KR20230021266A - 항바이러스성이 우수한 강판 및 그 제조방법 - Google Patents
항바이러스성이 우수한 강판 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230021266A KR20230021266A KR1020210102908A KR20210102908A KR20230021266A KR 20230021266 A KR20230021266 A KR 20230021266A KR 1020210102908 A KR1020210102908 A KR 1020210102908A KR 20210102908 A KR20210102908 A KR 20210102908A KR 20230021266 A KR20230021266 A KR 20230021266A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- steel sheet
- transition metal
- coating layer
- metal coating
- antiviral properties
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 63
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 230000000840 anti-viral effect Effects 0.000 title claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 46
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims abstract description 41
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 59
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 33
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 33
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 19
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims description 11
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000000541 cathodic arc deposition Methods 0.000 claims description 2
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 abstract description 3
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 24
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 8
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-2-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)C(CN1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)=O OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound C1CN(CC2=NNN=C21)CC(=O)N3CCN(CC3)C4=CN=C(N=C4)NCC5=CC(=CC=C5)OC(F)(F)F LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WTFUTSCZYYCBAY-SXBRIOAWSA-N 6-[(E)-C-[[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]methyl]-N-hydroxycarbonimidoyl]-3H-1,3-benzoxazol-2-one Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C/C(=N/O)/C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 WTFUTSCZYYCBAY-SXBRIOAWSA-N 0.000 description 1
- 101710132601 Capsid protein Proteins 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 101710094648 Coat protein Proteins 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100021181 Golgi phosphoprotein 3 Human genes 0.000 description 1
- 101710125418 Major capsid protein Proteins 0.000 description 1
- 101710141454 Nucleoprotein Proteins 0.000 description 1
- 101710083689 Probable capsid protein Proteins 0.000 description 1
- 229940096437 Protein S Drugs 0.000 description 1
- 230000010757 Reduction Activity Effects 0.000 description 1
- 101710198474 Spike protein Proteins 0.000 description 1
- 108010003533 Viral Envelope Proteins Proteins 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000003443 antiviral agent Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
Abstract
본 발명은 가전, 건자재, 의료기 등 다양한 용도에 사용될 수 있는 항바이러스성이 우수한 강판과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 가전, 건자재, 의료기 등 다양한 용도에 사용될 수 있는 항바이러스성이 우수한 강판과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
세균과 바이러스는 인간에게 질병을 유발한다는 점에서 유사하지만, 그 특성은 서로 다르다. 세균은 생물로 대사에 필요한 영양분을 필요로 하며, 자체 증식이 가능하다. 이에 비해, 바이러스는 스스로 대사를 하거나 증식이 불가하여, 증식을 하기 위해서는 인간과 같은 숙주가 필요한 반생물이다.
건자재, 의료기기 등은 인간이 밀접하게 사용되는 제품들로써, 이들이 세균이나 바이러스에 오염될 경우, 인간에게 전염될 가능성이 매우 높다. 이에 관련 제품에 대한 세균과 바이러스에 의해 유발되는 질병을 예방하기 위해 항균과 항바이러스에 대한 연구 및 관련 제품들이 개발되고 있는 실정이다.
기존에 철강관련 기업에서 항균 성능을 갖는 강판을 개발하여 판매하고 있다. 이러한 항균 강판은 주로 도료에 항균제를 첨가하여 강판에 도장을 실시한 강판으로, 세균의 증식을 방지하고 사멸시키는 효과를 가지고 있다. 이와 관련하여 특허문헌 1 및 2가 있다. 이들은 도료를 이용하여 항균성을 부여한 것으로서, 바이러스에 대한 저항성은 고려되지 않은 것이다.
따라서, 항바이러스 성능을 갖는 강판에 대해서는 아직까지 개발되어 있지 않다.
본 발명의 일측면은 우수한 항바이러스 성능을 가지면서, 부식에 대한 저항성이 우수한 강판과 이를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제는 상술한 사항에 한정되지 아니한다. 본 발명의 추가적인 과제는 명세서 전반적인 내용에 기술되어 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 명세서에 기재된 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일태양은 소지강판; 및
상기 소지강판 상에 형성된 전이금속 코팅층을 포함하고,
상기 전이금속 코팅층의 두께는 5~50㎚ 인 항바이러스성이 우수한 강판에 관한 것이다.
