WO2015030517A1 - 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 제조하는 방법, 발포 시트 형성용 콜로이드 조성물, 발포 시트 및 발포 시트의 제조 방법 - Google Patents

폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 제조하는 방법, 발포 시트 형성용 콜로이드 조성물, 발포 시트 및 발포 시트의 제조 방법 Download PDF

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fibrous particles
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강성용
이민희
권혜원
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Definitions

  • a method for producing fibrous particles of polylactic acid resin, a colloidal composition for foam sheet formation, a foam sheet and a method for producing a foam sheet is a method for producing fibrous particles of polylactic acid resin, a colloidal composition for foam sheet formation, a foam sheet and a method for producing a foam sheet.
  • colloidal composition for forming a foam sheet which can produce a foam sheet with improved lifespan while including the polylactic acid resin of the present invention.
  • Another embodiment of the present invention provides a method for producing fibrous particles of polylactic acid resin for preparing the colloidal composition for foam sheet formation.
  • Yet another embodiment of the present invention provides a foam sheet manufactured using the colloidal composition for foam sheet formation.
  • Another embodiment of the present invention provides a method for producing a foam sheet using the colloidal composition for forming the foam sheet.
  • a colloidal composition for forming a foam sheet comprising polylactic acid resin particles having an average diameter of about 1 to about 100 ⁇ m obtained by grinding fibrous particles of polylactic acid resin.
  • the aspect ratio of the fibrous particles of the polylactic acid resin may be about 20 to about 100.
  • the average diameter of the longitudinal section of the fibrous particles of the polylactic acid resin may be about 10 ⁇ m to about 300 ⁇ m.
  • a foam sheet including a polylactic acid foam layer formed by foaming the colloidal composition for foam sheet formation.
  • the polylactic acid resin particles may include polylactic acid resin having a weight average molecular weight of about 100,000 to about 200,000.
  • the polylactic acid resin may be introduced into an extruder and then moved to an injection nozzle to be heated at the injection nozzle to form the molten polylactic acid injection liquid.
  • Pellet-like polylactic acid resin or powdered polylactic acid resin may be introduced into the extruder.
  • the molten polylactic acid injection liquid may be discharged by injecting air together with the injection nozzle.
  • the temperature of the air injected into the injection nozzle may be about 300 to about 500 °C, the pressure is about 100 to about 1000 psi, the injection speed may be about 10 to about 50 m / s.
  • the temperature of the injection nozzle may be about 200 to about 400 ° C.
  • the pressure of the injection nozzle may be about 10 psi to about 1000 psi.
  • the diameter of the spray nozzle may be about 0.5 to about 3.0 mm.
  • the viscosity of the spray solution may be about 1500 to about 3000 cp at about 250 °C.
  • the injection liquid may not include a plasticizer.
  • the electric spraying method may be performed by applying a voltage of about 10,000 to about 50,000 V to the spray nozzle.
  • the aspect ratio of the fibrous particles of the polylactic acid resin may be about 20 to about 100.
  • the diameter of the longitudinal section of the fibrous particles of the polylactic acid resin may be about 10 ⁇ m to about 300 ⁇ m.
  • the method includes obtaining fibrous resin particles of polylactic acid resin having a diameter of the longitudinal section of about 10 ⁇ m to about 300 ⁇ m by a melt spray method; Grinding the fibrous particles of the polylactic acid resin into polylactic acid resin particles having an average diameter of about 1 to about 100 ⁇ m; Mixing the pulverized polylactic acid resin particles and a solvent to prepare a foamable resin composition with a colloidal composition, and applying the foamable resin composition to form a layer; And foaming the layer formed from the foamable resin composition to form a polylactic acid foam layer. It provides a method of manufacturing a foam sheet including a polylactic acid foam layer.
  • the aspect ratio of the fibrous particles of the polylactic acid resin may be about 20 to about 100.
  • the foam sheet produced using the fibrous particles of the polylactic acid resin is excellent in durability, surface properties, and lifespan is improved.
  • a colloidal composition for forming a foam sheet including polylactic acid resin particles obtained by grinding fibrous particles of polylactic acid resin into particles having an average diameter of about 1 to about 100 ⁇ m.
  • the aspect ratio of the fibrous particles of the polylactic acid resin may be about 20 to about 100.
  • the average diameter of the longitudinal section of the fibrous particles of the polylactic acid resin may be about 10 ⁇ m to about 300 ⁇ m.
