KR102590818B1 - 비용출성 항균 유리 조성물 및 이를 이용한 항균 유리 분말 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
인체에 무해한 성분으로 이루어지며, 고내구성 및 고내수성을 가져 반영구적으로 항균 기능을 유지할 수 있는 비용출성 항균 유리 조성물 및 이를 이용한 항균 유리 분말 제조 방법에 대하여 개시한다.
아울러, 본 발명은 P2O5의 첨가를 의도적으로 배제하고, 유리 형성제인 SiO2를 주 성분으로 하는 신규한 실리케이트계 항균 유리 조성물에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은 P2O5의 첨가를 의도적으로 배제하고, 유리 형성제인 SiO2를 주 성분으로 하는 신규한 실리케이트계 항균 유리 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 비용출성 항균 유리 조성물 및 이를 이용한 항균 유리 분말 제조 방법에 관한 것이다.
세균, 균류, 박테리아와 같은 미생물은 세면대, 냉장고 선반, 세탁기 등과 같은 우리의 생활 공간에 편재해 있다. 만일, 미생물이 인체에 들어가게 되면, 이들은 생명을 위협하는 감염의 원인이 될 수 있다.
이와 같이, 환경에 따라 다양한 종류의 균이 존재할 수 있지만, 물 등의 접촉이 잦은 습한 환경에서는 녹농균이 많은 문제가 되고 있다. 이러한 녹농균은 최저 영양 조건에서도 성장이 가능하기 때문에 성장 범위가 매우 넓다. 특히, 병원 내의 습한 환경, 의료 기구들과 심지어 소독용 용액 보관 용기 등 도처에 다양한 종류의 미생물이 존재하고 있으며, 이는 바이오 필름 형성의 주요 원인이기도 하다.
따라서, 세면대, 냉장고 선반, 오븐, 세탁기 등과 같은 생활용품과 더불어, 병원 내의 가구, 의료 기구, 소독용 용액 보관 용기 등에 미생물의 확산을 제어할 수 있는 항균 유리 조성물이 요구된다.
종래에는 몰리브덴 산화물을 항균 유리 조성물에 포함하여, 수분과 몰리브덴 산화물에서 발생된 수소 양이온의 수치를 증가시키는 방법이 사용되었다. 이로 인해, 수용성 매질은 산성환경이 조성되며, 산성환경에 의해 미생물은 사멸하게 된다.
그러나, 종래의 항균 유리 조성물 내에 단일 몰리브덴 산화물을 사용하게 되면, 내수성에 취약하며 산성환경이 조성되어야 하는 문제가 있다.
또한, 충분한 내수성을 확보하기 위하여 항균 유리 조성물 내에 몰리브덴과 은 또는 몰리브덴과 구리가 결합된 복합 산화물을 사용하는 방법이 있다.
그러나, 항균 유리 조성물 내에 복합 산화물을 포함할 경우에는 몰리브덴의 비율이 감소되며, 이에 따라 수용성 매질의 산성환경을 조성하기 어려워 항균성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 각 성분 및 이의 성분비의 조절을 통하여 비용해성을 갖는 것에 의해 항균력에 대해 반영구적인 지속성을 확보하는 것이다.
아울러, 본 발명의 목적은 인체에 무해한 성분으로 이루어지며, 고내구성 및 고내수성을 가져 반영구적으로 항균 기능을 유지하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 물이 존재하는 습한 환경에서 주요 발생균으로 문제가 되고 있는 녹농균을 효과적으로 제거할 수 있는 항균력을 확보하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 비용출성 항균 유리 조성물은 신규의 실리케이트계 유리 조성물로서 고내구성 및 고내수성을 가져 반영구적으로 항균 기능을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 비용출성 항균 유리 조성물은 항균제가 분해되면서 항균력을 발현시키는 것이 아니라 항균성을 갖는 금속이온이 유리의 표면 전하를 양의 전하를 띄게 해 음의 전하를 띄는 세균을 끌어당겨 세균이 성장할 수 없도록 하는 메커니즘이므로, 반영구적인 항균력을 확보할 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명의 비용출성 항균 유리 조성물을 플라스틱 사출품의 첨가제로 활용할 시, 대장균 및 황색포도상구균에 대한 우수한 항균력을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 물이 존재하는 습한 환경에서 주요 발생균으로 문제가 되고 있는 녹농균에 대해서도 효과적으로 제거하는 것이 가능해질 수 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 비용출성 항균 유리 조성물은 SiO2 및 B2O3 합산으로 30 ~ 70 중량%, Na2O 및 K2O 합산으로 5 ~ 30 중량%, ZnO, CaO 및 CeO2 합산으로 20 ~ 50 중량%, CuO 및 Fe2O3 합산으로 1 ~ 20 중량% 및 Ag3PO4 및 AgNO3 중 1종 이상 0.1 ~ 2 중량%를 포함한다.
