KR20180042004A - Biodegradable resin compound and method of manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 (1) 지방족 폴리에스테르 수지와 지방족/방향족 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 생분해성 폴리에스테르 수지; (2) 글루텐; (3) 전분; 및 (4) 가소제를 포함하는 생분해성 수지 컴파운드 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 생분해성 수지 컴파운드는 전분과 함께 고탄성의 글루텐을 포함함으로써 강도 및 신율이 우수한 생분해성 물품을 제조할 수 있다.(1) at least one biodegradable polyester resin selected from the group consisting of an aliphatic polyester resin and an aliphatic / aromatic polyester resin; (2) Gluten; (3) starch; And (4) a plasticizer and a method for producing the same. The biodegradable resin compound according to the present invention can contain a starch and a high-elasticity gluten to produce a biodegradable article having excellent strength and elongation.
Description
본 발명은 생분해성 수지 컴파운드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 글루텐과 전분을 함께 포함함으로써 강도 및 신율이 우수한 생분해성 물품을 제조할 수 있는 생분해성 수지 컴파운드 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a biodegradable resin compound and a method for producing the biodegradable resin compound, and more particularly, to a biodegradable resin compound capable of producing a biodegradable article having excellent strength and elongation by containing gluten and starch together, .
일반적으로 플라스틱 재료는 기계적 물성, 내화학성, 내구성 등이 우수하며, 상대적으로 저렴한 가격으로 인해 수십년간 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되어 왔다. 하지만 이러한 플라스틱 계열의 폐기물은 자연상태에서의 분해성이 떨어져 사용 후 폐기 시 생태계에 악영향을 끼치고 환경파괴를 야기하는 문제점이 있다. 이러한 가운데 상기 플라스틱 재료를 이용한 일회용 제품의 비중이 높아지고 있어 사회적으로 큰 문제가 되고 있고 경제적 비용 상승도 초래하고 있다.In general, plastic materials have excellent mechanical properties, chemical resistance, durability, etc., and have been widely used throughout the industry for decades due to their relatively low price. However, such plastic wastes have a problem in that they are not decomposable in a natural state and adversely affect the ecosystem and cause environmental destruction at the time of disposal after use. Among them, disposable products using the above-mentioned plastic materials have been increasing in weight, resulting in a serious problem in society and increasing economic costs.
이에 대한 방안으로 제시된 것이 생분해성 수지를 이용하는 것이다. 상기 생분해성 수지로는 전분계 수지, 생분해성 폴리에스테르계 수지 등을 들 수 있다. 이러한 수지는 환경적으로 존재하는 미생물이 생산하는 효소들의 작용으로 인해 생분해되어 저분자 물질로 분해되고 최종적으로 물과 이산화탄소로 분해될 수 있다.A solution to this problem is to use biodegradable resins. Examples of the biodegradable resin include a starch-based resin and a biodegradable polyester-based resin. These resins are biodegradable due to the action of enzymes produced by environmentally existing microorganisms and can be decomposed into low molecular substances and ultimately decomposed into water and carbon dioxide.
그러나, 앞서 언급한 생분해성 수지 중 전분계 수지는 경제성이 우수하지만 강성 등 기계적 물성이 극도로 취약한 단점이 있다. 그리고, 상기 생분해성 폴리에스테르계 수지로는 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트(PBSA), 폴리부틸렌 숙시네이드-코-아디페이트-코-테레프탈레이트 (PBSAT), 폴리부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트(PBAT) 등과 같은 화학합성에 의한 폴리에스테르계 수지가 상용화되어 있으나, 제조원가가 높아 경제성이 떨어진다는 단점이 있다.However, the above-mentioned starch-based resin among the biodegradable resins has a disadvantage in that it is economically excellent, but its mechanical properties such as rigidity are extremely weak. Examples of the biodegradable polyester resin include polybutylene succinate (PBS), polybutylene succinate-co-adipate (PBSA), polybutylene succinide-co-adipate-co-terephthalate PBSAT), polybutylene adipate-co-terephthalate (PBAT), and the like, are commercialized, but they are disadvantageous in that the production cost is high and the economical efficiency is low.
이에, 천연 물질인 전분을 생분해성 폴리에스테르계 수지에 혼합하여 비용 절감과 함께 기계적 물성 향상을 구현하고자 하는 많은 연구가 이루어졌다. Thus, many studies have been made to improve the mechanical properties of the biodegradable polyester resin by mixing the natural starch with the biodegradable polyester resin.
