친환경 생분해 일회용 옥수수 수세미 - 특허기술

일회용 생분해성 수세미는 추가 화학 처리 없이 90일 이상 지나면 90% 이상 완전 생분해되며, 천연 옥수수 전분에서 포도당을 추출하여 젖산을 발효시켜 응축시킨(젖산고분자) 100% 식물유래 부직포 소재이다.
또한, 세제가 필요없는 일회용 수세미로서, 특히 한장씩 뽑아서 간편하게 사용할 수 있는 친환경 수세미으로서 미세플라스틱도 생기지 않기에 안전하게 사용할 수 있으며, 유전자 변형으로 키운 식물이 아닌 천연 옥수수에서 추출된 전분으로 만든 소재이다. 합성 부직포가 아닌 천연 부직포 수세미이지만, 자체적으로 항균력도 있으며 온도 60℃, 습도 80%의 미생물 조건에서 100% 생분해되는 소재이며 사용시 피부 트러블도 없고, 지구 온실가스의 주범인 이산화탄소 저감에도 기여한다.

 

 

발명의 명칭 : 생분해성 나노복합 수지를 활용한 생분해성 복합 장섬유 부직포 및 그 제조방법과 제품, 대한민국 특허등록번호/일자 : 1009923980000 (2010.11.01), 출원인 : 주식회사 동양, 에콜바이오텍(주), 이재식, 발명자 : 유광선, 오유현, 임정환, 이재식, 최종권리자 : 에콜바이오텍(주), 이재식, 유진한일합섬 주식회사(권리지분 전부이전등록, 2018년 05월 31일 등록), 존속기간(예정) 만료일 : 2029년 10월 20일

 

 

발명의 설명

기술분야

본 발명은 생분해성 나노복합수지를 활용한 생분해성 복합 장섬유 부직포에 관한 것으로, 특히 상용성 및 가교성이 취약하여 장섬유부직포 생산시 단사현상 및 융점의 차이(PLA융점: 155℃, PBS, PBSA, PBA융점: 90℃~110℃)로 박리되는 현상을 생분해성 나노복합 수지를 활용하여 극복한 가교성과 상용성이 우수한 생분해성 복합 장섬유 부직포 및 이의 제조방법과 제품에 관한 것이다.

 

배경기술

일반적으로, 장섬유 부직포는 마스크, 꽃 포장지, 쇼핑백, 산업자재와 같이 대부분 일회용 상품에 많이 활용된다. 장섬유부직포 수지는 대부분 비분해성인 PP나 PET로 구성되는데, 이는 폐기시 100년이 넘어야 분해되므로 환경 문제를 야기할 뿐만 아니라 원유의 고갈시점이 다가옴에 따라 이를 대체할 수 있는 수지의 개발이 요구되고 있다. 현재 개발된 식물유래 생분해성 지방족 수지인 PLA(Poly Lactic Acid), PBS, PBSA, PBA는 이미 많이 알려져 있는 저탄소 녹색제품으로 각광받고 있으나, 온도 및 습기에 분해되는 단점으로 인해 생산시 열분해와 가수분해가 급격하게 발생되는 문제점이 있고, 또 상용성이 없어 지금까지 사용해오고 있는 PP나 PET를 이용한 장섬유 부직포를 대체할 수 있는 수지 개발에 어려움이 있었다.

 

발명이 이루고자 하는 기술적 과제

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 그 목적은, PLA수지와 PBS, PBSA, PBA중 택일된 수지와 생분해성 나노복합수지를 활용하여 상용성 및 가교성이 우수한 생분해성 장섬유 부직포를 얻을 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 본 발명의 다른 목적은, 본 발명 생분해성 나노복합수지의 MI 폭을 일정한 온도에서 안정된 흐름이 유지되도록 함으로써 생분해성 장섬유 부직포의 생산성을 향상시키는데 그 목적이 있다. 아울러 본 발명은 상기 100%지방족 생분해성 나노복합수지로 제조된 장섬유 부직포로 폐기시 분해되고, 온실가스와 환경부하를 저감시켜 저탄소 녹색상품에 부합될 수 있는 미래 비분해성 대체 상품이 될 수 있도록 하는데 목적이 있다.

 

 

과제의 해결 수단

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 생분해성 복합 장섬유 부직포는, 천연오일 중 팜유의 함량이 10중량%~15중량%, PLA함량이 12중량%~15중량%, 백운모 65중량%~73중량%의 나노복합수지를 제조하는 제1단계;

제1단계에서 제조된 생분해성 나노복합수지 0.5중량%~2중량%와 PBS, PBSA, PBA 수지중 택일된 수지 98중량%~99.5중량%를 분산 및 확산을 위한 컴파운딩하는 제2단계;

PLA수지 90중량%~95중량%와 PBS, PBSA, PBA수지중 택일된 수지 4.8중량%~9.95중량%와 제2단계에서 과정을 통해 컴파운딩된 생분해성 나노복합수지 0.2중량%~0.05중량%를 컴파운딩하는 제3단계;

제1단계, 제2단계, 제3단계에서 선택된 수지로 구성된 생분해성 나노복합수지를 제1번 스크류 200℃부터 다이스 온도 220℃까지 설정하여 장섬유 압출연신하는 제4단계;

상기 제4단계에 의해 압출연신된 수지를 순간 온도 터치방식에 의한 압착 및 융착과 동시에 결정화하여 생분해성 복합 장섬유 부직포를 형성하는 제5단계;

상기 제5단계의 생분해성 복합 장섬유 부직포를 후가공하는 제6단계; 로 구성된 제조방법에 의해 제조된다.

 

발명의 효과

본 발명은 생분해성 복합 장섬유 부직포는, 타수지와 상용성이 없고, 작업성에 문제점을 가지고 있는 PLA수지에 중성계 및 약산성 나노사이즈 기공에 생분해성 수지를 Branch화 시킨 생분해성 나노복합수지를 활용하여 가교성 및 상용성을 원활하도록 한 장점이 있다. 즉, PLA수지와 상용성 및 가교성이 탁월한 중성계 또는 약산성계의 나노사이즈 무기광물(백운모 등) 기공에 생분해성 PLA수지가 기공속으로 흘러들어가 Branch가 되게 하여 PLA수지와 PBS, PBSA, PBA 수지의 상용성이 우수하도록 하는 것이다. 또한, 생분해성 복합수지의 용융지수(MI : melt index)폭을 일정하게 유지시켜 생산성이 양호하고, 후가공시 작업성을 탁월하게 개선한 효과가 있다. 따라서 비분해성 합성수지로 이루어진 일회용품 시장인 마스크, 쇼핑백 산업자재외 꽃 포장지, 방진복 등 다양한 제품군을 생분해성 합성수지로 대체할 수 있게 되었다.

 

▲ 도 1. 본 발명에 따른 생분해성 복합 장섬유 부직포 제조공정도