KR101950790B1 - 기능성 대나무 섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양질의 대나무 섬유를 얻고 대나무 자체의 기능성을 충분히 발휘할 수 있으며 자연스러운 미감을 창출할 수 있는 기능성 대나무 섬유의 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 (a) 건조시키지 않은 생 대나무의 마디를 제거하고 절단한 후 내피와 외피를 제거하는 단계; (b) (a)단계의 결과물을 압착하여 유세포(parenchymatous cell) 조직을 파괴하는 단계; (c) (b)단계의 결과물을 수산화나트륨 용액에 넣고 끓이는 단계; (d) (c)단계의 결과물을 세척하고 압착하여 유세포조직을 파괴하는 단계; (e) (d)단계의 결과물을 세척한 후 섬유다발과 유세포를 분리하는 단계; (f) (e)단계의 결과물을 건조하면서 유세포를 침전시키고 섬유다발을 얻는 단계; (g) (f)단계의 결과물을 교반하여 섬유다발을 단섬유로 분리하는 단계; (h) (g)단계의 결과물을 여과하여 펄프 상의 대나무 섬유를 얻고 건조시킨 후 교반하여 면상의 대나무 단섬유를 얻는 단계; (i) 대나무 잎을 물에 첨가하여 가열한 후 추출한 대나무 잎 추출액을 얻는 단계; (j) 대나무 숯 분말의 표면을 질산용액으로 처리한 후 이산화티타늄 졸을 이용하여 대나무 숯 분말을 흰색 입자로 개질한 후 흰색 대나무 숯 분말을 (i)단계의 대나무 잎 추출액에 혼합하는 단계; 및 (k) (h)단계의 결과물인 면상의 대나무 단섬유를 (j)단계의 결과물로 염색하는 단계를 포함하는, 기능성 대나무 섬유의 제조방법을 제공한다.

Description

기능성 대나무 섬유의 제조방법{omitted}

본 발명은 대나무 섬유의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 대나무 자체의 기능성을 충분히 발휘하면서 자연스러운 미감을 창출할 수 있는 기능성 대나무 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

대나무 섬유는 흡수력이 좋으면서도 습기가 빨리 건조되고, 항균성 등 각종 기능성을 가지고 있어 다양한 분야에 활용된다.

대나무 섬유는 수백개의 단섬유가 집적된 섬유 다발의 형태로 줄기 전체에 분산되어 있다. 또한, 대나무에서 섬유를 분리하기 위해 외피와 내피는 걸림돌로 작용한다. 따라서, 대나무로부터 섬유만을 가능한 고순도로 분리하는 것이 까다로운 작업이며, 질좋은 대나무 섬유를 용이하게 얻기 위한 하나의 기술적 과제에 해당한다.

대나무 섬유는 표백 등을 통해 백색으로 제조되는 것이 일반적이나, 대나무 잎이나 줄기가 갖는 고유의 색상이 섬유에서 발현될 수 있다면 사용자에게 보다 자연스러운 미감을 제공하고, 대나무 잎이나 줄기가 갖는 고유한 기능성을 제품에 부여할 수 있을 것이다. 그러나, 현재까지의 대나무 섬유 제품에서는 이러한 시도가 이루어지지 않고 있다.

한편, 대나무 숯은 흡착성, 방취성, 원적외선 방사성 등 다양한 기능을 가지고 있어 주목받고 있으며, 다양한 분야에 활용되고 있다. 그러나, 숯이라는 특성상 고유의 짙은 색상 때문에 섬유 분야에 적용하는데 한계가 있었다.

