KR20240091675A - Biodegradable composition for coating and film comprising the same - Google Patents

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백경열
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Abstract

본 명세서는 표면개질된 셀룰로오스와 폴리비닐알코올을 조합하여, 산소와 수분의 차단성이 우수하고 투명한 코팅용 조성물, 및 이를 사용한 필름을 개시한다. 본 개시는 생분해성 바이오매스인 셀룰로오스를 사용하여 생분해가 가능하므로 환경 친화적이며, 배리어 성능 또한 우수하므로, 식품, 의약품 소재 등의 다양한 산업분야의 패키징 소재로서 광범위하게 사용될 수 있다. This specification discloses a coating composition that combines surface-modified cellulose and polyvinyl alcohol and has excellent oxygen and moisture barrier properties and is transparent, and a film using the same. The present disclosure is environmentally friendly because it is biodegradable by using cellulose, a biodegradable biomass, and has excellent barrier performance, so it can be widely used as a packaging material in various industrial fields such as food and pharmaceutical materials.

Description

생분해성 코팅용 조성물 및 이를 포함하는 필름{Biodegradable composition for coating and film comprising the same}Biodegradable composition for coating and film comprising the same}

본 명세서는 생분해성 코팅용 조성물, 이를 포함하는 필름 및 이의 제조방법을 개시한다.This specification discloses a biodegradable coating composition, a film containing the same, and a method for manufacturing the same.

식품, 전기전자부품 소재 등 다양한 산업분야의 제품에 사용되는 포장재는 외부 자극으로부터 제품을 보호하고 수송 및 저장 과정에서 위생과 품질을 유지하도록 하는 기능을 가져야 하므로, 가공하기 쉬우면서 우수한 산소 및 수분 차단 특성, 내화학성 등의 특성이 요구된다. 상용화된 대표적인 필름 소재인 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)의 경우, 완전 분해까지 약 50년에서 1,000년 이상까지 긴 시간이 소요되기 때문에 환경오염을 야기한다. 또한, 석유를 기반으로 하는 소재로서 자원 고갈에 따른 지속가능성에 한계가 존재한다. 종래에는 포장재에 적용하기 위한 코팅층의 경우, 폴리염화비니리덴(poly(vinyliden chloride), PVDC) 등의 할로겐화 고분자 또는 알루미늄과 같은 금속을 증착시킨 금속 박막층이 사용되었다. 하지만 이러한 물질은 폐기시 소각과정에서 인체에 유해한 가스가 발생하거나 불투명하여 내용물을 시각적으로 확인하기 어렵다. 따라서 생분해성을 가지면서도 우수한 산소 및 수분 차단성과 고투명성을 만족하는 코팅층 및 이를 포함하는 포장재의 개발이 필요하다.Packaging materials used for products in various industries such as food, electrical and electronic component materials, etc. must have the function of protecting products from external stimuli and maintaining hygiene and quality during transportation and storage, so they are easy to process and provide excellent oxygen and moisture blocking. Characteristics such as properties and chemical resistance are required. Polyethylene (PE) and polypropylene (PP), which are representative commercially available film materials, cause environmental pollution because they take a long time, from about 50 to over 1,000 years, to completely decompose. Additionally, as a material based on petroleum, there are limits to sustainability due to resource depletion. Conventionally, in the case of a coating layer for application to packaging materials, a metal thin film layer deposited with a halogenated polymer such as poly(vinyliden chloride) (PVDC) or a metal such as aluminum was used. However, these materials generate gases harmful to the human body during the incineration process or are opaque, making it difficult to visually check the contents. Therefore, there is a need to develop a coating layer that is biodegradable and satisfies excellent oxygen and moisture barrier properties and high transparency, as well as packaging materials containing the same.

대한민국특허출원공개공보 제10-2022-0077222호Republic of Korea Patent Application Publication No. 10-2022-0077222

본 개시가 해결하고자 하는 과제는 생분해성으로 친환경적인 코팅용 조성물 및 이를 포함하는 필름을 제공하는 것이다.The problem that the present disclosure aims to solve is to provide a biodegradable and environmentally friendly coating composition and a film containing the same.

본 개시가 해결하고자 하는 과제는 우수한 산소 및 수분 차단성을 갖는 코팅용 조성물 및 이를 포함하는 필름을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present disclosure is to provide a coating composition having excellent oxygen and moisture barrier properties and a film containing the same.

본 개시가 해결하고자 하는 과제는 높은 투명도로 내용물의 확인이 가능한 필름을 제공하는 것이다.The problem that the present disclosure aims to solve is to provide a film whose contents can be confirmed with high transparency.

본 개시의 일 실시예는 디알데히드 셀룰로오스(DAC) 및 폴리비닐알코올(PVA)를 포함하는 생분해성 코팅용 조성물을 제공한다.One embodiment of the present disclosure provides a biodegradable coating composition containing dialdehyde cellulose (DAC) and polyvinyl alcohol (PVA).

본 개시의 다른 일 실시예는 기재층; 및 상기 기재층의 적어도 일면에 위치한 디알데히드 셀룰로오스(DAC) 및 폴리비닐알코올(PVA)를 포함하는 코팅층을 포함하는, 생분해성 필름을 제공한다. Another embodiment of the present disclosure includes a base layer; and a coating layer containing dialdehyde cellulose (DAC) and polyvinyl alcohol (PVA) located on at least one side of the base layer.

본 개시의 다른 일 실시예는 상기 생분해성 필름을 포함하는 포장재를 제공한다.Another embodiment of the present disclosure provides a packaging material including the biodegradable film.

본 개시의 다른 일 실시예는 상기 생분해성 필름을 제조하는 방법으로,Another embodiment of the present disclosure is a method of manufacturing the biodegradable film,

디알데히드 셀룰로오스(DAC) 및 폴리비닐알코올(PVA)를 포함하는 코팅용 조성물을 기재층의 적어도 일면에 코팅하는 단계; 및Coating a coating composition containing dialdehyde cellulose (DAC) and polyvinyl alcohol (PVA) on at least one side of the base layer; and

상기 코팅된 조성물을 건조시키는 단계;Drying the coated composition;

을 포함하는, 제조방법을 제공한다.It provides a manufacturing method including.

본 개시의 일 실시예들은 표면개질된 셀룰로오스인 디알데히드 셀룰로오스와 폴리비닐알코올을 조합하여, 산소와 수증기의 차단성이 우수하고 투명한 코팅용 조성물, 및 이를 사용한 필름을 제공할 수 있다. 따라서, 본 개시는 생분해성 바이오매스인 셀룰로오스를 사용하여 생분해가 가능하므로 환경 친화적이며, 배리어 성능 또한 우수하므로, 산소와 수분의 유입이 차단되어야 하는 식품, 의약품소재 등의 다양한 산업분야의 패키징 소재로서 광범위하게 사용될 수 있다.One embodiment of the present disclosure can provide a transparent coating composition with excellent oxygen and water vapor barrier properties by combining dialdehyde cellulose, which is surface-modified cellulose, and polyvinyl alcohol, and a film using the same. Therefore, the present disclosure is environmentally friendly because it is biodegradable by using cellulose, a biodegradable biomass, and has excellent barrier performance, so it can be used as a packaging material in various industrial fields such as food and pharmaceutical materials where the inflow of oxygen and moisture must be blocked. Can be used widely.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따라 코팅층(110) 및 기재층(120)을 포함하는 필름(100)의 단면 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 코팅층(110), 금속산화물층(130) 및 기재층(120)을 포함하는 필름(100)의 단면 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 디알데히드 셀룰로오스(DAC)에 포함된 알데히드의 함량을 분석한 결과를 나타낸 도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 필름의 제조에 사용된 코팅방법을 나타낸 모식도이다.
도 5는 시험예 2의 실시예 3에서 제조된 필름의 생분해도 시험성적서를 나타낸 것이다.
도 6은 시험예 3의 실시예 3에서 제조된 필름의 바이오매스 함량 분석 시험성적서를 나타낸 것이다.
도 7은 시험예 4의 실시예 3에서 제조된 필름의 세포독성 시험성적서를 나타낸 것이다.
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a film 100 including a coating layer 110 and a base layer 120 according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 2 shows a cross-sectional structure of a film 100 including a coating layer 110, a metal oxide layer 130, and a base layer 120 according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 3 is a diagram showing the results of analyzing the content of aldehyde contained in dialdehyde cellulose (DAC) according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 4 is a schematic diagram showing a coating method used to manufacture a film according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 5 shows the biodegradability test report of the film prepared in Example 3 of Test Example 2.
Figure 6 shows the biomass content analysis test report of the film prepared in Example 3 of Test Example 3.
Figure 7 shows the cytotoxicity test report of the film prepared in Example 3 of Test Example 4.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the attached drawings.

