KR101490892B1 - 항균 및 방충기능을 가지는 더블캡슐이 함유된 액상도료 - Google Patents

항균 및 방충기능을 가지는 더블캡슐이 함유된 액상도료 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항균 및 방충기능이 우수하면서도 인체에 무해하여 친환경적인 새로운 액상도료에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 도료조성물과, 항균-방충 더블캡슐(10)을 포함하여 이루어지며, 상기 항균-방충 더블캡슐(10)은 방충물질이 함유된 심부(12)와, 항균물질이 함입된 항균리포좀(16)이 함유되어 상기 심부(12)를 감싸는 외벽부(14)로 이루어진 것을 특징으로 하는 항균 및 방충기능을 가지는 액상도료가 제공된다.

Description

항균 및 방충기능을 가지는 더블캡슐이 함유된 액상도료{double capsule containing liquid paint}
본 발명은 항균 및 방충기능을 가지는 더블캡슐이 함유된 도료에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 항균 및 방충기능이 우수한 새로운 액상도료에 관한 것이다.
항균 및 방충기능이 부여된 방향제, 세제, 섬유유연제, 도료 등의 다양한 제품이 제공되고 있다. 이러한 제품들은 항균 및 방충효과를 지속시키기 위해 흔히, 항균 및 방충물질을 캡슐화한 항균캡슐 및 방충캡슐을 제품에 혼합하여 제조된다.
한편, 방충물질에 의한 방충메카니즘은 방충물질의 방향성분에 의해 해충의 신경전달물질이 교란됨에 따른 것이고, 항균물질에 의한 항균메카니즘은 항균물질이 세균과 접촉함으로써 세균의 세포막이 파괴되거나 세포의 기능이 교란됨에 따른 것으로 알려져 있다. 따라서 방충기능을 발하기 위해서는 방충물질이 해충과 직접 접촉할 필요는 없으나, 항균효과를 기능을 발하기 위해서는 항균물질이 세균과 접촉될 필요가 있다.
그러나 종래의 항균캡슐은 항균물질이 벽물질에 둘러싸여 있기 때문에, 항균물질이 세균과 원활하게 접촉되지 못한다. 또한, 항균물질이 미량씩 방출되기 때문에, 항균물질의 농도가 MIC(minimum inhibitory concentration, 최소억제농도)에 미치지 못하여 항균효과가 미미하고, 항균효과가 속효성을 나타내지도 못한다.
대한민국 공개특허 제10-2005-0100587호(2005. 10. 19.)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 지속적이면서도 우수한 항균 및 방충기능을 가지며, 인체에 무해하여 친환경적인 새로운 액상도료를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 도료조성물과, 항균-방충 더블캡슐을 포함하여 이루어지며, 상기 항균-방충 더블캡슐은 방충물질이 함유된 심부(12)와, 항균물질이 함입된 항균리포좀(16)이 함유되어 상기 심부(12)를 감싸는 외벽부(14)로 이루어진 것을 특징으로 하는 항균 및 방충기능을 가지는 액상도료가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 방충물질은 정향오일, 계피오일, 편백오일, 고삼추출물, 고련피추출물, 천련자추출물 중에서 1종 이상이 사용되며,
상기 항균물질은 프로폴리스, 자몽종자추출물, 테르펜 중에서 1종 이상이 사용되며,
상기 항균-방충 더블캡슐은 전체 100중량부에 대해 0.5~10중량부 포함된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 항균리포좀(16)은 정제수 100중량부에 대해, 레시틴 1~5중량부, 알코올 5~50중량부, 카프릴릭·카프릭 트리글리세리드 5~15중량부, 항균물질 25~30중량부, 프로필렌글리콜 2~6중량부, 디이에이-세틸포스페이트 0.2~0.7중량부, 디소듐 이디티에이 0.02~0.1중량부를 유화시켜서 제조된 것이며,
상기 외벽부(14)는 멜라민 100중량부에 대해, 포름알데히드 160~165중량부, 물 10~15중량부와 상기 항균리포좀 12~15중량부를 혼합하고, 알칼리를 첨가하여 용액의 pH를 알칼리성으로 조절하여 제조된 벽물질용액으로 이루어진다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 함유된 항균-방충 더블캡슐에 의해 항균 및 방충효과를 가지는데, 항균-방충 더블캡슐이 방충물질이 함유된 심부(12)가 항균물질이 함입된 항균리포좀(16)을 함유하는 외벽부(14)로 캡슐화된 것으로서, 상기 방충물질에 의한 방충효과와 상기 항균리포좀(16)에 의한 항균효과가 우수하다.
