KR101871963B1 - 항균 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

항균 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항균 조성물 및 이의 제조방법에 관한 발명으로, 열가소성 수지, 나트륨 양이온(Na+)과 은 양이온(Ag+)의 양이온 교환반응으로 얻어진 은을 함유하는 제올라이트(Zeolite) 및 커큐민(Curcumin);을 포함하는 항균 조성물 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 천연물질인 커큐민을 이용함으로써 고가의 은 함량을 줄이면서도 우수한 항균 효과를 가지는 항균 조성물을 제조할 수 있으며, 상기 은을 함유하는 제올라이트와 커큐민 복합체에 분산제를 더 첨가함으로써 분산성이 향상된 항균 조성물을 제조할 수 있다.

Description

항균 조성물 및 이의 제조방법{Antibiotic compound and manufacturing method thereof}
본 발명은 항균 조성물 및 이의 제조방법에 관한 발명이다. 구체적으로 은을 함유하는 제올라이트에 커큐민을 혼합하여 항균성 및 분산성이 증대된 항균 조성물 및 이의 제조방법에 관한 발명이다.
최근 위생에 대한 관심이 증가하면서 식품, 의료기기, 의약품, 전가기기, 섬유 등에서 항균소재에 대한 관심이 증대되고 있다. 특히 식품 포장 시장 규모는 2019년에 약 3억 달러에 이를 것으로 전망된다.
이와 같은 항균소재의 경우 아연, 동, 은 이온 등과 같은 금속 이온들이 항균성을 나타내는 것으로 알려져 있는바, 이들을 통해 얻을 수 있다. 이 중 항균성 이온들을 무기계 담체에 침지시킨 무기계 항균소재가 지속적으로 주목 받고 있다.
무기계 항균소재는 항균성을 나타내는 아연, 동, 은 이온 등의 금속 이온들을 무기계 담체에 침지시킨 것으로, 이러한 무기계 담체는 수지 등에 첨가, 혼합되어 항균력이 부여된 무기계 항균소재를 제공한다.
다만, 금속 이온들을 무기계 담체에 침지시키는 경우, 무기계 담체 내 기존에 존재했던 양이온이 많은 경우, 항균력이 감소하는 문제가 있을 수 있다.
또한, 무기계 항균소재를 제공하기 위해, 수지에 항균성 이온을 첨가하는 경우, 수지와의 상용성이 떨어져 결과적으로 항균성 이온이 수지의 국부적인 곳에 응집되는 현상을 가져와, 항균소재의 항균력이 떨어지는 문제점이 있었다.
한편, 은은 고가의 귀금속으로 이를 이용하여 항균 소재로 이용시 경제성 면에서 경쟁력이 떨어지는 문제가 있었으며, 은 함유량이 많은 경우, 은을 세척하는 공정이 더 요구되어 공정이 복잡해지는 문제가 있었다.
이에 본 발명자들은 은을 함유하는 제올라이트에 커큐민을 사용함으로써, 은이 가지는 항균 효과를 유지하면서도 은의 사용량을 줄일 수 있고, 공정을 단순화할 수 있다는 점을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
대한민국공개특허 제10-2013-0050834호
본 발명은 열가소성 수지, 나트륨 양이온(Na+)과 은 양이온(Ag+)의 양이온 교환반응으로 얻어진 은을 함유하는 제올라이트(Zeolite) 및 커큐민(Curcumin);을 포함하는 항균 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 나트륨 양이온(Na+)과 은 양이온(Ag+)의 양이온 교환반응을 통해 은을 함유하는 제올라이트(Zeolite)를 제조하는 제1단계; 상기 은을 함유하는 제올라이트에 커큐민을 혼합하는 제2단계; 및 상기 제2단계에 열가소성 고분자를 첨가하는 제3단계;를 포함하는 상기 항균 조성물의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기 항균 조성물을 포함하는 항균 수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 제1양태는 열가소성 수지, 나트륨 양이온(Na+)과 은 양이온(Ag+)의 양이온 교환반응으로 얻어진 은을 함유하는 제올라이트(Zeolite) 및 커큐민(Curcumin);을 포함하는 항균 조성물을 제공한다.
