KR100584905B1 - Biodegradable plastic composition containing biodegradable powders - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생분해성을 갖는 플라스틱 조성물에 관한 것으로서, (a) 카르복시기를 갖는 생분해성의 열가소성 베이스 수지 100 중량부; (b) 하이드록시기를 갖는 생분해성 재료로 이루어진 분말 5 내지 400중량부; 및 (c) 적어도 2개 이상의 아민기를 함유하는 아민 화합물 0.1 내지 10중량부;를 함유한다. 본 발명의 생분해성 플라스틱 조성물은 소정 기간 후에 생분해되는 성질을 갖는 경제적인 조성물로서, 베이스 수지와 분말 간의 상용성을 증대시켜 인장강도, 인장신율 등의 물성이 우수할 뿐만 아니라, 가공성이 양호하여 각종 사출 성형품, 쉬트 몰딩 및 블로우 몰딩 제품 등과 같은 다양한 제형으로 용이하게 제조될 수 있다.The present invention relates to a biodegradable plastic composition, comprising: (a) 100 parts by weight of a biodegradable thermoplastic base resin having a carboxyl group; (b) 5 to 400 parts by weight of a powder made of a biodegradable material having a hydroxyl group; And (c) 0.1 to 10 parts by weight of an amine compound containing at least two or more amine groups. The biodegradable plastic composition of the present invention is an economical composition having a property of biodegradation after a predetermined period of time, and increases the compatibility between the base resin and the powder to not only have excellent physical properties such as tensile strength and tensile elongation, but also have good workability. It can be easily prepared in various formulations such as injection molded articles, sheet molding and blow molded products.
생분해성*수지*하이드록시기*분말*아민기Biodegradable * Resin * Hydroxyl * Powder * Amine
Description
본 발명은 생분해성 플라스틱 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생분해성을 갖는 베이스 수지 및 분말을 함유하되, 물성과 가공성이 양호한 생분해성 플라스틱 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a biodegradable plastic composition, and more particularly, to a biodegradable plastic composition containing a base resin and powder having biodegradability, and having good physical properties and processability.
플라스틱으로 대표되는 합성 고분자는 금속, 세라믹과 더불어 편리하고 쾌적한 현대 생활을 영위하는데 중요한 재료중의 하나이다. 이러한 합성 고분자 제품은 생활용품, 건설분야, 의료, 농업 등 여러 산업분야에서 이용되고 있으며, 그 사용량이 크게 증가하고 있다. 그러나, 천연 고분자와는 달리 대부분의 합성 고분자 물질은 쉽게 분해되지 않으므로 이들 합성 고분자 물질로 이루어진 폐기 제품들을 처분, 관리하는 문제가 세계 각국의 커다란 사회문제로 대두되었다.Synthetic polymers, represented by plastics, are one of the important materials to lead a convenient and comfortable modern life together with metals and ceramics. Such synthetic polymer products are used in various industries, such as household goods, construction, medical, agriculture, the amount of use is increasing significantly. However, unlike natural polymers, most synthetic polymers are not easily decomposed, so the disposal and management of waste products made of these synthetic polymers has become a major social problem in many countries around the world.
이러한 폐플라스틱은 재생, 소각, 매립 등의 방법으로 처리되고 있으나, 재생제품은 용도에 제약이 있으며 재생 처리시 과다한 비용과 공해가 발생하는 등 많은 문제점이 야기되므로, 이러한 문제를 원천적으로 해결할 수 있는 분해성 플라스틱에 대한 연구가 각국에서 활발히 이루어졌다.Such waste plastics are processed by recycling, incineration, landfilling, etc. However, recycled products are limited in their use and cause many problems such as excessive cost and pollution during the recycling process. Research on degradable plastics has been actively conducted in various countries.
