KR101951009B1 - 식물성 지방산을 함유하는 플라스틱 제품 및 그 제조방법 - Google Patents

식물성 지방산을 함유하는 플라스틱 제품 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식물성 지방산을 함유하는 플라스틱 제품 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 제조방법은 합성수지에 식물 지방산을 0.1~10.0중량% 함유시켜 통상의 방법으로 성형하는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 플라스틱 제품은 항균성과 대전방지성 및 기타 물성이 우수하다.
본 발명의 제품은 식품포장용 랩, 식품보관용기, 장판지 등으로 효과적으로 사용될 수 있다.
[색인어]
항균성, 대전방지성, 식품보관용기, 식물 지방산

Description

식물성 지방산을 함유하는 플라스틱 제품 및 그 제조방법 {Plastic goods including plant fatty acid and the manufacturing method thereof}
본 발명은 식물성 지방산을 함유하는 플라스틱 제품 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하기로는 강도, 신도, 탄성 등 제반 물성이 우수하고 외관 특성과 광택성, 항균성, 생산성 등이 현저하게 개선된 식물성 지방산을 함유하는 플라스틱 제품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
식품재료의 포장 필름이나 식품 저장용기의 경우는 식품이 미생물에 의하여 변질되는 것을 방지하기 위하여 항균성을 부여하는 것이 필요하다. 이러한 이유로 다양한 종류의 항균성 필름이나 플라스틱 제품이 개발된 바가 있으며, 그 주종은 무기 항균제를 첨가하는 것이다.
그러나 최근에는 무기항균제의 인체 유해성이 문제가 될 수 있으므로 천연항균제를 사용하는 기술들이 개발되기 시작하였다. 한국 특허 제10-0957077호에서는 고추냉이 추출물을 항균제로 사용하여 포장지 필름 층 사이 또는 일 측면에 항균층을 형성시켰다.
한국 특허 제10-1046957호에서는 인삼 추출물을 천연항균제로 사용하였고, 한국 특허 제10-0941800호에서는 쇠비름 추출물을 천연항균제로 사용하였다.
상기 기술들은 모두 우수한 항균효과를 발휘하기는 하지만, 천연항균제가 지나치게 고가이고 얻어진 제품의 물성이 열악하다는 문제점들을 가지고 있다.
본 발명은 강도, 신도 등 제반 물성이 현저하게 향상된 플라스틱 제품을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은 생산성이 우수한 플라스틱 제품을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 항균성을 가진 플라스틱 제품을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 탄성이 우수한 플라스틱 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 플라스틱 제품은 식물 지방산을 0.1 내지 10.0중량% 함유하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 제조방법은 식물 지방산 0.1 내지 10.0중량%를 합성수지에 함유시켜 성형하는 것으로 구성된다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서 사용되는 식물성 지방산은 아마씨 오일, 해바라기씨 오일, 유채기름, 동백기름, 피마자 기름 등과 같이, 리노레익 산(Linoleic acid), 올레익 산(Oleic acid), 스테아릭 산(Stearic acid), 팔미틱 산(Palmitic acid), 리카닌산(Licanic acid), 리치놀산(Ricinol acid), 리놀렌산(Linolenic acid) 등과 같은 성분을 주로 함유하고 있는 지방산이다.
아마씨 오일의 경우 그 구성성분은 아래의 표1과 같다.
성분 함량 (g/100g 지방산) 비고
Myristic acid 0.04021
Pentadecanoic acid 0.02228
Palmitic acid 5.27593
Palmitoleic acid 0.05897
Margaric acid 0.06364
Heptadecenoic acid 0.04187
Stearic acid 3.47834
Oleic acid 18.56481
Linoleic acid 15.39735
Linolenic acid 56.41282
Arachidic acid 0.14637
Gadoleic acid 0.13117
Eicosadienoic acid 0.04389
Eicosadienoic acid 0.02286
Heneicosanoic acid 0.04995
Behenic acid 0.12625
Erucic acid 0.01942
Lionaceric acid 0.10388
플라스틱 합성수지에 첨가물을 가하는 경우 통상 강도, 신도 등의 물성의 저하가 초래되는데, 본 발명의 플라스틱 제품의 물성은 통상의 합성섬유의 물성보다 오히려 더 향상되므로 상기 성분들이 합성수지와 화학적 결합을 하는 것으로 여겨진다.
