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KR101328753B1 - 친환경 발포 시트 - Google Patents

친환경 발포 시트 Download PDF

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KR101328753B1
KR101328753B1 KR1020100138391A KR20100138391A KR101328753B1 KR 101328753 B1 KR101328753 B1 KR 101328753B1 KR 1020100138391 A KR1020100138391 A KR 1020100138391A KR 20100138391 A KR20100138391 A KR 20100138391A KR 101328753 B1 KR101328753 B1 KR 101328753B1
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KR
South Korea
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resin
eco
foam sheet
biodegradable
friendly
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정근수
남윤우
이시영
Original Assignee
(주)엘지하우시스
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Publication date
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Priority to EP11852807.4A priority patent/EP2658906B1/en
Priority to CN201110450023.9A priority patent/CN102582173B/zh
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Abstract

본 발명은 친환경 발포 시트에 관한 것으로, 구체적인 구성은 생분해성 수지 조성물을 사용하여 기재 시트 상에 친환경 발포 시트를 제작하되, 상기 기재 시트 상에 생분해성 수지 조성물을 코팅하고, 그 위에 인쇄층을 형성한 다음 발포시킨 것을 특징으로 하는 친환경 발포 시트를 제공한다.
본 발명에 따르면, 생분해성 수지를 사용하여 시트를 제작하고 발포시키는 공정 없이, 적용하고자 하는 기재 시트상에 직접 생분해성 수지층을 코팅한 다음 인쇄층을 형성하면서 발포시키고, 나아가 상기 생분해성 수지와 더불어 사용되는 화학 발포제, 친환경 가소제의 종류를 특정함에 따라 발포가 되면서 유연성을 확보하여 친환경 발포 시트를 생산성 높게 제공할 수 있다.

Description

친환경 발포 시트{ECO-FRIENDLY FORMING SHEET}
본 발명은 친환경 발포 시트에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 적용하고자 하는 기재 시트상에 직접 생분해성 수지를 적용하며, 수지층을 형성하면서 발포시키고, 나아가 상기 생분해성 수지와 더불어 사용되는 화학 발포제, 친환경 가소제의 종류를 특정함에 따라 유연성을 부여한 친환경 발포 시트에 관한 것이다.
종래부터 폴리올레핀계 수지 발포체, 폴리우레탄계 수지 발포체 등의 수지 발포체가 경량성, 단열성, 성형성, 완충성 등이 우수하기 때문에 널리 공업적으로 이용되어 왔다. 그러나, 이러한 수지 발포체는 경량이기는 하지만 폐기하는 경우에는 부피가 커져 재이용이 곤란하였다. 특히 수지를 가교시킨 가교 수지 발포체의 경우는 재활용이 사실상 불가능하였다. 또한, 이러한 수지 발포체는 흙 속에 매몰하더라도 반영구적으로 잔존하기 때문에 소각 또는 매립에 의한 쓰레기 폐기 장소의 확보가 곤란하여 지구 환경을 오염하고 자연의 경관을 손상하는 경우도 적지 않았다.
이 때문에, 자연 환경 속에서 미생물 등에 의해 분해되는 생분해성 수지가 연구, 개발되어 필름이나 섬유로서 상품화되고 있다. 또한, 생분해성 수지의 압출발포체에 대해서도 개발되어 있으며, 예를 들면 생분해성 수지로서 지방족 폴리에스테르 수지를 이용한 무가교 발포체가 알려져 있다. 그러나, 지방족 폴리에스테르 수지는 중축합시에 발생하는 물에 의한 가수 분해 등의 부반응에 의해 고분자량화가 어려웠다. 따라서, 압출 발포시에 기포를 유지하기 위한 충분한 용융 점도가 얻어지지 않아 양호한 기포 상태 및 표면 상태를 갖는 발포체를 얻기가 곤란하였다.
