KR20110110905A - 항균 및 소취기능이 우수한 냉감조성물, 상기 냉감조성물의 제조방법 및 상기 냉감조성물이 함유된 기능성 직물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉감조성물과 상기 냉감조성물을 제조하는 방법, 그리고 상기 냉감조성물을 함유한 기능성 직물에 관한 것으로,
보다 구체적으로 자일리톨, 양이온성 항균물질, 구연산, 키토산, 멘톨용액 및 물로 이루어진 냉감조성물을 제공하여 청량감을 주는 냉감기능만이 아니라 항균 및 소취 기능이 우수하고 직물에 사용시 반복적 세탁에 있어서도 냉감기능을 지속시켜 종국적으로는 청량감을 유지시키면서도 인체에 무해하고 친환경적인 조성물인 항균 및 소취기능이 우수한 냉감조성물, 상기 냉감조성물의 제조방법 및 상기 냉감조성물이 함유된 기능성 직물에 관한 것이다.

Description

항균 및 소취기능이 우수한 냉감조성물, 상기 냉감조성물의 제조방법 및 상기 냉감조성물이 함유된 기능성 직물{REFRIGERANT COMPOSITIONS, MANUFACTURING METHOD OF THE SAME, AND FUNCTIONAL FABRICS COMPRISING THE SAME}

본 발명은 냉감조성물과 상기 냉감조성물을 제조하는 방법, 그리고 상기 냉감조성물을 함유한 기능성 직물에 관한 것으로,

보다 구체적으로 자일리톨, 양이온성 항균물질, 구연산, 키토산, 멘톨용액 및 물로 이루어진 냉감조성물을 제공하여 청량감을 주는 냉감기능만이 아니라 항균 및 소취 기능이 우수하고 직물에 사용시 반복적 세탁에 있어서도 냉감기능을 지속시켜 종국적으로는 청량감을 유지시키면서도 인체에 무해하고 친환경적인 조성물인 항균 및 소취기능이 우수한 냉감조성물, 상기 냉감조성물의 제조방법 및 상기 냉감조성물이 함유된 기능성 직물에 관한 것이다.

기온이 떨어지는 환경에 대비하여 발열기능이 수반되는 제품과 반대의 개념으로 최근에는 또 다른 소비자의 요구가 반영되어 피부에 직접적으로 닿는 의류 내지 화장품을 비롯한 다양한 제품들에 대해서 상기 제품에서 원래 요구되는 기능 이외에 사용 중 또는 사용 후 청량감을 사용자가 느낄 수 있도록 하는 냉감조성물 또는 이러한 냉감조성물이 함유된 기능성 제품들이 선을 보이고 있다.

이러한 냉감조성물에 대한 시장의 높아지는 요구에 응하도록 종래부터 공지되어 있지 않은 신규의 냉감 물질에 대한 개발이나 연구가 진행되고 있으며, 또는 종래부터 공지된 냉감조성성분에서도 냉감효과를 높이거나 냉감효과의 지속성을 보완하기 위해 2종류 이상의 냉감 물질을 조합하거나 냉감 물질과 다른 물질을 조합하는 등의 시도를 통해 냉감조성물에 대한 활발한 연구가 진행되고 있는 실정이다.

이와 관련하여 등록특허 제10-516955호(2005.09.15)『냉감성 직편물 및 이를 포함하는 의류용 제품』에서는, 냉감 물질로 자일리톨을 선택하여 자일리톨을 비롯하여 에리스리톨, 스쿠알렌, 실크단백질 및 모노글리세라이드를 혼합하여 냉감조성물을 완성하여 여기에 은사 또는 은사합사 혼방직편물을 침지시켜 냉감기능을 부여하게 하는 기술을 개시하고 있다.

그러나 상기 등록특허 제10-516955호는 냉감성을 부여하기 위해 자일리톨을 사용한다는 점에서는 이하 설명되는 본원발명의 냉감조성물과 공통될 수 있다 할 것이지만, 이러한 냉감조성물이 직편물에 함유되는 경우 고착이 잘 이루어지지 않아 반복적인 세탁을 거치게 되면 냉감 기능이 사라져 지속적인 냉감 기능을 기대하기가 어렵다는 한계를 가지게 되며,

또한 단순히 청량감을 부여하는 냉감 기능 외에는 친환경적인 요소를 고려하여 인체에 유익한 추가적인 기능의 부여가 전혀 없어, 기능성 직물로서는 한계를 가지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 한계점을 극복하기 위한 것으로, 청량감을 부여하는 냉감기능을 가짐과 동시에 우수한 항균 및 소취 기능까지 겸비한 냉감조성물 및 이의 제조방법, 그리고 냉감조성물이 함유된 직물을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

