KR101007180B1

KR101007180B1 - 무기성 항균제가 표면에 부착된 항균필름 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101007180B1
Application number: KR1020090110492A
Authority: KR
Inventors: 이재춘
Original assignee: 이재춘
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2011-01-18

Abstract

본 발명은 무기성 항균제가 표면에 부착된 항균필름 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 양이온을 포함하고 있으며 제올라이트를 담체로 하는 미세한 크기의 무기성 항균제 분말을 물에 혼합한 후 고르게 분산시켜 제조되는 무기성 항균제 분산액을 표면에 레이저를 이용하여 엠보싱 가공을 한 합성수지필름에 분무도포를 한 후 열압착을 시켜 제조되는 무기성 항균제가 표면에 부착된 항균필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 항균필름 및 그 제조방법은 유기성 항균제에 비해 인체에 무해하며 항균성능이 뛰어나며 그 지속성 및 내구성이 뛰어나 오랜기간 사용하더라도 항균성능이 일정하게 유지되도록 할 수 있다는 장점이 있다.

무기성 항균제, 항균필름, 제올라이트, 레이저 가공, 엠보싱

Description

무기성 항균제가 표면에 부착된 항균필름 및 그 제조방법{ANTIBACTERIAL FILM USING INORGANIC BACTERICIDES DISPERSIONS AND MAKING PROCESS OF ANTIBACTERIAL FILM}

본 발명은 무기성 항균제가 표면에 부착된 항균필름 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 합성수지필름의 표면에 엠보싱 가공을 한 후 무기성 항균제를 물에 분산 혼합시킨 분산액을 분무도포한 후 열압착을 시켜 제조되는 무기성 항균제가 표면에 부착된 항균필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근에 들어 국민들의 건강보건의식이 높아짐에 따라 다양한 용도로 사용될 수 있는 항균성을 가지고 있는 합성수지필름의 수요가 증대되고 있다. 특히 대중이 다수 이용할 수 있는 공용물품이나 사용자의 손에 자주 접촉될 수 있는 핸드폰과 같은 소형전자기기의 경우에는 항균성능을 가지는 재료를 이용하여 만들어지는 것이 최근의 추세이다. 더군다나, 신종인플루엔자와 같이 제대로 된 예방책이 없는 질병에 대한 공포감으로 인하여 개인위생의식이 더욱 강화되고 있을 뿐만 아니라 이를 충족시킬 수 있는 항균성 재료에 대한 수요가 급증하고 있다. 아울러, 최근에 들어 소비수준이 많이 향상되어 해외에서 여러 가지 식품재료가 수입되는 등 식품재료의 포장 및 유통이 증가하고 있어 미생물의 번식을 억제하고 제품의 변질을 최소화하여야 하는 경우 항균성을 가지고 있는 포장재료의 개발이 시급한 실정이다.

현재 폴리염화비닐 등의 합성수지로 제조된 필름에 부여되는 항균제는 대부분 가공 제올라이트에 은, 아연, 구리 등을 화학반응시켜서 인공적으로 제조한 무기항균제를 수지에 혼련시켜 생산된 필름으로서, 대개의 경우 고체상으로 된 무기항균제를 분쇄한 미세분말을 마스터배치(masterbatch)에 혼련하고, 이를 필름으로 성형하여 항균필름으로 제조하고 있다. 그러나, 상기와 같은 마스터배치 방식으로 합성수지에 무기성 항균제 분말을 혼련하여 제조하는 경우 합성수지에 무기성 항균제가 고르게 혼련되지 않아 항균제의 분포도가 떨어지거나 혼련되지 않은 부분의 표면에는 제대로 항균기능을 발휘하는 것이 어려웠다. 또한 무기성 항균제에 화학적 용매를 분산매로 하는 경우 화학적 용매 자체의 독성에 의하여 항균이 이루어지며 무기성 항균제 자체의 항균기능은 제대로 발휘되지 않고 있다는 문제점은 여전히 남아 있었다.