본 발명의 제2양태는 나트륨 양이온(Na+)과 은 양이온(Ag+)의 양이온 교환반응을 통해 은을 함유하는 제올라이트(Zeolite)를 제조하는 제1단계; 상기 은을 함유하는 제올라이트에 커큐민을 혼합하는 제2단계; 및 상기 제2단계에 열가소성 고분자를 첨가하는 제3단계;를 포함하는 제1양태에 따른 상기 항균 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제3양태는 상기 제1양태에 따른 항균조성물을 포함하는 항균 수지 조성물을 제공한다.
이하, 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명은 Zeolite 4A type을 이용해 제올라이트 내 나트륨 양이온을 양이온 교환 반응을 통해 항균성을 갖는 은 양이온으로 치환하고, 커큐민을 포함함으로써, 무기계 항균 기능성 분말 소재의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 제올라이트에 다량의 은 양이온(Ag+)이 나트륨 양이온(Na+)와 이온 교환 반응 함으로써 제조될 수 있다. 이 때, 나트륨 양이온 이외에 은 양이온과 치환 가능한 양이온, 예를 들면 Ca2 +, Mg2 +와도 치환 가능하다. 본 발명에 따르는 은 양이온은 제올라이트 내에 이온결합한 상태로 존재한다.
상기 은 양이온을 함유하는 제올라이트는 균의 단백질 합성을 방해하는 방식으로 세균을 사멸시켜 살균 및 항균 효과를 나타낸다.
예컨대, 본 발명에 따르는 은 양이온 및 커큐민을 함유한 제올라이트는 수중에서 커큐민 또는 은 양이온이 용출될 수 있으며, 용출된 커큐민 또는 은 양이온은 미생물인 세균 내 단백질의 -SH, COO-, 또는 OH- 이온을 흡착 결합하여 세포 변형을 일으킬 수 있으며, 축합-탈수 반응으로 이어져 세균의 신진 대사 및 에너지 대사 호흡 등을 어렵게 함으로써, 세균을 사멸시킬 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 은은 은 양이온(Ag+)을 의미할 수 있다. 은 양이온은 염화은을 제외하고는, 대부분 Ag+ 이온 형태로 존재하기 위해 액상으로 존재하며, 고체로는 은 양이온을 형성하기 어려움이 있을 수 있다. 특히, 염화은의 경우 그 결합이 금속결합 중 강한 편이어서, 은 양이온 형성이 어려울 수 있다.
한편, 은(Ag) 미세분말 등은 은 양이온을 형성하지 않으며, 은 양이온이 항균력을 지닌다.
커큐민 [(1,7-bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1, 6-heptadiene-3,5-dione), diferuloylmethane]은 울금(Curcuma longa)의 구근에서 추출한 심황(turmeric)의 주색소 성분을 의미할 수 있으며, 그 외 다양한 원천으로부터 얻을 수 있다. 한편, 커큐민의 화학식은 C21H20O6이고 분자량은 368.38이며, 동인도산의 생강과에 속하는 식물인 Curcuma longa Linn(Zingiberaceae)의 뿌리에서 추출되어 인도음식에 널리 사용되어 온 폴리페놀성분의 노란색 향신료로 심황(turmeric)의 커큐미노이드(curcuminoid)이다. 식품첨가물에서는 노란색 색소로 사용되며 향신료로 이용되고 있다.
한편, 커큐민은 천연물질로써 본 발명의 항균 조성물로 이용하는데 200 ℃ 이상의 분해 온도와 화학적 안정성을 지닌 특성이 있어 범용수지 복합화 및 이들의 항균 특성에 효과를 낼 수 있다.
제올라이트는 복수의 기공을 갖는 결정성 알루미노실리케이트(crystalline aluminosilicate)로 정의될 수 있다. 상기 제올라이트는 규소(Si)와 알루미늄(Al)이 산소원자를 통해 삼차원적으로 연결되어 형성되는 무기 고분자(inorganic polymer) 물질로서 보통 1㎛ 크기의 미세한 결정 크기를 갖는다. 이들은 종류에 따라 다양한 모양과 0.3nm 내지 10nm 크기의 나노기공(nanopore)을 가지는 것을 구조적 특징으로 한다.
