KR101980972B1 - 실리콘 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오르가노폴리실록산, 충전제, 가공조제 및 항균제를 포함하는 실리콘 고무 조성물로서, 상기 항균제가 은(Ag) 이온 및 아연(Zn) 이온을 포함하는 실리콘 고무 조성물을 제공한다.

Description

실리콘 고무 조성물{SILICONE RUBBER COMPOSITIONS}
본 발명은 실리콘 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 항균성이 우수한 실리콘 고무 조성물에 관한 것이다.
실리콘 고무는 내열성, 내후성, 전기절연성이 뛰어나서 다양한 산업 분야에서 이용되고 있다. 그러나 이러한 실리콘 고무도 표면이 곰팡이나 세균에 의해 오염되기 때문에, 까다로운 위생 조건이 요구되는 식품 용기의 패킹이나 의료제품 등에 적용시 균이 생길 수 있다. 따라서 실리콘 고무를 식품 용기나 의료용 제품 등에 적용하기 위해서는 항균성을 부여해야 하고 이를 위해 일반적으로 실리콘 고무 조성물에 항균제를 첨가하고 있다.
한국 공개특허공보 제1998-0057368호에서는 벤즈이미다졸, 카바메이트 화합물 및 이소티아졸론 화합물과 같은 유기계 곰팡이 방지제를 실리콘 가소제 용액에 함유시켜 곰팡이 방지 효과를 가지는 실리콘 실란트 조성물을 개시하고 있다. 그러나 벤즈이미다졸, 메틸술포닐 등의 상기와 같은 유기계 곰팡이 방지제는 온도, 습도의 변화나 빛의 영향을 받아 쉽게 변질되기 때문에 곰팡이 방지 효과가 지속되기 어려운 문제가 있었다.
이러한 유기계 곰팡이 방지제의 단점을 보완하는 방법으로 한국 공개특허공보 제2006-0032385호에는 은(Ag)의 함량이 80% 이상인 항균제를 이용하는 기술이 개시되어 있고, 한국 등록특허공보 제289,625호에는 제올라이트를 담체로 한 무기계 항균제를 이용하는 기술이 개시되어 있다.
그러나 상기와 같은 무기계 항균제를 실리콘 고무에 단순히 첨가하는 방법으로는 여전히 실리콘 고무의 변색이나 고온 처리에 따른 활성의 저하, 그리고 이용량의 증가 및 식품 위생상의 부적절성 등과 같은 다양한 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 실리콘 고무 본래의 특성을 훼손하지 않으면서도 우수한 항균성을 갖는 실리콘 고무 조성물을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 오르가노폴리실록산, 충전제, 가공조제 및 항균제를 포함하는 실리콘 고무 조성물로서, 상기 항균제가 은(Ag) 이온 및 아연(Zn) 이온을 1 : 2 내지 7의 중량비로 포함하는 실리콘 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 실리콘 고무 조성물은 항균성이 우수하여, 항균 특성이 요구되는 다양한 제품에 사용될 수 있으며 실리콘 고무 본래의 특성을 유지할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 실리콘 고무 조성물을 제공한다.
상기 실리콘 고무 조성물은 오르가노폴리실록산, 충전제, 가공조제 및 항균제를 포함할 수 있다. 이러한 본 발명의 실리콘 고무 조성물에 포함되는 각 성분을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
오르가노폴리실록산
본 발명에 따른 실리콘 고무 조성물에서 주원료로 사용되는 상기 오르가노폴리실록산은 양 말단과 측쇄에 지방족 포화 탄화수소기, 지방족 불포화 탄화수소기 및 방향족 불포화 탄화수소기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 작용기를 가진다.
상기 오르가노폴리실록산은 선형으로서, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함한다.
[화학식 1]
R1 aSiO(4-a)/2
상기 화학식 1에서, R1은 탄소수 1 내지 10의 지방족 포화 탄화수소기, 탄소수 1 내지 10의 지방족 불포화 탄화수소기 또는 탄소수 6 내지 10의 방향족 불포화 탄화수소기이고, a는 1.5 내지 2.5 이며, 구체적으로는 1.90 내지 2.05 이다.
