KR102500444B1 - 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물과 이의 제조방법, 상기 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균원단의 제조방법 및 이로부터 제조되는 항균원단 - Google Patents
세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물과 이의 제조방법, 상기 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균원단의 제조방법 및 이로부터 제조되는 항균원단 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물과 이의 제조방법, 상기 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균원단의 제조방법 및 이로부터 제조되는 항균원단에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다공성 흡착입자, 항균금속이온, 키토산 및 키토산 유도체를 포함하며, 키토산 및 키토산 유도체를 포함함에도 이취가 없고, 항균성 및 소취성이 우수하며, 반복 세탁시에도 항균성 및 소취성의 장기간 지속이 가능한 항균 섬유 가공조성물과 이의 제조방법, 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균원단의 제조방법 및 이로부터 제조되는 항균원단에 관한 것이다.
본 발명에 따른 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물은 베이스 바인더, 다공성 흡착입자, 항균금속이온이 혼합된 기능성 바인더 100중량부에 대하여, 키토산 및 키토산 유도체 5 내지 20 중량부를 포함한다.
본 발명에 따른 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물은 베이스 바인더, 다공성 흡착입자, 항균금속이온이 혼합된 기능성 바인더 100중량부에 대하여, 키토산 및 키토산 유도체 5 내지 20 중량부를 포함한다.
Description
본 발명은 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물과 이의 제조방법, 상기 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균원단의 제조방법 및 이로부터 제조되는 항균원단에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다공성 흡착입자, 항균금속이온, 키토산 및 키토산 유도체를 포함하며, 키토산 및 키토산 유도체를 포함함에도 이취가 없고, 항균성 및 소취성이 우수하며, 반복 세탁시에도 항균성 및 소취성의 장기간 지속이 가능한 항균 섬유 가공조성물과 이의 제조방법, 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균원단의 제조방법 및 이로부터 제조되는 항균원단에 관한 것이다.
섬유는 여러 산업에서 중요한 역할을 하고 있으며 다양한 목적에 맞게 가공하여 사용되고 있다. 특히 섬유산업은 의류 제품이 주를 이루고 있지만 식품 포장, 공기 필터, 수질 정제 시스템, 보호막, 스포츠용품, 의료용품, 헬스 케어, 위생용품 등 다양한 산업에 적용되고 있다.
이처럼 섬유는 산업전반에 적용되어 일상생활과도 밀접한 관련이 있으며, 섬유에 항균가공, 소취가공, 자외선(UV) 차단가공, 대전방지가공 등의 기능성을 부여하기 위한 노력이 있었다.
특히, 섬유는 큰 표면적을 갖고 일정 습도를 유지하기 때문에 박테리아, 곰팡이 등의 미생물의 성장에 좋은 조건을 갖추고 있기 때문에 섬유에 항균성을 부여하기 위한 다양한 기술이 개발되었는데, 섬유에 항균성을 부여하기 위한 방법으로는 고분자에 항균 화합물을 포함시켜 방사하는 방법, 고분자 표면의 특정 잔기에 그래프팅법을 통한 도입, 물리적으로 결합시키는 방법이 있다.
항균제는 재료에 따라 크게 유기항균제와 무기항균제로 구분되는데, 유기항균제는 인체에 대한 안정성이 문제되면서 친환경적이면서 인체 유해성이 적은 무기항균제가 주목받고 있으나, 무기 항균제는 고분자 수지 내에서 낮은 분산성, 층분리, 낮은 고착율, 낮은 세탁 내구성 등의 한계를 갖는다.
무기 항균제를 이용한 항균 섬유에 관한 기술로는, 국내등록특허 제10-1960511호에서 은나노 분말을 브러싱하여 원사에 침투시킨 후, 압착하여 섬유원단에 고착시켜 제조되는 항균섬유원단을 제시하고 있으나, 물리적인 압착만으로는 세탁 내구성이 낮아 장기간 항균력을 기대하기 힘든 한계가 있다.
