KR20120134163A - 내열성이 우수한 생분해성 수지 조성물 및 이를 포함하는 생분해성 성형용기 - Google Patents
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Abstract
본원은 생분해성 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리락트산을 포함하는 내열성 및 경도가 우수한 생분해성 수지 조성물 및 이를 포함하는 생분해성 성형 용기에 관한 것이다.
본원에 의하면, 경도 및 내열성이 우수한 특성을 갖는 생분해성 용기를 성형할 수 있고, 이산화탄소 발생량의 절감 및 식물유래의 천연자원을 이용한 폴리락트산의 사용을 통하여 친환경성 각종 용기를 제공할 수 있다.
또한, 성형용기에서 외부의 열 또는 응력에 쉽게 변형되는 것을 방지하기 위해서, 폴리락트산과 생분해성 폴리에스테르와 혼합 및 핵제를 이용한 특정 사출공정에서 성형용기의 결정화도를 급격히 높임으로 고온에서도 사용 가능한 친환경 용기 제공할 수 있다.
본원에 의하면, 경도 및 내열성이 우수한 특성을 갖는 생분해성 용기를 성형할 수 있고, 이산화탄소 발생량의 절감 및 식물유래의 천연자원을 이용한 폴리락트산의 사용을 통하여 친환경성 각종 용기를 제공할 수 있다.
또한, 성형용기에서 외부의 열 또는 응력에 쉽게 변형되는 것을 방지하기 위해서, 폴리락트산과 생분해성 폴리에스테르와 혼합 및 핵제를 이용한 특정 사출공정에서 성형용기의 결정화도를 급격히 높임으로 고온에서도 사용 가능한 친환경 용기 제공할 수 있다.
Description
본원은 생분해성 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리락트산을 포함하는 내열성 및 강도가 우수한 생분해성 수지 조성물 및 이를 포함하는 생분해성 성형 용기에 관한 것이다.
폴리프로필렌, 폴리염화비닐 등의 석유를 원료로 하는 범용 수지는, 양호한 가공성 및 내구성 등의 성질로 일용잡화, 가전제품, 자동차부품, 건축재료 혹은 식품포장 등의 여러 가지 분야에 사용되고 있다. 그러나 이러한 수지 제품들은, 역할을 다해 폐기되는 단계에서 양호한 내구성이 결점이 되어, 자연계에서의 분해성이 뒤떨어지기 때문에 생태계에 영향을 끼칠 가능성이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 열가소성 수지로 생분해성을 가지는 수지로서, 폴리락트산 및 락트산과 다른 지방족 하이드록시카르복실산과의 코폴리머, 지방족 다가 알코올과 지방족 다가 카르복실산으로부터 유도되는 지방족 폴리에스테르 등의 생분해성 수지가 개발되면서, 생분해성 수지로 널리 알려져 있는 폴리락트산이나 숙시네이트계의 지방족 폴리에스테르는 친환경의 용기 제조용 수지로 널리 사용되고 있다.
폴리락트산(polylactic acid, PLA)은 옥수수 전분을 당으로 이용한 발효를 통해 젖산을 생산하고, 화학공정을 통해 젖산을 락타이드로 전환한 후, 중합하여 제조한 소재로 100% 바이오매스로부터 제조된 생분해성 플라스틱이다. 생분해성 플라스틱의 일종인 상기 폴리락트산 (polylactic acid, PLA)은 분해성이 높을 뿐만 아니라 인체에 무해하고 태울 때 발열량이 적어 다이옥신이나 이산화탄소를 적게 발생시키는 장점이 있기에 이러한 용기들은 사용 후 매립시에 쓰레기를 발생시키지 않으며, 화학적인 가수분해 또는 생물학적으로 분해되어 자연을 오염시키지 않으며, 토양오염을 방지할 수 있는 자연친화적 소재로서 최근 많은 관심과 연구가 집중되고 있다.
상기 폴리락트산은 강성이 우수하고, 투명성이 좋으며, 생분해성이 우수한 장점이 있으나, 경직된 사슬구조를 지녀 유연성이 낮고 충격강도가 매우 약한 단점이 있으며, 낮은 결정화 속도로 인해 내열성이 낮은 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 대한민국 특허공개공보 제 2001-0032052호에서는 폴리락트산에 지방족 폴리에스테르를 배합하는 시도가 개시되어 있으나, 외부의 응력에 의해 쉽게 용이가 연화되거나 변형되어 내용물이 쏟아지는 문제점 등은 여전히 존재하고 있다.