일반적으로 분해성 고분자(혹은 수지)는 미생물이나 수분, 빛에 의하여 썩거나 분해되는 고분자를 의미한다. 분해성 고분자는 그 분해과정에 따라 생분해성, 가수분해성, 광분해성 및 산화분해성 고분자의 4가지 종류로 구분된다. 미국의 ASTM 정의에 따르면 생분해성 고분자는 박테리아, 균류(菌類) 및 조류(藻類)와 같은 미생물의 작용으로 분해되는 고분자를 말하며, 가수분해성 고분자는 가수분해에 의해 분해되는 고분자를 말한다. 광분해성 고분자는 자연광 특히 자외선에 의해 분해되는 고분자를 지칭하며, 산화분해성 고분자는 산화에 의해 분해되는 고분자이다. 이 가운데 생분해성 고분자는 물과 이산화탄소로 완전 분해되어 자연계에 순환하므로 공해가 전혀 없고 인체에도 무해하다는 면에서 가장 많은 연구가 이루어진 분야이다.In general, a degradable polymer (or resin) refers to a polymer that is rotted or degraded by microorganisms, moisture, or light. Degradable polymers are classified into four types according to their decomposition: biodegradable, hydrolyzable, photodegradable and oxidatively degradable polymers. According to ASTM definition in the United States, biodegradable polymer refers to a polymer that is degraded by the action of microorganisms such as bacteria, fungi and algae, and hydrolyzable polymer refers to a polymer that is degraded by hydrolysis. Photodegradable polymer refers to a polymer that is decomposed by natural light, especially ultraviolet light, oxidatively decomposable polymer is a polymer that is decomposed by oxidation. Among these, biodegradable polymers are completely decomposed into water and carbon dioxide, and circulate in nature, so there is no pollution and harmless to human body.
그러나, 생분해성 고분자는 완전분해됨으로써 환경오염을 일으키지 않는다는 장점이 있는 반면에 제조원가가 비싼 단점을 가지고 있어 상용화가 늦어지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 비분해성 수지와 전분 등의 생분해성 재료를 혼합한 이른바 생붕괴성 플라스틱 조성물이 제안되었으나, 생붕괴성 플라스틱 조성물은 충진된 생분해성 재료만 분해되고 나머지 비분해성 수지는 분해되지 않으므로 결국 작은 조각 상태로 비분해성 수지가 토양에 잔존하는 문제점이 있다. 또한, 고가의 생분해성 고분자 비율을 낮추어 경제적인 생분해성 플라스틱 조성물을 제공하고자 하는 기술이 대한민국 공개특허공보 제2001-28686호에 기재되어 있다. 위 문헌에 개시된 생분해성 플라스틱 조성물은 밀가루, 왕겨, 톱밥, 쌀분 등의 다양한 천연 미세분말과 멜라민 수지의 혼합물로 이루어진다. 통상적으로 천연 미세분말은 가격 이 저렴하고 생분해성이 있으므로, 이를 생분해성 베이스 고분자와 혼합시 상용화 가능성이 높아지는 장점이 있다. 그러나, 플라스틱 조성물의 인장강도나 인장신율 등의 물성을 소정 정도 이상 유지하기 위해서는 베이스 수지와 분말이 균일하게 혼합되어야 하는데, 양 성분간의 밀도 등의 차이로 인하여 균일한 혼합물을 얻는 것은 용이하지 않으므로, 상용성 증대를 위해 많은 공정이 수반되어야 하는 문제점이 발생한다.However, biodegradable polymers have the advantage that they do not cause environmental pollution by being fully decomposed, while having a disadvantage of expensive manufacturing costs, commercialization is delayed. In order to overcome this disadvantage, a so-called biodegradable plastic composition in which a biodegradable material such as starch is mixed with a non-degradable resin has been proposed. Therefore, there is a problem that the non-degradable resin remains in the soil in the form of small pieces. In addition, a technique for providing an economical biodegradable plastic composition by lowering the ratio of expensive biodegradable polymers is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 2001-28686. The biodegradable plastic composition disclosed in the above document consists of a mixture of various natural fine powders such as flour, rice husk, sawdust, rice flour and melamine resin. In general, since natural fine powder is inexpensive and biodegradable, there is an advantage that the possibility of commercialization is increased when mixed with the biodegradable base polymer. However, in order to maintain the physical properties such as tensile strength and tensile elongation of the plastic composition more than a predetermined degree, the base resin and the powder must be uniformly mixed, but it is not easy to obtain a uniform mixture due to the difference in density between the two components, There is a problem that many processes must be accompanied to increase the compatibility.