KR20220001053A - 멸균, 음이온 발생 및 원적외선 발생 효과를 갖는 필름 시트 및 이를 갖는 건축 자재, 가구 또는 생활 용품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 합성수지를 포함하는 베이스로 성형된 항균 시트에 있어서, 상기 베이스에 혼합되는 미세한 금속 나노 입자와; 상기 금속 나노 입자가 성형된 시트에 균일하게 분포 가능하게 상기 베이스 및 상기 금속 나노 입자와 혼합되는 보조첨가물;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에, 본 발명에 따르면, 항균 기능을 갖는 금속 나노 입자가 건자재의 베이스와 일체로 결합하여 존재하면서도 전체 면적에 고르게 분포할 수 있고, 베이스와 일체로 결합되어 베이스의 표면에 근접하게 항균 기능을 갖는 입자가 위치할 수 있어 내구성이 우수하고 표면에 접촉되는 세균을 제거할 수 있다.

Description

멸균, 음이온 발생 및 원적외선 발생 효과를 갖는 필름 시트 및 이를 갖는 건축 자재, 가구 또는 생활 용품 {Film Sheets which have the Antimicrobial, Anion Generating and Far infrared Generating Effect and Construction Materials, Furniture or Household Goods having thereof}
본 발명은, 멸균, 음이온 발생 및 원적외선 발생 효과를 갖는 필름 시트 및 이를 갖는 건축 자재, 가구 또는 생활 용품에 관한 것으로, 보다 구체적으로 합성수지를 포함하는 판 형성의 시트에 미세한 금속 나노 입자와 무기질 입자를 포함시켜 항균 기능과 음이온 및 원적외선을 방출하여 멸균 성능과 건강 효과를 보다 효과적으로 달성할 수 있도록 구조를 개선한 멸균, 음이온 발생 및 원적외선 발생 효과를 갖는 필름 시트 및 이를 갖는 건축 자재, 가구 또는 생활 용품에 관한 것이다.
우리가 생활하면서 많은 시간을 보내는 건축물의 공간을 이루는 바닥, 벽, 천정 등은 다양한 종류의 건축 자재로 이루어져 있다. 예를 들면, 바닥은 마루, 장판, 타일 등으로, 벽은 벽지, 인테리어 필름 내지 인테리어 시트 등으로 이루어져 있다.
또한, 보도에 따르면, 가족이 많은 시간을 보내는 건축물의 공간인, 예를 들면, 거실에는 변기 내부보다 더 많은 세균으로 오염되었다고 한다. 대부분 거실을 청소하는 것은 걸레이다. 거실을 청소한 지저분한 걸레는 비누를 이용하여 세척을 하고 그 상태 그대로 말리는 것이 일반적이다. 이로 인해, 걸레에 묻은 세균이 죽지 않고 살아 있고 살아 있는 세균이 가득한 걸레로 바닥을 청소하기 때문에 거실 바닥이 특히 많은 세균으로 오염되어 있다고 한다.
뿐만 아니라, 병을 치료하고 예방하는 건축물의 공간이 일종인 병원 내지 병실에서도 병균 등의 감염으로 인해 국내외에서 많은 환자가 사망을 하고 있다. 미국의 경우 한 해 약 200만 명이 병원에서 세균 감염으로 피해를 겪고 있으며, 연간 9~10만 명이 세균 감염으로 사망하는 것으로 알려져 있다. 그리고 세균 감염 사망으로 인해 한 해 약 40억 달러의 의료 비용이 발생하고 있다고 한다. 그 원인은 감염원이 되는 바이러스 내지 병균의 이동을 제어하지 못하거나 멸균, 살균 등의 기능을 적절하게 하지 못하고 건축물의 공간을 형성하는 건축 자재가 특별한 항균 기능을 구비하고 있지 않기 때문이다. 이러한 병균의 감염으로 인한 사망자 수는 전 세계적으로 기후 온난화, 해외 여행 증가, 물류 이동 증가, 인구 고령화 등으로 인해 더 증가할 것으로 예측된다.
이에, 이러한 건축물의 공간을 형성하는 바닥, 벽에 사용되는 건축 자재로 항균 성분을 갖는 타일, 벽지 등이 종래기술에서 제안되고 있다.
그러나, 이러한 종래기술들에서는 타일 또는 벽지 등에 항균 기능을 갖는 도료 등을 코팅하거나 건축 자재와 일체로 결합되어 있지 않아 시공, 작업 등이 복잡하고 적용이 불편하거나 항균 기능이 뛰어나지도 못하다는 우려가 갖는다. 그리고, 바닥재나 벽지 등의 건축 자재에 코팅을 한 경우, 장시간 사용시 생활 스크레치에 의해 코팅막이 소멸되거나 특히 얇은 코팅막의 경우 기능이 상실될 우려가 높다. 또한, 코팅막 면적에 고르게 항균 기능을 갖는 성분이 분포하지 않아 전체적으로 균일하고 우수한 항균 효과를 기대하기 어렵다.
따라서, 전체 면적에 걸쳐 항균 효과가 균일하게 나타나며 항균/멸균 효과가 있으며, 내구성이 우수하고, 제조, 유지, 관리가 용이하고 비교적 저렴한 비용으로 제작할 수 있는 건축 자재 등에 적용 가능한 얇은 판 형상의 항균 시트를 구비하는 것이 바람직하다.
