KR102181017B1 - 항균력이 개선된 대마-폴리프로필렌 수지의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 물품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본 발명은 항균력이 개선된 대마-폴리프로필렌 수지의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 물품에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면인 대마-폴리프로필렌 수지의 제조방법에 따라 제조한 대마-폴리프로필렌 수지는, 항균력이 우수하여, 이를 이용하여 제조한 음식 용기에 음식물을 보관할 경우 음식물의 변패를 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 제조방법에 따라 제조한 대마-폴리프로필렌을 이용한 물품은, 내구성과 내오염성이 강하여 외부 충격에 의한 파손과 오염물질에 의한 변색을 최소화할 수 있다.

Description

항균력이 개선된 대마-폴리프로필렌 수지의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 물품{METHOD FOR MANUFACTURING HEMP-POLYPROPYLENE RESIN HAVING IMPROVED ANTIMICROBIAL ACTIVITY AND ARTICLE BY USING THE SAME}
본 발명은 항균력이 개선된 대마-폴리프로필렌 수지의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 물품에 관한 것이다.
최근 의류, 건축, 식품, 의약품 등 산업 전반에서 친환경 소재에 대한 소비자들의 관심이 높아지면서, 자연 유래 소재들에 대한 연구가 심화되고 있다. 대마 역시 그 연구 결과가 축적되면서, 최근 대마에 약 460여종의 유용 성분이 포함되어 있고, 항균, 항염증, 항진균성 효능이 있다는 사실이 규명되었고, 이러한 대마의 장점을 활용한 섬유 또는 의류, 건축 자재, 플라스틱 용기 등이 다양하게 개발되고 있다.
그러나, 현재까지 개발된 대마를 활용한 제품들은 실질적으로 대마가 지닌 효능을 발휘하지 못하며, 오히려 대마를 함유함으로써, 내구성, 내오염성 등의 제품 본연의 기능이 저하되는 문제점이 발견되고 있다.
KR 10-2011-0024627 A
일 측면에서, 본 발명의 목적은 항균력이 우수한 대마-폴리프로필렌 수지를 제공하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명의 목적은 내구성과 내오염성이 우수한 대마-폴리프로필렌 수지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일 측면에서, 항균력이 향상된 대마-폴리프로필렌 수지의 제조방법으로서, 상기 수지는, 대마 및 폴리프로필렌을 포함하며,상기 대마는, 수지 총 중량을 기준으로, 1~20 중량%로 포함되고, 상기 방법은, 대마와 폴리프로필렌을 250~300℃에서 혼합하는 제1 혼합 단계; 상기 제1 혼합 단계의 대마와 폴리프로필렌의 혼합물에, 대마와 폴리프로필렌을 더 추가하여 160~200℃에서 혼합하는 제2 혼합 단계; 및 상기 제2 혼합 단계의 대마와 폴리프로필렌의 혼합물에, 대마와 폴리프로필렌을 더 추가하여 200~240℃에서 혼합하는 제3 혼합 단계를 포함하는, 항균력이 향상된 대마-폴리프로필렌 수지의 제조 방법을 제공한다.
일 측면에서, 본 발명은, 상기 수지를 포함하는 물품을 제공한다.
본 발명의 일 측면인 대마-폴리프로필렌 수지의 제조방법에 따라 제조한 대마-폴리프로필렌 수지는, 항균력이 우수하여, 이를 이용하여 제조한 음식 용기에 음식물을 보관할 경우 음식물의 변패를 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 제조방법에 따라 제조한 대마-폴리프로필렌을 이용한 물품은, 내구성과 내오염성이 강하여 외부 충격에 의한 파손과 오염물질에 의한 변색을 최소화할 수 있다.
이하에서, 각 구성을 보다 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 일 측면에서, 항균력이 향상된 대마-폴리프로필렌 수지의 제조방법으로서, 상기 수지는, 대마 및 폴리프로필렌을 포함하며, 상기 대마는, 수지 총 중량을 기준으로, 1~20 중량%로 포함되고, 상기 방법은, 대마와 폴리프로필렌을 250~300℃에서 혼합하는 제1 혼합 단계; 상기 제1 혼합 단계의 대마와 폴리프로필렌의 혼합물에, 대마와 폴리프로필렌을 더 추가하여 160~200℃에서 혼합하는 제2 혼합 단계; 및 상기 제2 혼합 단계의 대마와 폴리프로필렌의 혼합물에, 대마와 폴리프로필렌을 더 추가하여 200~240℃에서 혼합하는 제3 혼합 단계를 포함하는, 항균력이 향상된 대마-폴리프로필렌 수지의 제조방법이다.
