KR100606021B1

KR100606021B1 - 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료 및 그 항균 도료의코팅 방법

Info

Publication number: KR100606021B1
Application number: KR1020040046001A
Authority: KR
Inventors: 권혁민; 윤호욱; 강신철; 김일진; 고성수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2006-07-31
Also published as: CN100540616C; JP2006009008A; KR20050120888A; EP1609826A2; EP1609826A3; CN1712459A; US20050287112A1

Abstract

본 발명은 사출 모재의 표면에 30PPM의 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료 조성물, 항균도료의 제조 방법 및 그 항균 도료의 코팅방법에 관한 것으로서, 나노 실버 용액을 도료에골고루 분산시키기 위해 고속교반하면서 나노실버-에탄올 분산액을 투입하여 나노 실버 입자를 함유하는 마스터 배치를 제조하며, 상기 마스터 배치를 함유하기 위해 고속교반하면서 미리 제조된 상기 마스터 배치를 투입시켜 소정시간으로 연속교반하여 항균성 자외선 클리어 도료 조성물을 제조하여 상기 사출 모재의 표면에 코팅시킴을 특징으로 하며, 이에 따라, 사출 모재의 항균력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 나노 실버 입자의 양을 정확하게 설정하여 칼라 도료의 변색을 방지할수 있는 이점이 있다.

나노 실버 입자, 항균 도료 조성물, 마스터 배치,

Description

나노 실버 입자를 함유한 항균 도료 및 그 항균 도료의 코팅 방법{ANTIBACTERIAL COATING COMPOSITION CONTAINING NANO SILVER PARTICLE AND COATING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 실버 입자를 함유한항균 도료를 적용한 휴대용통신 장치의 케이스를 나타낸 사시도,

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료 제조 공정을 나타내기 위한 참조 도면,

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료의 코팅방법을 나타낸 도면,

도 4은 도 3의 A부 확대도,

도 5는 본 발명의 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료의 코팅방법을 나타낸 흐름도.

본 발명은 나노 실버 (Nano Silver) 입자를 함유한 항균 도료 및 그 항균 도료의 코팅방법에 관한 것으로, 특히, 사출 모재의 표면에 30PPM의 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료 조성물 및 그 항균 도료의 코팅방법에 관한 것이다

최근 소득 수준의 향상과건강에 대한 관심의 고조로인하여 인체와 접촉하는 다양한 제품에 항균력이 있는 제품이 나오고 있다.

특히, 전화기 및 휴대용 통신 장치는 사용자가 항상손에 잡고 다니기 때문에손을 통해 세균이 단말기의 표면에 접촉하여 있다가 사용자의 입을 통해 체내에 세균이 유입되어 사용자에게 치명적인 상해를 입힐 가능성이 크므로, 항균력에 대한 필요성이 크다.

세균들의 번식을 방지하기 위해 다양한 항균제가 나오고 있으며, 항균 소재로는 옥, 세라믹 등을 이용한 제품이 널리 보급되고 있다. 그러나, 상기 옥, 세라믹으로 이루어진 항균제품은 폐렴산 구균, 살모렐라균, 0-157균, 포도상구균, 대장균등과 같은 모든 균을 완전히 항균 할 수 없다.

상기 항균제로서 상기 옥이나 세라믹을 대신하여 근래에는 나노 기술을 이용한 항균력이 높은 은(silver)을 많이 사용한다.

통상적으로, 나노 기술(Nano-technology)이란 은 등의 소재를 나노 크기의 입자로 제조하고, 이를 최종 사용하여 분말, 다공성, 덩어리로 가공하여 재료의 성능을 극대화하는 기술을 의미한다. 이는 금속이나 세라믹 등 재료의 결정립이 100nm 미만으로 작아질 때 기존의 이론으로는 설명되지 않은 새로운 현상들이 나타 나는 현상을 이용한 것이다. 나노 실버 입자는 항균력 성질을갖고 있음이 알려져 있으며, 나노 실버 입자 재료는 도료, 광촉매, 자성, 전자소자 센서, 촉매, 생체재료 등 다양한 분야에 응용되어 고부가치를 창출하고 있다.

특히, 요즘은 상기 나노 실버 입자의 항균성을 이용하여, 나노 실버 입자를 도료에 포함시켜 인체와 접하는 다양한 제품에 코팅하여 사용하는 방법들이 개발되고 있다.

