KR102096213B1 - 항균성이 우수한 플라스틱재 가구 및 이의 제조방법 - Google Patents

항균성이 우수한 플라스틱재 가구 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 a) 베이스 수지, 금속산화물 입자, 아연피리치온, 경화제 및 유기용매를 포함하는 항균성 조성물을 제조하는 단계; 및 b) 상기 항균성 조성물을 이용하여 플라스틱재를 가공하는 단계;를 포함하는 플라스틱재 가구의 제조방법, 및 이로부터 제조된 플라스틱재 가구에 관한 것이다.

Description

항균성이 우수한 플라스틱재 가구 및 이의 제조방법 {Plastic furniture with excellent antibacterial properties, and method of manufacturing thereof}
본 발명은 항균성이 우수한 플라스틱재 가구 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
환경의 변화에 의해 인간의 건강을 위협하는 바이러스, 박테리아 등이 확산됨에 따라, 여러 기술 분야에서 이를 효과적으로 차단하고자 하는 노력이 지속되고 있다. 특히나 아이들은 성인에 비해 면역력이 현저히 떨어지므로 바이러스 및 독성으로 인한 큰 문제를 야기 시키는 것을 미연에 방지하기 위한 해결책이 필요하다.
생활에 자주 사용하는 플라스틱 제품의 경우, 항균 기능을 접목하기 위하여 종래 유기 항균제가 보편적으로 사용되어 왔으나, 유기 항균제는 기본 특성상 내성의 증가, 인체에의 유해성 등으로 인하여 사용을 자제하려는 움직임이 있다.
이에 따라, 항균성이 우수하면서도 인체에 유해성이 없는 플라스틱재 가구에 대한 개발이 지속적으로 필요한 실정이다.
이에 대한 유사 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0123424호가 제시되어 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0123424호 (2017.11.08)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 항균성, 항균 지속성 및 코팅성을 향상시킨 플라스틱재 가구 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 a) 베이스 수지, 금속산화물 입자, 아연피리치온, 경화제 및 유기용매를 포함하는 항균성 조성물을 제조하는 단계; 및 b) 상기 항균성 조성물을 이용하여 플라스틱재를 가공하는 단계;를 포함하는 플라스틱재 가구의 제조방법에 관한 것이다.
상기 일 양태에 있어, 상기 b)단계는 성형된 플라스틱재 가구의 표면을 항균성 조성물로 코팅하는 것일 수 있으며, 또는 상기 b)단계는 플라스틱 원재료 및 항균성 조성물을 포함하는 조성물을 성형하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 항균성 조성물은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 금속산화물 입자 1 내지 5 중량부, 아연피리치온 0.1 내지 3 중량부, 경화제 5 내지 30 중량부 및 유기용매 50 내지 200 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 금속산화물 입자는 산화구리(I)(Cu2O), 산화구리(II)(CuO) 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 이때 상기 금속산화물 입자는 평균 입자크기가 1 ㎚ 내지 50 ㎛일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 항균성 조성물은 중량평균분자량 200 내지 800 g/mol인 폴리에틸렌글리콜을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 항균성 조성물은 아미노계 실란 화합물을 더 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 제조방법으로 제조되며, 베이스 수지, 금속산화물 입자, 아연피리치온, 경화제 및 유기용매를 포함하는 항균성 조성물로 가공된 플라스틱재 가구에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플라스틱재 가구의 제조방법은 베이스 수지, 금속산화물 입자, 아연피리치온, 경화제 및 유기용매를 포함하는 항균성 조성물로 가공됨에 따라 우수한 항균성 및 항균 지속성을 가질 수 있으며, 플라스틱재의 표면에 코팅 시 코팅성 및 접착성이 뛰어나 코팅막이 쉽게 박리되거나 손상되지 않을 수 있으며, 플라스틱 원재료와 혼합하여 성형 할 시 혼합성 및 성형성이 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1양태에 따른 항균성이 우수한 플라스틱재 가구 제조 공정을 단계별로 나타낸 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 제2양태에 따른 항균성이 우수한 플라스틱재 가구 제조 공정을 단계별로 나타낸 공정 흐름도이다.
