KR20210057511A - 항균성 고분자 코팅 조성물 및 항균성 고분자 필름 - Google Patents

항균성 고분자 코팅 조성물 및 항균성 고분자 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항균성 고분자 코팅 조성물 및 항균성 고분자 필름에 관한 것이다. 본 발명에 따른 항균성 고분자 코팅 조성물은 우수한 항균성을 가지면서도 현저히 향상된 내수성을 나타낼 수 있는 항균성 고분자 필름의 제공을 가능하게 한다.

Description

항균성 고분자 코팅 조성물 및 항균성 고분자 필름{ANTIBACTERIAL POLYMER COATING COMPOSITION, AND ANTIBACTERIAL POLYMER FILM}
본 발명은 항균성 고분자 코팅 조성물에 관한 것이다.
최근 환경과 위생에 대한 관심이 높아짐에 따라, 다양한 생활건강 전자제품에 대한 요구가 커지고 있다.
예를 들어, 활성탄, 활성 탄소 섬유 등에 촉매 물질을 코팅한 제품은 휘발성 유기 화합물(VOC) 및 악취를 제거하는 용도로 사용된다. 나노 은, 나노 구리와 같은 금속 성분 또는 기능성 고분자를 사용한 항균 및 항알러지성 코팅도 시도되어 왔다.
그런데, 항균 및 항알러지성을 나타내는 활성 성분은 수분에 취약하여 수계 환경 하에서 쉽게 용출되고, 그에 따른 성능 및 내구성 저하의 문제가 제기되고 있다.
상기 문제를 해결하고자 상기 활성 성분과 혼합되는 바인더의 조성을 조절하는 방법이 시도되고 있으나, 그에 따른 개선 효과가 여전히 충분하지 않은 한계가 있다.
본 발명은 우수한 항균성과 향상된 내수성을 갖는 항균성 고분자 필름의 제공을 가능하게 하는 항균성 고분자 코팅 조성물을 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명은 상기 항균성 고분자 코팅 조성물로 제조된 항균성 고분자 필름을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따르면,
바인더, 및
폴리아크릴산 수지와 다가 금속염의 복합체
를 포함하는, 항균성 고분자 코팅 조성물이 제공된다.
그리고, 본 발명에 따르면, 상기 항균성 고분자 코팅 조성물로 제조되는 항균성 고분자 필름이 제공된다.
이하, 발명의 구현 예들에 따른 방열 패드용 열전도성 조성물 및 이를 포함한 방열 패드에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서에서 명시적인 언급이 없는 한, 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 발명자들의 계속적인 연구 결과, 항균성 활성 성분으로써 '폴리아크릴산 수지와 다가 금속염의 복합체'를 포함하는 항균성 고분자 코팅 조성물은 내구성이 우수한 항균성 고분자 필름의 제공을 가능하게 함이 확인되었다.
특히, 상기 폴리아크릴산 수지와 다가 금속염의 복합체는 우수한 항균성을 나타낼 수 있을 뿐 아니라 수계 환경 하에서 용출이 효과적으로 억제될 수 있다. 그에 따라, 상기 복합체를 포함하는 고분자 코팅 조성물은 우수한 항균성과 내구성을 갖는 고분자 필름의 제공을 가능하게 한다.
I. 항균성 고분자 코팅 조성물
발명의 일 구현 예에 따르면,
바인더, 및
폴리아크릴산 수지와 다가 금속염의 복합체
를 포함하는, 항균성 고분자 코팅 조성물이 제공된다.
상기 항균성 고분자 코팅 조성물에는 바인더가 포함된다.
상기 바인더로는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용 가능한 화합물이 특별한 제한 없이 적용될 수 있다.
예를 들어, 상기 바인더로는 하드 코팅이 가능한 통상적인 고분자가 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더는 아크릴레이트계 수지, 우레탄계 수지, 실리콘계 수지, 에폭시계 수지, 폴리비닐알코올, 폴리올레핀계 수지, 및 폴리이소시아네이트계 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지일 수 있다.
또한, 상기 바인더로는 상기 고분자의 형성을 위한 단량체가 포함될 수 있다.
