KR101739837B1

KR101739837B1 - 기능성 포장재 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101739837B1
Application number: KR1020150176039A
Authority: KR
Inventors: 서종철; 김도완
Original assignee: 연세대학교 원주산학협력단
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2017-05-25

Abstract

본 발명은 상변화 물질을 포함하는 포장재용 복합필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리머 수지 및 옥타데칸을 포함하는 포장재용 복합필름을 제조하고, 이를 이용하여 기체의 유입 및 배출이 용이하여, 농산물의 호흡조절을 원활하게 함으로써, 농산물의 신선도를 장기간 유지시킬 수 있는 농산물 포장재 및 의료기기의 살균이 용이한 의료기기 포장재로 응용할 수 있다.

Description

기능성 포장재 및 이의 제조방법{Functional packaging material and preparation method thereof}

본 발명은 상변화 물질을 포함하는 포장재용 복합필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리머 수지 및 상변화 물질을 포함하는 포장재용 복합필름을 제조하고, 이를 농산물 포장재 및 의료기기 포장재에 응용하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 곡식, 채소, 과일 등의 농산물은 상품가치를 향상시키기위해 유통, 진열 및 보관의 과정에서 비닐로 이루어진 포장재로 포장되는데, 농산물은 수확되어 유통 및 보관 과정 중에도 호흡작용을 계속하고 있기 때문에 제품으로 포장된 후에는 호흡을 통해 발생한 에틸렌 가스 등의 배출이 원활하지 못하여 후숙, 노화, 변색 등의 품질저하가 빠른 속도로 진행된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 대한민국 공개특허 제10-2010-0036059호(발명의 명칭: 유연성을 갖는 보냉 포장재) 및 대한민국 공개특허 제10-2007-0043211호(발명의 명칭: 농산물 포장재 및 그 제조방법)에 농산물의 신선도 유지를 위한 포장재에 대해 개시된 바 있다.

그러나 상기 기술의 포장재들은 천공필름을 사용하여, 해충, 미생물 등의 오염원이 유입되는 문제가 있다.

한편, 멸균용 의료기기 포장재는 멸균지와 듀폰사가 개발한 합성 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)인, 타이벡(Tyvek)의 사용으로 국한되어 있는데, 멸균지의 경우 수분에 약하여 수분을 적용하는 멸균 시에는 사용하기 어려우며, 타이벡의 경우 수분 차단성 및 미생물 차단성은 우수하나, 단가가 높고, 전량 수입에 의존하고 있어 경제적으로 손실을 끼치고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명자는 폴리머 수지 및 상변화 물질을 포함하는 포장재용 복합필름을 제조할 수 있으며, 이를 이용하여 기체의 유입 및 배출이 용이한 농산물 포장재 및 의료기기 포장재로 응용할 수 있음에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