한편, 키토산은 키틴의 아세트아미드기(-NHCOCH3)에서 아세틸기(-COCH3)가 떨어진 결합구조이며 자연계에 녹아 있는 상태에서 (+) 이온으로 대전하는, 지구 생태계의 유일한 천연 양이온(+) 물질이다. 분자 중 아미노기와 수산화기(-OH)는 점성, 보습성이 강해서 세포 면역의 활성화등 생태계를 보전하는 생물기능을 나타낸다. 키토산의 항균기능은 양이온화된 아미노기(-NH3+)에 의해 발생되는 것으로 알려져 있으며 양이온화된 아미노기와 미생물의 세포벽을 구성하는 인지질(燐脂質)등 의 마이너스 전하간 이온결합이 일어나 그 결과 세포막 조직이 파괴되고 그로 인해 세포내의 원형질이 누출되어 미생물을 사멸시키게 된다.
키토산의 양이온이 미생물에 접촉될 수 있는 한 항미생물 효과는 지속되며 이러한 성질을 이용하여 섬유를 키토산의 유기산 혼합물에 침지하거나 키토산을 미립자로 분쇄하여 용액에 혼합시켜 방사함으로써 섬유에 항균성을 부여하기 위한 노력이 있었다.
그러나, 키토산은 특유의 비린 냄새가 있어 키토산으로 가공된 원단에 이취가 발생되어 상품성이 떨어지는 한계가 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다공성 흡착입자, 항균금속이온, 키토산 및 키토산 유도체를 포함하며, 키토산 및 키토산 유도체를 포함함에도 이취가 없고, 항균성 및 소취성이 우수하며, 반복 세탁시에도 항균성 및 소취성의 장기간 지속이 가능한 항균 섬유 가공조성물과 이의 제조방법, 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균원단의 제조방법 및 이로부터 제조되는 항균원단을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물은 베이스 바인더, 다공성 흡착입자, 항균금속이온이 혼합된 기능성 바인더 100중량부에 대하여, 키토산 및 키토산 유도체 5 내지 20 중량부를 포함한다.
상기 기능성 바인더는 베이스 바인더 100중량부에 대하여 다공성 흡착입자 15 내지 25중량부, 항균금속이온 7 내지 10중량부를 포함한다.
상기 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물은 기능성 바인더와 키토산 및 키토산 유도체를 혼합한 후 자외선을 조사하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물의 제조방법은 베이스 바인더, 다공성 흡착입자, 항균금속이온이 혼합된 기능성 바인더를 제조하는 기능성 바인더 제조단계(S100);와 키토산 및 키토산 유도체 준비단계(S200);와 상기 기능성 바인더 100중량부에 대하여, 키토산 및 키토산 유도체 5 내지 20 중량부를 혼합하는 혼합단계(S300)를 포함한다.
상기 기능성 바인더 제조단계(S100)는 베이스 바인더 100중량부에 대하여 다공성 흡착입자 15 내지 25중량부, 항균금속이온 7 내지 10중량부를 혼합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물의 제조방법은 기능성 바인더와 키토산 및 키토산 유도체를 혼합한 후 자외선을 조사하는 것을 자외선 조사단계(S400)를 더 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균 섬유의 제조방법은 상기 항균 섬유 가공조성물에 용매를 희석한 희석액이 수용된 텐터 배스에 섬유원단을 통과시키는 침지단계;와 침지처리된 원단을 1.5 내지 3 bar의 압력으로 가압하는 가압단계;와 가압된 원단을 160 내지 200 ℃에서 30 내지 120초간 건조시키는 건조단계를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균 섬유는 상기 항균 섬유의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물과 이의 제조방법, 상기 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균원단의 제조방법 및 이로부터 제조되는 항균원단에 의하면, 다공성 흡착입자, 항균금속이온, 키토산 및 키토산 유도체를 포함하며, 키토산 및 키토산 유도체를 포함함에도 이취가 없고, 항균성 및 소취성이 우수하며, 반복 세탁시에도 항균성 및 소취성의 장기간 지속이 가능한 효과가 있다.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물과 이의 제조방법, 상기 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균원단의 제조방법 및 이로부터 제조되는 항균원단에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다공성 흡착입자, 항균금속이온, 키토산 및 키토산 유도체를 포함하며, 키토산 및 키토산 유도체를 포함함에도 이취가 없고, 항균성 및 소취성이 우수하며, 반복 세탁시에도 항균성 및 소취성의 장기간 지속이 가능한 항균 섬유 가공조성물과 이의 제조방법, 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균원단의 제조방법 및 이로부터 제조되는 항균원단에 관한 것이다.
