KR20130128203A - 폴리락트산을 포함하는 생분해성 수지 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

폴리락트산을 포함하는 생분해성 수지 조성물 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리락트산을 포함하는 생분해성 수지 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이며, 특히 상기 조성물에 가소제 및 분자량 조절제를 첨가하여 제조된 필름의 유연성이 뛰어나 쉽게 찢어지지 않는 필름에 관한 것이다.
본 발명에 따른 생분해성 수지 조성물을 사용하여 제조된 생분해성 필름은 가소제 및 분자량 조절제를 첨가함으로써, 종래의 생분해성 수지로 제조된 수지 필름에 비해 인열강도(kgf/cm), 신장율(%), 및 열융착 강도(kgf/cm)가 뛰어나, 낮은 물성으로 인한 사용상의 문제를 극복할 수 있으며, 자연 상태에서 완전 생분해됨으로써 환경개선에도 크게 기여할 수 있다.

Description

폴리락트산을 포함하는 생분해성 수지 조성물 및 그의 제조방법 {Biodegradable resin composition including polylactic acid and method for manufacturing thereof}
본 발명은 폴리락트산(polylactic acid; 이하 'PLA'라고 한다.)을 포함하는 생분해성 수지 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 특히 상기 조성물에 가소제 및 분자량 조절제를 첨가하여 제조된 필름의 유연성이 뛰어나 쉽게 찢어지지 않는 필름에 관한 것이다.
플라스틱은 뛰어난 물성과 함께 값이 싸고 가벼운 특성으로 인하여 현대인의 생활에 없어서는 안 될 포장재로 널리 사용되고 있다. 그러나 세계적으로 무수히 쏟아져 나오는 플라스틱 제품으로 인한 환경오염 문제는 날로 심각해지고 있다. 일반 포장용 플라스틱으로서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(이하 PET)등이 널리 사용되고 있으나, 이들 재료는 연소 시의 높은 발열량으로 인하여 소각로를 손상시킬 우려가 있으며, 또한 그런 플라스틱 제품은 매립, 처리하여도 화학적, 생물학적 안정성 때문에 거의 분해하지 않고, 잔류하여 환경을 오염시키고 매립지의 수명을 단축시키는 등의 문제와 폐기비용이 비싼 문제 등을 일으킨다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 연소열량이 낮고, 토양 중에서 분해되며, 매립 시에도 자연 분해함으로써 매립지의 조기 안정화를 이룰 수 있는 생분해성 플라스틱이 개발되어 여러 가지 용도로 응용되고 있다.
분해성 플라스틱과 관련된 기술을 세분하면 생분해 기술, 광분해 기술 그리고 이들 두 기술을 조합한 생 광분해 기술로 나눠진다. 생분해성 플라스틱으로는 PHB(Poly-β-hydroxybutylate)등과 같은 미생물 생산 고분자, 미생물 생산 바이오케미칼(Biochemical)을 합성원료로 한 고분자, 화학적으로 합성된 지방족 폴리에스테르, 키틴(chitin) 등의 천연고분자 및 전분 등을 첨가한 플라스틱 등 여러 형태가 있으며, 현재 실용화되고 있는 생분해성 재료로는 폴리락트산, 전분 혼합물, 지방족 폴리에스테르 등으로 나타나고 있으며, 이들은 기존 플라스틱과 유사한 물성, 가격 경쟁력을 가지기 위하여 여러가지 방안이 시도되고 있는 실정이다.
특히, PLA는 탄산가스와 물로부터 광합성에 의해 만들어지는 전분을 원료로 한 생분해서 수지로서, 연소에 의해 발생하는 열량도 적고 흙 또는 수중에서 가수분해 되고, 미생물에 의해 무해한 분해물이 되기 때문에, 친환경 생분해성 수지라고 불리고 있다. 뿐만 아니라 식품의 용도로 사용할 수 있는 것으로 미국 식품 의약국(FDA) 승인을 받은 생분해성 수지이다. 그러나 PLA는 여러 가지 장점에도 불구하고 '취성(brittle)'으로 인해, 유연성이 낮고 용융점도 또한 낮아 중공 성형품이나 발포제품 등의 응용에 한계를 보이고 있다. 따라서 이를 극복하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 용융강도를 높여 압출 발포 및 중공 성형품 등의 응용분야를 넓히기 위한 연구가 최근에 많이 행해지고 있고, 고결정성 고분자의 취성(brittle) 단점을 개선하기 위하여 다른 단량체를 이용한 공중합체 제조, 저분자량의 가소제를 이용한 블렌드, 또는 기핵체 첨가나 어닐링을 통한 물리적 개질 등의 연구가 활발히 진행되고 있으나, PLA 필름의 물성의 개선하여 신장률(%) 및 인열강도 등을 높이고, 필름 취입성형(blowing)을 증가시키는 것은 아직까지 미비하여 이를 극복할 대안을 제시하는 것은 매우 시급한 실정이다.
