KR101944088B1

KR101944088B1 - 생분해 촉매제를 이용한 항균 롤백, 위생백 및 위생장갑 용도의 바이오 비닐용 조성물

Info

Publication number: KR101944088B1
Application number: KR1020170080393A
Authority: KR
Inventors: 유영선
Original assignee: (주)바이오소재
Priority date: 2017-06-26
Filing date: 2017-06-26
Publication date: 2019-01-30
Also published as: KR20190001047A

Abstract

본 발명은 바이오 비닐용 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항균제와 더불어 생분해 촉매제로서 아세틸카바메이트금속염, 불포화지방산, 중탄산소다 및 스테아린산 등의 성분들이 배합된 복합 생분해 촉매제를 사용함으로써, 이를 이용하여 성형된 항균 바이오 비닐 제품의 산화생분해성(Oxo-biodegradability)을 크게 높임과 더불어 우수한 친환경성 및 기계적 물성을 제공하고 가격경쟁력을 유지할 수 있어, 롤백, 위생백 및 위생장갑의 용도로 매우 적합하게 적용될 수 있는 바이오 비닐용 조성물에 관한 것이다.

Description

생분해 촉매제를 이용한 항균 롤백, 위생백 및 위생장갑 용도의 바이오 비닐용 조성물{BIO-VINYL COMPOSITION FOR ANTIMICROBIAL ROLL BAGS, SANITARY BAGS AND SANITARY GLOVES USING BIODEGRADABLE CATALYST}

환경에 대한 중요성이 대두되면서 다양한 산업 분야에 있어 환경을 오염시키지 않는 기술에 대한 개발이 필수적인 요소로 자리 잡고 있다. 우리 생활에 필수품이 된 플라스틱은 썩지 않아 환경오염의 주범이 되었으나, 최근 자연에 의해 분해되는 플라스틱에 대한 기술 개발이 활발히 진행되고 있고, 그 수요 또한 폭발적으로 증가하고 있다.

이와 관련하여, 국내외적으로 바이오 플라스틱(Bio plastics)에 대한 개발 및 산업화가 활발하게 이루어지고 있다. 바이오 플라스틱은 유한자원인 석유계 원료를 대체하는 소재로 주목을 받고 있으며, 특히 탄소중립(Carbon neutral)형 식물체 바이오매스는 지구의 이산화탄소 총량을 증가시키지 않는 점에서 큰 관심을 끌고 있다. 바이오 플라스틱(Bio plastics)은 크게 생분해 플라스틱(Bio degradable plastics), 산화생분해 플라스틱(Oxo-biodegradable plastics) 및 바이오 베이스 플라스틱(Bio based plastics)으로 나누어지는데, 이 중 바이오 베이스 플라스틱에 산화생분해 첨가제가 더 포함된 산화생분해 플라스틱은 옥수수 등 식물로부터 유래한 바이오매스를 25% 이상 함유하는 플라스틱에 추가로 산화생분해제를 더 첨가한 플라스틱이다. 산화생분해 플라스틱은 그 원료인 바이오매스가 광합성에 의해 생성되는바 이 과정에서 대기 중의 이산화탄소를 사용하여 탄소배출을 억제하는 효과가 있고, 한정된 자원인 석유의 소비량을 줄일 수 있으며, 폐기 후에는 미생물에 의해 분해되고, 특히 물성 개선 및 가격경쟁력 유지 측면에서 각광을 받고 있는 친환경적인 소재이다.

바이오매스에 적용되는 식물체 원천(Plant source)으로는 일반적으로 대기 중의 탄소가 광합성에 의해 고정된 식물자원, 미생물 대사산물 등이 사용되지만, 산업용 플라스틱 원료 차원에서는 기존의 생분해 플라스틱을 바이오매스 원천의 범주에 포함시켜 사용하기도 한다. 가장 많이 사용되는 원천은 초본 에너지 작물(스위치그래스, 미스컨터스, 대나무, 사탕수수, 톨페스큐, 코치아, 개밀 등), 짧은 주기의 목본 작물(포플러, 버드나무, 은단풍, 미루나무, 녹색 물푸레나무, 검정호두나무, 풍나무, 시카모어 등), 산업작물(커넵과 짚류, 리시놀산 추출용 피마자 등), 농작물(옥수수 전분, 옥수수유, 대두유, 대두가루, 밀전물, 기타 식물유 등), 수중 자원(조류, 대형 해조류, 해초, 해양 미생물 등), 농업작물 찌꺼기(옥수수대, 밀짚, 볏짚 등), 임업 폐기물(벌목장에서 제외된 수림), 유기성 도시쓰레기(폐지, 판지, 폐가구, 플라스틱 폐기물 등), 부산물과 폐수(톱밥, 나무껍질 등), 기타 농장이나 육류 가공 작업에서 생겨나는 쓰레기 및 에너지를 포함한 여러 원천이 사용되고 있어 이를 활용한 연구개발이 매우 활발하게 진행되고 있다.

친환경 소재로 주목을 받고 있는 바이오 플라스틱 중 바이오 베이스 플라스틱은 기존 생분해 플라스틱의 단점으로 지적되어 온 조기 생분해 문제, 물성 저하, 낮은 가격경쟁력 및 재활용의 어려움을 극복할 수 있어 급격히 산업화가 진행되고 있다. 또한 최근 아랍에미레이트(UAE)는 산화생분해 관련 규제법안을 전면 확대 시행하였다. 2014년 1월 1일부터 산화생분해(Oxo-biodegradable) 포장재 및 제품만을 UAE 역내 수입 및 유통이 가능하게 하고 난분해 플라스틱 사용을 금지하여 세계 각국에서 그에 대한 대응을 하기 위해 고심하고 있고 또한 사우디아라비아 등 주변국으로 확산이 되고 있어 전세계의 주목을 받고 있다.

하지만, 바이오 플라스틱은 아직까지 그 사용범위가 제한적이다. 바이오매스의 원가상승으로 인해 기존 플라스틱 제품 대비 2~3배 가량 비싸고, 전자제품 및 산업용품 등에서 요구되는 수준의 물성, 강도를 유지하는 것 등 해결해야 할 문제가 많이 남아 있다. 또한 바이오매스 중 전분의 경우 식량자원 사용이란 문제점이 대두되어 그 사용량을 줄일 필요가 있다.

