KR101003021B1 - 항균성 산소촉매 조성물 및 이를 이용한 항균성 도자기용타일의 제조방법 - Google Patents

Abstract

점토, 장석, 규석, 도석 등의 재료를 단독 또는 혼합하여 일정한 형태로 성형한 후 열을 가하여 경화시켜 도자기용 타일을 제조하는 항균성 도자기용타일 제조방법이 개시된다. 일정한 형태로 빚어진 형태의 초벌구이를 시행한 도자기용타일에 대해 WO₃ 50 ~ 30중량부, MoO₃ 50 ~ 70중량부,백금이온(Pt+), 은이온(Ag+),로듐이온(Rn+) 으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 2종 이상의 이온이 1ppm ~ 100ppm 존재하는 촉매활성제 5중량부 이하인 산소촉매 조성물을 재벌구이 전에 상기 도자기용타일의 표면에 도포되는 유약에 혼합하여 유약과 함께 상기 도자기용타일의 표면에 도포하여 건조하고 상기 도자기타일을 재벌구이하여 항균성 도자기용타일 제조하는것을 특징으로 한다.

항균성, 도자기용타일, 산소촉매

Description

항균성 산소촉매 조성물 및 이를 이용한 항균성 도자기용타일의 제조방법{Porcelain tile}

본 발명은 산소촉매 조성물이 도포된 항균성 도자기용타일 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는 항균성 도자기용타일 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 본 발명에 의해 제조된 도자기용타일은 멸균 및 항균 효과가 아주 탁월하며, 병원성 대장균 O-157이나 살모넬라균 등의 세균류와 흑곰팡이나 청곰팡이 등의 진균류의 제거효율이 매우 우수한 것으로 나타났다. 조사된 바에 의하면 화장실의 역할이 바뀌고 있다. 단순히 생리문제를 해결하고 빨리 벗어나야 하는 공간이라는 인식을 넘어 차츰 편안한 휴식의 공간 혹은 에너지 재충전을 위한 장으로의 역할이 강조되고 있다. 자연히 시민들도 공중화장실이 좀 더 쾌적하고 위생적인 공간이기를 바라는 요구가 커지고, 이용률도 높아짐에 따라 공중화장실의 설치와 관리에 더욱 관심이 높아지고 있다. 하지만 최근 몇 년간 불었던 깨끗한 공중화장실 만들기 운동이 시간이 지나면서 다시 소홀해지고, 이로 인해 공중 화장실의 위생문제가 또다시 제기되고 있다. 이제 공중화장실은 공공 공간으로서 국가 또 는 시민의 문화 수준을 반영하는 장의 대표격이 됐다. 그 나라 국민의 질서의식, 청결수준, 그리고 정신수준의 한 단면을 보여주는 것이다. 즉 쾌적하고 불편 없는 화장실의 유지관리는 그 나라의 발전 수준을 대변하는 척도로 평가받고 있는 것이다. 하지만 공중화장실이라는 공간은 세균의 온상지라는 생각을 떨쳐버릴 수 없다. 비록 예전에 비해 많은 변화가 일어나고 있지만 이용자도, 관리자도 중점을 두고 생각하는 장소는 아니다. 