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영어

Because of the global pollution caused by plastic disposal, demand for eco-friendly transformation in the packaging industry is increased. As part of that, the utilization of polylactic acid (PLA) as a food packaging material is increased. However, it is necessary to improve the crystallinity of PLA by adding nucleating agents or to improve the modulus by adding fillers because of the excessive brittleness of the PLA matrix. Thus, the cellulose nanofiber (CNF) was fabricated and dried to obtain a powder form and applied to the CNF/PLA nanocomposite. The effect of CNF on the morphological, thermal, rheological, and dynamic mechanical properties of the composite was analyzed. We can confirm the impregnated CNF particle in the PLA matrix through the field emission scanning electron microscope (FESEM). Differential scanning calorimetry (DSC) analysis showed that the crystallinity of not annealed CNF/PLA nanocomposite was increased approximately 2 and 4 times in the 1st and 2nd cycle, respectively, with the shift to lower temperature of cold crystallization temperature (Tcc) in the 2nd cycle. Moreover, the crystallinity of annealed CNF/PLA nanocomposite increased by 13.4%, and shifted Tcc was confirmed.

한국어

이 연구에서는 고압 균질기를 통해 제작된 CNF 수 분산 액을 PLA에 적용시키는데 있어 비용과 생산 효율성을 고 려하여 동결 건조 방식이 아닌 오븐 건조를 통해 수분을 제거한 ODCNF를 제조하였다. 건조 후 고형화된 CNF 분 말을 생분해성 고분자인 PLA에 접목시켜 압출, 사출 공정 에서 발생하는 전단응력으로 재분산을 유도하였고, 성공적 으로 시편이 만들어졌다. 제작된 시편에 대하여 진행된 전 계방사 전자현미경 측정을 통해 셀룰로오스 입자가 PLA 매트릭스 내에 함침되어 있는 것을 확인하였다. 또한 시차 주사열량계 측정에서 ODCNF가 PLA에 적용되었을 때 결정화도 상승과 냉 결정화 온도가 앞당겨지는 것을 확인하 였다. 그리고 냉각 과정에서 결정이 생성되는 것을 통해 실제 생산 공정에 적용할 경우, 친환경 핵제로써 역할을 수행 할 수 있을 것으로 판단하였다. 추가적으로 유변물성 측정기를 통해 첨가된 ODCNF가 PLA의 점도를 과도하게 증 가시키지 않아 기존 공정 조건에 그대로 적용할 수 있음을 확인하였고, 이는 제작된 시편을 통해서도 알 수 있었다. 동적 점탄성 특성에서는 첨가된 ODCNF 입자의 필러 효과 와 향상된 결정화도로 인해 유리상과 고무상에서 모두 저 장 탄성율의 비율이 PLA에 비해 높게 유지되는 것으로 밝 혀졌다. 이러한 연구결과를 바탕으로 대량 생산이 가능하고, 생산단가를 낮춘 ODCNF를 이용하여 CNF/PLA 기반의 100% 생분해성 복합재 개발이 가능할 것으로 기대된다.