KR20150095863A - 아산화구리 입자 분산액, 코팅제 조성물 및 항균·항바이러스성 부재 - Google Patents

아산화구리 입자 분산액, 코팅제 조성물 및 항균·항바이러스성 부재 Download PDF

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Abstract

본 발명의 아산화구리 입자 분산액은, 아산화구리 입자와, 아산화구리 입자 100질량부에 대해, 20~100질량부의 인산에스테르형 음이온 계면활성제와, 아산화구리 입자 100질량부에 대해, 500~10000질량부의 유기용제를 함유한다. 그리고, 아산화구리 입자는, 평균 1차 입자 직경이 2~80nm이며, 동적 광산란법으로 측정하여 큐물런트 해석법에 의해 얻어지는 평균 2차 입자 직경이 50~150nm이다. 본 발명의 코팅제 조성물은, 아산화구리 입자 분산액과, 바인더 수지를 함유하고, 아산화구리 입자는, 코팅제 조성물의 가열잔분 100질량부 중에 0.1~50질량부 함유한다. 본 발명의 항균·항바이러스성 부재는, 기재와, 기재 상에 설치되고, 코팅제 조성물을 함유하는 피막을 갖는다.

Description

아산화구리 입자 분산액, 코팅제 조성물 및 항균·항바이러스성 부재{CUPROUS OXIDE PARTICLE DISPERSION, COATING AGENT COMPOSITION, AND ANTIBACTERIAL/ANTIVIRAL MEMBER}
본 발명은, 아산화구리 입자 분산액, 코팅제 조성물 및 항균·항바이러스성 부재에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은, 높은 항균성, 항바이러스성, 투명성이 얻어지는 아산화구리 입자 분산액 및 코팅제 조성물, 및 상기 코팅제 조성물을 이용한 항균·항바이러스성 부재에 관한 것이다.
소비자의 청결 지향의 향상에 따라, 생활 환경 중의 미생물을 감소시키는 다양한 항균성 부재가 개발되고, 제품화되고 있다. 그리고, 주택용이나 자동차용 내장 부재에 대해 항균성을 부여하는 항균성 부재는, 일반적으로 은이나 아연 등의 항균성 재료를 함유하고 있다. 그러나, 은이나 아연 등은, 가격이나 생태 독성의 점에서 과제를 갖고 있다.
그래서, 저렴하고 다량으로 존재하고, 생태 독성이 적은 아산화구리를 항균성 재료나 바이러스 불활화제로서 사용하는 시도를 하고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 그러나, 아산화구리는 분산이 곤란하다는 점에서, 선저도료에서 보여지는 에나멜과 같은 은폐도료로서 사용되는 경우가 많다. 그 때문에, 분산성을 높이기 위해서, 마이크로 에멀젼법을 이용함으로써 Cu2O 나노 입자 분산 용액을 조제하는 수법이 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).
일본국 특허 공개 2010-239897호 공보 일본국 특허 공개 2011-1213호 공보
그러나, 마이크로 에멀젼법과 같은 보텀 업(bottom up)형 합성법을 이용한 수법은, 합성 프로세스가 복잡해질 뿐만 아니라, 사용하는 용제종이 한정되는 등, 실용화에 많은 과제가 있다.
본 발명은, 이와 같은 종래 기술이 갖는 과제를 감안하여 이루어진 것이다. 그리고, 본 발명의 목적은, 합성 프로세스가 간이하며, 또한 아산화구리 농도를 높여 항균성을 향상시킨 경우에서도 투명성을 갖는 피막을 얻는 것이 가능한 아산화구리 입자 분산액 및 코팅제 조성물을 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 목적은, 상기 코팅제 조성물을 이용한 항균·항바이러스성 부재를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제1의 양태에 따른 아산화구리 입자 분산액은, 아산화구리 입자와, 아산화구리 입자 100질량부에 대해, 20~100질량부의 인산에스테르형 음이온 계면활성제와, 아산화구리 입자 100질량부에 대해, 500~10000질량부의 유기용제를 함유한다. 그리고, 아산화구리 입자는, 평균 1차 입자 직경이 2~80nm이며, 동적 광산란법으로 측정하여 큐물런트(cumulant) 해석법에 의해 얻어지는 평균 2차 입자 직경이 50~150nm이다.
본 발명의 제2의 양태에 따른 코팅제 조성물은, 상기 아산화구리 입자 분산액과, 바인더 수지를 함유한다. 그리고, 아산화구리 입자는, 코팅제 조성물의 가열잔분 100질량부 중에 0.1~50질량부 함유한다.
본 발명의 제3의 양태에 따른 항균·항바이러스성 부재는, 기재와, 상기 기재 상에 설치되고, 상기 코팅제 조성물을 함유하는 피막을 갖는다.
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 아산화구리 입자 분산액, 코팅제 조성물 및 항균·항바이러스성 부재에 대해서 상세하게 설명한다.
[아산화구리 입자 분산액]
본 발명의 실시형태에 따른 아산화구리 입자 분산액은, 아산화구리 입자와, 인산에스테르형 음이온 계면활성제와, 아산화구리 입자의 분산매로서의 유기용제를 함유한다.
종래부터 항균 활성을 나타내는 구리 화합물은 많이 보고되고 있지만, 산화구리(II)(CuO)와 비교해, 산화구리(I)(아산화구리, Cu2O)는 항균 활성 및 항바이러스 활성이 높다. 즉, 아산화구리는 구리 이온을 용출하기 쉽기 때문에, 용출된 구리 이온이 미생물이나 바이러스와 접촉함으로써 효소나 단백질과 결합해 활성을 저하시켜, 미생물 및 바이러스의 대사 기능을 저해하기 쉬워진다. 또한 용출된 구리 이온의 촉매 작용에 의해서 공기 중의 산소를 활성 산소화해, 미생물 및 바이러스의 유기물을 분해하기 쉬워진다. 그 때문에, 아산화구리 입자는, 산화구리(I)로 이루어지는 입자를 이용하는 것이 바람직하다.
