상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 (a) 화학식 1로 표기되는 이소티아졸론 화합물, (b) 황산 및 (c) 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 안정화된 이소티아졸론 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서 R1및 R2는 각각 서로 같거나 다른 것으로써 수소원자, 할로겐 원자, C1내지 C4의 알킬기이거나 또는 R1및 R2가 고리화된 알릴기이고; R3은 수소원자; 할로겐원자 또는 하이드록시기로 치환되거나 치환되지 않은 C1내지 C10알킬기; 할로겐 원자로 치환되거나 치환되지 않은 C2내지 C10알케닐기; 할로겐 원자로 치환되거나 치환되지 않은 C2내지 C10의 알키닐기; 또는 할로겐원자, C1내지 C10알킬기 또는 C2내지 C9알콕시기로 치환되거나 치환되지 않은 아랄킬기이다.
또한 본 발명은 이소티아졸론 화합물에 안정화제를 혼합하여 이소티아졸론을 안정화시키는 이소티아졸론 안정화 방법에 있어서, 상기 이소티아졸론은 하기 화학식 1로 표현되는 화합물이고, 상기 안정화제는 황산인 것을 특징으로 하는 이소티아졸론 안정화 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 박테리아 및/또는 곰팡이 및/또는 조류에 의한 오염 가능성이 있거나 오염된 영역에 살균제 조성물을 투입하여 박테리아 및/또는 곰팡이 및/또는 조류를 사멸시키거나 생장을 억제하는 살균방법에 있어서, (a) 화학식 1로 표기되는 이소티아졸론 화합물, (b) 황산 및 (c) 용매를 포함하는 안정화된 이소티아졸론 용액을 투입하는 것을 특징으로 하는 살균방법을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 발명자들은 상기 종래의 이소티아졸론의 안정화 방법에 따른 제반 문제점을 해결하고자 노력한 결과 이소티아졸론 화합물을 함유한 조성물에 황산을 안정화제로 첨가하면 이소티아졸론의 분해를 막을 수 있다는 점에 착안하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 안정화된 이소티아졸론 용액은 상기 화학식 1로 표시되는 이소티아졸론 화합물, 안정화제로 작용하는 황산 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 이소티아졸론 화합물은 상기 화학식 1로 표시될 수 있는 화합물 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이며, 바람직하기로는 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온, 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온, 4,5-디클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온, 5-클로로-2-n-옥틸-4-이소티아졸린-3-온, 4,5-디클로로-2-n-옥틸-4-이소티아졸린-3-온 및 벤조이소티아졸린-3-온으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 좋다. 더욱 바람직하기로는 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온과 4,5-디클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온을 단독으로 사용하거나 또는 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온과 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 혼합물을 사용하는 것이 좋다. 상기에서 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온과 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 혼합물의 경우 바람직한 혼합물의 비는 중량비로 50 : 50 내지 99 : 1 이고, 더욱 바람직한 혼합비는 중량비로 60 : 40 내지 95 : 5 이다.
또한 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온이 주성분이고 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온이 소량 혼합된 혼합물도 매우 바람직한데, 이러한 경우 바람직한 혼합비는 중량비로 99.5 : 0.5 내지 90 : 1이고, 더욱 바람직한 혼합비는 중량비로 98 : 2 내지 96 : 4 이다.
또한 본 발명의 안정화된 이소티아졸론 용액은 안정화제로 사용되는 황산은 고순도의 황산일수록 좋다.
또한 본 발명의 안정화된 이소티아졸론 용액은 용매를 포함하는 바, 상기 용매는 상기 이소티아졸론 화합물과 황산을 효과적으로 분산시킬 수 있는 용매라면 어느 것이든 사용 가능하다. 바람직하기로는 상기 용매가 물인 것이 좋다. 본 발명에서 상기 용매의 사용량은 안정화된 이소티아졸론 용액의 용도에 따라 탄력적으로 달리할 수 있으며, 오직 보관만을 목적으로 하는 경우에는 상기 용매를 포함하지 않을 수도 있다.
