KR102459991B1 - 친환경 생분해성 복합섬유 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

피부자극이 적고 항균성, 소취성 및 생분해성을 갖추는 동시에 우수한 내구성을 가지는 친환경 복합섬유 및 그 제조방법을 개시한다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 코어부에 생분해성 폴리에스테르 혼합수지를 사용하여 내구성을 확보하고, 시스부에 천연추출물과 소취성분이 포함된 식물 유래 생분해성 혼합수지를 사용함으로써 피부자극이 적고 친환경적인 코어-시스형 복합섬유를 제공할 수 있다.

Description

친환경 생분해성 복합섬유 및 그 제조방법 {ECO-FRIENDLY BIODEGRADABLE COMPOSITE FIBER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 친환경 생분해성 복합섬유 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 생분해성을 가지면서도 피부자극이 적고 항균 및 소취능을 갖는 친환경 복합섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.

현대인들은 삶이 윤택해짐에 따라 친환경, 위생 등에 대해 많은 관심을 갖게 되었으며, 의류 관련 산업분야에서는 지속가능성, 위생 등 다양한 기능성을 가진 원단의 개발에 초점을 맞추기 시작했다.

현재 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리아마이드 등 널리 사용되고 있는 합성섬유는 플라스틱 수지로 사용 후 자연 상태에서 분해되지 않으며, 이로 인해 환경에 치명적인 악영향을 발생시킨다. 따라서 사용 후 땅속에 매립하거나 소각해야 하지만 매립에 의한 환경부담과 소각시 대기오염이 큰 문제로 부각되어 왔으며, 이를 대체할 수 있는 생분해성 플라스틱 수지가 주목받고 있다.

이러한 생분해성 플라스틱 수지로는 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체, 키틴, 키토산 등의 다당류, 단백질, 폴리 3-하이드록시부틸레이트, 폴리글리콜라이드, 폴리유산, 폴리카프로락톤 등의 지방족 폴리에스테르가 알려져 있다. 그 중에서 셀룰로오스 재료와 폴리유산은 자연계에 널리 존재하는 대표적인 바이오매스 재료로서, 일반적인 환경 조건하에서 생분해가 가능한 재료로 큰 주목을 받고 있다.

그러나 생분해성으로 인한 뛰어난 환경적 이점에도 불구하고 의복을 위한 섬유로 사용하기에는 내구성 등 기계적인 물성이 미흡하며, 장시간 사용시 악취 등이 발생할 수 있다는 문제가 있다. 또한, 의류에 사용되는 대다수의 원단은 기능성이 부여되지 않은 단순가공 공정 및 재봉 등의 과정을 통해 상품화되기 때문에 각종 유해 세균이나 곰팡이 등의 번식에 좋은 조건을 형성하게 되며, 이로 인한 악취 또한 발생 가능하여 주변에 불쾌감을 줄 수 있고 피부질환을 유발하는 요인이 되기도 한다.

생분해성 섬유의 항균 및 소취능을 부여하기 위해 항균물질 및/또는 소취물질을 섬유의 표면에 직접 증착 또는 흡착시키거나 용매를 촉매로 사용하여 스프레이, 코팅 등 도포하는 방법 등이 사용되고 있다. 그러나 기능성 입자들은 입자 크기로 인해 섬유 굵기의 제어가 어렵고, 섬유 제조과정에서 높은 온도에 의해 기능성 물질이 파괴되기도 하며, 세탁이나 생활마찰에 의해 기능성이 점차 저하되어 실질적인 기능성 발현에는 한계가 있는 실정이다.

본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 피부자극이 적고 항균성 및 생분해성을 갖추는 동시에 우수한 내구성을 가지는 친환경 복합섬유 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명에 따른 친환경 생분해성 복합섬유를 이용하여 제조된 친환경 섬유 원단과 의류제품을 제공하고자 한다.

실시예들에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 다양한 실시예들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 생분해성 복합섬유는, 코어부에 제1 혼합수지 및 시스부에 제2 혼합수지로 구성되는 코어-시스형 복합섬유 제조방법에 있어서,

(S1) PCL(Polycaprolactone) 수지 및 생분해성 폴리에스테르계 수지를 포함하는 제1 혼합수지와, 셀룰로오스 지방산 폴리에스테르 수지 및 폴리유산(Poly Lactic Acid) 수지를 포함하는 제2 혼합수지를 각각 별도의 압출기에 투입하여 200 내지 230℃ 온도범위에서 용융하는 단계;

(S2) 상기 용융된 제1 혼합수지에 산화방지제를 첨가하고, 상기 용융된 제2 혼합수지에 가소제 및 천연추출물을 첨가하는 단계;

(S3) 상기 제1 및 제2 혼합수지를 복합 방사장치를 이용하여 코어-시스형으로 방사하는 단계; 및

(S4) 상기 방사된 복합섬유를 연신하는 단계;를 포함하고,

상기 (S2) 단계에서 상기 천연추출물은 상기 용융된 제2 혼합수지를 150 내지 180℃로 냉각한 후 PLGA 수지와 혼합되어 첨가되며, 상기 천연추출물은 복령 및 후박나무 추출물인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S1) 단계에서, 상기 제1 혼합수지는 PCL 및 생분해성 폴리에스테르계 수지가 1:0.5 내지 1:1.2의 중량비로 혼합되며, 상기 제2 혼합수지는 셀룰로오스 지방산 폴리에스테르 및 폴리유산 수지가 1: 0.8 내지 1:1.6의 중량비로 혼합될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 산화방지제는, 상기 제1 혼합수지 전체 중량의 0.01 내지 0.05 중량% 첨가하며, 포스파이트계, 티오에스터계, 아인산에스테르계, 방향족 아민계, 페놀계, 인계 및 황계 산화방지제 중 어느 하나 이상일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가소제는, 상기 제2 혼합수지 전체 중량의 2 내지 15 중량% 첨가하며, 바이오매스 기반 1,4-디안하이드로소르비톨 디에스테르 화합물 또는 대두유 추출 에폭시화 콩기름일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S2) 단계에서, 상기 용융된 제2 혼합수지를 150 내지 180℃로 냉각한 후 산화아연, 은, 실리카 및 사이클로덱스트린 중 어느 하나 이상의 소취성분을 PLGA 수지와 혼합하여 추가 첨가할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 소취성분은, 상기 제2 혼합수지 전체 중량의 2 내지 8 중량% 첨가할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 생분해성 폴리에스테르계 수지는 polybutylene succinate(PBS), polybutylene adipate-co-terephthalate(PBAT) 및 polyglycolic acid(PGA) 중 어느 하나의 석유계 지방족 폴리에스테르일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 셀룰로오스 지방산 폴리에스테르 수지는 셀룰로오스디아세테이트,　셀룰로오스아세테이트프로피오네이트,　셀룰로오스아세테이트부틸레이트,　셀룰로오스아세테이트프로피오네이트부틸레이트,　셀룰로오스아세테이트헥사노에이트,　셀룰로오스아세테이트옥타노에이트,　셀룰로오스아세테이트데카노에이트 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 셀룰로오스 지방산 폴리에스테르의 수평균 분자량은 20,000 내지 200,000일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 천연추출물은 하기의 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조된 것일 수 있다.

