KR20200045601A - Antimicrobial Film Having Nano ZnO Particle, Method of Making the Same and Food Packing Products - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 항균필름, 그 제조방법 및 이를 이용한 식품포장용 제품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노산화아연을 포함하는 항균필름, 그 제조방법 및 이를 이용한 식품포장용 제품에 관한 것이다.The present invention relates to an antibacterial film, a method for manufacturing the same, and a food packaging product using the same, and more particularly, to an antibacterial film containing nano zinc oxide, a method for manufacturing the same, and a food packaging product using the same.
산업의 발달과 함께 합성수지를 이용한 필름의 수요가 빠르게 증가하고 있으며, 일상 생활의 많은 부분에서 사용되고 있다. 또한. 일반 필름이 아닌 기능성을 부여한 필름의 요구가 많아지고 있으며, 최근에는 건강에 대한 관심이 많아지면서 세균, 박테리아에 내성을 가진 항균성이 부여된 제품들이 개발되어 출시되고 있다.With the development of the industry, the demand for films using synthetic resins is rapidly increasing, and is used in many parts of daily life. In addition. There is an increasing demand for films that impart functionality rather than general films, and recently, as interest in health has increased, products with antimicrobial resistance to bacteria and bacteria have been developed and released.
식품포장재의 경우, 식품은 건강과 밀접한 관계를 가지게 되므로 그 포장재도 우선 인체에 유해한 성분 용출이 되지 않는 것이라야 하며, 포장재로 덮인 내부 식품을 최대한 변질되지 않는 상태로 오래 보관할 수 있는 것이 요구된다. In the case of food packaging materials, since foods have a close relationship with health, the packaging materials must first be that the components that are harmful to the human body do not elute, and it is required that the internal food covered with the packaging material can be stored for a long time in a state that does not change as much as possible.
식품을 변하게 하는 것은 생물적 요인이 주가 되는 부패와 화학적 요인이 주가 되는 단순 변질을 생각할 수 있는데, 이들은 상호 영향을 미칠 수 있으므로 이들 구분을 엄격하게 하는 것은 한계가 있다. Changing food can be thought of as the main decay of biological factors and the simple deterioration of chemical factors, but since they can affect each other, there is a limit to stricting these divisions.
통상, 단순 변질을 막기 위한 대표적 방법의 하나로, 식품포장재로 식품을 밀봉하고, 생물적 요인에 의한 부패나 변질을 막는 방법으로 세균이 식품포장재를 통과하는 것을 막고, 이미 내부에 들어간 세균이 빠르게 증식하는 것을 막는 방법이 사용될 수 있다. 식품포장재에 항균성 물질을 포함한 항균필름을 사용하면 일면 세균의 통과도 억제하고, 항균필름과 접하는 내부 식품에서 세균이 증식하는 것을 억제하는 효과도 가질 수 있으므로 근래의 식품포장재로는 항균필름이 많이 개발되어 사용되고 있다. Usually, as one of the representative methods for preventing simple deterioration, the food is sealed with food packaging material, and the bacteria are prevented from passing through the food packaging material by preventing decay or deterioration caused by biological factors. A method to prevent this can be used. The use of antimicrobial films containing antimicrobial substances in food packaging materials can also inhibit the passage of bacteria on one side, and also have the effect of inhibiting the growth of bacteria in the internal food that comes into contact with the antibacterial film, so many antibacterial films have recently been developed as food packaging materials. Has been used.
근래에 여러 항균제를 이용한 제품들이 출시되고 있다. 항균제로 유기 항균제가 많이 사용되고 있으나, 유기 항균제는 기본 특성상 내성의 증가, 인체에의 유해성 등으로 인하여 사용을 자제하려는 움직임이 있다. 유기 항균제를 대체하기 위하여 무기계 항균제, 천연 항균제가 사용되고 있으나 천연 항균제는 단가가 높고 첨가량이 많아야 항균력이 발현되고 항균 지속력도 떨어지는 문제가 있다. 무기계 항균제의 경우 항균 지속력은 좋으나 인체 유해성 문제가 발생하고 있다.Recently, products using various antibacterial agents have been released. Although organic antibacterial agents are frequently used as antibacterial agents, organic antibacterial agents have a movement to refrain from use due to increased resistance and harmful effects to the human body. In order to replace the organic antibacterial agent, an inorganic antibacterial agent and a natural antibacterial agent are used, but the natural antibacterial agent has a problem that the antimicrobial activity is exhibited and the antimicrobial persistence is lowered only when the unit price is high and the amount added is large. In the case of inorganic antimicrobial agents, the antimicrobial persistence is good, but there is a problem in human health.
가령, 은나노 입자의 항균성 발견에 기인하여 은나노 입자를 포함시킨 항균 합성수지 제품이 여러 분야에서 출시된 바 있다. 최근 은나노의 인체 유해성이 문제되면서 가전제품 등에 은나노 열풍이 불었다가 갑자기 사라지기도 하였고, 이런 사태로 인해 내외 각국에서 유해성 물질 규제가 엄격해지고 있다. For example, due to the discovery of the antibacterial properties of silver nanoparticles, antibacterial synthetic resin products containing silver nanoparticles have been released in various fields. In recent years, as the human body's harmfulness has been a problem, silver nano fever has blown to household appliances, and suddenly disappeared. Due to this situation, regulations on hazardous substances in countries around the world have become strict.
이에 항균 지속력이 좋은 무기계 항균제에 나노기술을 융합하여 첨가량이 적어도 항균력이 좋으며, 인체에 무해한 항균제 개발이 진행되고 있으며, 이를 이용한 항균필름 제조와 식품포장용 항균 제품 개발이 많이 요청되고 있다. Therefore, by adding nano-technology to inorganic antibacterial agents with good antimicrobial persistence, the added amount is at least good for antimicrobial activity, and development of a harmless antimicrobial agent is in progress.