이와 관련하여, 최근 플라스틱에 볏짚, 왕겨, 톱밥 분쇄물과 함께 전분을 첨가시킨 조성물을 이용하여 제조된 1회용 플라스틱 용기 등이 개발된 바 있다. 그러나 이 경우 사출제품, 시트 및 진공성형 제품의 물성 개선에는 효과가 있지만, 얇은 박막 포장재로 사용하기 위한 필름 형태로 제작되는 경우 제조된 필름의 물리적 특성이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 사용 후 폐기를 위해 소각할 경우 폴리에틸렌(PE)의 상대적 함량을 낮추면 발열량이 감소하여 소각로의 사용수명을 더욱 연장할 수 있는바, 이에 대한 상세한 고찰도 함께 필요하다.

이에, 바이오매스(예컨대, 탄소중립형 식물체 바이오매스)를 활용한 친환경적 바이오 비닐 원료로서, 성형된 바이오 비닐 제품(예컨대, 롤백, 위생백 및 위생장갑)에 높은 항균성 및 산화생분해성을 부여함과 더불어, 우수한 물성(초기 신장율 및 인장강도 등), 통기성 및 가격경쟁력을 동시에 확보하고, 소각시의 발열량 또한 감소시킬 수 있는 새로운 형태의 원료에 대한 개발이 요구되고 있다.

Guillet, J. E., "Polymers and Ecological Problems," Baum, B. and White, R.A. (eds.), Plenum Press, New York, 1973, pp. 45-60.

본 발명은 상기 생분해 플라스틱과 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 우수한 항균성을 기본으로, 산화생분해 내지 자연분해가 용이하되 제품에 요구되는 신장율, 인장 강도 등 기계적 물성을 함께 담보할 수 있는 친환경적인 바이오 비닐 제품(예컨대, 항균 롤백, 위생백 및 위생장갑)과 이를 위한 원료 조성물을 제공함을 기술적 과제로 한다.

상기한 기술적 과제를 해결하고자, 본 발명은 아세틸카바메이트금속염, 불포화지방산, 중탄산소다 및 스테아린산을 포함하는 생분해 촉매제; 및 산화아연(ZnO), 은(Ag), 황화아연(ZnS) 및 천연 항균 물질 중에서 선택된 1종 이상의 항균제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해 촉매제를 이용한 항균 롤백, 위생백 및 위생장갑 용도의 바이오 비닐용 조성물을 제공한다.

본 발명의 다른 측면으로는 상기 바이오 비닐용 조성물의 압출성형품을 제공한다.

본 발명에 따라 제조된 산화생분해성 바이오 비닐 제품(롤백, 위생백 및 위생장갑)은 항균성이 뛰어나고, 사용 후 폐기시 자연환경에서 생분해되어 환경부하를 저하시키는 장점을 가지고 있다.

또한, 본 발명에 따라 제조된 산화생분해성 바이오 비닐 제품은 인장강도, 신장율 등 기계적 물성이 우수하여 유연성을 요하는 다양한 필름형 제품군에서 사용될 수 있으며, 3D 프린터용 바이오 필라멘트 같은 다른 제품군에서도 적용될 수 있다.

아울러, 탄소중립(Carbon neutral)형 식물체 바이오매스, 탄산칼슘 등의 원료를 적용할 수 있어 지구상 이산화탄소 저감, 한정적 석유자원의 절감을 이룰 수 있는 장점을 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 사용되는 생분해 촉매제 생산 공정에 대한 개략도이다.
도 2는 ASTM D 6954에 의한 산화분해 및 생분해에 의한 노출 및 테스트 관련 표준 가이드를 보여주는 도표이다.
도 3은 FTIR 시험에 의한 카르보닐기 생성에 대한 시험결과이다.
도 4는 곰팡이 성장에 의한 폴리에틸렌 고분자 분해성 시험결과이다.
도 5는 본 발명에 사용되는 생분해 촉매제의 유기탄소 함량 시험결과이다.
도 6은 평균 이산화탄소 방출량에 의해 산출한 생분해도를 보여주는 그래프이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따라 제조된 바이오 비닐 필름의 UV분해성을 대조군과 비교하여 나타낸 그래프이다.

본 발명에 따른 생분해 촉매제를 이용한 항균 롤백, 위생백 및 위생장갑 용도의 바이오 비닐용 조성물은 아세틸카바메이트금속염, 불포화지방산, 중탄산소다 및 스테아린산을 포함하는 생분해 촉매제; 및 산화아연(ZnO), 은(Ag), 황화아연(ZnS) 및 천연 항균 물질 중에서 선택된 1종 이상의 항균제;를 포함하며, 그 외에 산화촉진제; 가소제; 및 고분자 수지;를 더 포함할 수 있다.

상기 생분해 촉매제는 바이오매스 25 내지 50 중량부; 아세틸카바메이트금속염 0.1 내지 2 중량부; 바인더 수지 30 내지 50 중량부; 불포화지방산 1 내지 5 중량부; 탄산칼슘 10 내지 50 중량부; 중탄산소다 1 내지 5 중량부; 및 스테아린산 1 내지 5 중량부;를 포함하는 것일 수 있다.

상기 바이오매스는 탄소중립형 식물체 바이오매스를 사용할 수 있는데, 가공성, 물성이 우수한 전분, 셀룰로오스 등 유기탄소를 포함하는 바이오매스 또는 혼합물일 수 있으며, 바이오매스 부산물이 사용될 수도 있다. 바이오매스 사용량은 많을수록 이산화탄소 저감효과가 우수하지만 너무 많은 양을 사용하는 경우 물성이 나빠지는 문제점이 있어 적정량을 사용하는 것이 중요하지만 바이오 베이스 플라스틱 규격 기준이 유기탄소 함량 기준으로 25 중량부 이상인 것을 고려하여 바람직하게는 최소 25 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다. 또한 50 중량부 이상 사용하는 경우 물성이 저하되는 문제점이 있다. 한편 이러한 바이오매스로는 대두유, 면실유, 올리브유 및 해바라기유 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수도 있다.

상기 아세틸카바메이트금속염은 고분자 플라스틱의 완전 분해기간을 1년 내지 5년으로 단축하기 위해 첨가되는 촉매제로서 페릭아세틸카바메이트, 알미늄아세틸카바메이트, 망간아세틸카바메이트 또는 그 혼합물이 사용될 수 있는데 바람직하게는 0.1 중량부 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 0.1 중량부 미만으로 사용하는 경우 최종 생분해 기간이 길어지는 단점이 있다. 또한 2 중량부를 초과할 경우 효과는 우수하지만 가격이 상승하는 단점이 있다. 아세틸카바메이트금속염인 페릭아세틸카바메이트, 알미늄아세틸카바메이트, 망간아세틸카바메이트의 철, 알미늄, 망간은 광산화반응을 촉진시키는 역할을 수행한다.