특허문헌 1. 한국 공개특허 공보 제10-2010-0036059호 특허문헌 2. 한국 공개특허 공보 제10-2007-0043211호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 안출된 것으로, 본 발명의 제1 목적은 폴리머 수지 및 상변화 물질을 포함하는 포장재용 복합필름 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 제2 목적은 본 발명에 따른 포장재용 복합필름을 이용하여 기체의 유입 및 배출이 용이한 농산물 포장재 및 의료기기 포장재를 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 폴리머 수지 및 상변화 물질을 포함하고, 상기 상변화 물질은 상기 폴리머 수지 100 중량부 대비 5 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합필름을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리머 수지는 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리비닐알코올 수지, 에틸렌비닐 알코올 수지, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리테트라 플루오로에틸렌, 폴리아마이드, 폴리락틱에시드, 키토산, 셀룰로오스, 폴리스타이렌 및 에이비에스 수지로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 폴리머 수지는 폴리프로필렌 수지일 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 상변화 물질은 옥타데칸(Octadecane), 파라핀 왁스(Paraffin wax), n-에이코산(n-Eicosane), n-트리아콘탄(n-triacontane), 헥사데칸(Hexadecane), 노나데칸(nonadecane), 에이코산(eicosane), 헨에이코산(heneicosane), 도코산(docosane), 트리코산(tricosane), 테트라코산(tetracosane), 펜타코산(pentacosane), Na₂SO·10H₂O, (Na₂SO₄·10H₂O + Na₂B₄O₇·H₂O), 폴리에틸렌글리콜, CaCl₂·6H₂O, (CaCl₂·6H₂O+BaO), 라우르산(lauric acid), 프로필 팔미테이트(Propyl palmitate), 카프르산(capric acid), 이소프로필 스테아레이트(Isopropyl stearate), 부틸 스테아레이트(Butyl stearate), 팔미트산(Palmitic acid), 미리스트산(Myristicacid) 및 비닐 스테아르산(vinyl stearic acid)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 상변화 물질은 옥타데칸(Octadecane)일 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 복합필름은 다공성 물질이 더 포함될 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 다공성 물질은 상기 폴리머 수지 100 중량부 대비 3 내지 30 중량부를 포함하고; 상기 다공성 물질은 제올라이트, 그라파이트, 탄소나노튜브, 점토, 코디어라이트, 뮬라이트, 알루미노실리케이트, 질화붕소, 실리카(MCM-41) 및 금속유기구조체(Metal organic framework)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 다공성 물질은 제올라이트일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기 복합필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 농산물 포장재를 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기 복합필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 의료기기 포장재를 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 (a) 상기 복합필름을 포함하는 포장재 내부에 피처리물을 투입하고 밀봉하는 단계; (b) 상기 피처리물이 투입된 포장재 내부에 진공상태 형성 및 상기 피처리물이 투입된 포장재 외부에 산화에틸렌 분위기 형성 후, 주변온도를 40 내지 60 ℃로 상승시키고, 1 내지 15 시간 동안 방치하는 단계; (c) 상기 (b) 단계를 수행한 포장재 내부의 산화에틸렌을 배출시키는 단계; 및 (d) 상기 산화에틸렌이 배출된 포장재의 주변온도를 10 내지 25 ℃로 낮추는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합필름을 포함하는 포장물 멸균방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 복합필름은 폴리프로필렌 : 옥타데칸 : 제올라이트의 중량비를 100 : 16 내지 20 : 18 내지 24로 하여 포함하고;

상기 (b) 단계의 주변온도는 48 내지 52 ℃이며;

상기 (b) 단계의 방치시간은 10 내지 13 시간일 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, (A) 폴리머 수지 및 상변화 물질을 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 75 내지 85 ℃에서 10 내지 14 시간 동안 건조시키는 단계; 및 (B) 이축 압출기에 상기 건조된 혼합물을 투입한 후 용융·압출하는 단계;를 포함하고, 상기 상변화 물질은 상기 폴리머 수지 100 중량부 대비 5 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합필름의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 폴리머 수지는 폴리프로필렌 수지일 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 상변화 물질은 옥타데칸(Octadecane), 파라핀 왁스(Paraffin wax), n-에이코산(n-Eicosane), n-트리아콘탄(n-triacontane), 헥사데칸(Hexadecane), 노나데칸(nonadecane), 에이코산(eicosane), 헨에이코산(heneicosane), 도코산(docosane), 트리코산(tricosane), 테트라코산(tetracosane), 펜타코산(pentacosane), Na₂SO₄·10H₂O, (Na₂SO₄·10H₂O + Na₂B₄O₇·H₂O), 폴리에틸렌글리콜, CaCl₂·6H₂O, (CaCl₂·6H₂O+BaO), 라우르산(lauric acid), 프로필 팔미테이트(Propyl palmitate), 카프르산(capric acid), 이소프로필 스테아레이트(Isopropyl stearate), 부틸 스테아레이트(Butyl stearate), 팔미트산(Palmitic acid), 미리스트산(Myristicacid) 및 비닐 스테아르산(vinyl stearic acid)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 (A) 단계의 혼합물은 다공성 물질이 더 포함될 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예게 따르면, 상기 다공성 물질은 폴리머 수지 100 중량부 대비 3 내지 30 중량부를 포함하고; 상기 다공성 물질은 제올라이트, 그라파이트, 탄소나노튜브, 점토, 코디어라이트, 뮬라이트, 알루미노실리케이트, 질화붕소, 실리카(MCM-41) 및 금속유기구조체(Metal organic framework)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.

