KR101987086B1 - A biodegradable composite resin composition having improved low-temperature processability, a method for producing a composite resin, and a sheet manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물, 복합수지 제조방법 및 그로부터 제조되는 시트제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PLA(Poly lactic acid), PCL(폴리 카프로 락톤), PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트), PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트), PVAC(폴리 비닐 아세테이트), 크로스링킹제, 상용화제를 혼합한 복합수지 조성물을 분말가공하는 단계(S10), 혼합하는 단계(S20), 용융 압출하는 단계(S30), 냉각, 건조하는 단계(S40) 및 포장하는 단계(S50)를 거쳐 복합수지를 제조하며, 여기에 냉각, 건조된 스트랜스를 시트 제조용 T-die 압출기를 이용하여 용융압출하는 단계(S500), 상기 T-die 압출기를 통해 용융 압출한 복합수지를 압연하여 두께 조절 및 1차 냉각하여 시트를 제조하는 단계(S600), 상기 두께가 조절된 상태로 1차 냉각된 시트를 2차 냉각하는 단계(S700) 및 상기 2차 냉각된 시트를 규격에 맞게 커팅하여 포장하는 단계(S800)을 거쳐 시트 제조방법을 구현 함으로써, 저온상태에서 제품의 후가공이 용이하며, 생체접촉에 무해하고, 식품 접촉 규격에 맞는 시트를 제조함은 물론, 생분해조건을 충족하여 자원 순환 사용이 가능하도록 하는 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물, 복합수지 제조방법 및 그로부터 제조되는 시트제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a biodegradable composite resin composition, a composite resin manufacturing method and a sheet manufacturing method prepared from the low temperature processability, and more specifically PLA (Poly lactic acid), PCL (polycaprolactone), PBS (polybutyl) Styrene succinate), PBAT (poly butylene co- adipate terephthalate), PVAC (poly vinyl acetate), crosslinking agent, the step of powder processing the composite resin composition mixed with a compatibilizer (S10), mixing ( S20), melt extrusion step (S30), cooling, drying step (S40) and packaging step (S50) to produce a composite resin, and the cooled and dried strain T-die extruder for sheet production Melt extrusion step (S500), by rolling the composite resin melt-extruded through the T-die extruder to adjust the thickness and the first cooling to prepare a sheet (S600), the thickness of the primary Cooled sheet By implementing the sheet manufacturing method through the second cooling step (S700) and the step of cutting and packaging the second cooled sheet according to the standard (S800), it is easy to post-process the product in a low temperature state, harmless to bio-contact In addition, the present invention relates to a biodegradable composite resin composition, a composite resin manufacturing method, and a sheet manufacturing method manufactured therefrom, which have a low temperature processability, which not only manufactures a sheet conforming to food contact standards, but also satisfies biodegradation conditions and enables resource recycling. .
Description
본 발명은 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물, 복합수지 제조방법 및 그로부터 제조되는 시트제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주요 성분 및 제조방법의 개선을 통해 시트를 제작하고, 상기 시트를 이용하여 제작된 제품(부목(Splint))이 60 ~ 70℃의 저온상태에서 후 가공이 용이하여 사용 편의성이 향상됨은 물론, 생체접촉에 무해하고, 식품 접촉 규격에 맞는 시트를 제조하며, 생분해성 조건을 충족하여 자원 순환 사용이 가능한 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지 및 이를 이용한 시트 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a biodegradable composite resin composition, a composite resin manufacturing method and a sheet manufacturing method produced therefrom, which improves low temperature processability, and more particularly, to produce a sheet by improving the main components and manufacturing method, and using the sheet The product (splint) is made after processing at a low temperature of 60 ~ 70 ℃ easy to use and improved convenience, as well as harmless to bio-contact, to produce a sheet that meets food contact standards, biodegradable conditions The present invention provides a biodegradable composite resin and a sheet manufacturing method using the same having improved low temperature processability, which can be used for resource recycling.
일반적으로 합성플라스틱은 뛰어난 물성과 함께 가격이 저렴하고, 가벼운 특성으로 인해 현대인의 생활에 꼭 필요한 소재로 전세계에서 다양한 용도로 사용되고 있다. In general, synthetic plastics are inexpensive with excellent physical properties, and because of their light properties, they are used for various purposes all over the world.
상기 합성플라스틱은 이러한 물성, 편리성, 제품 생산성 및 가격 등의 장점으로 인해 일 회 내지 수회 사용 후 버려지는 일회용품의 주원료로 사용되고 있다. The synthetic plastic has been used as a main raw material of disposable products discarded after one to several times due to the advantages such as physical properties, convenience, product productivity and price.
그러나 합성플라스틱은 그 장점이자 단점인 분해가 잘 되지 않는 문제가 있으며, 이로 인하여 환경오염 문제가 날로 심각해지고 있다. 이에 최근에는 일회용품의 사용을 줄이거나, 사용한 일회용 플라스틱을 재활용하는 등의 운동이나 시도가 진행되어 왔다.However, synthetic plastics have a problem in that their advantages and disadvantages are not easily decomposed, and environmental pollution problems are becoming serious. In recent years, efforts and attempts have been made to reduce the use of disposable products or recycle used plastics.
국내외에 실질적으로 일회용 플라스틱 사용의 부분 규제도 실행되고 있는데, 우리나라에서도 '자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률'(2002. 법령 제6653호)을 통하여 폐기물을 증가시키는 이들 합성플라스틱 재질의 일회용품에 대한 규제 및 단속을 시행하고 있다.Substantial partial regulations on the use of disposable plastics have been implemented at home and abroad. In Korea, the Act on the Promotion of Saving and Recycling of Resources (Reg. Regulations and enforcement are in place.
또한, 합성플라스틱의 가장 보편적인 처리방법으로 매립, 소각 및 재생 방법을 주로 활용해 왔으나, 이들 방법으로는 환경오염 문제를 근본적으로 해결할 수 없었다.In addition, landfilling, incineration and regeneration methods have been mainly used as the most common treatment methods for synthetic plastics, but these methods cannot fundamentally solve environmental pollution problems.
즉, 합성 플라스틱은 폐기 처리시, 심각한 환경오염을 일으키는 문제가 있다. 또한, 화석연료의 고갈로 인하여, 최근 선진국을 중심으로 국제적인 규제를 통해 그 사용량을 점차 줄이거나 제한하고 있는 추세에 있다. 특히, 염화비닐수지(PVC)는 소각 시 다량의 다이옥신을 방출하는 문제점이 지적되고 있다. 다이옥신은 세계보건기구에 의해 유전 가능한 1급 발암물질로 규정됐고, 사람이나 동물에게 치명적인 악영향을 끼치는 것으로 보고되고 있다.That is, synthetic plastics have a problem of causing serious environmental pollution during disposal. In addition, due to the depletion of fossil fuels, recent trends have been gradually reducing or limiting their consumption through international regulations, especially in developed countries. In particular, vinyl chloride resin (PVC) has been pointed out the problem of releasing a large amount of dioxins when incinerated. Dioxins have been defined by the World Health Organization as a hereditary Class 1 carcinogen and are reported to have fatal adverse effects on humans and animals.
이에 자연 상태에서 분해되는 생분해성 수지로 대체하는 기술이 시도되고 있다. 생분해성 수지는 토양 속의 미생물에 의해 자연 분해되는 것으로, 이는 예를 들어 폴리락트산(poly lactic acid, PLA), 폴리글리콜산(poly glycolic acid, PGA), 폴리카프로락톤(poly caprolactone, PCL), 지방족 폴리에스테르 수지, 폴리히드록시 부틸산(poly hydroxy butyric acid, PHBA) 및 D-3-히드록시 부틸산(D-3-hydroxy butyric acid, HBA) 등을 들 수 있다.Therefore, a technique for replacing biodegradable resins that decompose in a natural state has been attempted. Biodegradable resins are naturally decomposed by microorganisms in the soil, for example, polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), polycaprolactone (PCL), aliphatic Polyester resins, poly hydroxy butyric acid (PHBA) and D-3-hydroxy butyric acid (HBA); and the like.
