KR20180032910A - 항균 표면처리제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 이소시아네이트, 폴리올, 음이온기, 중화제 및 사슬연장제를 포함하는 수분산 폴리우레탄 수지 100중량부; 및 규소, 산화규소 또는 이들의 혼합물로 이루어진 규소 입자 및 제1 용매를 포함하는 제1 용액 0.1 내지 1.0중량부;를 포함하는, 항균 표면처리제 조성물을 제공한다.

Description

항균 표면처리제 조성물{A SURFACE TREATMENT AGENT COMPOSITION HAVING ANTIBACTERIAL FUNCTION}
본 발명은 항균 활성이 우수한 표면처리제 조성물에 관한 것이다.
자동차에는 도어 트림, 헤드라이닝, 인스트루먼트 판넬, 팔라, 콘솔, 플로어 카펫트, 트렁크 등의 각종 내장재가 구비된다. 내장재에 사용되는 시트의 종류로 PVC, PU, TPU, TPO 시트 등이 많이 사용되고 있고, 이들 내장재의 표면에 표면처리제를 도포하여 코팅함으로써, 표면 특성을 개선함과 동시에 사용자에게 부드러운 촉감을 부여할 수 있다.
일반적으로 표면처리제는 유성 타입으로 사용했으나, 유성 표면처리제는 휘발성 유기화합물, 즉 VOCs(Volatile Organic Compounds)가 배출되며, 특히 건조 시 인체에 유해한 것으로 알려진 물질을 배출시킨다.
구체적으로, VOCs는 그 자체로도 유해하지만, 특히, 대기 중으로 휘발되면서 악취나 오존을 발생시키고, 피부 접촉이나 호흡기 흡입을 통해 신경계에 장애를 일으킬 수 있는 발암 물질로 알려져 있다. 이 때문에 VOCs에 대한 규제가 날로 엄격해지고 있는 실정으로, 유성 표면처리제의 사용은 환경적인 부담을 가중시키고, 사용자의 건강 문제를 야기할 수 밖에 없다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 표면처리제를 유성 타입이 아닌 수성 타입을 표면처리 작업에 적용하고 있다. 그러나, 수성 표면처리제를 도포한 내장재는 이물질에 의한 오염 및 이에 따른 대장균, 황색포도상구균, 장티푸스균, 폐렴구균 등과 같은 세균 번식이 용이할 수 있어, 사용자, 특히, 면역력이 약한 노약자 및 어린이에게 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 친환경적이면서도 세균 오염 및 번식을 차단할 수 있는 표면처리제의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 항균 물질을 포함하여 친환경성이 우수함과 동시에 항균 활성이 향상된 표면처리제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은 이소시아네이트, 폴리올, 음이온기, 중화제 및 사슬연장제를 포함하는 수분산 폴리우레탄 수지 100중량부; 및 규소, 산화규소 또는 이들의 혼합물로 이루어진 규소 입자 및 제1 용매를 포함하는 제1 용액 0.1 내지 1.0중량부;를 포함하는, 항균 표면처리제 조성물을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 규소 입자의 평균 입경이 1 내지 100㎚일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 규소 입자의 함량이 상기 제1 용액의 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 30중량%일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 항균 표면처리제 조성물이 제올라이트 입자 및 제2 용매를 포함하는 제2 용액 1 내지 10중량부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제올라이트 입자의 함량이 상기 제2 용액의 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 30중량%일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 용매가 각각 물, 아세톤, 에탄올, 메틸에틸케톤 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리올이 폴리테트라메틸렌글리콜 40 내지 60중량%, 및 잔량의 폴리카보네이트디올을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 음이온기가 디메틸올프로피온산일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 중화제가 트리에틸아민이고, 상기 사슬연장제가 에틸렌디아민일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 항균 표면처리제 조성물이 소광제, 소포제, 레벨링제, 슬립제, 분산제, 침전방지제, 증점제, 경화제 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 항균 표면처리제 조성물이 폐렴간균에 대한 항균 활성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 표면처리제 조성물은 항균 물질을 포함함으로써, 표면처리제의 항균 활성을 부여하여 자동차 내장재의 세균 번식 및 사용자에 쾌적한 환경을 제공할 수 있다. 또한, 주 수지를 수분산 폴리우레탄 수지로 대체하여 최종 제품인 표면처리제의 친환경성 및 사용자의 안전성을 제고할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표면처리제 조성물의 항균 활성 평가 결과를 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명의 비교예에 따른 표면처리제 조성물의 항균 활성 평가 결과를 촬영한 사진이다.
