KR102208440B1 - 항균성 첨가제 조성물 및 항균 제품 - Google Patents

항균성 첨가제 조성물 및 항균 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항균 첨가제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전체 항균성 첨가제 조성물 100 중량부에 대하여, 바이오매스 10 내지 15 중량부, 항균성 첨가제 1 내지 5 중량부 및 바인더 수지 60 내지 95 중량부를 포함하며, 상기 항균성 첨가제는 노송나무 정유 정제 성분인 히노키티올 (Hinokitiol) 10~20 wt%, 기능성 광물질 10~15 wt%를 다공성 담체인 퍼미스 (Pumice) 65~80 wt%에 함침시킨 것을 특징으로 하는 항균성 첨가제 조성물에 관한 것이다.

Description

항균성 첨가제 조성물 및 항균 제품{ANTIBACTERIAL ADDITIVE COMPOSITION AND ANTIBACTERIAL PRODUCTS MANUFACTURED BY USING THE SAME}
본 발명은 항균성 첨가제 조성물 및 항균 제품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노송나무 정유 정제 성분인 히노키티올(Hinokitiol), 기능성 광물질 및 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)를 포함하는 항균성 첨가제를 포함하는 항균성 첨가제 조성물 및 이를 이용한 항균 제품에 관한 것이다.
일반적으로 플라스틱을 이용한 필름 및 사출 성형 제품은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 계열의 플라스틱 수지를 주원료로 사용하고 있으나, 플라스틱을 이용한 필름 및 사출 성형 제품 등의 경우 세균이나 곰팡이 등에 대한 항균성이 없기 때문에 유통기간을 늘리기 위하여 통상적으로 다양한 기능성 물질을 첨가하여 제조하고 있다.
구체적으로, 인체에 유해한 특정균 들을 살균하거나 특정균이 번식하지 못하도록 항균력을 가지는 은이나 구리 등의 항균제 재료를 플라스틱 성형시 일정량 혼합시켜 성형하는 기술이 알려져 있다.
또한, 상기 항균제로서는 유기계 항균제와 비교하여 안전성이 높고, 항균 작용이 장기간 지속되며, 또한 내열성도 우수한 무기계 항균제가 주로 사용되고 있다.
그러나, 상기 항균력을 가지는 항균제 재료 혹은 무기계 항균제를 사용할 경우 충분한 항균력이 구현되지 못하거나 제품 성형시 문제가 발생할 수 있다.
한편, 식중독 원인 미생물이나 부패 미생물을 제어하여 식품을 안전하게 장기간 저장하기 위한 수단으로 가열, 초고압, 방사선, PEF, 광펄스 등 물리적 방법과 알코올, 염소, 과산화수소, 천연 물질 등 화학적 방법이 사용되어 왔는데, 그 중 편의성과 비용 때문에 nitrite, sorbic acid, sodium metabisulfite 및 염소제 등 다양한 합성 보존료가 장기간 사용되어 왔다.
그러나, 합성 보존료는 체내 축적성 등 안전성에 관한 문제가 지속적으로 대두되고 있고, 물질의 종류, 사용량 등에 따라 인체에 부정적 영향을 주기도 한다.
이에, 바이오 항균 제품 원료로서, 성형된 항균 MB (Melt Blow) 필터, 항균 시트, 항균 필름 제품 및 사출 성형품에 높은 항균성을 부여할 수 있는 새로운 형태의 원료에 대한 개발이 요구되고 있다.
한국등록특허 제10-1347584호
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 우수한 항균성을 갖는 항균성 첨가제 조성물 및 이를 이용한 항균 MB (Melt Blow) 필터, 항균 시트, 항균 필름 및 사출품 등의 항균 제품을 제공함을 기술적 과제로 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하고자, 본 발명은 전체 항균성 첨가제 조성물 100 중량부에 대하여, 바이오매스 10 내지 15 중량부, 항균성 첨가제 1 내지 5 중량부 및 바인더 수지 60 내지 95 중량부를 포함하며, 상기 항균성 첨가제는 노송나무 정유 정제 성분인 히노키티올(Hinokitiol) 10~20 wt%, 기능성 광물질 10~15 wt%를 다공성 담체인 퍼미스(Pumice) 65~80 wt%에 함침시킨 것을 특징으로 하는 항균성 첨가제 조성물을 제공한다.
