KR20230146801A - 항균 수용액 및 이들을 사용하여 제조된 항균 시트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은
물과, 그리고,
과탄산염, 아황산염, 아황산수소나트륨, 차아황산나트륨 또는 폼아미딘설핀산 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 환원 항균 성분을 포함하는 항균 수용액에 관한 것이다.
물과, 그리고,
과탄산염, 아황산염, 아황산수소나트륨, 차아황산나트륨 또는 폼아미딘설핀산 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 환원 항균 성분을 포함하는 항균 수용액에 관한 것이다.
Description
본 발명은 항균 수용액 및 이들을 사용하여 제조된 항균 시트에 관한 것으로서, 상기 항균 수용액으로 처리된 제품을 바이러스, 세균(박테리아), 곰팡이 등이 서식하기 힘든 조건이 되도록 처리하여 사용자들을 이들 유해 균으로부터 보호하도록 한다.
2020년 코로나 바이러스가 전세계적으로 확산되면서, 기존에 구축되어 있던 사회적 시스템이 붕괴되기 시작하였다. 의료, 보건 분야를 포함하여, 전방위로 경제, 물류, 교통 등의 많은 사회 시스템들이 마비되면서, 코로나 바이러스 사태가 종식되더라도, 모든 면에서 그 충격파가 가볍지 않다.
많은 바이러스, 세균(박테리아), 곰팡이(이후, "세균"으로 통칭)는 숙주가 없으면, 짧은 시간 내에 사멸되지만, 코로나 바이러스와 같은 일부 세균은 그 생명력이 강인하여, 배달 상자에서는 1일, 플라스틱 표면에서는 3일, 유리는 4일, 1회용 마스크에서는 7일 동안 살아남는다.
코로나 바이러스가 생존력이 강하고, 치명적임을 증명해 보이고 있다. 이에 따라, 전 세계인 들이 공포에 빠지면서, 여행 등 이동을 자제하고 있고, 자국 내에서는 사회적 거리두기가 행하여지고 있다.
사회적 거리 두기가 지속되면서, 대면하는 관계를 피하기 위해서, 많은 사람들이 온라인 쇼핑으로 각종 물건을 구입하는 사례가 증가하고 있다. 이러한 와중에, 배송 물류 업체의 직원이 코로나 바이러스 확진을 받으면서, 배송 시스템에 의한 감염에 대한 우려도 높다. 앞서 언급한 바와 같이, 코로나 바이러스의 생존력이 우수하여, 배송 상자를 통한 감염의 우려도 높다.
이러한 환경 변화에 따라, 살균,항균능을 갖춘 종래 기술들에 관심이 쏟아지면서, 항균 성능을 갖는 제품들이 뒤늦게 관심을 모으고 있다.
대한민국특허등록번호 제10-2015-7003251호에는 중합체 수지와 이것에 분산되어 있는 산화구리입자로 이루어진 복합 구조물이 기재되어 있다. 상기 산화구리와 같은 구리 화합물은 살균력이 매우 우수한 것으로 알려져 있으며, 구리 이온을 흡수한 박테리아 세포막에 구멍이 나고 이를 통해 영양분과 수분을 잃게 되어 박테리아가 사멸되게 된다.
이와 같이 구리 화합물은 살균력이 어느 정도 입증되었지만, 경제적인 면에서 고가이며, 적용하기가 용이하지 않다.
특히, 물류에 포함되는 배송 시스템에 취급되는 배송 상자는 저가의 크라프트지 등을 사용한다. 이러한 종이 박스에 고가의 구리 화합물을 코팅하여 사용하여 세균등의 오염을 막는데 비용을 치르기에는 경제적 손실이 크다.
상술한 바와 같은 배송 시스템에서 사용되는 종이 박스에 고가의 구리 화합물을 적용하는 것은 바람직하지 않다. 이에 따라, 구리 화합물과는 다르게 저가이면서, 살균 또는 항균능이 우수한 물질을 제공하여 세균에 대한 항균 및 살균을 수행할 수 있도록 하는 제품에 대한 연구가 필요하다 할것이다.
