KR20060030460A

KR20060030460A - 은 나노 입자를 함유한 항균성 라텍스 폼 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20060030460A
Application number: KR1020050038860A
Authority: KR
Inventors: 노선우
Original assignee: 노선우
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2006-04-10
Also published as: KR100653615B1

Abstract

본 발명은 은 나노 입자를 함유한 항균성 라텍스 폼의 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조된 항균성 라텍스 폼에 관한 것이다.

본 발명은 종래의 선행기술이 불가능한 것으로 선언한 저농도의 은 성분을 포함하고 있으며, 그러한 저농도의 은 성분에 의해서도 충분한 항균성을 발휘할 수 있는 라텍스 폼의 제조방법 및 그 방법에 의한 항균성 라텍스 폼을 제공한다.

본 발명에 의한 항균성 라텍스 폼의 제조방법은, 통상의 라텍스 폼의 제조방법을 개량한 것으로서, 주원료인 고무 라텍스와 각종의 첨가제를 준비하고, 또한 미세한 은 분말을 함유한 에멀젼 수용액을 별도로 제조한 다음, 이들을 서로 혼합시키고 숙성시켜서 항균성 라텍스 원료를 제조하며, 이를 다시 발포시키고 경화 및 겔화시켜서 항균성 라텍스 폼을 제조하는 등 일련의 작업공정을 수행하여 완성되어진다.

고무 라텍스, 라텍스 폼, 항균성, 은 입자, 경화, 겔화

Description

은 나노 입자를 함유한 항균성 라텍스 폼 및 그 제조방법{Antibacterial Latex Foam Containing Nano-Silver Particles and Method of Producing the Same}

도면 1은 본 발명에 의한 항균성 라텍스 폼에 대해 한국소비과학연구센타에서 황색포도상구균을 이용한 항균성 시험의 측정자료이고;

도면 2는 본 발명에 의한 항균성 라텍스 폼에 대해 역시 상기 한국소비과학연구센타에서 대장균을 이용한 항균성 시험의 측정자료이고;

도면 3은 본 발명에 의한 항균성 라텍스 폼에 대해 역시 상기 한국소비과학연구센타에서 폐렴쌍구균을 이용한 항균성 시험의 측정자료이다.

본 발명은 기능성 라텍스 폼 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항균성을 구비한 라텍스 폼 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 라텍스 폼은 고무성분을 주원료로 하고, 여기에 각종의 가류촉진제, 가류제, 경화제, 경화촉진제, 발포제 등을 첨가하여 발포함으로써 미세한 기포 를 형성한 제품이다.

라텍스 폼은 탄성력이 풍부한 고무성분을 주원료로 사용하여 미세한 기포를 형성시켜 경화시킨 것이므로, 매우 부드러운 특성을 지니고 있으며, 다양한 분야에 사용되고 있다. 오늘날에는 라텍스 폼이 건강용품의 일종으로서 라텍스 매트리스의 용도로 사용되기도 한다.

라텍스 폼은 그 자체로서 항균성을 지니고 있지 아니하므로, 라텍스 폼 또는 그의 원재료에 가까운 고무제품에 항균성을 부여하기 위하여 다양한 형태의 제조방법이 최근들어 등장하고 있다. 이러한 항균성을 고무제품에 부여하기 위한 대표적인 것으로는, 일본 특허공개 평9-111053호와, 대한민국 특허공개 제2002-1896호 및 대한민국 특허공개 제2004-64467호가 있다.

그런데, 상기의 일본 특허공개 평9-111053호는 "항균제를 함유한 고무와, 항균제를 함유한 고무제 장갑과 고무제 손가락골무 및 그 제조방법"에 관한 것으로서, 이 발명은 항균제로서 은, 동, 아연 등을 제올라이트에 함침시키거나 실리카겔에 함침시킨 항균제를 사용하고 있다. 이 발명은 항균성이 뛰어난 은과 동 및 아연 등의 금속성분을 이용하고 있지만, 이를 그대로 사용하지 않고 제올라이트 또는 실리카겔 등의 담체에 함침시켜 사용하고 있으므로, 은 성분 자체에 의한 항균성을 충분히 활용할 수 없는 단점을 가지고 있다. 또한, 이 발명은 상기의 은-제올라이트 또는 은-실리카겔을 제조하기 위하여 별도의 제조공정을 필요로 하는 단점도 가지고 있다. 따라서, 상기의 발명은 항균성이 뛰어난 은 성분 등을 이용하고 있을지 라도, 상기의 제올라이트 및 실리카겔이 은 성분 등을 그 내부에 포함하여 일종의 복합체로서 기능하고 있으므로, 은 성분 자체에 의한 항균활성을 제대로 활용할 수 없는 단점을 본질적으로 가지고 있는 것이다.

