KR101425347B1 - 항균 직물 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항균 직물의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 제조 방법의 한 특징은 원단을 항균 처리 용액에 침지시키는 단계, 그리고 항균 처리 용액에 침지된 상기 원단을 건조시키는 단계를 포함하고, 상기 항균 처리 용액은 항균 용액, 알카리 용액 및 물을 함유하며, 상기 항균 용액은 전체 조성물 100중량부를 기준으로 0.0000005중량부 내지 10 중량부의 은 콜로이드, 0.0000001중량부 내지 15중량부의 이산화티탄 나노입자, 0.00001중량부 내지 6중량부의 적어도 하나의 분산안정제, 그리고 69중량부 내지 99중량부의 물을 함유한다. 이로 인해, 항균 직물의 탁월한 항균성에 의해 유해한 균이나 바이러스로부터 사람이나 동물이 보호하므로, 질병 발병이 크게 감소되거나 예방되어, 많은 경제적인 비용이 감소하며, 직물로 제조됨에 따라 사용 범위가 증가하고, 외부 환경에 의해 직물의 항균성이 감소되지 않아 사용자의 만족도가 증가한다.
Description
본 발명은 항균 직물 및 그 제조방법 에 관한 것이다.
은(silver)은 예로부터 항균효과를 갖는 것으로 알려져 왔고, 은 콜로이드(silver colloid)는 수용액에 클러스터(cluster) 상태(10nm 내지 150nm 크기)의 은 입자가 분산되어 은 분산 용액, 즉 은 콜로이드 용액을 말한다.
이러한 은 분산 용액은 약 650 여종의 유해 세균과 곰팡이류에 대해 강한 항균력이 있음이 밝혀져 있고, 클러스터 상태의 은 입자(즉, 은 콜로이드 입자)가 인체에 유익한 세균은 사멸시키지 않음이 관찰되고 있다.
더욱이, 미국 등지에서는 은 분산 용액이 식품의약국(FDA, Food and Drug Administration)에 의해 인체에 무해한 천연물질로 인정되고 있고, 최근에는 무독성 방부제로서 식품첨가제로 기능이 인정될 만큼 인체나 생체에 무독한 물질로 알려져 있다.
이러한 은 분산 용액에 대한 항균성이 매우 우수하며, 은 분산 용액이 인체에 무독하다는 것이 입증됨에 따라, 현재 세계 각국에서는 항균에 더욱 효과적인 은 입자의 제조 및 이를 이용한 병원성 세균의 박멸 및 치료제 개발 외에 화장품, 섬유류, 벽지, 세탁기, 의복 등과 같은 각종 제품에 은을 활용하는 연구가 진행되고 있다.
광 촉매란 설정 에너지 크기 이상의 빛을 받게 되면 활성 산소와 수산기 라디칼(OH radical)을 발생시키고, 활성 산소와 수산기 라디칼의 강한 산화 및 환원 작용에 의해 악취물질을 분해하거나 항균 작용을 실시하는 것으로서, 이러한 광 촉매는 전기적으로 반도체 성질을 갖는 물질을 일컫는다.
이와 같은 광촉매의 특성을 갖는 다양한 산화물질 중에서 이산화티탄(TiO2)은 화학적 안정성과 반도체로서의 우수한 장점 때문에 널리 사용되고 있다.
이러한 이산화티탄은 약 3.0eV 이상의 에너지를 받으면 광촉매로서의 기능을 충분히 발휘한다.
광촉매인 이산화티탄에 빛이 조사되어 발생한 전자(e-)와 정공(h+)은 각각 공기 중의 산소(O2) 및 물(H2O)과 반응을 일으켜 이산화티탄 표면에 슈퍼옥사이드 음이온(O2 -)과 하이드록실기 라디칼(hydroxyl group radical)(ㆍOH)로 된 2종의 활성산소를 생성한다.
특히 하이드록실기 라디칼은 높은 산화 및 환원 전위를 가지고 있기 때문에 질소산화물(NOx), 휘발성 유기화합물(VOCs, volatile organic compounds) 및 각종 악취 정화에 탁월한 효과를 갖고 있고, 축산폐수, 오수, 공장폐수의 생물 화학적 산소 요구량(BOD, biochemical oxygen demand), 색도와 난분해성 오염물질, 그리고 환경호르몬 등을 완벽히 제거할 수 있다.
