KR102571095B1 - Biodegradable material, biodegradable fiber member, biodegradable fabric member and manufacturing methods thereof - Google Patents

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Abstract

생분해성 소재, 생분해성 섬유 부재, 생분해성 패브릭 부재 및 이들의 제조 방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 생분해성 소재는 PHA(poly hydroxy alkanoate)와 PLA(poly lactic acid) 및 PCL(poly caprolactone)이 결합된 트리블록(triblock) 공중합체를 구비한 생분해성 수지를 포함할 수 있다. 개시된 생분해성 섬유 부재의 제조 방법은 PHA와 PLA 및 PCL이 결합된 트리블록 공중합체를 구비한 생분해성 수지를 형성하는 단계, 상기 생분해성 수지에 정전기 보유 특성을 갖는 기능성 금속 함유 첨가제를 혼합하여 생분해성 복합 수지를 형성하는 단계 및 상기 생분해성 복합 수지로부터 생분해성 섬유 부재를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 생분해성 섬유 부재의 제조 방법은 상기 생분해성 섬유 부재 상에 항바이러스제를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 생분해성 섬유 부재의 제조 방법은 상기 기능성 금속 함유 첨가제의 적어도 일부를 정전기 전하로 하전하는 단계를 더 포함할 수 있다. A biodegradable material, a biodegradable fibrous member, a biodegradable fabric member, and a method for producing the same are disclosed. The disclosed biodegradable material may include a biodegradable resin having a triblock copolymer in which poly hydroxy alkanoate (PHA), poly lactic acid (PLA), and poly caprolactone (PCL) are combined. The disclosed method for manufacturing a biodegradable fibrous member includes forming a biodegradable resin having a triblock copolymer in which PHA, PLA, and PCL are combined, and biodegradable by mixing a functional metal-containing additive having static electricity retention properties with the biodegradable resin. It may include forming a biodegradable composite resin and forming a biodegradable fibrous member from the biodegradable composite resin. The method of manufacturing the biodegradable fibrous member may further include applying an antiviral agent on the biodegradable fibrous member. The method of manufacturing the biodegradable fibrous member may further include charging at least a portion of the functional metal-containing additive with electrostatic charge.

Description

생분해성 소재, 생분해성 섬유 부재, 생분해성 패브릭 부재 및 이들의 제조 방법{Biodegradable material, biodegradable fiber member, biodegradable fabric member and manufacturing methods thereof}Biodegradable material, biodegradable fiber member, biodegradable fabric member and manufacturing method thereof {Biodegradable material, biodegradable fiber member, biodegradable fabric member and manufacturing methods thereof}

본 발명은 생분해성 소재/부재의 제조 및 활용에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생분해성 소재, 생분해성 섬유 부재, 생분해성 패브릭 부재 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to the manufacture and utilization of biodegradable materials/members, and more particularly to biodegradable materials, biodegradable fibrous members, biodegradable fabric members, and methods for producing them.

최근 전 세계적으로 환경규제 정책의 변화로 친환경 소재의 사용에 대한 관심이 급격히 높아지고 있다. 이에 따라, 환경 오염의 주범으로 꼽히는 난분해성 플라스틱의 비중을 줄이고, 재활용이 쉬운 제품을 제작하거나, 매립시 생분해될 수 있는 소재를 개발하기 위한 노력 및 연구가 크게 증가하고 있다. 이와 관련해서, 미생물에 의해 쉽게 분해될 수 있는 화학 구조를 갖는 생분해성 고분자(또는, 생분해성 플라스틱이라 함)에 대한 관심이 높아지고 있다. Recently, interest in the use of eco-friendly materials is rapidly increasing due to changes in environmental regulation policies around the world. Accordingly, efforts and research to reduce the proportion of non-degradable plastics, which are considered the main culprits of environmental pollution, to produce products that are easy to recycle, or to develop materials that can be biodegraded in landfill are greatly increasing. In this regard, interest in biodegradable polymers (or referred to as biodegradable plastics) having a chemical structure that can be easily degraded by microorganisms is increasing.

또한, 전 세계적으로 급속한 도시화 및 산업화와 함께 미립자 물질, 예를 들면, 미세먼지 또는 초미세먼지로 인한 대기 오염의 문제는 인간 건강에 상당한 위협이 되고 있고, 마스크나 공기 필터 등에 적용되는 필터 소재의 개발에 상당한 연구 노력이 투여되고 있다. 아울러, 감염병(코로나 바이러스 감염증 등)의 확산에 의한 세계적 팬데믹(pandemic)으로 경제ㆍ사회적 피해가 가중되고 있는 상황에서 개인 방역용품에 대한 관심이 더욱 높아지고 있다. 세계적으로 마스크 사용량이 급속히 증가하고, 통상 폴리프로필렌(polypropylene)(PP)으로 만들어지는 마스크가 세계적으로 매월 수백억장이 버려지므로, 이로 인해, 재앙적인 환경오염이 초래될 수 있다는 우려가 커지고 있다. In addition, with rapid urbanization and industrialization around the world, the problem of air pollution caused by particulate matter, for example, fine dust or ultrafine dust, is a significant threat to human health, and filter materials applied to masks or air filters Significant research effort is being invested in its development. In addition, in a situation where economic and social damage is increasing due to a global pandemic caused by the spread of infectious diseases (coronavirus infection, etc.), interest in personal quarantine products is increasing. Global use of masks is rapidly increasing, and tens of billions of masks, usually made of polypropylene (PP), are thrown away every month worldwide, raising concerns that this may lead to catastrophic environmental pollution.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 우수한 생분해 특성을 가지면서도 마스크나 공기 필터 등에 유용하고 용이하게 적용될 수 있는 생분해성 소재를 제공하는데 있다. A technical problem to be achieved by the present invention is to provide a biodegradable material that can be usefully and easily applied to a mask or an air filter while having excellent biodegradable properties.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반영구적 정전기 유지 특성을 갖고 아울러 우수한 항바이러스 기능을 갖는 생분해성 섬유 부재 및 이를 적용한 생분해성 부직포 부재와 같은 생분해성 패브릭 부재를 제공하는데 있다. In addition, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a biodegradable fabric member such as a biodegradable fiber member having semi-permanent static electricity retention characteristics and excellent antiviral function and a biodegradable nonwoven fabric member using the same.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 생분해성 소재의 제조 방법, 상기 생분해성 섬유 부재의 제조 방법 및 상기 생분해성 패브릭 부재의 제조 방법을 제공하는데 있다. In addition, a technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for manufacturing the biodegradable material, a method for manufacturing the biodegradable fibrous member, and a method for manufacturing the biodegradable fabric member.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 이해될 수 있을 것이다. The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be understood by those skilled in the art from the description below.

본 발명의 일 실시예에 따르면, PHA(poly hydroxy alkanoate)와 PLA(poly lactic acid) 및 PCL(poly caprolactone)이 결합된 트리블록(triblock) 공중합체를 구비한 생분해성 수지를 포함하는 생분해성 소재가 제공된다. According to one embodiment of the present invention, a biodegradable material comprising a biodegradable resin having a triblock copolymer in which poly hydroxy alkanoate (PHA), poly lactic acid (PLA), and poly caprolactone (PCL) are combined is provided.

상기 트리블록 공중합체에서 상기 PLA는 상기 PHA 및 상기 PCL 사이에 배치될 수 있고, 상기 PLA의 제 1 단부는 상기 PHA의 단부에 연결될 수 있고, 상기 PLA의 제 2 단부는 상기 PCL의 단부에 연결될 수 있다. In the triblock copolymer, the PLA may be disposed between the PHA and the PCL, a first end of the PLA may be connected to an end of the PHA, and a second end of the PLA may be connected to an end of the PCL. can

상기 PHA는 P3HB(poly 3-hydroxy butyrate), P3HBV(poly 3-hydroxy butyrate valerate), PHV(poly hydroxy valerate), P4HB(poly 4-hydroxy butyrate), PHHX(poly hydroxy hexanoate) 및 PHD(poly hydroxy dodecanoate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The PHA is P3HB (poly 3-hydroxy butyrate), P3HBV (poly 3-hydroxy butyrate valerate), PHV (poly hydroxy valerate), P4HB (poly 4-hydroxy butyrate), PHHX (poly hydroxy hexanoate) and PHD (poly hydroxy dodecanoate) ) may include at least one of

상기 생분해성 수지와 혼합된 것으로 정전기 보유 특성을 갖는 기능성 금속 함유 첨가제를 더 포함할 수 있다. It is mixed with the biodegradable resin and may further include a functional metal-containing additive having static electricity retention properties.

상기 기능성 금속 함유 첨가제는 MgSt(magnesium stearate), Al2O3, Fe2O3 및 TiO2 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The functional metal-containing additive may include at least one of magnesium stearate (MgSt), Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 and TiO 2 .

상기 생분해성 수지에 대한 상기 기능성 금속 함유 첨가제의 함유량은 약 0.1∼5 wt% 정도일 수 있다. The content of the functional metal-containing additive relative to the biodegradable resin may be about 0.1 to about 5 wt%.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, PHA(poly hydroxy alkanoate)와 PLA(poly lactic acid) 및 PCL(poly caprolactone)이 결합된 트리블록(triblock) 공중합체를 구비한 생분해성 고분자 물질을 포함하는 생분해성 섬유 부재가 제공된다. According to another embodiment of the present invention, a biodegradable polymer material comprising a triblock copolymer in which poly hydroxy alkanoate (PHA), poly lactic acid (PLA), and poly caprolactone (PCL) are combined. A fibrous member is provided.

상기 트리블록 공중합체에서 상기 PLA는 상기 PHA 및 상기 PCL 사이에 배치될 수 있고, 상기 PLA의 제 1 단부는 상기 PHA의 단부에 연결될 수 있고, 상기 PLA의 제 2 단부는 상기 PCL의 단부에 연결될 수 있다. In the triblock copolymer, the PLA may be disposed between the PHA and the PCL, a first end of the PLA may be connected to an end of the PHA, and a second end of the PLA may be connected to an end of the PCL. can

상기 PHA는 P3HB(poly 3-hydroxy butyrate), P3HBV(poly 3-hydroxy butyrate valerate), PHV(poly hydroxy valerate), P4HB(poly 4-hydroxy butyrate), PHHX(poly hydroxy hexanoate) 및 PHD(poly hydroxy dodecanoate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The PHA is P3HB (poly 3-hydroxy butyrate), P3HBV (poly 3-hydroxy butyrate valerate), PHV (poly hydroxy valerate), P4HB (poly 4-hydroxy butyrate), PHHX (poly hydroxy hexanoate) and PHD (poly hydroxy dodecanoate) ) may include at least one of

상기 생분해성 섬유 부재는 상기 생분해성 고분자 물질과 혼합된 것으로 정전기 보유 특성을 갖는 기능성 금속 함유 첨가제를 더 포함할 수 있다. The biodegradable fiber member is mixed with the biodegradable polymer material and may further include a functional metal-containing additive having static electricity retention properties.

상기 기능성 금속 함유 첨가제는 MgSt(magnesium stearate), Al2O3, Fe2O3 및 TiO2 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The functional metal-containing additive may include at least one of magnesium stearate (MgSt), Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 and TiO 2 .

상기 생분해성 고분자 물질에 대한 상기 기능성 금속 함유 첨가제의 함유량은 약 0.1∼5 wt% 정도일 수 있다. The content of the functional metal-containing additive relative to the biodegradable polymeric material may be about 0.1 to 5 wt%.

상기 기능성 금속 함유 첨가제의 적어도 일부는 정전기 전하로 하전(charging)될 수 있다. At least a portion of the functional metal-containing additive may be charged with an electrostatic charge.

상기 생분해성 섬유 부재 상에 도포된 항바이러스제를 더 포함할 수 있다. An antiviral agent applied on the biodegradable fibrous member may be further included.

상기 항바이러스제는 POM(polyoxometalate)을 포함할 수 있다. The antiviral agent may include polyoxometalate (POM).

상기 생분해성 섬유 부재에 대한 상기 항바이러스제의 도포량은 약 0.05∼5 g/m2 정도일 수 있다. An applied amount of the antiviral agent to the biodegradable fibrous member may be about 0.05 to 5 g/m 2 .

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 생분해성 섬유 부재를 포함하는 생분해성 패브릭 부재가 제공된다. According to another embodiment of the present invention, a biodegradable fabric member comprising the aforementioned biodegradable fibrous member is provided.

상기 생분해성 패브릭 부재는 생분해성 부직포 부재일 수 있다. The biodegradable fabric member may be a biodegradable nonwoven fabric member.

상기 생분해성 부직포 부재는 멜트블로운(meltblown) 부직포 부재일 수 있다. The biodegradable nonwoven fabric member may be a meltblown nonwoven fabric member.

상기 생분해성 패브릭 부재는 마스크 필터, 공기청정기 필터, 환자용 시트 또는 방호복의 적어도 일부를 구성할 수 있다. The biodegradable fabric member may constitute at least a part of a mask filter, an air purifier filter, a patient sheet, or a protective clothing.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, PHA(poly hydroxy alkanoate)의 소스 물질, PLA(poly lactic acid)의 소스 물질 및 제 1 촉매를 혼합하여 제 1 중합 반응에 따른 PHA-PLA 디블록(diblock) 공중합체를 형성하는 단계; 및 상기 PHA-PLA 디블록 공중합체, PCL(poly caprolactone)의 소스 물질 및 제 2 촉매를 혼합하여 제 2 중합 반응에 따른 PHA-PLA-PCL 트리블록(triblock) 공중합체를 구비하는 생분해성 수지를 형성하는 단계를 포함하는 생분해성 소재의 제조 방법이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, a PHA-PLA diblock copolymer according to the first polymerization reaction is obtained by mixing a source material of poly hydroxy alkanoate (PHA), a source material of poly lactic acid (PLA), and a first catalyst. forming coalescence; And a biodegradable resin having a PHA-PLA-PCL triblock copolymer according to the second polymerization reaction by mixing the PHA-PLA diblock copolymer, a poly caprolactone (PCL) source material, and a second catalyst. There is provided a method for producing a biodegradable material comprising the step of forming.

상기 트리블록 공중합체에서 상기 PLA는 상기 PHA 및 상기 PCL 사이에 배치될 수 있고, 상기 PLA의 제 1 단부는 상기 PHA의 단부에 연결될 수 있고, 상기 PLA의 제 2 단부는 상기 PCL의 단부에 연결될 수 있다. In the triblock copolymer, the PLA may be disposed between the PHA and the PCL, a first end of the PLA may be connected to an end of the PHA, and a second end of the PLA may be connected to an end of the PCL. can

상기 PHA는 P3HB(poly 3-hydroxy butyrate), P3HBV(poly 3-hydroxy butyrate valerate), PHV(poly hydroxy valerate), P4HB(poly 4-hydroxy butyrate), PHHX(poly hydroxy hexanoate) 및 PHD(poly hydroxy dodecanoate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The PHA is P3HB (poly 3-hydroxy butyrate), P3HBV (poly 3-hydroxy butyrate valerate), PHV (poly hydroxy valerate), P4HB (poly 4-hydroxy butyrate), PHHX (poly hydroxy hexanoate) and PHD (poly hydroxy dodecanoate) ) may include at least one of

상기 생분해성 수지에 정전기 보유 특성을 갖는 기능성 금속 함유 첨가제를 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include mixing a functional metal-containing additive having static electricity retention properties with the biodegradable resin.

상기 기능성 금속 함유 첨가제는 MgSt(magnesium stearate), Al2O3, Fe2O3 및 TiO2 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The functional metal-containing additive may include at least one of magnesium stearate (MgSt), Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 and TiO 2 .

상기 생분해성 수지에 대한 상기 기능성 금속 함유 첨가제의 함유량은 약 0.1∼5 wt% 정도일 수 있다. The content of the functional metal-containing additive relative to the biodegradable resin may be about 0.1 to about 5 wt%.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, PHA(poly hydroxy alkanoate)와 PLA(poly lactic acid) 및 PCL(poly caprolactone)이 결합된 트리블록(triblock) 공중합체를 구비한 생분해성 수지를 형성하는 단계; 상기 생분해성 수지에 정전기 보유 특성을 갖는 기능성 금속 함유 첨가제를 혼합하여 생분해성 복합 수지를 형성하는 단계; 및 상기 생분해성 복합 수지로부터 생분해성 섬유 부재를 형성하는 단계를 포함하는 생분해성 섬유 부재의 제조 방법이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, forming a biodegradable resin having a triblock (triblock) copolymer in which PHA (poly hydroxy alkanoate), PLA (poly lactic acid) and PCL (poly caprolactone) are combined; forming a biodegradable composite resin by mixing the biodegradable resin with a functional metal-containing additive having static electricity retention properties; and forming a biodegradable fibrous member from the biodegradable composite resin.

