KR102187044B1

KR102187044B1 - 항균 나노구리 담체를 이용한 항균 인조 대리석의 제조방법

Info

Publication number: KR102187044B1
Application number: KR1020200082569A
Authority: KR
Inventors: 강미진; 조종수; 임규식; 이동민; 조은; 조푸름
Original assignee: 주식회사 그래핀 코어
Priority date: 2020-07-06
Filing date: 2020-07-06
Publication date: 2020-12-07

Abstract

본 발명은 항균 나노구리 담체를 이용한 항균 인조 대리석의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물, 구리 전구체 및 담체 재료를 혼합하여 수용액을 제조하는 단계와, 상기 수용액에 기화성 중화제를 투입하여 pH 6.5~7.5로 중화하는 단계와, 상기 중화된 수용액으로부터 항균 나노구리 담체를 분리하는 단계를 통해 항균 나노구리 담체를 제조하고, 이를 포함하는 항균 인조 대리석을 제조하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 자원 재활용의 효과가 우수하여 경제성이 우수하며, 항균성이 우수하면서도, 착색이 가능하여 제품 외관을 미려하게 할 수 있어 제품의 상품성을 개선할 수 있다는 장점이 있다.

Description

항균 나노구리 담체를 이용한 항균 인조 대리석의 제조방법{PREPARING METHOD OF ANTI BACTERIAL SYNTHETIC MARBL}

본 발명은 항균 나노구리 담체를 이용한 항균 인조 대리석의 제조방법에 관한 것이다.

소비자의 청결 지향 성향이 증가함에 따라, 생활환경 중의 미생물을 감소시키는 다양한 항균성 소재가 개발되고, 제품화되고 있다. 상기 각종 제품에 항균성을 부여하는 항균성 재료로는 일반적으로 은이나 아연 등의 금속 입자가 사용되고 있다. 그러나 이러한 은이나 아연 등은 그 가격이 너무 고가이므로, 가격 경쟁력이 떨어지는 문제가 있다.

최근 상기 은이나 아연 등을 대신하여 우수한 항균성을 발휘하는 구리 입자를 사용하고 있다. 그러나 이러한 구리 입자는 입자의 착색이 어려워 다양한 색감의 항균 소재를 제조할 수 없어 상품성이 저하된다는 문제가 있다.

한편, 각종 건축물의 내장재로 사용되는 인조 대리석 역시 항균성을 부여하는 다양한 방법이 제안되었다.

그 예로서 대한민국 등록특허 제10-0815472호에서와 같이, 인조 대리석 조성물에 자수정 등을 첨가하는 방법, 대한민국 공개특허 제10-1997-0078788호 및 대한민국 공개특허 제10-1997-0061823호에서와 같이, 구리, 아연, 은 등을 활용한 무기 항균제를 인조 대리석 조성물에 배합하는 방법 등이 제안되었다.

그러나 자수정 등을 첨가하는 방법은 항균 활성이 극히 미미한 것은 물론, 제조비용만이 증가하는 단점이 있고, 구리, 아연, 은 등을 활용한 무기 항균제를 첨가하는 방법 역시 그 항균성에 비하여 제조비용이 현저히 상승하고, 제품의 색상을 다양화할 수 없어 제품 외관이 좋지 못해 상용화가 어려운 등의 단점이 있다.

KR 10-0815472 B1 KR 10-1997-0078788 A KR 10-1997-0061823 A

따라서, 본 발명의 목적은 구리를 담체 재료에 나노 사이즈로 담지시킴으로써, 항균성 및 경제성이 우수하고, 착색이 가능하여 다양한 색상의 표현이 가능한 항균 나노구리 담체의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 석재, 목재, 철재 등 다양한 소재 표면에 항균성 도막의 형성이 가능하며, 항균성 필름의 제조가 가능하고, 다양한 색상으로의 착색 역시 가능한 항균 나노구리 담체를 포함하는 코팅제를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 항균성 및 경제성이 우수하고, 다양한 색상 표현이 가능하여 외관이 미려한 항균 나노구리 담체를 포함하는 인조 대리석의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 항균 나노구리 담체의 제조방법은, 물, 구리 전구체 및 담체 재료를 혼합하여 수용액을 제조하는 단계와, 상기 수용액에 기화성 중화제를 투입하여 pH 6.5~7.5로 중화하는 단계와, 상기 중화된 수용액으로부터 항균 나노구리 담체를 분리하는 단계를 포함하되, 상기 담체 재료는 수산화알루미늄 및 PET 마이크로 입자 중 1종 이상의 것임을 특징으로 한다.