이하에서는 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 일 측면은 이소시아네이트, 폴리올, 음이온기, 중화제 및 사슬연장제를 포함하는 수분산 폴리우레탄 수지 100중량부; 및 규소, 산화규소 또는 이들의 혼합물로 이루어진 규소 입자 및 제1 용매를 포함하는 제1 용액 0.1 내지 1.0중량부;를 포함하는, 항균 표면처리제 조성물을 제공한다.
상기 항균 표면처리제 조성물은 수분산 폴리우레탄 수지를 포함할 수 있다. 일반적으로 폴리우레탄은 하이드록실기(-OH)를 가지는 화합물과 이소시아네이트기(-NCO)를 가지는 화합물의 반응에 의해 생성되는 중합체를 가리킨다. 본 발명에서, 상기 수분산 폴리우레탄 수지는 이소시아네이트기와 폴리올이 중합 반응으로 우레탄 결합을 형성할 수 있고, 이에 따라 폴리우레탄 프리폴리머가 형성될 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어 “프리폴리머”는 최종 폴리머의 성형이 용이하도록 중합 반응을 중도 단계에서 중지시킨, 상대적으로 중합도가 낮은 폴리머를 의미한다. 이러한 프리폴리머를 통한 합성 경로는 반응열의 일부가 프리폴리머의 합성 시 이미 생성되어 실질적인 폴리머 합성의 발열성을 감소시킨다는 점에서 유리할 수 있다.
상기 우레탄 결합에서, 이소시아네이트기는 강성 구조(hard segment), 폴리올기는 연성 구조(soft segment)로 구성되어 있어, 강성 구조의 비율이 높을수록 경도가 높아지고 강성이 커지는 구조를 형성할 수 있고, 연성 구조의 비율이 높을수록 경도가 낮고 부드러운 고무와 같은 구조가 형성되며, 연성 구조의 엉켜있는 구조로 인해 연신율이 향상될 수 있다.
즉, 폴리우레탄의 주성분인 이소시아네이트 및 폴리올에 의해 상기 폴리우레탄의 물성이 좌우되며, 본 발명은 폴리올 및 이소시아네이트의 종류 및 합성 비율을 최적화하여 표면처리에 적합한 항균 표면처리제 조성물을 구현할 수 있다.
상기 이소시아네이트는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate, MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(toluene diisocyanate, TDI), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone Diisocyanate, IPDI), 헥시메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene Diisocyanate, HMDI), 나프탈렌 디이소시아네이트(Naphthalene Diisocyanate, NDI), 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일반적으로 폴리올은 폴리에테르형 폴리올(Polyether polyols)과 폴리에스터형 폴리올(Polyester polyols)로 분류할 수 있다. 상기 폴리에테르형 폴리올은 유연성, 내가수분해성, 내용제성이 우수하고 저가인 반면에, 낮은 에너지를 가진 피착물에 대한 접착 성능이 폴리에스터형 폴리올에 비해 상대적으로 저하되고, 기계적 물성이 미흡하다.
상기 폴리에스터형 폴리올은 낮은 에너지를 가진 피착물에 대한 접착 성능이 폴리에테르형 폴리올에 비해 상대적으로 우수하나, 내용제성이 낮고 고가인 단점이 있어, 필요에 따라 선택하여 사용할 수 있다.
상기 폴리올이 폴리테트라메틸렌글리콜 40 내지 60중량%, 및 잔량의 폴리카보네이트디올을 포함할 수 있다. 필요에 따라 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene glycol), 에틸렌글리콜(Ethylene glycol), 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol), 폴리에스테르 트리올(Polyester triol), 아크릴 트리올(Acrylic triol)과 같은 공지의 폴리올을 더 포함할 수 있다.
