KR20130075466A - Fabrication of electrospun nanocomposite fibers containing germanium and silica - Google Patents

Fabrication of electrospun nanocomposite fibers containing germanium and silica Download PDF

Info

Publication number
KR20130075466A
KR20130075466A KR1020110143838A KR20110143838A KR20130075466A KR 20130075466 A KR20130075466 A KR 20130075466A KR 1020110143838 A KR1020110143838 A KR 1020110143838A KR 20110143838 A KR20110143838 A KR 20110143838A KR 20130075466 A KR20130075466 A KR 20130075466A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
germanium
silicon dioxide
gauge
pva
electrospinning
Prior art date
Application number
KR1020110143838A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101398007B1 (en
Inventor
이승신
정지희
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020110143838A priority Critical patent/KR101398007B1/en
Publication of KR20130075466A publication Critical patent/KR20130075466A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101398007B1 publication Critical patent/KR101398007B1/en

Links

Images

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10Other agents for modifying properties
    • D01F1/103Agents inhibiting growth of microorganisms
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D1/00Treatment of filament-forming or like material
    • D01D1/06Feeding liquid to the spinning head
    • D01D1/065Addition and mixing of substances to the spinning solution or to the melt; Homogenising
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D10/00Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
    • D01D10/02Heat treatment
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007Electro-spinning
    • D01D5/0015Electro-spinning characterised by the initial state of the material
    • D01D5/003Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10Other agents for modifying properties
    • D01F1/106Radiation shielding agents, e.g. absorbing, reflecting agents
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/02Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/14Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polymers of unsaturated alcohols, e.g. polyvinyl alcohol, or of their acetals or ketals
    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02GCRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/44Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
    • D02G3/441Yarns or threads with antistatic, conductive or radiation-shielding properties
    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02GCRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/44Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
    • D02G3/449Yarns or threads with antibacterial properties
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • D04H1/728Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning
    • DTEXTILES; PAPER
    • D10INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00Physical properties
    • D10B2401/13Physical properties anti-allergenic or anti-bacterial

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

PURPOSE: An electrospinning complex nanofiber containing germanium and silicon dioxide, and a manufacturing method thereof are provided to be used as healthy and comfort textile by having infrared radiation spinning ability and anti-bacterial ability in complex nano fiber web. CONSTITUTION: An electrospinning complex nano fiber containing germanium and silicon dioxide, and a manufacturing method thereof comprises: electrospinning a PVA aqueous solution of germanium and silicon dioxide manufactured by adding PVA in a mixture of germanium colloid and silicon dioxide colloid; The mixture of germanium colloid and silicon dioxide colloid comprises: 1-20wt% of polyvinylalcohol, 0.1-5wt% of Ge colloid, and 0.1-5wt% of SiO_2 colloid.

Description

게르마늄과 이산화규소를 함유한 전기방사 복합나노섬유 및 그 제조방법{Fabrication of electrospun nanocomposite fibers containing germanium and silica} Technical Field [0001] The present invention relates to an electrospinning composite nanofiber containing germanium and silicon dioxide, and to a method of manufacturing the same. [0002] Fabrication of electrospun nanocomposite fibers containing germanium and silica [

본 발명에서는 전기방사공정을 통해 폴리 비닐 알콜(poly vinyl alcohol, PVA)에 게르마늄과 산화규소 나노입자를 첨가하여, 특정 방사조건 및 최적의 열처리 조건에서 제조된 Ge/SiO2 복합나노섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.In the present invention, germanium and silicon oxide nanoparticles are added to poly vinyl alcohol (PVA) through an electrospinning process to produce Ge / SiO 2 composite nanofibers produced under specific spinning conditions and optimal heat treatment conditions and their manufacture ≪ / RTI >

의복에 있어서의 건강 및 쾌적 소재는 보온성 소재, 흡수흡한소재, 투습방수소재, 소취소재, 항미생물소재 등으로 분류할 수 있는데, 최근 세라믹을 섬유에 적용하여 원적외선을 방출하는 소재 등을 개발하는 시도가 활발하다. Health and comfort materials in clothing can be classified into thermal insulation materials, absorbing and absorbing materials, moisture permeable and waterproof materials, deodorizing materials, and antimicrobial materials. Recently, ceramic materials have been applied to fibers to develop materials that emit far-infrared rays Try is active.

원적외선은 파장이 4~1000μm의 범위로 피부 깊숙히 침투하여 열로 바뀌는데 이러한 흡수작용은 5~30μm의 파장대에 밀집되어 있다. 진동수 파장이 인체에 흡수되면, 생체 안에서 원자와 분자가 공진운동을 일으키며 열에너지로 변해 각 세포가 활성화되어 대사가 촉진되며 기본적으로 게르마늄, 산화규소, 맥반석 등에서 원적외선이 많이 방출되는 것으로 알려져 있다.Far infrared rays penetrate deeply into the skin in the wavelength range of 4 ~ 1000μm and turn into heat. This absorption effect is concentrated in the wavelength range of 5 ~ 30μm. When the wavelength of the vibration is absorbed into the human body, atoms and molecules in the living body resonate and change into heat energy, activating each cell to promote metabolism, and it is known that far-infrared rays are emitted from germanium, silicon oxide, and elvan.

기존의 상품화 되어있는 원적외선 소재는 몸을 내부로부터 따뜻하게 하여 혈액이 원활하게 흐르게 하고 신진대사를 촉진시키는 용도로 개발되었고 이는 세라믹을 원단에 코팅하거나 라미네이팅 하는 방법으로 내의, 침구류, 양말 등에 적용되어 시판되고 있다. 하지만 이들 제품은 세탁 후 코팅의 손상으로 그 성능이 저하되거나 내구성과 촉감 면에서 다소 부족함이 있다.Conventional commercialized far-infrared material was developed to warm the body from the inside to smoothly flow blood and promote metabolism. It is applied to underwear, bedding, socks, etc. by coating or laminating ceramic on the fabric. It is becoming. However, these products are deteriorated due to damage to the coating after washing, and they are somewhat lacking in terms of durability and feel.

게르마늄(Germanium, Ge)은 내열성이 우수하고 저열팽창성의 특성을 가지고 있으며, 다른 산화물보다 높은 원적외선을 방사하는 것으로 알려져 있어 원적외선 방사 재료로써 많은 연구에 사용되고 있으며, 게르마늄이 피부에 접촉하면 게르마늄 이온이 체내에 들어가 공명, 공진운동을 하며 섭취 시에도 각종 유해물질과 함께 20~30 시간 안에 몸 밖으로 배출되므로 중독이나 부작용이 전혀 없다. 또한 게르마늄은 건축자재로서 탈취, 항곰팡이, 제습, 공기정화, 온열 등의 기능을 한다. Germanium (Ge) has excellent heat resistance and low thermal expansion properties, and is known to emit far infrared rays higher than other oxides. Therefore, it has been used in many studies as a far-infrared radiation material. When germanium contacts skin, germanium ions , Resonance, and resonance exercise. When ingested, it is released into the body within 20 ~ 30 hours with various harmful substances, so there is no poisoning or side effects. In addition, germanium is a building material, deodorizing, anti-fungal, dehumidification, air purification, heat and more.

산화규소(Silicon dioxide, SiO2)는 규소의 산화물로 실리카(silica) 라고도 하며 원적외선을 방출하는 것으로 잘 알려진 뮬라이트(mullite), 근청석, 황토 등의 주요 구성요소로 사용된다. 적은 양으로도 많은 양의 원적외선을 방출하는 효능을 가지며 값도 저렴하다. 비결정성 실리카는 인체 발암성이 없는 것으로 평가되어 화장품의 주된 원료로 사용되며, 인체에 유해성은 알려진 바 없다. Silicon dioxide (SiO 2 ) is an oxide of silicon, also called silica, and is used as a major component of mullite, cordierite and loess, well known for emitting far infrared rays. It has the effect of releasing a large amount of far-infrared rays in a small amount and is also inexpensive. Amorphous silica is estimated to have no human carcinogenicity and is used as a main raw material for cosmetics.

전기방사 나노섬유 웹은 기공이 매우 작고 표면적이 넓어 섬유 내부에 기능성 입자를 첨가하여 기능성을 부여할 경우 그 성능을 극대화시킬 뿐만 아니라 매우 얇고 유연하며 초경량이다. 전기방사 나노섬유 웹은 보호복이나 필터, 센서 등에 적용이 가능하며 가볍고 얇고 유연한 기능성 소재로 의류에 적용될 수 있다. The electrospun nanofiber web has very small pores and a large surface area, and it is very thin, flexible, and ultra-light as well as maximizing its performance when added with functional particles inside the fiber. Electrospun nanofiber webs can be applied to garments, filters, sensors, etc., and can be applied to clothing as light, thin and flexible functional materials.

일반적으로, 전기방사는 충분한 점도를 지닌 고분자용액이나 용융체가 정전기력을 부여 받을 때 섬유가 형성되는 현상을 말하며, 나노섬유는 매우 가는 직경을 가지고 있고 유연하며 섬유간 미세기공이 많아 인체로부터 발생하는 땀, 수분 배출을 저해하지 않는다. 그러므로, 전기방사는 극세섬유를 쉽고 비교적 간단한 공정으로 제조할 수 있어 고분자와 세라믹, 고분자와 기능성 입자를 혼합하여 기능성 복합재료를 제조하는 데에 활용되고 있다.In general, electrospinning is a phenomenon in which fibers are formed when a polymer solution or melt having a sufficient viscosity is given an electrostatic force. Nanofibers have a very small diameter, are flexible, and have many fine pores between fibers. , And does not inhibit water discharge. Therefore, the electrospinning can be produced in an easy and relatively simple process for the ultrafine fibers are used to produce a functional composite material by mixing a polymer and a ceramic, a polymer and a functional particle.

게르마늄과 산화규소 나노입자를 나노섬유 내에 봉입하여 원적외선 성능을 부여한다면, 건강을 위한 의류소재로 노인, 환자복 등의 의류에 적용될 수 있으며, 무릎이나 관절을 감싸는 보호대, 붕대 등의 의료용품에 적용될 수 있을 것이다. 특히 내의에 적용이 된다면 피부와 소재가 밀착되어 피부온도에 의해 원적외선의 성능이 극대화 되는데 도움을 줄 것이다. 또한 속옷은 땀이 많이 배출되기 때문에 항균성이 필요한 의류로써 원적외선 방출 성능에 항균성이 부여된다면 건강과 쾌적성을 동시에 만족하는 새로운 기능성 의류로 활용 가능할 것이다.If the germanium and silicon oxide nanoparticles are enclosed in the nanofiber to give the far-infrared ray performance, it can be applied to clothes for the elderly, patient's clothes, etc. for the health, and can be applied to the medical supplies such as the protector wrapping the knee and the joint, There will be. Especially, if it is applied to the inner skin, the skin and the material will adhere to each other, thereby helping to maximize the far infrared ray performance by the skin temperature. In addition, underwear can be used as a new functional garment that satisfies both health and comfort if antimicrobiality is given to the far-infrared radiation performance as an apparel which needs antimicrobial properties because a lot of sweat is emitted.

따라서, 본 발명에서는 전기방사공정을 통해 PVA에 게르마늄과 산화규소 나노입자를 봉입하여 Ge/SiO2 복합나노섬유 및 그 제조방법을 제안한다.Accordingly, the present invention proposes a Ge / SiO 2 composite nanofiber by encapsulating germanium and silicon oxide nanoparticles in PVA through an electrospinning process and a manufacturing method thereof.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 전기방사공정을 통해 PVA에 게르마늄과 산화규소 나노입자를 봉입하여 Ge/SiO2 복합나노섬유 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a Ge / SiO 2 composite nanofiber containing germanium and silicon oxide nanoparticles encapsulated in PVA through an electrospinning process and a method for producing the same.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 전기방사를 통하여 기능성 입자가 균일하게 분산된 복합나노섬유를 생산할 수 있는 최적의 전기방사 공정조건에서 제조된 Ge/SiO2 복합나노섬유 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a Ge / SiO 2 composite nanofiber produced under optimal electrospinning conditions capable of producing composite nanofibers in which functional particles are uniformly dispersed through electrospinning, .

