KR102362114B1 - 항바이러스 섬유 가공제 및 이를 이용한 섬유원단의 가공 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항바이러스 섬유 가공제 및 이를 이용한 섬유원단의 가공 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 1) 아연, 칼슘, 망간 및 구리로 이루어진 군중에서 선택된 2종 이상의 금속을 포함하는 복합금속 나노미립자 조성물, 및 히스티딘(L-histidine)을 포함한 염기성 아미노산을 포함하는 항바이러스 수용액; 2) 우레탄 수지를 포함한 친환경 수지로 구성된 침투제; 및 3) 아실 계열 바인더(acyl binder);를 포함하는 항바이러스 섬유 가공제 및 이를 이용한 섬유원단의 가공 방법에 관한 것이다. 본 발명의 항바이러스 섬유 가공제는 호흡기나 구강을 통해 흡입되어도 인체 독성이 없으면서 섬유에 장시간 부착될 수 있고, 항바이러스 효능이 뛰어나다.
Description
본 발명은 항바이러스 섬유 가공제 및 이를 이용한 섬유원단의 가공 방법에 관한 것이다.
생활 주변에 널리 이용되는 식품, 화장품, 의류 등의 제품에는 제품 물성의 변화를 방지하고, 미생물에 의한 인체 독성을 저감시키기 위해 미생물, 즉 균들의 성장 및 증식을 방지하는 기능을 갖는 방부제 및 바이러스의 감염을 방지하기 위한 항바이러스제 등의 각종 첨가제가 포함된다.
이 중 의류와 같은 섬유 제품은 피부에 직접 접촉하기 때문에 인체에서 분비되는 땀, 피지 등을 흡수하게 되고, 이 영역에는 피부에 잔존하는 바이러스가 쉽게 생존할 수 있는 환경이 조성되므로, 세척되지 않은 의류를 통해 바이러스의 전파 및 감염이 이루어지는 문제가 있다.
특히 최근 전세계적으로 확산된 코로나 19와 같은 바이러스의 경우, 별도의 항바이러스 처리가 되지 않은 섬유 제품에서 24시간 이상 생존한다는 연구 결과가 나옴에 따라 항바이러스 성능을 갖는 섬유 제품에 대한 개발의 필요성이 대두되고 있다.
기존에는 항바이러스 성능을 부여하기 위해 은과 같은 각종 금속, 또는 이를 함유하고 있는 무기물 입자, 그 외 항바이러스 성능을 갖는 각종 유기 화합물을 섬유 제품에 적용하여 이용하였으나, 기존에 사용되던 항바이러스 제품의 경우 간이나 폐 등에 심각한 손상을 초래할 가능성이 있다.
특히 이러한 항바이러스제가 마스크와 같은 섬유 제품에 적용되는 경우, 호흡기를 통해 항바이러스제가 직접 호흡기로 흡입되어 폐의 염증이나 천식 등을 유발하는 문제가 있다.
이에, 호흡기나 구강을 통해 흡입되어도 인체 독성이 없으면서 섬유에 장시간 부착될 수 있고, 항바이러스 효능이 뛰어난 새로운 항바이러스 섬유 제품에 대한 개발이 필요한 실정이다.
이에, 본 발명자들은 항바이러스 섬유 원단을 개발하고자 노력하던 중 항바이러스 원천 소재를 이용한 항바이러스 섬유 가공제를 개발하고 이를 이용한 섬유원단의 제조 결과 그 효과가 뛰어남을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 항바이러스 섬유 가공제 및 이를 이용한 섬유원단의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 1) 아연, 칼슘, 망간 및 구리로 이루어진 군중에서 선택된 2종 이상의 금속을 포함하는 복합금속 나노미립자 조성물, 및 히스티딘(L-histidine)을 포함한 염기성 아미노산을 포함하는 항바이러스 수용액; 2) 폴리아미드를 포함하는 침투제; 및 3) 나노 폴리우레탄 수지(Nano Polyurethane resin)를 포함하는 아실 계열 바인더(acyl binder);를 포함하는 항바이러스 섬유 가공제를 제공한다.
또한, 본 발명은 1) 상기 항바이러스 섬유 가공제를 섬유원단에 딥핑, 롤패딩 및 분사로 이루어진 군중에서 선택된 처리 방법으로 항바이러스 약제를 흡착시키는 단계; 및 2) 상기 약제가 흡착된 섬유원단을 건조 및 경화하는 단계;를 포함하는 항바이러스 섬유원단의 가공 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 1) 아연, 칼슘, 망간 및 구리로 이루어진 군중에서 선택된 2종 이상의 금속을 포함하는 복합금속 나노미립자 조성물, 및 히스티딘(L-histidine)을 포함한 염기성 아미노산을 포함하는 항바이러스 수용액; 2) 폴리아미드를 포함하는 침투제; 및 3) 나노 폴리우레탄 수지(Nano Polyurethane resin)를 포함하는 아실 계열 바인더(acyl binder);를 포함하는 항바이러스 섬유 가공제를 제공한다.