본 발명에 따른 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물의 제조방법은 베이스 바인더, 다공성 흡착입자, 항균금속이온이 혼합된 기능성 바인더를 제조하는 기능성 바인더 제조단계(S100)와 키토산 및 키토산 유도체 준비단계(S200)와 상기 기능성 바인더 100중량부에 대하여, 키토산 및 키토산 유도체 5 내지 20 중량부를 혼합하는 혼합단계(S300)를 포함한다.
상기 기능성 바인더 제조단계(S100)는 다공성 흡착입자와 항균금속이온을 포함하여 기능성 바인더를 제조하는 단계로, 상기 기능성 바인더는 다공성 흡착입자와 항균금속이온을 포함하여 탈취성 및 항균성을 가지며, 특히, 키토산 및 키토산 유도체의 특유의 냄새를 탈취시킬 수 있다.
상기 기능성 바인더 제조단계(S100)에서는 베이스 바인더 100중량부에 대하여 다공성 흡착입자 15 내지 25중량부, 항균금속이온 7 내지 10중량부를 50 내지 300 rpm 에서 15 내지 90분간 교반하여 기능성 바인더를 제조하게 된다.
상기 다공성 흡착입자는 항균성, 탈취성 및 소취성을 가지며 동시에 키토산, 키토산 유도체 및 항균금속이온을 담지하기 위한 담지체로서 역할을 수행할 수 있다.
상기 다공성 흡착입자는 제올라이트, 활성탄, 실리카, 알루미나 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 제올라이트를 사용할 수 있다.
상기 다공성 흡착입자는 카르복실기가 도입된 것을 사용할 수 있으며, 카르복실기를 도입함으로써 키토산 및 키토산 유도체와 결합특성을 향상시켜 항균 및 탈취 효과를 극대화할 수 있다.
상기 다공성 흡착입자에 카르복실기를 도입하기 위한 방법으로는 산소 플라즈마 처리, 산처리 또는 이들의 조합 중 어느 하나의 방법을 이용할 수 있으며, 산처리 방법으로는 황산, 질산, 염산, 아세트산 등의 용액을 이용하여 카르복실기를 도입할 수 있다.
상기 다공성 흡착입자는 평균입경크기 10 내지 200 ㎛ 를 갖는 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 평균입경크기 30 내지 70 ㎛를 갖는 것을 사용할 수 있다.
상기 다공성 흡착입자는 베이스 바인더 100중량부에 대하여 15 내지 25중량부 첨가될 수 있는데, 상기 다공성 흡착입자가 15중량부 미만으로 첨가되면 탈취 및 소취 효과가 미미하고, 25중량부를 초과할 경우 응집이 발생되거나 섬유 및 원단에 대한 가공성이 저하되기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
상기 항균금속이온은 항균성 및 살균성을 갖는 금속이온으로, 아연, 구리, 은, 이들의 산화물 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 항균금속이온은 평균입경크기 1 내지 100 ㎛를 갖는 것을 사용할 수 있다.
상기 항균금속이온은 베이스 바인더 100중량부에 대하여 7 내지 10 중량부 첨가될 수 있는데, 상기 항균금속이온이 7중량부 미만으로 첨가되면 항균 및 살균 효과가 미미하고, 10중량부를 초과할 경우 응집이 발생될 수 있어 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
상기 베이스 바인더는 아크릴계 반응성 수지, 폴리우레탄 수지 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 소프트함 터치감을 갖는 아크릴계 반응성 수지를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 기능성 바인더는 이산화티탄을 추가로 포함할 수 있으며, 상기 이산화티탄은 베이스 바인더 100중량부에 대하여 0.1 내지 3중량부 첨가될 수 있다.
상기 이산화티탄은 빛에너지를 받아 촉매작용을 함으로써 오염 물질분해능을 가지며, 이로써 키토산 및 키토산 유도체에 기인한 냄새를 분해시킬 수 있다.