대마(Cannabis sativa L.)는 칸나비스속 일년생 식물로서, 삼 또는 마라고도 불린다. 대마는 예로부터 각 부위가 다양한 용도로 사용되어 왔는데, 대표적으로, 대마 줄기의 섬유는 삼베나 그물을 짜는 원료로 사용되어 왔으며, 이 밖에 열매는 향신료의 원료나 한방 약재로, 종자는 조미료용이나 채유용으로 사용되어 왔다.
일 측면에서, 본 발명의 대마는, 대마의 뿌리, 잎, 줄기, 열매 또는 전초를 포함할 수 있다.
상기 수지에 포함된 대마는 수지 총 중량을 기준으로, 1~20 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게 3~18 중량%, 바람직하게 5~15 중량%, 바람직하게 7~13 중량%, 바람직하게 8~12 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 수지에 포함된 폴리프로필렌은 수지 총 중량을 기준으로, 75~95 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게 80~95 중량%, 바람직하게 85~95 중량%, 바람직하게 87~93 중량%, 바람직하게 88~92 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 제1 혼합 단계의 온도는 250~300℃일 수 있고, 바람직하게 260~290℃, 바람직하게 270~290, 바람직하게 275~285℃일 수 있다.
또한, 상기 제2 혼합 단계의 온도는 160~200℃일 수 있고, 바람직하게 165~195℃, 바람직하게 170~190℃, 바람직하게 175~185℃일 수 있다.
또한, 상기 제3 혼합 단계의 온도는 200~240℃일 수 있고, 바람직하게 210~230℃, 바람직하게 215~225℃일 수 있다.
또한, 상기와 같은 측면에서, 상기 제1 혼합 단계의 대마와 폴리프로필렌은, 각각 순서대로, 대마 총 중량을 기준으로, 40~60% 및 폴리프로필렌 총 중량을 기준으로, 40~60 중량%로 포함될 수 있고, 상기 제2 혼합 단계의 대마와 폴리프로필렌은, 각각 순서대로, 대마 총 중량을 기준으로, 5~15% 및 폴리프로필렌 총 중량을 기준으로, 30~50 중량%로 포함될 수 있으며, 상기 제3 혼합 단계의 대마와 폴리프로필렌은, 각각 순서대로, 대마 총 중량을 기준으로, 30~50% 및 폴리프로필렌 총 중량을 기준으로, 5~15 중량%로 포함될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 혼합 단계의 대마는, 대마 총량을 기준으로, 40~60 중량%, 바람직하게 45~55 중량%, 바람직하게 48~52 중량%로 포함될 수 있고, 상기 제1 혼합 단계의 폴리프로필렌은, 폴리프로필렌 총 중량을 기준으로, 40~60 중량%, 바람직하게 45~55 중량%, 바람직하게 48~52 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 제2 혼합 단계의 대마는, 대마 총량을 기준으로, 5~15 중량%, 바람직하게 7~13 중량%, 바람직하게 8~12 중량%로 포함될 수 있고, 상기 제2 혼합 단계의 폴리프로필렌은, 폴리프로필렌 총 중량을 기준으로, 30~50 중량%, 바람직하게 35~45 중량%, 바람직하게 38~42 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 제 3 혼합 단계의 대마는, 대마 총 중량을 기준으로, 30~50%, 바람직하게, 35~45 중량%, 바람직하게 38~42 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 제3 혼합 단계의 폴리프로필렌은, 폴리프로필렌 총 중량을 기준으로, 5~15 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게 7~13 중량%, 바람직하게 8~12 중량%로 포함될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 제1 혼합 단계는, 30분 내지 90분 동안 수행될 수 있으며, 바람직하게 40분 내지 80분, 바람직하게 50~70분, 바람직하게 55~65분 수행될 수 있다.
또한, 상기 제2 혼합 단계는, 10분 내지 60분 동안 수행될 수 있으며, 바람직하게 20분 내지 50분, 바람직하게 25분 내지 45분, 바람직하게 30분 내지 40분, 바람직하게 33분 내지 37분 수행될 수 있다.
또한, 상기 제3 혼합 단계는, 180분 내지 240분 동안 수행될 수 있고, 바람직하게 190분 내지 230분, 바람직하게 200분 내지 220분, 바람직하게 205분 내지 215분 동안 수행될 수 있다.
상기 수지가 상기 대마 및 폴리프로필렌을 상기 함량 범위를 만족하도록 포함하고,각 혼합 단계의 온도와 혼합 시간을 상기 범위를 만족할 때, 항균성, 내구성 등 기계적 물성 및 내오염성이 우수한 수지를 제조할 수 있다.
또한, 일 구현예에서, 상기 방법은 대마 및 폴리프로필렌의 혼합물에 카복실레이트류를 더 혼합하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 카복실레이트류는, 제한되지 않고, 포르메이트(formate), 아세테이트, 락테이트, 옥살레이트, 시트레이트, 또는 비스무스 카복실레이트를 포함할 수 있으나, 바람직하게는 비스무스 카복실레이트를 포함할 수 있다.