예컨대, 특허문헌 1(국내 공개특허공보 제10-2009-0008098호)은 전분 40 ~ 80중량%, 가소제 1.5 ~ 25중량%, 무기 필러 5 ~ 40중량%, 지방족폴리에스테르 5 ~ 50중량%, 윤활제 0.3 ~ 11중량%를 포함하는 생분해성 수지 조성물에 대해 기재하고 있다. 이에 따라, 특허문헌 1은 물성이 개량되어 생산성, 가공성이 좋은 생분해성 수지 조성물을 제공할 수 있으며, 상기 조성물은 기존의 생분해성 폴리에스테르계 수지 대비 가격이 저렴하다는 장점을 가지고 있다고 기재하고 있다.For example, Patent Document 1 (Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0008098) discloses a polyurethane foam composition comprising 40 to 80 wt% of starch, 1.5 to 25 wt% of plasticizer, 5 to 40 wt% of inorganic filler, 5 to 50 wt% And 0.3 to 11% by weight of a lubricant. Accordingly, Patent Document 1 discloses that a biodegradable resin composition having improved physical properties and excellent productivity and processability can be provided, and that the composition has an advantage in that it is inexpensive compared to a conventional biodegradable polyester resin.
또한, 특허문헌 2(국내 공개특허공보 제10-2012-0025864호)는 반응성 개질제로 개질한 지방족 폴리에스터 폴리머, 열가소성 전분, 과산화제 및 산화방지제를 포함하는 생분해성 필름 조성물에 대해 기재하면서, 상기 조성물을 이용하여 필름을 제조할 경우 생분해도가 뛰어나면서 기계적 물성이 향상된 생분해성 필름을 제공할 수 있고, 경제성이 우수하다고 기재하고 있다.In addition, Patent Document 2 (Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0025864) discloses a biodegradable film composition comprising an aliphatic polyester polymer modified with a reactive modifier, a thermoplastic starch, a peroxidizing agent and an antioxidant, It is possible to provide a biodegradable film having excellent biodegradability and improved mechanical properties when the film is produced using the composition, and it is described that the film is excellent in economy.
그러나, 상기 특허문헌 1 및 2에서 사용되는 전분 및 열가소성 전분은 주성분인 선형 아밀로오스와 보조성분인 가지형 아밀로펙틴으로 구성되어 있는 것으로, 이러한 전분을 포함하는 생분해성 수지 컴파운드를 이용하여 생분해성 물품을 제조할 경우, 강도, 신율 등의 기계적 물성 구현에 한계를 지니고 있다. However, the starches and thermoplastic starches used in Patent Documents 1 and 2 are composed of linear amylose as a main component and branched amylopectin as an auxiliary component, and a biodegradable resin compound containing such starch is used to manufacture a biodegradable article , There is a limit to the implementation of mechanical properties such as strength and elongation.
따라서, 아밀로오스와 아밀로펙틴의 단순 조합으로 구성된 전분이나 무기 필러 등을 사용한 생분해성 수지 컴파운드 및 이로부터 제조된 물품의 한계를 극복할 수 있는 방안에 대한 연구가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to study a method for overcoming the limitations of biodegradable resin compounds using starch or inorganic filler composed of simple combination of amylose and amylopectin and products manufactured therefrom.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 글루텐과 전분을 함께 포함함으로써 강도 및 신율이 우수한 생분해성 물품을 제조할 수 있는 생분해성 수지 컴파운드를 제공하는 것이다. A problem to be solved by the present invention is to provide a biodegradable resin compound capable of producing a biodegradable article having excellent strength and elongation by containing gluten and starch together.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 생분해성 수지 컴파운드의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the biodegradable resin compound.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 (1) 지방족 폴리에스테르 수지와 지방족/방향족 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 생분해성 폴리에스테르 수지; (2) 글루텐; (3) 전분; 및 (4) 가소제를 포함하는 생분해성 수지 컴파운드을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to (1) a biodegradable polyester resin which is at least one selected from the group consisting of an aliphatic polyester resin and an aliphatic / aromatic polyester resin; (2) Gluten; (3) starch; And (4) a plasticizer.
상기 컴파운드는 상기 생분해성 폴리에스테르 수지 40 ~ 80중량%, 상기 글루텐 1 ~ 15중량%, 상기 전분 10 ~ 30중량% 및 상기 가소제 1 ~ 20중량%를 포함할 수 있다.The compound may include 40 to 80% by weight of the biodegradable polyester resin, 1 to 15% by weight of the gluten, 10 to 30% by weight of the starch and 1 to 20% by weight of the plasticizer.
상기 생분해성 폴리에스테르 수지는 폴리락트산(polylactic acid; PLA), 폴리부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트(poly butylene adipate-co-terephthalate; PBAT), 폴리부틸렌 숙시네이트(poly butylene succinate; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트(poly butylene succinate-co-adipate; PBSA), 폴리부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트-코-테레프탈레이트 (poly butylene succinate-co-adipate-co-terephthalate; PBSAT) 및 폴리하이드록시 알카노에이트(poly hydroxyl alkanoate; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.The biodegradable polyester resin may be selected from the group consisting of polylactic acid (PLA), polybutylene adipate-co-terephthalate (PBAT), polybutylene succinate (PBS) , Polybutylene succinate-co-adipate (PBSA), polybutylene succinate-co-adipate-co-terephthalate ; PBSAT) and polyhydroxylalkanoate (PHA).
상기 전분은 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 쌀 전분, 밀 전분 및 이들의 호화전분으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.The starch may include one or more selected from the group consisting of corn starch, waxy corn starch, tapioca starch, potato starch, sweet potato starch, rice starch, wheat starch, and starch of these.
