KR102208783B1

KR102208783B1 - 분무 조성물 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR102208783B1
Application number: KR1020200129842A
Authority: KR
Inventors: 이경세; 박호만; 이주영
Original assignee: 애드문코퍼레이션 주식회사
Priority date: 2020-10-08
Filing date: 2020-10-08
Publication date: 2021-01-28

Abstract

본 발명은 전체 조성물 100중량% 중 티타늄 다이옥사이드 0.01~3중량%, 트릭산 모노하이드레이트와 소듐 퍼카보네이트가 1:1.3~1.5의 중량비로 혼합된 탈취제 0.01~10중량%, 및 잔량의 정제수로 이루어진 분무 조성물과 이의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 분무 조성물은 티타늄 다이옥사이드 입자의 표면에 일정한 크기의 표면 조도를 가지도록 하고, 탈취제로 사용된 물질의 혼합비를 최적화함과 동시에 분무 조성물 제조시 안정화 과정을 거침으로써 호흡기 바이러스나 로타 바이러스의 제거율이 99% 이상이며, 여러 가지 유해 화학물질을 포함하지 않고도 99% 이상의 우수한 탈취효과를 가진다. 또한, 본 발명에 따른 분무 조성물은 일정한 표면 조도를 가지는 티타늄 다이옥사이드의 광촉매 활성이 향상되어 항색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538)과 대장균(Escherichia coli, ATC 8739)에 대한 살균 효과가 99.9% 이상이며, 상기 살균 효과를 7일 동안 지속적으로 유지할 수 있어 종래 살균/탈취 제품을 대체할 수 있다.

Description

분무 조성물 및 이의 제조방법{Spray composition and method for preparing thereof}

본 발명은 분무 조성물과 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 지속적인 살균 효과를 가지며 항바이러스 특성이 우수한 분무 조성물과 이의 제조방법에 관한 것이다.

최근 코로나 19 바이러스가 중국을 넘어 전 세계적으로 퍼진 팬데믹 현상이 이어지고 있는 반면, 이를 예방하거나 치료할 수 있는 치료제나 백신의 개발은 요원한 상태이다. 또한, 코로나 19 바이러스는 계속적인 변형과 변이를 일으킴에 따라 치료제나 백신 개발에 더욱 속도를 내지 못하고 있는 실정이다.

이와 발맞추어 공공 기관이나 일반 기업은 물론 개인에 이르기까지 깨끗한 환경 조건과 보건 위생에 대한 관심은 점점 높아지고 있으며, 특히 사람이 출입하는 활동 공간이나 야외에서도 세균이나 곰팡이, 바이러스 등에 의한 미생물 오염에 대한 대책 마련 또한 더욱 중요해지고 있다.

이를 위해 우리나라에서는 K-방역이라는 이름으로 손 씻기와 마스크 착용, 거리 두기 등의 방법이 행해지고 있어 사람 간 감염이나 오염 문제를 해결하고 있고 어느 정도 성과도 있는 것으로 평가되고 있다.

그러나, 피할 수 없는 외출로 인해 노출된 옷이나 가방, 가정에서 빈번히 노출되는 소파나 침구류, 차량 내부, 반려동물 등에 의한 오염에 대해서는 아직까지 신경쓰지 못하고 있는 것도 우리의 현실이다.

한편, 이러한 환경오염과 바이러스 퇴치의 일환으로 광촉매의 광활성을 이용하여 오염물질을 제거하고자 하는 연구들이 최근 이루어지고 있다. ‘광촉매'란 필요한 파장대의 빛을 흡수하여 화학적 반응이 일어나도록 도와주는 물질을 말하는데, 이러한 광촉매는 광 조사 하에서 산소나 물 등을 산화제로 하여 유독성 물질을 무해한 이산화탄소와 물로 완벽하게 산화시킨다.

이러한 '광촉매'는 오염물질을 분해하는 목적으로 다양한 산업분야에 응용되고 있다. 예를 들면, 의료용 도구, 의류, 식기 등의 물품에 부착된 균이나, 대기 중 또는 수중으로 부유하는 균 및 곰팡이가 제거, 실내에서 오염 균의 제거 등에 유용한 것으로 알려지고 있으며, 그 중에서도 이산화티탄을 광촉매로 이용한 연구들이 대두되고 있다.