상기 지방족 포화 탄화수소기는 탄소수 1 내지 10의 알킬기일 수 있고, 보다 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 헥실기, 옥틸기, 데실기 등일 수 있다. 상기 지방족 불포화 탄화수소기는 탄소수 1 내지 10의 알케닐기일 수 있고, 보다 구체적으로는 비닐기, 부테닐기 등일 수 있다. 상기 방향족 불포화 탄화수소기는 탄소수 6 내지 10의 아릴기일 수 있고, 보다 구체적으로 페닐기, 메틸페닐기, 에틸페닐기 등일 수 있다. 상기 오르가노폴리실록산은 구체적으로 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112017094030839-pat00001
상기 화학식 2에서 m+n은 3,000 내지 10,000이고, n은 전체 m+n 단위의 0.01몰% 내지 10몰%이다. 상기 오르가노폴리실록산은 중량평균 분자량이 200,000 내지 800,000 구체적으로는 250,000 내지 750,000, 보다 구체적으로는 300,000 내지 700,000일 수 있다. 상기 오르가노폴리실록산의 중량평균 분자량이 위 수치 범위를 벗어나는 경우 실리콘 고무 조성물의 가교밀도가 불량해져서 경화된 후의 경도가 지나치게 낮아지거나 높아지는 문제가 있다.
또한, 상기 오르가노폴리실록산은 25℃에서 점도가 5,000,000cp 이상일 수 있다. 상기 오르가노폴리실록산의 점도가 5,000,000cp 미만인 경우 조색 가공시 작업성이 불량해지는 문제가 있다.
상기와 같은 기계적 특성 및 가공성을 향상시키기 위해서, 상기 오르가노폴리실록산은 3,000 내지 10,000의 실록산 단위로 고중합된 선형 오르가노폴리실록산일 수 있다.
충전제
본 발명에 따른 실리콘 고무 조성물에서 상기 충전제는 보강성 충전제로서 건식법 실리카, 습식법 실리카 등의 미분말형 합성 실리카 또는 이들의 표면이 오르가노클로로실란, 오르가노알콕시실란, 헥사 오르가노 디실라잔, 유기실록산 올리고머 등으로 처리된 미분말형 합성 실리카가 사용된다.
상기 미분말형 합성 실리카는 BET법에 의한 비표면적이 50 m2/g 내지 500 m2/g, 구체적으로는 70 m2/g 내지 400 m2/g, 보다 구체적으로는 100 m2/g 내지 300 m2/g인 것일 수 있다. 상기 충전제의 비표면적이 상기 수치 범위를 벗어나는 경우에는 목표하는 외관과 기계적 물성이 발현되지 않을 수 있다.
상기 충전제는 오르가노폴리실록산 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 200 중량부, 구체적으로는 7 중량부 내지 150 중량부, 보다 구체적으로는 10 중량부 내지 100 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 충전제의 함량이 5 중량부 미만이면 기계적 물성의 보강을 기대하기 어렵고, 상기 충전제의 함량이 200 중량부를 초과하면 충전제 분산이 어려워지고, 고모듈러스로 인해 전반적인 기계적 물성의 저하가 발생될 수 있다.
가공조제
본 발명에 따른 실리콘 고무 조성물에서 상기 가공조제는 충전제의 분산력을 높임으로써 균일한 기계적 물성을 유지하고, 거칠게 크레이프 경화(crepe hardening)가 일어나는 것을 억제하여 저장기간을 늘리기 위해 포함될 수 있다.
상기 가공조제는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 또는 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 포함할 수 있고, 특히 실리콘 고무 조성물의 기계적 물성을 향상시키기 위해 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물과 상기 화학식 5로 표시되는 화합물을 함께 이용할 수 있다.
