[논문]산화분해촉매를 함유한 rPP/ZnO 나노컴포지트 유연식품포장필름 제조 및 물성 특성 연구

이진경; 길보민; 이동진; 이익모

doi:10.20909/kopast.2018.24.1.1

산화분해촉매를 함유한 rPP/ZnO 나노컴포지트 유연식품포장필름 제조 및 물성 특성 연구
Designed of rPP/d2w®/ZnO Nanocomposite Flexible Film for Food Packaging and Characterization on Mechanical and Antimicrobial Properties 원문보기

한국포장학회지= Korean Journal of Packaging Science & Technology, v.24 no.1, 2018년, pp.1 - 11

이진경 (주식회사 씨피알에스앤티) , 길보민 (인하대학교 공과대학 고분자공학과) , 이동진 (인하대학교 자연과학대학 화학과) , 이익모 (인하대학교 자연과학대학 화학과)

초록
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본 연구에서는 수출 가능한 식품포장재로 pro-oxidant($d2w^{(R)}$)함유 rPP/ZnO 나노컴포지트 유연필름을 제조하였고, 이 산화분해 필름의 기계적 특성과 항균기능을 조사하였다. 산화분해필름은 일정조건의 열과 자외선 처리를 거친 후 특성분석으로 FT_IR, SEM, UTM, GPC를 측정하여 물성변화를 관찰하였다. 카보닐지수와 하이드록실지수에서 열과 자외선에 노출율이 많아질수록 수치는 상승하였다. 표면분석에서는 rPP/$d2w^{(R)}$/ZnO나노컴포지트 필름의 경우 표면이미지가 매끈하여 ZnO의 첨가가 고분자의 상용성을 향상시켰고, 열과 자외선차단효과로 분해를 감소시키는 효과로 작용하였다. 항균력시험에서는 그람음성균은 대장균으로 그람양성균은 황색포도상구균으로 항균력을 측정하였다. 결과로는, ZnO는 시험에 사용한 농도에서 3로그 이상의 미생물 감소율을 나타내었다. 그러나 유연 필름용으로는 ZnO의 농도가 높아질수록 투명도가 떨어지므로 사용에 제한이 있었다. rPP/$d2w^{(R)}$/ZnO가 함유한 시편에서 인장강도는 40% 상승하였고, 신율은 30% 감소되었다. ZnO를 첨가한 경우 기계적 물성상승과 열 안전성과 자외선차단성을 나타내었다. 산화분해능은 열 노출 $70^{\circ}C$ 온도에서 480시간 경과한 후, 자외선 조사로 72시간 노출 이후 시점의 분자량은 수평균분자량이 1,294 g/mol, 무게평균분자량이 5,920 g/mol로 분해되는 결과를 얻었다. 이것으로 UAE 5009:2009, ASTM 6954의 기준에 준한 필름을 제조할 수 있었다. 비교시편과 본 연구에서 제조한 산화분해필름의 분자량이 80.7%와 75.6% 감소한 결과를 얻음으로서, 자연 산화분해됨을 확인하였다. 식품포장재로서 안전성분석에서는 국내법 중 식품접촉플라스틱 폴리프로필렌의 기준에 적합하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, pro-oxidant($d2w^{(R)}$) and rPP/ZnO nanocomposite flexible films for food packaging were prepared, and their mechanical and antimicrobial properties were investigated. As a result, the carbonyl index and hydroxyl index increased with exposured time to heat and UV rays. Surface analysis showed that the addition of zinc oxide improved the dispersibility and compatibility of the polymer, so that the surface of the composite film was smooth and the zinc oxide particles were smaller than the compared film. And it kept the physical properties by heat and UV ray blocking effect, and it worked to reduce decomposition. In the antimicrobial activity test, the microbial reduction rate was 3 logs or more at the use concentration of zinc oxide. The tensile strength was increased and the elongation was decreased. Oxidative degradability of multi-layered film in UV exposured for 72 hours, the molecular weight of the film decreased by 75.6%, 1,294 g/mol Mn and 5,920 g/mol Mw. In the safety analysis of food packaging materials, we obtained that are in standard of polypropylene, a food contact material of domestic law.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 자외선에 취약한 폴리프로필렌수지에 자외선 차단기능과 항균기능이 있는 산화아연(Zinc oxide, ZnO)을 연포장 필름적용이 가능한 정도로 첨가하여, 자외선 노출 조사 후 물성의 변화를 확인하였고, rPP/d2w®/ZnO 나노컴포지트 산화분해필름의 물성 변화와 수출가능한 식품포장으로서의 항균성능을 실험을 통하여 평가하고자 하였다.