상기 컴파운드는 상기 글루텐 및 전분 대신에 이들이 자연적으로 함유된 밀가루를 포함할 수 있고, 상기 밀가루는 강력분, 중력분 및 박력분으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.The compound may contain wheat flour naturally contained therein instead of the gluten and starch, and the wheat flour may include at least one selected from the group consisting of strong, gravity and flour.
상기 가소제는 솔비톨, 우레아, 글리세롤, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.The plasticizer may include one or more selected from the group consisting of sorbitol, urea, glycerol, polyethylene glycol, and polypropylene glycol.
상기 컴파운드는 탄산칼슘, 이산화티탄, 활석, 실리카, 유리섬유 및 운모로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 무기첨가제를 더 포함할 수 있다.The compound may further comprise at least one inorganic additive selected from the group consisting of calcium carbonate, titanium dioxide, talc, silica, glass fiber and mica.
또한, 본 발명은 상기 생분해성 수지 컴파운드의 제조방법을 제공하며, 상기 제조방법은 (1) 지방족 폴리에스테르 수지와 지방족/방향족 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 생분해성 폴리에스테르 수지; (2) 글루텐; (3) 전분; 및 (4) 가소제를 혼합하여 용융혼련하는 단계를 포함한다. The present invention also provides a method for producing the above-mentioned biodegradable resin compound, wherein the production method comprises (1) at least one biodegradable polyester resin selected from the group consisting of an aliphatic polyester resin and an aliphatic / aromatic polyester resin; (2) Gluten; (3) starch; And (4) a plasticizer, followed by melt-kneading.
이때, 상기 글루텐 및 전분 대신에 이들을 포함하는 밀가루가 혼합되어 용융혼련될 수 있다.At this time, instead of the gluten and the starch, wheat flour containing them may be mixed and melted and kneaded.
본 발명에 따른 생분해성 수지 컴파운드는 전분과 함께 고탄성의 글루텐을 포함함으로써 강도 및 신율이 우수한 생분해성 물품을 제조할 수 있다.The biodegradable resin compound according to the present invention can contain a starch and a high-elasticity gluten to produce a biodegradable article having excellent strength and elongation.
또한, 본 발명의 생분해성 수지 컴파운드 제조방법에 따르면, 상기 컴파운드에 포함된 각 성분들이 용융혼련되는 컴파운딩 공정을 통해 균일하게 혼합되면서 동시에 상기 전분의 가소화가 진행되므로 별도의 가소화 공정을 필요로 하지 않아 공정이 매우 단순하고 경제적이다.Further, according to the method for producing a biodegradable resin compound of the present invention, since the components contained in the compound are uniformly mixed through a compounding process in which the components are melted and kneaded, and the starch is plasticized at the same time, a separate plasticizing step is required The process is very simple and economical.
본 발명은 (1) 지방족 폴리에스테르 수지와 지방족/방향족 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 생분해성 폴리에스테르 수지; (2) 글루텐; (3) 전분; 및 (4) 가소제를 포함하는 생분해성 수지 컴파운드 및 그 제조방법에 관한 것이다.(1) at least one biodegradable polyester resin selected from the group consisting of an aliphatic polyester resin and an aliphatic / aromatic polyester resin; (2) Gluten; (3) starch; And (4) a plasticizer and a method for producing the same.
이하, 본 발명에 따른 생분해성 수지 컴파운드에 대해 상세히 살펴본다.Hereinafter, the biodegradable resin compound according to the present invention will be described in detail.
본 명세서에서, 「생분해성 수지 컴파운드」란 상기 생분해성 폴리에스테르 수지, 글루텐, 전분 및 가소제를 포함하는 생분해성 수지 조성물을 용융혼련하여 얻은 복합체를 의미한다.In the present specification, the term "biodegradable resin compound" means a composite obtained by melting and kneading a biodegradable resin composition comprising the above biodegradable polyester resin, gluten, starch and a plasticizer.
구체적으로, 상기 생분해성 수지 컴파운드는 상기 생분해성 폴리에스테르 수지 40 ~ 80중량%, 상기 글루텐 1 ~ 15중량%, 상기 전분 10 ~ 30중량% 및 상기 가소제 1 ~ 20중량%를 포함할 수 있다.Specifically, the biodegradable resin compound may include 40 to 80% by weight of the biodegradable polyester resin, 1 to 15% by weight of the gluten, 10 to 30% by weight of the starch and 1 to 20% by weight of the plasticizer.
상기 생분해성 폴리에스테르 수지의 함량이 상기 생분해성 수지 컴파운드 중량대비 40중량% 미만일 경우에는 상기 컴파운드를 이용하여 생분해성 물품을 제조하는 과정에서 가공성이 떨어지거나 생분해성 물품의 인장강도와 신율 및 인열강도가 떨어질 우려가 있고, 반면 상기 함량이 80중량%를 초과할 경우에는 제품 가격의 상승을 초래할 수 있다. When the content of the biodegradable polyester resin is less than 40% by weight based on the weight of the biodegradable resin compound, the processability of producing the biodegradable article using the compound is poor, or the tensile strength and elongation of the biodegradable article, If the content exceeds 80% by weight, the product price may increase.
