KR20230029133A - 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름 및 이를 포함하는 항균성 열가소성 폴리우레탄 원단 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열가소성 폴리우레탄 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열가소성 폴리우레탄 수지로 이루어진 기재층; 및 상기 기재층 상에 형성된, 항균제를 포함하고 엠보층을 구비하는 항균코팅층을 포함하고, 상기 항균제는 산화아연, 제올라이트(zeolite) 또는 둘 다를 함유하는 것인, 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름에 관한 것이다. 상기 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름은 단시간 내에 높은 항균성 및 항바이러스성 효과를 나타낼 수 있다.
Description
본 발명은 원단용도로 사용이 가능한 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름에 관한 것이다.
최근 전염성이 높은 바이러스의 출현에 따라 항균제품에 대한 수요가 증가하고 있다. 지구적인 환경변화로 인해 기존의 병원성 대장균, 황색포도상구균, 폐렴균등의 일반적인 병원균 외에 코로나, 신종플루, AI, 구제역, MRSA 등 치명적인 전염병이 날로 창궐하고 있으며 항생제 남용과 인스턴트식품 과다섭취 등의 영향으로 인체의 면역력이 저하되어 인체가 유해병원균에 노출될 시 건강에 치명적인 위협이 증가하고 있다. 이에 병원 등의 의료시설뿐만 아니라 일상생활에서도 항균처리된 피복 및 용품의 수요가 급격히 증가하고 있다.
최근 합성수지 소재의 장점을 활용하여 합성수지 소재로 섬유원단을 대체하려는 시도가 있어 왔다. 그러나, PET, POE(폴리올레핀엘라스토머), EVA, LLDPE, PVC 와 같은 합성수지들은 물성적 한계때문에 의류 및 생활용품에 적용될 수 있는 원단적용성에 한계를 겪어왔다.
본 발명은 의류 및 생활용품(파우치 외피, 손잡이 커버, 식탁보 등)의 원단으로 사용할 수 있는 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름을 제공하기 위한 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 열가소성 폴리우레탄 수지로 이루어진 기재층; 및 상기 기재층 상에 형성된, 항균제를 포함하고 엠보층을 구비하는 항균코팅층을 포함하고, 상기 항균제는 산화아연, 제올라이트(zeolite) 또는 둘 다를 함유하는 것인, 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름을 포함하는 항균성 열가소성 폴리우레탄 원단을 제공한다.
본 발명에 따른 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름은 그람-양성 박테리아 및 그람-음성 박테리아에 대하여 높은 항균성을 나타낼 뿐만 아니라 코로나 바이러스에 대하여 우수한 항바이러스성을 나타낸다. 또한, 이러한 효과는 단시간(예를 들면, 30분) 내에 나타날 수 있다.
본 발명에 따른 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름은 의류, 및 파우치 외피, 손잡이 커버, 식탁보 등의 생활용품에 적용되어 항균 및 항바이러스 성능을 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 항균성 열가소성 폴리우레탄 원단은 높은 비말차단 및 투습성(방수성)을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 폴리우레탄 필름을 나타내는 그림이다.
도 2는 실시예 1, 비교예 1-1 내지 1-4에 따른 열가소성 폴리우레탄 필름의 구김저항성을 나타내는 사진이다.
도 3은 실시예 2-1, 2-2, 비교예 2-1 내지 2-3에 따른 항균층의 외관상 변색 여부를 나타내는 사진이다.
도 2는 실시예 1, 비교예 1-1 내지 1-4에 따른 열가소성 폴리우레탄 필름의 구김저항성을 나타내는 사진이다.
도 3은 실시예 2-1, 2-2, 비교예 2-1 내지 2-3에 따른 항균층의 외관상 변색 여부를 나타내는 사진이다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다 른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예는, 열가소성 폴리우레탄 수지로 이루어진 기재층; 및 상기 기재층 상에 형성된, 항균제를 포함하며 엠보층을 구비하는 항균코팅층을 포함하고, 상기 항균제는 산화아연, 제올라이트(zeolite) 또는 둘 다를 함유하는 것인, 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 열가소성 폴리우레탄 필름(100)을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명에 따른 열가소성 폴리우레탄 필름(100)은 기재층(20)과 상기 기재층(20) 상에 배치되는 항균코팅층(10)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 폴리우레탄 필름(100)에서, 기재층(20)은 열가소성 폴리우레탄 수지로 이루어진다.
