KR20220002558A - biodegradable sheet - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생분해성 시트, 특히 PBS 또는 PBSA를 포함하는 제1 외부 중합체 층 및 제2 외부 중합체 층, 및 약 70% (w/w) 내지 약 80% (w/w) PLA 및 약 20% (w/w) 내지 약 30% (w/w) PCL을 포함하는 내부 중합체 층을 포함하는 다층 생분해성 시트에 관한 것이다.The present invention relates to a biodegradable sheet, particularly a first outer polymer layer and a second outer polymer layer comprising PBS or PBSA, and about 70% (w/w) to about 80% (w/w) PLA and about 20% ( w/w) to about 30% (w/w) PCL.
Description
본 발명은 생분해성 시트, 특히 PBS 또는 PBSA를 포함하는 제1 외부 중합체 층 및 제2 외부 중합체 층, 및 약 70% (w/w) 내지 약 80% (w/w) PLA 및 약 20% (w/w) 내지 약 30% (w/w) PCL을 포함하는 내부 중합체 층을 포함하는 다층 생분해성 시트에 관한 것이다.The present invention relates to a biodegradable sheet, particularly a first outer polymer layer and a second outer polymer layer comprising PBS or PBSA, and about 70% (w/w) to about 80% (w/w) PLA and about 20% ( w/w) to about 30% (w/w) PCL.
생분해성 물질의 사용은 이러한 물질의 환경적으로 유익한 특성으로 인해 지난 수년에 걸쳐 증가하였었다. 이러한 물질은 현재, 다양한 유형의 플라스틱 가방 및 다른 형태의 패키징을 포함하여 광범위한 제품의 제조에 보편적으로 사용된다. 더욱 환경적으로 친화적인 패키징 물질에 대한 요구에 반응하여, 환경에 폐기될 때 생분해성인 것으로 나타난 많은 새로운 생물중합체가 개발되었다.The use of biodegradable materials has increased over the past few years due to the environmentally beneficial properties of these materials. These materials are now commonly used in the manufacture of a wide range of products, including various types of plastic bags and other types of packaging. In response to the need for more environmentally friendly packaging materials, many new biopolymers have been developed that have been shown to be biodegradable when disposed of in the environment.
이러한 중합체의 예는 폴리락트산(PLA), 폴리하이드록시부티레이트(PHB), 폴리하이드록시발레레이트(PHV) 및 폴리하이드록시부티레이트-하이드록시발레레이트 공중합체(PHBV)를 포함하는 폴리하이드록시알카노에이트(PHA), 및 폴리 (입실론-카프로락톤)(PCL)에 기초한 생물중합체를 포함한다.Examples of such polymers are polyhydroxyalkano including polylactic acid (PLA), polyhydroxybutyrate (PHB), polyhydroxyvalerate (PHV) and polyhydroxybutyrate-hydroxyvalerate copolymer (PHBV). ate (PHA), and biopolymers based on poly (epsilon-caprolactone) (PCL).
각각의 상기 생물중합체는 독특한 특성, 이익 및 약점을 갖는다. 예를 들어, PHB 및 PLA는 강한 경향이 있지만 또한 꽤 강성(rigid)이거나 심지어 취성(brittle)이다. 이는, 가요성(flexible) 시트가 요망되는 경우, 예컨대 양호한 굽힘(bend) 및 폴딩 능력을 필요로 하는 랩(wrap), 가방 및 다른 패키징 물질을 만드는 데 사용하기 위한 경우 이들 생물중합체를 불량한 후보로 만든다.Each of these biopolymers has unique properties, benefits and weaknesses. For example, PHB and PLA tend to be strong but are also quite rigid or even brittle. This makes these biopolymers a poor candidate when a flexible sheet is desired, such as for use in making wraps, bags and other packaging materials requiring good bend and folding capabilities. makes
한편, 생물중합체, 예컨대 폴리부틸렌 아디페이트 테르프탈레이트(PBAT)는 상기 논의된 생물중합체보다 여러 번 더 가요성이고 상대적으로 낮은 용융점을 가져서, 이는 새로 가공되며 및/또는 열에 노출될 때 자가-접착성이고 불안정하게 되는 경향이 있다.On the other hand, biopolymers such as polybutylene adipate terphthalate (PBAT) are many times more flexible than the biopolymers discussed above and have a relatively low melting point, which means that they self-adhesive when freshly processed and/or exposed to heat. Tendency to become sexual and unstable.
나아가, 제한된 수의 생분해성 중합체로 인해, 주어진 적용을 위한 요망되는 성능 기준 중 모두 또는 심지어 대부분을 충족시키는 단일 중합체 또는 공중합체를 식별하는 것은 종종 어렵거나 심지어 불가능하다. 이들 이유 및 다른 이유에서, 생분해성 중합체는 생태학적 이유에서 요망된다면 식품 패키징 물질 영역에서, 특히 액체 용기 분야에서 광범위하게 사용되지는 않는다.Furthermore, due to the limited number of biodegradable polymers, it is often difficult or even impossible to identify homopolymers or copolymers that meet all or even most of the desired performance criteria for a given application. For these and other reasons, biodegradable polymers are not widely used in the field of food packaging materials, especially in the field of liquid containers, if desired for ecological reasons.
게다가, 오늘날 알려진 생분해성 시트는 대체로 불투명이며, 낮은 광 투과율 및 높은 헤이즈(haze)를 갖는다. 나아가, 기지의 생분해성 시트는 장벽 층을 포함하지 않거나, 일반적으로 기체에 고도로 투과성인 시트를 야기하는 양 및 유형의 장벽 층을 포함하며, 둘 다 높은 산소 투과율과 높은 수증기 투과율 둘 다 갖고, 따라서 이들은 장기간 식품 또는 음료 용기로서 역할을 할 수 없다. 추가로, 최대 하중 응력(stress at maximum load), 파단 변형률(strain at break), 및 영률(Young's Modulus)과 같은 매개변수에 의해 측정되는 기지의 생분해성 시트의 물리적 강도는 결여되어 있고, 따라서 패키징으로서 사용될 때, 특히 액체를 패키징하는 것이 바람직할 때 불충분하다.In addition, biodegradable sheets known today are generally opaque and have low light transmission and high haze. Further, the known biodegradable sheet does not contain a barrier layer, or it generally contains a barrier layer of an amount and type that results in a sheet highly permeable to gases, both of which have both high oxygen permeability and high water vapor permeability, and thus They cannot serve as food or beverage containers for long periods of time. In addition, the physical strength of the known biodegradable sheet, measured by parameters such as stress at maximum load, strain at break, and Young's Modulus, is lacking, and thus the packaging It is insufficient when used as a liquid, especially when it is desirable to package liquids.
배경 기술은 본 출원인의 PCT 공보 WO 2011/158240, WO 2013/088443, WO 2013/186778, WO 2015/059709, WO 2016/067285, WO 2016/174665 및 WO 2016/207888을 포함한다.Background art includes Applicants' PCT publications WO 2011/158240, WO 2013/088443, WO 2013/186778, WO 2015/059709, WO 2016/067285, WO 2016/174665 and WO 2016/207888.
선행 기술의 단점 중 적어도 일부가 없는, 패키징을 위한 생분해성 시트에 대한 필요성이 존재한다.A need exists for a biodegradable sheet for packaging that is free of at least some of the shortcomings of the prior art.
본 발명은 적어도 일부 구현예에서, PBS 또는 PBSA를 포함하는 제1 외부 중합체 층 및 제2 외부 중합체 층, 및 약 70% (w/w) 내지 약 80% (w/w) PLA 및 약 20% (w/w) 내지 약 30% (w/w) PCL을 포함하는 내부 중합체 층을 포함하는 다층 생분해성 시트에 관한 것이다.The present invention provides, in at least some embodiments, a first outer polymer layer and a second outer polymer layer comprising PBS or PBSA, and from about 70% (w/w) to about 80% (w/w) PLA and about 20% and an inner polymeric layer comprising (w/w) to about 30% (w/w) PCL.
본원에 개시된 생분해성 시트는 이의 적어도 일부 구현예에서, 높은 물리적 강도 및 온도 저항을 갖고, 따라서 금속화를 포함한 코팅 공정을 견딜 수 있다. 시트는 추가로, 높은 광 투과율 및 우수한 장벽 특성을 갖는다.The biodegradable sheets disclosed herein, in at least some embodiments thereof, have high physical strength and temperature resistance, and thus can withstand coating processes including metallization. The sheet further has high light transmittance and good barrier properties.
게다가, 본 발명의 시트는, 이러한 시트로부터의 패키징의 제조에서 추가의 가공 단계를 필요로 할 추가의 밀봉층에 대한 필요성 없이 밀봉 가능하며, 따라서 제조 공정의 효율을 증가시키고 비용을 절감한다.Moreover, the sheet of the present invention is sealable without the need for an additional sealing layer which would require additional processing steps in the manufacture of packaging from such sheets, thus increasing the efficiency of the manufacturing process and reducing costs.
