KR20220022832A - 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 구리 화합물의 표면에 수산화알루미늄이 섬(island) 형상으로 결합된 형태를 갖는, 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상기 항균 복합 소재는 균이나 바이러스에 대하여 5분 이내의 빠른 시간 동안 신속하게 즉시 살균 성능을 나타낼 뿐만 아니라 이러한 살균 성능이 장시간 유지되어 항균이 필요한 다양한 영역에 활용되어 효과적인 항균 및 항바이러스 기능을 제공할 수 있다.

Description

즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재 및 이의 제조방법{Antimicrobial composite material with immediate sterilization characteristics and manufacturing method thereof}
본 발명은 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구리화합물과 수산화알루미늄의 복합체인 항균 복합 소재에 관한 것이다. 본 발명의 항균 복합 소재는 균이나 바이러스에 대하여 즉시 살균 성능을 나타낼 뿐만 아니라 이러한 살균 성능이 장시간 유지되어 항균이 필요한 다양한 영역에 활용되어 효과적인 항균 및 항바이러스 기능을 제공할 수 있다.
항균제나 항바이러스제는 균이나 바이러스의 번식을 억제, 방지하는 항균 기능을 갖고, 최종적으로 사멸에 이르도록 하는 살균 기능을 갖는 물질이다.
이러한 항균제나 항바이러스제는 이미 완성된 제품의 표면에 코팅되어 사용되거나 제품을 만드는 과정에서 재료와 혼합되어 사용됨으로써 제품에 항균, 항바이러스 및 살균 효과를 부여한다.
항균제는 크게 유기 항균제와 무기 항균제로 구분된다.
유기 항균제는 항균 기능을 갖는 유기성 화합물 및 유기 금속을 포함하며, 살균보다는 항균에 가까운 작용을 하면서 항균 기능을 하는 표면이 노출되면 즉각적인 세균이나 바이러스의 번식을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 가격이 저렴하여 널리 사용되고 있다.
그러나, 유기 항균제는 내구성이 취약하고, 고온 환경에서 사용하기에 적합하지 않으며, 인체나 환경에 대한 유해성을 갖는 등의 문제가 존재한다.
무기 항균제의 경우에는 인체 및 환경에 대한 안전성이 높고, 내성균의 발생이 없으며, 유기 항균제에 비해 항균 지속 기간이 길어서 그 사용 범위가 점차 확대되고 있는 추세이다.
이러한 무기 항균제로 최근 구리가 각광받고 있는데, 구리는 전성과 연성을 갖고, 열과 전기 전도성이 뛰어난 금속으로 전기전자 분야를 포함하여, 건축재, 주방기구 및 장신구 등을 만드는데 널리 사용되고 있는 금속이다. 또한, 단백질과 결합하여 전자를 전달하거나 산화, 환원 작용 등에 중요한 역할을 수행하기 때문에 사람을 포함한 다양한 생명체에서 필수적인 원소이다.
이러한 구리는 항균 작용을 갖는 특징이 있어 이미 오랜 옛날부터 상처 소독이나 식수 저장 용기로 사용되는 등 실생활에 널리 활용되어 왔으며, 최근 코로나바이러스감염증-19(COVID-19)가 전세계적으로 장기 유행함에 따라 항균 작용을 갖는 구리의 활용도가 높아지고 있다.
구리는 순수하게 구리만 존재하는 경우에 살균 능력이 가장 뛰어나지만, 약 55~70%의 구리를 포함하는 합금의 경우에도 효과적이다. 특히, 구리는 일반적인 균류나 박테리아에 대한 살균 능력이 뛰어날 뿐만 아니라 메티실린내성 황색포도상구균(MRSA)과 같은 슈퍼박테리아에 대한 항박테리아 성능이 우수하여 이러한 결과들을 바탕으로 2008년 미국 환경보건국(EPA)은 약 300개의 구리 합금을 공중 보건에 유용한 항미생물 물질로 등록하였다.
이러한 구리의 항균 작용은 미량의 금속이온이 미생물의 대사 작용을 교란하여 죽임으로써 나타나는데, 이를 '미량동작용'이라고 한다. 미량동작용은 구리를 비롯하여 금, 은, 백금, 알루미늄, 수은, 니켈, 납, 코발트, 아연 등에서도 나타나지만, 이들 중에서 특히 살균 효과가 비교적 빠른 편이고, 인체에 무해한 구리와 은이 실생활에 널리 사용되고 있다.
기존의 구리, 은 등을 활용한 항균 소재들은 그 성능이 99.9% 발휘될 때(즉, 균 또는 바이러스가 99.9% 사멸되는 시점)까지 적어도 24시간이 필요하다. 따라서 균 또는 바이러스가 대부분 사멸할 때까지 생존하는 동안 계속해서 증식할 뿐만 아니라, 수많은 접촉을 통해 균 또는 바이러스가 다른 곳으로 끊임없이 전파될 가능성이 높다는 문제점이 존재하며, 실제 알려진 균 또는 바이러스의 잔류 기간은 물질이나 제품의 종류에 따라 수시간에서 수일까지 다양하게 분포한다.
예를 들어, 에어로졸 상태로는 최대 2시간 까지 잔류하고, 라텍스 장갑, 알루미늄 캔 등의 표면에서는 약 2~8시간 정도 잔류하며, 금속 손잡이, 유리창, 유리잔 및 세라믹 냄비 등에서는 최대 5일까지 잔류할 수 있다.
균 및 바이러스는 전파 속도가 빠르므로, 이들을 차단하기 위해서는 최대한 빨리 사멸시키는 것이 중요하나, 기존의 항균 소재는 적어도 24시간 이후에 항균 기능을 발휘하므로, 즉시 살균 성능을 갖는 항균 소재에 대한 개발이 필요하다.
등록특허 제10-1725799호(2017.04.05 등록)
본 발명에서는 균이나 바이러스에 대하여 즉시 살균 성능을 나타낼 뿐만 아니라 이러한 살균 성능이 장시간 유지되어 항균이 필요한 다양한 영역에 활용되어 효과적인 항균 및 항바이러스 기능을 제공할 수 있는 항균 복합 소재를 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 구리 화합물의 표면에 수산화알루미늄이 섬(island) 형상으로 결합된 형태를 갖는, 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재에 관한 것이다.