한편, 무기성 항균제 대신 유기성 항균제를 합성수지 등 기재의 표면에 코팅함으로써 후가공을 통해 항균성을 가지도록 하는 경우도 있으나, 이 경우 유기성 항균제를 사용하기 위하여는 휘발성 강한 유기물질을 용매로 사용할 수 밖에 없고 따라서 역시 항균제 자체의 항균기능 보다는 용매의 유독성으로 인하여 균들이 죽게 되며 이러한 유독성은 역시 인체에도 유해하므로 사람에게 좋지 않은 영향을 미 침은 물론 환경호르몬의 원인물질이 되기도 하며, 또한 유기성 항균제를 사용하는 경우에는 항균효과가 일시적으로 나타날 뿐 시간이 경과함에 따라 표면에 코팅된 유기성 항균제가 점차 박리되면서 항균효과가 급감하게 되어 내구성이 떨어진다는 문제점을 갖고 있었다.

한편, 상기와는 다른 방식으로 대한민국공개특허 제2009-0051455호에서는 빔 조사 기술을 이용하여 항균 기능을 갖는 항균필름 제조방법에 대해 제안한 바 있으나, 구체적으로 빔을 조사하였을 때 어떠한 이유로 인해 항균기능을 가지게 되는지 불명확할 뿐만 아니라 항균성을 가지게 되는 메카니즘이 명확히 제시되지 않아 항균효과가 있는지 여부가 불명하다는 의문점은 여전히 남아 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

본 발명은 합성수지필름의 표면에 일정한 크기의 홀을 레이저를 이용하여 물리적으로 식각(蝕刻)한 후에 상기 무기성 항균제 분산액을 분무도포 한 후 이를 열압착시켜 합성수지필름의 표면에 박히도록 부착시킨 항균필름을 제조함으로써 무기성 항균제가 가지는 인체에 무해하면서도 세균만 선택적으로 사멸시킬 수 있는 항균성을 가짐은 물론 장시간 사용을 하는 경우라도 항균성이 일정하게 유지될 수 있도록 내구성을 가진 합성수지를 재질로 하는 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름을 제공함을 다른 목적으로 한다.

삭제

아울러, 본 발명은 복잡한 공정을 거칠 필요가 없이 합성수지필름의 표면에 물리적으로 식각 가공을 한 후에 무기성 항균제를 분무도포 한 후 열압착시켜 간단한 공정으로도 우수한 항균성능을 가지는 항균필름의 제조방법을 제공함을 다른 목적으로 한다.

본 발명에서 사용되는 무기성 항균제 분산액은, 양이온이 포함되어 있으며 제올라이트를 담체로 하는 입자크기가 나노미터에서 10㎛까지인 무기성 항균제 분말을 물에 혼합한 후 고르게 분산시켜 제조되는 것을 특징으로 한다. 이때, 무기성 항균제로서는 항균성을 발휘하는 양이온과 함께 열적 및 광학적으로 안정되어 변색되지 않는 나이트레이트 이온을 함유한 제올라이트 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 항균성을 가지는 제올라이트를 담체로 하는 무기성 항균제의 예로는(은, 칼슘, 나트륨, NO₃ ^-)-제올라이트, (은, 구리, 나트륨, NO₃ ^-)-제올라이트, (은, 마그네슘, 나트륨, NO₃ ^-)-제올라이트, (은, 아연, 나트륨, NO₃ ^-)-제올라이트 등이 있는데, 그 용도 및 항균성능의 요구 정도에 따라 각각 금속이온의 양을 조절하는 것이 바람직하다. 이때 상기 무기성 항균제로 활용되는 은 또는 아연과 같은 금속양이온이 치환되어 있고 제올라이트를 담체로 하는 무기성 항균제는 담체로 사용되는 제올라이트 자체에 이미 잘 발달된 다공(pore)을 가지고 있기 때문에 비표면적이 크다. 따라서 균, 박테리아, 유기물질 등을 흡착하는 기능을 기본적으로 보유하고 있다. 아울러 제올라이트에 항균활성을 가지는 은, 구리, 아연과 같은 금속이온을 치환시켜 담지시키게 되면 무기금속항균제로서 기능을 발휘하게 된다.

