KR102295146B1 - 항균성 및 항바이러스성이 우수한 분할형 복합섬유 - Google Patents

항균성 및 항바이러스성이 우수한 분할형 복합섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명의 분할형 복합섬유는 섬유단면 상에 서로 다른 2종의 세그멘트들이 교호로 배열, 접합되어 있는 구조를 갖고, 상기 2종의 세그멘트들중 1종은 산화아연(ZnO) 입자와 아세트산 은(Acetate silver) 입자가 혼합된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 이루어진 제1세그멘트(A)이고, 나머지 1종은 산화아연(ZnO) 입자와 아세트산 구리(Acetate copper) 입자가 혼합된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 이루어진 제2세그멘트(B)이다.
상기 분할형 복합섬유 전체에 함유된 산화아연(ZnO) 입자, 아세트산 은(Acetate silver) 입자 및 아세트산 구리(Acetate copper) 입자의 총량은 분할형 복합섬유 전체에 함유된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100중량부 대비 0.5~5중량부이며, 상기 분할형 복합섬유의 전체면적 대비 제1세그멘트(A)들의 전체면적 비율은 50~80%이고, 상기 분할형 복합섬유의 전체면적 대비 제2세그멘트(B)들의 전체면적 비율은 20~50%이다.
본 발명은 분할 공정을 거쳐 상기 분할형 복합섬유내 세그멘트들을 분할시켜 주게되면 균 및 바이러스와 분할된 세그멘트(섬유) 간의 접촉면적이 증대되어 항균성과 항바이러스성이 더욱 향상된다.
또한, 본 발명은 항균 및 항바이러스 물질로서 아세트산 은(Acetate silver) 입자와 아세트산 구리(Acetate copper) 입자를 동시에 함유하여 아세트 산 구리 입자로 인한 인체 유해성과 아세트산 은 입자로 인한 색상의 황색화를 최소화 시켜준다.

Description

항균성 및 항바이러스성이 우수한 분할형 복합섬유{Splittable composite fiber with excellent antibacterial property and antiviral property}
본 발명은 항균성 및 항바이러스성이 우수한 분할형 복합섬유에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 항균/항바이러스성 물질을 함유하는 섬유와 균/바이러스의 접촉면적이 증가하여 항균성/항바이러스성이 우수함과 동시에 섬유에 혼합된 아세트산 구리(Acetate copper) 입자로 인한 인체유해성과 아세트산 은(Acetate silver) 입자로 인한 섬유 색상 불량을 최소화 시켜줄 수 있는 분할형 복합섬유에 관한 것이다.
박테리아 및 바이러스 등에 의해 인체에 건강을 위협받을 수 있음에 따라, 여러 기술 분야에서 항균 및 항바이러스에 관한 연구가 이루어졌다. 특히, 최근에는 신규 전염병이 발생함에 따라 2차 감염을 막기 위해 각종 항균 및 항바이러스 제품에 대한 연구가 매우 활발하게 이루어지고 있으며 다양한 항균 및 항바이러스제 또한 개발되고 있다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 제 10-2203840호는 식물에서 추출된 항바이러스 조성물로 구성된 항바이러스 처리액으로 처리된 항바이러스 섬유 제품 및 항바이러스 섬유 제품의 제조방법에 대한 것으로 슈퍼박테리아인 MRSA에 대한 항균력과 인플루엔자 A 바이러스에 대한 항바이러스 성능을 보유한 것으로 소개 되어 있다. 대한민국 등록특허 제10-1923652호는 황화아연을 균일하게 포함하는 항균성 폴리올레핀 원사의 제조방법으로서 세탁 전 후에도 높은 항균특성을 보유한 것으로 소개 되어 있다.