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는, Ge과 SiO2 기능성 입자가 균일하게 분산된 PVA 복합나노섬유를 생산할 수 있는 최적의 전기방사 공정조건으로 니들게이지 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 15~17 kV, 방사거리 13 cm 로 전기방사하는 것을 통해 제조된 Ge/SiO2 복합나노섬유 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide an optimal electrospinning process condition capable of producing PVA composite nanofibers in which Ge and SiO 2 functional particles are uniformly dispersed, a needle gauge 30 gauge, a solution pump speed of 0.2 ml / hr, A Ge / SiO 2 composite nanofiber manufactured by electrospinning at a voltage of 15 to 17 kV and a radiation distance of 13 cm, and a method for manufacturing the same.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 수용성 PVA 복합나노섬유의 수분에 대한 안정성을 높이기 위해 열처리를 실시하되, 최적의 열처리 조건에서 제조된 Ge/SiO2 복합나노섬유 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another object to be solved by the present invention is to provide a Ge / SiO 2 composite nanofiber manufactured by heat treatment in order to enhance the stability of water-soluble PVA composite nanofibers with respect to moisture, will be.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 수용성 PVA 복합나노섬유의 수분에 대한 안정성을 높이기 위한 최적의 열처리 조건으로 210 ℃의 진공상태에서 30 분 동안 열처리를 통해 제조된 Ge/SiO2 복합나노섬유 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a water-soluble PVA composite nanofiber which is an optimum heat treatment condition for enhancing water stability, and a Ge / SiO 2 composite nanofiber prepared by heat treatment in a vacuum state at 210 ° C for 30 minutes And a method for producing the same.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는, Ge/SiO2 복합나노섬유의 농도에 따른 원적외선 방사율에 있어서 우수한 원적외선 방사율이 발휘되는 최적 조건에서 제조된 Ge/SiO2 복합나노섬유 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another object to be solved by the present invention is to provide a Ge / SiO 2 composite nanofiber produced at an optimal condition in which an excellent far-infrared ray emissivity is exhibited at a far-infrared ray emissivity according to the concentration of Ge / SiO 2 composite nanofiber, .

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 우수한 원적외선 방사성능을 가지며 또한 항균 성능을 가진 Ge/SiO2 복합나노섬유 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a Ge / SiO 2 composite nanofiber having superior far-infrared radiation performance and antibacterial performance and a method for producing the same.

본 발명은, 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유를 제조하는 방법에 있어서, 게르마늄 콜로이드와 이산화규소 콜로이드를 혼합한 혼합액에, 폴리 비닐 알콜(PVA)를 첨가시켜 제조된, 게르마늄 및 이산화규소의 PVA 수용액을 전기방사시키는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for producing a composite nanofiber containing germanium and silicon dioxide, comprising the steps of: mixing germanium and silicon dioxide colloid with a mixture of germanium and silicon dioxide colloid; And the PVA aqueous solution is electrospun.

상기 게르마늄 콜로이드와 이산화규소 콜로이드를 혼합한 혼합액은 고분자/나노입자 혼합용액 100 중량부에 대하여 폴리비닐알코올 1 내지 20 중량부, Ge 콜로이드 0.1 내지 5 중량부와 SiO2 콜로이드 0.1 내지 5 중량부를 혼합하여 이루어진다.The mixture of germanium colloid and silicon dioxide colloid is prepared by mixing 1 to 20 parts by weight of polyvinyl alcohol, 0.1 to 5 parts by weight of Ge colloid and 0.1 to 5 parts by weight of SiO 2 colloid per 100 parts by weight of the polymer / .

상기 게르마늄 및 이산화규소의 PVA 수용액은 80 °C의 온도에서 6 시간 동안 교반된다.The PVA aqueous solution of germanium and silicon dioxide is stirred for 6 hours at a temperature of 80 ° C.

상기 게르마늄 및 이산화규소의 PVA 수용액을 전기방사 시에, 니들게이지 23 내지 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 방사거리 13 cm으로 전기방사하되, 100% 폴리프로필렌 부직포 위에 방사시켜 적층되도록 전기방사한다.The germanium and silicon dioxide aqueous solution of PVA was subjected to electrospinning by electrospinning with a needle gauge of 23 to 30 gauge, a solution pump speed of 0.2 ml / hr and a radiation distance of 13 cm, and then spun on a 100% polypropylene non- do.

상기 게르마늄 및 이산화규소의 PVA 수용액을 전기방사 시에, 니들게이지 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 방사거리 13 cm로 전기방사한다.PVA aqueous solution of germanium and silicon dioxide is electrospun at the time of electrospinning, needle gauge 30 gauge, solution pump speed 0.2 ml / hr, spinning distance 13 cm.

상기 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유는 진공상태에서 150 내지 210 °C, 5분 내지 1 시간 동안 열처리한다.The composite nanofiber containing germanium and silicon dioxide is heat-treated in a vacuum state at 150 to 210 ° C for 5 minutes to 1 hour.

또한 본 발명의 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유 제조방법은, 혼합용액 100 중량부에 대하여 Ge 콜로이드 0.1 내지 5 중량부와 SiO2 콜로이드 0.1 내지 5 중량부를 혼합하여 80 °C의 온도에서 2 시간 동안 교반시키는 제1단계; 제1단계 후, 혼합액에 나노입자 혼합용액 100 중량부에 대하여 폴리비닐알코올 1 내지 20 중량부를 첨가하여 고분자/나노입자 혼합용액(PVA 수용액)을 제조하고, 상기 고분자/나노입자 혼합용액을 80 °C의 온도에서 6 시간 동안 교반시킨 후, 상온에서 식히는 제2단계; 제2단계 후, 니들게이지 23 내지 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 15 내지 18 kV, 방사거리 13 cm 으로 전기방사하되, 100% 폴리프로필렌 부직포 위에 방사시켜 적층되도록 전기방사하는 제3단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the method for producing a composite nanofiber containing germanium and silicon dioxide of the present invention is mixed with 0.1 to 5 parts by weight of Ge colloid and 0.1 to 5 parts by weight of SiO 2 colloid with respect to 100 parts by weight of the mixed solution for 2 hours at a temperature of 80 ° C. Stirring during the first step; After the first step, 1 to 20 parts by weight of polyvinyl alcohol was added to 100 parts by weight of the nanoparticle mixed solution to prepare a polymer / nanoparticle mixed solution (PVA aqueous solution), and the polymer / nanoparticle mixed solution was prepared at 80 °. Stirring for 6 hours at a temperature of C, followed by cooling to room temperature; After the second step, the needlegauge 23 to 30 gauge, the solution pump speed 0.2 ml / hr, the voltage 15 to 18 kV, spinning distance 13 cm, the electrospinning to be laminated by spinning on a 100% polypropylene nonwoven fabric Steps; characterized in that consisting of.

제3단계 후, 진공상태에서 150 내지 210 °C, 5 분 내지 1 시간 동안 열처리하는 제4단계;를 더 포함한다.And a fourth step of performing a heat treatment in a vacuum state at 150 to 210 ° C for 5 minutes to 1 hour after the third step.

제3단계에서, 니들게이지 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 15 내지 17 kV, 방사거리 13 cm 로 전기방사한다.In the third step, electrospinning is carried out with a needle gauge 30 gauge, solution pump speed 0.2 ml / hr, voltage 15-17 kV, scattering distance 13 cm.

제4단계에서 210 ℃의 진공상태에서 30 분 동안 열처리한다.In the fourth step, heat treatment is performed for 30 minutes under a vacuum of 210 캜.

니들게이지의 내경은 0.15 내지 0.33 mm 이다.The inner diameter of the needle gauge is 0.15 to 0.33 mm.

또한, 본 발명은 제1항 내지 제13항의 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유 제조 방법으로 제조된 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유를 특징으로 한다.The present invention also relates to the composite nanofibers containing germanium and silicon dioxide produced by the method for producing a composite nanofiber containing germanium and silicon dioxide according to any one of claims 1 to 13.

또한, 본 발명은, 고분자/나노입자 혼합용액 100 중량부에 대하여 Ge 콜로이드 0.1 내지 5 중량부와 폴리비닐알코올 1 내지 20 중량부를 혼합한 PVA 수용액을 만들고, 80 °C의 온도에서 6 시간 동안 완전히 용해시킨 후 상온에서 식히는 제1단계; 제1단계 후, 니들게이지 23~27 gauge, 용액 펌프 속도 0.2~0.4 ml/hr, 전압 12∼18 kV, 방사거리 13 cm로 전기방사하되, 100% 폴리프로필렌 부직포 위에 방사시켜 적층되도록 전기방사하는 제2단계;를 포함하여 이루어진 게르마늄을 함유한 복합나노섬유 제조방법을 특징으로 한다.The present invention also provides a PVA aqueous solution obtained by mixing 0.1 to 5 parts by weight of Ge colloid and 1 to 20 parts by weight of polyvinyl alcohol with respect to 100 parts by weight of a polymer / nano-particle mixed solution, A first step of dissolving and cooling at room temperature; After the first step, electrospinning was carried out with a needle gauge of 23 to 27 gauge, a solution pump speed of 0.2 to 0.4 ml / hr, a voltage of 12 to 18 kV and a radiating distance of 13 cm, and spun onto a 100% And a second step of preparing a composite nanofiber containing germanium.

또한, 본 발명은, 고분자/나노입자 혼합용액 100 중량부에 대하여 SiO2 콜로이드 0.1 내지 5 중량부와 폴리비닐알코올 1 내지 20 중량부를 혼합하여 PVA수용액을 만들고, 상기 PVA 수용액을 80 °C의 온도에서 6 시간 동안 완전히 용해시킨 후 상온에서 식히는 제1단계; 제1단계 후, 니들게이지 23~30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 12∼18 kV, 방사거리 13 cm으로 전기방사하되, 직물 위에 방사시켜 적층되도록 전기방사하는 제2단계; 를 포함하여 이루어진 이산화규소를 함유한 복합나노섬유 제조방법을 특징으로 한다.In addition, the present invention, by mixing 0.1 to 5 parts by weight of SiO2 colloid and 1 to 20 parts by weight of polyvinyl alcohol with respect to 100 parts by weight of the polymer / nanoparticles mixed solution to make a PVA aqueous solution, the PVA aqueous solution at a temperature of 80 ° C A first step of completely dissolving for 6 hours and then cooling at room temperature; After the first step, the needle gauge 23-30 gauge, the solution pump speed 0.2 ml / hr, the voltage 12-18 kV, the electrospinning at a spinning distance of 13 cm, the second step of electrospinning so as to be laminated on the fabric; Characterized in that the method for producing a composite nanofiber containing silicon dioxide, including.

게르마늄을 함유한 복합나노섬유 제조방법 및 이산화규소를 함유한 복합나노섬유 제조방법에서, 제2단계 후, 진공상태에서 150 내지 210 °C, 5 분 내지 1 시간 동안 열처리하는 제3단계;를 포함한다.And a third step of performing a heat treatment in a vacuum state at 150 to 210 ° C for 5 minutes to 1 hour after the second step in the method for producing a composite nanofiber containing germanium and the method for producing a composite nanofiber containing silicon dioxide do.

본 발명에 따르면, 전기방사공정을 통해 PVA에 게르마늄과 산화규소 나노입자를 봉입하여 Ge/SiO2 복합나노섬유 및 그 제조방법을 제공하여, 복합나노섬유웹이 원적외선 방사성능과 항균 성능을 구비함으로써 건강 및 쾌적 텍스타일로서 사용될 수 있다.According to the present invention, germanium and silicon oxide nanoparticles are encapsulated in PVA through an electrospinning process to provide a Ge / SiO 2 composite nanofiber and a method for producing the same, wherein the composite nanofiber web has far infrared ray emission performance and antibacterial performance It can be used as health and comfort textile.

특히 본 발명의 Ge/SiO2 복합나노섬유는 보호복이나 필터, 센서 등으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 노인복, 환자복, 운동복, 군복 등의 의류에 적용될 수 있으며, 무릎이나 관절을 감싸는 보호대, 붕대 등의 의료용품에 적용될 수 있을 것이다. 특히, 내의, 보정 속옷에 적용이 된다면 피부와 소재가 밀착되어 피부온도에 의해 원적외선의 성능이 극대화 되는데 도움이 되며, 또한 속옷은 땀이 많이 배출되기 때문에 항균성이 필요한 의류로써 원적외선 방출 성능에 항균성능이 함께 부여되어, 건강과 쾌적성을 동시에 만족한다.In particular, the Ge / SiO 2 composite nanofiber of the present invention can be used not only as a protective garment, a filter, a sensor, but also as a garment for the elderly, patient's, sportswear, and military uniforms. Of the present invention. In particular, when applied to undergarments, undergarments, the skin and the material come into close contact with each other, which helps maximize the performance of the far-infrared rays due to the skin temperature. In addition, So that both health and comfort are satisfied at the same time.

