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SUMMARY

목차

제1장 서론 28

제1절 연구개발과제의 개요 30

1. 연구개발의 중요성(필요성) 30

2. 연구개발의 국내외 현황 31

가. 국내의 기술개발동향 31

나. 해외의 기술개발동향 32

3. 연구개발 대상 기술의 차별성 35

제2절 연구개발의 목표 및 추진전략 36

1. 연구개발의 목표 36

가. 연구개발의 최종목표 36

나. 연구개발의 연차별 목표 37

2. 연구개발의 추진전략·체계 및 연구수행방법 37

가. 연구개발의 추진전략 37

나. 연차별 추진체계 38

다. 연차별 연구수행방법 39

제2장 연구개발 수행내용 및 결과 43

제1절 PLA 개질에 대한 기초 연구 45

1. 가소화된 PLA(Poly lactic acid)의 열적·물리적 특성분석 45

가. 용융 흐름 지수 46

나. 유리전이온도 분석 47

2. Amorphous PLA/crystalline PLA 블렌드 48

가. 가소화된 PLA의 블렌드와 용융 흐름 지수 48

나. DSC 분석 49

다. 물리적 특성 51

3. 개질반응을 이용한 PLA/PBAT 블렌드 제조와 이들의 열적, 기계적 특성 53

가. PLA/PBAT 블렌드의 용융 흐름 지수 53

나. 동적 점탄성 분석 57

다. DSC 분석 66

라. 물리적 특성 71

마. 모폴로지 76

4. 결론 77

제2절 생분해성 Film 용 소재 개발 79

1. PLA/PBAT 블렌드 계에서 가소제의 영향 79

가. 서로 다른 에스테르계 가소제에 대한 물성 영향 평가 79

나. PLA/PBAT Blend계에서 가소제 함량의 영향 83

2. PLA/PBAT 블렌드 계에서 폴리머 조성의 영향 85

3. PLA/PBAT 블렌드계에 미치는 무기필러의 영향 87

4. 스크류 조합 결정 90

5. 필름 수축 원인 분석 92

6. 생분해성 Film용 시양산 Test. 95

가. 1차 시양산 테스트 98

나. 2차 시양산 테스트 100

다. 3차 시양산 테스트 102

라. 4차 시양산 테스트 105

마. 5차 시양산 테스트 107

7. 결론 110

제3절 생분해성 Sheet 개발 111

1. 분자량 조절제에 따른 물성변화 측정 111

가. 필러가 처방된 재료에서의 영향 111

나. 가소제가 처방된 재료에서의 영향 분석 113

2. PLA에 PBAT 함량별 첨가 실험 114

가. 시차주사열량계(differential scanning calorimetry, DSC) 측정. 114

나. 기계적 물성의 변화 116

3. Sheet 및 진공 성형성 평가 119

가. 1차 시험 성형 119

나. 2차 시험 성형 121

다. 3차 시험 성형 실험 123

라. 4차 시험 성형 실험 125

마. 5차 시험 성형 실험 128

바. 6차 시양산 테스트 131

4. 결론 135

제3장 목표 달성도 및 관련분야 기여도 137

제1절 연도별 연구개발목표의 달성도 139

제2절 관련분야의 기술발전 기여도(환경적 성과 포함) 143

1. 경제적 기대효과 143

2. 환경질 개선효과 143

3. 과학기술적 기대효과 144

제4장 연구개발결과의 활용계획 등 146

제1절 연구성과 활용계획 148

1. 경제사회적 성과달성 계획 148

가. 사업화 추진계획 148

나. 고용창출 계획 148

2. 과학기술적 성과달성 계획 149

가. 지식재산권 획득 계획 149

나. 국내외 신기술 신제품 등 관련 인증 계획 149

다. 국내외 전문학술지 게재 계획 149

라. 국내외 학술회의(세미나) 발표 계획 150

제2절 NTIS에 등록한 연구시설·장비현황 150

1. 등록장비 현황 150

가. 장비명 150

제5장 참고문헌 154

1. 국내문헌 156

2. 국외문헌 156

3. 기타 157

표목차

〈표 1.1.1〉 생분해성 플라스틱의 식품포장 용도 적용 사례 33

〈표 1.1.2〉 주관기관의 관련기술 보유현황 35

〈표 1.2.1〉 Blow Film의 목표 36

〈표 1.2.2〉 T-die Sheet 및 용기의 목표 36

〈표 1.2.3〉 연구개발 연차별 목표 37

〈표 1.2.4〉 Film 물성표 39

