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KR20200024976A - 빨대 제조를 위한 생분해성 수지 조성물 - Google Patents

빨대 제조를 위한 생분해성 수지 조성물 Download PDF

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KR20200024976A
KR20200024976A KR1020180101322A KR20180101322A KR20200024976A KR 20200024976 A KR20200024976 A KR 20200024976A KR 1020180101322 A KR1020180101322 A KR 1020180101322A KR 20180101322 A KR20180101322 A KR 20180101322A KR 20200024976 A KR20200024976 A KR 20200024976A
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biodegradable resin
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present
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함지연
Original Assignee
함지연
오준혁
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Abstract

본 발명은 주재 수지 65 내지 85 중량부; 셀룰로오스 나노 결정(cellulose nanocrystal) 10 내지 20 중량부; 및 전분 5 내지 15 중량부를 포함하는 생분해성 수지 조성물과, 이로부터 제조된 친환경적 빨대에 관한 것이다.
본 발명에서 제공하는 수지 조성물은 생분해성이 우수하면서도 내수성, 가공성 및 내구성이 뛰어난 장점이 있다. 이에 따라 본 발명의 수지 조성물로 제조된 빨대는 친환경적이고, 내수성이 강해 수분을 흡수하지 않아 그 사용 후 거부감이나 이질감이 적으며, 기존의 합성수지 재질의 빨대와 같이 가볍지만 내구성이 뛰어나 제품 수명이 길고, 제조되는 빨대 별 두께 편차가 적다.

Description

빨대 제조를 위한 생분해성 수지 조성물{Biogradable resin composition for preparing straw}
본 발명은 친환경적 빨대 제조를 위해 사용될 수 있는 것으로, 생분해성이 우수하고 가공성, 내수성 및 내구성이 뛰어난 빨대 제조용 조성물과, 이를 이용하여 제조된 친환경적 빨대에 관한 것이다.
기존의 합성수지 빨대는 가볍고 사용하기 편하여 대량 생산 및 사용되어 왔으나, 이로 인한 환경 오염 문제의 심각성이 이제는 사람에게까지 영향을 미치고 있다. 이에 최근에는 환경 오염의 저감과 일회용품 규제에 맞춰 친환경적이지만, 가볍고 위생적이며, 가격 경쟁력을 높인 기능적 신소재의 개발 및 제품화를 위한 활발한 연구가 이루어지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 대안으로 생분해성 수지를 이용할 수 있다. 생분해성 수지의 종류로는 지방족 폴리에스테르수지계 수지, 전분계 수지, 셀룰로오스계 수지 등이 있으며 자연에 존재하는 미생물에 의해서 분해되며 최종적으로는 물과 이산화탄소로 완전 분해된다.
종래의 생분해성 기술로서는 가교성 또는 경화형 폴리락톤계 조성물, 그것으로부터 얻어진는 폴리락톤계 가교내지는 경화형성형체 및 폴리락톤계 가교 또는 경화형 성형체의 사용 기능은 가미되었으나, PCL (Poly-Caprolactone)의 사용에 대한 기술은 없었고, PLA(polylactic acid) PCL (Poly-Caprolactone)의 컴파운딩 기술이 도입되지 않았다. 또한, 생분해성을 갖는 열가소성 지방족 폴리에스테르 수지 및 이를 이용한 의료용 조형제(공개특허번호 특 1999-0086517)은 지방족 폴리에스테르의 원료를 공중합한 방법으로 상기 특허 문헌들의 경우의 생분해성과 제품 기능의 기대 효과에는 한계가 있다.