아산화구리 입자의 평균 1차 입자 직경은, 2nm~80nm이다. 아산화구리 입자의 평균 1차 입자 직경이 2nm 미만인 경우에는, 개개의 아산화구리 입자의 표면적이 과소가 되어, 구리 이온이 용출되기 어려워질 우려가 있다. 또, 아산화구리 입자의 평균 1차 입자 직경이 80nm를 넘는 경우에는, 후술하는 분산 처리 공정에서 충분한 미립자화가 곤란해진다. 그 결과, 아산화구리 입자가 분산 처리 공정이나 분산 처리 후의 저장 중에 응집되어, 침전되기 쉬워질 우려가 있다. 또한, 아산화구리 입자의 평균 1차 입자 직경은, 예를 들면 투과형 전자현미경(TEM)을 이용하여 복수개의 아산화구리 입자의 직경을 측정함으로써 구할 수 있다.
또한, 아산화구리 입자의 평균 1차 입자 직경은, 10nm~70nm인 것이 바람직하고, 30nm~60nm인 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 평균 1차 입자 직경임으로써, 아산화구리 입자의 표면적을 높은 상태로 유지하면서, 유기용제 중에서 고분산시키는 것이 가능해진다.
본 실시형태의 아산화구리 입자 분산액은, 유기용제 중에서의 아산화구리 입자의 분산성을 향상시키기 위해서, 인산에스테르형 음이온 계면활성제를 함유한다. 인산에스테르형 음이온 계면활성제를 이용함으로써, 아산화구리 입자의 항균 활성 및 항바이러스 활성의 저하를 억제하면서도 분산성을 높이는 것이 가능해진다. 인산에스테르형 음이온 계면활성제로는, 알킬인산염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르인산염, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르인산염 등을 들 수 있다. 더욱 구체적으로는, 알킬인산에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르인산에스테르, 폴리옥시에틸렌(모노 또는 디)알킬페닐에테르인산에스테르를 들 수 있다. 또, 폴리옥시에틸렌(모노, 디 또는 트리)알킬페닐에테르의 폴리머의 인산에스테르, 폴리옥시에틸렌(모노, 디 또는 트리)페닐페닐에테르인산에스테르를 들 수 있다. 또한, 폴리옥시에틸렌(모노, 디 또는 트리)벤질페닐에테르인산에스테르, 폴리옥시에틸렌(모노, 디 또는 트리)스티릴페닐에테르인산에스테르를 들 수 있다. 또, 폴리옥시에틸렌(모노, 디 또는 트리)스티릴페닐에테르의 폴리머의 인산에스테르, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌블록폴리머의 인산에스테르도 들 수 있다. 포스파티딜콜린, 포스파티딜에탄올이민 및 축합인산(예를 들면 트리폴리인산 등) 등의 인산에스테르도 들 수 있다. 또한, 상기 인산에스테르의 염을 들 수 있다. 인산에스테르형 음이온 계면활성제는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
상기 아산화구리 입자의 분산매로서의 유기용제는, 특별히 한정되지 않지만, 도막 작성시에 용이하게 휘발되고, 또한, 피막 형성시에 경화 저해 등을 일으키지 않는 것을 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 유기용제로는, 예를 들면 방향족 탄화수소류(톨루엔 및 크실렌 등), 알코올류(메탄올, 에탄올 및 이소프로필알코올 등), 케톤류(아세톤, 메틸에틸케톤 및 메틸이소부틸케톤 등)를 들 수 있다. 또한, 지방족탄화수소류(헥산 및 헵탄 등), 에테르류(테트라히드로푸란 등), 아미드계 용제(N, N-디메틸포름아미드(DMF) 및 디메틸아세트아미드(DMAc) 등)를 들 수 있다. 이들 중 바람직한 것은, 방향족 탄화수소류 및 알코올류이다. 이들 유기용제는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
아산화구리 입자 분산액에 있어서의 상기 인산에스테르형 음이온 계면활성제의 첨가량은, 아산화구리 입자의 함유량에 의해서 적절히 조정할 수 있다. 구체적으로는, 아산화구리 입자 100질량부에 대해, 인산에스테르형 음이온 계면활성제는 20~100질량부로 한다. 인산에스테르형 음이온 계면활성제가 20질량부 미만인 경우에는, 아산화구리 입자끼리 응집되어, 충분한 분산성을 얻을 수 없을 우려가 있다. 또, 인산에스테르형 음이온 계면활성제가 100질량부를 넘는 경우에는, 후술하는 바와 같이 바인더 수지와 혼합하여 피막을 제작할 때 경화 저해가 일어날 우려가 있다. 또, 100질량부를 넘는 경우에는, 성막성이나 밀착성 등의 막 물성의 저하도 발생할 우려가 있다.
또한, 인산에스테르형 음이온 계면활성제의 첨가량은, 아산화구리 입자 100질량부에 대해, 20~90질량부로 하는 것이 보다 바람직하고, 특히 30~70질량부로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 첨가량임으로써, 아산화구리 입자의 분산성을 향상시키면서도, 막 물성의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.
아산화구리 입자 분산액에 있어서의 상기 유기용제의 첨가량도, 아산화구리 입자의 함유량에 따라서 적절히 조정할 수 있다. 구체적으로는, 아산화구리 입자 100질량부에 대해, 유기용제는 500~10000질량부로 한다. 유기용제가 500질량부 미만인 경우에는, 아산화구리 입자의 분산성이 저하되고, 또한 아산화구리 입자 분산액의 점도가 상승하기 때문에 도포 작업의 효율이 저하될 우려가 있다. 또, 유기용제가 10000질량부를 넘는 경우에는, 바인더 수지와 혼합하여 피막을 형성했을 때, 피막의 성막성(건조성)이 저하되어, 작업 효율이 저하될 우려가 있다.