예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-0856627호 및 대한민국 등록특허 제10-0909776호 등에는 위와 같은 생분해성 수지를 이용하여 시트를 제조하는 기술이 제시되어 있다.For example, Korean Patent No. 10-0856627 and Korean Patent No. 10-0909776 disclose a technique for manufacturing a sheet using the biodegradable resin as described above.
그러나 생해분성 수지, 즉 상기한 바와 같은 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리카프로락톤(PCL), 지방족 폴리에스테르 수지, 폴리히드록시 부틸산(PHBA) 및 D-3-히드록시 부틸산(HBA) 등과 같은 생분해성 수지는 치수 안정성, 인장 강도 및 경도 등의 기계적 물성이 낮다. 이러한 물성을 보강하기 위해, 생분해성 수지시트에 별도의 보강 시트를 합지하거나, 시트의 압출 성형 시 생분해성 수지에 다른 일반 수지나 무기 필러(filler) 등을 첨가하여 제조하는 방법이 시도되고 있다.However, biodegradable resins such as polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), polycaprolactone (PCL), aliphatic polyester resins, polyhydroxy butyric acid (PHBA) and D-3-hydroxy as described above Biodegradable resins such as butyric acid (HBA) have low mechanical properties such as dimensional stability, tensile strength and hardness. In order to reinforce such physical properties, a method of manufacturing a separate reinforcing sheet on a biodegradable resin sheet or adding another general resin or an inorganic filler to the biodegradable resin during extrusion molding of the sheet has been attempted.
예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2009-0087681호에는 종이 소재를 압착(합지)하여 제조하는 기술이 제시되어 있다. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2009-0087681 discloses a technique for manufacturing a paper material by pressing (laminating).
그리고 대한민국 공개특허 제10-2011-0068267호에는 생분해성 수지에 지방족 폴리에스테르 등의 일반 수지와 산화티탄을 첨가하여 생분해성 수지시트를 제조하고, 이후 생분해성 수지시트의 일측면에 한지 시트를 적층 결합시켜 제조하는 기술이 제시되어 있다. In Korea Patent Publication No. 10-2011-0068267, a biodegradable resin sheet is prepared by adding a general resin such as aliphatic polyester and titanium oxide to a biodegradable resin, and then laminating a Hanji sheet on one side of the biodegradable resin sheet. Techniques for the manufacture by combining are shown.
그러나 상기 대한민국 공개특허 제10-2009-0087681호에서와 같이 별도의 보강 시트(종이)를 합지하는 경우, 생분해성 수지시트와 보강시트(종이) 간의 접착성이 부족하여 합지가 어렵다. 그리고 상기 대한민국 공개특허 제10-2011-0068267호에서와 같이 지방족 폴리에스테르 등의 일반 수지를 첨가하는 경우, 이는 상기 지방족 폴리에스테르 등의 일반 수지에 의해 친환경적이라 할 수 없다.However, when laminating a separate reinforcing sheet (paper), as in the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0087681, the lamination is difficult due to the lack of adhesion between the biodegradable resin sheet and the reinforcing sheet (paper). And when adding a general resin, such as aliphatic polyester, as in the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0068267, this can not be said to be environmentally friendly by the general resin, such as aliphatic polyester.
또한, 종래 생분해성 수지를 이용한 시트는 원하는 모양으로 성형하기 위해서는 고온에서 가공해야 했기 때문에 가공성이 저하되는 문제점이 있었다.In addition, the sheet using the conventional biodegradable resin had to be processed at a high temperature in order to form a desired shape, there was a problem that the workability is lowered.
또한, 종래 생분해성 수지를 이용한 시트는 생체 접촉 및 식품 접촉 규격을 충족하지 못하는 문제점이 있었다.In addition, the sheet using the conventional biodegradable resin has a problem that does not meet the biological contact and food contact standards.
본 발명은 상술한 종래 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 복합수지를 이루는 주요 성분 및 제조방법이 친환경적으로 개선됨은 물론, 상기 복합수지를 이용하여 제작된 제품(부목(Splint))이 60 ~ 70℃의 저온상태에서 후 가공이 용이하여 제품 사용성을 향상시킬 수 있도록 한 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물, 복합수지 제조방법 및 그로부터 제조되는 시트제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, the main components and manufacturing method for forming a composite resin is environmentally improved, as well as the product (Splint) produced using the composite resin 60 ~ 70 ℃ It is an object of the present invention to provide a biodegradable composite resin composition, a composite resin manufacturing method and a sheet manufacturing method produced therefrom having improved low temperature processability to facilitate post-processing at a low temperature of the product to improve product usability.
또한, 본 발명의 다른 목적은 생체접촉에 무해하고 식품 접촉 규격에 적합한 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물, 복합수지 제조방법 및 그로부터 제조되는 시트제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.Another object of the present invention is to provide a biodegradable composite resin composition, a composite resin manufacturing method, and a sheet manufacturing method produced therefrom, which are harmless to biocontact and have improved low temperature processability suitable for food contact standards.
또한, 본 발명에 제조방법에 의해 제조된 복합수지는 생분해성 조건을 충족하여 자원 순환 사용이 가능하도록 한 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지 및 복합수지 제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.In addition, it is an object of the present invention to provide a method for producing a biodegradable composite resin and composite resin improved low-temperature processability that the composite resin produced by the manufacturing method according to the present invention meets the biodegradable conditions to enable the use of resource circulation. .
상기한 목적을 달성하기 위한 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물은, PLA(Poly lactic acid), PCL(폴리 카프로 락톤), PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트), PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트), PVAC(폴리 비닐 아세테이트), 크로스링킹제, 상용화제를 혼합하여 이루어진다.Biodegradable composite resin composition with improved low temperature processability to achieve the above object, Poly (lactic acid), PCL (polycaprolactone), PBS (polybutylene succinate), PBAT (polybutylene co- adipate) Terephthalate), PVAC (polyvinyl acetate), crosslinking agent and compatibilizer.
본 발명에 있어서, 상기 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물은,In the present invention, the biodegradable composite resin composition with improved low temperature processability,
PLA(Poly lactic acid) 28 ~ 72 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 5 ~ 20 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 5 ~ 10 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 5~15 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 10 ~ 20 중량%, 크로스링킹제 2 ~ 4 중량%, 상용화제 1 ~ 3 중량%를 압출기를 통해 용융 압출할 수 있다.28 to 72 weight percent polylactic acid (PLA), 5 to 20 weight percent polycarprolactone (PCL), 5 to 10 weight percent polybutylene succinate (PBS), poly butylene co- adipate terephthalate (PBAT) 5-15% by weight, 10-20% by weight PVAC (polyvinyl acetate), 2-4% by weight crosslinking agent, 1-3% by weight compatibilizer may be melt extruded through an extruder.
본 발명에 있어서, 상기 PLA는 PLLA와 이성체인 PLDA를 스테레오 컴플렉스될 수 있다.In the present invention, the PLA may be stereo complexed PLLA and PLDA isomer.
본 발명에 있어서, 상기 PLA는 폴리-L-락타이드, 폴리-D-락타이드 및 폴리-DL-락타이드 단독중합체 또는 PLA는 폴리-L-락타이드, 폴리-D-락타이드 및 폴리-DL-락타이드를 포함하는 공중합체일 수 있다.In the present invention, the PLA is poly-L-lactide, poly-D-lactide and poly-DL-lactide homopolymer or PLA is poly-L-lactide, poly-D-lactide and poly-DL It may be a copolymer comprising lactide.
본 발명에 있어서, 상기 폴리-L-락타이드, 폴리-D-락타이드 및 폴리-DL-락타이드를 포함하는 공중합체인 경우 상기 폴리-D-락타이드는 5 ~ 10 중량%가 스테레오 컴플렉스될 수 있다.In the present invention, in the case of the copolymer including the poly-L-lactide, poly-D-lactide and poly-DL-lactide, the poly-D-lactide may be 5 to 10 wt% of the stereo complex. have.