여기서, SiO2 및 B2O3는 항균력을 발현하는 직접적인 성분은 아니지만, 유리 표면에 OH기의 형성을 최소화할 수 있는 수준의 성분비로 SiO2 및 B2O3가 포함되어야 한다.
이를 위해, B2O3는 SiO2의 함량보다 적게 첨가되는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게, B2O3는 25 중량% 이하로 첨가되고, SiO2는 30 ~ 60 중량%로 첨가되어야 한다.
본 발명에 따른 비용출성 항균 유리 조성물 및 이를 이용한 항균 유리 분말 제조 방법은 인체에 무해한 성분으로 이루어지며, 고내구성 및 고내수성을 가져 반영구적으로 항균 기능을 유지할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 비용출성 항균 유리 조성물은 유리 형성제인 SiO2가 주 성분으로 첨가됨과 더불어, 유리 내에 첨가된 ZnO, CaO, CuO, Fe2O3, Ag3PO4, AgNO3 등의 항균성을 갖는 금속이온이 유리의 표면 전하(제타 포텐셜)를 양의 전하를 띄게 한다. 이로 인해, 통상적으로 음의 전하를 띄는 세균을 끌어당겨 세균이 성장할 수 없는 전하 분위기를 조성해 균을 사멸시킬 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명의 비용출성 항균 유리 조성물을 플라스틱 사출품의 첨가제로 활용할 시, 대장균 및 황색포도상구균에 대한 우수한 항균력을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 물이 존재하는 습한 환경에서 주요 발생균으로 문제가 되고 있는 녹농균에 대해서도 효과적으로 제거하는 것이 가능해질 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비용출성 항균 유리 분말 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 비용출성 항균 유리 조성물 및 이를 이용한 항균 유리 분말 제조 방법을 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 비용출성 항균 유리 조성물은 각 성분 및 이의 성분비의 조절을 통하여 비용해성을 갖는 것에 의해 항균력에 대해 반영구적인 지속성을 확보하였다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 비용출성 항균 유리 조성물은 인체에 무해한 성분으로 이루어지며, 고내구성 및 고내수성을 가져 반영구적으로 항균 기능을 유지할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 비용출성 항균 유리 조성물은 항균제가 분해되면서 항균력을 발현시키는 것이 아니라 항균성을 갖는 금속이온이 유리의 표면 전하를 양의 전하를 띄게 해 음의 전하를 띄는 세균을 끌어당겨 세균이 성장할 수 없도록 하는 메커니즘이므로, 반영구적인 항균력을 확보할 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명의 비용출성 항균 유리 조성물을 플라스틱 사출품의 첨가제로 활용할 시, 대장균 및 황색포도상구균에 대한 우수한 항균력을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 물이 존재하는 습한 환경에서 주요 발생균으로 문제가 되고 있는 녹농균에 대해서도 효과적으로 제거하는 것이 가능해질 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 비용출성 항균 유리 조성물은 SiO2 및 B2O3 합산으로 30 ~ 70 중량%, Na2O 및 K2O 합산으로 5 ~ 30 중량%, ZnO, CaO 및 CeO2 합산으로 20 ~ 50 중량%, CuO 및 Fe2O3 합산으로 1 ~ 20 중량% 및 Ag3PO4 및 AgNO3 중 1종 이상 0.1 ~ 2 중량%를 포함한다.
