KR102445210B1 - 수용성 키토산섬유의 제조방법 및 이를 이용한 키토산부직포의 제조방법 - Google Patents

Abstract

항균, 방취, 면역력 향상 등 고유하게 우수한 물리적 특성을 갖는 수용성 키토산섬유를 제조한 후 이를 일반 면섬유와 일정비율로 혼방 및 방적하여 피부자극이 없고 통기성 및 내구성이 우수할 뿐만아니라 창상, 화상용 거즈 등 의료용품으로도 사용이 가능함에 따라 기능성 신소재로써 의료시장 진출 효과도 기대 할 수 있는 수용성 키토산부직포를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 고순도의 키토산으로부터 키토산섬유를 얻고, 상기 키토산섬유를 방적한 다음, 부직포 형성에 적합한 길이로 절단한 후 이를 시트형상으로 결합하여 키토산부직포를 제조한다. 적정 분자량의 키토산부직포를 묽은 염산용액에 침지후 가수분해하고, 원하는 분자량으로 10분∼30분 동안 반응시킨 후에 24시간 중화하여 염을 제거하고, 열풍건조하여 평균분자량 150,000∼300,000 탈화세틸화도 80%이상인 수용성 키토산부직포를 얻는다. 이렇게 얻어진 수용성 키토산부직포를 70g/㎡∼150g/㎡의 중량으로 절단하여 정제수에 넣어 용해시켜서 제조한다.

Description

수용성 키토산섬유의 제조방법 및 이를 이용한 키토산부직포의 제조방법{Method of producing water-soluble chitosan fiber and method of producing chitosan non-woven fabric by using the same}

본 발명은 수용성 키토산섬유의 제조방법 및 이를 이용한 키토산부직포의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항균, 방취, 면역력 향상 등 고유하게 우수한 물리적 특성을 갖는 수용성 키토산섬유를 제조하고 또한 이를 방적하여 피부자극이 없고 통기성 및 내구성이 우수할 뿐만아니라 경제성이 향상된 수용성 키토산부직포를 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 전세계에 걸쳐 수십만명의 확진자와 사망자 발생을 초래하고 있는 코로나바이러스(SARS-CoV-2)는 호흡기 감염질환의 일종으로서 현재 치료제가 개발되지 않은 상태여서 그 피해규모가 어느정도에 이를지 쉽게 판단이 서지 않을 정도로 인류의 삶과 건강을 심각하게 위협하고 있다.

코로나바이러스에 대응하기 위한 방책으로서 손씻기와 마스크 착용이 권고되고 있으며, 특히 마스크 착용은 전세계적으로 코로나바이러스를 예방하기 위한 아주 기초적인 수단으로서 각광받고 있다. 마스크는 미세먼지는 물론 코로나바이러스와 같은 전염성 질병까지 차단이 가능한 것으로 알려져 있다.

마스크는 핵심 소재인 MB(Melt Blown) 필터는 미세먼지나 바이러스 차단 필터로, 식품의약품안전처의 KF(Korea Filter) 인증 마스크를 만드는 주요 소재 중 하나다. MB필터는 정전기 방식으로 먼지를 잡아내는 방식인데, 장시간 착용하면 입김이 나오면서 정전기 발생 효과가 현저히 떨어지게 된다. 이러한 문제를 개선하기 위해서 개발된 나노필터는 100나노미터급 섬유를 정밀하고 균일하게 짠 나노섬유 구조망인 나노 멤브레인(Nano Membrane)이다.

MB필터나 나노필터는 모두 부직포를 이용하여 제조되는데, 이는 일정한 굵기와 길이를 가진 섬유를 카딩(carding) 공정을 이용하여 얇고 넓게 펼친 후, 여러 겹으로 겹쳐서 니들펀칭 또는 수류결합 등의 물리적 수단으로 결합시키거나 케미칼 본딩에 의한 화학적 수단으로 결합시켜 제조하게 된다.

