KR20170064071A - 염화비닐 수지 조성물, 및 이를 사용하여 제조된 랩 필름 및 그 제조방법 - Google Patents

염화비닐 수지 조성물, 및 이를 사용하여 제조된 랩 필름 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 염화비닐 수지 조성물, 및 이를 사용하여 제조된 랩 필름 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 내분비계 장애물질이 아닌 무수당 알코올의 에스테르를 가소제로 사용함으로써 인체에 무해한 동시에 우수한 가소성을 나타내는 염화비닐 수지 조성물, 및 이를 사용하여 제조되며, 식품 포장 용도로 특히 적합한 랩 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

염화비닐 수지 조성물, 및 이를 사용하여 제조된 랩 필름 및 그 제조방법{Polyvinylchloride resin composition, and wrap film prepared using the same and preparation method thereof}
본 발명은 염화비닐 수지 조성물, 및 이를 사용하여 제조된 랩 필름 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 내분비계 장애물질이 아닌 무수당 알코올의 에스테르를 가소제로 사용함으로써 인체에 무해한 동시에 우수한 가소성을 나타내는 염화비닐 수지 조성물, 및 이를 사용하여 제조되며, 식품 포장 용도로 특히 적합한 랩 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
수소화 당(“당 알코올”이라고도 함)은 당류가 갖는 환원성 말단기에 수소를 부가하여 얻어지는 화합물을 의미하는 것으로, 일반적으로 HOCH2(CHOH)nCH2OH (여기서, n은 2 내지 5의 정수)의 화학식을 가지며, 탄소수에 따라 테트리톨, 펜티톨, 헥시톨 및 헵티톨(각각, 탄소수 4, 5, 6 및 7)로 분류된다. 그 중에서 탄소수가 6개인 헥시톨에는 소르비톨, 만니톨, 이디톨, 갈락티톨 등이 포함되며, 소르비톨과 만니톨은 특히 효용성이 큰 물질이다.
무수당 알코올은 분자 내 하이드록시기가 두 개인 디올(diol) 형태를 가지며, 전분에서 유래하는 수소화 당인 헥시톨을 활용하여 제조할 수 있다 (예컨대, 한국등록특허 제10-1079518호, 한국공개특허공보 제10-2012-0066904호). 무수당 알코올은 재생 가능한 천연자원으로부터 유래한 친환경 물질이라는 점에서 오래 전부터 많은 관심과 함께 그 제조방법에 관한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 무수당 알코올 중에서 솔비톨로부터 제조된 이소소르비드가 현재 산업적 응용범위가 가장 넓다.
무수당 알코올의 하이드록시기에 다양한 치환기를 도입하는 방법의 하나로 카르복시산과의 에스테르 반응을 이용할 수 있다. 무수당 알코올의 에스테르는 제약, 화장품, 식료품 등에 사용되는 유화제나 각종 수지 가공 첨가제로 사용되어 그 용도가 다양하다.
식품용 랩 필름은 두께 10~15mm 정도의 투명성 필름으로 이물질 유입 방지, 습기 차단 등으로 식품의 신선도 유지 기능이 있어, 식품의 보관 및 포장에 널리 이용되고 있다. 특히, 염화비닐(Polyvinylchloride, PVC) 수지로 제조한 식품용 랩 필름은 투명성, 점착성, 방담성, 신율, 부드러움 뿐만 아니라 가격과 성능 면에서 저밀도 폴리에틸렌 (low density polyethylene, LDPE) 등 다른 합성수지를 이용한 랩에 비해 매우 우수하여, 주로 대형 유통매장의 농수산물 판매용 포장이나 배달 음식의 포장용으로 사용되고 있다.
식품용 염화비닐 수지 랩(이하, PVC 랩)의 조성물에는 유연성을 부여하기 위해 가소제가 필수적으로 함유되어 있다. 그런데, 프탈레이트계 가소제의 경우, 내분비계 장애물질로서의 위험성에 대한 사회적인 인식이 높아지면서 국내외적으로 환경규제가 심화되고 있다. 이에 따라 환경규제를 받지 않는 대체 가소제가 활발하게 개발되고 있으며, 그 수요도 점차 증가하는 실정이다. 예컨대, 대체 가소제로서 아디프산 에스테르(일본공개특허 1994-100749호), 글리세린의 지방산 에스테르(일본공개특허 2005-336305호), 디옥틸 테레프탈레이트(dioctyl terephthalate, DOTP)(미국특허 6675560호), 아세틸화 모노글리세린(한국공개특허 10-2008-0114278호) 등을 함유한 PVC 랩 조성물이 소개된 바 있다.