본문에 개시되어 있는 본 개시의 실시예들은 단지 설명을 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 개시의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들은 본 개시를 특정한 개시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. The embodiments of the present disclosure disclosed in the text are illustrative only for illustrative purposes, and the embodiments of the present disclosure may be implemented in various forms and should not be construed as limited to the embodiments described in the text. . The present disclosure can be subject to various changes and may take various forms. The embodiments are not intended to limit the present disclosure to a specific disclosed form, and all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present disclosure are included. It should be understood as including.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제되지 않는다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, and one or more other features The presence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof is not excluded.

본 개시에서, 용어 "생분해성"은 박테리아, 세균과 같은 미생물이나, 효소 등에 의해 쉽게 분해될 수 있는 생물학적 활성을 의미한다.In the present disclosure, the term “biodegradability” refers to biological activity that can be easily decomposed by microorganisms such as bacteria or bacteria, enzymes, etc.

본 개시의 일 실시예는 디알데히드 셀룰로오스(dialdehyde cellulose, DAC) 및 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA)를 포함하는 생분해성 코팅용 조성물을 제공할 수 있다.One embodiment of the present disclosure may provide a biodegradable coating composition containing dialdehyde cellulose (DAC) and polyvinyl alcohol (PVA).

일 실시예로서, 상기 디알데히드 셀룰로오스(DAC)는 알데히드기로 표면개질된 셀룰로오스로, 알데히드 함량이 1.5 내지 8 mmol/g로 포함된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 디알데히드 셀룰로오스의 알데히드 함량은 1.5 mmol/g 이상, 2 mmol/g 이상, 3 mmol/g 이상, 4 mmol/g 이상, 5 mmol/g 이상, 6 mmol/g 이상 또는 7 mmol/g 이상일 수 있으며, 8 mmol/g 이하, 7 mmol/g 이하, 6 mmol/g 이하, 5 mmol/g 이하, 4 mmol/g 이하 또는 3 mmol/g 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 디알데히드 셀룰로오스는 기능성 촉매인 2,2,6,6-테트라메틸-피페리딘--옥실(2,2,6,6-tetramethy--piperidin1-oxyl, TEMPO)를 사용하여 산화된 셀룰로오스(Tempo-oxidized cellulose)에 포함된 히드록실기를 알데히드기로 치환시켜 표면개질한 것일 수 있다. 이때, 상기 알데히드기로의 치환은 아이오딘 산화(Periodate oxidation) 반응을 통하여 이루어질 수 있다. 상기 아이오딘 산화반응은 부반응 없이 TEMPO-산화된 셀룰로오스의 C2, C3의 히드록실기를 디알데히드기로 전환시킬 수 있다. As an example, the dialdehyde cellulose (DAC) is cellulose surface-modified with an aldehyde group, and may contain an aldehyde content of 1.5 to 8 mmol/g. Specifically, the aldehyde content of the dialdehyde cellulose is 1.5 mmol/g or more, 2 mmol/g or more, 3 mmol/g or more, 4 mmol/g or more, 5 mmol/g or more, 6 mmol/g or more, or 7 mmol/g. g or more, and may be 8 mmol/g or less, 7 mmol/g or less, 6 mmol/g or less, 5 mmol/g or less, 4 mmol/g or less, or 3 mmol/g or less. Specifically, the dialdehyde cellulose is oxidized using a functional catalyst, 2,2,6,6-tetramethyl-piperidin1-oxyl (TEMPO). It may be surface-modified by replacing the hydroxyl group contained in temperature-oxidized cellulose with an aldehyde group. At this time, substitution with the aldehyde group can be accomplished through iodine oxidation (periodate oxidation) reaction. The iodine oxidation reaction can convert the hydroxyl groups of C2 and C3 of TEMPO-oxidized cellulose to dialdehyde groups without side reactions.

TEMPO-산화된 셀룰로오스는 1개 단위 당 3개의 하이드록실기를 가지고 있어 수분 친화성이 높은 특성을 갖는데 반해, 본 개시의 일 실시예에 따른 상기 디알데히드 셀룰로오스는 상기 하이드록실기를 알데히드기로 치환하여 수분 친화성 낮추고 폴리비닐알코올과의 결합력을 높여, 낮은 수분 투과도를 제공할 수 있다. While TEMPO-oxidized cellulose has three hydroxyl groups per unit and has high affinity for moisture, the dialdehyde cellulose according to an embodiment of the present disclosure replaces the hydroxyl group with an aldehyde group. It can provide low moisture permeability by lowering the affinity for moisture and increasing the bonding strength with polyvinyl alcohol.

일 실시예로서, 상기 셀룰로오스는 바이오매스로부터 추출된 것일 수 있으며, 예를 들어, 나무, 초목, 조류, 박테리아 등에서 추출된 것일 수 있다.As an example, the cellulose may be extracted from biomass, for example, from trees, plants, algae, bacteria, etc.

일 실시예로서, 상기 디알데히드 셀룰로오스는 나노 사이즈의 굵기를 갖는 섬유인 나노 섬유(nanofiber), 마이크로 사이즈의 굵기를 갖는 섬유인 마이크로 섬유(microfiver) 또는 나노 결정형(nanocrystal) 형태일 수 있으나, 기재층의 코팅이 가능한 것이라면 상기 형태에 제한되지 않고 모두 본 개시의 범위에 포함될 수 있다.As an example, the dialdehyde cellulose may be in the form of nanofibers, which are fibers with a nano-sized thickness, microfibers, which are fibers with a micro-sized thickness, or nanocrystals, but the base layer As long as coating is possible, it is not limited to the above form and can all be included in the scope of the present disclosure.

일 실시예로서, 상기 폴리비닐알코올은 변성 폴리비닐알코올, 또는 미변성 폴리비닐알코올일 수 있다. 상기 변성 폴리비닐알코올은, 예를 들어 카르복시기, 실릴기, 에스터기, 술폰산기, 아세테이트기, 이소시아네이트기, 메티롤기, 니트릴기, 아세트아세틸기 등의 적어도 하나의 유기 작용기로 치환된 변성 폴리비닐알코올일 수 있다. 일 실시예로서, 상기 변성 폴리비닐알코올은 예를 들어 우레탄, 아크릴, 폴리에스테르, 에폭시, 폴리프로필렌 등의 고분자로 변성된 블록 공중합체 또는 그라프트 공중합체일 수 있다. As an example, the polyvinyl alcohol may be denatured polyvinyl alcohol or undenatured polyvinyl alcohol. The modified polyvinyl alcohol is, for example, modified polyvinyl substituted with at least one organic functional group such as a carboxyl group, silyl group, ester group, sulfonic acid group, acetate group, isocyanate group, methylol group, nitrile group, and acetoacetyl group. It could be alcohol. As an example, the modified polyvinyl alcohol may be a block copolymer or graft copolymer modified with a polymer such as urethane, acrylic, polyester, epoxy, or polypropylene.

일 실시예로서, 상기 조성물은 상기 디알데히드 셀룰로오스(DAC) 및 폴리비닐알코올(PVA)를 1-4 : 1의 중량비로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 디알데히드 셀룰로오스(DAC)는 폴리비닐알코올(PVA) 100 중량부에 대하여 100 중량부 이상, 150 중량부 이상, 200 중량부 이상, 250 중량부 이상, 300 중량부 이상 또는 350 중량부 이상으로 포함될 수 있으며, 400 중량부 이하, 350 중량부 이하, 300 중량부 이하, 250 중량부 이하, 200 중량부 이하 또는 150 중량부 이하로 포함될 수 있다. 디알데히드 셀룰로오스가 상기 비율을 벗어나 적게 포함될 경우 생분해성이 저하될 수 있으며, 상기 비율을 벗어나 많이 포함될 경우 코팅성과 내구성이 저하될 수 있다. As an example, the composition may include dialdehyde cellulose (DAC) and polyvinyl alcohol (PVA) at a weight ratio of 1-4:1. Specifically, the dialdehyde cellulose (DAC) is used in an amount of 100 parts by weight or more, 150 parts by weight, 200 parts by weight, 250 parts by weight, 300 parts by weight, or 350 parts by weight based on 100 parts by weight of polyvinyl alcohol (PVA). It may be included in more than 400 parts by weight, 350 parts by weight or less, 300 parts by weight or less, 250 parts by weight or less, 200 parts by weight or less, or 150 parts by weight or less. If dialdehyde cellulose is included in a small amount beyond the above ratio, biodegradability may be reduced, and if it is included in a large amount outside the above ratio, coating properties and durability may be reduced.

