KR20130087131A

KR20130087131A - 기능성 합성수지 조성물 및 이를 사용하여 제조된 기능성 플라스틱

Info

Publication number: KR20130087131A
Application number: KR1020120008165A
Authority: KR
Inventors: 성백만
Original assignee: 주식회사 피시스
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2013-08-06
Also published as: KR101394210B1

Abstract

본 발명은 합성수지와 특정 성능을 갖는 세리사이트, 활성탄 및 쌀겨로 이루어진 기능성 분말을 포함하는 기능성 합성수지 조성물 및 이를 사용하여 제조된 기능성 플라스틱에 관한 것이다.
본 발명의 기능성 합성수지 조성물 및 이를 사용하여 제조된 기능성 플라스틱은 원적외선 및 음이온을 방출하며, 중금속 등의 유해성분에 대한 흡착력, 항균활성, 탈취 제거 효과 및 항산화 활성이 우수하여 포장되는 제품의 신선도를 향상시키는 동시에 식품저장성을 현저히 향상시킬 수 있으며, 인체안전성이 우수하고, 생분해성 효과를 가져 사용 후 폐기처분이 간단하고 환경친화적이다.

Description

기능성 합성수지 조성물 및 이를 사용하여 제조된 기능성 플라스틱 {Functional synthetic resin composition and functional plastic use those resins}

본 발명은 기능성 합성수지 조성물 및 이를 사용하여 제조된 기능성 플라스틱에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합성수지와 원적외선 및 음이온을 방출하며, 중금속 등의 유해성분에 대한 흡착력, 항균활성, 탈취 제거 효과 및 항산화 활성을 갖는 세리사이트, 활성탄 및 쌀겨로 이루어진 기능성 분말을 포함하는 기능성 합성수지 조성물 및 이를 사용하여 제조된 기능성 플라스틱에 관한 것이다.

일반적으로 합성수지는 석유에서 추출한 물질로서, 그 종류가 다양할 뿐만 아니라 그 용도에 있어서도 거의 무한대라 할 정도로 무궁무진한 응용범위를 가지고 있다. 그러나, 합성수지는 사용 후 심각한 환경오염 문제를 일으키고 있다. 이와 같은 플라스틱에 의한 환경오염은 플라스틱이 미생물의 분해 작용에 잘 견디는 뛰어난 내구성을 지니고 있기 때문이다.

이러한 합성수지는 분리수거하여 매립하거나, 재활용 또는 소각을 하고 있으나, 매립할 경우에는 공간 확보의 문제와 매립지의 활용 문제로 인한 문제가 야기되며, 재활용할 경우에는 혼입된 불순물의 제거에 많은 비용이 소요된다는 문제가 있다. 또한 소각할 경우에 발생되는 다이옥신, 일산화탄소에 의해 대기환경의 오염이 유발된다는 문제가 있다.

그러나 합성수지로 만든 제품들은 사용의 편리성 및 저장의 용이성으로 무궁무진한 응용범위에서 사용되고 있으며, 특히 일회용품으로 사용되어 식품 저장, 음용수 용기 등 생활용품에서 광범위하게 사용되고 있다. 그러나, 상기 합성수지 제품들은 인체에 유해하기 때문에 인체와 직접적으로 접촉하는 분야에서는 그 용도의 제한이 있었다.

일반적으로 합성수지는 석유에서 추출한 물질로서, 그 종류가 다양할 뿐만 아니라 그 용도에 있어서도 거의 무한대라 할 정도로 무궁무진한 응용범위를 가지고 있다. 그러나 합성수지는 제조하기에 편리하고 저렴한 반면에 인체에 유해하기 때문에 인체와 직접적으로 접촉하는 분야에서는 그 용도의 제한이 있었다.