또한 생분해성 수지의 물성 저하를 개선하기 위한 일본특허 공개 4-189822호 및 4-189823호 에서는 지방족 디카르복시산과 글리콜의 반응에 의해 수평균 분자량의 폴리에스테르를 제조하고 이것을 디이소시아네이트로 가교하여 분자량을 늘리는 방법을 사용하였으나 저분자량의 지방족 폴리에스테르 중에 마이크로겔이 생성되어 중합체 품질을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명의 일 목적은 친환경적 빨대 제조를 위한 것으로 생분해성이 우수하면서도 내수성, 가공성 및 기계적 물성 또한 뛰어난 수지 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 수지 조성물을 이용하여 제조된 친환경적 빨대를 제공하고자 한다.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 주재 수지 60 내지 85 중량부; 셀룰로오스 나노 결정(cellulose nanocrystal) 8 내지 20 중량부; 및 전분 5 내지 15 중량부를 포함하는 생분해성 수지 조성물로서,
상기 주재 수지는 폴리락트산(Polylactic acid, PLA), 폴리카프로락톤(Poly-Caprolactone, PCL), 폴리부틸렌 숙시네이트(Polybutylene succinate, PBS), 폴리글리콜산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리포스페이트 에스터(Polyphosphate ester), 폴리포스파젠(Polyphosphazene), 폴리-3-하이드록시부티레이트(Poly-3-hydroxybutyrate, P3HB), 폴리하이드록시알카노에이트(Poly-hydroxyalkanoate, PHA), 폴리하이드롤리부티레이트(Poly-hydrolybutyrate, PHB) 및 폴리사카라이드(Polysaccharides)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 주재 수지는 폴리락트산(Polylactic acid, PLA), 폴리카프로락톤(Poly-Caprolactone, PCL) 및 폴리부틸렌 숙시네이트(Polybutylene succinate, PBS)를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 주재 수지는 폴리락트산(Poly lactic acid, PLA) 43 내지 60 중량부; 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL) 3 내지 4.25 중량부; 및 폴리부틸렌 숙시네이트(Polybutylene succinate, PBS) 14 내지 20.75 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 주재 수지는 폴리락트산(Poly lactic acid, PLA), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL) 및 폴리부틸렌 숙시네이트(Polybutylene succinate, PBS)가 60~80: 5~15: 20~30의 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 셀룰로오스 나노 결정과 상기 전분은 50~70: 30~50의 중량비로 혼합될 수 있다.
본 발명에서 상기 생분해성 수지 조성물은 결정화 핵제를 0.5 내지 8 중량부로 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 결정화 핵제는 방향족 술폰산염(aromatic sulfonate derivatives), 질화붕소(boron nitride), 알루미늄 파라 터셔리 부틸 벤조산, 나트륨 벤조산, 칼슘 벤조산, 벤질리덴솔비톨, 메틸벤질리덴솔비톨, 에틸벤질리덴솔비톨, 3,4-디메틸벤질리덴솔비톨 및 1,2,3-트리데옥시-4,6:5,7-비스-O-[(4-프로필페닐)메틸렌]-노니톨로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명에서 상기 생분해성 수지 조성물은 무기 충진제를 1 내지 20 중량부의 양으로 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 무기 충진제는 탈크, 탄산칼슘, 황산바륨, 라임스톤, 이산화티타늄, 황산칼슘, 산화마그네슘, 칼슘스테아레이트, 마이카, 실리카, 규산칼슘, 점토 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명에서 상기 생분해성 수지 조성물은 안료를 0.1 내지 10 중량부의 양으로 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 안료는 시온 안료일 수 있다.
본 발명에서 상기 생분해성 수지 조성물은 슬립제, 가수분해 방지제, 산화 방지제, UV 안정제 및 가소제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 첨가제는 0.01 내지 10 중량부의 양으로 포함될 수 있다.
본 발명에서 상기 생분해성 수지 조성물은 빨대 제조용일 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 본 발명의 생분해성 수지 조성물을 포함하는, 펠렛에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따르면, 본 발명의 생분해성 수지 조성물로부터 제조된 빨대에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 빨대 상기 생분해성 수지 조성물을 170 내지 210℃의 온도 범위 내에서 압출 성형하여 제조된 것일 수 있다.
본 발명에서 제공하는 수지 조성물은 생분해성이 우수하면서도 내수성, 가공성 및 내구성이 뛰어난 장점이 있다.
이에 따라 본 발명의 수지 조성물로 제조된 빨대는 친환경적이고, 내수성이 강해 수분을 흡수하지 않아 그 사용 후 거부감이나 이질감이 적으며, 기존의 합성수지 재질의 빨대와 같이 가볍지만 내구성이 뛰어나 제품 수명이 길고, 제조되는 빨대 별 두께 편차가 적다.
