KR101407612B1

KR101407612B1 - 공업적으로 생산되는 순수 키토산 섬유 방사액 및 제조방법

Info

Publication number: KR101407612B1
Application number: KR1020127032256A
Authority: KR
Inventors: 지이아춘 주; 광민 후
Original assignee: 샨동 후아싱 하이치 뉴 머티리얼즈 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2014-06-13
Also published as: GB2494793A; JP5384772B2; US20130145958A1; KR20130018318A; CN101812743B; JP2013527336A; CN101812743A; GB201220088D0; GB2494793B; US9017469B2; WO2011140860A1

Abstract

본 발명은 키토산 섬유 방사액 및 제조방법 관한 것으로서, 더 상세하게는 공업적으로 생산되는 순수 키토산 섬유 방사액 및 제조방법에 관한 것이다. 그의 제조방법은 하기 공정를 포함한다:
공정(a): 조각 키토산 원료 선별하고 폐기물을 제거하는 공정,.
공정(b): 방사액 총 중량의 3%∼8%의 조각 키토산 시료을 채취하여 반응기 내에 넣고, 밀봉하여 진공으로 유지하는 공정,
공정(c）: 농도가 0.9%∼6%의 아세트산 용액에 넣고, 상온에서 40∼60분간 담그는 공정,
공정(d）: 반응기 내부의 압력은 약 5000pa 이하이고, 7.5∼19시간 균일하게 교반하고, 교반속도는 26∼60rpm/분이고, 1∼3시간 정치하는 공정.
이와 같은 방법에 의해 키토산의 분자구조를 보호할 수 있고, 단위시간 내에 조각 키토산 빠르게 용해시킬 수 있다. 이와 같은 방법에 의해 연속적으로 생산할 수 있다.

Description

공업적으로 생산되는 순수 키토산 섬유 방사액 및 제조방법{SPINNING SOLUTION FOR INDUSTRIALLY PRODUCING PURE CHITOSAN FIBER AND PREPARATION METHOD THEREOF}

본 발명은 키토산 섬유 방사액 및 제조방법 관한 것으로서,좀더 상세하게는 공업적으로 생산되는 순수 키토산 섬유 방사액 및 제조방법에 관한 것이다.

순수 키토산 섬유는 고순도 키토산 원료로서 습식 방사를 통해서 만든 것이다. 양전자 전하를 가지며, 우수한 항균성과 분해성을 갖고 있다. 지혈 기능성을 가지고 있다. 그리고 양호한 흡습성과 통기성을 가지고 있기 때문에 의료용품, 처치용품, 항균방직물 등으로의 응용잠재력이 높으며, 사회적으로 효과와 이익을 부여할 수 있다.

최근에는 키토산 섬유의 방사액은 제조공법 때문에 섬유강도가 낮아서 방사성이 좋지않고 기능성이 낮다.

최근 등록된 키토산 섬유 생산에 관한 특허중에 키토산 방사액 제조 공법에 관한 것이 다수 있으며, 실험실이나 소규모 공업적 생산으로 키토산 분말로부터 키토산 방사액을 만든다. 조각 키토산 섬유로 만든 방사액은 없다. 그래서 지금은 시장에서 주된 수요 원료는 높은 탈아세틸도(degree of deacetylation)와 높은 점도의 고성능 순수 조각 키토산 섬유이다. 이하, 상세히 설명을 한다:

I, 1、키토산 탈아세틸도가 높으면 세포가 키토산막(섬유) 중에 부착도와 성장도에 대해 유리하다. 그리고 세포과 호환성도 좋고 세포 손상도 작다. 즉, 저탈아시틸도(＜70%)의 키토산막(섬유)과 세포 호환성이 좋지않고 세포 부착과 성장도 좋지 않다. 세포에 대해 손상이 입을 수 있다. 참조, 생물의학공학잡지 2006；234）: 800～804，《기타 탈아세틸도가 키토산막과 조막기질 세포 상용성을 대한 영향》.

2、키토산의 탈아세틸도 증가에 따라서 세균 억제능이 증가하고 있다. (참조, 상해수산대학학보, 제10군 제4기 《기타 탈아세틸도 키토산의 세균 억제능》。상기 2종 참조문헌은 키토산이 높으면 키토산 섬유의 기능성을 더 양호해지는 것을 증명하고있다.