[화학식 3]
R2-(R4R5SiO)b-R3
상기 화학식 3에서, R2는 하이드록시기 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기일 수 있고, 구체적으로는 하이드록시기 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기일 수 있으며, 보다 구체적으로는 하이드록시기 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기일 수 있으며, R3는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기일 수 있고, 구체적으로는 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기일 수 있으며, 보다 구체적으로는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기일 수 있으며, 특히 상기 R2는 하이드록시기 및 R3는 수소일 수 있다. 상기 화학식 3에서, 상기 R4 및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 구체적으로는 탄소수 1 내지 6의 알킬기일 수 있다. 또한, 상기 화학식 3에서 상기 b는 1 내지 100의 정수이다. 특히, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112017094030839-pat00002
상기 화학식 4에서 x는 1 내지 50의 정수이다.
[화학식 5]
R6-(R8R9SiO)c-(R10R11SiO)d-R7
상기 화학식 5에서, R6은 하이드록시기 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기일 수 있고, 구체적으로는 하이드록시기 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기일 수 있으며, 보다 구체적으로는 하이드록시기 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기일 수 있으며, R7은 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기일 수 있고, 구체적으로는 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기일 수 있으며, 보다 구체적으로는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기일 수 있으며, 특히 상기 R6은 하이드록시기 및 R7은 수소일 수 있다. 상기 화학식 5에서, 상기 R8 및 R9는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 구체적으로는 탄소수 1 내지 6의 알킬기일 수 있다. 상기 화학식 5에서, 상기 R10 및 R11은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 10의 알케닐기, 구체적으로는 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 6의 알케닐기일 수 있고, 상기 R10 및 R11중 적어도 하나는 알케닐기이다. 또한, 상기 화학식 5에서 상기 c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이다. 특히, 상기 화학식 5으로 표시되는 화합물은 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112017094030839-pat00003
상기 화학식 6에서 y와 z는 각각 독립적으로 1 내지 50의 정수이다.
상기 화학식 3으로 표시되는 화합물과 상기 화학식 5로 표시되는 화합물은 각각 독립적으로 25℃에서 점도가 100cp 이하일 수 있다. 상기 점도가 100cp를 초과하면 실리콘 고무 조성물의 강도(무르기)의 조절이 용이하지 않을 염려가 있다.
상기 화학식 3으로 표시되는 화합물과 상기 화학식 5로 표시되는 화합물은 각각 독립적으로 상기 오르가노폴리실록산 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 30 중량부, 구체적으로는 0.5 중량부 내지 20 중량부, 보다 구체적으로는 0.1 중량부 내지 10 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물과 상기 화학식 5로 표시되는 화합물 각각의 함량이 0.01 중량부 미만이면 충전제인 실리카의 분산이 힘들고, 30 중량부 초과이면 조성물의 끈적거림으로 인하여 작업성이 저하될 우려가 있다.
항균제
본 발명에 따른 실리콘 고무 조성물에서 상기 항균제는 실리콘 고무 조성물의 항균 특성을 부여하기 위해 포함될 수 있다.
상기 항균제는 은(Ag) 이온을 0.1 내지 5중량% 함유하고, 아연(Zn) 이온을 10 내지 15중량% 함유하며, 은 이온 및 아연 이온을 합성 제올라이트, 수산화 인회석, 인산 칼슘, 콜로이달 실리카, 실리카, 알루미나 및 유리 중 적어도 어느 하나에 담지시킨 무기계 항균제이며, 구체적으로는 은 이온 및 아연 이온을 유리에 담지시킨 유리계 항균제이다. 상기 은 이온 및 아연 이온 외에도 산소(O), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 규소(Si), 인(P) 및 칼슘(Ca)이 이온 형태로 더 포함될 수 있다.
상기 은 이온 및 아연 이온의 함량이 상기 수치범위를 벗어나면 항균 특성이 충분하지 못하거나 최종 성형품의 물성을 저하시킬 우려가 있다.
이때, 상기 은 이온과 상기 아연 이온은 1 : 2 내지 7, 구체적으로는 1 : 4 내지 7의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 혼합 비율이 상기 수치 범위를 벗어나면 항균 특성이 저하되거나 황변이 일어날 우려가 있다.