상기 카복실레이트는 일 구현예에서, 0.1~2 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게 0.3~1.5 중량%, 바람직하게, 0.5~1.0 중량%, 바람직하게 0.6~0.8 중량%로 포함될 수 있다.
상기 방법에 의한 수지는, 카복실레이트률 포함할 때, 더욱 향상된 항균성, 내우성 및 내오염성을 나타낼 수 있다.
일 구현예에서, 상기 카복실레이트류는 제2 혼합 단계에서 첨가될 수 있으며, 제2 혼합 단계에 첨가될 경우에, 카복실레이트류의 첨가에 의하여 발생되는 효과 중 가장 우수한 효과를 확인할 수 있다.
또한, 상기 대마는 10~30℃에서 발효된 것을 포함할 수 있다. 상기 제조방법에서 사용되는 대마가 10~30℃에서 발효된 것일 경우, 더욱 향상된 항균성을 나타내는 수지를 제조할 수 있다.
상기 대마의 발효 온도는 10~30℃일 수 있고, 바람직하게 15~25℃, 바람직하게 18~22℃일 수 있다.
또한, 상기 발효에 사용되는 미생물은, 제한되지 않고, 슈도모나스속 미생물일 수 있다.
상기 슈도모나느속 미생물은, 제한되지 않고, 슈도모나스 알칼리젠(P. alcaligenes), 슈도모나스 멘도시나(P. mendocina), 슈도모나스 슈도알칼리젠(P. pseudoalcaligenes), 슈도모나스 레지노보란스(P. resinovorans), 슈도모나스 베로니(P. veronii), 슈도모나스 퓨티다(P. putida) 또는 슈도모나스 플루오레슨스(P. fluorescens)를 포함할 수 있다.
일 측면에서, 상기 수지의 항균의 대상인 미생물에 대한 최소 억제 농도(Minimal Inhibitory Concentration, MIC)는 10μg/ml 이하일 수 있고, 구체적으로, 9μg/ml 이하, 8μg/ml 이하, 7μg/ml 이하, 6μg/ml 이하, 5μg/ml 이하, 4μg/ml 이하, 3μg/ml 이하일 수 있다.
또한, 상기 미생물은, 스태필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 대장균(Escherichia coli), 말라세지아 퍼퍼(Malassezia furfur), 프로피오니박테리움 아크네(Propionibacterium acnes), 슈도모나스 아에루지노사(Pseudonomas aeruginosa), 칸디다 알비칸스(Candida albicans), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 및 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis)로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
특히, 상기 수지는 음식물의 변패의 주요 원인균인 락토바실러스류에 대한 항균력이 우수하여 상기 수지를 이용한 용기의 경우, 용기에 음식물 보관시 미생물에 의한 변패를 최소화할 수 있다.
일 측면에서 본 발명은 상기 수지를 포함하는 물품이다. 예컨대, 상기 물품은 상기 수지를 이용하여 제조한 용기를 포함할 수 있다.
이하, 실시예 및 시험예를 들어 본 발명의 구성 및 효과를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예 및 시험예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예시의 목적으로만 제공된 것일 뿐 본 발명의 범주 및 범위가 하기 예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[제조예]
폴리프로필렌(폴리미래 Moplen RP5058, MI24)과 대마를 혼합하여 수지를 제조하였다. 수지 총 중량을 기준으로 대마는 약 10 중량%, 폴리프로필렌은 약 90중량%로 혼합하여 제조하였다. 수지 제조방법은 폴리프로필렌과 대마의 혼합량과, 온도 및 시간을 제외하고는 업계에 알려진 일반적인 수지 제조 방법을 차용하였다.
대마와 폴리프로필렌의 혼합 조건은 아래와 같았다.
<제1 혼합 단계>
대마 분말: 대마 총 중량 기준 50wt%, 폴리프로필렌: 폴리프로필렌 총 중량 기준 50wt%, 혼합시 온도: 280℃, 혼합 시간: 60분
<제2 혼합 단계>
제1 혼합 단계를 거친 혼합물에, 아래 조건으로 대마와 폴리프로필렌을 첨가하여 혼합하였다.
대마 분말: 대마 총 중량 기준 10 wt%, 폴리프로필렌: 폴리프로필렌 총 중량 기준40%, 혼합시 온도: 180℃, 혼합 시간: 35분
<제3 혼합 단계>
제2 혼합 단계를 거친 혼합물에, 아래 조건으로 대마와 폴리프로필렌을 첨가하여 혼합하였다.
대마 분말: 대마 총 중량 기준 40 wt%, 폴리프로필렌: 폴리프로필렌 총 중량 기준10%, 혼합시 온도: 220℃, 혼합 시간: 210분
또한, 상기 수지를 이용하여 300mm X 100mm X 3mm의 시험용 시편을 제조하였다.
