KR20220061474A

KR20220061474A - 생분해성 수지 조성물 및 그로 제조된 생분해성 물품

Info

Publication number: KR20220061474A
Application number: KR1020200147491A
Authority: KR
Inventors: 손생; 공린이
Original assignee: 주식회사 이콘
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2022-05-13

Abstract

본 발명은 생분해성 폴리에스테르 수지 및 상용화제를 포함하되, 상기 상용화제는 알콕시폴리알킬렌글리콜(메타)아크릴레이트 모노머, 하이드록시기 함유 아크릴 모노머, 및 아크릴아마이드 모노머의 혼합물인 생분해성 수지 조성물에 관한 것으로, 이를 통해 우수한 연신 강도 (35 MPa 이상) 및 단열 연신율 (700% 이상)을 갖고, 90% 이상의 우수한 생분해율을 갖는 우수한 물성을 갖는 생분해성 제품을 제조할 수 있다.

Description

생분해성 수지 조성물 및 그로 제조된 생분해성 물품{biodegradable resin composition and biodegradable products produced by the same}

본 발명은 생분해성 수지 조성물 및 그로부터 제조된 생분해성 물품에 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.

지금까지 개발된 생분해성 수지는 젖산 또는 락타이드를 화학적 촉매 또는 효소의 존재하에 고리 열림 반응시켜 합성한 폴리락타이드, 입실론카프로락톤 모노머로부터 출발하여 화학적으로 합성한 폴리카프로락톤 및 디올-디에시드 계열의 지방족 폴리에스테르, 기타 미생물의 체내 합성으로 제조되는 폴리하이드록시부틸레이트(PHB)등이 있다. 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, 경직된 분자구조로 인해 강도, 신율, 내충격성 등의 물성이 저조하다는 단점이 있다.

이러한 PLA 바이오폴리머가 가지는 본연의 저조한 물성을 개선시키는 방법으로서, PLA의 하이드록실 그룹(OH) 또는 카르복실산 그룹(COOH)을 특정의 가소제로 개질하여 PLA 사슬에 유동성을 부여하는 방법이 일반적이다. 일반적은 PLA용 가소제로는, 구연산에스테르, 에폭시화 식물유, 지방산 에스테르, 리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌프로필렌글리콜, 글리세롤에스테르 등이 알려져 있다.

한편, 폴리알킬렌 카보네이트는 부드러운 고무상의 플라스틱으로 가공성이 우수하고 분해특성의 조절이 용이하여 생분해성 고분자로 환경친화적이다. 또한, 친환경 수지로 우수한 강도 및 투명도, 차단성, 크린 버닝(clean burning) 특성으로 인하여 다양한 용도에 적용되고 있다. 하지만, 폴리알킬렌 카보네이트는 인장강도를 비롯한 기계적 강도 및 인장 신율이 낮은 강직한 특성(brittle)으로 인하여 유연성이 떨어지는 등 응용분야에 제한이 있다.

이에, 다른 물질을 혼합한 상태에서 성형하고 기존의 물성을 개선하는 연구가 이루어지고 있다. 한국공개특허 제2012-0086772호(특허문헌 1)에는 상용화제, 가소제, 가공조제와 같은 첨가제를 사용하여 물성을 개선한 폴리알킬렌 카보네이트 수지 조성물이 개시되어 있으나, 여러 첨가물에 의해 물성 효과가 저하될 수 있는 문제점이 있다. 한편, 플라스틱 중 범용이면서 저렴하고 가공성이 우수한 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀을 블랜딩시켜 폴리알킬렌 카보네이트의 단점을 개선하고자 하는 연구가 이루어지고 있으나, 폴리올레핀과 폴리알킬렌 카보네이트의 블랜딩은 용해 파라미터(solubility parameter)의 차이가 커서 혼합이 어렵다.

1. 대한민국 등록특허 제10-1875130호 2. 대한민국 공개특허공보 제 10-2015-0087084호 3. 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0128203호

본 발명은 기존 생분해성 수지 조성물의 물성의 단점을 보완하고자 한 것으로, 특히 우수한 연신 강도 및 단열 연실율을 갖는 생분해성 수지 조성물 및 그로 제조된 생분해성 물울을 제공하고자 한다.