  • Fibrous particles of the polylactic acid resin having the above aspect ratio can be produced by a melt spray method.
  • more uniform polylactic acid particles may be obtained by injecting high-temperature, high-pressure air into the injection nozzle when performing the melt spray method.
  • the melt spray method may be by melt electrostatic spray deposition (melt ESD) to apply a voltage when performing the melt spray method.
  • the specific manufacturing method which manufactures the fibrous particle of the said polylactic acid resin is mentioned later.
  • the shape of the particles can be easily controlled, and the particle size distribution can be made uniform.
  • grains of the said polylactic acid resin contained in the colloidal composition for foam seat formation mentioned above can be manufactured.
  • the diameter of the longitudinal section of the fibrous particles of the polylactic acid resin produced by the above method may be about 10 ⁇ m to about 300 ⁇ m.
  • the aspect ratio of the fibrous particles of the polylactic acid resin produced by the above method is about 20 to about 100 Can be.
  • polylactic acid in pellet or powder form is introduced into an extruder equipped with a spray nozzle, and polylactic acid in pellet or powder form is melted in a hot spray nozzle to spray molten polylactic acid.
  • the molten polylactic acid sprayed liquid is sprayed in the form of hot micro-sized droplets, and the spraying is carried out in a cooling chamber, so that the droplets are cooled at the same time as the sprayed, so that the fibrous nanoweb of polylactic acid resin ( to form a web).
  • the melt spraying method may be optionally performed by applying a voltage to the injection nozzle by a melt electric spraying method.
  • the molten polylactic acid injection liquid is discharged by injecting air together with the injection nozzle.
  • the size and shape of the droplets of the molten polylactic acid injection liquid discharged may be controlled by adjusting the temperature, pressure, and speed of the air injected into the injection nozzle, thereby adjusting the size of the particles of the polylactic acid resin to be finally formed. have.
  • the temperature of the air injected into the injection nozzle may be about 300 to about 500 °C
  • the pressure of the air injected may be about 10 to about 1000 psi
  • the injection rate of air is about 10 to about 50 m / s.
  • the process conditions of the melt spraying method are not particularly limited, and may be performed by known process conditions, for example, the pressure of the injection nozzle is about 100 psi to about 1000 psi.
  • the melt spray method should be carried out at a temperature range in which the polylactic acid is melted.
  • the temperature of the injection nozzle may be about 200 to about 400 °C.
  • the diameter of the spray nozzle may be about 0.5 mm to about 3.0 mm.
  • the diameter of the spray nozzle can be adjusted so that the fibrous particles of the polylactic acid resin have a diameter of the longitudinal section of the fibrous particles in the above-described range.
  • the melt spraying method may be performed by, for example, a melt electric spraying method by applying a voltage of about 10,000 V to about 50,000 V to the injection nozzle.
  • the shape of the particles of the polylactic acid resin formed by cooling the droplets may be determined according to the viscosity of the injection liquid.
  • the viscosity of the coating liquid may be about 1500 to about 3000 cps at about 250 ° C.
  • the injection liquid In order to make the injection liquid have a viscosity in the above range, it can be easily prepared without using an additive such as a plasticizer.
  • the injection liquid may further include additives such as a melt strength reinforcement, a lubricant, and a hydrolysis agent as necessary.
  • the polylactic acid resin particles may be formed as fine particles capable of pulverizing fibrous particles of the polylactic acid resin to form colloids.
  • the method for pulverizing the fibrous particles of the polylactic acid resin is not particularly limited and may be pulverized as amorphous fine particles according to a known pulverization method, and may be pulverized as fine particles using, for example, a disc refiner. .
  • the pulverized polylactic acid resin particles may be used to prepare a foam sheet.
  • the colloidal composition may be formed of the pulverized polylactic acid resin particles.
  • an additive may be added to the pulverized polylactic acid resin particles and stirred to prepare a sol solution.
  • the colloidal composition is not limited by a special manufacturing method for producing the foam sheet, but may be prepared according to known methods.
  • a sol may be prepared as the colloidal composition formed as described above, and then coated on a substrate to form a sol coating and then foamed to prepare a foam layer.
  • a foam sheet comprising a foam layer formed by foaming the colloidal composition.