상기 음이온기는 상기 폴리올과 함께 폴리우레탄 결합에 친수성을 제공할 수 있다. 상세하게는, 수소 양이온(H+)이 떨어지면서 음이온을 제공하는 물질로, 수소를 포함하는 물질이면 제한없이 사용할 수 있고, 디메틸올프로피온산(Dimethylolpropionic acid, DMPA)이 가장 바람직하다.
상기 폴리우레탄 프리폴리머는 중화제 및 사슬연장제가 포함하여 수분산 폴리우레탄이 제조할 수 있다.
상기 중화제는 상기 폴리우레탄 프리폴리머를 중화시켜 물에 분산될 수 있도록 이온 결합시킬 수 있다. 상세하게는, 상기 중화제가 폴리우레탄 프리폴리머와 반응하면, 상기 폴리우레탄 프리폴리머에 포함된 음이온기의 카르복실기(COOH)에서 양이온(H+) 대신 중화제가 양이온처럼 결합함으로써, 상기 중화제와 폴리우레탄 프리폴리머가 이온 결합을 형성하게 된다. 상기 중화제는 상기 음이온기보다 낮은 산도를 가진 물질은 제한없이 사용할 수 있으며, 트리에틸아민(Triethylamine, TEA)이 가장 바람직하다.
본 명세서에 사용된 용어, “사슬연장제”는 폴리머의 주쇄를 연장시키는 물질을 의미하며, 통상 가교제라고도 한다. 상세하게는, 상기 폴리우레탄 프리폴리머에서 미반응 NCO기와 반응하여 우레아기를 형성함으로써 우레탄기와 우레아기가 반복됨으로써 폴리머의 주쇄가 연장될 수 있다. 상기 사슬연장제는 반응성, 응용성, 공정 조건, 또는 주조 시간에 따라 3급 아민 디올, 디아민 화합물 등이 선택될 수 있고, 에틸렌디아민(Ethylenediamine, EDA)이 가장 바람직하다.
상기 수분산 폴리우레탄 수지는 규소 입자 및 제1 용매를 포함하는 제1 용액을 포함하여 항균 표면처리제 조성물을 제조할 수 있다.
상기 규소 입자는 규소, 산화규소 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 규소 입자가 규소 만으로 이루어진 경우, 상기 규소 중 일부가 산화되면서 산화규소로 전환되므로, 상기 규소 입자는 실질적으로 규소와 산화 규소를 모두 포함할 수 있다.
상기 산화규소는 규소의 산화물로 화학식은 SiO2이다. 모래나 석영 등에서 발견되며, 유리나 콘크리트의 주성분이다. 상기 산화규소에 포함된 규소(Si)는 지구상에서 두 번째로 많이 존재하는 물질로 병원균에 대한 직접적인 살균효과는 없으나, 흡수에 의한 병저항성 및 스트레스 저항성을 높이는 것으로 알려져 있다. 산화규소의 종류는 제조 방법에 따라 다양할 수 있다.
상기 산화규소의 종류는 규석 분쇄로 얻은 저급 산화규소 입자부터 화학반응을 통해 제조된 고순도 산화규소까지 다양하다. 상기 고순도 산화규소는 실란 전구체를 사용하여 가수분해 및 축합 반응을 통해 얻을 수 있다. 상기 고순도 산화규소는 첨단 산업, 특히, IT분야에서 핵심 소재로 사용되고 있다. 또한, 상기 고순도 산화규소는 균일한 입자 및 기공 분포도를 가져 안정성이 우수하다.
상기 규소 입자의 평균 입경이 1 내지 100㎚, 바람직하게는 1 내지 50㎚, 더 바람직하게는 1 내지 10㎚일 수 있다. 상기 산화규소의 평균 입경이 1㎚ 미만이면 흡착 효과가 미미할 수 있고, 100㎚ 초과이면 분산성 및 안정성이 저하될 수 있다.
상기 규소 입자의 평균 입경은 상기 범위, 즉 나노미터 크기로 조절될 수 있다. 상기 규소 입자를 나노 크기로 제어하는 경우, 표면적을 증가시켜 규소 입자의 항균 활성을 극대화시킬 수 있다.