상기 상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 생분해성 폴리에스테르 수지 및 상용화제를 포함하되, 상기 상용화제는 알콕시폴리알킬렌글리콜(메타)아크릴레이트 모노머, 하이드록시기 함유 아크릴 모노머, 및 아크릴아마이드 모노머의 혼합물인 생분해성 수지 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 상기 생분해성 폴리에스테르 수지는, i) 폴리락트산, 폴리하이드록시 지방산 에스테르, 숙시네이트 기재 지방족 중합체 및 폴리알킬렌 카보네이트 중에서 선택된 어느 하나 이상, 및 ii) 지방족-방향족 코폴리에스테르를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 상기 조성물은 상기 i) 성분 및 ii) 성분을 1 : 1 내지 10 중량비로 포함할 수 있고, 구체적으로 1 : 2 내지 7 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량비로 포함하는 경우 우수한 인장 강도 및 단열연신율을 발휘할 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 상기 생분해성 폴리에스테르 수지는, 폴리락트산(poly lactic acid; PLA), 폴리하이드록시 알카노에이트(polyhydroxy alkanoate; PHA), 폴리하이드록시 부티레이트(polyhydoxy butyrate; PHB), 폴리-3-하이드록시발레레이트 (polyhydoxy valerate PHV), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-4-하이드록시부티레이트, 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시발레레이트 (Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate); PHBV), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시헥사노에이트(poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시옥타노에이트(poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctonoate)), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시데카노에이트(poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxydecanoate)), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시옥타데카노에이트(poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctadecanoate)), 폴리부틸렌 숙시네이트(polybutylene succinate; PBS), 폴리부틸렌숙시네이트 아디페이트(polybutylene succinate adipate; PBSA), 폴리에틸렌 숙시네이트(polyethylene sunninate), 폴리프로필렌 카보네이트(polypropylene carbonate; PPC), 폴리에틸렌 카보네이트(polyethylene carbonate), 폴리부틸렌 아디페이드-코-테르팔레이트(polybutylene adipate-co-terephalate; PBAT), 폴리(부틸렌숙시네이트-코-테레프탈레이트)(poly(butylenesuccinate-co-terephthalate); PBST), 폴리(부틸렌 세바케이트-코-테레프탈레이트)(poly(butylenes sebacate-coterephthalate); PBSBT), 폴리글리콜산(polyglycolic acid; PGA), 및 폴리 ε-카프로락톤(poly ε-caprolactone; PCL), 로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 상기 생분해성 폴리에스테르 수지는,

i) 폴리락트산(poly lactic acid; PLA), 폴리하이드록시 알카노에이트(polyhydroxy alkanoate; PHA), 폴리하이드록시 부티레이트(polyhydoxy butyrate; PHB), 폴리-3-하이드록시발레레이트 (polyhydoxy valerate PHV), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-4-하이드록시부티레이트, 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시발레레이트 (Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate); PHBV), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시헥사노에이트(Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시옥타노에이트(Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctonoate)), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시데카노에이트(Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxydecanoate)), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시옥타데카노에이트(Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctadecanoate)), 폴리프로필렌 카보네이트(Polypropylene carbonate; PPC), 폴리에틸렌 카보네이트, 폴리글리콜산(Polyglycolic acid; PGA), 폴리부틸렌 숙시네이트(Polybutylene succinate; PBS), 폴리부틸렌숙시네이트 아디페이트(Polybutylene succinate adipate; PBSA), 및 폴리 ε-카프로락톤(Poly ε-caprolactone; PCL)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상, 및

ii) 폴리부틸렌 아디페이드-코-테르팔레이트(polybutylene adipate-co-terephalate; PBAT), 폴리(부틸렌숙시네이트-코-테레프탈레이트)(poly(butylenesuccinate-co-terephthalate); PBST), 및 폴리(부틸렌 세바케이트-코-테레프탈레이트)(poly(butylenes sebacate-coterephthalate); PBSBT) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 상기 조성물은 상기 i) 성분 및 ii) 성분을 1 : 1 내지 10 중량비로 포함할 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 상기 조성물은 생분해성 폴리에스테르 수지 100 중량부, 및 상용화제 0.1 내지 5 중량부 포함할 수 있다.

