요약
본 기술은 생분해성 고분자 수지를 이용하여 복합막을 제조하는 방법을 제공합니다. 이 복합막은 기공 크기를 조절하여 정밀 여과막, 한외 여과막, 나노 여과막 등을 제조할 수 있습니다. 또한, 이 복합막은 생분해성이 우수하여 친환경적이며, 다양한 분야에 적용될 수 있어 제품의 다양성과 편의성을 높일 수 있습니다. 이를 통해 환경보호에 기여하며, 여과 및 분리 기술의 발전에도 기여할 것으로 기대됩니다.
기본 정보
•
특허명: 열유도상전이법에 의한 생분해성 고분자 복합막 제조용 도프액, 생분해성 고분자 복합막 및 이의 제조방법
•
대표 발명자: 김정 교수
•
출원번호: 10-2023-0077500
발명의 배경 및 필요성
기술의 배경
•
최근 환경 문제에 대한 우려 증가로 다양한 생활 용품 폐기물의 처리 및 재활용에 대한 연구가 활발히 진행됨
•
생분해성 고분자는 생물자원을 원료로 사용하는 고분자 재료로, 석유자원을 원료로 사용하는 석유계 고분자와 대비하여, 생분해성 폴리에스테르는 생물 또는 생화학 작용 중 또는 생물 환경 중에서 분해될 수 있음
•
생분해성 고분자만으로 구성된 복합막 제조에 대한 다양한 연구가 진행되었으나, 막의 기공 크기가 조절된 막 제조방법에는 한계가 있었음
기술의 필요성
•
본 발명은 생분해성 고분자 복합막 제조용 도프액 및 이를 이용한 생분해성 고분자 복합막을 제공하고자 함
•
빠른 시간 내에 분해됨으로써 친환경성을 향상시킬 수 있으면서, 기계적 물성, 내유성, 내수성 및 가공성을 향상시켜 제품 자체의 수명을 증가시켜 폐기물의 양을 줄이거나 재활용성을 향상시킬 수 있음
•
생분해성 고분자를 기저귀용 부직포, 마스크 필터, 수처리용 필터, 공기청정기용 필터 등과 같은 일회용 제품에 많이 적용하고 있으나, 기공 크기 1 이하의 막 제조에는 한계가 있음
•
따라서 본 발명은 열유도 상이전이법을 이용하여, 나노사이즈로 기공 크기가 조절된 생분해성 고분자 복합막을 제조하는 방법, 이에 사용되는 도프액 및 이를 이용하여 제조한 생분해성 고분자 복합막이 필요함
구현방법
기술의 원리
•
본 기술은 생분해성 고분자 수지를 포함하는 도프액을 이용하여 복합막을 제조하는 원리를 이용함
•
생분해성 고분자 수지는 PBS와 PBAT를 포함하고, 이를 NMP, PC, 알킬락테이트, 설포레인 등의 용매에 녹여 도프액을 제조함
•
이 도프액을 기판 위에 코팅하고, 물에 침지하여 복합막을 형성한 후 기판에서 분리하는 방식으로 복합막을 제조함
구체적인 구현 방법
•
도프액 제조 과정에서는 생분해성 고분자 수지를 용매에 투입하고, 녹는점 이상의 온도에서 교반하여 완전히 용해시킴
•
생분해성 고분자 복합막의 제조 방법은 도프액을 기판의 일면에 코팅하고, 코팅된 기판을 물에 침지하여 복합막을 형성하며, 이후 기판으로부터 복합막을 분리하는 과정을 포함함
•
PBS와 PBAT의 함량을 조절하여 복합막의 기공크기 및 기공율 등을 조절함
기술의 장점
•
생분해성 고분자 수지를 이용하여 복합막을 제조할 수 있으며, 이를 이용해 정밀 여과막, 한외 여과막, 나노 여과막 등을 제조할 수 있음
•
복합막의 기공크기가 1nm에서 300nm이며, 두께가 68에서 100일 때, 인장강도가 2.00에서 3.60 Mpa이고 변형률이 9.00에서 80.0%, 가스 평균 투과율이 1950에서 13,000 GPU임
•