  • a foam sheet including a polylactic acid foam layer is produced through various processes. For example, first, the powder of polylactic acid resin is kneaded and extruded to produce a polylactic acid resin in pellet form, and then T-die extrusion, lamination and foaming are performed. This process generally results in at least three or four times of thermal processing until the foam sheet is produced.
  • polylactic acid resins are known to be sensitive to heat treatment because they are hydrolyzed by high temperatures. Due to the characteristics of the polylactic acid resin, the foamed sheet to which the polylactic acid resin is applied may affect the molecular weight of the polylactic acid resin by hydrolysis by heat during processing, which causes deterioration of the product.
  • the foam layer of the foam sheet is prepared by foaming the colloidal composition, it is possible to reduce the number of heat treatment processes that are commonly experienced, thereby preventing deterioration of polylactic acid by heat treatment, thereby maintaining a higher molecular weight of polylactic acid.
  • the foam sheet may be formed of a polylactic acid foam having a higher molecular weight to improve durability.
  • the foam sheet may include a polylactic acid resin having a weight average molecular weight of about 100,000 to about 200,000.
  • Another embodiment of the present invention provides a method for producing a foam sheet that can reduce the number of processing steps by heat by using the fibrous resin particles of the nano-polylactic acid resin in the production of the foam sheet.
  • the method for producing a foam sheet including the polylactic acid foam layer includes the steps of: obtaining fibrous resin particles of about 10 ⁇ m to about 300 ⁇ m polylactic acid resin in a longitudinal section by a melt spray method; Grinding the fibrous particles of the polylactic acid resin into polylactic acid resin particles having an average diameter of 1 to 100 ⁇ m; Mixing the pulverized polylactic acid resin particles and a solvent to prepare a foamable resin composition with a colloidal composition, and applying the foamable resin composition to form a layer; And foaming the layer formed from the foamable resin composition to form a polylactic acid foam layer.
  • the fibrous resin particles of the polylactic acid resin may be prepared and used by a melt electric spray method as described above.
  • the nanoparticles of the polylactic acid resin are uniformly dispersed.
  • the product surface properties of the resulting foam sheet can be improved, and the durability of the foam sheet is also improved.
  • the manufacturing method of the foam sheet can significantly reduce damage due to hydrolysis of the polylactic acid resin, since the number of processing by heat is lower than that of the manufacturing process of the known foam sheet.
  • the molecular weight fall due to decomposition can be suppressed. Accordingly, the foamed sheet produced according to the method for producing the foamed sheet significantly improves product deterioration due to heat processing, thereby improving the service life.
  • the foam sheet produced according to the foam sheet manufacturing method can be maintained without significantly reducing the molecular weight of the polylactic acid resin used by hydrolysis.
  • the foam sheet prepared according to the method for producing the foam sheet may include a polylactic acid resin having a weight average molecular weight of about 100,000 to about 200,000.
  • pelletized polylactic acid resin fibrous particles having an average diameter of about 150 ⁇ m and an aspect ratio of 50 were produced by melt electric spraying.
  • the temperature of the spray nozzle was 250 ° C.
  • the pressure of the spray nozzle was 500 psi
  • the diameter of the spray nozzle was 1 mm
  • a voltage of 20,000 V was applied to the spray nozzle
  • the molten polylactic acid spray liquid The viscosity was 2200 cps at 230 ° C.
  • the fibrous web of the polylactic acid resin prepared above was pulverized as fine particles using a disc refiner to prepare particles having an average diameter of 80 ⁇ m.
  • Polylactic acid resin-containing sol was prepared by adding the polylactic acid particles and additives such as a plasticizer, a stabilizer, and a lubricant.
  • the prepared polylactic acid resin-containing sol was subjected to sol-gel coating on a substrate and then dried (foamed) to prepare a foam sheet sample having a thickness of about 0.5 mm.
  • the polylactic acid-containing mixed composition was prepared by adding an additive such as a plasticizer, a stabilizer, and a lubricant to the polylactic acid resin having the same pellet form as in Example 1.
  • the polylactic acid resin-containing mixed composition was kneaded at 150 ° C. using a half-barrier mixer, and first and second mixed using a two roll of 150 ° C.
  • the mixing raw material thus prepared was calendered and foamed to prepare a foam sheet sample having a thickness of 0.5 mm.
  • the weight average molecular weight of the foam sheet samples prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was measured using gel permeation chromatography (GPC) (e2695, manufactured by Waters) and listed in Table 1 below.
