KR101346308B1 - 채과용 생분해성 발수 에멀젼 조성물, 그 제조방법 및 용도 - Google Patents

채과용 생분해성 발수 에멀젼 조성물, 그 제조방법 및 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생분해성 고분자 10~20중량%, 상기 생분해성 고분자의 용제 30~40중량%, 유화제 10~20중량% 및 물 20~40중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 채과용 생분해성 발수 에멀젼 조성물, 그 제조방법 및 용도에 관한 것으로서, 이에 의하면 기존의 코팅재를 이용한 채과용 포장용지 및 봉지에 비해 발수성, 내수성 및 공기투과성이 우수할 뿐만 아니라 친환경적인 채과용 포장용지 및 봉지를 제공할 수 있게 된다.

Description

채과용 생분해성 발수 에멀젼 조성물, 그 제조방법 및 용도{Biodegradable water-repellent emulsion composition for vegetables or fruits, preparation thereof and its use}
본 발명은 기존의 발수 포장용지 및 농업용 과일봉지에 코팅되는 혼합유 또는 파라핀 왁스에 비해 발수성, 내수성 및 공기투과성이 우수할 뿐만 아니라 친환경적인 생분해성 발수 에멀젼 조성물, 그 제조방법 및 용도에 관한 것이다.
야채류나 과실류(이하, 이를 통칭하여 '채과'라 약칭한다.)의 유통을 위하여 발수 포장지가 사용되며 또한 과일의 생육기간 중 과일 찰상과 일광 및 병충해로부터 보호하고 나아가 착색의 조절을 통한 미려도 향상 및 당도를 향상시키기 위하여 과일을 싸는 봉지, 즉 과일봉지가 사용되고 있다.
예를 들어 과일봉지에 의한 생육중인 과일의 보호는 과일봉지에 처리된 약제에 의한 병원균 또는 해충으로부터의 피해를 방지하는 한편, 과일봉지를 씌움으로써 병해충을 차단하는 효과에 더하여 일광에 의해 과피가 타는 현상인 일소현상을 방지하여 과일의 발색을 좋게 할 수 있다. 이와 같이, 과일 봉지로 과일 수확 전 과피의 발색을 억제한 후 수확 직전에 봉지를 벗겨서 일광을 받게 하여 과일 전체에 고른 발색을 유도할 수도 있다. 또한, 과일봉지 내의 온도와 습도를 적당히 조절하여 과일의 생육을 촉진시키거나 생육을 억제하는 생육조절기능을 가져 출하시기의 조절을 통한 농가 수입의 증대를 유도하기도 한다.
과일봉지는 상기한 작용 외에도 과일의 당도를 높이고 과피의 터짐을 방지하여 보다 고품질의 과일을 생산하기 위하여 중요한 역할을 담당하고 있다.
이러한 이유로 과일봉지는 다양한 코팅제로 코팅되어 있는데, 그 대표적인 코팅제가 파라핀 왁스와 혼합유이다.
파라핀 왁스 코팅의 경우, 발수성이 우수하고 강도가 우수한 장점이 있으나 과일봉지 사이로 공기의 유입이 어려워 과일봉지 제조 시 부가적으로 공기 투과 구멍을 만들게 된다.
혼합유의 경우, 초기 발수도 및 강도가 우수하고 공기의 투과가 용이하지만 시간 경과에 따른 강도 및 발수도 감소가 급격하게 일어나는 단점이 있다.
따라서 본 발명의 한 목적은 기존의 채과용 봉지나 포장지에 이용되는 코팅제와 비교하여 발수도와 습윤강도가 오랫동안 높게 유지되어 햇빛 혹은 장마에 더 잘 견디면서 공기투과율도 우수하여 과일의 생육에 전혀 문제점이 없으면서 사용 후 폐기 시에도 자연분해가 가능한 생분해성 발수 에멀젼 조성물을 제공하는데에 있다.
