KR101750400B1 - 보습성 및 항균활성을 갖는 기능성 원단 및 이의 제조방법 - Google Patents

보습성 및 항균활성을 갖는 기능성 원단 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연소재이면서 생체적합성이 우수하고 보습성이 뛰어난 알긴산을 바인더로 사용하여 섬유원단과 항균 기능성 물질을 결합시킴으로써 피부에 자극이 없고, 항균활성 및 보습성을 함께 나타내면서 세탁내구성이 향상된 보습 및 항균 원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

보습성 및 항균활성을 갖는 기능성 원단 및 이의 제조방법{Functional Fabric having Moisture and Antimicrobial Activity and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 보습성 및 항균활성을 갖는 기능성 원단 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보습성이 우수한 알긴산을 천연바인더로 사용하여 항균 활성을 갖는 기능성 성분을 섬유원단에 부착시킴으로써 보습성 및 항균활성을 갖으면서도 세탁 내구성이 강화된 기능성 원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
피부 각질층은 각질세포와 각질세포간 지질로 이루어져 있고, 천연보습인자, 피지와 함께 우리 몸에서 외부로 수분과 전해질의 손실을 막고, 외부로부터 물리적, 화학적 손상으로부터 보호하는 보호막 기능을 한다. 건강한 피부의 상태를 유지하기 위해서는 각질층은 적정한 수분을 유지하여야 하는데, 천연보습인자, 피지, 각질세포간 지질 등이 이에 관여하고 있으며, 이러한 요소들의 균형이 깨어지거나 결핍될 때, 건조피부가 유발될 수 있다.
건조피부와 연관된 피부질환으로는 아토피 피부염, 어린선, 건피증, 만성습진 등이 대표적이다. 아토피 피부염의 증상으로는 건조피부, 가려움증, 태선화, 홍반 및 염증 등이 수반되는데 이는 세라마이드(ceramide) 생성 이상과 그에 따른 장벽기능 이상에 기인하는 것으로 보고 있다. 즉, 세라미드 부족으로 인해 피부 각질층 내에 다중층상구조인 라맬라 액정구조가 제대로 형성되지 못하여 피부보호막 기능을 정상적으로 수행되지 못하기 때문에 수분이 쉽게 증발하여 피부건조가 발생된다.
이러한 아토피 증을 예방 또는 보완하고자 화장품이나 섬유제품에서 항균 또는 보습효과를 구현할 수 있는 제품들이 개발되고 있다. 대한민국 공개특허 제203-0110720호는 피부접촉층, 표면층으로 구성되는 보습원단으로서, 피부접촉층을 형성하는 섬유는 세라마이드를 함유하는 특징이 개시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제476,549호는 폴리올레핀 또는 폴리에틸렌 섬유로 구성된 이면층과 키토산을 습식 방사하여 만든 방적사로 구성된 표면층과 전도성이 뛰어난 도전사가 일정한 간격으로 이면 층에 스트라이프 배열되어 있고, 비타민 성분이 마이크로 캡슐 형태로 섬유에 존재하는 것을 특징으로 하여 고흡수, 초속건, 피부 보습, 항균 방취, 정전기 방지 등의 기능을 가지는 피부 기능성 원단에 관한 특징을 개시하고 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제808,366호에는 키토산, 알긴산, 젤라틴, 콜라겐, PVA, 세리신, 아크릴계 유기 화합물의 어느 하나로 선택되는 기능제가 도포되어 고안된 무늬부를 가지는 원포에 관한 특징이 개시되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 발명에 다른 기능성 원단은 기능성 성분과 원단과의 결착력이 용이하지 않아 일회성으로 사용되거나, 원단과의 결착력을 향상시키기 위하여 폴리아크릴 등의 합성바인더를 사용하고 있어 피부에 자극을 줄 수 있어 바람직하지 않으며, 상기 합성바인더로 인해 오히려 보습성이 저하되는 문제점이 있다.
이에, 천연소재의 바인더를 이용하여 보습 및 항균 등의 기능성을 향상시키면서도 인체에 미치는 자극을 최소화할 수 있어 유아용 또는 아토피 환자에게 유용한 피부친화적 섬유의 개발이 필요한 시점이다.