부직포는 천연섬유에서부터 화학섬유까지 다양한 섬유들이 이용되고 있지만, 일반적으로 사용하고 있는 것은 면, 레이온, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌, 나일론 등이며, 그 외 아크릴, 비닐론, 유리섬유, 펄프, 탄소섬유 등도 사용되고 있다.

그런데, 기존의 부직포를 이용하여 제조되는 MB필터나 나노필터는 시간이 경과함에 따라서 에센스가 증발하게 되어 보습 유지력이 떨어지게 되고, 이로 인하여 피부를 자극하여 피부 트러블을 일으키는 문제점이 있었다. 게다가, 통기성이 저하되어 마스크 착용자들이 사용시 불편함을 느끼는 문제점이 있었다.

따라서, 기존의 부직포가 내포하고 있는 피부 트러블 및 통기성 문제를 해결할 수 있으며 시장 경쟁력이 있는 새로운 부직포의 개발 필요성이 대두하였다.

대한민국 등록특허공보 제10-1149061호(등록일자: 2012년 05월 16일) 대한민국 등록특허공보 제10-1862855호(등록일자: 2018년 05월 24일) 대한민국 공개특허공보 제10-2021-0124568호(공개일자: 2021년 10월 15일)

따라서，본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 피부자극이 없고 통기성 및 내구성이 우수한 수용성 키토산섬유의 제조방법을 제공하려는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 항균, 방취, 면역력 향상 등 고유하게 우수한 물리적 특성을 갖는 수용성 키토산섬유를 바탕으로 피부자극이 없고 통기성 및 내구성이 우수할 뿐만아니라 경제성이 향상된 수용성 키토산부직포의 제조방법을 제공하려는 것이다.

전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은,

수용성 키토산부직포의 제조방법으로서,

수용성 키토산섬유의 제조방법으로서,

고순도 키토산을 제조하는 단계(S11);

상기 단계(S11)를 거쳐 얻은 고순도 키토산을 용매에 용해시켜 키토산 방사원액을 제조하는 단계(S12);

상기 키토산 방사원액에 가소제를 첨가하여 잘 교반한 후 여과하여 기포를 제거하는 단계(S13);

상기 단계(S13)를 거쳐서 기포가 제거된 방사원액을 응고시키기 위하여 정량펌프에 의하여 토출량을 조절하여 노즐을 통하여 방사하는 단계(S14);

상기 단계(S14)를 거쳐서 방사된 키토산을 응고욕조에서 응고반응을 시키는 단계(S15);

상기 단계(S15)를 거쳐서 응고된 키토산섬유를 수세하는 단계(S16);

상기 단계(S16)를 거쳐서 수세한 키토산섬유를 비등수 및 스팀공정을 통해 연신하여 연신섬유를 얻는 단계(S17);

상기 단계(S17)를 거쳐서 얻어진 연신섬유를 후처리 및 건조하여 키토산섬유를 얻는 단계(S18); 그리고

상기 단계(S18)를 거쳐서 얻어진 키토산섬유를 물에 쉽게 녹는 섬유로 수용화하여 수용성키토산섬유를 제조하는 단계(S19);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 키토산섬유의 제조방법을 제공한다.

상기 단계(S11)에서는, 키틴을 함유한 물질을 5중량%의 염산수용액으로 처리하여 탄산칼슘을 주성분으로 하는 무기 염을 제거한 다음, 5중량%의 수산화나트륨 수용액으로 처리하여 단백질을 제거한 후, 50중량%의 수산화나트륨 수용액으로 처리하여 키틴 분자내의 아세테이트기(-COCH3)를 제거하는 것을 특징으로 한다.

상기 단계(S12)에서, 상기 키토산 방사원액중 키토산의 함량은 3중량% 내지 30중량%인 것을 특징으로 한다.

