KR100592365B1 - 나노 은 콜로이드 용액으로 처리된 항균섬유 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직물 또는 편성물 등과 같은 섬유 제품에 항균성을 부여하기 위하여, 우수한 항균기능을 갖는 무기금속물질인 나노 사이즈의 은(silver) 콜로이드 용액을 처리하여 항균제품을 얻을 수 있도록 한 것이다.

나노사이즈, 은, 콜로이드, 항균가공, 직물, 편성물

Description

나노 은 콜로이드 용액으로 처리된 항균섬유 및 그 제조방법{Antibacterial textile by treated with nano-silver colloidal solution and their manufacturing methods}

제1도는 본 발명에 따른 직물의 염색공정 후 항균가공처리를 보인 공정도 제2도는 본 발명에 따른 직물의 항균가공 후 염색공정을 보인 공정도

제3a, 3b도는 항균가공처리 하기 전 직물의 균주가 배양된 상태를 보인 그림 제4a, 4b도는 항균가공처리 한 후 직물의 균주가 배양된 상태를 보인 그림

본 발명은 천연섬유나 합성섬유 등으로 만들어진 직물에 나노(nano) 스케일

의 은 콜로이드 용액으로 처리하여 항균성이 우수한 직물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

여기서 '직물'이란 제직 뿐만 아니라, 손이나 기계로 편직된 것도 포함하는 것으로 해석된다.

최근 수십 년간 환경오염이 심해지면서 쾌적성을 위해 섬유제품에 항균성을 부여하려는 노력이 진행되어 왔다.

항균가공의 초창기에 항균제는 크게 방향족 할로겐 화합물, 유기실리콘 제4급 암모늄염 및 기타 화합물로 나누어서 사용하였으나, 항균가공의 분야가 확대됨에 따라서 최근에는 다양한 항균방취제가 개발되고 있다. 그 중에서 가장 일반적으로 사용되고 있는 것은 금속 또는 금속을 함유하고있는 무기물 입자, 제4급 암모늄염 및 유기실리콘 제4급 암모늄염이다. 최근에는 키틴 및 키토산도 적극적으로 사용되고 있다.

이와 같은 금속이온이나 제4급 암모늄염에 따른 항균 및 살균작용은 섬유표면에 형성된 항균작용기에 미생물이 직접 접촉되어 이루어지는 것으로, 세포벽이 대전되어 있는 미생물이 금속이온이나 제4급 암모늄의 양이온과 전기적으로 결합되어, 세포기능인 전자전달계가 저하되고 이로 인해 세포막이나 세포벽이 파괴, 제거되어 미생물이 사멸하고, 증식이 억제되는 것이다.

그러나, 일부의 방향족 할로겐 화합물은 안전성에 문제가 있어 현재는 사용하지 않고 있고, 과거 금속이온이나 금속을 이용한 항균가공법은 그 항균약제의 경제성이나 섬유에 처리시 가공상의 어려운 점이 있었다.

본 발명의 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 천연 또는 합성섬유 등으로 만들어진 모든 직물 또는 편성물 등에 항균력이 우수한 1-300nm 크기의 나노 은 콜로이드 용액으로 처리하여 종래의 섬유제품 보다 우수한 항균성을 갖는 직물이나 편성물 등을 제공하기 위한 것이다.

본 발명자는 직물에 항균력을 갖는 나노 은 콜로이드 용액으로 처리를 한 후 항균효과가 뛰어난 직물을 얻을 수 있음을 확인하였다.

약 5000~50000ppm정도의 나노 은 콜로이드 용액을 픽업률과 필요에 따라 5~5000ppm정도로 증류수로 희석하여 사용하였다. 이 때 사용되는 은 콜로이드는 그 평균입자의 크기가 약 1~300nm인 순도 90% 이상인 나노 은 콜로이드 입자이다.

일반적으로 항균가공은 섬유제품에 물리화학적 성질을 변화시키지 않고 미생물에 대한 성질을 개량하여 섬유상의 세균이나 곰팡이 등의 서식이나 번식을 억제시킴으로써 인체보호와 위생적인 생활환경을 도모하기 위한 가공을 일컫는다.

본 발명에서는 항균효과를 부여하는 방법으로 무기금속물인 나노 은 콜로이드 용액을 사용하고 있다.

