KR20120131673A - 항균성 위생 부직포의 제조방법, 및 이를 이용한 항균성 위생 부직포 - Google Patents

항균성 위생 부직포의 제조방법, 및 이를 이용한 항균성 위생 부직포 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위생제품용 항균성 나노섬유 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 천연 패각류를 고온 소성로에서 소성하여 미세하게 분쇄한 산화칼슘 분말을 정제수에 용해시켜 마련한 pH12.0~pH14.0의 칼슘 포화수용액에 나노섬유 부직포를 침지하여 나노섬유 부직포의 표면에 칼슘을 함침시킨 후 건조시켜 항균성 나노 섬유 부직포를 제조한다. 본 발명의 항균성 나노섬유 부직포는 함침된 칼슘입자가 사용자의 체액이나 수분에 용해되어 강알칼리성의 수용액을 형성함으로써 위생제품의 살균 및 세균의 증식을 효과적으로 억제한다.

Description

항균성 위생 부직포의 제조방법, 및 이를 이용한 항균성 위생 부직포{ ANTIMICROBIAL SANITARY NON-WEAVEN FABRIC, AND SANITARY PRODUCTS USING THEREOF, AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}
본 발명은 항균성 천연 물질이 함침된 위생 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 항균성 물질이 함침된 위생 부직포를 이용하여 제조된 위생 제품, 예컨대 기저귀, 생리대, 행주 등과 같은 위생 제품에 관한 것이다.
현재 기저귀, 생리대, 행주 등과 같은 위생 제품의 경우, 나노섬유 등으로 만들어진 부직포를 사용하고 있다. 특히 기저귀나 생리대의 안쪽 외피는 사용자 피부와 접촉하여 사용자의 체액(땀, 오줌)을 흡수하므로, 장시간 사용시 체액이 흡수된 부분에 세균이 증식하는 문제가 있다.
이와 같이 위생 제품에 세균이 번식(증식)하는 것을 방지하기 위하여 부직포에 항균처리를 한 위생제품이 제안되고 있다. 예컨대, 종래에는 항균제로서 항균 성능이 있는 것으로 알려진 은행나무 추출을 물과 혼합하여 만든 천연 항균제에 통상의 레이온, 텐셀 및 폴리프로필렌계 부직포에 도포하여 제조한 위생 부직포를 개시한다. 이러한 종래의 천연 항균제를 이용한 위생제품의 경우 항균성능이 지속적이지 못하고, 뿐만아니라 항균제의 공급을 안정적으로 유지할 수 없어 대량생산에는 부적합하고, 부직포에 항균처리시 가해지는 열로 인하여 항균성능이 저하되는 단점이 있다.
또한, 항균성능이 있는 은 입자나 부직포를 제조할 때 은나노 파이버를 혼입하여 항균성 위생제품을 구현하는 예가 알려져 있다. 그러나, 은은 균증식 억제능력은 있으나 살균의 효과를 기재하기는 어려워 위생제품으로 사용되기에는 부적합하다. 또한 항균제 성분인 은이 고가이어서 실용성이 낮은 단점이 있고, 부직포에 혼입되는 은나노 입자 또는 은나노섬유를 제조하기가 까다로워 적용이 어려운 단점이 있었다.
본 발명은 상기 종래 위생제품이 가진 문제점을 해결하기 위하여 우수한 항균성능을 가진 부직포 및 이를 이용한 위생 제품을 제공함에 목적 있다.
또한 본 발명은 우수한 항균 성능을 가진 부직포의 제조방법을 제공하고, 나아가 제조공정이 단순하여 제조원가가 상대적으로 낮은 항균성 부직포의 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부직포는 패각류를 고온 소성에 의해 수득한 미세 천연 칼슘입자가 전체적으로 균일하게 함침된 것에 특징이 있다.
본 발명에 따른 항균성 나노섬유 부직포의 제조방법은 천연 패각류를 고온소성로에서 소성하여 미세하게 분쇄한 산화칼슘 분말을 정제수에 용해시켜 pH12.0~pH14.0의 칼슘 포화수용액을 마련하는 단계; 상기 칼슘 포화수용액에 나노섬유 부직포를 침지하여 나노섬유 부직포의 표면에 칼슘을 함침하는 단계; 및 상기 칼슘이 함침된 나노 섬유 부직포를 건조시키는 단계;를 포함하는 것에 특징이 있다.