본 발명에 따르면, 폴리머 수지 및 상변화 물질을 포함하는 포장재용 복합필름 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 포장재용 복합필름을 이용하여, 기체의 유입 및 배출이 용이하여 농산물의 호흡조절을 원활하게 함으로써, 농산물의 신선도를 장기간 유지시킬 수 있는 농산물 포장재 및 의료기기의 살균이 용이한 의료기기 포장재를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 PP/OD 복합필름의 옥타데칸 함량에 따른 DSC(시차주사 열량측정) 곡선 및 OTR(산소투과도) 측정 결과 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 PP/OD (100:20) 복합필름, 옥타데칸이 포함되지 않은 폴리프로필렌(Pure PP) 및 비교예 1의 천공필름(MP33000)을 방울토마토 포장재로 적용하여, 저장기간에 따른 산소 및 이산화탄소의 농도를 측정한 결과 그래프이다[(a) 9 ℃에서의 산소 농도, (b) 9 ℃에서의 이산화탄소 농도, (c) 23 ℃에서의 산소 농도, (d) 23 ℃에서의 이산화탄소 농도].
도 3은 실시예 2로부터 제조된 PP/OD/ZL 복합필름의 제올라이트 함량에 따른 DSC(시차주사 열량측정) 측정 결과 그래프이다.
도 4는 실시예 2로부터 제조된 PP/OD/ZL 복합필름의 제올라이트 함량에 따른 OTR(산소투과도) 측정 결과 그래프이다.
도 5는 생물학적 지시제(Biological Indicator)가 포함된 본 발명의 복합필름을 적용한 멸균용 포장재 내부에 산화에틸렌을 주입하는 멸균과정을 도식적으로 나타낸 그림이다.
도 6는 실시예 2로부터 제조된 PP/OD/ZL 복합필름을 적용한 멸균용 포장재 및 비교예 2의 타이벡 멸균용 포장재의 생물학적 검사(Biological Indicator test)결과를 비교한 사진이다.

이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 폴리머 수지 및 상변화 물질을 포함하고, 상기 상변화 물질은 상기 폴리머 수지 100 중량부 대비 5 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합필름을 제공한다. 본 발명에 따른 폴리머 수지 및 상변화 물질을 포함하는 복합필름은 상변화 물질을 포함함으로써, 온도에 따른 기체투과도 조절이 용이할 수 있다. 상변화 물질의 함량이 상기 수치의 하한치 미만인 경우, 온도에 따른 기체투과도 증가 효과가 미비하며, 상기 상한치 초과인 경우, 필름으로 압출이 용이하지 못한 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 상변화 물질은 옥타데칸(Octadecane)일 수 있다. 특히, 폴리프로필렌 수지 및 옥타데칸이 포함된 복합필름의 경우, 상용 천공필름보다 우월한 기체투과도를 보이는 것을 확인하였으며, 농산물 등의 식물성 식품이 수확 후에도 호흡을 통해 발생시키는 이산화탄소 및 에틸렌가스를 효과적으로 배출시키면서도, 온도에 따라 기체투과통로의 크기조절이 용이하므로 상용의 천공필름에서 발생할 수 있는 해충 및 미생물의 유입을 방지하여 제품의 오염문제를 해결할 수 있음을 고려하면, 식물성 식품의 신선도를 장기간 유지시킬 수 있는 포장재로서 적용하기에 매우 적합하다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 복합필름은 다공성 물질이 더 포함될 수 있다. 특히, 다공성 물질을 추가로 포함하는 복합필름을 포장재로 사용할 경우, 저분자의 상변화 물질인 옥타데칸이 외부환경에 따라 포장재 내부 제품의 화학적 구조와 친화도가 높아짐으로 인하여 포장재 내부의 제품 표면으로 전이되는 것을 방지하여, 포장재의 안정적이고 지속적인 성능 발현이 가능하다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 다공성 물질은 상기 폴리머 수지 100 중량부 대비 3 내지 30 중량부를 포함하고; 상기 다공성 물질은 제올라이트, 그라파이트, 탄소나노튜브, 점토, 코디어라이트, 뮬라이트, 알루미노실리케이트, 질화붕소, 실리카(MCM-41) 및 금속유기구조체(Metal organic framework)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 다공성 물질의 함량이 상기 수치의 상한치 초과인 경우에는 온도에 따른 산소 및 수분투과도와 같은 성능 발현의 어려움이 있으며, 가공 시 상분리 현상이 발생할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 다공성 물질은 제올라이트일 수 있다. 특히, 제올라이트를 사용하는 경우에는 다른 종류의 다공성 물질과 달리, 농산물의 호흡과정에서 발생되는 알데히드 가스, 에틸렌 가스로 인한 농산물의 후숙, 노화 및 변색을 방지하는 효과도 추가로 얻을 수 있는 것을 확인하였다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 복합필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 농산물 포장재를 제공한다. 온도에 따라 증가한 기체투과통로가 산소, 수증기, 이산화탄소 등의 기체의 유입 및 배출을 가능하게 하여 농산물의 호흡율 조절을 용이하게 함으로써, 농산물의 신선도를 연장시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 복합필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 의료기기 포장재를 제공한다. 폴리머 내의 온도에 따라 증가한 기체투과통로에 의해 기체의 이동이 원활하게 되어 살균 및 멸균에 용이하고, 상온에서는 기체투과통로가 감소하여 외부기체의 유입을 방지하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 복합필름은 온도를 상승시키면 기체투과통로가 증가하여 산화에틸렌 등의 기체의 유입이 원활해지며, 온도를 상온으로 낮추면 기체투과통로가 감소하여 외부기체 및 곰팡이, 균과 같은 오염원 등으로부터 접촉을 방지하는 효과가 있어 멸균용 포장재로도 적용이 가능한다. 상기 멸균방법에서 상기 (a) 단계의 피처리물은 의료기기, 화장품 용기 등과 같은, 멸균이 필요한 모든 물체가 해당된다. 상기 (b) 단계를 통하여 피처리물이 투입된 포장재 내부로 산화에틸렌이 유입되고, 상기 (c) 단계에서는 산화에틸렌이 유입된 포장재 외부에 음압을 형성함으로써 산화에틸렌의 배출이 수행될 수 있다. 또한, (d) 단계에서는 주변온도를 상온으로 낮추어 포장재의 기체투과통로를 감소시킴으로써 외부기체의 유입을 방지할 수 있다.

