KR101182882B1 - 항균성이 우수한 열가소성 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 항균성이 우수한 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (a) 스티렌계 수지 또는 올레핀계 수지 100 중량부; (b) 은(Ag)-유리계, 은(Ag)-유리 및 제올라이트계, 및 은(Ag)-유리 및 아연계로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 은(Ag)은 10 중량% 미만으로 포함되는 은계 항균제 0.1 내지 1.5 중량부; 및 (c) 신디오택틱(syndiotactic) 폴리스티렌계 수지 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 충격강도 및 유동성 등의 수지의 기본적인 물성 저하는 최소화하고, 열안정성이 우수하면서도 탁월한 항균성을 가지며, 저광택 및 균일한 표면 특성을 가진다.
항균제, 은, 유리, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리프로필렌(PP), 항균성, 저광택, 열안정성

Description

항균성이 우수한 열가소성 수지 조성물{THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION HAVING EXCELLENT ANTIBACTERIAL PROPERTY}
본 발명은 항균성이 우수한 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (a) 스티렌계 수지 또는 올레핀계 수지, (b) 은계 항균제 및 (c) 신디오택틱(syndiotactic) 폴리스티렌계 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
최근에 위생에 대한 관심이 증가하고 세균에 의한 오염 등을 방지하기 위하여 플라스틱 분야에도 항균 특성을 가미한 제품이 개발되어 상업적 생산이 증가하고 있다. 이에 플라스틱류에 항균 특성을 가미하는 다양한 방법이 이뤄지고 있는데, 일반적인 방법 중의 하나로서 플라스틱에 항균제를 사용하는 방법이 있으며, 이는 항균제의 종류 및 사용량에 따라 항균 특성에 차이가 발생하여 제품의 변질 여부가 결정되기도 한다.
특히 항균제의 투여에 의한 기계적 물성의 저하 및 열안정성을 고려하여 항균제의 종류 및 투여 방법 등에 따른 기술을 개시하고 있는 특허 문헌들이 존재하 고 있다.
대한민국 특허 10-2004-0007413는 항균제의 플라스틱 수지와의 상용성 및 물성 저하를 방지하기 위하여 항균제와 플라스틱 수지를 마스터 배치로 제조하여 압출 공정시 투여하는 방법을 개시하고 있으며, 대한민국 특허 10-2006-0032385는 우수한 항균성 발현을 위하여 항균제를 구성하는 Ag의 함량을 80% 이상으로 제한하고 있으며, 대한민국 특허 2005-0079585는 중합 과정에서 항균제를 투여하는 방법을 개시하고 있다.
그러나, 상기 기술들은 고가의 Ag을 높은 농도로 투여함에 따라 제조 원가가 너무 높을 뿐만 아니라, 무기물의 투여에 의해 나타나는 충격강도 및 유동성의 저하가 개선되는 효과도 미미하며, 또한 열안정성도 좋지 않는 문제점이 있다.
또한, Ag이 다공성 담체에 지지되어 있는 항균제의 경우, Ag이 수지와 직접 접촉하기 때문에 열안정성이 저하될 수 밖에 없다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 항균성 및 열안정성이 우수하며 저광택 및 균일한 표면 특성을 가지는 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여,
(a) 스티렌계 수지 또는 올레핀계 수지 100 중량부;
(b) 은(Ag)-유리계, 은(Ag)-유리 및 제올라이트계, 및 은(Ag)-유리 및 아연계로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 은(Ag)은 10 중량% 미만으로 포함되는 은계 항균제 0.1 내지 1.5 중량부; 및
(c) 신디오택틱(syndiotactic) 폴리스티렌계 수지 0.5 내지 5 중량부
를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 충격강도 및 유동성 등의 수지의 기본적인 물성 저하는 최소화하고, 열안정성이 우수하면서도 탁월한 항균성을 가지며, 수지의 제조 비용이 저렴하며, 저광택 및 균일한 표면 특성을 가짐에 따라 무도장 소재로의 적용도 가능한 효과를 가진다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 인체에 해가 없으면서 항균 효능을 부여하는 은(Ag)이 함유된 항균제를 플라스틱 수지의 압출 공정에 투여하여, 항균 기능성 수지를 제공함과 아울러 친환경 소재로 관심을 모으고 있는 무도장 제품에도 적용될 수 있는 수지를 제공한다.