따라서, 합성수지에 기능성을 부여하기 위하여 여러 가지 첨가제를 첨가하는 시도가 많이 이루어져 왔다. 최근에는 건강에 유익한 것으로 알려진 운모, 각섬석, 맥반석, 황토, 은계 항균제, 게르마늄 분말 등 합성수지에 기능성을 부여하기 위하여 각종의 첨가제를 첨가하는 많은 기술들이 있었으나 현재까지 만족할만한 결과가 없었다.

국내등록특허 제10-0558893호 국내공개특허 제2003-0096514호

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 원적외선 및 음이온을 방출하며, 중금속 등의 유해성분에 대한 흡착력, 항균활성, 탈취 제거 효과 및 항산화 활성이 우수하여 포장되는 제품의 신선도를 향상시키는 동시에 식품저장성을 현저히 향상시킬 수 있는 기능성 합성수지 조성물 및 이를 사용하여 제조된 기능성 플라스틱을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 인체에 안전하여 인체와 직접적으로 접촉하는 분야에 사용하기 적합한 기능성 합성수지 조성물 및 이를 사용하여 제조된 기능성 플라스틱을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 생분해성 효과를 가져 사용 후 폐기처분이 간단하고 환경친화적인 기능성 합성수지 조성물 및 이를 사용하여 제조된 기능성 플라스틱을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 합성수지 및 세리사이트, 활성탄 및 쌀겨로 이루어진 기능성 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 합성수지 조성물을 제공한다.

구체적으로, 상기 기능성 합성수지 조성물은 합성수지 100중량부에 대하여 세리사이트 10~20중량%, 활성탄 10~30중량% 및 쌀겨 50~80중량%로 이루어진 기능성 분말 5 내지 15중량부를 포함한다.

상기 기능성 분말은 입자크기가 최대 10㎛인 것이 바람직하다.

특히, 상기 세리사이트는 게르마늄 성분을 최소 2~4㎎/㎏으로 포함하고 있는 것이 바람직하며, 상기 활성탄은 중성가스용 파쇄상 활성탄인 것이 바람직하며, 상기 쌀겨는 기름을 추출하고 남은 단백질과 당질이 주성분인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 상기 기능성 합성수지 조성물로 제조된 기능성 플라스틱을 제공한다.

또한 본 발명은 세리사이트, 활성탄 및 쌀겨를 건식 볼밀에서 10㎛로 분쇄하여 기능성 분말을 준비하는 단계; 교속교반장치가 부착된 배합기에 파우더 형태의 합성수지 분말과 상기 기능성 분말을 투입하고 1,000~1,500rpm으로 10분 이상 교반하는 단계; 및 상기 교반된 분말을 스크류를 장착한 압출기를 사용하여 170~250℃의 온도에서 반응, 압출하는 단계;를 포함하는 기능성 플라스틱의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 기능성 합성수지 조성물 및 이를 사용하여 제조된 기능성 플라스틱은 원적외선 및 음이온을 방출하며, 중금속 등의 유해성분에 대한 흡착력, 항균활성, 탈취 제거 효과 및 항산화 활성이 우수하여 포장되는 제품의 신선도를 향상시키는 동시에 식품저장성을 현저히 향상시킬 수 있으며, 인체에 안전하여 인체와 직접적으로 접촉하는 분야에 사용하기 적합하고, 생분해성 효과를 가져 사용 후 폐기처분이 간단하고 환경친화적인 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 펠렛 형태의 기능성 합성수지를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 기능성 합성수지를 사용하여 제조된 그릇 형상의 기능성 플라스틱을 나타낸 것이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 합성수지에 미세분말 형태의 항균성, 원적외선 및 음이온이 방출되는 천연광물질인 세리사이트와, 비표면적을 갖고 있어 탈취 성능이 뛰어난 활성탄과, 미생물에 의한 가수분해를 통한 생분해성 성능을 지니게 하는 쌀겨를 혼합 사용함에 특징이 있다.

즉, 본 발명의 기능성 수지 조성물은 합성수지 및 세리사이트, 활성탄 및 쌀겨로 이루어지는 기능성 분말을 포함한다.