또한, 일반적인 폴리프로필렌 수지(부림 케미칼)을 이용하여 동일한 사이즈의 시험용 시편을 제조하였다.
[실험예 1] 충격 강도 평가
ASTM D 256에 규정된 방법으로 1/4 inch 노치된 시험편을 이용하여 측정하였다. 충격강도가 50J/m 이상일 때 양호한 것으로 판단하였다.
그 결과, 본 발명의 수지를 이용하여 제조한 플라스틱의 경우 75J/m임을 확인할 수 있었다.
한편, 일반적인 폴리프로필렌 수지를 이용하여 제조한 플라스틱의 경우 충격 강도가 약 46J/m임을 확인하였다.
[실험예 2] 내오염성 평가
DIN 68861:2011, part 1을 따르며, 본 실험에서는 대표적으로 네임펜 (검정), 유성 매직펜 (검정), 잉크 (보라, 빨강), 머스타드로 평가하였다. 시편을 오염원에 16시간 노출시킨 후 알코올로 닦아내어 표면을 확인하였다.
공인 평가 규격에 따라 5 등급(변화 없음) 내지 1 등급(심각한 손상)으로 등급화하였으며, 그 기준은 다음과 같다:
1 등급: 코팅층의 박리나 파괴 발생
2 등급: 코팅층의 상당한 형태 변화와 광택 또는 색상 상당한 변화 발생
3 등급: 코팅층의 형태 변화가 없거나 약간의 변화가 있고, 광택이나 색상의 상당한 변화 발생
4 등급: 코팅층의 형태 변화 없이 광택이나 색상의 약간의 변화 발생
5 등급: 코팅층의 형태, 광택 및 색상의 변화 없음.
그 결과, 본 발명의 수지로 제조한 시편의 경우 네임펜, 매직펜, 잉크, 머스타드 모두에 대하여 5등급으로, 내오염성이 우수함을 확인할 수 있었다.
한편, 일반적인 폴리프로필렌 수지로 제조한 시편의 경우, 네임펜 3등급, 매직펜 2등급, 잉크 3등급, 머스타드 3등급을 나타내어, 내오염성이 좋지 않다는 점을 확인할 수 있었다.
[실험예 3] 항균력 측정
스태필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 대장균(Escherichia coli), 말라세지아 퍼퍼(Malassezia furfur), 프로피오니박테리움 아크네(Propionibacterium acnes), 슈도모나스 아에루지노사(Pseudonomas aeruginosa), 칸디다 알비칸스(Candida albicans), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 및 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis)를 각각 한국생명공학연구원에서 분양받아 본 실험에 이용하였다.
스태필로코쿠스 아우레우스와 대장균을 LB 완전 배지(트립톤(Tryptone) 1 %, NaCl 1 %, 효모 추출액 0.5 %)로 1Х106 세포/1 mL의 균수가 되도록 희석하여, 96-웰 플레이트에 100 ㎕씩 분주한 후, 수지를 1000, 500, 100, 50, 20, 10, 5, 2.5, 1.25, 0.625 ㎍의 양으로 처리했다. 대마 입자를 처리한 후, 37℃배양기에서 6시간 동안 진탕배양을 하면서ELISA 판독기(reader)를 이용하여 620 nm의 파장 하에서 흡광도를 측정하여 최소 생육 저지농도 (MIC)를 측정하였다.
또한, 말라세지아 퍼퍼, 프로피오니박테리움 아크네, 슈도모나스 아에루지노사, 칸디다 알비칸스, 락토바실러스 플란타룸 및 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis) 를 YPD 완전 배지(포도당 2%, 펩톤 1%, 효모 추출액 0.5%, pH 5,5)에 배양하여, YPD 액체 배지로 2Х103 세포/1 mL의 균수가 되도록 희석하여, 96-웰 플레이트에 100 ㎕씩 분주한 후, 수지를 1000, 500, 100, 50, 20, 10, 5, 2.5, 1.25, 0.625 ㎍의 양으로 처리했다. 상기 라이코펜을 처리한 후, 28℃배양기에서 24시간 동안 진탕 배양한 후, MTT[3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-dip- henyl-2H-tetrazolium bromide] 용액[5 mg of MTT/mL of PBS (pH 7.4)]을 각각의 웰에 넣고, 37℃배양기에서 4시간 동안 배양하였다. MTT에 의하여 생성된 포르마잔(Formazan)들을 용해하기 위해 0.02 N HCl이 포함된 20 % SDS를 20 ㎕를 넣은 후, 37℃에서 16시간 반응시켰다. ELISA 판독기(reader)로 570nm의 파장 하에서의 각 웰의 흡광도를 측정하여 최소 생육 저지농도 (MIC)를 측정하였다.
