KR20160037116A

KR20160037116A - 항균 타올 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20160037116A
Application number: KR1020150137013A
Authority: KR
Inventors: 김흥섭
Original assignee: 주식회사 씨앤제이타올
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2016-04-05
Also published as: KR101742025B1

Abstract

본 발명은 항균 타올 및 이를 제조하기 위한 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 염색 및 탈수과정 등을 거치는 타올 제조과정에 항균제를 첨가하여 제조하기 위한 항균 타올에 관한 것이다. 본 발명에 있어서 면을 주성분으로 하는 타올에 있어서, 은 콜로이드 입자,이산화티탄 나노입자, 분산안정제, 및 물을 포함하는 항균제를 포함한다.

Description

항균 타올 및 이의 제조방법{An antibacterial towel and manufacturing method thereof}

본 발명은 항균 타올 및 이를 제조하기 위한 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 염색 및 탈수과정 등을 거치는 타올 제조과정에 항균제를 첨가하여 제조하기 위한 항균 타올에 관한 것이다.

가정 등에서 사용하는 타올 즉, 직물제 수건을 사용 후 세탁한 후에도 냄새가 발생하는 경우가 허다하다. 특히 여름의 경우에는 더욱 심해진다.

이를 방지하기 위하여 항균력 내지 살균력을 강화시키기 위한 섬유 처리 방법 등이 개시되고 있다.

국내특허공개 제2004-88008호에는 나노실버가 함유된 일회용 기저귀가 개시되어 있는 바, 여기서 나노실버는 일회용 기저귀중의 세균증식과 염증을 방지하는 목적으로 첨가되는 것으로 기재되어 있다. 구체적으로 나노실버 용액 또는 분말을 일회용 기저귀 소재에 혼합하여 제조하고 있다.

또 다른 예로서 국내실용신안등록 제360135호에는 일반 햇빛이나 형광등 등에서 발산하는 자외선이 조사되면 항균, 탈취작용을 나타낼 수 있는 이산화티타늄 광촉매와 인체에 안전하면서 강력한 살균효과를 나타내는 은 성분을 함유하는 항균소취성 용액이 피복된 위생 용품에 대해 개시되어 있는 데, 구체적으로는 용기에 담겨진 증류수 또는 이온교환수에 사염화티탄을 적하하고, 여기에 질산은을 투입하고, 암모니아수를 투입하여 혼합액의 pH를 7로 조정하여 수산화은과 수산화티탄이 혼재된 수산화물을 생성한 다음, 이 수산화물을 건조시켜 분말화한 후 열처리하여 결정화하고, 이 결정화된 혼합물에 증류수를 투입하면서 분쇄하여 콜로이드상의 은성분을 포함하는 아나타제형 이산화티타늄으로 제조하여 얻어진 나노항균소취제를 분사하거나 침적하는 방법으로 항균 소취성 위생용품을 제조하고 있다. 여기서 항균소취성 위생용품은 시트나 베개, 이불, 침대커버 등을 포함하고 있다.

1. 한국 등록실용 제20-379472호 (명칭 : 은나노 항균 타올) 2. 한국 공개특허 제10-2006-130864호(명칭 : 항균 타올 및 그 사용방법)

본 발명은 타올의 제조 과정 중 소정 단계에 항균제를 투입함으로써 사용자의 사용시 항균력이 오랜 시간 동안 지속할 수 있는 타올 및 이의 제조방법을 제공하기 위함이다.

본 발명은 면을 주성분으로 하는 타올에 있어서, 은 콜로이드 입자,이산화티탄 나노입자, 분산안정제, 및 물을 포함하는 항균제를 포함한다.