본 발명에 있어서, 상기 PVAC(폴리 비닐 아세테이트)는,In the present invention, the PVAC (poly vinyl acetate),
가교 결합제로 접목된 PVOH(폴리 비닐알콜) 및 이들의 유도체 또는 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.It may be selected from the group consisting of PVOH (poly vinyl alcohol) and derivatives or mixtures thereof grafted with a crosslinking agent.
본 발명에 있어서, 상기 PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트)는,In the present invention, the PBS (polybutylene succinate),
PBSA(폴리 부틸렌 숙시네이트 아디페이트)로 대체될 수 있다.PBSA (poly butylene succinate adipate).
본 발명에 있어서, 상기 상용화제는 MAH(무수말레인산)일 수 있다.In the present invention, the compatibilizer may be MAH (maleic anhydride).
본 발명에 있어서, 상기 생분해성 복합수지 제조방법은,In the present invention, the biodegradable composite resin manufacturing method,
PLA(Poly lactic acid) 28 ~ 72 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 5 ~ 20 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 5 ~ 10 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 5~15 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 10 ~ 20 중량%, 크로스링킹제 2 ~ 4 중량%, 상용화제 1 ~ 3 중량%를 분말가공하는 단계(S10);28 to 72 weight percent polylactic acid (PLA), 5 to 20 weight percent polycarprolactone (PCL), 5 to 10 weight percent polybutylene succinate (PBS), poly butylene co- adipate terephthalate (PBAT) 5 to 15% by weight, 10 to 20% by weight of PVAC (polyvinyl acetate), 2 to 4% by weight of the crosslinking agent, 1 to 3% by weight of a compatibilizer (S10);
상기 분말상태로 가공한 원료를 더블 블레이드 리본 믹서기로 혼합하는 단계(S20);Mixing the raw material processed in the powder state with a double blade ribbon blender (S20);
상기 혼합된 원료를 원료 공급장치가 구비된 twin 압출기를 이용하여 용융 압출하는 단계(S30);Melt-extruding the mixed raw materials using a twin extruder equipped with a raw material supply device (S30);
상기 용융 압출된 원료를 다이(Die)에 투입한 후 다이(Die)를 통해 나온 스트랜드를 냉각, 건조하는 단계(S40)Injecting the melt-extruded raw material into the die (Die) and then cooling and drying the strands through the die (S40)
냉각된 스트랜드를 컷팅기를 거쳐 펠렛타이징 후 포장하는 단계(S50)를 포함하여 구성된다.It comprises a step (S50) for packaging the pellet after cooling the strand through the cutting machine.
본 발명에 있어서, 상기 스트랜드의 규격은, In the present invention, the standard of the strand,
밀도 1.25 ±0.05(g/㎠), 인장강도 50(Mpa), 인장활성율 3.5~6(Gpa), 연화온도 60~70℃, 수축률 0.5% 미만 및 수분함량 200ppm 이하이다.Density 1.25 ± 0.05 (g / ㎠), tensile strength 50 (Mpa), tensile activity rate 3.5-6 (Gpa), softening temperature 60-70 ℃, shrinkage less than 0.5% and water content 200ppm or less.
본 발명에 있어서, 상기 용융 압출된 스트랜드를 냉각, 건조하는 단계(S40)에서, 가공된 스트랜드는 공냉시스템으로 냉각할 수 있다.In the present invention, in the step of cooling and drying the melt-extruded strand (S40), the processed strand can be cooled by an air cooling system.
상기한 목적을 달성하기 위한 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지를 이용한 시트 제조방법은,Sheet production method using a biodegradable composite resin with improved low-temperature processability for achieving the above object,
PLA(Poly lactic acid) 28 ~ 72 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 5 ~ 20 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 5 ~ 10 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 5~15 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 10 ~ 20 중량%, 크로스링킹제 2 ~ 4 중량%, 상용화제 1 ~ 3 중량%를 분말가공하는 단계(S100);28 to 72 weight percent polylactic acid (PLA), 5 to 20 weight percent polycarprolactone (PCL), 5 to 10 weight percent polybutylene succinate (PBS), poly butylene co- adipate terephthalate (PBAT) 5 to 15% by weight, 10 to 20% by weight of PVAC (polyvinyl acetate), 2 to 4% by weight of crosslinking agent, 1 to 3% by weight of compatibilizer (S100);
상기 분말상태로 가공한 원료를 더블블레이드 리본 믹서기로 혼합하는 단계(S200);Mixing the raw material processed in the powder state with a double blade ribbon mixer (S200);
상기 혼합된 원료를 원료 공급장치가 구비된 twin 압출기를 이용하여 용융 압출하는 단계(S300);Melt-extruding the mixed raw materials using a twin extruder equipped with a raw material supply device (S300);
상기 용융 압출된 원료를 다이(Die)에 투입한 후 다이(Die)를 통해 나온 스트랜드를 냉각, 건조하는 단계(S400);Injecting the melt-extruded raw material into a die and then cooling and drying the strands formed through the die (S400);
상기 냉각, 건조된 스트랜스를 시트 제조용 T-die 압출기를 이용하여 용융압출하는 단계(S500);Melt-extruding the cooled and dried strain using a T-die extruder for manufacturing a sheet (S500);
상기 T-die 압출기를 통해 용융 압출한 복합수지를 압연하여 두께 조절 및 1차 냉각하여 시트를 제조하는 단계(S600);Rolling the composite resin melt-extruded through the T-die extruder to prepare a sheet by controlling thickness and first cooling (S600);
상기 두께가 조절된 상태로 1차 냉각된 시트를 2차 냉각하는 단계(S700) 및Second cooling the first cooled sheet in a state in which the thickness is adjusted (S700);
상기 2차 냉각된 시트를 규격에 맞게 커팅하여 포장하는 단계(S800)을 포함하여 구성된다.It is configured to include a step (S800) for cutting the secondary cooled sheet to meet the specifications.
본 발명에 있어서, 압연하여 두께 조절 및 1차 냉각 단계(S70)에서는 냉각롤을 포함한 3축 롤러가 적용될 수 있다.In the present invention, by rolling and adjusting the thickness and the primary cooling step (S70), a triaxial roller including a cooling roll may be applied.
이상과 같이 본 발명 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물, 복합수지 제조방법 및 그로부터 제조되는 시트제조방법은 소정의 형상으로 제작된 제품을 60 ~ 70℃의 저온 상태에서 후 가공이 용이하여 사용 편의성이 향상됨은 물론, 생체접촉에 무해하고, 식품 접촉 규격에 맞는 시트를 제조할 수 있는 효과가 있다.As described above, the biodegradable composite resin composition, the composite resin manufacturing method, and the sheet manufacturing method manufactured therefrom having improved low temperature processability of the present invention are easy to use after being processed at a low temperature of 60 to 70 ° C. in a predetermined shape for ease of use. This improvement is, of course, harmless to the biocontact, there is an effect that can produce a sheet conforming to the food contact standards.
또한, 이러한 방법을 통해 제조된 시트는 생분해성 조건을 충족하여 자원 순환 사용이 가능하도록 한다.In addition, sheets produced through this method also meet the biodegradable conditions to enable resource recycling.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지 제조방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지를 이용한 시트 제조방법을 나타낸 순서도.
저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지를 이용한 시트 제조방법1 is a flow chart showing a method for producing a biodegradable composite resin improved low temperature processability according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flow chart showing a sheet manufacturing method using a biodegradable composite resin improved low temperature processability according to a preferred embodiment of the present invention.
Sheet manufacturing method using biodegradable composite resin with improved low temperature processability
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해설되어서는 아니 되며, 고안자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors can appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, which can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations.
본 발명은 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물, 복합수지 제조방법 및 그로부터 제조되는 시트제조방법을 제공한다.The present invention provides a biodegradable composite resin composition, a composite resin manufacturing method and a sheet manufacturing method produced therefrom having improved low temperature processability.