이것을 해결하는 방법으로서, 예를 들면 특허 제2655796호 공보에는 전리성 방사선을 이용하여 수지를 가교시키는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 피조사물의 두께가 1 mm을 초과하면 방사선이 내부까지 닿지 않기 때문에 발포시 내부의 기포가 조대, 불균일해진다는 결점이 있었다. 나아가 방사선에 의해 가교시키는 경우에는 수지의 열화를 막기 위해서 N 2 분위기하에서 조사할 필요가 있어 통상의 용이한 제조 방법을 이용하여 각종 두께의, 그리고 충분한 기계 특성을 갖는 발포체를 얻는 것은 매우 곤란하였다.
한편, 일본 특허 공보 (소)46-38716호 공보에는 프로필렌/에틸렌 랜덤 공중합체를 이용한 폴리프로필렌 발포체의 연속 제조법에 관하여 제안되어 있고, 또한 가교 촉진제를 이용하면 가교 반응을 원활하게 효율적으로 행할 수 있어 바람직하다고 기재되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 (소)60-28852호 공보에는 프로필렌/에틸렌 랜덤 공중합체와 폴리에틸렌과의 혼합물에 가교 촉진제를 첨가하여 가교, 발포시키는 것이 제안되어 있다.
그러나, 이러한 방법으로 얻어진 폴리프로필렌계 발포체는 가교시켰기 때문에 재활용이 불가능하며 당연하지만 생분해성도 없기 때문에 폐기물의 처리가 매우 곤란하다. 또한, 연소시키는 데에 있어서도 연소 칼로리가 높다고 하는 문제점을 안고 있고 지구 환경에 악영향을 미친다.
한편, 일반적인 실크벽지는 PVC(Poly Vinyl Chloride) 벽지라고도 불리우며, 종이 위에 PVC 수지를 코팅한 벽지로 표면 질감이 실크처럼 부드러워 현재 가장 선호되고 있는 벽지이다.
하지만, 기존의 실크벽지는 석유를 원료로 하여 제조되는 PVC 수지를 사용하여 만들어졌기 때문에 석유자원의 고갈로 인하여 지속적인 가격 상승을 가져올 뿐만 아니라 제조과정에서 많은 에너지를 소모하며, 대량의 CO2 등 온실가스를 방출한다. 또한, 매립방식으로 폐기하면 생분해하는데 500년 이상의 시간을 필요로 하고, 소각방식으로 폐기하면 환경호르몬 및 유독가스 등 많은 유해물질을 방출하여 심각한 환경오염을 야기시킨다.
이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 유연성을 높일 뿐 아니라 생산 공정을 줄여 생산성을 개선시키면서 폐기 시에 환경 호르몬이나 독성 가스와 같은 유해 물질을 방출하지 않는 친환경 발포 시트를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 생분해성 수지 조성물을 사용하여 기재 시트 상에 친환경 발포 시트를 제작하되, 상기 기재 시트 상에 생분해성 수지 조성물을 코팅하고, 그 위에 인쇄층을 형성한 다음 발포시킨 것을 특징으로 하는 친환경 발포 시트를 제조한다.
이하, 본 발명에 따른 친환경 발포 시트를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 친환경 발포 시트는 적용하고자 하는 기재 시트, 및 상기 기재 시트 상에 형성되고, 발포되어 요철 형상을 갖는 생분해성 수지 함유 수지층을 포함한다.
이때 상기 기재 시트로는 공지된 일반적인 적용처용 기재 시트를 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 벽지 용도로는 기존 실크 벽지의 제조에 사용되는 벽지용 기재 시트를 사용할 수 있다. 이와 같은 벽지용 기재 시트의 예로는 모조지 또는 부직포(ex: 폴리에스테르/펄프 복합부직포) 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 벽지용 기재 시트는 평량이 80 내지 200 g/m2인 것이 바람직하다. 벽지용 기재 시트의 평량이 상기 범위에 미치지 못하면 시공 또는 사용 과정에서 벽지의 찢어짐 등의 손상이 발생할 우려가 있고, 역으로 초과하면 무거움, 틈벌어짐 및 컬링 등 시공성 문제를 야기할 우려가 있다.