본 발명에 사용되는 상기 세리사이트(sericite)는 본 발명의 기능성 수지 조성물에 사용되어 원적외선과 음이온 방출에 의한 항균성을 부여하고, 합성수지의 내열성을 높이는 작용을 한다.

상기 세리사이트는 점토광물의 일종으로 칼리(K₂O)를 함유하고 있어 칼리 점토라고도 불린다. 색깔은 은백색으로 견사광택이 강하게 나타나기 때문에 견운모라고 불리우며, 광물학적으로는 운모족에 속하고, 화학조성과 결정구조는 백운모와 흡사하다. 따라서, 2차 광물로서 백운모(moscovite)와 일라이트(illite)의 중간 내지 파생 일라이트에 가까운 위치로서 그 성질 및 성능은 비슷하다. 이러한 결정구조들은 합성수지의 기계적 특성을 개선하고 딱딱하게 하기 위한 필수적인 요소이다.

하기 표 1에는 세리사이트의 주요성분을 도시하였다.

sample	SiO₂	Al₂O₃	K₂O	Fe₂O₃	CaO	MgO	Na₂O	TiO₂	MnO	P₂O₅
sericite	48.4%	33.2%	9.7%	0.86%	0.44%	1.48%	0.12%	0.13%	0.01%	0.03%

특히, 본 발명에서는 상기 세리사이트로 게르마늄 성분을 2~4㎎/㎏ 이상으로 포함하는 것을 사용한다. 게르마늄 성분이 4㎎/㎏인 세리사이트를 사용할 경우 음이온은 146ION/㏄가 방출되며, 원적외선은 0.898㎛의 방사율을 지니게 되는데, 이러한 음이온과 원적외선은 세리사이트에 항균 성능 및 탈취 성능을 부여하게 된다. 상기 게르마늄 성분의 함량이 상기 범위 미만으로 포함될 경우에는 방출되는 음이온과 원적외선의 양이 적어 목적하는 만큼의 세리사이트의 항균성능 및 탈취성능을 가질 수 없게 된다.

상기 세리사이트는 자연상태에서 채취된 세리사이트를 입자크기가 10㎛ 이하인 것이 좋으며, 세리사이트 입자크기가 10㎛를 초과할 경우에는 합성수지와의 성형성이 좋지 않을 수 있다.

상기 세리사이트는 기능성 분말에 10~20중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 10중량% 미만일 경우에는 세리사이트 본질의 효과를 기대하기 어렵고, 20중량%를 초과할 경우에는 사용량 대비 항균성 효과의 향상이 미미하게 된다.

본 발명에 사용되는 상기 활성탄(activated carbon)은 비표면적의 다공성으로 인해 탈취성을 부여하는 작용을 한다.

상기 활성탄은 야자각, 목재류, 갈탄, 무연탄, 유연탄 등의 탄소질을 원료로 제조되는 미세기공이 형성되어 큰 내부표면적을 갖는 흡착제이다. 활성탄은 500~1,500㎡/g의 큰 내부표면적을 갖고 있으며, 이 내부표면에 존재하는 탄소원자의 관능기가 주위의 액체 또는 기체에 인력을 가하여 피흡착질의 분자를 흡착하는 성질이 있다.

이러한 활성탄은 악취의 종류에 따라 흡착량은 다르게 나타나나, 분뇨처리장이나 하수처리장 등과 같은 시설에서 발생되는 악취를 제거하기 위하여 사용된다.

특히, 본 발명에서는 저장된 식품에서 발생하여 식품 부패의 주원인 에틸렌가스 등을 효율적으로 흡착할 수 있는 중성가스용 파쇄상 활성탄을 사용하는 것이 바람직하며, 활성탄의 입자크기는 10㎛ 이하인 것이 좋다. 상기 활성탄의 입자크기가 10㎛를 초과할 경우에는 활성탄의 흡착력이 저하되어 탈취 효과가 저하되고, 합성수지와 배합 시 성형성이 저하되게 된다.