일반적으로, 「폴리에스테르」란 에스테르 결합(-COO-)을 분자의 주사슬 속에 갖는 중합체를 총칭하는 것으로, 본 명세서에서 생분해성 폴리에스테르 수지는 락트산의 중합이나 락타이드의 개환중합을 통해 얻어지는 폴리락트산; 그리고 하나 이상의 이관능성(difunctional) 또는 3 이상의 다관능성 카르복실산과 하나 이상의 이관능성 또는 3 이상의 다관능성 히드록시 화합물의 에스테르화 반응 및 축중합 반응에 의해 제조된 생분해성을 갖는 합성 중합체를 포함한다.Generally, " polyester " is a generic term for a polymer having an ester bond (-COO-) in the main chain of a molecule. In the present specification, the biodegradable polyester resin is a polymer obtained by polymerization of lactic acid or ring- Lactic acid; And biodegradable synthetic polymers prepared by esterification and polycondensation of at least one difunctional or at least three polyfunctional carboxylic acids with at least one bifunctional or at least three polyfunctional hydroxy compounds.
바람직하게, 상기 생분해성 폴리에스테르 수지는 폴리락트산(polylactic acid; PLA), 폴리부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트(poly butylene adipate-co-terephthalate; PBAT), 폴리부틸렌 숙시네이트(poly butylene succinate; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트(poly butylene succinate-co-adipate; PBSA), 폴리부틸렌 숙시네이트-코아디페이트-코-테레프탈레이트 (poly butylene succinate-co-adipate-co-terephthalate; PBSAT) 및 폴리하이드록시 알카노에이트(poly hydroxyl alkanoate; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.Preferably, the biodegradable polyester resin is selected from the group consisting of polylactic acid (PLA), polybutylene adipate-co-terephthalate (PBAT), polybutylene succinate (PBS), polybutylene succinate-co-adipate (PBSA), polybutylene succinate-co-adipate-co -terephthalate (PBSAT), and polyhydroxylalkanoate (PHA).
그리고, 상기 글루텐은 인장강도, 인열강도 및 신율의 개선을 위해 투입되는 것으로, 보리, 밀 등의 곡류에 존재하는 불용성 단백질의 일종이다. 이러한 글루텐은 글리아딘(gliadin)과 글루테닌(glutenin)으로 구성되며 그물망 구조가 형성되어 있는 고탄성의 고분자 물질이다. 본 발명자들은 밀가루의 글루텐 성분이 식품 가공시 탄성을 유지하는 역할을 한다는 점에 착안하여, 상기 글루텐을 전분과 함께 생분해성 수지 컴파운드에 포함시킬 경우 강도 및 신율이 향상된 생분해성 물품을 제조할 수 있다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.The gluten is added to improve tensile strength, tear strength and elongation, and is a type of insoluble protein present in cereals such as barley and wheat. Such gluten is a high-elasticity polymer material composed of gliadin and glutenin and having a network structure. The inventors of the present invention have focused on the fact that the gluten component of wheat flour plays a role in maintaining the elasticity in food processing and can produce a biodegradable article having improved strength and elongation when the gluten is included in the biodegradable resin compound together with starch And completed the present invention.
상기 글루텐의 함량은 상기 생분해성 수지 컴파운드는 중량대비 1 ~ 15중량%일 수 있으며, 상기 글루텐의 함량이 1중량% 미만일 경우 글루텐에 의한 강도 및 신율 향상 효과가 미미할 우려가 있고, 반면 15중량%를 초과할 경우 최종적으로 제조되는 생분해성 물품의 표면이 불량해질 우려가 있다.If the content of the gluten is less than 1% by weight, the effect of improving the strength and elongation due to gluten may be insufficient. On the other hand, if the content of the gluten is less than 15% by weight, , There is a possibility that the surface of the biodegradable product finally produced is poor.
상기 전분의 함량은 상기 생분해성 수지 컴파운드는 중량대비 10 ~ 30중량%일 수 있으며, 상기 전분의 함량이 10중량% 미만일 경우 생분해성 물품의 열접착 강도 및 생분해성이 떨어질 우려가 있고, 반면 30중량%를 초과할 경우 생분해성 물품의 인장강도 및 성형성이 떨어질 우려가 있다.The starch may be 10 to 30% by weight of the biodegradable resin compound, and if the content of the starch is less than 10% by weight, the biodegradable article may have poor heat bonding strength and biodegradability. On the other hand, If the amount is more than 10% by weight, the tensile strength and the formability of the biodegradable article may deteriorate.