대한민국 공개특허 제2010-0036872호
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위해 기계적 물성 및 가공성이 우수한 생분해성 수지 조성물 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기의 생분해성 수지 조성물을 사용한 필름을 제공하는 것이다.
본 발명은 폴리락트산을 포함하는 폴리에스테르계 수지, 과산화물 및 디이소시아네이트 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 분자량 조절제, 및 가소제를 포함하는 생분해성 수지 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 폴리락트산(PLA)을 포함하는 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 대하여, 가소제 10 내지 40 중량부 및 분자량 조절제 0.3 내지 1.5 중량부를 포함하는 생분해성 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 사용되는 폴리에스테르계 수지는 폴리락트산(PLA) 이외에, 폴리부틸렌 숙신네이트(polybutylene succinate; PBS), 폴리부틸렌 아디페이드-코 테르팔레이트(polybutylene adipate-co-terephalate; PBAT), 폴리부틸렌 숙신네이트-코-아디페이트(polybutylene succinate-co-adipate; PBSA), 폴리하이드록시 알카노에이트(polyhydroxy alkanoate; PHA), 폴리하이드록시 부티레이트(polydhydoxy butyrate; PHB), 폴리프로필렌 카보네이트(Polypropylene carbonate, PPC) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하지만 이에 한정하지 않는다.
본 발명은 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 대하여, 폴리락트산(PLA)은 70 내지 100 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 폴리락트산(PLA)은 L-폴리락트산 또는 D-폴리락트산으로 이루어진 결정성 폴리락트산 및 L-폴리락트산 및 D-폴리락트산의 혼합물로 이루어진 무정형 폴리락트산이 1(결정성 폴리락트산) 대 0.3 내지 3.0 (무정형 폴리락트산) 중량비인 것이 바람직하다.
본 발명의 주요한 특징은 상기한 생분해성 수지 조성물을 이용하여 제조한 필름이 쉽게 부서지거나 찢어지는 현상을 없고, 소성가공(plastic working)이 수월하도록 가소화(plasticization)를 증진시키기 위한 가소제 및 분자량 조절제를 사용한 것이다. 본 발명에서 사용하는 가소제와 분자량 조절제를 사용함으로써 신장률, 인열강도, 및 열융착강도가 매우 우수한 결과를 획득하여 상기한 특징을 확인한 것이다.(표 1 참조)
본 발명에서 사용하는 가소제는 시트레이트(citrate)계 가소제, 트리아세틴(triactein), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 락타이드 단량체(Lactide monomer), 대두유(Epoxy soybean oil) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 시트레이트계 가소제가 트리부틸 시트레이트(tributyl citrate), 트리에틸 시트레이트(triethyl citrate, TEC), 트리에틸헥실 시트레이트(triethylhexyl citrate), 아세틸 트리부틸 사이트레이트(Acetyl tributyl citrate)인 것이 바람직 하지만 이에 한정하지 않는다.
분자량 조절제는 과산화물(peroxide), 디이소시아네이트(diisocyanate), 가교제(cross-linking agent), 변성 아크릴 수지 및 변성 이미드 수지 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 과산화물(peroxide)은 디벤조일 퍼옥사이드(Dibenzoyl peroxide), 2,5-디메틸-2,5디(t-부틸퍼옥시)―헥산(2,5-Dimethyl-2,5 di(t-butylperoxy)―hexane), 디-t-부틸퍼옥사이드(Di-t-butylperoxide), 디-(2-t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠(Di-(2-t-butylperoxyisopropyl)benzene), 또는 디큐밀 퍼옥사이드(Dicumyl peroxide)인 것이 바람직 하지만 이에 한정하지 않는다.
