KR20220022292A - Antibacterial and Antiviral molded body manufacturing method and moled body comprising thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 항균 및 항바이러스 성형체의 제조방법 및 이를 포함하는 성형체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항균 및 항바이러스 성능을 나타내는 금속 성분의 분산성이 증대된 항균 및 항바이러스 성형체의 제조방법 및 이를 포함하는 성형체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an antibacterial and antiviral molded article and a molded article including the same, and more particularly, to a method for producing an antibacterial and antiviral molded article with increased dispersibility of a metal component exhibiting antibacterial and antiviral performance, and the method including the same It relates to a molded object that
박테리아 및 바이러스 등에 의해 인체에 건강을 위협받을 수 있음에 따라, 여러 기술 분야에서 항균 및 항바이러스에 관한 연구가 이루어졌다. 특히, 최근에는 신규 전염병이 발생함에 따라 2차 감염을 막기 위해 각종 항균 및 항바이러스 제품에 대한 연구가 매우 활발하게 이루어지고 있다. 현재, 다양한 항균 및 항바이러스제가 개발되고 있으나, 은(Ag) 및 구리(Cu) 등과 같은 금속이 항균 및 항바이러스 성능이 가장 우수한 것으로 알려져 있다. As health may be threatened by bacteria and viruses, etc., research on antibacterial and antiviral in various technical fields has been made. In particular, in recent years, as a new infectious disease occurs, research on various antibacterial and antiviral products is very active in order to prevent secondary infection. Currently, various antibacterial and antiviral agents are being developed, but metals such as silver (Ag) and copper (Cu) are known to have the best antibacterial and antiviral performance.
이에, 대한민국 등록특허 제10-1340750호 "항미생물-항바이러스 중합체 마스터배치 이로부터의 중합체 물질의 제조방법 및 그의 제조방법"과, 미국 공개특허 제2004-0247653호 "Antimicrobial and antiviral polymeric materials and a process for preparing the same"에 개시된 바와 같이, 종래에는 금속 입자를 고분자 수지에 혼합하여 항균 및 항바이러스 제품을 제조하였다. Accordingly, Korean Patent Registration No. 10-1340750 "Antimicrobial-antiviral polymer masterbatch and a method for producing a polymer material therefrom and a method for producing the same", and US Patent Publication No. 2004-0247653 "Antimicrobial and antiviral polymeric materials and a As disclosed in "process for preparing the same", in the prior art, an antibacterial and antiviral product was prepared by mixing metal particles with a polymer resin.
그러나 이와 같은 종래 기술은 금속 입자들이 수지 내에서 응집됨에 따라 분산성이 저하되며, 이와 같은 수지를 통해 생산된 제품은 항균 및 항바이러스 성능을 나타내는 유효면적이 감소된다는 문제점이 있다.However, this prior art has a problem in that the dispersibility is lowered as the metal particles aggregate in the resin, and the effective area exhibiting antibacterial and antiviral performance of the product produced through such a resin is reduced.
또한, 불균질한 수지를 통해 제품 생산이 이루어짐에 따라 제대로 몰딩(molding)되지 못한 불량 발생율이 높다.In addition, as the product is produced through a heterogeneous resin, the failure rate that is not properly molded is high.
본 발명의 목적은 항균 및 항바이러스 성능을 나타내는 금속의 분산성이 증대된 항균 및 항바이러스 성형체의 제조방법 및 이를 포함하는 성형체를 제공한다.An object of the present invention is to provide a method for producing an antibacterial and antiviral molded article with increased metal dispersibility exhibiting antibacterial and antiviral performance, and a molded article including the same.
본 발명의 또 다른 목적은 성형성이 우수한 항균 및 항바이러스 성형체의 제조방법 및 이를 포함하는 성형체를 제공한다.Another object of the present invention is to provide a method for producing an antibacterial and antiviral molded article having excellent moldability and a molded article including the same.
본 발명에 따른 항균 및 항바이러스 성형체의 제조방법은 중합체와 금속아세테이트를 포함하는 원료를 용융혼련하여 제조한다. The method for manufacturing an antibacterial and antiviral molded article according to the present invention is prepared by melt-kneading a raw material containing a polymer and a metal acetate.
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 및 항바러스 성형체의 제조방법에 있어서, 상기 용융혼련은 상기 중합체의 융점(Tm)을 기준으로, Tm 내지 1.3Tm의 온도에서 수행될 수 있다. In the method for manufacturing an antibacterial and anti-virus molded article according to an embodiment of the present invention, the melt-kneading is based on the melting point (T m ) of the polymer, T m to It can be carried out at a temperature of 1.3T m .
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 및 항바러스 성형체의 제조방법에 있어서,상기 금속아세테이트의 금속 성분은 아연(Zn), 구리(Cu) 및 은(Ag)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.In the method for manufacturing an antibacterial and anti-virus molded article according to an embodiment of the present invention, the metal component of the metal acetate is one or two or more selected from the group consisting of zinc (Zn), copper (Cu) and silver (Ag). can
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 및 항바러스 성형체의 제조방법에 있어서,상기 혼련 후, 펠렛타이징(pelletizing)하여 펠렛형 마스터배치를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method for producing an antibacterial and anti-virus molded article according to an embodiment of the present invention, after the kneading, the step of pelletizing (pelletizing) to prepare a pellet-type masterbatch may further comprise.
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 및 항바러스 성형체의 제조방법에 있어서,상기 원료는 상기 중합체 100중량부에 상기 금속아세테이트 0.01 내지 10중량부가 함유될 수 있다.In the method of manufacturing an antibacterial and anti-virus molded article according to an embodiment of the present invention, the raw material may contain 0.01 to 10 parts by weight of the metal acetate in 100 parts by weight of the polymer.
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 및 항바러스 성형체의 제조방법에 있어서, 상기 중합체는 열가소성 수지일 수 있다.In the method for manufacturing an antibacterial and anti-virus molded article according to an embodiment of the present invention, the polymer may be a thermoplastic resin.
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 및 항바러스 성형체의 제조방법에 있어서, 상기 중합체의 고유점도는 0.5dl/g 내지 1 dl/g의 점도 일 수 있다. In the method for manufacturing an antibacterial and anti-virus molded article according to an embodiment of the present invention, the intrinsic viscosity of the polymer may be a viscosity of 0.5 dl/g to 1 dl/g.
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 및 항바러스 성형체의 제조방법에 있어서,상기 중합체는 수분함량이 100ppm이하일 수 있다.In the method for manufacturing an antibacterial and anti-virus molded article according to an embodiment of the present invention, the polymer may have a moisture content of 100 ppm or less.
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 및 항바러스 성형체의 제조방법에 있어서, 상기 용융혼련 후, 상기 금속아세테이트를 열분해하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 열분해 온도는 상기 혼련 온도보다 높을 수 있다.In the method for manufacturing an antibacterial and anti-virus molded article according to an embodiment of the present invention, after the melt-kneading, the step of thermally decomposing the metal acetate may be further included, and the thermal decomposition temperature may be higher than the kneading temperature.
본 발명에 따른 항균 및 항바이러스 성형체는 아연(Zn), 구리(Cu) 및 은(Ag)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상인 금속 성분을 포함하는 금속아세테이트가 열분해되어 형성된 금속입자를 포함한다.The antibacterial and antiviral molded article according to the present invention includes metal particles formed by thermal decomposition of metal acetate containing one or two or more metal components selected from the group consisting of zinc (Zn), copper (Cu) and silver (Ag). .
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 및 항바러스 성형체는 열가소성 수지를 포함할 수 있다.The antibacterial and antiviral molded article according to an embodiment of the present invention may include a thermoplastic resin.