특히, 본 발명에 사용된 더블캡슐은 항균물질이 외벽부(14)에 함유되어 항균물질이 세균과 직접 접촉되기 때문에, 항균물질에 의한 항균효과가 우수하며, 또한, 항균물질이 외벽부에 직접 혼합되는 것이 아니라, 항균물질이 함입된 항균리포좀(16)이 외벽부(14)에 함유되어, 항균물질이 항균리포좀(16)에서 서서히 방출되므로 항균효과가 지속성도 가진다.
뿐만 아니라, 항균-방충 더블캡슐에 사용된 방충물질과 항균물질이 천연물질이기 때문에 인체에도 무해하고 환경친화적이다.
따라서 본 발명에 의한 도료는 건축물, 가구, 가전제품를 비롯하여 다양한 제품에 코팅이 가능하며, 본 발명에 의한 도료가 코팅된 제품은 우수하면서도 지속적인 항균 및 방충성을 가진다.
도 1은 본 발명에 의한 항균-방충 더블캡슐의 단면도
도 2와 도 3은 본 발명에 의한 도료의 항균성 시험성적서
도 4는 본 발명에 의한 도료의 방충성 시험성적서
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
본 발명은 도료조성물과, 항균-방충 더블캡슐을 포함하여 이루어지는 항균 및 방충기능을 가지는 액상도료이다.
상기 도료조성물은 수지와, 용매, 안료 등을 포함하여 이루어지는 통상의 도료조성을 가진다. 그리고 상기 항균-방충 더블캡슐(10)은 본 도료에 항균 및 방충성을 부여하기 위한 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 방충물질이 함유된 심부(12)와, 심부(12)를 감싸는 외벽부(14)로 이루어지는데, 상기 외벽부(14)에는 항균물질이 함입된 항균리포좀(16)이 함유된다.
이러한 항균-방충 더블캡슐(10)은 다음과 같은 방법으로 제조된다.
1) 더블캡슐(10)의 심부(12)를 형성할 심물질용액을 제조한다.
심물질용액에는 방충물질이 포함되는데, 방충물질로는 방충성을 가지는 천연물질이 사용된다. 사용가능한 방충물질의 종류가 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 정향오일, 계피오일, 편백오일, 고삼추출물, 고련피추출물, 천련자추출물 등이 1종 이상으로 사용된다.
정향오일은 정향(clove)에서 추출한 오일이고, 계피오일은 계피(Cinnamon)에서 추출한 오일이며, 편백오일은 편백나무잎에서 추출한 오일로서, 이들은 모두 방충기능을 가진다.
고삼추출물, 고련피추출물, 천련자추출물은 각각 고삼, 고련피, 천련자의 유효성분을 열수추출법 또는 용매추출법 등과 같은 공지된 추출법으로 추출한 것이다. 고삼(苦蔘)은 장미목 콩과의 여러해살이풀로서, 방충기능 및 항균기능을 가진다. 고련피(苦練皮)는 멀구슬나무의 수피 또는 근피로서, 살충 및 방충효과를 가진다. 천련자(川練子)는 멀구슬나무의 열매로서, 살충 및 방충효과를 가지며, 황색포도상구균에 대한 항균작용도 가진다.
심물질용액은 아라비아검, 젤라틴, 알긴산나트륨 등과 같은 고분자물질에, 정제수, 계면활성제, 방충물질을 혼합하고 유화시켜 제조된다. 바람직하게는 정제수 100중량부에 계면활성제 2~3중량부, 전술한 고분자물질 3~5중량부를 혼합하여 기본용액을 만들고, 방충물질 100중량부에 대해 상기 기본용액을 15~20중량부 혼합하여 유화시켜서 심물질용액을 제조한다.
2) 항균리포좀(16)을 제조한다.
항균리포좀(16)은 리포좀에 항균물질이 함입된 것이다. 항균물질로는 항균기능을 가지는 천연물질이 사용되는데, 사용가능한 물질의 종류가 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 프로폴리스(Propolis), 자몽종자추출물(Grapefruit Seed Extract), 테르펜(Terpene)이 1종 이상 사용된다. 상기 각 물질이 항균활성반응을 보이는 균의 종류가 다르기 때문에, 항균물질을 1종 이상 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다
본 발명에서는 전술한 항균물질을 레시틴에 함입시켜서 항균리포좀(16)을 제조한다. 레시틴(lecithin)은 세포막의 중요한 구성성분 중 하나인 인지질의 일종이다.
공지된 나노 캡슐레이션 기술을 이용하여 항균리포좀(16)을 제조하는데, 구체적으로는 정제수에 레시틴, 용매, 항균물질을 혼합하고 고압유화기를 이용하여 유화시킨다. 항균리포좀(16)의 직경이 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 500㎚를 넘지 않는 크기로 제조된다.
