KR102459230B1 - 내세탁성이 향상된 섬유용 항균 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 섬유 세탁시 헹굼 과정에서 투입하여 장기간 항균력을 유지할 수 있는 섬유용 항균 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 신규 고분자 화합물을 함유하는 섬유용 항균 조성물을 섬유 린스로서 일반 가정용 세탁기를 이용하여 세탁시 첨가함으로써 다양한 섬유에 대해 손쉽게 항균성을 부여할 수 있다. 또한, 본 발명의 섬유용 항균 조성물은 섬유에 대한 내세탁성이 향상되고 장기간 동안 항균력을 유지할 수 있다.

Description

내세탁성이 향상된 섬유용 항균 조성물{ANTIBACTERIAL COMPOSITION FOR TEXTILES WITH IMPORVED RESISTANCE TO LAUNDERING}
본 발명은 섬유 세탁시 헹굼 과정에서 투입하여 장기간 항균력을 유지할 수 있는 섬유용 항균 조성물에 관한 것이다.
섬유 항균 가공의 초창기에 항균제는 크게 방향족 할로겐 화합물, 유기실리콘 제4급 암모늄염 및 기타 화합물로 나누어서 사용하였으나, 항균 가공의 분야가 확대됨에 따라서 최근에는 다양한 항균제가 개발되고 있다. 그 중에서 가장 일반적으로 사용되고 있는 것은 금속 또는 금속을 함유하고 있는 무기물 입자, 제4급 암모늄염 및 유기실리콘 제4급 암모늄염이다. 최근에는 키틴 및 키토산도 적극적으로 사용되고 있다.
일례로, 한국등록특허 제10-0624069호에 무기금속물질인 나노 사이즈의 은(silver) 콜로이드 용액을 처리하여 항균섬유 부직포를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 한편, 4급 암모늄 계면활성제인 N-도데실-N,N-다이메틸글리신 시스테아민염산염(N-dodecyl-N,N-dimethylglycine cysteamine hydrochloride, DABM)을 처리한 양모 섬유에서 바실러스 푸미루스(B. pumilus)에 대한 항균 활성이 있음이 보고된 바 있다. 또한, 구연산(citric acid, CA)과 키토산이 듀어러블 프레스(durable press, DP) 가공 및 항균 가공에 사용됨이 보고된 바 있다.
일반적으로 섬유용 항균제는 병원용 시트, 군복, 내의류, 양말, 수세미, 행주 등과 같이 인체에 직접적으로 접하거나 위생을 위해 사용되는 제품에 주로 사용되며, 물에 의한 세탁이 잦아서 내세탁성 기능을 갖지 못한 항균제 처리시 미생물에 의한 오염에 의해 인체에 해를 입을 수 있다. 이에, 세탁에 대한 내구성을 향상시켜 오랫동안 항균력을 유지할 수 있는 항균제가 필요하다.
또한, 섬유용 항균제와 관련한 종래기술에 따르면 원사단계에서 항균성을 부여하거나, 섬유 염색 및 후가공(finishing; Pad-Cure)에서 항균성을 부여하는 기술이 대다수일 뿐 아니라, 항균 활성이 공지된 4급 암모늄 계면활성제와 같은 항균 물질의 경우 유해성이 커서 일반 섬유 1 ㎏ 당 0.5 g 이상 사용하지 않는 것이 바람직한 것으로 알려져 있다.
따라서, 유해성을 최소화함과 동시에 섬유 가공 단계에서 항균성(방미성/항바이러스성)을 부여하는 종래기술과 달리, 세탁 후 헹굼 단계에서 간편하게 섬유에 항균성을 부여할 수 있는 섬유용 항균제 개발이 필요한 실정이다.
KR 10-0624069 B1
이에 본 발명자들은 섬유 가공 단계에서 항균성을 부여하는 종래기술과 차별화됨과 동시에 내세탁성이 향상된 섬유용 항균 조성물을 개발하기 위해 연구한 결과, 일반 가정용 세탁기를 이용하여 세탁시 헹굼 과정에서 본 발명에 따른 섬유용 항균 조성물을 처리하면 다양한 섬유소재에서 다양한 미생물에 대한 지속적인 항균 효과를 가짐을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 [화학식 1] 내지 [화학식 2]로 표시되는 화합물 중 어느 하나 이상을 함유하는 섬유용 항균 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112020055211763-pat00001
[화학식 2]
Figure 112020055211763-pat00002
상기 [화학식 1]에서,
R1은 알킬에테르, 아민 또는 아민염이고,
a와 b는 각각 단량체들의 몰비율로서, a는 0 내지 20%이고, b는 100 내지 80%이며,
상기 [화학식 2]에서,
x는 10 내지 500의 반복 단위를 나타낸다.