상기 디이소시아네이트(diisocyanate)는 톨루엔디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI) 또는 이소포론디이소시아네이트(IPDI)인 것이 바람직하지만 이에 한정하지 않는다.
상기 가교제는 트리아릴이소시아뉴레이트(Trially isocyanulate, TAIC), 박스(2,2′-비스(2-옥사졸린))(Box(2,2′-bis(2-oxazoline))), 트리메티롤프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane triacrylate, TMPTA), 부틸아크릴레이트 메틸메타아크릴레이트 가지형 공중합체(Butyl acrylate-methylmethacrylate grafted co-polymer), 부틸아크릴레이트 고무-스타이렌 공중합체(Butyl acrylate rubber-styrene copolymer), 스타이렌 아크릴 공중합체(Styrene acrylate copolymer), 개질된 우레토이민(Poly(modified uretonimine)), 폴리카보디이미드(Polycarbodiimide), 비스-(2,6-디이소프로필페닐) 카보이미드(Bis-(2,6-diisopropylphenyl) carbodimide) 또는 모노메릭 카보디이미드(Monomeric carbodiimide)인 것이 바람직하지만 이에 한정하지 않는다.
본 발명의 생분해성 수지 조성물은 폴리락트산을 포함하는 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 대하여, 무기필러 1 내지 30 중량부와 가공용 첨가제 0.3 내지 1.5 중량부를 더 포함할 수 있다. 무기필러는 탄산칼슘, 규회석(wollastonite), 및 활석(talc), 크레이(Clay), 벤토나이트(Bentonite) 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
또한, 가공용 첨가제는 산화방지제, 필름 개구성 증진제인 올레아마이드(Oleamide), 스테아마이드(Stearmide), 에루실 아미드계, 에틸렌 비스 스테아마이드(Ethylene bis stearmide EBS) 왁스 등의 아마이드계 왁스 및 가공성 개선제인 스테레이드(Stearate)계 왁스 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하며, 자외선 안정제, 안료(pigment), 또는 이들의 혼합물을 가공용 첨가제로 더 포함할 수 있다.
상기 산화방지제는 (3,5-디-t-부틸-4-하이드로시하이드로신나메이트)메탄 ((3,5-di-t-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate)methane) 또는 트리스(2,4-디-t-부틸페닐 포스파이트( (Tris(2,4-di-t-butylphenyl) phosphite) 인 것이 바람직하지만 이에 한정하지 않는다.
가공용 첨가제의 함량은 폴리락트산(PLA)을 포함하는 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 대하여, 산화 방지제 0.1 내지 0.5 중량부, 아미드계 왁스 0.1 내지 0.5 중량부, 및 스테레이드(stearate)계 왁스 0.5 내지 1.0 중량부 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 조성물을 사용하여 필름을 제조하는 방법은 가소제를 제외한 상기의 조성물을 400rpm이상의 고속 회전이 가능한 수퍼 믹서로 균일하게 혼합하고, 가소제는 액상 정량 공급 장치를 이용하여 사이트 피딩(side feeding) 하였다.
또한, 균일한 혼합을 위해서 스크류 조합이 가능한 동방향 회전 이축 압출기를 사용했으며, 압출기의 스크류 조합은 1개 이상의 역회전 스크류 성분을 포함하도록 니딩 존의 길이는 전체 스크류 길이 대비 40~70%가 되도록 하였다. 40% 이하에서는 혼련성이 부족하고, 무엇보다 반응을 위한 체류시간이 극히 단축되고, 70% 이상에서는 지나친 전단력에 의해 수지의 열화 및 과반응이 발생되어 최종 컴파운드의 물성을 해치게 된다.
컴파운드 조건은 온도가 120 내지 250℃이고, 스크류는 200 내지 500rpm의 속도인 것이 바람직하다. 온도가 120℃ 이하이고 스크류 200rpm 이하일 때는 수지의 용융상태가 균일하지 못하고, 250℃이상이고 스크류 500rpm 이상일 때는 가소제의 휘발 및 수지의 열화가 발생된다. 모터 부하량은 50%이상인 것이 특징이다. 모터 부하량 50% 이하에서는 충진율의 부족으로 첨가제 상호간의 균일 혼합이 되지 않는다.
