KR100992889B1 - Antibiotic composite substrate and a method of preparing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 항균성 복합기질 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 (a) 물 100중량부에 대하여 0.01 내지 5.00중량부의 화학식 3의 유기실리콘계 제4급 암모늄 화합물을 물에 용해하는 유기실리콘계 제4급 암모늄 화합물 수용액 제조단계;(b) 상기 제조된 수용액에 상기 물 100중량부에 대하여 0.01 내지 0.1중량부의 알지네이트 화합물을 첨가하여 20 내지 100℃에서 반응하는 유기실리콘계 제4급 암모늄화 알지네이트 복합체 제조단계; (c) 상기 제조된 복합체 100중량부에 대하여 1 내지 5.5중량부의 이온화합물을 첨가하여 1 내지 200nm 크기의 항균성 바이오나노입자를 제조하는 단계; 및 (d) 상기 제조된 항균성 바이오나노입자를 포함하는 용액에 기질을 침지하여 기질에 나노입자를 담지시키는 단계;를 포함하여 생분해성이 뛰어난 천연고분자를 화학적으로 개질하여 나노노입자화하여 제품에 처리함으로써 탁월한 항균, 방취효과 뿐만 아니라 항균지속성이 우수하게 발휘되며, 환경친화적인 항균성 복합기질 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an antimicrobial composite substrate and a method for preparing the same, and specifically, (a) an organosilicon-based fourth compound in which 0.01 to 5.00 parts by weight of an organosilicon quaternary ammonium compound of formula 3 is dissolved in water based on 100 parts by weight of water. (B) preparing an organosilicon-based quaternary ammonium alginate complex reacting at 20 to 100 ° C. by adding 0.01 to 0.1 parts by weight of an alginate compound with respect to 100 parts by weight of water to the prepared aqueous solution; ; (c) adding 1 to 5.5 parts by weight of an ionic compound based on 100 parts by weight of the prepared composite to prepare antimicrobial bionanoparticles having a size of 1 to 200 nm; And (d) immersing the substrate in a solution containing the prepared antimicrobial bionanoparticles to support the nanoparticles on the substrate. By treatment, excellent antibacterial and deodorizing effect as well as excellent antimicrobial persistence, and relates to an environmentally friendly antimicrobial composite substrate and a method for producing the same.

[화학식 3](3)

Si(OR1)a(CH2-R2-N+R3R4R5X-)b Si (OR 1) a (CH 2 -R 2 -N + R 3 R 4 R 5 X -) b

상기 식에서, a+b=4, a는 2이상의 정수이고, b는 1이상의 정수이며, R1은 C1-C3의 알킬기이고, R2는 C1-C25의 선형 또는 분지형의 알킬기, R2,R4, 및 R5는 각각 독립적으로 C1-C12의 지방족 또는 방향족 탄화수소이며, X는 Br 또는 Cl이다.Wherein a + b = 4, a is an integer of 2 or more, b is an integer of 1 or more, R 1 is an alkyl group of C 1 -C 3 , R 2 is a C1-C25 linear or branched alkyl group, R 2 , R 4 , and R 5 are each independently C 1 -C 12 aliphatic or aromatic hydrocarbons, and X is Br or Cl.

항균성, 바이오, 나노입자, 알지네이트, 4급암모늄, 복합기질, 섬유 Antimicrobial, Bio, Nanoparticle, Alginate, Quaternary Ammonium, Composite Substrate, Fiber

Description

항균성 복합기질 및 이의 제조방법{Antibiotic composite substrate and a method of preparing the same}Antimicrobial composite substrate and method for preparing the same {Antibiotic composite substrate and a method of preparing the same}

본 발명은 항균성 복합기질 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 생분해성이 뛰어난 천연고분자를 화학적으로 개질하여 나노노입자화하여 제품에 처리함으로써 탁월한 항균, 방취효과 뿐만 아니라 항균지속성이 우수하게 발휘되며, 환경친화적인 항균성 복합기질 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an antimicrobial composite substrate and a method for manufacturing the same. Specifically, the biodegradable natural polymer is chemically modified to be nano-noparticleized and treated to a product, thereby exhibiting excellent antibacterial and deodorizing effect as well as excellent antimicrobial persistence. It relates to an environmentally friendly antimicrobial composite substrate and a preparation method thereof.

과학기술의 발달과 더불어 생활수준의 향상으로 건강한 삶을 통해 행복을 추구하려는 요구는 나날이 높아지고 있다. 최근 빈번한 황사의 발생, 위해성 환경문제 발생에 따른 각종 병원균에 의한 발병의 증가 및 웰빙(well-being)에 대한 관심의 증가로 위생적인 환경의 조성이 매우 중요하게 인식되고 있다. 이러한 관점에서 인체를 직접 둘러싸고 있는 의복으로 인체를 보호할 수 있는 위생적인 환경을 만들 수 있도록 섬유 제품에 대한 항균/방취성을 부여하기 위한 연구와 개발이 증가하고 있는 실정이다.With the development of science and technology, the demand for happiness through healthy living is increasing day by day. In recent years, the creation of a hygienic environment is very important due to the increase in the onset of various pathogens due to the occurrence of frequent yellow dust, the occurrence of risky environmental problems and the increase of interest in well-being. From this point of view, research and development for increasing the antimicrobial / deodorization of textile products to increase the hygiene environment to protect the human body with clothing directly surrounding the human body is increasing.

20세기 후반 들어 합성화학이 눈에 띠게 발전함에 따라 물리적/화학적 특성이 우수한 섬유들이 개발되었지만, 미생물에 의한 섬유의 변질 (biodeterioration) 문제는 해결되어야 할 큰 숙제로 남아있다. 특히 셀룰로오스, 콜라겐, 케라틴 및 피브로인 등이 주성분인 면, 마, 견 및 양모 등과 같은 유기계 천연 섬유들은 미생물에 매우 취약한 성질을 나타낸다. 더욱이 유기물에 의해 섬유표면이 오염되어 있을 경우, 오염물질을 영양원으로 하여 섬유상에 각종 미생물이 쉽게 증식함으로써 제품의 훼손은 물론 보건위생상의 다양한 문제들이 발생할 수 있다.In the late 20th century, as synthetic chemistry developed remarkably, fibers having excellent physical and chemical properties were developed, but the problem of biodeterioration of fibers by microorganisms remains a big problem to be solved. In particular, organic natural fibers such as cotton, hemp, silk and wool, which are mainly composed of cellulose, collagen, keratin and fibroin, are very vulnerable to microorganisms. In addition, when the surface of the fiber is contaminated by organic matter, various microorganisms easily grow on the fiber using contaminants as a nutrient source, thereby causing damage to the product and various health problems.

섬유제품을 착용하면 땀, 피지, 때 등과 같은 신체분비물이 유기오염물질로 섬유표면에 부착하여 오염되어 비위생적이 된다. 오염물이 부착된 섬유제품에서는 악취가 발생함과 더불어, 보온성이나 통기성이 저하되기 때문에 착용감이 나빠진다. 또한 피부에 상존하는 세균이나 외부로부터 유입된 미생물은 섬유에 부착된 신체분비물이나 오염물질 등의 유기화합물을 영양원으로 이용하여 휘발성 지방산 (volatile fatty acids)을 포함한 악취물질을 발생한다. 항균/방취가공이란 섬유제품상에서 미생물을 사멸케 하거나 증식을 억제하여 악취의 발생을 방지하는 가공이다. When wearing textile products, body secretions such as sweat, sebum, and dirt adhere to the fiber surface with organic pollutants and become unsanitary. In the textile products with contaminants, odors are generated, and heat retention and breathability are lowered, resulting in poor fit. In addition, bacteria existing on the skin or microorganisms introduced from the outside generate odorous substances including volatile fatty acids by using organic compounds such as body secretions and pollutants attached to fibers as nutrients. Antibacterial / deodorant processing is a process that prevents the occurrence of odor by killing microorganisms or inhibiting proliferation on textile products.

초기의 항균제는 안정성보다는 항균효과만을 추구한 약제가 사용되었다. 그러나 현재에는 안정성을 크게 높인 약제, 즉 표백제나 세제와 반응하여 독성물질로 화학적으로 변화하지 않고, 또한 섬유제품의 기능이나 태를 손상시키지 않고, 변색이나 황변 등의 취화를 촉진하지 않는 안정성이 높은 항균제로 옮겨가고 있는 실정이다. 또한 일시적인 항균효과 보다는 가정에서의 세탁 및 드라이크리닝 등에 대한 세탁내구성 및 항균효과의 지속성이 요구되고 있는 실정이다.Early antibacterial agents were used to pursue only antimicrobial effects rather than stability. However, at present, it has a high stability that does not chemically change into toxic substances by reacting with a bleach or detergent that greatly increases the stability, and does not impair the function or condition of the textile product and does not promote embrittlement such as discoloration or yellowing. The situation is moving to antibacterial agents. In addition, the durability and antimicrobial effect of the laundry for home washing and dry cleaning rather than a temporary antimicrobial effect is required.

더욱이 앞으로는 현재보다 더욱더 안정성이 높은 항균방취 가공제가 요구될 것으로 생각되는데, 여기서 높은 안정성이라고 하는 것은 세탁내구성 및 항균지속성 뿐만 아니라 생체친화성 및 친환경적인 것을 의미하는 것으로, 항균제가 인체에 전혀 무해하여야 하며 항균방취 가공된 섬유가 폐기, 배출, 소각처분된 경우에도 그 가공제가 생태계 및 생물체에 전혀 영향을 미치지 않는 것을 의미한다.Furthermore, in the future, antibacterial and deodorizing agents with higher stability are expected to be required. In this regard, high stability means not only laundry durability and antimicrobial durability but also biocompatibility and eco-friendliness. Even if the antibacterial deodorized processed fiber is discarded, discharged, or incinerated, it means that the processing agent has no effect on the ecosystem and living organisms.