a) 복령 및 후박나무를 분쇄하여 건조 분말을 혼합하는 단계;

b) 상기 혼합물에 80 %(v/v) 에탄올을 첨가하고 60 내지 80℃에서 8시간 동안 가열 추출하는 단계;

c) 상기 수득된 추출물을 여과하여 여과액 및 잔사물을 분리하는 단계;

d) 상기 c) 단계에서 분리된 잔사물에 정제수를 첨가하고 초음파 추출기를 이용하여 60 내지 80℃에서 8시간 동안 지속적으로 교반하면서 초음파 처리하는 단계;

e) 상기 수득된 추출물을 여과하여 여과액 및 잔사물을 분리하는 단계; 및

f) 상기 d) 및 e) 단계에서 분리된 여과액을 혼합하는 단계;

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 a) 단계의 복령 및 후박나무의 중량비는 1:1일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 천연추출물을 포함하는 PLGA 수지는 하기 제조방법을 통해 제조된 것일 수 있다.

x) 천연추출물 및 PLGA를 유기용매에 용해시키는 단계;

y) 상기 제조된 용액을 1% PVA 수용액에 첨가 후, 교반하는 단계; 및

z) 자력교반기로 유기용매를 증발시켜 천연추출물을 포함하는 고화된 PLGA를 수득하는 단계;

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 PLGA 수지는 분자량이 50,000 내지 75,000일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S3) 단계에서 코어-시스 정심형태 또는 코어-시스 편심형태로 복합 방사할 수 있다.

본 발명의 다른 양태는 상기 제조방법으로 제조된 복합섬유를 이용하여 친환경 생분해성 섬유 원단을 제조할 수 있다.

본 발명의 다른 양태는 상기 친환경 생분해성 섬유 원단을 이용하여 의류제품을 제조할 수 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명은 환경 친화적인 생분해성을 가지면서도 양호한 내구성을 유지할 수 있다. 또한, 천연추출물의 항균 및 소취물질이 섬유 내부에 함유되어 있어 기능성 성분의 온전성 확보에 유리하며, 세탁이나 생활 마찰에도 기능성 성분의 감소를 방지할 수 있다.

실시예들로부터 얻을 수 있는 효과들은 이상에서 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 이하의 상세한 설명을 기반으로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 다양한 실시예들을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

이하 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합은 본 발명의 범주에 속한다. 또한, 하기의 구체적인 서술에 의해 본 발명 범주가 제한된다고 볼 수 없다.

본 발명에서 "항균성"은 균에 저항하는 특성을 의미한다.

본 발명에서 "생분해성"은 곰팡이, 박테리아 등과 같은 미생물에 의해 물과 이산화탄소, 메탄 등으로 완전히 분해되는 특성을 의미한다.

본 발명에서 "내구성"은 복합섬유 원사로 제조된 원단의 인장강도 및 인열강도가 의류 등에 사용할 수 있는 원단이 가져야할 권장 기준 이상을 나타내는 것을 의미한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 생분해성 복합섬유는, 코어부에 제1 혼합수지 및 시스부에 제2 혼합수지로 구성되는 코어-시스형 복합섬유로 하기의 단계를 포함한다.

(S1) PCL(Polycaprolactone) 수지 및 생분해성 폴리에스테르계 수지를 포함하는 제1 혼합수지와, 셀룰로오스 지방산 폴리에스테르 수지 및 폴리유산(Poly Lactic Acid) 수지를 포함하는 제2 혼합수지를 각각 별도의 압출기에 투입하여 200 내지 230℃ 온도범위에서 용융하는 단계;

(S2) 상기 용융된 제1 혼합수지에 산화방지제를 첨가하고, 상기 용융된 제2 혼합수지에 가소제 및 천연추출물을 첨가하는 단계;

(S3) 상기 제1 및 제2 혼합수지를 복합 방사장치를 이용하여 코어-시스형으로 방사하는 단계; 및

(S4) 상기 방사된 복합섬유를 연신하는 단계;

본 발명의 제조방법에서 (S1) 단계는 제1 혼합수지와 제2 혼합수지를 각각의 압출기에서 혼합, 용융하는 단계이다. 제1 혼합수지는 코어-시스형 복합섬유의 코어를 형성하고, 후술할 천연추출물과 소취성분이 포함되고 피부자극이 적은 제2 혼합수지는 시스로 형성된다.

PCL(Polycaprolactone) 수지는 약 60℃의 융점을 가지는 반결정성 생분해성 열가소성 폴리에스테르를 의미하며, 열가소성 수지 폴리우레탄의 제조, 헬스케어 업계에서의 약물전달, 창상 치료, 봉합사, 창상 피복재 테이프, 조직공학, 정형외과, 치과 임플란트 등으로 사용되고 있다. PCL 수지는 직접 제조하거나 기 제조되어 판매되는 것을 사용할 수 있다. 또한, PCL 수지의 분자량은 약 1,500 내지 3,000일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

생분해성 폴리에스테르계 수지는 대부분 석유계 지방족 폴리에스테르로 1,4-부탄디올, 에틸렌글리콜로 이루어진 디올화합물과, 석신산, 석신산무수화물, 석신산 에스테르 화합물 또는 디메틸숙시테이트 단독, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 글루타르산 및/또는 디메틸글루타레이트와의 혼합물을 사용하여 형성되는 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, polybutylene succinate(PBS), polybutylene adipate-co-terephthalate(PBAT) 및 polyglycolic acid(PGA) 중 어느 하나의 석유계 지방족 폴리에스테르일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 PCL 수지와 생분해성 폴리에스테르계 수지와의 혼합 용융 시 중량비는 1:0.5 내지 1:1.2로 혼합될 수 있다. PCL 수지 대비 생분해성 폴리에스테르계 수지가 상기 중량비보다 적게 포함되는 경우 복합섬유 코어의 제1 혼합수지 전체 융점이 지나치게 낮아져 원단의 내구성을 확보하지 못할 수 있고, PCL 수지 대비 생분해성 폴리에스테르계 수지가 상기 중량비보다 높은 경우 복합섬유 코어의 경도가 높아져 의류에 사용하기 위한 용도로 적합하지 않을 수 있다.