이때 상기 무기성 항균제 분산액은 상기와 같이 제올라이트를 담체로 하여 양이온이 치환되어 포함되어 무기성 항균제 분말 0.7~50중량%와 물 50~99.3중량%가 혼합되어 조성되는 것을 특징으로 한다. 이때 무기성 항균제 분산액을 형성시키는데 사용되는 무기성 항균제의 입자의 크기는 1㎚에서 10㎛까지로서 입자의 파티클 사이즈(particle size)가 작기 때문에 지극히 소량의 무기성 항균제로도 충분히 물에 잘 분산시켜 분산액을 제조할 수 있다는 장점이 있다.
아울러 본 발명에 이용되는 상기 무기성 항균제 분산액은 합성수지필름과 같이 소수성 재질의 표면에 분무도포를 하는 경우에도 유효하게 사용할 수 있으며, 극히 소량의 무기성 항균제 분말로도 충분히 무기성 항균제를 고르게 소재의 표면에 분무도포 할 수 있고, 물을 분산용매로 사용함으로써 유기성 용매를 사용할 때보다 친환경적이며 무기성 항균제 자체의 항균기능을 발휘할 수 있도록 한다.

본 발명에 의한 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름은 일정한 두께를 가지는 합성수지 필름의 표면에 엠보싱(embossing) 면이 형성되도록 가공을 한 후에, 양이온이 포함되어 있으며 제올라이트를 담체로 하는 입자크기가 나노미터에서 10㎛까지인 무기성 항균제 분말을 물에 혼합한 후 고르게 분산시켜 제조되는 무기성 항균제 분산액을 분무도포한 후 열압착을 통해 무기성 항균제 미세입자가 상기 합성수지필름의 표면에 균일하게 부착되도록 한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 합성수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 아크릴, 실리콘, 폴리우레탄 중 어느 1종 이상이 혼합된 것을 특징으로 하며, 그 두께는 0.1~0.2㎜인 것이 바람직하다.

따라서 어느 정도의 두께만 있으면 충분히 표면을 레이저를 이용하여 물리적으로 식각 가공하여 엠보싱 면을 형성시킬 수 있으며, 항균필름의 용도에 따라 투명성 재질 및 불투명 재질을 선택적으로 채택하여 사용할 수 있다. 상기 합성수지필름의 두께는 표면을 식각하여 홀을 형성시켜도 필름으로서의 기능을 충분히 발휘할 수 있는 최소한의 두께로 수치를 한정한 것이다.

한편, 상기 엠보싱 면은 상기 합성수지필름의 표면에 물리적으로 부분식각된 다수 개의 홀로 형성되는 것을 특징으로 하는데, 상기 홀의 깊이는 4~6㎛이며, 직경은 80~120㎛인 것이 바람직하다. 상기 무기성 항균제의 입자 크기가 나노미터에서 10㎛로서 통상적으로 그 크기가 3㎛임을 감안할 때 상기 무기성 항균제는 식각되지 않는 필름의 표면에는 물론 식각되어 홀을 형성하고 있는 면의 표면에도 충분히 고르게 분산되어 부착된다. 상기와 같이 물리적으로 홀을 형성시키기 위하여 부분 표면을 깎아내는 부분식각가공을 통해 필름의 표면에 일정한 패턴이나 무늬를 가지도록 다수 개의 홀을 형성시켜 전체적으로 필름의 표면이 엠보싱 면이 되도록 가공을 한 후에 상기 무기성 항균제 분산액을 분무도포를 하는 경우에는 필름의 표면을 가공하지 않은 경우보다 무기성 항균제가 훨씬 더 장시간 표면에 부착시킬 수 있도록 할 수 있어 항균필름으로서의 내구성을 증진시킬 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 또 다른 관점인 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름의 제조방법은, 용융된 합성수지를 롤 압착하여 합성수지 필름으로 제조하는 필름형성단계; 상기 합성수지필름의 일측 또는 양측 표면에 레이저를 일정한 패턴으로 조사하여 물리적으로 부분식각하여 다수 개의 홀을 형성시킴으로써 전체적으로 엠보싱 면이 형성되도록 가공하는 표면가공단계; 상기 엠보싱 면이 형성되도록 가공된 필름의 표면에 양이온이 포함되어 있으며 제올라이트를 담체로 하는 입자크기가 1㎚에서 10㎛까지인 무기성 항균제 분말을 물에 균일하게 분산시킨 분산액을 분무도포하는 분무도포단계; 상기 분산액이 분무도포된 합성수지필름의 면을 건조시키는 건조단계; 및 상기 무기성 항균제가 분무도포된 표면을 열압착 프레스기를 이용하여 열압착시켜 무기성 항균제 미세입자가 합성수지 필름의 표면에 부착되도록 하는 열압착단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 합성수지필름의 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 아크릴, 실리콘, 폴리우레탄 중 어느 1종 이상이 혼합된 것을 특징으로 하며, 그 두께는 0.1~0.2㎜인 것이 바람직하다.
한편, 상기 표면가공단계에서 가공된 홀의 깊이는 4~6㎛이며, 직경은 80~120㎛인 것이 좋다.
상기 분무도포단계에서는 분산액을 미세노즐이 장착된 분무기를 이용하여 분무도포하는 것이 좋은데, 무기성 항균제 분산액의 균일한 분무도포를 위하여 상기 미세노즐의 직경은 0.1~0.5㎜으로 하는 것이 바림직하다.
아울러, 본 발명은 상기 열압착단계에서는 사용되는 열압착프레스기 중 무기성 항균제 및 합성수지필름과 직접 접촉되는 금속판의 표면에는 세라믹 코팅 또는 테프론 코팅이 되어 있는 것을 다른 특징으로 한다.

