KR101440024B1 - 생고분자와 나노점토를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제 및 이의 제조방법 - Google Patents

생고분자와 나노점토를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101440024B1
KR101440024B1 KR1020120116390A KR20120116390A KR101440024B1 KR 101440024 B1 KR101440024 B1 KR 101440024B1 KR 1020120116390 A KR1020120116390 A KR 1020120116390A KR 20120116390 A KR20120116390 A KR 20120116390A KR 101440024 B1 KR101440024 B1 KR 101440024B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
parts
nano
clay
biopolymer
Prior art date
Application number
KR1020120116390A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140050254A (ko
Inventor
임종환
이승주
Original Assignee
동국대학교 산학협력단
목포대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동국대학교 산학협력단, 목포대학교산학협력단 filed Critical 동국대학교 산학협력단
Priority to KR1020120116390A priority Critical patent/KR101440024B1/ko
Publication of KR20140050254A publication Critical patent/KR20140050254A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101440024B1 publication Critical patent/KR101440024B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/12—Naturally occurring clays or bleaching earth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28033—Membrane, sheet, cloth, pad, lamellar or mat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 생고분자와 나노점토를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 생고분자, 나노점토 및 가소제를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제를 나타낸다.
본 발명은 생고분자, 나노점토, 가소제 및 용매를 혼합하여 생고분자 용액을 얻는 단계; 상기 제조된 생고분자 용액을 성형하는 단계를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조방법을 나타낸다.

Description

생고분자와 나노점토를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제 및 이의 제조방법{Biocompatible and biodegradable water absorbents comprising biopolymers and nanoclay, and Manufacturing method thereof}
본 발명은 생고분자와 나노점토를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 생고분자, 나노점토 및 가소제를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제를 나타낸다.
본 발명은 생고분자, 나노점토, 가소제 및 용매를 혼합하여 생고분자 용액을 얻는 단계; 상기 제조된 생고분자 용액을 성형하는 단계를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조방법을 나타낸다.
사람이 생활하기 위해서는 다양한 재화가 필요하며, 이러한 재화는 사람이 직접 만들거나 생산하는 것을 제외하고는 대부분 생산지에서 생산 후 소비자에게 전달된다. 재화가 최종 소비자에게까지 도달하기까지 재화의 이동과 저장이 필요하므로 적지 않은 재화의 이동시간(유통시간)과 저장시간을 필요로 한다.
이처럼 재화의 생산 후 최종 소비자에게 도달하기까지 필요한 유통기간 및 저장기간 동안 대기 중에 있는 수분이 제품에 흡습(moisture absorption)되면 제품의 품질저하가 발생하기 때문에 흡습에 의해 품질의 저하가 쉽게 일어 날 수 있는 식품, 의약품, 전자제품 및 기기부품들과 같은 제품들은 방습을 위하여 흡습제를 사용하고 있다.
상기 흡습제 중에서 실리카겔이나 염화칼슘이 널리 사용되고 있다.
실리카겔(silica gel)은 규산(SiO2)을 주성분으로 하는 응집성이 있는 겔로, 수분을 2∼10％ 함유한다. 무미, 무취, 반투명한 입자 상태의 고체로, 그 내부에 체적의 약 50％ 정도의 다공성(多孔性) 구조를 갖고 있으며, 표면적이 300∼400m2/g 이상이기 때문에 수증기와 가스의 흡착력이 커서 흡습제로 가장 널리 사용되고 있다.
실리카겔은 구성 성분상 독성은 없으나 어린이들이 삼키게 되면 소화를 시킬 수 없으며 또한 실리카겔이 기도로 들어가면 위험을 초래할 수 있어 흔히 입(mouth)으로 섭취하지 말라는 경고문과 함께 기체투과가 용이한 작은 팩에 담아 사용되고 있다.
실리카겔은 식품이나 제약제품에 사용할 경우는 이들 제품과 직접 접촉하여 사용할 수 없으므로 반드시 팩에 포장하여 사용하고 있다. 사용 후 수분함량이 높아진 실리카겔은 가열하여 수분을 제거한 후 재사용이 가능하나 대부분은 1회용 팩에 담아 사용 후 폐기하고 있다.
다공성 구조를 갖는 실리카겔이나 염화칼슘 또는 미네랄 제재의 무기 흡습제 외에 하이드로겔(hydrogel) 형태의 흡습제가 있는데, 하이드로겔은 생고분자 사슬이 3차원 망상구조를 갖고 있고 친수성 관능기 및 모세관 현상과 삼투압 현상에 의해 다량의 수분을 함유할 수 있는 친수성 생고분자로서 상처드레싱, 콘택트렌즈, 약물전달 시스템, 의료용 보형물 및 폐수처리용 담체 등으로 많이 이용되고 있다. 이러한 목적으로 사용되는 하이드로겔은 다량의 수분을 흡수할 수 있는 능력과 적절한 물리적인 강도와 형태안정성이 기본적으로 요구된다. 이러한 조건을 충족시킬 수 있는 재료로서 플라스틱 생고분자 하이드로겔 소재인 폴리아크릴산과 폴리비닐 알코올 등이 널리 사용되고 있다. 이들은 흡수율이 높고 안정성이 우수하나 생체조화성이 떨어지고 생분해성이 없어 친환경적인 소재가 아니라는 문제점이 있다. 뿐만 아니라 최근에는 플라스틱에 의한 환경오염과 석유자원고갈 문제로 인하여 이를 대체할 수 있는 소재의 개발이 시급하게 요청되고 있다.
한국특허공보 특1997-0011077호에 저팽창성 스멕타이트형 점토 광물에 기초한 흡수제가 있다.
한국공개특허 제2003-0077500호에 염화물계의 흡습제를 제조하는 방법에 있어서, a) 평균입도가 2.5㎛이고, 밀도가 2g/cm3이며, 비표면적이 116m2/g인 실리카 분말을 20 내지 70중량％와 염화칼슘 또는 염화마그네슘 분말 30 내지 80중량％를 혼합하여 교반기에 넣어 30분 동안 교반하여 혼합하는 단계와, b) 상기 실리카 분말과 염화칼슘 또는 염화마그네슘 분말을 교반기로 혼합한 후 물을 천천히 주입하여 교반기 내에서 슬러리 상태로 교반되도록 하는 단계와, c) 상기 교반된 흡습제 슬러리를 성형기로 압출하여 구형, 입상 또는 실린더 형으로 0.2㎜ 내지 8㎜의 크기로 성형하는 단계와, d) 상기 성형된 흡습제를 오븐에 넣고, 오븐 내부의 온도를 200℃ 내지 350℃로 하여 3 내지 5시간 건조하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 조해성이 없는 염화물계 흡습제의 제조방법이 있다.
한국공개특허 제2008-0004273호에 세라믹 수분흡습제 및 분말성형 제조방법에 있어서, a) 밀도가 1g/cm3이며, 비표면적이 120m2/g이상인 실리카분말을 20 내지 90중량％와 분말상태의 제올라이트 및 벤토나이트계열 세라믹소재 5 내지 50중량％를 혼합 분쇄하여 물과 해교제를 넣어 교반 액상상태로 만드는 단계와, b) 스프레이드라이어 작업 즉, 액상상태의 실리카와 제올라이트, 벤토나이트계열 세라믹 소재 혼합물을 공기 중에 분무 가열하여 수분을 증발시킨 후 미립자의 분말형태의 소재로 만드는 단계와, c) 위 분말형태의 실리카와 제올라이트, 벤토나이트계열 세라믹 혼합 분말소재를 기계식 및 유압식 프레스로 압축 분말 성형하여 원하는 크기, 규격 형태의 모양으로 만드는 단계와, d) 상기 만들어진 제품을 전기식, 가스식 단소성로, 연속소성로, 오븐에 넣어 소성로 및 오븐의 내부온도는 350℃ 이상 1000℃ 이내로 2 내지 18시간 건조 및 소성하는 단계의 세라믹 수분흡습제 및 분말 성형 제조방법이 있다.
본 발명의 목적은 생체적합성 생분해성 흡습제를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 생체적합성 흡습제의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 생고분자, 나노점토 및 가소제를 포함하는 생고분자와 나노점토를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제를 나타낸다.
본 발명은 생고분자, 나노점토, 가소제 및 용매를 혼합하여 생고분자 용액을 얻는 단계; 상기 제조된 생고분자 용액을 성형하는 단계를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조방법을 나타낸다.
본 발명은 재생이 가능하고 환경친화적이며 인체에 무해하고 수분흡습율이 높은 천연생고분자와 나노점토 및 기타 친환경 첨가물을 포함하도록 하여 적절한 강도와 규격안정성을 갖으며 수분흡수율이 우수한 환경친화형의 생체적합성 흡습제 및 이의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명에 의해 제공되는 생고분자와 나노점토를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제는 항균성 및/또는 색지시계 물질의 기능성 성분을 포함하여 항균성을 지니거나 또는 흡습제의 흡습량의 증가에 따른 흡습제의 교체시기를 쉽게 알 수 있어 소지자에게 기능성과 편리성을 지닌 인공지능형 흡습제를 제공한다.