상기 트리블록 공중합체에서 상기 PLA는 상기 PHA 및 상기 PCL 사이에 배치될 수 있고, 상기 PLA의 제 1 단부는 상기 PHA의 단부에 연결될 수 있고, 상기 PLA의 제 2 단부는 상기 PCL의 단부에 연결될 수 있다. In the triblock copolymer, the PLA may be disposed between the PHA and the PCL, a first end of the PLA may be connected to an end of the PHA, and a second end of the PLA may be connected to an end of the PCL. can

상기 PHA는 P3HB(poly 3-hydroxy butyrate), P3HBV(poly 3-hydroxy butyrate valerate), PHV(poly hydroxy valerate), P4HB(poly 4-hydroxy butyrate), PHHX(poly hydroxy hexanoate) 및 PHD(poly hydroxy dodecanoate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The PHA is P3HB (poly 3-hydroxy butyrate), P3HBV (poly 3-hydroxy butyrate valerate), PHV (poly hydroxy valerate), P4HB (poly 4-hydroxy butyrate), PHHX (poly hydroxy hexanoate) and PHD (poly hydroxy dodecanoate) ) may include at least one of

상기 기능성 금속 함유 첨가제는 MgSt(magnesium stearate), Al2O3, Fe2O3 및 TiO2 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The functional metal-containing additive may include at least one of magnesium stearate (MgSt), Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 and TiO 2 .

상기 생분해성 수지에 대한 상기 기능성 금속 함유 첨가제의 함유량은 약 0.1∼5 wt% 정도일 수 있다. The content of the functional metal-containing additive relative to the biodegradable resin may be about 0.1 to about 5 wt%.

상기 생분해성 섬유 부재 상에 항바이러스제를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include applying an antiviral agent on the biodegradable fibrous member.

상기 항바이러스제는 POM(polyoxometalate)을 포함할 수 있다. The antiviral agent may include polyoxometalate (POM).

상기 생분해성 섬유 부재에 대한 상기 항바이러스제의 도포량은 약 0.05∼5 g/m2 정도일 수 있다. An applied amount of the antiviral agent to the biodegradable fibrous member may be about 0.05 to 5 g/m 2 .

상기 기능성 금속 함유 첨가제의 적어도 일부를 정전기 전하로 하전(charging) 하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include charging at least a portion of the functional metal-containing additive with an electrostatic charge.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 생분해성 섬유 부재의 제조 방법을 이용해서 생분해성 패브릭 부재를 제조하는 단계를 포함하는 생분해성 패브릭 부재의 제조 방법이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing a biodegradable fabric member comprising the step of manufacturing a biodegradable fabric member using the above-described method for manufacturing a biodegradable fibrous member.

상기 생분해성 패브릭 부재는 생분해성 부직포 부재일 수 있다. The biodegradable fabric member may be a biodegradable nonwoven fabric member.

상기 생분해성 부직포 부재는 멜트블로운(meltblown) 부직포 부재일 수 있다. The biodegradable nonwoven fabric member may be a meltblown nonwoven fabric member.

본 발명의 실시예들에 따르면, 우수한 생분해 특성을 가지면서도 마스크나 공기 필터 등에 유용하게/용이하게 적용될 수 있는 생분해성 소재를 구현할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 반영구적 정전기 유지 특성을 갖고 아울러 우수한 항바이러스 기능을 갖는 생분해성 섬유 부재 및 이를 적용한 생분해성 패브릭 부재(ex, 생분해성 부직포 부재)를 구현할 수 있다. According to the embodiments of the present invention, it is possible to implement a biodegradable material that can be usefully/easily applied to a mask or an air filter while having excellent biodegradation characteristics. In addition, according to embodiments of the present invention, a biodegradable fibrous member having semi-permanent static electricity retention characteristics and excellent antiviral function and a biodegradable fabric member (ex, biodegradable nonwoven fabric member) to which the same is applied can be implemented.

본 발명의 실시예에 따른 생분해성 패브릭 부재(ex, 생분해성 부직포 부재)는 생분해성을 갖는 식물유래 수지로서 석유계 고형 폐기물에 의한 환경오염을 줄여 줄 수 있고, 대기 환경오염의 주범인 온실 가스 감축에 기여할 수 있다. The biodegradable fabric member (ex, biodegradable nonwoven fabric member) according to an embodiment of the present invention is a plant-derived resin having biodegradability, and can reduce environmental pollution caused by petroleum-based solid waste, and greenhouse gas, which is the main culprit of air pollution. can contribute to reduction.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 패브릭 부재(ex, 생분해성 부직포 부재)는 미세먼지 차단 기능을 높여주는 정전기가 약 1년 이상 지속 가능하며, PM 2.5 (particulate matter 2.5 ㎛)의 초미세먼지에 대해 약 99% 차단 효과를 나타낼 수 있다. In addition, the biodegradable fabric member (ex, biodegradable nonwoven fabric member) according to an embodiment of the present invention can sustain static electricity that enhances the fine dust blocking function for about 1 year or more, and the ultra-fine PM 2.5 (particulate matter 2.5 ㎛) It can show about 99% blocking effect against dust.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 패브릭 부재(ex, 생분해성 부직포 부재)는 COVID-19(coronavirus disease 2019)와 같은 팬데믹 상황에 필수적으로 요구되는 항바이러스 성능을 가지며, 약 95% 이상의 항균/항바이러스 효과를 나타낼 수 있다. In addition, the biodegradable fabric member (ex, biodegradable nonwoven fabric member) according to an embodiment of the present invention has antiviral performance essential for pandemic situations such as COVID-19 (coronavirus disease 2019), and has about 95% or more. It can exhibit antibacterial/antiviral effects.

본 발명의 실시예에 따라 제조된 생분해성 패브릭 부재(ex, 생분해성 부직포 부재)는 개인 방역용품(마스크, 방호복/방역복, 환자용 시트 등) 외에 집단 방역용품으로서의 공기청정기 필터 등 대부분의 필터용 부직포를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. The biodegradable fabric member (ex, biodegradable nonwoven fabric member) manufactured according to the embodiment of the present invention is a nonwoven fabric for most filters such as air purifier filters as collective quarantine products in addition to personal quarantine products (masks, protective clothing / protective clothing, patient sheets, etc.) is expected to be able to replace

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 소재의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 소재에 적용될 수 있는 PHA(poly hydroxy alkanoate)를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 소재에 적용될 수 있는 PHA(poly hydroxy alkanoate)의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 소재에 적용될 수 있는 PLA(poly lactic acid)를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 소재에 적용될 수 있는 PCL(poly caprolactone)을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 섬유 부재 및 이를 적용한 생분해성 패브릭 부재의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 섬유 부재를 적용한 생분해성 패브릭 부재의 제조시 적용될 수 있는 멜트블로운(meltblown) 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 섬유 부재를 적용한 생분해성 패브릭 부재의 제조시 적용될 수 있는 항바이러스제 도포 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 섬유 부재를 적용한 생분해성 패브릭 부재의 제조시 적용될 수 있는 정전기 하전 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 생분해성 패브릭 부재(생분해성 멜트블로운 부직포 부재) 및 그 특성을 평가한 결과를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 생분해성 패브릭 부재(생분해성 멜트블로운 부직포 부재) 및 그 특성을 평가한 결과를 보여주는 도면이다.
1 is a view for explaining a method for manufacturing a biodegradable material according to an embodiment of the present invention.
Figure 2a is a view for explaining PHA (poly hydroxy alkanoate) that can be applied to a biodegradable material according to an embodiment of the present invention.
Figure 2b is a view for explaining the type of PHA (poly hydroxy alkanoate) that can be applied to the biodegradable material according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a view for explaining PLA (poly lactic acid) that can be applied to a biodegradable material according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a view for explaining PCL (poly caprolactone) that can be applied to a biodegradable material according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a flow chart for explaining a method for manufacturing a biodegradable fibrous member and a biodegradable fabric member using the biodegradable fibrous member according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a meltblown process that can be applied in the manufacture of a biodegradable fabric member to which a biodegradable fibrous member according to an embodiment of the present invention is applied.
7 is a view for explaining an antiviral agent application process that can be applied in the manufacture of a biodegradable fabric member to which a biodegradable fibrous member according to an embodiment of the present invention is applied.
8 is a view for explaining an electrostatic charging process that can be applied in the manufacture of a biodegradable fabric member to which a biodegradable fibrous member according to an embodiment of the present invention is applied.
9 is a view showing a biodegradable fabric member (biodegradable meltblown nonwoven fabric member) manufactured according to an embodiment of the present invention and results of evaluating its characteristics.
10 is a view showing a biodegradable fabric member (biodegradable meltblown nonwoven fabric member) manufactured according to an embodiment of the present invention and the results of evaluating its characteristics.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하에서 설명할 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 명확하게 설명하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있다. Embodiments of the present invention to be described below are provided to more clearly explain the present invention to those skilled in the art, and the scope of the present invention is not limited by the following examples, Embodiments may be modified in many different forms.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태의 용어는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "연결"이라는 용어는 어떤 부재들이 직접적으로 연결된 것을 의미할 뿐만 아니라, 부재들 사이에 다른 부재가 더 개재되어 간접적으로 연결된 것까지 포함하는 개념이다. Terms used in this specification are used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Terms in the singular form used herein may include plural forms unless the context clearly indicates otherwise. Also, as used herein, the terms "comprise" and/or "comprising" specify the presence of the stated shape, step, number, operation, member, element, and/or group thereof. and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, steps, numbers, operations, elements, elements and/or groups thereof. In addition, the term “connection” used in this specification means not only direct connection of certain members, but also a concept including indirect connection by intervening other members between the members.

아울러, 본원 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본원 명세서에서 사용되는 "약", "실질적으로" 등의 정도의 용어는 고유한 제조 및 물질 허용 오차를 감안하여, 그 수치나 정도의 범주 또는 이에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 제공된 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. In addition, when a member is said to be located “on” another member in the present specification, this includes not only a case where a member is in contact with another member, but also a case where another member exists between the two members. As used herein, the term “and/or” includes any one and all combinations of one or more of the listed items. In addition, terms of degree such as "about" and "substantially" used in the present specification are used in a range of values or degrees or meanings close thereto, taking into account inherent manufacturing and material tolerances, and are used to help the understanding of the present application. Exact or absolute figures provided for this purpose are used to prevent undue exploitation by infringers of the stated disclosure.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 영역이나 파트들의 사이즈나 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The size or thickness of areas or parts shown in the accompanying drawings may be slightly exaggerated for clarity of the specification and convenience of description. Like reference numbers indicate like elements throughout the detailed description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 소재의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a method for manufacturing a biodegradable material according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, PHA(poly hydroxy alkanoate)의 소스 물질, PLA(poly lactic acid)의 소스 물질 및 제 1 촉매를 혼합하여 제 1 중합 반응에 따른 PHA-PLA 디블록(diblock) 공중합체를 형성할 수 있다. 여기서는, PHA의 일종으로 PHB(poly hydroxy butyrate)를 사용하는 경우를 도시한다. 이 경우, 상기 PHB의 소스 물질로는, 예컨대, Me-PHB-OH가 사용될 수 있다. 여기서, 상기 Me는 methyl을 의미한다. 상기 PLA의 소스 물질은, 예를 들어, D,L-lactide를 포함할 수 있다. 상기 제 1 촉매로는, 예를 들어, stannous octoate [Sn(Oct)2]를 사용할 수 있다. 여기서, stannous octoate는 tin(Ⅱ) 2-ethylhexanoate (농도: 92.5∼100 %) 일 수 있다. 상기 PHB의 소스 물질에 D,L-lactide와 Sn(Oct)2 촉매를 혼합하고 질소 분위기 하에서 중합 반응(제 1 중합 반응)을 유도할 수 있다. 이때, 반응 온도는, 예컨대, 약 75±15 ℃ 정도일 수 있다. 상기 제 1 중합 반응에 의해 PHB-PLA 디블록(diblock) 공중합체가 형성될 수 있다. 상기 PHB-PLA 디블록(diblock) 공중합체는 상기 PHA-PLA 디블록(diblock) 공중합체에 해당될 수 있다. Referring to FIG. 1, a PHA-PLA diblock copolymer according to a first polymerization reaction is formed by mixing a source material of poly hydroxy alkanoate (PHA), a source material of poly lactic acid (PLA), and a first catalyst can do. Here, a case of using PHB (poly hydroxy butyrate) as a type of PHA is shown. In this case, as the PHB source material, for example, Me-PHB-OH may be used. Here, Me means methyl. The source material of the PLA may include, for example, D,L-lactide. As the first catalyst, for example, stannous octoate [Sn(Oct) 2 ] may be used. Here, the stannous octoate may be tin (II) 2-ethylhexanoate (concentration: 92.5 to 100%). A polymerization reaction (first polymerization reaction) may be induced by mixing D,L-lactide and Sn(Oct) 2 catalyst with the PHB source material, and under a nitrogen atmosphere. At this time, the reaction temperature may be, for example, about 75 ± 15 °C. A PHB-PLA diblock copolymer may be formed by the first polymerization reaction. The PHB-PLA diblock copolymer may correspond to the PHA-PLA diblock copolymer.

다음으로, 상기 PHA-PLA 디블록 공중합체(즉, 본 실시예에서는 상기 PHB-PLA 디블록 공중합체), PCL(poly caprolactone)의 소스 물질 및 제 2 촉매를 혼합하여 제 2 중합 반응에 따른 PHA-PLA-PCL 트리블록(triblock) 공중합체를 포함하는 생분해성 수지를 형성할 수 있다. 즉, 상기 PHB-PLA 디블록(diblock) 공중합체에 PCL의 소스 물질 및 제 2 촉매를 혼합하여 제 2 중합 반응을 유도할 수 있다. 여기서, 상기 PCL의 소스 물질은, 예를 들어, ε-caprolactone을 포함할 수 있다. 상기 제 2 촉매로는, 예를 들어, stannous octoate [Sn(Oct)2]를 사용할 수 있다. 여기서, stannous octoate는 tin(Ⅱ) 2-ethylhexanoate (농도: 92.5∼100 %) 일 수 있다. 상기 제 2 중합 반응은 일종의 개환 중합(ring-opening polymerization)) 반응일 수 있다. 상기 제 2 중합 반응에 의해 PHB-PLA-PCL 트리블록(triblock) 공중합체가 형성될 수 있다. 상기 PHB-PLA-PCL 트리블록(triblock) 공중합체는 상기 PHA-PLA-PCL 트리블록(triblock) 공중합체에 해당될 수 있다. Next, the PHA-PLA diblock copolymer (ie, the PHB-PLA diblock copolymer in this embodiment), the PCL (poly caprolactone) source material, and the second catalyst are mixed to obtain PHA according to the second polymerization reaction. - A biodegradable resin containing a PLA-PCL triblock copolymer can be formed. That is, the second polymerization reaction may be induced by mixing the PHB-PLA diblock copolymer with the PCL source material and the second catalyst. Here, the source material of the PCL may include, for example, ε-caprolactone. As the second catalyst, for example, stannous octoate [Sn(Oct) 2 ] may be used. Here, the stannous octoate may be tin(II) 2-ethylhexanoate (concentration: 92.5 to 100%). The second polymerization reaction may be a kind of ring-opening polymerization reaction. PHB-PLA-PCL triblock copolymer may be formed by the second polymerization reaction. The PHB-PLA-PCL triblock copolymer may correspond to the PHA-PLA-PCL triblock copolymer.

상기 트리블록 공중합체에서 상기 PLA는 상기 PHA(본 실시예에서는 PHB) 및 상기 PCL 사이에 배치될 수 있다. 이때, 상기 PLA의 제 1 단부는 상기 PHA의 단부에 연결될 수 있고, 상기 PLA의 제 2 단부는 상기 PCL의 단부에 연결될 수 있다. PHA-PLA-PCL 순서로 공중합체가 형성될 수 있고, 이러한 3개의 결합 단위는 반복해서 연결될 수 있다. In the triblock copolymer, the PLA may be disposed between the PHA (PHB in this embodiment) and the PCL. In this case, the first end of the PLA may be connected to the end of the PHA, and the second end of the PLA may be connected to the end of the PCL. Copolymers can be formed in the sequence PHA-PLA-PCL, and these three bonding units can be linked repeatedly.

