KR102177165B1 - 항균제품 및 이의 제조방법 - Google Patents

항균제품 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항균제품 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 항균제품의 표면이 돌출되도록 성형함으로써 항균제품의 항균성능을 개선한는 항균제품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 항균제품은 유연한 기재; 및 상기 기재의 적어도 일면에 형성되고, 가교결합된 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 내에 분산되어 있는 항균물질을 포함하며, 세균, 곰팡이 및 바이러스 중 적어도 하나가 수용될 수 있는 그루브를 형성하는 복수 개의 돌출부를 포함하되, 상기 그루브의 저면의 너비는 세균, 곰팡이 또는 바이러스의 크기보다 작으며, 상기 그루브의 깊이와 폭 중 적어도 하나는 세균, 곰팡이 또는 바이러스의 크기 이상인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 항균제품 및 이의 제조방법은 세균, 곰팡이 또는 바이러스가 항균제품에 근접 또는 밀착하였을 때, 세균, 곰팡이 또는 바이러스와 항균제품 내 항균물질 사이의 간격을 최소화하고, 세균, 곰팡이 또는 바이러스에 영향을 미치는 항균물질의 양을 최대화함으로써, 항균제품의 항균성능을 크게 향상시키는 효과가 있다.

Description

항균제품 및 이의 제조방법{An antimicrobial article and a method thereof}
본 발명은 항균제품 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 항균제품의 표면이 돌출되도록 성형함으로써 항균제품의 항균성능을 개선한 항균제품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
기존의 항균제품은 대부분 필름의 형태로 제조되고 있다. 일면에 양면테이프를 부착한 항균필름을 다른 물체에 부착하거나, 별도의 테이프를 이용하여 항균필름을 다른 물체에 부착한다. 이러한 항균필름은 모두 표면이 평평하고 항균필름 내 항균물질이 균일하게 분산되어 있다.
세균, 곰팡이 또는 바이러스가 평평한 표면에 붙으면, 항균필름 내 항균물질이 항균작용을 하여 세균, 곰팡이 또는 바이러스를 소멸시키거나 세균, 곰팡이 또는 바이러스의 성장을 억제한다. 다만 일반적으로 항균필름 내 분산되어 있는 항균물질은 매우 적기 때문에 항균효과를 극대화할 필요가 있다.
또한 항균필름은 항균물질의 혼합물을 단순하게 압출하는 방법으로 제조되기 때문에, 항균제품도 표면이 평평한 필름 형태로만 제조되며, 이에 따라 항균필름의 항균성능을 향상시키기 위한 구성요소의 변형이나 변경이 어렵다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 세균, 곰팡이 또는 바이러스가 항균제품에 근접 또는 밀착하였을 때, 세균, 곰팡이 또는 바이러스와 항균제품 내 항균물질 사이의 간격을 최소화하고, 세균, 곰팡이 또는 바이러스에 영향을 미치는 항균물질을 최대화함으로써, 항균제품의 항균성능을 크게 향상시킬 수 있는 항균제품 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 항균제품은 유연한 기재; 및 상기 기재의 적어도 일면에 형성되고, 가교결합된 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 내에 분산되어 있는 항균물질을 포함하며, 세균, 곰팡이 및 바이러스 중 적어도 하나가 수용될 수 있는 그루브를 형성하는 복수 개의 돌출부를 포함하되, 상기 그루브의 저면의 너비는 세균, 곰팡이 또는 바이러스의 크기보다 작으며, 상기 그루브의 깊이와 폭 중 적어도 하나는 세균, 곰팡이 또는 바이러스의 크기 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 항균제품 및 이의 제조방법은 세균, 곰팡이 또는 바이러스가 항균제품에 근접 또는 밀착하였을 때, 세균, 곰팡이 또는 바이러스와 항균제품 내 항균물질 사이의 간격을 최소화하고, 세균, 곰팡이 또는 바이러스에 영향을 미치는 항균물질의 양을 최대화함으로써, 항균제품의 항균성능을 크게 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항균제품을 보여주는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 항균제품을 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 항균제품을 보여주는 단면도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항균제품을 보여주는 단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항균제품을 보여주는 단면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항균제품을 보여주는 단면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항균제품을 보여주는 단면도.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항균제품을 보여주는 단면도.
도 10은 본 발명에 따라 항균제품을 제조하는 방법을 나타내는 순서도.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 항균제품의 항균효과를 테스트한 결과를 나타낸 그림이다.
본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항균제품을 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 항균제품을 보여주는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 항균제품(100)은 복수 개의 돌출부(125)가 형성된 항균층(120)과 항균층(120)을 지지하는 기재(110)를 포함한다. 항균제품(100)이 다양한 형상의 물체에 부착되기 위해서는 기재(110)는 유연해야 한다. 항균제품(100)이 부착된 후에도 항균제품(100)에 의해 가려진 물체까지 빛이 투과될 수 있도록 기재(110)는 투명한 재질일 수 있다. 항균층(120)은 가교결합되는 고분자 수지(210)로 구성되며, 고분자 수지(210) 내에 항균물질(220)이 분산되어 있다. 항균물질(220)은 고분자 수지(210) 내 균일하게 또는 불균일하게 분산될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 항균물질(220)은 고분자 수지(210) 내 균일하게 분산된다.
