KR101860730B1 - 복합 나노 섬유의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
항균성을 갖는 섬유 재료인 복합 나노 섬유 및 상기 복합 나노 섬유의 제조 방법을 제공한다. 그리고, 본 발명의 복합 나노 섬유를 이용한 섬유 제품인 마스크를 제공한다.
본 발명의 복합 나노 섬유의 제조 방법은 직경 1000㎚ 이하의 실리카 입자에 직경 20㎚ 이하의 은 입자를 부가한 실버 실리카 나노 복합체를 준비하는 복합체 준비 공정과, 상기 실버 실리카 나노 복합체가 나노 섬유로 지지되도록 하여 복합 나노 섬유를 제작하는 복합 나노 섬유 제작 공정을 순서대로 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 복합 나노 섬유의 제조 방법은 직경 1000㎚ 이하의 실리카 입자에 직경 20㎚ 이하의 은 입자를 부가한 실버 실리카 나노 복합체를 준비하는 복합체 준비 공정과, 상기 실버 실리카 나노 복합체가 나노 섬유로 지지되도록 하여 복합 나노 섬유를 제작하는 복합 나노 섬유 제작 공정을 순서대로 수행하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 항균 효과를 갖는 복합 나노 섬유와, 상기 복합 나노 섬유의 제조 방법 및 상기 복합 나노 섬유를 이용하여 제조된 마스크에 관한 것이다.
종래, 코와 입을 덮는 피복체와, 상기 피복체에 배치된 장착용 부재를 포함하는 마스크가 알려져있다. 피복체는 평균 섬유 직경 1~100㎛의 마이크로파이버(극세사) 부직포 또는 직포층(직물층)과, 상기 마이크로파이버 부직포 또는 직포층에 적층되는 평균 섬유 직경 1㎚ 이상 1000㎚ 미만의 나노파이버 부직포층을 포함한다. 그리고, 마이크로파이버 부직포 또는 직포층은 무기다공성 물질을 포함(예를 들면, 특허문헌 1참조)한다.
종래의 마스크는 다음과 같은 효과를 갖는다. 즉, 마스크를 구성하는 피복체는 무기다공성 물질을 포함하는 마이크로파이버 부직포 또는 직포층과, 나노파이버 부직포층을 갖고 있기 때문에, 마이크로파이버 부직포 또는 직포층에서는 공기안의 세균, 바이러스, 곰팡이등을 흡착하여 이들을 사멸·불활성화시키는 효과와, 나노파이버 부직포층에서는 공기안의 이러한 세균 등을 포집·제거하는 효과를 겸비한다.
(특허문헌 1) JP2008-188082 A
이와 관련하여, 위생에 관련되는 섬유 소재 및 섬유 제품의 기술 분야에서는, 사용자가 감염 등으로 발병하는 위험을 더욱 감소시키기 위하여 섬유 제품 자체에서 세균 등의 생존·증식을 억제할 수 있는 기능이 더욱더 요구되고 있다. 즉, 항균 작용을 갖는 섬유 소재나 섬유 제품이 요구되고 있다.
여기서, 본 발명은 이러한 요구와 과제에 부합하기 위하여 개발된 것으로서, 항균성을 갖는 섬유 소재인 복합 나노 섬유 및 상기 복합 나노 섬유의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 복합 나노 섬유를 이용한 섬유 제품인 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 복합 나노 섬유는 직경 1000㎚ 이하의 실리카 입자에 직경 20㎚ 이하의 은 입자를 부가한 실버 실리카 나노 복합체와, 상기 실버 실리카 나노 복합체를 지지하는 나노 섬유를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 복합 나노 섬유에서는, 상기 실버 실리카 나노 복합체의 적어도 일부가 상기 나노 섬유의 내부에 포함되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 복합 나노 섬유의 제조 방법은 직경 1000㎚ 이하의 실리카 입자에 직경 20㎚ 이하의 은 입자를 부가한 실버 실리카 나노 복합체를 준비하는 복합체 준비 공정과, 상기 실버 실리카 나노 복합체가 나노 섬유에 의하여 지지되도록 함으로써 복합 나노 섬유를 제작하는 복합 나노 섬유 제작 공정을 순서대로 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 복합 나노 섬유의 제조 방법에서는, 상기 실리카 입자의 평균 직경이 100㎚ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 복합 나노 섬유의 제조 방법에서는, 상기 은 입자의 평균 직경이 10㎚ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 복합 나노 섬유의 제조 방법에서는, 상기 복합체 준비 공정이 염기성의 알코올 용액인 반응 용액에 올소규산 유기화합물을 첨가하고, 그 다음 실란커플링제를 첨가하고, 그 다음 상기 반응 용액을 제거하여 상기 실리카 입자를 획득하는 실리카 입자 제작 공정과, 분산 용매에 상기 실리카 입자를 분산시킨 후, 환원제 및 은이온 화합물을 첨가하여 상기 실리카 입자에 은 입자를 부가하는 은 입자 부가 공정을 순서대로 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 복합 나노 섬유의 제조 방법에서는, 상기 복합 나노 섬유 제작 공정에서, 상기 실버 실리카 나노 복합체의 적어도 일부를 상기 나노 섬유의 내부로 삽입하여 상기 복합 나노 섬유를 제작하는 것이 바람직하다.
본 발명의 복합 나노 섬유의 제조 방법에서는, 상기 복합 나노 섬유 제작 공정이 상기 나노 섬유의 원료인 폴리머 재료를 용매에 용해시켜 폴리머 용액을 제작하고, 그 다음 상기 폴리머 용액에 실버 실리카 나노 복합체를 첨가하여 교반하는 것으로 상기 복합 나노 섬유의 원료인 방사 용액을 제작하는 방사 용액 제작 공정과, 상기 방사 용액을 이용하여 전계 방사를 수행하는 전계 방사 공정을 순서대로 수행하도록 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 복합 나노 섬유의 제조 방법에서는, 상기 폴리머 재료가 폴리비닐알코올을 주성분으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 복합 나노 섬유의 제조 방법에서는, 상기 방사 용액 제작 공정에서 상기 방사 용액에 글루타르알데히드를 첨가하고, 상기 복합 나노 섬유 제작 공정은 상기 전계 방사 공정 후에 상기 나노 섬유에 대해 물에 대한 불용화 처리를 수행하는 불용화 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 마스크는 코나 입을 덮을 수 있는 피복체와, 상기 피복체에 배치된 장착용 부재를 포함하고, 상기 피복체는 직경 1000㎚ 이하의 실리카 입자에 직경 20㎚ 이하의 은 입자를 첨가한 실버 실리카 나노 복합체와, 상기 실버 실리카 나노 복합체를 지지하는 나노 섬유를 구비한 복합 나노 섬유로 이루어진 복합 나노 섬유 부직포를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 복합 나노 섬유는 직경 1000㎚ 이하의 실리카 입자에 직경 20㎚ 이하의 은 입자를 부가한 은-실리카 나노 복합체(이하, '실버 실리카 나노 복합체'라 함)를 포함하기 때문에, 후술되는 실험예에서와 같이, 우수한 항균성을 갖는 섬유 소재인 복합 나노 섬유를 제공할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 복합 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 후술하는 실험예에서와 같이, 우수한 항균성을 갖는 섬유 소재인 본 발명의 복합 나노 섬유를 제조하는 것이 가능해진다.