셀룰로오스 지방산 폴리에스테르 수지는 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 셀룰로오스아세테이트부틸레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트부틸레이트, 셀룰로오스아세테이트헥사노에이트, 셀룰로오스아세테이트옥타노에이트, 셀룰로오스아세테이트데카노에이트 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며,　셀룰로오스디아세테이트의 경우 섬유화시 적절한 가소제의 첨가량을 조절하여 고온에서 안정성을 유지할 수 있는 이점이 있어 셀룰로오스디아세테이트를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

상기 셀룰로오스 지방산 폴리에스테르는 수평균 분자량이 20,000 내지 200,000인 것이 바람직하다.

폴리유산(Poly Lactic Acid) 수지는 주로 옥수수와 사탕수수 등의 식물로 만드는 생분해성 수지를 의미하며, 세계적으로 친환경(생분해성) 고분자 화합물 중 가장 많이 생산되고 있다. 미국의 Cargill-Dow Polymer 사, Chronopol사, Mitsui 화학 등 전세계의 몇 개의 회사에서 생산 중인 물질로, 전 세계에 150만 톤 이상 공급되고 있다. 폴리유산(PLA) 수지는 그 자체 또는 인체에 유해하지 않은 물질을 첨가하여 소재공학적으로도 많이 연구되고 있으며, 의학적으로도 조직공학(tissue engineering)에서 담체(scaffold)로 사용되는 등(Biomaterials. 2004 May;25(10):1901-9., Avd Exp Med Biol, 2003; 534: 191-9., Ann N Y Acad Sci. 2002 Oct;974:556-64) 그 용도는 매우 광범위한데, 의학과 같은 특수분야가 아닌 범용의 상업적인 관점에서도 몇 가지 특징을 소유하고 있는 생분해성 수지이다. 본 발명에서 사용하는 폴리유산은 폴리유산 또는 폴리유산을 주성분으로 하는 공중합체를 사용할 수 있고, 직접 제조하거나 기-제조되어 판매되고 있는 것을 사용할 수 있으며, 생산회사(Cargill Dow Polymers, Mitsui Chemical, Chronopol 또는 Dhimadzu 등)에 관계없이 모두 사용될 수 있다.

상기 셀룰로오스 지방산 폴리에스테르 수지와 폴리유산 수지는 1:0.8 내지 1:1.6의 중량비로 혼합될 수 있다. 후술할 항균 천연추출물과 소취성분을 온전히 섬유 내부에 포획하기 위한 물성 및 방사시 열유동성을 확보하고자 가소제를 첨가하며, 가소제의 첨가량을 고려할 때 상기 중량비가 바람직하다. 일 예로, 셀룰로오스 지방산 폴리에스테르 수지와 폴리유산 수지는 1:1.2의 중량비로 혼합될 수 있다.

본 발명의 제조방법에 따르면, 코어부에 석유계 폴리에스테르 혼합수지를 사용하여 내구성을 확보하고, 시스부에 식물 유래 생분해성 혼합수지를 사용함으로써 피부자극이 적고 친환경적인 복합섬유를 제공할 수 있다.

상기 혼합된 제1 혼합수지와 제2 혼합수지는 각각 별도의 압출기에 투입하여 200 내지 230℃의 온도범위에서 용융 혼합된다. 200℃ 미만일 경우 에스테르 교환반응이 충분치 않아 물성 개선 정도가 낮을 수 있고, 230℃를 초과하는 경우 열에 의한 산화로 복합섬유 품질이 저하될 수 있다.

(S2) 단계에서는 각각의 압출기의 제1 및 제2 혼합수지에 산화방지제, 가소제 및 천연추출물을 첨가한다. 구체적으로 제1 혼합수지에는 용융 전 또는 용융되는 동안 산화방지제를 첨가하며, 제2 혼합수지는 용융 중 가소제를 첨가하고 용융 후 150 내지 180℃로 냉각하여 PLGA 수지와 혼합된 천연추출물을 첨가할 수 있다.

산화방지제는 PCL 수지 및 생분해성 폴리에스테르계 수지의 혼합 용융 시 열안성저하로 화합물이 분해되거나 물성 저하를 방지하기 위해 첨가되는 것으로, 제1 혼합수지 전체 중량의 0.01 내지 0.05 중량% 첨가할 수 있다. 0.01 중량% 미만으로 첨가시 그 효과가 미미하며, 0.05 중량%를 초과하게 되면 코어부를 형성할 제1 혼합수지의 물성이 저하될 수 있으므로 상기 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.

산화방지제는 포스파이트계, 티오에스터계, 아인산에스테르계, 방향족 아민계, 페놀계, 인계 및 황계 산화방지제 중 어느 하나 이상일 수 있으며, 코어부 제1 혼합수지의 물성 및 기능성 향상을 위해 이산화티타늄, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 규산지르코늄, 탄산바륨, 알루미나, 카본블랙 및 이들의 혼합물 등의 다양한 무기첨가제가 더 첨가될 수도 있다.

가소제는 기존의 열가소성 셀룰로오스 지방산 폴리에스테르 수지 섬유의 낮은 기계적 강도를 향상시켜 실사용 내구성을 확보하기 위해 첨가되는 것으로, 제2 혼합수지 전체 중량의 2 내지 15 중량% 첨가할 수 있다. 가소제를 2 중량% 이상 첨가함으로써 혼합수지의 용융 점도를 저감시켜 방사 조업성을 양호하게 할 수 있으며, 15 중량%를 초과하게 되면 열유동성이 지나치게 높아져 용융 방사가 어려워진다.

본 발명의 가소제는 석유계 기반이 아닌 바이오매스 기반의 친환경 가소제로, 옥수수, 밀에서 추출한 전분을 효소의 가수분해 작용을 통해서 글루코오스와 소르비톨 전환 과정을 거쳐 생산된 바이오매스 기반 1,4-디안하이드로소르비톨과 식물의 오일에서 추출한 지방산을 결합시켜 합성된 바이오매스 기반 1,4-디안하이드로소르비톨 디에스테르 화합물 또는 대두유로부터 추출된 콩기름을 에폭시화한 대두유 화합물일 수 있다.

