KR101832204B1 - 항균성을 향상시킨 바이오플라스틱 및 이의 제조방법 - Google Patents

항균성을 향상시킨 바이오플라스틱 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항균성을 향상시킨 바이오플라스틱 및 이의 제조방법에 대한 것으로, 본 발명의 항균성을 향상시킨 바이오플라스틱은 유통안전성 식품포장용 소재로 식품의 포장에 사용되는 시트 및 필름 압출성형 시 사용될 수 있으며, 재활용이 가능하고 인체에 무해한 친환경적 특성을 가지므로, 경제성 및 식품 유통안전성이 우수한 친환경 필름 및 시트에 사용 가능한 소재로서 높은 활용도가 기대된다.

Description

항균성을 향상시킨 바이오플라스틱 및 이의 제조방법{Bioplastic with improved antimicrobial and a method there of}
본 발명은 항균성을 향상시킨 바이오플라스틱 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현재 사용되는 식품용기의 대다수는 폴리스틸렌 발포 또는 폴리에틸렌 플라스틱 재질을 코팅 처리한 종이재질의 소재를 사용하여 제조한 용기에 포장을 하여 유통되고 있다. 열가소성 수지인 폴리스틸렌은 열분해 또는 화학적 해리가 일어 나면 발암물질인 환경 호르몬을 배출할 수 있는 스틸렌 모노머를 포함하고 있어 전세계적으로 규제를 하고 있는 실정이다. 상기 화합물은 동물이나 사람의 몸 속에 들어가서 호르몬의 작용을 방해하거나 혼란시키는 '내분비계 교란물질(endocrine disrupter)'의 일종이다. 상기 화합물은 카드뮴에 비견될 정도의 독성을 갖고 있으며, 동물 실험 결과 간과 신장, 심장, 허파 등에 부정적인 영향을 미치고, 여성 불임, 정자 수의 감소 등으로 생식기관에 유해한 독성물질로 보고된 유해 물질이다.
따라서 최근 천연 식물소재를 이용하여 인체에 무해한 식품용 포장 소재를 개발하고자 하는 연구가 이루어지고 있다. 한국 공개 특허 제 1020110134987호의 경우에, 천연 식물소재인 황마, 대마, 아마, 대나무, 삼, 사이잘, 볏짚, 왕겨, 목분, 녹차 등의 유기 천연분말을 생분해성수지, 석유계수지 등에 첨가하여 복합화시킨 후 압출 또는 사출공정을 거쳐 제품화하는 바이오 복합재료에 대하여 개시되어 있다. 그러나 안타깝게도, 천연 식물소재를 바이오플라스틱 조성물로 이용함으로서, 미생물 번식의 위험이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 기술상의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 항균성을 향상시킨 바이오플라스틱 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 기술상의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 항균성을 향상시킨 바이오플라스틱 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 본원에 기재된 다양한 구체예가 도면을 참조로 기재된다. 하기 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 위해서, 다양한 특이적 상세사항, 예컨대, 특이적 형태, 조성물 및 공정 등이 기재되어 있다. 그러나, 특정의 구체예는 이들 특이적 상세 사항 중 하나 이상 없이, 또는 다른 공지된 방법 및 형태와 함께 실행될 수 있다. 다른 예에서, 공지된 공정 및 제조 기술은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않게 하기 위해서, 특정의 상세사항으로 기재되지 않는다. "한 가지 구체예" 또는 "구체예"에 대한 본 명세서 전체를 통한 참조는 구체예와 결부되어 기재된 특별한 특징, 형태, 조성 또는 특성이 본 발명의 하나 이상의 구체예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸친 다양한 위치에서 표현된 "한 가지 구체예에서" 또는 "구체예"의 상황은 반드시 본 발명의 동일한 구체예를 나타내지는 않는다. 