상기 열가소성 폴리우레탄 수지(Thermo plastic polyurethane, TPU)은 필름의 베이스 수지로 사용되어 우수한 내구성, 인장 복원력, 연신율 및 펑크저항 등의 물성을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 열가소성 폴리우레탄 수지로 제조된 항균필름의 인장 복원력은 80%이상, 바람직하게는 85%이상일 수 있고, 연신율이 800% 이상, 바람직하게는 1000% 이상일 수 있다. 또한 외부 마찰 또는 스크래치에 의해 손상되는 정도를 측정한 펑크저항이 80N이상, 바람직하게는 85N이상 일 수 있다.
상기 기재층의 두께는 100 내지 250 ㎛, 바람직하게는 180 내지 220 ㎛일 수 있다.
또한, 상기 기재층의 경도는 70~90도(˚)이며, 바람직하게는 80~85도(˚)일 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 폴리우레탄 필름(100)에서, 상기 기재층(20) 상에 형성된 항균코팅층(10)은 항균제를 포함하고 제1 엠보층(40)을 구비한다.
상기 항균제는 필름에 항균성 및 항바이러스성을 부여할 수 있다.
상기 항균제는 산화아연, 제올라이트(zeolite) 또는 둘 다를 함유하는 것일 수 있다.
상기 산화아연은 필름에 우수한 항균성을 부여할 뿐만 아니라, 탈취성, 자외선(UV) 차단성을 부여할 수 있고, 초발수성을 부여할 수 있다. 특히, 본 발명에서 산화아연은 그람-음성 박테리아에 대한 항균력을 더 향상시킬 수 있다.
이러한 산화아연은 나노 크기일 경우, 박테리아 등과 같은 세균과의 친화력이 향상되어 항균성이 극대화될 수 있다. 일례로, 상기 산화아연의 평균 직경은 8 내지 100 ㎚, 바람직하게는 20 내지 80 ㎚, 더 바람직하게는 25 내지 70 ㎚일 수 있다.
상기 산화아연의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 일례에 따르면 당해 항균성 조성물의 총량을 기준으로 0.2 내지 2.5 중량%, 바람직하게는 0.3 내지 1.5 중량%일 수 있다.
또, 상기 제올라이트는 구체적으로 알칼리 금속 및/또는 알칼리토금속의 규산알루미늄(aluminosilicate) 수화물로, 기본 단위의 하나인 (Si,Al)O4 사면체가 또 다른 사면체와 산소를 공유하여 형성된 3차원 망상 구조를 가진다. 이러한 제올라이트는 항균코팅층(10)에 항균성을 부여할 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 제올라이트는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 ZSM-5, 제올라이트 A, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, Mordenite, AlPO4, SAPO, MeAlPO, SAPO-5, XSM-5, AIPO-5, VPI-5, MCM-41, Chabazite, Clipptiolite, 실리카겔, 지르코늄계, 티타늄계, 실리케이트 등이 있는데, 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
이러한 제올라이트는 항균성 금속 이온으로 이온 교환될 때, 항균성이 더 극대화될 수 있다. 사용 가능한 항균성 금속 이온으로는 당 분야에 통상적으로 항균성을 부여할 수 있는 금속의 이온이라면 특별히 한정되지 않는다. 일례에 따르면, 상기 항균성 금속 이온은 아연(Zn), 은(Ag), 구리(Cu), 수은(Hg), 주석(Sn), 납(Pb), 비스무트(Bi), 카드뮴(Cd), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 세슘(Cs), 칼륨(K) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 이온을 1종 이상 함유할 수 있다.
상기 제올라이트의 크기(입경), 기공도 및/또는 기공 크기는 특별히 제한되지 않는다. 일례로, 상기 제올라이트의 평균 직경은 0.2 내지 10㎛, 바람직하게는 0.3 내지 7㎛, 더 바람직하게는 0.5 내지 3㎛일 수 있다.
상기 제올라이트의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 당해 항균코팅층(10)의 총량을 기준으로 0.2 내지 2.5 중량%, 바람직하게는 0.3 내지 1.5 중량%일 수 있다.