상기 바인더 수지는 선형저밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 사용될 수 있는데, 바람직하게는 저밀도폴리에틸렌이 사용될 수 있다.

상기 불포화지방산은 올레산, 리놀레산, 아라키돈산, 리놀렌산 등 이중 결합이 2개 이상인 폴리엔 지방산을 사용할 수 있는데, 바람직하게는 알파 리놀레산과 아라키돈산의 혼합물을 사용할 수 있다. 불포화 지방산은 고분자 자동산화 기능을 수행하여 고분자 분해에 기여할 수 있는데, 1 내지 5 중량부 사용할 수 있다. 1 중량부 미만의 경우 고분자 분해시 자동 산화분해 기능이 약하고, 5 중량부를 초과할 경우 고분자 물성 저하 및 가격 상승 가능성이 있다.

상기 탄산칼슘은 바이오 비닐 제품의 내구성 강화를 주된 목적으로 첨가되는 무기필러 성분으로서, 평균입경(지름)이 2 μm, 밀도가 1.5~2.0 g/cm³, 열분해 온도가 350℃, 인화점(Flash point)이 400℃인 불수용성 탄산칼슘 펠릿, 구체적으로는 상품명 「CALFIN 1152WA」 또는 「OMYACARB^®1-SW」인 탄산칼슘을 사용할 수 있다. 이처럼 소정의 물리적/화학적 특성을 지닌 특정 종류의 탄산칼슘을 사용함으로써, 바이오 비닐 제품의 통기성을 개선하고, 사용 후 폐기를 위한 소각시 발열량을 감소시켜 소각로의 사용수명을 연장할 수 있는 장점이 있다. 이러한 탄산칼슘 종류는 일반 탄산칼슘보다 입경이 작아서 작업성 및 흐름성도 좋게 만들 수 있다.

상기 중탄산소다는 식물체 바이오매스의 가소제 및 금속염의 작용을 도와 분해를 촉진시키는 성분으로서, 1 내지 5 중량부를 사용할 수 있다. 1 중량부 미만 사용시 그 기능이 약할 수 있고, 5 중량부 초과 사용시 발포가 일어날 수 있는 문제점이 있다.

상기 스테아린산은 이중 결합이 없는 포화지방산으로 생산성, 흐름성을 원활하게 해주는 왁스류와 같은 활제 기능을 수행할 수 있는데, 1 내지 5 중량부를 사용할 수 있다. 1 중량부 미만 사용시 활제로서의 기능을 기대하기 어렵고, 5 중량부 초과 사용시 다이스 토출부에 찌꺼기 발생현상이 생길 수 있다.

전체적으로 상기 성분의 혼합물이 본 발명에서 산화생분해 촉매제로 사용되어 바이오 비닐 제품의 최종 생분해기간을 제어할 수 있게 된다. 한편 조성물의 원료 사용량은 예컨대, 바이오매스 30 중량부, 페릭아세틸카바메이트 0.1 중량부, 알미늄아세틸카바메이트 0.3 중량부, 바인더 수지 40 중량부, 불포화지방산 5 중량부, 탄산칼슘 20 중량부, 중탄산소다 2 중량부 및 스테아린산 2.6 중량부의 비율로 포함될 수 있다.

고분자를 산화분해시키는 광산화반응 메커니즘은 설명하면 다음과 같다.

고분자 사슬은 탄소-탄소 및 탄소-수소의 결합고리로 이루어져 있고, 그 결합에너지는 대략 82~84 ㎉이다. 따라서, 같은 양 또는 그 이상의 에너지(열, 빛, 기계적 에너지 포함)를 고분자에 가하면, 고분자는 사슬이 파괴되어 라디칼(Radical)화 되는 노리시(Norrish)Ⅰ 반응을 하거나, 단량체화 되는 노리시(Norrish)Ⅱ 반응을 하게 된다.

빛은 하기의 식에 의해 수치화된 에너지로 환산할 수 있으며, 파장이 짧을수록 에너지 값은 커지게 된다.

E = hυ = h(c/λ)

E = energy

h = 프랑크(Plank) 상수

c = 빛의 속도

λ = 파장

υ = 주파수

상기 식으로부터 고분자 사슬을 파괴하기 위한 빛의 파장대는 자외선 290 ~ 320 nm 임을 알 수 있고, 지구표면에 도달하는 태양광선은 이 범위의 자외선을 포함하고 있다. 자외선에 의해 파괴된 고분자는 촉매가 있을 경우 산소와 결합하여 자유 라디칼 반응에 의해 급격히 분해가 진행되게 된다.

자유라디칼 산화반응은 다음과 같다.

이상과 같이, 합성 수지 고분자는 자외선에 의한 산화 반응에 의하여 저분자의 카르복실산으로 분해되고, 이러한 저분자량 카르복실산 화합물은 다시 미생물에 의해 분해되어 자연으로 돌아가게 된다.

그러나, 전술한 바와 같이, 합성 수지 고분자를 매립하는 경우에는 매립된 부위가 자외선에 노출될 수 없어 초기 분해가 어렵기 때문에 상기와 같은 저분자량 카르복실산 화합물이 생성될 수 없으므로 미생물에 의한 분해 역시 어렵다는 단점을 가지고 있다.

이에, 본 발명은 바이오매스, 아세틸카바메이트금속염, 불포화지방산, 중탄산소다 등을 적용함으로써, 광산화분해가 어려운 고분자를 광이 없는 조건에서도 1단계로 열, 수분, 산소의 작용으로 분자량 감소가 이루어지고, 이어서 자동 산화 반응을 통해 산화분해를 진행시키고, 2단계로 생분해가 이루어지는 산화생분해 특성이 부여된 산화생분해성 바이오 비닐 제품을 제공하게 되었다.