폴리락트산을 포함하는 생분해성 수지 조성물에 있어서, 내열성이 낮은 문제점은 폴리락트산의 경직된 사슬구조, 낮은 결정화 속도가 그 원인이다. 즉, 폴리락트산(polylactic acid, PLA)은 사출, 압출, 성형 등을 통해 그 자체가 기존의 범용 상품의 재질과 유사한 정도로 사용되고는 있으나, 그 뛰어난 특성에도 불구하고 고분자 자체의 느린 결정화 속도 및 물성의 취약함으로 인하여 아직까지 용기로 사용하기에는 내열성이 부족 한 상태이며, 이에 대한 대안의 제시는 없는 실정이다.
본원은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출한 것으로서, 폴리락트산을 포함하는 생분해성 수지를 사용하여 용기를 성형함에 있어서, 빠른 시간 내에 결정화가 이루어지며, 보다 효율적인 결정화가 이루어 질 수 있도록 하여 우수한 내열성을 지닐 수 있는 폴리락트산을 포함하는 생분해성 수지 조성물을 제공함에 있다.
한편, 본원은 상기 폴리락트산을 포함하는 생분해성 수지 조성물의 우수한 내열성을 지니는 특성 이외에, 강도가 우수한 용기를 제작하기에 적합한 생분해성 수지 조성물을 제공한다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본원의 제 1 측면은, 폴리락트산 70 ~ 95 중량부, 결정화 핵제 0.5 ~ 3 중량부, 및 충전제 5 ~ 20 중량부를 포함하는, 생분해성 수지 조성물을 제공할 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 생분해성 수지 조성물은, 생분해성 폴리에스테르 5 ~ 20 중량부, 및 가소제 0.05 ~ 15 중량부를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 구현예에 있어서, 상기 결정화 핵제는 방향족 술폰산염인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 구현예에 있어서, 상기 충전제는 탈크, 탄산칼슘, 라임스톤, 이산화티타늄, 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 구현예에 있어서, 상기 생분해성 폴리에스테르는, 폴리히드록시 카르본산, 히드록시카르본산 또는 지방족 다가알코올과 지방족 다가염기산을 포함하는 지방족 폴리에스테르 또는 지방족-방향족 폴리에스테르인 것, 또는, 히드록시카르본산 또는 지방족 다가알코올에서 선택되는 모노머 및 지방족 다가염기산에서 선택되는 모노머의 공중합체인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 구현예에 있어서, 상기 생분해성 수지 조성물은, 안정화제, 슬립제, 분산제, 커플링제, 산화방지제, 및 UV 안정화제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 첨가제 1 ~ 20 중량부를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 2 측면은 상기 생분해성 수지 조성물을 포함하는, 생분해성 성형 용기를 제공할 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 생분해성 성형 용기는, 상기 생분해성 수지 조성물의 사출시 금형의 온도가 70 ~ 150℃이고, 사출 후 냉각 시간은 20 ~ 120 초인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원에 의하면, 강도 및 내열성이 우수한 특성을 갖는 생분해성 용기를 성형 할 수 있고, 이산화탄소 발생량의 절감 및 식물유래의 천연자원을 이용한 폴리락트산의 사용을 통하여 친환경성 각종 용기를 제공할 수 있다.
또한, 성형용기에서 외부의 열 또는 응력에 쉽게 변형되는 것을 방지하기 위해서, 폴리락트산과 생분해성 폴리에스테르와 혼합 및 핵제를 이용한 특정 사출공정에서 성형용기의 결정화도를 급격히 높임으로 고온에서도 사용 가능한 친환경 용기 제공할 수 있다.
이하, 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 들어 상세히 설명한다.
그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 용어 “~ (하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본원의 제 1 측면은, 폴리락트산 70 ~ 95 중량부, 결정화 핵제 0.5 ~ 3 중량부, 및 충전제 5 ~ 20 중량부를 포함하는, 생분해성 수지 조성물을 제공할 수 있다.