상기 구리 전구체는 질산구리(CuNO₃), 염화구리(CuCl₂), 황산구리(Cu₂SO₄) 중 1종 이상의 것이고, 상기 PET 마이크로 입자는 50~5,000㎛의 입도를 갖는 폐 PET 마이크로 분쇄 입자이며, 상기 기화성 중화제는 AMP(2-AMINO-2-METHYL-1-PROPANOL) 또는 암모니아수이고, 상기 물, 구리 전구체 및 담체 재료를 혼합하여 수용액을 제조하는 단계는, 상기 물 100중량부에 대하여 상기 구리 전구체 15~100중량부 및 상기 담체 재료 20~1,000중량부를 혼합하는 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 항균 코팅제는 상기한 방법으로 제조된 항균 나노구리 담체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 항균 인조 대리석의 제조방법은, 캡슐화 압연 구리 분말을 제조하는 단계와, 수산화알루미늄을 담체 재료로 하는 제1 항균 나노구리 담체를 제조하는 단계와, PET 마이크로 입자를 담체 재료로 하는 제2 항균 나노구리 담체를 제조하는 단계와, 결합 수지에 상기 제1 항균 나노구리 담체, 제2 항균 나노구리 담체 및 상기 캡슐화 압연 구리 분말을 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 혼합물을 성형 및 경화시켜 인조 대리석을 제조하는 단계를 포함하되, 상기 캡슐화 압연 구리 분말을 제조하는 단계는, 구리 전기 세선을 분쇄하여 구리 분말을 제조하는 과정과, 상기 구리 분말을 압연하여 구리 분말의 표면적을 증가시키는 과정과, 상기 표면적을 증가시킨 구리 분말을 액상 수지로 캡슐화하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 결합 수지에 상기 제1 항균 나노구리 담체, 제2 항균 나노구리 담체 및 상기 캡슐화 압연 구리 분말을 혼합하는 단계는, 상기 결합 수지 100중량부에 대하여 상기 제1 항균 나노구리 담체 50~300중량부, 제2 항균 나노구리 담체 10~70중량부 및 상기 캡슐화 압연 구리 분말 5~70중량부를 혼합하는 것이고, 상기 구리 전기 세선의 굵기는 0.1~3mm임을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 항균 나노구리 담체를 이용한 항균 인조 대리석의 제조방법에 따르면, 자원 재활용의 효과가 우수하여 경제성이 우수하며, 항균성이 우수하면서도, 착색이 가능하여 제품 외관을 미려하게 할 수 있어 제품의 상품성을 개선할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 인조 대리석의 표면 사진.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 의한 인조 대리석의 표면 사진.
도 3은 본 발명에 의한 구리 입자와 압연 구리 입자의 사진.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 의한 항균 나노구리 담체의 제조방법을 설명한다.

본 발명에 의한 항균 나노구리 담체의 제조방법은, 구리 전구체를 이용하여 담체 재료에 나노 사이즈의 구리를 담지시킴으로써, 항균 효율을 현저히 개선하면서도, 항균제의 착색이 가능해져 종래 구리 입자 등의 무기 항균제가 갖는 다양한 색상의 항균 소재를 제조할 수 없다는 문제점을 개선하는 데 가장 큰 특징이 있다. 아울러, 종래 은, 아연 입자를 포함하는 항균 재료에 사용하는 것에 비하여 그 제조 단가를 낮출 수 있다는 데에도 특징이 있다.

이러한 본 발명의 항균 나노구리 담체의 제조방법은, 물, 구리 전구체 및 담체 재료를 혼합하여 수용액을 제조하는 단계와, 상기 수용액에 기화성 중화제를 투입하여 pH 6.5~7.5로 중화하는 단계와, 상기 중화된 수용액으로부터 항균 나노구리 담체를 분리하는 단계를 포함하되, 상기 담체 재료는 수산화알루미늄 및 PET 마이크로 입자 중 1종 이상의 것임을 특징으로 한다.

물, 구리 전구체 및 담체 재료를 혼합하여 수용액을 제조하는 단계

먼저, 물, 구리 전구체 및 담체 재료를 상온에서 0.5~10시간 정도 혼합하여 수용액을 제조한다.