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여, 소정 기간 후에 생분해되는 성질을 갖는 경제적인 조성물로서, 베이스 수지와 분말 간의 상용성을 증대시켜 인장강도, 인장신율 등의 물성이 우수할 뿐만 아니라, 가공성이 양호하여 각종 사출 성형품, 쉬트 몰딩 및 블로우 몰딩 제품 등과 같은 다양한 제형으로 용이하게 제조될 수 있는 생분해성 플라스틱 조성물을 제공하는데 있다.Therefore, the technical problem to be solved by the present invention is to solve the above problems, as an economical composition having a property of biodegradation after a predetermined period of time, by increasing the compatibility between the base resin and the powder to be excellent in physical properties such as tensile strength, tensile elongation In addition, the present invention provides a biodegradable plastic composition having good processability, which can be easily manufactured in various formulations such as various injection molded articles, sheet molding, blow molded products, and the like.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 생분해성 플라스틱 조성물은 (a) 카르복시기를 갖는 생분해성의 열가소성 베이스 수지 100 중량부; (b) 하이드록시기를 갖는 생분해성 재료로 이루어진 분말 5 내지 400중량부; 및 (c) 적어도 2개 이상의 아민기를 함유하는 아민 화합물 0.1 내지 10중량부;를 함유한다.In order to achieve the above technical problem, the biodegradable plastic composition of the present invention (a) 100 parts by weight of the biodegradable thermoplastic base resin having a carboxy group; (b) 5 to 400 parts by weight of a powder made of a biodegradable material having a hydroxyl group; And (c) 0.1 to 10 parts by weight of an amine compound containing at least two or more amine groups.
본 발명의 생분해성 플라스틱 조성물에 있어서, 아민 화합물에 함유된 2개 이상의 아민기는 각각 베이스 수지의 카르복시기와 분말의 하이드록시기와 반응하 므로서, 베이스 수지와 분말 간의 상용성을 증대시킨다. 이에 따라 베이스 수지와 분말이 별도의 복잡한 혼합공정 없이도 균일하게 혼합되므로, 인장강도, 인장신율 등의 물성이 양호하게 유지된다.In the biodegradable plastic composition of the present invention, the two or more amine groups contained in the amine compound each react with the carboxy group of the base resin and the hydroxyl group of the powder, thereby increasing the compatibility between the base resin and the powder. Accordingly, since the base resin and the powder are uniformly mixed without a separate complicated mixing process, physical properties such as tensile strength and tensile elongation are maintained well.
이하, 본 발명에 따른 생분해성 플라스틱 조성물에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, the biodegradable plastic composition according to the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 생분해성 플라스틱 조성물은 카르복시기를 갖는 생분해성의 열가소성 베이스 수지를 함유한다. 카르복시기를 갖는 생분해성의 열가소성 베이스 수지는 전술한 바와 같이, 아민 화합물에 함유된 아민기와 반응 가능한 카르복시기를 함유하며, 생분해성이 있고 압출 가공성이 우수한 열가소성 수지라면 본 발명의 베이스 수지로서 모두 사용이 가능하다.The biodegradable plastic composition according to the present invention contains a biodegradable thermoplastic base resin having a carboxyl group. As described above, the biodegradable thermoplastic base resin having a carboxyl group may be used as the base resin of the present invention as long as it contains a carboxyl group capable of reacting with the amine group contained in the amine compound and is biodegradable and has excellent extrusion processability. .