멸균 필름 시트의 용도는 비단 건축 자재에 국한되지 않고 마우스 패드, 책상 패드, 보관용 비닐 팩, 1회용 장갑 등 다양한 생활 용품에도 사용이 된다. 또한 음이온과 원적외선을 반영구적으로 방출하는 것은 실내 공기 질 개선에 매우 중요한 의미를 갖는다. 실내 공기는 각종 건축 자재 (시멘트, 가구, 바닥 본드 등)에서 내 뿜은 휘발성 유기화합물과 포름알데히드 등으로 오염이 된다. 이로 인해 개인의 건강은 위협을 받고 아토피, 호흡기 질환 등에 쉽게 노출될 수 있다. 음이온과 원적외선은 휘발성 유기화합물과 포름알데히드를 흡착하여 중화시키는데 탁월한 효과가 있다. 그리고 음이온과 원적외선은 공기 중에 부유해 있는 바이러스의 세포막에 밀착하여 사멸시키는 효과가 있어 개인 건강에 매우 유익한 기능을 한다.
이렇게 필름 시트에 멸균 기능과 음이온 및 원적외선 방출 기능을 모두 구현하고 이를 적용한 건자재와 생활 용품은 개인 건강을 고도화하고 바이러스 감염을 예방하는 효과적인 수단이 될 것이다.
[참고문헌]
공개특허공보 특1998-0025594호 (1998.07.15. 공개)
공개특허공보 특2000-0027656호 (2000.05.15. 공개)
본 발명의 목적은, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 멸균 기능을 갖는 금속 나노 입자와 음이온, 원적외선을 방출하는 무기질 입자가 건축 자재 및 생활 용품의 베이스와 일체로 결합하여 존재하면서도 전체 면적에 고르게 분포할 수 있는 멸균, 음이온 발생 및 원적외선 발생 효과를 갖는 필름 시트 및 이를 갖는 건축 자재, 가구 또는 생활 용품을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 베이스와 일체로 결합되어 베이스의 표면에 근접하게 멸균 및 음이온, 원적외선 기능을 갖는 입자가 위치할 수 있어 내구성이 우수하고 표면에 접촉되는 세균을 제거하는 동시에 음이온과 원적외선이 방출되어 실내 공기 질을 개선하는 멸균, 음이온 발생 및 원적외선 발생 효과를 갖는 필름 시트 및 이를 갖는 건축 자재, 가구 또는 생활 용품을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 멸균 및 건강 기능을 갖는 금속 나노 입자와 무기질 입자의 이온 발생과 활성산소 발생을 촉진시켜 멸균 기능과 건강을 위한 음이온과 원적외선 발생을 극대화하고 지속적으로 유지할 수 있는 멸균, 음이온 발생 및 원적외선 발생 효과를 갖는 필름 시트 및 이를 갖는 건축 자재, 가구 또는 생활 용품을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 다양한 건축자재와 생활 용품 표면에 결합하여 사용이 간단하고 편리한 멸균, 음이온 발생 및 원적외선 발생 효과를 갖는 필름 시트 및 이를 갖는 건축 자재, 가구 또는 생활 용품을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 합성수지를 베이스로 성형된 필름 시트에 있어서, 상기 베이스에 혼합되는 미세한 금속 나노 입자와; 상기 금속 나노 입자가 성형된 시트에 균일하게 분포 가능하게 상기 베이스 및 상기 금속 나노 입자와 혼합되는 보조첨가물;을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 시트에 의하여 달성된다.
또한, 상기 금속 나노 입자는, 구리(Cu), 은(Ag), 아연(Zn) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 나노 입자의 크기는 1~200um 범위를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보조첨가물은 제올라이트(zeolite), 산화티탄, 규산나트륨, 글리콜(glycol) 및 실리카(silica)를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제올라이트는 3wt% ~ 20wt% 범위이며, 상기 글리콜은 0.5wt% ~ 15wt% 범위이고, 상기 실리카는 1wt%~10wt%, 상기 제올라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt 를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 나노 입자는 상기 베이스에 대하여 0.3wt% ~ 20wt% 범위로 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 나노 입자는 구리, 동, 아연을 포함하고, 상기 구리, 동 및 아연 중 하나는 상기 베이스에 대하여 0.5wt% ~ 20wt% 범위이고, 상기 제올라이트는 3wt% ~ 20wt% 범위이며, 상기 글리콜은 0.5wt% ~ 15wt% 범위이고, 상기 실리카는 1wt%~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt 범위를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 나노 입자는, 구리 및 은을 포함하고, 상기 금속 나노 입자는 상기 베이스에 대하여 0.5wt% ~ 10wt% 범위이고, 상기 제올라이트는 3wt% ~ 20wt% 범위이며, 상기 글리콜은 0.5wt% ~ 15wt% 범위이고, 상기 실리카는 1wt%~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt 범위를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 나노 입자는, 구리, 은 및 아연을 포함하고, 상기 금속 나노 입자는 상기 베이스에 대하여 0.3wt% ~ 15wt% 범위이고, 상기 제올라이트는 3wt% ~ 20wt% 범위이며, 상기 글리콜은 0.5wt% ~ 15wt% 범위이고, 상기 실리카는 1wt%~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt 범위를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 나노 입자는, 구리 및 아연을 포함하고, 상기 금속 나노 입자는 상기 베이스에 대하여 1wt% ~ 10wt% 범위이고, 상기 제올라이트는 3wt% ~ 20wt% 범위이며, 상기 글리콜은 0.5wt% ~ 15wt% 범위이고, 상기 실리카는 1wt%~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt 범위를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 나노 입자는, 구리 및 아연을 포함하고, 상기 금속 나노 입자는 상기 베이스에 대하여 1wt% ~ 20wt% 범위이고, 상기 제올라이트는 3wt% ~ 20wt% 범위이며, 상기 글리콜은 0.5wt% ~ 15wt% 범위이고, 상기 실리카는 1wt%~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt 범위를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 베이스는, PVC, PET, PP을 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 목적은 상기 필름 시트는 바닥재, 벽지, 장식용을 포함하는 건축 자재의 표면 또는 이면에 결합되는 것을 특징으로 하는 건축 자재 및 생활용품에 의해서도 달성된다.
