KR102611374B1 - 공기청정기 필터용 항균제 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
개시된 내용은, 증점제를 0.05 내지 5 중량부 포함하여 점도가 250~450cps인 공기청정기 필터용 항균제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이러한 공기청정기 필터용 항균제는 물 35 내지 45 중량부; 증점제 0.05 내지 5 중량부; 바인더 35 내지 45 중량부; 제1 항균물질 4 내지 8 중량부; 및제 2 항균물질 10 내지 15 중량부를 포함하고, 증점제는 sodium;3-[6-[(6-hydroxy-3-methyloxan-2-yl)methoxymethyl]oxan-2-yl]propaneperoxoate 및/또는 magnesium(2+) lithium(1+) sodium bis(oxosilanebis(olate))로 이루어지고, 바인더는 우레탄계 바인더, 라텍스계 바인더 및 아크릴계 바인더 중에서 선택되는 하나 이상의 바인더를 포함하고, 제1 항균물질은 티아벤다졸(thiabendzole)이고, 제2 항균물질은 은계 무기 항균제로 이루어질 수 있다.
이러한 공기청정기 필터용 항균제는 물 35 내지 45 중량부; 증점제 0.05 내지 5 중량부; 바인더 35 내지 45 중량부; 제1 항균물질 4 내지 8 중량부; 및제 2 항균물질 10 내지 15 중량부를 포함하고, 증점제는 sodium;3-[6-[(6-hydroxy-3-methyloxan-2-yl)methoxymethyl]oxan-2-yl]propaneperoxoate 및/또는 magnesium(2+) lithium(1+) sodium bis(oxosilanebis(olate))로 이루어지고, 바인더는 우레탄계 바인더, 라텍스계 바인더 및 아크릴계 바인더 중에서 선택되는 하나 이상의 바인더를 포함하고, 제1 항균물질은 티아벤다졸(thiabendzole)이고, 제2 항균물질은 은계 무기 항균제로 이루어질 수 있다.
Description
공기청정기 필터용 항균제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 미세먼지, 황사 등 대기 오염 문제가 심각해지면서 실내 공기 청정기에 대한 수요가 높아졌다. 공기 청정기와 같은 공기 정화 장치는 다양한 형태의 필터 시스템을 이용하여 공기 중에 포함되어 있는 오염 먼지나 인체에 해로운 유해 물질 등을 여과하여 신선한 공기를 제공할 수 있다.
일반적으로 미세먼지 등의 오염물질은 먼지를 제거하는 에어필터에 의해 여과할 수 있지만, 진드기나 박테리아 등의 미생물은 일반적인 에어필터에 의해 여과되기 어렵다. 이러한 미생물을 여과하기 위해 미세 기공을 갖는 필터를 추가 적용하는 경우 필터 표면에서 미생물이 증식하여 악취를 발생시키는 등의 문제가 생길 수 있다.
따라서, 공기청정기 필터에 사용될 수 있는 항균제의 개발이 필요한 실정이다. 이와 더불어, 공기청정제 필터용 항균제의 수명과 효율을 증가시키기 위해 증점제나 바인더 등에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명은 적절한 점도로 항균제 사용량 대비 항균성이 우수하면서도 항균성의 지속성이 향상된 공기청정제 필터용 항균제를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기청정기 필터용 항균제는, 물 35 내지 45 중량부; 증점제 0.05 내지 5 중량부; 바인더 35 내지 45 중량부; 제1 항균물질 4 내지 8 중량부; 및제 2 항균물질 10 내지 15 중량부를 포함하고, 증점제는 sodium;3-[6-[(6-hydroxy-3-methyloxan-2-yl)methoxymethyl]oxan-2-yl]propaneperoxoate 및/또는 magnesium(2+) lithium(1+) sodium bis(oxosilanebis(olate))로 이루어지고, 바인더는 우레탄계 바인더, 라텍스계 바인더 및 아크릴계 바인더 중에서 선택되는 하나 이상의 바인더를 포함하고, 제1 항균물질은 티아벤다졸(thiabendzole)이고, 제2 항균물질은 은계 무기 항균제로 이루어질 수 있다.
증점제를 0.05 내지 5 중량부 포함하여 항균 물질의 분산도를 적절하게 조절할 수 있다.
바인더를 35 내지 45 중량부 포함하여 항균성의 지속성을 향상시킬 수 있다.
제1 항균물질 4 내지 8 중량부, 제2 항균물질 10 내지 15 중량부를 포함하여 항균성을 향상시킬 수 있다.
규제 대상이 되는 중금속 및 프탈레이트계 물질이 검출되지 않거나 극소량으로 검출된다.