그러나, 입자의 크기가 매우 작은 은 입자는 주변의 온도에 쉽게 변화되므로, 상기와 같은 나노 실버 입자를 함유한 도료는 색상이 쉽게 변색되는 문제점이 있었다. 즉, 도료에 첨가된 나노 실버 입자가 자외선에 노출되면 즉시 은이 산화은으로 산화되어 황변(Yellowing)되는 단점이 있었다.

또한, 상기와 같은 항변된 도료는 표면이활성화되지 않아 다른 물체에 화학 결합시키는 것이 곤란한 문제점이 있었다.

또한, 도료에 포함되는 나노실버 입자가 항균력을 유지하지 못하는 경우도 빈번한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제1견지에 의한 본 발명의 목적은, 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료 조성물을 제조함에 있어서, 나노 실버 입자의 항균력을 극대화 하면서도 황변 현상을 최소화한 항균 도료를 제공하는데 있다.

제2견지에 의한 본 발명의 목적은, 나노 실버 입자를 함유한항균 도료 조성물을 제조함에 있어서, 나노 실버 입자의 항균력을 유지하면서도 황변 현상을 최소화한 항균 도료의 제조 방법을 제공하는데 있다.

제3견지에 의한 본 발명의 목적은, 휴대폰 등 휴대용 전자 제품용 사출 모재 표면을 나노 실버 입자를 포함하는 항균 도료로 코팅하는 방법에 있어서, 나노 실버 입자의 사용을 최소화하면서도 나노 실버 입자의 항균력을 유지할 수 있는 항균 도료의 코팅방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 나노 실버 입자를 함유하는 항균 도료에 있어서, 상기 항균 도료는 휴대용 전자제품 사출모재의 상도 코팅을 위한 자외선 경화성 도료이며, 상기 자외선 경화성 도료는 5nm 크기의 나노 실버 입자를 30PPM 포함함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 나노 실버 입자를 함유하는 항균도료 제조방법은, 소정 농도로 나노 실버를 에탄올에 분산시켜 나노 실버-에탄올 분산액을 제조하고, 이소부탄올 용액에 상기 나노실버-에탄올 분산액을 서서히 투입하며 소정시간 동안 연속교반하여 소정 농도의 나노 실버 입자를 함유하는 마스터 배치를제조하며, 자외선 클리어 도료에 상기 마스터 배치를 투입하여 소정시간 동안 고속교반하여 소정 농도의 나노 실버 입자를 함유하는 항균성 자외선 클리어 도료를 제조함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 나노 실버를 함유하는 항균 도료의 코팅방법은, 사출 모재의 표면에 칼라 도료를 입힌 하도를 코팅하는 단계와, 상기 단계로부터 상기 하도 의 표면을 적외선으로 1차 건조시키는단계와, 상기 단계로부터 상기 하도의 상부에 소정의 마스터 배치를 투입하여 제조한 자외선 클리어 도료를 코팅하는 단계와, 상기 단계로부터 상기 상도의 표면을 자외선으로 2차 건조시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 의한항균 도료 조성물에 대하여 설명한다.

본 발명에 의한 항균도료는 전자 제품의 사출 모재에 도포하기 위한 것으로서, 특히 도 1에서 보는 바와 같이, 상기 사출 모재(1)의 실시예로 휴대용 통신 장치의 케이스(20)를 위한 것이다.

상기 휴대용 통신 장치의 케이스를 코팅하기 위한 도료에는 자외선 경화성 도료(이하 "UV 도료"라 함)와 열경화성 도료가 흔히 사용된다. UV 도료란 자외선 조사 장치 등으로부터 발생되는 자외선의 화학적 작용에 의해서 비교적단시간에(5-10초) 경화되는 도료를 말하며, 특히 본 발명에 의한 항균 도료는 UV 도료에 적용되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 UV 도료 조성물로 사용되는 나노 실버는 여러 종류로 나뉠 수 있는데, 크게 분말형과 액상형으로 분류할 수 있고, 액상형 나노 실버는 분산매 의 종류에 따라 워터 타입(Water Type), 에탄올 계 및 메탄올 계로 다시 나눌 수 있다.

바람직하게 그리고 비한정적으로, 나노 실버를 포함하는 도료의 황변을 최소화하기 위해서, 본 발명의 UV 도료 조성물용 나노 실버는 에탄올계 액상형 나노 실버를 사용하는 것이좋다.

좀 더 구체적으로 살펴보면, UV 도료 조성물에 사용되는 나노 실버는 그 입자의 크기를 5nm로 하는 것이 바람직하고, 상기 나노 실버 입자를 에탄올 등 소정의 분산매를 사용한 은 콜로이드(Silver colloid)용액의 형태로 UV 도료 조성물에 소정 양(30PPM)을 포함하도록 하는 것이 바람직하며, 이와 함께 소정의 첨가제를 상기 UV 도료 조성물에 포함하는 것이 바람직하다.

