유니티카의 PLA

분해 4일째

일본의 유니티카는 바이오마스로부터 얻은 폴리유산(PLA)에 120℃의 고내열성과 최대 발포배율 50배인 압출발포특성을 동시에 부여하는 일에 세계 최초로 성공하였다고 일본 니뽀(日報)사의 팩피아는 전했다.

이는 열탕주입과 전자레인지 가열을 할 수 있는 압출발포용수지로, 성형시트에 의한 진공·압공성형품의 내열성은 기존의 폴리스틸렌계 압출발포시트(PSP), 폴리프로필렌필러(PPF)계에 필적한다.

유니티카는 이 제품이 100%식물계로 퇴비화가 가능한 생분해성수지구성물로부터 구성되는 점을 최대한으로 어필하여, 기존의 「테라마크」제품과 더불어 앞으로 전세계 시장을 공략해갈 전략이다.

최근 플라스틱폐기물 문제로 콤포스트화 등에 의한 재자원화가 가능한 생분해성플라스틱의 실용화에 매진하는 기업이 많다. 그 중에서도 옥수수같은 재생이 가능한 식물자원으로부터 유도되는 PLA는 석유계 플라스틱의 일부를 대체할 것이라는 기대가 높다.

그러나 PLA는 수지를 용융한 때의 점도가 낮고, 신장점도에 왜경화성(歪硬化性)이 나타나지 않기 때문에, 발포나 블로우 성형이라는 용융장력을 필요로 하는 성형에는 적합하지 않다.

게다가 내열성을 부여하기가 어렵고, 열탕주입이나 전자레인지 가열은 물론, 창고보관시나 선박에서의 수송시에 장시간고온(60℃이상)에 방치된 경우에는 열변형을 받는 경우도 보고되고 있다. 이 때문에, 지금까지 PLA발포시트의 내열성은 60℃정도로, 기존의 석유계 발포시트와 비교했을 때, 용도가 무척 제한되어 있었다.

유니티카에서는 자사의 중앙연구소에서 먼저 개발한 내열성부여에 관한 나노콤포지트기술에 더해, 나노레벨에서의 분자설계·화학수식(化學修飾)기술을 기초로 특수한 용융혼련(溶融混練)기술을 사용하여, PLA에 용융장력을 부여하여 신장점도에 왜경화성(歪硬化性)을 갖도록 하는 데에 성공하였다.

이들 기술에 기초하여 개발된 PLA계 수지에 의해 고발포배율의 균일한 압출발포시트가 얻어져 발포시트성형 후의 써모포밍 성형성에도 우수하며, 그 가공에서 특정한 금형온도에서 성형하면 120℃이상의 내열성형품제조가 가능해졌다. 이미 이 기술에 있어서는 일본 국내외에서 10건 이상의 관련특허를 출원하고 있다.

발포배율과 셀(cell) 지름은 발포제의 종류나 설비구조, 제조조건에 의해 달라지나, 일반적으로 탄산가스를 이용한 경우 5~10배, 셀 지름 0.1~0.3mm의 외관이 양호한 발포시트가 얻어지며, 부탄 혹은 펜탄 등의 탄화수소계 발포제를 이용하면 10~50배의 고배율 발포시트를 얻을 수 있다.

이번 기술확립으로 내열성과 강성이 요구되는 도시락 용기, 식품 트레이, 인스턴트라면 용기, 컵, 완충재, 내열재 등으로 응용이 가능하게 되었다.
유니티카는 이번 개발의 수지를 필름, 시트제품 등에서 이미 출시되어 있는 「테라마크」사업의 가장 중요한 제품으로서 육성한다는 계획이다.

이미 연간 1,000톤 이상의 생산능력을 겸비한 수지생산설비를 완성하였으며, 비용절감을 구축하여 전세계 시장으로 사업을 확대해갈 생각이다.

조승주 기자/yurizoo@packnet.co.kr