본 발명의 항바이러스 섬유 가공제에 있어서, 상기 항바이러스 수용액의 복합금속 나노미립자 조성물은 염화아연, 염화칼슘, 염화망간 및 염화구리로 이루어진 금속 염화물을 포함하는 것이 바람직하고, 이때 상기 염화칼슘은 이수화물이고, 염화망간은 이가의 사수화물이고, 염화구리는 이가의 이수화물인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 항바이러스 섬유 가공제에 있어서, 상기 항바이러스 수용액의 염기성 아미노산은 히스티딘 이외에 글리신(glycine)과 글리실글리신(glycylglycine)을 포함하는 것이 바람직하고, 가교성을 높이는 촉매제로 시트르산(Citric acid)을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 항바이러스 섬유 가공제에 있어서, 상기 항바이러스 수용액은 하기의 구조식 1을 갖는 산화아연-폴리펩티디(zinc oxide-polypeptide)를 추가적으로 함유하는 것이 바람직하다.
<구조식 1>
ZnO - C6~12의 지질 - KXY 아미노산 - NH2 (COOH가 아미드화된 말단 NH2)
이때, K는 리신, X는 프롤린, 티로신, 아르기닌, 트레오닌, 히스티딘 중에서 선택된 1~2종, Y는 시스테인, 디글리신, 글리신, 류신 중에서 선택된 2~3종이다. 상기 zinc-polypeptide는 항균, 소취 기능이 있는 기본적인 배합으로 항바이러스 약제로 사용가능하다.
또한, 본 발명은 1) 상기 항바이러스 섬유 가공제를 섬유원단에 딥핑, 롤패딩 및 분사로 이루어진 군중에서 선택된 처리 방법으로 항바이러스 약제를 흡착시키는 단계; 및 2) 상기 약제가 흡착된 섬유원단을 건조 및 경화하는 단계;를 포함하는 항바이러스 섬유원단의 가공 방법을 제공한다.
본 발명의 항바이러스 섬유원단의 가공 방법에 있어서, 상기 건조 및 경화는 80~170℃에서 열처리함으로써 섬유 소재별 원단 중량대비 60~120 중량%의 항바이러스 섬유 가공제의 픽업(pick-up)율을 갖는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 항바이러스 섬유 가공제를 p/r원단에 딥핑한 후 항바이러스 결과를 측정한 결과 높은 항바이러스 효율을 나타냈다(도 1 내지 4의 인증서 참조).
상기 항바이러스 섬유 가공제를 섬유 원단에 흡착시킨 후 경화하는 온도는 원단별로 상이할 수 있다. 예를 들면, 내열성에 약한 pp(폴리프로필렌)는 110℃ 이하, 천연소재는 130℃ 이하, 화학섬유는 165℃ 정도가 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명의 항바이러스 섬유 가공제는 호흡기나 구강을 통해 흡입되어도 인체 독성이 없으면서 섬유에 장시간 부착될 수 있고, 항바이러스 효능이 뛰어나다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 섬유 가공제를 이용한 섬유 원단의 항바이러스 결과를 나타낸 시험성적서이다.
도 5는 본 발명의 섬유 가공제를 이용한 섬유 원단의 제조 공정을 사진으로 나타낸 것이다. 좌측부터 차례대로 원단투입 공정, Dip 공정, 열처리공정, 냉각 및 권취공정을 나타낸다.
도 6은 실시예 3의 Spray 방식 공정도를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 섬유 가공제를 이용한 섬유 원단의 제조 공정을 사진으로 나타낸 것이다. 좌측부터 차례대로 원단투입 공정, Dip 공정, 열처리공정, 냉각 및 권취공정을 나타낸다.
도 6은 실시예 3의 Spray 방식 공정도를 나타낸 사진이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
<실시예 1>
항바이러스 섬유 가공제로 항바이러스 약제를 함유한 항바이러스 수용액(염화아연, 염화칼슘 이수화물, 이가의 염화망간 사수화물 및 이가의 염화구리 이수화물로 이루어진 금속 염화물과 히스티딘, 아르기닌, 리신, 글리신과 글리실글리신을 함유하는 염기성 아미노산 함유) 20wt%, 침투제로 작용하는 폴리아미드(PA) 10wt%, 아실 바인더로 작용하는 나노 폴리우레탄 수지(Nano Polyurethane resin) 0.5wt%, 시트르산(Citric acid) 0.1wt%, 결합 용해제 트리폴리인산나트륨 0.1wt%, 나머지는 물로 함유한 100%로 구성되었다.
