KR100302831B1 - 항균플라스틱수지필름및그제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 항균 플라스틱 수지 필름에 관한 것이며, (a) 3-15wt%의 항균제, 0.003-0.15wt%의 열안정제, 0.015-0.l5wt%의 분산제, 및 잔량의 폴리에틸렌로 이루어진 항균 마스터 배치 3-10wt%, (b) EVA 5-10wt%; 및 (c) 폴리에틸렌의 잔량을 포함하는 조성물을 필름형상으로 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균 플라스틱 수지 필름이 개시되어 있다.

Description

항균 플라스틱 수지 필름 및 그 제조방법(Antibacterial Plastic Resin Film and Preparing Mothed Thereof)
(기술분야)
본 발명은 항균 플라스틱 수지 필름에 관한 것이며, 보다 상세하게는 생리대, 붕대 또는 탈지면과 같이 세균이나 곰팡이에 의한 오염을 철저히 차단할 필요가 있는 물품의 포장지로 사용되어 이들 물품이 세균이나 곰팡이에 의해 오염되는 것을 방지하는 항균성 플라스틱 수지 필름에 관한 것이다.
(배경기술)
일상생활에 필수적으로 사용되는 생리대, 붕대 또는 탈지면과 같은 위생용품은 직접 신체에 적용되는 물품이므로, 통상의 다른 물품들에 비하여 보다 양호한 위생을 필요로 한다. 즉, 이들 위생용품이 그 유통과정이나 보관과정에서 공기 중에 노출되는 경우 공기 중에 존재하는 각종 세균이나 곰팡이에 오염될 수 있으며, 이런 오염된 위생용품을 그대로 신체에 적용할 경우 세군 감염 등의 부작용을 유발할 수 있으므로 위생용품을 보관함에 있어서는 양호한 위생 상태가 유지되도록 항상 주의하여야 한다.
위생용품을 보다 위생적으로 취급하기 위한 방안으로 여러 가지를 생각할 수 있으나, 그 접근 방안의 하나로서는 위생용품을 세균이나 곰팡이에 대해 항균성을 가지는 포장지로 포장하므로써 세균이나 곰팡이의 침투와 번식을 방지하는 방법이다.
최근 위생에 대한 관심이 커지면서, 예를 들어 학용품과 같은 각종 플라스틱 수지 제품을 제조함에 있어서 통상의 무기 항균제를 수지 내에 혼합하여 제조한 항균성을 가지는 제품들이 널리 개발되어 있다. 그러나 이들 종래의 항균성 제품들은 수지 내에 혼합된 항균제의 절대량이 수지 제품의 내부에 그대로 존재하여 수지 제품의 표면으로 거의 도출되지 못하는 관계로, 제품의 표면 근처에 존재하는 약간의 항균제가 그 성능을 발휘하는 정도이므로, 지금까지의 항균성 제품의 대부분은 균일한 항균 성능을 상당 기간에 걸쳐 발휘할 수 없다는 한계를 내포하고 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 종래의 항균성 제품이 지니는 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 수지에 혼합된 항균제가 그 표면으로 지속적이고도 균일하게 분산되는 항균 플라스틱 수지 필름을 제공하므로써, 생리대, 붕대 또는 탈지면과 같은 위생용품의 포장지로 사용할 때 위생용품의 유통기간 내에 충분하고도 균일한 항균성을 나타내도록 하고자 하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적은, (a) 3-15wt%의 항균제, 0-003-0-l5wt%의 열안정 제, 0.015-0.15wt%의 분산계, 및 잔량의 폴리에틸렌로 이루어진 항균 마스터 배치 3-10wt%; (b) EVA(에틸렌비닐아세테이트 공중합체) 5-10wt%; 및 (c) 폴리에틸렌의 잔량을 포함하는 조성물을 필름형상으로 성형하여 이루어지는 항균 플라스틱 수지필름에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 항균 플라스틱 수지 필름은 생리대, 붕대 또는 탈지면과 같은 위생용품의 포장지로 사용하기 위한 플라스틱 수지 필름으로서, 폴리에틸렌을 기재로 하고 여기에 항균제, 열안정제, 분산제 및 EVA를 첨가하여 조성한 조성물을 필름 형상으로 성형한 것이며, 항균제, 열안정제 및 분산제를 폴리에틸렌에 혼합하여 항균 마스터 배치를 제조한 후에, 이 항균 마스터 배치를 다시 폴리에틸렌에 혼합하고 여기에 EVA를 첨가하여, 용융, 압출, 성형하는 방법으로 제조된다.