제안 방법

15,16) 본 시험용 필름의 두께가 50 µm로 두꺼워 측정의 어려움이 있어, FT-IR(Frontier, Perkin Elmer, United States)에 장착된 ATR(Attenuated Total Reflectance)악세사리를 이용하여, 산화분해 필름의 CI와 HI를 4000~550 cm-1 범위에서 표면측정분석하였다.
메틸렌의 진동피크인 2722 cm^-1 흡광도피크는 산화분해에 둔감하다.¹⁶⁾ 상대 흡광도에 대한 변화는 분해과정에서 모니터링하여, 카보닐지수와 하이드록실지수를 측정하였다. 카보닐 영역 대의 스펙트럼을 Fig.
20) 본 연구에서 제조한 나노컴포지트 필름의 열과 자외선 노출로 인한 표면의 균열현상을 이미지로 관찰하였다. Fig.
이로서 엔지니어링 고분자의 물리적 특성이 심각하게 저하되고 실질적으로 표면의 수축으로 인한 균열이 형성된다.⁸⁾ 본 연구에서 열 노출 분해실험은 70℃ 오븐에서 열처리한 시편을 각각 따로 32일간 4일 간격으로 샘플링하여 채취한 다층필름에 대한 표면이미지를 Fig. 3에 도시하였다. 열과 자외선에 노출이 많아지면서 일정시간이 지나면서 형성된 결정의 입자가 커지면서 거미줄처럼 확장되는 것을 확인할 수 있었다.
UV노출 조사로 인하여 분해된 폴리프로필렌의 분자량변화를 GPC분석을 통하여 확인하였다.
국내법에 따른 식품의약품안전처의 식품접촉가능한 플라스틱 폴리프로필렌 기준에 따른 시험방법에는 중금속 납 용출함량측정(mg/ℓ)과, 총 용출량(mg/ℓ)은 3대 유사용매인물, 4%초산, n-헵탄으로 용출시험을, 과망간산 칼륨 소비량(mg/ℓ)을 식품공전의 기구 및 용기포장의 기준규격 중 합성수지제 시험방법¹⁹⁾에 의거하여 측정하였고, 식품 포장재로서의 적용가능 여부를 확인하였다.
페트리 접시 뚜껑을 다시 넣기 전에 사용필름을 멸균처리된 필름(stomacher 400 Poly-bag)으로 덮고, 항온합습기의 내부온도를 35±1℃에서, 습도를 90%로 유지한 조건에서, 24시간 배양하였다, 이어서 박테리아가 부착된 각 시료, 필름 및 페트리 접시의 표면을 중화용액으로 세척하고, 제곱 센티미터 당 다수의 박테리아를 측정하였다. 균 세척 후 식2)에 따라 viable bacteria를 측정하고, rPP/ZnO 나노컴포지트 다층 필름의 미생물 감소율은 식3)에 따라 항균성 활성치[Antimicrobial Activity, R(%)]로 계산하여 평가하였다.
Great Britain)장비로 측정하였다. 그리고 노화시편의 표면의 이미지 변화는 10kV SEM(FESEM/EBSD S-4300SE, Hitachi, Tokyo, Japan)으로 촬영하였고, 시편은 미리 Pt/Pd 코팅 전처리 후 이미지를 측정하였다. 그리고 열과 자외선조사로 열화된 시편의 분자량 감소평가를 실시하였다.
그리고 노화시편의 표면의 이미지 변화는 10kV SEM(FESEM/EBSD S-4300SE, Hitachi, Tokyo, Japan)으로 촬영하였고, 시편은 미리 Pt/Pd 코팅 전처리 후 이미지를 측정하였다. 그리고 열과 자외선조사로 열화된 시편의 분자량 감소평가를 실시하였다. 고온 GPC (Agilent PL-GPC220, Agilent Technologies, United States)로 칼람은 2×PLgel mixed-D(7.
다층필름시편에 열과 자외선 노출로 노화된 시료의 적외선 스펙트럼은 산화분해과정의 부산물인 카보닐 그룹(알데히드, 케톤, 카르복실산 등)의 증거로 평가되며, 이들의 존재 및 축적이 지표가 된다. 노화가 진행된 정도를 식1)의 방법에 따라 적외선스펙트럼에서 얻은 결과는 카보닐 인덱스(CI, Carbonyl Index), 하이드록스 인덱스(HI, Hydroxyl index)로 계산하여 측정하였다.^15,16) 본 시험용 필름의 두께가 50 µm로 두꺼워 측정의 어려움이 있어, FT-IR(Frontier, Perkin Elmer, United States)에 장착된 ATR(Attenuated Total Reflectance)악세사리를 이용하여, 산화분해 필름의 CI와 HI를 4000~550 cm^-1 범위에서 표면측정분석하였다.
