KR101402354B1 - 항균도료 - Google Patents

Abstract

수지 15~30wt%, 채색안료와 체질안료 20~40wt%, 채색안료와 체질안료에 비해 입자크기가 작은 특이안료 1~10wt%, 항균제 0.5~3wt% 및 기타 증점제, 분산제, 소포제, 가소제 및 동결방지제를 포함한 첨가제로 구성되고, 상기 항균제는 규산염광물, 점토광물 및 은, 금, 아연, 칼슘 및 백금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이온을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 항균도료가 소개된다.

Description

항균도료 {ANTIBACTERIAL PAINT}

본 발명은 기존의 일반적인 항곰팡이 도료와는 달리 투과성 기능이 있어 도료 단독으로 항곰팡이 성능은 물론 이 특수 항곰팡이 도료를 도장 후에 다시 일반 도료를 도장하여도 항곰팡이 성능을 유지할 수 있는 특수 항균도료에 관한 것이다.

현재 시중에 유통되는 항곰팡이 도료는 유기계, 은계, 산화티탄 광촉매 등의 원료를 사용하여 제조되고 있다.

각 항균도료별 특징을 살펴보면,

1) 유기계 항균제를 사용한 도료는 사용 용도에 따라 특징에 맞게 유기계 항균제를 쉽게 선택할 수 있는 반면에 열에 약하고, 물에 용출되어 지속력이 떨어지며 투과성이 없는 단점이 있다.

2) 은계 항균제 도료는 내열성, 안정성이 있는 반면에 항곰팡이 성능이 떨어지고 발암성 물질을 발생할 가능성이 있고 투과성이 없다.

3) 산화티탄 광촉매를 사용한 도료는 발암성 물지를 제거하며 방오, 탈취 기능이 있으나 빛에너지가 확보되어야 그 성능을 발휘하고 투과성이 없는 단점이 있다.

한편, 실내에 미장 및 항곰팡이 목적으로 사용되는 공개특허 KR 10-1995-0026951 A와 같은 일반적인 항곰팡이 도료는 초기에는 항곰팡이 성능이 양호하나 실내에 결로 발생 시 물에 용출되어 점점 그 항곰팡이 성능이 떨어지는 문제가 있었다. 또한, 항곰팡이 성능이 있는 경우라도 시간이 흘러 재도장 시 항곰팡이 도료를 도장하지 않고 일반 도료를 도장 시 그 항곰팡이 성능이 없어지는 문제가 있었다.

따라서, 상기의 문제점을 보완하여 물에 용출되지 않으며 그 위에 일반 도료를 도장(비접촉식)하여도 항곰팡이 성능이 유지되는 반 영구적 항균도료의 개발이 필요하였던 것이다.

소비자가 항곰팡이를 목적을 위해 사용하고자 상기 도료들은 다소 단점이 있었으나 본 발명은 무기계 항균제를 사용한 수성 도료로서 고내구성, 고내열성 기능이 있으면서 물에 용출되지 않으며 기존의 일반적인 항곰팡이 도료와는 달리 투과성 기능이 있어 도료 단독으로 항곰팡이 성능은 물론 이 특수 항곰팡이 도료를 도장 후에 다시 일반 도료를 도장하여도 항곰팡이 성능을 유지할 수 있는 특수 기능성 도료인 점에서 종래의 항균도료들이 갖는 단점을 극복할 수 있는 것이다.

한편, 항균제의 경우 실생활에서는 인체에 감염 시 병을 유발하는 다양한 스펙트럼의 유해균이 존재하며, 그 유해균의 종류는 점점 더 증가하고 있다. 예를 들면, 다양한 항생제에 대해 내성을 갖는, 병원 내 감염을 유발하는 MRSA 등이 있다. 또한, 박테리아 및 바이러스 외에 흔히 곰팡이라 일컫는 진균에 의한 감염이 증가하고 있다.

