• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.275-282
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• 2021

Maleic anhydride (MA)와 divinylbenzene (DVB)을 개시제인 di(tert-butyl-perxoyisopropyl)benzene (PK-14)과 함께 이축 압출기에서 용융 그래프팅 반응을 통해 상용화제인 high-molecular-weight maleic anhydride-grafted polylactic acids (HMMA-g-PLA)를 제조하였다. 제조된 HMMA-g-PLA의 특성을 분석하기 위해 Fourier transform infrared (FTIR), Melt index (MI), 그리고 역적정을 실시하였다. HMMA-g-PLA는 DVB의 함량이 증가함에 따라 MA의 그래프팅율은 증가하나 MI는 감소하였는데, DVB의 도입으로 PLA의 𝛽-scission 반응이 억제되어 분자량이 증가되었기 때문이다. HMMA-g-PLA를 사용한 PLA기반 합성목재(wood-plastic composites, WPCs)는 matrix인 PLA에 보강재인 목재와 무기 충전재인 talc를 첨가하여 일축 압출기로 용융 블렌드하였다. 상용화제인 HMMA-g-PLA가 도입된 WPCs는 도입되지 않은 WPCs와 비교하여 더 높은 굴곡강도 및 충격강도를 보였다. 이것은 Scanning electron microscope (SEM) 분석을 통해 HMMA-g-PLA의 첨가로 PLA와 목분과의 계면 결합력이 우수해졌기 때문인 것을 알 수 있었다. 하지만 HMMA-g-PLA의 함량이 높을 때는 WPCs의 기계적 물성을 악화시켰다. 이는 도입된 HMMA-g-PLA 상용화제의 분자량이 PLA 고분자 수지보다 더 낮아 기계적 물성을 감소시킨 것으로 판단하였다.

• Composites Research
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• 제35권6호
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• pp.419-424
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• 2022

Using non-biodegradable polymers is a severe environmental problem as they are not recyclable and generate a large amount of waste. Biopolymers, such as starch-based composites, have been considered one of the most promising replacement materials. These eco-friendly materials have the advantage of being low-cost, biodegradable, and obtained from renewable sources. However, as starch tends to be brittle and hydrophilic, it can make these materials unusable when exposed to water and limit its processability for further applications. In this work, a biobased modified starch was grafted using two bioderived materials, lauryl methacrylate (LMA) and tetrahydrofurfuryl methacrylate (THFMA), by radical polymerization. A polylactic acid (PLA) composite based on the modified starch (m-St) was fabricated to enhance its toughness. These samples were characterized by Fourier transform infrared, ¹H NMR and ¹³C NMR analysis, optical and scanning electron microscopy. The starch was successfully grafted, thus improving the compatibility with the PLA matrix. The mechanical properties of these films were also studied. Results from mechanical tests showed a slight enhancement of the mechanical performance of these composites when m-St was added to the PLA matrix. Such behavior is related to the improved dispersion of m-St 1:2 on PLA, confirmed by SEM images showing enhanced compatibility between modified starch and PLA matrix. This indicated excellent properties of the produced composite film for further eco-friendly applications.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.596-605
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• 2016

기존에 군에서 사용하는 훈련용 수류탄은 분해가 어려운 플라스틱 성분으로 구성되어 환경오염의 원인이 되었다. 그래서 짧은 시간 내에 생분해될 수 있는 PLA(Polylactic acid) 계열 소재를 적용하게 되었다. 특히 PLA 수지는 생분해성 고분자 물질로 최종적으로 이산화탄소와 물로 분해되어 타 분야에서도 플라스틱의 대체 물질로 관심이 높다. 그래서 이번 연구에서는 연습용 수류탄에 적용된 PLA계열 소재가 실제적으로 분해 능력을 가지는지 확인하고, 타 품목에 적용가능 여부를 판단하기 위해 파일럿-규모의 퇴비화 과정을 진행하였다. 퇴비화 시험은 ISO 16929(2013)에 따라 진행하였으며, 실험 후 모든 파라미터를 통해 실험 과정이 유효하다는 것을 확인할 수 있었다. 퇴비화 시험 마지막에(12주 후) 시험 장치 내 시료를 포함한 전체 내용물을 체에 거르고, 구분, 분리하여 분석하였다. 그 결과 12주 후 99.2%의 붕괴도를 보였으며, 이는 ISO 17088(2013), EN 13432(2000), ASTM D 6400-12의 기준인 90%를 통과할 수 있는 수준이라고 볼 수 있다. 그러므로 지속적인 연구를 통해 소모성이 큰 타 품목에 PLA 재질의 추가 적용이 필요하다고 판단된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제43권4호
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• pp.518-527
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• 2015