추가로, 특별한 특징, 형태, 조성, 또는 특성은 하나 이상의 구체예에서 어떠한 적합한 방법으로 조합될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서 “바이오매스” 또는 "초본계 바이오매스"란, 이에 한정하지는 않지만, 곡물의 껍질이나, 옥수수대, 옥수수심, 볏짚 등 단년생 초본계 식물을 분쇄하여 분말 형태로 만든 것을 의미한다. 분말상의 단년생 초본계 바이오매스는 근본적으로 천연물이므로 수분 및 가스를 함유하고 있고 비중이 낮아 올레핀계 수지와 컴파운딩 시 비표면적이 크고 마찰계수가 낮아 연화점까지 온도를 올리려 하여도 쉽게 올라가지 않은 문제가 있다. 이는 초미세 분말로 입경제어된 천연물의 비표면적이 크므로 열을 쉽게 방출하고 수지와 혼련 시 비중이 낮아 마찰계수가 낮아지는데 원인이 있다. 본 발명에서는 이를 개선하기 위해 혼합분체 방법을 활용하여 분체 시 평균 함수량 8 내지 10%를 함수한 바이오매스의 수분제거를 화학적 방법으로 제어하였다. 이때 생성된 반응물은 바이오매스의 재결합(aggregation)을 방지하고, 충진재의 역할을 하며, 바이오매스와 혼합분산되면서 미세 분체혼합물의 비중을 올림과 동시에 수지와 컴파운드 시 충진재 역할 및 고온 압출 공정에서 분산도를 높이는 기능을 한다. 또한, 수분 재흡수의 방지의 목적을 위해 표면코팅제로 지방산을 바이오매스에 2 내지 3 중량% 사용할 수 있으며 수지와 상용성 부여를 위하여 배합공정에서 실란을 분사코팅하여 제조하며 이러한 과정에서 처방되는 실란의 양이 바이오매스에 0.3 내지 2 중량%의 극미량이므로 상기의 지방산과 혼합한 혼합용액을 분사하여 화학적 개질 및 코팅 처리하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 지방산과 실란을 3:1의 비율로 혼합한 혼합용액을 2 내지 5 중량%가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서 바이오매스의 입경제어는 기존 함수한 수분의 양에 따라 상당한 차이를 보이며, 분체 공정 후 결합수에 의해 재결합되어 입경의 분포도를 넓히므로 바이오플라스틱 제조 시 분산성을 저해하는 원인을 제공하는바, 분체 시 화학적 방법에 의해 수분제거 하는 조성물을 제공한다. 일 실시예로 바이오매스 대비 5 중량%의 산화칼슘(calcium oxide, CaO)을 혼합하여 분체를 한 대두피의 경우는 처방하지 않은 분체물(평균입경 45 마이크로미터)에 비해 입경분포도가 좁게 분포되었으며 입경 또한 7 내지 15 마이크로미터로 미세하게 제어가 가능하였다. 분체물의 입경은 표면개질 및 코팅 시 플라스틱에 고르게 잘 분산되어 바이오플라스틱 제조시 바이오매스의 함량을 높일 수 있어 경제성을 확보할 수 있다. 이는 추후 식품유통 안전성 확보를 위해 항균 기능을 추가하는데 상승되는 원가를 보정하여 경제성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서 “바이오플라스틱”이란, 미생물의 체내에 있는 폴리에스터를 이용해서 제조된 플라스틱으로서, 토양 중의 세균에 의해 분해되고 생체에 쉽게 융합하는 특징이 있어 수술이나 골절 고정제 등으로도 이용된다. 본 발명에서의 바이오플라스틱은 조성물 중 폴리올레핀류, 폴리에스테르류, 폴리아미드류, 폴리에테르류, 폴리비닐류 중합체로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 합성수지 40 내지 80 중량%, 초본계 바이오매스 분체 20 내지 50 중량%, 패각분말 1 내지 10 중량%, 가구자추출물 0.1 내지 5 중량%, 표면개질제 1 내지 20 중량%, 상용화제 0.5 내지 5 중량% 및 플라스틱 활제 0.5 내지 3 중량%를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 상기 합성수지의 예로는 폴리에틸렌, 에틸렌 공중합체, 폴리프로필렌, 프로필렌 공중합체, 폴리(4-메틸-1-펜텐) 및 이들의 공중합체 등의 폴리올레핀류, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이 및 이들의 공중합체 