KR101150356B1 - 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체는 제올라이트 100 중량부, 편백나무 희석액 8 내지 15 중량부 및 솔잎 희석액 8 내지 15 중량부를 혼합하고, 상기 혼합액을 70 내지 90℃의 온도에서 열처리 하여 제올라이트 표면에 편백나무액 및 솔잎액을 함침시키는 단계와, 상기 편백나무액 및 솔잎액이 함침된 제올라이트 분말과 용융된 고분자 수지를 2:98 내지 20:80의 중량비로 혼합하는 단계와, 상기 고분자 수지와 함침된 제올라이트의 혼합물을 공기 중에서 냉각하는 단계로 제조된다.
Description
본 발명은 제올라이트/고분자 수지 복합체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유해 균을 제거할 수 있으면서도 악취를 함께 제거할 수 있는 항균 및 탈취 기능을 포함하고 있는 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체에 관한 것이다.
주방에서는 도마, 칼, 조리용기 등과 같은 다양한 도구가 이용되어 음식이 조리된다. 주방은 청결을 유지하여야 할 필요성이 매우 높은데, 습기가 많고 미생물의 먹이가 될 수 있는 식재료들이 보관되어 있으므로 미생물이 번식할 수 있는 좋은 환경이 된다. 만약 식재료의 준비 과정 또는 음식의 조리 과정에서 인체에 유해한 균이 음식에 포함되면 이러한 유해성 균은 번식을 통하여 개체 수가 증가될 수 있고, 일정 농도 이상의 유해성 균이 음식물에 포함되면 식중독과 같은 심각한 질환을 유발할 수 있다.
미생물이 가장 번식하기 쉬운 주방기구는 도마이다. 도마는 식재료를 절단하는 과정에서 칼에 의하여 표면에 미세한 홈이 형성되고, 이러한 홈에 수분이 침투하기 쉬우므로 미생물이 번식할 수 있는 공간이 된다. 따라서 위생당국에서는 일정 주기로 도마를 끓는 물에서 소독하거나 햇빛에 방치하여 주방의 위생에 만전을 기할 것을 권고하고 있으나, 특히 여름철에는 식중독이 집단 발병하는 등 미생물에 의한 사고가 매년 발생하고 있다.
도마에 항균 기능을 부여한 선행기술로는 한국공개특허 제2005-0113116호가 있다. 상기 선행기술은 음식을 자르고 다지는 도마의 형상을 가진 플라스틱 수지재 (plastics resin)에 세균증식과 미생물 번식과 바이오 필름(박테리어막)을 제거하기 위하여 나노실버(NANO SILVER)용액 또는 분말을 첨가하여 도마의 형태로 사출하여 음식을 조리하고 살균 할 수 있는 특징을 갖는 나노실버 도마에 대하여 개시하고 있다. 이와 같이 주방기구에 항균 기능을 부여하기 위하여 은 나노 물질이 널리 이용되고 있으나, 최근에는 나노입자의 인체 유해성이 대두되고 있어서 새로운 항균 물질 개발에 대한 필요성이 커지고 있다. 또한 은 나노 물질을 이용한 경우에는 탈취 기능을 부여할 수 없다는 문제점도 가지고 있다.