스크린 팩(Screen pack) 실제 열림 크기는(actual opening size) 180~40μm이다. 170마이크론 이하에서는 첨가되는 필러의 미분산물을 제대로 걸러내지 못하여 필름의 표면품질이 감소하게 되고, 40마이크론 이상에서는 지나친 팩 압력의 상승으로 인해 생산성이 급격히 감소하게 된다.
다른 측면에서, 본 발명은 상기 기재된 생분해성 수지 조성물을 사용하여 제조된 양호한 취성(brittleness)으로 인해 인열강도(internal tearing strength), 신장률(elongation) 및 열융착강도(thermosetting strength)가 뛰어난 적당한 유연성이나 경도를 지니고, 또한 염가로 간단히 제조할 수 있는 필름을 제공하는 것이며, 이는 기존의 필름이 잘 찢어지는 한계를 극복할 수 있으며, 열봉합 강도가 우수하며, 기존의 낮은 용융강도(melting strength)인해 필름의 취입성형(blowing)이 잘 안 되는 점을 극복할 수 있는 특징이 있다.
본 발명에 따른 필름의 물성은 KPS M 1015에 의해 신장율과 인장강도, 인열강도를 측정했으며, 신장률은 200%이상이고, 인장강도는 250kgf/cm2이상, 인열강도(1mm notch)는 60kgf/cm이상이었다. 또한 KPS M1013에 의거 측정한 열봉합 강도는 0.5kgf/cm 이상이다.
본 발명에 따른 생분해성 수지 조성물을 사용하여 제조된 생분해성 필름은 가소제 및 분자량 조절제를 첨가함으로써, 종래의 생분해성 수지로 제조된 수지 필름에 비해 인열강도(kgf/cm), 신장률(%), 및 열융착 강도(kgf/cm)가 뛰어나, 낮은 물성으로 인한 사용상의 문제를 극복할 수 있으며, 자연 상태에서 완전 생분해됨으로써 환경개선에도 크게 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예의 신장률을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예의 인열강도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예의 열융착 강도를 나타낸 도면이다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.
실시예 1.
무정형 폴리락트산(PLA) 100 중량부를 기준으로, 유리전이온도가 55 내지 60℃이고 D-락트산의 함량은 11 내지 13중량부 및 L-락트산의 함량이 89 내지 87 중량부로 이루어진 무정형 폴리락트산(PLA) 65 중량부; 및 결정형 폴리락트산(PLA) 100 중량부를 기준으로, 유리전이온도가 60 내지 65℃이고 D-락트산의 함량은 1 내지 2 중량부 및 L-락트산의 함량이 99 내지 98 중량부로 이루어진 결정성 폴리락트산 35중량부를 포함하는 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 대하여, 가소제로서, 트리아세틴(triactein) 10 중량부와 트리부틸 시트레이트(tributyl citrate) 12 중량부; 무기 필러인 탄산칼슘(평균입경 1마이크론, 오미아코리아, 한국) 10 중량부; 분자량 조절제로서, 디페닐메탄디이소시아네이트(MDI) 0.6 중량부, 과산화물(디-(2-t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠(Di-(2-t-butylperoxyisopropyl)benzene) 0.1 중량부, 가교제인 트리아릴이소시아뉴레이트(Trially isocyanulate, TAIC) 0.4 중량부; 및 가공용 첨가제로, 제 1차 산화방지제로서 (3,5-디-t-부틸-4-하이드로시하이드로신나메이트)메탄 ((3,5-di-t-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate)methane), 켐츄라, 미국) 0.2 중량부, 제 2차 산화방지제로서 트리스(2,4-디-t-부틸페닐) 포스파이트 ( (Tris(2,4-di-t-butylphenyl) phosphite), 켐츄라, 미국) 0.2 중량부 및 아미드계 왁스(Erucyl amide, 아크조-노벨, 네덜란드) 0.2 중량부;를 첨가하여 혼합하였다. 상기 혼합물은 스크류 엘리먼트의 조합이 가능한 동방향 회전 2축 스크류 압출기(TEK30MHS, (한)SM PLATEK)를 이용하여, 압출 온도 185℃(압출온도는 140 내지 230℃ 이면 어느 온도이든지 무방한데, 본실시예에서는 185℃에서 실시하였다.), 진공압력 8 Torr(10 Torr 미만이면 모두 가능하다.), 스크린 메쉬 80/150/200/80 , 스크류 250 rpm, 모터 부하 70%인 조건으로 압출하였다. 이후 직경 58mm인 블로우 필름(Blow film) 성형기를 이용해서, 온도 160℃이고(120 내지 180℃ 이면 어느 온도이든지 무방한데, 본실시예에서는 160℃에서 실시하였다.) 블로우-업 비율 (Blow up ratio) 2.5의 조건으로 30μm 두께의 필름으로 제조하였다. 본 실시예 1을 통해 제조된 필름의 인열강도(kgf/cm), 신장율(%), 및 열융착 강도(kgf/cm)를 측정하여 도 1 내지 도 3 및 표 1에 그 결과를 제시하였다.
