KR20220145209A - 고내구성 항균 유리 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 사출물 - Google Patents
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Abstract
인체에 무해한 성분으로 이루어지며, 고내구성 및 고내수성을 가져 반영구적으로 항균 기능을 유지할 수 있는 비용출성 항균 유리 조성물 및 이를 이용한 항균 유리 분말 제조 방법에 대하여 개시한다.
아울러, 본 발명은 유리 형성제인 SiO2를 주 성분으로 하면서 항균 성분으로서 ZnO와 SnO를 포함하는 신규한 항균 유리 조성물에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은 유리 형성제인 SiO2를 주 성분으로 하면서 항균 성분으로서 ZnO와 SnO를 포함하는 신규한 항균 유리 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 고내구성 항균 유리 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 사출물에 관한 것이다.
세균, 균류, 박테리아와 같은 미생물은 세면대, 냉장고 선반, 세탁기 등과 같은 우리의 생활 공간에 편재해 있다. 만일, 미생물이 인체에 들어가게 되면, 이들은 생명을 위협하는 감염의 원인이 될 수 있다.
이와 같이, 환경에 따라 다양한 종류의 균이 존재할 수 있지만, 물 등의 접촉이 잦은 습한 환경에서는 녹농균이 많은 문제가 되고 있다. 이러한 녹농균은 최저 영양 조건에서도 성장이 가능하기 때문에 성장 범위가 매우 넓다. 특히, 병원 내의 습한 환경, 의료 기구들과 심지어 소독용 용액 보관 용기 등 도처에 다양한 종류의 미생물이 존재하고 있으며, 이는 바이오 필름 형성의 주요 원인이기도 하다.
따라서, 세면대, 냉장고 선반, 오븐, 세탁기 등과 같은 생활용품과 더불어, 병원 내의 가구, 의료 기구, 소독용 용액 보관 용기 등에 미생물의 확산을 제어할 수 있는 항균 유리 조성물이 요구된다.
종래의 항균 유리 조성물은 수불용성인 유리 구조와 항균성을 목적으로 용출되는 이온 혹은 결정상 성분으로 구성된 유리를 포함한다.
결과적으로 종래의 항균 유리 조성물이 항균력을 발현하기 위해서는, 항균성능을 발현하는 이온 혹은 결정상이 용출 되어야 하며, 이에 따라 항균력의 장기 지속성이 한계가 있고, 식음수가 접촉하는 사출물에 적용되기에는 안전성에 문제가 있다.
또한, 종래의 항균 유리 조성물은 Ag가 용출되어 항균성이 유지되는 기작을 가지고 있다. Ag는 항균성능은 우수하지만, 장기간 빛에 노출 시 사출물이 Ag에 의해 변색될 수 있다. 따라서 종래의 항균 유리 조성물은 양한 환경에 적용하기에는 한계가 있다.
본 발명의 목적은 각 성분 및 이의 성분비의 조절을 통하여 비용출성을 가지면서 고내구성을 갖는 항균 유리 조성물을 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 목적은 인체에 무해한 성분으로 이루어지며, 고내구성 및 고내수성을 가져 반영구적으로 항균 기능을 유지하는 항균 유리 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 물이 존재하는 습한 환경에서 주요 발생균으로 문제가 되고 있는 녹농균을 효과적으로 제거할 수 있는 항균력을 확보하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 항균 유리 조성물은 신규의 포스페이트계 조성을 갖는 항균 유리 분말과 실란 커플링제를 포함하여, 고내구성 및 고내수성을 가지며 또한 반영구적인 항균 기능을 유지할 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명에 따른 항균 유리 조성물은 SiO2 26 ~ 50 중량%, B2O3 및 P2O5 가운데 1종 이상 0.5 ~ 4 중량%, Na2O 및 K2O 합산으로 15 ~ 27 중량%, CaO, MgO 및 WO3 가운데 1종 이상 20 ~ 50 중량% 및 ZnO 및 SnO 가운데 1종 이상 22 ~ 44 중량%를 포함하는 항균 유리 분말과, 실린 커플링제를 포함한다.
