KR20200047666A - 항균·항바이러스성 조성물 - Google Patents

항균·항바이러스성 조성물 Download PDF

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Abstract

일가의 구리 화합물의 함유량이 저량이라도, 즉효성이 우수한 항균·항바이러스성 조성물을 제공한다. 항균·항바이러스성 조성물은, 수지와, 분산제로 피복된 일가의 구리 화합물 미립자로 이루어지는 항균·항바이러스제와, 수지 중에 분산되어, 수지와 상용하지 않는 친수성 화합물로 이루어진다.

Description

항균·항바이러스성 조성물
본 발명은 항균·항바이러스성을 가지는 조성물, 또한 이 조성물을 이용한 항균·항바이러스성 도료, 항균·항바이러스성 수지 부재에 관한 것이다.
최근, 새로운 바이러스 감염이 위협이 되고 있다. 예를 들면, SARS(중증 급성 호흡기 증후군) 또는 노로 바이러스, 조류 인플루엔자 등의 바이러스에 의한 감염증이 유행하고 있다. 또한, 2013년에는 서아프리카에서 에볼라 출혈열이 유행하여, 2015년까지에 있어서의 세계 보건 기구(WHO)의 발표에 따르면, 감염 의심 사례도 포함 27, 550명이 감염되고, 11,235명의 사망이 보고되고 있다.
또한, 병원, 노인 요양원 등의 시설 내에 있어서의 노로 바이러스 또는 인플루엔자의 감염증, 또한 MRSA 등의 약제 내성균에 의한 원내 감염 등이 유행하여, 그에 대한 급속한 대처책이 요구되고 있다.
이러한 배경으로부터, 바이러스 또는 세균에 대한 높은 불활성화 기능을 간단하게 부여할 수 있는 제품의 개발이 요구되고 있다.
이러한 과제를 해결하기 위하여, 분산제에 일가(一價)의 구리 화합물 미립자를 현탁한 항바이러스성 스프레이제(특허 문헌 1), 및 바인더 수지에 일가의 구리 화합물 미립자를 첨가한 항바이러스성 도료(특허 문헌 2), 및 요오드화 구리 미립자를 기능화제로 피복한 항바이러스제를 첨가한 항균성 조성물(특허 문헌 3), 및 플라티나 나노 콜로이드의 수용액에 섬유를 침지함으로써 섬유 표면에 항바이러스성을 가지는 백금 입자를 정착시킨 섬유(특허 문헌 4), 및 산화 구리와 아산화 구리를 폴리머 재료에 포함하는 항균·항바이러스성의 폴리머 재료(특허 문헌 5) 등이 개발되고 있다.
일본특허공개공보 2010-239897호 일본특허공개공보 2010-168578호 일본특허공표공보 2014-519504호 일본특허공개공보 2014-122457호 일본특허공보 5457504호
그러나, 특허 문헌 1의 항바이러스성 스프레이제에서는, 분무 후, 일가의 구리 화합물의 미립자가 분무된 장소에 머무르기 때문에, 항바이러스 효과는 지속되지만, 청소 등으로 일가의 구리 화합물의 미립자가 제거되면, 다시 항바이러스성 스프레이제를 분무해야 한다고 하는 문제가 있었다. 특허 문헌 2의 항바이러스성 도료는, 항바이러스 효과가 높기는 하지만, 일가의 구리 화합물을 대량으로 분산 충전하지 않으면 높은 항바이러스 효과가 나타나기 어려운 한편, 일가의 구리 화합물을 대량으로 분산 충전하면, 도막 강도 또는 밀착성 등의 특성이 저하된다고 하는 문제가 있었다.
또한 특허 문헌 3의 항균성 조성물에서는, 항균 효과가 높기는 하지만, 그 효과가 발현할 때까지의 시간이 수 시간 ~ 1 일로 매우 길어, 즉효성이 부족하고, 또한 장기 보관에 의해 일가의 구리 화합물이 산화되어, 항균 효과가 저하된다고 하는 과제가 있었다. 또한 특허 문헌 4와 같이 섬유 표면에 백금 입자를 정착시킨 섬유에서는, 항바이러스 효과는 있지만, 단시간에 바이러스를 불활성화하는 즉효성이 부족하다고 하는 과제가 있었다. 또한, 특허 문헌 5의 항균성·항바이러스성의 폴리머 재료에서는, 항균성·항바이러스성의 입자를 폴리머 표면으로부터 돌출시키지 않는다고 하는 효과를 발휘하지 않는다고 하는 과제가 있었다. 또한, 단시간에 효과를 발휘시키기 위해서는, 돌출시킬 입자의 양을 늘릴 필요가 있기 때문에, 폴리머 재료에 함유하는 항균·항바이러스성의 입자도 양을 늘릴 필요가 있었다.
따라서 본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 일가의 구리 화합물의 함유량이 저량이라도, 즉효성이 우수한 항균·항바이러스성 조성물 그리고, 항균·항바이러스성 도료, 항균·항바이러스성 수지 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉 제 1 발명은, 수지와, 분산제로 피복된 일가의 구리 화합물 미립자로 이루어지는 항균·항바이러스제와, 상기 수지 중에 분산되어, 상기 수지와 상용(相溶)하지 않는 친수성 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 조성물이다.
또한 제 2 발명은, 제 1 발명에 있어서, 상기 분산제가 무기 화합물인 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 조성물이다.
또한 제 3 발명은, 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 구리 화합물 미립자가, 아산화 구리 및 요오드화 구리 중, 적어도 일종을 포함하는 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 조성물이다.
또한 제 4 발명은, 제 1 내지 제 3 중 어느 한 발명의 항균·항바이러스성 조성물을 포함하는 항균·항바이러스성 도료로서, 건조 및/또는 경화에 의해 형성된 도막의 표면 자유 에너지에 대한 극성 성분의 비율이 2.0% 이상, 40.0% 이하인 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 도료이다.
또한 제 5 발명은, 제 1 내지 제 3 중 어느 한 발명의 항균·항바이러스성 조성물을 포함하는 항균·항바이러스성 수지 부재로서, 상기 항균·항바이러스성 수지 부재의 표면 자유 에너지에 대한 극성 성분의 비율이 2.0% 이상, 40.0% 이하인 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 수지 부재이다.
또한 제 6 발명은, 제 5 발명에 있어서, 상기 항균·항바이러스성 수지 부재가 성형체인 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 수지 부재이다.
또한 제 7 발명은, 제 5 발명에 있어서, 상기 항균·항바이러스성 수지 부재가 섬유인 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 수지 부재이다.
또한 제 8 발명은, 제 1 내지 제 3 중 어느 한 발명의 항균·항바이러스성 조성물의 제조 방법으로서, 상기 수지 및 상기 친수성 화합물을 혼합하여 혼합물을 얻는 공정과, 상기 혼합물 및 상기 구리 화합물 미립자를 혼합하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 조성물의 제조 방법이다.
또한 제 9 발명은, 제 6 발명의 항균·항바이러스성 수지 부재의 제조 방법으로서, 상기 수지 및 상기 구리 화합물 미립자를 혼합하여 제 1 혼합물을 얻는 공정과, 상기 수지 및 상기 친수성 화합물을 혼합하여 제 2 혼합물을 얻는 공정과, 상기 제 1 혼합물과 상기 제 2 혼합물을 혼합하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 수지 부재의 제조 방법이다.
본 발명에 따르면, 항균·항바이러스성 조성물의 수지 중에 친수성 화합물이 분산됨으로써, 이 항균·항바이러스성 조성물을 포함한 도료의 도막, 또는 이 항균·항바이러스성 조성물을 포함하는 수지 부재의 수지 중에도 친수성 화합물이 분산되고, 그 결과, 도막 또는 수지 부재의 표면에 있어서의 표면 자유 에너지의 극성 성분의 비율이 높아져, 친수기와 소수기의 양방을 가지는 세균 또는 바이러스가, 도막 또는 수지 부재의 표면에 확산되어 흡착되기 쉬워져, 일가의 구리 화합물 미립자가 저농도라도 즉효성이 우수한 부재를 제공할 수 있다. 또한, 일가의 구리 화합물 미립자가 분산제로 피복됨으로써 수지 중에서 구리 화합물 미립자가 응집하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 구리 화합물 미립자가 효율적으로 세균 또는 바이러스와 접촉할 수 있다. 또한, 수지 중에 존재하는 친수성 화합물은 대기 중의 수분을 흡착하기 쉬운 점에서, 습도 또는 실온의 변화가 있어도 흡착하고 있는 수분에 변동이 적기 때문에, 높은 항균·항바이러스성을 계속 발휘할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태인 항균·항바이러스성 조성물에 대하여 상술한다.
본 실시 형태의 항균·항바이러스성 조성물은, 주성분이 되는 수지와, 분산제로 피복된 일가의 구리 화합물 미립자(이하, 단순히 “구리 화합물 미립자”라고도 함)로 이루어지는 항균·항바이러스제와, 수지 중에 분산되어 수지와 상용(相溶)하지 않는 친수성 화합물을 포함한다.
먼저, 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 조성물에 포함되는 성분에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 조성물에 포함되는 친수성 화합물로서는, 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 히드록시 프로필 셀룰로오스(HPC), 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 폴리아크릴 아미드(PAAM), 폴리아크릴산(PAA), 폴리아크릴산 나트륨, 폴리에틸렌 이민 등의 수용성 합성 고분자, 카복시메틸 녹말, 디알데히드 녹말, 알지네이트, 폴리스틸렌 술포네이트, 카복시메틸 셀룰로오스(CMC), 다당, 폴리옥시 에틸렌-폴리옥시 프로필렌 공중합체, 폴리-N-알킬 아크릴 아미드, 히드록시 에틸 셀룰로오스, 폴리-N-이소프로필 아크릴 아미드(PNIAAm), 콘드로이친 황산, 덱스트란 황산, 데르마탄 황산, 메틸 비닐 에테르-무수 말레인산 공중합체, 에틸렌-초산비닐 공중합체, 디메틸아크릴 아미드-글리시딜 메타크릴레이트 공중합체 등의 아크릴 아미드-아크릴레이트 공중합체 등을 들 수 있다.
친수성 화합물은, 후술하는 항균·항바이러스성 조성물의 주성분이 되는 수지와 상용하지 않고, 구 형상의 해도(海島) 형상, 라멜라 형상, 실린더 형상 등의 독립된 불연속상을 형성하고 있는 것을 특징으로 한다. 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 조성물의 주성분이 되는 수지 중에 친수성 화합물의 불연속상이 혼재하여, 상분리 구조를 형성함으로써, 항균·항바이러스성 조성물을 도료에 응용했을 시에는 도료의 건조 후, 혹은 경화 후의 도막의 표면을 친수성으로 하고, 혹은 항균·항바이러스성 조성물을 수지 부재에 응용했을 시에는 수지 부재의 표면을 친수성으로 하여, 그 결과, 후술하는 바와 같이, 상기 표면에서의 바이러스 또는 균의 확산성이 높아져, 항균·항바이러스 효과가 향상되는 것을 특징으로 한다.
여기서 본 실시 형태의 상분리에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 경우, 수지와 친수성 화합물을 혼합하면, 친수성 화합물이 집합하여 생긴 불연속상(소 도메인)이, 소수성의 수지 중에 미분산된다. 친수성 화합물 및 수지는, 거시적으로는 균일하지만, 미크로적으로는 상분리되어 있다. 친수성 화합물로 이루어지는 불연속상의 사이즈는, 일반적으로는 1 μm 이하라고 일컬어지고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 친수성 화합물이 불연속상(소 도메인)인지, 불연속상끼리가 융합된 연속상인지에 관계없이, 친수성 화합물이, 수지와 상용하지 않고 존재하고 있는 한 사용할 수 있는 것이다.
또한, 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 조성물의 주성분이 되는 수지로서는, 상술한 친수성 화합물과 상용하지 않는 수지이면 사용자가 적절히 선택할 수 있다. 이 수지의 구체예에 대해서는, 항균·항바이러스성 조성물을 이용한 항균·항바이러스성 도료 또는 항균·항바이러스성 수지 부재를 설명할 시에 설명한다.
본 실시 형태의 항균·항바이러스성 조성물은, 또한 균(균류 또는 세균류 등) 또는 바이러스 중 어느 하나 또는 양방을 불활성화할 수 있는 물질인 항균·항바이러스제로서, 일가의 구리 화합물의 미립자를 함유하는 것을 특징으로 한다. 일가의 구리 화합물로서는, 구체적으로, 경시 안정성, 및 효과의 지속성의 점에서, 아산화 구리, 할로겐화 구리(특히, 요오드화 구리)가 적합하게 이용된다. 항균·항바이러스제의 형상 등도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 분말 형상, 페이스트 형상, 액 형상, 미립자 형상 등으로 할 수 있다.
항균·항바이러스제(구리 화합물 미립자)의 입자 직경은 특별히 한정되지 않고 당업자가 적절히 설정 가능한데, 평균 입자 직경이 1 nm 이상, 1 μm 미만인 것이 바람직하다. 평균 입자 직경이 1 nm 미만에서는 물질적으로 불안정해지고, 평균 입자 직경이 1 μm 이상인 경우는, 1 μm 미만과 비교하여, 항균·항바이러스 효과가 낮아지고, 보관 시의 항균·항바이러스성 조성물의 안정성도 나빠지기 때문이다. 또한 본 명세서에 있어서, 평균 입자 직경이란, 체적 평균 입자 직경을 말한다. 체적 평균 입자 직경은, 예를 들면 레이저 도플러법(동적·전기영동 광 산란법)에 기초하여 측정할 수 있다. 측정 장치는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 제타 전위·입경 측정 시스템(오오츠카 전자 제품)을 이용할 수 있다.