또한 본 발명은, 전기방사를 통하여 기능성 입자가 균일하게 분산된 복합나노섬유를 생산할 수 있는 최적의 전기방사 공정조건과, 수용성 PVA 복합나노섬유의 수분에 대한 안정성을 높이기 위한 열처리에서, 최적의 열처리 조건을 제공하여, Ge과 SiO2 기능성 입자가 균일하게 분산된 PVA 복합나노섬유를 생산하되, 보다 가늘고 균일한 나노섬유를 얻을 수 있으며, 세탁환경 후에도 섬유의 형태가 그대로 유지되게 하였다.It is another object of the present invention to provide a process for preparing an optically anisotropic layer of an optically anisotropic layer of a water-soluble PVA composite nanofiber, which is capable of producing an optically transparent composite nanofiber by uniformly dispersing the functional particles through electrospinning, Conditions to provide PVA composite nanofibers in which Ge and SiO 2 functional particles are uniformly dispersed, but thinner and more uniform nanofibers can be obtained and the shape of the fibers can be maintained even after the washing environment.

특히, 본 발명에서 제안된 Ge과 SiO2 기능성 입자가 균일하게 분산된 PVA 복합나노섬유를 생산할 수 있는 최적의 전기방사 공정조건은 니들게이지 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 15~17 kV, 방사거리 13 cm 로서, 이를 통해, Ge/SiO2 복합나노섬유의 직경은 약 250 nm로 가늘고 균일한 나노섬유를 얻을 수 있었다. In particular, the optimum electrospinning conditions for producing the PVA composite nanofibers in which the Ge and SiO 2 functional particles are uniformly dispersed in the present invention are needle gauge 30 gauge, solution pump speed 0.2 ml / hr, voltage 15 to 17 kV, and radiation distance of 13 cm. As a result, nanofibers of Ge / SiO 2 composite nanofibers having a diameter of about 250 nm were obtained.

또한, 본 발명의 Ge/SiO2 복합나노섬유에서, 수용성 PVA 복합나노섬유의 수분에 대한 안정성을 높이기 위해, 210 ℃ 에서 30 분간 열처리된 복합나노섬유를 제조하였으며, 실험을 통해 교반이 동반된 세탁환경 후에도 섬유의 형태가 유지됨을 확인하였다.Further, in order to increase the stability of the water-soluble PVA composite nanofiber in the Ge / SiO 2 composite nanofiber of the present invention to moisture, a composite nanofiber thermally treated at 210 ° C for 30 minutes was prepared. It was confirmed that the fiber shape was maintained even after the environment.

또한, 본 발명은, Ge/SiO2 복합나노섬유의 농도에 따른 원적외선 방사율에 있어서 우수한 원적외선 방사율이 발휘되는 최적 조건에서 제조되도록 하였으며, 우수한 원적외선 방사성능을 가지며 또한 항균 성능을 가진 Ge/SiO2 복합나노섬유 및 그 제조방법을 제공하였다.In addition, the present invention has been made to produce at an optimum condition that the far-infrared ray emissivity is excellent in the far-infrared ray emissivity according to the concentration of the Ge / SiO 2 composite nanofiber, and the Ge / SiO 2 complex Nanofibers and methods of making the same.

본 발명의 Ge/SiO2 복합나노섬유에 있어서, Ge 0.5 wt%와 SiO2 1 wt%를 함유한 복합나노섬유는 0.891의 원적외선 방사율과 3.44×102 W/m2로 우수한 원적외선 방사성능이 있으며, 그리고 본 발명의 Ge/SiO2 복합나노섬유는 황색포도상구균, 폐렴간균, 대장균에 대한 항균 성능을 구비하고 있다.In the Ge / SiO 2 composite nanofiber of the present invention, the composite nanofiber containing 0.5 wt% of Ge and 1 wt% of SiO 2 has a far infrared ray emissivity of 0.891 and an excellent far-infrared radiation performance of 3.44 × 10 2 W / m 2 , And the Ge / SiO 2 composite nanofiber of the present invention has antimicrobial activity against Staphylococcus aureus, Pneumoniae bacterium, and Escherichia coli.

본 발명에 의해 제조된 Ge/SiO2 복합나노섬유를 검증하기 위해, 전기방사된 Ge/SiO2 복합나노섬유의 형태와 직경 및 나노입자 분산정도를 관찰하기 위해 주사전자현미경과 투과전자현미경을 사용하였다. Ge/SiO2 복합나노섬유의 원적외선 방사성능을 알아보기 위해 퓨리에 변환 적외선 분광계(Fourier Transform Infrared Spectrometer)(FT-IR)을 사용하여 원적외선 방사율과 방사에너지를 구하였다. 또한 복합나노섬유의 항균성능을 평가하기 위해 황색포도상구균, 폐렴간균, 대장균 등 총 세 가지 균주에 대하여 항균성능을 측정하였다.In order to verify the Ge / SiO 2 composite nanofiber prepared by the present invention, a scanning electron microscope and a transmission electron microscope were used to observe the morphology, diameter and dispersion of nanoparticles of the electrospun Ge / SiO 2 composite nanofiber Respectively. To determine the far-infrared radiation performance of the Ge / SiO 2 composite nanofibers, far-infrared emissivity and radiant energy were determined using a Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR). In order to evaluate the antibacterial activity of composite nanofibers, antibacterial activity was measured against three strains of Staphylococcus aureus, pneumococcus and E. coli.

그 결과, Ge과 SiO2 기능성 입자가 균일하게 분산된 PVA 복합나노섬유를 생산할 수 있는 최적의 전기방사 공정조건은 니들게이지 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 15~17 kV, 방사거리 13 cm 로 나타났다. Ge/SiO2 복합나노섬유의 직경은 약 250 nm로 가늘고 균일한 나노섬유를 얻을 수 있었다. As a result, optimum electrospinning conditions for producing PVA composite nanofibers in which Ge and SiO 2 functional particles were uniformly dispersed were needle gauge 30 gauge, solution pump speed 0.2 ml / hr, voltage 15-17 kV, 13 cm. The Ge / SiO 2 composite nanofiber was about 250 nm in diameter, and nanofibers could be obtained.

수용성 PVA 복합나노섬유의 수분에 대한 안정성을 높이기 위해 열처리를 한 시료를 1 시간 동안 물에 침지하여 건조시킨 후 섬유 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과, 순수 PVA 나노섬유 웹은 155 ℃의 진공상태에서 10 분간 열처리하였을 때 섬유형태의 변화가 없었고, Ge/SiO2/PVA 나노섬유 웹은 210 ℃의 진공상태에서 30 분 동안 열처리 되었을 때 나노섬유의 형태변화가 없음을 확인할 수 있었다. 210 ℃ 에서 30 분간 열처리된 복합나노섬유는 교반이 동반된 세탁환경 후에도 섬유의 형태가 유지되었다. In order to improve the water stability of water-soluble PVA composite nanofiber, the heat-treated sample was immersed in water for 1 hour and dried. The surface of the fiber was observed with a scanning electron microscope. As a result, the pure PVA nanofiber web was vacuum- And the Ge / SiO 2 / PVA nanofiber web showed no change in the morphology of the nanofibers when annealed at 210 ° C under vacuum for 30 min. The composite nanofibers heat - treated at 210 ℃ for 30 min maintained the fiber shape even after the washing environment accompanied by agitation.

게르마늄과 산화규소 나노입자를 첨가한 복합나노섬유의 원적외선 방사성능을 살펴보기 위해 Ge과 SiO2의 첨가농도에 따른 원적외선 방사율과 방사에너지를 측정하였다. Ge 0.5 wt%와 SiO2 1 wt%를 함유한 복합나노섬유는 0.891의 원적외선 방사율과 3.44×102 W/m2로 우수한 원적외선 방사성능이 있음을 나타냈다.To examine the far - infrared radiation performance of composite nanofibers containing germanium and silicon oxide nanoparticles, far - infrared emissivity and radiant energy were measured according to the concentration of Ge and SiO 2 . The composite nanofibers containing 0.5 wt% of Ge and 1 wt% of SiO 2 exhibited excellent far infrared ray emission performance with a far infrared ray emissivity of 0.891 and 3.44 × 10 2 W / m 2 .

우수한 원적외선을 방사하는 복합나노섬유의 최적조건인 Ge 0.5 wt%와 SiO2 1 wt%, 웹 밀도가 5.55 g/m2 일 때 황색포도상구균과 대장균에 대해 99.9%의 균 감소율을 보였다. 반면 같은 조건에서 폐렴간균에 대해서는 34.8 %의 균 감소율을 나타냈다. It was found that 99.9% of bacteria were reduced to Staphylococcus aureus and Escherichia coli when 0.5 wt% Ge and 1 wt% SiO 2 , which are the optimal conditions of composite nanofibers that emit excellent far infrared rays, and 5.55 g / m 2 web density, respectively. On the other hand, the rate of microbial reduction was 34.8% for pneumococcal bacteria under the same conditions.

도 1은 Ge/SiO2/PVA 복합나노섬유를 제조하기 위한 최적의 공정조건을 찾기 위해 다양한 조건으로 전기방사된 나노섬유 웹의 예이다.
도 2는 Ge 0.5 wt%, SiO2 1 wt%가 첨가된 Ge/SiO2/PVA 복합나노섬유의 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과의 예이다.
도 3a는 Ge 0.5 wt%, SiO2 1 wt%를 함유한 PVA 복합나노섬유의 내부를 투과전자현미경(TEM)을 통해 관찰한 결과의 일예이다.
도 3b는 에너지 분산형 X-ray 분석기를 통해 복합나노섬유의 성분을 분석한 결과의 예이다.
도 4는 18 ℃ 물에 한 시간 동안 침지 후 건조시킨 나노섬유 웹의 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과의 일예이다.
도 5는 교반이 동반된 세탁환경시 수분에 대한 안정성을 알아보기 위한 실험결과의 일예이다.
도 6은 복합나노섬유의 원적외선 방사율을 그래프로 나타낸 것이다.
도 7은 복합나노섬유의 방사에너지를 흑체의 방사에너지와 함께 나타낸 그래프이다.
도 8은 Ge 0.5 wt%와 SiO2 1 wt%를 함유한 시료의 황색포도상구균, 폐렴간균, 대장균에 대한 항균 성능 시험 결과의 일예이다.
도 9는 Ge/PVA 복합나노섬유를 제조하기 위한 최적의 공정조건을 찾기 위해 다양한 조건으로 전기방사된 나노섬유 웹의 예이다.
도 10은 SiO2/PVA 복합나노섬유를 제조하기 위한 최적의 공정조건을 찾기 위해 다양한 조건으로 전기방사된 나노섬유 웹의 예이다.
Figure 1 is an example of a nanofiber web electrospun under various conditions to find optimal process conditions for producing Ge / SiO 2 / PVA composite nanofibers.
FIG. 2 is an example of a result of observation of the surface of a Ge / SiO 2 / PVA composite nanofiber containing Ge 0.5 wt% and SiO 2 1 wt% by a scanning electron microscope.
FIG. 3A is an example of a result of observing the interior of a PVA composite nanofiber containing 0.5 wt% of Ge and 1 wt% of SiO 2 through a transmission electron microscope (TEM).
3B is an example of a result of analyzing the components of the composite nanofibers through an energy dispersive X-ray analyzer.
FIG. 4 is an example of a result of observing the surface of a nanofiber web dried and immersed in water at 18 ° C for one hour with a scanning electron microscope.
5 is an example of experimental results for examining stability against moisture in a washing environment accompanied by agitation.
6 is a graph showing the far-infrared emissivity of the composite nanofibers.
7 is a graph showing the radiant energy of the composite nanofiber together with the radiant energy of the black body.
Fig. 8 is an example of the results of the antibacterial performance test for samples containing 0.5 wt% of Ge and 1 wt% of SiO 2 against S. aureus, S. pneumoniae, and E. coli.
9 is an example of a nanofiber web electrospun under various conditions to find the optimum process conditions for producing Ge / PVA composite nanofibers.
10 is an example of a nanofiber web electrospun under various conditions in order to find optimal process conditions for preparing SiO 2 / PVA composite nanofibers.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 의한 Ge/SiO2 복합나노섬유 및 그 제조방법을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a Ge / SiO 2 composite nanofiber according to a preferred embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서는 게르마늄 복합나노섬유, 산화규소 복합나노섬유, 게르마늄 및 산화규소 복합나노섬유를 제조하며, 게르마늄 콜로이드는 희석없이 농도 0.5 wt%를 그대로 사용하였고, 산화규소의 경우 20 wt%를 희석하여 게르마늄과 동일한 0.5 wt%의 방사용액을 제조하였고, 원적외선 방사 성능 결과에 따라 첨가농도를 증가시켰다.In the present invention, germanium composite nanofibers, silicon oxide composite nanofibers, germanium, and silicon oxide composite nanofibers were produced. The germanium colloid was used at a concentration of 0.5 wt% without dilution. In the case of silicon oxide, 20 wt% 0.5 wt% of spinning solution was prepared and the addition concentration was increased according to the far - infrared radiation performance.

