과하게 되면 과량이 되어 물성이 좋지 못할 우려가 있기 때문이다.

그리고, 메틸 살리실 산(methyl salicylic acid)은 생분해유도제로서 사용되는 것으로 그 사용량은 0.05~0.15중량부이 바람직한 바, 그 사용량이 0.05중량부 미만이 되면 생분해가 용이하게 이루어질 수 없고, 과량이 되면 비경제적이기 때문이다.

또한, 전분은 생분해촉진제로서 사용되는 바, 상기 전분은 분해를 촉진함은 물론 인장강도를 높여주는 역할을 하며, 그 사용량은 5~10중량부가 바람직한 데, 그 사용량이 5중량부 미만이 되면 분해촉진 효과가 미미하게 되고, 10중량부를 초과할 경우 경제적이지 못하기 때문이다.

즉, 상기한 조성으로서 되는 본 발명의 복합 분해 촉진제는 각 조성물의 상호작용으로서 광양화 작용 및 생분해 작용의 협동작용이 일어나게 됨으로써, 대폭 증강되는 것이다.

아울러, 본 발명의 프라스틱 복합 분해 촉진제는 분해 정도가 비교적 철저하고 , 유도기 조절 가능성이 비교적 높은 것으로, 그 구조변화는 주요하게 카르보닐기（>C=0),히드록실기（-OH），하이드로 퍼옥사이드(Hydro peroxide)（-OOH）、카르복실기-COOH）와 이중결합(Duplet bond)(-C=C-）등의 성능 기단을 생성하는 것이며, 폐기시 초기에는 광양화 작용이 일어나게 되어 고분자 체인이 저분자 친수화합물로 되며, 내부구조 역시 느슨하게 되고 후기에는 외부에서 수분을 흡수하여 폐기물의 표면이 팽창습윤상태가되어 미생물 활동을 최대로 할 수 있게 되어, 최종적으로 이산화탄소와 물로 분해되는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 프라스틱 복합 분해 촉진제의 제조방법은 다음과 같다.

먼저, 앞서 설명한 조성비에 따라 그 조성물을 각각 준비한다.(원료준비단계)

먼저 고속 교반기의 온도를 70∼110℃까지 올린 다음 폴리비닐알코올을 고속교반기에 넣고 2-8분간 고속교반기를 고속운행한다. 이때 상기 고속운행이란 250~1000rpm 정도를 의미하는 것이다. 다음으로 상기 카르복실메틸셀룰루오스, 로릴 벤젠 술폰산 나트륨, 붕사, 폴리에틸렌 글리콜, 글리세롤, 글리세린, 소르비톨을 순차적으로 첨가하여 고루 혼합하되, 혼합원료의 온도가 100℃가 되면 저속교반기를 내려 보내 냉각시켜 준다.(제1혼합단계)

그리고, 이와는 별도로 상온하에서 탄산칼슘을 고속교반기에 넣고 고속교반기를 고속 운행하다가, 탄산칼슘이 110℃가 되면 우련제인 아세틸아세토네이트와 과산화벤즈오일을 첨가하며, 120℃가 되면 스테아린산을 3~8분 간격으로 첨가하고, 계속 처리(고속교반기)를 진행하며(제2혼합단계), 혼합원료의 온도가 130℃가 되면 혼합원료(제1혼합단계 및 제2혼합단계의 혼합물)를 저속교반기(100~350rpm)로 내려 보내서 냉각을 시켜주고, 순차적으로 나머지 조성물을 투입하여 골고루 혼합(나머지 조성물의 순서는 무관)한다.(제3혼합단계)

상기와 같이 모든 원료의 혼합이 완료되면, 쌍스크류압출기로 압출하여 입자원료를 생산하는 것이다. 이때 스크류의 장경비는 40:1, 회전속도는 100-350회/분, 각 가열구의 온도는 100-170℃ 사이로 조절하는 것이 바람직하며, 압출하여 커팅하면 분해촉진제 입자가 생산되는 것이다.(압출 및 커팅단계)

그리고, 상기와 같이 생산된 분해촉진제를 요구에 따라 각종 플라스틱 원료에 균일하게 혼합하여 압출기로 압출하면 분해성 비닐 모료를 생산할 수 있게 되는 것이다.

