KR100331123B1 - Skin-core short fiber comprising chitosan and cellulose - Google Patents

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Abstract

본 발명은 셀룰로오스 섬유에 키토산이 고르게 피복되어 내부의 셀룰로오스 코어층과 외부의 키토산 스킨층이 서로 밀착되어서 형성된 키토산과 셀룰로오스의 스킨-코어 단섬유에 관한 것이다. 본 발명에서는 키토산을 용매에 용해시킨 키토산용액을 사용하여 셀룰로오스 섬유에 키토산을 도포 고화시키는 과정을 통하여 외부 키토산 스킨층과 내부 셀룰로오스 코어층의 콘쥬게이트로 구성된 스킨-코어 단섬유가 제조되며, 단섬유의 표면에 존재하는 키토산의 기능이 극대화된 스킨-코어 단섬유가 제공된다. 이단섬유는 항균성, 지혈작용, 생체조직 배양 등의 기능을 갖는 의료용 피복물의 원료물질로 적용이 가능하고 생체적합성, 항균성, 항취성 등의 기능성을 갖는 의류, 시트, 종이용 재료의 원료섬유로 사용될 수 있는 것이다.The present invention relates to a skin-core short fiber of chitosan and cellulose formed by uniformly coating chitosan on cellulose fibers so that the inner cellulose core layer and the outer chitosan skin layer are in close contact with each other. In the present invention, a skin-core short fiber composed of a conjugate of an outer chitosan skin layer and an inner cellulose core layer is prepared by applying chitosan to a cellulose fiber using a chitosan solution in which chitosan is dissolved in a solvent. The skin-core short fibers which maximize the function of the chitosan which exist in the surface of the are provided. Two-stage fiber can be applied as a raw material for medical coatings with antimicrobial, hemostatic, and biological tissue culture, and can be used as a raw material for clothing, sheet, and paper materials with biocompatibility, antibacterial, and anti-odor properties. It can be.

Description

키토산과 셀룰로오스로 조성된 스킨-코어 단섬유 {Skin-core short fiber comprising chitosan and cellulose}Skin-core short fiber comprising chitosan and cellulose

본 발명은 셀룰로오스 섬유에 키토산을 전면적으로 피복시키고 밀착시켜서, 내부는 셀룰로오스로 조성된 코어층을 외부는 키토산으로 조성된 스킨층을 형성시킨 셀룰로오스와 키토산의 두 고분자 성분을 갖는 스킨-코어 단섬유에 관한 것이다.The present invention provides a skin-core short fiber having two polymer components of cellulose and chitosan, which are formed by coating the cellulose fiber with chitosan on the whole surface and closely contacting the core layer. It is about.

키토산과 셀룰로오스는 자연계로부터 풍부하게 얻어질 수 있으며, 상품으로 널리 공급될 수 있는 물질이다. 키토산은 자연계에 존재하는 키틴을 탈아세틸화되어 얻어진다. 키틴은 게, 새우, 가재, 갑오징어, 곤충 등의 껍질에 존재하는 천연물질이고 천연고분자인 폴리(N-아세틸-D-글루코사민)으로 얻어진다. 키틴은 물과 대부분의 용매에도 잘 용해되지 않으며 섬유, 필름 등의 제조를 위한 용액을 얻기 어렵다.Chitosan and cellulose are materials that can be obtained abundantly from nature and can be widely supplied as commodities. Chitosan is obtained by deacetylating chitin present in nature. Chitin is a natural substance present in the shells of crabs, shrimps, crayfish, cuttlefish, insects, etc., and is obtained from poly (N-acetyl-D-glucosamine), a natural polymer. Chitin is poorly soluble in water and most solvents, and it is difficult to obtain a solution for preparing fibers, films, and the like.

미국특허 제3,533,940호에 의하면 키틴으로부터 키토산이 제조될 수 있으며, 키토산은 초산 등과 같은 유기산 수용액에 용해되어 섬유, 필름 등을 성형할 수 있는 용액으로 만들어질 수 있다.According to US Pat. No. 3,533,940, chitosan may be prepared from chitin, and chitosan may be dissolved in an organic acid aqueous solution such as acetic acid to form a solution capable of forming fibers, films, and the like.

키토산은 독성이 없고 생분해가 가능하여 생체친화성을 가지며, 세포의 결합 및 생체조직배양, 항균성, 지혈작용, 생체적합성 등의 생체학적 특성이 있는 것으로 알려져 있다.Chitosan is known to be biotoxic because it is non-toxic and biodegradable, and has biological properties such as cell binding and biotissue culture, antimicrobial activity, hemostatic action, and biocompatibility.

셀룰로오스는 자연계의 식물로부터 널리 얻어질 수 있는 천연물질로서 면, 마, 펄프 등과 같이 섬유의 형태로 얻어진다. 셀룰로오스는 인간의 일상생활과 밀접한 관계를 갖고 있으며, 옷, 종이, 나무 등 편리한 인간생활을 영위하는데 필수 불가결한 존재이고 과거부터 현재뿐만 아니라 미래에까지 다양하게 활용될 수 있는 대표적인 섬유소재이다.Cellulose is a natural substance that can be widely obtained from natural plants and is obtained in the form of fibers such as cotton, hemp, and pulp. Cellulose is closely related to the daily life of human beings, and is indispensable for living a convenient human life such as clothes, paper, and wood, and is a representative textile material that can be used in various ways from the past to the present as well as the future.

최근 키틴, 키토산이 갖고있는 독특한 성질이 알려지면서 이를 인간생활에 유익하게 활용하고자 하는 노력이 이루어지고 있다. 그 한 방법으로 섬유를 만들어서 피부와 접촉하는 부위에 적용시켜 항균성, 생체적합성 등 기능을 나타내도록 사용하는 것이 심도 있게 개발되고 있다.Recently, as the unique properties of chitin and chitosan are known, efforts are being made to utilize them in human life. One way is to develop fibers and apply them to areas that come into contact with the skin and use them to show antibacterial and biocompatible functions.

미국특허 제4,029,727호에서는 키틴을 무수 유기용매에 용해시켜서 비교적 고강도섬유 또는 필름을 제조할 수 있음을 설명하고 있다. 여기서는 유기용매로서 트리클로로아세트산 등을 사용하고 있어서 키틴의 용해는 용이하나 환경적인 문제를 고려할 때 널리 활용하기는 어렵다.U.S. Patent No. 4,029,727 explains that chitin can be dissolved in anhydrous organic solvent to produce relatively high strength fibers or films. Here, trichloroacetic acid or the like is used as an organic solvent, so that chitin is easily dissolved, but it is difficult to be widely used in consideration of environmental problems.

미국특허 제4,699,135호에서는 키틴을 염화리튬을 함유한 디메틸아세트아미드 등극성유기용매에 용해시켜서 키틴섬유를 제조하고 있으며 초산수용액에 용해시킨 키토산용액으로부터 얻은 키토산섬유도 제공하고 있다.U.S. Patent No. 4,699,135 discloses chitin fibers by dissolving chitin in dimethylacetamide-like polar organic solvents containing lithium chloride, and also provides chitosan fibers obtained from chitosan solutions dissolved in an acetic acid solution.

미국특허 제5,897,821호에서는 키토산을 소디움치오시아네이트 수용액에 용해시킨 키토산용액을 습식방사하여 섬유를 제조하는 것을 공개하고 있다.U.S. Patent No. 5,897,821 discloses manufacturing a fiber by wet spinning a chitosan solution in which chitosan is dissolved in an aqueous sodium thiocyanate solution.

한편, 미국특허 제5,900,479호에서는 키토산을 유기산 수용액에 용해시킨 키토산 용액을 사용하여 불용성인 키틴성분의 필름, 필라멘트 및 섬유를 제조하는 방법을 제시하고 있다.On the other hand, US Patent No. 5,900,479 discloses a method for producing an insoluble chitin film, filament and fibers using a chitosan solution in which chitosan is dissolved in an aqueous organic acid solution.

이상과 같이 키틴 또는 키토산을 원료물질로 사용하여 제조한 키틴섬유 또는 키토산섬유에 관한 기술은 많이 공개되고 있으며, 키틴섬유 또는 키토산섬유를 사용하여 생체학적, 위생학적 특성을 갖는 제품을 만들 수 있는 것이 공개되고 있다.As described above, a lot of techniques related to chitin fiber or chitosan fiber manufactured by using chitin or chitosan as raw materials have been disclosed, and it is possible to make products having biological and hygienic properties using chitin fiber or chitosan fiber. It is open to the public.

