KR102114551B1 - 항균지속성 고무제품 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고무제품을 제조함에 있어서, SEBS, EPDM, EVA, TPU 중 어느 하나인 수지와 흡습성수지(PVB)를 혼합한 것이거나 또는 흡습성수지만을 주재료로 한 것이며, 여기에 항균력을 가하기 위해 항균성오일과 실리콘오일을 혼합한 다음 충진재의 기공에 함입된 상태로 주재료와 혼합 및 용융 성형하여 제품을 생산함에 의해 항균력이 장기간 유지되는 항균지속성 고무제품의 제조방법 및 그러한 방법에 의해 제조되는 고무제품에 관한 것이다.

Description

항균지속성 고무제품 및 그 제조방법{Antimicrobial persistent rubber product and manufacturing method}

본 발명은 인조잔디충진재, 고무판 등의 고무제품을 제조함에 있어서, 항균력을 가하기 위해 식물성오일 등을 첨가만 하는 것이 아니라 실리콘오일, 기공성 충진재, 흡습성수지, 코팅제를 활용하여 항균력을 장기간 유지시키는 항균지속성 고무제품의 제조방법 및 그러한 방법에 의해 제조되는 고무제품에 관한 것이다.

근래 생활수준의 향상에 따라 위생상태에 대한 관심이 높아지게 되고, 각종 항균제를 첨가하여 항균효과를 높인 생활 및 위생용품의 개발이 늘어가고 있으며, 모든 산업분야에서 각종 항균제를 이용한 항균제품이 널리 사용되고 있다.

일반적으로 항균성을 갖는 인조잔디충진재, 고무판 등의 고무제품은 베이스 수지(고무)에 항균력이 있는 오일이나 활성탄, 황토 등을 혼합하여 제조하거나 표면에 코팅한 제품이다.

이렇게 제조된 종래의 일반적 항균성 고무제품은 상기와 같은 제조공정의 특성상 항균성 오일은 대부분 휘발해 버리고 잔여오일도 수개월 이내에 항균특성을 상실하게 된다.

고무제품에 사용되는 항균성 오일로는 피톤치드나 에센션오일 등 다양한 종류가 존재하나 용융혼합과정에서의 고온(130~180℃)으로 인해 휘발되거나 용융압출 과정에서 비중 차에 의해 저비중의 오일은 대부분 표면으로 밀려나오게 된다.

이러한 방식으로 생산된 제품은 상당한 항균성을 가진다고 홍보하고 있지만, 실질적으로는 오일성분이 모두 손실되어 제조 초기 외에는 항균력을 유지할 수 없음이 당연하다.

항균력 유지를 위해서는 용융혼합과정에서 항균성 오일이 손실되지 않도록 하여야 하며, 용융압출 과정에서 비중 차에 의해 표면으로 밀려나지 않아야 하며, 제조 후 현장시공 상태에서도 온도나 햇볕(자외선 등)에 의해 급속한 손실이 없어야 한다.

반대로 항균성오일이 고무제품의 내부에 골고루 분포하더라도 내부에 갇혀만 있다면 항균성이 유지되지 못하므로 수년간에 거쳐 외부로 조금씩 배출되는 특성이 유지되도록 구조적으로 해결하거나 물리ㆍ화학적으로 해결되어야만 항균지속성을 갖는 고무제품이라고 불릴 수 있을 것이다.

특허공개공보 10-2002-0001896(2002년01월09일)

이에 본 발명은 상기한 문제점을 일소하고 충분한 항균력을 갖는 고무제품을 위해 안출한 것으로서, 기존의 제조방식을 일부 응용하되, 항균성 오일을 인조잔디충진재나 고무판 등의 고무제품 내에 골고루 분포시키면서도 제조과정에서 손실이 최소화되고 현장 포설 후에도 항균력이 지속되는 제조방법 및 그에 따른 고무제품의 제공을 목적으로 한다.

좀 더 구체적으로, 표면에 코팅된 항균오일은 별도의 강화코팅을 하더라도 사용에 의해 지속적인 충격이 가해지면 1년 이내에 항균효과가 거의 없어지는 것을 방지하고자 한다.
또한, 주재료와 혼합해서 넣을 경우 용융혼합과정에서 항균성오일이 증발되어 다량 손실되고 용융압출과정에서도 항균성오일이 표면으로 밀려나오는 현상이 발생하는 것을 방지하고자 한다.