상기 수산화알루미늄은, 감마 상(γ-phase)의 제1 보헤마이트;와 수산화알루미늄이 탈수화 반응을 거쳐서 얻어지는 제2 보헤마이트;를 포함하는 고결정성 보헤마이트 복합 입자이고, 상기 제1 보헤마이트와 제2 보헤마이트는 수소결합으로 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 수산화알루미늄 조성물과 구리 화합물을 혼합하여 원료 혼합물을 제조하는 혼합 단계; 상기 원료 혼합물을 분무건조하여 항균 복합 소재를 형성하는 분무건조 단계; 및 상기 항균 복합 소재를 냉각하는 냉각 단계;를 포함하는 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재의 제조방법에 관한 것이다.
상기 항균 복합 소재는, 구리 화합물의 표면에 수산화알루미늄이 섬(island) 형상으로 결합된 형태를 가질 수 있다.
상기 원료 혼합물은, 수산화알루미늄 조성물과 구리 화합물이 1 : 0.7~1.2의 중량비로 혼합될 수 있다.
상기 수산화알루미늄 조성물은, 초순수에 수산화알루미늄이 5~15 중량%의 농도 범위로 혼합된 후, 밀링 과정을 거쳐 얻어질 수 있다.
상기 구리 화합물 입자의 평균 입도는 6~20㎛이고, 상기 수산화알루미늄의 평균 입도는 10~500㎚일 수 있다.
상기 수산화알루미늄은, 감마 상(γ-phase)의 제1 보헤마이트; 및 수산화알루미늄이 탈수화 반응을 거쳐서 얻어지는 제2 보헤마이트;를 포함하는 고결정성 보헤마이트 복합 입자이고, 상기 제1 보헤마이트와 제2 보헤마이트는 수소결합으로 결합될 수 있다.
상기 분무건조 단계는, 원료 혼합물을 180~220℃의 온도 범위에서 분무건조하는 단계일 수 있다.
상기 냉각 단계는, 분무건조 단계를 통해 얻어진 항균 복합 소재 입자를 90~120℃의 온도로 냉각하는 단계일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 상기 방법으로 제조된 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재에 관한 것이다.
본 발명의 항균 복합 소재는 균이나 바이러스에 대하여 즉시 살균 성능을 나타낼 뿐만 아니라 이러한 살균 성능이 장시간 유지되어 항균이 필요한 다양한 영역에 활용되어 효과적인 항균 및 항바이러스 기능을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 항균 복합 소재의 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 항균 복합 소재의 XRD 결과이다.
도 3A 및 도 3B는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 항균 복합 소재가 코팅된 면 섬유의 SEM 사진이다.
도 4A 및 도 4B는 실험예 2에 사용된 샘플의 SEM 사진이다.
도 5는 실험예 4의 실험 결과를 도시한 사진이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서 전체에서, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 "%"는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량)%, 고체/액체는 (중량/부피)%, 그리고 액체/액체는 (부피/부피)% 를 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
본 명세서 내에서 항균은 균이나 바이러스의 번식을 억제, 방지하는 기능을 의미하고, 살균은 항균 기능을 포함하면서, 동시에 균이나 바이러스를 사멸시키는 기능을 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예를 살펴본다. 그러나 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.
본 발명은 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재 및 이의 제조방법 에 관한 것으로, 본 발명에 따른 항균 복합 소재는, 항균 복합 소재와 접촉한 균이나 바이러스를 수분 내에, 예를 들어, 5~10분 정도의 짧은 시간 내에 사멸시킬 수 있어 즉각적이고 효과적인 항균 및 살균 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 기존의 항균제에 비해 이러한 살균 효과가 보다 장시간 유지되는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재는, 구리 화합물의 표면에 수산화알루미늄이 섬(island) 형상으로 결합된 형상을 갖는다. 구체적으로, 평균 입도 6~20㎛인 구리 화합물 입자 표면에 구리 화합물보다 작은 입도를 갖는 수산화알루미늄 입자가 섬(island) 형상으로 결합된 형상을 갖는다. 구리 화합물 표면에는 복수개의 수산화알루미늄 입자가 결합될 수 있으며, 수산화알루미늄 입자의 평균 입도는 10~500㎚일 수 있다.
상기 수산화알루미늄은, 감마 상(γ-phase)의 제1 보헤마이트;와 수산화알루미늄이 탈수화 반응을 거쳐서 얻어지는 제2 보헤마이트;를 포함하는 고결정성 보헤마이트 복합 입자이고, 상기 제1 보헤마이트와 제2 보헤마이트는 수소결합으로 결합된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재의 제조방법에 관한 것으로, 본 실시예를 통해 제조된 항균 복합 소재는 본 발명의 일 실시예에 따른 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재일 수 있다.
본 실시예에 따른 제조방법은, 수산화알루미늄 조성물과 구리 화합물을 혼합하여 원료 혼합물을 제조하는 혼합 단계; 상기 원료 혼합물을 분무건조하여 항균 복합 소재를 형성하는 분무건조 단계; 및 상기 항균 복합 소재를 냉각하는 냉각 단계;를 포함한다.
상기 항균 복합 소재는, 구리 화합물의 표면에 수산화알루미늄이 섬(island) 형상으로 결합된 형태를 갖는다.
먼저, 상기 혼합 단계는 수산화알루미늄 조성물 및 구리 화합물을 혼합하여 원료 혼합물을 제조하는 단계이다.
이 단계에서 수산화알루미늄 조성물과 구리 화합물은 1 : 0.7~1.2 중량부로 혼합될 수 있다. 여기서 수산화알루미늄 조성물은, 수산화알루미늄이 초순수에 5~15 중량%로 포함된 수용액이며, 수산화알루미늄 입자가 용매인 초순수 내부에 콜로이드 상태로 분산되어 있는 졸(sol) 형태를 갖는다.