본원에 개시된 생분해성 시트의 물리적 특성은 폴리프로필렌(PP)과 유사하며, PP와 대조적으로 비료화 가능한(compostable) 추가 이점을 갖는다.The physical properties of the biodegradable sheets disclosed herein are similar to polypropylene (PP), with the added advantage of being compostable as opposed to PP.
본 발명의 일부 구현예의 일 양태에 따르면, 생분해성 시트가 제공되며, 상기 생분해성 시트는 제1 외부 중합체 층, 제2 외부 중합체 층 및 상기 제1 외부 중합체 층과 상기 제2 외부 중합체 층 사이의 적어도 제1 내부 중합체 층을 포함하며, 상기 제1 외부 중합체 층 및 상기 제2 외부 중합체 층은 각각 PBS 또는 PBSA를 포함하고; 상기 제1 내부 중합체 층은 약 70% (w/w) 내지 약 80% (w/w) PLA 및 약 20% (w/w) 내지 약 30% (w/w) PCL을 포함한다.According to an aspect of some embodiments of the present invention, there is provided a biodegradable sheet, wherein the biodegradable sheet comprises a first outer polymer layer, a second outer polymer layer and between the first outer polymer layer and the second outer polymer layer. at least a first inner polymer layer, wherein the first outer polymer layer and the second outer polymer layer each comprise PBS or PBSA; The first inner polymeric layer comprises from about 70% (w/w) to about 80% (w/w) PLA and from about 20% (w/w) to about 30% (w/w) PCL.
일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층 및 제2 외부 중합체 층은 각각 본질적으로 100% (w/w) PBS 또는 PBSA로 구성된다.In some embodiments, the first outer polymer layer and the second outer polymer layer each consist essentially of 100% (w/w) PBS or PBSA.
일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층 및 제2 외부 중합체 층은 각각 본질적으로 100% (w/w) PBS로 구성된다.In some embodiments, the first outer polymer layer and the second outer polymer layer each consist essentially of 100% (w/w) PBS.
일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층 및 제2 외부 중합체 층은 각각 본질적으로 100% (w/w) PBSA로 구성된다.In some embodiments, the first outer polymer layer and the second outer polymer layer each consist essentially of 100% (w/w) PBSA.
일부 구현예에서, 제1 내부 중합체 층은 약 70% (w/w) PLA 및 약 30% (w/w) PCL를 포함한다.In some embodiments, the first inner polymer layer comprises about 70% (w/w) PLA and about 30% (w/w) PCL.
일부 구현예에서, 제1 내부 중합체 층은 약 80% (w/w) PLA 및 약 20% (w/w) PCL를 포함한다.In some embodiments, the first inner polymer layer comprises about 80% (w/w) PLA and about 20% (w/w) PCL.
본 발명의 일부 구현예의 일 양태에 따르면, 생분해성 시트가 제공되며, 상기 생분해성 시트는 본질적으로, 각각이 약 100% PBS로 구성된 제1 내부 중합체 층 및 제2 내부 중합체 층, 및 약 70% (w/w) PLA 및 약 30% (w/w) PCL로 구성된 제1 내부 중합체 층으로 구성된다.According to an aspect of some embodiments of the present invention, there is provided a biodegradable sheet, wherein the biodegradable sheet consists essentially of a first inner polymer layer and a second inner polymer layer each consisting of about 100% PBS, and about 70% and a first inner polymer layer consisting of (w/w) PLA and about 30% (w/w) PCL.
본 발명의 일부 구현예의 일 양태에 따르면, 생분해성 시트가 제공되며, 상기 생분해성 시트는 본질적으로, 각각이 약 100% PBS로 구성된 제1 내부 중합체 층 및 제2 내부 중합체 층, 및 약 80% (w/w) PLA 및 약 20% (w/w) PCL로 구성된 제1 내부 중합체 층으로 구성된다.According to one aspect of some embodiments of the present invention, there is provided a biodegradable sheet, wherein the biodegradable sheet consists essentially of a first inner polymer layer and a second inner polymer layer each consisting of about 100% PBS, and about 80% and a first inner polymer layer consisting of (w/w) PLA and about 20% (w/w) PCL.
본 발명의 일부 구현예의 일 양태에 따르면, 생분해성 시트가 제공되며, 상기 생분해성 시트는 본질적으로, 각각이 약 100% PBSA로 구성된 제1 내부 중합체 층 및 제2 내부 중합체 층, 및 약 70% (w/w) PLA 및 약 30% (w/w) PCL로 구성된 제1 내부 중합체 층으로 구성된다.According to one aspect of some embodiments of the present invention, a biodegradable sheet is provided, wherein the biodegradable sheet consists essentially of a first inner polymer layer and a second inner polymer layer each consisting of about 100% PBSA, and about 70% and a first inner polymer layer consisting of (w/w) PLA and about 30% (w/w) PCL.
본원에 개시된 임의의 생분해성 시트의 일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층, 제2 외부 중합체 층 및 제1 내부 중합체 층은 각각 캐스트 시트 압출(cast sheet extrusion)에 의해 제조된다.In some embodiments of any of the biodegradable sheets disclosed herein, the first outer polymer layer, the second outer polymer layer, and the first inner polymer layer are each prepared by cast sheet extrusion.
본원에 개시된 임의의 생분해성 시트의 일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층, 제2 외부 중합체 층 및 제1 내부 중합체 층은 블로운 시트 압출(blown sheet extrusion)에 의해 제조된다.In some embodiments of any of the biodegradable sheets disclosed herein, the first outer polymer layer, the second outer polymer layer, and the first inner polymer layer are prepared by blown sheet extrusion.
본원에 개시된 임의의 생분해성 시트의 일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층, 제2 외부 중합체 층 및 제1 내부 중합체 층은 공압출된다.In some embodiments of any of the biodegradable sheets disclosed herein, the first outer polymer layer, the second outer polymer layer, and the first inner polymer layer are coextruded.
본 발명의 일부 구현예는 첨부된 도면을 참조로 하여 본원에 기재된다. 도면과 더불어 상세한 설명은 본 발명의 구현예가 실시될 수 있는 방법을 당업자가 알 수 있게 한다. 도면은 예시적인 논의를 위한 것이며, 본 발명의 근본적인 이해에 필요한 것보다 더 상세히 구현예의 구조적 세부사항을 나타내려는 것은 아니다. 명료성을 위해, 도면에 도시된 일부 물체는 스케일(scale)화되지 않는다.
도면에서:
도 1은 본 발명의 원리에 따른 3-층 시트의 구조의 개략적인 도면이며;
도 2는 95:5의 PLA:PCL 비를 포함하는 내부층을 갖는 기준 시트와 비교하여, 80:20의 PLA:PCL 비를 포함하는 내부층을 갖는 본 발명의 원리에 따른 시트의 비교 WVTR 특성을 도시하는 막대 그래프이며;
도 3은 55:45의 PLA:PCL 비를 포함하는 내부층을 갖는 기준 시트와 비교하여, 70:30의 PLA:PCL 비를 포함하는 내부층을 갖는 본 발명의 원리에 따른 시트의 비교 WVTR 특성을 도시하는 막대 그래프이며;
도 4는 80:20의 PLA:PCL 비를 포함하는 기준 단일층과 비교하여, 80:20의 PLA:PCL 비를 포함하는 내부층을 갖는 본 발명의 원리에 따른 시트의 비교 영률 및 항복 응력(stress at yield)을 도시하는 막대 그래프이며;
도 5는 80:20의 PLA:PBAT 비에서 PLA 및 PBAT를 포함하는 내부층을 갖는 기준 시트와 비교하여, 80:20의 PLA:PCL 비를 포함하는 내부층을 갖는 본 발명의 원리에 따른 시트의 비교 WVTR 특성을 도시하는 막대 그래프이며;
도 6은 80:20의 PLA:PBAT 비에서 PLA 및 PBAT를 포함하는 내부층을 갖는 기준 시트와 비교하여, 80:20의 PLA:PCL 비를 포함하는 내부층을 갖는 본 발명의 원리에 따른 시트의 비교 헤이즈 값을 도시하는 막대 그래프이며;
도 7은 70:30의 PLA:PBAT 비에서 PLA 및 PBAT를 포함하는 내부층을 갖는 기준 시트와 비교하여, 70:30의 PLA:PCL 비를 포함하는 내부층을 갖는 본 발명의 원리에 따른 시트의 비교 WVTR 특성을 도시하는 막대 그래프이고;
도 8은 70:30의 PLA:PBAT 비에서 PLA 및 PBAT를 포함하는 내부층을 갖는 기준 시트와 비교하여, 70:30의 PLA:PCL 비를 포함하는 내부층을 갖는 본 발명의 원리에 따른 시트의 비교 헤이즈 값을 도시하는 막대 그래프이다.Some embodiments of the invention are described herein with reference to the accompanying drawings. The detailed description in conjunction with the drawings enables those skilled in the art to understand how embodiments of the present invention may be practiced. The drawings are for illustrative discussion and are not intended to represent structural details of implementations in more detail than are necessary for a fundamental understanding of the invention. For clarity, some objects shown in the figures are not to scale.
