KR101022084B1 - 직물 원단에 도포하기 위한 항균물질 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여러 번 세탁 후(약5회 이상)에도 직물상에 항균력을 장시간 유지 시키기 위한 항균물질에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 은 을 주 주성분으로 하는 항균성분물질과 상기 항균성분물질을 상기 직물 원단으로부터 이탈되지 않고 항균효과를 지속시켜 주는 액상바인더로 구성되는 항균물질에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 상기 항균물질은 은, 아연, 실리콘 옥사이드를 포함하는 항균성분물질과 상기 항균성분물질을 상기 직물 원단으로부터 이탈되지 않고 항균효과를 지속시켜 주는 액상바인더로 구성되는 것을 특징으로 하는 직물 원단에 도포하기 위한 항균물질을 제공한다.

직물, 항균, 은 나노, 아연 나노, 실리콘 옥사이드 나노, 비결정성 물질, 소수 콜로이드, 그라비어, 코팅, 도포,디글리시딜 에테르 비스페놀 에이, 아크릴 에멀젼, 드라이 챔버, 히팅롤, 원형양각 도포용 실린더, 플라스틱 실린더

Description

직물 원단에 도포하기 위한 항균물질{The antimicrobial liquid agent for laminating on textile}

본 발명은 여러 번 세탁 후(약5회 이상)에도 직물상에 항균력을 장시간 유지 시키기 위한 항균물질에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 은 을 주성분으로 하는 항균성분물질과 상기 항균성분물질을 상기 직물 원단으로부터 이탈되기 않고 항균효과를 지속시켜 주는 액상바인더로 구성되는 항균물질에 관한 것이다.

현재 우리가 살고 있는 세상은 수 만가지 종의 다양한 동물, 식물, 미생물과 인간이 상호 공존하며 살고 있다. 이중 미생물은 치명적인 위협을 가하는 병원균과 식품제조에 필요한 효모균 그리고 항생물질의 원료인 곰팡이 균이 대표적이다. 미생물은 인간의 체내, 피부상에도 다양하게 존재하며 온도와 습도에 따라 증식율이 변화하기도 한다. 또한 이러한 증식율의 변화에 의해 인간에게 치명적인 공격을 가하기도 한다. 과거 인간은 미생물의 공격에 의해 무기력하게 살상되거나 회복이 불가능한 중상을 입기도 했다.

하지만 현대의 기술발전과 더불어 미생물 분야도 많은 발전을 하게 되었다. 그 결과 미생물종류, 구조, 작용원리, 살균원리 등을 마침내 밝혀내어 인간에게 치 명적인 미생물의 증식을 억제하거나 사멸시킬 수 있는 능력을 보유하게 되어 이제는 인간 스스로 미생물의 공격위험으로부터 점차 벗어나고 있다.

그러나 이러한 미생물이 활동하지 않으면 지구상의 물질은 분해와 재생이 이루어지지 않아 모든 생물들이 존재할 수 없음 또한 새로 인식하게 된다. 이로 인하여 인간은 제한적인 미생물의 제거에 주력할 수밖에 없고 지금에 이르러서는 미생물 제거 목적이 뚜렷한 장소, 대상물 등에 미생물로부터 인간은 안전한 항균물질로서 최대한의 방어장치를 마련하고 있다.

은 등은 비교적 항균 메커니즘이 명확하고 내성에 의한 변이 현상이 발생하지 않는 무기물질이며, 이를 주원료로 하는 항균물질을 이용해 장시간 미생물의 증식을 억제 또는 제거하기 위해 안정적인 항균물질의 도포방법이 절실히 요구되고 있다. 또한 이러한 코팅 방법은 현재 무차별적이고 지속적인 변이 현상이 발생할 가능성이 높은 유기합성 살균제 또는 천연 항균제를 배제함으로 생태계에는 영향은 주지 않으면서도 지속적인 항균효과를 발현시키는 항균물질의 코팅 방법을 고안하여 자연환경을 보호하고 경제적인 효율성을 높일 수 있다.

