KR0152315B1 - 항균성 수지의 제조방법 - Google Patents

항균성 수지의 제조방법

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Abstract

본 발명은 은, 구리, 주석, 비소 이온중 1성분을 함유하고 지르코늄과 나트륨을 주성분으로 포함하는 무기 세라믹계 금속 이온 담지체를 합성수지에 첨가 사용하는 것을 특징으로한 항균성 수지의 제조방법에 관한 것으로 항균효과가 크고 열안정성 및 외관이 미려한 프라스틱병등을 제조가능하다.

Description

항균성 수지의 제조 방법
본 발명은 미생물에 대하여 저항성을 지니는 합성 수지의 제조방법에 관한 것이다. 좀더 상세하게는 폴리에스터, 폴리카보네이트, 폴리 아마이드(나이론), 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스타이렌 공중합체등의 플라스틱 소재에 무기 약제를 첨가 사용하여 대장균, 황색포도상구균등의 병원균에 대하여 항균효과를 나타내도록 하는 방법에 관한 것이다.
합성수지 재료는 이용의 편리성과 경제성, 우수한 가공성 및 기능성으로 용도 및 이용량이 날로 증가하고 있다. 수지재료의 이용분야 중에는 대장균, 황색포도상구균, 장염비브리오균 같은 병원균 및 곰팡이 등이 접촉하거나 번식할 수 있는 환경을 제공하여 주게되는 경우가 빈번하다. 실례로 자동차의 공기 순환기에서 하절기에 심한 곰팡이 냄새가 나거나 가정용 가습기에 녹조류등이 발생하는 경우가 빈번하며 에어컨디셔너의 필터부위에 서식하는 병원균으로 인해 질병을 일으키는 사례가 흔히 있다. 또한 음용수로 사용되는 시판 생수용 플라스틱 병 안에서 대장균등이 번식하여 보관중 음용수로써 부적합해지는 문제가 발생됨에 따라 이에 대한 대책 마련이 시급한 현실이다. 종래에 무기 항균 소재로 제오라이트계은 담지체를 사용하는 방법이 있었으나 제오라이트 자체가 지니는 함수성으로 인하여 고온 가공시 전체 무게의 15중량%에 달하는 수분을 방출하여 수지물성의 저하를 가져오고 사용할 때 변색등 수지에 적합치 못한 특성을 보였다.
본 발명은 종래의 그 같은 폐해를 방지하고 우수한 항균성수지를 제공하기 위한 것이다. 즉, 본 발명은 은, 구리, 주석, 비소이온중 1성분을 함유하고 지르코늄과 나트륨을 주성분으로 포함하는 무기 세라믹계 금속이온 담지체를 합성수지에 첨가 사용하는 것을 특징으로 한 항균성수지의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 항균성을 부여하기 위한 항균 첨가제로서 은, 구리, 주석, 비소등의 이온을 지니고 있는 무기 소재가 이용되며, 이중 특히 은이 포함된 항균 소재의 이용시 항균력이 탁월하다.
본 발명에서 지르코늄과 나트륨의 사용 비율은 8:2로하는 것이 좋고, 여기에 무기소재 특히 은이온을 분말 중량에 대하여 80내지 120ppm이 되게 담지하도록 고온 소성하여 항균 소재로 사용한다. 수지에 적용시 분산성 및 투명성에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 무기세라믹재 분말의 입도는 0.5내지 1.0㎛의 범위로 하는 것이 좋고 수지에 대해 무기항균제를 0.1내지 1.0중량%로 사용하는 것이 좋다.
본 발명에서 적용되는 합성수지의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니나 폴리에스터, 폴리카보네이트, 폴리아마이드, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스타이렌공중합체가 바람직하게 적용될 수 있다.
본 발명에서 무기 항균 약제를 수지에 적용함에 있어서는 예를들면 풀리 프로필렌 수지의 경우 단축 압출기를 사용하는 것이 좋으며 이때 압출기의 온도는 245내지 255℃ 사이로 하고 혼합 압출전에 수지와 약제를 2∼5분간 예비 혼합을 한다. 약제는 수지의 총 질량에 대하여 0.1내지 1.0중량% 사용하며 보다 적당하게는 0.3내지 0.5중량%를 사용하는 것이다. 0.1중량%이하로 사용되는 경우에는 항균 효과를 저하가 나타나게 되고 1.0중량%이상으로 사용하게 되면 수지 물성에 영향을 줄수 있고 비용의 증가가 커서 불리해 진다. 압출된 수지는 수중에서 급냉 고화시키고 고속 기류로 수분 제거 후 절단기를 통과시켜 펠렛을 만들어 후가공에 이용한다.
항균 약제를 폴리프로필렌 수지에 보다 효율적으로 적용하고자 할 경우 항균 약제를 마스터 배치화하여 사용하는데 항균 약제함량을 1.0중량%에서 15.0중량%사이로 하여 위와 동일한 가공을 통하여 마스터배치로 만들며 가공시 이 마스터배치를 1:10에서 1:20의 비율로 희석 혼합하여 사용한다.
무기항균 약제를 폴리에스터 수지와 혼합함에 있어서는 2축 압출기를 이용하는 것이 좋으며 이때 압출기의 온도는 275℃에서 285℃로 하고 기타 약제의 함량이나 가공방법, 마스터 배치의 이용은 상술한 풀리프로필렌의 경우와 동일하다.
무기 항균 약제를 폴리아마이드(나이론) 수지와 혼합함에 있어서는 2축 압출기를 이용하는 것이 좋으며 이때 압출기의 온도는 250℃에서 280℃로 하고 기타 약제의 함량이나 가공방법, 마스터배치의 이용은 상술한 폴리프로필렌의 경우와 동일하다.
무기항균 약제를 폴리카보네이트수지와 혼합함에 있어서는 2축 압출기를 이용하는 것이 좋으며 이때 압출기의 온도는 295℃에서 305℃로 하고 약제의 함량이나 가공방법, 마스터배치의 이용은 상술한 폴리프로필렌의 경우와 동일하다.
무기항균 약제를 아크릴로니트릴-부타디엔-스타이렌 공중합체화 혼합함에 있어서는 2축 압출기를 이용하며 이때 압출기의 온도는 190℃에서 210℃로 하고 약제의 함량이나 가공방법, 마스터배치의 이용은 상술한 폴리프로필렌의 경우와 동일하다.
이와 같이 준비된 예를 들면 항균 폴리에스터, 폴리카보네이트 마스터배치를 이용하여 병을 성형할때에는 마스터배치와 수지를 1:10에서 1:20의 비율로 혼합하여 사용하며 보다 적절하게는 1:14에서 1:16의 비율로 혼합한다. 성형은 중공 성형의 방법에 따른다.
이와 같이 본 발명에 따라 제조된 항균 플라스틱은 정량적 항균성 시험을 통하여 확인한 결과 수지의 종류에 상관없이 대장균, 황색포도상구균, 장염비브리오균 등에 대하여 우수한 항균력을 나타냈으며 제조된 마스터배치를 이용하여 성형한 플라스틱 용기(병)에서도 마찬가지의 우수한 향균성을 보여주었다.
본 발명에서 제조한 항균성 수지를 이용하여 병을 제조하는 경우 음용수에 대장균등 수인성 질병을 일으킬 수 있는 균의 서식을 억제, 저지하여 위생상 큰 효과를 얻을 수 있으며, 일반식기, 가정용품에서도 활용 분야가 크다.
[실시예 1]