또한 냉감 기능을 비롯하여 항균 및 소취 기능을 부여함에 있어서도 이러한 기능에 대한 지속성이 보장되는 냉감조성물 및 이의 제조 방법, 그리고 냉감조성물이 함유된 직물을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 수행하기 위한 본 발명의 냉감조성물은, 자일리톨 30 내지 50중량%, 양이온성 항균물질 1 내지 10중량%, 구연산 2 내지 8중량%, 키토산용액 0.5 내지 2중량%, 멘톨용액 0.5 내지 2중량% 및 물 30 내지 60중량%로 이루어진 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 본 발명의 냉감조성물에 포함되는 상기 멘톨용액은 멘톨 5 내지 15중량%, 계면활성제 40 내지 60중량% 및 물 30 내지 50중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하고,

상기 양이온성 향균물질은 Guanidine Phosphate 계열물질, Trichlorocarbanilide mixture 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나인 것을 기술적 특징으로 한다.

그리고 상기한 냉감조성물을 제조함에 있어 본 발명의 제조방법은,

자일리톨과 물을 40 내지 50℃에서 1시간 동안 교반하는 제1혼합단계와,

상기 제1혼합단계 후 양이온성 향균제를 투입한 후 20 내지 28℃에서 4시간 동안 교반하는 제2혼합단계와,

상기 제2혼합단계 후 구연산과 키토산용액을 투입하여 혼합하는 제3혼합단계와, 그리고

상기 제3혼합단계 후 멘톨용액을 투입한 후 28 내지 32℃에서 1시간 동안 교반하는 제4혼합단계를 거쳐서 완성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의한 기능성 직물은,

물 전체 중량 대비 냉감조성물을 3 내지 20중량부로 혼합·희석시켜 완성된 냉감가공액을 직물 제조시 침염 또는 패딩 공정 중에 흡습시켜 직물이 제조되되,

냉감가공액에 사용되는 냉감조성물은 자일리톨 30 내지 50중량%, 양이온성 항균물질 1 내지 10중량%, 구연산 2 내지 8중량%, 키토산 수용액 0.5 내지 2중량%, 멘톨용액 0.5 내지 2중량% 및 물 30 내지 60중량%로 이루어진 것을 특징으로 기술적 특징으로 한다.

상기한 구성에 따른 본 발명의 냉감조성물 및 냉감조성물 제조방법에 의하면,

직물 등 냉감조성물이 적용될 수 있는 제품에 사용되는 경우 사용자로 하여금 청량감을 부여하면서도 항균 및 소취 효과를 볼 수 있어 세균서식과 각종 냄새를 억제시킬 수 있다는 효과가 있으며,

또한 냉감조성물이 적용되는 제품과의 높은 고착성능에 의하여 직물의 경우 반복적인 세탁에 있어서도 냉감 효과를 유지시킬 수 있어,

종국적으로는 친환경적이면서도 상품성이 우수한 냉감조성물 및 냉감조성물의 제조방법, 그리고 이를 함유한 직물을 얻을 수 있다는 효과를 가진다.

도 1은 냉감효과를 나타내기 위한 자료인 것으로, 도 1a는 일반 원단을, 도 1b는 본 발명에 의한 냉감조성물이 함유된 기능성 직물을, 그리고 도 1c는 상기 기능성 직물을 10회 세탁을 거친 후의 상태에서 적외선 열화상을 측정한 사진.
도 2는 본 발명에 의한 냉감조성물을 함유한 기능성 직물에 대한 항균실험시험성적서.

이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

우선 본 발명에 의한 냉감조성물은, 자일리톨 30 내지 50중량%, 양이온성 항균물질 1 내지 10중량%, 구연산 2 내지 8중량%, 키토산 수용액 0.5 내지 2중량%, 멘톨용액 0.5 내지 2중량% 및 물 30 내지 60중량%로 이루어진다.

여기서 자일리톨은 자연계에 폭 넓게 분포되어 있는 5탄당 알콜로서 자작나무, 옥수수, 야채, 과일 및 곡류 등에 많이 존재하며 인체 내에서도 합성되는 천연 감미물질로 1960년부터 감미료로 사용되고 있는 것으로, 본 발명에서는 냉감기능을 부여시키기 위해 사용된다.

