KR20080081409A - 항균성 스티로폼 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항균성 스티로폼 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 제조방법은 5~150nm의 입자 크기를 가지는 콜로이드실버를 초산비닐수지에 가하고 교반한 다음, 이 혼합물을 발포되지 아니한 발포폴리스티렌(EPS) 에 콜로이드실버의 함량이 0.04~20 ppm이 되도록 가하고 교반하며, 교반에 의하여 코팅이 완료된 비즈를 50도이하의 온도에서 건조시킨 다음, 건조된 비즈를 통상의 방법으로 1차발포 및 2차발포를 시켜 성형하는 단계를 포함하며, 본 발명에 의한 항균성 스티로폼은 콜로이드실버 입자가 표면에 집중되어 있으므로 20ppm 이내의 함량에서도 우수한 항균성을 발휘한다.

스티로폼, 항균성, 콜로이드실버, 초산비닐수지

Description

항균성 스티로폼 및 그 제조방법{Anti-bacteria styrofoam and method for producing the same}

본 발명은 항균성 스티로폼 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하기로는 콜로이드실버를 0.04-20ppm 함유하는 스티로폼 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

콜로이드실버는 은 입자를 나노 단위로 분리한 것으로 650여 종류의 박테리아를 살균하며,항균효과가 매우 강력하고 인체에 안전한 물질이다. 최근 이러한 콜로이드 실버의 특성을 활용한 의료용품과 생활용품이 많이 개발되고 있다.

콜로이드실버의 탁월한 살균력은 단세포 병균의 신진대사 작용을 하는 특수한 효소를 무력화 시켜 죽이며, 은이온(Ag+)의 전기적 작용이 병균의 생식기능을 제거한다는 것이 유력한 학설이다 .

이러한 은의 항균성을 이용하여 항균용기를 제조하고자 한 종래의 기술로는 한국 공개특허 제10-2006-0067396호를 들 수 있다.

이 기술은 제1단계로 원료수지 100중량부에 대하여 10~300nm 사이의 입자 크 기를 지닌 순수한 금속 상태의 은 분말을 0.2 내지 1중량부 첨가하고, 건식법으로 제조된 금속비누계 활제 화합물로 구성된 군 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 단독 혹은 각각으로 1 내지 5중량부 첨가하며, 윤활제로서 폴리에틸렌계 왁스를 1 내지 5중량부 첨가하여 균일하게 혼합한 후 2축 압출기를 이용하여 펠렛 형태의 항균 마스터배치를 만들고, 제2단계로 원료수지 100중량부에 대하여 제1단계에서 제조된 항균 마스터배치 1 내지 5중량부를 혼합하여 사출된 것을 특징으로 하는 색상 변화가 없으면서 항균력이 탁월한 항균용기에 관한 것이다.

이 기술에 의하여 색상 변화가 없는 항균용기는 얻어질 수 있겠으나, 항균효과를 발휘하는 은 분말이 수지의 내부에 분산됨으로써 각종 세균과 실제로 접촉할 수 있는 은 분말의 량이 부족하며, 또한 이 기술은 이러한 문제점을 극복하기 위하여 매우 높은 함량(1,000 내지 10,000ppm)의 은 분말이 사용되어야 하는 문제점을 가지고 있다.

한편, 스티로폼은 가볍고 값이 저렴하므로 딸기 등의 각종 과일의 포장상자로 널리 사용되고 있다. 그러나 항균성이 없으므로 내부에 포장된 과일이 쉽게 상하게 되는 문제점을 가지고 있다. 또한 스티로폼은 샌드위치 판넬의 단열재나 기타 건설용 단열재로도 널리 사용되고 있으며, 이 경우에도 항균성을 부여할 필요성이 있다. 스티로폼에 적절한 습기가 공급이 되면 각종 유해 세균이 이곳에서 서식을 할 수 있기 때문이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 항균효과가 우수한 스티로폼을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은 소량의 은을 사용하더라도 충분한 항균효과가 발휘되는 스티로폼 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제조방법은 5~150nm의 입자 크기를 가지는 콜로이드실버를 초산비닐수지에 첨가하고 교반한 다음, 이 혼합물을 발포폴리스티렌(EPS) 에 콜로이드실버의 함량이 0.04~20 ppm이 되도록 첨가하고 교반한다, 교반에 의하여 코팅이 완료된 EPS를 35-45℃의 온도에서 건조시킨 다음, 이 건조된 EPS를 통상의 방법으로 1차발포 및 2차발포를 시켜 성형하는 것으로 구성된다.