도 1에서는 상기 PHA로 PHB를 적용한 경우를 예시적으로 도시하고 설명하였지만, 상기 PHA의 종류는 다양하게 변화될 수 있다. 예를 들어, 상기 PHA는 P3HB(poly 3-hydroxy butyrate), P3HBV(poly 3-hydroxy butyrate valerate), PHV(poly hydroxy valerate), P4HB(poly 4-hydroxy butyrate), PHHX(poly hydroxy hexanoate) 및 PHD(poly hydroxy dodecanoate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 P3HB가 상기 PHB의 일종이라고 할 수 있다. 상기 PHA로서 P3HB, P3HBV, PHV, P4HB, PHHX, PHD 등을 적용하는 경우, 우수한 생분해 성능을 갖는 PHA-PLA-PCL 트리블록(triblock) 공중합체를 제조하는데 유리할 수 있다. In FIG. 1, a case in which PHB is applied as the PHA is illustrated and described as an example, but the type of the PHA may be variously changed. For example, the PHAs include poly 3-hydroxy butyrate (P3HB), poly 3-hydroxy butyrate valerate (P3HBV), poly hydroxy valerate (PHV), poly 4-hydroxy butyrate (P4HB), poly hydroxy hexanoate (PHHX) and PHD (poly hydroxy dodecanoate). Here, it can be said that the P3HB is a type of the PHB. When P3HB, P3HBV, PHV, P4HB, PHHX, PHD, etc. are applied as the PHA, it may be advantageous to prepare a PHA-PLA-PCL triblock copolymer having excellent biodegradability.

상기 PHA-PLA-PCL 트리블록(triblock) 공중합체에서 PHA-PLA 부분은 '하드 세그먼트 도메인'일 수 있고, PCL 부분은 '소프트 세그먼트 매트릭스'일 수 있다. 상기 PHA-PLA 하드 세그먼트 도메인은 PCL 소프트 세그먼트 매트릭스에 대한 물리적 가교제 역할을 할 수 있다. In the PHA-PLA-PCL triblock copolymer, the PHA-PLA portion may be a 'hard segment domain' and the PCL portion may be a 'soft segment matrix'. The PHA-PLA hard segment domain may serve as a physical cross-linking agent for the PCL soft segment matrix.

상기 PHA-PLA-PCL 트리블록(triblock) 공중합체에 포함된 PHA, PLA, PCL 각각은 생분해성 폴리머일 수 있다. 특히, PHA는 화학적 합성이 전혀 없이 바이오 합성에 의해서만 구성될 수 있다. 상기 PHA-PLA-PCL 트리블록(triblock) 공중합체는 개환 중합에 의해 공중합체를 구성하면서 아울러 특정한 순서로 중합을 형성하기 때문에, 우수한 생분해 특성을 가질 수 있다. Each of PHA, PLA, and PCL included in the PHA-PLA-PCL triblock copolymer may be a biodegradable polymer. In particular, PHAs can be constructed only by biosynthesis without any chemical synthesis. The PHA-PLA-PCL triblock copolymer may have excellent biodegradation properties because the copolymer is formed by ring-opening polymerization and polymerization is formed in a specific order.

본 발명의 실시예에 따른 생분해성 소재는 외장-코어 구조를 포함하는 환경적으로 분해(생분해) 가능한 소재(예컨대, 섬유 형태의 소재)일 수 있다. 바람직한 구성에서, PHA(PHB, PHBV 등)의 다수의 블렌드는 피복에 PLA, PCL 폴리머와 함께 코어에 배치될 수 있다. 이들 블렌드는 또한 섬유 점착성 또는 수축의 가공 문제를 피하기 위해 섬유 형성 공정 중에 충분히 유리화되거나 스핀 라인에서 결정화된다면, 외장-코어 이성분 섬유의 외장에 배치될 수 있다. The biodegradable material according to an embodiment of the present invention may be an environmentally degradable (biodegradable) material (eg, fiber-type material) including a sheath-core structure. In a preferred configuration, multiple blends of PHA (PHB, PHBV, etc.) may be placed in the core with PLA, PCL polymer in the coating. These blends can also be placed in the sheath of sheath-core bicomponent fibers, provided they are sufficiently vitrified during the fiber forming process or crystallized in the spin line to avoid processing problems of fiber stickiness or shrinkage.

활성 PHB-O-AlEt2 매크로 개시제 종은 모노-하이드록실-종결 PHB 매크로 모노머와 AlEt3 사이의 반응으로부터 제조될 수 있다. 상기 매크로 개시제는 ε-카프로락톤(CL) 또는 락타이드 단량체의 개환 중합을 수행하여 PHB-PCL 및 PHB-PLA 디블록(diblock) 공중합체를 수득하는데 사용될 수 있다. 마찬가지로 PCL의 PHO(poly hydroxy octanoate) elastomeric 연질 세그먼트 공중합체의 결정은 또한 두 개의 서로 다른 블록 길이에 의해 제어하고 있는 반결정질 PHO-PCL 디블록(diblock) 공중합체를 제조하기 위해 결합시킬 수 있다. 락타이드의 연속 ROP(ring-opening polymerization)에 이어 PHB를 매크로 개시제로 사용하고 카프로락톤(CL)을 사용하여 PHB-PLA-PCL 트리블록 공중합체를 제조할 수 있다. A-B-C 유형의 트리블록 공중합체(즉, PHB-PLA-PCL 공중합체)는 PHB-PLA 하드 세그먼트와 폴리머 필름에서 미세 상 분리를 유도한 PCL 소프트 세그먼트로 구성될 수 있다. An active PHB-O-AlEt2 macroinitiator species can be prepared from the reaction between a mono-hydroxyl-terminated PHB macromonomer and AlEt3. The macroinitiator can be used to obtain PHB-PCL and PHB-PLA diblock copolymers by carrying out ring-opening polymerization of ε-caprolactone (CL) or lactide monomers. Similarly, crystals of poly hydroxy octanoate (PHO) elastomeric soft segment copolymers of PCL can also be combined to prepare semi-crystalline PHO-PCL diblock copolymers controlled by two different block lengths. Following continuous ring-opening polymerization (ROP) of lactide, PHB-PLA-PCL triblock copolymers can be prepared using PHB as a macroinitiator and caprolactone (CL). An A-B-C type triblock copolymer (i.e., a PHB-PLA-PCL copolymer) can be composed of a PHB-PLA hard segment and a PCL soft segment induced microphase separation in a polymer film.

상기 A-B-C 유형의 트리블록 공중합체에서 A 그룹에는 C3∼C5 인 scl(short chain length), C6∼C14 인 mcl(medium chain length) PHA가 하나 혹은 그 이상 포함될 수 있다. 상기 PHA는 P3HB 외 P3HBV, PHV, P4HB, PHHX, PHD 등이 사용될 수 있고, 이들 중 하나이거나, 두 개 이상이 공중합될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 PHA로 P3HB 또는 P3HBV가 사용되는 경우, 공중합체에서 scl PHA는 5∼10% 정도이거나, mcl PHA는 90∼95% 정도일 수 있다.In the ABC-type triblock copolymer, group A may include one or more short chain length (scl) PHA of C 3 to C 5 and medium chain length (mcl) PHA of C 6 to C 14 . The PHA may be P3HB, P3HBV, PHV, P4HB, PHHX, PHD, etc., and one or two or more of them may be copolymerized. In an embodiment of the present invention, when P3HB or P3HBV is used as the PHA, the scl PHA in the copolymer may be about 5 to 10%, or the mcl PHA may be about 90 to 95%.

상기 A-B-C 유형의 트리블록 공중합체에서 B 그룹은 L-PLA, 거울상 이성질체인 D-PLA, 또는 D,L-PLA를 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 D,L-PLA를 사용할 수 있다. 한편, 상기 A-B-C 유형의 트리블록 공중합체에서 C 그룹은 PCL 일 수 있다. In the A-B-C type triblock copolymer, group B may use L-PLA, enantiomer D-PLA, or D,L-PLA. In an embodiment of the present invention, D,L-PLA may be used. Meanwhile, in the A-B-C type triblock copolymer, the C group may be PCL.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 소재에 적용될 수 있는 PHA(poly hydroxy alkanoate)를 설명하기 위한 도면이다. Figure 2a is a view for explaining PHA (poly hydroxy alkanoate) that can be applied to a biodegradable material according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, (A)도면은 PHA의 일반적인 분자식을 보여주고, (B)도면은 몇몇의 합성된 short-chain-length PHA monomers (SCL-HA) 및 middle-chain-length PHA monomers (MCL-HA)를 보여준다. Referring to Figure 2a, (A) shows the general molecular formula of PHA, (B) some synthetic short-chain-length PHA monomers (SCL-HA) and middle-chain-length PHA monomers (MCL -HA).

본 발명의 실시예에 따른 생분해성 소재에 적용될 수 있는 PHA는 미생물 세포 내에 축적되는 열가소성의 천연 폴리에스터 고분자로써, 생분해성 소재로 퇴비화가 가능하고, 유독성 폐기물 발생도 없으면서 최종적으로 이산화탄소, 물, 유기 폐기물로 분해될 수 있다. 특정 박테리아는 영양성분(질소원, 인 등)이 불균형적으로 공급될 때, 탄소원과 에너지를 저장하기 위해 PHA를 세포 내 축적할 수 있다. PHA는 생분해성과 생체 적합성을 지닌 재생 가능한 자원 유래인 바이오 플라스틱으로 분류될 수 있다. 그러나, 아직까지 생산 비용과 가공 불안정성 문제로 인해 제한적으로 사용되고 있다. PHA, which can be applied to the biodegradable material according to an embodiment of the present invention, is a thermoplastic natural polyester polymer that accumulates in microbial cells, and can be composted as a biodegradable material, without generating toxic waste, and finally carbon dioxide, water, organic matter. can be broken down into waste. Certain bacteria can accumulate PHA intracellularly to store carbon sources and energy when nutrients (nitrogen source, phosphorus, etc.) are supplied disproportionately. PHAs can be classified as bioplastics derived from renewable resources that are biodegradable and biocompatible. However, it is still limitedly used due to problems of production cost and processing instability.

타 친환경 플라스틱 소재인 PBS(poly butylene succinate), PLA, PTT(poly trimethylene terephthalate)와 달리, PHA는 150 종류 이상의 단량체로 합성이 가능하기 때문에, 구조와 물성을 조절할 수 있다는 장점이 있다. Unlike other eco-friendly plastic materials, such as polybutylene succinate (PBS), PLA, and poly trimethylene terephthalate (PTT), PHA can be synthesized with more than 150 types of monomers, so it has the advantage of being able to control its structure and physical properties.

PHA 계열 고분자 중 가장 대표적으로 알려진 물질은 C4 단량체 3-hydroxybutyrate(3HB)로 중합된 폴리하이드록시 뷰티르산(poly hydroxy butyrate)(PHB)이며, 그 외 다른 다양한 PHA는 3-hydroxyvalerate(3HV) 및 3-hydroxyhexanoate(3HHX)와 같은 긴 탄소 사슬의 3-하이드록시 지방산으로 구성된다. PHB와 PHV는 짧은 탄소 사슬 길이의 PHA로 구분되며, 중간 탄소 사슬 길이의 PHA는 C6-C16의 3-하이드록시 지방산을 포함한다. PHB는 폴리프로필렌과 비슷한 물성을 가지고 있고 미생물이 비교적 효율적으로 합성할 수 있어 상업적 생산 연구가 많이 진행되어 왔다. 하지만 높은 결정화도로 인해 강하고 부서지기 쉬운 특성을 가지고 있으며, 녹는점이 상대적으로 높고 녹는점 근처에서 분해가 시작되어 가공성에 한계가 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 다양한 소재의 블렌딩 및 단량체의 공중합을 통한 다양한 종류의 PHA 공중합체를 합성하는 연구가 많이 진행되어 오고 있다. C5 이상 단량체의 비율에 따라 PHA 고분자의 물성이 달라지며, 이는 다양한 제품 생산에 응용될 수 있다. Among the PHA-based polymers, the most representative known material is polyhydroxy butyrate (PHB) polymerized with the C4 monomer 3-hydroxybutyrate (3HB), and various other PHAs are 3-hydroxyvalerate (3HV) and 3-hydroxybutyrate (3HV). It consists of long carbon chain 3-hydroxy fatty acids such as -hydroxyhexanoate (3HHX). PHB and PHV are classified as short carbon chain length PHAs, medium carbon chain length PHAs contain C6-C16 3-hydroxy fatty acids. PHB has similar physical properties to polypropylene and can be synthesized relatively efficiently by microorganisms, so many studies on commercial production have been conducted. However, it has a strong and brittle property due to its high crystallinity, and its melting point is relatively high, and decomposition begins near the melting point, limiting its processability. In order to compensate for these problems, many studies have been conducted on the synthesis of various types of PHA copolymers through blending of various materials and copolymerization of monomers. The physical properties of the PHA polymer vary depending on the ratio of C5 or higher monomers, which can be applied to the production of various products.

본 발명의 실시예에서 폴리-3-히드록시 부티레이트 (P3HB), 폴리(3-히드록시 부티레이트-co-4-히드록시 부티레이트)(P3HB4HB)를 사용할 수 있다. P3HB4HB 및 폴리(3-히드록시 부티레이트-co-3-히드록시 발레레이트)(PHBV)는 아세테이트를 주요 탄소원으로 사용할 수 있다. phosphotransacetylase의 과발현으로 PHBV를 생산할 수 있다. In an embodiment of the present invention, poly-3-hydroxy butyrate (P3HB) and poly(3-hydroxy butyrate-co-4-hydroxy butyrate) (P3HB4HB) may be used. P3HB4HB and poly(3-hydroxy butyrate-co-3-hydroxy valerate) (PHBV) can use acetate as a major carbon source. Overexpression of phosphotransacetylase can produce PHBV.

아세테이트 키나아제 및 AMP 형성 아세테이트 동화 및 P3HB에 대한 아세틸 -CoA 합성 효소 생산이 가능할 수 있다. 또한, 석시네이트 세미 알데히드 탈수소 효소, 4-하이드록시 부티레이트 탈수소 효소 및 CoA 전이 효소는 P3HB4HB 축적 경로를 구축하기 위해 과 발현될 수 있다. 프로피오닐 -CoA 전이 효소 프로피오네이트 퍼미아제를 도입하여 프로피오네이트로부터의 3-하이드록시 발레레이트 전구체 PHBV 합성을 달성하는데 도움이 된다. P3HB, P3HB4HB 및 PHBV가 효과적으로 새로운 접근 방식을 여는 다양한 고부가가치 생산을 위한 탄소원 생체 재료일 수 있다. Acetate kinase and AMP-forming acetate assimilation and acetyl-CoA synthase production for P3HB may be possible. In addition, succinate semialdehyde dehydrogenase, 4-hydroxybutyrate dehydrogenase and CoA transferase can be overexpressed to establish a P3HB4HB accumulation pathway. The introduction of the propionyl-CoA transferase propionate permease helps to achieve PHBV synthesis of the 3-hydroxy valerate precursor from propionate. P3HB, P3HB4HB and PHBV could be carbon source biomaterials for various high-value productions effectively opening new approaches.

박테리아 균주 및 배양 배지 Escherichia coli JM109를 숙주로 사용하고, 플라스미드 구성 및 P3HB 및 PHBV를 생산할 수 있다, 숙시네이트 세미 알데히드 탈수소 효소 돌연변이 JM109SG는 P3HB4HB의 숙주로 사용될 수 있다. 생산, 재조합체 및 플라스미드 증폭을 위해, E. coli 균주는 Luria-Bertani에서 37℃ 및 200rpm으로 재배될 수 있으며(LB), 매체에 포함되는 LB 매체에 5 g/L 효모 추출물, 10 g/L Bactotryptone 및 10g/L NaCl 이 첨가될 수 있다. 플라스미드 안정성을 유지하려면 100μg/mL 암피실린 또는 50 μg/mL 카나마이신이 필요할 수 있다. 이 제조 공정에서 E. coli는 P3HB를 합성하도록 설계 되었다. 아세테이트를 주 탄소로 사용하는 P3HB4HB 및 PHBV 바이오 폴리머의 생산은 phosphotransacetylase의 과 발현으로 개선될 수 있다. Bacterial strain and culture medium Escherichia coli JM109 can be used as host, plasmid construction and can produce P3HB and PHBV, succinate semialdehyde dehydrogenase mutant JM109SG can be used as host for P3HB4HB. For production, recombinant and plasmid amplification, E. coli strains can be grown in Luria-Bertani at 37°C and 200 rpm (LB), containing 5 g/L yeast extract, 10 g/L in LB medium. Bactotryptone and 10 g/L NaCl may be added. 100 μg/mL ampicillin or 50 μg/mL kanamycin may be required to maintain plasmid stability. In this manufacturing process, E. coli is designed to synthesize P3HB. The production of P3HB4HB and PHBV biopolymers using acetate as the main carbon can be improved by overexpression of phosphotransacetylase.