그러나, 상기의 종래 기술들은 항균/항바이러스 물질을 포함하는 섬유와 균/바이러스 접촉이 원형 단면인 섬유의 외주면에서만 발생되기 때문에, 다시 말해 섬유와 균/바이러스의 접촉면적이 좁기 때문에 항균성 및 항바이러스성 효과가 미미한 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 섬유내에 황화아연 등의 항균/항바이러스 물질을 다량 혼합할 경우에는 섬유제조시 방사성이 저하되어 원사의 품질이 크게 저하되는 문제가 있엇다.
또 다른 종래기술로서는 코아-쉬스형(Core-sheath type)를 제조할 때 수지에 항균/항바이러스 물질로서 아세테이트 구리(Acetate copper) 입자 또는 아세테이트 은(Acetate silver) 입자를 혼합한 성분으로 쉬스(Sheath)부를 형성하고, 상기 항균/항바이러스 물질이 혼합되지 않은 수지로 코아(Core)부를 형성하는 방법도 제안되었으나, 이 경우에도 섬유와 균/바이러스 간의 접촉면적이 좁아 항균성과 항바이러스성을 향상시키는데에는 한계가 있었다.
또한, 항균/항바이러스 물질로서 아세트산 구리(Acetate copper) 입자만을 사용하는 경우에는 인체 유해성 문제로 수지내에 아세트산 구리(Acetate copper) 입자의 혼합량에 제한이 있어서 충분한 항균성/항바이러스성을 구현할 수 없었다.
또한, 항균/항바이러스 물질로서 아세트산 은(Acetate silver) 입자만을 사용하는 경우에는 섬유가 황색화되어 색상이 저하되는 문제도 발생되었다.
본 발명의 과제는 항균/항바이러스 물질을 합유하는 섬유와 균/바이러스간의 접촉면적이 증대되어 항균성과 항바이러스성이 우수한 분할형 복합섬유를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 항균/항바이러스 물질 중 일부로서 아세트산 은(Acetate silver) 입자와 아세트산 구리(Acetate copper) 입자를 적절한 비율로 동시에 함유하여 아세트산 구리(Acetate copper) 입자로 인한 인체유해성과 아세트산 은(Acetate silver) 입자로 인한 섬유 색상 저하를 최소화 시켜주는 분할형 복합섬유를 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 섬유단면 상에 서로 다른 2종의 세그멘트들이 교호로 배열, 접합되어 있는 분할형 복합섬유를 제조할 때, 상기 2종의 세그멘트들중 1종은 산화아연(ZnO) 입자와 아세트산 은(Acetate silver) 입자가 혼합된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 이루어진 제1세그멘트(A)로 구성하고, 나머지 1종은 산화아연(ZnO) 입자와 아세트산 구리(Acetate copper) 입자가 혼합된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 이루어진 제2세그멘트(B)로 구성한다.
이때, 제1세그멘트(A)의 전체면적과 제2세그멘트(B)의 전체면적 비율을 50~80% : 20~50%로 조절한다.
또한, (ⅰ) 제1세그멘트(A) 및 제2세그멘트(B) 내에 함유되는 산화아연(ZnO) 입자, 아세트산 은 입자 및 아세트산 구리 입자(이하 "항균/항바이러스 물질" 이라고 통칭한다)들의 총함량, (ⅱ) 제1세그멘트(A) 혼합된 산화아연(ZnO) 입자와 아세트산 은 입자의 총함량, (ⅲ) 제2세그멘트(B)에 혼합된 산화아연(ZnO) 입자와 아세트 산 구리 입자의 총함량, (ⅳ) 제1세그멘트(A)에 혼합된 산화아연(ZnO) 입자와 아세트산 은 입자의 중량비율 및 (ⅴ) 제2세그멘트(B)에 혼합된 산화아연(ZnO) 입자와 아세트산 구리 입자의 중량비율을 적절하게 조절해 준다.
본 발명은 분할 공정을 거쳐 상기 분할형 복합섬유내 세그멘트들을 분할시켜 주게되면 균 및 바이러스와 분할된 세그멘트(섬유) 간의 접촉면적이 증대되어 항균성과 항바이러스성이 더욱 향상된다.