예를 들어, 상기 바인더로 하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA), 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA), 헥산디올 디아크릴레이트(HDDA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(EGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(GPTA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(PETA), 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA)와 같은 화합물이 포함될 수 있다. 상기 화합물은 단독으로 또는 서로 다른 종류를 조합하여 사용될 수 있다.
또한, 상기 바인더로 1 이상의 이소시아네이트기를 포함한 화합물이 포함될 수 있다. 상기 1 이상의 이소시아네이트기를 포함한 화합물은 지방적, 고리지방족, 방향족, 또는 방향지방족의 모노-이소시아네이트, 디-이소시아네이트, 트리-이소시아네이트 또는 폴리-이소시아네이트일 수 있다.
구체적으로, 상기 1 이상의 이소시아네이트기를 포함한 화합물은 부틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 1,8-디이소시아네이토-4-(이소시아네이토메틸)옥탄, 2,2,4- 및/또는 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소시아네이토메틸-1,8-옥탄 디이소시아네이트, 1,4-시클로헥실렌 디이소시아네이트, 시클로헥산디메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4- 및/또는 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 1,5-나프틸렌 디이소시아네이트, 2,4'- 또는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 및 트리페닐메탄 4,4',4"-트리이소시아네이트 등일 수 있다.
상기 1 이상의 이소시아네이트기를 포함한 화합물은 올리고머의 형태로 포함될 수 있다.
그리고, 상기 바인더로는 상기 1 이상의 이소시아네이트기를 포함한 화합물과 반응하여 고분자 매트릭스를 형성하는 폴리올이 더 포함될 수 있다.
상기 폴리올은 탄소수 2 내지 20의 지방족 폴리올, 탄소수 4 내지 30의 지환족 폴리올, 탄소수 6 내지 30의 방향족 폴리올 등일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리올로는 비교적 큰 분자량의 지방족 및 고리방향족 폴리올, 예컨대 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 히드록시-관능성 아크릴 수지, 히드록시-관능성 폴리우레탄, 히드록시-관능성 에폭시 수지 등이 사용될 수 있다.
한편, 상기 항균성 고분자 코팅 조성물에는 폴리아크릴산 수지와 다가 금속염의 복합체가 포함된다.
상기 복합체는 상기 다가 금속염에 의해 분자 내 가교된 하이드로겔 상의 폴리아크릴산 수지이다. 상기 복합체는 폴리아크릴산 수지와 다가 금속염을 반응시킴으로써 얻어질 수 있다.
상기 복합체에서, 상기 폴리아크릴산 수지는 항균성을 나타내는 활성 성분이다. 즉, 상기 폴리아크릴산에서 음의 전하를 띄고 있는 카르복실산기(-COO-)가 세균의 세포벽과의 상호 작용을 통해 균열을 일으킴으로써 항균성이 발현된다.
상기 복합체에서, 상기 폴리아크릴산 수지는 아크릴산의 중합체로서, 바람직하게는 아크릴산의 호모 중합체이다.
상기 폴리아크릴산 수지는 5,000 내지 100,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw)을 가질 수 있다.
상기 고분자 코팅 조성물을 사용하여 형성된 고분자 필름에 적절한 내구성과 내수성이 부여될 수 있도록 하기 위하여, 상기 폴리아크릴산 수지는 5,000 g/mol 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 것이 바람직하다. 다만, 상기 폴리아크릴산 수지의 분자량이 너무 클 경우 하이드로겔 상의 형성이 어렵고, 물에 대한 낮은 용해도로 인해 취급이 어려우며 공정성의 저하를 야기한다. 그러므로, 상기 폴리아크릴산 수지는 100,000 g/mol 이하의 중량 평균 분자량을 갖는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 폴리아크릴산 수지는 5,000 내지 100,000 g/mol, 혹은 10,000 내지 100,000 g/mol, 혹은 10,000 내지 80,000 g/mol, 혹은 10,000 내지 50,000 g/mol, 혹은 15,000 내지 40,000 g/mol, 혹은 20,000 내지 40,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 것이 바람직하다.