이와 같은 베이스 수지로는 지방족 2염기산과 디올로부터 제조되는 지방족 폴리에스테르를 들 수 있는데, 폴리부티렌 숙시네이트(polybutylene succinate, 이하 PBS라 함)가 대표적이며, 폴리락트산(polylactic acid, 이하 PLA라 함), 폴리글리콜산(Polyglycolic acid, 이하 PGA라 함) 외에 많은 지방족 폴리에스테르가 공지되어 있다. 특히, 폴리부티렌 숙시네이트(polybutylene succinate, 이하 PBS라 함)는 합성 생분해성 고분자중에서 상대적으로 저렴한 제조단가와 다른 지방족 폴리에스테르(aliphatic polyester)에 비해 높은 융점(110~120℃)을 가지고 있어, 생분해성 합성 고분자중에서도 가장 주목을 받고 있는 고분자 재료이다(산업섬유신소재, 류동일 등 공저, 1999년 전남대학교 출판부).Such base resins include aliphatic polyesters prepared from aliphatic dibasic acids and diols, and polybutylene succinate (hereinafter referred to as PBS) is typical, and polylactic acid (hereinafter referred to as PLA). ), Polyglycolic acid (hereinafter referred to as PGA) and many aliphatic polyesters are known. In particular, polybutylene succinate (hereinafter referred to as PBS) has a relatively low manufacturing cost in synthetic biodegradable polymers and a higher melting point (110-120 ° C.) than other aliphatic polyesters. Among the biodegradable synthetic polymers, it is the polymer material that attracts the most attention (co-authored by Industrial Textiles, Ryu Dong-il, 1999, Chonnam National University Press).
또한, 본 발명의 생분해성 플라스틱 조성물은 전술한 베이스 수지의 경제적 단점을 보완하기 위하여 하이드록시기를 갖는 생분해성 재료로 이루어진 분말을 함 유한다. 하이드록시기를 갖는 생분해성 재료로는 옥수수 분말 또는 나무 분말(목분)과 같은 천연 소재의 분말을 단독으로 또는 이들을 혼합하여 사용하는 것이 경제성 측면에서 바람직하다. 혼합되는 분말의 입경은 가능한 작게 가공할 수록 조성물의 물성이 좋아지나, 경제성 및 제품의 외관과 가공성을 고려할 때 10 내지 2000㎛인 것이 바람직하다. 목분을 사용하는 경우에는 분쇄 전에, 표백처리하여 건조시키는 일련의 처리과정이 포함될 수 있다. 이러한 목분 표백처리과정은 자연 목분에 포함되어 있는 여러 가지의 색깔이 결과물에 색체적인 면에서 좋지 아니한 영향을 줄 수가 있기 때문이다. 따라서, 이 표백처리과정은 반드시 본 발명에 필수적인 구성요소는 아니다. 한편, 상기 표백처리과정에서 사용하는 표백제는 생분해성 제품이 인체에 유해한 영향을 주지 않게 하기 위해, 오존을 사용하여 처리하는 것이 바람직하다.In addition, the biodegradable plastic composition of the present invention contains a powder made of a biodegradable material having a hydroxyl group in order to compensate the economic disadvantages of the base resin described above. As a biodegradable material having a hydroxyl group, it is preferable from the economical point of view to use a powder of a natural material such as corn powder or wood powder (wood powder) alone or in combination thereof. The smaller the particle size of the powder to be mixed, the better the physical properties of the composition. If wood flour is used, a series of treatments may be included, followed by bleaching and drying prior to grinding. This wood bleaching process is because the various colors included in the natural wood powder may adversely affect the result in color. Therefore, this bleaching process is not necessarily an essential component of the present invention. On the other hand, the bleach used in the bleaching process is preferably treated with ozone in order to prevent the biodegradable product does not have a harmful effect on the human body.
본 발명의 생분해성 플라스틱 조성물에 있어서, 하이드록시기를 갖는 생분해성 재료로 이루어진 분말의 함량은 카르복시기를 갖는 생분해성의 열가소성 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 5 내지 400중량부, 바람직하게는 20 내지 80 중량부가 적합하다. 목분의 함량이 5 중량부 이하일 경우 제조물의 가공성은 증가하나 제조원가가 상승하여 비경제적이고, 400 중량부를 초과하는 경우 제조물의 내열성이 취약하여 탄화현상이 발생하고, 강도 및 신도 등 기계적인 물성이 불량해질 우려가 있다.In the biodegradable plastic composition of the present invention, the powder content of the biodegradable material having a hydroxyl group is 5 to 400 parts by weight, preferably 20 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the biodegradable thermoplastic base resin having a carboxyl group. Suitable. When the content of wood powder is 5 parts by weight or less, the processability of the product is increased, but the manufacturing cost is increased, which is uneconomical. When it is more than 400 parts by weight, the heat resistance of the product is weak and carbonization occurs, and mechanical properties such as strength and elongation will be poor. There is concern.