상기 단계(S12)에서, 항균성을 높이기 위하여 키토산 용액과 은(Ag) 용액을 혼합하여 습식방사 방식으로 키토산/나노실버 복합섬유를 제조할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 단계(S19)에서는, 상기 단계(S18)을 거쳐 얻어진 키토산섬유를 5% 젖산(lactic acid) 용액에 침지시켜 산처리한 후, 산처리가 끝난 키토산섬유는 실온상태의 에어룸에서 10시간 내지 15시간 동안 1차 건조시키고, 1차 건조가 완료되면 50% 알코올 용액에 회당 48시간 침지시키는 방식으로 2회 내지 3회에 걸쳐서 알코올처리를 실시한 다음, 다시 실온상태의 에어룸에서 10시간 내지 15시간 동안 2차 건조시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은,

앞서 언급한 방식으로 제조된 수용성 키토산섬유를 부직포 형성에 적합한 길이로 절단한 후 이를 시트형상으로 결합하여 순수 수용성 키토산부직포를 얻는 단계(S21);

상기 단계(S21)를 거쳐서 얻어진 적정 분자량의 키토산부직포를 묽은 염산용액에 침지후 가수분해하는 단계(S22);

상기 단계(S22) 후에 원하는 분자량으로 10분∼30분 동안 반응시키는 단계(S23);

상기 단계(S23)후에는, 24시간 중화하여 염을 제거하는 단계(S24);

상기 단계(S24)후에는, 열풍건조하여 평균분자량 150,000∼300,000 탈아세틸화도 80%이상인 수용성 키토산부직포를 얻는 단계(S25); 그리고

상기 단계(S25)를 거쳐서 얻어진 수용성 키토산부직포를 70g/㎡∼150g/㎡의 중량으로 절단하여 정제수에 넣어 용해시켜서 제조하는 단계(S26);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 키토산부직포의 제조방법을 제공한다.

이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 인장강도，섬도，신도 등 물리적 특성이 우수한 수용성 키토산섬유를 이용하여 수용성 키토산부직포를 제조함으로써, 기존 부직포의 피부자극 문제나 통기성 문제를 완벽하게 보완할 수 있게 된다. 또한, 키토산 방사원액을 제조하는 과정에서 필요에 따라서 은(Ag)을 첨가함으로써, 항균력을 높일 수 있다. 게다가, 의료적 효과가 입증된 수용성 키토산섬유를 방적하여 부직포로 제조함으로써, 마스크 뿐만 아니라 창상, 화상용 거즈 등 의료용품으로도 사용이 가능함에 따라 기능성 신소재로써 의료시장 진출 효과도 기대 할 수 있다.

본 발명에서는, 기존의 부직포가 내포하고 있는 피부 트러블 및 통기성 문제를 해결하기 위하여 항균, 방취, 면역력 향상 등 고유하게 우수한 물리적 특성을 갖는 키토산섬유에 주목하였다.

기존의 키토산섬유는 불용성으로 물에 녹지 않고 특수한 산 처리를 통해 녹는다. 이와 같이 불용성 키토산섬유의 경우 특수한 산 처리를 통해서만 활용할 수 있기 때문에 의료용품이나 화장품 및 다양한 용도의 용품등의 원료에 사용하기에는 부적합하지만, 수용성 키토산섬유는 수용성으로 물에 잘 녹아 의약품 및 화장품 등에 사용이 용이하며 특수 용액처리를 하지 않아 부작용이 발생하지 않는다.

키토산섬유는 염기성 고분자로 인체에 유해한 중금속등을 흡착 제거할 수 있는 우수한 흡착능력을 가지고 있으며, 흡착후 양이온화 되어 우수한 항균 및 살균기능을 갖는 천연재료로서 중금속등의 흡착과 항균 특성을 동시에 발휘할 수 있다.

키토산섬유는 고순도 천연키토산을 그대로 섬유화하였기 때문에 인체에 무해하고 부작용이 없으며, 항염，항균, 방취 및 면역력 향상 등 키토산의 고유한 기능 때문에 마스크 필터로서 적용해도 아주 좋은 제품이 될 수 있다. 키토산섬유는 일반적으로 고순도 천연키토산을 용해한 키토산 용액을 방사노즐을 통하여 압출하여 방사한 후 이를 수산화나트륨，황산나트륨，아세트산나트륨 중에서 선택되는 알칼리금속염을 함유하는 알칼리 수용액으로 구성된 응고액 속에서 중화반응에 의해 응고시켜 제조한다.