도 1은 실시예 1에 따른 항균제의 사진이다.
도 2는 비교예 1에 따른 항균제의 사진이다.
도 3은 비교예 2에 따른 항균제의 사진이다.
도 4는 항균제를 포함하지 않는 BLANK를 대장균에 대해 항균성능 시험에 따라 24시간 후 촬영한 사진이다.
도 5는 SAMPLE 1에 따른 항균제를 대장균에 대해 항균성능 시험에 따라 24시간 후 촬영한 사진이다.
도 6 항균제를 포함하지 않는 BLANK를 포도상구균에 대해 항균성능 시험에 따라 24시간 후 촬영한 사진이다.
도 7는 SAMPLE 3에 따른 항균제를 포도상구균에 대해 항균성능 시험에 따라 24시간 후 촬영한 사진이다.
도 8 항균제를 포함하지 않는 BLANK를 폐렴균에 대해 항균성능 시험에 따라 24시간 후 촬영한 사진이다.
도 9는 SAMPLE 5에 따른 항균제를 폐렴균에 대해 항균성능 시험에 따라 24시간 후 촬영한 사진이다.
도 2는 비교예 1에 따른 항균제의 사진이다.
도 3은 비교예 2에 따른 항균제의 사진이다.
도 4는 항균제를 포함하지 않는 BLANK를 대장균에 대해 항균성능 시험에 따라 24시간 후 촬영한 사진이다.
도 5는 SAMPLE 1에 따른 항균제를 대장균에 대해 항균성능 시험에 따라 24시간 후 촬영한 사진이다.
도 6 항균제를 포함하지 않는 BLANK를 포도상구균에 대해 항균성능 시험에 따라 24시간 후 촬영한 사진이다.
도 7는 SAMPLE 3에 따른 항균제를 포도상구균에 대해 항균성능 시험에 따라 24시간 후 촬영한 사진이다.
도 8 항균제를 포함하지 않는 BLANK를 폐렴균에 대해 항균성능 시험에 따라 24시간 후 촬영한 사진이다.
도 9는 SAMPLE 5에 따른 항균제를 폐렴균에 대해 항균성능 시험에 따라 24시간 후 촬영한 사진이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시된 내용에 한정되는 것이 아니라 발명의 요지가 변경되지 않는 한, 다양한 형태로 변형될 수 있다.
1. 증점제
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기청정기 필터용 항균제는 증점제를 포함한다.
공기청정기 필터용 항균제의 향균제 사용량 대비 항균 성능을 향상시키기 위해서는 항균제가 포함된 이온교환수의 점도를 적절히 조절할 필요가 있다. 이온교환수의 점도가 지나치게 낮으면 항균물질이 침전되어 항균성이 떨어지게 되고, 점도가 지나치게 높으면 이온교환수의 흐름성이 낮아져 상품성이 떨어지게 된다. 따라서, 이온교환수의 점도는 25℃에서 바람직하게는 250 ~ 450cp일 수 있다.
증점제로는 sodium;3-[6-[(6-hydroxy-3-methyloxan-2-yl)methoxymethyl]oxan-2-yl]propaneperoxoate 및/또는 magnesium(2+) lithium(1+) sodium bis(oxosilanebis(olate))가 사용될 수 있다.
2. 바인더
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기청정기 필터용 항균제의 지속성을 향상시키기 위하여 이온교환수에 바인더가 더 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더는 우레탄계 바인더, 라텍스계 바인더 및 아크릴계 바인더 중에서 선택되는 하나 이상의 바인더를 포함 할 수 있다.
상기 우레탄 바인더는 우레탄 아크릴레이트 올리고머 10 내지 15 중량부, 2,2-Bis(hydroxymethyl)propionic acid 15 내지 20 중량부 및 물 65 내지 85 중량부로 이루어질 수 있다.
상기 바인더의 함량은 35 내지 45 중량부일 수 있다. 바인더 함량이 35 중량부보다 작으면 항균물질이 필터부직포에서 부착되지 못하고 떨어지는 현상이 발생 할 수 있고, 45 중량부보다 높으면 필터내 부직포끼리 분리되는 현상이 발생할 수 있다.
3. 제1 항균물질: 티아벤다졸(thiabendazole)
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기청정기 필터용 항균제는 티아벤다졸(thiabendazole)을 포함한다. 티아벤다졸은 하기의 구조식을 가진다.
[구조식 1]
상기 티아벤다졸은 4 내지 8 중량부로 포함될 수 있다. 티아벤다졸의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우 지나치게 과량 투입되지 않으면서도 항균성을 가질 수 있다.
