KR101172038B1 - 항균성 스펀지 및 그 제조방법 - Google Patents

항균성 스펀지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항균성 스펀지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 폴리올과 이소시아네이트 및 물과 아민으로 제조되는 통상의 스펀지의 제조방법에 있어서, 활성성분 : 물의 무게비율이 1 : 3~5가 되도록 함과 동시에, 활성성분 : 폴리올의 무게비율이 1 : 150~250이 되도록 첨가하고, 탄산수소나트륨과 브롬산 나트륨을 포함하는 중화제 및 트리에탄올 아민을 포함하는 크로스링커를 폴리올 1000중량부에 대하여 0.5~2.0 중량부 첨가하는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 의한 스펀지는 각종 유해균에 대한 18시간 후 항균성이 각각 99% 이상이므로 의자 등의 각종 집기류와 건축자재로 효과적으로 사용될 수 있다.

Description

항균성 스펀지 및 그 제조방법 {Antimicrobial sponge and manufacturing method thereof}
본 발명은 항균성 스펀지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하기로는 특허 제0515923호(천연성 항생작용을 하는 바이오복합 단백질 조성방법)에 의한 바이오 복합 단백질 조성 물질 중 단백질, 지질, 멘톨, 포몰산, 켑사이신, 칼륨 성분을 활용한 스펀지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
특허 제0515923호에는 천연성 항생작용을 하는 바이오복합 단백질 조성방법이 개시되어 있으며, 그 구체적인 조성방법은, 생물체의 특수성분, 즉 효소, 알카로이드, 배당체, 단백질, 비타민류, 무기질류 등을 고액 분리 정제하여 단순 단백질에 비단백성 물질(접합물질)을 결합시켜 각종의 아미노산이 결합된 고분자 화합물을 얻는 것이다. 이러한 화합물은 영양, 화학적, 생리적, 약리적인 기능을 발휘하며, 세균의 발육억제 및 분해의 기능도 한다.
한편, 스펀지는 폴리올, 물, 아민, 이소시아네이트를 원료로 제조되고 있으나, 스펀지로 제조 완료된 후에도 포름알데히드, 암모니아, 아세트산 등과 같은 각종 유해 화학물질을 방출시킨다. 또한 침구류, 의자 등과 같은 집기류나 건축물 내장 재료로 많이 사용되고 있는 스폰지는 다공성 구조 때문에 각종 유해 세균 및 곰팡이류들의 서식지로 사용되기가 쉽다.
본 발명은 스펀지 내에 서식하는 각종 유해 세균들에 대한 항균성을 가지는 것과 동시에 공기 중에 포함되어 있는 각종 세균들이 스펀지에 접촉하게 되면 즉시 살균되며, 인체의 피부에 전혀 자극성이 없는 특수한 기능을 가진 스펀지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 특허 제0515923호(천연성 항생작용을 하는 바이오복합 단백질 조성방법)에 의한 바이오 복합 단백질 조성 물질 중 단백질, 지질, 멘톨, 포몰산, 켑사이신, 칼륨 성분을 활성 성분으로 활용한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서 활성성분을 조성하는 방법은 아래와 같다.
주원료인 단순 단백질 소재와 원료를 혼합한다. 적절한 혼합 비율은 단백질(Proteins) 65~75중량%, 지질(lipids) 8~11중량%, 멘톨(Menthol) 7~12중량%, 포몰산(Pomole acid)7~11중량%, 켑사이신(Capsaitine) 1.5~2.5중량% 칼륨(Potassium) 1.5~2.5중량%이다.
단백질은 활성 성분의 주성분으로 상기 범위 미만의 경우에는 원하는 살균 및 항균성을 얻을 수 없고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 보조 성분들의 함량이 줄어들게 되어 역시 원하는 살균 및 항균성을 얻을 수 없다.
사용 가능한 단백질의 예로는, 알부민, 글로부린, 프로라민, 히스톤, 프로타민, 엘-글루타민, 플라빈, 클로로필, 카로테노이드 등이며, 이들이 당질인 헥소스나 핵산과 결합한 것들도 포함된다.
사용 가능한 지질의 예로는 리놀산, 리놀렌산, 올레익산 등이며 지질의 사용량이 상기 범위 미만의 경우에는 대장균류에 대한 항균력이 저하되고 동시에 포름알데히드 탈취율이 부족하게 되는 문제점이 발생하며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 포름알데히드의 탈취율은 증가하지만 아세트산의 탈취율이 저하하게 되는 문제점이 발생하게 된다.