종래에 다양한 무기 항균제가 개발되어 사용되고 있으나, 실제로 항균성이 균일하게 발휘되지 않고, 실생활에서 소비자가 시각적으로 혐오감을 느낄 수 있는 진균(곰팡이)에 대해 효과가 미약한 실정이다.

또한, 종래의 무기 항균제의 화학적 소취능이 부족하기 때문에, 항균 효과는 물론 소취 기능을 갖춘 무기 항균제에 대한 요구가 크다.

종래의 항균제는 냄새유발균을 억제함으로써 약간의 소취 효과를 나타낼 수 있으나, 충분한 소취 효과를 나타내지는 못한다. 즉, 종래의 제올라이트 항균제 및 천연광물질에 금속이온을 결합한 무기 항균제는 소취 효과가 매우 약하다.

KR 10-0482298 B는 천연 제올라이트 및 합성 제올라이트에 은 이온을 중심으로 한 다양한 금속이온을 이온교환한 제올라이트 항균제를 개시하고 있다.

또한, KR 10-1000069 B는 금속 이온으로 치환된 제올라이트 항균제의 단점인 변색을 개선하기 위하여 수소 이온 및 은 이온으로 치환한 항균성 제올라이트를 개시하고 있다.

그러나 상기 선행 특허들에 따른 항균제들은 단지 항균성, 또는 항균성 및 항진균성에 대해서만 효과가 있을 뿐, 소취(탈취) 효과를 나타내지 아니한다.

KR 10-1102429 B는 천연 광물질인 세리사이트(serisite)에 1종 이상의 금속 이온을 이온교환하고 산화방지제를 첨가하는 기술을 개시하였으나, 항진균 효과를 보이지는 못하고 있다.

또한, KR 10-0848775 B는 맥반석, 토루말린 등의 광물질에 칼슘, 티타늄, 인, 동 및 은이 배합된 무기 항균제를 개시하고 있다. 그러나 상기 특허는 항균성, 음이온 및 원적외선 방출 기능을 입증하는 실시예를 제시하지 아니하고 있다.

KR 10-0364240 B는 일라이트를 폴리프로필렌 수지에 분산함으로써 음이온 방출 등의 효과를 나타내고, 이를 식품 포장재에 적용하여 식품의 신선도를 유지하는 기술을 공개하고 있으나, 항진균성에 대한 효과는 개시하고 있지 아니하다.

따라서, 규산염 광물, 점토 광물 및 항균성 금속 이온을 포함하는 조성물이 항균성 및 항진균성은 물론, 악취 유발균의 억제 및 악취 유발 물질의 흡착에 의한 소취 기능을 갖는다는 점에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-1995-0026951 A KR 10-0482298 B KR 10-1000069 B KR 10-1102429 B KR 10-0848775 B KR 10-0364240 B

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기존의 일반적인 항곰팡이 도료와는 달리 투과성 기능이 있어 도료 단독으로 항곰팡이 성능은 물론 이 특수 항곰팡이 도료를 도장 후에 다시 일반 도료를 도장하여도 항곰팡이 성능을 유지할 수 있는 특수 항균도료를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 항균도료는, 수지 15~30wt%, 채색안료와 체질안료 20~40wt%, 채색안료와 체질안료에 비해 입자크기가 작은 특이안료 1~10wt%, 항균제 0.5~3wt% 및 기타 증점제, 분산제, 소포제, 가소제 및 동결방지제를 포함한 첨가제로 구성되고, 상기 항균제는 규산염광물, 점토광물 및 은, 금, 아연, 칼슘 및 백금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이온을 포함하여 구성된다.

상기 수지는 아크릴에멀젼 수지, 에틸렌 비닐 아세테이트 에멀젼 수지, 아크릴 실리콘 에멀젼 수지, 포타슘실리케이트 무기계 수지 중 1 종 이상으로 구성될 수 있다.