또, 주재료와 혼합된 항균오일이 수지 내에 갇히게 되어 항균력을 나타내지 못하는 것을 방지하고, 비싼 가격의 항균오일 사용을 최소화하여 가격경쟁력도 갖도록 함을 목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인조잔디충진재, 고무판 등의 고무제품에 사용되는 원료(SEBS, EPDM, EVA, TPU 등)에 흡습성수지인 PVB를 혼합하고, 항균성오일은 실리콘오일과 혼합후 충진재로 사용되는 경탄, 중탄, 황토 등의 기공에 함입한 후 용융혼합 공정에 투입함으로써 항균력이 지속되는 인조잔디충진재나 고무판 등의 고무제품을 제조하는 것을 기술적 특징으로 한다.

상기 PVB를 포함하는 주재료를 대신하여 PVB만을 사용할 수도 있고, 강한 항균력이 필요할 때는 항균성오일과 실리콘오일을 에멀전처리할 수 있으며, 제품성형 후 표면에 강화코팅을 부가할 수도 있다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 항균성 오일의 휘발을 방지하여 오랜 기간 동안 항균특성을 유지하게 되는 것으로, 용융혼합과정에서 항균성 오일이 손실되지 않게 되어 항균성이 유지될 수 있고 용융압출 과정에서 비중 차에 의해 표면으로 밀려나지 않게 되며, 제조 후 현장시공 상태에서도 온도나 자외선에 의한 손실도 방지할 수 있는 것이다. 특히 항균성분이 오랜 기간에 거쳐 외부로 조금씩 배출되는 특성이 유지되므로 뛰어난 항균지속성을 갖는 고무제품을 제공할 수 있게 된 유용한 발명이라 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제조공정도

이한 본 발명을 구현하기 위한 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 살펴보면 다음과 같다.

[1. 주재료 준비]

본 발명의 고무제품을 만들기 위한 주재료는 기본적으로 SEBS, EPDM, EVA, TPU 등이다. 본 발명에서는 이러한 기본적인 주 재료에 흡습성수지(PVB)를 혼합하여 사용하거나 용도에 따라 흡습성수지만을 주재료로 사용할 수 있다.

PVB는 고습도에서 수분을 10%까지 흡수하였다가 저습도에서는 5% 이하로 수분을 배출하는 특성을 지닌 수지이다.

[2. 항균성오일 준비 및 혼합]

본 발명에서 사용되는 항균오일은 피톤치드, 에센션오일, 아로마오일, 동백오일, 피자마오일 등 항균력이 있는 식물성오일을 사용한다.

본 발명은 목적을 달성하기 위해 항균성오일을 고온에서 보호하기 위해 실리콘오일을 혼합하는데, 항균성오일을 고온에 견딜 수 있는 실리콘오일(실리콘계열의 액상오일)과 혼합하여 열용융 상태에서도 증발되거나 변성이 되지 않도록 한다.

그 비율(이하 모든 비율을 중량비임)을 항균성오일 1을 기준으로 실리콘오일은 1 이상이 되도록 하여야 항균성오일을 보호할 수 있으며, 실리콘오일의 비율이 높아질수록 증발이나 변성을 방지할 수 있다.

이러한 항균성오일과 실리콘오일을 혼합한 혼합항균성오일을 준비한다.

[2-1. 항균성오일의 에멀전처리]

제조하고자 하는 고무제품의 목적이나 용도에 따라, 항균지속성이 부족하더라도 높은 항균력을 필요로 할 때는 상기 혼합항균성오일을 에멀전처리하여 수용성의 오일로 만들어 고무제품의 생산에 사용한다.

이러한 경우 항균지속성은 3년 정도를 나타내지만, 기존 방식의 제조방법에 의할 때보다 2~3년은 더 길다고 할 수 있고, 항균력은 매우 향상된다.

[3. 항균성오일의 충진]

상기와 같이 혼합(또는 에멀전처리)된 혼합항균성오일은 충진재에 함입되도록 하여 원재료 성형을 위한 공정에 혼합하는데, 충진재로는 탄산칼슘, 황토, 카본, 목분 등 기공이 많은 것을 사용한다.