본 발명에 따른 조성물은 항균제가 분해되면서 항균력을 발현시키는 것이 아니라 항균성을 갖는 금속이온이 유리의 표면 전하를 양의 전하를 띄게 해 음의 전하를 띄는 세균을 끌어당겨 세균이 성장할 수 없도록 하는 메커니즘을 갖는다. 이에 따라, 본 발명은 반영구적인 항균력을 확보할 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명의 항균 유리 조성물을 플라스틱 사출물의 첨가제로 활용할 시, 대장균 및 황색포도상구균에 대한 우수한 항균력을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 물이 존재하는 습한 환경에서 주요 발생균으로 문제가 되고 있는 녹농균에 대해서도 효과적으로 제거하는 것이 가능해질 수 있다.
본 발명에 따른 항균 유리 조성물은 인체에 무해한 성분으로 이루어지며, 고내구성 및 고내수성을 가져 반영구적으로 항균 기능을 유지할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 항균 유리 조성물은 유리 형성제인 SiO2가 주 성분으로 첨가됨과 더불어, 유리 내에 첨가된 항균성을 갖는 금속이온이 유리의 표면 전하(제타 포텐셜)를 양의 전하를 띄게 한다. 이로 인해, 통상적으로 음의 전하를 띄는 세균을 끌어당겨 세균이 성장할 수 없는 전하 분위기를 조성해 균을 사멸시킬 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명의 비용출성 항균 유리 조성물을 플라스틱 사출물의 첨가제로 활용할 시, 대장균 및 황색포도상구균에 대한 우수한 항균력을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 물이 존재하는 습한 환경에서 주요 발생균으로 문제가 되고 있는 녹농균에 대해서도 효과적으로 제거하는 것이 가능해질 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 항균 유리 분말 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 고내구성 항균 유리 조성물 및 이를 이용한 항균 유리 분말 제조 방법을 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 항균 유리 조성물은 각 성분 및 이의 성분비의 조절을 통하여 비용해성을 갖는 것에 의해 항균력에 대해 반영구적인 지속성을 확보하였다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 항균 유리 조성물은 인체에 무해한 성분으로 이루어지며, 고내구성 및 고내수성을 가져 반영구적으로 항균 기능을 유지할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 비용출성 항균 유리 조성물은 항균제가 분해되면서 항균력을 발현시키는 것이 아니라 항균성을 갖는 금속이온이 유리의 표면 전하를 양의 전하를 띄게 해 음의 전하를 띄는 세균을 끌어당겨 세균이 성장할 수 없도록 하는 메커니즘이므로, 반영구적인 항균력을 확보할 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명의 비용출성 항균 유리 조성물을 플라스틱 사출품의 첨가제로 활용할 시, 대장균 및 황색포도상구균에 대한 우수한 항균력을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 물이 존재하는 습한 환경에서 주요 발생균으로 문제가 되고 있는 녹농균에 대해서도 효과적으로 제거하는 것이 가능해질 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 항균 유리 조성물은 SiO2 26 ~ 50 중량%, B2O3 및 P2O5 가운데 1종 이상 0.5 ~ 4 중량%, Na2O 및 K2O 합산으로 15 ~ 27 중량%, CaO, MgO 및 WO3 가운데 1종 이상 20 ~ 50 중량% 및 ZnO 및 SnO 가운데 1종 이상 22 ~ 44 중량%를 포함하는 항균 유리 분말; 및 실란 커플링제;를 포함한다.
여기서, 본 발명의 조성물이 유리가 되기 위해서는 유리 형성제가 필수적으로 포함되게 된다. 또한, 유리를 용융하는 조건(약 900 ~ 1600℃)에서 유리가 쉽게 구현되기 위해서는 유리 형성제를 균질하고 비정질 형태로 용융시키기 위한 수식산화물을 포함하게 된다.
상업적으로 가장 많이 사용되는 유리 형성제는 SiO2, B2O3, P2O5가 대표적인데, 다량의 B2O3 및 P2O5로 구성된 유리의 경우에는 흡습성이 강해져 표면에는 공기 중 수분에서 유래하는 OH기가 많이 흡착되어 표면 전하가 음의 전하를 띄게 된다. 이렇게 되면, 유리의 항균력을 저해하는 요소로 작용한다.
따라서, 본 발명은 B2O3 및 P2O5의 첨가를 의도적으로 적게 포함하고, 유리 형성제인 SiO2를 주 성분으로 하는 신규한 실리케이트계 항균 유리 조성물을 제공한다.