본 발명에 따른 섬유용 항균 조성물을 이용하면 섬유 산업 분야에서 특수 고가의 케미컬과 도구 및 기구들을 이용하여 원사단계에서 항균성을 부여하거나 또는 염색 및 후가공에서 항균성을 부여하는 종래기술의 단점을 극복할 수 있다. 즉, 항균성이 부여되거나 또는 부여되지 못한 섬유를 일반인들이 일반 가정용 세탁기를 이용하여 손쉽게 다양한 섬유소재에 대해 항균성을 부여할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 섬유용 항균 조성물은 셀룰로오스계 섬유, 나일론, 감량가공(weight deduction)한 폴리에스터 등 다양한 섬유소재, 특히 면 또는 교직물 및 나일론과 같은 섬유와 정전기적인 인력에 의한 물리적 결합이 가능하여 내세탁성이 향상되고 장기간 동안 항균력을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 측면은, 하기 [화학식 1] 내지 [화학식 2]로 표시되는 화합물 중 어느 하나 이상을 함유하는 섬유용 항균 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112020055211763-pat00003
[화학식 2]
Figure 112020055211763-pat00004
상기 [화학식 1]에서,
R1은 알킬에테르, 아민 또는 아민염이고,
a와 b는 각각 단량체들의 몰비율로서, a는 0 내지 20%이고, b는 100 내지 80%이며,
상기 [화학식 2]에서,
x는 10 내지 500의 반복 단위를 나타낸다.
본 명세서에서 사용하는 용어, "항균"은 유해성을 가지는 모든 미생물의 생장 또는 성장을 억제하는 것을 말하며, 상기 미생물은 그람양성균 또는 그람음성균일 수 있다.
상기 그람양성균은 이에 제한되지는 않으나 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 고초균(Bacillus subtilis), 표피포도구균(Staphylococcus epidermidis), 또는 리스테리아균(Listeria monocytogenes) 일 수 있다.
상기 그람음성균은 이에 제한되지는 않으나 대장균(Escherichia coli), 살모넬라균(Salomonella typhimurium), 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 시겔라소네이균(Shigella sonnei), 임질균(Neisseria gonorrhoeae), 클로스트리듐 디피실리균(Clostridium difficile) 또는 페스트균(Yersinia pestis) 일 수 있다.
또한, 본 명세서에서 상기 항균은 방미성(mildew resistance) 또는 항바이러스성(antiviral)과 동일한 맥락으로 사용되어 미생물, 곰팡이, 바이러스 등 모든 유해균의 생장 또는 성장을 억제하는 것을 포괄적으로 의미한다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 섬유용 항균 조성물은 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538), 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae, ATCC 4352), 대장균(Escherichia coli, ATCC 25922), 살모넬라균(Salomonella typhimurium, KCTC 1925), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa, ATCC 27853) 및 페니실린 내성 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 33591)에 대한 항균 활성을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 [화학식 1] 내지 [화학식 2]로 표시되는 화합물 중 어느 하나 이상을 함유하는 섬유용 항균 조성물은 세탁시 헹굼 과정에서 투입되는 섬유 유연제일 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 용어, "섬유 유연제"는 세탁 후 마지막 헹굼 과정에서 사용하는 세탁보조제로, 섬유 린스와 혼용된다. 통상적으로 섬유 유연제는 세탁 후 섬유 제품의 유연성, 구김 방지 및 정전기 방지 등을 위해 가정에서 널리 사용되나, 본 발명에서는 세탁 후 의류 또는 섬유 제품의 항균성 및 탈취성을 부여하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명의 섬유용 항균 조성물은 섬유 중량(o.w.f, on weight fabric) 대비 0.01 내지 20 중량%, 0.05 내지 10 중량%, 0.1 내지 5 중량%, 0.5 내지 4 중량%, 또는 1 내지 3 중량%의 양으로 세탁 시 헹굼 과정에서 투입될 수 있다.
또한, 본 발명의 섬유용 항균 조성물은 폴리다이알릴다이메틸암모늄 클로라이드(polydiallyldimethylammonium chloride), 염화알킬(C12-C18) 벤질다이메틸암모늄 및 염화알킬(C12-C18) 다이메틸에틸벤질암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 추가로 포함할 수 있다.
상기 폴리다이알릴다이메틸암모늄 클로라이드의 평균 분자량은 이에 제한되지는 않으나, 500 내지 500,000 g/mol, 800 내지 400,000 g/mol, 또는 1,000 내지 300,000 g/mol 일 수 있다.
상기 폴리다이알릴다이메틸암모늄 클로라이드는 섬유에 유연성을 부여할 수 있으며, 이에 항균 린스의 추가 성분으로 적합할 수 있다.
