KR20230080523A - 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법 및 이에 따른 아크릴 에멀젼 수지 조성물 - Google Patents

항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법 및 이에 따른 아크릴 에멀젼 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 우수한 항바이러스 및 항균 효과를 가짐으로써 널리 사용되는 4가 암모늄 관능기를 함유하는 비닐 모노머를 사용하여, 상기 모노머가 포함된 모노머 혼합물을 중합하여 아크릴 에멀젼 수지를 제조하는 제조방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머를 포함하는 모노머 혼합물의 중합체를 포함하는 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법에 따른 수지 조성물은 그 자체가 항바이러스 및 항균 특성을 내재하고 있으므로, 별도의 금속 입자, 금속 산화물 입자 또는 살균 화학물질과 혼합하지 않아도, 바이러스 또는 세균과 접촉 시 이의 사멸이 가능한 우수한 항바이러스 및 항균 효과를 가질 수 있다. 또한, 상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물은 수성 도료를 제조하는데 사용할 수 있으며, 상기 도료 또한 우수한 항바이러스 및 항균 효과를 가질 수 있다.

Description

항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법 및 이에 따른 아크릴 에멀젼 수지 조성물 {Method for preparing acrylic emulsion resin composition having antiviral and antibacterial activity, and acrylic emulsion resin composition thereby}
본 발명은 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 우수한 항바이러스 및 항균 효과를 가짐으로써 널리 사용되는 4가 암모늄 관능기를 함유하는 비닐 모노머를 사용하여, 상기 모노머가 포함된 모노머 혼합물을 중합하여 아크릴 에멀젼 수지를 제조하는 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머를 포함하는 모노머 혼합물의 중합체를 포함하는 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물에 관한 것이다.
인간에 대한 바이러스의 공격은 지속적으로 발생하고 있으며, 그 주기는 빈번해지고 있고, 피해의 정도 역시 심해지고 있는 문제가 있다. 바이러스 감염은 비말 등을 통한 직접감염과 물체를 매개로 해서 일어나는 간접감염이 있다. 비말 및 공기 등을 통한 직접감염과 뿐만 아니라, 여러 감염사례를 통해 간접감염에의 위험성 또한 입증되었다.
2020년 발생한 Covid-19 Pandemic 이후, 바이러스 감염 예방을 위해 생활 재료에 항바이러스 및 항균 특성을 부여하는 것은 인류 생존을 위해 필수적인 요소가 되었다. 항바이러스 및 항균 특성을 부여하기 위해 가장 보편적으로 시행되는 기능성 물질의 코팅은, 일반적으로 사용되는 코팅 수지에 항바이러스 및 항균 특성을 가진 금속 및 금속산화물 입자를 혼합하는 방법으로 수행된다.
항바이러스 및 항균 효과를 갖는 금속 및 금속산화물 입자로는 현재 Cu, Ag, TiO2, ZnO, CuO, CuO2 등이 사용되고 있다. 한국등록특허 제10-2262892호는, 아연 및 제올라이트의 혼합물인 기능성 첨가제를 포함하는 항바이러스 특성을 갖는 도료 조성물을 개시하고 있다.
그러나, 이러한 방법의 경우 금속 입자가 코팅 조성물에 포함되므로 각종 재료 표면에 코팅을 할 경우 금속 입자 고유의 색상으로 인해 기존 재료의 심미적 디자인을 훼손하고, 사용상 불편함을 유발하는 문제가 있다. 또한 코팅 조성물 제조 시에는 무거운 금속 입자 및 금속 산화물 입자를 코팅 용액에 배합할 때 분산시키기 어렵고, 코팅 후 표면층 외곽에 분포시키기 어려운 문제가 있어 항바이러스 및 항균 효능 구현이 용이하지 않다.