또 다른 본 발명은 호발제, 정수제, 정연제, 과수안정제, 가성소다, 과산화수소, 및 용수를 투입하여 면사를 표백하는 표백단계; 상기 표백단계에 의하여 표백된 면사에 빙초산, 과수중화제 및 용수를 투입하는 산수세 및 중화단계; 상기 중화된 면사에 정수제, 염료, 탄산나트륨, 황산나트륨 및 용수를 투입하는 염색단계; 상기 염색을 거친 면사에 빙초산 및 용수를 투입하는 산처리 단계; 산처리된 면사에 쇼핑제 및 용수를 투입하는 소핑(soaping)단계; 상기 소핑단계를 거친 면사에 제1항에 따른 항균제를 투입하는 항균처리단계; 상기 항균처리된 면사에 유연체 및 용수를 투입하여 유연처리하는 단계; 및 유연처리된 면사를 건조하는 건조단계를 거쳐 제조된다.

명은 타올의 제조 과정 중 소정 단계에 항균제를 투입함으로써 사용자의 사용시 항균력이 오랜 시간 동안 지속된다.

도 1은 본 발명의 실험을 위한 시료사진
도 2는 비교예 1을 촬영한 사진
도 3은 본 발명에 따른 실험예 1을 촬영한 사진
도 4는 비교예 2를 촬영한 사진
도 5는 본 발명에 따른 실험예 2를 촬영한 사진

타올의 염색공정은 전처리, 염색, 후처리 및 건조 단계를 거친다.

천연섬유 중에서도 식물이 기원인 면, 마섬유중 면섬유는, 원면중에는 팩틴질, 왁스질, 지방질, 단백질, 색소, 회분 등의 불순물이 4~5% 포함되어 있다.

원면 그대로 정련, 표백하는 것은 특수한 용도의 경우에 한하여 이 원면을 그대로 방적을 하는데 면사에는 이들 천연의 불순물 외에 방적유가 포함되어 있다. 면포에서는 더욱이 제직시의 호제가 다량으로 함유되어 있다. 따라서 면포의 정련, 표백법에는 모소-호발-정련-표백의 각 공정이 필요하다. 모우에 의한 광택, 회관, 풍합 등의 불량을 개선한다. 모소는 일반적으로 화학적 처리에 앞서서 직물의 표면에 무수히 많은 단모를 태워 제거한다. 대표적인 가공공정은 면섬유의 경우 일반적으로, 호발, 세정, 머서화, 정련, 표백공정, 염색공정을 거쳐 마무리가공 순이다.

호발공정에서 이들 호를 뽑는 데는 호를 분해하여 수세로 제거한다. 호의 용해방법으로서는 여러 가지 방법이 있지만 호발에서 가장 문제가 되는 것은 강한 접착성을 갖는 전분호의 제거이다(전분은 요도에 의해서 청색으로 되므로 그 존재를 알 수가 있다). 그 때문에 일반적으로 효소에 의해서 당화(糖化)하여 용해하는 방법이 채용되고 있다. 시판의 효소계호발제는 디아스타제

제제로 맥아디아스타제를 포함하는 것과 세균 디아스타제를 갖는 것으로 나누어진다. 이들 종류로부터 최적온도는 45~50 , 65~70 이고 pH는 5.0~5.5, 6.2~7.0이다. 이때 습윤제를 첨가하면 호발효과는 한층 상향될 수 있다. 그 외 아취소산 나트륨 등에 의한 고속호발법도 있다. PVA주체의 호발은 세정제로 처리하며 처리하고 수세 후 열수산화나트륨 용액으로 처리하면 완전히 제거된다. 호발제로서 사용되는 일반 약품은 알칼리(가성소다), 산화제(과황산염, 과산화수소, 차아염소산소다 등), 효소 등이다. 호발공정에서 면포의 경우 호(糊)는 주로 경사에 부착되어 있으며 전분질호제(소맥, 소맥분, 콘스타치, 가용성 전분 등), 단백질 호제(아교, 제라친 등), 해초호제(청각제, 알긴산 소-다 등), 합성 호제(CMC, PVA)의 종류가 있다.