본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 합성바인더의 사용에 의한 보습성의 저하 및 피부 자극성의 문제를 해결하기 위하여 천연소재의 바인더를 이용하여 항균 기능성 물질을 섬유원단에 부착시킴으로써 보습성 및 항균활성을 갖는 원단을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 상기 제조방법에 따라 제조된 보습 및 항균 원단을 제공하는 것이다.
상기 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 보습 및 항균원단의 제조방법은 알긴산 나트륨 및 항균 기능성 물질을 각각 독립적으로 용매에 분산시키는 단계; 상기 각각 용매에 분산된 알긴산 나트륨 및 항균 기능성 물질을 혼합하여 코팅액을 제조하는 단계; 상기 코팅액을 섬유원단의 일면 또는 양면에 도포하는 단계; 및 상기 코팅액이 도포된 섬유원단을 다가 금속 양이온을 포함하는 수용액에 침지하는 단계;를 포함하여 수행하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 보습 및 항균 활성을 갖는 기능성 섬유의 다른 제조방법은 용매에 천연바인더 및 항균 기능성 물질을 혼합하고 분산시켜 코팅액을 제조하는 단계; 상기 코팅액을 섬유원단의 일면 또는 양면에 도포하는 단계; 및 상기 코팅액이 도포된 섬유원단을 다가 금속 양이온을 포함하는 수용액에 침지하는 단계;를 포함하여 수행하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 의하면, 상기 용매에 분산된 알긴산 나트륨의 점도는 500 내지 3000 cps일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 의하면, 상기 알긴산 나트륨의 분자량은 1만 내지 100만 kDa일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 의하면, 상기 항균 기능성 물질은 키토산, 은나노, 화산재, 기약토, 피톤치드, 세라미드, 황토, 게르마늄, 맥반석, 옥, 숯 및 쑥 추출물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 의하면, 상기 항균 기능성 물질은 분자량이 1만 내지 100만 kDa인 키토산일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 의하면, 상기 항균 기능성 물질은 입자의 평균 직경이 2 내지 500 nm일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 의하면, 상기 항균 기능성 물질 1 중량부에 대하여 상기 알긴산 고분자는 1 내지 20 중량부로 혼합될 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 의하면, 상기 용매는 물, 초산 수용액, 저가 알콜 및 저가 알콜 수용액 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 의하면, 상기 수용액은 다가 금속 양이온이 0.5 내지 10 %(w/v) 함유된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 의하면, 상기 섬유원단은 면, 마, 모, 실크, 아크릴, 폴리에스테르, 나일론, 폴리우레탄, 레이온 및 폴리아미드계 섬유 또는 이들 둘 이상의 혼방섬유일 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조되는 것으로, 섬유원단; 상기 섬유원단의 표면에 형성되며 3차원 그물구조를 가지는 알긴산 고분자; 상기 섬유원단의 표면, 상기 알긴산 고분자의 그물구조 내부 또는 외부에 결합된 항균 기능성 물질;을 포함하는 것을 특징으로 하는 보습 및 항균 원단을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 의하면, 상기 항균 기능성 물질 1 중량부에 대하여 상기 알긴산 고분자는 1 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 의하면, 상기 그물구조는 알긴산 고분자가 다가 금속 양이온과 가교결합하여 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 의하면, 상기 다가 금속 양이온은 마그네슘, 칼슘, 아연, 니켈, 알루미늄 및 바륨 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따라 제조된 보습 및 항균 원단을 이용하여 제조된 아토피 완화용 의류를 제공한다.