또한, 상기 베이스는 UV 코팅액을 포함하고, 상기 UV코팅액에 대하여 금속 나노 입자 0.5 ~ 10wt%, 제올라이트 3 ~ 10wt%, 산화티탄 1~20wt%, 글리콜 1 ~ 15wt%, 실리카 1 ~ 15wt% 비율로 혼합하여 건축 자재 및 생활용품의 표면에 도포 되거나 뿌려지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 멸균 기능을 갖는 금속 나노 입자와 음이온, 원적외선을 방출하는 무기질 입자가 건축 자재 및 생활 용품의 베이스와 일체로 결합하여 존재하면서도 전체 면적에 고르게 분포할 수 있는 멸균, 음이온 발생 및 원적외선 발생 효과를 갖는 필름 시트 및 이를 갖는 건축 자재, 가구 또는 생활 용품을 제공할 수 있다.
또한, 베이스와 일체로 결합되어 베이스의 표면에 근접하게 멸균 및 음이온, 원적외선 기능을 갖는 입자가 위치할 수 있어 내구성이 우수하고 표면에 접촉되는 세균을 제거하는 동시에 음이온과 원적외선이 방출되어 실내 공기 질을 개선하는 멸균, 음이온 발생 및 원적외선 발생 효과를 갖는 필름 시트 및 이를 갖는 건축 자재, 가구 또는 생활 용품을 제공할 수 있다.
또한, 멸균 및 건강 기능을 갖는 금속 나노 입자와 무기질 입자의 이온 발생과 활성산소 발생을 촉진시켜 멸균 기능과 건강을 위한 음이온과 원적외선 발생을 극대화하고 지속적으로 유지할 수 있는 멸균, 음이온 발생 및 원적외선 발생 효과를 갖는 필름 시트 및 이를 갖는 건축 자재, 가구 또는 생활 용품을 제공할 수 있다.
또한, 다양한 건축자재와 생활 용품 표면에 결합하여 사용이 간단하고 편리한 멸균, 음이온 발생 및 원적외선 발생 효과를 갖는 필름 시트 및 이를 갖는 건축 자재, 가구 또는 생활 용품을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 필름 시트의 제조 과정을 모식적으로 보여주는 개념도,
도 2a는 PVC, PET, PP 베이스층 및 PVC, PET, PP 인쇄 필름층에 필름 시트를 합지시킨 데코 타일의 단면도,
도 2b는 스톤 플라스틱(stone plastic)층 및 PVC, PET, PP 인쇄필름층에 필름 시트를 합지시킨 SPC 타일의 단면도,
도 2c는 종이 인쇄층에 필름 시트를 합지시킨 벽지의 단면도,
도 2d는 PVC, PET, PP 인쇄필름층에 필름 시트를 합지시킨 데코필름의 단면도,
도 2e는 PVC, PET, PP 인쇄필름층과 아크릴 점착층에 필름 시트를 합지시킨 인테리어 필름의 단면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예로 UV 코팅층을 갖는 건축 자재의 단면도,
도 4a는 본 발명의 효과를 모식적으로 보여주는 그림,
도 4b는 본 발명에 따른 필름 시트의 효과를 보여주는 사진이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나, '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 항균 시트에 대하여 이하에서 도 1 내지 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 필름 시트의 제조 과정을 모식적으로 보여주는 개념도이고, 도 2a는 PVC, PET, PP 베이스층 및 PVC, PET, PP 인쇄 필름층에 필름 시트를 합지시킨 데코 타일의 단면도이며, 도 2b는 스톤 플라스틱(stone plastic)층 및 PVC, PET, PP 인쇄필름층에 필름 시트를 합지시킨 SPC 타일의 단면도이고, 도 2c는 종이 인쇄층에 필름 시트를 합지시킨 벽지의 단면도이며, 도 2d는 PVC, PET, PP 인쇄필름층에 필름 시트를 합지시킨 데코필름의 단면도이고, 도 2e는 PVC, PET, PP 인쇄필름층과 아크릴 점착층에 필름 시트를 합지시킨 인테리어 필름의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예로 UV 코팅층을 갖는 건축 자재의 단면도이고, 도 4a는 본 발명의 효과를 모식적으로 보여주는 그림이며, 도 4b는 본 발명에 따른 필름 시트의 효과를 보여주는 사진이다.
