KR102047684B1 - 알레르겐 불활성화 조성물 및 이를 포함하는 필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 알레르겐 불활성화 조성물 및 이를 포함하는 필터에 관한 것이다. 본 발명은 보다 구체적으로 산성 아크릴계 폴리머, 수산화 인회석, 유기 및 무기 하이브리드(hybrid) 바인더, 및 표면 개질된 콜로이달 실리카(colloidal silica)를 포함하는 알레르겐(allergen) 불활성화 조성물 및 이를 포함하는 필터에 관한 것이다. 본 발명에 따르는 알레르겐 불활성화 조성물은 알레르겐과 화학적으로 결합할 수 있으므로, 상기 조성물을 포함하는 공기 정화용 필터는 공기 정화 및 조화 용도에서 알레르겐을 불활성화할 수 있다.

Description

알레르겐 불활성화 조성물 및 이를 포함하는 필터{COMPOSITION FOR INACTIVATION OF ALLERGEN AND FILTER COMPRINSING THE SAME}
본 발명은 알레르겐 불활성화 조성물 및 이를 포함하는 필터에 관한 것이다. 본 발명은 보다 구체적으로 산성 아크릴계 폴리머, 수산화 인회석, 유기 및 무기 하이브리드(hybrid) 바인더, 및 표면 개질된 콜로이달 실리카(colloidal silica)를 포함하는 알레르겐(allergen) 불활성화 조성물 및 이를 포함하는 필터에 관한 것이다.
공기 청정기, 공기 조화기, 차량용 에어컨 등 다양한 공기 정화용 가전 제품에서 필터는 필수 구성 요소이다. 지금까지 필터는 주로 악취 및 휘발 물질 등을 제거하는 목적으로 사용되어 왔고, 상기 목적을 달성하기 위하여 활성탄, 활성 탄소 섬유 등에 촉매 물질을 코팅한 것이 냄새 성분을 제거하는 데에 주로 사용되었다. 최근에는, 은 나노, 구리 나노 등 금속 성분의 항균력을 이용한 항균 효과를 동시에 가지는 필터도 개발되고 있다.
한편, 위생에 대한 경각심은 늘어나고 있으나, 환경 오염으로 인해 화학물질 등 알레르겐(allergen)의 종류 및 발생량은 월등히 늘어나고 있는 추세이다.
따라서, 공기 청정기, 공기 조화기 또는 차량용 에어컨 등 다양한 공기 정화용 가전 제품을 포함하는 공기 순환을 통해 필터링할 수 있는 장치에서, 기존의 냄새 제거뿐만 아니라, 알레르겐을 불활성화하는 필터에 대한 요구가 생겨나고 있다.
이에, 본 발명은 알레르겐을 불활성화할 수 있는 새로운 알레르겐 불활성화 조성물을 제공하고자 하며, 또한 이를 포함하는 공기 정화용 필터를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 알레르겐 불활성화 조성물은 산성 아크릴계 폴리머, 수산화 인회석, 유기 및 무기 하이브리드(hybrid) 바인더, 및 표면 개질된 콜로이달 실리카(colloidal silica)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 조성물은 유기 및 무기 하이브리드 바인더의 함량 100중량부를 기준으로, 산성 아크릴계 폴리머 2 중량부 내지 20 중량부, 표면 개질된 콜로이달 실리카 3 중량부 내지 15 중량부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 조성물은 수산화 인회석을 5 ppm 내지 10 ppm을 포함할 수 있다.
상기 산성 아크릴계 폴리머를 구성하는 단량체는 포화 카르복실산이다. 상기 산성 아크릴계 폴리머는 불포화 카르복실산과 더 반응될 수 있다.