본 발명의 발명자들은 생분해성 수지인 폴리락트산(Poly lactic acid, PLA), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL) 및 폴리부틸렌 숙시네이트(Polybutylene succinate, PBS)에 셀룰로오스 나노 결정(cellulose nanocrystal)과 전분을 특정한 조성비로 조합하여 얻어진 조성물로 빨대를 제조하는 경우 생분해성이 뛰어날 뿐만 아니라, 내수성 및 내구성이 뛰어나고, 성형 시 가공성 또한 매우 뛰어난 것을 발견하여 본 발명에 이르게 되었다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 주재 수지 60 내지 85 중량부; 셀룰로오스 나노 결정(cellulose nanocrystal) 8 내지 20 중량부; 및 전분 5 내지 15 중량부를 포함하는 생분해성 수지 조성물에 관한 것이다.
(A) 주재 수지
본 발명에서 상기 주재 수지는 폴리락트산(Polylactic acid, PLA), 폴리카프로락톤(Poly-Caprolactone, PCL), 폴리부틸렌 숙시네이트(Polybutylene succinate, PBS), 폴리글리콜산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리포스페이트 에스터(Polyphosphate ester), 폴리포스파젠(Polyphosphazene), 폴리-3-하이드록시부티레이트(Poly-3-hydroxybutyrate, P3HB), 폴리하이드록시알카노에이트(Poly-hydroxyalkanoate, PHA), 폴리하이드롤리부티레이트(Poly-hydrolybutyrate, PHB) 및 폴리사카라이드(Polysaccharides)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 폴리락트산(Polylactic acid, PLA), 폴리카프로락톤(Poly-Caprolactone, PCL) 및 폴리부틸렌 숙시네이트(Polybutylene succinate, PBS)를 포함할 수 있다.
본 발명에 사용되는 폴리락트산은 생분해성 수지 중 내열성이 양호하고 강도가 우수한 장점이 있고 성형 후 투명성이 우수하여 식품 포장 용기, 필름, 코팅제, 의료용 재료로까지 다양한 용도로 사용될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 상기 폴리락트산의 수평균 분자량(Mw)은 50,000 내지 150,000인 것일 수 있다. 또한 폴리락트산은 디-락타이드(D-Lactide) 및 엘-락타이드(L-Lactide)으로부터 유래된 모노머로부터 중합되어 제조되므로 디-락타이드(D-Lactide) 및 엘-락타이드(L-Lactide)의 함량을 자유롭게 조절할 수 있어, 용도에 따라 각각의 성분 함량 조절이 가능하다. 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 디-락타이드(D-Lactide) 함량이 1 내지 5중량%로 존재하는 결정형 폴리락트산과 디-락타이드(D-Lactide) 함량이 9중량% 이상인 무정형 폴리락트산을 혼용하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 사용되는 상기 폴리카프로락톤 또한 생분해성 고분자이며, 상기 폴리락트산과 셀룰로오스 나노입자의 혼합을 증대시키는 역할을 한다. 본 발명에서 사용되는 폴리카프로락톤은 수평균분자량이 35,000 ~ 80,000인 것일 수 있다.
본 발명의 생분해성 수지 조성물에서 상기 주재 수지는 60 내지 85 중량부로 포함될 수 있고, 바람직하게는 68 내지 80 중량부로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 70 내지 80 중량부로 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 주재 수지의 함량이 60 중량부 미만인 경우 가공성 또는 기계적 물성이 저하될 수 있고, 주재 수지의 함량이 85 중량부를 초과하는 경우 상대적으로 셀룰로오스 나노 결정 또는 전분의 함량이 감소함에 따라 생분해성이 감소될 수 있으며, 강도가 지나치게 높아져 빨대 성형 시 제품 터짐 현상이 발생할 수 있다.