삭제
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 생분해성 발수 에멀젼 조성물을 이용한 채과용 봉지 또는 포장지를 제공하는데에 있다.
상기한 목적을 달성한 본 발명에 의하면 에멀젼 조성물이 생분해성 고분자 10~20중량%, 상기 생분해성 고분자 용해용 용제 30~40중량%, 유화제 10~20중량% 및, 물 20~40중량%로 구성되고, 상기 에멀젼 내 콜로이드의 평균 입도가 1~5㎛인 채과용 생분해성 발수 에멀젼 조성물이 제공된다.
바람직하게 본 발명에 의하면 상기 생분해성 고분자가 폴리락틱산(PLA; polylactic acid), 폴리부틸렌석시네이트(PBS; polybutylene succinate), 폴리카프로락톤(PCL; polycapro lactone) 및 폴리히드록시알카노에이트(PHA; polyhydroxy alkanoate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 채과용 생분해성 발수 에멀젼 조성물이 제공된다.
바람직하게 본 발명에 의하면 W/O type의 에멀젼 또는 O/W type의 에멀젼인 것을 특징으로 하는 채과용 생분해성 발수 에멀젼 조성물이 제공된다.
삭제
바람직하게 본 발명에 의하면 에멀젼 내 콜로이드의 입도는 대부분 2~3㎛인 것을 특징으로 하는 채과용 생분해성 발수 에멀젼 조성물이 제공된다.
삭제
삭제
바람직하게 본 발명에 의하면 상기 생분해성 고분자가 폴리락틱산(PLA; polylactic acid), 폴리부틸렌석시네이트(PBS; polybutylene succinate), 폴리카프로락톤(PCL; polycapro lactone) 및 폴리히드록시알카노에이트(PHA; polyhydroxy alkanoate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 채과용 생분해성 발수 에멀젼 조성물의 제조방법이 제공된다.
또한 본 발명에 의하면 상기 채과용 생분해성 발수 에멀젼 조성물을 이용한 채과용 코팅지가 제공된다.
또한 본 발명에 의하면 상기 채과용 생분해성 발수 에멀젼 조성물을 이용한 채과용 봉지가 제공된다.
본 발명에 따르는 생분해성 발수 에멀젼을 채과용 봉지 또는 포장지 원지에 코팅한 제품은 기존의 파라핀 왁스 내지 혼합유 코팅 제품에 비해 습윤강도 및 발수도가 우수하여 햇빛 혹은 장마에 더 잘 견디며 초기 스티프니스(stiffness)가 낮아 씌우기 작업 시 작업적성이 우수하며 공기 투과도 용이하여 채과의 생육 또는 보호에 전혀 문제가 없고 사용 후 폐기 시 토양에 매몰하면 자연 분해되므로 환경오염을 유발하지 않는 효과가 있다.
도 1은 실시예 1 및 실시예 2에서 사용된 생분해성 고분자 및 발수 에멀젼의 생분해도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예 및 비교예에 사용된 과일봉지의 발수도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 및 비교예에 사용된 과일봉지의 습윤강도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 및 비교예에 사용된 과일봉지의 투기도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에 따르는 채과용 생분해성 발수 에멀젼 조성물의 주성분은 생분해성 고분자, 상기 생분해성 고분자의 용제, 유화제 및 물이다.
본 조성물에 있어서, 생분해성 고분자의 경우 바람직한 함량은 10~20중량%이다. 생분해성 고분자의 함량이 10중량% 보다 적은 경우에는 본 조성물을 도포한 채과용 코팅지 또는 봉지의 발수도 및 습윤강도가 다소 미흡하고, 20중량% 보다 많은 경우에는 본 조성물을 도포한 채과용 코팅지 또는 봉지의 투기도가 다소 낮아서 상기한 범위 내에서 배합하는 것이 바람직하다. 본 조성물에 있어서, 생분해성 고분자는 자연분해가 가능한 고분자로서 그 예로는 천연 유래의 생분해성 고분자 또는 합성 생분해성 고분자가 있으며, 특히 바람직한 생분해성 고분자로는 폴리락틱산(PLA; polylactic acid), 폴리부틸렌석시네이트(PBS; polybutylene succinate), 폴리카프로락톤(PCL; polycapro lactone) 및 폴리히드록시알카노에이트(PHA; polyhydroxy alkanoate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 있다.