세정공정에서는 세정제로 계면활성제, 증강제, 기포조정제, 방청제등을 사용한다. 계면활성제는 소리비탄모노라우레이트, 소르비탄모노올레이트, 소르비탄모로라우레이트EO 4몰 부가물, 소르비탄모노라우레이트EO 20몰 부가물 등을 사용한다. 증강제는 경수연화제(수중 금속이온의 봉쇄 - EDTA(ethylenediamine tetre sodium acetate), NTA(nitro tri-sodium acetate), 구연산 소다, 트리폴리인산소다), 알칼리제(세정용액을 알카리성으로 유지 트리폴리인산소다, 가성소다, 탄산소다, 붕산소다), 계면장력의 저하계(망초, 염화마그네슘 등의 중성염), 분산제(카르복실메틸셀룰로오스 등)을 사용한다. 기포조정제는 기포증강제( lauryl diethanol amide, lauryl dimethyl amine oxide, alkyl alcohol 등), 기포감소제(올레인산 비누, poly(oxyethylene-oxypropylene block polymer 등)을 사용한다.

머서화가공에는 NaOH가 사용되며, 이 제조 방법이 면섬유의 특징적인 공정이며 이는 폐수가 강알칼리를 나타내게 하며 주오염물이 된다. 알카리처리에 의하여 면섬유는 팽윤되고 구조적인 변화를 받으므로 물성 특히 광택, 염착성, 반응성이 증진된다. 머서화 가공은 염색과 같은 직물의 물성에 큰 영향을 미치는 중요한 인자이다. 고온에서 알칼리 용액은 면섬유 내부까지 균일하게 침투한다(Duckworth, 1977).

정련, 표백공정에서 정련은 팩틴질을 제거하는 공정이다. 팩틴질은 펙토스, 펙틴산의 총칭으로 원면 섬유 중에 함유된 불순물의 대부분을 점한다. 알칼리와 함께 끓이면 펙틴산염으로 되어 용해되어 나온다. 왁스질은 섬유에 내광성을 주고 있는데 알칼리와 장시간 끓이면 유상으로 되어서 제거된다. 지방질은 왁스질과 함께 면섬유의 생육 중에 우로의 침입을 방지하는 역할을 하고 있으며 알칼리와 함께 끓이면 가용성의 비누가 되며 동시에 이 비누는 공존하는 알칼리와 함께 왁스질을 유화시켜 제거하는 작용을 가진다. 단백질도 알칼리 끓임에 의하여 감소되며 이 때문에 면의 정련은 수산화나트륨과 같은 강알칼리의 열수용액에서 처리하는 것을 기본으로 하고 있다. 이때 면이 공기에 접촉하면 그 부분이 산화되어 산화 셀룰로오스가 되어 취화를 일으키므로 끓이는 중에는 공기를 접촉하지 않다록 주의를 해야한다. 면 정련법으로 여러 가지가 있는데 고압정련가마(Kier)에 의한 키-어 정련이 공업적으로 가장 일반적으로 행해지고 있다. 정련제로는 일반적으로 알칼리(소다회, 암모니아수, 가성소다 등), 계면활성제(비이온 음이온 활성제), 유기용제(트리클렌, 피클렌), 산화제(과산화수소, 아염소산소다)를 사용한다.

표백공정은 면중의 색소의 양은 극히 미량이지만 눈에 느낄 정도이므로 문제가 되기 쉽다. 그 조성은 명확하지는 않으나 어느 것이든 산화성의 표백에의해서 탈색되며 표백법으로서는 차아염소산법, 아염소산법, 및 과산화수소법이 있다.

차아염소산법은 표백분(CaOC12)이 일반적이며 최근에는 표백분보다 차아염소산 나트륨액을 사용하고 있다. 이 경우 섬유에 염소가 잔존하면 섬유의 약화나 황변을 일으킬 수 있으므로 차황산나트륨, 아황산나트륨등의 탈염소제 수용액으로 처리하던가 과산화수소 표백을 제 2단계로 행하므로서 완전히 탈염소처리를 할 필요가 있다. 차염소산 법은 가격이 낮으나 비교적 섬유의 강도저하가 크다.

