KR20220019425A - 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법 및 그로부터 제조된 항바이러스성 생분해 시트의 용도 - Google Patents

항바이러스성 생분해 시트의 제조방법 및 그로부터 제조된 항바이러스성 생분해 시트의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법 및 그로부터 제조된 항바이러스성 생분해 시트의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 폴리락트산계 중합체로 이루어진 생분해성 고분자 수지; 생분해성 수지 및 석유화학 수지로 이루어진 복합분해성 고분자 수지; 펄프; 또는 버게스;로 제조된 생분해 기재시트의 적어도 일면에 무기계 항바이러스 활성층을 형성하여, 다층코팅층 구조 및 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트를 제조함에 따라, 생분해 기재시트에 상기 무기계 항바이러스제 단독 또는 응집된 입자가 100 내지 900㎚의 입자크기로 분산되어, 상기 무기계 항바이러스제의 피부침투를 방지하면서 우수한 항바이러스성을 구현하므로, 상기 항바이러스성 생분해 시트로 성형 가공된, 개인용품 또는 일회용품의 성형 가공품 및 개인 보호 장비(Personal Protective Equipment, PPE)에 적용되는 부품에 유용할 것이다.

Description

항바이러스성 생분해 시트의 제조방법 및 그로부터 제조된 항바이러스성 생분해 시트의 용도{ANTIVIRAL BIODEGRADABLE SHEETS AND USES THEREOF}
본 발명은 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법 및 그로부터 제조된 항바이러스성 생분해 시트의 용도에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 폴리락트산계 중합체로 이루어진 생분해성 고분자 수지; 생분해성 수지 및 석유화학 수지로 이루어진 복합분해성 고분자 수지; 펄프; 또는 버게스;로 제조된 생분해 기재시트의 적어도 일면에, 무기계 항바이러스제 함유 분산액을 도포하여 무기계 항바이러스 활성층을 형성하여, 상기 생분해 시트에 무기계 항바이러스제 단독 또는 응집된 입자가 100 내지 900㎚의 입자크기로 분산되도록 제조함에 따라 인체피부로의 침투를 방지하면서 우수한 항바이러스성을 구현한 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법 및 그로부터 제조된 항바이러스성 생분해 시트의 용도에 관한 것이다.
미생물은 우리 주변에 항상 존재하고 있는 생명체로서, 인간에게 도움을 주는 유익한 미생물도 존재하지만, 일부의 세균, 곰팡이, 바이러스와 같은 병원성 미생물은 질병을 유발하고 악취를 발생시키는 등 인체에 해를 끼친다.
2000년대 이후 사스(SARS), 신종플루 등의 유행병 발발로 인해 세균과 바이러스 감염방지에 위한 유해 미생물에 대한 관심이 높아지고 있고, 꾸준한 연구가 진행되어 오고 있다.
특히 신형 코로나바이러스(COVID-19) 감염증의 확산세가 수그러들지 않는 상황에서 바이러스 백신연구와 더불어, 접촉에 의해 감염되는 바이러스 특성상 생활방역과 더불어 항바이러스성을 가지는 개인 보호 장비 (Personal Protective Equipment, PPE) 및 생활용품 개발이 요구되고 있다.
19세기 말엽에 이미 바이러스에 대한 존재 가능성은 시사되고 있었지만, 바이러스의 존재가 1930년대 들어서면서 확증되었는데, 이는 바이러스가 지나치게 작기 때문이다. 일반적으로 사람의 세포 크기는 평균 20∼100㎛ 정도이고, 세균은 이보다 작은 1∼10㎛ 수준이다. 육안으로 구분할 수 있는 최소 크기는 사람마다 좀 다르기는 해도, 0.1㎜ 정도 되기 때문에 육안으로는 세균을 볼 수 없지만, 광학현미경을 이용한다면 세균의 존재는 충분히 확인할 수 있다.
그러나 바이러스의 평균 크기는 이보다 훨씬 작은 10∼300㎚ 정도이기 때문에 최대 배율이 1000배 수준에 불과한 광학현미경으로는 관측할 수가 없다. 따라서 바이러스의 존재는 이보다 배율이 훨씬 더 큰 전자현미경(최대 배율 100만 배)이 개발된 이후 가능해졌다.
바이러스는 생물과 무생물의 특징을 모두 갖춘 개체로, 기본적으로 단백질로 구성된 외피 안에 유전물질인 핵산(DNA 혹은 RNA)이 든 단순한 구조다.
따라서 바이러스는 세균과 달리, 단독으로는 물질대사를 할 수 없어 생명 활동을 수행하지 못하나, 숙주가 되는 세포에 유입되면 숙주세포의 생명 활동 과정에 기생해 유전물질과 단백질 외피를 복제해 개체수를 증식시킨다.
단백질 결정 형태로 존재하던 바이러스들이 숙주세포를 만나면 숙주세포의 세포막에 결합한 후, 내부로 유입된다. 숙주세포 안으로 들어간 바이러스는 숙주세포의 유전물질 복제 기능과 단백질 생성 기능을 이용해 자신의 유전물질과 단백질 외피를 잔뜩 만들어낸 후, 이들을 다시 조립해 자신과 닮은 바이러스 세포들을 증식시킨다.
그러나 바이러스가 모든 종류의 세포를 숙주로 침입하지는 않으며, 바이러스에 따라 숙주 세포의 종류가 서로 다르다.
바이러스의 종류는 숙주 세포에 따라 동물 바이러스, 식물 바이러스, 세균 바이러스로 구분한다. 또, 바이러스는 DNA나 RNA 중 한 종류의 핵산을 가지고 있어, 이를 기준으로 DNA 바이러스와 RNA 바이러스로 구분한다.
모든 생명체는 유전물질로 DNA를 가지지만, 바이러스의 경우에는 유전물질이 DNA일 수도 있고 RNA일 수도 있으며, 이중 가닥일 수도 있고 단일 가닥일 수도 있다. 코로나바이러스는 유전물질로 RNA 단일 가닥을 가지는데, 이때 RNA는 다시 극성에 따라 양성(+)과 음성(-)으로 나뉠 수 있다. 일반적으로 DNA가 RNA에 비해 안정적이기 때문에 변이가 적으며, 따라서 바이러스에 대한 안정적인 백신을 만들기가 상대적으로 더 용이하며, 그 일례로 수천 년 동안 인류를 괴롭혀 왔던 천연두의 경우, 질병의 원인인 두창 바이러스가 이중 가닥 DNA 바이러스(그룹 I)에 속하기에 백신의 효력이 오래 지속될 수 있었고, 이로 인해 인류가 백신을 통해 퇴치한 최초의 바이러스가 되었다.