이하에서는, 전술한 바와 같은 장점을 갖는 수용성 키토산섬유의 제조방법 및 수용성 키토산섬유를 기본으로한 수용성 키토산부직포의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

Ι. 수용성 키토산섬유의 제조과정

본 발명에 따른 수용성 키토산섬유는 다음과 같은 단계들을 거쳐서 제조하게 된다.

[고분자원료의 전처리]

고분자 원료의 전처리 공정은 원료의 용해력을 향상시키고 또한 고분자의 개질을 위한 것이다. 새우나 게 등의 키틴을 함유한 물질을 5중량%의 염산수용액으로 처리하여 탄산칼슘을 주성분으로 하는 무기 염을 제거한다. 상기 무기염을 제거한 키틴을 5중량%의 수산화나트륨 수용액으로 처리하여 단백질을 제거한다. 상기 단백질을 제거한 키틴을 50중량%의 수산화나트륨 수용액으로 처리하여 키틴 분자내의 아세테이트기(-COCH3)를 제거하여 고순도 키토산을 제조한다(= 단계 S11).

[키토산 방사원액의 제조]

상기 단계(S11)를 거쳐 얻어진 고순도의 키토산을 용매에 용해시켜 키토산 방사원액을 제조한다(= 단계 S12). 여기에서, 상기 키토산 방사원액중 키토산의 함량은 3 내지 30중량%가 바람직하다. 상기 키토산 함량이 3중량% 미만이면 방사원액이 너무 묽고，30중량% 이상이면 점성도가 상승해서 방사가 이루어지지 않는다.

용매는 각종 유무기산을 사용할 수 있으나 무기산의 경우 분자량의 저하를 초래할 수 있어，유기산 사용하는 것이 좋으나 가장 좋기로는 젖산을 쓰는 것이 바람직하다.

또한，키토산 용액과 천연약재추출물，폴리감마글루탐산 용액을 3:1:1의 부피비로 공중합시킨 용액을 키토산 방사원액으로 사용할 수도 있다. 폴리감마글루탐산과천연약재추출물의 용액에서의 함량은 3 내지 30중량%가 바람직하다. 폴리감마글루탐산 함량이 3중량% 미만이면 용액이 너무 묽고，30중량% 이상이면 점성도가 상승해서 방사가 이루어지지 않는다.

[방사원액의 여과]

상기 키토산 방사원액에 글리세롤(glycerol, Sigma) 또는 솔비톨(sorbitol, Sigma)을 가소제로 첨가하여 잘 교반한 후 여과하여 기포를 제거한다(= 단계 S13). 이 여과액은 고점도의 액체로서 방사용 원액(방사 도프(DOPE))로서 적당한 점도(150,000~400,000cps)를 나타낸다.

[방사원액의 방사]

균일한 방사원액(dope)을 방사원액탱크(dope tank)에 이송한다. 상기 단계(S13)를 거치면서 기포가 제거된 방사원액을 응고시키기 위하여 정량펌프(gear pump)에 의하여 토출량을 조절하여 노즐을 통하여 방사한다(= 단계 S14). 방사방법은 방사원액을 섬유형성능이 우수함은 물론 섬유끼리의 접사, 용제 제거의 용이，생산성 향상 등의 방사 안정성이 우수한 습식 방사하는 것이 좋다.

한편, 이와 같은 단계(S14)에서는, 항균성을 높이기 위하여 필요에 따라서 은(Ag)을 첨가할 수 있다. 즉, 키토산 용액(분자량 800,000∼1,000,000)과 은(Ag) 용액을 혼합하여 습식방사 방식으로 키토산/나노실버 복합섬유를 제조할 수도 있다. 이때, 은(Ag)의 함량을 0, 25, 50, 100, 200, 1,000, 10,000ppm으로 변화시키면서 다양한 은(Ag) 함량을 갖는 키토산/나노실버 복합섬유를 제조할 수도 있다.