또한, 유기용제의 첨가량은, 아산화구리 입자 100질량부에 대해, 1000~5000질량부로 하는 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 첨가인 것에 의해, 아산화구리 입자의 분산성을 향상시키면서도, 과도한 점도 상승을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 후술하는 바와 같이, 본 실시형태의 아산화구리 입자 분산액은, 바인더 수지와 혼합함으로써 코팅제 조성물이 되고, 또한 상기 코팅제 조성물을 기재에 도포함으로써, 항균·항바이러스성 피막을 형성한다. 그리고, 상기 피막의 투명성을 높이는 관점에서, 아산화구리 입자 분산액 중에 있어서의 아산화구리 입자의 평균 2차 입자 직경은, 50nm~150nm일 필요가 있다. 평균 2차 입자 직경이 50nm 미만인 경우에는, 과도하게 분산 처리를 행했기 때문에 결정 구조가 파괴된 1차 입자와 분산된 2차 입자가 공존하는 상태가 되어, 광촉매 활성이 저하될 우려가 있다. 또, 평균 2차 입자 직경이 150nm를 넘는 경우에는, 아산화구리 입자의 표면적이 감소해, 항균성이 저하될 우려가 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 아산화구리 입자의 평균 2차 입자 직경은, 동적 광산란법으로 측정하여, 큐물런트 해석법에 의해 얻어지는 평균 2차 입자 직경을 채용한다.
또한, 본 실시형태의 아산화구리 입자 분산액에 있어서, 아산화구리 입자는, 아산화구리 입자 분산액의 가열잔분 100질량부 중에 1질량부 이상 함유하는 것이 바람직하고, 8질량부 이상 함유하는 것이 보다 바람직하다. 전체 가열잔분 100질량부 중의 아산화구리 입자의 함유량이 1질량부보다 적은 경우라도 본 발명의 효과를 얻는 것이 가능하다. 단, 이러한 아산화구리 입자 분산액을 바인더 수지와 혼합한 경우, 코팅제 조성물의 용매 성분이 과대가 된다. 그 때문에, 코팅제 조성물의 도공시에 액체 흐름 등이 발생하여 외관 이상이 발생하고, 또한 충분한 막 두께를 얻을 수 없는 것에 따른 물성 저하를 초래할 우려가 있다. 아산화구리 입자 분산액에 있어서의 아산화구리 입자의 함유량의 상한은, 얻어지는 피막의 투명성이 확보되는 한 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 아산화구리 입자 분산액의 가열잔분 100질량부 중에 있어서 50질량부 이하로 할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서의 가열잔분은, 일본공업규격 JIS K5601-1-2(도료 성분 시험 방법-제1부:통칙- 제2절:가열잔분)에 준거해 측정할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태의 아산화구리 입자 분산액은, 아산화구리 입자와 인산에스테르형 음이온 계면활성제와 유기용제를 함유한다. 또한, 아산화구리 입자 100질량부에 대해, 인산에스테르형 음이온 계면활성제는 20~100질량부 함유하고, 유기용제는 500~10000질량부 함유한다. 또, 아산화구리 입자 분산액에 있어서, 아산화구리 입자는, 평균 1차 입자 직경이 2nm~80nm이며, 동적 광산란법으로 측정하여 큐물런트 해석법에 의해 얻어지는 평균 2차 입자 직경이 50nm~150nm이다. 이러한 구성에 의해, 아산화구리 입자 분산액 중의 아산화구리 입자의 농도를 높인 경우라도 아산화구리 입자의 분산성이 향상되므로, 이것을 이용한 항균·항바이러스성 피막의 투명성을 확보하는 것이 가능해진다.
[아산화구리 입자 분산액의 제조 방법]
다음에, 상기 아산화구리 입자 분산액의 제조 방법에 대해서 설명한다. 아산화구리 입자 분산액은, 상술한 아산화구리 입자, 인산에스테르형 음이온 계면활성제 및 유기용제를 혼합하고, 아산화구리 입자를 유기용제 중에 고분산시킴으로써, 조제하는 것이 가능하다. 그 때문에, 아산화구리 입자를 고분산시키는 것이 가능한 방법이면, 어떠한 방법도 사용할 수 있다.
단, 아산화구리 입자의 분산성을 높여, 항균·항바이러스성 피막의 투명성을 확보하기 쉽게 하는 관점에서, 아산화구리 입자의 분산 공정은 전 분산 처리와 본 분산 처리로 나누어 행하는 것이 바람직하다. 이에 의해 아산화구리 입자의 표면이 젖어, 표면의 공기층을 유기용제로 치환되므로, 그 후의 본 분산 처리에서 신속하게 분산이 진행된다. 그 전 분산 처리가 불충분한 경우, 분산의 진행이 늦고, 불필요한 기계적 충격이 아산화구리 입자에 주어질 우려가 있다. 그 결과, 아산화구리 입자의 결정 구조 그 자체가 파괴되어, 안정성이 저하된 분산액이 될 우려가 있다.
전 분산 처리는, 일반적인 디졸버(dissolver)를 이용하여 교반해도 된다. 단, 아산화구리 입자의 표면을 젖기 쉽게 시키는 관점에서, 고속 교반기에 의해 교반하는 것이 바람직하다. 고속 교반기로는, 예를 들면, T.K.HOMOMIXER, T.K. ROBOMIX 및 T.K.FILMIX(상품명, PRIMIX Corporation 제조)를 사용할 수 있다. 또, CLEARMIX(등록상표)(상품명, M. TECHNIQUE Co., Ltd. 제조) 및 ULTRA DESPA(상품명, ASADA IRON WORKS.CO.,LTD. 제조) 등도 사용할 수 있다.