반면에, RNA는 DNA에 비해 안정성이 떨어지고 변이가 심하게 일어나 백신의 효력이 오래 지속되지 못한다. 예를 들어 계절성 독감의 원인이 되는 인플루엔자 바이러스는 RNA 유전물질로 가지는 바이러스(그룹 V)여서 변이가 자주 일어나 매해 유행하는 바이러스의 유전자 구조가 조금씩 달라진다. 그래서 평생 1회만 접종하면 되는 천연두 백신과는 달리 독감 백신은 매해 다시 맞아야 하는 번거로움이 있다.
최근 사스(SARS), 조류 독감, 집단 식중독 등 각종 바이러스에 의한 발병이 급증하고 코로나바이러스(COVID-19) 감염증의 확산세로 인해 항바이러스성을 가지는 생활용품으로 제안되었던 대표적인 것이 구리(동) 필름이다.
특허문헌 1은 플라스틱재 99중량% 내지 99. 9중량%와 항균 동분말 0.1중량% 내지 1중량%를 혼합하여 일정형태로 성형한 항균 플라스틱이 개시되어 있고 상기 플라스틱재는 폴리염화비닐 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리프로필렌 수지, ABS 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지를 포함하는 범용의 플라스틱 재료에 적용하고 있다. 이때, 항균 동분말은 순수 구리분말로 이루어지며, 입도 40㎛ 내지 60㎛로 형성하고, 살모렐라균, 폐렴균, MRSA균, 대장균, 녹농균 및 황색포도당구균의 24시간 후 세균 감소율이 모두 99.9% 이상되도록 한다고 개시하고 있다.
그러나 특허문헌 1에서 사용된 항균 동분말은 입도 40 내지 60㎛로서 항 바이러스 성능은 적시하지 않고 있다.
또한, 특허문헌 2는 은나노 항균 플라스틱 펠렛에 관한 발명으로서, 콜로이드 상태의 은나노를 펠렛 형태의 플라스틱 원료(PE, PP, PVC, ABS, AS, PS 등을 말함)에 일정비율로 혼합하여 펠렛(pellet) 형태의 마스터배치를 성형한 후, 마스터배치 표면에 형성된 은나노 코팅층에 의해 플라스틱제품의 원재료와 마스터배치를 일정비율로 혼합하여 제품(일예로서, 플라스틱 필름, 시트, 성형품 등을 말함)을 재성형할 경우, 플라스틱 제품의 표면 및 소재에서 항균 효과를 발휘하도록 한다고 개시하고 있다.
그러나 종래 발명에서는 항균 및 항바이러스의 구별없이 혼용하여 효능을 제안하고 있다. 특히, 상기 발명의 경우, 콜로이드 상태의 은나노를 펠렛 형태로 제조하고 이를 함께 넣고 성형하여 펠렛 표면에 은 코팅하는 방법을 개시하고 있으나, 콜로이드 상태의 입자크기는 20∼50nm 수준이다.
반면, 비특허문헌 1에 의하면, 은이온 또는 은나노입자가 환경과 인체건강에 미치는 위협적인 영향에 대하여 보고하고 있는데, 구체적으로 은나노입자는 항균물질로서 유용하나, 그 크기가 매우 미세하여 인체 적용시 피부 간극(75nm)를 통과하여 장기에까지 도달할 수 있다고 보고하고 있다는 이유로 안정상의 문제점을 제기되고 있다.
따라서, 유럽(Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks)에서는 100nm보다 작은 물질을 나노 물질로 규정하고 있고, 인체유해성을 고려하여 적어도 입자의 50% 이상이 100nm 보다 큰 입자를 사용하도록 규제하고 있다.
이에, 본 발명자들은 종래 문제점으로부터 안출된 것으로 항바이러스성 플라스틱 시트를 제공하고자 노력한 결과, 폴리락트산계 중합체로 이루어진 생분해성 고분자 수지; 생분해성 수지 및 석유화학 수지로 이루어진 복합분해성 고분자 수지; 펄프; 또는 버게스;로 제조된 생분해 기재시트의 적어도 일면에, 무기계 항바이러스제 함유 분산액을 도포하여 무기계 항바이러스 활성층을 형성하여, 상기 생분해 시트에 무기계 항바이러스제 단독 또는 응집된 입자가 100 내지 900㎚의 입자크기로 분산되도록 제조함에 따라, 인체피부로의 침투를 방지할 수 있을 정도의 입자크기를 충족하는 무기계 항바이러스제가 외부 바이러스와 접촉에 의해 바이러스의 단백질 껍질을 파괴하여, 인체유입 전에 바이러스를 불활성화시키거나, 또는 감염되더라도 RNA가 복제하는 것을 저해함으로써 항바이러스성능 구현을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
대한민국공개특허 제2015-0134729호 (2015.12.02 공개) 대한민국특허 제0854730호 (2008.08.27 공고)
"Silver or silver nanoparticles: a hazardous threat to the environment and human health", Nagender Reddy Panyala, Eladia Maria Pena-Mendez and Josef Havel, J. Appl. Biomed., 6, 117-129(2008).
본 발명의 목적은 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 항바이러스성 생분해 시트로 이루어진 성형 가공품을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 항바이러스성 생분해 시트로 성형 가공된, 개인용품 또는 일회용품의 성형 가공품 및 개인 보호 장비에 적용되는 부품을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다층코팅층 구조로서, 폴리락트산계 중합체로 이루어진 생분해성 고분자 수지; 생분해성 수지 및 석유화학 수지로 이루어진 복합분해성 고분자 수지; 펄프; 또는 버게스;로 제조된 생분해 기재시트의 적어도 일면에, 상기 생분해 기재시트의 원료와 혼화성있는 분산제를 포함한 하도층 용액을 도포하여 하도층(Primer층)을 형성하고, 상기 하도층 상에 무기계 항바이러스제가 함유된 분산액인 활성층 용액을 도포하여 무기계 항바이러스 활성층을 형성하는 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 단층코팅층 구조로서, 폴리락트산계 중합체로 이루어진 생분해성 고분자 수지; 생분해성 수지 및 석유화학 수지로 이루어진 복합분해성 고분자 수지; 펄프; 또는 버게스;로 제조된 생분해 기재시트의 적어도 일면에, 무기계 항바이러스제 및 분산제에서 선택된 단독 또는 혼합형태를 포함한 복합층 용액을 도포하여 무기계 항바이러스 복합층을 형성하는 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법을 제공한다.
상기 다층코팅층 구조 및 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법에 있어서, 무기계 항바이러스 활성층은 메이어바 또는 그라비어바에서 선택되는 코팅방식 또는 미스트 노즐을 이용한 스프레이방식으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 메이어바 또는 그라비어바에서 선택되는 코팅방식 또는 미스트 노즐을 통해 무기계 항바이러스제가 0.01 내지 5g/㎡로 분산 코팅되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 다층코팅층 구조 및 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법에 있어서, 상기 무기계 항바이러스 활성층은 무기계 항바이러스제 단독 또는 응집된 입자가 100 내지 900㎚의 입자크기로 분산된 것이다.