이때, 상기 이산화티탄은 평균입경크기 100nm 내지 50 ㎛를 갖는 것을 사용할 수 있으며, 광촉매 활성이 우수한 아나타제 타입 이산화티탄을 사용할 수 있다.
특히, 이산화티탄은 기능성 바인더 내의 항균금속이온과 결합될 경우 광 응답성을 높일 수 있어 후공정인 자외선 조사시 촉매 활성 및 냄새 분해능을 극대화할 수 있는 이점이 있다.
상기 키토산 및 키토산 유도체 준비단계(S200)에서는 키토산 및 키토산 유도체를 준비하게 되며, 상기 키토산 유도체는 키토산염, 키토산 4급 암모늄, 카르복시메틸 키토산, 카르복시에틸 키토산, 키토산설페이트, 폴리옥시알킬렌 키토산, 하이드록시프로필설폰산 키토산 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 키토산 4급 암모늄을 사용할 수 있다.
상기 혼합단계(S300)에서는 상기 기능성 바인더 100중량부에 대하여, 키토산 및 키토산 유도체 5 내지 20 중량부를 혼합한다.
상기 키토산 및 키토산 유도체는 기능성 바인더 100중량부에 대하여 5 내지 20 중량부 포함될 수 있는데, 상기 키토산 및 키토산 유도체가 5 중량부 미만으로 첨가될 때에는 항균성을 기대하기 어렵고, 20중량부를 초과할 경우에는 키토산 및 키토산 유도체 증가에 따른 항균성 증가가 미미하고, 특유의 이취로 인하여 상품성이 저하되기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물의 제조방법은 혼합단계(S300) 이후에 숙성하는 숙성단계(S350), 자외선을 조사하는 자외선 조사단계(S400)를 순차적으로 수행하거나 자외선 조사단계(S400)만 수행할 수 있다.
바람직하게는, 1차로 숙성처리하여 구성성분들간의 결합 및 반응을 완료시키고 조성물을 안정화할 수 있으며, 2차로 자외선 조사를 통해 키토산 및 키토산 유도체 특유의 냄새를 탈취시킬 수 있다. 상기 추가공정을 통해 6개월 이상 상온에서도 응집, 침전 및 변질이 발생되지 않는 이점이 있다.
이때, 상기 숙성단계(S350) 35 내지 45 ℃에서 5 내지 10시간 수행될 수 있으며, 바람직하게는, 37 내지 40℃ 에서 5 내지 7시간 수행될 수 있다.
상기 자외선 조사단계(S400)에서는 자외선 조사는 280 내지 320 nm의 자외선 B 영역대로 60 내지 120초간 조사처리할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물을 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물은 베이스 바인더, 다공성 흡착입자, 항균금속이온이 혼합된 기능성 바인더 100중량부에 대하여, 키토산 및 키토산 유도체 5 내지 20 중량부를 포함한다.
상기 기능성 바인더는 다공성 흡착입자와 항균금속이온을 포함하여 탈취성 및 항균성을 가지며, 특히, 키토산 및 키토산 유도체의 특유의 냄새를 탈취시킬 수 있다.
상기 기능성 바인더는 베이스 바인더 100중량부에 대하여 다공성 흡착입자 15 내지 25중량부, 항균금속이온 7 내지 10 중량부를 포함하며, 상기 원료를 50 내지 300 rpm에서 15 내지 90분간 교반하여 기능성 바인더를 제조하게 된다.
상기 다공성 흡착입자는 항균성, 탈취성 및 소취성을 가지며 동시에 키토산, 키토산 유도체 및 항균금속이온을 담지하기 위한 담지체로서 역할을 수행할 수 있다.
상기 다공성 흡착입자는 제올라이트, 활성탄, 실리카, 알루미나 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 제올라이트를 사용할 수 있다.
상기 다공성 흡착입자는 카르복실기가 도입된 것을 사용할 수 있으며, 카르복실기를 도입함으로써 키토산 및 키토산 유도체와 결합특성을 향상시켜 항균 및 탈취 효과를 극대화할 수 있다.