본 발명은 상술한 기존 항균필름 및 이를 이용한 식품포장재와 그 제조상의 한계를 극복하기 위한 것으로, 인체에 무해하고, 소량 첨가로도 탁월한 항균력을 구현하여 경제적으로 기술적으로 경쟁력을 가질 수 있는 항균필름, 그 제조방법 및 이를 이용한 식품포장용 제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to overcome the limitations of the existing antimicrobial film and food packaging material using the same and the manufacturing of the above, it is harmless to the human body, antimicrobial film that can be economically and technically competitive by realizing excellent antibacterial power even with a small amount added, It is an object of the present invention to provide a food packaging product using the manufacturing method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 항균필름은 평균입경 1 ~ 50㎚의 나노산화아연을 질량 기준으로 0.05중량% 내지 0.5중량% 포함한다. 또한, 나노산화아연의 순도는 99.9%이상 이다.The antimicrobial film of the present invention for achieving the above object contains 0.05 to 0.5% by weight of nano zinc oxide having an average particle diameter of 1 to 50 nm based on mass. Further, the purity of the nano zinc oxide is 99.9% or more.
특히, 본 발명에서는 나노산화아연의 함량을 줄이면서도 항균효율을 높일 수 있도록, 나노산화아연이 고농도로 포함된 고농도 합성수지층과 나노산화아연이 포함되지 않거나 저농도로 포함된 저농도 합성수지층을 구비한 복수 층으로 이루어질 수 있고, 고농도 합성수지층은 나노산화아연이 0.05중량% 이상 0.5중량% 이하로 포함되고, 저농도 합성수지층은 나노산화아연이 0중량% 이상 0.1중량% 이하로 포함되어 이루어질 수 있으며, 고농도 합성수지층의 나노산화아연 함량이 저농도 합성수지층의 나노산화아연보다 높도록 구성된다. Particularly, in the present invention, a plurality having a high concentration synthetic resin layer containing high concentrations of nano-zinc oxide and a low concentration synthetic resin layer not containing nano-zinc oxide or containing low concentrations to increase the antibacterial efficiency while reducing the content of nano zinc oxide. It may be made of a layer, the high-concentration synthetic resin layer may be made of nano-zinc oxide containing 0.05% by weight or more and 0.5% by weight or less, and the low-concentration synthetic resin layer may contain nano-zinc oxide by 0% by weight or more and 0.1% by weight or less, and high concentration It is configured such that the content of nano zinc oxide in the synthetic resin layer is higher than that of nano zinc oxide in the low concentration synthetic resin layer.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 항균필름 제조방법은, 본 발명의 항균필름을 제조함에 있어서, 고농도 합성수지 원료와 저농도 합성수지 원료의 공압출에 의한 다층 필름 블로우 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The method for producing an antimicrobial film of the present invention for achieving the above object is characterized in that, in the production of the antimicrobial film of the present invention, a multi-layer film blow method is performed by coextrusion of a high-concentration synthetic resin raw material and a low-concentration synthetic resin raw material.
본 발명에서 항균필름을 이루는 다층 필름은 외층에 고농도 합성수지층이 위치하도록 하는 3층 필름이거나, 단순히 2층으로 이루어질 수 있으며, 또한, 1층으로 고농도 합성수지층만으로 이루어질 수 있다. 고농도 합성수지층의 나노산화아연 농도를 높이기 위해 저농도 합성수지층에 비해 더 얇게 형성되는 것이 바람직하다.In the present invention, the multi-layer film constituting the antimicrobial film may be a three-layer film in which a high-concentration synthetic resin layer is located on the outer layer, or may simply consist of two layers, and may also be composed of only a high-concentration synthetic resin layer as one layer. In order to increase the concentration of nano-zinc oxide in the high-concentration synthetic resin layer, it is preferable to be formed thinner than the low-concentration synthetic resin layer.
본 발명에서 다층 필름을 2층으로 형성하는 경우, 다층 필름은 다층 필름 블로우 방식에서 내층 필름과 외층 필름을 공압출하고, 팽창시키고, 롤러로 펼친 후, 폭방향 양단을 절단하고, 내층 필름이 겹치는 중앙을 층간 슬리터를 이용하여 2개의 2층 필름으로 분리함으로써 만들어질 수 있다.In the case of forming a multi-layer film in two layers in the present invention, the multi-layer film is co-extruded with an inner layer film and an outer layer film in a multi-layer film blow method, expanded, and then spread with a roller, and then cut both ends in the width direction, and the inner layer film overlaps. It can be made by separating the center into two two-layer films using an interlayer slitter.
본 발명에서 고농도 합성수지층 제작에서는 원료 수지와 고농도 마스터배치를 혼합하여 사용할 수 있으며, 비교적 저농도의 마스터배치 자체를 혼합 없이 사용할 수도 있다. 나노산화아연은 마스터배치 형태(질량기준 10중량% 내지 30중량%를 포함)로 투입하는 것이 분산성이 좋으며, 나노산화아연이 1입자 형태로 질량기준 0.05중량% 내지 0.5중량%를 수지와 혼합하여 사용할 수도 있다.In the production of a high-concentration synthetic resin layer in the present invention, a raw resin and a high-concentration masterbatch may be used in combination, and a relatively low-concentration masterbatch itself may be used without mixing. Nano-zinc oxide is good to disperse in the form of masterbatch (including 10% to 30% by weight), and nano-zinc oxide is mixed with resin in a particle size of 0.05% to 0.5% by weight. It can also be used.