유엔보고서에 따르면 세계 인구 66억 명 가운데 약 40%인 26억 명 가량이 부적절한 화장실과 불결하며 비위생적인 화장실 시설 때문에 질병에 노출돼 있고 이로 인해 연간 약 200만 명이 목숨을 잃고 있는 것으로 조사됐다. 이에 유엔은 2008년을 ‘세계 위생의 해’로 선언하고 세계 각국에 화장실을 비롯한 보건위생에 각별한 대책과 협력을 요청했다. 한국화장실협회와 서울대 미생물연구소가 서울시내의 공중화장실의 서양식변기시트(좌대)에 상존하는 병원균의 서식정도와 오염도를 측정하기위해 강남고속터미널-호남선과 경부선, 동서울터미널, 용산역, 서울역의 5곳을 선정하고 이곳 화장실의 양변기시트(좌대)에서 시료를 채취, 조사 분석했다. 그 결과 17종의 대장균그룹, 9종의 살모넬라균그룹, 5종의 포도상구균으로 예상되는 세균들이 검출됐다. 세균은 좌대 1개에 평균 71마리가 검출됐고 10cm제곱의 면적에서 발견된 세균은 3800마리가 발견됐다. 이는 지하철 손잡이의 11배에 해당하는 수치다. 중앙대 감염내과 정진원 교수는 “여자몸에 요로감염을 잘 일으키는 균이 항문이나 회음부 주변으로 얻을 수 있고 기생충 역시 옮을 수 있다”고 말한다. 여성들은 옷을 벗고 화장실에 신체를 접촉해야 한다는 특성상 병균으로부터 자유로울 수가 없는데 공중화장실 변기와 접촉하면서 각종 병균이 옮아오 는 것이다. 을지대병원 감염내과 윤희정 교수 역시 “사람들과 함께 쓰는 변기에는 장내세균이나 여러 세균들에 의해 변기자체가 오염될 확률이 높다”고 주의한다.만약 엉덩이에 상처가 있다면 변기의 포도상구균, 장티푸스 등이 몸속으로 들어갈 수 있는 위험성이 도사리고 있다. 화장실의 대부분은 도자기용타일로 구성되어 있다. 이러한도자기류에는 항상 세균들의 서식처가 된다. 세균들의 서식처임에도 불구하고 항균성 등의 기능을 부여하기는 어려운 점이 있다. 그러나 산소촉매를 이용하여 도기, 즉 점토, 장석, 규석 등의 무기재료를 일정한 형태로 빚어 열에 의해 경화시켜 제조사용하는 도자기류는 원재료 속에 여러 다양한 혼합물을 포함할 수 있는 가능성이 있어 항균성이라는 기능의 부여가 시도될 수 있다. 이에 알려진 바에 의하면 일본 및 유럽에서는 도자기 등의 식기류 등에 항균제의 첨가에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그 일 예로 현재 사용되어지고 있는 항균성 도자기 중 은계 항균제를 사용하여 도자기에 항균성을 부여한 예가 있는데, 은계 항균제시스템은 열 및 빛에 의한 도자기가 변색되거나 균사체에서 균체내독성(Endotoxine)이 발생하는 문제점이 있으며, 은(Ag)을 실리카(Silica)에 접목시킨 화합물 이므로 제품 생산시에 침강에 따른 물성의 불규칙 및 불균일 등의 문제점이 있다. 따라서 은을 바탕으로 하지 않거나 사용하더라도 상기의 문제점이 없는 도자기류의 항균성 부여에 적용 가능한 항균제시스템 개발이 요구되어 진다.