도 1은 나노점토분말(Cloisite Na+; CNa+), 4가의 암모늄염으로 표면을 유기화한 유기나노점토(Cloisite 30B; C30B), [실험예 1]의 (1)의 (가)에서 제조한 아가/카라기난/곤약 필름 흡습제(A/C/K), [실험예 1]의 (1)의 (나)에서 제조한 아가/카라기난/곤약/나노점토 필름 흡습제(A/C/K/CNa+) 및 [실험예 1]의 (1)의 (다)에서 제조한 아가/카라기난/곤약/유기화나노점토 필름 흡습제(A/C/K/C30B)에 대하여 각각의 X-ray 회절도를 나타낸 것이다.
도 2a는 [실험예 1]의 (가)에서 제조한 아가/카라기난/곤약 필름 흡습제(A/C/K)의 수증기 흡착정도를 측정한 것이고, 도 2b는 [실험예 1]의 (나)에서 제조한 아가/카라기난/곤약/나노점토 필름 흡습제(A/C/K/CNa+)의 수증기 흡착정도를 측정한 것이고, 도 2c는 동결건조 아가/카라기난/곤약 비드 흡습제(Freeze dried A/C/K)의의 수증기 흡착정도를 측정한 것이고, 도 2d는 실리카겔(silica gel)의 수증기 흡착정도를 측정한 것이다.
도 3a 내지 도 3f는 포장재의 방담효과를 보기 위해 시금치를 포장하여 5℃에서 6일간 저장한 후에 직접 외관검사를 실시한 결과로서, 도 3a는 시금치를 PS 필름만으로 포장한 경우를 나타낸 사진이고, 도 3b는 시금치를 포장지 실리카겔을 봉입한 경우를 나타낸 사진이고, 도 3c는 시금치를 PS 필름으로 포장시 천공 PS 필름을 사용한 경우를 나타낸 사진이고, 도 3d는 시금치를 PS 필름으로 포장시 흡습제로서 비드형태의 흡습제(A/C/K/CNa+ bead type)를 사용한 경우를 나타낸 사진이고, 도 3e는 시금치를 PS 필름으로 포장시 흡습제로서 패드형태의 흡습제(Freeze dried A/C/K/CNa+ pad type)를 사용한 경우를 나타낸 사진이고, 도 3f는 시금치를 PS 필름으로 포장시 흡습제로서 필름형태의 흡습제(A/C/K/CNa+ film type)를 덮개 형태로 사용한 경우를 나타낸 사진이다.
도 4는 생고분자 복합필름의 Listeria monocytogenesis에 대한 항균특성을 나타낸 것으로서, 도 4에서 A/C/K는 [실험예 1]의 (가)에서 제조한 아가/카라기난/곤약 흡습제 필름(A/C/K)의 Listeria monocytogenesis에 대한 항균특성이고, A/C/K/M은 [실험예 1]의 (라)에서 제조한 아가/카라기난/곤약/겨자씨유 흡습제 필름(A/C/K/M)의 Listeria monocytogenesis에 대한 항균특성이고, A/C/K/30B는 [실험예 1]의 (다)에서 제조한 아가/카라기난/곤약/유기화나노점토 흡습제 필름(A/C/K/30B)의 Listeria monocytogenesis에 대한 항균특성이고, A/C/K/M/30B는 [실험예 1]의 (마)에서 제조한 아가/카라기난/곤약/겨자씨유/유기화나노점토 흡습제 필름(A/C/K/M/30B)의 Listeria monocytogenesis에 대한 항균특성이고, 대조구(Control)는 실리카겔(silica gel)의 Listeria monocytogenesis에 대한 항균특성이다.
도 5는 아가/카라기난/곤약 흡습제 패드(A/C/K), 아가/카라기난/곤약/유기화나노점토 흡습제 패드(A/C/K/C30B), 아가/카라기난/곤약/유기화나노점토/로즈마리정유 흡습제 패드(A/C/K/C30B/REO) 및 대조구(실리카겔)를 사용한 생선육의 저장 중 총휘발성 염기 질소(TVB-N)의 변화를 나타낸 것이다.
도 6은 아가/카라기난/곤약 흡습제 패드(A/C/K), 아가/카라기난/곤약/유기화나노점토 흡습제 패드(A/C/K/C30B), 아가/카라기난/곤약/유기화나노점토/로즈마리정유 흡습제 패드(A/C/K/C30B/REO) 및 대조구(실리카겔)를 사용한 생선육의 저장 중 총균수(TVC)의 변화를 나타낸 것이다.
도 7a 및 도 7b는 생고분자와 나노점토를 포함하며 색깔의 변화에 의한 수분함량 지시형 흡습제 필름의 수분함량을 변화시키면서 흡습제 필름의 수분함량에 따른 표면색깔의 변화를 나타낸 것이다.
본 발명은 생고분자, 나노점토 및 가소제를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제를 나타낸다.
본 발명의 생체적합성 생분해성 흡습제는 환경친화적이고 생체조화성이 우수하며 가식성 소재인 생고분자 물질을 포함하고 있으므로 환경친화적이며, 인체에 무해, 무독하면서도 수분흡습율이 높은 장점이 있다.
상기 흡습제는 생고분자 100중량부에 대하여 나노점토 1∼10중량부 및 가소제 10∼50중량부를 포함할 수 있다.
상기에서 생고분자는 아가, 카라기난, 알긴산, 곤약, 젤라틴 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 아가, 카라기난, 곤약 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 나노점토는 생고분자를 주재료로 하는 생체적합성 생분해성 흡습제의 물리적인 강도와 규격안정성을 증진시킴으로써, 상기 흡습제를 다양한 형태로 안정적으로 제조할 수 있게 한다. 또한 추후 설명하는 항균제, 색지시계 물질 등의 기능성분의 확산속도 조절을 하는 역할을 할 수 있다.
상기에서 나노점토는 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 클로이지트 Na+(Cloisite Na+), 유기점토(Cloisite 30B), 4가 암모늄염으로 표면 처리한 몬모릴로나이트, 4가 암모늄염으로 표면 처리한 벤토나이트, 4가 암모늄염으로 표면 처리한 클로이지트 Na+ , 4가 암모늄염으로 표면 처리한 유기점토 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기에서 나노점토는 생고분자 100중량부에 대하여 1중량부 미만 사용하면 나노점토를 사용하는 의미가 없으며, 10중량부를 초과하여 사용하는 경우 과량의 나노점토의 사용에 따른 뚜렷한 효과의 상승이 없으므로, 상기에서 나노점토는 생고분자 100중량부에 대하여 1∼10중량부 사용하는 것이 좋다.
상기에서 나노점토는 입자크기가 10∼100nm인 것을 사용할 수 있다.
상기에서 가소제는 글리세린, 폴리에틸렌글리콜, 솔비톨 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 글리세린을 사용할 수 있다.
상기에서 가소제는 생고분자 100중량부에 대하여 10중량부 미만 사용하면 가소제를 사용하는 의미가 없으며, 50중량부를 초과하여 사용하는 경우 과량의 가소제의 사용에 따른 뚜렷한 효과의 상승이 없으므로, 상기에서 가소제는 생고분자 100중량부에 대하여 10∼50중량부 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 생체적합성 생분해성 흡습제는 생고분자, 나노점토 및 가소제 이외에 생분해성 흡습제의 물리적인 강도 향상을 위해 가교제를 추가로 더 포함할 수 있다.
상기에서 가교제는 디알데히드전분, 제니핀, 에틸렌디아민테트라아세틱산 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기에서 가교제는 생고분자 100중량부에 대하여 2∼10중량부 포함될 수 있다.
상기에서 가교제는 생고분자 100중량부에 대하여 2중량부 미만 사용하면 가교제를 사용하는 의미가 없으며, 10중량부를 초과하여 사용하는 경우 가교제 사용량 증가에 따른 뚜렷한 효과의 상승이 없으므로, 상기에서 가교제를 추가로 첨가하는 경우 가교제는 생고분자 100중량부에 대하여 2∼10중량부 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 생체적합성 생분해성 흡습제는 생고분자, 나노점토 및 가소제 이외에 기능성분으로 항균제를 추가로 더 포함할 수 있다.
상기의 항균제는 겨자씨유, 로즈마리 정유, 나노 은(nano silver) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기의 항균제는 생고분자 100중량부에 대하여 0.5∼2중량부를 포함될 수 있다.
상기에서 항균제는 생고분자 100중량부에 대하여 0.5중량부 미만 사용하면 항균제를 사용하는 의미가 없으며, 2중량부를 초과하여 사용하는 경우 항균제 사용량 증가에 따른 뚜렷한 효과의 상승이 없으므로, 상기에서 가교제를 추가로 첨가하는 경우 가교제는 생고분자 100중량부에 대하여 0.5∼2중량부 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 생체적합성 생분해성 흡습제는 생고분자, 나노점토 및 가소제 이외에 기능성분으로 색지시계 물질을 추가로 더 포함할 수 있다.
상기의 색지시계 물질은 흡습제에 일정량 이상의 수분이 흡습되면 흡습제의 색상을 변화시켜 흡습제를 교체하거나 흡습제의 수분을 제거하여 다시 사용할 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기의 색지시계 물질은 염화코발트(CoCl2)를 사용할 수 있다.
상기의 색지시계 물질은 생고분자 100중량부에 대하여 1∼5중량부 포함될 수 있다.