구체적으로, 본 발명자들은 10 중량% 미만의 은(Ag)을 포함하고 있는 은(Ag)-유리 타입의 항균제를 수지 100 중량부에 대하여 1.5 중량부 이하 투여함으로써 항균성을 포함한 여러 측면에서 탁월한 제품을 제조하기에 이르렀다. 즉, 은(Ag)이 10 중량% 미만으로 포함됨으로써 고가의 은(Ag)을 낮은 농도로 투여함에 따라 제조 원가가 저렴해지며, 마스터 배치의 제조 필요없이 압출 공정시 항균제를 직접 투여하여 제조할 수 있게 되었다. 따라서 마스터 배치의 제조를 통하지 않더라도 무기물의 투여에 의하여 나타나는 충격 강도 저하, 유동성의 저하가 거의 없는 수지를 개발하게 되었을 뿐만 아니라, 은(Ag)-유리 타입의 항균제를 사용함으로써 담체를 이용한 항균제에 비해 열안정성이 향상되고 균일한 표면 특성이 부여된 수지를 개발하게 되었다. 또한, 결정성 스티렌계 수지 즉, 신디오택틱(syndiotactic) 폴리스티렌계 수지를 적절히 투여하여 저광택을 부여함으로써 무도장 소재로써의 적용도 가능하게 되었다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 (a) 스티렌계 수지 또는 올레핀계 수지 100 중량부; (b) 은계 항균제 0.1 내지 1.5 중량부; 및 (c) 신디오택 틱(syndiotactic) 폴리스티렌계 수지 0.5 내지 5 중량부를 포함하여 이루어진다.
상기 (a)의 스티렌계 수지는 폴리스티렌(PS), 스티렌-아크릴로니트릴(SAN), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 또는 고강도 폴리스티렌(HIPS)을 사용할 수 있다.
또한, 상기 (a)의 올레핀계 수지는 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE)을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 은계 항균제는 은(Ag)-유리계, 은(Ag)-유리 및 제올라이트계, 및 은(Ag)-유리 및 아연계로 이루어진 군으로부터 선택되어 사용될 수 있으며, 각각의 상기 은(Ag)은 10 중량% 미만으로 포함되어 있다.
상기 은계 항균제는 매우 적은 양의 은(Ag)을 포함하고 있어도 은(Ag)이온의 방출이 지속적으로 이루어질 수 있는 구조를 가지므로 항균성을 확보할 수 있다.
상기 은(Ag)-유리계, 은(Ag)-유리 및 제올라이트계, 및 은(Ag)-유리 및 아연계는 은(Ag)이온이 각각 유리 성분, 유리 및 제올라이트 성분, 및 유리 및 아연 성분에 포함되어 있다.
상기 은계 항균제는 본 발명의 스티렌계 수지 또는 올레핀계 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1.5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1 중량부 미만일 경우 항균성능 부여에 문제점이 있으며, 1.5 중량부를 초과할 경우 기계적 물성 저하 및 열안정성 저하 등의 문제점이 있다.
또한, 은계 항균제는 그 크기가 0.5 내지 20 마이크론인 것이 바람직하다. 그 크기가 너무 클 경우 물성 저하 및 외관 불량이 현저하게 나타날 수 있다.
본 발명에 따른 신디오택틱(syndiotactic) 폴리스티렌계 수지는 본 발명의 스티렌계 수지 또는 올레핀계 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.5 중량부 미만일 경우 원하는 수준의 광택도 저하를 가져올 수 없다는 문제점이 있으며, 5 중량부를 초과할 경우 충격 강도 등의 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 열가소성 수지의 색상은 안료 및 염료를 투여하여 자유롭게 조절 가능하며, 본 발명의 효과에는 영향을 미치지 않는다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예 에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1 및 비교예 1 내지 6
하기 표1의 조성비에 따라 각 성분을 혼합하였다. 이들 조성물을 LEISTRIZ MICRO 27 GL-36D, 200~260℃의 압출 조건에서 이축압출기를 사용하여 펠렛을 제조하였으며, ENGEL EC 100, 200 ~ 260℃의 사출 조건에서 사출기를 이용하여 시편을 제조하였다.