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 및 항바러스 성형체는 섬유, 필름, 시트, 마스터배치 또는 성형 몰드에 대응하는 형상일 수 있다.The antibacterial and antibacterial molded article according to an embodiment of the present invention may have a shape corresponding to a fiber, a film, a sheet, a masterbatch, or a molding mold.
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 및 항바러스 성형체는 상기 금속입자 상기 성형체의 표면영역에 존재할 수 있다.The antibacterial and anti-virus molded body according to an embodiment of the present invention may be present in the surface region of the metal particles of the molded body.
본 발명에 따른 항균 및 항바이러스 성형체의 제조방법은 항균 및 항바이러스 성능을 나타내는 금속 성분이 금속아세테이트를 통해 원료에 혼련됨에 따라 균일하게 분산될 수 있으며, 이를 통해 제조한 성형체는 금속이 균일하게 분산되어 성형체 전면에 걸쳐 항균 및 항바이러스 성능을 나타낸다.In the method for manufacturing an antibacterial and antiviral molded article according to the present invention, the metal component exhibiting antibacterial and antiviral performance can be uniformly dispersed as the raw material is kneaded through metal acetate, and the molded article manufactured through this can be uniformly dispersed in metal It shows antibacterial and antiviral performance over the entire surface of the molded body.
또한, 본 발명에 따른 항균 및 항바이러스 성형체의 제조방법은 금속 성분이 원료에 균일하게 분산되어 있음에 따라, 금속 성분의 응집에 따른 불량 발생을 방지할 수 있으며, 우수한 성형성을 가진다.In addition, in the method for manufacturing an antibacterial and antiviral molded article according to the present invention, since the metal component is uniformly dispersed in the raw material, it is possible to prevent the occurrence of defects due to the aggregation of the metal component, and has excellent moldability.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 성형체 단면을 촬영한 광학현미경 사진,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 성형체 SEM 이미지와 EDX 스펙트럼 그래프,
도 3은 본 발명의 X선 회절 패턴의 결과를 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 성형체 SEM 및 EDX 결과,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 성형체 인장강도 및 신도 결과 그래프이다.1 is an optical microscope photograph of a cross-section of a molded body according to an embodiment of the present invention;
2 is a molded article SEM image and EDX spectrum graph according to an embodiment of the present invention;
3 is a graph showing the results of the X-ray diffraction pattern of the present invention;
4 is a molded article SEM and EDX results according to an embodiment of the present invention;
5 is a graph showing tensile strength and elongation results of a molded article according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Unless otherwise defined in technical terms and scientific terms used in this specification, those of ordinary skill in the art to which this invention belongs have the meanings commonly understood, and in the following description and accompanying drawings, the subject matter of the present invention Descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure will be omitted.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.Also, the singular form used herein may be intended to include the plural form as well, unless the context specifically dictates otherwise.
또한, 본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미하고, 중량%는 달리 정의되지 않는 한 전체 조성물 중 어느 하나의 성분이 조성물 내에서 차지하는 중량%를 의미한다.In addition, in the present specification, the unit used without special mention is based on the weight, for example, the unit of % or ratio means weight % or weight ratio, and the weight % means any one component of the entire composition unless otherwise defined. It means the weight % occupied in the composition.
또한, 본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 발명의 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다. In addition, the numerical range used herein includes the lower limit and upper limit and all values within the range, increments logically derived from the form and width of the defined range, all values defined therein, and the upper limit of the numerical range defined in different forms. and all possible combinations of lower limits. Unless otherwise defined in the specification of the present invention, values outside the numerical range that may occur due to experimental errors or rounding of values are also included in the defined numerical range.
본 명세서의 용어, '포함한다'는 '구비한다', '함유한다', '가진다' 또는 '특징으로 한다' 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다. As used herein, the term 'comprising' is an open-ended description having an equivalent meaning to expressions such as 'comprising', 'containing', 'having' or 'characterized', and elements not listed in addition; Materials or processes are not excluded.
본 발명은 항균 및 항바이러스 성형체의 제조방법에 관한 것으로, 중합체와 금속아세테이트를 포함하는 원료를 용융혼련하여 제조하는 단계를 포함한다. The present invention relates to a method for producing an antibacterial and antiviral molded article, comprising the step of preparing by melt-kneading a raw material containing a polymer and a metal acetate.
종래에는 금속입자를 고분자 수지에 혼합한 뒤 성형공정을 통해 항균 및 항바이러스 성능을 가지는 제품을 제조하였다. 그러나 항균 및 항바이러스의 유효성분인 금속 입자가 수지 내에서 상호 응집되며 수지 내 금속의 분산성이 저하됨에 따라 이와 같은 수지를 통해 생산된 제품은 항균 및 항바이러스 성능을 나타내는 유효면적이 감소된다는 문제점이 있다. 즉, 제조된 제품의 일부 면적에서만 항균 및 항바이러스 성능을 나타내며, 항균 및 항바이러스 제품으로서 효과가 우수하지 못하다. 이에, 항균 및 항바이러스 효과를 증진시키기 위해 다량의 금속 입자를 첨가함에 따라 경제적으로 손실이 크며, 다량의 금속 입자가 첨가된 고분자 수지는 성형성이 저하된다.Conventionally, a product having antibacterial and antiviral performance was manufactured through a molding process after mixing metal particles with a polymer resin. However, as the metal particles, which are active ingredients for antibacterial and antiviral properties, are mutually aggregated in the resin and the dispersibility of the metal in the resin is lowered, the effective area showing antibacterial and antiviral performance of the product produced through such a resin is reduced. There is this. That is, it exhibits antibacterial and antiviral performance only in a partial area of the manufactured product, and the effect as an antibacterial and antiviral product is not excellent. Accordingly, as a large amount of metal particles are added to enhance the antibacterial and antiviral effect, economical loss is large, and the polymer resin to which a large amount of metal particles is added has poor moldability.
본 발명의 제조방법은 중합체와 금속아세테이트를 포함하는 원료를 용융혼련하여 제조하는 단계를 포함함에 따라, 금속이 균일하게 분산되어 전면에 걸쳐 항균 및 항바이러스 유효 면적이 형성된 성형체의 제조가 가능하다. 구체적으로, 중합체와 금속아세테이트는 용융혼련을 통해 균일하게 혼합되어 중합체에 금속아세테이트가 균일하게 분산된 형태인 혼련 조성물을 형성할 수 있다. 이와 같은 혼련 조성물은 열에 의해 금속아세테이트가 열분해되어 금속나노입자로 전환될 수 있음에 따라 금속나노입자가 균일하게 분산된 항균 및 항바이러스 성형체의 제조가 가능하다. 즉, 본 발명의 제조방법을 통해 항균 및 항바이러스 성능을 나타내는 면적, 즉, 유효면적이 전면에 형성된 성형체의 제조가 가능하다. 아울러, 금속나노입자가 균일하게 분산되어 있음에 따라, 비교적 소량의 금속나노입자 만으로 우수한 항균 및 항바이러스 성형체를 제조할 수 있어 우수한 경제성을 가질 수 있으며, 다량의 금속 입자에 의해 성형성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.As the manufacturing method of the present invention includes the step of manufacturing by melt-kneading a raw material containing a polymer and a metal acetate, it is possible to manufacture a molded article in which the metal is uniformly dispersed and an antibacterial and antiviral effective area is formed over the entire surface. Specifically, the polymer and the metal acetate may be uniformly mixed through melt-kneading to form a kneading composition in which the metal acetate is uniformly dispersed in the polymer. As such a kneading composition can be converted into metal nanoparticles by thermal decomposition of metal acetate by heat, it is possible to prepare an antibacterial and antiviral molded article in which metal nanoparticles are uniformly dispersed. That is, through the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a molded article having an area exhibiting antibacterial and antiviral performance, that is, an effective area formed on the entire surface. In addition, as the metal nanoparticles are uniformly dispersed, excellent antibacterial and antiviral molded articles can be manufactured using only a relatively small amount of metal nanoparticles, and thus excellent economic feasibility can be obtained. it can be prevented
상세하게, 원료중 하나인 중합체는 원료의 베이스로, 후술할 금속아세테이트의 열분해 온도에서 열적 열화되지 않는 물질이면 무방하다. 다만, 성형시 금속아세테이트의 열분해가 동시 진행될 수 있도록 열가소성 수지인 것이 유리할 수 있다. 구체적으로 열가소성 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알콜, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리젖산, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌비닐알콜 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리에스테르계 공중합체 및 폴리비닐 아세테이트으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으나 이에 한정되진 않는다. In detail, the polymer as one of the raw materials is a base of the raw material, and any material that does not thermally deteriorate at the pyrolysis temperature of metal acetate to be described later may be used. However, it may be advantageous to use a thermoplastic resin so that thermal decomposition of metal acetate can proceed simultaneously during molding. Specifically, the thermoplastic resin is polyethylene terephthalate, nylon, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, polyamide, polyester, polylactic acid, polyethylene oxide, polyethylene vinyl alcohol copolymer, cellulose acetate, polymethacrylate, polyester-based copolymer. It may be one or two or more selected from the group consisting of coalescing and polyvinyl acetate, but is not limited thereto.
