KR102263738B1 - 항균 폴리염화비닐 패널 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리염화비닐(PVC), 금속수산화물계 입자, 카본블랙, 표면개질된 산화아연 나노입자, 은-아연 제올라이트, 충전제 및 안료를 포함하는 배합 조성물을 압출성형하여 제조된, 항균 폴리염화비닐 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 항균 폴리염화비닐 패널은 뛰어난 방염성을 가질 뿐만 아니라, 세균, 바이러스 및 곰팡이 등의 생물학적 오염원에 대한 항균 성능이 우수하다.

Description

항균 폴리염화비닐 패널 및 이의 제조 방법 {Antimicrobial PVC panel, and and method for manufacturing the same}
본 발명은 세균, 바이러스 및 곰팡이 등에 대한 항균 성능이 우수한 항균 폴리염화비닐 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
현대인들은 생활의 대부분을 실내에서 보내고 있어 쾌적하고 건강한 실내 환경을 조성하는 것이 무엇보다 중요하다.
최근에는 건축자재의 유해한 화학물질 방출에 따른 ‘새집증후군’ 등의 문제로 실내 공기 환경에 대한 관심이 더욱 증가하는 추세이며, 이러한 관심의 증가에 따라 각종 친환경 건축자재들이 개발되어 사용되고 있다.
그러나, 건축자재에서의 휘발성 유기화물과 같은 화학적 오염물질에 대한 관심과 연구에 비해 세균(bacteria)이나 곰팡이(fungus) 등의 생물학적 오염원에 대한 국내의 관심과 연구는 상대적으로 미진한 상황으로, 특히 면역능력이 약한 노약자가 상기 생물학적 오염원에 지속적으로 노출될 경우 심각한 질병을 유발할 수 있다.
또한, 건축자재 표면에 발생되는 곰팡이의 오염은 자재의 기능과 효율을 크게 감소시킬 뿐만 아니라 재료 자체의 부식 및 노화를 촉진시키고, 심한 경우 악취발생으로 실내 거주환경을 크게 악화시켜 결국 건축물의 내구 수명을 단축시키게 된다.
이에 따라, 세균, 바이러스 및 곰팡이 등에 대한 항균 성능이 우수한 건축자재에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 실정이다.
한편, 이에 대한 유사 선행문헌으로는 대한민국 제10-1266478호가 제시되어 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1266478호 (2013.05.15)
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 뛰어난 방염성을 가지며, 세균, 바이러스 및 곰팡이 등에 대한 항균 성능이 우수한 항균 폴리염화비닐 패널 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 폴리염화비닐(PVC), 금속수산화물계 입자, 카본블랙, 표면개질된 산화아연 나노입자, 은-아연 제올라이트, 충전제 및 안료를 포함하는 배합 조성물을 압출성형하여 제조된, 항균 폴리염화비닐 패널에 관한 것이다.
상기 일 양태에 있어, 상기 금속수산화물계 입자는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 표면개질된 산화아연 나노입자는 티올기 함유 실란계 화합물로 표면이 코팅된 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 티올기 함유 실란계 화합물은 분자 내에 2개 이상의 알콕시시릴기를 갖는 올리고머형 화합물일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 티올기 함유 실란계 화합물은 티올기 당량이 100 내지 1,000 g/mol일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 항균 폴리염화비닐 패널은 안정제, 가공조제 및 억연제 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 폴리염화비닐(PVC), 금속수산화물계 입자, 카본블랙, 표면개질된 산화아연 나노입자, 은-아연 제올라이트, 충전제 및 안료를 포함하는 배합 조성물을 준비하는 단계; 및 상기 배합 조성물을 압출성형하는 단계;를 포함하는, 항균 폴리염화비닐 패널의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 항균 PVC 패널은 폴리염화비닐(PVC), 금속수산화물계 입자, 카본블랙, 표면개질된 산화아연 나노입자, 은-아연 제올라이트, 충전제 및 안료를 포함하는 배합 조성물을 압출성형하여 패널이 제조됨에 따라 패널 내부까지 방염 및 항균 성능을 가진 호모지니어스 제품을 제공할 수 있으며, 이를 통해 제품 표면에 스크래치나 흠집이 나더라도 방염 및 항균 성능이 지속될 수 있어 좋다.