산화아연과 첨가제를 믹서에 투입한 후 140℃ 이상의 압출온도로 용융 혼합시켰다. 다이직경이 51 mm의 트윈 압출기(JTE-50HS, JINSAN PLASTIC RUBBER, Korea)를 이용하여, Table 1의 A 산화아연 항균 마스터배치를 제조하였다. 수분의 재흡수를 방지하기 위해 냉각한 다음, 2~3 mm 크기로 모양을 내어 자르고, 건조시키고, 습기와 빛 차단을 위한 알루미늄포장백에 보관하여 사용하였다.
본 연구에서는 14.7W의 UVB램프가 6개 장착한 자외선가속화 분해 조사기의 챔버에서 일정시간 조사한, 자외선처리 전인 0시간과, 자외선처리 72시간 이후 가속분해된 필름의 rPP/d2w®/ZnO(Table 1. E 시편)와 비교시편인 Table 1.
산화분해촉매(d2w®)를 포함한 rPP 다층필름(Table 1의 D), rPP/d2w®/ZnO 나노컴포지트 다층필름으로 산화아연 마스터배치의 농도를 0.5%, 1%로 함유되도록 다층필름을 2종류 시편(Table 1의 E, F)으로 제조하였다.
시료의 전처리는 일정량을 취하여 용매 TCB에 완전히 녹인 후 0.45µm PTFE filter로 여과 후 분자량 측정 분석시료로 사용하였다.
열 분해성 평가를위하여 13 mm × 80 mm의 크기로 자른 필름을 온도 70℃로 고정된 오븐에 넣고 4일 간격으로 32일간 샘플을 채취하였다.
외층에는 코로나처리를 하여, 라미네이션이나 인쇄에 적합하도록 설계하여, 하나의 필름의 두께가 50 µm이지만 구성이 다른 층으로 구성하여, 기능성필름의 가격상승요인을 줄이고자 하였다.
으로 진행하였다. 이 실험은 박테리아 성장에 대한 복합체의 저항성을 측정하여 항균성을 분석하는데 사용된다. 이 실험에 사용된 균주는 식중독 균주로 Staphylococcus aureus ATCC 6538P (Korean Agricultural Culture Collection), Escherichia coli ATCC 8739(Korean Culture Center of Microorganisms)을 구입해 사용하였다.
산화아연마스터배치와 산화분해 촉매가 섞여지는 과정은 두 마스터배치가 먼저 용융하면서 이동하여, rPP레진에 서로 섞이면서 산화아연 입자와 산화분해촉매가 분산되게 되고, 레진간의 혼화성을 상승시켜 입자들이 균일하게 분산되도록 하였다. 제조된 필름의 표면이 균일한 필름 조성물을 이루게 하였다. 스크루 내 다이 압출시 온도는 240℃ 이내의 조건에서 제조하였다.
5 cm 지점에 고정하여 놓고, 1일 간격으로 16일간 샘플을 채취하였다. 채취한 필름시편은 5회 측정 평균치를 사용하여 물성변화를 확인하였다
Korea)에서 실험하였다. 챔버 내에는 공기가 순환하지 않는 시스템으로, 다층필름이 챔버 내의 UVB램프 아래 25.5 cm 지점에 고정하여 놓고, 1일 간격으로 16일간 샘플을 채취하였다. 채취한 필름시편은 5회 측정 평균치를 사용하여 물성변화를 확인하였다
페트리 접시 뚜껑을 다시 넣기 전에 사용필름을 멸균처리된 필름(stomacher 400 Poly-bag)으로 덮고, 항온합습기의 내부온도를 35±1℃에서, 습도를 90%로 유지한 조건에서, 24시간 배양하였다, 이어서 박테리아가 부착된 각 시료, 필름 및 페트리 접시의 표면을 중화용액으로 세척하고, 제곱 센티미터 당 다수의 박테리아를 측정하였다.
0 mL/min, 주입량 200 ㎕이었다. 표준시료는 polystyrene의 분자량 364,700~605 g/mol 까지의 10개 포지션 분자량 표준물질로 보정하여 데이터처리하였다. 시료의 전처리는 일정량을 취하여 용매 TCB에 완전히 녹인 후 0.
스크루 내 다이 압출시 온도는 240℃ 이내의 조건에서 제조하였다. 필름의 구성으로는 각기 다른 3개의 140℃이상의 압출기를 통하여 산화분해촉매는 내층에 집중되도록 하였고, 식품접촉이 가능한 부분은 산화아연 마스터배치가 집중되도록 하였다. 외층에는 코로나처리를 하여, 라미네이션이나 인쇄에 적합하도록 설계하여, 하나의 필름의 두께가 50 µm이지만 구성이 다른 층으로 구성하여, 기능성필름의 가격상승요인을 줄이고자 하였다.