아염소산법은 아염소산 나트륨 용액에 면을 넣고 서서히 승온하여 80~90에서 처리한다. 이때 초산 개미산을 사용하여 서서히 pH를 3.5~4.0으로 한다. 이 경우 면은 정련후의 것으로 좋지만 이 표백액에 탈리그닌, 탈펙틴 작용이 있는 계면활성제를 첨가하면 정련, 표백을 동시에 할 수도 있다. 또 장치의 부식방지나 과잉의 이산화염소의 발생 억제를 위해 조제를 첨가할 필요가 있다. 아염소산염 표백은 섬유의 강도저하 질량감소가 적은 것이 특징이다. 차염소산법보다 잔류염소도 적다.

과산화수소법은 정련한 면을 과산화수소의 용액에 넣고 규산소다 등으로 pH를 10~11로 조정하고 80이상에서 처리한다. 과산화수소는 금속이온, 특히 철이온에 상당히 민감하여 미량으로 존재하여도 촉배 작용으로 면의 약화를 초래하므로 주의를 요한다. 그러나 차아염소산법에 비하여 섬유의 손상이 적으며 백도의 내구성도 좋으므로 고급품의 표백에 사용된다.

표백제로 사용되는 약품을 정리하면 산화표백제(과산화수소, 과초산, 아염소산소다, 차아염소산소다 등), 환원표백제(하이드로설파이트, 산성아황산소다, 이산화티오요소 등) 약품을 사용된다.

과산화수소법은 정련한 면을 과산화수소의 용액에 넣고 규산소다 등으로 pH를 10~11로 조정하고 80이상에서 처리한다. 과산화수소는 금속이온, 특히 철이온에 상당히 민감하여 미량으로 존재하여도 촉배 작용으로 면의 약화를 초래하므로 주의를 요한다. 그러나 차아염소산법에 비하여 섬유의 손상이 적으며 백도의 내구성도 좋으므로 고급품의 표백에 사용된다. 표백제로 사용되는 약품을 정리하면 산화표백제(과산화수소, 과초산, 아염소산소다, 차아염소산소다 등), 환원표백제(하이드로설파이트, 산성아황산소다, 이산화티오요소 등) 약품을 사용된다.

염색공정에서 침염의 염료로는 직접염료, 황화염료, 반응성 염료를 사용한다. 염색공정에서 염료와 함께 균염제와 조제를 함께 사용한다. 균염제로는 Implbar M, 망초, 초산 등을, 조세는 acetic acid, sodium acetic acid, 탄닌산, 제3인산나트륨, 황산암모늄, 티오황산소다, 계면활성제, 포르말린, 황산동, 암모니아수, Naphthol AS 등을 사용한다.

위와 같은 전체적인 염색공정에 있어서, 유연처리(softing) 이전에 항균제를 투입한다.

항균제 투입을 위하여 은 콜로이드 제조에는 질산은(AgNO3) 10g 및 에탄올 20g, 분산 안정제인 플라보노이드(flavonoid) 0.01g을 사용하여 80℃에서 5시간 유지하여 알코올 환원법에 의해 은 콜로이드 입자를 제조한다 이때 제조된 은 콜로이드 용액은 평균입경이 20 내지 50nm 크기이며 50,000ppm 농도의 은 콜로이드 용액을 제조하여 10 내지 5,000ppm의 농도가 되도록 증류수로 희석한다. 이어서 물을 사용하여 500ppm으로 희석된 은 콜로이드 용액을 용매로서 사용하여 TEOT(titaniumethoxyorthotitanate) 35g과 에탄올을 혼합한 용액을 넣고 졸-겔법(sol-gel method)을 이용하여 상온에서 가수분해와 축합반응을 수행한다. 이때 가수분해 반응의 촉매로서 HNO3 0.5g을 사용한다. 반응온도는 60 내지 85℃로 가열하고 4시간 내지 8시간 교반하여 유백색의 평균입경이 1 내지 100nm 크기의 이산화티탄 입자를 1wt% 내지 5wt%의 농도로 함유하는 항균제을 합성한다.