본 발명은 천연소재이면서 생체적합성이 우수하고 보습성이 뛰어난 알긴산을 바인더로 사용하여 섬유원단에 항균 기능성 물질을 결착시킴으로써 피부에 자극이 없고, 항균활성 및 보습성을 함께 나타내는 기능성 원단을 제공한다. 본 발명에 따른 보습 및 항균 원단은 천연바인더인 수용성의 알긴산이 다가 금속 양이온과 결합하여 비수용성 3차원 그물구조를 형성하면서 섬유원단에 강하게 부착되며, 상기 그물구조 내에 항균 기능성 물질을 담지하거나, 알긴산의 카르복시기와 항균 기능성 물질이 이온결합으로 강하게 결합되므로 잦은 세탁에도 항균활성이 유지되고, 보습성도 함께 갖춘 원단이 제조될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 보습 및 항균 원단은 피부와 직접 접촉하는 속옷, 침구류, 병원복, 양말 또는 유아용품 등에 유용하게 사용될 수 있으며, 특히, 피부가 건조하며 미생물에 노출 시 감염 위험성을 가지는 아토피 또는 피부염 환자에게 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 섬유원단; 상기 섬유원단의 표면에 형성되며 3차원 그물구조를 가지는 알긴산 고분자; 상기 섬유원단의 표면, 상기 알긴산 고분자의 그물구조 내부 또는 외부에 결합된 항균 기능성 물질;을 포함하는 보습 및 항균 원단을 제공한다.
본 발명에 의하면, 상기 항균 기능성 물질은 키토산, 은나노, 화산재, 기약토, 피톤치드, 세라미드, 황토, 게르마늄, 맥반석, 옥, 숯 및 쑥 추출물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 알긴산은 해양생물의 하나인 미역, 다시마 등의 갈조류에서 추출되는 천연 물질로 마누론산 블록과 글루론산 블록 및 그 중간형의 블록이 1,4-글리코시드로 결합된 공중합체이다. 상기 알긴산은 인체 무독성이며, 가공하기 쉽고, 물에 잘 용해되며, 자신 무게의 수백 배에 달하는 수분을 보유하는 특성이 있으므로 섬유원단에 결합시켜 섬유의 수분함유율을 향상시킬 수 있다. 또한 상기 알긴산은 분자 속에 카르복시기를 가지고 있어 섬유원단 및 항균 기능성 물질과 이온결합을 하여 결합력이 없는 섬유원단과 항균 기능성 물질 사이를 연결해주는 바인더로 작용하므로 바람직하다.
본 발명에 의하면 상기 섬유원단은 면, 마, 모, 실크, 아크릴, 폴리에스테르, 나일론, 폴리우레탄, 레이온 및 폴리아미드계 섬유 또는 이들 둘 이상의 혼방섬유 중에서 선택될 수 있는데, 바람직하게는 면, 마 등은 셀룰로오스계 섬유일 수 있다. 상기 셀룰로오스계 섬유는 천연유래의 섬유로 인체에 자극이 없으며, 합성섬유에 비하여 수분함유율 및 수분흡습성이 우수함으로 높은 수분함유율을 필요로 하는 건조피부 및 아토피 피부 등 민감성 피부의 의복 또는 용품에 유용하게 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면 상기 항균 기능성 물질 1 중량부에 대하여 상기 알긴산 고분자는 1 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 항균 기능성 물질 1 중량부에 대하여 상기 알긴산 고분자가 1 중량부 미만으로 포함되면 바인더의 함량이 너무 적어 섬유원단과 항균 기능성 물질을 결합시키는 능력이 떨어져 세탁내구성이 저하될 수 있으며, 상기 알긴산 고분자가 20 중량부 이상으로 포함되면 결합되는 항균 기능성 물질의 함량이 적어 항균기능이 저하된 기능성 원단을 얻을 수 있어 바람직하지 않다.
본 발명에 의하면, 상기 항균 기능성 물질은 분자량이 1만 내지 100만 kDa 또는 입자의 평균 직경이 2 내지 500 nm일 수 있다.
상기 항균 기능성 물질의 분자량이 상기 범위 미만이면, 상기 항균 기능성 물질의 크기가 너무 작아 알긴산 고분자의 그물구조에 담지되지 못하고 빠져나가기 쉬워 바람직하지 않으며, 상기 범위를 초과하면 분자의 크기가 너무 커 알긴산 고분자 그물구조의 캐비티에 담지되기 어려우므로 바람직하지 않다. 바람직하게는 10만 내지 50만 kDa일 수 있으며 수용성인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 상기 섬유원단의 표면에 형성된 그물구조는 알긴산 고분자가 다가 금속 양이온과 가교결합하여 형성된 것일 수 있는데, 상기 다가 금속 양이온은 마그네슘, 칼슘, 아연, 니켈, 알루미늄 및 바륨 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
상기 섬유원단은 직물 또는 부직포일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 보습 및 항균 원단은 알긴산 나트륨 및 항균 기능성 물질을 각각 독립적으로 용매에 분산시키는 단계; 상기 각각 용매에 분산된 알긴산 나트륨 및 항균 기능성 물질을 혼합하여 코팅액을 제조하는 단계; 상기 코팅액을 섬유원단의 일면 또는 양면에 도포하는 단계; 및 상기 코팅액이 도포된 섬유원단을 다가 금속 양이온을 포함하는 수용액에 침지하는 단계;를 포함하여 수행함으로써 제조될 수 있다.