그러나, 상기한 기존의 대체 가소제들을 함유한 조성물로 제조한 PVC 랩 제품들은 식품용 랩이 갖추어야 할 투명성, 점착성, 방담성, 이행성, 신율, 부드러움 등의 물성을 모두 만족시키기 어려운 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 내분비계 장애물질(예컨대, 프탈레이트계 가소제)을 포함하지 않아 인체에 무해하고, 우수한 가소성을 나타내며, 랩 필름으로 가공시 투명성, 점착성, 방담성, 이행성, 신율, 부드러움 등의 물성을 모두 만족시킬 수 있는 염화비닐 수지 조성물, 및 이를 사용하여 제조되며 식품 포장 용도로 특히 적합한 랩 필름 및 그 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하고자 본 발명은, 염화비닐(PVC) 수지, 가소제로서 무수당 알코올의 에스테르 또는 그의 유도체, 및 열안정제를 포함하는 염화비닐 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 염화비닐 수지 조성물로부터 형성된 랩 필름이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, (1) 염화비닐(PVC) 수지, 무수당 알코올의 에스테르 또는 그의 유도체, 및 열안정제를 혼합한 조성물을 얻는 단계; 및 (2) 얻어진 조성물을 성형하여 필름으로 제조하는 단계를 포함하는, 랩 필름의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 프탈레이트계 가소제와 같은 내분비계 장애물질을 포함하지 않아 인체에 무해하고, 우수한 가소성을 나타내며, 투명성, 점착성, 방담성, 신율, 부드러움 등의 물성을 모두 갖추어, 식품 포장 용도로 특히 적합한 랩 필름의 제조가 가능하다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 염화비닐 수지 조성물은 수지 성분으로서 염화비닐(Polyvinylchloride, PVC) 수지를 포함한다. 본 발명에서는 필름 등의 연질 용도로 적합한 통상의 염화비닐 수지를 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.
본 발명의 염화비닐 수지 조성물은 가소제 성분으로서 무수당 알코올의 에스테르 또는 그의 유도체를 포함한다.
상기 무수당 알코올의 에스테르는 무수당 알코올과 카르복시산을 에스테르화 반응시켜 얻어진, 무수당 알코올의 모노에스테르, 무수당 알코올의 디에스테르 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 무수당 알코올의 에스테르의 유도체로는, 예를 들어, 술폰화 에스테르, 인산화 에스테르, 에폭시화 에스테르 및 이들의 조합 등이 사용될 수 있다.
상기 무수당 알코올은 일반적으로 수소화 당(hydrogenated sugar) 또는 당 알코올(sugar alcohol)이라고 불리우는, 당류가 갖는 환원성 말단기에 수소를 부가하여 얻어지는 화합물로부터 하나 이상의 물 분자를 제거하여 얻은 임의의 물질을 의미한다.
본 발명의 구체예에 있어서, 상기 무수당 알코올은 이소소르비드(1,4:3,6-디안하이드로소르비톨), 이소만니드(1,4:3,6-디안하이드로만니톨), 이소이디드(1,4:3,6-디안하이드로이디톨) 및 이들의 조합으로부터 선택된 것일 수 있다.
상기 카르복시산은, 이에 특별히 한정하지는 않으나, C1-C24알킬 카르복시산(보다 구체적으로는 C4-C18알킬 카르복시산), C3-C24사이클로알킬 카르복시산(보다 구체적으로는 C6-C18사이클로알킬 카르복시산), C6-C24방향족 카르복시산(보다 구체적으로는 C6-C18방향족 카르복시산) 및 이들의 조합으로부터 선택된 것일 수 있으며, 예를 들어, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 펜탄산, 헥산산, 에틸헥산산, 옥탄산, 데칸산, 도데칸산 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것일 수 있다.
본 발명의 조성물에 있어서, 상기 무수당 알코올의 에스테르의 함량은, 염화비닐 수지 100 중량부를 기준으로, 10 내지 50 중량부일 수 있으며, 보다 구체적으로는 15 내지 45 중량부, 보다 더 구체적으로는 20 내지 40 중량부일 수 있다. 무수당 알코올의 에스테르의 함량이 상기한 수준보다 지나치게 적으면 신율이나 부드러운 특성이 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 지나치게 많으면 제조한 랩 필름의 장기보관 시 랩 필름의 표면으로 누출되어 사용 특성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
일 구체예에 있어서, 본 발명의 염화비닐 수지 조성물은 상기한 무수당 알코올의 에스테르 이외에, 추가의 가소제 성분을 더 포함할 수 있다.