즉, 자일리톨은 펜티톨(5가 알코올) 타입의 천연 당 알코올이며, 5개의 탄소원자와 5개의 수산기를 포함하고 있으며, 인체의 대사 과정 중에 Pentose Phosphate Pathway(오탄당 인산경로)의 중간 대사산물로 생성되며, 용해시 흡열반응(36.5cal/g)을 하는 특징을 가지고 있다.

이로 인해 자일리톨은 본 발명에서는 냉감 성분으로 사용되어 시원한 느낌의 청량감 및 피부 보습 작용을 부여하게 되는 것인데,

본 발명에서는 50중량%보다 높게 사용되면 용해도가 떨어져 침전이 발생할 수 있어 이후 적용되는 직물 등과 같은 원단손상을 야기할 수 있고, 30중량%보다 낮게 사용되면 냉감효과가 현저히 떨어지게 되어, 본 발명에서는 30 내지 50중량%가 바람직하다.

다음으로 양이온성 향균물질은 Guanidine Phosphate 계열물질, Trichlorocarbanilide mixture 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나가 1 내지 10중량%로 사용되는데, Guanidine Phosphate 계열물질 중에서도 Polyhexamethylene Guanidine Phosphate를 사용하는 것이 바람직하다.

이는 구아디닌 계열의 항균제로써 독성이 낮고 피부에 대한 자극이 없으며, 또한 포름알데히드나 중금속과 결합하지 않으며 내세탁성이 우수하다. 또한 각종 계면활성제나 유화제와 혼합성이 우수하며 자외선에 대한 반응이 없어 본 발명에서 사용되고 있는데,

자일리톨과 마찬가지고 중량이 높을 경우 용해도가 떨어져 침전이 발생될 수 있고, 중량이 낮을 경우에는 내세탁성, 항균성이 현저히 떨어지기에 본 발명에서는 1 내지 10중량%로 사용되는 것이 바람직하다.

다음으로 구연산은 카르복시산의 일종으로 많은 동식물의 조직과 체액 속에 존재한다, 지방·단백질·탄수화물이 생리적 산화작용을 통해 이산화탄소와 물로 변하는 과정에서 나타나는 일련의 화합물들 중의 하나인 것으로,

본 발명에서는 냉감조성물의 pH를 원단 가공에 적합한 pH인 4~6으로 맞추는 역할을 하게 된다. 결국 8중량%보다 많이 사용되게 되면 과량으로 인한 양이온성 물질과 결합하여 침전을 발생할 수 있게 되어 바람직하지 않으며,

2중량%보다 낮을 경우에는 pH가 낮아져 냉감조성물이 직물에 흡착시 균일하게 고착되기 못한다는 문제가 있어,

본 발명에서는 2 내지 8중량%로 사용되는 것이 바람직하다.

다음으로 키토산 용액이 포함되는데, 키토산은 익히 알려진 바와 같이 갑각류에 함유되어 있는 키틴을 인체에 흡수가 쉽도록 틸아세틸화하여 얻어낸 물질을 말하는 것으로,

키토산 자체가 가지는 독특한 화학적 구조 즉, 키토산이 지구 생태계에 존재하는 천연폴리머로서 유일하게 양이온성을 가짐으로 인하여 항균성이나 보습성과 같은 유용한 기능을 발휘하게 된다.

본 발명에서 사용되는 키토산은 키토산 올리고당으로 틸아세틸화도가 75%로 이상인 것을 사용하는데, 이 키토산을 증류수에 함량이 5 내지 50%가 되도록 투입하여 완성한다. 또한 증류수와 혼합한 후 염산 또는 초산과 같은 유기산에 용해시켜 용해된 용액의 pH가 3.5 내지 5.5로 맞추게 된다.

본 발명에서는 0.5 내지 2중량%의 키토산 용액이 바람직한데, 중량이 높으면 조성물의 색상이 변화할 수 있어 이후 직물에 흡착시 황변현상을 야기할 수 있게 되고, 반면 중량이 낮으면 키토산에 의한 항균효과 및 보습기능이 떨어지기 때문이다.

다음으로 멘톨용액이 혼합되는데, 멘톨은 이소프레노이드계열 화합물의 일종으로 박하뇌(薄荷腦)라고도 한다. 강한 박하의 향미를 가지는 결정성 유기화합물로 수세기 동안 일본산 박하유에서 얻어냈다. 담배·화장품 및 향수에 사용되는데, 천연에거 가장 일반적인 광학 이성질체는 좌회전성인 L-멘톨로 박하유에 존재한다.