본 발명의 나노섬유 부직포에 함침되는 산화칼슘 분말은, 천연 패각류를 물로 세척하여 표면에 부착된 유기물을 제거하고, 세척한 패각류를 1200℃ 내지 1300℃의 소성로에서 소성하여 패각류에 포함되어 있는 휘발성 성분과 다른 금속성분을 열분해하여 제거하고, 소성된 패각류를 미세 분말로 분쇄하여 순도98% 이상의 천연 산화칼슘 분말인 것에 특징이 있다.
본 발명의 나노섬유 제조방법에서 상기 칼슘이 함침된 나노섬유 부직포의 건조단계는, 칼슘 포화수용액의 처리조를 통과한 나노섬유 부직포를 전열식 가온 압축기로 상하로 압축하면서 예비 건조하는 단계;와 예비 건조된 나노섬유 부직포를 전열식 가온 드럼건조기의 드럼에 접촉시키면서 통과시켜 건조하는 본 건조 단계를 포함한 것에 특징이 있다.
상기 칼슘 함침단계와 건조단계를 거친 나노섬유 부직포는 25~30g/부직포 웹 단위 면적(㎡)의 칼슘 함침량을 가지는 것이 본 발명의 나노섬유 부직포의 항균성 유지에 특히 바람직하다.
또, 본 발명의 항균성 나노섬유 부직포의 제조방법은, 식물성 천연 염료에 산화칼슘 미세분말과 폴리우레탄계 바인더를 혼합하여 칼슘이 함유된 인쇄용 조성물을 마련하는 단계; 상기 칼슘이 함침되어 건조된 나노섬유 부직포에, 상기 산화칼슘 미세분말이 포함된 인쇄용 조성물을 그라비아인쇄 방식으로 소정의 패턴으로 인쇄하여 부직포에 칼슘을 부가하는 단계; 및 인쇄용 조성물이 인쇄된 부직포를 드럼건조기에 통과시켜 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 인쇄용 조성물은, 식물성 천연 염료 100중량부, 산화칼슘 분말 20중량부, 폴리우레탄 20중량부, 증점제 5중량부, 물 10중량부를 포함한 것에 특징이 있다. 상기 인쇄용 조성물로 표면에 인쇄된 나노섬유 부직포는 단위 면적당 칼슘 함량이 더 높아져서 체액이나 수액 접촉시 강알칼리성을 유지하게 되어 살균성 또는 멸균성능을 높일 수 있게 된다.
상기한 방법으로 제조된 나노섬유 부직포는 기저귀 및 생리대의 안쪽 내피, 성인 요실금용 제품, 행주등의 위생제품으로 사용된다.
상기한 본 발명에 따른 위생제품용 나노섬유 부직포에 함침된 칼슘성분이 사용자의 체액이나 수분에 용해되면서 강알칼리성 살균제로 작용하므로 위생제품에 존재하는 각종 세균을 살균하고, 아울러 위생제품에 침입하는 세균의 활성을 저하시켜 우수한 항균성의 위생제품을 제공하게 된다.
그리고 본 발명에 의해 제조된 나노섬유 부직포를 사용한 위생제품, 특히 기저귀나 생리대의 경우, 장시간 착용하더라도 피부에 자극을 주지않으므로 부작용이 일어나지 않는다.
또한, 본 발명은 항균제로서 천연 패각류를 소성하여 수득한 천연칼슘 분말을 사용하므로 인체에 무해하다.
그리고, 본 발명은 칼슘 포화수용액에 나노섬유 부직포를 침지하여 나노섬유 부직포에 칼슘성분을 함침하므로 제조공정이 간단하므로 제조원가를 절감할 수 있을 뿐아니라 균일한 항균성능을 가진 위생제품을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 항균성 나노섬유 부직포의 제조방법의 공정순서도,
도 2는 본 발명의 방법에 따라 제조된 항균성 나노섬유 부직포의 항균시험성적표,
도 3은 본 발명의 방법에 따라 제조된 항균성 나노섬유 부직포의 피부자극시험성적표이다.
이하, 본 발명에 따른 항균성 나노섬유 부직포의 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.