본 발명에서 공압출 블로우 방식으로 필름을 제작할 때 내부의 합성수지층으로 이루어지는 실린더 내측에 이형물질을 공급하여 공정을 진행할 수 있고, 롤러를 통과하여 필름 형태로 펴진 상태에서 중앙을 분리할 때 분리되는 두 부분을 단순히 다른 방향으로 당기거나, 이와 동시에 다층 필름 중앙을 층간 슬리터를 이용하여 분할을 쉽게 하는 방법을 사용할 수 있다.In the present invention, when the film is produced by the coextrusion blow method, a release material can be supplied to the inside of a cylinder made of an inner synthetic resin layer, and the two separated when the center is separated in the state of being stretched in the form of a film through a roller. It is possible to use a method of easily pulling a portion in a different direction, or at the same time, to easily divide the center of a multi-layer film using an interlayer slitter.
본 발명의 식품포장용 제품은 본 발명의 항균 필름을 가공하여 만들어질 수 있으며, 지퍼백, 롤백, 위생백, 위생장갑, 랩 등의 다양한 형태를 포함할 수 있다.The food packaging product of the present invention may be made by processing the antibacterial film of the present invention, and may include various forms such as a zipper bag, a roll bag, a sanitary bag, a sanitary glove, and a wrap.
본 발명에 따르면, 인체에 무해하다고 알려진 나노산화아연을 이용하여 항균 필름을 제작, 공급하여 인체 유해성의 문제가 없고, 소량 첨가로도 탁월한 항균력을 구현하여 경제적으로 기술적으로 경쟁력을 가질 수 있는 항균필름과 이를 기반으로 하는 식품포장용 제품을 공급할 수 있다.According to the present invention, an antibacterial film is produced and supplied using nano zinc oxide, which is known to be harmless to the human body, so that there is no problem of harmfulness to the human body. And food packaging products based on the same.
본 발명 방법에 따르면 본 발명 항균필름을 효율적으로 제작, 공급할 수 있다. According to the method of the present invention, the antibacterial film of the present invention can be efficiently produced and supplied.
도 1, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 복층 항균필름의 층구조를 나타내는 개념적 단면도,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명 방법의 중용 단계를 개략적으로 도시하는 공정 단면도들,
도 4는 나노산화아연 함량을 달리하면서 실시한 항균 테스트 및 항곰팡이 테스트 결과의 하나를 나타내는 표,
도 5는 FITI시험연구원 항균 테스트에서 황색포도상구균 내성균에 대해 본 발명의 항균필름을 적용한 시험 전, 후를 비교한 사진,
도 6 및 도 7은 KOTITI시험연구원 항균 테스트 및 항곰팡이 테스트에서 각 균주에 대해 본 발명의 항균필름을 적용한 시험 전, 후를 비교한 사진이다.
도 8은 에스지에스(SGS) 식품용기접합성 테스트한 성적서의 예시도이다.
도 9는 에스지에스(SGS) 비스폐놀A(BPA) 함량 테스트한 결과에 대한 예시도이다.
도 10은 본 발명의 항균필름을 이용하여 제작한 식품포장용 제품을 설명하기 위한 사진이다.1, 2A and 2B are conceptual cross-sectional views showing a layer structure of a multi-layered antibacterial film according to an embodiment of the present invention,
3A to 3D are process cross-sectional views schematically showing intermediate steps of the method of the present invention,
Figure 4 is a table showing one of the results of antibacterial and antifungal tests conducted while varying the nano zinc oxide content,
5 is a photograph comparing the before and after the test of applying the antimicrobial film of the present invention to Staphylococcus aureus resistant bacteria in the antibacterial test of the FITI Testing Institute
6 and 7 are pictures comparing the before and after the test of applying the antibacterial film of the present invention to each strain in the antibacterial test and antifungal test of the KOTITI Research Institute.
8 is an exemplary view of a test report of SGS (SGS) food container adhesion test.
9 is an exemplary view of the results of SGS (SGS) bis wasteol A (BPA) content test.
10 is a picture for explaining a food packaging product produced using the antibacterial film of the present invention.
이하 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
도 1, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 항균필름 층구성을 나타내는 단면도들이다.1, 2A and 2B are cross-sectional views showing the layer structure of the antimicrobial film of the present invention.
도 1에서는 항균필름(10)은 3층 구조를 가지며, 가운데 상대적으로 두꺼운 층(11)은 저농도 합성수지층으로 나노산화아연이 전혀 포함되지 않은 폴리에틸렌 재질의 두께 40마이크로미터(mic)의 합성수지층이고, 양 외측면의 얇은 층(13)은 고농도 합성수지층으로 나노산화아연이 0.06중량% 포함된 폴리에틸렌 재질의 두께 10 마이크로미터 정도의 합성수지층이다.In FIG. 1, the
이런 경우, 전체 항균필름으로 계산하면 대략 질량기준 0.02중량%의 나노산화아연을 가진 항균필름으로 볼 수 있다. 이때, 나노산화아연은 입경 1~50㎚, 순도 99.9%의 것을 사용한다. In this case, when calculated as the total antibacterial film, it can be regarded as an antibacterial film having approximately 0.02% by weight of nano zinc oxide. At this time, nano-zinc oxide is used having a particle size of 1-50 nm and a purity of 99.9%.
이런 입경을 가진 나노산화아연은 기존의 각 종 실험을 통해 인체 무해한 것으로 알려졌고, 무기물 특성상 반영구적이며 항균지속성이 뛰어나다. 아울러, 나노산화아연은 합성수지 필름에 사용될 때 자외선 차단, 수지 열화 지연, 탈취 등의 효과를 지니는 것으로 알려진다. Nano zinc oxide having such a particle size is known to be harmless to the human body through various experiments, and is semi-permanent in nature and has excellent antibacterial persistence. In addition, nano zinc oxide is known to have effects such as UV protection, resin deterioration delay, and deodorization when used in synthetic resin films.