상기 폴리락트산은 중량 평균분자량이 1만~ 40만인 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 폴리락트산은 D-락트산의 단독중합체, L-락트산의 단독중합체, 또는 L-락트산과 D-락트산의 공중합체인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 결정화 핵제는, 상기 폴리락트산의 결정성을 향상시켜 내열성을 증대시키기는 역할을 하며, 일 구현예에 있어서, 상기 결정화 핵제는 방향족 술폰산염(aromatic sulfonate derivatives)인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 결정화 핵제는 0.5 ~ 3 중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 0.5 중량부 미만인 경우에는 결정화 온도의 상승이나 결정화 속도의 향상을 기대하지 못하여 생분해성 수지 조성물을 이용한 용기의 사출하는 과정에서 성형이 불가한 문제점과 어느 정도 성형이 되더라도 내열성이 취약한 문제점이 있을 수 있으며, 3 중량부를 초과하는 경우에는 결정화 속도의 증가 효과가 미비하며, 수지 전체의 가격 상승을 초래하여 경제성이 좋지 않은 문제점이 있다.
상기 충전제(reinforcing agent)는, 본원의 생분해성 수지 조성물을 사용하여 용기를 제작하는 과정에서 성형가공성 및 강도를 개선하는 역할을 수행하며, 일 구현예에 있어서, 상기 충전제는, 탈크(talc), 탄산칼슘, 라임스톤(limestone), 이산화티타늄(TiO2), 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 충전제가 5 중량부 미만인 경우에는 성형 가공성의 개선이 어려운 문제점이 있고, 20 중량부를 초과하는 경우에는 성형물의 역학적 성질이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 생분해성 수지 조성물은, 생분해성 폴리에스테르 5 ~ 20 중량부, 및 가소제 0.05 ~ 15 중량부를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 생분해성 폴리에스테르는 상기 폴리락트산과 혼합시키는 경우의 중량 평균분자량은 1 만 ~ 50 만 정도, 바람직하게는 3 만 ~ 40 만, 더욱 바람직하게는 5 만 ~ 30 만 정도가 적합하며, 상기 폴리락트산과 공중합 시키는 경우에는 그 공중합체의 중량 평균분자량이 1 만 ~ 50 만, 바람직하게는 3 만 ~ 40 만, 더욱 바람직하게는 5 만 ~ 30 만 정도가 적합하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 생분해성 폴리에스테르는, 지방족 글리콜과 지방족-방향족 디카르복실산을 축합 중합, 에스테르 교환반응, 에스테르화 반응 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 반응을 거친 후 중축합 반응시켜서 얻어지는 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 일 구현예에 있어서, 상기 생분해성 폴리에스테르는, (1) 폴리히드록시 카르본산, 히드록시카르본산 또는 지방족 다가알코올과 지방족 다가염기산을 포함하는 지방족 폴리에스테르 또는 지방족-방향족 폴리에스테르인 것, 또는, (2) 히드록시카르본산 또는 지방족 다가알코올에서 선택되는 모노머 및 지방족 다가염기산에서 선택되는 모노머의 공중합체인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 보다 상세하게는, 상기 생분해성 폴리에스테르는, 폴리히드록시카르본산, 히드록시카르본산 또는 지방족 다가알콜과 지방족 다가염기산으로 이루어지는 지방족 폴리에스테르 또는 지방족-방향족 폴리에스테르이거나, 히드록시카르본산이나 지방족 다가알콜에서 선택되는 2종 이상의 모노머 성분 및 지방족 다가염기산에서 선택되는 2종 이상의 모노머 성분으로 이루어지는 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체의 단독 또는 2종 이상을 혼합한 것 또는 랜덤 공중합 또는 블록 공중합 시킨 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 히드록시카르본산은, 글리콜산, L-젖산, D-젖산, D/L-젖산, 3-히드록시브티르산, 4-히드록시브티르산, 3-히드록시발레르산, 5-히드록시발레르산, 및 6-히드록시카프론산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 지방족 다가알콜은, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,9-노난디올, 네오펜틸 글리콜, 폴리테트라메틸렌 글리콜, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 및 1,4-벤젠디메탄올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 지방족 다가염기산은 숙신산, 옥살산, 말론산, 글루타르산, 아디프산, 피메린산(pimelic acid), 스베린산(sberic acid), 아젤라인산(azelaic acid), 세바신산, 운데칸 디카르복시산, 도데칸 디카르복시산, 페닐숙신산, 및, 1,4-페닐렌 디아세트산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 생분해성 폴리에스테르는, 5 ~ 20 중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 생분해성 폴리에스테르가 5 중량부 미만인 경우에는 유연성이 저하되는 문제점이 있을 수 있으며, 20 중량부를 초과하는 경우에는 수지 조성물의 분산성이 저하되고 원가 상승의 문제점이 있을 수 있다.
