KR101004027B1

KR101004027B1 - 항균성 식품포장용 필름

Info

Publication number: KR101004027B1
Application number: KR1020100059381A
Authority: KR
Inventors: 박충권
Original assignee: (주) 더몰론코리아
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2010-12-31

Abstract

본 발명은 합성수지 용액 내에서 분산력이 우수한 은 나노입자를 흡착시킨 실리카 나노튜브를 첨가한 것을 특징으로 하는 항균성 식품포장용 필름에 관한 것으로, 식품포장용 필름 내에 은 나노입자 함유 실리카 나노튜브가 균일하게 분산되어 통상적인 항균성 필름에 비해 항균성 기능이 우수한 것이 장점이다.

Description

항균성 식품포장용 필름{Antimicrobial food packaging film}

본 발명은 항균성 식품포장용 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 합성수지 용액 내에서 분산력이 우수한 은 나노입자를 흡착시킨 실리카 나노튜브를 첨가하여 식품포장용 필름을 제조함으로써, 항균성 기능이 우수한 것을 특징으로 하는 항균성 식품포장용 필름에 관한 것이다.

일반적으로 식품류는 생산, 가공, 유통과정 중에 유해성 세균이나 부패균 등의 접촉에 의한 유해 미생물군(microflora)의 증식으로 식품이 변질되기 쉬우므로 이를 방지하고, 신선도를 유지할 수 있도록 합성수지 필름 등으로 식품을 포장하여 유통시킨다. 따라서, 식품포장용 필름 제조업체들은 유해성 세균이나 부패균을 제거할 뿐만 아니라 세균들의 활동을 정지시키거나 또는 살균하는 기능을 갖는 우수한 항균성 식품포장용 필름을 개발하기 위해 노력하고 있다.

항균성 식품포장용 필름은 필름의 성형 압출시 합성수지에 나노 크기의 은 나노입자만을 첨가하여 분산시킬 경우 미세한 나노입자가 합성수지 용융액 내에서응집현상 등이 발생하여 제대로 분산되지 않아 항균성 식품포장용 필름 내에 균일하게 은 나노입자가 분포되지 아니하여 항균성 기능이 저하하는 문제점 등이 발생하였다.

한편, 합성수지 용액 내에서 은 나노입자의 분산력을 높이기 위한 방안으로 개발된 항균성 필름의 특허내용들을 살펴보면, 국내 특허공보 특1997-10467호 및 국내 공개특허공보 특1999-79669호에는 폴리에스테르 필름에 은, 구리, 아연 등의 이온으로 이루어진 군에서 선택한 어느 하나의 금속이온을 평균 입경이 0.1~5.0㎛인 다공질의 구형 실리카에 피복시킨 담체를 함유한 항균성 식품포장용 필름이 알려져 있으나 상기와 같은 항균성 식품포장용 필름의 경우에는 은 나노입자를 다공질의 구형 실리카에 피복시킨 담체를 사용하여 합성수지 용융액에 혼합하여 분산력을 높였다고는 하지만 구형 실리카 담체를 사용함에 따라 여전히 응집현상이 발생할 우려가 있으며, 은 나노입자가 식품포장용 필름 내에서 균일하게 분산되지 않을 경우에는 식품포장용 필름의 항균성 기능이 저하되는 부분에 접한 식품이 상하는 문제점 등이 발생할 우려가 있다.

또한 국내 등록특허공보 제10-654573호에는 은, 동, 티탄, 아연, 산화 티탄 및 산화아연으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 평균 입경이 3.7㎛인 다공성 무정형 구형 실리카 입자에 담지시킨 담체를 폴리에스테르 수지 용액에 투입하여 제조한 코팅 조성물을 폴리에스테르 필름의 일면에 코팅시킨 식품포장용 필름이 알려져 있지만 상기와 같은 특허의 경우에도 구형 실리카 입자를 사용함에 따라 폴리에스테르 수지 용액 내에서 균일하게 분산되지 않아 상기에서 상술한 바와 같은 문제점들이 발생할 우려가 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 본 발명은 합성수지 용액 내에서 분산력이 우수한 은 나노입자를 흡착시킨 실리카 나노튜브를 첨가하여 식품포장용 필름을 제조함으로써, 식품포장용 필름 내에 실리카 나노튜브가 균일하게 분산되어 항균성 기능이 우수한 것을 특징으로 하는 항균성 식품포장용 필름을 제공함을 과제로 한다.