특히, 상기 (b) 단계의 주변온도가 40 ℃미만인 경우에는 산화에틸렌의 등의 기체의 유입이 원활하지 못할 수 있고, 60 ℃초과인 경우에는 필요이상의 온도상승으로 인해 복합필름의 손상이 우려될 수 있으며, 상기 방치시간은 산화에틸렌에 의한 멸균처리가 완전히 수행될 수 있도록 1 내지 15 시간 동안 방치할 수 있으며, 바람직하게는 12 시간 동안 방치할 수 있다. 또한, 상기 (d) 단계의 주변온도가 10 ℃미만인 경우에는 필요이상의 온도저하로 인해 피처리물의 손상이 우려되며, 25 ℃초과인 경우에는 외부기체가 유입되는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 (A) 폴리머 수지 및 상변화 물질을 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 75 내지 85 ℃에서 10 내지 14 시간 동안 건조시키는 단계; 및 (B) 이축 압출기에 상기 건조된 혼합물을 투입한 후 용융·압출하는 단계;를 포함하고, 상기 옥타데칸은 상기 폴리머 수지 100 중량부 대비 5 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합필름의 제조방법을 제공한다. 폴리머 수지 및 옥타데칸의 혼합물을 상기 조건에서 건조시킴으로써, 압출 성형에 용이하도록 수분을 제거할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 상변화 물질은 옥타데칸(Octadecane), 파라핀 왁스(Paraffin wax), n-에이코산(n-Eicosane), n-트리아콘탄(n-triacontane), 헥사데칸(Hexadecane), 노나데칸(nonadecane), 에이코산(eicosane), 헨에이코산(heneicosane), 도코산(docosane), 트리코산(tricosane), 테트라코산(tetracosane), 펜타코산(pentacosane), Na₂SO₄·10H₂O, (Na₂SO₄·10H₂O + Na₂B₄O_7·H₂O), 폴리에틸렌글리콜, CaCl₂·6H₂O, (CaCl₂·6H₂O+BaO), 라우르산(lauric acid), 프로필 팔미테이트(Propyl palmitate), 카프르산(capric acid), 이소프로필 스테아레이트(Isopropyl stearate), 부틸 스테아레이트(Butyl stearate), 팔미트산(Palmitic acid), 미리스트산(Myristicacid) 및 비닐 스테아르산(vinyl stearic acid)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예게 따르면, 상기 다공성 물질은 폴리머 수지 100 중량부 대비 3 내지 30 중량부를 포함하고;

상기 다공성 물질은 제올라이트, 그라파이트, 탄소나노튜브, 점토, 코디어라이트, 뮬라이트, 알루미노실리케이트, 질화붕소, 실리카(MCM-41) 및 금속유기구조체(Metal organic framework)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합일 수 있다.