등의 폴리에스테르류, 나일론 및 이들의 공중합체 등의 폴리아미드류(PA), 폴리아세탈, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리설폰, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르에테르케톤 및 이들의 공중합체 등의 폴리에테르류, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리초산비닐, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세탈, 폴리스티렌, 폴리메틸 메타크릴레이트 및 이들의 공중합체 등의 폴리비닐류 등을 들 수 있으며, 본 발명의 바이오 플라스틱 조성물에서 합성수지의 양은 상기 총 조성물 중 10 내지 50 중량%의 양으로 사용되는 것이 바람직하다. 10 중량% 미만의 양으로 사용될 경우에는 분산 및 상용성이 급격히 떨어져 제품으로 사용하기 어렵고, 50 중량% 초과의 양으로 사용될 경우에는 수지 함량이 과다하므로 경제성이 떨어진다. 제품 상태의 충분한 강도를 유지하기 위해서는 조성물 중 30 내지 50 중량%의 양으로 사용되는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 상기 상용화제(compatibilizer)는 비극성인 상기 합성수지와 극성인 초본계 농산폐기물간의 이형성을 제거하여 상용성을 부여하는 물질로서, 그 예로는 글리시딜메타크릴레이트, 에틸렌비닐알콜(EVA), 폴리비닐알코올(PVA), 에틸렌비닐아세테이트 및 부틸아크릴레이트 공중합체(EBA) 등을 포함하여 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한됨이 없이 사용될 수 있다. 시판중인 제품으로는, 예를 들어, EBA-MA-G, ADPOLY PH-200, EM-200 및 SMS-554(롯데케미칼(주)) 등이 있다. 상기 상용화제는 본 발명의 바이오 플라스틱 조성물 중 0.5 내지 5 중량%의 양으로 사용되는 것이 바람직하다. 0.5 중량% 미만의 양으로 사용될 경우 상용성이 충분하지 못하여 층간 분리현상이 발생할 수 있으며, 5 중량% 초과의 양으로 사용될 경우 경제적 효과를 얻을 수 없다. 더욱 바람직하게는, 조성물 총 중량에 대하여 0.5 내지 3.0 중량%의 양으로 사용된다.
본 발명에서 사용되는 상기 플라스틱용 활제는 초본계 바이오매스 분체가 포함된 배합물과 합성수지간의 접합 또는 친화력 강화 및 배합, 압출시 발생되는 마찰열을 감소하여 열적 분해를 방지하는 동시에 원활한 압출작업을 수행하기 위하여 첨가되는 성분으로서, 이들을 첨가하더라도 기계적 물성은 기초소재와 유사하게 유지하면서 원활한 작업성을 제공해 준다. 이 활제로는 환경친화도가 높은 천연물인 스테아린산염, 팔미트산염 및 라우르산염으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 칼슘 스테아린산(Calcium Stearate), 아연 스테아린산(Zinc Stearate) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 활제는 본 발명의 바이오 플라스틱 조성물 중 0.5 내지 3 중량%의 양으로 사용되는 것이 바람직하다. 0.5 중량% 미만의 양으로 사용될 경우 제품 성형시에 충분한 윤활제로서의 효과를 얻을 수 없고, 3 중량% 초과의 양으로 사용될 경우 제품 내부에 결함을 발생시키거나 제품 성형시 탄화물 또는 플로우마크(flow-mark) 등이 발생하여 미려한 미관을 저해함은 물론 경제적 효과를 얻을 수 없다.
본 발명에서 사용되는 플라스틱 분해용 산화제는 고분자 사슬을 끊어 분해시키기 위해 첨가되는 성분으로서, 당업계에서 통상적으로 사용되는 플라스틱 분해용 산화제라면 제한됨이 없이 사용될 수 있으며, 본 발명의 바이오 플라스틱 조성물 중 0.1 내지 1 중량%의 양으로 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 분해용 산화제가 0.1중량% 미만의 양으로 사용될 경우 분해 효과가 미미하고, 1 중량% 초과의 양으로 사용될 경우 경제성이 떨어진다.