이하 본 발명에 따른 항균성이 우수한 플라스틱재 가구 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 양태는 a) 베이스 수지, 금속산화물 입자, 아연피리치온, 경화제 및 유기용매를 포함하는 항균성 조성물을 제조하는 단계; 및 b) 상기 항균성 조성물을 이용하여 플라스틱재를 가공하는 단계;를 포함하는 플라스틱재 가구의 제조방법에 관한 것이다.
이처럼, 본 발명에 따른 플라스틱재 가구의 제조방법은 베이스 수지, 금속산화물 입자, 아연피리치온, 경화제 및 유기용매를 포함하는 항균성 조성물로 가공됨에 따라 우수한 항균성 및 항균 지속성을 가질 수 있으며, 플라스틱재의 표면에 코팅 시 코팅성 및 접착성이 뛰어나 코팅막이 쉽게 박리되거나 손상되지 않을 수 있으며, 플라스틱 원재료와 혼합하여 성형 할 시 혼합성 및 성형성이 우수할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 플라스틱재 가구의 제조방법의 각 단계에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, a) 베이스 수지, 금속산화물 입자, 아연피리치온, 경화제 및 유기용매를 포함하는 항균성 조성물을 제조하는 단계를 수행할 수 있다. 이처럼, 항균성 조성물로 플라스틱재 가구를 따라 우수한 항균성 및 항균 지속성을 가질 수 있다.
이를 위해서는 상기 항균성 조성물의 각 구성 성분의 함량을 적절하게 조절하여 주는 것이 중요하며, 구체적인 일 예시로 상기 항균성 조성물은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 금속산화물 입자 1 내지 5 중량부, 아연피리치온 0.1 내지 3 중량부, 경화제 5 내지 30 중량부 및 유기용매 50 내지 200 중량부를 포함하는 것일 수 있다. 보다 좋게는 베이스 수지 100 중량부에 대하여 금속산화물 입자 1.5 내지 3 중량부, 아연피리치온 0.5 내지 1.5 중량부, 경화제 10 내지 20 중량부 및 유기용매 100 내지 150 중량부를 포함하는 것일 수 있다. 이와 같은 범위에서 목적하는 항균 효과가 우수할 수 있다.
상기 베이스 수지는 당업계에서 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 구체적인 일 예로 아크릴계 수지, 멜라민계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드산계 수지, 폴리이미드계 수지, 스티렌말레산계 수지 및 스티렌무수말레산계 수지 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으나, 플라스틱재 적용 가능한 수지라면 한정하지 않고 사용할 수 있다. 보다 바람직하게 상기 베이스 수지는 아크릴계 수지 또는 후술하는 플라스틱 원재료와 동일한 계열의 수지일 수 있다.
상기 금속산화물 입자는 항균성을 가진 금속산화물 입자라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으나, 바람직하게는 산화구리(I)(Cu2O), 산화구리(II)(CuO) 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 특히 항균 활성 및 항바이러스 활성이 높은 산화구리(I)를 사용하는 것이 가장 바람직한데, 산화구리(I)는 산화구리(II)보다 구리 이온을 용출하기 쉽기 때문에, 용출된 구리 이온이 미생물이나 바이러스와 접촉함으로써 효소나 단백질과 결합해 활성을 저하시켜, 미생물 및 바이러스의 대사 기능을 저해하는 것이 쉬울 수 있다. 또한 용출된 구리 이온의 촉매 작용에 의해서 공기 중의 산소를 활성 산소화해, 미생물 및 바이러스의 유기물을 분해하는 것이 쉬울 수 있다.