상기의 색지시계 물질은 생고분자 100중량부에 대하여 1중량부 미만 사용하면 색지시계 물질을 사용하는 의미가 없으며, 5중량부를 초과하여 사용하는 경우 색지시계 물질은 사용량 증가에 따른 뚜렷한 효과의 상승이 없으므로, 상기에서 색지시계 물질은 생고분자 100중량부에 대하여 1∼5중량부 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 생체적합성 생분해성 흡습제는 필름(film), 비드(bead), 패드(pad) 또는 플레이크(flake) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 형태로 성형할 수 있다.
본 발명은 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조방법을 나타낸다.
본 발명은 생고분자, 나노점토, 가소제 및 용매를 혼합하여 생고분자 용액을 얻는 단계; 상기 제조된 생고분자 용액을 성형하는 단계를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조방법을 나타낸다.
본 발명에서 제조한 생체적합성 생분해성 흡습제는 환경친화적이고 생체조화성이 우수하며 가식성 소재인 생고분자 물질을 포함하고 있으므로 환경친화적이며, 인체에 무해, 무독하면서도 수분흡습율이 높은 장점이 있다.
상기에서 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조시 생고분자 100중량부에 대하여 나노점토 1∼10중량부 및 가소제 10∼50중량부를 혼합할 수 있다.
상기에서 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조시 생고분자는 아가, 카라기난, 알긴산, 곤약, 젤라틴 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 아가, 카라기난, 곤약 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조시의 나노점토는 생고분자를 주재료로 하는 생체적합성 생분해성 흡습제의 물리적인 강도와 규격안정성을 증진시킴으로써, 상기 흡습제를 다양한 형태로 안정적으로 제조할 수 있게 한다. 또한 추후 설명하는 항균제, 색지시계 물질 등의 기능성분의 확산속도 조절을 하는 역할을 할 수 있다.
상기에서 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조시의 나노점토는 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 클로이지트 Na+(Cloisite Na+), 유기점토(Cloisite 30B), 4가 암모늄염으로 표면 처리한 몬모릴로나이트, 4가 암모늄염으로 표면 처리한 벤토나이트, 4가 암모늄염으로 표면 처리한 클로이지트 Na+ , 4가 암모늄염으로 표면 처리한 유기점토 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기에서 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조 시 나노점토는 생고분자 100중량부에 대하여 1중량부 미만 사용하면 나노점토를 사용하는 의미가 없으며, 10중량부를 초과하여 사용하는 경우 과량의 나노점토의 사용에 따른 뚜렷한 효과의 상승이 없으므로, 상기에서 나노점토는 생고분자 100중량부에 대하여 1∼10중량부 사용하는 것이 좋다.
상기에서 나노점토는 입자크기가 10∼100nm인 것을 사용할 수 있다.
상기에서 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조시 가소제는 글리세린, 폴리에틸렌글리콜, 솔비톨 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 글리세린을 사용할 수 있다.
상기에서 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조시 가소제는 생고분자 100중량부에 대하여 10중량부 미만 사용하면 가소제를 사용하는 의미가 없으며, 50중량부를 초과하여 사용하는 경우 과량의 가소제의 사용에 따른 뚜렷한 효과의 상승이 없으므로, 상기에서 가소제는 생고분자 100중량부에 대하여 10∼50중량부 사용하는 것이 좋다.
상기에서 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조시 용매는 정제수를 사용할 수 있다.
상기에서 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조시 용매는 정제수를 사용하여 생고분자, 나노점토, 가소제 및 용매를 혼합시 생고분자 용액을 얻을 수 있을 정도의 함량으로 사용할 수 있다. 일예로 생고분자 100중량부에 대하여 1000∼5000중량부를 사용할 수 있다.
본 발명은 생체적합성 생분해성 흡습제 제조시 생고분자, 나노점토 및 가소제 이외에 생분해성 흡습제의 물리적인 강도 향상을 위해 가교제를 추가로 더 첨가하여 혼합할 수 있다.
상기에서 가교제는 디알데히드전분, 제니핀, 에틸렌디아민테트라아세틱산 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기에서 가교제는 생고분자 100중량부에 대하여 2∼10중량부 포함될 수 있다.
상기에서 가교제는 생고분자 100중량부에 대하여 2중량부 미만 사용하면 가교제를 사용하는 의미가 없으며, 10중량부를 초과하여 사용하는 경우 가교제 사용량 증가에 따른 뚜렷한 효과의 상승이 없으므로, 상기에서 가교제를 추가로 첨가하는 경우 가교제는 생고분자 100중량부에 대하여 2∼10중량부 사용하는 것이 좋다.
본 발명은 생체적합성 생분해성 흡습제 제조시 생고분자, 나노점토 및 가소제 이외에 기능성분으로 항균제를 추가로 더 첨가하여 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기의 항균제는 겨자씨유, 로즈마리 정유, 나노 은(nano silver) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기의 항균제는 생고분자 100중량부에 대하여 0.5∼2중량부를 첨가하여 혼합될 수 있다.
상기에서 항균제는 생고분자 100중량부에 대하여 0.5중량부 미만 사용하면 항균제를 사용하는 의미가 없으며, 2중량부를 초과하여 사용하는 경우 항균제 사용량 증가에 따른 뚜렷한 효과의 상승이 없으므로, 상기에서 가교제를 추가로 첨가하는 경우 가교제는 생고분자 100중량부에 대하여 0.5∼2중량부 사용하는 것이 좋다.
본 발명은 생체적합성 생분해성 흡습제 제조시 생고분자, 나노점토 및 가소제 이외에 기능성분으로 색지시계 물질을 추가로 더 첨가하여 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기의 색지시계 물질은 흡습제에 일정량 이상의 수분이 흡습되면 흡습제의 색상을 변화시켜 흡습제를 교체하거나 흡습제의 수분을 제거하여 다시 사용할 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기의 색지시계 물질은 염화코발트(CoCl2)를 사용할 수 있다.
상기의 색지시계 물질은 생고분자 100중량부에 대하여 1∼5중량부 첨가하여 혼합될 수 있다.
상기의 색지시계 물질은 생고분자 100중량부에 대하여 1중량부 미만 사용하면 색지시계 물질을 사용하는 의미가 없으며, 5중량부를 초과하여 사용하는 경우 색지시계 물질은 사용량 증가에 따른 뚜렷한 효과의 상승이 없으므로, 상기에서 색지시계 물질은 생고분자 100중량부에 대하여 1∼5중량부 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 생체적합성 생분해성 흡습제 제조시 필름(film), 비드(bead), 패드(pad) 또는 플레이크(flake) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 형태로 성형할 수 있다.
본 발명의 생체적합성 생분해성 흡습제 제조의 일예로서 상기에서 언급한 흡습제 구성 성분 및 함량을 혼합한 후 상온의 조건에서 성형하여 필름(film) 형태의 생체적합성 생분해성 흡습제를 제조할 수 있다.
본 발명의 생체적합성 생분해성 흡습제 제조의 일예로서 상기에서 언급한 흡습제 구성 성분 및 함량을 혼합한 후 상온의 조건에서 성형하여 비드(bead) 형태의 생체적합성 생분해성 흡습제를 제조할 수 있다.
본 발명의 생체적합성 생분해성 흡습제 제조의 일예로서 상기에서 언급한 흡습제 구성 성분 및 함량을 혼합한 후 상온의 조건에서 성형하여 패드(pad) 형태의 생체적합성 생분해성 흡습제를 제조할 수 있다.
본 발명의 생체적합성 생분해성 흡습제 제조의 일예로서 상기에서 언급한 흡습제 구성 성분 및 함량을 혼합한 후 상온의 조건에서 성형하여 플레이크(flake) 형태의 생체적합성 생분해성 흡습제를 제조할 수 있다.
본 발명의 생고분자와 나노점토를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제 및 이의 제조방법에 대해 다양한 조건으로 실시한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 상기에서 언급한 조건에 의해 생고분자와 나노점토를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제 및 이의 제조방법을 제공하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 내용을 실험예 및 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실험예 1] 최적의 생고분자 소재 선정 및 필름의 제조
(1)높은 보습력과 물리적인 강도가 우수한 생분해성 고수분 흡습제를 제조하기 위하여 여러 가지 단백질과 탄수화물 소재를 단독 혹은 혼합하여 사용하여 흡습성이 높은 생분해성 필름을 제조하였으며, 이들 중 아가와 카라기난 및 곤약분말을 사용하여 제조한 생고분자 필름이 물리적인 강도와 수분흡수율이 우수하였다.
이들 3종의 탄수화물 소재를 혼합하여 제조한 필름과 이에 2종의 몬모릴로나이트 나노클레이, 즉, 천연의 나노점토(Cloisite Na+) 및 4가의 암모늄염으로 표면을 유기화한 유기점토(Cloisite 30B)와 항균성이 알려진 겨자씨유를 첨가하여 각각의 필름형 흡습제를 제조하고 이들에 대한 인장강도, 연신율, 투습도 및 수분접촉각 특성 등의 물성을 측정 후 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.
필름형 흡습제 구성 인장강도
(MPa)		 연신율
(％)		 투습도 (×10-9 g.m/m2.s.Pa) 수분접촉각
(deg.)