일반적으로 항균제는 섬유, 신발, 수세미, 의료용품 등과 같이 물과 자주 접촉하는 제품에 주로 사용되기 때문에 내세탁성이 요구된다. 일반적으로 제품에 항균제를 처리하면 초기 항균력은 거의 100%에 이르나 세탁 등의 물과의 접촉에 의하여 항균력은 현저하게 감소하게 된다. In general, antimicrobial agents are required for washing resistance because they are mainly used in products that are in frequent contact with water such as fibers, shoes, scrubbers, medical supplies and the like. In general, when the product is treated with antimicrobial agents, the initial antimicrobial activity is almost 100%, but the antimicrobial activity is significantly reduced by contact with water such as washing.

현재까지 개발된 섬유제품용 항균제는 그 종류가 매우 많다. 항균제는 대부분 양이온을 함유하고 있으며, 이는 음이온성인 세균의 세포막을 교란 또는 파괴하거나, 세포안으로 확산해 들어가 대사작용에 장애를 일으킴으로서 세균을 사멸시키게 된다. There are many kinds of antibacterial agents for textile products developed to date. Antimicrobials contain mostly cations, which can disrupt or destroy the cell membranes of anionic bacteria, or diffuse into cells, disrupting metabolism.

한편, 항균제는 크게 방출형과 고정형으로 구별된다. 방출형 항균제는 항균제가 서서히 방출되어 주위에 있는 세균을 사멸시키는 기작을 갖는 항균제를 말하며 무기물계, 유기금속계, 아닐드계, 양성계면활성제 등이 여기에 속한다. 이에 반하여 고정형 항균제는 비용출형 또는 방어형으로 불리어지기도 하는데, 이는 항균제가 섬유 등의 기저 (substrate)에 흡착 또는 화학적 결합에 의하여 고정되어 있는 상태에서 세균이 항균제에 접촉하게 되면 사멸되는 기작을 갖고 있는 것으로서, 그 대표적인 예로서는 유기실리콘 제4급 암모늄계가 있다.On the other hand, antibacterial agents are largely classified into a release type and a fixed type. Release-type antimicrobial agent refers to an antimicrobial agent having a mechanism of slowly releasing an antimicrobial agent and killing bacteria around it. Examples of the antimicrobial agent include inorganic, organometallic, amide, and amphoteric surfactants. In contrast, fixed antimicrobial agents are sometimes referred to as non-release or defensive types, which have a mechanism of killing when bacteria come into contact with the antimicrobial agent while the antimicrobial agent is fixed by adsorption or chemical bonding to a substrate such as fiber. As a representative example thereof, there is an organosilicon quaternary ammonium system.

위에서 설명한 방출형 항균제는 계속적인 항균제의 방출에 의해 점진적으로 방출 농도가 저하되어 항균력이 점차 감소하게 되는 단점이 있으므로 반복적인 세탁에 의한 내구성이 감소하게 된다. 반면, 고정형 항균제는 섬유에 고정된 상태에서 항균력을 나타내므로 상대적으로 방출형보다 항균효과가 오래 지속될 수 있다.As described above, the release type antimicrobial has a disadvantage in that the release concentration gradually decreases due to the continuous release of the antimicrobial agent, and thus the antimicrobial activity gradually decreases, thereby reducing durability by repeated washing. On the other hand, since the fixed antimicrobial agent exhibits antimicrobial activity in a fixed state to the fiber, the antimicrobial effect may be relatively longer than that of the release type.

고정형 항균제의 대표적 예인 유기실리콘계 제4급 암모늄염은 양이온 계면활성제인 제4급 암모늄염과 실란이 결합된 구조를 가지고 있다. 따라서 이 항균제의 실란 부분이 섬유내의 결합관능기(예: 수산기)와 화학결합하거나 또는 자체가 중합함으로서 섬유 표면에 얇은 도막을 형성하여 항균제를 섬유에 고정시키는 역할을 한다. 이러한 특성에 의해 항균력을 유지할 수 있는 장점이 있으나, 섬유에 항균처리되는 동안에 발생하는 화학반응에 의해 섬유에 고정되므로, 다음과 같은 문제점이 있다.The organosilicon quaternary ammonium salt, a typical example of the fixed antimicrobial agent, has a structure in which a quaternary ammonium salt, which is a cationic surfactant, and silane are combined. Therefore, the silane portion of the antimicrobial agent chemically bonds with a bonding functional group (for example, a hydroxyl group) in the fiber or polymerizes itself to form a thin film on the surface of the fiber to fix the antimicrobial agent to the fiber. There is an advantage that can maintain the antimicrobial power by this property, but is fixed to the fiber by a chemical reaction occurring during the antimicrobial treatment to the fiber, there are the following problems.

1) 항균제의 실란기와 고체인 섬유의 결합관능기와 충분한 화학적 반응이 일어나기 어려워 항균력이 저하될 우려가 있다. 즉, 일반적으로 화학반응은 분자들이 자유로이 움직일 수 있는 상태에서 반응물끼리 충돌할 때 반응수율이 좋아지나, 이 경우에는 액체-고체간의 반응이기 때문에 액체-액체간의 반응보다 반응성이 떨어져 섬유에 대한 결합력이 감소하게 된다.1) The antimicrobial activity of the antimicrobial agent may be reduced due to the difficulty of sufficient chemical reaction between the silane group of the antimicrobial agent and the bonding function of the solid fiber. That is, chemical reactions generally have better reaction yields when reactants collide with each other in a freely movable state, but in this case, they are less reactive than liquid-liquid reactions. Will decrease.

2) 섬유에 균일한 도막을 형성할 수 없고 생성된 화합물의 분자량이 충분치 않아 쉽게 탈리될 가능성이 높다.2) It is not possible to form a uniform coating film on the fiber and the molecular weight of the resulting compound is not sufficient, so it is likely to detach easily.

3) 섬유에 항균제와 결합할 관능기가 없을 경우에는 항균제만이 상호반응하여 도막을 형성하게 되므로, 형성된 항균제 도막은 섬유 표면에 물리적 흡착으로만 섬유에 도막을 형성하게 되는 바, 세탁할 때 쉽게 탈리되게 된다.3) When the fiber does not have a functional group to bind with the antimicrobial agent, only the antimicrobial agent reacts with each other to form a coating film. Therefore, the formed antimicrobial coating film forms a coating film on the fiber only by physical adsorption on the surface of the fiber. Will be.

4) 도막형성으로 인한 섬유의 촉감 등이 감소하게 된다.4) The feel of fibers due to the coating film formation is reduced.

상기와 같은 문제점은 유기실리콘계 제4급 암모늄염에만 국한되는 것이 아니라 다른 고정형 항균제들도 해당된다고 할 수 있다. The above problems are not limited to organosilicon quaternary ammonium salts, but also other fixed antimicrobial agents.

따라서, 최근에는 항균력이 우수한 무기계 금속들을 나노화하여 섬유에 처리하고자 하는 연구들이 진행되고 있다. 즉, 표면적이 극대화된 나노입자를 섬유에 처리하게 되면 비록 나노입자와 섬유 상호간에 결합할 수 있는 관능기가 없는 경우라도 단순한 물리적인 흡착만으로 세탁할 때 쉽게 탈락되지 않는다. 또한 섬유의 촉감이나 드레이프성 등에 영향을 미치지 않는다는 장점을 가지고 있다. 이러한 기능을 갖는 대표적인 예로 은나노(silver nanoparticle)가 있다. 그러나 이러한 무기계 금속나노 입자들은 세탁내구성이나 항균력에서 유기계 항균제 보다는 뛰어나지만 가격이나 색 측면에서는 여러 가지 문제를 가지고 있다. 또한 귀금속이므로 가격이 고가이며, 금속 고유의 색으로 회귀하려는 플라즈마 효과에 의하여 색 조절이 불가능하다는 단점이 있다.Therefore, in recent years, studies have been conducted to nanofiberize inorganic metals having excellent antimicrobial activity to fibers. In other words, when the nanoparticles with the maximum surface area are treated to the fiber, even if there is no functional group capable of bonding between the nanoparticles and the fibers, they do not easily fall off when washed by simple physical adsorption. It also has the advantage that it does not affect the feel of the fiber, drape or the like. A representative example of such a function is silver nanoparticles. However, these inorganic metal nano particles are superior to organic antimicrobial agents in laundry durability and antimicrobial activity, but have various problems in terms of price and color. In addition, since the precious metal is expensive, there is a disadvantage in that color control is impossible due to the plasma effect of returning to the unique color of the metal.

따라서, 섬유의 화학적 특성에 무관하게 내세탁성을 개선하고, 섬유의 고유의 특성을 해치지 않으며, 항균성을 장기간 보유할 수 있으면서 인체에 전혀 해가 없는 신규의 항균제가 절실히 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is an urgent need for a new antimicrobial agent that improves washing resistance regardless of the chemical properties of the fiber, does not impair the inherent properties of the fiber, and retains antimicrobial properties for a long time and does not harm the human body at all.

현재 국내외에서 인체에 무해한 항균제 개발에 많은 연구들이 이루어지고 있으며, 특히 키토산, 티타늄디옥사이드 (TiO2), 그리고 은 (Ag) 등을 중심으로 이들을 섬유직물에 처리하여 항균성을 알아본 연구들이 보고되고 있다. At present, many studies have been made on the development of antibacterial agents that are harmless to the human body at home and abroad. In particular, researches on the antimicrobial properties of chitosan, titanium dioxide (TiO 2 ), and silver (Ag) have been reported on the textile fabrics. .