상기 전분은 별도의 화학적 또는 생물학적 처리 없이 통상적인 건식제분(dry milling) 또는 습식제분(wet milling) 과정에 의해 생산된 전분일 수 있다. 예컨대, 상기 전분은 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 쌀 전분, 밀 전분 및 이들의 호화전분으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다. 상기 전분은 선형 아밀로오스와 가지형 아밀로펙틴의 단순조합으로 구성되어 있는데, 이러한 전분만을 단독으로 사용할 경우 강도 및 신율 등의 기계적 물성 구현에 한계가 있기 때문에 본 발명에서는 고탄성의 글루텐을 혼합사용하여 고성능의 생분해성 수지 컴파운드를 제조한다.The starch may be a starch produced by conventional dry milling or wet milling without additional chemical or biological treatment. For example, the starch may include one or more selected from the group consisting of corn starch, waxy corn starch, tapioca starch, potato starch, sweet potato starch, rice starch, wheat starch, and their starch. The starch is composed of a simple combination of linear amylose and branched amylopectin. However, when only such starch is used alone, there is a limit to realization of mechanical properties such as strength and elongation. Therefore, in the present invention, high- To prepare a resin resin compound.
본 발명에 따른 생분해성 수지 컴파운드는 상기 글루텐과 전분을 각각 별도의 구성요소로서 인위적으로 혼합하여 포함할 수 있고, 또는 상기 글루텐 및 전분 대신에 이들이 함유된 밀가루를 포함할 수 있다. 즉, 상기 글루텐은 생분해성 수지 컴파운드에 전분과 별도의 성분으로서 인위적으로 혼합되거나, 상기 글루텐을 자연적으로 함유하는 밀가루를 통해 생분해성 수지 컴파운드에 포함될 수 있다. The biodegradable resin compound according to the present invention may contain the gluten and the starch as artificially mixed as separate components, or may contain flour containing the gluten and the starch instead of the gluten. That is, the gluten may be artificially mixed with the biodegradable resin compound as a separate component from the starch, or may be included in the biodegradable resin compound through the flour naturally containing the gluten.
상기 밀가루는 강력분, 중력분 및 박력분으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다. 이때, 상기 강력분은 글루텐의 함량(습부량 기준)이 35중량% 이상이고, 중력분은 글루텐의 함량(습부량 기준)이 25 ~ 35중량%이며, 박력분은 글루텐의 함량(습부량 기준)이 19 ~ 25중량%인 밀가루를 나타낸다. The flour may include at least one selected from the group consisting of high-strength, middle-strength, and high-strength flour. The glutinous content (based on wet weight) of gluten is at least 35% by weight, the gravity content is 25 to 35% by weight of gluten (based on wet weight), and the gluten content (based on wet weight) To 25% by weight of the flour.
상기 가소제는 전분을 가소화시키기 위해 사용되는 것으로, 솔비톨, 우레아, 글리세롤, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.The plasticizer used for plasticizing starch may include one or more selected from the group consisting of sorbitol, urea, glycerol, polyethylene glycol and polypropylene glycol.
상기 가소제의 함량은 상기 생분해성 수지 컴파운드는 중량대비 1 ~ 20중량%일 수 있다. 상기 가소제의 함량이 1중량％ 미만일 경우 전분의 가소화가 부족할 수 있으며, 반면 20중량％를 초과할 경우 가공시 퓸(fume)이 발생하거나 생분해성 물품의 끈적임이 발생할 우려가 있다. The content of the plasticizer may be 1 to 20% by weight based on the weight of the biodegradable resin compound. If the content of the plasticizer is less than 1% by weight, plasticization of the starch may be insufficient. On the other hand, if the content of the plasticizer is more than 20% by weight, fume may be generated or stickiness of the biodegradable article may occur.
본 발명에 따른 생분해성 수지 컴파운드는 성형가공성 개선을 목적으로 무기첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 무기첨가제로서는 통상적으로 이 분야에서 사용할 수 있는 무기첨가제라면 한정되지는 않으나, 탄산칼슘, 이산화티탄, 활석, 실리카, 유리섬유 및 운모로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다. The biodegradable resin compound according to the present invention may further contain an inorganic additive for the purpose of improving molding processability. The inorganic additive is not particularly limited as long as it is an inorganic additive that can be used in this field, but may include at least one selected from the group consisting of calcium carbonate, titanium dioxide, talc, silica, glass fiber and mica.
상기 무기 첨가제의 함량은 상기 컴파운드를 이용하여 제조되는 생분해성 물품의 물성을 고려하여 적절하게 조절될 수 있으며, 바람직하게 생분해성 수지 컴파운드는 중량대비 1 ~ 5중량%일 수 있다. 상기 무기첨가제의 함량이 1중량% 미만일 경우 성형 가공성의 개선 효과가 미미할 수 있고, 반면 5중량%를 초과하는 경우에는 생분해성 물품의 기계적 성질이 저하될 우려가 있다.The content of the inorganic additive may be appropriately adjusted in consideration of the physical properties of the biodegradable article produced using the compound. Preferably, the biodegradable resin compound may be 1 to 5% by weight. If the content of the inorganic additive is less than 1% by weight, the effect of improving moldability may be insignificant. On the other hand, if it exceeds 5% by weight, the mechanical properties of the biodegradable article may be deteriorated.