이때, 상기 표면가공단계에서의 식각은 프레싱(pressimg) 가공이나 샌딩(sanding)가공 등 기계적 가공을 통해서도 다수 개의 식각된 홀을 형성시킬 수 있으나, 상기와 같은 기계적 표면 가공은 홀의 크기를 미세하게 조정하기가 힘들 뿐만 아니라 얇은 두께의 필름에 적용하기 어렵다는 문제점이 있다. 따라서, 얇은 필름에도 가공을 하고자 하는 경우에는 미세한 가공이 필요하며, 특히 투명한 재질의 합성수지필름의 표면에도 투명도의 손상을 주지 않고 표면에 상기와 같은 엠보싱 면을 형성시키는 가공을 하기 위해서는 통상적인 기계적 가공 대신 레이저를 표면에 조사하여 일정한 패턴 또는 무늬의 형태로 부분적으로 식각하는 레이저 가공을 시행하는 것이 바람직하다. 이때, 사용되는 레이저는 주파수 30~50㎑, 속도 1000~3000㎜/s, 출력 30~50%로 셋팅되어 있는 다이오드식 레이저를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 분무도포단계에서는 상기 무기성 항균제 분산액을 다양한 방식으로 표면에 분무도포를 할 수 있다. 따라서 무기성 항균제 분산액을 분산액 상태 그대로 합성수지필름의 표면에 고르게 바른 후에 이를 건조시켜 무기성 항균제가 고르게 필름의 표면에 부착되도록 할 수 있으나, 합성수지필름은 기본적으로 표면이 소수성(疏水性)이므로 무기성 항균제 분산액을 통상적인 방법으로 합성수지재질의 필름의 표면에 균일하게 도포시킨다는 것은 매우 어렵다. 따라서, 상기 무기성 항균제 분산액을 소수성을 가지는 합성수지재질의 필름의 표면에 고르게 분무도포시키기 위해서는 미세노즐이 장착된 분무기를 이용하여 가공된 표면에 고르게 분사하여 분무도포를 시키는 것이 바람직하다. 이러한 미세노즐이 장착되어 있는 분무기를 사용하는 경우 무기성 항균제 분산액을 필름의 표면에 분무하는 순간 표면에 부착되면서 함께 건조단계가 동시에 시행되어 별도로 건조공정을 거치는 등과 같은 번잡함을 피할 수 있다는 장점이 있으며, 아울러 분무를 통해 미세한 입자크기를 가지는 무기성 항균제가 필름의 표면에 고르게 분산되어 부착되도록 하는 효과가 있다. 이때 사용되는 상기 미세노즐의 직경은 0.1~0.5㎜로 하는 것이 무기성 항균제의 입자크기 및 분산액의 농도와 점도 등을 감안하였을 때 필름의 표면에 균일하게 분무도포를 할 수 있다는 점에서 바람직하다.