뿐만 아니라, 하이드록실기 라디칼은 병원성 대장균, 황색포도상구균 및 O-157 등과 같은 각종 병원균과 박테리아를 99% 이상 살균하는 등 모든 대상 물질을 산화시키는 능력이 있다.
이러한 이산화티탄은 태양 에너지나 형광 빛에 의해서도 반응이 일으키며, '물체에의 정착→광분해→재생'의 사이클에 의해 영속적인 기능을 발휘하므로 경제적이다. 또한, 반응 후 이산화티탄의 부산물은 물과 이산화탄소(CO2)로서 인체와 환경에 무해한 물질이다.
세계보건기구(WHO)에 의하면, 사스[SARS(severe acute respiratory syndrome), 중증급성호흡기증후군)는 그 발병원인이 감기를 일으키는 기존의 코로나 바이러스(corona virus)의 변종일 가능성이 높다고 한다.
코로나 바이러스는 RNA 바이러스 특유의 돌연변이 발생률이 높을 뿐만 아니라 RNA 중합효소가 지놈을 복제하면서 이곳 저곳으로 점프하는 성향을 가지고 있어 재조합 빈도가 높다.
코로나 바이러스는 사람에게 감염되었을 때 코감기 등 주로 호흡기 증상을 일으키지만 위험성이 높지 않아 그동안 크게 문제되지 않았었다.
그러나 소나 개, 돼지, 새 등 일부 동물에서는 때로 치명적인 병원균으로 작용해 왔고 이 때문에 전염병 전문가들은 돼지나 닭과 같은 가축의 몸 안에 코로나 바이러스가 변형되어 인간의 몸속으로 들어와 치명적인 질병을 일으킨 것으로 추정하고 있다.
사스는 환자가 기침할 때 튀어나오는 침방울인 '공기비말(飛沫)'을 흡입하거나, 환자가 사용한 물건을 만진 후 바이러스가 호흡기로 옮아가면서 전염된다.
환절기와 겨울철(대개 11월∼3월)에 유행하는 유행성 독감인 인체 인플루엔자(HI, Human Influenza)는 감기와는 달리 인플루엔자 바이러스에 의해 발병하는 전염병으로 증상이 아주 심하고 전염성이 강하여 단 시일 내에 유행하는 병이다.
유행성독감의 원인으로는 오르토믹소 바이러스(orthomyxovirus) 계통의 싱글-스탠다드(single-stranded) RNA인 인플루엔자(influenza) A, B 그리고 C 등이 있다.
특히, 인플루엔자 A는 빈번한 핵의 재배열에 의해 유행성과 범유행성을 일으키며, 인플루엔자 C는 단지 경미한 호흡기 질환을 일으킨다.
조류 인플루엔자(AI, avian influenza)는 닭이나 오리와 같은 가금류 또는 야생조류에서 생기는 바이러스(Virus)의 하나로서, 일종의 동물전염병이다.
일반적으로 인플루엔자 바이러스는 A, B, C형으로 구분되는데, 이 중 A, B형이 인체감염의 우려가 있으며, 그 중 A형만이 대유행을 초래할 수 있다고 알려져 있다.
인플루엔자 바이러스의 표면에는 적혈구 응집소(HA, hemagglutinin와 뉴라미니다제(NA, neuraminidase)라는 두 가지 단백질이 있는데, HA는 16종이 존재하고 NA는 9종이 존재하므로, 이론상으로는 두 가지 단백질의 조합에 따라 모두 144종류(=16×9)의 인플루엔자 바이러스가 존재하게 된다.
이 중에서 사람에게 인플루엔자 감염을 일으키는 바이러스의 형태로는, 일반적으로 3종류의 HA(H1, H2, H3)와 2종류의 NA(N1과 N2)가 보고되고 있고, 조류의 인플루엔자 감염은 주로 H5형이나 H7형과 관련이 있는 것으로 알려져 있다.
그리고 이 중에서 H5N1 바이러스가 고병원성으로서, 우리가 알고 있는 가금류 조류 인플루엔자 집단 발생의 원인으로 알려져 있다. 조류 인플루엔자는 바이러스에 감염된 조류의 콧물, 호흡기 분비물 및 대변 중 적어도 하나에 접촉한 조류들이 다시 감염되는 형태로 전파되고, 특히 인플루엔자에 오염된 대변이 구강을 통해 감염을 일으키는 경우가 많다. 따라서 조류의 호흡기 분비물이나 대변 등에 오염된 기구, 매개체, 사료, 새장, 옷 등은 조류인플루엔자 전파에서 중요한 역할을 한다.