그리고 기존의 도포 방법인 노즐(Nozzle)을 통해 항균물질을 분사(Spray)하여 직물에 도포하는 방법과 나이프 코팅방식은 생산효율성, 제품안전성의 문제로 인하여 경제적인 가치가 떨어져 본 발명이 이러한 문제해결의 주요 수단이 될 것으로 기대한다.

이에 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 일소하기 위하여 안출된 것으로서, 현재 시중에 유통되는 항균제품의 대부분은 화학적인 합성 방법 또는 천연추출물을 사용하여 살균이나 항균효과를 나타내고 있으나 이들은 거의 장시간 항균력을 발휘하지는 못하며 보통 순간적인 세정이나 청소용으로 많이 사용되는데, 기존의 항균 도포 방식은 생산효율성 저하와 품질균일성의 문제로 인하여 점차 새로운 방식의 출현이 절실히 요구되고 있다.

이에 따라 본 발명은 직물에 대한 항균제의 도포 방식을 생산효과가 높고 품질안정성이 균일하게 유지할 수 있도록 하여 우수한 제품의 생산은 물론 항균 도포직물의 시장가격을 합리적으로 개선하여 다수의 사람들이 항균제품에 대한 혜택을 받을 수 있도록 하여 치명적인 병원균의 공격으로부터 최소한의 방어장치를 마련해 주어 국민건강보존에 기여할 수 있는 직물 상의 항균물질 도포 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 항균물질은 은, 아연, 실리콘 옥사이드를 포함하는 항균성분물질과 상기 항균성분물질을 상기 직물 원단으로부터 이탈되지 않고 항균효과를 지속시켜 주는 액상바인더로 구성되는 것을 특징으로 하는 직물 원단에 도포하기 위한 항균물질을 제공한다.

상기 항균물질은 상기 은, 아연, 실리콘 옥사이드를 포함하는 비결정성 무기물질로 구성된 항균성분물질을 약 20 ~ 40 나노미터의 비결정화 크기로 분쇄한 후 소수 콜로이드화하여 조성하고, 디글리시딜 에테르 비스페놀 에이(Diglycidyl Ether of Bisphenol A)와 아크릴 에멀젼을 포함하는 액상바인더를 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 항균물질은 은 5 ~ 8%질량, 아연 3 ~ 5%질량, 실리콘 옥사이드 1 ~ 5%질량, 디글리시딜 에테르 비스페놀 에이 3 ~ 8%질량, 아크릴 에멀젼 5 ~ 15% 및 물로 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 항균물질의 점도는 1,500CPS인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 항균물질 도포방법은 기존의 도포방법보다 높은 생산효과가 유발되고 경제적인 측면에서도 일정량이 골고루 도포 되므로 비용절감 효과를 증대 할 수 있다. 또한 지속적인 항균효과의 발현으로 장시간 사용자가 안심하고 사용할 수 있으므로 단순히 한번 사용 후 폐기하는 일회용 제품을 대체 할 수 있어 사용자 측면에서도 상당히 경제적이다. 사용 용도 또한 광범위하여 가정용 위생용품, 군복 등 군사용 피복류, 병원용품, 일반 개인용 피복 등의 가공방법으로 최상의 효과가 있다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 는 해당되는 발명의 상세한 설명 부분에서 그 의미를 기재하였으므로 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로 본 발명을 파악하여야 한다.

본 발명에 따른 직물 상의 항균물질 도포 방법 및 장치에서 실린더의 설계가 중요한 부분이며 기존 실린더는 필름상의 접착제나 잉크를 용이하게 도포할 수 있도록 설계되어있으나 조직의 밀도가 높지 못하고 강도가 약한 부직포나 직포의 직물에는 기존의 설계 방식이 적합하지 않아 일정한 중량을 장시간 도포 작업 시 원하는 양을 도포시키지 못하는 문제가 있었다.