본 발명의 항균 타올의 제조방법은 표백단계, 중화단계, 염색단계, 산처리단계, 소핑(soaping)단계, 향균처리단계, 유연처리단계, 및 건조단계를 포함한다. 하술하는 본 발명의 향균 타올의 제조방법의 실시예는 타올 200KG일 경우로 가정한다.

표백단계는 면사의 표면에 부착된 불순물을 제거하기 위해 500g의 중량이 투입된 후 투입된 중량에 맞춰 농도가 0.5%가 되도록 물을 포함하는 정수제와, 면사의 표면에 부착된 기름찌꺼기 등을 제거하기 위해 1kg의 중량이 투입되어 농도 1%를 갖는 정륜제가 투입된다. 상기 정수제와 정륜제는 현재 이지캠에서 판매하고 있는 제품과 동일한 제품이다.

또한, 표백단계는 농도 1.5%가 되도록 1.5kg의 중량이 투입되는 수산화나트륨(NaOH)과, 농도 8.8%가 되도록 8.8kg의 중량이 투입되는 과산화수소(H2O2) 및 상기 과산화수소의 안정성을 부여하도록 농도 1%가 되도록 1kg의 중량이 투입되는 안정제 및 면사를 가공하면서 면사의 표면에 흡착된 다량의 왁스 및 풀 등을 제거하기 위해 농도 1.5%의 호발제가 1.5kg 투입된다. 안정제 및 호발제는 현재 대원화확에서 판매하고 있는 제품과 동일한 제품에 해당한다.

상기 표백단계는 98℃로 온도를 유지하며, 상기 면사와 상기 용액들이 균일하게 섞일 수 있도록 40분 동안 상호 교반시킬 수 있다.

상기 산수세 및 중화단계는 상기 표백단계에서 표백된 면사에 500g의 중량이 투입되어 농도 0.5%를 갖는 빙초산 또는 아세트산(CH3COOH)과, 현재 대응E&C에서 판매하는 과수중화제가 투입된다. 과수중화제는 농도가 0.11%가 되도록 220g의 중량이 투입되며 나머지는 용수에 해당한다. 이때 상기 빙초산 또는 아세트산은 60℃의 온도에서 10분간 상기 면사를 교반시키며, 상기 과수중화제는 40℃의 온도에서 약 10분간 면사와 과수중화제를 교반시킬 수 있다.

염색단계는 현재 이지캠에서 판매하고 있으며, 면사의 표면에 부착된 불순물을 제거하기 위해 500g의 중량이 투입된 후 투입된 중량에 맞춰 농도가 0.5%가 되도록 물을 포함하는 정수제가 투입되며, 사용자가 필요한 색상이 상기 면사에 염색되도록 일정한 농도를 가지는 일정량의 염료가 투입된다. 그리고, 상기 염료가 상기 면사에 균일하게 염색되기 위해 60%의 농도를 가지도록 60kg의 중량이 투입되는 황산나트륨(Na2SO4)과 20%의 농도를 가지도록 20kg의 중량이 투입되는 탄산나트륨(Na2Co3) 및 상기 황산나트륨, 탄산나트륨이 일정량의 농도를 가지도록 혼합되는 용수가 투입된다. 이때 염색단계는 60℃의 온도에서 60분간 면사와 상기의 용액을 교반한다.

산처리 단계는 상기 염색이 종료된 면사에 빙초산 또는 500g의 중량이 투입되어 농도 0.5%를 갖는 아세트산(CH3COOH)이 투입된다. 산처리 단계는 40℃의 온도에서 면사와 10분동안 교반된다.

소핑(soaping)단계는 산처리가 완료된 면사를 세척하기 위한 단계에 해당한다. 이때 현재 대원화학에서 판매하고 있는 쇼핑제가 투입된다. 쇼핑제의 투입으로 인해 면사의 표면에 고착되지 않는 잔여 염료를 제거한다. 쇼핑제는 1kg의 중량이 투입되며 쇼핑제의 농도가 1%가 되도록 용수가 투입된다. 소핑단계는 95℃의 온도에서 20분간 상기의 쇼핑액과 면사를 교반시킨다.