본 발명의 다층코팅층 구조 및 단층코팅층 구조의 제조방법에서, 상기 무기계 항바이러스제는 은나노입자복합체, 은이온함유나노복합체, 구리1가 화합물 및 산화아연 나노입자로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 2종이상의 혼합형태를 사용할 수 있다.
상기에서 은나노입자복합체 또는 은이온함유나노복합체는 실리카(SiO2), 알루미나, 제올라이트, 세리사이트 또는 벤토나이트를 포함하는 광물, 탈크, 셀룰로오스 유도체, 파라핀 및 왁스로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나에 은나노입자 또는 은이온 함유 나노입자가 흡착 또는 결합된 것을 사용한다.
본 발명의 다층코팅층 구조 및 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법에 있어서, 분산제는 폴리에틸렌글리콜(PEG), 구연산, 젖산 및 폴리락트산(PLA)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것이다.
본 발명의 다층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법에 있어서, 하도층 용액은 테트라하이드로퓨란(THF), 클로로포름을 포함하는 염소화 유기용매, 아세토니트릴, 다이옥산 및 디메틸포름아마이드(DMF) 및 디메틸아세트아마이드(DMAc)로 이루어진 군에서 선택되며 용해 파라미터를 고려하여 하나 이상의 용매가 사용된다.
또한, 다층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법에 있어서, 활성층 용액은 에탄올, 메탄올, 노말-프로필알콜 또는 이소-프로필알콜에서 선택되는 알코올류, 테트라하이드로퓨란(THF), 클로로포름을 포함하는 염소화 유기용매, 벤젠, 톨루엔, 아세토니트릴, 다이옥산, 디메틸포름아마이드(DMF) 및 디메틸아세트아마이드(DMAc)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용하여 제조된다.
본 발명의 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법에 있어서, 복합층 용액은 테트라하이드로퓨란(THF), 클로로포름을 포함하는 염소화 유기용매, 아세토니트릴, 다이옥산 및 디메틸포름아마이드(DMF), 디메틸아세트아마이드(DMAc), 에탄올, 메탄올, 노말-프로필알콜 또는 이소-프로필알콜에서 선택되는 알코올류, 클로로포름을 포함하는 염소화 유기용매, 벤젠, 톨루엔, 아세토니트릴 및 다이옥산으로 이루어진 군에서 선택되며 용해 파라미터를 고려하여 하나 이상이 사용된다.
본 발명의 다층코팅층 구조 및 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법에 있어서, 사용되는 생분해성 수지는 폴리락트산(Polylactic acid, PLA), 폴리하이드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoates, PHA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBAT) 폴리부틸렌숙시네이트-아디페이트(Polybutylenesuccinate-coadipate, PBSA), 폴리부틸렌숙시네이트-테레프탈레이트(polybutylene succinate adipate-co-terephthalate, PBSAT), 폴리부틸렌숙시네이트(polybutylene succinate, PBS), 폴리비닐알콜(Poly(vinyl alcohol, PVA), 폴리글리콜산(poly glycolic acid, PGA), 폴리락트산-글리콜산-공중합물(Poly lactic-co-glycolic Acid, PLGA) 및 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 변성 전분수지 및 열가소성 전분(thermoplastic starch, TPS)으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합형태가 사용되는 것이다.
본 발명은 상기 다층코팅층 구조 및 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법에 따라, 필라인 코로나바이러스(fCoV), 인플루엔자 A 바이러스(FluA), 조류 인플루엔자(AI) 바이러스 및 돼지 바이러스로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나에 항바이러스성이 구현된 항바이러스성 생분해 시트를 제공한다.
나아가, 본 발명은 상기의 항바이러스성 생분해 시트를 이용한 용도를 제공한다.
구체적으로, 본 발명은 항바이러스성 생분해 시트로 이루어진, 식품용기, 의약품용기, 산업용 포장용기, 산업용 박스 및 포장재로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 적용된 성형 가공품을 제공한다.
또한, 본 발명은 항바이러스성 생분해 시트로 성형 가공된, 도시락을 포함하는 식품용기, 식판 트레이, 의약품 용기, 산업용 용기, 공기청정기 부품, 특수용 운송박스 및 포장재로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나에 적용되는 개인용품 또는 일회용품의 성형 가공품을 제공한다.
나아가 본 발명은 항바이러스성 생분해 시트로 성형 가공된, 개인 보호 장비 (Personal Protective Equipment, PPE)에 적용되는 부품을 제공한다.
본 발명에 따르면, 생분해 기재시트의 적어도 일면에, 무기계 항바이러스제가 함유된 분산액을 도포하여 무기계 항바이러스 활성층을 형성하는 제조방법을 통해, 상기 생분해 시트의 적어도 일면에, 무기계 항바이러스제 단독 또는 응집된 입자가 100 내지 900㎚의 입자크기로 분산되도록 하여 무기계 항바이러스제의 인체피부로의 침투를 방지함과 동시에 상기 무기계 항바이러스제가 바이러스와 접촉에 의해 바이러스의 단백질 껍질을 파괴하여, 인체유입 전에 바이러스를 불활성화시키거나, 또는 감염되더라도 RNA가 복제하는 것을 저해함으로써 우수한 항바이러스성을 가지는 생분해성 시트를 제공할 수 있다.
즉, 일단 인체를 감염시켰다 하더라도 RNA 형태의 바이러스의 경우, 무기계 항바이러스제의 나노입자가 RNA에 흡착되어 그 복제를 방해함으로써, 항바이러스성능을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 항바이러스성 생분해 시트는 폴리락트산계 중합체로 이루어진 생분해성 고분자 수지; 생분해성 수지 및 석유화학 수지로 이루어진 복합분해성 고분자 수지; 펄프; 또는 버게스;에서 선택된 원료를 사용하고, 최종제품의 용도에 따라 다양한 성형 가공품을 제공할 수 있고, 특히, 항바이러스성 생분해 시트로 성형 가공된 개인용품 또는 일회용품의 성형 가공품을 제공하거나, 개인 보호 장비(Personal Protective Equipment, PPE)에 적용되는 부품을 제공함으로써, 사스(SARS), 조류 독감, 집단 식중독, 코로나바이러스(COVID-19) 감염증 등의 각종 바이러스에 의한 시장의 요구를 충족시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 다층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법에 따라 제조된 무기계 항바이러스제 1종이 함유된 시트의 단면 모식도이고,
도 2는 본 발명의 다층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법에 따라 제조된 무기계 항바이러스제 2종이 함유된 시트의 단면 모식도이고,
도 3은 본 발명의 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법에 따라 제조된 무기계 항바이러스제 1종이 함유된 시트의 단면 모식도이고,
도 4는 본 발명의 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법에 따라 제조된 무기계 항바이러스제 2종이 함유된 시트의 단면 모식도이고,
도 5는 본 발명의 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 다른 실시형태의 단면 모식도이고,
도 6은 본 발명의 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 또 다른 실시형태의 단면 모식도이고,
도 7은 본 발명의 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 표면 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명은 다층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법으로서, 폴리락트산계 중합체로 이루어진 생분해성 고분자 수지; 생분해성 수지 및 석유화학 수지로 이루어진 복합분해성 고분자 수지; 펄프; 또는 버게스;로 제조된 생분해 기재시트(10)의 적어도 일면에,
상기 생분해 기재시트의 원료와 혼화성있는 분산제를 포함한 하도층 용액을 도포하여 하도층(Primer층)(20)을 형성하고,
상기 하도층 상에 무기계 항바이러스제가 함유된 분산액인 활성층 용액을 도포하여 무기계 항바이러스 활성층(30)을 형성하는 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 명세서 전문에서 "생분해 시트"라 함은 폴리락트산계 중합체로 이루어진 생분해성 고분자 수지; 또는 생분해성 수지 및 석유화학 수지로 이루어진 복합분해성 고분자 수지; 펄프; 또는 버게스;에서 선택된 원료를 사용하여, 티다이, 블로운 및 압출로 형성된 단층, 다층, 비발포 및 발포 구조를 포함하여, 두께 10 mil(0.254 ㎜) 기준으로 상기 두께 이상일 때 시트 또는 상기 두께 미만일 때 필름으로 정의되는 구조를 포함하여 시트로 통칭한다.