상기 기능성 광물질은 고령토, 규조토, 맥반석, 몬모릴로나이트, 밀러라이트, 백운모, 붕산석, 석영, 연옥, 운기석, 장석, 질석, 카펠레나이트, 펜틀란다이트, 해부석 및 활석으로 구성된 군에서 선택된 2종 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
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상기 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)는 경도 (모스 굳기)가 5.5 내지 6.0 이고, 기공률(Porosity)이 45 내지 90% 이며, 상기 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)는 상대밀도가 0.1393 내지 0.1717 g/cm3 인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 항균성 첨가제는 크산틴 옥시다아제 (xanthine oxidase), 라이실 옥시다아제 (lysyl-oxidase), 라이소자임, 락토페린 및 감태 추출물 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면으로는 상기 항균성 첨가제 조성물을 이용한 항균 MB (Melt Blow) 필터, 항균 시트, 항균 필름 및 사출품을 제공한다.
본 발명에 따라 제조된 항균 MB (Melt Blow) 필터, 항균 시트, 항균 필름 및 사출품 등의 항균 제품은 항균성이 뛰어나다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 항균성 첨가제 조성물은 유기 항균 물질을 포함하여 빠른 항균 효과를 얻을 수 있으며, 무기 항균 물질을 추가로 포함함으로써, 항균 지속 효과를 동시에 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 항균성이 뛰어난 항균성 첨가제 조성물 원료를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 항균성 첨가제 조성물은 크산틴 옥시다아제 (xanthine oxidase), 라이실 옥시다아제 (lysyl-oxidase), 라이소자임, 락토페린 및 감태 추출물 중 어느 하나 이상을 더 포함함으로써, 보다 우수한 항균 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 항균 필름의 항균력을 보여주는 시험 분석 결과이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 도 1의 실험 결과 중 균주 1에 따른 비교예(a)와 실시예(b)의 항균도 시험 사진이다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 도 1의 실험 결과 중 균주 2에 따른 비교예(a)와 실시예(b)의 항균도 시험 사진이다.
이하, 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
본원에 사용된 바와 같이, "항균"이란 용어는 미생물 집단, 특히 대장균(escherichia coli), 그람양성균, 그람음성균 및/또는 메티실린-내성 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)에서 살균 활성 또는 미생물 성장 저해를 뜻한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 항균 제품 제조용 항균성 첨가제 조성물은 전체 항균성 첨가제 조성물 100 중량부에 대하여, 바이오매스 10 내지 15 중량부, 항균성 첨가제 1 내지 5 중량부 및 바인더 수지 60 내지 95 중량부를 포함하며, 상기 항균성 첨가제는 노송나무 정유 정제 성분인 히노키티올(Hinokitiol) 10~20 wt%, 기능성 광물질 10~15 wt%를 다공성 담체인 퍼미스(Pumice) 65~80 wt%에 함침시킨 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 항균성 첨가제 조성물이 우수한 항균력을 가지기 위하여, 전체 항균성 첨가제 조성물 100 중량부에 대하여, 바이오매스 10 내지 15 중량부, 항균성 첨가제 1 내지 5 중량부 및 바인더 수지 60 내지 95 중량부를 포함한다.
상기 항균성 첨가제 조성물은 전체 항균성 첨가제 조성물 100 중량부에 대하여, 바이오매스 10 내지 15 중량부를 포함한다.