상기 가소제는 일반적으로 열가소성 플라스틱 등에 첨가하여 열가소성을 증대시킴으로써 고온에서 성형가공을 용이하게 하는 유기물질이다. 섞임성[混和性:compatibility] 및 가소성 외에도 내열성?내한성?내연성?전기적 성질 등도 향상시키는 것이 가소제의 특징이며, 가장 많이 사용되는 것이 DOP(디옥틸프탈레이트), DOA(디옥틸아디페이트), TCP(트리크레실포스테이트)이다. 그러나 본원에서의 상기 가소제는, 바람직하게는 소비탄 모노라우레이트, 소비탄 모노팔미테이트, 소비탄 트리올레이트, 소비탄 모노스테아레이트, 폴리에틸렌글리콜, 폴리알킬렌옥사이드, 글리세롤, 글리세롤아세테이트, 프로필렌글리콜, 및 솔비톨로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 가소제는 식품 첨가물로도 사용되는 재료로서 인체에 유해하지 않은 것이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 생분해성 수지 조성물은, 안정화제, 슬립제, 분산제, 커플링제, 산화방지제, 및 UV 안정화제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 첨가제 1 ~ 20 중량부를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 안정화제는, 트리메틸 포스페이트, 트리페닐 포스페이트 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 슬립제(slipping agent)는, 스테아린산 칼슘, 스테아린산 아연, PE WAX, 일반 WAX로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 분산제는 카르복실화 폴리에틸렌, 프탈산, 스테아르산 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 산화방지제는, 이가녹스(Irganox)계열, 울트라녹스(Ultranox)계열, TEP 계열로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 UV 안정화제는, HALS(입체 장애 아민) 계열 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 안정화제, 슬립제, 분산제, 커플링제, 산화방지제, 및 UV 안정화제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 첨가제는, 1 ~ 20 중량부를 추가 포함하는 것이 바람직하며, 1 중량부 미만인 경우에는 첨가제의 기능 향상의 어려움이 있을 수 있으며, 20 중량부를 초과하는 경우에는 생분해성 수지 조성물의 물성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
본원의 제 2 측면은 상기 생분해성 수지 조성물을 포함하는, 생분해성 성형 용기를 제공할 수 있다.
상기 성형 용기는, 본원의 상기 생분해성 수지 조성물을 준비하고 이를 사출성형하여 제조할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 본원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 상기 생분해성 수지 조성물을 이용하여 다양한 성형방법에 의해 상기 성형 용기를 제조할 수 있음은 자명하다고 할 것이다.
예시적 구현예에 있어서, 상기 생분해성 수지 조성물을 펠렛화 하여 사출기 내에서 가열, 용융, 혼합한 후에 사출기를 통해 상기 성형 용기를 제조할 수 있으며, 일 구현예에 있어서, 상기 생분해성 성형 용기는, 상기 생분해성 수지 조성물의 사출시 금형의 온도가 70 ~ 150℃이고, 사출 후 냉각 시간은 20 ~ 120 초인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 사출시의 금형 온도가 70 ~ 150℃ 의 범위에서 제조하는 과정에서, 성형 용기의 결정화도를 급격히 높임으로써, 고온의 환경에서도 사용할 수 있는 내열성이 우수한 본원의 생분해성 성형 용기를 제조할 수 있다.
이하, 실시예를 이용하여 본원을 좀더 구체적으로 설명하지만, 본원이 이에 제한되는 것은 아니다.
폴리락트산을
포함하는 생분해성 수지 조성물의 제조
폴리락트산(PLA, 미국 네이쳐웍스사 Grade 3001D) 80 중량부에 가소제 8중량부, 결정화 핵제(일본 다께모토 유지 Grade LAK-301)1중량부, 탈크 10 중량부, 기타 첨가제(산화방지제 등) 1 중량부를 이축 압출기를 이용하여 펠렛 상태로 제조하였다.