이하, 본 발명에서 전기방사를 하기 위해 Poly(vinyl alcohol)(PVA)(>99% hydrolyzed, Mw=89,000-98,000, Sigma Aldrich Co., USA)를 고분자로 선택하였고 용매로는 증류수를 사용하였으며, 게르마늄(Germanium)(Ge)은 Nanopoly Co.(Korea)에서 제조한 액상 형태의 water-based Ge(0.5 wt%)을 사용하며, 산화규소(Silicon dioxide)(SiO2) 또한 Nanopoly Co.(Korea)에서 제조한 액상 형태의 water-based SiO2(pH. 3~4, 20 wt%)를 사용하나, 이로써 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니며, PVA, Ge, SiO2로 다양한 시판 재료를 사용할 수 있음을 밝혀둔다.In the present invention, poly (vinyl alcohol) (PVA) (> 99% hydrolyzed, Mw = 89,000-98,000, Sigma Aldrich Co., USA) was selected as a polymer for electrospinning. Distilled water was used as a solvent, Germanium (Ge) is a liquid-based water-based Ge (0.5 wt%) manufactured by Nanopoly Co. (Korea), and silicon dioxide (SiO 2 ) Water-based SiO 2 (pH 3 to 4, 20 wt%) prepared in the form of liquid phase prepared in Example 1 is used, but it is not intended to limit the present invention, and various commercially available materials such as PVA, Ge and SiO 2 can be used .

또한 본 발명에서 전기방사를 위한 장치는 40 cm 거리에서 왕복운동을 하는 수직 전기방사기(NNC-ESP200R2, NanoNC Co., Korea)를 사용하되, 이로써 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니며, 시판되는 다른 전기방사기를 사용 가능함을 밝혀둔다.
The apparatus for electrospinning according to the present invention uses a vertical electric radiator (NNC-ESP200R2, NanoNC Co., Korea) reciprocating at a distance of 40 cm, but is not intended to limit the present invention, It is noted that a radiator can be used.

<Ge와 SiO2 복합나노섬유><Ge and SiO 2 composite nanofiber>

본 발명의 일 실시예에 의한 Ge와 SiO2 복합나노섬유의 제조에 대해서 설명한다.The production of Ge and SiO 2 composite nanofibers according to one embodiment of the present invention will be described.

제1단계로, Ge/SiO2/PVA 혼합용액을 제조하기 위해서, 먼저 0.5 wt% Ge 콜로이드와 1 wt% SiO2 콜로이드를 혼합하여 80 °C의 온도에서 2 시간 동안 교반시킨다.As a first step, in order to prepare a Ge / SiO 2 / PVA mixed solution, 0.5 wt% Ge colloid and 1 wt% SiO 2 The colloid is mixed and stirred at a temperature of 80 ° C for 2 hours.

제2단계로, 제1단계 후, 혼합액에 11 wt%의 PVA 파우더를 첨가하여 PVA 수용액을 제조하고, 이를 80 °C의 온도에서 6 시간 동안 완전히 용해시킨 후, 상온에서 식힌다.As a second step, after the first step, an aqueous solution of PVA is prepared by adding 11 wt% of PVA powder to the mixed solution, which is completely dissolved at a temperature of 80 ° C for 6 hours, and then cooled at room temperature.

제3단계로, 제2단계 후, 니들게이지 23~30 gauge(내경 0.15~0.33 mm), 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 15~18 kV, 방사거리 13 cm 으로 전기방사하되, 직물 위에 방사시켜 적층되도록 전기방사한다. 이렇게 함으로써 나노섬유의 강도가 보완된다. 상기 직물로 100% 폴리프로필렌 부직포를 사용가능하며, 그 이외의 다른 직물도 사용가능하다.After the second step, electrospinning is carried out with needle gauge 23 to 30 gauge (inner diameter 0.15 to 0.33 mm), solution pump speed 0.2 ml / hr, voltage 15 to 18 kV, radiation distance 13 cm, To be laminated. This reinforces the strength of the nanofibers. 100% polypropylene nonwoven fabric can be used as the fabric, and other fabrics other than the above can be used.

보다 바람직하게는, 제3단계에서 니들게이지 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 15~17 kV, 방사거리 13 cm 로 전기방사한다.More preferably, the third step is electrospinning with a needle gauge of 30 gauge, solution pump speed of 0.2 ml / hr, voltage of 15-17 kV, and radiation distance of 13 cm.

전기방사 후 열처리를 할 경우, 제4단계로, 제3단계 후, 수용성 고분자인 PVA 나노섬유의 수분에 대한 안정성을 높이기 위해 열처리를 실시하되, 진공상태에서 155~210 °C, 10 분~1 시간 동안 진공상태에서 열처리한다.In the case of heat treatment after electrospinning, in the fourth step, after the third step, heat treatment is performed to increase the stability of the water-soluble polymer PVA nanofibers, but in a vacuum state at 155 ~ 210 ° C, 10 minutes ~ 1 Heat treatment under vacuum for a time.

보다 바람직하게는, 제4단계에서 210 ℃의 진공상태에서 30 분 동안 열처리한다.More preferably, in the fourth step, heat treatment is performed for 30 minutes in a vacuum state at 210 캜.

전기방사 후 열처리를 안 할 경우, 제4단계로, 제3단계 후, 섬유 내 잔존 용매를 제거하기 위해 진공건조기를 사용하여 50 °C에서 24 시간 동안 건조시킨다. 제4단계의 공정은 잔존용매 증발을 위한 단순한 건조과정으로, 경우에 따라서 제4단계 공정은 제외(삭제) 가능하다.In case of no heat treatment after electrospinning, in step 4, after the third step, it is dried at 50 ° C for 24 hours by using a vacuum dryer to remove residual solvent in the fiber. The process of the fourth step is a simple drying process for evaporating the remaining solvent, and it is possible to exclude (delete) the fourth step process in some cases.

도 1은 Ge/SiO2/PVA 복합나노섬유를 제조하기 위한 최적의 공정조건을 찾기 위해 다양한 조건으로 전기방사된 나노섬유 웹의 예이다.Figure 1 is an example of a nanofiber web electrospun under various conditions to find optimal process conditions for producing Ge / SiO 2 / PVA composite nanofibers.

도 1에서는, 11 wt% PVA 수용액에 액상 형태의 Ge 0.5 wt%와 SiO2 1 wt%를 첨가하여 전기방사 하되, 니들게이지 23~30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 15~18 kV, 방사거리 13 cm의 범위에서 전기방사하였으며, 다양한 조건으로 방사된 Ge/SiO2/PVA 나노섬유 웹을 주사전자현미경으로 관찰한 것이다. 도 1의 (a)는 니들게이지 23 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 18 kV, 방사거리 13 cm의 방사조건으로 전기방사한 것으로 비드가 관찰되었다. 도 1의 (b)는 니들게이지 25 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 16~18 kV, 방사거리 13 cm의 방사조건으로 전기방사한 것으로 방사용액이 떨어져 섬유가 들러붙은 형태를 볼 수 있다. 도 1의 (a)와 (b)의 조건에서 전기방사시 방사구의 막힘 현상이 일어났고, 이러한 공정상의 어려움으로 방사구의 직경을 줄여서 니들게이지 27, 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 15~18 kV, 방사거리 13 cm로 전기방사한 결과 원활하게 전기방사가 진행되었다. 도 1의 (c)는 니들게이지 27 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 15~18 kV, 방사거리 13 cm의 방사조건으로 전기방사한 결과이며, 약 250 nm 직경의 보다 가늘고 균일한 나노섬유를 관찰할 수 있었지만 일부 섬유에서 비드 또는 스핀들이 형성된 것을 확인할 수 있다. 도 1의 (d)는 니들게이지 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 15~17 kV, 방사거리 13 cm의 조건으로 전기방사한 것으로, 비드 없이 약 250 nm의 직경을 가진, 보다 균일한 나노섬유를 얻을 수 있었다. 동일배율의 도 1의 (a)~(d)를 비교해 볼 때 니들게이지가 클수록, 즉 방사구 크기가 작아질수록 섬유의 직경이 줄어드는 것을 알 수 있다. 따라서 Ge/SiO2/PVA 복합나노섬유를 위한 최적의 방사조건은 니들게이지 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 15~17 kV, 방사거리 13 cm로 나타났다.In FIG. 1, 0.5 wt% of Ge and 1 wt% of SiO 2 were added to 11 wt% PVA aqueous solution to be electrospun, and needle gauge 23 to 30 gauge, solution pump speed 0.2 ml / hr, voltage 15 to 18 kV , And scattering distance of 13 cm. The Ge / SiO 2 / PVA nanofiber webs irradiated under various conditions were observed with a scanning electron microscope. Fig. 1 (a) shows bead observed by spinning with a needle gauge of 23 gauge, a solution pump speed of 0.2 ml / hr, a voltage of 18 kV, and a radiation distance of 13 cm. Fig. 1 (b) shows the result of electrospinning with a needle gauge of 25 gauge, a solution pump speed of 0.2 ml / hr, a voltage of 16 to 18 kV, and a radiation distance of 13 cm. have. 1 (a) and (b), the diameter of the spinnerette was reduced by the difficulty of this process, and needle gauge 27, 30 gauge, solution pump speed 0.2 ml / hr, voltage 15 ~ 18 kV, and radiation distance of 13 cm. Fig. 1 (c) shows the result of electrospinning with a needle gauge of 27 gauge, a solution pump speed of 0.2 ml / hr, a voltage of 15 to 18 kV, a radiation distance of 13 cm, and a thinner and more uniform nano- We could observe the fibers, but we can see that some fibers have formed beads or spindles. FIG. 1 (d) shows the results of the electrospinning at a needle gauge of 30 gauge, a solution pump speed of 0.2 ml / hr, a voltage of 15 to 17 kV and a radiation distance of 13 cm, One nanofiber could be obtained. Comparing FIGS. 1 (a) to 1 (d) of the same magnification, it can be seen that the diameter of the fiber decreases as the needle gauge increases, that is, as the spinneret size decreases. Therefore, optimum spinning conditions for Ge / SiO 2 / PVA composite nanofibers were needle gauge 30 gauge, solution pump speed 0.2 ml / hr, voltage 15 ~ 17 kV, radiation distance 13 cm.

다음은 도 1의 (d)의 최적 방사조건으로부터 얻어진 Ge/SiO2/PVA 복합나노섬유의 표면을 관찰하여 Ge와 SiO2의 입자가 균일하게 분산되어 있는지 주사전자현미경(SEM)을 통해 관찰하고, 그 입자들이 섬유 내부에 골고루 퍼져있는지 관찰하기 위해 투과전자현비경(TEM)을 사용하였다. 그리고 섬유 내부의 입자들의 성분을 확인하기 위해 에너지 분산형 X-ray 분석기(EDX)를 사용하였다.Next, the surface of the Ge / SiO 2 / PVA composite nanofiber obtained from the optimum spinning conditions of FIG. 1 (d) was observed to observe the Ge and SiO 2 particles uniformly dispersed through a scanning electron microscope (SEM) , And a transmission electron microscope (TEM) was used to observe whether the particles were uniformly distributed within the fibers. An energy dispersive X-ray analyzer (EDX) was used to identify the constituents of the particles inside the fiber.

도 2는 Ge 0.5 wt%와 SiO2 1 wt%가 첨가된 Ge/SiO2/PVA 복합나노섬유의 표면을 주사전자현미경으로 2만 배의 배율에서 관찰한 결과이다. 복합나노섬유의 직경은 약 250 nm이고 나노입자들이 섬유 표면에 뭉치지 않고 고르게 분산되어 있는 것을 볼 수 있다.2 is a result of observing at magnification of 20,000 times the surface of the Ge 0.5 wt% and 1 wt% SiO 2 is the addition of Ge / SiO 2 / PVA composite nano-fiber with a scanning electron microscope. The diameter of the composite nanofiber is about 250 nm, and it can be seen that the nanoparticles are dispersed evenly on the surface of the fiber.