상기 금속산화물 입자는 평균 입자크기가 1 ㎚ 내지 50 ㎛일 수 있으며, 보다 좋게는 0.1 내지 10 ㎛일 수 있다. 평균 입자크기가 1 ㎚ 미만일 경우 입자가 서로 응집될 수 있으며, 50 ㎛를 초과할 경우 단위면적당 표면적이 작아져 항균성을 충분히 발휘할 수 없고, 탁도가 높아질 수 있어 원하는 색상 및 디자인을 구현하기가 힘들기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
한편, 상기 금속산화물 입자는 표면 전처리된 것일 수 있다. 표면 전처리를 통해 금속산화물 입자의 표면에 수불용성인 피막을 형성하여, 산화 및 변색을 방지하고, 윤활성 및 분산성을 향상시키며, 베이스 수지와의 결합 특성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 금속산화물 입자는 인산 화합물, 크롬 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 표면 전처리 용액으로 표면 전처리될 수 있으며, 바람직하게는 인체 및 환경에 유해성이 적은 인산 화합물 용액으로 표면 전처리될 수 있다. 일 예로, 상기 인산 화합물은 용매 상에서 인산 이온을 형성할 수 있는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 인산, 폴리인산, 인산 유도체 및 아인산 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 보다 구체적이며, 비 한정적인 일 예로 인산암모늄, 인산칼륨, 인산나트륨 및 인산칼슘 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 이와 같은 인산 화합물은 금속산화물 입자의 표면에 인산 금속염을 형성함으로써 피막을 형성하게 된다.
상기 표면 전처리 용액은 3 내지 20 중량%의 농도를 갖는 것을 사용할 수 있으며, 이때 사용되는 용매는 증류수, 제2유기용매 또는 이들의 혼합 용매일 수 있으며, 바람직하게는 제2유기용매일 수 있다.
상기 제2유기용매의 종류는 통상 사용되는 것일 수 있으며, 구체적인 일 예로, 헥산, 헵탄 등의 지방족 탄화수소류; 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소류; 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올 등의 알코올류; 셀루솔부, 부틸 셀루솔부 등의 에테르류; 에틸아세테이트, 부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트 등의 에스터류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류; 및 N-디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드류; 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 바람직하게는 방향족 탄화수소류, 알코올류 또는 이들의 혼합 용매를 사용할 수 있으나, 이는 일 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 표면 전처리 시 표면 전처리 용액 100 중량부에 대하여 금속산화물 입자 5 내지 30중량부 투입하여 50 내지 150 rpm의 속도로 5 내지 60분간 교반하여 표면 전처리된 금속산화물 입자를 수득할 수 있으며, 이후 증류수를 이용하여 세척하고, 60 내지 90℃에서 12 내지 24시간 건조할 수 있다.
상기 아연피리치온(Zn-pyrithione)은 항균성 조성물의 항균 특성 및 항박테리아 특성을 더욱 향상시키기 위한 것으로, 아연피리치온은 물에 분산시킨 현탁액으로 사용할 수 있으며, 일반적으로 48 중량% 현탁액 상태로 제품화되어 판매되고 있으나, 아연피리치온(100%)을 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 예에 있어, 상기 경화제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 구체적인 일 예시로 벤졸퍼옥사이다, 아조비스이소부티로니트릴, 2-시아노-2-프로필아조포름아마이드, 2, 2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판] 및 2,2-아조비스(2-메틸부티로니트릴) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
발명의 일 예에 있어, 상기 유기용매는 특별히 한정되지 않지만, 항균성 조성물이 균질하게 혼합되고, 코팅막 형성 시에 용이하게 휘발되며, 경화 저해 등을 일으키지 않는 것을 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
구체적인 일 예로, 상기 유기용매는 헥산, 헵탄 등의 지방족 탄화수소류; 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소류; 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올 등의 알코올류; 셀루솔부, 부틸 셀루솔부 등의 에테르류; 에틸아세테이트, 부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트 등의 에스터류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류; 및 N-디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드류; 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 바람직하게는 방향족 탄화수소류, 알코올류 또는 이들의 혼합 용매를 사용할 수 있으나, 이는 일 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 항균성 조성물은 본 발명의 목적을 헤치지 않는 범위 내에서 추가 성분을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어, 상기 항균성 조성물은 아연피리치온의 용해도를 높이기 위하여 중량평균분자량 200 내지 800 g/mol인 폴리에틸렌글리콜을 더 포함할 수 있으며, 보다 좋게는 300 내지 600 g/mol 폴리에틸렌글리콜을 더 포함할 수 있다. 이와 같은 중량평균분자량을 가진 폴리에틸렌글리콜을 사용함으로써 아연피리치온을 효과적으로 용해시켜 항균성 조성물 내 아연피리치온의 함량을 보다 높일 수 있으며, 이를 통해 보다 우수한 항균 특성 및 항박테리아 특성을 확보할 수 있다.