상기와 같은 종이 이외에도, 섬유, 비닐, 플라스틱 등의 소재에 적용할 수 있는 저가의 항균 조성물을 제공할 필요성이 대두되고 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 시트, 또는 물품의 대상 표면에 남아 있을 수 있는 세균에 대한 항균 및 살균능이 우수하며, 또한, 경제적으로도 저가로 제공할 수 있는 항균 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 친환경적이며, 취급이 용이하여 경제적이고 대량 생산이 가능한 제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은,
물과, 그리고,
과탄산염, 아황산염, 아황산수소나트륨, 차아황산나트륨 또는 폼아미딘설핀산(Formamidine Sulfinic Acid, FAS) 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 환원 항균 성분을 포함하는 항균 수용액을 제공함에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 수용액은 상기 환원 항균 성분의 분산을 위한 계면활성제를 더 포함하고,
상기 계면활성제가 라우릴 황산염, 옥틸 페놀 에톡시레이트(Octyl phenol ethoxylate) 또는 모노에탄올 아민 중 적어도 하나 이상으로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 목적은,
물과,
과탄산염, 아황산염, 아황산수소나트륨, 폼아미딘설핀산 또는 차아황산나트륨 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 환원 항균 성분과, 그리고,
전분, 젤라틴, 폴리비닐알콜, 또는 폴리비닐아세테이트 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 결합 성분을 포함하는 항균 수용액을 제공함에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 수용액은 상기 환원 항균 성분의 분산을 위한 계면활성제를 더 포함하고,
상기 계면활성제가 라우릴 황산염, 옥틸 페놀 에톡시레이트 또는 모노에탄올 아민중 적어도 하나 이상으로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 목적은,
과탄산염, 아황산염, 아황산수소나트륨, 폼아미딘설핀산 또는 차아황산나트륨 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 환원 항균 성분과, 그리고
라우릴 황산염, 옥틸 페놀 에톡시레이트 또는 모노에탄올 아민 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 계면활성제를 포함하는 항균 시트를 제공함에 의해 달성되며,
본 발명에서 언급한 항균 시트는 종이, 섬유로 이루어진 부직포 또는 직물, 비닐 등의 폴리머 등을 들 수 있으며 그 제한은 없다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 항균 수용액은 라우릴 황산염, 옥틸 페놀 에톡시레이트 또는 모노에탄올 아민 중 적어도 하나로 이루어진 계면활성제와, 과탄산염, 아황산염, 중아황산염, 차아황산염, 이산화황, 아황산수소나트륨, 또는 폼아미딘설핀산 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 환원 항균 성분을 포함한다.
본 발명의 항균 조성물을 제공함에 의해, 경제적인 비용의 환원 항균 성분으로 항균 대상 표면을 코팅하여, 대상 표면에서의 산소 분위기를 없앤다. 그리고, 상기 계면활성제를 제공하여 환원 항균 성분의 분산을 우수하게 할 뿐 아니라, 이산화탄소 분위기를 유도하여 대상 표면을 이산화탄소 분위기로 형성하여 세균이 서식하기 열악한 분위기를 형성하여, 항균, 살균 효과가 우수하도록 유지한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 항균 수용액은 환원 항균 성분, 및 계면활성제 등을 포함한다. 필요에 따라, PH 완충성분, 결합 성분 등이 더 부가될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 상기 환원 항균 성분으로는 과탄산염, 아황산염, (메트)아황산수소나트륨, 또는 하이드로설파이트(Hydrosulfite) 중 적어도 하나 이상을 포함한다. 상기 과탄산염은 과탄산나트륨이며, 아황산염은 아황산칼슘, 아황산칼륨, 아황산나트륨이다. 그리고, 하이드로설파이트로는 차아황산나트륨, 차아황산 암모늄을 들 수 있다. 이들은 대부분은 식자재 분야에서 사용되는 화합물로서 안정한 것으로 보고되고 있다. 그밖에도 폼아미딘설핀산(Formamidine Sulfinic Acid, FAS)을 혼합하거나, 이 성분만을 적용하여 제공할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 환원 항균 성분은 본 발명의 항균 수용액이 적용되어 생성될 수 있는 항균 시트를 이루는 펄프의 표백에서도 사용되는 원료이다. 일반용지, 인쇄용지 또는 화장지 등은 표백처리되어 사용되는데, 펄프의 환원표백제로 사용된 성분들은 표백한 후, 초지 공정 전에 또는 초지공정 초기에 탈수된다. 이들은 표백제로서 표백공정을 수행한 잔여 성분이거나, 상술한 환원 항균 성분으로, 별도로 제공된다.