본 발명에 따른 상기의 과제를 해결하기 위한 방안으로 본 발명은 은 나노입자 함유 실리카 담체를 함유한 항균성 식품포장용 필름에 있어서,

합성수지 98~99 중량%와 은 나노입자 함유 실리카 담체 1~2 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균성 식품포장용 필름을 과제 해결 수단으로 한다.

그리고 본 발명에서 합성수지는 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에스테르 수지, 염화비닐수지, 폴리염화비닐리덴 수지, 폴리에틸렌테레프탈레트 수지, 페놀수지 중에서 1종을 선택하여 사용하고,

상기 은 나노입자 함유 실리카 담체는 은 나노입자 함유 실리카 나노튜브인 것을 특징으로 하며,

상기 나노입자 함유 실리카 나노튜브는 은 나노입자가 20000~100000 ppm 함유되고,

상기 나노입자 함유 실리카 나노튜브는 평균 내경이 30~60 nm, 평균 길이가 10~30 ㎛인 것이 바람직하다.

상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명은 은 나노입자를 흡착시킨 실리카 나노튜브를 첨가하여 식품포장용 필름을 제조함으로써, 식품포장용 필름 내에 은 나노입자 함유 실리카 나노튜브가 균일하게 분산되어 통상적인 항균성 필름에 비해 항균성 기능이 우수한 것이 장점이다.

도 1은 본 발명에 따른 항균성 식품포장용 필름에 사용되는 은 나노입자 함유 실리카 나노튜브의 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 실시예 1에 사용된 은 나노입자-실리카 나노튜브를 찍은 TEM(5000배 확대) 사진,
도 3은 본 발명에 따른 실시예 1에 사용된 은 나노입자-실리카 나노튜브의 XRD 측정결과를 나타낸 그래프,
도 4는 비교예 1에 사용된 은 나노입자가 분산 함유된 구상형 메조세공 실리카를 찍은 SEM(30,000배 확대) 사진,
도 5는 비교예 1에 사용된 은나노입자- 구상형 메조세공 실리카의 XRD 측정결과를 나타낸 그래프,
도 6a는 대장균(E, coli)을 대상으로 항균력 시험을 실시하기 위해 찍은 초기 상태 사진이고, 도 6b는 본 발명에 따른 실시예 1에 의해 24 시간이 지난 후의 상태를 찍은 사진,
도 7a는 대장균(E, coli)을 대상으로 항균력 시험을 실시하기 위해 찍은 초기 상태 사진이고, 도 7b는 비교예 1에 의해 24 시간이 지난 후의 상태를 찍은 사진,
도 8a는 포도상구균(S. aureus)을 대상으로 항균력 시험을 실시하기 위해 찍은 초기 상태 사진이고, 도 8b는 본 발명에 따른 실시예 1에 의해 24 시간이 지난 후의 상태를 찍은 사진,
도 9a는 포도상구균(S. aureus)을 대상으로 항균력 시험을 실시하기 위해 찍은 초기 상태 사진이고, 도 9b는 비교예 1에 의해 24 시간이 지난 후의 상태를 찍은 사진이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면인 도 1 내지 도 6에 의거하여 상세히 설명하며, 각 도면 및 상세한 설명에서 일반적인 항균성 식품포장용 필름으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다.

본 발명은 은 나노입자 함유 실리카 담체를 함유한 항균성 식품포장용 필름에 있어서,

합성수지 98~99 중량%와 은 나노입자 함유 실리카 담체 1~2 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용하는 합성수지는 식품포장용으로 사용가능한 수지인 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에스테르 수지, 염화비닐수지, 폴리염화비닐리덴 수지, 폴리에틸렌테레프탈레트 수지, 페놀수지 중에서 1종을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 은 나노입자 함유 실리카 담체의 혼합량은 1~2 중량%인 것이 바람직하며, 담체의 혼합량이 1 중량% 미만인 경우에는 항균성 기능이 제대로 발현되지 않을 우려가 있고, 담체의 혼합량이 2 중량%를 초과할 경우에는 담체의 증가량에 비례하여 항균성 기능은 현저히 향상되지는 않는다.