본 발명의 일 구체예에서 “항균”이란, 미생물의 번식을 억제하는 것이다. 항균제는 유기계 항균제, 무기계 항균제 그리고 천연에서 얻을 수 있는 천연계 항균제로 크게 분류할 수 있다. 유기계 항균제는 유기물을 화학적으로 합성하여 항균력을 나타내는 제제로 항균력은 우수하지만 지속성이나 인체, 기타 환경에 대한 안정성을 고려하여 사용하여야 한다. 또한 무기계 항균제에 비하여 가격이 저렴하고 소량만 첨가해도 항균력을 얻을 수 있으나 내열성이 떨어지므로 그 이용에 제한이 많다. 무기계 항균제는 은이 무기담체인 제올라이트, 인산지르코늄, 저분자 글라스 등에 담지 되어 있는 타입 등이 있다. 따라서 안정성과 내열성이 우수하고 적용 방법에 따라 우수한 지속성을 나타낼 수 있으나 유기계 항균제에 비해 첨가량이 많고 가격이 높다는 단점이 있다. 천연계 항균제는 천연에서 얻어지는 히노키치올이나 키토산, 피톤치드 등과 같은 성분들을 말하는데 항균력이나 가격 등을 고려할 때 산업용으로 적용하기에는 한계가 많다.
본 발명의 일 구체예에서 “패각”이란, 조개류의 껍데기로, 외투의 외표면가죽층으로부터 분비되어 형성되며, 하기의 3층으로 구분된다. 1) 각질층(periostracum): 외부의 엷은 각피로 콘키올린(conchiolin)이라 하는 경단백질로 이루어진다. 2) 능주층(prismatic layer): 중층에 있는 백색부분으로 탄산석회의 결정기둥으로 이루어진다. 패각의 표면에 나타나는 여러 가지 아름다운 색채는 주로 여기에 포함되는 색소에 의해 나타난다. 3) 진주층(nacreous layer): 껍데기의 안층으로 다층의 박층으로 이루어져 광택이 있다. 석회질과 콘키올린질로 이루어져 있다. 패각의 용도는 매우 다양하다. 분말로서 호분이나 제산제, 태운 조개재로서 도료, 매염제, 비료 등으로 이용되고, 나아가 조개세공의 재료로도 여러 종류의 패각이 이용되고 있다. 대합의 껍데기는 색이 바래게 하여 용기, 바둑돌로 이용하고 전복, 야광조개의 껍데기는 숫돌에 갈아 진주층만으로 하며 나전, 건축재료, 장식에 쓰인다. 최근 칼슘 부족을 보충하기 위한 영양보조식품으로 굴의 패각 등이 사용되고 있다.
본 발명에 있어서, 패각은 분말로 제조되는 것이며, 이를 위해 3단계의 소성(baking)을 실시한다. 먼저, 500℃ 내지 1000℃에서 1차로 고온 처리하고, 2차로 1000℃ 내지 2000℃의 증온시켜 고온 처리한 후, 3차로 다시 500℃ 내지 1000℃에서 고온 처리한다. 3단계로 완전히 소성된 패각을 평균입경 1 내지 5 마이크로미터의 분말로 파쇄하여 사용한다.
본 발명의 일 구체예에서 “가구자”란, “구자”라고도 하며, 부추(Allium tuberosum Rottler)의 씨를 말한다. 납작하게 눌린 난원형 또는 삼각형 모양의 난원형이며, 한쪽 면은 평탄하며 다른 면은 약간 돌출되어 있고 아래쪽은 둥글고 위쪽은 약간 뾰족하며 길이 0.3 내지 0.4cm, 너비 0.2 내지 0.3cm이다. 바깥 면은 검은색이며 한쪽 면은 평탄하고 다른 면은 약간 돌출되어 있다. 확대경으로 볼 때 불규칙한 그물모양의 주름이 있고 질은 단단하다. 특유한 냄새가 있고 맛은 약간 맵고 달며 따뜻하다. 무릎과 허리가 차고 아프며, 발기 부전과 설사, 백대하가 심하고 임신이 안 되는 간신(肝腎)이 허하여 생긴 양기쇠약증을 치료한다. 소변이 잦고 근육과 뼈가 아픈 것을 다스린다고 알려져있다. 약리효과는 혈압강화와 심장흥분작용이 보고되었다.