일 실시예로서, 상기 조성물은 상기 디알데히드 셀룰로오스(DAC)를 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 조성물은 상기 디알데히드 셀룰로오스(DAC)를 조성물 총 중량에 대하여 0.1 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.4 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 0.6 중량% 이상, 0.7 중량% 이상, 0.8 중량% 이상, 0.9 중량% 이상, 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 3 중량% 이상 또는 4 중량% 이상으로 포함할 수 있으며, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.9 중량% 이하, 0.8 중량% 이하, 0.7 중량% 이하, 0.6 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.4 중량% 이하, 0.3 중량% 이하 또는 0.2 중량% 이하로 포함할 수 있다. 상기 범위를 벗어날 경우, 생분해성과 산소 및 수분 배리어성이 저하되거나, 코팅성과 내구성이 저하될 수 있다.As an example, the composition may include 0.1 to 5% by weight of dialdehyde cellulose (DAC) based on the total weight of the composition. Specifically, the composition contains dialdehyde cellulose (DAC) in an amount of 0.1% by weight or more, 0.2% by weight or more, 0.3% by weight or more, 0.4% by weight or more, 0.5% by weight or more, 0.6% by weight or more, 0.7% by weight or more. It may include more than 5% by weight, more than 0.8% by weight, more than 0.9% by weight, more than 1% by weight, more than 2% by weight, more than 3% by weight, or more than 4% by weight, and less than 5% by weight, less than 4% by weight, 3% by weight or more. % by weight or less, 2% by weight or less, 1 weight% or less, 0.9 weight% or less, 0.8 weight% or less, 0.7 weight% or less, 0.6 weight% or less, 0.5 weight% or less, 0.4 weight% or less, 0.3 weight% or less, or 0.2 weight% or less. It may contain less than % by weight. If it is outside the above range, biodegradability and oxygen and moisture barrier properties may be reduced, or coating properties and durability may be reduced.

또한, 일 실시예로서, 상기 조성물은 상기 폴리비닐알코올(PVA)을 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 2.5 중량%로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 조성물은 상기 폴리비닐알코올(PVA)을 조성물 총 중량에 대하여 0.01 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 0.15 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.25 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.4 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상 또는 2 중량% 이상으로 포함할 수 있으며, 2.5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.9 중량% 이하, 0.8 중량% 이하, 0.7 중량% 이하, 0.6 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.4 중량% 이하, 0.3 중량% 이하, 0.2 중량% 이하 또는 0.1 중량% 이하로 포함할 수 있다. 상기 범위를 벗어날 경우, 산소 및 수분 배리어성이 저하되거나, 코팅성과 내구성이 저하될 수 있다.Additionally, as an example, the composition may include 0.01 to 2.5% by weight of polyvinyl alcohol (PVA) based on the total weight of the composition. Specifically, the composition contains polyvinyl alcohol (PVA) in an amount of 0.01% by weight or more, 0.1% by weight or more, 0.15% by weight or more, 0.2% by weight or more, 0.25% by weight or more, 0.3% by weight or more, 0.4% by weight or more. It may be included in more than % by weight, more than 0.5% by weight, more than 1% by weight, or more than 2% by weight, and less than 2.5% by weight, less than 2% by weight, less than 1% by weight, less than 0.9% by weight, less than 0.8% by weight, 0.7% by weight or less. It may include less than 0.6% by weight, less than 0.5% by weight, less than 0.4% by weight, less than 0.3% by weight, less than 0.2% by weight, or less than 0.1% by weight. If it is outside the above range, oxygen and moisture barrier properties may be reduced, or coating properties and durability may be reduced.

일 실시예로서, 상기 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 상기 용매는 수용성 용매일 수 있다. 구체적으로, 상기 용매는 물일 수 있다. 상기 물은 예를 들어 증류수 일 수 있다. 다른 일 실시예로서, 상기 용매는 공정효율과 건조 안정성을 제공하기 위하여 물과 함께 휘발성 용매를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 휘발성 용매는 알코올일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 휘발성 용매는 에탄올, 프로판올, n-프로판올, 이소-프로판올, 부탄올, 이소-부탄올 및 데실알코올로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 휘발성 용매는 휘발성과 함께 물보다 낮은 끓는점을 가지므로, 상기 조성물을 기재필름에 도포한 후 수행되는 건조 공정 시에 휘발 및 건조됨과 동시에 물의 휘발 및 건조를 돕게 되므로, 공정의 효율성 및 건조된 가스 배리어층의 건조 안정성을 제공할 수 있다. As an example, the composition may further include a solvent. As an example, the solvent may be a water-soluble solvent. Specifically, the solvent may be water. The water may be distilled water, for example. As another example, the solvent may further include a volatile solvent along with water to provide process efficiency and drying stability. For example, the volatile solvent may be alcohol. More specifically, the volatile solvent may include one or more selected from the group consisting of ethanol, propanol, n-propanol, iso-propanol, butanol, iso-butanol, and decyl alcohol. Since the volatile solvent is volatile and has a lower boiling point than water, it volatilizes and dries during the drying process performed after applying the composition to the base film and helps volatilize and dry water at the same time, thereby increasing the efficiency of the process and the dried gas. It can provide dry stability of the barrier layer.

일 실시예로서, 상기 조성물은 이외 가교제, 계면활성제, 소포제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 이들의 종류는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한되지 않는다. As an example, the composition may further include one or more additives selected from the group consisting of crosslinking agents, surfactants, antifoaming agents, and UV absorbers, and the types of these are not limited as long as they are commonly used in the art.

본 개시의 일 실시예는, 상기 코팅용 조성물을 사용한 생분해성 필름을 제공할 수 있다. 구체적으로, 일 실시예는, 기재층; 및 상기 기재층의 적어도 일면에 위치한 디알데히드 셀룰로오스(DAC) 및 폴리비닐알코올(PVA)를 포함하는 코팅층을 포함하는, 생분해성 필름을 제공할 수 있다.One embodiment of the present disclosure can provide a biodegradable film using the coating composition. Specifically, in one embodiment, a base layer; and A biodegradable film can be provided, including a coating layer containing dialdehyde cellulose (DAC) and polyvinyl alcohol (PVA) located on at least one side of the base layer.

본 개시에서, 상기 "필름(film)"은 얇고 평평한 형태로 형성된 층을 의미하며, 판, 시트(sheet), 막(membrane) 등을 모두 포함하는 최광의의 의미로 사용된다.In the present disclosure, the “film” refers to a layer formed in a thin and flat form and is used in the broadest sense to include a plate, sheet, membrane, etc.

첨부된 도 1 및 도 2는 본 개시의 예시적인 형태를 도시한 것이다. 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 일 실시예에 따른 필름(100)은 코팅층(110) 및 기재층(120)을 포함할 수 있다. 또는 일 실시예에 따른 필름은 코팅층(110) 및 기재층(120) 사이에 금속산화물층(130)이 더 형성된 것일 수 있다. The attached Figures 1 and 2 illustrate exemplary forms of the present disclosure. When described with reference to FIGS. 1 and 2 , the film 100 according to one embodiment may include a coating layer 110 and a base layer 120. Alternatively, the film according to one embodiment may have a metal oxide layer 130 further formed between the coating layer 110 and the base layer 120.

일 실시예에 따른 디알데히드 셀룰로오스(DAC)에 관한 설명과 상기 디알데히드 셀룰로오스(DAC) 및 폴리비닐알코올(PVA)의 혼합비, 각각 함량 범위는 전술한 바와 같다.The description of dialdehyde cellulose (DAC) according to one embodiment and the mixing ratio and content range of dialdehyde cellulose (DAC) and polyvinyl alcohol (PVA) are as described above.