그 결과는 아래와 같다.
미생물 종류 MIC
스태필로코쿠스 아우레우스 5
대장균 2.5
말라세지아 퍼퍼 2.5
프로피오니박테리움 아크네 2.5
슈도모나스 아에루지노사 5
칸디다 알비칸스 5
락토바실러스 플란타룸 2.5
락토바실러스 브레비스 2.5
[실험예 4] 혼합 단계별 대마 및 폴리프로필렌의 배합 함량에 따른 효과 차이 확인
하기 표 2 내지 표 7에 기재된 바와 같이 각 혼합 단계별 대마와 폴리프로필렌의 배합 함량을 조절하여 수지를 제조한 후, 실험예 1 내지 3과 동일한 실험을 진행하였다. 수지 제조시 온도와 혼합 시간은 제조예와 동일한 조건에서 수행하였다.
비교예의 각 단계에서 사용되는 대마 및 폴리프로필렌(PP)의 함량은, 제조예를 기준으로 성분의 함량이 소량일 경우, 제조예와 비교하여 부족분은 제3 혼합 단계 이후에 더 첨가하여 수지를 제조하였다.
아래 표에서 단위(wt%)는 기재를 생략하였으며, 아래 이어지는 표들에서 기재되어 있는 중량%는 각각 대마 총 중량 및 폴리프로필렌 총 중량을 기준으로 한 것이다.
성분 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 제조예 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10
제1 혼합 단계 대마 38 40 44 46 48 50 52 54 56 60 62
PP 50
제2 혼합단계 대마 10
PP 40
제3 혼합단계 대마 40
PP 10
성분 비교예 11 비교예 12 비교예 13 비교예 14 제조예 비교예 15 비교예 16 비교예 17 비교예 18 비교예 19
제1 혼합 단계 대마 50
PP 50
제2 혼합단계 대마 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
PP 40
제3 혼합단계 대마 40
PP 10
성분 비교예20 비교예 21 비교예 22 비교예 23 비교예 24 제조예 비교예 25 비교예 26 비교예 27 비교예 28 비교예 29
제1 혼합 단계 대마 50
PP 50
제2 혼합 단계 대마 10
PP 40
제3 혼합 단계 대마 28 30 34 36 38 40 42 44 46 50 52
PP 10
성분 비교예 30 비교예 31 비교예 32 비교예 33 비교예 34 제조예 비교예 35 비교예36 비교예 37 비교예 38 비교예 39
제1 혼합 단계 대마 50
PP 38 40 44 46 48 50 52 54 56 60 62
제2 혼합 단계 대마 10
PP 40
제3 혼합단계 대마 40
PP 10
성분 비교예 40 비교예 41 비교예 42 비교예 43 비교예 44 제조예 비교예 45 비교예 46 비교예 47 비교예 48 비교예 49
제1 혼합 단계 대마 50
PP 50
제2 혼합 단계 대마 10
PP 28 30 34 36 38 40 42 44 46 50 52
제3 혼합 단계 대마 40
PP 10
성분 비교예 50 비교예 51 비교예 52 비교예 53 제조예 비교예 54 비교예 55 비교예 56 비교예 57 비교예 58
제1 혼합 단계 대마 50
PP 50
제2 혼합 단계 대마 10
PP 40
제3 혼합단계 대마 40
PP 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
[실험예 4-1] 충격 강도 평가
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10 비교예 11 비교예 12 비교예 13 비교예 14 비교예 15
충격강도 60 68 69 70 73 70 68 48 46 47 58 63 69 70 71
비교예 16 비교예 17 비교예 18 비교예 19 비교예 20 비교예 21 비교예 22 비교예 23 비교예 24 비교예 25 비교예 26 비교예 27 비교예 28 비교예 29 비교예 30
충격강도 68 62 60 58 60 61 62 68 69 71 72 65 62 58 61
비교예 31 비교예 32 비교예 33 비교예 34 비교예 35 비교예 36 비교예 37 비교예 38 비교예 39 비교예 40 비교예 41 비교예 42 비교예 43 비교예 44 비교예 45
충격강도 63 64 70 71 72 68 62 61 60 58 59 65 67 69 70
비교예 46 비교예 47 비교예 48 비교예 49 비교예 50 비교예 51 비교예 52 비교예 53 비교예 54 비교예 55 비교예 56 비교예 57 비교예 58 비교예 59
충격강도 68 62 60 60 59 31 63 68 70 71 68 61 60 58
그 결과, 본 발명의 각 혼합 단계의 각 성분의 함량 범위에서 가장 우수한 충격 강도를 확인할 수 있었다.
[실험예 4-2] 내오염성 평가
비교예들에 대한 내오염성 평가는 네임펜 (검정), 유성 매직펜 (검정), 잉크 (보라, 빨강), 머스타드 평가 항목의 각 점수의 평균값을 기록하였다.