또한 본 실시 형태의 항균·항바이러스제는, 항균·항바이러스제의 응집을 방지하기 위하여, 분산제로 구리 화합물 미립자의 표면이 피복되어 있는 것을 특징으로 한다. 분산제로서는, 고분자계 분산제, 계면활성제, 가소제 등의 유기 화합물, 또는 금속 비누 등의 무기 화합물이 적절히 사용되지만, 본 실시 형태에 있어서는, 세균 또는 바이러스와의 접촉성을 높일 수 있어, 항균·항바이러스 효과가 발휘되기 쉬워지기 때문에, 무기 화합물이 적합하게 이용된다. 예를 들면 지르코니아, 산화 알루미늄, 산화 티탄 등의 무기 화합물의 제타 전위는 pH7로 양의 전위를 가지고 있고, 또한 바이러스는 일반적으로 음의 전위를 가지는 점에서, 이러한 무기 화합물의 미립자로 구리 화합물 미립자를 피복함으로써, 항균·항바이러스제 및 바이러스의 접촉을 높이는 것이 가능해지고, 따라서 항바이러스 효과가 발현되기 쉬워진다. 또한 구리 화합물 미립자가 무기 화합물로 피복됨으로써 구리 화합물 미립자가 산화되기 어려워지기 때문에, 항균·항바이러스 효과를 지속시킬 수 있다. 본 명세서에 있어서, 피복이란, 구리 화합물 미립자의 적어도 일부의 표면에 분산제가 존재하는 것을 말한다.
분산제로서의 금속 비누는 미립자이며, 수지에 대한 분산성이 우수하고, 또한 수지에 대하여 충분한 평활성을 부여한다. 금속 비누에는 스테아린산, 올레인산, 리시놀산, 옥틸산, 라우린산 등의 지방산과, 리튬, 마그네슘, 칼슘, 바륨, 아연 등의 금속이 사용된다.
무기 화합물로서는, 금속 비누 외에, 금속 수산화물, 금속 산화물 또는 금속 과산화물을 들 수 있다. 금속 수산화물로서는, 수산화 알루미늄, 수산화 지르코늄, 수산화 아연, 수산화 철 등을 들 수 있다. 금속 산화물로서는, 산화 마그네슘, 산화 바륨, 산화 칼슘, 산화 알루미늄, 산화 주석, 산화 티탄, 산화 아연, 지르코니아, 산화 철, 산화 텅스텐 등을 들 수 있다. 금속 과산화물로서는, 과산화 바륨, 과산화 티탄, 과산화 칼슘 등을 들 수 있다. 또한, 이러한 무기 화합물은 1 종만을 이용해도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 이용해도 된다. 또한, 무기 화합물의 미립자의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 평균 입자 직경이 1.0 nm 이상, 300 nm 이하인 것이 바람직하다.
일가의 구리 화합물의 바이러스의 불활성화 기구에 대해서는 현재로서는 반드시 명확하지는 않지만, 일가의 구리 화합물이, 공기 중 혹은 비말 중의 수분과 접촉하면, 일가의 구리 이온이 용출하고, 용출한 일가의 구리 이온은 바이러스와 접촉함으로써 전자를 방출하며, 그 때에, 발생한 활성종에 의해, 바이러스에 어떠한 데미지를 주어, 바이러스를 불활성화시키는 것이라고 상정된다.
본 실시 형태의 항균·항바이러스성 조성물이 불활성화할 수 있는 바이러스에 대해서는, 게놈의 종류, 또는 엔벨로프의 유무 등에 관계없이, 다양한 바이러스를 들 수 있다. 이 바이러스로서는, 예를 들면 리노 바이러스, 폴리오 바이러스, 구제역 바이러스, 로타 바이러스, 노로 바이러스, 엔테로 바이러스, 헤파트 바이러스, 아스트로 바이러스, 사포 바이러스, E형 간염 바이러스, A형, B형 또는 C형 인플루엔자 바이러스, 파라인플루엔자 바이러스, 멈프스 바이러스(유행성 이하선염), 홍역 바이러스, 사람 메타뉴모 바이러스, RS 바이러스, 니파 바이러스, 헨드라 바이러스, 황열 바이러스, 뎅구 바이러스, 일본 뇌염 바이러스, 웨스트 나일 바이러스, B형 또는 C형 간염 바이러스, 동부 및 서부 마뇌염 바이러스, 오뇽뇽 바이러스, 풍진 바이러스, 라사 바이러스, 후닌 바이러스, 마츄포 바이러스, 구아나리토 바이러스, 사비아 바이러스, 크리미안 콩고 출혈열 바이러스, 모래파리 열·한타 바이러스, 신놈브레 바이러스, 광견병 바이러스, 에볼라 바이러스, 마버그 바이러스, 박쥐 리사 바이러스, 사람 T세포 백혈병 바이러스, 사람 면역 부전 바이러스, 사람 코로나 바이러스, SARS 코로나 바이러스, 사람 파보 바이러스, 폴리오마 바이러스, 인유두종 바이러스, 아데노 바이러스, 헤르페스 바이러스, 수두·대상 포진 바이러스, EB 바이러스, 사이토메갈로 바이러스, 천연두 바이러스, 원두증 바이러스, 우두 바이러스, 몰루시폭스 바이러스, 파라폭스 바이러스, 지카 바이러스 등을 들 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 항균·항바이러스성 조성물에 의해 불활성화할 수 있는 균에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 그램 양성, 음성, 호기성, 혐기성 등의 성질에 관계없이 다양한 세균을 들 수 있다. 예를 들면, 대장균, 황색 포도상구균, 표피 포도상구균, 연쇄구균, 폐렴구균, 인플루엔자균, 백일해균, 장염균, 폐렴간균, 녹농균, 비브리오, 살모넬라균, 콜레라균, 적리균, 탄저균, 결핵균, 보툴리누스균, 파상풍균, 연쇄구균 등을 들 수 있다.
이어서, 본 실시 형태에 따른 항균·항바이러스성 조성물의 제조 방법의 일례에 대하여, 구체적으로 설명한다.
먼저, 상술한 항균·항바이러스성 조성물의 주성분이 되는 수지와, 친수성 화합물을 혼합한다. 혼합 방법은 교반기, 호모지나이저, 비즈 밀, 볼 밀, 쓰리롤, 기타 장치를 이용할 수 있다. 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 조성물에는, 목적에 따라, 난연제, 난연조제, 안정제, 자외선 흡수제, 가소제, 윤활제 등의 각종 첨가제, 안료, 충전제, 기타 성분을 적절히 배합할 수 있다.
이어서, 본 실시 형태에서 이용되는 구리 화합물 미립자를 제트 밀, 해머 밀, 볼 밀, 진동 밀, 비즈 밀 등에 의해 나노 오더의 입자로 분쇄한다. 분쇄 방법에 관해서는 특별히 한정되지 않고, 건식, 습식의 양방이 이용 가능하다. 이 때, 구리 화합물 미립자를 피복하기 위한 무기 화합물이 첨가된다. 무기 화합물을 첨가함으로써, 구리 화합물 미립자와 무기 화합물이 접촉하여 부수어져, 보다 입경이 작은 무기 화합물이 생기는 것과 동시에, 정전기적 인력에 의해 구리 화합물 미립자의 표면에 무기 화합물이 부착하여, 구리 화합물 미립자가 무기 화합물로 피복된 항균·항바이러스제가 얻어진다. 이 항균·항바이러스제와 수지 및 친수성 화합물의 혼합물을 혼합함으로써, 항균·항바이러스성 조성물이 얻어진다.
무기 화합물로서의 금속 수산화물, 금속 산화물 혹은 금속 과산화물을 구리 화합물 미립자의 표면에 피복하는 방법으로서는, 이러한 금속 화합물을 용해한 수용액에 구리 화합물 미립자를 분산함으로써, 구리 화합물 미립자의 표면에 금속 화합물을 화학적으로 흡착시키거나, 혹은 금속 화합물을 분산한 용매에 구리 화합물 미립자를 분산함으로써, 금속 화합물을 구리 화합물 미립자의 표면에 침착시키거나 함으로써 피복하면 된다.
또한 다른 방법으로서, 메카노케미컬법을 들 수 있다. 이 방법은, 코어가 되는 모입자(본 실시 형태에서는 구리 화합물 미립자)와 모입자를 피복하는 자입자(본 실시 형태에서는 무기 화합물)를 전동식 볼 밀, 고속 회전 분쇄기, 고속 기류 충격법 분쇄기, 매체 교반형 밀, 기계적 융합 장치에 의해 강한 압력을 가함으로써, 모입자에 자입자를 매몰시키는 방법이다. 이 방법을 이용하는 경우, 모입자가 되는 구리 화합물 미립자는 사전에 상술한 방법으로 원하는 입경으로 분쇄해 두는 것이 바람직하다.
모입자 또는 자입자를 작성 가능한 장치로서는, 회전 날개식으로는 주식회사 가와타의 슈퍼 믹서, 진탕식으로는 아사다 철공 주식회사의 페인트 쉐이커, 주식회사 나라 기계 제작소 제품의 하이브리디제이션(등록 상표) 또는 호소카와 미클론 주식회사의 메카노퓨젼(등록 상표), 매체 유동 건조기 등이 예시되지만, 특별히 이들 장치에 한정되지는 않는다. 또한, 자동 유발, 고속 회전 분쇄기, 고속 기류 충격법 분쇄기, 전동식 볼 밀 등과 같이, 분쇄도 자입자의 피복도 할 수 있는 장치를 이용하는 경우에는, 사전에 모입자가 되는 구리 화합물 미립자를 분쇄할 필요는 없다.
이어서, 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 조성물을 이용한 항균·항바이러스성 도료에 대하여 상술한다.
본 실시 형태의 항균·항바이러스성 도료는, 상술한 항균·항바이러스성 조성물로 이루어지는 것이다. 그리고 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 도료는, 건조 및/또는 경화된 상태(즉, 도막 상태)에 있어서, 표면 자유 에너지(γs)에 대한 극성 성분(γsp)의 비율(이하, 극성 비율(Rγp)이라고 함)이 2.0% 이상, 40.0% 이하인 것을 특징으로 한다.
본 실시 형태의 항균·항바이러스성 도료가 건조 및/또는 경화된 상태에 있을 때의 도막의 극성 비율(Rγp)에 대하여 설명한다.
표면 자유 에너지(γs)란, 고체 표면 또는 액체 표면에 존재하는 분자(혹은 원자)가 고체 또는 액체의 내부에 존재하는 분자(혹은 원자)에 비해 여분으로 가지는 에너지를 말한다. 표면 자유 에너지(γs)는 하기 (1) 식으로 정의되고, 극성 비율(Rγp)은 하기 (2) 식으로 정의된다. 하기 (1) 식에서 γsp는, 표면 자유 에너지(γs) 중의 극성 성분이며, γsd는, 표면 자유 에너지(γs) 중의 비극성 성분이다. 또한, 표면 자유 에너지(γs), 비극성 성분(γsd) 및 극성 성분(γsp)은, 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 도료가 건조 및/또는 경화된 상태에 있어서의 값이다.
[수 1]
Figure pct00001
표면 자유 에너지(γs)를 측정할 때에는, 먼저, 측정 대상물인 건조 및/또는 경화된 상태의 도막의 표면에 측정용 액체(물 및 디요오드 메탄의 각각을 사용)를 도포하고, 각각의 측정용 액체의 접촉각(θ)을 접촉각계로 측정한다. 얻어진 접촉각의 값과 하기 (3) 식에 기초하여, 극성 성분(γsp) 및 비극성 성분(γsd)이 산출된다.
[수 2]
Figure pct00002
θ : 건조 및/또는 경화된 상태의 도포의 표면의 측정용 액체의 접촉각
γL : 측정용 액체(물 또는 디요오드 메탄)의 표면 장력
γLd : 측정용 액체(물 또는 디요오드 메탄)의 표면 자유 에너지의 비극성 성분
γLp : 측정용 액체(물 또는 디요오드 메탄)의 표면 자유 에너지의 극성 성분
γsd : 건조 및/또는 경화된 상태의 도포의 표면 자유 에너지의 비극성 성분
γsp : 건조 및/또는 경화된 상태의 도포의 표면 자유 에너지의 극성 성분
2 개의 측정용 액체(물과 디요오드 메탄)에 대하여, 표면 장력(γL), 비극성 성분(γLd) 및 극성 성분(γLp)은 미리 측정해 둘 수 있다. 2 개의 측정용 액체의 접촉각(θ)을 상기 (3) 식에 각각 대입한 연립 방정식을 풀면, 극성 성분(γsp) 및 비극성 성분(γsd)을 산출할 수 있다. 얻어진 비극성 성분(γsd)과 극성 성분(γsp)을 상기 (1) 식에 대입하면, 표면 자유 에너지(γs)가 산출되고, 이 표면 자유 에너지(γs) 및 극성 성분(γsp)을 상기 (2) 식에 대입하면, 극성 비율(Rγp)을 산출할 수 있다.
표면 자유 에너지(γs)가 동일한 정도라도, 극성 비율(Rγp)이 높아지면 항균·항바이러스 효과가 높아진다. 이 이유는 현재로서는 반드시 명확하지는 않지만, 극성 비율(Rγp)이 높아짐에 따라, 도막 표면에 부착한 균 또는 바이러스가 확산되기 쉬워짐으로써, 항균·항바이러스제에 균 또는 바이러스가 접촉하기 쉬워져, 항균·항바이러스 효과가 높아진다고 상정된다.