이에, 대한민국 특허발명 제253161호에 있어서, 알지네이트를 물에 용해시켜 용액을 얻고 이를 키토산을 포함하는 물응고액에 방사하여 제조되는 것을 특징으로 하는 알진산 섬유가 제안된 바 있다. 그러나, 상기 키토산의 항균력은 분자 구조의 아미노기로 인한 양이온성을 띄게 되어 항균효과를 발휘한다고 알려져 있다. 모든 키토산이 항균력을 일정하게 가지는 것이 아니라 특정 범위의 분자량을 갖는 키토올리고당만이 항균력을 나타낼 수 있다. 하지만 키토산을 섬유직물에 처리하고자 할 때 많은 문제점들이 나타나는데 pH 6.5 이상에서의 낮은 용해성, 섬유직물과의 낮은 부착성, 그리고 섬유 고유의 태나 촉감의 변화 등이 보고되고 있다. 또한 키토산을 섬유직물에 견고히 부착시키기 위하여서는 수지 혹은 가교제를 사용하므로 촉감이 뻣뻣해지며, 사용하는 수지 또는 비닐 화합물의 가교제가 인체에 미치는 영향도 확인되어야 할 것이다. Thus, in Korean Patent Invention No. 253161, an alginate fiber has been proposed, which is prepared by dissolving alginate in water to obtain a solution and spinning it in a water coagulant solution containing chitosan. However, the antibacterial activity of the chitosan is known to exhibit a cationic property due to the amino group of the molecular structure to exhibit an antimicrobial effect. Not all chitosans have a constant antimicrobial activity, but only chitooligosaccharides having a specific range of molecular weight can exhibit antimicrobial activity. However, there are many problems in treating chitosan on textile fabrics, such as low solubility above pH 6.5, low adhesion to textile fabrics, and changes in the texture and texture of the fibers. In addition, in order to firmly attach the chitosan to the textile fabric, the use of a resin or a crosslinking agent stiffens the touch, and the effect of the crosslinking agent of the resin or vinyl compound used on the human body should be confirmed.

그리하여 최근에 인체에 독성을 가지지 않는 항균 섬유를 제조하기 위하여 광촉매인 TiO2를 섬유에 처리하는 연구들이 이루어지고 있다. 광촉매는 자외선 조사시 광활성에 의한 산화, 환원 반응으로 항균작용을 가지게 된다. 그러나 광촉매도 섬유표면에서의 농도가 10% 이상 도포하였을 때에만 항균효과가 있으며, 도포한 농도가 낮거나 균체수가 많으면 항균효과가 떨어지는 단점이 있다. 또한 TiO2를 면직물에 처리하게 되면 면의 수산기와 TiO2의 수산기들 사이에 공유결합이 형성되어 초기의 섬유 부착률은 크지만 20회 반복 세탁 후에는 부착률이 크게 감소하게 된다. Thus, in recent years, researches have been conducted to treat TiO 2 , a photocatalyst, on fabrics to produce antibacterial fibers that are not toxic to humans. Photocatalyst has antibacterial effect by oxidation and reduction reaction by photoactivity when irradiated with ultraviolet rays. However, the photocatalyst also has an antimicrobial effect only when the concentration on the surface of the fiber is more than 10%, and when the applied concentration is low or the number of cells is high, the antimicrobial effect is inferior. In addition, when TiO 2 is treated to cotton fabric, a covalent bond is formed between the hydroxyl group of the cotton and the hydroxyl groups of TiO 2 , so that the initial fiber adhesion rate is large, but the adhesion rate is greatly reduced after 20 times washing.

한편, 인체에 해가 없으면서 항균력이 우수한 은 (Ag)을 나노입자로 만들어 서 섬유에 적용하여 항균성을 부여한 연구들이 이루어지고 있다. 그러나 은 콜로이드 용액을 섬유 직물에 처리하면 초기 항균력은 우수한 반면에 반복적인 세탁에 의하여 항균성이 감소되고, 또한 은 입자가 공기 중의 오존이나 황화합물에 의해서 변색되는 단점이 보고되고 있다.On the other hand, research has been made to give antimicrobial properties by applying nanoparticles of silver (Ag) with excellent antibacterial power without harming the human body to nanoparticles. However, when the silver colloidal solution is treated to the textile fabric, the initial antimicrobial activity is excellent while the antimicrobial activity is reduced by repeated washing, and the silver particles are reported to be discolored by ozone or sulfur compounds in the air.

또한, 대한민국 특허공개 제2004-106404호에 있어서, (a) 마이크로캡슐화(microencapsulated)된 활성 성분 및(b) 결합제의 혼합물로 마감처리되는 것을 특징으로 하는 섬유 및 직물 원단:이 제안된 바 있다. 그러나, 상기 마이크로캡슐화 또한, 물리적인 흡착만으로 형성되어 내세탁성의 개선에 있어서는 한계가 있다.In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-106404 has proposed a fiber and fabric fabric: characterized in that it is finished with a mixture of (a) microencapsulated active ingredient and (b) a binder. However, the microencapsulation is also formed only by physical adsorption, there is a limit in improving the laundry resistance.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 항균성 바이오나노입자를 기질에 적용하여 기질 고유의 특성을 해치지 않고, 항균성을 장기간 보유할 수 있으며, 환경친화적인 항균성 복합기질 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to apply the antimicrobial bio-nanoparticles to the substrate without damaging the intrinsic properties of the substrate, can retain the antimicrobial for a long time, to provide an environmentally friendly antimicrobial composite substrate and a method of manufacturing the same It is.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 (a) 물 100중량부에 대하여 0.01 내지 5.00중량부의 화학식 3의 유기실리콘계 제4급 암모늄 화합물을 물에 용해하는 유기실리콘계 제4급 암모늄 화합물 수용액 제조단계;(b) 상기 제조된 수용액에 상기 물 100중량부에 대하여 0.01 내지 0.1중량부의 알지네이트 화합물을 첨가하여 20 내지 100℃에서 반응하는 유기실리콘계 제4급 암모늄화 알지네이트 복합체 제조단계; (c) 상기 제조된 복합체 100중량부에 대하여 1 내지 5.5중량부의 이온화합물을 첨가하여 1 내지 200nm 크기의 항균성 바이오나노입자를 제조하는 단계; 및 (d) 상기 제조된 항균성 바이오나노입자를 포함하는 용액에 기질을 침지하여 기질에 나노입자를 담지시키는 단계;를 포함하는 항균성 복합기질의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a step of preparing an aqueous solution of an organosilicon quaternary ammonium compound in which 0.01 to 5.00 parts by weight of an organosilicon quaternary ammonium compound of Formula 3 is dissolved in water; b) preparing the organosilicon-based quaternary ammonium-alginate alginate composite reacting at 20 to 100 ° C. by adding 0.01 to 0.1 parts by weight of an alginate compound based on 100 parts by weight of water to the prepared aqueous solution; (c) adding 1 to 5.5 parts by weight of an ionic compound based on 100 parts by weight of the prepared composite to prepare antimicrobial bionanoparticles having a size of 1 to 200 nm; And (d) immersing the substrate in a solution containing the prepared antimicrobial bionanoparticles to support the nanoparticles on the substrate.

[화학식 3](3)

Si(OR1)a(CH2-R2-N+R3R4R5X-)b Si (OR 1) a (CH 2 -R 2 -N + R 3 R 4 R 5 X -) b

상기 식에서, a+b=4, a는 2이상의 정수이고, b는 1이상의 정수이며, R1은 C1-C3의 알킬기이고, R2는 C1-C25의 선형 또는 분지형의 알킬기, R2,R4, 및 R5는 각각 독립적으로 C1-C12의 지방족 또는 방향족 탄화수소이며, X는 Br 또는 Cl이다.Wherein a + b = 4, a is an integer of 2 or more, b is an integer of 1 or more, R 1 is an alkyl group of C 1 -C 3 , R 2 is a C1-C25 linear or branched alkyl group, R 2 , R 4 , and R 5 are each independently C 1 -C 12 aliphatic or aromatic hydrocarbons, and X is Br or Cl.

또한, 본 발명은 상기의 방법으로 제조된 항균성 복합기질을 제공한다.The present invention also provides an antimicrobial composite substrate prepared by the above method.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, it should be noted that in the drawings, the same components or parts denote the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.The terms "about "," substantially ", etc. used to the extent that they are used herein are intended to be taken to mean an approximation of, or approximation to, the numerical values of manufacturing and material tolerances inherent in the meanings mentioned, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure.

본 발명에서 사용되는 소듐 알지네이트(SA), 일명, 알진(Algin)이라고도 불리우며, 김, 미역, 다시마 등 해초류에서 추출되는 폴리사카라이드(Polysacaride)의 일종으로서, 독성이 없고, 겔 형성 능력이 뛰어난 것으로 알려져 있으며, 하기의 화학식 1과 같다.Sodium alginate (SA), also known as Algin used in the present invention, is a kind of polysaccharides (Polysacaride) extracted from seaweeds such as seaweed, seaweed, kelp, etc., with no toxicity and excellent gel formation ability. It is known, and is represented by the formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112008037627108-pat00001
Figure 112008037627108-pat00001

상기 소듐 알지네이트는 생분해성이 있으며, 생체적합성이 뛰어나 인체삽입용 고분자 물질로 연구되고 있으며, 칼슘 또는 바륨과 같은 2가 이온에 의해 겔을 형성하는 특징을 가지고 있어 약물 전달용 담체, 식품첨가제, 세포 및 효소의 고정화 용도로 사용되고 있다. 상기와 같이 알지네이트는 인체에 무해하고 자연계에서 분해되기 때문에 인체에 무해한 친환경성의 항균제의 재료로서 적합한 물질이다.The sodium alginate is biodegradable, has excellent biocompatibility, and has been studied as a polymer material for human insertion, and has a characteristic of forming a gel by divalent ions such as calcium or barium. And immobilization of enzymes. As described above, alginate is a material suitable as an environment-friendly antibacterial material that is harmless to the human body and harmless to the human body because it is decomposed in nature.