일반적으로 나노미터 크기의 산화규소를 합성하기 위한 방법으로 스토버법(Stober method) 및 역상 마이크로에멀젼법이 있다. 상기 스토버법은 산화규소 전구체인 테트라에틸 오르쏘실리케이트(Tetraethyl orthosilicate, TEOS)가 암모니아수(NH3) 및 수산화나트륨(NaOH)등의 알칼리성 촉매를 첨가한 수성-알칼리성 용매에서 가수분해되면서 산화규소 나노입자가 형성될 수 있다.
상기 역상 마이크로에멀젼법은 계면활성제에 의해 형성된 마이크로에멀젼을 주형으로 사용하고 전구체로 테트라에틸 오르쏘실리케이트(Tetraethyl orthosilicate, TEOS)을 사용하여 알칼리성 촉매를 첨가하면 산화규소 나노입자가 형성될 수 있다. 상기 역상 마이크로에멀젼법은 입자의 크기가 균일하게 형성되는 장점이 있으나, 대량의 계면활성제가 사용되어, 합성 후 계면활성제를 제거하는 후속 공정을 해야 한다. 또한, 역상 마이크로에멀젼법의 특성상 산화규소 나노입자의 대량 합성이 어려운 문제점이 있다.
한편, 상기 규소 입자는 제1 용매에 분산되어 제1 용액 상태로 상기 수분산 폴리우레탄 수지에 포함될 수 있다. 상기 제1 용매에 분산된 규소 입자는, 단독의 규소 입자를 분말 상으로 첨가하는 것보다 분산성이 향상될 수 있어, 상기 표면처리제 내로 고르게 분산될 수 있고, 이에 따라 안정성이 향상될 수 있고, 항균 활성을 극대화시킬 수 있다. 상기 규소 입자의 함량은 상기 제1 용액의 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 30중량%일 수 있고, 상기 함량이 0.1중량% 미만이면 항균 활성이 저하될 수 있고, 30중량% 초과이면 분산성이 저하될 수 있다.
상기 제1 용액은 수분산 폴리우레탄 100중량부에 대해, 0.1 내지 1.0중량부일 수 있고, 그 함량이 0.1중량부 미만이면 항균 효과가 미미할 수 있고, 1.0중량부 초과이면 필요 이상의 항균 물질이 포함되어 상기 표면처리제의 물성이 저하될 수 있다.
한편, 상기 항균 표면처리제 조성물이 제올라이트 입자 및 제2 용매를 포함하는 제2 용액 1 내지 10중량부를 더 포함할 수 있다.
일반적으로 항균제는 무기계 항균제, 유기계 항균제, 금속계 항균제, 암모늄염계 항균제, 구아니딘계 항균제, 구리 화합물계 항균제, 서방성 고분자 항균제, 천연물계 항균제로 나뉠 수 있다.
상기 유기계 항균제는 주로 액상 상태로 되어 있고, 살균보다는 세균의 군락(colony 형성을 방지함으로써, 즉각적인 항균 효과를 발휘하는 장점이 가지고 있기 때문에 단시간에 항균력을 필요로 하는 제품에 첨가될 수 있다. 그러나, 항균력의 지속성이 일시적이고, 고온 조건에서는 상기 유기계 항균제가 열분해될 수 있어 적용이 불가능한 단점이 있다. 또한, 내성균을 발생시킬 수 있고, 급성독성이 높기 때문에 인체 안전성을 위협할 수 있다. 상기 유기계 항균제의 종류가 치아벤다졸계, 이소치아졸계, 징크 피리치온계, 이미다졸계, 카벤다졸계, 트리콜론산 및 이들 중 2이상의 혼합물일 수 있다.
상기 천연물계 항균제는 일상 생활에서 많이 접하는 물질로, 사용자에게 친근감을 유발함은 물론 인체 안전성이 가장 우수하나, 내열성 및 광 안정성이 낮아 적용범위가 극히 제한적이고, 사용량 대비 항균 효능이 떨어져, 항균제의 효율성이 저하될 수 있다. 상기 천연물계 항균제의 종류가 목단피, 자몽종자, 대나무, 무화과, 쑥, 알로에, 단삼, 피톤치드, 녹차 및 이들 중 2이상의 혼합물일 수 있다.
상기 무기계 항균제는 초기 항균력이 낮으나 상기 유기계 항균제와 달리 인체 안전성 및 열 안정성이 높고, 내성균이 발생되지 않으며, 항균지속력이 거의 반영구적이므로, 그 사용범위가 상기 유기계 항균제에 비해 광범위하게 적용될 수 있다.