아가/카라기난/곤약 49.2±0.7 10.8±0.4 1.79±0.21 48.4±0.9
아가/카라기난/곤약/나노점토 51.9±2.2 12.9±1.0 1.59±0.14 56.3±0.6
아가/카라기난/곤약/유기화나노점토 48.0±1.6 20.6±1.8 1.63±0.40 59.5±0.8
아가/카라기난/곤약/겨자씨유 29.4±3.1 19.6±3.9 2.72±0.19 53.3±0.9
아가/카라기난/곤약/겨자씨유/유기화나노점토 25.9±3.8 15.5±2.4 2.48±0.27 46.6±0.2
상기 표 1에서 아가/카라기난/곤약 필름의 인장강도는 포장재로서 범용적으로 사용되고 있는 플라스틱 필름의 인장강도보다 1.5배 정도 높았으며, 첨가한 점토 중에서는 유기점토보다 천연의 나노점토가 다소 높은 값을 보였는데, 이는 친수성을 갖는 천연 나노점토가 유기화된 유기화 나노점토에 비해 친수성의 생고분자들과 친화력이 더 높기 때문인 것으로 생각된다. 반면에 겨자씨유를 첨가한 필름은 다른 필름들에 비해 현저하게 인장강도가 저하되었다. 이는 겨자씨유가 필름 내에서 가소제로 작용하여 인장강도가 저하된 것으로 판단된다. 연신율은 필름의 조성에 따라 약간의 차이는 있으나 전반적으로 수분흡착용 필름이나 패드용으로 사용하기에는 적절한 범위인 것으로 판단된다. 필름의 투습도는 천연 나노점토를 첨가한 필름이 가장 낮았으며, 다음으로 유기화 나노점토 첨가군, 무첨가군 순으로 나타났는데 이는 나노점토가 필름 내에 분산되어 수증기가 필름 내에서 확산통로를 차단하여 결과적으로 수증기 확산 길이를 증가시키는 효과에 기인한다. 수분접촉각은 필름의 친수성 정도를 표시하는 것으로 표면의 친수성이 클수록 수분접촉각이 작아지는데, 각 필름의 수분접촉각 측정 결과는 이러한 현상을 잘 나타내고 있다.
상기 표 1에서 각각의 흡습제는 하기에서 제조한 것을 사용하였다.
(가)아가/카라기난/곤약 흡습제
아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 용액을 얻었다. 상기의 생고분자를 포함하는 용액을 85℃에서 20분 동안 가열한 다음 테플론이 코팅된 수평의 유리판에 캐스팅한 후 25℃에서 24시간 동안 건조하여 필름 형태의 아가/카라기난/곤약 흡습제를 제조하였다.
(나)아가/카라기난/곤약/나노점토 흡습제
아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부 및 나노점토(Cloisite Na+) 5중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 용액을 얻었다. 상기의 생고분자 및 입자크기가 50±5 nm인 나노점토(Cloisite Na+)를 포함하는 용액을 85℃에서 20분 동안 가열한 다음 테플론이 코팅된 수평의 유리판에 캐스팅한 후 25℃에서 24시간 동안 건조하여 필름 형태의 아가/카라기난/곤약/나노점토 흡습제를 제조하였다.
(다)아가/카라기난/곤약/유기화나노점토 흡습제
아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부 및 나노점토(Cloisite 30B) 5중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 용액을 얻었다. 상기의 생고분자 및 입자크기가 50±5 nm인 나노점토(Cloisite 30B)를 포함하는 용액을 85℃에서 20분 동안 가열한 다음 테플론이 코팅된 수평의 유리판에 캐스팅한 후 25℃에서 24시간 동안 건조하여 필름 형태의 아가/카라기난/곤약/유기화나노점토 흡습제를 제조하였다.
상기에서 나노점토는 4가의 암모늄염으로 표면을 유기화한 유기화나노점토(Cloisite 30B)를 사용하였다.
(라)아가/카라기난/곤약/겨자씨유 흡습제
아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부 및 겨자씨유 0.5중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 용액을 얻었다. 상기의 생고분자를 포함하는 용액을 85℃에서 20분 동안 가열한 다음 테플론이 코팅된 수평의 유리판에 캐스팅한 후 25℃에서 24시간 동안 건조하여 필름 형태의 아가/카라기난/곤약/겨자씨유 흡습제를 제조하였다.
(마)아가/카라기난/곤약/겨자씨유/유기화나노점토 흡습제
아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부, 겨자씨유 0.5중량부 및 입자크기가 50± 5nm인 나노점토(Cloisite 30B) 5중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 용액을 얻었다. 상기의 생고분자를 포함하는 용액을 85℃에서 20분 동안 가열한 다음 테플론이 코팅된 수평의 유리판에 캐스팅한 후 25℃에서 24시간 동안 건조하여 필름 형태의 아가/카라기난/곤약/겨자씨유/유기화나노점토 흡습제를 제조하였다.
상기에서 나노점토는 4가의 암모늄염으로 표면을 유기화한 유기화나노점토(Cloisite 30B)를 사용하였다.
(2)X-ray 회절도 측정
나노점토(Cloisite Na+; CNa+), 4가의 암모늄염으로 표면을 유기화한 유기화나노점토(Cloisite 30B; C30B), 상기 (1)의 (가)에서 제조한 아가/카라기난/곤약 필름 흡습제(A/C/K), 상기 (1)의 (나)에서 제조한 아가/카라기난/곤약/나노점토 필름 흡습제(A/C/K/CNa+) 및 상기 (1)의 (다)에서 제조한 아가/카라기난/곤약/유기화나노점토 필름 흡습제(A/C/K/C30B)에 대하여 X-ray 회절도를 측정하고 이를 도 1에 나타내었다.
나노점토(Cloisite Na+; CNa+), 4가의 암모늄염으로 표면을 유기화한 유기화나노점토(Cloisite 30B, C30B) 모두 아가/카라기난/곤약 복합필름과 컴포지트를 형성한 후에는 X-ray 회절 피크가 저각으로 이동하고 있다. 즉 천연의 나노점토(Cloisite Na+)는 회절 피크가 8.53o에서 2.45o로 이동하였고, 유기화나노점토(Cloisite 30B)는 회절 피크가 4.87o에서 4.45o로 이동하였다. 이는 Bragg 법칙에 의해 점토층 사이의 간격(d 001 spacing)이 나노점토의 경우는 1.04nm로부터 2.45nm로 증가하였으며, 유기화나노점토의 경우는 1.81nm로부터 1.99nm로 증가하였음을 의미한다. 이 결과로부터 아가/카라기난/곤약/나노점토 필름, 아가/카라기난/곤약/유기화나노점토 필름에서 분명하게 점토층 사이의 간격이 넓어져 그 사이에 폴리머가 삽입되는, 즉 인터칼레이션(intercalation)된 나노컴포지트가 형성되었음을 의미한다. 이들 결과로부터 아가, 카라기난 및 곤약분말은 서로 잘 혼합이 되며 친수성의 나노점토(Cloisite Na+)나 소수성이 약한 유기점토인 Cloisite 30B와도 나노컴포지트를 잘 형성함을 알 수 있었다.
이러한 결과는 각 성분의 혼합비율을 조정하여 생고분자 필름의 특성을 조절하여 용도에 따른 개발이 가능함을 의미하며, 원하는 물성을 얻기 위해서는 어느 한 가지 생고분자만을 사용하여 필름을 제조하기 보다는 서로 다른 생고분자를 함께 혼합하여 물성이 증진된 복합필름의 형태로 개발하는 것이 바람직하다.
[실험예 2] 생고분자 복합필름의 수분저항성 및 흡수율
상기 [실험예 1]의 (가) 내지 (마)에서 제조한 각각의 필름 흡습제에 대한 수분저항성과 수분흡착 성능을 조사하기 위하여 이들 필름에 대한 수분함량, 수분용해도, 흡수율, 수증기 흡착율(25℃, 94％ RH, 1hr 흡착)을 조사하여 실리카겔과 비교한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
필름구성분에 복합 필름형 흡습제의 수분함량, 수분용해도, 흡수율 및 수증기 흡착율 특성

필름구성 		수분함량
(％)		 수분
용해도
(％)		 수분 흡수율
(％)		 수증기
흡착율
(％, 1h)
아가/카라기난/곤약 18.3±0.7 30.9±1.0 2439±25 156.7±1.1
아가/카라기난/곤약/나노점토 21.8±0.3 29.5±3.2 4345±29 150.7±0.7
아가/카라기난/곤약/유기화나노점토 21.8±0.7 29.3±1.3 4516±12 152.4±0.9
아가/카라기난/곤약/겨자씨유 21.3±0.1 26.0±0.6 3861±41 111.2±1.2
아가/카라기난/곤약/겨자씨유/유기화나노점토 23.2±0.8 22.5±2.2 3163±29 122.0±0.5
실리카겔 20.5±0.0 35.9±3.6 40±10 15.0±1.0
상기 표 2에서처럼 수분저항성을 나타내는 수분용해도는 대조구인 아가/카라기난/곤약 필름에 비해 나노점토 첨가구 및 유기화나노점토 첨가구와 겨자씨유 첨가구가 낮게 나타나 나노점토의 첨가나 유지인 겨자씨유의 첨가에 의해 수분저항성이 증가하였음을 알 수 있다. 나노점토 또는 겨자시유가 첨가된 생고분자 필름들의 수분용해도가 실리카겔에 비해 낮아 이들 생고분자 필름의 수분저항성이 우수함을 보이고 있다.