상기 폴리에틸렌글리콜의 첨가량은 특별히 한정되진 않지만, 상기 항균성 조성물은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 폴리에틸렌글리콜 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것일 수 있다. 이와 같은 범위에서 목표하는 함량의 아연피리치온을 효과적으로 용해시킬 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어, 상기 항균성 조성물은 플라스틱재와 코팅막의 접착력을 향상시키기 위하여 아미노계 실란 화합물을 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 아미노계 실란 화합물은 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-디메틸-부틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란 및 N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란의 히드로클로라이드 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
상기 아미노계 실란 화합물의 첨가량은 특별히 한정되진 않지만, 상기 항균성 조성물은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 아미노계 실란 화합물 1 내지 5 중량부를 포함하는 것일 수 있다. 이와 같은 범위에서 항균성 조성물로 플라스틱재를 코팅할 시 접착력 및 내스크래치성을 효과적으로 향상시킬 수 있어 좋다.
본 발명의 일 예에 있어, 상기 항균성 조성물은 유기산을 더 포함할 수 있다. 상기 유기산은 아연피리치온과 착물을 형성하여 항균성 조성물의 안전성을 보다 높이기 위한 것으로, 구체적인 일 예로 상기 유기산은 개미산, 초산, 프로피온산, 옥살산, 숙신산, 벤조산, 시트르산, 말레인산, 말론산, 말산, 타르타르산, 글루콘산, 락트산, 게스티스산, 푸마르산, 락토비온산, 살리실산, 프탈산, 엠본산, 아스파르트산 및 글루탐산 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
상기 유기산의 첨가량은 특별히 한정되진 않지만, 상기 항균성 조성물은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 유기산 0.05 내지 3 중량부를 포함하는 것일 수 있으며, 보다 좋게는 유기산 0.1 내지 1 중량부를 포함하는 것일 수 있다. 이와 같은 범위에서 효과적으로 아연피리치온과 착물을 형성할 수 있다.
이 외에도 상기 항균성 조성물은 당업계에서 통상적으로 첨가하는 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 첨가제는 이형제, 분산제, 침강방지제, 산화방지제, 소포제, 난연제 및 자외선 안정제 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
다음으로, 항균성 조성물이 준비되면, b) 상기 항균성 조성물을 이용하여 플라스틱재를 가공하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 가공은 크게 두 가지 양태로 나눌 수 있으며, 구체적인 일 예시로, 제1양태는 플라스틱재의 표면을 항균 조성물로 코팅하는 공정, 제2양태는 플라스틱 원재료 및 항균 조성물을 포함하는 조성물을 성형하는 공정일 수 있다.
상기 제1양태에 따르면, 상기 b)단계는 성형된 플라스틱재 가구의 표면을 항균성 조성물로 코팅하는 것일 수 있다. 이때, 상기 플라스틱재는 당업계에서 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으며, 일 예로 폴리프로필렌 수지(PP), 폴리에틸렌 수지(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 수지(ABS), 아세탈 수지(POM), 나일론 수지(PA), 스티렌 수지(PS), 고충격 스티렌 수지(HIPS), 스티렌아크릴로니트릴 수지(SAN), 폴라카보네이트 수지(PC), 염화비닐수지(PVC), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(PBT), 에폭시 수지, 멜라민 수지 및 폴리우레탄 수지(PU) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 한 가지를 사용하되, 주로 인체와 접촉이 많거나 사람이 일상적으로 사용하는 생활 용품을 제조하는 종류의 플라스틱 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 예에 있어, 상기 코팅은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법으로 수행될 수 있으며, 일 예로 스프레이 코팅, 딥 코팅 및 바 코팅 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 방법을 통해 코팅을 수행할 수 있다. 코팅 횟수는 특별히 한정하지 않으며, 일 예로 항균 조성물을 1 내지 5회 도포하여 플라스틱재의 표면에 코팅층을 형성할 수 있다.