중합체는 용융혼련 시 액상으로 존재하며, 이때, 중합체의 점도는 금속아세테이트와 균일하게 혼합될 수 있다면 한정되진 않으나, 예를 들면 고유점도(페놀과 1,1,2,3-테트라클로로에탄올 6:4의 중량비로 혼합한 시약을 사용하여 90도 온도에서 측정한 값)가 0.5dl/g 내지 1dl/g, 구체적으로, 0.7dl/g 내지 0.9dl/g일 수 있으나 이에 한정되진 않는다. 상기 범위의 점도에서 금속아세테이트와 중합체간의 혼합이 용이하게 수행되며, 균일하게 혼합될 수 있다. The polymer exists in a liquid phase during melt-kneading, and at this time, the viscosity of the polymer is not limited as long as it can be uniformly mixed with metal acetate, but for example, intrinsic viscosity (phenol and 1,1,2,3-tetrachloroethanol 6: A value measured at a temperature of 90 degrees using a reagent mixed in a weight ratio of 4) may be 0.5 dl/g to 1 dl/g, specifically, 0.7 dl/g to 0.9 dl/g, but is not limited thereto. Mixing between the metal acetate and the polymer is easily performed at the viscosity in the above range, and can be mixed uniformly.
아울러, 후술할 금속아세테이트가 열분해됨에 따라 금속아세테이트에서 금속나노입자로 전환 시 다량의 수분이 발생할 수 있다. 중합체 수분이 제어 되지 않으면 원료에 수분이 과다하게 함유될 수 있음에 따라, 설계된 형태로 성형이 어려울 수 있다. 설계된 형태로 성형이 이루어지기 위해서는 수분함량이 제어된 중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 열가소성 수지는 열가소성 수지의 융점보다 낮은 온도에서 진공 건조시켜 수분함량을 제어할 수 있으나 이에 제한되진 않는다. 구체적으로, 수분함량이 100ppm(wt ppm)이하, 더욱 구체적으로 수분함량이 10ppm 내지 50ppm인 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 상기와 같은 범위의 수분함량을 함유하는 중합체는 금속아세테이트를 함유하며 성형된 성형체가 전체적으로 높은 항균성을 나타내면서, 금속아세테이트를 함유하지 않은 중합체를 성형한 성형체와 비교할 시 유사한 성형성 및 기계적 물성을 지닐 수 있다. In addition, as the metal acetate to be described later is thermally decomposed, a large amount of moisture may be generated when the metal acetate is converted into metal nanoparticles. If the polymer moisture is not controlled, the raw material may contain excessive moisture, so molding into a designed shape may be difficult. In order to be molded into a designed shape, it is preferable to use a polymer with a controlled moisture content. The thermoplastic resin may be vacuum dried at a temperature lower than the melting point of the thermoplastic resin to control the moisture content, but is not limited thereto. Specifically, a thermoplastic resin having a moisture content of 100 ppm (wt ppm) or less, more specifically, a moisture content of 10 ppm to 50 ppm may be used. The polymer containing the moisture content in the above range contains metal acetate, and the molded article exhibits high overall antibacterial properties, and can have similar moldability and mechanical properties compared to a molded article molded with a polymer containing no metal acetate. there is.
원료 중 또 다른 하나인 금속아세테이트는 금속전구체로서, 원료의 베이스인 중합체가 첨가되어 용융혼련에 의해 중합체와 균일하게 혼합된다. 종래에는 금속 입자가 중합체에 바로 혼합됨에 따라, 금속 입자가 상호 응집하는 현상이 발생하여, 금속입자의 분산성이 저하된 원료를 통해 성형체가 제조되었으나, 본 발명은 금속아세테이트를 통해 금속 성분이 중합체에 혼합됨에 따라 금속 성분이 상호 응집하지 않고, 금속아세테이트 형태로 금속 성분이 원료 내에 균일하게 분산된다.Metal acetate, another one of the raw materials, is a metal precursor, and a polymer, which is a base of the raw material, is added and uniformly mixed with the polymer by melt-kneading. Conventionally, as the metal particles are directly mixed with the polymer, a phenomenon of aggregation of the metal particles occurs, and a molded article is manufactured using a raw material with reduced dispersibility of the metal particles. As the mixture is mixed with the metal component, the metal component does not aggregate with each other, and the metal component is uniformly dispersed in the raw material in the form of metal acetate.
금속아세테이트의 아세테이트는 아세테이트 뿐만 아니라 아세테이트 수화물 상태도 포함할 수 있으며, 금속아세테이트의 금속 성분은 종래에 항균 및 항바이러스 성능을 가지는 것으로 알려진 금속 성분은 모두 적용이 가능하나 아연(Zn), 구리(Cu) 및 은(Ag)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 즉, 금속아세테이트는 아연아세테이트, 구리아세테이트 및 은아세테이트으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 이와 같은 금속아세테이트는 우수한 항균 및 항바이러스 활성을 가질 뿐만 아니라 비교적 가격이 저렴하여, 산업적 이용 가능성도 높을 수 있다.Acetate of metal acetate may include not only acetate but also acetate hydrate state, and metal components of metal acetate conventionally known to have antibacterial and antiviral properties are all applicable, but zinc (Zn), copper (Cu) ) and silver (Ag) may be one or two or more selected from the group consisting of. That is, the metal acetate may be one or two or more selected from the group consisting of zinc acetate, copper acetate, and silver acetate. Such metal acetate not only has excellent antibacterial and antiviral activity, but also has a relatively low price, so the industrial applicability may be high.
금속아세테이트는 용융혼련 또는 성형 공정 등에 의해 열이 가해질 시 열분해되어 금속나노입자로 환원될 수 있다. 하기 식 1에, 금속아세테이트의 열분해 과정 반응식을 표시한다.Metal acetate may be thermally decomposed and reduced to metal nanoparticles when heat is applied by a melt-kneading or forming process. In Equation 1 below, a reaction formula for thermal decomposition of metal acetate is shown.
(식 1)(Equation 1)
이처럼, 금속아세테이트는 열분해됨에 따라 이산화탄소와 수분이 배출되며 금속나노입자로 전환된다. 즉, 금속아세테이트는 열에 의해, 금속나노입자로 전환되어 항균 및 항바러스 활성을 가지는 금속나노입자가 성형체 내부에 균일하게 존재할 수 있도록 한다.As such, as the metal acetate is thermally decomposed, carbon dioxide and moisture are discharged and converted into metal nanoparticles. That is, the metal acetate is converted into metal nanoparticles by heat so that the metal nanoparticles having antibacterial and antiviral activity can be uniformly present inside the molded body.