도 1은 본 발명의 다층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트 제조방법에 있어서, 무기계 항바이러스제 1종(31)이 함유된 것이고, 도 2는 무기계 항바이러스제 2종(31, 32)이 함유된 다층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트 단면 모식도로 나타낸 것이다.
따라서, 본 발명의 다층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법은 생분해 시트의 적어도 일면을 대상으로 함에 있어서, 도 1 및 도 2에서 생분해 기재시트(10)가 비발포 구조이나, 이에 한정되지 않고, 단층, 다층, 발포 구조를 포함할 것이다.
이하, 본 발명의 다층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조단계별 특징을 상세히 설명한다.
(1) 생분해성 원료를 이용한 생분해 시트(10) 제조단계
폴리락트산계 중합체로 이루어진 생분해성 고분자 수지는 결정성 폴리락트산 단독 또는 상기 결정성 폴리락트산에 비결정성 폴리락트산을 조합하는 형태도 가능하다. 이때, 폴리락트산 수지의 내충격성 및 몰드 내 성형 안정성뿐만 아니라, 성형품의 내열 안정성을 구현하고자, 상기 결정성 폴리락트산과 비결정성 폴리락트산의 혼합비율을 조절하여 달성할 수 있다.
또 다른 생분해성 원료로서, 강도 및 생산성을 고려하여 바이오 베이스 플라스틱(Bio-based plastics) 요건을 충족하는 범위 내로 상기 폴리락트산을 포함하는 생분해성 수지에 석유화학 수지를 혼합한 복합분해성 고분자 수지 및 변성 전분수지 또는 열가소성 전분(TPS, thermoplastic starch)을 최적화한 폴리락트산계 중합체 조성물을 사용할 수 있다.바람직하게는 생분해성 수지 60 내지 99중량% 및 석유화학 수지 1 내지 40중량%로 이루어진 것이다. 이때, 상기 생분해성 수지는 폴리 L-락트산(이하, “PLLA"라 한다)과 폴리 D-락트산(이하,“PDLA"라 한다)을 포함하되, 공지된 생분해성 수지를 더 포함할 수 있다. 바람직한 생분해성 수지로는 폴리하이드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoates, PHA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBAT) 폴리부틸렌숙시네이트-아디페이트(Polybutylenesuccinate-coadipate, PBSA), 폴리부틸렌숙시네이트-테레프탈레이트(polybutylene succinate adipate-co-terephthalate, PBSAT), 폴리부틸렌숙시네이트(polybutylene succinate, PBS), 폴리비닐알콜(Poly(vinyl alcohol, PVA), 폴리글리콜산(poly glycolic acid, PGA), 폴리락트산-글리콜산-공중합물(Poly lactic-co-glycolic Acid, PLGA) 및 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 변성 전분수지 및 열가소성 전분(thermoplastic starch, TPS)으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합형태가 더 포함될 수 있다.
또한, 석유화학 수지로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리아크릴, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리비닐알콜 또는 폴리염화비닐의 열가소성 수지 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하나, 상기 제시된 고분자 수지 외에도 고분자 수지라면 특별히 사용에 제한을 두지 않는다. 이때, 석유화학 수지는 1 내지 40중량%로 함유되는데, 이때, 1중량% 미만이면, 생분해성 고분자 수지의 함량이 높아져 분해성은 향상되나 내열성 향상이 미흡하고, 석유화학 수지 혼합으로 기대하는 복합물성의 향상 효과가 개선되지만, 반면에, 석유화학 수지의 함량이 40중량%를 초과하면, PLA의 특징인 낮은 이산화탄소 풋프린트(footprint)를 저해하는 문제가 있다.상기의 복합분해성 고분자 수지 조성물은 생분해성 수지 단독으로 이루어진 경우에 비하여 생분해기간을 단축 또는 경우에 따라서는 견뢰도를 향상시켜 사용수명을 연장할 수 있다.
이외, 펄프 또는 버게스의 원료를 사용할 수 있는데, 상기 버게스는 사탕수수 찌꺼기, 파인애플 껍질 등 식물원료를 건조시킨 소재이다.
이상의 생분해성 원료를 이용하여 시트를 제조할 경우 충전제, 활제, 안정제 등을 포함하여 제조하는 것은 당연히 이해될 것이며, 특히 압출발포시트를 제조할 경우에는 사슬연장제, 발포 핵제 및 발포제를 함유하여 제조할 수 있다.
이때, 사슬연장제(chain extender)는 본 발명에서 사용되는 폴리락트산의 경우, 수분건조가 잘 되어도 분자량이 낮으면, 강도가 부족하여 잘 부서지는 문제로 후공정 진행이 어려우므로, 상기 폴리락트산의 분자량 증대를 위한 목적으로 사용된다.