항균제로 산화아연 및 아연으로 이온교환된 제올라이트 중 1종 이상을 포함할 경우 장기간 보관시에도 외관상 색상변화가 발생하지 않을 수 있으므로 다양한 물품에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 항균제로서 산화아연 0.5 중량% 및 Zn2+ 이온으로 이온교환된 제올라이트 0.5 중량%를 사용한 항균필름은 장시간 보관시에도 외관상 색상변화가 거의 없음을 확인할 수 있었다.
또한, 항균제로 산화아연 및 아연으로 이온교환된 제올라이트를 둘 다 포함할 경우, 항균제로 산화아연 또는 제올라이트를 단독으로 사용한 경우와 달리, 그람-양성 박테리아 및 그람-음성 박테리아뿐만 아니라, SCoV(SARS coronavirus) 등과 같은 코로나바이러스에 대해서도 우수한 항균성을 발휘할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름은, 그람-양성 박테리아 및 그람-음성 박테리아에 대하여 JIS Z 2801 규격에 따른 99.99% 이상의 항균 활성을 갖고, SARS Coronavirus(ScoV)에 대하여 ISO 21702 규격에 따른 99.99% 이상의 항바이러스 활성을 가질 수 있다. 이러한 항균 활성 및 항바이러스 활성은 1시간 이내에 나타날 수 있다.
이 경우, 상기 항균제는 산화아연 및 제올라이트를 1 : 0.2~5 중량비로 함유하는 것일 수 있다.
상기 항균제는 전술한 항균코팅층의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 4 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.8 내지 3 중량%로 포함될 수 있다.
전술한 항균제는 필요에 따라 전술한 성분들 이외에, 당 기술 분야에서 통상적으로 알려진 첨가제를 당해 조성물의 사용 목적 및 사용 환경에 따라 선택적으로 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 분산제, 흡습제, 안정제 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
이러한 첨가제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 당 기술분야에 알려진 통상적인 범위로 사용될 수 있다. 예컨대, 당해 항균코팅층의 총량을 기준으로 약 0.001 내지 10 중량%, 구체적으로 약 0.01 내지 5 중량%, 더 구체적으로 약 0.1 내지 3 중량%일 수 있다.
상기 항균코팅층(10)은 UV 경화코팅에 의해 상기 기재층(20) 상에 형성된다.
상기 항균코팅층(10)은 항균제 및 UV 경화성 수지를 포함하는 코팅 조성물을 기재에 도포한 후, UV를 조사하여 경화시킴으로써 형성된 것일 수 있다.
상기 UV 경화성 수지는 올리고머, 모노머, 광중합 개시제 및 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 올리고머는 베이스 수지로서 폴리에스테르계 아크릴레이트, 에폭시계 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에테르 아크릴레이트, 실리콘 아르킬레이트 등의 라디칼 중합계 아크릴 수지; 지환식 에폭시수지, 글리시딜에테르 에폭시수지, 에폭시 아크릴레이트, 비닐에테르 등의 카이온중합 타입 수지일 수 있다. 상기 모노머는 단광성 혹은 다관능성 모노머 등의 라디칼중합 타입 모노머; 에폭시계 모노머, 비닐에테르류, 환상 에테르류 등의 카티온중합 타입 모노머일 수 있다. 상기 광중합 개시제는 벤조인에테르류, 아민류 등의 라디칼중합 타입 광중합 개시제; 디아조늄염, 요오드늄염, 술포늄염 등의 카이온중합 타입 광중합 개시제일 수 있다. 상기 첨가제는 라디칼중합 타입의 경우 접착 부여제, 충전재, 중합 금지제 등일 수 있으며, 카티온중합 타입의 경우 실란커플링제일 수 있다.
본 발명에 따라 UV 경화코팅 시 전체 조성물 대비 항균물질의 함량이 낮아도 필름 표면에 항균제가 분포하게 되는 분포 특성으로 인하여 단시간에 높은 항균력을 발휘할 수 있다. 그러나 종래 기술과 같이 필름압출하는 경우 전체 조성물 대비 항균물질의 함량이 높아도 필름 전체에 항균제가 분포하게 되는 분포 특성으로 인하여 단시간에 높은 항균력을 발휘할 수가 없다.
상기 코팅층의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 2 내지 10㎛, 바람직하게는 3 내지 7㎛일 수 있다.