항균 마스터 배치의 주성분으로서 본 발명의 필름에 항균성을 제공하기 위한 항균제로는, 은과 아연으로 이온교환된 제올라이트((Ag,Zn,Na)12[(A102)(SiO2)]12·XH20), 지르코늄 포스페이트((MZr2(PO4)3·yH20 M-Na,K,H), 0≤y≤2)및 아파타이트(Ca10(PO4)6·(OH)2)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 성분을 사용하는 것이 바람직하다.
이들 항균제는 항균 마스터 배치에 대략 3-l5wt%의 비율로 혼합되어, 최종 항균 플라스틱 수지 필름 전체에 대하여 대략 0.09-1.5wt% 정도, 바람직하게 약 0.7wt%가 포함된다. 항균제의 사용량이 상기 범위 이하이면 필름의 항균성 능이 저하되고 상기 범위를 넘으면 항균성의 향상에는 도움이 되지만 항균 필름의 다른 물성을 변화시키게 될 염려가 있을 뿐만 아니라 비용 증가의 요인이 되므로 바람직하지 아니하다.
열안정제는 본 발명의 필름을 제조함에 있어서 가해질 수 있는 열적 변성을 방지하기 위해 부가되는 첨가제로서, 스테아린산 칼슘을 사용하는 것이 바람직하며, 항균 마스터 배치에 0.003-0.l5wt%의 범위로 사용되는 것이 포장지로서의 필름의 물성을 유지하면서 열안전성을 제공할 수 있다.
분산제는 항균 마스터 배치를 구성하는 항균제, 열안정제 및 폴리에틸렌이 원활하게 혼합되도록 하기 위한 첨가제로서, 왁스를 사용하는 것이 바람직하며, 항균 마스터 배치에 0.015-0.l5wt%의 양으로 사용되는 것이 포장지로서의 필름의 물성을 유지하면서 충분한 분산효과를 나타낼 수 있다.
본 발명의 항균 플라스틱 수지 필름은, 상기 함량으로 항균제, 열안정제 및 분산제를 혼합 및 압출하여 제조된 항균 마스터 배치 3-10wt%과 5-10wt%의 EVA을 잔부의 폴리에틸렌에 혼합한 후, 용융, 압출, 및 성형하므로써 제조된다.
EVA는 본 발명의 필름에 포함된 항균제가 위생용품의 전 유통기간 균일하게 충분한 양으로 필름 표면으로 방출되도록 하는 작용을 하는 첨가제로서, EVA의 사용량이 상기 범위 보다 적으면 항균제의 분산력이 저하되고 상기 범위를 넘으면 다량의 항균제가 짧은 기간동안에 방출되어 항균성을 지속적으로 유지할 수 없게 된다.
또한, 항균 마스터 배치의 함량이 3wt% 미만이면, 필름에 포항된 항균제의 절대량이 부족하여 목적하는 충분한 항균작용을 나타내지 못하고, 10wt%를 초과하면 항균성 향상에는 유용할 수 있지만 필름의 다른 물성을 변화시키고 비용증가의 요인이 되므로 바람직하지 않다.
이하, 본 발명에 따른 항균 플라스틱 수지 필름의 제조방법을 설명한다. 항균 플라스틱 수지 필름의 제조의 첫 단계는 항균 마스터 배치를 제조하는 것이다. 구체적으로 설명하면, 먼저 믹서 내에 3-15wt%의 항균제를 투입하여 1000rpm 정도의 속도로 교반하면서, 0.003-0.15wt%의 열안정제를 분무방식으로 첨가하고, 이후 0.015-0.15wt%의 분산제를 첨가하여 30분 이상 교반한다.
다음에 항균제, 열안정제 및 분산제의 혼합물을 압출기에 투입하여 강제 혼련을 시키면서 대략 85-97wt%의 폴리에틸렌을 상기 혼합물에 혼합한 후에, 항균 플라스틱 수지 필름을 소정의 색깔로 착색하고자 하는 경우에는 선택적으로 플라스틱 수지를 착색하는데 사용하는 안료를 상기 혼합물의 량에 비례하여 적정량 믹서로 혼합하면서 압출을 행하여 항균 마스터 배치를 제조한다.