상기 항균제는 상기 오르가노폴리실록산 100 중량부에 대하여, 0.01 중량부 내지 30 중량부, 구체적으로는 0.5 중량부 내지 20 중량부, 더욱 구체적으로는 0.1 중량부 내지 10 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 항균제의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우에는 실리콘 고무 조성물로 제조되는 성형품의 항균능력이 저하될 수 있고, 30 중량부를 초과하는 경우에는 성형품의 기계적, 화학적 물성의 저하 또는 성형품에 변색이 발생할 우려가 있다.
또한, 상기 항균제의 입자사이즈는 1㎛ 내지 40㎛일 수 있다. 상기 항균제의 입자사이즈가 상기 범위를 벗어나면, 분산이 어려워져 성형품에 변색이 발생할 우려가 있다.
이형제
본 발명에 따른 실리콘 고무 조성물에서 이형제는 칼슘스테아레이트, 마그네슘스테아레이트 및 아연스테아레이트 등과 같은 유기 지방산의 금속염, 특히 유기 지방산의 마그네슘염, 칼슘염 또는 아연염 등일 수 있다.
상기 이형제는 상기 오르가노폴리실록산 100 중량부에 대하여, 0.001 중량부 내지 2 중량부, 구체적으로는 0.01 중량부 내지 1 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 이형제의 함량이 0.001 중량부 미만이면 이형성 효과가 없고, 2 중량부를 초과하면 성형품 외관에 황변으로 인한 변색이 있을 수 있다.
경화제
본 발명에 따른 실리콘 고무 조성물에서 경화제는 유기산화물 또는 경화 지연제가 포함된 금속 착화합물을 사용할 수 있다. 상기 유기과산화물은 오르가노폴리실록산의 비닐기에 라디칼 반응을 진행시켜 가교를 형성할 수 있도록 열분해에 의하여 라디칼 생성이 가능하게 하는 것으로서, 알킬계 및 아실계일 수 있다. 금속 착화합물은 백금 착화합물일 수 있으며, 경화제연제는 1-에티닐-1-사이클로헥사놀, 1,1,3,3-테트라메틸-1,3-디비닐디실라잔, 2,4,6,8-테트라메틸-2,4,6,8-테트라비닐사이클로테트라실록산, 2-메틸-3-부틴-2-올, 및/또는 포스파이트계 화합물(예를 들어, Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite)로 이루어진 것일 수 있다.
예를 들어, 상기 유기과산화물은 2,5-디메틸-2,5-t-부틸헥산퍼옥사이드(45% 페이스트 순도, 실리카 및 오일에 혼합된 상태), 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드(50% 페이스트 순도, 실리카 및 오일에 혼합된 상태), 벤조일퍼옥사이드(50% 페이스트 순도, 실리카 및 오일에 혼합된 상태)등일 수 있고, 이들을 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 경화제는 상기 오르가노폴리실록산 100 중량부에 대하여, 0.01 중량부 내지 12 중량부, 구체적으로는 0.1 중량부 내지 10 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 경화제의 함량이 0.01 중량부 미만이면 실리콘 고무의 경화가 충분하지 못한 문제가 발생할 수 있고, 12 중량부를 초과하면 기계적 물성의 저하 및 후경화 작업(분해되어 잔류된 유기과산화물 제거작업)에 많은 시간이 소요된다.
본 발명의 실리콘 고무 조성물에는 상기한 성분들 이외에, 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위 내에서, 필요에 따라 추가적인 통상의 첨가제들을 더 포함시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하는 것이며, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되지 아니한다.