이에 대한 종래기술을 살피면, 한국 등록특허 10-0566017에서는 이소프로판올에 티타늄(IV)이소프로폭사이드와 킬레이트제로 디아세틸메탄을 첨가하여 반응시키는 단계(A), 증류수에 금속화합물로 Zn, Cu, Fe, Mn, Li, Ag의 질산염(nitrate) 중에서 2~4종을 선택하여 넣고 용해시키는 단계(B), 상온에서부터 90℃까지의 온도범위에서 단계(B)에서 얻어진 용액에 단계(A)에서 얻어진 용액을 서서히 투입하고 90rpm 이상으로 교반하면서 산촉매로 질산을 넣어 2시간 이상 반응시키는 단계(C) 및 바인더로 트리에틸오르소실리케이트와 감마글리시독시프로필트리메톡시실란을 단독 또는 병용하여 투입하는 단계(D)를 거쳐 sol-gel process를 완성하여 제조하는 것을 특징으로 하는 이산화티탄의 광흡수영역을 가시광영역대로 시프트(shift)시켜서 실내의 전등, 형광등, LED 등과 같은 가시광영역의 낮은 에너지를 갖는 파장대에서도 작용하여 실용성 있는 정도의 효과를 발휘하는 가시광 활성형의 이산화티탄계 광촉매 및 그 제조방법을 제시하고 있다.

또한, 한국 공개특허 10-2016-0002658에서는 고분자 표면상의 가시광 활성화 방식 산화티타늄(IV) 광촉매 코팅으로서, a) 상기 코팅은 의약품, 식품 및 제약 포장용 유기 고분자 물질, 특히 폴리우레탄 (PU), 폴리카보네이트 (PC), 폴리염화비닐 (PVC), 및 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)으로 이루어진 군에서 선택된 유기 고분자 물질인 기판에 적용되고, b) 상기 코팅은 나노결정성 산화티타늄(IV), 또는 유기화합물에 의해 표면 개질된 나노결정성 산화티타늄(IV)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광촉매 코팅을 제시하고 있다.

그러나, 상기 특허들에서는 가시광에 의해 광활성을 가지는 TiO2 광촉매를 이용한 기술들이 주를 이루며, TiO2 광촉매를 이용한 제품들은 인체에 사용할 정도로 항균성이나 항바이러스성이 장기간 지속적으로 유지되는 검증된 물성을 가지는 것들이 개발되지 못하고 있어 현재 심각한 코로나 19 환경에서 이에 대한 개선이 필요하다.

따라서, 이러한 문제들에 대한 대응책으로서 언제 어디서나 간편하게 사용할 수 있으며, 여러 가지 조건에서도 세균이나 바이러스를 효과적으로 제거할 수 있는 제품의 개발이 절실한 시점이다.

이에 본 발명에서는 티타늄 다이옥사이드 광촉매를 이용하되, 상기 티타늄 다이옥사이드의 표면에 일정 값을 만족하는 거칠기를 부여함으로써 종래 타티늄 다이옥사이드 광촉매에 비해 오염물질의 흡착능력 개선으로 광활성 효과를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 특히 공기 중이나 우리의 일상생활 중에 접촉할 수 있는 모든 오염물질들을 효과적으로 제거할 수 있는 항균 및 항바이러스 특성을 지속적으로 가지는 분무 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기 특징을 가지는 분무 조성물의 제조방법을 제공하는 데도 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 분무 조성물은 전체 조성물 100중량% 중 티타늄 다이옥사이드 0.01~3중량%, 시트릭산 모노하이드레이트와 소듐 퍼카보네이트가 1:1.3~1.5의 중량비로 혼합된 탈취제 0.01~10중량%, 및 잔량의 정제수로 이루어진 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 정제수는 25℃에서의 전기전도율이 20mS/m 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 티타늄 다이옥사이드는 중심선 평균 조도(Ra) 값이 1 내지 10㎛ 범위를 만족하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 분무 조성물은 호흡기 바이러스(Human respiratory syncytial virus) 및 로타 바이러스(Rotavirus A)를 99% 이상 제거시키는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 분무 조성물은 황색포도상구균 및 대장균에 대한 살균 효과를 99.9% 이상 가지며, 상기 살균 효과가 7일 동안 지속되는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 분무 조성물은 포름알데히드, 메탄올, 아세트알데하이드, 이산화염소, 3-요오드-2-프로판일뷰틸 카바민산(IPBC), 및 글리옥산과 같은 유해화학물질을 포함하지 않는 데 특징을 가진다.

또한, 본 발명은 전체 조성물 100중량% 중 티타늄 다이옥사이드 0.01~3중량%, 시트릭산 모노하이드레이트와 소듐 퍼카보네이트가 1:1.3~1.5의 중량비로 혼합된 탈취제 0.01~10중량%, 및 잔량의 정제수를 혼합하고 6~10시간 동안 교반시키는 제1단계, 및 상기 교반된 혼합물을 15~25℃에서 48~100시간 동안 직사광선이 가해지지 않는 조건의 암실 조건에서 안정화시키는 제2단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 상기 분무 조성물의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1단계는 수온을 10~20℃로 유지하면서 이루어지는 것이 바람직하다.

