KR20160034559A - 팽창성 항균제를 포함하는 친환경 항균성 및 내곰팡이성 인조잔디용 탄성 충전재 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항균성 및 내곰팡이성 탄성 충전재 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄성칩에 항균제와 내곰팡이성 특성을 부여한 새로운 탄성 충전재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 탄성칩은 재생 또는 신재 고무칩의 표면에 팽창 흑연과 생고분자와 항균 물질로 이루어진 팽창성 항균제를 포함하는 폴리우레탄 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 항균성 및 내곰팡이성 탄성칩이다.
본 발명에 의한 탄성칩은 충격에 의한 수축과 팽창과정 및 온도 변화에 따른 수축 팽창 과정에서 유연하고 견고한 코팅층이 벗겨지지 않아 장기간 사용이 가능하며, 고무칩에 흡수된 수분에 의해서 번식할 수 있는 세균과 곰팡이를 효율적으로 방지할 수 있다.

Description

팽창성 항균제를 포함하는 친환경 항균성 및 내곰팡이성 인조잔디용 탄성 충전재 그 제조 방법{Elastic filler for Artificial Grass Comprising Expandable Antimicrobial agent for Environmental Antimicrobial and Anti-mold Property and manufacturing methods thereof}

본 발명은 항균성 및 내곰팡이성 탄성 충전재 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄성칩에 항균제와 내곰팡이성 특성을 부여한 새로운 인조잔디용 탄성 충전재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

고무칩 특유의 냄새와 여름철 습기에 의해서 곰팡이가 피는 문제를 해결하기 위해서, 항균성 및 내곰팡이성을 갖춘 고무칩에 대한 수요가 계속되고 있다.

본 출원인의 선출원 대한민국 특허 출원 제10-2013-0055694호에서는 황토와 CaO로 이루어진 무기물 항균제와 바인더를 상용화제인 실란화합물과 안료를 혼합하여 고무질의 표면에 코팅하는 방안이 제시되어 있다. 그러나 CaO와 황토와 같은 무기물 항균제의 경우, 가격적인 잇점과 사용에 따른 2차 오염을 방지할 수 있다는 점에서 유리하지만, 상용화제의 사용에도 불구하고 탄성칩의 탄성 저하가 동반된다는 근본적인 문제가 있다.

이에 따라, 무기계 항균제를 이용하여 항균성과 내곰팡이성을 가지면서도 안정된 물성을 유지할 수 있는 새로운 탄성칩과 이를 이용한 탄성 포장에 대한 요구가 계속되고 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 환경 친화적인 새로운 항균성 및 내곰팡이성 인조잔디용 탄성 충전재 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 환경 친화적인 새로운 항균성 및 내환경 탄성 충전재를 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위해서, 본 발명에서는 재생 또는 신재 고무칩의 표면에, 팽창 흑연과 생고분자와 항균물질로 이루어진 팽창성 항균제와 안료와 폴리우레탄 바인더를 혼합해서 코팅하는 것을 특징으로 하는 항균성 및 내곰팡이성 탄성칩 제조 방법을 제공한다.

본 발명은 일 측면에서, 재생 또는 신재 고무칩의 표면에 팽창 흑연과 생고분자와 항균 물질로 이루어진 팽창성 항균제를 포함하는 폴리우레탄 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 항균성 및 내곰팡이성 탄성칩을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 고무칩은 폐고무, 페타이어 등을 분쇄하여 얻어지는 재생 고무칩이나 폴리우레탄, EPDM과 같은 신재 탄성 고무칩의 사용이 가능하다. 상기 폐타이어의 경우 물리적 특성이 일정한 편이므로, 종류에 관계 없이 일정한 크기로 파쇄하여 사용할 수 있으며, 폐폴리우레탄의 경우, 파쇄된 폴리우레탄 칩이 가능한 유사한 물성을 가질 수 있도록 신발, 냉장고, 시트 등에 사용된 다양한 우레탄을 종류별로 선별하여 파쇄 스크랩시켜, 사용하는 것이 바람직하다. 신재 고무칩의 경우, EPDM, 폴리우레탄 등의 제품을 사용할 수 있으며, 상업적으로 구입해서 사용할 수 있다.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 고무칩은 재생 고무 또는 신재 고무든 고무의 탄성에 영향을 주지 않도록 별도의 표면 처리 없이 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 상기 고무칩 크기는 인조 잔디 충진재로 사용시 강도와 탄성율과 인장 특성 등을 고려하여 1-10 mm 정도의 직경, 바람직하게는 2-5 mm 정도의 직경을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 팽창 흑연은 팽창 가능한 나노 입자 또는 마이크로크기의 흑연 입자를 의미하는 것으로 이해되며, 필요에 따라서 표면의 개질이 가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 생고분자는 항균기능이 있는 물질의 결합이 용이한 천연물 유래의 친수성 또는 극성의 생고분자이다. 이론적으로 한정된 것은 아니지만, 상기 생고분자는 첨가된 항균물질을 고유 활성의 손실 없이 안정하게 팽창 흑연에 고정시킨 다음, 효율적으로 칩으로 방출시키는 담체 또는 수용체의 역할을 담당한다. 바람직하게는 환경친화성 천연 생고분자 소재로는 친수성 또는 극성을 지닌 알지네이트, 펙틴, 카라기난, 전분, 전분 가수분해물, 키토산, 셀룰로오즈 유도체(메틸셀룰로오즈, 에틸셀룰로오즈, 하이드록시프로필 셀룰로오즈, 하이드록시프로필메틸셀룰로오즈, 카르복실 메틸셀룰로오즈 등) 등의 탄수화물/다당류 소재와 젤라틴, 글루텐, 옥수수 단백, 대두 단백, 유청 단백 등의 단백질 소재 및 이들의 혼합물을 주원료로 사용한다.