산화생분해 촉매제 중 아세틸카바메이트금속염의 산화생분해를 촉진시키는 메커니즘을 설명하면 아세틸카바메이트금속염에 포함된 금속이온은 과산화물과 산화환원반응을 반복하여 에너지를 생성시키며, 이 에너지로 인해 라디칼 반응이 시작된다. 또한 이 반응에 의해 고분자의 탄소사슬이 절단되고 산화분해 작용이 일어나서 고분자의 분자량이 저분자화 된다. 중탄산소다의 소디움 이온은 3가 철이온과 함께 고분자 및 카르보닐기와 반응하여 분해를 촉진시킨다. 이렇게 생성된 저분자화물은 최종적으로 자연환경의 미생물에 의해 소화 흡수되고 물, 이산화탄소로 변환되어 분해가 완료된다. Scott, G., Ed., 1993, Atmospheic Oxidation and Antioxidants, Elsevier, London.에 의하면 탄소 사슬 중간의 탄소 원자와 산소 원자가 이중 결합을 가기는 원자단인 카르보닐기(R-C=O-R)는 플라스틱이 분해되는 과정에서 생성되는 물질로 알려져 있다.

일반적인 산화생분해 메커니즘은

1단계에서는 생분해 성분의 미생물 분해 및 산화분해가 진행되어 조성물에 포함된 생분해 성분이 분해되면서 물리적 붕괴가 일어나면서 표면적이 증가되어 분해작용 가속화가 진행되며, 강도 및 신율이 저하되고 다공성 상태로 되면서 구조 약화가 진행된다.

2단계에서는 화학분해로 인해 분자량이 감소되어 생분해로 전이가 이루어지게 된다. 이는 생분해로 인해 생성된 카르복실산, 케톤류, 알데히드류 등에 의해 자동산화가 진행되고, 표면이 점차 친수성이 되어 3단계 생분해가 진행이 가속된다. 또한 첨가된 산화 분해제의 작용으로 열적, 화학적 분해가 촉진된다.

3단계에서는 미생물 분해가 일어나 최종 생분해가 진행되게 된다.

이때 폴리올레핀 등 고분자가 저분자화되어 알코올, 알데히드, 지방산으로 변화된 후, 더욱 분해가 진행되어 물, 이산화탄소 및 바이오매스로 변화되어 생분해가 이루어 진다.

이들 생분해는 실제 자연환경에서는 1-3 단계가 상호 동시 및 상호 보완적으로 동시 진행이 되며, G. Scott etc., Polymer Degradation and Stability Vol. 46, p.211~224(1994)에 의하면 분자량이 4만 이하로 떨어지면, 첨가제 등의 작용이 없어도 자연계에서 존재하는 다양한 미생물의 먹이원이 되어 생태 사이클내에서 미생물에 의한 분해가 활발히 진행된다고 한다.

ASTM D 6954에 의하면 산화생분해 실험은 도 2와 같이 단계별로 시행하고 있다.

제1단계는 UV, 열에 의해 고분자의 저분자화가 진행 및 유기화합물로 붕괴가 되는 것을 확인하기 위해 휘발성 물질량 측정 및 분자량 변화를 측정하고,

제2단계에서는 붕괴된 고분자의 생분해 정도를 일정시간내에서 이산화탄소 발생량으로 측정한다.

제3단계에서는 제2단계에서 생분해가 되지 않는 잔류물의 독성시험을 실시할 수 있지만, 대부분 국가별, 시험기관별로 2단계의 생분해도까지만 실험하고, 생태독성 시험을 위해 식물체 배양, 토양 독성 영향 평가 등인 3단계 독성시험은 필요한 경우에만 실시를 하고 있다.

상기와 같은 과정을 통해, 산화생분해성 바이오 비닐용 조성물을 구현할 수 있고, 이를 압출기로 용융 압출하여 필름을 형성한다. 이를 단독으로 필름형태로 하여 산화생분해성 바이오 비닐을 제조할 수 있다. 상기 생분해 촉매제 자체만으로 바이오 비닐을 제조하여 단층으로 하는 경우라면, EVA 수지 또는 SEBS 수지를 첨가하여 신율 및 인장강도를 보강할 수 있으며, EVA수지의 경우 초산비닐의 함량이 12 내지 21 중량부의 것을 사용하는 것이 바람직하고, 전체 제품에 대비하여 1 내지 5 중량부로 처방하는 것이 바람직하다. 함량이 너무 적은 경우 물성변화를 확인할 수 없으며, 많은 경우 압출 작업시 다이스 토출부에 점성이 생겨 실린더 내부가 가압되어 자열 발생을 초래함과 동시에 바이오매스가 탄화되는 현상으로 연속적 필름성형을 할 수 없다. 동일한 이유로 SEBS 또한 점착성이 강하므로 SEBS의 경우 전체 필름에 대비하여 2 내지 10 중량부로 사용하는 것이 적당하다.

또한, 다른 플라스틱 수지와 함께 공압출하여 다층 형태의 바이오 비닐 제품을 제조할 수 있다. 물론, 사용하는 수지의 선택에 의해, 각종 기능을 부여한 필름이 얻어진다. 예컨대 기체 차단성이 뛰어난 필름이나, 열접착성이 뛰어난 필름 등을 사용하여 기능성을 부가할 수 있음은 물론이다.

상기 생분해 촉매제를 첨가제로 제 1수지층과, 다른 필름용 수지 조성물을 사용하여 공압출하여 다층 필름형태로 제조할 수 있다. 상기 제 1수지층이 외부, 내부, 또는 중간에 위치하는 등의 다양한 형태로 다층 필름이 가능함은 물론이다. 상기 조성물은 랩용 등 조성물의 기본 베이스가 되는 수지가 올레핀 계열이므로 올레핀 계열을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 올레핀계 수지는 폴리에틸렌 수지인 것이 바람직하다. 폴리프로필렌의 연화점보다는 폴리에틸렌의 연화점의 범위가 보다 넓고 그 구조적 측면에서도 장점이 있기 때문이다. 포장용도, 랩용도로 사용되기 위해 좀 더 가공성과 물성을 좋게 하기 위해 폴리에틸렌 수지를 좀 더 특정할 수 있다. 물론, 필요 물성에 따라 보다 결정구조를 갖는 폴리프로필렌을 혼용하여 사용하는 것도 가능하다. 상기 제 2수지층은 선형저밀도폴리에틸렌 수지와 저밀도폴리에틸렌 수지를 공압출하여 다층형태인 것이 바람직하다.

일반적으로 폴리에틸렌 필름 제품의 경우 선형저밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 폴리에틸렌 개질제, 방담제, 접착제 등을 사용하는 것이 일반적이다.