이후, 건조 단계가 더 수행될 수 있으며, 건조 단계는 50 내지 90℃의 온도에서 수행될 수 있다. 50℃ 미만에서는 공정시간이 너무 길어져 효율이 떨어지며, 90℃를 초과할 경우에는 코팅막에 뒤틀림 및 크랙이 발생되거나 탄화가 발생될 수 있다.
또는, 상기 제2양태에 따르면, 상기 b)단계는 플라스틱 원재료 및 항균성 조성물을 혼합한 후 성형하는 것일 수 있다. 이때, 상기 플라스틱 원재료는 당업계에서 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으며, 일 예로 폴리프로필렌 수지(PP), 폴리에틸렌 수지(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 수지(ABS), 아세탈 수지(POM), 나일론 수지(PA), 스티렌 수지(PS), 고충격 스티렌 수지(HIPS), 스티렌아크릴로니트릴 수지(SAN), 폴라카보네이트 수지(PC), 염화비닐수지(PVC), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(PBT), 에폭시 수지, 멜라민 수지 및 폴리우레탄 수지(PU) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 한 가지를 사용하되, 주로 인체와 접촉이 많거나 사람이 일상적으로 사용하는 생활 용품을 제조하는 종류의 플라스틱 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 예에 있어, 상기 성형은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의해 수행될 수 있으며, 일 예로 사출 성형, 압출 성형 또는 블로우 성형 등의 성형 방법을 하나 이상 사용하여 플라스틱재 가구를 제조할 수 있다.
또한, 상기 제2양태에 따르면, 플라스틱 원재료 100 중량부에 대하여 항균성 조성물 10 내지 30 중량부가 혼합될 수 있으며, 이 외에도 플라스틱재 가구의 성형을 위해 통상적으로 첨가되는 기능성 첨가제가 추가적으로 더 첨가될 수 있다.
상기 제1양태 또는 제2양태에 따라 제조된 플라스틱재 가구는 플라스틱재를 포함하는 가구를 모두 지칭하는 것일 수 있으며, 상세하세 일부 부품이 플라스틱재로 이루어진 가구 및 전 부품이 플라스틱재로 이루어진 가구 등일 수 있다. 아울러, 상기 플라스틱재 가구는 한 자리에 두고 사용하거는 형태이거나 또는 바퀴가 구비된 이동형일 수 있다. 보다 상세하게, 상기 플라스틱재 가구는 통상적으로 사용 가능한 용도라면 특별히 그 용도를 한정하지 않으며, 구체적으로 예를 들면 의자, 연결식 의자, 옥외용 벤치, 플라스틱 테이블, 플라스틱 서랍장, 세면대야, 유아용 책상, 유아용 탁자, 유아용 의자, 유아용 식탁, 유아용 장난감, 장난감 보관함, 유아용 욕조, 유아용 미끄럼틀, 유아용 그네, 플라스틱 창틀, 파티션, 학생용 책상, 교실용 걸상, 청소도구함, 스토리지, 이동형파일서랍 또는 파일링캐비닛 등으로 활용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 전술한 플라스틱재 가구의 제조방법으로부터 제조된 플라스틱재 가구에 관한 것으로, 상세하게 제조방법으로 제조되며, 베이스 수지, 금속산화물 입자, 아연피리치온, 경화제 및 유기용매를 포함하는 항균성 조성물로 가공된 플라스틱재 가구에 관한 것이다.
이때, 각 구성성분의 함량은 전술한 바와 동일함에 따라 중복 설명은 생략한다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 항균성이 우수한 플라스틱재 가구 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[실시예 1]
1) 아산화구리(Cu2O) 입자 전처리: 디메틸포름아미드(DMF) 100 중량부에 대하여 아산화구리(평균 입자크기 20 ㎚) 10 중량부 및 인산암모늄 5 중량부를 혼합하고 30분간 교반하여 아산화구리 입자를 전처리하였다. 이후, 증류수로 세척하고 80℃에서 12 시간 건조하였다.