본 발명의 항균 유리 조성물에 포함된 항균 유리 분말은 SiO2 26 ~ 50 중량%, B2O3 및 P2O5 가운데 1종 이상 0.5 ~ 4 중량%를 포함한다.
SiO2는 유리화가 가능하게 하는 유리형성제로서, 유리의 구조적인 골격의 역할을 하는 핵심적인 성분이다. 또한, SiO2는 항균력을 발현하는 직접적인 성분으로 작용하지는 않으나, 대표적인 유리형성제인 P2O5 대비 유리 표면에 OH기를 덜 형성시켜 유리 내의 금속 이온으로 야기되는 유리 표면을 양의 전하로 띠게 하는데 유리하다.
이러한 SiO2는 본 발명에 따른 항균 유리 분말 100 중량%를 기준으로 26 ~ 50 중량%의 함량비로 첨가될 수 있다. SiO2가 50 중량%를 초과하여 다량 첨가되면, 유리 용융시 점도가 높아짐에 따라 냉각 과정에서 작업성 및 수율이 저하되는 문제가 있다. 반대로, SiO2가 26 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 유리의 구조가 약화되어 내수성이 저하되는 문제가 있다.
한편, 다량의 B2O3 및 P2O5로 구성된 유리의 경우 흡습성이 강해져 표면에는 공기 중 수분에서 유래하는 OH기가 많이 흡착되어 표면 전하가 음의 전하를 띄게 된다. 이렇게 되면, 유리의 항균력을 저해하는 요소로 작용한다. 따라서, 본 발명은 B2O3 및 P2O5의 첨가를 최대한 배제하고, 유리 형성제인 SiO2를 주 성분으로 하는 신규한 항균 유리 조성물을 개발한 것이다.
즉, SiO2의 경우 유리의 구조를 강화시키는 역할을 하지만, 단일 성분으로 유리형성제의 역할로 사용할 경우 용융시 점도가 너무 높아져 균질한 유리를 제작하기에는 매우 높은 용융온도가 필요하다. 따라서, 유리의 내수성을 약화시키지 않는 범위 내에서 B2O3 및 P2O5를 미량 함께 첨가시켜 용융물의 점도를 떨어뜨리고 유리 제조에 대한 작업성 및 수율을 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 항균 유리 분말은 B2O3 및 P2O5 가운데 1종 이상을 0.5 ~ 4 중량%를 포함한다.
만일, B2O3 및 P2O5 가운데 1종 이상이 4 중량%를 초과하여 다량 첨가되면 유리의 내수성이 떨어져 물속에서 용출이 쉽게 발생하게 될 수 있다. 반대로, B2O3 및 P2O5 가운데 1종 이상이 0.5 중량% 미만으로 첨가되면 유리 제조에 대한 작업성 및 수율이 저하될 수 있다.
Na2O, K2O와 같은 알칼리 산화물(alkali oxide)은 유리 조성 내에서 비가교 결합을 하는 망목수식제의 역할을 하는 산화물이다. 이러한 성분들은 단독으로는 유리화가 불가능하지만, SiO2 및 B2O3 등과 같은 유리형성제와 일정한 비율로 혼합하면 유리화가 가능해진다. 상기 성분들 가운데 한가지 성분만이 유리 조성물에 포함되면, 유리화가 가능한 영역 내에서는 유리의 내구성을 약화시킬 수 있다. 하지만, 2가지 성분이 함께 유리 조성에 포함되면 비율에 따라 유리의 내구성이 다시 향상되기도 한다. 이를 혼합된 알칼리 효과(mixed alkali effect)라 한다.
따라서, Na2O 및 K2O는 합산으로 본 발명에 따른 항균 유리 분말의 100 중량%를 기준으로 15 ~ 27 중량%의 함량비로 첨가된다. Na2O 및 K2O가 합산으로 27 중량%를 초과하여 다량 첨가되면, 유리 조성물의 열 물성이 저하될 수 있다. 반대로, Na2O 및 K2O가 합산으로 15 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 ZnO와 같은 성분의 가수를 제어하기 어려워 항균성이 저하될 수 있다.
또한 바람직하게는 상기 Na2O의 함량과 상기 K2O의 함량은 하기 관계식을 만족할 수 있다.
[관계식]
0.5 ≤ (Na2O의 함량)/(K2O의 함량) ≤ 1.5
만일 상기 Na2O의 함량과 상기 K2O의 함량은 위 관계식을 만족하지 않는 경우, 공융점을 통한 융점 저하 효과가 떨어져 항균 유리 조성물의 유리화가 어려워질 수 있다.