〈표 1.2.5〉 용기 물성표 40

〈표 2.1.1〉 Tg of the Plasticized PLA(이미지참조) 47

〈표 2.1.2〉 PLA Blend의 열적 거동 49

〈표 2.1.3〉 결정성 PLA와 무정형 PLA 혼합계에서 물리적 특성 51

〈표 2.1.4〉 PLA/PBAT blends의 열적 성질 70

〈표 2.1.5〉 PLA/PBAT Blend계에서의 모폴로지 변화 76

〈표 2.1.6〉 PLA/PBAT(2/8) Blend계 H야 함량에 따른 모폴로지 변화 77

〈표 2.2.1〉 PLA/PBAT Blend계의 가소제 종류별 배합 조성 80

〈표 2.2.2〉 실험에 사용된 가소제의 물성 81

〈표 2.2.3〉 PLA/PBAT Blend계의 가소제 종류별 물성 비교 82

〈표 2.2.4〉 PLA/PBAT Blend계의 가소제 함량별 배합 조성 83

〈표 2.2.5〉 PLA/PBAT Blend계의 기계적 물성 84

〈표 2.2.6〉 폴리머 조성비에 대한 영향 평가를 위한 조성 85

〈표 2.2.7〉 실험에 사용된 PLA의 D-Lactide 함량 85

〈표 2.2.8〉 폴리머 조성에 의한 물성 영향 86

〈표 2.2.9〉 무기필러 영향 조사를 위한 조성 87

〈표 2.2.10〉 실험에 사용된 Talc의 물성치 88

〈표 2.2.11〉 기계적 물성에 미치는 무기필러 영향 89

〈표 2.2.12〉 스크류 조합 비교를 위한 조성 90

〈표 2.2.13〉 스크류 조합 비교 90

〈표 2.2.14〉 스크류 조합에 따른 물성 비교 91

〈표 2.2.15〉 수축 원인 분석을 위한 조성 92

〈표 2.2.16〉 수축 원인 분석을 위한 조성 93

〈표 2.2.17〉 1차 시양산 샘플 Data 98

〈표 2.2.18〉 1차 시양산 샘플 기계적 물성 99

〈표 2.2.19〉 2차 시양산 샘플 Data 100

〈표 2.2.20〉 2차 시양산 샘플 기계적 물성 101

〈표 2.2.21〉 3차 시양산 샘플 Data 102

〈표 2.2.22〉 3차 시양산 샘플 기계적 물성 103

〈표 2.2.23〉 4차 시양산 샘플 Data 105

〈표 2.2.24〉 4차 시양산 샘플 기계적 물성 106

〈표 2.2.25〉 5차 시양산 샘플 Data 107

〈표 2.2.26〉 5차 시양산 샘플 기계적 물성 108

〈표 2.3.1〉 분자량 조절제 영향 평가 111

〈표 2.3.2〉 분자량 조절제에 따른 물성 결과 111

〈표 2.3.2.〉 PBAT 함량 변화에 따른 DSC 측정값 114

〈표 2.3.3〉 PBAT 함량에 따른 용융지수(MFI) 변화 116

〈표 2.3.4〉 시트 1차 시양산 테스트 조성 119

〈표 2.3.5〉 1차 시양산 테스트품의 기계적 물성 119

〈표 2.3.6〉 2차 시양산 테스트 조성 121

〈표 2.3.7〉 2차 시양산 Sheet 물성. 122

〈표 2.3.7〉 3차 시양산 테스트 조성 123

〈표 2.3.9〉 3차 시성형 재료 물성(Lab. 폭 80㎜*두께 0.8㎜시트) 123

〈표 2.3.10〉 4차 시양산 테스트 조성 125

〈표 2.3.11〉 4차 시양산 테스트 2번 Sheet 물성평가. 126

〈표 2.3.12〉 5차 시험성형 조성 128

〈표 2.3.13〉 5차 시험 성형 Sheet 물성 129

〈표 2.3.14〉 6차 시험 성형 실험 조성 131

〈표 2.3.15〉 6차 시험 성형 시트 물성 132

그림목차

〈그림 1.2.1〉 연차별 추진체계 38

〈그림 2.1.1〉 PLA의 수산기와 가소제사의의 화학적 결합에 대한 모식도 45

〈그림 2.1.2〉 가소화된 PLA의 용융 흐름지수(160℃*2.16kgf) 46

〈그림 2.1.3〉 가소화된 PLA의 DSC 측정 47

〈그림 2.1.4〉 무정형 PLA와 결정성 PLA 혼합계에서의 용융흐름 지수(170℃*2.16㎏) 48

〈그림 2.1.5〉 결정성 PLA와 무정형 PLA의 혼합계에서 DSC Thermogram 50

〈그림 2.1.6〉 결정성 PLA 함량에 따른 엔탈피 변화량 50

〈그림 2.1.7〉 결정성 PLA 함량에 따른 인장강도 변화 52

〈그림 2.1.8〉 결정성 PLA 함량에 따른 신장률 변화 52

〈그림 2.1.9〉 PLA/PBAT Blend에서 용융흐름 지수(170℃*2.16㎏) 54