금속아세테이트는 제조된 성형체가 항균 및 항바이러스 활성을 가질 수 있는 비율이면 한정되지 않고 중량체에 혼합될 수 있으나 바람직하게 중합체 100중량부에 금속아세트테이트 0.01 내지 10중량부, 구체적으로 0.05 내지 8중량부, 더욱 구체적으로 0.1 내지 5중량부를 함유할 수 있다. 상기 범위에서 물성이 우수한 성형체의 생산이 가능할 수 있으며, 상기와 같은 범위보다 금속아세테이트가 중합체에 적게 혼합되면 제조된 성형체의 항균 및 항바이러스 성능이 저하되며, 상기 범위보다 많게 혼합되면 제조된 성형체의 강도(Strength) 및 신도(elongation)가 저하되어 기계적 물성이 좋지 못한 불량품이 생산될 수 있다.The metal acetate is not limited as long as it is a ratio at which the manufactured molded article can have antibacterial and antiviral activity, and may be mixed with the weight, but preferably 0.01 to 10 parts by weight of metal acetate, specifically 0.05 to 8 parts by weight, to 100 parts by weight of the polymer. parts, more specifically 0.1 to 5 parts by weight. In the above range, it may be possible to produce a molded article having excellent physical properties, and when less metal acetate is mixed with the polymer than the above range, the antibacterial and antiviral performance of the produced molded article is reduced, and when mixed more than the above range, the produced molded article is Defective products with poor mechanical properties may be produced due to reduced strength and elongation.
상기한 중합체와 금속아세테이트가 균일하게 혼합된 원료는 용융혼련되어 성형체로 제조될 수 있다. 원료는 성형체로 형성되기 전, 필요에 따라 중합체 및 금속아세테이트 이외에 산화방지제, 자외선차단제, 난연제, 가소제, 착색제, 내충격제, 대전방지제, 염료 등 첨가제가 더 혼합될 수 있음은 물론이다. The raw material in which the above-described polymer and metal acetate are uniformly mixed may be melt-kneaded to prepare a molded body. Before the raw material is formed into a molded body, additives such as antioxidants, sunscreens, flame retardants, plasticizers, colorants, impact resistance agents, antistatic agents, and dyes may be further mixed, if necessary, in addition to polymers and metal acetates.
용융혼련은 중합체와 금속아세테이트가 균질하게 혼합된 혼련 조성물을 수득하기 위한 공정으로, 중합체와 금속아세테이트가 혼합된 원료에 열을 가하며 원료를 혼합시키는 공정이다. 용융혼련은 스크류 컴파운더와 같은 믹서를 통해 수행될 수 있으나 중합체와 금속아세테이트의 균질한 혼합을 위한 종래 믹서, 교반기, 혼합기 등을 사용할 수 있다. 비한정적으로, 용융혼련은 중합체의 융점(Tm)을 기준으로, Tm 내지 1.3Tm, 바람직하게는 Tm 내지 1.15Tm 의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 범위의 온도에서 혼련 시, 중합체의 용융과 함께 금속아세테이트가 중합체와 균질하게 혼합될 수 있다. Melt-kneading is a process for obtaining a kneading composition in which a polymer and a metal acetate are homogeneously mixed, and is a process of mixing the raw materials by applying heat to the raw material in which the polymer and the metal acetate are mixed. Melt-kneading may be performed through a mixer such as a screw compounder, but a conventional mixer, stirrer, mixer, etc. for homogeneous mixing of the polymer and metal acetate may be used. Without limitation, melt kneading is based on the melting point (T m ) of the polymer, T m to 1.3T m , preferably T m to It can be carried out at a temperature of 1.15T m . When kneading at a temperature in the above range, the metal acetate may be homogeneously mixed with the polymer together with the melting of the polymer.
용융 혼련의 온도는 수지성분에 따라 상이할 수 있으나, 금속아세테이트가 열분해되는 온도 이상일 수 있으며, 용융혼련함으로써 금속아세테이트가 중합체와 균질하게 혼합되고, 금속아세테이트의 열분해가 일어나 금속입자에 의한 항균 및 항바이러스 효과를 얻을 수 있다. The temperature of melt-kneading may be different depending on the resin component, but may be higher than the temperature at which metal acetate is thermally decomposed. By melt-kneading, the metal acetate is homogeneously mixed with the polymer, and the thermal decomposition of the metal acetate occurs, resulting in antibacterial and antibacterial and antibacterial properties by metal particles. You can get a virus effect.
이와 같은 용융혼련을 통해, 금속아세테이트와 중합체가 균일하게 혼합된 혼련 조성물을 수득할 수 있으며, 이와 같은 혼련 조성물은 추후에 여러 성형공정을 통해 항균 및 항바이러스 성형체로 제조될 가능성이 있다. 이와 같은 혼련 조성물을 사용한 성형체는 전면에 균일하게 항균 및 항바이러스 유효면적이 형성되어 우수한 항균 및 항바이러스 성능을 가질 수 있다. Through such melt-kneading, it is possible to obtain a kneading composition in which metal acetate and a polymer are uniformly mixed, and such kneading composition is likely to be manufactured into an antibacterial and antiviral molded article through various molding processes later. A molded article using such a kneading composition can have an excellent antibacterial and antiviral performance by uniformly forming an antibacterial and antiviral effective area on the entire surface.
본 발명의 일 양태에 있어서, 용융혼련 후, 혼련 조성물을 펠렛타이징(pelletizing)하여 펠렛형 마스터배치(masterbatch)를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 마스터배치로 제조된 혼련 조성물은 보관 및 이동이 용이하여 산업 이용 가능성을 더욱 높일 수 있도록 한다. 마스터배치는 종래 성형 공정에 원료 자체로 투입될 수 있으나, 이와 달리 첨가제로 사용되어 투입될 수 있다. 마스터배치가 성형 공정의 첨가제로 투입될 시, 마스터배치에 금속아세테이트가 비교적 고함량으로 함유될 수 있다. 구체적으로, 중량체 100중량부에 대해 0.1 내지 5중량부, 더욱 구체적으로 0.5 내지 4중량부를 함유할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.In one aspect of the present invention, after melt-kneading, the method may further include the step of pelletizing the kneaded composition to prepare a pellet-type masterbatch. As such, the kneaded composition prepared as a masterbatch is easy to store and move, so that industrial applicability can be further increased. The masterbatch may be added as a raw material itself in the conventional molding process, but unlike this, it may be added as an additive. When the masterbatch is added as an additive in the molding process, the masterbatch may contain a relatively high content of metal acetate. Specifically, it may contain 0.1 to 5 parts by weight, more specifically 0.5 to 4 parts by weight, based on 100 parts by weight of the weight body, but is not limited thereto.
본 발명의 일 양태에 있어서, 금속아세테이트를 열분해하는 열분해 단계를 더 포함할 수 있다. 금속아세테이트의 열분해 단계는 제조한 혼련 조성물에 열을 가하여 금속아세테이트의 잔여 아세테이트 성분을 제거하는 단계로, 아세테이트 제거는 상기한 식 1로 설명될 수 있다. 금속아세테이트로부터 전환된 금속 성분은 금속 나노입자로서, 항균 및 항바이러스 활성을 가질 수 있다. 열분해 단계를 더 포함함에 따라 성형체는 금속나노입자에 의해 더욱더 높은 항균 및 항바이러스 성능을 나타낼 수 있다. In one aspect of the present invention, it may further include a thermal decomposition step of thermally decomposing the metal acetate. The thermal decomposition of the metal acetate is a step of removing the remaining acetate component of the metal acetate by applying heat to the prepared kneading composition, and the removal of the acetate can be described by Equation 1 above. The metal component converted from the metal acetate is a metal nanoparticle, and may have antibacterial and antiviral activity. As the pyrolysis step is further included, the molded article may exhibit even higher antibacterial and antiviral performance by the metal nanoparticles.
