한국포장학회지,  Vol.22 No.3 [2016], 127-134(7쪽)

제목

생분해 촉매제를 이용한 산화생분해 바이오 필름 개발
= Development of Oxo-biodegradable Bio Film by Using Biodegradable Catalyst

저자

​이진규(Jin-kyu Rhee), 정동석(Dong Seok Jung), 유영선(Young-sun You

요약

얇은 박막 형태로 제작된 기존의 바이오필름은 일반 필름과 비교하여 인장강도, 신장율 등의 물성이 감소되는 단점이있어 실질적인 활용이 어려웠다. 본 연구에서는 바이오필름초기 신장율 및 인장강도를 비롯한 물리적 성질 개선과 생분해 촉매제를 사용하여 생분해 기간을 단축시킬 수 있고 일반 고분자와 상용성이 뛰어나며 열, 빛, 수분, 효소 등에 의한 복합분해가 이루어지는 바이오필름을 개발하였다. 국가식품클러스터에서 ASTM D 882¹⁶⁾방법에 따라 생분해 촉매제종류별로 선별된 생분해 촉매제 3종(알루미늄 이온염, 철 이온염, 니켈 이온염)이 각각 포함된 생분해 마스터배치(M/B)를 이용하여 HDPE와 LLDPE를 혼합해 바이오필름1-3을 제작하였다. 바이오필름1-3의 물성을 비교 평가하기 위하여 샘플링된 바이오필름과 대조구를 UV 노출법과 열처리하였다. 바이오필름과 대조구의 초기 물성은 유사한 수치를 나타냈다. 바이오필름1-3의 UV 노출 및 열처리 시험결과에 따라 판단하면 Al salt와 Fe salt가 포함된 바이오필름1,2의 인장강도 및 신장율의 감소율이 높은 것으로 확인되었다. 하지만 재료 원가와 산업적인 이용 가능성을 고려하였을 때 Fe salt가 포함된 바이오필름2를 선택하였으며 Fe salt 함량별 실험을 진행하였다. 추가적으로 농도별 효과를 알아보기 위하여 철 이온염의 농도를 0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%의 함량으로 제조한 바이오필름 4-7과 대조구를 비교 평가하였다. 앞의 시험과 동일한 조건의 UV 처리를 하였으며 그 결과 0.5%에서 2.0%으로 철 이온염의 함량이 높아질수록 인장강도와 신장율이 모두 줄어들어 감소율이 높아졌다. 추가적인 바이오필름의 생분해도 측정 시험을 통해 생분해성 평가의 기준물질인 셀룰로오스에 대비하여 평균 생분해도는 39.2% 확인하고 UV처리를 통한 분자량 테스트 결과 대중적으로 사용되는 필름에 비해 분자량 감소가 훨씬 우수한 것으로 나타났다. 바이오필름4-7 모두 활용할 수 있지만 가격경쟁력과 생산성을 고려할 때 바이오필름5가 가장 우수한 것으로 판단되었다. 앞으로 Fe salt가 포함된 바이오필름은 기존의 필름 대비 우수한 물성을 가지고 생분해 촉매제를 통한 분해기간 단축과 같은 여러 특징을 포함하여 국내 포장 산업의 다양한 분야에 활용될 수 있을 것이다.

Abstract

In this study, Biodegradable masterbatch (M/B) was prepared by different kinds and content of biodegradable catalysts added to oxo biodegradable plastics. The bio film was prepared by adding biodegradable M/B to the poly-ethylene pellet, and the change of physical properties by UV and heat treatment and the stability as food packaging mate-rial were confirmed. As a result of the physical property change, Fe salt and Al salt bio film was superior to Ni salt bio film about a decrease in physical property. However, considering the raw material cost and industrial availability, M/B containing Fe salt was selected and additional experiments were conducted by concentration. The bio films prepared with Fe salt M/B 1.0, 1.5 and 2.0 wt% showed excellent physical properties.