본 발명의 일실시예에 따른 합성수지를 포함하는 베이스(110)로 성형된 항균 시트(100, 이하에서 '항균 시트'라 함)는, 상기 베이스(110)에 혼합되는 미세한 금속 나노 입자(130)와; 상기 금속 나노 입자(130)가 성형된 시트에 균일하게 분포 가능하게 상기 베이스(110) 및 상기 금속 나노 입자(130)와 혼합되는 보조첨가물(미도시);을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 금속 나노 입자(130)는, 구리(Cu), 은(Ag), 아연(Zn) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하며, 후술하는 바와 같이 이들 금속 나노 입자(130)의 조합도 가능하다. 이러한 금속 나노 입자(130)의 크기는 20~50㎛ 범위를 포함하는 것이 바람직하다. 이보다 금속 입자(130)가 더 큰 경우에는 얇은 필름 시트(100)를 성형하는 과정에서 금속 입자(130)의 비중으로 인해 가라앉으려는 성질이 강해 제품을 성형한 후 금속 입자(130)가 고르게 분포하기 어려워 최종 제품에서 금속 입자(130)가 뭉치는 현상이 발생할 우려가 있다. 또한, 금속 입자(130)가 너무 큰 경우 금속 입자(130)가 외부로 노출될 수 있으며 표면이 매끄럽지 못할 우려도 있다. 반면, 금속 입자(130)를 너무 작게 만드는 것 또한 한계와 미세한 금속 입자(130)의 예를 들면, 폭발의 위험 등과 같은 안정성에 대한 우려가 있다.
여기서, 구리는 원자번호 29번 원소인 동은 구리라고도 불린다. 동(銅)이 들어간 말이 여럿 있는데, 이는 구리가 그만큼 다양한 용도로 유용하게 사용됨을 나타낸다. 예로, 청동(靑銅), 황동(黃銅), 백동(白銅)이 있는데, 이들은 각각 주석, 아연, 니켈이 들어간 구리의 합금인데 띠는 색깔에 따라 붙여진 이름이다. 구리는 전성과 연성이 좋으며, 무르기는 하나 다른 원소를 첨가하면 단단해진다. 구리는 현대 사회에서도 여러 용도로 중요하게 사용되는데, 우리와 친숙한 구리 제품의 예로는 전선, 난방용 배관, 자동차 라디에이터, 지붕 재료, 조리 기구, 주화(鑄貨, 동전) 등이 있다. 구리는 항균 작용이 있으며, 인체 독성은 거의 없다.
은은 원자번호 47번의 원소로, 원소 기호는 Ag이다. 주기율표에서는 구리(Cu), 금(Au) 등과 같은 족에 속한다. 은은 연성과 전성이 아주 우수하고 무른 금속인데, 금보다는 약간 더 단단하다. 상온에서 순은은 모든 금속 중에서 전기 전도도가 가장 높고, 열전도성이 가장 높으며, 가장 희게 보이고 빛의 반사율이 가장 크며, 다른 금속과의 접촉 저항도 가장 작다. 은은 전통적으로 화폐(은화 및 은 합금 주화) 및 메달, 장신구와 식기 등에 사용되었으나 오늘날에서는 상업적으로 전자제품이나 도체와 전기접점, 치아의 충치 충전용 아말감, 땜납, 잉크, 거울 등의 반사판, 전지 등과 같은 다양한 용도로 사용된다. 은 이온과 은 화합물은 박테리아, 바이러스, 조류, 곰팡이 등 일부 생물체에 높은 독성을 나타내는 반면, 인체에 독성이 거의 없기 때문에 항균 및 항생 처리에 사용된다.
아연은 원자번호 30번의 원소로, 원소기호는 Zn이다. 청백색의 금속으로 실온에서는 단단하고 부서지기 쉬우며 전성과 연성이 거의 없으나, 100~150℃에서는 전성을 띠게 되어 가는 선이나 얇은 판으로 가공할 수 있다. 비교적 좋은 전기 전도체이며 녹는점과 끓는점이 비교적 낮고, 쉽게 승화된다. 아연의 가장 큰 용도는 철에 내부식성 도금을 하는 것이다. 그리고 황동처럼 다른 금속과 합금을 만드는 데 사용된다. 아연은 거의 모든 생명체에 필수적인 미량 원소로 인체에는 전이 금속 중에서는 철 다음으로 많이 있다. 여러 효소의 구성 원소로 탄수화물, 단백질, 핵산 등의 생체분자들의 합성과 분해에 관여하며, 성장과 골격 형성, 생식과 면역 기능에도 관여한다. 황화아연(ZnS)은 발광성 페인트, 탈취제, 비듬방지 샴푸 첨가제, 목재 보존제, 항균 농약 등으로 사용된다.
즉, 전술한 금속 나노 입자인, 구리, 은, 아연을 항균 내지 멸균 기능을 구비한 금속이다.
베이스(110)와 혼합되는 보조첨가물은 제올라이트(zeolite), 글리콜(glycol) 및 실리카(silica)를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 제올라이트는 3~25wt%, 상기 글리콜은 0.5~30wt%, 상기 실리카는 1~10wt% 범위인 것이 바람직하다. 물론 보조첨가물은 베이스(110) 및 금속 나노 입자(130)와 혼합됨은 물론이다.