본 발명의 일 구체예에서, 폴리에틸렌계 수지 40 내지 80 중량%, 초본계 바이오매스 분체 20 내지 50 중량%, 패각분말 1 내지 10 중량% 및 가구자 추출물 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 항균 바이오플라스틱 조성물을 제공하고, 상기 초본계 바이오매스 분체는 함수율 60 내지 90%의 초본계 분체 50 내지 95 중량%에 5 내지 40 중량%의 비코팅 탄산칼슘을 첨가하고, 100℃ 내지 200℃로 건조하여 제조된 초본계 바이오매스 분체임을 특징으로 하는 항균 바이오플라스틱 조성물을 제공하며, 상기 초본계 바이오매스 분체는 옥피, 소맥피, 대두피 또는 왕겨 유래 분체인 항균 바이오플라스틱 조성물을 제공하며, 상기 패각분말은 500℃ 내지 1000℃에서 1차로 고온 처리하고, 1000℃ 내지 2000℃에서 2차로 고온 처리하며, 500℃ 내지 1000℃에서 3차로 고온 처리한 후, 평균입경 1 내지 5 마이크로미터의 분말로 파쇄한 항균 바이오플라스틱 조성물을 제공하며, 상기 가구자 추출물은 가구자 1 킬로그램에 물 1리터를 첨가하고, 100℃ 내지 120℃로 3 내지 5시간 가열 농축하여 제조한 항균 바이오플라스틱 조성물을 제공하며, 상기 바이오플라스틱 조성물은 표면개질제 1 내지 20 중량%, 상용화제 0.5 내지 5 중량% 및 플라스틱 활제 0.5 내지 3 중량%를 추가로 포함하는 항균 바이오플라스틱 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구체예에서, 폴리에틸렌계 수지 40 내지 80 중량%, 초본계 바이오매스 분체 20 내지 50 중량%, 패각분말 1 내지 10 중량% 및 가구자 추출물 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 항균 바이오플라스틱 조성물의 제조방법을 제공하고, 상기 초본계 바이오매스 분체는 함수율 60 내지 90%의 초본계 분체 50 내지 95 중량%에 5 내지 40 중량%의 비코팅 탄산칼슘을 첨가하고, 100℃ 내지 200℃로 건조하여 제조된 초본계 바이오매스 분체임을 특징으로 하는 항균 바이오플라스틱 조성물의 제조방법을 제공하며, 상기 초본계 바이오매스 분체는 옥피, 소맥피, 대두피 또는 왕겨 유래 분체인 항균 바이오플라스틱 조성물의 제조방법을 제공하며, 상기 패각분말은 500℃ 내지 1000℃에서 1차로 고온 처리하고, 1000℃ 내지 2000℃에서 2차로 고온 처리하며, 500℃ 내지 1000℃에서 3차로 고온 처리한 후, 평균입경 1 내지 5 마이크로미터의 분말로 파쇄한 항균 바이오플라스틱 조성물의 제조방법을 제공하며, 상기 가구자 추출물은 가구자 1 킬로그램에 물 1리터를 첨가하고, 100℃ 내지 120℃로 3 내지 5시간 가열 농축하여 제조한 항균 바이오플라스틱 조성물의 제조방법을 제공하며, 상기 바이오플라스틱 조성물은 표면개질제 1 내지 20 중량%, 상용화제 0.5 내지 5 중량% 및 플라스틱 활제 0.5 내지 3 중량%를 추가로 포함하는 항균 바이오플라스틱 조성물의 제조방법을 제공한다.