[응고]

상기 방사된 키토산을 응고시키는 공정으로서, 방사된 필라멘트를 응고 고화조인 알칼리수용액 저조，즉 응고욕조(nozzle spinning bath)에서 응고반응(중화반응)을 시켜 키토산섬유를 제조한다(= 단계 S15).

본 발명에서는 규산염과 천연약재추출물 및 허브추출물이 포함된 응고액에서 응고시킨다. 바람직하게는, 1 내지 10중량%의 수산화나트륨 수용액에 10 내지 80중량%의 규산염과 천연약초추출 수용액을 혼합한 완충용액으로 구성된 응고액에서 응고시키는 것이 좋다.

상기 허브추출물은 밀폐된 용기내에서 허브에 물을 붓고 끓이면서 감압법을 이용하여 수증기를 포집하고 이렇게 포집되는 수증기로부터 얻어지는 증류수를 다른 밀폐 용기에 투입된 규산염과 천연약재추출물을 교반할 때 함께 넣어주게 된다. 즉, 종래의 방식에서는 규산염과 천연약재추출물을 교반할 때 보통의 물을 넣어주게 되는데, 본 발명에서는 물 대신에 허브추출물 증류수를 규산염과 천연약재추출물을 교반할 때 넣어줌으로써, 변성이 일어나지 않고 곰팡이 등이 발생하지 않기 때문에 썩지 않는다. 결과적으로, 물성이 원상태 그대로 유지되어 항염효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

따라서, 상기 완충용액은 응고시 용액 중의 수소이온농도를 거의 일정하게 유지시키고，pH도 거의 변화시키지 않는다. 이와 같이 완충용액은 산이나 염기를 가해도 용액의 pH를 그다지 변화시키지 않는 능력이 있는데 이런 능력을 완충능이라고 한다. 우수한 완충용액은 또한 조성(組成)을 변화시켜 넓은 pH 영역을 커버할 수도 있다.

규산염과 천연약재추출물이 함유된 완충용액은 가소제 역할도 하여 연신 배 율을 높일 수 있어，섬도 강도 신도를 더욱 좋게 한다.

응고중 규산염과 천연약재추출물은 키토산섬유를 응고시키는 동시에 규산(Si0₂)이 부착되어 섬유끼리 달라 붙지(fibrilation) 않고 인장강도가 크게 증가되고 항염 및 항균력 원적외선 방사능도 일반 키토산섬유에 비해 크게 증가된다.

이러한 효과는 규산염 및 천연약재추출물이 아닌 다른 어떠한 알칼리 금속염 을 함유하는 수용액에서 응고시키는 것으로는 달성될 수 없는 효과이다.

응고，고화는 응고과정인 응고욕조에서 30초 내지 1분이내의 짧은 시간에 완료된다.

[수세 ·연신]

상기 응고된 키토산섬유를 수세공정을 통하여 수세를 행하며(= 단계 S16), 이렇게 수세한 키토산섬유를 비등수 및 스팀공정을 통해 연신하여 연신섬유를 얻는다(= 단계 S17).

연신 욕조의 온도는 연신 온도가 높을수록 연신 비율이 증가하기 때문에, 바람직하게는 95 내지 100℃로한 후 스팀공정인 130℃로 한번 더 연신한다. 일반 키토산섬유의 연신욕조 온도는 80∼90℃인데 비하여, 본 발명에 따른 수용성 키토산섬유의 연신욕조 온도는 95∼100℃이다. 연신배율을 1.0에서 3,5까지 변화하였다.

[수용화 및 출하]

연신섬유를 후처리 및 건조하여 키토산섬유를 얻는다(= 단계 S18).

상기 단계(S18)를 거쳐서 얻어진 키토산섬유를 물에 쉽게 녹는 섬유로 수용화하여 수용성키토산섬유를 제조하게 된다(= 단계 S19).