아울러, 상기 상기 Na2O 및 K2O는 각각은 20 중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 항균 유리 분말은 CaO, MgO 및 WO3 가운데 1종 이상 20 ~ 50 중량% 포함한다.
CaO, MgO 및 WO3 가운데 1종 이상은 알칼리 산화물(alkali oxide)과 마찬가지로 유리 조성 내에서 비가교 결합을 하는 망목수식제의 역할을 하는 산화물들이다. CaO, MgO 및 WO3 가운데 1종 이상이 50 중량%를 초과하여 다량 첨가되면, 유리 조성물의 열 물성이 저하될 수 있다. 반대로, CaO, MgO 및 WO3 가운데 1종 이상이 20 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 ZnO와 같은 성분의 가수를 제어하기 어려워 항균성이 저하될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 항균 유리 분말은 항균 성능을 발현하는 성분으로서 ZnO 및 SnO 가운데 1종 이상을 포함한다.
ZnO 및 SnO 가운데 1종 이상은 본 발명에 따른 항균 유리 분말 100 중량%를 기준으로 22 ~ 44 중량%를 포함한다. ZnO 및 SnO 가운데 1종 이상이 22 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 유리 조성의 항균성 발현이 어렵다. 반대로, ZnO 및 SnO 가운데 1종 이상이 44 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 유리 조성의 내구성이나 열 물성이 저하될 수 있다. 바람직하게는, 상기 ZnO는 30 중량% 이상으로 첨가될 수 있다.
종래의 항균 조성물은 항균력(다양한 균에 대한 커버리지)을 발현하기 위해서 Ag, Ag 산화물 등 다양한 항균 성분을 포함한다. 하지만, Ag 성분이 적용되는 사출물은 빛에 장기간 노출되는 경우 색변화가 발생하게 된다. 본 발명은 Ag, Ag 산화물을 포함하지 않고 Zn과 Sn을 사용하여 항균력을 발현함에 따라 상술한 부작용을 억제할 수 있다. 가급적 본 발명의 항균 유리 조성물은 Ag, Ag 산화물을 포함하지 않는 것이 바람직하지만, 필요에 따라 Ag3PO4 또는 AgNO3를 항균 유리 분말 100 중량%를 기준으로 0.1 중량% 이하로 포함할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 항균 유리 조성물은 상술한 항균 유리 분말과 더불어 실란 커플링제를 포함한다.
상기 실란 커플링제는 γ-아미노프로필 트리메톡시실란, γ-아미노프로필 트리에톡시 실란, γ-글리시독시 프로필 트리메톡시 실란, γ-글리시독시 프로필 트리메톡시실란, γ-메르캅토 프로필 트리메톡시 실란, γ-메르캅토 프로필 트리에톡시 실란 및 아래 화학식으로 표시되는 실레인 결합제 가운데 1종 이상을 포함할 수 있다.
[화학식]
RO(CH2CHO)nCH2CH2CH2CSi(OR')3
(R은 메틸기, 에틸기, 또는 수소이며, R´은, 메틸기 또는 에틸기이며, n은 1∼10의 정수이다)
본 발명의 항균 유리 조성물은 위와 같이 상기 실란 커플링제를 포함하여, 고온 다습한 환경에서 장시간 노출 후에도 성능이 저하되지 않는다.
상기 실란 커플링제는 바람직하게는 항균 유리 조성물 100 중량%를 기준으로 0.01 ~ 1 중량% 포함될 수 있다. 다시 말해, 항균 유리 조성물은 항균 유리 분말 99 ~ 99.99 중량% 및 실란 커플링제 0.01 ~ 1중량%를 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 항균 유리 조성물의 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 항균 유리 조성물의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 항균 유리 조성물 제조 방법은 혼합 단계(S110), 용융 단계(S120), 냉각 단계(S130) 및 분쇄 단계(S140)를 포함한다.
혼합
혼합 단계(S110)에서 SiO2 26 ~ 50 중량%, B2O3 및 P2O5 가운데 1종 이상 0.5 ~ 4 중량%, Na2O 및 K2O 합산으로 15 ~ 27 중량%, CaO, MgO 및 WO3 가운데 1종 이상 20 ~ 50 중량% 및 ZnO 및 SnO 가운데 1종 이상 22 ~ 44 중량%를 포함하는 항균 유리 분말을 제조한다.