본 발명의 마스크는 본 발명의 복합 나노 섬유를 이용한 섬유 제품이기 때문에 우수한 항균성을 갖고, 위생 측면에서 탁월하다는 장점이 있다.
도 1은 실시예에 따른 복합 나노 섬유(1)의 모식도이다.
도 2는 실시예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 3은 실시예에 따른 복합 나노 섬유 제조 장치(100)의 모식도이다.
도 4는 실시예에 따른 마스크(10)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 실험예에 따른 실버 실리카 나노 복합체의 TEM 이미지이다.
도 6은 실험예에 따른 실버 실리카 나노 복합체의 SEM 이미지이다.
도 7은 실험예에 따른 실버 실리카 나노 복합체의 EDS에 의한 분석 결과를 보여주는 그래프이다.
도 8은 실험예에 따른 복ㅎ바 나노 섬유 및 비교용 나노 섬유의 SEM 이미지이다.
도 9는 실험예에 따른 복합 나노 섬유의 TEM 이미지이다.
도 10은 실험예에 따른 복합 나노 섬유 및 비교용 나노 섬유의 XRD에 의한 분석 결과를 보여주는 그래프이다.
도 11은 실험예에 따른 복합 나노 섬유의 항균에 대한 실험 결과를 보여주는 사진이다.
도 12는 실험예에 따른 복합 나노 섬유의 항균에 대한 실험 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2는 실시예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 3은 실시예에 따른 복합 나노 섬유 제조 장치(100)의 모식도이다.
도 4는 실시예에 따른 마스크(10)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 실험예에 따른 실버 실리카 나노 복합체의 TEM 이미지이다.
도 6은 실험예에 따른 실버 실리카 나노 복합체의 SEM 이미지이다.
도 7은 실험예에 따른 실버 실리카 나노 복합체의 EDS에 의한 분석 결과를 보여주는 그래프이다.
도 8은 실험예에 따른 복ㅎ바 나노 섬유 및 비교용 나노 섬유의 SEM 이미지이다.
도 9는 실험예에 따른 복합 나노 섬유의 TEM 이미지이다.
도 10은 실험예에 따른 복합 나노 섬유 및 비교용 나노 섬유의 XRD에 의한 분석 결과를 보여주는 그래프이다.
도 11은 실험예에 따른 복합 나노 섬유의 항균에 대한 실험 결과를 보여주는 사진이다.
도 12는 실험예에 따른 복합 나노 섬유의 항균에 대한 실험 결과를 보여주는 그래프이다.
이하에서는, 본 발명에 대한 복합 나노 섬유와, 복합 나노 섬유의 제조 방법 및 마스크에 대하여 상세히 설명하여 본다.
1. 실시예에 따른 복합 나노 섬유(1)
도 1은 실시예에 따른 복합 나노 섬유(1)의 모식도이다. 그리고, 도 1은 복합 나노 섬유(1)의 단면도를 도시하고 있다.
실시예에 따른 복합 나노 섬유(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 직경 1000㎚ 이하의 실리카 입자에 직경 20㎚ 이하의 은 입자를 부가한 실버 실리카 나노 복합체(Silver-silica nanocomposite, SNC라고도 할 수 있음)(2)와, 실버 실리카 나노 복합체(2)를 지지하기 위한 나노 섬유(3)를 포함한다.
본 명세서에 있어서, '나노 섬유'는 나노 스케일의 직경을 갖는 섬유(평균 섬유 직경이 대략 3000㎚ 이하, 바람직하게는 1000㎚ 이하의 섬유)를 가리킨다.
실시예에 따른 복합 나노 섬유(1)는 섬유로서의 구조가 잔존하고 있으면, 다양한 형태로 구성할 수 있다. 예를 들면, 단독 섬유로 사용되어도 좋으며, 복수의 섬유를 꼬아서 합친 실로서 사용하여도 좋으며, 부직포로 사용하여도 좋다. 특히, 후술되는 마스크(10)의 경우와 같이 섬유 제품에 이용하는 경우에는, 실시예에 따른 복합 나노 섬유(1)를 부직포로 제조한 것을 적절히 이용하는 것이 가능하다.
복합 나노 섬유(1)와 관련하여서는, 실버 실리카 나노 복합체(2)의 적어도 일부가 나노 섬유(3)의 내부에 포함되어 있다.
실시예에 있어서, 상기 실버 실리카 나노 복합체(2)를 구성하는 실리카 입자의 평균 직경은 100㎚ 이하이고, 은 입자의 평균 직경은 10㎚ 이하이다. 이러한 실버 실리카 나노 복합체(2)를 제조하기 위한 방법은 복합 나노 섬유의 제조 방법을 설명하면서 함께 상세히 설명하기로 한다.
또한, 실리카 입자의 입자 직경은 은 입자의 입자 직경보다도 크다.
나노 섬유(3)는 폴리머 재료를 주원료로 한다. 폴리머 재료로는, 폴리비닐알코올(PVA), 폴리프로필렌(PP), 폴리초산비닐(PVAc), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PB), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아미드(PA), 폴리우레탄(PUR), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리유산(PLA, polylactic acid), 폴리카프로락톤(PCL), 단백질섬유(실크, 콜라겐 등), 키토산 등, 다양한 종류를 단독 또는 혼합하여 이용하는 것이 가능하다. 폴리머 재료로는, 폴리비닐알코올(이하, 간단히 「PVA」라고 기재)를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 실시예에 있어서 나노 섬유(3)를 구성하는 폴리머 재료는 PVA이다.