따라서, 상기 SA는 베타-디-마누로네이트(β-D-mannuronate)와 알파-엘-굴루로네이트(α-L-guluronate) 단위들이 1-4 글리코시딕 결합(glycosidic linkage) 의해 결합된 천연산 고분자 중합체로서, Ca2+, Mg2+, Sr2+, Ba2+ 등과 같은 알칼리토금속의 2가 이온들과 강한 친화력을 나타내어 2가 이온이 함유된 수용액 내에서 2가 이온들이 Na+이온과 치환되면서, 신속히 가교결합하여 겔을 형성하여 하기의 화학식 2와 같은 겔을 형성할 수 있다.Thus, the SA is a beta-di-mannuronate (β-D-mannuronate) and alpha-L-guluronate units (α-L-guluronate) unit is bonded by 1-4 glycosidic linkage (glycosidic linkage) a natural high polymer acid, Ca 2+, Mg 2+, Sr 2+, 2 ions and exhibits a strong affinity for divalent ions of the aqueous solution containing a divalent ion in the alkaline earth metal such as Ba 2+ are Na + While being substituted with ions, it can be rapidly crosslinked to form a gel to form a gel as shown in the following formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112008037627108-pat00002
Figure 112008037627108-pat00002

한편, 상기 알지네이트는 비록 생체적합성과 생분해성을 가지고 있지만, 자체로는 항균력을 발휘할 수 있는 관능기가 없기 때문에, 본 발명은 이들 바이오 소 재가 항균성을 나타내도록 하기 위해서 제4급 암모늄을 화학적 개질을 통해 항균성을 부여하고자 한다.On the other hand, although the alginate has biocompatibility and biodegradability, since there is no functional group capable of exhibiting antimicrobial activity by itself, the present invention uses a chemical modification of quaternary ammonium to make these biomaterials exhibit antimicrobial properties. To give antimicrobial properties.

따라서, 본 발명에서는 생체적합성 또는 생분해성이 뛰어난 바이오소재, 즉, 미역, 다시마 등 해조류에서 추출한 천연 고분자 물질인 알지네이트(alginate)를 이용하여 항균방취성을 갖도록 화학적으로 개질하고, 나노입자화 하여 제품에 처리함으로서 우수한 성능을 갖는 항균성 바이오나노입자를 제조하고자 한다.Therefore, in the present invention, a biomaterial having excellent biocompatibility or biodegradability, that is, chemically modified to have antimicrobial deodorization by using alginate, which is a natural polymer extracted from seaweeds such as seaweed and kelp, is nanoparticles The antimicrobial bionanoparticles having excellent performance are to be prepared by the treatment.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 항균성 복합기질의 제조공정도이다. 도 1을 참조하면, 유기실리콘계 제4급 암모늄 화합물 수용액 제조단계 S100, 복합체 제조단계 S200, 항균성 바이오나노입자 제조단계 S300 및 담지단계 S400으로 진행될 수 있다.1 is a manufacturing process of the antimicrobial composite substrate according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 1, the organosilicon-based quaternary ammonium compound aqueous solution manufacturing step S100, complex manufacturing step S200, antimicrobial bio nanoparticles manufacturing step S300 and may be carried out to the supporting step S400.

우선, 유기실리콘계 제4급 암모늄 화합물 수용액 제조단계 S100에서, (a) 물 100중량부에 대하여 0.01 내지 5.00중량부의 화학식 3의 유기실리콘계 제4급 암모늄 화합물을 물에 용해하여 유기실리콘계 제4급 암모늄 화합물 수용액을 제조할 수 있다.First, in step S100 of preparing an aqueous solution of an organosilicon-based quaternary ammonium compound, (a) 0.01 to 5.00 parts by weight of the organosilicon-based quaternary ammonium compound of Formula 3 with respect to 100 parts by weight of water is dissolved in water to organosilicon-based quaternary ammonium Compound aqueous solutions can be prepared.

[화학식 3](3)

Si(OR1)a(CH2-R2-N+R3R4R5X-)b Si (OR 1) a (CH 2 -R 2 -N + R 3 R 4 R 5 X -) b

상기 식에서, a+b=4, a는 2이상의 정수이고, b는 1이상의 정수이며, R1은 C1-C3의 알킬기이고, R2는 C1-C25의 선형 또는 분지형의 알킬기, R2,R4, 및 R5는 각각 독립적으로 C1-C12의 지방족 또는 방향족 탄화수소이며, X는 Br 또는 Cl이다.Wherein a + b = 4, a is an integer of 2 or more, b is an integer of 1 or more, R 1 is an alkyl group of C 1 -C 3 , R 2 is a C1-C25 linear or branched alkyl group, R 2 , R 4 , and R 5 are each independently C 1 -C 12 aliphatic or aromatic hydrocarbons, and X is Br or Cl.

상기 화학식 3의 유기실리콘계 제4급 암모늄 화합물의 예로 화학식 4의 3-트리메톡시 실릴 옥타데실 디메틸 암모늄 클로라이드를 들 수 있다.Examples of the organosilicon quaternary ammonium compound of Formula 3 include 3-trimethoxy silyl octadecyl dimethyl ammonium chloride of Formula 4.

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112008037627108-pat00003
Figure 112008037627108-pat00003

상기 유기실리콘계 제4급 암모늄 화합물이 0.01중량부 미만으로 첨가된 경우, 이후 첨가될 알지네이트 화합물과의 복합체 형성이 어려우며, 5.00중량부를 초과하면, 후술할 항균성 바이오나노입자 제조단계에서, 이온화합물 첨가시 과량의 암모늄 화합물로 인해 복합체 및 이온화합물간 반응 시 응집이 일어나, 입자의 크기가 너무 커져 나노크기가 아닌 ㎛크기 이상의 복합체 덩어리가 형성되어 효과 발현이 더욱 저하될 수 있다.When the organosilicon-based quaternary ammonium compound is added in less than 0.01 parts by weight, it is difficult to form a complex with the alginate compound to be added later, if it exceeds 5.00 parts by weight, when the antimicrobial bio-nanoparticles production step to be described later, Due to the excess ammonium compound, agglomeration occurs during the reaction between the complex and the ionic compound, so that the size of the particles is too large to form a complex lump of micrometer size or larger than the nano-size may further reduce the effect expression.

상기 수용액에 복합체 제조단계 S200는 (b) 상기 제조된 수용액에 상기 물 100중량부에 대하여 0.01 내지 0.1중량부의 알지네이트 화합물을 첨가하여 20 내지 100℃에서 반응하는 유기실리콘계 제4급 암모늄화 알지네이트 복합체 제조단계가 진행될 수 있다.Composite preparation step S200 in the aqueous solution is prepared by the (b) the organosilicon-based quaternary ammonium alginate complex reacting at 20 to 100 ℃ by adding 0.01 to 0.1 parts by weight of the alginate compound with respect to 100 parts by weight of water in the prepared aqueous solution Steps may proceed.

상기 알지네이트 화합물이 0.01중량부 미만으로 첨가된 경우, SA의 첨가량이 너무 낮아 항균성의 발현이 미미하며, 0.1중량부를 초과하는 경우, 후술할 항균성 바이오나노입자 제조단계에서, 알지네이트 화합물이 0.1중량부 초과 함유되어 제조된 TSA-SA 복합체 및 이온화합물간 반응 시 응집이 일어나, 입자의 크기가 나노크기가 아닌 ㎛크기 이상의 복합체 덩어리가 형성되어 효과 발현이 더욱 저하될 수 있다.When the alginate compound is added in less than 0.01 parts by weight, the addition amount of SA is too low, the antimicrobial expression is insignificant, when it exceeds 0.1 parts by weight, in the step of producing antimicrobial bio-nanoparticles to be described later, the alginate compound is more than 0.1 parts by weight Aggregation occurs during the reaction between the prepared TSA-SA complex and the ionic compound, the particle size is not a nano size of a complex size of more than μm size may be further reduced the effect expression.

상기 알지네이트 화합물은 암모늄 알지네이트, 소듐 알지네이트, 칼륨 알지네이트, 칼슘 알지네이트, 프로필렌글리콜 알지네이트, 알진산 및 이들의 혼합물에서 선택될 수 있으며, 소듐 알지네이트가 바람직하다.The alginate compound may be selected from ammonium alginate, sodium alginate, potassium alginate, calcium alginate, propylene glycol alginate, alginic acid and mixtures thereof, with sodium alginate being preferred.

본 발명의 유기실리콘계 제4급 암모늄화 알지네이트(alginate) 복합체는 유기실리콘계 제4급 암모늄 화합물과 알지네이트 화합물의 반응물이면 어느 것이든지 가능하다.The organosilicon quaternary ammonium alginate complex of the present invention may be any reactant of the organosilicon quaternary ammonium compound and the alginate compound.

따라서, 본 발명의 유기실리콘계 제4급 암모늄화 알지네이트 복합체는 하기의 반응식 1에 따라 제조된 화학식 5로 표시되는 3-트리메톡시 실릴 옥타데실 디메틸 암모늄 클로라이드-소듐 알지네이트 복합체([{3-(Trimethoxysilyl)propyl}octadecyl dimethylammonium chloride]-Sodium alginate Complex; 이하, TSA-SA 복합체)가 바람직하다.Thus, the organosilicon quaternary ammonium alginate complex of the present invention is a 3-trimethoxy silyl octadecyl dimethyl ammonium chloride-sodium alginate complex represented by Formula 5 prepared according to Scheme 1 below ([{3- (Trimethoxysilyl ) propyl} octadecyl dimethylammonium chloride] -Sodium alginate Complex (hereinafter, TSA-SA complex) is preferred.