생분해성 고분자 수지 내 PBS 함량이 10 중량% 미만일 경우, 복합막의 유연성이 떨어질 수 있으며, 40 중량%를 초과하면 기공 크기가 크게 형성되고 불균일하게 형성될 수 있지만, 적절한 함량 조절을 통해 최적의 조건을 만들 수 있음
발명의 활용 방안
제품과 서비스에의 적용
•
본 발명은 열유도상전이법을 이용한 생분해성 고분자 복합막 제조용 도프액과 이를 사용한 생분해성 고분자 복합막 제조방법에 관한 것임
•
도프액 조성 및 열유도상전이 조건을 조절하여, 복합막의 기공 크기를 조절할 수 있고, 이를 통해 생분해성이 우수한 친환경적인 고분자 복합막을 제공할 수 있음
•
이 복합막은 정밀여과막, 한외여과막 및/또는 나노여과막에 적용될 수 있음
산업 및 사회적 가치의 창출
•
생분해성 고분자 복합막의 평균 기공 크기가 10 ~ 30 nm일 경우, 멸균필터, 바이러스 분리막, 의약품 분리막, 단백질 농축막 등의 한외여과막으로 활용될 수 있음
•
생분해성 고분자 복합막의 평균 기공 크기가 30 ~ 300 nm일 경우, 배터리 세퍼레이터, 인공폐 분리막, 정수처리막, 멸균분리막 등의 정밀여과막으로 활용될 수 있음
기대효과
기술적 혁신
•
도프액 내 생분해성 고분자 수지 함량 조절을 통해 복합막의 기공 크기 및 기공율을 조절할 수 있음
•
생분해성 고분자 수지만으로 구성된, 우수한 기계적 물성을 가지는 복합막 제공이 가능함
사회적 가치
•
본 발명의 생분해성 고분자 복합막은 다양한 분야에 사용될 수 있어, 제품의 다양성과 편의성을 높일 수 있음
•
친환경적인 고분자 복합막으로 환경보호에도 기여함
장기적인 비전
•
다양한 분야에 적용 가능한 생분해성 고분자 복합막 제공을 통해, 여과 및 분리 기술의 발전에 기여할 것으로 기대됨
기술 SWOT 분석
Strengths
친환경성
•
생분해성 고분자를 이용하여 제조되는 복합막으로 환경에 미치는 영향이 적습니다.
다양한 활용 가능성
•
기공 크기를 조절하여 다양한 분야에서 활용이 가능합니다. (정밀 여과막, 한외 여과막, 나노 여과막 등)
고성능
•
생분해성 고분자 복합막의 기공 크기와 두께, 인장강도, 변형률, 가스 평균 투과율 등을 조절하여 고성능을 유지할 수 있습니다.
Weaknesses
제조 과정 복잡성
•
도프액 제조 과정에서 생분해성 고분자 수지를 용해시키고, 이를 기판에 코팅하여 복합막을 형성하는 등의 과정이 복잡합니다.
원료 조절의 어려움
•
PBS와 PBAT의 함량을 적절히 조절해야 하는데, 이 조절이 어려울 경우 복합막의 유연성이 떨어지거나 기공 크기가 불균일하게 형성될 수 있습니다.
Opportunities
환경 보호
•
생분해성 고분자 복합막은 환경 보호에 기여하며, 이는 현재 환경 문제에 대한 우려가 증가하고 있는 상황에서 큰 기회가 될 수 있습니다.
다양한 분야로의 확장
•
복합막의 기공 크기를 조절하여 다양한 분야에 적용할 수 있으므로, 새로운 시장을 개척할 가능성이 있습니다.
Threats
기술의 난이도
•
복합막의 제조 과정이 복잡하고, 원료의 조절이 어려운 점은 이 기술의 확산을 어렵게 만들 수 있습니다.
경쟁 기술의 발전
•
다른 기술들이 발전하면서, 이 기술의 경쟁력이 약화될 수 있습니다.
시장 동향
생분해성 폴리머 산업 동향
대표도면
인천대학교 산학협력단
(21999) 인천광역시 연수구 갯벌로 27(송도동) INU이노베이션센터 206호
본 메일은 마케팅 활용 동의서에 동의하신 회원님께 전송된 것입니다.
COPYRIGHT (c) 2023 Incheon National University. ALL RIGHT RESERVED.