특히, 하기 실시예 또는 비교예 등에는 명시적으로 기재하지는 않았지만, 다양한 종류의 폴리머 수지, 상변화 물질 및 다공성 물질에 대해서 그 중량비를 달리하여 복합필름을 제조하고, 이를 포함하는 포장재를 이용하여 의료기기의 산화에틸렌 멸균을 수행하되, 의료기기가 투입된 포장재 내부에 진공상태 형성 및 포장재 외부에 산화에틸렌 분위기 형성 후의 주변온도 및 방치시간을 변화시켜 의료기기로의 상변화 물질의 전이정도를 측정하였다. 또한, 산화에틸렌 멸균을 20회 수행한 후의 포장재의 내구성을 확인하였다.

그 결과, 다른 재질과 다른 수치 범위에서와는 달리, 아래 조건이 모두 만족하였을 때, 의료기기 겉표면의 상변화 물질의 존재여부 확인을 통하여 상변화 물질이 의료기기 겉표면으로 전이가 되지 않았음을 확인하였고, 또한, 20회의 산화에틸렌 멸균 수행 후에도 초기 포장재의 인열강도, 인장강도 및 충격강도가 측정기기의 오차 범위 내에서 동일한 값을 보여 내구성이 매우 우수한 것을 확인함으로써, 일회용성이 아닌 다회용성으로 사용이 가능한 것을 확인하였다.

다만 아래 조건 중 하나라도 충족되지 않는 경우에는 의료기기 겉표면에 상변화 물질이 전이되었을 뿐만 아니라 산화에틸렌 멸균 20회 수행 후의 포장재의 내구성이 상당히 저하되는 것을 확인하였다.

(i) 폴리머 수지는 폴리프로필렌, (ii) 상변화 물질은 옥타데칸, (iii) 다공성 물질은 제올라이트, (iv) 폴리프로필렌 : 옥타데칸 : 제올라이트의 중량비는 100 : 16 내지 20 : 18 내지 24, (v) 주변온도 48 내지 52 ℃, (ⅵ) 방치시간 10 내지 13 시간.

이하에서는 본 발명에 따른 제조예 및 실시예를 첨부된 도면과 함께 구체적으로 설명한다.

실시예 1: 폴리프로필렌(PP)/옥타데칸(OD) 복합필름의 제조

하기 표 1의 조성비로 폴리프로필렌 및 옥타데칸을 니더혼합기에서 160~180 ℃에서, 20분 동안 혼합한 다음, 분쇄기로 옮겨 혼합물을 마스터배치 제조를 위한 피딩(Feeding)이 원활할 수 있도록 분쇄하였다. 분쇄한 혼합물을 BA-19 이축압출기 시스템(Twin crew extruder system)을 이용하여 폴리프로필렌(PP)/옥타데칸(OD) 마스터배치를 제조하였다. 이 때 트윈 스크류 익스트루더 배럴 (barrel)의 압력은 4.9 kgf/cm²이며, 온도는 헤더(Header) 180 ℃, 존(Zone) 1~6 (Metering and Compression Zone) 180~185 ℃, 존(Zone) 7 (Feed Zone)에서 105 ℃의 조건으로 실시하였다.

제조한 마스터 배치를 알루미늄 트레이에 담아 80 ℃의 건조기에서 12 시간 동안 건조시켜 수분을 제거하였다. 수분이 제거된 마스터 배치를 BA-19 이축압출기 시스템(Twin crew extruder system)을 이용하여 폴리프로필렌(PP)/옥타데칸(OD) 복합필름으로 제조하였다. 이 때 트윈 스크류 익스트루더 배럴 (barrel)의 압력은 4.9 kgf/cm²이며, 온도는 헤더(Header) 180 ℃, 존(Zone) 1~6 (Metering and Compression Zone) 180~190 ℃, 존(Zone) 7 (Feed Zone)에서 105 ℃의 조건으로 65ㅁ2 ㎛의 두께로 PP/OD 복합필름을 제조하였으며, 필름의 두께는 Mituyo사의 Digimatic Micrometer로 확인하였다.