본 발명에 따른 항균 복합 소재의 즉시 살균 효과 및 장시간 유지되는 살균 효과는, 수산화알루미늄 조성물과 구리 화합물이 상술한 중량 범위로 포함되어 나타나는 효과로, 상기 원료 혼합물에 수산화알루미늄 조성물과 구리 화합물이 상술한 중량 범위를 넘어가는 함량으로 포함되는 경우에는 수시간 후에 살균 효과가 발현되는 일반적인 살균 효과만 나타날 뿐, 수분내로 이루어지는 즉시 살균 효과가 나타나지 않을 뿐만 아니라, 살균 효과가 연장되는 효과를 얻을 수 없으므로, 상술한 중량 범위로 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 수산화알루미늄 조성물은, 초순수 85~95 중량% 및 수산화알루미늄 5~15 중량%를 포함할 수 있다.
수산화알루미늄 조성물 내에 포함되는 수산화알루미늄은 나노 사이즈를 갖는 분말상의 수산화알루미늄 입자로, 수산화알루미늄 입자의 나노화를 위해 상기 수산화알루미늄 조성물은 상기 중량 비율로 초순수와 수산화알루미늄을 혼합한 뒤 밀링 공정을 거쳐 얻어질 수 있다.
상기 밀링 공정은 초순수와 수산화알루미늄을 혼합하고, 1~5mm의 비드밀을 충진율 50~70 부피%로 분쇄 챔버에 투입하여 수행될 수 있으며, 회전속도 2000~4000RPM 및 유량 80~140 L/hr의 조건으로 밀링 공정이 수행될 수 있다.
이러한 조건으로 밀링 공정이 수행되는 경우, 수산화알루미늄 입자는 마이크로 사이즈에서 균일한 크기의 나노 사이즈로 분쇄되어 구리 화합물과의 결착력이 향상되므로, 항균 복합 소재의 살균 효과가 장기간 안정적으로 유지되는 효과를 얻을 수 있다.
이 단계에서 상기 수산화알루미늄 조성물과 구리 화합물은 상기 중량 비율로 혼합된 후 균일하게 교반될 수 있다. 교반은 상기 원료 혼합물을 100~500 RPM의 속도로 5~10시간 동안 수행될 수 있으며, 교반 속도가 과도하게 느리거나, 교반 시간이 부족한 경우에는 균일한 분산이 이루어지지 않고, 교반 속도가 과도하게 빠른 경우에는 기포가 발생하여 후속 단계인 분무건조 단계에서 구리 화합물과 수산화알루미늄의 복합체인 항균 복합 소재의 수득률이 저하되는 문제가 있으므로, 상술한 공정 조건으로 교반이 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 항균 복합 소재는 앞서 설명한 바와 같이 구리 화합물 입자 표면에 수산화알루미늄 입자가 섬(island) 형상으로 결합된 형태를 갖는다. 구체적으로, 평균 입도 6~20㎛인 구리 화합물 입자 표면에 구리 화합물보다 작은 입도를 갖는 수산화알루미늄 입자가 결합된 형태를 가지며, 구리 화합물 표면에 복수개의 수산화알루미늄 입자가 결합될 수 있다. 수산화알루미늄 입자의 평균 입도는 10~500㎚일 수 있다.
이와 같이 구리 화합물 입자 표면에 구리 화합물의 입자 크기보다 현저히 작은 크기의 수산화알루미늄 입자 복수개가 결합된 형태로 형성됨으로써 즉시 살균 효과가 나타날 수 있다.
구리 화합물 입자의 평균 입도가 상기 범위 미만으로 형성되는 경우에는 수산화알루미늄 입자 복수개와의 결합이 곤란해져 즉시 살균 효과를 갖는 복합 입자의 형성이 곤란하고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 구리 화합물의 비표면적이 감소하여 살균 효과가 떨어지거나, 항균 복합 소재가 적용되는 제품 종류에 따라 적용이 불가능한 경우도 발생할 수 있다.
또한, 수산화알루미늄 입자의 평균 입도가 상기 범위 미만인 경우에는 수산화알루미늄 입자의 영향력이 저하되어 항균 복합 소재의 즉시 살균 효과가 저하되고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 구리 화합물과의 결합이 곤란해져 복합 입자를 형성하지 않고 분무 건조를 통해 수산화알루미늄을 단독으로 포함하는 입자의 형성률이 증가하여 항균 복합 소재의 수득률이 저하된다.
따라서, 상술한 평균 입도 범위를 갖는 구리 화합물 및 수산화알루미늄을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 구리 화합물은 수산화구리, 황산구리, 염화구리 및 이들의 수화물 중 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 특히 수산화구리(Cu(OH)2)가 사용되는 것이 바람직한데, 수산화구리를 사용하는 경우 인체 및 환경 안전성이 뛰어나고, 수산화기(-OH)를 통한 수산화알루미늄과의 수소 결합이 보다 용이하게 이루어지기 때문이다.
상기 수산화알루미늄 입자는 일반적으로 사용되는 수산화알루미늄 입자일 수 있으나, 바람직하게는 보헤마이트 입자가 사용될 수 있다.
보헤마이트 입자가 사용되는 경우에는 γ-보헤마이트, α-보헤마이트, 유사 보헤마이트(Pseudo-Boehmite)와 같은 통상의 보헤마이트 입자가 사용될 수 있다. 이때, 더욱 바람직하게는, 감마(γ) 상을 갖는 1 보헤마이트와, 수산화알루미늄이 탈수화 반응을 거쳐서 반응기 내에서 성장된 제2 보헤마이트를 포함하는 고결정성 보헤마이트 복합 입자가 사용될 수 있다.
상기 고결정성 보헤마이트 복합 입자의 제1 보헤마이트와 제2 보헤마이트는 물리적 혹은 화학적으로 결합된 구조를 가지며, 바람직하게는, 표면의 수산화기(-OH)에 의한 수소결합의 형태로 결합된 구조를 가질 수 있다. 이와 같은 제2 보헤마이트와의 결합을 통해서 제1 보헤마이트의 표면 및 내부에 형성된 미세기공(micro pore)의 구조 혹은 형태가 변화하게 된다.
상기 고결정성 보헤마이트 복합 입자로, 종자(seed) 결정인 제1 보헤마이트의 표면 주위로 제2 보헤마이트 입자들이 수소 결합을 통해서 결합된 것이 사용될 수 있고, 이를 분쇄하여 입도가 조절된 것이 사용될 수도 있다. 이와 같은 고결정성 보헤마이트 복합 입자는 낮은 비표면적을 가지므로, 입자 내부에 포함되는 수분이나 불순물 등의 함량이 적어 품질 및 안정성이 우수하다.