아울러, 상기 열압착단계에서는 사용되는 열압착프레스기 중 직접 무기성 항균제 및 합성수지필름과 직접 접촉되는 금속판의 표면에는 세라믹코팅 또는 테프론 코팅이 되어 있는 것이 바람직하다. 이는 항균필름이 합성수지재질로 제작됨을 감안할 때 열압착프레스를 시킨 이후에 열압착을 거친 합성수지필름과 직접적으로 접촉하는 열압착프레스기의 금속판이 분리가 잘 되도록 하기 위함이다. 이때 필요에 따라서는 다이아몬드 코팅 등도 가능한데 통상적으로 투명 재질의 합성수지필름을 열압착시킬 때에는 합성수지필름의 형상이 변형이 되는 것을 최소화하고 열압착 후 합성수지필름이 잘 분리되도록 하기 위하여 테프론 코팅이 된 금속판을 채택하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름은 무기성 항균제가 가지는 인체에 무해하면서도 세균만 선택적으로 사멸시킬 수 있는 좋은 항균기능을 가짐은 물론 장시간 사용을 하는 경우라도 항균성이 일정하게 유지될 수 있도록 내구성을 가지고 있으며 레이저 가공을 이용하면 투명한 재질의 얇은 두께를 가지는 합성수지필름에 대해서도 제조할 수 있으므로 다양한 용도에 적합한 항균필름을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

삭제

본 발명에 의한 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름의 제조방법은 복잡한 공정을 거칠 필요가 없이 합성수지필름의 표면에 식각 가공을 한 후에 무기성 항균제를 분무도포한 후 열압착시켜 간단한 공정으로도 월등한 항균성능을 가지는 항균필름을 제조할 수 있으며, 마스터배치 등 기존의 항균필름의 제조방법에 전체적으로 고르게 항균기능을 발휘할 수 있으며 내구성이 강한 항균필름을 제조할 수 있다는 다른 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름을 제조하는 전체 공정에 대한 공정도를 나타낸 것이다.

필름형성단계(S100)에서는 용융된 합성수지를 롤 압착하여 합성수지 필름으로 제조하는 단계이다. 이때 재료로서 사용되는 합성수지에는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, PVC, 실리콘, 폴리우레탄 등 어느 정도의 딱딱함을 가지고 있어 레이저 가공에 의해 물리적으로 식각이 가능한 합성수지면 채택이 가능하다. 이때 합성수지의 재질적 특성이 반투명이나 불투명한 재질은 물론 투명한 재질의 합성수지도 사용이 가능하다. 한편 필름으로서는 그 두께가 0.12㎜인 것이 핸드폰 액정 등의 보호필름으로 제작하기에 적합하다.

표면가공단계(S200)에서는 상기 합성수지필름의 일측 또는 양측 표면을 부분적으로 레이저를 조사하여 물리적으로 식각하여 다수 개의 홀을 형성시킴으로써 전체적으로 엠보싱 면이 형성되도록 가공하는 표면을 가공하는 단계이다.

따라서, 합성수지필름 위에 격자나 빗금을 비롯한 여러 형태의 무늬를 가지도록 식각할 수 있으며 본 실시예에서는 주로 레이저를 조사하여 표면을 부분적으로 깎아내어 다수 개의 홀을 다양한 패턴으로 형성시킴으로써 전체적으로 가공된 필름의 표면이 엠보싱 면이 되도록 가공하게 된다. 본 실시예에서 사용되는 레이저는 주파수 30~50㎑, 속도 1000~3000㎜/s, 출력 30~50%로 셋팅되어 있는 다이오드식 레이저를 사용하며, 햇치 셋팅(Hatch setting)값은 Hatch 1은 distance 0.1㎜이며 조사각도는 0°로, Hatch 2는 distance 0.1㎜이며 조사각도는 45°가 되도록 조정하였다.