본 연구에서는 바이오 매스기반의 셀룰로오스 나노크리스탈(cellulose nanocrystals, 이하 CNC)과 PLA (polylactic acid, 이하 PLA)를 tetrahydrofuran (THF)에 용해시킨 서스펜션으로부터 PLA 및 PLA/CNC 나노섬유 복합재 매트를 상온에서 전기방사법으로 제작하였다. PLA 및 PLA/CNC 나노복합재 매트의 형상은 섬유가 긴축을 따라 3차원 구조의 표면으로 정렬된 것으로 관찰되었다. PLA 및 PLA/CNC 나노섬유 복합재 매트의 인장강도는 CNC 함량이 증가할수록 감소하였는데, 이는 전기방사된 섬유 속에 형성된 비드와 PLA와 CNC의 낮은 계면접착력 때문으로 기인된다. PLA/CNC 복합재 매트를 구성하는 섬유의 평균 지름 크기는 CNC의 함량이 증가할수록 작아졌다. 한편 PLA/CNC 나노섬유 복합재 매트의 열안정성은 CNC의 함량이 증가할수록 증가하는 것을 보였다.

• Composites Research
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• 제24권3호
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• pp.1-5
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• 2011

환경 문제가 대두 됨에 따라 세계 각국에서는 환경규제를 통해서 산업계에 친환경 제품의 개발을 독려하고 있어 생분해성 재료에 대한 산업계의 관심이 높아지고 있다. 생분해성 재료인 Polylactic acid(PLA)는 강성과 내화학성이 뛰어나지만 내열성과 내충격성이 낮아서 자동차용 재료로서 요구되는 성능을 만족시킬 수 없다. 이에 본 연구에서는 천연섬유(황마)를 강화재로 사용하여 PLA의 내열성과 내충격성을 향상 시키기 위한 실험을 수행하였다. 특히 PLA와 황마 계면 간의 결합력을 증가시키기 위해 다양한 표면처리를 수행하였고 내충격성이 향상됨을 확인하였다. 또, 어닐링 처리를 통해서 PLA의 내열성이 크게 증가함을 보였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권2호
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• pp.342-349
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• 2017

Polylactic acid (PLA) has been highlighted as an alternative renewable polymer for the replacement of petroleum-based plastic materials, and is considered to be biodegradable. On the other hand, the biodegradation of PLA by terminal degraders, such as microorganisms, requires a lengthy period in the natural environment, and its mechanism is not completely understood. PLA biodegradation studies have been conducted using mainly undefined mixed cultures, but only a few bacterial strains have been isolated and examined. For further characterization of PLA biodegradation, in this study, the PLA-degrading bacteria from digester sludge were isolated and identified using a polymer film-based screening method. The enrichment of sludge on PLA granules was conducted with the serial transference of a subculture into fresh media for 40 days, and the attached biofilm was inoculated on a PLA film on an agar plate. 3D optical microscopy showed that the isolates physically degraded the PLA film due to bacterial degradation. 16S rRNA gene sequencing identified the microbial colonies to be Pseudomonas sp. MYK1 and Bacillus sp. MYK2. The two isolates exhibited significantly higher specific gas production rates from PLA biodegradation compared with that of the initial sludge inoculum.