From the drawing:
1 is a schematic diagram of the structure of a three-layer sheet according to the principles of the present invention;
2 shows comparative WVTR properties of a sheet according to the principles of the present invention having an inner layer comprising a PLA:PCL ratio of 80:20 compared to a reference sheet having an inner layer comprising a PLA:PCL ratio of 95:5; is a bar graph showing ;
3 shows comparative WVTR properties of a sheet according to the principles of the present invention having an inner layer comprising a PLA:PCL ratio of 70:30 compared to a reference sheet having an inner layer comprising a PLA:PCL ratio of 55:45; is a bar graph showing ;
4 shows comparative Young's modulus and yield stress ( a bar graph showing stress at yield;
5 is a sheet according to the principles of the present invention having an inner layer comprising a PLA:PCL ratio of 80:20, compared to a reference sheet having an inner layer comprising PLA and PBAT at a PLA:PBAT ratio of 80:20; is a bar graph depicting the comparative WVTR characteristics of ;
6 is a sheet according to the principles of the present invention having an inner layer comprising a PLA:PCL ratio of 80:20, compared to a reference sheet having an inner layer comprising PLA and PBAT at a PLA:PBAT ratio of 80:20; is a bar graph showing the comparative haze values of ;
7 shows a sheet according to the principles of the present invention having an inner layer comprising a PLA:PCL ratio of 70:30, compared to a reference sheet having an inner layer comprising PLA and PBAT at a PLA:PBAT ratio of 70:30; is a bar graph depicting the comparative WVTR characteristics of ;
8 is a sheet according to the principles of the present invention having an inner layer comprising a PLA:PCL ratio of 70:30 as compared to a reference sheet having an inner layer comprising PLA and PBAT at a PLA:PBAT ratio of 70:30; is a bar graph showing the comparative haze values of
정의Justice
다르게 정의되지 않는 한, 본원에 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 분야의 당업자에 의해 보편적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 상충하는 경우, 정의를 포함한 명세서가 우선한다.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In case of conflict, the specification, including definitions, will control.
하기 상세한 설명에서, 많은 구체적인 세부사항은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이들 구체적인 세부사항 없이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 다른 경우에, 잘 알려진 방법, 절차, 및 성분은 본 발명을 어렵지 않게 만들기 위해 상세히 기재되지 않았다.In the following detailed description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, it will be understood by one of ordinary skill in the art that the present invention may be practiced without these specific details. In other instances, well-known methods, procedures, and ingredients have not been described in detail in order to not make the present invention difficult.
본원에 사용된 바와 같이, 단수형("a", "an" 및 "the")은 문맥상 다르게 분명하게 나타내지 않는 한 복수형을 포함함을 주지한다. 양태 또는 구현예가 마쿠시 그룹(Markush group) 또는 다른 대안적인 그룹핑(grouping)의 측면에서 기재되는 경우, 당업자는 본 발명이 또한 상기 그룹의 개별 요소 또는 요소들의 서브그룹의 측면에서 기재됨을 인식할 것이다.Note that, as used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include the plural unless the context clearly dictates otherwise. Where aspects or embodiments are described in terms of Markush groups or other alternative groupings, those skilled in the art will recognize that the invention is also described in terms of individual elements or subgroups of elements of the group. .
본원에 사용된 바와 같이, 수치 앞에 용어 "약"이 존재하는 경우, 용어 "약"은 +/-10%를 나타내고자 한다.As used herein, when the term “about” precedes a numerical value, the term “about” is intended to indicate +/-10%.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "갖는(having)" 및 이의 문법적 변화형은 언급된 특질, 정수, 단계 또는 성분을 명시하는 것으로 여겨져야 하지만, 이들의 하나 이상의 추가 특질, 정수, 단계, 성분 또는 그룹의 추가를 배제하지 않는다. 이들 용어는 용어 "~로 구성되는" 및 "~로 본질적으로 구성되는"을 포괄한다.As used herein, the terms “comprising,” “including,” “having,” and grammatical variations thereof, are deemed to specify the stated feature, integer, step or ingredient. However, it does not exclude the addition of one or more additional features, integers, steps, components or groups thereof. These terms encompass the terms “consisting of” and “consisting essentially of”.
본 발명에 따른 생분해성 조성물은 식품 성분, 음료 및 의약과 같은 섭취 가능한 성분을 포함하여 고체, 반고체 또는 액체 성분을 패키징하는 데 유용한 물품을 포함하여 광범위하게 다양한 제조 물품을 제조하는 데 사용될 수 있다.Biodegradable compositions according to the present invention can be used to prepare a wide variety of articles of manufacture, including articles useful for packaging solid, semi-solid or liquid ingredients, including ingestible ingredients such as food ingredients, beverages, and pharmaceuticals.
본원에 사용된 바와 같이 용어 "생분해성"은 높은 환기 및 제어된 습도를 갖는 제어-조건 산업 비료 설비에서 180일 내에 살아 있는 유기체, 공기, 물 또는 이들의 임의의 조합의 작용을 통해 분해되는 중합체, 중합체 혼합물, 또는 중합체-함유 시트를 포함하는 것으로 이해된다. 생분해성 폴리에스테르 분해는 초기에 가수분해에 의해 발생하여, 결국에는 중합체를 짧은 올리고머로 절단하고, 이후에 미생물 분해 또는 미생물 소화에 의해 발생한다.The term “biodegradable” as used herein refers to a polymer that degrades through the action of living organisms, air, water, or any combination thereof within 180 days in a controlled-condition industrial fertilizer plant with high ventilation and controlled humidity. , polymer mixtures, or polymer-containing sheets. Biodegradable polyester degradation occurs initially by hydrolysis, eventually cleaving the polymer into short oligomers, followed by microbial degradation or microbial digestion.
본원에 사용된 용어 "시트"는 열가소성 및 패키징 분야에서 사용되는 이의 통상적인 의미를 갖는 것으로 이해되어야 하고, 용어 "필름"을 포함한다. 일반적으로, "필름"은 약 250 μm 이하, 200 μm 이하, 150 μm 이하, 100 μm 이하, 80 μm 이하 또는 70 μm 이하의 두께를 갖는 시트를 지칭한다. 이러한 시트는 임의의 적합한 두께를 가질 수 있으며, 단일 중합체 층일 수 있거나 2개 내지 10개 층을 갖는 다중 중합체 층일 수 있다. 이러한 시트는 블로운 필름 압출 및 캐스트 필름 압출을 포함하여 임의의 적합한 방법을 사용하여 제조될 수 있다.As used herein, the term “sheet” should be understood to have its ordinary meaning as used in the fields of thermoplastics and packaging, and includes the term “film”. In general, “film” refers to a sheet having a thickness of about 250 μm or less, 200 μm or less, 150 μm or less, 100 μm or less, 80 μm or less, or 70 μm or less. Such sheets may have any suitable thickness and may be a single polymer layer or may be multiple polymer layers having from 2 to 10 layers. Such sheets may be made using any suitable method, including blown film extrusion and cast film extrusion.
이제 도 1을 참조로 하여, 제1 외부층(12), 제2 외부층(14) 및 상기 제1 외부층(12)과 제2 외부층(14) 사이에 위치한 제1 내부층(16)을 포함하는 3-층 시트(10)가 도시되어 있다.Referring now to FIG. 1 , a first
일부 구현예에서, 시트의 총 두께는 약 40 μm 미만이며, 일부 구현예에서 약 35 μm 미만, 약 30 μm 미만, 약 25 μm 미만, 약 20 μm 미만, 약 15 μm 미만, 또는 심지어 약 10 μm 미만이다. In some embodiments, the total thickness of the sheet is less than about 40 μm, and in some embodiments less than about 35 μm, less than about 30 μm, less than about 25 μm, less than about 20 μm, less than about 15 μm, or even about 10 μm. is less than
일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층: 제1 내부 중합체 층: 제2 외부 중합체 층의 두께 비(ratio)는 약 1:2:1 내지 약 1:5:1, 예컨대 약 1:2:1, 약 1:3:1, 약 1:4:1 또는 약 1:5:1이다.In some embodiments, the thickness ratio of the first outer polymer layer: the first inner polymer layer: the second outer polymer layer is from about 1:2:1 to about 1:5:1, such as about 1:2:1 , about 1:3:1, about 1:4:1 or about 1:5:1.