[ 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 10]
하기 표 1 및 표 2에 나타낸 조성대로, 오르가노폴리실록산, 가공조제, 이형제, 항균제, 충전제 및 경화제를 니더(헤르만린덴사, LK Ⅲ2) 안에 투입하여, 80℃ 온도 하에서 균일하게 분산시킨 다음, 충전제의 분산효과를 높이기 위해 160℃ 내지 180℃하에서 2시간 동안 가열혼련을 행한 후에, 80℃ 이하로 1시간 동안 냉각혼련을 행하여 실리콘 고무 조성물을 제조하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
오르가노폴리실록산 66.55 66.48 66.42 66.48 66.48
제1 가공조제 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18
제2 가공조제 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21
이형제 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
제1 항균제
(은 이온:아연 이온(중량비))		 0.10
(1:4.12)		 0.20
(1:4.34)		 0.30
(1:6.90)		 0.20
(1:2.22)		 0.20
(1:2.01)
제1 항균제내 은 이온 함량(중량%) 2.5 2.9 2.1 7.4 8.8
제1 항균제내 아연 이온 함량(중량%) 10.3 12.6 14.5 16.4 17.7
충전제 30.43 30.40 30.36 30.40 30.40
경화제 0.51 0.51 0.51 0.51 0.51
구분 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10
오르가노폴리실록산 66.55 66.55 63.38 66.48 66.48 66.48 66.48 66.48 66.48 66.48
제1 가공조제 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18 2.18
제2 가공조제 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 2.21 2.21 2.21 2.21 2.21
이형제 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
제1 항균제
(은 이온:아연 이온(중량비))		 - - - 0.20
(1:7.77)		 0.20
(1:7.95)		 0.20
(1:0.78)		 0.20
(1:1.66)		 0.20
(1:1.91)		 0.20
(1:18.75)		 0.20
(1:1.74)
제 1 항균제내 은 이온 함량(중량%) - - - 2.6 2.1 11.4 11.4 7.4 0.08 8.8
제 1 항균제내 아연 이온 함량(중량%) - - - 20.2 16.7 8.9 18.9 14.1 1.5 15.3
제2 항균제 0.10 - - - - - - - - -
제3 항균제 - 0.10 - - - - - - - -
제4 항균제 - - 4.86 - - - - - - -
충전제 30.43 30.43 28.87 30.40 30.40 30.40 30.40 30.40 30.40 30.40
경화제 0.51 0.51 0.48 0.51 0.51 0.51 0.51 0.51 0.51 0.51
- 오르가노폴리실록산: 메틸 비닐 실리콘 GUM(Siloxanes and Silicones, di-Me, Me vinyl, vinyl group-terminated(Cas no. 68083-18-1))
- 제1 가공조제: Siloxanes and Silicones, di-Me, hydroxy-terminated(Cas no. 70131-67-8)
- 제2 가공조제: Siloxanes and Silicones, di-Me, Me vinyl, hydroxy-terminated(Cas no. 67923-19-7)
- 이형제: 칼슘스레아레이트
- 제1 항균제: 은 이온 및 아연 이온 함유 유리계 항균제(입자사이즈: 12㎛)
- 제2 항균제: 3-Iodo-2-propynylbutylcarbamate
- 제3 항균제: Dichloro-2-n-octyl-4-isothiazolin-3-one
- 제4 항균제: 식물의 항균 성분인 플라보노이드, 폴리페놀 등 40여가지를 포함하는 한약제재 성분(상품명: ECOLEI, (주)사람애 제품)
- 충전제: 습식 실리카(비표면적 190m2/g)
- 경화제: 2,5-디메틸-2,5-t-부틸헥산퍼옥사이드(45% 페이스트 순도, 실리카 및 오일에 혼합된 상태)
[ 실험예 ]
상기와 같이 제조된 실시예 및 비교예의 실리콘 고무 조성물로 만들어진 시편에 대하여 아래와 같이 기계적 물성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3 내지 표 5에 나타내었다.
(1) 경도
ASTM D2240에 의거하여 시편을 제작하여 측정하였다.
구체적으로, 상기 경도는 실리콘 고무의 딱딱한 정도를 나타내는 것으로 일반 열경화형 실리콘 고무의 경우 최소 15 내지 20도의 저경도로부터 최고 90도 경도까지 나타낸다. 측정기는 SHORE A TYPE 경도계를 사용하며 측정시편의 두께는 6mm두께 시편 또는 2mm 두께 시편 3장을 겹쳐서 측정하고 가장 자리로부터 1/2 inch 이상 안쪽에서 측정해야 하며 바늘이 시편에 접촉한지 1초 이내에 값을 읽어서 5회 이상 반복 측정하여 평균치를 경도값으로 표시한다.