4. 제2 항균물질: 은계 무기 항균제
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기청정기 필터용 항균제는 은계 무기 항균제를 더 포함할 수 있다.
은계 무기 항균제는 인산과 은(1+), 나트륨, 지르코늄(4+)의 염 (Phosphoric acid, silver(1+) sodium zirconium(4+) salts)일 수 있다.
상기 은계 무기 항균제는 10 내지 15 중량부로 포함될 수 있다. 이 범위에서 지나치게 과량 투입되지 않으면서도 항균성을 가질 수 있다.
[실시예]
[실시예 1]
1) 이온교환수 41.8중량부를 넣고 증점제인 " magnesium(2+) lithium(1+) sodium bis(oxosilanebis(olate))"(원료 제품명 : Laponite RD)를 0.1 중량부를 넣고 완전용해 될때까지 혼합교반을 진행한다.
2) 그 다음 증점제인 "sodium;3-[6-[(6-hydroxy-3-methyloxan-2-yl)methoxymethyl]oxan-2-yl]propaneperoxoate"(CMC)를 0.1 중량부 및 magnesium(2+) lithium(1+) sodium bis(oxosilanebis(olate))(Laponite_RD)를 0.1 중량부를 넣고 완전용해 될 때까지 혼합교반을 진행한다.
3) 그 다음 우레탄 바인더 (원료 제품명 : UW-250) 40 중량부를 넣고 혼합교반을 진행한다.
4) 그 다음 티아벤다졸(thiabendazole)(원료 제품명 : TK-100)을 6 중량부를 넣고 혼합교반을 진행한다.
5) 그 다음 "인산과 은(1+), 나트륨, 지르코늄(4+)의 염 (Phosphoric acid, silver(1+) sodium zirconium(4+) salts)(원료 제품명: AG300) 12 중량부를 넣고 혼합교반을 진행하여 공기청정기 필터용 항균제를 제조하였다.
[비교예 1]
magnesium(2+) lithium(1+) sodium bis(oxosilanebis(olate)와 sodium;3-[6-[(6-hydroxy-3-methyloxan-2-yl)methoxymethyl]oxan-2-yl]propaneperoxoate를 각각 0.01 중량부로 처리한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 공기청정기 필터용 항균제를 제조하였다.
[비교예 2]
magnesium(2+) lithium(1+) sodium bis(oxosilanebis(olate)와 sodium;3-[6-[(6-hydroxy-3-methyloxan-2-yl)methoxymethyl]oxan-2-yl]propaneperoxoate를 각각 10.0 중량부로 처리한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 공기청정기 필터용 항균제를 제조하였다.
[실험예]
[점도]
| 점도(cp) | |
| 실시예 1 | 350 |
| 비교예 1 | 5 |
| 비교예 2 | 10,000 |
실시예 1은 증점제 총 함량이 0.2중량부이고, 이에 따라 점도가 350cp로 나타나 항균물질이 침전되거나 이온교환수의 흐름이 지나치게 높아지는 문제가 발생하지 않았다. 비교예 1은 증점제 총 함량이 0.02중량부이고, 이에 따라 점도가 5cp로 나타나 항균물질이 침전되는 문제가 발생하였다. 비교예 2는 증점제 총 함량이 20 중량부이고, 이에 따라 점도가 10,000cps로 나타나 이온교환수의 흐름성이 낮아 상품성이 떨어지는 문제가 발생하였다.
[유해물질 검출]
(1) 2-octyl-3(2H)-isothiazolone
실시예 1에 따른 공기 청정기 필터용 항균제에 대하여 위해우려제품 함유 화학 물질에 대한 표준시험절차(환경부 고시2015-231호)에 따라 2-octyl-3(2H)-isothiazolone의 함량을 측정하였다.
검출결과 1 mg/kg (0.0001%) 미만으로 검출되었다. 이에 따라 실시예 1의 공기청정기 필터용 항균제는 ~과정에서 발생할 수 있는 2-octyl-3(2H)-isothiazolone이 매우 낮은 수준으로 검출됨을 확인하였다.
[방출량 시험]
(1) 티아벤다졸(thiabendazole)
티아벤다졸(thiabendazole) 함량을 산출하기 위하여 고시(안전확인대상 생활화학제품 시험, 검사 등의 기준 및 방법 등에 관한 규정(국립환경과학원 고시 제2022-26호))에 제시된 절차에 따라 시험하였다.