추가적으로, 상기 티타늄 다이옥사이드의 중심선 평균 조도(Ra) 값이 1 내지 10㎛ 범위를 갖도록 의 조도를 갖도록 기계적 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 분무 조성물은 티타늄 다이옥사이드 입자의 표면에 일정한 크기의 표면 조도를 가지도록 하고, 탈취제로 사용된 물질의 혼합비를 최적화함과 동시에 분무 조성물 제조시 안정화 과정을 거침으로써 호흡기 바이러스나 로타 바이러스의 제거율이 99% 이상이며, 여러 가지 유해 화학물질을 포함하지 않고도 99% 이상의 우수한 탈취효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따른 분무 조성물은 일정한 표면 조도를 가지는 티타늄 다이옥사이드의 광촉매 활성이 향상되어 항색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538)과 대장균(Escherichia coli, ATC 8739)에 대한 살균 효과가 99.9% 이상이며, 상기 살균 효과를 7일 동안 지속적으로 유지할 수 있어 종래 살균/탈취 제품을 대체할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 분무 조성물은 인체 적용시에도 아무런 피부 자극 반응을 나타내지 않기 때문에 자주 입는 옷이나, 등하교시 이용하는 가방, 신발, 자주 빨지 못하는 양복, 침구 세트, 가구, 벽, 마루, 소파, 차량 내부 등에 분무되어 공기 중에 부유하는 세균, 옷이나 가구, 벽, 마루 등에 부착하는 세균이나 바이러스를 효과적으로 제거하는 효과를 가진다.

도 1은 실시예 1에 따른 분무 조성물의 항색포도상구균과 대장균에 대한 살균 효과를 시간에 따라 측정한 균 농도 결과이고,
도 2는 실시예 1에 따른 분무 조성물의 항색포도상구균과 대장균에 대한 살균 효과를 시간에 따라 측정한 사진이며,
도 3은 실시예 1에 따른 분무 조성물의 호흡기 바이러스와 로타 바이러스에 대한 바이러스 제거율 측정 결과이고,
도 4는 실시예 1에 따른 분무 조성물의 아세트산, 암모니아, 트리메틸아민 3가지 시료에 대한 탈취 효과를 측정한 결과이고,
도 5는 실시예 2에 따른 분무 조성물의 유해 화학물질 검출 여부를 확인한 결과이고,
도 6은 실시예 3에 따른 분무 조성물을 이용한 피부 자극 실험 결과이다.

이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 발명은 티타늄 다이옥사이드의 광촉매 효과, 및 일정한 표면거칠기를 가짐으로써 유해 물질 흡착능 향상으로 인해 항균, 항바이러스 효과를 7일간 지속할 수 있는 분무 조성물과 이의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 분무 조성물은 전체 조성물 100중량% 중 티타늄 다이옥사이드 0.01~3중량%, 시트릭산 모노하이드레이트와 소듐 퍼카보네이트가 1:1.3~1.5의 중량비로 혼합된 탈취제 0.01~10중량%, 및 잔량의 정제수로 이루어진 것일 수 있다.

본 발명에 따른 분무 조성물은 광원 하에서 산화 환원 작용에 의해 유기물을 인체 무해한 물과 이산화탄소로 효과적으로 분해시키는 작용을 가지는 촉매 작용을 나타내는 티타늄 다이옥사이드를 이용하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 티타늄 다이옥사이드는 본 발명의 분무 조성물에서 바이러스 물질의 살균 작용, 인체에 유해한 유해화학물질의 제거 등의 역할을 한다.

본 발명에 따른 티타늄 다이옥사이드는 아나타스형, 루틸형, 브룩카이트형 등 그 형태를 가리지 않고 사용 가능하며, 그 입경은 15㎛ 이상, 바람직하기로는 20~150㎛로 비교적 큰 입경을 가지는 입자를 이용하는 것이 적절한 표면 조도를 부여하는 데 있어 바람직하다.

상기 티타늄 다이옥사이드 광촉매는 분무 조성물 중에서 0.01~3.0 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 0.01중량% 미만으로 첨가되는 경우에는 광촉매가 가지고 있는 항균, 항곰팡이, 탈취, 실내 공기질 개선 등의 기능성을 발휘하는 것이 어려우며, 3.0 중량%를 초과하여 첨가되는 경우에는 생산단가가 높아져 경제성 측면에서 바람직하지 않다.