코로나 바이러스 및 인플루엔자 바이러스 억제제, 은 또는 이산화티탄 광촉매에 의한 살균 및 멸균물질에 대한 선행기술은 다음과 같다.
현재 코로나 바이러스에 대한 억제력을 갖는 제품은 주로 합성유기물 또는 천연물에서 추출한 물질(대한민국 공개특허 제2003-0063961호 및 일본 공개특허 제2000-44473호)로서, 무기 용액이 아니다.
무기 물질로서 은 콜로이드나 이산화티탄 광촉매를 단독으로 이용한 항균제품은 위와 같은 기지의 이론을 바탕으로 은 도포 의류, 항균 스프레이(대한민국 공개특허 제2002-0008375호), 공기정화기용 필터 코팅제 등과 같은 다양한 제품이 나와 있는데 은만을 이용한 경우에는 주위조건에 따른 성능변화가 거의 없으나, 광촉매만 이용한 제품은 광량이 부족한 환경에서는 성능을 제대로 나타내지 못하는 큰 단점이 있다.
또한 은과 이산화티탄을 이용하여 항균성을 갖도록 한 제품에 관한 기술로는 대한민국 공개특허 제1998-0007982호(발명의 명칭: 무기항균제의 제조방법), 제2001-0057595호(발명의 명칭: 은이 도포된 광촉매 제조방법) 및 제2003-0037050호(발명의 명칭: 항균금속성분을 함유하는 이산화티타늄 광촉매 및 그의 제조방법)이 있다.
대한민국 공개특허 제2003-0037050호는 은과 같은 항균 금속을 콜로이드 형태로 제조하고 이를 이산화티탄과 혼합한 후 수열합성과정을 거쳐 결정성 산화물로 제조한 후 이들의 표면을 졸겔법으로 코팅 처리하여 마이크로캡슐화하는 복잡한 공정을 거쳐서 항균금속을 함유하는 광촉매물질을 만들고 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제1998-0007982호는 인산과 질산을 이산화티탄분말 및 콜로이드 실리카와 혼합한 후 이들을 건조 소성하여 담지체 제조와 동시에 은 이온을 담지한 무기항균제를 제조하였다.
대한민국 공개특허 제2001-0057595호는 광촉매제에 은을 치환시켜서 광촉매 분말의 외부를 은으로 도포한 형태의 미세 분말형 광촉매를 제조하는 방법에 관한 것이다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 항균성을 갖는 제품의 사용 범위와 사용의 용이성을 증가시켜 사용자의 편리성을 증가시키기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 항균 직물의 제조 방법은 원단을 항균 처리 용액에 침지시키는 단계, 그리고 항균 처리 용액에 침지된 상기 원단을 건조시키는 단계를 포함하고, 상기 항균 처리 용액은 항균 용액, 알카리 용액 및 물을 함유하며, 상기 항균 용액은 전체 조성물 100중량부를 기준으로 0.0000005중량부 내지 10 중량부의 은 콜로이드, 0.0000001중량부 내지 15중량부의 이산화티탄 나노입자, 0.00001중량부 내지 6중량부의 적어도 하나의 분산안정제, 그리고 69중량부 내지 99중량부의 물을 함유한다.
상기 항균 처리 용액은 전체 조성물 100중량부를 기준으로, 0.1중량부 내지 30중량부의 항균 용액, 0.01중량부 내지 3중량부의 알칼리 용액, 그리고 67중량부 내지 99.89중량부의 물을 함유할 수 있다.
상기 항균 처리 용액은 바인더와 자외선 차단제 중 적어도 하나를 함유할 수있다.
상기 항균 처리 용액에 상기 바인더가 함유될 경우, 상기 항균 처리 용액은 전체 조성물 100중량부를 기준으로, 0.1중량부 내지 20중량부의 항균 용액, 5 중량부 내지 10중량부의 바인더, 0.01중량부 내지 2중량부의 알칼리 용액, 그리고 68중량부 내지 94.89중량부의 물을 함유할 수 있다.
상기 항균 처리 용액에 상기 자외선 차단제가 함유될 경우, 상기 항균 처리 용액은 전체 조성물 100중량부를 기준으로, 0.1중량부 내지 20중량부의 항균 용액, 0.1중량부 내지 5중량부의 자외선 차단제, 0.01중량부 내지 2중량부의 알칼리 용액, 그리고 73중량부 내지 99.79중량부의 물을 함유할 수 있다.