돌출부(125)는 원기둥, 원뿔, 절두 원뿔, 다각기둥, 다각뿔, 절두 다각뿔, 반구 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 도 1이나 도 2에서는 본 발명을 설명하기 쉽도록 동일한 형상과 크기의 돌출부(125)가 형성되어 있는 항균층(120)이 도시되어 있지만, 돌출부(125)는 2개의 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 돌출부(125) 중 제1 그룹의 돌출부는 제1 형상으로 형성되고, 제2 그룹의 돌출부는 제2 형상으로 형성된다. 또한 돌출부(125)는 3개 이상의 형상으로 형성될 수도 있다. 돌출부(125)의 크기도 서로 다르게 형성될 수 있으며, 각 돌출부(125)의 형상과 크기가 각기 다르게 형성되는 것도 가능하다.
또한 돌출부(125)는, 도 1이나 도 2에서와 같이, 서로 밀착되어 형성될 수도 있지만 서로 이격되어 형성될 수도 있다. 돌출부(125)가 이격되어 형성될 경우, 돌출부(125)간의 거리가 모두 동일하도록 항균층(120)이 형성될 수 있다. 또는 항균층(120) 내 돌출부(125) 중 일부 돌출부 간의 거리가 다른 돌출부 간의 거리와 다를 수 있으며, 각 돌출부(125) 간의 거리가 서로 다를 수도 있다.
본 발명에서 항균층(120)에 돌출부(125)를 형성하는 것은 항균층(120)의 표면에 붙는 세균, 곰팡이 및 바이러스와 항균층(120) 내 항균물질(220) 간의 거리를 보다 짧게 만들고, 세균, 곰팡이 및 바이러스에 영향을 미치는 항균물질(220)의 양을 증가시키기 위해서이다.
예를 들어, 본 발명의 항균제품(100)과 달리, 표면이 평평하고 일정한 두께를 가지는 항균필름에 세균이 붙는다면, 해당 세균은 평평한 표면에 붙을 것이다. 이때 항균필름 내 항균물질 중 세균이 붙은 표면의 바로 아래에 있는 항균물질은 세균과 거리가 매우 가깝다. 반면에 항균필름의 내부에 있거나 항균필름이 붙은 표면의 반대면 가까이에 있는 항균물질은 세균과 거리가 상대적으로 멀다. 이 경우 세균이 붙은 표면 가까이에 위치하는 항균물질의 해당 세균에 대한 항균효과는 상대적으로 크며, 항균물질의 위치가 세균이 붙은 표면의 반대면에 가까워질수록 해당 세균에 대한 항균효과는 상대적으로 작아질 것이다. 즉 항균필름을 구성하는 항균물질에 의한 효과를 충분히 활용할 수 없는 것이다. 또한 항균물질은 항균필름 내에 분산되어 있기 때문에 항균필름의 표면 가까이에 항균물질이 없는 부분이 있을 수 있다. 만약 세균이 붙은 표면의 가까이에 항균물질이 없다면, 표면 가까이에 항균물질이 있는 영역과 비교하여 세균에 대한 항균효과는 상대적으로 낮을 것이다. 즉 항균필름의 표면에서 세균이 붙는 위치에 따라 항균효과의 차이가 발생하는 것이다.
반면에, 도 2에서와 같이, 본 발명에 따른 항균제품(100)의 향균층(120)은 복수 개의 돌출부(125)를 포함하고, 돌출부(125)는 가교결합된 고분자 수지(210)와 고분자 수지(210) 내 분산된 항균물질(220)으로 구성된다. 이해되기 쉽도록 항균층(120)의 모든 돌출부(125)가 동일한 형상과 높이를 가지며 돌출부(125)는 서로 밀착되어 있다고 가정한다. 세균이 항균층(120)의 표면에 붙는다면, 해당 세균은 돌출부(125)의 정상면(頂上面)(250), 측면(230), 또는 돌출부(125)와 돌출부(125) 사이의 그루브(groove)(240)의 저면(底面)(245)에 붙을 것이다. 만약 세균이 돌출부(125)의 정상면(250)에 위치한다면 돌출부(125)의 정상면(250) 가까이에 있는 항균물질(220)에 의한 효과를 기대할 수 있을 것이다. 이것은 앞서 설명한 항균필름의 항균효과에 대응될 것이다. 만약 세균이 돌출부(125)의 측면(230)이나 그루브(240)의 저면(245)에 위치한다면, 돌출부(125)의 측면(230)이나 그루브(240)의 저면(245) 가까이에 있는 항균물질(220)에 의한 항균효과를 기대할 수 있을 것이다. 여기서 돌출부(125)의 측면(230)이나 그루브(240)의 저면(245) 가까이에 있는 항균물질(220)은 앞서 설명한 항균필름 내부의 항균물질에 대응되며, 본 발명에서 돌출부(125)의 측면(230)이나 그루브(240)의 저면(245) 가까이에 있는 항균물질(220)에 의한 항균효과는 상술한 항균필름에서는 기대할 수 없는 항균효과이다. 따라서 상술한 항균필름에서 항균필름 내부의 항균물질에 의한 항균효과가 낮은 것과 달리, 본 발명에 따른 항균제품(100)에서는 항균층(120) 내 존재하는 항균물질(220)의 항균효과가 충분히 활용될 수 있다.