또한, 상기의 대한민국 특허공개 제2002-1896호는 "천연고무 라텍스를 이용한 항균성 위생용품의 제조방법"에 관한 것으로서, 인체에 접촉되는 부위에서의 미생물 번식 및 생식을 억제할 수 있는 천연고무 라텍스를 이용한 위생용품의 제조방법을 제공하고 있다. 그런데, 상기 대한민국 특허공개 제2002-1896호의 경우에도, 항균제로서 은 이온 또는 아연 이온이 담지된 제올라이트를 사용하고 있으므로, 이 역시 상기 일본 특허공개 평9-111053호와 동일한 단점을 가지고 있는 것이다.

또한, 상기의 대한민국 특허공개 제2004-64467호는 "라텍스 매트리스 및 기능성 라텍스 매트리스의 제조방법 및 그 제조장치"에 관한 것으로서, 라텍스 원액을 12 내지 36시간 동안 숙성한 후 가류촉진제, 가류제, 경화제, 경화촉진제, 산화제, 충진제 등과 더불어, 숯분말 등의 성분을 콜로이드 상태로 하여 첨가한 다음, 숙성된 라텍스 원액을 30분 내지 40분 동안 발포하고, 다시 금형 내에서서 성형하고 세척하는 단계들로 구성된 기술을 제공하고 있다. 그러나, 이 발명에 있어서는, 상기의 숯분말 등을 첨가함으로써 인체에 유익한 기능을 제공할 수 있다라고 주장하고 있지만, 공개된 명세서에 의하면 그러한 주장을 뒷받침할만한 어떠한 객관적인 데이터도 찾아볼 수 없음을 알 수 있다. 따라서, 상기의 발명은 라텍스 매트리스에 기능성을 부여하는 것보다는 라텍스 매트리스를 대량생산하기 위한 제조장치에 더 큰 비중이 있는 것으로 여겨지고, 첨부된 도면에 있어서도 이러한 추정을 뒷 받침하고 있는 것이다.

이와 같이, 종래에 라텍스 제품에 항균성을 부여하고자 하는 몇가지 기술 및 방법이 제공되어 있음에도 불구하고, 무기재료에 의한 무기항균제의 성분이 그대로 항균성을 제공할 수 있는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 라텍스 제품 및 라텍스 폼은 아직까지 개발되지 못한 실정인 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 라텍스 제품, 특히 라텍스를 주원료로 하여 미세한 기포를 다수 형성시킨 라텍스 폼에 있어서, 그 항균성능을 그대로 발휘할 수 있는 은 나노 입자를 함유한 항균성 라텍스 폼의 제조방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기의 제조방법에 의하여 제조된 은 나노 입자를 함유한 항균성 라텍스 폼을 제공하는데 있다.

본 발명은 주원료인 고무 라텍스 100 중량부에 대하여, 부원료로서 가황제 1.0 ~ 5.0 PHR, 산화방지제 0.5 ~ 2.0 PHR, 가황촉진제 0.2 ~ 5.0 PHR, 기포안정제 0.5 ~ 2.0 PHR, 충전제 5 ~ 200 PHR 을 준비하고, 이들을 통상의 방법으로 준비하는 라텍스 유액의 준비단계와; 상기 고무 라텍스 100중량부에 대하여 은 분말 0.005 ~ 0.1 중량부 및 상기 은 분말을 분산시키기 위한 은 분산용액 1 ~ 10 중량부로 구성된 은 에멀젼 수용액을 준비하는 단계와; 상기의 라텍스 유액과 상기의 은 에멀젼 수용액을 혼합하고 이를 숙성시킴으로써 항균성 라텍스 원료를 제조하는 단계와; 상기의 항균성 라텍스 원료를 발포시키고 가황 및 경화시켜서 라텍스 폼을 제조하는 단계와; 이후 통상의 방법으로 성형시키고 냉각 및 이형 세척시키는 라텍스 폼의 후처리단계를 포함하고 있다.

또한, 본 발명은 상기의 제조방법에 의하여 고무 라텍스 100 중량부에 대하여 은 분말 0.005 ~ 0.1 중량부를 포함한 항균성 라텍스 폼을 제공한다.

이하, 본 발명을 각 제조단계별로 구체적으로 설명한다.

1. 라텍스 유액의 준비단계 :

본 발명은 주원료로서 고무 라텍스를 사용한다. 본 발명에 있어서, 구성성분들의 함량은 별도로 언급하지 않는 한 고무 라텍스 100중량부를 기준으로 한다. 본 발명에 있어서, 고무 라텍스라 함은 합성고무 라텍스와 천연고무 라텍스 및 이들의 혼합물을 포함한다.

합성고무 라텍스는 낮은 온도에서 유화중합으로 생산된 제품이 입자가 일정하고 낮은 표면장력을 가지고 있으므로 바람직하고, 천연라텍스와 잘 혼합될 수 있고 고형분이 60 내지 80% 정도로서 낮은 점도를 유지하는 것이 바람직하다. 상기의 합성고무 라텍스에는 클로로프렌 라텍스와 내유성 라텍스(NBR LATEX) 등을 포함하 고 있다.