또한, 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 도료를 도포하는 재료가 본래 가지고 있는 극성 비율(Rγp)이 높아도, 친수성 화합물이 함유되어 있지 않으면 항균·항바이러스 효과는 높아지지 않는다. 이 이유도 명확하지는 않지만, 친수성 화합물이 함유되어 있지 않으면 도막의 표면에 있어서, 균 또는 바이러스가 확산되기 어려워져, 항균·항바이러스제에 균 또는 바이러스가 접촉하기 어렵기 때문이라고 상정된다.
건조 및/또는 경화된 상태의 도막의 극성 비율(Rγp)은, 친수성 화합물의 첨가량에 의해 조절할 수 있다. 항균 효과·항바이러스 효과를 높이기 위해서는, 도막의 극성 비율(Rγp)이 2.0% 이상, 40.0% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 극성 비율(Rγp)이 5% 이상, 30% 이하이다.
극성 비율(Rγp)이 2.0% 미만인 경우, 극성 비율(Rγp)이 2.0% 이상인 경우와 비교하여, 항균 효과·항바이러스 효과가 충분하지 않다. 항균 효과·항바이러스 효과를 향상시키기 위해서는, 보다 바람직하게는 극성 비율(Rγp)이 5% 이상이다. 한편, 극성 비율(Rγp)이 40%를 초과하면, 극성 비율(Rγp)이 40% 이하인 경우와 비교해도 항균 효과·항바이러스 효과는 그다지 오르지 않는다. 이 때문에, 극성 비율(Rγp)이 40% 이하인 것이 바람직하다.
또한 본 명세서에 있어서, 항균·항바이러스성 도료가 건조된 상태란, 항균·항바이러스성 도료에 건조 처리 등을 행했을 때에, 항균·항바이러스성 도료의 잔존하고 있는 성분이 실질적으로 고체의 상태에 있는 것을 의미한다. 또한 항균·항바이러스성 도료가 경화된 상태란, 항균·항바이러스성 도료를 도포·건조하는 등 했을 때에 형성되는 도막의 표면에 먼지 등이 부착해도 그 도막 내에 먼지 등이 들어가지 않는 상태를 말한다. 부착한 먼지 등은 에어 블로 등으로 용이하게 제거할 수 있다. 또한 본 명세서에 있어서, 항균·항바이러스성 도료가 경화된 상태란, 적어도 도막의 표면의 상태를 나타내는 것이며, 반드시 도막의 내부까지 완전하게 경화되어 있지 않아도 된다.
본 실시 형태의 항균·항바이러스성 도료의 기재가 되는 수지로서는, 상술한 친수성 화합물과 상용하지 않는 수지이면 사용자가 적절히 선택할 수 있다. 구체적으로, 열가소성 수지, 열강화성 수지, 전자선 또는 자외선 등의 조사에 의해 경화되는 방사선 경화형 수지가 이용된다. 이들 수지는 2 종류 이상을 조합해도 된다.
열가소성 수지로서는, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌, 또는 염소화 폴리에틸렌 등의 올레핀계 수지, 또는 폴리스틸렌 수지, 또는 폴리초산비닐 수지, 또는 폴리우레탄 수지, 또는 폴리에스테르 수지, 또는 아크릴산, 아크릴산 에스테르, 메타크릴산, 메타크릴산 에스테르를 주사슬로 하는 공중합체, 또는 아크릴·스틸렌 수지, 또는 불소계 수지, 또는 질산 셀룰롤오스, 에틸 셀룰로오스 등의 섬유소계 수지, 또는 피마자유, 아마인유, 동유 등의 건성유, 셸락, 코펄 등의 천연 수지 등을 들 수 있다. 또한 열강화성 수지로서는, 페놀 수지, 또는 에폭시 수지, 또는 멜라민 수지, 또는 요소 수지, 또는 불포화 폴리에스테르 수지, 또는 아크릴 실리콘 수지, 또는 알키드 수지, 또는 폴리우레탄 수지, 또는 열강화성 아크릴 수지, 또는 열강화성 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다.
또한 전자선 또는 자외선 등의 방사선 경화형 수지로서는, 모노머, 올리고머, 혹은 폴리머 등이며, 경화 후의 가교 밀도를 높게 할 수 있어, 표면 경도의 향상 효과를 높일 수 있고, 또한 투명성의 향상 효과를 높게 할 수 있다고 하는 관점으로부터, 다관능(메타) 아크릴레이트 모노머, 다관능(메타) 아크릴레이트 올리고머, 혹은 다관능(메타) 아크릴레이트 폴리머 등의 다관능(메타) 아크릴레이트 화합물이 바람직하다. 또한, 필요에 따라 광중합 개시제가 첨가되어 있어도 되며, 광중합 개시제로서는, 예를 들면 안트라퀴논, 아세토페논, 이소프로필 벤조인에테르, 이소부틸 벤조인에테르, 에틸 안트라퀴논, 카바졸, 잔톤, 4-클로로 벤조페논, o-벤조일 메틸벤조에이트, 2, 4-디에틸티오잔톤, 2-클로로티오잔톤, 2, 2-디메톡시-1, 2-디페닐 에탄-1-온, p-디메틸 아미노 안식향산 이소아밀 에스테르, p-디메틸 아미노 안식향산 에틸에스테르, 2, 2-디메톡시2-페닐아세토페논, 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤, 2-벤질-2-디메틸 아미노-1(4-몰포리노페닐)-부타논-1, 비스(2, 4, 6-트리메틸 벤조일)-페닐포스핀 옥사이드, 메틸벤질포메이트, 플루오렌온, 벤조페논, 벤즈알데히드, 플루오렌, 트리페닐 아민, 미힐러케톤, 3-메틸아세토페논, 2-메틸-1-1[4-(메틸 티오)페닐]-2-몰포리노프로판-1-온, 2, 4, 6-트리메틸 벤조일 디페닐포스핀 옥사이드, 비스-(2, 6-디메톡시 벤조일)2, 4, 4-트리메틸펜틸포스핀 옥사이드 등을 들 수 있다.
본 실시 형태의 항균·항바이러스성 도료는 다양한 대상 부재에 도포함으로써 항균·항바이러스성을 부여할 수 있다.
대상 부재로서는, 예를 들면 섬유 구조체, 필름, 시트를 들 수 있다. 도막이 형성 가능한 섬유 구조체로서는, 예를 들면 직물 및 부직포를 들 수 있고, 그들의 구체적인 응용예로서는, 마스크, 에어컨용 필터, 공기 청정기용 필터, 청소기용 필터, 환기팬용 필터, 차량용 필터, 공조용 필터, 의류, 방호복, 침구, 또는 방충망용 네트, 닭장용 네트 등의 네트를 들 수 있다. 이러한 섬유 구조체는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리테트라메틸렌 테레프탈레이트, 나일론, 아크릴, 폴리테트라 풀루오르에틸렌, 폴리비닐 알코올, 케블라, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산 메틸, 레이온, 큐프라, 텐셀, 폴리노식, 아세테이트, 트리아세테이트, 면, 마, 양모, 비단, 뱀부 등의 고분자 재료, 또는 알루미늄, 철, 스테인리스, 놋쇠, 구리, 텅스텐, 티타늄 등의 금속을 포함하는 섬유로 구성되어 있다.
필름의 재료로서는, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리염화비닐, 폴리불화 비닐리덴, 폴리비닐 알코올, 폴리초산 비닐, 폴리이미드, 폴리 아미드이미드, 폴리테트라 플루오르 에틸렌, 사불화 에틸렌-에틸렌 공중합체 등의 수지를 포함하는 것을 들 수 있다.
또한 시트로서는, 폴리카보네이트 수지 시트, 필름 염화 비닐 시트, 불소 수지 시트, 폴리에틸렌 시트, 실리콘 수지 시트, 나일론 시트, ABS 시트, 우레탄 시트 등의 고분자로 이루어지는 시트 또는 티타늄, 알루미늄, 스테인리스, 마그네슘, 놋쇠 등의 금속을 포함하는 시트를 들 수 있다.
이러한 필름 또는 시트의 구체적인 응용예로서는, 벽지 또는 창, 천장, 차량용 시트, 도어, 블라인드, 의자, 소파, 바닥재, 균 또는 바이러스를 취급하는 설비 또는 전철 또는 차 등의 내장재, 병원내 등의 빌딩용 내장재, 농업용 자재, 시트 셔터 등 다양한 분야에 이용할 수 있다.
또한 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 도료는 패널, 또는 건장재, 내장재, 필기구, 난간, 손잡이, 전화기, 완구, 문손잡이 등의 성형체에 직접 도포하여, 막(도막)을 형성해도 된다. 고분자의 성형체로서는, 예를 들면 ABS 또는 폴리카보네이트, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리스틸렌, 폴리아세탈, 폴리에스테르 등에 의해 형성되는 성형체를 들 수 있다. 또한 금속의 성형체로서는, 예를 들면 알루미늄, 아연, 마그네슘, 놋쇠, 스테인리스, 티타늄 등에 의해 형성되는 성형체를 들 수 있다. 금속의 성형체의 표면에는, 상기 도금 또는 무전해 도금 등에 의해 형성되는 금속의 박막, 도장, 인쇄 등이 미리 실시되어 있어도 된다.
이어서, 본 실시 형태에 따른 항균·항바이러스성 도료의 제조 방법의 일례에 대하여, 구체적으로 설명한다.
상술한 항균·항바이러스성 조성물의 제조 방법과 마찬가지로, 수지 및 친수성 화합물을 혼합한 혼합물과, 분쇄한 항균·항바이러스제(분산제로 피복된 구리 화합물 미립자)를 마련하고, 이들을 혼합함으로써, 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 도료를 얻을 수 있다. 항균·항바이러스성 도료에는, 목적에 따라, 난연제, 난연조제, 안정제, 자외선 흡수제, 가소제, 윤활제 등의 각종 첨가제, 안료, 충전제, 그 외의 성분을 적절히 배합할 수 있다.
이어서, 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 조성물을 이용한 항균·항바이러스성 수지 부재에 대하여 상술한다.
본 실시 형태의 항균·항바이러스성 수지 부재는, 상술한 항균·항바이러스성 조성물로 이루어지는 것이다. 그리고 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 수지 부재는, 수지 부재의 표면 자유 에너지(γs)에 대한 극성 성분(γsp)의 비율(이하, 극성 비율(Rγp)라고 함)이 2.0% 이상, 40.0% 이하인 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 수지 부재의 극성 비율(Rγp)에 대해서는, 상술한 항균·항바이러스성 도료로 설명한 상기 (1) ~ (3) 식에 의해 정의된다. 항균·항바이러스성 수지 부재를 얻을 때에는, 가열에 의해 용제를 제거하여 건조시키거나, 재가열, 또는 적외선, 자외선, 전자선, γ선 등의 조사를 행함으로써 경화시킬 수 있다. 이 때문에, 상기 (1), (2) 식에서 표면 자유 에너지(γs), 비극성 성분(γsd) 및 극성 성분(γsp)은, 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 수지 부재가 건조 및/또는 경화된 상태에 있어서의 값이다. 또한 상기 (3) 식에 대해서는, 도막의 표면 대신에, 항균·항바이러스성 수지 부재의 표면이 된다.
항균·항바이러스성 도료의 도막의 극성 비율(Rγp)과 마찬가지로, 극성 비율(Rγp)이 2.0% 미만인 경우, 극성 비율(Rγp)이 2.0% 이상인 경우와 비교하여, 항균·항바이러스 효과가 충분하지 않다. 한편, 극성 비율(Rγp)이 40.0%를 초과하면, 극성 비율(Rγp)이 40.0% 이하인 경우와 비교해도 항균·항바이러스 효과는 그다지 오르지 않는다. 이 때문에, 극성 비율(Rγp)이 40.0% 이하인 것이 바람직하다. 항균·항바이러스성 수지 부재의 극성 비율(Rγp)은, 바람직하게는 5.0% 이상, 30.0% 이하이며, 보다 바람직하게는 10.0% 이상, 20.0% 이하이다. 항균·항바이러스 효과를 향상시키기 위하여, 극성 비율(Rγp)은, 바람직하게는 5.0% 이상이며, 보다 바람직하게는 10.0% 이상이다.
본 실시 형태의 항균·항바이러스성 수지 부재에 있어서, 친수성 화합물의 함유율은 특별히 한정되지 않고, 당업자가 적절히 설정할 수 있지만, 항균·항바이러스성 수지 부재 100 질량%에 대하여, 0.01 질량% 이상, 50.0 질량% 이하인 것이 바람직하다. 친수성 화합물의 함유율이 0.01 질량% 미만이면, 친수성 화합물의 함유율이 0.01 질량% 이상인 경우와 비교하여, 항균·항바이러스성 수지 부재의 극성 비율(Rγp)을 충분히 높일 수가 없다. 또한, 친수성 화합물의 함유율이 50.0 질량%를 초과하면, 친수성 화합물의 함유율이 50.0 질량% 이하인 경우와 비교하여, 항균·항바이러스성 수지 부재의 강도가 저하된다. 또한, 친수성 화합물의 함유율이 0.01 질량% 이상, 50.0 질량% 이하라도, 친수성 화합물의 함유율이, 항균·항바이러스제의 함유율보다 많으면 항균·항바이러스성 수지 부재의 강도가 저하되는 경우가 있기 때문에, 친수성 화합물의 함유율은, 항균·항바이러스제의 함유율 이하로 하는 것이 바람직하다.