  • GPC gel permeation chromatography
  • Example 1 The sheet prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was measured in the impact strength according to ASTM D256 method is shown in Table 1 below.
  • Example 1 The surface properties of the sheets prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were visually evaluated and described in Table 1 below. Evaluation criteria were visual judgment, and it was judged by 5 points (excellent)-1 point (NG) on a 5-point scale.

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Abstract

폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 분쇄하여 얻은 평균 직경 1 내지 100㎛의 폴리락트산 수지 입자를 포함하는 발포 시트 형성용 콜로이드 조성물이 제공된다.

Description

폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 제조하는 방법, 발포 시트 형성용 콜로이드 조성물, 발포 시트 및 발포 시트의 제조 방법
폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 제조하는 방법, 발포 시트 형성용 콜로이드 조성물, 발포 시트 및 발포 시트의 제조 방법에 관한 것이다.
폴리락트산을 사용한 제품들은 여러 번의 열 가공 과정을 거쳐 생산된다. 폴리락트산은 열에 민감하여 높은 온도에 의해 가수분해가 진행되는 것으로 보고되어 있다. 이러한 폴리락트산의 특성에 의해 폴리락트산의 제품의 가공 중에 열에 의한 가수분해로 분자량에 변화가 생기고, 이는 생산된 완제품의 상태에도 영향을 미친다.
본 발명의 폴리락트산 수지를 포함하면서도 수명이 향상된 발포 시트를 제조할 수 있는 발포 시트 형성용 콜로이드 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 발포 시트 형성용 콜로이드 조성물을 제조하기 위한 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예는 상기 발포 시트 형성용 콜로이드 조성물을 사용하여 제조된 발포 시트를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예는 상기 발포 시트 형성용 콜로이드 조성물을 사용하여 발포 시트를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 분쇄하여 얻은 평균 직경 약 1 내지 약 100㎛의 폴리락트산 수지 입자를 포함하는 발포 시트 형성용 콜로이드 조성물을 제공한다.
상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자의 종횡비가 약 20 내지 약 100 일 수 있다.
상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자의 종단면의 평균직경이 약 10㎛ 내지 약 300㎛일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 발포 시트 형성용 콜로이드 조성물을 발포시켜 형성한 폴리락트산 발포층을 포함하는 발포 시트를 제공한다.
상기 폴리락트산 수지 입자는 약 100,000 내지 약 200,000 의 중량평균 분자량을 갖는 폴리락트산 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 폴리락트산 수지를 투입한 뒤, 용융 폴리락트산 분사액을 형성하는 단계; 및 상기 용융 폴리락트산 분사액을 용융 스프레이법에 의해 분사하면서 동시에 냉각시켜 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 얻는 단계;를 포함하는 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 제조하는 방법을 제공한다.
상기 폴리락트산 수지를 압출기에 투입한 뒤 분사 노즐로 이동시켜 상기 분사 노즐에서 가온되어 상기 용융 폴리락트산 분사액을 형성할 수 있다.
펠렛 형상의 폴리락트산 수지 또는 분말 상의 폴리락트산 수지를 상기 압출기에 투입할 수 있다.
상기 분사 노즐에 공기를 함께 주입하여 상기 용융 폴리락트산 분사액이 토출될 수 있다.
상기 분사 노즐에 주입되는 공기의 온도가 약 300 내지 약 500℃이고, 압력이 약 100 내지 약 1000 psi 이고, 주입 속도가 약 10 내지 약 50 m/s일 수 있다.
상기 분사 노즐의 온도가 약 200 내지 약 400℃일 수 있다.
상기 분사 노즐의 압력이 약 10 psi 내지 약 1000 psi일 수 있다.
상기 분사 노즐의 직경이 약 0.5 내지 약 3.0 mm 일 수 있다.
상기 분사액의 점도가 약 250℃에서 약 1500 내지 약 3000 cp일 수 있다.
상기 분사액은 가소제를 포함하지 않을 수 있다.
상기 분사 노즐에 약 10,000 내지 약 50,000 V의 전압을 인가하여 용융 전기스프레이법을 수행할 수 있다.
상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자의 종횡비가 약 20 내지 약 100일 수 있다.