본 발명의 명세서에 있어서, 폴리머 재료에 대한 「주성분」의 의미는, 나노 섬유를 구성하는 전체 폴리머 재료에서 다수를 차지하는 것을 의미하며, 예를 들어, 전체 폴리머 재료에서 중량 80%이상을 점유하는 재료라 할 수 있다.
나노 섬유(3)는 폴리머 재료 이외의 첨가제 등을 포함하고 있는 것도 가능하다. 상기 폴리머 재료가 PVA를 주성분으로 하는 경우, 나노 섬유(3)는 물에 대한 불용화 처리를 하여 주는 것이 바람직하다. 상기의 불용화 처리는, 예를 들면, 폴리머 재료에 글루타르알데히드를 첨가하여 전계방사한 뒤 나노 섬유와 염화수소를 반응시키는 것에 의하여 수행될 수 있다.
실버 실리카 복합체(2)의 양은, 예를 들면, 나노 섬유(3)에 대하여 중량비로 1wt% 이상이 될 수 있다. 충분한 항균성을 얻기 위해서는, 실버 실리카 나노 복합체(2)의 양이 나노 섬유(3)에 대하여 중량비 3wt% 이상인 것이 바람직하고, 5wt% 이상일 때에는 더욱 바람직하다.
그리고, 실버 실리카 나노 복합체(2)의 양은, 예를 들면, 나노 섬유(3)에 대하여 중량비 30wt% 이하가 될 수 있다. 제조시에 실버 실리카 나노 복합체(2)가 과도하게 응집되어 버리는 것을 방지하기 위해서는, 실버 실리카 나노 복합체(2)의 양이 나노 섬유(3)에 대하여 중량비 20wt% 이하가 바람직하며, 15wt% 이하의 경우는 더욱 바람직하다.
2. 실시예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법
도 2는 실시예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다. 도 3은 실시예에 따른 복합 나노 섬유 제조 장치(100)의 모식도이다. 도 3은 전계 방적을 실시하고 있는 때의 모습을 도시한 도면이다.
실시예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 복합체 준비 공정(S10)과, 복합 나노 섬유 제조 공정(S20)의 순서로 수행되며, 이하에서는, 각 공정에 대하여 상세히 설명하여 본다.
복합체 준비 공정(S10)은, 직경 1000㎚ 이하의 실리카 입자에 직경 20㎚ 이하의 은 입자를 부가한 실버 실리카 나노 복합체(2)를 준비하는 공정이다. 실시예에서는, 다공질 실리카 입자의 평균 직경이 100㎚ 이하이고, 은 입자의 평균 직경은 10㎚ 이하이다.
복합체 준비 공정(S10)은, 실리카 입자 제작 공정(S12)과, 은 입자 부가 공정(S14)을 포함하고 이들 공정이 순서대로 수행된다.
실리카 입자 제작 공정(S12)은 염기성의 알코올 용액인 반응 용액에 올소규산(Ortho silicic acid) 유기화합물을 첨가하고, 그 후, 실란커플링제를 첨가한 다음 반응 용액을 모두 제거하여 실리카 입자를 얻는 공정이다.
본 발명의 명세서에서 「염기성 알코올 용액」은, 염기성 물질을 함유하는 알코올 용액을 의미한다. 염기성 알코올 용액은 충분한 반응성을 갖는 범위 내에서는 물이나 상기에서 기술한 이외의 물질들이 더 포함될 수 있다.
염기성 물질로는, 예를 들어, 암모니아수(수산화암모늄), 수산화칼륨, 수산화나트륨 등을 이용할 수 있다. 염기성 물질로는, 반응 후의 제거가 용이한가를 고려하여 암모니아수를 이용하는 것이 바람직하다. 알코올류로는 에탄올이 사용될 수 있다.
본 발명의 명세서에서의 「올소규산 유기화합물」은 올소규산이온(SiO4 4-)에 알킬기가 결합한 구조를 갖는 화합물을 가리키며, 올소규산 유기화합물로 올소규산테트라에틸(TEOS) 및 올소규산테트라메틸(TMOS)를 사용할 수 있다.
본 발명의 명세서에서 「실란커플링제」는 실란을 중핵으로 한 커플링(결합)제를 가리킨다. 실란커플링제로는 3-메트캅토프로필트리메톡시실란(3-Mercaptopropyltrimethoxysilane)과 같은 메르캅토계의 실란커플링제, 또는 3-아미노프포필트리메톡시실란(3-Aminopropyltrimethoxysilane)과 같은 아미노계의 실란커플링제가 사용될 수 있다. 그리고, 실란커플링제로는 반응 효율의 관점에서 3-메트캅토프로필트리메톡시실란을 사용할 수 있다.
「반응 용액을 제거하다」라는 것은 실리카 입자를 얻기 위하여 이용한 반응 용액을 제거하는 것으로서, 반응 용액이 함유하는 염기성 이온이나 미반응 물질 등을 제거하는 것을 의미한다. 실리카 입자 제작 공정(S12)에서 획득(후속되는 은 입자 부가 공정(S14)에서 이용함)되는 실리카 입자는, 반응 용매가 충분히 제거되어 있으면 어떠한 용매(반응 용매가 아닌 용매)와의 혼합물 형태를 취하고 있는 것도 가능하다.
반응 용액의 제거는, 예를 들면, 적절한 용매를 이용한 원심 분리에 의하여 수행될 수 있으며, 반응 용액의 제거에 이용하기 위한 용매로는 알코올류, 특히, 에탄올을 이용할 수 있다.
은 입자 부가 공정(S14)은 분산 용매에 실리카 입자를 분산시킨 후, 환원제 및 은 이온 화합물을 첨가하여 실리카 입자에 은 입자를 부가하는 공정이다.
분산 용매로는 알코올류, 특히 에탄올을 이용할 수 있으며, 분산을 위해서는 기계적인 교반이나 초음파를 이용할 수 있다.
본 발명의 명세서에서 「환원제」는 은 이온을 환원하여 금속의 은으로 만들기 위한 시약을 가리킨다. 그리고, 본 발명의 명세서에서 「은 이온 화합물」은 은 이온을 함유하는 화합물(예를 들면, 은염)을 가리킨다.
그리고, 환원제와 은 이온 화합물 각각은, 분산 용매가 에탄올인 경우에 폴리비닐피롤리돈과 질산은(I)이 사용될 수 있다.
실시예에 있어서는, 은 입자 부가 공정(S14)에 의해 실버 실리카 복합체(2)를 획득할 수 있다.