본 발명의 상기 환원 항균 성분은 수용성으로서 물 100중량부에 대해서, 0.05 내지 20중량부이며, 바람직하게는 0.1 내지 5중량부가 제공된다. 상기 환원 항균 성분이 0.05이하로 제공되면, 대상 표면에서 항균 성능이 발현되지 않는다. 반면에, 상기 환원 항균 성분이 20중량부 이상이면, 수용액 상에서의 물이 증발되면서, 수용액에서 용해된 상태의 환원 항균 성분 입자가 생성되면서, 건조되면 성분 입자들이 대상표면에서 탈거되어 바람직하지 않다.
본 발명의 상기 환원 항균 성분은 목적한 대상물 표면에서 산소를 감소시켜서 세균이 서식하기에 열악한 환경을 제공하게 된다. 이러한 분위기를 대상 표면에 제공함에 의해 항균 살균 효과를 제공하게 된다.
상기 환원 항균 성분 이외에도, 상기 계면활성제로는 라우릴 황산염, 옥틸 페놀 에톡시레이트 또는 에탄올 아민 중 적어도 하나 이상을 포함한다. 상기 라우릴 황산염(lauryl sulfate)은 라우릴 황산 나트륨, 라우릴 황산 암모늄이고, 상기 에탄올 아민은 모노 에탄올 아민이 바람직하며, 디에탄올 아민 또는 트리에탄올 아민은 유해물질로 보고되어 바람직하지 않다.
본 발명의 상기 계면활성제는 상기 환원 항균 성분이 물내에서 효과적으로 분산되도록 하며, 또한 수용액으로 종이에 제공될 때에도 종이 계면에 작용하여 수용액의 분산 코팅을 효과적으로 이루어지게 한다. 또한, 상기 계면활성제 중 모노에탄올 아민은 그 자체가 이산화탄소를 유도하여 대상 표면에 이산화탄소 분위기를 제공하는 특성이 있다. 이와 같이, 대상 표면이 이산화탄소 분위기로 제공됨에 따라, 세포가 서식하기에 어려운 조건이 조성된다.
요약하면, 상기 환원 항균 성분은 산소가 결핍된 환경을 조성하고, 상기 계면활성제 중 모노 에탄올 아민은 이산화탄소 풍족한 환경을 조성하여, 결국에는 세포가 본 발명의 조성물이 제공된 환경에서는 서식하기가 힘든 조건이 된다.
또한 본 발명의 발명자는 상기 계면활성제 중 라우릴 황산염 또는 옥틸 페놀 에톡시레이트는 상기 환원 항균 성분과 병용하여 사용할 때 항균 성능을 배가시키는 것을 발견하였다.
상기 계면활성제 역시 수용성이며, 물 100중량부에 대해서, 수용성으로서 물 100중량부에 대해서, 0.05 내지 10중량부이며, 바람직하게는 0.05 내지 3중량부가 제공된다. 상기 계면활성제가 0.05이하로 제공되면, 대상 표면에서 항균 성능이 발현되지 않는다. 반면에, 계면활성제의 양이 10중량부 이상이면, 수용액 상에서의 물이 증발되면서, 수용액에서 용해된 상태의 환원 항균 성분 입자가 생성되면서, 건조시 성분 입자들이 탈거되어 바람직하지 않다.
또한, 과량의 상기 계면활성제가 부가되면 미셀(micelle)이 용액 중에서 생성되어 바람직하지 않다. 이러한 미셀의 형성을 감소시키기 위해서는 교반 속도, 교반 온도를 제어하면서 용해시켜야 한다. 한편, 요소(urea)를 계면활성제와 0.2 내지 1배의 량으로 부가하여 미셀 생성을 제어할 수도 있다. 요소 이외에도, 나트륨 염, 칼륨 염 을 계면활성제와 0.5 내지 3배의 양으로 부가하여 미셀 생성을 줄일 수 있다.
필요에 따라서는, 상기 계면활성제를 먼저 물에 용해시키고 다음에 환원 항균 성분을 별도로 용해한 다음에 혼합하여 적용한다. 반면에, 환원 항균 성분과 계면활성제를 독립적으로 유지하고, 대상물에 개별적으로 제공하여 최종적으로 목적한 함량 및 조성을 이루도록 하여 적용하는 것도 가능하다.