상기 유기 및 무기 하이브리드 바인더는 실란, 가수분해 촉매제, 및 용매를 포함할 수 있다. 상기 실란은 메틸트라이클로로실란, 트라이클로로실란, 바이닐트라이클로로실란, 메틸다이클로로실란, 3-글리시드옥시프로필트라이메톡시실란, 3-메틸아크릴옥시프로필트라이메톡시실란, 테트라에틸오르쏘실리케이트, 테트라메틸오르쏘실리케이트, 3-아미노프로필트라이에톡시실란, 3-아미노프로필트라이메톡시실란, 바이닐트라이메톡시실란, 아미노프로필트라이메톡시실란, 페닐트라이메톡시실란 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 상기 가수분해 촉매제는 무기산일 수 있다. 상기 용매는 물, 알코올, 포름아마이드, 다이옥산, THF 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 공기 정화용 필터는 담체에 상술된 알레르겐 불활성화 조성물로 코팅된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공기 정화용 필터는 담체; 상기 담체 상에 위치하는 제균 코팅층; 및 상기 제균 코팅층 상에 상술된 알레르겐 불활성화 조성물로 제조되는 알레르겐 불활성화 조성물 코팅층을 포함하는 필터를 포함한다. 상기 제균 조성물은 단백질 활성 억제제, 김치 유산균 및 바인더와 물을 포함한다. 상기 제균 조성물은 단백질 활성 억제제 0.5 내지 10부피%, 김치 유산균 3 내지 10부피% 및 잔부량의 바인더와 물을 포함하고, 바인더와 물의 비는 바인더 20 내지 30 부피% 및 물 70 내지 80 부피%일 수 있다. 상기 제균 조성물은 소독제, 감태 발효 추출물 또는 둘 다를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기 정화용 필터는 담체; 상기 담체 상에, 제균 조성물 및 상술된 알레르겐 불활성화 조성물 및 제균 코팅층을 혼합한 혼합물을 코팅한 코팅층을 포함한다. 상기 제균 조성물은 단백질 활성 억제제, 김치 유산균 및 바인더와 물을 포함한다. 상기 제균 조성물은 단백질 활성 억제제 0.5 내지 10부피%, 김치 유산균 3 내지 10부피% 및 잔부량의 바인더와 물을 포함하고, 바인더와 물의 비는 바인더 20 내지 30 부피% 및 물 70 내지 80 부피%일 수 있다. 상기 제균 조성물은 소독제, 감태 발효 추출물 또는 둘 다를 추가로 포함할 수 있다. 상기 제균 조성물 및 알레르겐 불활성화 조성물의 부피비는 3 대 1 내지 1 대 3 범위이다. 또한, 상기 제균 조성물 및 알레르겐 불활성화 조성물의 부피비는 1 대 1일 수 있다.
본 발명은 알레르겐을 불활성화할 수 있는 조성물을 제공할 수 있고, 상기 조성물을 포함하는 공기 정화용 필터는 공기 정화 및 조화 용도에서 알레르겐을 불활성화할 수 있다.
도 1은 실험예 1에 따른 알레르겐 불활성화 측정 방법이다. 맨 윗줄 네 개의 웰은 알레르겐 Der p1 기질 농도를 보정하기 위해 측정한 것이고(standard, STD로 표시), 두 번째 줄 네 개의 웰은 대조군이며, 세 번째 줄은 필터 1의 첫 번째 실험 결과이고, 네 번째 줄은 필터 1의 두 번째 실험 결과이다.
도 2는 본 발명의 실험예 2에 따른 대장균 저항성 실험의 결과로 왼쪽 두 줄은 대조군의 접종 결과로서 가장 왼쪽 한 줄은 접종 직후의 결과이고, 왼쪽에서 두 번째 줄은 24시간 후의 결과를 나타낸다. 왼쪽으로부터 세 번째 줄은 필터 3의 첫 번째 실험 결과이고, 네 번째 줄은 필터 3의 두 번째 실험 결과이다.
알레르기(allergy)는 특정의 항원에 의해 항체가 생산된 결과 항원에 대한 이상 과민 반응을 나타내는 현상을 말한다. 알레르기에 의하여 일어날 수 있는 질환을 알레르기성 질환이라고 한다. 알레르기를 일으키는 원인 물질을 알레르겐(allergen)이라고 하는데, 단백질, 다당질, 지질 등이 다양한 물질이 알레르겐이 될 수 있다.
알레르겐 중에서도 곰팡이, 꽃가루, 애완동물의 털 등 부산물, 집먼지 진드기 등을 포함하는 단백질류는 심각한 알레르기성 질환을 일으킨다. 알레르기를 일으키는 곰팡이는 곰팡이 자체보다 포자가 주요 원인이 된다. 포자는 항원성이 높을 뿐만 아니라 공기 중에 떠 있는 양도 많고, 호흡기를 통해서 체내로 들어오게 되면, 기관지 천식, 과민성 폐 장염, 알레르기성 비염, 두드러기, 습진 등 다양한 알레르기성 질환을 일으킨다. 더구나 계절적 요인에 영향을 받는 꽃가루와는 달리, 인위적인 제거를 통하지 않고는 일 년 내내 공간에 존재하게 된다. 집먼지 진드기로 인한 알레르기의 주요 원인은 집먼지 진드기의 배설물인 구아닌이라는 단백질을 포함한다.
따라서 공기 중에 존재하는 곰팡이, 꽃가루, 애완동물의 털 등 부산물, 집먼지 진드기, 미생물 등을 포함하는 단백질류의 알레르겐을 불활성화하는 것이 중요하다.
본 발명의 일 태양은 산성 아크릴계 폴리머, 수산화 인회석, 유기 및 무기 하이브리드(hybrid) 바인더, 및 표면 개질된 콜로이달 실리카(colloidal silica)를 포함하는 알레르겐(allergen) 불활성화 조성물이다.