상기와 같은 기재 시트의 두께는, 벽지가 적용되는 용도에 따라 정해지는 것으로 특별히 한정되지 않으며, 통상 0.1 mm 내지 0.5 mm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명에서 상기 수지층 및 인쇄층에 포함되는 생분해성 수지의 종류는 폴리락트산, 생분해성 중축합형 지방족 폴리에스테르, 생분해성 중축합형 공중합 방향족 폴리에스테르, 락톤 수지, 생분해성 셀룰로오스에스테르, 폴리펩티드, 폴리비닐알코올, 전분, 셀룰로오스, 키틴·키토산질 및 천연 직쇄상 폴리에스테르계 수지 등을 들 수 있다. 구체적으로는 합성 고분자로서, 예를 들면 폴리락트산, 에틸렌글리콜과 숙신산 또는 숙신산 유도체를 중축합한 폴리에틸렌숙시네이트, 부탄디올과 숙신산 또는 숙신산 유도체를 중축합한 폴리부티렌숙시네이트, 부탄디올과 디카르복실산이 숙신산과 아디프산 또는 이들의 유도체인 폴리부티렌숙시네이트·아디페이트, 부탄디올과 숙신산을 중축합시켜 디에틸카르보네이트 등의 카르보네이트 화합물로 쇄연장한 폴리부티렌숙시네이트·카르보네이트 등의 디올과 디카르복실산 및 그 유도체를 중축합한 지방족 폴리에스테르 등을 들 수 있다.
또한, 락톤 수지로서는, 예를 들면 ε-카프로락톤, β-프로피오락톤, γ-부티로락톤, δ-발레로락톤, 에난토락톤 또는 4-메틸카프로락톤, 2,2,4-트리메틸카프로락톤, 3,3,5-트리메틸카프로락톤 등의 각종 메틸화락톤 등을 예시할 수가 있다. 생분해성 방향족 공중합 폴리에스테르로서는, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트/숙시네이트 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트/아디페이트 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트/세바케이트 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트/도데카디오네이트 공중합체, 폴리부티렌테레프탈레이트/숙시네이트 공중합체, 폴리부티렌테레프탈레이트/아디페이트 공중합체, 폴리부티렌테레프탈레이트/세바케이트 공중합체, 폴리부티렌테레프탈레이트/도데카디오네이트 공중합체, 폴리헥실렌테레프탈레이트/숙시네이트 공중합체, 폴리헥실렌테레프탈레이트/아디페이트 공중합체, 폴리헥실렌테레프탈레이트/세바케이트 공중합체, 폴리헥실렌테레프탈레이트/도데카디오네이트 공중합체 등을 들 수 있다. 아세트산셀룰로오스, 셀룰로오스부티레이트, 셀룰로오스프로피오네이트, 질산셀룰로오스, 황산셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 질산아세트산셀룰로오스 등의 생분해성 셀룰로오스에스테르 등을 들 수 있다. 또한, 합성 고분자로서 폴리글루타민산, 폴리아스파라긴산, 폴리로이신 등의 폴리펩티드 또는 폴리비닐알코올 등도 예시할 수 있다.
또한, 천연 고분자로서, 예를 들면 전분으로서 옥수수 전분, 밀 전분, 쌀 전분 등의 생전분, 아세트산 에스테르화 전분, 메틸에테르화 전분, 아밀로스 등의 가공 전분 등을 들 수 있다. 또한 셀룰로오스, 카라기난, 키틴·키토산질, 폴리히드록시부티레이트·발레르에이트 등의 천연 직쇄상 폴리에스테르계 수지 등의 천연 고분자 등을 예시할 수 있다.
이러한 생분해성 수지를 구성하는 성분의 공중합체이어도 좋다. 이러한 생분해성 수지는 단독으로 이용할 수도 있고, 두 가지 이상 병용할 수도 있다. 이러한 생분해성 수지로서, 바람직하게는 폴리락트산, 디올과 디카르복실산 및 그 유도체를 중축합한 지방족 폴리에스테르, 방향족 디카르복실산 및 그 유도체와 지방족 디카르복실산 및 그 유도체를 포함하는 디카르복실산 성분과 지방족 디올을 포함하는 디올 성분을 중축합한 생분해성 공중합 방향족 폴리에스테르, 락톤 수지이다.