	폴리프로필렌	옥타데칸
Pure PP	100	0
PP/OD (100:5)	100	5
PP/OD (100:10)	100	10
PP/OD (100:20)	100	20

실시예 2: 폴리프로필렌(PP)/옥타데칸(OD)/제올라이트(ZL) 복합필름의 제조

하기 표 2의 조성비로 제올라이트 내에 옥타데칸을 함침시킨 후, 폴리프로필렌과 함께 니더혼합기에서 160~180 ℃에서, 20 분 동안 혼합하였으며, 나머지 과정은 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 PP/OD/ZL 복합필름을 제조하였다.

	폴리프로필렌	옥타데칸	제올라이트
PP/OD/ZL_30%	100	20	30
PP/OD/ZL_20%	100	20	20
PP/OD/ZL_10%	100	20	10
PP/OD/ZL_5%	100	20	5
PP/OD/ZL_3%	100	20	3
PP/OD/ZL_0%	100	20	0

비교예 1

산소투과도 33,000 cc/m²·day의 상용 천공필름을 준비하였다.

비교예 2

상용 타이벡(Tyvek) 멸균용 포장재를 준비하였다.

도 1은 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 PP/OD 복합필름의 옥타데칸 함량에 따른 DSC(시차주사 열량측정) 곡선 및 OTR(산소투과도) 측정 결과 그래프이다. 도 1을 통하여, 온도의 증가와 더불어 옥타데칸의 함량의 증가에 따라 산소 투과도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 옥타데칸의 함량의 증가에 따라 옥타데칸의 상변화 부근에서 산소 투과도가 급격히 증가하는 것을 확인하였는데, 이는 상변화 부근의 온도에서 옥타데칸의 분자사슬의 움직임이 증가하여 산소의 이동을 원활하게 한 것으로 판단되며, PP/OD 복합필름은 옥타데칸이 포함되지 않은 폴리프로필렌(Pure PP)에 비해 온도 증가에 따라, 옥타데칸의 분자사슬 움직임이 급격히 증가하므로 기체의 이동이 원활한 것을 확인하였다.

또한, 도 2는 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 PP/OD (100:20) 복합필름, 옥타데칸이 포함되지 않은 폴리프로필렌(Pure PP) 및 비교예 1의 천공필름(MP33000)을 방울토마토 포장재로 적용하여, 15 일의 저장기간 동안 산소 및 이산화탄소의 농도를 측정한 결과 그래프이다. 도 1의 산소투과도 측정 결과를 통하여 폴리프로필렌과 옥타데칸의 조성비가 100:20일 경우 최적의 산소투과도를 나타냄을 확인하고, PP/OD (100:20) 복합필름을 사용하여 포장재로 적용하였다. (a)와 (b)는 각각 9 ℃에서의 방울토마토 저장기간에 따른 산소 농도 및 이산화탄소 농도를, (c)와 (d)는 각각 23 ℃에서의 방울토마토 저장기간에 따른 산소 농도 및 이산화탄소 농도를 보여준다. (a), (b), (c) 및 (d) 그래프를 통해, 9 ℃와 23 ℃ 모두에서 PP/OD (100:20) 복합필름의 산소 유입 및 이산화탄소 배출이 천공필름(MP3300)과 동일 또는 우월할 정도로 용이한 것을 확인하였으며, 옥타데칸이 포함되지 않은 폴리프로필렌(Pure PP)의 경우 천공되어 있지 않기 때문에 산소 유입 및 이산화탄소 배출이 원활히 이루어지지 않은 것을 확인하였다. 이를 통하여, 본 발명에 따른 PP/OD 복합필름의 농산물 포장재로의 적용 가능성을 확인하였다.

한편, 도 3은 실시예 2로부터 제조된 PP/OD/ZL 복합필름의 제올라이트 함량에 따른 DSC(시차주사 열량측정) 측정 결과 그래프이다. 도 3을 통해, 제올라이트 함량에 따른 PP/OD/ZL 복합필름의 냉각 및 가열 곡선을 확인할 수 있다. 제올라이트의 함량이 증가할수록 결정화 온도 및 녹는점이 증가하는 것을 확인하였다.