베이스(110)는, PVC, PET, PP, UV 코팅액을 포함할 수 있으며, 이 이외의 다양한 종류의 합성수지를 포함할 수도 있다.
여기서, 제올라이트는, 금속 나노 입자의 촉매 역할을 하여 금속 나노 입자의 이온과 활성산소를 더 많이 방출시키고, 방출된 이온과 활성산소가 인체에 유해한 세균에 흡착이 잘 되도록 하여 항균 내지 멸균 작용을 증대시키는 기능을 한다.
그리고, 글리콜은 미세한 금속 나노 입자가 넓은 면적에 걸쳐 고르게 분산될 수 있도록 하며, 실리카는 미세한 금속 나노 입자가 비교적 좁은 단위 면적에 균일하게 분산되도록 한다. 이러한 글리콜과 실리카는 비중이 높은 금속 나노 입자가 베이스(110)에 고르게 분포하여 얇은 판상으로 긴 롤 형태의 필름 시트(100)를 성형하였을 때 넓은 면적과 좁은 면적 내에서 금속 나노 입자(130)가 고르게 분포할 수 있도록 하는 기능을 할 수 있어 보다 바람직하다.
여기서, 얇은 판 형상의 필름 시트(100)의 제조 과정과 항균 작용이 이루어지는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 금속 나노 입자(130)를 구리로 사용하고 베이스(110)를 PVC로 선택하였다고 가정한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 나노 구리 금속 나노 입자(130)가 들어간 PVC 필름인 필름 시트(100)을 생산하기 위해 베이스인 PVC Resin과 함께 나노 구리 파우더(130), 천연 소재의 제올라이트, 글리콜, 실리카 등의 소재를 넣고 충분하게 배합한다. 이러한 배합을 하는 과정에서 비중이 무거운 구리 입자가 가라앉는 것을 예방할 수 있도록 섞어서 교반하여 컴파운더 형태로 만든다. 이 컴파운더에 높은 열을 가하여 액상으로 만든 후 다수의 노즐을 통과시키거나 롤러 사이를 통과시키면서 통상의 얇은 시트 형상의 필름 시트(100)를 성형할 수 있다.
이렇게 성형된 필름 시트(100)에 존재하는 구리에서 구리 이온 (Cu2+)과 활성화 산소가 제올라이트의 촉매 작용에 의하여 보다 활성화되면서 방출되어 세균막에 도달하고, 세포막 등의 단백질에 흡착됨과 동시에 세포의 구조를 파괴시킨다. 세포막 및 효소 등의 단백질에 흡착된 구리 이온은 구성 아미노산인 시스테인(Cysteine)기에 결합하여 세포의 에너지 대사를 저해시키고 황화물로 전환시키게 한다. 한편, 활성화 산소는 구리 금속 이온의 촉매 작용에 의해 부분적으로 활성 산소(O2+, O2-. O)로 전환되고 이 활성 산소는 오존이나 과산화수소와 같은 강력한 살균 작용을 발휘한다.
나노 구리의 효과적인 멸균 내지 항균 작용을 위해 더 많은 금속 이온과 활성화 산소가 방출이 되어야 한다. 이를 위해 나노 구리의 촉매 역할에 효과가 뛰어난 천연 소재의 제올라이트를 사용한다.
그리고, 구리는 비중이 8~9 정도 되며 이는 다른 금속에 비해 (철의 비중 약 7)에 비해 상당히 높으므로 크기가 아무리 나노 직경이라고 하더라도 빨리 가라 앉는 단점이 있다. 나노 구리 입자를 베이스(110)인 PVC 필름에 골고루 분산을 시키기 위해 글리콜(Glycol) 성분을 사용한다.
이렇게 성형된 필름 시트(100)는 예를 들면, 단위 면적인 10mm * 10mm에 존재하는 구리를 포함하는 금속 입자(130)가 오차 범위는 ±10% 이내에서 균일하게 존재할 수 있다.
여기서, 산화티탄은 산화타이타늄(titanium dioxide, TiO2)의 다른 말로, 타이타늄의 산화물로, 보통 산화타이타늄(Ⅳ)을 가리킨다.　
산화타이타늄은 내산(耐酸)·내알칼리 도료, 은폐력이 강한 백색 안료, 인조견 ·스테이플파이버 ·화학섬유 등의 광택을 없애는 데 사용되는데, 도성이 없기 때문에 특히 화장품이나 그림물감, 완구의 도료, 식품의 포장용지 등에 사용된다. 또 금속제품의 연마, 유기 타이타늄화합물의 원료, 법랑(琺瑯)이나 도자기의 유약, 타이타늄 콘덴서, 치과용 재료 외에, 비누·날염·인쇄잉크·인조피혁 등에도 사용된다.
규산나트륨(Sodium silicate, Na2SiO3)는 규산의 나트륨염이며 수용액이나 고체 상태로 이용 가능하고, 규산소다라고도 한다.
본 발명에 따른 필름 시트는 전술한 산화티탄과 규산타트륨이 혼합되어 필름 시트로부터 음이온 및 원적외선을 방출시킬 수 있다.
이러한 필름 시트(100)의 제조 방법에 대한 실시예들을 설명하면 다음과 같다.
<실시예 1>
베이스와 베이스 100wt%에 대하여 금속 입자인 구리를 0.5 ~ 20wt%, 제올라이트는 3~25wt%, 상기 글리콜은 0.5~30wt%, 상기 실리카는 1~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt& 비율로 혼합하여 멸균/건강 시트를 제조하였다.