용제의 함량은 생분해성 고분자의 종류 및 함량에 의존하는 것으로서 유전율에 따라 극성 비극성으로 나누어 생분해성 고분자를 용해시킬 수 있는 용제를 선별하여 사용하는 것이 바람직하며, 본 조성물중 그 바람직한 함량은 30~40중량%이다. 이러한 용제는 당 분야에 잘 알려진 통상의 것을 사용할 수 있다.
본 조성물에 있어서 유화제와 물은 본 조성물을 에멀젼 타입으로 결정하는 역할을 하는 것으로서, 에멀젼의 타입 및 생분해성 고분자의 종류 및 함량에 따라 적절한 양을 선정하여 사용한다. 본 발명에서 이용할 수 있는 에멀젼의 타입에는 연속상이 오일(oil)이고 분산상이 물(water)인 W/O type의 에멀젼 또는 연속상이 물이고 분산상이 oil인 O/W type의 에멀젼이다. 본 조성물중 유화제의 바람직한 함량은 10~20중량%이고 물의 바람직한 함량은 20~40중량%이다. 또한 본 조성물에서 투기도에 가장 큰 영향을 미치는 것은 에멀젼 내 콜로이드의 평균 입도이며, 본 조성물에서 에멀젼 내 콜로이드의 평균 입도는 1~5㎛, 보다 바람직하게 2~3㎛이다.
바람직하게 본 발명의 조성물을 제조하는 방법은 생분해성 고분자 10~20중량%를 상기 생분해성 고분자의 용제 30~40중량%와 혼합하여 생분해성 고분자 용액을 제조하는 단계와; 상기 생분해성 고분자 용액에 유화제 10~20중량% 및 물 20~40중량%를 혼합하여 에멀젼을 제조하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이다. 그러나 본 발명은 다음의 예에만 국한된 것은 아니다.
(실시예 1)
PLA : 용제 : 유화제 : 물을 10 : 40 : 10 : 40의 중량비로 배합하되, 먼저 PLA를 용제에 녹인 후에 유화제와 물을 첨가, 혼합하여 W/O type의 발수 에멀젼을 제조하였다. 제조된 에멀젼 내 콜로이드의 평균 입도는 2.3㎛를 보였다. 제조된 발수 에멀젼을 5 g/㎡로 코팅하여 과일봉지를 제조하였다. 제조된 과일봉지에 대하여 생분해도, 발수도, 습윤강도 및 투기도를 다음과 같은 시험방법으로 측정하였다.
(시험방법)
(1) 생분해도(%) : 생분해성 고분자 및 발수 에멀젼의 생분해도를 고분자 분해 효소 이용한 중량감소법으로 측정하였다. 측정결과는 도 1의 그래프에 제시된다.
(2) 발수도(Rf) : KS M 7057에 의거하여 측정하였다. 측정결과는 도 2의 그래프에 제시된다.
(3) 습윤강도(kN/m) : KS M 7027에 의거하여 측정하였다. 측정결과는 도 3의 그래프에 제시된다
(4) 투기도(㎛/Pas) : KS M 7020에 의거하여 측정하였다. 측정결과는 도 4의 그래프에 제시된다.
상기한 습윤강도, 투기도 및 발수도 실험은 150의 건조기에서 120시간 열화를 진행하였으며 120시간은 노지에서 2개월의 시간과 같다. 일반적으로 과일봉지를 씌운 시점부터 제거하는 시점이 2개월가량 걸리므로 150에서 120시간 열화시켜 비교실험을 진행하였다.