상기 바이오매스는 탄소중립형 식물체 바이오매스를 사용할 수 있는데, 가공성, 물성이 우수한 전분, 셀룰로오스 등 유기탄소를 포함하는 바이오매스 또는 혼합물일 수 있으며, 바이오매스 부산물이 사용될 수도 있다. 바이오매스 사용량은 많을수록 이산화탄소 저감효과가 우수하지만 너무 많은 양을 사용하는 경우 물성이 나빠지는 문제점이 있어 적정량을 사용하는 것이 중요하다. 바이오 베이스 플라스틱 규격 기준을 고려하여 유기탄소 함량 기준으로 바람직하게는 10 중량부 이상을 첨가하는 것이 바람직하다. 한편 15 중량부 이상 사용하는 경우 물성이 저하되는 문제점이 있다. 한편 이러한 바이오매스로는 대두유, 면실유, 올리브유 및 해바라기유 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수도 있다.
상기 항균성 첨가제는 노송나무 정유 정제 성분인 히노키티올(Hinokitiol) 10~20 wt%, 기능성 광물질 10~15 wt%를 다공성 담체인 퍼미스(Pumice) 65~80 wt%에 함침시킨 것을 특징으로 한다.
상기 노송나무 정유 정제 성분인 β-caprin은 노송나무의 정유를 분리, 정제하여 얻은 결정성 물질인 히노키톨(Hinokitiol)의 구성 성분으로서, 트로폴론(Tropolone)의 유도체이다. 히노키톨(Hinokitiol)의 항균 스펙트럼은 매우 넓어서 세균류, 효모 등의 진균류, 포자 형성 세균 등과 같은 여러 미생물에 대해 강한 항균 작용을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 항균성 첨가제는 노송나무 정유 정제 성분인 히노키티올(Hinokitiol)을 10~20 wt%의 함량으로 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)에 함침시킴으로써, 우수한 항균력을 가질 수 있다.
상기 노송나무 정유 정제 성분인 β-caprin은 하기의 화학식으로 표시될 수 있다.
[화학식]
Figure 112020071973104-pat00002
상기 β-caprin은 녹는점이 40.4 ℃ 로서, 녹는점이 44 ℃인 α-caprin과 다른 구조를 갖는다.
상기 히노키티올(Hinokitiol)은 상기 항균성 첨가제 내 10~20 wt%의 함량으로 첨가되는 것이 바람직한데, 상기 히노키티올(Hinokitiol)이 10 wt% 미만의 함량일 경우에는 우수한 항균력을 발휘할 수 없다. 반면, 상기 β-caprin을 구성 성분으로 갖는 히노키톨(Hinokitiol)은 용해도가 낮으며 특유의 냄새를 갖는 휘발성 물질이어서 향과 외관에 영향을 줄 수 있으므로, 그 함량이 20 wt%를 초과하는 것은 바람직하지 않다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 항균성 첨가제는 기능성 광물질 10~15 wt%를 포함한다.
이로 인하여, 상기 항균성 첨가제 조성물은 우수한 항균 특성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 기능성 광물질은 원적외선과 음이온의 방출, 항균 활성 및 항산화활성 효과를 내기 위하여 사용된다.
상기 기능성 광물질은 고령토, 규조토, 맥반석, 몬모릴로나이트, 밀러라이트, 백운모, 붕산석, 석영, 연옥, 운기석, 장석, 질석, 카펠레나이트, 펜틀란다이트, 해부석 및 활석으로 구성된 군에서 선택된 2종 이상인 것을 특징으로 할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 기능성 광물질은 구성 성분으로서 Si, Fe, Ni, Al, B, K, Ca, Na 및 Mg을 함유한다.
상기 기능성 광물질은 식품 등의 드립 현상 및 스펀지 현상의 원인이 되는 에틸렌(C2H4) 가스를 제거(분해)하여 신선도 유지 기간을 크게 연장시키는 효과를 갖는다. 또한, 상기 기능성 광물질은 강력한 원적외선을 방출(방사율(5~20 ㎛, 37℃): 0.9 내외)하는데, 이러한 유익 진동파(예컨대, 6~12 ㎛)의 방출을 통해 유해 미생물, 곰팡이 및 바이러스를 사멸시키는 반면, 발효균 등의 유익균에 대해서는 성장촉진 및 활동성을 부여하는 선택적 살균(항균) 작용을 하게 된다. 아울러, 상기 기능성 광물질은 포름알데히드, 톨루엔, 자일렌, VOCs, 냄새 성분 등의 C-H 체인을 절단하는 바 탁월한 탈취 기능을 발휘하게 한다. 이러한 효과를 위하여 기능성 광물질의 함량은 항균성 첨가제 전체 중량에 대하여 10 내지 15 wt%로 사용되는 것이 바람직하다.