분무도포단계(S300)에서는 상기 엠보싱 면이 형성되도록 가공된 필름의 표면에 무기성 항균제 분산액을 분무도포 하는 단계이다. 즉, 레이저 가공을 통해 엠보싱면이 형성된 합성수지필름의 표면에 상기 무기성 항균제 분산액을 균일하게 분무 도포를 한다. 이때 사용되는 무기성 항균제 분산액은 제올라이트를 담체로 하여 양이온이 치환되어 포함되어 있는 무기성 항균제로서 대한민국등록특허 제104323호에서 제안한 양이온과 함께 나이트레이트 이온(NO₃ ^-)을 함유되어 있는 제올라이트 분말을 사용하여 물에 분산시켜 제조된 것을 사용하는데, 무기성 항균제 분산액의 분산매가 물이라는 점과 무기성 항균제의 가격이 고가인 점을 감안할 때 통상적으로 무기성 항균제가 5~10중량%, 물이 90~95중량%가 되도록 하여 혼합하여 분산을 시킨 후 분무 도포를 하는 것이 바람직하다.

한편, 항균필름의 표면에 물이 남아있게 되면 열압착 가공시에 열압착기의 프레스 금속의 표면에 부분적인 온도 저하가 있게 되고, 이는 열압착 가공 후에 항균필름에 제품의 이상을 가져오게 되는 원인이 된다. 따라서 항균필름 제품의 열화를 방지하기 위하여 상기 무기성 항균제 분산액을 분무도포시킨 후에는 바로 항균제가 분무도포된 면을 건조시기키는 건조단계(S400)를 시행하는 것이 좋다. 건조단계에서는 열건조 및 자연건조 모두 가능한데, 열건조는 열건조기를 사용하여 5초 이상 10분 이하로 건조시키게 되며 자연건조의 경우에는 10초 이상 1시간 이하로 건조시키게 된다. 상기 건조단계(S400)를 거쳐서 물기를 완전히 제거하여야만 다음 단계인 열압착단계(S500)에서 온도의 저하로 인한 합성수지표면에 물자국이 남는 현상이 일어나거나 합성수지필름이 말리는 현상이 발생되지 않는다.

한편, 상기 무기성 항균제 분산액이 합성수지필름의 표면에 골고루 분무도포이 되도록 하고 아울러 균일한 분무도포효과를 얻기 위해서는 0.4㎜의 직경을 가진 미세노즐이 장착된 분무기를 활용하여 상기 합성수지필름 중 레이저로 가공된 표면에 고르게 분무시켜 분무도포을 하는 것이 바람직하다. 이러한 미세노즐이 장착된 분무기를 사용하여 합성수지필름의 표면에 무기성 항균제 분산액을 뿌리게 되면 분무효과로 인해 무기성 항균제가 균일하게 합성수지필름의 표면에 분산되어 뿌려질 뿐만 아니라 순간적으로 분무되면서 물이 함께 일부분 증발되게 되므로 분무도포와 건조가 동시에 시행되므로 별도로 건조공정을 거칠 필요가 없이 바로 열압착단계(S500)를 시행할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 미세노즐을 이용한 분무도포를 한 결과 무기성 항균제의 미세 입자가 항균필름의 전체 표면에 고르고 균일하게 분포되어 있게 되므로 항균력이 증가된다는 장점이 있다. 아울러, 이미 레이저 가공을 통해 표면을 엠보싱 면이 되도록 하였으므로 사용 중에 외부에서 마찰이 일어나거나 표면에 스크래치가 나더라도 레이저로 식각되어 형성된 홀의 내부표면에 단단히 박히듯이 부착되어 있는 무기성 항균제 미세입자는 그대로 표면에 박힌 상태로 부착되어 있게 되므로, 장시간 사용하여도 항균성이 그대로 유지되므로 제품의 내구성이 증가될 수 있다는 다른 장점이 있다.

한편, 상기 분무도포단계(S300) 및 건조단계(S400)를 거친 이후에는 상기 무기성 항균제가 분무도포된 표면을 열압착 프레스로 열압착시켜 항균제 미세입자를 필름의 표면에 고르게 부착시키는 열압착단계(S500)를 거치게 된다.

열압착단계에서는 열압착 프레스로 가공되어 무기성 항균제가 분무도포된 필름의 면에 대해 열압착을 가하여 열과 압력을 통해 무기성 항균제의 미세입자가 합성수지필름의 표면에 단단히 박히듯이 부착되도록 하여 외부에서 가해지는 충격이나 마찰에 대해서도 그대로 항균성을 유지하고 제품의 내구성을 증대시킬 수 있다.