[반응식 1]Scheme 1

Figure 112008037627108-pat00004
Figure 112008037627108-pat00004

상기 반응식 1에서, 트리메톡시 실릴 옥타데실 디메틸 암모늄 클로라이드 [{3-(Trimethoxysilyl)propyl}octadecyl dimethylammonium chloride;TSA] 를 물(순수) 100중량부를 기준으로 0.01 내지 5.00중량부로 첨가하여 제조된 수용액에 소듐 알지네이트(Sodium alginate;SA)를 물 100중량부에 대하여 0.01 내지 0.1중량부로 첨가하여 용해시킨 후 40 내지 100℃의 온도에서 반응시켜 TSA-SA 복합체를 제조한다.In Scheme 1, trimethoxy silyl octadecyl dimethyl ammonium chloride [{3- (Trimethoxysilyl) propyl} octadecyl dimethylammonium chloride; TSA] is added to an aqueous solution prepared by adding 0.01 to 5.00 parts by weight based on 100 parts by weight of water (pure). Sodium alginate (SA) is added in an amount of 0.01 to 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of water, dissolved, and reacted at a temperature of 40 to 100 ° C. to prepare a TSA-SA composite.

상기 반응에서 TSA 와 가교결합을 형성할 수 있는 수산기(-OH)를 지니는 SA를 물에 용해하여 액상반응이 일어나도록 함으로써, 이들 상호간 공유결합 반응이 일어나게 된다. 따라서, TSA는 물에 의해 메톡시기(-OCH3)가 해리되면서 수산기(- OH)가 형성되고, 상기 형성된 TSA의 수산기들은 SA의 수산기와 반응하여 C-O-Si와 같은 공유결합이 이루어지면서 TSA-SA 복합체가 형성될 수 있다.In the reaction, SA having a hydroxyl group (-OH) capable of forming a crosslink with TSA is dissolved in water to cause a liquid phase reaction, thereby causing a mutual covalent reaction. Accordingly, TSA is a hydroxyl group (-OH) is formed by dissociation of methoxy group (-OCH 3 ) by water, the hydroxyl groups of the formed TSA reacts with the hydroxyl group of SA to form a covalent bond such as CO-Si, TSA- SA complexes may be formed.

이후, 제조된 TSA-SA 복합체에 항균성 바이오나노입자 제조단계 S300 로 (c) 상기 제조된 복합체 100중량부에 대하여 1 내지 5.5중량부의 이온화합물을 첨가하여 1 내지 200nm 크기의 항균성 바이오나노입자를 제조하는 단계가 진행될 수 있다.Then, the antimicrobial bionanoparticles manufacturing step S300 to the prepared TSA-SA complex (c) 1 to 5.5 parts by weight of the ionic compound is added to 100 parts by weight of the prepared complex to prepare antimicrobial bionanoparticles of 1 to 200nm size. The step may proceed.

상기 제조된 TSA-SA 복합체의 알지네이트가 칼슘이온(Ca2 +) 또는 바륨이온(Ba2 +) 등과 같은 이온 화합물의 2가 이온들과 신속히 결합하여 겔을 형성하는 성질을 이용하여, 상기 제조된 TSA-SA 복합체에 칼슘클로라이드(Calcium chloride;CaCl2)용액을 적가하면서 본 발명의 항균성 바이오나노입자가 제조될 수 있다. 상기 이온화합물은 상기 TSA-SA 복합체 100중량부에 대하여 1 내지 5.5중량부로 첨가됨이 바람직하다. 상기 이온화합물이 1중량부 미만으로 첨가되면, 항균성이 발현이 미미하며, 5.5중량부를 초과하면, 초과된 양의 이온 화합물의 회합으로 인해 나노크기의 입자 형성이 곤란한 단점이 있다.Using the property of the ion such as the alginates of the prepared TSA-SA complex calcium ions (Ca 2 +), or barium ion (Ba 2 +) Compound 2 is rapidly combined with the ion to form a gel, the above-prepared The antimicrobial bionanoparticles of the present invention can be prepared by dropwise addition of calcium chloride (CaCl 2 ) solution to the TSA-SA complex. The ionic compound is preferably added in 1 to 5.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the TSA-SA composite. If the ionic compound is added in less than 1 part by weight, the antimicrobial expression is insignificant, and if it exceeds 5.5 parts by weight, it is difficult to form nano-sized particles due to the association of the excess amount of the ionic compound.

상기 이온 화합물은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Ag, Cu, Zn, Sn, Pt, Ti, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 원소가 포함된 화합물로서, CaCl2 또는 BaCl2 등이 더욱 바람직하다.The ionic compound is a compound containing an element selected from the group consisting of Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Ag, Cu, Zn, Sn, Pt, Ti, Ge and mixtures thereof, CaCl 2 or BaCl 2 And the like are more preferred.

또한, 본 발명의 항균성 바이오나노입자의 제조에 있어서, 상기 TSA-SA 복합 체 수용액에 이온 화합물을 적가시켜서 형성시키는 것이 바람직하다. 상기 이온 화합물에 상기 복합체 수용액을 적가하는 경우, 이온화합물의 이온에 복합체가 응집되어 형성되어 나노 크기 형성이 어렵게 되기 때문이다.In addition, in the production of the antimicrobial bionanoparticles of the present invention, it is preferable to form the ionic compound by dropwise addition to the aqueous TSA-SA composite solution. This is because when the aqueous solution of the complex is added dropwise to the ionic compound, the complex is aggregated to the ions of the ionic compound to form nanoscale formation.

상기 제조된 항균성 바이오나노입자는 크기가 10 내지 200nm인 것이 바람직하며, 50 내지 150nm인 것이 더욱 바람직하다. 상기 바이오나노입자의 크기가 50nm미만인 경우, 입자의 형성이 어려우며, 200nm를 초과하면, 나노입자 제조 시에 유기실리콘계 제4급 암모늄화 알지네이트 고분자 복합체의 함량이 많이 함유된 결과로서, 나노입자들의 응집이 일어날 우려가 있다.The prepared antimicrobial bionanoparticles preferably have a size of 10 to 200 nm, more preferably 50 to 150 nm. When the size of the bio-nanoparticles is less than 50 nm, it is difficult to form the particles. When the size of the bio-nanoparticles exceeds 200 nm, nanoparticles are aggregated as a result of containing a large amount of the organosilicon-based quaternary ammonium-alginated alginate polymer composite. This might happen.

마지막으로, 상기 제조된 항균성 바이오나노입자를 기질에 담지시키는 항균성 바이오나노입자의 담지단계 S400로 (d) 상기 제조된 항균성 바이오나노입자를 포함하는 용액에 기질을 침지하여 기질에 상기 항균성 바이오나노입자를 담지시키는 단계를 거쳐 본 발명의 항균성 바이오나노입자가 담지된 항균성 복합기질이 제조될 수 있다.Finally, in step S400 of supporting the antimicrobial bionanoparticles on which the prepared antimicrobial bionanoparticles are supported, the substrate is immersed in a solution containing the prepared antimicrobial bionanoparticles and the antimicrobial bionanoparticles on the substrate. After carrying out the supporting step, the antimicrobial composite substrate carrying the antimicrobial bionanoparticles of the present invention may be prepared.

상기 제조된 항균성 바이오나노입자를 기질에 적용하는데, 상기 기질로는 섬유, 벽지, 방오용 페인트 등이 가능하며, 이에 한정되지 않는다.Applying the prepared antimicrobial bionanoparticles to the substrate, the substrate may be a fiber, wallpaper, antifouling paint, and the like, but is not limited thereto.

따라서, 본 발명은 상기의 방법으로 제조된 항균성 복합기질을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기의 항균성 복합기질로서 섬유, 벽지, 또는 페인트용인 항균성 복합기질을 제공한다.Accordingly, the present invention provides an antimicrobial composite substrate prepared by the above method. The present invention also provides an antimicrobial composite substrate for fibers, wallpaper, or paint as the antimicrobial composite substrate.

본 발명의 바람직한 실시예로 기질로서, 섬유제품에 적용 예를 설명하고자 하며, 이에 한정되지 않는다.As a preferred embodiment of the present invention as a substrate, it will be described an application example to a textile product, but is not limited thereto.

통상적으로 고분자의 나노입자를 섬유에 처리하였을 경우, 섬유 소재의 특성에 관계없이 큰 표면적으로 인하여 세탁 등에 의하여 쉽게 탈락되지 않는 특성을 가지고 있을 뿐만 아니라, 섬유가 가지고 있는 고유의 성질을 해치지 않는 장점을 가지고 있다. In general, when the nanoparticles of the polymer is treated to the fiber, not only does it have a property of not being easily dropped by washing due to the large surface area regardless of the property of the fiber material, but also does not harm the inherent properties of the fiber. Have.

따라서, 본 발명의 항균성을 발휘하도록 개질된 알지네이트를 나노화 하여 섬유에 처리할 수 있다.Therefore, the alginate modified to exhibit the antimicrobial properties of the present invention can be nano-processed to the fiber.

일반적으로 항균제를 섬유에 처리하여 항균, 방취 섬유를 제조하는 방법에는 항균제를 섬유의 중합 및 방사단계에 혼입하는 원사개량법과 항균제를 염색가공 중 최종단계에서 직물에 처리하는 후처리 가공법이 있는데, 본 발명에서 제조된 항균성 바이오나노입자는 유기 고분자 형태이기 때문에 원사개량법보다 후처리 가공법에 적합하다.Generally, antibacterial and deodorizing fibers are processed by treating antimicrobial agents to fabrics, and there are yarn improvement methods in which antimicrobial agents are incorporated in the polymerization and spinning stages of the fibers, and post-treatment processing methods in which the antimicrobial agents are treated to the fabric in the final stage of dyeing. Since the antimicrobial bionanoparticles prepared in the present invention are in the form of organic polymers, they are more suitable for post-treatment processing than for yarn improvement.

상기 후처리 가공법에는 스프레이법, 침지법, 패딩법, 코팅법, 적층법 등 여러 가지 방법이 있으며, 일반적으로 침지법과 패딩법이 가장 널리 사용된다.The post-treatment processing method has a variety of methods, such as spray method, dipping method, padding method, coating method, lamination method, the most commonly used dipping method and padding method.