복합 나노 섬유 제조 공정(S20)은 실버 실리카 나노 복합체(2)가 나노 섬유(3)에 의해 지지되도록 함으로써 복합 나노 섬유(1)를 제조하는 공정이다.
실시예에 따른 복합 나노 섬유 제조 공정(S20)에서는, 실버 실리카 나노 복합체(2)의 적어도 일부를 나노 섬유(3)의 내부로 삽입하여 복합 나노 섬유(1)를 제조한다. 복합 나노 섬유 제조 공정(S20)은 방사 용액 제작 공정(S22)과, 전계 방사 공정(S24)과, 불용화 공정(S26)의 순서로 진행된다.
방사 용액 제작 공정(S22)은 나노 섬유(3)의 원료인 폴리머 재료를 용매에 용해시켜서 폴리머 용액을 제조하고, 그 후 폴리머 용액에 실버 실리카 나노 복합체(2)를 추가하여 교반함으로써, 복합 나노 섬유(1)의 원료인 방사 용액을 제조하는 공정이다. 폴리머 재료로는, 복합 나노 섬유(1)의 설명에서 기재한 바와 같이, 다양한 재료를 이용하는 것이 가능하다. 실시예에서는, 폴리머 재료가 PVA이다. 그리고, 실시예에서는, 후속되는 불용화 공정(S26)을 위하여, 방사 용액에 글루타르알데히드를 첨가한다.
전계 방사 공정(S24)은 방사 용액을 사용하여 전계 방사하는 공정이다. 전계 방사 공정(S24)은, 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같은 장치를 이용하여 실시할 수 있다.
도 3에 있어서 부호 6으로 도시된 것은 방사 용액이고, 부호 102로 도시된 것은 방사 용액을 수용하고 있는 용액 탱크이고, 부호 104로 도시된 것은 밸브이고, 부호 106으로 도시된 것은 노즐이고, 부호 108로 도시된 것은 콜렉터(수집부)이고, 부호 110으로 도시된 것은 전원 장치이다.
실시예에서는, 복합 나노 섬유(1)가 콜렉터(108) 상에 퇴적된 부직포(8)로 획득될 수 있다. 복합 나노 섬유(1)는 그대로 부직포(8)로 사용될 수도 있으며, 섬유 각각을 빼내어서(분류하여) 실 형성을 위한 제조 공정을 수행하는 것도 좋으며, 부직포(8) 전체를 꼬아서 실로 형성하기 위한 가공을 수행하는 것도 가능하다.
그리고, 도 3에 있어서는, 콜렉터(108)로서 평판형 부재가 도시되어 있지만, 본 발명은 이러한 형상 등에 한정되지 않는다. 콜렉터로는, 드럼 형상으로 이루어져 회전 가능한 것이거나 벨트컨베이어 형상으로 이루어져 회전 가능한 것(즉, 장편의 부직포를 연속적으로 제조가능한 것)을 이용할 수 있다.
불용화 공정(S26)은 전계 방사 공정(S24)이 수행된 다음에 실시되는 공정으로서, 나노 섬유(3)에 대하여 물에 대한 불용화 처리를 수행하는 공정이다. 불용화 공정(S26)은, 예를 들면, 염화수소에 복합 나노 섬유(1)를 노출시키는 것에 의하여 실시될 수 있다.
본 발명의 명세서에서 「불용화」는, 불용화 처리를 수행하기 이전보다 액체에 따른 용해성을 낮추는 것을 의미하는 것이며, 액체에 대한 용해성을 완전히 없애는 것만을 의미하는 것은 아니다. 용도상 문제가 없는 범위에서는, 어느 정도의 용해성이 잔존하여도 좋다.
이상의 공정에 의해, 실시예에 따른 복합 나노 섬유(1)를 제조하는 것이 가능하다.
3. 실시예에 따른 마스크
도 4는 실시예에 따른 마스크(10)를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 4(a)는 마스크(10)의 정면도이고, 도 4(b)는 도 4(a)의 A1-A1면에서의 단면도이고, 도 4(c)는 도 4(a)의 B1-B1면에서의 단면도이다.
실시예에 따른 마스크(10)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 코와 입을 덮는 장방형의 피복체(20)와, 피복체(20)의 단변측(짧은쪽)에 배치된 장착용 부재에 해당하는 끈(30)을 포함한다.
피복체(20)는 복수 개의 장방형상의 적층체로 구성된 복합체(40)로서, 그 외주부가 띠 형상의 부직포(50,60)에 열압착됨으로써 일체화되어 있다. 즉, 복합체(40)의 장변측(긴쪽)의 외주부는 띠 형상의 부직포(50)로 덮혀진 상태에서 엠보스 가공에 의해 열압착되고, 복합체의 단변측의 외주부는 띠 형상의 부직포(60)로 덮혀진 상태에서 엠보스 가공에 의해 열압착된다.
띠 형상의 부직포(50,60)의 외주부에는 엠보스 가공을 실시한 복수의 열압착부(52,62)가 형성되어 있다. 그리고, 피복체(20)에는, 그 장변 방향을 따라 복수 개의 주름(플리츠)이 형성되어 있으며, 각 주름의 양단부는 띠 모양의 부직포(60)로 고정되어 있다.
피복체(20)는 복수의 장방 형상의 적층체들 중에서 적어도 1매의 적층체로서, 직경 1000㎚ 이하의 실리카 입자에 직경 20㎚ 이하의 은 입자를 부가한 실버 실리카 나노 복합체와, 상기 실버 실리카 나노 복합체를 지지하는 나노 섬유를 포함하는 복합 나노 섬유로 이루어진 복합 나노 섬유 부직포를 포함한다.
상기 복합 나노 섬유 부직포는 마스크(10)를 인체에 장착하는 때에 겉면(외측의 면)측에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 피복체(20)는 복수의 적층체를 구성하는 적층체로서, 통상의 섬유(마이크로섬유 등) 부직포로 이루어진 적층체 또는 상기의 복합 나노 섬유 부직포와는 상이한 나노 섬유 부직포로 이루어진 적층체를 더 포함하는 것도 가능하다.
통상의 섬유로 이루어진 부직포로 구성된 적층체로는, 예를 들면, 멜트블로운법 또는 스판본드법에 의해 제조된 부직포로서, 부직포 밀도가 10g/㎡ ~ 50g/㎡ 의 범위 내에 있는 것이라면 그 이용이 가능하다. 그리고, 통상의 섬유로 이루어진 부직포를 구성하는 섬유는 천연 섬유(예를 들면, 셀룰로오스), 합성 섬유(예를 들면, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등), 이들의 혼합 섬유 중 어느 것을 사용하여도 좋다.