아세테이트 키나제는 쉐이크 플라스크 배양에서 E. coli는 1.27g/L의 P3HB 및 1.71 g/L를 P(3HB-co-5.79 mol% 4HB) 생산할 수 있다. 각각 최소배지에 10 g/L 효모 추출물 및 5 g/L 아세테이트를 보충하고, 1 g/L 구연산염이 보조 탄소로 첨가되었을 때, P3HB4HB 2.15 g/L 까지 생산 역가가 증가될 수 있다. Acetate kinase can produce 1.27 g/L of P3HB and 1.71 g/L of P(3HB-co-5.79 mol% 4HB) in E. coli in shake flask culture. When each minimal medium was supplemented with 10 g/L yeast extract and 5 g/L acetate, and 1 g/L citrate was added as an auxiliary carbon, the production titer of P3HB4HB could be increased to 2.15 g/L.

프로피 오닐 -CoA 전이 효소의 과 발현 프로피오네이트 퍼미아제는 생산으로 이어질 수 있다. 5 g/L 일 때 1.09g/L P(3HB-co-10.37 mol % 3HV)의 역가 아세테이트와 1.5 g/L 프로피오네이트가 동시에 공급될 수 있다. P3HB, P3HB4HB 및 PHBV의 효율적인 생산 엔지니어링에 의해 아세테이트를 주요 탄소원으로 사용할 수 있다. Overexpression of propionyl-CoA transferase can lead to the production of propionate permease. At 5 g/L, 1.09 g/L P (3HB-co-10.37 mol % 3HV) titer of acetate and 1.5 g/L propionate can be supplied simultaneously. Acetate can be used as a major carbon source by efficient production engineering of P3HB, P3HB4HB and PHBV.

도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 소재에 적용될 수 있는 PHA(poly hydroxy alkanoate)의 종류를 설명하기 위한 도면이다. Figure 2b is a view for explaining the type of PHA (poly hydroxy alkanoate) that can be applied to the biodegradable material according to an embodiment of the present invention.

도 2b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 소재에 적용될 수 있는 PHA는 P3HB(poly 3-hydroxy butyrate), P3HBV(poly 3-hydroxy butyrate valerate), PHV(poly hydroxy valerate), P4HB(poly 4-hydroxy butyrate), PHHX(poly hydroxy hexanoate) 및 PHD(poly hydroxy dodecanoate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Referring to Figure 2b, the PHA that can be applied to the biodegradable material according to an embodiment of the present invention is P3HB (poly 3-hydroxy butyrate), P3HBV (poly 3-hydroxy butyrate valerate), PHV (poly hydroxy valerate), P4HB ( poly 4-hydroxy butyrate), poly hydroxy hexanoate (PHHX), and poly hydroxy dodecanoate (PHD).

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 소재에 적용될 수 있는 PLA(poly lactic acid)를 설명하기 위한 도면이다. Figure 3 is a view for explaining PLA (poly lactic acid) that can be applied to a biodegradable material according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, lactic acid로부터 cyclic lactide monomer를 거쳐 PLA가 형성되는 과정을 예시적으로 보여준다. Referring to FIG. 3, the process of forming PLA from lactic acid through cyclic lactide monomer is shown as an example.

본 발명의 실시예에 따른 생분해성 소재에 적용될 수 있는 PLA는 플라스틱 및 섬유의 제조를 위한 생분해성/퇴비화가능(biodegradable/compostable) 폴리머일 수 있다. 비록 PLA가 천연 및 재생 가능 재료로부터 얻어지지만, 그것이 또한 열가소성이고, 폴리올레핀(폴리에틸렌 및 폴리프로필렌)[polyolefin(polyethylene and polypropylene)] 및 폴리에스테르(폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트)[polyester(polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate)]와 같은 오일-기반 합성물과 비교 가능한 양호한 기계적 강도 및 유연성을 갖는 플라스틱 아이템, 섬유 및 직물을 생산하기 위해 용융 압출(melt extruded)될 수 있다. PLA는 젖산으로 만들어지고, 이 젖산은 옥수수, 카사바 또는 사탕무 등으로부터 얻어지는 발효 부산물(fermentation byproduct)일 수 있다. PLA, which can be applied to the biodegradable material according to an embodiment of the present invention, may be a biodegradable/compostable polymer for the manufacture of plastics and fibers. Although PLA is obtained from natural and renewable materials, it is also a thermoplastic, polyolefin (polyethylene and polypropylene) and polyester (polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate). terephthalate and polybutylene terephthalate)] can be melt extruded to produce plastic items, fibers and fabrics with good mechanical strength and flexibility comparable to oil-based compounds. PLA is made from lactic acid, which can be a fermentation byproduct obtained from corn, cassava or sugar beet.

식물에서 비롯되는 다른 합성 섬유 재료들(예컨대, 셀룰로오스 화합물)과는 달리, PLA는 섬유로 용융 방사하는데 더 적합할 수 있다. 합성 셀룰로오스 섬유를 위해 요구되는 용매 방사(solvent spinning) 프로세스에 비해, 용융 방사의 채택에 의해 만들어지는 PLA 섬유는 낮은 경제적 비용 및 환경 비용을 허용하고, 얻어진 PLA는 더 넓은 범위의 특성을 가질 수 있다. PLA 분자는 더 용이한 결정화를 초래하는 나선구조(helical structure)를 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 라틱 이합체(lactic dimer)는 3종류의 이성질체들, 즉, 시계 방향으로 편광 광을 회전시키는 L형, 반시계 방향으로 편광 광을 회전시키는 D형 및 광학적으로 불활성인 라세미형(racemic form)을 가진다. 중합 동안, 이들 형태의 상대 비율이 조절될 수 있어, 중요한 폴리머 성질에 대해 상대적으로 넓은 특성 조절이 가능할 수 있다. Unlike other synthetic fiber materials derived from plants (eg cellulosic compounds), PLA may be more suitable for melt spinning into fibers. Compared to the solvent spinning process required for synthetic cellulose fibers, PLA fibers made by employing melt spinning allow for lower economic and environmental costs, and the resulting PLA can have a wider range of properties. . PLA molecules can easily form a helical structure resulting in easier crystallization. In addition, the lactic dimer has three types of isomers: an L form that rotates polarized light in a clockwise direction, a D form that rotates polarized light in a counterclockwise direction, and an optically inactive racemic form. have During polymerization, the relative proportions of these forms can be controlled, allowing relatively wide property control for important polymer properties.

용융 온도는 3개의 이성질체들의 함량 및 배열을 조절하기 위해 약 120℃와 175℃ 사이에서 조절될 수 있고, 이 경우에 폴리머는 낮은 용융 온도 아래에서 완전히 비정질일 수도 있다. The melting temperature can be controlled between about 120° C. and 175° C. to control the content and arrangement of the three isomers, in which case the polymer may be completely amorphous below the lower melting temperature.

PLA는 성형된 상태에서 직접 생분해가 가능하지는 않을 수 있다. 대신에, 그것은 생분해 가능한 것으로 되기 전에 우선 가수분해될 필요가 있다. 상당한 수준으로 PLA의 가수분해를 달성하기 위해, 약 98% 이상의 습도 및 약 60℃ 이상의 온도 모두가 동시에 요구될 수 있다. 일단 이 조건들이 만족되면, 분해가 신속하게 일어날 수 있다. PLA may not be directly biodegradable in the molded state. Instead, it first needs to be hydrolyzed before becoming biodegradable. To achieve significant levels of hydrolysis of PLA, humidity of about 98% or greater and temperatures of about 60° C. or greater may both be required simultaneously. Once these conditions are satisfied, degradation can occur rapidly.

PLA는 다수의 다양한 메커니즘들을 통해 작은 분자들로 분해되고, 최종 분해 생성물들은 CO2 및 H2O 이다. 분해 프로세스는 자외선에 의한 영향을 받지 않고 유지되는 반면, 온도, 습도, pH 값, 효소 및 미생물 활성도에 의해 영향을 받을 수 있다. PLA breaks down into small molecules through a number of different mechanisms, and the final degradation products are CO 2 and H 2 O. While the degradation process remains unaffected by UV light, it can be influenced by temperature, humidity, pH value, enzyme and microbial activity.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 소재에 적용될 수 있는 PCL(poly caprolactone)을 설명하기 위한 도면이다. Figure 4 is a view for explaining PCL (poly caprolactone) that can be applied to a biodegradable material according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 생분해성 소재에 적용될 수 있는 PCL을 포함하는 분자 구조를 예시적으로 보여준다. Referring to Figure 4, it shows a molecular structure including PCL that can be applied to the biodegradable material according to this embodiment by way of example.

본 발명의 실시예에 따른 생분해성 소재에 적용될 수 있는 PCL은 일반적으로 디올, 즉, 2가 알코올과 주석(II) 또는 주석염이 개시제로 작용하는 카프로락톤 단량체의 개환 중합에 의해 합성되는 반결정질 지방족 폴리에스테르일 수 있다. PCL은 생분해성, 생체 적합성 및 무독성 특성을 갖는다. 생분해성 폴리머 제품군 중에서 PLA와 PCL은 용이한 가용성, 우수한 생분해성 및 우수한 기계적 특성으로 인해 포장 응용 분야에 유용할 수 있다. PCL은 우수한 내화학성 및 내용제성, 우수한 인성을 나타내며 유리 전이 온도가 낮은 특성(-60℃)을 갖는다. PCL에서 사슬 세그먼트의 높은 이동성과 낮은 분자간 상호 작용은 매우 낮은 용융 및 유리 전이 온도를 초래할 수 있다. PCL은 PLA 보다 열적으로 더 안정적이며 효소 활동을 통해 완전히 분해될 수 있다. PCL은 우수한 체인 유연성을 가질 수 있다. PCL은 거의 모든 방향족, 극성 및 염소화 탄화수소에 용해되며 지방족 탄화수소, 알코올 및 글리콜에는 불용성일 수 있다. PCL은 다른 기존의 비 생분해성 합성 고분자와 유사한 기계적 특성을 나타낼 수 있다. 고 분자량 PCL은 폴리에틸렌(PE)에 필적하는 기계적 특성과 산소 투과성을 가질 수 있다. PCL은 생분해성 폴리에스테르이며 PLA와 블렌딩하면 생분해성 특성을 가진 완전히 새로운 소재를 만들 수 있다. PCL, which can be applied to biodegradable materials according to an embodiment of the present invention, is generally a diol, that is, a semi-crystalline compound synthesized by ring-opening polymerization of dihydric alcohol and caprolactone monomer in which tin (II) or tin salt acts as an initiator. It may be an aliphatic polyester. PCL has the characteristics of biodegradability, biocompatibility and non-toxicity. Among the family of biodegradable polymers, PLA and PCL can be useful for packaging applications due to their easy solubility, good biodegradability and excellent mechanical properties. PCL exhibits excellent chemical and solvent resistance, excellent toughness, and has a low glass transition temperature (-60 ° C). The high mobility and low intermolecular interactions of chain segments in PCL can lead to very low melting and glass transition temperatures. PCL is more thermally stable than PLA and can be completely degraded through enzymatic activity. PCL can have good chain flexibility. PCL is soluble in almost all aromatic, polar and chlorinated hydrocarbons and may be insoluble in aliphatic hydrocarbons, alcohols and glycols. PCL can exhibit similar mechanical properties to other existing non-biodegradable synthetic polymers. High molecular weight PCL can have mechanical properties and oxygen permeability comparable to polyethylene (PE). PCL is a biodegradable polyester and when blended with PLA, an entirely new material with biodegradable properties can be created.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1을 참조하여 설명한 방법으로 제조된 PHA-PLA-PCL 트리블록(triblock) 공중합체를 포함하는 생분해성 수지에 정전기 보유 특성을 갖는 기능성 금속 함유 첨가제를 혼합하여 생분해성 복합 수지를 제조할 수 있다. 예를 들어, 트윈 스크류 압출기를 사용해서 상기 트리블록 공중합체를 포함하는 생분해성 수지에 상기 기능성 금속 함유 첨가제를 용융 혼합한 후, 펠릿화 할 수 있다. 상기 생분해성 수지와 상기 기능성 금속 함유 첨가제의 혼합물을 '생분해성 복합 수지'라고 할 수 있다. 상기 생분해성 복합 수지는 '일렉트릭 마스터배치(electric masterbatch)'라고 지칭할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, a functional metal-containing additive having static electricity retention is mixed with a biodegradable resin including a PHA-PLA-PCL triblock copolymer prepared by the method described with reference to FIG. Biodegradable composite resins can be prepared. For example, the functional metal-containing additive may be melt-mixed with the biodegradable resin including the triblock copolymer using a twin screw extruder, and then pelletized. A mixture of the biodegradable resin and the functional metal-containing additive may be referred to as a 'biodegradable composite resin'. The biodegradable composite resin may be referred to as 'electric masterbatch'.

상기 일렉트릭 마스터배치의 제조시, 트윈 스크류 압출기의 작업 조건을 제어하거나 최적화할 필요가 있다. 상기 생분해성 PHA-PLA-PCL 트리블록 공중합체 수지의 융점은 130℃∼160℃ 정도의 범위일 수 있으므로, 압출기의 온도 조건은 feed section은 40℃ 미만, mixing section은 약 130℃, melting section은 약 160℃, die는 약 165℃ 정도로 조절할 수 있고, screw speed는 약 200~300 rpm 정도일 수 있다. 그러나, 이러한 공정 조건들은 예시적인 것이고, 경우에 따라, 달라질 수 있다. 또한, 용융 혼합된 수지의 냉각은 공랭식으로 작업할 수 있다. 생분해성 PHA-PLA-PCL 트리블록 공중합체는 수분에 의해 가수분해가 촉진될 수 있으므로, 수분을 사용할 경우, 수지의 물성이 낮아질 수 있으므로, 상기한 바와 같이 공랭식으로 냉각을 진행하는 것이 바람직할 수 있다. In the production of the electric masterbatch, it is necessary to control or optimize the operating conditions of the twin screw extruder. Since the melting point of the biodegradable PHA-PLA-PCL triblock copolymer resin may be in the range of 130 ° C to 160 ° C, the temperature conditions of the extruder are less than 40 ° C in the feed section, about 130 ° C in the mixing section, and about 130 ° C in the melting section. About 160 ℃, the die can be adjusted to about 165 ℃, and the screw speed can be about 200 ~ 300 rpm. However, these process conditions are exemplary and may vary depending on the case. In addition, cooling of the melt-mixed resin can be performed by air cooling. Since hydrolysis of the biodegradable PHA-PLA-PCL triblock copolymer can be accelerated by moisture, when moisture is used, the physical properties of the resin may be lowered, so it may be preferable to cool by air cooling as described above. there is.