여기서, 상기 구리 전구체는 담체 재료에 구리를 나노 사이즈로 담지되도록 하는 재료이다. 즉, 이러한 구리 전구체를 이용할 경우 일반 무기 항균제와 달리, 항균 소재의 미세 부분까지 항균성이 형성됨으로써, 항균 효율성(미세한 바이러스 100nm 수준까지 항균 가능)이 현저히 개선되는 것은 물론, 구리의 변색이 없거나 변색되어도 변화를 느낄 수 없다는 장점이 있다. 아울러, 구리 전구체의 종류에 따라 무색 또는 옅은 푸른색의 담체를 제조할 수 있어, 착색 역시 가능하여 다양한 색상을 갖는 항균 소재, 예시적으로 인조 대리석을 제조할 수 있다는 장점을 갖는다.

이때, 상기 구리 전구체로는 질산구리(CuNO₃), 염화구리(CuCl₂), 황산구리(Cu₂SO₄) 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 이는 상기 물 100중량부에 대하여 상기 구리 전구체 15~100중량부로 혼합함이 바람직하다.

상기 담체 재료로는 수산화알루미늄(Aluminum hydroxide), PET 마이크로 입자 중 1종 이상을 사용할 수 있는바, 항균 나노구리 담체가 사용될 소재의 종류에 따라 적절히 선택함이 바람직하다. 상기 수산화알루미늄은 인조 대리석의 전통적인 재료로서, 무기질 질감을 형성하고, 가열시 물분자의 발생으로 난연성을 갖는 재료이다. 또한, 상기 구리 전구체를 효과적으로 담지한다. 상기 수산화알루미늄은 인조 대리석의 제조 및 항균 코팅제의 제조시 사용될 수 있다.

아울러, 상기 PET 마이크로 입자는 50~5,000㎛의 입도를 갖는 PET 마이크로 분쇄 입자, 더욱 바람직하게는 폐 PET의 마이크로 분쇄 입자를 의미하는 것으로, 구리 전구체를 효과적으로 담지한다. 또한, 폐 PET 병은 이축배향공정을 거쳐 제조된 강휘성 재료로서 충격강도를 증가시키며 액상수지의 경화 시 발생하는 수축률을 저감시키는바, 이를 적용할 경우 경제성이 개선되고, 재활용 재료로서 자원회수성 역시 개선된다. 따라서, 상기 PET 마이크로 입자는 인조 대리석은 물론, 각종 성형품의 제조시 적용됨이 바람직하다.

상기 담체 재료는 상기 물 100중량부에 대하여 20~1,000중량부로 혼합함이 바람직하다.

상기 수용액에 기화성 중화제를 투입하여 pH 6.5~7.5로 중화하는 단계

다음으로, 상기와 같이 혼합된 수용액에 기화성의 중화제를 투입하여 pH 6.5~7.0으로 중화한다.

이 과정을 통해 상기 수용액 내 구리이온은 구리 또는 산화금속의 형태로 중화되어 1~100nm 수준의 크기로 담체 재료 내 담지됨으로써, 극미세의 항균성 구리 소재를 제조할 수 있는 것이다. 이를 통해 미세한 100nm 이하의 바이러스 수준까지도 항균이 가능해진다.

통상 알칼리성 중화제로서 수산화나트륨 등의 토금속류를 사용할 수 있지만, 이러한 토금속류는 고형분으로서 나트륨 등이 잔류하여 고순도의 환원금속을 얻기 어려우므로, 본 발명에서는 상기 기화성 중화제로 AMP(2-AMINO-2-METHYL-1-PROPANOL) 또는 암모니아수를 이용한다. 이때, 암모니아수의 농도는 제한하지 않는다. 다만, 암모니아수는 악취 및 인체유해성이 있으므로, AMP를 사용함이 가장 바람직하다.

본 발명에서는 필요에 따라 상기 기화성 중화제의 투입 전, 상기 수용액에 물을 더 혼합한 후, 중화할 수도 있는 것으로, 이를 제한하지 않는다.

상기 중화된 수용액으로부터 항균 나노구리 담체를 분리하는 단계

다음으로, 상기 중화된 수용액으로부터 항균 나노구리 담체를 분리한다.