비한정적인 예로, 상기 중량 평균 분자량(Mw)은 길이 300 mm의 PolarGel MIXED-L 칼럼(Polymer Laboratories)이 장착된 Agilent PL-GPC 220 기기를 이용하여 측정될 수 있다. 측정 온도는 65 ℃이며, 테트라하이드로퓨란 또는 디메틸포름아미드를 용매로 사용하고 유속은 1 mL/min의 속도로 측정한다. 샘플은 10mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 100 μL의 양으로 공급한다. 폴리스티렌 표준을 이용하여 형성된 검정 곡선을 참고로 Mw 값 및 Mn 값을 유도한다. 폴리스티렌 표준의 분자량(g/mol)은 580/ 3,940/ 8,450/ 31,400/ 70,950/ 316,500/ 956,000/ 4,230,000의 8 종을 사용한다.
상기 복합체에서, 상기 다가 금속염은 상기 폴리아크릴산 수지의 분자 사이에 가교 결합하여 하이드로겔 상을 형성한다.
하이드로겔 상의 폴리아크릴 수지는 일반적인 폴리아크릴산 수지에 비하여 물에 대한 용해도가 낮아, 수계 환경 하에서 쉽게 용출되지 않는다. 이러한 하이드로겔 상의 폴리아크릴산 수지를 항균성 활성 성분으로 포함하는 항균성 고분자 필름은 수계 환경 하에서도 우수한 항균성을 유지하는 등 향상된 내수성을 나타낼 수 있다.
상기 다가 금속염의 금속은 Ca, Mg, Al, Fe 등을 들 수 있다.
상기 다가 금속염은 상기 금속의 수산화물, 염화물, 질소산화물 등일 수 있다.
예를 들어, 상기 다가 금속염은 수산화 칼슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 수산화 철, 염화 칼슘, 염화 마그네슘, 염화 알루미늄, 염화 철, 질산 칼슘, 질산 마그네슘, 질산 알루미늄, 및 질산 철로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다.
상기 복합체에서, 상기 폴리아크릴산 수지 내 다가 금속염의 함량은 상기 폴리아크릴산 수지 1 g 대비 0.01 내지 50 mmol, 혹은 0.01 내지 30 mmol, 혹은 0.05 내지 25 mmol, 혹은 0.1 내지 20 mmol 일 수 있다.
비한정적인 예로, 상대적으로 분자량이 큰 폴리아크릴산 수지의 경우 소량의 다가 금속염에 의해서도 분자 내 가교 반응에 의해 우수한 내수성을 갖는 하이드로겔 상이 형성될 수 있다.
상기 폴리아크릴산 수지와 다가 금속염의 복합체는 상기 바인더 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부로 포함될 수 있다.
상기 고분자 코팅 조성물을 사용하여 형성된 고분자 필름에 적절한 항균성과 내수성이 부여될 수 있도록 하기 위하여, 상기 복합체의 함량은 상기 바인더 100 중량부 대비 1 중량부 이상인 것이 바람직하다. 다만, 상기 복합체가 과량으로 포함될 경우 상기 고분자 필름의 내구성과 기계적 물성이 저하될 수 있다. 그러므로, 상기 복합체의 함량은 상기 바인더 100 중량부 대비 50 중량부 이하인 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 복합체는 상기 바인더 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부, 혹은 5 내지 50 중량부, 혹은 10 내지 45 중량부, 혹은 15 내지 40 중량부, 혹은 20 내지 40 중량부일 수 있다.
한편, 상기 항균성 고분자 코팅 조성물에는 개시제, 계면활성제, 및 유기 용매로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 추가로 포함될 수 있다.
상기 개시제로는, 상기 항균성 고분자 코팅 조성물에 상기 바인더로써 포함될 수 있는 단량체의 종류에 따라, 통상적인 광 개시제 또는 열 개시제가 사용될 수 이다.
