KR100674643B1 - 은 나노입자를 함유하는 폴리우레탄 발포 스펀지의제조방법 및 이로부터 형성된 폴리우레탄 발포 스펀지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 은 나노입자를 함유하는 폴리우레탄 발포 스펀지의 제조방법 및 이로부터 형성된 폴리우레탄 발포 스펀지에 관한 것으로서, 본 발명의 제조방법은 발포제를 첨가하여 내부에 다수의 기포가 형성된 폴리우레탄 발포체를 제조한 다음, 상기 폴리우레탄 발포체를 소정 형상으로 재단한 폴리우레탄 발포 스펀지의 제조방법에 있어서, 상기 발포제 첨가시 은 나노 콜로이드 용액을 더 혼합하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 제조방법은 간단하고 경제적으로 은 나노입자를 스펀지 내부에 혼입시킬 수 있을 뿐만 아니라, 은 나노입자들이 폴리우레탄 발포체의 기포 내부에 존재하여 내구성이 뛰어나므로 스펀지의 잦은 세탁에도 은 나노입자 특유의 항균효과가 장기간 동안 지속될 수 있다.

스펀지, 폴리우레탄, 발포, 은 나노입자, 수세미

Description

은 나노입자를 함유하는 폴리우레탄 발포 스펀지의 제조방법 및 이로부터 형성된 폴리우레탄 발포 스펀지{A manufacturing method of sponge made from polyurethane foam containing silver nano particles and A sponge formed therefrom}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 폴리우레탄 발포 스펀지의 개략적인 단면도 및 그 확대도이고,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리우레탄 발포 스펀지를 이용하여 제조한 수세미의 개략적인 사시도이다.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

3...기포 5...은 나노입자

7...폴리우레탄 수지 10...폴리우레탄 발포 스펀지

15...거친 세척면을 갖는 부재

본 발명은 폴리우레탄 발포 스펀지의 제조방법 및 이로부터 형성된 폴리우레탄 발포 스펀지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 항균력이 뛰어난 은 나노입자를 적용시킨 폴리우레탄 발포 스펀지의 제조방법 및 이로부터 형성된 폴리우레탄 발포 스펀지에 관한 것이다.

스펀지는 통상적으로 폴리우레탄 발포체를 소정 형상으로 재단하여 제조한다. 스펀지는 인체나 다양한 물품을 세척하는데 주로 사용되는데, 예를 들어 인체를 닦아내는 목욕용품이나 세차용품으로, 또는 식기 등을 세척하기 위한 수세미로서 이용될 수 있다.

스펀지는 사용 후, 남아 있는 물기에 의해 상당한 시간동안 습한 상태가 지속되므로, 세균이 번식할 우려가 높고 악취가 발생하기도 한다. 특히, 수세미로 이용하는 경우 설거지 후에 음식 찌꺼기 등이 묻어 있을 때 더욱 그러하다. 따라서, 사용후에 물기를 완전히 제거한 후 마른 상태가 유지되도록 보관하거나, 또는 수시로 살균하는 등 위생적으로 관리해 줄 필요가 있다. 그러나, 실제 각 가정에서는 스펀지를 이용하여 세척 후, 대부분 손으로 물기를 짜서 보관하는 정도에 그치는 등 위생적인 관리가 이루어지지 않고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 스펀지에 항균성 물질을 적용하려는 노력이 계속되고 있다. 예를 들어, 대한민국 등록실용신안공보 제20-3366783호에는 항균 및 항취 효과가 있는 산화알루미늄 분말을 바인더를 이용하여 스펀지 표면에 부 착시킨 수세미가 개시되어 있다. 또한, 대한민국 공개특허공보 제2003-49079호에는 항균성이 있는 아연, 수산화나트륨 분말을 신나에 희석시킨 접착제 조성물에 혼합한 다음, 이를 스프레이 또는 로울러를 이용하여 스펀지 표면에 부착시킨 수세미가 개시되어 있다. 그러나, 수세미 등으로 사용되는 스펀지는 그 용도의 특성상 잦은 세탁이 필요한데, 이와 같이 바인더를 이용하여 스펀지 표면에 항균성 물질을 부착시키면 부착된 항균성 물질이 세탁에 의해 쉽게 탈리되므로, 내구성이 불량하다는 문제점이 있다. 또한, 항균성 물질을 부착시키는 공정에서 바인더를 사용하여 부착시키는 공정이 별도로 필요하므로, 생산성과 경제성이 저하된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 간단하고 경제적으로 항균력이 우수한 은 나노입자를 스펀지에 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 스펀지의 잦은 세탁에도 은 나노입자가 탈리되지 않아 특유의 항균효과가 장기간 동안 지속될 수 있는 폴리우레탄 발포 스펀지의 제조방법 및 이로부터 형성된 폴리우레탄 발포 스펀지를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 은 나노입자 함유 폴리우레탄 발포 스펀지의 제조방법은 발포제를 첨가하여 내부에 다수의 기포가 형성된 폴리우레탄 발포체를 제조한 다음, 상기 폴리우레탄 발포체를 소정 형상으로 재단하는 폴리우레탄 발포 스펀지의 통상적인 제조방법에 있어서, 상기 발포제 첨가시은 나노 콜로이드 용액을 더 혼합하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 은 나노입자 함유 폴리우레탄 발포 스펀지의 제조방법에 있어서, 발포제로는 물을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제조방법에 따라 제조된 스펀지는 발포제에 의해 내부에 다수의 기포들이 형성된 폴리우레탄 발포체를 소정 형상으로 재단한 폴리우레탄 발포 스펀지로서, 다수의 기포들 내부에 은 나노입자들이 함유되므로 잦은 세탁시에도 은 나노입자들이 잘 탈리되지 않아 충분한 내구성을 갖게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