이러한 효과는 다른 측면에서 설명할 수 있는데, 만약 동일한 높이의 항균층(120)이고 항균층(120)에 포함된 항균물질(220)의 양이 동일하다면, 평평한 항균필름과 비교하여 돌출부(125)가 형성된 항균층(120)에서 항균물질(220)의 밀도가 더 높다. 왜냐하면 평평한 항균필름과 비교하여, 돌출부(125)와 돌출부(125) 사이의 공간만큼 고분자 수지의 양이 적어진 것이기 때문에 반대로 항균물질(220)의 밀도는 높아진다. 이것은 결과적으로 항균물질(220)과 세균 사이의 평균거리를 줄이는 효과가 있으며, 이에 따라 항균물질에 의한 평균적인 항균효과를 향상시킬 수 있다.
또한 돌출부(125)의 정상면(250)이나 그루브(240)의 저면(245)은 뾰족하여 세균이 위치할 수 있는 면적이 좁기 때문에, 세균은 돌출부(125)의 측면(230)에 위치할 가능성이 상대적으로 높다. 만약 세균이 돌출부(125)의 측면(230)에 위치한다면 세균이 위치한 돌출부(125)를 구성하는 항균물질(220)에 의한 항균효과와 함께 이웃하는 돌출부(125)의 항균물질(200)에 의한 항균효과도 기대할 수 있다. 앞서 설명한 항균필름에서는 세균이 붙은 영역에 의한 항균효과가 발생하는 반면, 본 발명에 따른 항균제품(100)에서는 세균이 붙은 돌출부(125)와 이웃하는 돌출부(125)에 의한 항균효과를 기대할 수 있다. 즉 세균에 항균효과를 발생시킬 수 있는 표면이 넓어지고 이에 따라 해당 세균과 연관된 항균물질의 양도 많아지는 것이다.
기재(110)는 유연하면서 항균층(120)의 고분자 수지(210)와 접착이 용이한 재질로 만들어지는 것이 바람직하며, 예를 들어, 기재(110)는 열가소성 폴리우레탄(TPU), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴산(PAA), 폴리아미드(PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리이미드(PI), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 나일론(Nylon) 중 적어도 하나로 구성되며, 이 중 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)가 가장 범용적으로 사용되고 있다. 기재(110)의 두께는 50 내지 150 ㎛인 것이 바람직하다. 왜냐하면 기재(110)의 두께가 50㎛ 미만이면 찢어지기 쉽고, 150㎛를 초과하면 기재(110)의 탄성이 커져서 항균제품(100)의 유연성을 떨어뜨릴 수 있기 때문이다.
고분자 수지(210)는 열경화성 수지 또는 광경화성 수지가 사용된다. 열경화성 수지는 페놀(Phenol), 페놀 포름알데히드(Phenol Formaldehyde), 폴리에스테르(Polyester), 멜라민 포름알데히드(Melamine Formaldehyde), 폴리우레탄(Poly Urethane), 에폭시(Epoxy), 요소 포름알데히드(Urea Formaldehyde) 및 실리콘(Silicone) 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. 광경화성 수지는 광가교형, 광분해형 및 광중합형 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. 바람직하게는 페놀 수지 또는 페놀 포름알데히드 수지를 사용하는 것이 좋은데, 왜냐하면 가격이 상대적으로 저렴하면서도 내열성과 내마모도가 우수하고 경화가 용이한 장점이 있기 때문이다. 이 외에도 공지된 다양한 종류의 고분자 수지가 사용될 수 있으며, 두 종류 이상의 고분자 수지가 혼합된 형태로 사용될 수도 있다.
본 발명에서 항균물질(220)은 항균성 금속, 항균성 금속의 합금 및 항균성 금속을 함유한 첨가물 중 적어도 하나를 포함한다. 항균성 금속은 카드뮴, 아연, 니켈, 구리, 납, 수은, 은 등이 있으며, 인체에 무해한 은, 동 또는 아연이 주로 많이 사용된다. 항균성 금속 함유 첨가물은 활성탄, 무기이온 교환체, 다공질 제올라이트 등이 있다. 항균물질(220)로 가장 많이 사용되는 물질로써 항균동이 있는데, 항균동은 순수한 구리 또는 구리를 60 중량% 이상 포함한 합금으로써, 예를 들어, copper, brass, red brass, admiralty brass, cartridge brass, yellow brass, silicon aluminum manganese aluminum brass, aluminum bronze, silicon aluminum bronze, phosphor bronze, silicon bronze, manganese bronze, tin bronze, copper nickel, nickel silver 등이 있다.
본 발명에서 항균층(120)의 고분자 수지(210)는 열경화 수지 또는 광경화 수지인데, 열경화 또는 광경화에 의해 가교결합된 고분자 수지(210)는 경도가 높아지는 반면 유연성이 낮아질 수 있다. 따라서 항균제품(100)이 유연하기 위해서는 기재(110)에 형성된 항균층(120)의 돌출부(125)가 매우 작아야 한다. 돌출부(125)의 너비는 500㎛ 이하이고, 높이는 300㎛ 이하인 것이 바람직하다.