항균필름의 베이스가 되는 합성수지 원재료로는 폴리에틸렌(LDPE, LLDPE, HDPE, MDPE) 또는 폴리프로필렌(PP)과 같은 폴리올레핀계 합성수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 에칠렌비닐아세테이트(EVA), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리아미드(PA) 중 하나를 사용할 수 있다. The raw materials for synthetic resins that are the base of antimicrobial films include polyolefin-based synthetic resins such as polyethylene (LDPE, LLDPE, HDPE, MDPE) or polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), ethylene vinyl acetate (EVA), and polyvinyl chloride ( PVC) or polyamide (PA).
도 2a에서는 항균필름(20)은 단순 2층 구조를 가지며, 상대적으로 두꺼운 층(21)은 저농도 합성수지층으로 나노산화아연이 전혀 포함되지 않은 폴리에틸렌 재질의 두께 50마이크로미터(mic)의 합성수지층이고, 나머지인 얇은 층(23)은 고농도 합성수지층으로 나노산화아연이 0.063중량% 포함된 폴리에틸렌 재질의 두께 10mic의 합성수지층이다.In FIG. 2A, the
이런 경우에도, 전체 항균필름으로 계산하면 대략 질량기준 0.01중량%의 나노산화아연을 가진 항균필름으로 볼 수 있다. 이때, 나노산화아연은 입경 1~50㎚, 순도 99.9% 이상인 것을 사용한다.Even in this case, when calculated as the total antibacterial film, it can be regarded as an antibacterial film having nano zinc oxide of about 0.01% by weight. At this time, the nano-zinc oxide particles having a particle size of 1 to 50 nm and a purity of 99.9% or more are used.
도 2b를 참조하면, 항균필름(30)은 단순 1층 구조를 가질 수 있고, 두꺼운 고농도 합성수지층(31)으로, 특히 나노산화아연이 포함된 폴리에틸렌 재질의 합성수지층으로서 나노산화아연이 0.06중량% 포함된 두께 60mic의 합성수지층일 수 있다.Referring to Figure 2b, the
이 경우에도, 전체 항균필름으로 계산하면 대략 질량기준 0.06중량%의 나노산화아연을 가진 항균필름으로 볼 수 있다. 이때, 나노산화아연은 입경 1~50㎚, 순도 99.9% 이상의 것을 사용한다.Even in this case, when calculated as the total antibacterial film, it can be regarded as an antibacterial film having approximately 0.06% by weight of nano zinc oxide on a mass basis. At this time, the nano-zinc oxide particles having a particle size of 1-50 nm and a purity of 99.9% or more are used.
도 3a 내지 도 3d는 이상과 같은 복층 항균필름을 공압출 블로우 공법으로 제작하는 방법을 개념적, 개략적으로 나타내는 공정 단면도이다.3A to 3D are process cross-sectional views conceptually and schematically showing a method of manufacturing a multi-layer antibacterial film as described above by a coextrusion blow method.
도 3a는 합성수지 필름 압출기 지그에서 공압출을 통해 외측의 고농도 합성수지 재료 용융층(13')과 내측의 저농도 합성수지 재료 용융층(11')이 함께 동심원 형태로 압출되는 정단면을 나타낸다.Figure 3a shows a cross-section of the high-density synthetic resin material melt layer 13 'and the low-density synthetic resin material melt layer 11' on the inside are extruded together in a concentric form through co-extrusion in a synthetic resin film extruder jig.
블로우 공법에서는 압출기 지그는 가운데 빈 공간에 고온의 공기를 불어넣어 동심원을 이루는 합성수지 재료가 굳기 전에 팽창시켜 이 방법으로 만들어질 합성수지 필름의 폭을 증가시키는 역할을 한다. In the blow method, the extruder jig serves to increase the width of the synthetic resin film to be produced in this way by expanding the synthetic resin material constituting concentric circles by blowing hot air into the empty space in the middle.
도 3b는 도 3a를 통해 대략 일정한 직경을 가지도록 만들어진 두 동심원을 평평하게 하여 다층 필름 형태로 가공하는 단계를 나타낸다. 이때 두 동심원 형태의 공압출된 결과물은 롤러 사이를 통과하면서 도 3b와 같은 형태를 가질 수 있다. Figure 3b shows the step of processing into a multi-layer film form by flattening two concentric circles made to have a substantially constant diameter through Figure 3a. At this time, the co-extruded product in the form of two concentric circles may have the shape shown in FIG. 3B while passing between rollers.
두 층이 일체화된 가운데 층(11)은 같은 재료이므로 내측 동심원이 굳지 않은 상태에서는 롤러를 통과하는 사이에 압력을 받아 서로 붙어 하나의 층으로 인식될 수 있다. 가운데 층(11) 양 측면의 얇은 층(13)은 폭방향 양단에서 서로 이어지지만 실질적으로 서로 이격된 별개 층을 이룬다. Since the two layers are integrated, the
만약 만들어질 항균 필름이 도 1과 같은 층구조를 가지도록 하려면 이런 상태에서 다층 필름을 충분히 굳히고, 보관용 롤에 감아 보관하면 된다.If the antimicrobial film to be made has a layer structure as shown in FIG. 1, in this state, the multilayer film is sufficiently hardened, and the roll may be stored in a storage roll.