상기 광 개시제로는 벤조 페논계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물, 옥심계 화합물, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 열 개시제로는 t-부틸파옥시 말레인산, t-부틸하이드로퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, N-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트 등의 열 라디칼 개시제; 트리플산염, 3불화 붕소 에테르 착화합물, 3불화 붕소 등과 같은 양이온계 또는 프로톤산 촉매; 암모늄염, 포스포늄염 및 술포늄염 등의 각종 오늄염; 메틸트리페닐포스포늄 브롬화물, 에틸트리페닐포스포늄 브롬화물, 페닐트리페닐포스포늄 브롬화물, 그리고 아세토페닐벤질메틸설포늄 불화붕소화물 등이 사용될 수 있다.
상기 개시제는 상기 바인더 100 중량부에 대하여 0.001 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
상기 유기 용매는 상기 항균성 고분자 코팅 조성물에 포함되는 각 성분들을 혼합하는 시기에 첨가되거나 각 성분들이 유기 용매에 분산 또는 혼합된 상태로 첨가되면서 상기 조성물에 포함될 수 있다.
상기 유기 용매는 상기 항균성 고분자 코팅 조성물의 고형분 농도가 1 내지 80 중량%, 혹는 10 내지 70 중량%, 혹은 20 내지 60 중량%가 되도록 포함될 수 있다.
상기 유기 용매로는 케톤류, 알코올류, 아세테이트류, 및 에테르류 등이 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 유기 용매는 메틸에틸케논, 메틸이소부틸케톤, 아세틸아세톤, 및 이소부틸케톤과 같은 케톤류; 메탄올, 에탄올, n-프로판올, i-프로판올, n-부탄올, i-부탄올, 및 t-부탄올과 같은 알코올류; 에틸아세테이트, i-프로필아세테이트, 및 폴리에틸렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트와 같은 아세테이트류; 테트라하이드로퓨란 및 프로필렌글라이콜 모노메틸에테르와 같은 에테르류; 또는 이들의 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 계면활성제의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 통상적인 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양성 계면활성제, 비이온성 계면활성제 등이 사용할 수 있다.
상기 계면활성제는 상기 바인더 100 중량부에 대하여 0.001 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
이 밖에도, 상기 항균성 고분자 코팅 조성물에는 부여하고자 하는 특성에 따라 UV 흡수제, 황변 방지제, 레벨링제, 방오제 등과 같은 통상적인 첨가제가 더 포함될 수 있다. 상기 첨가제의 함량은 상기 항균성 고분자 코팅 조성물의 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 조절될 수 있다.
II. 항균성 고분자 필름
발명의 다른 일 구현 예에 따르면, 상술한 항균성 고분자 코팅 조성물로 제조되는 항균성 고분자 필름이 제공된다.
상술한 바와 같이, 상기 항균성 고분자 코팅 조성물을 경화하여 제조된 항균성 고분자 필름은 우수한 항균성을 가지면서도 현저히 향상된 내수성을 나타낼 수 있다. 나아가, 상기 항균성 고분자 필름은 상기 항균성 고분자 코팅 조성물을 경화하여 제조 가능함에 따라, 다양한 분야에 용이하게 적용 가능하며 대량 생산에도 적합하다.
상기 항균성 고분자 필름은 상기 항균성 고분자 코팅 조성물을 소정의 기재 상에 도포하고 도포된 결과물을 광경화 혹은 열경화함으로서 얻어질 수 있다.
상기 기재의 구체적인 종류나 두께는 크게 한정되는 것은 아니며, 통상의 고분자 필름의 제조에 사용되는 것으로 알려진 기재를 큰 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 항균성 고분자 코팅 조성물을 도포하는데 통상적으로 사용되는 방법 및 장치를 별 다른 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, Meyer bar 등의 바 코팅법, 그라비아 코팅법, 2 roll reverse 코팅법, vacuum slot die 코팅법, 2 roll 코팅법 등이 적용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 고분자 필름은 상기 항균성 고분자 코팅 조성물을 사용하여 Roll-to-Roll 용액 코팅법을 통해 빠르고 간단하게 만들어질 수 있다.