그 구체적인 방법으로는 상기 중화된 수용액에 물을 첨가하고, 실온에서 1~5시간 정도 방치하여 침전을 유도한다. 그리고 침전을 제외한 상부 액을 제거한 후, 다시 물을 첨가하여 실온에서 1~5시간 정도 방치하여 침전을 유도하고, 다시 상부의 액을 제거한다. 여기서, 상기 물의 첨가는 침전 유도를 위한 것이므로, 그 첨가량을 제한하지 않는다.

다음으로, 수득한 침전을 90~170℃의 온도에서 1~24시간 정도 건조하고, 분쇄함으로써 항균 나노구리 담체를 제조하는 것이다. 이때, 상기분쇄 입도는 제한하지 않는다.

상기와 같이 제조되는 항균 나노구리 담체는 앞서 설명된 바와 같이, 항균성이 우수한 것은 물론, 무색 또는 옅은 파란색을 띠므로, 안료와 혼합시 황색, 적색, 흑색, 청색 등으로 자유롭게 착색이 가능하며, 구리 금속 입자는 변색성이 크지만, 나노구리 담체는 변색이 쉽게 오지 않는다는 장점이 있다.

한편, 상기와 같이 제조된 항균 나노구리 담체는 항균 코팅제로 제조될 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 항균 코팅제는 상기한 방법으로 제조된 항균 나노구리 담체를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 항균 코팅제의 함유량은 제한하지 않는다.

상기 항균 코팅제를 제조하는 방법을 간략히 설명하면, 통상의 액상 폴리우레탄 수지 100중량부에 상기 항균 나노구리 담체 20~70중량부를 혼합하고, 필요에 따라 소포제 0.01~0.3중량부 및 자외선 흡수제 0.05~0.3중량부를 혼합하여 제1액을 제조한다. 그리고 제1제에 대한 가교제로서 폴리이소시아네이트 프리 폴리머 0.1~15중량부를 준비하여 제2액을 제조하고, 사용시 이를 혼합하여 사용하는 것이다. 여기서, 상기 소포제, 자외선 흡수제 등은 그 종류를 제한하지 않는바, 이 기술이 속하는 분야에서 공지된 것이라면 모두 사용 가능하다.

이러한 항균 코팅제는 이형지에 박막으로 코팅하여 경화 후 박리하여 항균성 필름을 제조하거나, 인조 대리석, 목재, 석재, 철재 등의 각종 표면에 코팅하여 항균 도막을 형성하는데 사용될 수 있는 것으로, 그 사용분야를 제한하지 않는다.

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이하, 본 발명에 의한 항균 인조 대리석의 제조방법에 대해 설명한다.

본 발명에 의한 인조 대리석의 제조방법은, 종래와 달리 캡슐화 압연 구리 분말을 통해 항균 효율을 높임은 물론, 금속의 질감을 제공하고, 결합 수지의 중합반응을 간섭하지 않으면서도, 제1, 2 항균 나노구리 담체를 통해 항균성을 개선하고, 수축률을 저감시키면서도, 충격강도를 증가시켜 인조 대리석의 품질을 높일 수 있다는 데 가장 특징이 있다.

본 발명에 의한 인조 대리석의 제조방법은, 캡슐화 압연 구리 분말을 제조하는 단계와, 수산화알루미늄을 담체 재료로 하는 제1 항균 나노구리 담체를 제조하는 단계와, PET 마이크로 입자를 담체 재료로 하는 제2 항균 나노구리 담체를 제조하는 단계와, 결합 수지에 상기 제1 항균 나노구리 담체, 제2 항균 나노구리 담체 및 상기 캡슐화 압연 구리 분말을 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 혼합물을 성형 및 경화시켜 인조 대리석을 제조하는 단계를 포함하되, 상기 캡슐화 압연 구리 분말을 제조하는 단계는, 구리 전기 세선을 분쇄하여 구리 분말을 제조하는 과정과, 상기 구리 분말을 압연하여 구리 분말의 표면적을 증가시키는 과정과, 상기 표면적을 증가시킨 구리 분말을 액상 수지로 캡슐화하는 과정을 포함하는 것임을 특징으로 한다. 여기서, 제1 항균 나노구리 담체 및 제2 항균 나노구리 담체는 앞서 설명된 항균 나노구리 담체의 제조방법에 의해 제조된다.

이하, 이를 단계별로 상세히 설명한다.

캡슐화 압연 구리 분말을 제조하는 단계

먼저, 캡슐화 압연 구리 분말을 제조한다. 상기 캡슐화 압연 구리 분말은 항균성의 개선은 물론, 금속 질감을 위해 사용한다.