상기 기능성 금속 함유 첨가제는, 예를 들어, MgSt(magnesium stearate), Al2O3, Fe2O3 및 TiO2 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 생분해성 수지에 대한 상기 기능성 금속 함유 첨가제의 함유량은 약 0.1∼5 wt% 정도일 수 있다. 상기 기능성 금속 함유 첨가제는 복수의 입자 형태를 가질 수 있고 상기 생분해성 수지와 균일하게(실질적으로 균일하게) 혼합될 수 있다. 상기 기능성 금속 함유 첨가제와 상기 생분해성 수지가 혼합된 생분해성 복합 수지를 이용해서 후속의 공정을 통해 섬유를 형성할 수 있다. 따라서, 섬유 내에 상기 기능성 금속 함유 첨가제가 균일하게(실질적으로 균일하게) 분산되어 존재할 수 있다. 또한, 상기 기능성 금속 함유 첨가제는 후속의 공정을 통해서 정전기 전하를 보유하도록 처리될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기능성 금속 함유 첨가제에 함유된 정전기 전하는 일반적인 대기 환경 중에서는 거의 소멸되지 않고 반영구적으로 약 1년 이상 유지될 수 있다. 따라서, 정전기 전하에 의한 미세먼지 필터링 성능이 크게 향상될 수 있고, 그러한 성능이 반영구적으로 유지될 수 있다. The functional metal-containing additive may include, for example, at least one of magnesium stearate (MgSt), Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 and TiO 2 . The content of the functional metal-containing additive relative to the biodegradable resin may be about 0.1 to about 5 wt%. The functional metal-containing additive may have a plurality of particle forms and may be uniformly (substantially uniformly) mixed with the biodegradable resin. Fibers may be formed through a subsequent process using a biodegradable composite resin in which the functional metal-containing additive and the biodegradable resin are mixed. Accordingly, the functional metal-containing additive may be uniformly (substantially uniformly) dispersed in the fiber. In addition, the functional metal-containing additive may be treated to retain electrostatic charge through a subsequent process. According to an embodiment of the present invention, the electrostatic charge contained in the functional metal-containing additive is hardly dissipated in a general atmospheric environment and can be maintained semi-permanently for about one year or more. Therefore, fine dust filtering performance by electrostatic charge can be greatly improved, and such performance can be maintained semi-permanently.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기능성 금속 함유 첨가제로 MgSt를 사용할 경우, 우수한 정전 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상기 생분해성 수지에 핵 형성제(핵제)가 추가될 경우, 상기 핵 형성제가 결정 구조를 개선하고 일렉트릿(electret) 성능을 더욱 향상하는 역할을 할 수 있다. 상기 핵 형성제로는, 예를 들어, Takemoto Oil & Fat Co.,Ltd의 LAK301을 사용할 수 있고, 상기 핵 형성제의 첨가량은, 예를 들어, 약 0.5∼3 wt% 일 수 있고, 바람직하게는, 약 0.8∼2 wt% 정도일 수 있다. MgSt 입자는 전하 증강제로 작용할 수 있다. 정전기 캡처 메커니즘에 의해 PHB-PLA-PCL/MgSt 샘플로 제조된 부직포 부재는 더 높은 미세먼지 여과 효율을 나타낼 수 있다. MgSt 함유량은 약 0.1∼5 wt% 정도일 수 있다. MgSt 함유량이 약 0.1 wt% 이하일 경우 정전기력이 충분치 않을 수 있고, 약 5 wt% 이상일 경우에는 여과 효율이 감소할 수 있다. 바람직하게는, 상기 MgSt 함유량은 약 0.2∼3 wt% 정도일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 제조된 상기 생분해성 복합 수지로 제조된 생분해성 부직포 부재는 PM 2.5 초미세먼지에 대해 약 99%의 여과 효율을 나타낼 수 있다. According to one embodiment of the present invention, when MgSt is used as the functional metal-containing additive, an excellent electrostatic effect can be obtained. In addition, when a nucleating agent (nucleating agent) is added to the biodegradable resin, the nucleating agent may serve to improve the crystal structure and further improve electret performance. As the nucleating agent, for example, LAK301 of Takemoto Oil & Fat Co., Ltd may be used, and the amount of the nucleating agent added may be, for example, about 0.5 to 3 wt%, preferably. , which may be on the order of about 0.8 to 2 wt%. MgSt particles can act as charge enhancers. The nonwoven fabric member made of the PHB-PLA-PCL/MgSt sample by the electrostatic capture mechanism can exhibit higher particulate filtration efficiency. The MgSt content may be on the order of about 0.1 to 5 wt %. If the MgSt content is less than about 0.1 wt%, the electrostatic force may not be sufficient, and if the MgSt content is more than about 5 wt%, the filtration efficiency may decrease. Preferably, the MgSt content may be about 0.2 to 3 wt%. The biodegradable nonwoven fabric member made of the biodegradable composite resin manufactured by the method according to the embodiment of the present invention may exhibit a filtration efficiency of about 99% for PM 2.5 ultrafine dust.

상기 기능성 금속 함유 첨가제가 Al2O3, Fe2O3, TiO2 등의 산화물을 포함하는 경우, 상기 기능성 금속 함유 첨가제의 금속 이온은 상기 생분해성 수지와 수소 결합할 수 있다. 상기 수소 결합은 상기 산화물에 포함된 산소에 의해 가능하게 될 수 있다. 따라서, 상기 기능성 금속 함유 첨가제가 Al2O3, Fe2O3, TiO2 등의 산화물을 포함하는 경우, 우수한 정전기 보유 특성을 나타낼 수 있다. When the functional metal-containing additive includes an oxide such as Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , or TiO 2 , metal ions of the functional metal-containing additive may hydrogen bond with the biodegradable resin. The hydrogen bond may be made possible by oxygen included in the oxide. Accordingly, when the functional metal-containing additive includes an oxide such as Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , or TiO 2 , excellent static electricity retention characteristics may be exhibited.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 섬유 부재 및 이를 적용한 생분해성 패브릭 부재의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. Figure 5 is a flow chart for explaining a method for manufacturing a biodegradable fibrous member and a biodegradable fabric member using the biodegradable fibrous member according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 섬유 부재를 적용한 생분해성 패브릭 부재의 제조 방법은 PHA와 PLA 및 PCL이 결합된 트리블록(triblock) 공중합체를 구비한 생분해성 수지를 형성하는 단계(S10), 상기 생분해성 수지에 정전기 보유 특성을 갖는 기능성 금속 함유 첨가제를 혼합하여 생분해성 복합 수지를 형성하는 단계(S20) 및 상기 생분해성 복합 수지로부터 생분해성 섬유 부재를 형성하고 상기 생분해성 섬유 부재를 적용한 생분해성 패브릭 부재를 제조하는 단계(S30)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 섬유 부재를 적용한 생분해성 패브릭 부재의 제조 방법은 S30 단계 후, 상기 생분해성 섬유 부재를 적용한 상기 생분해성 패브릭 부재 상에 항바이러스제를 도포하는 단계(S40) 및 상기 생분해성 패브릭 부재에 포함된 상기 기능성 금속 함유 첨가제의 적어도 일부를 정전기 전하로 하전(charging) 하는 단계(S50)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the method for manufacturing a biodegradable fabric member applying a biodegradable fibrous member according to an embodiment of the present invention forms a biodegradable resin having a triblock copolymer in which PHA, PLA and PCL are combined. (S10), mixing the biodegradable resin with a functional metal-containing additive having static electricity retention properties to form a biodegradable composite resin (S20), and forming a biodegradable fibrous member from the biodegradable composite resin and the biodegradable composite resin. It may include a step (S30) of producing a biodegradable fabric member to which the active fiber member is applied. In addition, in the method of manufacturing a biodegradable fabric member applying a biodegradable fibrous member according to an embodiment of the present invention, after step S30, applying an antiviral agent on the biodegradable fabric member to which the biodegradable fibrous member is applied (S40) and charging at least a portion of the functional metal-containing additive included in the biodegradable fabric member with electrostatic charge (S50).

S10 단계는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 생분해성 소재의 제조 방법에 따라 수행될 수 있다. S10 단계를 통해서, PHA-PLA-PCL 트리블록 공중합체를 포함하는 생분해성 수지가 형성될 수 있다. Step S10 may be performed according to the manufacturing method of the biodegradable material described with reference to FIGS. 1 to 4 . Through step S10, a biodegradable resin including the PHA-PLA-PCL triblock copolymer may be formed.

S20 단계는 앞서 설명했던 기능성 금속 함유 첨가제를 혼합하여 생분해성 복합 수지(즉, 일렉트릭 마스터배치)를 형성하는 방법에 따라 수행될 수 있다. 상기 생분해성 복합 수지는 일종의 펠릿(pellet) 형태로 제조될 수 있다. 상기 생분해성 복합 수지는 생분해성 고분자 물질일 수 있다. Step S20 may be performed according to the method of forming a biodegradable composite resin (ie, electric masterbatch) by mixing the functional metal-containing additives described above. The biodegradable composite resin may be manufactured in a kind of pellet form. The biodegradable composite resin may be a biodegradable polymer material.

S30 단계에서는 상기 생분해성 복합 수지로부터 생분해성 섬유 부재를 형성하고 상기 생분해성 섬유 부재를 적용한 생분해성 패브릭 부재를 제조할 수 있다. 상기 생분해성 패브릭 부재는 생분해성 부직포 부재일 수 있다. 또한, 상기 생분해성 부직포 부재는 멜트블로운(meltblown) 방식으로 제조된 생분해성 멜트블로운 부직포 부재일 수 있다. 즉, S30 단계에서 상기 생분해성 복합 수지로부터 멜트블로운(meltblown) 방식으로 생분해성 부직포를 제조할 수 있다. In step S30, a biodegradable fibrous member may be formed from the biodegradable composite resin and a biodegradable fabric member applying the biodegradable fibrous member may be manufactured. The biodegradable fabric member may be a biodegradable nonwoven fabric member. In addition, the biodegradable nonwoven fabric member may be a biodegradable meltblown nonwoven fabric member manufactured by a meltblown method. That is, in step S30, a biodegradable nonwoven fabric can be prepared from the biodegradable composite resin by a meltblown method.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 섬유 부재를 적용한 생분해성 패브릭 부재의 제조시 적용될 수 있는 멜트블로운(meltblown) 공정을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a view for explaining a meltblown process that can be applied in the manufacture of a biodegradable fabric member to which a biodegradable fibrous member according to an embodiment of the present invention is applied.

도 6을 참조하면, 멜트블로운(meltblown) 공정을 위한 장비는 레진 공급기(1), 레진 공급기(1)로부터 레진을 공급받는 압출기(extruder)(2), 압출기(2)에 연결된 펌프 부재(3), 펌프 부재(3)에 연결된 멜트블로운 다이(4)를 포함할 수 있다. 상기 레진(즉, 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 복합 수지)은 레진 공급기(1)로부터 압출기(2) 및 펌프 부재(3)를 거쳐 멜트블로운 다이(4)로 이동될 수 있다. 멜트블로운 다이(4)에서 상기 레진(폴리머)이 가열에 의해 용융되고, 핫 에어 블로윙(hot air blowing)에 의해, 다이(4) 하부의 노즐을 통해 섬유 형태로 방사(방출)될 수 있다. 멜트블로운 섬유는 콜렉터(5) 상에 웹(web) 형태를 이루도록 배치될 수 있고, 소정의 와인더(6)[즉, 권취부]에 의해 권취될 수 있다. 이러한 과정을 통해서 생분해성 멜트블로운 부직포가 제조될 수 있다. 그러나, 도 6을 참조하여 설명한 멜트블로운 장비 및 공정은 예시적인 것이고, 이는 다양하게 변화될 수 있다. Referring to FIG. 6, the equipment for the meltblown process includes a resin feeder 1, an extruder 2 receiving resin from the resin feeder 1, and a pump member connected to the extruder 2 ( 3), a melt blown die 4 connected to the pump member 3 may be included. The resin (ie, the biodegradable composite resin according to the embodiment of the present invention) may be moved from the resin feeder 1 to the melt blown die 4 via the extruder 2 and the pump member 3. In the melt blown die 4, the resin (polymer) is melted by heating, and can be spun (released) in the form of fibers through a nozzle at the bottom of the die 4 by hot air blowing. . The meltblown fibers may be disposed on the collector 5 to form a web, and may be wound by a predetermined winder 6 (ie, a winding unit). Through this process, a biodegradable meltblown nonwoven fabric can be manufactured. However, the melt blown equipment and process described with reference to FIG. 6 are exemplary, and may be variously changed.

섬유를 생산하는 첫 번째 단계는 원료(즉, 생분해성 복합 수지)가 전형적으로 전단 하에서 가열되는 컴파운딩 또는 혼합 단계이다. 열이 있는 상태에서의 전단은 적절한 조성 선택과 함께 균일한 용융을 초래할 수 있다. 용융물은 섬유가 형성되는 압출기에 배치될 수 있다. 섬유 집합체는 열, 압력, 화학적 결합제, 기계적 얽힘 또는 이들의 조합을 사용하여 함께 결합되어 부직포 웹을 형성할 수 있다. The first step in producing fibers is a compounding or mixing step in which raw materials (i.e., biodegradable composite resins) are typically heated under shear. Shearing in the presence of heat can result in uniform melting with proper compositional selection. The melt may be placed in an extruder where fibers are formed. The fibrous assemblies may be bonded together using heat, pressure, chemical binders, mechanical entanglement, or a combination thereof to form a nonwoven web.

바람직한 혼합 장치는 다중 혼합 구역 이축 압출기일 수 있다. 트윈 스크류 배치 믹서 또는 단일 스크류 압출 시스템도 사용할 수 있다. 충분한 혼합 및 가열이 발생하는 한 사용되는 특정 장비는 중요하지 않을 수 있다. 또한, 주 압출기의 측면 압출기를 사용하여 주 압출기에 폴리머 용융물을 주입할 수 있다. A preferred mixing device may be a multiple mixing zone twin screw extruder. Twin screw batch mixers or single screw extrusion systems can also be used. The particular equipment used may not be critical as long as sufficient mixing and heating occurs. Alternatively, the polymer melt may be injected into the main extruder using a side extruder of the main extruder.

재료를 배합하는 다른 방법으로서 중합체(즉, 생분해성 복합 수지)를 점진적으로 증가하는 온도에서 혼합되는 압출 시스템에 첨가할 수 있다. 예를 들어, 6개의 가열 영역이 있는 이축 압출기에서 처음 3개 영역은 40℃, 120℃ 및 150℃로 가열될 수 있으며 마지막 3개 영역은 중합체의 융점 이상으로 가열될 수 있다. As an alternative method of compounding the materials, the polymer (i.e., biodegradable composite resin) can be added to the extrusion system where it is mixed at a gradually increasing temperature. For example, in a twin screw extruder with 6 heating zones, the first 3 zones can be heated to 40°C, 120°C and 150°C, and the last 3 zones can be heated above the melting point of the polymer.

생분해성 수지의 압출에서는 용융 온도에 따른 MFR(melt flow rate)도 중요하지만 특히 중요한 것은 최적 온도의 유지일 수 있다. 압출기의 특성 상 일정한 온도에 세팅(setting) 되어 있어도 스크류의 회전과 수지와의 마찰에 의해 온도가 상승하게 되므로, 온도를 유지시키기 위해서는 냉각 시스템이 중요할 수 있다. 스크류의 회전속도는 약 100∼600 rpm 일 수 있고, 바람직하게는 약 150∼500 rpm 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 약 200∼350 rpm 일 수 있다. 또한, 일반적인 압출기의 냉각 라인 보다 배럴 내의 냉각 면적이 약 50% 이상 확장된 냉각 시스템을 적용하는 압출기를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. In the extrusion of the biodegradable resin, the melt flow rate (MFR) according to the melting temperature is also important, but the maintenance of the optimum temperature may be particularly important. Due to the nature of the extruder, even if it is set at a constant temperature, the temperature rises due to the rotation of the screw and friction with the resin, so a cooling system may be important to maintain the temperature. The rotational speed of the screw may be about 100 to 600 rpm, preferably about 150 to 500 rpm, and more preferably about 200 to 350 rpm. In addition, it may be desirable to use an extruder that employs a cooling system that expands the cooling area in the barrel by about 50% or more than the cooling line of a typical extruder.

본 발명의 실시예에서는 용융 방사 공정을 이용할 수 있다. 용융 방사에서는 압출물에 질량 손실이 없을 수 있다. 용융 방사의 원리는 압출기에서 용융된 수지를 핫 에어(hot air)로 불어 노즐을 통해 방사하는 것이다. 섬유의 회전은 핫 에어(hot air)의 온도가 약 100∼270℃, 바람직하게는 120∼240℃, 더 바람직하게는 170∼220℃의 온도에서 발생할 수 있다. 또한, 핫 에어(hot air)의 속도는 약 100∼400 mm/sec 정도일 수 있다. 가공 조건은 화학적 성질, 분자량 및 각 성분의 농도에 의해 결정될 수 있다. In an embodiment of the present invention, a melt spinning process may be used. In melt spinning, there may be no mass loss in the extrudate. The principle of melt spinning is to blow resin melted in an extruder with hot air to spin through a nozzle. Fiber rotation may occur at a hot air temperature of about 100 to 270°C, preferably 120 to 240°C, more preferably 170 to 220°C. In addition, the speed of hot air may be about 100 to 400 mm/sec. Processing conditions may be determined by chemical properties, molecular weight and concentration of each component.

또한, 약 100 m/min 이상의 섬유 방사 속도가 필요할 수 있다. 바람직하게는, 섬유 방사 속도는 약 500 내지 약 10000 m/min 정도일 수 있고, 바람직하게는 약 2000 내지 약 7000 m/min, 더욱 바람직하게는 약 2500 내지 약 5000 m/min 정도일 수 있다. 이때, 방사된 섬유의 평균 직경은, 예컨대, 약 2∼10 ㎛ 정도일 수 있다. Also, fiber spinning speeds of about 100 m/min or higher may be required. Preferably, the fiber spinning speed may be about 500 to about 10000 m/min, preferably about 2000 to about 7000 m/min, more preferably about 2500 to about 5000 m/min. At this time, the average diameter of the spun fibers may be, for example, about 2 to 10 μm.

또한, 방사된 섬유의 웹 형성을 위해 노즐과 콜렉터와의 간격도 중요할 수 있다. 노즐과 콜렉터와의 간격이 너무 멀게 되면, 부직포의 인장 강도 등 물성 저하가 일어날 수 있고, 너무 가까우면 용융된 섬유가 필름 처럼 형성되어 부직포 기능을 갖지 못하게 될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 노즐과 콜렉터와의 간격은 약 10∼40 cm 정도일 수 있다. 연속 섬유는 멜트블로잉(meltblowing) 공정 또는 스펀본드(spunbond) 방법을 통해 생산할 수 있으며, 경우에 따라서는, 비연속(스테이플) 섬유를 생산할 수도 있다. 다양한 섬유 제조 방법을 조합하여 조합 기술을 만들 수도 있다. 그러나, 여기서 설명한 섬유 및 이를 적용한 패브릭 부재의 제조 방법은, 경우에 따라, 다양하게 변화될 수 있다. In addition, the distance between the nozzle and the collector may be important for forming a web of spun fibers. If the distance between the nozzle and the collector is too far, physical properties such as tensile strength of the nonwoven fabric may deteriorate. In an embodiment of the present invention, the distance between the nozzle and the collector may be about 10 to 40 cm. Continuous fibers can be produced through a meltblowing process or a spunbond method, and in some cases, non-continuous (staple) fibers can also be produced. Combination techniques can also be created by combining different fiber manufacturing methods. However, the method of manufacturing the fiber and the fabric member using the same described herein may be variously changed, depending on the case.