선행기술문헌 : KR등록특허공보 제1595874호(2016.2.19.공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 양질의 대나무 섬유를 얻고 대나무 자체의 기능성을 충분히 발휘할 수 있으며 자연스러운 미감을 창출할 수 있는 기능성 대나무 섬유의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 기능성 대나무 섬유의 제조방법은 (a) 건조시키지 않은 생 대나무의 마디를 제거하고 절단한 후 내피와 외피를 제거하는 단계; (b) (a)단계의 결과물을 압착하여 유세포(parenchymatous cell) 조직을 파괴하는 단계; (c) (b)단계의 결과물을 수산화나트륨 용액에 넣고 끓이는 단계; (d) (c)단계의 결과물을 세척하고 압착하여 유세포조직을 파괴하는 단계; (e) (d)단계의 결과물을 세척한 후 섬유다발과 유세포를 분리하는 단계; (f) (e)단계의 결과물을 건조하면서 유세포를 침전시키고 섬유다발을 얻는 단계; (g) (f)단계의 결과물을 교반하여 섬유다발을 단섬유로 분리하는 단계; (h) (g)단계의 결과물을 여과하여 펄프 상의 대나무 섬유를 얻고 건조시킨 후 교반하여 면상의 대나무 단섬유를 얻는 단계; (i) 대나무 잎을 물에 첨가하여 가열한 후 추출한 대나무 잎 추출액을 얻는 단계; (j) 대나무 숯 분말의 표면을 질산용액으로 처리한 후 이산화티타늄 졸을 이용하여 대나무 숯 분말을 흰색 입자로 개질한 후 흰색 대나무 숯 분말을 (i)단계의 대나무 잎 추출액에 혼합하는 단계; 및 (k) (h)단계의 결과물인 면상의 대나무 단섬유를 (j)단계의 결과물로 염색하는 단계를 포함한다.

또한, 조리대(Sasa nipponica Makino et Shibata)의 잎과 줄기를 직사광선으로 건조한 후 절단하여 열수추출하거나 분말화한 것을 (j)단계에서 (i)단계의 대나무 잎 추출액에 함께 혼합할 수 있다.

또한, 죽여를 분쇄기로 분쇄하고 추출용매인 메탄올과 혼합하여 균질기를 이용하여 균질화시킨 다음, 메탄올로 복수회 반복하여 추출하고, 여과지로 여과한 후 진공상태에서 농축하여 얻은 추출물을 (j)단계에서 (i)단계의 대나무 잎 추출액에 함께 혼합할 수 있다.

본 발명에 의하면 생 대나무로부터 양질의 대나무 단섬유를 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 대나무 잎 추출물로 면상의 대나무 단섬유를 염색하여 대나무 자체의 은은한 색상을 구현함으로써 자연스러운 미감을 형성함과 동시에 대나무 잎의 기능성을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 조리대, 죽여 등의 추출물을 첨가하여 항염증, 항균 활성, 항바이러스 기능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 개질된 흰색의 대나무 숯 분말을 첨가하여 대나무 섬유의 색상에 미치는 영향을 최소화하면서도 지속적인 항균성을 얻을 수 있는 효과가 있다.

본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

본 발명에서는 생 대나무로부터 대나무 섬유만을 분리한 후 대나무 자체에서 얻은 천연 추출액과 기능성 물질을 혼합하여 면상의 대나무 섬유에 첨가함으로써, 기능성을 극대화시키고 대나무 고유의 색상을 갖는 대나무 섬유를 얻는다.

먼저, 생 대나무로부터 대나무 섬유를 분리하는 과정을 설명한다.

발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 바와 같이 대나무 섬유는 수백개의 단섬유가 모여 섬유다발 형태로 중공의 줄기 전체에 분산되어 있는 관계로, 고순도의 섬유만을 분리하는 것이 까다롭다. 대나무로부터 섬유를 효율적이고 효과적으로 분리해 내기 위해서는 건조시키지 않은 생나무를 사용하여 분리의 최종 공정까지 습한 상태를 유지하여야 한다.

건조시키지 않은 생 대나무의 마디를 제거하고 적당한 크기로 절단한 후 내피와 외피를 제거한다. 내피와 외피는 생 대나무로부터 섬유를 분리하는데 방해물로 작용한다.

내피와 외피가 제거되면 프레스 등으로 압착하여 유세포(parenchymatous cell) 조직을 파괴한다. 그 후 대략 2~3% 농도의 수산화나트륨 수용액에 넣고 대략 2시간 정도 끓이고, 세척한 후 다시 프레스 등으로 압착하여 유세포 조직을 파괴함으로써 섬유다발과의 분리가 용이하도록 한다.