상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자의 종단면의 직경이 약 10㎛ 내지 약 300㎛일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 종단면의 직경이 약 10㎛ 내지 약 300㎛인 폴리락트산 수지의 섬유상 수지 입자를 용융 스프레이법에 의해 얻는 단계; 상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 평균 직경 약 1 내지 약 100㎛의 폴리락트산 수지 입자로 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 폴리락트산 수지 입자 및 용매를 혼합하여 콜로이드 조성물로 발포성 수지 조성물을 제조하고, 상기 발포성 수지 조성물을 도포하여 층을 형성하는 단계; 및 상기 발포성 수지 조성물로부터 형성된 층을 발포하여 폴리락트산 발포층을 형성하는 단계;를 포함하는 폴리락트산 발포층을 포함하는 발포 시트의 제조방법을 제공한다.
상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자의 종횡비가 약 20 내지 약 100일 수 있다.
상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 사용하여 제조된 발포 시트는 내구성, 표면 특성이 우수하고, 수명이 향상된다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예에서, 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 평균 직경 약 1 내지 약 100㎛의 입자로 분쇄한 폴리락트산 수지 입자를 포함하는 발포 시트 형성용 콜로이드 조성물을 제공한다.
상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자의 종횡비가 약 20 내지 약 100 일 수 있다. 상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자의 종단면의 평균 직경이 약 10㎛ 내지 약 300㎛ 일 수 있다.
상기 형상비를 갖는 폴리락트산 수지의 섬유상 입자는 용융 스프레이법에 의해 제조될 수 있다. 또한, 용융 스프레이법 수행시 분사 노즐에 고온 고압의 공기를 함께 넣어줌으로써 보다 균일한 폴리락트산 입자를 얻을 수 있다. 상기 용융 스프레이법은 용융 스프레이법 수행시 전압을 인가하는 용융 전기 스프레이법 (melt ESD, melt Electrostatic Spray Deposition)에 의할 수도 있다.
상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 제조하는 구체적인 제조 방법에 대하여는 후술된다. 상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 제조하는 데에 상기 용융 스프레이법을 적용함으로써 입자의 형상 조절이 용이하고, 또한 입자 크기의 분포를 균일하게 할 수 있는 잇점이 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서는 폴리락트산 수지를 투입한 뒤, 용융 폴리락트산 분사액을 형성하는 단계; 및 상기 용융 폴리락트산 분사액을 용융 스프레이법에 의해 분사하면서 동시에 냉각시켜 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 얻는 단계;를 포함하는 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 제조하는 방법을 제공한다.
상기 방법에 따라서 전술한 발포 시트 형성용 콜로이드 조성물에 포함되는 상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 제조할 수 있다. 구체적으로, 상기 방법에 의해 제조된 폴리락트산 수지의 섬유상 입자의 종단면의 직경이 약 10㎛ 내지 약 300㎛일 수 있다. 또한, 구체적으로, 상기 방법에 의해 제조된 폴리락트산 수지의 섬유상 입자의 종횡비가 약 20 내지 약 100 일 수 있다.
상기 용융 스프레이법을 수행하기 위해, 먼저 펠렛 또는 분말 형태의 폴리락트산을 분사 노즐의 구비한 압출기(extruder)에 투입하고, 고온의 분사 노즐에서 펠렛 또는 분말 형태의 폴리락트산이 용융되어 용융 폴리락트산 분사액으로 형성되고, 이 용융 폴리락트산 분사액이 고온의 마이크로 크기의 액적 형태로 분사되고, 또한, 상기 분사는 쿨링 챔버 내에서 이루어지므로 분사와 동시에 상기 액적이 냉각되어 폴리락트산 수지의 섬유상 나노 웹(web)을 형성한다.
상기 용융 스프레이법은, 선택적으로, 상기 분사 노즐에 전압을 인가하여 용융 전기 스프레이법으로 수행할 수 있다.
상기 분사 노즐에 공기를 함께 주입하여 상기 용융 폴리락트산 분사액이 토출되게 된다.
상기 분사 노즐에 주입되는 공기의 온도와 압력 및 속도를 조절하여 토출되는 용융 폴리락트산 분사액의 액적의 크기 및 형상을 조절할 수 있고, 그에 따라 최종 형성하고자 하는 폴리락트산 수지의 입자의 크기를 조절할 수 있다.
예를 들어, 상기 분사 노즐에 주입되는 공기의 온도는 약 300 내지 약 500℃일 수 있고, 주입되는 공기의 압력은 약 10 내지 약 1000 psi 일 수 있고, 공기의 주입 속도는 약 10 내지 약 50 m/s일 수 있다.