상기 추가의 가소제 성분으로는, 이에 특별히 한정하지는 않으나, 에폭시화 대두유, 염소화 파라핀, 지방산계 가소제(예컨대, C10-C24 지방산계 가소제) 및 이들의 조합으로부터 선택된 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 조성물에 상기 추가의 가소제 성분이 더 포함되는 경우, 그 함량은, 염화비닐 수지 100 중량부를 기준으로, 4 내지 20 중량부일 수 있으며, 보다 구체적으로는 6 내지 18 중량부, 보다 더 구체적으로는 8 내지 16 중량부일 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 염화비닐 수지 조성물은 가소제로서 내분비계 장애물질(예컨대, 프탈레이트계 또는 아디페이트계 가소제, 보다 구체적으로는 디옥틸프탈레이트(DOP) 또는 디옥틸아디페이트(DOA))을 포함하지 않는다.
본 발명의 염화비닐 수지 조성물은 열안정제를 포함한다.
상기 열안정제로는, 이에 특별히 한정하지는 않으나, 무독성으로 식품포장재나 완구 등에 사용되는 칼슘계 화합물(예컨대, 칼슘 지방산염 화합물), 아연계 화합물(예컨대, 아연 지방산염 화합물) 또는 칼슘-아연계 화합물(예컨대, 칼슘 지방산염과 아연 지방산염의 복합물) 등; 또는 열안정성과 투명성이 양호하고 독성이 낮은 바륨-아연계 화합물(예컨대, 바륨 지방산염과 아연 지방산염의 복합물); 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
본 발명의 조성물에 있어서, 상기 열안정제의 함량은, 염화비닐 수지 100 중량부를 기준으로, 0.5 내지 10 중량부일 수 있으며, 보다 구체적으로는 0.5 내지 8 중량부, 보다 더 구체적으로는 1 내지 6 중량부일 수 있다. 열안정제의 함량이 상기한 수준보다 지나치게 적으면 제조한 랩 필름의 내열성이 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 지나치게 많으면 랩 필름의 투명성이 저하되는 등의 문제점이 있을 수 있다.
본 발명의 염화비닐 수지 조성물은 방담제(anti-fogging agent)를 더 포함할 수 있다.
상기 방담제로는, 이에 특별히 한정하지는 않으나, 지방산 에스테르 화합물(예컨대, C10-C24 지방산 에스테르), 알콕시화 알코올 또는 이들의 조합을 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는, 폴리글리세린 올레이트, 폴리글리세린 라우레이트, 솔비탄 모노라우레이트, 에톡시화 알코올 및 이들의 조합으로부터 선택된 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 조성물에 있어서, 상기 방담제의 함량은, 염화비닐 수지 100 중량부를 기준으로, 1 내지 10 중량부일 수 있으며, 보다 구체적으로는 2 내지 8 중량부, 보다 더 구체적으로는 3 내지 6 중량부일 수 있다. 방담제의 함량이 상기한 수준보다 지나치게 적으면 방담성이 떨어지는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 지나치게 많으면 랩 필름의 투명성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
본 발명의 염화비닐 수지 조성물에는, 상기한 성분들 이외에, 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 통상의 염화비닐 수지 조성물에 사용 가능한 하나 이상의 첨가제 성분을 적절한 양으로 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제 성분으로는, 예컨대, 산화방지제, 광안정제, 대전방지제, 항균제, 윤활제, 착색제, UV흡수제, 안티 블로킹제, 광안정화제 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 염화비닐 수지 조성물은 내분비계 장애물질을 포함하지 않아 인체에 무해하고, 우수한 가소성을 나타내며, 랩 필름으로 가공시 투명성, 점착성, 방담성, 신율, 부드러움 등의 물성을 모두 만족시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 염화비닐 수지 조성물로부터 형성된 랩 필름이 제공되며, 이 랩 필름은, 식품 포장 용도로 특히 적합하다.
본 발명의 랩 필름은, 상기 염화비닐 수지 조성물을 통상의 필름 성형 방법에 따라 성형하여 제조될 수 있다.
따라서, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, (1) 염화비닐(PVC) 수지, 무수당 알코올의 에스테르 또는 그의 유도체, 및 열안정제를 혼합한 조성물을 얻는 단계; 및 (2) 얻어진 조성물을 성형하여 필름으로 제조하는 단계를 포함하는, 랩 필름의 제조방법이 제공된다.
상기 성형에 사용되는 장비, 방법 및 조건에는 특별한 제한이 없으며, 기존의 PVC 필름 성형에 사용되는 통상의 장비, 방법 및 조건을 그대로, 또는 적절히 변형하여 사용할 수 있다.