본 발명에서는, 상기 환원 항균 성분과 계면활성제 이외에, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 또는 브롬화물, 예컨대, 브롬산나트륨 중 적어도 하나 이상을 포함하는 PH 완충성분 0.05중량부 내지 5중량부를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 항균 조성물은 PH가 알칼리 상태에 있을 때 항균 특성을 원활하게 구현하기 때문에, 상기 PH 완충성분을 부가하여 약산성, 중성 알칼리 상태로 유지하도록 한다. PH의 범위는 그 제한이 없으며, 예를들어, 5 내지 12 정도이며, 7 내지 12가 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 항균 수용액은 직접 대상물에 적용되어 항균 및 살균 특성을 구현할 수 있다.
반면에, 본 발명의 항균 수용액은 항균 성능을 필요로 하는 대상 부재에 적용되어, 항균 성능을 유지하여, 항균을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 수용액에 시트가 함침되거나, 상기 수용액이 시트에 분무 또는 스프레이되어 제공된다. 이후에 가열되거나 건조하여 사용된다.
상기 시트는 앞서 언급한 바와 같이 종이재 이외에, 섬유로 이루어진 부직포, 또는 직물이다. 이외에도, 상기 항균 대상물은 플라스틱, 고무, 고분자 중합체, 목재, 또는 금속제를 망라한 것으로 본 발명의 수용액이 흡수되어 사용될 수 있는 소재라면 제한이 없다.
본 발명에서 상기 종이는, 평량에 관계없이 모든 종이류가 가능하며, 종이 상자를 구성하는 크라프트지, 신문용지, 또는, 인쇄용지를 포함한 일반용지, 모조지 등 모든 제지류를 언급한 것이며, 종이의 원료인 지료도 포함된 것이다. 종이의 제조 과정 중 사이즈 공정을 포함한 초지 또는 코팅 공정중의 지료를 언급한 것이다. 이러한 지료에 본 발명의 상기 환원 항균 성분 또는 계면활성제 등이 부가되어 사이즈 공정을 포함한 초지 공정을 거쳐서 제조된 종이도 본 발명에 포함된다.
즉, 제조된 종이가 본 발명의 환원 항균 성분과 계면활성제 또는 상기 계면활성제를 포함할 경우에도 항균 특성을 가지며, 이러한 종이도 본 발명의 범위에 포함된다.
통상적으로 사용되는 일반용지는 인쇄물의 가독성을 위해서, 표백 공정을 거치게 되는데, 이러한 표백 공정에는 본 발명의 환원 항균 성분과 유사하여, 상기 표백 공정을 거친 일반 용지 또는 모조지 등은 상술한 환원 항균 성분의 함량보다는 작게 적용되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 표백된 종이의 경우, 상기 환원 항균 성분은 물 100중량부에 대해서, 0.05 내지 5중량부이며, 바람직하게는 0.1 내지 2중량부가 제공되는 것이 바람직하다.
한편, 초지 공정을 거쳐 생성된 종이의 경우, 사이즈제에 의해 내수성이 종이 표면에 제공되어 있어서, 본 발명의 수용액이 표면에 제공되는 것을 제한할 수 있다. 본 발명에서는 상술한 바와 같이, 사이즈제로 내수성이 제공된 종이 표면에 내수성을 일부 변화시켜서 본 발명의 수용액이 표면에 잘 제공될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 수용액 흡수 보조제로서, 물 100중량부에 대해서, 수산화나트륨 0.5~2중량부를 제공하여 종이 등의 표면 일부의 내수성을 변화시켜서 수용액 적용을 용이하게 하도록 한다. 상기 수산화나트륨은 상기 환원 항균 성분 또는 계면활성제와 별도로 독립적으로 종이에 제공되어 표면을 팽윤시켜서 수용액이 종이에 잘 스며들게 하거나 또는 상기 수용액에 섞여서 동시에 제공되어 수용액이 종이에 용이하게 스며들 수 있도록 할 수 있다. 또한, 사이즈제에 따라, 산화분위기에 있을 수도 있는 종이 표면을 알칼리 분위기로 조성하는 역할도 한다. 이 수용액 흡수 보조제는 소량이 투여되면, 팽윤 또는 표면 균열이 잘 일어나지 않아서 침투효과가 적으며, 과량이 투여되면, 종이가 변형되는 문제가 발생되기도 된다.
상기 항균 시트는 상기 종이 이외에도, 섬유로 이루어진 부직포 또는 직물이 될수 있으며, 상기 섬유가 천연섬유 또는 셀룰로오스로 이루어진 경우에는 본 발명의 수용액이 이것에 흡수되어 살균 또는 항균 성능을 구현할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는 상기 종이 또는 섬유를 포함한 항균 시트 등에 결합 성분을 제공하여 환원 항균 성분 및 계면활성제를 제공하도록 한다.