상기 항균 처리 용액에 상기 바인더와 상기 자외선 차단제가 함유될 경우, 상기 항균 처리 용액은 전체 조성물 100중량부를 기준으로, 0.1중량부 내지 20중량부의 항균 용액, 5중량부 내지 10중량부의 바인더(binder), 0.1중량부 내지 5중량부의 자외선 차단제, 0.01중량부 내지 2중량부의 알칼리 용액, 그리고 63중량부 내지 94.79중량부의 물을 함유할 수 있다.
상기 원단은 친수성 또는 소수성을 가질 수 있고, 상기 원단이 소수성을 가질 경우, 상기 항균 처리 용액 침지 단계 전에 항균 처리 용액에 침지되기 전의 상기 원단을 플라즈마 처리하여 상기 원단의 특성을 소수성에서 친수성으로 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 항균 직물은 위에 기재된 방법 중 하나에 의해 제조된다.
이러한 특징에 따르면, 항균 직물의 탁월한 항균성에 의해 유해한 균이나 바이러스로부터 사람이나 동물이 보호하므로, 질병 발병이 크게 감소되거나 예방되어, 많은 경제적인 비용이 감소한다.
또한, 직물로 제조됨에 따라 사용 범위가 증가하고, 외부 환경에 의해 직물의 항균성이 감소되지 않아 사용자의 만족도가 증가한다.
더욱이, 자외선 차단제가 함유되어 있으므로, 외부 환경에 장시간 노출되어도 항균 직물의 특성이 변하지 않는다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 항균 직물의 제조 공정을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라 원단을 플라즈마 처리 시 결합 상태를 개략적으로 도시한 도면으로서, (a)는 플라즈마 처리 하기 전의 원단의 개략적인 결합구조이고, (b)는 플라즈마 처리한 후의 원단의 개략적인 결합구조이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라 원단을 플라즈마 처리하기 전과 처리 후의 원단을 촬영한 SEM 사진으로서, (a)는 플라즈마 처리 하기 전의 원단의 SEM 사진이고, (B)는 플라즈마 처리한 후의 원단의 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라 항균 처리 용액에 침지된 원단을 건조 처리한 후 촬영한 원단의 SEM 사진이다.
도 5는 본 예에 따른 항균 직물이 축사에 적용된 한 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라 원단을 플라즈마 처리 시 결합 상태를 개략적으로 도시한 도면으로서, (a)는 플라즈마 처리 하기 전의 원단의 개략적인 결합구조이고, (b)는 플라즈마 처리한 후의 원단의 개략적인 결합구조이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라 원단을 플라즈마 처리하기 전과 처리 후의 원단을 촬영한 SEM 사진으로서, (a)는 플라즈마 처리 하기 전의 원단의 SEM 사진이고, (B)는 플라즈마 처리한 후의 원단의 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라 항균 처리 용액에 침지된 원단을 건조 처리한 후 촬영한 원단의 SEM 사진이다.
도 5는 본 예에 따른 항균 직물이 축사에 적용된 한 예를 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 항균 직물 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 항균 직물(10)의 제조 방법을 설명한다.
도 1에 도시한 것처럼, 본 예에 따른 항균 직물(10)을 제조하는 장치는 원단(1)의 플라즈마 처리가 행해지는 플라즈마 처리실인 제1 공정실(110), 제1 공정실(110)과 연결되어 있고 항균 처리가 행해지는 항균 처리실인 제2 공정실(120), 그리고 제2 공정실(120)에 연결되어 있고 건조 공정이 행해지는 건조 처리실인 제3 공정실(130)을 구비한다.
이로 인해, 항균 직물(10)의 제조 방법은 제1 공정실(110)에서 원단(1)의 플라즈마 처리를 시하여 소수성을 친수성을 개질하는 단계, 제2 공정실(120)에서 친수성의 원단(1)을 항균 처리 용액에 침지시켜 항균 처리하는 단계, 그리고 제3 공정실(130)에서 항균 처리된 원단을 건조시키는 단계를 구비한다.
본 예에서 원단(1)은 면과 같은 식물성 섬유, 견이나 모와 같은 동물성 섬유, 인조 섬유 또는 부직포(non-woven fabric)와 같은 합성 섬유 등으로 이루어져 있다. 이때, 원단(1)은 소수성(hydrophobic)이거나 친수성(hydrophilic)일 수 있다.