대상 데이터

고온 GPC (Agilent PL-GPC220, Agilent Technologies, United States)로 칼람은 2×PLgel mixed-D(7.5×300 mm), 용매는 TCB(Trichlorobenzene)를 사용하였다.
광분해 시험의 경우 ASTM D5208-114)에 준하고, 시편은 13 mm × 80 mm의 크기로 필름을 잘라 UVB램프(14.7 Watts, 306 nm Midrange Lamp, USHIO G15T8E)6개가 장착된 UV조사장치(UV-X000, DongSeo Science Co., Ltd. Korea)에서 실험하였다.
분산제, 광택제의 첨가제는 제조사에서 제공받아 사용하였다. 본 연구에 사용된 시약과 재료는 추가 정제 과정 없이 그대로 사용하였다. 자외선 조사에 사용한 UVB 램프(USHIOG5T8E, Low Pressure Mercury ARC Black light, UshioAmerica)는 14.
본 연구에서 제조한 산화분해 필름 시편의 두께는 47~50µm이었다.
본 연구에서 제조한 시험시편은 4가지(Table 1의 B, D, E, F)이고, 여러 물성의 비교를 위하여 산화분해 촉매나 항균MB를 함유하지 않은 컨트롤 폴리프로필렌필름(Table 1의 B), 국내 유통되는 외국산 산화분해첨가제로 제조된 필름 Table 1의 C 시편[PP계열/pro-oxidant(P-Life), 산화분해촉매의 함량은 알 수 없음, 두께 47 µm]을 가지고 분해력 비교 대상시편으로 사용하였다.
Daesan Complex, Korea)으로 구매하여 사용하였다. 분산제, 광택제의 첨가제는 제조사에서 제공받아 사용하였다. 본 연구에 사용된 시약과 재료는 추가 정제 과정 없이 그대로 사용하였다.
산화분해첨가제(Pro-oxidant)는 유럽에서 유통되고 United Arab Emirates Standard 5009:200913)를 만족하는 첨가제인 d2w® (Symphony Environmental Ltd, UK)를 마스터배치 상태로 구매하여 사용하였다.
이 실험은 박테리아 성장에 대한 복합체의 저항성을 측정하여 항균성을 분석하는데 사용된다. 이 실험에 사용된 균주는 식중독 균주로 Staphylococcus aureus ATCC 6538P (Korean Agricultural Culture Collection), Escherichia coli ATCC 8739(Korean Culture Center of Microorganisms)을 구입해 사용하였다. 박테리아 용액을 페트리접시에 놓은 샘플의 표면에 적용하였다.
본 연구에 사용된 시약과 재료는 추가 정제 과정 없이 그대로 사용하였다. 자외선 조사에 사용한 UVB 램프(USHIOG5T8E, Low Pressure Mercury ARC Black light, UshioAmerica)는 14.7 W, 306 nm의 midrange Fluorescent lamp를 구매하여 사용하였다.