반면에, 상술한 본 발명에 따른 항균효과를 구현하기 위해서, 세균, 곰팡이 또는 바이러스가 돌출부(125) 사이의 그루브(240)에 충분히 수용될 수 있도록, 그루브(240)의 깊이나 폭이 세균, 곰팡이 또는 바이러스의 크기보다 충분히 커야 한다. 여기서 그루브(240)의 깊이는 그루브(240)를 형성하는 이웃하는 2개의 돌출부(125) 중 낮은 돌출부의 높이로 정의한다. 또한 그루브(240)의 폭은 그루브(240)를 형성하는 이웃하는 2개의 돌출부(125) 중 높이가 낮은 돌출부(125)의 정상면(250)으로부터 높이가 높은 돌출부(125)의 측면(230)까지의 거리이다. 만약 이웃하는 2개의 돌출부(125)의 높이가 같다면, 그루브(240)의 폭은 그루브(240)를 형성하는 이웃하는 2개의 돌출부(125)의 정상면 사이의 거리가 될 수 있다. 예를 들어, 2개의 돌출부(125)를 제1 돌출부와 제2 돌출부라고 하고, 제1 돌출부의 정상면을 제1 정상면, 제2 돌출부의 정상면을 제2 정상면이라 할 때, 그루브(240)의 폭은 제1 정상면의 중심을 통과하며 제1 돌출부의 밑면에 수직하는 직선과 제2 정상면의 중심을 통과하면 제2 돌출부의 밑면에 수직하는 직선 사이의 거리로 정의된다.
현재까지 알려진 바에 따르면 세균의 크기는 0.1~5㎛이고, 곰팡이의 크기는 5~20㎛이며, 바이러스의 크기는 30~300㎚이다. 따라서 본 발명에 따른 항균제품(100)이 바이러스에 대해 상술한 항균효과를 발휘하기 위해서 그루브(240)의 깊이와 폭 중 적어도 하나는 300㎚ 이상인 것이 바람직하다. 또한 본 발명에 따른 항균제품(100)이 세균에 대해 상술한 항균효과를 발휘하기 위해서 그루브(240)의 깊이와 폭 중 적어도 하나는 5㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또한 본 발명에 따른 항균제품(100)이 곰팡이에 대해 상술한 항균효과를 발휘하기 위해서 그루브(240)의 깊이와 폭 중 적어도 하나는 20㎛ 이상인 것이 바람직하다. 만약 그루브(240)의 깊이와 폭 중 적어도 하나가 5㎛ 이상이면, 세균과 바이러스에 대해 상술한 항균제품(100)의 항균효과를 기대할 수 있다. 만약 그루브(240)의 깊이와 폭 중 적어도 하나가 20㎛ 이상이라면, 세균, 곰팡이 및 바이러스에 대해 상술한 항균제품(100)의 항균효과를 기대할 수 있다. 그루브(240)의 깊이와 폭을 조절함으로써 선택적으로 항균효과를 발생시킬 수 있다.
또한 2개의 세균, 곰팡이 또는 바이러스가 이웃하는 2개의 돌출부(125)의 표면에 각각 붙을 수 있다. 이웃하는 2개의 돌출부(125) 사이에 2개 이상의 바이러스가 수용되려면, 그루브(240)의 폭은 바이러스의 크기의 2배인 600㎚ 이상인 것이 바람직하다. 또한 이웃하는 2개의 돌출부(125) 사이에 2개 이상의 세균이 수용되려면, 그루브(240)의 폭은 세균의 크기의 2배인 10㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또한 이웃하는 2개의 돌출부(125) 사이에 2개 이상의 곰팡이가 충분히 수용되려면, 그루브(240)의 폭은 곰팡이의 크기의 2배인 40㎛ 이상인 것이 바람직하다. 다만 그루브(240)의 폭이 너무 넓으면 이웃하는 돌출부(125)에 의한 항균효과가 약해지기 때문에 그루브(240)의 폭은 500㎛ 이하인 것이 바람직하다.
다시 도 2를 참조하면, 항균제품(100)은 항균제품(100)을 물체에 부착시키기 위한 양면테이프(260)와 양면테이프(260)를 보호하기 위한 보호층(270)을 더 포함할 수 있다. 양면테이프(260)의 일면은 기재(110)에 부착되어 있고, 양면테이프(260)의 타면에 보호층(270)이 부착된다. 보호층(270)은 양면테이프(260)가 물리적으로 훼손되거나 양면테이프(260)의 접착력이 저하되는 것을 방지하고, 항균제품(100)이 물체에 부착되기 전에 제거된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 항균제품을 보여주는 단면도이다.