본 발명의 생분해성 플라스틱 조성물은 카르복시기를 갖는 생분해성의 열가소성 베이스 수지와 하이드록시기를 갖는 생분해성 재료로 이루어진 분말의 상용성 을 증대시키기 위하여 적어도 2개 이상의 아민기를 함유하는 아민 화합물을 함유한다. 베이스 수지와 분말로서 각각 지방족 폴리에스테르 및 목분을 사용하고, 아민 화합물로서 2개의 아민기를 함유하는 아민 화합물을 혼합하였을 때의 반응 메카니즘을 하기 반응식 1에 예시하였다.The biodegradable plastic composition of the present invention contains an amine compound containing at least two or more amine groups in order to increase the compatibility of a powder composed of a biodegradable thermoplastic base resin having a carboxyl group and a biodegradable material having a hydroxy group. The reaction mechanism when the aliphatic polyester and wood powder were used as a base resin and powder, respectively, and the amine compound containing two amine groups as an amine compound was illustrated in following Reaction Scheme 1 below.
상기 반응식 1을 참조하면, 혼합된 아민 화합물 중의 아민기 중 하나는 베이스 수지의 카르복시기와 반응하고, 다른 아민기는 분말에 함유된 하이드록시기와 반응하므로서, 베이스 수지와 분말 간의 상용성을 증대시킨다. 따라서, 아민 화합물은 전술한 목적을 달성할 수 있도록 2개 이상의 아민기를 함유해야 하며, 이러한 아민 화합물이라면 지방족아민(Aliphatic amine), 고리형 지방족아민(ring Aliphatic amine), 방향족아민(Aromatic amine) 등을 모두 사용할 수 있다. 지방족아민으로는 에틸 디아민(Ethyl Diamine), 디에틸렌 트리아민(Diethylene Triamine), 트리에틸렌 테트라아민(Triethylene Tetramine), 메탄 디아민(Methane Diamine), 이소프렌 다이아민(Isophorone Diamine) 등을 들 수 있고, 고리형 지방족 아민으로는 M-자일렌 디아민(M-xylene diamine)을 들 수 있고, 방향족 아민으로는 메타 페닐렌 디아민(Meta phenylene Diamine) 등을 예시할 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 이들을 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명의 생분해성 플라스틱 조성물에 있어서, 적어도 2개 이상의 아민기를 함유하는 아민 화합물의 함량은 카르복시기를 갖는 생분해성의 열가소성 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 10중량부가 적합하다.Referring to Scheme 1, one of the amine groups in the mixed amine compound reacts with the carboxy group of the base resin, and the other amine groups react with the hydroxyl group contained in the powder, thereby increasing the compatibility between the base resin and the powder. Therefore, the amine compound should contain at least two amine groups to achieve the above object, and if such amine compounds are aliphatic amines, ring aliphatic amines, aromatic amines, etc. You can use both. Aliphatic amines include ethyl diamine, diethylene triamine, triethylene tetratramine, methane diamine, isoprene diamine, and the like. Examples of the aliphatic amines include M-xylene diamine, and examples of the aromatic amines include, but are not limited to, meta phenylene diamine, and the like. Two or more kinds can be mixed and used. In the biodegradable plastic composition of the present invention, the content of the amine compound containing at least two or more amine groups is suitably 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the biodegradable thermoplastic base resin having a carboxyl group.
본 발명의 생분해성 플라스틱 조성물에는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀 수지, 폴리에틸렌과 비닐아세테이트를 공중합시킨 에틸렌비닐아세테이트 수지, 폴리스티렌, ABS 수지 등 다양한 수지를 소정 함량으로 첨가할 수 있다.To the biodegradable plastic composition of the present invention, various resins, such as polyolefin resins such as polyethylene, ethylene vinyl acetate resins copolymerized with polyethylene acetate, polystyrene, ABS resins, and the like, may be added to the biodegradable plastic composition in a predetermined amount without impairing the object of the present invention. Can be.