상기 다공성 흡착입자에 카르복실기를 도입하기 위한 방법으로는 산소 플라즈마 처리, 산처리 또는 이들의 조합 중 어느 하나의 방법을 이용할 수 있으며, 산처리 방법으로는 황산, 질산, 염산, 아세트산 등의 용액을 이용하여 카르복실기를 도입할 수 있다.
상기 다공성 흡착입자는 평균입경크기 10 내지 200 ㎛ 를 갖는 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 평균입경크기 30 내지 70 ㎛를 갖는 것을 사용할 수 있다.
상기 다공성 흡착입자는 베이스 바인더 100중량부에 대하여 15 내지 25중량부 첨가될 수 있는데, 상기 다공성 흡착입자가 15중량부 미만으로 첨가되면 탈취 및 소취 효과가 미미하고, 25중량부를 초과할 경우 응집이 발생되거나 섬유 및 원단에 대한 가공성이 저하되기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
상기 항균금속이온은 항균성 및 살균성을 갖는 금속이온으로, 아연, 구리, 은, 이들의 산화물 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 항균금속이온은 평균입경크기 1 내지 100 ㎛를 갖는 것을 사용할 수 있다.
상기 항균금속이온은 베이스 바인더 100중량부에 대하여 7 내지 10 중량부 첨가될 수 있는데, 상기 항균금속이온이 7중량부 미만으로 첨가되면 항균 및 살균 효과가 미미하고, 10중량부를 초과할 경우 응집이 발생될 수 있어 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
상기 베이스 바인더는 아크릴계 반응성 수지, 폴리우레탄 수지 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 소프트함 터치감을 갖는 아크릴계 반응성 수지를 사용할 수 있다.
상기 기능성 바인더는 이산화티탄을 추가로 포함할 수 있으며, 상기 이산화티탄은 베이스 바인더 100중량부에 대하여 0.1 내지 3중량부 첨가될 수 있다.
상기 이산화티탄은 빛에너지를 받아 촉매작용을 함으로써 오염 물질분해능을 가지며, 이로써 키토산 및 키토산 유도체에 기인한 냄새를 분해시킬 수 있다.
이때, 상기 이산화티탄은 평균입경크기 100nm 내지 50 ㎛를 갖는 것을 사용할 수 있으며, 광촉매 활성이 우수한 아나타제 타입 이산화티탄을 사용할 수 있다.
특히, 이산화티탄은 기능성 바인더 내의 항균금속이온과 결합될 경우 광 응답성을 높일 수 있어 후공정인 자외선 조사시 촉매 활성 및 냄새 분해능을 극대화할 수 있는 이점이 있다.
상기 키토산 및 키토산 유도체는 기능성 바인더 100중량부에 대하여 5 내지 20 중량부 포함될 수 있는데, 상기 키토산 및 키토산 유도체가 5 중량부 미만으로 첨가될 때에는 항균성을 기대하기 어렵고, 20중량부를 초과할 경우에는 키토산 및 키토산 유도체 증가에 따른 항균성 증가가 미미하고, 특유의 이취로 인하여 상품성이 저하되기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
상기 키토산 및 키토산 유도체를 기능성 바인더에 투입한 후 50 내지 300rpm에서 15 내지 90분간 교반시키게 되며, 상기 키토산 유도체는 키토산염, 키토산 4급 암모늄, 카르복시메틸 키토산, 카르복시에틸 키토산, 키토산설페이트, 폴리옥시알킬렌 키토산, 하이드록시프로필설폰산 키토산 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 키토산 4급 암모늄을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물은 기능성 바인더와 키토산 및 키토산 유도체를 혼합한 후 숙성, 자외선 조사를 순차적으로 수행하거나 자외선 조사만 수행할 수 있다.
바람직하게는, 1차로 숙성처리하여 구성성분들간의 결합 및 반응을 완료시키고 조성물을 안정화할 수 있으며, 2차로 자외선 조사를 통해 키토산 및 키토산 유도체 특유의 냄새를 탈취시킬 수 있다. 상기 추가공정을 통해 6개월 이상 상온에서도 응집, 침전 및 변질이 발생되지 않는 이점이 있다.