또한, 본 발명은 항균 및 항바이러스 물질로서 아세트산 은(Acetate silver) 입자와 아세트산 구리(Acetate copper) 입자를 동시에 함유하여 아세트 산 구리 입자로 인한 인체 유해성과 아세트산 은 입자로 인한 색상의 황색화를 최소화 시켜준다.
도 1은 본 발명에 따른 분할형 복합섬유의 단면 모식도.
도 2는 실시예 1로 제조한 분할형 복합섬유의 단면 상태를 촬영한 광학현미경 사진.
도 3은 실시예 1로 제조한 분할형 복합섬유의 단면 상태를 촬영한 주사전자현미경(SEM) 사진.
도 4는 실시예 1 및 비교실시예 1로 제조한 분할형 복합섬유들의 X선 회절패턴 그래프.
이하, 첨부한 도면등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 분할형 복합섬유를 도 1에 도시된 바와 같이 섬유단면 상에 서로 다른 2종의 세그멘트들이 교호로 배열, 접합되어 있는 섬유단면 구조를 갖는다.
상기 2종의 세그멘트들중 1종은 산화아연(ZnO) 입자와 아세트산 은(Acetate silver) 입자가 혼합된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 이루어진 제1세그멘트(A)이고, 나머지 1종은 산화아연(ZnO) 입자와 아세트산 구리(Acetate copper) 입자가 혼합된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 이루어진 제2세그멘트(B)이다.
본 발명의 분할형 복합섬유에는 상기와 같이 항균/항바이러스 물질로서 산화아연(ZnO) 입자, 아세트산 은(Acetate silver) 입자 및 아세트산 구리(Acetate copper) 입자를 동시에 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 항균/항바이러스 물질의 하나로 사용되는 아세트산 구리(Acetate copper) 입자로 인한 인체 유해성을 최소화함과 동시에 항균/항바이러스 물질의 하나로 사용되는 아세트산 은(Acetate silver) 입자로 인한 섬유의 황색화를 최소화시키기 위해 본 발명에서는 (ⅰ) 제1세그멘트(A) 및 제2세그멘트(B) 내에 함유되는 산화아연(ZnO) 입자, 아세트산 은 입자 및 아세트산 구리 입자(이하 "항균/항바이러스 물질" 이라고 통칭한다)들의 총함량, (ⅱ) 제1세그멘트(A) 혼합된 산화아연(ZnO) 입자와 아세트산 은 입자의 총함량, (ⅲ) 제2세그멘트(B)에 혼합된 산화아연(ZnO) 입자와 아세트 산 구리 입자의 총함량, (ⅳ) 제1세그멘트(A)에 혼합된 산화아연(ZnO) 입자와 아세트산 은 입자의 중량비율 및 (ⅴ) 제2세그멘트(B)에 혼합된 산화아연(ZnO) 입자와 아세트산 구리 입자의 중량비율을 적절하게 조절해 준다.
상기 분할형 복합섬유 전체에 함유된 산화아연(ZnO) 입자, 아세트산 은(Acetate silver) 입자 및 아세트산 구리(Acetate copper) 입자의 총량은 분할형 복합섬유 전체에 함유된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100중량부 대비 0.5~5중량부이다. 상기 항균/항바이러스 물질의 총함량이 0.5중량부 미만일 경우에는 항균/항바이러스 성능이 부족하게 되고, 5중량부를 초과하는 경우에는 복합방사성 제조시 방사성이 크게 저하된다.
구체적으로, 상기 분할형 복합섬유의 전체면적 대비 제1세그멘트(A)들의 전체면적 비율은 50~80%이고, 상기 분할형 복합섬유의 전체면적 대비 제2세그멘트(B)들의 전체면적 비율은 20~50%이다.