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10 비교예 11 비교예 12 비교예 13 비교예 14 비교예 15
내오염성 2.3 2.3 4 4.5 4.8 4.5 4 3 2.5 2.5 2.5 3.3 4 4.5 4.5
비교예 16 비교예 17 비교예 18 비교예 19 비교예 20 비교예 21 비교예 22 비교예 23 비교예 24 비교예 25 비교예 26 비교예 27 비교예 28 비교예 29 비교예 30
내오염성 4 3.3 3.3 3 3 2 2.5 4 4 4.5 4.5 3.3 3 3 3.3
비교예 31 비교예 32 비교예 33 비교예 34 비교예 35 비교예 36 비교예 37 비교예 38 비교예 39 비교예 40 비교예 41 비교예 42 비교예 43 비교예 44 비교예 45
내오염성 3.3 3.5 4.5 4.5 4 4 3.3 3 2.5 2.8 3 3.3 4 4.5 4.5
비교예 46 비교예 47 비교예 48 비교예 49 비교예 50 비교예 51 비교예 52 비교예 53 비교예 54 비교예 55 비교예 56 비교예 57 비교예 58 비교예 59
내오염성 4 3.3 3 3 2.5 3 4 4.5 4.5 4 4 3.3 3 2.8
그 결과, 본 발명의 각 혼합 단계의 각 성분의 함량 범위에서 가장 우수한 내오염성 성능을 확인할 수 있었다.
[실험예 4-3] 항균력 평가
항균력은 락토바실러스 플란타룸(A)과 락토바실러스 브레비스(B)에 대하여 실험을 진행하였다.
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10 비교예 11 비교예 12 비교예 13 비교예 14 비교예 15
A 10 5 5 5 2.5 2.5 5 10 10 10 20 10 5 5 2.5
B 10 5 5 2.5 2.5 2.5 5 10 10 10 20 10 5 5 5
비교예 16 비교예 17 비교예 18 비교예 19 비교예 20 비교예 21 비교예 22 비교예 23 비교예 24 비교예 25 비교예 26 비교예 27 비교예 28 비교예 29 비교예 30
A 5 10 20 20 20 10 10 5 5 5 5 10 10 10 10
B 2.5 5 20 20 20 10 10 5 5 2.5 5 10 10 10 10
비교예 31 비교예 32 비교예 33 비교예 34 비교예 35 비교예 36 비교예 37 비교예 38 비교예 39 비교예 40 비교예 41 비교예 42 비교예 43 비교예 44 비교예 45
A 10 10 5 2.5 5 5 10 10 10 10 10 10 5 5 5
B 10 10 5 5 5 5 10 10 10 10 10 10 5 5 5
비교예 46 비교예 47 비교예 48 비교예 49 비교예 50 비교예 51 비교예 52 비교예 53 비교예 54 비교예 55 비교예 56 비교예 57 비교예 58 비교예 59
A 5 10 10 10 20 10 5 5 2.5 5 10 10 10 20
B 5 5 10 10 20 10 5 5 5 5 10 10 10 20
그 결과, 본 발명의 각 혼합 단계의 각 성분의 함량 범위에서 가장 우수한 항균력을 확인할 수 있었다.
[실험예 5] 혼합 온도에 따른 효과 차이 확인
표 20 내지 22와 같이 제1 혼합 단계, 제2 혼합 단계 및 제3 혼합 단계의 혼합 온도를 달리하여 제조한 수지의 충격 강도, 내오염성 및 항균력을 확인하였다.
비교예 60 비교예 61 비교예 62 비교예 63 제조예 비교예 64 비교예 65 비교예 66 비교예 67
제1 혼합단계 230℃ 250℃ 260℃ 270℃ 280℃ 290℃ 300℃ 320℃ 340℃
제2 혼합 단계 180℃
제3 혼합 단계 220℃
비교예 68 비교예 69 비교예 70 비교예 71 제조예 비교예 72 비교예 73 비교예 74 비교예 75
제1 혼합단계 280℃
제2 혼합 단계 140℃ 150℃ 160℃ 170℃ 180℃ 190℃ 200℃ 210℃ 220℃
제3 혼합 단계 220℃
비교예 76 비교예 77 비교예 78 비교예 79 제조예 비교예 80 비교예 81 비교예 82 비교예 83
제1 혼합단계 280℃
제2 혼합 단계 180℃
제3 혼합 단계 150℃ 160℃ 180℃ 200℃ 220℃ 230℃ 240℃ 250℃ 260℃
[실험예 5-1] 충격 강도 평가
비교예 60 비교예 61 비교예 62 비교예 63 비교예 64 비교예 65 비교예 66 비교예 67 비교예 68 비교예 69 비교예 70 비교예 71 비교예 72 비교예 73 비교예 74 비교예 75
충격강도 38 42 48 69 72 62 54 78 45 55 72 72 54 50 49 48
비교예 76 비교예 77 비교예 78 비교예 79 비교예 80 비교예 81 비교예 82 비교예 83
충격강도 58 61 61 72 73 60 58 57
그 결과, 본 발명의 각 혼합 단계의 각 온도 범위에서 가장 우수한 충격 강도를 확인할 수 있었다.
