KR20070118525A

KR20070118525A - 은 나노 항균 플라스틱 펠렛 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20070118525A
Application number: KR1020060120314A
Authority: KR
Inventors: 이종철; 권오형; 황명성
Original assignee: 주식회사 국일인토트
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2007-12-17
Also published as: KR100854730B1

Abstract

콜로이드 상태의 은 나노를 펠렛형태의 플라스틱 원료(PE, PP, PVC, ABS, AS, PS 등을 말함)에 일정비율로 혼합하여 펠렛(pellet) 형태의 마스터배치를 성형한 후, 마스터배치 표면에 형성된 은 나노 코팅층에 의해 플라스틱제품의 원재료와 마스터배치를 일정비율로 혼합하여 제품(일예로서, 플라스틱 필름, 시트, 성형품 등을 말함)을 재성형할 경우, 플라스틱 제품의 표면 및 소재에서 항균 효과를 발휘하도록 한 것으로,

본 발명의 일 실시예에 의한 은 나노 항균 플라스틱 펠렛은, 콜로이드 상태의 은 나노를 펠렛형태의 플라스틱 원재료에 혼합하는 공정과, 은 나노가 혼합된 플라스틱 원재료의 수분을 제거하도록 건조하는 공정과, 은 나노가 침착된 펠렛을 용융,교반하는 공정과, 용융된 혼합물을 냉각,절단하는 공정에 의해 제조되는 은 나노 항균 플라스틱 펠렛에 있어서,

전술한 은 나노 항균 플라스틱 펠렛을 첨가시켜 성형되는 플라스틱 제품의 표면 또는 내용물에서 발생되는 세균과 곰팡이를 살균할 수 있도록, 은 나노 항균 플라스틱 펠렛의 표면에 은 나노가 코팅처리된 코팅층이 형성된다.

은 나노, 항균, 플라스틱 펠렛

Description

은 나노 항균 플라스틱 펠렛 및 그 제조방법{plastic pellet of nano silver anti bacteria and method thereof}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 은 나노 항균 플라스틱 펠렛의 사진,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 은 나노 항균 플라스틱 펠렛을 제조하는 공정의 블럭도,

도 3(a)은 본 발명의 일 실시예에 의해 은 나노 처리된 LLDPE의 식품보존성에 있어 2일차의 신선도를 나타내는 사진,

도 3(b)은 본 발명의 일 실시예에 의해 은 나노 처리되지않은 LLDPE의 식품보존성에 있어 2일차의 신선도를 나타내는 사진,

도 3(c)은 본 발명의 일 실시예에 의해 은 나노 처리된 LLDPE의 식품보존성에 있어 10일차의 신선도를 나타내는 사진,

도 3(d)은 본 발명의 일 실시예에 의해 은 나노 처리되지않은 LLDPE의 식품보존성에 있어 10일차의 신선도를 나타내는 사진,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 은 나노 항균 플라스틱 펠렛의 개략도이다.

*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명

10; 플라스틱 펠렛

20; 코팅층

본 발명은 콜로이드 상태의 은(Ag) 나노를 플라스틱 원재료에 균일하게 분산시켜 용융 및 냉각 과정을 거쳐 마스터배치(master batch)를 성형후, 마스터배치 일정량을 플라스틱 제품에 혼합하여 재성형할 경우, 플라스틱재 제품의 표면 또는 포장물에서 발생하는 세균과 곰팡이를 살균 및 억제하며, 신선도를 장기간동안 유지할 수 있도록 한, 은 나노 항균 플라스틱 펠렛 및 그 제조방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 콜로이드 상태의 은 나노를 펠렛형태의 플라스틱 원료(PE, PP, PVC, ABS, AS, PS 등을 말함)에 일정비율로 혼합하여 펠렛(pellet) 형태의 마스터배치를 성형한 후, 마스터배치 표면에 형성된 은 나노 코팅층에 의해 플라스틱 제품의 원재료와 마스터배치를 일정비율로 혼합하여 제품(일예로서, 플라스틱 필름, 시트, 성형품 등을 말함)을 재성형할 경우, 플라스틱 제품의 표면 및 소재에서 항균 효과를 발휘하도록 한, 은 나노 항균 플라스틱 펠렛 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 은 나노 항균 플라스틱은 인체에 전혀 무해하고, 유해 세균 650여종에 99.99%의 살균 및 항균 작용을 하며, 0급의 항 곰팡이 능력, 부패 방지와 신선도 유지, 악취 제거, 해양 미생물과 해조류 저항능력이 우수하고, 패각류 서식저항이 우수한 이점을 갖는다.