2) 항균성 조성물 제조: 폴리벤질메타크릴레이트 수지(제품명 NPR1520) 100 중량부에 대하여, 아산화구리 입자 2.5 중량부, 아연피리치온(ZnPy) 1 중량부, 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 15 중량부 및 디메틸포름아미드(DMF) 100 중량부를 혼합하여 항균성 조성물을 제조하였다.
3) 경화 코팅막 형성: 플라스틱재 시편에 상기 항균성 조성물을 코팅한 후 80℃에서 2시간 동안 열경화하여 경화 코팅막이 형성된 플라스틱재 시편을 제조하였다.
[실시예 2]
폴리벤질메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 아산화구리 입자 0.5 중량부, 아연피리치온(ZnPy) 0.05 중량부, AIBN 15 중량부 및 DMF 100 중량부를 혼합하여 항균성 조성물을 제조한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[실시예 3]
폴리벤질메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 아산화구리 입자 0.5 중량부, 아연피리치온(ZnPy) 1 중량부, AIBN 15 중량부 및 DMF 100 중량부를 혼합하여 항균성 조성물을 제조한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[실시예 4]
폴리벤질메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 아산화구리 입자 2.5 중량부, 아연피리치온(ZnPy) 0.05 중량부, AIBN 15 중량부 및 DMF 100 중량부를 혼합하여 항균성 조성물을 제조한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[실시예 5]
폴리벤질메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 아산화구리 입자 10 중량부, 아연피리치온(ZnPy) 0.05 중량부, AIBN 15 중량부 및 DMF 100 중량부를 혼합하여 항균성 조성물을 제조한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[실시예 6]
폴리벤질메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 아산화구리 입자 0.5 중량부, 아연피리치온(ZnPy) 5 중량부, AIBN 15 중량부 및 DMF 100 중량부를 혼합하여 항균성 조성물을 제조한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[실시예 7]
폴리벤질메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 아산화구리 입자 10 중량부, 아연피리치온(ZnPy) 5 중량부, AIBN 15 중량부 및 DMF 100 중량부를 혼합하여 항균성 조성물을 제조한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[실시예 8]
폴리벤질메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 아산화구리 입자 2.5 중량부, 아연피리치온(ZnPy) 5 중량부, AIBN 15 중량부 및 DMF 100 중량부를 혼합하고, 폴리에틸렌글리콜(PEG, 중량평균분자량 400 g/mol) 5 중량부를 더 첨가하여 항균성 조성물을 제조한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[실시예 9]
폴리벤질메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 3-아미노프로필트리메톡시실란(APTMS) 3 중량부를 더 첨가하여 항균성 조성물을 제조한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[실시예 10]
폴리벤질메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 시트르산(CA) 0.5 중량부를 더 첨가하여 항균성 조성물을 제조한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[실시예 11]
폴리벤질메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 PEG(중량평균분자량 400 g/mol) 5 중량부, APTMS 3 중량부 및 CA 0.5 중량부를 더 첨가하여 2차 함침 조성물을 제조한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[비교예 1]
폴리벤질메타크릴레이트 수지 100 중량부, AIBN 15 중량부 및 DMF 100 중량부를 혼합하여 항균성 조성물을 제조한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[비교예 2]
폴리벤질메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 아산화구리 입자 2.5 중량부, AIBN 15 중량부 및 DMF 100 중량부를 혼합하여 항균성 조성물을 제조한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[비교예 3]
폴리벤질메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 아연피리치온(ZnPy) 1 중량부, AIBN 15 중량부 및 DMF 100 중량부를 혼합하여 항균성 조성물을 제조한 것 외 모든 공정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[특성 평가]
1) 항균성 평가:
KCL-FIR-1003:2018 방법으로 항균성을 실험하였다. 상세하게, 대장균 (Escherichia coli ATCC 8739) 3.7×105 CFU/㎖, 황색포도상구균(staphylococos aureus ATCC 6538P) 3.4×105 CFU/㎖의 초기농도(A0)로 접종하고, 37.0 ±0.2℃에서 24 시간 동안 방치한 후의 농도(A 1 ) 및 세균감소율(B)을 확인하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다. 대조군으로는 무처리군을 준비하였다. 또한, 상기 세균감소율은 (A0-A1)/A0×100으로 산출하였다.