그러나 본 발명에서 고안한 원형양각(실린더상에 원형 모양의 양각을 분포 시키고 나머지 부분을 음각으로 처리하여 음각의 막힘 현상이나 고속작업에 의한 도포량의 불균일을 방지한다. 도 1 참조) 실린더를 이용한 항균물질 도포방법 및 장치는 밀도가 낮은 직물의 도포 방법에 적합한 장치이며 장시간 작업이 이루어져도 물성이나 도포량의 변화를 방지하여 균일한 제품의 생산에 적합하다고 할 수 있다.

이렇게 설계된 코팅용 실린더를 코팅용 기계의 코팅 부분에 장착하여 플라스틱실린더와 아래, 윗면으로 맞물리게 한다. 그리고 도금된 도포용 실린더와 플라스틱 실린더 사이에 도포하고자 하는 대상 직물을 통과시키면서 항균물질을 바른다. 이렇게 도포된 항균물질은 건조공정을 거쳐야 되며, 이때 건조는 드라이 챔버( Dry Chamber)방식(도 2 참조) 또는 가열 히팅롤(Heating Roll) 방식(도 3 참조)을 이용한다. 드라이 챔버(Dry Chamber)방식은 기계장치의 일정 부분에 별도의 가열된 공기를 가두어 건조에 도달하는 온도를 일정하게 유지시켜주는 방식을 말하며, 가열 히팅롤 방식은 기계 장치의 일정 부분에 도포되어 나오는 직물이 회전에 의해 가열된 롤을 감싸면서 수분을 증발시켜 건조하는 방식을 말한다.

이때 온도는 직물이 충분하게 건조될 수 있는 온도를 설정한다. 직물에 부착 시키고자 하는 항균제의 양을 조절하기 위하여 속도를 통한 조절 방법(속도를 올리면 도포량이 적어지고 속도를 낮추면 도포량이 많아진다)과 도포용 실린더를 이용하는 방법이 있다. 도포용 실린더를 이용할 경우 모양의 크기 깊이로 양을 조정한다. 이러한 공정을 통하여 생산된 항균기능 직물은 병원용, 위생용, 군사용 등의 용도로 사용되며 이는 최소 5회 세탁은 물론 더 많은 세탁을 한 후에도 항균물질이 이탈되지 않고 부착되어 있어 사용하는 동안 지속적인 항균효과를 유지할 수 있다.

본 발명에 따른 부착용 항균제는 항균제가 대상물에 도포되어 일정한 경화시간을 거친 후 부착성이 강력하여 일정한 물리적인 충격이나 염기성 계면활성제 등에 의해 이탈이 되지 않거나 거의 되지 않으며, 장시간 사용하여도 인체에 무해하고 각 물질간 상용성이 좋다. 이러한 항균제의 조성을 위하여 항균도가 우수하면서도 각 물질간 혼합성이 우수하도록 구성비를 맞추는데 중점을 두었으며 이를 위한 혼합 구성 비율은 다음과 같다.

즉, 본 발명에 따른 항균제는 (은 나노입자:5~8% + 아연 나노입자:3~5% + 실리콘 옥사이드 나노입자:1~5%)+(디글리시딜 에테르 비스페놀 에이 Diglycidyl Ether of Bisphenol A :3~8% + 아크릴 에멀젼 Acryle emulsion:5~15%)+물을 나머지 비율로 희석한 것이다.

이러한 구성비율을 가진 항균제는 안전과 안정도를 우선으로 화학적인 설계 가 이루어진 것으로서, 고안한 코팅장치에 가장 적합한 성능을 나타내어 일정한 품질의 제품생산이 가능하여 품질안정성과 생산 효율성을 높이는데 중요한 방법이 될 수 있다.