한편, 본 발명은 상기 생분해성 수지 컴파운드의 제조방법을 제공하며, 상기 제조방법은 (1) 지방족 폴리에스테르 수지와 지방족/방향족 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 생분해성 폴리에스테르 수지; (2) 글루텐; (3) 전분; 및 (4) 가소제를 혼합하여 용융혼련하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 글루텐 및 전분 대신에 이들을 포함하는 밀가루가 혼합되어 용융혼련될 수 있다.Meanwhile, the present invention provides a method for producing the biodegradable resin compound, which comprises: (1) at least one biodegradable polyester resin selected from the group consisting of an aliphatic polyester resin and an aliphatic / aromatic polyester resin; (2) Gluten; (3) starch; And (4) a plasticizer, followed by melt-kneading. At this time, instead of the gluten and the starch, wheat flour containing them may be mixed and melted and kneaded.
본 발명의 생분해성 수지 컴파운드의 제조방법에 따르면, 상기 용융혼련 과정을 통해 각각의 성분들이 균일하게 혼합되면서 동시에 상기 전분의 가소화가 진행될 수 있으므로 공정을 단순화할 수 있어 바람직하다.According to the method for producing a biodegradable resin compound of the present invention, the respective components can be uniformly mixed through the melt-kneading process, and at the same time, the plasticization of the starch can proceed, thereby simplifying the process.
상기 생분해성 수지 컴파운드에 포함되어 있는 각 성분들을 용융혼련하는 컴파운딩 공정시 통상적으로 이 분야에서 사용할 수 있는 공지의 혼합성이 양호한 압출기가 제한없이 사용될 수 있으며, 예컨대 단축압출기, 동방향 회전 이축 압출기, 이방향 회전 이축 압출기 등이 사용될 수 있다. 상기 압출기를 통해 압출된 용융혼련물은 고화 및 펠렛화 공정을 거쳐 생분해성 수지 컴파운드로 제조될 수 있다.In the compounding process for melting and kneading the respective components contained in the biodegradable resin compound, a known extruder having good mixing properties which can be used in this field can be used without limitation, and examples thereof include a single-screw extruder, , A two-direction rotary twin-screw extruder, and the like. The melt-kneaded product extruded through the extruder can be made into a biodegradable resin compound through solidification and pelletization.
상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 생분해성 수지 컴파운드는 생분해성이 우수하면서도 기계적 물성이 뛰어나 강도 및 신율이 우수한 생분해성 물품, 예컨대 생분해성 필름, 일회용 제품, 식품포장재 등으로 제조되어 다양한 분야에서 폭넓게 상용화될 수 있다. The biodegradable resin compound produced by the above-mentioned production method is produced from a biodegradable article having excellent biodegradability and excellent mechanical properties and excellent in strength and elongation, such as biodegradable film, disposable product, food packaging material, Can be commercialized.
이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these embodiments.
실시예 1Example 1
폴리부틸렌아디페이트-코-테레프탈레이트(poly butylene adipate-co-terephthalate; PBAT)(ENPOL PBG7070, S-Enpol사) 72중량%, 중력분(곰표 중력 밀가루 1등급, 대한제분) 20중량%, 글리세롤(Glycerol 99%, SAMCHUN) 8중량%을 혼합하여 생분해성 수지 조성물을 제조하였다.72% by weight of polybutylene adipate-co-terephthalate (PBP) (ENPOL PBG7070, S-Enpol), 20% by weight of gravitational powder (Glycerol 99%, SAMCHUN) were mixed to prepare a biodegradable resin composition.
이어서, 이축 압출기(L/D: 36/1, 직경: 25Φ, 창성 P&R사 제품)에 상기 생분해성 수지 조성물을 투입하고 용융혼련하는 컴파운딩 공정을 수행하였다. 상기 컴파운딩 공정을 통해 상기 각 성분들이 균일하게 혼합되면서 동시에 중력분의 가소화가 진행되었다. 이때, 컴파운드 조건은 하기와 같다.Subsequently, a compounding step of feeding the biodegradable resin composition to a twin-screw extruder (L / D: 36/1, diameter: 25Φ, manufactured by ChangSung P & R) and melting and kneading was carried out. Through the compounding step, the components were homogeneously mixed and at the same time, the gravity fraction was plasticized. At this time, the compound condition is as follows.
- 공급속도 : 25rpm- Feed rate: 25 rpm
- 압출속도 : 200rpm- extrusion speed: 200 rpm
- 압출기 온도(℃) : 80/120/165/165/165/165/165/165/165/160- Extruder temperature (占 폚): 80/120/165/165/165/165/165/165/165/160
이어서, 상기 용융혼련 과정이 완료된 후, 그 용융혼련물이 압출, 고화 및 펠렛화 공정을 거쳐 생분해성 수지 컴파운드로 제조되었다.Then, after the melt-kneading process was completed, the melt-kneaded product was extruded, solidified and pelletized to prepare a biodegradable resin compound.