본 분산 처리를 행하는 분산 장치로는, 예를 들면, 니더, 2롤, 3롤, SS5(상품명, M. TECHNIQUE Co., Ltd.), MIRACLE KCK(등록상표)(상품명, ASADA IRON WORKS.CO.,LTD. 제조)와 같은 혼련기를 사용할 수 있다. 또, 초음파 분산기나, 고압 호모지나이저(homogenizer)인 마이크로플루이다이저(microfluidizer)(상품명, MIZUHO INDUSTRIAL CO.,LTD. 제조), NANOVATER(등록상표)(상품명, Y0SHIDA KIKAI CO., Ltd. 제조) 등도 들 수 있다. 또한, Star Burst(등록상표)(상품명, SUGINO MACHINE Ltd.), G-smasher(상품명, RIX CORPORATION) 등도 들 수 있다. 유리나 지르콘 등의 비즈 미디어를 사용한 것에서는, 볼밀이나 비즈밀, 샌드밀, 횡형 미디어밀 분산기, 콜로이드밀 등을 사용할 수 있다. 비즈밀에 있어서 사용하는 미디어로는, 직경 1mm 이하의 비즈 미디어가 바람직하고, 직경 0.5mm 이하의 비즈 미디어가 보다 바람직하다. 또한, 전 분산 처리 및 본 분산 처리의 분산 시간은, 아산화구리 입자가 인산에스테르형 음이온 계면활성제와 함께 유기용제 중에서 고분산되도록, 각 분산 장치나 미디어에 의해서 적절히 조정하면 된다.
또, 전 분산 처리를 행한 처리액을 상기 본 분산 장치에 공급할 때에도, 고속 교반기 등을 이용하여 충분한 교반을 실시하면서 공급함으로써, 보다 단시간에 처리하는 것이 가능하다.
[코팅제 조성물]
본 실시형태에 따른 코팅제 조성물은, 상술한 아산화구리 입자 분산액과, 바인더 수지를 함유한다. 상술한 바와 같이, 본 실시형태의 아산화구리 입자 분산액은, 아산화구리 농도를 향상시키면서도 분산성을 높이고 있으므로, 이러한 아산화구리 입자 분산액을 이용한 코팅제 조성물은, 항균·항바이러스성 및 투명성이 높은 피막을 형성하는 것이 가능해진다.
상기 아산화구리 입자 분산액과 함께 혼합되는 바인더 수지로는, 코팅제 조성물로부터 얻어지는 피막의 안정성, 항균·항바이러스성, 투명성이 확보되는 한, 특별히 한정되지 않는다. 바인더 수지로는, 예를 들면 알키드계 수지, 아크릴계 수지, 멜라민계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지 등을 사용할 수 있다. 또, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드산계 수지, 폴리이미드계 수지, 스티렌말레산계 수지, 스티렌무수말레산계 수지 등도 사용할 수 있다. 또한, 각종의 아크릴산계 모노머, 아크릴레이트계 모노머도 적용 가능하다. 바인더 수지로서 특히 바람직한 수지, 모노머로는, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 아크릴산계 모노머, 폴리아미드산계 수지, 폴리이미드계 수지, 스티렌말레산계 수지, 스티렌무수말레산계 수지를 들 수 있다. 바인더 수지는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
또한, 코팅제 조성물은, 아산화구리 입자 분산액 및 바인더 수지에 추가해, 항균 활성에 대해 영향이 나오지 않는 범위에 있어서, 각종의 첨가제를 배합해도 된다. 구체적으로는, 분산제, 안료, 충전제, 골재, 증점제, 플로우 컨트롤(flow control)제, 레벨링제, 경화제, 가교제, 경화용 촉매 등을 배합할 수 있다.
본 실시형태에 따른 코팅제 조성물은, 상술한 아산화구리 입자 분산액 및 바인더 수지, 또한 필요에 따라서 상기 첨가제를 혼합함으로써, 조제할 수 있다. 또한, 혼합 공정에서는, 예를 들면, 상술한 디졸버나 고속 교반기를 이용하여 혼합하는 것이 가능하다.
상기 코팅제 조성물에 있어서, 아산화구리 입자는, 코팅제 조성물의 가열잔분 100질량부 중에 0.1~50질량부 함유하는 것이 바람직하다. 가열잔분 중의 아산화구리 입자의 함유량이 0.1질량부보다 적은 경우는 아산화구리 입자의 함유량이 충분하지 않아, 항균성이 저하될 우려가 있다. 아산화구리 입자의 함유량이 50질량부를 넘는 경우에는, 충분한 항균성을 얻는 것은 가능하지만, 바인더 수지가 부족하기 때문에 막 물성이 저하될 가능성이 있다.
또한, 코팅제 조성물에 있어서의 아산화구리 입자의 함유량은, 코팅제 조성물의 가열잔분 100질량부 중에 0.1~10질량부 함유하는 것이 보다 바람직하다. 아산화구리 입자의 함유량이 이 범위 내임으로써, 충분한 항균·항바이러스성을 구비하면서도 막 물성의 저하를 억제해, 높은 투명성을 확보하는 것이 가능해진다.
[항균·항바이러스성 부재]
본 실시형태에 따른 항균·항바이러스성 부재는, 기재와, 기재 상에 설치되고, 상기 코팅제 조성물을 함유하는 피막을 갖는 것이다. 상술한 바와 같이, 본 실시형태의 코팅제 조성물은, 아산화구리 입자에 기인하는 높은 항균·항바이러스성을 갖는다. 또한, 코팅제 조성물에 있어서 아산화구리 입자가 고분산되어 있으므로, 얻어지는 피막도 높은 투명성을 갖고 있다.