이때 사용되는 핫프레스기는 탁상프레스로서 유압식으로 작동되는 것을 주로 사용하며, 온도 140~200℃, 압력 10~100㎏f/㎠에서 3초에서 3분간 시행한다.

상기 열압착단계(S500)를 거치면 필름의 항균면을 극세사 타올로 닦아 청결을 유지하도록 하면서 제품 생산을 마무리하게 된다.

도 2는 본 발명에 의한 합성수지필름의 표면에 레이저 가공을 한 후 표면에 엠보싱면이 된 상태를 도시한 것이다.

합성수지필름(100)을 정면으로 본 상태에서는 바둑판 형태의 패턴을 가지면서 다수 개의 홀(110)이 필름의 표면 전체에 형성된 것을 확인 할 수 있으며, 이를 측면에서 바라볼 때에는 레이저로 조사한 부분만이 식각되어 움푹 파여서 홀(110)을 형성하게 되어 이를 통해 전체면이 엠보싱 면이 되도록 가공하게 된다. 한편 무기성 항균제 미세입자(200)는 검은색 점으로 표현된 것인데, 입자의 크기는 상기 홀(110)의 크기 보다 훨씬 작으므로 도포된 무기성 항균제 미세입자(200)는 홀(110)의 내외부에 골고루 분포되어 표면에 박히듯이 부착되어 있어 항균기능을 발휘하게 된다.

도 3은 본 발명에 의한 합성수지필름의 표면에 부착되어 있는 무기성 항균제를 전자현미경으로 확인한 사진을 나타낸 것이다.

본 도에서 도시한 무기성 항균제의 미세입자를 전자현미경 사진으로 확인 한 것으로 약 2.7㎛의 크기를 가지는 것으로 나타나 있다. 한편 본 사진에서의 바탕은 합성수지필름으로서 본 발명에 의한 실시예에 따라 제조된 것을 직접 전자현미경으로 보아 무기성 항균제가 도포되어 있음을 확인하기 위하여 촬영한 것이다. 이때 무기성 항균제 입자는 합성수지필름의 표면에 박히듯이 단단하게 부착되게 된다.

도 4는 본 발명에 의한 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름의 내구성을 테스트한 결과를 나타낸 것이다.

내구성 테스트는 내마모성 테스트와 RCA마모에 대한 테스트가 있는데, 본 도에서는 신뢰성 테스트로서 RCA 마모시험기와 와이드페이퍼(WIDE PAPAER)를 이용하여 시험한 것에 대한 테스트결과를 도시하였다.

RCA 마모에 대한 테스트는 PAPER에 275g의 하중을 인가하여 분당 50회를 초과하는 수준으로 RCA 마모기의 롤러를 이용하여 시행하였으며, 총 5개의 샘플에 대해 마모테스트를 시행한 결과 전체 항균필름의 샘플이 모두 내마모시험에 통과하였음을 나타내고 있다.

한편, 본 발명에 의한 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름의 항균성능을 테스트한 결과는 아래의 표 1에 상세히 나타내었다.

	균주 1	균주 2
시료의 24시간 배양 후 세균수	<10	1,400
시료와 대조군의 접종 직후 세균수	300,000	250,000
대조군의 24시간 배양 후 세균수	530,000	16,000,000
항균활성치	4.7	4.0

항균력 (JIS Z 2801:2000, 필름밀착법) : 세균수/㎖, 항균활성치 : log

상기 항균성 실험결과는 본 발명에 의하여 제작된 무기성 항균제가 표면에 부착된 항균필름 샘플을 시료로 제작한 후 이를 2009년 9월 18일 대구한의대 바이오센터에 항균성 테스트를 의뢰하여 나온 것이다.

상기 항균성 실험은 다음과 같은 조건에서 시행되었다.

- 표준필름 : Stomacher 400 POLY-BAG

- 시험조건 : 시험균액을 (35±1)℃, RH 90%에서 24시간 정치 배양 후 균수 측정.