산화분해첨가제(Pro-oxidant)는 유럽에서 유통되고 United Arab Emirates Standard 5009:2009¹³⁾를 만족하는 첨가제인 d2w^® (Symphony Environmental Ltd, UK)를 마스터배치 상태로 구매하여 사용하였다. 자외선 차단기능과 항균기능의 성능 발현을 위한 산화아연(ZnO powder, Nono, Future and Life, Inc. Gunsan Factory, Korea)은 입자가 10~20 nm 사이즈가 95% 이상인 분말을 가공 처리없이 그대로 마스터배치제조 수지에 첨가제와 혼합하여 사용하였다. 항균마스터배치 제조용 호모 폴리프로필렌(hPP)은 밀도 0.
외층에는 코로나처리를 하여, 라미네이션이나 인쇄에 적합하도록 설계하여, 하나의 필름의 두께가 50 µm이지만 구성이 다른 층으로 구성하여, 기능성필름의 가격상승요인을 줄이고자 하였다. 제조설비는 티다이 압출 다층 필름 생산라인(Multi-Layer T-die Extrusion Film Production Line, HANKOOK E.M LTD. Korea)에서 제조하였다. 다층필름의 구조와 각 층의 두께는 Fig.
Gunsan Factory, Korea)은 입자가 10~20 nm 사이즈가 95% 이상인 분말을 가공 처리없이 그대로 마스터배치제조 수지에 첨가제와 혼합하여 사용하였다. 항균마스터배치 제조용 호모 폴리프로필렌(hPP)은 밀도 0.91 g/cm³, MI 8 g/10 min의 HF400 (Hanwha TOTAL Petrochemical Co., Ltd, Dae san Plant, Korea)로, 산화분해 필름용 폴리프로필렌 랜덤 터폴리머(Polypropylene random terpolymer, rPP)는 밀도 0.890g/cm³, MI 7.0 g/10 min의 SEETEC PPT3410 (LG chem Ltd. Daesan Complex, Korea)으로 구매하여 사용하였다. 분산제, 광택제의 첨가제는 제조사에서 제공받아 사용하였다.

이론/모형

노화된 시편의 인장항복점과 신율파단점은 ASTM D882:2010 시험방법¹⁷⁾에 따라 실험하였고, UTM (Instron 3365, Illinois Tool Works Inc. Great Britain)장비로 측정하였다. 그리고 노화시편의 표면의 이미지 변화는 10kV SEM(FESEM/EBSD S-4300SE, Hitachi, Tokyo, Japan)으로 촬영하였고, 시편은 미리 Pt/Pd 코팅 전처리 후 이미지를 측정하였다.
제조된 산화분해 나노컴포지트 다층필름의 항균성능을 평가는 JIS Z 2801:2010 시험방법¹⁸⁾으로 진행하였다. 이 실험은 박테리아 성장에 대한 복합체의 저항성을 측정하여 항균성을 분석하는데 사용된다.