본 발명에 따른 산화생분해성 바이오 비닐용 조성물은 일련의 압출 및 냉각 과정을 통하여 얇은 박막 형상의 필름으로 얻어질 수 있다. 조성물 단계에서 미리 설정한 기계적 물성이 필름에서도 구현될 수 있어야 하고, 이에 따라 필름의 두께가 설정될 필요가 있다. 본 발명에 따른 산화생분해성 바이오 비닐 제품의 두께는 바람직하게 10 내지 20 ㎛가 될 수 있고, 더 바람직하게 11 내지 15 ㎛가 될 수 있다. 11 내지 15 ㎛의 두께 범위에서 필름에 적합한 우수한 물성이 나타날 수 있다.

상기 항균제는 본 발명에 따른 바이오 비닐용 조성물에 강하고 지속적인 항균성을 부여하는 성분으로서, 산화아연(ZnO), 은(Ag), 황화아연(ZnS) 및 천연 항균 물질 중에서 선택된 1종 이상을 사용한다. 이때 상기 천연 항균 물질로는 피톤치드, 키토산, 프로폴리스, 코코넛유, 종려나무기름, 유채씨유, 피마자유, 땅콩기름, 팜커널유, 옥수수기름, 포도씨유, 헤이즐넛유, 아마씨유, 쌀겨유, 홍화유, 식물 유래 방향유, 계피유, 겨자유 및 정향유 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 또한 상기 항균제는 바이오 비닐용 조성물 100 중량부를 기준으로 0.05~5.0 중량부(예컨대, 1 중량부) 정도 포함되는 것이 적절하다.

상기 산화촉진제는 플라스틱 수지 등과 같은 고분자 물질의 분해를 가속화하고 열분해, 광분해 및 자동산화분해를 더욱 촉진하기 위한 성분으로서, 베헨산, 포름산, 아세트산, 미리스트산, 펜타데실산 및 카프로산 중에서 선택된 1종 이상의 포화지방산;과 녹는점 50℃ 이하(예컨대, -50℃~50℃)인 아크릴산, 이소크로톤산, 운데실렌산, 아라키돈산 및 프로피올산 중에서 선택된 1종 이상의 불포화지방산;을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 가소제는 식물체 바이오매스를 가소화시키는 성분인바, 최종 제품의 식물성 바이오매스 함량이 높으면 그만큼 이산화탄소 배출이 적게 되는 측면에서 바람직한데, 일반 식물체는 신장율, 강도, 흐름성 등 물성이 나빠 완제품에 많은 양을 첨가할 수 없다. 따라서 부족한 식물체 바이오매스 함량을 높이는 작용으로서 식물체의 가소화가 중요하며, 유지류 등을 효과적으로 가소화시켜야만 바이오 비닐의 투명성도 좋아진다. 상기 가소제로는 식물성 가소제인 트리아세틴(Triacetin)(하기 구조식)을 사용할 수 있다. 상기 트리아세틴은 화살나무과(Evonymus europaea)의 종자에 함유돼 있는 천연 유래의 친환경 가소제로서, 무색의 액체라 바이오 비닐 제품의 투명성에 불리한 영향을 미치지 않고, 항곰팡이 작용도 일부 수행하여 제품의 신선도 유지 기능에도 일조할 수 있는 장점이 있다.

[트리아세틴의 구조]

상기 고분자 수지로는 PE, PP 등 올레핀계 수지 또는 상용성 및 분산성이 우수한 임의의 고분자 레진을 사용할 수 있으며, 예를 들어 LDPE, HDPE, LLDPE 또는 고투명 PP 등 비정질 특성이 있는 수지를 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 바이오 비닐 조성물은 압출성형 등을 통해 바이오 필름의 형태(예컨대, 50㎛ 두께)로 제공된 후 필요한 추가 가공을 거쳐, 각종 바이오 비닐 제품, 특히 항균 롤백, 위생백 및 위생장갑으로 제조될 수 있다. 또한 PVA 및 점착성 수지 등을 추가로 첨가하고 T-die형 필름기로 성형하여 고투명의 바이오 랩 형태(예컨대, 15㎛ 두께)로 제공될 수도 있다.

본 발명에 따른 바이오 비닐 조성물을 압출성형하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 준비된 조성물을 압출기(예컨대, 트윈 익스트루더)를 이용하여 압출한 후 송풍 건조하여 수행할 수 있다. 압출시에는 압출기(예컨대, 트윈 익스트루더)를 통한 반응온도 100~300℃, 스크류 회전속도 300~800RPM의 조건에서 수행하는 것이 적절하다.

이하, 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 예로 한정되는 것은 아니다.

실시예

(1) 생분해 촉매제의 제조

PLA 전분 30 중량부, 페릭아세틸카바메이트 0.1 중량부, 알미늄아세틸카바메이트 0.3 중량부, LDPE 40 중량부, 리놀레산 5 중량부, 탄산칼슘 20 중량부, 중탄산소다 2 중량부, 스테아린산 2.6 중량부를 헨셀믹서에 투입한 후, 고온 혼합시 발생되는 자열에 의해 80±5℃가 될때까지 회전속도 400 RPM으로 혼합 및 건조를 한 다음, 통상의 익스트루더인 다이 직경 90 mm, L/D 40인 압출성형기를 이용하여 스크류 온도 180 내지 200℃, 스크류 회전속도 500 RPM으로 스트랜드를 압출 생산하고 공냉 또는 수냉식으로 냉각후 펠리타이저로 절단하여 펠릿 형상의 생분해 촉매제를 제조하였다.

(2) 바이오 원료 펠릿의 제조

(1)에서 제조된 생분해 촉매제, 식물체 바이오매스, 활제(DA-01, Sungu Co. Ltd., Siheung, Korea), 피톤치드, 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 베헨산(Behenic acid), 트리아세틴(Triacetin), 탄산칼슘(CALFIN 1152WA, 평균입경 2 μm), 왁스(LC-102N, Lion chemtech, Daejeon, Korea) 및 유기산(Citric acid, APS Co. Ltd., Ansan, Korea)(표 1 참조)을 믹서에 투입한 다음, 500 rpm, 100±10℃를 유지하면서 50분간 건조를 수행하였다.

이어서, 압출성형기(JTE-58HS, tween extruder, JinsanPRM, Korea)를 이용하여(다이 직경: 58 mm, 롤 비율(길이/직경): 40, 배럴 온도: 170℃, 스크류 회전속도: 800 rpm, 스크류 니딩존 2개, 리버스존 2개, 진공벤트존 1개, 오픈벤트존 1개) 스트랜드를 만들었고, 수분 재흡수 방지를 위해 공랭식 콘베이어 벨트를 이용해 냉각한 다음, 이를 2~3 mm 크기로 커팅하여 바이오 원료 펠릿을 제작하였다.

