KR20220126872A - 항균성 칫솔 및 칫솔 보관케이스, 그리고 그 제조방법 - Google Patents

항균성 칫솔 및 칫솔 보관케이스, 그리고 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항균성 칫솔 및 칫솔 보관 케이스에 관한 것으로, 전도도가 2000마이크로지멘스(μs/cm) 이상인 이온칼슘 분말 0.3~0.7중량%와 리놀렌산(Linolenic acid) 함량이 70중량% 이상이고, 비등점이 120 내지 220℃ 범위에 있는 저분자량의 휘발성 물질의 함량이 5중량% 미만인 식물성 오일 0.3~0.7중량%를 함유하며, 본 발명의 항균성 칫솔과 칫솔 보관용 케이스는 기능성 물질의 첨가량이 최소화 됨으로써 제조비용이 저렴할 뿐만 아니라, 내구성, 굴곡탄성율, 굴곡강도 등과 같은 물성의 저하를 방지할 수 있다.

Description

항균성 칫솔 및 칫솔 보관케이스, 그리고 그 제조방법{Antibacterial toothbrush and storage case, the manufactoring method thereof.}
본 발명은 항균성 칫솔 및 칫솔 보관 케이스에 관한 것으로, 보다 상세하기로는 인체에 무해하면서도 반영구적인 항균성을 가지는 칫솔 및 칫솔 보관케이스, 그리고 그 제조방법에 관한 것이다.
칫솔은 치아와 혀 등의 구강을 청결히 하기 위하여 사용되는 대표적인 기구이다.
일반적으로 칫솔은 칫솔모와 자루로 구성되며, 칫솔모는 탄성을 가지는 고분자 수지를 이용하여 제조된다.
칫솔에는 사용 후 구강으로부터 옮겨진 세균이나 박테리아 등의 유해성 미생물이 잔류한 수분과 영양 물질에 의하여 쉽게 번식하게 되며, 번식성이 강한 미생물에 의해 오염된 칫솔을 계속하여 사용하게 되면 치주염 등과 같은 각종 구강 질환에 노출되기 쉬울 뿐만 아니라, 최근에는 심장 질환 등과 같은 구강과 상관이 없는 부위의 질환의 발생과도 관련이 있는 것으로 밝혀지고 있다.
이러한 이유로 칫솔과 칫솔 보관 케이스를 화학적으로 소독하거나 자외선으로 소독하는 방법들이 개발되어 있으나, 이러한 방법은 살균제 또는 별도의 기구를 사용해야 하는 번거로움이 있다. 따라서 사용이 간편한 항균칫솔을 개발하기 위한 다양한 기술이 개시되어 있다.
한국 등록특허 제10-2183589호에서는 항균 성능이 개선된 친환경 칫솔이 개시되어 있다. 이 기술의 칫솔모는 참숯을 필수적으로 포함하며, 참숯은 칫솔모의 전체 중량을 기준으로 8 내지 20중량% 포함된다. 그러나 이 기술은 원하는 항균성을 얻을 수 있겠으나, 높은 함량의 참숯이 함유됨으로 인하여 얻어진 칫솔모의 탄성과 강도가 크게 저하되는 문제점이 있다.
한국 등록실용 제20-0381046호에서는 변색이 없는 나노실버 항균칫솔이 개시되어 있다. 이 기술은 1-5nm 크기의 미세한 은 입자를 칫솔모와 칫솔대 표면에 강제로 고착시키는 것으로 구성되어 있다. 그러나 이 기술은 인체와 환경에 유해한 물질로 의심되고 있는 나노실버가 사용된다는 점이 문제점으로 지적된다.
한국 등록특허 제10-0900181호에서는 죽염성분을 함유하는 칫솔모를 갖는 칫솔이 개시되어 있다. 이 기술은 칫솔모 성분에 1-10 마이크로미터의 크기로 파쇄한 죽염분말을 5 내지 10중량% 함유시키는 것으로 구성된다. 이 기술 역시, 원하는 항균성을 얻을 수는 있겠으나, 다량의 죽염 분말이 사용됨으로써 얻어진 칫솔모의 탄성과 강도가 크게 저하되는 문제점이 있다.