통상 구리 분말은 항균성이 우수하나, 본 발명에서는 이를 압연하여 구리 분말의 표면적을 크게 함으로써, 항균 효율을 더욱 높이는 것이다. 또한, 본 발명에서는 구리 분말로서, 폐자원인 구리 전기 세선을 이용함으로써, 자원 재활용은 물론, 제조 단가 역시 현저히 낮추는 것이다.

상기 캡슐화 아연 구리 분말을 제조하는 구체적인 방법은, 구리 전기 세선을 분쇄하여 구리 분말을 제조하는 과정과, 상기 구리 분말을 압연하여 구리 분말의 표면적을 증가시키는 과정과, 상기 표면적을 증가시킨 구리 분말을 액상 수지로 캡슐화하는 과정을 포함한다.

즉, 먼저 구리 전기 세선을 준비하고, 이를 분쇄하여 구리 분말을 제조한다. 이때, 구리 전기 세선은 그 굵기가 0.1~3mm인 것을 준비하는 것이 바람직한데, 이는 금속 분말 공정의 특성상 미세 분말 분쇄에 비용이 많이 들어가는바, 덩어리 형태의 구리를 사용하는 것에 비하여 구리 전기 세선을 사용하면 분쇄 비용이 현저히 줄어들기 때문이다. 또한, 일반적인 재활용 구리 금속의 분야에서는 가는 세선은 가격이 낮아 경제성이 좋지 못한바, 본 발명에서 상기 구리 세선을 이용할 경우 경제성이 더욱 개선되기 때문이다.

본 발명에서 상기 구리 전기 세선을 분쇄할 경우, 피복된 PVC 입자 역시 함께 분쇄되는바, 비중차를 이용하여 상기 PVC 입자를 제거함은 당연하다.

다음으로, 상기 분쇄된 구리 분말을 압연하여 구리 분말의 표면적을 증가킨다. 본 발명에서 상기 구리 분말을 압연하는 이유는, 입자의 표면적을 크게 하여 항균 효율을 개선하기 위한 것이다. 이때, 상기 압연 방법은 알루미나 볼밀을 이용하여 100~600rpm에서 1~24시간 밀링하여 압연하는 정도면 족하다.

다음으로, 상기 압연된 구리 분말을 액상 수지로 캡슐화함으로써, 후공정인 결합 수지의 중합반응 시 상기 구리 분말이 반응에 간섭하는 것을 방지한다.

상기 캡슐화 방법은 액상 수지, 예시적으로 불포화폴리에스테르에 상기 압연된 구리 분말을 혼합하고, 실리콘계 소포제 및 라디칼 개시제를 첨가하고, 경화시킨 후, 분쇄하여 8등급(30mm,20mm,10mm,6mm,3mm,0.6mm,0.3mm,0.1mm이하) 크기로 분별한다. 이때, 상기 압연된 구리 분말 100중량부에 대하여 액상 수지 20~100중량부, 소포제 0.01~0.1중량부, 라디칼 게시제 0.1~1중량부 정도를 사용하면 족하다. 아울러, 상기 소포제 및 라디칼 게시제는 종래 게시된 종류의 것을 사용하면 족하다.

수산화알루미늄을 담체 재료로 하는 제1 항균 나노구리 담체를 제조하는 단계

다음으로, 수산화알루미늄으로 되는 담체 재료와 구리 전구체를 이용하여 제1 항균 나노구리 담체를 제조한다. 상기 제1 항균 나노구리 담체를 제조하는 방법에 대해서는 이미 앞서 충분히 설명되었으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에서 상기 수산화알루미늄을 담체 재료로 사용하는 이유는, 상기 수산화알루미늄은 인조 대리석의 전통적인 재료일 뿐 아니라, 무기질 질감을 형성하고, 난연성 역시 확보할 수 있기 때문이다.