도 3a는 Ge 0.5 wt%, SiO2 1 wt%를 함유한 PVA 복합나노섬유의 내부를 투과전자현미경(TEM)을 통해 관찰한 것이며, 도 3b는 에너지 분산형 X-ray 분석기(EDX)를 통해 복합나노섬유의 성분을 분석한 결과이다. 도 3a는 섬유 표면에 분산되어 있는 나노입자를 선명하게 보여주며, 섬유 내부에도 Ge, SiO2 나노입자들이 분산되어 있음을 볼 수 있다. 섬유 내부의 입자들의 성분을 분석한 결과, 도 3b의 스팩트럼에서 볼 수 있듯이 SiO2의 원소성분인 Si와 게르마늄의 원소성분 Ge를 확인할 수 있다.3A shows the inside of a PVA composite nanofiber containing 0.5% by weight of Ge and 1% by weight of SiO 2 through a transmission electron microscope (TEM), and FIG. 3B shows the result of an energy dispersive X-ray analyzer It is the result of analyzing the composition of composite nanofiber. FIG. 3A shows clearly the nanoparticles dispersed on the fiber surface, and Ge and SiO 2 nanoparticles are dispersed in the fibers. As a result of analysis of the components of the particles inside the fiber, Si and Ge, which are elemental components of SiO 2 and germanium, can be confirmed as shown in the spectrum of FIG. 3B.

다음은 본 발명에서 안전하고 인체에 무해한 열처리를 통하여 Ge/SiO2/PVA 복합나노섬유를 안정화시키기 위한 실험을 수행하였다. Next, an experiment for stabilizing Ge / SiO 2 / PVA composite nanofibers through a safe and harmless heat treatment in the present invention was performed.

도 4는 18 ℃ 물에 한 시간 동안 침지 후 건조시킨 나노섬유 웹의 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과로, 도 4의 (a)는 열처리하지 않은 PVA 나노섬유와, 도 4의 (b)는 열처리 후 PVA 나노섬유를 보여주고 있으며, 도 4의 (c)는 열처리 후 Ge/SiO2/PVA 복합나노섬유의 섬유 표면을 관찰한 것이다. 4 shows the results of observation of the surface of the nanofiber web dried after immersion for one hour at 18 ° C in water with a scanning electron microscope. FIG. 4 (a) shows the PVA nanofiber without heat treatment, FIG. 4 (c) shows the fiber surface of the Ge / SiO 2 / PVA composite nanofiber after the heat treatment.

열처리 하지 않은 시료인 도 4의 (a)는 섬유의 형태를 알아 볼 수 없을 정도로 변형된 모습이었고, 열처리된 PVA 나노섬유 웹인 시료인 도 4의 (b)는 나노섬유의 형태가 변형되지 않고 안정된 모습을 볼 수 있었다. 이처럼 PVA 나노섬유 웹은 155 ℃의 진공 건조기에서 10 분간 열처리 하였을 때 안정된 섬유형태를 나타냈다. 도 4의 (c)는 Ge/SiO2/PVA 복합나노섬유를 165 ℃의 진공상태에서 한 시간 동안 열처리 후 물에 침지한 이후의 표면으로, 섬유 일부는 그 형태가 유지되어 있지만 일부는 변형된 것을 볼 수 있다. Ge/SiO2/PVA 복합나노섬유의 최적의 열처리 조건을 찾기 위해서, 온도를 170 ℃ 이상으로 높여 열처리를 실시하였다. 도 4의 (d)는 210 ℃에서 30 분간 열처리한 후 습윤환경에 노출된 이후의 표면 사진으로 섬유의 형태가 유지되었음을 관찰할 수 있다. 따라서 Ge/SiO2/PVA 복합나노섬유의 열처리 최적 조건은 210 ℃에서 30 분의 조건임을 알 수 있다.4 (a), which is a non-heat-treated sample, was deformed to such an extent that the shape of the fiber could not be determined. The sample of FIG. 4 (b), which is a PVA nanofiber web that was heat-treated, I could see the figure. Thus, the PVA nanofiber web showed a stable fiber shape when it was heat-treated for 10 minutes in a vacuum dryer at 155 ° C. 4 (c) shows the surface of the Ge / SiO 2 / PVA composite nanofiber after heat treatment for one hour in a vacuum state at 165 ° C. and then immersed in water. Can be seen. Ge / SiO 2 / PVA composite nanofibers were annealed at a temperature of 170 ° C or higher in order to find the optimal annealing conditions. FIG. 4 (d) is a photograph of the surface after heat treatment at 210.degree. C. for 30 minutes and exposed to the wet environment, and it can be observed that the fiber shape is maintained. Therefore, it can be seen that the optimum condition of heat treatment of Ge / SiO 2 / PVA composite nanofiber is 210 ° C. for 30 minutes.

도 5는 교반(agitation)이 동반된 세탁환경시 수분에 대한 안정성을 알아보기 위한 실험결과의 일예이다.FIG. 5 is an example of experimental results for examining stability against moisture in a washing environment accompanied by agitation.

도 5는, 교반(agitation)이 동반된 세탁환경시 수분에 대한 안정성을 알아보기 위해, 210 ℃에서 30 분간 열처리 한 Ge/SiO2/PVA 복합나노섬유를 15 분간 세탁한 이후의 표면사진이다. 그 결과, 섬유의 형태에 변화가 없는 것으로 나타났다. 따라서 Ge/SiO2/PVA 복합나노섬유를 210 ℃에서 30 분간 열처리 시, 세탁 후에도 섬유형태가 유지됨을 알 수 있다.FIG. 5 is a photograph of the surface after washing the Ge / SiO 2 / PVA composite nanofiber heat treated at 210 ° C. for 30 minutes for 15 minutes in order to examine the stability against moisture in a washing environment accompanied by agitation. As a result, there was no change in the shape of the fibers. Therefore, it can be seen that the fiber shape is maintained even after washing by heat treatment of the Ge / SiO 2 / PVA composite nanofiber at 210 ° C for 30 minutes.

다음은 본 발명의 복합나노섬유의 원적외선 방출성능에 대한 실험에 대해 설명한다.Next, an experiment on far-infrared ray emission performance of the composite nanofiber of the present invention will be described.

Ge과 SiO2의 비율을 1:1로 정하여 Ge 0.5 wt%, SiO2 0.5 wt%를 첨가하여 실험한 결과, 0.888의 방사율, 3.42×102 W/m2의 방사에너지를 나타냈으며, 시판되는 원적외선 방사 기능성 속옷 제품의 방사율인 0.891을 목표치로 하여, SiO2의 농도를 1 wt%로 높여 재실험 하였다. Ge 0.5 wt%와 SiO2 1 wt%를 혼합하여 복합나노섬유를 제작하기 전, SiO2 1 wt%만 첨가한 복합나노섬유의 원적외선 방사율을 측정한 결과 0.890의 방사율과 3.43×102 W/m2를 나타냈고, Ge 0.5 wt%와 SiO2 1 wt% 복합나노섬유의 원적외선 방사율은 0.891, 방사에너지는 3.44×102 W/m2로 시판 제품의 방사율 및 방사에너지와 일치한다. 따라서 효과적인 원적외선 방사율을 발휘하는 Ge/SiO2/PVA 복합나노섬유의 최적 조건은 Ge 0.5 wt%, SiO2 1 wt%, 웹 밀도 5.55 g/m2로, 이때 원적외선 방사율 0.891, 원적외선 에너지 3.44×102 W/m2 를 나타내었다.Ge and the ratio of SiO 2 1: prescribed by 1 Ge 0.5 wt%, SiO 2 Experimental results by the addition of 0.5 wt%, showed the radiant energy of the emissivity of 0.888, 3.42 × 10 2 W / m 2, commercially available The emissivity of 0.891 of far infrared radiation functional underwear product was aimed at, and the concentration of SiO 2 was increased to 1 wt% and the experiment was carried out again. Ge 0.5 wt% and SiO 2 1 wt% prior to mixing to produce a composite nano-fiber, SiO 2 1 wt%, only one measurement of the far-infrared emissivity of the composite nano-fiber was added resulting in 0.890 emissivity and 3.43 × 10 2 W / m 2 , and the far-infrared emissivity and the radiant energy of the composite nanofibers of 0.5 wt% Ge and 1 wt% SiO 2 were 0.891 and 3.44 × 10 2 W / m 2 , respectively. Therefore, optimum conditions of Ge / SiO 2 / PVA composite nanofiber that exhibits effective far-infrared ray emissivity are 0.5 wt% Ge, 1 wt% SiO 2 and 5.55 g / m 2 of web density. At this time, far infrared ray emissivity is 0.891, far infrared energy is 3.44 × 10 2 W / m &lt; 2 & gt ;.

도 6은 복합나노섬유의 원적외선 방사율을 그래프로 나타낸 것이다. 도 6은 인체에 가장 흡수율이 높은 파장범위 5~20 ㎛의 파장범위에서의 방사율로, 폴리프로필렌 기반직물의 수치가 전체적으로 가장 낮게 나타났다. Ge을 0.5 wt% 함유한 복합나노섬유가 10~14 ㎛의 파장 구간에서 높은 방사율을 보인 것을 제외하고는, 대체적으로 Ge/SiO2/PVA 복합나노섬유가 높은 방사율을 나타냈다.6 is a graph showing the far-infrared emissivity of the composite nanofibers. Figure 6 shows the lowest emissivity of the polypropylene based fabric in the wavelength range of 5-20 mu m with the highest absorption rate in the human body. Ge / SiO 2 / PVA composite nanofibers showed high emissivity, except that composite nanofibers containing 0.5 wt% of Ge exhibited high emissivity in the wavelength range of 10 to 14 μm.

도 7은 복합나노섬유의 방사에너지를 흑체의 방사에너지와 함께 나타낸 그래프이다. 폴리프로필렌 기반직물의 수치가 흑체의 수치와 가장 큰 차이를 보였으며 Ge 0.5 wt%와 SiO2 1 wt%를 함유한 PVA 복합나노섬유의 방사에너지는 흑체의 수치에 가장 근접하여 시료들 중 가장 높은 원적외선 방사에너지를 방출하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 Ge와 SiO2 나노입자의 농도가 원적외선 방사성능에 영향을 미치는 것을 알 수 있으며, Ge/SiO2/PVA 복합나노섬유가 원적외선 방사 기능성 소재로 활용이 가능함을 제시한다.7 is a graph showing the radiant energy of the composite nanofiber together with the radiant energy of the black body. The polypropylene-based fabrics showed the greatest difference from the black body values, and the radiant energy of the PVA composite nanofibers containing 0.5 wt% Ge and 1 wt% SiO 2 was the closest to the black body, It can be confirmed that the far-infrared radiation energy is emitted. Therefore, it is shown that the concentration of Ge and SiO 2 nanoparticles affects the far-infrared radiation performance, suggesting that Ge / SiO 2 / PVA composite nanofiber can be used as far-infrared radiation functional material.

다음은 본 발명의 복합나노섬유의 항균 성능 실험에 대해서 설명한다. Next, the antibacterial performance test of the composite nanofiber of the present invention will be described.

본 발명의 항균 성능은 충분한 원적외선 성능이 나타난 Ge 0.5 wt%와 SiO2 1 wt%가 첨가된 복합나노섬유를 선택하여 실시하였다. 항균시험과정은 다음과 같다.The antibacterial performance of the present invention was evaluated by selecting a composite nanofiber containing 0.5 wt% of Ge and 1 wt% of SiO 2, which exhibited sufficient far infrared ray performance. The antibacterial test procedure is as follows.

1단계로 시료를 분쇄하여 버퍼 용액이 든 삼각플라스크에 넣고 고온 및 고압에서 멸균시킨다. The sample is pulverized in one step, placed in an Erlenmeyer flask containing buffer solution, and sterilized at high temperature and high pressure.

2단계로, 균 배양액을 삼각플라스크에 첨가하여 37 ± 2 ℃의 온도에서 24 시간 동안 진동배양한다. In step 2, the bacterial culture is added to an Erlenmeyer flask and vibrated at 37 ± 2 ° C for 24 hours.