한편, 본 발명에서는 티타늄 다이옥사이드의 광촉매 효과에 더하여, 상기 티타늄 다이옥사이드의 표면에 일정한 조도를 부여하여 유기물 흡착성능을 개선시킨 데 특징이 있다. 상기 티타늄 다이옥사이드 표면에 거칠기(중심선 평균 조도, Center Line Average, 이하 'Ra'라 함)는 공지된 다양한 기계적/물리적 방법으로 수행될 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 그 표면조도(Ra)는 1~10㎛, 바람직하기로는 3~8㎛인 것이 바람직하다. 상기 티타늄 다이옥사이드의 표면 조도가 1㎛ 미만이면 표면 조도에 의한 오염물의 흡착성이 발휘되기 어렵고, 10㎛을 초과의 경우에는 광촉매가 과도한 기계적 충격으로 입자가 부서져 버릴 수 있어 광촉매의 성능을 저해하게 될 수 있어 바람직하지 않다.

또한, 본 발명의 분무 조성물에는 탈취 효과 부여를 위하여 시트릭산 모노하이드레이트:소듐 퍼카보네이트를 1:1.3~1.5의 중량비로 혼합하여 전체 조성물 중 0.01~10중량%로 포함시키는 것이 바람직하다.

상기 탈취 효과를 위해 포함되는 시트릭산 모노하이드레이트:소듐 퍼카보네이트가 1:1.3~1.5의 중량비로 혼합하여 전체 조성물 중 0.01~10중량%로 포함시킬 때 99% 이상의 탈취 효과를 가질 수 있다.

또한, 본 발명에서 사용되는 용매는 일반 물에 함유되어 있는 용해된 이온, 고체입자, 미생물, 유기물 및 용해된 기체류 등 모든 불순물을 제거한 정제수이며, 전체 조성물 100중량% 중 상기 티타늄 다이옥사이드와 탈취제를 제외한 함량이 포함되며, 25℃에서의 전기전도율이 20mS/m 이하인 것이 본 발명에서 목적하는 효과를 낼 수 있는 분무 조성물로서 가장 바람직하게 사용될 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 분무 조성물은 전체 조성물 100중량% 중 티타늄 다이옥사이드 0.01~3중량%, 시트릭산 모노하이드레이트와 소듐 퍼카보네이트가 1:1.3~1.5의 중량비로 혼합된 탈취제 0.01~10중량%, 및 잔량의 정제수를 혼합하고 6~10시간 동안 교반시키는 제1단계, 및 상기 교반된 혼합물을 15~25℃에서 48~100시간 동안 직사광선이 가해지지 않는 조건의 암실 조건에서 안정화시키는 제2단계를 거쳐 제조되는 것이 바람직하다.

상기 제1단계는 각각의 분무 조성물을 잘 혼합하여 교반시키는 단계로서, 수온을 10~20℃로 유지하면서 6~10시간 동안 교반시키는 것이 바람직하다. 수온이 10℃ 미만인 경우 각 성분의 분산성이 떨어질 수 있고 20℃를 초과하는 경우에는 고온으로 인해 분무 조성물의 구성 성분이 변질될 수 있어 바람직하지 못하다.

또한, 본 발명에 따른 분무 조성물은 상기 교반된 혼합물을 15~25℃에서 48~100시간 동안 직사광선이 가해지지 않는 조건의 암실 조건에서 안정화시키는 작업이 필수적이다. 상기 안정화 단계를 거치지 않는 경우, 본 발명에 따른 분산 조성물이 항균이나 항바이러스, 탈취 효과를 가지는 데 미흡한 것으로 나타났는데, 이는 안정화시키는 과정에서 상기 조성물들이 일정 부분 결합되어 광촉매 활성을 촉진시키는 데 기여하는 것으로 유추된다.

상기 안정화시키는 조건은 반드시 직사광선이 가해지지 않는 암실 조건에서 수행되어야 하며, 온도가 15℃ 미만이거나 25℃를 초과할 경우 또한, 48시간 미만이거나 100시간을 초과하는 조건에서는 본 발명의 살균이나 탈취 효과를 발휘할 수 없다.

또한, 본 발명에서는 상기 제1단계의 원재료 혼합 이전에, 상기 티타늄 다이옥사이드를 기계적/물리적 방법을 가하여 그 표면거칠기(Ra) 값이 1 내지 10㎛ 범위의 조도를 갖도록 하는 단계를 더 포함하여 티타늄 다이옥사이드의 표면에 유해 물질의 흡착능을 개선시키는 것이 바람직하다.

상기 티타늄 다이옥사이드에 표면거칠기를 부여하는 방법은 공지된 방법을 사용할 수 있으며, 그 방법은 특별히 한정되지 않는다.