이하 상기 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명 하지만, 본 발명이 상기 실시예 들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 항균물질 도포방법에 대한 장치 중 균일하고 안정적인 도포작업의 실현을 위해 고안된 원형양각 도포용 실린더의 세부 설계도이다. 도 1을 참조하면, 실린더 도금부분의 모양을 음각으로 넓게 분포시켜 기존 음각부분의 막힘 현상으로 인한 도포량의 불안정한 부분을 해소하고 음각부분은 최대한 얇게 깊이를 주어 불안정한 회전에도 도포량의 과잉 공급을 방지토록 하였다.

실린더 설계는 세부적으로 원형양각부분은 직경이 3mm를 넘지 않아야 하고(많은 양의 도포가 필요한 경우 원형양각 부분의 크기를 축소한다) 음각부분은 1.5mm~2mm의 간격을 각각의 양각원형의 끝부분에서 유지하여야 한다. 또한 음각의 깊이는 0.05mm~0.1mm 정도로 하여 장시간 가공 시에도 일정한 막힘 현상, 공급과잉 현상을 방지한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 드라이 챔버를 이용한 항균제 도포 공정을 도시하고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 히팅롤을 이용한 항균제 도포 공정을 도시한다. 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 도포작업 공정을 설명하 면, 직물의 원단을 풀어주는 장치(107, 112, 이하 "원단풀림장치"라 한다)에 있는 원단을 걸 수 있는 축(shaft)에 도포하고자 하는 직물을 장착하여 고정시킨 후, 감아주는 장치(111, 116, 이하 "원단감김장치"라 한다)의 축에 부착된 탈부착이 가능한 관(지관, 플라스틱관/Core)까지 두루마리 작업이 용이하도록 원단의 회로를 구성한다.

이때 상기 원단 회로는 직물의 원단에 항균물질을 도포하는 원단도포장치(109, 114), 뜨거운 공기를 이용하여 항균물질이 도포된 직물 원단을 건조시키기 위한 원단건조장치(110, 115)를 순서대로 지나가도록 구성한다. 상기 원단감김장치(111, 116)와 상기 원단풀림장치(107, 112)는 각각 제동장치, 장력조절장치를 장착시켜 풀어주는 회전수와 감아주는 회전수를 일정하게 유지시키고 센서감지에 의한 자동 위치조절장치(E.P.C)를 부착하여 도포작업 중 회전에 의한 원단의 이탈을 방지하도록 한다. 상기 원단감김장치(111, 116)와 상기 원단풀림장치(107, 112)가 연동되어 대상 직물의 회로를 따라 움직이기 시작하면, 상기 직물의 원단은 원형 양각 도포용 실린더(103)로 이동되어 도금된 원형 양각 매시 실린더의 함몰된 부분인 음각부분에 의해 항균물질이 직물로 도포된다.

이후 원단건조장치(110, 115)를 거쳐 최종 원단감김장치(111, 116)에 두루마리 상태로 감긴다. 이때 도 2의 건조장치인 드라이 챔버의 경우 내부온도를 105도에서 110도 사이의 온도를 유지하며 체류시간은 약10초에서 15초 사이로 한다 이때 회전 속도는 분당 30m~50m정도로 한다. 생산속도를 더 높이거나 건조속도를 더 높이기 위해서는 챔버의 길이를 늘이는 방법과 히터의 양을 추가하여 조정토록 하며, 도 3의 히팅롤을 이용한 건조 방법은 115 히팅롤의 온도를 250도에서 300도 유지토록 하고 히팅롤을 거치며 체류되는 건조시간은 약3초에서 5초로 한다. 이때 회전속도는 분당 50m~70m으로 한다. 히팅롤을 이용한 건조 방법 또한 건조능력이나 생산량을 올리기 위해서는 원단감김장치(116) 이전에 거치는 히팅롤의 개수를 추가로 장착하면 가능하다.