2) 접착성 평가:
실시예 1 내지 11, 및 비교예 1 내지 3으로부터 각각 제조된 플라스틱재 가구 시편의 경화 코팅막 상에 커터로 0.5 ㎝ 간격으로 종횡 각각 10개의 라인을 그어 100개의 정사각형 컷팅 라인을 긋는다. 컷팅 라인은 플라스틱재 시편에 도달할 수 있을 정도로 충분히 깊게 한다. 이후, 셀로판 테이프(NICHIBAN, 폭 24 ㎜)를 정사각형 컷팅 라인에 붙이고 완전히 밀착시킨 후, 순간적으로 떼어낸다. 이후, 경화 코팅막층에서 떼어진 정사각형 모눈의 수를 육안으로 세어 접착성을 평가하되, 85개 미만인 경우 X, 85 이상 93개 미만 접착되어 있는 경우 △, 93 이상 97개 미만 접착되어 있는 경우 ○, 97개 이상 접착되어 있는 경우 ◎로 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
3) 외관 평가:
실시예 1 내지 11, 및 비교예 1 내지 3으로부터 각각 제조된 가구 시편의 외관을 육안으로 평가하였다. 평가는 코팅막이 들뜨거나 오렌지필 현상이 심한 경우 X, 코팅막에 약한 오렌지필 현상이 발생한 경우 △, 외관이 양호한 경우 ○, 외관이 매끈하고 수려한 경우 ◎로 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
조성물 (중량부) E.coli S. aureus 접착성 외관
Cu 2 O ZnPy 추가성분 A 1
(CFU/㎖) 		B (%) A 1
(CFU/㎖) 		B (%)
초기농도 - 3.7×105 - 3.4×105 - -
대조군 - 9.5×106 - 2.3×106 - -
실시예 1 2.5 1 - 10 미만 99.9 10 미만 99.9 ○ ○
실시예 2 0.5 0.05 - 5.9×104 84.1 1.9×104 94.4 ○ ○
실시예 3 0.5 1 - 9.5×103 97.4 6.2×103 98.2 ○ ○
실시예 4 2.5 0.05 - 7.2×103 98.1 5.8×103 98.3 ○ ○
실시예 5 10 0.05 - 10 미만 99.9 10 미만 99.9 ○ △
실시예 6 0.5 5 - 10 미만 99.9 10 미만 99.9 ○ △
실시예 7 10 5 - 10 미만 99.9 10 미만 99.9 ○ △
실시예 8 2.5 5 PEG 5 10 미만 99.9 10 미만 99.9 ○ ◎
실시예 9 2.5 1 APTMS 3 10 미만 99.9 10 미만 99.9 ◎ ○
실시예 10 2.5 1 CA 0.5 10 미만 99.9 10 미만 99.9 ○ ◎
실시예 11 2.5 5 PEG 5
APTMS 3
CA 0.5		 10 미만 99.9 10 미만 99.99 ◎ ◎
비교예 1 - - - 7.6×106 - 1.8×106 - ○ ○
비교예 2 2.5 - - 6.3×104 83.0 5.2×104 84.7 ○ ○
비교예 3 - 1 - 8.5×104 77.0 3.9×104 88.5 ○ ○
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 항균성 조성물을 이용하여 제조된 플라스틱재 가구 시편의 경우 우수한 항균성, 접착성 및 외관 특성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
특히, 아산화구리와 아연피리치온이 적정 농도로 첨가된 실시예 1의 경우 항균성이 매우 우수할 뿐만 아니라 접착성 및 외관 특성이 매우 우수하였다.
반면, 아산화구리와 아연피리치온 중 하나 이상이 미량 첨가된 실시예 2 내지 4의 경우 실시예 1 대비 항균성이 다소 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
반대로, 아산화구리와 아연피리치온 중 하나 이상이 과량 첨가된 실시예 5 내지 7의 경우 실시예 1과 동등한 수준의 항균성을 발휘하였으나, 오렌지필 현상이 발생하여 외관 특성이 저하되었다.