항균·항바이러스성 수지 부재의 기재인 수지로서는, 상술한 친수성 화합물과 상용하지 않는 수지이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스틸렌 수지, ABS 수지, AS 수지, EVA 수지, 폴리메틸펜텐 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리염화 비닐리덴 수지, 폴리아크릴산 메틸 수지, 폴리초산비닐 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리테트라메틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리술폰 수지, 나일론 수지, 아크릴 수지, 폴리불화 비닐리덴 수지, 폴리에틸렌사불화 에틸렌 수지, 폴리테트라 플루오르 에틸렌 수지, 폴리비닐 알코올 수지, 케블라(등록상표), 폴리메타크릴산 메틸 수지 등의 열가소성 수지, 실리콘 수지, 폴리스틸렌 엘라스토머 등의 스틸렌계 엘라스토머, 폴리에틸렌 엘라스토머, 폴리프로필렌 엘라스토머 등의 올레핀계 엘라스토머, 폴리우레탄 엘라스토머 등의 폴리우레탄계 엘라스토머, 염화 비닐계 엘라스토머, 폴리에스테르계 엘라스토머, 나일론계 엘라스토머 등의 열가소성 엘라스토머, 레이온, 큐프라(등록상표), 텐셀(등록상표), 폴리노식, 아세테이트, 트리아세테이트를 들 수 있다. 이러한 수지는 2 종류 이상을 조합해도 된다.
본 실시 형태의 항균·항바이러스성 수지 부재에 이용할 시의 항균·항바이러스성 조성물 중의 친수성 화합물에 대해서는, 액 형상의 친수성 화합물을 이용하면, 발포 등이 일어날 우려가 있기 때문에, 고체의 친수성 화합물을 이용하는 것이 바람직하다.
또한 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 수지 부재는, 상술한 항균·항바이러스성 조성물을 포함하고 있으면 되며, 본원 발명의 목적을 달성할 수 있는 한, 다른 성분을 포함하고 있어도 되는 것 외에, 그 형상 등도 한정되지 않는다.
예를 들면, 본 실시 형태의 항균·항바이러스성 수지 부재는 성형품이거나, 시트 형상, 필름 형상, 섬유 형상, 포 형장, 메시 형상(망상 구조), 벌집 형상, 부직포 형상 등의 형상을 가지고 있어도 된다. 항균·항바이러스성 수지 부재가 섬유 형상인 경우에는, 나노 섬유(5 nm 이상, 1 μm 미만의 평균 섬유 길이를 가지는 섬유)여도 된다. 또한 평균 섬유 길이란, 복수의 나노 섬유의 섬유 길이의 평균값을 말한다. 나노 섬유의 섬유 길이는, 나노 섬유를 현미경에 의해 화상 관찰함으로써 측정할 수 있다. 구체적으로, 복수의 나노 섬유를 전자 현미경 등으로 관찰하고, 얻어진 관찰 화상에 있어서 랜덤으로 몇 개의 나노 섬유를 선택하고, 화상 처리 소프트에 의해 각 나노 섬유의 섬유 길이를 측정하여, 그들 섬유 길이의 평균값을 산출할 수 있다.
이어서, 본 실시 형태인 항균·항바이러스성 수지 부재의 제조 방법의 일례에 대하여 구체적으로 설명한다.
항균·항바이러스제를 함유하는 수지 펠릿인 제 1 마스터 배치 펠릿(제 1 혼합물)을 제조하고, 또한 친수성 화합물과 기재가 되는 수지 펠릿을 소정의 중량 비율로 혼합한 제 2 마스터 배치 펠릿(제 2 혼합물)을 제조한다. 이어서, 제 1 마스터 배치 펠릿과 제 2 마스터 배치 펠릿을 용융 혼련하고, 혼련물을 소정 형상으로 형성함으로써, 본 실시 형태인 항균·항바이러스성 수지 부재가 얻어진다. 제 1 마스터 배치 펠릿 및 제 2 마스터 배치 펠릿을 따로 따로 제조한 후에 용융 혼련함으로써, 항균·항바이러스성 수지 부재 중에 있어서, 항균·항바이러스제가 친수성 화합물과 접촉하는 것을 피할 수 있다.
제 1 마스터 배치 펠릿은, 예를 들면 이하와 같이 하여 제조한다. 먼저, 분쇄한 구리 화합물 미립자와 분산제를 혼합하여, 구리 화합물 미립자의 표면이 분산제로 피복된 항균·항바이러스제를 생성한 후, 이 항균·항바이러스제를 수지 펠릿과 혼합하고, 혼련 압출기를 이용함으로써, 항균·항바이러스제를 수지 펠릿의 내부에 분산시킨다. 혹은, 분쇄한 구리 화합물 미립자와 분산제를 수지 펠릿과 혼합하고, 혼련 압출기를 이용함으로써, 혼련 중에 구리 화합물 미립자의 주위로 분산제가 끌어당겨지고, 그 결과, 구리 화합물 미립자가 분산제로 피복된 항균·항바이러스제를 생성하고, 또한 이 항균·항바이러스제를 수지 펠릿의 내부에 분산시킨다. 혼련물을 냉각한 후, 펠리타이저를 이용하여 항균·항바이러스제를 함유시킨 수지를 세밀하게 컷하여, 항균·항바이러스제를 함유하는 제 1 마스터 배치 펠릿을 얻는다. 또한, 제 1 마스터 배치 펠릿의 제조 시에 있어서의 항균·항바이러스제의 비율(농도)은, 당업자가 적절히 설정할 수 있다.
제 2 마스터 배치 펠릿은, 예를 들면 이하와 같이 하여 제조한다. 먼저, 친수성 화합물 및 수지 펠릿을 소정의 중량 비율로 혼합하여 혼합물을 얻는다. 여기서, 수지 펠릿으로서는, 제 1 마스터 배치 펠릿의 제조에 이용된 수지 펠릿과 동일한 것을 이용한다. 얻어진 혼합물을 용융 혼련함으로써, 제 2 마스터 배치 펠릿을 얻는다.
성형기를 이용하여, 제 1 마스터 배치 펠릿 및 제 2 마스터 배치 펠릿을 용융 혼련한 것을 성형함으로써, 항균·항바이러스제 및 친수성 화합물이 기재의 수지 중에 분산된 항균·항바이러스성 수지 부재를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 항균·항바이러스성 수지 부재는, 성형품으로서 제조하는 경우에는 사출 성형, 블로 성형 등의 방법으로 성형할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 항균·항바이러스성 수지 부재는, 성형품 이외에도, 예를 들면 시트 형상, 필름 형상, 섬유 형상, 포 형상, 메시 형상(망상 구조), 벌집 형상, 부직포 형상 등의 형태의 것도 포함하며, 사용 목적에 맞는 다양한 형태(형상, 크기 등)로 제조하는 것이 가능하다. 항균·항바이러스성 수지 부재를 시트 형상 또는 필름 형상으로서 제조하는 경우에는, T다이법, 인플레이션법 등으로 형성할 수 있다. 또한, 항균·항바이러스성 수지 부재를 섬유 형상으로서 제조하는 경우에는, 용융 방사법 등에 의해 형성할 수 있다. 또한, 항균·항바이러스성 수지 부재를 부직포 형상으로서 제조하는 경우에는, 스펀본드법 등의 기존의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 항균·항바이러스성 수지 부재에는, 첨가제로서 가소제, 건조제, 경화제, 가죽당김 방지제, 평탄화제, 늘어짐 방지제, 곰팡이 방지제, 자외선 흡수제, 열선 흡수제, 윤활제, 계면활성제, 증점제, 점성 조정제, 안정제, 건조 조정제 등을 첨가해도 된다. 이러한 첨가제는, 1 종 만을 이용하거나 2 종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 또한, 다른 항바이러스 조성물, 항균 조성물, 방미 조성물, 항알레르겐 조성물, 촉매, 반사 방지 재료, 차열 특성을 가지는 재료 등을 첨가하여 사용해도 된다.
본 실시 형태에 따른 항균·항바이러스성 수지 부재는, 섬유, 또는 하우스용 필름, 터널 하우스용 필름 등의 농업 자재, 식물 공장용의 트레이 등의 성형체, 패널, 건장재, 내장재, 필기구, 난간, 손잡이, 전화기, 완구, 문손잡이, 클리어 폴더, 라벨 테이프 등의 문방구, 시트, 가열했을 시에 수축하는 쉬링크재, 의자, 소파, 외벽재, 샷시, 도어, 블라인드, 천장판, 상판, 창 등의 건장재, 벽지, 카페트, 수지 타일 등의 내장재, 전철·차량용 내장재, 의류, 이너 웨어, 양말, 장갑, 구두 커버, 구두 등의 신발, 파자마, 매트, 시트, 베개, 베개 커버, 모포, 타올 블랭킷, 이불 및 이불 커버 등의 침장재, 모자, 손수건, 타올, 융단, 커텐, 공기 청정기 또는 에어컨, 환기팬, 전기 청소기, 선풍기 등의 필터, 활어조 또는 정치망 등의 어망, 워터 처리용의 필터, 음료수용 필터, 밸러스트 워터 처리용의 필터, 배관 내의 라이닝재, 만안 구조물 표면에 접착제 또는 점착제로 부착시킨 필름 형상 부재, 어선 또는 탱커 등의 선박 표면에 시트 형상으로서 접착시킨 부재, 발전소의 취수구 내벽에 대한 시트 형상 부재, 취수구용 프리 필터, 취수구 내면, 플레이트 쿨러, 배수관, 급수관 등, 다양한 접수면용 부재 또는 방충망 또는 스크린 인쇄용 메시 등의 섬유 구조체의 제품에 응용이 가능해진다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 항균·항바이러스성 수지 부재는, 다양한 분야에 우수한 각종 제품을 제공할 수 있는 유용한 부재이다.
항균·항바이러스성 수지 부재로서의 섬유의 제조 방법의 일례에 대하여 구체적으로 설명한다.
항균·항바이러스제를 함유하는 수지 펠릿인 제 1 마스터 배치 펠릿을 제조하고, 또한 친수성 화합물을 수지 펠릿에 소정의 중량 비율로 혼합한 제 2 마스터 배치 펠릿을 제조한다. 그리고, 제 1 마스터 배치 펠릿과 제 2 마스터 배치 펠릿을 혼합하여 용융 혼련함으로써, 방사 원료를 제조한다. 그리고, 얻어진 방사 원료를 용융 방사 공정에 제공함으로써, 본 실시 형태에 따른 섬유를 얻을 수 있다. 용융 방사 방법에 대해서는, 특정한 방법에 한정되는 것이 아니며, 공지의 방법을 이용할 수 있다. 방사 온도에 대해서는, 수지 점도가 적당히 낮은 상태에서 방적 돌기로부터 토출할 수 있고, 또한 수지의 열화 및 열 분해를 일으키지 않아, 방사 공정이 현저하게 불안정화되지 않고, 이후의 연신 처리에 의해 고강도의 섬유를 얻어지는 범위이면, 섬유 재료에 맞는 온도역을 적절히 선정하면 된다.
용융 방사 공정에 있어서는, 방사 원료를 방적 돌기로부터 토출하고, 토출된 섬유 형상의 방사 원료를 냉각하여 고화하고, 섬유로 한다. 구체적으로, 토출된 방사 원료를 예를 들면 공기, 물, 글리세린 등의 매체 중에서 고화 온도 이하까지 냉각하여 고화시킨다. 수냉식으로의 냉각의 경우, 60℃ 정도로 가온하여 서서히 냉각함으로써, 섬유가 수조에 도입되었을 시에 요동하지 않고 수조를 통과할 수 있기 때문에, 냉각 시의 안정성이 우수하다. 공냉의 경우에는, 공기의 온도, 풍속은 임의로 설정할 수 있지만, 분자 배향을 억제하기 위해서는 풍속은 낮고, 온도는 너무 낮지 않은 것이 바람직하다. 냉각의 시점에서 분자 배향의 정도가 높으면, 다음 공정에서 가열 연신 공정을 행하는 경우에는 섬유가 연신되기 어려워져, 항균·항바이러스 효과가 얻어지기 어려워지는 경우가 있다.
그리고, 고화시킨 섬유를 감는다. 권취 속도는 임의의 속도를 설정할 수 있다. 단, 권취 속도가 용융 미연신사의 자유 낙하 속도보다 저속인 경우에는, 균일한 미연신사가 얻어지지 않게 되어, 연신성의 저하를 초래하는 경우가 있다. 또한, 다음 공정에서 가열 연신 공정을 행하는 경우에는, 고화시킨 실을 감지 않고, 그대로 가열 연신 공정에 제공하도록 해도 된다.
이어서, 가열 연신 공정에 대하여 설명한다. 가열 연신 공정에서는, 방사 공정에서 감긴 섬유(미연신사)를 가열하여 늘리는 공정이다. 가열 연신 공정은 복수의 연신 공정을 가지고 있어도 된다. 가열 연신 공정이 복수의 연신 공정을 가지는 경우에는, 각 연신 공정에 있어서의 연신 배율의 곱이, 총 연신 배율이 된다. 또한, 가열 연신 공정이 1 회의 연신하는 공정으로 이루어지는 경우에는, 이 1 회의 연신하는 공정에 있어서의 연신 배율이 총 연신 배율이 된다.