열분해 단계의 열분해 온도(Tdc)는 금속아세테이트의 열분해가 가능하도록 온도일 수 있다. 비한정적으로 용융혼련 시 온도보다 높은 온도일 수 있다. 상기 범위에서 금속아세테이트의 열분해가 일어나며, 금속아세테이트가 열분해됨에 따라 이산화탄소와 수분이 배출되며 금속나노입자로 전환될 수 있다. The thermal decomposition temperature (T dc ) of the thermal decomposition step may be a temperature to enable thermal decomposition of metal acetate. It may be a temperature higher than the temperature during melt-kneading without limitation. Thermal decomposition of metal acetate occurs in the above range, and as the metal acetate is thermally decomposed, carbon dioxide and moisture are discharged and can be converted into metal nanoparticles.
이와 같은 열분해 단계는 성형과 별도의 단계로 독립적으로 수행될 수 있으나, 이와 달리, 혼련 조성물 또는 마스터배치를 성형할 시, 성형 온도 조건에 의해 성형 공정과 일률적으로 수행될 수 있다. This thermal decomposition step may be independently performed as a step separate from molding, but, on the other hand, when molding the kneaded composition or masterbatch, it may be uniformly performed with the molding process depending on the molding temperature conditions.
성형 공정은 종래에 열가소성수지의 성형방법은 모두 적용이 가능하며, 구체예로 압축 성형, 사출 성형 또는 진공 성형 등 일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 열분해 단계가 성형 공정과 일률적으로 수행될 시, 성형 온도가 열분해 단계에서 요구되는 온도일 수 있다. 이처럼, 성형체의 제조를 위해 성형 공정을 수행하는 것으로도 금속아세테이트의 열분해가 가능함에 따라, 보다 용이하게 항균 및 항바이러스 활성을 가지는 성형체를 제조할 수 있다. In the molding process, all conventional molding methods of a thermoplastic resin may be applied, and specific examples thereof may include compression molding, injection molding or vacuum molding, but is not limited thereto. When the pyrolysis step is performed uniformly with the molding process, the molding temperature may be a temperature required in the pyrolysis step. As such, thermal decomposition of metal acetate is possible even by performing a molding process for manufacturing a molded article, and thus a molded article having antibacterial and antiviral activity can be more easily manufactured.
성형 공정에서, 상기한 혼련 조성물 또는 마스터배치는 원료 자체로 성형공정에 투입될 수 있으나, 이와 달리, 다른 고분자 수지 또는 첨가제들과 혼합되어 성형될 수 있다. 또한, 혼련 조성물 또는 마스터배치 또는 이를 포함하는 성형 조성물 단독을 이용하여 성형체가 전체적으로 항균성을 나타낼 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 다른 혼련 조성물, 마스터배치 또는 이를 포함하는 성형 조성물을 포함하는 2종 이상의 조성물로 성형체를 제조하되, 성형체의 표면이 항균성을 띄도록 성형체를 제조할 수 있다. 표면 항균성을 가지는 성형체의 일 예로, 코어-쉘(core-shell) 구조나 심부-초부(core-sheath) 구조 등을 들 수 있으며, 이때, 쉘 이나 초부 형성 조성물로 본 발명의 일 실시예에 따른 혼련조성물, 마스터배치 또는 이를 포함하는 성형 조성물이 사용될 수 있다.In the molding process, the kneading composition or masterbatch may be added to the molding process as a raw material itself, but alternatively, it may be molded by mixing with other polymer resins or additives. In addition, the molded article may exhibit antibacterial properties as a whole by using the kneaded composition or the masterbatch or the molding composition containing the same alone, but according to an embodiment of the present invention, a kneading composition, a masterbatch, or two types including a molding composition comprising the same A molded body may be manufactured from the above composition, but the molded body may be manufactured so that the surface of the molded body exhibits antibacterial properties. An example of the molded article having surface antibacterial properties may include a core-shell structure or a core-sheath structure, and in this case, a shell or sheath-forming composition according to an embodiment of the present invention A kneaded composition, a master batch, or a molding composition comprising the same may be used.
이상에서 설명한 본 발명은 중합체와 금속아세테이트를 용융혼련을 통해 균일하게 혼합시켜 중합체에 금속아세테이트가 균일하게 분산된 형태인 혼련 조성물을 형성할 수 있다. 이와 같은 혼련 조성물은 열에 의해 금속아세테이트가 열분해되어 금속나노입자로 전환될 수 있음에 따라 금속나노입자가 균일하게 분산된 항균 및 항바이러스 성형체의 제조가 가능하다. 아울러, 금속나노입자가 균일하게 분산되어 있음에 따라, 비교적 소량의 금속나노입자 만으로 우수한 항균 및 항바이러스 성형체를 제조할 수 있다. According to the present invention described above, the polymer and the metal acetate are uniformly mixed through melt-kneading to form a kneading composition in which the metal acetate is uniformly dispersed in the polymer. As such a kneading composition can be converted into metal nanoparticles by thermal decomposition of metal acetate by heat, it is possible to prepare an antibacterial and antiviral molded article in which metal nanoparticles are uniformly dispersed. In addition, as the metal nanoparticles are uniformly dispersed, an excellent antibacterial and antiviral molded article can be manufactured using only a relatively small amount of metal nanoparticles.
본 발명은 항균 및 항바이러스 성형체로, 아연(Zn), 구리(Cu) 및 은(Ag)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상인 금속 성분을 포함하는 금속아세테이트가 열분해되어 형성된 금속입자를 포함한다. 상세하게, 상기한 금속입자는 항균 및 항바이러스 활성을 나타내는 것으로, 금속아세테이트의 열분해 온도 이상의 온도로 성형체가 제조됨에 따라 금속아세테이트가 전환된 것이다. 이에, 금속입자는 성형체 전면에 균일하게 분산되어 있으며, 성형체는 항균 및 항바이러스 활성을 가지는 금속입자가 전면에 균일하게 분산되어 우수한 항균 및 항바이러스 활성을 가질 수 있다. The present invention is an antibacterial and antiviral molded article, and includes metal particles formed by thermal decomposition of metal acetate containing one or more metal components selected from the group consisting of zinc (Zn), copper (Cu) and silver (Ag). . In detail, the above-mentioned metal particles exhibit antibacterial and antiviral activity, and the metal acetate is converted as the molded article is manufactured at a temperature higher than the thermal decomposition temperature of the metal acetate. Accordingly, the metal particles are uniformly dispersed over the entire surface of the molded body, and the metal particles having antibacterial and antiviral activity are uniformly dispersed on the entire surface of the molded body to have excellent antibacterial and antiviral activity.
본 발명의 일 양태에 있어서, 성형체는 베이스로 금속아세테이트의 열분해 온도에서 열적 열화되지 않는 것을 포함할 수 있다. 바람직하게는 성형시 금속아세테이트의 열분해가 동시 진행될 수 있도록 열가소성 수지를 포함할 수 있으며, 더욱 구체적으로 열가소성 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알콜, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리젖산, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌비닐알콜 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리에스테르계 공중합체 및 폴리비닐 아세테이트으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. In one aspect of the present invention, the molded article may include one that is not thermally deteriorated at the pyrolysis temperature of metal acetate as a base. Preferably, a thermoplastic resin may be included so that thermal decomposition of metal acetate can proceed simultaneously during molding, and more specifically, the thermoplastic resin is polyethylene terephthalate, nylon, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, polyamide, polyester, poly It may be one or two or more selected from the group consisting of lactic acid, polyethylene oxide, polyethylene vinyl alcohol copolymer, cellulose acetate, polymethacrylate, polyester-based copolymer, and polyvinyl acetate, but is not limited thereto.