이때, 숙성처리는 35 내지 45 ℃에서 5 내지 10시간 수행될 수 있으며, 바람직하게는, 37 내지 40℃ 에서 5 내지 7시간 수행될 수 있다.
자외선 조사는 280 내지 320 nm의 자외선 B 영역대로 60 내지 120초간 조사처리할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균 섬유의 제조방법을 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균 섬유의 제조방법은 상기 항균 섬유 가공조성물에 용매를 희석한 희석액이 수용된 텐터 배스에 섬유원단을 통과시키는 침지단계와 침지처리된 원단을 1.5 내지 3 bar의 압력으로 가압하는 가압단계와 가압된 원단을 160 내지 200 ℃에서 30 내지 120초간 건조시키는 건조단계를 포함한다.
상기 침지단계에서는 상기 항균 섬유 가공조성물과 용매를 희석하여 희석액을 제조하고, 상기 희석액이 수용된 텐터 배스에 섬유 원단을 통과시켜 섬유원단에 항균 섬유 가공조성물을 침지시키게 된다.
이때, 용매는 증류수, 유기용매 또는 이들의 조합을 포함하며, 바람직하게는 증류수를 사용할 수 있다.
상기 희석액은 용매 90 내지 97 중량%와 항균 섬유 가공조성물 3 내지 10중량%로 구성되는데, 상기 항균 섬유 가공조성물이 3 중량% 미만으로 첨가되면 99% 이상의 항균력을 갖기 어렵고, 10중량%를 초과할 경우에는 균일한 도포가 어렵고, 원단과의 결합특성이 저하되어 오히려 섬유의 물성을 저하시키기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
이때, 섬유원단은 폴리에스터, 아크릴, 레이온, 면, 나일론 또는 이들의 혼방 원단이 사용될 수 있으며, 항균처리가 요구되거나 항균 섬유 가공조성물과 결합이 가능한 섬유원단이라면 이에 한정하는 것은 아니다.
가압단계에서는 맹글(Mangle)로 침지처리된 원단을 1.5 내지 3 bar의 압력으로 가압하면서 흡수되지 못한 희석액을 탈수시키고, 항균 섬유 가공 조성물과 원단의 결합성을 향상시킨다.
건조단계에서는 가압된 원단을 160 내지 200 ℃에서 30 내지 120초간 건조시켜 항균 섬유 가공 조성물을 보다 고착시키게 된다. 건조는 텐터장치를 이용하여 수행되며, 원단의 이동속도는 1 내지 3 m/분으로 제어될 수 있다. 건조시 항균 섬유 가공 조성물은 표면장력을 극대화한 다공 분자구조로 인하여 고온의 공정에서도 원단의 손상없이 고착가능하다.
본 발명에 따른 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균 섬유는 상술된 제조방법에 의해 제조되는 것으로, 세탁내구성 및 항균성이 우수하며, 키토산 및 키토산 유도체를 포함함에도 이취가 없어 상품성이 우수한 효과가 있다. 이에 대한 상세한 설명은 상술된 바와 동일한 바 생략하도록 한다.
이하, 본 발명을 바람직한 일 실시예를 참조하여 다음에서 구체적으로 상세하게 설명한다. 단, 다음의 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것이며, 이것만으로 한정하는 것은 아니다.
항균 섬유 가공조성물의 제조
실시예 1
바인더로 아크릴계 반응성 수지인 APPERTAN N92111, 다공성 흡착입자로 350 Mesh의 제올라이트, 항균금속이온으로 375 Mesh 산화아연, 1:1의 중량비로 배합된 키토산, 키토산 4급암모늄을 준비하였다.
바인더 100g당 제올라이트 20g, 산화아연 8g을 150 rpm 에서 60분간 교반하여 기능성 바인더를 제조하였다. 제조된 기능성 바인더 100g당 키토산과 키토산 4급 암모늄 혼합물을 10g 투입하여 교반기로 60분간 혼합하여 항균 섬유 가공조성물을 제조하였다.
실시예 2
실시예 1의 항균 섬유 가공조성물을 38℃에서 6시간 숙성시킨 후, 280~320 nm의 자외선 B 를 90초간 조사하였다.