상기 항균성 고분자 코팅 조성물의 코팅 두께는 최종 제조되는 상기 항균성 고분자 필름의 용도 등에 따라서 결정될 수 있다. 예를 들어 상기 항균성 고분자 코팅 조성물은 1 ㎛ 내지 1,000 ㎛의 두께로 코팅(도포)될 수 있다.
상기 항균성 고분자 코팅 조성물의 광 경화에는 200 내지 400 nm파장의 자외선 또는 가시 광선을 조사할 수 있고, 조사시 노광량은 50 내지 2,000 mJ/㎠ 이 바람직하다. 노광 시간은 특별히 한정되지 않고, 사용되는 노광 장치, 조사 광선의 파장, 노광량 등에 따라 적절히 변화시킬 수 있다.
상기 항균성 고분자 코팅 조성물의 열 경화에는 통상적으로 알려진 열원을 사용하여 60 ℃ 이상의 온도에서 경화를 수행할 수 있다.
또한, 상기 항균성 고분자 코팅 조성물의 열 경화에는 질소 대기 조건을 적용하기 위하여 질소 퍼징 등을 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면 상술한 항균성 고분자 필름을 포함하는 전자 제품이 제공된다.
상기 전자 제품의 예는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 가습기, 수조, 냉장고, 에어워셔, 수족관, 공기 청정기, 에어컨 등일 수 있다. 상기 전자 제품은 가정용 혹은 차량용일 수 있다.
상기 항균성 고분자 필름은 상기 전자 제품의 표면 및 내부에 적용될 수 있다. 또한, 상기 항균성 고분자 필름은 필터와 같이 상기 전자 제품의 내부에 장착되는 부품에도 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 항균성 고분자 코팅 조성물은 우수한 항균성을 가지면서도 현저히 향상된 내수성을 나타낼 수 있는 항균성 고분자 필름의 제공을 가능하게 한다.
이하, 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
제조예 1
둥근 바닥 플라스크에 20 g 폴리아크릴산(PAA, 중량평균분자량 25,000 g/mol, Wako pure chemical)를 200 ml의 증류수에 용해시켜 PAA 수용액을 준비하였다. 상기 PAA 수용액에 0.1 M AlCl3(Daejung Chemicals & Metals Co.) 수용액 20 ml를 넣고, 상온에서 1 시간 동안 반응시켰다. 여기에 0.1 M NaOH(Junsei chemical) 수용액 4 ml를 투입한 후 90 ℃에서 1 시간 동안 더 반응시켰다. 반응 종료 후 생성물에 존재하는 물을 evaporator를 이용하여 최대한 제거하였다. 생성물을 70 ℃ vacuum oven에서 24 시간 동안 건조시켜 하이드로겔 상의 PAA-Al 복합체를 얻었다. 상기 PAA-Al 복합체를 에탄올에 20 wt%가 되도록 용해시켰다.
제조예 2
다가 금속염으로 AlCl3 대신 Al(NO3)3을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 폴리아크릴산-금속 겔을 제조하였다.
구체적으로, 둥근 바닥 플라스크에 20 g 폴리아크릴산(PAA, 중량평균분자량 25,000 g/mol, Wako pure chemical)를 200 ml의 증류수에 용해시켜 PAA 수용액을 준비하였다. 상기 PAA 수용액에 0.1 M Al(NO3)3(Daejung Chemicals & Metals Co.) 수용액 20 ml를 넣고, 상온에서 1 시간 동안 반응시켰다. 여기에 0.1 M NaOH(Junsei chemical) 수용액 4 ml를 투입한 후 90 ℃에서 1 시간 동안 더 반응시켰다. 반응 종료 후 생성물에 존재하는 물을 evaporator를 이용하여 최대한 제거하였다. 생성물을 70 ℃ vacuum oven에서 24 시간 동안 건조시켜 하이드로겔 상의 PAA-Al 복합체를 얻었다. 상기 PAA-Al 복합체를 에탄올에 20 wt%가 되도록 용해시켰다.
실시예 1
50 g의 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA), 5 g의 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 3 g의 광 개시제(Darocur® TPO, BASF), 1 g의 계면활성제(F-477, DIC Co.), 및 상기 HEMA와 DPHA를 합친 것 대비 5 중량% (즉, 2.75 g)의 상기 제조예 1에 따른 PAA-Al 복합체를 혼합한 후, 고형분 농도 60 %가 되도록 에탄올을 혼합하여 코팅 조성물을 준비하였다.