또한, 다른 방법으로 용매에 천연바인더 및 항균 기능성 물질을 혼합하고 분산시켜 코팅액을 제조하는 단계; 상기 코팅액을 섬유원단의 일면 또는 양면에 도포하는 단계; 및 상기 코팅액이 도포된 섬유원단을 다가 금속 양이온을 포함하는 수용액에 침지하는 단계;를 포함하여 수행함으로써도 제조될 수 있다.
상기 항균 기능성 물질, 다가 금속 양이온 및 섬유원단의 정의 및 함량은 앞에서 정의한 바와 동일하다.
본 발명에 의하면 상기 용매에 분산된 알긴산 나트륨의 점도는 500 내지 3000 cps일 수 있으며, 바람직하게는 700 내지 2000 cps일 수 있다. 용매에 분산된 알긴산 나트륨의 점도가 상기 범위 미만이면 점도가 너무 낮아 섬유원단에 코팅되는 양이 적어 보습성이 저하된 원단이 제조될 수 있고, 상기 범위를 초과하면 점도가 너무 높아 섬유원단에 코팅시키기 어려워 바람직하지 않다.
본 발명에 의하면 상기 알긴산은 분자량이 1만 내지 100만 kDa일 수 있으며, 바람직하게는 15만 내지 70만 kDa일 수 있다. 상기 알긴산의 분자량이 상기 범위 미만이면 너무 낮은 점도를 나타내어 섬유원단에 원하는 농도로 코팅시키기 어려워 별도의 증점제가 필요할 수 있고, 상기 범위를 초과하면 점도가 너무 높아 섬유원단에 코팅시키기 어려워 바람직하지 않다.
상기 알긴산 나트륨 또는 항균 기능성 물질을 분산시키는 방법으로는 통상의 분산방법이면 제한은 없으며, 예를 들어 각각 교반, 환류 또는 초음파 조사 등의 방법을 이용할 수 있다.
상기 용매는 물, 초산 수용액, 저가 알콜 및 저가 알콜 수용액 중에서 선택될 수 있으며, 항균 기능성 물질의 종류 및 특성에 따라 적절히 선택될 수 있다. 또한 상기 알긴산 나트륨은 물을 이용하는 것이 바람직하다.
특히, 키토산을 항균 기능성 물질로 사용하는 경우에는 초산 수용액을 이용하는 것이 키토산의 분산력이 좋아지고, 알긴산 사이의 결합력이 향상되므로 바람직하다.
또한, 상기 용매에 알긴산 나트륨 및 항균 기능성 물질을 혼합하여 분산시키는 경우에는 용매에 동시에 첨가하여 분산시킬 수도 있으나, 항균 기능성 물질 또는 알긴산 나트륨 중에서 선택되는 한 가지를 먼저 분산시킨 후, 이어 다른 물질을 첨가하여 분산시킬 수도 있다.
상기 코팅액을 섬유원단에 도포하는 방법으로는 종래의 섬유원단에 기능성 물질을 코팅하는 방법이면 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 핸드 스크린 방법으로 코팅할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 상기 알긴산 나트륨은 수용성이나 상기 나트륨 이온이 다가 금속 양이온과 치환되어 다가 금속 양이온과 알긴산이 결합하면서 3차원 그물구조의 비수용성 고분자가 형성된다. 한편, 상기 항균 기능성 물질은 섬유원단 표면에 직접 부착될 수도 있으나, 상기 그물구조에 형성된 캐비티에 담지될 수도 있고, 상기 알긴산 고분자의 카르복실기와 직접 결합하여 부착될 수도 있다.