셀룰로오스와 키토산은 폴리사카라이드계 고분자물질로서 구조적으로 매우 유사한 것으로 알려져 있으며, 이들 두 고분자간에는 상당한 친화성이 있는 것으로 보고되고 있다.Cellulose and chitosan are known to be structurally very similar as polysaccharide-based polymers and have been reported to have a significant affinity between these two polymers.

노구찌 등( Kobunshi Kagaku, 30, 320-326, 1973 )은 셀룰오즈 잔테이트와 키틴 잔테이트 알카리용액에서 셀룰로오스와 키틴의 복합섬유를 제조하였으며, 하세가와 등( J. Appl. Polym. Sci., Vol. 45, 1837-1879, 1992 )에서는 셀룰로오스와 키토산을 삼불화초산에 용해시켜서 용액을 얻고 이로부터 셀룰로오스와 키토산의 브랜드 필름을 제조할 수 있음을 알려주고 있다.Noguchi et al. (Kobunshi Kagaku, 30, 320-326, 1973) prepared a composite fiber of cellulose and chitin in cellulose xanthate and chitin xanthate alkaline solution, and Hasegawa et al. (J. Appl. Polym. Sci., Vol. 45, 1837-1879, 1992) shows that cellulose and chitosan can be dissolved in trifluoroacetic acid to obtain a solution from which a brand film of cellulose and chitosan can be prepared.

히라노 ( Biotechnol. Ann. Rev., Vol. 2, 237-258, 1996 )에 의하면 키틴섬유 및셀룰로오스와 키틴의 복합섬유로 만들어진 직물 뿐 아니라 키토산이 코팅된 합섬직물이 습윤성, 항균성, 항취성 등의 기능이 나타남이 알려지고 있다.According to Hirano (Biotechnol. Ann. Rev., Vol. 2, 237-258, 1996), chitosan-coated synthetic fiber as well as wetting, antimicrobial and anti-odor, as well as chitin and cellulose and chitin composite fibers It is known that the function appears.

미국특허 제5,114,788호에서는 키토산을 함유한 합성수지 용액에 면직물을 침지하여 흡수성을 갖는 직물을 제조할 수 있음을 제시하고 있다.U.S. Patent No. 5,114,788 suggests that cotton fabrics can be immersed in a synthetic resin solution containing chitosan to prepare absorbent fabrics.

또한 미국특허 제5,306,550호에서는 셀룰로오스 섬유와 키토산의 산수용액과 열가소성 수지를 혼합하여 생분해성 복합체를 만들 수 있음을 보여주고 있다.In addition, US Pat. No. 5,306,550 shows that a biodegradable composite can be made by mixing an aqueous solution of cellulose fiber, chitosan, and a thermoplastic resin.

셀룰로오스와 키토산은 화학적으로나 물리적으로 서로 상당히 친화성을 갖고 있음을 알 수 있으며 그 예로 셀룰로오스와 키토산의 블렌드섬유를 제조하거나, 셀룰로오스 섬유와 키토산의 복합체를 제조하거나, 면직물에 키토산을 함유한 수지를 코팅한 기능성 직물을 제조하는 것이 알려지고 있다.It can be seen that cellulose and chitosan have considerable affinity chemically and physically, for example, to produce blend fibers of cellulose and chitosan, to produce a composite of cellulose fiber and chitosan, or to coat a cotton fabric containing chitosan-containing resin. It is known to make one functional fabric.

이상과 같이 키토산이 함유되어 있는 의류, 직물, 시트, 섬유 등은 키토산이 갖고 있는 기능과 유사한 생체학적, 위생학적 기능을 나타낼 수 있음이 알려지고 있다. 이를 위하여 지금까지는 키토산 섬유, 셀룰로오스-키토산 블렌드섬유, 셀룰로오스 섬유-키토산 복합체, 키토산을 함유한 수지가 코팅된 직물 등의 소재를 제조하여 사용하는 것이 제시되고 있다.As described above, it is known that clothes, fabrics, sheets, and fibers containing chitosan may exhibit biological and hygiene functions similar to those of chitosan. To this end, it has been suggested to manufacture and use materials such as chitosan fibers, cellulose-chitosan blend fibers, cellulose fiber-chitosan composites, and fabrics coated with resin containing chitosan.

그러나 이들은 모두 섬유표면에 부분적으로 키토산을 코팅한 제품 및 그 제조방법을 제시하고 있을 뿐 섬유의 전 표면을 키토산으로 완전히 피복한 컨쥬게이트섬유는 제공하지 못하고 있다.However, all of them suggest a product coated with chitosan partially on the surface of the fiber and a method of manufacturing the same, but fail to provide a conjugate fiber in which the entire surface of the fiber is completely covered with chitosan.

본 발명에서는 셀룰로오스와 키토산의 충분한 친화성을 활용하여 셀룰로오스와 키토산의 두 가지 고분자 물질로 조성되고 내부는 셀룰로오스 코어층으로 구성되고 외부를 키토산 스킨층으로 구성된 스킨-코어 단섬유를 제공하고 있으며, 이는 셀룰로오스 섬유를 이용하여 셀룰로오스 표면에 전면적인 피복성과 조건선택에 의한 충분한 밀착성을 부여하므로서 셀룰로오스와 키토산이 콘쥬게이트를 이루고 있는 스킨-코어 단섬유를 얻을 수 있기 때문이다.The present invention provides a skin-core short fiber composed of two high molecular materials of cellulose and chitosan by utilizing sufficient affinity between cellulose and chitosan, the inside of which consists of a cellulose core layer and the outside of a chitosan skin layer. This is because skin-core short fibers, in which cellulose and chitosan form a conjugate, can be obtained by imparting full coverage to the cellulose surface by using cellulose fibers and sufficient adhesion by condition selection.

본 발명은 셀룰로오스와 키토산의 두 고분자 물질로 조성되고, 내부는 셀룰로오스 코어층이 형성되고, 외부는 키토산 스킨층이 형성된 키토산과 셀룰로오스 이 성분의 스킨-코어 단섬유에 관한 것이다. 본 발명은 내부 코어층을 구성하는 셀룰로오스 섬유에 친화성처리를 시켜서 키토산 용액을 일정하게 침지 도포 시킨 다음 고화처리 및 건조시켜 내부 코어층의 셀룰로오스와 외부 스킨층의 키토산이 서로 밀착되어 있는 스킨-코어 단섬유를 제공하는 것이다.The present invention relates to a skin-core short fiber composed of chitosan and cellulose, which is composed of two polymer materials, cellulose and chitosan, an cellulose core layer is formed inside, and a chitosan skin layer is formed outside. According to the present invention, a cellulose fiber constituting the inner core layer is subjected to an affinity treatment, and the chitosan solution is immersed and uniformly applied, followed by solidification and drying, to which the cellulose of the inner core layer and the chitosan of the outer skin layer are closely adhered to each other. It is to provide a short fiber.

본 발명은 두 가지 고분자 물질 즉, 셀룰로오스와 키토산을 사용하여 내부 코어 층은 셀룰로오스로 조성되고, 외부 스킨층은 키토산으로 조성되는 스킨-코어 단섬유를 제공하는 것이다. 본 발명의 스킨-코어 단섬유는 종래 기술에서 달성할 수 없었던 셀룰로오스와 키토산 간의 제3의 물질이 개입되지 않고 순수하게 이 두 물질만으로 이루어진 스킨-코어 구조를 형성시키고 있으며, 내부 셀룰로오스 코어층과 외부 키토산 스킨층 간의 만족스러운 친화성에 기인하는 전면적인 피복성과 최적조건 선택에 의한 충분한 밀착성을 나타내고 있다.The present invention provides a skin-core short fiber composed of two polymer materials, cellulose and chitosan, wherein the inner core layer is composed of cellulose and the outer skin layer is composed of chitosan. The skin-core short fibers of the present invention form a skin-core structure consisting purely of these two materials without intervening a third material between cellulose and chitosan, which could not be achieved in the prior art, and the inner cellulose core layer and the outer Full coverage resulting from satisfactory affinity between the chitosan skin layers and sufficient adhesion by selection of optimum conditions are shown.

