KR100253161B1

KR100253161B1 - 알진산 섬유 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100253161B1
Application number: KR1019980012178A
Authority: KR
Inventors: 홍영근
Original assignee: 홍영근
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1998-04-07
Publication date: 2000-04-15
Also published as: KR19980025256A

Abstract

본 발명은 알진산, 알진산 유도체 또는 이들의 혼합물을 물에 용해시켜 용액을 얻고 이를 수용성 키토산, 키토산 유도체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 수용성 응고액에 토출하여 얻어지는 알진산 섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 알진산 섬유는 완전 환경친화적 공정으로 제조될 뿐만 아니라 기계적 물성이 우수하고 천연적으로 난연성과 항균성이 겸비된 기능성 섬유이다. 또한 제조방법에 따라 필름, 스폰지 등을 제조하는 것이 가능하다.

Description

알진산 섬유 및 그 제조방법

본 발명은 알진산 섬유 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더 구체적으로 설명하자면, 본 발명은 우수한 기계적인 물성을 가지며 거기에 난연성과 항균성이 부여된 알진산 섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.

알진산은 다시마, 미역 등에서 얻어지는 해초셀룰로오스(seaweed cellulose)로써, 화장품, 식품 등에 널리 쓰이고 있으나 섬유로의 이용은 매우 제한되어 있다. 국제공개특허 96-700365에도 알진산의 이용이 언급되어 있으나 상처 피복(wound dressing) 또는 거즈 정도가 그 사용처이다. 이는 알진산이 물에 잘 녹는 성질을 이용한 것이나, 그 반대로 사용시 물에 약한 약점 때문에 일반 의복용 섬유로의 전개는 아직 마련되어 있지 않다.

이에 본 발명자는 의복용 섬유로서의 충분한 기계적 물성을 갖는 알진산 섬유 제조에 관한 실험을 거듭한 결과, 화학구조가 비슷하면 서로 잘 혼합되거나 달라붙는다는 (Like likes like)이론과 고분자전해질 이론을 이용하여 물에 강하고 기계적인 물성이 우수하며 거기에 난연성과 항균성이 부여된 알진산 섬유를 발명하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 물에 강하고(내수성) 기계적인 물성이 우수한, 따라서 의복용 섬유로 적합한 알진산 섬유 및 그 환경친화적 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 일반적인 섬유의 기계적인 성질외에 난연성과 항균성이 부여된, 일종의 기능성 섬유인 알진산 섬유 및 그 환경친화적 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적은 알진산 또는 그 유도체 또는 이들의 혼합물을 물에 녹이고 이 용액을 키토산 또는 그 유도체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 수용액에 토출함으로써 달성될 수 있다.

알진산은 그 화학구조가 셀루로우스와 비슷하며, 단지 6번 탄소의 히드록시메틸기가 카르복실기로 치환된 물질이며 보습성이 뛰어나고, 특히 천연 그 자체로 난연성을 지니고 있다. 이를 알칼리(NaOH, KOH, Ca(OH)₂, Mg(OH)₂등)로 처리하면, 예를 들어 가성소다(NaOH)로 처리하면 소디움 알지네이트가 되는데 이 알지네이트는 물에 더욱 잘 녹는다.

키토산은 보습성이 뛰어나 촉감이 좋고, 그 화학구조가 셀룰로오스와 비슷하며, 단지 2번 탄소의 수산기가 아미노기로 치환된 물질이며 이 아미노기가 염기성, 즉 양이온성을 갖고 있어 음이온성을 갖는 미생물, 염료, 산성비 등과 결합하여 제균 또는 살균력을 갖고 염색성을 향상시키며 산성비를 중화시킬 수 있는 능력을 갖는 것이다. 더욱이 유도체가 되면 수용성이 증가하는데, 특히 아미노기가 4급염이 되면 양이온성이 증대되어 수용성과 항균성은 더욱 커진다고 알려지고 있다.

본 발명의 특징은 알진산 또는 그 유도체 또는 이들의 혼합물을 물속에서 용해시키고 이 용해물을 키토산 또는 그 유도체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 수용액에 방사하면 두 고분자의 화학구조가 서로 비슷하여 잘 달라붙고, 또한 섬유표면의 음이온 고분자전해질(polyelectrolyte)인 알진산 또는 그 유도체가 응고액인 양이온 고분자전해질인 키토산 또는 그 유도체와 전기적 결합(ionic bonding)하여 단단한 젤을 형성하게 되므로 내수성을 갖게 되는 것이다.

본 발명의 알진산 섬유의 원료인 알진산는 다시마, 미역 등의 해초를 건조, 약품 처리하여 조제할 수 있고, 키토산은 갑각류, 곤충류, 곰팡이 등의 껍질을 산처리와 아울러 알카리 처리하여 단백질과 탄산칼슘을 분리, 정제하여 얻어진 키틴을 가성소다 수용액에서 탈아세틸화시키는 것으로 제조할 수 있다.