이는 피부에서 작용을 하면 시원한 청량감을 주는 것으로, 본 발명에서 사용되는 멘톨용액은 멘톨 5 내지 15중량%, 계면활성제 40 내지 60중량% 및 물 30 내지 50중량%로 이루어진다.

본 발명에서 멘톨용액은 자일리톨과 함께 냉감기능을 부여하기 위해 사용되는데 자일리톨에 비해 0.5 내지 2중량%로 사용되는 것으로,

멘톨용액의 중량이 높을 경우 친수성과 친유성의 정도를 수치로 나타내는 HLB(Hydrophilic Lipophilic Balance) 값이 맞지 않아 층이 분리되어 이후 직물에 가공시 얼룩이 발생될 수 있으며, 중량이 낮을 경우 청량감 및 냉감효과가 감소되기에, 0.5 내지 2 중량%로의 사용이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가진 냉감조성물의 제조방법을 살펴보면,

우선, 자일리톨과 물을 혼합하여 용해를 한다(제1혼합단계). 이때 자일리톨의 용해도를 높이기 위해 상온보다 높은 온도가 요구되는데, 바람직하게는 40 내지 50℃, 보다 구체적으로는 45℃에서 1시간동안 교반을 시키게 된다.

이후 교반이 완료된 자일리톨과 물 혼합물에 양이온성 항균물질을 투입하여 용해를 시키게 되는데,

양이온 항균물질의 경우 투명하게 완전히 녹여야 하기에 상기 제1혼합단계에 비해 4배 정도 많은 4시간 정도 교반을 시키게 된다. 교반시 온도는 20 내지 28℃로 맞추는 것이 바람직한데, 상기 시간 및 온도에 의하면 양이온성 항균물질 균일하게 이후 직물에 흡착이 가능하게 된다.

양이온성 향균물질이 완전히 녹으면 구연산과 키토산 용액을 투입하게 되는데(제3혼합단계), 구연산을 먼저 투입시킨 후 상기 양이온성 향균물질 혼합시 온도와 동일한 온도에서 1시간 동안 교반을 시키고, 구연산 교반 후 키토산 용액을 투입하여 동일한 온도 조건에서 약 10분 동안 혼합, 교반한다.

이후 멘톨 용액을 투입하여 혼합·교반하는 과정을 거치는데(제4혼합단계), 멘톨 용액의 경우 멘톨의 혼합성을 높이기 위해 기 설정된 온도에서 28 내지 32℃로 승온시켜 1시간 동안 교반시킴으로써 본 발명에 의한 냉감조성물이 완성된다.

이후 완성된 본 발명의 냉감조성물은 기능성 직물 제작에 사용되는데,

우선 앞선 과정을 거쳐 완성된 냉감조성물을 물 전체 중량 대비 3 내지 20 중량부로 혼합·희석시켜 냉감가공액을 완성한다.

완성된 냉감가공액을 직물 제조시 침염 또는 패딩 공정 중에 흡습시키고 건조 과정을 통하게 되면 냉감조성물이 함유된 직물이 완성된다.

이 때, 상기 직물은 천연사, 화섬사 또는 이들의 혼방사로 이루어진 직물 모두 가능하다.

또한 냉감가공액을 직물에 흡습시킴에 있어 픽업(Pick-Up)률 70%이상이 되도록 하는 것이 냉감효과 및 항균기능 유지에 있어 바람직하다.

다음은 상기한 본 발명에 의한 냉감조성물을 함유한 직물에 대한 실시예 및 이를 이용한 냉감, 항균 내지 소취 기능 여부 등 다양한 실험예를 설명하기로 한다.

[실시예]

자일리톨 40%, 양이온성 항균물질 4%, 구연산 5%, 키토산용액 1%, 멘톨용액 1%, 그리고 물 49%로 이루어진 냉감조성물을 물 전체 중량대비 10중량부로 희석시킨 후 직물에 흡습 건조시켜 기능성 직물을 제조하였다.

실험예 1- 냉감효과관련

상기 실시예에 의해 제조된 기능성 직물과 냉감조성물이 함유되지 않은 일반 원단을 적외선 열화상장치를 이용하여 적외선 열화상을 측정하여 도 1a 및 도 1b과 같이 도시하였다.

도 1a 및 1b는 측정대상물에서 방사되는 적외선 방사에너지를 영상과 온도 데이터로 처리한 측정 결과 화면인 것으로,

측정시 실내온도 25℃, 습도 28% 조건에서 진행한 것으로 도면에서 확인되는 바와 같이 도 1a에 도시된 일반 원단에 비해 도 1b에서 확인되는 바와 같이 본 발명에 의한 냉간효과가 우수함을 알 수 있다.