실시예 2.
무정형 폴리락트산(PLA) 100 중량부를 기준으로, 유리전이온도가 55 내지 60℃이고 D-락트산의 함량은 11 내지 13중량부 및 L-락트산의 함량이 89 내지 87 중량부로 이루어진 무정형 폴리락트산(PLA) 30 중량부; 결정형 폴리락트산(PLA) 100 중량부를 기준으로, 유리전이온도가 60 내지 65℃이고 D-락트산의 함량은 1 내지 2 중량부 및 L-락트산의 함량이 99 내지 98 중량부로 이루어진 결정성 폴리락트산 60중량부; 및 폴리부틸렌 아디페이드-코-테르팔레이트(polybutylene adipate-co-terephalate; PBAT, MI 1.5(190℃×2.16KG하중) ) 5 중량부, 및 폴리부틸렌 숙신네이트(polybutylene succinate; PBS) 5 중량부를 포함하는 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 대하여, 가소제로서, 트리아세틴(triactein) 5 중량부 및 트리부틸 시트레이트(tributyl citrate) 15 중량부; 무기 필러인 탄산칼슘 9.1 중량부; 분자량 조절제로서, (디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 시약용) 0.4 중량부, 과산화물(디-(2-t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠(Di-(2-t-butylperoxyisopropyl)benzene), 시약용) 0.2 중량부, 및 가교제(TAIC) 0.4 중량부; 및 가공용 첨가제로서, 제 1차 산화방지제((3,5-디-t-부틸-4-하이드로시하이드로신나메이트)메탄 ((3,5-di-t-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate)methane), 켐츄라) 0.2 중량부, 제 2차 산화방지제 (트리스(2,4-디-t-부틸페닐 포스파이트( (Tris(2,4-di-t-butylphenyl) phosphite), 켐츄라) 0.2 중량부 및 아미드계 왁스(Erucyl amide, Akzo-nobel) 0.2 중량부;를 첨가하여 혼합하고, 압출 성형하여 펠렛을 제조하였다. 압출 및 성형조건은 실시예 1과동일한 조건으로 수행하여 30μm 두께의 필름으로 제조하였다.
본 실시예 2를 통해 제조된 필름의 인열강도(kgf/cm), 신장율(%), 및 열융착 강도(kgf/cm)를 측정하여 도 1 내지 도 3 및 표 1에 그 결과를 제시하였다.
실시예 3.