더욱이, 본 발명은 폐자원의 재활용이라는 측면에서 볼 때, 버려지는 해초에서 알진산을 얻어, 수산공업에서 폐기되는 게, 새우, 굴 껍질을 처리하여 키토산을 얻어 알진산 섬유를 제조할 수 있다는 점에서, 또한 환경적인 측면에서 볼 때 알진산을 물에 녹이고 이 용액을 다시 키토산을 물에 녹여 얻은 키토산 수용액에 방사함으로써 독극물이 개입되지 않는 완전 환경친화적인 섬유 제조 공법이며, 또한 내수성을 지닌 무독성, 천연 항균성/난연성 섬유를 제조할 수 있다는 점에서 환경보호와 가치에 큰 잇점이 있다.

본 발명의 알진산 섬유를 제조하기 위해서는 수용성 키토산 및 그 유도체의 발굴 및 선택이 중요하다. 이에는 알카리 키틴, 카르복시메틸 키틴, 히드록시프로필 키틴, 설페이티드 키틴, 카르복시메틸 키토산, 히드록시프로필 키토산, 설페이티드 키토산, 숙시닐 키토산, 키토산 아세테이트, 키토산 락테이트, 소디움 키토산 아세테이트, 트리메틸암모늄 키토산 아이오다이드, 트리에틸암모늄 키토산 아이오다이드 등이 포함된다. 특히, 가장 효과적인 4급암모늄염 키토산을 준비하는 데에는 키토산의 아미노기를 4급암모늄化 시킬 수 있는 약품을 잘 선택하는 것이 중요하다. 이러한 약품으로는 할로겐화 알칸 화합물이 적절한데 그 중 클로로메탄, 아이오도메탄, 브로모메탄, 클로로에탄, 아이오도에탄, 브로모에탄, 클로로프로판, 아이오도프로판, 브로모프로판, 클로로이소프로판, 아이오도이소프로판, 브로모이소프로판 등을 사용할 수 있다. 그 이상의 긴 알킬기를 갖는 할로겐화 알칸 화합물은 4급암모늄염화 반응이 더디거나 어려웠다.

본 발명에 의한 알진산 섬유는 방사용액중의 알진산 또는 그 유도체의 함량과 응고액중의 수용성 키토산 또는 그 유도체의 함량에 따라 약간의 다른 기계적인 성질과 내수성을 나타낸다. 대체로 방사용액에는 5 내지 20중량%의 알진산이, 응고액에는 2 내지 10중량%의 키토산이 첨가되는 것이 바람직하다.

다음 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위해 예시한 것에 지나지 않으며, 본 발명은 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

<키틴 추출>

게(강원도 영덕 홍게)의 내용물을 처리하여 얻어진 갑각을 수세하고 건조시킨 후, 2N 염산 수용액에 실온에서 24시간동안 처리하고 1N 가성소다 수용액에 90℃에서 36시간동안 처리한 후, 에탄올에 6시간동안 처리하여 순수 키틴을 추출하였다.

<키토산 제조>

상기 추출된 키틴을 다시 2N 염산 수용액으로 40시간 처리하고 1N 가성소다 수용액으로 중화시킨 후, 증류수로 충분히 수세한 다음에 여과, 건조시켰다. 이를 다시 50중량% 가성소다 수용액에서 115℃에 6시간동안 처리한 후 끓는 물에 침지하여 중화, 여과하여 얻어진 가루를 건조시켰다. 이 가루는 2중량% 초산 수용액에 용해되었다. 이는 제조된 분말이, 키틴이 탈아세틸화됨으로써 얻어진 키토산임을 가리킨다.

<키토산의 4급암모늄염화>

상기 제조된 키토산을 10중량% 가성소다 수용액으로 채워진 항온조(35℃)에 넣고 여기에 다시 아이오도메탄을 200중량%(키토산 중량에 대해)로 첨가하여 24시간동안 교반하였다. 이를 초산 수용액을 사용하여 중화하고 물에 세척, 여과, 건조시켜 적외선분광도기(IR)로 조사한 결과, 4급암모늄염의 존재를 의미하는 1450㎝^-1의 피크(peak)가 나타나는 것으로 보아 키토산은 4급암모늄염화 되었음을 알 수 있다.

<알진산 방사용액 제조>

소디움알진산을 상온의 물속에 넣고 휘저어 20중량%의 알진산 방사용액을 제조하였다.

<알진산 섬유의 제조>

상기 제조된 알진산 방사용액을 여과, 탈포한 후 방사통에 넣고 질소가스(압력 약 100psi)로 송액하고 0.06mm노즐로부터 키토산이 10중량%, 염화칼슘이 2중량% 포함되어 있는 상온의 물속으로 토출, 45m/min의 속도로 권취, 증류수에 수세하고 건조시켜 단사데니어가 약 10den인 섬유를 제조하였다.

<제조된 알진산 섬유의 기계적 성질>

제조된 알진산 섬유의 기계적 성질은 인장강도측정기(Instron, Model 4201)를 사용하여 실온에서 시편길이 25mm, 인장속도 10mm/min으로 측정하였다. 그 결과를 아래에 나타내었다.

본 발명의 알진산 섬유는 환경친화적인 방법으로 제조되고 기계적인 물성이 우수할 뿐만 아니라 천연적으로 난연성과 항균성을 갖는다.

Claims

(정정) 알지네이트를 물에 용해시켜 용액을 얻고 이를 키토산을 포함하는 물응고액에 방사하여 제조되는 것을 특징으로 하는 알진산 섬유.