3단계로, 항균제 처리 시료와 균이 접촉하기 전 균 배양액 내의 균 수와, 24 시간 동안 진동배양 후 플라스크 안의 균 수를 측정하여, 시료와의 접촉에 따른 균 감소율을 측정한다.In step 3, measure the number of bacteria in the culture medium prior to contact with the antimicrobial agent and the number of bacteria in the flask after 24 hours of vibration culture.

다음 표는 Ge 0.5 wt%와 SiO2 1 wt%를 함유한 복합나노섬유의 황색포도상구균, 폐렴간균, 대장균에 대한 항균 성능을 정리한 표이다. The following table summarizes the antibacterial performance of composite nanofibers containing 0.5 wt% of Ge and 1 wt% of SiO 2 on Staphylococcus aureus, pneumococcus and E. coli.

Figure pat00001
Figure pat00001

웹 밀도 5.55 g/m2일 때, 황색포도상구균에 대해 99.9%의 균 감소율을 보였고, 대장균에 대해서도 99.9 %의 균 감소율을 보였다. 폐렴간균에 대해서는 34.8 %의 균 감소율을 보여 황색포도상구균과 대장균에 비해 적은 항균성능을 나타냈다.At a web density of 5.55 g / m 2 , 99.9% of the bacteria were reduced to Staphylococcus aureus, and 99.9% of the bacteria were also reduced to E. coli. The pneumococcal bacteria showed 34.8% reduction rate and showed less antibacterial activity than Staphylococcus aureus and Escherichia coli.

도 8은 Ge 0.5 wt%와 SiO2 1 wt%를 함유한 시료의 황색포도상구균, 폐렴간균, 대장균에 대한 항균 성능을 사진으로 확인한 것이다. FIG. 8 is a photograph showing the antibacterial activity against Staphylococcus aureus, pneumococcal bacteria and Escherichia coli of a sample containing 0.5 wt% Ge and 1 wt% of SiO 2 .

도 8의 (a1) 및 (a2)는 황색포도상구균에 대한 항균 성능을 시험한 사진으로, 도 8의 (a1)은 Ge 0.5 wt%와 SiO2 1 wt%를 함유한 시료와 접촉하기 전의 균액을 추출하여 페트리 접시에서 일정한 시간 동안 진동배양한 후의 사진이고, 도 8의 (a2)는 동일조건의 시료와 균을 24 시간 동안 진동배양한 후, 균액을 추출하여 페트리 접시에서 일정시간 동안 진동배양한 후의 사진이다. 도 8의 (a1)과 달리, 도 8의 (a2)의 사진에서는 페트리접시에서 균 콜로이드를 거의 찾아볼 수 없다. (A1) and (a2) of FIG. 8 is a photograph tested for antibacterial activity on Staphylococcus aureus, (a1) of FIG. 8 is a bacterial solution prior to contact with the sample containing Ge 0.5 wt% and SiO 2 1 wt% (A2) of FIG. 8 is a photograph of a sample after vibri- cation for 24 hours under the same conditions. Then, the microbial cells are extracted and cultured in a Petri dish for a certain period of time This is a picture after. Unlike (a1) in FIG. 8, in the photograph of (a2) in FIG. 8, almost no colloid is found in the Petri dish.

도 8의 (b1) 및 (b2)는 폐렴간균에 대한 시험으로, 도 8의 (b1)은 Ge 0.5 wt%와 SiO2 1 wt%를 함유한 시료와 접촉하기 전의 균액을 추출하여 페트리 접시에서 일정시간 동안 진동배양한 사진이고, 도 8의 (b2)는 동일조건의 시료와 균액을 함께 24 시간 동안 진동배양한 후의 사진으로, 도 8의 (b1)보다 균수가 크게 줄지 않은 것을 확인할 수 있다. (B1) and (b2) of FIG. 8 is a test for Klebsiella pneumoniae, (b1) of Figure 8 is to extract the broth prior to contact with the sample containing Ge 0.5 wt% and SiO 2 1 wt% in the Petri dish 8 (b2) is a photograph of a sample after vibrifying the sample and the same solution for 24 hours, showing that the number of bacteria was not significantly reduced as compared with that of FIG. 8 (b1) .

도 8의 (c1) 및 (c2)는 동일조건의 시료를 대장균에 대해 시험한 사진으로, 도 8의 (c1)은 Ge 0.5 wt%와 SiO2 1 wt%의 시료와 접촉하기 전의 균액을 추출하여 페트리 접시에서 일정시간 동안 진동배양한 사진이고, 도 8의 (c2)는 Ge 0.5 wt%와 SiO2 1 wt%를 함유한 시료와 균액을 함께 24 시간 동안 진동배양한 후의 사진이다. 도 8의 (c1)의 페트리 접시에 있는 균이 도 8의 (c2)의 사진에서는 대부분 사라진 것을 볼 수 있다. 정량적 수치뿐 아니라, 도 8를 통해서도 Ge/SiO2 복합나노섬유가 황색포도상구균과 대장균에 대해서는 우수한 항균성능을 발휘함을 알 수 있다.
(C1) and (c2) in Fig. 8 is a photo test for a sample of the same conditions in E. coli, (c1) of Figure 8 is to extract the broth prior to contact with the sample of Ge 0.5 wt% and SiO 2 1 wt% (C2) of FIG. 8 is a photograph of a sample containing 0.5 wt% of Ge and 1 wt% of SiO 2 after vibrated for 24 hours together with a sample solution. It can be seen that the bacteria in the petri dish of (c1) in Fig. 8 is mostly disappeared in the photograph of Fig. 8 (c2). In addition to the quantitative values, it can be seen from FIG. 8 that the Ge / SiO 2 composite nanofiber exhibits excellent antibacterial activity against Staphylococcus aureus and E. coli.

<Ge 복합나노섬유><Ge composite nanofibers>

본 발명의 다른 일 실시예에 의한 Ge 복합나노섬유의 제조에 대해서 설명한다.The production of the Ge-composite nanofiber according to another embodiment of the present invention will be described.

제1단계로, Ge/PVA 혼합용액을 제조하기 위해서, 먼저 콜로이드 상태의 0.5 wt% Ge 용액에 PVA 파우더를 첨가해 11 wt%의 PVA 수용액을 제조하고, 80 °C의 온도에서 6 시간 동안 완전히 용해시킨 후 상온에서 식힌다. In order to prepare the Ge / PVA mixed solution as the first step, PVA powder was added to the colloidal 0.5 wt% Ge solution to prepare the 11 wt% aqueous solution of PVA. After dissolving, cool at room temperature.

제2단계로, 제1단계 후, 니들게이지 23~27 gauge(내경 0.20~0.33 mm), 용액 펌프 속도 0.2~0.4 ml/hr, 전압 12~18 kV, 방사거리 13 cm 로 전기방사하되, 직물 위에 방사시켜 적층되도록 전기방사한다. 여기서 직물은 100% 폴리프로필렌 부직포를 사용할 수 있으며, 기타 다른 직물을 사용할 수도 있다.In the second step, after the first step, electrospun with needle gauge 23 to 27 gauge (inner diameter 0.20 to 0.33 mm), solution pump speed 0.2 to 0.4 ml / hr, voltage 12 to 18 kV, radiation distance 13 cm, And then electrospun so as to be laminated. The fabric may be a 100% polypropylene nonwoven fabric or other fabric.

보다 바람직하게는, 제2단계에서 니들게이지 25 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 16 kV, 방사거리 13 cm로 전기방사한다.More preferably, the second step is electrospinning with a needle gauge of 25 gauge, solution pump speed of 0.2 ml / hr, voltage of 16 kV, and radiation distance of 13 cm.

전기방사 후 열처리를 할 경우, 제3단계로, 제2단계 후, 수용성 고분자인 PVA 나노섬유의 수분에 대한 안정성을 높이기 위해 열처리를 실시하되, 진공상태에서 155~210 °C, 10 분~1 시간 동안 진공상태에서 열처리한다.In the case of heat treatment after electrospinning, in the third step, after the second step, heat treatment is performed to increase the water stability of the water-soluble polymer PVA nanofibers, but in a vacuum state at 155-210 ° C, 10 minutes ~ 1 Heat treatment under vacuum for a time.

전기방사 후 열처리를 안 할 경우, 제3단계로, 제2단계 후, 섬유 내 잔존 용매를 제거하기 위해 진공건조기를 사용하여 50 °C에서 24 시간 동안 건조시킨다. 제3단계의 공정은 잔존용매 증발을 위한 단순한 건조과정으로, 경우에 따라서 제3단계 공정은 제외(삭제) 가능하다.After the electrospinning, if the heat treatment is not carried out, in the third step, after the second step, it is dried at 50 ° C for 24 hours by using a vacuum drier to remove residual solvent in the fiber. The third step process is a simple drying process for evaporating the remaining solvent, and in some cases, the third step process can be excluded (deleted).

도 9는 Ge/PVA 복합나노섬유를 제조하기 위한 최적의 공정조건을 찾기 위해 다양한 조건으로 전기방사된 나노섬유 웹의 예이다.9 is an example of a nanofiber web electrospun under various conditions to find the optimum process conditions for producing Ge / PVA composite nanofibers.

도 9에서는 11 wt% PVA 수용액에 액상 형태의 Ge을 0.5 % 첨가하여 Ge/PVA 복합나노섬유를 제조하여, 니들게이지 23~27 gauge, 용액 펌프 속도 0.2~0.4 ml/hr, 전압 14~18 kV, 방사거리 13 cm의 범위에서 전기방사하여, 방사된 나노섬유 웹을 주사전자현미경으로 관찰한 것이다. 도 9의 (a)는 니들게이지 23 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 14 kV, 방사거리 13 cm로 전기방사한 것으로 균일한 나노섬유를 얻을 수 있었지만, 방사구 끝에 방사용액이 방울로 맺혀 기반직물 위로 떨어지고 이 같은 현상이 지속되면서 방사구의 막힘 현상이 나타났다. 도 9의 (b)와 (c)는 이러한 방사구의 막힘 현상을 방지하기 위해 니들게이지를 27 gauge로 높이고 용액 펌프 속도를 0.4 ml/hr로 높여 방사한 사진으로 가늘고 균일한 나노섬유를 얻을 수 있었지만 비드와 스핀들(spindle)이 형성되었다. 도 9의 (d)는 앞서 나타난 문제점을 해결하기 위해 니들게이지 25 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 16 kV, 방사거리 13 cm의 방사조건으로 전기방사한 것으로 100~200 nm 직경의 보다 균일한 나노섬유를 얻을 수 있었고, 다른 조건들에 비해 방사구의 막힘 현상 없이 비교적 방사가 잘 이루어졌다. 따라서 Ge/PVA 복합나노섬유를 위한 최적의 방사조건은 니들게이지 25 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 16 kV, 방사거리 13 cm로 나타났다.
9, a Ge / PVA composite nanofiber was prepared by adding 0.5% of Ge in the form of liquid to an aqueous 11 wt% PVA solution, and the needle gauge 23 to 27 gauge, the solution pump speed 0.2 to 0.4 ml / hr, the voltage 14 to 18 kV , And a spinning distance of 13 cm. The nanofiber webs were observed with a scanning electron microscope. 9 (a) shows a uniform gauge fiber obtained by electrospinning with a needle gauge 23 gauge, a solution pump speed of 0.2 ml / hr, a voltage of 14 kV, and a radiation distance of 13 cm. However, It fell and fell on the base fabric, and this phenomenon persisted and clogging of the spinning ball appeared. 9 (b) and 9 (c), in order to prevent the clogging of the spinneret, it was possible to obtain a thin and uniform nanofiber by radiating the image by raising the needle gauge to 27 gauge and increasing the solution pump speed to 0.4 ml / hr Beads and spindles were formed. FIG. 9 (d) shows the results of the electrospinning of the needle gauge 25 gauge, solution pump speed 0.2 ml / hr, voltage 16 kV, and radiation distance 13 cm in order to solve the above problem. Uniform nanofibers could be obtained and compared to other conditions, the radiation was relatively well produced without clogging of the spinneret. Therefore, optimum spinning conditions for the Ge / PVA composite nanofibers were needle gauge 25 gauge, solution pump speed 0.2 ml / hr, voltage 16 kV, scattering distance 13 cm.

<SiO2 복합나노섬유><SiO 2 Composite Nanofiber>

본 발명의 다른 일 실시예에 의한 SiO2 복합나노섬유의 제조에 대해서 설명한다.The production of the SiO 2 composite nanofiber according to another embodiment of the present invention will be described.