은은 예로부터 은식기 등을 통하여 독이나 세균에 대한 항성이 있는 것으로 인식되어 있으며, 단세포 동물(박테리아, 바이러스, 진균류 등)이 산소 및 소화대사 작용을 하는 특수한 효소에 작용하여 무력화시킴으로서 균들을 질식 또는 아사하게 하는 촉매작용을 하는 것으로 알려져 있다. 또한, 은 이온은 전기적 충격에 의해 대부분의 병원세포의 원형질이나 세포분열이 일어나는 생식기관을 파괴하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 세균, 곰팡이, 효모 등의 증식을 억제할 뿐만 아니라, 체내로부터 쉽게 배출되고, 인체에 대한 안정성도 우수하다. 이와 같은 은의 효과를 극대화하기 위한 방법으로서, 나노입자화한 은을 벽지나, 의류 등에 적용한 제품들이 개발되었다.

본 발명자는 이러한 은 나노입자를 스펀지에 적용하고자 연구한 끝에, 스펀지의 원재료로 사용되고 있는 폴리우레탄 발포체 제조시 발포제에 은 나노입자를 혼합하여 발포시키면, 은 나노입자들이 발포제에 의해 형성된 다수의 기포 내에 존재하게 되고 스펀지의 잦은 세탁시에도 쉽게 탈리되지 않아 우수한 내구성을 부여할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.

폴리우레탄 발포체는 잘 알려진 바와 같이, 폴리우레탄을 구성재료로 하고, 기포를 발생시키는 발포제 첨가에 의해 내부에 다수의 기포들이 형성된 것을 일컫는다. 폴리우레탄 발포체의 제조시 발포제로서 물을 사용할 때 폴리우레탄 발포체가 제조되는 반응과정을 반응식 1 ~ 4에 표시하였다.

반응식 1 및 2에 따라 폴리올과 이소시아네이트의 반응을 통하여 형성되는 폴리우레탄은 반응식 3에 따라 발포체인 물과의 반응을 통하여 발생하는 이산화탄소에 의해 내부에 다수의 기포들을 함유하게 된다. 발포제로는 물을 사용하는 것이 바람직한데, 그 외 다른 화학적 발포제나 물리적 발포제, 예를 들어 유기 또는 무기 열분해형 발포제, 탄화수소계 및 플론계 용제 등의 발포제 사용을 배제하지는 않는다.

본 발명에서는 전술한 통상적인 폴리우레탄 발포체의 제조에 있어서, 발포제 첨가시 은 나노 콜로이드 용액을 더 혼합하여 첨가하였다. 이와 같이, 은 나노 콜로이드 용액을 발포제와 혼합하여 첨가하면, 발포제에 의해 폴리우레탄 발포체 내부에 형성되는 기포에는 은 나노입자들이 함유된다. 따라서, 종래의 바인더 수지를 이용하여 폴리우레탄 발포체에 항균성 물질을 접착시키는 방법과는 달리 별도의 부 착공정 없이도 간단하고 경제적으로 은 나노입자를 폴리우레탄 발포체에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명의 제조방법에 따르면, 은 나노입자들이 바인더 수지에 의해 부착되는 것이 아니라, 폴리우레탄 발포체 내부에 존재하는 기포들 내부에 함유되어 있다. 따라서, 스펀지 전반에 분포되어 있는 기포들이 모두 파괴되지 않는 한 은 나노입자들이 탈리되지 않으므로, 잦은 세탁에도 은 나노입자 특유의 항균성을 장기간 동안 지속시킬 수 있다.