<실시예 2>
베이스와 베이스 100wt%에 대하여 금속 입자인 은을 0.5 ~ 20wt%, , 제올라이트는 3~25wt%, 상기 글리콜은 0.5~30wt%, 상기 실리카는 1~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt& 비율로 혼합하여 멸균/건강 시트를 제조하였다.
<실시예 3>
베이스와 베이스 100wt%에 대하여 금속 입자인 아연을 0.5 ~ 20wt%, , 제올라이트는 3~25wt%, 상기 글리콜은 0.5~30wt%, 상기 실리카는 1~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt& 비율로 혼합하여 멸균/건강 시트를 제조하였다.
<실시예 4>
베이스와 베이스 100wt%에 대하여 구리, 은 및 아연을 0.3 ~ 15wt%, 제올라이트는 3~25wt%, 상기 글리콜은 0.5~30wt%, 상기 실리카는 1~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt& 비율로 혼합하여 멸균/건강 시트를 제조하였다.
<실시예 5>
베이스와 베이스 100wt%에 대하여 구리 및 은을 0.5 ~ 10wt%, 제올라이트는 3~25wt%, 상기 글리콜은 0.5~30wt%, 상기 실리카는 1~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt& 비율로 혼합하여 멸균/건강 시트를 제조하였다.
<실시예 6>
베이스와 베이스 100wt%에 대하여 구리 및 아연을 1 ~ 10wt%, 제올라이트는 3~25wt%, 상기 글리콜은 0.5~30wt%, 상기 실리카는 1~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt& 비율로 혼합하여 멸균/건강 시트를 제조하였다.
<실시예 7>
베이스와 베이스 100wt%에 대하여 은 및 아연을 1 ~ 20wt%, 제올라이트는 3~25wt%, 상기 글리콜은 0.5~30wt%, 상기 실리카는 1~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt& 비율로 혼합하여 멸균/건강 시트를 제조하였다.
이렇게 실시예 1과 같이 베이스(110)를 PVC로 하여 구리 금속 입자(130)와 제올라이트, 산화티탄, 규산나트륨 등 촉매 소재가 포함된 멸균/건강 시트(100)와 종래기술에 따른 PVC 필름(310)에 항균 코팅막(330)이 코팅된 항균 필름(300)의 성능을 비교하기 위하여 도식적으로 표시한 것이 <표 1>이다.
Figure pat00001
여기서 CS17는 샌드페이퍼의 일종이다.
이 때 사용된 본 발명의 필름 시트(100)는 실시예 1과 같은 방법으로 제조되었으며 베이스인 PVC에 대하여 구리 2wt%, 제올라이트 5wt%, 산화티탄 15wt%, 규산나트륨 5wt%, 글리콜 2wt%, 실리카 3wt%를 혼합하여, 성형된 된 두께 2mm이고, 가로 및 세로가 각각 20mm 및 20mm이었다. 종래기술의 경우는 항균 코팅막을 갖는 것이고, 두께가 1~2㎛이고, 베이스인 PVC필름의 두께는 2mm이며, 가로 및 세로는 본 발명에서와 동일하게 준비하였다.
상기 표에서와 같이 본 발명의 PVC를 베이스로 하는 필름 시트(100)와 종래기술의 항균 코팅막을 갖는 PVC필름에 대하여 마모시험을 한 후 세균 배양을 한 결과를 나타낸 것이다.
먼저 본 발명과 종래기술의 시트를 샌드페이퍼(CS-17) 위에 250그램의 무게를 가한 후 500cycle을 왕복하였다.
그 결과 본 발명 및 종래기술 모두 마모가 발생(마모된 두께는 본 발명에서 0.5mm, 종래기술에서 0.4mm 정도임)하였으나, 본 발명의 경우 금속 입자(130)가 PVC 베이스(110) 내부에 혼입되어 있으므로 마모된 부분의 금속 입자(130)만 제거된 반면, 종래기술에서는 표면에 코팅된 항균 코팅막(330) 자체가 거의 제거되었다.
이에, 표면에 세균을 배양하고 본 발명과 종래기술을 비교한 결과, 본 발명의 경우 99.9%세균이 제거되었으나, 종래기술에서는 세균이 20% 정도 존재하고 있었다. 여기서, 세균 테스트 방법은 JIS Z 2801 (2010 Edition)을 적용하였다.
항균력 시험에 따른 결과는 다음의 <표 2>와 같다.
균주 구분 생균수(CFL/mL) 항균력(%)
Escherichia coli
(대장균, ATCC 8739)		 (A) 1.3 × 105 99.9
(B) 4.9 × 106
(C) <10
Staphylococcus aureus
(황색포도상구균, ATCC 6538)		 (A) 2.0 × 105 99.9
(B) 6.1 × 106
(C) 4.5 × 102
Pseudomonas aeruginosa
(녹농균, ATCC 9027)		 (A) 2.5 × 105 99.9
(B) 7.7 × 106
(C) 4.5 × 103
시편(마모시험 종료 후의 본 발명 시료)을 멸균 페트리디쉬에 무균적으로 놓고 시편 표면 정중앙에 시험 균액 0.4mL을 접종하고 그 위에 피복용 필름을 밀착한 후 뚜껑을 덮고 온도 35±1 ℃, 상대습도 90% 이상 조건에서 24시간 배양하여 측정하였다.종래기술에서는 베이스인 PVC 필름을 성형한 상태에서 PVC 필름의 표면 및/또는 이면에 항균 코팅막을 도포하거나 코팅하는 작업을 거쳐 공정이 복잡하고 비용이 많이 소요될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면 베이스(110)에 금속 입자(130)와 다른 구성을 혼합하여 한 번에 성형을 할 수 있고 표면 및 이면에 근접된 부분에 모두 금속 입자(130)가 베이스(110)에 혼입되어 존재할 수 있으므로 작업이 간단하고 멸균의 내구성 또한 종래기술에 비하여 현저히 우수함을 알 수 있었다.