실시예 3
바인더로 아크릴계 반응성 수지인 APPERTAN N92111, 다공성 흡착입자로 350 Mesh의 제올라이트, 항균금속이온으로 375 Mesh 산화아연, 1:1의 중량비로 배합된 키토산, 키토산 4급암모늄, 아나타제형 이산화티탄분말을 준비하였다.
바인더 100g당 제올라이트 20g, 산화아연 8g, 이산화티탄분말 1g을 150 rpm 에서 15분간 교반하여 기능성 바인더를 제조하였다. 제조된 기능성 바인더 100g당 키토산과 키토산 4급 암모늄 혼합물을 10g 투입하여 교반기로 60분간 혼합하여 항균 섬유 가공조성물을 제조하였다.
실시예 4
실시예 3의 항균 섬유 가공조성물을 38℃에서 6시간 숙성시킨 후, 280~320 nm의 자외선 B 를 90초간 조사하였다.
비교예 1
바인더로 아크릴계 반응성 수지인 APPERTAN N92111, 1:1의 중량비로 배합된 키토산, 키토산 4급암모늄을 준비하여 바인더 100g당 키토산과 키토산 4급 암모늄 혼합물을 10g 투입하여 교반기로 60분간 혼합하여 항균 섬유 가공조성물을 제조하였다.
항균 섬유 가공조성물로 처리된 항균원단의 제조
증류수와 실시예 1~실시예 4 및 비교예 1의 항균 섬유 가공조성물을 95: 5의 중량비로 희석하여 희석액을 제조하였다. 텐터장치의 배스에 희석액을 수용하여 폴리에스터 원단을 통과시켜 침지처리 후 2 bar의 압력의 맹글로 침지된 원단을 가압하였다. 이후 텐터장치를 이용하여 2 m/min의 속도로 침지된 원단을 이동시키면서 180℃, 90초간 건조시켜 원단에 조성물을 고착시켰다.
실시예 1~ 실시예 4 및 비교예 1의 조성물을 가공처리한 항균원단의 pick-up률은 각각 78%, 77%, 79%, 79% 및 72%로 확인되었다.
항균성 및 세탁내구성 평가
KS K 0693:2016 및 KS ISO 6330:2012에 의거하여 원단을 세탁횟수에 따른 항균성을 측정하였으며, 하기의 표 1에 나타내었다.
해당 테스트를 위한 세부조건은 하기와 같다.
*시험환경: 온도 25±10℃ , 습도 60±30 % R.H.
*시험균종:
- 균주 1: Staphylococcus aureus) ATCC 6538
- 균주 2: klebsiella pneumoniae ATCC 4352
*비이온 계면활성제: Tween 90(0.05%)
*세탁조건: KS ISO 6330:2012, 4N, 망건조, 세탁 0회, 10회 및 20회 후 항균도 측정
| 구분 | 정균감소율(%) | ||
| 균주 1 | 균주 2 | ||
| 실시예 1 | 0회 | 99.9% | 99.9% |
| 10회 | 99.7% | 99.4% | |
| 20회 | 99.4% | 99.3% | |
| 실시예 2 | 0회 | 99.9% | 99.9% |
| 10회 | 99.8% | 99.7% | |
| 20회 | 99.5% | 99.7% | |
| 실시예 3 | 0회 | 99.9% | 99.9% |
| 10회 | 99.9% | 99.9% | |
| 20회 | 99.9% | 99.9% | |
| 실시예 4 | 0회 | 99.9% | 99.9% |
| 10회 | 99.9% | 99.9% | |
| 20회 | 99.9% | 99.9% | |
| 비교예 5 | 0회 | 99.9% | 99.9% |
| 10회 | 87.8% | 85.9% | |
| 20회 | 66.3% | 73.4% | |
그 결과, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 모두 세탁 전에는 99.9%의 우수한 항균성을 보였다.
세탁 횟수가 증가함에 따라 실시예 1 내지 2에 대해 항균력에서 미세한 감소가 관찰되었나, 그럼에도 모두 99% 이상의 항균력을 보여 반복 세탁에도 우수한 항균력을 가질 것으로 기대할 수 있었다.
