초록 ▼

최근 산업 및 경제구조의 급격한 발달로 전 분야에 걸쳐 플라스틱 사용량이 급격히 증가하고 있다. 급격히 증가하는 플라스틱 소비량은 생활수준의 향상에 따라 필연적이지만, 사용 후 분해되지 않고 반영구적인 폐플라스틱에 의한 환경오염 문제가 심각하게 대두되고 있다. 생분해성 플라스틱의 개발은 이와 같은 환경문제를 개선할뿐만아니라 선진국에서 기존의 플라스틱 대신 분해성 플라스틱의 사용을 의무할 경우에 예상되는 수출장벽을 극복하는데에도 효과적이다. 이런 관점에서 분해성 플라스틱 전반에걸쳐 많은 연구가 수행되었지만, 실제

최근 산업 및 경제구조의 급격한 발달로 전 분야에 걸쳐 플라스틱 사용량이 급격히 증가하고 있다. 급격히 증가하는 플라스틱 소비량은 생활수준의 향상에 따라 필연적이지만, 사용 후 분해되지 않고 반영구적인 폐플라스틱에 의한 환경오염 문제가 심각하게 대두되고 있다. 생분해성 플라스틱의 개발은 이와 같은 환경문제를 개선할뿐만아니라 선진국에서 기존의 플라스틱 대신 분해성 플라스틱의 사용을 의무할 경우에 예상되는 수출장벽을 극복하는데에도 효과적이다. 이런 관점에서 분해성 플라스틱 전반에걸쳐 많은 연구가 수행되었지만, 실제 제품생산에 있어 중요한 가공조건에 따른 생분해성고분자의 모폴로지의 변화를 정밀 분석하고 이를 생분해성 속도 및 기계적 물성과 연관하여최적의 가공조건을 찾는 연구는 매우 미미한 실정이다.결정성 생분해성 고분자인 지방족 폴리에스터는 우수한 기계적 성질과 생분해성으로단기간 사용제품의 용도로 적절한 특성을 가지고 있다. 반면에 가격이 비싸다는 결점으로인해 이용에 제한을 받고 있는 실정이다. 본 연구는 가공조건에 따른 생분해성 고분자의모폴로지의 변화를 정밀 분석하고 이를 생분해성 속도 및 기계적 물성과 연관하여 최적의가공조건을 찾는것과 천연 단백질인 및 글루텐과의 블랜드화를 통한 가격 저하를 목적으로한다. 2차년도에 걸친 연구기간 중, 1차년도에서는 지방족 폴리에스터 필름의 일축연신조건에 따른 분자배향도 및 결정화도를 FTIR-ATR dichroism과 WAXD를 이용해 조사하였으며, 이러한 결과 연신속도가 증가할수록 연신 중에 일어나는 분자사슬 이완현상이 억제되어 분자배향도가 증가하였다. 높은 연신온도에서는 연신방향으로 라멜라 결정의 변형이용이하게 일어나 분자 배향도를 증가시켰지만, 65℃이상에서는 결정의 부분 용융현상에 의해 분자배향도가 약간 감소하는 경향을 보였다. 미생물에 의한 분해시험은 결정배향이 필름의 분해속도를 저하시키는 것을 보여주었다. 이러한 실험을 통해 가공조건-모폴로지-생분해성/기계적 강도의 상관관계를 제시하였으며, 2차년도에 있어서는 천연 단백질인 밀 글루텐과 지방족 폴리에스터의 블랜드를 시도하였다. 글루텐의 가공성 향상을 위하여 저분자량의 polyol을 가소제로 도입하였다. 글루텐기초 플라스틱은 인장강도, 항복강도, 신율,내습성 등과 같은 물리적 성질에 있어서 전분기초 플라스틱보다 우수한 특성을 나타내었다.전분기초 블랜드와 비가소화 글루텐기초 블랜드에서는 다른 충진제 고분자계와 마찬가지로구형의 분산상 구조가 관찰된 반면에 가소화된 글루텐기초 블렌드에서는 가소화 글루텐의용융/변형으로 인하여 준연속상의 모폴로지가 관찰되었다.본 연구에서는 연신필름의 분자배향도 및 결정화도를 측정하고 생분해성 및 기계적 강도를 평가함으로서 생분해성 필름의 가공-물성-생분해성을 정밀 제어할 수 있는 원천기술을 확립하였으며, 밀 글루텐과의 블랜드를 통해 지방족 폴리에스터의 가격 저하 방향을 제시하였다.

Abstract ▼

The amount of municipal and industrial waste has markedlyincreased through-out the world in the last few years. Waste disposal is becoming aserious environmental problem because of limited landifill capacity and incinerationfacilities. Environmental concern over solid waste management

The amount of municipal and industrial waste has markedlyincreased through-out the world in the last few years. Waste disposal is becoming aserious environmental problem because of limited landifill capacity and incinerationfacilities. Environmental concern over solid waste management has stimulated interestin biodegradable materials as alternatives to conventional nondegradable polymers. It iswell known that aliphatic polyesters have a high level of biodegradability. Somecompanies have recently commercialized aliphatic polyesters produced from aliphaticdicarboxylic acids and glycols. They have excellent mechanical properties andbiodegradability and are consequently well suited for biodegradable, single-use items.Films used in packaging materials could be a large potential market forbiodegradable plastics. Selection of the best film for any particular use is a matter ofmatching film properties against the performance required. One important property ofbiodegradable plastics films is the rate of biodegradation. The rate of filmbiodegradation can be greatly modified by controlling the degree of crystallinity andorientation. Various information relating to the morphology and biodegradability ofcrystalline polymers is available, but most of this work, the orientation of biodegradableblown films manufactured under various process conditions was analyzed using FTIRattenuated total reflection (ATR) and wide angle X-ray diffraction (WAXD) methods.The biodegradation of samples with a different degree of orientation was measured byliquid culture experiments. The attention was focused on the role of orientation in thebiodegradation of aliphatic copolyester blown films.A drawback of the aliphatic polyesters is that they currently have a high costcompared to petroleum-based commodity plastics such as polyethylene and polystyrene.In an effort to reduce this cost, researchers have been preparing composites of thealiphatic polyesters with granular starch. The starch-based composites have poormechanical properties, however, presumably due to poor compatibility between the starchand the aliphatic polyesters and the large size of the spherical starch granules which actas defects and stress concentrators. Wheat gluten is a candidate material since it isentirely biodegradable and relatively inexpensive compared with other biodegradableingredients.Efforts in this work have focused on the utilization of wheat gluten to developingredient combinations and to identify compounding conditions for making gluten-basedaliphatic polyester composite. Plasticizers such as low molecular weigh polyols wereapplied in some formulations to enhance the processibility of gluten. The resultingbiodegradable plastics demonstrated good physical properties and water resistance.Physical properties such as tensile and yield strength, percent elongation, and waterresistance of the gluten-based plastics were significantly better than those of thestarch-based plastics.

목차 Contents

• 1. 서론...11
• 2. 실험...31
• 3. 결과...41
• 4. 결론...64
• 5. 인용문헌...65