종래의 일가 금속 양이온과 결합된 알긴산 나트륨은 선형구조의 고분자이므로 항균 기능성 물질을 담지하기 어려워 항균활성이 떨어진 기능성 섬유가 제조된다. 특히, 상기 일가 금속 양이온과 결합된 알긴산은 수용성을 나타내므로 세탁 시 물에 용해될 수 있어 바인더로 작용하기 어려우며 세탁내구성이 낮은 문제점이 있다.
본 발명에서는 천연 소재인 알긴산을 바인더로 이용하는 방법으로 선형의 수용성 알긴산 나트륨을 다가 금속 양이온을 이용하여 비수용성 그물구조를 형성시킴으로써 여러 번의 세탁에도 항균활성이 유지된 기능성 원단을 제조할 수 있어 바람직하다.
특히, 분자 내 아민기를 가지는 키토산과 같이 알긴산의 카르복시기와 결합할 수 있는 작용기를 가지는 항균 기능성 물질은 알긴산과 직접 결합할 수 있으므로 여러 번(5회 이상)의 잦은 세탁에도 항균활성 및 세탁내구성이 더 우수하게 유지되는 기능성 섬유를 제공할 수 있어 바람직하다.
상기 수용액은 다가 금속 양이온이 0.5 내지 10 %(w/v) 함유된 것일 수 있다. 상기 수용액 내의 다가 금속 양이온의 농도가 상기 범위 미만이면 알긴산과 결합하는 다가 금속 양이온의 양이 너무 적어 느슨한 그물구조가 형성되므로 그물구조에 형성된 캐비티가 너무 커 항균 기능성 물질이 담지되기 어려우며, 세탁 시 그물구조 사이로 빠져나갈 수 있어 바람직하지 않고, 상기 범위 미만이면 너무 촘촘한 그물구조가 형성되므로, 그물구조의 캐비티가 너무 작아 항균 기능성 물질이 담지되기 어려워 바람직하지 않다.
상기 섬유원단에 도포된 알긴산의 함량은 섬유원단 100 중량부에 대하여 알긴산 0.01 내지 10 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량부일 수 있다. 알긴산의 함량이 상기 범위 미만이면 보습력이 너무 낮으며, 상기 범위를 초과하면 경제성이 저하되고, 코팅층이 너무 두꺼워진 기능성 섬유가 제조될 수 있어 바람직하지 않다.
한편, 본 발명에 따르면, 상기 알긴산 고분자 바인더 및 항균 기능성 물질은 섬유원단에 처리되는 것이 바람직하고, 상기 섬유원단으로는 직물 또는 부직포일 수 있다.
상기 알긴산 고분자 바인더 및 항균 기능성 물질을 원사에 처리하여 보습 및 항균 기능성을 가지는 실을 제조하고 이를 이용할 수도 있으나, 원사에 알긴산 고분자 바인더 및 항균 기능성 물질을 코팅하는 경우에는 알긴산 및 항균 기능성 물질의 소모량이 높으며, 원단으로 가공과정에서 표면에 코팅된 알긴산 고분자 바인더 및 항균 기능성 물질 코팅층이 손실되는 결과를 확인하였다. 또한, 알긴산 고분자 바인더 및 항균 기능성 물질을 코팅한 실을 이용하여 제조한 원단과 본 발명에 따라 섬유원단에 알긴산 고분자 바인더 및 항균 기능성 물질을 코팅한 기능성 섬유의 수분율 및 항균활성을 비교한 결과 수분율 및 항균활성에 있어서 유의적 차이가 나지 않았다. 따라서 본 발명에 따른 원단의 제조방법이 가공처리방법이 간단하면서도 수분율 및 항균활성이 우수하며 경제적이므로 바람직하다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예
제조예 1. 알긴산 수용액의 제조
분자량이 22만 kDa인 알긴산 나트륨 30 g을 증류수 970 ml에 첨가하여 50 ℃에서 3 시간 동안 환류 및 교반하여 점도가 1000 cps인 알긴산 수용액을 제조하였다.