나노섬유 부직포의 제조
본 발명의 항균성 위생제품의 기재가 되는 나노섬유 부직포는, 폴리락티드, 폴리락트산, 폴리올레핀, 폴리아크릴로니트릴, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리카프롤락톤, 폴리비닐 알콜(PVA), 셀룰로스, 실크 피브로인, 폴리아닐린, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 옥시드, 폴리아크릴로니트릴-아크릴아미드, N,N-디메틸포름아미드, 키토산 나일론, 폴리비닐 알콜, 키토산 나일론, 폴리스티렌, 단백질, 및 이들의 조합물로 구성된 군에서 선택된 어느 하나의 폴리머 또는 어느 하나 이상의 폴리머 혼합물을 전기방사법에 의해 제조된다. 그러나 본 발명의 나노섬유 부직포는 위에서 기재된 폴리머에 한정되지 않고 다른 종류의 폴리머를 배제하지 않는다.
항균성 나노섬유 부직포 제조
본 발명의 항균성 위생제품용 나노섬유 부직포에 함침할 산화칼슘 분말은 다음과 같은 과정을 거쳐 제공된다.
천연 패각류를 물로 세척하여 천연 패각류의 표면에 부착된 각종 유기물을 제거한다. 이렇게 세척한 패각류를 소성로에서 1200℃ 내지 1300℃로 소성하여 패각류에 포함되어 있는 휘발성 성분과 다른 금속성분을 열분해하여 제거한다. 소성된 패각류를 미세 분말로 분쇄하여 순도 98% 이상의 천연 산화칼슘 분말을 얻는다.
정제수를 채운 처리조에 상기 산화칼슘 분말을 투입하여 교반하면서 용해시켜 처리조 칼슘 포화수용액을 만든다. 이 때 처리조의 칼슘 포화수용액은 pH 12.0 내지 pH 14 범위의 강알칼리성을 유지한다. 바람직하게는, 10℃의 정제수 1ℓ당 산화칼슘 분말 1.18~1.5g의 비율로 용해하여 칼슘 포화수용액을 만든다.
웹상으로 제조되어 롤에 권취한 상기 나노섬유 부직포를 상기 칼슘 포화수용액이 담긴 처리조 안으로 이송시키면서 나노섬유 부직포를 칼슘 포화수용액에 침지하여 칼슘 입자를 나노섬유 부직포에 함침시킨다.
이 때, 나노섬유 부직포는 칼슘 입자가 나노섬유 부직포에 균일하게 분포될 수 있게 알맞은 속도로 이송시킨다. 처리조에서 나노섬유 부직포의 이송속도는 20~25m/분이 바람직하다.
그리고나서 처리조를 통과하면서 표면에 칼슘 입자가 함침된 나노섬유 부직포에 적당한 압력과 열을 가하여 건조시킨다. 건조된 나노섬유 부직포는 25~30g/부직포 단위 면적(㎡)의 칼슘 함침량을 가지는 것이 바람직하다.
상기 나노섬유 부직포의 건조는, 칼슘 포화수용액의 처리조를 통과한 나노섬유 부직포를 전열식 가온 압축기로 상하로 압축하면서 예비 건조하고, 그리고나서 예비 건조된 나노섬유 부직포를 전열식 가온 드럼건조기의 드럼에 접촉시키면서 통과시켜 본 건조과정을 거쳐 이루어진다.
상기한 과정을 거쳐 제조된 항균성 나노섬유 부직포는 실금용 제품, 기저귀, 생리대, 상처용 드레싱, 냉습포, 위생 휴지, 화장용 패드 등과 같은 위생제품으로 사용된다.
본 발명의 항균성 나노섬유 부직포는 상기 위생제품으로 사용될 때 사용자의 체액이나 생리액을 흡수하여 표면에 함침된 칼슘 입자가 체액 또는 생리액의 수분에 용해되면서 강알칼리성 수산화칼슘 용액으로 되어 위생제품상의 체액 또는 생리액에 포함된 세균을 멸균하거나 세균이 증식하지 않도록 억제한다.
한편, 본 발명의 칼슘이 함침된 나노섬유 부직포의 한쪽 표면 또는 양쪽 표면에 칼슘이 함유된 인쇄용 조성물을 그라비아 인쇄방식으로 도포하여 나노섬유 부직포의 칼슘 함침량을 늘일 수 있다. 이와 같이 나노섬유 부직포의 칼슘 함침량이 증가하면 나노섬유 부직포의 항균 능력 또는 살균 능력이 향상된다.
상기 칼슘이 함유된 인쇄용 조성물은, 차자분말과 같은 식물성 천연 염료 100중량부, 산화칼슘 분말 20중량부, 폴리우레탄 20중량부, 증점제 5중량부, 물 10중량부를 혼합한 것이 바람직하다. 그러나 본 발명에 있어서 상기 인쇄용 조성물은 상기의 조성에 한정되지는 않는다.