본 발명에 따르면 항균물질의 항균효과를 보다 크게 개선하기 위해, 항균층에 분산되어 있는 항균물질 중 적어도 일부의 항균물질을 항균층 밖으로 노출시킬 수 있다. 도 3을 참조하면, 항균층(120) 내 항균물질(220) 중 일부가 돌출부(125) 밖으로 노출되어 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 항균제품(100)의 항균물질(220)은 돌출부(125)의 정상면(250) 밖으로 노출되어 있는 항균물질(310), 돌출부(125)의 측면(230) 밖으로 노출되어 있는 항균물질(320), 그리고 돌출부(125)의 밑면 부분에서 밖으로 노출되어 있는 항균물질(330)을 포함한다. 이렇게 밖으로 노출된 항균물질(310,320,330)이 세균, 곰팡이 또는 바이러스에 직접 접촉함으로써 보다 개선된 항균효과가 발휘될 수 있다. 앞서 도 1과 도 2에서 설명한 바와 같이, 세균, 바이러스 등은 돌출부(125)의 정상면(250)이나 그루브(240)의 저면(245)에 붙을 확률이 낮고, 상대적으로 돌출부(125)의 측면(230)에 붙을 확률이 높다. 따라서 돌출부(120)의 표면 밖으로 노출된 항균물질(310,320,330)은 돌출부(125)의 정상면(250)이나 그루브(240)의 저면(245) 보다는 돌출부(125)의 측면(230)에 위치하는 것이 바람직하다.
항균제품(100)의 항균효과를 보다 개선하기 위해, 소수성 물질로 코팅된 항균물질(220)로 항균층(120)을 구성할 수 있다. 일반적으로 세균이나 바이러스는 소수성으로 소수성 물질에 잘 접근하고 친수성 물질에는 잘 접근하지 않는 특성이 있다. 만약 항균층(120) 밖으로 노출된 항균물질(310,320,330)이 소수성 물질로 코팅되어 있다면, 세균이나 바이러스가 밖으로 노출된 항균물질(310,320,330)에 보다 많이 접근할 것이고, 이에 따라 항균물질(310,320,330)의 항균효과는 더 향상될 것이다. 또한 세균이나 바이러스가 항균물질(310,320,330)에 더 많이 접근하도록, 돌출부(125)가 고분자 수지(210) 내 분산된 친수성 물질(미도시)을 더 포함할 수 있다. 또는 항균제품(100)이 항균층(120) 위에 코팅된 친수성 물질의 코팅층(미도시)을 더 포함하는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항균제품을 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 항균제품(100)은 항균물질(410)이 표면 가까이에 위치한 항균층(120)을 포함한다. 항균물질(410)이 돌출부(125)의 표면 가까이에 위치하면, 돌출부(125)의 표면과 항균물질(410) 사이의 거리가 짧아지고, 돌출부(125)의 표면에 붙는 세균 등에 대한 항균효과가 높아질 수 있다. 항균물질(410)을 돌출부(125)의 표면 가까이에 배치한다는 것은, 돌출부(125)의 밑면이나 무게중심에서의 항균물질(410)의 밀도보다 돌출부(125) 표면 가까이에서의 항균물질(410)의 밀도가 더 높다는 것이다. 또는 돌출부(125)를 돌출부(125)의 밑면에 수평인 평면으로 절단하였을 때, 절단된 단면의 중심에서의 항균물질(410)의 밀도보다 절단된 단면의 모서리에서의 항균물질(410)의 밀도가 높다는 것이다.
여기서 항균물질(410) 중 일부는, 도 3에 설명한 바와 같이, 돌출부(125)의 표면 밖으로 노출될 수 있다.
본 발명에 따른 항균제품(100)은 다양한 형상과 크기로 제조될 수 있고, 항균층(120) 내 항균물질의 위치가 조절될 수 있는데, 이는 본 발명에 따른 항균제품(100)이 기존의 항균필름과 달리 몰딩 방식으로 제조되기 때문이다. 본 발명에 따른 항균제품(100)은 고분자 수지와 항균물질이 혼합된 혼합물을 몰드에 채운 후 경화시키는데, 돌출부(125)의 형상과 크기에 상응하도록 음각된 몰드를 제작함으로써 필요한 형상과 크기의 돌출부(125)를 형성할 수 있고, 혼합물의 점도나 혼합물을 몰드에 채운 후 완전히 경화되기까지의 시간 등을 조절하여 항균물질의 위치나 항균물질이 배치되는 양태를 제어할 수 있다. 항균제품(100)을 제조하는 방법은 도 10을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항균제품을 보여주는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 항균제품(100)의 돌출부(510)는 정상면(520)이 평평하고 일정 크기의 면적을 갖는 형상으로 형성된다. 예를 들어, 돌출부(510)는 절두 각뿔, 절두 원뿔 등의 형상으로 형성될 수 있다. 이때 돌출부(510)의 정상면(520)의 너비는 세균이 충분히 안착될 수 있도록 5㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또는 돌출부(510)의 정상면(520)의 너비는 곰팡이가 충분히 안착될 수 있도록 20㎛ 이상인 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항균제품을 보여주는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 항균제품(100)의 돌출부 중 적어도 일부의 돌출부(610)는 이웃하는 돌출부(610)와 일정 간격으로 이격된다. 이웃하는 2개의 돌출부(610) 사이의 간격은 해당 돌출부(610)에 의해 형성된 그루브(620)의 저면(625)의 너비이며, 이는 돌출부(610)의 밑면의 모서리와 이웃하는 돌출부(610)의 밑면의 모서리 사이의 거리이기도 하다. 그루브(620)의 저면(625)에 세균이 충분히 안착될 수 있도록, 돌출부(610) 사이의 간격은 5㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또는 그루브(620)의 저면(625)에 곰팡이가 충분히 안착될 수 있도록, 돌출부(610) 사이의 간격은 20㎛ 이상인 것이 바람직하다.