바람직하게는 본 발명에서 상기 주재 수지는 폴리락트산(Poly lactic acid, PLA) 43 내지 60 중량부, 바람직하게는 48 내지 56 중량부; 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL) 3 내지 4.25 중량부, 바람직하게는 3 내지 4 중량부; 및 폴리부틸렌 숙시네이트(Polybutylene succinate, PBS) 14 내지 20.75 중량부, 바람직하게는 17 내지 20 중량부를 포함하는 것이 성형성, 가공성 또는 기계적 물성이 우수하다.
바람직하게는 본 발명에서 상기 주재 수지는 폴리락트산(Poly lactic acid, PLA), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL) 및 폴리부틸렌 숙시네이트(Polybutylene succinate, PBS)가 60~80: 5~15: 20~30의 중량비로 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 70:5:25의 중량비로 포함하는 것이 성형성, 가공성 및 기계적 물성이 우수하다.
(B) 셀룰로오스 나노 결정(cellulose nanocrystal, CNC)
본 발명에서는 상기 주재 수지에 셀룰로오스 나노 결정(cellulose nanocrystal)을 추가로 포함함으로써 내수성을 크게 증대시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 셀룰로오스 나노 결정은 직경(폭)이 2~20 nm이고, 길이가 100~600 nm인 막대기 모양의 결정으로서, 산 가수분해에 의한 화학적 처리(chemical treatment)를 통해 얻어질 수 있으나, 구체적인 제조 방법은 특별히 제한하지 않는다.
본 발명의 생분해성 수지 조성물에서 상기 셀룰로오스 나노 결정은 8 내지 20 중량부의 양으로 포함될 수 있고, 바람직하게는 12 내지 18 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 셀룰로오스 나노 결정의 함량이 8 중량부 미만인 경우 충분한 내수성을 확보하기 어려울 수 있고, 상기 셀룰로오스 나노 결정의 함량이 20 중량부를 초과하는 경우 강도 등의 물성이 저하될 수 있다.
(C) 전분
본 발명의 생분해성 주시 조성물에서는 상기 주재 수지에 전분을 더 포함함으로써 내구성 및 성형성을 증대시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 전분은 열가소성 전분인 것이 바람직하다.
본 발명의 생분해성 수지 조성물에서 상기 전분은 5 내지 15 중량부로 포함될 수 있고, 바람직하게는 8 내지 13 중량부로 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 전분의 함량이 5 중량부 미만인 경우, 성형 시 과도한 연신으로 압출 성형이 어려워질 수 있고, 상기 전분의 함량이 15 중량부를 초과하는 경우, 주재 수지와의 혼련성이 원활하지 않게 되어 성형에 문제가 발생할 수 있고, 성형 이후에도 물성의 저하 및 급격한 분해로 인하여, 원하는 기간 동안 성형품, 예컨대 빨대의 기능을 유지하지 못할 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 발명에서 상기 셀룰로오스 나노 결정과 상기 전분은 50~70: 30~50의 중량비로 혼합될 수 있고, 바람직하게는 60~65:35~40의 중량비로 혼합될 수 있고, 보다 바람직하게는 60:40의 중량 비로 혼합될 수 있다.
본 발명에서 상기 셀룰로오스 나노 결정과 상기 전분의 혼합 비율이 상기 한정한 범위를 벗어나는 경우, 내수성, 내구성 또는 가공성이 현저히 저하되는 문제점이 있다.
(D) 결정화 핵제
본 발명의 생분해성 수지 조성물은 결정화 핵제를 추가로 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 결정화 핵제는 상기 주재 수지의 결정성을 향상시켜 내열성을 증대시키기는 역할을 하는 것으로, 본 발명에서 상기 결정화 핵제로는 당 분야에 알려진 통상적인 성분을 사용할 수 있으나, 예를 들면, 방향족 술폰산염(aromatic sulfonate derivatives), 질화붕소(boron nitride), 알루미늄 파라 터셔리 부틸 벤조산, 나트륨 벤조산, 칼슘 벤조산 등과 같은 유기금속 계열의 핵제, 벤질리덴솔비톨, 메틸벤질리덴솔비톨, 에틸벤질리덴솔비톨, 3,4-디메틸벤질리덴솔비톨 등과 같은 솔비톨계 핵제 및 1,2,3-트리데옥시-4,6:5,7-비스-O-[(4-프로필페닐)메틸렌]-노니톨 등과 같은 노니톨 계 핵제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 상기 핵제의 구체적인 예로는, 포스페이트계에서는 Adeka Mark NA-11, 솔비톨계에서는 Mitsui Toatsu NC-4, Milliken Millad 3988(1,3:2,4-Bis(3,4-dimethylobenzylideno) sorbitol), 알루미늄계에서는 Shell GB (AL-PTBBA) 등이 대표적 물질이다.