일 실시예로서 상기 코팅층의 두께는 0.5 내지 5μm일 수 있다. 구체적으로, 상기 코팅층의 두께는 0.5 μm 이상, 1 μm 이상, 2 μm 이상, 3 μm 이상 또는 4 μm 이상일 수 있으며, 5 μm 이하, 4 μm 이하, 3 μm 이하, 2 μm 이하 또는 1 μm 이하일 수 있다. 두께가 0.5 μm 미만으로 너무 얇을 경우 기체 차단 특성이 저하될 수 있으며, 5 μm를 초과하여 너무 두꺼울 경우 경우 건조시간이 증가하고 필요한 재료량이 증가하여 효율성이 떨어질 수 있다. As an example, the thickness of the coating layer may be 0.5 to 5 μm. Specifically, the thickness of the coating layer may be 0.5 μm or more, 1 μm or more, 2 μm or more, 3 μm or more, or 4 μm or more, and may be 5 μm or less, 4 μm or less, 3 μm or less, 2 μm or less, or 1 μm or less. there is. If the thickness is too thin (less than 0.5 μm), gas barrier properties may deteriorate, and if it is too thick (more than 5 μm), drying time increases and the amount of material required increases, which may reduce efficiency.

일 실시예로서, 상기 기재층은 생분해성을 갖는 재료를 포함하는 필름이라면 제한되지 않으나, 예를 들어, 폴리 젖산(polylactic acid, PLA), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리하이드록시알카노에이트(polyhydroxyalkanoates, PHA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리 카프로락톤(poly(caprolactone), PCL), 폴리 글라이콜산(poly(glycolic acid, PGA), 폴리락티드카프로락톤(poly(lactidecaprolactone), PLCL), 폴리부틸렌 석시네이트(polybutylene succinate, PBS), 폴리부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트(polybutylene adipate-co-terephthalate, PBAT), 폴리(락틱-코-글라이콜산)(poly(lactic-co-glycolic acid, PLGA), 폴리하이드록시알카노에이트(polyhydroxyalkanoate, PHA), 식물-유래 천연 고분자 및 동물-유래 고분자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 생분해성 고분자를 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예로서, 상기 폴리하이드록시알카노에이트(polyhydroxyalkanoates, PHA)는 폴리-베타-하이드록시부티레이트(poly-beta-hydroxybutyrate, PHB), 폴리-베타-하이드롤리발러레이트(poly-beta-hydrolyvalerate, PHV), 또는 이들의 공중합체인 PHB/PHV 등을 예로 들 수 있다. 일 실시예로서, 상기 식물-유래 천연 고분자는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 펙틴, 리그닌, 전분 등을 예로 들 수 있다. 일 실시예로서, 상기 동물-유래 천연 고분자는 예를 들어, 새우, 게 등의 껍질 유래 키틴(chitin)을 포함하는 것일 수 있다. In one embodiment, the base layer is not limited as long as it is a film containing a biodegradable material, for example, polylactic acid (PLA), polypropylene (PP), polyethylene (PE) , polyvinyl alcohol (PVA), polyhydroxyalkanoates (PHA), polyethylene terephthalate (PET), poly(caprolactone), PCL, poly glycolic acid ( poly(glycolic acid, PGA), poly(lactidecaprolactone), PLCL, polybutylene succinate (PBS), polybutylene adipate-co-terephthalate terephthalate (PBAT), poly(lactic-co-glycolic acid (PLGA), polyhydroxyalkanoate (PHA), plant-derived natural polymers and animal-derived polymers. As an example, the polyhydroxyalkanoates (PHA) may include one or more biodegradable polymers selected from the group consisting of poly-beta-hydroxybutyrate. PHB), poly-beta-hydrolyvalerate (PHV), or PHB/PHV, a copolymer thereof, as an example, the plant-derived natural polymer may include cellulose, Examples include hemicellulose, pectin, lignin, starch, etc. As an example, the animal-derived natural polymer may include chitin derived from the shell of shrimp, crab, etc.

일 실시예로서, 상기 기재층의 두께는 기재층의 종류에 따라 이에 제한되지 않고 조절될 수 있다.As an example, the thickness of the base layer is not limited thereto and may be adjusted depending on the type of base layer.

일 실시예로서, 상기 필름은 상기 기재층과 코팅층 사이에 금속 산화물층을 더 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 금속 산화물층은 산소 또는 수증기에 대한 차단성을 제공할 수 있는 것이라면 그 금속의 종류가 제한되지 않는다. 상기 금속 산화물층은 예를 들어 산화알루미늄 및 산화규소 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 금속 산화물층은 금속 호일과 같이 별도 제조되어 필름내 적층될 수 있으나, 도금 또는 증착 등 일정 두께를 갖는 얇은 층을 제조할 수 있는 것이라면 그 제조방법은 제한되지 않고 모두 포함될 수 있다. As an example, the film may further include a metal oxide layer between the base layer and the coating layer. Specifically, the type of metal of the metal oxide layer is not limited as long as it can provide barrier properties against oxygen or water vapor. For example, the metal oxide layer may include one or more of aluminum oxide and silicon oxide. The metal oxide layer may be manufactured separately like a metal foil and laminated within a film. However, as long as a thin layer with a certain thickness can be manufactured, such as plating or deposition, the manufacturing method is not limited and can be included.

일 실시예로서, 상기 금속 산화물층의 두께는 10 내지 500nm일 수 있다. 구체적으로, 상기 금속 산화물층의 두께는 10nm 이상, 50 nm 이상, 100 nm 이상, 150 nm 이상, 200 nm 이상, 250 nm 이상, 300 nm 이상, 350 nm 이상, 400 nm 이상 또는 450 nm 이상일 수 있으며, 500 nm 이하, 450 nm 이하, 400 nm 이하, 350 nm 이하, 300 nm 이하, 250 nm 이하, 200 nm 이하, 150 nm 이하, 100 nm 이하 또는 50 nm 이하일 수 있다. 상기 두께가 10nm 미만으로 얇으면 기체 차단성이 미미하며, 상기 두께가 500 nm 초과로 두꺼우면 유연성이 떨어지고 공정시간과 재료비용이 증가하여 효율성이 저하될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 필름은 수분 및 산소 중 하나 이상의 배리어(barrier)용일 수 있다. As an example, the thickness of the metal oxide layer may be 10 to 500 nm. Specifically, the thickness of the metal oxide layer may be 10 nm or more, 50 nm or more, 100 nm or more, 150 nm or more, 200 nm or more, 250 nm or more, 300 nm or more, 350 nm or more, 400 nm or more, or 450 nm or more. , 500 nm or less, 450 nm or less, 400 nm or less, 350 nm or less, 300 nm or less, 250 nm or less, 200 nm or less, 150 nm or less, 100 nm or less, or 50 nm or less. If the thickness is less than 10 nm, the gas barrier property is minimal, and if the thickness is thicker than 500 nm, flexibility may decrease and process time and material costs may increase, reducing efficiency. In one embodiment, the film may be used as a barrier for one or more of moisture and oxygen.

일 실시예로서, 수분 배리어 특성은 수증기에 대한 차단성으로 확인할 수 있다. 상기 관점에서, 일 실시예에 따른 상기 필름은 1 cc/m2*day 이하의 산소 투과도 및 20 g/m2*day 이하의 수증기 투과도 중 하나 이상을 만족하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 필름은 1atm 조건에서 1 cc/m2*day 이하의 산소 투과도를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 필름은 1 cc/m2*day 이하, 0.9 cc/m2*day 이하 또는 0.8 cc/m2*day 이하의 산소 투과도를 가질 수 있다. 또한, 일 실시예로서, 상기 필름은 1atm 조건에서 20 g/m2*day 이하의 수증기 투과도를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 필름은 20 g/m2*day 이하, 19 g/m2*day 이하, 18 g/m2*day 이하, 17 g/m2*day 이하, 16 g/m2*day 이하, 15 g/m2*day 이하, 14 g/m2*day 이하, 13 g/m2*day 이하, 12 g/m2*day 이하, 11 g/m2*day 이하 또는 10 g/m2*day 이하의 수증기 투과도를 가질 수 있다.As an example, moisture barrier properties can be confirmed by barrier properties against water vapor. From the above perspective, the film according to one embodiment may satisfy one or more of oxygen permeability of 1 cc/m 2 *day or less and water vapor permeability of 20 g/m 2 *day or less. Specifically, the film may have an oxygen permeability of 1 cc/m 2 *day or less under 1 atm conditions. More specifically, the film may have an oxygen permeability of 1 cc/m 2 *day or less, 0.9 cc/m 2 *day or less, or 0.8 cc/m 2 *day or less. Additionally, as an example, the film may have a water vapor permeability of 20 g/m 2 *day or less under 1 atm conditions. Specifically, the film is 20 g/m 2 *day or less, 19 g/m 2 *day or less, 18 g/m 2 *day or less, 17 g/m 2 *day or less, 16 g/m 2 *day or less. , 15 g/m 2 *day or less, 14 g/m 2 *day or less, 13 g/m 2 *day or less, 12 g/m 2 *day or less, 11 g/m 2 *day or less, or 10 g/m It can have a water vapor permeability of less than 2 *day.