한국 등록특허 제10-1775623호에서는 코팅사를 포함하는 칫솔모 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 이 기술의 칫솔모는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 무기입자 1-30중량부, 항균제, 0.1-5중량부, 실란 커플링제 1-10중량부, 실란 커플링제 올리고머 1-5중량부 및 아크릴 에멀젼 1-5중량부를 포함하고, 상기 무기입자는 아미노 함유 실란 커플링제 및 에폭시기 함유 커플링제로 표면처리 되며, 표면처리 되는 실란 커플링제의 함량은 무기입자 100중량부에 대하여 1-10중량부로 구성된다. 그러나 이 기술은 기능성 물질이 칫솔모의 표면에 코팅됨으로써 원하는 항균성은 얻을 수 있겠으나, 제조공정이 복잡하고 사용에 의하여 코팅된 물질이 탈락함으로써 기능이 저하하게 되는 문제점이 있다.
한국 등록특허 제10-1839755호에서는 산호칼슘을 이용한 고기능성 칫솔모 및 이를 이용한 칫솔이 개시되어 있다. 이 기술의 칫솔모는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 산호칼슘 분말을 0.01 내지 10중량부 첨가하는 것으로 구성되어 있다.
그러나 이 기술의 상세한 설명에는 산호칼슘 자체의 항균성(96.4%)은 개시되어 있으나, 이를 함유하는 칫솔모의 항균성은 개시되어 있지 않으며, 실질적으로 칫솔모의 항균성은 매우 부족할 것으로 보여 진다. 또한 고가의 산호칼슘이 사용된다는 것도 문제점으로 지적할 수 있다.
한국 공개특허 제10-2017-0075384호에서는 어패류 유래 칼슘 분말을 포함하는 항균 조성물 및 이를 포함하는 항균 플라스틱 소재에 관한 기술이 개시되어 있다. 이 기술의 항균 플라스틱 수지 조성물은 합성수지에 어패류 유래 칼슘 분말 1 내지 5중량%, 활석 2중량% 및 천연옥 1 내지 5중량%가 혼합된 것을 특징으로 한다. 그러나 이 기술에 의한 플라스틱 소재 역시 항균성이 부족한 점과 지나치게 많은 기능성 물질이 사용된다는 점이 문제점으로 지적될 수 있다.
한편, 한국 등록특허 제10-1528618호에서는 리놀렌산(Linolenic acid) 함량이 70중량% 이상이고, 비등점이 120 내지 220℃ 범위에 있는 저분자량의 휘발성 물질의 함량이 5중량% 미만인 식물성 오일을 0.7 내지 2,5 중량% 함유하는 합성섬유 및 합성수지에 관한 기술이 개시되어 있다.
이 기술에 의하여 얻어진 합성섬유나 합성수지는 항균성, 소취성, 자외선 차단성 등 다양한 기능을 발휘하지만, 항균성이 다소 부족하며, 특히 항바이러스 기능이 없다는 점이 단점으로 지적될 수 있다.
-선행기술 문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) 한국 등록특허 제10-1839755호
(특허문헌 0002) 한국 공개특허 제10-2017-0075384호
(특허문헌 0003) 한국 등록특허 제10-1528618호
본 발명은 다양한 병원균에 대하여 항균성을 가지는 칫솔 및 칫솔 보관 케이스를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은 항바이러스성을 가지는 칫솔 및 칫솔 보관 케이스를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 기능성 물질의 투입량을 최소화하여 얻어진 칫솔의 품질을 향상시키는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 제조단가가 저렴한 항균성 칫솔 및 칫솔 보관 케이스를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 제조공정이 간단한 항균성 칫솔 및 칫솔 보관 케이스의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 선행 특허문헌 0003(이하, "선행특허"로 칭한다)의 개량 발명으로써, 본 발명의 칫솔 및 칫솔 보관 케이스는 선행특허에서 사용된 식물성 오일 0.3 내지 0.7중량%와 이온화된 칼슘 분말 0.3 내지 0.7중량%를 함유한다.