• 한국염색가공학회지
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• 제34권3호
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• pp.197-206
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• 2022

The purpose of this study was to confirm the optimal spinning conditions for PLA (Polylactic acid) as a fiber forming polymer. According to the melt spinning test results of PLA, the optimal spinning temperature was 258℃. However, it needs to note that relatively high pack pressure was required for spinning at 258℃. At an elevated temperature, 262℃, mono filament was broken easily due to hydrolysis of PLA at a higher temperature. In case of fiber strength, it was confirmed that the draw ratios of 2.7 to 3.3 were optimal for maximum strength of melt spun PLA. Above the draw ratio, 3.3, the strength of the PLA fibers was lowered. It was presumed that cleavage of the PLA polymer chain over maximum elongation. The heat setting temperature of GR (Godet roller) showed that the maximum strength of the PLA fibers was revealed around 100℃. The degree of crystallinity and the strength of the PLA fibers were decreased above 100℃. The optimal take-up speed (Spinning speed) was around 4,000m/min. Thermal analysis of PLA showed 170℃ and 57℃ as Tm (melting temperature) and Tg (glass transition temperature), respectively.

• 멤브레인
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• 제34권1호
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• pp.20-29
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• 2024

분리막 기술은 해수담수화, 기체분리 등 산업용 분리 정제 공정을 비롯하여 우리 주변의 생활용품, 의료 및 헬스케어 제품 등에서 쉽게 찾아볼 수 있다. 최근 지속가능한 친환경 분리막 제조 기술 또한 환경오염을 줄이기 위해 연구되고 있으며, 특히 polylactic acid (PLA), polybutylene adipate terephthalate (PBAT), polybutylene succinate (PBS) 등 생분해성 소재를 활용한 분리막 제조기술이 보고되어 왔다. 기존 분리막 소재와 마찬가지로 생분해성 고분자 소재들 또한 상분리 공정을 통해 다공성 분리막을 제조하는 연구가 이루어지고 있다. 본 총설을 통해 대표적인 생분해성 고분자인 PLA 기반의 상분리 공정을 활용한 분리막 제조 기술 개발 동향을 살펴보고 향후 연구 개발 및 적용 가능성에 대해 고찰해보고자 한다.

• 한국포장학회지
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• 제29권2호
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• pp.103-110
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• 2023

The study aimed to enhance the properties of polylactic acid (PLA), a biodegradable and biocompatible substitute for fossil-based plastics. Since the applicability of PLA has been limited because of its toughness and brittleness, microfibrillated cellulose (MFC) and propolis were introduced into PLA. As a result, the PLA film with MFC/propolis showed significant improvements in mechanical strength, elongation, and storage modulus, while also experiencing a decrease in the glass transition temperature. Additionally, the presence of polyphenols in propolis led to a reduction in light transmittance in the UV wavelength range. These enhancements are attributed to MFC tightly bonding with PLA polymers, and propolis acting as a plasticizer and mediator between MFC and PLA, preventing agglomeration. These reinforced PLA films have the potential to be used in flexible packaging for light-sensitive products.

• 한국기계가공학회지
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• 제17권4호
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• pp.9-16
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• 2018

Recently, the demand for eco-friendly parts has increased to reduce materials and parts that use fossil fuels. This has exacerbated the increase of energy prices and the enforcement of regulations by environmental agencies. Currently, polylactic acid (PLA) is a solution, as a common and eco-friendly material. PLA is a biodegradable material that can replace traditional petrochemical polymers. PLA has great advantages since it is resistant to cracking and shrinkage. When it is manufactured, there are few harmful byproducts. Improvement in the brittleness characteristics is another important task to be monitored throughout the production of industrial parts. Improvement in the brittleness property of products lowers the tensile strength and tensile elasticity modulus of the parts. This study focused on the mechanical properties of 3D-printed PLA parts. Tensile tests are performed while varying the infill print parameters to evaluate the applicability of PLA in several industrial areas.