그리고 본 발명에서 사용하는 은 나노입자 함유 실리카 담체는 본 출원인이 이미 국내 특허출원 제10-2009-961호로 이미 특허출원한 바 있는 은 나노입자 함유 실리카 나노튜브를 사용하였다.

따라서, 은 나노입자 함유 실리카 나노튜브는 구형 실리카에 비해 합성수지 용융액 내에서의 분산력이 우수하므로 압출성형된 식품포장용 필름 내에서 균일하게 분산되므로 항균성 기능이 향상된다.

본 발명에서 사용하는 은 나노입자 함유 실리카 나노튜브는 도 1에 도시된 바와 같은 형상으로 다공성 실리카 나노튜브의 몸체(10)에 형성된 미세한 기공에 은 나노입자(20)가 흡착된 구조로서, 은 나노입자가 20000~100000 ppm 함유되는 것이 바람직하다. 은 나노입자의 함유량이 20000 ppm 미만이 될 경우에는 항균작용이 충분히 발현되지 않을 우려가 있고, 은 나노입자의 함유량이 100000 ppm을 초과할 경우 항균성능은 현저하게 증가하지 않으면서 실리카 나노튜브의 제조원가가 상승하는 비경제적인 문제점이 발생할 우려가 있다.

또한 본 발명에서 사용하는 은 나노입자 함유 실리카 나노튜브는 평균 내경(d)이 30~60 nm, 평균 길이(l)가 10~30 ㎛인 것이 바람직하다. 실리카 나노튜브의 평균 내경과 평균 길이가 상기에서 한정한 범위 내일 경우에는 구상형 메조세공 구조의 실리카와는 달리 나노튜브 구조에 의해 은 나노입자 자체가 합성수지 용융액 내에서 엉김현상 등이 발생하지 않아 분산력이 우수한 것이 특징이다.

따라서, 본 발명에 따른 항균성 식품포장용 필름은 합성수지 용액 내에서 분산력이 우수한 은 나노입자를 흡착시킨 실리카 나노튜브를 첨가하여 식품포장용 필름을 제조함으로써, 식품포장용 필름 내에 은 나노입자를 흡착시킨 실리카 나노튜브가 균일하게 분산되어 항균성 기능이 우수한 것이 장점이다.

이하 본 발명에 따른 항균성 식품포장용 필름을 하기의 실시예를 통해 구체적으로 설명하면 다음과 같으며, 본 발명은 하기의 실시예에 의해서만 반드시 한정되는 것이 아니다.

1. 항균성 식품포장용 필름의 제조

(실시예 1)

LDPE 990g과 은 나노입자 함유 실리카 나노튜브 10g을 혼합하여 항균성 식품포장용 필름을 제조하였다. 본 실시예에서 사용한 은 나노입자 함유 실리카 나노튜브는 실리카 나노튜브에 은 나노입자가 20000ppm가 함유되고, 실리카 나노튜브의 평균 내경은 30~60nm, 평균 길이는 10~30 ㎛이었다.

참고로, 도 2는 본 발명에 따른 실시예 1에 사용된 은 나노입자-실리카 나노튜브를 찍은 TEM(5000배 확대) 사진이고, 도 3은 본 발명에 따른 실시예 1에 사용된 은 나노입자-실리카 나노튜브의 XRD 측정결과를 나타낸 그래프이다.

(비교예 1)

LDPE 990g과 은 나노입자 함유 구상형 메조세공 실리카 10g을 혼합하여 항균성 식품포장용 필름을 제조하였다. 본 비교예에서 사용한 은 나노입자 함유 구상형 메조세공 실리카는 평균 입경이 3.0㎛ 크기의 구상형 메조세공 실리카에 은 나노입자가 20000ppm가 함유된 것을 사용하였다.

참고로, 도 4는 비교예 1에 사용된 은 나노입자가 분산 함유된 구상형 메조세공 실리카를 찍은 SEM(30,000배 확대) 사진이고, 도 5는 비교예 1에 사용된 은나노입자 함유 구상형 메조세공 실리카의 XRD 측정결과를 나타낸 그래프이다.