본 발명의 항균성 바이오나노입자가 처리된 섬유 중에서, 특히 천연섬유들은 수산기와 같은 다른 물질과 결합할 수 있는 관능기를 가지고 있고, 본 발명의 항균성 바이오나노입자 또한 수산기를 지니고 있기 때문에 단지 물리적인 흡착이외에도 섬유와 나노입자 사이에 공유결합이 형성되어, 내세탁성이 탁월하게 발휘될 수 있다.Among the fibers treated with the antimicrobial bionanoparticles of the present invention, in particular, natural fibers have a functional group capable of bonding with other substances such as hydroxyl groups, and the antimicrobial bionanoparticles of the present invention also have a hydroxyl group, so that besides physical adsorption, Covalent bonds are formed between the fibers and the nanoparticles, so that the washing resistance can be exerted.

상술한 바와 같이 본 발명의 항균성 바이오나노입자는 광범위한 미생물에 대 해 우수한 항균력을 발휘하고, 독성이 낮아 인체 및 환경에 무해한 효과가 있다.As described above, the antimicrobial bionanoparticles of the present invention exhibit excellent antimicrobial activity against a wide range of microorganisms and have low toxicity and are harmless to humans and the environment.

또한, 본 발명의 항균성 바이오나노입자가 처리된 복합기질은 반복적인 사용 또는 세탁에 의해서도 항균력을 오랫동안 보유하며, 빛(광)에 의한 변색성이 없어 피처리물을 변색시키지 않는 효과가 있다.In addition, the composite substrate treated with the antimicrobial bionanoparticles of the present invention retains antimicrobial activity for a long time even after repeated use or washing, and does not discolor the object due to no discoloration by light (light).

또한, 본 발명의 항균성 복합기질 제조시, 미리 설계된 비율을 적용하여 특별한 장치 없이 혼합에 의해서 용이하게 제조되는 효과가 있다.In addition, when manufacturing the antimicrobial composite substrate of the present invention, by applying a pre-designed ratio there is an effect that is easily produced by mixing without a special device.

또한, 본 발명의 항균성 복합기질은 섬유뿐만 아니라 벽지, 방오용 페인트 등의 항균성이 요구되는 제품이면 어떤 곳에도 적용가능하다.In addition, the antimicrobial composite substrate of the present invention can be applied to any place where antimicrobial properties such as wallpaper, antifouling paint as well as fibers are required.

하기의 실시예를 통하여 좀 더 상세하게 설명하고자 한다. Through the following examples will be described in more detail.

실시예Example 1 One

{3-(Trimethoxysilyl)propyl}octadecyl dimethylammonium chloride(TSA) 0.05g을 순수(Deionized water;D.I.Water) 100 ml에 용해시킨 TSA 수용액에 Sodium alginate(SA)를 0.05g을 용해시킨 다음, 70℃의 온도에서 액상 반응시켜 TSA-SA 복합체를 제조하였다.0.05 g of sodium alginate (SA) was dissolved in TSA aqueous solution in which 0.05 g of {3- (Trimethoxysilyl) propyl} octadecyl dimethylammonium chloride (TSA) was dissolved in 100 ml of deionized water (DIWater). Liquid phase reaction at to prepare a TSA-SA complex.

도 1은 바람직한 일실시예에 따른 유기실리콘계 제4급 암모늄화 알지네이트의 적외선 분광분석(FT-IR)결과이다. 도 1을 참조하면, (a)는 sodium alginate(SA)의 적외선 분광분석 결과로서, SA의 수산기(-OH)에 대한 특성 피크(peak)가 3,400cm-1에서 나타났으며, (b)는 {3-(Trimethoxysilyl)propyl}octadecyl dimethylammonium chloride(TSA)의 적외선 분광분석결과로서, TSA의 긴 알킬사슬(C18H37)에 대한 특성 피크가 2,800-2,900cm-1에서 크게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 또한, (c)는 상기 반응에 의해 제조된 TSA-SA 복합체의 적외선 분석결과로서, 3,400 cm-1에서 SA의 수산기(-OH) 및 2,800-2,900cm-1에서 TSA의 알킬기가 동시에 나타나는 것으로 보아 TSA-SA 복합체가 제조되었음을 확인할 수 있다. 1 is an infrared spectroscopy (FT-IR) result of an organosilicon quaternary ammonium ammonium alginate according to a preferred embodiment. Referring to FIG. 1, (a) shows the results of infrared spectroscopy of sodium alginate (SA), and the characteristic peak of the hydroxyl group (-OH) of SA was found at 3,400 cm −1 , and (b) As a result of infrared spectroscopy of {3- (Trimethoxysilyl) propyl} octadecyl dimethylammonium chloride (TSA), it can be seen that the characteristic peak of TSA's long alkyl chain (C 18 H 37 ) is large at 2,800-2,900 cm-1. . In addition, (c) is an infrared analysis of the TSA-SA conjugate produced by the above reaction, when viewed as a group of TSA may appear at the same time in 3,400 cm -1 from a hydroxyl group (-OH) and the SA -1 2,800-2,900cm It can be seen that the TSA-SA complex was prepared.

상기 제조된 TSA-SA 복합체에 칼슘클로라이드(CaCl2;20mM) 10ml를 적가하여 본 발명의 항균성 바이오나노입자를 제조하였다.10 ml of calcium chloride (CaCl 2 ; 20 mM) was added dropwise to the prepared TSA-SA complex to prepare the antimicrobial bionanoparticles of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 항균성 바이오나노입자의 SEM사진이다. 도 2를 참조하면, 1㎛이하의 미세한 나노입자들이 구형의 형태로 형성되었음을 확인할 수 있다.2 is a SEM photograph of the antimicrobial bionanoparticles according to Example 1 of the present invention. Referring to Figure 2, it can be seen that the fine nanoparticles of 1㎛ or less formed in the shape of a sphere.

실시예 2Example 2

TSA 0.25g을 첨가하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1 except adding 0.25 g of TSA.

실시예 3Example 3

TSA 0.50g을 첨가하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.Prepared in the same manner as in Example 1, except adding 0.50 g of TSA.

실시예Example 4 4

TSA 1.00g을 첨가하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1 except adding 1.00 g of TSA.

실시예Example 5 5

TSA 2.50g을 첨가하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.Prepared in the same manner as in Example 1, except adding 2.50 g of TSA.

상기 제조된 항균성 바이오나노입자를 하기의 표 1에 나타내었다.The prepared antimicrobial bionanoparticles are shown in Table 1 below.

[표 1]TABLE 1

구분division 물(D.I.Water)D.I.Water SASA TSATSA 20mM CaCl2 20 mM CaCl 2 Particle sizeParticle size 단위unit mlml gg gg mlml nmnm 실시예 1Example 1 100100 0.050.05 0.050.05 1010 99.4±19.599.4 ± 19.5 실시예 2Example 2 100100 0.050.05 0.250.25 1010 117.1±13.6117.1 ± 13.6 실시예 3Example 3 100100 0.050.05 0.500.50 1010 159.2±49.3159.2 ± 49.3 실시예 4Example 4 100100 0.050.05 1.001.00 1010 166.8±74.6166.8 ± 74.6 실시예 5Example 5 100100 0.050.05 2.502.50 1010 169.6±61.2169.6 ± 61.2

상기 표 1의 결과에서 100 내지 200nm의 크기를 지니는 나노입자가 제조되었음을 확인할 수 있으며, 상기 TSA의 농도가 증가할수록 입자의 크기도 더 커지는 것을 확인할 수 있다.In the results of Table 1, it can be seen that nanoparticles having a size of 100 to 200 nm were prepared. As the concentration of the TSA increases, the size of the particles increases.

실시예Example 6 6

상기 실시예 1에서 제조된 항균성 바이오나노입자 콜로이드 용액에 면직물을 1분 정도 침지한 다음 120℃에서 건조하여 항균성 바이오나노입자가 처리된 면직물을 제조하였다.The cotton fabric was immersed in the antimicrobial bionanoparticle colloid solution prepared in Example 1 for about 1 minute and dried at 120 ° C. to prepare a cotton fabric treated with the antimicrobial bionanoparticles.

실시예Example 7 7

상기 실시예 1에서 제조된 항균성 바이오나노입자의 양을 40ppm으로 증가시킨 콜로이드 용액에 면직물을 1분 정도 침지한 다음 120℃에서 건조하여 40ppm의 항균성 바이오나노입자가 처리된 면직물을 제조하였다.The cotton fabric was immersed for 1 minute in a colloidal solution in which the amount of the antimicrobial bionanoparticles prepared in Example 1 was increased to 40 ppm, and then dried at 120 ° C. to prepare 40 ppm of the antimicrobial bionanoparticles.

실시예 8Example 8

상기 실시예 1에서 제조된 항균성 바이오나노입자이 양을 60ppm으로 증가시킨 것을 제외하고, 실시예 7과 동일하게 제조하였다.The antimicrobial bionanoparticles prepared in Example 1 was prepared in the same manner as in Example 7, except that the amount was increased to 60 ppm.

실시예 9Example 9

상기 실시예 1에서 제조된 항균성 바이오나노입자이 양을 80ppm으로 증가시킨 것을 제외하고, 실시예 7과 동일하게 제조하였다.The antimicrobial bionanoparticles prepared in Example 1 was prepared in the same manner as in Example 7, except that the amount was increased to 80 ppm.

비교예Comparative example 1 One

일반 면직물을 준비하였다.Regular cotton fabrics were prepared.

도 3a는 비교예 1에 따른 면직물의 SEM사진이다. 3A is a SEM photograph of a cotton fabric according to Comparative Example 1. FIG.

도 3b는 본 발명의 실시예 6에 따른 항균성 바이오나노입자가 처리된 면직물의 SEM사진이다. 도 3b를 참조하면, 본 발명의 항균성 바이오나노입자들이 면직물에 고르게 분포되어 부착되어 있음을 확인할 수 있다.Figure 3b is a SEM picture of a cotton fabric treated with antimicrobial bio nanoparticles according to Example 6 of the present invention. Referring to Figure 3b, it can be seen that the antimicrobial bio nanoparticles of the present invention are evenly distributed on the cotton fabric.