즉, 은 나노 효과를 극대화하기 위하여 은을 나노화하여 은염으로 제조하므로 플라스틱 표면에 은(Ag)은 양(+) 전하를 가지고, 세균, 미생물 및 박테리아는 음(-) 전하를 띄므로 세균과 미생물의 막을 파괴하고, 생장 활성을 파괴시켜 살균, 항균, 항곰팡이, 탈취 기능을 발휘하므로 신선도 유지를 위한 의약품, 음료수, 식료품, 과일 포장에 효과를 갖는다. 또한 플라스틱 표면에 미생물이 붙어 살지 못하므로 해양 생물(어패류, 해조류 등을 말함), 미생물 등이 성장하지 못해 해저 또는 해수면에 사용되는 플라스틱에 효과가 있다.

은이온(Ag+)은 산소와 반응하여 아주 높은 산화형태의 0²-와 OH(수산기)를 가지므로 매우 강한 산화성과 환원성을 갖는다. 이로 인해 세균의 세포막을 뚫고 세포막의 단백질을 변질시켜 세균 세포가 파괴되고, 세균을 살균시킨다.

이때, 나노 입자의 크기는 50㎚이하의 나노실버를 사용한다. 특히 나노 입자의 안정성, 상용성, 항균력 및 살균력, 냄새 제거기능을 향상시키는 목적으로 10㎚이하의 나노 입자를 사용한다.

본 발명의 일 실시예는, 은 나노를 플라스틱 원료에 일정비율로 혼합하여 펠 렛형태의 마스터배치를 성형하되 마스터배치 표면에 은 나노 코팅층을 형성하므로, 플라스틱 제품의 원재료와 마스터배치를 일정비율로 혼합하여 재성형할 경우, 플라스틱 제품의 표면 및 소재에서 발생되는 항균 효과를 극대화할 수 있도록 한, 은 나노 항균 플라스틱 펠렛 및 그 제조방법과 관련된다.

본 발명의 일 실시예는, 은 나노에 의해 플라스틱 제품의 표면 또는 포장물에 서식하는 미생물 및 곰팡이를 살균,억제시킴에 따라 포장되는 내용물의 신선도를 높여 국민건강 증진에 기여할 수 있도록 한, 은 나노 항균 플라스틱 펠렛 및 그 제조방법과 관련된다.

본 발명의 일 실시예는, 펠렛형태의 마스터배치 표면에 은 나노가 코팅처리된 코팅층이 형성되므로, 마스터배치 일부가 혼합되어 재성형된 플라스틱 제품의 항균 효과를 극대화시켜 신뢰성을 갖도록 한, 은 나노 항균 플라스틱 펠렛 및 그 제조방법과 관련된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 은 나노 항균 플라스틱 펠렛의 제조방법은, 은 나노 항균 플라스틱 펠렛의 제조방법에 있어서,

은 나노를 콜로이드화하는 공정과,

콜로이드 상태의 은 나노를 분산제를 사용하지않고 펠렛형태의 플라스틱 원재료에 혼합하는 공정과,

은 나노가 혼합된 플라스틱 원재료의 수분을 제거하도록 50-80℃조건에서 건조하는 공정과,

은 나노 함량을 확인하고, 침착 여부를 확인하는 공정과,

은 나노가 침착된 펠렛을 160-200℃조건에서 용융,교반하는 공정과,

용융된 혼합물을 냉각,절단하는 공정을 포함한다.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 플라스틱 펠렛은 반투명한 암갈색을 유지한다.