상기 기능성 광물질은 원적외선뿐만 아니라 음이온을 방출함으로써 육류 및 생선 등에서 나는 잡내 및 비린내를 분해하여 제거하는 효과가 있고, 냉동식품 등의 포장용기에 적용되어 전자레인지에서 가열조건에 부합하여 원적 외선 방사율이 고온에서 보다 높게 나타나는 장점을 가진다.
상기 기능성 광물질 분말의 크기는 배합되는 다른 성분들의 구체적인 종류에 따라 적절히 조절될 수 있으며, 예를 들면 1 내지 10 ㎛의 입경으로 기능성 광물질을 분쇄 및 혼합하여 사용할 수 있고, 상기 범위를 만족하는 입 경일 때 시트 상으로 제조되기 위하여 성형성을 저해하지 않으면서 항균활성 및 충진제로서 적합한 기능을 나타 낼 수 있다.
상기 기능성 광물질의 함량이 상기 항균성 첨가제 100 wt%에 대하여, 10 wt% 미만의 경우에는 항균 특성이 충분하지 못한 문제가 있으며, 15 wt%를 초과할 경우 기능성 광물질의 함량 과다로 인해 다른 항균 성분 및 다공성 담체의 함량이 상대적으로 적어져서 효과적인 항균력 구현에 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 항균성 첨가제는 다공성 담체인 퍼미스(Pumice) 65~80 wt% 을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 항균성 첨가제는 상기 노송나무 정유 정제 성분인 히노키티올(Hinokitiol)와 상기 기능성 광물질을 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)에 함침시킴으로써, 항균력이 우수할 수 있다.
상기 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)는 내부에 미세한 기공을 포함하고 있고, 유체는 상기 기공을 통과하게 된다. 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)의 기공의 크기는 본 발명의 항균성 제품이 사용되는 환경에 따라 다르게 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 항균성 첨가제 조성물이 우수한 항균 특성을 가지기 위하여, 증착이나 염착 등의 방법에 의하여 상기 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)의 표면에 상기 노송나무 정유 정제 성분인 히노키티올(Hinokitiol) 및 기능성 광물질을 코팅하거나 상기 노송나무 정유 정제 성분인 히노키티올(Hinokitiol) 및 기능성 광물질과 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)의 원료를 혼련하여 다공성 담체를 제조할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 노송나무 정유 정제 성분인 히노키티올(Hinokitiol) 및 기능성 광물질을 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)에 담지시키는 방법은 습식법이 적용될 수 있다. 즉, 다공성 입자와 상기 천연 항균 물질을 혼합하여 믹싱(Mixing)함으로써 항균 물질이 다공성 입자로 침투되도록 하는 것이다. 다만, 이러한 방법으로 다공성 물질에 담지되는 천연 항균제의 양은 10 중량% 수준에 불과하여 본 발명의 항균 기능을 발휘하는데 한계가 있을 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시형태에서는 상기 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)에 상기 히노키티올(Hinokitiol) 및 기능성 광물질을 담지하기 위한 방법으로 초음파 처리를 병행하여 상기 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)에 담지되는 상기 히노키티올(Hinokitiol) 및 기능성 광물질을 20~35 wt% 까지 증가시킬 수 있으며, 이에 의하여 사출물로 제조되었을 때, 항균 효과를 충분히 발휘할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 항균성 첨가제 조성물은 상기와 같이 β-caprin 및 기능성 광물질과 함께 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)를 포함함으로써, 다공성 담체 내 기공으로 도입된 유해한 미생물을 상기 히노키티올(Hinokitiol) 및 기능성 광물질이 살균함으로써, 보다 우수한 항균 효과를 나타낼 수 있다.
상기 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)는 상기 항균성 첨가제 100 중량%에 대하여, 65~80 wt% 함량으로 포함될 수 있다.