실시예 2 내지 11 및 비교예 1 내지 2Examples 2 to 11 and Comparative Examples 1 to 2
상기 생분해성 수지 조성물에 포함되는 원료의 함량 및 종류를 하기의 표 1에 기재된 바와 같이 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛화된 생분해성 수지 컴파운드를 제조하였다.A pelletized biodegradable resin compound was prepared in the same manner as in Example 1, except that the content and type of the raw materials contained in the biodegradable resin composition were adjusted as shown in Table 1 below.
< 평가방법 ><Evaluation method>
상기 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 생분해성 수지 컴파운드를 Haake Rheomex OX (Thermo Scientific, 직경: 15mm) 필름 성형기를 사용하여 가공온도 170℃에서, 블로잉 가공하여 폭 20cm x 두께 30㎛의 생분해성 필름을 10m 제조하고, 제조된 필름의 물성을 다음과 같은 방법으로 평가하였다.The biodegradable resin compounds prepared according to Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 and 2 were blown at a processing temperature of 170 占 폚 using a Haake Rheomex OX (Thermo Scientific, diameter: 15 mm) film molding machine, A biodegradable film having a thickness of 30 m was prepared for 10 m, and physical properties of the produced film were evaluated by the following method.
1. 필름가공성1. Film processability
필름 블로잉 가공시 볼(ball) 형성 상태에 따라 가공성을 판단하였다. 하기의 표 1에서 "◎"는 지속적인 작업가능 상태를 나타내고, "○"는 간헐적인 붕괴가 있는 상태를 나타내며, "×"는 볼(ball) 형성이 불가능한 상태를 나타낸다. In the film blowing process, the processability was judged according to the state of ball formation. In Table 1 below, "& cir & " indicates a state in which continuous formation is possible," O "indicates a state in which intermittent collapse occurs, and" x "
2. 분산성2. Dispersibility
필름 블로잉 후, 필름의 표면상태를 육안으로 관찰하여 분산성을 평가하였다. 하기의 표 1에서 "◎"는 필름 표면이 균일한 상태를 나타내고, "○"는 필름에 미세 얼룩이 일부 발견된 상태를 나타내며, "×"는 얼룩이 크고 표면이 거친 상태를 나타낸다.After the film blowing, the surface state of the film was visually observed to evaluate the dispersibility. In the following Table 1, "?" Indicates a state in which the surface of the film is uniform, "?" Indicates a state in which fine unevenness is partially found in the film, and "x"
3. 인장강도 및 신율3. Tensile strength and elongation
상기 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 2에 따른 생분해성 수지 컴파운드를 이용하여 제조된 생분해성 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)에서의 인장강도 및 신율을 만능시험분석기(Instron, UTM-3365)를 이용하여 측정하였다.The tensile strength and elongation in the longitudinal direction (MD) and in the transverse direction (TD) of the biodegradable film produced using the biodegradable resin compound according to Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 and 2 were measured with a universal test analyzer , UTM-3365).
4. 인열강도4. Tear strength
상기 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 2에 따른 생분해성 수지 컴파운드를 이용하여 제조된 생분해성 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)에서의 인열강도를 엘멘도르프(Elmendorf) 인열강도 분석기를 이용하여 측정하였다.The tearing strength in the longitudinal direction (MD) and the transverse direction (TD) of the biodegradable film produced using the biodegradable resin compound according to Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 and 2 was measured using an Elmendorf Were measured using a tear strength analyzer.
시
예
1room
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Yes
One
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예
2room
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Yes
2
시
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3
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4
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5
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Yes
6
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Yes
7
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Yes
8
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9room
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Yes
9
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예
10room
city
Yes
10
예
11practice
Yes
11
교
예
1ratio
School
Yes
One
교
예
2ratio
School
Yes
2
(중량%)PBAT
(weight%)
(중량%)PLA
(weight%)
(중량%)Strong
(weight%)
(중량%)Gravity distribution
(weight%)
(중량%)weak flour
(weight%)
(중량%)Live meal
(weight%)
(중량%)Luxurious starch
(weight%)
(중량%)gluten
(weight%)
(중량%)Glycerol
(weight%)
(중량%)CaCO 3
(weight%)
(중량%)system
(weight%)
가공성film
Processability
강도
(kgf
/cm2)Seal
burglar
(kgf
/ cm 2 )
(%)Elongation
(%)
강도
(gf)Tear
burglar
(gf)
PBAT:ENPOL PBG7070, S-Enpol사PBAT: ENPOL PBG7070, S-Enpol Inc.