또한 금속 및 금속 산화물을 활용하는 기술은 금속의 소모성 산화 원리에 의하거나 광 촉매 효과를 활용하는 기술로서 성능을 구현하는데 제한 조건이 존재하고 그 지속성 또한 부족하다. 나아가, 항바이러스 및 항균 특성을 가진 금속 및 금속 산화물 입자는 비교적 가격이 높은 귀금속 및 귀금속 산화물로서 비경제적이다.
이러한 금속 및 금속 산화물을 활용 기술 외에도, 항바이러스 및 항균 효과를 가진 살균 화학물질을 코팅층에 포함시키는 방법이 있으나, 이는 제품화 과정 또는 제품 사용 중 화학물질이 용출되어 그 효과가 빨리 사라지거나, 용출된 화학물질이 인체에 흡수되는 등 유해할 가능성이 있어 그 적용에 한계가 있다.
따라서, 이러한 부정적 효과를 피하기 위해, 우수한 항바이러스 특성을 내재한 코팅 조성물에 사용할 수 있는 수지의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수지 조성물에 금속, 금속 산화물 입자 또는 화학물질을 포함하지 않으면서도 우수한 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법 및 이에 따른 아크릴 에멀젼 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 견지는 4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머를 포함하는 모노머 혼합물을 마련하는 단계; 비이온성 계면활성제 및 라디칼 중합개시제를 혼합하여 부가중합 혼합물을 제조하는 단계; 및 제조된 부가중합 혼합물에 상기 모노머 혼합물을 혼합하여 중합 반응을 수행하는 에멀젼 중합 반응 단계를 포함하는, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 견지는 4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머를 포함하는 모노머 혼합물의 중합체를 포함하는 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물을 제공하는 것이다
본 발명의 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법에 따른 수지 조성물은 그 자체가 항바이러스 및 항균 특성을 내재하고 있으므로, 별도의 금속 입자, 금속 산화물 입자 또는 살균 화학물질과 혼합하지 않아도, 바이러스 또는 세균과 접촉 시 이의 사멸이 가능한 우수한 항바이러스 및 항균 효과를 가질 수 있다. 또한, 상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물은 수성 도료를 제조하는데 사용할 수 있으며, 상기 도료 또한 우수한 항바이러스 및 항균 효과를 가질 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머를 포함하는 모노머 혼합물을 마련하는 단계, 비이온성 계면활성제 및 라디칼 중합개시제를 혼합하여 부가중합 혼합물을 제조하는 단계 및 제조된 부가중합 혼합물에 상기 모노머 혼합물을 혼합하여 중합 반응을 수행하는 에멀젼 중합 반응 단계를 포함하는, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
상기 제조방법에 의해 수득한 아크릴 에멀젼 수지 조성물은 그 자체가 항바이러스 및 항균 효과를 내재하고 있어 별도의 금속 입자, 금속 산화물 입자 또는 살균 화학물질과 혼합하지 않아도, 바이러스 또는 세균과 접촉 시 이의 사멸이 가능한 우수한 항바이러스 및 항균 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머를 포함하는 모노머 혼합물을 마련하는 단계는 4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머 단일 또는 상기 모노머에 추가적으로 기타 모노머를 포함하는 2종 이상의 모노머 혼합물을 구비하여 수행될 수 있고 상기 모노머는 증류수와 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머는 한 쪽에 이온 교환 반응을 할 수 있는 암모늄 이온을 가지고, 다른 한 쪽에 라디칼 중합이 가능한 비닐기를 가지는 모노머라면 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들어 [2-(메타크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄([2-(Methacryloyloxy)ethyl]trimethylammonium), [3-(메타크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄([3-(Methacryloylamino)propyl]trimethylammonium) 및 [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄([2-(Acryloyloxy)ethyl]trimethylammonium)을 사용할 수 있다.
상기 기타 모노머로는 아크릴산 에스테르계 모노머, 방향족 비닐계 모노머 및 유기산계 모노머로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다.