* 시험방법* Test Methods

1. 항균력 조사1. Antibacterial activity

본 발명의 실시예 6에서 제조된 항균성 바이오나노입자가 처리된 면직물의 항균력을 조사하기 위하여 대표적인 병원성 미생물로 여겨지는 Escherichia coli(E.coli) ATCC25922, Staphylococcus aureus ATCC 6538P를 대상으로 조사하였다.In order to investigate the antimicrobial activity of the cotton fabric treated with the antimicrobial bionanoparticles prepared in Example 6 of the present invention, Escherichia coli (E. coli) ATCC25922, Staphylococcus aureus ATCC 6538P, which is considered as a representative pathogenic microorganism, was investigated.

항균력의 평가는 전배양을 통하여 균수가 각각 107 CFU/ml이상인 시험균 현탁액에 본 발명의 항균성 바이오나노입자가 처리된 면직물 1.5g을 넣고, 37℃에서 150rpm/min의 속도로 6 내지 8시간동안 진탕배양한 다음 하기의 식을 사용하여 배양 전후에 살아있는 생균수를 연속희석평판법으로 측정하였다.Evaluation of the antimicrobial activity was put into 1.5 g of cotton fabric treated with the antimicrobial bionanoparticles of the present invention in a test cell suspension of bacteria number 10 7 CFU / ml through the pre-culture, 6 to 8 hours at a speed of 150 rpm / 37 at 37 ℃ After vibrating incubation, the number of viable cells before and after incubation was measured by continuous dilution plate using the following equation.

균감소 백분율=(B-A)/B × 100Percentage reduction = (B-A) / B × 100

A: 진탕 후에 플라스크 내에 1ml당 균수A: Number of bacteria per ml in the flask after shaking

B: 진탕 전에 플라스크 내에 1ml당 균수B: Number of bacteria per ml in flask before shaking

이때 시료를 가하지 않고 균 용액만을 대조군으로 시험하여 균 감소율이 10%이내이고, 또한, 미처리 시료에 대한 균 감소율이 30%이하인 결과만 인정하였다.At this time, only the microbial solution was tested as a control group without adding a sample, and the microbial reduction rate was less than 10%, and only the microbial reduction rate for an untreated sample was 30% or less.

1) E. coli 1) E. coli

E. coli ATCC 25922를 공시균주로 Bacto-peptone 10 g, Beef extract 5g, NaCl 5 g, 증류수 1000 ml으로 구성된 육즙 배지를 배양액으로 37℃, 24시간 동안 배양시켜 이를 E. coli 배양액으로 사용하였다. 바이오 나노입자 처리된 면직물 1.5 g을 잘게 잘라 증류수 100 ml에 넣고 미리 제조된 병원성 미생물 배양액 1 ml을 접종 시킨 후 37℃, 250 rpm에서 1 시간 동안 진탕하였다. 1 시간 진탕 후 진탕액 1 ml을 채취하여 Nutrient agar plate를 이용하여 37℃, 24시간 동안 배양 시킨 후 생기는 생균수를 측정하는 연속희석평판배양법으로 생균수를 계수하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.Juicy medium consisting of 10 g of Bacto-peptone, 5 g of Beef extract, 5 g of NaCl, and 1000 ml of distilled water was used as E. coli ATCC 25922 as a culture strain, and cultured for 24 hours at 37 ° C., which was used as an E. coli culture. 1.5 g of the bio-nanoparticle treated cotton fabric was chopped and placed in 100 ml of distilled water, inoculated with 1 ml of a previously prepared pathogenic microbial culture, and shaken at 37 ° C. and 250 rpm for 1 hour. After shaking for 1 hour, 1 ml of shake was collected and cultured for 24 hours using a Nutrient agar plate. The number of viable cells was counted by continuous dilution plate culture method. The results are shown in Table 2.

2) Staphylococcus aureus 2) Staphylococcus aureus

S. aureus ATCC 6538P를 사용하여 배양배지 조성은 Digest of casein 13.6 g, Papaic digest of soybea meal 2.4 g, Dextrose 2 g, Dipottasium phosphate 2 g, NaCl 4 g, 증류수 1000 ml로 구성하였다. 배양조건은 37℃에서 24시간 동안 배 양시킨 후 일정량 (1 ml)을 취하여 이를 바이오 나노입자 처리된 면직물에 접촉시켜 37℃, 250 rpm에서 진탕하였다. 1 시간 진탕 후 진탕용액 1 ml을 채취하여 연속희석평판배양법으로 생균수를 계수하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.Culture medium using S. aureus ATCC 6538P consisted of Digest of casein 13.6 g, Papaic digest of soybea meal 2.4 g, Dextrose 2 g, Dipottasium phosphate 2 g, NaCl 4 g, distilled water 1000 ml. Culture conditions were incubated at 37 ℃ for 24 hours, and then a certain amount (1 ml) was taken and contacted with the bio-nanoparticle treated cotton fabric and shaken at 37 ℃, 250 rpm. After shaking for 1 hour, 1 ml of shaking solution was collected, and the number of viable cells was counted by continuous dilution plate culture. The results are shown in Table 2.

[표 2]TABLE 2

박테리아bacteria 생균수(CFU/ml)Viable Count (CFU / ml) 초기접종균수Initial number of inoculated bacteria 비교예 1Comparative Example 1 실시예 6Example 6 E.E. colicoli 1.7×107 1.7 × 10 7 1.5×107 1.5 × 10 7 00 S.S. aureusaureus 2.2×107 2.2 × 10 7 1.9×107 1.9 × 10 7 00

2. 내세탁성 조사2. Laundry resistance investigation

섬유직물을 일정량의 세제를 함유한 40℃ 물속에서 세탁기로 일정 횟수 (10, 20, 30회) 세탁한 후 (세탁방법: KS K 0432) 잔존하는 항균력을 조사하여 하기의 표 3에 나타내었다.After washing the textile fabric in a washing machine in a water at 40 ° C. containing a certain amount of detergent (10, 20, 30 times) (washing method: KS K 0432), the remaining antibacterial activity was investigated and shown in Table 3 below.

[표 3][Table 3]

세탁횟수(회)Washing count (times) 박테리아bacteria 생균수(CFU/ml)Viable Count (CFU / ml) 초기접종균수Initial number of inoculated bacteria 비교예 1Comparative Example 1 실시예 6Example 6 1010 E.E. colicoli 1.2×107 1.2 × 10 7 1.9×107 1.9 × 10 7 00 S.S. aureusaureus 1.7×107 1.7 × 10 7 2.1×107 2.1 × 10 7 00 2020 E.E. colicoli 1.8×107 1.8 × 10 7 1.5×107 1.5 × 10 7 1.2×102 1.2 × 10 2 S.S. aureusaureus 2.1×107 2.1 × 10 7 1.6×107 1.6 × 10 7 00 3030 E.E. colicoli 1.1×107 1.1 × 10 7 1.3×107 1.3 × 10 7 1.3×103 1.3 × 10 3 S.S. aureusaureus 1.5×107 1.5 × 10 7 2.0×107 2.0 × 10 7 00

상기 표 3의 결과에서, E. coli 의 경우, 본 발명의 항균성 바이오나노입자가 처리된 면직물, 즉 실시예 6에서 10회 세탁까지는 전혀 검출되지 않다가 20회 및 30회 세탁에서 균이 검출되었지만, 균감소율이 여전히 99.9%이상으로 수십회의 세탁에 의해서도 항균력이 저하되지 않았음을 확인할 수 있고, S. aureus의 경우에서는 30회 세탁 후에도 균이 전혀 검출되지 않아 본 발명의 항균성 바이오나노입자가 처리된 면직물의 세탁 내구성이 우수함을 확인하였다. In the results of Table 3, in the case of E. coli , the antimicrobial bionanoparticles of the present invention were treated with cotton fabric, that is, no detection until 10 washes in Example 6, but bacteria were detected in 20 and 30 washes. , Bactericidal rate is still more than 99.9%, it can be confirmed that the antimicrobial activity was not lowered even after dozens of washings, in the case of S. aureus bacteria are not detected at all even after 30 washes, the antimicrobial bio nanoparticles of the present invention is treated It was confirmed that the washing durability of the cotton fabric was excellent.

도 4a는 본 발명의 실시예 6에 따른 10회 세탁 후의 항균성 바이오나노입자가 처리된 면직물의 SEM사진이다.Figure 4a is a SEM photograph of the cotton fabric treated with antimicrobial bio nanoparticles after washing 10 times in accordance with Example 6 of the present invention.

도 4b는 본 발명의 실시예 6에 따른 20회 세탁 후의 항균성 바이오나노입자가 처리된 면직물의 SEM사진이다.Figure 4b is a SEM photograph of the cotton fabric treated with antimicrobial bio nanoparticles after washing 20 times in accordance with Example 6 of the present invention.

도 4c는 본 발명의 실시예 6에 따른 30회 세탁 후의 항균성 바이오나노입자가 처리된 면직물의 SEM사진이다.Figure 4c is a SEM photograph of the cotton fabric treated with antimicrobial bio nanoparticles after washing 30 times in accordance with Example 6 of the present invention.

도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 세탁횟수가 증가함에 따라 면직물에서 탈리되는 항균성 바이오나노입자의 양이 많지 않고, 30회 세탁 후에도 여전히 면직물에 부착되어 있음을 확인 할 수 있다.4a to 4c, it can be seen that as the number of washing increases, the amount of antimicrobial bio-nanoparticles detached from the cotton fabric is not high, and still attached to the cotton fabric after 30 washings.