[표 1]
성분 (중량부) 실시예1 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6
(a) ABS 수지 100 100 100 100 100
PP 수지 100 100
(b)
항균제		 은(Ag)-유리계 1 1 1
은(Ag)-제올라이트계 1 1
유-무기 복합 항균제 1 1
(c) 신디오택틱 폴리스티렌계 수지 3 - - - - 3 -
* 은(Ag)-제올라이트계 항균제: 결정성 알루미노 실리케이트에 Ag이 담지된 형태.
* 유-무기 복합 항균제: Ag-zirconium Phosphate, C7H6N3 및 (C3H5)3SO2로 구성됨.
* 은(Ag)-유리계 항균제: Ishizuka Garasu Kanushiki Kaisha사 제품명IONPURE
[시험예]
(1) 아이조드 노치 충격 강도 (IMP): ASTM D256에 의거하여 시편을 제작하여 측정한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(2) 파단 연신율 (%): ASTM D638에 의거하여 시편을 제작하여 측정한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(3) 유동지수 (MI): ASTM D1238에 의거하여 측정한 결과를 표 2에 나타내었다.
(4) 체류 사출 변색(△E): 250℃ 스크류에서 15분간 체류 후 색상 변색의 정도 비교하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
(5) 광택도: 45˚ 광원에서 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
(6) 다음과 같이 항균성을 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.
① 항균 시험 방법: JIS Z2801: 2000
② 시험 균주: Escherichia coli ATCC8739 - Gram negative bacteria
Staphylococcus aureus ATCC 6538 - Gram positive bacteria
③ 피복필름: Stomacher 400용 폴리주머니 멸균백
[표 2]
실시예1 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6
IMP 20 20 30 21 20 20 31
MI 30 30 25 28 30 25 28
판단 연신율 (%) 30 30 >100 30 32 30 >100
체류 사출 변색 2.3 2.3 - 2.0 3.3 3.0 -
광택도 (45˚) 45 80 50 90 92 45 55
[표 3]
실시예1 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6
항균시험 (S.aureus)
초기균수(CFU/시편) 2.9 ×105 2.9 × 105
항균활성값 4.7이상 3.0이상 1.7 1.5 3.0이상
항균시험 (E. coli)
초기균수(CFU/시편) 3.0 × 105 3.0 × 105
항균활성값 6.0이상 1.8 0.7 0.2 1.7
상기 표 2를 통하여, 본 발명에 따른 수지 조성물인 실시예 1은 비교예 1 내지 6과 비교하여 충격강도, 유동성, 열안정성 등의 물성이 저하되지 않는 것을 확인하였으며, 또한, 신디오택틱 폴리스티렌계 수지를 포함하지 않은 비교예 1 내지 4 및 비교예 6과 비교하여 저광택 특성이 나타남을 확인할 수 있었다.
또한 상기 표 3을 통하여, 본 발명에 따른 은계 항균제를 사용한 실시예 1은(비교예 1 및 2도 포함) 항균성이 우수하게 나타남을 확인할 수 있었다.
도 1은 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물의 S.aureus에 대한 항균성을 테스트한 결과를 나타낸다. 도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 제품군은 비교예 3 내지 6의 제품군과 비교하여 균주가 없어지는 효과를 확인할 수 있으며, 이로써 항균성을 확보함을 알 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물의 표면 특성을 나타내는 사진이다. 도 2에서 보는 바와 같이 항균제의 투여에 의해 표면 특성이 균일하게 개질되었음을 확인할 수 있으며, 이로써 무도장 제품군으로의 적용도 가능하게 되었다.
이상에서 본 발명의 기재된 구체예를 중심으로 상세히 설명하였지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물의 S.aureus에 대한 항균성을 테스트한 결과를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물의 표면 특성을 나타내는 사진이다.

Claims (4)

  1. (a) 스티렌계 수지 또는 올레핀계 수지 100 중량부;
    (b) 은(Ag)이 유리에 10 중량% 미만으로 함침되고 크기가 0.5 내지 20 마이크론인, 은계 항균제 0.1 내지 1.5 중량부; 및
    (c) 신디오택틱(syndiotactic) 폴리스티렌계 수지 0.5 내지 5 중량부
    를 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스티렌계 수지는 폴리스티렌(PS), 스티렌-아크릴로니트릴(SAN), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 또는 고강도 폴리스티렌(HIPS)인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 올레핀계 수지는 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE)인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  4. 삭제
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