본 발명은 PLA(Poly lactic acid), PCL(폴리 카프로 락톤), PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트), PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트), PVAC(폴리 비닐 아세테이트), 크로스링킹제, 상용화제를 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물을 제공한다.Polylactic acid (PLA), polycaprolactone (PCL), polybutylene succinate (PBS), polybutylene co- adipate terephthalate (PBAT), polyvinyl acetate (PVAC), crosslinking agents, It provides a biodegradable composite resin composition with improved low temperature processability, characterized in that made by mixing a compatibilizer.
이러한 복합수지조성물에 있어서, PLA(Poly lactic acid) 28 ~ 72 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 5 ~ 20 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 5 ~ 10 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 5~15 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 10 ~ 20 중량%, 크로스링킹제 2 ~ 4 중량%, 상용화제 1 ~ 3 중량%를 압출기를 통해 용융 압출한다.In the composite resin composition, 28 to 72% by weight of polylactic acid (PLA), 5 to 20% by weight of polycaprolactone (PCL), 5 to 10% by weight of polybutylene succinate (PBS), and polybutylene (PBAT) 5-15 wt.% Co-adipate terephthalate), 10-20 wt.% PVAC (polyvinyl acetate), 2-4 wt.% Crosslinking agent, 1-3 wt.% Compatibilizer are melt extruded through an extruder.
상기 생분해성 복합수지는 넓은 의미에서 분해성 복합수지에 포함되며, 상기 분해성 복합수지는 미국 ASTM (American Society for Testing And Materials)에 의해 특정 환경 조건에서 일정시간 동안에 화학적 구조가 상당히 변화되어 그 성질 변화를 표준 시험 방법으로 측정할 수 있는 플라스틱으로 규정하였으며, 상기 분해성 복합수지는 생분해성, 생광분해성(복합분해성), 광분해성 플라스틱으로 구분하고 있다.The biodegradable composite resin is included in the decomposable composite resin in a broad sense, and the degradable composite resin is significantly changed in chemical structure for a certain time under certain environmental conditions by the American Society for Testing And Materials (ASTM). The degradable composite resin is classified into biodegradable, biodegradable (complex degradable), and photodegradable plastics.
또한 국제표준기구인 ISO(International Standard Organization)에서는 최종 생분해(Ultimate biodegradation)를 미생물의 작용으로 유기물의 붕괴가 일어나고, 최종적으로 이산화탄소, 물과 무기염/생체물질을 생성하는 과정을 생분해로 규정하고 있다. ISO 472의 분해성 플라스틱에 대한 정의를 보면 분해성 플라스틱을 생분해성 플라스틱과 분해성 플라스틱으로 분류하였다. In addition, the International Standard Organization (ISO) defines the final biodegradation as the biodegradation of organic matter by the action of microorganisms and finally the production of carbon dioxide, water and inorganic salts / biomaterials. . In the definition of degradable plastics in ISO 472, degradable plastics are classified as biodegradable plastics and degradable plastics.
이러한 생분해성 플라스틱은 성형품, 포장재, 위생용품, 농업용품 등으로 사용한 플라스틱을 폐기시에 소각처리 하지 않고 단순히 매립하는 것만으로 수개월 내지 수년이내에 물, 이산화탄소, 메탄가스, 바이오매스 등으로 완전 분해되는 플라스틱을 말한다. Such biodegradable plastics are completely decomposed into water, carbon dioxide, methane gas, biomass, etc. within months to years by simply landfilling the plastics used as molded products, packaging materials, hygiene products, agricultural products, etc. Say
이러한 복합수지조성물에 있어서, 상기 PLA(Poly lactic acid)는 28 중량% 미만일 경우 사용자가 원하는 물성을 얻기 어려우며, 72 중량%를 초과할 경우 복합수지의 가공성이 저하된다.In such a composite resin composition, PLA (Poly lactic acid) is less than 28% by weight of the user is difficult to obtain the desired physical properties, when exceeding 72% by weight of the processability of the composite resin is reduced.
본 복합수지조성물에 있어서 상기 PLA(Poly lactic acid)는 28 중량% ~ 72 중량%인 것이 적합하다.In the composite resin composition, the PLA (Poly lactic acid) is suitably 28% by weight to 72% by weight.
또한, PCL(폴리 카프로 락톤)는 5 중량% 미만일 경우 인장강도 및 항복강도가 사용자가 원하는 수준에 미치지 못하며, 20 중량%를 초과할 경우 기계적인 물성이 저하된다.In addition, PCL (polycaprolactone) is less than 5% by weight of the tensile strength and yield strength does not reach the level desired by the user, when more than 20% by weight is lowered mechanical properties.
본 복합수지조성물에 있어서 상기 PCL(폴리 카프로 락톤)는 5 중량% ~ 20 중량%인 것이 적합하다.In the composite resin composition, the PCL (polycaprolactone) is suitably 5% by weight to 20% by weight.
또한, 복합수지조성물에 있어서, 상기 PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트)는 5 중량% 미만일 경우 얻어지는 수지의 가공성이 현저하게 떨어지게 되며, 10 중량%를 초과할 경우 기존의 수지와 차이점을 나타내지 못한다.In addition, in the composite resin composition, PBS (polybutylene succinate) is significantly less workability of the resin obtained when less than 5% by weight, when it exceeds 10% by weight does not show a difference from the existing resin.
한편, 상기 PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트)는 PBSA(폴리 부틸렌 숙시네이트 아디페이트)로 대체될 수 있다.On the other hand, the PBS (poly butylene succinate) can be replaced with PBSA (poly butylene succinate adipate).
이때, 상기 PLA(Poly lactic acid)는 PLLA와 이성체인 PLDA를 스테레오 컴플렉스된다.At this time, the PLA (Poly lactic acid) is a stereo complex PLLA and the isomer PLDA.
또한, 본 발명의 실시예에 따라 상기 PLA(Poly lactic acid)는 폴리-L-락타이드, 폴리-D-락타이드 및 폴리-DL-락타이드 단독중합체 이거나, 또는 PLA는 폴리-L-락타이드, 폴리-D-락타이드 및 폴리-DL-락타이드를 포함하는 공중합체일 수도 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the PLA (Poly lactic acid) is poly-L-lactide, poly-D-lactide and poly-DL-lactide homopolymer, or PLA is poly-L-lactide Or a copolymer comprising poly-D-lactide and poly-DL-lactide.
이때, 상기 폴리-L-락타이드, 폴리-D-락타이드 및 폴리-DL-락타이드을 포함하는 궁중합체일 경우 상기 폴리-D-락타이드는 5 ~ 10 중량%가 스테레오 컴플렉스될 수 있다.In this case, when the poly-L-lactide, poly-D-lactide, and poly-Dl-lactide-containing oligomers, the poly-D-lactide may be 5 to 10 wt% of the stereo complex.
또한, 상기 PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트)는 5중량% 미만일 경우 기계적 강도 및 유연성이 저하되며, 15 중량%를 초과할 경우 기계적 방향(MD)으로 찢어짐이 발생하게 된다. 상기 PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트)가 적정 비로 혼합되면 우수한 생분해성과 기계적 강도를 갖으면서도 향상된 유연성을 갖게 된다.In addition, the PBAT (polybutylene co- adipate terephthalate) is less than 5% by weight of the mechanical strength and flexibility is lowered, when it exceeds 15% by weight tearing occurs in the mechanical direction (MD). When the PBAT (polybutylene co-adipate terephthalate) is mixed in an appropriate ratio, it has excellent biodegradability and mechanical strength and improved flexibility.
본 복합수지조성물에 있어서 상기 PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트)는 5 중량% ~ 15 중량%인 것이 적합하다.In the composite resin composition, the PBAT (polybutylene co-adipate terephthalate) is suitably 5% by weight to 15% by weight.
또한, 본 발명의 실시예에 따라 상기 PVAC(폴리 비닐 아세테이트)는 가교 결합제로 접목된 PVOH(폴리 비닐알콜) 및 이들의 유도체 또는 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the PVAC (poly vinyl acetate) may be selected from the group consisting of PVOH (poly vinyl alcohol) and derivatives or mixtures thereof grafted with a crosslinking agent.
상기 PVAC(폴리 비닐 아세테이트)는 10 ~ 20 중량%인 것이 적합하다.The PVAC (poly vinyl acetate) is suitably 10 to 20% by weight.