이하, 상기 조성물을 이루는 구성 성분을 설명한다.
1. 산성 아크릴계 폴리머
산성 아크릴계 폴리머는 카르복실기(-COOH)가 다수 존재하는 폴리머이다. 상기 산성 아크릴계 폴리머는 중성의 pH 조건 하에서 카르복실기에서 프로톤(H+)을 잃고 음의 전하를 띄고 있는 상태이다.
본 발명에 따르는 알레르겐 불활성화 조성물에서 산성 아크릴계 폴리머는 공기 중에 존재하는 단백질류의 알레르겐과 화학적 결합하여 알레르겐을 불활성화하게 된다.
구체적으로, 단백질류의 알레르겐은 아미노산의 기본 구조에서 아민기를 포함하고 있으며, 아미노산은 주로 양쪽성 이온 상태로 존재한다. 양의 전하를 띄고 있는 아민기(-NH3 +)는 본 발명에 따르는 알레르겐 불활성화 조성물 중의 산성 아크릴계 폴리머에서 음의 전하를 띄고 있는 카복실산기(-COO-)와 펩티드 결합(-CONH-)을 형성하게 된다.
상기 산성 아크릴계 폴리머를 구성하는 단량체는 포화 카르복실산이다. 포화 카르복실산의 예로는 아세트산(CH3COOH), 프로판산(CH3CH2COOH), 노르말발레르산(CH3(CH2)3COOH), CH3(CH2)10COOH, CH3(CH2)14COOH, CH3(CH2)16COOH, CH3(CH2)18COOH 등을 들 수 있다. 한편 상기 산성 아크릴계 폴리머는 포화 카르복실산의 단량체를 중합한 후, 불포화 카르복실산이 추가로 혼합되어 상기 폴리머의 작용기의 일부와 반응될 수 있다. 상기 불포화 카르복실산의 예로는 아크릴산, 메타크릴산, 지방산, 키토산, 구연산, 다이카복실산, 트라이카복실산, 알파하이드록시산 등을 들 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따르는 알레르겐 불활성화 조성물 중의 산성 아크릴계 폴리머는, 유기 및 무기 하이브리드 바인더의 함량 100중량부를 기준으로, 2 중량부 내지 20 중량부 범위로 포함된다. 산성 아크릴계 폴리머가 2 중량부 미만으로 포함되는 경우, 고농도 알레르겐 부하량의 경우 알레르겐의 불활성화율이 나쁘고, 10 중량부를 초과하는 경우에는 코팅제 안정성이 나빠진다.
2. 수산화 인회석
수산화 인회석은 화학식이 Ca5(PO4)3OH로, 단백질과 친화력이 우수하며, 다공성 구조를 가지고 있으므로, 미세 기공을 통해 단백질의 물리적 포집이 가능하다. 따라서, 단백질을 포함하는 알레르겐 및 기타 오염 물질이 본 발명을 따른 조성물이 코팅된 필터를 통과하는 경우, 상기 알레르겐 및 기타 오염 물질의 일부는 수산화 인회석의 미세 기공에 포집되어 물리적으로 제거될 수 있다.
수산화 인회석은 열 안정성이 우수하므로, 본 발명에 따르는 알레르겐 불활성화 조성물을 공기 정화용 필터 상에 코팅할 때에, 딥 코팅 등 비교적 높은 열을 가하는 방법으로도 코팅시킬 수 있기 때문에 유리하다.
본 발명에 따르는 알레르겐 불활성화 조성물에서, 수산화 인회석은 5 ppm 내지 10 ppm 포함할 수 있다. 상기 수산화 인회석이 5 ppm 미만으로 포함되는 경우 충분한 물리적 제거 효과를 거둘 수 없게 되고, 10 ppm 초과로 포함되는 경우 코팅성이 저하되고 비용이 많이 들게 된다.
3. 유기 및 무기 하이브리드 바인더
유기 및 무기 하이브리드 바인더란 유기 성분 및 무기 성분을 적절하게 혼합하고 일정 온도에서 유지한 후 합성하여 하이브리드화시킨 바인더를 말한다. 유기 및 무기 하이브리드 바인더는 3차원 무기 망목 구조를 형성하는 물질과 망목의 수식제(modifier) 또는 자체적인 망목을 형성하는 유기 물질로 구성된다.