상기 아크릴산 에스테르계 모노머는 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 올레일(메트)아크릴레이트, 팔미틸(메트)아크릴레이트) 및 스테아릴(메트)아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다.
상기 방향족 비닐계 모노머는 스티렌, α-메틸스티렌, 트랜스-β-메틸스티렌, β-메틸스티렌 및 4-메틸스티렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다.
상기 유기산계 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 말레산 및 이타콘산으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다.
상기 모노머 혼합물은 전체 모노머 혼합물 총 중량을 기준으로 상기 4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머를 0.1 내지 50 중량% 포함하는 것이 바람직하고, 2 내지 10 중량% 포함하는 것이 보다 바람직하다. 0.1 중량% 미만이면 그 효과가 없고, 50 중량% 초과이면 부착성, 내수성 등 수지를 도료 조성물로 사용할 경우 가져야 할 물성이 열위한 문제가 있다.
또한, 상기 모노머 혼합물은 증류수에 용이하게 분산되지 않기 때문에, 혼합물의 점도를 조절하고 보다 균일하게 분산되기 위해 비이온성 계면활성제를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 증류수는 모노머 혼합물 전체 중량을 기준으로 20 내지 50 중량% 혼합되는 것이 바람직하고, 상기 비이온성 계면활성제는 1 내지 3 중량% 혼합되는 것이 바람직하다.
이어서, 본 발명의 부가중합 혼합물을 제조하는 단계는 비이온성 계면활성제 및 라디칼 중합개시제를 혼합하여 수행될 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에칠렌옥틸페닐에텔, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민에테르, 폴리옥시에틸렌폴리옥 시프로필렌, 폴리에틸렌글리콜 및 소르비탄지방산에스테르로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다.
비이온성 계면활성제가 아닌 소듐도데실벤젠설포네이트 등과 같은 음이온성 계면활성제를 사용할 경우 4가 암모늄 비닐 모노머와 반응으로 합성 안정성이 파괴되어 중합이 어려운 문제가 있다.
상기 라디칼 중합개시제는 암모늄퍼설페이트, 소듐퍼설페이트 및 포타슘퍼설페이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 부가중합 혼합물은 모노머 혼합물 100 중량부를 기준으로 비이온성 계면활성제 1 내지 20 중량부 및 라디칼 중합개시제 0.1 내지 3 중량부를 혼합하여 제조될 수 있다.
비이온성 계면활성제가 1 중량부 미만이면 입자가 불안정하여 침전이 발생할 수 있고, 20 중량부를 초과하면 점도의 상승으로 인해 코팅 조성물에 사용할 경우 작업성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있고, 상기 라디칼 중합개시제가 0.1 중량부 미만이거나, 3 중량부를 초과하면 분자량 크기를 고려했을 때 반응성이 떨어지는 문제가 있다.
나아가, 상기 부가중합 혼합물을 제조하는 단계는 상기 모노머 혼합물의 적어도 일부를 추가적으로 함께 혼합하여 수행될 수 있고, 바람직하게는 모노머 혼합물 전체 중량을 기준으로 약 5중량%를 혼합하여 수행될 수 있다.
또한, 부가중합 혼합물은 상기 모노머 혼합물과 유사한 pH를 갖도록 버퍼 용액에 혼합되어 사용될 수 있다.
본 발명의 에멀젼 중합 반응 단계는 상기 제조된 부가중합 혼합물에 상기 모노머 혼합물을 혼합하여 중합 반응을 수행하는 것으로, 예를 들어, 모노머 혼합물을 부가중합 혼합물에 적하하여 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법은 상기 에멀젼 중합 반응 단계의 결과물에 pH 조절제를 투입하는 pH 조절 단계를 추가적으로 포함할 수 있고, 상기 pH 조절제는 암모니아수, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 1-아미노-2-메틸프로판, 2-아미노-2-메틸프로판 및 트리에틸아민으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있고, 2-아미노-2-메틸프로판을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 pH 조절 단계는 에멀젼 중합 반응 단계의 결과물의 pH를 6 내지 9로 조절하는 것일 수 있다. pH를 6 미만으로 조절하는 경우 아크릴 에멀젼 수지 조성물을 제조한 후 저장 시 점도가 상승하고 증점제와의 상용성 감소하는 문제점이 있고, pH를 9 초과하도록 조절하는 경우 저장 시에 양이온 항균제와의 상용성이 감소하는 문제점이 있다.