제1단계로, SiO2/PVA 혼합용액을 제조하기 위해서, 먼저 증류수에 콜로이드 상태의 SiO2를 0.5 wt%가 되도록 혼합하여 충분히 교반시킨 후, 11 wt%의 PVA 파우더를 첨가하고, 이를 80 °C의 온도에서 6 시간 동안 완전히 용해시킨 후 상온에서 식힌다. In order to prepare a SiO 2 / PVA mixed solution, first, 0.5 wt% of colloidal SiO 2 was mixed with distilled water and sufficiently stirred. Then, 11 wt% of PVA powder was added thereto, C for 6 hours and then cooled at room temperature.

제2단계로, 제1단계 후, 니들게이지 23~30 gauge(내경 0.15~0.33 mm), 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 12~20 kV, 방사거리 13 cm 으로 전기방사하되, 직물 위에 방사시켜 적층되도록 전기방사한다. 여기서 직물은 100% 폴리프로필렌 부직포를 사용할 수 있으며, 기타 다른 직물을 사용할 수도 있다.In the second step, after the first step, electrospinning is carried out with needle gauge 23 to 30 gauge (inner diameter 0.15 to 0.33 mm), solution pump speed 0.2 ml / hr, voltage 12 to 20 kV, radiation distance 13 cm, To be laminated. The fabric may be a 100% polypropylene nonwoven fabric or other fabric.

전기방사 후 열처리를 할 경우, 제3단계로, 제2단계 후, 수용성 고분자인 PVA 나노섬유의 수분에 대한 안정성을 높이기 위해 열처리를 실시하되, 진공상태에서 150~210 °C, 5 분~1 시간 동안 진공상태에서 열처리한다.The PVA nanofibers, which are water-soluble polymers, are subjected to heat treatment in order to increase the stability of the PVA nanofibers to moisture, and they are subjected to heat treatment at 150 to 210 ° C for 5 minutes to 1 Heat treatment in vacuum for a period of time.

전기방사 후 열처리를 안 할 경우, 제3단계로, 제2단계 후, 섬유 내 잔존 용매를 제거하기 위해 진공건조기를 사용하여 50 °C에서 24 시간 동안 건조시킨다. 제3단계의 공정은 잔존용매 증발을 위한 단순한 건조과정으로, 경우에 따라서 제3단계 공정은 제외(삭제) 가능하다.After the electrospinning, if the heat treatment is not carried out, in the third step, after the second step, it is dried at 50 ° C for 24 hours by using a vacuum drier to remove residual solvent in the fiber. The third step process is a simple drying process for evaporating the remaining solvent, and in some cases, the third step process can be excluded (deleted).

도 10은 SiO2/PVA 복합나노섬유를 제조하기 위한 최적의 공정조건을 찾기 위해 다양한 조건으로 전기방사된 나노섬유 웹의 예이다.10 is an example of a nanofiber web electrospun under various conditions in order to find optimal process conditions for preparing SiO 2 / PVA composite nanofibers.

도 10에서는, 11 wt% PVA 수용액에 액상 형태의 SiO2를 1 wt% 첨가하여 SiO2/PVA 복합나노섬유를 제조하였으며, 니들게이지 23~30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 12~20 kV, 방사거리 13 cm의 범위에서 전기방사하였으며, 다양한 조건으로 방사된 SiO2/PVA 복합나노섬유 나노섬유 웹을 주사전자현미경으로 관찰한 것이다. 도 10의 (a)는 니들게이지 23 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 17~20 kV, 방사거리 13 cm의 방사조건으로 전기방사한 것으로 비교적 균일한 나노섬유를 얻을 수 있었지만, 방사구 끝에 방사용액이 방울로 맺혀 기반직물 위로 떨어지고 이와 같은 현상이 지속되면서 방사구의 막힘 현상이 나타났다. 도 10의 (b)는 니들게이지를 25 gauge로 높여 전기방사한 것으로 도 10의 (a)와 같이 불균일한 섬유가 서로 들러붙어있는 형태를 볼 수 있다. 도 10의 (c)는 니들게이지를 27 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 12~16 kV, 방사거리 13 cm의 조건에서 전기방사한 것으로 약 300 nm 직경의 보다 가는 나노섬유를 얻을 수 있었다. 하지만 전기방사시 방사용액 방울이 떨어지는 현상이 일어나 섬유의 일부가 들러붙은 형태를 확인할 수 있고, 방사구의 막힘 현상이 일어나 이를 방지하기 위해 니들게이지를 높여 전기방사를 실시하였다. 도 10의 (d)는 방사구의 막힘 현상 없이 원활하게 전기방사되었으며 약 300 nm 직경의 균일한 나노섬유를 얻을 수 있었다. 따라서 SiO2/PVA 복합나노섬유를 위한 최적의 공정조건은 니들게이지 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 14~16 kV, 방사거리 13 cm 로 나타났다.
In FIG. 10, SiO 2 / PVA composite nanofiber was prepared by adding 1 wt% of liquid phase SiO 2 to 11 wt% PVA aqueous solution, and needle gauge 23 ~ 30 gauge, solution pump speed 0.2 ml / hr, 20 kV, and a radiation distance of 13 cm. The SiO 2 / PVA composite nanofiber nanofiber web irradiated under various conditions was observed with a scanning electron microscope. 10 (a) shows a relatively uniform nanofiber obtained by electrospinning with a needle gauge 23 gauge, a solution pump speed of 0.2 ml / hr, a voltage of 17 to 20 kV and a radiation distance of 13 cm, At the end, the spinning solution became dripped and dropped onto the base fabric, and this phenomenon persisted and clogging of the spinning ball occurred. FIG. 10 (b) shows a state in which uneven fibers are stuck to each other as shown in FIG. 10 (a) by increasing the needle gauge to 25 gauge and electrospinning. Fig. 10 (c) shows the result of electrospinning a needle gauge at 27 gauge, a solution pump speed of 0.2 ml / hr, a voltage of 12 to 16 kV, and a spinning distance of 13 cm to obtain a thinner nanofiber of about 300 nm diameter there was. However, in the case of electrospinning, the drops of the spinning solution occurred and some of the fibers were observed to be plugged. In order to prevent clogging of the spinneret, the needle gauge was elevated to perform electrospinning. FIG. 10 (d) shows that the nanofibers uniformly nanofibers having a diameter of about 300 nm could be obtained without being clogged with the spinneret. Therefore, optimum process conditions for SiO 2 / PVA composite nanofibers were needle gauge 30 gauge, solution pump speed 0.2 ml / hr, voltage 14 ~ 16 kV, scattering distance 13 cm.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 전기방사공정을 통해 PVA 수용액에 게르마늄과 산화규소 나노입자를 첨가하여 복합나노섬유를 제조하였으며, 본 발명의 복합나노섬유 웹은 원적외선 방사성능과 항균 성능을 구비한, 새로운 건강, 쾌적 텍스타일이다.As described above, in the present invention, germanium and silicon oxide nanoparticles are added to an aqueous solution of PVA through an electrospinning process to produce composite nanofibers. The composite nanofiber web of the present invention has a far- It is new health, pleasant textile.

Claims (18)

게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유를 제조하는 방법에 있어서,
게르마늄 콜로이드와 이산화규소 콜로이드를 혼합한 혼합액에, 폴리 비닐 알콜(PVA)를 첨가시켜 제조된, 게르마늄 및 이산화규소의 PVA 수용액을 전기방사시키는 것을 특징으로 하는 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유의 제조 방법.
A method for producing a composite nanofiber containing germanium and silicon dioxide,
A composite nanofiber comprising germanium and silicon dioxide, characterized in that an aqueous solution of PVA of germanium and silicon dioxide produced by adding polyvinyl alcohol (PVA) to a mixture of germanium colloid and silicon dioxide colloid is electrospun. Gt;
제1항에 있어서,
게르마늄 콜로이드와 이산화규소 콜로이드를 혼합한 혼합액은, 상기 혼합용액 100 중량부에 대하여 폴리비닐알코올 1 내지 20 중량부, Ge 콜로이드 0.1 내지 5 중량부와 SiO2 콜로이드 0.1 내지 5 중량부를 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유의 제조 방법.
The method of claim 1,
The mixed solution of germanium colloid and silicon dioxide colloid is mixed with 1 to 20 parts by weight of polyvinyl alcohol, 0.1 to 5 parts by weight of Ge colloid and 0.1 to 5 parts by weight of SiO2 colloid with respect to 100 parts by weight of the mixed solution. Method for producing a composite nanofiber containing germanium and silicon dioxide.
제1항에 있어서,
게르마늄 및 이산화규소의 PVA 수용액은 80 °C의 온도에서 6 시간 동안 교반되는 것을 특징으로 하는 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유의 제조 방법.
The method of claim 1,
Germanium and silicon dioxide are stirred for 6 hours at a temperature of 80 ° C.
제1항에 있어서,
상기 게르마늄 및 이산화규소의 PVA 수용액을 전기방사 시에,
니들게이지 23 내지 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 15∼17 kV, 방사거리 13 cm으로 전기방사하되, 직물 위에 방사시켜 적층되도록 전기방사하는 것을 특징으로 하는 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유의 제조 방법.
The method of claim 1,
Upon electrospinning the PVA aqueous solution of germanium and silicon dioxide,
Gauge needle gauge, a solution pump speed of 0.2 ml / hr, a voltage of 15 to 17 kV, a radiation distance of 13 cm, and is electrospun to be deposited on the fabric and laminated. (METHOD FOR MANUFACTURING COMPOSITE NANOFIBER)
제4항에 있어서,
상기 게르마늄 및 이산화규소의 PVA 수용액을 전기방사 시에,
니들게이지 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 방사거리 13 cm, 전압 15∼17 kV로 전기방사하는 것을 특징으로 하는 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Upon electrospinning the PVA aqueous solution of germanium and silicon dioxide,
A needle gauge of 30 gauge, a solution pump speed of 0.2 ml / hr, a spinning distance of 13 cm, and a voltage of 15 to 17 kV.
제1항에 있어서,
상기 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유는 진공상태에서 150 내지 210 °C, 5 분 내지 1 시간 동안 열처리하는 것을 특징으로 하는 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유의 제조 방법.
The method of claim 1,
Wherein the composite nanofibers containing germanium and silicon dioxide are subjected to a heat treatment in a vacuum state at 150 to 210 ° C for 5 minutes to 1 hour to produce composite nanofibers containing germanium and silicon dioxide.
0.5 중량% Ge 콜로이드와 1 중량% SiO2 콜로이드를 혼합하여 80 °C의 온도에서 2 시간 동안 교반시키는 제1단계;
제1단계 후, 혼합액에 11 중량%의 PVA 파우더를 첨가하여 PVA 수용액을 제조하고, 상기 PVA 수용액를 80 °C의 온도에서 6 시간 동안 용해시킨 후, 상온에서 식히는 제2단계;
제2단계 후, 니들게이지 23 내지 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 15 내지 18 kV, 방사거리 13 cm 으로 전기방사하되, 직물 위에 방사시켜 적층되도록 전기방사하는 제3단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유 제조방법.
0.5 wt% Ge colloid and 1 wt% SiO 2 Mixing the colloid and stirring the mixture at a temperature of 80 ° C. for 2 hours;
After the first step, to prepare a PVA aqueous solution by adding 11% by weight of PVA powder to the mixed solution, and dissolving the PVA aqueous solution at a temperature of 80 ° C for 6 hours, and then cooled to room temperature;
A third step of electrospinning a needle gauge at 23 to 30 gauge, a solution pump speed of 0.2 ml / hr, a voltage of 15 to 18 kV and a radiating distance of 13 cm after the second step;
Wherein the composite nanofiber comprises germanium and silicon dioxide.
제7항에 있어서,
제3단계 후, 진공상태에서 150 내지 210 °C, 5 분 내지 1 시간 동안 열처리하는 제4단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유 제조방법.
The method of claim 7, wherein
A fourth step of performing a heat treatment in a vacuum state at 150 to 210 ° C for 5 minutes to 1 hour after the third step;
Wherein the composite nanofiber comprises germanium and silicon dioxide.
제8항에 있어서,
제3단계에서, 니들게이지 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 15 내지 17 kV, 방사거리 13 cm 로 전기방사하는 것을 특징으로 하는 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유 제조방법.
9. The method of claim 8,
In the third step, electrospinning is carried out at a needle gauge of 30 gauge, at a solution pump speed of 0.2 ml / hr, at a voltage of 15 to 17 kV, and at a radiation distance of 13 cm.
제9항에 있어서,
제4단계에서 210 ℃의 진공상태에서 30 분 동안 열처리하는 것을 특징으로 하는 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유 제조방법.
10. The method of claim 9,
And the fourth step is heat treatment at 210 DEG C for 30 minutes in a vacuum state.
제7항에 있어서,
니들게이지의 내경은 0.15 내지 0.33 mm 인 것을 특징으로 하는 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유 제조방법.
The method of claim 7, wherein
Wherein the needle gauge has an inner diameter of 0.15 to 0.33 mm.
제1항 내지 제11항의 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유 제조 방법으로 제조된 게르마늄과 이산화규소를 함유한 복합나노섬유.A composite nanofiber containing germanium and silicon dioxide produced by the method for producing a composite nanofiber containing germanium and silicon dioxide of claim 1. 콜로이드 상태의 0.5 중량% Ge 용액에 PVA 파우더를 첨가해 11 중량%의 PVA 수용액을 만들고, 80 °C의 온도에서 6 시간 동안 완전히 용해시킨 후 상온에서 식히는 제1단계;
제1단계 후, 니들게이지 23~27 gauge, 용액 펌프 속도 0.2~0.4 ml/hr, 방사거리 13 cm 로 전기방사하되, 직물 위에 방사시켜 적층되도록 전기방사하는 제2단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 게르마늄을 함유한 복합나노섬유 제조방법.
A first step of adding a PVA powder to a 0.5 wt% Ge solution in a colloidal state to make an aqueous 11 wt% PVA solution, completely dissolving at a temperature of 80 ° C for 6 hours, and then cooling at room temperature;
After the first step, a second step of electrospinning with a needle gauge of 23 to 27 gauge, a solution pump speed of 0.2 to 0.4 ml / hr and a radiation distance of 13 cm, spun onto a fabric and electrospun so as to be laminated;
Wherein the germanium-containing composite nanofibers are prepared by mixing the germanium-containing composite nanofibers.
제13항에 있어서,
제2단계 후, 진공상태에서 150~210 °C, 5 분~1 시간 동안 열처리하는 제3단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 게르마늄을 함유한 복합나노섬유 제조방법.
The method of claim 13,
A third step of performing a heat treatment in a vacuum state at 150 to 210 ° C for 5 minutes to 1 hour after the second step;
Wherein the germanium-containing composite nanofibers have a specific surface area of at least 10 nm.
제13항에 있어서,
제2단계에서 니들게이지 25 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 16 kV, 방사거리 13 cm로 전기방사하는 것을 특징으로 하는 게르마늄을 함유한 복합나노섬유 제조방법.
The method of claim 13,
And the second step is electrospinning with a needle gauge of 25 gauge, a solution pump speed of 0.2 ml / hr, a voltage of 16 kV, and a radiation distance of 13 cm.
증류수에 콜로이드 상태의 SiO2를 0.5 중량%가 되도록 혼합하여 교반시킨 후, 11 중량%의 PVA 파우더를 첨가하여 PVA수용액을 만들고, 상기 PVA수용액을 80 °C의 온도에서 6 시간 동안 완전히 용해시킨 후 상온에서 식히는 제1단계;
제1단계 후, 니들게이지 23~30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 방사거리 13 cm으로 전기방사하되, 직물 위에 방사시켜 적층되도록 전기방사하는 제2단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이산화규소를 함유한 복합나노섬유 제조방법.
After adding 0.5% by weight of colloidal SiO 2 to the distilled water and stirring the mixture, 11% by weight of PVA powder was added to prepare a PVA aqueous solution. The PVA aqueous solution was completely dissolved at 80 ° C for 6 hours A first step of cooling at room temperature;
After the first step, a second step of electrospinning with a needle gauge of 23 to 30 gauge, a solution pump speed of 0.2 ml / hr and a spinning distance of 13 cm, spun onto a fabric and electrospun so as to be laminated;
Wherein the composite nanofibers comprise silicon dioxide.
제16항에 있어서,
제2단계 후, 진공상태에서 150 내지 210 °C, 5 분 내지 1 시간 동안 열처리하는 제3단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화규소를 함유한 복합나노섬유 제조방법.
17. The method of claim 16,
A third step of performing a heat treatment in a vacuum state at 150 to 210 ° C for 5 minutes to 1 hour after the second step;
Wherein the composite nanofibers comprise at least one of silicon carbide and silicon carbide.
제16항에 있어서,
제2단계에서 니들게이지 30 gauge, 용액 펌프 속도 0.2 ml/hr, 전압 14 내지 16 kV, 방사거리 13 cm로 전기방사하는 것을 특징으로 하는 이산화규소을 함유한 복합나노섬유 제조방법.
17. The method of claim 16,
In the second step, electrospinning is carried out at a needle gauge of 30 gauge, at a solution pump speed of 0.2 ml / hr, at a voltage of 14 to 16 kV, and at a radiation distance of 13 cm.
KR1020110143838A 2011-12-27 2011-12-27 Fabrication of electrospun nanocomposite fibers containing germanium and silica KR101398007B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110143838A KR101398007B1 (en) 2011-12-27 2011-12-27 Fabrication of electrospun nanocomposite fibers containing germanium and silica