더욱 바람직하게는 상기 수지층은 제1수지로서인 상기 폴리(락틱산)(PLA); 및 제2수지로서인 폴리(부틸렌 숙시네이트)(PBS), 부틸렌 숙시네이트/아디페이트 공중합체 (PBSA) 및 부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트 공중합체(PBAT) 수지 중에서 선택된 하나 이상의 수지를 복합하여 포함할 수 있으며, 이에 따라 폴리(락틱산)(PLA) 또는 특정 생분해성 상기 각각의 수지가 단독으로 사용되었을 경우에 비하여, 벽지의 생분해성 및 유연성의 조정이 용이할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에서 상기 수지층이 복합수지를 사용할 경우, 제2수지는 PBS, PBSA 및 PBAT 로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 수지는 상기 제1수지인 폴리(락틱산)(PLA) 100 중량부에 대하여 10 내지 500 중량부의 양으로 포함될 수 있고, 바람직하게는 15 내지 500 중량부의 양으로 포함되고, 보다 바람직하게는 20 내지 500 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 상기 제2수지의 함량이 10 중량부 미만이면, 수지층이 너무 딱딱해지거나 하여 벽지 시공 전 또는 시공 후에 컬링(curling) 현상이 발생할 우려가 있고, 500 중량부를 초과하면, 내열성이 떨어져 가공이 어려울 우려가 있다.
수지 조성물 중의 전체 수지 성분에 대한 생분해성 수지의 비율은 특별히 한정되지 않지만 최소 50 %, 바람직하게는 70 % 이상이다. 생분해성 수지량이 증가하면 분해 속도가 빨라지고 또한, 분해 후의 형태 붕괴성이 향상된다.
나아가 발열반응을 수행하는 열분해형 발포제로서 예를 들면 아조디카본아미드, 아조디카르복실아미드, 벤젠술포닐히드라지드, 디니트로소펜타메틸렌테트라민, 톨루엔술포닐히드라지드, 아조비스이소부티로니트릴, 아조디카르복실산 바륨, 중탄산나트륨 등의 중탄산염 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 이용할 수도 있고, 병용할 수도 있으며, 수지 조성물 100 중량부에 대하여 바람직하게는 1 내지 50 중량부의 비율로 사용되고, 보다 바람직하게는 4 내지 25 중량부이다. 발포제의 첨가량은 너무 적으면 수지 조성물의 발포 성이 저하되고, 너무 많으면 얻어지는 발포 수지층의 강도, 및 내열성이 저하하는 경향이 있다.
이러한 발포제의 입경은 작아지면 발포제의 열분해 속도가 빨라져 기포가 커지고, 커지면 열분해 속도가 느려져 기포가 작아지기 때문에 기포 직경이 균일한 발포 수지층을 얻기 위해서는 평균 입경이 3 내지 30 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 28 ㎛이다.
또한, 발포제의 분해 온도와 생분해성 수지의 융점의 온도차가 큰 경우는 발포제의 분해 촉진제를 이용하면 좋다. 분해 촉진제로서는 특별히 한정되지 않지만 종래 공지된 것, 예를 들면 산화 아연, 산화마그네슘, 스테아르산칼슘, 글리세린, 요소 등의 화합물을 들 수 있다.
또한, 친환경 가소제로는 트리에틸 시트레이트, 아세틸 트리에틸 시트레이트, 트리부틸 시트레이트, 아세틸 트리부틸 시트레이트, 트리옥틸 시트레이트, 아세틸 트리옥실 시트레이트, 트리헥실 시트레이트, 아세틸 트리헥실 시트레이트, 부티릴 트리헥실 시트레이트, 트리메틸 시트레이트 등의 시트레이트계 혹은 당 알코올류 등을 수지 조성물 100 중량부 기준으로 10 내지 80 중량부 범위로 사용하는 것이 유연성 및 가소제 번짐(bleeding)되지 않는 수준이 되어 바람직하다.