무정형 폴리락트산(PLA) 100 중량부를 기준으로, 유리전이온도가 55 내지 60℃이고 D-락트산의 함량은 11 내지 13중량부 및 L-락트산의 함량이 89 내지 87 중량부로 이루어진 무정형 폴리락트산(PLA) 45 중량부; 결정형 폴리락트산(PLA) 100 중량부를 기준으로, 유리전이온도가 60 내지 65℃이고 D-락트산의 함량은 1 내지 2 중량부 및 L-락트산의 함량이 99 내지 98 중량부로 이루어진 결정성 폴리락트산 37중량부; 폴리부틸렌 아디페이드-코-테르팔레이트(polybutylene adipate-co-terephalate; PBAT) 10중량부; 및 폴리부틸렌 숙신네이트(polybutylene succinate; PBS, MI 1.5(190℃×2.16KG하중)) 8 중량부를 포함하는 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 대하여, 가소제로서, 트리아세틴(triactein) 5 중량부 및 트리부틸 시트레이트(tributyl citrate) 15 중량부; 무기 필러인 탄산칼슘 24 중량부;
분자량 조절제로서, 디이소시아네이트(MDI) 0.5 중량부와 과산화물 0.1(Di-(2-t-butylperoxyisopropyl)benzene, 시약) 중량부; 및 가공용 첨가제로서, 제 1차 산화방제(실시예 1과 동일) 0.15 중량부, 제 2차 산화방지제(실시예 1과 동일) 0.15 중량부, 및 아미드계 왁스(실시예 1과 동일) 0.15 중량부;를 첨가하여 혼합하고, 압출 성형하여 펠렛을 제조하였다. 압출 및 성형조건은 실시예 1과 동일한 조건으로 수행하여 30μm 두께의 필름으로 제조하였다.
본 실시예 3을 통해 제조된 필름의 인열강도(kgf/cm), 신장율(%), 및 열융착 강도(kgf/cm)를 측정하여 도 1 내지 도 3 및 표 1에 그 결과를 제시하였다.
실시예 4.
무정형 폴리락트산(PLA) 100 중량부를 기준으로, 유리전이온도가 55 내지 60℃이고 D-락트산의 함량은 11 내지 13중량부 및 L-락트산의 함량이 89 내지 87 중량부로 이루어진 무정형 폴리락트산(PLA) 50 중량부; 및 결정형 폴리락트산(PLA) 100 중량부를 기준으로, 유리전이온도가 60 내지 65℃이고 D-락트산의 함량은 1 내지 2 중량부 및 L-락트산의 함량이 99 내지 98 중량부로 이루어진 결정성 폴리락트산 27 중량부; 폴리부틸렌 아디페이드-코 테르팔레이트(polybutylene adipate-co-terephalate; PBAT) 5 중량부; 및 폴리부틸렌 숙신네이트(polybutylene succinate; PBS) 10 중량부를 포함하는 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 대하여, 가소제로서, 트리아세틴(triactein) 5 중량부 및 트리부틸 시트레이트(tributyl citrate) 10 중량부; 무기 필러인 탄산칼슘 20 중량부; 분자량 조절제로서, 과산화물 0.1 중량부와 가교제(TAIC, 시약) 0.2 중량부; 및 가공용 첨가제인 제 1차 산화방제(실시예 1과 동일) 0.2 중량부와, 제 2차 산화방지제(실시예 1과 동일) 0.2 중량부, 및 아미드계 왁스(실시예 1과 동일) 0.15 중량부;를 첨가하여 혼합하고, 압출 성형하여 펠렛을 제조하였다. 압출 및 성형조건은 실시예 1과 동일한 조건으로 수행하여 30μm 두께의 필름으로 제조하였다. 본 실시예 4를 통해 제조된 필름의 인열강도(kgf/cm), 신장율(%), 및 열융착 강도(kgf/cm)를 측정하여 도 1 내지 도 3 및 표 1에 그 결과를 제시하였다.
실시예 5.
무정형 폴리락트산(PLA) 100 중량부를 기준으로, 유리전이온도가 55 내지 60℃이고 D-락트산의 함량은 11 내지 13 중량부 및 L-락트산의 함량이 89 내지 87 중량부로 이루어진 무정형 폴리락트산(PLA) 45 중량부; 결정형 폴리락트산(PLA) 100 중량부를 기준으로, 유리전이온도가 60 내지 65℃이고 D-락트산의 함량은 1 내지 2 중량부 및 L-락트산의 함량이 99 내지 98 중량부로 이루어진 결정성 폴리락트산 25 중량부; 폴리부틸렌 아디페이드-코 테르팔레이트(polybutylene adipate-co-terephalate; PBAT) 25 중량부; 및 폴리부틸렌 숙신네이트(polybutylene succinate; PBS) 5 중량부를 포함하는 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 대하여, 가소제로서, 트리아세틴(triactein) 10 중량부 및 트리부틸 시트레이트(tributyl citrate) 20 중량부; 무기 필러인 탄산칼슘 22 중량부; 분자량 조절제로서, 디이소시아네이트(diisocyantate) 0.4 중량부와 과산화물 0.1 중량부; 및 가공용 첨가제로서, 제 1차 산화방제(실시예 1과 동일) 0.12 중량부, 제 2차 산화방지제(실시예 1과 동일) 0.12 중량부, 및 아미드계 왁스(실시예 1과 동일) 0.15 중량부;를 첨가하여 혼합하고, 압출 성형하였다. 압출 및 성형조건은 실시예 1과 동일한 조건으로 수행하여 30μm 두께의 필름으로 제조하였다. 본 실시예 5를 통해 제조된 필름의 인열강도(kgf/cm), 신장율(%), 및 열융착 강도(kgf/cm)를 측정하여 도 1 내지 도 3 및 표 1에 그 결과를 제시하였다.