상기 유기 및 무기 하이브리드 바인더는 실란, 가수분해 촉매제 및 용매로 제조된다. 상기 실란은, 예를 들어 메틸트라이클로로실란, 트라이클로로실란, 바이닐트라이클로로실란, 메틸다이클로로실란, 3-글리시드옥시프로필트라이메톡시실란, 3-메틸아크릴옥시프로필트라이메톡시실란, 테트라에틸오르쏘실리케이트, 테트라메틸오르쏘실리케이트, 3-아미노프로필트라이에톡시실란, 3-아미노프로필트라이메톡시실란, 바이닐트라이메톡시실란, 아미노프로필트라이메톡시실란, 페닐트라이메톡시실란 등을 포함하며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 가수분해 촉매제는 예를 들어 염산, 황산 또는 질산 등과 같은 무기산, 또는 알루미늄 금속 촉매와 같은 금속 촉매이다. 또한 용매의 예로는 물, 알코올, 포름아마이드, 다이옥산, THF(tetrahydrofuran) 등을 들 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 유기 및 무기 하이브리드 바인더는, 예를 들어 용매 100 중량부 기준으로 실란 5 중량부 내지 15 중량부를 상기 용매에 첨가하고, 약 40℃ 내지 70℃에서 약 3 시간 내지 24 시간 동안 교반하여 가수분해 및 중축합반응시키고, 가수분해 촉매를 0.01 중량부 내지 0.1 중량부 첨가하여 제조할 수 있다.
상기 유기 및 무기 하이브리드 바인더는 유기 실란 및 무기산 등의 구성성분이 용매 내에서 가수분해 및 중축합 반응을 통해 유기 망목 구조(network structure)를 형성하는 것으로 알려져 있다.
상기 유기 및 무기 하이브리드 바인더는 딥 코팅, 스프레이 코팅 등을 포함하는 일반적인 코팅법에 의해, 금속, 세라믹, 중합체 등을 포함하는 다양한 종류의 기판 상에 코팅할 수 있다는 장점이 있다. 특히, 유기 및 무기 하이브리드 바인더는 뛰어난 열화학적 안정성 및 내마모성을 갖기 때문에, 유리, 금속, 플라스틱 등의 기계적 보호 코팅에도 적용되어 왔다.
4. 표면 개질된 콜로이달 실리카
콜로이달 실리카는 분산 상에 분산되어 있는 실리카 입자로, 즉 콜로이드 상태에 있는 SiO2 입자이다. 입자 크기는 대체로 0.03 ㎛ 내지 0.1 ㎛이고, 본 발명에서는 이에 제한되지 않는다. 한편, 상기 콜로이달 실리카는 작용기를 갖도록 표면 개질될 수 있다.
본 발명에 따르는 표면 개질된 콜로이달 실리카의 일 예로서, 친수성 작용기로 표면 개질된 콜로이달 실리카를 들 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 에폭시 기로 표면 개질된 콜로이달 실리카를 들 수 있다. 한편, 표면 개질된 콜로이달 실리카는 제조하여 사용할 수 있고, 또는 표면 개질된 콜로이달 실리카는 상업적으로 입수할 수 있다. 상업적 입수처로는 예를 들어 (주) 엔지텍(NGETech Inc.) 등이 있다.
본 발명에 따르는 알레르겐 불활성화 조성물에서 표면 개질된 콜로이달 실리카는 3 중량부 내지 15 중량부로 포함될 수 있다. 상기 표면 개질된 콜로이달 실리카의 양이 3 중량부 미만인 경우 코팅 후 필터의 부착성이 나쁘고, 15 중량부 초과인 경우 코팅액의 안정성이 좋지 않다.
이하, 상술한 알레르겐 불활성화 조성물로 코팅된 공기 정화용 필터의 제조 방법에 대하여 설명한다.
알레르겐 불활성화 조성물로 코팅된 공기 정화용 필터의 제조 방법
본 발명의 다른 태양에 따르면, 상술한 본 발명에 따르는 알레르겐 불활성화 조성물은 일반적으로 공기 정화용 담체에 코팅되어 사용된다.
공기 정화용 담체는 예를 들어 하니컴형, 입자형, 그물형, 여과지형, 솜형, 메쉬형, 플레이트형, 지브라형, 폼형 또는 수지필름형 등을 들 수 있고, 특별한 제한 없이 적용되는 공기 정화 장치에 따라 적절하게 변형하여 사용할 수 있다.
상기 본 발명에 따르는 알레르겐 불활성화 조성물로 제조되는 코팅층은 일반적으로 0.1 nm 내지 10 ㎛ 범위로, 상기 범위 내에서 당업자가 적절하게 선택할 수 있다. 상기 코팅시 픽업율(필터 무게 대비 코팅되는 조성물의 무게의 비율)은 50% 내지 150%에서 선택될 수 있다. 코팅 후 건조는 대략 60℃ 내지 70℃에서 20분 내지 30분 동안 수행된다.
상기 담체 상에 상술한 본 발명에 따르는 알레르겐 불활성화 조성물을 코팅하여 방법은 딥 코팅, 롤 코팅, 스프레이 코팅 또는 그라비아 코팅 등 일반적인 코팅법에서 기재의 종류, 코팅막의 두께, 픽업율 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.
