플라스틱 포장 폐기물로 인한 환경오염을 해결하기 위한 대안으로 생분해성 필름이 많이 연구되어 왔다. 본 연구에서는 우럭 껍질 젤라틴(RFG)과 nano-clay(Cloisite $Na^+$, 10A)의 복합필름의 특성에 관하여 연구하였다. 우럭 껍질로부터 젤라틴을 추출하여 sorbitol을 가소제로서 첨가한 단백질 필름을 제조하였고, 제조된 RFG 필름의 tensile strength(TS), water vapor permeability(WVP), water solubility(WS)는 각각 15.0 MPa, $2.70{\times}10^{-9}g\;m/m^2\;s\;Pa$, 53.8%였다. RFG에 nano-clay를 첨가한 복합필름은 TS가 증가하고 WVP와 WS는 감소하였다. XRD 분석과 SEM 측정 결과를 통하여 RFG/nano-clay 복합필름 내부에 박리형 구조를 형성함을 확인할 수 있었다. 결론적으로 본 연구 결과 RFG/nano-clay 복합필름은 생분해성 포장재로 적용될 수 있음을 시사한다.
플라스틱 포장 폐기물로 인한 환경오염을 해결하기 위한 대안으로 생분해성 필름이 많이 연구되어 왔다. 본 연구에서는 우럭 껍질 젤라틴(RFG)과 nano-clay(Cloisite $Na^+$, 10A)의 복합필름의 특성에 관하여 연구하였다. 우럭 껍질로부터 젤라틴을 추출하여 sorbitol을 가소제로서 첨가한 단백질 필름을 제조하였고, 제조된 RFG 필름의 tensile strength(TS), water vapor permeability(WVP), water solubility(WS)는 각각 15.0 MPa, $2.70{\times}10^{-9}g\;m/m^2\;s\;Pa$, 53.8%였다. RFG에 nano-clay를 첨가한 복합필름은 TS가 증가하고 WVP와 WS는 감소하였다. XRD 분석과 SEM 측정 결과를 통하여 RFG/nano-clay 복합필름 내부에 박리형 구조를 형성함을 확인할 수 있었다. 결론적으로 본 연구 결과 RFG/nano-clay 복합필름은 생분해성 포장재로 적용될 수 있음을 시사한다.
To resolve environmental pollution caused by synthetic packaging materials, biodegradable films have been studied as an alternative. In this study, we prepared rockfish skin gelatin (RFG) and nano-clay (Cloisite $Na^+$ and Cloisite 10A) composite films to compare the effects of nano-clay ...
To resolve environmental pollution caused by synthetic packaging materials, biodegradable films have been studied as an alternative. In this study, we prepared rockfish skin gelatin (RFG) and nano-clay (Cloisite $Na^+$ and Cloisite 10A) composite films to compare the effects of nano-clay on the physical properties of RFG film. Gelatin was extracted from rockfish skin and used to prepare RFG film with sorbitol as a plasticizer. Tensile strength (TS), water vapor permeability (WVP), and water solubility (WS) of the RFG film were 15.0 MPa, $2.70{\times}10^{-9}g\;m/m^2\;s\;Pa$, and 53.8%, respectively. Addition of nano-clay to the RFG film increased TS and decreased WVP and WS. The X-ray diffraction analysis and scanning electron microscopic results suggest that RFG/nano-clay composite films formed an exfoliated structure. These results indicate that RFG/nano-clay composite films can be applied as biodegradable packaging materials in the food industry.
To resolve environmental pollution caused by synthetic packaging materials, biodegradable films have been studied as an alternative. In this study, we prepared rockfish skin gelatin (RFG) and nano-clay (Cloisite $Na^+$ and Cloisite 10A) composite films to compare the effects of nano-clay on the physical properties of RFG film. Gelatin was extracted from rockfish skin and used to prepare RFG film with sorbitol as a plasticizer. Tensile strength (TS), water vapor permeability (WVP), and water solubility (WS) of the RFG film were 15.0 MPa, $2.70{\times}10^{-9}g\;m/m^2\;s\;Pa$, and 53.8%, respectively. Addition of nano-clay to the RFG film increased TS and decreased WVP and WS. The X-ray diffraction analysis and scanning electron microscopic results suggest that RFG/nano-clay composite films formed an exfoliated structure. These results indicate that RFG/nano-clay composite films can be applied as biodegradable packaging materials in the food industry.