상기 특이안료는 고령토, 벤토나이트, 퍼라이트, 탈크 및 탄산칼슘 중 1 종 이상으로 구성될 수 있다.

상기 항균제는 두 가지 종류의 규산염광물, 한 가지 종류의 점토광물 및 은, 금, 아연, 칼슘 및 백금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 3종 이상의 금속이온을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 두 가지 종류의 규산염광물은 사이클로규산염, 필로규산염, 네소규산염, 텍토규산염, 이노규산염 및 소로규산염으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

상기 한 가지 종류의 점토 광물은 일라이트일 수 있다.

상기 항균제는 두 가지 종류의 규산염광물이 동일한 비율(wt%)로 포함되고, 두 가지 종류의 규산염 광물은 70~90wt%이며, 상기 한 가지 종류의 점토 광물은 10~30wt%이고, 나머지는 상기 3종 이상의 금속 이온일 수 있다.

상기 항균제는 하나 이상의 란탄족 금속이온을 더 포함할 수 있다.

상기 항균제 조성 중 란탄족 금속이온은 0.05~10wt%일 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 항균도료에 따르면, 기존의 일반적인 항곰팡이 도료와는 달리 투과성 기능이 있어 도료 단독으로 항곰팡이 성능은 물론 이 특수 항곰팡이 도료를 도장 후에 다시 일반 도료를 도장하여도 항곰팡이 성능을 유지할 수 있다.

또한, 항균제의 경우 종래의 항균, 항진균 또는 소취 기능 중 하나 또는 두 가지 기능만을 갖는 조성물에 비하여, 본 발명의 조성물은 항균, 항진균은 물론, 소취 기능까지 갖추고 있다. 그리고 란탄족 금속 이온을 함유하는 본 발명의 조성물의 경우에는, 직접 접촉하는 영역 이외에, 상기 조성물과 직접 접촉하지 아니하는 영역까지도 항균, 항진균 및 소취 활성을 나타낸다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 항균도료에 대하여 살펴본다.

본 발명의 항균도료는 물에 용출되지 않으면서 그 위에 일반 도료를 도장하는 비접촉식 도장에도 항곰팡이 성능이 유지되는 반 영구적인 도료로 조성물에 대한 것이다.

주요 성분들은 크게 수지, 특수무기 항균제, 안료, 첨가제 및 물로 나눌 수 있다.

① 우선 수지는 아크릴에멀젼 수지, 에틸렌 비닐 아세테이트 에멀젼 수지, 아크릴 실리콘 에멀젼 수지, 포타슘실리케이트 무기계 수지로 이루어진 군에서 1종 또는 그 이상으로 구성된 수지로 겨울철 실내에 결로가 다량 발생할 수 있는 곳에서도 도막의 크랙 및 박리 현상이 없을 정도의 접착력이 양호하고 도막 형성 온도는 1℃ 이상이다. 그 함량은 전체 도료 조성 중 15~30wt% 이며 15wt% 미만일 경우 공극이 증대되어 곰팡이가 증식할 수 있는 확률이 증대되고 따라서 항곰팡이 성능이 떨어진다. 반면, 30wt% 초과 시는 도료 박리 현상이 현상이 발생한다.

② 안료는 색상을 내는 역할과 함께 시멘트로 된 다습한 곳에 도장 시 물방울이 맺혀 알카리 성분이 용출하여도 그 색상이 변하지 않는 안료를 사용한다. 일반적인 색상 및 체질로서의 안료는 전체 도료 조성 중 20~40wt%이며 이때 20wt% 미만이면 은폐력이 떨어진다. 40wt% 이상이면 표면 공극의 증대로 내곰팡이성이 불량해 진다.