2. 항균성 식품포장용 필름의 평가

상기 1의 방법에 의해 제조한 항균성 식품포장용 필름을 대상으로 대장균(Escherichia coli) 및 포도상구균(Staphylococcus aureus)에 대한 항균력 시험을 JIS Z 2801 : 2006(항균가공제품, 항균성 시험방법, 항균효과)에 의거 실시하였으며, 그 결과는 항균활성치(R)의 값은 아래 [표 1]의 내용과 같다.

시험균주는 Escherichia coli ATCC 8739와 Staphylococcus aureus ATCC 6538p를 각각 사용하였다.

구분	실시예 1	비교예 1
E, coli	6.1 log	3.4 log
S. aureus	3.5 log	2.0 log

상기 [표 1]의 내용에 의하면, 실시예 1의 대장균(E. coli)의 항균활성치(R)는 6.1 log로서 항균효과가 99.99%이상이며, 포도상구균(S. aureus)의 항균활성치(R)는 3.5 log로서 항균효과가 99.90%이상인데 반해 비교예 1의 경우에는 대장균(E. coli)의 항균활성치(R)는 3.4 log로서 항균효과가 99.90%이며, 포도상구균(S. aureus)의 항균활성치(R)는 2 log로서 항균효과가 90.00%이었다.

따라서, 본 발명에 따른 항균성 식품포장용 필름은 상기 [표 1]에서 나타난 바와 같이 은 나노입자 함유 실리카 나노튜브를 사용함에 따라 비교예 1의 구상형 메조세공 실리카를 사용한 것에 비해 대장균(E. coli) 및 포도상구균(S. aureus)에 대한 항균력이 모두 우수한 것이 확인되었으며, 실시예 1과 비교예 1의 시험조건이 동일하였음에도 상기와 같은 결과의 차이는 실시예 1의 실리카 나노튜브가 비교예 1의 구상형 메조세공 실리카에 비해 항균성 식품포장용 필름 내에서의 분산력이 우수한 것에 기인하는 것으로 추정된다.

참고로, 도 6a는 대장균(E, coli)을 대상으로 항균력 시험을 실시하기 위해 찍은 초기 상태 사진이고, 도 6b는 본 발명에 따른 실시예 1에 의해 24 시간이 지난 후의 상태를 찍은 사진이다. 그리고 도 7a는 대장균(E, coli)을 대상으로 항균력 시험을 실시하기 위해 찍은 초기 상태 사진이고, 도 7b는 비교예 1에 의해 24 시간이 지난 후의 상태를 찍은 사진이다.

또한 도 8a는 포도상구균(S. aureus)을 대상으로 항균력 시험을 실시하기 위해 찍은 초기 상태 사진이고, 도 8b는 본 발명에 따른 실시예 1에 의해 24 시간이 지난 후의 상태를 찍은 사진이다. 그리고 도 9a는 포도상구균(S. aureus)을 대상으로 항균력 시험을 실시하기 위해 찍은 초기 상태 사진이고, 도 9b는 비교예 1에 의해 24 시간이 지난 후의 상태를 찍은 사진이다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항균성 식품포장용 필름을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

10 : 실리카 나노튜브 20 : 은 나노입자

Claims

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은 나노입자 함유 실리카 담체를 함유한 항균성 식품포장용 필름에 있어서,
합성수지 98~99 중량%와 은 나노입자 함유 실리카 담체 1~2 중량%로 이루어지고,
상기 은 나노입자 함유 실리카 담체는 은 나노입자 함유 실리카 나노튜브이며,
상기 합성수지는 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에스테르 수지, 염화비닐수지, 폴리염화비닐리덴 수지, 폴리에틸렌테레프탈레트 수지, 페놀수지 중에서 1종을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 항균성 식품포장용 필름.
제 3항에 있어서,
상기 나노입자 함유 실리카 나노튜브는 은 나노입자가 20000~100000 ppm 함유되는 것을 특징으로 하는 항균성 식품포장용 필름.
제 3항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노입자 함유 실리카 나노튜브는 평균 내경이 30~60 nm, 평균 길이가 10~30 ㎛인 것을 특징으로 하는 항균성 식품포장용 필름.