본 발명의 섬유용 항균 조성물은 탈취 기능을 가질 수 있다. 통상 의류나 섬유 제품의 불쾌감을 유발시키는 악취 원인 물질은 암모니아(ammonia), 트리메틸아민(trimethylamine), 초산(acetic acid), 황화수소(hydrogen sulfide), 메틸메르캅탄(methylmercaptane)을 들 수 있다. 이외에 다양한 성분의 조합으로 이루어진 일상 생활중의 담배 냄새, 음식물 찌꺼기 냄새, 땀 냄새, 세균이나 곰팡이 등의 대사에 의한 냄새 등이 있다.
본 발명에 있어서, 탈취 대상은 이에 제한되지는 않으나 암모니아, 트리메틸아민, 황화수소, 초산, 메틸메르캅탄일 수 있으며, 바람직하게는 암모니아일 수 있다.
본 발명의 [화학식 1]로 표시되는 화합물은 알릴(allyl) 모노머와 다이알릴다이메틸암모늄 클로라이드의 공중합체, 일 예로서 랜덤 공중합체일 수 있다. 상기 공중합체는 라디칼 개시제에 의해 중합된 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 알릴 모노머는 이에 제한되지는 않으나 알릴아민 염산염일 수 있다. 해당 기술의 당업자라면 상기 알릴아민 염산염 이외의 다양한 알릴 모노머를 적절히 선택하고, 호적의 반응 조건하에서 본 발명의 [화학식 1]의 화합물을 제조할 수 있을 것이다.
본 발명의 [화학식 1]에서 단량체들의 몰비율 a 및 b는 이에 제한되지는 않으나, 각각 a는 0 내지 20%, 3 내지 20%, 5 내지 15% 또는 10 내지 15% 일 수 있고, b는 100 내지 80%, 97 내지 80%, 95 내지 85% 또는 90 내지 85% 일 수 있다.
상기 [화학식 1]로 표시되는 공중합체의 평균 분자량은 이에 제한되지는 않으나, 500 내지 100,000 g/mol, 800 내지 400,000 g/mol, 또는 1,000 내지 300,000 g/mol 일 수 있다.
본 발명의 [화학식 2]로 표시되는 화합물은 메틸아민(methylamine)과 에피클로로히드린(epichlorohydrin)의 공중합체일 수 있다. 이때, 메틸아민 1몰에 대해 에피클로로히드린은 1 내지 1.5몰의 비율을 가질 수 있다.
상기 [화학식 2]에서 반복 단위 x는 이에 제한되지는 않으나, 10 내지 500, 50 내지 500, 100 내지 500, 또는 200 내지 400 일 수 있다.
상기 메틸아민은 모노메틸아민일 수 있으며, 모노메틸아민일 경우 [화학식 2]로 표시되는 화합물은 망상 고분자의 형태를 가질 수 있다. [화학식 2]의 고분자는 5 × 103 내지 1 × 104 g/mol의 수평균 분자량을 가질 수 있다. 또한, 상기 고분자는 공지의 중합 방법으로 제조 가능하며, 한국등록특허 제10-1864962호에 기재된 제조방법을 기초로 제조될 수 있다.
본 발명의 섬유용 항균 조성물을 세탁보조제로 사용할 경우 가정용 세탁기를 이용하여 손쉽게 의류 또는 섬유 제품에 항균성, 방미성 또는 항바이러스성을 부여할 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 용어, "섬유(textile)"는 길고 가늘며 연하게 굽힐 수 있는 천연 또는 인조의 선으로 된 물체로, 직물의 원료가 될 뿐만 아니라 로프, 그물 등 섬유 제품의 원료 및 제지의 원료로 쓰인다.
본 명세서에서 상기 섬유는 의류 또는 섬유 제품과 동일한 맥락으로 사용되어 섬유를 원료로 하여 제조되는 모든 제품을 포괄적으로 의미한다.
구체적으로, 상기 섬유는 면, 나일론, 폴리에스터, 울 및 실크로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 섬유용 항균 조성물은 세탁시 헹굼 과정에서 [화학식 1] 내지 [화학식 2]로 표시되는 화합물 중 어느 하나 이상을 단독으로 또는 경우에 따라 병용하여 항균 린스로 사용할 수 있으며, 염색한 염료가 표면에 노출되어 음이온성을 띄는 섬유, 예컨대 나일론의 경우 구연산과 함께 투입할 수 있다.
본 발명의 섬유용 항균 조성물은 섬유 산업 분야에서 섬유에 항균성 부여를 위해 사용하는 별도의 특수 장비 없이도 일반 가정에서 통상의 세탁기를 이용하여 세탁시 헹굼 과정에서 투입함에 의해 섬유에 항균성을 용이하게 부여할 수 있다.
일반적으로 시판 중인 의류용 세탁 세제를 사용하여 섬유 세탁시 박테리아나 곰팡이가 살균 또는 제균되지만, 세탁 이후 지속적인 항균성이 부여되지 않는 것이 통상적이다. 이에 반해, 본 발명의 항균용 조성물을 세탁시 헹굼 과정에서 투여할 경우 세탁 후 의류 또는 섬유 제품 내에 잔존하여 항균 효과를 지속할 수 있다.
구체적으로, 세탁을 통해 박테리아나 곰팡이를 살균 또는 제균하더라도 세탁 이후 생활 환경으로부터 다양한 바이러스와 박테리아, 곰팡이들과 같은 유해균에 노출되어 유해균이 섬유에 기생하게 되면 민감한 트러블, 예컨대 피부 알레르기를 야기하게 되는데, 본 발명의 항균용 조성물을 세탁시 헹굼 과정에서 투입할 경우 세탁 이후에도 섬유에 유해균이 기생할 수 없도록 함에 의해 항균성을 지속적으로 부여할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 섬유용 항균 조성물에 함유되는 [화학식 1] 내지 [화학식 2]로 표시되는 화합물이 셀룰로오스계 섬유, 나일론 및 감량가공한 폴리에스터와 같은 다양한 종류의 섬유와 정전기적인 인력에 의한 물리적 결합이 가능하여 2회 이상, 5회 이상, 10회 이상, 20회 이상, 또는 50회 이상의 세탁 이후에도 내세탁성을 지녀 지속적으로 항균성을 유지할 수 있다.
이하, 본원 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본원 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본원 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
제조예 1. 양이온성 랜덤 공중합체의 제조
1.0 L 용량의 4구 플라스크(4-neck flask)에 교반기, 냉각기, 온도계를 설치하였다. 65% 다이알릴다이메틸암모늄 클로라이드(diallyldimethylammonium chloride) 100 g과 알릴아민 염산염(allylamine hydrogenchloride salt) 5 g을 증류수 60 g으로 희석하였으며, 이를 모노머 믹스(monomer mix)라 칭하였다. 증류수 18 g과 모노머 믹스를 플라스크에 투입하고 질소 가스로 순환시켰다. APS(ammonium persulfate) 1.1 g을 증류수 70 g에 희석하여 APS 용액을 제조하였다.
질소를 순환하면서 72℃로 승온하고, 모노머 믹스에 APS 용액을 72℃ 내지 74℃에서 5시간 동안 적가하였다. 75℃에서 추가로 3시간 동안 유지한 후 상온으로 냉각하였다. 반응기의 농도가 고형분 무게비로 20%가 되도록 증류수를 넣어주고, 10분간 교반하여 하기 [화학식 1]을 갖는 폴리다이알릴다이메틸암모늄 클로라이드(polydiallyldimethylammonium chloride)와 알릴아민 염산염의 랜덤(random) 공중합체를 20% 농도로 수득하였다.
[화학식1]
Figure 112020055211763-pat00005
제조예 2. 양이온성 폴리아민 중합체의 제조
1.0 L 용량의 4구 플라스크에 교반기, 냉각기, 온도계를 설치하였다. 증류수 100 g과 40% 모노메틸아민(monomethylamine) 수용액 100 g을 반응기에 넣고 10℃에서 교반했다. 에피클로로히드린(epichlorohydrin) 60 g을 45℃ 미만에서 120분 동안 정량 펌프로 적하한 후, 추가적으로 에피클로로히드린 44 g을 50분 동안 85℃ 미만에서 정량 펌프로 적하하였다. 이어서, 36% 가성소다 수용액 2.6 g을 95분 동안 정량 펌프로 적하 투입한 후, 상온으로 냉각했다. 반응기의 농도가 고형분 무게비로 20%가 되도록 증류수를 넣어주고, 10분간 교반하여 하기 [화학식 2]를 갖는 폴리아민(polyamine) 중합체를 20% 농도로 수득하였다.
[화학식 2]
Figure 112020055211763-pat00006
실시예 1. 2.5% (o.w.f) 양이온성 랜덤 공중합체의 항균 효과 분석
세탁기에서 세제로 본 세탁을 진행하고, 이후 헹굼 과정(헹굼 온도 20℃~40℃)에서 상기 제조예 1로부터 수득한 [화학식 1]의 양이온성 랜덤 공중합체를 무게 중량으로 섬유 무게의 2.5%(o.w.f, on weight fabric) 첨가하여 20℃~40℃에서 10분간 헹굼 과정을 진행하였다. 헹굼을 진행한 후 탈수하고, 일반 건조 또는 가정용 세탁 건조기를 이용하여 건조한 후 항균성(방미성/항바이러스)을 정균 감소율(KS K 0693:2016)로 평가하였다. 한편, 대조군의 경우에는 [화학식 1]의 양이온성 랜덤 공중합체를 투여하지 않고, 세탁, 헹굼, 탈수 및 건조를 동일하게 진행하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
항균성 평가에 사용한 표준포는 면(cotton)이며, 비이온계면활성제로서 Tween 80을 접종균액에 0.05% 첨가하여 실험을 수행하였다. 한편, 접종균에 대한 농도 단위는 개/mL이다.
대조군 시험군(제조예 1)
균주 1
 초기 균수 2.2 × 104 2.2 × 104
18 시간 후 균수 9.8 × 106 < 10
정균 감소율 - 99.9%
균주 2 초기 균수 2.2 × 104 2.2 × 104
18 시간 후 균수 3.8 × 107 < 10
정균 감소율 - 99.9%
* 균주 1: 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538)
* 균주 2: 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae, ATCC 4352)
실시예 2. 1.5% (o.w.f) 양이온성 랜덤 공중합체의 항균 효과 분석
제조예 1로부터 수득한 [화학식 1]의 양이온성 랜덤 공중합체를 무게 중량으로 섬유 무게의 1.5%(o.w.f, on weight fabric) 첨가한 것 이외에 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 세탁, 탈수 및 건조를 실시한 후 항균성을 정균 감소율(KS K 0693:2016)로 평가하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 3. PDADMAC 양이온 고분자의 항균 효과 분석
평균 분자량이 10,000~500,000인 폴리다이알릴다이메틸암모늄 클로라이드(polydiallyldimethylammonium chloride, PDADMAC) 양이온성 고분자를 무게 중량으로 섬유 무게의 2.0%(o.w.f, on weight fabric) 첨가한 것 이외에 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 세탁, 탈수 및 건조를 실시한 후 항균성을 정균 감소율(KS K 0693:2016)로 평가하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 4. 2.0% (o.w.f) 양이온성 랜덤 공중합체의 항균 효과 분석
제조예 1로부터 수득한 [화학식 1]의 양이온성 랜덤 공중합체를 무게 중량으로 섬유 무게의 2.0%(o.w.f, on weight fabric) 첨가한 것 이외에 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 세탁, 탈수 및 건조를 실시한 후 항균성을 정균 감소율(KS K 0693:2016)로 평가하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 5. 양이온성 폴리아민 중합체의 항균 효과 분석
제조예 2로부터 수득한 [화학식 2]의 양이온성 폴리아민 중합체를 무게 중량으로 섬유 무게의 2.5%(o.w.f, on weight fabric) 첨가한 것 이외에 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 세탁, 탈수 및 건조를 실시한 후 항균성을 정균 감소율(KS K 0693:2016)로 평가하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 6. 양이온성 랜덤 공중합체 및 염화알킬(C12-C18)벤질다이메틸암모늄 혼합물의 항균 효과 분석
제조예 1로부터 수득한 [화학식 1]의 양이온성 랜덤 공중합체와 5% 농도의 염화알킬(C12-C18)벤질다이메틸암모늄을 무게비로 1:1로 희석한 후 희석액을 무게 중량으로 섬유 무게의 1.5%(o.w.f, on weight fabric) 첨가한 것 이외에 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 세탁, 탈수 및 건조를 실시한 후 항균성을 정균 감소율(KS K 0693:2016)로 평가하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 7. 양이온성 폴리아민 중합체 및 염화알킬(C12-C18)다이메틸에틸벤질암모늄 혼합물의 항균 효과 분석
제조예 2로부터 수득한 [화학식 2]의 양이온성 폴리아민 중합체와 5% 농도의 염화알킬(C12-C18)다이메틸에틸벤질암모늄을 무게비로 1:1로 희석한 후 희석액을 무게 중량으로 섬유 무게의 2.5%(o.w.f, on weight fabric) 첨가한 것 이외에 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 세탁, 탈수 및 건조를 실시한 후 항균성을 정균 감소율(KS K 0693:2016)로 평가하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
미처리 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
균주 1 71.6% 99.3% 99.6% 99.0% 99.7% 99.9% 99.9%
균주 2 88.2% 99.0% 99.4% 99.2% 99.9% 99.9% 99.9%
* 시험환경: 온도 (25 ± 10)℃, 상대 습도 (60 ± 30)%
* 균주 1: 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538)
* 균주 2: 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae, ATCC 4352)
* 접종균 농도: 균주 1의 경우 1.2 × 105 개/mL, 균주 2의 경우 1.3 × 105 개/mL
상기 표 2의 결과에 따르면, 제조예 1로부터 수득한 [화학식 1]의 양이온성 랜덤 공중합체, 및 제조예 2로부터 수득한 [화학식 2]의 양이온성 폴리아민 중합체 각각을 세탁시 헹굼 단계에서 항균 린스로서 투여함으로써 섬유에 황색포도상구균, 폐렴간균 등의 유해균에 대한 항균성을 부여할 수 있음을 알 수 있었다.
실시예 8. PDADMAC 양이온 고분자의 탈취 효과 분석
세탁기에서 세제로 본 세탁을 진행하고, 이후 헹굼 과정(헹굼 온도 상온~60℃)에서 분자량 1,000~300,000을 갖는 20%(w/w) 폴리다이알릴다이메틸암모늄클로라이드를 무게 중량으로 섬유 무게의 2.5%(o.w.f, on weight fabric) 첨가하여 상온~60℃에서 10분간 헹굼 과정을 진행하였다. 헹굼을 진행한 후 탈수하고, 일반 건조 또는 가정용 세탁 건조기를 이용하여 건조한 후 암모니아, 황화수소 및 초산에 대한 탈취성(일본 섬유 평가 시험 협의회 시험법(JTECE))을 평가하였다. 한편, 대조군의 경우에는 섬유에 20%(w/w) 폴리다이알릴다이메틸암모늄클로라이드를 처리하지 않고, 세탁, 헹굼, 탈수 및 건조를 동일하게 진행하였다. 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
탈취 물질 농도 단위 (㎎/㎏) 대조군 시험군
암모니아 초기 농도 100.0 100.0
2 시간 후 농도 99.3 0
감소율(%) - 99.9
황화수소 초기 농도 4.0 4.0
2 시간 후 농도 3.8 0
감소율(%) - 99.9
초산 초기 농도 30.0 30.0
2 시간 후 농도 29.4 0
감소율(%) - 99.9
* 시험 방법: 5 L 테트라백에 10 ㎝ × 10 ㎝의 면 표준포를 넣고 초기 농도를 조정한 가스 3 L를 주입한 뒤 2 시간 후의 가스 농도를 검지관으로 측정함
* 사용 검지관: 암모니아 검지관 3La, 황화수소 검지관 4-LT, 초산 검지관 81L
* 측정 시간: 2 시간 경과 후
* 탈취율 (%) = [(Cb - Cs)/Cb] × 100
* Cb: Blank, 2 시간 경과 후 시험 가스백 안에 남아 있는 시험 가스 농도
* Cs: 항균 린스(실시예 9의 시료), 2시간 경과 후 시험 가스백 안에 남아 있는 시험 가스 농도
실시예 9. 다양한 균주에 대한 양이온성 랜덤 공중합체의 항균 효과 분석
세탁기에서 세제로 본 세탁을 진행하고, 이후 헹굼 과정(헹굼 온도 상온~60℃)에서 제조예 1로부터 수득한 [화학식 1]의 양이온성 랜덤 공중합체를 무게 중량으로 섬유 무게의 2.5%(o.w.f, on weight fabric) 첨가하여 상온~60℃에서 10분간 헹굼 과정을 진행하였다. 헹굼을 진행한 후 탈수하고, 일반 건조 또는 가정용 세탁 건조기를 이용하여 건조한 후 항균성을 정균 감소율(KS K 0693:2016)로 평가하였다. 한편, 대조군의 경우에는 [화학식 1]의 양이온성 랜덤 공중합체를 투여하지 않고, 세탁, 헹굼, 탈수 및 건조를 동일하게 진행하였다. 그 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
항균성 평가에 사용한 표준포는 면(cotton)이며, 비이온계면활성제로서 Tween 80을 접종균액에 0.05% 첨가하여 수행하였다. 한편, 접종균에 대한 농도 단위는 개/mL이다.
대조군 시험군
균주 1 초기 균수 2.2 × 104 2.2 × 104
18 시간 후 균수 9.8 × 106 < 10
정균 감소율 - 99.9%
균주 2 초기 균수 2.2 × 104 2.2 × 104
18 시간 후 균수 3.8 × 107 < 10
정균 감소율 - 99.9%
균주 3 초기 균수 2.2 × 104 2.2 × 104
18 시간 후 균수 3.6 × 107 1.0 × 103
정균 감소율 - 99.9%
균주 4 초기 균수 2.2 × 104 2.2 × 104
18 시간 후 균수 4.1 × 107 < 10
정균 감소율 - 99.9%
균주 5 초기 균수 1.8 × 104 1.8 × 104
18 시간 후 균수 3.1 × 107 1.6 × 104
정균 감소율 - 99.9%
균주 6 초기 균수 2.2 × 104 2.2 × 104
18 시간 후 균수 3.5 × 107 2.2 × 103
정균 감소율 - 99.9%
* 균주 1: 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538)
* 균주 2: 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae, ATCC 4352)
* 균주 3: 대장균(Escherichia coli, ATCC 25922)
* 균주 4: 살모넬라균(Salomonella typhimurium, KCTC 1925)
* 균주 5: 녹농균(Pseudomonas aeruginosa, ATCC 27853)
* 균주 6: 페니실린 내성 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 33591 [Methicillin-resistant strains of Staphylococcus aureus])
상기 표 4의 결과에 따르면, 제조예 1로부터 수득한 [화학식 1]의 양이온성 랜덤 공중합체를 세탁시 헹굼 단계에서 항균 린스로서 투여함으로써 섬유에 황색포도상구균, 폐렴간균, 대장균, 살모넬라균, 녹농균, 페니실린 내성 황색포도상구균 등의 다양한 균에 대한 항균성을 부여할 수 있음을 알 수 있었다.
실시예 10. 다양한 섬유 종류에 대한 양이온성 랜덤 공중합체의 항균 효과 분석
세탁기에서 세제로 본 세탁을 진행하고, 이후 헹굼 과정(헹굼 온도 상온~60℃)에서 제조예 1로부터 수득한 [화학식 1]의 양이온성 랜덤 공중합체를 무게 중량으로 면 섬유, 나일론 및 폴리에스터 각 섬유 무게의 2.5%(o.w.f, on weight fabric) 첨가하여 상온~60℃에서 10분간 헹굼 과정을 진행하였다. 헹굼을 진행한 후 탈수하고, 일반 건조(자연 건조), 다리미 건조 또는 가정용 세탁 건조기를 이용하여 건조한 후 항균성을 정균 감소율(KS K 0693:2016)로 평가하였다. 한편, 대조군의 경우에는 [화학식 1]의 양이온성 랜덤 공중합체를 투여하지 않고, 세탁, 헹굼, 탈수 및 건조를 동일하게 진행하였다. 그 결과는 하기 표 5 내지 표 7에 나타내었다.
항균성 평가에서 비이온계면활성제로 Tween 80을 접종균액에 0.05% 첨가하여 수행하였다. 한편, 접종균에 대한 농도 단위는 개/mL이다.
면(Cotton)
대조군 시험군
자연 건조 다리미 건조
균주 1 초기 균수 1.8 × 104 1.8 × 104 1.8 × 104
18 시간 후 균수 9.8 × 106 < 10 < 10
정균 감소율 - 99.9% 99.9%
균주 2 초기 균수 1.9 × 104 1.9 × 104 1.9 × 104
18 시간 후 균수 3.8 × 107 < 10 < 10
정균 감소율 - 99.9% 99.9%
나일론(Nylon) 대조군 시험군
자연 건조 건조기 건조
균주 1 초기 균수 1.8 × 104 1.8 × 104 1.8 × 104
18 시간 후 균수 9.8 × 106 < 10 < 10
정균 감소율 - 99.9% 99.9%
균주 2 초기 균수 1.9 × 104 1.9 × 104 1.9 × 104
18 시간 후 균수 3.8 × 107 < 10 < 10
정균 감소율 - 99.9% 99.9%
폴리에스터(Polyester) 대조군 시험군
자연 건조 건조기 건조
균주 1 초기 균수 1.8 × 104 1.8 × 104 1.8 × 104
18 시간 후 균수 9.8 × 106 < 10 < 10
정균 감소율 - 99.9% 99.9%
균주 2 초기 균수 1.9 × 104 1.9 × 104 1.9 × 104
18 시간 후 균수 3.8 × 107 < 10 < 10
정균 감소율 - 99.9% 99.9%
* 균주 1: 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538)
* 균주 2: 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae, ATCC 4352)
상기 표 5 내지 표 7의 결과에 따르면, 제조예 1로부터 수득한 [화학식 1]의 양이온성 랜덤 공중합체를 세탁시 헹굼 단계에서 항균 린스로서 투여함으로써 면, 나일론, 폴리에스터 등의 다양한 섬유 소재에 대해 우수한 항균성을 부여할 수 있음을 알 수 있었다.
실시예 11. 항균 효과를 갖는 양이온성 랜덤 공중합체의 내세탁성 평가
세탁기에서 세제로 본 세탁을 진행하고, 이후 헹굼 과정(헹굼 온도 상온~60℃)에서 제조예 1로부터 수득한 [화학식 1]의 양이온성 랜덤 공중합체를 무게 중량으로 섬유 무게의 2.5%(o.w.f, on weight fabric) 첨가하여 상온~60℃에서 10분간 헹굼 과정을 진행하였다. 헹굼을 진행한 후 탈수하고, 가정용 세탁 건조기를 이용하여 건조(KS K ISO 6330:2012, 5B [(41 ± 3)℃, 수평망 건조)하는 방식으로 10회 반복 세탁한 후 항균성을 정균 감소율(KS K 0693:2016)로 평가하였다. 세탁 횟수에 따른 항균 효과를 평가함에 의해 내세탁성을 분석하였다. 한편, 대조군의 경우에는 [화학식 1]의 양이온성 랜덤 공중합체를 투여하지 않고, 세탁, 헹굼, 탈수 및 건조를 동일하게 진행하였다. 그 결과는 하기 표 8에 나타내었다.