본 발명에 따른 시트는 하나 이상의 추가 내부 및/또는 외부층을 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 생분해성 조성물은 식품 성분을 포함하여 고체 및 액체 성분을 패키징하는 데 유용한 물품을 포함하여 광범위하게 다양한 제조 물품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 시트는 광범위하게 다양한 두께(측정된 두께와 계산된 두께 둘 다) 및 층, 예를 들어 3, 4, 5개 이상의 층을 갖는 시트를 포함한다. 시트는 당업계에 알려진 방법, 예를 들어, 캐스트 필름 압출, 블로운 필름 압출, 공압출에 의해 생성될 수 있다.The sheet according to the invention may further comprise one or more additional inner and/or outer layers. Biodegradable compositions according to the present invention can be used to prepare a wide variety of articles of manufacture, including articles useful for packaging solid and liquid ingredients, including food ingredients. Therefore, the sheet according to the invention includes a sheet having a wide variety of thicknesses (both measured and calculated) and layers, for example 3, 4, 5 or more layers. Sheets may be produced by methods known in the art, for example, cast film extrusion, blown film extrusion, coextrusion.
당업계에 알려진 바와 같이, 다층 시트는 공압출, 라미네이션 또는 이들의 조합에 의해 생성된다. 라미네이션에서, 적어도 2개의 이전에-제조된 시트는 예를 들어, 열, 압력 및/또는 접착제에 의해 상호 접착된다.As is known in the art, multilayer sheets are produced by coextrusion, lamination, or combinations thereof. In lamination, at least two previously-made sheets are adhered to each other, for example by heat, pressure and/or adhesive.
당업자에게 알려진 바와 같이, 본원에 논의된 일부 중합체는 하나 이상의 명칭 또는 이의 스펠링을 갖는다. 예를 들어, 폴리(입실론-카프로락톤), 폴리(카프로락톤) 및 폴리카프로락톤은 동의어이고, 이들 용어는 상호 교환적으로 사용된다. 유사하게는, 폴리락트산 및 폴리(락트산)은 동의어이다.As is known to those skilled in the art, some of the polymers discussed herein have one or more names or spellings thereof. For example, poly(epsilon-caprolactone), poly(caprolactone), and polycaprolactone are synonymous and these terms are used interchangeably. Similarly, polylactic acid and poly(lactic acid) are synonymous.
본 발명은 적어도 일부 구현예에서, PBS 또는 PBSA를 포함하는(일부 구현예에서 이로 구성되는) 제1 외부 중합체 층 및 제2 외부 중합체 층, 및 약 70 내지 약 80% (w/w) PLA 및 약 20 내지 약 30% (w/w) PCL을 포함하는(일부 구현예에서 이로 구성되는) 내부 중합체 층을 포함하는(일부 구현예에서 이로 구성되는) 생분해성 시트에 관한 것이다.The present invention provides, in at least some embodiments, a first outer polymer layer and a second outer polymer layer comprising (in some embodiments consisting of) PBS or PBSA, and from about 70 to about 80% (w/w) PLA and A biodegradable sheet comprising (in some embodiments consisting of) an inner polymeric layer comprising (consisting of) from about 20 to about 30% (w/w) PCL.
일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층은 PBSA를 포함한다. 일부 구현예에서, 제2 외부 중합체 층은 PBSA를 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층과 제2 외부 중합체 층은 둘 다 각각 PBSA를 포함한다.In some embodiments, the first outer polymeric layer comprises PBSA. In some embodiments, the second outer polymeric layer comprises PBSA. In some embodiments, both the first outer polymer layer and the second outer polymer layer each comprise PBSA.
일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층은 PBSA로 구성된다. 일부 구현예에서, 제2 외부 중합체 층은 PBSA로 구성된다. 일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층과 제2 외부 중합체 층은 각각 PBSA로 구성된다.In some embodiments, the first outer polymeric layer is comprised of PBSA. In some embodiments, the second outer polymer layer is comprised of PBSA. In some embodiments, the first outer polymer layer and the second outer polymer layer are each comprised of PBSA.
일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층은 PBS를 포함한다. 일부 구현예에서, 제2 외부 중합체 층은 PBS를 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층과 제2 외부 중합체 층은 각각 PBS를 포함한다.In some embodiments, the first outer polymeric layer comprises PBS. In some embodiments, the second outer polymeric layer comprises PBS. In some embodiments, the first outer polymer layer and the second outer polymer layer each comprise PBS.
일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층은 PBS로 구성된다. 일부 구현예에서, 제2 외부 중합체 층은 PBS로 구성된다. 일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층과 제2 외부 중합체 층은 각각 PBS로 구성된다. In some embodiments, the first outer polymer layer is comprised of PBS. In some embodiments, the second outer polymer layer is comprised of PBS. In some embodiments, the first outer polymer layer and the second outer polymer layer are each comprised of PBS.
일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층은 PBS를 포함하거나 이로 구성되고, 제2 외부 중합체 층은 PBSA를 포함하거나 이로 구성된다. In some embodiments, the first outer polymeric layer comprises or consists of PBS and the second outer polymeric layer comprises or consists of PBSA.
일부 구현예에서, 제1 내부 중합체 층, 제1 외부 중합체 층 및 제2 외부 중합체 층 중 적어도 하나는 캐스트 필름 압출에 의해 제조된다.In some embodiments, at least one of the first inner polymer layer, the first outer polymer layer, and the second outer polymer layer is prepared by cast film extrusion.
일부 구현예에서, 제1 내부 중합체 층, 제1 외부 중합체 층 및 제2 외부 중합체 층 중 적어도 하나는 블로운 필름 압출에 의해 제조된다.In some embodiments, at least one of the first inner polymer layer, the first outer polymer layer, and the second outer polymer layer is prepared by blown film extrusion.
일부 구현예에서, 제1 내부 중합체 층, 제1 외부 중합체 층 및 제2 외부 중합체 층 중 적어도 2개는 공압출된다. 일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층 및 제1 내부 중합체 층은 공압출된다. 일부 구현예에서, 제2 외부층 및 제1 내부 중합체 층은 공압출된다. 일부 구현예에서, 제1 내부 중합체 층, 제1 외부 중합체 층 및 제2 외부 중합체 층은 공압출된다. In some embodiments, at least two of the first inner polymer layer, the first outer polymer layer, and the second outer polymer layer are coextruded. In some embodiments, the first outer polymer layer and the first inner polymer layer are coextruded. In some embodiments, the second outer layer and the first inner polymer layer are coextruded. In some embodiments, the first inner polymer layer, the first outer polymer layer, and the second outer polymer layer are coextruded.
일부 구현예에서, 본원에 개시된 생분해성 시트는 라미네이트화된(laminated) 구조를 포함하며, 즉, 시트는 적어도 2개의 층을 압출에 의해 생성함으로써 제조되고, 후속적으로 상기 층을 라미네이트화하여, 시트를 형성한다.In some embodiments, the biodegradable sheets disclosed herein comprise a laminated structure, i.e., the sheet is made by producing at least two layers by extrusion, followed by laminating the layers; form a sheet
일부 구현예에서, 생분해성 시트는 하나 이상의 추가 중합체 층을 추가로 포함한다.In some embodiments, the biodegradable sheet further comprises one or more additional polymeric layers.
일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층 또는 제2 외부 중합체 층 중 하나는 금속화된다. In some embodiments, either the first outer polymer layer or the second outer polymer layer is metallized.
일부 구현예에서, 제1 내부 중합체 층, 제1 외부 중합체 층 및 제2 외부 중합체 층 중 하나 이상은 하나의 면 또는 양면 상에 코팅을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 제1 내부 중합체 층은 하나의 면 상에 코팅을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 제1 내부 중합체 층은 양면 상에 코팅을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 제1 외부 중합체 층은 하나의 면 상에 코팅을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 제1 외부 중합체 층은 양면 상에 코팅을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 제2 외부 중합체 층은 하나의 면 상에 코팅을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 제2 외부 중합체 층은 양면 상에 코팅을 포함한다. 일부 구현예에서, 코팅은 쉘락(shellac)-기초 코팅, 셀룰로스-기초 코팅(예컨대 니트로셀룰로스 코팅), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVdC), 플라즈마-증착 알루미나 및/또는 실록산-기초 코팅, 아크릴성 코팅, 또는 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.In some embodiments, at least one of the first inner polymer layer, the first outer polymer layer, and the second outer polymer layer comprises a coating on one or both sides. In some embodiments, at least the first inner polymeric layer comprises a coating on one side. In some embodiments, at least the first inner polymeric layer comprises a coating on both sides. In some embodiments, at least the first outer polymeric layer comprises a coating on one side. In some embodiments, at least the first outer polymeric layer comprises a coating on both sides. In some embodiments, at least the second outer polymeric layer comprises a coating on one side. In some embodiments, at least the second outer polymeric layer comprises a coating on both sides. In some embodiments, the coating is a shellac-based coating, a cellulose-based coating (such as a nitrocellulose coating), polyvinylidene chloride (PVdC), plasma-deposited alumina and/or siloxane-based coating, an acrylic coating, or a mixture thereof.