상기 항균코팅층(10)의 일면에 제1 엠보층(40)이 형성될 수 있다. 상기 제1 엠보층(40)은 항균코팅층(10)의 표면적을 향상시켜 열가소성 폴리우레탄 필름(100)의 항균 및 항바이러스 효과를 극대화시킬 수 있다.
상기 제1 엠보층(40)의 높이는 20 내지 50㎛, 바람직하게는 30 내지 40㎛일 수 있다. 또한, 상기 제1 엠보층은 각뿔 또는 원뿔 형상의 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 패턴은 삼각뿔, 정사각뿔 또는 원뿔 형상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게는, 상기 패턴은 정사각뿔(Square pyramid) 형상일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 폴리우레탄 필름(100)은 이형지 층(30)을 더 포함할 수 있고, 항균코팅층(10), 기재층(20), 이형지 층(30) 순으로 적층된 구조로 형성될 수 있다.
일반적으로, 필름에 점착성을 부여하기 위하여 필름의 일면은 점착면을 포함한다. 이 때, 이형지 층은 필름의 점착층 상에 배치되어 점착층이 외부 환경의 이물질로부터 오염되는 것을 방지하는 부분으로, 필름이 피착제에 적용되기 전에 박리되어 제거된다. 종래, 점착면과의 접착 및 박리를 위해 이형지 층은 실리콘, 불소 등을 사용하여 코팅된 것을 사용하였으나, 본 발명에서 사용하는 이형지 층은 이러한 코팅 처리 없이도 기재층(20)과의 부착성 및 박리력이 우수하다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 이형지 층(30)은 기재층(20)과 접촉되는 일면에 제2 엠보층(50)을 포함할 수 있다. 상기 제2 엠보층(50)을 포함하는 이형지 층(30)은 별도의 이형코팅 없이도 피착제인 항균층에 대해 우수한 부착성 및 박리력을 나타낼 수 있다.
상기 이형지 층의 두께는 엠보층을 포함하여 120 내지 180㎛, 바람직하게는 140 내지 160㎛일 수 있다,
상기 제2 엠보층(50)의 높이는 10 내지 30㎛, 바람직하게는 13 내지 18㎛일 수 있다. 또한, 상기 제2 엠보층(50)은 단절각뿔(Turncated Pyramid) 형상의 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 단절각뿔의 밑면은 삼각형, 사각형 또는 원 형상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 열가소성 폴리우레탄 필름은 상기 항균코팅층(10) 상에 코팅층을 더 형성할 수 있다.
코팅층은 칼슘계 화합물을 포함하는 층으로서, 항균코팅층(10) 상에 형성되어 열가소성 폴리우레탄 필름의 항균 및 항바이러스 효과를 높일 수 있다.
상기 코팅층은 아크릴 수지 및 칼슘계 화합물을 포함하는 코팅층 조성물을 포함할 수 있다.
상기 칼슘계 화합물은 항균성을 가지는 것이라면 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 수산화칼슘, 탄산칼슘, 수산화인회석, 칼슘 포스페이트 및 산화칼슘으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 칼슘계 화합물이 사용될 수 있다. 구체적으로, 수산화칼슘 및 탄산칼슘이 사용될 수 있고, 수산화칼슘과 탄산칼슘의 혼합비율은 2:8 ~ 4:6 중량비일 수 있다.
상기 칼슘계 화합물의 크기는 특별히 제한되지 않는다. 일례로, 상기 칼슘계 화합물의 평균 입도는 0.1 내지 10㎛, 바람직하게는 1 내지 9㎛, 보다 바람직하게는 5 내지 7㎛일 수 있다. 또한, 상기 칼슘계 화합물의 비표면적은 500 내지 1500g/m2, 바람직하게는 800 내지 1300g/m2일 수 있다.
상기 코팅층에서, 상기 칼슘계 화합물의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 당해 코팅층의 총 중량을 기준으로 5 내지 10 중량% 범위일 수 있다.
