KR102159033B1 - 항균도마의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 항균도마의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리부텐-1, 금속산화물 및 산화칼슘으로 항균 마스터배치를 제조하는 항균마스터배치제조단계, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 안료 마스터배치 및 상기 항균 마스터배치를 혼합하는 원료혼합단계 및 상기 원료혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 도마로 성형하는 성형단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조되는 항균도마는 강성 및 충격강도와 같은 기계적 물성과 유동성 및 성형성이 우수할 뿐만 아니라, 향상된 내열변색성, 내오성 및 내광성을 나타낸다.

Description

항균도마의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF ANTI-VIRUS CUTTING BOARD}
본 발명은 항균도마의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강성 및 충격강도와 같은 기계적 물성과 유동성 및 성형성이 우수할 뿐만 아니라, 향상된 내열변색성, 내오성 및 내광성을 나타내는 항균도마의 제조방법에 관한 것이다.
주방용품은 식재료와 자주 접해 세균이 번식하기 쉬운 습윤 조건에 항상 노출되어 있어 위생면에서 각별한 주의를 필요로 한다. 특히, 다양한 식재료를 손질하는 도마는 이물질 등이 표면에 남아 세균 번식하기 쉬우며 음식이 직접 닿게 되어 인체에 감염될 수 있기 때문에 항균 관리가 필수이다.
이러한 주방용품의 위생관리는 고온에 삶거나 햇볕에 말리는 등의 방법을 쓸 수 있지만 바쁜 일상에서 관리가 어렵거나 오히려 바깥 공기의 유해물질로 사용하기가 꺼려진다.
이러한 문제를 해결하기 위해 현재 무기계, 유기계 항균제의 도입으로 도마 전체 혹은 표면에 혼입 및 코팅하여 항균효과를 갖게 한 제품들이 제안 되어 있다.
유기 항균제는 빠르게 항균 효과를 나타낼 수 있는 장점이 있으나 용출과 같은 특성으로 인해 제품의 물성이 떨어질 뿐만 아니라 유기물의 용해성으로 인해 안정성이 문제가 될 수 있다. 제올라이트, 벤토나이트, 할로이사이트, 바이델라이트 등의 무기계 항균제는 인체 안정성이 높고 항균 지속기간이 길다는 장점을 가지고 있지만 무기계 이온을 금속이온으로 치환 시키는 고도의 제조방법을 이용하여 고가이며 도마 전체에 항균 효과를 충분히 갖기 위해서는 가격이 높아지게 된다.
이러한 도마의 또 다른 중요한 특성으로는 도마의 재질이다. 나무는 도마로 오랫동안 사용된 재질로써 높은 절삭감과 특유의 탄성으로 인해 손목에 무리가 덜 가는 것이 장점이다. 하지만 습기에 약하며 꾸준히 관리를 해주지 않으면 세균이나 곰팡이 등이 번식할 우려가 높고 무거운 것이 단점이다.
이러한 단점을 해결하기 위한 플라스틱 도마는 저렴한 가격과 무게로 대중적인 재질의 도마이다. 초기에는 폴리프로필렌 소재의 플라스틱 도마를 많이 사용하였지만 칼집이 잘 나고 색배임이 심해 다른 특수 소재의 도마들이 개발 되어 왔다.
이러한 신소재 도마는 열가소성우레탄, 열가소성엘라스토머 등의 소재로써 이들은 내구성이 뛰어나고 탄성이 좋으며 색배임이 적어 도마 재료로 많이 이용되고 있다. 하지만 이러한 얇은 신소재 도마는 도마 특유의 절삭감이 없으며 비싼 편으로 도마 특성상 짧은 교체 주기를 고려한다면 가격이 부담된다.
따라서, 강성 및 충격강도의 밸런스가 우수하고 유동성이 뛰어나 성형성이 우수하며 내열변색성, 내오성, 내광성 등이 좋은 항균도마의 개발이 요구되고 있다.
한국특허등록 제10-0912265호(2009.08.07). 한국특허등록 제10-1167070호(2012.07.13).