따라서, 도마와 같은 조리도구로 이용될 수 있도록 물리적 강도 등을 구비하면서도 항균 및 탈취 기능까지 포함하고 있는 새로운 재료의 개발 필요성이 크다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 항균 기능 및 탈취 기능을 포함하고 있어서, 주방용 도마나 국자와 같은 주방기구의 재료로 이용될 수 있는 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여, 제올라이트 100 중량부, 편백나무 희석액 8 내지 15 중량부 및 솔잎 희석액 8 내지 15 중량부를 혼합하고, 상기 혼합액을 70 내지 90℃의 온도에서 열처리 하여 제올라이트 표면에 편백나무액 및 솔잎액을 함침시키는 단계와, 상기 편백나무액 및 솔잎액이 함침된 제올라이트 분말과 용융된 고분자 수지를 1:99 내지 20:80의 중량비로 혼합하는 단계와, 상기 고분자 수지와 함침된 제올라이트의 혼합물을 공기 중에서 냉각하는 단계로 제조되는 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제올라이트 100 중량부, 편백나무 희석액 8 내지 15 중량부 및 솔잎 희석액 8 내지 15 중량부를 혼합하고, 상기 혼합액을 70 내지 90℃의 온도에서 열처리 하여 제올라이트 표면에 편백나무액 및 솔잎액을 함침시키는 단계에서, 제올라이트, 편백나무 희석액 및 솔잎 희석액을 혼합한 후에 초음파를 가하는 과정을 추가할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 고분자 수지는 열가소성 엘레스토머, 열가소성 폴리우레탄, 실리콘 러버, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 및 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체는 항균 및 탈취 기능을 할 수 있는 편백나무액과 솔잎 추출물이 제올라이트 표면에 흡착되어 있어서 항균 및 탈취 기능이 우수하다. 특히 제올라이트는 중량 당 표면적이 매우 넓으므로 제올라이트 자체 또는 제올라이트 표면에 흡착된 편백나무액 또는 솔잎 추출물이 유해균 또는 악취 물질과 반응할 수 있으므로 항균 및 탈취 기능이 극대화될 수 있다. 또한, 편백나무액과 솔잎 추출물이 함침된 제올라이트와 고분자 수지가 특정한 비율로 혼합되므로 항균 및 탈취 기능을 가지는 동시에 도마, 국자 등과 같은 주방기구의 재료로 이용되기에 충분한 물리적 물성을 가질 수 있다. 본 발명의 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체는 편백나무액과 솔잎 추출물을 제올라이트에 함침시키는 과정에서 초음파를 이용하므로 유효성분이 제올라이트 내부의 기공까지 빠른 시간에 용이하게 침투하여 흡착되는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체를 제조하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체를 이용한 포도상구균에 대한 항균시험 결과이다.
도 3은 본 발명의 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체를 이용한 살모넬라균에 대한 항균시험 결과이다.
도 4는 본 발명의 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체를 이용한 탈취시험 결과이다.
도 2는 본 발명의 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체를 이용한 포도상구균에 대한 항균시험 결과이다.
도 3은 본 발명의 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체를 이용한 살모넬라균에 대한 항균시험 결과이다.
도 4는 본 발명의 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체를 이용한 탈취시험 결과이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체는 제올라이트 100 중량부, 편백나무 희석액 8 내지 15 중량부 및 솔잎 희석액 8 내지 15 중량부를 혼합하고, 상기 혼합액을 70 내지 90℃의 온도에서 열처리 하여 제올라이트 표면에 편백나무액 및 솔잎액을 함침시키는 단계와, 상기 편백나무액 및 솔잎액이 함침된 제올라이트 분말과 용융된 고분자 수지를 1:99 내지 20:80의 중량비로 혼합하는 단계와, 상기 고분자 수지와 함침된 제올라이트의 혼합물을 공기 중에서 냉각하는 단계로 제조될 수 있다.