이하 상기 본 발명을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명의 항균성을 향상시킨 바이오플라스틱은 유통안전성 식품포장용 소재로 식품의 포장에 사용되는 시트 및 필름 압출성형 시 사용될 수 있으며, 재활용이 가능하고 인체에 무해한 친환경적 특성을 가지므로, 경제성 및 식품 유통안전성이 우수한 친환경 필름 및 시트에 사용 가능한 소재로서 높은 활용도가 기대된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 패각 분말이 혼합된 바이오플라스틱 펠렛이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 패각 유래 분말의 농도별로 제조된 바이오플라스틱 필름이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 항균 바이오플라스틱 시트의 물성 분석 측정 장비이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 항균 바이오플라스틱 시트의 필름 표면 관찰 결과이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 다층 항균 바이오플라스틱 시트의 구조도 및 표면 관찰 결과이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1: 항균 마스터배치(Master Batch, M.B )의 제조
항균 마스터배치의 제조를 위해, 패각을 500℃ 내지 1000℃에서 1차로 고온 처리하고, 2차로 1000℃ 내지 2000℃의 증온시켜 고온 처리한 후, 3차로 다시 500℃ 내지 1000℃에서 고온 처리하였다. 3단계로 완전히 소성된 패각을 평균입경 1 내지 5 마이크로미터의 분말로 파쇄하여 사용하였다. 상기의 패각 분말 및 바이오플라스틱 제조 원료를 표 1과 같이 혼합하여 항균 마스터배치 분말을 제조하였다.
재료 첨가물 및 기능 비율
기저 폴리머 LLDPE(Honam UL814) 40~80
무기물 탄산칼슘 5~15
저해제 초본계 저해제 10
산화 촉진제 방향성 케톤 그룹(benzophenone, benzoyl peroxide etc.), 유기산 그룹(citric acids, malic acid etc.), 당(glucose, sorbitol etc) 0.5~5
산화제 불포화 지방산 1-2
왁스 왁스 1~2
바이오매스 탄소계열 천연 초본계 바이오매스 20~50
패각 분말 항균 1-10
실시예 2: 항균 바이오플라스틱 펠렛의 제조
실시예 1의 항균 마스터배치 분말 및 바이오플라스틱 제조 원료의 혼합물을 170 내지 180℃의 익스트루더에 투입 후 스트랜드 커팅 방식으로 공냉식 회전 건조하였다. 이 후, 지름 1 내지 2 밀리리터의 바이오플라스틱 펠렛을 제조하였다. 바이오플라스틱 펠렛은 표 2에서와 같이 항균제로서의 패각 분말의 혼합 농도에 따라 제조예 1 내지 3으로 구분하였다.
구 분 비교예 제조예 1 제조예 2 제조예 3 비 고
바인더레진 67.5% 65.5% 62.5%　 57.5 % UL814Honam, ,370A Honam
패각 분말 - 2% 5% 10% **에코웰 나노분말
바이오매스 20.0% 20.0% 20.0% 20.0% CoPo(200메시)
왁스 1.0% 1.0% 1.0% 1.0%
활제 1.5% 1.5% 1.5% 1.5% Ca-ST
OM1T 10.0% 10.0% 10.0% 10.0% 입경 2~3 마이크로미터
합 계 100.0% 100.0% 100.0% 100.0%
상기의 혼합 비율로 제조된 제조예 1 내지 3의 바이오플라스틱 펠렛을 도 1에 나타내었다.
실시예 3: 항균 바이오플라스틱 시트의 제조
제조예 1 내지 3의 바이오플라스틱 펠렛을 이용하여 항균 바이오플라스틱 시트를 제조하였다. 필름은 일반 필름 압출기를 사용하여 IPP 공압출 방식으로 단층필름을 제조하였고, 물성 평가 및 기능성 분석을 실시하였다. 비교예 및 제조예 1 내지 3의 바이오플라스틱 필름을 도 2에 나타내었다.
실시예 4: 항균 바이오플라스틱 시트의 물성 분석
ASTM D 3826 방법에 따라서 25×102mm로 재단된 샘플에 대해서 필름별로 기계적 물성(인장강도, 신장율)을 측정하였다. 필름당 샘플수는 분해성 필름별 오차를 감소시키기 위해 최소 3회 이상의 시험을 진행하였으며 Load cell은 50 킬로그램을 사용하였고 기계의 인장속도는 50mm/min으로 설정하여 실험을 진행하였다. 측정 장비는 UTM(Universal Testing Machine, Daekyung Tech, Korea)과 TA.XT-Plus Texture Analyzer(Stable Micro System Ltd., UK)를 이용하였다(도 3).