압출할 때 수냉식으로 냉각을 행하는 경우에는, 냉각수 내의 용존산소들과 항균제에 포함된 이온이 화학적 결합하여 항균 마스터 배치의 색상을 변색시킬 염려가 있으므로 냉각수 내의 음이온 중 변색을 유도하는 염소계와 황화계 이온들을 활성탄을 이용하여 흡착 제거하는 것이 바람직하다.
항균 마스터 배치가 완성된 다음에는, 항균 마스터 배치 3-10wt%, EVA 5-10wt%, 및 잔부의 폴리에틸렌을 균일하게 혼합하고, 200-250℃에서의 용융, 28-32:1 압축비율(L:D)로의 압축, 및 15-25℃의 냉각온도의 조건으로 용융압출하고, 마직막으로 통상적인 필름 성형장치를 이용하여 본 발명에 따른 필름을 최종적으로 완성한다.
이하, 본 발명에 따른 항균 플라스틱 수지 필름을 실시예를 통해 더욱 구체적으로 설명한다.
[항균 마스터 배치의 제조예]
은과 아연으로 이온교환된 제올라이트 항균제 500g을 믹서에 투입하여 1000rpm으로 교반하면서 스테이르산 칼슘 2.5g을 분무방식으로 참가한 후에, 5g의 왁스를 가하여 1시간 동안 교반하여 혼합물을 만들었다. 상기 혼합물을 압출기에 투입하여 강제 혼련을 시키면서 폴리에틸렌 수지 4600g(LDPE:LLDPE:HDPE=4:3:2)을 가하여 압출시키므로써 항균 마스터 배치A를 제조하였다. 압출시에는 수냉식으로 냉각하였으며, 이때 활성탄을 사용하여 냉각수 내의 염소계와 황화계 이온들을 제거하였다.
마찬가지의 방법으로 항균제의 종류와, 항균제, 스테아르산 칼슘, 왁스 및 폴리에틸렌 수지의 함량만을 달리하여 항균 마스터 배치B 및 C를 제조하였다(표1 참조).
[표 1]
[실시예 1]
상기 방법으로 제조된 항균 마스터 배치A로부터 700g을 취하고, 이것을 EVA 800g와 함께 폴리에틸렌 8,500g에 균일하게 혼합하고, 20℃의 냉각온도 하에서 250℃의 용융상태에서 30:1 압축비율(L:D)로 용융 압출하면서 0.025㎜ 두께의 본 발명에 따른 필름A를 제조하였다(표1 참조).
제조된 항균 플라스틱 수지 필름A에 대하여 생리대와 같은 위생용품을 포장하는데 요구되는 항균력에 대하여 다음과 같은 방법으로 조사하였다.
(1) 균의 증식
위생용품을 오염시킬 수 있는 세균과 곰팡이를 분리하기 위하여 먼저 멸균된 액체 배지에 시중에 시판되고 있는 생리대 포장지(한국 쌍용 제지의 허브인R)를 넣고 2일간 28℃에서 배양하여 균을 증식시켰다.
(2) 세균의 분리
증식된 배양액을 희석하여 세균 고체 배양배지인 영양 한천에 접종하여 35℃인큐베이터에서 2일간 배양한 후에, 발생된 콜로니로부터 멸균 백금니로 세균을 분리한 다음, 다시 영양 한천에 접종하여 인큐베이터에서 2일간 배양하여 포장지에 오염된 세균들을 순수 분리하였다.
(3) 곰팡이의 분리
증식된 배양액을 희석하여 곰팡이 고체 배양 배지인 포테이토-덱스트로 한천(potato-dextrose agar)에 접종하여 25℃ 인큐베이터에서 5일간 배양한 후에, 발생된 곰팡이를 멸균 백금니로 분리한 다음, 다시 포테이토-덱스트로 한천에 접종하여 인큐베이터에서 7일간 배양하여 포장지에 오염된 곰팡이들을 순수 분리하였다.
(4) 세균에 대한 항균력
분리된 세균들에 대한 항균 플라스틱 수지 필름A의 항균력을 플라스크 진탕법을 이용하여, 시간경과에 따른 단위 체적당 세균의 마리 수를 접종 직후(0시)와 접종 후 24시간 경과 후에 대하여 각각 측정하였다. 이때 10배 희석의 영양액을 사용하였고, 진탕 회전수는 150rpm/분으로 하였으며. 그 결과를 표2에 나타내었다.