폴리프로필렌에 무기 항균 약제를 0.1중량%의 질량 비율로 혼합 압출하여 항균 수지를 만든다. 이때 무기 항균제로는 은이온을 100ppm 포함하며 지르코늄과 나트륨이 8:2의 비로 포함된 무기 세라믹 분말을 사용하였다. 가압 멸균기에서 125℃, 1.4기압하에서 25분간 멸균하여 준비한 0.7중량% 멸균 식염수에 대장균을 5,000마리/㎖의 농도로 풀어 100㎖를 삼각 플라스크에 담는다. 준비된 균수에 항균 수지를 10g넣어 시험균수를 만들고 이를 진탕기에 넣어 24시간 진탕시킨후 한천 평판 배지에 0.1㎖ 도포하여 배양한 후 균수를 확인 비교하였다.
[실시예 2]
항균 무기 약제를 0.3중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[실시예 3]
항균 무기 약제를 0.5중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[실시예 4]
대장균 대신 황색포도상구균을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[실시예 5]
항균 무기 약제를 0.3중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 실시하였다.
[실시예 6]
항균 무기 약제를 0.5중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 실시하였다.
[실시예 7]
대장균 대신 장염 비브리오균을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[실시예 8]
항균 무기 약제를 0.3중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하게 실시하였다.
[실시예 9]
항균 무기 약제를 0.5중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하게 실시하였다.
[실시예 10]
폴리에스터에 실시예 1에서 조성한 것과 같은 무기향균 약제를 1.5중량%의 질량 비율로 혼합 압출하여 항균수지 마스터배치를 만든다음 항균 마스터배치와 일반 폴리에서터를 1:15의 비율로 혼합하여 건조 후 중공성형을 실시하여 무기 항균제 0.1중량%함유 항균성 플라스틱 병을 성형한다. 가압 멸균기에서 125℃, 1.4기압하에서 25분간 멸균하여 준비한 0.7중량% 멸균 식염수에 대장균을 5,000마리/㎖의 농도로 푼후 100㎖를 성형한 항균 플라스틱병에 담어 시험균수를 만든후 이를 진탕기에 넣어 24시간 진탕시킨후 한천 평판 배지에 0.1㎖ 도포하여 배양한 후 균수를 확인 비교하였다.
[실시예 11]
항균 무기 약제를 4.5중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일하게 실시하였다.
[실시예 12]
항균 무기 약제를 7.5중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일하게 실시하였다.
[실시예 13]
대장균 대신 장염 비브리오균을 사용한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일하게 실시하였다.
[실시예 14]
항균 무기 약제를 4.5중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 13과 동일하게 실시하였다.
[실시예 15]
항균 무기 약제를 7.5중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 13과 동일하게 실시하였다.
[실시예 16]
대장균 대신 장염 비브리오균을 사용한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일하게 실시하였다
[실시예 17]
항균 무기 약제를 4.5중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 16과 동일하게 실시하였다.
[실시예 18]
항균 무기 약제를 7.5중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 16과 동일하게 실시하였다.
[실시예 19]
폴리에스터 대신 폴리카보네이트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일하게 실시하였다.
[실시예 20]
항균 무기 약제를 4.5중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 19와 동일하게 실시하였다.
[실시예 21]
항균 무기 약제를 7.5중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 19와 동일하게 실시하였다.
[실시예 22]
대장균 대신 황색포도상구균을 사용한 것을 제외하고는 실시예 19와 동일하게 실시하였다.
[실시예 23]
항균 무기 약제를 4.5중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 22와 동일하게 실시하였다.
[실시예 24]
항균 무기 약제를 7.5중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 22와 동일하게 실시하였다.
[실시예 25]
대장균 대신 장염 비브리오균을 사용한 것을 제외하고는 실시예 19와 동일하게 실시하였다.
[실시예 26]
항균 무기 약제를 4.5중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 25와 동일하게 실시하였다.
[실시예 27]
항균 무기 약제를 7.5중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 25와 동일하게 실시하였다.
[비교예 1]
무기항균약제를 사용하지 않은 일반 폴리에스터병을 사용한 것외에는 실시예 10과 동일하게 실시하였다.
[비교예 2]
황색포도상구균을 사용한 것외에는 비교예 1과 동일하게 실시하였다.
[비교예 3]
장염 비브리오 균을 사용한 것외에는 비교예 1과 통일하게 실시하였다.
이들 시험평가 결과는 하기표에 정리되었으며 본 발명에 따른 항균효과가 뛰어난 것임을 확인할 수 있다.
[실시예 28]
실시예 1 내지 27에서 항균 약제로 사용한 무기 세라믹계 은 담지체의 가열시의 중량 감소를 열 중량분석기를 이용하여 상온에서 500℃ 까지 승온하며 시험하였다.
[실시예 29]
실시예 1에서와 마찬가지로 항균 수지를 제조하고 평판 시편을 사출하여 외관 관찰을 실시하였다.
[비교예 4]
무기 세라믹계 은 담지체 대신 제오라이트계 은 담지체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 28과 동일하게 실시하였다.
[비교예 5]
무기 세라믹계 은 담지체 대신 제오라이트계 은 담지체를 사용한 것외에는 실시예 29와 동일하게 실시하였다.
이들 시험평가는 하기표와 같으며 본 발명의 무기 세라믹계 은 담지체가 종래의 제오라이트계 은 담지체에 비하여 열안정성이 뛰어나고 그의 성형물 외관도 안정감이 있음을 확인할 수 있다.