본 발명의 다른 일태양은 소지강판을 준비하는 단계; 및
상기 소지강판 상에 5~50㎚ 두께의 전이금속 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 전이금속 코팅층은 물리기상증착(PVD, Physics Vapor Deposition)법으로 형성하는 항바이러스성 우수한 강판의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 부식에 대한 저항성을 확보하면서, 항바이러스 특성을 갖는 강판뿐만 아니라, 이를 용이하게 제조할 수 있는 방법도 함께 제공할 수 있다. 이에, 가전, 건자재, 의료기기 등 감염을 우려되는 다양한 분야에 적절히 사용될 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않고, 본 발명의 구체적인 실시 태양을 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 실시예 중 발명예 2의 단면을 관찰한 전자투과현미경(TEM) 사진이다.
도 2는 실시예 중 비교예 1, 발명예 2 및 발명예 5의 항바이러스 활성치를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예 중 비교예 1, 발명예 2 및 발명예 5의 항바이러스 활성치를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명을 설명하기 위한 것이고, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수 형태들은 관련 정의가 이와 명백히 반대되는 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 구성을 구체화하고, 다른 구성의 존재나 부가를 제외하는 것은 아니다.
달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지도록 해석된다.
일반적으로 강판, 예를 들어 스테인리스 강판의 표면이 바이러스로 오염되는 경우에 약 48~72 시간이 경과되어야만 감염성을 유지한 바이러스의 수가 검출 한계 아래로 줄어든다. 그러나, 구리(Cu), 은(Ag)과 같은 전이금속 표면에 바이러스가 노출되면 4~8시간 내에 외피 단백질, 스파이크 단백질 등 바이러스를 구성하는 단백질이 손상을 입거나 바이러스 외피 내부로 구리 등의 이온이 침투하여 활성산소를 발생시켜, DNA 또는 RNA를 손상시킴으로써 감염력을 무력화하거나 사멸시킨다. 이러한 효과를 항바이러스 효과라 하고, 미량동 효과라 부르기도 한다.
본 발명의 발명자들은 항바이러스성을 갖는 강판을 제조하기 위해 연구한 결과, 전이금속을 이용하여 항바이러스성을 구현하는 것이 가능하며, 상기 전이금속 자체의 함량이 높을수록 그 효과는 높아지는 것을 인지하게 되었다. 그러나, 위와 같은 전이금속은 대부분 철과 비교하여 부식전위가 높기 때문에, 강재와 접촉하면 갈바닉 부식(Galvanic corrosion)을 일으키게 되고, 이러한 부식은 강재의 성능을 저하시키는 원인이 되어 바람직하지 않다는 것을 알게 되었다.
이에, 항바이러스성을 확보하면서도 부식에 대한 저항성을 확보하기 위해 깊이 연구한 결과, 본 발명에 이르게 되었다. 이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명 강판의 일구현예는 소지강판과 상기 소지강판 상에 형성된 전이금속 코팅층을 포함하고, 상기 전이금속 코팅층의 두께는 5~50㎚ 인 것이 바람직하다.
상기 소지강판은 스테인리스 강판인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 구리(Cu)를 2~5 중량% 포함하는 스테인리스 강판인 것이 바람직하다. 상기 스테인리스 강판의 종류는 특별히 한정하지 않는다. 스테인리스 강판은 일반적인 탄소강이나 도금강판과 비교할 때, 우수한 내식성을 가지고 있다.
한편, 상기 스테인리스 강판에 포함된 구리(Cu)는 스테인리스 강판의 항균 성능을 발현하거나, 가공성을 향상시킬 수 있다. 상기 구리는 제강 공정에서 첨가될 수 있다. 상기 구리(Cu)가 스테인리스 강판에 2 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 항바이러스 성능이 저하되고, 5 중량%를 초과하게 되면, 출강 후 압연 공정에서 크랙이 발생하여 강판 제조에 어려움이 발생할 수 있으므로, 상기 스테인리스 강판 중 Cu는 2~5 중량%인 것이 바람직하다.
상기 소지강판과 전이금속 코팅층 사이에는 Cu 석출상이 포함될 수 있다. 상기 Cu 석출상은 전술한 Cu를 포함하는 스테인리스 강판에 대해, 전이금속 코팅층을 형성하기 전에, 열처리를 행함으로써 형성될 수 있다. 상기 Cu 석출상이 형성되면, 항바이러스성은 물론 항균성도 확보할 수 있다.
상기 Cu 석출상에 대해 본 발명에서는 특별히 한정되지 않는다. 일예로, 상기 Cu 석출상은 구형, 타원, 막대기 등 다양한 형태로 관찰될 수 있으며, 그 크기도 수㎚에서, 수백㎚의 크기를 가질 수 있다.