상기 항균 유리 분말의 바람직한 조성비는 상술한 바와 같다.
용융
용융 단계(S120)에서는 상기 항균 유리 분말을 용융시킨다.
본 단계에서, 용융은 1,100 ~ 1,400℃에서 1 ~ 60분 동안 실시하는 것이 바람직하다. 용융 온도가 1,200℃ 미만이거나, 용융 시간이 1분 미만일 경우에는 항균 유리 분말이 완전히 용용되지 못하여 유리 용융물의 불혼화를 발생시키는 문제가 있다. 반대로, 용융 온도가 1,300℃를 초과하거나, 용융 시간이 60분을 초과할 경우에는 과도한 에너지 및 시간이 필요하므로 경제적이지 못하다.
냉각
냉각 단계(S130)에서는 용융된 항균 유리 분말을 상온까지 냉각한다.
본 단계에서, 냉각은 노냉(cooling in furnace) 방식으로 수행되는 것이 바람직하다. 공냉 또는 수냉을 적용할 경우에는 항균 유리의 내부응력이 심하게 형성되어 경우에 따라서는 크랙이 발생할 수 있는 바, 냉각은 노냉이 바람직하다.
분쇄
분쇄 단계(S140)에서는 냉각된 항균 유리를 분쇄한다. 이때, 분쇄는 건식 분쇄기를 이용하는 것이 바람직하다. 건식 분쇄기는 예를 들면 볼밀 공정, 젯밀 공정을 이용할 수 있다. 이러한 분쇄 공정에서 상기 항균 유리 분말에 실란 커플링제를 첨가한다.
상술한 분쇄에 의해, 항균 유리가 미세하게 분쇄되어 항균 유리 분말과 실란 커플링제를 포함한 항균 유리 조성물이 제조된다. 이러한 항균 유리 조성물은 30㎛ 이하의 평균 직경을 갖는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위로는 15 ~ 25㎛의 평균 직경을 제시할 수 있다.
상기의 과정(S110 ~ S140)에 의해 본 발명의 실시예에 따른 항균 유리 조성물이 제조될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 항균 유리 조성물 제조
실시예 및 비교예
표 1에 기재된 조성을 갖는 항균 유리 조성물을 전기로에서 1,250℃의 온도로 용융시킨 후, 스테인리스(stainless steel) 강판에 공냉 방식으로 글래스 벌크 형태로 냉각하여 컬릿(cullet) 형태의 항균 유리를 얻었다. 이후, 항균 유리에 실란 커플링제를 조성물 전체 100 중량% 기준으로 0.5 중량% 첨가하고 건식분쇄기(ball mill)로 분쇄한 후, 400 메쉬 시브에 통과시켜 D90 평균 입경이 20㎛인 항균 유리 분말을 제조하였다.
여기서, Na2O, K2O, CaO의 원재료는 각각 Na2CO3, K2CO3, CaCO3를 사용하였고, 이를 제외한 나머지 성분은 표 1에 기재된 것과 동일한 것을 사용하였다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예4 | 실시예 5 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 |
| SiO2 | 35.1 | 34.9 | 35.1 | 35.1 | 35.1 | 35.1 | 53.0 | 35.1 |
| P2O5 | 1.8 | 2.0 | 0 | 0 | 0 | 1.8 | 4.0 | 0 |
| B2O3 | 0 | 0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 0 | 0 | 6.8 |
| Na2O | 9.6 | 9.6 | 9.6 | 9.6 | 9.6 | 9.6 | 15.0 | 10.7 |
| K2O | 9.6 | 9.6 | 9.5 | 9.6 | 9.5 | 9.6 | 0 | 5.9 |
| WO3 | 0 | 0 | 0.1 | 0 | 0.1 | 0 | 0 | 0 |
| CaO | 8.8 | 8.8 | 4.3 | 4.3 | 4.3 | 8.8 | 18.0 | 9.8 |
| MnO2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 12.2 |
| SnO | 2.0 | 2.0 | 0 | 0 | 0 | 2.0 | 0 | 0 |
| ZnO | 33.1 | 33.1 | 39.3 | 39.3 | 39.3 | 33.1 | 10.0 | 19.5 |
| MgO | 0 | 0 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0 | 0 | 0 |
| Total | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
2. 사출 시편 제조
실시예 및 비교예
위와 같이 제조된 항균 유리 조성물을 Polypropylene pellet과 혼합하고 압사출하여 사출 시편을 제조하였다. 사출 시편의 크기는 200mm x 100mm x 3mm(두께)로 재단하였다.