상기 고결정성 보헤마이트 복합 입자는, 아래와 같은 방법을 통해 제조될 수 있다.
먼저, 종자(seed) 입자로 사용되는 γ-보헤마이트와 수산화알루미늄을 각각 별도로 분쇄하여 원료를 준비한다. 이때 수산화알루미늄으로 깁사이트 혹은 베이어라이트가 사용될 수 있다.
이때 분쇄는, 통상의 밀링 공정(볼 밀, 다이노밀 등)을 통해 이뤄질 수 있으며, 제1 보헤마이트로 사용되는 상기 γ-보헤마이트의 경우에는 건식 분쇄뿐만 아니라, 물에 분산된 상태에서 분쇄와 분산이 동시에 이루어지는 과정을 거치는 것도 가능하다.
이렇게 전처리 과정으로 분쇄된 각각의 원료 물질은, 반응기에 투입되기 전에 물에 혼합되어 슬러리 상태로 반응기에 공급되는 것이 바람직하다. 이때 슬러리 상태의 원료 물질은 가압 분사 방식을 통해 반응기에 공급될 수 있으며, 이와 같은 가압 분사 방식을 통해 깁사이트 혹은 베이어라이트의 탈수화 반응이 유도되고, 종자(seed) 입자인 γ-보헤마이트의 표면의 수산화기(-OH)와의 수소 결합이 빠르게 진행되어, 결정화에 걸리는 시간이 현저하게 단축될 수 있다.
상기 가압 분사 공정은, 50~100기압의 압력과 6~200ml/sec의 유속으로 이루어지는 것이 바람직하고, 가압 분사되는 혼합물에서 제1 보헤마이트의 첨가량은 1~50 중량% 범위인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 원료의 조성비는 최종 생성물인 고결정성 보헤마이트 복합 입자의 물성에 영향을 주기 때문에 정확하게 제어되는 것이 바람직하다.
상기 고결정성 보헤마이트 복합 입자는 필요에 따라 상술한 방법과 다른 방법으로 제조될 수도 있다.
구체적으로, 제1 보헤마이트인 γ-보헤마이트를 물과 혼합한 슬러리 상태(약 10~35 중량%)로 제조하고, 이를 분쇄된 수산화알루미늄과 혼합한 뒤, 제조된 혼합물을 반응기에 가압 분사 방식을 통해 공급하는 방식으로 제조될 수 있다.
수산화알루미늄과 함께 슬러리 형태로 존재하는 혼합물에 포함되는 γ-보헤마이트의 함량은 1~50 중량% 범위일 수 있고, 필요에 따라 γ-보헤마이트와 수산화알루미늄이 서로 균일하게 혼합될 수 있도록 추가적인 분산 공정이 더 수행될 수 있다.
이렇게 준비된 원료 혼합물은 고온, 고압(10~100bar)으로 유지되어 있는 반응기(예를 들어 오토클레이브(autoclave))로 50~100 기압의 압력으로 분사되며, 이때 분사 유속은 6~200ml/sec의 범위가 바람직하다. 모든 원료가 반응기 안으로 투입된 후 결정화를 위해 일정한 시간 동안 반응기를 에이징(aging)시킨다.
이러한 결정화 반응 시간은 원료의 공급 조성에 따라 5분에서 2시간까지 다양하게 변화될 수 있으며, 1시간 이내에서 수행되는 것이 가장 바람직하다.
결정화 반응 동안, 슬러리 형태로 공급된 수산화알루미늄은 반응기 내의 고온 고압 조건에 의해 탈수화 반응을 거치게 되며, 동시에 종자(seed) 입자인 γ-보헤마이트(제1 보헤마이트)와 수산화알루미늄의 탈수화 반응을 통해 형성된 유사(Pseudo)-보헤마이트의 표면에 존재하는 OH-기에 의해 물리 화학적으로 결합하게 된다.
주로 제1 보헤마이트의 표면 주위로 상기 형성된 유사(Pseudo)-보헤마이트들이 결합하게 되며, 이때 반응기 내부의 압력은 10bar 내지 100bar의 범위로 유지시키는 것이 바람직하다.
이렇게 제조된 고결정성 보헤마이트 복합 입자는 반응기 외부로 배출된 후, 약 90~150℃의 온도에서 건조 과정을 거치는 것이 바람직하며, 필요에 따라, 반응기 배출 후에 수세 과정을 거친 후 건조 단계를 수행하는 것도 가능하다.
이러한 수세 과정을 거치는 것은, 반응 생성물인 고결정성 보헤마이트 복합 입자에 포함된 불순물을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 반응기 내에서 배출된 반응물을 포함한 슬러리가 염기성을 가지므로, 수세 과정을 통해 pH 범위를 중성 영역으로 변화시키기 위한 것이다.
이후, 고결정성 보헤마이트 복합 입자의 입경을 조절하기 위한 밀링 단계가 추가로 더 수행될 수 있으나, 앞서 가압 분사 공정의 공정 조건에 따라 입경 조절이 가능하므로, 본 단계는 추가적인 입경 조절이 필요할 경우에만 추가로 더 수행되는 것이 바람직하다.
이러한 고결정성 보헤마이트 복합 입자는 통상의 보헤마이트 입자보다 구리 화합물과의 강한 결합력을 형성할 수 있고, 열전도율, 흡유량이 우수하며, 피부 진정 효과가 있어 섬유나 인체에 직접 닿는 제품에 적용되는 경우 피부 자극 발생을 감소시키는 효과가 있다.
한편, 상기 분무건조 단계는, 혼합 단계를 거쳐 제조된 원료 혼합물을 분무건조하는 단계이다. 이때, 분무건조 온도는 180~220℃일 수 있다.
상기 냉각 단계는, 분무건조 단계를 통해 제조된 항균 복합 소재를 냉각하는 단계로, 이 단계에서 냉각 온도는 90~120℃일 수 있다.