또한, 본 발명에 따르면 필름 시트(100)에서 음이온 및 원적외선이 발생됨을 확인하였다. 원적외선은 항산화작용, 먼저 제거 및 살균 효과, 공기정화 기능, 세포의 활성화, 혈액 정화, 폐기능 강화, 알레르기 체질 개선 등에 효과적이다. 아울러 원적외선은 생육 촉진 효과(대사활동 촉진, 성장속도 향상), 생체 효과(생체 내 미세혈의 관 확장, 노폐물 및 중금속 배출), 에너지 절약 효과(물질 내부까지 깊숙하게 침투하므로 효율적 가열 기능), 살균 효과(조직의 파괴나 손상없이 저온에서 살균 가이 능), 냄새 제거 효과(양이온 분해, 냄새 제거, 음이온이 산소를 확장시키도록 하는 기능), 물분자 활성화 효과(용존산소 활성화로 박테리아 침투 억제 및 신선도 유지)를 갖는다.
이러한 효과를 모식적으로 보여주는 그림이 도 4a이며, 본 발명에 따른 필름 시트(100)를 용기 벽체에 위치시켜 두부를 둘러싼 경우와 그렇지 않은 경우를 4일 동안 경과 후 비교한 사진이 도 4b이다. 도 4b에서 보는 바와 같이 좌측의 필름 시트가 둘러싸인 두부는 음이온 및 원적외선의 방출, 살균, 멸균 효과 등으로 동일한 조건에서 부패 속도가 매우 느려짐을 확인하였다.
이에, 본 발명에 따르면, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 멸균 기능을 갖는 금속 나노 입자와 음이온, 원적외선을 방출하는 무기질 입자가 건축 자재 및 생활 용품의 베이스와 일체로 결합하여 존재하면서도 전체 면적에 고르게 분포할 수 있는 멸균, 음이온 발생 및 원적외선 발생 효과를 갖는 필름 시트 및 이를 갖는 건축 자재, 가구 또는 생활 용품을 제공할 수 있다.
또한, 베이스와 일체로 결합되어 베이스의 표면에 근11접하게 멸균 및 음이온, 원적외선 기능을 갖는 입자가 위치할 수 있어 내구성이 우수하고 표면에 접촉되는 세균을 제거하는 동시에 음이온과 원적외선이 방출되어 실내 공기 질을 개선하는 멸균, 음이온 발생 및 원적외선 발생 효과를 갖는 필름 시트 및 이를 갖는 건축 자재, 가구 또는 생활 용품을 제공할 수 있다.
또한, 멸균 및 건강 기능을 갖는 금속 나노 입자와 무기질 입자의 이온 발생과 활성산소 발생을 촉진시켜 멸균 기능과 건강을 위한 음이온과 원적외선 발생을 극대화하고 지속적으로 유지할 수 있는 멸균, 음이온 발생 및 원적외선 발생 효과를 갖는 필름 시트 및 이를 갖는 건축 자재, 가구 또는 생활 용품을 제공할 수 있다.
또한, 다양한 건축자재와 생활 용품 표면에 결합하여 사용이 간단하고 편리한 멸균, 음이온 발생 및 원적외선 발생 효과를 갖는 필름 시트 및 이를 갖는 건축 자재, 가구 또는 생활 용품을 제공할 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 필름 시트(100)는, 도 2a 내지 도 2e에 도시된 바와 같이, 다양한 종류의 종래기술 건축 자재와 합지시켜 항균 기능을 갖는 건축 자재를 제조할 수 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 필름 시트(100)를 활용하는 것에 대하여 도 3을 참조로 설명하면 다음과 같다.
도 2a 및 도 2b의 데코 타일, SPC 타일을 포함하는 바닥재는 필름 시트(100) 표면에 내마모성, 표면 경도 및 외관성을 향상 내지 증대시키고 오염 방지를 위해 UV 코팅을 하는 경우가 있다. 이러한 경우 전술한 도 2a 및 도 2b와 같이 필름 시트(100)가 UV 코팅의 하측에 위치하고 표면에 노출되지 않기 때문에 필름 시트(100)는 항균 기능을 상실하게 된다.
이를 방지하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 UV 코팅 액에 나노 금속 (Ag, Cu, Zn 등) 및 제올라이트, 글리콜, 산화티탄, 규산나트륨, 산화 실리카 등을 혼합한 항균 기능을 갖는 UV 코팅액을 도 2a 및 도 2b와 같은 필름 표면에 코팅을 하거나, 도포할 수 있다. 이런 구조에 의해 UV 코팅층에서도 멸균 기능을 구비할 수 있으며 UV 코팅층 본래의 기능도 수행할 수 있다. 장시간 사용에 따라 생활 스크래치에 의해 UV 코팅층이 파손이 되더라도 그 하측에 PVC, PET, PP 등의 항균 시트가 존재하고 있으므로 항균 내지 멸균 기능은 지속적으로 유지할 수 있다는 장점을 갖는다.