상기 아크릴 수지는 당 분야에서 라디칼 중합반응을 위해 통상적으로 사용되는 것이라면 제한없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 실리콘 아크릴레이트계, 우레탄 아크릴레이트계, 에폭시 아크릴레이트계, 폴리에스터 아크릴레이트계 및 폴리에테르 아크릴레이트계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 모노머 및 올리고머를 사용할 수 있다. 구체적으로, (메타)아크릴레이트계 모노머를 사용할 수 있으며, (메타)아크릴기 및 비닐기 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 코팅층에서, 상기 아크릴 수지의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 당해 코팅층의 총량을 기준으로 80 내지 90 중량% 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 코팅층을 포함하는 열가소성 폴리우레탄 필름은 30분 이내에 황색포도상구균, 대장균에 대하여 99.99% 이상의 우수한 항균성을 가지고, SARS Coronavirus(SCoV)에 대하여 99.99% 이상의 우수한 항바이러스성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명은 상기 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름을 포함하는 항균성 열가소성 폴리우레탄 원단을 제공한다.
상기 항균성 열가소성 폴리우레탄 원단은 의류, 파우치 외피, 손잡이 커버 또는 식탁보의 원단으로 사용될 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 열가소성 폴리우레탄 필름의 제조
항균성 조성물의 총 중량을 기준으로 열가소성 폴리우레탄(TPU) 수지 99.0 중량%와 산화아연 0.5 중량%, Zn2+ 이온으로 이온교환된 제올라이트 0.5 중량%를 혼합하여 항균성 조성물을 제조하였다. 이 때, 산화아연의 평균 직경은 40nm이고, Zn2+ 이온으로 이온교환된 제올라이트의 평균 직경은 1㎛이다.
전술한 방법으로 제조된 항균성 조성물을 필름압출하여 두께 200㎛의 열가소성 폴리우레탄 필름을 제조하였다.
<비교예 1-1 내지 1-4> 열가소성 폴리우레탄 필름의 제조
열가소성 폴리우레탄(TPU) 수지 대신 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin Elastomer, POE), 폴리염화비닐(Poly Vinyl chloride, PVC), 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌(Linear Low-density Polyethylene, LLDPE), 에틸렌초산비닐(Ethylene-vinyl acetate, EVA)를 각각 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 1-1 내지 1-4의 항균 필름을 제조하였다.
<실험예 1> 필름의 물성평가
열가소성 폴리우레탄 필름의 물성을 평가하기 위해 아래의 방법으로 실시예 1 및 비교예 1-1 내지 1-4에 따른 열가소성 폴리우레탄 필름의 인장 복원력(%), 구김저항성, 연신율(%), 펑크저항(Puncture Resistance,N), 열봉합강도(Heat Sealing, kgf/cm2), 표면마찰계수(Friction Coefficient)를 측정하였다.
- 인장복원력(%)은 10x50mm 크기의 열가소성 폴리우레탄 필름을 3배 인장시킨 후 인장 전 시편의 길이와 비교하여 측정하였다.
- 구김 저항성은 80x80mm 크기의 열가소성 폴리우레탄 필름을 손으로 구긴 후, 펼쳐서 초기와 변형된 정도를 육안으로 관찰하였다.
-연신율(%)은 ASTM D882 규격, 표면마찰계수(Friction Coefficient)은 ASTM D1984 규격에 따라 측정하였다.
-열봉합강도(Heat Sealing, kgf/cm2)은 열가소성 폴리우레탄 필름 두개를 열봉합 공정을 이용하여 부착시킨 후 ASTM D903 규격에 따라 측정하였다.
| 물성 | 인장 복원력(%) | 연신율 (%) |
펑크저항 (N) |
열봉합강도 (kgf/cm2) |
표면마찰계수 |
| 실시예 1 | 92 | 1000% 이상 | 94.3 | 324 | 0.44 |
| 비교예 1-1 | 61 | 710 | 71.7 | 211 | 0.56 |
| 비교예 1-2 | 74 | 680 | 88.1 | 188 | 0.28 |
| 비교예 1-3 | 21 | 580 | 42.8 | 143 | 0.23 |
| 비교예 1-4 | 83 | 600 | 80.3 | 276 | 0.63 |
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1에 따른 열가소성 폴리우레탄 필름은 92%의 우수한 인장 복원력, 1000% 이상의 높은 연신율을 가졌으며, 펑크저항, 열 봉합성, 표면 마찰계수 등의 기계적 물성이 모두 우수함을 알 수 있었다. 그러나, 비교예 1-1 내지 1-4에 따른 열가소성 폴리우레탄 필름은 83% 이하의 인장 복원력, 710% 이하의 연신율을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 도 2에 따르면 실시예 1에 따른 열가소성 폴리우레탄 필름은 손으로 구긴 후에도 외관상 변형이 거의 일어나지 않아 구김저항성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 반면, 비교예 1-1 내지 1-4에 따른 열가소성 폴리우레탄 필름은 깊은 주름이 생기는 등 구김저항성이 나쁜 것을 확인할 수 있었다.