본 발명에 있어서, 상기 항균물질은 니신, 페디오신 등의 박테리오신이나 라이소자임 등의 항균 효소 및 항균펩티드, 마늘, 정향, 계피, 오레가노, 프로폴리스 등의 천연 추출물, 초산, 구연산, 젖산, 소르빈산, 벤조산, 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 등의 유기산, 또는 파라벤, 트리클로산, 이마자릴, 아릴이소티오시아네이트(AITC) 등의 합성제재를 사용할 수 있고, 이들 항균물질을 보조 원료로 단독 또는 혼합하여 사용 가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 팽창성 항균제는 팽창 흑연 39~70 중량%, 생고분자 29~60 중량%, 및 항균 물질 1~10 중량%로 이루어질 수 있으며, 상기 항균성 팽창제는 고무칩 100 중량부에 대해서 1~10 중량부로 사용될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 안료는 녹색등의 색상 코팅칩을 형성할 수 있도록 녹색 등을 발현할 수 있는 유기 또는 무기 안료를 사용할 수 있다. 상기 안료는 고무칩 100 중량부에 대해서 바람직하게는 0.1~1 중량부, 보다 더 바람직하게는 0.2~0.5 중량부를 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 폴리우레탄 바인더는 팽창성 항균제와 함께 혼합되어 고무칩의 표면에서 코팅층을 형성하게 된다. 상기 바인더는 고무칩 100 중량부에 대해서 3-20 중량부, 보다 바람직하게는 4-18 중량부, 가장 바람직하게는 5-15 중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. 상기 바인더의 함량이 3 중량부 보다 적을 경우, 바인더 내에서 항균제의 분산성이 떨어지게 되며, 코팅 후에도 표면에서 박리되는 문제가 발생할 수 있다. 상기 바인더의 함량이 20 중량부 보다 많을 경우 코팅시 고무칩들이 서로 붙게 되어 제조과정에 칩들이 덩어리지는 문제가 발생하게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 항균제가 포함된 코팅층은 팽창성 항균제가 적절한 팽창이 가능하도록 50-500 마이크로미터, 바람직하게는 100-300 마이크로미터의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 코팅층의 두께가 지나치게 얇을 경우는 항균성과 내곰팡이성 특성을 발현하기 어렵고, 고무 입자의 색상이 투과되어 탄성칩의 색상 표현이 어렵게 된다.

본 발명에 의한 탄성칩은 충격에 의한 수축과 팽창과정 및 온도 변화에 따른 수축 팽창 과정에서 유연하고 견고한 코팅층이 벗겨지지 않아 장기간 사용이 가능하며, 팽창 흑연에 결합된 항균제들이 뛰어난 항균 효과를 가지는 새로운 탄성칩을 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 탄성 충전재를 인조잔디 구장에 사용할 경우, 고무칩에 흡수된 수분에 의해서 번식할 수 있는 세균과 곰팡이를 효율적으로 방지하는 수단으로 사용할 수 있다.

이하, 실시예를 통해서 본 발명을 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 어떤 경우에도 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않는다. 상기 실시예에는 당업자가 통상적으로 구현할 수 있는 다양한 변형과 치환이 가능하다.