(실시예)

LDPE 10kg, LLDPE 14kg, 탄산칼슘 48kg, 파라핀왁스 1kg, PE왁스 2kg, 아세틸아세토네이트 20g, 디메틸디티오카바믹 산 1kg, 염화철 430g, 스테아린산철 3kg, 스테아린산칼슘 1kg, 스테아린 산 500g, 옥타데카노익 산 100g, 폴리비닐알코올 10kg, 글리세린 400g, 폴리에틸렌 글리콜 400g, 소르비톨 100g, 붕사 100g, 카르복시메틸셀룰로오스 100g, 로릴 황산 나트륨 200g, 로릴 벤젠 술폰산 나트륨 100g, 과산화벤조일 14g, 알긴산나트륨 60g, 메틸 살리실 산 100g 및 전분 4kg을 각각 준비하였다.

80℃의 고속교반기에 폴리비닐알코올을 넣고 2분간 고속교반기(500rpm)를 고속운행한 후, 카르복실메틸셀룰루오스, 로릴 벤젠 술폰산 나트륨, 붕사, 폴리에틸렌 글리콜, 글리세린, 소르비톨을 순차적으로 투입하여 고루 혼합하였다. 그리고 이와는 별도로 25℃의 온도에서 탄산칼슘, 아세틸아세테이트, 과산화벤조일, 스테아르산을 고속 교반기에 3분 간격으로 순차적으로 투입하여 균일하게 혼합하였다.

다음으로, 상기에서 각각 혼합한 혼합물을 저속교반기(200rpm)에 함께 투입하고, 순차적으로 나머지 조성물을 1분 간격으로 투입하여 혼합(나머지 조성물의 순서는 상기에서 원료준비 시 기재한 순으로 투입)하였다. 그리고 이를 쌍스크류압출기로 압출하였다.

그리고, 상기와 같이 생산된 분해촉진제를 PE 200과 혼합하여 PE봉투를 생산하였다.

그리고, 상기 생산한 PE봉투의 물성을 KPS M 1010:2004의 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

표 1

실시예의 물성측정결과

시험항목			단위	결과치	시험조건
겉모양			-	이상없음	온도:(20±2)℃습도:(65±2)%
치수	두께	평균값	mm	0.029
		최대		0.033
		최소		0.026
	높이		cm	70.0
	나비			42.8
인장강도	가로		N/㎟(kgf/㎠)	35.7(364)
	세로			40.6(414)
신장률	가로		%	458
	세로			307
인열강도	가로		N/㎜(kgf/㎝)	138.2(141)
	세로			146.0(149)
	접은곳			127.4(130)
접합상태			1.96kPa	견딤

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 양호한 물리적 성능을 가지고 있음을 알 수 있었다. 그리고 상기한 쓰레기 봉투를 경작지에 방치하여 봉투의 분해변화를 관찰해 보았다. 관찰결과 30일 경에는 선명한 변화는 없었으며, 50-70일 사이에 선명하게 분해하기 시작하였고 크고 작은 편형으로 파열되었으며, 90일경에는 작은 편형으로 변화하였으며, 120일경에는 완전 분해되었음을 확인할 수 있었다.

이상에서와 같이, 본 발명은 상기한 실시예에 한하여 설명하였지만, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

Claims

합성수지, 무기양화제, 파라핀왁스, 폴리에틸렌왁스, 아세틸아세토네이트(acetylacetonate), 디메틸디티오카바믹 산(dimethyldithiocarbamic acid), 염화철, 스테아린산철(ferric stearate), 스테아린산칼슘(calcium stearate), 스테아린 산, 옥타데카노익 산(octadecanoic acid), 폴리비닐알코올, 글리세린, 폴리에틸렌 글리콜, 소르비톨, 붕사, 카르복시메틸셀룰로오스, 로릴 황산 나트륨(sodium lauryl sulfate), 로릴 벤젠 술폰산 나트륨(lauryl benzene sulfonic acid sodium), 과산화벤조일, 알긴산나트륨, 메틸 살리실 산(methyl salicylic acid) 및 전분을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프라스틱 복합 분해 촉진제.
제 1항에 있어서,