본 발명의 일 양태에 있어서, 성형체는 상기한 본 발명의 제조방법을 통해 제조될 수 있으며, 상기한 혼련 조성물 또는 마스터배치를 통해 제조된 성형체일 수 있다. 혹은, 성형 공정을 통해 제조된 성형체를 재가공한 n(n>2)차 성형체일 수 있다. In one aspect of the present invention, the molded body may be manufactured through the above-described manufacturing method of the present invention, and may be a molded product manufactured through the above-described kneading composition or masterbatch. Alternatively, it may be an n (n>2)-order molded article obtained by reprocessing a molded article manufactured through a molding process.
성형체는 종래 열가소성 수지로 형성될 수 있는 형상은 제한되지 않고 적용이 가능하다. 구체적으로, 섬유(fiber), 필름(film), 시트(sheet), 마스터배치(masterbatch) 또는 성형 몰드(mold)에 대응하는 형상일 수 있다. 일 구체예로 성형체는 심부-초부(core-sheath) 구조의 섬유의 초부로서 사출 성형되어 구비될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 이와 같은 성형체는 성형공정을 통해 혼련 조성물 또는 마스터배치의 금속아세테이트가 열분해되어 금속나노입자로 전환되어 구비될 수 있다. 이에, 금속나노입자가 성형체 전면에 균일하게 분산되어 있으며, 성형체 전면에 항균 및 항바이러스 활성을 가지는 유효면적이 형성될 수 있다. The shape that can be formed of the conventional thermoplastic resin is not limited and can be applied to the molded body. Specifically, it may have a shape corresponding to a fiber, a film, a sheet, a masterbatch, or a molding mold. In one embodiment, the molded body may be provided by injection molding as a sheath of fibers having a core-sheath structure, but is not limited thereto. Such a molded body may be provided by being converted into metal nanoparticles by thermal decomposition of the metal acetate of the kneading composition or the master batch through the molding process. Accordingly, the metal nanoparticles are uniformly dispersed over the entire surface of the molded body, and an effective area having antibacterial and antiviral activity can be formed on the entire surface of the molded body.
본 발명의 일 양태에 있어서, 성형체는 금속입자가 성형체의 표면영역에 존재할 수 있다. 표면영역은 외부로 노출되어 미생물, 균, 바이러스에 의해 오염될 수 있는 영역으로, 성형체의 표면영역에 금속입자가 존재할 수 있다. 이때, 외부로 노출되지 않은 영역은 비표면영역은 금속입자를 함유하지 않을 수 있다. 성형체의 일단면의 단면적을 기준으로, 성형체의 표면영역 : 비표면영역은 0.1 내지 5 : 10 구체적으로 1 내지 3: 10일 수 있으나 이에 한정되진 않는다. 이와 같은 성형체는 항균 및 항바이러스 활성을 필요로 하는 표면영역에만 금속입자를 함유하여, 금속입자의 낭비를 방지할 수 있어 항균 및 항바이러스 활성을 효율적으로 나타낼 수 있다. In one aspect of the present invention, in the molded body, metal particles may be present in the surface region of the molded body. The surface area is exposed to the outside and can be contaminated by microorganisms, bacteria, and viruses, and metal particles may exist on the surface area of the molded body. In this case, the non-exposed region may not contain metal particles in the non-surface region. Based on the cross-sectional area of one end surface of the molded body, the surface area: specific surface area of the molded body may be 0.1 to 5: 10, specifically, 1 to 3: 10, but is not limited thereto. Such a molded article contains metal particles only in a surface area requiring antibacterial and antiviral activity, and thus waste of metal particles can be prevented, and thus antibacterial and antiviral activity can be efficiently exhibited.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
고유점도가 0.75 ~ 0.80 dl/g, 수분함유율이 30 ppm 및 융점 260℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(SKY PET, SK chemicals) 100중량부에 아세트산은(acetate silver) 0.5중량부를 트윈스크류 컴파운더(Werner & Pfleiderer, Type ZSK 25)에 투입하고 온도 270℃±10℃ 에서 스크류속도 250 rpm, 토출량 15kg/h로 혼합 및 토출하여 칩형상의 마스터배치를 제조하였다. 0.5 parts by weight of acetate silver to 100 parts by weight of polyethylene terephthalate resin (SKY PET, SK chemicals) having an intrinsic viscosity of 0.75 to 0.80 dl/g, a water content of 30 ppm and a melting point of 260° C. using a twin screw compounder (Werner) & Pfleiderer, Type ZSK 25), mixed and discharged at a temperature of 270°C±10°C at a screw speed of 250 rpm and a discharge amount of 15 kg/h to prepare a chip-shaped masterbatch.
제조된 마스터배치는 초부(sheath), 고유점도가 0.6 ~ 0.65 dl/g, 수분함유율이 1,000 ppm인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(SKY PET, SK chemicals)를 심부(Core)를 형성하도록 복합방사기에 투입하였다. 이때, 초부(S): 심부(C)의 비는 2:8이었으며, 방사구금의 홀수는 36홀이었다. 이후, 방사온도 300℃±10℃에서 방사 한 후, 연신비 1.5~1.6에서 연신하여 75denier/36 필라멘트 섬유를 제조하였다. For the prepared masterbatch, polyethylene terephthalate resin (SKY PET, SK chemicals) having a sheath, intrinsic viscosity of 0.6 to 0.65 dl/g, and water content of 1,000 ppm was put into a composite spinning machine to form a core. . At this time, the ratio of sheath (S): core (C) was 2:8, and the odd number of spinnerets was 36 holes. Thereafter, after spinning at a spinning temperature of 300°C±10°C, it was drawn at a draw ratio of 1.5 to 1.6 to prepare a 75 denier/36 filament fiber.
이후, 제조한 섬유의 초부를 주사전자현미경(SEM)을 통해 촬영했으며, 에너지 분산형 X-선분석(Dispersive X-ray Spectrometer,EDX)를 측정하여 도 2에 그 결과를 도시하였다.Thereafter, the sheath of the prepared fiber was photographed through a scanning electron microscope (SEM), and energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) was measured, and the results are shown in FIG. 2 .
실시예 1에서 아세트산은(acetate silver) 0.5중량부 대신 아세트산은(acetate silver) 2.5중량부를 혼합한 것을 제외하고, 실시예1과 동일하게 실시하였다. Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that 2.5 parts by weight of acetate silver was mixed instead of 0.5 parts by weight of silver acetate.
이후, 제조한 섬유의 초부를 주사전자현미경(SEM)을 통해 촬영했으며, 에너지 분산형 X-선분석(Dispersive X-ray Spectrometer,EDX)를 측정하여 도 2에 그 결과를 도시하였다.Thereafter, the sheath of the prepared fiber was photographed through a scanning electron microscope (SEM), and energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) was measured, and the results are shown in FIG. 2 .
실시예 1에서 아세트산은(acetate silver) 0.5중량부 대신 아세트산은(acetate silver) 4중량부를 혼합한 것을 제외하고, 실시예1과 동일하게 실시하였다. Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that 4 parts by weight of acetate silver was mixed instead of 0.5 parts by weight of acetate silver.
이후, 제조한 섬유를 광학현미경을 통해 촬영했으며, 그 결과를 도 1에 도시하였다. 그리고 제조한 섬유의 초부를 주사전자현미경(SEM)을 통해 촬영했으며, 에너지 분산형 X-선분석(Dispersive X-ray Spectrometer,EDX)를 측정하여 도 2에 그 결과를 도시하였다.Thereafter, the manufactured fiber was photographed through an optical microscope, and the results are shown in FIG. 1 . And the sheath of the manufactured fiber was photographed through a scanning electron microscope (SEM), and energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) was measured, and the results are shown in FIG. 2 .