본 실시형태에 있어서, 기재의 재질은, 유기 고분자, 세라믹, 금속, 유리, 플라스틱, 화장 합판 또는 그들의 복합물 등, 기본적으로 무엇이어도 된다. 기재의 형상도 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 판형상물이나 구(球)형상물, 원기둥형상물, 원통형상물, 봉형상물, 각기둥형상물, 중공의 각기둥형상물 등의 단순 형상의 것이어도 되고 복잡 형상의 것이어도 된다. 또, 기재는 필터와 같은 다공질체이어도 된다.
기재로는, 천장재, 타일, 유리, 벽지, 벽재, 마루 및 조작재 등의 건축 자재, 자동차용 내장재(인스트루먼트 패널, 시트, 천장재), 냉장고나 에어컨 등의 가전제품, 의류나 커텐 등의 섬유 제품, 공업용 설비, 의료용 설비 등이 바람직하다. 또한 기재로는, 예를 들면, 도어, 도어 핸들, 문고리, 난간, 내장 카운터, 가구, 키친, 화장실, 목욕탕, 조명기구, 터치 패널, 스위치 및 이들 용도에 이용되는 시트 등도 바람직하다. 본 실시형태의 코팅제 조성물로 이루어지는 피막은 항균성 및 항바이러스성이 높기 때문에, 이러한 인체 등이 빈번히 접촉하는 면에 대해 특히 유효하다.
또, 본 실시형태에 따른 항균·항바이러스성 부재는, 예를 들면 공기 청정기용 필터나 에어콘용 필터 등으로서도 적용할 수 있다. 그리고, 주택뿐만 아니라, 병원 및 고령자 시설, 및 전철, 버스 및 비행기와 같은 공공 교통기관 등의 불특정 다수의 사람이 이용하는 장소에 이용됨으로써, 균·바이러스의 감염 리스크를 저감 하는 것이 가능해져 유용하다.
본 실시형태에 따른 항균·항바이러스성 부재는, 기재에 코팅제 조성물을 도포하여 건조시킴으로써 얻어진다. 이 때의 도포 방법 및 건조 조건은 특별히 한정되지 않는다. 코팅제 조성물을 기재의 적어도 일부에 도포하는 방법으로는, 스크린 인쇄, 스핀 코트, 딥 코트, 롤 코트, 솔 코트, 스프레이 코트, 잉크젯 등의 방법을 이용할 수 있다. 또, 건조 조건으로는, 유기용제가 제거되는 조건이면 특별히 한정되지 않는다.
코팅제 조성물의 도포막의 두께는, 경화 후의 막 두께로서, 2μm~15μm가 바람직하고, 4μm~13μm가 보다 바람직하다. 경화 후의 막 두께가 이 범위임으로써, 경화막의 표면 경도를 향상시키면서도, 밀착성을 높이는 것이 가능해진다.
이와 같이, 본 실시형태의 항균·항바이러스성 부재는, 기재와, 상기 기재 상에 설치되고, 코팅제 조성물을 함유하는 피막을 갖는다. 그리고, 코팅제 조성물에서는, 나노 레벨의 아산화구리 입자가 고농도로 분산되어 있다. 그 때문에, 아산화구리 입자에 기인하는 높은 항균·항바이러스성을 확보함과 더불어, 투명성도 얻는 것이 가능해진다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해서 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
우선, 아산화구리 입자로서 Sigma-Aldrich사 제조 아산화구리(평균 1차 입자 직경:50nm, CuO 환원)를 준비하고, 유기용제로서 메틸에틸케톤(MEK)을 준비했다. 또한, 인산에스테르형 음이온 계면활성제로서 Kusumoto Chemicals, Ltd. 제조 DISPARLON(등록상표) PW-36을 준비했다.
다음에, 상기 아산화구리 100질량부, 메틸에틸케톤 1000질량부, 인산에스테르형 음이온 계면활성제 30질량부를 혼합하고, 전 분산 처리로서, 교반기(PRIMIX Corporation 제조 T.K.ROBOMIX)를 이용해 8000rpm에서 30분간 교반을 행했다.
그 후, 전 분산 처리로 얻어진 처리액 1L를, 교반기(PRIMIX Corporation 제조 T.K.ROBOMIX)를 이용하여 3000rpm으로 교반한 후, 계속해서 분산기(ASADA IRON WORKS.CO.,LTD. 제조 PICO MILL)를 이용하여 본 분산 처리를 행했다. 또한, 분산기의 분산 미디어로는 0.3mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용해, 2시간 순환함으로써 분산 처리를 행했다. 이에 의해, 아산화구리 농도가 9질량%인 본 실시예의 아산화구리 입자 분산액을 조제했다. 또한, 얻어진 아산화구리 입자 분산액 23질량부와, 바인더 수지 10질량부를 혼합해, 본 실시예의 코팅제 조성물을 조제했다. 또한, 바인더 수지로는, 다음의 수지를 이용했다.
우선, 이소시아네이트 경화용 아크릴 수지로서의 ACRYDIC(등록상표) A801(DIC Corporation 제조)와 DURANATE(등록상표) TPA100(Asahi Kasei Chemicals Corporation 제조)를, 이소시아네이트기와 수산기가 NCO/OH=1이 되도록 혼합했다. 다음에, 이 혼합물에 대해, 메틸에틸케톤을 이용하여 가열잔분이 20질량%가 되도록 희석을 행함으로써, 바인더 수지를 조제했다.