이때 상기 생분해성 수지 함유 조성물은 첨가제로서 산화방지제, 활제, 무기충진제 등을 더 포함하여 이루어진다. 상기 산화방지제는 가공 혹은 완제품에서 발생되는 산화를 막기 위한 것으로, 상기 생분해성 수지 함유 조성물 총 100 중량부 기준으로 0.5 내지 5 중량부 범위 내로 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 활제는 가공성을 향상시키기 위한 것으로, 상기 생분해성 수지 함유 조성물 총 100 중량부 기준으로 0.2 내지 3 중량부 범위 내로 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 무기 충진제는 물성 향상을 위한 것으로, 평균 크기가 1.0 내지 100 ㎛이고 탈크, 운모 및 탄산칼슘으로부터 선택된 1종 이상을 상기 생분해성 수지 함유 조성물 총 100 중량부 기준으로 30 내지 300 중량부 범위 내로 사용되는 것이 바람직하다.
상기 친환경 발포 벽지에서, 생분해성 수지층을 형성하는 방법은 생분해성 수지와 열분해형 발포제와 가교 촉진제를 포함하는 수지 조성물을 단독 압출기, 이축 압출기, 벤버리 믹서, 니이더 믹서, 믹싱 롤 등의 혼련 장치를 이용하여 열분해형 발포제의 분해 온도에서 혼련한다. 이때의 용융 혼련 온도는 발포제의 분해 개시 온도보다도 10 ℃ 이상 낮은 온도인 것이 바람직하다. 혼련 온도가 너무 높으면 혼련시에 열분해형 발포제가 분해되어 버려 양호한 발포체가 얻어지지 않는다. 가교 촉진제의 바람직한 첨가 방법으로는 용융 혼련하기 전에 헨쉘 믹서나 벤버리 믹서, 니이더 믹서 등으로 첨가하여 혼합하는 방법, 압출기의 원료 공급구로부터 첨가하는 방법, 벤트가 부착된 압출기에서는 벤트 입구로부터 첨가하는 방법 등을 들 수 있다.
혼련에 의해 얻어진 생분해성 수지 혼합물은 단독 압출기 혹은 이축 압출기를 통해 T-다이로 압출을 시켜 혼합물은 시트 형태로 벽지용 기재 위에 토출되어 부착을 시킬 수 있다. 상기 도포 과정에서는 공급되는 벽지용 기재 시트에 일정한 응력(tension)을 부여하여 그 상태를 평평하게 유지할 수 있으며, 이를 통하여 보다 효율적인 도포 공정이 가능하다. 이때 기재 시트에 응력을 부여하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 EPC(Edge Point Control) 등의 기기를 사용하면 된다.
또한, 이 수지층의 두께는 바람직하게는 0.01 mm 내지 50 mm, 보다 바람직하게는 0.02 mm 내지 40 mm, 더욱 바람직하게는 0.05 mm 내지 30 mm이다. 수지층의 두께가 O.01 mm 미만이면 발포 성형시에 수지층 표면에서의 가스 누설이 많아 균일한 발포체가 되기 어렵고, 50 mm을 초과하면 수지층의 강성이 높아져 연속 생산시의 권취성 등에 지장을 주는 수가 있다.
이 같은 수지층을 앞서 설명한 바와 같이 T-다이 공법으로 압출시켜 제작하는 것은 기재 표면에 코팅된 수지와 부착을 시키기 위해 별도의 접착제가 필요 없고, 또한 두께 편차 및 평활도를 균일하게 얻을 수 있어 바람직하다.
그런 다음 인쇄층을 수지층 상에 형성하고, 상술한 화학 발포제에 의해 화학 발포되어 요철 형상을 갖는 것이 표면의 평활도가 좋고 엠보 공정이 용이하게 이루어져 바람직하다. 이때 인쇄층 상에는 앞서 살펴본 유연성으로 말미암아 엠보 무늬층을 추가로 포함할 수 있다. 이로부터 결과적으로 친환경 발포 시트를 제공할 수 있는 것이다.