은은 예로부터 은식기 등을 통하여 독이나 세균에 대한 항성이 있는 것으로 인식되어 있으며, 단세포 동물 (박테리아, 바이러스, 진균류 등)이 산소 및 소화 대사 작용을 하는 특수한 효소에 작용하여 무력화시키므로써 균들을 질식 또는 아사하게 하는 촉매작용을 하는 것으로 알려져 있다.

은이온은 전기적 충격에 의해 대부분의 병균 세포의 원형질이나 세포분열이 일어나는 생식기관을 파괴하는 것으로 알려져 있다. 따라서 세균, 곰팡이, 효모 등의 증식을 억제하며, 이외에도 은가공 의류제품의 경우 원적외선의 방사와 전방열성이 우수하여 단열, 보온 소재로서 여름에는 청량감을, 겨울에는 보온 효과까지 나타낸다고 연구 보고된 바 있다.

또한 은입자는 극도로 미세하여 체내로부터 쉽게 배출되고 축적되지 않으므로 인체에 대한 안정성도 우수한 것으로 밝혀 진 바 있다. 그러므로 단정적으로 은은 무독성이며 부작용이 없는 최고의 천연항생제라고 할 수 있다.

위와 같은 특징을 지닌 나노 은 콜로이드 용액은 [도 1]이나 [도 2]에 도시된 바와 같이 처리하여 사용하여 줌으로써 항균가공 처리된 제품을 얻을 수 있도록 하였다.

실시되는 본 발명에 따른 항균가공처리법은 처리하고자 하는 생지 직물을 준비한 후, 항균가공제인 나노 은 콜로이드 용액을 직물 또는 편성물 등에 처리하여 항균가공제가 적정 두께로 도포되어지도록 하고 그 후에 예비건조 거쳐 큐어링(Curing) 을 실시하며, 필요에 따라 수세 및 건조를 하는 공정을 거치도록 함으로써 항균처리된 제품을 얻을 수 있도록 하였다.

상기 항균가공제가 처리된 제품은 40~120℃에서 30초~15분간 예비건조를 실시토록하되, 급속한 고온건조에 의하여 천의 표면 또는 특정부분에 수지이동(Migration)을 일으키지 않도록 비교적 저온에서 균일하게 가공직물의 함수율 20~25% 정도까지 건조할 목적으로 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 예비건조한 후 100~170℃의 온도에서 1~10분간 큐어링(Curing)을 실시하는데, 이때 건조기의 폭방향으로 온도차가 크지 않도록 유지시켜 주는 것이 바람직하다.

큐어링이 끝난 제품은 필요조건에 따라 약알칼리액에서 소우핑(Soaping) 한 후 수세하고 건조한다. 이 때는 소우핑을 하여 줌으로써 미반응의 성분을 제거하고, 알칼리액은 2~5 g/l을 사용하도록 하는 것이 바람직하다. 소우핑이 끝난 후 20~50℃정도의 온수를 사용하여 30초~5분간 수세를 실시하여 미반응물질과 알칼리액을 제거하여 주고, 수세가 완료된 후 80~150℃에서 1~15분간 건조를 실시하여 줌으로써 항균처리된 제품을 얻을 수 있다.

본 발명의 실험 공정 중에서 염색이 필요한 직물은 나노 은 콜로이드 용액을 처리하기 전 공정에서 염색을 하거나, 처리 후에 염색을 하여 준다. 이때의 염색법은 직물의 구성과 특성에 따라 달라지게 되며, 일반적인 염색법을 따른다.

이하 본 발명의 상기 및 기타목적과 특징은 다음의 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 다음의 실시예에 의해 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다.

다음은 본 발명에 따른 항균가공제를 이용한 가공처리방법을 보인 실시예이다.

[실시예 1(염색 후 항균가공제 처리)]

[제1공정 : 생지준비공정]

생지직물 및 편성물 등을 통상의 공정(방법)에 따라 정련표백을 실시하였다.

[제2공정 : 염색공정]

원하는 색상으로 적절한 염료를 선택하여 일반적인 염색법으로 염색을 하였다.

[제3공정 : 나노 은 콜로이드 용액 조제]

나노 은 콜로이드 용액을 원하는 픽업률을 얻을 수 있도록 증류수를 이용하여 50ppm으로 희석하였다.

[제4공정 : 가공처리공정]

준비된 나노 은 콜로이드 용액을 직물에 처리하였다.