전술한 플라스틱 펠렛의 수분 함유량은 0.3중량% 이하를 유지한다.

전술한 플라스틱 펠렛 표면에 은 나노의 함량이 4000-80000ppm 침착된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사 상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 은 나노 항균 플라스틱 펠렛은, 콜로이드 상태의 은 나노를 펠렛형태의 플라스틱 원재료에 혼합하는 공정과, 은 나노가 혼합된 플라스틱 원재료의 수분을 제거하도록 건조하는 공정과, 은 나노가 침착된 펠렛을 용융,교반하는 공정과, 용융된 혼합물을 냉각,절단하는 공정에 의해 제조되는 은 나노 항균 플라스틱 펠렛에 있어서,

전술한 은 나노 항균 플라스틱 펠렛(10)을 첨가시켜 성형되는 플라스틱 제품(일예로서, 플라스틱 필름, 시트, 성형물 등을 말함)의 표면 또는 포장된 내용물에서 발생되는 세균과 곰팡이를 살균할 수 있도록, 은 나노 항균 플라스틱 펠렛(10)의 표면에 은 나노가 코팅처리된 코팅층(20)이 형성된다.

이때, 전술한 플라스틱 펠렛(10)은 반투명한 암갈색을 유지한다. 플라스틱 펠렛(10)의 수분 함유량은 0.3중량% 이하를 유지한다. 플라스틱 펠렛(10) 표면에 은 나노의 함량이 4000-80000ppm 침착된다.

이하에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 은 나노 항균 플라스틱 펠렛의 사용예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 나노 입자를 이용하여 플라스틱 펠렛을 가공하는 작업공정을 설명하면 아래와 같다.

가) 분산이 용이하도록 은(Ag) 나노를 이온화시켜 고농도로서 콜로이드화 한다.

나) 은 나노를 펠렛형태의 플라스틱 원재료(law material)와 혼합한다. 이때 별도의 분산제를 사용하지않고 교반한다. 이때 열가소성 플라스틱 표면에 부착된 은 나노가 떨어져나가지 않도록 적정시간내에 교반을 마친다.

다) 혼합된 재료로 부터 수분을 제거할 수 있도록 50℃-80℃ 온도분위기하에서 진공가열으로 건조한다. 즉 건조시 나노상태의 미립자인 은 입자가 플라스틱 수지 표면에 침착된다.

라) 플라스틱에 대한 은 나노의 함량을 조절하고, 은 나노 입자를 함침시킨다(일예로서, 은이 건조되면서 4000-80000ppm으로 침착됨).

마) 은이 침착된 펠렛을 160℃-200℃ 온도분위기하에서 용융, 교반시킨다.

바) 용융물을 냉각시켜 마스터배치를 펠렛형태로 일정크기로 절단(cutting) 및 성형한다. 이때 펠럿형태의 마스터배치는 반투명상태의 암갈색을 유지하고, 최대 0.3중량%의 수분을 함유한다.

따라서, 실생활에서 사용할 플라스틱 제품의 항균 및 살균 기능을 확보하고, 신선도를 장기간 동안 유지할 수 있도록 마스터배치(일예로서, 3-10중량%가 사용될 수 있음)를 실생활에서 사용할 플라스틱 제품의 재료와 일정비율로 배합하여 플라스틱 제품을 최종적으로 성형한다. 최종적으로 성형된 제품을 "은나노 항균 플라스틱" 이라 칭한다.

전술한 바와 같이, 은 나노를 펠렛형태의 플라스틱 원료에 일정비율로 혼합 하여 은 나노 항균 플라스틱 펠렛(마스터배치)(10)을 성형하되, 플라스틱 펠렛(10) 표면에 코팅처리된 코팅층(20)에 의해 플라스틱 펠렛(10)과 플라스틱제품(플라스틱 필름 등을 말함)의 원재료를 일정비율로 혼합하여 재성형할 경우(도 4에 도시됨), 플라스틱 제품의 표면 및 소재에서 발생되는 항균,살균 기능으로 인해 실생활에서 실용적으로 유용하게 활용할 수 있음은 물론이다.