멘톨의 사용량이 상기 범위 미만의 경우에는 황색포도상구균에 대한 항균력이 저하되고 아세트산의 탈취율이 저하되는 문제점이 발생하게 되며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 암모니아의 탈취율이 저하하게 되는 문제점이 발생하게 된다.
포몰산의 사용량이 상기 범위 미만의 경우에는 대장균에 대한 항균력은 증가되나 황색포도상구균에 대한 항균력은 저하되고 프름알데히드의 탈취율이 저하하게 되는 문제점이 발생하게 되며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 아세트산의 탈취율이 저하하게 되는 문제점이 발생하게 된다.
켑사이신의 사용량이 상기 범위 미만의 경우에는 폐렴균에 대한 항균력은 떨어지고, 트리메탈아민의 탈취율이 저하하게 되는 문제점이 발생하게 되며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 포름알데히드의 탈취율이 저하하게 되는 문제점이 발생하게 된다.
칼륨의 사용량이 상기 범위 미만의 경우에는 황색포도상구균에 대한 항균력은 증가되나 폐렴균에 대한 항균력이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
혼합조성한 복합 단백질 조성물을 15~20℃의 온도가 유지되도록 하여 10~30일 동안 숙성시킨다. 이때 온도와 습도가 유지되는 오염원이 없이 깨끗한 환경을 조성하여 숙성을 시행한다.
숙성과정이 완료되면 저온 열풍건조를 실시하며, 온도는 30~35℃에서 행하도록 한다. 건조가 이루어진 조성물을 가수분해(함수 또는 함수에탄올 등) 시킨 후, 고액 분리한다. 즉, 60℃~70℃에서 50Brix 기준으로 1차 진공농축을 실시한 후 여과정제를 행한다. 그리고 90℃~100℃에서 80Brix 기준으로 2차 진공농축을 실시한다.
상기 진공농축 과정에 의해 진공농축된 농축액은 차기의 공정을 거친다.
즉, 농축액을 원심분리한 후
① 저온냉각건조 → 분말화 제제(파우다)성질
② 점탄성의 물질 → 저온냉장보관한다.
그리고 상기 1, 2항의 조성물을 품질관리 성분 분석검사(시험성적) → 선별 → 포장 → 제품화하는 것이다.
상기 제조공정에 의해 제조된 제품은 본 발명에서 제공하는 바이오 복합 단백질로서, 각각의 조성물질이 결합된 고분자 화합물이며, 다른 유기 화합물에 비하여 분자량이 커서 수만에서 수백만에 이른다.
한편, 통상적인 스펀지의 제조방법은 폴리올, 물, 계면활성제, 아민, 가교제, 이소시아네이트 등이 아래의 표1과 같은 조성비로 제조되며, 제조공정도는 도 1과 같다.
NO 성분 구성비율(%) 비고
1 폴리올 63~68
2 물(H2O) 1~4
3 아민 0.5~1.3
4 이소시아네이트 28~32 통상 MDI로 지칭함
5 기타 3~7
합계 100
본 발명에서는 활성 성분을 상기 표의 물에 혼합하여 스폰지를 제조한다. 물과 활성 성분의 혼합 비율과 폴리올 대비 활성 성분의 함량은 매우 중요하며 적절한 범위를 벗어나는 경우에는 발포 성형이 되지 아니하거나 성형 후 살균 및 항균효과가 미미하게 된다.
물과 활성 성분의 적절한 혼합 비율은 활성 성분 : 물의 비율이 1 : 3~5의 범위가 적절하며, 폴리올 대비 활성 성분의 함량은 150~250 : 1의 범위가 적절하다.
또한 본 발명에서 사용되는 활성 성분은 산성을 띠므로 이를 중화시키기 위한 중화제를 폴리올 1000중량부에 대하여 0.5 내지 2중량부 첨가하는 것이 필요하다. 적절한 중화제의 예로는, 탄산수소나트륨, 브롬산 나트륨 등을 들 수 있다.
스펀지의 성형 시 물과 아민이 반응하여 이산화탄소가 발생되어 발포하게 되는데, 본 발명에서 사용되는 활성 물질은 아민류를 제거하는 특성이 있으므로 본 발명에서는 별도의 아민류를 첨가하여야 한다.