다시 도 5를 참조하면, S40 단계에서 상기 생분해성 섬유 부재를 적용한 상기 생분해성 패브릭 부재 상에 항바이러스제를 도포할 수 있다. 상기 항바이러스제는, 예컨대, POM(polyoxometalate)을 포함할 수 있다. 상기 생분해성 섬유 부재에 대한 상기 항바이러스제의 도포량(즉, 전착량)은 약 0.05∼5 g/m2 정도, 바람직하게는, 약 0.5∼5 g/m2 정도, 더욱 바람직하게는, 약 1∼3 g/m2 정도일 수 있다. Referring back to FIG. 5, in step S40, an antiviral agent may be applied on the biodegradable fabric member to which the biodegradable fiber member is applied. The antiviral agent may include, for example, polyoxometalate (POM). The application amount of the antiviral agent to the biodegradable fibrous member (ie, the amount of spread) is about 0.05 to 5 g/m 2 , preferably about 0.5 to 5 g/m 2 , more preferably about 1 It may be on the order of -3 g/m 2 .

상기 항바이러스제는 POM(polyoxometalate)을 포함할 수 있다. 상기 POM은 배위 결합하고 있는 금속을 포함할 수 있다. 상기 금속은 Cu, Mo, W 등의 전이 금속일 수 있고, 상기 전이 금속은 이온을 발생하는 역할을 할 수 있다. 이러한 이온이 바이러스의 외피를 공격해서 바이러스를 소멸시키고 바이러스의 증식을 방지하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 상기 항바이러스제의 도포에 의해 생분해성 패브릭 부재의 항바이러스, 항균 성능이 크게 향상될 수 있다. The antiviral agent may include polyoxometalate (POM). The POM may include a metal that is coordinated. The metal may be a transition metal such as Cu, Mo, or W, and the transition metal may serve to generate ions. These ions can attack the envelope of the virus to destroy the virus and prevent the virus from multiplying. Therefore, the antiviral and antibacterial performance of the biodegradable fabric member can be greatly improved by the application of the antiviral agent.

POM(polyoxometalate)은 항암 및 항바이러스, 항균, 항원 및 항당뇨 활성을 포함하여 생체 외 뿐만 아니라 생체 내에서도 생물학적 활성을 나타낼 수 있다. POM의 항균 활성 연구에서 폴리 옥소 메탈 레이트, 치환된 유형 POM K7 [PTi2W10O40] 6H2O, K7 [BVW11O40] 7H2O의 상승 작용 하에 메티실린 내성 황색 포도상구균에 대한 항균 활성에서 여러 베타-락탐 항생제의 향상을 발현할 수 있다. [SiFeW11O40]6/5 및 [SiCoW11O40] 6 및 lacunary-type POMs [XW11O39] n- (X = Si, P) 및 [XW9O34] n-, 그리고 저항 메커니즘이 응용될 수 있다. 폴리 옥소 메탈 레이트 (K6 [P2W1818O62]ㆍ14H2O, K4 [SiMo12O40]ㆍ3H2O 및 K7 [PTi2W10O40]ㆍ6H2O)가 메티실린 내성 황색 포도상구균(MRSA) 및 반코마이신에 대한 항균 활성을 향상시킨 베타-락탐 항생제인 옥사실린의 내성 S. aureus (VRSA)와 반응 메커니즘이 적용될 수도 있다. 박테리아 세포의 물리적 손상을 기반으로 하는 Ag 나노 입자와 POM의 시너지 항균 작용이 응용될 수 있다. Polyoxometalate (POM) can exhibit biological activities in vitro as well as in vivo, including anticancer, antiviral, antibacterial, antigenic, and antidiabetic activities. Antibacterial activity study of POM showed enhancement of several beta-lactam antibiotics in antibacterial activity against methicillin-resistant Staphylococcus aureus under the synergistic action of polyoxometallate, substituted type POM K7 [PTi2W10O40] 6H2O, K7 [BVW11O40] 7H2O can do. [SiFeW11O40]6/5 and [SiCoW11O40]6 and lacunary-type POMs [XW11O39] n- (X = Si, P) and [XW9O34] n-, and resistance mechanisms can be applied. Beta-lactams with polyoxometalates (K6 [P2W1818O62]ㆍ14H2O, K4 [SiMo12O40]ㆍ 3H2O and K7 [PTi2W10O40]ㆍ6H2O) enhanced antibacterial activity against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and vancomycin The reaction mechanism with resistant S. aureus (VRSA) to the antibiotic oxacillin may also be applied. The synergistic antibacterial action of Ag nanoparticles and POM based on physical damage to bacterial cells can be applied.

POM에 적용 가능한 일 실시예에 따른 화합물의 비대칭 단위는 1개의 케긴 음이온 [H4W12O40]6-, 2개의 Cu2+ 이온 및 4개의 펜 분자로 구성될 수 있다. [H4W12O40]6- 음이온 모서리 공유 연결을 통해 함께 결합되는 4개의 에지 공유 W3O13 장치가 포함될 수 있다. 두 개의 Cu2+ 이온은 모두 5 배위될 수 있다. Cu1 이온은 사각 프리즘 형상으로 표시되며 Cu2 이온의 형상은 삼각형 쌍 피라미드로 설명될 수 있다. Cu 이온에 결합하는 도너 원자는 킬레이트 배위 모드와 케긴 음이온을 갖는 두 개의 펜 분자에서 나오며 복잡한 단편 {Cu (phen) 2} 2+를 형성할 수 있다.An asymmetric unit of the compound according to an embodiment applicable to POM may be composed of one Kegin anion [H4W12O40]6-, two Cu2+ ions, and four pen molecules. [H4W12O40]6- Four edge-sharing W3O13 units joined together via anionic edge-sharing linkages may be included. Both Cu2+ ions can be 5 coordinated. The Cu1 ion is represented by a square prism shape, and the shape of Cu2 ion can be described as a triangular pair pyramid. Donor atoms binding to Cu ions come from two phen molecules with a chelate coordination mode and a Kegin anion, and can form a complex fragment {Cu (phen) 2} 2+.

항균 실험에 사용되는 화합물은 4가지 종류로 나눌 수 있다. 상기 화합물은 예를 들면, 페난트롤린과 무기-유기 하이브리드 화합물, Ti 원자가 12개의 부위 중 하나를 차지하는 일 치환 케긴형 화합물, mono-lacunaria lindquist 음이온과 lanthanides의 복합체 화합물 또는 모노 락나 리아 케긴 음이온과 란타나이드의 복합체를 포함할 수 있다.Compounds used in antibacterial experiments can be divided into four types. Such compounds include, for example, phenanthroline and inorganic-organic hybrid compounds, monosubstituted Keggin-type compounds in which Ti atoms occupy one of the 12 sites, complex compounds of mono-lacunaria lindquist anions and lanthanides, or mono-lacunaria Keggin anions and lanthanides. A complex of ids may be included.

POM(polyoxometalate)의 제조 방법은 아래와 같을 수 있다. A method for preparing polyoxometalate (POM) may be as follows.

새로운 POM 클러스터를 생성하는 경로는 종종 적은 수를 요구하는 매우 간단한 합성 조작, 또는 단지 한 단계(소위 '원팟' 합성), 예를 들어, 몰리브덴산 나트륨 용액의 산성화는 금속 산화물 조각을 생성하여 용액의 pH가 감소함에 따라 이루어질 수 있다. 이것은 POM 클러스터의 수성 합성이 표준이며 이는 단순한 금속 양이온이 있는 상태에서 수행될 수 있다. 이것은 또한 유기 양이온이 될 수 있으며 용매 시스템은 예를 들어 물/CH3CN과 같은 용매 혼합물로 확장될 수 있다. 그만큼 합성에서 가장 중요한 합성 변수 클러스터는 (1)금속 산화물 음이온의 농도/유형, (2)pH, (3)이온 강도, (4)헤테로 원자 유형/농도, (5)추가 리간드의 존재, (6)환원제 및 (7)반응 및 처리 온도(예 : 마이크로파, 열수 및 환류)일 수 있다. 양성자화 된 유기 아민 양이온의 양이온 templation 효과, 또는 혼합 용매 전략의 적용으로 새로운 분리로 이어질 수 있다. Routes to create new POM clusters are often very simple synthetic operations requiring few numbers, or just one step (so-called 'one pot' synthesis), e.g. This can be done as the pH decreases. This is standard for aqueous synthesis of POM clusters, which can be performed in the presence of simple metal cations. It can also be an organic cation and the solvent system can be extended to solvent mixtures, for example water/CH3CN. The most important synthetic variable clusters in the synthesis are (1) concentration/type of metal oxide anion, (2) pH, (3) ionic strength, (4) heteroatom type/concentration, (5) presence of additional ligands, (6) ) reducing agent and (7) reaction and processing temperatures (eg microwave, hydrothermal and reflux). The cation templation effect of protonated organic amine cations, or the application of mixed solvent strategies, can lead to new separations.

본 발명의 실시예에서 POM은 하기와 같은 합성법에 의해 제조될 수 있다. In an embodiment of the present invention, POM can be prepared by the following synthesis method.

[Cu2(phen)4(H4W12O40)]의 합성은 (NH4)6(H2W12O40)·3H2O의(0.1 mmol, 0.30 g)의 CuCl22H2O (2.0 mmol, 0.34 g), 페난트롤린 (0.5 mmol, 0.099 g), 숙신산 (0.5 mmol, 0.06 g) 및 물 12 mL의 반응에 의해서 제조될 수 있다. 염산을 첨가하여 출발 혼합물의 pH를 약 2.0 으로 조정하고 혼합물을 대기 하에서 약 1시간 동안 교반할 수 있다. 최종 용액을 25 mL 테플론 라이닝 오토클레이브로 옮기고 약 160℃에서 약 96시간 동안 결정화할 수 있다. 그 후, 오토클레이브를 10℃·h-1 의 속도로 실온으로 냉각시킬 수 있다. 생성된 녹색 줄무늬 결정을 여과하고 증류수로 세척하고 대기 중 건조시켜 제조할 수 있다. The synthesis of [Cu 2 (phen) 4 (H 4 W 12 O 40 )] is (NH 4 ) 6 (H 2 W 12 O 40 )·3H 2 O (0.1 mmol, 0.30 g) of CuCl 2 2H 2 O (2.0 mmol, 0.34 g), phenanthroline (0.5 mmol, 0.099 g), succinic acid (0.5 mmol, 0.06 g) and 12 mL of water. Hydrochloric acid is added to adjust the pH of the starting mixture to about 2.0 and the mixture can be stirred under air for about 1 hour. The final solution is transferred to a 25 mL Teflon-lined autoclave and allowed to crystallize at about 160° C. for about 96 hours. Thereafter, the autoclave can be cooled to room temperature at a rate of 10 °C·h −1 . It can be prepared by filtering the resulting green-striped crystals, washing with distilled water, and drying in the air.

제조된 항바이러스제인 POM은 하기의 방법으로 멜트블로운 부직포에 코팅되어 마스크, 공기청정기 필터, 환자용 시트, 방호복(방역복) 등 여러 제품에 응용될 수 있다. The prepared antiviral agent POM is coated on a meltblown nonwoven fabric by the following method and can be applied to various products such as masks, air purifier filters, patient sheets, and protective clothing (protective clothing).

섬유 원단, 부직포 및 종이 등의 기재를 항균, 항바이러스 가공 처리할 때, 생분해성 바인더를 이용한 전착 가공이 행해질 수 있다. 전착가공(展着加工)은 용융 가공에 비해 항균, 항바이러스제의 기재 표면 노출이 많아지는 것으로, 가공제의 소량 적용에도 항균, 항바이러스 효과를 발현 가능한 경향이 있다. 내구성 측면에서는 다소 떨어지는 경우가 많지만, 기재 자체의 내구성과 비교하여 생각하면 충분한 정도라고 할 수 있다. 전착 가공액은 항균, 항바이러스제, 생분해성 바인더, 물 등의 용매를 배합하고, 필요에 따라 분산제, 점도 조절제, 소포제 또는 방부제등을 더하는 것도 가능하다. 배합 비율은 항균, 항바이러스제 100을 기준으로 생분해성 바인더 고형분 30∼100 중량부%가 적정량일 수 있다. 바인더 고형이 너무 적으면 항균, 항바이러스제가 떨어지기 쉽고, 너무 많으면 항균, 항바이러스제가 바인더에 매몰되어 효과를 발현하기 어려울 수 있다. When antibacterial and antiviral processing is performed on substrates such as textile fabrics, nonwoven fabrics, and paper, electrodeposition processing using a biodegradable binder may be performed. Compared to melt processing, electrodeposition processing increases the surface exposure of antibacterial and antiviral agents to the substrate surface, and there is a tendency that antibacterial and antiviral effects can be expressed even when a small amount of the processing agent is applied. Although it is often somewhat inferior in terms of durability, it can be said that it is sufficient when compared to the durability of the substrate itself. An antibacterial, antiviral agent, biodegradable binder, and a solvent such as water are mixed in the electrodeposition processing solution, and a dispersing agent, a viscosity modifier, an antifoaming agent, or a preservative may be added as needed. The mixing ratio may be an appropriate amount of 30 to 100 parts by weight of the biodegradable binder solid content based on 100 of the antibacterial and antiviral agent. If the binder solids are too small, the antibacterial and antiviral agents may easily fall off, and if the binder is too large, the antibacterial and antiviral agents may be buried in the binder, making it difficult to express the effect.

용매는 기재의 흡수성과 가공하기 쉬운 점도를 고려하여 적정량 배합될 수 있다. 바인더로 비제한적 예시로서 폴리비닐알콜(PVAc), PLA-PEG 복합 수지와 같은 에멀젼을 사용할 수 있고, 용매는 물을 사용할 수 있다. 가공액의 조정, 즉, 분산 방법은 교반식의 믹서를 이용할 수 있다. 전착 가공액을 섬유, 원단 등에 가공하는 방법은 섬유, 원단 전체에 가공액을 침지한 후, 적정량을 짜는 디핑(dipping) 가공, 섬유 원단의 편면으로 가공액을 도포하는 나이프 코팅과 그라비아 코팅 가공, 스프레이를 이용하고 분무하는 스프레이 가공 등의 전착 가공 방법이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 스프레이 가공법을 사용하여 전착 가공할 수 있다. 항바이러스제인 POM의 전착량은 약 0.5∼5 g/㎡ 정도인 것이 바람직할 수 있고, 더 바람직하게는 약 1∼3 g/㎡ 정도일 수 있다. The solvent may be formulated in an appropriate amount in consideration of the absorbency of the substrate and the viscosity that is easy to process. As a non-limiting example, an emulsion such as polyvinyl alcohol (PVAc) or a PLA-PEG composite resin may be used as a binder, and water may be used as a solvent. Adjustment of the working fluid, that is, the dispersion method, may use an agitating mixer. The method of processing the electrodeposition processing fluid on fibers, fabrics, etc. is a dipping process in which the entire fiber or fabric is immersed in the processing fluid and then weaving an appropriate amount, knife coating and gravure coating processing in which the processing fluid is applied to one side of the fiber fabric, An electrodeposition processing method such as spray processing using a spray and spraying may be used. In one embodiment of the present invention, electrodeposition processing may be performed using a spray processing method. The amount of POM, which is an antiviral agent, may be preferably about 0.5 to 5 g/m 2 , more preferably about 1 to 3 g/m 2 .

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 섬유 부재를 적용한 생분해성 패브릭 부재의 제조시 적용될 수 있는 항바이러스제 도포 공정을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a view for explaining an antiviral agent application process that can be applied in the manufacture of a biodegradable fabric member to which a biodegradable fibrous member according to an embodiment of the present invention is applied.