본 실시 형태에 따른 섬유는, 가열 연신함으로써 더 우수한 항균·항바이러스성을 발현하여, 섬유 표면 등에 부착한 세균 또는 바이러스를 효율 좋게 불활성화할 수 있다. 특히 섬유가 모노필라멘트인 경우, 가열 연신에 의해 항균·항바이러스 효과를 보다 높일 수 있다. 가열 연신에 의해 항균·항바이러스 효과가 크게 향상되는 기구에 대해서는 현재로서는 반드시 명확하지는 않지만, 이하의 이유가 상정된다. 방사 공정에서 용융 상태의 섬유는, 냉각이 시작되면 섬유의 표층부가 직접 냉각 고화되어, 표층부보다 섬유의 내측의 부분(내층부)에 존재하는 항균·항바이러스제는, 섬유의 외부의 수분과 접촉하기 어려운 구조가 된다. 한편, 내층부는 표층부를 개재하여 냉각 고화되기 때문에, 내층부의 냉각 스피드는, 표층부의 냉각 스피드보다 낮아진다. 이 때문에, 표층부의 섬유 구조는 내층부의 섬유 구조와 상이하다고 상정된다. 그 상태에서 가열 연신을 행하면, 유리 전이점 이상의 가열 조건 하에서 연신이 행해지기 때문에, 표층부의 섬유 구조는, 항균·항바이러스제와 섬유의 외부의 수분이 접촉하기 쉬운 섬유 구조가 된다. 또한, 가열 연신에 의해, 표층부의 섬유 구조는, 내층부의 섬유 구조에 가까워지기 때문에, 세균 또는 바이러스의 표면의 차지 또는 DNA 등에 어떠한 영향을 주어 불활성화시키는 것이라고 상정된다.
연신 방법에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니며, 핫 롤 연신법, 열판 연신법, 튜뷸라 연신법, 연신 블로법, 레이저 연신법 등, 공지의 연신 방법을 적절히 채용할 수 있다. 핫 롤 연신법으로 가열 연신되는 경우, 다단으로 조합된 핫 롤의 회전수를 변경함으로써, 미연신사를 고배율로 연신할 수 있다.
연신 배율은, 피연신물의 섬도에 따라 적절히 선정되지만, 통상, 총 연신 배율이 3.0 이상 7.0배 이하, 바람직하게는 4.0 이상 6.0배 이하가 되도록 설정된다. 연신 배율을 3.0 이상 7.0배 이하로 함으로써, 보다 분자가 배향하여, 보다 강도가 높은 섬유를 얻을 수 있다. 연신 배율이 3.0배 미만인 경우에는, 연신 배율이 3.0배 이상인 경우와 비교하여 항균·항바이러스 효과가 낮고, 또한 얻어지는 섬유의 강도가 저하된다. 또한, 연신 배율이 7.0배를 초과하는 경우에는, 연신 장력이 매우 높아지기 때문에, 실 끊김이 다발하여 제사성이 저하되는 경우가 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 항균·항바이러스성 수지 부재의 섬유는, 심초 구조를 가지고 있어도 된다. 이 경우, 예를 들면, 심부는 통상의 수지(항균·항바이러스제를 포함하지 않는 수지)로 형성하고, 초부에 항균·항바이러스제 또는 친수성 화합물을 함유한 수지로 형성함으로써, 섬유의 강도를 향상시키는 것이 가능할 뿐 아니라, 항균·항바이러스제의 함유량도 저감할 수 있다고 하는 이점이 있다. 심부의 수지와 초부의 수지는 동일해도 되고 상이한 수지여도 된다.
심초 구조의 섬유의 긴 방향과 직교하는 단면 형상은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 단면 형상을 원형으로 하는 것이 바람직하며, 심부 및 초부도 동심원 형상으로 형성하는 것이 바람직하다. 섬유의 긴 방향과 직교하는 단면에 있어서, 심부의 면적과 초부의 면적의 비율은 특별히 한정되는 것이 아니며, 사용자가 적절히 설정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 항균·항바이러스성 수지 부재의 섬유에는, 첨가제로서 가소제, 건조제, 경화제, 가죽당김 방지제, 평탄화제, 늘어짐 방지제, 곰팡이 방지제, 자외선 흡수제, 열선 흡수제, 윤활제, 계면활성제, 증점제, 점성 조정제, 안정제, 건조 조정제 등을 첨가해도 된다. 이러한 첨가제는 1 종만을 이용하거나 2 종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 또한 다른 항바이러스 조성물, 항균 조성물, 방미 조성물, 항알레르겐 조성물, 촉매, 반사 방지 재료, 차열 특성을 가지는 재료 등을 첨가하여 사용해도 된다.
본 실시 형태에 따른 항균·항바이러스성 수지 부재의 섬유는, 직물, 편물, 부직포, 혼초지(混抄紙) 등의 지류 등으로서 사용하는 것이 가능하다. 그리고 이 섬유는, 의류, 침구, 침장재, 마스크, 손수건, 타올, 융단, 커텐, 외벽재, 건장재, 내장재 등의 시트 형상의 제품, 또는 공기 청정기 또는 에어컨, 환기팬, 전기 청소기, 선풍기, 공조용, 차량용 등의 필터, 활어조 또는 정치망 등의 어망, 워터 처리용의 필터, 음료수용 필터, 밸러스트 워터 처리용의 필터, 방호 의류, 방호 네트, 방충망, 닭장용 네트 등, 다양한 제품에 사용할 수 있다. 따라서 본 실시 형태에 따른 섬유는, 다양한 분야에 우수한 각종 제품을 제공할 수 있는 유용한 재료이다.
이어서, 실험예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실험예에만 한정되는 것은 아니다.
(실험예 1 ~ 3)
일가의 구리 화합물의 미립자로서의 시판의 요오드화 구리(I) 분말(와코 순약 공업 주식회사 제품) 40.0 g과, 무기 화합물의 미립자로서의 지르코니아 입자(일본 전공 주식회사 제품) 60.0 g을, 900.0 g의 메타놀에 프리 분산 후, 비즈 밀로 파쇄·분산하여, 평균 입자 직경 140 nm의 지르코니아로 피복된 요오드화 구리 입자의 슬러리를 얻었다. 또한 여기서 말하는 평균 입자 직경이란, 체적 평균 입자 직경을 말한다.
이어서, 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 올레핀계 수지를 마련하고, 톨루엔 용매 중에 혼합하여, 볼 밀을 이용하여 분산한 후, 상술한 지르코니아로 피복된 요오드화 구리 입자를 더하고, 더 분산하여, 항균·항바이러스성 도료를 얻었다. 실험예 1 ~ 3에 있어서, 항균·항바이러스성 도료에 포함되는 각 원료의 질량%는 하기 표 1에 나타내는 바와 같다.
얻어진 항균·항바이러스성 도료를 폴리프로필렌 시트(두께 200 μm)에 바 코터(＃20)를 이용하여 도공, 건조하여 항균·항바이러스성 도료를 도공한 시트를 얻었다. 이 때 도막의 두께는 2 μm였다.
(실험예 4)
폴리비닐 피롤리돈 대신에, 폴리에틸렌 글리콜(PEG)을 이용한 것 이외에는, 실험예 1과 동일한 조건으로 항균·항바이러스성 도료를 도공한 시트를 얻었다. 항균·항바이러스성 도료에 포함되는 각 원료의 질량%는 하기 표 1에 나타내는 바와 같다.
(실험예 5)
올레핀계 수지 대신에, 우레탄계 수지를 이용한 것 이외에는, 실험예 1과 동일한 조건으로 항균·항바이러스성 도료를 도공한 시트를 얻었다. 항균·항바이러스성 도료에 포함되는 각 원료의 질량%는 하기 표 1에 나타내는 바와 같다.
(실험예 6)
폴리비닐 피롤리돈 대신에, 폴리에틸렌 글리콜을 이용한 것 이외에는, 실험예 5와 동일한 조건으로 항균·항바이러스성 도료를 도공한 시트를 얻었다. 항균·항바이러스성 도료에 포함되는 각 원료의 질량%는 하기 표 1에 나타내는 바와 같다.
(실험예 7)
올레핀계 수지 대신에, 아크릴계 수지를 이용한 것 이외에는, 실험예 1과 동일한 조건으로 항균·항바이러스성 도료를 도공한 시트를 얻었다. 항균·항바이러스성 도료에 포함되는 각 원료의 질량%는 하기 표 1에 나타내는 바와 같다.
(실험예 8)
일가의 구리 화합물의 미립자로서의 시판의 아산화 구리 분말(와코 순약 공업 주식회사 제품) 40.0 g과, 무기 화합물의 미립자로서의 지르코니아 입자(일본 전공 주식회사 제품) 60.0 g을, 900.0 g의 메타놀에 프리 분산 후, 비즈 밀로 파쇄·분산하여, 평균 입자 직경 140 nm의 지르코니아로 피복된 아산화 구리 입자의 슬러리를 얻었다. 또한, 여기서 말하는 평균 입자 직경이란, 체적 평균 입자 직경을 말한다.
이어서, 폴리비닐 피롤리돈, 올레핀계 수지를 마련하여, 톨루엔 용매 중에 혼합하고, 볼 밀을 이용하여 분산한 후, 상술한 지르코니아로 피복된 아산화 구리 입자를 더하고, 더 분산하여, 항균·항바이러스성 도료를 얻었다. 항균·항바이러스성 도료에 포함되는 각 원료의 질량%는 하기 표 1에 나타내는 바와 같다.
얻어진 항균·항바이러스성 도료를 폴리프로필렌 시트(두께 200 μm)에 바 코터(＃20)를 이용하여 도공, 건조하여, 항균·항바이러스성 도료를 도공한 시트를 얻었다. 이 때 도막의 두께는 2 μm였다.
(실험예 9)
올레핀계 수지 대신에, 우레탄계 수지를 이용한 것 이외에는, 실험예 8과 동일한 조건으로 항균·항바이러스성 도료를 도공한 시트를 얻었다. 항균·항바이러스성 도료에 포함되는 각 원료의 질량%는 하기 표 1에 나타내는 바와 같다.
(실험예 10)
올레핀계 수지 대신에, 아크릴계 수지를 이용하여 폴리비닐 피롤리돈 대신에, 폴리에틸렌 글리콜을 이용한 것 이외에는, 실험예 8과 동일한 조건으로 항균·항바이러스성 도료를 도공한 시트를 얻었다. 항균·항바이러스성 도료에 포함되는 각 원료의 질량%는 하기 표 1에 나타내는 바와 같다.
(비교예 1)
올레핀계 수지만을 재료로 하여, 톨루엔 용매 중에 혼합하고, 볼 밀을 이용하여 분산하여 도료를 얻었다. 올레핀계 수지의 질량%는 하기 표 2에 나타내는 바와 같이 100 질량%이다.
얻어진 도료를 폴리프로필렌 시트(두께 200 μm)에 바 코터(＃20)를 이용하여 도공, 건조하여, 도료를 도공한 시트를 얻었다. 이 때 도막의 두께는 2 μm였다.
(비교예 2)
지르코니아로 피복된 요오드화 구리 입자를 함유시키지 않고, 혼합, 분산한 것 이외에는, 실험예 1과 동일한 조건으로 도료를 도공한 시트를 얻었다. 이 도료에 포함되는 각 원료의 질량%는 하기 표 2에 나타내는 바와 같다.
(비교예 3)
폴리비닐 피롤리돈을 함유시키지 않고, 혼합, 분산한 것 이외에는, 실험예 1과 동일한 조건으로 도료를 도공한 시트를 얻었다. 이 도료에 포함되는 각 원료의 질량%는 하기 표 2에 나타내는 바와 같다.
(비교예 4)
지르코니아로 피복된 요오드화 구리 입자를 함유시키지 않고, 혼합, 분산한 것 이외에는, 실험예 5와 동일한 조건으로 도료를 도공한 시트를 얻었다. 이 도료에 포함되는 각 원료의 질량%는 하기 표 2에 나타내는 바와 같다.
(비교예 5)
폴리비닐 피롤리돈을 함유시키지 않고, 혼합, 분산한 것 이외에는, 실험예 5와 동일한 조건으로 도료를 도공한 시트를 얻었다. 이 도료에 포함되는 각 원료의 질량%는 하기 표 2에 나타내는 바와 같다.
(비교예 6)
지르코니아로 피복된 아산화 구리를 함유시키지 않고, 혼합, 분산한 것 이외에는, 실험예 10과 동일한 조건으로 도료를 도공한 시트를 얻었다. 이 도료에 포함되는 각 원료의 질량%는 하기 표 2에 나타내는 바와 같다.
(비교예 7)
폴리에틸렌 글리콜을 함유시키지 않고, 혼합, 분산한 것 이외에는, 실험예 10과 동일한 조건으로 도료를 도공한 시트를 얻었다. 이 도료에 포함되는 각 원료의 질량%는 하기 표 2에 나타내는 바와 같다.
이상, 설명한 실험예 1 ~ 10 및 비교예 1 ~ 7의 항균·항바이러스성 도료의 구성을 각각 하기 표 1, 2에 나타낸다.
수지 친수성 화합물 일가의 구리 화합물
종류 질량% 종류 질량% 종류 질량%
실험예1 올레핀 98 PVP 1 요오드화구리※ 1
실험예2 올레핀 96 PVP 1 요오드화구리※ 3
실험예3 올레핀 89 PVP 10 요오드화구리※ 1
실험예4 올레핀 90 PEG 5 요오드화구리※ 5
실험예5 우레탄 94 PVP 3 요오드화구리※ 3
실험예6 우레탄 92 PEG 5 요오드화구리※ 3
실험예7 아크릴 92 PVP 5 요오드화구리※ 3
실험예8 올레핀 92 PVP 5 아산화구리※ 3
실험예9 우레탄 92 PVP 3 아산화구리※ 5
실험예10 아크릴 85 PEG 5 아산화구리※ 10
※ 실험예 1 ~ 10의 분산제 : 산화 지르코늄
수지 친수성 화합물 일가의 구리 화합물
종류 질량% 종류 질량% 종류 질량%
비교예1 올레핀 100 - - - -
비교예2 올레핀 90 PVP 10 - -
비교예3 올레핀 95 - - 요오드화구리※ 5
비교예4 우레탄 95 PVP 5 - -
비교예5 우레탄 95 - - 요오드화구리※ 5
비교예6 아크릴 95 PEG 5 - -
비교예7 아크릴 90 - - 아산화구리※ 10
※ 실험예 3, 5, 7의 분산제 : 산화 지르코늄
(항바이러스성 평가 방법)
항균·항바이러스성 도료를 도공한 시트의 바이러스 불활성 화성의 측정에서는, MDCK 세포를 이용하여 배양한 인플루엔자 바이러스(influenza A / 키타큐슈 / 159 / 93(H3N2))를 이용했다.