성능/효과

E와 F rPP/d2w®/ZnO나노컴포지트필름의 항균시험결과 미생물 초기농도의 황색포도상구균의 경우 2.9×105, 대장균의 경우 3.6×105이 24시간 이후에 황색포도상구균과 대장균군 모두 99.9%, 99.99%의 미생물 감소율(R%, Reduction)을 나타내어서 항균력이 있음을 확인하였다.
/ZnO의 경우 인장강도에서는 노출 시간이 증가함에 따라 72시간까지 감소를 나타내었으나, 신율에서는 48시간까지 물성을 보유하여, 산화분해 비교시편과의 물리적 물성의 차이를 확인하였다. ZnO나노컴포지트 다층필름은 물리적 기계적 물성이 보완되었으며, 480시간이 지나면 물성의 기능이 상실하고 완전 분해가 일어나는 결과를 얻었다. 이 결과로서 rPP/d2w^®/ZnO 나노컴포지트의 경우 인장강도가 40% 정도 상승하였고, 반면 신율은 30% 정도 감소효과를 얻었다.
반면 Fig. 3c) rPP/d2w^®/ZnO나노컴포지트의 경우는 a), b) 필름과 다르게 표면이 매끄럽고 큰 입자들의 형성이 적었으며, 열과 자외선의 노출에 견디는 정도가 많이 향상하였음을 알 수 있었다. 이 결과로 ZnO 나노컴포지트는 고분자의 혼화성을 향상시켜 필름표면이 매끄로웠고, 물리적으로 나노산화아연 입자가 매트릭스에 잘 분산시킴으로서 광차단효과를 나타내어서, 유연필름제조에 유용한 효과를 주었다.
rPP/d2w®/ZnO 나노컴포지트필름의 분자량은 72시간 경과 후 Mn은 1,294 g/mol, Mw는 5,920 g/mol로 나타났고, 비교시편의 경우 Mn1,359 g/mol, Mw 6,522 g/mol로 분석되어, UAE S 5009 기준이나, ASTM D 6954 기준인 5,000 g/mol에 근접한 결과를 얻었다.
rPP/d2w®/ZnO는 3일에 물성 변형이 일어나고, 4일 이후에 크랙으로 잘라지는 분해가 시작되어 기존의 대조시편과 비교하여 물성이 향상되었음을 알 수 있었다.
E)의 경우 인장강도는 40% 상승하였고, 384시간 노출시점까지 강도를 유지하였다. 그러나 비교 시편의 경우 신율이 시간이 경과하면서 급격하게 감소되는것이 확인되었고, 인장강도는 288시간까지 유지하였으나 그 이후 감소량이 커지는 경향을 보여 본 연구에서 개발한 시편과 차이가 있었다. 일반적으로 고분자에 기계적, 열안정성의 증가로 주로 무기충진제를 플라스틱에 복합재로 사용한다.
용출시험인 유사용매 4% 초산의 경우 함량이 처리하지 않은 시편에 비하여 증가한 것은 용출물이 있다고 판단되었고, JiaLiu²²⁾는 ZnO/PP 식품용기에 적용실험에서 용기에 식품군의 종류에 따른 유사용매인 물, 4% 초산, 헥산을 용매로 용출시험결과 물보다는 4% 초산과 헥산에서 더 많은 전이를 확인한다고 보고하였는데, 본 실험에서도 같은 결과를 얻었다. 미생물저항분석실험 결과 ZnO의 함량을 달리한 시험에서 Table 3의 E 필름시편의 경우 감소율이 99,9%를, F 필름시편의 경우 99,99%의 감소율을 나타내는 항균결과를 얻었다. 본 연구에서 제조된 필름 E와 F의 경우 ZnO함량이 0.
미생물저항분석실험 결과 ZnO의 함량을 달리한 시험에서 Table 3의 E 필름시편의 경우 감소율이 99,9%를, F 필름시편의 경우 99,99%의 감소율을 나타내는 항균결과를 얻었다. 본 연구에서 제조된 필름 E와 F의 경우 ZnO함량이 0.5%, 1%로 적용하였는데, 함량이 높아질수록 투명도가 낮아지므로 연포장에 적용시 투입량이 한정되므로 성능에 제한이 되었다. 본 연구에서 제조한 수출가능한 rPP/d2w^®/ZnO 나노컴포지트 산화분해 유연필름에 대한 안전성은 국내기준MFDS 식품기구 및 용기포장기준 규격¹⁹⁾에 적합한 결과를 얻었다.