수분흡수율은 대조구인 아가/카라기난/곤약 필름에 비해 나노점토 첨가구 및 유기화나노점토 첨가구가 월등하게 증가하였음을 알 수 있다. 이들 아가, 카라기난 및 곤약을 포함하는 생고분자 필름의 수분흡수율은 종류에 따라 실리카겔에 비해 60∼110배 정도 높은 값을 나타내고 있다.
수증기 흡착율 역시 아가, 카라기난 및 곤약을 포함하는 생고분자 필름이 실리카 겔에 비해 7∼10배 정도 우수한 값을 보이고 있다. 이러한 결과는 생고분자 필름이 실리카겔에 비해 월등한 수분흡착능이 있음을 보여주고 있어 본 발명의 생고분자를 포함하는 흡습제가 실리카겔 보다 수분흡착에 대한 효과가 우수함을 알 수 있다. 또한 아가/카라기난/곤약 복합필름의 흡수율과 수분용해도의 결과를 보면 이들 필름의 수분저항 특성이 나노클레이의 첨가하여 나노컴포지트를 형성시키거나 유지와 같은 소수성의 첨가물을 첨가하여 그 물성을 조절할 수 있음을 알 수 있다. 아가필름이 카라기난 필름에 비해 수분에 대한 저항성이 더 큰 것을 알 수 있으며, 수분저항 특성 역시 아가와 카라기난의 혼합비에 크게 영향을 받음을 알 수 있다.
이들 결과로부터 아가, 카라기난 및 곤약과 같은 친수성 생고분자들은 서로 잘 혼합이 되며 친수성의 나노점토(Cloisite Na+)와도 나노컴포지트를 잘 형성함을 알 수 있었으며, 이들 복합필름의 물성은 각 성분의 배합비율이나 기타 첨가물에 의해 크게 영향을 받음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 각 성분의 혼합비율을 조정하여 수분흡착 특성을 조절하여 용도에 따른 개발이 가능함을 의미한다.
[실험예 3] 흡습제의 수증기 흡착능
상기 [실험예 1]의 (가)에서 제조한 아가/카라기난/곤약 필름 흡습제(A/C/K) 및 [실험예 1]의 (나)에서 제조한 아가/카라기난/곤약/나노점토 필름 흡습제(A/C/K/CNa+)와 동결건조 아가/카라기난/곤약 비드 흡습제(Freeze dried A/C/K)의 수증기 흡습능을 실리카겔과 비교하기 위하여 여러 조건(온도: 5℃, 20℃, 25℃, 40℃; 습도: 94％)에서 수증기 흡착정도를 측정하고 이의 결과를 도 2a 내지 도 2d에 나타내었다.
상기에서 동결건조 아가/카라기난/곤약 비드 흡습제(Freeze dried A/C/K)는 아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 용액을 얻고, 이 용액을 85℃에서 20분 동안 가열한 다음 성형기에 넣고 직경이 0.2mm인 구형의 비드(bead)를 얻은 후 동결건조(-15℃에서 24시간 동안 건조)하여 비드 형태의 아가/카라기난/곤약 흡습제를 제조한 것을 사용하였다.
도 2a는 [실험예 1]의 (가)에서 제조한 아가/카라기난/곤약 필름 흡습제(A/C/K)의 수증기 흡착정도를 측정한 것이고, 도 2b는 [실험예 1]의 (나)에서 제조한 아가/카라기난/곤약/나노점토 필름 흡습제(A/C/K/CNa+)의 수증기 흡착정도를 측정한 것이고, 도 2c는 동결건조 아가/카라기난/곤약 비드 흡습제(Freeze dried A/C/K)의의 수증기 흡착정도를 측정한 것이고, 도 2d는 실리카겔(silica gel)의 수증기 흡착정도를 측정한 것이다.
도 2에서처럼 실리카겔의 경우 주어진 흡습환경에 노출된 후 빠른 속도로 흡습이 진행되어 약 3∼4시간 후에 평형점인 최대 흡습능(약 0.25g H2O/g)을 나타냈는데, 아가/카라기난/곤약/나노점토 필름 흡습제(A/C/K/CNa+)는 서서히 흡습이 진행되어 약 50시간 후에 최대흡습능(약 1.5∼2g H2O/g)을 나타내어 나노점토를 포함하는 흡습제가 실리카겔에 비해 흡습능이 6∼8배 이상 크며, 흡습지속시간도 14배 이상 긴 것을 알 수 있었다. 이는 1g의 완전 건조된 나노점토를 포함하는 흡습제가 흡습실험 50시간 후에 2.5∼3g의 중량이 되는 것으로 흡습율 250∼300％를 나타내는 결과이다. 또한 본 발명의 나노점토를 포함하는 흡습제는 사용하는 온도범위에서 높은 흡습율을 보이고 있으며, 특히 저온에서도 흡습효율이 높음을 알 수 있었다.
이러한 결과로부터 본 발명의 나노점토를 포함하는 흡습제는 강력한 흡습 및 수분제거능을 이용하여 고수분 함유 식품포장에 적용함으로써 수분을 제거하여 미생물의 발생을 방지할 수 있으며, 건조식품에 적용하여 흡습에 의한 품질 저하를 막을 수 있을 뿐 아니라 기계제품의 포장에 사용하여 결로현상상에 의한 수분의 발생을 방지하여 제품의 품질유지에 효과적으로 사용할 수 있다.
[실험예 4] 생고분자 복합필름의 수증기 흡착능을 이용한 신선과채류의 방담포장에 대한 적용성
본 발명의 나노점토를 포함하는 흡습제의 수증기 흡착능을 이용하여 호흡률이 왕성한 신선과채류의 방담포장효과를 조사하기 위하여 신선한 시금치를 폴리스티렌(PS) 트레이 포장용기에 밀봉포장하여 무게감소 및 방담효과를 검토하였다.
50g의 신선한 시금치를 PS 트레이 포장용기(크기: 17.7cm x 12.3cm x 3.3cm)에 밀봉포장하여 5℃의 저온 저장고에 6일간 보관 후 그 무게 감소를 조사하고 이의 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
포장방법에 따른 시금치의 저장 중 무게변화 및 감소율
포장방법 저장후 시료무게
(g)		 무게 감소율 (％)
실리카겔 1.5g 45.50±0.66 9.0±1.3
동결건조 아가/카라기난/곤약/나노점토 비드형 흡습제 1.5g 44.70±0.52 10.6±1.0
아가/카라기난/곤약/나노검토 패드형 흡습제 1.5g 46.59±2.28 6.8±4.6
아가/카라기난/곤약/나노점토 필름형 흡습제 1.5g 44.92±3.19 10.2±6.4
PS 필름 커버 45.68±0.57 8.6±1.1
PS 천공 필름 34.91±3.80 30.2±7.6
상기 표 3에서 일반적으로 상부 커버에 사용되는 PS 필름의 경우 천공을 하지 않은 PS 필름을 사용했을 때 무게감소가 적었으나 천공 필름(천공율: 15％)을 사용했을 때에는 무게 감소가 가장 컸다.
한편, 나노점토를 포함하는 흡습제의 경우 비드형, 패드형 및 상부커버로 사용한 모든 경우에서 무게감소가 실리카겔이나 무천공 PS 필름을 사용한 것과 유사한 효과를 나타냈다.
상기 표 3에서 동결건조 아가/카라기난/곤약/나노점토 비드형 흡습제(Freeze dried A/C/K/CNa+ bead type)는 아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부 및 입자크기가 50± 5nm인 나노점토(Cloisite Na+) 5중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 생고분자를 포함하는 용액을 얻고, 이를 85℃에서 20분 동안 가열한 다음 성형기에 넣고 직경이 0.2mm인 구형의 비드(bead)를 얻은 후 동결건조(-15℃에서 24시간 동안 건조)하여 비드 형태의 아가/카라기난/곤약/나토점토 흡습제를 제조한 것을 사용하였다.
상기 표 3에서 아가/카라기난/곤약/나노점토 패드형 흡습제(A/C/K/CNa+ pad type)는 아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부 및 입자크기가 50± 5nm인 나노점토(Cloisite Na+) 5중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 생고분자를 포함하는 용액을 얻고, 이를 85℃에서 20분 동안 가열 후 성형기에 넣고 가로 15 cm, 세로 8 cm 및 두께 0.2 cm인 패드를 제조한 다음 25℃에서 24시간 동안 건조하여 제조한 것을 사용하였다.
상기 표 3에서 아가/카라기난/곤약/나노점토 필름형 흡습제(A/C/K/CNa+ film type)는 아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부 및 입자크기가 50± 5nm인 나노점토(Cloisite Na+) 5중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 생고분자를 포함하는 용액을 얻고, 이를 85℃에서 20분 동안 가열 후 테플론이 코팅된 수평의 유리판에 캐스팅한 후 25℃에서 24시간 동안 건조하여 필름 형태의 아가/카라기난/곤약/나노점토 흡습제를 제조하였다.
