KR100522896B1

KR100522896B1 - 키토산을 이용한 흡수성이 우수한 항균방취성 부직포의제조방법

Info

Publication number: KR100522896B1
Application number: KR1019980040251A
Authority: KR
Inventors: 이제환; 김일경; 이은호; 권대진
Original assignee: 주식회사 새 한
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2006-03-20
Also published as: KR20000021244A

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌 장섬유 스펀본드 부직포, 폴리프로필렌 멜트블로운 장섬유 부직포 및 단섬유 서멀본딩 부직포등에 키토산을 주된 성분으로 하는 항균 가공조액을 후가공 처리에 의한 스프레이 패딩 또는 키스 롤(KISS-ROLL)에 의해 도포후 결합시킴으로서 우수한 항균, 방취성, 보습성과 소취성을 부여하는 항균 방취성 부직포에 관한 것으로, 분자량이 10,000~50,000인 키토산 14~15중량%, 구조식(1)로 표시되는 제4급 암모늄염 2.0~3.0중량%, 구조식(2)로 표시되는 폴리필렌 옥사이드와 에틸렌 옥사이드와의 공중합체 0.5~1.5중량% 및 정제된 물 82.5~83.5중량%를 혼합한 항균 가공조액을 부직포 상에 스프레이 패딩 또는 키스 롤 방식에 의해 균일 패딩하거나, 함침시킴을 특징으로 하는 천연 키토산을 이용한 흡수성이 우수한 항균방취성 부직포의 제조방법으로서 처리방법이 간단하고 가공비가 저렴하며 특히 아기용 기저귀, 생리대 같은 1회용 생활용품에 사용시 인체에 무해하고 흡수기능과 보습기능이 우수하고 항균, 방취성이 탁월하여 요구되는 제반물성을 만족시킬수 있다.

Description

키토산을 이용한 흡수성이 우수한 항균방취성 부직포의 제조방법

본 발명은 항균방취성과 흡수성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 스펀본드 부직포 및 멜트 블로운 부직포와 단섬유 서멀본딩 부직포에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천연 키토산을 주된 구성성분으로 하는 항균가공조액을 부직포에 함침시키거나, 부직포의 표면부에 스프레이 패딩 또는 키스 롤(KISS-ROLL) 방식에 의하여 패딩 처리하여 항균, 방취효과를 부여함과 동시에 흡수성을 개선시킨 부직포의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 인체에서 분비되는 땀, 지방질, 노폐물, 분뇨등을 영양원으로 하여 번식하는 황색포도상 구균이나 요소분해균은 피부의 민감한 부위에 피부 질환을 유발하는 등 인체와 자연환경에 유해할 뿐 아니라 오염물 분해작용에 관여하여 암모니아 가스를 발생시켜 악취를 내게되어 항균성 섬유의 사용이 절실히 필요하게 되었다. 특히 아기용 기저귀나 생리대와 같은 1회용 용품에 항균방취성 부직포의 사용이 크게 각광을 받게 되었다.

종래에 각종 항균 및 방취성 화합물을 이용한 항균성 섬유의 제조방법이 공지되고 있으나 크게 나누면, 이들 항균 화합물을 섬유의 표면에 물리적으로 부착시키는 방법과 폴리머중에 혼합시켜 방사하는 방법등으로 구분할 수 있다.

그러나 항균화합물과 섬유와의 결합이 불완전하기 때문에 세탁, 가열 또는 자외선 조사 등에 의하여 항균 화합물은 탈리되거나 변질하게 되어 오히려 인체나 자연환경에 유해한 물질을 발생시키는 경우가 많았다.

예를 들면 방향족 할로겐 계통의 트리클로산을 사용한 제품은 고온가열 또는 장시간의 자외선 조사에 의해 다이옥신과 같은 독성물질을 발생하여 유해하며, 항균성 제올라이트나 이산화규소등의 무기항균제는 변색되거나 인체에 유해한 금속을 발생하므로 안전성에 문제가 있고, 옥타데실디메틸(3-트리메톡실포로필) 암모니움 클로라이드, 벤조알코니움 클로라이드, 세틸 디메틸 벤질암모니움 클로라이드 등의 제4급 암모늄염계, 구아니딘계, 페놀계 등의 유기 항균제는 피부표면의 미생물과의 평형이 무너져 무해한 균이 병원균으로 작용하거나, 병원균의 침투기회를 제공할 수 있고, 인체의 민감한 부위에 피부질환을 유발하는 등의 폐단이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 결점을 해소하기 위하여 예의 연구한 결과, 인체에 무해하고 환경 친화적인 천연 키토산의 항균작용에 착안하여 이를 경시적 변성이 일어나지 않도록 견고히 부직포 섬유에 패딩 또는 함침시킴으로서 독성이 전혀 없는 항균, 방취성 부직포를 얻는 동시에 프로필렌 옥사이드와 에틸렌 옥사이드와의 공중합 물질을 흡수제로 병용하여 흡수효과와 보습효과를 상승시켜 사용시 인체에 전혀 부작용이 일어나지 않고 안정된 부직포 섬유를 제조하는데 성공하였다.