실시예 1에서 아세트산은(acetate silver) 0.5중량부 대신 아세트산구리 4중량부를 혼합한 것을 제외하고, 실시예1과 동일하게 실시하였다. Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that 4 parts by weight of copper acetate was mixed instead of 0.5 parts by weight of silver acetate.
이후, 제조한 섬유의 초부를 주사전자현미경(SEM)을 통해 촬영했으며, 에너지 분산형 X-선분석(Dispersive X-ray Spectrometer,EDX)를 측정하여 도 2에 그 결과를 도시하였다.Thereafter, the sheath of the prepared fiber was photographed through a scanning electron microscope (SEM), and energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) was measured, and the results are shown in FIG. 2 .
실시예 1에서 아세트산은 0.5중량부 대신 아세트산아연 4중량부를 혼합한 것을 제외하고, 실시예1과 동일하게 실시하였다. Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that 4 parts by weight of zinc acetate was mixed instead of 0.5 parts by weight of acetic acid.
이후, 제조한 섬유의 초부를 주사전자현미경(SEM)을 통해 촬영했으며, 에너지 분산형 X-선분석(Dispersive X-ray Spectrometer,EDX)를 측정하여 도 2에 그 결과를 도시하였다.Thereafter, the sheath of the prepared fiber was photographed through a scanning electron microscope (SEM), and energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) was measured, and the results are shown in FIG. 2 .
(비교예1)(Comparative Example 1)
고유점도가 0.75 ~ 0.80 dl/g, 수분함유율이 30 ppm 및 융점 260℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(SKY PET, SK chemicals)를 방사구금의 홀 수가 36홀인 방사구금이 장착된 복합방사기에 투입한 다음, 방사온도 300℃±10℃에서 방사 한 후, 연신비 1.5~1.6에서 연신하여 75denier/36 필라멘트 섬유를 제조하였다.Polyethylene terephthalate resin (SKY PET, SK chemicals) having an intrinsic viscosity of 0.75 ~ 0.80 dl/g, a moisture content of 30 ppm and a melting point of 260℃ was put into a compound spinning machine equipped with a spinneret with 36 holes in the spinneret. , after spinning at a spinning temperature of 300°C±10°C, and stretching at a draw ratio of 1.5 to 1.6 to prepare 75 denier/36 filament fibers.
(비교예2)(Comparative Example 2)
실시예 3에서 아세트산은(acetate silver) 대신, 은나노입자를 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일하게 실시하였다. Example 3 was carried out in the same manner as in Example 3, except that silver nanoparticles were used instead of silver acetate.
도 1은 실시예 3의 섬유 단면을 촬영한 광학현미경 사진으로, 도 1을 참조하면, 섬유는 심부와 초부로 방사가 이루어졌음을 알 수 있었다.1 is an optical micrograph of a fiber cross section of Example 3, and referring to FIG. 1, it can be seen that the fiber is spun into a deep part and a sheath part.
도 2는 실시예 1 내지 5의 SEM 이미지와 EDX 스펙트럼 그래프이다. 구체적으로, (a)는 실시예 1, (b)는 실시예 2, (c)는 실시예 3, (d)는 실시예 4, (e)는 실시예 5의 결과를 나타낸다.2 is an SEM image and an EDX spectrum graph of Examples 1 to 5; Specifically, (a) shows the results of Example 1, (b) shows the results of Example 2, (c) shows the results of Example 3, (d) shows the results of Example 4, and (e) shows the results of Example 5.
도 3은 X선 회절 패턴의 결과를 나타내는 그래프로, (a)는 비교예 1,(b)는 실시예 3, (c)는 실시예 4, (d)는 실시예 5의 결과를 나타낸다.3 is a graph showing the results of the X-ray diffraction pattern, (a) is Comparative Example 1, (b) is Example 3, (c) is Example 4, (d) shows the results of Example 5.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 실시예 1 내지 5의 초부에는 금속 성분이 각각 검출되었으나, 비교예 1에서는 금속 성분이 검출되지 않음을 확인할 수 있었다. 즉, 본 발명의 실시예 1 내지 5에서, 아세테이트가 열분해되며 금속아세테이트(아세트산은(acetate silver), 아세트산구리 및 아세트산아연)가 금속나노입자로 전환되었음을 확인할 수 있었다. 2 to 3 , it was confirmed that the metal component was detected in the beginning of Examples 1 to 5, respectively, but the metal component was not detected in Comparative Example 1. That is, in Examples 1 to 5 of the present invention, it was confirmed that acetate was thermally decomposed and metal acetate (silver acetate, copper acetate, and zinc acetate) was converted into metal nanoparticles.
도 4에는 실시예 3과 비교예 2 섬유의 SEM 및 EDX 결과가 도시되어 있다. (a) 및 (c)는 실시예 3 섬유의 표면 SEM 및 EDX이미지, (b) 및 (d)는 비교예 2 섬유의 표면 SEM 및 EDX이미지이다.4 shows the SEM and EDX results of Example 3 and Comparative Example 2 fibers. (a) and (c) are surface SEM and EDX images of the fiber of Example 3, and (b) and (d) are surface SEM and EDX images of the fiber of Comparative Example 2.
도 4를 참조하면, 금속전구체로 아세트산은(acetate silver)을 PET와 혼합한 원료를 용융혼련한 후 섬유를 제조한 실시예 3과, 단순히 은나노입자를 PET와 혼합한 원료를 용융혼련한 후 섬유를 제조한 비교예2의 표면을 살펴보았을 시, 비교예 2에 비해 실시예 3의 경우 은나노입자가 표면에 고르게 분산되어 있음을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 4 , after melt-kneading a raw material in which silver acetate is mixed with PET as a metal precursor, and then in Example 3 to prepare a fiber, and simply melt-kneading a raw material in which silver nanoparticles are mixed with PET, the fiber When examining the surface of Comparative Example 2 in which , it was confirmed that the silver nanoparticles were evenly dispersed on the surface in Example 3 compared to Comparative Example 2.
(실험예 1) 섬유의 강도 및 신도(Experimental Example 1) Fiber strength and elongation
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 2에서 얻어진 섬유의 강도 및 신도를 측정하였다.The strength and elongation of the fibers obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 2 were measured.
KS K 0412 방법에 준하여, 시료 길이 250 mm, 인장속도 300 mm/min 조건으로 Instron사의 인장시험기를 사용하여 강도 및 신도를 시료 당 10회 측정 후 평균값으로 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1 및 도 5에 도시하였다.According to the KS K 0412 method, strength and elongation were measured 10 times per sample using Instron's tensile tester under the conditions of a sample length of 250 mm and a tensile speed of 300 mm/min, and then the average value was evaluated. The results are shown in Table 1 and FIG. 5 below.
하기 표 1 및 도 5를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 5의 섬유는 PET 섬유인 비교예 1의 인장강도 및 인장신도와 유사한 것으로 측정되었다. 그러나, 금속아세트산이 아닌 금속나노입자를 혼합한 비교예 2의 경우, 인장강도가 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 5에 비해 낮은 것으로 확인되었다.Referring to Table 1 and Figure 5 below, the fibers of Examples 1 to 5 were measured to be similar to the tensile strength and tensile elongation of Comparative Example 1, which is a PET fiber. However, in the case of Comparative Example 2 in which metal nanoparticles were mixed, not metal acetic acid, it was confirmed that the tensile strength was lower than in Examples 1 to 5 of the present invention.
(실험예 2) 섬유의 항균성(Experimental Example 2) Antibacterial properties of fibers
금속나노입자로 인해 제조된 섬유가 항균 활성을 나타내는지 여부를 확인하기 위해, 섬유의 항균성을 평가하였다.In order to determine whether the fibers produced by the metal nanoparticles exhibit antibacterial activity, the antibacterial properties of the fibers were evaluated.