측정 결과, 패각 분말의 함유 농도에 상관없이, 바이오플라스틱 시트의 물성은 유의할만한 수준의 차이가 없는 것으로 나타났다.
미세현미경(DBS-100A, 한국)을 이용한 400배 확대 필름 표면 관찰에서도 필름 표면의 유의할만한 수준의 차이는 없는 것으로 나타났다(도 4).
실시예 5: 다층 항균 바이오플라스틱 시트의 제조
IPP 공압출 방식의 단일공정을 통하여 중심부면 또는 외부면에 항균 물질이 포함된 3층 구조의 필름을 개발하였다. 제조된 다층 항균 바이오플라스틱 시트의 구조도, 필름 사진 및 미세현미경으로 관찰된 표면 결과를 도 5에 나타내었다.
실시예 6: 다층 항균 바이오플라스틱 시트의 항균성 검사
포도상구균(S. aureus) 및 대장균(E. coli)이 동일한 농도로 배양된 배양접시에 5 X 5 cm2의 필름을 부착하고 균의 감소율을 측정하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.
균　 주 샘 플 명 접종직후 (C) 24시간후 (A)
포도상구균 대조군 1.1 X 106 3.2 X105
3D 시트 1 1.1 X 106 0.5 X105
3D 시트 2 1.1 X 106 0.2 X105
3D 시트 3 1.1 X 106 0.3 X105
3D 시트 4 1.1 X 106 0.2 X105
대장균 대조군 1.4 X 106 1.3 X 104
3D 시트 1 1.4 X 106 0.5 X103
3D 시트 2 1.4 X 106 8.0 X103
3D 시트 3 1.4 X 106 6.1 X103
3D 시트 4 1.4 X 106 7.8 X103
실시예 7: 가구자를 포함하는 항균 바이오플라스틱 펠렛의 제조
가구자 추출물을 제조하기 위하여, 가구자 1 킬로그램에 물 1리터를 붓고, 100℃ 이상으로 3시간 동안 끓여 추출물 농축액을 제조하였다. 상기 표 2의 제조예 3의 바이오플라스틱 조성물에 가구자 추출물 농축액을 1 중량% 첨가하고, 바이오플라스틱 펠렛을 제조하였다(제조예 4).
제조예 3과 제조예 4의 바이오플라스틱 펠렛을 분쇄하여, 대장균 1 X 1010 이 접종되어 있는 한천 배지에 분말을 도포하고, 24시간 배양하였다. 24시간 후 대장균이 접종되어 있던 한천 배지를 증류수에 희석하여 남아있는 대장균 수를 측정하였다.
실험 결과, 제조예 3 바이오플라스틱 분말이 도포된 시료에서는 대장균이 3.72 X 102 남아있는 것으로 나타난 반면, 제조예 4 바이오플라스틱 분말이 도포된 시료에서는 대장균이 0.76 X 102 남아있는 것으로 조사되어, 가구자 추출물 농축액이 포함된 바이오플라스틱 조성물이 항균 효과가 뛰어나다는 것을 알 수 있었다.

Claims (12)

  1. 폴리에틸렌계 수지 57.5 내지 65.4 중량%, 패각분말 2 내지 9.9 중량%, 초본계 바이오매스 분체 20 중량%, 왁스 1 중량%, 플라스틱 활제 1.5 중량%, 탄산칼슘 10 중량%, 및 가구자 추출물 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 항균 바이오플라스틱 조성물로서,
    상기 패각분말은 500℃ 내지 1000℃에서 1차로 고온 처리하고, 1800℃ 내지 2000℃에서 2차로 고온 처리하며, 500℃ 내지 1000℃에서 3차로 고온 처리한 후, 평균입경 1 내지 5 마이크로미터의 분말로 파쇄한 것인, 항균 바이오플라스틱 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 초본계 바이오매스 분체의 입경은 7 내지 15 μm인, 항균 바이오플라스틱 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 초본계 바이오매스 분체는 옥피, 소맥피, 대두피 또는 왕겨 유래 분체인, 항균 바이오플라스틱 조성물.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 가구자 추출물은 가구자 1 킬로그램에 물 1리터를 첨가하고, 100℃ 내지 120℃로 3 내지 5시간 가열 농축하여 제조한, 항균 바이오플라스틱 조성물.