(5) 곰팡이에 대한 항균력
분리된 곰팡이들에 대한 항균 플라스틱 수지 필름A의 항균력을 ASTM G-21에 준하여 측정하였다. 배양온도 25±2℃와 상대습도 70±5% 하에서 포테이토-덱스트 로 한천을 배지로 사용하였으며, 균의 성장을 육안으로 관찰하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 2 및 3]
항균 마스터 배치B와 C를 사용하고, 항균 마스터 배치 및 EVA의 함량을 달리하여 실시예1과 동일한 방법으로 본 발명에 따른 필름 B 및 C를 제조하여 실시예1과 같은 방식으로 필름 B 및 C에 대한 세균과 곰팡이의 항균력을 측정하였다(표2 참조).
[비교 실시예]
시판되고 있는 한국 쌍용 제지의 생리대 제품 허브인R의 포장지에 대하여 전술한 실시예1 내지 3과 동일한 방법으로 세균과 곰팡이에 대한 항균력을 측정하였다(표2 참조).
[표 2]
주: 0은 곰팡이 균의 성장을 인지할 수 없는 상태임
1은 곰팡이 균의 성장이 10%정도인 상태임
표2에 나타낸 바와 같이, 위생용품의 포장에 사용되었던 기존의 플라스틱 수지 필름은 24시간 경과 후 시험액 1㎖ 당 세균의 마리 수가 135% 이상 증가한 반면, 본 발명에 따른 항균 플라스틱 수지 필름은 최소 약 80%에서 최고 87% 이상에 이르는 양의 세균이 감소하였는 바, 본 발명에 따른 필름이 종래의 필름에 비하여 세균에 대한 탁월한 항균력을 보였다.
또한, 곰팡이에 대한 항균력에 있어서도, 기존의 필름은 1주 경과 이후 곰팡이 균의 성장이 10% 정도 나타나는 반면, 본 발명에 따른 필름은 1주부터 3주의 전체 기간 동안 곰팡이의 성장을 전혀 인지할 수 있었는 바, 곰팡이에 대한 항균력도 매우 탁월하였다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 항균 플라스틱 수지 필름은, 통상적인 플라스틱 수지로 된 포장지에 감염될 수 있는 각종 세균과 곰팡이들에 대하여 양호한 항균력을 나타내므로, 생리대, 붕대 또는 탈지면과 같은 각종 위생용품을 본 발명의 항균 필름으로 포장하는 경우 세균과 곰팡이들에 의해 위생용품이 감염되는 것을 효과적으로 차단할 수 있으며, 또한 수지 내에 혼합된 항균제가 EVA의 작용에 의해 포장지의 표면으로 지속적이고도 균일하게 분산되므로 위생용품의 전 유통기간 내에 충분하고도 균일한 항균성을 나타내 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. (a) 은과 아연으로 이온교환된 제올라이트, 지르코늄 포스페이트 및 아파타이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 항균제 3-15wt%와, 열안전제제인 스테아린산 칼슘 0.003-0.l5wt%과, 분산제인 왁스 0.015-0.l5wt%, 및 잔량의 폴리에틸렌로 이루어진 항균 마스터 배치 3-10wt%; (b) EVA 5-10wt%; 및 (c) 폴리에틸렌의 잔량을 포함하는 조성물을 필름형상으로 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균 플라스틱 수지 필름.
  2. 3-l5wt%의 항균제인 은과 아연으로 이온교환된 제올라이트, 지르코늄 포스페이트 및 아파타이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 교반하면서, 0.003-0.l5wt%의 열안정제인 스테아린산 칼슘과 0.015-0.l5wt%의 분산제인 왁스를 첨가하여 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물과 85-97wt%의 폴리에틸렌을 혼합 및 압출하여 항균 마스터 배치를 제조하는 단계; 및 상기 항균 마스터 배치 3-10wt%, EVA 5-10wt% 및 잔부의 폴리에틸렌을 혼합하여, 용융온도 200-250℃, 압축비율(L:D) 28-32:1, 냉각온도 15-25℃의 조건으로 용융 압출하여 플라스틱 수지 필름을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 플라스틱 수지 필름을 제조하는 방법.
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