첫째로, 먼저 나노 실버의 크기는 5nm의 크기가 적당하였다. 통상적으로, 70nm 크기 나노 실버 입자는 상기 분말형 나노 실버에 사용되는 것이고, 5nm 크기 나노 실버 입자는 상기 액상형 나노 실버에 사용되는 것이다. 테스트 결과에 의하면, 항균력의 측면에서 5nm 크기 나노 실버 입자를 사용한 경우에 70nm 크기 나노 실버 입자를 사용한 경우와 비교할 때 단위 면적당 나노 실버 입자의 표면적을 높여 보다 적은 양의 은 함유량으로도 항균력을 유지할 수 있었고, 또한 하기에서 설명하는 바와 같이 황변을 최소화 할 수 있었다.

둘째로, 상기 5nm 나노 실버 입자를 분산매대비 1,000PPM 분산되도록 상기 은 콜로이드 용액-이를 나노 실버 마스터 배치(Master Batch)라 한다-을 제조하고, 상기 1,000PPM 나노 실버 마스터 배치를 도료에 3% 투입하는 것이바람직하다. 상기 분산매는 에탄올 등을 사용하는 것이 바람직하며, 이에 관하여는 본 발명의 제2 실시예에 대한 설명에서 상세히 하기로 한다.

상기와 같이 마스터 배치를 제조하는 이유는, 5nm 크기의 액상형 나노 실버를 사용하는 경우에도, 황변을 방지하기 위해서는 도료에 첨가되는 나노 입자의 양에 따라 황변의 정도를 달리하였는데, 특히 나노 입자의 양을 정확하게 설정하는 것이 중요하기때문이다. 5nm 입자를 사용하는 이유는 입자의 크기가 작고 저장성이 좋으므로 코팅시 균일한 분포가 가능하기 때문이다. 나노 실버 입자를 포함하는 1,000PPM 마스터 배치를 제조함으로써 나노 실버 입자의 분산을 용이하게 하고, 상기 마스터 배치를 도료(UV 클리어 도료)에 3% 가함으로써 황변을 방지하기에 용이하게 한다.

상기 테스트에서 최종적으로 나노 실버 입자의 양은 도료의 양 대비 30PPM (1,000PPM x 0.03 = 30 PPM)이 된다. 즉, 30PPM의 적은 나노 실버 입자를 함유하는 도료로 항균성을 유지하면서 황변을 최소화 할 수 있었다.

셋째로, 소정의 첨가제로서, 도료 중에 함유되어 있는 광중합성 폴리머(polymer)를 무황변형 폴리우레탄(polyurethane)계 폴리머로 적용하였을 때, 강한 자외선에서도 코팅막의 황변이 최소화되었다.

다음으로 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 의한항균 도료의 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 의한 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료 제조 방법은 나노 실버 마스터 배치를 제조하는 단계 및 항균 UV 크리어 도료 제조 단계로 구성됨을 특징 으로 한다.

도 2을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 상기 마스터 배치 제조단계는

(가)나노 실버 입자를 에탄올에 20,000PPM으로 분산시키켜 나노 실버-에탄올 분산액을 제조하는 과정,

(나)교반기(10)의 교반 컨테이너(12)에 이소부탄올(52)을 채우고, 터빈(14)를 600∼800rpm으로 회전시키면서, 상기 에탄올에 분산된 나노 실버를 서서히 투입하여 25∼30분간 연속교반하여 소정은 은-콜로이드 용액을 제조하는 과정(제1 교반)으로 이루어진다.

상기 제1 교반 과정은 분산매 내에서의 나노 실버의 고른 분산을 위한 것이며, 분산매(에탄올 및 이소부탄올) 대비 나노 실버의 농도는 최종적으로 1,000PPM이 되도록 조정한다. 즉, 나노 실버 입자를 에탄올에 20,000PPM으로 분산시키고, 이를 이소부탄올에 1,000PPM으로 희석하여 분산시킨다.

다음으로, 상기 항균 UV 크리어 제조단계는, 교반기(10)의 교반 컨테이너(12)에 UV 크리어 도료(미도시 됨)를 채우고, 터빈(14)을 800-1,000 rpm으로 고속 회전시키면서, 상기 마스터 배치를 3%를 투입시켜 25∼30분간 연속교반하는 과정(제2 교반)을 말한다.