복합 나노 섬유 부직포와는 상이한 나노 섬유 부직포로 이루어진 적층체로는, 예를 들면, 나노 섬유가 폴리우레탄, 폴리비닐알코올, 폴리아미드 또는 폴리불화비닐리덴으로 이루어진 것을 사용하는 것도 가능하다. 그 평균 섬유 직경은 50㎚ ~ 300㎚의 범위내에 있는 것이 바람직하다. 평균 섬유 직경이 50㎚ 미만인 경우에는 나노 섬유 부직포를 전계 방사법으로 형성하기 어려운 경우가 있고, 평균 섬유 직경이 300㎚을 초과하는 경우에는 나노 섬유 부직포의 비표면적이 작아지고 마스크(10)의 액체, 유해 입자, 바이러스 등의 포집 효율이 저하하는 경우가 있다.
4. 실시예에 따른 복합 나노 섬유(1), 복합 나노 섬유의 제조 방법 및 마스크(10)의 효과
이하, 실시예에 따른 복합 나노 섬유(1), 복합 나노 섬유의 제조 방법 및 마스크(10)의 효과에 대하여 기술하여 본다.
실시예에 따른 복합 나노 섬유(1)는 직경 1000㎚ 이하의 실리카 입자에 직경 20㎚ 이하의 은 입자를 부가한 실버 실리카 나노 복합체(2)를 구비하기 때문에, 후술하는 실험예에 나타난 바와 같이, 항균성을 갖는 섬유 소재인 복합 나노 섬유가 된다.
그리고, 실시예에 따른 복합 나노 섬유(1)에 의하면, 은 입자가 실리카 입자에 부가되어 있기 때문에, 나노사이즈의 은 입자를 그대로 이용하는 경우와 비교하여 은 입자가 환경에 방출되는 위험을 줄일 수 있다.
그리고, 실시예에 따른 복합 나노 섬유(1)에 의하면, 실버 실리카 나노 복합체(2)의 적어도 일부는 나노 섬유(3)의 내부에 포함되어 있기 때문에, 실버 실리카 나노 복합체가 상기 나노 섬유로부터 이탈 또는 탈락되어 버리는 경우를 방지할 수 있고, 장기간에 걸쳐서 항균성을 발휘하는 것이 가능해지고, 특히, 나노사이즈의 은 입자가 환경에 방출되는 위험을 더욱더 감소시킬 수 있다.
실시예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 항균성을 갖는 섬유 소재인 실시예의 복합 나노 섬유(1)를 제조할 수 있다.
그리고, 실시예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 실버 실리카 복합체(2)를 이용하여 복합 나노 섬유(1)를 제조하기 때문에, 나노사이즈의 은 입자를 그상태로 이용하는 경우와 비교하여 은 입자가 환경에 방출되어 버리는 위험을 줄일 수 있다.
그리고, 실시예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 다공질 실리카 입자의 평균 직경은 100㎚ 이하이기 때문에, 실리카 입자의 비표면적을 충분히 크게하는 것이 가능하고, 그 결과, 충분한 양의 은 입자를 지지 및 보유하는 것이 가능해진다. 그리고, 충분한 항균성을 갖는 것이 가능해진다.
그리고, 실시예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 복합체 준비 공정(S10)은 염기성 알코올 용액인 반응 용액에 올소규산 유기화합물을 첨가한 다음 실란커플링제를 첨가하고, 그 후에 반응 용액을 제거하여 실리카 입자를 얻는 실리카 입자 제조 공정과, 분산 용매에 실리카 입자를 분산시킨 후 환원제 및 은 이온화합물을 첨가하여 실리카 입자에 은 입자를 부가하는 은 입자 부가 공정을 순서대로 수행하기 때문에, 균일성 높은 실리카 입자, 은 입자 및 실버 실리카 나노 복합체를 안정적으로 제조할 수 있으며, 고품질의 복합 나노 섬유를 제조할 수 있다.
그리고, 실시예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 복합 나노 섬유 제조공정에서는, 실버 실리카 나노 복합체(2)의 적어도 일부를 나노 섬유(3)의 내부에 삽입시키고, 이에 더하여 나노사이즈의 은 입자가 환경에 방출되는 위험을 더욱더 감소시킬 수 있는 복합 나노 섬유(1)를 제조하는 것이 가능하다.
그리고, 실시예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 방사 용액 제작 공정(S22)과, 전계 방사 공정(S24)을 순차적으로 수행하는 것을 포함하기 때문에, 실버 실리카 나노 복합체의 적어도 일부가 나노 섬유의 내부로 삽입/포함되는 복합 나노 섬유를 제조하는 것이 가능하다.
그리고, 실시예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 폴리머 재료로 폴리비닐알코올을 주성분으로 하기 때문에, 환경 부하가 낮은 용매인 물을 방사용 용매로 이용하는 것이 가능해진다.
또한, 실시예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 방사 용액 제작 공정(S22)에서는 방사 용액에 글루타르알데히드를 첨가하고, 복합 나노 섬유 제조 공정(S20)은 전계 방사 공정(S24) 후에 나노 섬유(3)에 대하여 물에 대한 불용화 처리를 수행하는 불용화 공정(S26)을 포함하기 때문에, 불용화 공정을 통해 나노 섬유의 물에 대한 용해도를 낮추고, 복합 나노 섬유의 내구성을 높이는 것이 가능하다.
실시예에 따른 마스크는, 실시예에 따른 복합 나노 섬유(1)를 이용한 섬유 제품이기 때문에 위생면에서 매우 우수한 마스크가 될 수 있다.
[실험예]
실험예에서는, 본 발명의 복합 나노 섬유를 본 발명의 복합 나노 섬유의 제조 방법에 따라 실제로 제조하고, 그 형태나 효과를 확인하여 보았다.
1. 실험예에서 이용한 원료 및 장치
먼저, 실험예에서 이용한 원료와 장치들에 대해서 설명한다. 그리고, 일반 실험 기구 및 실험 장치에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
실험예에서 이용한 원료, 용매 및 시약은 시그마알드리치재팬사(Sigma-Aldrich Japan)을 통하여 구입한 것을 그대로 이용하였다.