본 발명에서는 순수한 셀룰로오스 섬유에 순수한 키토산용액을 작용시켜서 셀룰로오스와 키토산 간에 충분한 밀착성을 부여시키고 셀룰로오스 섬유가 갖는 형태를 그대로 유지시켜서, 섬유의 내부 코어층은 셀룰로오스가 차지하고 외부 스킨층은 키토산이 일정 두께로 존재시키므로서 상대적으로 매우 적은 양의 키토산을 함유하면서도 순수 키토산 섬유와 동일한 기능을 나타낼 수 있고 셀룰로오스 섬유와 동일한 물리적 특성을 갖는 스킨-코어 단 섬유를 제조하고 있다.In the present invention, by applying a pure chitosan solution to the pure cellulose fibers to give sufficient adhesion between the cellulose and chitosan and to maintain the form of the cellulose fibers, the inner core layer of the fiber is occupied by cellulose and the outer skin layer is a chitosan to a certain thickness By presenting skin-core short fibers, which contain relatively very small amounts of chitosan, can exhibit the same function as pure chitosan fibers and have the same physical properties as cellulose fibers.

이와 같이 본 발명은 지금까지 제조된 적이 없는 새로운 형태의 물질구성에 의하여 만들어지고 키토산과 셀룰로오스의 두 가지 성분으로 조성된 기능성 스킨-코어 단섬유를 제공하는 진보된 기술을 제시하고 있다.As such, the present invention proposes an advanced technology for providing a functional skin-core short fiber made by a new type of material composition which has never been produced and composed of two components, chitosan and cellulose.

도면1은 본발명의 스킨-코어 단섬유의 단면을 간략하게 도식화한 것으로서 1부분은 셀룰로오스로 구성된 내부의 코어층을 나타내고 2부분은 키토산으로 구성된 외부의 스킨층을 나타내고 있다.Figure 1 is a simplified schematic cross-sectional view of the skin-core short fibers of the present invention, in which one part shows an inner core layer made of cellulose and two parts shows an outer skin layer made of chitosan.

도면2는 무게비로 키토산 17wt%와 셀룰로오스 83wt%로 조성된 본발명 스킨-코어 단섬유의 표면을 전자현미경으로 관찰한 사진으로서 셀룰로오스 섬유에 키토산이 전면적으로 완전히 피복되어 있음을 보여주고 있다.FIG. 2 is an electron microscope photograph of the surface of the skin-core short fibers of the present invention composed of 17 wt% chitosan and 83 wt% cellulose by weight, showing that the cellulose fiber is completely covered with chitosan.

도면3은 무게비로 키토산 17wt%와 셀룰로오스 83wt%로 조성된 본발명 스킨-코어 단섬유의 단면을 전자현미경으로 관찰한 사진으로서 내부의 셀룰로오스 코어층과 외부의 키토산 스킨층이 견고하게 밀착되어서 스킨-코어 구조를 형성하고 있음을 보여주고 있다.Figure 3 is an electron microscope photograph of the cross-section of the present invention skin-core short fibers composed of 17 wt% chitosan and 83 wt% cellulose by weight ratio. The cellulose core layer inside and the chitosan skin layer outside are firmly adhered to the skin- It shows that it forms a core structure.

도면4는 무게비로 키토산 17wt%와 셀룰로오스 83wt%로 조성된 본발명 스킨-코어 단섬유에서 내부 셀룰로오스 코어층을 제거시키고 남은 키토산 스킨층을 전자현미경으로 관찰한 사진으로서 외부 키토산 스킨층이 견고하게 형성되어 있음을 보여주고 있다.Figure 4 is a photograph of observing the remaining chitosan skin layer by electron microscopy by removing the inner cellulose core layer from the skin-core short fibers of the present invention composed of 17 wt% chitosan and 83 wt% cellulose by weight ratio. It is shown.

본 발명은 내부 코어층을 구성하는 셀룰로오스 섬유를 친화성 처리한 후, 이를 키토산 용액에 온도 0℃ 내지 60℃ 사이에서 시간 1분 내지 1일 사이동안 일정하게 침지, 도포 시킨 다음, 고화처리 및 건조시켜서 외부 스킨층을 형성시키고 내부 코어층이 셀룰로오스로 외부 스킨층이 키토산으로 조성되어 있는 스킨-코어 섬유를 제공하는 것이다.The present invention is affinity treatment of the cellulose fibers constituting the inner core layer, it is constantly immersed and applied to the chitosan solution between 0 ℃ to 60 ℃ for 1 minute to 1 day, and then solidified and dried To form an outer skin layer and provide a skin-core fiber in which the inner core layer is made of cellulose and the outer skin layer is made of chitosan.

본 발명의 스킨-코어 단섬유는 굵기가 5㎛ 내지 100㎛ 사이이고 길이가 1mm 내지 100mm 사이이며, 내부 셀룰로오스 코어층의 두께가 4㎛ 내지 80㎛ 사이이고 외부키토산 스킨층의 두께가 0.1㎛ 내지 20㎛ 사이인 스킨-코어 구조가 형성되고, 무게비로 셀룰로오스가 40wt% 내지 99wt% 사이이고 키토산이 1wt% 내지 60wt% 사이로 조성되고 수분 및 잔류물이 0.1wt% 내지 12wt% 사이로 존재되는 도면1과 같이 스킨-코어 콘쥬게이트 구조를 갖는 것이다.The skin-core short fibers of the present invention have a thickness of between 5 μm and 100 μm, between 1 mm and 100 mm in length, between 4 μm and 80 μm in thickness of the inner cellulose core layer, and between 0.1 μm and in thickness of the outer chitosan skin layer. 1, wherein a skin-core structure is formed between 20 μm, cellulose is present in a weight ratio of 40 wt% to 99 wt%, chitosan is present in an amount of 1 wt% to 60 wt%, and moisture and residues are present in an amount of 0.1 wt% to 12 wt%. Likewise, it has a skin-core conjugate structure.

본 발명에서 사용되는 셀룰로오스 섬유는 함수량이 10wt% 이하이고 셀룰로오스가 적어도 90% 이상 함유되고, 굵기가 4㎛ 내지 80㎛ 사이이고 길이가 1mm 내지 100mm 사이인 것이며, 천연물인 씨섬유, 줄기섬유, 잎섬유 및 뿌리섬유로서 면섬유, 마섬유, 펄프, 사이잘, 아바카, 카폭, 플렉스, 쥬트, 라미, 햄프, 케나브, 코일, 사카톤 등과 재생섬유인 비스코스 레이온, 동암모니움 레이온, 폴리노직 레이온, 리오셀, 텐셀, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트 등이 유용하다.Cellulose fibers used in the present invention has a water content of 10wt% or less, containing at least 90% or more of cellulose, having a thickness of between 4 μm and 80 μm and a length of between 1 mm and 100 mm, and seed fiber, stem fiber, and leaf which are natural products. Fibers and root fibers such as cotton fibers, hemp fibers, pulp, sisal, abaca, kapok, flex, jute, ramie, hamp, kenab, coil, sacchaton and other regenerated fibers viscose rayon, dongammonium rayon, polynosic rayon , Lyocells, tencels, cellulose acetates, cellulose triacetates and the like are useful.

본 발명에서 사용되는 키토산용액은 용매에 키토산을 무게비로 0.1wt% 내지 15wt% 농도로 용해시켜서 용액으로 만든 것이다. 여기서 키토산으로서는 중합도가 20 내지 10,000 사이이고 탈아세틸화도가 60%내지 99% 사이인 것이 유용하며, 보다 바람직하게는 중합도가 100내지 5,000사이이고 탈아세틸화도가 70% 내지 95% 사이인 것이 사용된다. 또한 용매로서는 산수용액, 무기염 수용액, 유기용매 중에서 임의로 선택된 것이 사용된다.The chitosan solution used in the present invention is prepared by dissolving chitosan in a solvent at a concentration of 0.1wt% to 15wt% by weight. As chitosan, it is useful that the polymerization degree is between 20 and 10,000 and the deacetylation degree is between 60% and 99%, and more preferably, the polymerization degree is between 100 and 5,000 and the deacetylation degree is between 70% and 95%. . As the solvent, one selected from an acid aqueous solution, an inorganic salt aqueous solution and an organic solvent is used.