또한, 본 발명의 생분해성 플라스틱 조성물에 있어서, 물성 및 가공성과 쉬트 성형시의 제막성을 향상시키기 위해서 가소제를 0.1 내지 10중량부를 더 첨가할 수 있다. 이러한 가소제로는 칼슘-스테아레이트, 아연-스테아레이트, 바륨-스테아레이트, 알루미늄-스테아레이트, 마그네슘-스테아레이트, 파라핀 왁스 또는 폴리에틸렌 왁스를 각각 단독으로 또는 혼용하여 사용할 수 있다.In addition, in the biodegradable plastic composition of the present invention, in order to improve physical properties, processability and film forming property in sheet molding, 0.1 to 10 parts by weight of a plasticizer may be further added. As such plasticizers, calcium-stearate, zinc-stearate, barium-stearate, aluminum-stearate, magnesium-stearate, paraffin wax or polyethylene wax can be used alone or in combination, respectively.
이 외에도, 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위에서 각종 첨가제를 더 혼합할 수 있다. 예를 들어, 생분해성 및 물성을 증대시키기 위하여 계면활성제를 첨가할 수 있는데, 특히 비이온성 계면활성제는 음이온성이나 양이온성 계면활성제보다 생분해성을 더 가속시켜 주는 것으로 알려져 있다. 또한, 생분해제로서 자동산 화물질인 불포화 지방산과 그 유도체를 더 첨가할 수 있다. 이러한 생분해제는 자연조건에서 박테리아, 곰팡이, 효소 등의 미생물과 접촉해서 베이스 수지의 탄소-탄소 결합을 파괴시킬 수 있는 퍼옥사이드(Peroxides)로 전이될 수 있는 물질로서, 베이스 수지와 물리화학적으로 조합이 이루어지고 생분해성을 충족시키면서 상업적으로 널리 이용 가능한 물질이면 모두 사용이 가능하다.In addition, various additives can be further mixed in the range without departing from the object of the present invention. For example, surfactants may be added to increase biodegradability and physical properties. In particular, nonionic surfactants are known to accelerate biodegradability more than anionic or cationic surfactants. In addition, as the biodegradable agent, unsaturated fatty acids and derivatives thereof which are autocalcinates may be further added. These biodegradants are substances that can be transformed into peroxides that can break down the carbon-carbon bonds of the base resin by contacting microorganisms such as bacteria, fungi and enzymes under natural conditions. Any material can be used as long as it is made and meets biodegradability and is commercially widely available.
전술한 본 발명에 따른 생분해성 플라스틱 조성물은 사출 성형품, 쉬트 몰딩 및 블로우 몰딩 제품으로 이용될 수 있다. 예를 들어 지방족 폴리에스테르 수지, 목분 및/또는 옥수수 분말, 아민 화합물, 가소제를 일정한 비율로 혼합한 다음, 이축 압출기를 이용해 용융, 압출시킨 후, 펠렛타이저(Pelletizer)로 펠렛 형태로 가공하여, 사출기, 쉬트 제조용 압출기 등을 사용해 사출 성형품이나 쉬트 몰딩 제품 등을 제조할 수 있다.The biodegradable plastic compositions according to the invention described above can be used as injection molded articles, sheet moldings and blow molding articles. For example, aliphatic polyester resins, wood flour and / or corn powder, amine compounds, and plasticizers are mixed in a constant ratio, and then melted and extruded using a twin screw extruder, and then processed into pellets by pelletizers. An injection molding machine, an extruder for sheet manufacture, etc. can be used to manufacture injection molded articles, sheet molding products and the like.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 비교예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예 들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, embodiments according to the present invention can be modified in many different forms, the scope of the present invention should not be construed as limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
실시예 1Example 1
지방족 폴리에스테르 수지 100 중량부, 입경이 200 ~ 300㎛인 목분 20중량부, 에틸 디아민 3.5중량부, 산화방지제 1중량부 및 이형제 1중량부를 혼합하고, 고속믹서기에서 3~4min간 혼합시킨 다음, 압출기를 사용하여 140℃의 온도하에서 압출시켜 chip의 형태로 가공하였다.100 parts by weight of aliphatic polyester resin, 20 parts by weight of wood powder having a particle diameter of 200 to 300 µm, 3.5 parts by weight of ethyl diamine, 1 part by weight of antioxidant and 1 part by weight of a release agent, and then mixed in a high speed mixer for 3 to 4 minutes, The extruder was used to extrude at a temperature of 140 ° C. to process chips.