전계 방사의 전원 공급 장치로는 마츠사다 프레시죤 주식회사(MATSUSADA PRECISION Inc.)의 Har-100*12을 이용하였다.
전계 방사에 이용하는 콜렉터로는 접지된 회전형 드럼 콜렉터를 이용하였다. 상기 회전형 드럼 콜렉터는 시판된 쿠킹시트로 덮고, 그 위에 전계 방사를 수행하였다.
방사 용액의 노출양을 균일화하기 위한 시린지 펌프(syringe pump)로는, 미국의 kdScientific사의 KDS-100을 이용하였다.
주사형전자현미경(SEM)은 주식회사 히타치하이테크놀로지의 S-3000N을 이용하였다.
투과형전자현미경(TEM)은 일본전자 주식회사의 2010 FasTEM을 이용하였다.
X선 회절장치(XRD)는 주식회사 리가쿠의 Rotaflex RTP300을 이용하였다.
항균성에 관한 실험에서는, 시약, 배지(培地), 실험 기구로서, 일반적인 Kirby-Bauer법(디스크 확산법)에 규정되어 있는 것을 이용하였다.
세균으로는, 그램음성균(Gram-negative cell)인 E. coli(ATCC 25922), 살모넬라균 아종인 Salmonella enterica serotype Typhimurium(IFO 12529), 이질균인 Shigella dysenteriae(ATCC 13313) 및 그램양성균인 황색포도상구균 Staphylococcus aureus(ATCC 6538)을 이용하였다.
화상 분석 소프트웨어로는 Image J(v.1.4.8)을 이용하였다.
2. 실험예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법
다음으로, 실험예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법에 대하여 설명한다. 실험예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법은 실시예에 따른 복합 나노 섬유의 제조 방법과 기본적으로 동일하며, 복합체 준비 공정과 복합 나노 섬유 제조 공정을 순서대로 수행하였다.
(1) 복합체 준비 공정
(1-1) 실리카 입자 제조 공정
먼저, 21.2g의 25% 암모니아수와, 250g의 에탄올을 혼합하여 반응 용액을 제작하고, 20분간 교반하였다. 그 후, 10g의 올소규산테트라에틸(테트라에틸올소실리케이트)을 혼합 용액에 첨가하고, 그 후 1시간 더 교반하였다. 그 다음, 2g의 3-메트캅토프로필트리메톡시실란을 첨가하고, 6시간을 더 교반하였다. 상기의 공정은 모두 40℃에서 수행하였다. 그 다음, 반응 용매를 제거하기 위하여, 10000rpm, 15분간의 원심 분리를 3회 실시하여 실리카 입자를 얻었다.
(1-2) 은 입자 부가 공정
다음으로, 실리카 입자 제작 공정에서 획득된 실리카 입자 전량을 96g의 분산 용매(에탄올)에 첨가하여 초음파 처리 및 교반을 실시하고, 분산시켰다. 그 후, 4g의 폴리비닐피롤리돈(PVP K15)을 첨가하고, 2시간 교반을 실시하였다. 그 후, 실리카 입자 제작 공정에서 이용한 규소 양에서 실리카 입자의 중량을 계산하고, 실버 실리카 나노 복합체로 되는 시기에 실버 실리카 나노 복합체에서 은 입자의 중량이 11000ppm으로 되도록 질산은(AgNO3)을 첨가하고, 6시간 동안 교반을 수행하였다.
그 후 , 10000rpm, 15분간 원심 분리를 2회 수행하고, 실버 실리카 복합체를 획득하였다. 획득된 실버 실리카 나노 복합체는 100mL의 물에 재분산시켜 보존하였다.
(2) 복합 나노 섬유 제조 공정
(2-1) 방사 용액 제작 공정
먼저, 8%의 PVA(가수분해도 : 87~89%, Mn : 85000 ~ 124000) 수용액을 제작하였다. PVA를 물에 첨가하여 실온에서 24시간 동안 교반한 후, PVA에 대하여 글루타르알데히트가 22wt%가 되도록, PVA 수용액에 50% 글루타르알데히트 수용액을 첨가하여, 3시간 동안 더 교반하였다.
그 다음, 실버 실리카 나노 복합체를 더 첨가하여 방사 용액을 제작하였다. 방사 용액으로는, PVA에 대하여 실버 실리카 나노 복합체가 5wt% 포함되는 것, PVA에 대하여 실버 실리카 나노 복합체가 10wt% 포함되는 것, 및 PVA에 대하여 실버 실리카 나노 복합체가 15wt% 포함되는 것 3종류를 제작하였다.
(2-2) 전계 방사 공정
상기 전계 방상 공정에서 이용한 전계 방사 장치는 도 3에 도시한 전계 방사 장치와 거의 동일한 것이지만, 콜렉터로서 쿠킹 시트로 덮은 회전형 드럼 콜렉터를 이용하였다.
먼저, 캐피러리 팁(capillary tip)(내경 : 0.7mm)을 장착한 5mL 플라스틱시린지에 방사 용액을 주입하고, 애노드와 접속한 구리선을 용액안으로 꽃은 다음, 전계 방사를 실시하였다. 유량의 제어에는 펌프를 이용하고, 0.1mL/분의 비율로 용액 공급을 수행할 수 있도록 하였다. 칩-콜렉터 사이의 거리는 12cm로 하고, 인가 전압은 12kV로 하였다. 전계 방사 후, 제작한 복합 나노 섬유를 실온에서 2시간 건조시켰다. 그리고, 비교용으로, 실버 실리카 나노 복합체를 이용하지 않은 나노 섬유도 제작하였다.
(2-3) 불용화 공정
전계 방사 공정에서 제작한 복합 나노 섬유 및 실버 실리카 나노 복합체를 이용하지 않은 나노 섬유(이하, 그 단락에서는 시료로 기재함)에 대하여, 쿠킹 시트로부터 박리한 후, 각각을 진한 염산(37% 수용액)으로부터 휘발하는 염화수소에 노출시켜 불용화 처리를 실시하였다. 구체적으로는, 100mL의 유리 비커에 적당량의 진한 염산을 넣고, 비커의 2인치(약 5cm) 위에 시료를 배치하였다. 일측에 대하여 60초간 불용화 처리를 실시한 다음에는, 타측에 대하여 30초간 더 노출시키는 불용화 처리를 실시하였다. 불용화 처리 후, 시료를 30분간 실온에 방치하였다. 그 후, 각 시료는 플라스틱제의 용기에 밀폐하여 보존하였다.