<실시예 2 내지 6>
상기 실시예 1의 각 성분인 항바이러스 수용액 20∼30wt%, 폴리아미드(PA) 10∼20wt%, 나노 폴리우레탄 수지 0.5∼1wt%, 시트르산 0.1∼0.2wt%, 트리폴리인산나트륨 0.1∼0.2wt%, 나머지는 물로 함유한 100%로 구성되었다. 그리고, 몇 경우에는 상기 항바이러스 섬유 가공제에 사용된 항바이러스 수용액에 ZnO - C10 지방산(capric) - 리신, 프롤린, 아르기닌, 시스테인, 글리신, 류신으로 구성된 아미노산 - NH2 (COOH가 아미드화된 말단 NH2) 구조의 산화아연-폴리펩티드를 0.2~0.5wt% 추가하여 첨가하였다. 각 성분별 함량을 하기 표 1에 기재하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | |
| 항바이러스 수용액 | 20wt% | 20wt% | 20wt% | 30wt% | 30wt% | 30wt% |
| 폴리아미드 | 10wt% | 10wt% | 20wt% | 10wt% | 10wt% | 20wt% |
| 나노 폴리우레탄 수지 | 0.5wt% | 0.5wt% | 1wt% | 0.5wt% | 0.5wt% | 1wt% |
| 시트르산 | 0.1wt% | 0.1wt% | 0.2wt% | 0.1wt% | 0.1wt% | 0.2wt% |
| 트리폴리인산나트륨 | 0.1wt% | 0.1wt% | 0.2wt% | 0.1wt% | 0.1wt% | 0.2wt% |
| 산화아연-폴리펩티드 | - | 0.2wt% | 0.2wt% | - | 0.5wt% | 0.5wt% |
| 물 | 69.3wt% | 69.1wt% | 58.4wt% | 59.3wt% | 58.8wt% | 48.1wt% |
<제조예 1>
상기 실시예 1에서 제조한 항바이러스 섬유 가공제를 폴리에스터섬유와 천연소재 혼방직물의 원단과 30∼60분간 교반하여 딥 코팅(dip coating) 방식으로 열챔버 온도는 150∼160℃에서 10∼25m/min 속도로 처리하고, Pick up율은 원단무게 중량대비 70∼120%로 설정하였다. 그 공정은 하기 도 5와 같다.
<제조예 2> P/P소재의 NON-WOVEN 가공 조성액
상기 "제조예 1"과 동일조건이나, 열챔버 온도는 110∼130℃에서 15∼20m/min 속도로 처리하며 Pick up율은 원단무게 중량대비 60∼100%로 설정하였다. 이는 소재에 따른 열적인 요인으로 경화를 방지하기 위함이다.
<제조예 3> Spray 방식
Spray 방식으로 상기 조성액으로 원단의 뒷면에 분사하여 열처리하는 방법으로서 처리속도는 P/R소재 경우 15∼30m/min속도로 건조하며, P/P소재의 Non woven의 경우 20∼30m/min로 열처리 건조하는데, 처리속도는 소재 또는 중량에 따라 조절하여야 한다. 하기 도 6은 본 제조예의 Spray 방식 공정도를 나타낸 것이다.
<비교예 1> 섬유가공제를 적용하지 않은 원단 가공
상기 제조예 1 내지 제조예 3에서, 최종가공제를 처리하지 않고 텐더링 공정을 마친 원단을 쿨링 실린더를 이용하여 냉각하여 형태안정 후 권취함으로써 가공 공정을 마무리했다.
<시험예 1> 섬유 가공제의 항바이러스 효과
조류 NIBRG-14 인플루엔자 H5N1 바이러스에 대한 상기 섬유 가공제의 효능을 조사하기 위한 연구를 수행하였다. 상기 바이러스를 실시예의 섬유 가공제에 60분 동안 처리한 것과, 대조군과 처리한 것을 비교한 결과, 바이러스 역가가 99.6 내지 99.9%의 바이러스 역가에서의 감소가 관찰되었다. 상기 기술된 연구는 규정(The United Kingdom Good Laboratory Practice Regulations 1999 Statutory Instrument No. 3106; The United Kingdom Good Laboratory Practice (Codification Amendments etc.) Regulations 2004 Statutory Instrument No. 994; 및 OECD Principles of Good Laboratory Practice, (Revised 1997))에 부합하여 수행되었다.
