This study focused on the foaming characteristics of poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate)/polylactic acid(PHA/PLA) bio-blends under supercritical CO₂ conditions. The favorable foaming characteristics, similar to PLA, were obtained for the PHA/PLA(3/7) blend at 130 ℃ and 90 bar. These conditions are a favorable for both crystalline PHA which has 10% of 4HB content, and PLA. However, the foaming was not possible for other blend compositions, due to the decrease in melt strength resulting from an increase in PHA composition in PHA/PLA blends. In the case of amorphous PHA50, which was not capable of CO₂ foaming alone, forming was possible by blending it with PLA, although the expansion ratio was lower than PLA. The improvement of melt strength in PHA and PLA was understood to be a result of chain branching caused by the modification of the chain through transesterification between -OH and -COOH end-groups. It was found that the foaming characteristics of the PHA/PLA blend were effectively controlled by foaming pressure rather than foaming temperature.

본 연구에서는 생분해성 고분자인 poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate)(P(3HB-co-4HB), PHA)(10%의 4HB를 포함하고 있는 결정성 고분자)와 poly(lactic acid)(PLA) 블렌드의 초임계 이산화탄소 발포를 살펴보았다. 130 ℃, 90 bar의 발포조건에서 3/7 조성비의 PHA/PLA 블렌드는 PLA와 유사한 발포 특성을 가짐을 확인하였다. 반면 PHA 함량이 많은 블렌드 조성비에서는 발포가 가능하지 않음을 알 수 있었다. 이는 PHA 첨가에 의한 melt strength와 결정화도 감소에 의한 결과로 해석할 수 있다. 단독으로 발포가 가능하지 않았던 4HB 함량 50%인 비결정성 PHA50는 PLA에 PHA를 30% 블렌딩하는 경우, PLA 보다 팽창비는 낮지만 발포가 가능함을 확인하였다. 이러한 결과는 PLA와 PHA 열분해로 생성이 예상되는 -OH와 -COOH 말단기의 상호 에스테르 교환 반응에 의하여 사슬 가지화와 같은 사슬 변형이 일어나 발포 특성을 좌우하는 melt strength 증가를 초래하기 때문이다. 아울러 PHA/PLA블렌드의 발포 특성은 발포 온도 보다는 발포 압력에 의하여 효과적으로 조절됨을 알 수 있었다.

Keywords: supercritical CO₂ foaming, poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate), poly(lactic acid), poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate)/polylactic acid blend, melt strength, crystallinity, foaming characteristics.