도 1에 도시한 것처럼, 원단(1)은 제1 공정실(110)에서부터 제3 공정실(130)까지 차례로 거치고, 각 해당 공정실(110-130)에 위치한 원단(1)에 해당 공정실(110-130)의 처리를 실시한다.
따라서, 이러한 제1 내지 제3 공정실(110-130)에서 행해지는 각 처리가 원단(1)에 순차적으로 모두 행해지면 본 예에 따른 항균 직물(10)이 제조된다.
이때, 제1 내지 제3 공정실(110-130)로의 원단(1)의 이동은 롤러(roller)와 모터(motor) 등과 같은 이송 장치를 통해 행해질 수 있다.
다음, 제1 내지 제3 공정실(110-130) 각각에서 행해지는 처리를 좀더 자세히 설명한다.
제1 공정실(110)은 이미 설명한 것처럼 원단(1)에 플라즈마 처리를 위한 공정실로서, 플라즈마 처리를 통해 원단(1)에 친수성 기능을 부여한다. 따라서, 항균성을 갖도록 항균 처리되는 원단(1)이 친수성일 경우, 제1 공정실(110)에서 행해지는 플라즈마 처리 공정은 생략될 수 있다.
플라즈마 처리를 위한 공정 가스는 산소(O2)와 아르곤(Ar)의 혼합 기체(O2+Ar)이다. 또한, 제1 공정실(110)에 공급되는 방전 전력(discharge power)은 한 예로서 150W 내지 200W이고 플라즈마 처리 시간은 3분 내지 10분일 수 있다.
플라즈마 처리가 행해지지 않은 원단(1)은 도 2의 (a)와 같이 탄소(C)와 수소(H)가 결합되어 있다.
하지만, 플라즈마 처리를 제1 공정실(110)에 공급된 산소(O2)와 아르곤(Ar)의 혼합 기체(O2+Ar)에 의해, 탄소(C)는 수소(H) 대신 하나의 산소(O)와 결합(C=O)되거나 수산기(OH)와 결합되거나(C-OH), 하나의 산소와 하나의 수신기(C=O-OH)에 결합되거나 하여, 원단(1)의 특징은 결합된 산소(O)에 의해 친수성으로 바뀌게 된다.
이와 같이, 제1 공정실(110)에서 플라즈마 처리가 행해진 원단(1), 예를 들어, 원단(1)인 부직포에 대해 주사 전자현미경(SEM, scanning electron microscope)을 이용하여 촬영한 SEM 사진의 한 예는 도 3과 같다. 이때, 주사 전자 현미경의 배율은 ×5,000이다.
도 3와 (a)와 (b)를 참고로 하면, 플라즈마 처리가 행해지기 전 원단(1)의 원사(11)의 비표면적이 플라즈마 처리에 의해 원단(1)의 원사(11)의 비표면적이 증가함을 알 수 있고, 이로 인해 원단(1)의 특성이 소수성에서 친수성으로 변경됨을 알 수 있다.
이와 같이, 원단(1)의 특성이 친수성으로 변경됨에 따라 제2 공정실(120)에서 행해지는 항균 처리 시 항균 처리를 위한 항균 처리 용액과 원단(1)과의 결합이 용이하게 행해진다.
제2 공정실(120)에는 친수성을 갖는 원단(1)이 침지되는(dipping) 항균 처리 용액이 저장되어 있는 저장실(121)이 존재하여, 저장실(121) 내의 항균 처리 용액 내에 원단(1)을 침지시켜 원단(1)의 원사 표면에 항균 처리 용액을 코팅(coating)시킨다.
제2 공정실(120)에서 사용되는 항균 처리 용액은 전체 조성물 100중량부를 기준으로, 0.1중량부 내지 30중량부의 항균 용액, 0.01중량부 내지 3중량부의 알칼리 용액, 그리고 67중량부 내지 99.89중량부의 물을 함유한다.
항균 용액은 전체 조성물 100중량부를 기준으로 0.0000005중량부 내지 10 중량부의 은 콜로이드, 0.0000001중량부 내지 15중량부의 이산화티탄 나노입자, 0.00001 중량부 내지 6 중량부의 적어도 하나의 분산안정제, 그리고 69 중량부 내지 99중량부의 물을 함유한다.
이러한 항균 용액을 제조하는 제조 방법의 한 예, 즉 제1 실시예는 다음과 같다.