본 발명의 목적은 강성 및 충격강도와 같은 기계적 물성과 유동성 및 성형성이 우수할 뿐만 아니라, 향상된 내열변색성, 내오성 및 내광성을 나타내는 항균도마의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 폴리부텐-1, 금속산화물 및 산화칼슘으로 항균 마스터배치를 제조하는 항균마스터배치제조단계, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 안료 마스터배치 및 상기 항균 마스터배치를 혼합하는 원료혼합단계 및 상기 원료혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 도마로 성형하는 성형단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균도마의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 항균마스터배치제조단계는 폴리부텐-1 100 중량부, 금속산화물 8 내지 25 중량부 및 산화칼슘 33 내지 67 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 금속산화물은 하기 화학식 1로 표기되며, 금속질산염 수화물과 수산화물의 전구체를 합성하여 제조되는 것으로 한다.
[화학식 1]
Figure 112018108969758-pat00001
(상기 식에서, M1은 은, 구리, 수은, 납, 철, 니켈, 망간 및 크롬으로부터 선택된 1가 내지 3가의 양이온 금속원소이며, a는 0 내지 1의 유리수이고, b는 1 내지 40의 유리수이다.)
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 금속질산염 수화물은 하기 화학식 2로 표기되는 것으로 한다.
[화학식 2]
Figure 112018108969758-pat00002
(상기 식에서, M1은 은, 구리, 수은, 납, 철, 니켈, 망간 및 크롬으로부터 선택된 1가 내지 3가 양이온 금속원소이며, a는 금속 M의 원자가와 같은 양수이고, X는 0 내지 10의 범위를 갖는 유리수이다.)
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 수산화물 전구체는 하기 화학식 3으로 표기되는 것으로 한다.
[화학식 3]
Figure 112018108969758-pat00003
(상기 식에서, M2는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘과 같은 알칼리 금속 및 칼슘, 바륨, 베릴륨, 마그네슘과 같은 알칼리토금속 원소이며, b는 X의 알칼리 또는 알칼리 토금속 이온의 원자가와 같은 양수이다.)
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 산화칼슘은 패류의 패각을 소성하여 제조되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 패류는 조개 또는 꼬막인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 원료혼합단계는 폴리에틸렌 100 중량부, 폴리프로필렌 8 내지 34 중량부, 안료 마스터배치 5 내지 12 중량부 및 항균 마스터배치 8 내지 25 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 성형단계는 사출성형으로 이루어지며, 상기 사출성형은 사출압력이 450 내지 800kg/cm2이며, 배압은 5 내지 20kg/cm2이고, 금형온도는 40 내지 80℃인 조건에서 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 항균도마의 제조방법은 강성 및 충격강도와 같은 기계적 물성과 유동성 및 성형성이 우수할 뿐만 아니라, 향상된 내열변색성, 내오성 및 내광성을 나타내는 항균도마를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 항균도마의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 항균도마의 제조방법은 폴리부텐-1, 금속산화물 및 산화칼슘으로 항균 마스터배치를 제조하는 항균마스터배치제조단계(S101), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 안료 마스터배치 및 상기 항균 마스터배치를 혼합하는 원료혼합단계(S103) 및 상기 원료혼합단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 도마로 성형하는 성형단계(S105)로 이루어진다.
상기 항균마스터배치제조단계(S101)는 폴리부텐-1, 금속산화물 및 산화칼슘으로 항균 마스터배치를 제조하는 단계로, 폴리부텐-1 100 중량부, 금속산화물 8 내지 25 중량부 및 산화칼슘 33 내지 67 중량부를 혼합하여 이루어진다.
상기와 같이 항균마스터배치제조단계(S101)를 통해 항균 마스터배치를 제조하는 이유는, 합성수지 성분에 금속산화물 및 산화칼슘이 고르게 혼합되지 못하기 때문에, 균질한 항균성능을 나타내는 항균도마를 제공하기 위해, 항균성능이 우수한 금속산화물과 산화칼슘을 마스터배치의 형태로 제조하여 적용하는 것이다.