본 발명의 상용화제는 메톡시디알코올메타크릴레이트계 화합물, 아크릴레이트계 화합물 및 아크릴아마이드계 화합물의 혼합물이다.

본 발명의 일 태양에 따르면, a) 상기 알콕시 함유 메타크릴레이트 모노머는 메톡시에틸 메타크릴레이트(Methoxyethyl methacrylate), 메톡시에톡시에틸 메타크릴레이트(Methoxyethoxyethyl methacrylate), 메톡시디에톡시에틸 메타크릴레이트(Methoxydiethoxyethyl methacrylate), 메톡시-폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트(Methoxy-poly(ethylene glycol) methacrylate), 부톡시-폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트(Buthoxy-poly(ethylene glycol) methacrylate), 메톡시 폴리(에틸렌 옥사이드) 메타크릴레이트(Methoxy-poly(ethylene oxide) methacrylate); 및 부톡시 폴리(에틸렌 옥사이드) 메타크릴레이트(Buthoxy-poly(ethylene oxide) methacrylate) 중에서 선택된 어느 하나 이상이고,

b) 상기 하이드록시 함유 아크릴레이트 모노머는 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(2-Hydroxyethyl acrylate), 2-하이드록시프로필 아크릴레이트(2-Hydroxypropyl acrylate), 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-Hydroxyethyl methaxrylate), 하이드록시프로필 메타크릴레이트(Hydroxypropyl methacrylate), 하이드록시에톡시에틸 메타크릴레이트(Hydroxyethoxyethyl methacrylate), 하이드록시디에톡시에틸 메타크릴레이트(Hydroxydiethoxyethyl methacrylate) 및 하이드록시부틸 메타크릴레이트(Hydroxybutyl methacrylate) 중에서 선택된 어느 하나 이상이고,

c) 상기 아크릴아마이드 모노머는 아크릴아미드(acrylamide), 메타아크릴아미드(methacrylamide), (메틸)아크릴아마이드((methyl)acrylamide), 알킬-(메타)아크릴아미드[alkyl-(meth)acrylamide]. N-모노-(메타)아크릴아미드(Nmono(meth)acrylamide), N,N-디-C1-C4 알킬-(메타)아크릴아미드(N,N-di-C1-C4 alkyl-(meth)acrylamide), N-부톡시메틸아크릴아미드(N-butoxymethyl acrylamide), N-메톡시메틸아크릴아미드(N-methoxymethyl acrylamide), 및 N-메톡시메틸메타크릴아마이드(N-methoxymethyl methacrylamide) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 상기 상용화제는 메톡시디알코올메타크릴레이트계 화합물 : 아크릴레이트계 화합물 : 아크릴아마이드계 화합물이 1: 0.5 내지 10 : 0.5 내지 10 몰비로 혼합될 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 항산화제를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 상기 조성물은 생분해성 폴리에스테르 수지 100 중량부, 상용화제 0.1 내지 5 중량부, 및 항산화제 0.001 내지 0.5 중량부 포함할 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 상술한 생분해성 수지 조성물로부터 제조된 생분해성 물품을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 상술한 생분해성 수지 조성물로부터 제조된 생분해성 필름을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 상술한 생분해성 수지 조성물로부터 제조된 생분해성 필름을 포함하는 파우치 (pouch), 랩 (wrap) 또는 백 (bag)을 제공한다.

본 발명에 따른 생분해성 수지 조성물은 우수한 연신 강도 (35 MPa 이상) 및 단열 연신율 (700% 이상)을 갖고, 90% 이상의 우수한 생분해율을 갖는 우수한 물성을 갖는 생분해성 제품을 제조할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명 조성물로 제조한 시편에 대한 생분해성 실험 결과 (90% 이상 분해)에 대한 인증서이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 명세서에, "생분해성"이란 일반적으로 세균, 진균 및 조류와 같은 천연 미생물; 환경으로부터의 열; 수분; 또는 기타 환경적 요인의 작용에 의해 분해되는 물질을 이르는 것이다. 물질의 생분해성은 ASTM 시험법 5338.92를 사용하여 측정될 수 있다.