본 발명의 생분해성 수지 조성물에서 상기 결정화 핵제는 0.5 내지 8 중량부로 포함될 수 있고, 바람직하게는 1 내지 5 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 결정화 핵제의 함량이 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, 상기 결정화 핵제의 함량이 8 중량부를 초과하는 경우에는 결정화 속도의 증가 효과가 미비하며, 수지 전체의 가격 상승을 초래하여 경제성이 좋지 않은 문제점이 있다.
(E) 무기 충진제
본 발명의 생분해성 수지 조성물은 무기 충전제를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 무기 충전제는 본 발명의 수지 조성물을 이용하여 성형품을 제작하는 과정에서 성형가공성 및 강도를 개선하는 역할을 수행하며, 이의 비제한적인 예로는 탈크, 탄산칼슘, 황산바륨, 라임스톤, 이산화티타늄, 황산칼슘, 산화마그네슘, 칼슘스테아레이트, 마이카, 실리카, 규산칼슘, 점토 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 생분해성 수지 조성물에서 상기 무기 충전제는 1 내지 20 중량부의 양으로 포함될 수 있고, 바람직하게는 1 내지 10 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 무기 충전제의 함량이 1 중량부 미만인 경우에는 성형 가공성의 개선이 어려운 문제점이 있고, 상기 무기 충전제의 함량이 20 중량부를 초과하는 경우에는 성형물의 역학적 성질이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 무기 충전제는 0.5 내지 35 ㎛의 평균 입도를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에서 상기 무기 충전제의 평균 입도가 0.5 ㎛ 미만인 경우 입자의 분산이 어려울 수 있고, 상기 무기 충전제의 평균 입도가 35 ㎛를 초과하는 경우 입자가 지나치게 커서 혼화성이 떨어질 수 있다.
(F) 안료
본 발명의 생분해성 수지 조성물은 안료를 0.1 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량부의 양으로 추가로 더 포함할 수 있다.
본 발명에서는 안료로 시온 안료를 포함함으로써 빨대를 통해 섭취될 음료의 온도를 예측할 수 있으며, 빨대의 사용 시 고온으로 인한 변형 여부를 예측할 수 있도록 한다.
(G) 기타 첨가제
본 발명의 조성물은 통상의 첨가제 예를 들어 슬립제, 가수분해 방지제, 산화 방지제, UV 안정제 및 가소제 등을 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서 더 첨가하여 배합할 수 있다.
본 발명의 생분해성 수지 조성물은 기타 첨가제를 0.01 내지 10 중량부의 양으로 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에서 상기 기타 첨가제의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우 가령 성형품의 내산화성, 내열성 등이취약해지는 등 목적하는 첨가 효과를 얻을 수 없고, 상기 기타 첨가제의 함량이 10 중량부를 초과하는 경우 강성 등이 떨어질 수 있고, 첨가제 가격이 통상 고가인지라 경제성이 나빠질 우려가 있다.
본 발명에서 상기 슬립제로는 아미드계열인 에루카아미드 및 올레아미드 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 상기 가수분해 방지제로는 폴리카르보디이미드계열이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 상기 산화 방지제로는 페놀계 산화 방지제가 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 상기 UV 안정제는 자외선을 흡수하여 물질에 자외선이 닿지 않게끔 하는 역할을 하며, 예컨대 벤조트라이아졸 유도체, 히드록시벤조페논, 히드록시페닐트라이진, 치환 및 비치환 벤조산의 에스테르, 및 이들 중 임의의 것의 혼합물이 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 여기에서 사용될 수 있는 구매가능한 UV 흡수제는 Ciba에 의해 제조된 TinuvinTM P, TinuvinTM 1130, TinuvinTM 326, TinuvinTM 327, TinuvinTM 328, TinuvinTM 571, TinuvinTM 99-DW, 또는 ChimassorbTM 81, BASF(독일 루드비히샤펜 소재)에 의해 제조된 UvinulTM 3000, UvinulTM 3008, UvinulTM 3040, 또는 UvinulTM 3050, Cytec Industries, Inc.에 의해 제조된 CyasorbTM 5411, 또는 이들 UV 안정제 중 임의의 2개 이상의 조합을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.