상기 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)는 경도 (모스 굳기)가 5.5 내지 6.0 이고, 기공률(Porosity)이 45 내지 90% 이며, 상기 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)는 상대밀도가 0.1393 내지 0.1717 g/cm3 인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)는 다공성이 극대화된 광물로서, 기공률(Porosity)이 45 내지 90% 이기 때문에, 항균 효과가 우수할 수 있다.
즉, 일반적인 다공성 담체인 경우에는 기공률(Porosity)이 80% 이상이 될 경우 다공성 입자의 형상을 유지하기 어려워 다공성 담체의 기능을 상실할 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시형태에서 사용되는 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)는 다공성이 극대화된 광물로서, 기공률(Porosity)이 80% 내지 90%인 경우에도 다공성 입자의 형상을 유지할 수 있어, 다공성 담체 내 기공으로 도입된 유해한 미생물 살균 효과가 보다 우수할 수 있다.
이와 같이 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)의 기공률(Porosity)이 높은 것은 종래의 다공성 담체와 달리 경도 (모스 굳기)가 5.5 내지 6.0 이기 때문에 가능하다. 즉, 상기 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)의 경도 (모스 굳기)가 5.5 내지 6.0으로서, 종래 다공성 담체 대비 경도가 높은 특징이 있다.
한편, 상기 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)는 상대밀도가 0.1393 내지 0.1717 g/cm3 인 것을 특징으로 한다.
하기 [표 1] 내지 [표 3]은 상기 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)의 구성성분 및 각 성분의 비율, 화학적 특성 및 물리적 특성을 표시하고 있다.
Figure 112020071973104-pat00003
Figure 112020071973104-pat00004
Figure 112020071973104-pat00005
상기 항균성 첨가제는 전체 항균성 첨가제 조성물 100 중량부에 대하여, 1 내지 5 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 항균성 첨가제가 전체 항균성 첨가제 조성물 100 중량부에 대하여, 1 내지 5 중량부의 함량으로 포함됨으로써, 항균성 첨가제 조성물 및 이를 이용한 항균성 제품의 항균 효과가 우수할 수 있다.
상기 항균성 첨가제가 전체 항균성 첨가제 조성물 100 중량부에 대하여, 1 중량부 미만의 경우에는 항균 효과가 미미할 수 있으며, 5 중량부를 초과할 경우에는 항균 효과는 우수할 수 있으나, 제조 단가가 상승하는 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 항균성 첨가제 조성물은 크산틴 옥시다아제 (xanthine oxidase), 라이실 옥시다아제 (lysyl-oxidase), 라이소자임, 락토페린 및 감태 추출물 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 항균성 첨가제가 크산틴 옥시다아제 (xanthine oxidase), 라이실 옥시다아제 (lysyl-oxidase), 라이소자임, 락토페린 및 감태 추출물 중 어느 하나 이상을 더 포함함으로써, 상기 항균성 첨가제 조성물은 보다 우수한 항균 효과를 얻을 수 있다.
상기 항균성 첨가제가 포함하는 크산틴 옥시다아제 (xanthine oxidase), 라이실 옥시다아제 (lysyl-oxidase), 라이소자임, 락토페린 및 감태 추출물 중 어느 하나 이상은 상기 항균성 첨가제 조성물 제조시 상기 다른 항균성 첨가제와 혼련하여 투입될 수도 있고, 상기 다공성 담체 표면에 증착이나 염착을 통해 투입될 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는 상기 라이실 옥시다아제 (lysyl-oxidase)를 사용하는 것이 바람직한데, 상기 라이실 옥시다아제 (lysyl-oxidase)를 사용할 경우, 대장균, 포도상구균, 그람양성균 및 그람음성균에 대하여 우수한 항균 성능을 나타낼 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 항균성 첨가제가 포함하는 크산틴 옥시다아제 (xanthine oxidase), 라이실 옥시다아제 (lysyl-oxidase), 라이소자임, 락토페린 및 감태 추출물 중 우수한 항균 효과를 얻기 위하여 라이소자임과 락토페린을 동시에 사용할 수 있다.