실시예 8은 아연피리치온을 과량 첨가하되 아연피리치온의 용해도를 높이기 위해 폴리에틸렌글리콜을 첨가한 것으로 외관 특성이 개선된 것을 확인할 수 있었으며, 실시예 9는 아미노계 실란 화합물을 첨가한 것으로 접착성이 더욱 형상된 것을 확인할 수 있었고, 실시예 10은 유기산을 첨가한 것으로 유기산과 아연피리치온이 착 화합물을 형성하여 그 안전성이 더욱 향상되었다. 실시예 11은 상기 세 첨가제를 모두 첨가한 것으로, 향균성, 접착성, 외관 특성 및 안전성이 모두 우수하였다.
반면, 아산화구리 및 아연피리치온이 모두 첨가되지 않은 비교예 1의 경우 항균 효과가 없었으며, 아산화구리 또는 아연피리치온이 첨가되지 않은 비교예 1 및 2의 경우 항균 특성이 실시예 1 대비 다소 떨어졌다.
[실시예 12]
1) 아산화구리(Cu2O) 입자 전처리: 디메틸포름아미드(DMF) 100 중량부에 대하여 아산화구리(평균 입자크기 20 ㎚) 10 중량부 및 인산암모늄 5 중량부를 혼합하고 30분간 교반하여 아산화구리 입자를 전처리하였다. 이후, 증류수로 세척하고 80℃에서 12 시간 건조하였다.
2) 항균성 조성물 제조: 폴리벤질메타크릴레이트 수지(제품명 NPR1520) 100 중량부에 대하여, 아산화구리 입자 2.5 중량부, 아연피리치온(ZnPy) 1 중량부, 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 15 중량부 및 디메틸포름아미드(DMF) 100 중량부를 혼합하여 항균성 조성물을 제조하였다.
3) 플라스틱 가구 제조: 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 수지 100 중량부에 대하여 상기 항균성 조성물 20 중량부를 혼합하고, 이를 250℃의 이축압출기로 압출하여 펠렛을 제조한 후, 260℃로 사출 성형하여 시편을 제조하였다. 이로부터 제조된 시편의 항균성을 상기와 동일한 방법을 통해 평가한 결과, 대장균과 황색포도상구균 모두 세균감소율(B)이 99.9% 이상으로 매우 우수한 항균 특성을 가짐을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. a) 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 금속산화물 입자 1 내지 3 중량부, 아연피리티온 0.1 내지 3 중량부, 경화제 5 내지 30 중량부 및 유기용매 50 내지 200 중량부를 포함하는 항균성 조성물을 제조하는 단계; 및
    b) 상기 항균성 조성물을 이용하여 플라스틱재를 가공하는 단계;
    를 포함하며, 상기 금속산화물 입자는 산화구리(I)(Cu2O), 산화구리(II)(CuO) 또는 이들의 혼합물인 플라스틱재 가구의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 b)단계는 성형된 플라스틱재 가구의 표면을 항균성 조성물로 코팅하는 것인, 플라스틱재 가구의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 b)단계는 플라스틱 원재료 및 항균성 조성물을 포함하는 조성물을 성형하는 것인, 플라스틱재 가구의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 금속산화물 입자는 평균 입자크기가 1 ㎚ 내지 50 ㎛인, 플라스틱재 가구의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 항균성 조성물은 중량평균분자량 200 내지 800 g/mol인 폴리에틸렌글리콜을 더 포함하는 것인, 플라스틱재 가구의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 항균성 조성물은 아미노계 실란 화합물을 더 포함하는 것인, 플라스틱재 가구의 제조방법.
  9. 제1항 내지 제3항, 및 제6항 내지 제8항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조되며,
    베이스 수지 100 중량부에 대하여, 금속산화물 입자 1 내지 3 중량부, 아연피리티온 0.1 내지 3 중량부, 경화제 5 내지 30 중량부 및 유기용매 50 내지 200 중량부를 포함하며, 상기 금속산화물 입자는 산화구리(I)(Cu2O), 산화구리(II)(CuO) 또는 이들의 혼합물인 항균성 조성물로 가공된 플라스틱재 가구.
KR1020190127544A 2019-10-15 2019-10-15 항균성이 우수한 플라스틱재 가구 및 이의 제조방법 KR102096213B1 (ko)

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