상기 pH 조절제는 부가 중합 혼합물 100중량부에 대하여 0.5 내지 4중량부 투입할 수 있다. 상기 중량부 범위로 pH 조절제를 첨가할 경우 pH를 6 내지 9로 조절하는 것이 용이할 수 있다.
한편, 본 발명은 4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머를 포함하는 모노머 혼합물의 중합체를 포함하는 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물에 관한 것이다.
상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물은, 전술한 제조방법에 따라 제조될 수 있다.
또한, 상기 4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머를 포함하는 모노머 혼합물 및 이의 중합체는 상기 제조방법에서 언급한 바와 동일할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 의해 수득한 아크릴 에멀젼 수지 조성물은 각종 재료에 바인더로 사용될 수 있고, 특히 도료 조성물에 사용되는 경우 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 특성을 부여할 수 있다. 본 발명의 아크릴 에멀젼 수지 조성물은 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 도료 조성물을 제조하는데 사용할 수 있으며 상기 도료는 수성 도료일 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1. 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조
제조예 1
하기 표 1에 기재된 바와 같은 함량으로 배합된 비이온성 계면활성제(원료 A), 모노머 혼합물(원료 B), 라디칼 중합개시제(원료 C) 및 pH 조절제(원료 D)를 준비하였다.
원료 분류 내용 배합량(g)
A 증류수 증류수 150
비이온성 계면활성제 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 2
B 증류수 증류수 50
비이온성 계면활성제 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 3
4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머 [2-(메타크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄([2-(Methacryloyloxy)ethyl]trimethylammonium) 7
아크릴산 에스테르계 모노머 부틸 아크릴레이트 23
아크릴산 에스테르계 모노머 메틸 메타크릴레이트 20
방향족 비닐계 모노머 스티렌 52
유기산계 모노머 메타크릴산 5
C 증류수 증류수 30
라디칼 중합개시제 소듐퍼설페이트 1.3
D pH 조절제 암모니아수(28%) 2
합계(g) 345.3
상기 표 1의 원료 A를 2L 용량의 4구 둥근바닥 플라스크에 투입한 후, 질소투입관, 응축기(Condensor), 열전대(Thermocouple), 적하 깔때기(Dropping funnel)와 연결하고, 질소 분위기 하에서 80℃까지 가열하였다. 가열 후, 온도를 유지하면서 원료 B의 중량 기준으로 약 5wt%를 적하하였다. 그 후, 원료 C를 투입하고 원료 B의 나머지를 2시간에 걸쳐 적하하였으며, 적하를 마친 후 1시간 동안 유지하고, 원료 D를 투입하고 30분 동안 유지한 다음 35℃로 냉각하여 아크릴 에멀젼 수지 조성물을 수득하였다.
제조예 2
하기 표 2에 기재된 바와 같은 함량으로 배합된 모노머 혼합물(원료 B) 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법을 사용하여 아크릴 에멀젼 수지 조성물을 수득하였다.
원료 분류 내용 배합량(g)
A 증류수 증류수 150
비이온성 계면활성제 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 2
B 증류수 증류수 50
비이온성 계면활성제 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 3
4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머 [3-(메타크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄([3-(Methacryloylamino)propyl]trimethylammonium) 7
아크릴산 에스테르계 모노머 부틸 아크릴레이트 23
아크릴산 에스테르계 모노머 메틸 메타크릴레이트 20
방향족 비닐계 모노머 스티렌 52
유기산계 모노머 메타크릴산 5
C 증류수 증류수 30
라디칼 중합개시제 소듐퍼설페이트 1.3
D pH 조절제 암모니아수(28%) 2
합계(g) 345.3
제조예 3
하기 표 3에 기재된 바와 같은 함량으로 배합된 모노머 혼합물(원료 B) 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법을 사용하여 아크릴 에멀젼 수지 조성물을 수득하였다.