〈그림 2.1.10〉 개질제가 포함된 Blend계에서서 PBAT 함량에 따른 용융흐름지수 (170℃*2.16㎏) 55

〈그림 2.2.11〉 개질제 함량에 따른 용융 흐름 지수 변화(170℃*2.16㎏) 56

〈그림 2.1.12〉 PLA/PBAT 블렌드에서의 〈tanδ〉 거동 58

〈그림 2.1.13〉 개질된 PLA/PBAT 블렌드계에서 PBAT함량에 따른 〈tanδ〉 거동 59

〈그림 2.1.14〉 개질된 PLA/PBAT 블렌드계에서 PBAT함량에 따른 〈tanδ〉 거동 (MDI 0.5phr) 60

〈그림 2.1.15〉 개질된 PLA/PBAT 블렌드계에서 PBAT함량에 따른 〈tanδ〉 거동 (HDI 0.5phr) 61

〈그림 2.1.16〉 개질된 PLA/PBAT 블렌드계에서 커플링제에 의한 〈tanδ〉 거동 62

〈그림 2.1.17〉 개질된 PLA/PBAT 블렌드계에서 커플링제 함량에 의한 〈tanδ〉 거동 63

〈그림 2.1.18〉 개질된 PLA/PBAT 블렌드계에서 MDI에 의한 〈tanδ〉 거동 64

〈그림 2.1.19〉 개질된 PLA/PBAT 블렌드계에서 HDI에 의한 〈tanδ〉 거동 65

〈그림 2.1.20〉 PLA/PBAT 블렌드계에서 Tg 66

〈그림 2.1.21〉 PLA/PBAT blends(2:8)에서의 Tg(커플링제 함량별) 67

〈그림 2.1.22〉 PLA/PBAT blends(2:8)에서의 Tg(MDI 함량별) 68

〈그림 2.1.23〉 PLA/PBAT blends(20:80wt%)에서의 Tg(HDI 함량별) 69

〈그림 2.1.24〉 PLA/PBAT 블렌드계에서 PBAT 함량별 개질제 종류별 인장강도 변화 72

〈그림 2.1.25〉 PLA/PBAT 블렌드계에서 PBAT 함량별 개질제 종류별 신장률 변화 73

〈그림 2.1.26〉 PLA/PBAT 블렌드계에서 개질제 종류별/함량별 인장강도 변화 74

〈그림 2.1.27〉 PLA/PBAT 블렌드계에서 개질제 종류별/함량별 신장률 변화 75

〈그림 2.2.1〉 실험실 필름 성형기, 55㎜, 80㎜ dies 79

〈그림 2.2.2〉 실험에 사용된 가소제의 화학구조 80

〈그림 2.2.3〉 가소제 종류별 열적 거동 82

〈그림 2.2.4〉 가소제 함량별 열적 거동 84

〈그림 2.2.5〉 무기 필러의 입자 모양 비교 87

〈그림 2.2.6〉 스크류 조합의 예 91

〈그림 2.2.7〉 수축률 경시변화 94

〈그림 2.2.8〉 실험 압출 라인 95

〈그림 2.2.9〉 액상 투입 장치 96

〈그림 2.2.10〉 필름 시생산 상황 97

〈그림 2.2.11〉 봉투 내 하중 실험 104

〈그림 2.2.12〉 롤 수축 현상 개선 109

〈그림 2.2.13〉 PLA 생분해성 쇼핑 봉투 109

〈그림 2.3.1〉 분자량 조절제에 따른 MI 변화 112

〈그림 2.3.2〉 분자량 조절제에 따른 기계적 물성의 변화 112

〈그림 2.3.3〉 분자량 조절제에 따른 MI의 변화 113

〈그림 2.3.4〉 분자량 조절제에 따른 기계적 물성의 변화 113

〈그림 2.3.5〉 DSC 측정 (냉각) 115

〈그림 2.3.6〉 DSC 측정 (승온) 115

〈그림 2.3.7〉 PBAT 함량 증가에 따른 경도(Shore D) 변화 117

〈그림 2.3.8〉 PBAT 함량 증가에 기계적 특성의 변화 118

〈그림 2.3.9〉 1차 시양산 120

〈그림 2.3.10〉 1차 시양산 진공성형 14㎜ 120

〈그림 2.3.11〉 2차 시양산 진공성형 122

〈그림 2.3.12〉 3차 Sheet 시양산 124

〈그림 2.3.13〉 4차 Sheet 시양산 127

〈그림 2.3.14〉 4차 시 성형 품 127

〈그림 2.3.14〉 5차 시험 성형 시트 가공 129

〈그림 2.3.15〉 5차 시험 성형 제품 - 블루투스 포장용 Tray(3㎝) 130

〈그림 2.3.16〉 6차 시양산 sheet 성형 133

〈그림 2.3.17〉 6차 시양산 진공성형 및 간이 시험 134

〈그림 3.1.1〉 생분해성 공인인증 시험성적서 140

〈그림 3.1.2〉 Sheet물성 공인인증 시험성적서 141

〈그림 3.1.3〉 Film 물성 공인인증 시험성적서 142

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