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110143838A KR101398007B1 (en) 2011-12-27 2011-12-27 Fabrication of electrospun nanocomposite fibers containing germanium and silica

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130075466A true KR20130075466A (en) 2013-07-05
KR101398007B1 KR101398007B1 (en) 2014-05-28

Family

ID=48989351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110143838A KR101398007B1 (en) 2011-12-27 2011-12-27 Fabrication of electrospun nanocomposite fibers containing germanium and silica

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101398007B1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104018295A (en) * 2014-05-19 2014-09-03 苏州大学张家港工业技术研究院 Infrared-visible light compatible invisible composite fibrous membrane and preparation method thereof
CN105803671A (en) * 2016-05-11 2016-07-27 复旦大学 Electrostatic spinning organic/inorganic composite fiber material as well as preparation method and application thereof
CN106012305A (en) * 2016-07-06 2016-10-12 海安县中山合成纤维有限公司 Flexible high-strength silicon dioxide nano inorganic fiber membrane
WO2017186201A1 (en) 2016-04-26 2017-11-02 Pardam, S.R.O. Precursor fibers intended for preparation of silica fibers, method of manufacture thereof, method of modification thereof, use of silica fibers
CN112281309A (en) * 2020-10-22 2021-01-29 江阴市中兴无纺布有限公司 Antibacterial radiation-proof non-woven fabric and preparation method thereof
CN112337193A (en) * 2020-09-09 2021-02-09 华南理工大学 Thermal comfort PM prevention2.5Nano fiber mask filter element and preparation method thereof
CN113185874A (en) * 2021-05-14 2021-07-30 胡召锦 Oil-stain-resistant self-cleaning coating and preparation method thereof
KR20230000053A (en) 2021-06-24 2023-01-02 충남대학교산학협력단 Method for manufacturing nanofibers containing fine particles

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106567194A (en) * 2016-11-15 2017-04-19 广东聚航新材料研究院有限公司 Preparing method for SiO2 nano particle modified polyurethane hydrophobic and oleophobic film
KR102177439B1 (en) * 2019-12-06 2020-11-11 이봉대 Fabric manufacturing method containing far infrared ray and fabric containing far infrared ray manufactured by the method
KR20230053120A (en) 2021-10-14 2023-04-21 주식회사 신화그룹 Method for manufacturing a biodegradable yarn contained germanium and PLA

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100835082B1 (en) * 2006-04-06 2008-06-03 주식회사 엘지화학 Crosslinked polyvinyl alcohol nanofiber web using eletrospinning and process for preparing the same
KR100739346B1 (en) 2006-05-02 2007-07-16 전북대학교산학협력단 Hybrid nanofiber and method of manufacturing for the same
EP2061918A2 (en) * 2006-09-06 2009-05-27 Corning Incorporated Nanofibers, nanofilms and methods of making/using thereof
KR101141149B1 (en) * 2009-08-07 2012-05-02 나노폴리(주) Method for manufacturing multi-functional fabric with antimicrobial and far-infrared ray radition function

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104018295A (en) * 2014-05-19 2014-09-03 苏州大学张家港工业技术研究院 Infrared-visible light compatible invisible composite fibrous membrane and preparation method thereof
CN104018295B (en) * 2014-05-19 2016-09-21 苏州大学张家港工业技术研究院 A kind of Infrared-Visible multi-Functional Camouflage composite cellulosic membrane and preparation method thereof
WO2017186201A1 (en) 2016-04-26 2017-11-02 Pardam, S.R.O. Precursor fibers intended for preparation of silica fibers, method of manufacture thereof, method of modification thereof, use of silica fibers
CN105803671A (en) * 2016-05-11 2016-07-27 复旦大学 Electrostatic spinning organic/inorganic composite fiber material as well as preparation method and application thereof
CN106012305A (en) * 2016-07-06 2016-10-12 海安县中山合成纤维有限公司 Flexible high-strength silicon dioxide nano inorganic fiber membrane
CN112337193A (en) * 2020-09-09 2021-02-09 华南理工大学 Thermal comfort PM prevention2.5Nano fiber mask filter element and preparation method thereof
CN112281309A (en) * 2020-10-22 2021-01-29 江阴市中兴无纺布有限公司 Antibacterial radiation-proof non-woven fabric and preparation method thereof
CN112281309B (en) * 2020-10-22 2021-12-31 江阴市中兴无纺布有限公司 Antibacterial radiation-proof non-woven fabric and preparation method thereof
CN113185874A (en) * 2021-05-14 2021-07-30 胡召锦 Oil-stain-resistant self-cleaning coating and preparation method thereof
CN114316696A (en) * 2021-05-14 2022-04-12 胡召锦 Preparation method of oil-stain-resistant self-cleaning coating
CN113185874B (en) * 2021-05-14 2022-05-06 浙江鱼童新材料股份有限公司 Oil-stain-resistant self-cleaning coating and preparation method thereof
KR20230000053A (en) 2021-06-24 2023-01-02 충남대학교산학협력단 Method for manufacturing nanofibers containing fine particles

Also Published As

Publication number Publication date
KR101398007B1 (en) 2014-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101398007B1 (en) Fabrication of electrospun nanocomposite fibers containing germanium and silica
KR100835082B1 (en) Crosslinked polyvinyl alcohol nanofiber web using eletrospinning and process for preparing the same
Mary et al. Centrifugal spun ultrafine fibrous web as a potential drug delivery vehicle
KR100928232B1 (en) Dust, deodorant and antibacterial filters with nanofiber webs
US10259191B2 (en) Moisture management fabric
Xia et al. Fabrication of centrifugally spun prepared poly (lactic acid)/gelatin/ciprofloxacin nanofibers for antimicrobial wound dressing
US10202502B2 (en) Method for producing antimicrobial polyester fiber yarn containing volcanic ash
KR101964165B1 (en) Non-woven fabric manufacturing method with blood circulation and antibacterial properties
CN109512581A (en) A kind of graphene sanitary napkin
Wang et al. Electrospinning of PAN/Ag NPs nanofiber membrane with antibacterial properties
CN104674454B (en) Method for manufacturing three-dimensional porous disorder scaffolds from polylactic acid molten spinning fibers by means of thermal bonding and solidifying
KR20130060609A (en) Polyester twisted yarn four making method antibacterial and deodorant properties
Du et al. Melt electrowritten poly (caprolactone) lattices incorporated with silver nanoparticles for directional water transport antibacterial wound dressings
Otadi et al. Evaluate of different bioactive glass on mechanical properties of nanocomposites prepared using electrospinning method
CN111996677A (en) Antibacterial MoS2Preparation method of PLGA nanofiber membrane
Hazarika et al. Functionalized poly (lactic acid) based nano-fabric for anti-viral applications
CN102517802A (en) Filter nonwoven fabric capable of releasing negative ions
KR101679789B1 (en) Polyvinyl Alcohol/Polyethylene Terephthalate nanofibers produced by electrospinning
JP5849378B2 (en) Functional rayon fiber and method for producing the same
Yilmaz Introduction to smart nanotextiles
Sadri et al. Retracted: Fast and efficient electrospinning of chitosan‐Poly (ethylene oxide) nanofibers as potential wound dressing agents for tissue engineering
TWI337632B (en)
Matuseviciute et al. Formation of PVA nanofibres with iodine by electrospinning
Pupkevičiūtė et al. Formation and antibacterial property analysis of electrospun PVA nonwoven material with a small amount of silver nanoparticles
Jayan et al. Sustainable nanotextiles: emerging antibacterial fabrics

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180514

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190523

Year of fee payment: 6