한편, 천연고무 라텍스는 암모니아 처리된 천연고무 라텍스와 비처리 천연고무 라텍스를 포함한다. 암모니아 처리된 천연고무 라텍스는 원심분리법을 이용하여 고형분 60% 정도로 농축되어 있으며, 방부제로서 약 0.6 ~ 0.8% 정도의 암모니아가 함유된 것이 바람직하다. 이에 반하여, 비처리 천연고무 라텍스는 방부제로서 암모니아 성분을 별도의 공정으로 첨가하지 않은 것을 말한다.

본 발명에 있어서, 상기의 암모니아 처리된 천연고무 라텍스를 주원료로 사용하고자 할 경우에는 반드시 "탈암모니아" 공정이 필요하다. 암모니아 성분의 농도가 높을 경우엔, 라텍스 폼을 제조하는 과정에서 라텍스 내부의 암모니아 성분이 겔화를 방해하게 되므로, 상기의 암모니아 성분을 미리 제거하는 것이 바람직하기 때문이다.

본 발명에 있어서, "탈암모니아" 공정은 상기의 천연고무 라텍스를 30 내지 70 rpm 정도의 저속으로 천천히 교반하면서 라텍스 표면에 젖은 공기를 접촉시키는 것이 효과적이다. 탈암모니아 시간을 단축시키기 위하여, 천연고무 라텍스를 40℃ 정도로 가온시키는 것이 바람직하다. 그렇지만, 천연고무 라텍스를 40℃ 이상으로 가온시키면, 라텍스의 안정성에 부정적인 영향을 미치게 되므로, 40℃ 이하의 온도로 가온시키는 것이 좋다. 탈암모니아 작업후, 라텍스 내부의 암모니아 농도는 0.12 ~ 0.2% 정도가 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 라텍스 내부의 암모니아 농도는 추후 라텍스의 겔화 과정에서 라텍스의 미세한 셀(기포) 구조에 직접적인 영향을 미치는 것이므로, 라 텍스의 암모니아 함유량의 측정은 매우 중요하다.

본 발명에 있어서, 상기 라텍스 내부의 암모니아 측정방법은 아래와 같이 행할 수 있다.

ⅰ). 천연고무 라텍스 10g을 500㎖ 비이커에 투입한다.

ⅱ). 물로 최종 부피가 300㎖ 가 되도록 희석한다.

ⅲ). 비이온 계면활성제 1%량을 상기의 비이커에 투입하고 혼합한다.

ⅳ). 그 후, 1N HCl로 적정을 한다. (pH= 5.2 기준)

ⅴ). 암모니아 농도(%) = {HCl(㎖) × Factor(HCl) / 샘플의 농도} × 100

본 발명에 있어서, 주원료인 고무 라텍스는 통상의 경우와 마찬가지로 가황촉진제, 산화방지제, 기포안정제, 충진제 등의 부원료를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기의 가황촉진제는 라텍스 원료에 가황할 경우 가황시간과 온도를 단축시키기 위하여 사용되며, 1차 촉진제로서 EZ (Zinc diethyl dithiocarbarmate) 0.1~ 3.0 PHR, 2차 촉진제로서 MZ (Zinc Mercaptobenzothiazol) 0.1 ~ 2.0 PHR 을 사용하는 것이 바람직하다. 상기의 1차 촉진제 EZ 대신에 Zinc dibuthyl dithiocarbarmate 를 사용할 수도 있다. 이때, 상기의 PHR은 본 발명에서 사용되는 고무 라텍스 원료의 건조중량에 대한 퍼센티지를 의미한다.

본 발명에 있어서, 상기의 산화방지제는 페놀계로서 Styrenated Phenol(SP), 또는 3,2-metylen bis 4-methyl-6-tert buthyl phenol 이 바람직하다. 만약, 고도의 산화방지 기능이 요구되면, 약간의 얼룩이 감안되더라도 p-Phenylenediamine 계 의 산화방지제가 바람직하다. 상기 산화방지제의 사용량은 0.5 ~ 2.0 PHR이고, 에멀젼이나 분산액으로 사용한다.

본 발명에 있어서, 기포안정제는 Gel Sensitizers로서 2차 경화제로 불리어지기도 한다. 주된 기능은 겔화 반응을 원만하게 수행하기 위하여 사용되며, 부차적인 기능은 기포의 붕괴와 겔의 수축을 방지하기 위한 것이다. 기포안정제로서는 노가턱 케미컬사의 TRIMEN BASE 또는 I.C.I사의 VULCAFOR EFT가 바람직하며, 이 물질들은 Ethylene Chloride, Formaldehyde와 Amonia 의 반응물이며, 그 사용량은 0.5 ~ 2.0 PHR 이 바람직하다. 그 이외에 Cyclohexamine Diphenylguanidine(DPG), 4급 암모니아염 등이 효과적이다. 이 물질들은 가황촉진 보조제로서의 역할도 수행한다.