여기서, SiO2 및 B2O3는 항균력을 발현하는 직접적인 성분은 아니지만, 유리 표면에 OH기의 형성을 최소화할 수 있는 수준의 성분비로 SiO2 및 B2O3가 포함되어야 한다.
이를 위해, B2O3는 SiO2의 함량보다 적게 첨가되는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게, B2O3는 25 중량% 이하로 첨가되고, SiO2는 30 ~ 60 중량%로 첨가되어야 한다.
즉, 본 발명에 따르면, 유리가 되기 위해서는 유리 형성제가 필수적으로 포함되게 된다. 또한, 유리를 용융하는 조건(약 900 ~ 1600℃)에서 유리가 쉽게 구현되기 위해서는 유리 형성제를 균질하고 비정질 형태로 용융시키기 위한 수식산화물을 포함하게 된다.
상업적으로 가장 많이 사용되는 유리 형성제는 SiO2, B2O3, P2O5가 대표적인데, 다량의 B2O3 및 P2O5로 구성된 유리의 경우에는 흡습성이 강해져 표면에는 공기 중 수분에서 유래하는 OH기가 많이 흡착되어 표면 전하가 음의 전하를 띄게 된다. 이렇게 되면, 유리의 항균력을 저해하는 요소로 작용한다.
따라서, 본 발명은 P2O5의 첨가를 의도적으로 배제하고, 유리 형성제인 SiO2를 주 성분으로 하는 신규한 실리케이트계 항균 유리 조성물을 개발한 것이다.
아울러, 본 발명은 ZnO, CaO, CuO, Fe2O3, Ag3PO4, AgNO3 등의 항균성을 갖는 금속이온을 포함한다. ZnO, CaO, CuO, Fe2O3, Ag3PO4, AgNO3 등의 성분들은 항균력을 발휘함과 더불어, 유리 형성제를 도와 유리의 구조를 단단하게 하여 그 내구성을 향상시키는 역할을 함께 수행하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 비용출성 항균 유리 조성물은 유리 형성제인 SiO2가 주 성분으로 첨가됨과 더불어, 유리 내에 첨가된 ZnO, CaO, CuO, Fe2O3, Ag3PO4, AgNO3 등의 항균성을 갖는 금속이온이 유리의 표면 전하(제타 포텐셜)를 양의 전하를 띄게 한다. 이로 인해, 통상적으로 음의 전하를 띄는 세균을 끌어당겨 세균이 성장할 수 없는 전하 분위기를 조성해 균을 사멸시킬 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 비용출성 항균 유리 조성물의 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
SiO2 및 B2O3는 유리화가 가능하게 하는 유리형성제로서, 유리의 구조적인 골격의 역할을 하는 핵심적인 성분이다. 또한, SiO2는 항균력을 발현하는 직접적인 성분으로 작용하지는 않으나, 대표적인 유리형성제인 P2O5 대비 유리 표면에 OH기를 덜 형성시켜 유리 내의 금속 이온으로 야기되는 유리 표면을 양의 전하로 띠게 하는데 유리하다.
이러한 SiO2 및 B2O3는 합산으로 본 발명에 따른 항균 유리 조성물 전체 중량의 30 ~ 70 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위로는 40 ~ 55 중량%를 제시할 수 있다. SiO2 및 B2O3가 합산으로 70 중량%를 초과하여 다량 첨가되면, 유리 용융시 점도가 높아짐에 따라 냉각 과정에서 작업성 및 수율이 저하되는 문제가 있다. 반대로, SiO2 및 B2O3가 합산으로 30 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 유리의 구조가 약화되어 내수성이 저하되는 문제가 있다.
한편, 다량의 B2O3 및 P2O5로 구성된 유리의 경우 흡습성이 강해져 표면에는 공기 중 수분에서 유래하는 OH기가 많이 흡착되어 표면 전하가 음의 전하를 띄게 된다. 이렇게 되면, 유리의 항균력을 저해하는 요소로 작용한다. 따라서, 본 발명은 P2O5의 첨가를 의도적으로 배제하고, 유리 형성제인 SiO2를 주 성분으로 하는 신규한 실리케이트계 항균 유리 조성물을 개발한 것이다.