(S2) 단계에서 제2 혼합수지에 첨가되는 천연추출물은 제2 혼합수지를 용융 후 150 내지 180℃로 냉각하여 PLGA 수지와 혼합하여 첨가할 수 있다. 천연추출물을 포함하는 PLGA 수지를 첨가하기 전에 제2 혼합수지를 150 내지 180℃ 냉각하여야 하는데, 상기 온도범위를 초과한 상태에서 첨가할 경우 천연추출물의 기능성 물질들이 파괴될 수 있고 상기 온도범위 미만에서는 제2 혼합수지의 유동성이 낮아져 원활한 혼합이 어려울 수 있다.

본 발명에서 "추출물"은 적절한 추출용매를 사용하여 추출한 결과물을 의미하며, 상기 추출물은 추출로 인해 수득되는 추출액, 추출액의 희석액 또는 농축액, 추출액을 건조하여 얻어지는 건조물, 이들의 조정제물 또는 정제물, 또는 분획물을 포함한다. 또한, 본 발명에서 "천연추출물"은 각각의 추출물의 천연 원재료를 동시에 혼합한 혼합물 상태에서 제조공정을 통해 추출한 추출물을 의미한다.

본 발명의 천연추출물은 복령 및 후박나무 추출물을 포함할 수 있다.

복령은 구멍장이 버섯과의　복령(Poria cocos (Fr) Wolf)일 수 있으며, 때때로 상기　복령의 균핵을 건조시킨 것을 의미할 수 있다. 복령은 베타-파치만(β-pachyman)을 포함하고, 다수의 단백질 및 포도당 등이 함유되어 있다. 특히 궤양형성을 예방하고 접촉성 피부염 억제 작용을 한다.

후박나무(Magnolia officinalis Rehd et Wils.)는 중국이 원산으로 우리나라에서는 주로 남부 도서 지방의 표고 700m 이하에서 자라는 것으로 알려져 있는 낙엽교목이다. 후박나무의 효능으로는 위궤양, 십이지장 경련 에 효과가 있고 또한 혈압 강하 작용 및 비교적 강한 항균 작용을 가지는 것으로 보고되어 있다. 이 밖에도 급성장염이나 세균성 이질에 효과가 있다는 임상보고도 있다. 후박의 주요성분으로는 honokiol, magnolol, eudesmagnolol, magnoloside A, B, C, magnocurarine이 있다.

본 발명에서는 복령 및 후박나무 천연추출물을 첨가함으로써 항균, 항염증, 항산화 등의 작용를 통해 의류 제조시 피부에 직접적으로 닿을 수 있는 복합섬유 시스부에 상기 효과들을 부여하고자 한다.

상기 복령 및 후박나무 추출물은 분쇄되어 건조된 형태로 고르게 혼합되어 있는 상태로 일정 조건의 추출방식을 통해 추출될 수 있다. 본 발명에서 천연추출물을 제조하기 위한 방법은 하기의 단계를 포함할 수 있다.

a) 복령 및 후박나무를 분쇄하여 건조 분말을 혼합하는 단계;

b) 상기 a) 단계에서 수득된 혼합물에 80 %(v/v) 에탄올을 첨가하고 60 내지 80℃에서 8시간 동안 가열 추출하는 단계;

c) 상기 b) 단계에서 수득된 추출물을 여과하여 여과액 및 잔사물을 분리하는 단계;

d) 상기 c) 단계에서 분리된 잔사물에 정제수를 첨가하고 초음파 추출기를 이용하여 60 내지 80℃에서 8시간 동안 지속적으로 교반하면서 초음파 처리하는 단계;

e) 상기 d) 단계에서 초음파 추출기를 이용하여 수득된 추출물을 여과하여 여과액 및 잔사물을 분리하는 단계; 및

f) 상기 c) 및 e) 단계에서 분리된 여과액을 혼합하는 단계;

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 a) 단계의 복령 및 후박나무는 1:1의 중량비로 혼합될 수 있다. 천연추출물의 기능적 효과를 얻기 위해서는 상기 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 b) 단계에서 추출용매로서 에탄올은 복령 및 후박나무에 포함된 유효성분을 최대한 추출하기 위해 농도가 70 내지 90%(v/v)인 것이 바람직할 수 있으며, 일 예로, 상기 추출용매로서 에탄올은 80 %(v/v)의 농도를 가질 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

상기 d) 단계에서는 초음파 추출기를 사용한 초음파 추출을 적용한다. 초음파 추출은 기포에 의한 용매의 침투성을 향상시키고 추출온도를 저하시킬 수 있어 천연 추출물의 원재료에서 열에 불안정한 물질의 파괴를 막으면서 추출수율을 증대시킬 수 있다.

상기 b) 및 d) 단계는 추출되는 유효성분의 온전성 및 추출 수율 측면에서 60 내지 80℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 65 내지 75℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 범위를 초과하는 온도로 열을 가하는 경우 추출 수율이 증가하거나 추출공정 시간이 단축될 수 있으나, 천연물 원재료는 원재료 내에 포함된 유효성분이 추출과정에서 변성될 수 있다. 한편, 상기 범위 미만의 온도로 열을 가하는 경우 추출효율 측면에서 바람직하지 않을 수 있다.

또한, 상기 b) 및 d) 단계는 6 내지 10시간 동안, 바람직하게는 7 내지 9시간 동안 수행되는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 7시간 30분 내지 8시간 30분 동안 수행되는 것일 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 약 8시간일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 6시간 미만으로 수행되는 경우 추출물의 유효성분 추출 효과를 얻기에 충분하지 않고, 10시간 초과 수행하는 경우 투입된 시간 및 에너지 대비 유효성분의 추출 효율이 낮아질 수 있다.

한편, 본 발명에서 상기 b) 및 c) 단계 사이; 및 d) 및 e) 단계 사이에는 상기 초음파 처리된 혼합물 용액을 4℃로 냉각시키고 숙성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 숙성단계는 천연 원재료 내 유효성분의 추출율 및 효능을 증가시키며, 숙성단계를 포함하지 않는 경우 유효성분의 함량 및 항균성이 본 발명에서 의도하는 정도에 이르지 못할 수 있다.

본 발명에서 천연추출물은 PLGA 수지와 혼합되어 제2 혼합수지에 첨가될 수 있다. PLGA는 천연추출물에 대한 외벽을 형성할 수 있고, 제2 혼합수지 제조시 PLGA가 용융되는 시간 동안 천연추출물의 변성을 최소화하는 역할을 한다.

PLGA(polylactide-co-glycolide) 수지는 락타이드(LA) 및 글리콜라이드(GA)의 랜덤 공중합체로 생분해성, 생체 적합성, 구조적 안정성, 낮은 독성 등 특성을 가진 바이오 플라스틱을 의미하며, 주로 약물전달체, 임플란트 등 의료용 고분자로 사용되고 있다.