상기 용융 스프레이법의 공정 조건은 특별히 제한되지 않고, 공지된 공정 조건, 예를 들어, 상기 분사 노즐의 압력을 약 100 psi 내지 약 1000 psi 으로 하여 수행할 수 있다.
단, 상기 용융 스프레이법은 폴리락트산이 용융되는 온도 범위에서 수행되어야 한다. 예를 들어, 상기 분사 노즐의 온도가 약 200 내지 약 400℃일 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 마이크로 입자상의 폴리락트산 수지를 형성하기 위하여 분사 노즐의 직경을 약 0.5 mm 내지 약 3.0 mm 로 할 수 있다. 상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자가 전술한 범위의 섬유상 입자의 종단면의 직경을 갖도록 분사 노즐의 직경을 조절할 수 있다.
상기 용융 스프레이법은, 예를 들어, 약 10,000 V 내지 약 50,000 V 의 전압을 상기 분사 노즐에 인가하여 용융 전기 스프레이법으로 수행될 수 있다.
상기 분사액의 점도에 따라 상기 액적이 냉각되어 형성되는 폴리락트산 수지의 입자의 형상이 결정될 수 있다. 섬유상 입자를 형성하기 위하여 상기 도포액의 점도는 구체적으로 약 250℃에서 약 1500 내지 약 3000 cp 일 수 있다.
상기 분사액이 상기 범위의 점도를 갖도록 하기 위하여 별도의 가소제 등의 첨가제를 사용하지 않고도 용이하게 제조할 수 있다.
상기 분사액은 필요에 따라 용융강도 보강재, 활제, 내가수분해제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 분쇄하여 콜로이드를 형성할 수 있는 미립자로서 상기 폴리락트산 수지 입자를 형성할 수 있다.
상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 분쇄하는 방법은 특별히 제한되지 않고 공지된 분쇄 방법에 따라 무정형의 미립자로서 분쇄될 수 있고, 예를 들어 디스크 리파이너(disc refiner)를 사용하여 고운 입자로서 분쇄될 수 있다.
상기 분쇄된 폴리락트산 수지 입자는 발포 시트 제조에 사용될 수 있다.
상기 분쇄된 폴리락트산 수지 입자로 상기 콜로이드 조성물을 형성할 있다.
일 구현예에서, 상기 분쇄된 폴리락트산 수지 입자에 첨가제를 넣고, 교반하여 졸(sol) 용액을 제조할 수 있다.
상기 콜로이드 조성물은 발포 시트로 제조되기 위하여 특별한 제조 방법에 의해 제한되지 않고, 공지된 방법에 따라 제조될 수 있다.
일 구현예에서, 상기와 같이 형성된 콜로이드 조성물로서 졸(sol)을 제조하고, 기재 상에 도포하여 졸(sol) 코팅을 한 후 발포시켜 발포층을 제조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서는 상기 콜로이드 조성물을 발포시켜 형성된 발포층을 포함하는 발포 시트를 제공한다.
일반적으로 폴리락트산 발포층을 포함하여 형성된 발포 시트는 다양한 공정을 거쳐 생산이 이루어지고 있다. 예를 들어, 먼저, 폴리락트산 수지의 분말을 반죽(kneading)하고 압출하여 펠렛 형태의 폴리락트산 수지를 제조한 후, 다시 티다이(T-die) 압출 가공, 합지 및 발포 공정을 수행한다. 이러한 공정에 의해 일반적으로 발포 시트가 제조되기까지 적어도 서너 차례 정도의 열에 의한 가공 공정을 겪게 된다.
그러나, 폴리락트산 수지는 높은 온도에 의해 가수분해되기 때문에 열처리에 민감한 것으로 알려져 있다. 이러한 폴리락트산 수지의 특성에 의해 폴리락트산 수지를 적용한 발포 시트는 가공 중에 열에 의한 가수분해로 폴리락트산 수지의 분자량에 영향을 미치게 되고 이는 제품의 열화를 초래하게 된다.
상기 발포 시트의 발포층은 상기 콜로이드 조성물을 발포시켜 제조되기 때문에 통상적으로 겪는 열처리 공정의 횟수를 줄일 수 있게 되어 열처리에 의한 폴리락트산의 열화가 방지되어 폴리락트산의 분자량을 보다 높게 유지할 수 있고, 그 결과, 상기 발포 시트는 보다 높은 분자량을 갖는 폴리락트산 발포체로 형성되어 내구성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 발포 시트는 약 100,000 내지 약 200,000 중량평균 분자량을 갖는 폴리락트산 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서는 발포 시트의 제조에 상기 나노 폴리락트산 수지의 섬유상 수지 입자를 사용하여 열에 의한 가공 공정 횟수를 줄일 수 있는 발포 시트의 제조 방법을 제공한다.