즉, SiO2의 경우 유리의 구조를 강화시키는 역할을 하지만, 단일 성분으로 유리형성제의 역할로 사용할 경우 용융시 점도가 너무 높아져 균질한 유리를 제작하기에는 매우 높은 용융온도가 필요하다. 따라서, 유리의 내수성을 약화시키지 않는 범위 내에서 B2O3를 함께 첨가시켜 용융물의 점도를 떨어뜨리고 유리 제조에 대한 작업성 및 수율을 향상시킬 수 있다.
이러한 SiO2 및 B2O3는 항균력을 발현하는 직접적인 성분은 아니지만, 유리 표면에 OH기의 형성을 최소화할 수 있는 수준의 성분비로 SiO2 및 B2O3가 포함되어야 한다.
만일, B2O3가 25 중량%를 초과하여 다량 첨가되면 유리의 내수성이 떨어져 물속에서 용출이 쉽게 발생하게 되며, SiO2 보다 함량이 많게 되면 대기 중에서도 유리 표면에 OH기가 쉽게 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명에서, SiO2는 B2O3의 함량보다 높은 함량으로 첨가되는 것이 바람직하며, 이는 SiO2의 첨가량이 B2O3의 첨가량보다는 높아야 내수성 확보에 유리하고, 유리 표면에 형성되는 OH기가 최소화될 수 있기 때문이다.
이를 위해, B2O3는 본 발명에 따른 항균 유리 조성물 전체 중량의 25 중량%로 첨가되고, SiO2는 본 발명에 따른 항균 유리 조성물 전체 중량의 30 ~ 60 중량%로 첨가되는 것이 보다 바람직하다.
Na2O, K2O와 같은 알칼리 산화물(alkali oxide)은 유리 조성 내에서 비가교 결합을 하는 망목수식제의 역할을 하는 산화물이다. 이러한 성분들은 단독으로는 유리화가 불가능하지만, SiO2 및 B2O3 등과 같은 유리형성제와 일정한 비율로 혼합하면 유리화가 가능해진다. 상기 성분들 가운데 한가지 성분만이 유리 조성물에 포함되면, 유리화가 가능한 영역 내에서는 유리의 내구성을 약화시킬 수 있다. 하지만, 2가지 성분이 함께 유리 조성에 포함되면 비율에 따라 유리의 내구성이 다시 향상되기도 한다. 이를 혼합된 알칼리 효과(mixed alkali effect)라 한다.
따라서, Na2O 및 K2O는 합산으로 본 발명에 따른 항균 유리 조성물 전체 중량의 5 ~ 30 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위로는 13 ~ 21 중량%를 제시할 수 있다. Na2O 및 K2O가 합산으로 30 중량%를 초과하여 다량 첨가되면, 유리 조성물의 열 물성이 저하될 수 있다. 반대로, Na2O 및 K2O가 합산으로 5 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 ZnO와 같은 성분의 가수를 제어하기 어려워 항균성이 저하될 수 있다.
ZnO, CaO 및 CeO2는 유리의 구조적인 측면에서 망목형성제와 망목수식제의 역할을 모두 수행하는 성분이다. 또한, 유리 조성의 항균성을 발현하는 중요 성분 가운데 하나이다.
ZnO, CaO 및 CeO2는 합산으로 본 발명에 따른 항균 유리 조성물 전체 중량의 20 ~ 50 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. ZnO, CaO 및 CeO2가 합산으로 20 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 유리 조성의 항균성 발현이 어렵다. 반대로, ZnO, CaO 및 CeO2가 합산으로 50 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 유리 조성의 내구성이나 열 물성이 저하될 수 있다.
항균력(다양한 균에 대한 커버리지)이 위의 3가지 성분들만으로는 충분하지 않다. 즉, ZnO, CaO 및 CeO2는 균에 대해 독성이 그리 강하지 않다. 만일, ZnO, CaO 및 CeO2가 합산으로 50 중량%를 초과하거나, 또는 ZnO, CaO 및 CeO2 중 어느 하나가 30 중량%를 초과할 경우에는 유리화 영역을 벗어나게 된다.
