셀룰로오스계 필름의 제조방법 및 셀룰로오스계 필름 document_id A220623050069

인구의 증가, 각종 산업의 발달, 및 fast food 산업의 급증은 소모성 1회용 플라스틱 포장재 폐기물이 대량으로 발생되는 현상을 초래하였으며, 이러한 플라스틱 포장재 폐기물은 분해되지 않고 원래의 성질을 반영구적으로 유지하는 문제로 인해 자연 생태계의 정상적인 순환 사이클을 파괴하고 인류 전체의 생활환경에도 심각한 악영향을 미치고 있다. 이에 플라스틱 리사이클의 활성화를 통해 폐기되는 플라스틱 제품의 양을 줄이고자 노력하고 있으나, 이러한 점은 궁극적인 방법이 될 수는 없다. 플라스틱의 리사이클링과 더불어 관심을 모으고 있는 것은 생분해성 플라스틱으로, 생분해성 플라스틱에 대한 정의는 전세계적으로 아직 통일된 견해는 없지만 사용 중에는 일반 플라스틱과 동일한 수준의 기능을 가져야 하고, 자연계의 물질순환에 있어 가장 기본적인 역할을 담당하는 미생물에 의해 분해 가능한 것으로 정의될 수 있다. 한편 셀룰로오스는 고등식물의 세포벽의 주성분으로 목질부의 대부분을 차지하는 다당류로 섬유소라고도 불리운다. 화학구조는 D-글루코오스가 β-1, 4 결합으로 다수 중합되어 있으며 곧은 사슬을 이루고 있다. 화학식으로는 (C6H10O5)n으로 나타낸다. 냄새가 없는 백색 고체이며 물에 녹지 않는다. 알칼리에는 상당히 강하나 산에서는 가수분해되어 글루코오스가 된다. 셀룰로오스는 자연계에서 석탄 다음으로 다량으로 존재하는 유기화합물이며, 공업적으로 매우 중요한 자원이라 할 수 있다. 나무의 약 50%, cotton의 약 98%가 셀룰로오스로 이루어져 있다. 고등식물 이외에도 세균, 바닷말, 해산물인 멍게류의 외피에도 존재하며, 아세트산균의 균체 외분비물에도 함유되어 있다. 또한 조개류의 점액 속에는 셀룰로오스의 황산에스테르가 존재한다. 셀룰로오스는 균류, 세균, 연체동물 등의 셀룰라아제에 의하여 분해된 후 최종적으로 글루코오스가 된다. 셀룰로오스는 다당류 중에서 분자량이 가장 큰 물질로 분자량은 천연상태에서 수만 내지 수십만에 이른다. 셀룰로오스 분자는 다수가 모여서 섬유를 이루는데 그 최소단위는 미셀이라 하여 지름 0.05nm, 길이 0.6nm 이상이다. X선 해석에 의해 미셀은 결정구조를 이루고 있음이 알려져 있다. 미셀과 미셀의 연결 부분은 비결정 영역이며, 셀룰로오스 섬유를 물이나 묽은 알칼리에 담그면 이것을 흡수하여 팽창하는데 이것은 이들 액체가 비결정 영역으로 스며든 것으로 볼 수 있으며, 다시 진한 알칼리에 담그면 결정 영역까지 스며든다. 셀룰로오스는 화학약품에 대한 저항성이 강하고 미생물에도 침식당하지 않는다. 종이, 의류의 원료로 사용되는 것 외에, 셀룰로오스 유도체들은 다양한 분야에서 응용되고 있다. 이 중 재생셀룰로오스, 이른바 셀로판은 목재를 화학적으로 처리하여 얻어진 펄프를 주원료로 하기 때문에 환경적으로 피해가 적은 친환경적인 생분해성 포장재질이다. 손으로 쉽게 찢을 수 있는 성질과 꼬임성, 그리고 정전기를 가지고 있지 않아 먼지가 붙지 않는 장점이 있다. 그 외에 뛰어난 투명성과 광택, 내열성, 내유성, 내약품성, 인쇄성 등에서 우수한 특성을 나타낸다. 그러나 현재까지 셀룰로오스를 필름 형태로 가공하기 위해서는 비스코스(viscose) 용액 제조 및 이의 재생 공정을 이용하는데, 이러한 비스코스 방법은 심각한 공해 문제, 즉 비스코스 용액 제조시 환경유해 물질인 CS2를 사용해야 하는 점, 재생공정 중에서는 유해 물질인 CS2 및 H2S 등이 배출되는 점 등의 문제가 있으며, 공정 또한 복잡하여 제조비용이 증가하는 단점이 있어 사용량이 현저히 줄어들고 있는 실정이다. 종래 셀로판 필름의 알려진 용도는 다색인쇄, 라미네이트용, 꼬임포장용 등 일반용도를 비롯하여, 낚시대, 평판, 화장판 등의 이형용 필름, 셀로판테이프 원단, 육가공품의 포장, 담배, 카세트 테이프 등의 오버랩용 필름, 된장, 조림류, 의약품 등 고방습성 필름 등으로 다양하다. 셀로판은 현재 제법의 환경 유해성 및 고단가로 인하여 수요가 감소하고 있는 추세이나, 최근 선진국을 중심으로 Green Round 도입, 기업의 환경보호 및 환경관리 개선을 위한 ISO 14000 환경 경영체제 구축 등 친환경 생분해성 고분자의 요구가 커지고 있는 경향에 따라 새롭게 주목받고 있는 상황이다. 특히 OECD의 생산 공정방식(PPMs, Product process methods) 규제, 비 환경친화 제품 규제, EU의 전기전자제품 폐기물 처리규제 등 국제 환경규제에 근본적으로 대응하기 위해서는 제품의 전 과정을 청정 생산시스템으로 전환해야 한다. 이러한 점에서 환경 친화성 측면에서 유리한 셀룰로오스계 필름을 친환경적으로 제조할 수 있는 방법의 개발이 절실한 실정이다.