가) 은 나노의 항균 플라스틱의 항균력 및 신선도를 테스트한 결과를 설명한다(2005년 9월 7일자 한국생활환경시험연구원에서 시험을 완료하여 결과를 시험성적서에 표기한 것임).

항균력 시험(TI-10-008; 가압 밀착법이 사용됨);

균 감소율(%) = (A-B)/A × 100

(이때, A; 접종 직후의 생균수, B; 배양 24시간 후의 생균수를 의미함)

즉, 균 감소율(%) = [(6.0×10) - (9.0×10)]/(6.0×10) × 100 = 99.9%임을 확인하였다.

시험방법은 일정농도의 시험균주 전배양액 일정 양을 시료(은 나노 식품포장용 비닐, 50㎜ × 50㎜)에 접종한다. 그리고 그위에 같은 시료를 가압밀착한다. 가압밀착 직후 바로 생균수를 확인한다(A). 가압밀착 후 24시간 경과 후 생균수를 확인한다(B). 이때 LLDPE와 95:5 비율으로 마스터배치 혼합기준으로 시험하였다. 시험균주는 salmonella typhimurium(KCTC 1925)를 사용하였다.

전술한 시험결과를 아래의 표에 표기하였다.

시험균주	군분류	잔존생균수(CFU/㎖)	균감소율(%)
salmonella typhimurium (KCTC 1925)	접종직후의 생균수(A)	6.0 ×10	-
salmonella typhimurium (KCTC 1925)	배양24시간 이후의 생균수(B)	9.0 ×10	99.9

나) 은 나노 항균 플라스틱의 신선도를 시험하였다.

10일간의 채소(일예로서, 상치가 사용됨)를 상온상태(25℃, 50%RH)에서 은 나노 처리한 필름과, 은 나노 처리하지않은 필름을 대조하는 실험결과, 신선도 유지의 효과를 측정하여 아래의 표 및 그래프에 표기하였다.

종류	저장온도(℃)	관능검사	관능검사	관능검사	관능검사	관능검사	관능검사
		0일	2일	4일	6일	8일	10일
은나노 처리	25	5	4.5	4.0	3.3	2.4	1.8
은나노 미처리	25	5	4.1	3.5	2.6	1.5	1.3

전술한 시험 결과를 설명하면, 은 나노가 처리된 LLDPE와 은 나노가 처리되지않은 LLDPE의 식품보존성에 있어 식품의 종류 및 신선도에 따라 약간의 차이를 보였다. 상온(25℃, 50%RH)상태에서 은 나노가 처리된 LLDPE는 약 4일까지 보관상태가 양호하였고, 은 나노가 처리되지않은 LLDPE는 약 2일까지 보관상태가 양호하였다.

상치는 은 나노가 처리된 LLDPE 및 은 나노가 처리되지않은 LLDPE에서 모두 2일째부터 습기가 발생하였다. 은 나노가 처리되지않은 LLDPE에서 습기가 좀 더 많이 발생하였다(도 3(a,b)에 도시됨).

4일째부터는 은 나노가 처리되지않은 LLDPE의 상치는 조직감이 현저하게 떨어졌으며, 황변이 시작하였다. 은 나노가 처리된 LLDPE의 상치는 색깔의 변화는 없었다.

6일째부터는 은 나노가 처리되지않은 LLDPE의 상치는 흑변이 발생하였다. 8일째부터는 섭취가 불가능할 정도로 절반 이상에 흑변이 발생하였다. 수분이 많이 배출되어 형체를 유지하지 못하고 악취가 심하였다. 은 나노가 처리된 LLDPE의 상치는 6일째부터는 황변이 시작하였고 8일째부터는 흑변이 시작되었다. 10일째부터는 절반이상에 흑변이 발생하였다(도 3(c,d)에 도시됨).