또한, 도 4는 실시예 2로부터 제조된 PP/OD/ZL 복합필름의 제올라이트 함량에 따른 OTR(산소투과도) 측정 결과 그래프이다. 제품의 안정성을 향상시키기 위해 함유된 제올라이트의 경우 무기물질이므로, 그 함량이 증가할수록 산소투과도는 감소하는 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 5는 생물학적 지시제(B.I, Biological Indicator)가 포함된 본 발명의 복합필름을 적용한 멸균용 포장재 내부에 산화에틸렌을 주입하는 멸균과정을 도식적으로 나타낸 그림이고, 도 6은 실시예 2로부터 제조된 PP/OD/ZL 복합필름을 적용한 멸균용 포장재 및 비교예 2의 타이벡 멸균용 포장재의 생물학적 검사(Biological Indicator test)결과를 비교한 사진이다. 생물학적 검사는 멸균 후 멸균 성공여부를 판단하는 방법으로서, 시약의 색상 변화를 통하여 멸균 성공여부를 확인할 수 있고, 멸균된 생물학적 지시제는 배양 후 색상 변화가 없어야 한다. PP/OD/ZL 복합필름을 적용하여 B.I 테스트 팩(test pack)을 제작 후, 도 5에서 볼 수 있듯이, 멸균할 제품과 함께 본 발명에 따른 멸균방법으로, 산화에틸렌(EtO) 처리를 통하여 멸균하였다. 멸균 후, 테스트 팩에서 생물학적 지시제를 꺼내 인큐베이터에서 48 시간 동안 배양하였으며, 인큐베이터의 온도는 37 ℃로 유지하였다. 도 5의 PP/OD/ZL 3%~20% 복합필름의 멸균 포장재를 사용하여 EtO 멸균처리한 인디케이터들은, 타이벡(Tyvek)을 사용하여 EtO 멸균처리한 인디케이터와 마찬가지로 색상의 변화가 없어 멸균에 성공한 것을 확인할 수 있다. 이를 통하여, 본 발명에 따른 PP/OD/ZL 복합필름은 제올라이트의 함량 변화와 무관하게 상용 타이벡 멸균용 포장재를 대체할 수 있는 멸균용 포장재로의 적용 가능성을 확인하였다.

그러므로 본 발명에 따르면, 폴리머 수지 및 옥타데칸을 포함하는 포장재용 복합필름을 제공할 수 있으며, 이를 이용하여 기체의 유입 및 배출이 용이하여, 농산물의 호흡조절을 원활하게 함으로써, 농산물의 신선도를 장기간 유지시킬 수 있는 농산물 포장재 및 의료기기의 살균이 용이한 의료기기 포장재로 응용할 수 있다.

Claims

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(a) 복합필름을 포함하는 포장재 내부에 피처리물을 투입하고 밀봉하는 단계;
(b) 상기 피처리물이 투입된 포장재 내부에 진공상태 형성 및 상기 피처리물이 투입된 포장재 외부에 산화에틸렌 분위기 형성 후, 주변온도를 40 내지 60 ℃로 상승시키고, 1 내지 15 시간 동안 방치하는 단계;
(c) 상기 (b) 단계를 수행한 포장재 내부의 산화에틸렌을 배출시키는 단계; 및
(d) 상기 산화에틸렌이 배출된 포장재의 주변온도를 10 내지 25 ℃로 낮추는 단계;를 포함하고,
상기 복합필름은 폴리머 수지, 상변화 물질 및 다공성 물질을 포함하며,
상기 상변화 물질은 상기 폴리머 수지 100 중량부 대비 5 내지 20 중량부를 포함하며,
상기 다공성 물질은 상기 폴리머 수지 100 중량부 대비 3 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합필름을 포함하는 포장물 멸균방법.
제11항에 있어서,
상기 폴리머 수지는 폴리프로필렌이고, 상기 상변화 물질은 옥타데칸이며, 상기 다공성 물질은 제올라이트이며,
상기 복합필름은 폴리프로필렌 : 옥타데칸 : 제올라이트의 중량비를 100 : 16 내지 20 : 18 내지 24로 하여 포함하고;
상기 (b) 단계의 주변온도는 48 내지 52 ℃이며;
상기 (b) 단계의 방치시간은 10 내지 13 시간인 것을 특징으로 하는 복합필름을 포함하는 포장물 멸균방법.
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