제조예 2. 키토산 용액의 제조
빙초산 50 g과 증류수 950 g을 혼합한 용액에 키토산 20 g을 가하고 50 ℃에서 16 시간 동안 교반하여 키토산 용액을 제조하였다. 상기 분산된 키토산의 분자량은 13만 kDa로 측정되었다.
제조예 3. 은나노 용액의 제조
선형 알킬벤젠 설포네이트(Linear alkylbenzene sulfonate) 4.5 g과 증류수 95 ml을 혼합하고, AgNO3 0.32g을 첨가하여 10분간 교반하였다. 이후 히드라진(hydrazine) 0.2 g을 첨가하여 은나노 콜로이드를 제조하였다. 다이나믹 라이트 스캐터링 방법으로 측정한 결과 은나노의 평균 직경은 4.5 nm였다.
제조예 4.
분자량이 5천인 알긴산 나트륨을 이용하여 제조예 1의 방법으로 알긴산 수용액을 제조하였다. 점도를 측정한 결과 320 cps였다.
제조예 5.
분자량이 150만 kDa인 알긴산 나트륨을 이용하여 제조예 1의 방법으로 알긴산 수용액을 제조하였다. 점도를 측정한 결과 3800 kDa였다.
제조예 6.
빙초산 50 g과 증류수 950 g을 혼합한 용액에 키토산 20 g을 가하고 30 ℃에서 4 시간 동안 교반하여 키토산 용액을 제조하였다. 상기 분산된 키토산의 분자량은 130만 kDa로 측정되었다.
제조예 7.
빙초산 150 g과 증류수 850 g을 혼합한 용액에 키토산 20 g을 가하고 60 ℃에서 24 시간 동안 교반하여 키토산 용액을 제조하였다. 상기 분산된 키토산의 분자량은 5천 kDa로 측정되었다.
제조예 8.
제조예 3의 방법으로 평균 직경이 1 ㎛인 은 용액을 제조하였다.
실시예 1. 알긴산/키토산(10:1) 처리된 원단의 제조
제조예 1의 알긴산 수용액 및 제조예 2의 키토산 수용액을 10:1(w/w)의 비율로 혼합하고 50 ℃에서 1시간 동안 교반하여 알긴산/키토산 용액을 제조하였다.
핸드스크린(mesh:80-110目) 방법으로 면 원단의 한쪽 면을 알긴산/키토산 용액으로 나염한 뒤, 즉시 3% 염화칼슘 수용액에 1분간 담가 알긴산 및 키토산을 섬유에 고착시켰다. 이후, 잔여 염화칼슘을 물로 세척하고 건조하여 알긴산/키토산(10:1)로 처리된 원단을 제조하였다.
실시예 2. 알긴산/키토산(5:1) 처리된 원단의 제조
제조예 1의 알긴산 수용액 및 제조예 2의 키토산 수용액의 비율을 5:1(w/w)의 비율로 혼합하여 알긴산/키토산 용액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1의 방법으로 알긴산/키토산(5:1)로 처리된 원단을 제조하였다.
실시예 3. 알긴산/키토산(2:1) 처리된 원단의 제조
제조예 1의 알긴산 수용액 및 제조예 2의 키토산 수용액의 비율을 2:1(w/w)의 비율로 혼합하여 알긴산/키토산 용액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1의 방법으로 알긴산/키토산(2:1)로 처리된 원단을 제조하였다.
실시예 4. 알긴산/은나노 처리된 원단의 제조
제조예 3의 은나노 수용액을 100배로 희석한 뒤, 970 ml을 취하였다. 상기 희석된 은나노 수용액에 알긴산 나트륨 30 g을 첨가하여 50 ℃에서 3 시간 동안 교반하여 알긴산/은나노 용액을 제조하였다.
핸드스크린(mesh:80-110目) 방법으로 면 원단의 한쪽 면을 알긴산/은나노 용액으로 나염한 뒤, 즉시 3% 염화칼슘 수용액에 1분간 담가 알긴산 및 은나노를 섬유에 고착시켰다. 이후, 잔여 염화칼슘을 물로 세척하고 건조하여 알긴산/은나노 처리된 원단을 제조하였다.