실시예 1

팽창성 항균제 제조

생고분자로서 탈아세틸화도 98% 이상, 분자량 170 kDa인 고순도 키토산 분말 100 g과, 항균물질로서 젖산균 유래의 항균 펩티드인 니신 10 g을 2% 농도의 초산 수용액 10ℓ에 완전히 용해시킨 후, 팽창 흑연 300 g을 투입하여 교반한 후, 용매를 증발시켜 팽창성 항균제를 제조하였다.

탄성칩의 제조

원통형 반응기에 입경 2-3 mm 정도의 우레탄칩 1 kg을 투입하고, 교반하면서 반응기 온도를 60 ℃로 승온시켰다. 상기 반응기에 제조된 팽창성 항균제 10 g과 폴레우레탄 바인더 100 g, 및 녹색안료 1 g이 혼합된 코팅액을 2시간에 걸쳐서 서서히 적하시키고, 80 ℃로 승온하여 5시간 동안 교반하였다. 이후 온도를 서서히 내린 후 교반하면서 온도를 8시간 동안 유지하여 녹색 외관을 가지는 항균성 및 내곰파이성 탄성칩을 제조하였다.

실시예 2

팽창성 항균제의 함량을 15 g으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.

실시예 3

생고분자로서 고순도 유청 단백질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.

비교실시예 1

팽창성 항균제를 사용하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

물성 측정

실시예 1~3 및 비교실시예 1의 제조된 녹색의 탄성칩과 100 중량부와 이액형 폴리우레탄 바인더 30 중량부를 혼합하여 5 cm 두께로 포설하고 100 ℃ 정도의 온도로 압착하여 물성 측정용 시료를 제조하고, 이를 측정하고 표 1에 기재하였다.

항목	실시1	실시2	실시3	비교1
인장강도(Mpa)	0.85	0.83	0.82	0.85
신율(%)	79	78	77	79
인장응력(MPa)	0.64	0.63	0.66	0.65
경도(HS)	57	55	58	57
박리	없음	없음	없음	일부 발생
색상	녹색	녹색	녹색	녹색

색상: 칩 표면의 외관을 육안 관찰함.

박리 특성은 칩 50% 압축-복원 100 사이클 과정에서 칩 표면의 상태를 육안으로 확인하여 측정하였다.

구분 /시간	0	1	2	3	4	5
실시예 1	1.0 x E+7	1.0 x E+6	1.0 x E+6	1.0 x E+5	1.0 x E+4	1.0 x E+4
실시예 2	1.0 x E+7	1.0 x E+6	1.0 x E+5	1.0 x E+5	1.0 x E+4	1.0 x E+4
실시예 3	1.0 x E+7	1.0 x E+5	1.0 x E+4	1.0 x E+4	1.0 x E+3	1.0 x E+3
비교예	1.0 x E+7	1.0 x E+7	1.0 x E+8	1.0 x E+8	1.0 x E+8	1.0 x E+9

Lactobacillus plantarum 을 시험 미생물 균주로 사용하여 탄성칩이 충진된 배지에서 항온 배양하면서 항균력을 측정했을 때, 배양 5시간 만에 대조구와 비교하여 생균수를 측정하여 항균성을 측정하였다.

측정 결과 팽창성 항균성를 포함하는 탄성칩에서는 생균수가 줄어드는 반면, 팽창성 항균제를 포함하지 않는 탄성칩에서 생균수가 점차 늘어나는 것으로 확인되었다.

이에 따라, 양호한 물성과 내박리 특성을 가지면서 항균성 및 내곰팡이 특성을 가지는 새로운 인조잔디용 탄성 충전재가 얻어졌다.

Claims (4)

1. 재생 또는 신재 고무칩의 표면에 팽창 흑연과 생고분자와 항균 물질로 이루어진 팽창성 항균제를 포함하는 폴리우레탄 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 인조 잔디용 항균성 및 내곰팡이성 탄성 충전재.
2. 제1항에 있어서, 상기 항균성 팽창제는 고무칩 100 중량부에 대해서 1~10 중량부가 포함되는 것을 특징으로 하는 인조 잔디용 항균성 및 내곰팡이성 탄성 충전재.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 팽창성 항균제는 팽창 흑연 39~70 중량%, 생고분자 29~60 중량%, 및 항균 물질 1~10 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 항균성 및 내곰팡이성 탄성 충전재.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코팅층은 안료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 항균성 및 내곰팡이성 탄성 충전재.