도 3c는 도 2와 같은 단순한 2층 필름을 만들기 위해 추가로 거치는 다음 단계로서 상부층들과 하부층들을 서로 연결시키는 폭방향 양측을 슬리터 등으로 제거한 상태를 나타낸다. 도 3c의 단계에서는 작은 동심원을 이루는 저농도 합성수지 재료층이 충분히 온도가 낮아지고 표면이 충분히 굳어 롤러 사이를 통과시켜도 내부의 두 층이 서로 잘 붙지 않도록 한다.FIG. 3C shows a state in which both sides in the width direction connecting the upper layers and the lower layers are removed by slitters as a next step additionally performed to make a simple two-layer film as shown in FIG. 2. In the step of FIG. 3C, the low concentration synthetic resin material layer constituting a small concentric circle is sufficiently low in temperature and sufficiently hardened to prevent the two inner layers from sticking together even when passing between rollers.
도 3d는 도 3c와 같이 다층필름(20')의 폭방향 양 단부가 슬리터 등으로 제거된 후 상부층들과 하부층들을 별도로 잡아당기면서 롤에 감아 분리시킴으로써 상, 하 2개의 2층 상태의 항균필름(20)이 만들어지는 상태를 나타내는 측면도이다.Figure 3d is a multi-layer film 20 ', as shown in Figure 3c, both ends in the width direction are removed by a slitter, etc., while pulling the upper layers and lower layers separately while winding and separating them into two layers of upper and lower antibacterial It is a side view showing the state in which the
여기서는 다층필름을 상부와 하부로 별도로 잡아당겨 서로 분리시킬 뿐만 아니라 상부층들과 하부층들 사이에 층간 슬리터를 설치하여 혹시 중심층을 이루는 원래의 두 층이 서로 미약하게 부착된 경우에도 층간 슬리터(40)의 도움으로 분리가 잘 이루어질 수 있도록 한다.Here, the multi-layer film is pulled separately to the upper and lower portions to separate them from each other, and even if the original two layers constituting the central layer are weakly attached to each other by installing an interlayer slitter between the upper and lower layers, the interlayer slitter ( With the help of 40), separation can be done well.
한편, 필름 압출기를 위한 고농도의 합성수지 재료 용융층을 만들기 위해 베이스 합성수지 재료와 나노산화아연을 준비해야 하는데, 여기서는 베이스 합성수지와 혼합할 나노산화아연을 가루 형태로 준비하는 압출기에서 직접 섞는 대신 먼저 나노산화아연 미분과 소량의 베이스 합성수지를 균일하게 혼합시켜 굳힌 마스터배치를 이용하는 것이 편리하다.On the other hand, in order to make a high-concentration synthetic resin material melt layer for a film extruder, a base synthetic resin material and nano zinc oxide must be prepared. Instead, nano zinc oxide to be mixed with the base synthetic resin is directly mixed in a powder extruder instead of being directly mixed in a nano oxidation. It is convenient to use a masterbatch that is uniformly mixed with zinc fine powder and a small amount of base synthetic resin.
따라서 압출기에서는 베이스 합성수지 성분의 펠릿과 마스터배치 펠릿을 계산된 함량에 맞게 무게 비율로 정확히 공급하여 가열, 교반을 통해 필름 압출기에서 섞고 적당한 온도 조건과 압력 조건으로 압출기 지그를 통해 압출하게 된다.Therefore, the extruder accurately feeds the pellets of the base synthetic resin component and the masterbatch pellets in a weight ratio according to the calculated content, mixes them in a film extruder through heating and stirring, and extrudes them through an extruder jig under suitable temperature and pressure conditions.
본 발명에서 3층 이상의 다층 항균필름은 여러 가지 기능성을 부여하기 위해 사용될 수 있다. 기능성 부여를 위해서는 여러 층들 가운데 적어도 하나에 기능성 물질을 포함시킬 수 있다. 기능성 물질은 첨가제의 형태로 포함될 수 있다. 이런 경우, 첨가제를 첨가시키는 형태로는 마스터배치 또는 파우더 형태로 합성수지 원재료(Base resin)와 첨가제, 그리고 필요에 따라 ZnO을 섞어 사용하게 된다.In the present invention, a multi-layer antibacterial film having three or more layers may be used to impart various functionalities. For imparting functionality, a functional material may be included in at least one of several layers. Functional materials can be included in the form of additives. In this case, in the form of adding additives, the base resin and additives in the form of a masterbatch or powder are mixed with ZnO as necessary.
첨가제로는 대전방지제, 분산제, 산화방지제, UV안정제, 열안정제, 난연제, 기피제, 무적제, 충진제, 보강제, 가소제, 착색제, 내충격제, 가교제, 형광증백제, 블로킹방지제, 슬립제 등이 많이 사용되며, 이를 용도에 따라 구분하여 보면, 작업성 개선용으로 슬립제, 블로킹방지제, 분산제, 가소제, 충진제, 대전방지제 등이 있다. 제품 기능성 부여용으로는 난연제, 기피제, 무적제, 산화방지제, 생분해제 등이 있으며, 제품 물성 구현용으로는 산화방지제, UV안정제 열안정제, 대전방지제, 착색제, 안료, 염료, 형광증백제, 보강제, 내충격제 등이 있다.As additives, anti-static agents, dispersants, antioxidants, UV stabilizers, heat stabilizers, flame retardants, repellents, inert agents, fillers, reinforcing agents, plasticizers, colorants, impact resistance agents, crosslinking agents, fluorescent whitening agents, anti-blocking agents, slip agents, etc. are frequently used. , When classified according to the use, there are slip agents, antiblocking agents, dispersants, plasticizers, fillers, antistatic agents, etc. for improving workability. Flame retardants, repellents, anti-dropping agents, antioxidants, biodegradants, etc. are used to impart product functionality, and antioxidants, UV stabilizers, heat stabilizers, antistatic agents, colorants, pigments, dyes, fluorescent brighteners, reinforcing agents, etc. And shockproof agents.