또한, 금속수산화물계 입자와 카본블랙을 혼합하여 사용함으로써 금속수산화물계 입자만을 단독 사용했을 때 대비 방염 효과를 향상시킬 수 있다는 장점이 있으며, 금속수산화물계 입자의 첨가량을 크게 줄여도 우수한 방염성을 달성할 수 있어 좋다.
또한, 상기 표면개질된 산화아연 나노입자 및 은-아연 제올라이트를 혼합하여 사용함에 따라 세균, 바이러스 및 곰팡이 등에 대한 우수한 항균 성능을 확보할 수 있으며, 악취의 원인 중 하나인 세균, 곰팡이 등이 사멸함에 따라 악취를 저감할 수 있으며, 제품 표면에 균이 쉽게 번식하지 않아 균이 다른 곳으로 옮겨지는 교차 오염이 방지되어 식중독 예방 등 위생관리가 용이하다는 장점이 있다.
나아가, 세균, 곰팡이 등이 쉽게 사멸됨에 따라 패널 재료 자체의 부식 및 노화가 방지되어 패널의 내구성을 증진시킬 수 있으며, 장기간 패널의 사용이 가능하여 패널 교체 비용 등 비용 절감 효과를 가질 수 있다.
뿐만 아니라, 일반 무기계 항균제를 PVC 조성물에 첨가하여 패널을 가공할 시 표면 광택(glossy) 구현이 다소 어려운 문제가 있으나, 상기 표면개질된 산화아연 나노입자, 은-아연 제올라이트를 혼합하여 사용함으로써 광택을 가진 항균 PVC 패널을 구현할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 항균 PVC 패널의 샘플 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 항균 PVC 패널의 균주 1(황색포도상구균)에 대한 항균도 실험 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 항균 PVC 패널의 균주 2(대장균)에 대한 항균도 실험 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 항균 PVC 패널의 균주 3(페렴간균)에 대한 항균도 실험 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 항균 PVC 패널의 균주 4(메티실린 내성 황색포도상구균)에 대한 항균도 실험 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 항균 PVC 패널의 균주 5(녹농균)에 대한 항균도 실험 사진이다.
이하 본 발명에 따른 항균 폴리염화비닐 패널 및 이의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 양태는 폴리염화비닐(PVC), 금속수산화물계 입자, 카본블랙, 표면개질된 산화아연 나노입자, 은-아연 제올라이트, 충전제 및 안료를 포함하는 배합 조성물을 압출성형하여 제조된, 항균 폴리염화비닐 패널에 관한 것이다.
이처럼, 본 발명에 따른 항균 PVC 패널은 폴리염화비닐(PVC), 금속수산화물계 입자, 카본블랙, 표면개질된 산화아연 나노입자, 은-아연 제올라이트, 충전제 및 안료를 포함하는 배합 조성물을 압출성형하여 패널이 제조됨에 따라 패널 내부까지 방염 및 항균 성능을 가진 호모지니어스 제품을 제공할 수 있으며, 이를 통해 제품 표면에 스크래치나 흠집이 나더라도 방염 및 항균 성능이 지속될 수 있어 좋다. 반면, 기존 항균 패널의 경우 항균 도료나 항균제를 패널의 표면에 코팅 처리하여 제조됨에 따라 스크래치나 흠집이 발생하거나 코팅층이 박리될 시 손상된 부위에서 항균성이 저하될 수 있다.
또한, 금속수산화물계 입자와 카본블랙을 혼합하여 사용함으로써 금속수산화물계 입자만을 단독 사용했을 때 대비 방염 효과를 향상시킬 수 있다는 장점이 있으며, 금속수산화물계 입자의 첨가량을 크게 줄여도 우수한 방염성을 달성할 수 있어 좋다.