PLA:PLA 4032D, NatureWorksPLA: PLA 4032D, NatureWorks
강력분(글루텐 함량이 38중량%인 밀가루):곰표 강력 밀가루 1등급, 대한제분Flour (flour with a gluten content of 38% by weight)
중력분(글루텐 함량이 28중량%인 밀가루):곰표 중력 밀가루 1등급, 대한제분Gravity (wheat flour with a gluten content of 28% by weight):
박력분(글루텐 함량이 22중량%인 밀가루):곰표 박력 밀가루 1등급, 대한제분Flour (wheat flour with a gluten content of 22% by weight): beef flour flour
생전분:옥수수전분, 대상Fresh powder: corn starch, target
호화전분:썬프리젤, 삼양Starch Star: Sun Pregel, Samyang
글루텐:Gemtec, ManildraGluten: Gemtec, Manildra
글리세롤:Glycerol 99%, SAMCHUNGlycerol: Glycerol 99%, SAMCHUN
CaCO3:SSM 1ct, GTL chemicalCaCO 3 : SSM 1ct, GTL chemical
상기 표 1을 살펴보면, 본 발명에 따라 글루텐을 포함하는 밀가루를 사용하거나 글루텐 및 전분을 혼합 사용한 실시예 1 내지 11의 생분해성 수지 컴파운드를 이용하여 제조한 필름의 경우, 글루텐 없이 전분만을 사용한 비교예 1 내지 2의 생분해성 수지 컴파운드를 이용하여 제조한 필름에 비하여 인장강도, 인열강도 및 신율이 우수한 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, in the case of using the wheat flour containing gluten or the biodegradable resin compound of Examples 1 to 11 in which gluten and starch were mixed according to the present invention, It can be confirmed that the film produced by using the biodegradable resin compound of 1 to 2 is superior in tensile strength, tear strength and elongation.
이상, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 권리범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Should be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (10)
(2) 글루텐;
(3) 전분; 및
(4) 가소제를 포함하는 생분해성 수지 컴파운드.(1) at least one biodegradable polyester resin selected from the group consisting of an aliphatic polyester resin and an aliphatic / aromatic polyester resin;
(2) Gluten;
(3) starch; And
(4) A biodegradable resin compound containing a plasticizer.
상기 컴파운드는 상기 생분해성 폴리에스테르 수지 40 ~ 80중량%, 상기 글루텐 1 ~ 15중량%, 상기 전분 10 ~ 30 중량% 및 상기 가소제 1 ~ 20중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 컴파운드.The method according to claim 1,
Wherein the compound comprises 40 to 80% by weight of the biodegradable polyester resin, 1 to 15% by weight of the gluten, 10 to 30% by weight of the starch and 1 to 20% by weight of the plasticizer.
상기 생분해성 폴리에스테르 수지는 폴리락트산(polylactic acid; PLA), 폴리부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트(poly butylene adipate-co-terephthalate; PBAT), 폴리부틸렌 숙시네이트(poly butylene succinate; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트(poly butylene succinate-co-adipate; PBSA), 폴리부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트-코-테레프탈레이트 (poly butylene succinate-co-adipate-co-terephthalate; PBSAT) 및 폴리하이드록시 알카노에이트(poly hydroxyl alkanoate; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 컴파운드.The method according to claim 1,
The biodegradable polyester resin may be selected from the group consisting of polylactic acid (PLA), polybutylene adipate-co-terephthalate (PBAT), polybutylene succinate (PBS) , Polybutylene succinate-co-adipate (PBSA), polybutylene succinate-co-adipate-co-terephthalate Wherein the biodegradable resin compound comprises at least one selected from the group consisting of PBSA and polyhydroxylalkanoate (PHA).
상기 전분은 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 쌀 전분, 밀 전분 및 이들의 호화전분으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 컴파운드.The method according to claim 1,
Wherein the starch comprises at least one selected from the group consisting of corn starch, waxy corn starch, tapioca starch, potato starch, sweet potato starch, rice starch, wheat starch, and starch of the same.
상기 컴파운드는 상기 글루텐 및 전분 대신에 이들이 함유된 밀가루를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 컴파운드.The method according to claim 1,
Wherein the compound comprises wheat flour containing them instead of the gluten and the starch.
상기 밀가루는 강력분, 중력분 및 박력분으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 컴파운드.6. The method of claim 5,
Wherein the flour contains at least one member selected from the group consisting of high-strength, medium-strength and high-strength components.
상기 가소제는 솔비톨, 우레아, 글리세롤, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 컴파운드.The method according to claim 1,
Wherein the plasticizer comprises at least one selected from the group consisting of sorbitol, urea, glycerol, polyethylene glycol, and polypropylene glycol.
상기 컴파운드는 탄산칼슘, 이산화티탄, 활석, 실리카, 유리섬유 및 운모로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 무기첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 컴파운드.The method according to claim 1,
Wherein the compound further comprises at least one inorganic additive selected from the group consisting of calcium carbonate, titanium dioxide, talc, silica, glass fiber and mica.
(1) 지방족 폴리에스테르 수지와 지방족/방향족 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 생분해성 폴리에스테르 수지; (2) 글루텐; (3) 전분; 및 (4) 가소제를 혼합하여 용융혼련하는 단계를 포함하는 생분해성 수지 컴파운드의 제조방법.9. A method for producing a biodegradable resin compound according to any one of claims 1 to 8,
(1) at least one biodegradable polyester resin selected from the group consisting of an aliphatic polyester resin and an aliphatic / aromatic polyester resin; (2) Gluten; (3) starch; And (4) mixing a plasticizer and melting and kneading the mixture.
상기 글루텐 및 전분 대신에 이들을 포함하는 밀가루를 혼합하여 용융혼련하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 컴파운드의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the gluten and the starch are mixed with the wheat flour containing them and melt-kneaded.
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