사슬연장제의 바람직한 일례로는 비스페놀A 디글리시딜에테르, 테레프탈산디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판디글리시딜에테르 및 1,6-헥산디올디글리시딜에테르로 이루어진 군에서 선택되는 에폭시계 화합물; 또는 헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트, 자이릴렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트 및 트리이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택되는 이소시아네이트계 화합물; 또는 아크릴계 화합물; 또는 라우로일 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 아조-비스-이소부틸로 니트릴, 삼중 부틸 하이드로퍼옥사이드, 디큐밀 퍼옥사이드, 디-삼중부틸퍼옥사이드, 2,5 디메틸-2,5 디(티부틸퍼옥시)헥산(2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butyl peroxy)hexane), 1,3-비스(티-부틸퍼옥시-이소프로필)벤젠(1,3-Bis(t-buthyl peroxy-isoproplybenzene)을 포함하는 퍼옥사이드계 화합물에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것이다. 이때, 사슬연장제는 상기 폴리락트산 100 중량부에 대하여, 0.05 내지 4 중량부, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2 중량부를 사용할 경우, 내열성 개선효과가 뚜렷하다. 사슬연장제의 함량이 0.05 중량부 미만이면, 분자량 증대효과가 미흡하여, 시트상으로 제조하기가 용이하지 않으며, 4 중량부를 초과하면, 결정성 및 내열성은 향상되나, 과도한 분자량의 증가 및 가교로 인하여 압출기가 막힐 우려가 있으므로 공정상의 문제를 초래한다.본 발명의 압출발포시트의 제조에서, 사용되는 발포핵제는 공지물질에서 선택될 수 있으며, 그의 일례로서, 탈크, 실리카 등의 무기계의 발포핵제 또는 스테아린산 칼슘 등의 유기계의 발포핵제를 사용할 수 있으며, 특히 상기 발포핵제는 마스터배치 형태로서 첨가될 수 있다. 마스터배치 제조 시에는 분산제, 안정제, 산화방지제, 자외선안정제, 활제 등을 더 첨가하여 발포핵제의 분산성을 조절하는 한편 가공성을 향상시킬 수도 있다. 또한, 마스터배치 제조시에 분산제를 함께 첨가하는 대신에 별도로 분산제를 더 첨가할 수도 있다. 이때 분산제로는 스테아린산 아미드 등을 사용할 수 있다.
상기 발포핵제는 폴리락트산계 중합체 조성물 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 4 중량부를 함유하는 것이 바람직하며, 이때, 0.01 중량부 미만으로 함유량이 지나치게 적은 경우에는, 폴리락트산계 수지 입자를 충분히 발포시킬 수 없고, 4 중량부를 초과하면 더 이상의 발포핵제의 기능을 기대할 수 없으며, 얻어진 발포 입자의 몰드 내 성형시의 팽창성이나 융착성이 불충분해질 우려가 있다.
또한, 제1압출기 상에서는 상기한 폴리락트산계 수지 입자 및 발포핵제와 함께 발포제를 압입하는데, 그 발포제의 함유량은 1 내지 30 중량부, 바람직하게는 3 내지 20 중량부이다. 이때, 발포제로서는 프로판, 이소부탄, n-부탄 및 시클로부탄으로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 그 혼합물; 이소펜탄, n-펜탄 및 시클로펜탄으로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 그 혼합물; 이소헥산, n-헥산, 시클로헥산, 트리클로로플루오로메탄, 디클로로디플루오로메탄, 클로로플루오로메탄, 트리플루오로메탄, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄, 1-클로로-1,1-디플루오로에탄, 1,1-디플루오로에탄, 1-클로로-1,2,2,2-테트라플루오로에탄, 질소, 이산화탄소, 아르곤, 공기 등의 물리 발포제를 들 수 있는데, 그 중에서도 오존층의 파괴가 없고 또 저렴한 물리 발포제가 바람직하고, 구체적으로는, 질소, 공기, 이산화탄소가 바람직하다. 또한, 발포제의 사용량에 대하여, 보다 작은 외관밀도의 발포입자가 얻어진다는 점에서 이산화탄소가 바람직하다. 또한, 이산화탄소와 이소부탄과 같이, 2 종 이상의 발포제를 조합하여 사용할 수도 있다.
(2) 하도층(Primer층)(20) 형성단계
본 발명의 생분해 시트의 적어도 일면에, 하도층을 형성하는 단계는 생분해 시트의 원료와 혼화성있는 분산제를 포함한 하도층 용액을 도포하여 형성하는 것으로, 분산제가 함유된 액상으로 적용하는 것이 바람직하다.
이때, 분산제는 통상 식품첨가제로 공지된 인체안정성 물질에서 선택되며 생분해성 원료, 특히 PLA와 혼화성이 있는 성분에서 채용된다. 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜(PEG), 구연산(citric acid), 젖산(lactic acid) 및 폴리락트산(PLA)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용한다.
상기 폴리락트산(PLA)은 하도층 용액에 분산매체 또는 비히클로서 함유될 수 있다.
상기 젖산(lactic acid, HO-CH(CH3)-COOH)은 상온에서 액상이므로 생분해 시트(10)의 적어도 일면에 그대로 적용할 수 있다.
또한, 고상의 구연산(citric acid)에 적절한 용제를 사용하여 제조된 분산 조성물 용액을 도포하여 하도층(20)을 형성할 수 있다.
상기 분산제가 PLA와 혼화성이 있는 성분에서 채용되므로, 상기 분산제를 용해시킬 수 있는 동시에 휘발성이 우수한 용제군에서 택일하여 사용한다.
바람직하게는 하도층 용액에는 테트라하이드로퓨란(THF), 클로로포름을 포함하는 염소화 유기용매, 아세토니트릴, 다이옥산 및 디메틸포름아마이드(DMF) 및 디메틸아세트아마이드(DMAc)로 이루어진 군에서 선택되며 용해 파라미터를 고려하여 하나 이상의 용제가 사용된다. 본 발명의 실시예에서는 1,4-다이옥산 및 클로로포름을 사용하여 설명하고 있으나 이에 한정되지는 아니할 것이다.
(3) 무기계 항바이러스 활성층(30) 형성단계
하도층(20)상에, 무기계 항바이러스제가 함유된 분산액인 활성층 용액을 도포하여 무기계 항바이러스 활성층(30)을 형성하는 것으로, 하도층(20) 액상이 일부 휘발된 표면에, 무기계 항바이러스 활성층(30)이 연속적으로 형성되므로 표면에 입자 부착력 또는 결합력이 향상된다.
본 발명에서 사용되는 무기계 항바이러스제는 은나노입자복합체 또는 은이온함유나노복합체, 구리1가 화합물 및 산화아연 나노입자로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 2종이상의 혼합형태를 사용하는 것이다.
상기에서 은나노입자는 곰팡이균(fungal) 및 박테리아 감염에 효과적인 활성이 알려져 있다. 그 일례로 오이와 호박에 발생하는 흰가루병에 은나노 액상을 사용할 경우 90%의 방제효과가 있으며, 은나노입자는 그램 음성 박테리아에서 자연적으로 항균활성을 나타내는데, 이때 1 내지 100㎚ 입자크기이다. 또한 특정 크기의 은나노입자는 HIV-1과 같은 바이러스와 특별한 상호작용을 보고되고 있다.
그러나 입자크기에 따라 활성을 나타내는 연구와 더불어 은나노입자의 5 내지 50㎚의 매우 작은 입자크기로 인해, 피부침투의 문제 및 독성 유발의 문제점이 지적되면서 은나노입자의 인체 유해성이 꾸준히 대두되고 있다.