[표 1]

(3) 바이오 비닐 필름의 제조

실시예 1로서, 상기 제조된 바이오 원료 펠릿, 고밀도폴리에틸렌(HDPE)(7000F, Honam Petrochemical Corporation, Seoul, Korea) 및 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)(UF315, Honam Petrochemical Corporation, Seoul, Korea)을 혼합한 후, 스크류 온도 100℃에서 필름성형기(BS-55, Boosung, Hanam, Korea)로 압출하여 두께 50㎛의 항균성 바이오 비닐 필름을 제조하였다.

[표 2]

실시예 2로서, 인플레션 필름 성형기(1400-OOBBIN, 유진엔지니어링)을 이용하여 생분해 촉매제의 함량을 달리하고 LLDPE, LDPE, PE개질제, 접착제 및 방담제와 함께 혼합기에 넣어 혼합한 후 호퍼로 이송한 다음 170℃에서 평균 두께 0.02 mm의 필름으로 가공하였다. 배합비율은 표 3에 표시하였다. 아울러 T-Die 필름 성형기(Cast Film & Sheet Chill Roll Machine, LABTECH Engineering)를 이용하여 생분해 촉매제와 PP를 혼합기에 넣어 혼합한 후 호퍼(hopper)로 이송하고 210℃에서 0.03 mm의 필름을 가공하였다. 생분해 촉매제의 혼합비율은 중량 기준으로 각각 대조구는 0, PP-1은 1 중량부, PP-2는 2 중량부로 조정하였다.

[표 3]

실험예

(1) 바이오매스 유래 유기탄소의 함량

생분해 촉매제내 바이오매스 유래 유기탄소 함량을 측정하는 규격인 ASTM D 6866(유럽 공인 방식 명칭 CEN16137)에 의거하여 미국 BETA 연구소에 의뢰해 실시예 2로부터 얻어진 바이오 비닐 필름 시료 25 g으로 시험을 진행하였다.

도 5의 BETA 연구소 시험결과 바이오 비닐 필름의 유기 탄소함량은 39%로, 미국농무성(United States Department of Agriculture) 인증기준인 25%보다 높은 것으로 나타났다.

(2) 광산화분해 시험결과

광산화분해는 ASTM D 5208-01 CYCLE A 방법으로 실시예 2의 바이오 비닐 필름을 UVA 340 nm로 100시간을 각각 처리하여 화학적 분해를 시킨 다음 UTM 설비를 이용하여 인장강도와 신장율을 측정하였고, 그 결과를 표 4에 나타내었다.

[표 4]

대조구인 LDPE-C의 경우 UV 처리후 인장강도 및 신장율 감소가 크지 않았으나, 실험구인 LDPE-1, LDPE-2 및 LDPE-3의 경우 산화분해가 진행되어 작은힘에 의해 필름의 형상을 잃고 붕괴되어 아주 작은 조각으로 붕괴가 될 수 있음을 예측할 수 있다.

폴리프로필렌을 적용한 경우에도 폴리에틸렌과 마찬가지로 대조구인 PP-C의 경우 UV 처리후 인장강도 및 신장율 감소가 적었고, 실험구인 PP-1, PP-2의 경우 물성 저하가 현저하여 측정이 불가능하였다.

또한, 국가식품클러스터 지원센터를 통해 ASTM D 882 방법에 따라 실시예 1의 항균성 바이오 비닐 필름을 25×102 mm로 제단한 샘플에 대해서 기계적 물성(인장강도, 신장율)을 측정하였으며, 그 결과는 표 5와 같다.

[표 5]

대조군의 인장강도 및 신장율은 29.65 MPa와 925% 이상으로 나타났다. 추가로 바이오매스와 생분해 촉매제 등을 첨가한 항균성 바이오 비닐 필름도 대조군과 물성이 비슷한 것으로 나타났다.

아울러, 국가식품클러스터 지원센터에 시험분석을 의뢰하여 생분해 촉매제 함량을 0%, 0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%로 하여 제조한 실시예 1의 항균성 바이오 비닐 필름 및 일반 비닐 필름(0%) 5종을 100시간 동안 UV 345㎚로 처리하면서 20시간 마다 샘플링을 하여 인장강도 및 신장율 변화를 측정하였다.

생분해 촉매제를 함량별로 처리한 항균성 바이오 비닐 필름은 0.5%의 경우 대조구와 비교하였을 때 그 차이가 미미하였으나 촉매제 함량이 1.0% 이상인 경우 대조구와 비교하였을 때 함량이 높아질수록 항균성 바이오 비닐 필름의 물성 저하가 뚜렷하였다.

(3) 적외선 분광시험(FT-IR)

UV 노출후 기계적 물성변화를 볼 때 광산화분해가 진행된다는 것을 간접적으로 알 수 있었으나, 보다 명확한 결과를 보기 위하여 UV 345nm에서 600시간 조사후 실시예 2의 LDPE-C, LDPE-1, LDPE-2 및 LDPE-3의 화학적 조성 변화를 FTIR(Perkin-Elmer 1760X)을 이용하여 관찰했다. 필름에 묻어 있는 불순물을 제거하고 멸균액으로 2시간 동안 세척하고 진공오븐에서 24시간 동안 건조시킨 후 p-xylene을 추출용매로 사용하여 Soxhlet 추출기를 이용하여 2시간 정도 추출을 실시해서 추출 잔류물은 제거하고 추출해낸 용액을 진공오븐에 넣고 용매를 모두 증발시킨 후 잔여 성분을 170℃ 압축기(hot press)를 사용하여 0.15 mm의 필름을 만들어 적외선 분석을 행하였다. 그리고 생분해 과정의 모든 시료는 위와 동일한 방법으로 추출을 실시하고 잔여 성분을 가지고 FTIR 시험을 실시하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.

이 결과에서 살펴보면 자외선에 전혀 노출을 행하지 않은 필름(a)에서 1710cm^-1의 카르보닐(carbonyl) 흡수대를 관찰할 수 없는 반면 UV 노출 후의 필름(b)에서는 카르보닐 흡수대를 관찰할 수 있었다. 이는 실시예의 폴리에틸렌 필름이 광산화분해를 유도할 수 있는 것을 충분히 입증하는 자료이다. 도 3에서 UV 노출 후의 변화를 보이고 있는 (a)를 보면 약간의 변화를 관찰할 수 있는데 1710cm^-1부근의 흡수대가 증가하는 것을 관찰할 수 있다. 이 카르보닐 흡수대는 300nm 이상의 장파장영역의 자외선에 의해서 충분히 광산화작용을 유도할 수 있는 관능기이며, 카르보닐 흡수대의 증가는 광산화가 Norrish Type II의 공정으로 진행되는 것을 나타낸다.