[실시예 2]
아산화구리 100질량부와, 메틸에틸케톤 1000질량부와, 인산에스테르형 음이온 계면활성제 20질량부를 혼합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 아산화구리 입자 분산액을 조제했다. 또한, 본 실시예의 아산화구리 입자 분산액에 있어서의 아산화구리 농도는, 9질량%였다.
또한, 실시예 1과 동일하게, 얻어진 아산화구리 입자 분산액 22질량부와, 바인더 수지 10질량부를 혼합해, 본 실시예의 코팅제 조성물을 조제했다.
[실시예 3]
아산화구리 100질량부와, 메틸에틸케톤 1000질량부와, 인산에스테르형 음이온 계면활성제 90질량부를 혼합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 아산화구리 입자 분산액을 조제했다. 또한, 본 실시예의 아산화구리 입자 분산액에 있어서의 아산화구리 농도는, 8질량%였다.
또한, 실시예 1과 동일하게, 얻어진 아산화구리 입자 분산액 24질량부와, 바인더 수지 10질량부를 혼합해, 본 실시예의 코팅제 조성물을 조제했다.
[실시예 4]
아산화구리 100질량부와, 메틸에틸케톤 500질량부와, 인산에스테르형 음이온 계면활성제 30질량부를 혼합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 아산화구리 입자 분산액을 조제했다. 또한, 본 실시예의 아산화구리 입자 분산액에 있어서의 아산화구리 농도는, 16질량%였다.
또한, 실시예 1과 동일하게, 얻어진 아산화구리 입자 분산액 13질량부와, 바인더 수지 10질량부를 혼합해, 본 실시예의 코팅제 조성물을 조제했다.
[실시예 5]
우선, 아산화구리 입자로서 Sigma-Aldrich사 제조 아산화구리(평균 1차 입자 직경:50nm, CuO 환원)을 준비하고, 유기용제로서 디에틸렌글리콜모노메틸에테르(DEGME)를 준비했다. 또한, 인산에스테르형 음이온 계면활성제로서 Kusumoto Chemicals, Ltd. 제조 DISPARLON(등록상표) PW-36을 준비했다.
다음에, 상기 아산화구리 100질량부, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르 10000질량부, 인산에스테르형 음이온 계면활성제 30질량부를 혼합해, 실시예 1과 동일하게 전 분산 처리 및 본 분산 처리를 행했다. 이에 의해, 아산화구리 농도가 1질량%인 본 실시예의 아산화구리 입자 분산액을 조제했다.
또한, 얻어진 아산화구리 입자 분산액 203질량부와, 바인더 수지 10질량부를 혼합해, 본 실시예의 코팅제 조성물을 조제했다. 또한, 바인더 수지로는, 실시예 1에 기재된 수지를 이용했다.
[실시예 6]
아산화구리 100질량부와, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르 500질량부와, 인산에스테르형 음이온 계면활성제 30질량부를 혼합한 것 이외에는 실시예 5와 동일하게 하여, 아산화구리 입자 분산액을 조제했다. 또한, 본 실시예의 아산화구리 입자 분산액에 있어서의 아산화구리 농도는, 16질량%였다.
또한, 실시예 5와 동일하게, 얻어진 아산화구리 입자 분산액 0.1질량부와, 바인더 수지 10질량부를 혼합해, 본 실시예의 코팅제 조성물을 조제했다.
[실시예 7]
아산화구리 100질량부와, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르 500질량부와, 인산에스테르형 음이온 계면활성제 30질량부를 혼합한 것 이외에는 실시예 5와 동일하게 하여, 아산화구리 입자 분산액을 조제했다. 또한, 본 실시예의 아산화구리 입자 분산액에 있어서의 아산화구리 농도는, 16질량%였다.
또한, 실시예 5와 동일하게, 얻어진 아산화구리 입자 분산액 29질량부와, 바인더 수지 10질량부를 혼합해, 본 실시예의 코팅제 조성물을 조제했다.
[비교예 1]
우선, 아산화구리 입자로서 Sigma-Aldrich사 제조 아산화구리(평균 1차 입자 직경:50nm, CuO 환원)를 준비하고, 유기용제로서 메틸에틸케톤(MEK)을 준비했다.
다음에, 상기 아산화구리 100질량부, 메틸에틸케톤 1000질량부를 혼합해, 전 분산 처리로서, 교반기(PRIMIX Corporation 제조 T.K.ROBOMIX)를 이용해, 8000rpm으로 30분간 교반을 행했다.
그 후, 전 분산 처리로 얻어진 처리액 1L를, 교반기(PRIMIX Corporation 제조 T.K.ROBOMIX)를 이용해 3000rpm으로 교반한 후, 계속해서 분산기(ASADA IRON WORKS.CO.,LTD. 제조 PICO MILL)를 이용하여 본 분산 처리를 행하고자 했다. 그러나, 전 분산 처리로 얻어진 처리액의 점도가 분산기에 공급 가능한 정도까지 저하되지 않았으므로, 본 분산 처리를 실시할 수 없었다.
[비교예 2]
아산화구리 100질량부와, 메틸에틸케톤 1000질량부와, 인산에스테르형 음이온 계면활성제 10질량부를 혼합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 아산화구리 입자 분산액을 조제하고자 했다. 그러나, 비교예 1과 동일하게, 전 분산 처리로 얻어진 처리액의 점도가 분산기에 공급 가능한 정도까지 저하되지 않았으므로, 본 분산 처리를 실시할 수 없었다.
[비교예 3]
아산화구리 100질량부와, 메틸에틸케톤 1000질량부와, 인산에스테르형 음이온 계면활성제 150질량부를 혼합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 아산화구리 입자 분산액을 조제했다. 또한, 본 비교예의 아산화구리 입자 분산액에 있어서의 아산화구리 농도는, 8질량%였다.