본 발명의 항균필름과 밀접한 식품포장용 제품의 경우에도 그 사용 용도나 작업성을 높이기 위해 첨가제가 첨가될 수 있다. 가령, 포장 작업 능률을 위하여 작업시 문제가 발생하였을 때 개선하기 위해 슬립제를 사용하고, 블로킹이 발생할 때에는 블로킹방지제를 첨가하고, 분산이 잘 안될 때에는 분산제 처방하여 작업이 잘 되도록 한다.In the case of food packaging products close to the antimicrobial film of the present invention, additives may be added to increase its use or workability. For example, in order to improve packaging work efficiency, slip agents are used to improve when problems occur during work, antiblocking agents are added when blocking occurs, and dispersing agents are prescribed by dispersing agent to ensure good work.
최근에는 기능성 부여 제품으로 생분해 물질을 첨가하여 사용 후 분해될 수 있도록 하고, 산화방지제를 첨가하여 장기보관성을 향상시키며, 무적제를 첨가하여 김서림 방지함으로써 제품이 잘 보이도록 하는 경우가 많다.In recent years, as a functional-improving product, biodegradable materials are added so that they can be decomposed after use, antioxidants are added to improve long-term storage, and anti-fogging agents are added to prevent fogging.
제품에 요구 물성에 있어 색상이 필요할 때 착색제 처방을 하거나 UV에 취약하거나 내용물이 UV에 민감할 경우 자외선(UV) 안정제를 첨가하는 등 원하는 물성을 구현하기 위해 첨가제를 사용하는 경우도 있다.Additives may be used to achieve desired properties, such as prescribing a colorant when the product requires color in the physical properties required, or adding an ultraviolet (UV) stabilizer when the content is vulnerable to UV or the contents are sensitive to UV.
이상과 같은 첨가제는 그 재질 특성과 만들어질 필름의 용도에 따라 다양하게 함량이 조절될 수 있고, 통상 중량비 0.1~10% 범위가 적합하다. 너무 많으면 필름으로서의 생산과 가공성에 문제를 가져올 수 있고, 너무 적으면 첨가제의 첨가의 목적이 되는 기능성 실현이 어렵게 된다.The additives as described above can be variously adjusted according to the material properties and the purpose of the film to be made, and a weight ratio of 0.1 to 10% is suitable. Too much can cause problems with production and processability as a film, and too little will make it difficult to realize the functionality that is the purpose of adding additives.
항균필름의 두께는 용도에 따라 다르게 제조할 수 있지만 통상 10mic ~ 150mic으로 제조하게 된다.The thickness of the antimicrobial film can be prepared differently depending on the application, but is usually produced in 10mic to 150mic.
본 실시예의 제조방법을 좀 더 살펴보면, 함량의 조절의 편의를 위해 나노산화아연은 파우더 대신 마스터배치를 이용하며, 필름 압출을 위한 압출기에서 공압출 건식 블로우 또는 블로운(BLOWN) 방식을 사용한다. Looking at the manufacturing method of this embodiment a little more, for the convenience of control of the content, nano zinc oxide uses a master batch instead of a powder, and uses a coextrusion dry blow or blow (BLOWN) method in an extruder for film extrusion.
먼저, 나노산화아연 마스터배치와 만들어질 제품 용도에 따른 합성수지 원재료(Base Resin) 펠렛을 압출기 내 혼합공간에 넣고 가열 혼합 이송한다. 마스터배치의 나노산화아연 함량으로는 10 ~ 30%가 적당하며, 여기서는 나노산화아연 함량 10중량%를 사용한다. First, the nano-zinc oxide master batch and the base resin pellet according to the application of the product to be produced are placed in a mixing space in the extruder and heated and mixed and transferred. The nano-zinc oxide content of the master batch is 10 to 30%, and the nano-zinc oxide content of 10% by weight is used.
고농도 및 저농도 각각의 합성수지 재료를 만들 때 합성수지 원재료와 충분히 혼련되고 압출에 적당한 온도인 150도씨 내지 300도씨 온도가 되면 공압출 지그를 통해 블로우 방식 압출을 실시한다. 블로우 속도는 통상 300 ~ 2000RPM이며, 여기서는 600~1000RPM으로 작업이 이루어졌다. 압출지그 온도, 블로우 속도, 공기 압력 등의 조건 조절을 통해 여러 가지 두께의 항균 필름을 제작하였다. When making synthetic resin materials of high and low concentrations, when the synthetic resin raw materials are sufficiently kneaded and the temperature suitable for extrusion is 150 ° C to 300 ° C, blow extrusion is performed through a coextrusion jig. Blow speed is usually 300 ~ 2000RPM, the work was done here 600 ~ 1000RPM. Antibacterial films of various thicknesses were produced by controlling conditions such as extrusion jig temperature, blow speed, and air pressure.
이렇게 제작된 항균필름을 각 가공기로 가공하여 아래의 표1과 같은 식품포장용 제품(지퍼백(54), 롤백(51), 위생백(55), 위생장갑(53), 랩(52))을 제작하였다. 이때, 가공성, 투과도, 실링부 접착력 등 제품에 문제되는 부분은 없었다. The antibacterial film produced in this way is processed by each processing machine to produce food packaging products (
두께 : 60micro/mic
지퍼(컬러더블지퍼)
소재 : LDPE
나노ZnO함량: 6000PPM(0.06%)SIZE: Width 25cm (30cm) * Length 30cm
Thickness: 60micro / mic
Zipper (color double zipper)
Material: LDPE
Nano ZnO content: 6000PPM (0.06%)
(문제되는 사항없음)good
(No problem)
큰 변화 없음.
실링시 문제되지 않음.For small amount use, permeability
No big change.
No problem when sealing.