또한, 상기 표면개질된 산화아연 나노입자 및 은-아연 제올라이트를 혼합하여 사용함에 따라 세균, 바이러스 및 곰팡이 등에 대한 우수한 항균 성능을 확보할 수 있으며, 악취의 원인 중 하나인 세균, 곰팡이 등이 사멸함에 따라 악취를 저감할 수 있으며, 제품 표면에 균이 쉽게 번식하지 않아 균이 다른 곳으로 옮겨지는 교차 오염이 방지되어 식중독 예방 등 위생관리가 용이하다는 장점이 있다.
나아가, 세균, 곰팡이 등이 쉽게 사멸됨에 따라 패널 재료 자체의 부식 및 노화가 방지되어 패널의 내구성을 증진시킬 수 있으며, 장기간 패널의 사용이 가능하여 패널 교체 비용 등 비용 절감 효과를 가질 수 있다.
뿐만 아니라, 일반 무기계 항균제를 PVC 조성물에 첨가하여 패널을 가공할 시 표면 광택(glossy) 구현이 다소 어려운 문제가 있으나, 상기 표면개질된 산화아연 나노입자, 은-아연 제올라이트를 혼합하여 사용함으로써 광택을 가진 항균 PVC 패널을 구현할 수 있다는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 항균 PVC 패널의 각 구성 성분에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 예에 따른 폴리염화비닐(PVC, polyvinly chloride)은 PVC 패널을 구성하는 베이스 물질로, 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 JIS K 6720-2에 의거하여 측정된 중합도(PD)가 500 내지 2000, 보다 좋게는 600 내지 1000인 PVC 수지일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 예에 따른 금속수산화물계 입자 및 카본블랙은 항균 PVC 패널의 방염성을 더욱 향상시키기 위한 것으로, 금속수산화물계 입자와 카본블랙을 혼합하여 사용함으로써 금속수산화물계 입자만을 단독 사용했을 때 대비 방염 효과를 향상시킬 수 있다는 장점이 있으며, 금속수산화물계 입자의 첨가량을 크게 줄여도 우수한 방염성을 달성할 수 있어 좋다.
구체적인 일 예시로, 상기 금속수산화물계 입자는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 특히 바람직하게는 수산화마그네슘일 수 있다. 수산화마그네슘은 수산화알루미늄 보다 배합량당 방염 효과가 더욱 우수할 뿐만 아니라 카본블랙과 병용 시 방염성 향상 정도가 더욱 높다.
상기 금속수산화물계 입자는 PVC 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부로 첨가될 수 있으며, 보다 좋게는 3 내지 10 중량부로 첨가될 수 있다, 이와 같은 범위에서 카본블랙과 혼합 시 방염 효과가 극대화될 수 있다. 반면, 금속수산화물계 입자가 1 중량부 미만으로 첨가될 시 방염성 향상 효과가 미미하며, 50 중량부 초과로 첨가될 시 항균 PVC 패널의 가공성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 카본블랙은 탄화수소를 부분적으로 연소시키거나 고열로 응축해 얻어지는 물질로, 수지 조성물에 통상적으로 혼합 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 바람직하게는 평균 입경이 1 내지 100 ㎚, 보다 좋게는 10 내지 50 ㎚인 카본블랙을 사용하는 것이 좋다. 이처럼 극히 작은 나노 수준의 카본블랙을 사용하여야 PVC 수지와 잘 혼합될 수 있다.
상기 카본블랙은 PVC 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 첨가될 수 있으며, 보다 좋게는 0.3 내지 3 중량부로 첨가될 수 있다, 이와 같은 범위에서 금속수산화물계 입자와 혼합 시 방염 효과가 극대화될 수 있으면서 항균 PVC 패널의 발색을 목표하는 대로 조절할 수 있다. 반면, 카본블랙이 0.1 중량부 미만으로 첨가될 시 방염성 향상 효과가 미미하며, 5 중량부 초과로 첨가될 시 항균 PVC 패널이 원하는 색으로 발색되지 않고, 거무튀튀해질 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 표면개질된 산화아연 나노입자 및 은-아연 제올라이트는 항균 PVC 패널에 항균성을 부여하기 위한 것으로, 상기 표면개질된 산화아연 나노입자 및 은 나노입자가 다공성 입자에 담지된 무기복합체를 혼합하여 사용함에 따라 세균, 바이러스 및 곰팡이 등에 대한 사멸 및 번식 방지 효과가 매우 우수하다. 아울러, 이들을 사용함으로써 광택을 가진 항균 PVC 패널을 구현할 수 있다는 장점이 있다.