상기 무기계 항균제의 종류가 제올라이트, 인산칼슘, 인산지르코늄 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나일 수 있고, 상세하게는, 제올라이트, 인산칼슘, 인산지르코늄 등과 같은 무기 담체에 은(Ag), 아연(Zn), 구리(Cu), 망간(Mn) 등과 같이 항균 활성이 우수한 금속 이온을 치환시킨 것으로, 상기 무기계 항균제가 미세한 기공을 가진 3차원의 골격 구조를 지니기 때문에 비표면적이 크고 내열성이 우수하다.
특히, 제올라이트계 항균제가 상기 금속 이온의 담지율이 높아 가장 널리 사용되고 있다. 또한, 상기 제올라이트계 항균제는 기타 항균제에 비해 변색 문제가 없고, 높은 항균력, 높은 안전성, 낮은 입자 경도 등의 장점을 가지고 있다. 이에 반해, 인산칼슘계 항균제는 치환되는 금속 이온의 농도가 낮아 항균력이 상기 제올라이트계 항균제에 비해 치환되는 금속 이온의 농도가 낮아 항균력이 낮은 단점이 있다.
상기 금속 이온은 필요에 따라 선택될 수 있으나, 구리의 변색 문제 등으로 은이 가장 바람직할 수 있다. 상기 은(Ag)은 항균 활성이 뛰어나고 인체에 무독성, 무자극성이며 화학적으로 내구성 및 내열성이 우수하다. 또한, 장기간에 걸쳐 은 이온이 방출될 수 있어 항균 지속성이 우수하다.
상기 은 이온의 항균 메커니즘에 대해서는 여러 가지 학설이 제안되고 있다. 첫 번째로, 미생물의 단백질 내 -SH기와 흡착 결합하여 세포 변형을 일으키고 축합-탈수 반응으로 이어져 미생물의 신진대사 및 에너지 대사 호흡 등을 어렵게 함으로써 미생물을 사멸시키는 방법, 두 번째로, 활성산소에 의한 항균 작용으로 산소가 은의 촉매작용에 의해 부분적으로 활성산소로 전환되면, 상기 활성산소가 오존 또는 과산화수소와 같은 강한 살균 작용하는 방법, 마지막으로, 나노 크기의 은을 미생물이 섭취하여, 섭취 후 호흡기 장애 및 대사 장애가 유발되어 미생물을 사멸시키는 방법이 있으나, 학계에서는 첫 번째 학설을 지지하고 있다.
상기 제올라이트 입자는 제2 용매에 분산되어 제2 용액 상태로 포함될 수 있다. 상기 제올라이트 입자의 함량이 상기 제2 용액의 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 30중량%일 수 있고, 상기 함량이 0.1중량% 미만이면 항균 활성이 저하될 수 있고, 30중량% 초과이면 분산성이 저하될 수 있다. 상기 제1 및 제2 용매는 각각 물, 아세톤, 에탄올, 메틸에틸케톤 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 상기 항균 물질, 즉, 규소 입자 및 제올라이트의 물성에 따라, 선택될 수 있다.
한편, 상기 항균 표면처리제 조성물이 소광제, 소포제, 레벨링제, 슬립제, 분산제, 침전방지제, 증점제, 경화제 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 소포제는 상기 표면처리제 작업 후 도막의 광택을 감소시킬 수 있고, 그 종류로 왁스류가 가장 많이 사용되나 이에 한정되지 않는다. 상기 소포제는 기포 발생을 방지하여 표면처리 시 도막을 매끄럽게 형성시킬 수 있고, 그 종류로 실리콘계 소포제, 계면활성제, 고급알코올 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 레벨링제 및 슬립제는 도막의 평활성을 유도하여 상기 도막 표면의 불량을 최소화시킬 수 있고, 그 종류는 폴리 실록산 변성물이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 분산제는 표면처리 시 상기 표면처리제의 분산성을 높여 도막 형성 후 도막의 열에 의해 노화가 되는 것을 방지한다. 상기 침전방지제는 상기 표면처리제에 포함된 주 성분들이 저장 중 용기 바닥에 침전되는 것을 방지한다. 상기 증점제는 상기 표면처리제의 점도를 높이고 흐름성을 방지하여, 표면처리 시 작업성을 원활하게 한다. 상기 경화제는 상기 표면처리제 내에 포함된 수지 성분과 반응하여 표면처리 시 도막의 경화를 돕는다.