PET 마이크로 입자를 담체 재료로 하는 제2 항균 나노구리 담체를 제조하는 단계

다음으로, PET 마이크로 입자로 되는 담체 재료와 구리 전구체를 이용하여 제2 항균 나노구리 담체를 제조한다. 상기 제2 항균 나노구리 담체를 제조하는 방법에 대해서는 이미 앞서 충분히 설명되었으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에서 상기 PET 마이크로 입자를 담체 재료로 사용하는 이유는, 상기 PET 마이크로 입자는 충격 강도를 증가시키며, 수축을 저감시키기 때문이다. 즉, 본 발명이 상기 캡슐화 압연 구리 분말만을 사용할 경우 인조 대리석의 성형시 비중차에 의하여 구리 분말이 침강하여 하부층으로 밀집 분포됨으로써, 하부층의 수축률과 상부층의 수축률이 달라져 경화 시 비틀림 현상이 발생하는 문제점이 발생한다. 반면, PET 마이크로 입자를 적용한 항균 나노구리 담체를 함께 적용할 경우, 상기 PET 마이크로 입자를 적용한 담체는 상부층으로 부유하여 밀집되고, 상기 캡슐화 압연 구리 분말은 하부층으로 밀집되어 상, 하의 수축률의 차이를 저감시킴으로써, 형평을 이루어 비틀림 현상을 방지하며, 상, 하측 모두 우수한 항균성을 발휘하게 되는 것이다.

결합 수지에 상기 제1 항균 나노구리 담체, 제2 항균 나노구리 담체 및 상기 캡슐화 압연 구리 분말을 혼합하는 단계

다음으로, 결합 수지에 상기 제1 항균 나노구리 담체, 제2 항균 나노구리 담체 및 상기 캡슐화 압연 구리 분말을 혼합하여 인조 대리석 조성물을 제조한다.

상기 결합 수지는 통상 인조 대리석의 제조에 사용되는 수지라면 그 종류를 제한하지 않는바, 예시적으로, 불포화포리에스테르, 아크릴 수지, MMA계수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 및 각종 경화제인 폴리이소시아네이트 및 이민 수지, 멜라민 수지, 개시제인 BPO 또는 MEKPO 등을 모두 사용할 수 있다.

또한, 필요에 따라 소포제, 자외선 흡수제, 안료 등을 더 혼합할 수 있는바, 이러한 성분은 모두 기공지된 것이므로, 그 종류 및 사용량에 대해서는 공지된 기술에 준하면 족하다.

이때, 상기 제1 항균 나노구리 담체, 제2 항균 나노구리 담체 및 상기 캡슐화 압연 구리 분말의 혼합비는, 상기 결합 수지 100중량부에 대하여 상기 제1 항균 나노구리 담체 50~300중량부, 제2 항균 나노구리 담체 10~70중량부 및 상기 캡슐화 압연 구리 분말 5~70중량부 정도면 족한바, 이는 항균효율, 전체적인 수축률, 인조 대리석의 물성 등을 고려한 것이다.

상기 혼합된 혼합물을 성형 및 경화시켜 인조 대리석을 제조하는 단계

그리고 상기 혼합된 혼합물을 금형에 투입하여 성형하고, 경화 및 탈형한 후, 표면을 연마하여 인조 대리석을 제조한다.

상기 인조 대리석을 성형 및 경화하는 방법은 일반적인 것이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같은 방법으로 제조된 인조 대리석은, 항균성이 우수하고, 다양한 색상으로의 제조가 가능하여 제품 외관이 미려할 뿐 아니라, 자원 재활용의 효과가 우수하여 경제성이 우수하다는 장점이 있다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

(실시예 1)

10kg의 구리(굵기:1mm)로 형성된 PVC 피복 전기선을 준비하고, 이를 분쇄하였다. 그리고 상기 분쇄된 분쇄물 중 PVC 피복을 비중차에 의하여 제거함으로써, 평균 입도 17.5㎛의 구리 분말 7.8kg을 제조하였다. 그리고 상기 구리분말 7.8kg을 볼밀 포트에 알루미나 볼밀 15.6kg과 함께 투입하고, 270rpm으로 4시간 밀링, 압연하여 압연 구리 분말을 제조하였다. 상기 압연 구리 분말의 표면 사진은 도 3과 같았는바, 구리의 표면적이 약 200% 증가함을 확인할 수 있었다.

다음으로, 불포화폴리에스테르(UNSATURATED POLYESTER) 액상 수지 3kg에 상기 압연 구리 분말 7kg, 실리콘계 소포제 15g을 균일하게 혼합한 후, 라디칼 개시제로서 MEKPO(METHYL ETHYL KETONE PEROXIDE) 30g을 첨가하고 경화시켜 두께 2mm로 제조한 후, 이를 분쇄하여 크기등급입자(30mm,20mm,10mm,6mm,3mm,0.6mm,0.3mm,0.1mm이하)별로 제조하였다.