상기 분무건조 단계와 냉각 단계에서의 온도 조건은 수산화알루미늄과 구리 화합물의 결합 효율을 향상시켜 수산화알루미늄과 구리 화합물의 복합체인 항균 복합 소재의 수득률을 최대화하기 위한 온도 조건인 동시에 균일한 크기의 항균 복합 소재를 수득하기 위한 것이므로, 이들 단계에서 온도는 상술한 범위로 조절되는 것이 바람직하다.
상기 냉각 단계를 통해 최종적으로 제조된 항균 복합 소재의 평균 입도는 5~15㎛일 수 있으며, 상술한 방법에 따라 제조된 항균 복합 소재는 다양한 분야에 적용될 수 있다.
예를 들어, 고분자 필름, 부직포, 섬유, 데코 시트, 도료, 고무 제품, ABS 제품, 화장품 및 도자기, 변기, 타일, 세면대 등의 세라믹 제품 등에 적용되어 제품에 항균 성능을 부여할 수 있다.
본 발명의 항균 복합 소재는 입자 상태 그대로 제품에 적용될 수도 있고, 물이나 유기용매에 혼합되어 적용될 수도 있으며, 고분자나 고무 제품 제조시 원료 컴파운드에 혼합되어 사용될 수도 있고, 이미 완성된 제품의 표면에 바인더 혼합된 혼합물 형태로 코팅되어 사용될 수도 있으며, 제품에 적용되는 형태가 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 실시예는 상술한 방법에 따라 제조된 항균 복합 소재를 이용한 항균 섬유 제조 방법에 관한 것이다.
상기 항균 섬유 제조 방법은, 섬유를 침지액에 소정 시간 침지 시키는 팽윤 단계; 상기 침지액에 본 발명의 항균 복합 소재를 투입하는 항균제 투입 단계; 항균 복합 소재가 투입된 침지액을 가열하여 항균 섬유를 제조하는 가열 단계; 및 가열 단계를 거친 항균 섬유를 세탁하는 세탁 단계;를 포함한다.
상기 팽윤 단계는 항균 복합 소재가 섬유에 쉽게 부착되도록 섬유를 팽윤시켜 섬유 사이의 공간을 형성하는 단계이다.
이 단계에서 침지액으로는 물이나 에탄올 수용액이 사용될 수 있다. 보다 효과적인 팽윤 효과를 부여하고, 항균 복합 소재의 섬유에 대한 침투력 및 부착력을 높이기 위해 바람직하게는 에탄올 수용액이 사용될 수 있다.
이때 섬유를 침지액에 침지한 뒤 30~80℃의 온도 범위로 1~3시간 동안 가열하는 것이 더욱 바람직하다. 이는 상온 혹은 저온의 침지액에 침지하는 경우 섬유의 팽윤이 충분히 이루어지지 않고 충분한 팽윤에 요구되는 시간이 길어져 작업시간이 과도하게 증가하는 문제가 있기 때문인데, 상기 온도보다 높은 온도에서 수행되거나 더 긴 시간 동안 수행되는 경우에는 섬유 손상이 발생하므로, 상술한 온도 및 시간 범위에서 팽윤 단계가 수행되는 것이 바람직하다.
상기 항균제 투입 단계는, 섬유가 침지된 침지액에 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재를 투입하고 교반하는 단계이다.
이 단계에서 항균 복합 소재는 침지액 100 중량부에 대하여 1~10 중량부로 포함될 수 있으며, 1 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 항균 효과가 미미하고, 10 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 추가되는 함량 대비 섬유에 침투하는 항균 복합 소재의 함량이 미미하여 경제적으로 바람직하지 못하므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
항균제 투입 단계에서, 항균 복합 소재가 투입된 뒤 1~5시간 동안 교반하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 가열 단계는 섬유 침투된 항균 복합 소재를 섬유에 결합시키는 단계로, 침지액이 30~80℃의 온도 범위를 갖도록 가열하여 3~10시간 유지될 수 있다.
상기 온도 범위 미만 혹은 최소 시간 미만으로 가열 단계가 수행되는 경우에는 충분한 결합이 이루어지지 않아 투입된 항균 복합 소재 양 대비 결합 효율이 떨어지고, 상기 온도를 초과하거나 상기 시간을 초과하도록 가열 단계가 수행되는 경우에는 섬유 손상이 발생할 수 있으므로, 상술한 온도 및 시간 조건을 만족하도록 가열 단계가 수행되는 것이 바람직하다.
상기 세탁 단계는 가열 단계를 거친 항균 섬유를 세탁하여 항균 섬유에 부착되지 않고 남아 있는 항균 복합 소재를 제거하고, 각종 이물질을 제거하기 위해 수행되는 단계로, 깨끗한 물이나 세제가 포함된 물을 이용하여 1회 혹은 다회 세탁이 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명의 구체적인 작용과 효과를 설명하고자 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로서 제시된 것으로, 실시예에 따라 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
[제조예]
수산화알루미늄 조성물 제조
종자(seed) 결정으로 사용되는 제1 보헤마이트로 감마 상(γ-phase)의 보헤마이트(AOH, 오상자이엘(주))를 물에 분산시켜 슬러리 형태로 제조하였다. 탈수화 반응을 거쳐 제2 보헤마이트로 전환되는 수산화알루미늄으로는 깁사이트를 사용하였으며, 밀링 공정을 사용하여 0.8~11.5㎛ 크기 범위로 2차 입자를 분쇄하였다. 상기 슬러리 상태의 감마 보헤마이트와 분쇄된 2차 입자를 혼합하고, 고온, 고압 하의 압력 용기인 오토클레이브(autoclave) 내로 70기압의 압력, 100ml/sec의 유속으로 가압 분사하였다. 이후 결정화를 위해 50분 동안 정치(aging)하는 결정화 단계를 수행하여 고결정성 보헤마이트 복합 입자를 제조하였다.
다음으로, 상기 고결정성 보헤마이트 복합 입자 10 중량%와 초순수 90 중량%를 혼합하고, 비드밀 장치(Wab dynomill ecm-ap2)를 이용하여 평균 입도 80~200㎚인 고결정성 보헤마이트 복합 입자를 포함하는 나노 졸 용액을 제조하였다. 이때, 입경 3mm인 비드밀을 65 부피%로 충진하여 사용하였으며, 회전 속도는 2380 RPM, 유속은 108 L/hr로 설정하였다.