이때 엠보 무늬층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 인쇄층을 무늬가 형성된 롤러로 롤링 처리하거나, 또는 인쇄층에 적절한 발포제 등을 포함시킨 후, 공지의 발포 및 겔링 공정 등을 거쳐 형성할 수 있다.
이와 같은 엠보싱 공정을 수행하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 엠보 무늬가 형성된 롤을 이용한 롤링 방법 등의 공지의 방법을 이용하면 된다. 상기에서 롤을 이용한 엠보 무늬 형성 과정의 경우, 사용되는 롤러로는 가압 롤러, 또는 스틸 롤러 등을 사용할 수 있으며, 롤링 공정 시에는 롤러의 좌우 압력을 동일하게 제어하는 것이 제품의 좌우 두께 편차를 최소화한다는 측면에서 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
이와 같은 구조의 친환경 발포 시트의 제조 방법을 정리하면 우선, 적용하고자 하는 기재 시트 상에 생분해성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용하여 수지층을 형성한 다음 인쇄층을 형성하고 발포시켜 친환경 발포 시트를 수득하게 된다.
상술한 바와 같이, 상기 생분해성 수지를 함유하는 수지 조성물은 생분해성 수지, 화학 발포제 및 친환경 가소제를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수지층은 T-다이 방식으로 코팅되는 것이 바람직하며, 인쇄층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 그라비어 인쇄, 전사인쇄, 디지털 인쇄 또는 로터리 인쇄 등의 공지의 인쇄 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
특히 본 발명에 따르면, 상기 발포는 화학적 발포 방식을 사용하고 120 내지 250 ℃ 발포 온도 조건에서 화학 발포제를 사용하여 발열 반응에 의해 질소, 이산화탄소와 같은 가스가 생성되면서 발포배율 100 내지 200%를 갖는 발포 셀을 형성할 수 있어 유연성을 갖는다. 또한 본 발명의 발포 수지층의 평균 기포 직경은 50 ㎛ 이상을 만족한다.
한편 발포를 위하여 CO2를 사용한 발포법, 자외선 조사를 통한 발포법, 수지에 발포제를 포함시킨 다음 겔화시킨 발포법 등 다양한 발포법이 가능한데, 본 발명에서는 후술하는 인쇄층의 가공성 및 벽지의 내열성을 감안하여 화학적 발포법을 사용하는 것이 특히 바람직하다. .
본 발명에 따르면, 생분해성 수지를 사용하여 시트를 제작하고 발포시키는 공정 없이, 적용하고자 하는 기재 시트상에 직접 생분해성 수지층을 코팅한 다음 인쇄층을 형성하면서 발포시키고, 나아가 상기 생분해성 수지와 더불어 사용되는 화학 발포제, 친환경 가소제의 종류를 특정함에 따라 발포가 되면서 유연성을 확보하여 결과적으로 친환경 발포 시트를 생산성 높게 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
폴리(락틱산)(PLA) 100 중량부 대비, 발포제로서 아조디카르복실아미드계 4중량부, 가교 촉진제로서 메타아크릴계 2중량부, 친환경 가소제 시트레이트계 아세틸 트리부틸 시트레이트(ATBC) 10 중량부, 무기충진제(탈크) 100중량부, 가교촉진제 2중량부를 포함하는 조성물을 혼련기를 통해 혼합을 한 후 평량이 100 g/m2인 벽지용 기재 시트 상에 티다이 압출 공법으로 수지층을 코팅하여 제작하였다.
그런 다음, 상기 친환경 발포 시트 상에 그라비아 인쇄 공법으로 PLA 수지로 인쇄층을 형성한 다음, 오븐을 통과하여 발포를 시킨 후 엠보롤을 사용하여 엠보층이 형성된 가공성 및 내열성이 우수한 생분해성 벽지를 제조하였다.