먼저, 질산은(AgNO3) 10g, 에탄올 20g, 및 분산 안정제인 플라보노이드(flavonoid) 0.01g을 혼합한 후 80℃에서 5시간 유지하여 알코올 환원법에 의해 은 콜로이드 입자를 구비한 은 콜로이드 용액을 제조한다. 이때, 제조된 은 콜로이드 용액은 젤(gel) 상태이고, 은 콜로이드 용액 내에 구비된 콜로이드 입자의 평균 입경은 20nm 내지 50nm 크기이며 50,000ppm 농도의 은 콜로이드 용액이다. 다음, 증류수를 이용하여 50,000ppm 농도의 은 콜로이드 용액을 10 내지 5,000ppm의 농도로 희석시킨다.
이어서, 물을 사용하여 500ppm으로 희석된 은 콜로이드 용액을 용매로서 사용하여 TEOT(titaniumethoxyorthotitanate) 35g과 에탄올을 혼합한 용액을 넣고 졸-겔법(sol-gel method)을 이용하여 상온에서 가수분해와 축합 반응을 수행한다. 이때 가수분해 반응의 촉매로서 HNO3 0.5g이 사용된다.
다음, 60 내지 85℃의 반응 온도로서 가열하고 4시간 내지 8시간 교반하여 유백색의 평균입경이 1nm 내지 100nm인 이산화티탄 입자를 1wt% 내지 5wt%의 농도로 함유하는 항균 용액을 제조한다.
항균 용액을 제조하는 제조 방법의 다른 예들(즉, 실시예 2 내지 실시예 7)은 다음 [표 1]과 같이, 질산은과 TEOT의 첨가량만 상이할 뿐 실시예 1의 방법과 동일한 방법으로 제조된다.
[표 1에서 Ο는 침전이 전혀 일어나지 않고 안정한 은(Ag)-이산화티탄의 콜로이드를 합성한 경우이고, ×는 합성 후 바로 침전이 일어난 경우이다.
이러한 항균 용액에 의해 살균 소독되는 바이러스의 예는 다음과 같다.
1) 돼지 인플루엔자 바이러스(swine influenza virus)(H1N1): 99.8% 이상 사멸
2) 신종 플루(new flu)(H1N1, 신종플루 바이러스): 99.9% 이상 사멸
3) 장내바이러스 71형(enterovirus Type 71)(수족구 바이러스): 99.8% 이상 사멸
4) 조류 인플루엔자 바이러스(avian influenza virus)(H5N1, 조류독감 바이러스): 99.9% 이상 사멸
5) 조류 인플루엔자 바이러스(H9N2, 조류독감 바이러스)
6) 인간 인플루엔자 바이러스(human influenza viruses)(H1N1, H3N2, B형, 인체독감 바이러스)
7) 돼지 유행성 설사증 바이러스(PEDV, Porcine Epidemic Diarrhea Virus)과 돼지 전염성 위장염 바이러스(TGEV, Transmissible Gastroenteritis Virus)와 같은 사스 코로나 바이러스(SARS corona viruses); 99.9%이상 사멸
또한, 본 예의 항균 용액에 의해 살균 소독되는 박테리아는 99.9이상 박멸되며, 이들 박테리아의 예는 슈퍼박테리아(New Super Bacteria NDM-1), 황색포도상구균(Staphylococcus Aureus), 대장균(Escherichia Coli), 살모넬라균(Salmonella Typhimurium) 및 폐렴균(Klebsiella Pneumoniae)이다.
본 예의 항균 용액에 의해 살균 소독되는 곰팡이 역시 99.9%이상 박멸되며, 이들 곰팡이의 예는 흑곰팡이(Aspergillus Niger), 토양곰팡이(Chaetomium Globosum), 푸른곰팡이(Penicillium Pinophilum), 진균(Gliocladium Birens), 흑효모균(Aureobasidium Pullulans) 및 피부백선균(Trichophyton rubrum )이다.
더욱이, 본 예의 항균 용액은 유해 화학물질(harmful Chemicals)에 대한 탈취 효능을 갖고 있고, 예를 들어, 포름알데히드(Formaldehyde)에 대해서는 93.8% 이상의 탈취 효과를 발휘하고, 암모니아(Ammonia)는 100% 제거한다.
알칼리용액은 LiOH, NaOH, KOH, Ca(OH)2 및 Ba(OH)2 중 1종을 사용하여 산성인 항균 용액을 중화시키는 역할을 수행한다.
항균 처리 용액에 대한 다른 예로서, 바인더(binder)와 자외선 차단제 중 적어도 하나가 첨가될 수 있다.