무게감소 외에 이들 포장재의 방담효과를 보기 위해 시금치를 포장하여 5℃에서 6일간 저장한 후에 직접 외관검사를 실시하고 그 결과를 도 3a 내지 도 3f에 나타내었다. PS 필름으로 상부를 실링(sealing)하여 포장한 실험구 중에서 PS 필름만으로 포장한 경우(도 3a 참조) 상부에 가장 많은 응축수가 생겼으며, 실리카겔을 봉입한 경우(도 3b 참조)에는 응축수가 덜 생겼고, 천공 PS 필름을 사용한 경우(도 3c 참조)에는 응축수는 생성되지 않았으나 수분감소에 의해 시금치가 수축하는 현상이 있었다. 반면에 나노점토를 포합하는 흡습제로서 비드형태의 흡습제(A/C/K/CNa+ bead type)를 사용한 경우(도 3d 참조)나 패드형태의 흡습제(Freeze dried A/C/K/CNa+ pad type)를 사용한 경우(도 3e 참조) 또는 필름형태의 흡습제(A/C/K/CNa+ film type)를 덮개 형태로 사용한 경우(도 3f 참조)에는 필름 표면에 수분의 응축현상도 없었으며, 저장 후 시금치의 외관이나 표면색 측면에서 우수한 품질의 시금치를 얻을 수 있었다.
이러한 결과에서 고수분흡습성 생고분자는 여러 가지 형태로 개발하여 신선한 과채류의 포장에 적용하여 우수한 방담효과와 수분 감소효과를 기대할 수 있다.
[실험예 5] 생고분자 복합필름의 항균성
생고분자와 나노점토를 포함하는 흡습제 필름의 항균성을 그람 양성균인 Listeria monocytogenes에 대하여 조사한 결과는 도 4와 같다.
도 4에서 A/C/K는 [실험예 1]의 (가)에서 제조한 아가/카라기난/곤약 흡습제 필름이고, A/C/K/M은 는 [실험예 1]의 (라)에서 제조한 아가/카라기난/곤약/겨자씨유 흡습제 필름이고, A/C/K/30B는 [실험예 1]의 (다)에서 제조한 아가/카라기난/곤약/유기화나노점토 흡습제 필름이고, A/C/K/M/30B는 [실험예 1]의 (마)에서 제조한 아가/카라기난/곤약/겨자씨유/유기화나노점토 흡습제 필름이고, 대조구(Control)는 실리카겔(silica gel)이다.
도 4에서처럼 항균성이 기대되었던 겨자씨유를 첨가한 필름은 Listeria monocytogenes에 대하여 항균효과가 없음이 밝혀졌으며, 유기화나노점토를 포함하는 흡습제 필름의 경우 Listeria monocytogenes에 대하여 항균효과가 있음이 밝혀졌다. 이는 나노점토의 유기화에 사용된 계면활성제인 4가의 암모늄염이 강한 항균성을 갖기 때문이다. 이러한 결과로 볼 때, 본 발명의 나노점토를 포함하는 흡습제에 보다 강한 항균효과를 부여하기 위해서는 겨자씨유, 로즈마리 정유와 같은 항균성 제재를 첨가하는 것이 바람직할 것으로 생각된다.
[실험예 6] 고수분 신선식품의 저장수명 연장효과
고수분 신선식품으로서 생선회(민어)를 사용하여 항균기능을 부여한 나노점토를 포함하는 흡습제의 저장수명 연장 효과를 조사하였다.
하기의 3종의 나노점토를 포함하는 흡습제를 패드(pad) 형태로 제조하여 그 위에 생선회 15조각을 놓고 폴리스티렌(PS) 트레이에 넣고 상부를 PS 필름으로 밀봉한 후 경시적으로 생선회의 품질을 측정하였다.
하기의 3종의 나노점토를 포함하는 흡습제 패드는 항균성을 부여하기 위하여 [실험예 5]의 항균성 테스트에서 항균효과를 나타낸 유기화나노점토(Cloisite 30B)와 천연 항산화 및 항균기능을 갖는 로즈마리 정유를 첨가하였다.
저장 중 생선회의 품질을 총휘발성염기질소(TVB-N)값과 총균수를 측정하여 조사한 결과는 도 5 및 도 6에 나타내었다.
도 5에서처럼 총휘발성 염기질소 값은 단백질의 변질을 표시하는 지표로서 일반적으로 생선육의 경우 그 값이 30mg/100g에 도달하면 부패가 일어났다고 판정하는데, 저장 8일까지는 대조구(실리카겔)와 실험구 모두 생선회의 총휘발성 염기질소 값이 30mg/100g 미만을 유지하였으나 대조구는 저장 8일 이후 총휘발성 염기질소 값이 급격하게 증가하여 부패가 진행되고 있음을 알 수 있으며, 실험구 중에서는 아가/카라기난/곤약 흡습제 패드 처리구가 저장 10일 이후, 아가/카라기난/곤약/유기화나노점토 흡습제 패드 처리구가 저장 12일 이후, 그리고 아가/카라기난/곤약/유기화나노점토/로즈마리정유 흡습제 패드 처리구가 16일 이후로 나타나 이들 고수분 흡착성 흡습제 패드를 사용하므로 저장기간이 각각 2일, 4일 및 8일 정도 증가하는 효과를 나타냈다.
도 6에서처럼 총균수 측정결과도 도 5와 유사한 결과를 보이고 있는데, 생선의 부패가 일어나는 것으로 알려진 7 log(CFU)/g을 기준으로 판단했을 때 대조구(실리카겔)는 저장 9일 쯤에 총균수가 이 기준에 도달하였고, 아가/카라기난/곤약 흡습제 패드 처리구는 저장 10일 이후, 아가/카라기난/곤약/유기화나노점토 흡습제 패드 처리구가 저장 12일 이후, 그리고 아가/카라기난/곤약/유기화나노점토/로즈마리정유 흡습제 패드 처리구가 16일 이후로 나타나 이들 고수분 흡착성 흡습제 패드를 사용하므로 저장기간이 각각 1일, 3일 및 7일 정도 저장수명이 연장되는 효과를 나타냈다.
고수분 흡착성 흡습제 패드 처리에 의한 생선육의 저장성 연장은 흡습제 패드에 첨가된 유기점토와 로즈마리 정유성분의 항균성 및 항산화성에 기인할 뿐만 아니라 흡습제 패드가 생선육 표면의 수분을 제거하여 미생물의 성장을 저해하고 단백질 분해효소의 활성을 저해하기 때문이다.
이러한 결과는 고수분 흡착성 흡습제에 천연의 항균제나 항산화제와 같은 기능성 물질을 첨가하여 고수분식품의 저장성 연장을 위한 포장재로 이용할 수 있음을 보이고 있다.
상기에서 아가/카라기난/곤약 흡습제 패드(A/C/K)는 아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 용액을 얻은 후 이 용액을 85℃에서 20분 동안 가열한 다음 성형기에 넣고 가로 15cm, 세로 8cm 및 두께 0.2cm인 패드(pad)를 제조한 다음 25℃에서 24시간 동안 건조하여 제조한 것을 사용하였다.
상기에서 아가/카라기난/곤약/유기화나노점토 흡습제 패드(A/C/K/C30B)는 아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부 및 입자크기가 50±5 nm이며 4가의 암모늄염으로 표면을 유기화한 유기화나노점토(Cloisite 30B; C30B) 5중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 용액을 얻은 후 이 용액을 85℃에서 20분 동안 가열후 성형기에 넣고 가로 15cm, 세로 8cm 및 두께 0.2cm인 패드(pad)를 제조한 다음 25℃에서 24시간 동안 건조하여 제조한 것을 사용하였다.
상기에서 아가/카라기난/곤약/유기화나노점토/로즈마리정유 흡습제 패드(A/C/K/C30B/REO)는 아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부, 입자크기가 50±5 nm이며 4가의 암모늄염으로 표면을 유기화한 유기화나노점토(Cloisite 30B; C30B) 5중량부 및 로즈마리 정유 0.5중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 용액을 얻은 후 이 용액을 85℃에서 20분 동안 가열후 성형기에 넣고 가로 15cm, 세로 8cm 및 두께 0.2cm인 패드(pad)를 제조한 다음 25℃에서 24시간 동안 건조하여 제조한 것을 사용하였다.
[실험예 7] 수분함량 지시형 바이오그린 고수분흡착 필름의 수분함량에 따른 색깔변화
나노점토를 포함하는 흡습제 필름의 수분흡착 정도에 따라 외관적인 색깔이 변화하도록 하여 색깔의 변화 정도로 수분함량의 정도와 수분흡착제의 교환시기를 알 수 있도록 하기 위하여 나노점토를 포함하는 흡습제 필름에 수분함량에 따라 색깔이 변하는 화학물질(CoCl2)을 첨가하여 수분함량을 외관의 색의 변화에 의해 알 수 있는 수분함량 지시형 흡습제 필름을 제조하였다.
본 발명의 나노점토를 포함하며 색깔의 변화에 의한 수분함량 지시형 흡습제 필름은 수분함량에 따라 필름의 색깔이 변하는데, 수분함량이 낮을 때에는 청색을 나타내다가 수분흡착에 의해 수분함량이 증가하면 핑크색으로 변하였다.
본 발명의 생고분자와 나노점토를 포함하며 색깔의 변화에 의한 수분함량 지시형 흡습제 필름의 수분함량을 변화시키면서 흡습제 필름의 표면색을 색차계로 측정하여 조사한 결과는 도 7a, 도 7b에 나타내었다.