본 연구에서 제조한 산화분해첨가제(d2w®)를 함유한 r-PP/ZnO 나노컴포지트 다층필름의 안전성 분석은 국내법 MFDS식품기구 및 용기포장 기준규격 중 식품접촉플라스틱의 폴리프로필렌에 준하여 시험한 결과에서 기준에 적합하였다.
본 연구에서 제조한 수출가능한 rPP/d2w®/ZnO 나노컴포지트 산화분해 유연필름에 대한 안전성은 국내기준MFDS 식품기구 및 용기포장기준 규격19)에 적합한 결과를 얻었다.
rPP/d2w^®/ZnO 나노컴포지트필름의 분자량은 72시간 경과 후 Mn은 1,294 g/mol, Mw는 5,920 g/mol로 나타났고, 비교시편의 경우 Mn1,359 g/mol, Mw 6,522 g/mol로 분석되어, UAE S 5009 기준이나, ASTM D 6954 기준인 5,000 g/mol에 근접한 결과를 얻었다. 본 연구에서는 ASTM D 6954의 2단계의 과정을 거치지 않고, 1단계의 화학적 완전 분해물을 가지고 분자량 변화를 분석하여 원래 폴리프로필렌이 가지는 분자량이 열과 자외선으로 어느 정도 물성 저하를 일으키는지 확인한 것으로, 비교시편과 본 연구에서 제조한 나노컴포지트의 분자량이 80.7%와 75.6%가 감소함으로서 자연 산화분해되었다.
비교시편의 경우 카보닐기수는 d2w®와 같은 경향이었는데, 열 노출 하이드록실 지수에서는 일정시간 후 수산화이온의 발생이 커진 것으로 보아 첨가제의 차이로 보여지고, 일정시간 이후의 분해가 종료된 지점에서는 하이드록실지수가 감소하는 것은 d2w®와 같은 경향을 보였다.
3에 도시하였다. 열과 자외선에 노출이 많아지면서 일정시간이 지나면서 형성된 결정의 입자가 커지면서 거미줄처럼 확장되는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 rPP/d2w^®/ZnO 나노컴포지트 다층 필름의 경우 표면이 다른 시편과 비교하여 매끄럽고 입자가 작았으며 균일하게 분산되어 비교 시편들과 차이가 있었다.
3c) rPP/d2w^®/ZnO나노컴포지트의 경우는 a), b) 필름과 다르게 표면이 매끄럽고 큰 입자들의 형성이 적었으며, 열과 자외선의 노출에 견디는 정도가 많이 향상하였음을 알 수 있었다. 이 결과로 ZnO 나노컴포지트는 고분자의 혼화성을 향상시켜 필름표면이 매끄로웠고, 물리적으로 나노산화아연 입자가 매트릭스에 잘 분산시킴으로서 광차단효과를 나타내어서, 유연필름제조에 유용한 효과를 주었다.
이 결과로서 rPP/d2w®/ZnO 나노컴포지트의 경우 인장강도가 40% 정도 상승하였고, 반면 신율은 30% 정도 감소효과를 얻었다.
: test piece의 병원성 미생물 접종 24시간 배양 후 viable bacteria log값이다. 이 결과로서 알 수 있는 것은 활성치가 1 이상인 경우 90.00%, 2 이상인 경우 99.00%, 3 이상인 경우 99.90%, 4 이상인 경우 99.99% 이상의 항균효과를 나타내는 값으로 평가할 수 있다.
²³⁾ 본 실험에서도 필름의 두께가 50 µm로 얇아서 신율이 감소하는 비슷한 결과를 얻었다. 이 실험을 통하여 폴리프로필렌은 열적 분해보다는 자외선 분해가 더 취약한 것을 확인하였다. 자외선 노출로 얻은 필름의 물성 중 신율의 결과는 Fig.
인장강도와 신율에서는 열에 의한 노화에서 인장강도는 rPP/d2w®의 경우 192시간 노출이후에 급격히 강도가 떨어졌고, 신율은 288시간까지 유지하였는데, rPP/d2w®/ZnO 나노컴포지트(Table 1. E)의 경우 인장강도는 40% 상승하였고, 384시간 노출시점까지 강도를 유지하였다.