본 실시예에서는 UV 코팅액 90wt%, 나노 금속 0.5~10wt%, 제올라이트 3~10wt%, 산화티탄 1~20wt%, 규산나트륨 5wt%, 글리콜 1~15wt%, 실리카 1~15wt% 비율로 혼합하는 것이 바람직하다.
이에, 본 발명에 따르면, 활용 범위가 넓고 표면의 코팅액이 마모되더라도 항균 기능을 지속적으로 유지할 수 있다는 장점을 갖는다.
이러한 전술한 실시예는 합성수지를 베이스로 한 경우를 설명하였으나 다양한 생활용품(예를 들면, 양초, 마우스패드, 책상보, 보관용 비닐팩, 1회용 장갑 등)에 적용도 가능하며 이러한 경우 전술한 '베이스'는 예를 들면 양초를 성형하고 구성하는 성분에 '금속 나노 입자' 및 '부가물'을 혼합하여 성형하는 것이 바람직하다.
이러한 실시예에 의하여 본 발명은 얇은 시트 형상의 필름 시트뿐만 아니라, 다양한 종류의 생활용품에도 적용이 가능하다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100 : 필름 시트
110 : 베이스 130 : 금속 나노 입자 및 부가물

Claims (14)

  1. 합성수지를 베이스로 성형된 필름 시트에 있어서,
    상기 베이스에 혼합되는 미세한 금속 나노 입자와;
    상기 금속 나노 입자가 성형된 시트에 균일하게 분포 가능하게 상기 베이스 및 상기 금속 나노 입자와 혼합되는 보조첨가물;을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는, 구리(Cu), 은(Ag), 아연(Zn) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 시트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자의 크기는 1~200um 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보조첨가물은 제올라이트(zeolite), 산화티탄, 규산나트륨, 글리콜(glycol) 및 실리카(silica)를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 시트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제올라이트는 3wt% ~ 20wt% 범위이며, 상기 글리콜은 0.5wt% ~ 15wt% 범위이고, 상기 실리카는 1wt%~10wt%, 상기 제올라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt 를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는 상기 베이스에 대하여 0.3wt% ~ 20wt% 범위로 혼합되는 것을 특징으로 하는 필름 시트.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는 구리, 동, 아연을 포함하고,
    상기 구리, 동 및 아연 중 하나는 상기 베이스에 대하여 0.5wt% ~ 20wt% 범위이고,
    상기 제올라이트는 3wt% ~ 20wt% 범위이며, 상기 글리콜은 0.5wt% ~ 15wt% 범위이고, 상기 실리카는 1wt%~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 시트.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는, 구리 및 은을 포함하고, 상기 금속 나노 입자는 상기 베이스에 대하여 0.5wt% ~ 10wt% 범위이고,
    상기 제올라이트는 3wt% ~ 20wt% 범위이며, 상기 글리콜은 0.5wt% ~ 15wt% 범위이고, 상기 실리카는 1wt%~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 시트.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는, 구리, 은 및 아연을 포함하고, 상기 금속 나노 입자는 상기 베이스에 대하여 0.3wt% ~ 15wt% 범위이고,
    상기 제올라이트는 3wt% ~ 20wt% 범위이며, 상기 글리콜은 0.5wt% ~ 15wt% 범위이고, 상기 실리카는 1wt%~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 시트.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는, 구리 및 아연을 포함하고, 상기 금속 나노 입자는 상기 베이스에 대하여 1wt% ~ 10wt% 범위이고,
    상기 제올라이트는 3wt% ~ 20wt% 범위이며, 상기 글리콜은 0.5wt% ~ 15wt% 범위이고, 상기 실리카는 1wt%~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 시트.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는, 구리 및 아연을 포함하고, 상기 금속 나노 입자는 상기 베이스에 대하여 1wt% ~ 20wt% 범위이고,
    상기 제올라이트는 3wt% ~ 20wt% 범위이며, 상기 글리콜은 0.5wt% ~ 15wt% 범위이고, 상기 실리카는 1wt%~10wt%, 상기 셀라이트는 1~20wt%, 상기 산화티탄은 3~40wt%, 상기 규산나트륨 0.1~25wt 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 시트.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 베이스는, PVC, PET, PP을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 시트.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 필름 시트는 바닥재, 벽지, 장식용을 포함하는 건축 자재의 표면 또는 이면에 결합되는 것을 특징으로 하는 건축 자재, 가구 및 생활용품.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 베이스는 UV 코팅액을 포함하고,
    상기 UV코팅액에 대하여 금속 나노 입자 0.5 ~ 10wt%, 제올라이트 3 ~ 10wt%, 산화티탄 1~20wt%, 글리콜 1 ~ 15wt%, 실리카 1 ~ 15wt% 비율로 혼합하여 건축 자재 및 생활용품의 표면에 도포 되거나 뿌려지는 것을 특징으로 하는 건축 자재, 가구 및 생활용품.
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