실시예 5. 알긴산/키토산/은나노 처리된 원단의 제조
실시예 1에서 제조한 알긴산/키토산 용액과 실시예 4에서 제조한 알긴산/은나노 용액을 혼합하여 알긴산 대 키토산의 혼합비율이 5:1(w/w)인 혼합용액을 제조한 후, 실시예 1의 방법으로 알긴산/키토산/은나노 처리된 원단을 제조하였다.
비교예 1. 알긴산으로 처리된 원단의 제조
핸드스크린(mesh:80-110目) 방법으로 면 원단의 한쪽 면을 알긴산 수용액으로 나염한 뒤, 즉시 3% 염화칼슘 수용액에 1분간 담가 알긴산을 섬유에 고착시켰다. 이후, 잔여 염화칼슘을 물로 세척하고 건조하여 알긴산으로 처리된 원단을 제조하였다.
비교예 2.
제조예 1의 알긴산 수용액 및 제조예 2의 키토산 수용액의 비율을 25:1(w/w)의 비율로 혼합하여 알긴산/키토산 용액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1의 방법으로 알긴산/키토산(25:1)로 처리된 섬유를 제조하였다.
비교예 3.
제조예 1의 알긴산 수용액 및 제조예 2의 키토산 수용액의 비율을 0.5:1(w/w)의 비율로 혼합하여 알긴산/키토산 용액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1의 방법으로 알긴산/키토산(0.5:1)로 처리된 섬유를 제조하였다.
비교예 4.
제조예 4의 알긴산 수용액과 제조예 2의 키토산을 이용하여 실시예 1의 방법으로 알긴산/키토산 처리된 원단을 제조하였다.
비교예 5.
제조예 5의 알긴산 수용액과 제조예 2의 키토산을 이용하여 실시예 1의 방법으로 알긴산/키토산 처리된 원단을 제조하였다.
비교예 6.
제조예 1의 알긴산과 제조예 6의 키토산 수용액을 이용하여 실시예 1의 방법으로 알긴산/키토산 처리된 원단을 제조하였다.
비교예 7.
제조예 1의 알긴산과 제조예 7의 키토산 수용액을 이용하여 실시예 1의 방법으로 알긴산/키토산 처리된 원단을 제조하였다.
비교예 8
제조예 8의 은 용액을 이용하여 실시예 4의 방법으로 알긴산/은 처리된 원단을 제조하였다.
시험예 1. 보습성 평가
천연바인더와 항균 기능성 물질의 함량비에 따른 보습력 변화를 알아보기 위하여 동일한 분자량의 알긴산 및 키토산으로 제조된 실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 2 및 대조군에서 가공된 시편으로 섬유의 수분율 표준 시험법(KS K0220:2011(오븐법))에 따라 수분율을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다. 하기 대조군은 아무것도 처리하지 않은 면 원단이다.
구분 수분율(%) 비고
대조군 5.78 없음
비교예 1 11.65 알긴산 100%
비교예 2 11.27 알긴산/키토산(25:1)
실시예 1 10.85 알긴산/키토산(10:1)
실시예 2 10.09 알긴산/키토산(5:1)
실시예 3 9.66 알긴산/키토산(2:1)
비교예 3 6.82 알긴산/키토산(0.5:1)
표 1에 나타낸 바와 같이, 섬유원단을 알긴산으로 가공함에 따라 가공된 섬유의 수분율이 2배 증가하였으며, 기능성 물질을 첨가함에 따라 수분율이 다소 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 알긴산의 함량이 낮은 비교예 3은 대조군에 비하여 수분율 향상이 크지 않아 보습효과가 미미한 것으로 확인되었다. 상기와 같은 결과를 통해 섬유원단을 알긴산으로 가공하는 경우 수분율이 향상되어 보습에 우수한 효과를 줄 수 있을 것으로 기대된다.