다음으로, 물 1.98kg, 질산구리 450g, 수산화알루미늄 5.83kg을 혼합하고 1시간 동안 교반하여 구리 알루미늄 담체 수용액(pH 2.0)을 제조하였다. 상기 수용액에 다시 물 1.63kg을 첨가한 후, AMP를 첨가하여 pH 7.0이 되도록 중화시켰다. 그리고 상기 중화된 중화액에 물을 1:1 중량비로 첨가하고 1시간 동안 방치하여 침전시켜 침전물만을 수득한 후, 다시 정제수를 1:1 중량비로 첨가하여 침전시켜 침전물만을 수득하였다. 그리고 수득한 침전물을 110℃에서 8시간 건조하고 약 300㎛의 입도로 분쇄하여 나노구리 알루미늄 담체를 제조하였다.

다음으로, 물 1.98kg, 질산구리 450g, PET 분말(평균입도 325㎛) 5.83kg을 혼합하고 1시간 동안 교반하여 구리 PET 담체 수용액(pH 2.0)을 제조하였다. 상기 수용액에 다시 물 1.63kg을 첨가한 후, AMP를 첨가하여 pH 7.0이 되도록 중화시켰다. 그리고 상기 중화액에 물을 1:1 중량비로 첨가하고 1시간 동안 방치하여 침전시켜 침전물만을 수득한 후, 다시 정제수를 1:1 중량비로 첨가하여 침전시켜 침전물만을 수득하였다. 그리고 수득한 침전물을 110℃에서 8시간 건조하여 나노구리 PET 담체를 제조하였다.

다음으로, 불포화폴리에스테르 액상수지 28kg에 상기 나노구리 알루미늄 담체 31kg, 상기 나노구리 PET 담체 6.8kg, 상기 캡슐 압연 구리 분말(0.6mm) 3.5kg, 상기 캡슐 압연 구리 분말(0.1mm 이하) 1.4kg, 체질안료인 실리카 200g, 실리콘계 소포제 100g, 자외선 흡수제인 BENZOPHENONE 140g, 갈색 안료 215g을 균일하게 혼합한 후, 라디칼 개시제로서 MEKPO 38g을 첨가하여 혼합하고, 이를 금형에 주입하여 성형 및 경화하고, 탈형한 후 표면을 연마하여 도 1과 같은 구리색의 인조 대리석을 제조하였다.

(실시예 2)

액상의 MMA(METHYL METHACRYLATE)와 고체입상 PMMA(POLYMETHYL METHACRYLATE)를 7:3중량비로 혼합하고, 25℃에서 8시간 용해시켜 겔화하였다. 그리고 이 겔수지를 28kg에 나노구리 알루미늄 담체 31kg, 나노구리 PET 담체(백색 착색 입자와 흑색 착색 입자 8:2 중량비로 혼합) 5.6kg, 실리카 200g, 실리콘계 소포제 100g, 자외선흡수제인 BENZOPHENONE 140g을 균일하게 혼합 후, 라디칼 개시제로서 BPO(BENZOYL PEROXIDE) 280g을 첨가하여 혼합하고, 이를 금형에 주입하여 성형 및 경화하고, 탈형한 후 표면을 연마하여 도 2와 같은 비 구리색의 인조 대리석을 제조하였다.

이때, 상기 나노구리 알루미늄 담체와 나노구리 PET 담체는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였으며, 나노구리 PET 담체의 착색은 담체의 제조시 건조 전, 안료를 침전물과 안료의 혼합비가 100:0.01 중량비가 되도록 혼합한 후, 건조함으로써, 제조하였다.

(실시예 3)

액상의 폴리우레탄(POLY URETHANE) 90kg에 나노구리 알루미늄 담체 31kg과 실리콘계 소포제 100g, 자외선 흡수제인 BENZOPHENONE 140g을 균일하게 혼합하여 제1액 제조하였다. 그리고 가교제로서 폴리이소시아네이트(POLYISOCYANATES) 프리폴리머 10kg을 제2액으로 준비함으로써, 이액형 코팅제를 완성하였다.

이때, 상기 나노구리 알루미늄 담체는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

(비교예 1)

불포화폴리에스테르(UNSATURATED POLYESTER) 액상수지 28kg에 수산화알루미늄 분말 31kg과 실리카 200g, 갈색안료 300g, 실리콘계 소포제 100g, 자외선 흡수제인 BENZOPHENONE 140g를 균일하게 혼합 후, 라디칼 개시 제로서 BPO(BENZOYL PEROXIDE) 38g을 첨가하여 혼합하고, 이를 금형에 주입하여 성형 및 경화하고, 탈형한 후 표면을 연마하여 인조 대리석을 제조하였다.