첨가되는 별도의 아민류(이하, "크로스 링커"로 칭함)는 폴리올과 기타 원료들의 분자와 연결고리를 만들어 주는 것이 바람직하며, 그 대표적인 예로는 트리에탄올아민을 들 수 있다. 그 적절한 첨가량은 폴리올 1000중량부에 대하여 0.5~2.0중량부이다.
본 발명에 의한 스펀지는 각종 유해 세균들에 대한 30분 후 정균감소율이 95%를 상회할 정도로 항균성이 우수하여 침대 메트리스 의자 등의 각종 생활용품에 사용되는 스펀지 및 집기류와 건축자재 등 다방면에 효과적으로 사용될 수 있다.
도 1은 스펀지의 제조공정도이다.
( 제조실시예 )
* 활성 성분의 제조
알부민, 프로타민, 히스톤이 각각 33.3중량%로 구성된 단백질 70중량%, 리놀산 30중량%, 리놀렌산 30중량% 및 올레익산 40중량%로 구성되는 지질(lipids) 9중량%, 멘톨 8중량%, 포몰산 9중량%, 켑사이신 2중량%, 칼륨 2중량%를 혼합한 혼합물을 15℃~20℃의 온도에서 20일 동안 숙성시켰다.
숙성과정이 완료된 혼합물을 30~35℃ 온도로 열풍건조를 시켰으며, 건조가 이루어진 혼합물을 가수분해시킨 후, 고액 분리하였다. 즉, 60℃~70℃에서 50Brix 기준으로 1차 진공농축을 실시한 후 여과정제를 행하였다. 그리고 90℃~100℃에서 80Brix 기준으로 2차 진공농축을 실시하였다.
상기 진공농축 과정에 의해 진공농축된 농축액을 원심분리한 후 저온에서 건조하여 함수율 50%인 활성 성분 분말을 얻었다.
( 비교예 1)
아래의 표 2와 같은 조성으로 스펀지 성형을 하였다. 표 중의 물 30g은 제조 실시예에서 얻어진 활성 성분 10g과 물 20g의 합이며, 표 3의 배율은 활성 성분(수분을 포함한 성분)과 물의 무게 비를 의미한다. 원료대비율은 폴리올과 활성 성분(수분을 제외한 성분)의 무게 비율이다.
성형 시작 후 8분까지 발포가 일어났으나 이후 성형이 되지 않고 부풀어 오른 것이 가라앉기 시작하였다. 본 비교예에서 사용된 pH 조절제는 탄산수소나트륨이며, 계면활성제는 양이온 계면활성제이다.
NO 원료명 중량(g) 구성비율(%) 비고
1 폴리올 455 45.500%
2 물(H2O) 30 3.000%
3 계면활성제 10 1.000%
4 아민 3 0.300%
5 크로스 링커 1 0.100%
6 pH조절제 1 0.100%
7 이소시아네이트 500 50.000%
합계 1,000 100.000%
폴리올(g) 활성 성분(g) 물(g) 배율(배) 원료대비율
600 10 20 4 96:1
( 비교예 2)
비교예 1과 동일하게 시행하되 원료의 조성비를 아래의 표 4 및 표 5와 같이 변경하였다. 성형을 시행한 결과, 60% 정도 성형이 이루어졌으나 이후 발포가 중단되어 더 이상 성형이 되지 않았다.
NO 원료명 중량(g) 구성비율(%) 비고
1 폴리올 600 60.000%
2 물(H2O) 50 5.000%
3 계면활성제 10 1.000%
4 아민 3 0.300%
5 크로스 링커 1 0.100%
6 pH조절중화제 1 0.100%
7 이소시아네이트 335 33.500%
합계 1,000 100.000%
폴리올(g) 활성 성분(g) 물(g) 배율(배) 원료대비율
600 10 40 8 120:1
( 비교예 3)
비교예 1과 동일하게 시행하되 원료의 조성비를 아래의 표 6 및 표 7과 같이 변경하였다. 성형을 시행한 결과, 30분이 경과하여도 경화가 이루어지지 않고 점액질의 상태가 계속되어 성형이 불가능하였다.