이후 쇼핑액을 면사에서 제거하기 위해 85℃의 온도를 갖는 물(용수)과 면사를 10분동안 혼합하는 열탕단계가 더 수행될 수 있다. 이로 인해 염료의 고착이 원활하게 이루어지고 상기 쇼핑제가 면사에서 제거되어 후술하는 향균제가 면사에 흡착되는 흡착률을 향상시킬 수 있다.

향균처리단계는 면사에 은 콜로이드 입자, 이산화티탄 나노입자, 분산안정제, 및 물을 포함하는 항균제가 투입되며, 상기 향균제는 현재 지피엔이(www.gpne.co.kr)라는 회사에서 G.sol이라는 제품명으로 판매중에 있다. 향균제는 2kg이 투입되며 농도가 2%가 되도록 용수를 포함한다. 상기 향균제와 면사는 40℃의 온도에서 10분간 교반시켜 향균제와 면사와의 흡착률를 극대화시키는 것이 바람직하다.

이러한 항균제를 투입하여 아래와 같은 효과가 입증되었다.

실험예

		비교예	실험예
균주 1	초기균수 18시간 후 정균감소율	2.310⁴ 2.010⁶ ^-	2.3*10⁴ 10 미만 99.9
균주 2	초기균수 18시간 후 정균감소율	2.310⁴ 2.010⁶ -	2.2*10⁴ 10 미만 99.9

여기서 균주1은 Staphylococcus aureus ATCC 6538이며, 균주 2는 Klebsiella pneumoniae ATCC 4352이었다. 세탁조건은 KSK ISO 6330 :2011, 8B, (40 ± 3)℃에서 빨래줄로 건조하였다.

유연처리단계는 향균처리가 완료된 면사에 현재 태웅에서 판매중인 유연제를 사용한다. 유연제는 5kg이 투입되며, 농도가 2.5%가 되도록 나머지는 용수를 포함한다. 이때 유연제와 용수가 혼합된 용액의 온도는 40℃에 해당하며 면사와 유연제를 약 10분동안 상호 교반시킨다.

건조단계는 유연처리가 완료된 면사를 탈수한 후 자연건조 또는 열풍이나 냉풍 등으로 면사를 건조하고 이후 건조가 왼료된 면사는 제품으로 출하한다.

도 1 내지 5를 참고하면 실험예를 위한 본 발명에 따른 타올은 100회 세탁한 후 균주 1 또는 균주 2를 배양한 것이며, 약 18시간 이후 99.9%dml 정균 감소율을 보였다. 반면 비교예는 항균 처리되지 않은 타올을 사용한 것으로, 정균감소율이 매우 미미함을 알 수 있었다. 이로써, 본 발명에 따른 타올의 항균 성능이 매우 우수함을 알 수 있다.

Claims

면을 주성분으로 하는 타올에 있어서,
은 콜로이드 입자,이산화티탄 나노입자, 분산안정제, 및 물을 포함하는 항균제를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균타올.
호발제, 정수제, 정연제, 과수안정제, 가성소다, 과산화수소, 및 용수를 투입하여 면사를 표백하는 표백단계;
상기 표백단계에 의하여 표백된 면사에 빙초산, 과수중화제 및 용수를 투입하는 산수세 및 중화단계;
상기 중화된 면사에 정수제, 염료, 탄산나트륨, 황산나트륨 및 용수를 투입하는 염색단계;
상기 염색을 거친 면사에 빙초산 및 용수를 투입하는 산처리 단계;
산처리된 면사에 쇼핑제 및 용수를 투입하는 소핑(soaping)단계;
상기 소핑단계를 거친 면사에 제1항에 따른 항균제를 투입하는 항균처리단계;
상기 항균처리된 면사에 유연체 및 용수를 투입하여 유연처리하는 단계; 및 유연처리된 면사를 건조하는 건조단계를 포함하는 항균타올.