도 7을 참조하면, 항바이러스제 도포 공정을 위한 장비(즉, 코팅 장치)는 피코팅 부재(10)를 공급하는 피코팅 부재 공급부(20), 피코팅 부재(10)에 코팅될 코팅제(30)가 담겨지는 딥핑 용기(dipping tub)(40), 피코팅 부재(10)에 코팅된 상기 코팅제를 열처리하여 경화하기 위한 열처리 챔버(즉, 오븐)(50), 경화된 코팅제(즉, 코팅층)가 형성된 피코팅 부재(10)를 권취하기 위한 권취부(60) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 피코팅 부재(10)는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 생분해성 패브릭 부재(ex, 생분해성 부직포 부재)일 수 있다. 상기 코팅제(30)는 전술한 항바이러스제를 포함할 수 있다. 2단계 혹은 그 이상의 코팅 과정을 수행할 수도 있다. 그러나, 도 7을 참조하여 설명한 항바이러스제 도포 공정을 위한 장비는 예시적인 것에 불과하고, 다양하게 변화될 수 있다. Referring to FIG. 7, the equipment (ie, the coating device) for the antiviral agent application process includes a coating member supply unit 20 for supplying the coated member 10, and a coating agent 30 to be coated on the coated member 10. A dipping tub 40 in which is contained, a heat treatment chamber (ie, an oven) 50 for heat-treating and curing the coating agent coated on the member 10 to be coated (ie, an oven) 50, and a cured coating agent (ie, the coating layer) A winding unit 60 for winding the formed coated member 10 may be included. Here, the coated member 10 may be a biodegradable fabric member (ex, a biodegradable nonwoven fabric member) manufactured according to an embodiment of the present invention. The coating agent 30 may include the aforementioned antiviral agent. A two-step or more coating process may be performed. However, the equipment for the antiviral agent application process described with reference to FIG. 7 is only exemplary and may be variously changed.

다시 도 5를 참조하면, S50 단계에서 상기 생분해성 패브릭 부재에 포함된 상기 기능성 금속 함유 첨가제의 적어도 일부를 정전기 전하로 하전(charging)시킬 수 있다. 이에 의해, 상기 생분해성 패브릭 부재에 포함된 상기 기능성 금속 함유 첨가제에 정전기를 부여하는 공정이 수행될 수 있다. 상기 정전기를 부여하는 공정은 일종의 '코로나 처리 공정'이라고 지칭할 수 있다. Referring back to FIG. 5, in step S50, at least a portion of the functional metal-containing additive included in the biodegradable fabric member may be charged with electrostatic charge. Accordingly, a process of imparting static electricity to the functional metal-containing additive included in the biodegradable fabric member may be performed. The process of imparting static electricity may be referred to as a kind of 'corona treatment process'.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 섬유 부재를 적용한 생분해성 패브릭 부재의 제조시 적용될 수 있는 정전기 하전 공정을 설명하기 위한 도면이다. 8 is a view for explaining an electrostatic charging process that can be applied in the manufacture of a biodegradable fabric member to which a biodegradable fibrous member according to an embodiment of the present invention is applied.

도 8을 참조하면, 정전기 하전 공정(코로나 처리 공정)은 고전압 공정으로 수행될 수 있다. 정전기 하전을 위한 장비는 하전 시스템 및 표면 포텐셜 측정 시스템을 포함할 수 있다. 상기 정전기 하전을 위한 장비는 전원 공급 장치, 점 모양의 전극 및 접지 전극 등을 포함할 수 있다. 고전압 전력 하에서 높은 포텐셜로 인해 전극에 코로나 방전이 일어날 수 있고 일렉트릿(electret) 재료에 이온이 증착될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 생분해성 패브릭 부재(ex, 생분해성 멜트블로운 부직포 부재)에 약 50∼150 kV 정도의 전압으로 하전(충전)할 수 있다. 하전(충전) 시간은 약 10∼60초 정도일 수 있고, 전극 사이의 하전(충전) 거리는 약 50∼200 mm 정도일 수 있다. 상기한 방법에 의해 제조된 패브릭 부재(ex, 부직포 부재)의 정전 능력은 대기 환경에서 약 1년 이상 지속될 수 있다. Referring to FIG. 8 , the electrostatic charging process (corona treatment process) may be performed as a high voltage process. Equipment for electrostatic charging may include a charging system and a surface potential measurement system. Equipment for the electrostatic charge may include a power supply, a point-shaped electrode, and a ground electrode. Due to the high potential under high voltage power, a corona discharge may occur on the electrode and ions may be deposited on the electret material. In an embodiment of the present invention, a biodegradable fabric member (eg, a biodegradable meltblown nonwoven fabric member) may be charged (charged) with a voltage of about 50 to 150 kV. The charging (charging) time may be about 10 to 60 seconds, and the charging (charging) distance between the electrodes may be about 50 to 200 mm. The electrostatic ability of the fabric member (eg, nonwoven fabric member) manufactured by the above method may last for about 1 year or more in an atmospheric environment.

상기 생분해성 패브릭 부재(ex, 생분해성 멜트블로운 부직포 부재)에 포함된 상기 기능성 금속 함유 첨가제는 상기한 정전기 하전 공정을 통해서 정전기 전하를 보유하도록 처리될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 기능성 금속 함유 첨가제에 함유된 정전기 전하는 일반적인 대기 환경 중에서는 거의 소멸되지 않고 반영구적으로 약 1년 이상 유지될 수 있다. 따라서, 정전기 전하에 의한 미세먼지 필터링 성능이 크게 향상될 수 있고, 그러한 성능이 반영구적으로 유지될 수 있다. The functional metal-containing additive included in the biodegradable fabric member (eg, biodegradable meltblown nonwoven fabric member) may be treated to retain electrostatic charge through the electrostatic charge process described above. As described above, the electrostatic charge contained in the functional metal-containing additive is hardly dissipated in a general atmospheric environment and can be maintained semi-permanently for about one year or more. Therefore, fine dust filtering performance by electrostatic charge can be greatly improved, and such performance can be maintained semi-permanently.

본 발명의 실시예에 따라 제조된 상기 생분해성 패브릭 부재는 우수한 정전기 보유 특성 및 우수한 항바이러스 성능을 가질 수 있으면서 아울러 우수한 생분해 특성을 가질 수 있다. 이러한 생분해성 패브릭 부재는 마스크 필터(미세입자 차단용 마스크 또는 비말 차단용 마스크의 본체/필터부), 공기청정기 필터, 환자용 시트, 방호복(방역복)의 적어도 일부 등을 구성하는데 적용될 수 있다. The biodegradable fabric member manufactured according to the embodiment of the present invention may have excellent static electricity retention characteristics and excellent antiviral performance, as well as excellent biodegradation characteristics. Such a biodegradable fabric member can be applied to configure at least a part of a mask filter (body/filter part of a mask for blocking fine particles or a mask for blocking droplets), an air purifier filter, a sheet for a patient, and protective clothing (protective clothing).

본 발명의 실시예들에 따르면, 반영구적 정전기 유지 특성을 갖고 아울러 우수한 항바이러스 기능을 갖는 생분해성 섬유 부재 및 이를 적용한 생분해성 패브릭 부재(ex, 생분해성 부직포 부재)를 구현할 수 있다. 실시예에 따른 생분해성 패브릭 부재(ex, 생분해성 부직포 부재)는 생분해성을 갖는 식물유래 수지로서 석유계 고형 폐기물에 의한 환경오염을 줄여 줄 수 있고, 대기 환경오염의 주범인 온실 가스 감축에 기여할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 패브릭 부재(ex, 생분해성 부직포 부재)는 미세먼지 차단 기능을 높여주는 정전기가 약 1년 이상 지속 가능하며, PM 2.5의 초미세먼지에 대해 약 99% 차단 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 패브릭 부재(ex, 생분해성 부직포 부재)는 COVID-19와 같은 팬데믹 상황에 필수적으로 요구되는 항바이러스 성능을 가지며, 약 95% 이상의 항균/항바이러스 효과를 나타낼 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라 제조된 생분해성 패브릭 부재(ex, 생분해성 부직포 부재)는 개인 방역용품(마스크, 방호복/방역복, 환자용 시트 등) 외에 집단 방역용품으로서의 공기청정기 필터 등 대부분의 필터용 부직포를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. According to embodiments of the present invention, a biodegradable fibrous member having semi-permanent static electricity retention characteristics and excellent antiviral function and a biodegradable fabric member (ex, biodegradable nonwoven fabric member) to which the same is applied can be implemented. The biodegradable fabric member (ex, biodegradable nonwoven fabric member) according to the embodiment is a plant-derived resin having biodegradability, which can reduce environmental pollution caused by petroleum-based solid waste, and contribute to reducing greenhouse gases, which are the main culprit of air pollution. can In addition, the biodegradable fabric member (ex, biodegradable nonwoven fabric member) according to an embodiment of the present invention can sustain static electricity that enhances the fine dust blocking function for about 1 year or more, and about 99% of the ultrafine dust of PM 2.5 may have a blocking effect. In addition, the biodegradable fabric member (ex, biodegradable nonwoven fabric member) according to an embodiment of the present invention has antiviral performance essential to pandemic situations such as COVID-19, and has an antibacterial/antiviral effect of about 95% or more. can represent The biodegradable fabric member (ex, biodegradable nonwoven fabric member) manufactured according to the embodiment of the present invention is a nonwoven fabric for most filters such as air purifier filters as collective quarantine products in addition to personal quarantine products (masks, protective clothing / protective clothing, patient sheets, etc.) is expected to be able to replace

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 생분해성 패브릭 부재(생분해성 멜트블로운 부직포 부재) 및 그 특성을 평가한 결과를 보여주는 도면이다. 즉, 도 9는 생분해성 PHA-PLA-PCL 트리블록 공중합체에 기능성 금속 함유 첨가체를 혼합한 생분해성 복합 수지(즉, 일렉트릭 마스터배치)로 용융 방사하여(즉, meltblown) 부직포를 제조하고, 후속 공정으로 항바이러스제인 POM을 코팅하고, 코로나 차징을 수행하여 제조한 멜트블로운 필터(meltblown filter) 및 그에 대한 특성 평가 결과를 보여준다. 9 is a view showing a biodegradable fabric member (biodegradable meltblown nonwoven fabric member) manufactured according to an embodiment of the present invention and results of evaluating its characteristics. That is, FIG. 9 is melt spinning (ie, meltblown) with a biodegradable composite resin (ie, electric masterbatch) in which a functional metal-containing additive is mixed with a biodegradable PHA-PLA-PCL triblock copolymer to prepare a nonwoven fabric, As a subsequent process, a meltblown filter prepared by coating POM, an antiviral agent, and performing corona charging, and a characteristic evaluation result thereof are shown.

도 9를 참조하면, (a) 내지 (f) 도면은 멜트블로운 공정에서 노즐과 콜렉터 사이의 간격(DCD)에 따른 부직포 형태 변화를 보여준다. (a)도면은 상기 간격(DCD)이 10 cm 인 경우이고, (b)도면은 상기 간격(DCD)이 15 cm 인 경우이고, (c)도면은 상기 간격(DCD)이 20 cm 인 경우이고, (d)도면은 상기 간격(DCD)이 25 cm 인 경우이고, (e)도면은 상기 간격(DCD)이 30 cm 인 경우이고, (f)도면은 상기 간격(DCD)이 35 cm 인 경우이다. 도 9의 (g)도면은 각 경우의 섬유의 평균 직경을 측정한 결과를 보여주고, (h)도면은 각 경우의 부직포의 평균 기공 사이즈 및 기공률을 측정한 결과를 보여주고, (i)도면은 각 경우의 부직포의 기공 크기 분포를 측정한 결과를 보여준다. (h)도면에서 상기 간격(DCD)이 증가할수록, 부직포의 기공률이 증가하는 경향을 보이는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 9, drawings (a) to (f) show changes in the shape of the nonwoven fabric according to the distance (DCD) between the nozzle and the collector in the melt blown process. (a) the drawing is when the distance (DCD) is 10 cm, (b) the drawing is when the distance (DCD) is 15 cm, (c) the drawing is when the distance (DCD) is 20 cm, , (d) the drawing is when the distance (DCD) is 25 cm, (e) the drawing is when the distance (DCD) is 30 cm, (f) the drawing is when the distance (DCD) is 35 cm am. Figure 9 (g) shows the results of measuring the average diameter of fibers in each case, (h) shows the results of measuring the average pore size and porosity of the nonwoven fabric in each case, (i) shows the results of measuring the pore size distribution of the nonwoven fabric in each case. (h) In the figure, it can be seen that as the distance (DCD) increases, the porosity of the nonwoven fabric tends to increase.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 생분해성 패브릭 부재(생분해성 멜트블로운 부직포 부재) 및 그 특성을 평가한 결과를 보여주는 도면이다. 즉, 도 10은 생분해성 PHA-PLA-PCL 트리블록 공중합체에 기능성 금속 함유 첨가체로 MgSt를 혼합한 생분해성 복합 수지(즉, 일렉트릭 마스터배치)로 용융 방사하여(즉, meltblown) 부직포를 제조하고, 후속 공정으로 항바이러스제인 POM을 코팅하여 제조한 멜트블로운 필터(meltblown filter) 및 그에 대한 특성 평가 결과를 보여준다. 단, 도 10에는 MgSt의 함유량이 0 wt% 인 경우가 포함되어 있다. 10 is a view showing a biodegradable fabric member (biodegradable meltblown nonwoven fabric member) manufactured according to an embodiment of the present invention and the results of evaluating its characteristics. That is, FIG. 10 is a biodegradable composite resin (ie, electric masterbatch) in which MgSt is mixed with a biodegradable PHA-PLA-PCL triblock copolymer and MgSt as a functional metal-containing additive is melt-spun (ie, meltblown) to prepare a nonwoven fabric, , shows a meltblown filter prepared by coating POM, an antiviral agent, as a follow-up process, and the evaluation results for its properties. However, FIG. 10 includes the case where the content of MgSt is 0 wt%.

도 10을 참조하면, (a) 내지 (f) 도면은 MgSt의 함유량 변화에 따른 부직포 형태 변화를 보여준다. (a)도면은 MgSt의 함유량이 0 wt% 인 경우이고, (b)도면은 MgSt의 함유량이 0.1 wt% 인 경우이고, (c)도면은 MgSt의 함유량이 0.3 wt% 인 경우이고, (d)도면은 MgSt의 함유량이 0.5 wt% 인 경우이고, (e)도면은 MgSt의 함유량이 0.7 wt% 인 경우이고, (f)도면은 MgSt의 함유량이 1 wt% 인 경우이다. 도 10의 (g)도면은 각 경우의 섬유의 평균 직경을 측정한 결과를 보여주고, (h)도면은 각 경우의 부직포의 평균 기공 사이즈 및 기공률을 측정한 결과를 보여주고, (i)도면은 각 경우의 부직포의 여과 효율 및 압력 강하 특성을 평가한 결과를 보여준다. (i)도면은 각 부직포에 정전기 하전 공정(코로나 차징 공정)을 수행하지 않은 상태에서, 상기 각 부직포에 대한 여과 효율 및 압력 강하 특성을 평가한 결과이다. 정전기 하전 공정을 수행하지 않은 상태에서는 MgSt의 함유량에 상관 없이 비교적 낮은 여과 효율을 나타낼 수 있다. 그러나, 정전기 하전 공정을 수행할 경우, MgSt의 함유량에 따라 생분해성 부직포는 매우 우수한 여과 효율을 나타낼 수 있다. Referring to Figure 10, (a) to (f) shows the change in the shape of the nonwoven fabric according to the change in the content of MgSt. (a) the drawing shows the case where the MgSt content is 0 wt%, (b) the drawing shows the case the MgSt content is 0.1 wt%, (c) the drawing shows the case the MgSt content is 0.3 wt%, (d ) is a case in which the MgSt content is 0.5 wt%, (e) is a case in which the MgSt content is 0.7 wt%, and (f) is a case in which the MgSt content is 1 wt%. Figure 10 (g) shows the results of measuring the average diameter of fibers in each case, (h) shows the results of measuring the average pore size and porosity of the nonwoven fabric in each case, (i) shows the results of evaluating the filtration efficiency and pressure drop characteristics of the nonwoven fabric in each case. (i) The drawing shows the results of evaluating the filtration efficiency and pressure drop characteristics of each nonwoven fabric in a state where the electrostatic charging process (corona charging process) is not performed on each nonwoven fabric. In a state where the electrostatic charging process is not performed, relatively low filtration efficiency may be exhibited regardless of the content of MgSt. However, when an electrostatic charging process is performed, the biodegradable nonwoven fabric can exhibit very good filtration efficiency depending on the content of MgSt.