한편, 상기 상용화제는, 복합계내의 구성 성분 간의 계면에 존재하면서 혼화성 또는 상용성을 도와서 강한 계면 접착을 일으키기 위한 물질로 본 발명에서는 PEG(Poly ethylene glycol), MA(Maleic anhydrate), GAM(Glycidil Maleic anhydrade) 가 적용된다.On the other hand, the compatibilizer is a material for causing strong interfacial adhesion by being present at the interface between the constituent components in the composite system to aid in miscibility or compatibility, PEG (Polyethylene glycol), MA (Maleic anhydrate), GAM ( Glycidil Maleic anhydrade is applied.
상기 상용화제는 MAH(무수말레인산)이 적용될 수 있다.The compatibilizer may be applied MAH (maleic anhydride).
이하, 본 발명은 하기 실시예 및 비교예에 의하여 더욱 구체적으로 설명된다. 그러나 본 실시예는 이해를 돕기 위해 예시적으로 기재하는 것일 뿐, 본 발명을 한정하려는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention is described in more detail by the following examples and comparative examples. However, the present embodiment is only illustrative for the purpose of understanding and is not intended to limit the present invention.
실시예Example 1 One
저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물은, PLA(Poly lactic acid) 50 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 10 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 5 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 15 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 15 중량%, 크로스링킹제 3 중량%, 상용화제 2 중량%를 첨가하여 트윈 스크류 압출기로 용융 압출하여 펠렛화 하였다.The biodegradable composite resin composition with improved low temperature processability includes 50% by weight of polylactic acid (PLA), 10% by weight of polycaprolactone (PCL), 5% by weight of polybutylene succinate (PBS), and polybutylene co- 15% by weight of adipate terephthalate), 15% by weight of PVAC (polyvinyl acetate), 3% by weight of a crosslinking agent and 2% by weight of a compatibilizer were added to melt pelletized by twin screw extruder.
다음으로 얻어진 펠렛을 ASTM D256에 따라 23℃에서 3.2mm의 바(bar)를 성형한 후 각 바의 노치드 아이조드 충격강도를 ASTM D256에 따라 측정한 다음하기 표2에 나타내었다.Next, the pellet obtained was molded at 23 ° C. according to ASTM D256 at 3.2 ° C., and the notched Izod impact strength of each bar was measured according to ASTM D256.
실시예Example 2 2
저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물은, PLA(Poly lactic acid) 50 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 15 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 5 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 15 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 10 중량%, 크로스링킹제 4 중량%, 상용화제 1 중량%를 첨가하여 트윈 스크류 압출기로 용융 압출하여 펠렛화 하였다.The biodegradable composite resin composition with improved low temperature processability includes 50% by weight of polylactic acid (PLA), 15% by weight of polycaprolactone (PCL), 5% by weight of polybutylene succinate (PBS), and polybutylene co- 15% by weight of adipate terephthalate), 10% by weight of PVAC (polyvinyl acetate), 4% by weight of crosslinking agent, and 1% by weight of compatibilizer were added to melt pelletized by twin screw extruder.
다음으로 얻어진 펠렛을 ASTM D256에 따라 23℃에서 3.2mm의 바(bar)를 성형한 후 각 바의 노치드 아이조드 충격강도를 ASTM D256에 따라 측정한 다음하기 표2에 나타내었다.Next, the pellet obtained was molded at 23 ° C. according to ASTM D256 at 3.2 ° C., and the notched Izod impact strength of each bar was measured according to ASTM D256.
실시예Example 3 3
저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물은, PLA(Poly lactic acid) 50 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 20 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 5 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 10 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 10 중량%, 크로스링킹제 2 중량%, 상용화제 3 중량%를 첨가하여 트윈 스크류 압출기로 용융 압출하여 펠렛화 하였다.The biodegradable composite resin composition with improved low temperature processability includes 50% by weight of polylactic acid (PLA), 20% by weight of polycaprolactone (PCL), 5% by weight of polybutylene succinate (PBS), and polybutylene co- 10% by weight of adipate terephthalate), 10% by weight of PVAC (polyvinyl acetate), 2% by weight of crosslinking agent, and 3% by weight of compatibilizer were added to melt pelletized by twin screw extruder.
다음으로 얻어진 펠렛을 ASTM D256에 따라 23℃에서 3.2mm의 바(bar)를 성형한 후 각 바의 노치드 아이조드 충격강도를 ASTM D256에 따라 측정한 다음하기 표2에 나타내었다.Next, the pellet obtained was molded at 23 ° C. according to ASTM D256 at 3.2 ° C., and the notched Izod impact strength of each bar was measured according to ASTM D256.
실시예Example 4 4
저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물은, PLA(Poly lactic acid) 50 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 15 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 5 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 5 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 20 중량%, 크로스링킹제 4 중량%, 상용화제 1 중량%를 첨가하여 트윈 스크류 압출기로 용융 압출하여 펠렛화 하였다.The biodegradable composite resin composition with improved low temperature processability includes 50% by weight of polylactic acid (PLA), 15% by weight of polycaprolactone (PCL), 5% by weight of polybutylene succinate (PBS), and polybutylene co- 5% by weight of adipate terephthalate), 20% by weight of PVAC (polyvinyl acetate), 4% by weight of crosslinking agent, and 1% by weight of compatibilizer were added to pelletize by melt extrusion with a twin screw extruder.
다음으로 얻어진 펠렛을 ASTM D256에 따라 23℃에서 3.2mm의 바(bar)를 성형한 후 각 바의 노치드 아이조드 충격강도를 ASTM D256에 따라 측정한 다음하기 표2에 나타내었다.Next, the pellet obtained was molded at 23 ° C. according to ASTM D256 at 3.2 ° C., and the notched Izod impact strength of each bar was measured according to ASTM D256.
실시예Example 5 5
저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물은, PLA(Poly lactic acid) 50 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 5 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 10 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 15 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 15 중량%, 크로스링킹제 4 중량%, 상용화제 1 중량%를 첨가하여 트윈 스크류 압출기로 용융 압출하여 펠렛화 하였다.The biodegradable composite resin composition with improved low temperature processability includes 50% by weight of polylactic acid (PLA), 5% by weight of polycaprolactone (PCL), 10% by weight of polybutylene succinate (PBS), and polybutylene co- 15% by weight of adipate terephthalate), 15% by weight of PVAC (polyvinyl acetate), 4% by weight of crosslinking agent, and 1% by weight of compatibilizer were added to melt pelletized by twin screw extruder.
다음으로 얻어진 펠렛을 ASTM D256에 따라 23℃에서 3.2mm의 바(bar)를 성형한 후 각 바의 노치드 아이조드 충격강도를 ASTM D256에 따라 측정한 다음하기 표2에 나타내었다.Next, the pellet obtained was molded at 23 ° C. according to ASTM D256 at 3.2 ° C., and the notched Izod impact strength of each bar was measured according to ASTM D256.
비교예Comparative example 1 One
저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물은, PLA(Poly lactic acid) 100 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 0 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 0 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 0 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 0 중량%, 크로스링킹제 0 중량%, 상용화제 0 중량%를 첨가하여 트윈 스크류 압출기로 용융 압출하여 펠렛화 하였다.The biodegradable composite resin composition with improved low temperature processability is 100% by weight of polylactic acid (PLA), 0% by weight of polycaprolactone (PCL), 0% by weight of polybutylene succinate (PBS), and polybutylene co- 0% by weight of adipate terephthalate), 0% by weight of PVAC (polyvinyl acetate), 0% by weight of crosslinking agent, and 0% by weight of compatibilizer were added to pelletize by melt extrusion with a twin screw extruder.
다음으로 얻어진 펠렛을 ASTM D256에 따라 23℃에서 3.2mm의 바(bar)를 성형한 후 각 바의 노치드 아이조드 충격강도를 ASTM D256에 따라 측정한 다음하기 표2에 나타내었다.Next, the pellet obtained was molded at 23 ° C. according to ASTM D256 at 3.2 ° C., and the notched Izod impact strength of each bar was measured according to ASTM D256.