식물 지방산을 플라스틱 제품 고분자 물질에 함유시키는 방법으로는, (i) 식물 지방산을 합성수지 칩에 코팅하고 건조시켜서 얻어진 칩을 통상의 방법으로 성형하거나 마스터배치 칩으로 제조하는 방법과, (ii) 식물 지방산을 첨가하여 마스터 배치 칩으로 제조한 후 이 마스터 배치 칩 단독 또는 일반 플라스틱 합성수지 칩과 혼합하여 통상의 방법으로 성형하는 방법, (iii) 성형 전 식물 지방산을 압출기의 용융 존으로 투입하는 방법, (iv) 중합공정 중 식물 지방산을 첨가하는 방법 등을 들 수 있다.
상기 (i)의 방법, 즉 식물 지방산을 합성수지 칩에 코팅하는 방법에 있어서, 건조방법은 로타리형 열풍건조기를 이용하거나 고주파 건조기를 이용하는 것이 바람직하다. 건조과정에서 식물 지방산이 열 열화되는 것을 최소화할 수 있기 때문이다.
상기 (i), (ii)의 방법에서 작업성을 향상시키기 위하여 식물 지방산에 물과 유화제를 첨가하여 유화시켜 사용할 수도 있다.
식물 지방산의 적절한 첨가량은 0.1 내지 10중량%이며, 이 범위 미만의 경우에는 투입효과가 부족하며, 이 범위를 초과하는 경우에는 제조상의 어려움이 있고 얻어진 플라스틱 제품의 물성에도 악영향을 미치게 된다.
필요에 따라 공정 중에서 산화방지제, 열 안정제, 점도 개선제 등과 같은 통상적으로 사용되는 첨가제를 첨가할 수 있음은 당연하다.
또한, 혼합공정이나 코팅공정 등에서 작업성을 향상시키기 위하여 식물 지방산에 건조 촉매제를 첨가하여 사용할 수도 있으며, 식물 지방산을 공기 중에서 또는 공기가 없는 상태에서 가열하여 결합속도를 향상시킬 수도 있다.
본 발명의 플라스틱 제품은 강도, 신도 등 제반 물성이 현저하게 향상되었으며 또한 우수한 항균성과 탄성을 가지므로 식품 재료 포장용 필름이나 식품 보관용기, 장판지, 냉장고 내장재, 각종 병 종류 등으로 효과적으로 사용될 수 있다.
도1은 식물 지방산을 함유하지 아니한 폴리에스터 필름의 고체 NMR 그래프이고,
도2는 식물 지방산을 1중량% 함유한 폴리에스터 필름의 고체 NMR 그래프이고,
도3은 식물 지방산은 5중량% 함유한 폴리에스터 중합칩의 고체 NMR 그래프이다.
본 발명의 실시예는 아래와 같다.
[실시예 1 내지 3 및 비교예 1]
하기 표 2에 기재된 바와 같은 조성으로 마스터배치를 준비하고, 이 마스터배치를 티-다이 익스트루더를 사용하는 통상의 티-다이법을 이용하여 식품포장 랩으로 사용될 수 있는 필름으로 성형하였다.
성형된 필름으로부터 시편을 취하여 하기의 실험예 1의 항균성 시험에 적용시켰다.
폴리염화비닐 DOA 대두유 열안정제 방담제 아마씨 오일
실시예 1 76 18 3 1 1 1.0
실시예 2 74 18 3 1 1 3.0
실시예 3 72 18 3 1 1 5.0
비교예 1 77 18 3 1 1 0
실험예 1. 항균성 평가시험
상기 실시예들 및 비교예에서 수득된 필름으로부터 시편을 10cm2의 크기로 절단하고, 여기에 표 3에 기재된 바의 전 배양한 시험균 현탁액을 100μl 접종하고, 가압 밀착하여 37℃의 온도를 유지하는 항온항습기에서 24시간 배양한 후, 생균수를 계수하여, 생균수의 백분율((최초균수-최종 생존균수)/최초균수*100)을 구하였다.
시험균주 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
에스케리키아 콜리(Escherichia coli) 54% 85% 99% -12%
스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 72% 88% 99% -10%
[실시예 4 및 비교예 2]
폴리에스터 칩에 아마씨 오일 1중량%를 별도 분급장치를 이용하여 압출기 상단에 투입하여 통상의 제조 방법으로 압출성형하여 필름을 얻었다. 이때의 제조 조건은 라인 스피드, 적하비율 및 캐스팅 공정은 통상의 방법에 따랐으며, 종방향 연신비는 1~6단계를 통하여 각 단계에서 0.5 내지 2.0으로 하여 총연신비를 3.5배로 하였고, 이때의 온도 범위를 20 내지 250℃로 하였다. 횡방향 연신의 온도 조건은 50 내지 220℃ 범위 내에서 수행하였으며, 횡방향(TD) 연신율 7000mm로 연신하여 두께 25μm의 필름을 제조하였다(실시예 4).
비교예 2는 실시예 4와 동일하게 시행하되 아마씨 오일을 첨가하지 아니하였다.
실시예 4 및 비교예 2에 의하여 얻어진 필름들에 대한 고체 NMR 테스트 결과는 도1 및 도2와 같았다. 도2에서는 30ppm 영역에서 도1에는 없는 피크가 미세하게 생기기 시작하였다. 30ppm 영역의 피크는 알킬기이며, 이 알킬기는 투입된 아마씨 오일로부터 유래한 것이다.
실시예 4에 의하여 얻어진 필름에 대하여 대전방지성을 시험한 결과 표면저항율(KS K 0170:2008)은 1.4×1012(Ω) {시험조건 : (20±2)℃, (40±2) % RH}, {적용전압 : 100V, 60초}으로 매우 우수하였다. 일반 필름의 표면저항율은 1.0×1014(Ω) 이상이다.
[실시예 5]
아마씨 오일 5중량%를 ES 반응 직전에 폴리에스터 중합 테스트 설비에 투입하였으며, Mole 비 1 : 1.12, Sb2O3(250ppm), TiO2(3,000ppm), H3PO4(200ppm), 최종 반응온도 255℃, 반응시간 210분의 조건으로 ES 반응을 진행시켰다. 이어서 최종온도 287℃. 반응시간 220분, 진공 0.4torr의 조건으로 PC 반응을 진행시켜 폴리에스터 중합 칩을 제조하였다.
상기 Mole비는 {(EG투입량/EG분자량 62.07)/(TPA투입량/TPA분자량 166.13)}을 의미한다.
얻어진 중합 칩에 대하여 고체 NMR 테스트를 한 결과는 도3과 같았다. 도3에서는 30ppm 영역에서 도1에서는 없는 피크(알킬기)가 뚜렷하였다.