또한, 상기 제1세그멘트(A)에 혼합된 산화아연(ZnO) 입자 및 아세트산 은(Acetate silver) 입자의 총 함량이 0.5~2중량%이고, 상기 제2세그멘트(B)에 혼합된 산화아연(ZnO) 입자 및 아세트산 구리(Acetate copper) 입자의 총 함량이 0.5~2중량%이다.
또한, 상기 제1세그멘트(A)에 혼합된 산화아연(ZnO) 입자 : 제1세그멘트(A)에 혼합된 아세트산 은(Acetate silver) 입자의 중량비가 7~8 : 2~3이고, 상기 제2세그멘트(B)에 혼합된 산화아연(ZnO) 입자 : 제2세그멘트(B)에 혼합된 아세트산 구리(Acetate copper) 입자의 중량비가 0.9~9.7 : 0.3~1.0이다.
(ⅰ)제1세그멘트(A)들의 전체면적 : 제2세그멘트(B)들의 전체면적 비율, (ⅱ) 제1세그멘트(A)에 혼합된 산화아연(ZnO) 입자와 아세트산 은(Acetate silver) 입자의 총함량, (ⅲ) 제2세그멘트(B)에 혼합된 산화아연(ZnO)과 아세트산 구리(Acetate copper) 입자의 총함량, (ⅳ) 제1세그멘트(A)에 혼함된 산화아연(ZnO) 입자 : 아세트산 은(Acetate silver) 입자의 중량비 및 (ⅴ) 제2세그멘트(B)에 혼합된 산화아연(ZnO) 입자 : 아세트산 구리(Acetate copper) 입자의 중량비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 아세트산 구리(Acetate copper) 입자 함유로 인한 인체유해성을 최소화 시키면서 아세트 산 은(Acetate silver) 입자 함유로 인한 섬유의 황색화를 최소화 시킬 수 없게 된다.
다음으로는, 본 발명의 분할형 복합섬유를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 트윈스크류 컴파운더에 고유점도가 0.5~1.0dℓ/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 산화아연(ZnO) 입자 및 아세트산 은(Acetate silver) 입자를 투입하여 용융/혼합시킨 후 토출하여 제1마스터배치 칩을 제조한다.
한편, 트윈스크류 컴파운더에 고유점도가 0.5~1.0dℓ/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 산화아연(ZnO) 입자 및 아세트산 구리(Acetate copper) 입자를 투입하여 용융/혼합시킨 후 토출하여 제2마스터배치 칩을 제조한다.
제1마스터배치 칩 및 제2마스터배치 칩 제조에 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 고유점도를 0.5~1.0dℓ/g, 바람직하기로는 0.6~0.8dℓ/g로 조절해 주는 것이 수지내에 항균/항바이러스 물질을 균일하게 배합하는데 바람직하다.
다음으로, 트윈스크류 컴파운더에 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 상기의 제1마스터배치 칩을 투입하여 용융/혼합하여 제1세그멘트 제조용 제1방사용액을 제조한다.
다음으로, 트윈스크류 컴파운더에 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 제2마스터배치 칩을 투입하여 용융/혼합하여 제2세그멘트 제조용 제2방사용액을 제조한다.
다음으로, 분할형 복합방사용 구금에 상기 제1방사용액과 제2방사용액을 공급하여 복합방사하여 본 발명의 분할형 복합섬유를 제조한다.
본 발명은 분할 공정을 거쳐 상기 분할형 복합섬유내 세그멘트들을 분할시켜 주게되면 균 및 바이러스와 분할된 세그멘트(섬유) 간의 접촉면적이 증대되어 항균성과 항바이러스성이 더욱 향상된다.
또한, 본 발명은 항균 및 항바이러스 물질로서 아세트산 은(Acetate silver) 입자와 아세트산 구리(Acetate copper) 입자를 동시에 함유하여 아세트 산 구리 입자로 인한 인체 유해성과 아세트산 은 입자로 인한 색상의 황색화를 최소화 시켜준다.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 살펴본다.