따라서, ZnO, CaO 및 CeO2 각각은 본 발명에 따른 항균 유리 조성물 전체 중량의 30 중량% 이하로 제어해야 균일한 유리를 구현하기 유리하다. 이를 위해, ZnO는 10 ~ 20 중량%로 첨가되고, CaO는 5 ~ 20 중량%로 첨가되고, CeO2는 0.1 ~ 5 중량%로 첨가되는 것이 보다 바람직하다.
CuO 및 Fe2O3는 유리가 자체적으로 항균 효과를 발현할 수 있도록 기능하는 성분이다.
CuO 및 Fe2O3는 합산으로 본 발명에 따른 항균 유리 조성물 전체 중량의 1 ~ 20 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. CuO 및 Fe2O3가 합산으로 1 중량% 미만으로 첨가되면 유리의 항균성이 저하될 수 있다. 반대로, CuO 및 Fe2O3가 합산으로 20 중량%를 초과하여 다량 첨가되면 유리의 내구성이 저하될 수 있다.
만일, CuO의 첨가량이 3 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 항균성 발현이 제대로 이루어지지 못할 우려가 있다. 따라서, 항균성 발현을 위해 필수적으로 CuO는 항균 유리 조성물 전체 중량의 3 중량% 이상, 보다 구체적으로는 3 ~ 10 중량%의 함량비로 포함되는 것이 보다 바람직하다.
Ag3PO4 및 AgNO3는 유리 내에 이온 상태로 존재하며, 항균력을 발현하는데 효과적인 성분이다. 특히, Ag3PO4 및 AgNO3는 녹농균에 대한 항균력을 향상시키는데 탁월하다.
Ag3PO4 및 AgNO3 중 1종 이상은 본 발명에 따른 항균 유리 조성물 전체 중량의 0.1 ~ 2 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. Ag3PO4 및 AgNO3 중 1종 이상이 0.1 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 유리의 항균성 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, Ag3PO4 및 AgNO3 중 1종 이상이 2 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 은 금속의 석출로 유리화를 불안정하게 할 우려가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 비용출성 항균 유리 분말 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비용출성 항균 유리 분말 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 비용출성 항균 유리 분말 제조 방법은 혼합 단계(S110), 용융 단계(S120), 냉각 단계(S130) 및 분쇄 단계(S140)를 포함한다.
혼합
혼합 단계(S110)에서 SiO2 및 B2O3 합산으로 30 ~ 70 중량%, Na2O 및 K2O 합산으로 5 ~ 30 중량%, ZnO, CaO 및 CeO2 합산으로 20 ~ 50 중량%, CuO 및 Fe2O3 합산으로 1 ~ 20 중량% 및 Ag3PO4 및 AgNO3 중 1종 이상 0.1 ~ 2 중량%로 혼합하고 교반하여 항균 유리 조성물을 형성한다.
여기서, B2O3는 SiO2의 함량보다 적게 첨가하는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게, B2O3는 25 중량% 이하로 첨가하고, SiO2는 30 ~ 60 중량%로 첨가한다.
또한, Na2O 및 K2O는 각각은 20 중량% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.
아울러, ZnO는 10 ~ 20 중량%로 첨가하고, CaO는 5 ~ 20 중량%로 첨가하고, CeO2는 0.1 ~ 5 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, CuO는 3 ~ 10 중량%로 첨가하는 것이 보다 바람직하다.
용융
용융 단계(S120)에서는 항균 유리 조성물을 용융시킨다.
본 단계에서, 용융은 1,200 ~ 1,300℃에서 1 ~ 60분 동안 실시하는 것이 바람직하다. 용융 온도가 1,200℃ 미만이거나, 용융 시간이 1분 미만일 경우에는 항균 유리 조성물이 완전히 용용되지 못하여 유리 용융물의 불혼화를 발생시키는 문제가 있다. 반대로, 용융 온도가 1,300℃를 초과하거나, 용융 시간이 60분을 초과할 경우에는 과도한 에너지 및 시간이 필요하므로 경제적이지 못하다.
냉각
냉각 단계(S130)에서는 용융된 항균 유리 조성물을 상온까지 냉각한다.
