KR20030066552A - 산화철 나노 입자를 이용한 자외선 차단용 수지 조성물 - Google Patents
산화철 나노 입자를 이용한 자외선 차단용 수지 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 무기계 자외선 차단 재료를 이용한 자외선 차단 기능을 가지는 수지 조성물의 제조 및 이를 이용해서 필름류와 용기류 등을 만듦으로써 자외선에 의한 제품(식료품, 음료, 화장품 등 기타 유기 화합물)의 변질, 변색 및 향의 변화를 막을 수 있는 자외선차단 포장재류 및 보관용기류의 제조에 관한 것이다. 평균 입경이 Nano size 수준인 자외선 차단제로 산화 아연 입자를 수지와 혼합하여 자외선 차단기능을 가지는 필름류 및 용기류등을 만들 수 있는 수지 조성물을 제공함으로써 파장이 짧고 에너지가 높아 유기물을 변화, 변질시키는 자외선A(320∼400nm)영역을 차단할 수 있는 방법을 제공하였으며 아울러 무기자외선 차단제를 사용할 때 발생할 수 있는 문제점인 자외선 차단용 무기재료의 촉매활성을 저감 시킬 수 있는 방법을 채택하여 자외선 차단 수지 조성물의 안정성을 크게 개선함으로써 최종 제품인 자외선 차단 포장재류 및 보관용기류의 안정성을 개선하였다. 이러한 자외선 차단용 수지 조성물은 섬유, 포장용 필름류, 포장용 용기류 등의 각종 자외선 차단용 포장재류 및 보관 용기류로 폭 넓게 활용될 수 있다.
Description
특정 과일 쥬스, 소프트 음료, 맥주, 포도주, 식료품, 유제품, 화장품, 샴푸, 비타민 및 약제와 같은 많은 제품은 광의 전달을 허용하는 플라스틱 용기에 포장되면 자외선 광의 악영향을 받음으로써 변질, 변색, 분해되게 된다. 자외선은 가시광선이나 적외선에 비해 파장이 짧고 에너지가 높아 유기물을 변화, 변질시킨다. 자외선은 그 파장범위로 구분하여 자외선A(320∼400nm), 자외선B(280∼320nm), 자외선C(200∼280nm)로 구분할 수 있으며, 자외선 C영역은 자외선 중 가장 에너지가 크지만, 대부분이 오존층에 의해 제거되어 지표면에는 도달하지 않으며, 자외선 B 영역은 태양광에 의한 화상을 발생할 수 있는 영역이며, 자외선A 영역은 노화 및 변질을 유발하는 하나의 원인으로 작용하는 것으로 알려져 있다. 자외선은 에너지가 크기 때문에 여러 가지 화학물질을 활성화시켜 그들의 구조를 변화시키거나 기능을 마비시킨다. 따라서 포장재 및 저장용기를 자외선 차단제를 첨가한 수지로 제조하거나, 자외선 차단제로 포장재 및 저장용기표면에 처리를 실시함으로써 유해한 320∼400nm의 자외선을 차단하여 식품류, 음료류, 주류, 과일류, 일용잡화류, 의류같은 물품의 자외선에 의한 물품이 갖는 고유의 맛, 색상, 향 등, 자외선에 의해 발생될 수 있는 여러 파괴 현상을 방지할 수 있고 보존기간을 연장할 수 있으며 이에 따라 보관방식 및 운송방식을 개선할 수 있으므로 제품의 가격 경쟁력을 상승시킬 수 있고 보관상의 이점 또한 획득될 수 있다. 또한 재활용이 어려운 발포 폴리스틸렌(Styrofoam)으로 포장되어야 하는 생선류나 해산물류 등의 포장재로 사용할 수 있으며 수입에만 의존하는 알루미늄 캔을 대체할 수 있어서 원가절감에 기여할 수 있는 등 여러 가지 이점이 있다.