본 발명에 있어서 제올라이트는 A형 제올라이트, X형 제올라이트, Y형 제올라이트, 고실리카 제올라이트, 소우덜라이트, 모오데나이트, 애낼나이트, 클리노프틸로라이트, 캐비라이트, 및 에니노나이트를로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
바람직하게는 상기 제올라이트는 Zeolite 4A type 일 수 있다.
본 발명의 경우, Zeolite 4A type을 이용해 Zeolite 내 나트륨 양이온을 양이온 교환 반응을 통해 항균성을 갖는 은 양이온으로 치환하고 커큐민과 혼합함으로써 무기계 항균 기능성 분말 소재 발명한 것에 특징이 있다.
상기 제올라이트 대 커큐민의 중량비는 1:4 내지 1:1 일 수 있다. 중량비가 1:4 초과하는 경우, 항균력 증대에 도움이 되지 않는 문제가 있을 수 있고, 1:1 미만인 경우, E. Coli에 대한 항균 특성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
상기 은의 함량은 제올라이트 10 g 기준으로 0.06몰 내지 0.22 몰일 수 있다. 은 함량이 많은 경우 은 세척에 많은 공정이 필요하며, 고가의 은을 사용하기 때문에 경제성 면에서 불리할 수 있으며, 은은 중금속으로 누적될 수 있는 문제가 있을 수 있다.
바람직하게는 상기 나트륨 양이온과 은 양이온의 몰비는 1 : 0.3 내지 1 : 1.5일 수 있다. 나트륨 양이온과 은 양이온의 몰비가 1 : 0.3 미만인 경우, 항균도가 낮아지는 문제가 있을 수 있다. 나트륨 양이온과 은 양이온의 몰비가 1 : 1.5를 초과하는 경우, 많은 양의 은 양이온 사용으로 이온 치환되지 않은 은 양이온을 세척과정을 통해 제거해야 함에 따라 경제적 비용이 많이 발생하는 문제가 있을 수 있다.
일 실시형태에서, 나트륨 양이온 및 은 양이온의 몰비는 1 : 1.2일 수 있다.
상기 열가소성 수지는 PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene- Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylen terephthalate)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명에서는 은을 포함하는 제올라이트에 열가소성 수지를 더 포함할 수 있다. 은을 포함하는 제올라이트에 열가소성 수지를 더 포함하는 경우, 구조적으로 열가소성 수지의 높은 점성으로 인하여 은 양이온의 양이 충분히 많지 않으면, 폴리프로필렌이 은을 함유하는 제올라이트를 감싸고, 균이 은 양이온에 의해 대사 장애를 가질 확률이 적어, 부분적으로만 항균 효과가 발생하는 문제가 있을 수 있다.
본 발명은 분산제를 더 포함할 수 있다.
상기 분산제는 탄산칼슘, 아연아세테이트, 실리카 분말, 이산화티타늄, 스테아르산, 고급 지방산 및 그의 염에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
바람직하게는 상기 분산제는 탄산칼슘 일 수 있다.
바람직하게는 상기 분산제의 함량은 열가소성 수지 1 중량부 기준으로 0.01 내지 5 중량부일 수 있다. 상기 분산제의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우에는 항균력 발현이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 상기 분산제의 함량이 5 중량부를 초과하는 경우에는 과량의 항균제 처방으로 인해 경제적 비용 발생이 높은 문제가 있을 수 있다.
본 발명은 나트륨 양이온과 은 양이온의 양이온 교환반응을 통해 은을 함유하는 제올라이트(Zeolite)를 제조하는 제1단계; 상기 은을 함유하는 제올라이트에 Curcumin을 혼합하는 제2단계; 및 상기 제2단계에 열가소성 고분자를 첨가하는 제3단계;를 포함하는 제1양태에 따른 항균 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 제2단계의 용매는 물, 또는 알코올 일 수 있다.
이 때 알코올은 커큐민의 용해가 보다 용이하게 이루어지도록 하는 역할을 할 수 있다.
상기 알코올은 바람직하게는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로필 알코올, 부탄올, 또는 펜탄올일 수 있다.
상기 제2단계는 커큐민과 함께 개질된 키토산(chitosan)을 더 첨가하는 것일 수 있다. 개질된 키토산은 커큐민의 용매에 대한 분산 안정성을 향상시킬 수 있으며, 용해도를 개선할 수 있다.