상기 제2 교반 과정은 UV 크리어 도료내에 상기 마스터 배치의 고른 분산을 위한 것이며, 상기 UV 크리어 도료 대비 나노 실버 입자의 농도는 1,000PPM x 0.03 = 30PPM이 된다.

상기 제1 및 제2 교반 과정에 의하여 나노 실버 입자는 UV 크리어 도료에 고 르게 분산되고, 따라서 나노 실버의 항균성에 의해 본 발명이 목적하는 항균성 UV 클리어 도료가 제조된다.

다음으로 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 의한휴대폰 등 휴대용 전자 제품용 사출 모재 표면을 나노 실버 입자를 포함하는 항균 도료로 코팅하는 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3 및 4를 참조하면, 휴대폰 등 휴대용 전자제품의 사출 모재(20)의 표면을 하도(31) 및 상도(41)로 코팅하며, 특히 상기 상도(41)는 상기 본 발명의 제2 실시예에 의해 제조된 항균 UV 클리어 도료로 코팅함을 특징으로 한다.

상기 하도(31)에는 통상의 도료 코팅에서와 마찬가지로 칼라 도료(32)를 입힌다. 상기 상도(41)은 투명 소재의 도료이며, 나노 실버 입자(50)을 포함하고 있으므로 휴대폰 등 휴대용 전자제품에 항균력을 제공한다. 또한, 이와 같이 상도(41)에만 나노 실버 입자를 포함하게 함으로써, 보다 적은 양의 나노 실버를 사용하면서도 본 발명이 목적하는 항균력을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 상기에서 설명한 바와 같이 코팅되도록 하기 위한 본 발명의 바람직한 제3 실시 예에 의한 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료 조성물의 코팅방법의 동작과정을 첨부된 도 5를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5와 같이, 상기 사출 모재(1)의 실시예로 휴대용 통신 장치의 케이스(20)를 말한다.

상기 케이스(20)에 항균 도료 조성물(30)을 코팅한다. 상기 항균 도료 조성물(30)은 상, 하도(31)(41)로 이루어지고, 상기 상도(41)에는 상기 나노 실버 입자(50)를 함유한 마스터 배치(42)를 투입하여 제조한 소정의 항균 UV 클리어 도료를 사용하고, 상기 하도(31)에는 칼라 도료(32)를 입힌다.

이 상태에서, 상기 케이스(20)의 표면에 칼라 도료(32)를 입힌 하도(31)를 코팅한다(S1).

상기 S1으로부터 상기 하도(31)의 표면을 적외선 (Infra Red : IR)으로 1차 건조시킨다(S2). 이때, 상기 1차 건조는 적외선(Infra Red : IR) 건조기(미도시 됨)를 사용한다. 이때, 상기 적외선(Infra Red : IR) 건조기(미도시 됨)의 온도는 70℃이고, 건조 시간은 5분을 소요한다.

상기 S2로부터 상기 하도(31)의 상부에 소정의 항균 UV 클리어 도료를 사용하여 상도(41)를 코팅한다(S3). 상기 항균 UV 클리어 도료 및 그 제조방법에 대해서는 이미 상세히 설명한 바와 같다.

상기 S3으로부터 상기 상도(41)의 표면을 자외선(Ultra Violet : UV)으로 2차 건조시킨다(S4). 이때, 상기 2차 건조는 자외선(Ultra Violet : UV)건조기(미도시 됨)를 사용하고, 상기 상도(41)의 표면의 건조 온도는 40℃로 이루어진다. 자외선(Ultra Violet : UV) 건조시간은 1분 30초∼2분으로 이루어진다.

이상에서와 같은 과정에 의하여, 보다 적은 나노 실버를 함유하면서도, 항균력을 유지하고, 나노 실버의 황변을 방지할 수 있는 휴대폰 등 휴대용 전자제품의 코팅 방법이 제공된다.

다음으로, 본 발명에서 나노실버 입자(50)를 기존의 70나노에서 5나노 입자를 사용함으로써 얻어지는 효과에 대해 설명하기로 한다.

하기 표1은 기존의 70나조와 5나조 입자를 사용할 경우의 비교표를 나타낸 것이다.

(단위 : 백만개)

구분	70 나노(Powder)	5 나노(액상)
1g당 입자수	254,000,000	700,000,000,000
100ppm 일 경우	25,400
30ppm		21,000,000
핸드폰 1대당(10g기준)	254,000	210,000,000

상기 표1에 나타난 바와같이, 기존의 70나조 보다 5나노 입자에서 나노 실버 입자(50)수의 증가로 인한 세균의 항균력 및 살균력이 향상됨을 알 수 있다.