PLGA 수지는 락타이드 및 글리콜라이드 단량체 몰비가 90:10 내지 50:50일 수 있으면 바람직하게는 85:15일 수 있다. 또한, 분자량이 4,000 내지 75,000 범위일 수 있으며, 바람직하게는 50,000 내지 75,000 범위일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 PLGA 수지는 말단기(end group)가 에스테르(중성 전하) 또는 카르복시산(음성 전하)인 것일 수 있으며, 직접 제조하거나 상업적으로 판매되는 제품을 구매하여 사용할 수 있다. 상업적으로 판매되는 제품의 예로는 PCAS 사의 Expansorb^® 제품군, Aldrich® Evonik Rohm Pharma GmbH 사의 Resomer^® 제품군, Purac Biomaterials사의 Purasorb^® 제품군, Wako Pure Chemical Industries 사의 제품군이 있다.

본 발명에서 천연추출물과 PLGA 수지와의 혼합은 하기 제조방법을 통해 제조될 수 있다.

x) 천연추출물 및 PLGA를 유기용매에 용해시키는 단계;

y) 상기 제조된 용액을 1% PVA 수용액에 첨가 후, 교반하는 단계; 및

z) 자력교반기로 유기용매를 증발시켜 천연추출물을 포함하는 고화된 PLGA를 수득하는 단계;

본 발명의 x) 단계에서 유기용매는 생분해성 고분자를 용해할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 디클로로메테인(Dichloromethane), 클로로포름(Chloroform), 아세토나이트릴(Acetonitrile), 디메틸설폭시드(DMSO), 디메틸포름아마이드(Dimethylformaldehyde), 에틸아세테이트(Ethylacetate), 부틸아세테이트(Butyl acetate), 에틸포르메이트(Ethyl formate), 이소프로필아세테아트(Isopropylacetate), 이소프로필포르메이트(Isopropylformate), 디에틸에터(Diethyl ether) 및 글리코퓨롤(Glycofurol)로 구성된 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 x) 단계에서 천연추출물 및 PLGA 수지는 0.1:99.9 내지 4:6 중량비로 혼합될 수 있으며, 실시예들에 따르면, 3:7의 중량비일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

상기 z) 단계는 3 내지 5시간 동안 수행될 수 있으며, 3시간 미만일 경우 생분해성 고분자인 PLGA가 덜 경화되어 입자간 뭉침이 일어나 제2 혼합수지 내에 고르게 혼합되기 어려울 수 있으며, 5시간을 초과하는 경우 제조효율상 적합하지 않다. 또한, z) 단계에서는 미세방울들이 서로 뭉치지 않도록 자력식 교반기로 강하게 교반하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S2) 단계에서 천연추출물과 함께 소취성분이 함께 첨가될 수 있다. 소취성분 또한 상기 PLGA 수지와 혼합되어 제2 혼합수지와의 혼련 용융시 외벽을 형성하고 성분 변성을 최소화할 수 있다.

소취성분은 산화아연, 은(Ag), 실리카 및 사이클로덱스트린 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 제2 혼합수지 전체 중량의 2 내지 8 중량% 첨가하는 것이 바람직하다. 소취성분이 2 중량% 미만이면 시스부 제2 혼합수지에 미량 첨가되는바 소취 기능을 충분히 발휘할 수 없고, 소취성분은 무기물이므로 8 중량%을 초과하여 첨가되면 복합섬유 시스부의 신율 등 물성 저하로 의류제품에 부적합해진다.

PLGA 수지와의 혼합을 통해 제2 혼합수지에 첨가됨으로써 소취성분은 복합섬유 외측면 시스부에 함유되어 섬유화되며, 이를 통해 섬유 내부에 소취성분이 존재하여 소취 내구성이 향상된 생분해성 복합섬유를 얻을 수 있다.

(S3) 단계에서는 별도의 압출기에서 용융된 제1 및 제2 혼합수지를 복합 방사장치를 이용하여 코어-시스형 복합섬유로 용융 방사된다. 상대적으로 내구성이 우수한 제1 혼합수지를 코어로 형성하고, 피부자극이 적은 제2 혼합수지를 시스로 형성한다.

(S3) 단계는 제1 혼합수지 및 제2 혼합수지를 복합 방사장치 내로 투입하여 용융 방사하는 단계로, 본 발명의 복합섬유는 코어-시스 정심형태 또는 코어-시스 편심형태 중 선택되는 하나의 형태로 방사되어 제조될 수 있다. 이때 제1 혼합수지와 제2 혼합수지는 30:70 내지 70:30의 중량비로 투입될 수 있다.

일반적으로 복합섬유는 사이드-바이-사이드형, 코어-시스형, 매트릭스형으로 크게 나누어 볼 수 있는데, 상기 사이드-바이-사이드형은 액체 상태로 되어 있는 두 고분자 화합물을　방사하여 두 고분자가 서로 액체 상태에서 접촉하도록 하여 하나의 섬유를 만드는 것이고, 매트릭스형은 서로 다른 성분의 물리적 혼합물 상태의 섬유이며, 코어-시스형 은 섬유 내부의　코어와 이를 감싸는 시스 성분으로 이루어지는 복합섬유를 나타낸다.

셀룰로오스 섬유의 생산방법은 원료를 용매계에 용해시켜 제사하는 습식방사법과 셀룰로오스아세테이트를 용매에 융해시켜 용매를 증발시켜서　방사하는 건식방사법이 일반적이다. 그러나 기존의 습식/건식 방사법을 통해서는 시스부의 폴리유산과 셀룰로오스 지방산 폴리에스테르 수지의 복합방사가 어려웠고, 최근 환경오염문제로 인해서 종래와 같이 특수한 용매나 유기용매를 사용하지 않는 용융방사에 대한 필요성이 높아졌다. 이에 본 발명에서는 상술한 바와 같이 제2 혼합수지에 가소제를 2 내지 15 중량% 첨가함으로써 양호한 열유동성을 가지도록 제어하여 용매를 사용하지 않아도 코어-시스형 복합섬유의 시스부를 형성할 수 있다.

(S4) 단계는 용융 방사된 코어-시스형 복합섬유를 연신하는 일반적인 합성섬유의 연신공정이다.