두께 : 15~20mic
소재 : HDPE
나노ZnO함량: 6000PPM(0.06%)SIZE: Width 25cm (35cm) * Length 35cm
Thickness: 15 ~ 20mic
Material: HDPE
Nano ZnO content: 6000PPM (0.06%)
(문제되는 사항없음)good
(No problem)
두께 : 10~15mic
*M자
소재 : HDPE
나노ZnO함량 : 6000PPM(0.06%)SIZE: Width 25cm * Length 35cm
Thickness: 10 ~ 15mic
* M letter
Material: HDPE
Nano ZnO content: 6000PPM (0.06%)
(문제되는 사항없음)good
(No problem)
두께 : 27~28mic
소재 : LDPE
나노ZnO함량: 6000PPM(0.06%)SIZE: Width 22.5cm * Length 27.5cm
Thickness: 27 ~ 28mic
Material: LDPE
Nano ZnO content: 6000PPM (0.06%)
(문제되는 사항없음)good
(No problem)
(문제되는 사항없음)good
(No problem)
큰 변화 없음For small amount use, permeability
No big change
한편, 이상과 같은 제조방법으로 함량을 달리하며 얻은 각 항균필름 샘플에 대한 항균 평가를 한 결과 도 4의 테이블 및 도 5 내지 도 9의 사진과 같은 결과를 얻었다.On the other hand, as a result of antibacterial evaluation of each antimicrobial film sample obtained by varying the content in the above-described manufacturing method, the results as shown in the table of Figure 4 and Figures 5 to 9 were obtained.
기존에 통상 사용하는 함량보다 낮은 0.05% 내지 0.5%의 함량을 적용하였음에도 제품 사용에 문제가 없는 항균 효과가 있음을 알 수 있다. 도 4의 항균 테스트에서 JIS Z 2801 필름밀착법, 대장균 균주는 Escherichia coil ATCC 2692, 황색포도상구균 균주는 Staphylococcus aureus ATCC 6538, 폐렴간균 균주는 Klebsiella pneumoniae ATCC 4352를 사용하여 실험한 결과는 모든 경우에서 현저한 감소율을 나타냈다. 도 4의 항곰팡이 테스트를 위한 ASTM G21 방미도 시험의 곰팡이균으로는 Chaetomium globosum을 사용하였고 모든 함량에서 곰팡이는 자라지 못하였다.It can be seen that even when a content of 0.05% to 0.5%, which is lower than the content normally used, is applied, it has an antimicrobial effect without problem in using the product. In the antibacterial test of Figure 4, the results of experiments using JIS Z 2801 film adhesion method,
도 5는 FITI시험연구원 항균 테스트에서 ASTM E2149 쉐이크 플라스크(shake flask)법으로 황색포도상구균 내성균의 균주로 MRSA Staphylococcus aureus ATCC33591을 사용하여 본 발명의 0.06% 항균필름의 시험 전, 후를 비교한 사진이며, 항균력 99.9%를 기록하였다.Figure 5 is a photograph comparing the before and after the test of 0.06% antimicrobial film of the present invention using MRSA Staphylococcus aureus ATCC33591 as a strain of Staphylococcus aureus resistant bacteria by ASTM E2149 shake flask method in the antibacterial test of FITI Testing Institute , 99.9% of antibacterial activity was recorded.
도 6은 KOTITI시험연구원 항균 테스트에서 ASTM E2149 쉐이크 플라스크(shake flask)법으로 대장균 균주는 Escherichia coil ATCC 2692, 황색포도상구균 균주는 Staphylococcus aureus ATCC 6538, 폐렴간균 균주는 Klebsiella pneumoniae ATCC 4352를 사용하여 본 발명의 0.06% 항균필름의 시험 전, 후를 비교한 사진이며, 실험한 결과는 모든 경우에서 항균력 99.9%를 기록하였다.Figure 6 is the present invention using the ASTM E2149 shake flask method in the antimicrobial test of the KOTITI Research Institute E. coli strain
도 7은 KOTITI시험연구원 항곰팡이 테스트에서 ASTM G21 방미도 시험의 곰팡이균으로는 Chaetomium globosum을 사용하였고 본 발명의 0.06% 항균필름의 시험 전, 후를 비교한 사진이며, 곰팡이는 자라지 못하는 것으로 나타났다.FIG. 7 is a photograph comparing Chaetomium globosum as a fungus of ASTM G21 anti-microbial test in the anti-fungal test of the KOTITI Research Institute, and before and after the test of the 0.06% antimicrobial film of the present invention, showing that the fungus cannot grow.
도 8은 에스지에스(SGS) 식품용기접합성 테스트한 성적서이며, 식품의약안전처에서 요구하는 기준에 모두 적합한 결과를 보였다. 8 is a test report of SGS (SGS) food container adhesion test, and showed results suitable for all standards required by the Ministry of Food and Drug Safety.
도 9는 에스지에스(SGS) 비스폐놀A(BPA) 함량 테스트한 결과이며, N.D. (발견되지 않음) 결과를 나타냈다. BPA 없음(Free)으로 볼 수 있다.9 is a test result of SGS (SGS) bis wasteol A (BPA) content, N.D. (Not found) The results were shown. It can be viewed as BPA free.
도 10은 개발된 항균필름을 이용하여 제작한 식품포장용 제품, 즉 지퍼백(54), 롤백(51), 위생백(55), 위생장갑(53), 랩(52)을 예시한 것이다.10 illustrates a food packaging product manufactured using the developed antibacterial film, that is, a
이상의 결과에서 볼 때 항균필름에 나노산화아연을 적용하여 제조함에 있어 유기 항균제와 같은 다른 항균제의 경우 압출가공의 높은 온도에서 항균력을 일어버리는 문제가 있으나, 나노산화아연의 경우 무기물로 녹는점이 높아 고온에서도 나노입자 상태로 항균력을 유지하기 때문에 압출가공하고 필름제조가 가능하였다.In view of the above results, in the case of manufacturing by applying nano zinc oxide to an antibacterial film, other antibacterial agents such as organic antibacterial agents have a problem of generating antibacterial activity at a high temperature of extrusion processing, but in the case of nano zinc oxide, it has a high melting point as an inorganic substance and high temperature. Even because it maintains the antibacterial activity in the state of nanoparticles, extrusion processing and film production were possible.