본 발명에 따른 안정화된 이소티아졸론 용액은 용도에 따라 농축용액 또는 희석용액으로 제조되고, 대량선적 등과 같은 특정사용의 경우에는 더욱 농축된 용액이 사용될 수 있다. 상기 이소티아졸론 용액에서 상기 구성성분들의 함유량은 상기 화학식 1로 표시되는 이소티아졸론 화합물 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 0.00001 내지 99 중량%, 안정화제가 0.00001 내지 99 중량%, 그리고 용매가 99.99998 중량% 이하이다. 바람직한 조성비는 상기 화학식 1로 표시되는 이소티아졸론 화합물 중에서 선택된 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 0.1 내지 40 중량%, 안정화제가 0.1 내지 99.9 중량%, 용매가 99.8 중량% 이하이다. 가장 바람직한 조성비는 상기 화학식 1로 표시되는 이소티아졸론 화합물 중에서 선택된 단독 또는 2종이상의 혼합물이 1 내지 30 중량%, 안정화제가 5 내지 99 중량%, 용매가 94 중량% 이하이다. 종래의 금속염 안정화제를 사용할 경우의 이소티아졸론 용액이 유효성분인 이소티아졸론의 함량을 최대 14 중량% 함유할 수 있음에 반하여 본 발명의 안정화된 이소티아졸론 용액은 이소티아졸론의 함량을 40 중량% 까지도 함유하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 안정화제의 사용량은 사용조건 및 혼합물내의 이소티아졸론 농도에 따라 변화될 수 있는바, 상기 안정화제는 상기 화학식 1로 표시되는 이소티아졸론에 1 중량부에 대하여 0.01 내지 1000의 중량부로 혼합되는 것이 안정성 면에서나 경제성 면에서 바람직하다. 농축용액의 경우 안정화제는 이소티아졸론에 대하여 1 : 0.02 내지 1 : 50의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하며 그 이상의 안정화제가 사용될 수도 있으나 이는 비경제적이다. 상당히 희석되어진 이소티아졸론 용액(용매 내 약 1 ppm 내지 1 중량% 정도의 농도)의 경우 안정화제는 이소티아졸론에 대하여 1 : 0.1 내지 1 : 20 중량비가 바람직하고, 더욱 바람직하기로는 1 : 0.1 내지 1 : 10 중량비이다.
상기와 같은 본 발명에 따른 안정화된 이소티아졸론 용액은 기존 금속염 안정화제를 사용한 제품보다 대기 중에서 매우 안정하여 제품으로 비교적 장시간 보관하여도 활성성분이 유지되고 침전발생도 적으며, 본 발명에 따른 안정화된 이소티아졸론 용액 유효량을 미생물에 의해 오염되었거나, 오염되기 쉬운 분야에 적용시 우수한 항균력을 나타내고, 제품으로 인한 하드 스케일(Hard Scale)의 형성 요인을 제거하며, 특히 사용후 배출시 기존 금속염 안정화제를 사용한 제품보다 쉽게 분해되어 2차 환경오염을 유발하지 않는다는 장점을 지니고 있다.
즉 상기 안정화된 이소티아졸론 용액은 살균제, 위생제, 청정제, 탈취제, 액체 및 가루비누, 오일 및 그리이스 제거제, 음식처리용 화학제품, 일용화학제품, 음식보존제, 동물사료 보존제, 목제 보존제, 도료, 래주어(lazures), 염색액, 방미제, 병원 및 의료 방부제, 금속작업제, 냉각수, 공기청정제, 석유제조시, 종이처리시, 제지공장 슬라임 방지제, 석유산물, 접착제, 섬유, 안료슬러리, 라텍스, 가죽 및 피혁처리, 석유연료, 세탁소독제, 농경배합사료, 잉크, 채광, 부직포, 석유저장소, 호재, 고무, 제당, 담배, 수영장, 화장품, 화장실용품, 풀, 플라스틱, 카드보오드, 의약품, 화학적화장치, 가정세탁물, 디젤연료첨가제, 왁스, 코오크, 윤활제, 건축용품, 콘크리이트 배합제 또는 광택제에 투입되거나 또는 상기 형태로 제조될 수 있으며, 박테리아 및/또는 곰팡이 및/또는 조류에 의한 오염 가능성이 있거나 오염된 영역 및 기타 바람직하지 않은 미생물이 성장할 수 있는 환경과 접촉하는 유기물 및 수분이 있는 영역 어디에나 사용이 가능하다.
이하 본 발명의 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
하기 실시예 및 비교예에서 제조한 이소티아졸론 용액은 각각 65 ℃ 항온조에 방치한 후 열 안정성을 측정하였으며, 열 안정성 측정에 의한 분해 정도는 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)로 측정하였다. 본 실험에서 65 ℃에서의 열 안정성을 측정하였으나, 일반적으로 65 ℃에서의 하루는 상온에서 1개월과 동일한 안정성 효과를 나타낸다.
[실시예 1]
금속염이 전혀 첨가되지 않은 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 염산염과 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 염산염의 혼합물 25 중량%와 황산을 98 중량% 함유하고 있는 황산수용액 75 중량%를 혼합하여 안정화된 이소티아졸론 용액을 제조하였으며, 제조된 용액의 시간에 따른 침전물 형성 유무는 육안으로 관찰하였다. 시간에 따른 잔류함량(%) 과 침전물 형성에 대한 실험결과는 하기 표 1에 나타내었다.