상기 활성탄은 기능성 분말에 10~30중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 10중량% 미만일 경우에는 활성탄 본질의 효과를 기대하기 어렵고, 30중량%를 초과할 경우에는 사용량 대비 탈취성 효과의 향상이 미미하게 된다.

본 발명에 사용되는 상기 쌀겨(미강)는 구하기 쉬우면서 가격이 비교적 저렴한 성분으로, 자연계의 미생물에 의해 신속하게 완전분해(ultimate degradation)된다. 즉, 본 발명에서는 이렇게 완전분해되는 쌀겨를 사용함으로써 본 발명의 기능성 합성수지에 미생물의 가수분해를 통한 생분해성을 부여할 수 있게 한다.

상기 쌀겨는 대부분이 사료나 비료로 사용된다. 보통 현미의 6~8%의 쌀겨가 생기는데, 현미의 도정도(搗精度)를 높이면 그 양이 증가되고, 도정도에 따라서 그 성분 또한 달라진다. 즉, 도정을 많이 하게 되면 지방, 비타민B1, 인이 증가하고 섬유는 감소된다.

쌀겨의 표준 화학조성을 보면, 수분 13.5%, 단백질 13.2%, 지방 18.3%, 당질 38.3%, 섬유 7.8%, 회분(灰分) 8.9%이다. 쌀겨에 따라 다르나 함수율은 보통 10~20%이다. 쌀에서 쌀겨 층을 벗겨내면 리파아제(lipase)의 작용으로 쌀겨의 산패(酸敗)가 급속도로 진전되는데, 이러한 산패의 방지법으로는 쌀겨를 가열건조하거나, 휘발성 유기용매에 의해 기름을 추출하여 사용하는 방법이 있다.

일반적으로 미생물에 의한 고분자의 분해는, 미생물이 분비하는 분해효소가 고분자 재료 표면에 흡착하여 고분자의 글리코사이드 결합, 펩타이드 결합 등의 화학결합을 가수분해시켜 고분자의 주쇄를 절단하여 저분자화된다. 이러한 고분자물질의 저분자화에 따라 재료는 붕괴하고 생성물은 효소분해에 의해 단위체나 이량체의 저분자량의 분해 생성물이 된다. 이와 같이 미생물의 분해효소에 의해 고분자의 주쇄가 절단되어 저분자화하는 과정을 1차 분해(primary degradation) 과정이라 한다. 효소분해에 의해 분해된 저분자의 단위체나 이량체는 미생물의 체내로 흡수되어 여러 가지의 대사경로를 통해 각종 생체고분자를 합성하기 위해 사용되든지 또는 에너지 생산을 위해 사용되어 탄산가스(호기적 환경)나 메탄(혐기적 환경)으로 변환된다. 이 과정을 완전분해(ultimate degradation) 과정이라 한다.

이때 쌀겨의 단백질과 당질이 본 발명의 기능성 합성수지 조성물로 제조된 제품을 미생물에 의해 1차 분해되도록 하는 매개체 역할을 하여 생분해성을 이루도록 하는 것이다.

본 발명에서는 특히, 상기 쌀겨로 기름을 추출하여 단백질과 당질이 주성분인 쌀겨를 사용함으로써 지방을 제거시켜 리파아제 작용이 활성화되는 산패작용에 의한 급속한 분해가 되지 않도록 하고, 합성수지와 계면접착성이 향상되도록 하였다.

상기 쌀겨의 입자크기는 10㎛ 이하인 것이 좋다.

상기 쌀겨는 기능성 분말에 50~80중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 50중량% 미만일 경우에는 생분해성 효과를 기대하기 어렵고, 80중량%를 초과할 경우에는 세리사이트와 활성탄의 함량이 줄게 되어 생분해성 외의 기능이 저하될 수 있다.