한편 비교예 1에서 세탁 횟수에 따른 항균력의 저하가 두드러졌는데, 이를 통해 제올라이트, 산화아연 등의 기능성 입자의 첨가, 숙성 및 자외선 처리 공정이 세탁 내구성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
이취 정도
20~30대 피실험자 10명을 대상으로 실시예 1~ 실시예 4 및 비교예 1의 조성물로 가공처리된 항균원단의 이취테스트를 실시하였다.
케이스 안에 항균원단을 넣은 후 일측에서 송풍하고, 타측에서 피실험자가 이취정도를 10점 척도 기준(1점 이취없음, 10점 이취있음.)으로 측정 후, 평균값을 하기의 표 2에 나타내었다.
| 구분 | 이취 정도(점) |
| 실시예 1 | 2.4 |
| 실시예 2 | 1.5 |
| 실시예 3 | 1.7 |
| 실시예 4 | 1.1 |
| 비교예 5 | 9.3 |
그 결과, 실시예 1 내지 4에서는 이취를 인지하기 어려운 정도로 확인된 반면, 비교예 1의 경우 이취가 확인되어 상품 기호도가 낮을 것으로 판단하였다.
특히 숙성 및 자외선 공정을 거친 실시예 2(>실시예 1)와 실시예 4(>실시예 3)에서 숙성 및 자외선 공정 처리를 하지 않은 경우보다 이취 테스트 성적이 우수하였으며, 이산화티탄을 첨가한 경우에 첨가하지 않은 경우보다 이취 테스트 성적이 우수하였다.
이는 제올라이트 등의 흡착성 물질의 첨가, 이산화티탄의 광촉매 효과 및 숙성 및 자외선 공정을 통해 이취를 분해시킨 것에 기인한 것으로 판단하였다.
이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
Claims (8)
- 베이스 바인더, 다공성 흡착입자, 항균금속이온이 혼합된 기능성 바인더 100중량부에 대하여, 키토산 및 키토산 유도체 5 내지 20 중량부를 포함하며,
상기 기능성 바인더는 베이스 바인더 100 중량부에 대하여 다공성 흡착입자 15 내지 25 중량부, 항균금속이온 7 내지 10 중량부를 포함하고,
상기 다공성 흡착입자는 카르복실기가 도입된 것이며,
상기 기능성 바인더와 키토산 및 키토산 유도체를 혼합한 후 1차로 35 내지 45 ℃에서 5 내지 10시간 숙성하고, 2차로 280 내지 320nm 파장의 자외선을 60 내지 120초간 조사한 것임을 특징으로 하는
세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물.
- 삭제
- 삭제
- 베이스 바인더, 다공성 흡착입자, 항균금속이온이 혼합된 기능성 바인더를 제조하는 기능성 바인더 제조단계(S100);와
키토산 및 키토산 유도체 준비단계(S200);와
상기 기능성 바인더 100중량부에 대하여, 키토산 및 키토산 유도체 5 내지 20 중량부를 혼합하는 혼합단계(S300);와
기능성 바인더와 키토산 및 키토산 유도체를 혼합한 후 35 내지 45 ℃에서 5 내지 10시간 숙성하는 숙성단계(S350);와
숙성 후 280 내지 320nm 파장의 자외선을 60 내지 120초간 조사하는 자외선 조사단계(S400)를 포함하며,
상기 기능성 바인더 제조단계(S100)는
베이스 바인더 100중량부에 대하여 다공성 흡착입자 15 내지 25중량부, 항균금속이온 7 내지 10중량부를 혼합하며, 상기 다공성 흡착입자는 카르복실기가 도입된 것임을 특징으로 하는
세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물의 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항의 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균 섬유의 제조방법에 있어서,
상기 항균 섬유 가공조성물에 용매를 희석한 희석액이 수용된 텐터 배스에 섬유원단을 통과시키는 침지단계;와
침지처리된 원단을 1.5 내지 3 bar의 압력으로 가압하는 가압단계;와
가압된 원단을 160 내지 200 ℃에서 30 내지 120초간 건조시키는 건조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균 섬유의 제조방법.
- 제 7항의 제조방법에 의해 제조된 세탁 내구성이 우수한 항균 섬유 가공조성물로 가공처리된 항균 섬유.
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