선행특허에서 사용되는 식물성 오일이라 함은 리놀렌산(Linolenic acid) 함량이 70중량% 이상이고, 비등점이 120 내지 220 범위에 있는 저분자량의 휘발성 물질의 함량이 5중량% 미만인 식물성 오일을 의미한다.
본 발명에서 사용되는 이온화된 칼슘 분말이라 함은 패각류 등으로부터 얻어지는 산화칼슘을 분쇄한 후 고주파 처리, 전기분해 처리 등과 같은 처리한 다음 물을 가하여 이온화시킨 수용액을 건조시킨 분말을 의미한다. 전도도(1g/Liter)가 2000 마이크로지멘스(μs/cm) 이상이 되어야 본 발명에서 사용될 수 있다. 상기 두 물질을 혼합사용하게 되면 각 물질의 고유 기능이 그대로 발현됨은 물론이고, 특정 기능, 예컨대 항균성, 항바이러스성 등은 그 기능이 급격히 상승한다.
본 발명의 항균성 칫솔과 칫솔 보관용 케이스는 기능성 물질의 첨가량이 최소화 됨으로써 제조비용이 저렴할 뿐만 아니라, 내구성, 굴곡탄성율, 굴곡강도 등과 같은 물성의 저하를 방지할 수 있다.
본 발명에서는 액상의 식물성 오일과 분상의 이온화된 칼슘 분말을 혼합 사용함과 동시에 그 사용량이 최소화됨으로써 마스터배치 칩과 같은 고농도칩을 제조할 필요가 없이 두 물질을 칩의 표면에 간단히 코팅함으로써 사용가능한 기능성 칩이 얻어진다. 이러한 방법이 가능함으로써 생산비용을 크게 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 항균성 칫솔과 칫솔 보관용 케이스는 다양한 병원균에 대한 우수한 항균성을 발휘할 수 있을 뿐만 아니라, 항바이러스 특성도 우수하여 칫솔 또는 칫솔 보관 케이스가 세균 또는 바이러스에 오염되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 양치시 치아나 잇몸에 서식하는 세균을 효과적으로 제거할 수 있음으로써 구강 건강에 크게 이바지 할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서 사용되는 이온화된 칼슘은 패각 등으로부터 얻을 수 있다. 패각 등으로부터 칼슘을 얻는 방법은 얻어진 패각을 소성, 분쇄, 교반, 이온화 등과 같은 공정을 통하여 얻는 알려진 방법과 동일하다.
다만, 분쇄된 산화 칼슘을 고전압(10000V 이상)으로 전기분해(한국 등록특허 제10-2149496호 등)하는 방법, 1.2~1.5KHz의 파동으로 고주파 처리하는 방법, 고자기장(2000가우스 이상)으로 처리하는 방법 등의 방법을 통하여 하여 칼슘의 이온화를 촉진시킨 것이다.
상기 방법 중 1종의 방법을 택할 수도 있으나, 상기 방법들을 병렬로 연결시킬 수도 있다. 칼슘의 이온화도를 더욱 증가시키려면 상기 방법들을 병렬로 연결시키는 것이 바람직하다.
칼슘의 이온화가 촉진되면 전도도가 증가한다. 통상의 칼슘 분말의 전도도는 500-1500 마이크로지멘스(μs/cm) 정도인데, 본 발명에서는 전도도가 2000 마이크로지멘스(μs/cm) 이상이 되어야 한다. 전도도가 상기 범위 미만의 경우에는 항균성, 항바이러스성 등과 같은 본 발명에서 목적하는 기능을 얻을 수 없게 된다. 특히, 항바이러스성이 저하된다.