상기 과정으로 제조된 본 발명의 분무 조성물은 태양광, 형광등, 발광 다이오드(light emitting diode), 할로겐 램프(halogen lamp), 냉·음극 램프, UV, 블랙 라이트(black light), 백열등, 석영 램프, 수은등, 크세논 램프 등의 광원 하에서 광촉매 활성을 가질 수 있으며, 특히 가시광선 반응영역은 380nm ~800nm까지 광대역에서 광반응이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 분무 조성물은 자주 입는 옷이나, 등하교시 이용하는 가방, 신발, 자주 빨지 못하는 양복, 침구 세트, 가구, 벽, 마루, 소파, 차량 내부 등에 분무되어 공기 중에 부유하는 세균, 옷이나 가구, 벽, 마루 등에 부착하는 세균이나 바이러스를 효과적으로 제거하는 효과를 가진다.

구체적으로는, 발명의 일 실시예에 따른 분무 조성물은 호흡기 바이러스(Human respiratory syncytial virus) 및 로타 바이러스(Rotavirus A)를 99% 이상 제거시키는 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 분무 조성물은 황색포도상구균 및 대장균에 대한 살균 효과를 99.9% 이상 가지며, 상기 살균 효과를 7일 동안 지속시키는 특징을 가진다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 분무 조성물은 포름알데히드, 메탄올, 아세트알데하이드, 이산화염소, 3-요오드-2-프로판일뷰틸 카바민산(IPBC), 및 글리옥산과 같은 유해화학물질을 포함하지 않는 특징을 가진다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 분무 조성물은 99% 이상의 우수한 탈취효과를 가지며, 가습기 살균제 성분이 검출되지 않으며, 인체에 사용시 피부 자극이 없는 효과를 가진다.

따라서, 본 발명에 따른 분무 조성물은 주택, 가구, 의료 기계 기구, 장식품, 식품, 의류, 전자 부품, 기계 부품, 금속 재료, 차량 등 다양한 용도에 사용 가능하다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 이하의 실시예에서는 특정 화합물을 이용하여 예시하였으나, 이들의 균등물을 사용한 경우에 있어서도 동등 유사한 정도의 효과를 발휘할 수 있음은 당업자에게 자명하다.

실시예 1~4 : 분무 조성물 제조

다음 표 1의 조성에 따라, 티타늄 다이옥사이드, 시트릭산 모노하이드레이트, 및 소듐 퍼카보네이트에 정제수를 18℃에서 혼합시켜 8시간 동안 충분히 교반시켰다.

상기 교반시킨 혼합물을 직사광선이 가해지지 않는 암실 조건을 가진 전용 저장고로 이동시킨 다음, 20℃에서 50시간 동안 안정화시키는 단계를 거쳐 본 발명에 따른 분무 조성물을 제조하였다.

함량(중량%)	정제수⁽¹⁾	티타늄 다이옥사이드		시트릭산 모노하이드레이트(A)	소듐 퍼카보네이트(B)	A:B (중량비)
함량(중량%)	정제수⁽¹⁾	표면조도⁽²⁾ (Ra)	함량	시트릭산 모노하이드레이트(A)	소듐 퍼카보네이트(B)	A:B (중량비)
실시예 1	98.95	1	0.03	0.48	0.62	1:1.3
실시예 2	95.88	4	1.0	1.30	1.82	1:1.4
실시예 3	90.53	7	2.5	3.03	3.94	1:1.3
실시예 4	90.08	10	3.0	2.77	4.15	1:1.5
비교예 1	98.95	-	0.03	0.48	0.62	1:1.3
비교예 2	98.95	0.8	0.03	0.48	0.62	1:1.3
비교예 3	90.53	12	2.5	3.03	3.94	1:1.3
비교예 4	96.14	4	1.0	1.30	1.56	1:1.2
비교예 5	89.80	10	3.0	2.77	4.43	1:1.6
비교예 6	95.88	4	1.0	1.30	1.82	1:1.4
비교예 7	90.53	7	2.5	3.03	3.94	1:1.3
(주) (1) 정제수 : 25℃에서의 전기전도율이 18mS/m인 것임. (2) 실시예 1~4의 티타늄 다이옥사이드(각각의 입경 30㎛, 50㎛, 70㎛, 100㎛)를 각각 30분, 50분, 80분, 120분 동안 평균직경 1mm의 지르코늄 볼을 이용하여 500rpm의 속도로 밀링시킨 후 표면 조도를 측정한 것임.

비교예 1~7 : 분무 조성물 제조

비교예 1은 본 발명의 실시예 1의 조성에서, 표면처리하지 않은 티타늄 다이옥사이드를 사용한 분무 조성물을 제조하였다.