일 실시예에 있어서, 상기 필름은 투명한 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 필름의 광 투과율은 80% 이상일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 필름의 광 투과율은 80% 이상, 85% 이상, 88% 이상, 89% 이상 또는 90% 이상일 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면 상기 필름의 헤이즈는 10% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 필름의 헤이즈는 10% 이하, 9% 이하, 8% 이하, 7% 이하, 6% 이하 또는 5% 이하일 수 있다. In one embodiment, the film may be transparent. Specifically, the light transmittance of the film may be 80% or more. More specifically, the light transmittance of the film may be 80% or more, 85% or more, 88% or more, 89% or more, or 90% or more. Additionally, according to one embodiment, the haze of the film may be 10% or less. Specifically, the haze of the film may be 10% or less, 9% or less, 8% or less, 7% or less, 6% or less, or 5% or less.

본 개시의 일 실시예는 전술된 어느 하나 또는 이들이 조합된 생분해성 필름을 포함하는 포장재를 제공할 수 있다. 일 실시예로서, 상기 포장재는 수분 또는 산소의 차단성을 필요로 하는 것이라면 그 용도가 제한되지 않으며, 예를 들어, 식품 또는 의약품 포장용일 수 있다. One embodiment of the present disclosure may provide a packaging material including any of the above-mentioned biodegradable films or a combination thereof. As an example, the use of the packaging material is not limited as long as it requires moisture or oxygen barrier properties. For example, it may be used for packaging food or medicine.

본 개시의 일 실시예는 전술된 어느 하나 또는 이들이 조합된 생분해성 필름을 제조하는 방법으로,One embodiment of the present disclosure is a method of manufacturing a biodegradable film using any of the above or a combination thereof,

디알데히드 셀룰로오스(DAC) 및 폴리비닐알코올(PVA)를 포함하는 코팅용 조성물을 기재층의 적어도 일면에 코팅하는 단계; 및 Coating a coating composition containing dialdehyde cellulose (DAC) and polyvinyl alcohol (PVA) on at least one side of the base layer; and

상기 코팅된 조성물을 건조시키는 단계를 포함하는, Comprising the step of drying the coated composition,

제조방법을 제공할 수 있다.Manufacturing methods can be provided.

이때, 상기 코팅용 조성물, 기재층 및 금속산화물층 각각에 관한 구성은 전술한 바와 같다.At this time, the configuration of each of the coating composition, base layer, and metal oxide layer is as described above.

일 실시예로서, 상기 방법은 상기 코팅용 조성물을 제조하는 방법을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 코팅용 조성물을 제조하는 방법은, As an example, the method may further include a method of preparing the coating composition. Specifically, the method for producing the coating composition is,

산화 셀룰로오스를 용매에 분산시킨 후 과옥소산 나트륨을 첨가하여 아이오딘 산화(periodate oxidation) 반응시켜, 디알데히드 셀룰로오스를 제조하는 단계; 및 Dispersing oxidized cellulose in a solvent and then adding sodium peroxoate to perform iodine oxidation (periodate oxidation) to produce dialdehyde cellulose; and

상기 제조된 디알데히드 셀룰로오스를 폴리비닐알코올과 용매에 넣고 혼합하는 단계;Mixing the prepared dialdehyde cellulose with polyvinyl alcohol and a solvent;

를 포함할 수 있다.may include.

또한, 일 실시예로서 상기 필름의 제조방법은 상기 코팅 단계 전에, 상기 기재층에 금속산화물을 증착하여 금속산화물층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, as an example, the method of manufacturing the film may further include forming a metal oxide layer by depositing a metal oxide on the base layer before the coating step.

일 실시예로서 상기 필름의 제조방법에 포함되는 상기 코팅 단계는 습식 코팅 공정을 통하여 수행되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 코팅 공정은 특별히 제한되는 것은 아니나, 닥터-블레이드 코팅(doctor-blade coating), 바 코팅(bar coating), 콤마 코팅(comma coating), 그라비아 코팅(gravure coating), 마이크로 그라비아 코팅(microgravure coating), 딥 코팅(dip coating), 스프레이 코팅(spray coating) 또는 슬롯 다이 코팅(slot die coating)에 의해 수행되는 것일 수 있다. As an example, the coating step included in the film manufacturing method may be performed through a wet coating process. Specifically, the coating process is not particularly limited, but includes doctor-blade coating, bar coating, comma coating, gravure coating, and microgravure coating. It may be performed by coating, dip coating, spray coating, or slot die coating.

일 실시예로서, 상기 건조 단계에서 건조 온도는 50 내지 80℃일 수 있다. 구체적으로, 상기 건조 온도는 50℃ 이상, 55℃ 이상, 60℃ 이상, 65℃ 이상, 70℃ 이상 또는 75℃ 이상일 수 있으며, 80℃ 이하, 75℃ 이하, 70℃ 이하, 65℃ 이하, 60℃ 이하, 55℃ 이하 또는 51℃ 이하일 수 있다. As an example, the drying temperature in the drying step may be 50 to 80°C. Specifically, the drying temperature may be 50°C or higher, 55°C or higher, 60°C or higher, 65°C or higher, 70°C or higher, or 75°C or higher, and may be 80°C or lower, 75°C or lower, 70°C or lower, 65°C or lower, 60°C or lower. It may be below ℃, below 55℃ or below 51℃.

일 실시예로서, 상기 건조 단계에서 건조 시간은 10초 내지 60분일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 구체적으로, 상기 건조 시간은 10초 이상, 1분 이상, 5 분 이상, 10 분 이상, 15 분 이상, 20 분 이상, 25 분 이상 또는 30 분 이상일 수 있으며, 60 분 이하, 50 분 이하, 40 분 이하, 30 분 이하, 20 분 이하, 10 분 이하 또는 1 분 이하일 수 있다.As an example, the drying time in the drying step may be 10 seconds to 60 minutes, but is not limited thereto. Specifically, the drying time may be 10 seconds or more, 1 minute or more, 5 minutes or more, 10 minutes or more, 15 minutes or more, 20 minutes or more, 25 minutes or more, or 30 minutes or more, 60 minutes or less, 50 minutes or less, 40 minutes or less. It may be less than a minute, less than 30 minutes, less than 20 minutes, less than 10 minutes, or less than 1 minute.

이하, 실시예를 통하여 본 개시를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 개시를 예시하기 위한 것으로, 본 개시의 범위가 이들 실시예들에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present disclosure, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present disclosure should not be construed as limited by these examples.

[실시예 1] [Example 1]

본 개시의 일 실시예에 따른 생분해성 코팅용 조성물에 사용되는 생분해성 재료 중 디알데히드 셀룰로오스(Dialdehyde cellulose, DAC)를 아래의 방법에 따라 제조하였다.Among the biodegradable materials used in the biodegradable coating composition according to an example of the present disclosure, dialdehyde cellulose (DAC) was prepared according to the method below.

무림P&P(주)에서 구입한 TEMPO-산화된 셀룰로오스 나노섬유(T-CNF, 10g, 27.27 wt%)를 증류수(DI water) 1 L에 분산시킨 후 호일로 감싸준 다음, 과옥소산 나트륨(sodium periodate, 10g, 0.047 mmol)를 첨가하여 빛이 차단된 상태로 상온에서 42시간 동안 반응시켰다. 아래의 화학식 1은 아이오딘 산화반응을 통한 디알데히드 셀룰로오스(DAC)의 합성 반응식을 나타낸 것이다.TEMPO-oxidized cellulose nanofibers (T-CNF, 10 g, 27.27 wt%) purchased from Moorim P&P Co., Ltd. were dispersed in 1 L of distilled water (DI water), wrapped with foil, and then added with sodium periodate. , 10 g, 0.047 mmol) was added and reacted at room temperature for 42 hours while blocking light. Chemical formula 1 below shows the synthesis reaction formula of dialdehyde cellulose (DAC) through iodine oxidation reaction.