20cmX20cm인 PET 필름 상에, #10 bar를 이용하여 상기 코팅 조성물을 바 코팅(bar coating)한 뒤, 100 ℃에서 1분간 건조하고, 0.2 J/㎠ 의 UV 램프를 이용하여 2m/min의 속도로 경화 진행하여, 두께 15 ㎛의 고분자 필름을 얻었다.
실시예 2
50 g의 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA), 5 g의 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 3 g의 광 개시제(Darocur® TPO, BASF), 1 g의 계면활성제(F-477, DIC Co.), 및 상기 HEMA와 DPHA를 합친 것 대비 5 중량% (즉, 2.75 g)의 상기 제조예 2에 따른 PAA-Al 복합체를 혼합한 후, 고형분 농도 60 %가 되도록 에탄올을 혼합하여 코팅 조성물을 준비하였다.
20cmX20cm인 PET 필름 상에, #10 bar를 이용하여 상기 코팅 조성물을 바 코팅(bar coating)한 뒤, 100 ℃에서 1분간 건조하고, 0.2 J/㎠ 의 UV 램프를 이용하여 2m/min의 속도로 경화 진행하여, 두께 15 ㎛의 고분자 필름을 얻었다.
실시예 3
50 g의 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA), 5 g의 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 3 g의 광 개시제(Darocur® TPO, BASF), 1 g의 계면활성제(F-477, DIC Co.), 및 상기 HEMA와 DPHA를 합친 것 대비 10 중량% (즉, 5.5 g)의 상기 제조예 1에 따른 PAA-Al 복합체를 혼합한 후, 고형분 농도 60 %가 되도록 에탄올을 혼합하여 코팅 조성물을 준비하였다.
20cmX20cm인 PET 필름 상에, #10 bar를 이용하여 상기 코팅 조성물을 바 코팅(bar coating)한 뒤, 100 ℃에서 1분간 건조하고, 0.2 J/㎠ 의 UV 램프를 이용하여 2m/min의 속도로 경화 진행하여, 두께 15 ㎛의 고분자 필름을 얻었다.
실시예 4
30 g의 이소시아네이트 올리고머(DURANATETM MFA-75X, supplied by Asahi Kasei), 60 g의 아크릴 폴리올(7341-x65, Eternal Materials Co., Ltd.), 1 g의 계면활성제(F-477, DIC Co.), 및 상기 이소시아네이트 올리고머와 아크릴 폴리올을 합친 것 대비 10 중량% (즉, 9 g)의 상기 제조예 1에 따른 PAA-Al 복합체를 혼합한 후, 고형분 농도 50 %가 되도록 에탄올을 혼합하여 코팅 조성물을 준비하였다.
20cmX20cm인 PET 필름 상에, #10 bar를 이용하여 상기 코팅 조성물을 바 코팅(bar coating)한 뒤, 120 ℃의 오븐에서 2 분 동안 열 경화하고, 40 ℃의 오븐에서 24 시간 동안 에이징하여 두께 15 ㎛의 고분자 필름을 얻었다.
비교예 1
50 g의 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA), 5 g의 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 3 g의 광 개시제(Darocur® TPO, BASF), 1 g의 계면활성제(F-477, DIC Co.), 및 상기 HEMA와 DPHA를 합친 것 대비 5 중량% (즉, 2.75 g)의 폴리아크릴산(중량평균분자량 25,000 g/mol, Sigma-Aldrich)을 혼합한 후, 고형분 농도 60 %가 되도록 에탄올을 혼합하여 코팅 조성물을 준비하였다.
20cmX20cm인 PET 필름 상에, #10 bar를 이용하여 상기 코팅 조성물을 바 코팅(bar coating)한 뒤, 100 ℃에서 1분간 건조하고, 0.2 J/㎠ 의 UV 램프를 이용하여 2m/min의 속도로 경화 진행하여, 두께 15 ㎛의 고분자 필름을 얻었다.