원료 분류 내용 배합량(g)
A 증류수 증류수 150
비이온성 계면활성제 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 2
B 증류수 증류수 50
비이온성 계면활성제 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 3
4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머 [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄([2-(Acryloyloxy)ethyl]trimethylammonium) 7
아크릴산 에스테르계 모노머 부틸 아크릴레이트 23
아크릴산 에스테르계 모노머 메틸 메타크릴레이트 20
방향족 비닐계 모노머 스티렌 52
유기산계 모노머 메타크릴산 5
C 증류수 증류수 30
라디칼 중합개시제 소듐퍼설페이트 1.3
D pH 조절제 암모니아수(28%) 2
합계(g) 345.3
비교제조예 1
하기 표 4에 기재된 바와 같은 함량으로 배합된 모노머 혼합물(원료 B) 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법을 사용하여 아크릴 에멀젼 수지 조성물을 수득하였다.
원료 분류 내용 배합량(g)
A 증류수 증류수 150
비이온성 계면활성제 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 2
B 증류수 증류수 50
비이온성 계면활성제 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 3
아크릴산 에스테르계 모노머 부틸 아크릴레이트 23
아크릴산 에스테르계 모노머 메틸 메타크릴레이트 27
방향족 비닐계 모노머 스티렌 52
유기산계 모노머 메타크릴산 5
C 증류수 증류수 30
라디칼 중합개시제 소듐퍼설페이트 1.3
D pH 조절제 암모니아수(28%) 2
합계(g) 345.3
비교제조예 2
하기 표 5에 기재된 바와 같은 함량으로 배합된 모노머 혼합물(원료 B) 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법을 사용하여 아크릴 에멀젼 수지 조성물을 수득하였다.
원료 분류 내용 배합량(g)
A 증류수 증류수 150
비이온성 계면활성제 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 2
B 증류수 증류수 50
비이온성 계면활성제 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 3
아크릴산 에스테르계 모노머 부틸 아크릴레이트 23
아크릴산 에스테르계 모노머 메틸 메타크릴레이트 27
방향족 비닐계 모노머 스티렌 57
C 증류수 증류수 30
라디칼 중합개시제 소듐퍼설페이트 1.3
D pH 조절제 암모니아수(28%) 2
합계(g) 345.3
2. 아크릴 에멀젼 수지 조성물을 사용한 도료 조성물의 제조
상기 제조예 1 내지 3과 비교제조예 1 및 2에서 수득한 아크릴 에멀젼 수지 조성물에 분산제(독일 Evonik사의 TEGO Dispers 750W), 소포제(독일 Evonik사의 TEGO Antifoam 793), 조막제(Eastman Chemical Company의 Texanol), 증점제(악조노벨사의 Bermocal EHM300) 및 증류수를 혼합하여 하기 표 6과 같은 조성으로 도료 조성물을 제조하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
아크릴 에멀젼 수지 조성물 제조예 1 25 - - - -
제조예 2 - 25 - - -
제조예 3 - - 25 - -
비교제조예 1 - - - 25 -
비교제조예 2 - - - - 25
분산제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
소포제 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
조막제 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2
증점제 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
증류수 70 70 70 70 70
합계(g) 100 100 100 100 100
3. 도료 조성물의 특성 평가
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2의 도료 조성물을 사용하여 항바이러스성, 항균성, 내수성, 부착성, 방청성 및 내열성을 평가하였다.