상기 폴리부텐 1은 상기 항균 마스터배치의 베이스가 되는 소재로 1-부텐을 중합하여 제조되는데, 양이온 중합 촉매에 의해 중합한 것은 무정형 고체 내지 점조한 액상이지만 최근에는 입체 특이성 중합에 의한 결정성, 고분자량의 아이소택틱 구조의 것이 합성되고 있다. 녹는점은 126 내지 128℃이며, 유리 전이 온도는 －35℃이고, 1 나선 주기 중의 1-부텐의 단위수는 3 내지 4이다.
상기 금속산화물은 8 내지 25 중량부가 함유되며, 상기 항균 마스터배치에 항균성능을 부여하는 역할을 하는데, 금속질산염 수화물과 수산화물의 전구체를 합성하여 제조되며, 하기 화학식 1로 표기된다.
[화학식 1]
Figure 112018108969758-pat00004
(상기 식에서, M1은 은, 구리, 수은, 납, 철, 니켈, 망간 및 크롬으로부터 선택된 1가 내지 3가의 양이온 금속원소이며, a는 0 내지 1의 유리수이고, b는 1 내지 40의 유리수이다.)
이때, 상기 금속질산염 수화물은 하기 화학식 2로 표기되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure 112018108969758-pat00005
(상기 식에서, M1은 은, 구리, 수은, 납, 철, 니켈, 망간 및 크롬으로부터 선택된 1가 내지 3가 양이온 금속원소이며, a는 금속 M의 원자가와 같은 양수이고, X는 0 내지 10의 범위를 갖는 유리수이다.)
또한, 상기 수산화물 전구체는 하기 화학식 3으로 표기되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
[화학식 3]
Figure 112018108969758-pat00006
(상기 식에서, M2는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘과 같은 알칼리 금속 및 칼슘, 바륨, 베릴륨, 마그네슘과 같은 알칼리토금속 원소이며, b는 X의 알칼리 또는 알칼리 토금속 이온의 원자가와 같은 양수이다.)
상기와 같은 성분으로 이루어지는 금속산화물의 함량이 8 중량부 미만이면 항균 마스터배치의 항균성능이 저하되며, 상기 금속산화물의 함량이 25 중량부를 초과하게 되면 항균성능은 크게 향상되지 않으면서 항균도마의 제조비용으 지나치게 증가하게 된다.
상기 산화칼슘은 33 내지 67 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 항균도마에 항균성능을 부여하는 역할을 하는데, 상기 산화칼슘은 패류의 패각을 소성하여 제조되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 패류는 조개 또는 꼬막이 바람직하며, 보다 바람직하게는 꼬막이다.
상기 산화칼슘의 제조과정을 보다 상세하게 설명하면, 패류의 폐각을 550℃ 내지 3000℃에서 소성하여 제조되며, 이때, 상기와 같은 온도조건에서 소성된 산화칼슘을 통전(通電)처리하는 것이 바람직한데, 통전 처리는 220 내지 5000V의 전압으로 60분 내지 180분간 수행하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 과정을 통해 제조된 산화칼슘은 통전처리가 진행되어 용해도가 증가하는데, 상기와 같이 용해도가 증가된 산화칼슘은 상기 폴리부텐-1과의 혼합도가 향상되어 균질한 물성을 나타내는 항균 마스터배치로 제공될 수 있다.
이때, 상기 산화칼슘이 항균성을 나타낼 수 있는 세균으로는, 대장균 (Escherichia coli), 서브티리스균(Bacillus subtilis), 포도상 구균(Staphylococcus aureus), 슈도모나스(Pseudomonas aeruginosa), 크레브시엘라 (Klebsiella aerogenes), 프로테우스(Proteus mirabilis) 등이 있으며, 효모의 예로는 캔디다(Candia solani), 사카로마이세스(Saccharomyces cerevisiae), 지고삭카로마이세스(Zygosaccharomyces rouxii) 등이 있다. 또한, 곰팡이의 예로는 아스퍼질러스(Aspergillus niger), 페니실리움(Penicillium chrysogenum) 등이 있다.