이상의 공정에 의해, 실험예에 따른 복합 나노 섬유 및 비교용의 나노 섬유를 제작하였다.
그리고, 이하의 설명에서는, 제조한 복합 나노 섬유 중에서, 실버 실리카 나노 복합체의 농도가 5%인것을 5% 복합 나노 섬유, 10%인 것을 10% 복합 나노 섬유, 15%인 것을 15% 복합 나노 섬유로 기재하기로 한다.
또한, 이하의 설명에서는, 실버 실리카 나노 복합체를 함유하지 않은 나노 섬유는 비교용 나노 섬유로 기재한다. 그리고, 비교용 나노 섬유는 실버 실리카 나노 복합체를 이용하지 않은 점을 제외하고는 전술한 복합 나노 섬유의 제조 방법과 동일한 제조 방법에 의해 제조된 것이다.
3. 관찰 및 결과
먼저, 실버 실리카 나노 복합체에 대하여, TEM 에 의한 관찰을 실시하였다.
도 5는 실험예에 따른 실버 실리카 나노 복합체의 TEM 이미지다. 도 5(a)와 도 5(b)는 확대율이 다르고, 도 5(b)의 경우가 확대율이 높다.
TEM 관찰에 의해, 도 5에 보여지는 바와 같이, 큰 실리카 입자의 외측에 은 입자가 접착하여 있는 것이 확인된다. 사진으로부터 계산하여 보면, 실리카 입자의 평균 직경은 90㎚이고, 은 입자의 평균 직경은 3~5㎚이였다.
다음으로, 실버 실리카 나노 복합체에 대하여, SEM 및 EDS(SEM에 부수되는 에너지 분산형 X선 분광기)에 의한 관찰 및 분석을 수행하였다.
도 6은 실험예에 따른 실버 실리카 나노 복합체의 SEM 이미지이다.
도 7은 실험예에 따른 실버 실리카 나노 복합체의 EDS에 의한 분석 결과를 보여주는 그래프이다. 도 7의 세로축은 X선 강도(단위 : 카운트)를 나타내고, 가로축은 X선 에너지(단위 : keV)을 나타낸다.
SEM 에 의한 관찰의 결과, 도 6에 보여지는 바와 같이, 실버 실리카 나노 복합체는 균일한 외형 형상을 갖고 있는 것이 확인된다.
그리고, EDS에 의한 분석의 결과, 도 7에 보여지는 바와 같이, Ag, Si, O가 주성분인 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 5% 복합 나노 섬유, 10% 복합 나노 섬유, 15% 복합 나노 섬유 및 비교용 나노 섬유에 대하여, SEM에 의한 관찰을 수행하였다.
도 8은 실험예에 따른 복합 나노 섬유 및 비교용 나노 섬유의 SEM 이미지이다. 도 8(a)는 비교용 나노 섬유의 SEM 이미지이고, 도 8(b)는 5% 복합 나노 섬유의 SEM 이미지이고, 도 8(c)는 10% 복합 나노 섬유의 SEM 이미지이고, 도 8(d)는 15% 복합 나노 섬유의 SEM 이미지이다.
SEM에 의한 관찰의 결과, 도 8에 보여지는 바와 같이, 복합 나노 섬유 및 비교용 나노 섬유들은 모두 균일하고, 표면이 매끄럽고, 구슬 형상의 구조는 관찰되지 않았다.
다음으로, 5% 복합 나노 섬유, 10% 복합 나노 섬유 및 15% 복합 나노 섬유에 대하여, TEM에 의한 관찰을 수행하였다.
도 9는 실험예에 따른 복합 나노 섬유의 TEM 이미지이다. 도 9(a) 및 도 9(b)는 5% 복합 나노 섬유의 TEM 이미지이고, 도 9(c) 및 도 9(d)는 10% 복합 나노 섬유의 TEM 이미지이고, 도 9(e) 및 도 9(f)는 15% 복합 나노 섬유의 TEM 이미지이다. 그리고, 도 9(a)와 도 9(b), 도 9(c)와 도 9(d), 및 도 9(e)와 도 9(f) 각각은 배율이 다른 이미지이다.
TEM 에 의한 관찰의 결과, 도 9에 보여지는 바와 같이, 모든 복합 나노 섬유에 있어서 실버 실리카 나노 복합체가 나노 섬유 속에 포함되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
다음으로, 5% 복합 나노 섬유, 10% 복합 나노 섬유, 15% 복합 나노 섬유 및 비교용 나노 섬유에 대하여, XRD에 의한 관찰을 수행하였다.
도 10은 실험예에 따른 복합 나노 섬유 및 비교용 나노 섬유의 XRD에 의한 분석 결과를 보여주는 그래프이다. 도 10에 있어서, 부호 A로 표시한 것은 비교용 나노 섬유의 그래프이고, 부호 B로 표시한 것은 5% 복합 나노 섬유의 그래프이고, 부호 C로 표시한 것은 10% 복합 나노 섬유의 그래프이고, 부호 D로 표시한 것은 15% 복합 나노 섬유의 그래프이다.
XRD에 의한 관찰의 결과, 도 10에 보여지는 바와 같이, 모든 복합 나노 섬유 및 비교용 나노 섬유에 있어서 PVA에 특성 피크가 19.33°에서 관찰되었다. 그리고, 은 입자의 경우는 직경이 너무 작기 때문에 관찰되지 않았다.
다음으로, 5% 복합 나노 섬유, 10% 복합 나노 섬유, 15% 복합 나노 섬유 및 비교용 나노 섬유에 대하여, 항균성에 대한 실험을 실시하였다.
도 11은 실험예에 따른 복합 나노 섬유의 항균에 대한 실험 결과를 보여주는 사진이다. 도 11(a)는 비교용 나노 섬유의 결과를 보여주는 사진이고, 도 11(b)는 5% 복합 나노 섬유의 결과를 보여주는 사진이고, 도 11(c)는 10% 복합 나노 섬유의 결과를 보여주는 사진이고, 도 11(d)는 15% 복합 나노 섬유의 결과를 보여주는 사진이다. 그리고, 촬영 사정상, 도 11(a)만 사진보다도 크게 찍혀있다. 도 11(a)에 찍혀있는 하얀 물체는 시료이다. 그리고, 도 11(b) ~ 도 11(d)에서는, 점선으로 외형을 표시하는 원형상의 물체가 시료이고, 시료 외측의 원형상의 경계로 둘러싸인 영역(시료자체를 포함)이 세균 발육 저지 영역이다.