항균성 평가에 사용한 섬유는 면(cotton), 폴리에스터(polyester), 나일론(Nylon)이며, 비이온계면활성제로서 Tween 80을 접종균액에 0.05% 첨가하여 수행하였다. 한편, 접종균에 대한 농도 단위는 개/mL이다.
면(Cotton) 대조군 시험군
10회 세탁 후
균주 1 초기 균수 1.8 × 104 -
18 시간 후 균수 9.8 × 106 < 10
정균 감소율 - 99.9%
균주 2 초기 균수 1.9 × 104 -
18 시간 후 균수 3.8 × 107 < 10
정균 감소율 - 99.9%
폴리에스터(Polyester)
대조군 시험군
10회 세탁 후
균주 1 초기 균수 1.8 × 104 -
18 시간 후 균수 9.3 × 106 < 10
정균 감소율 - 99.9%
균주 2 초기 균수 1.9 × 104 -
18 시간 후 균수 3.3 × 107 < 10
정균 감소율 - 99.9%
나이론(Nylon) 대조군 시험군
10회 세탁 후
균주 1 초기 균수 1.8 × 104 -
18 시간 후 균수 9.8 × 106 1.2 × 104
정균 감소율 - 99.9%
균주 2 초기 균수 1.9 × 104 1.9 × 104
18 시간 후 균수 3.8 × 107 < 10
정균 감소율 - 99.9%
* 균주 1: 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538)
* 균주 2: 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae, ATCC 4352)
* 세탁조건: KS K ISO 6330:2012, 5B [(41 ± 3)℃, 수평망 건조]
상기 표 8의 결과에 따르면, 제조예 1로부터 수득한 [화학식 1]의 양이온성 랜덤 공중합체를 세탁 헹굼 단계에서 투입할 경우 10회 이상의 반복 세탁을 수행하여도 황색포도상구균, 폐렴간균 등의 유해균에 대한 항균력이 지속됨을 알 수 있었다. 이에 따라, [화학식 1]의 양이온성 랜덤 공중합체를 섬유 항균 린스의 유효성분로서 유용하게 활용할 수 있을 뿐 아니라 내세탁성 역시 우수함을 알 수 있었다.

Claims (8)

  1. 하기 [화학식 1]로 표시되는 양이온성 랜덤 공중합체, 및 염화알킬(C12-C18) 벤질다이메틸암모늄를 함유하는 섬유용 항균 조성물로서,
    [화학식 1]
    Figure 112022091151195-pat00007

    상기 [화학식 1]에서, a와 b는 각각 단량체들의 몰비율로서, a는 12%이고, b는 88%이며,
    상기 조성물은 상기 양이온성 랜덤 공중합체를 세탁시 헹굼 과정에서 섬유 중량 대비 2.5%(o.w.f, on weight fabric)로 섬유 유연제로 첨가시, 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538), 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae, ATCC 4352), 대장균(Escherichia coli, ATCC 25922), 살모넬라균(Salomonella typhimurium, KCTC 1925), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa, ATCC 27853), 및 페니실린 내성 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 33591 [Methicillin-resistant strains of Staphylococcus aureus])에 대하여 99.9%의 정균 감소율(KS K 0693:2016)을 가지며,
    이를 10회 반복 세탁한 후 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538)과 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae, ATCC 4352)에서 측정된 정균 감소율(KS K 0693:2016)이 99.9%로서 그 항균성을 유지하는 것을 특징으로 하는 섬유용 항균 조성물.
  2. 하기 [화학식 2]로 표시되는 양이온성 폴리아민 중합체; 및
    염화알킬(C12-C18) 다이메틸에틸벤질암모늄을 함유하는 섬유용 항균 조성물로서,
    [화학식 2]
    Figure 112022091151195-pat00008

    상기 [화학식 2]에서, x는 10 내지 500의 반복 단위를 나타내며,
    상기 조성물은 상기 양이온성 폴리아민 중합체와 염화알킬(C12-C18)다이메틸에틸벤질암모늄을 무게비로 1:1로 희석한 후 희석액을 무게 중량으로 섬유 무게의 2.5%(o.w.f, on weight fabric) 세탁시 헹굼 과정에서 첨가한 후 측정된 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538)과 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae, ATCC 4352)에서의 정균 감소율(KS K 0693:2016)이 99.9%인 것을 특징으로 하는 섬유용 항균 조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조성물은 암모니아, 초산 및 황화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상에 대하여 탈취 기능을 갖는, 섬유용 항균 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 섬유는 면, 나일론, 폴리에스터, 울 및 실크로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인, 섬유용 항균 조성물.
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