인쇄용 조성물이 인쇄된 부직포를 드럼건조기를 통과시켜 건조하여 항균성 나노섬유 부직포를 제조한다.
항균성 시험
가리비 패각을 1,200℃에서 1시간 소성하여 미세분말로 만든 천연 산화칼슘2.5g을 정제수 2ℓ에 투입하고 교반하여 칼슘 포화수용액(pH 13.2)을 만들고, 이 칼슘 수용액은 pH 13.2의 강알칼리성을 나타내었다.
폴리프로필렌 나노섬유 부직포를 상기 칼슘 포화수용액에 10분 동안 침지한 후 항균 건조실에서 10분 동안 열풍건조하여 칼슘이 함침된 나노섬유 부직포 샘플을 만들었다.
상기 나노섬유 부직포의 시료를 JIS L 1902: 2008에서 정한 균액흡수법에 따라 항균시험하였다. 그 항균시험결과는 아래 표에 기재된 바와 같다.
황색포도상구균에 대한 항균성 시험결과
시료 생균수의 대상치의 평균값 정균활성치
균액접종직후 18시간 배양후
균처리된 나노섬유부직포 시료 1.1 X 105 < 20 5.3
미처리된 면표준백포 1.1 X 105 4.2 X 106 ----
시험방법: JIS L 1902: 2008, 균액흡수법
공시균: 황색포도상구균 ATCC 6538P
상기 표1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 제조된 나노섬유 부직포는 황색포도상구균에 대한 우수한 항균효능을 보여주었다.
폐렴 칸균에 대한 항균성 시험결과
시료 생균수의 대상치의 평균값 정균활성치
균액접종직후 18시간 배양후
균처리된 나노섬유부직포 시료 1.2 X 105 < 20 6.6
미처리된 면표준백포 1.2 X 105 8.0 X 106 ----
시험방법: JIS L 1902: 2008, 균액흡수법
공시균: 폐렴 칸균 ATCC 4352P
상기 표2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 제조된 나노섬유 부직포는 폐렴칸균에 대한 우수한 항균효능을 보여주었다.
피부자극시험:
본 발명의 천연 칼슘 함침 나노섬유 부직포 시편(1.5X1.5㎝)을 팔의 전박부에 직접 24시간동안 부착하고, 첩포 제거후 육안으로 판정하여 뚜렷한 변화가 없는 경우에 패치부위의 피부 레프리카(relpica)를 제작한다. 현미경하에서 피부레프리카를 관찰하여 미세한 자극정도를 아래 판정기준에 따라 음성, 준음성, 준양성, 양성의 4단계로 판정한 결과 아래 표3에 나타내었다.
피부패치 시험결과(피부자극시험결과)
No. 판정방법 HI-SCOPE 판정 육안판정
(홍반,부종,구진)		 비고
피검자 대조군 시험시료
1 이xx - - 반응없음
2 오xx - - 반응없음
3 이xx - - 반응없음
4 김xx - - 반응없음
5 박xx - - 반응없음
6 이xx - - 반응없음
7 박xx - - 반응없음
8 고xx - - 반응없음
9 민xx - - 반응없음
10 김xx - - 반응없음
11 공xx - - 반응없음
12 정xx - - 반응없음
13 정xx - - 반응없음
14 심xx - - 반응없음
15 김xx - - 반응없음
16 박xx - - 반응없음
17 박xx - - 반응없음
18 이xx - - 반응없음
19 오xx - - 반응없음
20 한xx - - 반응없음
자극지수차 0 B+ ***
판정 음성
* 판정기준
음성: 시험편의 자극지수-대조군의 자극지수 = 0 B+
준음성: 시험편의 자극지수-대조군의 자극지수 = 1~2 B+
준양성: 시험편의 자극지수-대조군의 자극지수 = 3 B+
양성: 시험편의 자극지수-대조군의 자극지수 ≥ 4 B+
육안판정으로 홍반, 부종, 수포, 구진이 보이면 무조건 양성반응으로 판정한다.
상기 피부자극시험에서 보이는 바와 같이 본 발명에 따른 칼슘 함침 나노섬유 부직포는 신체의 피부에 첩부하였을 때 피부에 자극이 전혀 없는 음성반응을 보였다.