키토산은 분자량 조절 및 분포, 탈아세틸화도에 따라 항균력이 다르고 홍게 등의 갑각류의 껍질에 함유된 키틴을 농알카리용액과 함께 가열하면서 탈아세틸화하여 얻으며, 천연 고분자 다당체로서 무색, 무취의 비결정질의 분말로 젖산, 구연산, 초산등의 유기산에 용해된다.

본 발명은 천연 키토산의 분자량을 조절하여 우수한 항균, 방취성을 발휘할 수 있도록 폴리프로필렌 장섬유 부직포 또는 단섬유 서멀본딩 부직포에 후처리 가공에 의하여 흡착시켜 우수한 항균 방취성과 적당한 보습성을 유지하도록 하고 쾌적한 착용감과 소취성, 흡수성 등의 복합적 기능을 부여하도록 한다.

본발명은 홍게 등의 갑각류를 원료로 하여 희석시킨 염산수용액에서 탈칼슘화 처리를 한 다음 가성소다 수용액으로 다시 탈 단백질화 처리하여 홍게 껍질에 함유된 붉은 색소를 제거하고 백색의 키틴을 정제한 후, 이 키틴을 40~50% 가성소다 수용액중에서 가열하면서 탈 아세틸화 처리하여 건조시킨후 분쇄하여 얻은 천연 키토산을 항균 물질로 사용한다.

본 발명은 최종제품인 아기용 기저귀 또는 생리대 제조에 적합한 섬도와 두께를 갖는 폴리프로필렌 장섬유 스펀본드 부직포 및 멜트블로운부직포의 웹을 여러겹 적층하고 엠보싱에 의해 서로 결합시킨 것을 천연 키토산 14~15중량%, 하기 구조식(1)의 제4급 암모늄계의 키토산 반응촉매 2.0~3.0중량%, 하기 구조식(2)으로 표시되는 프로필렌 옥사이드와 에틸렌 옥사이드 공중합체인 흡수제 0.5∼1.5중량%, 정제된 물 82.5~83.5중량%를 첨가하여 혼합한 항균가공조액으로 스프레이 패딩 또는 키스 롤(KISS-ROLL) 방식에 의거 부직포상에 균일 패딩처리한 후 건조시킴을 특징으로 하는 후가공 처리법이다.

일반적으로 키토산은 통상의 조건에서는 항균작용이 약하나 적절한 분자량을 가진 키토산 올리고머를 만들면 강한 항균작용을 발휘하게 된다.

키토산의 구성 단위인 글르코사민중의 아미노기가 유기산과 염을 형성함으로써 암모늄을 형성하고 -NH₃ ⁺기가 노출하게 되며 이 -NH₃ ⁺기는 균에 대하여 세포벽을 물리적으로 파괴하여 비용출형의 항균작용을 하게 되며 -NH₃ ⁺기가 균에접하는 기회가 많아질수록 항균성은 증대되는 것이므로 본 발명에서는 분자량이 10,000～50,000인 키토산 분말을 적용한다. 분자량이 10,000 이하의 키토산은 항균작용이 약하여 식품용에 주로 사용되며, 분자량이 50,000 이상의 키토산은 사료나 비료용으로 사용된다. 키토산의 내구성 및 항균성 향상을 위하여 키토산 반응촉매로서 상기 구조식(1)로 표시되는 4급 암모늄염을 사용한다.

이 키토산 반응촉매는 키토산과 반응하여 착화합물을 만들게 된다. 또한 본 발명은 부직포의 흡수성을 개선하기 위하여 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 공중합물인 상기 구조식(2)의 흡수제를 0.5～1.5중량% 첨가한다. 상기 구조식(2)의 흡수제는 친수기와 소수기가 균일하게 분포되어 소수기는 소수성인 프로필렌과 작용하고, 친수기는 키토산과 반응하여 부직포의 흡수능력을 상승시키는 상승효과를 거둘수 있다.

키토산은 분자구조상 셀룰로스와 비슷하고, -OH와 같은 친수기를 다량 보유하고 있으며, -COOH와 같은 작용기는 분뇨의 요소분해균에 의하여 발생하는 암모니아(-NH₃)등 협기성 악취와 반응하여 -COONH₄로 되어 소취기능을 가지게 된다.