비교예Comparative example 2 2
저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물은, PLA(Poly lactic acid) 85 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 0 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 5 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 5 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 5 중량%, 크로스링킹제 0 중량%, 상용화제 0 중량%를 첨가하여 트윈 스크류 압출기로 용융 압출하여 펠렛화 하였다.Biodegradable composite resin composition with improved low temperature processability: 85% by weight of polylactic acid (PLA), 0% by weight of polycaprolactone (PCL), 5% by weight of polybutylene succinate (PBS), polybutylene co- 5% by weight of adipate terephthalate), 5% by weight of PVAC (polyvinyl acetate), 0% by weight of crosslinking agent and 0% by weight of compatibilizer were added to pelletize by melt extrusion with a twin screw extruder.
다음으로 얻어진 펠렛을 ASTM D256에 따라 23℃에서 3.2mm의 바(bar)를 성형한 후 각 바의 노치드 아이조드 충격강도를 ASTM D256에 따라 측정한 다음하기 표2에 나타내었다.Next, the pellet obtained was molded at 23 ° C. according to ASTM D256 at 3.2 ° C., and the notched Izod impact strength of each bar was measured according to ASTM D256.
비교예Comparative example 3 3
저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물은, PLA(Poly lactic acid) 75 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 5 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 5 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 5 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 5 중량%, 크로스링킹제 4 중량%, 상용화제 1 중량%를 첨가하여 트윈 스크류 압출기로 용융 압출하여 펠렛화 하였다.Biodegradable composite resin composition with improved low temperature processability: 75% by weight of polylactic acid (PLA), 5% by weight of polycaprolactone (PCL), 5% by weight of polybutylene succinate (PBS), polybutylene co- 5% by weight of adipate terephthalate), 5% by weight of PVAC (polyvinyl acetate), 4% by weight of crosslinking agent, and 1% by weight of compatibilizer were added to melt pelletized by twin screw extruder.
다음으로 얻어진 펠렛을 ASTM D256에 따라 23℃에서 3.2mm의 바(bar)를 성형한 후 각 바의 노치드 아이조드 충격강도를 ASTM D256에 따라 측정한 다음하기 표2에 나타내었다.Next, the pellet obtained was molded at 23 ° C. according to ASTM D256 at 3.2 ° C., and the notched Izod impact strength of each bar was measured according to ASTM D256.
비교예Comparative example 4 4
저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물은, PLA(Poly lactic acid) 65 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 5 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 5 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 10 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 12 중량%, 크로스링킹제 2 중량%, 상용화제 1 중량%를 첨가하여 트윈 스크류 압출기로 용융 압출하여 펠렛화 하였다.The biodegradable composite resin composition with improved low temperature processability includes 65% by weight of polylactic acid (PLA), 5% by weight of polycaprolactone (PCL), 5% by weight of polybutylene succinate (PBS), and polybutylene co- 10 wt% of adipate terephthalate), 12 wt% of PVAC (polyvinyl acetate), 2 wt% of a crosslinking agent, and 1 wt% of a compatibilizer were added to pelletize by melt extrusion with a twin screw extruder.
다음으로 얻어진 펠렛을 ASTM D256에 따라 23℃에서 3.2mm의 바(bar)를 성형한 후 각 바의 노치드 아이조드 충격강도를 ASTM D256에 따라 측정한 다음하기 표2에 나타내었다.Next, the pellet obtained was molded at 23 ° C. according to ASTM D256 at 3.2 ° C., and the notched Izod impact strength of each bar was measured according to ASTM D256.
비교예Comparative example 5 5
저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물은, PLA(Poly lactic acid) 55 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 5 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 10 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 10 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 15 중량%, 크로스링킹제 2 중량%, 상용화제 3 중량%를 첨가하여 트윈 스크류 압출기로 용융 압출하여 펠렛화 하였다.Biodegradable composite resin composition with improved low temperature processability includes 55% by weight of polylactic acid (PLA), 5% by weight of polycaprolactone (PCL), 10% by weight of polybutylene succinate (PBS), and polybutylene co- 10% by weight of adipate terephthalate), 15% by weight of PVAC (polyvinyl acetate), 2% by weight of crosslinking agent, and 3% by weight of compatibilizer were added to pelletize by melt extrusion with a twin screw extruder.
다음으로 얻어진 펠렛을 ASTM D256에 따라 23℃에서 3.2mm의 바(bar)를 성형한 후 각 바의 노치드 아이조드 충격강도를 ASTM D256에 따라 측정한 다음하기 표2에 나타내었다.Next, the pellet obtained was molded at 23 ° C. according to ASTM D256 at 3.2 ° C., and the notched Izod impact strength of each bar was measured according to ASTM D256.
(중량%)PLA
(weight%)
(중량%)PCL
(weight%)
(중량%)PBS
(weight%)
(중량%)PBAT
(weight%)
(중량%)PVAC
(weight%)
(중량%)Cross linking agent
(weight%)
(중량%)Compatibilizer
(weight%)
실시예 1
Example 1
50
50
10
10
5
5
15
15
15
15
3
3
2
2
실시예 2
Example 2
50
50
15
15
5
5
15
15
10
10
4
4
1
One
실시예 3
Example 3
50
50
20
20
5
5
10
10
10
10
2
2
3
3
실시예 4
Example 4
50
50
15
15
5
5
5
5
20
20
4
4
1
One
실시예 5
Example 5
50
50
5
5
10
10
15
15
15
15
4
4
1
One
비교예 1
Comparative Example 1
100
100
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
비교예 2
Comparative Example 2
85
85
0
0
5
5
5
5
5
5
0
0
0
0
비교예 3
Comparative Example 3
75
75
5
5
5
5
5
5
5
5
4
4
1
One
비교예 4
Comparative Example 4
65
65
5
5
5
5
10
10
12
12
2
2
1
One
비교예 5
Comparative Example 5
55
55
5
5
10
10
10
10
15
15
2
2
3
3
실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 5에서 제조된 펠릿형태의 생분해성 복합수지로 가공된 바의 충격강도를 측정한 후 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.The impact strength of the bar processed by the pellet-type biodegradable composite resin prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 was measured and evaluated, and the results are shown in Table 2.
또한, 생분해성 복합수지를 일축 압출기(L/D : 40, 직경 35mm)로 170 ~ 190℃로 용융 혼련하여 3mm 두께의 시트를 가공한 후 부목(splint) 규격에 맞게 레이저 컷팅기로 재단한 후 자동 온도조절기가 부착된 수조를 이용하여 온도를 70℃로 맞추고 재단된 시트를 60초 동안 담구어 목업에 대고 성형한 후 그 성형성을 시간으로 측정하여 다음과 같이 4등급으로 구분하여 저온 성형성을 평가하였다.In addition, the biodegradable composite resin is melt-kneaded at 170 to 190 ° C with a single screw extruder (L / D: 40, diameter 35mm) to process a 3mm thick sheet, and then cut with a laser cutting machine according to the splint specifications. Using a water tank equipped with a temperature controller, adjust the temperature to 70 ℃, immerse the cut sheet for 60 seconds, and mold it on the mock-up. Measure the formability by time and divide it into 4 grades as follows. Evaluated.
충격강도(J/m)
Impact strength (J / m)
성형성 평가
Formability evaluation
실시예 1
Example 1
463
463
매우좋음
Very good
실시예 2
Example 2
423
423
매우좋음
Very good
실시예 3
Example 3
342
342
좋음
good
실시예 4
Example 4
368
368
좋음
good
실시예 5
Example 5
512
512
양호
Good
비교예 1
Comparative Example 1
63
63
보통
usually
비교예 2
Comparative Example 2
93
93
보통
usually
비교예 3
Comparative Example 3
118
118
양호
Good
비교예 4
Comparative Example 4
152
152
양호
Good
비교예 5
Comparative Example 5
321
321
좋음
good
상기 표 2에서 실시예 1 ~ 5로 제조된 생분해성 복합수지는 비교예 1 ~ 5로 제조된 생분해성 복합수지에 비해 충격 강도가 우수한 것으로 나타났으며, 성형성 평가에서도 실시예 1 ~ 5로 제조된 생분해성 복합수지가 성형성 평가가 우수한 것으로 나타났다.In Table 2, the biodegradable composite resins prepared in Examples 1 to 5 were found to have superior impact strength compared to the biodegradable composite resins prepared in Comparative Examples 1 to 5, and also in Examples 1 to 5 in evaluation of moldability. The prepared biodegradable composite resin was found to have excellent moldability evaluation.