본 발명은 피톤치드가 포함된 편백나무액 또는 솔잎액 제올라이트의 표면에 흡착시켜서 얻은 항균 기능과, 표면적이 넓은 제올라이트 자체의 탈취 기능을 결합하여 항균 기능과 탈취 기능을 복합적으로 가지는 기능성 제올라이트를 이용하여 제올라이트/고분자 수지 복합체를 제공하는 것이다. 이러한 제올라이트/고분자 수지 복합체는 고분자 수지의 열가소성 특성으로 인하여 다양한 형태로 성형이 가능하므로, 도마, 국자 등과 같은 주방기구의 재료로 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체를 제조하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다. 도 1을 참조하면, 먼저 제올라이트, 편백나무액 및 솔잎액을 혼합한다. 제올라이트는 천연 제올라이트, 합성 제올라이트가 모두 이용될 수 있는데, 예를 들면 고나다이트, 그멜리나이트, 내트롤라이트, 캐버자이트, 다키아다이트, 레빈 등과 같은 제올라이트 광물에서 유래한 제올라이트가 이용되거나, 다양한 방법으로 합성된 합성 제올라이트가 이용될 수 있다. 제올라이트, 편백나무액 및 솔잎액은 일정한 비율로 혼합될 수 있는데, 제올라이트 100 중량부, 편백나무 희석액(30배의 물로 희석) 8 내지 15 중량부 및 솔잎 희석액(30배의 물로 희석) 8 내지 15 중량부의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다. 편백나무 희석액 및 솔잎 희석액의 비율이 8 중량부 미만이면 항균 기능이 발휘되기 어렵고, 15 중량부를 초과하면 항균 기능은 더 이상 향상되기 어려우면서 재료의 소모가 크다. 이어서, 상기 제올라이트, 편백나무 희석액 및 솔잎 희석액의 혼합물에 초음파를 가한다. 초음파를 가하는 이유는 제올라이트 내부의 기공까지 편백나무액 및 솔잎액이 효과적으로 침투하여 흡착되게 하기 위함이다. 초음파를 가하지 않은 경우에는 편백나무 희석액 및 솔잎 희석액의 유효성분이 제올라이트의 내부 기공으로 침투하는 과정에서 미리 제올라이트 표면에 흡착하여 내부에 존재하는 기공에는 유효성분의 농도가 낮은 액이 침투하여 표면에 흡착될 유효성분의 양이 적어지게 된다. 그러나 초음파를 가하면 제올라이트 입자가 진동하면서 유효성분들이 흡착과 탈착을 반복하게 되면서 내부의 기공까지 유효성분이 효과적으로 침투할 수 있다. 이어서, 초음파를 제거하고 70 내지 90℃의 온도에서 48시간 이상 열처리한다. 이 과정은 편백나무액과 솔잎액의 유효성분이 파괴되지 않는 저온에서 제올라이트 표면에 유효성분을 함침시키는 과정이고, 물은 증발되어 제거된다. 이어서, 상기 함침된 제올라이트를 분쇄한다. 분쇄 과정에는 볼밀링 등과 같은 다양한 방법이 이용될 수 있는데, 이후의 단계에서 고분자 수지에 균일하게 분산되기 위하여 800 메시보다 작은 직경을 가지도록 분쇄되는 것이 바람직하다. 이어서, 분쇄된 제올라이트를 용융된 고분자 수지와 혼합한다. 고분자 수지는 열가소성 엘레스토머, 열가소성 폴리우레탄, 실리콘 러버, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 및 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. 분쇄된 제올라이트와 용융된 고분자 수지를 혼합하는 과정은 압출기에 의하여 진행될 수 있다. 이때, 분쇄된 제올라이트와 고분자 수지의 혼합비는 1:99 내지 20:80인 것이 바람직하다. 혼합비가 1:99 미만이면 항균 및 탈취 기능이 부여되기 어렵고, 20:80을 초과하면 제올라이트/고분자 수지 복합체의 기계적 물성이 저하된다. 이어서, 혼합된 제올라이트와 고분자 수지의 혼합물을 냉각시킨다. 이 냉각 과정에서는 공기 중에서 이루어져야 하는데, 만약 수냉식에 의하여 냉각이 이루어지면 제올라이트의 내부로 물이 침투하여 제올라이트/고분자 수지 복합체의 탈취 기능이 발휘되기 어렵다. 제올라이트/고분자 수지 복합체에서 제올라이트는 고분자 수지의 내부까지 깊이 분산된 형태가 되는데, 만약 제조과정에서 제올라이트 내부 기공으로 물이 침투하면 그 물이 쉽게 외부로 빠져나오기 어렵기 때문이다. 이와 같이 제조된 제올라이트/고분자 수지 복합체를 이용하여 성형하여 도마와 같은 주방기구를 제조할 수 있다.
이하에서 구체적인 실시예를 이용하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
실시예 1-1(함침된 제올라이트 분말의 제조)
합성 제올라이트(JST-MS, 지심테크) 100g, 편백나무 희석액(원액을 30배로 희석) 12.5g, 솔잎 희석액(원액을 30배로 희석) 12.5g을 혼합하여 비이커에 담고, 80℃의 온도에서 48시간동안 저온 숙성하여 편백나무액과 솔잎액을 제올라이트에 함침시켰다. 이어서, 함침된 제올라이트를 볼밀링하여 800 메시의 직경을 가지도록 분쇄하였다.
실시예 1-2(함침된 제올라이트 분말의 제조)
합성 제올라이트(JST-MS, 지심테크) 100g, 편백나무 희석액(원액을 30배로 희석) 12.5g, 솔잎 희석액(원액을 30배로 희석) 12.5g을 혼합하여 비이커에 담고, 물이 담긴 초음파 수조에 상기 비이커를 넣고 30분간 초음파를 가하였다. 이어서, 80℃의 온도에서 48시간동안 저온 숙성하여 편백나무액과 솔잎액을 제올라이트에 함침시켰다. 이어서, 함침된 제올라이트를 볼밀링하여 800 메시의 직경을 가지도록 분쇄하였다.
실시예 2-1(제올라이트/고분자 수지 복합체 제조)
폴리프로필렌 펠렛 1000g과 실시예 1-1에 따라 제조된 함침된 제올라이트 분말 30g을 압출기에 투입하고, 압출기에서 토출되는 혼합물을 냉각하고 절단하여 펠렛 형태의 제올라이트/고분자 수지 복합체를 제조하였다. 토출되는 혼합물을 공기로 냉각하는 과정은 선풍기를 이용하여 진행하였다.