[제5공정 : 예비건조 및 큐어링공정]

항균가공제를 처리한 후 50℃에서 5분간 예비건조를 실시하고 120℃에서 5분간 큐어링을 실시하였다.

[제6공정 : 수세공정]

큐어링을 실시한 제품을 2 g/l 의 비누용액으로 씻어내고 45℃의 물을 사용하여 3분간 수세를 실시하여 비누성분과 미반응성분을 완전히 제거시켰다.

[제7공정 : 건조공정]

수세가 끝난 제품을 110℃에서 5분간 건조하였다.

건조공정이 완료된 후 항균가공처리된 제품을 얻었다.

[실시예 2(항균가공제 처리 후 염색)]

[제1공정 : 생지준비공정]

생지직물 및 편성물 등을 통상의 공정(방법)에 따라 정련표백을 실시하였다.

[제2공정 : 나노 은 콜로이드 용액 조제]

나노 은 콜로이드 용액을 원하는 픽업률을 얻을 수 있도록 증류수를 이용하여 50ppm으로 희석하였다.

[제3공정 : 가공처리공정]

준비된 나노 은 콜로이드 용액을 직물에 처리하였다.

[제4공정 : 예비건조 및 큐어링공정]

항균가공제를 처리한 후 50℃에서 5분간 예비건조를 실시 후 120℃에서 5분간 큐어링을 실시하였다.

[제5공정 : 염색공정]

원하는 색상으로 적절한 염료를 선택하여 일반적인 염색법으로 염색을 하였다.

[제6공정 : 수세공정]

염색한 제품을 2 g/l 의 비누용액으로 씻어내고 45℃의 물을 사용하여 3분간 수세를 실시하여 비누성분과 미반응성분을 완전히 제거시켰다.

[제7공정 : 건조공정]

수세가 끝난 제품을 110℃에서 5분간 건조하였다.

건조공정이 완료된 후 항균가공처리된 제품을 얻었다.

본명에 따른 상기 제2실시예에서 제1실시예에서와 마찬가지로 염색공정이 필요치 않은 경우 제5공정이 생략될 수 있으며, 가공처리될 직물의 종류와 특성에 따라 제4공정을 실시 한 후 제5공정과 제6공정을 생략할 수 있는 것이다.

실험 예 1

항균가공처리된 섬유의 항균도 조사

항균도 조사는 KS K 0905-1996법에 따라 실시하였으며, 양성지정 세균인 스테필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus : ATCC 6538)와 음성지정 세균인 클레브지엘라 뉴모니애(Klebsiella pneumoniae : ATCC 4352)를 공시균으로 사용하였다.

표 1 : 항균가공처리된 섬유의 항균도 (균감소율 %)

[도 3a, 3b]은 항균가공처리되지 않은 섬유의 스테필로코쿠스 아우레우스[도 3a]과 클레브지엘라 뉴모니애[도 3b]의 균분포 상태를 확대 사진으로서 균이 거의 감소되지 않음을 보이고 있다.

[도 4a, 4b]는 나노 은 콜로이드에 의해 항균가공처리된 섬유의 균분포상태를 확대한 사진으로 균이 거의 다 제거되었음을 보여주고 있으며, 각각의 그림은 스테필로코쿠스 아우레우스[도 4a]와 클레브지엘라 뉴모니애[도 4b]에 대한 사진이다.

나노 은 콜로이드 용액으로 처리한 직물이나 편성물은 우수한 항균성을 갖는다.

Claims (4)

1. 섬유 제품을 은 나노 입자로 항균 처리하는 방법에 있어서,

   나노 은 콜로이드 용액을 5 내지 5000 ppm으로 희석하는 단계;

   섬유 제품에 희석된 나노 은 콜로이드 용액을 도포하는 단계;

   도포된 섬유 제품이 20 내지 25 %의 함수율을 가지도록 40 내지 120 ℃에서 예비 건조하는 단계;

   예비 건조된 섬유 제품을 100 내지 170 ℃의 온도에서 큐어링을 하는 단계;

   알칼리 액으로 소우핑(soaping) 및 수세를 하는 단계; 및

   80 내지 150 ℃에서 건조하는 단계를 포함하는 항균 처리 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 은 나노 입자의 직경은 1 내지 300 ㎚가 되는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
3. 청구항 1에 있어서, 희석 단계 전 또는 큐어링을 하는 단계 후에 섬유 제품을 염색하는 단계를 더 포함하는 처리 방법.
4. 삭제

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