한편, 펠렛형상의 마스터배치를 첨가시켜 성형되어 실생활에서 사용될 플라스틱 제품(은 나노 항균 플라스틱을 말함)은, 비닐팩, 플라스틱 용기, 음식물수거 용기, 플라스틱 파이프, 식품 어패류 및 과일 포장용 필름, 음식품 포장 필름, 전시 보관용 필름, 방진 마스크, 상하수도용 배관자재, 의료용 플라스틱 기기 및 기구, 위생용기, 가습기 자재, 도마, 동식물 상품 포장재, 의료용 약품 보관 플라스 틱 필름 및 성형용품, 건축자재, 식기 건조기 플라스틱자재, 양어장 자재, 수족관 자재, 양돈 양계 축산물 가공자재, 정수 공기정화용 필터, 보호대, 의료용품, 이불 베게, 시트, 전선과, 해양설비용 자재(해조류, 미생물 저항이 요구되는 플라스틱자재), 해양부표, 그물망, 로프중 어느 하나가 사용될 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 은 나노 항균 플라스틱 펠렛은 아래와 같은 이점을 갖는다.

은 나노를 펠렛형태의 플라스틱 원료에 일정비율로 혼합하여 마스터배치를 성형하되, 표면에 은 나노 코팅층이 형성된 마스터배치와 플라스틱제품의 원재료를 일정비율로 혼합하여 재성형할 경우, 플라스틱 제품의 표면 및 소재에서 발생되는 항균,살균 기능으로 인해 실생활에서 실용적으로 유용하게 활용할 수 있다.

또한, 플라스틱 제품의 표면 또는 포장된 내용물에 서식하는 미생물 및 곰팡이를 살균,억제시킴에 따라 포장물의 신선도를 높여 국민건강 증진에 기여할 수 있다.

또한, 마스터배치 표면에 은 나노가 코팅처리된 코팅층이 형성되므로, 마스터배치 일부가 혼합되어 재성형된 플라스틱 제품의 항균,살균 효과를 극대화시켜 신뢰성을 갖는다.

Claims

콜로이드 상태의 은 나노를 펠렛형태의 플라스틱 원재료에 혼합하는 공정과, 은 나노가 혼합된 플라스틱 원재료의 수분을 제거하도록 건조하는 공정과, 은 나노가 침착된 펠렛을 용융,교반하는 공정과, 용융된 혼합물을 냉각,절단하는 공정에 의해 제조되는 은 나노 항균 플라스틱 펠렛에 있어서:

상기 은 나노 항균 플라스틱 펠렛을 첨가시켜 성형되는 플라스틱 제품의 표면 또는 내용물에서 발생되는 세균과 곰팡이를 살균할 수 있도록 상기 은 나노 항균 플라스틱 펠렛의 표면에 은 나노가 코팅처리된 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 은 나노 항균 플라스틱 펠렛.
청구항 1에 있어서, 상기 플라스틱 펠렛의 수분 함유량은 0.3중량% 이하를 유지하는 것을 특징으로 하는 은 나노 항균 플라스틱 펠렛.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 플라스틱 펠렛 표면에 은 나노 함량이 4000ppm-80000ppm 침착된 것을 특징으로 하는 은 나노 항균 플라스틱 펠렛.
은 나노 항균 플라스틱 펠렛의 제조방법에 있어서:

은 나노를 콜로이드화하는 공정;

콜로이드 상태의 은 나노를 분산제를 사용하지않고 펠렛형태의 플라스틱 원재료에 혼합하는 공정;

은 나노가 혼합된 플라스틱 원재료의 수분을 제거하도록 50-80℃조건에서 건조하는 공정;

은 나노 함량을 확인하고, 침착 여부를 확인하는 공정;

은 나노가 침착된 펠렛을 160-200℃조건에서 용융,교반하는 공정; 및

용융된 혼합물을 냉각,절단하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 은 나노 항균 플라스틱 펠렛의 제조방법.