상기 첨가제는 상기 수분산 폴리우레탄 수지, 항균 물질의 종류 및 구현하고자 하는 항균 효율 및 표면처리 물성에 따라 선택할 수 있다.
한편, 상기 항균 표면처리제 조성물이 폐렴간균에 대한 항균 활성을 가질 수 있다. 상기 항균 표면처리제 조성물은 자동차 내장재에 적용되어 병원성 세균의 생성 및 번식을 억제할 수 있고, 특히, 호흡을 통해 전염이 용이한 페렴간균에 대한 항균 활성이 우수하다.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
실시예 1
폴리테트라메틸렌글리콜 50중량% 및 잔량의 폴리카보네이트 디올이 혼합된 폴리올 혼합물 45중량%에 잔량의 디메틸올프로피온산을 첨가하여 이온화시키고, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 55중량%를 혼합하여 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 프리폴리머에 잔량의 트리에틸아민 및 에틸렌디아민을 첨가하여 수분산 폴리우레탄 수지를 제조하였다.
제조된 수분산 폴리우레탄 수지 100중량부 및 10㎚인 규소 입자 20중량% 및 잔량의 메틸에틸케톤을 포함하는 제1 용액 0.5중량부를 첨가하여 항균 표면처리제 조성물을 제조하였다.
실시예 2
제올라이트 입자 20중량% 및 잔량의 메틸에틸케톤을 포함하는 제2 용액 5중량부를 더 포함한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 항균 표면처리제를 제조하였다.
비교예 1
평균 입경이 0.1㎚인 규소 입자를 사용한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 항균 표면처리제를 제조하였다.
비교예 2
평균 입경이 120㎚인 규소 입자를 사용한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 항균 표면처리제를 제조하였다.
비교예 3
제1 용액의 함량을 0.05중량부로 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 항균 표면처리제를 제조하였다.
비교예 4
제1 용액의 함량을 5중량부로 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 항균 표면처리제를 제조하였다.
비교예 5
제2 용액의 함량을 0.5중량부로 조절한 것을 제외하면, 실시예 2와 동일한 방법으로 항균 표면처리제를 제조하였다.
비교예 6
제2 용액의 함량을 15중량부로 조절한 것을 제외하면, 실시예 2와 동일한 방법으로 항균 표면처리제를 제조하였다.
실험예 : 항균 표면처리제의 항균 활성 평가
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 표면처리제의 항균 활성을 평가하기 위해, 실험을 진행하였다. 공지의 자동차 내장재용 시트에 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 6의 항균 표면처리제를 5㎛를 도포하여 코팅하였고, 코팅 직후 및 24시간 Aging 후에 Escherichia coli 8739(대장균) 및 Staphylococcus aureus ATCC 6538P(폐렴간균)을 측정하여 항균 성능을 평가하였다.
상기 항균 활성 평가는 JIS Z 2801; 2013에 따른 필름밀착법으로 항균 성능을 평가하였고 대조군으로는 공지의 수성 표면처리제를 사용하였고, 그 결과를 도 1, 2 및 하기 표 1에 나타내었다.