이상은 폴리프로필렌 장섬유 부직포에 대한 후가공 방식이나, 본 발명은 단섬유 서멀본딩 부직포에 대하여도 흡수성이 우수한 항균 방취성을 부여할 수 있다.

단섬유 서멀본딩 부직포의 경우에는 천연 키토산 30∼50g/l, 에폭시 실리콘계 유연제 10∼20g/l, 상기 구조식(1)으로 표시되는 제4급 암모늄계 키토산 반응촉매 3~5g/l, 상기 구조식(2)로 표시되는 프로필렌 옥사이드와 에틸렌 옥사이드와의 공중합체 5~10g/l를 정제된 물과 혼합시킨 수용액을 충분히 교반한 항균조액에 단섬유 서멀본딩웹을 여러겹 적층하고 니들펀칭이나 서멀본딩에 의해 서로 결합시킨 단섬유 부직포를 함침시킨후 망글에 의해 스퀴즈 하고 건조시킴을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 나타낸 제반 물성은 다음과 같다.

(1) 항균성

KS K 0693의 균 감소율 측정법을 사용하고 공시균주는 황색포도상 구균을 사용하였다.

(2) 소취율

JIS K 0803의 가스 검지관법으로 측정하였고, 시료의 크기는 100㎠, 시험가스는 암모니아 가스로 초기 농도 500ppm과 60분 경과후 잔존 농도와의 차이를 %로 나타내었다.

(3) 흡수속도

KS K 0815,5. 27. 1, A법과 (주)새한의 자체 기저귀용 흡수속도 측정법

(EDANA 150.3-96:NONWOVEN COVERSTOCK LIQUID STRIKE-THROUGH TIME)을 이용하였다.

(4) 대전방지성

KS K 0555 B의 마찰대전법으로 측정하였다.

이하 본 발명은 실시예에 따라 구체적으로 설명한다.

실시예 1

용융지수 30~35인 아이소택틱 폴리프로필렌(ISOTACTIC PROPYLENE) 100중량부에 대해 스테아린산 모노글리세라이드 2 중량부를 혼합하고, 용융방사하여 섬도 2데니어인 필라멘트를 적층한 후 중량 17.0g/㎡, 두께가 0.17㎜인 스펀본드/멜트블로운/스펀본드 타입(이하 S/M/S로 칭함)의 웹을 형성시킨 다음 엠보온도 160℃ 로 웹결합 시키고, 천연 키토산 14중량%, 4급 암모늄계 키토산 반응성 촉매 2.5중량%, 흡수제인 프로필렌 옥사이드와 에틸렌 옥사이드 공중합체 1.0중량%, 정제된 물 82.5중량%의 혼합 수용액을 충분히 교반 믹싱한 조액을 키스 롤(KISS ROLL) 패딩 처리한후 IR 건조기로 충분히 건조 시킨다.

이때 토출량은 건조 능력에 따라 조절 하도록하고, 생산 라인은 250~300m/min으로 충분한 건조가 가능한 범위에서 조정하도록 한다.

키토산 미처리 / 처리 제품의 원단 물성비교는 표 1과 같고, 항균성 및 흡수성, 소취성, 대전방지성에 대해 비교 평가한 물성은 표 2와 같다.

실시예 2

용융지수30~35 인 아이소택틱 폴리프로필렌 100중량부에 대해서 스테아린산 모노글리세라이드 2중량부를 혼합하고, 용융방사하여 섬도 2.5데니어인 필라멘트를 적층한 후 중량 19.5g/㎡, 두께가 0.18㎜인 스펀본드/스펀본드 타입의 웹을 형성시킨 다음 엠보온도 160℃로 웹결합 시키고, 천연 키토산 14.5중량%, 4급 암모늄계 키토산 반응성 촉매 2.0중량%, 흡수제인 프로필렌 옥사이드와 에틸렌 옥사이드 공중합체 1.5중량%, 정제된 물 82.5중량%의 혼합 수용액을 충분히 교반 믹싱한 조액을 키스 롤 패딩 처리한후 IR 건조기로 충분히 건조 시킨다.

이때 토출량은 건조 능력에 따라 조절 하도록하고, 생산 라인은 250~300m/min로 충분한 건조가 가능한 범위에서 조정하도록 한다.