상기와 같이, 휴대용 통신 장치의 케이스에 30PPM의 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료 조성물을 코팅함으로써, 케이스의 항균력 및 살균력을 향상시키고, 도료의 칼라 변색을 방지하고, 나노 입자의 양을 정확하게 설정하여 도료의 칼라 변색의 주범인 황변의 발생을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료 및 그 항균 도료의 코팅방법은 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않은 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

예를 들어, 본 발명은 휴대가 가능한 모든 단말기에 적용할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료, 항균 도료의 제조 방법 및 그 항균 도료의 코팅방법에 의하면, 사출 모재의 표면에30PPM의 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료 조성물을 코팅시킴으로써, 사출 모재의 항균력 및 살균력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 나노 실버 입자의 양을 정확하게 설정하여 UV 클리어 도료의 황변(yellowing)을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

나노 실버 입자를 함유하는 항균 도료에 있어서,

상기 항균 도료는 휴대용전자제품 사출모재의 상도 코팅을 위한 도료로서, 자외선 조사 장치등으로부터 발생되는 자외선의 화학적 작용에 의해서 경화되는 도료이며, 상기 항균 도료는 실질적으로 5nm 크기의 나노 실버 입자를 30PPM 포함함을 특징으로 하는 나노 실버 입자를 함유한 향균 도료.
제1항에 있어서, 상기 항균성 자외선 경화 도료는 무황변형 폴리우레탄계 나노 폴리머를 광중합성 폴리머로 사용함을 특징으로 하는 나노 실버 입자를 함유한 향균 도료.
나노 실버 입자를 함유하는 항균 도료 제조방법에 있어서,

실질적으로 5nm 크기의 나노 실버를 에탄올에 분산시켜 20,000PPM 농도의 나노 실버-에탄올 분산액을 제조하고, 이소부탄올 용액에 상기 나노실버-에탄올 분산액을 서서히 투입하며 연속교반하여 1,000PPM 농도의 나노 실버 입자를 함유하는 마스터 배치를 제조하며,

자외선 클리어 도료에 상기 마스터 배치를 투입하며 고속교반하여 실질적으로 나노 실버 입자를 30PPM 함유하는 항균성 자외선 클리어도료를 제조함을 특징으로 하는 나노 실버 입자를 함유하는 항균 도료 제조방법.
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삭제
제 3 항에 있어서, 상기 마스터 배치를 위한 연속교반은 600∼800rpm의 속도로 25∼30분간 소요됨을 특징으로 하는 나노 실버 입자를 함유하는 항균도료 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 항균성 자외선 클리어 도료에 포함되는 나노 실버 농도는, 1,000PPM 마스터 배치를 3% 투입하여 30PPM되도록 함을 특징으로 하는 나노 실버 입자를 함유하는 항균도료 제조방법.
삭제
제 3 항에 있어서, 상기 나노 실버 입자 크기는 5나노 크기의 입자로 이루어짐을 특징으로 하는 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료 제조방법.
나노 실버 입자를 함유하는 항균 도료의 코팅방법에 있어서,

사출 모재의 표면에 칼라 도료를 입힌 하도를 코팅하는 단계와,

상기 단계로부터 상기 하도의 표면을 적외선으로 1차 건조시키는 단계와,

상기 단계로부터 상기 하도의 상부에 실질적으로 5nm 크기의 나노 실버 일자를 30PPM 포함하도록 제조한 자외선 클리어 도료를 코팅하는 단계와,

상기 단계로부터 상기 상도의 표면을 자외선으로 2차 건조시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료의 코팅방법.
제 10 항에 있어서, 상기 하도의 표면의 1차 건조단계에서, 적외선(아이알:IR )건조기를 사용함을 특징으로 하는 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료의 코팅방법.
제 10 항에 있어서, 상기 하도의 표면의 1차 건조단계에서, 적외선(아이알:IR) 건조 온도는 70℃로 하고, 소요시간은 5분으로 이루어짐을 특징으로 하는 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료의 코팅방법.
삭제
제 10 항에 있어서, 상기 상도의 표면의 2차 건조단계에서, 자외선(유브이: UV) 건조기를 사용함을 특징으로 하는 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료의 코팅방법.
제 10 항에 있어서, 상기 상도의 표면의 2차 건조단계에서, 자외선(유브이: UV) 건조온도는 40℃로 하고, 소요시간은 1분 30초∼2분로 이루어짐을 특징으로 하는 나노 실버 입자를 함유한 항균 도료의 코팅방법.