바람직하게는 정제수 100중량부에 대해, 레시틴 1~5중량부, 알코올 5~50중량부, 카프릴릭·카프릭 트리글리세리드(caprlic and Capric triglyceride) 5~15중량부, 항균물질 25~30중량부, 프로필렌글리콜(Propylene Glycol) 2~6중량부, 디이에이-세틸포스페이트(DEA-Cetyl Phosphate) 0.2~0.7중량부, 디소듐 이디티에이(Disodium EDTA) 0.02~0.1중량부로 혼합하여 항균리포좀(16)을 제조된다.
3) 더블캡슐(10)의 외벽부(14)를 형성할 벽물질용액을 제조한다.
벽물질용액은 폴리우레탄, 폴리비닐알콜, 에폭시, 아크릴, 멜라민 등과 같은 합성 고분자물질 또는 젤라틴, 한천, 아라비아검, 키토산 등의 천연 고분자물질을 주성분으로 하고, 이에 계면활성제, 항균리포좀(16)을 혼합하고 유화시켜 제조된다.
특히, 본 발명에서는 상기 벽물질용액의 주성분을 이루는 고분자물질의 사슬구조에 항균리포좀(16)이 삽입되는 형태를 취하도록 함으로써, 항균리포좀이 벽물질용액에서 겉돌지 않고 고르게 혼합되도록 한다. 이를 위해서는 벽물질용액의 제조시에 벽물질용액의 주성분을 이루는 상기 고분자물질의 사슬구조를 느슨하게 하여 고분자물질의 사슬구조에 항균리포좀(16)이 삽입되도록 하고 고분자물질의 사슬구조를 원상태로 복원시키는 방법을 사용하거나, 또는 고분자물질의 중합반응시에 항균리포좀(16)을 혼합함으로써 고분자물질이 중합되는 과정에서 형성되는 사슬구조에 항균리포좀(16)이 삽입되도록 하는 등 사용되는 고분자물질의 종류에 따라 다양한 방법이 사용된다.
고분자물질로 폴리우레탄수지를 사용하는 경우를 예로 들면, 폴리우레탄수지에 에탄올과 항균리포좀(16)을 혼합하여 교반하는데, 이와 같이 하면, 폴리우레탄수지의 사슬구조가 에탄올에 의해 느슨해지고, 항균리포좀(16)은 폴리우레탄수지의 느슨해진 사슬구조에 삽입되된다. 그리고 에탄올을 제거하면 폴리우테탄수지의 사술구조가 원래상태로 복원되어 항균리포좀(16)이 폴리우레탄의 사슬구조에 삽입된 상태가 유지된다.
바람직하게는 벽물질용액의 주성분으로 경제성 및 취급성이 우수한 멜라민을 사용하는데, 멜라민 100중량부에 대해 포름알데히드 160~165중량부, 물 10~15중량부, 항균리포좀 12~15중량부를 혼합하고, 이에 2% NaOH를 가하여 용액의 pH를 8.5로 조절하고, 80℃로 가열하여 벽물질용액을 제조한다.
이와 같이 하면, 멜라민과 포름알데히드가 중합하여 멜라민수지가 생성되면서, 멜라민수지의 사슬구조에 항균리포좀이 삽입된다.
4) 벽물질용액을 이용하여 심물질용액을 캡슐화시킨다.
공지된 마이크로캡슐 제조방법으로 심물질용액을 캡슐화시킨다. 바람직하게는 심물질용액 100중량부에 대해 벽물질용액 20~25중량부, 물 20~30중량부를 혼합하고 온도를 60℃로 하여 교반한 다음, 냉각시켜서 산용액을 첨가하여 교반물의 pH를 5 정도로 조절한다.
이와 같이 하면 심물질용액이 벽물질용액에 의해 캡슐화되어 방충물질이 하함유된 심부(12)가 항균리포좀(16)이 함유된 외벽부(14)로 캡슐화된 더블캡슐(10)용액이 제조된다. 이 용액은 페이스트상태이다.
외벽부(14)의 두께가 과도하게 두꺼우면 심부(12)에 함유된 방출물질이 외부로 원활하게 방출되지 못하게 되므로 외벽부(14)의 두께를 적적한 수준으로 조절할 필요가 있는데, 이를 위해 전술한 바와 같이, 심물질용액 100중량부에 대해 벽물질용액이 20~25중량부 사용된다. 벽물질용액이 상기 수준 미만이면 향균물질의 양이 충분하지 않아서 더블캡슐의 항균효과가 미미하고, 상기 수준을 초과하면, 벽물질이 과도하게 두껍게 형성되어 방충물질이 외부로 원활하게 방출되지 못하게 되므로 방충효과가 미미해진다.
이와 같이 제조된 항균-방충 더블캡슐을 도료조성물에 혼합하여 도료를 제조한다. 제조되는 도료가 수성인 경우에는 전술한 바와 같이 페이스트상태인 항균-방충 더블캡슐 용액을 그대로 혼합하고, 도료가 유성인 경우에는 항균-방충 더블캡슐용액을 건조시켜서 항균-방충 더블캡슐을 분말화한 다음, 항균-방충 더블캡슐을 혼합한다.