<실시예 2-1 내지 2-2> 열가소성 폴리우레탄 필름의 제조
항균제로 산화아연 0.5 중량%, Zn2+ 이온으로 이온교환된 제올라이트 0.5 중량% 대신 산화아연 1 중량%, Zn2+ 이온으로 이온교환된 제올라이트 1 중량%를 각각 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2-1 내지 2-2의 열가소성 폴리우레탄 필름을 제조하였다.
<비교예 2-1 내지 2-3> 열가소성 폴리우레탄 필름의 제조
항균제로 산화아연 0.5 중량%, Zn2+ 이온으로 이온교환된 제올라이트 0.5 중량% 대신 구리 분말 1 중량%, 은 나노 분말 1 중량%, 은 이온으로 이온교환된 제올라이트 분말 1 중량%를 각각 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 2-1 내지 2-3의 열가소성 폴리우레탄 필름을 제조하였다.
이 때 사용된 구리 분말의 평균 입경은 10um이고, 은 나노 분말의 평균 입경은 50nm이고, 은 이온으로 이온교환된 제올라이트 분말의 입경은 1um이다.
<실험예 2> 외관상 변색 평가
실시예 2-1 내지 2-2 및 비교예 2-1 내지 2-3에 따라 제조된 열가소성 폴리우레탄 필름을 35℃, 상대습도 50%의 항온항습기에서 7일동안 보관한 후, 외관상 색상 변화를 평가하였다.
도 3에 따르면, 실시예 2-1 내지 2-2에 따른 열가소성 폴리우레탄 필름은 7일의 시간이 지난 후에도 외관상 색상 변화가 거의 없음을 확인할 수 있었다. 그러나, 비교예 2-1 내지 2-3에 따른 열가소성 폴리우레탄 필름은 항균제 성분의 산화 현상에 의해 외관상 변색이 생겼으며, 특히 구리 분말, 은 나노 분말을 포함하는 비교예 2-1 내지 2-2의 열가소성 폴리우레탄 필름은 색상 변화가 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
<실시예 3> 항균코팅층을 포함하는 열가소성 폴리우레탄 필름의 제조
3-1. 열가소성 폴리우레탄 기재층의 제조
열가소성 폴리우레탄(TPU) 수지를 압출하여 두께 200 ㎛, 경도 85도의 열가소성 폴리우레판 기재층을 제조하였다.
3-2. 항균코팅용 조성물의 제조
항균코팅용 조성물의 총 중량을 기준으로 UV 경화성 수지 99 중량%와 산화아연 0.5 중량%, Zn2+ 이온으로 이온교환된 제올라이트 0.5 중량%를 혼합하여 항균코팅용 조성물을 제조한 후, 상기 열가소성 폴리우레탄 기재에 도포한 후, UV를 조사하여 경화시킴으로써 형성된 것일 수 있다. 상기 UV 경화성 수지는 올리고머로서 라디칼 중합계 아크릴 수지, 모노머로서 95 중량%, 광중합 개시제로서 3 중량% 및 첨가제로서 2 중량%를 포함할 수 있다.
<실시예 4> 코팅층을 포함하는 열가소성 폴리우레탄 필름의 제조
코팅층 조성물의 총 중량을 기준으로 폴리메타아크릴레이트 수지 90 중량%와 칼슘계 화합물 95 중량%를 혼합하여 코팅층 조성물을 제조하였다. 이 때, 칼슘계 화합물은 수산화칼슘과 탄산칼슘은 3 : 7 중량비로 혼합하여 사용하였으며, 상기 수산화칼슘 및 탄산칼슘의 평균 입도는 6㎛이고, 비표면적은 1000g/m2 이다.
실시예 3에 따라 제조된 열가소성 폴리우레탄 필름의 항균층 위에 상기 코팅층 조성물을 도포하고 UV 경화코팅시켜 코팅층 및 항균층을 포함하는 열가소성 폴리우레탄 필름을 제조하였다. 이 때, 코팅층의 두께는 5㎛이다.