그루브(620)의 저면(625)에 안착된 세균 등에 대한 항균효과를 높이기 위해, 항균제품(100)은 기재(110)와 항균층(120) 사이에 구비된 추가 항균층(630)을 더 포함할 수 있다. 추가 항균층(630)은 항균층(120)과 일체형으로 형성될 수도 있고, 항균층(120)과 별도로 형성될 수도 있다. 또는 항균제품(100)을 유연하게 만들기 위해서 추가 항균층(630)은 기재(110)와 동일한 재질로 만들어질 수 있다. 또는 기재(110)를 항균물질이 분산되어 있는 기재로 대체하는 것도 가능하다.
항균제품(100)을 유연하게 만들고 항균제품(100)의 두께를 최소화하기 위해, 추가 항균층(630)의 두께는 항균층(120)의 높이나 기재(110)의 두께보다 작은 것이 바람직하다. 또한 추가 항균층(630) 내 항균물질(640)의 밀도는 항균층(120) 내 항균물질(220)의 밀도와 다를 수 있으며, 특히 그루브(620)의 저면(625)에 안착된 세균 등에 대한 항균효과를 높이기 위해, 추가 항균층(630) 내 항균물질(640)의 밀도는 항균층(120) 내 항균물질(220)의 밀도보다 높은 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항균제품을 보여주는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 항균층(120) 중 적어도 일부는, 이웃하는 2개의 돌출부(710) 사이에 형성된 추가 돌출부(730)를 포함한다. 추가 돌출부(730)는 2개일 수도 있고, 3개 이상일 수도 있다. 돌출부(710) 사이에 추가 돌출부(730)가 형성됨에 따라, 돌출부(710) 사이에 형성된 그루브(750) 내에 돌출부(710)와 추가 돌출부(730)에 의한 서브 그루브(sub groove)(755)가 형성된다. 만약 돌출부(710) 사이에 추가 돌출부(730)가 2개 이상 있다고 하면, 그루브(750) 내에 돌출부(710)와 추가 돌출부(730) 또는 2개의 추가 돌출부(730)에 의한 서브 그루브(755)가 형성된다. 서브 그루브(755)에 세균이나 바이러스가 수용될 수 있도록 서브 그루브(755)의 깊이와 폭 중 적어도 하나는 5㎛ 이상인 것이 바람직하다. 이를 위해 추가 돌출부(730)의 높이는 5㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또는 서브 그루브(755)에 곰팡이가 수용될 수 있도록 서브 그루브(755)의 높이와 폭 중 적어도 하나는 20㎛ 이상인 것이 바람직하다. 이를 위해 추가 돌출부(730)의 높이는 20㎛ 이상인 것이 바람직하다. 돌출부(710) 사이의 그루브(750) 내에 추가 돌출부(730)가 형성됨으로써, 돌출부(710)의 하부에서의, 또는 그루브(750)의 저면에서의 항균효과가 보다 개선될 수 있다. 그루브(750)의 저면에서의 항균효과를 높이려면 추가 돌출부(730)의 높이가 돌출부(710) 높이보다 낮은 것이 바람직하다. 또한 돌출부(710) 내 항균물질(720)의 밀도와 추가 돌출부(730) 내 항균물질(740)의 밀도를 다를 수 있다. 다만 돌출부(710) 내 항균물질(720)의 밀도보다 추가 돌출부(730) 내 항균물질(740)의 밀도가 더 높으면, 그루브(750)의 저면에서의 항균효과가 보다 더 개선될 것이고, 항균층(120) 내 항균물질의 밀도를 전체적으로 높이지 않고도 충분히 항균효과가 개선된 항균제품(100)이 구현될 수 있다.
도 8 및 도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항균제품을 보여주는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 항균층(120)의 돌출부(810)는 적어도 하나의 함몰된 공간(830)을 포함한다. 돌출부(810)에 형성된 함몰된 공간(830)은 항균층(120)의 표면적을 더 증가시키고, 돌출부(810) 사이에 형성된 그루브(820) 외에 세균 등이 안착되어 항균물질(220)에 의해 둘러싸이는 공간을 증가시킨다. 여기서 돌출부(810)에 형성된 함몰된 공간(830)은 원뿔, 절두 원뿔, 다각뿔, 절두 다각뿔, 반구 등이 음각된 형상으로 형성된다. 함몰된 공간(830)에 세균이나 바이러스가 수용될 수 있도록 함몰된 공간(830)의 깊이와 너비 중 적어도 하나는 5㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또는 함몰된 공간(830)에 곰팡이가 수용될 수 있도록 함몰된 공간(830)의 깊이와 너비 중 적어도 하나는 20㎛ 이상인 것이 바람직하다.