③ 특이 안료로는 고령토, 벤토나이트, 퍼라이트, 탈크 및 탄산칼슘으로 이루어진 군에서 1종 또는 그 이상으로 구성되며 상기 일반안료에 비해 비중과 입자크기가 작은 것이다. 전체 도료 조성 중 1~10wt%이며 1wt% 미만이면 은폐력이 떨어져 도료의 작업성이 불량해지고 10wt% 초과 시 저장성이 불량해진다.

④ 첨가제로는 증점제, 분산제, 소포제, 가소제, 동결 방지제 등을 적정 비율로 최적의 도료 상태 및 도장 상태를 유지하기 위하여 전체 조성물의 총 중량을 기준으로 1~15wt%로 사용할 수 있을 것이다.

한편, 항균제에 대하여는 이하에서 실시예로서 살펴보도록 한다.

규산염 광물질 중에서 사이클로규산염 및 필로규산염과, 점토 광물인 일라이트를 40%:40%:10%의 비율(wt%)로 분쇄 및 배합하였다. 은, 백금 및 아연 이온을 상기 광물질 혼합물에 첨가하여 무기 항균, 항진균 및 소취 조성물을 제조하였다(표 1 참조). 상기 조성물을 폴리프로필렌 수지의 총중량에 대하여 1 wt%로 혼합 및 성형하여 항균성, 항진균성 및 소취성을 평가하였다.

항균성은 필름압착법에 의해 평가하였으며, 다양한 균주에 대한 성능을 평가하기 위하여, 그램양성균, 그램음성균, 항생제 내성균 중 각 1종을 선택하여 이를 산술평균하였으며, AATCC(American Association of Textile Chemists and Colorists) 기준에 의해 90% 이상인 경우를 항균성이 있는 것으로 평가하였다.

항진균성은 바나나탄저균(Colletorichum musae, KACC 40947)을 사용하여 평가(ASTM G-21의 방미도측정법)하였으며, 90% 이상인 경우를 항진균성이 있는 것으로 평가하였다.

소취성은 암모니아 기체를 사용하여 가스검지관(gas detecting tube)법으로 소취율을 산출하였고, 90% 이상인 경우를 소취성이 있는 것으로 평가하였다.

본 실시예에서 제조한 무기 항균제의 조성과 이의 항균성, 항진균성 및 소취성 평가 결과를 표 1에 나타내었다.

사이클로규산염, 필로규산염 및 일라이트의 함량을 달리한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 항균제를 제조한 후, 이의 항균성, 항진균성 및 소취성을 평가하였다(표 2).

표 1 및 표 2에서 알 수 있듯이, 사이클로규산염, 필로규산염 및 일라이트의 함량을 변화시키면, 항균성, 항진균성 및 소취성이 약간 변화한다는 사실을 알 수 있다. 그러나 실시예 1 및 실시예 2의 경우 모두 우수한 항균성, 항진균성 및 소취성을 보였다.

[비교예 1]

상기 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 조성물과 비교하기 위하여, 2종의 규산염 광물의 혼합비율을 달리한 경우에 대하여 항균성, 항진균성 및 소취성을 평가하였다(표 3).

상기 비교예 1-1 및 1-2의 결과는, 실시예 1 및 실시예 2의 결과와 대비하여, 항균성, 항진균성 및 소취성 모두 열위인 것으로 나타났다.

[비교예 2]

규산염 광물을 1종류 만을 사용하여 항균 조성물을 제조한 경우에 대한 항균성, 항진균성 및 소취성을 평가하였다(표 4).

표 4에서 알 수 있듯이, 실시예 1 및 실시예 2의 결과와 대비하여, 규산염광물을 1종만 사용하는 경우에는, 항균성, 항진균성 및 소취성이 모두 현저히 감소하였다.

[비교예 3]

금속 이온을 2종만 사용하여 항균 조성물을 제조한 후, 항균성, 항진균성 및 소취성을 평가하였다(표 5).

표 5에서 알 수 있듯이, 실시예 1 및 실시예 2의 결과와 대비하여, 비교예 3-1 및 3-2의 조성물은 항균성 및 항진균성은 유지되었으나, 소취성이 저하되었다.