상세하게는, 상기 단계(S18)을 거쳐 얻어진 키토산섬유를 5% 젖산(lactic acid) 용액에 침지시켜 산처리한다. 산처리가 끝난 키토산섬유는 1차로 에어건조시켜 수분을 제거한다. 이때 1차 에어건조는 10시간에서 15시간 정도 실온상태의 에어룸에서 섬유가 잘 건조될 수 있도록 걸어서 실시한다. 이러한 과정을 거쳐서 완전 건조가 완료되면 2차 알코올처리를 실시한다. 알코올 처리는 2회에서 3회 정도 실시하며 이때 50% 알코올 용액에 회당 48시간 침지시킨 후, 에어설비가 갖추어진 에어실에서 2차로 에어건조 시킨다. 이때 2차 에어건조는 산처리 후 1차 건조방식과 마찬가지로 10시간에서 15시간 정도 실온상태의 에어실에서 섬유가 잘 건조될 수 있도록 걸어서 실시한다. 2회에서 3회 정도 알코올 처리시 마다 완전 건조를 실시하여 수용성 키토산섬유를 얻는다.

하기 사진 1에는 이와 같은 방식으로 제조된 본 발명에 따른 수용성 키토산섬유의 실물이 나타나 있다.

사진 1

이렇게 얻어진 본 발명에 따른 수용성 키토산섬유는 물에 잘녹는 특징을 가지고 있으며 키토산 고유의 기능을 그대로 가지고 있어 화장품, 의료용품 다양한 분야에 응용이 가능하며, 비수용성 키토산섬유에 비해 생분해성이 우수하며 하기의 실험결과에서와 같이 항균성 및 항염기능이 우수하며 세포독성이 없는 것이 특징이다.

또한, 본 발명에 따르면, 지금까지 실험실에서 소량으로 만들어지고 제품화 되지 못했던 키토산섬유를 대량으로 양산화할 수 있도록 제조공정을 체계화하고 직조가 가능한 길이와 굵기로 키토산섬유를 방사할 수 있는 능력을 확보하였다.

Ⅱ. 수용성 키토산부직포의 제조과정

본 발명에 따르면, 수용성 키토산부직포를 얻기 위하여, 순수 키토산용액을 방사하여 얻어진 키토산섬유를 방사하여 키토산섬유의 특징과 효과가 극대화 될 수 있도록 직조하는 방식을 채택하였다.

이를 위해서, 앞서 언급한 바와 같은 제조과정을 통해서 얻어진 수용성 키토산섬유를 부직포 형성에 적합한 길이로 절단한 후 이를 시트형상으로 결합하여 순수 수용성 키토산부직포를 얻는다(= 단계 S21).

다음에는, 적정 분자량의 키토산부직포를 묽은 염산용액에 침지후 가수분해한다(=단계 S22).

다음에는, 원하는 분자량으로 10분∼30분 동안 반응시킨다(=단계 S23).

상기 단계(S23)후에는, 24시간 중화하여 염을 제거한다(=단계 S24).

상기 단계(S24)후에는, 열풍건조하여 평균분자량 150,000∼300,000 탈아세틸화도 80%이상인 순수 수용성 키토산부직포를 얻는다(단계 S25).

상기 단계(S25)를 거쳐서 얻어진 수용성 키토산부직포를 70g/㎡∼150g/㎡의 중량으로 0.4g∼0.8g 절단하여 정제수에 넣어 용해시켜서 제조함으로써, 피부자극이 없고 통기성이 우수한 수용성 키토산부직포가 얻어진다(단계 S26).

하기 사진 2에는 이와 같은 방식으로 제조된 본 발명에 따른 수용성 키토산부직포의 실물이 나타나 있다.

사진 2

결과 및 고찰

본 발명에 따른 수용성 키토산부직포의 기초 재료가 되는 수용성 키토산섬유의 인장강도 및 신도의 테스트 결과가 아래 표 1과 같았다.