실시예 3

용융지수 30~35인 아이소택틱 폴리프로필렌 100중량부에 대해서 스테아린산 모노 글리세라이드 2 중량부를 혼합하고, 용융방사하여 섬도 2.5데니어인 필라멘트를 적층한 후 중량 23g/㎡, 두께가 0.18㎜인 스펀본드 타입의 웹을 형성시킨 다음 엠보온도 160℃로 웹결합 시키고, 천연 키토산 14.5중량% 4급 암모늄계 키토산 반응성 촉매 2.5중량%, 흡수제인 프로필렌 옥사이드와 에틸렌 옥사이드 공중합체 0.5중량%, 정제된 물 82.5중량%의 혼합 수용액을 충분히 교반 믹싱한 조액을 20~30g/㎡이 도포되도록 스프레이 한후 실린더 드럼 건조기로 충분히 열처리하여 건조한다.

생산 라인은 250~300m/min으로 충분한 건조가 가능한 범위에서 조정하도록 한다. 키토산 미처리/처리 제품의 원단 물성비교는 표 1과 같고, 항균성 및 흡수성, 소취성, 대전방지성에 대해 비교 평가한 물성은 표 2와 같다.

실시예 4

폴리에스테르 및 레이온 등의 단섬유를 건식이나 습식으로 웹 형성 시키고, 서멀본딩이나 스펀레이스 공법으로 웹 결합 하는 부직포 제품에 대해서도 실시예 1 ~실시예 3에서 시도한 키스 롤법 및 스프레이법 뿐만 아니라, 함침 패딩법도 유효하다.

레이온 함량 50%~100%와 폴리에스테르 함량 50% 이하로 구성된 단섬유 스펀레이스 부직포의 경우에도 천연 키토산 50G/L, 4급 암모늄계 키토산 반응성 촉매 5 G/L, 에폭시 실리콘 유연제 20G/L, 흡수제인 프로필렌 옥사이드와 에틸렌 옥사이드 공중합체 10G/L 및 정제된 물로 된 혼합수용액을 충분히 교반 믹싱한 조액을 함침, 패딩한 후 망글로 충분히 스퀴즈(SQUEEZE) 하여 픽업율 50%을 유지한다. 이후 130℃에서 1분 30초간 건조한다.

키토산 미처리/처리 제품의 원단 물성비교는 표 1과 같고, 항균성 및 흡수성, 소취성, 대전방지성에 대해 비교 평가한 물성은 표 2와 같다.

표 1 키토산 미처리/처리 제품의 원단 물성 비교

표 2 키토산 처리/미처리 제품의 항균성 및 흡수속도 평가 비교

인체에 무해하고 환경 친화적인 천연 키토산을 이용하여 후가공 방법인 스프레이법, 함침 패딩법, 키스 롤(KISS-ROLL) 등을 이용하여 장섬유 폴리프로필렌 스펀본드 및 멜트블로운 일회용 부직포와 단섬유 부직포에 대해 건강/위생면에서 강조되는 항균방취성, 흡수속도 향상, 보습에 의한 착용의 쾌적화 , 소취 기능등 복합기능성을 부여하므로 이 부직포는 아기용 기저귀, 생리대등에 폭 넓게 이용되어 질 수 있다.

Claims

천연키토산 14∼15중량%, 키토산 반응 촉매 2.0∼3.0중량%, 흡수제 0.5∼1.5중량% 와 정제된 물 82.5~83.5중량%를 혼합한 항균 가공조액을 폴리프로필렌 스펀본드 부직포, 멜트블로운 부직포 또는 단섬유 서멀본딩 부직포상에 스프레이 패딩 또는 키스 롤 방식에 의해 균일하게 패딩하여 결합시킴을 특징으로 하는 항균방취성 부직포의 제조방법
제1항에 있어서, 천연 키토산의 분자량이 10,000∼50,000인 것을 특징으로 하는 항균방취성 부직포의 제조방법
제1항에 있어서, 키토산 반응촉매가 하기 구조식(1)로 표시되는 제4급 암모늄염임을 특징으로 하는 항균방취성 부직포의 제조방법
제1항에 있어서, 흡수제가 하기 구조식(2)로 표시되는 프로필렌 옥사이드와 에틸렌 옥사이드와의 공중합체임을 특징으로 하는 항균방취성 부직포의 제조방법
분자량 10,000~50,000인 천연 키토산 30~50g/l,에폭시 실리콘계 유연제 10~20g/l 상기 구조식(1)으로 표시되는 제4급 암모늄계의 키토산 반응촉매 3~5g/l, 상기 구조식(2)로 표시되는 프로필렌 옥사이드와 에틸렌 옥사이드와의 공중합체 5~10g/l 및 정제된 물로 된 혼합수용액을 충분히 교반한 항균 조액에 단섬유 서멀본딩 부직포를 패딩 함침시킨후 망글로서 충분히 스퀴즈 하여 결합시킴을 특징으로 하는 항균방취성 부직포의 제조방법