본 발명에 사용되는 기능성 분말은 상기와 같은 세리사이트, 활성탄 및 쌀겨를 모두 포함하여야만 본 발명에서 목적하는 효과 및 성능을 가지는 기능성 합성수지 조성물과 기능성 플라스틱을 얻을 수 있게 되며, 만일 한 성분이라도 빠지거나 다른 성분으로 대체된다면 본 발명에서 목적하는 효과의 제품을 얻을 수 없게 된다. 또한, 상기 기능성 분말은 각 성분들을 전술한 함량 범위로 포함하여야만 플라스틱 제품으로 성형성에 문제를 야기하지 않으면서 성형된 상태에서도 각각의 기능을 나타낼 수 있게 된다.

상기 기능성 분말을 이루는 세리사이트, 활성탄 및 쌀겨는 10㎛ 이하로 분쇄된 것을 사용하는 것이 좋으며, 각각의 성분을 따로 분쇄한 후 혼합하여 사용할 수도 있고, 각각의 성분을 혼합한 후 동시에 분쇄하여 사용할 수도 있다. 이때, 분쇄는 건식 볼밀에서 수행되는 것이 좋다.

상기 기능성 분말은 합성수지 100중량부에 대하여 5 내지 15중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 5중량부 미만일 경우에는 기능성 합성수지의 생분해성능이 저하되게 되며, 15중량부를 초과할 경우에는 기능성 합성수지의 기계적 강도가 저하되게 된다.

또한, 본 발명에 사용되는 상기 합성수지는 통상적으로 사용되는 모든 수지와 기 사용된 폐수지가 사용될 수 있으며, 그 종류가 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 합성수지로는 선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene, LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene, LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene, LDPE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Poly Butylene Terephthalate, PBT), 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride, PVC), 스타이렌-아크릴로니트릴 공중합체(Styrene Acrylonitrile Copolymer, SAN), 아크릴로니트릴-부타디엔-스타이렌 공중합체(Acrylonitrile Butadiene Styrene, ABS), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 등의 비분해성 열가소성 수지가 사용될 수 있다.

또한 본 발명은 상기와 같은 기능성 합성수지 조성물로 제조된 기능성 플라스틱을 제공한다.

상기 기능성 플라스틱의 제조를 위하여, 먼저 세리사이트, 활성탄 및 쌀겨를 10㎛ 이하로 분쇄하여 기능성 분말을 준비한다. 이때, 세리사이트, 활성탄 및 쌀겨는 통상의 건식 볼밀을 사용하여 분쇄할 수 있다.

상기 기능성 분말을 이루는 각 성분에 대한 구체적인 설명 및 함량은 전술한 바와 동일하므로 여기에선 생략하도록 한다.

그 다음, 교속교반장치가 부착된 배합기에 파우더 형태의 합성수지 분말과 상기 준비한 기능성 분말을 투입한 후, 1,000~1,500rpm으로 10분 이상 교반하여 합성수지 분말과 기능성 분말이 고르게 배합되도록 한다.

상기 교반된 분말은 높은 전단력과 긴 체류시간을 유도할 수 있는 스크류를 장착한 압출기를 사용하여 170~250℃의 온도에서 반응시키고, 압출 및 성형하여 펠렛 형태의 기능성 합성수지를 얻을 수 있다.