실험예 1 ~ 10 및 비교예 1 ~ 7의 항균·항바이러스성 도료를 도공한 시트(50 mm × 50 mm)를 플라스틱 샬레에 넣어, PBS로 희석한 바이러스액 100 μL를 적하하고, 25℃에서 15 분간 작용시켰다. 이 때 시트 시험품의 상면을 PET 필름(40 mm × 40 mm)으로 덮음으로써, 바이러스액과 시트 시험품의 접촉 면적을 일정하게 하여, 시험을 행했다. 10 분간 작용시킨 후, 반응을 정지시키기 위하여 SCDLP 배지를 900 μL 첨가하여, 피펫팅에 의해 바이러스를 밝혀냈다. 이 후, 각 반응 후의 바이러스액이 10-1 ~ 10-5가 될 때까지 MEM 희석액을 이용하여 희석을 행하고(10배 단계 희석), 샘플액을 작성했다. 샬레에 배양한 MDCK 세포에 샘플액 100 μL를 접종했다. 60 분간 34℃, 5% CO2 인큐베이터에 샘플액을 접종시킨 세포를 정치하고, 바이러스를 세포에 흡착시킨 후, 0.7% 한천 배지를 중층하여, 48 시간, 34℃, 5% CO2 인큐베이터를 이용하여 바이러스를 배양했다. 배양 후, 포르말린 고정, 메틸렌 블루 염색을 행하여 형성된 플라크수를 카운트하여, 바이러스의 감염가(PFU/0.1 mL, Log10) ; (PFU : plaque-forming units)를 산출했다.
(항균성 평가 방법)
항균·항바이러스성 도료를 도공한 시트의 항균성의 측정에서는, NB 배지에서 배양한 대장균을 이용했다.
실험예 1 ~ 10 및 비교예 1 ~ 7의 항균·항바이러스성 도료를 도공한 시트(50 mm × 50 mm)를 플라스틱 샬레에 넣고, 균수가 2.5 × 105 ~ 10 × 106 개가 될 때까지 1 / 500 NB 배지에서 희석한 균액 100 μL를 적하하고, 35℃에서 10 분간 작용시켰다. 이 때 시트 시험품의 상면을 PET 필름(40 mm × 40 mm)으로 덮음으로써, 균액과 시트 시험품의 접촉 면적을 일정하게 하여, 시험을 행했다. 15 분간 작용시킨 후, 반응을 정지시키기 위하여 SCDLP 배지를 4 mL 첨가하여, 피펫팅에 의해 균을 밝혀냈다. 이 후, 각 반응 후의 균액이 10-1 ~ 10-5가 될 때까지 SCDLP액을 이용하여 희석을 행하여(10배 단계 희석), 샘플액을 작성했다. 샬레에 샘플액 1 mL를 분주(分注)하고, 1.5% 한천 배지를 더하여 혼합했다. 도치한 샬레를 37℃의 인큐베이터 내에 배치하여 24 ~ 48 시간 균을 배양 후, 콜로니수를 카운트하여, 균의 생균수(CFU/0.1 mL, Log10) ; (CFU : colony-forming units)를 산출했다.
(표면 자유 에너지 측정 방법)
실험예 1 ~ 10 및 비교예 1 ~ 7의 항균·항바이러스성 도료를 도공한 시트로 측정용 액체(물 및 디요오드 메탄을 사용)의 접촉각을, 접촉각계(쿄와 계면 과학사 제품, 고액 계면 해석 장치 DropMaster300)를 이용하여 측정했다. 이 측정 결과로부터, 상기 (3) 식을 이용하여 극성 성분(γsp) 및 비극성 성분(γsd)을 산출하고, 또한 상기 (1) 식을 이용하여 도막의 표면 자유 에너지(γs)를 산출했다. 또한, 상기 (2) 식을 이용하여 극성 비율(Rγp)을 산출했다.
이상, 설명한 실험예 1 ~ 10 및 비교예 1 ~ 7의 항균·항바이러스성 도료를 도공한 시트에 있어서의 측정 결과를 각각 표 3, 4에 정리했다.
항바이러스성 감염가
PFU/0.1mL, Log10		 항균성 생균수
CFU/0.1mL, Log10		 표면 자유에너지
γs[mJ/m2]		 극성비율
Rγp[%]
실험예1 2.1 1.7 39.5 9.6
실험예2 1.6 1.2 39.0 8.9
실험예3 < 1.3 < 1.0 39.9 17.6
실험예4 < 1.3 < 1.0 39.6 12.5
실험예5 < 1.3 < 1.0 40.4 25.7
실험예6 < 1.3 < 1.0 40.0 24.5
실험예7 < 1.3 < 1.0 40.2 26.1
실험예8 2.5 2.4 38.7 17.0
실험예9 2.6 2.8 40.4 24.0
실험예10 < 1.3 < 1.0 39.4 24.6
컨트롤 5.8 5.6 - -
항바이러스성 감염가
PFU/0.1mL, Log10		 항균성 생균수
CFU/0.1mL, Log10		 표면 자유에너지
γs[mJ/m2]		 극성비율
Rγp[%]
비교예1 5.8 5.7 38.6 5.7
비교예2 5.7 5.4 38.8 17.4
비교예3 4.4 4.1 38.8 6.0
비교예4 5.7 5.7 40.5 26.0
비교예5 4.1 4.6 39.2 20.7
비교예6 4.3 4.7 40.0 24.3
비교예7 4.9 4.1 39.1 22.6
컨트롤 5.8 5.6 - -
이상의 결과로부터, 모든 실험예 1 ~ 10에 있어서, 감작 시간이 10 분이라고 하는 단시간임에도 불구하고 높은 항균·항바이러스성을 확인할 수 있었지만, 비교예 1 ~ 7에서는 항균·항바이러스성을 확인할 수 없었다. 이상으로부터, 본 발명의 항균·항바이러스성 도료를 이용하면, 다양한 제품에 간단히 항균·항바이러스성 효과를 부여할 수 있다.
(실험예 11)
실험예 3의 방법으로 조정된 도료를 실험예 11로 했다.
(비교예 8)
무기 화합물의 미립자로서의 산화 지르코늄 입자(일본 전공 주식회사 제품)를 이용하지 않는 것, 즉 산화 지르코늄 입자가 피복되어 있지 않은 요오드화 구리 입자를 이용한 것을 제외하면, 실험예 3과 동일한 방법으로 조정한 도료를 비교예 8로 했다.
(보관 안정성 평가)
실험예 11 및 비교예 8의 샘플을, 온도 50℃, 습도 90%의 조건 하에서 3 개월 방치하는 촉진 시험을 행하고, 시험 전후의 색의 변화(색차(ΔE))를 색차계로 측정했다. 결과를 표 5에 나타낸다.
색차(ΔE)
실험예11 0.8
비교예8 5.3
표 5의 결과로부터, 산화 지르코늄으로 피복된 요오드화 구리를 이용한 실험예 11의 도료보다, 산화 지르코늄으로 피복되어 있지 않은 요오드화 구리를 이용한 비교예 8이 색의 변화가 컸다. 이는, 요오드화 구리의 표면을 산화 지르코늄으로 피복함으로써, 일가의 구리 화합물이 이가의 구리 화합물로 변화하는 것이 억제되었기 때문이라고 추측된다.
(항균·항바이러스성 평가 방법)
실험예 11, 비교예 8의 각 도료를, 실험예 3과 동일한 방법으로 폴리프로필렌 시트에 도공, 건조했다. 얻어진 각 시트는 상술한 평가 방법으로, 항균·항바이러스성을 평가한 결과를 표 6에 나타낸다.
항바이러스성 감염가
PFU/0.1mL, Log10		 항균성 생균수
CFU/0.1mL, Log10
실험예11 < 1.3 < 1.0
비교예8 3.4 4.1
컨트롤 5.8 5.6
표 6의 결과로부터, 변색이 컸던 비교예 8은 항바이러스성, 항균성 모두 효과가 낮아진 것에 반해, 변색이 적었던 실험예 11은 항바이러스성, 항균성 모두 유지되어 있었다.
(항균·항바이러스성 수지 부재인 사출 성형 부재의 제작)
(실험예 12)
시판의 요오드화 구리(I) 분말(일본 화학 산업 주식회사 제품)을 건식 분쇄 장치 나노 제트마이저(주식회사 아이신 나노 테크놀로지스 제품, NJ-100B)를 이용하여, 평균 입자 직경 150 nm로 분쇄한 요오드화 구리 입자를 얻었다. 얻어진 요오드화, 구리 입자와 요오드화 구리 입자의 응집 방지를 위하여 분산제로서 금속 비누와 혼합했다.
분산제와 혼합된 요오드화 구리 입자를 마스터 배치 펠릿 전체에서 40 질량%가 되도록, 베이스 수지로서의 폴리에틸렌(PE) 수지 펠릿(아사히카세이 케미컬즈 주식회사 제품)을 더하여 혼합물을 조제하고, 얻어진 혼합물을 2축 용융 혼련기에 공급하여, 제 1 마스터 배치 펠릿을 얻었다.
폴리에틸렌 글리콜(분자량 20,000)을 마스터 배치 펠릿 전체에서 20 질량%가 되도록, 베이스 수지로서의 폴리에틸렌 수지 펠릿(아사히카세이 케미컬즈 주식회사 제품)을 더하여 혼합물을 조제하고, 얻어진 혼합물을 2축 용융 혼련기에 공급하여, 제 2 마스터 배치 펠릿을 얻었다.
사출 성형 부재 전체에서 요오드화 구리 5 질량%, 폴리에틸렌 글리콜(분자량 20,000) 3 질량%가 되도록, 폴리에틸렌 수지 펠릿, 제 1 마스터 배치 펠릿, 제 2 마스터 배치 펠릿을 혼합하고, 사출 성형기를 이용하여 사출 성형에 의해 항균·항바이러스성 수지 부재인 사출 성형 부재를 얻었다.
(실험예 13)
분산제(금속 비누)와 혼합된 요오드화 구리 입자를 마스터 배치 펠릿 전체에서 40 질량%가 되도록, 베이스 수지로서의 폴리프로필렌(PP) 수지 펠릿을 더하여 혼합물을 조제하고, 얻어진 혼합물을 2축 용융 혼련기에 공급하여, 마스터 배치 펠릿을 얻었다.
사출 성형 부재 전체에서 요오드화 구리 5 질량%, 폴리에틸렌 글리콜 5 질량%가 되도록, 폴리프로필렌(PP) 수지 펠릿, 마스터 배치 펠릿, 폴리에틸렌 글리콜을 혼합한 것 이외에는, 실험예 12와 동일한 조건으로 항균·항바이러스성 수지 부재인 사출 성형 부재를 얻었다.
(실험예 14)
실험예 13에서 이용한 폴리에틸렌 글리콜 대신에 폴리비닐 피롤리돈(분자량 10,000)을 이용한 것 이외에는, 실험예 13과 동일한 조건으로 항균·항바이러스성 수지 부재인 사출 성형 부재를 얻었다.
(실험예 15)
분산제와 분쇄한 요오드화 구리 입자를 마스터 배치 펠릿 전체에서 30 질량%가 되도록, 베이스 수지로서의 ABS 수지 펠릿을 더하여 혼합물을 조제하고, 얻어진 혼합물을 2축 용융 혼련기에 공급하여, 마스터 배치 펠릿을 얻었다.
사출 성형 부재 전체에서 요오드화 구리 5 질량%, 폴리비닐 피롤리돈(분자량 10,000) 3 질량%가 되도록, ABS 수지 펠릿, 마스터 배치 펠릿, 폴리비닐 피롤리돈을 혼합하고, 사출 성형기를 이용하여 사출 성형에 의해 항균·항바이러스성 수지 부재인 사출 성형 부재를 얻었다.
(실험예 16)
사출 성형 부재 전체에서 요오드화 구리 5 질량%, 폴리비닐 피롤리돈(분자량 10,000) 5 질량%가 되도록, ABS 수지 펠릿, 마스터 배치 펠릿, 폴리비닐 피롤리돈을 혼합한 것 이외에는, 실험예 15와 동일한 조건으로 항균·항바이러스성 수지 부재인 사출 성형 부재를 얻었다.
(실험예 17)
실험예 1에서 이용한 평균 입자 직경 140 nm인 산화 지르코늄으로 피복된 요오드화 구리 입자의 슬러리(40 질량%)를, 폴리프로필렌(PP) 수지 펠릿의 표면에 헨셸 믹서(등록 상표)를 이용하여 피복했다. 이어서, 피복된 폴리프로필렌 수지 펠릿을 2축 용융 혼련기에 공급하여, 제 1 마스터 배치 펠릿을 얻었다.
폴리에틸렌 글리콜(분자량 20,000)을 마스터 배치 펠릿 전체에서 20 질량%가 되도록, 폴리프로필렌(PP) 수지를 더하여 혼합물을 조제하고, 얻어진 혼합물을 2축 용융 혼련기에 공급하여, 제 2 마스터 배치 펠릿을 얻었다.