각 사출 시편에 포함된 항균 유리 조성물의 함량(중량%)은 아래와 같다.
실시예 1 : 1.0
실시예 2 : 2.0
실시예 3 : 2.0
실시예 4 : 3.0
실시예 5 : 2.0
비교예 1 : 0.5
비교예 2 : 2.0
비교예 3 : 2.0
3. 사출 시편의 항균 성능 및 내구성 평가
(1) 항균 성능 평가
표 2는 실시예 및 비교예에 따라 제조된 사출 시편에 대한 항균 성능 측정 결과를 나타낸 것이다. 이때, 각 사출 시편에 대한 항균력을 확인하기 위해 항균규격시험법인 JIS Z 2801, 필름부착법으로 황색포도상구균 및 대장균에 대한 항균활성치를 측정하였다. 또한, 폐렴균 및 녹농균에 대한 항균력도 추가 평가하였다.
(2) 고온 내구성 평가
항균유리분말이 첨가된 사출 시편의 내구성을 확인하기 위해 일본 항균제품 생산 기술협회(SIAA)에서 제정한 시험 방법에 따라 상기 성형품을 90℃ 16시간 침지하는 것을 2번 반복한 후 항균 규격 시험(JIS Z 2801, 필름부착법)으로 황색포도상구균 및 대장균에 대한 항균 활성치를 확인하였으며, 폐렴균 및 녹농균에 대한 항균 활성치도 추가 평가하였다
여기서, 항균활성치는 아래의 환산법에 의거하여 평가하였다.
항균활성치 항균력
2.0 이상 99.0%
3.0 이상 99.9%
4.0 이상 99.99%
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예41 | 실시예 5 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | |
| 항균력 (JIS Z 2801, 필름부착법) |
황색 포도상구균 | 99.9% | 99.99% | 99.99% | 99.99% | 99.99% | 99.0 | 2.0 이하 | 2.0 이하 |
| 대장군 | 99.9% | 99.99% | 99.99% | 99.9999% | 99.9999% | 99.0 | 2.0 이하 | 2.0 이하 | |
| 폐렴균 | 99.9% | 99.99% | 99.99% | 99.999% | 99.999% | 2.0 이하 | 2.0 이하 | 2.0 이하 | |
| 녹농균 | 99.0% | 99.9% | 99.9% | 99.999% | 99.999% | 2.0 이하 | 2.0 이하 | 2.0 이하 | |
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예41 | 실시예 5 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | |
| 항균력 (JIS Z 2801, 필름부착법) |
황색 포도상구균 | 99.9% | 99.99% | 99.99% | 99.99% | 99.99% | 99.0 | 2.0 이하 | 2.0 이하 |
| 대장군 | 99.9% | 99.99% | 99.99% | 99.9999% | 99.9999% | 99.0 | 2.0 이하 | 2.0 이하 | |
| 폐렴균 | 99.9% | 99.99% | 99.99% | 99.999% | 99.999% | 2.0 이하 | 2.0 이하 | 2.0 이하 | |
| 녹농균 | 99.0% | 99.9% | 99.9% | 99.999% | 99.999% | 2.0 이하 | 2.0 이하 | 2.0 이하 | |
표 2 및 3에 기재된 바와 같이, 실시예에 따라 제조된 사출 시편은 모두 항균활성치 4.0 이상으로 측정되어, 항균력 99.99%를 나타내는 것을 확인하였다.
반면, 비교예의 경우 일부 사출물은 항균활성치가 2.0 미만으로 측정되어 항균력 99% 미만을 나타내었다.
참고로, 비교예 1의 사출물은 너무 적은 양의 항균 유리 조성물을 포함하여, 폐렴균이나 녹농균에 대한 항균력이 부족한 것으로 판단된다.