실시예 2-2(제올라이트/고분자 수지 복합체 제조)
폴리프로필렌 펠렛 1000g과 실시예 1-2에 따라 제조된 함침된 제올라이트 분말 30g을 압출기에 투입하고, 압출기에서 토출되는 혼합물을 대기 중에 냉각하고 절단하여 펠렛 형태의 제올라이트/고분자 수지 복합체를 제조하였다. 토출되는 혼합물을 공기로 냉각하는 과정은 선풍기를 이용하여 진행하였다.
실시예 2-3(제올라이트/고분자 수지 복합체 제조)
폴리프로필렌 펠렛 1000g과 실시예 1-2에 따라 제조된 함침된 제올라이트 분말 100g을 압출기에 투입하고, 압출기에서 토출되는 혼합물을 대기 중에 냉각하고 절단하여 펠렛 형태의 제올라이트/고분자 수지 복합체를 제조하였다. 토출되는 혼합물을 공기로 냉각하는 과정은 선풍기를 이용하여 진행하였다.
시험예 1(항균 시험)
실시예 2-1 및 실시예 2-2에 따라 제조된 제올라이트/고분자 수지 복합체 펠렛을 이용하여 항균 시험을 진행하였다. 항균 시험은 한국원적외선 응용평가 연구원에서 KFIA-FI-1002 시험방법을 이용하여 진행되었고, 사용 균주는 포도상구균(staphylococcus aureus ATCC 6538)과 살모넬라균(salmonella enterica ATCC 10708)였다. 항균 시험 결과는 아래의 표 1에 정리하였다. 실시예 2-1 및 실시예 2-2에 따라 제조된 펠렛을 첨가한 시험군에서는 포도상구균과 살모넬라균의 농도가 급격히 낮아졌고, 특히 실시예 2-2의 펠렛의 경우가 항균 기능이 높았다. 도 2는 본 발명의 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체를 이용한 포도상구균에 대한 항균시험 결과이다. 도 2를 참조하면 실시예 2-2의 펠렛을 첨가한 경우에 초기(오른쪽 사진) 대비 24시간 후(왼쪽 사진)에 포도상구균이 제거된 결과를 보였다. 도 3은 본 발명의 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체를 이용한 살모넬라균에 대한 항균시험 결과이다. 도 3을 참조하면 실시예 2-2의 펠렛을 첨가한 경우에 초기(오른쪽 사진) 대비 24시간 후(왼쪽 사진)에 살모넬라균이 제거된 결과를 보였다.
표 1
시험예 2(탈취 시험)
실시예 2-3에 따라 제조된 제올라이트/고분자 수지 복합체 펠렛을 이용하여 탈취 시험을 진행하였다. 항균 시험은 한국원적외선 응용평가 연구원에서 KFIA-FI-1004 시험방법을 이용하여 진행되었고, 시험가스는 암모니아였으며, 가스 농도측정은 감스검지관을 이용하였다. 시험 결과는 아래의 표 2에 정리하였다. 표 2를 참조하면, 실시예 2-3에 따라 제조된 제올라이트/고분자 수지 복합체 펠렛은 2시간 이내에 60% 이상의 높은 탈취 효과를 발휘하였다. 표 2의 결과는 도 4에 그래프로 도시하였다.
표 2
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 일 구현예를 이용하여 설명한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에서 설명된 구현예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 구현예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 함은 자명할 것이다.
Claims (3)
- 제올라이트 100 중량부, 편백나무 희석액 8 내지 15 중량부 및 솔잎 희석액 8 내지 15 중량부를 혼합한 후에 초음파를 가하고, 상기 혼합액을 70 내지 90℃의 온도에서 열처리하여 제올라이트 표면에 편백나무액 및 솔잎액을 함침시키는 단계;
상기 편백나무액 및 솔잎액이 함침된 제올라이트 분말과 용융된 고분자 수지를 1:99 내지 20:80의 중량비로 혼합하는 단계; 및
상기 고분자 수지와 함침된 제올라이트의 혼합물을 공기 중에서 냉각하는 단계;를 포함하는 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체의 제조방법.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 고분자 수지는 열가소성 엘레스토머, 열가소성 폴리우레탄, 실리콘 러버, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 및 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취용 제올라이트/고분자 수지 복합체의 제조방법.
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