한편, 본 발명에 따르는 공기 정화용 필터의 또 다른 태양은 알레르겐 불활성화 조성물 및 제균 조성물을 코팅한 필터를 포함한다.
알레르겐 불활성화 조성물 및 제균 조성물은 담체에 각각 별도로 코팅되거나, 혼합되어 코팅될 수 있다.
알레르겐 불활성화 조성물과 제균 조성물을 별도로 코팅하는 경우, 담체 상에 제균 조성물로 코팅된 후, 상기 제균 조성물 코팅층 상에 상술한 알레르겐 불활성화 조성물로 코팅하는 것이 바람직하다. 상기 구성을 갖는 공기 정화용 필터는 알레르겐 불활성화 효과뿐만 아니라 제균 효과도 탁월하여 시너지 효과를 가질 수 있다. 이때, 담체 상에 제균 조성물 코팅층을 먼저 조성하고, 상기 제균 조성물 코팅층 상에 본 발명에 따르는 알레르겐 불활성화 조성물을 코팅하는 순서가 중요하다. 상기 순서로 코팅되어야 제균 조성물 코팅층과 알레르겐 불활성화 조성물 코팅층이 표면에 동시에 노출되어 제균 성능이 방해를 받지 않으면서도, 동시에 알레르겐 제거 성능이 제대로 작동이 될 수 있다. 반대로 제조되는 경우, 제균 조성물 코팅층이 알레르겐 불활성화 조성물 코팅층과 알레르겐이 공기 순환 중 접촉하는 것을 방지함으로써, 알레르겐 불활성화 조성물의 효율이 저조해진다.
상술한 제균 조성물은, 담체 상에 포집되는 바이러스, 박테리아, 진균 등 균을 제거할 수 있는 성분을 포함하는 조성물이다. 상기 제균 조성물은 단백질 활성 억제제 및 김치 유산균 성분을 포함한다.
상기 단백질 활성 억제제는 단백질 분해 효소와 금속이 혼합된 것일 수 있다. 단백질 분해 효소는 예를 들어, 서브틸리신 A, 바실러스 리체니포미스 프로테아제 및 프로테이나제 K로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있고, 금속은 예를 들어, Ca, Mn 및 Zn으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 제균 조성물은 김치 유산균 성분을 포함한다. 김치 유산균은 김치 유산균 배양액, 배양액의 농축액, 배양액 추출물, 배양액의 건조물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 김치 유산균은 김치로부터 추출 및 배양하여 사용하거나 시판중인 것을 입수하여 사용할 수 있다. 김치 유산균의 대표적인 예로는 류코노스톡(Leuconostoc)속 김치 유산균, 락토바실러스(Lactobacillus)속 김치 유산균, 웨이셀라(Weissella)속 김치 유산균 및 이들의 혼합 유산균에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다. 본 발명에 사용되는 김치 유산균은 류코노스톡(Leuconostoc)속을 들 수 있다.
상기 제균 조성물은 소독제나 감태 발효 추출물을 추가로 더 포함할 수 있다. 상기 소독제는 예를 들어 소듐 데스옥시콜레이트(sodium desoxycholate), 글루타알데하이드(glutaldehyde) 또는 4급 암모늄을 들 수 있다.
상기 제균 조성물은 실리콘 변성 아크릴 수지, 실리콘 변성 에폭시 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지 또는 실리콘 수지와 같은 바인더에 첨가되어 코팅될 수 있다.
상기 제균 조성물의 각 성분의 함량은 코팅되는 담체, 코팅층 등을 고려하여 당업자가 적절히 조절하여 정할 수 있다. 상기 제균 조성물은 예를 들어, 단백질 활성 억제제 0.5 내지 10부피%, 김치 유산균 3 내지 10부피% 및 잔부량의 바인더와 물로 이루어진 코팅액을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제균 조성물은, 예를 들어, 단백질 활성 억제제 0.5 내지 10부피%, 김치 유산균 3 내지 10부피%, 소독제 0.05 내지 3부피%, 감태 발효 추출물 0.5 내지 10부피%, 바인더와 물 85 내지 95부피%을 포함하는 코팅액일 수 있다. 상기 바인더와 물의 비는 바인더 20 내지 30 부피% 및 물 70 내지 80 부피%이다.
한편, 담체 상에 알레르겐 불활성화 조성물 및 제균 조성물을 혼합하여 코팅하여 사용할 수도 있다. 알레르겐 불활성화 조성물 및 제균 조성물을 혼합하여 사용하는 경우에는 상기 두 가지 조성물의 비율을 3 대 1 내지 1 대 3의 부피비로 사용할 수 있다. 또한, 상기 두 가지 조성물의 비율은 1 대 1의 부피비로 사용할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 공기 정화 필터는 원하는 크기로 잘라 공기 정화 장치의 공기 정화 필터로서 사용한다. 또한 본 발명에 따른 공기 정화용 필터는 동일한 제품 내에서, 단독 또는 종래의 필터 등과 함께 병행하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 냉장고나 에어컨 등 여러 가전 제품에서 사용되는 활성탄 필터 등의 탈취 필터, 헤파 필터, 또는 자동차용 공기 정화 장치 등의 필터에 사용되거나 이들과 함께 병용하여 사용할 수 있다.