상기와 같이 합성수지와 세리사이트, 활성탄 및 쌀겨로 이루어진 기능성 분말을 포함하는 본 발명의 기능성 합성수지 조성물은 사출성형, 블로우 성형, 압출성형 등의 통상의 성형방법을 통하여 일회용 용기, 일회용 사출물, 병, 포장용 재료 등으로 제조하여 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 기능성 합성수지 조성물은 필름 제조용 압출기를 사용하여 압착 성형 필름, 플랫 필름, 블로우 필름 등을 제조하여 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 기능성 합성수지 및 이를 이용하여 제조된 기능성 플라스틱은 원적외선 및 음이온을 방출하며, 중금속 등의 유해성분에 대한 흡착력, 항균활성, 탈취 제거 효과 및 항산화 활성이 우수하여 포장되는 제품의 신선도를 향상시키는 동시에 식품저장성을 현저히 향상시킬 수 있으며, 인체에 안전하여 인체와 직접적으로 접촉하는 분야에 사용하기 적합하다. 또한, 생분해성 효과를 가져 사용 후 폐기처분이 간단하고 환경친화적이다.

상기 기능성 합성수지의 음이온 방출량은 KFIA-FI-1042 시험법을 이용하여 측정하였고, 원적외선 방사율 및 방사에너지는 KFIA-FI-1005 시험법을 이용하여 측정하였으며, 탈취성은 KFIA-FI-1004 시험법을 이용하여 측정하였다. 또한 대장균 및 녹농균에 의한 항균시험은 KFIA-FI-1003 시험법을 이용하여 측정하였으며, 생분해성 평가는 ASTM G21-70법과 병용하여 토양에 매립 후 일정 기간이 경과한 다음 변화된 형태와 물성을 조사하였다.

이하에서는 실시예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나. 이들 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1

게르마늄 성분이 4㎎/㎏인 세리사이트 1.5㎏, 중성가스용 파쇄상 활성탄 2㎏, 유지방을 추출하고 남은 것으로 함수율이 1%인 쌀겨 6.5㎏을 혼합한 후 건식 볼밀에서 10㎛로 분쇄하여 기능성 분말을 준비하였다.

그 다음, 고속교반장치가 부착된 배합기에 파우더 형태의 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 10㎏과 상기 준비한 기능성 분말 1㎏을 투입하고, 1,200rpm으로 10분 동안 교반하였다.

교반 후 상기 교반된 분말을 높은 전단력과 긴 체류시간을 유도할 수 있는 스크류를 장착한 L/D가 35인 이축압출기를 사용하여 170℃의 온도에서 반응시키고 압출 및 성형하여 펠렛 형태의 기능성 합성수지를 제조하였다(도 1). 그 다음, 상기 제조된 기능성 합성수지 펠릿을 사출기에 넣어 그릇 형태의 플라스틱 제품(도 2)을 제조하였다.

실시예 2

게르마늄 성분이 4㎎/㎏인 세리사이트 0.05㎏, 중성가스용 파쇄상 활성탄 0.05㎏, 유지방을 추출하고 남은 것으로 함수율이 1%인 쌀겨 0.4㎏을 혼합한 후 건식 볼밀에서 10㎛로 분쇄하여 기능성 분말을 준비하였다.

그 다음, 고속교반장치가 부착된 배합기에 파우더 형태의 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 10㎏과 상기 준비한 기능성 분말 0.5㎏을 투입하고, 1,200rpm으로 10분 동안 교반하였다.

이후 공정은 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

실시예 3

게르마늄 성분이 4㎎/㎏인 세리사이트 0.1㎏, 중성가스용 파쇄상 활성탄 0.15㎏, 유지방을 추출하고 남은 것으로 함수율이 1%인 쌀겨 0.25㎏을 혼합한 후 건식 볼밀에서 10㎛로 분쇄하여 기능성 분말을 준비하였다.