구체적인 일 예시로, 상기 표면개질된 산화아연 나노입자는 티올기 함유 실란계 화합물로 표면이 코팅된 것일 수 있다. 이처럼 티올기 함유 실란계 화합물로 산화아연 나노입자를 개질함으로써 산화아연 나노입자가 2차입자로 뭉쳐지는 것이 방지되어 보다 우수한 항균 성능을 확보할 수 있으며, PVC와의 혼화성이 향상될 수 있고, 항균 PVC 패널의 가공성을 저해하지 않을 수 있다.
상기 티올기 함유 실란계 화합물로 표면개질된 산화아연 나노입자는 올기 함유 실란계 화합물 100 중량부에 대하여 산화아연 나노입자 5 내지 30 중량부를 투입하여 50 내지 150 rpm의 속도로 30 내지 120분간 교반한 후 건조된 것일 수 있으며, 상기 건조는 1 내지 24 시간 동안 50 내지 70℃의 온도로 열풍 건조하여 수행될 수 있다.
특히, 바람직하게 상기 티올기 함유 실란계 화합물은 분자 내에 2개 이상의 알콕시시릴기를 갖는 올리고머형 화합물일 수 있다. 이처럼 티올기 함유 실란계 단량체 화합물 대비 분자량이 큰 올리고머형 티올기 함유 실란계 화합물을 첨가할 시 산화아연 나노입자의 뭉침을 더욱 효과적으로 방지할 수 있어 항균성을 극대화할 수 있으며, 항균 PVC 패널의 내연성 및 내구성 또한 향상시킬 수 있어 좋다.
상기 올리고머형 티올기 함유 실란계 화합물의 티올기 당량(mercapto equivalent)은 100 내지 1,000 g/mol일 수 있으며, 보다 좋게는 400 내지 800 g/mol일 수 있다. 이와 같은 범위에서 산화아연 나노입자의 뭉침 방지 효과가 뛰어나다. 보다 구체적이며 비 한정적인 일 예시로, 신에츠 화학 공업의 X-41-1805, X-41-1818 및 X-41-1810 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
한편, 상기 산화아연 나노입자의 평균 입도는 1 내지 100 ㎚일 수 있으며, 보다 좋게는 5 내지 50 ㎚일 수 있다. 이와 같은 범위에서 PVC 수지와 잘 혼합될 수 있으며, 우수한 항균력을 발휘할 수 있다.
상기 표면개질된 산화아연 나노입자는 PVC 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부로 첨가될 수 있으며, 보다 좋게는 5 내지 15 중량부로 첨가될 수 있다. 이와 같은 범위에서 은-아연 제올라이트와 혼합 시 항균 효과가 극대화될 수 있으면서 항균 PVC 패널의 가공성을 저하시키지 않을 수 있다. 반면, 표면개질된 산화아연 나노입자가 1 중량부 미만으로 첨가될 시 항균력 향상 효과가 미미하며, 30 중량부 초과로 첨가될 시 항균 PVC 패널의 가공성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 은-아연 제올라이트는 제올라이트의 나트륨 이온(Na+)이 은 이온(Ag+)과 아연 이온(Zn2+)으로 교환되어 은 이온 및 아연 이온을 함유하게 된 무기복합체로, 은 이온 및 아연 이온은 상기 산화아연 나노입자와는 서로 다른 항균 메카니즘을 가짐에 따라 세균이나 곰팡이, 바이러스 등의 생물학적 오염원 대부분을 사멸시킬 수 있다는 장점이 있다.