한편, 본 발명에 따르는 공기 정화용 필터는 종래의 필터에 비하여 약 90% 내지 약 99%이라는 높은 알레르겐 제거 효과를 가진다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
실시예
제조예 1
에탄올 25중량부 및 증류수 12중량부의 혼합물에 아세트산 0.5중량부를 잘 교반하면서 약 1시간 동안 적가한 후, 상온에서 교반 진행중에 알드리치사(Aldrich Chem.Co.)의 테트라메톡시 실란(TMOS) 10 중량부, 글리시독시프로필트리메톡시실란(GPTMS) 30 중량부, 메틸트리메톡시실란(MTMS) 20 중량부를 빠른 교반으로 40℃~70℃에서 약 3시간 동안 가수분해 및 축중합 반응하였고, 알루미늄 금속 촉매 2.5 중량부로 첨가하여 유기 및 무기 하이브리드 바인더를 제조하였다. 상기 수득된 바인더에 아크릴산 10 중량부 및 메타크릴산 10 중량부를 첨가하고, 수산화 인회석 5 ppm, 표면개질된 콜로이달 실리카 3 중량부 첨가하여 2시간 동안 교반하여, 알레르겐 불활성화 조성물을 제조하였다(조성물 1).
제조예 2
Mn이온과 Ca이온을 1:1의 비율로 하여 금속 졸을 제조한 다음, 상기 금속 졸 60 부피%와 서브틸리신 A 용액 40 부피%를 혼합하여 단백질 활성 억제제를 제조하였다. 또한 감태 30g에 증류수 600㎖를 혼합한 후 균질기로 분쇄하고 증기고압멸균기에서 121℃로 15분간 멸균한 후 방냉하여 이를 30℃의 진탕 배양기에서 3일간 발효시켰다. 그런 다음 발효시킨 감태에 메탄올 6ℓ를 첨가하여 맨틀에서 3시간, 3회 반복하여 교반 추출을 행한 후 여과하고 이를 60℃ 항온 수조에서 회전 진공 기화기로 감압농축한 후 엑스 성분을 최대한 증발시켜 분말형태의 감태 발효 추출물 24g을 얻었다.
상기에서 얻은 단백질 활성 억제제와 감태 발효 추출물, 그리고 시판하는 김치 유산균 배양액 추출물인 류코노스톡 시트레움과 글루타알데하이드 그리고 Ag, Cu, Zn 이 1:1:2의 부피비로 금속 졸을 형성하고 있는 금속, 에폭시 수지 10% 및 실리콘 수지 90%로 된 실리콘 변성 에폭시 수지 바인더 및 증류수를 하기 표 1의 조성에 따라 포함하도록 하는 코팅액을 제조하였다. 하기 표 1에서의 단위는 부피%이다.
단백질 활성 억제제 김치 유산균 추출물 글루타알데하이드 감태 발효 추출물 금속 바인더 증류수
조성물 2 2 5 0.2 - 3 25 64.8
필터 제조예 1
지브라 형상의 정전 부직포 담체를 제조예 1에서 수득된 조성물 1에 2분 동안 딥핑한 다음, 70℃에서 30분 동안 건조시켰다. 픽업율은 100%로 하였다. 수득된 필터를 필터 1이라 하였다.
필터 제조예 2
지브라 형상의 정전 부직포 담체를 제조예 1에서 수득된 조성물 1로 스프레이 코팅하였다. 압축기 압력을 1.5 기압으로 설정하였고, 코팅액의 분사량을 20 g/min으로 하였고, 70℃에서 30분 동안 건조시켰다. 픽업율은 100%로 하였다. 수득된 필터 2라 하였다.
필터 제조예 3
지브라 형상의 정전 부직포를 제조예 2에서 수득된 조성물 2(제균 조성물)으로 딥핑 코팅하였다. 상기 제균 코팅액에 침적한 담체를 꺼내어 상온에서 (코팅액이 흘러내리도록) 30분 내지 60분간 방치한 후, 70℃에서 60분간 건조하였다.
그 후, 수득된 필터 상에 상기 제조예 1에서 수득된 조성물 1로 스프레이 코팅하였다. 압축기 압력을 1.5 기압으로 설정하였고, 코팅액의 분사량을 20 g/min으로 하였고, 70℃에서 30분 동안 건조시켰다. 수득된 필터를 필터 3이라 하였다.