본 발명의 제조방법으로 제조된 친환경 생분해성 복합섬유는 업계의 통상적인 방법을 통해 섬유 원단 및 의류제품으로 제조될 수 있다. 상기 섬유 원단 및 의류제품은 항균성, 소취성 및 생분해성을 가질 수 있고 우수한 내구성을 나타낼 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 특별히 정의되지 않은 용어들에 대해서는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 의미를 갖는 것으로 이해되어야 할 것이다.

(1) 천연추출물의 제조

후박나무(껍질)을 깨끗하게 세척하고 물기 제거 후 건조하고, 건조 생약의 복령과 함께 분쇄기를 통해 1 내지 3 cm로 분쇄한 후, 1:1의 중량비로 혼합하여 고르게 섞어주었다. 상기 혼합물 1 kg에 10 L의 80 %(v/v) 에탄올을 첨가하고 60 내지 80℃에서 8시간 동안 추출하였다. 이후 상기 수득된 추출물을 여과하고 여과액과 전사물을 분리한 후, 여과액(제1 여과액)은 별도로 보관하였다. 그리고, 상기 분리된 잔사물에 정제수를 첨가하고, 초음파 추출기를 이용하여 60 내지 80℃에서 8시간 동안 지속적으로 교반하면서 초음파 처리하고, 초음파 처리된 추출물을 여과하여 여과액(제2 여과액) 및 잔사물로 분리하였다. 이후 상기 제1 여과액 및 제2 여과액을 혼합한 후, 감압농축 후 동결건조시켜 천연추출물을 제조하였다.

(2) 천연추출물 및/또는 소취성분을 포함하는 PLGA 수지 제조

상기 제조한 천연 복합추출물 및 PLGA(제조사: Purac Biomaterials, PLA:PGA=85:15, 분자량: 50,000 내지 75,000 Da)를 3:7의 중량비로 혼합 후, DCM(dichloromethane)에 용해시키고, 수득된 용액을 1% PVA 수용액에 첨가 후, 교반하였다. 이후, 자력교반기 자력교반기(magnetic stirrer)로 DCM을 증발시키고 PLGA를 고화시켜 천연추출물을 포함하는 PLGA 수지를 제조하였다.

또한, 소취성분을 첨가하는 실시예에 대하여는 실리카 또는 산화아연을 상기 천연추출물 제조와 같이 PLGA 수지와 혼합하여 제조하였다. 각각의 종류 및 첨가량은 아래 표 1에 나타내었다.

(3) 제1 및 제2 혼합수지의 제조

코어부 형성용 제1 혼합수지로, PCL 수지(제조사: Union Carbide, 분자량: 1,500 내지 3,000 Da)와 PBAT 수지(융점: 124℃, 점도: 1,450poise(500sec^-1, 230℃)) 또는 PBS 수지(융점: 115℃, 점도: 800poise(500sec^-1, 230℃))를 표 1에 기재된 중량비로 압출기에 투입하고, 200 내지 230℃의 온도로 가열하여 용융시켰다. 제1 혼합수지의 용융 후 마스터배치칩 형태의 산화방지제를 첨가하였다.

시스부 형성용 제2 혼합수지는, 셀룰로오스아세테이트피로피오네이트 (수평균 분자량: 75,000) 및 폴리유산 수지(제조사: Shimadzu, 분자량: 80,000-90,000 Da)를 표 1에 기재된 중량비로 압출기에 투입하고, 200 내지 230℃의 온도로 가열 용융 중에 1,4-디안하이드로소르비톨 디에스테르 또는 에폭시화 콩기름을 제2 혼합수지 전체 중량의 표 1에 기재된 중량%로 첨가하였다.

(4) 복합섬유의 제조

제2 혼합수지를 150 내지 180℃로 냉각한 후, 천연추출물 및/또는 소취성분을 포함하는 고화된 PLGA를 투입하고 약 2분간 교반하였다. 그 후, 교반된 제1 및 제2 혼합수지를 코어-시스형 복합 방사장치에 유입하고 1,000 m/min의 속도로 방사하였다. 코어는 제1 혼합수지, 시스는 제2 혼합수지로 형성하였으며, 방사된 복합섬유는 3.5배 연신 배향하여 원사를 제조하였다.

실시예 1

제1 혼합수지를 PCL 및 PBAT 수지로, 제2 혼합수지를 셀룰로오스아세테이트피로피오네이트 및 폴리유산 수지로 하였으며, 천연추출물만을 첨가하였다.

실시예 2

제1 혼합수지를 PCL 및 PBAT 수지로, 제2 혼합수지를 셀룰로오스아세테이트피로피오네이트 및 폴리유산 수지로 하였으며, 천연추출물과 소취성분으로 실리카를 첨가하였다.

실시예 3, 4

제1 혼합수지를 PCL 및 PBS 수지로, 제2 혼합수지를 셀룰로오스아세테이트피로피오네이트 및 폴리유산 수지로 하였으며, 천연추출물과 소취성분으로 산화아연 첨가하였다.

비교예 1

천연추출물 제조시 복령의 첨가 없이 후박나무(껍질)만 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유 원사를 제조하였다.

비교예 2

천연추출물 제조시 후박나무의 첨가 없이 복령만 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유 원사를 제조하였다.

비교예 3

천연추출물을 포함하는 PLGA 수지 제조시 LA:GA 비율 및 분자량이 다른 PLGA(제조사: Purac Biomaterials, LA:GA=50:50, 분자량: 7000-17000 Da)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 실질적으로 동일한 방법을 통해 복합섬유 원사를 제조하였다. 원사 제조 후 소취가공을 통해 실리카를 표면에 도포하였다.

비교예 4

천연추출물 및 산화아연을 포함하는 PLGA 수지를 제2 혼합수지의 가열 용융 전 미리 투입한 것을 제외하고는 실시예 3과 실질적으로 동일한 방법을 통해 복합섬유 원사를 제조하였다. 원사 제조 후 소취가공을 통해 산화아연을 표면에 도포하였다.