상기 은-아연 제올라이트는 은-아연 제올라이트 내 은 이온 및 아연 이온은 각각 0.1 내지 10 중량%로 포함되며, 보다 좋게는 1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 이와 같은 범위에서 항균 성능 향상 효과가 뛰어나다. 반면, 은 이온 및 아연 이온 각각의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우 항균 성능 향상 효과가 미미하며, 10 중량%를 초과하더라도 더 이상의 항균 성능 향상이 없어 바람직하지 않다.
상기 은-아연 제올라이트는 PVC 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부로 첨가될 수 있으며, 보다 좋게는 1 내지 3 중량부로 첨가될 수 있다. 이와 같은 범위에서 표면개질된 산화아연 나노입자와 혼합 시 항균 효과가 극대화될 수 있다. 반면, 은-아연 제올라이트가 0.5 중량부 미만으로 첨가될 시 항균력 향상 효과가 미미하며, 5중량부 초과로 첨가될 시 은 이온이 과하게 용출될 수 있어 바람직하지 않다.
본 발명의 일 예에 따른 충전제는 주원료인 PVC 이외에 원가절감을 목적으로 대량 첨가하는 증량제(extender filler) 또는 기계적 성질이나 가공성을 개선하기 위해 첨가되는 보강제(reinforcing filler)를 의미하는 것으로, 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 구체적인 일 예로 탄산칼슘, 탈크, 마이카, 규석 및 유리섬유 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
상기 충전제는 PVC 100 중량부에 대하여 10 내지 100 중량부로 첨가될 수 있으며, 보다 좋게는 20 내지 50 중량부로 첨가될 수 있다. 이와 같은 범위에서 가공성이 좋으며, 제조되는 항균 PVC 패널의 물성이 저하되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 안료는 항균 PVC 패널에 다양한 색상을 부여하여 심미성을 향상시키기 위한 것으로, 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있다. 일 예로 백색 안료로서 이산화티탄이 첨가되거나 유색 안료가 첨가될 수 있다.
상기 안료는 사용되는 안료의 종류 및 발색 정도에 따라 함량을 달리 조절할 수 있으며, 비 한정적인 일 구체예로 PVC 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부로 첨가될 수 있다.
이 외에도 상기 항균 폴리염화비닐 패널은 목적하는 바에 따라 다양한 첨가제가 배합될 수 있으며, 구체적인 일 예시로 상기 항균 폴리염화비닐 패널은 안정제, 가공조제 및 억연제 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 안정제는 항균 PVC 패널 가공 시 가공성을 향상시키기 위한 것으로, 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 바람직하게는 틴 머캡타이드계 안정제일 수 있으며, 보다 구체적인 일 예시로 디메틸틴 비스(2-에틸헥실 머캡토아세테이트, 메틸틴 트리스(2-에틸헥실 머캡토아세테이트 또는 이들의 혼합물 등일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 안정제는 PVC 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부, 보다 좋게는 2 내지 8 중량부로 첨가될 수 있다.
상기 가공조제 역시 항균 PVC 패널 가공 시 가공성을 향상시키기 위한 것으로, 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, PVC 100 중량부에 대하여 0.1 내지 8 중량부, 보다 좋게는 1 내지 5 중량부로 첨가될 수 있다.
상기 억연제는 연소 시 연기 발생을 억제시켜 주는 물질로, 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 예를 들면 붕산아연(zinc borate) 등일 수 있다. 상기 억연제는 PVC 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부, 보다 좋게는 3 내지 10 중량부로 첨가될 수 있다. 이와 같은 범위에서 연소 시 연기가 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 양태는 전술한 항균 PVC 패널의 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게 폴리염화비닐(PVC), 금속수산화물계 입자, 카본블랙, 표면개질된 산화아연 나노입자, 은-아연 제올라이트, 충전제 및 안료를 포함하는 배합 조성물을 준비하는 단계; 및 상기 배합 조성물을 압출성형하는 단계;를 포함할 수 있다. 이때, 각 성분의 구체적인 종류 및 배합량은 전술한 바와 동일함에 따라 중복 설명은 생략한다.
