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폴리아크릴산 나트륨 염이 함침된 흡수성 고분자 복합 필름의 제조 및 특성 연구
이윤석 ( Youn Suk Lee ),최홍열 ( Hong Yeol Choi ),박인식 ( Insik Park ) 한국화학공학회 2014 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.52 No.4
수분은 제품의 물리적 변화, 미생물 성장, 화학적 반응을 일으켜 품질을 저하시키는 주요 요인이 된다. 본 연구는 기능성 포장 필름으로 응용하기 위하여 수분을 흡착력이 우수한 폴리아크릴산 나트륨 염(polyacrylic acid partial sodium salt, PAPSS)을 선상저밀도폴리에틸렌(LLDPE) 고분자 수지에 함침된 수분 흡착 기능을 가진 복합 필름을 제조하였다. 제조한 수분 흡착 복합 필름은 PAPSS 물질 입자가 LLDPE 고분자 매트릭스에 잘 분포되어 있음을 확인하였다. 또한 PAPSS 첨가량이 증가됨에 따라 필름의 투명도가 저하되었다. 고분자에 첨가되는 PAPSS 물질의 증가는 복합 필름의 인장강도와 신장률 값이 감소됨을 확인할 수 있었으나 각각 0.5, 1, 그리고 2% PAPSS 필름들 간에는 큰 유의적 차이를 보이지 않았다. 반면 4% PAPSS 함침 필름은 다른 농도로 PAPSS 물질이 함침된 필름과 비교하여 인장강도 및 신장률 값의 급격한 감소를 나타냈다. PAPSS 함량의 증가는 필름의 산소 및 수분 투과도 값이 감소됨이 관찰되어 고분자에 PAPSS 첨가는 필름의 가스 차단의 개선을 나타냈다. PAPSS 함침 필름들은 상대적으로 높은 습도 환경 조건에서 우수한 수분 흡착율을 나타내는 것을 확인하였으며, 특히 4% PAPSS 함침 필름이 다른 PAPSS 농도 함침 필름들에 비하여 높은 수분 흡착율을 보였다. 25 ℃ 조건에서 필름 샘플의 수분 흡착 등온 곡선에 가장 적합하게 묘사되는 최적의 모델 방정식은 GAB 모델로 나타냈다. PAPSS 첨가는 고분자 필름의 결정화 및 녹는 온도 변화에 영향을 보였으나, 열중량 변화에는 큰 차이가 없이 안정된 열적 특성을 나타냈다. Moisture is a major factor causing the deteriorative physical change, microbial growth, and chemical reaction of the products. In this study, the moisture absorbing composite films have been prepared with moisture absorbing material f polyacrylic acid partial sodium salt (PAPSS) impregnated on LLDPE polymer for the functional packaging applications. The results showed that PAPSS impregnated film illustrated uniformly dispersed PAPSS particles in the LLDPE polymer matrix. The transparency of the PAPSS impregnated film decreased slightly at higher PAPSS concentrations. An increase in the PAPSS content for moisture-absorbing films showed a similar decrease in tensile strength, percent elongation at break, and tear strength. Their values of films impregnated with PAPSS of 0.5, 1, and 2% showed no significant difference. Meanwhile, 4% PAPSS films significantly decreased the values of mechanical properties compared to the films impregnated with different PAPSS levels. Values of the oxygen permeability and water vapor permeability for PAPSS impregnated films decreased significantly with greater PAPSS. The results indicate that 4% PAPSS impregnated in LLDPE films had high affinity of moisture absorbencies compared to the other films. The mathematical equation that best described the moisture sorption isotherm of each film sample was the GAB equation at 25 oC. The crystallization and melting temperatures of PAPSS films were influenced by the addition of PAPSS material, but showed good thermal stability.
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문화재 밀폐 포장용 고차단성 필름의 보존환경 제어 특성 비교
정재웅,박인식,허일권 국립중앙박물관 2015 박물관보존과학 Vol.16 No.-
고차단성 필름(Barrier films)은 문화재의 안전한 보존환경을 조성하기 위해 산소와 수분을 차단하는 수단으로 사용되고 있다. 1990년대부터 사용된 고차단성 필름 중 가장 대중적으로 사용해 온 제품은 일본 M 社의 E 필름을 들 수 있다. 그러나 수입품으로서 비교적 고가의 가격대를 형성하며 구성 재질의 특성과 보존환경 제어 체계에 대한 정보가 부족한 실정임에도 관련 연구나 유사 제품군의 비교가 미진했다고 볼 수 있다. 근간 국산 고차단성 필름의 제조 기술력은 첨단산업분야의 발달과 더불어 향상되어 왔기 때문에 제품별 특성을 파악하여 문화재 보존환경 제어에 적합한 필름을 찾고자 하였다. 비교 제품군으로 일본 M 社의 E 필름과 함께 국내에서 제작된 전자제품 포장용 필름, 실험을 위해 특수 제조한 필름, Zipper bag 형태의 필름 등 총 5종의 필름을 선정하였다. 실험은 필름의 단면, 재질별 두께, 인장강도 및 연신율, 자외·가시광 흡광도, 황변도, 산소 및 수증기 투과도를 측정하여 물성과 기체 차단력을 비교하였고 이를 바탕으로 온·습도 재현실험을 통해 실사용 시 외부 환경과 사용기간에 따른 변화를 관찰하였다. 그 결과, 실험에 사용된 국산 고차단성 필름은 문화재 밀폐 포장용으로 적용이 가능하고 Zipper bag 형태의 P 필름은 문화재 보관 용도에 적절하지 않았다. 또한 재현실험을 바탕으로 각 필름의 밀폐 포장 시 적정 사용 기간을 검토하였다. High-barrier films are used to store cultural heritage objects in a safe environment sealed from oxygen and moisture. One of the high-barrier films use populary E manufactured by Japanese company M from the 1990’s. However, this product has stayed in wide use, due to dearth of research on related subjects including studies comparing it with other similar products, in spite of the fact that high price information about its characteristics and environmental conditions is largely lacking. This study examines the characteristics of a number of high-barrier films with the goal to establish environmental standards for safer conservation of cultural heritage objects. E by the Japanese manufacturer M is compared with four other films; an electronics packaging films by a Korean firm, a film specially produced for the purposes of experiment in this study and a zipper bag-type film. Experiments were performed to compare the properties and gas blocking ability of the films by looking at their cross-section and measuring the thickness, tensile strength, elongation, absorbance of UV and visible light, yellowing and the permeability for oxygen and vapor. Based on these experiments, there are observed changes under different environmental conditions and depending on the length of use through temparature and humidification reproucing test. The results showed that while the high-barrier film by the Korean manufacturer was suitable for use as a packaging material for cultural heritage objects, the zipper bag-type film (P) was ill-adapted for this purpose. Based on the experiments reproducing the real-world environment, the length of useful life was also determined for each.
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