[화학식 1][Formula 1]

그 다음, 반응 후 남아 있는 과옥소산 나트륨을 분해하여 제거하기 위해, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)을 과량으로 첨가하고 3시간 동안 교반하였다. 이 혼합물을 500 메쉬 필터에 여과시킨 후, 여과되지 않고 남아있는 잔여물을 pH 7이 될 때까지 증류수로 세척한 다음, 100℃ 오븐에서 건조하고, 얻어진 최종 생성물(DAC)의 농도를 확인하였다.Next, in order to decompose and remove the sodium periodonate remaining after the reaction, an excessive amount of ethylene glycol was added and stirred for 3 hours. After filtering this mixture through a 500 mesh filter, the remaining unfiltered residue was washed with distilled water until pH reached 7, then dried in an oven at 100°C, and the concentration of the final product (DAC) obtained was checked.

상기 제조된 디알데히드 셀룰로오스(DAC)에 포함된 알데히드(Aldehyde) 함량 분석을 위하기 위하여, 디알데히드 셀룰로오스(0.1g)을 증류수 15 mL에 분산시킨 후, 염산을 이용하여 pH 5로 적정하였다. 하이드록실아민 하이드로클로라이드(Hydroxylamine hydrochloride, 2.5g, 0.036 mmol)를 별도의 증류수 30 mL에 녹이고 0.5M NaOH 용액으로 pH 5를 맞추면서 총 부피를 50 mL까지 맞추었다. 제조된 하이드록실아민 하이드로클로라이드 용액을 상기 분산된 DAC 용액에 4 mL 첨가하고 상온에서 밤새 교반하며 이민(Imine) 반응시켰다. 이민 반응으로 디알데히드 셀룰로오스내 알데히드가 옥심(oxime)으로 치환되면서 생성되는 HCl을 0.01, 0.04, 0.1M NaOH 용액을 첨가하여 pH 5로 맞춰, 디알데히드 셀룰로오스내 알데히드 함량을 확인하였다. 아래 화학식 2는 상기 디알데히드 셀룰로오스(DAC)에 포함된 알데히드의 함량을 분석하기 위한 이민 반응식 및 적정반응식을 나타낸 것이다.In order to analyze the aldehyde content contained in the dialdehyde cellulose (DAC) prepared above, dialdehyde cellulose (0.1 g) was dispersed in 15 mL of distilled water and then titrated to pH 5 using hydrochloric acid. Hydroxylamine hydrochloride (2.5 g, 0.036 mmol) was dissolved in 30 mL of separate distilled water, and the total volume was adjusted to 50 mL while adjusting pH to 5 with 0.5M NaOH solution. 4 mL of the prepared hydroxylamine hydrochloride solution was added to the dispersed DAC solution and stirred at room temperature overnight to cause imine reaction. The aldehyde content in dialdehyde cellulose was confirmed by adjusting the HCl generated as the aldehyde in dialdehyde cellulose to oxime through the imine reaction to pH 5 by adding 0.01, 0.04, and 0.1M NaOH solutions. Formula 2 below shows the imine reaction equation and titration reaction equation for analyzing the content of aldehyde contained in the dialdehyde cellulose (DAC).

[화학식 2][Formula 2]

그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이 아이오딘 산화반응으로 TEMPO 처리된 셀룰로오스의 히드록실기가 알데히드기로 치환되어, 폴리비닐알코올과 결합이 가능한 알데히드기의 함량이 증가하였음을 확인할 수 있다.As a result, as shown in Figure 3, it can be confirmed that the hydroxyl group of the TEMPO-treated cellulose was replaced with an aldehyde group through the iodine oxidation reaction, and the content of aldehyde groups capable of combining with polyvinyl alcohol increased.

[실시예 2] [Example 2]

본 개시의 일 실시예에 따른 생분해성 코팅용 조성물을 아래의 방법에 따라 제조하였다.A biodegradable coating composition according to an example of the present disclosure was prepared according to the method below.

상기 실시예 1에서 제조한 디알데히드 셀룰로오스(DAC)와 폴리비닐알코올(제조사: Alfa Aesa, 제품명: 41240, MW 88000~90000)을 조성물 총 중량에 대하여 각각 0.5 중량%와 0.25 중량%가 되도록 증류수에 넣고, 덩어리지는 것이 없도록 충분히 교반하며 반응시켜, 코팅용 조성물을 제조하였다. 아래 화학식은 디알데히드 셀룰로오스(DAC)와 폴리비닐알코올의 반응식을 나타낸 것이다.Dialdehyde cellulose (DAC) and polyvinyl alcohol (manufacturer: Alfa Aesa, product name: 41240, MW 88000-90000) prepared in Example 1 were added to distilled water at 0.5% by weight and 0.25% by weight, respectively, based on the total weight of the composition. It was added and reacted with sufficient stirring to prevent lumps from forming, thereby preparing a coating composition. The chemical formula below shows the reaction formula between dialdehyde cellulose (DAC) and polyvinyl alcohol.

[화학식 3][Formula 3]

[실시예 3] [Example 3]

본 개시의 일 실시예에 따른 생분해성 필름을 아래의 방법에 따라 제조하였다.A biodegradable film according to an example of the present disclosure was manufactured according to the method below.

먼저, 기재필름으로 폴리젖산(PLA) 필름상에 산소분위기에서 알루미늄을 증발기(evaporator)로 증착시켜 산화알루미늄층을 적층시킨 필름을 준비하였다.First, a film was prepared in which an aluminum oxide layer was deposited on a polylactic acid (PLA) film as a base film by depositing aluminum using an evaporator in an oxygen atmosphere.

그 다음, 도 4에 예시적으로 도시한 바와 같이, 상기 실시예 2에서 제조한 조성물(coating solution)을 닥터-블레이드 코터(doctor-blade coater)를 사용하여 상기 기재 필름 위에 도포하였다. 이 후 상기 필름을 60℃ 오븐에서 10분 내지 15분 동안 건조시켜, 최종적으로 생분해성 필름((DAC+PVA)-AlOx/PLA)을 제조하였다.Next, as exemplarily shown in FIG. 4, the coating solution prepared in Example 2 was applied on the base film using a doctor-blade coater. Afterwards, the film was dried in an oven at 60°C for 10 to 15 minutes to finally prepare a biodegradable film ((DAC+PVA)-AlO x /PLA).

[비교예 1][Comparative Example 1]

상기 실시예 3에 사용된 폴리젖산(PLA) 필름상에 산화알루미늄을 증착시킨 필름과 동일한 필름을 비교예 1(AlOx/PLA)로서 준비하였다.The same film as the film in which aluminum oxide was deposited on the polylactic acid (PLA) film used in Example 3 was prepared as Comparative Example 1 (AlO x /PLA).

[비교예 2][Comparative Example 2]

코팅용 조성물이 디알데히드 셀룰로오스(DAC)를 포함하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 필름(PVA-AlOx/PLA)을 제조하였다.A film (PVA-AlO x /PLA) was prepared in the same manner as Example 3, except that the coating composition did not contain dialdehyde cellulose (DAC).

[비교예 3][Comparative Example 3]

디알데히드 셀룰로오스(DAC)가 아닌 셀룰로오스 나노섬유(cellulose nanofiber, CNF) (제조사: 무림P&P(주))를 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 필름((CNF+PVA)-AlOx/PLA)을 제조하였다.A film ((CNF+PVA)-AlO x /PLA) was prepared.

[시험예 1][Test Example 1]

상기 실시예 3에서 제조된 필름의 산소 및 수분 차단성을 분석하기 위하여, 아래의 실험을 수행하였다. In order to analyze the oxygen and moisture barrier properties of the film prepared in Example 3, the following experiment was performed.

먼저, 상기 필름의 산소 차단성은 ASTM D3985 방법에 따른 산소 투과도 측정을 통해 분석했다. 구체적으로, 고순도 산소를 포함하는 챔버와 산소가 없는 챔버 사이를 실시예 3의 필름으로 밀봉하고, 캐리어 가스인 질소에 의해 이동된 산소량을 전자 신호로 바꾸어 전기량 센서에서 함량을 측정하였다. 이때, 측정 온도는 23℃이고, 측정 면적은 10 cm2이었다.First, the oxygen barrier property of the film was analyzed by measuring oxygen permeability according to the ASTM D3985 method. Specifically, the space between the chamber containing high-purity oxygen and the chamber without oxygen was sealed with the film of Example 3, and the amount of oxygen moved by nitrogen, a carrier gas, was converted into an electronic signal and measured by a coulometric sensor. At this time, the measurement temperature was 23°C and the measurement area was 10 cm 2 .