다만, 상기 Cu 석출상은 결정성을 가지고 있으며, 스테인리스의 강종, 열처리 온도, 열처리 시간에 따라 그 형태, 분포가 달라질 수 있다. 상기 Cu 석출상을 확인하는 방법의 일예로써, 주사전자현미경(SEM)을 이용할 수 있고, 이를 통해 상기 스테인리스강의 표면을 관찰하여 Cu 석출상을 확인할 수 있다. 일반적으로 열처리 온도가 높고, 열처리 시간이 길수록 Cu 석출상의 크기가 증가하고, 밀도가 높아지는 경향이 있다. Cu 석출상은 스테인리스 강판의 강도를 높이는 반면 연성은 낮아지는 현상이 발생할 수 있다. 연성이 낮아지면 앞서 언급한 바와 같이 출강 후 압연 공정에서 크랙 등이 발생하여 강판 제조가 어려울 수 있다.
상기 전이금속 코팅층을 이루는 전이금속은 은(Ag), 구리(Cu) 등이 바람직하고, 상기 전이금속 코팅층의 두께는 5~50㎚인 것이 바람직하다. 상기 은(Ag), 구리(Cu) 등은 항바이러스 특성을 가지고 있으며, 항균 효과도 높고 인체에 무해한 원소이다.
상기 전이금속 코팅층 두께가 5㎚ 미만으로 코팅이 이루어지면 항바이러스 성능을 기대하기 어려우며, 50㎚를 초과하는 경우에는 강판에 갈바닉 부식이 발생할 수 있고, 전이금속 자체의 색상이 발현되거나, 전이금속의 산화로 인한 색상 변화로 모재 강판의 외관 성능을 저하시킬 수 있다. 이에 상기 코팅층의 두께는 5~50㎚인 것이 바람직하다.
상기 전이금속 코팅층은 순수한 금속일 때, 항바이러스 성능이 향상될 수 있으므로, 99% 이상의 순도를 갖는 코팅 금속을 갖는 것이 바람직하며, 100%인 것이 보다 바람직하다.
상기 전이금속 코팅층의 금속 입자는 코팅층 두께에 영향을 받는데, 동일한 조건에서 5, 10, 20㎚의 두께로 구리를 코팅한 후 항바이러스 성능을 측정하면, 코팅층의 두께가 얇을수록 항바이러스 성능이 상대적으로 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이에 전이금속 코팅층 두께가 얇을수록 코팅층의 입자도 작아지는데 입자의 크기가 5~20㎚일 때 항바이러스 성능이 보다 향상될 수 있다. 상기 코팅층의 두께나 입자를 관찰하는 방법의 일예로써, 투과전자현미경(TEM)을 이용할 수 있다. 상기 TEM을 통해 결정의 이미지를 관찰하여 입자의 크기를 확인할 수 있다.
다음으로, 본 발명 강판을 제조하는 방법의 일구현예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 항바이러스성이 우수한 강판을 제조하기 위해, 먼저 소지강판을 준비하고, 준비된 소지강판 상에 전이금속 코팅층을 형성한다. 상기 전이금속 코팅층은 5~50㎚의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 소지강판은 전술한 바와 같이, 스테인리스 강판인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 구리(Cu)를 2~5 중량% 포함하는 스테인리스 강판을 준비한다.
상기 2~5 중량%의 Cu를 포함하는 스테인리스 강판에 대해, 전이금속 코팅층을 형성하기 전에 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 열처리를 통해, 소지강판 표면에 Cu 석출상을 형성할 수 있으며, 상기 Cu 석출상을 형성하게 되면, 항바이러스 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 항균성도 확보할 수 있다.
상기 열처리는 600~800℃의 온도범위에서 0.5~2시간 동안 행하는 것이 바람직하다. 상기 열처리 온도가 600℃ 미만인 경우에는 Cu 석출상 생성이 원활하지 않으며, 800℃를 초과하여 열처리 하는 경우에는 Cu 석출상 생성에는 효과적이지만, 산화에 의한 스테인리스 강판의 표면 색상 변화가 나타날 수 있으며, 스테인리스 강판의 물성이 변화될 수 있다. 한편, 상기 열처리 시간이 0.5 시간 미만이 경우에는 Cu 석출상 생성이 충분하지 않으며, 2시간을 초과하는 경우에는 스테인리스 강판 표면의 산화, 물성 변화가 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다.