도 7a, 도 7b에서처럼 수분함량에 따른 생고분자 필름의 밝기를 나타내는 Hunter-L 값과 푸른색과 노란색의 정도를 나타내는 Hunter-b 값이 필름의 수분함량이 약 17％ 정도까지는 직선적인 상관관계를 보여 이 범위에서 수분함량에 대한 색지시계로 사용할 수 있음을 알 수 있다.
이러한 결과로부터 색지시계 시스템을 생고분자 고수분흡착제재에 적용하여 수분함량의 변화를 외관적으로 식별할 수 있는 지능형 포장재로 사용이 가능하다.
도 7a에서 나노점토를 포함하며 색깔의 변화에 의한 수분함량 지시형 흡습제 필름은 아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부, 입자크기가 50±5 nm이며 4가의 암모늄염으로 표면을 유기화한 유기화나노점토(Cloisite 30B; C30B) 5중량부 및 색지시계 물질(CoCl2) 3중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 용액을 얻은 후 이 용액을 85℃에서 20분 동안 가열 후 테플론이 코팅된 수평의 유리판에 캐스팅한 후 25℃에서 2시간 동안 건조하여 필름 형태의 흡습제를 제조한 다음 25℃에서 24시간 동안 건조하여 제조한 것을 사용하였다.
도 7에서 나노점토를 포함하며 색깔의 변화에 의한 수분함량 지시형 흡습제 필름은 아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부, 입자크기가 50±5 nm이며 4가의 암모늄염으로 표면을 유기화한 유기화나노점토(Cloisite 30B; C30B) 5중량부, 로즈마리 정유 0.5중량부 및 색지시계 물질(CoCl2) 3중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 용액을 얻은 후 이 용액을 85℃에서 20분 동안 가열 후 테플론이 코팅된 수평의 유리판에 캐스팅한 후 25℃에서 2시간 동안 건조하여 필름 형태의 흡습제를 제조한 다음 25℃에서 24시간 동안 건조하여 제조한 것을 사용하였다.
<실시예 1-1>
아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부 및 입자크기가 40±5 nm인 나노점토(Cloisite Na+) 5중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 생고분자 및 나노점토를 포함하는 용액을 얻었다.
상기의 생고분자 및 나노점토(Cloisite Na+)를 포함하는 용액을 85℃에서 20분 동안 가열한 다음 테플론이 코팅된 수평의 유리판에 캐스팅한 후 25℃에서 24시간 동안 건조하여 필름 형태의 생고분자/나노점토 흡습제를 제조하였다.
<실시예 1-2>
아가, 카라기난, 알긴산이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부를 사용하고 가소제로서 글리세린 대신 폴리에틸렌글리콜을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법을 사용하여 필름 형태의 생고분자/나노점토 흡습제를 제조하였다.
<실시예 1-3>
아가, 카라기난, 젤라틴이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법을 사용하여 필름 형태의 생고분자/나노점토 흡습제를 제조하였다.
<실시예 1-4>
아가, 알긴산, 젤라틴이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부를 사용하고 가소제로서 글리세린 대신 폴리에틸렌글리콜을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법을 사용하여 필름 형태의 생고분자/나노점토 흡습제를 제조하였다.
<실시예 2-1>
아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 25중량부, 입자크기가 40±5 nm인 나노점토(Cloisite Na+) 5중량부 및 가교제로서 디알데히드전분 7중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 생고분자 및 나노점토를 포함하는 용액을 얻었다.
상기의 생고분자 및 나노점토(Cloisite Na+)를 포함하는 용액을 85℃에서 20분 동안 가열한 다음 테플론이 코팅된 수평의 유리판에 캐스팅한 후 25℃에서 24시간 동안 건조하여 필름 형태의 생고분자/나노점토 흡습제를 제조하였다.
<실시예 2-2>
아가, 카라기난, 알긴산이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부를 사용하고 가소제로서 글리세린 대신 폴리에틸렌글리콜을 사용하고, 가교제로서 디알데히드전분 대신 제니핀을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2-1과 동일한 방법을 사용하여 필름 형태의 생고분자/나노점토 흡습제를 제조하였다.
<실시예 3-1>
아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부, 입자크기가 40±5 nm인 나노점토(Cloisite Na+) 5중량부 및 입자크기가 20±5 nm인 나노 은(nano silver) 0.5중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 생고분자 및 나노점토를 포함하는 용액을 얻었다.
상기의 생고분자 및 나노점토(Cloisite Na+)를 포함하는 용액을 85℃에서 20분 동안 가열한 다음 테플론이 코팅된 수평의 유리판에 캐스팅한 후 25℃에서 24시간 동안 건조하여 필름 형태의 생고분자/나노점토/나논 은 흡습제를 제조하였다.
<실시예 3-2>
아가, 카라기난, 알긴산이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부를 사용하고 가소제로서 글리세린 대신 폴리에틸렌글리콜을 사용하고, 가교제로서 디알데히드전분 대신 제니핀을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 3-1과 동일한 방법을 사용하여 필름 형태의 생고분자/나노점토/나논 은 흡습제를 제조하였다.
<실시예 4-1>
아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 25중량부, 입자크기가 40± 5nm인 나노점토(Cloisite Na+) 5중량부, 가교제로서 디알데히드전분 7중량부 및 입자크기가 20±5 nm인 나노 은(nano silver) 0.5중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 생고분자 및 나노점토를 포함하는 용액을 얻었다.
상기의 생고분자 및 나노점토(Cloisite Na+)를 포함하는 용액을 85℃에서 20분 동안 가열한 다음 테플론이 코팅된 수평의 유리판에 캐스팅한 후 25℃에서 24시간 동안 건조하여 필름 형태의 생고분자/나노점토/나논 은 흡습제를 제조하였다.
<실시예 4-2>
아가, 카라기난, 알긴산이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부를 사용하고 가소제로서 글리세린 대신 폴리에틸렌글리콜을 사용하고, 가교제로서 디알데히드전분 대신 제니핀을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 4-1과 동일한 방법을 사용하여 필름 형태의 생고분자/나노점토/나논 은 흡습제를 제조하였다.
<실시예 5-1>
아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 30중량부, 입자크기가 40±5 nm인 나노점토(Cloisite Na+) 5중량부 및 색지시계 물질로서 염화코발트(CoCl2) 2.5중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 생고분자 및 나노점토를 포함하는 용액을 얻었다.
상기의 생고분자 및 나노점토(Cloisite Na+)를 포함하는 용액을 85℃에서 20분 동안 가열한 다음 테플론이 코팅된 수평의 유리판에 캐스팅한 후 25℃에서 24시간 동안 건조하여 필름 형태의 생고분자/나노점토/색지시계 물질 흡습제를 제조하였다.
<실시예 5-2>
아가, 카라기난, 알긴산이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부를 사용하고 가소제로서 글리세린 대신 폴리에틸렌글리콜을 사용하고, 가교제로서 디알데히드전분 대신 제니핀을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 5-1과 동일한 방법을 사용하여 필름 형태의 생고분자/나노점토/색지시계 물질 흡습제를 제조하였다.
<실시예 6-1>
아가, 카라기난, 곤약이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부에 대하여 가소제로서 글리세린 25중량부, 입자크기가 40±5 nm인 나노점토(Cloisite Na+) 5중량부, 가교제로서 디알데히드전분 7중량부 및 색지시계 물질로서 염화코발트(CoCl2) 2.5중량부를 정제수 5000중량부에 용해시켜 생고분자 및 나노점토를 포함하는 용액을 얻었다.
상기의 생고분자 및 나노점토(Cloisite Na+)를 포함하는 용액을 85℃에서 20분 동안 가열한 다음 테플론이 코팅된 수평의 유리판에 캐스팅한 후 25℃에서 24시간 동안 건조하여 필름 형태의 생고분자/나노점토/색지시계 물질 흡습제를 제조하였다.
<실시예 6-2>
아가, 카라기난, 알긴산이 각각 1:1:1의 중량비로 혼합된 생고분자 100중량부를 사용하고 가소제로서 글리세린 대신 폴리에틸렌글리콜을 사용하고, 가교제로서 디알데히드전분 대신 제니핀을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 6-1과 동일한 방법을 사용하여 필름 형태의 생고분자/나노점토/색지시계 물질 흡습제를 제조하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실험예 및 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 재생이 가능하고 환경친화적이며 인체에 무해하고 수분흡습율이 높은 천연생고분자와 나노점토 및 기타 친환경 첨가물을 포함하도록 하여 적절한 강도와 규격안정성을 갖으며 수분흡수율이 우수한 환경친화형의 흡습제를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의해 제공되는 생고분자와 나노점토를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제는 항균성 및/또는 색지시계 물질의 기능성 성분을 포함하여 항균성을 지니거나 또는 흡습제의 흡습량의 증가에 따른 흡습제의 교체시기를 쉽게 알 수 있어 소지자에게 기능성과 편리성을 지닌 인공지능형 흡습제를 제공할 수 있다.
따라서 상기와 같은 본 발명의 흡습제는 신선 과채류의 방담포장재로 사용이 가능하며 또한 고수분 함유 신선식품의 저장성 향상에 기여할 수 있어 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (21)

  1. 생고분자, 나노점토 및 가소제를 포함하며
    상기 생고분자는 아가, 카라기난 및 곤약의 혼합물인 생체적합성 생분해성 흡습제.