만약 단순히 배합된 혼합항균성오일을 바로 수지와 혼합하여 용융압출하면 비중차이 등의 원인으로 표면으로 혼합항균성오일이 몰리어 손실된다.

이는 주재료와 충진재의 혼합비율이 1.2 ~ 1.5이지만 오일의 비중이 0.7 정도로 낮아 주재료인 수지와 혼합항균성오일이 물리적ㆍ화학적으로 결합되지 않으므로 표면쪽으로 밀려나오는 것이다.

따라서 혼합항균성오일을 충진재와 먼저 혼합한 후 장기간 상온ㆍ상압상태로 두었다가 사용하거나 가온ㆍ가압하여 충진재의 기공사이로 오일을 강재로 밀어 넣어 주면 즉시 사용할 수 있다.

[3-1. 장기충진]

장기제조방식은 가온 및 가압하지 않고 항균오일이 기공 속으로 스며들 시간을 충분히 주어 사용하는 방식이다. 대략 10일 이상이 소요된다.

[3-2. 단기충진]

충진재에 혼합항균성오일을 넣고 60 ~ 80℃의 항온상태에서 압력 7kg/㎠ 이상으로 30분 이상 가압하면 오일의 대부분을 충진재가 기공에 품게 된다.

오일이 기공사이에 들어가 있는 충진재를 주재료인 수지류와 용융배합하거나 용융압출 하면 오일의 표면쏠림 현상이 없어지고 충진재와 같이 골고루 일정하게 제품 내에 분포하게 된다.

참고로 상기와 같이 혼합항균성오일을 충진재에 함입하더라도 본원발명과 같이 주재료로 또는 주재료에 포함하는 PVB를 사용하지 않는다면, 오일은 수지 내에 갖힌 상태가 되어 충격에 의해 파손되지 않는 이상 항균력을 나타내기 어렵게 된다.

또한, 과량(약30% 이상)의 오일을 사용할 경우에는 제품생산 과정에서 오일이 빠져나올 수 있는 통로가 형성되어 여름철 고온상태에서 밖으로 빠져나오나, 이는 일시에 배출되어 떡짐현상의 원인이 되고 대부분 손실되어 1년 이상의 항균력을 나타내지 못하는 원인이 되며, 실리콘오일이나 항균성오일이 매우 고가이므로 경쟁력 있는 제품이 될 수도 없다.

[용융혼합 및 성형]

상기 설명한 바와 같이 PVB 또는 PVB가 포함된 주재료와 혼합항균성오일을 혼합하여 용융함도 동시에 제품의 형태로 성형한다.

본 발명에 있어 항균력의 지속성을 더욱 높은 제품의 경우 제품 표면에 강화코팅을 실시한다.

일반적으로 항균성오일을 단순히 혼합할 경우 발생하는 오일의 손실과 본 발명에 의한 손실은 아래의 표1로 확인할 수 있다.

가열상태에서의 항균성오일(피톤치드) 손실량

용융혼합공정과 용융압출공정의 체류시간을 30분으로 가정하고 200℃로 가열하였을때 a 그래프는 본 발명에 의한 항균성오일이고 b 그래프는 통상의 제조방식에 의한 항균성오일(실험물 : 피톤치드)이다.

200℃로 가열하면 본 발명에 의한 항균성오일의 손실량보다 통상의 공정에서 항균성오일의 손실량이 거의 20배(C : (C+B) = 1 : 21.1)가 차이남을 알수 있다.

일반의 공정에서는 제조공정 중 2/3에 해당하는 항균성오일이 손실되어 실질적인 항균효과가 있는지 의심되나, 본 발명에 의한 항균성오일은 200℃ 상태에서도 전혀 끓지 않기 때문에 2.9% 정도의 손실만 발생하였다.

물론, 항균성오일의 종류에 따라 다소 차이가 있을 수 있으나 동일한 현상을 나타낸다.

따라서, 인조잔디충진재 / 고무판의 주재료로 PVB를 사용하거나 SEBS, EPDM, TPU, EVA 등에 혼합하여 사용할 경우 수분을 흡수하였다가 배출하는 과정에서 오일이 극미량 지속적으로 표면으로 이동하게 되어 항균기능을 10년 이상 유지하게 되는 것이다.