실시예 1 및 실시예 2의 조성물에 네오디뮴 이온을 추가로 포함시켜 항균 조성물을 제조하였다. 상기 항균 조성물에 포함되는 네오디뮴 이온의 함유량만큼 은 이온의 함량을 감소시켰다. 상기 무기 항균 조성물을 폴리에스테르 수지와 용융혼합한 후 압출방사하여 75 데니어 36 필라멘트 폴리에스테르 섬유를 제조하였고, 상기 폴리에스테르 섬유를 환편 조직으로 편직한 후 폴리우레탄 수지로 건식코팅하였다. 0.10 mm의 폴리우레탄 수지로 코팅되었음에도 불구하고, 란탄족 금속인 네오디뮴 이온을 포함하는 조성물을 함유하는 폴리에스테르 섬유는, 상기 네오디뮴 이온의 함유량이 0.10 wt%인 경우에 있어서도, 상기 조성물과 직접 접촉하지 아니하는 폴리우레탄 코팅의 표면에서도 우수한 항균성을 나타내었다(표 6 및 7).

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 항균도료에 따르면, 기존의 일반적인 항곰팡이 도료와는 달리 투과성 기능이 있어 도료 단독으로 항곰팡이 성능은 물론 이 특수 항곰팡이 도료를 도장 후에 다시 일반 도료를 도장하여도 항곰팡이 성능을 유지할 수 있다.

또한, 항균제의 경우 종래의 항균, 항진균 또는 소취 기능 중 하나 또는 두 가지 기능만을 갖는 조성물에 비하여, 본 발명의 조성물은 항균, 항진균은 물론, 소취 기능까지 갖추고 있다. 그리고 란탄족 금속 이온을 함유하는 본 발명의 조성물의 경우에는, 직접 접촉하는 영역 이외에, 상기 조성물과 직접 접촉하지 아니하는 영역까지도 항균, 항진균 및 소취 활성을 나타낸다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

Claims (9)

1. 수지 15~30wt%, 채색안료와 체질안료 20~40wt%, 채색안료와 체질안료에 비해 입자크기가 작은 특이안료 1~10wt%, 항균제 0.5~3wt% 및 기타 증점제, 분산제, 소포제, 가소제 및 동결방지제를 포함한 첨가제로 구성되고,
   상기 항균제는 두 가지 종류의 규산염광물, 한 가지 종류의 점토광물 및 은, 금, 아연, 칼슘 및 백금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 3종 이상의 금속이온을 포함하여 구성되고,
   상기 두 가지 종류의 규산염광물은 사이클로규산염, 필로규산염, 네소규산염, 텍토규산염, 이노규산염 및 소로규산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 항균도료.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 수지는 아크릴에멀젼 수지, 에틸렌 비닐 아세테이트 에멀젼 수지, 아크릴 실리콘 에멀젼 수지, 포타슘실리케이트 무기계 수지 중 1 종 이상으로 구성된 것을 특징으로 하는 항균도료.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 특이안료는 고령토, 벤토나이트, 퍼라이트, 탈크 및 탄산칼슘 중 1 종 이상으로 구성된 것을 특징으로 하는 항균도료.
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 한 가지 종류의 점토 광물은 일라이트인 것을 특징으로 하는 항균도료.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 항균제는 두 가지 종류의 규산염광물이 동일한 비율(wt%)로 포함되고, 두 가지 종류의 규산염 광물은 70~90wt%이며, 상기 한 가지 종류의 점토 광물은 10~30wt%이고, 나머지는 상기 3종 이상의 금속 이온인 것을 특징으로 하는 항균도료.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 항균제는 하나 이상의 란탄족 금속이온을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항균도료.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 항균제 조성 중 란탄족 금속이온은 0.05~10wt%인 것을 특징으로 하는 항균도료.