본 발명의 제조방법에 있어서, 물을 발포체로 사용하면 은 나노 콜로이드 용액을 균일하게 기포내에 분산시킬 수 있는 장점이 있다. 발포제로서 물이 아닌 발포제, 예를 들어 탄산수소나트륨과 같은 열분해성 발포제를 사용하는 경우, 은 나노 콜로이드 용액 뿐만 아니라 은 나노입자 자체를 적용할 수도 있다. 스펀지 내의 은 나노입자의 함량은 목적하는 항균성능의 정도에 따라 자유로이 조절할 수 있는데, 예를 들어 20ppm의 농도로 존재하도록 첨가할 수 있다.

본 발명의 제조방법에 사용되는 은 나노 콜로이드 용액은 공지의 방법들로 제조할 수 있다. 대한민국 공개특허공보 제2003-82065호의 종래기술 및 본문에 다양한 은 나노 콜로이드 용액의 제조방법이 기술되어 있으며, 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명에 있어서 은 나노입자는 통상적으로 나노 사이즈로 인식되는 크기 즉, 수 나노 ~수백 나노미터의 입경을 갖는 입자를 의미하나, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한도 내에서 보다 큰 입경을 갖는 입자를 배제하지는 않는다. 더불어, 본 발명에 있어서 은 나노입자는 은 자체로된 나노입자 뿐만 아니라, 은을 기초재료로 하는 나노입자라면 대한민국 공개특허공보 제2003-82064호에 개시된 은- 고분자 나노 복합체 등을 모두 포함하는 의미로 해석되어야 한다.

이렇게 제조된 폴리우레탄 발포체는 소정 형상으로 재단하여 통상적으로 칭하는 "스펀지"로 사용하게 된다.

본 발명에 따른 폴리우레탄 발포 스펀지의 구조를 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 은 나노입자 함유 폴리우레탄 발포 스펀지(10)의 단면을 도시한 단면도 및 그 부분 확대도이다. 부분 확대도를 참조하면, 발포 스펀지(10)를 이루는 재료인 폴리우레탄 발포체에는 발포제에 의해 형성된 다수의 기포(3)들이 폴리우레탄 수지(7) 내부에 형성되어 있고, 기포(3)들 내부에는 은 나노입자(5)들이 함유되어 있다. 이와 같이, 은 나노입자(5)들이 폴리우레탄 발포체(10) 전반에 존재하는 기포(3)들 내부에 함유되어 있으므로, 스펀지를 세탁하더라도 은 나노입자(5)들이 쉽게 탈리되지 않는다. 도 1의 은 나노입자 함유 폴리우레탄 발포 스펀지(1)는 그 자체로서 인체를 닦아내는 목욕용품이나 세차용품으로, 또는 식기 등을 세척하기 위한 수세미로서 이용될 수 있다. 또한, 본 발명의 은 나노입자 함유 폴리우레탄 발포 스펀지는 도 2에 도시된 바와 같이 나일론 부직포 등으로 이용한 거친 세척면을 갖은 부재(15)를 편면 또는 양면에 적층하여 수세미 등의 용도로 사용할 수 있음은 물론이다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내 에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 제조방법에 의하면 간단하고 경제적으로 은 나노입자를 스펀지에 적용할 수 있다.

또한, 본 발명의 은 나노입자 함유 폴리우레탄 발포 스펀지는 은 나노입자가 폴리우레탄 발포체의 기포 내부에 존재하여 내구성이 뛰어나다. 따라서, 스펀지의 잦은 세탁에도 은 나노입자가 쉽게 탈리되지 않아 그 특유의 항균효과가 장기간 동안 지속될 수 있다.

Claims (4)

1. 발포제를 첨가하여 내부에 다수의 기포가 형성된 폴리우레탄 발포체를 제조한 다음, 상기 폴리우레탄 발포체를 소정 형상으로 재단한 폴리우레탄 발포 스펀지의 제조방법에 있어서,

   상기 발포제로서 나노 콜로이드 용액을 혼합한 물을 첨가하는 것을 특징으로 하는 은 나노입자 함유 폴리우레탄 발포 스펀지의 제조방법.
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