본 발명에 있어서, 상기의 기포안정제는 아래와 같은 원리로 기포의 안정화에 기여하게 된다. 원래 고무 라텍스는 높은 pH상태를 이루고 있으며, 그 상태에서 비누의 음이온 계면활성제는 유화제로서 에멀젼화된 상태를 유지하고 있는데, 낮은 pH에서는 비누의 음이온과 양이온이 서로 결합하여 계면활성제로서의 유화제 기능을 할 수 없게 된다. 그런데, 이러한 고무 라텍스에 경화제인 SSF를 투입하게 되면, 상기의 불소산(SSF)이 pH를 낮추게 되므로, 상기의 고무 라텍스는 유화상태를 잃게 되어 매우 불안정한 상태로 놓여지게 된다. 이때, 상기의 기포안정제(트리멘베이스)가 낮은 pH 상태에서도 비누의 결합을 방해함으로써, 상기의 라텍스 원료가 계속적으로 안정된 상태에서 겔화 반응을 수행할 수 있도록 하며, 이로써 기포가 뭉치거나 깨지거나 수축되는 현상을 미연에 방지하게 되는 것이다.

*본 발명에 있어서, 상기 기포안정제가 0.5 PHR 이하일 경우에는 낮은 pH에서 제대로 그 기능을 수행할 수 없는 반면에, 2.0 PHR 이상일 경우에는 Zn⁺⁺ 이온이 비누의 알킬기와 반응을 할 수 없게 되어, 결과적으로 거친 면의 라텍스 폼을 생성하게 되므로, 바람직스럽지 못하다.

본 발명에 있어서, 충전제는 원가 절감의 측면에서 사용될 수 있다. 충전제는 통상적으로 사용되는 무기질 성분인 클레이(Clay), Calcium Carbonate, Talc, Aluminium Hydrate 등을 사용할 수 있으며, 분말상의 Mica 와 Magnesium Silicate를 사용할 수도 있다. 충전제는 고무 라텍스에 혼합하기 전에 라텍스 폼의 강도와 가공성 등을 고려하여 선택한다. 입자가 작은 것 보다는 입자가 큰 것일수록 라텍스 폼의 가공시에 부정적인 영향을 덜 미치는 것이므로 입자가 큰 것이 더욱 바람직하고, 보통 평균입자의 크기가 5 마이크로 정도인 것이 바람직하다. 충전제의 투입량은 라텍스의 조성, 제조방법, 라텍스 폼의 타입 등을 고려하여 결정된다. 예컨대, 화장용 마스크 팩 용도의 라텍스 폼의 경우에는 5 ~ 20 PHR 이 바람직하지만, 평판 스톡(Slab Stocks)의 경우엔 40 ~ 60 PHR 이 바람직하고, 카페트용 라텍스 폼의 경우에는 50 ~ 200 PHR 이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 라텍스 유액의 준비단계는 주원료인 고무 라텍스와 상기의 각종 부원료를 칭량하여 준비하고, 이들을 통상의 방법으로 서로 혼합하게 되면, 유액상의 라텍스 원료를 얻게 된다. 본 발명에 있어서, 이러한 방식으로 얻게 된 유액상의 라텍스 원료를 라텍스 유액이라고 정의하여 표기하기로 한다. 이로써 라텍스 유액의 준비단계를 완료하게 된다.

《실시예 1 : 라텍스 유액의 준비단계》

고무 라텍스로서 SBR 800g과 NBR 200g을 칭량하고, 이들을 균일하게 혼합하였다. 이때, 상기의 SBR은 평균입자 3,000Å 정도이었고, 고형분이 약 67% 정도로 낮은 점도를 유지하였고, 상기의 NBR은 0.7% 암모니아가 방부제로서 사용된 것을 사용하였다.

또한, 부원료에 해당하는 라텍스의 가교제인 유황 3.2 PHR, 가황촉진제인 EZ 1.5 PHR과 MZ 1.5 PHR, 산화방지제 SP 1.8 PHR, 기포안정제인 트리멘베이스 2.2 PHR, 그리고 충전제로서 탈크 12 PHR 을 각각 준비하였다.

2. 은 에멀젼 수용액의 준비단계 :

본 발명은 상기 주원료인 고무 라텍스 100 중량부에 대하여 은 분말 0.005 내지 0.1 중량부 및 상기 은 분말을 분산시키기 위한 은 분산용액 1 내지 10 중량부로 구성된 은 에멀젼 수용액을 준비하는 단계를 포함하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기의 은(Silver) 분말은 상기 주원료인 고무 라텍스 100 중량부에 대하여 0.005 ~ 0.1 중량부를 포함하고 있다. 본 발명은 상기의 은(silver) 분말로서 나노미터(nm) 수준의 미세화된 은(Silver) 미립자를 직접 사용하는 것을 특징으로 하고 있다. 은 미립자를 직접 사용할 경우, 극소량을 첨가할 경우에도, 그 은 미립자에 의한 항균활성을 그대로 이용할 수 있기 때문이다. (그 러나, 종래의 선행기술들에서는 은(Silver) 성분을 직접 사용하지 못하고, 은을 함유한 담체의 형태로 사용하였던 것이다.)