항균 복합 소재 제조
앞서 제조된 수산화알루미늄 조성물과 평균 입도 6~15㎛인 Cu(OH)2 분말을 1:1의 중량비로 혼합하여 200RPM의 속도로 7시간 동안 교반하여 균일한 콜로이드 용액을 제조한 뒤 아토마이저를 이용하여 압력 3bar, 입구 온도 180~220℃ 및 출구 온도 90~120℃인 공정 조건으로 분무건조함으로써 항균 복합 소재 분말을 수득하였다.
수득된 항균 복합 소재는 pH 6~7, EC 100~200㎲, 입도 D10은 3.24㎛, D50은 7.80㎛, D95는 16.27㎛의 물성을 갖는 것으로 확인되었다.
이렇게 얻어진 항균 복합 소재의 SEM 사진(5,000배, 3,000배, 1,000배 및 500배 배율)을 촬영하여 도 1에 도시하고, XRD를 촬영하여 도 2에 도시하였다.
[실험예 1]
먼저, 면 섬유를 에탄올 20% 수용액에 침지하고 50℃에서 2시간 동안 가열하여 면 섬유를 팽윤시켰다. 다음으로, 가온을 멈추고, 상기 용액에 용액 100 중량부에 대하여 8 중량부의 항균 복합 소재를 투입한 뒤 3시간 동안 교반하였다. 이후 65℃로 6시간 동안 가열하여 면 섬유에 항균 복합 소재를 코팅한 뒤, 2회 세탁하여 항균 복합 소재가 코팅된 면 섬유(실시예 1)를 제조하였다. 이때 제조된 실시예 1의 섬유의 SEM 사진을 촬영하여 도 3A 및 도 3B에 도시하였으며, 도 3A와 도 3B 각각 좌측은 항균 복합 소재 코팅 전의 면 섬유이고, 우측은 항균 복합 소재 코팅 후의 면 섬유이다.
또한, 상기와 동일한 방법을 이용하되, 항균 복합 소재 대신 수산화구리(Cu(OH)2)를 단독으로 사용하여 수산화구리가 코팅된 면 섬유(비교예 1)를 제조하였다.
이후 실시예 1과 비교예 1의 항균성 실험(AATCC-TM2019)을 수행하고 그 결과를 표 1에 기재하였다. 대조군으로는 어떠한 항균 처리도 하지 않은 면 섬유를 사용하였다.
구체적으로, 섬유 샘플을 4.8±0.1cm의 지름 및 1.0±0.1g의 무게를 갖도록 절단하고, 오토클레이브에서 121±2℃의 온도로 15분간 멸균 처리한 뒤, 5wt% Nutrient Broth와 0.05wt% Trition X-100을 혼합한 용액으로 희석하고, Dey Engley Broth를 사용하여 중화시킨 후에 각각 포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538)과 폐렴균(Klebsiella pneumoniae ATCC 4352)을 1.8×105 cells/mL의 농도로 접종한 뒤 배양하여 시간에 따른 세균수를 측정함으로써 항균성을 측정하였다.
이때, 접종 후 5분 경과 시점에서 면봉을 이용하여 스왑하고, 고체배지에 도말하여 2차 배양한 뒤 세균 수를 측정하여 5분 경과 시점에서의 항균성을 측정하였고, 접종 후 24시간 경과한 뒤 1차 배양한 배지의 세균 수를 측정하여 24시간 경과 시점에서의 항균성을 측정하였다.
(cells/mL) 대조군 비교예 1 실시예 1
포도상구균 5분 경과 후 1.8×105 1.8×105 7.2×103
24시간 경과 후 7.0×106 < 100 < 100
폐렴균 5분 경과 후 1.8×105 1.8×105 < 100
24시간 경과 후 3.9×107 < 100 < 100
상기 표 1의 결과를 살펴보면, 비교예 1의 경우에는 접종 24시간 경과 후에는 항균 효과가 나타났으나, 접종 직후인 5분 경과 후에는 항균 성능이 전혀 나타나지 않는 것으로 확인되었다.반면, 실시예 1의 경우에는 균주 접종 직후 항균 효과가 나타났으며, 특히 폐렴균에 대해서 매우 우수한 항균 효과를 갖는 것으로 확인되었다.
따라서, 본 실험 결과로부터 수산화알루미늄과 구리 화합물의 복합체인 본 발명의 항균 복합 소재를 섬유에 적용하는 경우, 항균 섬유에 균주가 접촉하는 즉시 살균 효과가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 2]
상기 실험예 1에서 제조된 실시예 1의 섬유 샘플의 EDS 및 ICP 분석을 수행하였다.
EDS 분석은 실시예 1 섬유의 서로 다른 두 영역을 샘플로 하여 각각에 대하여 분석하였고, 사용된 샘플 2종의 SEM 사진을 도 4A 및 도 4B에 도시하였으며, 각 샘플에 대한 분석 결과를 표 2에 기재하였다.
ICP 분석은 실시예 1 섬유의 서로 다른 세 영역을 샘플로 하여 5100 ICP-OES(Agilent Technologies)를 이용하여 수행하였고, 그 결과는 표 3에 기재하였다.
　 원소 강도(c/s) 오차(2-sigma) 농도(wt%)
실시예 1-1 C 30.73 2.12 39.50
O 30.39 2.06 51.68
Al 19.17 1.88 7.01
Cu 1.51 0.73 1.81
합계 　 　 100.00
실시예 1-2 C 6.88 1.06 41.44
O 6.00 0.90 45.95
Al 5.35 0.98 8.40
Cu 0.82 0.59 4.20
합계 　 　 100.00
　 Al(ppm) Cu(ppm)
실시예 1-3 44,973.5 7,680.4
실시예 1-4 40,607.3 8,002.6
실시예 1-5 39,078.5 8,425.3
평균 41,553.1 8,036.1
상기 표 2 및 표 3의 결과에서 나타나듯이, 실시예 1의 항균 섬유에서 구리와 알루미늄이 검출되는 것으로 보아, 실시예 1의 항균 섬유에 본 발명의 항균 복합 소재가 섬유에 잘 결합된 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 3]
폴리프로필렌 재질의 부직포를 준비하고, 상기 항균 복합 소재가 포함된 수용액에 소정 시간 침지한 뒤 건조시켜 항균 복합 소재가 각각 1.0 g/m2, 1.5 g/m2 및 3.0 g/m2의 농도로 코팅된 실시예 2, 실시예 3 및 실시예 4의 부직포를 각각 제조하였다. 이때 항균 복합 소재의 농도는 부직포 면적 당 g수를 의미한다.