Claims (3)

1. 고무재료를 용융혼합하고 성형하여 고무제품을 생산하는 과정에서 항균성 재료를 포함하여 용융혼합하여 항균성을 갖도록 하는 고무제품을 제조함에 있어서,
   고무제품을 만들기 위한 주재료로 SEBS, EPDM, EVA, TPU 중 어느 하나인 수지를 준비하고,
   항균성 지속기능을 위하여 항균성 오일을 저장할 수 있도록 고습도에서 수분을 흡수하였다가 저습도에서 수분을 배출하는 기능을 갖는 PVB를 준비하여
   피톤치드, 에센션 오일, 아로마 오일, 동백 오일, 피자마 오일 중 어느 하나인 항균성 오일에, 항균성 오일을 고온에서 보호하기 위해, 항균성 오일보다 많은 중량의 실리콘 오일을 혼합한 혼합항균성 오일을 준비하며,
   혼합항균성 오일은 충진재에 함입되도록 하여 원재료 성형을 위한 공정에 혼합하는데, 충진재로는 탄산칼슘, 황토, 카본, 목분 중 어느 하나로 하되, 혼합항균성 오일을 충진재와 먼저 혼합한 후 장기간 상온ㆍ상압상태로 두었다가 사용하거나, 가온ㆍ가압하여 충진재의 기공사이로 오일을 강제로 밀어 넣어 함입시키며,
   상기 주재료인 수지 중에서 어느 하나와 PVB 가 혼합된 수지 또는 PVB 만으로 된 재료에 상기 혼합항균성 오일이 충진된 충진재를 혼합하여 용융 및 성형공정을 거쳐 제조함으로써, PVB가 수분을 흡수하였다가 배출하는 과정에서 극미량의 항균성 오일이 지속적으로 표면으로 이동하게 되어 항균기능이 유지되는 것을 특징으로 하는 항균지속성 고무제품 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 제조하고자 하는 고무제품의 목적이나 용도에 따라, 항균지속성이 부족하더라도 높은 항균력을 필요로 할 때는 상기 혼합항균성 오일을 에멀전처리하여 수용성의 오일로 만들어 충진재에 함입시키는 것을 특징으로 하는 항균지속성 고무제품 제조방법.
3. 고무재료를 용융혼합하고 성형하여 고무제품을 생산하는 과정에서 항균성 재료를 포함하여 용융혼합하여 항균성을 갖는 고무제품에 있어서,
   고무제품을 만들기 위한 주재료는 SEBS, EPDM, EVA, TPU 중 어느 하나인 수지이고,
   항균성 지속기능을 위하여 항균성 오일을 저장할 수 있도록 고습도에서 수분을 흡수하였다가 저습도에서 수분을 배출하는 기능을 갖는 PVB를 준비하여
   피톤치드, 에센션 오일, 아로마 오일, 동백 오일, 피자마 오일 중 어느 하나인 항균성 오일에, 항균성 오일을 고온에서 보호하기 위해, 항균성 오일보다 많은 중량의 실리콘 오일을 혼합한 혼합항균성 오일을 준비하며,
   혼합항균성 오일은 충진재에 함입되도록 하여 원재료 성형을 위한 공정에 혼합하는데, 충진재로는 탄산칼슘, 황토, 카본, 목분 중 어느 하나로 하되, 혼합항균성 오일을 충진재와 먼저 혼합한 후 장기간 상온ㆍ상압상태로 두었다가 사용하거나, 가온ㆍ가압하여 충진재의 기공사이로 오일을 강제로 밀어 넣어 함입시키며,
   상기 주재료인 수지 중에서 어느 하나와 PVB 가 혼합된 수지 또는 PVB 만으로 된 재료에 상기 혼합항균성 오일이 충진된 충진재를 혼합하여 용융 및 성형공정을 거쳐 제조함으로써, PVB가 수분을 흡수하였다가 배출하는 과정에서 극미량의 항균성 오일이 지속적으로 표면으로 이동하게 되어 항균기능이 유지되는 것을 특징으로 하는 항균지속성 고무제품.

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