일반 rPP/d2w®와 대조시편의 경우 열노출 24일 이후부터 성상의 변화를 나타내었으나, rPP/d2w®/ZnO의 경우 32일 이후부터 약간의 성상 변화를 나타냄으로서 물성의 차이를 확인할 수 있었다.
자외선 조사를 통한 다층필름의 물성변화에서, rPP/d2w®의 경우 24시간 이후 물성변화가 생겼고, rPP/d2w®/ZnO의 경우 인장강도에서는 노출 시간이 증가함에 따라 72시간까지 감소를 나타내었으나, 신율에서는 48시간까지 물성을 보유하여, 산화분해 비교시편과의 물리적 물성의 차이를 확인하였다.
자외선조사에서는 rPP/d2w®는 2일차부터 분해가 되었고, 대조시편은 3일차에 크랙으로 갈라짐을 보여, d2w® 시편이 산화분해가 더욱 빨리 진행되는 것이 확인되었다.
히드록실 지수는 카보닐지수와 비슷한 경향을 보였고, rPP/d2w®필름의 초기반응이 커지다가 분해가 진행하면서 감소하였는데, rPP/d2w®/ZnO의 경우 초기반응은 느리지만 일정 시간 지난 후에는 더 큰 열과 자외선적 분해를 초래하는 것을 나타내었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	고분자 나노복합소재가 의존하는 요소는 무엇인가?	고분자 나노복합소재는 주로 다양한 상품에 적용되며, 자동차, 우주항공, 전자 포장들의 응용에 사용되는데, 일반적으로 재료가 햇빛강도, 온도, 습기, 노출시간, 중합체의 유형이나 열안정제, UV 안정제, 수분흡수제 등의 첨가 여부 등 환경의 여러 요소에 의존하게 된다. 그 중에서 고분자 중합체의 광분해와 관련된 내구성 평가에서 자외선(Ultra violet, UV)조사는 자주 거론되고 있다.
	폴리올레핀계 필름의 특징은 무엇인가?	식품포장(과자, 육가공품, 파우치)이나 의약품포장재는 주로 다층필름이 사용된다. 특히 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)이나 폴리에틸렌(Polyethylene, PE) 등의 폴리올레핀계 필름으로 다양한 구조의 다층필름으로 구성되고 있고, 경제성과 재생성 등에서 유리함은 물론 인장강도, 표면경도, 내충격 강도 등의 기계적 물성과 광택성, 투명성 등의 광학적 특성, 그리고 무독, 무취 등의 식품 위생성 등에서도 뛰어나 식품 포장재로서 많이 사용된다.1)
	물리적인 플라스틱분해가 요구되는 지역은 어디며 현황은 어떠한가?	분해성 포장재에 대한 요구는 현재 생분해성 고분자의 경우 매립시 미생물에 의한 분해를 의미하나, 건조한 기후와 습기가 적은 지역의 경우 분해가 어려우므로 물리적인 플라스틱분해를 요구하게 되었다. 특히 중동지역의 경우에 해당되며, 이 지역은 일상 생활용품의 40%가 플라스틱으로 구성될 만큼 사용 비중이 높으며, 대부분의 폐기물이 매립되는 형태로, 현재 자연 생태계에 문제가 심각하다. 이에 UAE는 2014년 1월 1일 부로 15개 제품군에 대한 일반 포장재 등을 사용하는 제품에 대하여 역내 수입 및 유통을 전면 금지하고, 산화 생분해 플라스틱을 사용한 제품만을 예외 조항으로 하고 있다. 현재는 UAE와 아랍권 국가 및 인도, 필리핀 등에서 빠른 속도로 확산되고 있고, 캐나다는 산화 생분해 플라스틱 관련 규제에 호의적이며, 영국은 산화 생분해 플라스틱 사용이 인정되었고, 인도도 검토되고 있다.11)

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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