Claims (9)

  1. 폴리에스터 또는 폴리염화비닐인 합성수지에 아마씨 오일, 해바라기씨 오일, 유채 기름, 동백 기름 및 피마자 기름으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 식물 지방산을 0.1~10.0중량% 함유시켜 통상의 방법으로 플라스틱 제품으로 성형하는 것을 특징으로 하고, 상기 플라스틱 제품은 합성 수지, 식물 지방산 및 첨가제로 이루어지고, 표면저항율이 1.0×1013(Ω) 이하인 것을 특징으로 하고,
    상기 식물 지방산은 리놀렌산(Linolenic acid), 올레익산(Oleic acid), 리노레익산(Linoleic acid), 팔미틱산(Palmitic acid), 스테아릭산(Stearic acid), 아라키딕 산(Arachidic acid), 가돌레익 산(Gadoleic acid), 베헤닉산(Behenic acid) 및 리오나세릭산(Lionaceric acid) 모두를 함유하는 것을 특징으로 하고,
    식물 지방산을 합성수지에 함유시키는 방법은
    상기 식물 지방산을 성형 전 상기 합성수지 칩에 코팅하는 것,
    상기 식물 지방산을 합성수지와 혼합하여 마스터배치 칩으로 제조하는 것,
    상기 식물 지방산을 상기 합성수지의 중합단계에서 첨가하는 것, 또는
    상기 식물 지방산을 별도의 공급장치를 이용하여 합성수지의 압출시 압출기에 연속적으로 투입하는 것인,
    식물 지방산을 함유하는 항균 및 대전방지용 플라스틱 제품의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 식물 지방산은 아마씨 오일이고,
    상기 아마씨 오일은 전체 지방산 100g 당 리놀렌산(Linolenic acid) 56.41282g, 올레익산(Oleic acid) 18.56481g, 리노레익산(Linoleic acid) 15.39735g, 팔미틱산(Palmitic acid) 5.27593g, 스테아릭산(Stearic acid) 3.47834g, 아라키딕 산(Arachidic acid) 0.14637g, 가돌레익 산(Gadoleic acid) 0.13117g, 베헤닉산(Behenic acid) 0.12625g 및 리오나세릭산(Lionaceric acid) 0.10388g을 포함하는 것인,
    식물 지방산을 함유하는 항균 및 대전방지용 플라스틱 제품의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 의하여 제조되며,
    아마씨 오일, 해바라기씨 오일, 유채 기름, 동백 기름 및 피마자 기름으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 식물 지방산을 0.1~10.0중량%; 첨가제 1 내지 23 중량% 및 잔부의 폴리에스터 또는 폴리염화비닐인 합성수지;로 이루어지고,
    표면저항율이 1.0×1013(Ω) 이하인 것을 특징으로 하는 식물 지방산을 함유하는 항균 및 대전방지용 플라스틱 제품.
  8. 삭제
  9. 삭제
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