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 2의 섬유를 KS K 0693 방법을 통해 항균성평가를 실시하였으며 공시균은 Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae을 시험균종으로 하였으며 정균 감소율로 나타내었다. 하기의 표 2에서 보는 것과 같이 실시예 1 내지 5의 섬유에서 99.0 이상의 정균감소율을 보였다. 그러나 비교예 2의 경우, 높은 정균감소율을 보였으나 실시예 3 내지 5의 섬유보단 정균감소율이 소폭 낮았다.The fibers of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated for antimicrobial activity through the KS K 0693 method, and Staphylococcus aureus and Klebsiella pneumoniae were used as test bacteria as test bacteria, and the bacteriostatic reduction rate was expressed. As shown in Table 2 below, the fibers of Examples 1 to 5 showed a bacteriostatic reduction rate of 99.0 or more. However, in the case of Comparative Example 2, although a high bacteriostatic reduction rate was shown, the bacteriostatic reduction rate was slightly lower than that of the fibers of Examples 3 to 5.
(실험예 3) 섬유의 항바이러스성(Experimental Example 3) Antiviral properties of fibers
금속나노입자로 인해 제조된 섬유가 항바이러스 활성을 나타내는지 여부를 확인하기 위해, 섬유의 항바이러스성을 평가하였다.In order to determine whether the fibers produced by the metal nanoparticles exhibit antiviral activity, the antiviral properties of the fibers were evaluated.
실시예 3 내지 5 및 비교예 1 내지 2의 섬유에 대하여 JIS L 1922:2016 방법(섬유제품의 항바이러스성 시험방법)을 준용하였으며 자세히는 시험편과 대조편을 멸균용기에 각각 넣은 후, 준비된 접종균액을 0.2~ 0.5 mL을 3 ~ 6인치 떨어진 곳에서 2회 분사한 다음, 일정 시간 접촉 후에 40 mL의 중화용액을 이용하여 시험편 및 대조 편으로부터 균액을 추출하였다. 이후, 36±2℃의 온도, 5±1% CO
* viral load(log10 TCID50) = 적정농도(log10 TCID50/mL) + Log10[용량(mL)]* viral load (log 10 TCID 50 ) = titer (log 10 TCID 50 /mL) + Log 10 [dose (mL)]
* Log10 감소요소 = 초기 viral load(Log10) - 배양 후 viral load(Log10) * Log 10 reduction factor = Initial viral load (Log 10 ) - Viral load after incubation (Log 10 )
* 바이러스 불활성화 비율(Mv)* Virus inactivation ratio (Mv)
[1 - 배양 후 viral load/ 초기 viral load] X 100 = 1-10^(-log10 감소요소) X 100 [1 - post-incubation viral load/initial viral load]
JIS L 1922:2016 규격 기준 항바이러스 효과: 3>Mv≥2.0 : 효과 있음, Mv≥3.0 : 충분한 효과 있음.Antiviral effect based on JIS L 1922:2016 standard: 3>Mv≥2.0: effective, Mv≥3.0: sufficient effect.
하기의 표 3에서 보는 것과 같이 H3N2 바이러스에 대하여 비교예1의 섬유는 항바이러스 성능에 있어 효과없음으로 확인 되었으며, 실시예4 및 5의 섬유는 항바이러스 성능에 있어 효과 있음으로 확인 되었으며, 특히, 비교예 2에 비해 실시예 3의 섬유는 우수한 항바이러스 성능을 가짐을 확인하였다.As shown in Table 3 below, it was confirmed that the fibers of Comparative Example 1 had no effect on the antiviral performance against the H 3 N 2 virus, and the fibers of Examples 4 and 5 were confirmed to have an effect on the antiviral performance. , In particular, compared to Comparative Example 2, the fiber of Example 3 was confirmed to have excellent antiviral performance.
A/Hong kong/8/68
(H3N2)influenza virus,
A/Hong kong/8/68
(H 3 N 2 )
본 발멸의 실시예 1 내지 5는 금속나노입자가 표면에 균일하게 분산되며, 이에, 항균 및 항바이러스를 가짐을 실험 2 내지 3을 통해 확인할 수 있다.In Examples 1 to 5 of the present invention, the metal nanoparticles are uniformly dispersed on the surface, and thus, it can be confirmed through experiments 2 to 3 that they have antibacterial and antiviral properties.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with reference to specific matters and limited examples and drawings, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims to be described later, but also all those with equivalent or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .
Claims (13)
상기 용융혼련은 상기 중합체의 융점(Tm)을 기준으로, Tm 내지 1.3Tm의 온도에서 수행되는 항균 및 항바이러스 성형체의 제조방법.According to claim 1,
The melt-kneading is based on the melting point (T m ) of the polymer, T m to Method for producing an antibacterial and antiviral molded article carried out at a temperature of 1.3T m .
상기 금속아세테이트의 금속 성분은 아연(Zn), 구리(Cu) 및 은(Ag)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상인 항균 및 항바이러스 성형체의 제조방법.According to claim 1,
The metal component of the metal acetate is one or two or more selected from the group consisting of zinc (Zn), copper (Cu) and silver (Ag).
상기 용융혼련 후, 펠렛타이징(pelletizing)하여 펠렛형 마스터배치를 제조하는 단계를 더 포함하는 항균 및 항바이러스 성형체의 제조방법.According to claim 1,
After the melt-kneading, the method for producing an antibacterial and antiviral molded body further comprising the step of pelletizing (pelletizing) to prepare a pellet-type masterbatch.
상기 원료는 상기 중합체 100중량부에 상기 금속아세테이트 0.01 내지 10중량부가 함유되는 항균 및 항바이러스 성형체의 제조방법.According to claim 1,
The raw material is a method for producing an antibacterial and antiviral molded article containing 0.01 to 10 parts by weight of the metal acetate in 100 parts by weight of the polymer.
상기 중합체는 열가소성 수지인 항균 및 항바이러스 성형체의 제조방법.According to claim 1,
The method for producing an antibacterial and antiviral molded article wherein the polymer is a thermoplastic resin.
상기 중합체의 고유점도는 0.5dl/g 내지 1 dl/g의 점도인 항균 및 항바이러스 성형체의 제조방법.7. The method of claim 6,
The intrinsic viscosity of the polymer is a method for producing an antibacterial and antiviral molded article having a viscosity of 0.5 dl/g to 1 dl/g.
상기 중합체는 수분함량이 100ppm이하인 항균 및 항바이러스 성형체의 제조방법.7. The method of claim 6,
The method for producing an antibacterial and antiviral molded article wherein the polymer has a moisture content of 100 ppm or less.
상기 용융혼련 후, 상기 금속아세테이트를 열분해하는 단계를 더 포함하며,
상기 열분해 온도는 상기 혼련 온도보다 높은 항균 및 항바이러스 성형체의 제조방법.According to claim 1,
After the melt-kneading, further comprising the step of thermally decomposing the metal acetate,
The pyrolysis temperature is higher than the kneading temperature.
상기 성형체는 열가소성 수지를 포함하는 항균 및 항바이러스 성형체.11. The method of claim 10,
The molded article is an antibacterial and antiviral molded article comprising a thermoplastic resin.
상기 성형체는 섬유, 필름, 시트, 마스터배치 또는 성형 몰드에 대응하는 형상인 항균 및 항바이러스 성형체.11. The method of claim 10,
The molded article is an antibacterial and antiviral molded article having a shape corresponding to a fiber, a film, a sheet, a masterbatch or a molding mold.
상기 금속입자는 상기 성형체의 표면영역에 존재하는 항균 및 항바이러스 성형체.
13. The method of claim 12,
The metal particle is an antibacterial and antiviral molded body present in the surface region of the molded body.
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