한편, 칼슘의 이온화 촉진 방법은 상기에서 예로든 전기분해, 고주파 처리, 자기장 처리 외에 원적외선 파동을 조사하는 것도 가능하다. 이 방법을 상세히 설명하면, 옥, 맥반석, 토루말린 등과 같은 원적외선 방사 물질로 외부와 차단되는 밀폐 룸을 제조하고, 이 룸 내에 산화 칼슘 분말을 적재한 다음, 1~10일 동안 파동을 조사하는 것을 예로 들 수 있다. 다량의 원적외선이 조사된 산화 칼슘은 보다 효과적으로 이온화가 가능하게 된다,
본 발명에서 사용되는 식물성 오일은 리놀렌산(Linolenic acid) 함량이 70중량% 이상이고, 비등점이 120 내지 220℃ 범위에 있는 저분자량의 휘발성 물질의 함량이 5중량% 미만인 식물성 오일을 의미함은 전술한 바와 같으며, 이러한 오일은 합성섬유나 합성수지와 상용성이 우수하여, 2중량% 이하의 경우에는 합성섬유나 합성수지의 물성의 심각한 저하 없이 첨가할 수 있다.
또한, 이 오일은 제한적인 항균성을 가지고 있다. 대부분의 병원균에 대하여 어느 정도의 항균성을 발휘하지만, 특히 포도상 구균, 대장균, 폐렴군 등과 같은 병원균에 대해서는 높은 수준의 항균성을 발현한다.
상기 두 물질의 적절한 사용 범위는 각각 0.3 내지 0.7중량%이다. 이 범위 미만의 경우에는 항균성 등 원하는 기능이 발현되지 아니하며, 이 범위를 초과하더라도 더 이상의 효과 상승은 보이지 않으며, 오히려 합성 섬유 또는 합성 수지의 물성에 악영향을 끼칠 수 있다. 특히, 이온 칼슘의 함량이 1중량%를 초과하게 되면 합성 수지 고유의 물성이 저하된다.
본 발명의 제조방법은 합성수지 칩에 이온칼슘 분말 0.3~0.7중량%와 식물성 오일 0.3~0.7중량%를 첨가하고 교반하여 칩 표면에 코팅시킨 후 통상의 방법으로 칫솔 또는 칫솔 보관 케이스를 제조하는 것이다.
이를 통하여 합성수지 고유의 물성을 저하시키지 않으면서 항균성, 항바이러스성 칫솔 또는 칫솔 보관 케이스를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예는 아래와 같다.
실시예 1)
폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지(PBT) 칩에 전도도(1g/Liter)가 2200(s/cm)인 이온화된 칼슘 분말 0.5중량%와 리놀렌산(Linolenic acid) 함량이 70중량% 이상이고, 비등점이 120 내지 220℃ 범위에 있는 저분자량의 휘발성 물질의 함량이 5중량% 미만인 식물성 오일 0.5중량%를 회전교반기를 이용하여 동시에 코팅한 후 건조시켜 기능성 칩(1)을 제조하였다. 동일한 방법으로 PBT 수지 칩 대신에 연질 PP 칩을 사용하여 기능성 칩(2)를 제조하였으며, 동일한 방법으로 PBT 수지 칩 대신에 ABS 칩을 사용하여 기능성 칩(3)를 제조하였다.
이 기능성 칩(1)을 사용하여 250에서 0.8mm 직경의 노즐로 용융압출한 후 물로 냉각한 다음, 60mm 길이로 절단하여 칫솔모를 제조하였고, 기능성 칩(2)를 사용하여 칫솔대를 제조하였으며, 기능성 칩(3)을 사용하여 칫솔 보관용 케이스를 제조하였다.
대표적으로 칫솔 보관용 케이스에 대하여 항균성 및 항바이러스성을 테스트하였으며, 그 결과는 [표 1] 및 [표 2]와 같았다.