사출 성형 부재 전체에서 요오드화 구리 5 질량%, 폴리에틸렌 글리콜(분자량 20,000) 5 질량%가 되도록, 폴리프로필렌(PP) 수지 펠릿, 제 1 마스터 배치 펠릿, 제 2 마스터 배치 펠릿을 혼합하고, 사출 성형기를 이용하여 사출 성형에 의해 항균·항바이러스성 수지 부재인 사출 성형 부재를 얻었다.
(비교예 9)
폴리프로필렌 수지 펠릿만을 재료로 하고, 사출 성형기를 이용하여 사출 성형 부재를 얻었다.
(비교예 10)
폴리에틸렌 글리콜을 함유시키지 않고, 사출 성형 부재 전체에서 요오드화 구리 5 질량%가 되도록, 폴리프로필렌 수지 펠릿과 마스터 배치 펠릿을 혼합한 것 이외에는, 실험예 13과 동일한 조건으로 사출 성형 부재를 얻었다.
(비교예 11)
요오드화 구리 및 분산제(금속 비누)를 함유시키지 않고, 사출 성형 부재 전체에서 폴리에틸렌 글리콜 10 질량%가 되도록, 폴리프로필렌 수지 펠릿과 폴리에틸렌 글리콜을 혼합한 것 이외에는, 실험예 13과 동일한 조건으로 사출 성형 부재를 얻었다.
(비교예 12)
ABS 수지 펠릿만을 재료로 하고, 사출 성형기를 이용하여 사출 성형 부재를 얻었다.
(비교예 13)
폴리비닐 피롤리돈을 함유시키지 않고, 사출 성형 부재 전체에서 요오드화 구리 5 질량%가 되도록, ABS 수지 펠릿과 마스터 배치 펠릿을 혼합한 것 이외에는, 실험예 15와 동일한 조건으로 사출 성형 부재를 얻었다.
(비교예 14)
요오드화 구리 및 분산제(금속 비누)를 함유시키지 않고, 사출 성형 부재 전체에서 폴리비닐 피롤리돈 10 질량%가 되도록, ABS 수지 펠릿과 폴리비닐 피롤리돈을 혼합한 것 이외에는, 실험예 15와 동일한 조건으로 사출 성형 부재를 얻었다.
이상, 설명한 실험예 12 ~ 17 및 비교예 9 ~ 14의 사출 성형 부재의 구성을 하기 표 7에 나타낸다.
수지 일가의 구리 화합물 친수성 화합물
종류 질량% 종류 질량%
실험예12 PE 요오드화구리※ 5 폴리에틸렌 글리콜 3
실험예13 PP 요오드화구리※ 5 폴리에틸렌 글리콜 5
실험예14 PP 요오드화구리※ 5 폴리비닐 피롤리돈 5
실험예15 ABS 요오드화구리※ 5 폴리비닐 피롤리돈 3
실험예16 ABS 요오드화구리※ 5 폴리비닐 피롤리돈 5
실험예17 PP 요오드화구리※ 5 폴리에틸렌 글리콜 5
비교예9 PP - - - -
비교예10 PP 요오드화구리※ 5 - -
비교예11 PP - - 폴리에틸렌 글리콜 10
비교예12 ABS - - - -
비교예13 ABS 요오드화구리※ 5 - -
비교예14 ABS - - 폴리비닐 피롤리돈 10
※실험예 12 ~ 16 및 비교예 10, 13의 분산제 : 금속 비누
※실험예 17의 분산제 : 산화 지르코늄
(항균·항바이러스성 수지 부재인 시트 형상 부재의 제작)
(실험예 18)
시판의 요오드화 구리(I) 분말(일본 화학 산업 주식회사 제품)을 건식 분쇄 장치 나노 제트마이저(주식회사 아이신 나노 테크놀로지스 제품, NJ-100B)를 이용하여 평균 입자 직경 150 nm로 분쇄한 요오드화 구리 입자를 얻었다. 얻어진 요오드화 구리 입자와 요오드화 구리 입자의 응집 방지를 위한 분산제인 금속 비누를 혼합했다.
얻어진 요오드화 구리 입자를 마스터 배치 펠릿 전체에서 40 질량%가 되도록, 베이스 수지로서의 폴리에틸렌 수지 펠릿(아사히카세이 케미컬즈 주식회사 제품)을 더하여 혼합물을 조제하고, 얻어진 혼합물을 2축 용융 혼련기에 공급하여, 마스터 배치 펠릿을 얻었다.
시트 형상 부재 전체에서 요오드화 구리 5 질량%, 폴리에틸렌 글리콜(분자량 20,000) 1 질량%가 되도록, 폴리에틸렌 수지 펠릿, 마스터 배치 펠릿, 폴리에틸렌 글리콜을 혼합하고, T다이 압출 성형기를 이용하여 두께 100 μm의 항균·항바이러스성 수지 부재인 시트 형상 부재를 얻었다.
(실험예 19)
시트 형상 부재 전체에서 요오드화 구리 5 질량%, 폴리에틸렌 글리콜 5 질량%가 되도록, 폴리에틸렌 수지 펠릿, 마스터 배치 펠릿, 폴리에틸렌 글리콜을 혼합한 것 이외에는, 실험예 18과 동일한 조건으로 항균·항바이러스성 수지 부재인 시트 형상 부재를 얻었다.
(실험예 20)
요오드화 구리 입자를 마스터 배치 펠릿 전체에서 40 질량%가 되도록, 베이스 수지로서의 폴리프로필렌 수지 펠릿을 더하여 혼합물을 조제하고, 얻어진 혼합물을 2축 용융 혼련기에 공급하여, 마스터 배치 펠릿을 얻었다. 시트 형상 부재 전체에서 요오드화 구리 5 질량%, 폴리에틸렌 글리콜 5 질량%가 되도록, 폴리프로필렌 수지 펠릿, 마스터 배치 펠릿, 폴리에틸렌 글리콜을 혼합한 것 이외에는, 실험예 18과 동일한 조건으로 항균·항바이러스성을 가지는 시트 형상 부재를 얻었다.
(비교예 15)
폴리에틸렌 수지 펠릿만을 재료로 하고, T다이 압출 성형기를 이용하여 두께 100 μm의 시트 형상 부재를 얻었다.
(비교예 16)
폴리에틸렌 글리콜을 함유시키지 않고, 시트 형상 부재 전체에서 요오드화 구리 5 질량%가 되도록, 폴리에틸렌 수지 펠릿과 마스터 배치 펠릿을 혼합한 것 이외에는, 실험예 18과 동일한 조건으로 시트 형상 부재를 얻었다.
(비교예 17)
요오드화 구리 및 분산제(금속 비누)를 함유시키지 않고, 시트 형상 부재 전체에서 폴리에틸렌 글리콜 5 질량%가 되도록, 폴리에틸렌 수지 펠릿과 폴리에틸렌 글리콜을 혼합한 것 이외에는, 실험예 18과 동일한 조건으로 시트 형상 부재를 얻었다.
(비교예 18)
요오드화 구리 및 분산제(금속 비누)를 함유시키지 않고, 폴리에틸렌 글리콜 대신에 시트 형상 부재 전체에서 폴리비닐 피롤리돈 5 질량%가 되도록, 폴리에틸렌 수지 펠릿과 폴리비닐 피롤리돈을 혼합한 것 이외에는, 실험예 18과 동일한 조건으로 시트 형상 부재를 얻었다.
이상, 설명한 실험예 18 ~ 20 및 비교예 15 ~ 18의 시트 형상 부재의 구성을 하기 표 8에 나타낸다.
수지 일가의 구리 화합물 친수성 화합물
종류 질량% 종류 질량%
실험예18 PE 요오드화구리※ 5 폴리에틸렌 글리콜 1
실험예19 PE 요오드화구리※ 5 폴리에틸렌 글리콜 5
실험예20 PP 요오드화구리※ 5 폴리비닐 피롤리돈 5
비교예15 PE - - - -
비교예16 PE 요오드화구리※ 5 - -
비교예17 PE - - 폴리에틸렌 글리콜 5
비교예18 PP - - 폴리비닐 피롤리돈 5
※실험예 18 ~ 20 및 비교예 16의 분산제 : 금속 비누
(항바이러스성 평가 방법)
사출 성형 부재 및 시트 형상 부재의 바이러스 불활성화성의 측정에서는, 엔벨로프를 가지는 바이러스로서, MDCK 세포를 이용하여 배양한 인플루엔자 바이러스(influenza A / 키타큐슈 / 159 / 93(H3N2))를 이용하고, 엔벨로프를 가지지 않는 바이러스로서, 노로 바이러스의 대체 바이러스로서 일반적으로 잘 이용되는 고양이 칼리시 바이러스를 이용했다.
(사출 성형 부재, 시트 형상 부재)
실험예 12 ~ 17 및 비교예 9 ~ 14의 사출 성형 부재와, 실험예 18 ~ 20 및 비교예 15 ~ 18의 시트 형상 부재(50 mm × 50 mm)를 플라스틱 샬레에 넣어, PBS로 희석한 바이러스액 100 μL를 적하하고, 25℃에서 15 분간 작용시켰다. 이 때 시트 시험품의 상면을 PET 필름(40 mm × 40 mm)으로 덮음으로써, 바이러스액과 시트 시험품의 접촉 면적을 일정하게 하여, 시험을 행했다. 15 분간 작용시킨 후, 반응을 정지시키기 위하여 SCDLP 배지를 900 μL 첨가하고, 피펫팅에 의해 바이러스를 밝혀냈다. 이 후, 각 반응 후의 바이러스액이 10-1 ~ 10-5가 될 때까지 MEM 희석액을 이용하여 희석을 행하여(10배 단계 희석), 샘플액을 작성했다. 샬레에 배양한 MDCK 세포에 샘플액 100 μL를 접종했다. 60 분간 34℃, 5% CO2 인큐베이터에 샘플액을 접종시킨 세포를 정치하고, 바이러스를 세포에 흡착시킨 후, 0.7% 한천 배지를 중층하여, 48 시간, 34℃, 5% CO2 인큐베이터를 이용하여 바이러스를 배양했다. 배양 후, 포르말린 고정, 메틸렌 블루 염색을 행하여 형성된 플라크수를 카운트하여, 바이러스의 감염가(PFU/0.1 mL, Log10) ; (PFU : plaque-forming units)를 산출했다.
(항균성 평가 방법)
사출 성형 부재 및 시트 형상 부재의 항균성의 측정에서는, 그램 양성균으로서, NB 배지에서 배양한 황색 포도상구균을 이용하고, 그램 음성균으로서, NB 배지에서 배양한 대장균을 이용했다.
(사출 성형 부재, 시트 형상 부재)
실험예 12 ~ 17 및 비교예 9 ~ 14의 사출 성형 부재와, 실험예 18 ~ 20 및 비교예 15 ~ 18의 시트 형상 부재(50 mm × 50 mm)를 플라스틱 샬레에 넣어, 균수가 2.5 × 105 ~ 10 × 106 개가 될 때까지 1/500 NB 배지에서 희석한 균액 100 μL를 적하하고, 35℃에서 60 분간 작용시켰다. 이 때 시트 시험품의 표면을 PET 필름(40 mm × 40 mm)으로 덮음으로써, 균액과 시트 시험품의 접촉 면적을 일정하게 하여, 시험을 행했다. 60 분간 작용시킨 후, 반응을 정지시키기 위하여 SCDLP 배지를 4 mL 첨가하고, 피펫팅에 의해 균을 밝혀냈다. 이 후, 각 반응 후의 균액이 10-1 ~ 10-5가 될 때까지 SCDLP액을 이용하여 희석을 행하여(10배 단계 희석), 샘플액을 작성했다. 샬레에 샘플액 1 mL를 분주하고, 1.5% 한천 배지를 더하여 혼합했다. 도치한 샬레를 37℃의 인큐베이터 내에 배치하여 24 ~ 48 시간 균을 배양 후, 콜로니수를 카운트하여, 균의 생균수(CFU/0.1 mL, Log10) ; (CFU : colony-forming units)를 산출했다.
(표면 자유 에너지 측정 방법)
실험예 12 ~ 17 및 비교예 9 ~ 14의 사출 성형 부재와, 실험예 18 ~ 20 및 비교예 15 ~ 18의 시트 형상 부재의 표면에서의 측정용 액체(물 및 디요오드 메탄을 사용)의 각각의 접촉각을, 접촉각계(쿄와 계면 과학사 제품, 고액 계면 해석 장치 DropMaster300)를 이용하여 측정했다. 이 측정 결과를 기초로, 상기 (3) 식을 이용하여 극성 성분(γsp) 및 비극성 성분(γsd)을 산출하고, 또한 상기 (1) 식을 이용하여, 사출 성형 부재 및 시트 형상 부재의 표면 자유 에너지(γs)를 산출했다. 또한, 상기 (2) 식을 이용하여 극성 비율(Rγp)을 산출했다.
이상, 설명한 실험예 12 ~ 17 및 비교예 9 ~ 14의 사출 성형 부재인 항균·항바이러스성 수지 부재에 있어서의 측정 결과를 하기 표 9에 정리했다.
수지 항바이러스성
감염가 15min감작		 항균성 생균수
60min 감작		 표면 자유에너지
γs[mJ/m2]		 극성비율
Rγp[%]
실험예12 PE 1.8 1.8 34.7 9.6
실험예13 PP < 1.3 1.2 34.5 13.6
실험예14 PP < 1.3 < 1.0 34.9 14.6
실험예15 ABS 2.2 1.6 34.8 7.8
실험예16 ABS < 1.3 < 1.0 34.6 11.8
실험예17 PP 1.5 1.6 34.7 13.3
비교예9 PP 5.7 5.4 35.1 7.4
비교예10 PP 4.8 4.8 35.1 7.4
비교예11 PP 5.5 5.2 34.4 18.0
비교예12 ABS 5.7 5.4 34.8 0.0
비교예13 ABS 4.9 5.0 34.8 0.1
비교예14 ABS 5.7 5.2 34.4 17.8
컨트롤 5.8 5.4
상기 표 9의 사출 성형 부재의 결과로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 기재의 수지 중에, 항균·항바이러스제, 친수성 화합물 및 분산제를 포함하고, 또한 극성 비율(Rγp)이 2.0% 이상인 실험예 12 ~ 17에서는, 비교예 9 ~ 14와 비교하여 바이러스의 감염가가 크게 저하되고, 생균수도 크게 감소되어 있는 것이 확인되었다.