도자기류에 항균시스템을 도입하기 위해 고려되어야 할 요소 중 또 다른 한가지는 도자기 형성물이 되는 점토, 규석 등에 항균물질이 혼합될 수 있는 경우, 이들은 고온의 열 경화과정을 거친 후에도 그리고 제품화 후에까지도 항균력이 유 지 발휘되어야 한다는 점이다. 또한 원재료에 혼입되는 경우 도자기 본래의 질감을 해치지 않아야 한다는 점 또한 중요하다. 또한 원료재료에 혼입되지 않는 경우에, 도자기 표면에 도포되는 경우 적절한 바인더 시스템이 도입되거나 바인더 시스템 없이 기존의 도자기에 도포되는 유약 등에 혼합하여 사용가능하여 도자기의 표면에 부착되어야 한다는 점이다. 이를 위해서는 도자기용타일의 항균성 부여에 적절한 항균물질의 도입과 이의 도자기 제조과정 중에의 적절한 적용이 연구되어져야 한다.

본 발명은 자외선등의 빛의 조사가 없이도 항균기능의 촉매 활성을 띠는 보다 진보적인 새로운 산소촉매조성물을 제조하여 상온에서 항균성 기능성 도자기용타일을 제조하는 방법에 관한 것이다.

광촉매로 주로 사용되는 이산화티탄(TiO₂)의 표면에 빛이 비추어지면 TiO₂의 전자가 활성화 되고 정공이 생성되는데, 이 정공은 강한 산화력을 가지므로 다양한 물질을 산화시킬 수 있는 것이다. 따라서 악취물질, 각종세균류등이 표면에 붙으면 TiO₂가 광촉매 효과를 발휘하여 표면에 흡착된 유기화합물등이 제거된다. 이 에너지는 태양의 빛 또는 형광에 의해서도 충분하므로 대단히 경제적이며, 이런 기능을 이용한 항균, 탈취 제품의 개발이 진행되고 있다.그런데, 광촉매는 그것이 가지고 있는 잠재적인 기능을 발휘하기 위해서는 빛의 조사가 필수적이므로 어두운 곳과 같은 빛이 없는 곳에서는 그 기능이 제대로 발휘되지 못하는 단점이 있다. 본발명자가 개발한 특허 20-2004-0016310 항균성 광촉매 조성물이 코팅된 도자기의 경우에는 자외선등의 빛의 조사가 필히 있어야만이 항균 기능이 가능하였다

금속산화물의 활성이 증가되어 빛이 없어도 유해물질을 분해제거할 수 있는 활성이 얻어지는데, 이를 산소촉매라고 부르고 있다. 이러한 산소촉매는 빛이 있어야 그 기능을 발휘하는 광촉매와 달리 빛이 없어도 효과를 발휘할 수 있어 실내 곳곳에 뿌려줌으로써 인체에 유해한 물질을 차단해 건강한 실내 환경을 만들어 줄 수 있다.본 발명은 자외선등의 빛의 조사가 없이도 항균기능의 촉매 활성을 띠는 보다 진보되고 새로운 산소촉매조성물을 제조하여 상온에서 항균성 기능성 도자기용타일을 제조하는 방법에 관한 것이다.

개시된 본 발명에 의하면 항균성 도자기용타일를 용이하게 제조하는 방법이 제공된다. 또한 본 발명의 방법에 의해 생상된 도자기는 멸균 및 항균 효과가 아주 탁월하다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 항균성 도자기용타일 산소촉매 조성물은 초벌구이가 된 도자기의 표면에 도포하여 항균성을 부여하는 산소촉매조성물로서 WO₃ 50 ~ 30중량부, MoO₃ 50 ~ 70중량부,백금이온(Pt+), 은이온(Ag+),로듐이온(Rn+) 으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 2종 이상의 이온이 1ppm ~ 100ppm 존재하는 촉매활성제 5중량부 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은 항균성 도자기용타일의 제조방법을 제공한다. 그 방법은 점토, 장석, 규석, 도석 등의 재료를 단독 또는 혼합하여 일정한 형태로 한 후 열을 가하여 경화시켜 도자기를 제조하는 통상의 도자기 제조방법으로서, 일정한 형태로 빚어진 형태의 초벌구이를 시행한 도자기에 대해 WO₃ 50 ~ 30중량부, MoO₃ 50 ~ 70중량부,백금이온(Pt+), 은이온(Ag+),로듐이온(Rn+) 으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 2종 이상의 이온이 1ppm ~ 100ppm 존재하는 촉매활성제 5중량부 이하인 산소촉매 조성물을 재벌구이 전에 상기 도자기의 표면에 도포되는 유약에 혼합하여 유약과 함께 상기 도자기의 표면에 도포하여 건조하고 상기 도자기를 재벌구이하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 별도의 바인더(결합제)를 이용하지 않더라도 초벌구이 이후 도자기에 바르게 되는 유약에 혼합사용함으로써 용이하게 도자기 제조공정 중에 적용할 수 있게 된다. 또한 본 발명의 산소촉매 조성물은 원재료에 혼입되어 사용되는 것이 아니나 - 따라서 원재료의 배합에 따른 도자기의 질감에 영향을 미치지 않는다.- 초벌구이 이후에 도자기 표면에 적용되어야 한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서 사용되는 항균제 시스템은 은(Ag)을 사용하지 않는 점에 특징이 있으며(소량의 은이온은 촉매활성제로 사용), 주촉매제로서 WO₃ 50 ~ 30중량부, MoO₃ 50 ~ 70중량부 사용한다. 주촉매제로서 상기 WO₃ 및 MoO₃의 각 조성비율의 각 하한 및 상한은 산소촉매반응을 통해 도자기에 항균성을 부여하는 최소한의 범위의 설정 및 유효한 항균성 부여를 위한 최적의 범위의 설정 등의 견지에서 설정되었다. 또한 본 발명의 항균 도자기용타일 제조용 산소촉매 조성물에는 상기 주촉매제의 산소촉매반응을 활성화 시키기 위한 촉매활성제로서 백금이온(Pt+), 은이온(Ag+),로듐이온(Rn+) 과 이들의 2이상의 혼합물을 포함하며 이들은 1 내지 100 ppm농도로 전체 산소촉매조성물에 대해 5중량부이하로 포함된다.