[실험예 5-2] 내오염성 평가
비교예 60 비교예 61 비교예 62 비교예 63 비교예 64 비교예 65 비교예 66 비교예 67 비교예 68 비교예 69 비교예 70 비교예 71 비교예 72 비교예 73 비교예 74 비교예 75
내오염성 3 3 3.3 4.5 4 3.3 2 2 3.5 3.5 4.5 4.5 3 3 2.5 2.5
비교예 76 비교예 77 비교예 78 비교예 79 비교예 80 비교예 81 비교예 82 비교예 83
내오염성 3 3 3.5 4 4 3 3 2
그 결과, 본 발명의 각 혼합 단계의 온도 범위에서 가장 우수한 내오염성 성능을 확인할 수 있었다.
[실험예 5-3] 항균력 평가
항균력은 락토바실러스 플란타룸(A)과 락토바실러스 브레비스(B)에 대하여 실험을 진행하였다.
항균력 비교예 60 비교예 61 비교예 62 비교예 63 비교예 64 비교예 65 비교예 66 비교예 67 비교예 68 비교예 69 비교예 70 비교예 71 비교예 72 비교예 73 비교예 74 비교예 75
A 20 20 10 2.5 2.5 5 10 20 10 10 5 5 10 10 10 10
B 20 20 10 5 2.5 5 10 20 10 10 5 2.5 10 10 10 10
항균력 비교예 76 비교예 77 비교예 78 비교예 79 비교예 80 비교예 81 비교예 82 비교예 83
A 10 10 5 2.5 5 10 10 20
B 10 5 5 2.5 2.5 10 10 20
그 결과, 본 발명의 각 혼합 단계의 각 온도 범위에서 가장 우수한 항균력을 확인할 수 있었다.
[실험예 6] 혼합 시간에 따른 효과 차이 확인
표 29 내지 31와 같이 제1 혼합 단계, 제2 혼합 단계 및 제3 혼합 단계의 혼합 시간을 달리하여 제조한 수지의 충격 강도를 확인하였다. 그 결과, 각 혼합 단계의 혼합 시간 범위에서 우수한 충격 강도를 갖는 수지를 제조할 수 있었다.
비교예 84 비교예 85 비교예 86 제조예 비교예 87 비교예 88 비교예 89 비교예 90
제1 혼합단계 30분 40분 50분 60분 70분 80분 90분 100분
제2 혼합 단계 35분
제3 혼합 단계 210분
충격 강도 50 55 73 75 70 70 70 69
비교예 91 비교예 92 비교예 93 제조예 비교예 94 비교예 95 비교예 96 비교예 97
제1 혼합단계 60분
제2 혼합 단계 10분 20분 30분 35분 40분 50분 55분 60분
제3 혼합 단계 210분
충격 강도 48 52 74 75 73 72 72 72

비교예 98 비교예 99 비교예 100 제조예 비교예 101 비교예 102 비교예 103
제1 혼합단계 60분
제2 혼합 단계 35분
제3 혼합 단계 120분 170분 180분 210분 240분 250분 260분
충격 강도 42 48 70 75 73 70 70
[실험예 7] 카복실레이트류의 첨가에 따른 효과 확인
카복실레이트류를 첨가 유무에 따른 충격 강도 효과 변화 여부와, 카복실레이트 첨가량에 따른 충격 강도 효과 차이 및 카복실레이트류 첨가 시기에 따른 충격 강도 효과 차이를 확인하였다. 카복실레이트류로는 비스무스 카복실레이트를 사용하였다.
[실험예 7-1] 카복실레이트류 첨가 유무에 따른 효과 차이 확인
제2 혼합 단계에 비스무스 카복실레이트를 0.7 중량% 첨가한 점만 달리하여 제조예와 동일한 방법으로 수지를 제조하고 시편을 제조하였다.
그 결과, 충격강도가 약 82J/m로 나타나, 비스무스 카복실레이트를 혼합하였을 때약 10%의 충격 강도 증가 효과를 확인할 수 있었다.
[실험예 7-2] 카복실레이트류 첨가량에 따른 효과 차이 확인
실험예 7-1과 비교하여 첨가하는 비스무스 카복실레이트의 함량만 달리하여, 동일한 방법으로 수지를 제조하고 시편을 제조하였다.