비교예 1
폴리(락틱산)(PLA) 및 폴리부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트 공중합체(PBAT)의 복합수지(중량비율; PLA:PBAT = 9:1) 100 중량부, 나노무기질 10 중량부 및 안정제 등의 기타 첨가제를 포함하는 조성물을 티다이 압출 공법으로 수지층을 제조한 후, 제조된 수지층을 평량이 100 g/m2인 벽지용 기재 시트 상에 접착제로 합판하여 친환경 발포 시트를 제작하였다.
그런 다음, 상기 친환경 발포 시트 상에 그라비아 인쇄 공법으로 PLA 수지 인쇄층을 형성한 다음, 예열한 상태에서 엠보롤을 사용하여 엠보층이 형성된 가공성 및 내열성이 우수한 생분해성 벽지를 제조하였다.
비교예 2
실시예 1에서 수지층을 발포시키지 않은 것을 제외하고는 동일한 실험을 반복하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 복합 수지로서 폴리(락틱산)(PLA) 및 폴리부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트 공중합체(PBAT)의 중량 비율이 7:3(PLA:PBAT)인 수지를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 친환경 발포 시트와 생분해성 벽지를 제조하였다.
물성 측정 항목
*유연성(Stiffness): 100×600mm 시편으로 제작하여 시편의 양쪽 끝이 닿게 구부렸을 때 수지층이 갈라지거나 꺾이는 정도를 측정하였다.
우수 ◎: 부드럽게 구부려지면서 갈라지지 않음
보통 ○: 힘들게 구부려지면서 갈라지지 않음
불량 ×: 구부려지는 부분에서 수지층이 갈라짐
* 라미네이트성: 시트와 종이 간 박리를 시켰을 경우 종이가 시트에 붙어 있는 정도로 층간 부착력을 측정하였다.
우수 ◎: 종이와 종이 사이 박리
보통 ○: 시트와 종이 사이 일부 박리
불량 ×: 시트와 종이 사이 박리
* 엠보싱 특성: 롤 엠보의 깊이 정도와 복원 정도를 측정하였다.
엠보싱 ◎: 엠보 깊이 0.8mm까지 가능하고 복원이 되지 않음
엠보싱 ○: 엠보 깊이 0.5mm까지 가능하고 복원이 일부 됨
엠보싱 ×: 엠보 후 복원이 거의 됨
* 내열성: 발포 수지층을 15 cm 각으로 정확하게 잘라 내어 80 ℃로 설정한 오븐 속에 60 분 간 방치한다. 60 분 경과 후, 오븐에서 꺼내 약 30 분 내지 60 분 간 실온에서 냉각한다. 샘플의 치수를 측정하고, 이하의 식에 기초하여 치수 변화율을 백분률로 산출하고, 이하의 판정 기준에 의해 평가하였다.
내열성 ◎:치수 변화율이 ± 3% 이내
내열성 ○:치수 변화율이 ± 5% 이내
내열성 ×:치수 변화율이 ± 5% 초과
가열 치수 변화율(%)=[{오븐에 넣기 전의 샘플 길이-오븐에서 꺼낸 후의 샘플 길이}/오픈에 넣기 전의 샘플 길이]×100
* 발포 배율:현미경으로 제품 단면을 측정하여 발포 전 두께와 발포 후 두께를 각각 측정하였다.
발포배율 ◎:발포 후 두께가 발포전 대비 200% 이상
발포배율 ○:발포 후 두께가 발포전 대비 100 내지 200%
발포배율 ×:발포 후 두께가 변화가 없음
* 평균 기포 직경:현미경으로 제품 단면을 측정하여 기포직경을 측정하였다.
평균 기포 직경 ◎: 50㎛ 이상
평균 기포 직경 ○: 30 내지 50㎛
평균 기포 직경 ×: 30㎛ 미만
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
유연성 ◎ ○ × ◎
라미네이트성 ◎ ○ × ◎
엠보싱 특성 ◎ ○ ○ ○
내열성 ○ ○ × ○
발포 배율 ○ ○ ○ ×
평균 기포 직경 ◎ ○ ○ ×
상기 표 1에서 보듯이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2에서는 발포가 되면서 유연성을 확보하는 현상을 확인할 수 있었으나 비교예 1 및 2의 경우 유연성이 모두 떨어지고 엠보싱시 표면이 깨지는 현상이 발생되었다.