Claims (10)

  1. 천연 패각류를 고온소성로에서 소성하여 미세하게 분쇄한 산화칼슘 분말을 정제수에 용해시켜 pH 12.0~pH 14.0의 칼슘 포화수용액을 마련하는 단계;
    상기 칼슘 포화수용액에 나노섬유 부직포를 침지하여 나노섬유 부직포의 표면에 칼슘을 함침하는 단계; 및
    상기 칼슘이 함침된 나노 섬유 부직포를 건조시키는 단계;를 포함하는 위생제품용 항균성 부직포 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    식물성 천연 염료에 산화칼슘 미세분말과 폴리우레탄계 바인더를 혼합하여 칼슘이 함유된 인쇄용 조성물을 마련하는 단계;
    상기 칼슘이 함침되어 건조된 나노섬유 부직포에, 상기 산화칼슘 미세분말이 포함된 인쇄용 조성물을 그라비아인쇄 방식으로 소정의 패턴으로 인쇄하여 부직포에 칼슘을 부가하는 단계; 및
    인쇄용 조성물이 인쇄된 부직포를 드럼건조기를 통과시켜 건조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위생제품요 항균성 부직포 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산화칼슘 분말은, 천연 패각류를 물로 세척하여 표면에 부착된 유기물을 제거하고, 세척한 패각류를 소성로에서 1200℃ 내지 1300℃로 소성하여 패각류에 포함되어 있는 휘발성 성분과 다른 금속성분을 열분해하여 제거하고, 소성된 패각류를 미세 분말로 분쇄하여 순도98% 이상의 천연 산화칼슘 분말로 만들어진 것을 특징으로 하는 위생제품용 항균성 부직포 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 인쇄용 조성물은, 식물성 천연 염료 100중량부, 산화칼슘 분말 20중량부, 폴리우레탄 20중량부, 증점제 5중량부, 물 10중량부를 포함한 것을 특징으로 하는 항균성 부직포 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 나노섬유 부직포에 칼슘을 함침하는 단계는,
    웹 형태로 제조된 나노섬유 부직포를 롤에 권취하고, 이 롤에 권취된 나노섬유 부직포 웹을, 처리조의 칼슘 포화수용액내에 침지하여 일정한 속도로 통과시키면서 나노섬유 부직포에 칼슘포화수용액의 칼슘을 함침하는 것을 특징으로 하는 항균성 부직포 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 칼슘 함침단계와 건조단계를 거친 나노섬유 부직포는 25~30g/부직포 웹 단위 면적(㎡)의 칼슘 함침량을 가진 것을 특징으로 하는 항균성 부직포 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 칼슘이 함침된 나노섬유 부직포의 건조단계는,
    칼슘 포화수용액의 처리조를 통과한 나노섬유 부직포를 전열식 가온 압축기로 상하로 압축하면서 예비 건조하는 단계;와
    예비 건조된 나노섬유 부직포를 전열식 가온 드럼건조기의 드럼에 접촉시키면서 통과시켜 건조하는 본 건조 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 항균성 부직포 제조방법.
  8. 천연 패각류를 물로 세척하여 표면에 부착된 유기물을 제거하고, 세척한 패각류를 1200℃ 내지 1300℃의 소성로에서 소성한 후, 소성된 패각류를 미세 분말로 분쇄하여 얻은 순도98% 이상의 천연 산화칼슘 분말을 정제수에 용해하여 pH12.0~pH14.0의 칼슘 포화수용액을 처리조에 마련하는 단계;
    웹 형태로 제조된 나노섬유 부직포를 롤에 권취하고, 이 롤에 권취된 나노섬유 부직포 웹을, 처리조의 칼슘 포화수용액내에 침지하여 일정한 속도로 통과시키면서 나노섬유 부직포에 칼슘포화수용액의 칼슘을 함침하는 단계;
    상기 칼슘이 함침된 나노섬유 부직포를 전열식 가온 압축기로 상하로 압축하면서 예비 건조하고, 예비 건조된 나노섬유 부직포를 전열식 가온 드럼건조기의 드럼에 접촉시키면서 통과시켜 주 건조하는 칼슘 함침 나노섬유 부직포 건조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 부직포 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 칼슘이 함침되어 건조된 나노섬유 부직포에, 상기 산화칼슘 분말이 포함된 인쇄용 조성물을 그라비아인쇄 방식으로 소정의 패턴으로 인쇄하여 부직포에 칼슘을 부가하는 단계; 및
    인쇄용 조성물이 인쇄된 부직포를 드럼건조기에 통과시켜 건조하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 항균성 부직포 제조방법
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항의 방법으로 제조되어 칼슘이 함침된 위생제품용 항균성 부직포.
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