부착용 항균물질의 구성은 항균기능을 가지는 주요항균물질과 항균물질을 부착시켜 세탁 후에도 항균물질이 목적물로부터 이탈되지 않고 항균효과를 지속시켜주는 기능을 가진 액상 바인더(Liquid Binder)로 구성되어 있다. 주요항균물질로서는 은, 아연, 실리콘 옥사이드 등 비결정성 무기물질을 최종 비결정화 크기(Particle size: 30나노미터±10)로 분쇄한 후 소수 콜로이드화 하여 조성하고, 이렇게 구성된 물질을 음료수 캔의 내면 코팅제, 치과용 충진재 등으로 사용되고 있는 디글리시딜 에테르 비스페놀 에이(Diglycidyl ether of Bisphenol A)와 의료용 접착제 및 치과용 접착제인 아크릴 에멀젼이 주성분으로 조성된 부착용 액상 바인더를 혼합한 것으로서 이를 위한 혼합 구성 비율은 다음과 같다.

즉, 본 발명에 따른 항균제는 (은 나노입자:5~8%+아연 나노입자:3~5%+실리콘 옥사이드 나노입자:1~5%)+(디글리시딜 에테르 비스페놀 에이 Diglycidyl Ether of Bisphenol A :3~8% + 아크릴 에멀젼 Acryle emulsion:5~15%)+물을 나머지 비율로 희석한 것이다.

이때 혼합 순서는 항균주요물질을 소수 콜로이드화된 무기 항균제와 유기물질로 구성된 바인더를 상기 비율에 맞추어 저속(300~500RPM)으로 육안으로 상용이 될 때까지 혼합한 후, 희석시키고자 하는 비율의 물을 10%씩 나누어 총량을 혼합 시킨다. 이렇게 비율을 맞춘 후 고속으로 약 60분간 혼합하여 항균제를 완성하며 완성이 된 후 사용된 물질은 침전, 분리, 응집 등의 현상이 발생되지 않아야 하며 이때 항균제의 점도는 약 1,500CPS를 유지하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 항균물질 도포방법에 대한 장치 구성도

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 드라이 챔버를 이용한 항균제 도포 공정을 도시하는 구성도

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 히팅롤을 이용한 항균제 도포 공정을 도시하는 구성도

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

<도 1>

101: 원형 양각 도포용 실린더 단면

102: 압착용 플라스틱 실린더 단면

103: 압착용 플라스틱 실린더 측면

104: 원형 양각 도포용 실린더 측면

105: 실린더 구성 확대도 단면

106: 실린더 구성 확대도 측면

<도 2>

107: 풀어주는 장치

108: 코팅액 담채기

109: 원형 양각 도포용 실린더 장치

110: 건조기(드라이 챔버)

111: 감아주는 장치

<도 3>

112: 풀어주는 장치

113: 코팅액 담채기

114: 원형 양각 도포용 실린더 장치

115: 히팅롤

116:감아주는 장치

Claims (4)

1. 삭제
2. 직물 원단에 도포하기 위한 항균물질에 있어서,

   상기 항균물질은 은, 아연, 실리콘 옥사이드를 포함하는 항균성분물질과 상기 항균성분물질을 상기 직물 원단으로부터 이탈되지 않고 항균효과를 지속시켜 주는 액상바인더로 구성되되, 상기 항균물질은 상기 은, 아연, 실리콘 옥사이드를 포함하는 비결정성 무기물질로 구성된 항균성분물질을 20 ∼ 40나노미터(nm)의 비결정화 크기로 분쇄한 후 소수 콜로이드화하여 조성하고, 디글리시딜 에테르 비스페놀 에이(Diglycidyl Ether of Bisphenol A)와 아크릴 에멀젼을 포함하는 상기 액상바인더를 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 직물 원단에 도포하기 위한 항균물질.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 항균물질은 은 5~8%질량, 아연 3~5%질량, 실리콘 옥사이드 1~5%질량, 디글리시딜 에테르 비스페놀 에이(Diglycidyl Ether of Bisphenol A) 3~8%질량, 아크릴 에멀젼 5~15% 질량 및 물로 구성되는 것을 특징으로 하는 직물 원단에 도포하기 위한 항균물질.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 항균물질의 점도는 1500CPS인 것을 특징으로 하는 직물 원단에 도포하기 위한 항균물질.

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