(1) 항바이러스성(코로나바이러스 불활화 효과)
강판에 바 코터(bar coater)를 이용해 상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2의 도료 조성물을 약 2㎛ 두께로 코팅한 후, 유도가열 장치에서 100℃까지 PMT(peak metal temperature)에 도달하도록 시편을 가열하여 코팅층을 경화시켰다.
CRFK 세포주에서 Feline coronavirus (FCoV)를 사용하여 Modified ISO 21702 방법에 따라 실험을 수행하였다. 시험조건으로 반응온도 25±1℃에서 2시간 동안 반응을 진행하였다.
조직 배양 감염 용량(TCID) 방법을 통해 코로나바이러스에 대한 불활화 시험으로 항바이러스 효과를 확인하였다. 50% 조직 배양 감염 용량(TCID50)은 감염성 바이러스 역가의 척도이므로 이 종말점 희석 분석은 감염된 숙주의 50%를 사멸시키거나 접종된 배양 세포의 50%에서 세포 변성 효과(cytopathic effect, CPE)를 생성하는데 필요한 바이러스의 양을 정량화한다. TCID50 분석은 10배수로 희석시킨 바이러스 부유액을 각 배수별로 5개 이상(대개 8-10 시험 단위)의 동물세포에 접종시켜 50%를 감염시키는 바이러스 희석배수를 titer로 나타낸 것으로 바이러스의 치명적인 용량을 결정하거나 플라크를 형성하지 않는 바이러스의 임상연구 분야에서 일반적으로 사용된다. 10배수 별로 바이러스를 접종시킨 세포단층을 관찰하여 CPE 유무를 판정하여 감염된 것으로 확인되는 well의 % 비율을 계산하고 50% endpoint는 Reed-Muench법으로 계산하였다. TCID50 분석으로 세포 배양에서 감염을 확립하는데 최대 7일 정도 소요되었다.
평가: ◎: 매우 양호 (감소율 95% 이상), ○: 양호 (감소율 90% 이상 95% 미만), △: 다소 열세(감소율 80% 이상 90% 미만), X: 매우 열세(감소율 80% 미만)
(2) 항균성(대장균 사멸 효과)
철제 시편에 상기 도료 조성물을 2회 스프레이 도장하고 1일 동안 건조시킨 후 JIS Z 2801법에 따라 대장균에 대해 실험을 수행하였다.
5mm * 5mm 시편 위에 액상 세균을 0.4cc 접종한 다음, 멸균필름(4mm x 4mm)을 밀착시키고, 36℃정도의 항온항습기에 24시간 정치 후, 균의 사멸정도를 측정하였다.
평가: ◎: 매우 양호 (감소율 95% 이상), ○: 양호 (감소율 90% 이상 95% 미만), △: 다소 열세(감소율 80% 이상 90% 미만), X: 매우 열세(감소율 80% 미만)
(3) 내수성
철제 시편에 상기 도료 조성물을 2회 스프레이 도장하고 1일 동안 건조시킨 후, 해당 시편을 청수에 침적하여 도막 변화를 관찰하였다.
평가: ◎: 매우 양호, ○: 양호, △: 다소 열세, X: 매우 열세
(4) 부착성
철제 시편에 상기 도료 조성물을 2회 스프레이 도장하고 1일 동안 건조시킨 후, 크로스 컷[Cross Cut (100×100)] 테이프 시험을 실시하여 도막에 남아있는 면적비를 측정하였다.
평가: ◎: 매우 양호, ○: 양호, △: 다소 열세, X: 매우 열세
(5) 방청성
철제 시편에 상기 도료 조성물을 2회 스프레이 도장하고 1일 동안 건조시킨 후, 염수분무 시험을 실시하였다.
평가: ◎: 매우 양호, ○: 양호, △: 다소 열세, X: 매우 열세
(6) 내열성
철제 시편에 상기 도료 조성물을 2회 스프레이 도장하고 1일 동안 건조시킨 후, 80℃에서 24시간 방치한 후 도장 표면의 백색도 변화를 측정하였다.