자외선 차단제는 크게 유기계 자외선 흡수제나 무기계 자외선 산란제로 일컬어지는 여러 가지 형태의 자외선 차단제가 개발되었으며, 이들을 수지에 첨가함으로써 자외선의 영향을 저감시키는 것이 행하여져 왔다. 유기계 자외선 흡수제에는 분자 구조내에 자외선을 흡수할 수 있는 결합기를 가지는 살리실산계, 벤조페논계, 시아노아크릴레이트계 등이 있으나, 최근에는 내열성이나 내후성의 부족과 그 분해 생성물의 안정성 등이 문제되고 있다. 이들 문제를 해결할 목적으로 높은 굴절율을 갖는 금속 산화물로써 주로 자외선을 산란시킴으로써 자외선 차단 효과를 가지는 무기계 자외선 산란제인 미립자 이산화티탄이나 미립자 산화아연 등이 개발되었으나, 이것에 대해서도 새로이 촉매 작용 등의 문제가 발생되고 있다. 본 발명에서는 산화아연의 나노 입자를 고분자 수지내에 분산시켜 이를 자외선 차단용 섬유소재, 포장재, 용기소재로 이용함으로써 자외선의 직접 조사에 의한 피부, 유기물의 손상을 방지하고자 한다.
이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 자외선 차단용 수지 조성물은, 유해 자외선을 차단하기 위하여 무기계 자외선 차단제로 나노입자 형태의 산화아연을 기재 수지에 혼합함으로써 얻어진다.
본 발명에서 사용되는 수지는 예를 들면 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리올레핀(polyolefin)계 수지 및 나일론(Nylon)등의 군이다. 상기 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 수지는 투명 또는 반투명의 고체로 산, 알칼리, 용제에 대한 내성이 우수하고 전기절연성, 내수성, 방습성, 내한성이 우수하여 각종 용기나 전선 피복, 파이프, 섬유, 라이닝, 식품용기류, 마대류, 연신용 섬유 및 각종 포장용 필름류로 사용된다.
일반적으로 사용되는 자외선 차단제는 크게 나누어 볼 때 유기 계와 무기 계로 분류할 수 있으며 유기계 자외선 차단제는 살리실산계, 벤조페논 계, 시아노아크릴레이트 계 등이 있으나 최근에는 내열성이나 내후성의 부족과 그 분해 생성물의 안정성 등이 문제되고 있으므로 사용이 곤란하다. 변질을 유발하는 하나의 원인으로 작용하는 자외선 A 영역(320~400nm)를 차단하기 위해서 본 발명에서는 무기계 자외선 차단제를 사용하였다. 본 발명에서는 기본적으로 산화아연을 사용하였다.
[표1]
이산화티탄의 경우 결정형에 따라 비정질(Amorphous), 예추석(Anatase), 금홍석(Rutile), 판티탄석(Brookite)의 4가지 형태가 존재한다. 비정질 상태를 제외
한 나머지 3가지 형태의 결정구조의 기본을 보면 6개의 O원자와 그 중심에 위치하는 Ti 원자로 형성되는 8면체로 구성되어 있는데 Rutile형은 8면체의 모서리를 공유하고, Anatase는 8면체의 변을 공유하며 Brookite는 면을 공유하여 연결하고 있다. 그리고 Anatase는 915℃에서 Rutile로 전이하고, Brookite는 800∼1040℃에서 Rutile로 전이한다. Rutile은 상온에서 융점에 이르기까지 전 온도 영역에서 안정하다. 이산화티탄을 이용하여 자외선 차단 수지 조성물을 제조하는 기존 알려진 기술에서는 결정형에 대해서 굳이 구분하지 않고 사용되고 있으나 Anatase형 이산화티탄의 경우 광촉매 활성을 가지고 있고 이러한 광 촉매 작용이 기재수지나 보관내용물에 좋지 않은 영향을 주며 특히 광 촉매작용에 의한 1중항산소(singlet oxygen)의 발생이 문제를 일으키는 경우가 있는 것이 지적되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에서는 이산화티탄대신 나노 크기의 산화아연 입자를이용 하였다.