산수용액으로서는 물에 산을 무게비로 0.1wt% 내지 20wt% 사이의 농도로 용해시킨 수용액이 사용되며, 산으로서는 초산, 젖산, 개미산, 글리콜산, 아크릴산, 프로핀산, 석신산, 수산, 호박산, 아스콜빈산, 글루콘산, 주석산, 말레인산, 구연산, 글루타민산, 톨루엔설폰산 등 유기산 중에서 1개 이상 임의 선택된 것이나, 염산, 황산, 인산 등 무기산 중에서 1개 이상 임의 선택된 것이 사용될 수 있다.As the acid aqueous solution, an aqueous solution in which acid is dissolved in water at a concentration ratio of 0.1wt% to 20wt% is used, and as acid, acetic acid, lactic acid, formic acid, glycolic acid, acrylic acid, propinic acid, succinic acid, fish acid, succinic acid, as One or more selected from organic acids such as colic acid, gluconic acid, tartaric acid, maleic acid, citric acid, glutamic acid, toluenesulfonic acid, and one or more selected from inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid may be used.

무기염 수용액으로서는 물에 무기금속염을 무게비로 10wt% 내지 70wt% 사이의 농도로 용해시킨 수용액이 사용되며, 무기금속염으로서는 소디움치오시아네이트, 징크클로리드, 염화칼슘, 염화나트륨, 염화칼륨, 염화리튬 등 무기금속염 중 1개 이상 임의 선택된 것이 사용될 수 있다.As the inorganic salt aqueous solution, an aqueous solution in which inorganic metal salts are dissolved in water at a concentration ratio of 10wt% to 70wt% is used.Inorganic metal salts include inorganic metal salts such as sodium thiocyanate, zinc chloride, calcium chloride, sodium chloride, potassium chloride and lithium chloride. Any one or more of these may be used.

유기용매로서는 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디에틸아세트아미드, 삼불화초산, 삼염화초산, 메틸렌클로리드, 사염화에탄 등 극성유기용매 중 1개 이상 임의의 선택된 것이 사용되며 보다 극성을 높이기 위하여 위의 유기용매에 무게비로 1wt% 내지 10wt% 사이 농도로 상기의 무기금속염 중 1개 이상이 임의 선택으로 첨가될 수 있다.As the organic solvent, one or more selected from polar organic solvents such as dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, diethylacetamide, trifluoroacetic acid, trichloroacetic acid, methylene chloride, and ethane tetrachloride are used. One or more of the above inorganic metal salts may be optionally added to the above organic solvent in a concentration ratio of 1 wt% to 10 wt% to increase the polarity.

본 발명의 스킨-코어 단섬유는 셀룰로오스 섬유를 친화성처리 후 이를 키토산용액으로 균일하게 도포 시킨 다음 고화처리 및 건조시켜서 제조된다. 여기서 셀룰로오스 섬유는 수용액으로 친화성 처리되어 키토산이 셀룰로오스 섬유에 전면적으로 도포될 수 있도록 친화성을 향상시키고 셀룰로오스와 키토산 간에 서로 견고하게 밀착될 수 있게 밀착성을 증가시키는 것이 바람직하다. 수용액으로서는 염기수용액, 산수용액, 염수용액이 사용될 수 있다. 염기수용액으로서는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 산화칼슘, 수산화바륨, 산화바륨 등 알칼리금속산화물 중 1개 이상 임의 선택된 것을 무게비로 1wt% 내지 40wt% 사이의 농도로 물에용해시킨 염기수용액이 사용되고, 산수용액으로서는 초산, 젖산, 개미산, 글리콜산, 수산, 호박산, 프로핀산, 아크릴산, 석신산, 글루콜산, 주석산, 말레인산, 구연산, 글루타민산, 아크릴산 등 유기산 중 1개 이상 임의 선택된 것을 무게비로 0.1wt% 내지 20wt% 사이의 농도로 물에 용해시킨 산수용액이 사용되며, 염수용액으로서는 초산나트륨, 젖산나트륨, 초산칼륨, 젖산칼륨, 글리콜산나트륨, 글리콜산칼륨 등 유기금속염 또는 소디움에톡사이드 등과 같은 알코올금속염 또는 염화나트륨, 염화리튬, 염화칼슘, 염화칼리, 징크클로리드, 소디움치오시아네이트 등 무기금속염 중에서 1개 이상 임의 선택된 것을 물에 무게비로 1wt% 내지 50wt% 사이의 농도로 용해시킨 염수용액이 사용된다.Skin-core short fibers of the present invention is prepared by affinity treatment of cellulose fibers and then uniformly applying it with chitosan solution, followed by solidification and drying. The cellulose fiber is preferably affinity treated with an aqueous solution to improve the affinity so that chitosan can be applied to the cellulose fiber entirely, and to increase the adhesion between the cellulose and the chitosan to be firmly adhered to each other. As the aqueous solution, a basic aqueous solution, an acidic aqueous solution and a saline solution may be used. As the base aqueous solution, a base obtained by dissolving at least one selected from alkali metal oxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, calcium oxide, barium hydroxide and barium oxide in a weight ratio of 1wt% to 40wt% in water An aqueous solution is used, and as the acid aqueous solution, one or more randomly selected among organic acids such as acetic acid, lactic acid, formic acid, glycolic acid, acetic acid, succinic acid, propinic acid, acrylic acid, succinic acid, glutic acid, tartaric acid, maleic acid, citric acid, glutamic acid, and acrylic acid Acid aqueous solution dissolved in water at a concentration between 0.1wt% and 20wt% is used.As a saline solution, an organic metal salt such as sodium acetate, sodium lactate, potassium acetate, potassium lactate, sodium glycolate, potassium glycolate or sodium ethoxylate Alcohol metal salts such as side, or sodium chloride, lithium chloride, calcium chloride, calcium chloride, zinc chloride, sodium thiocyanate A saline solution in which at least one arbitrarily selected inorganic mineral salt such as hydrate is dissolved in water at a concentration between 1 wt% and 50 wt% is used.

친화성 처리는 셀룰로오즈 섬유를 상기 수용액에 침지시켜 0℃ 내지 90℃ 사이의 온도에서 1분 내지 10일 사이의 시간동안 처리 시킨 다음 탈수시키고 상온에서 컨디셔닝시킨다.The affinity treatment is immersed in the aqueous solution of cellulose fibers and treated for 1 minute to 10 days at a temperature between 0 ℃ and 90 ℃, then dehydrated and conditioned at room temperature.

셀룰로오스 섬유에 키토산용액을 도포 시키는 방법으로서는 셀룰로오스 섬유를 키토산용액에 일정시간 침지시킨 후 완전히 습윤되면 잉여 키토산용액을 제거시키거나 또는 키토산용액을 셀룰로오스 섬유 표면에 균일하게 분사시켜서 전 표면이 키토산용액으로 덮이도록 하는 것이 유용하다. 키토산용액의 도포가 완료된 셀룰로오스 섬유에 도포된 키토산을 섬유표면에 고착시키는 방법으로서는 60℃ 내지 160℃ 사이의 온도에서 1분 내지 1000분 사이의 시간 동안 열처리하거나 알칼리수용액으로 0℃ 내지 80℃ 사이의 온도에서 1분 내지 1일 사이의 시간 동안 고화처리하는 것이 유용하며, 이들을 병행하여 처리할 수 있다. 이때 알칼리용액은 수산화나트륨, 수산화칼슘, 수산화칼륨, 수산화리튬, 산화칼슘, 산화바륨, 수산화바륨, 등 알칼리금속 산화물 중 1개 이상 임의 선택된 것을 무게비로 1wt% 내지 20wt% 농도로 물에 용해시킨 알칼리수용액이 사용되며, 보다 효과를 증진시키기 위하여 무게비로 0.1wt% 내지 10wt% 사이의 농도로 알코올류가 첨가되는 것이 바람직하다. 알코올류로서는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 페놀 등 중에서 1개 이상 임의 선택된 것이 사용된다. 또한 알칼리수용액으로 고화 처리하는 경우는 수세 후 건조시키는 것이 필요하다.As a method of applying the chitosan solution to the cellulose fiber, the cellulose fiber is immersed in the chitosan solution for a certain time, and when completely wet, the excess chitosan solution is removed or the chitosan solution is uniformly sprayed on the surface of the cellulose fiber to cover the entire surface with the chitosan solution. It is useful to have As a method of fixing the chitosan applied to the cellulose fibers on which the chitosan solution has been applied to the fiber surface, heat treatment is performed at a temperature between 60 ° C. and 160 ° C. for 1 minute to 1000 minutes or between 0 ° C. and 80 ° C. with alkaline aqueous solution. It is useful to solidify for a time between 1 minute and 1 day at temperature, which can be treated in parallel. At this time, the alkaline solution is an alkaline aqueous solution in which at least one selected from alkali metal oxides such as sodium hydroxide, calcium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, calcium oxide, barium oxide, barium hydroxide, and the like is dissolved in water at a weight ratio of 1wt% to 20wt%. It is used, it is preferable to add alcohols at a concentration between 0.1wt% and 10wt% in weight ratio in order to enhance the effect more. As alcohols, one or more randomly selected from methanol, ethanol, propanol, butanol, phenol and the like is used. In addition, when solidifying with alkaline aqueous solution, it is necessary to dry after washing with water.

본 발명의 스킨-코어 단섬유는 내부 코어층과 외부 스킨층으로 구성되어있는 도면1과 같은 구조를 형성하고 있으며 코어층은 셀룰로오스가 스킨층은 키토산이 채우고 있어서 내부 셀룰로오스의 물리적 특성과 표면 키토산의 기능성이 조화를 이루어서 천연소재의 인체친화적 성질과 인체적합성이 동시에 나타나는 획기적인 신규 섬유소재이다.The skin-core short fibers of the present invention form a structure as shown in Fig. 1, which is composed of an inner core layer and an outer skin layer, and the core layer is filled with cellulose and the skin layer is filled with chitosan. It is a revolutionary new textile material that shows the harmony of functionality and the human-friendly properties and the human compatibility of natural materials at the same time.

본 발명의 키토산과 셀룰로오스로 조성된 스킨-코어 단섬유는 굵기가 5㎛내지 100㎛ 사이이고 길이가 1mm 내지 100mm 사이이며, 내부 코어층은 중합도가 100 내지 20000 사이인 셀룰로오스로 구성되고 두께가 4㎛ 내지 80㎛ 사이이고, 외부 스킨층은 중합도가 20 내지 10,000 사이이고 탈아세틸화도가 50% 내지 99% 사이인 키토산으로 구성되고 두께가 0.1㎛ 내지 20㎛ 사이이며, 무게비로 셀룰로오스가 40wt% 내지 99wt% 사이의 조성과 키토산이 1wt% 내지 60wt% 사이의 조성을 갖고 수분 및 잔류물이 0.1wt% 내지 12wt% 사이의 량이 잔존하는 외부의 키토산 스킨층과 내부의 셀룰로오스 코어층이 형성되어 스킨-코어 구조를 갖는 신규의 단섬유이다.Skin-core short fibers composed of chitosan and cellulose of the present invention is between 5 μm and 100 μm in thickness and between 1 mm and 100 mm in length, and the inner core layer consists of cellulose having a degree of polymerization between 100 and 20000 and has a thickness of 4 The outer skin layer is composed of chitosan having a polymerization degree of 20 to 10,000 and a deacetylation degree of 50% to 99%, and a thickness of 0.1 μm to 20 μm, and a weight ratio of 40 wt% to cellulose. A skin-core is formed by forming an external chitosan skin layer and an internal cellulose core layer having a composition between 99 wt% and a composition between 1 wt% and 60 wt% of chitosan, and remaining between 0.1 wt% and 12 wt% of moisture and residues. It is a new short fiber having a structure.

본 발명에서는 셀룰로오스 섬유에 키토산이 전면적으로 고르게 도포될 수 있도록 순수한 키토산용액을 만들고 이를 0℃ 내지 50℃ 사이에서 1시간 내지 10일 사이 동안 숙성시키는 것이 요구되며, 또한 스킨층을 이루고있는 키토산을 물에 불용성으로 안정화시키기 위하여 90℃ 내지 160℃ 사이의 온도에서 1분 내지 1,000분 사이의 시간 동안 열처리하거나, 1wt% 내지 20wt% 사이의 농도인 알칼리수용액으로 0℃ 내지 80℃ 사이의 온도에서 1분내지 1일 사이의 시간동안 화학 처리하는 것이 필요하다.In the present invention, it is required to make a pure chitosan solution and to mature it for 1 hour to 10 days between 0 ° C and 50 ° C so that the chitosan can be evenly applied to the cellulose fiber, and also water the chitosan forming the skin layer. Heat treatment for a time between 1 minute and 1,000 minutes at a temperature between 90 ° C. and 160 ° C. to stabilize it insoluble in water, or 1 minute at a temperature between 0 ° C. and 80 ° C. with an alkaline aqueous solution at a concentration between 1 wt% and 20 wt%. It is necessary to chemically process for a time between 1 day and 1 day.

본 발명에서는 셀룰로오스 섬유에 순수한 키토산으로 이루어진 스킨층을 형성시키기 위하여 키토산용액을 숙성시켜서 셀룰로오스에 대한 밀착성 및 용액의 균일성을 향상시킬 수 있으며, 용액의 균일성 및 밀착성을 확보함으로서 침지 또는 도포시 키토산이 셀룰로오스 섬유의 전 표면에 고르게 피복 되는 획기적인 결과를 얻는다.In the present invention, by aging the chitosan solution to form a skin layer consisting of pure chitosan on the cellulose fiber to improve the adhesion to cellulose and the uniformity of the solution, by securing the uniformity and adhesion of the solution to the chitosan during dipping or coating A breakthrough result is obtained which is evenly coated on the entire surface of this cellulose fiber.

종래의 기술에서는 키토산이 섬유표면에 전면적으로 피복 되는 것이 불가능하고 다만 섬유표면에 부분적으로 코팅된 키토산 코팅기술 만을 제시하고 있다. 또한 섬유표면에 코팅된 키토산에 내구성을 부여하기 위하여 종래 기술에서는 바인더, 가교제 등을 사용하여 부착력을 증가시키는 것에 불과하였다.In the prior art, chitosan cannot be entirely coated on the fiber surface, but only the chitosan coating technology partially coated on the fiber surface is proposed. In addition, in order to give durability to the chitosan coated on the fiber surface in the prior art it was merely to increase the adhesion by using a binder, a crosslinking agent and the like.

본 발명에서는 열처리 또는 화학처리를 통하여 키토산 자체에 안정성을 부여하는 것이 특징이다.In the present invention, it is characterized by imparting stability to chitosan itself through heat treatment or chemical treatment.

본 발명의 키토산과 셀룰로오스로 조성된 스킨-코어 단섬유는 여러 가지 섬유의 표면에 키토산을 피복 시키는 과정에서 셀룰로오스 섬유에 한해서만 섬유의 전 표면이 고르게 피복될 수 있음이 밝혀져서 이 획기적인 기술이 제조방법에 적용되어 얻어진 것이다.Skin-core short fibers composed of chitosan and cellulose of the present invention has been found that only the cellulose fibers can be uniformly coated on the entire surface of the fiber in the process of coating the chitosan on the surface of various fibers. It is obtained by applying to.

도면2에서 보듯이, 셀룰로오스 섬유의 표면이 너무나 완벽하게 키토산으로 피복 되어 있음을 나타내고 있고 도면3에서는 내부 코어층은 셀룰로오스로 외부 스킨층은 키토산으로 이루어진 스킨-코어 구조를 갖는 섬유임을 보여주고 있다.As shown in Figure 2, the surface of the cellulose fiber is so completely covered with chitosan, and Figure 3 shows that the inner core layer is cellulose and the outer skin layer is a fiber having a skin-core structure consisting of chitosan.

도면4의 X-선 회절도에 의하면 본 발명의 스킨-코어 단섬유가 셀룰로오스 결정의 회절피크 및 배향과 키토산 결정의 회절피크를 함께 나타내고 있는 것을 확인시킬수 있다.According to the X-ray diffraction diagram of FIG. 4, it can be confirmed that the skin-core short fibers of the present invention show both the diffraction peak and the orientation of the cellulose crystal and the diffraction peak of the chitosan crystal.

이하, 본 발명의 실시예는 본발명의 일부분을 보다 구체적으로 설명하고 있으나 본발명의 내용이 이에 국한된 것이 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail a part of the present invention, but the content of the present invention is not limited thereto.

실시예1Example 1

셀룰로오스 섬유의 친화성처리Affinity Treatment of Cellulose Fibers

굵기가 10㎛ 내지 30㎛ 사이로 분포되어 있고 길이가 40mm 내지 80mm 사이로 분포되어 있는 면섬유 1㎏을 먼저 20wt% 가성소다 수용액에 침지시켜 완전히 습윤시키고 압착하여 잔여 가성소다 수용액을 제거시키고 상온에서 1일 동안 숙성시킨 다음 3wt%의 초산 수용액에 온도 20℃에서 3시간 동안 처리시킨 후 탈수시켜서 친화성처리 시키며 이 처리된 셀룰로오스 섬유는 키토산이 전면적으로 완전히 피복될 수 있게 피복성과 밀착성이 향상된다.1 kg of cotton fiber, distributed between 10 μm and 30 μm in thickness and between 40 mm and 80 mm in length, is first immersed in a 20 wt% aqueous solution of caustic soda and completely wet and compressed to remove the remaining aqueous solution of caustic soda for 1 day at room temperature. After aging, 3 wt% acetic acid solution was treated for 3 hours at a temperature of 20 ° C., and then dehydrated to give an affinity treatment. The treated cellulose fiber improved the coating property and adhesion so that the chitosan could be completely covered.

키토산용액 제조Chitosan Solution Preparation

1wt% 초산수용액에 키토산을 1wt% 용해시킨 용액의 점도가 102cps이고 탈아세틸화도가 94%인 키토산 100g을 5wt% 초산 수용액 1.9ℓ에 용해시켜서 투명한 용액을 만들고 이를 온도 5℃에서 48시간동안 저장해서 숙성시킨다. 여기에 물 3ℓ를 첨가하여 완전히 용해시켜서 키토산용액을 제조한다.A solution of 1 wt% chitosan dissolved in 1 wt% acetic acid solution was dissolved in 100 g of chitosan with a viscosity of 102 cps and a deacetylation degree of 94% in 1.9 L of 5 wt% acetic acid solution, which was then stored for 48 hours at a temperature of 5 ° C. Mature. 3 L of water is added thereto to dissolve completely to prepare a chitosan solution.

스킨-코어 단섬유의 제조Preparation of Skin-Core Short Fibers

키토산용액 5ℓ에 친화성 처리한 면섬유 1㎏을 침지시켜서 표면을 완전히 키토산용액으로 도포시켜 1시간 동안 유지시킨 다음 과량의 키토산용액을 압착하여 제거시키고 상온에서 3시간 동안 컨디셔닝시킨다. 컨디셔닝된 키토산 도포 면섬유를 건조기에 넣고 온도 60℃에서 30분 동안 부분 건조시킨다. 부분 건조된 섬유는 표면이 키토산으로 균일하게 피복되고 내부는 셀룰로오스로 구성된 스킨-코어 구조를 형성하고 있다. 이를 열풍건조기에 넣고 온도 150℃에서 2시간 동안 열처리하여 안정화시켜서 스킨-코어 단섬유를 제조한다.5 kg of chitosan solution was immersed in 1 kg of affinity-treated cotton fibers, and the surface was completely coated with chitosan solution and maintained for 1 hour. Then, the excess chitosan solution was compressed and removed and conditioned at room temperature for 3 hours. The conditioned chitosan coated cotton fibers are placed in a dryer and partially dried at a temperature of 60 ° C. for 30 minutes. The partially dried fibers form a skin-core structure that is uniformly coated with chitosan and that consists of cellulose inside. This was placed in a hot air dryer and stabilized by heat treatment at a temperature of 150 ° C. for 2 hours to prepare a skin-core short fiber.

안정화 화학처리Stabilization chemical treatment

상기의 부분 건조된 키토산 도포 면섬유 1㎏을 채취하여 이를 5wt% 가성소다 수용액 5ℓ에 침지시켜서 온도 20℃에서 1시간 동안 화학처리한 다음 뜨거운 물과 냉수로 중성이 될 때 까지 수세하여 키토산 스킨층을 안정화시킨다. 제조된 스킨-코어 단섬유는 내부 코어층은 셀룰로오스로 구성되어 있고 외부 스킨층은 키토산으로 구성되어 있으며 키토산 스킨층의 두께는 0.5㎛ ∼ 4㎛ 사이로 고르게 분포되고 내부 셀룰로오스 코어층은 완전히 키토산으로 덮어씌워져 있다.Take 1 kg of the partially dried chitosan-coated cotton fiber, immerse it in 5 l of 5wt% caustic soda solution, chemically treat it at 20 ℃ for 1 hour, and wash it with water until it is neutral with hot water and cold water to wash the chitosan skin layer. Stabilize. In the prepared skin-core short fibers, the inner core layer is composed of cellulose, the outer skin layer is composed of chitosan, the thickness of the chitosan skin layer is evenly distributed between 0.5 μm and 4 μm, and the inner cellulose core layer is completely covered with chitosan. It is covered.

실시예2∼4Examples 2-4

(친화성처리 조건의 변화)(Change of affinity treatment conditions)

면섬유 1㎏을 먼저 20wt% 가성소다 수용액에 침지시켜 완전히 습윤시키고 압착하여 잔여 가성소다 수용액을 제거시키고 상온에서 1일 동안 숙성시킨 다음 수세하여 키토산을 피복시킨다. 또는 3wt%의 초산 수용액에 온도 20℃에서 3시간 동안 처리시킨 후 탈수시켜서 키토산을 피복시킨다. 또는 상기 가성소다 수용액 처리와 초산수용액 처리를 병행하여 순차적으로 처리시킨 다음 키토산을 피복시킨다. 키토산의피복을 위하여 2wt% 초산 수용액에 점도가 102cps이고 탈아세틸화도가 94.8%인 키토산을 2wt%가 되도록 용해시켜 키토산용액을 제조한 후 이들 용액을 각각 상기의 친화성 처리한 셀룰로오스 섬유에 도포시킨 다음 셀룰로오스 섬유 사이에 존재하는 과량의 키토산용액을 제거시키고 이를 알칼리수용액에 처리시켜 안정화시킨다. 이렇게 얻어진 키토산-셀룰로오스 단섬유는 수세 후 온도 60℃에서 3시간 동안 건조시켜서 최종적인 스킨-코어 단섬유를 얻는다. 굵기가 10㎛ 내지 30㎛ 사이로 분포되어 있고 길이가 40mm 내지 80mm 사이로 분포되어 있는 면섬유 1㎏을 먼저 20wt% 가성소다 수용액에 침지시켜 완전히 습윤시키고 압착하여 잔여 가성소다 수용액을 제거시키고 상온에서 1일 동안 숙성시킨 다음 3wt%의 초산 수용액에 온도 20℃에서 3시간 동안 처리시킨 후 탈수시켜서 친화성처리 시키며 이 처리된 셀룰로오스 섬유는 키토산이 전면적으로 완전히 피복될 수 있게 피복성과 밀착성이 향상된다.1 kg of cotton fiber is first immersed in a 20 wt% aqueous solution of caustic soda, completely wet and compressed to remove residual aqueous solution of sodium hydroxide, aged at room temperature for 1 day, and then washed with water to coat chitosan. Or 3wt% acetic acid solution was treated for 3 hours at a temperature of 20 ℃ and then dehydrated to coat the chitosan. Alternatively, the caustic soda solution treatment and the acetic acid solution treatment are sequentially processed, and then chitosan is coated. To coat chitosan, chitosan solution was prepared by dissolving chitosan having a viscosity of 102 cps and a deacetylation degree of 94.8% to 2 wt% in a 2 wt% acetic acid solution to prepare a chitosan solution, and then applying these solutions to the affinity-treated cellulose fibers. The excess chitosan solution present between the cellulose fibers is then removed and treated by alkaline aqueous solution to stabilize it. The chitosan-cellulose short fibers thus obtained are dried at a temperature of 60 ° C. for 3 hours after washing to obtain the final skin-core short fibers. 1 kg of cotton fiber, distributed between 10 μm and 30 μm in thickness and between 40 mm and 80 mm in length, is first immersed in a 20 wt% aqueous solution of caustic soda and completely wet and compressed to remove the remaining aqueous solution of caustic soda for 1 day at room temperature. After aging, 3 wt% acetic acid solution was treated for 3 hours at a temperature of 20 ° C., and then dehydrated to give an affinity treatment. The treated cellulose fiber improved the coating property and adhesion so that the chitosan could be completely covered.

실시예Example 22 33 44 친화성 처리 방법Affinity Treatment Method 가성소다 수용액 처리Caustic Soda Solution 초산 수용액 처리Acetic acid aqueous solution treatment 가성소다 수용액 및 초산 수용액 병행 처리Caustic Soda Solution and Acetic Acid Solution 키토산 피복 상태Chitosan cover state 전표면 피복Full surface cloth 전표면 피복Full surface cloth 전표면 피복Full surface cloth

실시예5∼11Examples 5-11

(키토산용액의 농도 변화)(Changing concentration of chitosan solution)

3wt% 초산 수용액에 점도가 9.9cps이고 탈아세틸화도가 94.8%인 키토산을 각각 0.5wt%, 1wt%, 2wt%, 3wt%, 5wt%, 7wt%, 9wt%가 되도록 용해시켜 키토산용액을 제조한 후 이들 용액을 각각 친화성 처리한 면섬유에 도포시킨 다음 면섬유 사이에 존재하는 과량의 키토산용액을 제거시키고 이를 알칼리수용액에 처리시켜 안정화시킨다. 이렇게 얻어진 키토산-셀룰로오스 단섬유는 수세 후 온도 60℃에서 3시간 동안 건조시켜서 최종적인 스킨-코어 단섬유를 얻는다. 상기의 키토산용액 중 1wt% ∼ 5wt%의 농도를 가지는 키토산용액을 이용한 경우 두께가 보다 균일하고 밀착성이 보다 견고한 스킨-코어구조가 형성된다.A chitosan solution was prepared by dissolving chitosan having a viscosity of 9.9 cps and a deacetylation degree of 94.8% in a 3wt% aqueous acetic acid solution to 0.5wt%, 1wt%, 2wt%, 3wt%, 5wt%, 7wt%, 9wt%, respectively. Each of these solutions is then applied to affinity-treated cotton fibers, and then the excess chitosan solution existing between the cotton fibers is removed and treated by alkaline aqueous solution to stabilize. The chitosan-cellulose short fibers thus obtained are dried at a temperature of 60 ° C. for 3 hours after washing to obtain the final skin-core short fibers. When the chitosan solution having a concentration of 1wt% to 5wt% in the chitosan solution is used, a more uniform thickness and a more firm skin-core structure are formed.

실 시 예Example 55 66 77 88 99 1010 1111 키토산용액의 농도(wt%)Chitosan solution concentration (wt%) 0.50.5 1One 22 33 55 77 99 키토산스킨의 두께(㎛)Chitosan Skin Thickness (㎛) 0.3-20.3-2 0.5-30.5-3 0.5-30.5-3 0.5-50.5-5 0.5-50.5-5 1-71-7 1-71-7

실시예 12∼19Examples 12-19

(고화처리 가성소다 수용액의 농도 변화)(Concentration change of the solidified caustic soda solution)

2wt% 초산 수용액에 점도가 102cps이고 탈아세틸화도가 94%인 키토산을 2wt%가 되도록 용해시켜 키토산용액을 제조한 후 이 용액을 친화성 처리한 면섬유에 도포시킨 다음 면섬유 사이에 존재하는 과량의 키토산 용액을 제거시키고 이를 0.5wt%,1wt%, 2wt%, 3wt%, 4wt%, 5wt%, 7.5wt%, 10wt%의 가성소다 수용액에 각각 침지시켜서 온도 20℃에서 1시간 동안 처리한 다음 뜨거운 물과 냉수로 중성이 될 때 까지 수세하여 키토산 스킨층을 안정화시킨다. 이렇게 얻어진 키토산-셀룰로오스 단섬유는 수세 후 온도 60℃에서 3시간 동안 건조시켜서 최종적인 스킨-코어 단섬유를 제조한다.A chitosan solution was prepared by dissolving chitosan having a viscosity of 102 cps and a deacetylation degree of 94% to 2 wt% in a 2 wt% aqueous acetic acid solution, and then applying the solution to an affinity-treated cotton fiber, and then excess chitosan present between the cotton fibers. The solution was removed and immersed in an aqueous solution of caustic soda at 0.5 wt%, 1 wt%, 2 wt%, 3 wt%, 4 wt%, 5 wt%, 7.5 wt% and 10 wt%, respectively, and treated at 20 ° C. for 1 hour, followed by hot water. Wash with cold water until neutral to stabilize the chitosan skin layer. The chitosan-cellulose short fibers thus obtained are dried for 3 hours at a temperature of 60 ° C. after washing with water to prepare the final skin-core short fibers.

실시예Example 1212 1313 1414 1515 1616 1717 1818 1919 가성소다 농도(wt%)Caustic Soda Concentration (wt%) 0.50.5 1One 22 33 44 55 7.57.5 1010 밀착성Adhesion 우수함Excellent 견고함Robustness 견고함Robustness 견고함Robustness 견고함Robustness 견고함Robustness 우수함Excellent 우수함Excellent

본 발명의 키토산과 셀룰로오스로 조성되고 스킨-코어 구조를 갖는 단섬유는 실의 원료물질로 사용될 수 있으며 의류로 적용시 항균성과 소취성의 기능성을 나타내는 신규의 섬유소재로서 방적사, 부직포, 솜 등의 적용이 가능하고, 항균성, 지혈작용, 생체조직 배양 등의 기능성을 갖는 각종 의류, 쉬트, 종이용 재료의 원료물질로 사용될 수 있는 것이다. 본 발명의 스킨-코어 단섬유는 원면, 양모, 폴리에스테르 스테이플, 나일론 스테이플, 아크릴 스테이플 등과 혼방되어 방적사로 제조될수 있으며, 부직포 제조과정에 투입되어 기능성 부직포의 제조에도 활용될 수 있다.The short fiber composed of chitosan and cellulose of the present invention and having a skin-core structure can be used as a raw material of yarn and is a novel fiber material showing antibacterial and deodorizing functionality when applied to clothing, and is applied to yarns, nonwoven fabrics, and cotton. This is possible, and can be used as a raw material for various clothes, sheets, and paper materials having functionalities such as antimicrobial activity, hemostatic action, and living tissue culture. Skin-core short fibers of the present invention can be mixed with cotton, wool, polyester staples, nylon staples, acrylic staples and the like, can be produced as a spun yarn, can be used in the production of a functional nonwoven fabric is added to the nonwoven fabric manufacturing process.

본 발명의 스킨-코어 단섬유는 외부 스킨층이 키토산으로 구성되어 있고 내부 코어층이 셀룰로오스로 구성된 스킨-코어 구조를 형성하고 있어서 기능성 고분자인 키토산이 단섬유의 전표면에 나타나므로 적은양의 키토산으로 그 기능을 최대로 발휘시킬 수 있는 새로운 소재로 활용될 수 있다. 또한 본 발명의 단섬유는 코어층의 셀룰로오스와 스킨층의 키토산이 콘쥬게이트를 이루고 있어서 셀룰로오스의 물리적 특성과 키토산의 화학적 기능성이 상호간의 조화를 이루는 다용도의 섬유소재로 사용될 수 있으며 충분한 섬유구조, 기능성, 가공성, 유연성, 강인성 및 내구성을 갖는 다양한 성질의 소재로 활용될 수 있다.Skin-core short fibers of the present invention has a small amount of chitosan because the outer skin layer is composed of chitosan and the inner core layer is formed of cellulose skin-core structure so that the functional polymer chitosan appears on the entire surface of the short fiber. It can be used as a new material that can maximize its function. In addition, the short fiber of the present invention is a conjugate of the cellulose of the core layer and the chitosan of the skin layer can be used as a versatile fiber material in which the physical properties of the cellulose and the chemical functionality of the chitosan are mutually harmonized and have sufficient fiber structure and functionality. It can be used as a material of various properties having workability, flexibility, toughness and durability.

Claims (7)

섬유의 내부는 셀룰로오스 섬유로 조성된 코어층을 이루고 섬유의 외부는 키토산으로 조성된 스킨층을 이루어서 서로 밀착되어 있고, 내부 코어층의 셀룰로오스가 외부 스킨층의 키토산에 의해 전면적으로 고르게 피복되어 있으며, 키토산과 셀룰로오스가 각각 스킨층과 코어층으로 구성되어진 스킨-코어 구조의 단섬유로서, 단섬유의 굵기가 5㎛ 내지 100㎛ 사이이고 단섬유의 길이가 1mm 내지 100mm 사이이며, 셀룰로오스 코어층의 두께가 4㎛ 내지 80㎛ 사이이고, 키토산 스킨층의 두께가 0.1㎛ 내지 20㎛ 사이이며, 단섬유의 조성이 무게비로 셀룰로오스가 40wt% 내지 99wt% 사이이고 키토산이 1wt% 내지 60wt% 사이로 구성되고 수분 및 잔류물이 0.1wt% 내지 12wt% 사이로 함유된 키토산과 셀룰로오스의 스킨-코어 단섬유.The inside of the fiber forms a core layer composed of cellulose fibers, and the outside of the fiber forms a skin layer composed of chitosan, which is in close contact with each other, and the cellulose of the inner core layer is uniformly covered by the chitosan of the outer skin layer. Skin-core structured short fibers in which chitosan and cellulose are composed of a skin layer and a core layer, respectively, having a thickness of between 5 μm and 100 μm and a length of short fiber between 1 mm and 100 mm, and a thickness of the cellulose core layer Is between 4 μm and 80 μm, the thickness of the chitosan skin layer is between 0.1 μm and 20 μm, the composition of the short fibers is between 40 wt% and 99 wt% of cellulose in weight ratio, and between 1 wt% and 60 wt% of chitosan, and moisture. And skin-core short fibers of chitosan and cellulose containing residues between 0.1 wt% and 12 wt%. 청구항1에 있어서 셀룰로오스 섬유가 중합도 100 내지 20,000 사이의 셀룰로오스 고분자로 구성되고 셀룰로오스가 적어도 90wt% 이상 함유되고 함수량이 10wt%이하이며, 굵기가 4㎛ 내지 80㎛ 사이이고 길이가 1mm 내지 100mm 사이인 것으로서 천연섬유인 씨섬유, 줄기섬유, 잎섬유 및 뿌리섬유에 속하는 면섬유, 마섬유, 목재펄프, 사이잘, 아바카, 카폭, 플렉스, 쥬트, 라미, 햄프, 케나브, 코일, 사카톤 등의 섬유와 재생섬유인 비스코스레이온, 동암모니움레이온, 폴리노직레이온, 셀룰로오스아세테이트, 셀룰로오스트리아세테이트 등의 섬유 중 1개 이상 임의 선택된 것을특징으로 하는 스킨-코어 단섬유The method according to claim 1, wherein the cellulose fiber is composed of a cellulose polymer having a degree of polymerization of 100 to 20,000, containing at least 90 wt% or more of cellulose, 10 wt% or less of water content, and having a thickness of 4 μm to 80 μm and a length of 1 mm to 100 mm. Cotton fiber, hemp fiber, wood pulp, sisal, abaca, kapok, flex, jute, ramie, hamp, kenab, coil, sacchaton, etc. And skin-core short fibers characterized in that at least one selected from among fibers such as viscose rayon, copper ammonium rayon, polynosic rayon, cellulose acetate, cellulose triacetate, etc. 청구항1에 있어서 키토산이 중합도가 20내지 10,000 사이이고, 탈아세틸화도가 50%내지 99% 사이인 것으로서 보다 바람직하게는 중합도가 100 내지 5000 사이이고 탈아세틸화도가 70% 내지 95% 사이인 것을 특징으로 하는 스킨-코어 단섬유The method according to claim 1, wherein the chitosan has a degree of polymerization of 20 to 10,000, a deacetylation degree of 50% to 99%, more preferably between 100 to 5000 degree of polymerization and a degree of deacetylation of 70% to 95%. Skin-core short fibers 셀룰로오스 섬유를 친화성처리시킨 후 키토산용액에 온도 0℃ 내지 60℃ 사이에서 시간 1분 내지 1일 사이동안 일정하게 침지 도포시킨 다음 고화처리하여 스킨층을 형성시키고 건조시켜서, 내부의 코어층이 셀룰로오스로 구성되고 외부의 스킨층이 키토산으로 구성되게 하는 스킨-코어 단섬유의 제조방법After the affinity treatment of the cellulose fibers, the chitosan solution was immersed and applied uniformly for 1 minute to 1 day at a temperature between 0 ° C. and 60 ° C., and then solidified to form a skin layer and dried. Method for producing a skin-core short fiber composed of a skin and the outer skin layer is composed of chitosan 청구항4에 있어서 친화성처리가 알칼리금속 수산화물을 무게비로 1wt% 내지 40wt% 사이의 농도로 물에 용해시킨 염기수용액, 유기산 또는 무기산을 무게비로 0.1wt% 내지 20wt% 사이의 농도로 물에 용해시킨 산수용액 그리고 유기금속염 또는 무기금속염을 무게비로 1wt% 내지 50wt% 사이의 농도로 물에 용해시킨 염수용액 중 1개 이상을 임의 선택하여 온도 0℃ 내지 90℃ 사이에서 시간 1분 내지 10일 사이 동안 처리하는 것을 특징으로 하는 스킨-코어 단섬유의 제조방법The method according to claim 4, wherein the affinity treatment is obtained by dissolving a base aqueous solution, an organic acid or an inorganic acid in which alkali metal hydroxide is dissolved in water at a concentration between 1 wt% and 40 wt% in water at a concentration between 0.1 wt% and 20 wt% by weight. At least one of an acid aqueous solution and a salt solution in which an organometallic salt or an inorganic metal salt is dissolved in water at a weight ratio of 1 wt% to 50 wt% is optionally selected for a time period of 1 minute to 10 days at a temperature of 0 ° C. to 90 ° C. Method for producing a skin-core short fibers, characterized in that the treatment 청구항4에 있어서 키토산용액이 유기산 또는 무기산을 무게비로 0.1wt% 내지 20wt% 사이의 농도로 용해시킨 산수용액, 무기금속염을 10wt% 내지 70wt% 사이의 농도로 용해시킨 무기염수용액 및 유기용매 중 1개를 임의 선택하여서 여기에 키토산을 무게비로 0.1wt% 내지 15wt% 사이의 농도로 용해시킨 것이나 보다 바람직하게는 무게비로 1wt% 내지 10wt% 사이의 농도로 용해시킨 것을 특징으로 하는 스킨-코어 단섬유의 제조방법The acid solution of claim 4 wherein the chitosan solution is dissolved in an organic acid or an inorganic acid at a concentration ratio of 0.1 wt% to 20 wt%, an inorganic salt solution in which an inorganic metal salt is dissolved at a concentration of 10 wt% to 70 wt%, and an organic solvent. Skin-core short fibers, characterized in that dogs are randomly selected and dissolved chitosan at a concentration between 0.1 wt% and 15 wt%, more preferably at a concentration between 1 wt% and 10 wt% by weight. Manufacturing Method 청구항4에 있어서 고화처리가 알칼리금속 수산화물을 무게비로 1wt% 내지 20wt% 사이의 농도로 물에 용해시킨 알칼리수용액으로 0℃ 내지 80℃ 사이의 온도에서 1분 내지 1일 사이의 시간동안 화학처리하거나 또는 60℃ 내지 160℃ 사이의 온도에서 1분 내지 1,000분 사이의 시간동안 열처리하거나 또는 이들을 병행하여 처리하는 것을 특징으로 하는 스킨-코어 단섬유의 제조방법The method of claim 4, wherein the solidification treatment is performed by chemically treating the alkali metal hydroxide in water at a concentration ratio of 1 wt% to 20 wt% in water at a temperature between 0 ° C. and 80 ° C. for 1 minute to 1 day. Or heat-treating for a time between 1 minute and 1,000 minutes at a temperature between 60 ° C. and 160 ° C. or treating them in parallel.
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