상기 조성 및 함량으로 배합 조성물이 준비되면 배합 조성물을 압출성형한 후 절단 등의 후가공을 거쳐 최종 패널 제품을 수득할 수 있으며, 압출성형 및 후가공은 통상적인 방법에 따라 수행될 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 항균 폴리염화비닐 패널에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[제조예 1]
산화아연 나노입자 80 중량% 및 은-아연 제올라이트 20 중량%를 포함하는 항균 입자 혼합물(Sinanen Zeomic 사, 상품명 Zeomic X-type Mixture) 20 g을 올리고머형 티올기 함유 실란계 화합물(신에츠 화학 공업 사, 상품명 X-41-1805) 100 g에 투입한 후 100 rpm의 속도로 60분간 교반시킨 다음, 50℃의 온도로 2시간 동안 열풍 건조하여 표면개질된 산화아연 나노입자 및 표면개질된 은-아연 제올라이트를 제조하였다.
[실시예 1]
폴리염화비닐(PVC) 수지(한화케미칼 사, 상품명 P-700) 100 중량부에 대하여, 수산화마그네슘 8 중량부, 카본블랙 2 중량부, 제조예 1의 표면개질된 산화아연 나노입자 및 표면개질된 은-아연 제올라이트 10 중량부(표면개질된 산화아연 나노입자 : 표면개질된 은-아연 제올라이트의 중량비 8 : 2), 탄산칼슘 30 중량부, 이산화티탄 15 중량부, 틴 머캡타이드계 안정제(KD Chem 사, 상품명 DMT-1800) 5 중량부, 가공조제(LG Chem 사, 상품명 PA950) 3 중량부, 및 억연제(K-TOP 사) 5 중량부의 조성 및 함량으로 구성된 PVC 조성물을 통상적인 방법으로 가공하여 항균 PVC 패널 샘플을 제조하였다.
[특성 평가 방법]
1) 가소제 검출 시험: KS M 1991:2016 (GC/MS)에 의거하여 측정하였으며, 디(에틸헥실)프탈레이트(DEHP), 디-n-옥틸프탈레이트(DNOP), 디-n-부틸프탈레이트(DBP), 부틸벤질프탈레이트(BBP), 디이소노닐프탈레이트(DINP), 디에틸프탈레이트(DEP) 및 디이소부틸프탈레이트(DIBP)에 대하여 검출 시험하였다.
2) 연기 밀도 시험: ISO 5659(heat flux: 2.5 kW/㎡)에 의거하여 측정하였다.
3) 방염 시험: KOFEIS 1001에 의거하여 측정하였다.
4) 오염물질 방출 시험: 건축자재 오염물질 방출시험 관련 지침에 따라 시료를 재취하고 총휘발성유기화합물(TVOC), 톨루엔 및 폼알데히드의 방출량(㎎/(㎡h))을 측정하였다.
5) 항균성 실험: ISO 22196 : 2011에 의거하여 항균성을 실험하였다.
상세하게, 가로세로 각 50 ㎜ 크기의 패널 샘플에 하기 균주 1~5를 1.4 × 104 CFU/㎠로 접종한 후 (35±1)℃, 상대습도 90%에서 24시간 동안 배양하여 최종 세균수 및 항균활성치 로그(log)를 측정하였다. 이때, 항균활성치 값은 log(B/A)로 계산하였으며, A는 24시간 후 패널 샘플의 균수이고, B는 24시간 후 대조군(blank)의 균수이다.
그 결과를 하기 표 2 및 도 2 내지 6에 나타내었다.