또한, 시트를 가공한 후 부목(splint)의 성형등급은Also, after processing the sheet, the molding grade of the splint is
성형시간이 30 ~ 60초 : 매우좋음Molding time 30 ~ 60 seconds: Very good
성형시간이 60 ~ 100초 : 좋음Molding time 60 ~ 100 seconds: Good
성형시간이 100 ~ 200초 : 양호Molding time 100 ~ 200 seconds: Good
성형시간이 200초 이상 : 보통Molding time over 200 seconds: Normal
인 것으로 나타났다.Appeared to be.
이하, 상기와 같은 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물을 이용한 복합수지 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of preparing a composite resin using the biodegradable composite resin composition having improved low temperature processability will be described in detail.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지 제조방법을 나타낸 순서도이다.1 is a flow chart showing a method for producing a biodegradable composite resin with improved low temperature processability according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지 제조방법은 분말가공 단계(S10), 혼합하는 단계(S20), 용융 압출하는 단계(S30), 냉각, 건조하는 단계(S40) 및 포장하는 단계(S50)를 포함하여 이루어진다.Referring to Figure 1, the low temperature processability improved biodegradable composite resin manufacturing method powder processing step (S10), mixing step (S20), melt extrusion step (S30), cooling, drying step (S40) and packaging A step S50 is made.
분말상태 가공단계Powder Processing Step
먼저, 복합수지의 제조시 사용되는 원료는 PLA(Poly lactic acid), PCL(폴리 카프로 락톤), PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트), PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트), PVAC(폴리 비닐 아세테이트), 크로스링킹제, 상용화제가 사용된다.First, the raw materials used in the production of the composite resin are PLA (poly lactic acid), PCL (polycaprolactone), PBS (polybutylene succinate), PBAT (polybutylene co- adipate terephthalate), PVAC (poly Vinyl acetate), crosslinking agents, compatibilizers.
더욱 구체적으로 상기 PLA(Poly lactic acid) 28 ~ 72 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 5 ~ 20 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 5 ~ 10 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 5~15 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 10 ~ 20 중량%, 크로스링킹제 2 ~ 4 중량%, 상용화제 1 ~ 3 중량%의 비율로 혼합된다.More specifically, the PLA (Poly lactic acid) 28 to 72% by weight, PCL (polycaprolactone) 5 to 20% by weight, PBS (polybutylene succinate) 5 to 10% by weight, PBAT (polybutylene co-adi Pate terephthalate) 5-15 wt%, PVAC (polyvinyl acetate) 10-20 wt%, 2-4 wt% crosslinking agent, 1-3 wt% compatibilizer.
이후, 소정 크기의 입자를 갖는 분말을 혼합하는 단계,Thereafter, mixing the powder having particles of a predetermined size,
이때, 이들의 혼합을 위한 장비로는 더블블레이드 리본 믹서기를 사용한다.At this time, the equipment for mixing them uses a double blade ribbon mixer.
본 발명에서는 상기 1차 가공물과 나머지 원료들의 혼합에 사용하는 장비로 더블블레이드 리본 믹서기로 구체화하였으나, 그 실시예에 따라 다양한 원료를 혼합하는데 사용하는 장비이면 어떠한 장비든 적용 가능하다.In the present invention, the equipment used for the mixing of the first workpiece and the remaining raw materials is embodied as a double blade ribbon mixer, but any equipment may be applied as long as the equipment is used to mix various raw materials according to the embodiment.
상기 혼합물을 용융 압출하는 단계,Melt extruding the mixture,
다음으로, 상기 혼합물을 원료 공급장치가 구비된 twin 압출기를 이용하여 용융 압출하여 가공한다.Next, the mixture is melt extruded and processed using a twin extruder equipped with a raw material feeder.
상기 혼합물을 용융 압출하기 위해 사용하는 twin 압출기는 재료를 용융 압출할 때 사용하는 일반적인 공지 기술로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Twin extruder used for melt extrusion of the mixture is a general known technique used for melt extrusion of the material, a detailed description thereof will be omitted.
상기 용융 압출된 원료를 냉각, 건조하는 단계, Cooling and drying the melt-extruded raw material,
다음으로, 상기 원료 공급장치가 구비된 twin 압출기를 통해 압출된 원료를 다이(Die)에 투입한 후 다이(Die)를 통해 나온 스트랜드를 냉각, 건조한다. Next, the raw material extruded through a twin extruder equipped with the raw material feeder is put into a die, and the strands exited through the die are cooled and dried.
이때, 스트랜드의 냉각, 건조는 일반적으로 수냉식과 공냉식이 적용될 수 있다.At this time, the cooling and drying of the strand may be generally applied to water-cooled and air-cooled.
여기서, 상기 수냉식은 PLA 복합수지의 2차 건조가 필요하다.Here, the water-cooled type requires secondary drying of the PLA composite resin.
이에 본 발명에서는 냉각과 건조의 일체형인 공냉식의 냉각 건조방법을 적용한다. In the present invention, an air-cooled cooling drying method, which is an integrated cooling and drying method, is applied.
상기 압출기를 통해 가공된 스트랜드는 소정의 온도를 갖게 된다. 이에 냉각, 건조단계에서 스트랜드의 온도를 냉각시킨다. The strand processed through the extruder will have a predetermined temperature. This cools the strand temperature in the cooling and drying steps.
상기 스트랜드의 냉각, 건조단계에서 공냉시스템을 적용하는 것은 냉각 후 건조단계를 배제하여 동력과 시간을 줄여주어 친환경 제조방법을 구현하기 위함이다.Applying an air cooling system in the cooling and drying step of the strand is to implement an eco-friendly manufacturing method by reducing the power and time by eliminating the drying step after cooling.
상기 스트랜드를 냉각시키기 위한 공냉시스템은 대상물을 냉각할 때 사용하는 일반적인 공지 기술로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The air cooling system for cooling the strand is a general known technique used when cooling an object, and a detailed description thereof will be omitted.
한편, 본 발명에서는 시트 냉각에 적용되는 장비를 공냉시스템으로 구체화하였으나, 그 실시예에 따라 대상물을 냉각하는데 사용하는 장비이면 어떠한 장비든 적용 가능하다. 또한, 수냉식의 경우 건조단계를 거쳐야 하기 때문에 본 발명에서는 공냉식을 적용한다.Meanwhile, in the present invention, the equipment applied to the sheet cooling is embodied as an air cooling system, but any equipment may be applied as long as the equipment is used to cool the object according to the embodiment. In addition, in the case of water-cooled, air-cooled is applied in the present invention because it must go through a drying step.
포장하는 단계,Packing step,
냉각된 스트랜드를 펠렛타이징 후 포장한다.The cooled strand is packaged after pelletizing.
여기서 상기 스트랜드의 규격은, Here, the standard of the strand,
밀도 1.25 ±0.05(g/㎠), 인장강도 50(Mpa), 인장활성율 3.5~6(Gpa), 연화온도 60~70℃, 수축률 0.5% 미만 및 수분함량 200ppm 이하이다.Density 1.25 ± 0.05 (g / ㎠), tensile strength 50 (Mpa), tensile activity rate 3.5-6 (Gpa), softening temperature 60-70 ℃, shrinkage less than 0.5% and water content 200ppm or less.
또한, 상기 용융 압출된 스트랜드를 냉각, 건조하는 단계(S40)에서, 가공된 스트랜드는 공냉시스템으로 냉각할 수 있다.In addition, in the step of cooling and drying the melt-extruded strand (S40), the processed strand may be cooled by an air cooling system.