기간(일) |
초기 |
7 |
10 |
14 |
17 |
24 |
27 |
37 |
41 |
44 |
50 |
잔류량(%) |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
98 |
96 |
92 |
침전량 |
무 |
무 |
무 |
무 |
무 |
무 |
무 |
무 |
무 |
무 |
무 |
[실시예 2]
금속염이 전혀 첨가되지 않은 4,5-디클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 25 중량%와 황산을 98 중량% 함유하는 황산수용액을 75 중량%를 혼합하여 안정화된 이소티아졸론 용액을 제조하였으며, 제조된 용액의 시간에 따른 침전물 형성 유무는 육안으로 관찰하였다. 시간에 따른 잔류함량(%) 과 침전물 형성에 대한 실험결과는 하기 표 2에 나타내었다.
기간(일) |
초기 |
2 |
7 |
10 |
15 |
17 |
20 |
27 |
잔류량(%) |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
침전량 |
무 |
무 |
무 |
무 |
무 |
무 |
무 |
무 |
[실시예 3]
금속염이 전혀 첨가되지 않은 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸론-3-온의 염산염과 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 염산염의 혼합물 25 중량%와 황산 98 중량%를 함유하는 황산수용액 65 중량%와 탈이온수 10 중량%를 혼합하여 안정화된 이소티아졸론 용액을 제조하였으며, 시간에 따른 잔류함량(%)에 대한 실험 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
기간(일) |
초기 |
2 |
7 |
10 |
15 |
17 |
20 |
27 |
잔류량(%) |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
94 |
91 |
[실시예 4]
금속염이 전혀 첨가되지 않은 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 염산염과 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 염산염의 혼합물 25 중량%와 황산 98 중량%를 함유하는 황산수용액 52 중량%와 인산 23 중량%를 혼합하여 안정화된 이소티아졸론 혼합물을 제조하였으며, 시간에 따른 잔류함량(%)에 대한 실험 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
기간(일) |
초기 |
4 |
5 |
6 |
8 |
11 |
잔류량(%) |
100 |
100 |
100 |
100 |
98 |
97 |
[실시예 5]
고농도 이소티아졸론 용액의 안정성을 측정하기 위하여 금속염이 전혀 첨가되지 않은 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 염산염과 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 염산염의 혼합물 32 중량%와 황산 98 중량%를 함유한 황산수용액 68 중량%를 혼합하여 이소티아졸론 혼합물을 제조하였으며, 제조된 용액의 시간에 따른 침전물 형성 유무는 육안으로 관찰하였다. 시간에 따른 활성 성분의 함량(%)과 침전물 형성에 대한 실험결과는 하기 표 5에 나타내었다.
기간(일) |
초기 |
7 |
14 |
21 |
28 |
35 |
42 |
49 |
함량(중량%) |
18.2 |
18.1 |
18.4 |
18.2 |
18.5 |
18.1 |
17.9 |
17.7 |
침전량 |
무 |
무 |
무 |
무 |
무 |
무 |
무 |
무 |
상기 표 5의 나타나는 바와 같이 본 발명의 안정화된 이소티아졸론 용액은 활성 성분을 18 중량% 이상 함유하여도 매우 안정한 것을 알 수 있다. 상기 표 5에서 초기 값보다 14일 내지 28일 사이에 활성 성분의 중량%가 높은 이유는 본 실시예의 안정성 실험이 65 ℃의 항온조에서 이루어지는 관계로 수분이 증발하여 상대적으로 활성성분의 함량이 높은 값을 나타낸 것이다.
[실시예 6]
금속염이 전혀 첨가되지 않은 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린의 염산염과 2-메틸-4-이소티아졸린-3온의 염산염의 혼합물 2 중량%와 황산 98 중량%를 함유한 황산수용액 2 중량% 및 탈이온수 96 중량%를 혼합하여 이소티아졸온 혼합물을 제조하였으며, 50 ℃ 열안정성 조건에서 시간에 따른 잔류함량(%)에 대한 실험결과는 하기 표 6에 나타내었다.
기간(일) |
초기 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
잔류량(%) |
100 |
100 |
100 |
100 |
97 |
96 |
[실시예 7]
금속염이 전혀 첨가되지 않은 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린의 염산염과 2-메틸-4-이소티아졸린-3온의 염산염의 혼합물 10 중량%와 황산 98 중량%를 함유한 황산수용액 30 중량% 및 탈이온수 60 중량%를 혼합하여 이소티아졸온 혼합물을 제조하였으며, 50 ℃ 열안정성 조건에서 시간에 따른 잔류함량(%)에 대한 실험결과는 하기 표 7에 나타내었다.
기간(일) |
초기 |
2 |
7 |
10 |
15 |
17 |
20 |
27 |
잔류량(%) |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
96 |
91 |
85 |
[비교예 1]
5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 염산염과 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 염산염이 약 3 : 1 중량비로 혼합된 이소티아졸론 혼합물 14 중량%, 안정화제로 금속질산염이 10 중량%로 함유된 이소티아졸론 용액을 제조하였으며 시간에 따른 잔류함량(%)의 실험결과는 하기 표 8에 나타내었다.
기간(일) |
초기 |
2 |
7 |
10 |
14 |
17 |
24 |
27 |
잔류량(%) |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
98 |
93 |
상기 표 1 내지 8의 결과는 본 발명에 의한 안정화된 이소티아졸론 용액과 종래의 금속염 안정화제를 사용한 이소티아졸론 용액 모두 상당기간 동안 안정한 형태로 존재함을 알 수 있다. 그러나 종래의 금속염 안정화제를 사용한 이소티아졸론 용액은 활성 이소티아졸론을 최대 14 중량% 까지 밖에 함유하지 못하나, 본 발명에서는 실시예 5에서 보는 바와 같이 18 중량% 이상을 제조하는 것이 가능함을 알 수 있다.
[실험 1] 해리 실험
본 발명의 안정화된 이소티아졸론 용액의 수중에서의 분해 속도를 알아보기 위하여 상기 실시예 1에 의하여 제조된 이소티아졸론 용액과 비교예 1의 이소티아졸론 용액을 탈 이온수에 활성 성분인 이소티아졸론의 농도가 100 ppm이 되도록 투입한 후 시간에 따른 잔류 농도(ppm)를 측정하였다. 본 실험의 결과는 하기 표 9에 나타내었다.
기간(일) |
초기 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
실시예 1 |
100 |
96 |
92 |
92 |
90 |
89 |
비교예 1 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
상기 표 9에서 나타나는 바와 같이 본 발명의 안정화된 이소티아졸론 용액은 비교예인 금속염을 안정화제로 사용한 이소티아졸론 용액에 비하여 수중에서 해리 정도가 매우 뛰어남을 보여주었다. 상기 결과는 본 발명의 이소티아졸론 용액이 수중에서 일정시간 동안만 약효 효능을 가지고 곧 해리됨으로써 환경오염을 일으킬 가능성이 비교예에 비하여 극히 적다는 것을 의미한다.
[실험 2] 미생물에 대한 MIC 실험
본 발명의 안정화된 이소티아졸론 용액의 효능을 알아 보기 위하여 상기 실시예 1에 의하여 제조된 이소티아졸론 용액과 비교예 1의 이소티아졸론 용액을 탈 이온수에 활성 성분인 이소티아졸론의 농도가 14 중량%가 되도록 조절한 후 미생물에 대한 MIC(minimum inhibitory concentration) 실험을 실시하였고, 본 실험의 결과는 하기 표 10에 나타내었다.
본 실험에서 MIC Test는 96 멀티 웰 플레이트를 이용하여 살균제를 2배 연속 희석법에 따라 희석한 후, 104CFU/㎖의 농도로 미생물을 접종한후 30 ℃에서 48 시간 배양한 후 미생물의 생장 여부를 탁도를 기준으로 육안 판정하는 방법으로 측정하였다. 배지는 세균의 경우, 디프코사의 트립틱 소이브로스(Tryptic Soy Broth, Difco Co.)를 사용하여 탁도를 관찰하였고, 곰팡이의 경우 Potato Dextrose Broth,(Difco Co.)를 이용하였다. 본 실험에는 균주로서 Staphylococcus aureus ATCC 6538, Escherichia coli ATCC 11229, Pseudomonas aeruginasa ATCC 15442, Pseudomonas oleoverans ATCC 8062, Aspergillus niger ATCC 9642, Rhizopus oryzae ATCC 10404, Pullularia pullulans ATCC 9384를 사용하였다.
사용균주 |
MIC 농도(ppm) |
실시예 1 |
비교예 1 |
Staphylococcus aureus ATCC 6538 |
15 |
15 |
Escherichia coli ATCC 11229 |
30 |
30 |
Pseudomonas aeruginasa ATCC 15442 |
30 |
30 |
Pseudomonas oleoverans ATCC 8062 |
15 |
15 |
Aspergillus niger ATCC 9642 |
15 |
15 |
Rhizopus oryzae ATCC 10404 |
15 |
15 |
Pullularia pullulans ATCC 9384 |
15 |
15 |
상기 표 10의 결과는 본 발명의 안정화된 이소티아졸론 용액과 종래의 금석염을 안정화제로 사용한 이소티아졸론 용액이 모두 미생물에 대하여 살균력이 뛰어남을 나타내며 그 정도가 동등한 수준임을 보여 준다.