상기 라이소자임은 일반적으로 대장균 및 포도상구균 등에 항균 효과가 있으나, 그람음성균의 경우 세포막이 외막으로 덮여 있기 때문에 라이소자임 단독으로는 항균 활성을 나타내지 않는다. 그러나, 라이소자임과 함께 락토페린을 투입할 경우 락토페린과의 상승 효과에 의해 살균 효과를 나타낼 수 있다.
상기 항균 원료가 포함하는 크산틴 옥시다아제 (xanthine oxidase), 라이실 옥시다아제 (lysyl-oxidase), 라이소자임, 락토페린 및 감태 추출물 중 어느 하나 이상은 상기 항균성 첨가제 조성물 100 중량%에 대하여, 1 중량% 내지 5 중량% 함량으로 포함될 수 있다.
상기 항균 원료가 포함하는 크산틴 옥시다아제 (xanthine oxidase), 라이실 옥시다아제 (lysyl-oxidase), 라이소자임, 락토페린 및 감태 추출물 중 어느 하나 이상이 상기 항균성 첨가제 조성물 100 중량%에 대하여, 1 중량% 내지 5 중량% 함량으로 포함됨으로써 우수한 항균 특성을 가질 수 있다.
상기 항균 원료가 포함하는 크산틴 옥시다아제 (xanthine oxidase), 라이실 옥시다아제 (lysyl-oxidase), 라이소자임, 락토페린 및 감태 추출물 중 어느 하나 이상이 상기 항균성 첨가제 조성물 100 중량%에 대하여, 1 중량% 미만의 경우에는 항균 특성이 충분하지 못한 문제가 있으며, 5 중량%를 초과할 경우 과량의 원료 사용에 의해 제조 원가가 상승하는 문제가 있을 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)에 히노키티올(Hinokitiol) 및 기능성 광물질을 담지하고, 이에 더하여 라이실 옥시다아제 (lysyl-oxidase) 혹은 라이소자임과 락토페린을 동시에 사용함으로써, 대장균, 포도상구균, 그람양성균 및 그람음성균에 대하여 우수한 항균 성능을 나타낼 수 있다.
상기 바인더 수지는 올레핀계 고분자로서, 선형저밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 사용될 수 있는데, 바람직하게는 저밀도폴리에틸렌이 사용될 수 있다.
상기 바인더 수지는 상기 항균성 첨가제 조성물을 제조하기 위하여, 상기 바이오매스와 항균성 첨가제와 함께 잔부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 바인더 수지의 함량은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 전체 항균성 첨가제 조성물 100 중량부에 대하여, 60 내지 95 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 항균성 첨가제 조성물은 유기 항균 물질을 포함하여 빠른 항균 효과를 얻을 수 있으며, 무기 항균 물질을 추가로 포함함으로써, 항균 지속 효과를 동시에 얻을 수 있다.
상기와 같이, 항균성 첨가제 조성물을 구현할 수 있고, 제조한 항균성 첨가제 조성물을 이용하여 항균 MB 필터를 제작할 수 있으며, 다른 플라스틱 수지를 이용하여 압출기로 용융 압출하여 시트, 필름 및 일회용기 등의 사출품을 형성시킬 수 있다.