구분 Escherichia coli 8739 Staphylococcus aureus ATCC 6538P
대조군 실험군 대조군 실험군
실시예 1 초기균수 1.8x104 1.8x104 1.8x104 1.3x104
24시간 후 7.8x105 <1 5.2x103 1.2x101
항균활성치 6.1 2.7
세균감소율(%) 99.9 99.8
실시예 2 초기균수 1.8x104 1.8x104 1.3x104 1.3x104
24시간 후 7.8x105 <1 5.2x103 <1
항균활성치 6.6 4.2
세균감소율(%) 99.9 99.9
비교예 1 초기균수 1.6x103 1.6x104 9.6x103 9.6x103
24시간 후 5.0x105 1.2x104 4.7x103 7.5x103
항균활성치 1.6 0
세균감소율(%) 97.7 0
비교예 2 초기균수 1.6x103 1.6x104 9.6x103 9.6x103
24시간 후 4.8x105 1.1x104 4.9x103 7.9x103
항균활성치 1.7 0
세균감소율(%) 97.9 0
비교예 3 초기균수 1.7x104 1.7x104 9.1x103 9.1x103
24시간 후 6.8x105 1.6x104 6.4x104 8.5x103
항균활성치 0 0
세균감소율(%) 0 0
비교예 4 초기균수 1.8x104 1.8x104 9.3x103 9.3x103
24시간 후 6.2x105 1.4x104 6.2x104 8.2x103
항균활성치 0 0
세균감소율(%) 0 0
비교예 5 초기균수 1.2x104 1.2x104 9.6x103 9.6x103
24시간 후 1.5x106 1.0x106 4.4x103 5.3x103
항균활성치 0.2 0
세균감소율(%) 29.6 0
비교예 6 초기균수 1.8x105 1.8x105 1.6x105 1.8x105
24시간 후 1.1x106 1.9x106 1.2x105 5.6x104
항균활성치 0 0.3
세균감소율(%) 0 52.2
표 1 및 도 1, 2를 참고하면, 메틸에틸케톤에 분산된 규소 입자를 첨가하여 제조된 항균 표면처리제를 사용한 경우(실시예 1), 세균에 대한 항균 활성 특히, 대장균 및 폐렴간균에 대한 항균 활성이 모두 우수하였다. 또한, 메틸에틸케톤에 분산된 제올라이트 입자를 더 첨가한 경우(실시예 2), 항균활성치가 상승하여 보다 항균 활성이 우수한 것으로 나타나, 자동차 내장재에 적용될 시 우수한 성능 및 효과를 나타낼 것으로 예상되며, 특히, 자동차 실내 환경에 영향을 주어 호흡기를 통해 전염이 용이한 폐렴간균에 대한 항균 활성이 우수할 것으로 예상된다.
이에 반해, 규소 입자의 평균 입경이 과도하게 작거나 클 경우(비교예 1, 2), 제1 용액의 첨가량이 과도하게 적거나 많을 경우(비교예 3, 4) 및 제2 용액의 첨가량이 과도하게 적거나 많을 경우(비교예 5, 6) 항균 표면처리제의 항균 활성이 현저하게 저하되었다. 특히, 규소 입자의 평균 입경이 1 내지 100㎚를 벗어난 비교예 1, 2의 경우, 대장균에 대한 항균 활성을 가지는 반면에, 폐렴간균에 대한 항균 활성이 현저히 저하되었다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 이소시아네이트, 폴리올, 음이온기, 중화제 및 사슬연장제를 포함하는 수분산 폴리우레탄 수지 100중량부; 및
    규소, 산화규소 또는 이들의 혼합물로 이루어진 규소 입자 및 제1 용매를 포함하는 제1 용액 0.1 내지 1.0중량부;를 포함하는, 항균 표면처리제 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 규소 입자의 평균 입경이 1 내지 100㎚인, 항균 표면처리제 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 규소 입자의 함량이 상기 제1 용액의 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 30중량%인, 항균 표면처리제 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 항균 표면처리제 조성물이 제올라이트 입자 및 제2 용매를 포함하는 제2 용액 1 내지 10중량부를 더 포함하는, 항균 표면처리제 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제올라이트 입자의 함량이 상기 제2 용액의 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 30중량%인, 항균 표면처리제 조성물.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 용매가 각각 물, 아세톤, 에탄올, 메틸에틸케톤 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 항균 표면처리제 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올이 폴리테트라메틸렌글리콜 40 내지 60중량%, 및 잔량의 폴리카보네이트디올을 포함하는, 항균 표면처리제 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 음이온기가 디메틸올프로피온산인, 항균 표면처리제 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 중화제가 트리에틸아민이고,
    상기 사슬연장제가 에틸렌디아민인, 항균 표면처리제 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 항균 표면처리제 조성물이 소광제, 소포제, 레벨링제, 슬립제, 분산제, 침전방지제, 증점제, 경화제 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 첨가제를 더 포함하는, 항균 표면처리제 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 항균 표면처리제 조성물이 폐렴간균에 대한 항균 활성을 가지는, 항균 표면처리제 조성물.
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