도 8에서, 돌출부(810)는 돌출부(810)의 상부에 형성된 하나의 함몰된 공간(830)을 포함하나, 도 9를 참조하면, 돌출부(910)는 2개 이상의 함몰된 공간을 포함하는 할 수도 있고, 돌출부(920)는 상부가 아니라 중앙부에 형성된 함몰된 공간을 포함할 수도 있고, 돌출부(930)는 상부에서 하부 방향으로 함몰된 것이 아니라 돌출부(930)의 표면에서 중심 방향으로 함몰된 공간을 포함할 수 있다. 즉 돌출부는 2개 이상의 함몰된 공간을 포함할 수 있고, 돌출부의 함몰된 공간은 돌출부의 정상면에서 밑면으로 향하는 방향, 돌출부의 밑면에 수직인 방향 또는 돌출부의 측면에 수직인 방향으로 함몰될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따라 항균제품을 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10를 참조하면, 우선 고분자 수지와 항균물질을 혼합하여 혼합물을 생성한다(단계 1010). 이때 혼합물을 교반하여 혼합물에 포함된 항균물질을 균일하게 분산시킬 수 있다. 그 다음 복수 개의 돌출부에 상응하는 형상과 크기로 음각된 몰드에 생성된 혼합물을 채운 후(단계 1020), 몰드에 채워진 혼합물의 표면에 기재를 부착한다(단계 1030). 그리고 몰드에 채워진 혼합물을 경화시킨다(단계 1040). 만약 고분자 수지가 열경화 수지일 경우 혼합물에 열을 가하고, 고분자 수지가 광경화 수지일 경우 빛을 조사하는데, 기재가 부착된 면의 반대면에 대해 열을 가하거나 빛을 조사한다. 고분자 수지가 광경화 수지이고 빛을 조사하여 혼합물을 경화시킬 때, 빛은 몰드를 투과해야 하므로 몰드를 투명한 재질로 제작한다. 혼합물이 완전히 경화되면, 경화된 혼합물로부터 몰드를 제거한다(단계 1050).
도 3이나 도 4에서와 같이, 항균물질(310,320,330,410)이 돌출부(125)의 표면 밖으로 노출되거나 돌출부(125)의 표면 가까이에 위치하기 위해서는, 몰드에 혼합물을 채운 후 혼합물 내 항균물질의 위치나 위치에 따른 밀도를 제어해야 한다. 이를 위해서, 항균제품(100)을 제조하는 방법은, 단계 1020 또는 단계 1030 이후, 혼합물 내 항균물질의 위치나 위치에 따른 밀도를 제어하는 단계를 더 포함한다(미도시).
몰드에 고분자 수지와 항균물질의 혼합물을 채운 후, 시간이 지나면 몰드에 채워진 혼합물 내 항균물질이 중력에 의해 몰드의 하부로 이동한다. 여기서 몰드는 돌출부의 형상에 상응하여 음각되었기 때문에, 몰드의 상부는 돌출부의 밑면에 대응되며 반대로 몰드의 하부는 돌출부의 상부에 대응된다. 즉 항균물질이 몰드의 하부로 이동한다는 것은 항균물질이 돌출부의 상부를 향해 이동하는 것이다. 항균물질이 몰드의 하부로 이동하면, 몰드의 표면 가까이에서 항균물질의 밀도는 높아질 것이다. 만약 혼합물 내 항균물질이 균일하게 분산되어 있다면, 몰드에 혼합물을 채우고 일정 시간이 지난 후 몰드의 표면에 도달하는 항균물질의 양은 균일할 것이다.
혼합물 내 항균물질은 몰드의 표면을 향해 수직방향으로 하강한다. 그 중 일부 항균물질은 실제 몰드와 접촉하게 되는데, 이러한 항균물질이 돌출부의 표면 밖으로 노출되는 것이다.
혼합물의 점도, 항균물질의 부피, 질량, 몰드의 깊이, 혼합물을 몰드에 채운 후 완전히 경화되기까지의 시간 등에 따라 항균물질이 하강하는 속도나 양태가 다르다. 따라서 항균제품을 제조할 때 혼합물의 점도, 항균물질의 부피, 질량, 몰드의 깊이 및 혼합물을 몰드에 채운 후 완전히 경화되기까지의 시간 중 적어도 하나를 조절함으로써 돌출부 내 항균물질의 위치나 위치에 따른 밀도를 제어하는 것이 가능하다. 예를 들어, 혼합물 내 항균물질의 위치나 밀도를 제어하는 가장 간단한 방법은 혼합물을 몰드에 채운 후 일정 시간이 경과할 때까지 기다리는 것이다. 즉 항균물질이 몰드의 하부로 일정 거리 가라앉을 때까지 기다리는 것이다.
또한, 도 6에서와 같이, 기재(110)와 항균층(120) 사이에 추가 항균층(630)이 구비된 항균제품(100)을 만들기 위해서는, 몰드에 채워진 혼합물의 표면에 기재를 부착(단계 1030)하기 전 기재(110) 상에 추가 항균층(630)을 형성하는 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다. 추가 항균층(630)은 별도로 제작된 항균필름을 기재(110)에 접착시키거나, 기재(110) 위에 고분자 수지와 항균물질이 혼합된 다른 혼합물을 코팅하는 등의 방법으로 형성될 수 있다. 만약 항균층(120)과 추가 항균층(630)이 일체형으로 제작될 경우, 항균층(120)과 추가 항균층(630)은 하나의 몰드를 이용하여 형성될 수 있기 때문에 추가 항균층(630)을 형성하기 위한 별도의 단계가 필요 없다.