도 12는 실험예에 따른 복합 나노 섬유의 항균에 대한 실험 결과를 보여주는 그래프이다. 도 12에 나타난 그래프의 세로축은 세균 발육 저지 영역(inhibition zone)의 면적(단위 : ㎟)을 나타낸다. 도 12에서, 부호 A로 표시한 것은 비교용 나노 섬유의 그래프이고, 부호 B로 표시한 것은 5% 복합 나노 섬유의 그래프이고, 부호 C로 표시한 것은 10% 복합 나노 섬유의 그래프이고, 부호 D로 표시한 것은 15% 복합 나노 섬유의 그래프이다. 그리고, 비교용 나노 섬유에 대해서는 세균 발육 저지 영역이 확인할 수 없었지만(후술함), 도 12에서는 편의상 시료의 면적을 세균 발육 저지 영역으로 기재하고 있다.
항균성에 대한 실험은 Kirby-Bauer법(디스크 확산법)에 기초하여 실시하였다. 먼저, 실험에 이용한 시료(각각 거의 원형이면서, 80㎟이 되도록 재단하고 각 복합 나노 섬유 및 비교용 나노 섬유로 된 부직포)를 대수기의 세균을 부가한 규정된 LB 한천 플레이트 배지에 배치하고, 37℃에서 하룻밤 배양하였다. 그 후, 복합 나노 섬유의 항균성에 의해 세균이 발육하지 않은 영역, 즉, 세균 발육 저지 영역의 면적을 이미지 분석 소프트웨어에서 분석하였다.
그 결과, 도 11(a)에 도시된 바와 같이 비교용 나노 섬유에서는 세균 발육 저지 영역이 확인할 수 없었지만, 도 11(b) ~ 도 11(d)에 도시된 바와 같이 각각의 복합 나노 섬유에서는 세균 발육 저지 영역이 확인되었다. 즉, 모든 복합 나노 섬유에 대하여 항균성이 확인될 수 있었다.
그리고, 도 12에 도시된 바와 같이, 세균 발육 저지 영역의 크기를 계산하여 보면, 실버 실리카 나노 복합체의 농도가 높을수록 항균성이 높은 경향이 있음을 확인할 수 있었다.
4. 결론
이상의 실험예로부터, 본 발명의 복합 나노 섬유의 제조 방법에 의해 본 발명의 복합 나노 섬유를 확실하게 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.
그리고, 본 발명의 복합 나노 섬유는 높은 항균성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 복합 나노 섬유, 상기 복합 나노 섬유의 제조 방법 및 마스크를 실시예 및 실험예에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서는 실시예를 추가, 변경하는 것이 가능할 것이며, 예를 들면, 다음과 같은 변형도 가능하다.
(1) 본 발명의 복합 나노 섬유는 마스크 이외에 위생에 관한 섬유 소재나 섬유 제품에 적용하는 것이 가능하다. 이러한 섬유 소재 및 섬유 제품으로는 흰옷, 수술복, 모자, 손가방, 침대나 이불 시트 등이 될 수 있다.
1 : 복합 나노 섬유 2 : 실버 실리카 나노 복합체
3 : 나노 섬유 6 : 원료 용액
8 : 부직포 10 : 마스크
20 : 피복체 30 : 끈
40 : 복합체 50,60 : 띠형상 부직포
52,62 : 열압착부 100 : 복합 나노 섬유 제조 장치
102 : 용액 탱크 104 : 밸브
106 : 노즐 108 : 콜렉터
110 : 전원 장치
3 : 나노 섬유 6 : 원료 용액
8 : 부직포 10 : 마스크
20 : 피복체 30 : 끈
40 : 복합체 50,60 : 띠형상 부직포
52,62 : 열압착부 100 : 복합 나노 섬유 제조 장치
102 : 용액 탱크 104 : 밸브
106 : 노즐 108 : 콜렉터
110 : 전원 장치
Claims (11)
- 삭제
- 삭제
- 직경 1000㎚ 이하의 실리카 입자에 직경 20㎚ 이하의 은 입자를 부가한 실버 실리카 나노 복합체를 준비하는 복합체 준비 공정과,
상기 실버 실리카 나노 복합체가 나노 섬유로 지지되도록 하여 복합 나노 섬유를 제작하는 복합 나노 섬유 제작 공정을 포함하고,
상기 복합체 준비 공정은,
염기성의 알코올 용액인 반응 용액에 올소규산 유기화합물을 첨가하고, 그 다음 실란커플링제를 첨가하고, 그 다음 상기 반응 용액을 제거하여 상기 실리카 입자를 획득하는 실리카 입자 제작 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 나노 섬유의 제조 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 복합체 준비 공정은,
분산 용매에 상기 실리카 입자를 분산시킨 후, 환원제 및 은이온 화합물을 첨가하여 상기 실리카 입자에 은 입자를 부가하는 은 입자 부가 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 나노 섬유의 제조 방법. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 실리카 입자의 평균 직경은 100㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 복합 나노 섬유의 제조 방법. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 은 입자의 평균 직경은 10㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 복합 나노 섬유의 제조 방법. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 복합 나노 섬유 제작 공정에서는, 상기 실버 실리카 나노 복합체의 적어도 일부를 상기 나노 섬유의 내부로 삽입하여 상기 복합 나노 섬유를 제작하는 것을 특징으로 하는 복합 나노 섬유의 제조 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 복합 나노 섬유 제작 공정은,
상기 나노 섬유의 원료인 폴리머 재료를 용매에 용해시켜 폴리머 용액을 제작하고, 그 다음 상기 폴리머 용액에 실버 실리카 나노 복합체를 첨가하여 교반하는 것으로 상기 복합 나노 섬유의 원료인 방사 용액을 제작하는 방사 용액 제작 공정과,
상기 방사 용액을 이용하여 전계 방사를 수행하는 전계 방사 공정을 순서대로 수행하는 것을 특징으로 하는 복합 나노 섬유의 제조 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 폴리머 재료는 폴리비닐알코올을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 나노 섬유의 제조 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 방사 용액 제작 공정에서는 상기 방사 용액에 글루타르알데히드를 첨가하고,
상기 복합 나노 섬유 제작 공정은 상기 전계 방사 공정 후에 상기 나노 섬유에 대해 물에 대한 불용화 처리를 수행하는 불용화 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 나노 섬유의 제조 방법. - 삭제
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