실험예 2- 세탁내구성관련

상기 실시예에 의해 제조된 기능성 직물을 10회 세탁 후 실험예 1과 마찬가지로 적외선 열화상장치를 이용하여 촬영한 것을 도 1c에 도시하였다.

도 1b에서와 같은 정도의 냉감효과를 아니지만 도 1c에서 확인되는 바와 같이 10회의 세탁이 있었으나 냉감효과가 유지되고 있음을 알 수 있다.

실험예 3- 항균기능관련

상기 실시예에 의해 제조된 냉감조성물이 함유된 기능성 직물에 대한 항균 실험을 측정하였다. 즉, 포도상구균(Staphylococcus aureus)과 폐렴균(Klebsiella pneumoniae)(시험균 ① 및 시험균 ②)에 각각 접종한 후 접종 즉시와 10회의 세탁 후 정균감소율을 확인한 결과 도 2와 같은 시험성적서를 얻었다.

도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 대한 냉감조성물이 함유된 기능성 직물은 정균 감소율이 99.9%로 우수한 항균성을 가지고 있음이 확인되었다.

참고로, 실험예 3에서의 정균감소율(%)은 [(Blank 배양균수-시료 생균수)/Blank 배양균수]*100으로 결정된다.

실험예 4- 소취기능관련

실시예에 의해 제조된 냉감조성물이 함유된 기능성 직물의 소취율을 측정하였다.

즉 실험예 4는 암모니아가스에 대한 소취율을 측정하기 위한 것으로, 본 발명에 의한 냉감 기능성 직물 시험편(10cm*10cm)을 5L 가스팩에 3L의 암모니아가스와 함께 집어넣어 2시간 경과 후 소취율을 측정하고,

이후 10회 세탁이 진행된 후 기능성 직물 시험편(10cm*10cm)을 앞선 동일한 조건하에서 다시 소취율을 측정한 내용을 표 1에 도시하였다.

	시험결과
소취율(%):NH3가스검지관법	초기	세탁10회
120분	95	70.4

표 1에서 확인되는 바와 같이 본 발명에 의한 냉감조성물이 함유된 기능성 직물의 소취율은 95%로 상당히 우수하였으며, 10회 세탁이 진행된 경우에 있어서도 초기의 소취율에 비해서는 떨어졌으나 70.4%의 높은 소취율을 보였다.

* 소취율(%) = [(Blank 가스농도-Sample가스농도)/Blank 가스농도]*100

Claims (6)

1. 자일리톨 30 내지 50중량%, 양이온성 항균물질 1 내지 10중량%, 구연산 2 내지 8중량%, 키토산용액 0.5 내지 2중량%, 멘톨용액 0.5 내지 2중량% 및 물 30 내지 60중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 항균 및 소취기능이 우수한 냉감조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 멘톨용액은 멘톨 5 내지 15중량%, 계면활성제 40 내지 60중량% 및 물 30 내지 50중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균 및 소취기능이 우수한 냉감조성물.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 양이온성 향균물질은 Guanidine Phosphate 계열물질, Trichlorocarbanilide mixture 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 항균 및 소취기능이 우수한 냉감조성물.
4. 자일리톨과 물을 40 내지 50℃에서 1시간 동안 교반하는 제1혼합단계;
   상기 제1혼합단계 후 양이온성 향균제를 투입한 후 20 내지 28℃에서 4시간 동안 교반하는 제2혼합단계;
   상기 제2혼합단계 후 구연산과 키토산용액을 투입하여 혼합하는 제3혼합단계; 및
   상기 제3혼합단계 후 멘톨용액을 투입한 후 28 내지 32℃에서 1시간 동안 교반하는 제4혼합단계를 거쳐서 완성되는 것을 특징으로 하는 항균 및 소취기능이 우수한 냉감조성물의 제조방법.
5. 물 전체 중량 대비 냉감조성물을 3 내지 20중량부로 혼합·희석시켜 완성된 냉감가공액을 직물 제조시 침염 또는 패딩 공정 중에 흡습시켜 직물이 제조되되,
   상기 냉감조성물은 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 의한 냉감조성물인 것을 특징으로 하는 냉감조성물이 함유된 기능성 직물.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 냉감가공액은 픽업(Pick-Up)률 70%이상인 것을 특징으로 하는 냉감조성물이 함유된 기능성 직물.

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