일부 구현예에서, 제1 외부 중합체 층 또는 제2 외부 중합체 층 중 하나는 코팅되고 또한 금속화된다. 일부 이러한 구현예에서, 제1 외부 중합체 층 또는 제2 외부 중합체 층 중 하나는 우선 코팅된 다음, 금속화된다. 일부 대안적인 구현예에서, 제1 외부 중합체 층 또는 제2 외부 중합체 층 중 하나는 우선 금속화된 다음, 코팅된다.In some embodiments, either the first outer polymer layer or the second outer polymer layer is coated and also metallized. In some such embodiments, either the first outer polymer layer or the second outer polymer layer is first coated and then metallized. In some alternative embodiments, either the first outer polymer layer or the second outer polymer layer is first metallized and then coated.
일부 구현예에서, 본원에 개시된 바와 같은 생분해성 시트는 예를 들어 고체, 반고체 또는 액체 성분일 수 있는 식품, 음료 또는 의약과 같은 섭취 가능한 성분을 그 안에 함유하는 생분해성 패키지, 예컨대 가방 또는 파우치를 제조하는 데 사용된다. 예를 들어 일부 구현예에서, 생분해성 패키지는 동일한 시트의 2개 이상의 파트 또는 2개 이상의 시트의 가열 밀봉에 의해 제조된다. 일부 이러한 구현예에서, 제1 외부층으로서 본원에 지칭되는 층은, 생분해성 패키지의 내용물과 직접 접촉을 갖는 접촉층으로서 역할을 한다.In some embodiments, a biodegradable sheet as disclosed herein is a biodegradable package, such as a bag or pouch, containing therein an ingestible ingredient, such as a food, beverage or medicament, which may be, for example, a solid, semi-solid or liquid ingredient. used to manufacture For example, in some embodiments, the biodegradable package is made by heat sealing two or more parts of the same sheet or two or more sheets. In some such embodiments, the layer referred to herein as the first outer layer serves as a contact layer having direct contact with the contents of the biodegradable package.
일부 구현예에서, 본 발명에 따른 생분해성 시트는 4개월 내지 24개월 범위의 분해 시간을 갖는다. 일부 구현예에서, 본 발명에 따른 생분해성 시트는 12개월 이하 또는 18개월 이하의 보관 수명(shelf life)을 갖는다.In some embodiments, the biodegradable sheet according to the present invention has a decomposition time in the range of 4 months to 24 months. In some embodiments, the biodegradable sheet according to the present invention has a shelf life of 12 months or less or 18 months or less.
많은 변형 및 변화는 상기 교시의 측면에서 가능하다. 따라서, 첨부된 청구항의 범위 내에서 본 발명은 구체적으로 기재되지 않는 한 다르게 실시될 수 있는 것으로 이해된다.Many modifications and variations are possible in light of the above teachings. Accordingly, it is to be understood that, within the scope of the appended claims, the invention may be practiced otherwise unless specifically described.
하기 나열된 구체적인 구현예는 본원의 교시의 양태를 예시하며, 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.The specific embodiments listed below illustrate aspects of the teachings herein and are not to be considered limiting.
본 출원 전반에 걸쳐 미국 특허를 포함한 다양한 공보는 저자 및 년도 및 특허수에 의해 참조된다. 이들 공보 및 특허 및 특허 출원의 개시내용은 그 전체내용이 참조로서 본원에 포함되어, 본 발명이 속한 당업계를 더욱 완전히 기재한다.Throughout this application, various publications, including US patents, are referenced by author and year and number of patents. The disclosures of these publications and patents and patent applications are incorporated herein by reference in their entirety to more fully describe the art to which this invention pertains.
본원의 임의의 문헌의 인용은 이러한 문헌이 관련된 선행 기술임을 인정하는 것이 아니거나, 본 개시내용의 임의의 청구항의 특허성에 대한 물질인 것으로 여겨져서는 안 된다. 임의의 문헌의 내용 또는 일자에 대한 임의의 언급은 출원일에 출원인에게 입수 가능한 정보에 기초하고, 이러한 언급의 교정으로서 인정하는 것은 아니다.Citation of any document herein is not an admission that such document is prior art to which it relates, or is not construed as a material for the patentability of any claims of this disclosure. Any reference to the content or date of any document is based on the information available to the applicant at the filing date and is not an admission as a correction of such reference.
실시예Example
하기 실험 부문에서, 모든 백분율은 중량 백분율이다.In the experimental sections below, all percentages are percentages by weight.
재료 및 방법Materials and Methods
본원의 교시에 따른 중합체 시트의 모든 구현예는 상업적으로 입수 가능한 원료 및 장치를 사용하여, 하나 이상의 표준 방법을 사용하여 제조된다: 중합체 수지 건조, 수지 혼합, 캐스트 필름 압출, 캐스트 필름 공압출, 블로운 필름 압출 및 공압출 및 접착 라미네이션.All embodiments of polymer sheets according to the teachings herein are made using one or more standard methods, using commercially available raw materials and equipment: drying polymer resin, mixing resin, extrusion of cast film, co-extrusion of cast film, Raw film extrusion and coextrusion and adhesive lamination.
재료material
하기 중합체 수지 리알(rial)은 상업적인 공급원으로부터 획득한다:The following polymeric resin rials are obtained from commercial sources:
PCL 폴리(입실론-카프로락톤) PCL Poly(epsilon-caprolactone)
PLA 폴리(락트산) PLA poly(lactic acid)
PBS 폴리(부틸렌 숙시네이트) PBS poly(butylene succinate)
PBSA 폴리(부틸렌 숙시네이트 아디페이트) PBSA Poly(butylene succinate adipate)
수지를 추가 건조 없이 공급된 대로 사용한다. 선택적으로, 사용 전에, 수지를 예컨대 약 80℃까지 가열된 공기 유동 Shini SCD-160U-120H 건조제 건조기(desiccant dryer)에서 밤새 건조함으로써 추가 건조한다.The resin is used as supplied without further drying. Optionally, prior to use, the resin is further dried, for example, by drying overnight in an air flow Shini SCD-160U-120H desiccant dryer heated to about 80°C.
수지 혼합물resin mixture
본원의 교시에 따른 중합체 시트는 중합체 혼합물을 포함하는 층을 포함한다. 이러한 층은 중합체 혼합물 수지의 공압출에 의해 제조된다.A polymer sheet according to the teachings herein includes a layer comprising a polymer mixture. This layer is prepared by coextrusion of a polymer mixture resin.
필요한 중합체 혼합물 수지를 제조하기 위해, 적절한 양의 건조된 구성분 수지를 건조-배합하며, 트윈 스크류 화합기의 공급 내로 도입한 다음, 용융 압출하여, 중합체 혼합물 수지를 형성한다. 화합기에서의 용융 압출 동안, 온도 구역 설정은 190℃에서 170-175-180-185-190℃ 다이이다. 대안적으로, 필요한 중합체 혼합물 수지는 약 150℃에서 약 120-125-130-135-140℃ 다이의 온도 구역 설정을 사용하여 블로우 압출될 수 있다.To prepare the required polymer mixture resin, an appropriate amount of dried constituent resin is dry-blended, introduced into the feed of a twin screw compounder, and then melt extruded to form the polymer mixture resin. During melt extrusion in the compounder, the temperature zoning is from 190°C to 170-175-180-185-190°C die. Alternatively, the required polymer blend resin may be blow extruded using a temperature zoning of the die from about 150° C. to about 120-125-130-135-140° C.
화합된 중합체 수지를 스트랜드 펠렛화기(strand pelletizer)를 사용하여 1-5 mm 직경 펠렛으로 펠렛화한다.The compounded polymer resin is pelletized into 1-5 mm diameter pellets using a strand pelletizer.
시트의 캐스트 필름 공압출Cast film coextrusion of sheet
본원의 교시에 따른 시트의 일부 구현예를 3개 층의 공압출에 의해 제조하여, 요망되는 시트를 다층 캐스트 필름 공압출에 의해 제조한다.Some embodiments of sheets according to the teachings herein are made by coextrusion of three layers, so that the desired sheet is made by coextrusion of a multilayer cast film.