또한, 다른 플라스틱 수지와 함께 공압출하여 다층 형태의 바이오 필름 제품을 제조할 수 있다. 물론, 사용하는 수지의 선택에 의해, 각종 기능을 부여한 필름이 얻어진다. 예컨대 기체 차단성이 뛰어난 필름이나, 열접착성이 뛰어난 필름 등을 사용하여 기능성을 부가할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 항균성 첨가제 조성물은 산화 촉진제를 더 포함할 수 있으며, 상기 산화촉진제는 플라스틱 수지 등과 같은 고분자 물질의 분해를 가속화하고 열분해, 광분해 및 자동산화분해를 더욱 촉진하기 위한 성분으로서, 베헨산, 포름산, 아세트산, 미리스트산, 펜타데실산 및 카프로산 중에서 선택된 1종 이상의 포화지방산;과 녹는점 50℃ 이하(예컨대, -50℃~50℃)인 아크릴산, 이소크로톤산, 운데실렌산, 아라키돈산 및 프로피올산 중에서 선택된 1종 이상의 불포화지방산;을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 항균성 첨가제 조성물은 가소제를 더 포함할 수 있으며, 상기 가소제는 바이오매스를 가소화시키는 성분인바, 최종 제품의 바이오매스 함량이 높으면 그만큼 이산화탄소 배출이 적게 되는 측면에서 바람직한데, 일반적인 바이오매스는 신장율, 강도, 흐름성 등 물성이 나빠 완제품에 많은 양을 첨가할 수 없다. 따라서 부족한 바이오매스 함량을 높이는 작용으로서 바이오매스 원료의 가소화가 중요하며, 유지류 등을 효과적으로 가소화시켜야만 항균성 제품의 투명성도 좋아진다. 상기 가소제로는 식물성 가소제인 트리아세틴(Triacetin)(하기 구조식)을 사용할 수 있다. 상기 트리아세틴은 화살나무과(Evonymus europaea)의 종자에 함유돼 있는 천연 유래의 친환경 가소제로서, 무색의 액체라 항균 시트, 필름 및 사출 제품의 투명성에 불리한 영향을 미치지 않고, 항곰팡이 작용도 일부 수행하여 제품의 신선도 유지 기능에도 일조할 수 있는 장점이 있다.
[트리아세틴의 구조]
Figure 112020071973104-pat00006
본 발명에 따른 항균성 첨가제 조성물은 다른 원료 수지와 함께 압출성형 등을 통해 필름의 형태(예컨대, 50㎛ 두께)로 제공된 후 필요한 추가 가공을 거쳐, 각종 항균성 제품, 특히 시트, 필름 등의 형태로 제조될 수 있다. 또한, 항균 MB 필터의 형태로 제작될 수도 있다.
본 발명에 따른 항균성 첨가제 조성물을 압출성형하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 준비된 조성물을 압출기(예컨대, 트윈 익스트루더)를 이용하여 압출한 후 송풍 건조하여 수행할 수 있다. 압출시에는 압출기(예컨대, 트윈 익스트루더)를 통한 반응온도 100~300℃, 스크류 회전속도 300~800RPM의 조건에서 수행하는 것이 적절하다.
이하, 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
실시예
항균성 시편의 제조
실시예로서, 하기 [표 4]와 같이 상기 제조된 항균성 첨가제 조성물 원료 1 wt% 내지 3 wt%와, 폴리에틸렌(PE)(롯데 XJ800, 한화 5321) 97 wt% 내지 99 wt% 및 폴리프로필렌(PP)(롯데 SJ170, SK r366y)을 97 wt% 내지 99 wt% 중 하나를 각각 혼합한 후, 스크류 온도 100℃에서 필름성형기(BS-55, Boosung, Hanam, Korea)로 압출하여 두께 50㎛의 항균성 시편 8개를 제조하였다.
Figure 112020071973104-pat00007
실험예 (항균성 평가)
항균성 평가를 위해 대조군인 일반 필름 시편 (Stomacher® 400 POLY-BAG)과 시험군인 실시예의 항균성 필름의 표면을 70% 에탄올로 살균하여 준비한 후, 균액을 0.4 mL씩 채취하여 대조군과 시험군 필름 위에 접종하였다. 접종한 시편을 인큐베이터에서 배양시키고 Stomacher pouch를 사용하여 배양시킨 균을 회수한 뒤, 회수한 균액을 1 mL 채취하여 배지에 도포한 후 24시간 배양시켰고 마지막으로 콜로니 카운터를 사용하여 균수를 측정한 결과, 도 1 내지 도 3과 같이 대조군과 시험군을 비교하여 항균작용이 99.9% 나오는 것을 확인하였다.
상기 균주는 Staphylococcus aureus ATCC 6538P (균주 1)과 Escherichia coli ATCC 8739 (균주 2)를 사용하였다. 항균력 시험은 JIS Z 2801:2010, 필름 밀착법으로 수행하였다.