상기 합성수지는 저밀도폴리에틸렌 및 선형 저밀도폴리에틸렌으로 이루어지며, 상기 무기양화제는 탄산칼슘인 것을 특징으로 하는 프라스틱 복합 분해 촉진제.
제 2항에 있어서,

합성수지 20~35중량부, 탄산칼슘 40~60중량부, 파라핀왁스 0.5~1.5중량부, 폴리에틸렌왁스 1.5~2.5중량부, 아세틸아세토네이트(acetylacetonate) 0.01~0.03중량부, 디메틸디티오카바믹 산(dimethyldithiocarbamic acid) 0.9~1.2중량부, 염화철 0.3~0.5중량부, 스테아린산철(ferric stearate) 2.8~3.3중량부, 스테아린산칼슘(calcium stearate) 0.92~1.4중량부, 스테아린 산 0.1~1중량부, 옥타데카노익 산(octadecanoic acid) 0.09~0.17중량부, 폴리비닐알코올 4.8~13중량부, 글리세린 0.1~1중량부, 폴리에틸렌글리콜 0.15~0.55중량부, 소르비톨 0.05~0.25중량부, 붕사 0.09~0.17중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 0.09~0.17중량부, 로릴 황산 나트륨(sodium lauryl sulfate) 0.17~0.3중량부, 로릴 벤젠 술폰산 나트륨(lauryl benzene sulfonic acid sodium) 0.09~0.17중량부, 과산화벤조일 0.01~0.02중량부, 알긴산나트륨 0.05~0.12중량부, 메틸 살리실 산(methyl salicylic acid) 0.05~0.15중량부 및 전분 5~10중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프라스틱 복합 분해 촉진제.
제 3항에 있어서,

상기 합성수지 20~35중량부는, 저밀도폴리에틸렌 8~15중량부, 선형 저밀도폴리에틸렌 12~20중량부로 되는 것을 특징으로 하는 프라스틱 복합 분해 촉진제.
합성수지, 무기양화제, 파라핀왁스, 폴리에틸렌왁스, 아세틸아세토네이트(acetylacetonate), 디메틸디티오카바믹 산(dimethyldithiocarbamic acid), 염화철, 스테아린산철(ferric stearate), 스테아린산칼슘(calcium stearate), 스테아린 산, 옥타데카노익 산(octadecanoic acid), 폴리비닐알코올, 글리세린, 폴리에틸렌 글리콜, 소르비톨, 붕사, 카르복시메틸셀룰로오스, 로릴 황산 나트륨(sodium lauryl sulfate), 로릴 벤젠 술폰산 나트륨(lauryl benzene sulfonic acid sodium), 과산화벤조일, 알긴산나트륨, 메틸 살리실 산(methyl salicylic acid) 및 전분을 준비하는 원료준비단계와,

고속 교반기에 폴리비닐알코올을 투입하여 고속운행한 후, 상기 카르복실메틸셀룰루오스, 로릴 벤젠 술폰산 나트륨, 붕사, 폴리에틸렌 글리콜, 글리세린, 소르비톨을 순차적으로 첨가하여 혼합하는 제1혼합단계와,

고속 교반기에 탄산칼슘, 아세틸아세토네이트, 과산화벤조일, 스테아린산을 순차적으로 투입하여 균일하게 혼합하는 제2혼합단계와,

상기 제1혼합단계와 제2혼합단계를 통해 혼합된 혼합물을 저속교반기에 함께 투입하고, 순차적으로 나머지 원료를 투입하여 혼합하는 제3혼합단계와,

상기 제3혼합단계를 통해 혼합된 혼합물을 압출하여 커팅하는 압출 및 커팅단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프라스틱 복합 분해 촉진제의 제조방법.