상기 폴리락트산 발포층을 포함하는 발포 시트의 제조방법은: 종단면의 약 10㎛ 내지 약 300㎛ 폴리락트산 수지의 섬유상 수지 입자를 용융 스프레이법에 의해 얻는 단계; 상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 평균 직경 1 내지 100㎛의 폴리락트산 수지 입자로 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 폴리락트산 수지 입자 및 용매를 혼합하여 콜로이드 조성물로 발포성 수지 조성물을 제조하고, 상기 발포성 수지 조성물을 도포하여 층을 형성하는 단계; 및 상기 발포성 수지 조성물로부터 형성된 층을 발포하여 폴리락트산 발포층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 폴리락트산 수지의 섬유상 수지 입자는 전술한 바와 같이 용융 전기스프레이법에 의해 제조되어 사용될 수 있다.
상기와 같이 형성된 발포층은 상기 폴리락트산 수지의 나노 입자가 고르게 분산되게 된다. 이와 같이 폴리락트산 수지가 고르게 분산되어 존재하기 때문에 최종 생성된 발포 시트의 제품 표면 특성을 향상시킬 수 있고, 발포 시트의 내구성도 향상된다.
상기 발포 시트의 제조 방법은 전술한 바와 같이 일반적으로 공지된 발포 시트의 제조 공정 대비하여 열에 의한 가공 횟수가 줄기 때문에 폴리락트산 수지의 가수분해에 따른 손상을 현저히 줄일 수 있고, 따라서 폴리락트산 수지의 가수분해에 따른 분자량 저하를 억제할 수 있다. 그에 따라, 상기 발포 시트의 제조 방법에 따라 제조된 발포 시트는 열에 의한 가공 공정에 따른 제품 열화를 현저하게 개선시킴으로써, 수명이 향상된다.
상기 발포 시트의 제조 방법에 따라 제조된 발포 시트는 사용되는 폴리락트산 수지의 분자량이 가수분해에 의해 크게 감소시키지 않고 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 발포 시트의 제조 방법에 따라 제조된 발포 시트는 약 100,000 내지 약 200,000 의 중량평균 분자량을 갖는 폴리락트산 수지를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
실시예 1
펠렛 형태인 폴리락트산 수지를 이용하여 용융 전기스프레이법으로 종단면의 평균 직경이 약 150㎛, 종횡비 50 인 섬유상 입자를 제조하였다. 용융 전기 스프레이법 수행시, 분사 노즐의 온도가 250 ℃, 분사 노즐의 압력이 500 psi이고, 분사 노즐의 직경이 1 mm이고, 분사 노즐에 20,000 V의 전압을 인가하였고, 용융 폴리락트산 분사액의 점도가 230℃에서 2200 cp이었다.
상기 제조한 폴리락트산 수지의 섬유상 입자인 웹(web)을 디스크 리파이너(disc refiner)를 사용하여 고운 입자로서 분쇄하여 평균 직경 80㎛ 사이즈의 입자를 제조하였다.
상기 제조된 폴리락트산 입자와 가소제, 안정제, 활제 등의 첨가제를 넣고 교반하여 폴리락트산 수지 함유 졸을 제조하였다. 제조된 폴리락트산 수지 함유 졸을 기재에 졸-겔 코팅을 한 후 건조(발포)시켜 두께가 약 0.5mm 인 발포 시트 샘플을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에서와 동일한 펠렛 형태의 폴리락트산 수지에 가소제, 안정제, 활제 등의 첨가제를 넣고 혼합하여 폴리락트산 수지 함유 혼합 조성물을 제조하였다. 상기 폴리락트산 수지 함유 혼합 조성물을 반바리 믹서를 사용하여 150℃에서 혼련하고, 150℃의 2본롤을 사용하여 1, 2차 믹싱하였다. 그에 따라 제조된 믹싱 원료를 카렌더링 가공하고 발포하여, 두께가 0.5mm인 발포 시트 샘플을 제조하였다.