스크류 속도 : 130rpmScrew speed: 130rpm
압출기 배럴온도 : 130℃/ 140℃/140℃/140℃/140℃/140℃/140℃/140℃/130℃/120℃Extruder barrel temperature: 130 ℃ / 140 ℃ / 140 ℃ / 140 ℃ / 140 ℃ / 140 ℃ / 140 ℃ / 140 ℃ / 130 ℃ / 120 ℃
실시예 2 ~ 9Examples 2-9
하기 표 1에 기재된 성분과 함량에 따라 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1 except for changing according to the components and contents shown in Table 1.
상기 표 1에서, 폴리에스테르수지는 이래화학의 폴리부티렌 숙시네이트(polybutylene succinate, PBS)인 G4460 grade를 사용하였으며 산화 방지제는 Hindered Phenolic Antioxidant(제조사 : Miwon Commersial co., Ltd. 상품명 : ANOX 20)이고, 이형제는 여화상사에서 구입한 Y 200임.In Table 1, the polyester resin used G4460 grade of the polybutylene succinate (PBS) of the chemical since then, the antioxidant Hindered Phenolic Antioxidant (manufacturer: Miwon Commersial co., Ltd. trade name: ANOX 20) The release agent is Y 200 purchased from Yeohwa Corporation.
실시예 10 ~ 18Examples 10-18
하기 표 2에 기재된 성분과 함량에 따라 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1 except for changing according to the components and contents shown in Table 2.
스크류 속도 : 130rpmScrew speed: 130rpm
압출기 배럴온도 : 150℃/ 160℃/160℃/160℃/160℃/160℃/160℃/160℃/150℃/120℃ Extruder Barrel Temperature: 150 ℃ / 160 ℃ / 160 ℃ / 160 ℃ / 160 ℃ / 160 ℃ / 160 ℃ / 160 ℃ / 150 ℃ / 120 ℃
실시예 19 ~ 25Examples 19-25
하기 표 3에 기재된 성분과 함량에 따라 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다It was prepared in the same manner as in Example 2 except for changing according to the ingredients and contents shown in Table 3 below.
비교예 1 ~ 9Comparative Examples 1 to 9
전술한 본 발명의 실시예와, 통상적으로 쓰이고 있는 실란계 커플링 에이전트를 포함하는 생분해성 플라스틱 조성물과의 비교를 위하여, 이하 비교예에서 비닐트리 메톡시 실란(Vinyl trimethoxy silane, VTS)을 첨가하여 생분해성 플라스틱 조성물을 제조하였다. 하기 표 4에 기재된 성분과 함량에 따라 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.For comparison with the above-described embodiment of the present invention and a biodegradable plastic composition containing a commonly used silane coupling agent, in the following comparative example, by adding vinyl trimethoxy silane (VTS) Biodegradable plastic compositions were prepared. It was prepared in the same manner as in Example 1 except for changing according to the components and contents shown in Table 4.
상기 실시예 및 비교예에 따른 생분해성 플라스틱 조성물로 된 chip을 온도 160 ~ 180℃, 압력 700 psi의 조건하에서 사출기를 통하여 사출하여 두께 3.26㎜의 시편을 얻은 후, 인장강도, 인장신율, 압출성, 생분해성을 평가하여 하기 표 7 ~ 10에 나타냈다. 제품의 압출성은 screw diameter의 지금은 32㎜이고 screw L/D는 40인 압출기를 이용하여 온도나 스크류 회전속도 등을 setting한 후, nozzle에서 압출되는 압출물을 펠렛타이저에 연결하고, 원료의 투입 외에 별도의 작업없이 생산시 시간당 생산되는 pellet의 양을 측정하여 다음 기준에 따라 우수, 보통, 불량으로 평가하였다.After the chip of the biodegradable plastic composition according to the above Examples and Comparative Examples was injected through an injection machine under conditions of temperature 160 ~ 180 ℃, pressure 700 psi to obtain a specimen with a thickness of 3.26㎜, tensile strength, tensile elongation, extrudability , Biodegradability was evaluated and shown in Tables 7 to 10 below. The extrudability of the product is 32 mm of screw diameter and the screw L / D is 40 and the temperature and screw rotation speed are set using an extruder, and then the extrudate extruded from the nozzle is connected to the pelletizer. The amount of pellet produced per hour during production without any additional work was measured and evaluated as good, normal, or poor according to the following criteria.