상기와 같이 각종 세균, 효모 및 곰팡이 등에 항균성을 나타내는 산화칼슘의 함량이 33 중량부 미만이면 항균도마의 항균성능이 저하되며, 상기 산화칼슘의 함량이 67 중량부를 초과하게 되면 항균성능은 크게 향상되지 않으면서 항균도마의 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 원료혼합단계(S103)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 안료 마스터배치 및 상기 항균 마스터배치를 혼합하는 단계로, 폴리에틸렌 100 중량부, 폴리프로필렌 8 내지 34 중량부, 안료 마스터배치 5 내지 12 중량부 및 항균 마스터배치 8 내지 25 중량부를 혼합하여 이루어진다.
상기 원료혼합단계(S103)에서 사용되는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌은 유연성과 가공성이 우수하여 다양한 형태의 항균도마를 제공하는 역할을 하며, 상기 안료 마스터배치는 항균도마에 다양한 색상을 부여하는 역할을 하는데, 통상적으로 합성수지 재료로 이루어진 도마를 제조하는데 사용되는 성분이면 특별히 한정되지 않고 어떠한 것이든 사용가능한데, 항균도마의 재료 중 가장 큰 비중을 차지하는 폴리에틸렌과의 혼합성능을 고려하여 폴리에틸렌 100 중량부 및 안료 5 내지 10 중량부를 혼합하여 제조되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 원료혼합단계(S103)에서 상기 항균 마스터배치는 8 내지 25 중량부가 혼합되는데, 상기 항균 마스터배치의 함량이 8 중량부 미만이면 항균도마의 항균성능이 저하되며, 상기 항균 마스터배치의 함량이 25 중량부를 초과하게 되면 항균도마의 항균성능은 크게 향상되지 않으면서 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 성형단계(S105)는 상기 원료혼합단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 도마로 성형하는 단계로, 상기 원료혼합단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 사출성형하여 도마로 제조하는 단계다.
이때, 상기 사출성형은 사출기 실린더의 온도를 주재료인 폴리에틸렌과 폴리프로필렌이 용융될 수 있는 160 내지 210℃의 온도로 조정한 상태에서 진행되며, 사출압력은 450 내지 800kg/cm2이며, 배압은 5 내지 20kg/cm2이고, 금형온도는 40 내지 80℃인 조건에서 이루어지는 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명에 따른 항균도마의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 항균도마의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<제조예 1> 항균 마스터배치 제조
폴리부텐-1 100 중량부, 금속산화물(수산화동) 16 중량부 및 산화칼슘 50 중량부를 교반장치와 가열장치가 구비된 혼합기에 투입하고 130℃의 온도로 가열한 상태에서 150rpm의 속도로 10분 동안 혼합한 후에 상온으로 냉각하고 펠릿화하여 항균 마스터배치를 제조하였다.
<제조예 2> 안료 마스터배치 제조
폴리에틸렌 100 중량부 및 벵갈라 8 중량부를 교반장치와 가열장치가 구비된 혼합기에 투입하고 115℃의 온도로 가열한 상태에서 150rpm의 속도로 10분 동안 혼합한 후에 상온으로 냉각하고 펠릿화하여 안료 마스터배치를 제조하였다.
<실시예 1>
폴리에틸렌 100 중량부, 폴리프로필렌 21 중량부, 상기 제조예 1을 통해 제조된 항균 마스터배치 17 중량부 및 상기 제조예 2를 통해 제조된 안료 마스터배치 8 중량부를 혼합하고 교반기가 구비된 혼합기에 투입하고 150rpm의 속도로 10분 동안 교반한 후에, 사출기에 투입하고 사출기의 실린도 온도를 160 내지 210℃로 조정하고, 사출압력은 600kg/cm2이며, 배압은 12kg/cm2이고, 금형온도는 60℃인 조건에서 사출하여 항균도마를 제조하였다.