<실험예 3> 항균성 및 항바이러스성 평가
실시예 1 및 실시예 4에 따른 열가소성 폴리우레탄 필름을 사용하여 5cm(가로) x 5cm(세로) 크기의 시편을 제작하였으며, JIS Z 2801 규격에 따라 항균성을 측정하였고, ISO 21702 규격에 따라 항바이러스성을 측정하였다.
| 각 층별 두께 (㎛) | 항균력(%) ; 30분 | 항바이러스력(%) ; 30분 | |||
| 항균층 | 코팅층 | 황색포도상구균 | 대장균 | 코로나19바이러스 SARS-CoV-2 |
|
| 실시예 1 | 200 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 실시예 4 | 200 | 5 | 99.9 이상 | 99.9 이상 | 99.99 이상 |
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 4에 따른 코팅층을 포함하는 열가소성 폴리우레탄 필름은 30분 이내에 황색포도상구균, 대장균에 대하여 99.99% 이상의 우수한 항균성을 가지고, SARS Coronavirus(SCoV)에 대하여 99.99% 이상의 우수한 항바이러스성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
100: 열가소성 폴리우레탄 필름
10: 항균코팅층
20: 기재층
30: 이형지 층
40: 제1 엠보층
50: 제2 엠보층
10: 항균코팅층
20: 기재층
30: 이형지 층
40: 제1 엠보층
50: 제2 엠보층
Claims (16)
- 열가소성 폴리우레탄 수지로 이루어진 기재층; 및
상기 기재층 상에 형성된, 항균제를 포함하고 엠보층을 구비하는 항균코팅층을 포함하고,
상기 항균제는 산화아연, 제올라이트(zeolite) 또는 둘 다를 함유하는 것인, 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름. - 제1항에 있어서,
상기 산화아연은 8 내지 100 ㎚의 평균 직경을 갖는, 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름. - 제1항에 있어서,
상기 제올라이트는 항균성 금속 이온으로 이온 교환된 것을 포함하는, 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름. - 제3항에 있어서,
상기 항균성 금속 이온은 아연(Zn), 은(Ag), 구리(Cu), 수은(Hg), 주석(Sn), 납(Pb), 비스무트(Bi), 카드뮴(Cd), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 세슘(Cs), 칼륨(K) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 이온을 1종 이상 함유하는 것인, 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름. - 제3항에 있어서,
상기 제올라이트는 0.2 내지 10 ㎛의 평균 직경을 갖는, 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름. - 제1항에 있어서,
상기 항균제는 산화아연 및 제올라이트를 1 : 0.2~5 중량비로 혼합한 것인, 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름. - 제1항에 있어서,
그람-양성 박테리아 및 그람-음성 박테리아에 대하여 JIS Z 2801 규격에 따른 99.99% 이상의 항균 활성을 갖고,
SARS Coronavirus(ScoV)에 대하여 ISO 21702 규격에 따른 99.99% 이상의 항바이러스 활성을 갖는, 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름. - 제7항에 있어서,
상기 항균 활성 및 항바이러스 활성은 1시간 이내에 나타나는, 항균필름. - 제1항에 있어서,
상기 엠보층은 각뿔 또는 원뿔 형상의 패턴을 포함하고,
높이가 20 내지 50㎛인, 항균필름. - 제1항에 있어서,
이형지 층을 더 포함하는, 항균필름. - 제10항에 있어서,
상기 이형지 층은 일면에 엠보층을 갖는, 항균필름. - 제11항에 있어서,
상기 엠보층은 단절각뿔 형상의 패턴을 포함하고,
높이가 10 내지 30㎛인, 항균필름. - 제1항에 있어서,
상기 항균코팅층은 UV 경화 코팅에 의해 형성되는 것인, 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름. - 제1항에 있어서,
상기 항균코팅층 상에 형성된 칼슘계 화합물을 포함하는 코팅층을 더 포함하는 것인, 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름 - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 항균성 열가소성 폴리우레탄 필름을 포함하는 항균성 열가소성 폴리우레탄 원단.
- 제15항에 있어서,
의류, 파우치 외피, 손잡이 커버 또는 식탁보의 원단으로 사용되는 것인, 항균성 열가소성 폴리우레탄 원단.
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