본원의 교시에 따른 시트의 일부 구현예를 단일층 및 다층 캐스트 필름 압출된 필름의 라미네이션에 의해 제조한다. 필름 및 시트를, 표준 설정을 사용하여 캐스트 필름 공압출기 Dr. Collin(Collin Lab and Pilot Solutions)을 사용하여 제조하며, 전형적으로 혼합물을, 온도 구역 설정 170-180-200℃; 200℃에서의 어댑터; 200℃에서의 공급블록(feedblock); 200℃에서의 다이를 갖는 압출기 내로 공급한다. 요망되는 두께를 갖는 압출된 층을 통상적인 방식으로 제공하기 위해 스크류 속도를 설정한다. 다층 필름의 경우, 각각의 포트(port)가 전용 압출기에 의해 공급되는 3개 포트를 갖는 다이를 사용한다.Some embodiments of sheets according to the teachings herein are made by lamination of single-layer and multi-layer cast film extruded films. Film and sheet, cast film coextruder using standard settings Dr. Prepared using Collin (Collin Lab and Pilot Solutions), typically mixing the mixture with temperature zoning 170-180-200°C; adapter at 200°C; feedblock at 200°C; Feed into an extruder with a die at 200°C. The screw speed is set in a conventional manner to provide an extruded layer having the desired thickness. For multilayer films, a die with three ports is used, each port fed by a dedicated extruder.
실시예 1: 본원에 개시된 교시에 따른 시트의 구체적인 구현예Example 1: Specific embodiment of a sheet according to the teachings disclosed herein
본원에 개시된 교시에 따른 구체적인 구현예를 나타내는 예시적인 시트 1 내지 8을 표 1에 따라 제조하며, 여기서 T는 층 두께, 마이크로미터(μm)를 지칭한다.Exemplary sheets 1-8, representing specific embodiments according to the teachings disclosed herein, were prepared according to Table 1, where T refers to the layer thickness, in micrometers (μm).
시트를 하기와 같이 제조한다:A sheet is prepared as follows:
하기 성분의 캐스트 필름 공압출에 의해 제조된 시트 #1
5 μm PBS (압출기 I), 5 μm PBS (Extruder I),
15 μm 70% PLA: 30% PCL (압출기 II), 15 μm 70% PLA: 30% PCL (Extruder II),
5 μm PBS (압출기 III) 5 μm PBS (Extruder III)
하기 성분의 캐스트 필름 공압출에 의해 제조된 시트 #2
5 μm PBS (압출기 I), 5 μm PBS (Extruder I),
15 μm 70% PLA: 30% PCL (압출기 II), 15 μm 70% PLA: 30% PCL (Extruder II),
5 μm PBSA (압출기 III), 5 μm PBSA (Extruder III),
하기 성분의 캐스트 필름 공압출에 의해 제조된 시트 #3
5 μm PBSA (압출기 I), 5 μm PBSA (Extruder I),
15 μm 70% PLA: 30% PCL (압출기 II), 15 μm 70% PLA: 30% PCL (Extruder II),
5 μm PBSA (압출기 III), 5 μm PBSA (Extruder III),
하기 성분의 캐스트 필름 공압출에 의해 제조된 시트 #4
5 μm PBSA (압출기 I), 5 μm PBSA (Extruder I),
15 μm 70% PLA: 30% PCL (압출기 II), 15 μm 70% PLA: 30% PCL (Extruder II),
5 μm PBS (압출기 III) 5 μm PBS (Extruder III)
하기 성분의 캐스트 필름 공압출에 의해 제조된 시트 #5
5 μm PBS (압출기 I), 5 μm PBS (Extruder I),
15 μm 80% PLA: 20% PCL (압출기 II),
15
5 μm PBS (압출기 III), 5 μm PBS (Extruder III),
하기 성분의 캐스트 필름 공압출에 의해 제조된 시트 #6Sheet #6 prepared by co-extrusion of a cast film of the following components
5 μm PBS (압출기 I), 5 μm PBS (Extruder I),
15 μm 80% PLA: 20% PCL (압출기 II),
15
5 μm PBSA (압출기 III) 5 μm PBSA (Extruder III)
하기 성분의 캐스트 필름 공압출에 의해 제조된 시트 #7Sheet #7 prepared by co-extrusion of a cast film of the following components
5 μm PBSA (압출기 I), 5 μm PBSA (Extruder I),
15 μm 80% PLA: 20% PCL (압출기 II),
15
5 μm PBSA (압출기 III), 5 μm PBSA (Extruder III),
하기 성분의 캐스트 필름 공압출에 의해 제조된 시트 #8
5 μm PBSA (압출기 I), 5 μm PBSA (Extruder I),
15 μm 70% PLA: 30% PCL (압출기 II), 15 μm 70% PLA: 30% PCL (Extruder II),
5 μm PBS (압출기 III) 5 μm PBS (Extruder III)
실시예 2: 본 발명의 시트의 물리적 특성Example 2: Physical Properties of Sheets of the Invention
본원에 개시된 생분해성 시트의 물리적 특성을 정의하기 위해, 하기 시험 방법을 사용하였다:To define the physical properties of the biodegradable sheets disclosed herein, the following test methods were used:
a. 항복 응력 및 최대 하중에서, 영률 및 파단 변형율을, 기계 방향 및 가로 방향에서 박막 플라스틱 시팅(sheeting)의 인장 특성에 대한 ASTM D882-10 표준 시험 방법(ASTM D882-10 Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting)을 사용하여 측정하였다.a. ASTM D882-10 Standard Test Method for Tensile Properties of Thin It was measured using plastic sheeting).
b. 가열 밀봉을, 기계 방향에서 가요성 장벽 물질의 밀봉 강도에 대한 ASTM F2029/F88 표준 시험 방법(ASTM F2029/F88 Standard Test Method for Seal Strength of Flexible Barrier Materials)을 사용하여 측정하였다.b. Heat seal was measured using ASTM F2029/F88 Standard Test Method for Seal Strength of Flexible Barrier Materials in the machine direction.
c. 광 투과율 및 헤이즈를, 투명 플라스틱의 헤이즈 및 광 투과율에 대한 ASTM D1003 - 07e1 표준 시험 방법(ASTM D1003 - 07e1 Standard Test Method for Haze and Luminous Transmittance of Transparent Plastics)을 사용하여 측정하였다.c. Light transmittance and haze were measured using ASTM D1003 - 07e1 Standard Test Method for Haze and Luminous Transmittance of Transparent Plastics.
d. 본 발명의 생분해성 시트의 수증기 투과도를, 조절된 적외선 센서를 사용하여 플라스틱 필름 및 시팅을 통한 수증기 투과율(WVTR)에 대한 ASTM F1249 표준 시험 방법(ASTM F1249 Standard Test Method for Water Vapor Transmission Rate (WVTR) Through Plastic Film and Sheeting Using a Modulated Infrared Sensor)을 사용하여 측정하였다.d. The water vapor transmission rate of the biodegradable sheet of the present invention was evaluated using a controlled infrared sensor, ASTM F1249 Standard Test Method for Water Vapor Transmission Rate (WVTR) through plastic film and sheeting (WVTR) Through Plastic Film and Sheeting Using a Modulated Infrared Sensor).
시험 방법을 하기 표 2에 요약한다.The test methods are summarized in Table 2 below.
하기 기준 시트를 비교 목적을 위해 제조하였다.The following reference sheets were prepared for comparative purposes.
i. i. 본 발명의 구체적인 PLA:PCL 비의 이점Advantages of Specific PLA:PCL Ratios of the Invention
38℃, 90%RH에서의 WVTR을 표 1에 정의된 바와 같은 시트 7에 대해, 그리고 표 3에 정의된 바와 같은 기준 시트 9에 대해 결정하였다. 결과를 도 2에 제시한다.WVTR at 38° C., 90%RH was determined for sheet 7 as defined in Table 1 and for
38℃, 90%RH에서의 WVTR을 표 1에 정의된 바와 같은 시트 3에 대해, 그리고 표 3에 정의된 바와 같은 기준 시트 10에 대해 결정하였다. 결과를 도 3에 제시한다.WVTR at 38°C, 90%RH was determined for
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 원리에 따른 비에서 PLA:PCL을 포함하는 내부층을 갖는 3-층 시트는, 이 범위 밖의 비에서 PLA:PCL을 포함하는 내부층을 갖는 기준 시트보다 유의하게 더 낮은 WVTR 값을 가졌다. 구체적으로, 도 2에서, 시트 7의 WVTR은, 기준 시트 9의 경우 210 g/m2/일(day)인 것과 비교하여 74 g/m2/일이었으며, 즉, 65% 감소하였고; 시트 3의 WVTR은, 기준 시트 10의 경우 142 g/m2/일인 것과 비교하여 27 g/m2/일이었으며, 즉, 81% 감소하였다.2 and 3 , a three-layer sheet having an inner layer comprising PLA:PCL at a ratio according to the principles of the present invention has an inner layer comprising PLA:PCL at a ratio outside this range. It had significantly lower WVTR values than the reference sheet. Specifically, in FIG. 2 , the WVTR of sheet 7 was 74 g/m 2 /day compared to 210 g/m 2 /day for
더 낮은 WVTR을 갖는 시트는 특히, 식품 품목의 패키징의 제조에 유리하며, 여기서 더 적은 물이 패키지에 진입하므로 그 안에 패키징된 품목의 신선함을 유지한다.A sheet with a lower WVTR is particularly advantageous for the manufacture of packaging of food items, where less water enters the package and thus maintains the freshness of the items packaged therein.