특히 nano-clay의 친수성, 소수성 정도에 따른 단백질 필름과의 compatibility는 필름의 물성에 영향을 끼친다. 따라서 본 연구에서는 수산 가공 폐기물인 우럭 껍질로부터 젤라틴을 추출하여 제조한 생분해성 필름의 물성과 수분 저항성을 높이기 위한 목적으로 nano-clay를 혼합한 복합필름을 제조하여 그 특성을 연구하고자 하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 우럭 껍질은 대전광역시 소재 수산물도매시장에서 제공받아 사용하였다. Glycerol, fructose,sucrose, sorbitol은 Sigma-Aldrich Co.
데이터처리
실험 결과는 SAS 프로그램 version 8.2(SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 사용하여 분산분석과 P<0.05 유의수준에서 Duncan’s multiple range test를 실시하였으며,모든 실험 결과는 최소 3반복 이상 수행하였고 평균±표준편차로 나타내었다.
이론/모형
필름 시료(2.54×10 cm)의 물성인 인장강도(tensile strength, TS)와 신장률(elongation at break, E)은 ASTM Standard Method D882-91 방법에 따라 Instron Universal Testing Machine(Model 4484, Instron Co., Canton,MA, USA)을 사용하여 시료당 5번 반복 측정하였다.
성능/효과
결론적으로 본 연구 결과 필름을 형성하는 polymer와 유사한 성질을 가진 nano-clay를 혼합하여 복합필름을 제조하는 것은 물성과 수분 저항성을 향상시키는 효과를 가지기 때문에 생분해성 포장재 개발에 충분히 응용될 수 있음을 시사한다. 더불어 nano-clay를 첨가한 생분해성 포장재의 실용화를 위해서는 nano-clay type의 분자적 특성과 활용방안, 다양한 polymer와의 상호작용에 대한 추가적인 연구가 더 필요하다고 판단된다.
후속연구
결론적으로 본 연구 결과 필름을 형성하는 polymer와 유사한 성질을 가진 nano-clay를 혼합하여 복합필름을 제조하는 것은 물성과 수분 저항성을 향상시키는 효과를 가지기 때문에 생분해성 포장재 개발에 충분히 응용될 수 있음을 시사한다. 더불어 nano-clay를 첨가한 생분해성 포장재의 실용화를 위해서는 nano-clay type의 분자적 특성과 활용방안, 다양한 polymer와의 상호작용에 대한 추가적인 연구가 더 필요하다고 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
젤라틴 필름의 단점은 무엇인가?
특히 생선 껍질 등에 함유된 콜라겐을 가수분해하여 얻은 젤라틴으로 만든 필름은 물성이 우수하기에 기존 플라스틱 포장재의 대체재로서 주목받아 왔다(4). 그러나 젤라틴 필름이 우수한 물성을 지녔음에도 불구하고 높은 습도 조건에서는 수분을 흡수하는 등 단점이 있기에(5), 이러한 문제를 해결해야 할 필요가 있다.
젤라틴 필름에 nano-clay를 첨가할 때 Cloisite Na+와 10A를 사용한 이유는 어떤 성질 때문인가?
젤라틴 필름은 다른 생분해성 필름보다 비교적 뛰어난 물성을 가지는데(13), nano-clay를 첨가함으로써 물성이나 수분 저항성이 더 증가한다는 것이 연구되었다(10). 본 연구에서는 nano-clay의 종류에 따른 복합필름의 물성을 비교하고자 대표적으로 친수성/소수성이 다른 Cloisite Na+와 10A를 사용하였다. Cloisite Na+가 natural bentonite로서 수분함량이 상대적으로 높아 hydrophilic 한 반면, Cloisite10A는 dimethyl benzyl hydrogenated tallow(2MBHT)로 변형시킨 bentonite로 수분 함량이 적고 상대적으로 hydrophobic 한 성질을 갖는다.
nano-clay를 혼합하여 복합필름을 제조하면 어떤 효과가 있는가?
결론적으로 본 연구 결과 필름을 형성하는 polymer와 유사한 성질을 가진 nano-clay를 혼합하여 복합필름을 제조하는 것은 물성과 수분 저항성을 향상시키는 효과를 가지기 때문에 생분해성 포장재 개발에 충분히 응용될 수 있음을 시사한다. 더불어 nano-clay를 첨가한 생분해성 포장재의 실용화를 위해서는 nano-clay type의 분자적 특성과 활용방안, 다양한 polymer와의 상호작용에 대한 추가적인 연구가 더 필요하다고 판단된다.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.