(4) 분자량 감소 시험

실시예 2의 LDPE-1, LDPE-2 및 LDPE-3의 비교 실험에서 인장강도, 신장율 감소율이 유사한 결과로 얻어졌다. 이에 가격적인 측면에서 가장 저렴한 LDPE-3의 분자량 감소를 측정하기 위하여 ASTM D 5208-01(Cycle C)에 따라 UV 345nm로 400시간, 500시간, 600시간 처리한 다음, 고온 GPC(PL-GPC 220 system)로 수평균분자량(Mn) 및 중량평균분자량(Mw)을 측정하였고 그 결과를 표 6에 나타내었다. UV 처리후 LDPE-3의 분자량은 처리전에 비해 크게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 종합해 보면 분자량이 큰 장쇄 고분자가 빛에 의하여 자동산화가 진행되어 사슬이 끊어져 단사슬의 저분자화가 되었음을 나타내며, 이러한 저분자화된 고분자는 미생물이 이용할 수 있어 생분해의 가능성을 더욱 명확히 나타낸다고 볼 수 있다.

[표 6]

1) 전개용매 : TCB + 0.04 BHT(after drying with 0.1% CaCl₂)

컬럼 : 2 x PLgel mixed-B (7.5 x 300 mm)

검출기 : RI detector

2) Mn : 수평균분자량

3) Mw : 중량평균분자량

또한, 실시예 1에서 제조된 항균성 바이오 비닐 필름의 분자량 감소 평가는 GPC(Gel permeation chromatograph) 시료처리방법을 이용하였고 UV 340nm에서 300, 400, 500, 600시간 조사 처리한 필름의 분자량 측정을 실시하였다. 대조구로는 영국의 Wells사 필름 데이터를 이용해 비교하여 그 결과를 표 7에 정리하였다.

본 발명에 따라 제조된 항균성 바이오 비닐 필름의 경우 500시간에 UV처리 후 분자량이 4980으로 ASTM D 6954 기준인 5000Da 이하로 적합하였다. 하지만 대조구인 경우 1400시간에 5010Da로서, 본 발명의 항균성 바이오 비닐 필름이 대조구 대비 보다 빨리 분해되는 것으로 나타났다.

[표 7]

(5) 곰팡이에 의한 필름의 분해성 시험

ASTM G21-96의 방법으로 실시예 2의 LDPE-1 및 LDPE-3 필름의 분해성을 평가하였으며 그 과정은 다음과 같다. 한국 유전자은행에서 분양 받은 Aspergillius niger, Penicillium pinophilum, Trichoderma virens , Aureobasidium pullulans 　var. pullulans, Penicillium funiculosum 5 종류의 곰팡이 균주들을 각각의 배지에 2번씩 계대배양한 후 형성된 포자를 백금이로 1 loop 취하여 포자덩이가 잘 분리되도록 흔들어 현탁액을 여과한 다음 균사체를 분리하였다. 분리된 각각의 균사체를 멸균된 플라스크에 담아 곰팡이 포자 현탁액 1 mL에 1,000,000±200,000개의 포자가 포함되도록 하여　5 종류의 곰팡이가 같은 양씩 혼합된 포자 현탁액을 최종 접종원으로 사용하였고, 최소 영양염 배지 위에 13×80 mm 크기의 필름 시편을 올려놓고 시편과 배지 전체가 젖도록 혼합 포자 현탁액을 스프레이 했다. 각각의 처리구를 28 내지 30℃, 85% 상대습도에서 30일간 배양한 다음, 주사전자현미경(XL30 ESEM-FEG)을 사용하여 곰팡이 생육 정도를 비교하였다.

분해성 시험 중 곰팡이의 성장을 관찰하기 위한 주사전자현미경 사진을 보면 도 4 (a), (c)의 곰팡이 접종 전 LDPE-1, LDPE-3 필름에 비하여 도 4 (b), (d)에서 보는 바와 같이 곰팡이 접종 후 LDPE-1, LDPE-3 필름의 표면 위에 곰팡이의 많은 생육을 관찰할 수 있었고, 미세한 균열 사이로 곰팡이들이 침투해 들어간 모습을 살펴볼 수 있었다. 이는 Cole(Agricultural and Synthetic Polymers. Graham Swift (ed.) p. 76. America Chemical Science 1988)의 이론에서 살펴볼 수 있듯이 미생물들이 적절한 생존 환경 내에 존재하면 플라스틱 필름의 표면과 미세한 구멍 (micropore) 사이로 침투해 들어간다는 사실을 확인한 결과라고 할 수 있다. 이러한 필름 시편의 표면 변화의 관찰 결과로부터 시간이 경과하면서 저분자화된 고분자를 미생물이 먹어치우는 것으로 판단되어 완전 생분해로 진행될 가능성이 충분히 있음을 추정할 수 있다.

(6) UV분해성 및 생분해성 평가

UTM 설비를 사용해 물성을 측정하여 실시예 1의 바이오 비닐 필름의 UV분해성 및 생분해성을 평가하였다.

생분해성 평가는 산화생분해 평가 방법인 ASTM D6954-04 방법에 따라 테스트 하였다. 분해성 평가는 도 2와 같이 3단계로 구분되며, 1단계에서는 ASTM D 5208-01 CYCLE A 방법으로 UVA 340 nm로 100시간 처리하여 화학적 분해를 시킨 후, UV 처리된 시료의 생분해도를 KSM-3100-1의 방법으로 퇴비화 조건에서 측정하였다.

실시예 1의 항균성 바이오 비닐 필름에 대한 산화생분해 방법에 의한 45일간의 생분해성 평가 결과를 도 6에 나타내었다. 본 발명에 따라 제조된 항균성 바이오 비닐 필름의 이산화탄소 방출량에 의해 계산된 평균 생분해도는 39.2%로 나타났다. 특히 8일 이후부터 본 발명에 의해 제조된 대두유 이용 항균성 바이오 비닐 필름은 거의 일정한 생분해도로 분해되는 것을 확인할 수 있었다. 아울러 표준물질 대비 51.5%의 생분해도를 나타내었다.