평가
실험예 1: 폴리락트산의 분자량 측정
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 발포 시트 샘플에 대하여 GPC(gel permeation chromatography) (e2695, Waters 제조)를 사용하여 중량평균 분자량을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
실험예 2: 내구성 평가
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 시트를 ASTM D256방식에 따라 내충격강도를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
실험예 3: 표면 특성 평가
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 시트에 대해 표면 특성을 육안으로 평가하여 하기 표 1에 기재하였다. 평가 기준은 육안판정이며 5점 척도로 하여 5점(우수) ~ 1점(NG)로 판정하였다.
표 1
구분 실시예 1에서 시트 제조 전의 폴리락트산 입자 실시예 1의 발포 시트 중 폴리락트산 비교예 1의 발포 시트 중 폴리락트산
중량평균분자량 150,000 120,000 80,000
내충격 강도[kgf cm/cm] - 20 30
표면 특성 평가 - 블로킹 : 5점백화 : 4점 블로킹 : 4점백화 : 3점

Claims (20)

  1. 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 분쇄하여 얻은 평균 직경 1 내지 100㎛의 폴리락트산 수지 입자를 포함하는 발포 시트 형성용 콜로이드 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자의 종횡비가 20 내지 100 인
    발포 시트 형성용 콜로이드 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자의 종단면의 평균직경이 10㎛ 내지 300㎛인
    발포 시트 형성용 콜로이드 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 발포 시트 형성용 콜로이드 조성물을 발포시켜 형성한 폴리락트산 발포층을 포함하는 발포 시트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 폴리락트산 수지 입자는 100,000 내지 200,000 의 중량평균 분자량을 갖는 폴리락트산 수지를 포함하는
    발포 시트.
  6. 폴리락트산 수지를 투입한 뒤, 용융 폴리락트산 분사액을 형성하는 단계; 및
    상기 용융 폴리락트산 분사액을 용융 스프레이법에 의해 분사하면서 동시에 냉각시켜 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 얻는 단계;
    를 포함하는 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 제조하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 폴리락트산 수지를 압출기에 투입한 뒤 분사 노즐로 이동시켜 상기 분사 노즐에서 가온되어 상기 용융 폴리락트산 분사액을 형성하는
    입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    펠렛 형상의 폴리락트산 수지 또는 분말 상의 폴리락트산 수지를 상기 압출기에 투입하는
    입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분사 노즐에 공기를 함께 주입하여 상기 용융 폴리락트산 분사액이 토출되는
    입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 분사 노즐에 주입되는 공기의 온도가 300 내지 500℃이고, 압력이 100 내지 1000 psi 이고, 주입 속도가 10 내지 50 m/s인
    입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 분사 노즐의 온도가 200 내지 400℃인
    입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 분사 노즐의 압력이 10 psi 내지 1000 psi인
    입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 분사 노즐의 직경이 0.5 내지 3.0 mm 인
    입자상의 폴리락트산 수지의 제조 방법.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 분사액의 점도가 250℃에서 1500 내지 3000 cp인
    폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 제조하는 방법.
  15. 제6항에 있어서,
    상기 분사액은 가소제를 포함하지 않는
    폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 제조하는 방법.
  16. 제6항에 있어서,
    상기 분사 노즐에 10,000 내지 50,000 V의 전압을 인가하여 용융 전기스프레이법을 수행하는
    폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 제조하는 방법.
  17. 제6항에 있어서,
    상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자의 종횡비가 1 내지 5인
    폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 제조하는 방법.
  18. 제6항에 있어서,
    상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자의 종단면의 직경이 10㎛ 내지 300㎛인
    폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 제조하는 방법.
  19. 종단면의 직경이 10㎛ 내지 300㎛인 폴리락트산 수지의 섬유상 수지 입자를 용융 스프레이법에 의해 얻는 단계;
    상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자를 평균 직경 1 내지 100㎛의 폴리락트산 수지 입자로 분쇄하는 단계;
    상기 분쇄된 폴리락트산 수지 입자 및 용매를 혼합하여 콜로이드 조성물로 발포성 수지 조성물을 제조하고, 상기 발포성 수지 조성물을 도포하여 층을 형성하는 단계; 및
    상기 발포성 수지 조성물로부터 형성된 층을 발포하여 폴리락트산 발포층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 폴리락트산 발포층을 포함하는 발포 시트의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 폴리락트산 수지의 섬유상 입자의 종횡비가 1 내지 5인
    발포 시트의 제조방법.
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