필터 제조예 4
제조예 1에서 제조한 조성물 1과 제조예 2에서 제조한 조성물 2를 1 대 1의 부피비로 30분 동안 혼합기로 혼합하였다. 수득되는 혼합액에 지브라 형상의 정전 부직포를 2분 동안 딥핑하여 필터 제조예 1에서 기재된 바와 동일한 방식으로 필터를 제조하였다(필터 4).
필터 비교예 1
상술한 필터 제조예 3에서 수득된 제균 조성물에, 필터 제조예 3과 동일한 방식으로 지브라 형상의 정전 부직포를 딥핑 코팅하였다.
실험예 1 - 알레르겐 불활성화 측정 실험 ( ELISA )
상기 필터 제조예 1에서 수득된 필터 1 및 필터 제조예 4에서 수득된 필터 4의 알레르겐 불활성화 효율을 측정하기 위하여, 진드기 배양액에서 단백질(1.1㎍ Dermatophagoides pteronyssinus 분비물 알레르겐/1.0㎎ 단백질)을 추출하여 진드기 알레르겐(Der p I) 샘플을 준비하고, 상기 진드기 알레르겐 샘플의 농도를 1㎎/㎖가 되도록 인산완충용액(pH 7.2, 20mM)에 녹인 후 상기에서 얻은 공기 정화 필터 1에 각각 피펫으로 도말(20㎖/㎠)하였다. 도말된 필터를 포화된 NaCl용액이 든 용기 내에서 온도 37℃로 16시간 방치한 후 상기 필터를 400㎕의 인산완충용액으로 상온에서 추출하였다.
그런 다음 통상의 방법에 따라 ELISA 분석을 시행하였다. 그 결과는 도 1에 나타내었다. 대조군은 본 발명에 따르는 알레르겐 불활성화 조성물을 넣지 않은 점을 제외하고는 동일하게 처리하였다. 대조군 및 필터 1, 필터 4의 ELISA 분석 결과를 하기 표 2 및 도 1에 기재하였다(n = 2).
알레르겐 농도(mg/㎖) 알레르겐 불활성화율
대조군 8647.9 -
필터 1(첫 번째) 218.2 97.5%
필터 1(두 번째) 215.6 97.5%
필터 4(첫 번째) 217.9 97.5%
필터 4(두 번째) 216.2 97.5%
표 2에서 확인할 수 있듯이, 알레르겐 불활성화 조성물을 단독으로 코팅한 경우 및 제균 조성물과 혼합하여 사용한 경우 모두 알레르겐 불활성화율이 우수하다는 것을 알 수 있었다.
실험예 2 - 대장균 저항성 실험
상기 필터 제조예 3에서 수득된 필터 3 및 필터 제조예 4에서 수득된 필터 4를 사용하여 대장균의 제거율을 확인하였다.
밀착 필름법을 사용하였고, LB 브로쓰(broth)에서 24시간 동안 배양된 대장균을 새로운 배지에 106/㎖ 정도로 접종하였다. 필터 3 및 필터 4를 1x3cm 크기로 자르고 접종액 50㎕를 시료에 적셨다. 시료를 1.5 ㎖ 튜브에 넣고 37℃에서 24시간 배양하였다. 대조군으로, 동일한 접종액을 블랭크(blank) 필터에 적시고 함께 배양하였다.
24시간 후 시료를 꺼내어 0.5 ㎖의 식염수(0.85% NaCl, 0.005% Tw#80(중성, 계면활성제) 포함)를 이용하여 추출하고, 희석액 0.1 ㎖을 평판배지에 도말 접종하였다. 상기 접종된 배지를 다시 37℃에서 24시간 배양한 후 균 수를 측정하였다(n = 2).
수득된 결과를 하기 표 3 및 도 2에 개시하였다.
접종량(cfu/㎖) 1일 후(cfu/㎖) 증식값 감소율(%)
대조군 1.1*106 1.2*109 1200
필터 3(첫 번째) 1.1*106 3.0*103 - 99.999
필터 3(두 번째) 1.1*106 4.0*104 - 99.99
필터 4(첫 번째) 1.1*106 3.0*103 - 99.999
필터 4(두 번째) 1.1*106 3.0*103 - 99.999
Ma = 접종량(0 day)
Mb = 24시간 후 대조군 균수
Mc = 24시간 후 시험시료의 균수
증식값 = Mb/Ma
감소율 = 100 x (Mb-Mc)/Mb
표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 제균 조성물을 코팅한 필터 3과 알레르겐 불활성화 조성물 및 제균 조성물의 혼합물을 코팅한 필터 4는 동등하게 우수한 제균 효과를 나타내는 것을 볼 수 있다. 특히, 필터 4의 경우 필터 코팅 공정이 1 단계로 줄어들게 되어, 제조 비용이 줄고, 2개의 필터 사용시보다 두 가지 기능을 겸비한 1개의 필터를 사용하므로써 필터에 걸리는 압력손실이 적어 더욱 유리하다.