<시험예 2> 섬유 원단의 항바이러스 효과
상기 실시예 1 내지 3의 섬유 가공제를 방사하여 섬유원사를 제조하고, 상기 원사를 직조하여 직물원단(p/r(polyester/rayon) 원단)을 제직하였다.
면직물을 대조군으로 하여 상기 제직된 직물원단을 KS K 0693:2011 시험법에 의하여 항바이러스도를 측정하였으며, 공시균주는 조류 NIBRG-14 인플루엔자 H5N1 바이러스을 사용하였고 측정결과를 하기 표 2에 나타내었다.
상기에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 직물의 바이러스 감소율이 99.99%를 나타내어, 본 발명에 따른 섬유 및 이를 사용한 원단의 항균성이 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 직물을 30회 세탁 및 건조한 후 상기와 동일한 방법으로 항바이러스성을 측정한 결과 바이러스 감소율을 99.99%로 유지하였으며, 이는 본 발명의 방법에 의하여 제조된 섬유 가공제가 섬유원단에 잘 결합되어 있음을 의미하는 것으로 판단된다.(도 1 내지 도 4)
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
Claims (8)
1) 염화아연, 염화칼슘 이수화물, 이가의 염화망간 사수화물 및 이가의 염화구리 이수화물로 이루어진 금속 염화물을 포함하는 복합금속 나노미립자 조성물 및 히스티딘(L-histidine), 아르기닌, 리신, 글리신과 글리실글리신을 포함한 염기성 아미노산을 포함하는 항바이러스 수용액 20~30wt%;와
상기 항바이러스 수용액은 하기의 구조식 1을 갖는 산화아연-폴리펩티디(zinc oxide-polypeptide) 0.2~0.5wt%을 추가적으로 포함하고,
<구조식 1>
ZnO - C6~12의 지질 - KXY 아미노산 - NH2 (COOH가 아미드화된 말단 NH2)
이때, K는 리신, X는 프롤린, 티로신, 아르기닌, 트레오닌, 히스티딘 중에서 선택된 1~2종, Y는 시스테인, 디글리신, 글리신, 류신 중에서 선택된 2~3종이고,
2) 폴리아미드를 포함하는 침투제 10~20wt%;
3) 나노 폴리우레탄 수지(Nano Polyurethane resin)를 포함하는 아실 계열 바인더(acyl binder) 0.5~1wt%; 및
4) 촉매제 시트르산(Citric acid) 0.1~0.2wt%, 결합 용해제 트리폴리인산나트륨 0.1~0.2wt% 및 나머지 물;을 포함하는 항바이러스 섬유 가공제.
상기 항바이러스 수용액은 하기의 구조식 1을 갖는 산화아연-폴리펩티디(zinc oxide-polypeptide) 0.2~0.5wt%을 추가적으로 포함하고,
<구조식 1>
ZnO - C6~12의 지질 - KXY 아미노산 - NH2 (COOH가 아미드화된 말단 NH2)
이때, K는 리신, X는 프롤린, 티로신, 아르기닌, 트레오닌, 히스티딘 중에서 선택된 1~2종, Y는 시스테인, 디글리신, 글리신, 류신 중에서 선택된 2~3종이고,
2) 폴리아미드를 포함하는 침투제 10~20wt%;
3) 나노 폴리우레탄 수지(Nano Polyurethane resin)를 포함하는 아실 계열 바인더(acyl binder) 0.5~1wt%; 및
4) 촉매제 시트르산(Citric acid) 0.1~0.2wt%, 결합 용해제 트리폴리인산나트륨 0.1~0.2wt% 및 나머지 물;을 포함하는 항바이러스 섬유 가공제.
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1) 제 1항의 항바이러스 섬유 가공제를 섬유원단에 딥핑, 롤패딩 및 분사로 이루어진 군중에서 선택된 처리 방법으로 항바이러스 약제를 흡착시키는 단계; 및
2) 상기 약제가 흡착된 섬유원단을 건조 및 경화하는 단계;를 포함하는 항바이러스 섬유원단의 가공 방법.
2) 상기 약제가 흡착된 섬유원단을 건조 및 경화하는 단계;를 포함하는 항바이러스 섬유원단의 가공 방법.
제 7항에 있어서, 상기 건조 및 경화는 80~170℃에서 열처리함으로써 섬유 소재별 원단 중량대비 60~120 중량%의 항바이러스 섬유 가공제의 픽업(pick-up)율을 갖는 것을 특징으로 하는 항바이러스 섬유원단의 가공 방법.
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| GRNT | Written decision to grant | ||
| G170 | Re-publication after modification of scope of protection [patent] |