실시예 1
고유점도가 0.78dℓ/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100중량부, 산화아연(ZnO) 입자 7.5중량부 및 아세트산 은(Acetate silver) 입자 2.5중량부를 트윈스크류 컴파운더에 투입하고 220℃의 온도에서 용융/혼합하여 제1마스터배치 칩을 제조하였다.
한편, 고유점도가 0.78dℓ/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100중량부 산화아연(ZnO) 입자 9.5중량부 및 아세트산 구리(Acetate copper) 입자 0.5중량부를 트윈스크류 컴파운더에 투입하고 220℃의 온도에서 용융/혼합하여 제2마스터배치 칩을 제조하였다.
다음으로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100중량부와 상기 제1마스터배치 칩 12중량부를 트윈스크류 컴파운더에 투입하고 250℃의 온도에서 용융/혼합하여 제1세그멘트 제조용 제1방사용액을 제조하였다.
다음으로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100중량부와 상기 제2마스터배치 칩 12중량부를 트윈스크류 컴파운더에 투입하고 250℃의 온도에서 용융/혼합하여 제2세그멘트 제조용 제2방사용액을 제조하였다.
다음으로 제1방사용액과 제2방사용액을 분할형 복합방사 제조용 방사구금에 70:30의 제작비로 공급하여 278℃의 온도에서 3,200m/분의 속도로 복합방사하여 128데니어/36필라멘트의 미연신사를 제조한 후, 상기 미연신사를 가연기에서 1.7배로 연신하면서 180℃에서 가연하여 75데니어/36필라멘트의 가연사(분할형 복합섬유)를 제조하였다.
제조한 분할형 복합섬유의 단면을 광학현미경으로 촬영한 사진은 도 2와 같았고, 주사전자현미경으로 촬영한 사진은 도 3과 같았다.
제조한 분할형 복합섬유의 X선회절 패드 그래프는 도 4의 E와 같았다.
제조한 분할형 복합섬유의 인장강도, 인장신도, 색상 정균감소율 및 항바이러스 불활성화들을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
비교실시예 1
고유점도가 0.78dℓ/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100중량부, 산화아연(ZnO) 입자 5.0중량부 및 아세트산 은(Acetate silver) 입자 5.0중량부를 트윈스크류 컴파운더에 투입하고 220℃의 온도에서 용융/혼합하여 제1마스터배치 칩을 제조하였다.
한편, 고유점도가 0.78dℓ/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100중량부 산화아연(ZnO) 입자 5.0중량부 및 아세트산 구리(Acetate copper) 입자 5.0중량부를 트윈스크류 컴파운더에 투입하고 220℃의 온도에서 용융/혼합하여 제2마스터배치 칩을 제조하였다.
다음으로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100중량부와 상기 제1마스터배치 칩 35중량부를 트윈스크류 컴파운더에 투입하고 250℃의 온도에서 용융/혼합하여 제1세그멘트 제조용 제1방사용액을 제조하였다.
다음으로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100중량부와 상기 제2마스터배치 칩 12중량부를 트윈스크류 컴파운더에 투입하고 250℃의 온도에서 용융/혼합하여 제2세그멘트 제조용 제2방사용액을 제조하였다.
다음으로 제1방사용액과 제2방사용액을 분할형 복합방사 제조용 방사구금에 40:60의 제작비로 공급하여 278℃의 온도에서 3,200m/분의 속도로 복합방사하여 128데니어/36필라멘트의 미연신사를 제조한 후, 상기 미연신사를 가연기에서 1.7배로 연신하면서 180℃에서 가연하여 75데니어/36필라멘트의 가연사(분할형 복합섬유)를 제조하였다.