평가: ◎: 매우 양호, ○: 양호, △: 다소 열세, X: 매우 열세
그 결과 하기 표 7과 같이 실시예 1 내지 3은 내수성, 부착성, 방청성 및 내열성이 모두 우수하면서도 항바이러스성 및 항균성이 비교예 1 및 2에 비해 현저히 우수한 것으로 나타났다.
특성 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
항바이러스성 ○ ◎ ○ X X
항균성 ◎ ◎ ○ X X
내수성 ○ ○ ○ ◎ ◎
부착성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
방청성 ○ ○ ○ ◎ ◎
내열성 ○ ○ ○ ○ ○
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (17)

  1. 4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머를 포함하는 모노머 혼합물을 마련하는 단계;
    비이온성 계면활성제 및 라디칼 중합개시제를 혼합하여 부가중합 혼합물을 제조하는 단계; 및
    제조된 부가중합 혼합물에 상기 모노머 혼합물을 혼합하여 중합 반응을 수행하는 에멀젼 중합 반응 단계;
    를 포함하는, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머는 [2-(메타크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄([2-(Methacryloyloxy)ethyl]trimethylammonium), [3-(메타크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄([3-(Methacryloylamino)propyl]trimethylammonium) 및 [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄([2-(Acryloyloxy)ethyl]trimethylammonium)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에칠렌옥틸페닐에텔, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민에테르, 폴리옥시에틸렌폴리옥 시프로필렌, 폴리에틸렌글리콜 및 소르비탄지방산에스테르로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 라디칼 중합개시제는 암모늄퍼설페이트, 소듐퍼설페이트 및 포타슘퍼설페이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모노머 혼합물은 모노머 혼합물 총 중량을 기준으로 4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머를 0.1 내지 50 중량% 포함하는 것인, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모노머 혼합물은 아크릴산 에스테르계 모노머, 방향족 비닐계 모노머 및 유기산계 모노머로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 것인, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 아크릴산 에스테르계 모노머는 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 올레일(메트)아크릴레이트, 팔미틸(메트)아크릴레이트) 및 스테아릴(메트)아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 방향족 비닐계 모노머는 스티렌, α-메틸스티렌, 트랜스-β-메틸스티렌, β-메틸스티렌 및 4-메틸스티렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 유기산계 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 말레산 및 이타콘산으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 부가중합 혼합물을 제조하는 단계는 상기 모노머 혼합물의 적어도 일부를 추가적으로 혼합하여 수행되는, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 부가중합 혼합물은 모노머 혼합물 100중량부를 기준으로 비이온성 계면활성제 1 내지 20 중량부 및 라디칼 중합개시제 0.1 내지 3중량부를 혼합하여 제조되는 것인, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 에멀젼 중합 반응 단계는 부가중합 혼합물에 모노머 혼합물을 적하하여 수행되는 것인, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 에멀젼 중합 반응 단계의 결과물에 pH 조절제를 투입하는 pH 조절 단계를 추가적으로 포함하는, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 pH 조절 단계는 에멀젼 중합 반응 단계의 결과물의 pH를 6 내지 9로 조절하는 것인, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서
    상기 pH 조절제는 부가 중합 혼합물 100중량부에 대하여 0.5 내지 4중량부 투입하는 것인, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 pH 조절제는 암모니아수, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 1-아미노-2-메틸프로판, 2-아미노-2-메틸프로판 및 트리에틸아민으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인, 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법.
  17. 4가 암모늄염기를 함유하는 비닐 모노머를 포함하는 모노머 혼합물의 중합체를 포함하는 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물.
KR1020210167809A 2021-11-30 2021-11-30 항바이러스 및 항균 효과를 갖는 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조방법 및 이에 따른 아크릴 에멀젼 수지 조성물 KR20230080523A (ko)

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