이에, 본 발명의 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지 및 그 제조방법을 통해 제조된 복합수지는 주요 원료성분 및 이를 이용한 제조방법의 개선을 통해 상기 소재를 이용하여 제품화된 물품을 60 ~ 70℃의 저온 상태에서 용이하게 후가공이 가능하며, 생체접촉에 무해하고, 식품 접촉 규격에 적합한 복합수지로 생분해성 조건을 충족하여 자원 순환 사용이 가능하도록 한다.Thus, the biodegradable composite resin with improved low-temperature processability of the present invention and the composite resin produced through the manufacturing method of the product commercialized by using the material through the improvement of the main raw material components and the manufacturing method using the same of 60 ~ 70 ℃ It can be easily processed at low temperature, harmless to biocontact, and meets biodegradable condition with composite resin that meets food contact standard to enable resource recycling.
이하, 상기와 같은 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지를 이용한 시트 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a sheet manufacturing method using the biodegradable composite resin with improved low temperature processability will be described in detail.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지를 이용한 시트 제조방법을 나타낸 순서도이다.Figure 2 is a flow chart showing a sheet manufacturing method using a biodegradable composite resin with improved low temperature processability in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지를 이용한 시트 제조방법은 2, the sheet manufacturing method using a biodegradable composite resin with improved low temperature processability
PLA(Poly lactic acid) 28 ~ 72 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 5 ~ 20 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 5 ~ 10 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 5~15 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 10 ~ 20 중량%, 크로스링킹제 2 ~ 4 중량%, 상용화제 1 ~ 3 중량%를 분말가공하는 단계(S100)와28 to 72 weight percent polylactic acid (PLA), 5 to 20 weight percent polycarprolactone (PCL), 5 to 10 weight percent polybutylene succinate (PBS), poly butylene co- adipate terephthalate (PBAT) 5 to 15% by weight, 10 to 20% by weight of PVAC (polyvinyl acetate), 2 to 4% by weight of crosslinking agent, 1 to 3% by weight of compatibilizer (S100) and
상기 분말상태로 가공한 원료를 더블블레이드 리본 믹서기로 혼합하는 단계(S200)와Mixing the raw material processed in the powder state with a double blade ribbon mixer (S200) and
상기 혼합된 원료를 원료 공급장치가 구비된 twin 압출기를 이용하여 용융 압출하는 단계(S300)와Melt-extruding the mixed raw material using a twin extruder equipped with a raw material supply device (S300) and
상기 용융 압출된 원료를 다이(Die)에 투입한 후 다이(Die)를 통해 나온 스트랜드를 냉각, 건조하는 단계(S400) 및Injecting the melt-extruded raw material into the die (Die) and then cooling and drying the strands through the die (S400) and
상기 냉각, 건조된 스트랜스를 시트 제조용 T-die 압출기를 이용하여 용융압출하는 단계(S500)를 진행한다.Melt-extruding the cooled and dried strain using a T-die extruder for producing a sheet (S500).
상기 (S100) ~ (S400)은 상시ㅌ기 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지 제조방법의 (S10) ~ (S40)과 동일한 방법을 갖는다.The (S100) to (S400) has the same method as the (S10) to (S40) of the biodegradable composite resin manufacturing method is always improved low temperature workability.
시트를 제조하는 단계Step of manufacturing sheet
상기 T-die 압출기를 통해 용융 압출한 복합수지를 압연하여 두께 조절 및 1차 냉각하여 시트를 제조한다.(S600)Rolling the composite resin melt-extruded through the T-die extruder to control the thickness and primary cooling to prepare a sheet. (S600)
본 발명의 시트 제조방법에 사용되는 압출기는 일반적인 시트제조용 압출기면 어떠한 압출기든 적용이 가능하다.Extruder used in the sheet manufacturing method of the present invention can be applied to any extruder if the general sheet manufacturing extruder.
상기 압연하여 두께 조절 및 1차 냉각 단계(S70)에서는 냉각롤을 포함한 3축 롤러가 적용될 수 있다.The rolling by adjusting the thickness and the primary cooling step (S70) may be applied to a triaxial roller including a cooling roll.
또한, 시트제조에는 최적의 용융온도 제어가 가능하면 process guide는 일반적이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.In addition, since the process guide is common in the sheet manufacturing is possible to control the optimal melting temperature will be omitted detailed description thereof.
여기에서 본 발명에 적합한 시트의 규격은,Herein, the standard of the sheet suitable for the present invention is
밀도 1.25 ±0.05(g/㎠)Density 1.25 ± 0.05 (g / ㎠)
인장강도 50(Mpa)Tensile Strength 50 (Mpa)
인장활성율 3.5~6(Gpa)Tensile Activity 3.5 ~ 6 (Gpa)
연화온도 60~70℃Softening Temperature 60 ~ 70 ℃
수축률 0.5% 미만 및Shrinkage less than 0.5% and
수분함량 200ppm이하의 범위 안에서 이루어져야 한다.The water content should be within the range of 200ppm or less.
이후, 2차 냉각하는 단계Thereafter, the second cooling step
상기 두께가 조절된 상태로 1차 냉각된 시트를 2차 냉각한다.(S700)The first cooled sheet is second-cooled while the thickness is adjusted. (S700)
이후, 포장하는 단계After that, packing
상기 2차 냉각된 시트를 규격에 맞게 커팅하여 포장한다.(S800)The secondary cooled sheet is cut and packed according to a standard. (S800)
본 발명은 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지 및 복합수지 제조방법을 통해 제조된 복합수지는 주요 원료성분 및 이를 이용한 제조방법이 친환경적으로 개선됨은 물론, 이렇게 제조된 복합수지를 이용한 제품은 60 ~ 70℃의 저온상태에서 용이한 후가공이 가능하며, 생체접촉에 무해하고 식품 접촉 규격에 적합함은 물론, 생분해성 조건을 충족하여 자원 순환 사용이 가능하도록 한다.The present invention is a composite resin produced by the biodegradable composite resin and composite resin manufacturing method with improved low temperature processability is improved environmentally the main raw material components and the manufacturing method using the same, as well as the product using the composite resin produced in this way 60 ~ 70 Easy post-processing at low temperature of ℃, harmless to bio-contact and suitable for food contact standards, as well as meet the biodegradable conditions to enable the use of resource circulation.
Claims (13)
PLA(Poly lactic acid) 28 ~ 72 중량%, PCL(폴리 카프로 락톤) 5 ~ 20 중량%, PBS(폴리 부틸렌 숙시네이트) 5 ~ 10 중량%, PBAT(폴리 부틸렌 코-아디페이트 테레프탈레이트) 5~15 중량%, PVAC(폴리 비닐 아세테이트) 10 ~ 20 중량%, 크로스링킹제 2 ~ 4 중량%, 상용화제 1 ~ 3 중량%를 압출기를 통해 용융 압출하며,
상기 PLA는 폴리-L-락타이드, 폴리-D-락타이드 및 폴리-DL-락타이드를 포함하는 공중합체이고,
상기 상용화제는 MAH(무수말레인산)인 것을 특징으로 하는 저온 가공성이 향상된 생분해성 복합수지조성물.
Polylactic acid (PLA), polycaprolactone (PCL), polybutylene succinate (PBS), polybutylene co-adipate terephthalate (PBAT), polyvinyl acetate (PVAC), crosslinking agents, compatibilizers Mixed,
28 to 72 weight percent polylactic acid (PLA), 5 to 20 weight percent polycarprolactone (PCL), 5 to 10 weight percent polybutylene succinate (PBS), poly butylene co- adipate terephthalate (PBAT) 5 to 15% by weight, 10 to 20% by weight of PVAC (polyvinyl acetate), 2 to 4% by weight of crosslinking agent, 1 to 3% by weight of compatibilizer are melt-extruded through an extruder,
The PLA is a copolymer comprising poly-L-lactide, poly-D-lactide and poly-DL-lactide,
The compatibilizer is MAH (maleic anhydride), biodegradable composite resin composition with improved low temperature processability.
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