NO 원료명 중량(g) 구성비율(%) 비고
1 폴리올 600 60.000%
2 물(H2O) 50 5.000%
3 계면활성제 10 0.643%
4 아민 3 0.300%
5 크로스 링커 1 0.100%
6 pH조절중화제 1 0.100%
7 이소시아네이트 335 33.500%
합계 1,000 100.000%
폴리올(g) 활성 성분(g) 물(g) 배율(배) 원료대비율
600 20 30 6 60:1
( 비교예 4)
비교예 1과 동일하게 시행하되 원료의 조성비를 아래의 표 8 및 표 9와 같이 변경하였다. 성형을 시행한 결과, 15분 후 성형이 성공되었으나 얻어진 스펀지의 항균작용 및 곰팡이제거와 유해 화학물질 탈취율이 10% 수준에 불과하였다.
NO 원료명 중량(g) 구성비율(%) 비고
1 폴리올 1,000 64.309%
2 물(H2O) 40 2.572%
3 계면활성제 10 0.643%
4 아민 3 0.193%
5 크로스 링커 1 0.064%
6 pH조절중화제 1 0.064%
7 이소시아네이트 500 32.154%
합계 1,555 100.000%
폴리올(g) 활성 성분(g) 물(g) 배율(배) 원료대비율
1,000 10 30 6 200:1
( 실시예 )
비교예 1과 동일하게 시행하되 원료의 조성비를 아래의 표 10 및 표 11과 같이 변경하였다. 성형을 시행한 결과, 15분 후 양호하게 성형이 성공되었으며, 얻어진 스펀지의 세균류의 멸균,항균작용은 99% 이상으로 매우 우수하였다(표 12 참조).
NO 원료명 중량(g) 구성비율(%) 비고
1 폴리올 1,000 64.725% 63~65%
2 물(H2O) 30 1.942% 1.6~2.2%
3 계면활성제 10 0.647% 0.4~1%
4 아민 3 0.194% 0.5~1%
5 크로스 링커 1 0.065% 0.03~0.08%
6 pH조절중화제 1 0.065% 0.03~0.08%
7 이소시아네이트 500 32.362%
합계 1,545 100.000%
폴리올(g) 활성 성분(g) 물(g) 배율(배) 원료대비율
1,000 10 20 4 200:1
균주 구분 BLANK # 1
균주 1(황색포도상균) 초기균수 2.4 × 10⁴ 2.4 × 10⁴
18시간 후 4.1 × 106 1.6 × 105
정균감소율(%) - 96.1
균주 2
(폐렴균)		 초기균수 2.6 × 10⁴ 2.6 × 10⁴
18시간 후 4.5 × 107 2.8 × 10⁴
정균감소율(%) - 99.9
균주 3
(대장균)		 초기균수 2.0 × 10⁴ 2.0 × 10⁴
18시간 후 4.1 × 107 4.5 × 10²
정균감소율(%) - 99.9
* 항균도(ks k 0693:2006) : 세균수, 정균감소율:%
* 시료명 : 스펀지#1
사용공시균주 : 균주 1 - Staphylococcus aureus ATCC 6538
균주 2 - klebsiella pneumoniae ATCC 4352
균주 3 - Escherichia coli ATCC 25922

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 폴리올과 이소시아네이트 및 물과 아민으로 제조되는 통상의 스펀지의 제조방법에 있어서, 단백질 65~75중량%, 지질(lipids) 8~11중량%, 멘톨 7~12중량%, 포몰산 7~11중량%, 켑사이신 1.5~2.5중량% 칼륨 1.5~2.5중량%로 구성되는 조성물을 혼합한 다음, 15~20℃의 온도가 유지되도록 하여 10~30일 동안 숙성시키고, 숙성과정이 완료되면 30~35℃의 온도로 저온 열풍건조를 실시하며, 건조가 이루어진 조성물을 가수분해시킨 후, 고액 분리한 다음, 진공농축시키는 방법으로 제조된 활성성분을, 활성성분 : 물의 무게비율이 1 : 3~5가 되도록 함과 동시에, 활성성분 : 폴리올의 무게비율이 1 : 150~250이 되도록 첨가하고, 탄산수소나트륨과 브롬산 나트륨 중 선택된 1종을 포함하는 중화제 및 트리에탄올 아민을 포함하는 크로스링커를 폴리올 1000중량부에 대하여 각각 0.5~2.0 중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 항균성 스펀지의 제조방법.
  3. 제2항 기재의 방법으로 제조되며, 폐렴균 및 대장균에 대한 18시간 후 정균감소율이 각각 99% 이상인 것을 특징으로 하는 항균성 스펀지.
KR1020110106348A 2010-12-31 2011-10-18 항균성 스펀지 및 그 제조방법 KR101172038B1 (ko)

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