소량 첨가로 필름 제조에 어려움이 없는 것을 확인하였고, 제조된 항균필름의 경우 항균, 항곰팡이 시험에서 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 그리고, 식품포장용 필름을 제조함에 있어 가공성 및 투명도가 좋아 식품포장 용도로 좋았으며, 필름 표면상태도 매우 좋은 결과를 얻었다.It was confirmed that there was no difficulty in manufacturing the film by adding a small amount, and in the case of the prepared antibacterial film, excellent results were obtained in antibacterial and antifungal tests. And, in manufacturing the film for food packaging, it has good processability and transparency, and was good for food packaging applications, and the surface condition of the film was also very good.
이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형예나 응용예는 첨부된 청구범위에 속함은 당연한 것이다.In the above, the present invention has been described through limited embodiments, but the present invention is not limited to these specific embodiments, which are merely illustratively described to help understanding of the present invention. Therefore, a person having ordinary knowledge in the field to which the present invention pertains may make various modifications or application examples based on the present invention, and it is obvious that such modifications and application examples belong to the appended claims.
10, 20, 30: 항균필름
40: 층간 슬리터10, 20, 30: antibacterial film
40: interlayer slitter
Claims (6)
상기 합성수지 원재료는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 에칠렌비닐아세테이트(EVA), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리아미드(PA) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 합성수지 항균필름.The synthetic resin raw material contains 0.05 to 0.5% by weight of nano zinc oxide having a particle diameter of 1nm to 50nm, based on mass.
The synthetic resin raw material is polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA) synthetic resin characterized in that it is made of any one of Antibacterial film.
나노산화아연이 고농도로 포함된 고농도 합성수지층과 나노산화아연이 포함되지 않거나 저농도로 포함된 저농도 합성수지층을 구비한 복수 층 또는 고농도 합성수지층으로만 이루어진 단일 층으로 이루어지며,
상기 고농도 합성수지층은 나노산화아연이 0.05중량% 내지 0.5중량% 이하로 포함되고, 상기 저농도 합성수지층은 나노산화아연이 0중량% 이상 0.1중량% 이하로 포함되며, 상기 복수 층의 형성시 상기 고농도 합성수지층의 나노산화아연 함량이 상기 저농도 합성수지층의 나노산화아연보다 높은 것을 특징으로 하는 합성수지 항균필름.According to claim 1,
It consists of a single layer consisting of only a high-density synthetic resin layer containing high concentrations of nano-zinc oxide and multiple layers with low-concentration synthetic resin layers containing no or low concentrations of nano-zinc oxide.
The high-concentration synthetic resin layer contains nano zinc oxide in an amount of 0.05 wt% to 0.5 wt% or less, and the low-concentration synthetic resin layer contains nano zinc oxide in an amount of 0 wt% or more and 0.1 wt% or less. Synthetic resin antibacterial film, characterized in that the content of nano zinc oxide in the synthetic resin layer is higher than that of the low concentration synthetic zinc oxide.
상기 고농도 합성수지층의 두께는 상기 저농도 합성수지층의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 합성수지 항균필름.According to claim 2,
The thickness of the high concentration synthetic resin layer is a synthetic resin antibacterial film, characterized in that thinner than the thickness of the low concentration synthetic resin layer.
나노산화아연 함량이 상대적으로 높은 고농도 합성수지층의 원료와 상기 나노산화아연 함량이 상대적으로 낮은 저농도 합성수지층의 원료의 공압출에 의한 다층 필름 블로우 방식으로 제조하는 것을 특징으로 하는 합성수지 항균필름 제조방법.In preparing the synthetic resin antibacterial film of any one of claims 1 to 3,
A method of manufacturing a synthetic resin antimicrobial film, characterized in that it is produced by a multi-layer film blow method by coextrusion of a raw material of a high concentration synthetic resin layer with a relatively high content of nano zinc oxide and a raw material of a low concentration synthetic resin layer with a relatively low content of nano zinc oxide.
상기 다층 필름 블로우 방식으로 제조되는 다층 필름은 2층 또는 3층 필름으로 이루어지고, 상기 다층 필름 블로우 방식에서 내층 필름과 외층 필름을 공압출하고, 팽창시키고, 롤러로 펼친 후, 폭방향 양단을 절단하고, 상기 내층 필름이 겹치는 중앙을 층간 슬리터를 이용하여 2개의 2층 필름으로 분리하여 만들어지는 것을 특징으로 하는 합성수지 항균필름 제조방법. The method of claim 4,
The multi-layer film produced by the multi-layer film blow method is composed of a two-layer or three-layer film, and the multi-layer film blow method coextrudes the inner layer film and the outer layer film, expands it, expands it with a roller, and cuts both ends in the width direction. And, the method of manufacturing a synthetic resin antibacterial film, characterized in that made by separating the center of the inner layer film into two two-layer film using an interlayer slitter.
지퍼백, 롤백, 위생백, 위생장갑, 랩 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 항균필름을 이용한 식품포장용 제품.A food packaging product made by processing the antibacterial film of any one of claims 1 to 3,
Product for food packaging using antibacterial film, characterized in that it is one of a zipper bag, a roll bag, a sanitary bag, a sanitary glove, and a wrap.
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