상기 제3단계는 열가소성 고분자와 함께 활제를 더 첨가하는 것일 수 있다.
상기 활제는 아연스테아레이트, 왁스, 또는 탈크일 수 있다.
상기 활제를 제3단계에 첨가함으로써 분산 효과 증대 및 흐름값(melt index) 증가 방지 효과를 기대할 수 있다.
본 발명은 제1양태에 따른 항균 조성물을 포함하는 항균 수지 조성물을 제공한다.
본 발명은 아래의 미생물을 제1양태에 따른 항균 조성물에 노출시키는 단계를 포함하는, 황색포도상구균, 대장균, 구제역 바이러스, 돼지 콜레라 바이러스, 및 뉴캐슬병 바이러스로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 바이러스에 대한 살바이러스용, 또는 살모넬라균, 및 브루셀라균으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 균으로 이루어지는 군으로부터 선택된 미생물을 제거하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 천연물질인 커큐민을 이용함으로써 고가의 은 함량을 줄이면서도 우수한 항균 효과를 가지는 항균 조성물을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 은을 함유하는 제올라이트와 커큐민 복합체에 분산제를 더 첨가함으로써 분산성이 향상된 항균 조성물을 제조할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 상기 항균 조성물의 제조방법으로 은 세척 공정이 단순화된 항균 조성물의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 은 양이온(Ag+) 치환 반응을 통한 무기계 항균 분말 소재 제조방법에 관한 모식도이다.
도 2는 Ag-Zeolite/Curcumin 혼합 분말 샘플 제조방법에 관한 모식도이다.
도 3은 개질된 키토산을 더 포함한 Ag-Zeolite/Curcumin 혼합 분말 샘플 제조방법에 관한 모식도이다.
도 4는 Ag-Zeolite/Curcumin 구조에 대한 모식도이다.
도 5은 질산은 함량에 따른 분말 샘플의 XPS 분석 그래프이다.
도 6는 각 항균 기능성 고분자의 compounding pellets의 샘플 사진이다.
도 7는 Ag-zeolite/Curcumin 및 Curcumin 분말의 TGA 분석 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 XPS-EDS 분석을 통한 원소조성비 비교를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 SEM/EDS 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 항균력 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 XPS 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 12는 항균 기능성 고분자 소재 sheets 샘플에 대한 항균력 분석 결과 사진이다(시험 방법: ISO 22196).
도 13은 항균 기능성 고분자 소재 sheets 샘플에 대한 항균력 분석 결과 사진이다(시험 방법: ISO 22196).
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
참조예 : 기초 물성
Zeolite 4A type (코스모촉매), 질산은 수용액 (1M, Aldrich), Methanol(Samchun) 제품을 사용하였다. Zeolite 4A type의 화학조성은 표 1과 같다.
Chemical composition
Na2O 17-19
Al2O3 28.5-29.5
SiO2 33-34.5
H2O 18-21
제조예 1 : 개질된 키토산의 제조방법
키토산(Chitosan)을 아세트산 수용액 2%에 넣어 5% 키토산 용액을 제조하였다. 그 후 NaOH 용액 2M을 이용하여 pH를 5로 조절하였다. 폴리비닐피롤리돈(PVP) (키토산의 0.1%)과 소듐 트리페닐 포스페이트 용액(TPP) (0.125% w/v in water)를 TPP 용액 : 키토산 용액의 중량비가 3 : 1이 되도록 하여 첨가한 후, 1000rpm으로 20분간 교반하였다.
상기 개질된 키토산에 커큐민 투입했으며, 이 때 개질된 키토산 : 커큐민의 중량비는 1 : 10이었다. 도 3은 개질된 키토산을 더 포함한 Ag-Zeolite/Curcumin 혼합 분말 샘플 제조방법에 관한 모식도이다.