그 결과, 약 0.5 중량% 이하로 첨가될 경우에는 강도 증가 효과가 없고, 1 중량%를 초과하여 첨가될 경우에는 오히려 강도 감소 효과가 나타남을 확인할 수 있었다.
비스무스카복실레이트 함량(wt%) 0.3 0.4 0.5 0.8 1 1.2 1.5
충격강도(J/m) 75 75 75 82 80 75 72
[실험예 7-3] 카복실레이트류 첨가 시기에 따른 효과 차이 확인
비스무스 카복실레이트를 제1 혼합 단계와 제3 혼합 단계에 첨가하고 수지를 제조하여, 동일한 실험을 진행하였다.
그 결과, 제1 혼합 단계와 제3 혼합 단계에 첨가한 경우에는, 첨가에 따른 어떠한 효과도 나타나지 않음을 확인할 수 있었다.
[실험예 8] 대마 전처리(발효)에 따른 항균력 차이 확인
대마 전초를 15℃에서 슈도모나스 플루오레슨스를 이용하여 발효시킨 후, 발효된 대마를 이용하여 수지를 제조하였다.
그 결과, 약 2배 이상 향상된 항균 효과를 확인할 수 있었다.
미생물 종류 MIC
스태필로코쿠스 아우레우스 1.25
대장균 1.25
말라세지아 퍼퍼 1.25
프로피오니박테리움 아크네 2.5
슈도모나스 아에루지노사 1.25
칸디다 알비칸스 2.5
락토바실러스 플란타룸 1.25
락토바실러스 브레비스 0.625

Claims (10)

  1. 항균력이 향상된 대마-폴리프로필렌 수지의 제조방법으로서,
    상기 수지는, 대마 및 폴리프로필렌을 포함하며,
    상기 대마는, 수지 총 중량을 기준으로, 1~20 중량%로 포함되고,
    상기 방법은,
    대마와 폴리프로필렌을 250~300℃에서 혼합하는 제1 혼합 단계;
    상기 제1 혼합 단계의 대마와 폴리프로필렌의 혼합물에, 대마와 폴리프로필렌을 더 추가하여 160~200℃에서 혼합하는 제2 혼합 단계; 및
    상기 제2 혼합 단계의 대마와 폴리프로필렌의 혼합물에, 대마와 폴리프로필렌을 더 추가하여 200~240℃에서 혼합하는 제3 혼합 단계를 포함하는, 항균력이 향상된 대마-폴리프로필렌 수지의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 혼합 단계의 대마와 폴리프로필렌은, 각각 순서대로, 대마 총 중량을 기준으로, 40~60% 및 폴리프로필렌 총 중량을 기준으로, 40~60 중량%로 포함되고,
    상기 제2 혼합 단계의 대마와 폴리프로필렌은, 각각 순서대로, 대마 총 중량을 기준으로, 5~15% 및 폴리프로필렌 총 중량을 기준으로, 30~50 중량%로 포함되고,
    상기 제3 혼합 단계의 대마와 폴리프로필렌은, 각각 순서대로, 대마 총 중량을 기준으로, 30~50% 및 폴리프로필렌 총 중량을 기준으로, 5~15 중량%로 포함되는, 항균력이 향상된 대마-폴리프로필렌 수지의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 혼합 단계는, 30분 내지 90분 동안 수행되고,
    상기 제2 혼합 단계는, 10분 내지 60분 동안 수행되며,
    상기 제3 혼합 단계는, 180분 내지 240분 동안 수행되는 것을 포함하는, 항균력이 향상된 대마-폴리프로필렌 수지의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 대마는, 10~30℃에서 발효된 것을 포함하는, 항균력이 향상된 대마-폴리프로필렌 수지의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발효는,
    슈도모나스속 미생물에 의한 것인, 항균력이 향상된 대마-폴리프로필렌 수지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 슈도모나스속 미생물은, 슈도모나스 플루오레슨스(P. fluorescens)를 포함하는, 항균력이 향상된 대마-폴리프로필렌 수지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수지의 항균의 대상인 미생물에 대한 최소 억제 농도(Minimal Inhibitory Concentration, MIC)는 10μg/ml 이하인, 항균력이 향상된 대마-폴리프로필렌 수지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 미생물은,
    스태필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 대장균(Escherichia coli), 말라세지아 퍼퍼(Malassezia furfur), 프로피오니박테리움 아크네(Propionibacterium acnes), 슈도모나스 아에루지노사(Pseudonomas aeruginosa), 칸디다 알비칸스(Candida albicans), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 및 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis)로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는, 항균력이 향상된 대마-폴리프로필렌 수지.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 수지를 포함하는 물품.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 물품은 음식 용기를 포함하는, 물품.
KR1020200012111A 2020-01-31 2020-01-31 항균력이 개선된 대마-폴리프로필렌 수지의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 물품 KR102181017B1 (ko)

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