실시예 6.
무정형 폴리락트산(PLA) 100 중량부를 기준으로, 유리전이온도가 55 내지 60℃이고 D-락트산의 함량은 11 내지 13중량부 및 L-락트산의 함량이 89 내지 87 중량부로 이루어진 무정형 폴리락트산(PLA) 37 중량부; 및 결정형 폴리락트산(PLA) 100 중량부를 기준으로, 유리전이온도가 60 내지 65℃이고 D-락트산의 함량은 1 내지 2 중량부 및 L-락트산의 함량이 99 내지 98 중량부로 이루어진 결정성 폴리락트산 43 중량부; 폴리부틸렌 아디페이드-코 테르팔레이트(polybutylene adipate-co-terephalate; PBAT) 10 중량부; 및 폴리부틸렌 숙신네이트(polybutylene succinate; PBS) 10 중량부를 포함하는 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 대하여, 가소제로서, 트리아세틴(triactein) 8 중량부 및 트리부틸 시트레이트(tributyl citrate) 11 중량부;무기 필러인 탄산칼슘 8 중량부; 분자량 조절제로서, 디이소시아네이트(diisocyantate) 0.3 중량부, 과산화물 0.2 중량부 및 가교제 0.5 중량부; 및 가공용 첨가제인 제 1차 산화방제(실시예 1과 동일) 0.15 중량부와, 제 2차 산화방지제(실시예 1과 동일) 0.15 중량부, 및 아미드계 왁스(실시예 1과 동일) 0.16 중량부;를 첨가하여 혼합하고, 압출 성형하였다.
압출 및 성형조건은 실시예 1과 동일한 조건으로 수행하여 30μm 두께의 필름으로 제조하였다. 본 실시예 6을 통해 제조된 필름의 인열강도(kgf/cm), 신장율(%), 및 열융착 강도(kgf/cm)를 측정하여 도 1 내지 도 3 및 표 1에 그 결과를 제시하였다.
비교예 1.
무정형 폴리락트산(PLA) 100 중량부를 기준으로, 유리전이온도가 55 내지 60℃이고 D-락트산의 함량은 11 내지 13중량부 및 L-락트산의 함량이 89 내지 87 중량부로 이루어진 무정형 폴리락트산(PLA) 52 중량부; 및 결정형 폴리락트산(PLA) 100 중량부를 기준으로, 유리전이온도가 60 내지 65℃이고 D-락트산의 함량은 1 내지 2 중량부 및 L-락트산의 함량이 99 내지 98 중량부로 이루어진 결정성 폴리락트산 40 중량부; 폴리부틸렌 숙신네이트(polybutylene succinate; PBS) 8 중량부를 포함하는 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 대하여, 가소제인 트리부틸 시트레이트(tributyl citrate) 8 중량부; 무기 필러인 탄산칼슘 12 중량부; 분자량 조절제인 과산화물 0.07 중량부; 및 가공용 첨가제인 제 1차 산화방제 0.15 중량부와, 제 2차 산화방지제 0.15 중량부, 및 아미드계 왁스 0.10 중량부;를 첨가하여 혼합하고, 압출 성형하여 30μm 두께의 필름으로 제조하였다. (본 비교예의 함량을 제외한 구성물질 및 방법은 실시예 1에서 사용된 것 동일한 것이다.)