Claims (15)

  1. 수지, 화학 발포제 및 친환경 가소제를 포함하는 생분해성 수지 조성물을 사용하여 기재 시트 상에 친환경 발포 시트를 제작하되,
    상기 기재 시트 상에 직접 생분해성 수지 조성물을 T 다이 압출 코팅하여 수지층을 형성하고, 그 위에 인쇄층을 형성한 다음 발포시킨 것을 특징으로 하는 친환경 발포 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지층은 두께가 0.01 내지 50 mm를 만족하도록 형성한 것을 특징으로 하는 친환경 발포 시트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기재 시트는 평량이 80 내지 200 g/m2이고 두께가 0.1 내지 0.5 mm인 모조지 또는 부직포인 것을 특징으로 하는 친환경 발포 시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 생분해성 수지는 폴리락트산, 생분해성의 중축합형 지방족 폴리에스테르, 생분해성의 중축합형 공중합 방향족 폴리에스테르, 락톤 수지, 생분해성 셀룰로오스에스테르, 폴리펩티드, 폴리비닐알코올, 전분, 셀룰로오스, 키틴· 키토산질 및 천연 직쇄상 폴리에스테르계 수지로부터 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 친환경 발포 시트.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 생분해성 수지는 제1수지로서 폴리락트산; 및 제2수지로서 폴리(부틸렌 숙시네이트), 폴리부틸렌 숙시네이트/아디페이트 공중합체, 폴리부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트 공중합체 및 에틸비닐아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 수지를 포함하는 복합수지인 것을 특징으로 하는 친환경 발포 시트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복합수지는 제1수지 100 중량부에 대하여 120 내지 500 중량부의 폴리부틸렌 숙시네이트, 폴리부틸렌 숙시네이트/아디페이트 공중합체, 폴리부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트 공중합체 및 에틸비닐아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 제2수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 발포 시트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 생분해성 수지를 포함한 생분해성 성분이 생분해성 수지 조성물의 전체 중량 대비 70% 이상을 차지하는 것을 특징으로 하는 친환경 발포 시트.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 화학 발포제는 생분해성 수지 조성물 100 중량부에 대하여 아조디카르복실아미드, 벤젠술포닐히드라지드, 디니트로소펜타메틸렌테트라민, 톨루엔술포닐히드라지드, 아조비스이소부티로니트릴, 아조디카르복실산 바륨, 중탄산나트륨으로부터 선택된 1종 이상을 1 내지 10 중량부로 사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 발포 시트.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 친환경 가소제는 생분해성 수지 조성물 100 중량부에 대하여 시트레이트계 혹은 당알코올계를 10 내지 80 중량부로 사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 발포 시트.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 발포는 화학적 발포 방식으로 120 내지 250 ℃ 온도 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 친환경 발포 시트.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄층 상에 엠보 무늬층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 발포 시트.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄층은 생분해성 수지를 사용하여 그라비어 인쇄, 전사 인쇄, 디지털 인쇄 또는 로터리 인쇄로 제작되어 발포 시트 내 수지층의 요철 형상에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 발포 시트.
  13. 수지, 화학 발포제 및 친환경 가소제를 포함하는 생분해성 수지 조성물을 사용하여 기재 시트 상에 친환경 발포 시트를 제작하되,
    상기 기재 시트 상에 직접 생분해성 수지 조성물을 T 다이 압출 코팅하여 수지층을 형성하는 단계;
    상기 수지층 상에 인쇄층을 형성하는 단계;
    상기 인쇄층 형성 후 발포하는 단계;를 포함하는 친환경 발포 시트의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 수지층은 두께가 0.01 내지 50 mm를 만족하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 친환경 발포 시트의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 발포 단계 후, 엠보싱을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 발포 시트의 제조방법.
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