제조한 분할형 복합섬유의 인장강도, 인장신도, 색상 정균감소율 및 항바이러스 불활성화들을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
비교실시예 2
고유점도가 0.78dℓ/g, 수분함유율이 30 ppm 및 융점 260℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(SKY PET, SK chemicals)를 방사구금의 홀 수가 36홀인 방사구금이 장착된 복합방사기에 투입한 다음, 방사온도 278℃에서 방사속도 3,200m/min의 속도로 복합방사하여 POY 124/36의 미연신사를 권취하였다. 권취된 미연신사는 가연기에서 1.70배의 연신비, 히터온도 180℃에서 가연하고 사속 500m/min로 DTY 75/36의 가연사(분할형 복합섬유)를 제조하였다.
제조한 분할형 복합섬유의 인장강도, 인장신도, 색상, 정균감소율 및 항바이러스 불활성화들을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
구분 실시예 1 비교실시예 1 비교실시예 2
인장강도(g/d) 4.18 4.15 3.88
인장신도(%) 35 34 41
색상(황색화 정도) 약함 심함 없음
정균감소율(%) 99 98 51.4
항바이러스 불활성화(MV) 3.7 3.3 0.6
[표 1]의 인장강도 및 인장신도는 KS K 0412 방법으로 측정하였고, 색상은 전문가의 육안검사로 평가 하였고, 정균감도율은 KS K 0693 방법(사용균주 : Staphylococcus aureus)으로 측정하였고, 항바이러스 불활성화는 JISL 1922:2016 방법(공기표준주 : Influenza virus, A/PR/8/34)으로 측정하였다.
A : 제1세그멘트
B : 제2세그멘트
E : 실시예 1로 제조한 분할형 복합섬유의 X선 회절 패턴 그래프.
C : 비교실시예 1로 제조한 분할형 복합섬유의 X선 회절 패턴 그래프.

Claims (1)

  1. 섬유단면 상에 서로 다른 2종의 세그멘트들이 교호로 배열, 접합되어 있는 분할형 복합섬유에 있어서,
    상기 2종의 세그멘트들중 1종은 산화아연(ZnO) 입자와 아세트산 은(Acetate silver) 입자가 혼합된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 이루어진 제1세그멘트(A)이고, 나머지 1종은 산화아연(ZnO) 입자와 아세트산 구리(Acetate copper) 입자가 혼합된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 이루어진 제2세그멘트(B)이고,
    상기 분할형 복합섬유 전체에 함유된 산화아연(ZnO) 입자, 아세트산 은(Acetate silver) 입자 및 아세트산 구리(Acetate copper) 입자의 총량은 분할형 복합섬유 전체에 함유된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100중량부 대비 0.5~5중량부이고,
    상기 분할형 복합섬유의 전체면적 대비 제1세그멘트(A)들의 전체면적 비율은 50~80%이고, 상기 분할형 복합섬유의 전체면적 대비 제2세그멘트(B)들의 전체면적 비율은 20~50%이고,
    상기 제1세그멘트(A)에 혼합된 산화아연(ZnO) 입자 및 아세트산 은(Acetate silver) 입자의 총 함량이 0.5~2중량%이고,
    상기 제2세그멘트(B)에 혼합된 산화아연(ZnO) 입자 및 아세트산 구리(Acetate copper) 입자의 총 함량이 0.5~2중량%이고,
    상기 제1세그멘트(A)에 혼합된 산화아연(ZnO) 입자 : 제1세그멘트(A)에 혼합된 아세트산 은(Acetate silver) 입자의 중량비가 7~8 : 2~3이고,
    상기 제2세그멘트(B)에 혼합된 산화아연(ZnO) 입자 : 제2세그멘트(B)에 혼합된 아세트산 구리(Acetate copper) 입자의 중량비가 0.9~9.7 : 0.3~1.0인 것을 특징으로 하는 항균성 및 항바이러스성이 우수한 분할형 복합섬유.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0598564A (ja) * 1991-10-07 1993-04-20 Nobuhide Maeda 脱臭性および抗菌性を有する繊維構造物の製造方法
KR20080108714A (ko) * 2007-06-11 2008-12-16 나노폴리(주) 항균 및 항곰팡이 기능을 갖는 함수성 티슈의 제조방법
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