실시예 1 따른 공기청정기 필터용 항균제가 포함된 3개의 시료를 방출용 지그에 장착할 수 있는 크기(30 cm x 30 cm)로 잘라 이어붙이고 나사를 이용하여 고정하였다. 그리고 고시에 제시된 절차에 따라 방출 유량을 10 m3/min 으로 하여 96시간 연속 가동한 후 필터의 질량을 측정하였다.
초기 함량 측정을 위한 시료는 제품 전체의 질량과 면적을 측정한 후, 초기 함량 분석을 위한 시료로 사용하였다. 제품의 면적은 부직포 한 단의 길이(3.4 cm x 33 cm)에 단의 개수 (200 EA)를 곱하여 22,440 cm2로 산출하였다.
| 시료 | 티아벤다졸 농도(mg/kg) | 필터 질량(g) | 티아벤다졸 함량(mg) | 티아벤다졸 평균 방출량(mg) |
| 초기 시료 1 | 715.8 | 390.1465 | 279.3 | -9.7 |
| 초기 시료 2 | 711.1 | 390.1865 | 277.5 | |
| 초기 시료 3 | 705.1 | 390.1456 | 275.1 | |
| 방출 후 시료 1 | 736.3 | 390.1047 | 286.8 | |
| 방출 후 시료 2 | 747.7 | 388.1001 | 290.2 | |
| 방출 후 시료 3 | 735.2 | 286.1732 | 283.9 |
방출량 확인 결과, 시료 1은 279.3g에서 286.8g으로, 시료 2는 277.5g에서 290.2g으로, 시료 3은 275.1g에서 283.9g으로 티아벤다졸 함량이 변화하는 것을 확인하였다(방출 후 시료에서 오히려 티아벤다졸 함량이 증가하는 것은 실험 오차로 판단된다). 티아벤다졸 평균 방출량(mg)은 -9.7mg으로 나타났다. 시료 전체의 면적이 22,440 cm2인 것을 고려했을 때, 최종 방출량은 0 mg 으로 산출하였다. 따라서 실시예1에 따른 공기청정기 필터용 항균제는 우레탄 바인더 함량이 40 중량부임에 따라 티아벤다졸 방출이 억제됨을 확인하였다.
(2) 은(Ag)
은(Ag) 함량을 산출하기 위하여 고시(안전확인대상 생활화학제품 시험, 검사 등의 기준 및 방법 등에 관한 규정(국립환경과학원 고시 제2022-26호))에 제시된 절차에 따라 시험하였다.
실시예 1 따른 공기청정기 필터용 항균제가 포함된 3개의 시료를 방출용 지그에 장착할 수 있는 크기(30 cm x 30 cm)로 잘라 이어붙이고 나사를 이용하여 고정하였다. 그리고 고시에 제시된 절차에 따라 방출 유량을 10 m3/min 으로 하여 96시간 연속 가동 한 후 필터의 질량을 측정하였다.
초기 함량 측정을 위한 시료는 제품 전체의 질량과 면적을 측정한 후, 초기 함량 분석을 위한 시료로 사용하였다. 제품의 면적은 부직포 한 단의 길이(3.4 cm x 33 cm)에 단의 개수 (200 EA)를 곱하여 22,440 cm2로 산출하였다.
| 시료 | 은(Ag) 농도(mg/kg) | 필터 질량(g) | 은(Ag) 함량 (mg) | 은(Ag) 평균방출량 (mg) |
| 초기 시료 1 | 52.9 | 390.1465 | 20.6 | -0.3 |
| 초기 시료 2 | 62.5 | 390.1865 | 24.4 | |
| 초기 시료 3 | 56.0 | 390.1456 | 21.8 | |
| 방출 후 시료 1 | 51.7 | 390.1047 | 20.2 | |
| 방출 후 시료 2 | 59.2 | 388.1001 | 23.0 | |
| 방출 후 시료 3 | 64.0 | 286.1732 | 24.7 |
방출량 확인 결과, 시료 1은 20.6g에서 20.2g으로, 시료 2는 24.4g에서 23.0g으로 시료3은 21.8g에서 24.7g으로 은(Ag) 함량이 변화하는 것을 확인하였다. 은(Ag) 평균방출량 (mg)은 -0.3mg으로 나타났다. 시료 전체의 면적이 22,440 cm2인 것을 고려했을 때, 최종 방출량은 0 mg으로 산출하였다. 따라서 실시예1에 따른 공기청정기 필터용 항균제는 우레탄 바인더 함량이 40 중량부임에 따라 은(Ag) 방출이 억제됨을 확인하였다.