30 ㎏/hr 이상 : 압출성 우수30 ㎏ / hr or more: excellent extrudability
10~30 ㎏/hr 미만 : 압출성 보통Less than 10 ~ 30 kg / hr: Extrudeable Moderate
10 ㎏/hr 미만 : 압출성 불량Less than 10 kg / hr: Poor extrudability
한편, 생분해성은 분해성 가속화 평가법(Composting Method)에 따라 실시하 였다. 분해성 가속화 평가법의 측정 과정은 다음과 같다.On the other hand, biodegradability was carried out according to the degradability accelerated evaluation method (Composting Method). The measurement process of the degradable acceleration evaluation method is as follows.
매질로는 국내에서 발생되는 쓰레기의 구성비율에 부합되게 표 5와 같이 조성하였으며, 내부환경은 표 6와 같이 조절하여 10주 동안 유지시켜 시료의 무게 감소를 측정함으로써 분해도를 평가하였으며 분해도(%)는 다음식으로 계산하였다.The medium was composed as shown in Table 5 in accordance with the composition ratio of garbage generated in Korea, and the internal environment was adjusted as shown in Table 6 and maintained for 10 weeks to measure the weight loss of the sample to evaluate the degree of decomposition. Was calculated by the following equation.
분해도(%)=(처리전 시료무게-10주 처리후 시료무게)/처리전 시료무게 ×100Resolution (%) = (sample weight before treatment-10 weeks after sample weight) / sample weight before treatment × 100
상기 표 7 ~ 10을 참조하면, 본 발명에 따른 생분해성 플라스틱 조성물로 제조된 실시예의 시료들은 인장강도, 인장신율, 압출성 등의 물성이 실란계 커플링 에이전트를 사용한 비교예의 물성보다 월등히 우수함을 알 수 있다. 또한, 상기의 모든 실시예에 따른 실험결과물들은 생분해성이 우수하여 폐기물의 매립, 소각 등에 따른 토양, 대기, 해양 오염의 문제점을 최소화할 수 있다.Referring to Tables 7 to 10, the samples of the embodiment prepared from the biodegradable plastic composition according to the present invention are excellent in physical properties such as tensile strength, tensile elongation, extrudability than the physical properties of the comparative example using a silane coupling agent. Able to know. In addition, the experimental results according to all the above embodiments is excellent in biodegradation can minimize the problems of soil, air, marine pollution due to landfill, incineration of waste.
이와 같이 본 발명에 따른 생분해성 플라스틱 조성물은 상용화가 가능한 경제적인 조성물로서, 베이스 수지와 분말 간의 상용성이 증대되어 별도의 추가적인 혼합과정 없이도 균일하게 혼합되므로 인장강도, 인장신율 등의 물성이 우수하다. 또한, 본 발명의 생분해성 플라스틱 조성물은 가공성이 양호하여 각종 사출 성형품, 쉬트 몰딩 및 블로우 몰딩 제품 등과 같은 다양한 제형으로 용이하게 제조될 수 있으며, 사용 후 소정 기간 내에 자연계의 미생물에 의하여 폐제품이 생분해됨으로써 폐기물의 매립, 소각 등에 따른 토양, 대기, 해양 오염의 문제점을 최소화할 수 있다. As described above, the biodegradable plastic composition according to the present invention is an economical composition that can be commercialized and has excellent physical properties such as tensile strength and tensile elongation since the compatibility between the base resin and the powder is increased and uniformly mixed without any additional mixing process. . In addition, the biodegradable plastic composition of the present invention can be easily manufactured in a variety of formulations such as various injection molded articles, sheet molding and blow molding products, such as good processability, biodegradation of waste products by natural microorganisms within a certain period after use By doing so, problems of soil, air, and marine pollution due to landfill and incineration of waste can be minimized.
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