- 사용공시균주 : 균주 1 - Staphylococcus aureus ATCC 6538P

균주 2 - Escherichia coli ATCC 8739

- 항균효과 : 항균활성치 2.0 log 이상

상기 표 1에서는 필름밀착법을 이용한 본 발명에 의한 항균필름의 항균테스트 결과를 나타낸 것으로서, 균주 1(황색포도상구균)의 경우에는 시료와 대조군 모두 초기에 3.0×10⁵의 황색포도상구균을 접종한 후 이를 각각 24시간 동안 배양한 후에 세균수를 측정한 결과 항균성을 부가하지 않은 일반필름을 사용한 대조군의 경우 24시간 이후의 세균수는 접총 초기에 비해 1.77배의 증가를 보였으나, 본 발명에 의한 항균필름을 사용하는 시료의 경우 세균수가 10 미만으로 거의 사멸된 것으로 나타나고 있다.

한편, 균주 2(대장균)의 경우에는 시료와 대조군 모두 초기에 2.5×10⁵ 의 대장균을 접종한 후 이를 각각 24시간 동안 배양한 후에 세균수를 측정한 결과 대조군의 경우 24시간 후의 세균수는 접종 초기에 비해 64배의 증가를 보였으나, 본 발명에 의한 항균필름을 사용하는 시료의 경우에는 초기에 접종한 세균의 0.56%만이 남아 있다는 결과를 나타내었다. 따라서 항균활성치는 균주 1(황색포도상구균)의 경우 4.7을, 균주 2(대장균)의 경우 4.0을 나타내었는데, 이는 통상적으로 항균활성이 2.0 log 이상인 경우에 항균성을 가지고 있다고 인정하고 있는 점을 감안할 때, 본 발명에 의해 제조된 항균필름은 매우 우수한 항균성능을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 합성수지필름 110 : 홀

200 : 무기성 항균제 미세입자

Claims

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용융된 합성수지를 롤 압착하여 합성수지 필름으로 제조하는 필름형성단계;

상기 합성수지필름의 일측 또는 양측 표면에 레이저를 일정한 패턴으로 조사하여 물리적으로 부분식각하여 다수 개의 홀을 형성시킴으로써 전체적으로 엠보싱 면이 형성되도록 가공하는 표면가공단계;

상기 엠보싱 면이 형성되도록 가공된 필름의 표면에 양이온이 포함되어 있으며 제올라이트를 담체로 하는 입자크기가 1㎚에서 10㎛까지인 무기성 항균제 분말을 물에 균일하게 분산시킨 분산액을 분무도포하는 분무도포단계;

상기 분산액이 분무도포된 합성수지필름의 면을 건조시키는 건조단계; 및

상기 무기성 항균제가 분무도포된 표면을 열압착 프레스기를 이용하여 열압착시켜 무기성 항균제 미세입자가 합성수지 필름의 표면에 부착되도록 하는 열압착단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름의 제조방법.
제3항에서,

상기 합성수지필름의 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 아크릴, 실리콘, 폴리우레탄 중 어느 1종 이상이 혼합된 것을 특징으로 하며, 그 두께는 0.1~0.2㎜인 것을 특징으로 하는 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름의 제조방법.
제3항에서,

상기 표면가공단계에서 가공된 홀의 깊이는 4~6㎛이며, 직경은 80~120㎛인 것을 특징으로 하는 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름의 제조방법.
제3항에서,

상기 분무도포단계에서는 분산액을 미세노즐이 장착된 분무기를 이용하여 분무도포하는 것을 특징으로 하는 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름의 제조방법.
제6항에서,

상기 미세노즐의 직경은 0.1~0.5㎜인 것을 특징으로 하는 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름의 제조방법.
제3항에서,

상기 열압착단계에서는 사용되는 열압착프레스기 중 무기성 항균제 및 합성수지필름과 직접 접촉되는 금속판의 표면에는 세라믹 코팅 또는 테프론 코팅이 되어 있는 것을 특징으로 하는 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름의 제조방법.
제6항 또는 제7항에서,

상기 분무도포단계와 건조단계가 동시에 시행되는 것을 특징으로 하는 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름의 제조방법.
제3항 내지 제8항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름.
제9항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 무기성 항균제가 표면에 부착되어 있는 항균필름.
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