수조 등을 이용하여 충분히 세척한 후 섬유다발과 유세포를 분리한다. 이를 건조시키면 섬유 다발이 얻어지고 수조 하부에는 유세포가 침전된다.

얻은 섬유다발을 물과 함께 믹서 등을 이용하여 대략 2~3분 교반하면 섬유다발이 단섬유로 분리된다. 분리된 단섬유를 망 등을 이용하여 여과하면 펄프 상의 대나무 섬유가 얻어진다. 펄프 상의 대나무 섬유를 건조시킨 후 믹서 등으로 단시간 교반하면 면상의 대나무 단섬유를 얻을 수 있다.

대나무 섬유는 강도가 우수하고 다른 섬유에서 보기 어려운 직선 형상을 가지며, 섬유 길이는 상대적으로 짧으나 가로세로비가 100을 넘으며, 내열성이 우수하다.

생 대나무 원료로부터 대나무 단섬유를 얻으면 천연 추출액과 기능성 물질을 혼합하여 구현하고자 하는 대나무 섬유의 효능을 극대화시킨다. 동시에 대나무 섬유에 대나무 고유의 색상을 입힘으로써 시각적으로 자연스러움과 미감을 창출할 수 있다.

천연 추출액은 대나무 잎을 물에 첨가하여 가열한 후 추출한 대나무 잎 추출액이다. 예컨대 솜대 잎 100g을 물 1L에 첨가한 다음 가열하여 100℃에서 60분 동안 추출하여 대나무 잎 추출액을 얻을 수 있다.

이러한 대나무 잎 추출액으로 면상의 대나무 단섬유를 염색하고 황색포도상구균, 폐렴간균 등의 세균을 투여하고 18시간 이후의 정균 감소율을 측정한 결과 황색포도상구균과 폐렴간균에 대해 99.9%의 정균감소율을 보여 항균효과가 우수함을 확인하였다.

한편, 솜대와 같은 대나무 잎 추출액으로 면상의 대나무 섬유를 염색하고 모자나이트와 같은 기능성 광물로 가공한 경우 음이온 방출특성이 우수함을 확인하였다. 예컨대 솜대 잎 100g을 물 1L에 첨가한 다음 가열하여 100℃에서 60분 동안 2번 추출한 다음 추출액을 혼합하고, 모자나이트 처리는 모자나이트 2g과 고착제로 염화나트륨 2g을 물 1L에 첨가한 다음 60℃에서 30분 동안 처리한 결과 1272 ion/ cc 의 음이온 방출량을 확인하여, 산림 속에서의 음이온 방출량인 1500 ion/cc에 근접한 방출량을 보임을 알 수 있었다.

한편, 대나무의 일종인 조리대(Sasa nipponica Makino et Shibata)의 잎과 줄기를 직사광선으로 건조한 후 절단하여 열수추출하거나 분말화한 것을 추가로 첨가할 수도 있다.

조리대 잎 추출물은 항염증, 항균 활성, 항바이러스 작용 등이 있은 것으로 보고되어, 대나무 섬유에 적용하여 의류, 수건, 걸레, 행주 등의 생활용품에 접목될 경우 위생과 건강을 유지하는데 도움을 줄 수 있다.

조리대 잎 추출물의 유효성분은 엽록소이다. 엽록소는 마그네슘 이온이 중앙에 위치한 포르피린 고리를 가진 구조로 불안정하다. 마그네슘 이온을 철 이온 또는 구리 이온으로 치환 할 경우 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 대나무 가공시 전처리 과정에서 생기는 대나무 표피를 갉아낸 거친 가루인 죽여를 이용하여 추출물을 얻을 수 있다.

죽여를 분쇄기로 분쇄하고 추출용매인 메탄올과 혼합하여 균질기를 이용하여 균질화시킨다. 메탄올을 이용하여 복수회 반복하여 추출하고, 여과지로 여과한 후 진공상태에서 농축시켜 추출물을 얻을 수 있다. 예컨대, 죽여 1kg을 분쇄기로 분쇄하고 추출용매인 메탄올과 혼합하여 균질기로 균질화시킨 다음 약 10배량의 메탄올을 3회로 나누어 12시간 동안 반복 추출한다. 메탄올 추출물은 여과지를 이용하여 여과하고 cooling aspirator를 장치한 진공농축기를 사용하여 45℃에서 농축한다.