항균 처리 용액에 바인더가 첨가될 경우, 본 예에 따른 항균 처리 용액은 전체 조성물 100중량부를 기준으로, 0.1중량부 내지 20중량부의 항균 용액, 5 중량부 내지 10중량부의 바인더, 0.01중량부 내지 2중량부의 알칼리 용액, 그리고 68중량부 내지 94.89중량부의 물을 함유한다.
또한, 항균 처리 용액에 자외선 차단제가 첨가될 경우, 본 예에 따른 항균 처리 용액은 전체 조성물 100중량부를 기준으로, 0.1중량부 내지 20중량부의 항균 용액, 0.1중량부 내지 5중량부의 자외선 차단제, 0.01중량부 내지 2중량부의 알칼리 용액, 그리고 73중량부 내지 99.79중량부의 물을 함유한다.
마지막으로 바인더와 자외선 차단제 모두가 항균 처리 용액에 첨가될 경우, 항균 처리 용액은 전체 조성물 100중량부를 기준으로, 0.1중량부 내지 20중량부의 항균 용액, 5중량부 내지 10중량부의 바인더, 0.1중량부 내지 5중량부의 자외선 차단제, 0.01중량부 내지 2중량부의 알칼리 용액, 그리고 63중량부 내지 94.79중량부의 물을 함유한다.
본 예에서, 바인더는 아크릴계 바인더와 우레탄계 바인더 중 1종을 사용하여 원단(1)에 대한 항균 처리 용액의 부착력을 증가시킨다.
자외선 차단제는 Tinogard TT, Tinogard Q, Cibafast H Liquid, Tinuvin 1130 및 Sunmist 중 1종을 사용한다. 이러한 자외선 차단제에 의해, 햇빛에 의한 항균 용액의 입자 손상이 방지되어 본 예에 따른 항균 직물(10)의 수명과 항균성의 지속성이 향상된다.
제2 공정실(120)에서의 원단 침지 동작은 5초 내지 15초 동안 행해지며, 원단 이동 속도는 10m 내지 20m/min일 수 있다.
이와 같이, 제2 공정실(120)에서의 침지 동작이 행해진 원단(1)은 바로 제3 공정실(130)로 이동하여 건조 동작이 행해진다.
이때, 제3 공정실(130)은 열풍 건조 방식을 이용하여 항균 처리 용액이 적셔져 있는 원단(1)을 건조하게 된다.
따라서 제3 공정실(130)는 열풍을 발생시키는 적어도 하나의 열풍 발생 장치(131)를 구비하고 있고, 항균 처리 용액이 적셔진 원단(1)을 열풍 발생 장치 (131) 아래쪽이나 위쪽으로 지나가면서 원단(1)의 건조 동작이 행해진다.
건조 온도의 한 예는 60℃ 내지 150℃일 수 있고, 건조 시간은 1분 내지 5분 일 수 있다. 이들 건조 온도와 건조 시간은 원단(1)의 소재에 달라진다.
이러한 건조 공정에 의해 원단(1)의 원사(11) 표면은 도 4에 도시한 것처럼 항균 처리 용액에 대한 잔여물인 은-티타니아 합성물(12)이가 코팅되어 원단(1)의 항균 처리 동작이 완료되므로 항균성을 갖는 본 예의 항균 직물(10)이 완성된다.
은-티타니아 합성물(12)에는 은 콜로이드와 이산화티탄이 기존적으로 함유되고, 바인더와 자외선 차단제 중 적어도 하나가 부가적으로 함유된다.
이러한 공정을 통해 항균성을 갖는 본 예의 항균 직물(10)에 대한 항균 시험 결과는 다음과 같다.
항균 직물(10)의 재료가 폴리에스터(polyester)일 때 20회의 세탁 시험을 거친 후 황색포도상구균과 폐렴균에 대한 항균 시험 결과는 99.9% 이상이었다.
또한, 항균 직물(10)의 재료가 나일론일 때 30회의 세탁 시험을 거친 후 황색포도상구균에 대한 항균 시험 결과는 99.9% 이상이었고, 폐렴균에 대한 항균 시험 결과는 92.5% 이상이었다.
또한, 항균 직물(10)의 재료가 부직포일 때, 황색포도상구균과 폐렴균에 대한 항균 시험 결과는 99.9% 이상이었고, 대장균(E-Coli)에 대한 항균 시험 결과는 99.9% 이상이었으며, 살모넬라균에 대한 항균 시험 결과는 99.9% 이상이었다.