	인장강도(gf/d)	신도(%)
실시예 1	2.5	19.5
실시예 2	2.0	18.5
비교예 1	1.7	15.9
비교예 2	1.8	16.5

다음으로, 하기 표 2는 동국대학교 약학대학 생화약연구실에 의뢰하여 측정한 키토산의 항염효능에 대한 테스트 결과이다.

이와 같은 테스트 결과를 통해서도 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 제조된 수용성 키토산섬유는 규산분(Si0₂)이 부착되어 있어서 다공성 키토산섬유의 특징인 인장강도와 신도가 크게 향상되었다. 또한, 우수한 항염성을 나타냄을 알 수 있다.

하기 표 3 및 표 4에는 전술한 과정을 거쳐서 제조된 수용성 키토산섬유의 테스트 결과가 나타나 있다.

기존의 키토산섬유는 원통형의 표면이 매우 매끄러운 형태를 띄고 있으나 N-아세틸화 키토산섬유나 가공 키토산섬유들은 탈수(dehydration)현상에 의해 표면이 매우 거칠고 섬유 축 방향으로 피브릴화(fibrillation)되어는 현상이 나타난다.

본 발명의 수용성 키토산섬유는 수용화로 인하여 섬유의 형태적 변화를 유발하지 않아 매끄러운 표면 형태를 유지한다. 기존의 키토산섬유에 비해 본 발명의 수용성 키토산섬유는 항균성, 항염성, 소취성이 매우 뛰어난 항미생물성을 나타내고 있다.

하기 표 5에는 본 발명에 따라 제조된 수용성 키토산섬유의 항염효능이 나타나 있다.

기존의 일반 키토산섬유와 본 발명에 따른 수용성 키토산섬유의 강도 및 연신력을 비교하면 다음과 같다.

·일반 키토산섬유 : 분자량 50∼100cps/ 섬도2.1(d)/ 강도 1.3(gf/d)

·본 발명 수용성 키토산섬유 : 분자량 700∼800cps/ 섬도 2.9(d)/ 강도 1.8∼2.5(gf/d)

이와 같이 일반 키토산섬유에 비해 본 발명의 수용성 키토산섬유는 뛰어난 인장강도 및 연신력을 갖는다.

또한, 본 발명의 수용성 키토산섬유는 섬유 제조과정에서 섬유의 변성없이 물성을 유지하며 그로 인해 우수한 통기성을 갖는다.

아래와 같이 전자현미경으로 섬유의 단면을 비교한 결과, 하기 표 6 및 표 7과 같이 순면에 비해 본 발명의 수용성 키토산섬유가 통기성이 매우 우수함을 나타내었다.

일반 순면	본 발명의 수용성 키토산섬유

키토산섬유는 염기성 고분자로 인체에 유해한 중금속등을 흡착 제거할 수 있는 우수한 흡착능력을 가지고 있으며, 흡착후 양이온화 되어 우수한 항균 및 살균기능을 갖는 천연재료로서 중금속등의 흡착과 항균 특성을 동시에 발휘할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해서 제조된 수용성 키토산섬유를 기본 재료로 하여 이루어진 수용성 키토산부직포는, 피부자극이나 통기성의 문제점을 개제조선할 수 있는 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 필요에 따라서 은(Ag)을 첨가하여 향균성을 더욱 향상시킬 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에서 표현된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 하기 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