따라서, 본 발명에서는 은나노입자 또는 은이온함유 나노입자가 미세한 기공을 가진 3차원의 골격구조의 담지체에 담지된 복합체 형태를 사용한다. 바람직한 일례로, 상기 은나노입자 또는 은이온함유 나노입자를 실리카(SiO2), 알루미나, 제올라이트, 세리사이트 또는 벤토나이트를 포함하는 광물, 탈크, 셀룰로오스 유도체, 파라핀 및 왁스로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나에 흡착 또는 결합된 복합체 형태이며, 은나노입자 또는 은이온함유 나노입자를 담지할 수 있다면 공지의 담지체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 은나노입자복합체 또는 은이온함유나노복합체로서 실시예에서는 은이온과 아연이온이 결합된 실리카 입자를 사용하여 설명하고 있으나, 이에 한정되지 아니할 것이다.
본 발명에서 사용되는 다른 무기계 항바이러스제로서, 항바이러스성 구현에 CuO 등 구리화합물이 효과적이나, 바람직하게는 구리1가 화합물, 즉 CuI, CuCl, Cu2S, Cu2O 등이 효과적이다.
본 발명의 실시예에서는 구리1가 화합물로서 CuI를 사용하고 있으나, 구리1가 양이온과 이온결합 가능한 음이온과 결합된 이온화합물이라면 특별히 한정되지 아니할 것이다.
또 다른 무기계 항바이러스제로는 산화아연 나노입자는 항균력이 강하고 안정성이 높아 인체 무해한 금속입자이다.
본 발명은 이상의 무기계 항바이러스제가 함유된 분산액을 이용하여, 무기계 항바이러스 활성층(30) 형성단계에서 입자 부착력을 적절하게 설정하기 위하여서는 채택되는 용제의 비점 및 용해파라미터 등을 적절하게 검토하고 계산하여 적용한다. 바람직하게는 활성층 용액에 사용되는 분산용매는 무기계 항바이러스제 및 분산제를 용해시킬 수 있는 동시에 휘발성이 우수한 용매군에서 택일하여 사용할 수 있다.
바람직하게는 에탄올, 메탄올, 노말-프로필알콜 또는 이소-프로필알콜에서 선택되는 알코올류, 테트라하이드로퓨란(THF), 클로로포름을 포함하는 염소화 유기용매, 벤젠, 톨루엔, 아세토니트릴, 다이옥산, 디메틸포름아마이드(DMF) 및 디메틸아세트아마이드(DMAc)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용한다.
이상의 다층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법은 PLA 성분간의 혼화성 및 휘발성있는 적절한 분산용매를 채용함에 따라, 하도층 형성시 도포 후 일부 용매가 휘발되고 건조되는 과정에서 하도층이 일정한 점성을 가지는 표면으로 경화되고, 이후 무기계 항바이러스 활성층을 형성함으로써, 입자의 표면 부착력이 우수하고, 부착된 무기계 항바이러스제에 따라 항바이러스성능이 구현된다.
또한, 본 발명은 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 폴리락트산계 중합체로 이루어진 생분해성 고분자 수지; 생분해성 수지 및 석유화학 수지로 이루어진 복합분해성 고분자 수지; 펄프; 또는 버게스;로 제조된 생분해 기재시트(10)의 적어도 일면에, 무기계 항바이러스제 및 분산제에서 선택된 단독 또는 혼합형태를 포함한 복합층 용액을 도포하여 무기계 항바이러스 복합층(40)을 형성하는, 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법을 제공한다.
단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법에서 사용되는 무기계 항바이러스제, 분산제 성분은 다층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법에서 설명한 바와 동일하다.
본 발명의 무기계 항바이러스 활성층(30)의 형성방법은 복합층 용액을 이용한 코팅방식 또는 미스트 노즐을 이용한 스프레이방식이 사용될 수 있으며, 상기에서 코팅방식은 메이어바, 그라비어바를 사용할 수 있으며 공지방법에서 채용될 수 있다. 일면에 액상을 도포하는 공지의 방법이라면 적용 가능할 것이다.
따라서, 상기 코팅방식은 다층코팅층 구조에서 하도층 상에 도입하거나 단층코팅층 구조에서는 생분해 시트의 표면에 직접 적용할 수 있다.
또한, 스프레이방식은 생분해성 원료로 제조된 생분해 기재시트에 미스트 노즐을 이용한 무기계 항바이러스 활성층(30)이 형성된 것으로, 상기 스프레이방식 또한 다층코팅층 구조 및 생분해 시트에 직접 적용하는 단층코팅층 구조에 적용되어 항바이러스성 생분해 시트 제조가 완성될 수 있다.
이때, 무기계 항바이러스제가 0.01 내지 5g/㎡로 분산되도록 한 것이 바람직하며, 0.01g/㎡ 이하로 분산되면 무기계 항바이러스제 사이의 간격이 바이러스 크기에 비하여 넓어져 항바이러스성능 발현에 미흡하게 되며, 5g/㎡를 초과하여 분산하면 경제성이 현저히 감소한다.
상기 최적의 분산조건을 충족하기 위하여, 생분해성 시트의 일면에 무기계 항바이러스제 함유 분산액을 미스트 노즐을 이용하여 스프레이할 때, 미스트 노즐이 좌우로 이동하거나, 생분해성 시트의 일면의 일정 구획 상부에 미스트 노즐이 고정되어 바로 분사하는 방법도 채용될 수 있으며, 이외에도 제조된 생분해성 시트가 컨베이어 벨트로 이동하고 일측에서 분사하는 방법도 채용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 단층코팅층(40) 구조의 항바이러스성 생분해 발포시트의 제조방법에 따라 제조된 무기계 항바이러스제 1종이 함유된 발포시트의 단면 모식도이고, 도 4는 본 발명의 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법에 따라 제조된 무기계 항바이러스제 2종이 함유된 시트의 단면 모식도이다.
상기 도 3 및 도 4에서는 생분해성 시트로 압출발포시트(11)로 예시하였으나, 이에 한정되지는 아니할 것이다.
도 5는 본 발명의 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 다른 실시형태의 단면 모식도이고, 도 6은 본 발명의 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 또 다른 실시형태의 단면 모식도이다.
구체적으로, 도 5 및 도 6의 항바이러스성 생분해 시트에 있어서, 생분해성 기재시트(10, 11) 상에 생분해성 비발포 시트(50)가 라미네이션 코팅된 다층시트 구조에, 무기계 항바이러스 복합층(40)이 형성된 구조이며, 항바이러스성 생분해 시트에 강도를 제공하며, 사용 용도에 따라 두께 및 강도 규격이 변경될 수 있다.
상기 생분해성 기재시트는 비발포 기재시트(10) 또는 발포 기재시트(11)로 변경될 수 있으며, 특히, 도 6에 도시된, 발포 기재시트(11)상에 생분해성 비발포 시트(50)가 라미네이션 코팅된 다층시트에 무기계 항바이러스 복합층(40)이 형성됨에 따라, 강도뿐만 아니라 가스 배리어성을 제공할 수 있으며, 발포 기재시트(11)의 발포셀 내부에 바이러스 침투를 근본적으로 방지할 수 있다.