균주 1: 황색포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538P)
균주 2: 대장균(Escherichia coli ATCC 8739)
균주 3: 페렴간균(Klebsiella pneumoniae ATCC 4352)
균주 4: 메티실린 내성 황색포도상구균(methicillin resistant Staphylococcus aureus- ATCC 33591)
균주 5: 녹농균(Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853)
시험항목 기준 시험 결과
가소제 검출
시험 		DEHP - 검출안됨 (검출한계 0.005%)
BBP - 검출안됨 (검출한계 0.005%)
DBP - 검출안됨 (검출한계 0.005%)
DIBP - 검출안됨 (검출한계 0.005%)
DNOP - 검출안됨 (검출한계 0.005%)
DINP - 검출안됨 (검출한계 0.005%)
DEP - 검출안됨 (검출한계 0.005%)
연기밀도시험 Dm(corr) 400 이하 342.4
방염
시험 		잔염시간 5초 이내 0
잔신시간 20초 이내 0
탄화면적 40 ㎠ 이내 22.7
탄화길이 20 ㎝ 이내 6.0
오염
물질
방출
시험 		TVOC 4.0 이하 0.007
톨루엔 0.08 이하 불검출 (검출한계 0.0005)
폼알데히드 0.02 이하 불검출 (검출한계 0.0005)
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 항균 PVC 패널은 뛰어난 방염 성능을 가지며, 가소제 및 휘발성유기화합물(VOC) 등이 방출되지 않아 매우 친환경적인 것을 확인할 수 있었다.
blank 패널 샘플
균주 1 초기 균수 (CFU/㎠) 1.4 × 104
24시간 후 균수 (CFU/㎠) 2.5 × 104 < 0.63
항균활성치 - 4.5
균주 2 초기 균수 (CFU/㎠) 1.4 × 104
24시간 후 균수 (CFU/㎠) 1.1 × 106 < 0.63
항균활성치 - 6.2
균주 3 초기 균수 (CFU/㎠) 1.4 × 104
24시간 후 균수 (CFU/㎠) 2.6 × 105 < 0.63
항균활성치 - 5.6
균주 4 초기 균수 (CFU/㎠) 1.4 × 104
24시간 후 균수 (CFU/㎠) 6.9 × 104 < 0.63
항균활성치 - 5.0
균주 5 초기 균수 (CFU/㎠) 1.4 × 104
24시간 후 균수 (CFU/㎠) 2.6 × 105 < 0.63
항균활성치 - 5.6
또한, 상기 표 2 및 도 2 내지 6에 나타난 바와 같이, 본 발명의 항균 PVC 패널은 균주 1 내지 5의 모든 세균에 대하여 매우 뛰어난 항균 성능을 가짐을 확인할 수 있었다.
[실시예 2 내지 5]
PVC 조성물 내 각 성분의 함량을 하기 표 3에 기재된 것과 같이 달리한 것 외 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[비교예 1]
제조예 1의 표면개질된 산화아연 나노입자 및 표면개질된 은-아연 제올라이트 대신 표면개질 하지 않은 산화아연 나노입자 80 중량% 및 은-아연 제올라이트 20 중량%를 포함하는 항균 입자 혼합물(Sinanen Zeomic 사, 상품명 Zeomic X-type Mixture)을 그대로 사용하였다.
[비교예 2 및 3]
PVC 조성물 내 각 성분의 조성 및 함량을 하기 표 3에 기재된 것과 같이 달리한 것 외 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
phr 실시예
1 		실시예
2 		실시예
3 		실시예
4 		실시예
5 		비교예
1 		비교예
2 		비교예
3
PVC 100 (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동)
Mg(OH) 2 8 0.1 1 30 50 8 10 10
카본블랙 2 0.01 0.1 5 10 2 - -
ZnO 8 0.1 2 20 40 8 - 8
Ag-Zn 제올라이트 2 0.1 0.5 5 10 2 - 2
CaCO 3 30 (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동)
TiO 2 15 (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동)
안정제 5 (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동)
가공조제 3 (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동)
억연제 5 (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동) (좌동)
하기 표 4에 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1 내지 3에서 각각 제조된 패널 샘플의 가공성, 방염 시험 및 항균활성치 시험 결과를 나타내었다.