또한 본 발명의 항균성 도자기용타일의 제조방법은 상기의 산소촉매조성물을 초벌구이가 끝난 도자기에 도포되는 유약에 혼합되어 함께 도자기의 표면에 도포된다. 본발명의 방법은 별도의 바인더(결합제, 지지체)를 이용하지 않더라도 초벌구이 이후 도자기에 바르게 되는 유약에 혼합사용함으로써 용이하게 도자기 제조공정 중에 적용할 수 있다. 이는 일반적으로 산소촉매제가 이를 피도포체에 부착시키기 위해 결합제에 부착되어 사용되는 것과는 대비되는 편리함으로써 본 발명의 장점으 로 평가될 수 있다. 또한 본 발명의 산소촉매 조성물은 원재료에 혼입되어 사용되는 것이 아니므로 원재료의 배합에 따른 도자기의 질감에 영향을 미치지 않는다.

이하 실시예를 설명한다.

WO₃ 50중량부, MoO₃ 50중량부, 그리고 백금이온(Pt+) 1ppm의 촉매활성제 5중량부를 혼합하여 산소촉매조성물을 제조하였다. 제조된 산소촉매 조성물을 유약과 동일한 양 혼합하여 준비하고, 초벌구이가 된 접시를 미리준비한 산소촉매 조성물 + 유약 혼합물에 침지시켜 완전히 적신후 상온에서 건조시킨 후 1500℃에서 5시간 재벌구이하였다.

완성된 도자기 접시의 항균성을 테스트 하여 다음의 표에 나타내었다.

항균성은 시험은 JIS Z 2801-2000 항균가공제품-항균성 시험방법에 의해서 다음의 조건으로 시험하였다.

- 시험균종: Staphylococcus aureus ATCC 6538(공시균1),

Escherichia coli ATCC 8739(공시균2)

- 접종균의 농도 및 접종량: 3.2 * 10⁶ 개/mL, 0.1mL (공시균2)

3.5 * 10⁶ 개/mL, 0.1mL (공시균2)

- 시험편의 종류:도자기용 타일

- 시험편의 크기: 200 x 200mm

- 비이온계면활성제 : Tween 80, 접종균액에 0.05% 첨가

<항균성 결과>

시험시료	정균감소율
	공시균1	공시균2
제시상태	99.9	97.6

Claims (3)

1. 초벌구이가 된 도자기의 표면에 도포하여 항균성을 부여하는 산소촉매조성물에 있어서, 상기 조성물은 WO₃ 50 ~ 30중량부, MoO₃ 50 ~ 70중량부,백금이온(Pt+), 은이온(Ag+),로듐이온(Rn+) 으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 2종 이상의 이온이 1ppm ~ 100ppm 존재하는 촉매활성제 5중량부인 것을 특징으로 하는 항균성 도자기용타일 제조용 산소촉매 조성물.
2. 점토, 장석, 규석, 도석 등의 재료를 단독 또는 혼합하여 일정한 형태로 한 후 열을 가하여 경화시켜 도자기를 제조하는 통상의 도자기 제조방법에 있어서,상기 방법은 일정한 형태로 빚어진 형태의 초벌구이를 시행한 도자기에 대해 WO₃ 50 ~ 30중량부, MoO₃ 50 ~ 70중량부,백금이온(Pt+), 은이온(Ag+),로듐이온(Rn+) 으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 2종 이상의 이온이 1ppm ~ 100ppm 존재하는 촉매활성제 5중량부 이하인 산소촉매 조성물을 재벌구이 전에 상기 도자기의 표면에 도포되는 유약에 혼합하여 유약과 함께 상기 도자기의 표면에 도포하여 건조하고 상기 도자기를 재벌구이하는 것을 특징으로 하는 항균성 도자기용타일의 제조방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 산소촉매조성물과 유약이 혼합된 혼합물에 상기 도자 기를 침지시키는 것에 의해 도포함을 특징으로 하는 항균성 도자기용타일 의 제조방법.