도 1은 본 발명에 의한 항균 필름의 항균력을 보여주는 시험 분석 결과이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 도 1의 실험 결과 중 균주 1에 따른 비교예(a)와 실시예(b)의 항균도 시험 사진이다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 도 1의 실험 결과 중 균주 2에 따른 비교예(a)와 실시예(b)의 항균도 시험 사진이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예인 항균성 첨가제 조성물을 포함하는 시편의 경우 시편 1 내지 시편 8 모두 항균 효과가 항균 활성치 2.0 log 이상으로서, 99.9%의 항균력을 보이는 것을 알 수 있다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 도 1의 실험 결과 중 균주 1에 따른 비교예(a)와 실시예(b)의 항균도 시험 사진으로서, 대조군인 일반 필름 시편의 경우 Staphylococcus aureus ATCC 6538P (균주 1)이 살균되지 않은 반면, 실시예의 경우 Staphylococcus aureus ATCC 6538P (균주 1)이 살균된 것을 알 수 있으며, 실시예의 경우 시편 1 내지 시편 8 모두에서 상기 균주 1이 살균되어 항균력 99.9%의 결과를 보였다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 도 1의 실험 결과 중 균주 2에 따른 비교예(a)와 실시예(b)의 항균도 시험 사진으로서, 대조군인 일반 필름 시편의 경우 Escherichia coli ATCC 8739 (균주 2)가 살균되지 않은 반면, 실시예의 경우 Escherichia coli ATCC 8739 (균주 2)가 살균된 것을 알 수 있으며, 실시예의 경우 시편 1 내지 시편 8 모두에서 상기 균주 2가 살균되어 항균력 99.9%의 결과를 보였다.
결과 검토
본 발명에서는 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)에 히노키티올(Hinokitiol) 및 기능성 광물질을 담지하고, 이에 더하여 라이실 옥시다아제 (lysyl-oxidase) 혹은 라이소자임과 락토페린을 동시에 사용함으로써, 대장균, 포도상구균, 그람양성균 및 그람음성균에 대하여 우수한 항균 성능을 나타낼 수 있음을 알 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제작된 항균 필름 및 항균 사출품을 시험분석기관(FITI)에 시험 분석을 의뢰한 결과 대장균(E. Coli)와 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)에 대해 항균 효율 99.9% 임을 확인하였다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

Claims (8)

  1. 전체 항균성 첨가제 조성물 100 중량부에 대하여,
    바이오매스 10 내지 15 중량부;
    항균성 첨가제 1 내지 5 중량부; 및
    바인더 수지 60 내지 95 중량부;를 포함하며,
    상기 항균성 첨가제는 노송나무 정유 정제 성분인 히노키티올(Hinokitiol) 10~20 wt%, 기능성 광물질 10~15 wt%를 다공성 담체인 퍼미스(Pumice) 65~80 wt%에 함침시킨 것을 특징으로 하며,
    상기 항균성 첨가제는 라이실 옥시다아제 (lysyl-oxidase)를 더 포함하고,
    상기 다공성 담체인 퍼미스(Pumice)는 경도 (모스 굳기)가 5.5 내지 6.0이고, 기공률(Porosity)이 80 내지 90%이며, 상대밀도가 0.1393 내지 0.1717 g/cm3 인 것을 특징으로 하는, 항균성 첨가제 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기능성 광물질은 고령토, 규조토, 맥반석, 몬모릴로나이트, 밀러라이트, 백운모, 붕산석, 석영, 연옥, 운기석, 장석, 질석, 카펠레나이트, 펜틀란다이트, 해부석 및 활석으로 구성된 군에서 선택된 2종 이상인 것을 특징으로 하는,
    항균성 첨가제 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 항균성 첨가제는 크산틴 옥시다아제 (xanthine oxidase), 라이소자임 및 락토페린 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    항균성 첨가제 조성물.
  8. 제1항, 제3항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 항균성 첨가제 조성물을 이용한 항균 제품.
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