이후 공정은 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 1

기능성 분말을 0.3㎏으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 2

기능성 분말을 1.3㎏으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

상기 실시예 1~3 및 비교예 1~2의 기능성 합성수지를 이용하여 성형성, 항균성, 탈취성 및 생분해성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 성형성, 항균성 및 탈취성은 우수, 보통, 나쁨의 3단계로 평가하였으며, 생분해성은 우수한 정도에 따라 5~1점으로 평가하였다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
합성수지(중량부)	100	100	100	100	100
기능성 분말 (중량부)	10	5	5	3	16
세리사이트(㎏)	1.5	0.5	1.0	0.45	2.4
활성탄(㎏)	2	0.5	1.5	0.6	3.2
쌀겨(㎏)	6.5	4.0	2.5	1.95	10.4
성형성	중	고	고	고	성형안됨
항균성	고	중	중	저	고
탈취성	고	중	중	저	고
생분해성	4	3	1	1	5

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 세리사이트 10~20중량%, 활성탄 10~30중량% 및 쌀겨 50~80중량%로 이루어진 기능성 분말 5 내지 15중량부로 포함하는 실시예 1 내지 3의 기능성 분말은 우수한 성형성을 가지면서 항균성, 탈취성 및 생분해성을 고르게 만족시킴을 확인할 수 있었다. 특히, 기능성 분말을 10중량부로 사용한 실시예 1의 경우 가장 우수한 효과를 나타내어 기능성 부여와 성형성을 만족시킬 수 있는 최적의 배합임을 알 수 있었다.

반면, 기능성 분말을 3중량부로 사용한 비교예 1의 경우에는 플라스틱 성형은 잘 되나, 기능성이 떨어져 기능성 플라스틱이라 할 수 없으며, 기능성 분말을 16중량부로 사용한 비교예 2의 경우에는 기능성은 많이 충족되었으나, 그릇의 성형이 잘 되지 않았으며, 되더라도 불량률이 많아 플라스틱 제품으로 제조하기에 부적절함을 알 수 있었다.

또한, 상기 실시예 1에서 제조한 기능성 합성수지를 이용하여 음이온 방출량, 원적외선 방사율 및 방사에너지, 탈취성, 대장균과 녹농균에 의한 항균시험을 측정하였다.

먼저, 상기 실시예 1에서 제조한 기능성 합성수지의 음이온 방출량을 시험하기 위해 본 출원인은 2011년 10월 5일 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 음이온 방출량을 측정하였다. 음이온 방출량의 측정은 KFIA-FI-1042 시험법에 따라, 전하입자 측정장치를 이용하여 실내온도 23℃, 습도 34%, 대기 중 음이온수 102/㏄ 조건에서 시험하였으며, 측정 대상물(실시예 1의 기능성 합성수지 시험편 100×150㎜)에서 방출되는 음이온을 측정하여 단위체적당 ION수로 표시하였다.

항목	실시예 1의 기능성 수지
음이온(ION/㏄)	146

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조한 실시예 1의 기능성 수지는 음이온이 146ION/㏄로 방출됨을 확인할 수 있었다.

또한, 상기 실시예 1에서 제조한 기능성 합성수지의 원적외선 방사율을 시험하기 위해 본 출원인은 2011년 10월 5일 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 KFIA-FI-1005 시험법에 따라 37℃의 온도 조건에서 방사하는 원적외선의 방사 정도를 측정한 결과, 하기 표 4에 나타낸 바와 같이 그 효능이 뛰어남을 확인할 수 있었다.

항목	실시예 1의 기능성 수지
방사율 (5~20㎛)	0.898
방사에너지 (W/㎡· ㎛· 37℃)	3.46× 10²

또한, 상기 실시예 1에서 제조한 기능성 합성수지의 원적외선 방사율을 시험하기 위해 본 출원인은 2011년 10월 5일 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 KFIA-FI-1004 시험법에 따라 500ppm의 암모니아 가스를 사용하여 시간경과에 따라 암모니아 가스의 농도가 낮아지는 현상을, 시료를 넣지 않은 상태(blank)와 비교하고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

시험항목	경과시간 (분)	Blank 농도 (ppm)	시료농도 (ppm)	탈취율 (%)
탈취시험	초기	500	500	-
	30	490	190	61
	60	480	160	67
	90	470	140	70
	120	460	130	72

상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조한 실시예 1의 기능성 수지는 암모니아 가스에 대해 60% 이상의 탈취율을 나타냄을 확인할 수 있었으며, 이는 통상의 탈취제와 비교하여 동등 이상의 높은 탈취율임을 알 수 있었다.