상기 생분해성 폴리에스테르는 또한 약 40,000 내지 약 120,000 g/몰, 일부 실시양태에서는 약 50,000 내지 약100,000 g/몰, 또한 일부 실시양태에서는 약 60,000 내지 약 85,000 g/몰 범위의 수 평균 분자량 ("Mn")을 가질수 있다. 마찬가지로, 폴리에스테르는 약 70,000 내지 약 300,000 g/몰, 일부 실시양태에서는 약 80,000 내지 약 200,000 g/몰, 또한 일부 실시양태에서는 약 100,000 내지 약 150,000 g/몰의 중량 평균 분자량 ("Mw")을 가질 수 있다. 중량 평균 분자량 대 수 평균 분자량의 비율 ("Mw/Mn"), 즉, "다분산 지수"도 또한 비교적 낮다.

예를 들어, 다분산 지수는 전형적으로 약 1.0 내지 약 4.0, 일부 실시양태에서는 약 1.2 내지 약 3.0, 또한 일부 실시양태에서는 약 1.4 내지 약 2.0의 범위에 이른다. 중량 및 수 평균 분자량은 당업자에 알려진 방법으로 측정될 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 상기 조성물은 생분해성 폴리에스테르 수지 100 중량부, 및 상용화제 0.1 내지 5 중량부 포함할 수 있고, 구체적으로 생분해성 폴리에스테르 수지 100 중량부, 및 상용화제 0.5 내지 2 중량부 포함할 수 있다. 상기보다 함량이 낮으면 수지들 간의 상용성이 떨어져 기계적 물성이 저하될 우려가 있고, 상기보다 함량이 높으면 용융지수(melt index; MI)가 과도하게 낮아져 생분해성 물품의 가공성이 불량해질 우려가 있다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 상기 상용화제는 메톡시디알코올메타크릴레이트계 화합물 : 아크릴레이트계 화합물 : 아크릴아마이드계 화합물이 1: 0.5 내지 10 : 0.5 내지 10 몰비로 혼합될 수 있고, 구체적으로 1: 1 내지 7 : 1 내지 5 몰비로 혼합될 수 있고, 더 구체적으로는 1: 2 내지 5 : 2 내지 4 몰비로 혼합될 수 있다. 상기 비율로 포함하는 경우 우수한 인장 강도 및 단열연신율을 발휘할 수 있다.

본 발명의 상용화제는 다음의 방법을 통해 제조한다.

S1) 반응 용기 속에 이온수를 넣어 질소를 통하게 하여 가열하는 단계;

S2) 상기 용기 속에 메톡시디알코올메타크릴레이트(methoxydialcoholmethacrylate)계 화합물, 아크릴레이트((acrylate)계 화합물 및 아크릴아마이드(acrylamide)계 화합물과 개시제를 동시에 혼합하여 70 내지 90℃에서 교반하는 단계를 통한다.

상기 S2) 단계는 70 내지 90℃에서 진행하고, 일정한 온도로 교반하여 진행한다. 약 3 내지 4시간 동안 혼합한다. 이후, 1 내지 2시간 동안 온도를 유지한 다음 실온으로 냉각하고 pH 조절제를 첨가하여 pH 7로 맞춘다.

상기 개시제는 황산 칼륨, 황산 나트륨 및 황산 암모늄 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 pH 조절제는 수산화 나트륨, 트리에탄올아민 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 항산화제는 수지 조성물에 통상적으로 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 항산화 제 1010, 항산화 제 1076, 항산화 제 2246 및 항산화 제 168 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.