또한, 생분해 촉매제의 함량에 따라 본 발명 항균성 바이오 비닐 필름의 UV 분해성을 평가한 결과, 대조군 대비 자외선 조사 이후 필름의 강도 보유율 및 신도 보유율이 크게 감소하여 자연상태에서 충분히 분해될 수 있음을 시사해 주었다(도 7 및 도 8 참조).

(7) 식품포장재로서의 필름 안정성

실시예 2로부터 제조된 바이오 비닐 필름을 KFDA의 규정에 따라 식품공전의 기구 및 용기·포장의 기준·규격 중 합성수지제 방법에 의거하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.

[표 8]

시험결과, 재질에서 Pb, Cd, Hg, Cr⁶ ⁺은 측정 설비의 검출한계인 10 ㎎/㎏ 이하였고, 합계로서 100 이하인 규격기준에 적합한 것으로 나타났다. 또한 용출 시험에서 중금속, 과망간산칼륨 소비량 및 총 용출량이 규격기준에 알맞은 것으로 나타났다. 이에 따라 본 발명에 따른 생분해성 바이오 비닐 필름은 식품용 용기 포장 규격에 매우 적합함을 알 수 있다.

또한, 실시예 1의 대두유 이용 바이오 비닐 필름에 대해서도 동일한 방법으로 식품포장재로서의 적합성 여부를 판정하였다.

재질 시험에서 Pb, Cd, Hg, Cr⁶ ⁺는 검출되지 않았으며, 용출 시험결과 중금속 및 과망간산칼륨, 증발잔류물이 규격기준에 알맞은 것으로 나타났다.

[표 9]

(8) 유럽 1차 식품포장재 적합성 시험 분석

LFGB(German Food and Feed Code) Reg(EU) No 10/2011 Dir 92/64/EC packaging regulation에 따라, 실시예 2로부터 제조된 바이오 비닐 필름의 유해성분 등 식품포장재 적합성 시험을 진행하였고, 그 결과 하기 표 10에 나타내었다. 시험결과, 7가지 항목에서 Pass되어, 식품에 직접 접촉이 되어도 안전한 유럽 1차 식품포장재 인증 규격기준에 적합한 것으로 나타났다.

[표 10]

(9) 항균성 평가

항균성 평가를 위해 대조군인 일반 비닐 필름과 시험군인 실시예 1의 항균성 바이오 비닐 필름의 표면을 70% 에탄올로 살균하여 준비한 후, 균액을 0.4 mL씩 채취하여 대조군과 시험군 필름 위에 접종하였다. 접종한 시편을 인큐베이터에서 배양시키고 Stomacher pouch를 사용하여 배양시킨 균을 회수한 뒤, 회수한 균액을 1 mL 채취하여 배지에 도포한 후 24시간 배양시켰고 마지막으로 콜로니 카운터를 사용하여 균수를 측정한 결과, 아래 그림 1에 나타낸 것처럼 대조군과 시험군을 비교하여 항균작용이 99.9% 나오는 것을 확인하였다.

[그림 1]

결과 검토

본 발명에서는 생분해 촉매제를 포함하는 산화생분해성 항균 바이오 비닐 필름을 개발하고, 이에 대해 산화생분해 촉매제 유무에 따라 유형을 나누어 생분해성, 물성 변화 및 제품 안전성 등을 시험하였다.

탄소 중립(Carbon neutral)형 식물체 바이오매스는 지구의 이산화탄소 총량을 증가시키지 않는 점에서 주목을 받고 있는데 생분해 촉매제의 바이오매스 함량이 39%로 USDA 기준인 25%보다 높았다. 또한 바이오 비닐 필름의 안전성 시험결과 한국 식약처 식품포장 규격기준에 적합하였고, 식품과 직접 접촉을 하는 1차 식품 포장재로서 적합성을 시험한 결과 유럽 LFGB 규격기준에 적합하였다. 아울러 생분해 가능성을 파악하기 위해서 곰팡이에 의한 성장시험을 실시한 결과 일반 폴리에틸렌에 비해 곰팡이가 활발히 생육하여 완전 생분해 가능성을 보여 주었다. 나아가 인장강도, 연신율을 비교한 결과 기존 제품 대비 유사한 결과를 보여 물성이 우수함을 알 수 있었다.

즉, 본 발명의 산화생분해성 항균 바이오 비닐 제품은 일반 플라스틱이나 기존 생분해성 플라스틱과 비교할때 물성 및 가격 경쟁력이 우수하여 대량생산 및 산업화 가능성이 충분함을 확인하였다.

본 발명에 따른 항균성 바이오 비닐은 항균성, 생분해성 및 기계적 물성이 우수하고, 생분해 촉매제의 유기탄소 함량이 미국농무성 등의 바이오 베이스 플라스틱 규격 기준에도 적합하여, 항균 롤백, 위생백 및 위생장갑 등 바이오 비닐 제품의 신소재로서 매우 적합하게 적용이 가능할 것이다.

이러한 본 발명의 항균성 바이오 비닐은 식품포장재를 포함한 친환경 패키징, 3D 프린터용 바이오 필라멘트 등 다양한 제품군에 활용될 수 있을 것이며, 그 사업적 파급효과 또한 클 것으로 기대된다.

Claims

아세틸카바메이트금속염, 리놀레산, 중탄산소다 및 스테아린산을 포함하는 생분해 촉매제; 및
산화아연(ZnO), 은(Ag), 황화아연(ZnS) 및 천연 항균 물질 중에서 선택된 1종 이상의 항균제;를 포함하고,
상기 천연 항균 물질은 피톤치드, 키토산, 프로폴리스, 코코넛유, 종려나무기름, 유채씨유, 피마자유, 땅콩기름, 팜커널유, 옥수수기름, 포도씨유, 헤이즐넛유, 아마씨유, 쌀겨유, 홍화유, 계피유, 겨자유 및 정향유로 구성된 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는,
생분해 촉매제를 이용한 항균 롤백, 위생백 및 위생장갑 용도의 바이오 비닐용 조성물.
제1항에 있어서,
아세틸카바메이트금속염은 페릭아세틸카바메이트, 알미늄아세틸카바메이트, 망간아세틸카바메이트 또는 그 혼합물임을 특징으로 하는,
생분해 촉매제를 이용한 항균 롤백, 위생백 및 위생장갑 용도의 바이오 비닐용 조성물.
제1항 또는 제2항에 따른 조성물의 압출성형품.