농축된 죽여 추출물의 항미생물 활성을 측정한 결과 젖산균 등에 강한 항균활성을 갖는 물질이 포함되어 있음을 확인하였다.

한편, 이러한 추출물에 첨가하여 기능성을 증진시킬 수 있는 물질로 대나무 숯 분말이 있다.

발명의 배경이 되는 기술에서 대나무 숯은 특성상 고유의 짙은 색상 때문에 섬유 분야에 적용하는데 한계가 있었음을 언급한 바 있다. 본 발명에서는 이러한 한계를 극복하고자 검은색의 대나무 숯 입자를 개질하여 흰색으로 변환하는 작업을 시도하였다.

대나무 숯 가루의 표면을 질산용액으로 처리한 후, 이산화티타늄 졸을 이용하여 흰색 대나무 숯 입자로 개질할 수 있다.

이러한 흰색 대나무 숯 입자는 옅은 색을 갖는 대나무 섬유 등에 접목하기 용이하며, 흰색 대나무 숯 입자를 상기의 대나무 잎 추출액 등에 혼합하여 면상의 대나무 단섬유를 염색한 결과 90% 이상의 항균율을 가지고 있고, 수십회의 세탁 후에도 이러한 항균성에 큰 차이를 보이지 않았다.

본 발명에 따른 기능성 대나무 섬유 제조방법과 그에 의해 얻어진 대나무 섬유는 의류, 수건은 물론, 위생이 요구되는 행주, 걸레 등에도 광범위하게 적용될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

1. (a) 건조시키지 않은 생 대나무의 마디를 제거하고 절단한 후 내피와 외피를 제거하는 단계;
   (b) (a)단계의 결과물을 압착하여 유세포(parenchymatous cell) 조직을 파괴하는 단계;
   (c) (b)단계의 결과물을 수산화나트륨 용액에 넣고 끓이는 단계;
   (d) (c)단계의 결과물을 세척하고 압착하여 유세포조직을 파괴하는 단계;
   (e) (d)단계의 결과물을 세척한 후 섬유다발과 유세포를 분리하는 단계;
   (f) (e)단계의 결과물을 건조하면서 유세포를 침전시키고 섬유다발을 얻는 단계;
   (g) (f)단계의 결과물을 교반하여 섬유다발을 단섬유로 분리하는 단계;
   (h) (g)단계의 결과물을 여과하여 펄프 상의 대나무 섬유를 얻고 건조시킨 후 교반하여 면상의 대나무 단섬유를 얻는 단계;
   (i) 대나무 잎을 물에 첨가하여 가열한 후 추출한 대나무 잎 추출액을 얻는 단계;
   (j) 대나무 숯 분말의 표면을 질산용액으로 처리한 후 이산화티타늄 졸을 이용하여 대나무 숯 분말을 흰색 입자로 개질한 후 흰색 대나무 숯 분말을 (i)단계의 대나무 잎 추출액에 혼합하는 단계; 및
   (k) (h)단계의 결과물인 면상의 대나무 단섬유를 (j)단계의 결과물로 염색하는 단계
   를 포함하는, 기능성 대나무 섬유의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   조리대(Sasa nipponica Makino et Shibata)의 잎과 줄기를 직사광선으로 건조한 후 절단하여 열수추출하거나 분말화한 것을 (j)단계에서 (i)단계의 대나무 잎 추출액에 함께 혼합하는, 기능성 대나무 섬유의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   죽여를 분쇄기로 분쇄하고 추출용매인 메탄올과 혼합하여 균질기를 이용하여 균질화시킨 다음, 메탄올로 복수회 반복하여 추출하고, 여과지로 여과한 후 진공상태에서 농축하여 얻은 추출물을 (j)단계에서 (i)단계의 대나무 잎 추출액에 함께 혼합하는, 기능성 대나무 섬유의 제조방법.