(실시예 2)
PBS : 용제 : 유화제 : 물을 10 : 40 : 10 : 40의 중량비로 배합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다. 제조된 에멀젼 내 콜로이드의 평균 입도는 2.3㎛를 보였다.
(비교예 1)
기존의 코팅제인 아크릴계 유성 발수제를 코팅하여 과일봉지를 제조하였다. 제조된 과일봉지에 대하여 발수도, 습윤강도 및 투기도를 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였다.
(비교예 2)
기존의 코팅제인 혼합유를 코팅하여 과일봉지를 제조하였다. 제조된 과일봉지에 대하여 발수도, 습윤강도 및 투기도를 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였다.
(비교예 3)
기존의 코팅제인 파라핀 왁스를 코팅하여 과일봉지를 제조하였다. 제조된 과일봉지에 대하여 발수도, 습윤강도 및 투기도를 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였다.
평가결과
1. 생분해도
도 1의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이 PLA나 PBS 원료와 비교하여 PLA와 PBS를 이용하여 에멀젼을 제조하였을 때에도 각각 59.7%와 53.6%로 높은 생분해도를 유지하고 있는 것으로 나타났다. 그리고 48시간 이후에도 계속적으로 생분해능을 보여 원료에 상응하는 생분해도를 보일 것으로 보인다.
2. 발수도
도 2의 그래프는 시간 경과에 따른 발수도 감소량을 나타낸 것이다. 기존 코팅 과일봉지에 비해 본 발명의 고분자 발수 에멀젼을 코팅한 과일봉지는 발수도의 감소가 확연하게 낮았고 120시간 후에도 높은 발수도를 유지하고 있어 강우에 의한 과실의 영향은 적어진다.
3. 습윤강도
도 3의 그래프는 습윤강도의 감소율을 나타낸 것이다. 습윤강도도 발수도와 유사하게 기존의 파라핀 왁스, 아크릴계 유성발수제 및 혼합유 코팅된 과일봉지와 비교하여 낮은 강도 감소율을 보였으며 120시간 경과 후에도 높은 강도를 유지하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 노지에서 2개월의 시간동안 과일봉지를 씌워놓아도 기존의 과일봉지보다 우수한 강도를 유지하여 과일봉지가 찢어지거나 터지는 현상이 줄어들게 된다.
4. 투기도(air permeability)
도 4의 그래프는 열화에 따른 투기도 증가를 나타낸 것이다. 고분자를 사용하여 코팅하였기 때문에 과일봉지 내 섬유간 공극이 고분자들로 인해 막혔을 것으로 예상하였으나 투기도 결과 공기 투과가 기존의 코팅제와 비슷한 수준으로 나타났다. 따라서, 공기 투과의 어려움으로 인해 과일이 썩는 등의 문제는 없을 것이다.

Claims (9)

  1. 에멀젼 조성물이 생분해성 고분자 10~20중량%, 상기 생분해성 고분자 용해용 용제 30~40중량%, 유화제 10~20중량% 및, 물 20~40중량%로 구성되고,
    상기한 에멀젼 내 콜로이드의 평균 입도가 1~5㎛인
    채과용 생분해성 발수 에멀젼 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 고분자가 폴리락틱산(PLA; polylactic acid), 폴리부틸렌석시네이트(PBS; polybutylene succinate), 폴리카프로락톤(PCL; polycapro lactone) 및, 폴리히드록시알카노에이트(PHA; polyhydroxy alkanoate)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 고분자 화합물인 채과용 생분해성 발수 에멀젼 조성물.
  3. 제1항에 있어서, W/O type의 에멀젼 또는 O/W type의 에멀젼인 채과용 생분해성 발수 에멀젼 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 에멀젼 내 콜로이드의 평균 입도가 2~3㎛인 채과용 생분해성 발수 에멀젼 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 또는 제5항에 따른 생분해성 발수 에멀젼 조성물을 이용한 채과용 코팅지.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 또는 제5항에 따른 생분해성 발수 에멀젼 조성물을 이용한 채과용 봉지.
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