Claims (7)

  1. 은, 구리, 주석, 비소이온중 1성분을 함유하고 지르코늄과 나트륨을 주성분으로 포함하는 무기 세라믹계 금속이온 담지체를 합성수지에 첨가 사용하는 것을 특징으로 하는 항균성 수지의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 무기 세라믹계 금속이온 담지체는 음이온을 80 내지 120ppm담지하는 것을 특징으로 하는 항균성 수지의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 지르코늄과 나트륨의 비는 8:2의 비율로 되어 있는 것을 특징으로 하는 항균성 수지의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 무기 세라믹재의 입도가 0.5 내지 1.0㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 항균성 수지의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 무기항균제를 0.1 내지 1.0중량%까지 사용하는 것을 특징으로 한 항균성 수지의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 무기향균제는 합성수지에 1.0 내지 15중량%로 함유시켜 마스터배치로 하고, 여기에 상기 합성수지를 1:10 내지 1:20의 비율의 희석하여 사용하는 것을 특징으로 하는 항균성 수지의 제조방법.
  7. 제1항 내지 6항중 어느 한 항에 있어서, 합성수지로 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리아마이드, 아크릴로니트릴-부타디엔-스타이렌 공중합체를 사용하는 것을 특징으로 하는 항균성 수지의 제조방법.
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