상기 결합 성분은 전분, 젤라틴(아교도 포함), 또는 PVA(폴리비닐알콜), PVAc(폴리비닐아세테이트) 중 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있다. 상기 전분은 그 종류에 관계없이 모두 사용가능하며, 물 100중량부에 대해서 4~5중량부가 포함된다. 상기 젤라틴은 2~3중량부가 바람직하며, 이때 졸 상태가 유지된다. 상기 PVA, PVAc는 4 내지 6중량부이며, 이들이 함량이 적으면, 접착성이 떨어지며, 함량이 많으면 접착면이 오염되어 바람직하지 않다. 상기 조성물 이외에도 붕사, 수산화나트륨 등이 필요에 따라 부가되어 적용될 수 있다.
그 밖에도, 본 발명의 항균 수용액은 미세 다공성 물질, 예컨대 제올라이트 등에 담지되어 2차원 내지 3차원 형태의 플라스틱 또는 기타 사출물에 적용될 수 있다. 본 발명에서는 상기 미세 다공성 물질의 제한은 없다.
실시예 1
물 10L에 차아황산나트륨 400g, 및 브롬산 나트륨 50g을 부가 교반하여 생성된 수용액을, 크래프티지 1m x 1m 10세트에 분무기로 분무한 후, 30분간 자연 건조한다.
7일 에이징 한 후, KS K 0693:2016 텍스타일 재료의 항균성 시험방법으로 시험하였다.
| 시험균 | 실시예1 (균액농도) | 정균감소율 |
| Staphylococcus aureusATCC 6538(황색포도상구균) | 18시간후 생균수 2.5 X 104 CFU/mL |
92.8% |
| Klebsiella PneumoniaeATCC 4352(폐렴균) | 18시간후 생균수 2.5 X 105 CFU/mL |
99.4% |
실시예 2
물 10L에 차아황산나트륨 400g, 라우릴 황산나트륨 100g, 및 브롬산 나트륨 50g을 부가 교반하여 생성된 수용액을, 크래프트지에 1m x 1m 10세트에 분무기로 분무한 후, 30분간 자연 건조한다.
7일 에이징 한 후, KS K 0693:2016 텍스타일 재료의 항균성 시험방법으로 시험하였다.
| 시험균 | 실시예2 (균액농도) | 정균감소율 |
| Staphylococcus aureusATCC 6538(황색포도상구균) | 18시간후 생균수 2.5 X 104 CFU/mL |
99.9% |
| Klebsiella PneumoniaeATCC 4352(폐렴균) | 18시간후 생균수 2.5 X 105 CFU/mL |
99.9% |
상술한 실시예를 검토하여 본 바, 본 발명의 환원 항균 성분 단독으로도 항균 성능을 구현하지만, 본 발명의 계면활성제와 같이 사용할 경우에 항균 성능이 더 개선됨을 알 수 있다.
Claims (5)
- 물과, 그리고,
과탄산염, 아황산염, 아황산수소나트륨, 차아황산나트륨 또는 폼아미딘설핀산(Formamidine Sulfinic Acid, FAS) 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 환원 항균 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 수용액. - 제 1 항에 있어서,
상기 수용액은 상기 환원 항균 성분의 분산을 위한 계면활성제를 더 포함하고,
상기 계면활성제가 라우릴 황산염, 옥틸 페놀 에톡시레이트 또는 모노에탄올 아민 중 적어도 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균 수용액. - 물과,
과탄산염, 아황산염, 아황산수소나트륨, 차아황산나트륨 또는 폼아미딘설핀산 중 적어도 하나 이상을 포함하는 환원 항균 성분과, 그리고,
전분, 젤라틴, 폴리비닐알콜, 또는 폴리비닐아세테이트 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 결합 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 수용액. - 제 3 항에 있어서,
상기 수용액은 상기 환원 항균 성분의 분산을 위한 계면활성제를 더 포함하고,
상기 계면활성제가 라우릴 황산염, 옥틸 페놀 에톡시레이트 또는 모노에탄올 아민중 적어도 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 항균 수용액. - 과탄산염, 아황산염, 아황산수소나트륨, 차아황산나트륨 또는 폼아미딘설핀산 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 환원 항균 성분과, 그리고
라우릴 황산염, 옥틸 페놀 에톡시레이트 또는 모노에탄올 아민 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 시트.
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