이후, 각 부직포 샘플에 대하여 실험예 1과 동일한 방법으로 포도상구균과 폐렴균에 대한 항균 실험을 수행하여 그 결과를 표 4에 기재하였다. 이때, 접종 전 균주는 1.5×105 cells/mL의 농도로 접종되었고, 접종 24시간 경과 후 세포 농도를 측정하여 그 결과를 통해 항균성을 판단하였다.
또한, 실험법 AATCC 30:2017, TEST Ⅲ에 의거한 방미도 테스트를 수행하여 그 결과를 표 4에 기재하였다. 방미도 테스트시 균주로 누룩곰팡이균(Aspergillus niger ATCC 6275)을 사용하였고, 2주 배양 후 균주의 성장을 관찰하였다. 증식이 관찰 안되는 경우에는 X로, 50배율 현미경으로 관찰되는 경우에는 β로, 육안으로 관찰되는 경우에는 O으로 표시하였다.
　 균 종류 대조군 실시예 2 실시예 3 실시예 4
항균성 실험
(cells/mL)		 포도상구균 1.5×107 < 100 < 100 < 100
폐렴균 8.4×107 < 100 < 100 < 100
방미도 실험 누룩곰팡이균 - △ X X
상기 표 4의 결과를 살펴보면, 본 발명의 항균 복합 소재가 코팅된 부직포는 포도상구균과 폐렴균에 대한 항균성 및 누룩곰팡이균에 대한 항곰팡이성을 갖는 것으로 확인되었다. 특히, 항균성의 경우에는 1.0 g/m2의 저농도로 적용되어도 나타나는 것으로 확인되었고, 항곰팡이성의 경우에는 1.5g/m2 이상의 고농도로 적용되는 경우 효과적으로 나타나는 것으로 확인되었다.
[실험예 4]
제조예에서 제조된 항균 복합 소재를 에탄올과 혼합한 뒤 균일하게 교반하여 항균 복합 소재의 농도가 10 중량%인 항균 조성물을 제조하였다.
다음으로, 시중의 투명한 하드코팅용 도료(DO-444, 해동고분자산업㈜)를 준비하고, 상기 항균 조성물의 농도가 5 중량% 가 되도록 하드코팅용 도료와 혼합한 뒤, PC(polycarbonate) 필름 및 PET 필름에 코팅하고 건조하여 코팅된 PC 필름 및 PET 필름(실시예 5)을 제조하였다.
이후, 상기 PET 필름을 5×5㎝ 크기로 절단하고 대장균(Escherichia coli ATCC 8739) 및 황색포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538P)에 대한 항균성 실험(KCL-FIR-1003:2018)을 수행하고, 그 결과를 표 5에 기재하였다.
대장균은 1.6×105 CFU/mL의 농도로 접종하고, 황색포도상구균은 3.6×105 CFU/mL의 농도로 접종하였으며, 24시간 후 세포 농도를 측정하여 표 5에 기재하였다.
대조군으로는 멸균 스토마커 필름을 사용하였다.
(CFU/mL) 대조군 실시예 5
대장균 9.1×106 <10
황색포도상구균 9.3×106 <10
먼저, 코팅된 PC 필름과 PET 필름을 육안으로 관찰한 결과, 필름의 투명성이 유지되는 것으로 확인되었다.또한 표 5의 결과를 통해 본 발명의 항균 복합 소재는 도료에 적용되는 경우, 대장균 및 황색포도상구균에 대한 우수한 항균력을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 5]
먼저, 항균 복합 소재 1~4 중량%, 스티렌 아크릴 공중합체(Fine chem tech) 2 중량%, 비이온 계면활성제인 프로필렌 글리콜(SK Chemical) 0.5 중량%, 음이온 계면활성제인 소듐 디옥틸 설포석시네이트(Hannong chemical) 0.2 중량%, 실리콘계 소포제 AFE-3150(Dow chemical) 0.05 중량% 및 잔량의 순수를 혼합하여 항균 코팅액을 제조하였다.
다음으로, 상기 항균 코팅액에 폴리프로필렌 재질의 부직포를 침지한 뒤 50℃의 오븐에 2시간 동안 건조시켜 항균 코팅된 부직포를 제조하였다.
이후, 시험예 3의 황색포도상구균에 대한 항균성 실험과 동일한 항균성 실험을 수행한 뒤, 그 결과를 도 5에 도시하였다. 도 5에서 희석 농도는 액체 배양액을 고체 배지에 도말할 때의 희석 농도를 의미한다.
도 5을 참조하면, 항균 복합 소재가 1 중량% 이상으로 포함되는 경우 황색포도상구균에 대한 항균력을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 6]
제조예와 동일한 방법을 이용하여 항균 복합 소재를 제조하되, 수산화알루미늄 조성물과 Cu(OH)2 분말의 함량을 하기 표 6과 같이 조절하여 샘플 2 내지 샘플 6의 항균 복합 소재를 제조하였다.
앞서 제조된 각 샘플을 이용하여 실험예 1과 동일한 방법으로 샘플 1 내지 샘플 7의 항균 섬유를 제조하였다. 여기서, 샘플 1과 샘플 7은 본 발명의 항균 복합 소재를 사용하지 않고, 샘플 1은 항균제로 제조예에서 제조된 수산화알루미늄 조성물을 단독으로 사용하였고, 샘플 7은 Cu(OH)2 분말을 단독으로 사용하였다.