시험항목 초기농도(CFU/ml) 24시간후 농도(CFU/ml) 정균감소율(%)
대장균 1.7105 <1.0103 99.9
녹농균 2.2105 <1.0103 99.9
포도상구균 1.6105 <1.0103 99.9
폐렴균 1.7105 <1.0103 99.9
살모넬라균 4.6105 <1.0103 99.9
시험항목 단위 결과치 시험방법
Human respiratory syncytial virus Log reduction 2.35 ASTM E1052-20
Rotavirus A Log reduction 2.23 ASTM E1052-20
1) 시험조건
-반응시간: 1시간
-반응온도: 222℃
2) 숙주세포
-Hep-2, KCLB 10023
-CV-1, KCLB 10070
3) Log reduction(LR)
-LR = LU-LT
-LU = 바이러스 대조균의 역가
-LT = 바이러스 시험군의 역가
4) 결과의 해석
-log reduction 1 이상: 90% 이상
-log reduction 2 이상: 99% 이상
-log reduction 3 이상: 99.9% 이상
-log reduction 4 이상: 99.99% 이상
실시예 2)
실시예 1과 동일하게 시행하되, 이온화된 칼슘과 식물성 오일의 사용 비용을 0.7 중량%와 0.3중량%로 변경하였다.
얻어진 칫솔 보관용 케이스의 항균성과 항바이러스성이 실시예 1에 의하여 얻어진 결과와 대동소이 하였다.
실시예 3)
실시예 1과 동일하게 시행하되, 이온화된 칼슘과 식물성 오일의 사용 비용을 0.3 중량%와 0.7중량%로 변경하였다.
얻어진 칫솔 보관용 케이스의 항균성과 항바이러스성이 실시예 1에 의하여 얻어진 결과와 대동소이 하였다.
비교예 1)
실시예 1과 동일하게 시행하되, 이온화된 칼슘과 식물성 오일의 비율을 0.9중량%와 0.1 중량%로 변경하였다.
얻어진 칫솔 보관용 케이스의 항균성과 항바이러스성은 아래의 표 3 및 표 4와 같았다.
시험항목 정균감소율(%) 비고
대장균 90.9
녹농균 80.5
포도상구균 99.9
폐렴균 70.4
살모넬라균 55.3
시험항목 단위 결과치 시험방법
Human respiratory syncytial virus Log reduction 2.36 ASTM E1052-20
Rotavirus A Log reduction 1.28 ASTM E1052-20
1) 시험조건
-반응시간: 1시간
-반응온도: 222℃
2) 숙주세포
-Hep-2, KCLB 10023
-CV-1, KCLB 10070
3) Log reduction(LR)
-LR = LU-LT
-LU = 바이러스 대조균의 역가
-LT = 바이러스 시험군의 역가
4) 결과의 해석
-log reduction 1 이상: 90% 이상
-log reduction 2 이상: 99% 이상
-log reduction 3 이상: 99.9% 이상
-log reduction 4 이상: 99.99% 이상
비교예 2)
실시예 1과 동일하게 시행하되, 이온화된 칼슘과 식물성 오일의 비율을 0.1중량%와 0.9 중량%로 변경하였다.
얻어진 칫솔 보관용 케이스의 항균성과 항바이러스성은 아래의 표 5 및 표 6와 같았다.
시험항목 정균감소율(%) 비고
대장균 99.9
녹농균 99.9
포도상구균 99.9
폐렴균 99.9
살모넬라균 99.9
시험항목 단위 결과치 시험방법
Human respiratory syncytial virus Log reduction 1.03 ASTM E1052-20
Rotavirus A Log reduction 0.78 ASTM E1052-20
1) 시험조건
-반응시간: 1시간
-반응온도: 222℃
2) 숙주세포
-Hep-2, KCLB 10023
-CV-1, KCLB 10070
3) Log reduction(LR)
-LR = LU-LT
-LU = 바이러스 대조균의 역가
-LT = 바이러스 시험군의 역가
4) 결과의 해석
-log reduction 1 이상: 90% 이상
-log reduction 2 이상: 99% 이상
-log reduction 3 이상: 99.9% 이상
-log reduction 4 이상: 99.99% 이상
비교예 3)
실시예 1과 동일하게 시행하되, 사용되는 이온화된 칼슘의 전도도가 1500마이크로지멘스인 것으로 대체하였으며, 얻어진 칫솔 보관용 케이스의 항균성과 항바이러스성은 아래의 표 7 및 표 8와 같았다.