한편, 상기 전이금속 코팅층을 형성하기 전에 소지강판의 표면을 세정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 세정은 후속하는 전이금속 코팅층의 형성과정에서 전이금속의 밀착력을 향상시키기 위해 산화막, 불순물 등을 제거하기 위한 것으로서, 상기 세정을 위한 방법은 특별히 한정되지 않으며, 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상 행해지는 방법으로 할 수 있다. 일예로, 알코올, 아세톤 등의 화학물질로 세척하는 방법을 이용할 수도 있으며, 이온빔을 이용하여 기판 표면 불순물을 제거할 수도 있다. 또한, 진공용기에 아르곤과 같은 불활성 기체를 공급하고 기판에 음의 전압을 인가하여, 기판 주변에 플라즈마를 발생시켜 기판 표면의 불순물을 제거할 수도 있다.
상기 전이금속 코팅층을 형성하는 방법은 물리기상증착(PVD, Physics Vapor Deposition)법을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 물리기상증착법은 얇은 두께의 금속층을 형성하는데 매우 유리하며, 두께 변화에 대한 금속 성장 모드를 달리 할 수 있다. 일예로, 구리(Cu) 코팅층을 형성하는 경우, 구리는 입자는 층(layer) 성장모드로 코팅이 된다. 따라서, 나노 수준의 두께를 갖는 박막을 제조하는 경우에 상기 구리 입자(grain) 사이즈가 작아 높은 젖음성을 확보할 수 있고, 상기 코팅층의 젖음성이 높은 경우, 바이러스와 접촉면적이 넓어지는 효과가 발생하여 항바이러스 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 물리기상증착법은 특별히 제한되지 않으며 전자빔 증발법, 저항가열 증발법, 스퍼터링법, 음극아크증착법 등을 사용할 수 있으며, 이 중 스퍼터링 방법이 바람직하다.
구체적인 일예로, 표면을 세정한 스테인리스 강판을 진공용기에 장착하고, 진공용기에 스테인리스 강판을 장착한 후 기본 진공도까지 배기를 실시한다. 이때, 기본 진공도는 10-4torr 이하인 것이 바람직하다. 기본 진공도까지 배기를 완료하면 아르곤과 같은 불활성 기체를 진공장비에 주입하고, 구리가 장착된 음극에 직류전압을 인가하여 플라즈마를 발생시키고, 상기 스테인리스 강판을 노출시켜 구리 코팅층을 형성할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
하기 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것으로서, 본 발명의 권리범위는 하기 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
(실시예)
먼저, 구리 함량이 각각 2 중량%, 4 중량% 포함하는 스테인리스 강판(STS 304)을 준비하여, 이 중 일부 시편에 대해서는 700℃에서 1시간 열처리를 실시하기도 하였다.
이렇게 준비된 스테인리스 강판에 스퍼터링법을 이용하여 표 1과 같이, 구리 코팅층을 형성하였다. 상기 구리 코팅층을 형성하는 방법은 진공용기에 스테인리스 강판을 장착한 후, 구리가 장착된 음극에 플라즈마를 발생시키고, 일정시간 스테인리스 강판을 노출시켜 코팅층을 형성하였다.
이렇게 제조된 스테인리스 강판에 대해, 두께를 측정하고, 항바이러스 성능을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
상기 두께는 주사전자현미경 또는 투과전자현미경을 이용하여 확인하였다. 구리 코팅층이 형성된 스테인리스 강판의 항바이러스 시험은 국제표준인 IOS 21702를 기준으로 실시하였다. 국제표준에서 바이러스 노출 시간은 24시간으로 권장하고 있어 이에 따라 진행하였다. 항바이러스 활성치는 시험 전 바이러스 수에서 시험 후 감소한 바이러스 수를 빼고 이 값을 시험 전 바이러스 수로 나누고 100을 곱한 값(P; 퍼센트 감소율)에 로그를 취한 값(L; 로그 감소율 또는 항바이러스 활성치)이다.
이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.
식 (1) P = ((시험 전 바이러스 수 - 시험 후 감소 바이러스 수)/(시험 전 바이러스 수)) X 100
식(2) L = -(log10((-P/100)+1))
상기 식(2)에 의해 바이러스가 90% 감소하면 항바이러스 활성치는 1, 99% 감소하면 2, 99.9% 감소하면 3, 99.99% 감소하면 4가 된다. 통상적으로 상기 항바이러스 활성치가 2 이상 4 미만인 경우에는 항바이러스 효과가 우수하다고 할 수 있고, 4 이상인 경우에는 매우 우수하다고 판단한다.