시험항목 실시예
1 		실시예
2 		실시예
3 		실시예
4 		실시예
5 		비교예
1 		비교예
2 		비교예
3
압출 성형
가공성 		우수 우수 우수 중간 불량 불량 우수 우수
방염 잔염시간 0 3.6 0 0 시험 불가 시험 불가 0 0
잔신시간 0 14 4 0 3 2
탄화면적 22.7 57.2 31.4 16.5 28.4 27.0
탄화길이 6.0 13.3 8.1 4.2 7.3 6.9
항균 균주1 4.5 2.1 3.8 4.5 시험 불가 시험 불가 (균수 증가) 4.2
균주2 6.2 2.5 5.4 6.4 (균수 증가) 6.0
그 결과, 상기 표 3 및 4에 나타난 바와 같이, 수산화마그네슘 1~30 중량부, 카본블랙 0.1~5 중량부, 표면개질된 산화아연 1~30 중량부 및 표면개질된 은-아연 제올라이트 0.5~5 중량부의 범위로 첨가된 실시예 1, 3 및 4의 경우 방염성 및 항균성이 우수하였으며, 특히 수산화마그네슘 3~10 중량부, 카본블랙 0.3~3 중량부, 표면개질된 산화아연 5~15 중량부 및 표면개질된 은-아연 제올라이트 1~3 중량부의 범위로 첨가된 실시예 1이 가공성이 우수하면서도 방염성 및 항균성이 모두 우수한 특성을 보였다. 반면 실시예 3은 실시예 1 대비 방염성이 다소 저하되었고, 실시예 4는 가공성이 다소 저하되는 단점이 있었다.
한편, 상기 함량 범위 미만으로 각 성분이 첨가된 실시예 2의 경우 방염성 및 항균성이 모두 실시예 1 대비 좋지 않았으며, 상기 함량 범위 초과로 각 성분이 첨가된 실시예 5의 경우 가공성이 크게 저하되어 패널 성형이 불가하였다.
또한, 표면개질되지 않은 산화아연 및 은-아연 제올라이트 혼합 분말을 첨가한 비교예 1의 경우 가공성이 크게 저하되어 패널 성형이 불가하였다.
비교예 2의 경우 카본블랙 없이 수산화마그네슘만 첨가됨에 따라 방염성이 다소 저하되었으며, 표면개질되지 않은 산화아연 및 은-아연 제올라이트 혼합 분말이 첨가되지 않음에 따라 항균 성능을 보이지 않았다.
비교예 3의 경우 카본블랙 없이 수산화마그네슘만 첨가됨에 따라 방염성이 다소 저하되었다.
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (6)

  1. 폴리염화비닐(PVC), 금속수산화물계 입자, 카본블랙, 표면개질된 산화아연 나노입자, 은-아연 제올라이트, 충전제 및 안료를 포함하는 배합 조성물을 압출성형하여 제조된 항균 폴리염화비닐 패널로,
    상기 표면개질된 산화아연 나노입자는 티올기 함유 실란계 화합물로 표면이 코팅된 것이고,
    상기 티올기 함유 실란계 화합물은 분자 내에 2개 이상의 알콕시시릴기를 갖는 올리고머형 화합물인, 항균 폴리염화비닐 패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속수산화물계 입자는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 또는 이들의 혼합물인, 항균 폴리염화비닐 패널.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 티올기 함유 실란계 화합물은 티올기 당량이 100 내지 1,000 g/mol인, 항균 폴리염화비닐 패널.
  6. 폴리염화비닐(PVC), 금속수산화물계 입자, 카본블랙, 표면개질된 산화아연 나노입자, 은-아연 제올라이트, 충전제 및 안료를 포함하는 배합 조성물을 준비하는 단계; 및
    상기 배합 조성물을 압출성형하는 단계;를 포함하며,
    상기 표면개질된 산화아연 나노입자는 티올기 함유 실란계 화합물로 표면이 코팅된 것이고,
    상기 티올기 함유 실란계 화합물은 분자 내에 2개 이상의 알콕시시릴기를 갖는 올리고머형 화합물인, 항균 폴리염화비닐 패널의 제조 방법.
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