본 단계에서, 냉각은 노냉(cooling in furnace) 방식으로 수행되는 것이 바람직하다. 공냉 또는 수냉을 적용할 경우에는 항균 유리의 내부응력이 심하게 형성되어 경우에 따라서는 크랙이 발생할 수 있는 바, 냉각은 노냉이 바람직하다.
분쇄
분쇄 단계(S140)에서는 냉각된 항균 유리를 분쇄한다. 이때, 분쇄는 건식 분쇄기를 이용하는 것이 바람직하다.
이러한 분쇄에 의해, 항균 유리가 미세하게 분쇄되어 항균 유리 분말이 제조된다. 이러한 항균 유리 분말은 30㎛ 이하의 평균 직경을 갖는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위로는 15 ~ 25㎛의 평균 직경을 제시할 수 있다.
상기의 과정(S110 ~ S140)에 의해 본 발명의 실시예에 따른 비용출성 항균 유리 분말이 제조될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 항균 유리 분말 제조
실시예 1
표 1에 기재된 조성을 갖는 항균 유리 조성물을 전기로에서 1,250℃의 온도로 용융시킨 후, 스테인리스(stainless steel) 강판에 공냉 방식으로 글래스 벌크 형태로 냉각하여 컬릿(cullet) 형태의 항균 유리를 얻었다. 이후, 항균 유리를 건식분쇄기(ball mill)로 분쇄한 후, 400 메쉬 시브에 통과시켜 D90 평균 입경이 20㎛인 항균 유리 분말을 제조하였다.
여기서, Na2O, K2O, CaO의 원재료는 각각 Na2CO3, K2CO3, CaCO3를 사용하였고, 이를 제외한 나머지 성분은 표 1에 기재된 것과 동일한 것을 사용하였다.
실시예 2
표 1에 기재된 조성을 갖는 항균 유리 조성물을 전기로에서 1,260℃의 온도로 용융시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 D90 평균 입경이 17㎛인 항균 유리 분말을 제조하였다.
실시예 3
표 1에 기재된 조성을 갖는 항균 유리 조성물을 전기로에서 1,240℃의 온도로 용융시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 D90 평균 입경이 18㎛인 항균 유리 분말을 제조하였다.
비교예 1
표 1에 기재된 조성을 갖는 항균 유리 조성물을 전기로에서 1,260℃의 온도로 용융시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 D90 평균 입경이 21㎛인 항균 유리 분말을 제조하였다.
[표 1] (단위 : 중량%)
2. 항균도 측정
표 2는 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 따라 제조된 항균 유리 분말의 항균도 측정 결과를 나타낸 것이다. 이때, 각 항균 유리 분말의 항균도를 확인하기 위해 ASTM E2149-13a, 진탕플라스크법으로 황색포도상구균 및 대장균에 대한 항균활성치를 측정하였다. 또한, 폐렴균 및 녹농균에 대한 항균력도 추가 평가하였다.
[표 2]
표 1 및 표 2에 도시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 항균 유리 분말은 99% 이상의 항균도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 항균 유리 분말은 상온수 32시간 침지 후의 pH 값이 초기 값과 거의 유사하였다.
반면, 비교예 1에 따라 제조된 항균 유리 분말은 대략 95.0% 이하의 항균도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 1에 따라 제조된 항균 유리 분말은 상온수 32시간 침지 후의 pH 값이 7.70으로 측정되어, 초기값과 큰 차이를 나타내는 것을 확인하였다.
3. 사출품 제조
실시예 4
실시예 1에 따라 제조된 항균 유리 분말 3 중량% 및 PP(Polypropylene) 수지 97 중량%를 혼합한 후 사출 성형기를 이용하여 사출 성형하여 200mm(가로), 100mm(세로) 및 3mm(두께)의 사출품을 제조하였다.
비교예 2
비교예 1에 따라 제조된 항균 유리 분말 3 중량% 및 PP(Polypropylene) 수지 97 중량%를 혼합한 후 사출 성형기를 이용하여 사출 성형하여 200mm(가로), 100mm(세로) 및 3mm(두께)의 사출품을 제조하였다.