ii. ii. 단일층을 능가하는 본 발명의 3-층 시트의 이점Advantages of 3-Layer Sheets of the Invention Over Single Layers
기계 방향(MD)에서의 영률 및 MD와 가로 방향(TD)에서의 항복 응력; 및 밀봉 온도를 표 1에 정의된 바와 같이 시트 7에 대해, 그리고 시트 7의 내부층과 동일한 조성물을 갖는 표 3에 정의된 바와 같이 단일층 기준 시트 11에 대해 결정하였다. 결과를 도 4 및 표 4에 제시한다.Young's modulus in machine direction (MD) and yield stress in MD and transverse directions (TD); and sealing temperatures were determined for sheet 7 as defined in Table 1 and for single layer reference sheet 11 as defined in Table 3 having the same composition as the inner layer of sheet 7. The results are presented in Figure 4 and Table 4.
도 4에 도시된 바와 같이, 100 중량% PBSA 또는 PBS를 포함하는 제1 외부층 및 제2 외부층의 포함은, 시트 5 및 시트 7의 내부층과 동일한 조성물을 포함하는 단일층과 비교하여 하기 효과를 갖는다:As shown in FIG. 4 , the inclusion of the first outer layer and the second outer layer comprising 100 wt % PBSA or PBS, compared to a single layer comprising the same composition as the inner layers of
1. 기계 방향 MD에서의 계수(modulus)가 15%-30%만큼 저하된다. 그 결과, 취성(brittleness)이 감소된다.One. The modulus in the machine direction MD is lowered by 15%-30%. As a result, brittleness is reduced.
2. 기계 방향 MD에서의 항복 응력점이 15 N/mm로부터 약 25 N/mm까지 40%만큼 증가된다. 이러한 개선은 후속 공정에 중요하다.2. The yield stress point in the machine direction MD is increased by 40% from 15 N/mm to about 25 N/mm. These improvements are important for subsequent processes.
3. TD 방향에서의 항복 응력점이 4 N/mm로부터 약 30 N/mm까지 87%만큼 증가한다. 이러한 개선은 후속 공정에 중요하다.3. The yield stress point in the TD direction increases by 87% from 4 N/mm to about 30 N/mm. These improvements are important for subsequent processes.
표 4에 나타낸 바와 같이, 100 중량% PBSA 또는 PBS를 포함하는 제1 외부층 및 제2 외부층의 포함은 단일층과 비교하여 밀봉 온도 범위를 증가시킨다. 제1 외부층 및 제2 외부층이 100 중량% PBSA를 포함할 때, 밀봉 범위의 하위(lower) 역치는 단일층과 비교하여 더 낮다(110℃ 대신에 80℃). 제1 외부층 및 제2 외부층이 100 중량% PBS를 포함할 때, 밀봉 범위의 상위(upper) 역치는 단일층과 비교하여 더 높다(140℃ 대신에 150℃).As shown in Table 4, the inclusion of a first outer layer and a second outer layer comprising 100 wt % PBSA or PBS increases the sealing temperature range compared to a single layer. When the first outer layer and the second outer layer comprise 100 wt % PBSA, the lower threshold of sealing range is lower (80 °C instead of 110 °C) compared to the monolayer. When the first outer layer and the second outer layer comprise 100 wt % PBS, the upper threshold of sealing range is higher (150° C. instead of 140° C.) compared to the monolayer.
iii. iii. 본 발명의 시트의 구체적인 중합체의 이점Advantages of Specific Polymers of the Sheets of the Invention
38℃, 90%RH에서의 WVTR 및 헤이즈 값을 표 1에 정의된 바와 같은 시트 5에 대해, 그리고 표 3에 정의된 바와 같은 기준 시트 12에 대해 결정하였다. WVTR에 대한 결과를 도 5에 제시한다. 헤이즈에 대한 결과를 도 6에 제시한다.WVTR and haze values at 38° C., 90% RH were determined for
38℃, 90%RH에서의 WVTR 및 헤이즈 값을 표 1에 정의된 바와 같은 시트 3에 대해, 그리고 표 3에 정의된 바와 같은 기준 시트 13에 대해 결정하였다. WVTR에 대한 결과를 도 7에 제시한다. 헤이즈에 대한 결과를 도 8에 제시한다.WVTR and haze values at 38°C, 90%RH were determined for
도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 원리에 따른 비에서 PLA:PCL을 포함하는 내부층을 갖는 3-층 시트는, PCL이 PBAT에 의해 대체된 내부층을 갖는 기준 시트보다 유의하게 더 낮은 WVTR 값을 가졌다. 구체적으로, 시트 5의 WVTR은, 기준 시트 12의 경우 190 g/m2/일인 것과 비교하여 74 g/m2/일이었으며, 즉, 61% 감소하였고; 시트 3의 WVTR은, 기준 시트 13의 경우 255 g/m2/일인 것과 비교하여 25 g/m2/일이었으며, 즉, 90% 감소하였다.As shown in Figures 5 and 7, a three-layer sheet having an inner layer comprising PLA:PCL at a ratio according to the principles of the present invention is significantly higher than a reference sheet having an inner layer in which PCL is replaced by PBAT. significantly lower WVTR values. Specifically, the WVTR of
도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 원리에 따른 비에서 PLA:PCL을 포함하는 내부층을 갖는 3-층 시트는, PCL이 PBAT에 의해 대체된 내부층을 갖는 기준 시트보다 유의하게 개선된 명료성(clarity)을 가졌다. 구체적으로, 시트 5의 명료성은 기준 시트 12와 비교하여 115%만큼 증가되었으며, 시트 5의 헤이즈 값은 시트 12의 경우 38%인 것과 비교하여 17.5%였다. 유사하게는, 시트 3의 명료성은 시트 13과 비교하여 130%만큼 증가되었으며, 시트 3의 헤이즈 값은 시트 13의 경우 21%인 것과 비교하여 9%였다.As shown in Figures 6 and 8, a three-layer sheet with an inner layer comprising PLA:PCL at a ratio according to the principles of the present invention was significantly higher than a reference sheet with an inner layer in which PCL was replaced by PBAT. It has significantly improved clarity. Specifically, the clarity of
결론conclusion
상기에서 그리고 첨부된 도면에 나타낸 바와 같이, 구체적인 비에서 구체적인 중합체를 포함하는 내부층 및 PBS 및/또는 PBSA를 포함하는 외부층을 갖는 3-층 시트는, 내부층의 중합체 중 적어도 하나가 상이한 중합체로 대체되거나 내부층의 중합체가 상이한 비로 존재하거나 외부층이 부재하는 시트와 비교하여 놀랍도록 유리한 것으로 밝혀졌다.As shown above and in the accompanying drawings, a three-layer sheet having an inner layer comprising a specific polymer and an outer layer comprising PBS and/or PBSA at specific ratios is a polymer in which at least one of the polymers of the inner layer is different. It has been found to be surprisingly advantageous compared to sheets replaced by or in which the polymer in the inner layer is present in different ratios or in which the outer layer is absent.
이점은 저하된 WVTR, 영률의 감소, 개선된 항복 응력점, 더 광범위한 범위의 밀봉 온도, 증가된 명료성 및 저하된 헤이즈를 포함한다.Benefits include lowered WVTR, reduced Young's modulus, improved yield stress point, wider seal temperature range, increased clarity and lowered haze.
더욱이, PBS 및/또는 PBSA 이외의 중합체를 포함하는 외부층과 비교하여, 외부층으로서의 PBS 및/또는 PBSA의 구체적인 이점은 후속 공정, 예컨대 프린팅, 금속화 및 코팅에 대한 편리성; 마찰 계수의 용이한 제어; 우수한 밀봉성; 및 양호한 가공성을 포함한다. 더욱이, PBS 및 PBSA는 비료화 가능한 한편, PBSA는 심지어 가정에서 비료화 가능하다.Moreover, compared to an outer layer comprising a polymer other than PBS and/or PBSA, specific advantages of PBS and/or PBSA as an outer layer include convenience for subsequent processing such as printing, metallization and coating; easy control of the coefficient of friction; good sealing properties; and good processability. Moreover, PBS and PBSA are fertilizable, while PBSA is even fertilizable at home.