시험예 2. 세탁내구성 및 항균성 평가
항균 기능성 물질의 종류 및 함량비에 따른 항균력과 세탁에 따른 내구성을 알아보기 위하여 실시예 1 내지 5 및 비교예 4 내지 7에서 가공된 시편으로 항균성 표준시험법(KS K0693)에 따라 실시하였다. 황색포도상구균(Staphylococos aureus ATTCC 6538) 대한 시험결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분
 항균율 (%)
세탁 전 5회 세탁 후
실시예 1 99.0 95.0
실시예 2 99.9 99.9
실시예 3 99.9 99.9
실시예 4 98.1 88.8
실시예 5 99.9 99.9
비교예 2 91.5 91.4
비교예 3 99.5 83.7
비교예 4 97.8 85.6
비교예 5 96.4 92.1
비교예 6 99.7 91.4
비교예 7 99.9 75.8
비교예 8 97.5 72.1
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 알긴산을 천연바인더로 이용하여 항균 기능성 물질을 섬유원단에 우수하게 결합시킬 수 있는 것을 확인하였다. 특히 알긴산의 카르복시기와 이온결합할 수 있는 작용기인 아민기를 분자 내에 보유한 키토산의 경우는 작용기를 가지지 않는 경우의 은나노에 비하여 더 우수한 세탁내구성을 가지는 것으로 확인되었다.
한편, 비교예 2의 원단은 수분율은 우수하나 키토산의 함량이 낮아 감소된 항균활성을 나타내었으나, 세탁내구성은 우수한 것으로 평가되었다. 한편 비교예 3의 경우는 수분율이 매우 나쁜 반면, 항균활성은 우수한 것으로 확인되었는데 바인더 역할을 하는 알긴산의 함량이 부족하여 세탁내구성은 떨어지는 것으로 확인되었다. 비교예 4의 원단은 알긴산의 점도가 낮아 다소 감소된 항균력을 보였고, 특히 5회 세탁 후 항균활성이 떨어지는 것을 확인하였다. 또한, 알긴산의 점도가 너무 높은 비교예 5의 경우에는 섬유원단에 코팅액이 고르지 않게 코팅되었으며, 세탁 후 항균활성이 감소되는 결과가 나타났다. 키토산의 분자량이 150만 kDa인 비교예 6의 경우에는 세탁 전에는 우수한 항균활성을 나타내었으나, 분자량이 너무 커 알긴산 고분자의 그물구조 내 담지되지 못한 키토산들이 세탁을 통해 손실되는 것으로 추측된다. 한편 키토산의 분자량이 5천 kDa인 비교예 7은 세탁 후 키토산의 손실이 다량 발생되어 항균력이 크게 저하된 결과를 확인하였다. 또한 큰 은 입자를 분산시켜 가공한 비교예 8 경우에는 크게 저하된 항균활성을 나타내었다.

Claims (17)

  1. 분자량이 15만 내지 70만 kDa이며, 점도가 500 내지 3000 cps인 알긴산 나트륨 및 분자량이 10만 내지 50만 kDa인 키토산을 각각 독립적으로 용매에 분산시키는 단계;
    상기 각각 용매에 분산된 알긴산 나트륨 및 키토산을 혼합하여 코팅액을 제조하는 단계;
    상기 코팅액을 섬유원단의 일면 또는 양면에 도포하는 단계; 및
    상기 코팅액이 도포된 섬유원단을 다가 금속 양이온을 포함하는 수용액에 침지하는 단계;를 포함하는 보습 및 항균 원단의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 키토산 1 중량부에 대하여 상기 알긴산 고분자는 1 내지 20 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 보습 및 항균 원단의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 물, 초산 수용액, 저가 알콜 및 저가 알콜 수용액 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 보습 및 항균 원단의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수용액은 다가 금속 양이온이 0.5 내지 10 %(w/v) 함유된 것을 특징으로 하는 보습 및 항균 원단의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 키토산에 은나노를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 보습 및 항균 원단의 제조방법.
  10. 용매에 분자량이 15만 내지 70만 kDa이며, 점도가 500 내지 3000 cps인 알긴산 나트륨 및 분자량이 10만 내지 50만 kDa인 키토산을 혼합하고 분산시켜 코팅액을 제조하는 단계;
    상기 코팅액을 섬유원단의 일면 또는 양면에 도포하는 단계; 및
    상기 코팅액이 도포된 섬유원단을 다가 금속 양이온을 포함하는 수용액에 침지하는 단계;를 포함하는 보습 및 항균 원단의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제1항 및 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 제조방법으로 제조된 보습 및 항균 원단을 이용한 아토피 완화용 의류.
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