상기 실시예 1을 통해 제조된 항균도마의 내열성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
(단, 상기 실시예 1을 통해 제조된 항균도마의 내열성은 KS G 5602:2006의 시험방법을 이용하여 측정하였다.)
<표 1>
Figure 112018108969758-pat00007
위에 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 항균도마는 내열성 및 내열변색성이 우수한 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1을 통해 제조된 항균도마의 항균성능을 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.
(단, 실시예 1을 통해 제조된 항균도마의 항균성능은 KCL-FIR-1003:2011의 시험방법을 이용하여 측정하였다.
또한, 접종균 세균 농도 (CFU/ml): 대장균 : 3.2 × 105이며, 황색포도상구균 : 2.8 × 105., 사용 균주 : Escherichia coli ATCC 8739 / Staphylococcus aureus ATCC 6538P, 시험시편 : 5cm×5cm., 대조 시편 : stomacher film : 5cm×5cm.)
<표 2>
Figure 112018108969758-pat00008
위에 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 항균도마는 대장균 및 황색포도상구균에 대한 항균성능이 우수한 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 항균도마의 제조방법은 강성 및 충격강도와 같은 기계적 물성과 유동성 및 성형성이 우수할 뿐만 아니라, 향상된 내열변색성, 내오성 및 내광성을 나타내는 항균도마를 제공한다.
S101 ; 항균마스터배치제조단계
S103 ; 원료혼합단계
S105 ; 성형단계

Claims (8)

  1. 폴리부텐-1 100 중량부, 금속산화물 8 내지 25 중량부 및 산화칼슘 33 내지 67 중량부로 항균 마스터배치를 제조하는 항균마스터배치제조단계;
    폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 안료 마스터배치 및 상기 항균 마스터배치를 혼합하는 원료혼합단계; 및
    상기 원료혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 도마로 성형하는 성형단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균도마의 제조방법.



  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속산화물은 하기 화학식 1로 표기되며,
    금속질산염 수화물과 수산화물의 전구체를 합성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 항균도마의 제조방법.
    [화학식 1]
    Figure 112020021157114-pat00009

    (상기 식에서, M1은 은, 구리, 수은, 납, 철, 니켈, 망간 및 크롬으로부터 선택된 1가 내지 3가의 양이온 금속원소이며, a는 0 내지 1의 유리수이고, b는 1 내지 40의 유리수이다.)
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 금속질산염 수화물은 하기 화학식 2로 표기되는 것을 특징으로 하는 항균도마의 제조방법.
    [화학식 2]
    Figure 112018108969758-pat00010

    (상기 식에서, M1은 은, 구리, 수은, 납, 철, 니켈, 망간 및 크롬으로부터 선택된 1가 내지 3가 양이온 금속원소이며, a는 금속 M의 원자가와 같은 양수이고, X는 0 내지 10의 범위를 갖는 유리수이다.)
  5. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 수산화물 전구체는 하기 화학식 3으로 표기되는 것을 특징으로 하는 항균도마의 제조방법.
    [화학식 3]
    Figure 112018108969758-pat00011

    (상기 식에서, M2는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘과 같은 알칼리 금속 및 칼슘, 바륨, 베릴륨, 마그네슘과 같은 알칼리토금속 원소이며, b는 X의 알칼리 또는 알칼리 토금속 이온의 원자가와 같은 양수이다.)
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 산화칼슘은 꼬막의 패각을 소성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 항균도마의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 원료혼합단계는 폴리에틸렌 100 중량부, 폴리프로필렌 8 내지 34 중량부, 안료 마스터배치 5 내지 12 중량부 및 항균 마스터배치 8 내지 25 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균도마의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 성형단계는 사출성형으로 이루어지며,
    상기 사출성형은 사출압력이 450 내지 800kg/cm2이며, 배압은 5 내지 20kg/cm2이고, 금형온도는 40 내지 80℃인 조건에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균도마의 제조방법.
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