구분		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
제1 혼합 수지 (코어)	생분해성 폴리에스테르(X)	PBAT	PBAT	PBS	PBS	PBAT	PBAT	PBAT	PBS
	중량비 (PCL:X)	1:0.8	1:1	1:0.9	1:0.8	1:0.8	1:0.8	1:1	1:0.9
	산화방지제	0.02wt%	0.04wt%	0.03wt%	0.02wt%	0.02wt%	0.02wt%	0.04wt%	0.03wt%
제2 혼합 수지 (시스)	셀룰로오스 지방산 폴리에스테르(Y)	셀룰로오스아세테이트피로피오네이트	셀룰로오스아세테이트피로피오네이트	셀룰로오스아세테이트피로피오네이트	셀룰로오스아세테이트피로피오네이트	셀룰로오스아세테이트피로피오네이트	셀룰로오스아세테이트피로피오네이트	셀룰로오스아세테이트피로피오네이트	셀룰로오스아세테이트피로피오네이트
	중량비 (Y:PLA)	1:1.2	1:1.1	1:1.4	1:1.3	1:1.2	1:1.2	1:1.1	1:1.4
	가소제	1,4-디안하이드로소르비톨 디에스테르	에폭시화 콩기름	1,4-디안하이드로소르비톨 디에스테르	에폭시화 콩기름	1,4-디안하이드로소르비톨 디에스테르	1,4-디안하이드로소르비톨 디에스테르	에폭시화 콩기름	1,4-디안하이드로소르비톨 디에스테르
	첨가량	10wt%	9wt%	12wt%	11wt%	10wt%	10wt%	9wt%	12wt%
천연추출물		복령+ 후박나무	복령+ 후박나무	복령+ 후박나무	복령+ 후박나무	후박나무	복령	복령+ 후박나무	복령+ 후박나무
소취 성분	종류	-	실리카	산화아연	산화아연	-	-	실리카	산화아연
	첨가량	-	4wt%	4wt%	3wt%	-	-	4wt%	4wt%

1. 항균성 평가

본 발명의 친환경 복합섬유가 항균성을 가지는지 여부는 섬유의 항균력 실험인 KS K 0693 실험법을 이용하여 측정하였다. 구체적으로, 고온고압 멸균기로 실시예 및 비교예의 원단을 멸균 처리하고, 스테필로코커스 아우레우스 (Staphylococus aureus)를 1 x 10⁷개 접종하고, 18시간 동안 배양한 뒤, 표준 면포와 비교하여 정균의 감소율을 %로 측정하였다. 또한, 실시예의 원단을 30회 세탁하고 일주일 뒤 동일하게 고온고압 멸균기로 멸균 처리하고, 스테필로코커스 아우레우스를 1 x 10⁷개 접종하고, 18시간 동안 배양한 뒤, 표준 면포와 비교하여 정균의 감소율을 %로 측정하여 표 2에 나타내었다. 여기서 상기 스테필로코커스 아우레우스는 아토피 증상을 심화하는 대표적인 세균 중 하나로 옷, 신발, 침구류 등의 섬유에서 쉽게 번식하는 것으로 알려져 있다.

구분	항균성(%)	세탁 30 회 후 일주일 항균성(%)
실시예 1	99.9	99.6
실시예 2	99.9	99.7
실시예 3	99.9	99.7
실시예 4	99.9	99.7
비교예 1	89.6	84.5
비교예 2	91.2	85.1
비교예 3	95.7	93.2
비교예 4	28.5	-

표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제조방법을 통해 제조된 실시예 1 내지 4는 모두 99.9%의 우수한 항균성을 나타내었으며, 30회 세탁 후 일주일 뒤에도 높은 항균력을 나타내었다. 기존의 세탁 후에 항균력이 낮아지는 코팅 등의 방법으로 항균성을 부여하는 방법 대비 지속적으로 의류에 항균력을 제공할 수 있음을 확인하였다.이와 비교하여, 천연추출물을 단독으로 투입한 비교예 1 및 2는 실시예 대비 다소 낮은 항균성을 보였다. 특히 복령과 후박나무 천연추출물을 모두 첨가하였지만 첨가 과정에서 PLGA 수지의 PLA:PGA 혼합 비율 및 분자량이 상이한 비교예 3의 경우 준수한 항균성을 나타내었지만 실시예들의 항균력에 미치지 못함을 확인할 수 있었다.

한편, 본 발명에 따른 제조방법에서 천연추출물 및 소취성분을 포함하는 고화된 PLGA 수지를 제2 혼합수지의 용융 후 냉각하여 투입하는 것이 아닌, 용융 전 투입하여 함께 용융한 경우 항균성이 매우 낮게 나타남을 확인할 수 있었다.

2. 소취능 평가

28% 암모니아수 및 0.8% 트리메틸아민 수용액을 각각 10ml씩 채취하여 가스화시킨 후, 시료를 1.0g 투입하고 25℃로 보전하여 소정시간 경과 후 가스검지기를 이용하여 암모니아 및 트리메틸아민의 잔존 농도를 측정하였다.

구분		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
암모니아 농도 (ppm)	직후	342	345	337	335	338	346	351	344
	일주일 후	770	43	38	39	795	810	42	47
	30회 세탁 일주일 후	4200	52	50	53	6550	7100	2900	3050
트리메틸 아민 농도 (ppm)	직후	27	24	25	24	26	25	24	25
	일주일 후	24	1	1	1	23	22	1	2
	30회 세탁 일주일 후	25	1	1	2	27	25	16	17

표 3에 나타난 바와 같이, 소취성분이 첨가되지 않은 실시예 1을 제외하면 실시예 2 내지 4는 시간이 지남에 따라 암모니아 및 트리메틸아민 농도가 감소 및 유지되었다. 그러나 소취물질을 표면에 코팅한 비교예 3 및 4는 일주일 후까지 실시예들과 유사하게 농도가 감소하지만 세탁 후 일주일 뒤에는 그 농도가 증폭됨을 확인할 수 있었다.

3. 내구성 평가

실시예 1의 복합섬유 원사에 대해 인장강도, 신도, 인열강도를 측정하여 아래 표 4에 나타내었다.

인장강도는 섬유가 늘어나 절단될 때까지 드는 힘, 즉 항장력을 의미하며, 신도는 섬유가 절단되기 전까지 늘어난 길이를 백분율로 표시한 것이다. 인열강도란 원단이나 필름 등 시트상의 물질의 찢어짐에 대한 내구성을 수치적으로 계량화한 것을 말하며 엘멘도르프 인열강도 시험기는 시험편을 미리 칼로 절단한 다음, 진자 운동으로 하중을 가하여 찢기기 시작해서 끝날 때까지의 소요되는 힘을 계산하는 시험기이다. 인열강도 측정 값이 클수록 원단이 잘 찢기지 않는다.

인장강도는 KS K 0520, 신도는 KS K 0412, 인열강도는 KS K 0536에 의거하여 측정하였으며, 초기 물성과 대비하여 30회 세탁 후의 인장강도, 신도 및 인열강도를 측정하였다.