실시예 1: 질산은 첨가 몰수에 따른 은 양이온을 함유하는 제올라이트의 제조방법
질산은을 탈이온수에 일정한 농도인 1M로 용해시킨 후, 질산은 용액에 4A type 제올라이트를 담지하고, 기계적 교반기를 이용하여, 100 rpm으로 약 30분 교반하였다. 이때 이온 교환이 잘 일어나도록 35% 과산화수소 (H2O2)를 3ml 투입하였다. 교반이 끝난 후, 거름종이 또는 미세기공 천을 이용하여 걸렀다. 그 후, 미반응 질산은을 제거하기 위해 탈이온수로 3회 세척하고 이를 거른 후, 최종적으로 은을 함유하는 제올라이트를 수분이 없도록 하기 위해 강제순환식 오븐에서 110 ℃로 6시간 이상 건조하였다.
실시예 1에 따른 은(Ag) 첨가량은 각각 0.02 mol, 0.06 mol, 0.10 mol, 0.12mol이며, 구체적인 조성은 하기 표 2와 같다. 표 2는 은 첨가 몰수에 따른 Ag-Zeolite 샘플의 조성을 나타낸 것이다.
Figure 112016103920499-pat00001
실시예 1과 같이 질산은 수용액의 Ag 양이온의 몰수에 따른 항균 기능성 분말 샘플을 제조하였다. 질산은의 함량에 따른 제올라이트의 나트륨 양이온의 은 양이온으로 치환 정도를 판단하기 위해 XPS 분석 실시하였으며 이 때 샘플 중 은 양이온의 몰수가 가장 적은 Ag-Zeolite2 선정하여 샘플데이터 분석 진행하였다. 이에 대한 결과 데이터는 실험예 1에 나타내었다.
실시예 2: 은 양이온과 나트륨 양이온의 몰 비에 따른 양이온 치환된 제올라이트
은 양이온과 나트륨 양이온의 몰 비에 따른 양이온 치환된 제올라이트와 커큐민 혼합 분말 샘플을 제조하였다.
이 때, 각 조성물의 함량은 표 3과 같다. 이에 대한 실험 데이터는 실험예 2에 나타내었다.
샘플 이름 Ag 첨가량(mol) Zeolite (g) AgNO3(g) Curcumin (g)
Ag-zeolite 1.1 0.11 5 5.42 1.25
Ag-zeolite 0.8 0.08 3.94
Ag-zeolite 0.5 0.05 2.46
Ag-zeolite 0.3 0.03 1.48
실시예 3: Ag -zeolite/ Curcumin 혼합 분말 샘플 제조
커큐민을 미리 제조된 은 양이온으로 치환된 제올라이트와 80wt%:20wt% 비율로 교반한 후 건조하여 분말 샘플을 제조하였다.
구체적으로 건조한 Ag-Zeolite 4 g, 커큐민 1 g을 메탄올 20 ml에 넣고 상온에서 1시간 이상 교반하였다. 그 후, 80 ˚C의 강제순환식 오븐에서 18시간 이상 건조하여, Ag-Zeolite/curcumin 혼합 분말을 제조하였다. 도 4는 Ag-Zeolite/Curcumin 구조에 대한 모식도이다.
비교예 1: Curcumin 샘플의 제조
수지와의 혼용성을 고려, 커큐민 (강황, Aldrich) 100wt%인 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 분말 샘플을 제조하였다.
실시예 4: Ag -zeolite/ Curcumin와 폴리프로필렌 복합체
먼저, henckel mixer에 폴리프로필렌, Ag-zeoilte, 탄산칼슘, 탈크, 스테아레이트 아연을 넣고 고속으로 교반하였다. 잘 혼합된 재료를 Twin-screw extruder(Siemens) 이용하여 복합화 하였다. 이때 복합화 조건은 교반된 재료를 twin extruder의 hopper에 투입하고, screw speed 300rpm, extruder chamber의 온도를 180 (hopper, 6 chamber, die)에서 복합화하였다. 복합화 후 수냉 방식으로 이를 냉각하였다.
표 4에 실시예 4에 따른 복합체의 조성 비율을 나타내었으며, 이 때 커큐민의 함량은 0.8%이었다.
비교예 2: Ag -Zeolite 2와 폴리프로필렌 복합체
Ag-Zeolite/Curcumin 대신에 Ag-Zeolite 2를 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 제조하였다. 표 4에 비교예 2에 따른 복합체의 조성 비율을 나타내었다.
비교예 3: Curcumin과 폴리프로필렌 복합체
Ag-Zeolite/Curcumin 대신에 비교예 1의 Curcumin을 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 제조하였다. 표 4에 비교예 3에 따른 복합체의 조성 비율을 나타내었다.