도 2에서는 상기 실험예에서 수행된 필터 3의 페트리 접시 접종 결과이다. 도 2에서, 실험예 2에 따른 대장균 저항성 실험에서, 왼쪽 두 줄은 대조군의 접종 결과이고, 가장 왼쪽 한 줄은 접종 직후의 결과이며, 왼쪽에서 두 번째 줄은 24시간 후의 결과를 나타낸다. 왼쪽으로부터 세 번째 줄은 필터 3의 첫 번째 실험 결과이고, 네 번째 줄은 필터 3의 두 번째 실험 결과이다. 따라서, 대조군에 비하여 본 발명에 따르는 담체 상에 제균 코팅층 및 알레르겐 불활성화 코팅층을 포함하는 필터의 대장균 감소 효과가 탁월하게 우수한 것을 알 수 있었다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 산성 아크릴계 폴리머,
    수산화 인회석,
    유기 및 무기 하이브리드(hybrid) 바인더, 및
    표면 개질된 콜로이달 실리카(colloidal silica)
    를 포함하는 알레르겐(allergen) 불활성화 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 유기 및 무기 하이브리드 바인더의 함량 100중량부를 기준으로, 산성 아크릴계 폴리머 2 중량부 내지 20 중량부, 표면 개질된 콜로이달 실리카 3 중량부 내지 15 중량부, 및 수산화 인회석 5 ppm 내지 10 ppm을 포함하는 것인 알레르겐 불활성화 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산성 아크릴계 폴리머를 구성하는 단량체는 포화 카르복실산인 알레르겐 불활성화 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    유기 및 무기 하이브리드 바인더는 실란, 가수분해 촉매제, 및 용매로 제조되는 것인 알레르겐 불활성화 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 실란은 메틸트라이클로로실란, 트라이클로로실란, 바이닐트라이클로로실란, 메틸다이클로로실란, 3-글리시드옥시프로필트라이메톡시실란, 3-메틸아크릴옥시프로필트라이메톡시실란, 테트라에틸오르쏘실리케이트, 테트라메틸오르쏘실리케이트, 3-아미노프로필트라이에톡시실란, 3-아미노프로필트라이메톡시실란, 바이닐트라이메톡시실란, 아미노프로필트라이메톡시실란, 페닐트라이메톡시실란 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것인 알레르겐 불활성화 조성물.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 가수분해 촉매제는 무기산인 것인 알레르겐 불활성화 조성물.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 용매는 물, 알코올, 포름아마이드, 다이옥산, THF 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인 알레르겐 불활성화 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 정의된 알레르겐 불활성화 조성물이 담체 상에 코팅된 공기 정화용 필터.
  9. 담체;
    상기 담체 상에 위치하는 제균 코팅층; 및
    상기 제균 코팅층 상에 위치하는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 정의된 알레르겐 불활성화 조성물로 형성되는 알레르겐 불활성화 조성물 코팅층
    을 포함하는 공기 정화용 필터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제균 조성물은 단백질 활성 억제제, 김치 유산균 및 바인더와 물을 포함하는 것인 공기 정화용 필터.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제균 조성물은 단백질 활성 억제제 0.5 내지 10부피%, 김치 유산균 3 내지 10부피% 및 잔부량의 바인더와 물을 포함하고, 바인더와 물의 비는 바인더 20 내지 30 부피% 및 물 70 내지 80 부피%인 것인 공기 정화용 필터.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제균 조성물은 소독제, 감태 발효 추출물 또는 둘 다를 추가로 포함하는 것인 공기 정화용 필터.
  13. 담체; 및
    상기 담체 상에, 제균 조성물 및 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 정의된 알레르겐 불활성화 조성물 및 제균 조성물을 혼합한 혼합물을 코팅한 코팅층
    을 포함하는 공기 정화용 필터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제균 조성물은 단백질 활성 억제제, 김치 유산균 및 바인더와 물을 포함하는 것인 공기 정화용 필터.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제균 조성물은 단백질 활성 억제제 0.5 내지 10부피%, 김치 유산균 3 내지 10부피% 및 잔부량의 바인더와 물을 포함하고, 바인더와 물의 비는 바인더 20 내지 30 부피% 및 물 70 내지 80 부피%인 것인 공기 정화용 필터.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제균 조성물은 소독제, 감태 발효 추출물 또는 둘 다를 추가로 포함하는 것인 공기 정화용 필터.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제균 조성물 및 알레르겐 불활성화 조성물의 부피비는 3 대 1 내지 1 대 3 범위인 것인 공기 정화용 필터.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제균 조성물 및 알레르겐 불활성화 조성물의 부피비는 1 대 1인 것인 공기 정화용 필터.
  19. 삭제
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