상기 필름의 수분 차단성은 ASTM F1249 방법에 따른 수증기 투과도 측정을 통해 분석했다. 구체적으로, 건조 챔버와 습식 챔버 사이를 실시예 3의 필름으로 밀봉하고 수분(수증기)을 캐리어 가스인 질소로 측정 시료 반대편으로 이동시킨 후 전자 신호로 바꾸어 함량을 측정하였다. 이때, 측정 온도는 37.8℃이고, 상대습도는 100 %, 측정 면적은 1 cm2이었다.The moisture barrier property of the film was analyzed by measuring water vapor permeability according to the ASTM F1249 method. Specifically, the space between the dry chamber and the wet chamber was sealed with the film of Example 3, moisture (water vapor) was moved to the opposite side of the measurement sample using nitrogen, a carrier gas, and the content was measured by converting it into an electronic signal. At this time, the measured temperature was 37.8°C, the relative humidity was 100%, and the measured area was 1 cm 2 .

상기 비교예 1(AlOx/PLA), 비교예 2(PVA-AlOx/PLA) 및 비교예 3((CNF+PVA)-AlOx/PLA)에 대하여도 각각 동일한 실험을 수행 한 후, 이를 종합하여 아래 표에 나타내었다.After performing the same experiment on Comparative Example 1 (AlO x /PLA), Comparative Example 2 (PVA-AlO x /PLA), and Comparative Example 3 ((CNF + PVA) -AlO x /PLA), Overall, they are shown in the table below.

산소 투과도(OTR)
(cc/m2·day)
Oxygen Transmission Rate (OTR)
(cc/m 2 ·day)
수증기 투과도(WVTR)
(g/m2·day)
Water vapor transmission rate (WVTR)
(g/m 2 ·day)
비교예 1(AlOx/PLA)Comparative Example 1 (AlO x /PLA) 112.4112.4 29.691629.6916 비교예 2(PVA-AlOx/PLA)Comparative Example 2 (PVA-AlO x /PLA) 0.730.73 30.430.4 비교예 3((CNF+PVA)-AlOx/PLA)Comparative Example 3 ((CNF+PVA)-AlO x /PLA) 0.070.07 34.834.8 실시예 3((DAC+PVA)-AlOx/PLA)Example 3 ((DAC+PVA)-AlO x /PLA) 0.760.76 9.69399.6939

그 결과, 비교예 1 내지 3 모두 수증기 투과도(water vapor transmission rate, WVTR)가 약 30 g/mday로, 폴리젖산 필름 자체의 수증기 투과도(water vapor transmission rate, WVTR)는 약 500 g/mday 이상인 점을 고려하면 성능이 향상되었지만, 여전히 식품 등의 포장재로 사용하기에는 적합하지 않은 것으로 나타났다. 반면, 본 개시의 일 실시예에 따른 실시예 3의 필름은 디알데히드와 폴리비닐알코올간의 결합으로 인해 수분 친화성이 낮아져서 10 g/mday 이하로 현저히 낮은 수증기 투과도를 나타냈다. 또한, 실시예 3은 산소 투과도 역시 1 cc/m2·day 이하로 매우 낮은 값을 나타내어, 식품, 의약품 등 다양한 산업분야의 포장재로 유용하게 활용할 수 있음을 확인하였다.As a result, Comparative Examples 1 to 3 all had a water vapor transmission rate (WVTR) of about 30 g/m 2 · day, and the water vapor transmission rate (WVTR) of the polylactic acid film itself was about 500 g/ Considering that it is more than m 2 · day, the performance has improved, but it is still not suitable for use as a packaging material for food, etc. On the other hand, the film of Example 3 according to an embodiment of the present disclosure showed a significantly low water vapor permeability of 10 g/m 2 · day or less due to low affinity for water due to the bond between dialdehyde and polyvinyl alcohol. In addition, Example 3 also showed a very low oxygen permeability of less than 1 cc/m 2 ·day, confirming that it can be usefully used as a packaging material in various industrial fields such as food and medicine.

[시험예 2] [Test Example 2]

상기 실시예 3에서 제조된 필름의 생분해도를 분석하기 위하여, 아래의 실험을 수행하였다. In order to analyze the biodegradability of the film prepared in Example 3, the following experiment was performed.

생분해도 분석은 한국 공인 시험기관인 한국건설생활환경시험연구원(KCL)에 의뢰하여, ISO 14855-1 방법을 통해 필름의 생분해시 생산되는 이산화탄소 방출량을 토대로 토양내 분해 정도를 분석했다.The biodegradability analysis was commissioned by the Korea Institute of Construction and Living Environment (KCL), a Korean certified testing agency, and the degree of decomposition in the soil was analyzed based on the amount of carbon dioxide released during biodegradation of the film using the ISO 14855-1 method.

도 5는 실시예 3에 따른 필름의 생분해도 시험성적서를 첨부한 것이다. 시험성적서에 나타난 바와 같이, 필름의 약 41%가 생분해되었으며, 표준물질 대비 42.29%의 생분해도를 나타내었다. 또한, 관찰 시 퇴비의 함수율, 색이나 냄새 등에서 특이적인 사항이 없었다. 이는 본 개시의 따른 필름이 우수한 생분해성을 나타냄을 의미한다.Figure 5 is attached to the biodegradability test report of the film according to Example 3. As shown in the test report, about 41% of the film was biodegraded, showing a biodegradability of 42.29% compared to the standard material. Additionally, during observation, there was nothing unusual about the moisture content, color, or smell of the compost. This means that the film according to the present disclosure exhibits excellent biodegradability.

[시험예 3][Test Example 3]

상기 실시예 3에서 제조된 필름의 바이오매스 함량을 분석하기 위하여, 아래의 실험을 수행하였다. In order to analyze the biomass content of the film prepared in Example 3, the following experiment was performed.

필름의 바이오매스 함량은 미국 공인 시험기관인 Beta analytic 연구소에 의뢰하여 ASTM D6866 방법을 통해 분석했다. 이 방법은 바이오매스는 방사성 탄소(14C)를 가지고 있는 반면, 화석 물질은 방사성 탄소가 없다는 특징을 활용하여 유기물 내 방사선 탄소를 분석하는 가속기 질량분석 방법 (AMS)을 통한 바이오매스 함량 분석방법이다.The biomass content of the film was analyzed using the ASTM D6866 method by requesting Beta Analytical Laboratories, a U.S. certified testing agency. This method is a biomass content analysis method using accelerator mass spectrometry (AMS), which analyzes radiocarbon in organic matter by taking advantage of the fact that biomass has radiocarbon ( 14 C), while fossil materials do not have radiocarbon. .

그 결과, 도 6에 나타난 바와 같이 실시예 3의 필름은 바이오매스 함량이 100%인 것으로 나타났다. 이로써, 본 개시는 환경친화적인 필름 및 이를 사용한 포장재를 제공할 수 있음을 확인할 수 있다.As a result, as shown in Figure 6, the film of Example 3 was found to have a biomass content of 100%. As a result, it can be confirmed that the present disclosure can provide an environmentally friendly film and packaging material using the same.

[시험예 4][Test Example 4]

상기 실시예 3에서 제조된 필름의 세포 독성을 분석하기 위하여, 아래의 실험을 수행하였다. In order to analyze the cytotoxicity of the film prepared in Example 3, the following experiment was performed.

필름의 세포 독성 평가는 한국 공인 시험기관인 한국건설생활환경시험연구원(KCL)에 의뢰하여 ISO 10993-5 방법에 따라 분석하였다. 구체적으로, 세포배양 기술을 이용하여 원재료에 의한 세포의 용해, 세포성장의 저해 등의 세포 독성을 분석하였다.The cytotoxicity evaluation of the film was conducted by the Korea Institute of Construction and Living Environment (KCL), a certified Korean testing agency, and analyzed according to the ISO 10993-5 method. Specifically, cell culture technology was used to analyze cytotoxicity, such as cell lysis and inhibition of cell growth, caused by raw materials.