실험예 18 ~ 20 및 비교예 15 ~ 18의 시트 형상 부재인 항균·항바이러스성 수지 부재에 있어서의 측정 결과를 하기 표 10에 정리했다.
수지 항바이러스성
감염가 15min감작		 항균성 생균수
60min 감작		 표면 자유에너지
γs[mJ/m2]		 극성비율
Rγp[%]
실험예18 PE 1.8 < 1.0 34.7 8.6
실험예19 PE < 1.3 < 1.0 34.7 13.8
실험예20 PP 1.8 < 1.0 34.8 8.0
비교예15 PE 5.5 5.4 35.0 5.8
비교예16 PE 4.3 4.6 35.1 5.7
비교예17 PE 5.6 5.4 34.7 13.5
비교예18 PE 5.4 5.4 34.7 12.5
컨트롤 5.8 5.4
상기 표 10의 시트 형상 부재의 결과로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 기재의 수지 중에, 항균·항바이러스제(분산제로 피복된 구리 화합물 미립자) 및 친수성 화합물을 포함하는 실험예 18 ~ 20에서는, 비교예 15 ~ 18에 비해, 바이러스의 감염가가 크게 저하되고, 생균수도 크게 감소되어 있는 것이 확인되었다.
이상으로부터, 기재의 수지의 종류에 관계없이, 항균 및/또는 항바이러스 효과가 있는 것이 확인되었다. 또한, 상기 표 9 및 표 10으로부터, 본 발명의 항균·항바이러스성 수지 부재는, 그 형태에 관계없이 항균 및/또는 항바이러스 효과가 있는 것이 확인되었다.
(항균·항바이러스성 수지 부재인 섬유의 제작)
(실험예 21)
시판의 요오드화 구리(I) 분말(일본 화학 산업 주식회사 제품)을 건식 분쇄 장치 나노 제트마이저(주식회사 아이신 나노 테크놀로지스 제품, NJ-100B)를 이용하여 평균 입자 직경 150 nm로 분쇄한 요오드화 구리 미립자를 얻었다. 얻어진 요오드화 구리 입자와, 요오드화 구리 입자의 응집 방지를 위하여 분산제인 금속 비누를 혼합했다.
얻어진 요오드화 구리를 40 질량%가 되도록, 베이스 수지로서의 폴리프로필렌 수지 펠릿(아사히카세이 케미컬즈 주식회사 제품)을 더하고, 2축 용융 혼련기에 공급하여, 요오드화 구리마스터 배치 펠릿을 얻었다.
시판의 폴리에틸렌 글리콜(산요 화성 공업 주식회사 제품)을 그 함유량이 30 질량%가 되도록, 베이스 수지로서의 폴리프로필렌 수지 펠릿(아사히카세이 케미컬즈 주식회사 제품)에 더하고, 2축 용융 혼련기에 공급하여, 폴리에틸렌 글리콜 마스터 배치 펠릿을 얻었다.
요오드화 구리 1 질량%, 폴리에틸렌 글리콜 3 질량%가 되도록, 폴리프로필렌 수지 펠릿, 요오드화 구리마스터 배치 펠릿, 폴리에틸렌 글리콜 마스터 배치 펠릿을, 텀블러를 이용하여 혼합하고, 용융 방사를 행하여 섬도 300D의 항균·항바이러스성 수지 부재인 모노필라멘트 섬유를 얻었다.
(실험예 22)
요오드화 구리마스터 배치 펠릿, 폴리에틸렌 글리콜 마스터 배치 펠릿은 실험예 21에서 조제한 것을 이용했다.
초부에 요오드화 구리 1 질량%, 폴리에틸렌 글리콜 3 질량%가 되도록, 폴리프로필렌 수지 펠릿, 요오드화 구리마스터 배치 펠릿, 폴리에틸렌 글리콜 마스터 배치 펠릿을 텀블러를 이용하여 혼합하고, 심부에 폴리프로필렌 수지 펠릿을 이용하여, 용융 방사에 의해 심부 / 초부의 면적비 7 / 3인 섬도 300D의 항균·항바이러스성 수지 부재인 심초 구조의 모노필라멘트 섬유를 얻었다.
(비교예 19)
요오드화 구리마스터 배치 펠릿은 실험예 21에서 조제한 것을 이용했다.
요오드화 구리 1 질량%가 되도록, 폴리프로필렌 수지 펠릿, 요오드화 구리마스터 배치 펠릿을 텀블러를 이용하여 혼합하고, 용융 방사를 행하여 섬도 300D의 모노필라멘트 섬유를 얻었다.
이상, 설명한 실험예 21, 22 및 비교예 19의 섬유의 구성을 하기 표 11에 나타낸다.
수지 일가의 구리 화합물 친수성 화합물
종류 질량% 종류 질량%
실험예21 PP 요오드화구리※ 1 폴리에틸렌 글리콜 3
실험예22 PP 요오드화구리※ 1 폴리에틸렌 글리콜 3
비교예19 PP 요오드화구리※ 1 - -
※실험예 21, 22 및 비교예 19의 분산제 : 금속 비누
(항바이러스성 평가 방법)
모노필라멘트 섬유의 바이러스 불활성화성의 측정에서는, 엔벨로프를 가지는 바이러스로서, MDCK 세포를 이용하여 배양한 인플루엔자 바이러스(influenza A / 키타큐슈 / 159 / 93(H3N2))를 이용하고, 엔벨로프를 가지지 않는 바이러스로서, 노로 바이러스의 대체 바이러스로서 일반적으로 잘 이용되는 고양이 칼리시 바이러스를 이용했다.
글라스판(50 mm × 100 mm)의 중앙에, 실험예 21, 22 및 비교예 19의 항균·항바이러스성 수지 부재인 모노필라멘트 섬유를 60 mm 폭이 되도록 간극없이 한겹으로 감았다. 모노필라멘트 섬유를 감은 글라스판을 플라스틱 용기에 넣어, 멸균수로 희석한 바이러스액 200 μL를 적하하고, 25℃에서 15 분간 작용시켰다. 이 때, 모노필라멘트 섬유 시험품의 표면을 PET 필름(40 mm × 40 mm)으로 덮음으로써, 바이러스액과 모노필라멘트 섬유 시험품의 접촉 면적을 일정하게 하여, 시험을 행했다. 15 분간 작용시킨 후, 반응을 정지시키기 위하여 SCDLP 배지를 20 mL 첨가하고, 피펫팅에 의해 바이러스를 밝혀냈다. 이 후, 각 반응 후의 바이러스액이 10-2 ~ 10-5가 될 때까지 MEM 희석액으로 희석을 행하고(10배 단계 희석), 샘플액을 작성했다. 샬레에 배양한 MDCK 세포에 샘플액 100 μL를 접종했다. 60 분간, 34℃, 5% CO2 인큐베이터에 샘플액을 접종시킨 세포를 정치하고, 바이러스를 세포에 흡착시킨 후, 0.7% 한천 배지를 중층하여, 48 시간, 34℃, 5% CO2 인큐베이터를 이용하여 바이러스를 배양했다. 배양 후, 포르말린 고정, 메틸렌 블루 염색을 행하여 형성된 플라크수를 카운트하여, 바이러스의 감염가(PFU/0.1 mL, Log10) ; (PFU : plaque-forming units)를 산출했다.
(항균성 평가 방법)
항균·항바이러스성 수지 부재인 모노필라멘트 섬유의 항균성의 측정에서는, 그램 양성균으로서, NB 배지를 이용하여 배양한 황색 포도상구균을 이용하고, 그램 음성균으로서, NB 배지를 이용하여 배양한 대장균을 이용했다.
글라스판(50 mm × 100 mm)의 중앙에, 실험예 21, 22 및 비교예 19의 항균·항바이러스성 수지 부재인 모노필라멘트 섬유를 60 mm 폭이 되도록 간극없이 한겹으로 감았다. 모노필라멘트 섬유를 감은 글라스판을 플라스틱 용기에 넣어, 멸균수로 희석한 균액 100 μL를 적하하고, 35℃에서 15 분간 작용시켰다. 이 때, 모노필라멘트 섬유 시험품의 상면을 PET 필름(40 mm × 40 mm)으로 덮음으로써, 균액과 모노필라멘트 섬유 시험품의 접촉 면적을 일정하게 하고, 시험을 행했다. 15 분간 작용시킨 후, 반응을 정지시키기 위하여 SCDLP 배지를 20 mL 첨가하고, 피펫팅에 의해 균을 밝혀냈다. 이 후, 각 반응 후의 균액이 10-1 ~ 10-5가 될 때까지 SCDLP액을 이용하여 희석을 행하고(10배 단계 희석), 샘플액을 작성했다. 샬레에 샘플액 1 mL를 분주하고, 1.5% 한천 배지를 더하여 혼합했다. 도치한 샬레를 37℃의 인큐베이터 내에 정치하여 24 ~ 48 시간 균을 배양 후, 콜로니수를 카운트하여, 균의 생균수(CFU/0.1 mL, Log10) ; (CFU : colony-forming units)를 산출했다.
(표면 자유 에너지)
실험예 21, 22 및 비교예 19의 모노필라멘트 섬유의 표면에서의 측정용 액체(물 및 디요오드 메탄을 사용)의 각각의 접촉각을, 접촉각계(쿄와 계면 과학사 제품, 자동 극소 접촉각계 MCA-3)를 이용하여 측정했다. 이 측정 결과를 기초로, 상기 (3) 식을 이용하여 극성 성분(γsp) 및 비극성 성분(γsd)을 산출하고, 또한 상기 (1) 식을 이용하여 모노필라멘트 섬유의 표면 자유 에너지(γs)를 산출했다. 또한, 상기 (2) 식을 이용하여 극성 비율(Rγp)을 산출했다.
이상, 설명한 실험예 21, 22 및 비교예 19의 모노필라멘트 섬유에 있어서의 측정 결과를 하기 표 12에 정리했다.
항바이러스성 감염가
(PFU/0.1mL, Log10)		 항균성 생균수
(CFU/0.1mL, Log10)		 표면 자유에너지
γs[mJ/m2]		 극성비율
Rγp[%]
실험예21 < 2.3 < 1.3 34.5 9.5
실험예22 < 2.3 < 1.3 34.7 9.6
비교예19 5.7 2.2 35.1 7.4
컨트롤 6.2 6.0 - -
극성기를 가지는 화합물(폴리에틸렌 글리콜)을 첨가한 실험예 21, 22에 대해서는 높은 항균성, 항바이러스성이 확인되었다. 이 결과에 대하여, 극성기를 가지는 화합물을 첨가하고 있지 않은 비교예 19에 대해서는 항균성, 항바이러스성 모두 떨어지는 결과가 되었다. 이상의 결과로부터, 본 발명의 항균·항바이러스성 수지 부재인 모노필라멘트 섬유를 이용함으로써, 높은 항균, 항바이러스성을 가진 제품을 제공할 수 있는 것이 확인되었다.
따라서, 항균·항바이러스성 도료 또는 항균·항바이러스성 수지 부재를 구성하는 본 발명에 따른 항균·항바이러스성 조성물은, 항균 및/또는 항바이러스성이 있는 것이 확인되었다.

Claims (9)

  1. 수지와,
    분산제로 피복된 일가의 구리 화합물 미립자로 이루어지는 항균·항바이러스제와,
    상기 수지 중에 분산되어, 상기 수지와 상용하지 않는 친수성 화합물
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산제가 무기 화합물인 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 구리 화합물 미립자가, 아산화 구리 및 요오드화 구리 중, 적어도 일종을 포함하는 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 항균·항바이러스성 조성물을 포함하는 항균·항바이러스성 도료로서,
    건조 및/또는 경화에 의해 형성된 도막의 표면 자유 에너지에 대한 극성 성분의 비율이 2.0% 이상, 40.0% 이하인 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 도료.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 항균·항바이러스성 조성물을 포함하는 항균·항바이러스성 수지 부재로서,
    상기 항균·항바이러스성 수지 부재의 표면 자유 에너지에 대한 극성 성분의 비율이 2.0% 이상, 40.0% 이하인 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 수지 부재.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 항균·항바이러스성 수지 부재가 성형체인 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 수지 부재.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 항균·항바이러스성 수지 부재가 섬유인 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 수지 부재.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 항균·항바이러스성 조성물의 제조 방법으로서,
    상기 수지 및 상기 친수성 화합물을 혼합하여 혼합물을 얻는 공정과,
    상기 혼합물 및 상기 구리 화합물 미립자를 혼합하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 조성물의 제조 방법.
  9. 제 6 항에 기재된 항균·항바이러스성 수지 부재의 제조 방법으로서,
    상기 수지, 상기 분산제 및 상기 구리 화합물 미립자를 혼합하여 제 1 혼합물을 얻는 공정과,
    상기 수지 및 상기 친수성 화합물을 혼합하여 제 2 혼합물을 얻는 공정과,
    상기 제 1 혼합물과 상기 제 2 혼합물을 혼합하는 공정
    을 가지는 것을 특징으로 하는 항균·항바이러스성 수지 부재의 제조 방법.
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