또한, 실시예 1과 동일하게, 얻어진 아산화구리 입자 분산액 25질량부와, 바인더 수지 10질량부를 혼합해, 본 비교예의 코팅제 조성물을 조제했다.
[비교예 4]
아산화구리 100질량부와, 메틸에틸케톤 300질량부와, 인산에스테르형 음이온 계면활성제 30질량부를 혼합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 아산화구리 입자 분산액을 조제하고자 했다. 그러나, 비교예 1과 동일하게, 전 분산 처리로 얻어진 처리액의 점도가 분산기에 공급 가능한 정도까지 저하되지 않았으므로, 본 분산 처리를 실시할 수 없었다.
[비교예 5]
아산화구리 100질량부와, 메틸에틸케톤 15000질량부와, 인산에스테르형 음이온 계면활성제 10질량부를 혼합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 아산화구리 입자 분산액을 조제했다. 또한, 본 비교예의 아산화구리 입자 분산액에 있어서의 아산화구리 농도는, 0.7질량%였다.
또한, 실시예 1과 동일하게, 얻어진 아산화구리 입자 분산액 22질량부와, 바인더 수지 10질량부를 혼합해, 본 비교예의 코팅제 조성물을 조제했다.
[비교예 6]
계면활성제로서 BYK-Chemie Japan 주식회사 제조 DISPERBYK(등록상표)-111을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 아산화구리 입자 분산액을 조제했다. 또한, 본 비교예의 아산화구리 입자 분산액에 있어서의 아산화구리 농도는, 9질량%였다.
또한, 실시예 1과 동일하게, 얻어진 아산화구리 입자 분산액 23질량부와, 바인더 수지 10질량부를 혼합해, 본 비교예의 코팅제 조성물을 조제했다.
[비교예 7]
우선, 아산화구리 입자로서 Sigma-Aldrich사 제조 아산화구리(평균 1차 입자 직경:500nm, CuO 환원)을 준비해, 유기용제로서 메틸에틸케톤을 준비했다. 또한, 인산에스테르형 음이온 계면활성제로서 Kusumoto Chemicals, Ltd. 제조 DISPARLON(등록상표) PW-36을 준비했다.
다음에, 상기 아산화구리 100질량부, 메틸에틸케톤 1000질량부, 인산에스테르형 음이온 계면활성제 10질량부를 혼합해, 실시예 1과 동일하게 전 분산 처리 및 본 분산 처리를 행했다. 이에 의해, 아산화구리 농도가 9질량%인 본 비교예의 아산화구리 입자 분산액을 조제했다.
또한, 얻어진 아산화구리 입자 분산액 23질량부와, 바인더 수지 10질량부를 혼합해, 본 비교예의 코팅제 조성물을 조제했다. 또한, 바인더 수지로는, 실시예 1에 기재된 수지를 이용했다.
[비교예 8]
실시예 1에서 얻어진 아산화구리 입자 분산액 128질량부와, 바인더 수지 10질량부를 혼합해, 본 비교예의 코팅제 조성물을 조제했다. 바인더 수지로는, 실시예 1에 기재된 화합물을 사용했다.
[비교예 9]
실시예 1에서 얻어진 아산화구리 입자 분산액 1질량부와, 바인더 수지 10질량부를 혼합해, 본 비교예의 코팅제 조성물을 조제했다. 바인더 수지로는, 실시예 1에 기재의 화합물을 사용했다.
실시예 및 비교예에 있어서의 아산화구리 입자의 첨가량 및 평균 1차 입자 직경, 유기용제의 첨가량, 계면활성제의 첨가량, 아산화구리 입자 분산액 중의 아산화구리 입자 농도, 및 코팅제 조성물 중의 아산화구리 입자 분산액 및 바인더 수지의 혼합량을 표 1 및 2에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 아산화구리 입자 분산액 및 코팅제 조성물에 대해, 다음의 평가 시험을 실시했다. 평가 시험의 결과를 표 3 및 4에 나타낸다.
[분산 적정]
교반기를 이용하여 전 분산 처리를 실시한 후에, 분산기를 이용하여 본 분산 처리할 때, 송액 펌프를 이용하여 처리액을 교반기로부터 분산기로 송액 가능했던 것을 「○」라고 평가했다. 그러나, 처리액의 점도가 너무 높아서, 송액할 수 없었던 것을 「×」라고 평가했다. 또한, 송액 펌프로는, PTFE 펌프 헤드를 구비한 MASTER FLEX사 제조 MASTER FLEX 송액 펌프를 사용했다.
[평균 2차 입자 직경 측정]
각 예에서 얻어진 아산화구리 입자 분산액을 동적 광산란법에서 측정해, 큐물런트 해석함으로써, 아산화구리 입자의 평균 2차 입자 직경을 측정했다. 또한, 입자 직경의 측정에는, 농후계 입경 애널라이저 FPAR-1000(OTSUKA ELECTRONICS CO., LTD. 제조)을 사용했다.
[안정성]
각 예에서 얻어진 아산화구리 입자 분산액을, 용량 50cc의 샘플병에 충전한 후, 1주간 실온(25℃)에서 정치(靜置)했다. 샘플병의 바닥면을 육안으로 확인하여, 침전물을 확인할 수 없었던 것을 「○」라고 평가하고, 침전물을 확인할 수 있던 것을 「×」라고 평가했다.
[투명성]
각 예에서 얻어진 아산화구리 입자 분산액을, 메틸에틸케톤을 이용하여, 아산화구리 농도가 1질량%가 되도록 조정했다. 다음에, 희석한 아산화구리 입자 분산액을, 바코터 ＃10을 이용하여 유리판 상에 도포를 행했다. 또한, 얻어진 도막에 대해, 50℃에서 30분간 건조를 행했다. 건조 후에 얻어진 박막의 흐림도를, HAZE METER NDH4000(NIPPON DENSHOKU INDUSTRIES Co. LTD 제조)를 이용하여 측정하고, 흐림도가 3 이하를 「○」라고 평가로 하고, 3 이상을 「×」라고 평가했다.