이때, 생분해성 비발포 시트(50)는 50 내지 500㎛ 두께를 가지는 것이 바람직하며, 상기 생분해성 비발포 시트(50)의 두께가 50㎛ 미만이면, 압출 라미네이션 코팅공정에서 두께가 불균일하게 되는 문제가 있고, 500㎛를 초과하면 발포층의 셀 구조가 불안정하게 변화되어 바람직하지 않다.
또한, 생분해성 비발포 시트(50)는 폴리락트산계 중합체로 이루어진 생분해성 고분자 수지; 생분해성 수지 및 석유화학 수지로 이루어진 복합분해성 고분자 수지; 펄프; 또는 버게스;에서 선택되며, 상기 생분해성 수지는 폴리락트산(Polylactic acid, PLA), 폴리하이드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoates, PHA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBAT) 폴리부틸렌숙시네이트-아디페이트(Polybutylenesuccinate-coadipate, PBSA), 폴리부틸렌숙시네이트-테레프탈레이트(polybutylene succinate adipate-co-terephthalate, PBSAT), 폴리부틸렌숙시네이트(polybutylene succinate, PBS), 폴리비닐알콜(Poly(vinyl alcohol, PVA), 폴리글리콜산(poly glycolic acid, PGA), 폴리락트산-글리콜산-공중합물(Poly lactic-co-glycolic Acid, PLGA) 및 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 변성 전분수지 및 열가소성 전분(thermoplastic starch, TPS)으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합형태가 사용된다.
도 7은 본 발명의 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 표면 사진으로서, 시트에 무기계 항바이러스제 단독 또는 응집된 입자가 100 내지 900㎚의 입자크기로 분산된 결과를 확인할 수 있다. 따라서, 무기계 항바이러스제의 인체피부로의 침투를 방지하면서 우수한 항바이러스성을 구현한 생분해성 시트를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시형태에서 생분해 시트는 생분해 기재시트(10)의 두께가 20 내지 500㎛이고, 생분해 발포시트(11)의 경우는 두께가 0.5 내지 4mm이며, 다층코팅층 구조의 제조방법에 따라 제조된 항바이러스성 생분해 시트의 적어도 일면에 형성된 하도층(20)의 두께는 0.1 내지 20㎛이고, 무기계 항바이러스 활성층(30)의 두께는 0.1 내지 10㎛이므로, 입자 부착력 또는 결합력이 향상되면서 전체적으로 얇고 경량이면서 항바이러스성 생분해 시트로 제공된다.
특히, 본 발명의 단층코팅층 구조의 제조방법에 따라, 무기계 항바이러스제 및 분산제에서 선택된 단독 또는 혼합형태를 포함한 복합층 용액을 코팅방식 또는 스프레이방식으로 무기계 항바이러스 복합층(40)이 형성된 항바이러스성 생분해 시트는 다층코팅층 구조에서의 하도층(20)이 생략되어, 하도층 두께만큼 전체 시트 두께가 더욱 감소한 얇고 경량이면서, 생력화 공정을 채택한 항바이러스성 생분해 시트로 제공될 수 있다.
이상의 제조방법으로부터 제조된 다층코팅층 구조 및 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트는 필라인 코로나바이러스(fCoV), 인플루엔자 A 바이러스(FluA), 조류 인플루엔자(AI) 바이러스 및 돼지 바이러스로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나에 항바이러스성이 구현된다.
따라서, 본 발명은 상기 항바이러스성 생분해 시트로 성형 가공된, 식품용기, 의약품용기, 산업용 포장용기, 산업용 박스 및 포장재로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 적용된 항바이러스성을 가지는 성형 가공품을 제공한다.
또한, 상기 항바이러스성 생분해 시트로 성형 가공된, 도시락을 포함하는 식품용기, 식판 트레이, 의약품 용기, 산업용 용기, 공기청정기 부품, 특수용 운송박스 및 포장재로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나에 적용된 개인용품 또는 일회용품의 성형 가공품을 제공하는 것이다.
나아가, 본 발명은 항바이러스성 생분해 시트로 성형 가공된, 개인 보호 장비 Personal Protective Equipment, PPE)에 적용되는 부품을 제공한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예> 다층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조
50㎛ 두께의 생분해성 원료수지로 제조된 생분해 기재시트(10) 일면에, 하도층 용액을 메이어바로 코팅하여 건조 두께 5㎛의 하도층(20)을 형성하고, 활성층 용액을 도포하여 건조 두께 2㎛의 무기계 항바이러스 활성층(30)을 하기 표 1에 따라 제조하였다.
Figure pat00001
<실시예> 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트의 제조
생분해성 원료수지로 제조된 생분해 기재시트(10) 일면에, 무기계 항바이러스제 및 분산제가 함유된 무기계 항바이러스제 함유 조성물 용액인 복합층 용액을 메이어바로 코팅하여 무기계 항바이러스 항바이러스 복합층(40)을 하기 표 2에 따라 제조하였다.
Figure pat00002
<실험예 1> 입자 부착력 평가
상기 실시예에서 제조된 항바이러스성 생분해 시트의 연필경도 측정하여 입자 부착력을 평가하였다. 그 결과를 표 1 및 표 2에 표기하였다.
그 결과, 분산용매에 따라, 항바이러스성 생분해 시트상 입자의 부착력에 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 건조된 시트 표면의 연필경도 값이 HB이면, 입자의 부착성 및 접착력이 양호하고, 3B는 입자 부착력이 미흡하다고 평가되고, 5B는 손에 묻어날 정도이므로 입자 부착력이 불량으로 평가된다.
또한, 단층코팅층 구조의 항바이러스성 생분해 시트는 무기계 항바이러스제 및 분산제가 함유된 무기계 항바이러스제 함유 조성물 용액(복합층 용액) 1회 도포 공정만으로 최종 항바이러스성 생분해 시트의 입자 부착력을 향상시킴을 확인하였다.
<실험예 2> 시트의 모폴러지(morphology) 평가
상기 실시예 15 및 28에서 미스트 노즐을 이용한 스프레이 방식에 의해 제조된 항바이러스성 생분해 PLA 시트에 대하여 전자현미경(Bruker사, Quantax)을 이용하여 시트 표면을 촬영하였다.
그 결과, 도 7에서 실시예 15는 CuI는 300∼500nm 입자크기로 관찰되었다. 또한, 실시예 28에서 제조된 항바이러스성 생분해 시트에는 AgNP 응집 입자가 200∼300nm 크기로 관찰되었다.
이상의 결과로부터 본 발명의 항바이러스성 생분해 시트는 무기계 항바이러스제 단독 또는 응집된 입자크기가 100 내지 900㎚의 입자크기로 분산됨을 확인하였다.
<실험예 3> 항바이러스성능 평가
상기 실시예에서 제조된 항바이러스성 생분해 PLA 시트를 직경 1㎝ 원형으로 자른 그 표면에, 5㎕ 인플루엔자 A 바이러스(FluA), (Human, H3N2) 용액을 반복해서 첨가하고 세포주는 MDCK 셀을 이용하고 상온(23℃)에서 30분의 반응시간에 대하여, CPE/MTT 에세이법으로 바이러스 적정하여 항바이러스성능을 평가하였다.