(실험예 1)

본 발명에 의한 인조 대리석의 항균성을 테스트하였다.

상기 항균성 테스트의 시편은, 실시예 1, 2 및 비교예 1은 각각 제조된 인조 대리석을 두께 2mm, 가로 5cm, 세로 5cm로 절단하여 사용하였으며, 실시예 3은 일반 인조 대리석의 표면에 실시예 3의 코팅제를 90㎛ 두께로 도장하고 건조하여 시편을 제조하였다.

그리고 황색포도상구균과 대장균을 균주로 하여 JIS Z 2801 : 2010, 필름밀착법에 준하여 항균성 테스트를 진행하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

시험예 1 결과

균주	상태	비교예 1	실시예 1	실시예 2	실시예 3
Staphylococcus aureus ATCC 6538P	접종직 후 균수	1.5×10⁴	1.5×10⁴	1.5×10⁴	1.5×10⁴
	24h 후 균수	2.7×10⁴	<0.63	<0.63	<0.63
	항균활성치	-	4.6(99.9%)	4.6(99.9%)	4.6(99.9%)
Escherichia coil ATCC 8739	접종직 후 균	1.7×10⁴	1.7×10⁴	1.7×10⁴	1.7×10⁴
	24h 후 균수	9.2×10⁶	<0.63	<0.63	<0.63
	항균활성치	-	6.1(99.9%)	6.1(99.9%)	6.1(99.9%)
시험방법: JIS Z 2801 : 2010, 필름밀착법 표준필름 : Stomacher^®400POLY-BAG 시험조건 : 시험 균 액을 (35±1)℃에서 24h 정치 배양 후 균수 측정 항균효과 : 항균활성치 2.0 log 이상

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 실시예1, 2, 3은 비교예 1에 비하여 황색포도상구균 및 대장균에 대해 우수한 항균 활성을 보임을 확인할 수 있었다.

상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예에 대해 기재한 것이지만 본 발명은 이에 국한되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음은 본 발명의 기술분야에 속하는 통상의 기술자들에게 있어 당연한 것임을 명시한다.

Claims

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캡슐화 압연 구리 분말을 제조하는 단계와;
수산화알루미늄을 담체 재료로 하는 제1 항균 나노구리 담체를 제조하는 단계와;
PET 마이크로 입자를 담체 재료로 하는 제2 항균 나노구리 담체를 제조하는 단계와;
결합 수지 100중량부에 상기 제1 항균 나노구리 담체 50~300중량부, 상기 제2 항균 나노구리 담체 10~70중량부 및 상기 캡슐화 압연 구리 분말 5~70중량부를 혼합하는 단계와;
상기 혼합된 혼합물을 성형 및 경화시켜 인조 대리석을 제조하는 단계;를 포함하되,
상기 캡슐화 압연 구리 분말을 제조하는 단계는,
0.1~3mm 굵기의 구리 전기 세선을 분쇄하여 구리 분말을 제조하는 과정과,
상기 구리 분말을 압연하여 구리 분말의 표면적을 증가시키는 과정과,
상기 표면적을 증가시킨 구리 분말을 액상 수지로 캡슐화하는 과정을 포함하며,
상기 제1 항균 나노구리 담체를 제조하는 단계와 상기 제2 항균 나노구리 담체를 제조하는 단계는,
물 100중량부에 대하여 구리 전구체 15~100중량부 및 담체 재료 20~1,000중량부를 혼합하여 수용액을 제조하는 과정과,
상기 수용액에 기화성 중화제를 투입하여 pH 6.5~7.5로 중화하는 과정과,
상기 중화된 수용액으로부터 항균 나노구리 담체를 분리하는 과정을 포함하며,
상기 구리 전구체는 질산구리(CuNO₃), 염화구리(CuCl₂), 황산구리(Cu₂SO₄) 중 1종 이상의 것이고,
상기 PET 마이크로 입자는 50~5,000㎛의 입도를 갖는 폐 PET 마이크로 분쇄 입자이며,
상기 기화성 중화제는 AMP(2-AMINO-2-METHYL-1-PROPANOL)임을 특징으로 하는 항균 인조 대리석의 제조방법.