항바이러스 활성치에 따라 바이러스 감소율의 의미가 달라지는데 상기 항바이러스 활성치가 2 이상이 되어야 항바이러스 성능이 발현된다고 보며, 4 이상인 경우에는 높은 항바이러스 성능인 것으로 판단할 수 있다.
| 구분 | 강판 중 구리 함량 (중량%) | 열처리 여부 | 구리 코팅층 두께 (㎚) |
바이러스 노출 시간 | 항바이러스 활성치 |
| 비교예 1 | 2 | X | - | 24 | 0.8 |
| 발명예 1 | 2 | X | 5 | 24 | 2.3 |
| 발명예 2 | 2 | X | 10 | 24 | 2.2 |
| 발명예 3 | 2 | X | 20 | 24 | 2.2 |
| 발명예 4 | 2 | X | 50 | 24 | 2.3 |
| 발명예 5 | 4 | O | 10 | 24 | 5.0 |
구리가 2 중량% 첨가되고 열처리를 실시하지 않은 비교예 1은 바이러스에 24시간 노출한 후 감염성 바이러스의 감소량인 항바이러스 활성치는 0.8로서, 항바이러스 효과가 매우 낮으나, 구리가 2 중량% 첨가되고 열처리를 실시하지 않은 스테인리스 강판에 구리를 5 내지 50㎚ 두께로 형성한 발명예 1 내지 4는 항바이러스 활성치가 2.0 이상으로써, 우수한 항바이러스 성능을 확보할 수 있었다. 한편, 구리를 4 중량% 첨가된 스테인리스 강판을 열처리하고 구리 코팅층을 형성한, 발명예 5의 경우에는 항바이러스 활성치가 5.0까지 높아져서, 매우 높은 항바이러스 성능을 확보할 수 있었다.
한편, 도 1은 상기 표 1의 발명예 2의 단면을 전자투과현미경(TEM)으로 관찰한 사진이다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이, Cu가 스테인리스 강판 위에 박막으로 균일하게 코팅되어 있으며, 코팅층이 결정성을 가진 입자인 것을 확인할 수 있었다. 도 2는 상기 비교예 1, 발명예 2 및 발명예 5의 항바이러스 실험 결과를 나타낸 그래프이다. 이에, 비교예 1의 경우에는 충분한 항바이러스 효과를 얻기 어려우나, 발명예 2 및 5는 우수한 항바이러스 효과를 확보할 수 있다. 특히, 발명예 2와 발명예 5를 비교하면, 발명예 5(항바이러스 활성치 5.0)는 열처리를 행한 경우로서, 열처리를 행하지 않은 발명예 2(항바이러스 활성치 2.2) 보다 월등히 우수한 항바이러스 효과를 확보할 수 있음을 알 수 있다.
Claims (12)
- 소지강판; 및
상기 소지강판 상에 형성된 전이금속 코팅층을 포함하고,
상기 전이금속 코팅층의 두께는 5~50㎚ 인 항바이러스성이 우수한 강판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 소지강판은 Cu를 2~5 중량% 포함하는 스테인리스 강판인 항바이러스성이 우수한 강판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전이금속 코팅층에서 전이금속은 은(Ag) 및 구리(Cu) 중 어느 하나인 항바이러스성이 우수한 강판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전이금속 코팅층에서, 금속입자의 평균크기는 5~20㎚인 항바이러스성이 우수한 강판.
- 청구항 2에 있어서,
상기 소지강판 및 전이금속 코팅층 사이에 형성된 Cu 석출상을 포함하는 항바이러스성이 우수한 강판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전이금속 코팅층에서 전이금속은 99%의 순도를 갖는 항바이러스성이 우수한 강판.
- 소지강판을 준비하는 단계; 및
상기 소지강판 상에 5~50㎚ 두께의 전이금속 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 전이금속 코팅층은 물리기상증착(PVD, Physics Vapor Deposition)법으로 형성하는 항바이러스성 우수한 강판의 제조방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 소지강판은 Cu를 2~5 중량% 포함하는 스테인리스 강판인 항바이러스성 우수한 강판의 제조방법.