본 발명에 있어서는, 상기 은(silver) 분말은 1 ~ 100 나노미터(nm) 정도인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 은(silver) 분말의 탭밀도(tap density)는 1.0 ~ 5.0 g/㎤ 정도이고, 비표면적은 0.5 ~ 5.0 ㎡/g 인 물리적 특성을 가지는 것이 좋다.

본 발명에 있어서, 상기의 은(silver) 분말의 함량이 0.005 중량부 이하로 너무 낮으면 최종 제품인 라텍스 폼의 내부에 함침된 은 성분의 구성비율이 너무 낮으므로 항균성을 가질 수 없는 반면에, 반대로 상기의 은 성분의 함량이 0.1 중량부 이상으로 너무 높으면 최종 제품의 항균성은 그에 비례하여 향상되지 않으므로 바람직스럽지 못하다. 또한, 과량의 은 성분이 유황과 반응함으로써, 최종제품에 흑색(반점)을 형성하게 되는 원인을 제공하므로 바람직스럽지 못하다.

본 발명에 의한 은 (silver) 분말의 함량은 선행기술에 해당하는 상기 일본의 특개평9-111053호에 비하여 현저하게 낮은 범위에 속함을 알 수 있다. 이를 좀더 상세하게 살펴보면, 상기 일본의 특개평9-111053호에서는 무기 항균제의 함량이 고무 라텍스에 대하여 0.1 ~ 3.0 중량%로 구성되어 있음을 알 수 있고, 무기 항균제의 함량이 0.1 중량% 보다 낮은 영역에서는 항균제로서의 효과가 없음을 분명히 밝히고 있다. 이에 비하여, 본 발명은 은 분말의 함량이 고무 라텍스 100 중량부에 대하여 0.005 ~ 0.1 중량부에 불과함에도 불구하고, 최종제품인 라텍스 폼에 항균성을 부여할 수 있는 것이다. 이는 본 발명에 의한 방법이 종래의 방법에 의해서 는 달성할 수 없었던 기술적 곤란성을 극복하였을 뿐만 아니라, 그 효과의 현저성까지도 충분히 달성한 것이라고 평가할 수 있음을 보여주는 것이다.

본 발명은 상기 은 분말을 분산시키기 위하여, 상기 주원료인 고무 라텍스 100 중량부에 대하여 은 분산용액 1 내지 10 중량부를 포함하고 있다. 본 발명에 있어서, 상기의 은 분산용액은 그 자체의 성분을 기준으로 할 때, 수용액 50 ~ 90 중량%와, 은 분산제 10 ~ 50 중량%로 구성되어 있다. 상기의 은 분산제는 알칼리 성분인 수산화칼륨(KOH)과 수산화나트륨(NaOH) 및 유기산으로 구성될 수 있다. 이때, 상기의 유기산으로는 올레인산(Oleic acid), 로진산(Rosin acid)이 바람직하며, 피마자유(Castor oil)를 사용할 수도 있다. 또한, 이때 상기의 알칼리 성분과 유기산 성분은 상기의 수용액에 반드시 함께 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기의 은 에멀젼 용액은 상기의 수용액에 상기의 알칼리 성분과 유기산 성분을 균일하게 혼합한 다음, 상기의 은 분말을 투입하고 균일하게 분산시켜 사용하는 것이 바람직하다.

《실시예 2 : 항균성 은 에멀젼 수용액의 제조》

은가루 분말은 국내의 주식회사 나노엠에스 제품으로서 1 ~ 20 나노 입도를 갖고 있고 플레이크 형태의 100% 순은(순도 99.9%) 가루 0.1 g 을 칭량하여 준비하였다. 또한, 혼합용기 내에 수용액으로서 물 75 g을 준비하고, 여기에 올레산 32 g과 수산화나트륨 18 g을 투입한 다음, 균일하게 혼합시켰다. 이후, 상기의 혼합용기 내에 상기의 은가루 분말을 투입하고, 교반기로 50~70 rpm으로 혼합시키면서 약 2시간 정도 교반하였다.

3. 항균성 라텍스 원료의 제조단계 :

본 발명은 상기의 라텍스 유액의 준비단계에서 수득된 라텍스 유액과, 상기의 은 에멀젼 수용액의 준비단계에서 수득된 은 에멀젼을 서로 혼합시키고 이를 숙성시킴으로써 항균성 라텍스 원료를 제조한다.

본 발명에 있어서, 상기의 라텍스 유액과 상기 은 에멀젼 수용액의 혼합은 통상의 방법으로 진행될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기의 주원료로서 천연고무(NR) 라텍스를 사용했을 경우에는, 이를 숙성시키는 과정을 수행하는 것이 바람직하다. 숙성과정은 25 ~ 30℃의 온도에서 상기의 항균성 라텍스 원료를 서서히 교반시키면서 10 시간 내지 24 시간 정도 진행시킨다. 숙성과정을 진행할 경우, 겔화 반응을 더욱 원만하게 진행할 수 있고, 최종제품인 라텍스 폼의 경도가 증가되어지고, 건조시 수축현상이 감소되어지며, 결과적으로 최종제품에 루스 스킨(loos skin)현상을 피할 수 있기 때문이다. 그러나, 상기의 온도 범위를 초과하거나 교반시간을 초과할 경우엔, 가황후 최종제품의 인장강도가 낮아지고, 겔화 반응시 인장력이 떨어지게 되므로, 바람직스럽지 못하다. 만약, 숙성과정을 진행하였을 경우에는, 즉시 라텍스 원료를 사용하는 것이 바람직하다. 만약, 상기의 숙성과정을 진행하였지만, 이를 즉시 사용하지 않을 경우에는, 상기의 숙성된 항균성 라텍스원료를 10 ~ 13℃ 정도의 온도에서 보관하는 것이 중요하다.

한편, 본 발명은 상기의 항균성 라텍스 원료를 가황시키기 이전에 아연화 과정을 진행하는 것이 바람직스럽다.

본 발명에 있어서, 아연화를 위한 표준 혼합비는 1 ~ 7 PHR 이며, 아연화의 기능은 2가지로서, 첫째 유황에 의한 가교결합을 촉진시키는 것이고, 둘째 가교결합에 의한 겔화 현상을 보조하는 것이다. 아연화는 45 ~ 55% 정도의 분산액으로 하는 편이 좋고, 쉽게 침전이 되므로 반드시 교반 및 여과 후 투입하여야 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기의 아연화 과정은 상기의 라텍스 원료 또는 상기의 항균성 라텍스 원료에 투입할 수 있다. 좀더 바람직하기로는, 상기의 라텍스 원료가 합성고무 라텍스일 경우에는 라텍스 유액의 준비단계에서 투입하는 반면에, 상기의 라텍스 원료가 천연고무 라텍스일 경우에는 본 단계에서 투입하는 것이 좋다. 이것은 상기의 라텍스 원료가 천연고무 라텍스일 경우에는, 상기의 아연화에 의해 천연고무 라텍스가 즉시 경화반응을 진행할 수 있기 때문에, 이러한 부작용을 미연에 방지하기 위하여 유황에 의한 경화반응의 직전에 투입하는 것이다.

《실시예 3 : 항균성 라텍스 원료의 제조》

상기의 실시예 1에 의하여 제조된 라텍스 유액 1 kg과 상기의 실시예 2에 의하여 제조된 은 에멀젼 수용액 80 g을 서로 혼합하였다. 이는 이 기술분야에서 통상적으로 수행되는 방법으로 진행하였다.

4. 항균성 라텍스 폼의 제조단계 :

본 발명은 상기의 항균성 라텍스원료를 발포시키고 가황시키는 단계를 포함하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기의 발포과정은 통상의 방법으로 진행될 수 있으며, 배치(batch)식 또는 연속식으로 진행될 수 있다. 연속식의 경우에는 라텍스의 손실을 막을 수 있어서 경제적이며, 또한 균일한 라텍스 폼을 완벽하게 성형기에 주입시킬 수 있는 장점도 있으므로, 배치식에 비하여 더욱 선호된다. 높은 품질의 라텍스 폼을 얻기 위해서는 발포과정에 있어서 온도 콘트롤이 매우 중요하다. 라텍스 원료에 각종의 첨가성분이 투입된 이후에는, 라텍스 원료의 온도보다 실내 온도가 더 높은 것이 바람직하며, 구체적으로는 라텍스 원료의 온도가 20 ~ 25 ℃ 일 경우, 실내 온도는 25 ~ 30 ℃ 정도인 경우가 바람직하다.

본 발명에 있어서, 가황과정은 고무 라텍스 원료를 가교결합시키기 위하여 유황을 사용함으로써 진행된다. 역시, 상기의 가황과정에 있어서도, 통상의 방법으로 진행될 수 있다. 사용되는 유황은 1 ~ 5 PHR 이며, 1 PHR 이하에서는 가교결합이 너무 낮아서 라텍스 폼으로서의 성능을 제대로 구현하기 어려운 반면에, 5 PHR 이상에서는 라텍스 폼의 경화 정도가 너무 심하므로 바람직스럽지 못하다. 특히, 유황을 너무 많이 사용할 경우에는, 최종제품에서 경도를 향상시키지만, 기포의 수축현상도 배제할 수 없게 되는 단점도 초래하게 된다. 보통 유황은 50 ~ 60 % 분산액을 이용하는 것이 바람직하다.

《실시예 4 : 항균성 라텍스 폼의 제조》

상기의 실시예 3에 의하여 제조된 항균성 라텍스 원료 1kg 을 Dunlop 방식으로 연속식에 의해 발포하였다. Mixing Head의 내부압은 2.3 kg/㎠ 이었고, 1 분 이내에 성형기 내부에 라텍스를 주입하였다.