1. 수용성 키토산섬유의 제조방법으로서,
   키토산을 제조하는 단계(S11);
   상기 단계(S11)를 거쳐 얻은 키토산을 용매에 용해시켜 키토산 방사원액을 제조하는 단계(S12);
   상기 키토산 방사원액에 가소제를 첨가하여 잘 교반한 후 여과하여 기포를 제거하는 단계(S13);
   상기 단계(S13)를 거쳐서 기포가 제거된 방사원액을 응고시키기 위하여 정량펌프에 의하여 토출량을 조절하여 노즐을 통하여 방사하는 단계(S14);
   상기 단계(S14)를 거쳐서 방사된 키토산을 응고욕조에서 응고반응을 시키는 단계(S15);
   상기 단계(S15)를 거쳐서 응고된 키토산섬유를 수세하는 단계(S16);
   상기 단계(S16)를 거쳐서 수세한 키토산섬유를 비등수 및 스팀공정을 통해 연신하여 연신섬유를 얻는 단계(S17);
   상기 단계(S17)를 거쳐서 얻어진 연신섬유를 후처리 및 건조하여 키토산섬유를 얻는 단계(S18); 그리고
   상기 단계(S18)를 거쳐서 얻어진 키토산섬유를 물에 쉽게 녹는 섬유로 수용화하여 수용성키토산섬유를 제조하는 단계(S19) - 상기 단계(S19)에서는, 상기 단계(S18)을 거쳐 얻어진 키토산섬유를 5% 젖산(lactic acid) 용액에 침지시켜 산처리한 후, 산처리가 끝난 키토산섬유는 실온상태의 에어룸에서 10시간 내지 15시간 동안 1차 건조시키고, 1차 건조가 완료되면 50% 알코올 용액에 회당 48시간 침지시키는 방식으로 2회 내지 3회에 걸쳐서 알코올처리를 실시한 다음, 다시 실온상태의 에어룸에서 10시간 내지 15시간 동안 2차 건조시킴 -;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 키토산섬유의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(S11)에서는, 키틴을 함유한 물질을 5중량%의 염산수용액으로 처리하여 무기염을 제거한 다음, 5중량%의 수산화나트륨 수용액으로 처리하여 단백질을 제거한 후, 50중량%의 수산화나트륨 수용액으로 처리하여 키틴 분자내의 아세테이트기(-COCH3)를 제거하는 것을 특징으로 하는 수용성 키토산섬유의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(S12)에서, 상기 키토산 방사원액중 키토산의 함량은 3중량% 내지 30중량%인 것을 특징으로 하는 수용성 키토산섬유의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 단계(S12)에서, 항균성을 높이기 위하여 키토산 용액과 은(Ag) 용액을 혼합하여 습식방사 방식으로 키토산/나노실버 복합섬유를 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 수용성 키토산섬유의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(S12)에서, 상기 키토산 방사원액은 키토산 용액과 천연약재추출물，폴리감마글루탐산 용액을 3:1:1의 부피비로 공중합시킨 용액으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수용성 키토산섬유의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 폴리감마글루탐산 용액중 폴리감마글루탐산의 함량은 3 내지 30중량%인 것을 특징으로 하는 수용성 키토산섬유의 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(S15)에서는, 방사된 키토산 필라멘트를 응고욕조(nozzle spinning bath)에서 규산염과 천연약재추출물 및 허브추출물이 포함된 응고액에서 응고시키는 것을 특징으로 하는 수용성 키토산섬유의 제조방법.
8. 삭제
9. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 의해서 제조된 수용성 키토산섬유를 일정 길이로 절단한 후 이를 시트형상으로 결합하여 순수 수용성 키토산부직포를 얻는 단계(S21);
   상기 단계(S21)를 거쳐서 얻어진 적정 분자량의 키토산부직포를 묽은 염산용액에 침지후 가수분해하는 단계(S22);
   상기 단계(S22) 후에 원하는 분자량으로 10분∼30분 동안 반응시키는 단계(S23);
   상기 단계(S23)후에는, 24시간 중화하여 염을 제거하는 단계(S24);
   상기 단계(S24)후에는, 열풍건조하여 평균분자량 150,000∼300,000 탈아세틸화도 80%이상인 수용성 키토산부직포를 얻는 단계(S25); 그리고
   상기 단계(S25)를 거쳐서 얻어진 수용성 키토산부직포를 70g/㎡∼150g/㎡의 중량으로 절단하여 정제수에 넣어 용해시켜서 제조하는 단계(S26);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 키토산부직포의 제조방법.