  2. 제1항에 있어서,
    생고분자 100중량부에 대하여 나노점토 1∼10중량부 및 가소제 10∼50중량부를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제.
  3. 제1항에 있어서,
    생고분자, 나노점토 및 가소제 이외에 가교제를 추가로 더 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    나노점토는 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 클로이지트 Na+(Cloisite Na+), 유기점토(Cloisite 30B), 4가 암모늄염으로 표면 처리한 몬모릴로나이트, 4가 암모늄염으로 표면 처리한 벤토나이트, 4가 암모늄염으로 표면 처리한 클로이지트 Na+ , 4가 암모늄염으로 표면 처리한 유기점토 중에서 선택된 어느 하나 이상인 생체적합성 생분해성 흡습제.
  6. 제1항에 있어서,
    가소제는 글리세린, 폴리에틸렌 글리콜, 솔비톨 중에서 선택된 어느 하나 이상인 생체적합성 생분해성 흡습제.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 가교제는 디알데히드전분, 제니핀, 에틸렌디아민테트라아세틱산 중에서 선택된 어느 하나 이상을 생고분자 100중량부에 대하여 5∼10중량부 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제.
  8. 제1항에 있어서,
    생고분자, 나노점토 및 가소제 이외에 항균제를 추가로 더 포함하되, 상기의 항균제는 겨자씨유, 로즈마리 정유, 나노 은(nano silver) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 생고분자 100중량부에 대하여 0.5∼2중량부 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제.
  9. 제1항에 있어서,
    생고분자, 나노점토 및 가소제 이외에 색지시계 물질을 추가로 더 포함하되, 상기의 색지시계 물질은 염화코발트(CoCl2)를 생고분자 100중량부에 대하여 1∼5중량부 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제.
  10. 제1항에 있어서,
    흡습제는 필름(film), 비드(bead), 패드(pad) 또는 플레이크(flake) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 형태로 성형되는 생체적합성 생분해성 흡습제.
  11. 생고분자, 나노점토, 가소제 및 용매를 혼합하여 생고분자 용액을 얻는 단계;
    상기 제조된 생고분자 용액을 성형하는 단계를 포함하며
    상기 생고분자는 아가, 카라기난 및 곤약의 혼합물인 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    생고분자 100중량부에 대하여 나노점토 1∼10중량부, 가소제 10∼50중량부 및 용매 1000∼5000중량부를 혼합하는 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    생고분자, 나노점토 및 가소제 이외에 가교제를 용매에 추가로 더 첨가하여 혼합하는 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조방법.
  14. 삭제
  15. 제11항에 있어서,
    나노점토는 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 클로이지트 Na+(Cloisite Na+), 유기점토(Cloisite 30B), 4가 암모늄염으로 표면 처리한 몬모릴로나이트, 4가 암모늄염으로 표면 처리한 벤토나이트, 4가 암모늄염으로 표면 처리한 클로이지트 Na+ , 4가 암모늄염으로 표면 처리한 유기점토 중에서 선택된 어느 하나 이상인 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조방법.
  16. 제11항에 있어서,
    가소제는 글리세린, 폴리에틸렌 글리콜, 솔비톨 중에서 선택된 어느 하나 이상인 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조방법.
  17. 제11항에 있어서,
    용매는 정제수인 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조방법.
  18. 제13항에 있어서,
    가교제는 디알데히드전분, 제니핀, 에틸렌디아민테트라아세틱산 중에서 선택된 어느 하나 이상을 생고분자 100중량부에 대하여 5∼10중량부 첨가하여 혼합하는 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조방법.
  19. 제11항에 있어서,
    생고분자, 나노점토 및 가소제 이외에 항균제를 추가로 더 첨가하여 혼합하되, 상기의 항균제는 겨자씨유, 로즈마리 정유, 나노 은(nano silver) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 생고분자 100중량부에 대하여 0.5∼2중량부 첨가하는 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조방법.
  20. 제11항에 있어서,
    생고분자, 나노점토 및 가소제 이외에 색지시계 물질을 추가로 더 첨가하여 혼합하되, 상기의 색지시계 물질은 염화코발트(CoCl2)를 생고분자 100중량부에 대하여 1∼5중량부 첨가하는 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조방법.
  21. 제11항에 있어서,
    흡습제는 필름(film), 비드(bead), 패드(pad) 또는 플레이크(flake) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 형태로 성형하는 생체적합성 생분해성 흡습제의 제조방법.

KR1020120116390A 2012-10-19 2012-10-19 생고분자와 나노점토를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제 및 이의 제조방법 KR101440024B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120116390A KR101440024B1 (ko) 2012-10-19 2012-10-19 생고분자와 나노점토를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120116390A KR101440024B1 (ko) 2012-10-19 2012-10-19 생고분자와 나노점토를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140050254A KR20140050254A (ko) 2014-04-29
KR101440024B1 true KR101440024B1 (ko) 2014-09-17

Family

ID=50655463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120116390A KR101440024B1 (ko) 2012-10-19 2012-10-19 생고분자와 나노점토를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101440024B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101692515B1 (ko) * 2015-04-06 2017-01-03 동국대학교 산학협력단 생고분자와 자몽씨 추출물을 포함하는 생분해성 자외선 차단용 포장필름 및 이의 제조방법
CN114958223B (zh) * 2022-04-07 2024-07-05 湖北亿谦食品科技有限公司 吸湿贴片及其制备方法和在餐食包装中的应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200370971Y1 (ko) * 2004-09-15 2004-12-23 주식회사 엘지화학 습도인지형 벽지
KR20070036064A (ko) * 2004-06-29 2007-04-02 닛신 오일리오그룹 가부시키가이샤 겔상 흡수재
KR20110097809A (ko) * 2008-12-03 2011-08-31 에코신테틱스 인코포레이티드 강화된 성능을 갖는 바이오폴리머 나노입자 바이오라텍스 조성물의 제조방법 및 이를 기반으로 하는 조성물

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070036064A (ko) * 2004-06-29 2007-04-02 닛신 오일리오그룹 가부시키가이샤 겔상 흡수재
KR200370971Y1 (ko) * 2004-09-15 2004-12-23 주식회사 엘지화학 습도인지형 벽지
KR20110097809A (ko) * 2008-12-03 2011-08-31 에코신테틱스 인코포레이티드 강화된 성능을 갖는 바이오폴리머 나노입자 바이오라텍스 조성물의 제조방법 및 이를 기반으로 하는 조성물

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Jong-Whan Rhim, Carbohydrate Polymers 86권, 691- 699쪽 *
Jong-Whan Rhim, Carbohydrate Polymers 86권, 691- 699쪽*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140050254A (ko) 2014-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gaikwad et al. Moisture absorbers for food packaging applications
Khaneghah et al. Antimicrobial agents and packaging systems in antimicrobial active food packaging: An overview of approaches and interactions
Pinto et al. Biopolymer hybrid materials: Development, characterization, and food packaging applications
ES2894751T3 (es) Composición de adsorbente, película que contiene un adsorbente y método para su producción
CA2476540A1 (en) Basic magnesium carbonate, production method and use of the same
Oliyaei et al. Preparation and characterization of porous starch reinforced with halloysite nanotube by solvent exchange method
JPS62184035A (ja) 鮮度保持用フイルム
López-Angulo et al. Effect of Laponite® on the structure, thermal stability and barrier properties of nanocomposite gelatin films
KR101906799B1 (ko) 흡착용 에어로젤 입자 및 이의 제조 방법
Choi et al. Characteristics of moisture-absorbing film impregnated with synthesized attapulgite with acrylamide and its effect on the quality of seasoned laver during storage
KR20180028756A (ko) 항균성 및 제습성을 갖는 이원기능성 은이온 함유 유기금속 골격 복합체, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 자연 분해성 고분자 필름
Xue et al. Permeability of biodegradable film comprising biopolymers derived from marine origin for food packaging application: A review
KR101299161B1 (ko) 포장용 수분 흡착 필름
KR0130460B1 (ko) 산소 흡수제 및 그의 제조방법
KR101440024B1 (ko) 생고분자와 나노점토를 포함하는 생체적합성 생분해성 흡습제 및 이의 제조방법
KR101257670B1 (ko) 포장용 수분 흡착 필름
Nian et al. Chitosan quaternary ammonium salt/gelatin-based biopolymer film with multifunctional preservation for perishable products
KR101494381B1 (ko) 철이 코팅된 제올라이트를 포함하는 기능성 식품 포장재의 제조방법
WO2012111865A1 (ko) 수분흡착 필름용 수지조성물, 포장용 수분 흡착 필름 및 그 제조방법
CN1096883C (zh) 防止物品变质的保质剂
Marvizadeh et al. Preparation and characterization of novel bionanocomposite based on tapioca starch/gelatin/nanorod-rich ZnO: towards finding antimicrobial coating for nuts
JP7459595B2 (ja) 脱酸素剤組成物
JP3252866B2 (ja) 酸素吸収剤
WO2008008715A1 (en) Oxygen scavenger compositions
KR101615003B1 (ko) 수분 활성도가 높은 산소 흡수제 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170904

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190904

Year of fee payment: 6