폴리락트산(PLA, 미국 네이쳐웍스사 Grade 3001D) 80 중량부에 가소제 6 중량부, 결정화 핵제(일본 다께모토 유지 Grade LAK-301) 3 중량부, 탈크 10중량부, 기타 첨가제(산화방지제 등) 1 중량부를 이축 압출기를 이용하여 펠렛 상태로 제조하였다.
폴리락트산(PLA, 미국 네이쳐웍스사 Grade 3001D) 80 중량부에 가소제 8 중량부, 결정화 핵제(일본 다께모토 유지 Grade LAK-302) 1 중량부, 탈크 10 중량부, 기타 첨가제(산화방지제 등) 1 중량부를 이축 압출기를 이용하여 펠렛 상태로 제조하였다.
폴리락트산(PLA, 미국 네이쳐웍스사 Grade 3001D) 80 중량부에 가소제 6 중량부, 결정화 핵제(일본 다께모토 유지 Grade LAK-302) 3 중량부, 탈크 10 중량부, 기타 첨가제(산화방지제 등) 1 중량부를 이축 압출기를 이용하여 펠렛 상태로 제조하였다.
폴리락트산(PLA, 미국 네이쳐웍스사 Garde 3001D MI 10~30) 70 중량부에 생분해성 지방족 폴리에스테르(PBS, 이래화학 Grade G-4560) 10 중량부, 가소제 8 중량부, 결정화 핵제(일본 다께모토 유지 Grade LAK-301) 1 중량부, 탈크 10 중량부, 기타 첨가제(산화방지제 등) 1 중량부를 이축 압출기를 이용하여 펠렛 상태로 제조하였다.
폴리락트산(PLA, 미국 네이쳐웍스사 Garde 3001D MI 10~30) 70 중량부에 생분해성 지방족-방향족 폴리에스테르 (PBAT, 바스프사 Grade ecoflex7011) 10 중량부, 가소제 6 중량부, 결정화 핵제(일본 다께모토 유지 Grade LAK-301) 3 중량부, 탈크 10 중량부, 기타 첨가제(산화방지제 등) 1 중량부를 이축 압출기를 이용하여 펠렛 상태로 제조하였다.
<
비교예
1 >
폴리락트산(PLA, 미국 네이쳐웍스사 Grade 3001D) 80 중량부에 가소제 9 중량부, 탈크 10중량부, 기타 첨가제(산화방지제 등) 1 중량부를 이축 압출기를 이용하여 펠렛 상태로 제조하였다.
<
시험예
> 내열성 평가
상기 실시예 및 비교예에 나타낸 사용비율로 각 성분을 혼합하여 펠릿화한 것을 사출기내에서 가열, 용융, 혼합한 후, 실린더 온도는 190 ℃, 다이온도는 185 ℃로 충분히 안정화 시킨 사출기에서 사출하여 테스트용 시편을 제작하여 성형성 및 특성을 평가하였고, 그 결과를 다음 [표 1]에 나타내었다.
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 실시예6 | 비교예1 | |
| 성분 | 단위 | |||||||
| 폴리락트산(PLA) | 중량부 | 80 | 80 | 80 | 80 | 70 | 70 | 80 |
| 생분해성 폴리에스테르 | 중량부 | - | - | - | - | 10 | - | - |
| 생분해성 지방족-방향족 폴리에스테르 | 중량부 | - | - | - | - | - | 10 | - |
| 핵제 (LAK-301)※1 | 중량부 | 1 | 3 | - | - | 1 | 3 | - |
| 핵제 (LAK-302)※2 | 중량부 | - | - | 1 | 3 | - | - | - |
| 탈크 | 중량부 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 가소제 | 중량부 | 8 | 6 | 8 | 6 | 8 | 6 | 9 |
| 기타첨가제 | 중량부 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 최단 냉각시간 | (sec) | 65 | 60 | 60 | 50 | 60 | 70 | 성형 불가 |
| 결정화 온도(Tmc) | ℃ | 95 | 100 | 103 | 111 | 102 | 100 | 93 |
| 결정화 열량(△Hm) | (J/g) | 38 | 40 | 41 | 42 | 45 | 43 | 16 |
| 하중변형온도 | ℃ | 120 | 128 | 125 | 128 | 125 | 110 | 57 |
| 인장강도※3 | MPa | 48.0 | 61.1 | 54.9 | 57 | 55 | 44.6 | 39.2 |
주 ) ※1 :LAK-301 미립자 결정화 핵제, 입자 Size 18.3um
※2 :LAK-302 소미립자 결정화 핵제, 입자 Size 2.3um
※3 : 인장강도측정, ASTM D 638:2003 Speed of Testing 20mm/min, TEST Specimen : Type 1
테스트 결과 결정화 핵제인 방향족 술폰산염 (Aromatic sulfonate derivatives)의 사용으로 결정화 온도 및 결정화 열량이 비약적으로 향상 되었으며 하중변형온도 측정결과 급속한 결정화의 진행으로 우수한 내열성을 나타내었다.