[항균성]
JIS Z2801(항균 가공제품-항균성 시험 방법·항균 효과)에 준거하여 대장균을 이용해, 항균성 평가를 실시했다. 1시간당 항균 활성치가 3 이상을 「○」라고 평가하고, 3 미만을 「×」라고 평가했다.
[성막성]
각 실시예 및 비교예의 코팅제 조성물을, 바코터 ＃10을 이용하여, 두께 2mm, 크기 10cm×10cm의 유리판 상에 도포했다. 다음에, 100℃에서 30초간 건조함으로써, 각 예의 피막을 조제했다.
다음에, 얻어진 각 예의 피막의 지촉(指觸)건조성을 평가했다. 구체적으로는, 각 예의 피막의 중앙을 손가락으로 접촉해, 육안에 의해 지문 흔적을 확인할 수 없는 것을 「○」라고 평가하고, 지문 흔적을 확인할 수 있는 것을 「×」라고 평가했다.
[밀착성(부착성)]
성막성 평가에 있어서 얻어진 각 실시예 및 비교예의 피막에 대해, JIS K5600(도료 일반 시험 방법)에 있어서의 크로스컷법에 준거하여, 1mm의 컷 간격으로 밀착성을 평가했다. 이 때, 박리가 보이지 않았던 것을 「○」라고 평가하고, 박리가 보였던 것을 「×」라고 평가했다.
Figure pct00003
Figure pct00004
표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 1~7의 아산화구리 입자 분산액은, 분산 적정 평가에서 양호한 결과를 나타내며, 또한 얻어진 코팅제 조성물도 투명성, 안정성, 항균성, 성막성 및 밀착성의 각 평가에서 양호한 결과를 나타냈다.
이에 대해 표 4에 나타낸 바와 같이, 계면활성제를 함유하고 있지 않은 비교예 1, 계면활성제의 첨가량이 적은 비교예 2, 유기용제의 첨가량이 적은 비교예 4에서는, 분산액의 점도가 상승해, 아산화구리 입자 분산액을 조제할 수 없었다. 또, 계면활성제가 과다한 비교예 3에서는, 성막성, 밀착성 등의 막 특성이 저하했다. 유기용제가 과다한 비교예 5에서는, 항균성이 저하되었다. 또한, 비교예 6과 같이 계면활성제가 인산에스테르형 음이온 계면활성제가 아닌 경우나, 비교예 7과 같이 아산화구리 입자의 평균 2차 입자 직경이 너무 큰 경우에는, 항균성이 저하했다. 또한, 비교예 7과 같이 아산화구리 입자의 평균 2차 입자 직경이 너무 큰 경우에는, 투명성도 저하되는 결과가 되었다.
또한, 비교예 8의 코팅제 조성물에 있어서의 가열잔분을 조사한 결과, 코팅제 조성물의 가열잔분 100질량부에 있어서, 아산화구리 입자는 50질량부를 넘었다. 그 때문에, 밀착성이 저하되는 결과가 되었다. 또, 비교예 9의 코팅제 조성물에 있어서의 가열잔분을 조사한 결과, 코팅제 조성물의 가열잔분 100질량부에 있어서, 아산화구리 입자는 0.1질량부 미만이었다. 그 때문에, 아산화구리 입자의 함유량이 적어, 항균성이 저하되는 결과가 되었다.
일본국 특허 출원 2013-036790호(출원일:2013년 2월 27일)의 전체 내용은, 여기에 원용된다.
이상, 실시예를 따라서 본 발명의 내용을 설명했는데, 본 발명은 이들 기재로 한정되는 것이 아니고, 다양한 변형 및 개량이 가능한 것은, 당업자에게는 자명하다.
본 발명의 아산화구리 입자 분산액은, 교반 공정에 의해 조제할 수 있기 때문에 합성 프로세스를 간략화할 수 있다. 또한, 상기 아산화구리 입자 분산액은, 아산화구리 입자의 농도를 높인 경우라도 아산화구리 입자의 분산성을 높은 상태로 유지할 수 있다. 그 결과, 상기 아산화구리 입자를 함유하는 코팅제 조성물 및 상기 코팅제 조성물을 이용한 항균·항바이러스성 부재의 투명성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 상기 코팅제 조성물 및 항바이러스성 부재는 아산화구리 입자의 함유량이 많기 때문에, 높은 항균·항바이러스성을 갖는다.

Claims (3)

  1. 아산화구리 입자와,
    상기 아산화구리 입자 100질량부에 대해, 20~100질량부의 인산에스테르형 음이온 계면활성제와,
    상기 아산화구리 입자 100질량부에 대해, 500~10000질량부의 유기용제를 함유하고,
    상기 아산화구리 입자는, 평균 1차 입자 직경이 2~80nm이며, 동적 광산란법으로 측정하여 큐물런트(cumulant) 해석법에 의해 얻어지는 평균 2차 입자 직경이 50~150nm인, 아산화구리 입자 분산액.
  2. 청구항 1에 기재된 아산화구리 입자 분산액과, 바인더 수지를 함유하고,
    상기 아산화구리 입자는, 코팅제 조성물의 가열잔분 100질량부 중에 0.1~50질량부 함유하는, 코팅제 조성물.
  3. 기재와,
    상기 기재 상에 설치되고, 청구항 2에 기재된 코팅제 조성물을 함유하는 피막을 갖는 항균·항바이러스성 부재.
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