- 청구항 8에 있어서
상기 전이금속 코팅층을 형성하기 전에, 소지강판을 600~800℃의 온도범위에서 0.5~2시간 동안 열처리하는 것을 포함하는 항바이러스성이 우수한 강판의 제조방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 전이금속 코팅층을 형성하기 전에, 소지강판 표면을 세정하는 단계를 더 포함하는 항바이러스성이 우수한 강판의 제조방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 물리기상증착(PVD)법은 전자빔 증발법, 저항가열 증발법, 스퍼터링법, 음극아크증착법 중 어느 하나인 항바이러스성이 우수한 강판의 제조방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 물리기상증착 시, 진공도는 10-4 torr 이하인 항바이러스성이 우수한 강판의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210102908A KR20230021266A (ko) | 2021-08-05 | 2021-08-05 | 항바이러스성이 우수한 강판 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210102908A KR20230021266A (ko) | 2021-08-05 | 2021-08-05 | 항바이러스성이 우수한 강판 및 그 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230021266A true KR20230021266A (ko) | 2023-02-14 |
Family
ID=85220584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210102908A KR20230021266A (ko) | 2021-08-05 | 2021-08-05 | 항바이러스성이 우수한 강판 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230021266A (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100214449B1 (ko) | 1997-05-13 | 1999-08-02 | 김장연 | 가열건조형 바이오 항균도료 및 이를 도장한 강판 |
| KR20200072113A (ko) | 2018-12-12 | 2020-06-22 | 케이지동부제철 주식회사 | 항균성 무기 조성물, 항균성 무기 조성물이 도포된 도금강판 및 그 제조방법 |
-
2021
- 2021-08-05 KR KR1020210102908A patent/KR20230021266A/ko active Search and Examination
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100214449B1 (ko) | 1997-05-13 | 1999-08-02 | 김장연 | 가열건조형 바이오 항균도료 및 이를 도장한 강판 |
| KR20200072113A (ko) | 2018-12-12 | 2020-06-22 | 케이지동부제철 주식회사 | 항균성 무기 조성물, 항균성 무기 조성물이 도포된 도금강판 및 그 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20050003019A1 (en) | Ionic plasma deposition of anti-microbial surfaces and the anti-microbial surfaces resulting therefrom | |
| JP5221364B2 (ja) | 基材の製造方法 | |
| EP0034408B1 (en) | A method of forming an anticorrosive coating on a metal electrode substrate | |
| JPS5948873B2 (ja) | 耐食性被覆を設けた電極基体又は電極の製造方法 | |
| KR101894706B1 (ko) | 산소 발생용 애노드 | |
| JP4327177B2 (ja) | 耐食性溶射皮膜および溶射皮膜の封孔被覆方法 | |
| Echeverrigaray et al. | Antibacterial properties obtained by low-energy silver implantation in stainless steel surfaces | |
| Kuranishi et al. | Oxidation-resistant multilayer coatings using an anodic alumina layer as a diffusion barrier on γ-TiAl substrates | |
| Tang et al. | Mechanical property evaluation of ZrSiN films deposited by a hybrid superimposed high power impulse-medium frequency sputtering and RF sputtering system | |
| Afshar et al. | Evaluation of electrical breakdown of anodic films on titanium in phosphate-base solutions | |
| Khokhlova et al. | Oxide thin films as bioactive coatings | |
| KR20230021266A (ko) | 항바이러스성이 우수한 강판 및 그 제조방법 | |
| CN112522674B (zh) | 一种钛合金表面复合涂层及其制备方法 | |
| EP0875146B1 (en) | Anti-microbial materials | |
| TWI596236B (zh) | 電解製程中適於釋氧用之電極和製法，以及金屬之陰極電解沈積製程 | |
| JPS59204625A (ja) | 透明導電性フイルムの製造方法 | |
| Sant et al. | Morphology of novel antimicrobial silver films deposited by magnetron sputtering | |
| EA023083B1 (ru) | Электрод для катодного выделения водорода в электролитическом процессе | |
| JP5614873B2 (ja) | 半導体加工装置用部材およびその製造方法 | |
| JP2008240024A (ja) | 複合体およびその製造方法 | |
| CN113891960B (zh) | 耐蚀性构件 | |
| JPS6324083A (ja) | 不溶性陽極の製造方法 | |
| KR102565924B1 (ko) | 항균활성을 가지는 합금, 합금분말 및 합금코팅체 | |
| WO2024073866A1 (en) | Electrode, and use and preparation method thereof | |
| Kim et al. | The Effect of Crystal Structure on the Growth of Nanotubular Oxide Layers Formed on Ti–Ni Alloys |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination |