KR100478477B1

KR100478477B1 - 은 나노입자가 고착된 기능성 마이크로캡슐의 제조방법

Info

Publication number: KR100478477B1
Application number: KR10-2003-0028201A
Authority: KR
Inventors: 양시영
Original assignee: 주식회사 폴리크롬
Priority date: 2003-05-02
Filing date: 2003-05-02
Publication date: 2005-03-23
Also published as: KR20040094203A

Abstract

본 발명은 은 나노 입자가 고착된 기능성 마이크로캡슐의 제조방법에 관한 것으로, 기능성 물질(11)과 계면활성제가 첨가된 물을 혼합하고 교반하여 유화시킨 다음, 외벽형성 물질을 가하고 교반하여 기능성 물질(11)의 외부에 캡슐외벽(13)을 형성시켜 마이크로 캡슐(10)을 제조한 후, 상기 캡슐외벽(13)이 경화되기 전에 계면활성 성분으로 하기 화학식 1과 같은 구조를 가지는 스타이렌말레익 무수물의 수용성 고분자가 물에 3-6중량% 혼합된 용액에 은 나노 입자가 분산된 용액을 가하고 교반하여 캡슐외벽(13)에 은 나노 입자가 고착되도록 한 후 경화시키는 것을 특징으로 한다.

(화학식 1)

Description

은 나노입자가 고착된 기능성 마이크로캡슐의 제조방법{A Manufacture Methode Of Functional Micro Capsule Adhered Siver Nano Particle In Outside Wall}

본 발명은 은 나노 입자가 고착된 기능성 마이크로캡슐의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하기로는 향, 감온물질, 감광물질 등과 같은 기능성 물질을 내부에 함유하면서 지속적인 항균성을 발휘하는 마이크로캡슐의 제조방법에 관한 것이다.

향, 감온 변색, 감광 변색 등과 같은 기능성 물질에 대한 관심이 고조되면서 이러한 물질을 마이크로캡슐의 내부에 내장시켜 기능이 지속적으로 발휘되도록 하는 여러 종류의 시도가 이루어지고 있다.

아울러 기능성 물질 중의 하나인 은(Ag)은 의학계에서 천연의 항생물질로 이용해 오고 있다. 은은 그 효과에 있어서 화학적으로 합성한 인공 항생제와 대등하고 어떠한 종류의 부작용도 수반하지 않을 뿐만 아니라 광범위한 종류의 미생물에 대하여 항균활성을 보인다.

향 또는 약제과 같은 기능성 물질을 포함하는 마이크로캡슐에 관한 종래의 기술로는 한국공개특허 제2001-39226호 및 한국공개특허 제1993-23041호를 들 수 있다. 한국공개특허 제2001-39226호에서는 향을 포함하는 섬유 유연제 조성물이 개시된 바가 있으며, 이 기술은 향을 내부물질로 하고 고분자를 외벽물질로 한 마이크로캡슐을 섬유유연제에 0.5 내지 5중량% 첨가하여 세탁 후에 향이 지속적으로 발산되도록 하는 기술이다.

또한, 한국공개특허 제1993-23041호에서는 내부에 방향제, 탈취제 및 항균제를 충전하고 외벽을 고분자 물질로 한 마이크로캡슐이 개시되어 있으며, 이 기술에서 사용되는 항균제는 4급 암모늄, 디페닐에테르류, DDVP, 비스트리부틸틴옥사이드, 이미다졸류로 이루어지는 군 중에서 선택되는 1종 이상의 것이다.

전자의 기술은 향이 지속적으로 발산되도록 하는 효과는 있으나 항균 효과를 발휘하지 못한다는 문제점이 있고, 후자의 기술은 향 발산과 항균효과를 동시에 구비한 장점은 있으나 항균효과가 지속적이지 못하고 광범위한 항균력을 가지지 못한다는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광범위한 항균효과를 가짐과 동시에 항균효과가 지속적이며, 내부에 함유되는 기능성물질이 지속적으로 방출되도록 한 기능성 마이크로캡슐을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 나노입자가 고착된 기능성 마이크로캡슐의 제조방법은, 향, 감온색소, 감광색소, 축열물질, 의료용 약제 중 선택된 1종의 기능성 물질을 계면활성제가 첨가된 물에 혼합하고 교반하여 유화시킨 다음, 멜라민 초기 축합물, 젤라틴, 우레탄, 에폭시 중 선택된 외벽형성 물질을 가하고 교반하여 기능성 물질(11)을 내부에 함유하는 캡슐외벽(13)이 형성된 마이크로캡슐(10)을 제조한 다음, 캡슐외벽(13)이 경화되기 전에 하기 화학식 1과 같은 구조를 가지는 스타이렌말레익 무수물의 수용성 고분자에 은 나노 입자가 분산된 용액을 가하고 교반하여 캡슐외벽(13)에 은 나노 입자가 고착되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

기능성 물질들은 소수성이므로 계면활성제가 첨가된 물과 혼합하여 교반하게 되면 친수성과 소수성이 혼재된 상태로 유화된다. 유화된 기능성 물질(11)에 소수성인 외벽형성 물질을 가하고 다시 교반하게 되면 외벽형성 물질은 캡슐외벽(13)을 형성하게 되며, 유화된 기능성 물질(11)은 캡슐외벽(13)의 내부에 위치하게 된다.

캡슐의 내부에 위치하는 기능성 물질(11)은 사용에 의하여 캡슐의 외벽이 부분적으로 파괴됨에 따라 서서히 방출되며, 캡슐 외벽형성물질의 강도를 조절에 의하여 기능성 물질(11)의 서방성이 조절된다. 즉, 캡슐외벽형성 물질의 강도가 높을 경우에는 캡슐의 외벽의 파괴가 서서히 일어나게 되므로 적은 량의 기능성 물질(11)이 지속적으로 방출되며, 강도가 낮을 경우에는 많은 양의 기능성 물질이 짧은 기간 내에 방출하게 된다.

외벽형성 물질이 캡슐외벽(13)을 형성한 후 경화되기 전에 은 나노입자 분산액을 가하고 교반하게 되면, 은 나노입자가 캡슐외벽(13)에 고착된다. 고착이 완료된 상태에서 캡슐외벽(13)이 경화되면 은 나노입자는 캡슐외벽(13)에 강하게 고착되어 지속적으로 항균성을 발휘하게 된다. 사용목적과 외벽형성 물질의 물성에 따라 가교제 또는 경화제의 투입이 필요한 경우도 있고, 불필요한 경우도 있다.

은 나노 입자의 분산액의 제조방법은 먼저 상기 화학식 1과 같은 구조를 가지는 스타이렌말레익 무수물의 수용성 고분자 3-6중량%를 물에 가하여 계면활성제를 제조한 다음, 이 계면활성제에 질산은 용액을 가하고 혼합한 후 하이드리진을 가하여 은이온을 환원시킨다. 은이온은 항균성을 가지지 못하기 때문에 금속 상태로의 환원이 필요한 것이다. 본 발명에서 환원공정에 사용되는 하이드라진은 환원성이 우수함과 동시에 물에서 쉽게 분해되는 특징을 가지고 있다.

본 발명에서 계면활성제의 제조에 사용되는 스타이렌말레익 무수물은 다른 계면활성 성분에 비하여 계면활성제에 분산된 은 나노입자의 엉김현상을 효과적으로 방지한다.

계면활성제에 가해지는 질산은 용액의 양은 0.1 M 용액을 기준으로 계면활성제 100중량부에 대하여 50-200중량부가 적절하다. 이 범위 미만의 경우에는 은 나노 입자의 함량이 부족하게 되는 문제점이 있으며, 이 범위를 초과할 경우에는 형성된 나노 입자의 안정성이 불안정하게 되는 문제점이 있다.