비교예 2와 3은 티타늄 다이옥사이드의 표면조도가 본 발명의 범위를 벗어나는 예를 나타낸 것이고, 비교예 4와 5는 본 발명의 탈취제로 사용된 스트릭산 모노하이드레이트와 소듐 퍼카보네이트의 중량비가 본 발명의 범위를 벗어나는 예를 나타낸 것이다.

또한, 비교예 6은 상기 실시예 2와 동일한 조성으로 혼합 및 교반 과정만 거치고 안정화시키는 단계를 거치지 않고 분무 조성믈을 제조하였으며, 비교예 7은 상기 실시예 3과 동일한 조성으로 혼합 및 교반시킨 다음, 상기 교반시킨 혼합물을 10℃에서 20시간 동안 안정화시키는 단계를 거쳐 각각의 분무 조성물을 제조하였다.

실험예 1 : 티타늄 다이옥사이드의 표면조도에 따른 유해물질 제거능 시험

본 실험에서는 본 발명에 따른 티타늄 다이옥사이드의 표면조도에 따라 대표적인 유해 화학물질인 포름알데히드를 5wt%의 일정한 농도로 제조하여 기준 물질로 하고, 여기에 상기 실시예 1~4, 및 비교예 1에서 제조된 상이한 표면조도를 가지는 티타늄 다이옥사이드를 각각 0.02중량%로 첨가하였다. 광 조사 전에 상기 포름알데히드가 충분한 티타늄 다이옥사이드에 흡착되도록 암실에서 3시간 동안 방치시킨 다음, 형광등기구(FT5001-21W) 하에 놓고 형광등을 1600*?*lux의 조도로 조사하였다. 그 다음, 일정 시간 간격으로 각각의 농도를 가스텍 검지관(model GV-100S, GASTEC Co, JAPAN)으로 측정한 시험 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

	티타늄 다이옥사이드 표면조도(Ra, ㎛)	포름알데히드(중량%)
	티타늄 다이옥사이드 표면조도(Ra, ㎛)	0분	30분	60분	90분	120분
실시예 1	1	5	3.0	1.9	0.3	0.0
실시예 2	4	5	2.0	1.6	0.2	0.0
실시예 3	7	5	1.9	1.3	0.1	0.0
실시예 4	10	5	2.0	1.2	0.1	0.0
비교예 1	-	5	3.5	2.1	1.0	0.0
비교예 2	0.8	5	3.3	1.7	0.5	0.0
비교예 3	12	5	1.5	1.1	0.0	0.0

상기 표 2의 결과를 참조하면, 본 발명과 같이 티타늄 다이옥사이드의 표면을 물리적 처리하여 그 표면조도를 조절한 결과 아무 처리도 하지 않은 비교예 1의 분무 조성물에 비해 포름알데히드의 농도가 빠른 시간 안에 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는 표면 조도를 가지는 티타늄 다이옥사이드가 매끈한 표면을 가지는 티타늄 다이옥사이드에 비해 포름알데히드를 보다 효과적으로 흡착시키고, 이에 대한 광촉매 활성이 개선된 것으로 볼 수 있다.

실험예 2 : 광촉매의 살균성 및 지속성 측정

상기 제조된 실시예와 비교예 1, 6~7에 따른 분무 조성물의 항색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538)과 대장균(Escherichia coli, ATC 8739)에 대한 살균 효과를 한국분석시험연구원에서 시간(1일, 7일)에 따라 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 3에 나타내었으며, 실시예 1의 결과를 다음 도 1과 2에 나타내었다.

시험방법은 in vitro 법을 이용하였으며, 균 농도가 1.0~10.0x10⁴ CFU/ml가 되도록 하여 균과 시료를 1일간(24시간) 접촉하여 1차 결과(T1)를 확인하였으며, 상기 해당시료에 다시 균 농도가 1.0~10.0x10⁴ CFU/ml가 되도록 균과 시료를 7일간(168시간) 접촉하여 2차 결과(T7)를 확인하였으며, 균 감소율(%)은 [대조군 균수)-(시료 균수)]/(대조군 균수) x 100(%)에 따라 계산하였다.

	균 감소율(%)
	황색포도상구균(ATCC 6538)		대장균(ATCC 8739)
	T1	T7	T1	T7
실시예 1	99.9	99.9	99.9	99.9
실시예 2	99.9	99.9	99.9	99.9
실시예 3	99.9	99.9	99.9	99.9
실시예 4	99.9	99.9	99.9	99.9
비교예 1	99.9	99.0	99.9	99.0
비교예 6	99.9	90.1	99.9	98.6
비교예 7	99.9	90.0	99.9	90.1

상기 표 1과, 다음 도 1 내지 2를 참조하면, 본 발명 실시예 1~4에 따른 분무 조성물의 광촉매의 살균 효과(1일)는 항색포도상구균과 대장균 모두에서 99.9% 이상의 살균 효과를 가지는 것을 확인하였다.