　 수산화알루미늄(중량부) Cu(OH)2(중량부)
샘플 1 1.0 0.0
샘플 2 1.0 0.5
샘플 3 1.0 0.7
샘플 4 1.0 1.0
샘플 5 1.0 1.2
샘플 6 1.0 1.4
샘플 7 0.0 1.0
이후, 실험예 1과 동일한 방법으로 항균성 실험을 수행하고 그 결과를 표 7에 기재하였다. 이때, 포도상구균은 2.1×105 cells/mL의 농도로, 폐렴균은 1.3×105 cells/mL의 농도로 접종되었다.
　 포도상구균(cells/mL) 폐렴균(cells/mL)
5분 경과 후 24시간 경과 후 5분 경과 후 24시간 경과 후
샘플 1 2.1×105 < 100 1.3×105 < 100
샘플 2 2.1×105 5.2×103
샘플 3 9.7×103 <100
샘플 4 6.9×103 <100
샘플 5 8.1×103 <100
샘플 6 2.1×105 1.3×105
샘플 7 2.1×105 1.3×105
상기 표 7의 결과를 살펴보면, 샘플 1 내지 샘플 7 모두 24시간 후 항균 효과가 우수한 것으로 나타났다.특히, 샘플 3 및 샘플 5의 경우에는 균주 접종 직후인 5분 후에 두 균종에 대한 즉시 살균 효과가 나타나는 것으로 확인되었으며, 특히 폐렴균에 대한 즉시 살균 효과가 매우 우수한 것으로 확인되었다.
또한, 샘플 2의 경우에는 폐렴균에 대한 즉시 살균 효과를 나타내는 것으로 확인되었다.
이러한 결과로부터 수산화알루미늄 입자를 포함하는 수산화알루미늄 조성물과 구리 화합물이 결합된 복합체는 즉시 살균 효과를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
특히, 본 발명의 항균 복합 소재를 사용한 즉시 살균 효과를 구현하기 위해 항균 복합 소재 제조시 수산화알루미늄 조성물 1 중량부에 대한 구리 화합물의 중량 비율은 1.2 미만인 것이 바람직함을 확인할 수 있었고, 더욱 바람직하게는 수산화알루미늄 조성물과 구리 화합물이 1 : 0.7~1.2의 중량비로 포함되는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
[실험예 7]
상기 실험예 7에서 제조된 각 항균 섬유 샘플을 온도 20~25℃, 상대습도 45~55 %인 실내 공간에 방치한 뒤, 1개월, 3개월 및 5개월 경과 후 포도상구균에 대한 항균성 실험을 수행하여 그 결과를 표 8 기재하였다. 항균성 실험은 실험예 7과 동일한 방법으로 진행하였다. 이때, 포도상구균은 2.0×105 cells/mL의 농도로 접종되었다.
균주 종류 포도상구균(cells/mL)
방치 기간(개월) 1개월 3개월 5개월
샘플 1 <100 <100 1.2×106
샘플 2 <100 <100 1.4×105
샘플 3 <100 <100 <100
샘플 4 <100 <100 <100
샘플 5 <100 <100 <100
샘플 6 <100 <100 8.1×103
샘플 7 <100 <100 5.4×104
상기 표 8의 결과를 살펴보면, 각 샘플 모두 항균 섬유가 공기중에 노출된 후 3개월까지 우수한 항균성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.그러나, 5개월 경과 후 샘플 1의 경우에는 항균성이 사라진 것으로 나타났으며, 샘플 2, 샘플 6 및 샘플 7의 경우에는 아주 미약한 항균성이 남아있는 것으로 확인되었다.
반면, 샘플 3 내지 샘플 5의 경우에는 5개월 경과 후에도 항균성이 우수하게 유지되는 것으로 나타났다.
따라서, 본 실험 결과로부터 본 발명의 항균 복합 소재에 수산화알루미늄 조성물과 구리 화합물이 1 : 0.7~1.2의 중량비로 포함되는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims (10)

  1. 구리 화합물의 표면에 수산화알루미늄이 섬(island) 형상으로 결합된, 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수산화알루미늄은,
    감마 상(γ-phase)의 제1 보헤마이트;와 수산화알루미늄이 탈수화 반응을 거쳐서 얻어지는 제2 보헤마이트;를 포함하는 고결정성 보헤마이트 복합 입자이고,
    상기 제1 보헤마이트와 제2 보헤마이트는 수소결합으로 결합되는 것을 특징으로 하는, 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재.
  3. 수산화알루미늄 조성물과 구리 화합물을 혼합하여 원료 혼합물을 제조하는 혼합 단계;
    상기 원료 혼합물을 분무건조하여 항균 복합 소재를 형성하는 분무건조 단계; 및
    상기 항균 복합 소재를 냉각하는 냉각 단계;를 포함하고,
    상기 항균 복합 소재는, 구리 화합물의 표면에 수산화알루미늄이 섬(island) 형상으로 결합되는 것을 특징으로 하는, 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 원료 혼합물은,
    수산화알루미늄 조성물과 구리 화합물이 1:0.7~1.2의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재의 제조방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 수산화알루미늄 조성물은,
    초순수에 수산화알루미늄이 5~15중량%의 농도 범위로 혼합된 후, 밀링 과정을 거쳐 얻어진 것인, 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재의 제조방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 구리 화합물 입자의 평균 입도는 6~20㎛이고, 상기 수산화알루미늄의 평균 입도는 10~500㎚인 것을 특징으로 하는, 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재의 제조방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 수산화알루미늄은,
    감마 상(γ-phase)의 제1 보헤마이트; 및
    수산화알루미늄이 탈수화 반응을 거쳐서 얻어지는 제2 보헤마이트;를 포함하는 고결정성 보헤마이트 복합 입자이고,
    상기 제1 보헤마이트와 제2 보헤마이트는 수소결합으로 결합되는 것을 특징으로 하는, 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재의 제조방법.
  8. 제3항에 있어서, 상기 분무건조 단계는,
    원료 혼합물을 180~220℃의 온도 범위에서 분무건조하는 것을 특징으로 하는, 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재의 제조방법.
  9. 제3항에 있어서, 상기 냉각 단계는,
    분무건조 단계를 통해 얻어진 항균 복합 소재 입자를 90~120℃의 온도로 냉각하는 것을 특징으로 하는, 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재의 제조방법.
  10. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된, 즉시 살균 성능을 갖는 항균 복합 소재.
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