상기 산화방지제는 가공과정의 진행 중에 발생할 수 있는 고분자의 가교를 막아주고, 완제품의 장기적 물성을 유지할 뿐만 아니라, 변색을 막아주는 역할을 한다. 산화방지제의 함량은 생분해성 폴리에스테르 수지 100 중량부를 기준으로 0.001 내지 0.5중량부일 수 있다. 상기 함량보다 미만이면 산화방지 효과가 미미해져 생분해성 물품의 내구성이 저하될 수 있다. 반면, 상기 함량을 초과하면 함량 대비 효과가 미흡할 수 있고, 오히려 과도한 함량으로 산화방지제가 표면으로 이행될 수 있어 외관상 좋지 않을 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 상술한 생분해성 수지 조성물로부터 제조된 생분해성 필름을 제공한다. 상기 생분해성 필름은 통상의 방법에 따라 필름 제작기를 이용하여 제조할 수 있다.

이렇게 제조된 생분해성 필름은 연신강도 및 단열연신율이 우수하여 기존의 합성수지를 대체하여 사용될 수 있다.

상기 생분해성 물품은 상기 생분해성 필름으로부터 제조된 생분해성 봉투일 수 있으며, 예컨대 쓰레기 봉투, 롤백, 쇼핑백 등과 같은 용도로 사용될 수 있다. 이 밖에도 상기 생분해성 물품은 식품포장재 등의 분야에서 폭넓게 상용화될 수 있다. 특히, 본 발명에 따라 제조된 생분해성 필름은 백색도 및 은폐력이 뛰어나고 광택도가 낮으므로 마트용 쇼핑백 용도로 사용될 경우, 소비자의 니즈를 만족시킬 수 있어 더욱 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

[제조예 1]

1. 상용화제 1의 제조

탈 이온수를 4 구 플라스크에 넣고 N₂를 통과시키고 가열한 다음 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트(methoxypolyethyleneglycolmetacrylate), 하이드록시에틸아크릴레이트(hydroxyethylacrylate), 아크릴아마이드(acrylamide)의 혼합 용액(몰비는 1 : 2 : 2)을 적가하고, 황산 암모늄 수용액과 반응 시킨다. 반응 온도는 80 ℃, 항온 교반, 적하 시간은 4 시간으로 조절하고, 적하가 완료된 후 2 시간 동안 방치한 후 상온으로 식힌 후 NaOH 수용액을 넣어 중화시킨다.

2. 상용화제 2의 제조

메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트(methoxypolyethyleneglycolmetacrylate), 하이드록시에틸아크릴레이트(hydroxyethylacrylate), 아크릴아마이드(acrylamide)를 1 : 5 : 3의 몰비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 상용화제 1과 동일하게 제조하였다.

3. 상용화제 3의 제조

메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트(methoxypolyethyleneglycolmetacrylate), 하이드록시에틸아크릴레이트(hydroxyethylacrylate), 아크릴아마이드(acrylamide)를 1 : 3 : 4의 몰비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 상용화제 1과 동일하게 제조하였다.

4. 비교 상용화제 1의 제조

메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트(methoxypolyethyleneglycolmetacrylate), 하이드록시에틸아크릴레이트(hydroxyethylacrylate)를 1 : 2 의 몰비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 상용화제 1과 동일하게 제조하였다.

5. 비교 상용화제 2의 제조

메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트(methoxypolyethyleneglycolmetacrylate), 아크릴아마이드(acrylamide)를 1 : 2의 몰비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 상용화제 1과 동일하게 제조하였다.

6. 비교 상용화제 3의 제조

하이드록시에틸아크릴레이트(hydroxyethylacrylate), 아크릴아마이드(acrylamide)를 1 : 1의 몰비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 상용화제 1과 동일하게 제조하였다.

[제조예]

하기 표의 조성대로 혼합하여 실시예 및 비교예의 수지 조성물을 제조하였다. (단위 : 중량부)

구체적으로, 상기의 비율로 구성 요소를 혼합하고, 고속으로 저어주고 균일하게 혼합한 다음 용융 블렌딩, 압출 및 드로잉을 위해 2 축 압출기에 추가한다. 스트립을 펠릿화하여 생분해 성 폴리 에스테르 조성물을 제조하였다. 스크류 속도는 300rpm, 스크류 길이 대 직경 비율은 35 : 1, 각 구역의 온도는 145-175 ℃ 이였다.