(2) 가소도
고무의 무르기 또는 퍼짐성 정도를 나타내는 것으로 투롤밀(Two-roll mill)에서 작업할 때 가소도가 낮으면(너무 무르면) 시트를 뽑아 내기가 힘들며 사출기에 주입할 때 긴 리본 형태로 끊어지지 않고 계속 주입되어야 하는데 잘 끊어져 사출기 주입작업에 지장이 생긴다. 측정기는 Plastometer를 사용하며 JISK6249의 윌리암스 가소도(Williams Plasticity) 측정법을 사용하여 5분 동안 가소화(연화)시킨 다음 2분의 탈포 공정을 거친 후에 비중의 두 배 질량을 채취하여 5분 동안 방냉 이후 5kg의 하중으로 5분 동안 퍼지는 정도를 수치로 나타낸 것이다.
(3) 인열강도
고무가 사용 환경에서 사소한 흠집이나 충격으로 인해 조금 찢어졌을 때 얼마나 견디는가 하는 것을 수치화한 것으로 단위 길이당 작용하는 힘을 측정한다. 측정기는 Universal Testing Machine을 사용하며 ASTM D624-DIE C(DUMBBLE TYPE)의 규격으로 만든 실리콘 고무 시편을 측정기에서 500mm/min속도로 잡아당겨 측정하는데 4개의 시편의 평균값으로 나타낸다.
(4) 인장강도
실리콘고무 시편의 단위 면적당 최대 응력의 힘을 수치로 나타내서 얼마나 잘 힘에 견디는가 하는 정도를 인장강도로 표시하며 MPa단위 및 pound단위로 나타낸다. 측정기는Universal Testing Machine을 사용하며 ASTM D412의 규격으로 만든 실리콘고무 시편을 측정기에서 500mm/min속도로 잡아당겨 측정하는데 4개의 시편의 평균값으로 나타낸다.
(5) 신율
원래의 길이가 몇 배로 늘어나는가 하는 정도를 나타내는 것으로 시편 파단시의 최종 늘어난 시편의 길이 증가분을 시편 원래의 길이에 대해 백분율로 나타낸다. 측정기는 Universal Testing Machine을 사용하여 인장강도를 측정할 때 함께 측정할 수 있으며 시편길이 2cm를 기준으로 하여 측정한다.
(6) 항균 활성도
JIS Z 2801:2010 에 의거하여 측정하였다.
금속입자의 마이그레이션(migration)이 플라스틱 표면에 한정되는 무기계 항균제를 적용한 플라스틱의 제품의 항균력 분석에 가장 적합한 방법으로 시료의 표면에 균이 배양된 액을 접종하고 필름으로 덮어 부착을 시킨 후 생균수를 측정하는 방법이다. 본 방법에 의해 항균력이 유효한 경우의 수치값은 99% 이상(로그값=활성치 2)이다.
구분 단위 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
가소도 - 220 220 222 220 221
경도 Shore A 63 63 64 63 63
인장강도 Mpa 7.0 7.0 6.8 7.1 7.3
신율 % 225 225 220 220 210
인열_C N/mm 18.5 18.5 17.4 17.5 18.5
비중 - 1.16 1.16 1.17 1.16 1.16
외관 - 투명 투명 투명 투명 투명
항균 활성도
(Staphylococcus aureus ATCC 658P)		 Log 2.2 2.4 2.2 2.1 2.2
항균 활성도
(Escherichia coli ATCC 8739)		 2.4 2.6 2.4 2.1 2.2
구분 단위 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
가소도 - 221 220 220 220 225
경도 Shore A 62 62 63 63 62
인장강도 Mpa 7.8 7.9 7.9 7.1 7.5
신율 % 244 240 220 220 230
인열_C N/mm 19.0 18.8 20.5 17.5 17.4
비중 - 1.16 1.16 1.20 1.16 1.16
외관 - 황변 심함 황변 존재 불투명 투명 투명
항균 활성도
(Staphylococcus aureus ATCC 658P)		 Log 1.8 1.9 2.0 1.7 1.9
항균 활성도
(Escherichia coli ATCC 8739)		 1.9 1.9 2.0 1.8 1.8
구분 단위 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10
가소도 - 220 230 222 220 223
경도 Shore A 62 62 61 62 61
인장강도 Mpa 7.0 6.5 6.8 7.0 6.7
신율 % 215 210 220 215 210
인열_C N/mm 17.3 17 16.5 18 17.2
비중 - 1.16 1.16 1.16 1.16 1.16
외관 - 황변 존재 황변 존재 투명 투명 투명
항균 활성도
(Staphylococcus aureus ATCC 658P)		 Log 2.4 2.5 1.8 1.5 1.7
항균 활성도
(Escherichia coli ATCC 8739)		 2.5 2.6 1.8 1.5 1.7