비교예 2
50 g의 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA), 5 g의 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 3 g의 광 개시제(Darocur® TPO, BASF), 1 g의 계면활성제(F-477, DIC Co.), 및 상기 HEMA와 DPHA를 합친 것 대비 10 중량% (즉, 5.5 g)의 폴리아크릴산(중량평균분자량 25,000 g/mol, Sigma-Aldrich)을 혼합한 후, 고형분 농도 60 %가 되도록 에탄올을 혼합하여 코팅 조성물을 준비하였다.
20cmX20cm인 PET 필름 상에, #10 bar를 이용하여 상기 코팅 조성물을 바 코팅(bar coating)한 뒤, 100 ℃에서 1분간 건조하고, 0.2 J/㎠ 의 UV 램프를 이용하여 2m/min의 속도로 경화 진행하여, 두께 15 ㎛의 고분자 필름을 얻었다.
비교예 3
30 g의 이소시아네이트 올리고머(DURANATETM MFA-75X, supplied by Asahi Kasei), 60 g의 아크릴 폴리올(7341-x65, Eternal Materials Co., Ltd.), 1 g의 계면활성제(F-477, DIC Co.), 및 상기 이소시아네이트 올리고머와 아크릴 폴리올을 합친 것 대비 10 중량% (즉, 9 g)의 폴리아크릴산(중량평균분자량 25,000 g/mol, Sigma-Aldrich)을 혼합한 후, 고형분 농도 50 %가 되도록 에탄올을 혼합하여 코팅 조성물을 준비하였다.
20cmX20cm인 PET 필름 상에, #10 bar를 이용하여 상기 코팅 조성물을 바 코팅(bar coating)한 뒤, 120 ℃의 오븐에서 2 분 동안 열 경화하고, 40 ℃의 오븐에서 24 시간 동안 에이징하여 두께 15 ㎛의 고분자 필름을 얻었다.
시험예 1: 항균성 테스트
플라스틱의 항균 활성에 관한 JIS Z 2801의 표준 시험법에 따라 아래와 같이 항균성을 테스트하였다.
1) 박테리아 현탁액의 제조
시험 박테리아로서 JIS Z 2801 규격에 명시된 표준 대장균인 E.coli ATCC 8739를 사용하였다. 상기 E.coli ATCC 8739 균주를 백금 루프를 사용하여 LB 영양 배지에 접종하고, 37 ℃에서 16 내지 24 시간 동안 배양한 후, 5 ℃ 냉장고에 보관하였다. 1 개월 이내에 상기 과정을 모사하여 2차 배양을 반복하였다. 2차 배양할 때 CFU(colony forming unit)의 최대 개수는 10이여야 한다. LB 영양 배지는 25 g/L Luria Broth powder와 15 g/L agar powder (Sigma-Aldrich에서 구매 가능)를 증류수에 섞은 후 autoclave에 멸균한 후 ~40 ℃까지 온도가 떨어지면 petri dish에 적정량 정량하여 제조하였다.
상기 박테리아 배양액을 원심분리하여 박테리아와 LB 액체 배지를 분리시킨 후 박테리아를 식염수에 이동하였다. Spectrophotometer를 이용하여 600 nm에서 박테리아-식염수 액의 흡수 값이 0.05가 되도록 현탄액을 희석시키고, 상기 박테리아 현탄액을 시험에 사용하였다.
구체적인 희석 방법에서, 각 plate는 1/10씩 희석시킨 것이므로 CFU 개수도 1/10씩 줄어든다. Plating에 사용된 현탁액의 양은 0.1 ml이다. C4의 CFU 개수가 299이며 사용된 액의 양이 0.1 ml이므로 299 CFU / 0.1 ml = 2,990 CFU/ml이 된다. C1의 CFU 개수는 1,000를 곱한 ~3.0 × 106 CFU/ml이며, C1은 박테리아 원액(C0)을 1/10 희석시킨 것이므로 박테리아 현탄액의 CFU 개수는 3.0 × 107 CFU/ml이다.