[실험예 1]

상기에서 제조한 각 조성물에 대하여 인장강도 및 단열연신율을 측정하였다.

실험 결과, 본원발명의 수지 조성물로 제조한 필름의 인장 강도가 모두 35 MPa 이상이었고, 단열연신율 또한 700%를 초과하여 비교예에 비하여 현저히 우수한 물성을 나타냈다.

[실험예 2]

상기에서 가장 우수한 효과를 보인 실험예 2에 대하여 각 두께를 달리하여 쇼핑백 시편(실시예 2-1 내지 2-4)을 제조한 후 항장력, 누수실험, 무게실험, 매다기 실험 및 낙하 실험을 수행하였다. 실험 결과는 다음과 같다.

(유의사항: 인장시험 샘플의 두께는15mm，인장속도는 500mm/min)

[실험예 3]

상기의 실시예 2로 제조한 쇼핑백 시편에 대하여 생분해도를 측정하였다. 시험 조건은 DIN EN 13432:2000-12를 준용하였고, 이를 통해 본원 발명으로 제조한 쇼핑백의 생분해율이 90% 이상임을 확인하였다. 해당 실험 결과에 대한 증명서는 도 1에 제시하였다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

생분해성 폴리에스테르 수지 및 상용화제를 포함하되, 상기 상용화제는 알콕시폴리알킬렌글리콜(메타)아크릴레이트 모노머, 하이드록시기 함유 아크릴 모노머, 및 아크릴아마이드 모노머의 혼합물인 생분해성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 생분해성 폴리에스테르 수지는, i) 폴리락트산, 폴리하이드록시 지방산 에스테르, 숙시네이트 기재 지방족 중합체 및 폴리알킬렌 카보네이트 중에서 선택된 어느 하나 이상, 및 ii) 지방족-방향족 코폴리에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 생분해성 폴리에스테르 수지는, 폴리락트산(poly lactic acid; PLA), 폴리하이드록시 알카노에이트(polyhydroxy alkanoate; PHA), 폴리하이드록시 부티레이트(polyhydoxy butyrate; PHB), 폴리-3-하이드록시발레레이트 (polyhydoxy valerate PHV), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-4-하이드록시부티레이트, 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시발레레이트 (Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate); PHBV), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시헥사노에이트(poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시옥타노에이트(poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctonoate)), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시데카노에이트(poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxydecanoate)), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시옥타데카노에이트(poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctadecanoate)), 폴리부틸렌 숙시네이트(polybutylene succinate; PBS), 폴리부틸렌숙시네이트 아디페이트(polybutylene succinate adipate; PBSA), 폴리에틸렌 숙시네이트(polyethylene sunninate), 폴리프로필렌 카보네이트(polypropylene carbonate; PPC), 폴리에틸렌 카보네이트(polyethylene carbonate), 폴리부틸렌 아디페이드-코-테르팔레이트(polybutylene adipate-co-terephalate; PBAT), 폴리(부틸렌숙시네이트-코-테레프탈레이트)(poly(butylenesuccinate-co-terephthalate); PBST), 폴리(부틸렌 세바케이트-코-테레프탈레이트)(poly(butylenes sebacate-coterephthalate); PBSBT), 폴리글리콜산(polyglycolic acid; PGA), 및 폴리 ε-카프로락톤(poly ε-caprolactone; PCL), 로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개 이상인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 생분해성 폴리에스테르 수지는,
i) 폴리락트산(poly lactic acid; PLA), 폴리하이드록시 알카노에이트(polyhydroxy alkanoate; PHA), 폴리하이드록시 부티레이트(polyhydoxy butyrate; PHB), 폴리-3-하이드록시발레레이트 (polyhydoxy valerate PHV), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-4-하이드록시부티레이트, 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시발레레이트 (Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate); PHBV), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시헥사노에이트(Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시옥타노에이트(Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctonoate)), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시데카노에이트(Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxydecanoate)), 