상기와 같이 제조된 항균제품(100)의 항균효과를 아래의 측정방법에 따라 측정하였으며, 테스트한 결과를 아래의 표와 도 10 및 도 11에 나타내었다. 표에서 균수의 단위는 세균수/㎠이며, 항균활성치의 단위는 log(%)이다.
1) 시험조건: 시험균액을 (35±1)℃, R.H. 90%에서 24시간 정치 배양후 균수를 측정하였다.
2) 사용공시균주는 균주1 및 균주2이며, 균주1은 황색포도상구균의 일종인 Staphylococcus aureus ATCC 6538P이며, 균주2는 대장균의 일종인 Escherichia coli ATCC 8739이다.
BLANK #1
균주 1 접종직후 균수 1.4 x 104 -
24시간 후 균수 2.7 x 104 < 0.63
항균활성치 - 4.6
균주 2 접종직후 균수 1.5 x 104 -
24시간 후 균수 9.2 x 104 < 0.63
항균활성치 - 6.1
도 10은 균주1을 배양했을 때 본 발명의 일 실시예에 따른 항균제품(#1)과 비교예(BLANK)의 사진을 나타내고 있다. 표와 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 항균제품(#1)은 24시간동안 균주1의 배양후 균수가 0.63/㎠ 이하이므로, 초기 균수에 비해 99.9%의 균수가 박멸된 것을 알 수 있다.
도 11은 균주2를 배양했을 때 본 발명의 일 실시예에 따른 항균제품(#1)과 비교예(BLANK)의 사진을 나타내고 있다. 표와 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 항균제품(#1)은 24시간동안 균주2의 배양후 균수가 0.63/㎠ 이하이므로, 초기 균수에 비해 99.9%의 균수가 박멸된 것을 알 수 있다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100: 항균제품 110: 기재
120: 항균층 125: 돌출부
210: 고분자 수지 220: 항균물질

Claims (19)

  1. 유연한 기재; 및
    상기 기재의 적어도 일면에 형성되고, 가교결합된 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 내에 분산되어 있는 항균물질을 포함하며, 세균, 곰팡이 및 바이러스 중 적어도 하나가 수용될 수 있는 그루브를 형성하는 복수 개의 돌출부를 포함하되,
    상기 그루브의 저면의 너비는 세균, 곰팡이 또는 바이러스의 크기보다 작으며, 상기 그루브의 깊이와 폭 중 적어도 하나는 세균, 곰팡이 또는 바이러스의 크기 이상인 것
    을 특징으로 하는 항균제품.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부의 무게중심보다 상기 돌출부의 표면 가까이에서 항균물질의 밀도가 높거나,
    상기 돌출부를 상기 돌출부의 밑면에 수평인 평면으로 절단하였을 때, 절단된 단면의 중심보다 절단된 단면의 모서리에서 항균물질의 밀도가 높은 것
    을 특징으로 하는 항균제품.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 항균물질 중 적어도 일부는 상기 돌출부의 측면의 표면 밖으로 일부가 노출되어 있는 것
    을 특징으로 하는 항균제품.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 돌출부의 표면 밖으로 노출된 항균물질은 소수성 물질로 코팅된 것
    을 특징으로 하는 항균제품.
  6. 삭제
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 돌출부의 상기 고분자 수지는 친수성 물질을 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 항균제품.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 그루브의 깊이와 폭 중 적어도 하나는 5㎛ 이상인 것
    을 특징으로 하는 항균제품.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부의 정상면의 너비는 세균, 곰팡이 또는 바이러스의 크기보다 작은 것
    을 특징으로 하는 항균제품.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 고분자 수지에 항균물질이 균일하게 혼합된 혼합물을 생성하는 단계;
    복수 개의 돌출부에 상응하는 형상과 크기로 음각된 몰드에 상기 혼합물을 채우는 단계;
    상기 몰드에 채워진 상기 혼합물의 표면에 기재를 부착하는 단계;
    상기 혼합물 내 항균물질의 위치나 위치에 따른 밀도를 제어하는 단계;
    상기 몰드에 채워진 상기 혼합물을 경화시키는 단계; 및
    상기 경화된 혼합물로부터 상기 몰드를 제거하는 단계를 포함하되,
    상기 항균물질의 위치나 위치에 따른 밀도는 상기 혼합물의 점도, 상기 항균물질의 부피 및 상기 항균물질의 질량 중 적어도 하나와 상기 혼합물을 몰드에 채운 후 완전히 경화되기까지의 시간에 의해 제어되는 것
    을 특징으로 하는 항균제품의 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 항균물질을 소수성 물질로 코팅하는 단계를 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 항균제품의 제조방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 혼합물 내 항균물질의 위치나 위치에 따른 밀도를 제어하는 단계는,
    상기 혼합물 내 균일하게 혼합된 항균물질을 상기 몰드의 표면 가까이로 이동시키는 것
    을 특징으로 하는 항균제품의 제조방법.
  19. 삭제
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