3. 항균성 바이오나노입자의 처리량에 따른 내세탁성 조사3. Investigation of washing resistance according to throughput of antimicrobial bionanoparticles

섬유직물을 일정량의 세제를 함유한 40℃ 물속에서 세탁기로 40회 세탁한 후 (세탁방법: KS K 0432) 잔존하는 항균력을 조사하였다.The textile fabric was washed 40 times in a washing machine at 40 ° C. containing a certain amount of detergent (washing method: KS K 0432) and the remaining antibacterial activity was investigated.

1) Candida albicans 1) Candida albicans

C. albicans ATCC 11651는 효모의 일종으로 사람에게 피부염, 구강염, 무좀, 식도염 등의 질병을 일으키는 병원균이다. 이 균주의 배양배지는 Yeast extract 10 g, Bacto peptone 20 g, Glucose 20 g, 증류수 1000 ml를 사용하였고 배양조건은 37℃, 24시간 동안 배양시켜 사용하였다. 배양조건은 37℃에서 24시간 동안 배양시킨 후 일정량 (1 ml)을 취하여 이를 시료인 각 면직물에 접촉시켜 37℃, 250 rpm에서 진탕하였다. 1 시간 진탕 후 진탕용액 1 ml을 채취하여 연속희석평판배양법으로 생균수를 계수하였다. 그 결과를 표 4에 나타내었다. C. albicans ATCC 11651 is a type of yeast that causes pathogens such as dermatitis, oralitis, athlete's foot, and esophagitis in humans. The culture medium of this strain was 10 g of Yeast extract, 20 g of Bacto peptone, 20 g of Glucose, and 1000 ml of distilled water. The culture conditions were used at 37 ° C. for 24 hours. The culture conditions were incubated for 24 hours at 37 ℃ and take a certain amount (1 ml) and contacted each cotton fabric as a sample and shaken at 37 ℃, 250 rpm. After shaking for 1 hour, 1 ml of shaking solution was collected, and the number of viable cells was counted by continuous dilution plate culture. The results are shown in Table 4.

[표 4][Table 4]

구분division 초기접종
균수
Initial vaccination
Bacteria
비교예 1Comparative Example 1 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 실시예 8Example 8 실시예 9Example 9
Candia albicans
생균수(CFU/ml)
Candia albicans
Viable Count (CFU / ml)
1.2×107 1.2 × 10 7 2.5×106 2.5 × 10 6 9.2×105 9.2 × 10 5 3.3×103 3.3 × 10 3 2.1×103 2.1 × 10 3 1.8×103 1.8 × 10 3

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. It will be clear to those who have knowledge of.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 항균성 복합기질의 제조공정도.1 is a manufacturing process of the antimicrobial composite substrate according to an embodiment of the present invention.

도 2는 바람직한 일실시예에 따른 유기실리콘계 제4급 암모늄화 알지네이트의 적외선 분광분석(FT-IR)결과.2 is an infrared spectroscopy (FT-IR) result of an organosilicon quaternary ammonium ammonium alginate according to a preferred embodiment.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 항균성 바이오나노입자의 SEM사진.Figure 3 is a SEM photograph of the antimicrobial bio nanoparticles according to Example 1 of the present invention.

도 4a는 비교예 1에 따른 면직물의 SEM사진.4A is a SEM photograph of a cotton fabric according to Comparative Example 1. FIG.

도 4b는 본 발명의 실시예 6에 따른 항균성 바이오나노입자가 처리된 면직물의 SEM사진.Figure 4b is a SEM photograph of a cotton fabric treated with antimicrobial bio nanoparticles according to Example 6 of the present invention.

도 5a는 본 발명의 실시예 6에 따른 10회 세탁 후의 항균성 바이오나노입자가 처리된 면직물의 SEM사진.Figure 5a is a SEM photograph of the cotton fabric treated with antimicrobial bio nanoparticles after washing 10 times in accordance with Example 6 of the present invention.

도 5b는 본 발명의 실시예 6에 따른 20회 세탁 후의 항균성 바이오나노입자가 처리된 면직물의 SEM사진.Figure 5b is a SEM photograph of the cotton fabric treated with antimicrobial bio nanoparticles after washing 20 times in accordance with Example 6 of the present invention.

도 5c는 본 발명의 실시예 6에 따른 30회 세탁 후의 항균성 바이오나노입자가 처리된 면직물의 SEM사진.Figure 5c is a SEM photograph of the cotton fabric treated with antimicrobial bio nanoparticles after washing 30 times in accordance with Example 6 of the present invention.

Claims (8)

(a) 물 100중량부에 대하여 0.01 내지 5.00중량부의 화학식 3의 유기실리콘계 제4급 암모늄 화합물을 물에 용해하는 유기실리콘계 제4급 암모늄 화합물 수용액 제조단계;(a) preparing an aqueous solution of an organosilicon quaternary ammonium compound in which 0.01 to 5.00 parts by weight of an organosilicon quaternary ammonium compound of Formula 3 is dissolved in water; (b) 상기 제조된 유기실리콘계 제4급 암모늄 화합물 수용액에 알지네이트 화합물을 상기 물 100중량부에 대하여 0.01 내지 0.1중량부로 첨가하여 20 내지 100℃에서 반응하는 유기실리콘계 제4급 암모늄화 알지네이트 복합체 제조단계; (b) preparing an organosilicon-based quaternary ammonium alginate complex reacting at 20 to 100 ° C. by adding 0.01 to 0.1 parts by weight of an alginate compound to the aqueous solution of the organosilicon-based quaternary ammonium compound prepared above ; (c) 상기 제조된 유기실리콘계 제4급 암모늄화 알지네이트 복합체에, 상기 복합체 100중량부에 대하여 이온화합물을 1 내지 5.5중량부로 적가하여 1 내지 200nm 크기의 항균성 바이오나노입자를 제조하는 단계; 및(c) preparing an antimicrobial bionanoparticle having a size of 1 to 200 nm by dropwise adding 1 to 5.5 parts by weight of an ionic compound to 100 parts by weight of the organosilicon-based quaternary ammonium alginate composite; And (d) 상기 제조된 항균성 바이오나노입자를 포함하는 용액에 기질을 침지하여 기질에 나노입자를 담지시키는 단계;(d) immersing the substrate in a solution containing the prepared antimicrobial bionanoparticles to support the nanoparticles on the substrate; 를 포함하는 항균성 복합기질의 제조방법.Method for producing an antimicrobial composite substrate comprising a. [화학식 3](3) Si(OR1)a(CH2-R2-N+R3R4R5X-)b Si (OR 1) a (CH 2 -R 2 -N + R 3 R 4 R 5 X -) b 상기 식에서, a+b=4, a는 2이상의 정수이고, b는 1이상의 정수이며, R1은 C1-C3의 알킬기이고, R2는 C1-C25의 선형 또는 분지형의 알킬기, R2,R4, 및 R5는 각각 독립적으로 C1-C12의 지방족 또는 방향족 탄화수소이며, X는 Br 또는 Cl이다.Wherein a + b = 4, a is an integer of 2 or more, b is an integer of 1 or more, R 1 is an alkyl group of C 1 -C 3 , R 2 is a C1-C25 linear or branched alkyl group, R 2 , R 4 , and R 5 are each independently C 1 -C 12 aliphatic or aromatic hydrocarbons, and X is Br or Cl. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 알지네이트 화합물은 암모늄 알지네이트, 소듐 알지네이트, 칼륨 알지네이트, 칼슘 알지네이트, 프로필렌글리콜 알지네이트, 알진산 및 이들의 혼합물에서 선택되는 항균성 복합기질의 제조방법. The alginate compound is a method for producing an antimicrobial composite substrate selected from ammonium alginate, sodium alginate, potassium alginate, calcium alginate, propylene glycol alginate, alginic acid and mixtures thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 알지네이트 화합물은 화학식 1의 소듐 알지네이트(Sodium alginate)이고,The alginate compound is sodium alginate of Formula 1, 상기 유기실리콘계 제4급 암모늄 화합물은 화학식 3의 3-트리메톡실릴프로필옥타데실 디메틸암모늄 클로라이드]{3-(Trimethoxysilyl)propyl}octadecyl dimethylammonium chloride]가 반응하여 제조되는 화학식 4의 유기실리콘계 제4급 암모늄화 알지네이트 복합체인 것이 포함되는 항균성 복합기질의 제조방법.The organosilicon quaternary ammonium compound is organosilicon quaternary ammonium compound of formula (4) prepared by the reaction of 3-trimethoxysilylpropyloctadecyl dimethylammonium chloride] {3- (Trimethoxysilyl) propyl} octadecyl dimethylammonium chloride] A method for producing an antimicrobial composite substrate, wherein the compound is an alginate complex. [화학식 1][Formula 1]
Figure 112008037627108-pat00005
Figure 112008037627108-pat00005
[화학식 4][Formula 4]
Figure 112008037627108-pat00006
Figure 112008037627108-pat00006
[화학식 5][Chemical Formula 5]
Figure 112008037627108-pat00007
Figure 112008037627108-pat00007
제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 이온 화합물은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Ag, Cu, Zn, Sn, Pt, Ti, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 원소가 포함된 화합물인 항균성 복합기질의 제조방법.The ionic compound is a compound containing an element selected from the group consisting of Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Ag, Cu, Zn, Sn, Pt, Ti, Ge and mixtures thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온 화합물은 CaCl2 또는 BaCl2 인 항균성 복합기질의 제조방법.The ionic compound is CaCl 2 or BaCl 2 method for producing an antimicrobial composite substrate. 제1항에 있어서, 상기 기질은 섬유, 벽지, 또는 페인트인 것을 특징으로 하는 항균성 복합기질의 제조방법.The method of claim 1, wherein the substrate is a fiber, wallpaper, or paint. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 항균성 복합기질.An antimicrobial composite substrate prepared by the method of any one of claims 1 to 6. 제7항의 항균성 복합기질은 섬유, 벽지, 또는 페인트용인 항균성 복합기질.The antimicrobial composite substrate of claim 7 is an antimicrobial composite substrate for fibers, wallpaper, or paint.
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