비교예 3
항균 유리 분말을 첨가하는 것 없이 PP(Polypropylene) 수지만을 사출 성형기를 이용하여 사출 성형하여 200mm(가로), 100mm(세로) 및 3mm(두께)의 사출품을 제조하였다.
4. 항균력 측정
표 3은 실시예 4 및 비교예 2 ~ 3에 따라 제조된 사출품에 대한 항균력 측정 결과를 나타낸 것이다. 이때, 각 사출품에 대한 항균력을 확인하기 위해 항균규격시험법인 JIS Z 2801, 필름부착법으로 황색포도상구균 및 대장균에 대한 항균활성치를 측정하였다. 또한, 폐렴균 및 녹농균에 대한 항균력도 추가 평가하였다.
여기서, 항균활성치는 아래의 환산법에 의거하여 평가하였다.
항균활성치 항균력
2.0 이상 99.0%
3.0 이상 99.9%
4.0 이상 99.99%
[표 3]
표 3에 도시된 바와 같이, 실시예 4에 따라 제조된 사출품은 항균활성치 4.0 이상으로 측정되어, 항균력 99.99%를 나타내는 것을 확인하였다.
반면, 비교예 2 ~ 3에 따라 제조된 사출품은 항균활성치가 2.0 미만으로 측정되어 항균력 99% 미만을 나타내었다.
위의 실험 결과를 토대로, 실시예 4에 따라 제조된 사출품이 비교예 2 ~ 3에 따라 제조된 사출품에 비하여 우수한 항균력을 나타내는 것을 확인하였다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
S110 : 혼합 단계
S120 : 용융 단계
S130 : 냉각 단계
S140 : 분쇄 단계
S120 : 용융 단계
S130 : 냉각 단계
S140 : 분쇄 단계
Claims (12)
- SiO2 및 B2O3 합산으로 30 ~ 70 중량%;
Na2O 및 K2O 합산으로 5 ~ 30 중량%;
ZnO 10 ~ 20 중량%;
CaO 5 ~ 20 중량%;
CeO2 0.1 ~ 5 중량%;
CuO 및 Fe2O3 합산으로 1 ~ 20 중량%; 및
Ag3PO4 및 AgNO3 중 1종 이상 0.1 ~ 2 중량%;를 포함하는
비용출성 항균 유리 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 B2O3는
상기 SiO2의 함량보다 적게 첨가된 비용출성 항균 유리 조성물.
- 제2항에 있어서,
상기 B2O3는
25 중량% 이하로 첨가된 비용출성 항균 유리 조성물.
- 제2항에 있어서,
상기 SiO2는
30 ~ 60 중량%로 첨가된 비용출성 항균 유리 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 Na2O 및 K2O는 각각은
20 중량% 이하로 첨가된 비용출성 항균 유리 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 CuO는
3 ~ 10 중량%로 첨가된 비용출성 항균 유리 조성물.
- SiO2 및 B2O3 합산으로 30 ~ 70 중량%, Na2O 및 K2O 합산으로 5 ~ 30 중량%, ZnO 10 ~ 20 중량%, CaO 5 ~ 20 중량%, CeO2 0.1 ~ 5 중량%, CuO 및 Fe2O3 합산으로 1 ~ 20 중량% 및 Ag3PO4 및 AgNO3 중 1종 이상 0.1 ~ 2 중량%로 혼합하고 교반하여 항균 유리 조성물을 형성하는 단계;
상기 항균 유리 조성물을 용융시키는 단계;
상기 용융된 항균 유리 조성물을 냉각하는 단계; 및
상기 냉각된 항균 유리를 분쇄하는 단계;
를 포함하는 비용출성 항균 유리 분말 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 B2O3는
상기 SiO2의 함량보다 적게 첨가하는 비용출성 항균 유리 분말 제조 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 B2O3는
25 중량% 이하로 첨가하는 비용출성 항균 유리 분말 제조 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 SiO2는
30 ~ 60 중량%로 첨가하는 비용출성 항균 유리 분말 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 Na2O 및 K2O는 각각은
20 중량% 이하로 첨가하는 비용출성 항균 유리 분말 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 CuO는
3 ~ 10 중량%로 첨가하는 비용출성 항균 유리 분말 제조 방법.
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