또한, 항바이러스성 생분해 시트(1㎝×1㎝) 표면에 5㎕ 필라인 코로나바이러스(fCoV) 용액을 반복해서 적가하고 세포주는 CRFK 셀을 이용하고 상온(23℃)에서 30분의 반응시간에 대하여, CPE/MTT 에세이법으로 바이러스 적정하여 항바이러스성능을 평가하였다[정부출연연구원]. 그 결과를 표 3에 기재하였다.
Figure pat00003
상기 표 3의 결과로부터, 본 발명의 항바이러스성 생분해 시트는 무기계 항바이러스제 단독 또는 응집된 입자크기가 100 내지 900㎚의 입자크기로 분산되었으며, 인플루엔자 A 바이러스(FluA) 및 필라인 코로나바이러스(fCoV)에 대하여, 바이러스 접촉 30분 이내에 최고 99.999%의 바이러스 감소율을 보였다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10: 생분해성 원료로 제조된 생분해 비발포 기재시트
11: 생분해성 원료로 제조된 생분해 발포 기재시트
20: 하도층(Primer층)
30: 다층코팅층 구조 생분해 시트의 무기계 항바이러스 활성층
40: 단층코팅층 구조 생분해 시트의 무기계 항바이러스 복합층
31, 32, 41, 42: 무기계 항바이러스제
50: 생분해성 비발포 시트

Claims (15)

  1. 폴리락트산계 중합체로 이루어진 생분해성 고분자 수지; 생분해성 수지 및 석유화학 수지로 이루어진 복합분해성 고분자 수지; 펄프; 또는 버게스;로 제조된 생분해 기재시트의 적어도 일면에,
    상기 생분해 기재시트의 원료와 혼화성있는 분산제를 포함한 하도층 용액을 도포하여 하도층을 형성하고,
    상기 하도층 상에 무기계 항바이러스제가 함유된 분산액인 활성층 용액을 도포하여 무기계 항바이러스 활성층을 형성하는, 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법.
  2. 폴리락트산계 중합체로 이루어진 생분해성 고분자 수지; 생분해성 수지 및 석유화학 수지로 이루어진 복합분해성 고분자 수지; 펄프; 또는 버게스;로 제조된 생분해 기재시트의 적어도 일면에,
    무기계 항바이러스제 및 분산제에서 선택된 단독 또는 혼합형태를 포함한 복합층 용액을 도포하여 무기계 항바이러스 복합층을 형성하는, 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기계 항바이러스 활성층이 무기계 항바이러스제 단독 또는 응집된 입자가 100 내지 900㎚의 입자크기로 분산된 것을 특징으로 하는 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기계 항바이러스제가 은나노입자복합체, 은이온함유나노복합체, 구리1가 화합물 및 산화아연 나노입자로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 2종이상의 혼합형태인 것을 특징으로 하는 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 은나노입자복합체 또는 은이온함유나노복합체가 실리카(SiO2), 알루미나, 제올라이트, 세리사이트 또는 벤토나이트를 포함하는 광물, 탈크, 셀룰로오스 유도체, 파라핀 및 왁스로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나에 은나노입자 또는 은이온함유 나노입자가 흡착 또는 결합된 것을 특징으로 하는 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분산제가 폴리에틸렌글리콜(PEG), 구연산, 젖산 및 폴리락트산(PLA)으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하도층 용액이 테트라하이드로퓨란(THF), 클로로포름을 포함하는 염소화 유기용매, 아세토니트릴, 다이옥산 및 디메틸포름아마이드(DMF) 및 디메틸아세트아마이드(DMAc)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나에 분산된 것을 특징으로 하는 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 활성층 용액이 에탄올, 메탄올, 노말-프로필알콜 또는 이소-프로필알콜에서 선택되는 알코올류, 테트라하이드로퓨란(THF), 클로로포름을 포함하는 염소화 유기용매, 벤젠, 톨루엔, 아세토니트릴, 다이옥산, 디메틸포름아마이드(DMF) 및 디메틸아세트아마이드(DMAc)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나에 분산된 것을 특징으로 하는 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법.
  9. 제2항에 있어서, 상기 복합층 용액이 테트라하이드로퓨란(THF), 클로로포름을 포함하는 염소화 유기용매, 아세토니트릴, 다이옥산 및 디메틸포름아마이드(DMF), 디메틸아세트아마이드(DMAc), 에탄올, 메탄올, 노말-프로필알콜 또는 이소-프로필알콜에서 선택되는 알코올류, 클로로포름을 포함하는 염소화 유기용매, 벤젠, 톨루엔, 아세토니트릴 및 다이옥산으로 이루어진 군에서 선택되며 하나 이상에 분산된 것을 특징으로 하는 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 생분해성 수지가 폴리락트산(Polylactic acid, PLA), 폴리하이드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoates, PHA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBAT) 폴리부틸렌숙시네이트-아디페이트(Polybutylenesuccinate-coadipate, PBSA), 폴리부틸렌숙시네이트-테레프탈레이트(polybutylene succinate adipate-co-terephthalate, PBSAT), 폴리부틸렌숙시네이트(polybutylene succinate, PBS), 폴리비닐알콜(Poly(vinyl alcohol, PVA), 폴리글리콜산(poly glycolic acid, PGA), 폴리락트산-글리콜산-공중합물(Poly lactic-co-glycolic Acid, PLGA) 및 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 변성 전분수지 및 열가소성 전분(thermoplastic starch, TPS)으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합형태인 것을 특징으로 하는 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기계 항바이러스 활성층이 코팅방식 또는 미스트 노즐을 이용한 스프레이방식으로 형성되되,
    무기계 항바이러스제가 0.01 내지 5g/㎡로 분산되도록 한 것을 특징으로 하는 항바이러스성 생분해 시트의 제조방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 제조방법으로부터 제조된, 필라인 코로나바이러스(fCoV), 인플루엔자 A 바이러스(FluA), 조류 인플루엔자(AI) 바이러스 및 돼지 바이러스로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나에 항바이러스성이 구현된 항바이러스성 생분해 시트.
  13. 제12항의 항바이러스성 생분해 시트로 성형 가공된, 식품용기, 의약품용기, 산업용 포장용기, 산업용 박스 및 포장재로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 적용된 항바이러스성을 가지는 성형 가공품.
  14. 제13항에 있어서, 상기 항바이러스성 생분해 시트로 성형 가공된, 도시락을 포함하는 식품용기, 식판 트레이, 의약품 용기, 산업용 용기, 공기청정기 부품, 특수용 운송박스 및 포장재로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나에 적용된 개인용품 또는 일회용품의 성형 가공품.
  15. 제12항의 항바이러스성 생분해 시트로 성형 가공된, 개인 보호 장비(Personal Protective Equipment, PPE)에 적용되는 부품.
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