본원에 예시적으로 기재된 발명은 본원에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소 또는 요소들, 제한 또는 제한들의 부재 하에 적합하게 실시될 수 있다. 본원에서 값의 범위에 대한 언급은 다르게 본원에서 나타내지 않는 한 해당 범위 내에 속하는 각각의 별도의 값을 개별적으로 지칭하는 축약 방법으로서 역할을 하고자 할 뿐이며, 각각의 별도의 값은 이것이 본원에서 개별적으로 언급되는 바와 같이 명세서 내에 포함된다. 본원에 기재된 모든 방법은 본원에서 다르게 나타내거나 문맥상 다르게 분명하게 상충되지 않는 한 임의의 순서로 수행될 수 있다. 본원에 제공된 임의의 그리고 모든 실시예, 또는 예시적인 언어(예를 들어, "예컨대")의 사용은 본 발명을 더 양호하게 예시하고자 할 뿐이며, 다르게 나타내지 않는 한 본 발명의 범위에 제한을 제기하지는 않는다.The invention illustratively described herein may suitably be practiced in the absence of any element or elements, limitation or limitations, not specifically disclosed herein. Reference to a range of values herein is only intended to serve as a shorthand method of individually referring to each separate value falling within that range, unless otherwise indicated herein, and each separate value indicates that it is individually recited herein. incorporated into the specification as such. All methods described herein can be performed in any order unless otherwise indicated herein or otherwise clearly contradicted by context. The use of any and all examples, or exemplary language (eg, "such as") provided herein, is merely intended to better exemplify the invention and does not pose a limitation on the scope of the invention unless otherwise indicated. does not
상기 실시예가 본 발명의 구현예를 수행하기 위한 특정 방식을 예시하긴 하였지만, 사실상 당업자는 본 발명의 구현예를 수행하기 위한 대안적인 방식을 이해할 것이며, 이러한 대안적인 방식은 본원에서 명료하게 나타나 있지는 않다.Although the above examples have illustrated specific ways for carrying out embodiments of the present invention, in fact, those skilled in the art will understand alternative ways for carrying out embodiments of the present invention, which alternative modes are not explicitly shown herein. .
본 개시내용은 본 발명의 원리의 예시로서 여겨져야 하고 본 발명을 예시된 구현예로 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다.It is to be understood that the present disclosure is to be regarded as illustrative of the principles of the invention and is not intended to limit the invention to the illustrated embodiments.
당업자는 일상적인 실험 이하를 사용하여 본원에 기재된 발명의 구체적인 구현예의 등가물을 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 이러한 등가물은 하기 청구항에 의해 포괄되고자 한다.Those skilled in the art will recognize, or be able to ascertain using no more than routine experimentation, equivalents to the specific embodiments of the invention described herein. Such equivalents are intended to be encompassed by the following claims.
Claims (13)
상기 생분해성 시트는 제1 외부 중합체 층, 제2 외부 중합체 층, 및 상기 제1 외부 중합체 층과 상기 제2 외부 중합체 층 사이의 적어도 제1 내부 중합체 층을 포함하며,
상기 제1 외부 중합체 층 및 상기 제2 외부 중합체 층은 각각 PBS 또는 PBSA를 포함하고;
상기 제1 내부 중합체 층은 약 70% (w/w) 내지 약 80% (w/w) PLA 및 약 20% (w/w) 내지 약 30% (w/w) PCL을 포함하는, 생분해성 시트.A biodegradable sheet comprising:
wherein the biodegradable sheet comprises a first outer polymer layer, a second outer polymer layer, and at least a first inner polymer layer between the first outer polymer layer and the second outer polymer layer;
the first outer polymer layer and the second outer polymer layer each comprise PBS or PBSA;
wherein the first inner polymer layer comprises from about 70% (w/w) to about 80% (w/w) PLA and from about 20% (w/w) to about 30% (w/w) PCL. Sheet.
상기 제1 외부 중합체 층 및 상기 제2 외부 중합체 층은 각각 본질적으로 100% (w/w) PBS 또는 PBSA로 구성되는, 생분해성 시트.According to claim 1,
wherein said first outer polymer layer and said second outer polymer layer each consist essentially of 100% (w/w) PBS or PBSA.
상기 제1 외부 중합체 층 및 상기 제2 외부 중합체 층은 각각 본질적으로 100% (w/w) PBS로 구성되는, 생분해성 시트.3. The method of claim 1 or 2,
wherein said first outer polymer layer and said second outer polymer layer each consist essentially of 100% (w/w) PBS.
상기 제1 외부 중합체 층 및 상기 제2 외부 중합체 층은 각각 본질적으로 100% (w/w) PBSA로 구성되는, 생분해성 시트.3. The method of claim 1 or 2,
wherein said first outer polymer layer and said second outer polymer layer each consist essentially of 100% (w/w) PBSA.
상기 제1 내부 중합체 층은 약 70% (w/w) PLA 및 약 30% (w/w) PCL를 포함하는, 생분해성 시트.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
wherein the first inner polymer layer comprises about 70% (w/w) PLA and about 30% (w/w) PCL.
상기 제1 내부 중합체 층은 약 80% (w/w) PLA 및 약 20% (w/w) PCL를 포함하는, 생분해성 시트.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
wherein the first inner polymeric layer comprises about 80% (w/w) PLA and about 20% (w/w) PCL.
상기 생분해성 시트는 본질적으로, 각각이 약 100% PBS로 구성된 제1 외부 중합체 층 및 제2 외부 중합체 층, 및 약 70% (w/w) PLA 및 약 30% (w/w) PCL로 구성된 제1 내부 중합체 층으로 구성된, 생분해성 시트.A biodegradable sheet comprising:
The biodegradable sheet consists essentially of a first outer polymer layer and a second outer polymer layer each consisting of about 100% PBS, and about 70% (w/w) PLA and about 30% (w/w) PCL A biodegradable sheet consisting of a first inner polymer layer.
상기 생분해성 시트는, 각각 약 100% PBS로 구성된 제1 외부 중합체 층 및 제2 외부 중합체 층, 및 약 80% (w/w) PLA 및 약 20% (w/w) PCL로 구성된 제1 내부 중합체 층으로 본질적으로 구성된, 생분해성 시트.A biodegradable sheet comprising:
The biodegradable sheet comprises a first outer polymer layer and a second outer polymer layer each comprised of about 100% PBS, and a first inner layer comprised of about 80% (w/w) PLA and about 20% (w/w) PCL, respectively. A biodegradable sheet consisting essentially of a polymer layer.
상기 생분해성 시트는, 각각이 약 100% PBSA로 구성된 제1 외부 중합체 층 및 제2 외부 중합체 층, 및 약 70% (w/w) PLA 및 약 30% (w/w) PCL로 구성된 제1 내부 중합체 층으로 본질적으로 구성된, 생분해성 시트.A biodegradable sheet comprising:
The biodegradable sheet comprises a first outer polymer layer and a second outer polymer layer each consisting of about 100% PBSA, and a first outer polymer layer consisting of about 70% (w/w) PLA and about 30% (w/w) PCL A biodegradable sheet consisting essentially of an inner polymeric layer.
상기 생분해성 시트는, 각각이 약 100% PBSA로 구성된 제1 외부 중합체 층 및 제2 외부 중합체 층, 및 약 80% (w/w) PLA 및 약 20% (w/w) PCL로 구성된 제1 내부 중합체 층으로 본질적으로 구성된, 생분해성 시트.A biodegradable sheet comprising:
The biodegradable sheet comprises a first outer polymer layer and a second outer polymer layer each consisting of about 100% PBSA, and a first outer polymer layer consisting of about 80% (w/w) PLA and about 20% (w/w) PCL A biodegradable sheet consisting essentially of an inner polymeric layer.
상기 제1 내부 중합체 층, 상기 제1 외부 중합체 층 및 상기 제2 외부 중합체 층은 캐스트 시트 압출에 의해 제조되는, 생분해성 시트.9. The method according to any one of claims 1 to 8,
wherein the first inner polymer layer, the first outer polymer layer and the second outer polymer layer are produced by cast sheet extrusion.
상기 제1 내부 중합체 층, 상기 제1 외부 중합체 층 및 상기 제2 외부 중합체 층은 블로운 시트 압출에 의해 제조되는, 생분해성 시트.9. The method according to any one of claims 1 to 8,
wherein the first inner polymer layer, the first outer polymer layer and the second outer polymer layer are produced by blown sheet extrusion.
상기 제1 내부 중합체 층, 상기 제1 외부 중합체 층 및 상기 제2 외부 중합체 층 중 적어도 2개는 공압출되는, 생분해성 시트.9. The method according to any one of claims 1 to 8,
wherein at least two of the first inner polymer layer, the first outer polymer layer and the second outer polymer layer are coextruded.
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