아래의 표 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 생분해성 부직포 필터(생분해성 멜트블로운 부직포 필터)에 포함된 MgSt와 핵 형성제(핵제)의 함유량(MgSt/핵제 함유량)에 따른 필터의 특성(분집포집효율, 안면부 흡기 저항 및 누설률)을 평가한 결과를 정리한 것이다. 이때, 상기 생분해성 부직포 필터의 단위 면적당 중량은 30 g/m2 이었다. 분진으로는 NaCl 2% 용액을 사용하였고, 분진의 평균 입경은 0.4 ㎛ 였다. Table 1 below shows the filter according to the content (MgSt/nucleating agent content) of MgSt and nucleating agent (nucleating agent) contained in the biodegradable nonwoven fabric filter (biodegradable meltblown nonwoven fabric filter) prepared according to an embodiment of the present invention. The results of evaluating the characteristics (particle collection efficiency, face inhalation resistance, and leakage rate) are summarized. At this time, the weight per unit area of the biodegradable nonwoven fabric filter was 30 g/m 2 . A 2% NaCl solution was used as the dust, and the average particle diameter of the dust was 0.4 μm.

표 1을 참조하면, MgSt와 같은 기능성 금속 함유 첨가제를 혼합하고 정전 특성을 부여함으로써, 98∼99.4% 정도의 매우 높은 분집포집효율을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. Referring to Table 1, it can be confirmed that a very high dust collection efficiency of about 98 to 99.4% can be obtained by mixing a functional metal-containing additive such as MgSt and imparting electrostatic properties.

아래의 표 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 생분해성 부직포 필터(생분해성 멜트블로운 부직포 필터)에 대한 습도에 따른 필터 특성(분집포집효율)을 평가한 결과를 정리한 것이다. 여기서, 상기 습도는 상대습도(RH)(%)를 나타낸다. 상기 생분해성 부직포 필터의 단위 면적당 중량은 30 g/m2 이었다. 분진으로는 NaCl 2% 용액을 사용하였고, 분진의 평균 입경은 0.4 ㎛ 였다.Table 2 below summarizes the results of evaluating the filter characteristics (particle collection efficiency) according to humidity for the biodegradable nonwoven fabric filter (biodegradable meltblown nonwoven fabric filter) manufactured according to an embodiment of the present invention. Here, the humidity represents relative humidity (RH) (%). The weight per unit area of the biodegradable nonwoven fabric filter was 30 g/m 2 . A 2% NaCl solution was used as the dust, and the average particle diameter of the dust was 0.4 μm.

표 2를 참조하면, 습도가 70% 이상 100% 까지 높아지더라도, 97∼99.4% 정도의 매우 높은 분집포집효율을 유지할 수 있음을 확인할 수 있다. Referring to Table 2, it can be confirmed that even when the humidity is increased from 70% to 100%, a very high fractionation and collection efficiency of about 97 to 99.4% can be maintained.

아래의 표 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 생분해성 부직포 필터(생분해성 멜트블로운 부직포 필터)에 대한 온도에 따른 필터 특성(분집포집효율)을 평가한 결과를 정리한 것이다. 상기 생분해성 부직포 필터의 단위 면적당 중량은 30 g/m2 이었다. 분진으로는 NaCl 2% 용액을 사용하였고, 분진의 평균 입경은 0.4 ㎛ 였다. Table 3 below summarizes the results of evaluating the filter characteristics (particle collection efficiency) according to the temperature for the biodegradable nonwoven fabric filter (biodegradable meltblown nonwoven fabric filter) manufactured according to the embodiment of the present invention. The weight per unit area of the biodegradable nonwoven fabric filter was 30 g/m 2 . A 2% NaCl solution was used as the dust, and the average particle diameter of the dust was 0.4 μm.

표 3을 참조하면, 온도가 30℃ 이상 60℃ 까지 높아지더라도, 98∼99.3% 정도의 매우 높은 분집포집효율을 유지할 수 있음을 확인할 수 있다. Referring to Table 3, it can be confirmed that even if the temperature is increased to 30 ° C. or more and 60 ° C., a very high fractionation and collection efficiency of about 98 to 99.3% can be maintained.

아래의 표 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 생분해성 부직포 필터(생분해성 멜트블로운 부직포 필터)에 포함된 POM의 도포량(함유량)에 따른 필터의 항바이러스 성능을 평가한 결과를 정리한 것이다. 이때, 상기 생분해성 부직포 필터의 단위 면적당 중량은 30 g/m2 이었다. 상기 항바이러스 성능은 ISO 18184 측정 규격에 따라 평가되었다. Table 4 below summarizes the results of evaluating the antiviral performance of the filter according to the application amount (content) of POM included in the biodegradable nonwoven fabric filter (biodegradable meltblown nonwoven fabric filter) manufactured according to an embodiment of the present invention. will be. At this time, the weight per unit area of the biodegradable nonwoven fabric filter was 30 g/m 2 . The antiviral performance was evaluated according to ISO 18184 measurement standards.

표 4를 참조하면, POM과 같은 항바이러스제를 도포함에 따라, 80∼96% 정도의 높은 항바이러스 효과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. Referring to Table 4, it can be confirmed that a high antiviral effect of about 80 to 96% can be obtained by applying an antiviral agent such as POM.

본 명세서에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 실시예에 따른 생분해성 소재, 생분해성 섬유 부재, 생분해성 패브릭 부재 및 이들의 제조 방법이, 본 발명의 기술적 사상이 벗어나지 않는 범위 내에서, 다양하게 치환, 변경 및 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 실시예에 따른 생분해성 나노섬유는 필터 부재뿐 아니라 그 밖에 다양한 분야에 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다. In this specification, preferred embodiments of the present invention have been disclosed, and although specific terms have been used, they are only used in a general sense to easily explain the technical details of the present invention and help understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention. It is not meant to be limiting. It is obvious to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein. Those of ordinary skill in the art, the biodegradable material, biodegradable fibrous member, biodegradable fabric member and their manufacturing method according to the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 10, the technical idea of the present invention It will be appreciated that various substitutions, changes, and modifications may be made within the range that does not deviate from this. In addition, it will be appreciated that the biodegradable nanofibers according to the embodiments can be applied to various fields other than the filter member. Therefore, the scope of the invention should not be determined by the described embodiments, but by the technical idea described in the claims.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
1 : 레진 공급기 2 : 압출기
3 : 펌프 부재 4 : 멜트블로운 다이
5 : 콜렉터 6 : 와인더
10 : 피코팅 부재 20 : 피코팅 부재 공급부
30 : 코팅제 40 : 딥핑 용기
50 : 열처리 챔버 60 : 권취부
S10∼S50 : 단계들
* Description of symbols for main parts of drawings *
1: resin feeder 2: extruder
3: pump member 4: melt blown die
5: Collector 6: Winder
10: coated member 20: coated member supply unit
30: coating agent 40: dipping container
50: heat treatment chamber 60: winding unit
S10 to S50: Steps

Claims (38)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 생분해성 섬유 부재로서,
PHA(poly hydroxy alkanoate)와 PLA(poly lactic acid) 및 PCL(poly caprolactone)이 결합된 트리블록(triblock) 공중합체를 구비한 생분해성 고분자 물질을 포함하고,
상기 생분해성 고분자 물질과 혼합된 것으로 정전기 보유 특성을 갖는 기능성 금속 함유 첨가제를 더 포함하되, 상기 기능성 금속 함유 첨가제는 산화물을 포함하고, 상기 산화물은 Al2O3, Fe2O3 및 TiO2 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 기능성 금속 함유 첨가제의 금속 이온은 상기 산화물에 포함된 산소에 의해 상기 생분해성 고분자 물질과 수소 결합되고,
상기 생분해성 섬유 부재 상에 도포된 항바이러스제를 더 포함하되, 상기 항바이러스제는 POM(polyoxometalate)을 포함하고, 상기 생분해성 섬유 부재에 대한 상기 항바이러스제의 도포량은 1∼5 g/m2 인, 생분해성 섬유 부재.
As a biodegradable fiber member,
It includes a biodegradable polymer material having a triblock copolymer in which poly hydroxy alkanoate (PHA), poly lactic acid (PLA), and poly caprolactone (PCL) are combined,
Further comprising a functional metal-containing additive mixed with the biodegradable polymer material and having static electricity retention properties, wherein the functional metal-containing additive includes an oxide, wherein the oxide is selected from among Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 and TiO 2 . It includes at least one, and the metal ion of the functional metal-containing additive is hydrogen-bonded with the biodegradable polymer material by oxygen contained in the oxide,
Further comprising an antiviral agent applied on the biodegradable fibrous member, wherein the antiviral agent includes polyoxometalate (POM), and the amount of the antiviral agent applied to the biodegradable fibrous member is 1 to 5 g/m 2 , Absence of biodegradable fibers.
제 7 항에 있어서,
상기 트리블록 공중합체에서 상기 PLA는 상기 PHA 및 상기 PCL 사이에 배치되고, 상기 PLA의 제 1 단부는 상기 PHA의 단부에 연결되고, 상기 PLA의 제 2 단부는 상기 PCL의 단부에 연결된 생분해성 섬유 부재.
According to claim 7,
In the triblock copolymer, the PLA is disposed between the PHA and the PCL, a first end of the PLA is connected to an end of the PHA, and a second end of the PLA is a biodegradable fiber connected to an end of the PCL. absence.
제 7 항에 있어서,
상기 PHA는 P3HB(poly 3-hydroxy butyrate), P3HBV(poly 3-hydroxy butyrate valerate), PHV(poly hydroxy valerate), P4HB(poly 4-hydroxy butyrate), PHHX(poly hydroxy hexanoate) 및 PHD(poly hydroxy dodecanoate) 중 적어도 하나를 포함하는 생분해성 섬유 부재.
According to claim 7,
The PHA is P3HB (poly 3-hydroxy butyrate), P3HBV (poly 3-hydroxy butyrate valerate), PHV (poly hydroxy valerate), P4HB (poly 4-hydroxy butyrate), PHHX (poly hydroxy hexanoate) and PHD (poly hydroxy dodecanoate) ) Biodegradable fibrous member comprising at least one of.
삭제delete 삭제delete 제 7 항에 있어서,
상기 생분해성 고분자 물질에 대한 상기 기능성 금속 함유 첨가제의 함유량은 0.1∼5 wt% 인 생분해성 섬유 부재.
According to claim 7,
The content of the functional metal-containing additive to the biodegradable polymer material is 0.1 to 5 wt% of the biodegradable fibrous member.
제 7 항에 있어서,
상기 기능성 금속 함유 첨가제의 적어도 일부는 정전기 전하로 하전(charging)된 생분해성 섬유 부재.
According to claim 7,
At least a portion of the functional metal-containing additive is a biodegradable fibrous member charged with an electrostatic charge.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 7 내지 9, 12 및 13 중 어느 하나에 기재된 생분해성 섬유 부재를 포함하는 생분해성 패브릭 부재. A biodegradable fabric member comprising the biodegradable fibrous member according to any one of claims 7 to 9, 12 and 13. 제 17 항에 있어서,
상기 생분해성 패브릭 부재는 생분해성 부직포 부재인 생분해성 패브릭 부재.
18. The method of claim 17,
The biodegradable fabric member is a biodegradable non-woven fabric member biodegradable fabric member.
제 18 항에 있어서,
상기 생분해성 부직포 부재는 멜트블로운(meltblown) 부직포 부재인 생분해성 패브릭 부재.
According to claim 18,
The biodegradable nonwoven fabric member is a biodegradable fabric member that is a meltblown nonwoven fabric member.
제 17 항에 있어서,
상기 생분해성 패브릭 부재는 마스크 필터, 공기청정기 필터, 환자용 시트 또는 방호복의 적어도 일부를 구성하는 생분해성 패브릭 부재.
18. The method of claim 17,
The biodegradable fabric member is a biodegradable fabric member constituting at least a part of a mask filter, an air purifier filter, a sheet for a patient, or a protective clothing.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 생분해성 섬유 부재의 제조 방법으로서,
PHA(poly hydroxy alkanoate)와 PLA(poly lactic acid) 및 PCL(poly caprolactone)이 결합된 트리블록(triblock) 공중합체를 구비한 생분해성 수지를 형성하는 단계;
상기 생분해성 수지에 정전기 보유 특성을 갖는 기능성 금속 함유 첨가제를 혼합하여 생분해성 복합 수지를 형성하는 단계; 및
상기 생분해성 복합 수지로부터 생분해성 섬유 부재를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 기능성 금속 함유 첨가제는 산화물을 포함하고, 상기 산화물은 Al2O3, Fe2O3 및 TiO2 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 기능성 금속 함유 첨가제의 금속 이온은 상기 산화물에 포함된 산소에 의해 상기 생분해성 수지와 수소 결합되고,
상기 생분해성 섬유 부재 상에 항바이러스제를 도포하는 단계를 더 포함하고, 상기 항바이러스제는 POM(polyoxometalate)을 포함하고, 상기 생분해성 섬유 부재에 대한 상기 항바이러스제의 도포량은 1∼5 g/m2 인, 생분해성 섬유 부재의 제조 방법.
As a method for producing a biodegradable fibrous member,
Forming a biodegradable resin having a triblock copolymer in which poly hydroxy alkanoate (PHA), poly lactic acid (PLA), and poly caprolactone (PCL) are combined;
forming a biodegradable composite resin by mixing the biodegradable resin with a functional metal-containing additive having static electricity retention properties; and
Forming a biodegradable fibrous member from the biodegradable composite resin,
The functional metal-containing additive includes an oxide, the oxide includes at least one of Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 and TiO 2 , and the metal ion of the functional metal-containing additive is absorbed by oxygen contained in the oxide. By hydrogen bonding with the biodegradable resin,
Further comprising applying an antiviral agent on the biodegradable fibrous member, wherein the antiviral agent includes polyoxometalate (POM), and an applied amount of the antiviral agent to the biodegradable fibrous member is 1 to 5 g/m 2 A method for producing a phosphorus, biodegradable fibrous member.
제 27 항에 있어서,
상기 트리블록 공중합체에서 상기 PLA는 상기 PHA 및 상기 PCL 사이에 배치되고, 상기 PLA의 제 1 단부는 상기 PHA의 단부에 연결되고, 상기 PLA의 제 2 단부는 상기 PCL의 단부에 연결된 생분해성 섬유 부재의 제조 방법.
28. The method of claim 27,
In the triblock copolymer, the PLA is disposed between the PHA and the PCL, a first end of the PLA is connected to an end of the PHA, and a second end of the PLA is a biodegradable fiber connected to an end of the PCL. How to make a member.
제 27 항에 있어서,
상기 PHA는 P3HB(poly 3-hydroxy butyrate), P3HBV(poly 3-hydroxy butyrate valerate), PHV(poly hydroxy valerate), P4HB(poly 4-hydroxy butyrate), PHHX(poly hydroxy hexanoate) 및 PHD(poly hydroxy dodecanoate) 중 적어도 하나를 포함하는 생분해성 섬유 부재의 제조 방법.
28. The method of claim 27,
The PHA is P3HB (poly 3-hydroxy butyrate), P3HBV (poly 3-hydroxy butyrate valerate), PHV (poly hydroxy valerate), P4HB (poly 4-hydroxy butyrate), PHHX (poly hydroxy hexanoate) and PHD (poly hydroxy dodecanoate) ) Method for producing a biodegradable fibrous member comprising at least one of.
삭제delete 제 27 항에 있어서,
상기 생분해성 수지에 대한 상기 기능성 금속 함유 첨가제의 함유량은 0.1∼5 wt% 인 생분해성 섬유 부재의 제조 방법.
28. The method of claim 27,
The method for producing a biodegradable fibrous member in which the content of the functional metal-containing additive relative to the biodegradable resin is 0.1 to 5 wt%.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 27 항에 있어서,
상기 기능성 금속 함유 첨가제의 적어도 일부를 정전기 전하로 하전(charging) 하는 단계를 더 포함하는 생분해성 섬유 부재의 제조 방법.
28. The method of claim 27,
Method for producing a biodegradable fibrous member further comprising the step of charging at least a portion of the functional metal-containing additive with an electrostatic charge.
청구항 27 내지 29, 31 및 35 중 어느 하나에 기재된 생분해성 섬유 부재의 제조 방법을 이용해서 생분해성 패브릭 부재를 제조하는 단계를 포함하는 생분해성 패브릭 부재의 제조 방법. A method for manufacturing a biodegradable fabric member comprising the step of manufacturing a biodegradable fabric member using the method for manufacturing a biodegradable fibrous member according to any one of claims 27 to 29, 31 and 35. 제 36 항에 있어서,
상기 생분해성 패브릭 부재는 생분해성 부직포 부재인 생분해성 패브릭 부재의 제조 방법.
37. The method of claim 36,
The biodegradable fabric member is a method for producing a biodegradable nonwoven fabric member of the biodegradable fabric member.
제 37 항에 있어서,
상기 생분해성 부직포 부재는 멜트블로운(meltblown) 부직포 부재인 생분해성 패브릭 부재의 제조 방법.
38. The method of claim 37,
The biodegradable nonwoven fabric member is a method for producing a biodegradable fabric member that is a meltblown nonwoven fabric member.
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