폴리-3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시옥타데카노에이트(Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctadecanoate)), 폴리프로필렌 카보네이트(Polypropylene carbonate; PPC), 폴리에틸렌 카보네이트, 폴리글리콜산(Polyglycolic acid; PGA), 폴리부틸렌 숙시네이트(Polybutylene succinate; PBS), 폴리부틸렌숙시네이트 아디페이트(Polybutylene succinate adipate; PBSA), 및 폴리 ε-카프로락톤(Poly ε-caprolactone; PCL)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상, 및
ii) 폴리부틸렌 아디페이드-코-테르팔레이트(polybutylene adipate-co-terephalate; PBAT), 폴리(부틸렌숙시네이트-코-테레프탈레이트)(poly(butylenesuccinate-co-terephthalate); PBST), 및 폴리(부틸렌 세바케이트-코-테레프탈레이트)(poly(butylenes sebacate-coterephthalate); PBSBT) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 조성물은 생분해성 폴리에스테르 수지 100 중량부, 및 상용화제 0.1 내지 5 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제2항에 있어서, 상기 조성물은 i) 성분 및 ii) 성분을 1 : 1 내지 10 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
a) 상기 알콕시 함유 메타크릴레이트 모노머는 메톡시에틸 메타크릴레이트(Methoxyethyl methacrylate), 메톡시에톡시에틸 메타크릴레이트(Methoxyethoxyethyl methacrylate), 메톡시디에톡시에틸 메타크릴레이트(Methoxydiethoxyethyl methacrylate), 메톡시-폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트(Methoxy-poly(ethylene glycol) methacrylate), 부톡시-폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트(Buthoxy-poly(ethylene glycol) methacrylate), 메톡시 폴리(에틸렌 옥사이드) 메타크릴레이트(Methoxy-poly(ethylene oxide) methacrylate); 및 부톡시 폴리(에틸렌 옥사이드) 메타크릴레이트(Buthoxy-poly(ethylene oxide) methacrylate) 중에서 선택된 어느 하나 이상이고,
b) 상기 하이드록시 함유 아크릴레이트 모노머는 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(2-Hydroxyethyl acrylate), 2-하이드록시프로필 아크릴레이트(2-Hydroxypropyl acrylate), 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-Hydroxyethyl methaxrylate), 하이드록시프로필 메타크릴레이트(Hydroxypropyl methacrylate), 하이드록시에톡시에틸 메타크릴레이트(Hydroxyethoxyethyl methacrylate), 하이드록시디에톡시에틸 메타크릴레이트(Hydroxydiethoxyethyl methacrylate) 및 하이드록시부틸 메타크릴레이트(Hydroxybutyl methacrylate) 중에서 선택된 어느 하나 이상이고,
c) 상기 아크릴아마이드 모노머는 아크릴아미드(acrylamide), 메타아크릴아미드(methacrylamide), (메틸)아크릴아마이드((methyl)acrylamide), 알킬-(메타)아크릴아미드[alkyl-(meth)acrylamide]. N-모노-(메타)아크릴아미드(Nmono(meth)acrylamide), N,N-디-C1-C4 알킬-(메타)아크릴아미드(N,N-di-C1-C4 alkyl-(meth)acrylamide), N-부톡시메틸아크릴아미드(N-butoxymethyl acrylamide), N-메톡시메틸아크릴아미드(N-methoxymethyl acrylamide), 및 N-메톡시메틸메타크릴아마이드(N-methoxymethyl methacrylamide 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 상용화제는 메톡시디알코올메타크릴레이트계 화합물 : 아크릴레이트계 화합물 : 아크릴아마이드계 화합물이 1: 0.5 내지 10 : 0.5 내지 10 몰비로 혼합된 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 항산화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제9항에 있어서, 상기 조성물은 생분해성 폴리에스테르 수지 100 중량부, 상용화제 0.1 내지 5 중량부, 및 항산화제 0.001 내지 0.5 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제1항 내지 제10항에 중에서 선택된 어느 하나의 조성물로부터 제조된 생분해성 물품.
제1항 내지 제10항에 중에서 선택된 어느 하나의 조성물로부터 제조된 생분해성 필름.
제1항 내지 제10항에 중에서 선택된 어느 하나의 조성물로부터 제조된 생분해성 필름을 포함하는 파우치 (pouch), 랩 (wrap) 또는 백 (bag).