II、점도와 분자량의 관계가 Mark-Houwink로 표현할수있다. 즉: [η] = kM^α, (η：점도，mpa·s，K：상수，이것은 체계나 성질에 상관 별로 없고, 단순히 온도 수치와 상관이 있다. M: 상대분자량 α: 분자량과의 상관 수치）이것으로부터 키토산 점도의 실제는 분자량이 작아짐을 알 수 있다. 나타난 바와 같이 키토산 분자량이 크게 되면 얻어진 키토산 섬유의 강도가 더 높아진다. 그래서 조각 키토산은 요구에 부합된다.

최근에 방사액 제조 공법의 단점에 대해 아래와 같다:

I、최근 많이 사용되는 키토산 섬유 제조 원료는 중탈아세틸도（75%＜D·D＜89%）이다. 이와 같은 섬유의 항균능은 떨어지고, 세포 용해성도 좋지 않다.

II, 조각 키토산을 분말로 곱게 분쇄하여 키토산 섬유 방사액을 만든다. 이렇게 하면 원가가 높아질 수 있다. 더 중요한 것은 키토산 분자 구조를 파괴할 수 있다. 점도는 1000 mpa·s 인 조각 키토산을 1~2mm 분말로 분쇄하면 점도가 700 mpa·s 로 떨어질 수 있다. 30% 저하하면 기능성이 좋지 않게 된다.

III、조각 키토산으로 만든 키토산 방사액 속도가 너무 느려서 질량이 경시적으로 변할 수 있다. 문헌상으로는 조각 키토산 자체가 탈칼슘, 탈단백질 후에 그의 세포 중에 공극이 다수 증가하여 공기를 많이 포함할 수가 있다. 아세트산 용액과 키토산 접촉할 때, 조각 키토산 외부에 용해질이 생성되고, 그에 따른 키토산 내부에 있는 공기가 나갈 수 없고 용액으로 되돌아 올 수도 없다. 공업적으로 생산할 때, 반응기 내에 일부는 용해하고 일부는 용해되지 않는다. 그 때문에 고품질의 섬유를 만들 수 없다. 그래서 이런 방법은 공업적으로 생산하기 어렵고, 순수 키토산의 공업화 발전을 막는 것으로 되고 있다.

그래서, 어떻게 공업적으로 생산 중, 조각 키토산 원료를 고성능 키토산 방사액을 생산할 수 있는 것일까가 해결하여야 할 과제이다.

본 발명의 목적은 공업적으로 생산되는, 순수 키토산 섬유 방사액 및 제조방법을 제공하는 데 있다. 키토산 분자 구조를 유지할 수 있고, 단위시간에 조각 키토산 빠르게 용해시킬 수 있다. 이와 같은 방법은 공업적으로 연속하여 생산하기 위한 요구도 만족할 수 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 기술적인 해결 수단은 아래와 같다:

본 발명은 공업적으로 생산되는 순수 키토산 섬유 방사액에 있어서, 조각 키토산 원료의 탈아세틸도가 92% 이상，점도가 1000mpa·s 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 공업적으로 생산되는 순수 키토산 섬유 방사액의 최적화 제조 방법에 있어서, 조각 키토산 원료의 탈아세틸도가 95% 이상，점도가 1500mpa·s이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 공업적으로 생산되는 순수 키토산 섬유 방사액 및 제조방법에 대해 이하, 상세히 설명한다.

공정(a): 조각 키토산 원료 선별하고 폐기물을 제거한다.

공정(b): 방사액 총 중량의 3%∼8%의 조각 키토산 시료을 채취하여 반응기 내에 넣고, 밀봉하여 진공으로 보존하다.

공정(c）: 농도가 0.9%∼6%인 아세트산 용액에 넣고, 상온에서 40∼60분간 담근다.

공정(d）: 반응기 내부의 압력은 약 5000pa 이하이고, 7.5∼19시간 균일하게 교반하고, 교반속도는 26∼60rpm/분이고, 1∼3시간 정치하여 방사액을 형성한다.

공업적으로 생산되는 순수 키토산 섬유 방사액의 제조방법에 있어서, 상기 (d)공정 중에 반응기 내부의 압력은 약 3000pa 이하이다.

첫째, 원료 조각 키토산을 분쇄하지 않기 때문에 시간을 절약하고, 원료의 손실을 방지한다. 원래 조각 키토산 분자의 구조를 유지하고, 키토산의 점도와 탈아세틸도도 유지한다. 따라서 방사액의 강도가 높고, 완성된 섬유의 성능이 양호하게 된다.