이와 같이, 탁월한 항균성을 갖는 항균 직물(10)이 제조됨에 따라, 옷, 가방 및 신발과 같은 다양한 일상 생활용품에 적용되어 인체에 유해한 균으로부터 사용자의 건강을 지킬 수 있다.
더욱이, 본 예에 따른 항균 직물(10)은 항균 물질을 사용자가 원하는 부분에 스프레이(spray)하거나 도포하는 타입이 아니므로, 비나 땀 등으로 항균 기능을 감소하거나 소멸될 염려가 없다.
또한, 항균 직물(10)에 자외선 차단제가 함유되어 있으므로 장시간 햇볕에 노출되어 항균 직물(10)의 항균성이 약화되지 않게 된다. 이로 인해, 도 5와 같이, 일상 생활용품뿐만 아니라 농산물 재배를 위한 하우스나 동물의 축사 등에 본 예의 항균 직물(10)을 사용할 경우, 많은 바이러스나 병균의 침입이 방지되고 유해한 세균의 소멸 동작이 이루어지므로 세균이나 바이러스로부터 안전하게 사육 동물을 보호한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 제1 공정실 120: 제2 공정실
130: 제3 공정실 1: 원단
10: 항균 직물 11: 원사
12: 은-티타니아 합성물
130: 제3 공정실 1: 원단
10: 항균 직물 11: 원사
12: 은-티타니아 합성물
Claims (9)
- 원단을 항균 처리 용액에 침지시키는 단계, 그리고
항균 처리 용액에 침지된 상기 원단을 건조시키는 단계
를 포함하고,
상기 항균 처리 용액은 항균 용액, 알카리 용액 및 물을 함유하며,
상기 항균 용액은 전체 조성물 100중량부를 기준으로 0.0000005중량부 내지 10중량부의 은 콜로이드, 0.0000001중량부 내지 15중량부의 이산화티탄 나노입자, 0.00001중량부 내지 6중량부의 적어도 하나의 분산안정제, 그리고 69중량부 내지 99중량부의 물을 함유한
항균 직물의 제조 방법. - 제1항에서,
상기 항균 처리 용액은 전체 조성물 100중량부를 기준으로, 0.1중량부 내지 30중량부의 항균 용액, 0.01중량부 내지 3중량부의 알칼리 용액, 그리고 67중량부 내지 99.89중량부의 물을 함유하는 항균 직물의 제조 방법. - 제1항에서,
상기 항균 처리 용액은 바인더와 자외선 차단제 중 적어도 하나를 함유하는 항균 직물의 제조 방법. - 제3항에서,
상기 항균 처리 용액에 상기 바인더가 함유될 경우, 상기 항균 처리 용액은 전체 조성물 100중량부를 기준으로, 0.1중량부 내지 20중량부의 항균 용액, 5 중량부 내지 10중량부의 바인더, 0.01중량부 내지 2중량부의 알칼리 용액, 그리고 68중량부 내지 94.89중량부의 물을 함유하는 항균 직물의 제조 방법. - 제3항에서,
상기 항균 처리 용액에 상기 자외선 차단제가 함유될 경우, 상기 항균 처리 용액은 전체 조성물 100중량부를 기준으로, 0.1중량부 내지 20중량부의 항균 용액, 0.1중량부 내지 5중량부의 자외선 차단제, 0.01중량부 내지 2중량부의 알칼리 용액, 그리고 73중량부 내지 99.79중량부의 물을 함유하는 항균 직물의 제조 방법. - 제3항에서,
상기 항균 처리 용액에 상기 바인더와 상기 자외선 차단제가 함유될 경우, 상기 항균 처리 용액은 전체 조성물 100중량부를 기준으로, 0.1중량부 내지 20중량부의 항균 용액, 5중량부 내지 10중량부의 바인더(binder), 0.1중량부 내지 5중량부의 자외선 차단제, 0.01중량부 내지 2중량부의 알칼리 용액, 그리고 63중량부 내지 94.79중량부의 물을 함유하는 항균 직물의 제조 방법. - 제1항에서,
상기 원단은 친수성을 갖는 항균 직물의 제조 방법. - 제1항에서,
상기 원단은 소수성을 갖고,
상기 항균 처리 용액 침지 단계 전에 항균 처리 용액에 침지되기 전의 상기 원단을 플라즈마 처리하여 상기 원단의 특성을 소수성에서 친수성으로 변경하는 단계를 더 포함하는 항균 직물의 제조 방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 의해 제조된 항균 직물.
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