또한, 상기 실시예 1에서 제조한 기능성 합성수지의 항균 효능을 시험하기 위해 본 출원인은 2011년 10월 5일 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 KFIA-FI-1003 시험법에 따라 대장균 및 녹농균에 대한 항균시험을 실시한 결과, 하기 표 6에 나타낸 바와 같이 그 효능이 뛰어남을 알 수 있었다. 이때, 사용균주로는 Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442를 사용하였다.

시험항목	시료구분	초기농도 (CFU/㎖)	24시간 후 농도 (CFU/㎖)	정균감소율 (%)
대장균에 의한 항균시험	Blank	2.7×10⁵	1.6×10⁶	-
대장균에 의한 항균시험	실시예 1	2.7×10⁵	< 1.0×10³	99.9
녹농균에 의한 항균시험	Blank	1.9×10⁵	1.5×10⁶	-
녹농균에 의한 항균시험	실시예 1	1.9×10⁵	< 1.0×10³	99.9

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 합성수지에 세리사이트, 활성탄 및 쌀겨로 이루어진 기능성 분말을 혼합하여 제조한 기능성 합성수지는 음이온 방출량, 원적외선 방사율 및 방사에너지, 탈취성 및 항균성이 우수함을 확인할 수 있었으며, 이러한 기능성 합성수지를 이용하여 제조된 플라스틱 제품은 광범위한 생활용품에 적용이 가능할 것임을 예측할 수 있었다.

비록 본 발명이 상기에 언급된 바람직한 실시예로서 설명되었으나, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 또한 첨부된 청구 범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.

Claims

합성수지; 및
세리사이트, 활성탄 및 쌀겨로 이루어진 기능성 분말;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 합성수지 조성물.
제1항에 있어서,
합성수지 100중량부; 및
세리사이트 10~20중량%, 활성탄 10~30중량% 및 쌀겨 50~80중량%로 이루어진 기능성 분말 5 내지 15중량부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 합성수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 기능성 분말은 입자크기가 최대 10㎛인 것을 특징으로 하는 기능성 합성수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 세리사이트는 게르마늄 성분을 최소 2~4㎎/㎏으로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 기능성 합성수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 활성탄은 중성가스용 파쇄상 활성탄인 것을 특징으로 하는 기능성 합성수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 쌀겨는 기름을 추출하여 단백질과 당질이 주성분인 것을 사용하여 기능성 합성수지에 생분해성을 부여하는 것을 특징으로 하는 기능성 합성수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 합성수지는 선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene, LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene, LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene, LDPE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Poly Butylene Terephthalate, PBT), 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride, PVC), 스타이렌-아크릴로니트릴 공중합체(Styrene Acrylonitrile Copolymer, SAN), 아크릴로니트릴-부타디엔-스타이렌 공중합체(Acrylonitrile Butadiene Styrene, ABS) 및 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 중 선택된 어느 하나 이상의 비분해성 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 기능성 합성수지 조성물.
합성수지; 및
세리사이트, 활성탄 및 쌀겨로 이루어진 기능성 분말;
를 포함하는 기능성 합성수지 조성물로 제조된 것을 특징으로 하는 기능성 플라스틱.
세리사이트, 활성탄 및 쌀겨를 건식 볼밀에서 10㎛ 이하로 분쇄하여 기능성 분말을 준비하는 단계;
교속교반장치가 부착된 배합기에 파우더 형태의 합성수지 분말과 상기 기능성 분말을 투입하고 1,000~1,500rpm으로 10분 이상 교반하는 단계; 및
상기 교반된 분말을 스크류를 장착한 압출기를 사용하여 170~250℃의 온도에서 반응시키고 압출 및 성형하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 플라스틱의 제조방법.