본 발명의 다른 제조방법은, 통상의 방법으로 1차 발포시킨 발포폴리스티렌 비즈에 콜로이드실버의 함량이 0.04~20ppm이 되도록 콜로이드실버-초산비닐수지의 혼합물을 가하고 교반하며, 교반에 의하여 코팅이 완료된 비즈를 35-45℃의 온도에서 건조, 숙성 시킨 다음, 이 건조된 비즈를 통상의 방법으로 2차발포를 시켜 성형하는 것으로 구성된다.

본 발명의 스티로폼은 상기 제조방법으로 제조되며, 콜로이드실버의 함량이 0.04~20ppm인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 스티로폼에 최종 포함되는 콜로이드실버의 입자 크기는 5~150nm이 다. 항균성은 입자의 숫자가 큰 영향을 미치므로 이 범위 이상의 크기를 가진 입자는 그 사용량이 증가하여야 하는 문제점이 있다.

콜로이드 실버용액의 음용 기준으로는, 미국 식약청이 은의 하루 섭취량을 0.84mg 규정하고 있다. 통상적으로 콜로이드실버로 박테리아에 오염된 물을 살균 소독하는데 필요한 적절한 양은 0.04ppm-0.2ppm 이다.

본 발명에서는 스티로폼에 최종 함유되는 콜로이드실버를 0.04-20ppm이다. 이 범위 미만의 경우에는 항균효과가 부족하며, 이 범위를 초과하는 경우에는 더 이상 항균효과가 증가하지 않기 때문이다.

사용되는 콜리이드실버는 물리적인 분쇄법, 화학적 방법, 은의 전기적 분해법 등으로 얻어질 수 있으나, 균일한 크기의 입자를 쉽게 얻기 위해서는 전기적 분해법이 가장 유리하다. 전기적 분해법의 예로는 은판 두장에 + - DC 전원을 연결하고 9 - 50v 전압을 가한 은 전기분해 장치로 콜로이드 실버를 제조하는 것을 들 수 있다. 이 때 물은 증류수를 사용하는 것이 바람직하다.

얻어진 콜로이드실버는 초산비닐수지와 혼합된다. 초산비닐수지는 콜로이드실버가 발포폴리렌(EPS) 비즈의 표면에 부착시키는 역할을 한다. 또한 초산비닐수지 대신에 메라민수지, 페놀수지, 아크릴계 수지 등 스티로폼의 물성에 영향을 미치지 아니하는 다른 접착성 수지가 사용될 수도 있다.

제조실시예1)

A) 증류수를 사용해 99.9%의 순은을 전기분해법으로 제조한 콜로이드 실버 2리터를 초산 비닐수지(초산비닐 고형분 함량 42%) 2kg에 첨가하여 콜로이드 실버 함량을 1ppm(4mg)으로 조절하며 교반하였다.

B) 발포폴리스티렌(EPS) 100kg을 리본 믹서기에 투입하고 A단계에서 얻은 콜로이드실버 +초산수지 혼합물을 첨가하며 교반하였다.

C) 교반하는 리본 믹서기 내부에 스팀 라지에터로 40-45도의 온풍을 가하며 건조하였다.

D) 콜로이드 실버-초산비닐수지가 코팅 건조된 발포폴리스티렌(EPS)를 스티로폼 발포기로 50배로 1차 발포하였고 24시간 숙성 시킨 후, 통상적인 방법으로 가로 600mm, 세로3900 mm, 높이 1800mm의 폼을 2차 발포 성형하였다. 얻어진 스티로폼의 밀도는 20.2kg/M3, 최종 콜로이드 실버 함량은 4mg/100kg 이었다.

제조실시예2)

제조실시예 1의 A-C까지의 과정을 2회 반복하였고 D와 동일하게 성형을 하였다. 얻어진 스티로폼의 밀도는 20.4kg/M3이었으며, 최종 콜로이드 실버 함량은 8mg/100kg이었다.