본 발명의 방사액과 원료는 키토산 분말、조각 키토산(종래 기술)으로 만든 방사액을 비교하면 같은 공법으로 만든 섬유 완제품의 기능성을 비교하면 아래 표1과 같다:

종목	키토산 분말	조각키토산 (종래 기술)	조각키토산 (본 발명)	효과
방사액 만든 시간(t)	10~48	24~48	9~23	키토산 분말보다 1~2분을 줄였다; 조각키토산(종래 기술)보다15~25분 줄였다.
파열 신장율(%)	10	-	14	40% 증가
파열강도 (dtex/CN)	1.4	-	1.8	28.6% 향상

둘째, 공정(b) 중에 반응기 내부에 있는 조각 키토산 용액은 진공 밀봉한 후에 조각 키토산 본체가 탈칼슘、탈단백질할 때 많은 공기를 세포 중에 빠진다. 이때, 용액 중에 아세트산용액을 놓고 아세트산용액과 조각 키토산을 충분히 접촉시키면 빠르게 용해하고, 기포도 많이 생성되지 않는다. 다음 공정에 유리하다; 공정(b) 중에 등속으로 교반하는 것도 고성능 방사액을 제조하는데 유리하다.

본 발명의 공업적으로 생산되는 순수 키토산 섬유 방사액 및 제조방법에 대해 실시예에 의해 상세히 설명한다.

실시예 1：

조각 키토산 원료로서 점도 2600mpa·s, 탈아세틸도가 92%인 키토산 시료 100kg을 취하여, 반응기 내에 넣고, 밀봉하여 진공으로 한다. 0.9%의 아세트산용액 3180kg을 넣고, 상온에서 60분간 방치한다. 반응기 내부 압력은 5000pa이고, 19시간 교반한다. 교반속도는 26rpm/분, 반응시간은 3시간으로 하여 방사액을 얻었다.

실시예 2：

조각 키토산 원료로서 점도 1400mpa·s, 탈아세틸도가 94%인 키토산 시료 200kg을 취하여 반응기 내에 넣고, 밀봉하여 진공으로 유지한다. 3% 아세트산 용액 2960kg을 넣고 상온에서 50분 방치한다. 반응기 내부 압력은 3500pa이고, 12시간 교반한다. 교반속도는 40rpm/분, 2시간 반응시켜 방사액을 얻었다.

실시예 3：

조각 키토산 원료로서 점도 1000mpa·s, 탈아세틸도가 96%인 키토산 시료 300kg을 취하여 반응기 내에 넣고, 밀봉하여 진공으로 유지한다. 6% 아세트산 용액 3450kg를 넣고, 상온에서 40분 방치한다. 반응기 내부 압력은 2000pa이고 7.5시간 교반한다. 교반속도는 60rpm/분, 1시간 반응시켜 방사액을 얻었다.

Claims

순수 키토산 섬유 방사액에 있어서, 원재료 조각 키토산의 탈아세틸도가 92%이상이고, 점도가 1000mpa·s 이상인 것을 특징으로 하는 방사액.
제 1항에 있어서,
순수 키토산 섬유 방사액에 있어서, 원재료 키토산의 탈아세틸도가 95% 이상, 점도가 1500mpa·s 이상인 것을 특징으로 하는 방사액.
제 1항 또는 제 2항 기재의 순수 키토산 섬유 방사액의 제조방법에 있어서, 하기 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법:
공정(a): 조각 키토산 원료 선별하고 폐기물을 제거하는 공정,
공정(b): 방사액 총 중량의 3%∼8%의 조각 키토산 시료을 채취하여 반응기 내에 넣고, 밀봉하여 진공으로 유지하는 공정,
공정(c）: 농도가 0.9%∼6%의 아세트산 용액에 넣고, 상온에서 40∼60분간 담그는 공정,
공정(d）: 반응기 내부의 압력은 5000pa 이하이고, 7.5∼19시간 균일하게 교반하고, 교반속도는 26∼60rpm/분이고, 1∼3시간 정치하는 공정.
제 3항에 있어서
순수 키토산 섬유 방사액의 제조방법에 있어서, 상기 (d)공정 중에 반응기 내부의 압력은 3000pa이하인 것을 특징으로 하는 방법.