사용되는 질산은과 하이드리진의 적절한 비율은 질산은 1M에 대하여 하이드리진(1 수화물 기준) 0.25-3몰이다. 이 범위 미만의 경우에는 은 이온이 충분히 환원되지 못하며, 이 범위를 초과할 경우라도 더 이상 환원효과의 향상은 없다.

환원공정이 완료된 후 불안정한 물질인 하이드리진은 물에서 쉽게 분해되지만 인체에 유해한 물질이므로 잔존하는 미량의 하이드리진을 제거하는 것이 필요하다. 잔존하는 하이드리진은 소디움 하이퍼 클로라이드를 투입하게 되면 완전히 제거된다.

이와 같은 공정을 거쳐 얻어지는 은 나노 입자는 입경이 10-300㎚의 크기를 가진다(도 2참조).

본 발명의 실시예는 아래와 같다.

실시예 1)

* 은 나노 입자 분산액의 제조

상기 화학식 1과 같은 구조를 가지는 스타이렌말레익 무수물의 수용성 고분자를 물에 4중량% 가하여 계면활성제를 제조하였다. 제조된 계면활성제는 상온에서 4시간 방치한 후 마이크로 필터를 통과시켜 과립상 및 엉김 입자를 제거하였다.

1000㎖ 용기에 위에서 제조한 계면활성제를 100g과 증류수 150g을 투입한 후 상온에서 혼합기로 충분히 혼합한 다음, 0.1몰 질산은 용액을 100㎖ 가하였다. 이 혼합 용액을 서서히 혼합하면서 하이드리진 0.1몰 용액 200㎖을 서서히 적가한 다음 상온에서 24시간 방치한 후, 잔류하는 하이드리진을 제거하기 위하여 소디움 하이퍼 크로라이드 0.1몰 용액 200㎖를 투입하였다. 이후 상온에서 5시간 동안 혼합한 후 300메쉬 스테인레스 망에 여과하여 과립이 제거된 은 나노 입자가 분산된 액을 제조하였다.

실시예 2)

* 은 고착 마이크로 캡슐의 제조

라벤더향과 실시예 1에서 사용된 계면활성제가 첨가된 물을 1 : 2의 비율로 혼합하여 유화시킨 다음 여기에 외부 물질로 멜라민 초기 축합물을 가하여 교반하여 캡슐의 외벽이 형성되도록 하였다. 캡슐의 외벽이 경화되기 전 피막이 무른 상태에서 실시예 1에 의하여 제조된 은 나노 입자 분산액을 15중량% 가하고 교반하여 캡슐의 외부에 은 입자가 고착되도록 한 후, 경화제로 묽은 초산 용액을 적가하여 캡슐의 외벽을 경화시켜 은 함유 마이크로 캡슐을 제조하였다.

실시예 3)

* 항균성 시험

실시예 2에서 제조된 마이크로 캡슐이 물에 0.5중량% 함유된 용액 1000㎖에 시험포(면)을 50g 투입하여 10분간 교반한 후 건조시킨 다음 세탁 시험기에서 15회 세탁한 후 항균성을 시험한 결과는 아래의 표1과 같았다.

시험종균(보존번호)	Staphylococcuw aureus (ATCC 6538 p)	Klebsiella pneumoniae (ATCC 4352)
균농도	1.0×10⁵	1.0×10⁵
중식치(F)	4.1	3.5
Ma	3.8	3.9
Mb	7.9	7.4
Mc	2.6	2.8
정균활성치(S)	5.3	4.6
살균활성치(L)	1.2	1.1
균감소율(%)	99.9	99.9
비이온수용성 고분자	폴리옥시에틸렌소비탄모노에스테르 0.05%	폴리옥시에틸렌소비탄모노에스테르 0.05%

* 시험방법 : KS K 0693 : 2001

* 정균활성치(S) : Mb - Mc (무가공시료에 대한 가공시료의 생균수의 차)

* 살균활성치(L) : Ma - Mc (접종세균수에 대한 가공시료의 생균수의 차)

* 증식치(F) : Mb - Ma(1.5 이상)