본 비교예 1을 통해 제조된 필름의 인열강도(kgf/cm), 신장율(%), 및 열융착 강도(kgf/cm)를 측정하여 도 1 내지 도 3 및 표 1에 그 결과를 제시하였다.
비교예 2.
결정형 폴리락트산(PLA) 100 중량부를 기준으로, 유리전이온도가 60 내지 65℃이고 D-락트산의 함량은 1 내지 2 중량부 및 L-락트산의 함량이 99 내지 98 중량부로 이루어진 결정성 폴리락트산 88 중량부; 및 폴리부틸렌 숙신네이트(polybutylene succinate; PBS) 12 중량부를 포함하는 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 대하여, 가소제로서, 트리부틸 시트레이트(tributyl citrate) 12 중량부; 무기 필러인 탄산칼슘 12 중량부;분자량 조절제인 과산화물 0.13 중량부; 및 가공용 첨가제로서, 제 1차 산화방제 0.15 중량부와 제 2차 산화방지제 0.15 중량부;를 첨가하여 혼합하고, 압출 성형하여 30μm 두께의 필름으로 제조하였다. (본 비교예의 함량을 제외한 구성물질 및 방법은 실시예 1에서 사용된 것 동일한 것이다.)
본 비교예 2를 통해 제조된 필름의 인열강도(kgf/cm), 신장율(%), 및 열융착 강도(kgf/cm)를 측정하여 도 1 내지 도 3 및 표 1에 그 결과를 제시하였다.
표 1. 본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 인열강도(kgf/cm), 신장율(%), 및 열융착 강도(kgf/cm)를 측정한 결과.
Figure pat00001

Claims (16)

  1. 폴리락트산을 포함하는 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 대하여,
    가소제는 10 내지 40 중량부이고 분자량 조절제는 0.3 내지 1.5 중량부를 포함하는 생분해성 수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    폴리락트산을 포함하는 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 대하여,
    무기필러 1 내지 30 중량부와 가공용 첨가제 0.3 내지 1.5 중량부를 더 포함하는 생분해성 수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르계 수지는 폴리락트산 70 내지 100 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리락트산은 결정성 폴리락트산 : 무정형 폴리락트산이 1 : 0.3 내지 3.0 중량비인 생분해성 수지 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르계 수지는 폴리부틸렌 숙신네이트, 폴리부틸렌 아디페이드-코 테르팔레이트, 폴리부틸렌 숙신네이트-코-아디페이트, 폴리하이드록시 알카노에이트, 폴리하이드록시 부티레이트 및 폴리프로필렌 카보네이트 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 가소제는 시트레이트계 가소제, 트리아세틴, 및 폴리에틸렌 글리콜 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 시트레이트계 가소제는 트리부틸 시트레이트, 트리에틸 시트레이트, 트리에틸헥실 시트레이트, 아세틸 트리부틸 사이트레이트 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 분자량 조절제는 과산화물, 디이소시아네이트, 가교제, 변성 아크릴 수지 및 변성 이미드 수지 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 과산화물은 디벤조일 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5디(t-부틸퍼옥시)―헥산, 디-t-부틸퍼옥사이드, 디-(2-t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠 및 디큐밀 퍼옥사이드 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 디이소시아네이트는 톨루엔디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 가교제는 트리아릴이소시아뉴레이트, 트리메티롤프로판 트리아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 메틸메타아크릴레이트 가지형 공중합체, 부틸아크릴레이트 고무-스타이렌 공중합체, 스타이렌 아크릴 공중합체인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 가교제는 개질된 우레토이민, 폴리카보디이미드, 비스-(2,6-디이소프로필페닐) 카보이미드 및 모노메릭 카보디이미드 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    폴리락트산을 포함하는 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 대하여,
    상기 가공용 첨가제는 산화 방지제 0.1 내지 0.5 중량부, 아미드계 왁스 0.1 내지 0.5 중량부, 및 스테레이드계 왁스 0.5 내지 1.0 중량부 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 가공용 첨가제는 자외선 안정제, 안료, 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
  15. 제 1항에 기재된 생분해성 수지 조성물을 사용하여 필름을 제조하는 방법.
  16. 제 15항의 제조방법으로 제조된 필름.
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