또한, 본 발명에 따른 분무 조성물의 지속성을 관찰하기 위하여 상기 조건에서 7일 후 측정한 균 감소율(%)은 99.9%를 그대로 유지함을 확인할 수 있었다. 즉, 종래 티타늄 다이옥사이드를 이용한 광촉매 살균 제품들이 2~3시간의 짧은 시간 유효성을 가지는 반면, 본 발명에 따른 분무 조성물은 1회의 분무만으로도 7일 동안 그 살균 효과를 유지할 수 있음을 확인하였다.

그러나, 표면 조도를 가지지 않는 비교예 1이나 본 발명과 같이 안정화 과정을 거치지 않은 비교예 6~7에 따른 분무 조성물의 경우 7일 후 살균 효과가 지속되지 않고 많이 떨어지는 결과를 나타내었다. 이러한 결과로부터, 티타늄 다이옥사이드의 표면 조도를 가지는 것과 혼합 시료를 적절한 시간과 온도에서 안정화 과정을 거침으로써 살균 효과가 지속되는 특징을 가짐을 확인하였다.

실험예 3 : 바이러스 제거율 측정

상기 제조된 실시예와 비교예 1, 6~7에 따른 분무 조성물의 바이러스 제거율을 측정하기 위하여 호흡기 바이러스(Human respiratory syncytial virus)와 장염 및 설사를 일으키는 것으로 알려진 로타 바이러스(Rotavirus A)에 대한 실험을 진행하였다.

바이러스 제거율 실험은 ASTM E1052-20에 따라 한국화학융합시험연구원에서 진행하였으며, 그 결과를 다음 표 4에 나타내었으며, 실시예 1의 결과를 다음 도 3에 나타내었다.

	바이러스 제거율(%)^*
	호흡기 바이러스(ATCC VR-26)	로타 바이러스(ATCC VR-2018)
실시예 1	≥ 2.38	≥ 2.00
실시예 2	≥ 2.45	≥ 2.37
실시예 3	≥ 2.00	≥ 2.30
실시예 4	≥ 2.58	≥ 2.07
비교예 1	≥ 1.98	≥ 2.00
비교예 6	≥ 1.89	≥ 1.99
비교예 7	≥ 2.00	≥ 1.90
(주) 바이러스 제거율(%)은 LR(log reduction) 값이 1 이상 : 90% 이상, 2이상 : 99% 이상, 3 이상 : 99.9% 이상, 4 이상 : 99.99% 이상, 5 이상 : 99.999% 이상으로 해석하였음.

상기 표 4, 다음 도 3을 참조하면, 본 발명 실시예 1~4에 따른 분무 조성물은 호흡기 바이러스와 로타 바이러스 모두에서 99% 이상의 제거율을 가짐을 확인하였다. 그러나, 표면 조도를 가지지 않는 비교예 1의 분무 조성물이나, 안정화 과정을 거치지 않은 비교예 6과 7의 분무 조성물은 90% 이상의 바이러스 제거율은 가지나 본 발명의 분무 조성물에 비하여 다소 떨어지는 것으로 확인되었다.

실험예 4 : 탈취 효과 측정

상기 제조된 실시예와 비교예 1, 4~5에 따른 분무 조성물의 탈취 효과를 측정하기 위하여 아세트산, 암모니아, 트리메틸아민 3가지 시료에 대하여 KS I 2218:2009 검지관식 가스측정기를 이용하여 진행하였다. 주입된 시험가스의 농도는 2L, 100ppm 이며, 23℃, 상대습도 45% RH, 가시광선 조사 하에서 진행하였다. 소취율(%)은 다음 식으로 계산하였으며, 그 결과를 다음 표 5에 나타내었으며, 실시예 1의 결과를 다음 도 4에 나타내었다.