  6. 삭제
  7. (a) 패각분말을 500℃ 내지 1000℃에서 1차로 고온 처리하고, 1800℃ 내지 2000℃에서 2차로 고온 처리하며, 500℃ 내지 1000℃에서 3차로 고온 처리한 후, 평균입경 1 내지 5 마이크로미터의 분말로 파쇄하는 단계; 및
    (b) 폴리에틸렌계 수지 57.5 내지 65.4 중량%, 상기 (a) 단계에서의 패각분말 2 내지 9.9 중량%, 초본계 바이오매스 분체 20 중량%, 왁스 1 중량%, 플라스틱 활제 1.5 중량%, 탄산칼슘 10 중량%, 및 가구자 추출물 0.1 내지 5 중량%를 혼합하는 단계;를 포함하는 바이오플라스틱 조성물의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 초본계 바이오매스 분체의 입경은 7 내지 15 μm인, 항균 바이오플라스틱 조성물의 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 초본계 바이오매스 분체는 옥피, 소맥피, 대두피 또는 왕겨 유래 분체인, 항균 바이오플라스틱 조성물의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 가구자 추출물은 가구자 1 킬로그램에 물 1리터를 첨가하고, 100℃ 내지 120℃로 3 내지 5시간 가열 농축하여 제조한, 항균 바이오플라스틱 조성물의 제조방법.
  12. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180003804A (ko) 2016-07-01 2018-01-10 씨제이제일제당 (주) 소맥피를 포함한 바이오 플라스틱 조성물 및 이를 이용한 바이오 플라스틱 필름
CN107690449A (zh) * 2017-07-17 2018-02-13 Cj第制糖株式会社 包含麦麸的生物塑料组合物及使用其的生物塑料膜
KR102198513B1 (ko) * 2018-10-26 2021-01-05 주식회사 에이유 생분해 속도제어가 가능한 멀칭 필름용 수지 펠렛 제조방법 및 이를 이용한 생분해성 멀칭 필름
KR102457035B1 (ko) * 2020-10-26 2022-10-24 주식회사 현대엘앤씨 인간 친화적인 천연소재를 이용한 유해 미생물과 유해가스 제거 기술이 적용된 표면마감재
KR102616455B1 (ko) * 2022-12-19 2023-12-21 정치대 폐플라스틱을 재활용한 펠릿 조성물 제조방법
KR102616450B1 (ko) * 2022-12-19 2023-12-21 정치대 폐플라스틱을 재활용한 펠릿 조성물
CN117777550A (zh) * 2024-02-27 2024-03-29 潍坊瑞银纺织科技有限公司 一种含植物活性成分的大生物pe母粒及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007028997A (ja) * 2005-07-27 2007-02-08 Kanebo Seiyaku Kk 生薬エキス配合流動食及びその使用
JP2012111923A (ja) * 2010-11-22 2012-06-14 Shigeaki Maruo 防虫・防鳥性生分解性樹脂組成物及びその製造方法。
JP2015151550A (ja) * 2014-02-17 2015-08-24 シージェイ チェイルジェダン コーポレーション バイオマスを用いたシート用組成物、環境にやさしい複合シート及びその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007028997A (ja) * 2005-07-27 2007-02-08 Kanebo Seiyaku Kk 生薬エキス配合流動食及びその使用
JP2012111923A (ja) * 2010-11-22 2012-06-14 Shigeaki Maruo 防虫・防鳥性生分解性樹脂組成物及びその製造方法。
JP2015151550A (ja) * 2014-02-17 2015-08-24 シージェイ チェイルジェダン コーポレーション バイオマスを用いたシート用組成物、環境にやさしい複合シート及びその製造方法

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