본 발명에서 상기 가소제로는 구연산, 아스크로빈산, 사과산 및 주석산 등과 같은 유기산이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 상기와 같이 제공되는 생분해성 수지 조성물은 친환경적이면서도, 셀룰로오스 나노 결정과 전분을 적정한 함량으로 포함함으로써 내수성을 높이면서도 동시에 내구성 및 가공성을 동시에 높일 수 있다.
단, 본 발명에서 상기 "중량부"라 함은 각 성분들 간의 혼합 중량 비율을 의미하는 것이다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 본 발명의 생분해성 수지 조성물을 포함하는 펠렛에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 펠렛은 본 발명에 따른 생분해성 수지 조성물을 혼련 압출하여 제조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따르면, 본 발명의 생분해성 수지 조성물 또는 펠렛을 포함하는 빨대에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 빨대는 본 발명에 따른 생분해성 수지 조성물 또는 펠렛을 압출, 중공 성형, 필름 성형, 사출 및 진공 성형 등의 방법으로 성형하여 제조될 수 있고, 바람직하게는 170 내지 210℃의 온도 범위 내에서 압출 성형하여 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 제공하는 빨대는 본 발명의 생분해성 수지 조성물 또는 펠렛으로 제조되므로, 빨대의 내수성이 뛰어나면서도 내구성 및 가공성 또한 뛰어난 장점이 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예] 생분해성 수지 조성물의 제조
하기 표 1에 나타낸 함량으로 폴리락트산(PLA), 폴리카프론락톤(PCL) 및 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS)를 각각 70:5:25의 중량 비율로 준비하고, 셀룰로오스 나노 결정과 전분을 60:40의 중량 비율로 혼합하여 준비한 뒤, 결정화 핵제인 질화 붕소와 시온 안료를 첨가하여 생분해성 수지 조성물을 준비하였다. 이렇게 준비된 생분해성 수지 조성물을 170~210℃의 온도 범위 내에서 압출 성형하여 빨대를 제조하였다.
성분 중량(g)
제조예 1 제조예 2 제조예 3 제조예 4
폴리락트산 63 52.5 35 28
폴리카프로락톤 4.5 3.75 2.5 2
폴리부틸렌 숙시네이트 22.5 18.75 12.5 10
셀룰로오스 나노 결정 6 15 24 30
전분 4 10 16 20
결정화 핵제 1 1 10 10
안료 1 1 1 1
상기 표 1의 제조예 1의 생분해성 수지 조성물은 주재 수지, 그 중에서도 특히 폴리락트산의 함량이 너무 많으며, 이에 따라 셀룰로오스 나노 결정과 전분의 함량은 상대적으로 너무 적어, 압출 성형 시 빨대가 너무 단단하게 형성되어 터짐 현상이 발생해 목적하는 형상으로 성형이 잘 이루어지지 않는 문제점이 발생하였다.
또한, 제조예 3의 생분해성 수지 조성물의 경우 제조예 1 보다는 경화 현상이 늦게 발생하지만 빨대 생산 시 두께 변화와 빨대 편차로 인한 빨대의 기분 물성이 불안정한 현상이 발생되었다.
또한, 제조예 4의 생분해성 수지 조성물의 경우 상기 제조예 3에 비하여 빨대 제품 생산 시 제품 표면이 끈적이고 각 성분들의 혼련 시 스크류에 수지 조성물이 들러 붙는 현상으로 인하여 빨대의 생산 자체가 불가능하고, 설비 자체에 작동 오류가 생기는 문제점까지 발생하기에 이르렀다.