* Ma : 무가공시료의 접종 직후 생균수의 상용대수치

* Mb : 무가공시료의 18시간 배양 후 생균수의 상용대수치

* Mc : 가공시료의 18시간 배양 후 생균수의 상용대수치

* 기준치 : 정균활성치 2.2 이상

비교예)

라벤더향과 항균제인 2,4,4'-트리클로로-2-하이드록시디페닐 에테르(DP)가 1 : 1로 혼합된 액체와, 실시예 1에서 사용된 계면활성제가 첨가된 물을 1 : 2의 비율로 혼합하여 유화시킨 다음 여기에 외부 물질로 멜라민 초기 축합물을 가하여 교반하여 캡슐의 외벽이 형성되도록 하여 마이크로 캡슐을 제조하였다.

이 마이크로캡슐을 실시예 3에서와 동일하게 시험포에 처리하고 건조시킨 다음 세탁 시험기에서 3회 세탁한 후 실시예 3과 같은 방법으로 항균성을 테스트한 결과, 정균활성치(S)가 2.7로 어느 정도의 항균효과를 발휘하였으나, 7회 세탁 후에는 정균활성치(S)가 1.8로 기준치인 2.2 이하로 감소하였다.

본 발명에 의하여 얻어진 마이크로캡슐은 캡슐 내부의 기능성물질이 외벽의 파괴에 의하여 서서히 방출됨으로써 기능을 발휘하게 됨과 동시에, 캡슐외벽에 고착된 은 나노입자로 인하여 높은 항균활성과 광범위하고 지속적인 항균효과를 아울러 발휘한다.

도 1은 본 발명의 은 나노 입자가 고착된 기능성 마이크로캡슐의 구조도이고,

도 2는 본 발명에서 사용되는 은 나노입자의 크기를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 마이크로 캡슐 11 : 기능성 물질

12 : 캡슐 외부 13 : 캡슐외벽

Claims

기능성 물질(11)과 계면활성제가 첨가된 물을 혼합하고 교반하여 유화시킨 다음, 멜라민 초기 축합물, 젤라틴, 우레탄, 에폭시 중 선택된 외벽형성 물질을 가하고 교반하여 기능성 물질(11)의 외부에 캡슐외벽(13)을 형성시켜 마이크로 캡슐(10)을 제조한 후, 상기 캡슐외벽(13)이 경화되기 전에 계면활성 성분으로 하기 화학식 1과 같은 구조를 가지는 스타이렌말레익 무수물의 수용성 고분자가 물에 3-6중량% 혼합된 용액에 은 나노 입자가 분산된 용액을 가하고 교반하여 캡슐외벽(13)에 은 나노 입자가 고착되도록 한 후 경화시키는 것을 특징으로 하는 은 나노 입자가 고착된 기능성 마이크로 캡슐의 제조방법.

(화학식 1)
제1항에 있어서, 은 나노 입자가 분산된 용액은 상기 화학식 1과 같은 구조를 가지는 스타이렌말레익 무수물을 3-6중량% 함유한 수용액에 질산은 용액과 하이드라진 용액을 가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 은 나노 입자가 함유된 기능성 마이크로 캡슐의 제조방법.
제2항에 있어서, 질산은 용액은 스타이렌말레익 무수물을 함유한 수용액 100중량부에 대하여 0.1 M 용액을 기준으로 50-200중량부 첨가되는 것을 특징으로 하는 은 나노 입자가 함유된 기능성 마이크로 캡슐의 제조방법.
제2항에 있어서, 하이드라진의 사용량은 질산은 1M에 대하여 1 수화물 기준으로 0.25-3몰인 것을 특징으로 하는 은 나노 입자가 함유된 기능성 마이크로 캡슐의 제조방법.
제2항에 있어서, 소디움 하이퍼 크로라이드 용액을 가하여 미반응의 하이드라진을 제거하는 공정이 추가되는 것을 특징으로 하는 은 나노 입자가 함유된 기능성 마이크로 캡슐의 제조방법.