Figure 112016103920499-pat00002
실험예 1: 은 첨가 몰수에 따른 은을 함유하는 제올라이트 분석
질산은 함량 변화에 따른 은 양이온의 치환 비율을 확인하기 위해 각 함량의 무기계 항균 분말 소재 샘플의 XPS 측정하였다. 또한, 샘플의 원소 조성 비율 데이터 분석을 통해 기존 무처리 제올라이트의 원소 조성과 비교하였고, 은 및 나트륨 원소의 조성 변화 관찰을 통해 최적의 질산은의 농도를 판단하였다.
도 5는 질산은 함량에 따른 분말 샘플의 XPS 분석 그래프이며, 표 5는 질산은 첨가량에 따른 각 샘플의 원소 조성 비율을 나타낸 것이다.
Sample name AgNO3 (ml) Ag3d O1s Na1s C1s Si2P Al2p
Zeolite 0.53 46.47 10.54 13.83 15.02 13.6
Ag-Zeol 2 20 6.37 40.01 5.93 23.43 14.41 9.85
Ag-Zeol 6 60 14.57 46.08 0.64 12.57 12.82 13.33
Ag-Zeol 10 100 14.96 46.98 0 11.92 13.39 12.76
Ag-Zeol 12 120 14.26 45.74 0 13.08 13.32 13.61
도 5에서 나타낸 바와 같이, 기존에 명시된 Zeolite 4A type 조성과 유사한 조성을 보임을 확인하였다. 또한, 양이온 치환 반응 정도를 판단하기 위한 은 양이온 및 나트륨 양이온 조성을 보면 질산은의 농도가 증가할수록 은 양이온은 약 14-15%까지 증가하고, 나트륨 양이온은 감소 후 검출되지 않음을 확인할 수 있었다. 이를 통해 양이온 치환 반응이 Ag-Zeolite6 샘플 이후에는 완전히 일어났음을 확인하였으며, 모든 샘플에서 질소 이온 검출이 없음을 통해 질산은 수용액의 세척 역시 완벽히 되었음을 확인하였다.
실험예 2
PP와 각 비율에 따라 이온 치환한 파우더를 Mixer 섞은 후 extruder로 마스터배치를 제조하였다(180℃/300rpm). 제조된 각 샘플의 pellet을 Hot press 장비 이용하여 (size : 50 × 50(mm), 1T sheet 형태로 시편을 제작하였다. 각 샘플 항균력 테스트(ASTM E2149-13a) 분석을 진행하였고, 제조된 샘플을 FE-SEM, EDS, XPS, TGA, UTM 등의 분석을 통해 목표 항균력에 도달하는지 확인하였다. 이에 대한 실험데이터는 표 6 내지 표 8 및 도 8 내지 도 11에 나타내었다. 표 6은 각 항균 기능성 고분자 샘플의 Compound 시 조성 비율을 나타낸 것이다. 표 7은 Ag-Zeolite 샘플의 XPS 분석을 통한 원소 조성비를 나타낸 것이다. 표 8은 Ag-Zeolite 샘플의 EDS 분석을 통한 원소 조성비를 나타낸 것이다.
Figure 112016103920499-pat00003
Sample name Component ratio
(Ag mol/Na mol) 		Ag3d O1s Na1s C1s
Zeolite 0.55 48.63 13.36 10.46
Ag-Zeolite 1.1 1.1 9.73 40.34 2.67 12.42
Ag-Zeolite 0.8 0.8 9.48 39.88 2.81 11.85
Ag-Zeolite 0.5 0.5 6.93 44.54 5.67 13.90
Ag-Zeolite 0.3 0.3 5.51 45.22 7.30 13.31
Sample name Component ratio
(Ag mol/Na mol) 		Ag3d O1s Na1s C1s
Zeolite 0.55 48.63 13.36 10.46
Ag-Zeolite 1.1 1.1 4.30 40.34 1.37 12.42
Ag-Zeolite 0.8 0.8 5.64 39.88 2.72 11.85
Ag-Zeolite 0.5 0.5 3.45 44.54 4.76 13.90
Ag-Zeolite 0.3 0.3 3.21 45.22 6,04 13.31
실험예 3
제조된 각 샘플의 pellet을 Hot press 장비(CARVER)를 이용하여 10cm × 10cm 두께 1T의 sheet 형태로 시편을 제작하였다. 도 6는 각 항균 기능성 고분자의 compounding pellets의 샘플 사진이다.