구분		실험방법	측정치
세탁 전	인장강도	KS K 0520	2.1g/d
	신도	KS K 0412	24%
	인열강도	KS K 0536	17N
30회 세탁 후	인장강도	KS K 0520	1.8g/d
	신도	KS K 0412	22%
	인열강도	KS K 0536	15N

표 4에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 제조방법으로 제조된 실시예 1의 복합섬유는 의류 등에 사용하기 위해 요구되는 권장 기준 이상의 강신도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 30회의 세탁 후에도 감소폭이 크지 않고 양호한 물성을 보여 생분해성 복합섬유로 제조된 의류의 내구성 문제를 해소할 수 있었다.

상술한 다양한 실시예들은 그 기술적 아이디어 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 다양한 실시예들의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 다양한 실시예들의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 다양한 실시예들의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

Claims (16)

1. 코어부에 제1 혼합수지 및 시스부에 제2 혼합수지로 구성되는 코어-시스형 복합섬유 제조방법에 있어서,
   (S1) PCL(Polycaprolactone) 수지 및 생분해성 폴리에스테르계 수지를 포함하는 제1 혼합수지와, 셀룰로오스 지방산 폴리에스테르 수지 및 폴리유산(Poly Lactic Acid) 수지를 포함하는 제2 혼합수지를 각각 별도의 압출기에 투입하여 200 내지 230℃ 온도범위에서 용융하는 단계;
   (S2) 상기 용융된 제1 혼합수지에 산화방지제를 첨가하고, 상기 용융된 제2 혼합수지에 가소제 및 천연추출물을 첨가하는 단계;
   (S3) 상기 제1 및 제2 혼합수지를 복합 방사장치를 이용하여 코어-시스형으로 방사하는 단계; 및
   (S4) 상기 방사된 복합섬유를 연신하는 단계;를 포함하고,
   상기 (S2) 단계에서 상기 천연추출물은 상기 용융된 제2 혼합수지를 150 내지 180℃로 냉각한 후 PLGA 수지와 혼합되어 첨가되며,
   상기 천연추출물은 복령 및 후박나무 추출물인 것을 특징으로 하는,
   친환경 생분해성 복합섬유 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 (S1) 단계에서,
   상기 제1 혼합수지는 PCL 및 생분해성 폴리에스테르계 수지가 1:0.5 내지 1:1.2의 중량비로 혼합되며,
   상기 제2 혼합수지는 셀룰로오스 지방산 폴리에스테르 및 폴리유산 수지가 1: 0.8 내지 1:1.6의 중량비로 혼합되는 것인 친환경 생분해성 복합섬유 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 산화방지제는,
   상기 제1 혼합수지 전체 중량의 0.01 내지 0.05 중량% 첨가하며,
   포스파이트계, 티오에스터계, 아인산에스테르계, 방향족 아민계, 페놀계, 인계 및 황계 산화방지제 중 어느 하나 이상인 친환경 생분해성 복합섬유 제조방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 가소제는,
   상기 제2 혼합수지 전체 중량의 2 내지 15 중량% 첨가하며,
   바이오매스 기반 1,4-디안하이드로소르비톨 디에스테르 화합물 또는 대두유 추출 에폭시화 콩기름인 친환경 생분해성 복합섬유 제조방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 (S2) 단계에서, 상기 용융된 제2 혼합수지를 150 내지 180℃로 냉각한 후 산화아연, 은, 실리카 및 사이클로덱스트린 중 어느 하나 이상의 소취성분을 PLGA 수지와 혼합하여 추가 첨가하는 것을 특징으로 하는 친환경 생분해성 복합섬유 제조방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 소취성분은,
   상기 제2 혼합수지 전체 중량의 2 내지 8 중량% 첨가하는 친환경 생분해성 복합섬유 제조방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 생분해성 폴리에스테르계 수지는,
   polybutylene succinate(PBS), polybutylene adipate-co-terephthalate(PBAT) 및 polyglycolic acid(PGA) 중 어느 하나의 석유계 지방족 폴리에스테르인 친환경 생분해성 복합섬유 제조방법.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 셀룰로오스 지방산 폴리에스테르 수지는,
   셀룰로오스디아세테이트,　셀룰로오스아세테이트프로피오네이트,　셀룰로오스아세테이트부틸레이트,　셀룰로오스아세테이트프로피오네이트부틸레이트,　셀룰로오스아세테이트헥사노에이트,　셀룰로오스아세테이트옥타노에이트,　셀룰로오스아세테이트데카노에이트 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물인 친환경 생분해성 복합섬유 제조방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 셀룰로오스 지방산 폴리에스테르의 수평균 분자량은 20,000 내지 200,000인 친환경 생분해성 복합섬유 제조방법.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 천연추출물은 하기의 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조된 것인 친환경 생분해성 복합섬유 제조방법:
    a) 복령 및 후박나무를 분쇄하여 건조 분말을 혼합하는 단계;
    b) 상기 a) 단계에서 수득된 혼합물에 80 %(v/v) 에탄올을 첨가하고 60 내지 80℃에서 8시간 동안 가열 추출하는 단계;
    c) 상기 b) 단계에서 수득된 추출물을 여과하여 여과액 및 잔사물을 분리하는 단계;
    d) 상기 c) 단계에서 분리된 잔사물에 정제수를 첨가하고 초음파 추출기를 이용하여 60 내지 80℃에서 8시간 동안 지속적으로 교반하면서 초음파 처리하는 단계;
    e) 상기 d) 단계에서 초음파 추출기를 이용하여 수득된 추출물을 여과하여 여과액 및 잔사물을 분리하는 단계; 및
    f) 상기 c) 및 e) 단계에서 분리된 여과액을 혼합하는 단계.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 a) 단계의 복령 및 후박나무의 중량비는 1:1인 친환경 생분해성 복합섬유 제조방법.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 천연추출물을 포함하는 PLGA 수지는 하기 제조방법을 통해 제조된 것인 친환경 생분해성 복합섬유 제조방법:
    x) 천연추출물 및 PLGA를 유기용매에 용해시키는 단계;
    y) 상기 제조된 용액을 1% PVA 수용액에 첨가 후, 교반하는 단계; 및
    z) 자력교반기로 유기용매를 증발시켜 천연추출물을 포함하는 고화된 PLGA를 수득하는 단계.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 PLGA 수지는 분자량이 50,000 내지 75,000인 친환경 생분해성 복합섬유 제조방법.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 (S3) 단계에서 코어-시스 정심형태 또는 코어-시스 편심형태로 복합 방사하는 친환경 생분해성 복합섬유 제조방법.
    
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 복합섬유를 이용하여 제조된 친환경 생분해성 섬유 원단.
    
16. 제15항의 친환경 생분해성 섬유 원단을 이용하여 제조된 의류제품.