상기와 같은 무기 자외선 차단제를 사용하여 수지 조성물을 제조 하는 경우 매우 중요한 사항중의 하나는 수지 조성물로부터 얻어지는 최종 제품인 필름류나 용기류의 투명성이다. 내용물이 선명하게 보이지 않아도 되는 2차 포장용 수축 필름류의 경우는 이러한 불투명성이 크게 문제가 되지 않으나 제품의 직접 포장에 사용되는 1차 포장용 필름 및 용기류는 심미적 관점에서 볼 때 투명해야 함을 알 수 있다. 특히 포장 또는 용기 내에 병입된 상태에서 소매점 내지는 도매점에서 진열되고 소비자가 신선도 및 내용물의 상태를 일차적으로 육안 판별하게 되는 생선류, 주스류, 야채류등의 포장에 쓰이는 필름류나 용기류의 경우는 특히나 그러한 경향이 분명하다. 이런 관점에서 투명도에 영향을 주는 주요한 요인인 자외선 차단용 무기 복합 재료에 대해서는 입자의 크기와 농도가 매우 중요하게 고려되어야 한다.
본 발명에 기재된 대로 수지 조성물을 제조하는데 임의의 적합한 공정, 예컨대 당 업계에서 공지된 수지 조성물을 제조하는 공정인 마스터 뱃지 제조기술과 콤파운딩 제조기술이 모두 이용될 수 있으며 얻어진 수지 조성물로부터 포장재류 및 보관용기류를 제조하는 방법도 당 업계에서 공지된 방법들이 사용되었다.
[실시예]
[실시예1]
평균 입경 200nm이하의 산화 아연 입자를 PES 수지와 1:9로 혼합하여 자외선 차단 기능을 가지는 수지 조성물을 제조하였다.
[실시예2]
평균 입경 200nm 이하의 산화 아연 입자를 나일론 수지에 무게 농도가 100 ppm이 되도록 첨가 분산 시켜 자외선 차단 수지를 제조 하였다.
[실시예3]
평균 입경 200nm인 산화아연 입자를 폴리에스터 고분자 수지에 무게농도가 150ppm이 되도록 첨가 분산시켜 자외선 차단용 수지를 제조 하였다.
평균입경이 Nano size인 자외선 차단제를 수지와 혼합하여 자외선 차단기능을 가지는 섬유, 필름류, 용기류등 포장재를 개발함으로써 파장이 짧고 에너지가 높아 유기물을 변화, 변질시키는 자외선A(320~400nm) 영역을 차단할 수 있는 수지조성물을 제공하였으며 아울러 무기자외선 차단제를 사용할 때 발생할 수 있는 문제점인 자외선 차단용 무기재료의 촉매활성을 저감 시킬 수 있는 방법을 제시함으로써 자외선 차단 수지 조성물의 안정성 및 최종 제품인 자외선 차단 섬유, 포장재류 및 용기류의 안정성을 개선하였다.
Claims (3)
- 고분자 물질로 제조된 필름이나 용기류에서 자외선 차단목적으로 평균 직경 200nm이하의 산화 아연 입자를 함유하는 수지 조성물
- 청구항 1에서 무기입자를 첨가함에 있어서 무기입자를 고분자 물질내에 균일하게 분산시켜 이용하는 방법
- 청구항 1에서 무기입자를 이용함에 있어서 자외선 차단목적으로 무기입자와 코팅액을 혼합하여 고분자 필름 또는 용기 표면을 코팅하여 이용하는 방법
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| US6183728B1 (en) * | 1991-08-29 | 2001-02-06 | L'oreal | Screening cosmetic composition comprising one nanopigment of metallic oxide and one fat-soluble screening polymer |
| US6342556B1 (en) * | 1996-04-16 | 2002-01-29 | Foster Products | Ultra violet light protective coating |
| KR20030012840A (ko) * | 2002-12-31 | 2003-02-12 | 나노바이오주식회사 | 자외선 차단용 수지 조성물 |
-
2003
- 2003-07-21 KR KR1020030049958A patent/KR20030066552A/ko not_active Ceased
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