상기 표 3 내지 표 5의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 및 비교예 모두 기계적 물성은 차이가 거의 없으나, 실시예 1 내지 5의 경우, 은 이온 및 아연 이온이 모두 포함된 무기계 항균제를 적용함으로써 항균 활성도가 2.0 이상으로 항균 특성이 우수하며, 외관 또한 황변 없이 투명하여 조색 후에도 색상 변화가 없는 장점이 있다. 그러나, 비교예 1 내지 2의 경우, 유기계 항균제를 적용함으로써 황변이 존재하며, 무기계 항균제를 적용한 실시예보다 항균 활성도가 떨어지는 것을 알 수 있었다. 또한 비교예 3의 경우, 항균제로 한약제재를 적용함으로써 기계적 물성 및 항균 특성은 양호하나 외관이 불투명하여 실리콘 고무(제품)에 적용이 어려운 문제가 있었다. 한편, 비교예 4 내지 10의 경우, 은 이온 및 아연 이온이 모두 포함된 무기계 항균제를 적용하였으나, 항균 특성이 좋지 않고 황변이 일어나는 것을 알 수 있는데, 이는 항균제가 은 이온 및 아연 이온을 포함하더라도 이들의 혼합비가 1:2 내지 7를 벗어나면 이와 같은 문제가 발생되는 것을 알 수 있었다.

Claims (5)

  1. 오르가노폴리실록산, 충전제, 가공조제 및 항균제를 포함하는 실리콘 고무 조성물로서,
    상기 항균제는 은(Ag) 이온 및 아연(Zn) 이온을 유리에 담지시킨 항균제로서, 상기 은 이온 및 아연 이온을 1 : 2 내지 7의 중량비로 포함하고,
    상기 가공조제는 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 포함하는 실리콘 고무 조성물.
    [화학식 5]
    R6-(R8R9SiO)c-(R10R11SiO)d-R7
    (상기 화학식 5에서, R6은 하이드록시기 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이고, R7은 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고, 상기 R8및 R9는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, 상기 R10및 R11은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 10의 알케닐기이고, 상기 R10및 R11중 적어도 하나는 알케닐기이며, 상기 c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이다.)
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 항균제가 은 이온을 0.1 내지 5중량% 및 아연 이온을 10 내지 15중량%로 포함하는 실리콘 고무 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 오르가노폴리실록산은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 실리콘 고무 조성물.
    [화학식 1]
    R1 aSiO(4-a)/2
    (상기 화학식 1에서, R1은 탄소수 1 내지 10인 지방족 포화 탄화수소기, 탄소수 1 내지 10인 지방족 불포화 탄화수소기 또는 탄소수 6 내지 30인 방향족 불포화 탄화수소기이고, a는 1.5 내지 2.5 이다.)
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 오르가노폴리실록산은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 실리콘 고무 조성물.
    [화학식 2]
    Figure 112017094030839-pat00004

    (상기 화학식 2에서 m+n은 3,000 내지 10,000이고, n은 전체 m+n 단위의 0.01몰% 내지 10몰%이다.)
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가공조제는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 더 포함하는 실리콘 고무 조성물.
    [화학식 3]
    R2-(R4R5SiO)b-R3
    (상기 화학식 3에서, R2는 하이드록시기 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이고, R3는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고, 상기 R4및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, 상기 b는 1 내지 100의 정수이다.)
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