열특성 분석은 시차 주사 분석기(DSC)를 이용하였다. 본 장치는 승온 속도를 10℃/분으로 설정하여 시료의 열특성을 측정하고, 초기 승온시의 결정화 피크의 온도를 결정화 온도(Tmc)로, 결정화 피크의 결정화 열량을(△Hm) 결정하였다.
이를 통해, 폴리락트산을 함유하는 수지조성물의 내열성 향상은 폴리락트산의 결정화도를 조절하여 개선할 수 있는 것을 확인하였다. 또한, 생분해성 폴리에스테르(혹은 생분해성 지방족-방향족 폴리에스테르)를 추가하여 성형용기의 내충격 강도를 개선할 수 있었다.
또한, 폴리락트산을 함유하는 내열성 성형용기의 사출은 통상적인 사출 방법, 구체적으로는 폴리락트산을 사용하여 결정화 온도에서 사출하는 것이 아니라 무기물과 소정의 유기결정화제, 구체적으로는 탈크와 소정의 유기 결정화제를 이용하고, 더욱 구체적으로는 탈크와 방향족 술폰산염을 사용하여 사출시간을 단축시킬 수 있는 것을 확인하였다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 폴리락트산을 함유하는 내열성 성형용기는 이산화탄소 발생량 절감 및 생분해성이 있는 폴리락트산의 사용을 통하여 친환경적인 성형용기를 제조할 수 있으며, 더 나아가 내충격성을 향상시키기 위해 폴리락트산과 생분해성 폴리에스테르(혹은 생분해성 지방족-방향족 폴리에스테르)와 블렌딩 및 결정화 핵제를 이용한 특정 사출공정에서 예컨대 금형의 온도를 70~150℃로 가열하여 작업함으로써, 성형용기의 결정화도를 급격히 높임으로, 고온의 환경에서도 사용 할 수 있는 성형용기를 제조할 수 있다.
이상, 구현예 및 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 구현예 및 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함이 명백하다.
Claims (8)
- 폴리락트산 70 ~ 95 중량부, 결정화 핵제 0.5 ~ 3 중량부, 및 충전제 5 ~ 20 중량부를 포함하는, 생분해성 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
생분해성 폴리에스테르 5 ~ 20 중량부, 및 가소제 0.05 ~ 15 중량부를 추가 포함하는,
생분해성 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 결정화 핵제는 방향족 술폰산염인 것인,
생분해성 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 충전제는 탈크, 탄산칼슘, 라임스톤, 이산화티타늄, 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것인,
생분해성 수지 조성물.
- 제 2 항에 있어서, 상기 생분해성 폴리에스테르는,
폴리히드록시 카르본산, 히드록시카르본산 또는 지방족 다가알코올과 지방족 다가염기산을 포함하는 지방족 폴리에스테르 또는 지방족-방향족 폴리에스테르인 것, 또는,
히드록시카르본산 또는 지방족 다가알코올에서 선택되는 모노머 및 지방족 다가염기산에서 선택되는 모노머의 공중합체인 것인,
생분해성 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
안정화제, 슬립제, 분산제, 커플링제, 산화방지제, 및 UV 안정화제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 첨가제 1 ~ 20 중량부를 추가 포함하는,
생분해성 수지 조성물.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 생분해성 수지 조성물을 포함하는,
생분해성 성형 용기.
- 제 7 항에 있어서,
상기 생분해성 수지 조성물의 사출시 금형의 온도가 70 ~ 150℃이고, 사출 후 냉각 시간은 20 ~ 120 초인,
생분해성 성형 용기.
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