소취율(%)=(최초 가스농도-측정가스농도)/최초 가스농도 x 100(%)

		소취율(%)
		아세트산				암모니아				트리에틸아민
		0.5h	1h	3h	24h	0.5h	1h	3h	24h	0.5h	1h	3h	24h
실시예	1	95	95	99↑	99↑	75	95	95	95	90	90	95	97
	2	95	97	99↑	99↑	76	95	96	96	95	97	98	99
	3	97	99↑	99↑	99↑	83	95	98	98	97	98	99	99↑
	4	98	99↑	99↑	99↑	90	95	98	98	97	98	99↑	99↑
비교예	1	95	95	99↑	99↑	75	95	95	95	90	90	95	97
	4	85	88	89	90	70	72	80	85	80	83	88	89
	5	80	83	88	89	72	75	79	83	82	88	89	89

상기 표 5, 다음 도 4를 참조하면, 본 발명 실시예 1~4에 따른 분무 조성물은 시험 시료 중 아세트산과 트리에틸아민은 24시간 내에서 99% 이상의 탈취 효과를 가지며, 암모니아도 95% 이상의 높은 탈취 효과를 가짐을 확인할 수 있다.

그러나, 탈취제로서 시트릭산 모노하이드레이트:소듐 퍼카보네이트가 1:1.3~1.5의 중량비를 벗어나는 비교예 4와 5의 분무 조성물은 본 발명에 비해 3가지 시료 모두에서 탈취 효과가 다소 떨어지는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 보면, 탈취제로 사용된 스트릭산 모노하이드레이트와 소듐 퍼카보네이트가 소정의 혼합 비율에서 가장 효과적인 탈취 효과를 나타냄을 알 수 있다.

실험예 5 : 유해 화학물질 검출 실험

본 발명에 따라 제조된 분무 조성물이 유해 화학물질을 포함하고 있는지 여부를 실험하기 위하여, 상기 실시예 2에 따른 분무 조성물을 안전확인대상 생활화학제품 안전인증 실험을 KOTITI 시험연구원에서 수행하였으며, 그 결과를 다음 도 5에 나타내었다.

다음 도 5의 결과를 참조하면, 폼알데히드, 메탄올, 아세트알데하이드, 이산화염소, 3-요오드-2-프로핀일 뷰틸 카바민산(IPBC), 글리옥살과 같은 유해 화학물질이 모두 불검출 되었음을 확인할 수 있었다.

실험예 6 : 피부 자극 실험

본 발명에 따라 제조된 분무 조성물을 인체에 적용했을 때 피부 자극이 있는지의 유무를 확인하기 위하여, 상기 실시예 3에 따른 분무 조성물을 표준 면포(KS K ISO 105-F02)에 침지하여 시험편을 제조하고, 이를 건강한 성인 20명을 대상으로 팔의 전박부에 24시간 부착시킨 다음, 이를 제거한 후 육안으로 관찰하여 패치 부위의 피부 레프리카를 제작하고, 이를 현미경으로 관찰하여 도 6의 판정기준에 따라 판정하였으며, 그 결과를 다음 도 6에 나타내었다.

다음 도 6의 결과를 참조하면, 20명의 참가자 모두에서 음성(-) 판정이 나왔음을 확인할 수 있었으며 이러한 결과로부터 본 발명에 따라 제조된 분무 조성물은 인체에 적용시 아무런 피부 자극이 없이 안전하게 사용할 수 있음이 확인되었다.

Claims

입경 30~100㎛의 티타늄 다이옥사이드를 30~120분 동안 평균직경 1mm의 지르코늄 볼을 이용하여 500rpm의 속도로 밀링시켜 제조된 중심선 평균 조도(Ra) 값이 1 내지 10㎛ 범위인 티타늄 다이옥사이드 0.01~3중량%, 시트릭산 모노하이드레이트와 소듐 퍼카보네이트가 1:1.3~1.5의 중량비로 혼합된 탈취제 0.01~10중량%, 및 잔량의 정제수를 혼합한 전체 조성물 100중량%를 6~10시간 동안 교반시키는 제1단계, 및
상기 교반시킨 혼합물을 15~25℃에서 48~100시간 동안 직사광선이 가해지지 않는 조건의 암실 조건에서 안정화시키는 제2단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 분무 조성물로서,
상기 분무 조성물은 호흡기 바이러스(Human respiratory syncytial virus) 및 로타 바이러스(Rotavirus A)를 99% 이상 제거시키며,
황색포도상구균 및 대장균에 대한 살균 효과를 99.9% 이상 가지며, 상기 살균 효과가 7일 동안 지속되는 것인 분무 조성물.
제1항에 있어서,
상기 정제수는 25℃에서의 전기전도율이 20mS/m 이하인 것인 분무 조성물.
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제1항에 있어서,
상기 분무 조성물은 포름알데히드, 메탄올, 아세트알데하이드, 이산화염소, 3-요오드-2-프로판일뷰틸 카바민산(IPBC), 및 글리옥산 중에서 선택되는 유해화학물질을 포함하지 않는 것인 분무 조성물.
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제1항에 있어서,
상기 제1단계는 수온을 10~20℃로 유지하면서 이루어지는 것인 분무 조성물.
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