범용 수지와의 compounding 공정 가능성을 판단하기 위해 천연 항균 소재 분말 샘플의 열적 안정성 및 열특성 확인하고자 TGA 측정을 실시하였다. 각 샘플을 약 10 mg 채취하여 기기 안정화 후 10/min으로 800까지 승온하여 분석하였다. 도 7는 Ag-zeolite/Curcumin 및 Curcumin 분말의 TGA 분석을 나타낸 그래프이다.
항균력 분석을 위해, Hot press를 이용하여 각 항균 기능성 고분자 샘플의 sheet 제작한 후 ㈜에코웰 의뢰 하에 항균테스트 분석을 실시하였다. 시험방법 ISO 22196에 따라 세균이 투입되어 희석된 배양액을 대조군과 실험 샘플 표면에 도입, 얇게 편 후에 24시간 이상 배양해서 개체수를 확인하였다.
도 12 및 도 13은 항균 기능성 고분자 소재 sheets 샘플에 대한 항균력 분석 결과 사진이며(시험방법 : ISO 22196), 표 9는 항균 기능성 고분자 소재 sheets 샘플에 대한 항균력 분석 결과 raw data이다.
Figure 112016103920499-pat00004
표 9에서 나타난 바와 같이, 무기계 항균 소재(Ag-Zeolite2)를 적용시킨 샘플 sheet의 경우 대장균(E. coli)과 황색포도상구균(S. aureus) 두 균주 모두에서 우수한 항균력을 보임을 확인하였다. 반면, 천연 항균 소재(Curcumin) 적용 sheet 샘플의 경우 황색포도상구균에서 우수한 항균력을 보였으나, 대장균에서 무기계 항균 소재 적용 샘플에 비해 다소 항균력이 떨어지는 것을 확인하였다.
Ag-Zeolite/Curcumin composite 적용한 sheet 샘플의 경우 무기계 항균 소재의 항균력으로 인해 커큐민의 첨가에도 대장균 역시 우수한 항균력 보임을 또한 확인할 수 있었다.

Claims (14)

  1. 나트륨 양이온(Na+)과 은 양이온(Ag+)의 양이온 교환반응을 통해 은을 함유하는 제올라이트(Zeolite)를 제조하는 제1단계;
    상기 은을 함유하는 제올라이트에 커큐민을 혼합하여 은을 함유하는 제올라이트에 커큐민을 함침시키는 제2단계; 및
    상기 제2단계에 열가소성 고분자를 첨가하고, 온도 180℃ 및 속도 300rpm에서 복합화하는 제3단계;를 포함하는 항균 조성물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제올라이트 대 커큐민의 중량비는 1 : 1 내지 4인 것인, 항균 조성물의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 나트륨 양이온과 은 양이온의 몰비는 1 : 0.3 내지 1.5인, 항균 조성물의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제올라이트는 A형 제올라이트, X형 제올라이트, Y형 제올라이트, 고실리카 제올라이트, 소우덜라이트, 모오데나이트, 애낼나이트, 클리노프틸로라이트, 캐비라이트, 및 에니노나이트를로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인, 항균 조성물의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene- Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylen terephthalate)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인, 항균 조성물의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계는 열가소성 고분자와 함께 분산제를 더 첨가하는 것인, 항균 조성물의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분산제는 탄산칼슘, 탈크, 왁스, 및 아연스테아레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인, 항균 조성물의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 분산제의 함량은 열가소성 수지 1 중량부 기준으로 0.01 내지 5 중량부인, 항균 조성물의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2단계의 용매는 물, 또는 알코올인 것인, 항균 조성물의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2단계는 커큐민과 함께 개질된 키토산(chitosan)을 더 첨가하는 것인, 항균 조성물의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계는 열가소성 고분자와 함께 활제를 더 첨가하는 것인, 항균 조성물의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 활제는 아연스테아레이트, 왁스, 또는 탈크인 것인, 항균 조성물의 제조방법.
  14. 삭제
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