항균-방충 더블캡슐의 혼합량이 증가할수록 도료의 항균 및 방충효과가 상승될 것이나, 도포성, 은폐성 등과 같은 도료의 기본적인 물성이 저하되어, 도료의 전체적인 품질이 저하될 우려가 있다. 따라서 이러한 점을 고려하여 항균-방충 더블캡슐의 혼합량을 조절하는데, 바람직하게는 항균-방충 더블캡슐은 도료 100중량부에 대해 0.5~10중량부 혼합된다.
<실시예>
항균-방충 더블캡슐 제조
정제수 80g에 Tween 20(상표명, PEO(20)-Sorbitan Monolaurate) 2g, 아라비아검 5g, 도데실벤젠술페이트 나트륨 0.5g을 혼합하여 만든 기본용액 5g에 방충물질 32g을 혼합하여 유화기에서 유화시켜 심물질용액을 제조하였다. 방충물질로는 정향오일, 계피오일, 편백오일, 고삼 및 고련피추출물을 동량으로 혼합하여 사용하였다.
정제수 100중량부에 대해, 레시틴 4중량부, 알코올 10중량부, 카프릴릭·카프릭 트리글리세리드 15중량부, 항균물질 30중량부, 프로필렌글리콜 5중량부, 디이에이-세틸포스페이트 0.2중량부, 디소듐 이디티에이 0.1중량부를 고압유화기에서 유화시켜서 항균리포좀을 만들었다. 항균물질로는 프로폴리스, 자몽종자 추출물, 테레펜을 1:5:4로 혼합한 혼합액을 사용하였다.
제조된 항균리포좀 10g을 멜라민 75g, 37% 포름알데히드 122g, 물 15g과 혼합하고, 2% NaOH용액을 가하여 pH를 8.5로 맞춘 다음, 80℃로 가열하여 벽물질용액을 제조하였다.
제조된 심물질용액 108g에 벽물질용액 25g, 물 27g, 환원용액으로 글루코스 3g을 혼합하여 60℃로 승온하여 교반시킨 다음, 교반용액을 냉각시키고, 10% 시트르산을 첨가하여 교반용액의 pH를 5정도로 조절하여 항균-방충 더블캡슐을 제조하였다.
도료 제조
제조된 항균-방충 더블캡슐 용액을 시판되는 수성도료 100중량부에 대해 10중량부 혼합하여 항균 및 방충기능을 가지는 도료를 제조하였다.
항균성 및 방충성 테스트
제조된 도료를 시료로 하여 항균 및 방충성능을 테스트하였다. 방충성능 테스트를 위해서는 진드기 기피실험을 하였다.
테스트결과, 도 2 내지 3에 게재된 시험성적서를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 시료는 99.9%의 우수한 항균성능을 보였다.
또한, 도 4에 게재된 시험성적서를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 시료는 최소 84.3%의 우수한 진드기 기피성, 즉, 방충성을 보였다.

Claims (3)

  1. 수지와, 안료와, 용매와, 항균-방충 더블캡슐(10)을 포함하여 이루어지며,
    상기 항균-방충 더블캡슐(10)은 방충물질이 함유된 심부(12)와, 항균물질이 함입된 항균리포좀(16)이 함유되어 상기 심부(12)를 감싸는 외벽부(14)로 이루어진 것을 특징으로 하는 항균 및 방충기능을 가지는 액상도료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방충물질은 정향오일, 계피오일, 편백오일, 고삼추출물, 고련피추출물, 천련자추출물 중에서 1종 이상이 사용되며,
    상기 항균물질은 프로폴리스, 자몽종자추출물, 테르펜 중에서 1종 이상이 사용되며,
    상기 항균-방충 더블캡슐(10)은 전체 100중량부에 대해 0.5~10중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 항균 및 방충기능을 가지는 액상도료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 항균리포좀(16)은 정제수 100중량부에 대해, 레시틴 1~5중량부, 알코올 5~50중량부, 카프릴릭·카프릭 트리글리세리드 5~15중량부, 항균물질 25~30중량부, 프로필렌글리콜 2~6중량부, 디이에이-세틸포스페이트(DEA-Cetyl Phosphate) 0.2~0.7중량부, 디소듐 이디티에이(Disodium EDTA) 0.02~0.1중량부를 유화시켜서 제조된 것이며,
    상기 외벽부(14)는 멜라민 100중량부에 대해, 포름알데히드 160~165중량부, 물 10~15중량부와 상기 항균리포좀 12~15중량부를 혼합하고, 알칼리를 첨가하여 용액의 pH를 알칼리성으로 조절하여 제조된 벽물질용액으로 이루어진 것을 특징으로 하는 항균 및 방충기능을 가지는 액상도료.
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