[항균성능 시험]
실시예 1에 따른 공기정청제 필터용 항균제를 유리용기에 들어갈 수 있을 정도의 크기에 0.4g을 준비한다. 나사식 뚜껑을 가진 용기에 시료를 넣고 고압증기멸균기에서 멸균처리한 후, 접종 균수가 1±3 X 105/ml로 조절된 20배 희석된 Nutrient Broth 접종액 0.2ml를 유리용기 내의 시료에 골고루 살포하여 습윤 시킨다. 접종이 완료된 시료는 온도 37℃로 조절된 배양기에 18시간 배양하고 완료 후 준비된 중화용액 20ml을 유리병에 넣고 심하게 흔들어 접종 균액을 섬유로부터 희석유리시킨 다음 희석액 1 ml를 생균수 측정법으로 측정하여 항균시료와 무처리 시료와의 항균 활성도를 비교 평가한다.
| No. | 대장균(CFU / ml) | 살균감소율(%) | 정균감소율(%) | 시료명 | |
| 접종초기 | 24 hours | ||||
| 1 | 2.7E+04 | 1.5E+06 | - | - | BLANK |
| 2 | 2.7E+04 | 1.0E+01 | 99.96% | 99.99% | SAMPLE 1 |
| 3 | 2.7E+04 | 1.0E+01 | 99.96% | 99.99% | SAMPLE 2 |
| No. |
포도상구균(CFU / ml) | 살균감소율(%) | 정균감소율(%) | 시료명 | |
| 접종초기 | 24 hours | ||||
| 1 | 2.8E+06 | 4.8E+06 | - | - | BLANK |
| 2 | 2.8E+06 | 1.0E+01 | 99.96% | 99.99% | SAMPLE 3 |
| 3 | 2.8E+06 | 1.0E+01 | 99.96% | 99.99% | SAMPLE 4 |
| No. | 폐렴균(CFU / ml) | 살균감소율(%) | 정균감소율(%) | 시료명 | |
| 접종초기 | 24 hours | ||||
| 1 | 6.0E+04 | 3.2E+06 | - | - | BLANK |
| 2 | 6.0E+04 | 1.0E+011 | 99.98% | 99.99% | SAMPLE 5 |
| 3 | 6.0E+04 | 1.0E+01 | 99.98% | 99.99% | SAMPLE 6 |
A : 처리 시험편의 24시간 후 생균 수
B : 미처리 시험편의 접종 직후 생균 수
C : 미처리 시험편의 24시간 후 생균 수
살균감소율 % = [(B-A)/B] X 100
정균감소율 % = [(C-A)/B] X 100
실시예 1에 따른 공기청정기 필터용 항균제를 상기 항균성능 실험에 따라 시험한 결과, 대장균에 대해 살균감소율은 99.96%, 정균감소율은 99.99%로 나타났다(SAMPLE 1 및 2). 포도상구균에 대해 살균감소율은 99.96%, 정균감소율은 99.99%로 나타났다(SAMPLE 3 및 4). 대장균에 대해 살균감소율은 99.98%, 정균감소율은 99.99%로 나타났다(SAMPLE 5 및 6). 이에 따라 제1 항균물질 및 제2 항균물질을 포함하는 실시예에서 각 균에 대해 항균성능이 우수함을 확인하였다.
Claims (3)
- 물 35 내지 45 중량부;
증점제 0.05 내지 5 중량부;
바인더 35 내지 45 중량부;
제1 항균물질 4 내지 8 중량부; 및
제2 항균물질 10 내지 15 중량부를 포함하는 공기청정기 필터용 항균제에 있어서,
상기 증점제는 sodium;3-[6-[(6-hydroxy-3-methyloxan-2-yl)methoxymethyl]oxan-2-yl]propaneperoxoate 및 magnesium(2+) lithium(1+) sodium bis(oxosilanebis(olate))로 이루어지고,
상기 바인더는 우레탄계 바인더이고,
상기 우레탄계 바인더는 우레탄 아크릴레이트 올리고머 5 내지 10 중량부, 2,2-Bis(hydroxymethyl)propionic acid 15 내지 20 중량부 및 물 70 내지 75 중량부로 이루어지고,
상기 제1 항균물질은 티아벤다졸(thiabendzole)이고,
상기 제2 항균물질은 은계 무기 항균제이고,
상기 은계 무기 항균제는 인산과 은(1+), 나트륨, 지르코늄(4+)의 염 (Phosphoric acid, silver(1+) sodium zirconium(4+) salts)인 것을 특징으로 하는 공기청정기 필터용 항균제. - 삭제
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2023
- 2023-06-19 KR KR1020230077842A patent/KR102611374B1/ko active IP Right Grant
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