위의 실험 결과를 토대로, 실시예에 따라 제조된 사출 시편이 비교예에 따라 제조된 사출 시편에 비하여 우수한 항균력을 나타내는 것을 확인하였다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
S110 : 혼합 단계
S120 : 용융 단계
S130 : 냉각 단계
S140 : 분쇄 단계
S120 : 용융 단계
S130 : 냉각 단계
S140 : 분쇄 단계
Claims (12)
- 항균 유리 분말 100 중량%를 기준으로
SiO2 26 ~ 50 중량%,
B2O3 및 P2O5 가운데 1종 이상 0.5 ~ 4 중량%,
Na2O 및 K2O 합산으로 15 ~ 27 중량%,
CaO, MgO 및 WO3 가운데 1종 이상 20 ~ 50 중량% 및
ZnO 및 SnO 가운데 1종 이상 22 ~ 44 중량%를 포함하는
항균 유리 분말; 및
실란 커플링제;를 포함하는
항균 유리 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 Na2O의 함량과 상기 K2O의 함량은 하기 관계식을 만족하는
항균 유리 조성물.
[관계식]
0.5 ≤ (Na2O의 함량)/(K2O의 함량) ≤ 1.5
- 제1항에 있어서,
Ag 또는 Ag를 포함한 산화물을 함유하지 않는
항균 유리 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 Na2O 및 K2O는 각각은
20 중량% 이하로 첨가된
항균 유리 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 ZnO는
30 중량% 이상으로 첨가된
항균 유리 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 실란 커플링제는
γ-아미노프로필 트리메톡시실란, γ-아미노프로필 트리에톡시 실란, γ-글리시독시 프로필 트리메톡시 실란, γ-글리시독시 프로필 트리메톡시실란, γ-메르캅토 프로필 트리메톡시 실란, γ-메르캅토 프로필 트리에톡시 실란 및 아래 화학식으로 표시되는 실레인 결합제 가운데 1종 이상을 포함하는
항균 유리 조성물.
[화학식]
RO(CH2CHO)nCH2CH2CH2CSi(OR')3
(R은 메틸기, 에틸기, 또는 수소이며, R´은, 메틸기 또는 에틸기이며, n은 1∼10의 정수이다)
- 항균 유리 분말 100 중량%를 기준으로
SiO2 26 ~ 50 중량%,
B2O3 및 P2O5 가운데 1종 이상 0.5 ~ 4 중량%,
Na2O 및 K2O 합산으로 15 ~ 27 중량%,
CaO, MgO 및 WO3 가운데 1종 이상 20 ~ 50 중량% 및
ZnO 및 SnO 가운데 1종 이상 22 ~ 44 중량%를 포함하는
항균 유리 분말을 제조하는 단계;
상기 항균 유리 분말을 용융시키는 단계;
상기 용융된 항균 유리 분말을 냉각하는 단계; 및
상기 냉각된 항균 유리 분말에 실란 커플링제를 첨가하고 분쇄하는 단계; 를 포함하는
항균 유리 조성물 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 항균 유리 분말에 포함된 상기 Na2O의 함량과 상기 K2O의 함량은 하기 관계식을 만족하는
항균 유리 조성물 제조 방법.
[관계식]
0.5 ≤ (Na2O의 함량)/(K2O의 함량) ≤ 1.5
- 제7항에 있어서,
상기 항균 유리 분말은
Ag 또는 Ag를 포함한 산화물을 함유하지 않는
항균 유리 조성물 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 ZnO는
30 중량% 이상으로 첨가된
항균 유리 조성물.
- 제7항에 있어서,
상기 항균 유리 분말은
상기 ZnO가 30 중량% 이상으로 첨가된
항균 유리 조성물 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 실란 커플링제는
γ-아미노프로필 트리메톡시실란, γ-아미노프로필 트리에톡시 실란, γ-글리시독시 프로필 트리메톡시 실란, γ-글리시독시 프로필 트리메톡시실란, γ-메르캅토 프로필 트리메톡시 실란, γ-메르캅토 프로필 트리에톡시 실란 및 아래 화학식으로 표시되는 실레인 결합제 가운데 1종 이상을 포함하는
항균 유리 조성물 제조 방법.
[화학식]
RO(CH2CHO)nCH2CH2CH2CSi(OR')3
(R은 메틸기, 에틸기, 또는 수소이며, R´은, 메틸기 또는 에틸기이며, n은 1∼10의 정수이다)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210051984A KR102613568B1 (ko) | 2021-04-21 | 2021-04-21 | 고내구성 항균 유리 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 사출물 |
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Patent Citations (5)
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