5. 항균성 라텍스 폼의 후처리단계 :

본 발명은 상기의 가황과정 이후에 상기의 항균성 라텍스 원료를 경화시키고 냉각 및 이형 세척시키는 후처리단계를 포함하고 있다.

본 발명은 상기의 가황과정 이후에, 겔화 반응에 의한 경화 과정을 진행시킨다. 본 발명에 있어서, 겔화제로는 SSF(Sodium Silicofluoride)를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 SSF의 pH값 안정도가 좋고, 더구나 서서히 가수분해됨으로써, 최종제품인 라텍스 폼을 서서히 경화시킬 수 있기 때문이다.

상기의 SSF는 아래와 같은 반응을 거쳐 서서히 가수분해된다.

Na₂SiF₆ + 3 H₂O ⇔ 6 HF + Na₂SiO₃

HF ⇔ H⁺ + F^-

Na₂SiO₃ + 3 H₂O ⇔ Si(OH)₄ + 2 Na₂OH

2 NaOH + 2 HF ⇔ 2 NaF + 2 H₂O

상기의 SSF는 이러한 가수분해 반응을 서서히 진행함으로써, 항균성 라텍스 폼을 서서 겔화시키는 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 SSF의 사용량은 보통의 조건하에서 0.5 ~ 5 PHR 이 바람직하다. 만약, 0.5 PHR 이하일 경우엔 경화반응이 미약하여 소정의 효과를 얻기 어려운 반면에, 만약 5 PHR 이상일 경우엔 상기 항균성 라텍스 원료가 부분적으로 겔화되므로, 바람직스럽지 못하다. 상기의 SSF는 보통 50% 정도의 분산액으로 제조하며, 사용시에는 20 ~ 30% 정도로 희석하여 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 SSF를 사용할 경우엔, 침전을 예방하기 위하여 교반과 여과가 필수적이다.

본 발명에 있어서, 상기 SSF의 사용량은 충진제의 사용여부와 상관없이 상기 라텍스 원료의 종류와, 상기 은 에멀젼 용액의 사용량과, 상기 항균성 라텍스 원료의 숙성시의 온도와, 실내 온도 및 성형기 내부의 온도 등에 의해 좌우되어진다. 또한, 상기 SSF의 사용량을 결정하기 위해서는, 상기 항균성 라텍스 폼이 겔화 하는데 걸리는 시간도 계속적으로 체크하여 테스트한 후에 이를 고려하여야 한다. 보통 SSF가 성형기의 헤드 내로 투입되고 나서 겔화되는 시간은 3 ~ 7분 정도 걸리는 것이 바람직하다. 결과적으로, SSF의 사용량은 일정하게 결정되어 있는 것이라기 보다는 작업환경에 따른 작업조건에 맞추어 그때 그때 마다 구체적으로 결정되는 것이다.

본 발명에 있어서, 상기의 겔화 과정은 성형기의 내부에서 진행되는 것이 바람직하다. 성형기의 재질은 가격이 저렴하고 가벼우며, 화학적으로 내부식성을 가지고 있는 알루미늄합금이 적당하다. 경화된 라텍스 폼은 건조된 이후 원하는 크기보다 작게 수축되는 경향이 있으므로, 성형기의 크기는 실제로 원하는 제품의 크기보다 약 5 ~ 15% 정도 부피가 큰 것으로 준비하는 것이 바람직하다.

이후, 본 발명은 통상의 방법으로 냉각하고 이형 및 세척하는 단계로 진행되 어진다.

6. 항균성 라텍스 폼의 항균성 실험

본 발명자는 상기의 실시예 1 내지 실시예 4에 의한 제반 단계를 모두 거쳐 최종제품인 라텍스 폼(은 나노 퍼프)을 제조하였고, 라텍스 폼의 성능을 확인하기 위하여, 그 시료를 채취하여 그 항균성을 측정하였다.

《실시예 5 : 항균성 라텍스 폼의 항균성 효과》

*본 발명자는 상기의 제조방법에 의해 제조된 라텍스 폼(은 나노 퍼프)의 항균성을 객관적으로 확인하기 위하여, 한국소비과학연구센타에 그 시험을 의뢰하였다. 상기의 한국소비과학연구센타는 이를 SHAKE FLASK METHOD (KS M 0146-2003)에 의하여 항균성을 측정하였는데, 보다 구체적인 시험조건으로서 시험균액을 37±1 ℃ 에서 24시간 동안 진탕배양한 후, 균의 수를 측정하였고, 시험시료의 표면적은 60 ㎠ 이었으며, 비이온 계면활성제로서 Tween 80(0.05%)을 사용하였다. 사용된 공시균주로서는 ⅰ). 황색포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538), ⅱ). 대장균(E. coli ATCC 25922), ⅲ). 폐렴쌍구균(Klebsiella pneumoniae ATCC 4352) 등 이었다.