하지만, 제조예 2의 생분해성 수지 조성물의 경우 압출 성형하여 제조한 빨대는, 기존의 합성수지 재질의 빨대와 같이 가볍지만 내구성이 뛰어나 제품 수명이 길고, 제조되는 빨대 별 두께 편차가 적으며, 빨대 사용 시 내수성이 우수하고 거부감이나 이질감이 적은 장점이 있었다.
이상에서 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (17)

  1. 주재 수지 60 내지 85 중량부; 셀룰로오스 나노 결정(cellulose nanocrystal) 8 내지 20 중량부; 및 전분 5 내지 15 중량부를 포함하는 생분해성 수지 조성물로서,
    상기 주재 수지는 폴리락트산(Polylactic acid, PLA), 폴리카프로락톤(Poly-Caprolactone, PCL), 폴리부틸렌 숙시네이트(Polybutylene succinate, PBS), 폴리글리콜산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리포스페이트 에스터(Polyphosphate ester), 폴리포스파젠(Polyphosphazene), 폴리-3-하이드록시부티레이트(Poly-3-hydroxybutyrate, P3HB), 폴리하이드록시알카노에이트(Poly-hydroxyalkanoate, PHA), 폴리하이드롤리부티레이트(Poly-hydrolybutyrate, PHB) 및 폴리사카라이드(Polysaccharides)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 생분해성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주재 수지는 폴리락트산(Polylactic acid, PLA), 폴리카프로락톤(Poly-Caprolactone, PCL) 및 폴리부틸렌 숙시네이트(Polybutylene succinate, PBS)를 포함하는, 생분해성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주재 수지는 폴리락트산(Poly lactic acid, PLA) 43 내지 60 중량부; 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL) 3 내지 4.25 중량부; 및 폴리부틸렌 숙시네이트(Polybutylene succinate, PBS) 14 내지 20.75 중량부를 포함하는, 생분해성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 주재 수지는 폴리락트산(Poly lactic acid, PLA), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL) 및 폴리부틸렌 숙시네이트(Polybutylene succinate, PBS)가 60~80: 5~15: 20~30의 중량비로 포함하는, 생분해성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 나노 결정과 상기 전분은 50~70: 30~50의 중량비로 혼합되는, 생분해성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 생분해성 수지 조성물은 결정화 핵제를 0.5 내지 8 중량부로 더 포함하는, 생분해성 수지 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 결정화 핵제는 방향족 술폰산염(aromatic sulfonate derivatives), 질화붕소(boron nitride), 알루미늄 파라 터셔리 부틸 벤조산, 나트륨 벤조산, 칼슘 벤조산, 벤질리덴솔비톨, 메틸벤질리덴솔비톨, 에틸벤질리덴솔비톨, 3,4-디메틸벤질리덴솔비톨 및 1,2,3-트리데옥시-4,6:5,7-비스-O-[(4-프로필페닐)메틸렌]-노니톨로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 생분해성 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 생분해성 수지 조성물은 무기 충진제를 1 내지 20 중량부의 양으로 더 포함하는, 생분해성 수지 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 무기 충진제는 탈크, 탄산칼슘, 황산바륨, 라임스톤, 이산화티타늄, 황산칼슘, 산화마그네슘, 칼슘스테아레이트, 마이카, 실리카, 규산칼슘, 점토 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 생분해성 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 생분해성 수지 조성물은 안료를 0.1 내지 10 중량부의 양으로 더 포함하는, 생분해성 수지 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 안료는 시온 안료인, 생분해성 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 생분해성 수지 조성물은 슬립제, 가수분해 방지제, 산화 방지제, UV 안정제 및 가소제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는, 생분해성 수지 조성물.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 첨가제는 0.01 내지 10 중량부의 양으로 포함되는, 생분해성 수지 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 생분해성 수지 조성물은 빨대 제조용인, 생분해성 수지 조성물.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 생분해성 수지 조성물을 포함하는, 펠렛.
  16. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 생분해성 수지 조성물로부터 제조된빨대.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 빨대 상기 생분해성 수지 조성물을 170 내지 210℃의 온도 범위 내에서 압출 성형하여 제조된 것인, 빨대.
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