시험항목 정균감소율(%) 비고
대장균 85.8
녹농균 70.5
포도상구균 88.6
폐렴균 50.8
살모넬라균 72.7
시험항목 단위 결과치 시험방법
Human respiratory syncytial virus Log reduction 0.86 ASTM E1052-20
Rotavirus A Log reduction 0.56 ASTM E1052-20
1) 시험조건
-반응시간: 1시간
-반응온도: 222℃
2) 숙주세포
-Hep-2, KCLB 10023
-CV-1, KCLB 10070
3) Log reduction(LR)
-LR = LU-LT
-LU = 바이러스 대조균의 역가
-LT = 바이러스 시험군의 역가
4) 결과의 해석
-log reduction 1 이상: 90% 이상
-log reduction 2 이상: 99% 이상
-log reduction 3 이상: 99.9% 이상
-log reduction 4 이상: 99.99% 이상

Claims (7)

  1. 전도도가 2000마이크로지멘스(μs/cm) 이상인 이온칼슘 분말 0.3~0.7중량%와 리놀렌산(Linolenic acid) 함량이 70중량% 이상이고, 비등점이 120 내지 220℃ 범위에 있는 저분자량의 휘발성 물질의 함량이 5중량% 미만인 식물성 오일 0.3~0.7중량%를 함유하는 합성수지로 제조되는 항균성 칫솔 및 항균성 칫솔 보관케이스.
  2. 제1항에 있어서, 이온칼슘 분말은 이온화 촉진 방법을 거친 것을 특징으로 하는 항균성 칫솔 및 항균성 칫솔 보관케이스.
  3. 제2항에 있어서, 이온화 촉진 방법은 고전압(10000V 이상)으로 전기분해하는 방법, 고주파를 조사하는 방법, 고자기장(2000가우스 이상)으로 자기화 하는 방법, 원적외선 방사체로 파동을 조사하는 방법 중 택일된 1종 또는 2종 이상의 방법인 것을 특징으로 하는 항균성 칫솔 및 항균성 칫솔 보관케이스.
  4. 제3항에 있어서, 원적외선 방사체로 파동을 조사하는 방법은 밀폐된 원적외선 재질의 룸에서 1 내지 10일간 파동을 조사하는 것을 특징으로 하는 항균성 칫솔 및 항균성 칫솔 보관케이스.
  5. 합성수지 칩의 표면에 전도도 2000마이크로지멘스(μs/cm) 이상인 이온 칼슘 분말 0.3~0.7중량%와 리놀렌산(Linolenic acid) 함량이 70중량% 이상이고, 비등점이 120 내지 220℃ 범위에 있는 저분자량의 휘발성 물질의 함량이 5중량% 미만인 식물성 오일 0.3~0.7중량%를 동시에 코팅한 후 통상의 방법으로 제조되는 것으로 특징으로 하는 항균성 칫솔 및 항균성 칫솔 보관 케이스의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 이온 칼슘 분말은 고전압(10000V 이상)으로 전기분해하는 방법, 고주파를 조사하는 방법, 고자기장(2000가우스 이상)으로 자기화 하는 방법, 원적외선 방사체로 파동을 조사하는 방법 중 택일된 1종 또는 2종 이상의 이온화 촉진방법을 거친 것을 특징으로 하는 하는 항균성 칫솔 및 항균성 칫솔 보관케이스의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 원적외선 방사체로 파동을 조사하는 방법은 원적외선 방사체로 제조된 밀폐 룸에 산화칼슘 분말을 적재하고 1~10일간 원적외선 파동을 조사하는 것을 특징으로 하는 항균성 칫솔 및 항균성 칫솔 보관케이스의 제조방법.
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