제조실시예3)

제조실시예 1과 동일하게 시행하되, EPS를1차 발포한 비즈에 콜로이드실버와 초산비닐수지의 혼합물을 코팅하였다. 얻어진 스티로폼의 밀도와 최종 콜로이드실버의 함량은 제조실시예1에 의하여 얻어진 것과 동일하였다.

제조실시예4)

제조실시예2과 동일하게 시행하되, A단계에서의 콜로이드실버의 함량이 3ppm(12mg)이 되도록 조절하였다. 얻어진 스티로폼의 밀도는 20.4Kg/M3이었고, 최종 콜로이드실버의 함량은 24mg/100Kg이었다.

실시예1)

제조실시예들에 의하여 얻어진 시료들과 비교예로 골판지와 통상의 스티로폼을 대상으로 하여 상온(20℃)에서 배추를 올려 놓고 배추와 시료들과의 접촉면에서의 손상정도(시드는 정도)를 관찰하여 평가한 결과는 아래의 표1과 같았다.

[표 1]

	1일 경과 후	2일 경과 후	3일 경과 후	손상시작시간
제조실시예 1	정상	정상	X	74시간 후
제조실시예 2	정상	정상	X	74시간 후
제조실시예 3	정상	정상	X	74시간 후
제조실시예 4	정상	정상	X	74시간 후
골판지	정상	X	XX	48시간 후
통상의 스티로폼	정상	X	XX	48시간 후

실시예2)

실시예1과 동일하게 시행하되, 딸기를 시험 대상으로 하였다. 손상의 정도(부패 또는 변질의 정도)는 아래의 표2와 같았다.

[표 2]

	1일 경과 후	2일 경과 후	3일 경과 후	손상일
제조실시예 1	정상	정상	X	74시간 후
제조실시예 2	정상	정상	X	74시간 후
제조실시예 3	정상	정상	X	74시간 후
제조실시예 4	정상	정상	X	74시간 후
골판지	정상	X	XX	48시간 후
통상의 스티로폼	정상	X	XXX	48시간 후

상기 실시예와 같이 본 발명은 콜로이드실버를 EPS에 코팅하는 횟수와 ppm(함량)을 조절하여 스티로폼의 최종 콜로이드실버 ppm(함량)을 조절 할 수 있으며, 수용성 초산비닐수지는 은 입자를 EPS에 접착시키기 위한 바인더의 역할을 한다.

본 발명에 의한 항균성 스티로폼은 콜로이드실버 입자가 표면에 집중되어 있으므로 20ppm 이내의 함량에서도 우수한 항균성을 발휘한다. 본 발명에 의한 스티 로폼이 과일이나 야채 상자로 사용될 경우에는 내용물의 보관기간을 늘일 수 있으며, 건자재로 사용될 경우에는 세균의 서식을 막아서 악취의 발생을 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 5~150nm의 입자 크기를 가지는 콜로이드실버를 초산비닐수지에 가하고 교반한 다음, 이 혼합물을 발포되지 아니한 발포폴리스티렌(EPS) 에 콜로이드실버의 함량이 0.04~20 ppm이 되도록 가하고 교반하며, 교반에 의하여 코팅이 완료된 비즈를 50도이하의 온도에서 건조시킨 다음, 건조된 비즈를 통상의 방법으로 1차발포 및 2차발포를 시켜 성형하는 단계를 포함하는 항균성 스티로폼의 제조방법.
2. 통상의 방법으로 1차 발포시킨 발포폴리스티렌 비즈에 콜로이드실버의 함량이 0.04~20ppm이 되도록 콜로이드실버-초산비닐수지의 혼합물을 가하고 교반하며, 교반에 의하여 코팅이 완료된 비즈를 50℃ 이하의 온도에서 건조시킨 다음, 이 건조된 비즈를 통상의 방법으로 2차 발포시켜 성형하는 단계를 포함하는 항균성 스티로폼의 제조방법.
3. 제1항에 있어서 초산비닐수지 대신에 멜라민수지, 페놀수지, 아크릴계 수지가 사용되는 것을 특징으로 하는 항균성 스티로폼의 제조방법.
4. 제1항 내지 제3항 기재의 어느 한 방법으로 성형되며, 콜로이드실버의 함량이 0.04~20ppm인 항균성 스티로폼.