2) 박테리아 접종 및 배양
상기 실시예 및 비교예에 따른 고분자 필름 위에, 박테리아 현탄액(C1, C2, C3, C4) 0.2 mL을 각각 정량한 후, 그 위에 투과율이 80 % 이상인 폴리프로필렌 접착 필름을 배치하여, 상기 고분자 필름과 접착 필름의 사이에 위치한 박테리아 현탁액을 포함하는 샌드위치 구조의 시험편을 제조하였다.
각 시험편을 37 ℃에서 24 시간 배양한 후 균 수를 측정하고, 균 수의 감소율을 계산하였다.
필름 내 활성 성분 함량 (중량%) 대장균 감소율 (%)
실시예 1 5 99
실시예 2 5 99
실시예 3 10 > 99.99
실시예 4 10 > 99.99
비교예 1 5 99
비교예 2 10 > 99.99
비교예 3 10 > 99.99
상기 표 1을 참고하면, 상기 실시예들에 따른 고분자 필름은 필름 내 활성 성분의 함량이 동일한 비교예의 고분자 필름과 대비하여 동등한 정도의 대장균 감소율을 나타낼 수 있는 것으로 확인된다.
시험예 2: 내수성 테스트
상기 실시예 및 비교예에서 고분자 필름의 제조에 사용된 PET 필름의 초기 무게를 측정한다. 상기 실시예 및 비교예에서 얻은 고분자 필름의 초기 무게를 측정한다.
상기 PTE 필름과 상기 고분자 필름을 상온의 물에 48 시간 동안 담궈 놓는다. 48 시간 후 상기 상기 PTE 필름과 상기 고분자 필름을 각각 건조하고 그 무게를 측정한다. 상기 초기 무게 대비 무게의 변화율을 아래 표 2 및 3에 나타내었다.
필름 내 PAA-Al 복합체 함량 (중량%) 무게 변화율 (%)
PET 필름 - + 0.1
실시예 1 5 - 0.21
실시예 2 5 - 0.23
실시예 3 10 - 0.28
실시예 4 10 - 0.26
필름 내 PAA 함량 (중량%) 무게 변화율 (%)
비교예 1 5 - 6.0
비교예 2 10 - 9.2
비교예 3 10 - 8.0
상기 표 2 및 3을 참고하면, 상기 비교예들의 고분자 필름은 상기 내수성 테스트에서 물에 용출되는 PAA의 양이 많아 48 시간 경과 후 무게 변화율이 상대적으로 큰 것으로 확인된다.
상기 비교예들과 대비하여, 상기 실시예들의 고분자 필름은 48 시간 경과 후의 상기 무게 변화율이 현저히 작은 것으로 확인된다.

Claims (8)

  1. 바인더, 및
    폴리아크릴산 수지와 다가 금속염의 복합체
    를 포함하는, 항균성 고분자 코팅 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바인더는 아크릴레이트계 수지, 우레탄계 수지, 실리콘계 수지, 에폭시계 수지, 폴리비닐알코올, 폴리올레핀계 수지, 및 폴리이소시아네이트계 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지인, 항균성 고분자 코팅 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복합체는 상기 다가 금속염에 의해 분자 내 가교된 하이드로겔 상의 폴리아크릴산 수지인, 항균성 고분자 코팅 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복합체의 상기 폴리아크릴산 수지는 5,000 내지 100,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 가지는, 항균성 고분자 코팅 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다가 금속염은 수산화 칼슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 수산화 철, 염화 칼슘, 염화 마그네슘, 염화 알루미늄, 염화 철, 질산 칼슘, 질산 마그네슘, 질산 알루미늄, 및 질산 철로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물인, 항균성 고분자 코팅 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 바인더 100 중량부에 대하여, 상기 폴리아크릴산 수지와 다가 금속염의 복합체 1 내지 50 중량부를 포함하는, 항균성 고분자 코팅 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    개시제, 계면활성제, 및 유기 용매로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 추가로 포함하는, 항균성 고분자 코팅 조성물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 항균성 고분자 코팅 조성물로 제조되는, 항균성 고분자 필름.
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