상기의 시험결과, 그 항균성능은 다음과 같이 측정되었다.

	황색포도상구균	대 장 균	폐렴쌍구균
접종균 농도(CFU/㎖)	1.4 × 10⁵	1.3 × 10⁵	1.4 × 10⁵
증가율 (F)	46 배	48 배	47 배
Ma	1.4 × 10⁵	1.3 × 10⁵	1.4 × 10⁵
Mb	6.4 × 10⁶	6.2 × 10⁶	6.6 × 10⁶
Mc	〈 10	〈 10	〈 10
감소율(%)	99.9	99.9	99.9

주). CFU = Colony Forming Unit

이에 대한 객관적인 자료는 아래와 같이 나타났다.

도면 1은 상기 한국소비과학연구센타에서 측정한 황색포도상구균에 대한 항균성 시험의 측정자료이고;

도면 2는 역시 상기 한국소비과학연구센타에서 측정한 대장균에 대한 항균성 시험의 측정자료이고;

도면 3은 역시 상기 한국소비과학연구센타에서 측정한 폐렴쌍구균에 대한 항균성 시험의 측정자료이다.

본 발명에 의한 시편은 상기의 항균성 시험 결과, 공시균주들이 한결같이 99.9% 이상 사멸된 것으로 확인되었는 바, 이는 상기의 공시균주들이 본 발명에 의한 라텍스 폼의 표면에서 거의 완전히 자라지 못할 뿐만 아니라, 생존 자체가 불가능한 것임을 의미한다. 따라서, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 라텍스 폼은 매우 우수한 항균성능을 가지고 있음을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의한 항균성 라텍스 폼의 제조방법은 은 분말을 그대로 이용할 수 있으므로, 종래의 선행기술들과 같이 은 성분을 함유한 담체를 별도로 제조할 필요가 전혀 없는 장점이 있다. 따라서, 본 발명의 제조방법에 의할 경우, 별도로 은 담체(즉, 은 성분을 함유한 제올라이트 또는 은 성분을 함유한 실리카 겔)를 제조하기 위한 공정을 거칠 필요가 없고, 또한 상기 은 담체를 고액으로 구입하여 사용할 필요도 전혀 없게 되는 잇점이 있게 된다.

또한, 본 발명에 의한 항균성 라텍스 폼의 제조방법은 항균성능을 나타내는 은(Silver) 성분의 사용량을 대폭적으로 절약할 수 있는 장점이 있다. 이것은 유효성분을 적게 사용하면서도 그 효과에 있어서는 종래의 제품에 비하여 그 항균성이 뒤지지 않는 것을 의미한다. 특히, 본 발명에 의한 항균성 라텍스 폼의 제조방법은종래의 선행기술에서 불가능한 것으로 간주한 저농도의 영역에서 그 항균성을 충분하게 발휘할 수 있는 것임은 이미 설명한 바와 같다. 따라서, 본 발명에 의한 항균성 라텍스 폼의 제조방법은 유한한 자원의 효율적인 사용이라는 측면에서도 그 장점이 크다고 할 것이다.

또한, 본 발명의 제조방법에 의하여 생산된 라텍스 폼은 그 항균성이 매우 우수한 장점이 있다. 특히, 상기의 라텍스 폼을 화장용 퍼프의 재료로 사용할 경우, 그에 접촉되는 피부에 감염된 세균에 대해서도 살균효과를 발휘할 수 있는 것이어서, 매우 유용하게 사용될 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명에 의한 항균성 라텍스 폼의 제조방법 및 그 제조방법에 의 한 항균성 라텍스 폼을 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의해서 그 범위가 결정되어지고 한정되어진다.

또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.

Claims

주원료인 고무 라텍스 100 중량부에 대하여, 부원료로서 가황제 1.0 ~ 5.0 PHR, 산화방지제 0.5 ~ 2.0 PHR, 가황촉진제 0.2 ~ 5.0 PHR, 기포안정제 0.5 ~ 2.0 PHR, 충전제 5 ~ 200 PHR 을 준비하고, 이들을 통상의 방법으로 준비하는 라텍스 유액의 준비단계와;

상기 고무 라텍스 100중량부에 대하여 은 분말 0.005 ~ 0.1 중량부 및 상기 은 분말을 분산시키기 위한 은 분산용액 1 ~ 10 중량부로 구성된 은 에멀젼 수용액을 준비하는 단계와;

상기의 라텍스 유액과 상기의 은 에멀젼 수용액을 혼합하고 이를 숙성시킴으로써 항균성 라텍스 원료를 제조하는 단계와;

상기의 항균성 라텍스 원료를 발포시키고 가황 및 경화시켜서 라텍스 폼을 제조하는 단계와;

이후 통상의 방법으로 성형시키고 냉각 및 이형 세척시키는 라텍스 폼의 후처리단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 한, 은 입자를 함유한 항균성 라텍스 폼의 제조방법.
제 1 항의 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 한, 은 입자를 함유한 항균성 라텍스 폼.