본 실시 형태와 관련된 수지 성형체는 본 실시 형태와 관련된 염화비닐 수지 조성물을 성형해 얻어진다. 성형 방법은 예를 들면, 사출 성형, 압출 성형, 블로우 성형, 열프레스 성형, 캘린더 성형, 코팅 성형, 캐스트 성형, 디핑 성형, 진공 성형, 트런스퍼 성형 등의 방법을 하나 이상 적용할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
하기 표 1에 나타낸 성분 및 투입량으로 염화비닐 수지 조성물을 제조한 후, T-다이 익스트루더를 이용하여 랩 필름을 제조하였다. 하기 표 1에서 가소제는 이소소르비드 디옥타노에이트(isosorbide dioctanoate)이고, 열안정제는 칼슘 지방산염 (Baerlocher사 제조)이며, 방담제로는 복합 지방산 에스테르(Riken Vitamin사 제조)를 사용하였다.
Figure pat00001
실시예 2
가소제로서 이소소르비드 디옥타노에이트(isosorbide dioctanoate) 대신 이소소르비드 옥타노에이트 혼합물(이소소르비드 디옥타노에이트와 이소소르비드 옥타노에이트의 혼합물로서 이소소르비드 디옥타노에이트 함량이 60중량%인 조성물)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 랩 필름을 제조하였다.
비교예 1
가소제로서 이소소르비드 디에스테르(isosorbide diester) 대신 디옥틸 테레프탈레이트(dioctyl terephthalate, DOTP)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 랩 필름을 제조하였다.
비교예 2
가소제로서 이소소르비드 디옥타노에이트(isosorbide dioctanoate) 대신 아세틸화 모노글리세린을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 랩 필름을 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예들에서 각각 제조한 랩 필름에 대하여 만능 재료 시험기(UTM)를 이용하여 물성을 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
Figure pat00002
- 혼탁도(Haze) 측정방법: Hunter Lab Ultra Vis® 색차계를 사용하여, 1년 후 제조된 랩의 불투명도를 측정하였다.
- 휘발성 손실(Volatile loss) 측정방법: 시편을 80℃에서 72시간 보관 전-후 무게를 측정하여 그 차를 값으로 나타내었다. 비교예들에 비하여 실시예들의 휘발성 손실이 낮은 것을 볼 수 있었고, 해당 값을 바탕으로 고려해 볼 때 실시예들의 샘플은 랩 필름의 표면에 가소제가 배어나는 블리딩(bleeding)현상도 거의 나타나지 않을 것으로 예상된다.
- 표면 유출: 제조 후 1년간 보관되었던 랩의 중첩된 표면에 배어 나오는 유분의 유무를 관찰하여 표면 유출 정도를 측정해 사용 안정성을 간접적으로 측정하였다. 실시예들은 표면에 스며 나온 것이 거의 없었던 반면, 비교예들, 특히 비교예 2는 표면에 스며 나오는 미끄러운 물질의 유출이 확인되었다.

Claims (13)

  1. 염화비닐(PVC) 수지, 가소제로서 무수당 알코올의 에스테르 또는 그의 유도체, 및 열안정제를 포함하는 염화비닐 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 무수당 알코올의 에스테르가, 무수당 알코올과 카르복시산을 에스테르화 반응시켜 얻어진 무수당 알코올의 모노에스테르, 무수당 알코올의 디에스테르 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 염화비닐 수지 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 무수당 알코올이 이소소르비드, 이소만니드, 이소이디드 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 염화비닐 수지 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 카르복시산이 C1-C24알킬 카르복시산, C3-C24사이클로알킬 카르복시산, C6-C24방향족 카르복시산 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 염화비닐 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 무수당 알코올의 에스테르 이외에 추가의 가소제 성분을 더 포함하는, 염화비닐 수지 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 추가의 가소제 성분이 에폭시화 대두유, 염소화 파라핀, 지방산계 가소제 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 염화비닐 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 가소제로서 내분비계 장애물질을 포함하지 않는, 염화비닐 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 열안정제가 칼슘계 화합물, 아연계 화합물, 칼슘-아연계 화합물, 바륨-아연계 화합물, 또는 이들의 조합인, 염화비닐 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 방담제를 더 포함하는 염화비닐 수지 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 방담제가 지방산 에스테르 화합물, 알콕시화 알코올 또는 이들의 조합인, 염화비닐 수지 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 염화비닐 수지 조성물로부터 형성된 랩 필름.
  12. 제11항에 있어서, 식품 포장 용도인 것을 특징으로 하는 랩 필름.
  13. (1) 염화비닐(PVC) 수지, 무수당 알코올의 에스테르 또는 그의 유도체, 및 열안정제를 혼합한 조성물을 얻는 단계; 및
    (2) 얻어진 조성물을 성형하여 필름으로 제조하는 단계를 포함하는,
    랩 필름의 제조방법.
KR1020150168752A 2015-11-30 2015-11-30 염화비닐 수지 조성물, 및 이를 사용하여 제조된 랩 필름 및 그 제조방법 KR20170064071A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019078584A3 (ko) * 2017-10-19 2019-06-13 주식회사 삼양사 가소제 조성물 및 이의 제조 방법

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