그 결과, 도 7에 나타난 바와 같이, 실시예 3의 필름은 용출 후 용출액을 처리한 후 정성분석한 결과, 처리한 세포에서 세포 라운딩(cell rounding) 및 세포의 과립이상이 관찰되지 않아 세포독성 반응성이 "0", 즉 세포독성이 없는 것으로 나타났다.As a result, as shown in Figure 7, the film of Example 3 was treated with the eluate after elution, and as a result of qualitative analysis, cell rounding and cell granulation abnormalities were not observed in the treated cells, indicating cytotoxic reactivity. It was shown to be "0", i.e. there was no cytotoxicity.

100: 생분해성 필름
110: 코팅층
120: 기재층
130: 금속산화물층
100: biodegradable film
110: coating layer
120: base layer
130: Metal oxide layer

Claims (20)

디알데히드 셀룰로오스(dialdehyde cellulose, DAC) 및 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA)을 포함하는 생분해성 코팅용 조성물.A biodegradable coating composition containing dialdehyde cellulose (DAC) and polyvinyl alcohol (PVA). 제1항에 있어서, 상기 디알데히드 셀룰로오스(DAC) 및 폴리비닐알코올(PVA)을 1 내지 4 : 1의 중량비로 포함하는, 조성물.The composition according to claim 1, comprising dialdehyde cellulose (DAC) and polyvinyl alcohol (PVA) in a weight ratio of 1 to 4:1. 제1항에 있어서, 상기 디알데히드 셀룰로오스는 알데히드 함량이 2 내지 8 mmol/g인, 조성물.The composition of claim 1, wherein the dialdehyde cellulose has an aldehyde content of 2 to 8 mmol/g. 기재층; 및
상기 기재층의 적어도 일면에 위치한 디알데히드 셀룰로오스(dialdehyde cellulose, DAC) 및 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA)을 포함하는 코팅층;
을 포함하는, 생분해성 필름.
Base layer; and
A coating layer containing dialdehyde cellulose (DAC) and polyvinyl alcohol (PVA) located on at least one side of the base layer;
A biodegradable film containing.
제4항에 있어서, 상기 디알데히드 셀룰로오스(DAC) 및 폴리비닐알코올(PVA)를 1 내지 4 : 1의 중량비로 포함하는, 필름.The film according to claim 4, comprising dialdehyde cellulose (DAC) and polyvinyl alcohol (PVA) in a weight ratio of 1 to 4:1. 제4항에 있어서, 상기 디알데히드 셀룰로오스는 알데히드 함량이 2 내지 8 mmol/g인, 필름.The film according to claim 4, wherein the dialdehyde cellulose has an aldehyde content of 2 to 8 mmol/g. 제4항에 있어서, 상기 기재층은 폴리 젖산 (polylactic acid, PLA), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리하이드록시알카노에이트(polyhydroxyalkanoates, PHA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리 카프로락톤(poly(caprolactone), PCL), 폴리글라이콜산(poly(glycolic acid, PGA), 폴리락티드카프로락톤(poly(lactidecaprolactone), PLCL), 폴리부틸렌 석시네이트(polybutylene succinate, PBS), 폴리부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트(polybutylene adipate-co-terephthalate, PBAT), 폴리(락틱-코-글라이콜산)(poly(lactic-co-glycolic acid, PLGA), 폴리하이드록시알카노에이트(polyhydroxyalkanoate, PHA), 식물-유래 천연 고분자 및 동물-유래 고분자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 생분해성 고분자를 포함하는, 필름.The method of claim 4, wherein the base layer is made of polylactic acid (PLA), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyvinyl alcohol (PVA), or polyhydroxyalkanoate. (polyhydroxyalkanoates, PHA), polyethylene terephthalate (PET), poly(caprolactone), PCL, poly(glycolic acid, PGA), poly(lactidecaprolactone) ), PLCL), polybutylene succinate (PBS), polybutylene adipate-co-terephthalate (PBAT), poly(lactic-co-glycolic acid) A film comprising at least one biodegradable polymer selected from the group consisting of (lactic-co-glycolic acid, PLGA), polyhydroxyalkanoate (PHA), plant-derived natural polymers, and animal-derived polymers. 제4항에 있어서, 상기 기재층과 코팅층 사이에 금속산화물층을 더 포함하는 것인, 필름.The film according to claim 4, further comprising a metal oxide layer between the base layer and the coating layer. 제8항에 있어서, 상기 금속산화물층은 산화알루미늄층인, 필름.The film according to claim 8, wherein the metal oxide layer is an aluminum oxide layer. 제4항에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 0.5 내지 5μm인, 필름.The film according to claim 4, wherein the coating layer has a thickness of 0.5 to 5 μm. 제4항에 있어서, 상기 필름은 수분 및 산소 중 하나 이상의 배리어용인, 필름.The film of claim 4, wherein the film is used as a barrier to one or more of moisture and oxygen. 제4항에 있어서, 상기 필름은 1 cc/m2*day 이하의 산소 투과도 및 20 g/m2*day 이하의 수증기 투과도 중 하나 이상을 만족하는 것인, 필름.The film according to claim 4, wherein the film satisfies one or more of oxygen permeability of 1 cc/m 2 *day or less and water vapor permeability of 20 g/m 2 *day or less. 제4항에 있어서, 상기 필름은 광 투과율이 80% 이상인, 필름.The film according to claim 4, wherein the film has a light transmittance of 80% or more. 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항의 필름을 포함하는 포장재.A packaging material comprising the film of any one of claims 4 to 13. 제14항에 있어서, 상기 포장재는 식품 또는 의약품 포장용인, 포장재. The packaging material of claim 14, wherein the packaging material is for packaging food or medicine. 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항의 필름을 제조하는 방법으로,
디알데히드 셀룰로오스 및 폴리비닐알코올을 포함하는 코팅용 조성물을 기재층의 적어도 일면에 코팅하는 단계; 및
상기 코팅된 조성물을 건조시키는 단계;
를 포함하는, 제조방법.
A method of producing the film of any one of claims 4 to 13,
Coating a coating composition containing dialdehyde cellulose and polyvinyl alcohol on at least one side of the base layer; and
Drying the coated composition;
Including, manufacturing method.
제16항에 있어서, 상기 제조방법은 상기 코팅용 조성물을 제조하는 방법으로,
산화 셀룰로오스를 용매에 분산시킨 후 과옥소산 나트륨을 첨가하여 아이오딘 산화(Periodate oxidation) 반응시켜, 디알데히드 셀룰로오스를 제조하는 단계; 및
상기 제조된 디알데히드 셀룰로오스를 폴리비닐알코올과 용매에 넣고 혼합하는 단계;
를 더 포함하는, 제조방법.
The method of claim 16, wherein the manufacturing method is a method of manufacturing the coating composition,
Dispersing oxidized cellulose in a solvent and then adding sodium peroxoate to perform iodine oxidation (Periodate oxidation) to produce dialdehyde cellulose; and
Mixing the prepared dialdehyde cellulose with polyvinyl alcohol and a solvent;
A manufacturing method further comprising:
제16항에 있어서, 상기 코팅 단계 전에, 상기 기재층에 금속산화물을 증착하여 금속산화물층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 제조방법.The manufacturing method of claim 16, further comprising forming a metal oxide layer by depositing a metal oxide on the base layer before the coating step. 제16항에 있어서, 상기 코팅 단계의 코팅은 닥터-블레이드 코팅(doctor-blade coating), 바 코팅(bar coating), 콤마 코팅(comma coating), 그라비아 코팅(gravure coating), 마이크로 그라비아 코팅(microgravure coating), 딥 코팅(dip coating), 스프레이 코팅(spray coating) 또는 슬롯 다이 코팅(slot die coating)에 의해 수행되는, 제조방법.The method of claim 16, wherein the coating in the coating step includes doctor-blade coating, bar coating, comma coating, gravure coating, and microgravure coating. ), a manufacturing method carried out by dip coating, spray coating or slot die coating. 제16항에 있어서, 상기 건조 단계는,
50 내지 80℃의 건조 온도; 및
10초 내지 60분의 건조 시간;
중 하나 이상을 만족하는 조건 하에 수행되는 것인, 제조방법.
The method of claim 16, wherein the drying step,
drying temperature between 50 and 80°C; and
drying time from 10 seconds to 60 minutes;
A manufacturing method, which is carried out under conditions that satisfy one or more of the following.
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