KR20190023871A - 은나노 입자 기반의 상처치료용 드레싱재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 은나노입자가 포함된 활성탄소섬유로 구성된 흡수층을 중심재로 핫멜트 접착제로 상하면에 폴리우레탄 나노층이 적층된 구조인 은나노 입자 기반의 상처치료용 드레싱재에 관한 것이다.

Description

은나노 입자 기반의 상처치료용 드레싱재{Silver Nano Particle-based Wound Dressing Materia}

본 발명은 은나노 입자 기반의 상처치료용 드레싱재에 관한 것으로 보다 자세하게는 은나노입자가 포함된 활성탄소섬유로 구성된 흡수층을 중심재로 핫멜트 접착제로 상하면에 폴리우레탄 나노층이 적층된 은나노 입자 기반의 상처치료용 드레싱재에 관한 것이다.

상처에 직접 접촉되어 상처를 보호하면서 상처 치료를 촉진하는 상처용 드레싱재는 일반적으로 필름 형태의 드레싱재와 폼 형태의 드레싱재로 구분된다.

필름으로된 드레싱재의 경우 상처부위를 습한 상태로 유지하여 상처 치유를 촉진시키는 반면, 상처 주위에 지나치게 많은 삼출물이 고이게하여 주위의 피부가 짓무를 수 있다. 또한, 투습성을 향상시키기 위하여 추가적으로 물리/화학적으로 기공을 형성하는 것이 필요하다.

한편, 폼으로 된 드레싱재의 경우, 흡수성과 투습성이 우수한 반면, 두께가 두꺼워 피부 부착이 어렵고 부착이 가능하더라도 신축성이 없어 관절 등과 같은 부위에 적용되는 경우에는 들뜨게 되어 쉽게 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명의 하나의 목적은 피부 밀착성과 신축성이 우수한 드레싱재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 투습도가 우수하고 고신축성의 드레싱재를 제조할 수 있는 드레싱재의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 그 밖의 목적, 이점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 자명해질 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 은나노입자가 포함된 활성탄소섬유로 구성된 흡수층을 중심재로 핫멜트 접착제로 상하면에 폴리우레탄 나노층이 적층된 구조인 은나노 입자 기반의 상처치료용 드레싱재을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 폴리우레탄 나노층은 상기초극세 섬유 집합체는 초극세 섬유 사이에 평균직경이 0.1㎛이상~10㎛미만인 소기공과 평균직경이 10㎛~50㎛미만인 대기공이 포함된 것에 특징이 있는 은나노 입자 기반의 상처치료용 드레싱재을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 폴리우레탄 나노층은 용융전기방사법에 의해 제조된 다공성 부직포이며, 신장률이 500~1000%인 것에 특징이 있는 은나노 입자 기반의 상처치료용 드레싱재를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 은나노입자가 포함된 활성탄소섬유는 섬유성형성 고분자와 은(Ag) 금속염을 유기용매 및 수용성 용매로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 용매에 용해하여 방사용액을 제조하는 단계; 및 상기 방사용액을 전기방사하는 단계를 포함하여 제조되는 것에 특징이 있는 은나노 입자 기반의 상처치료용 드레싱재을 제공한다.

본 발명의 드레싱재는 폴리우레탄 소재로 되어 있어 인체에 무해할 뿐 아니라 소기공 및 대기공을 포함하여투습성 및 통기성이 우수하다. 또한, 신장률 및 탄성복원력이 우수하여 부상 부위에 사용시 탄력성 있는 지지대 역할을 하여 안정감과 편안함을 줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 부직포의 SEM 사진이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서에서 “초극세 섬유”라 함은 약 0.1 내지 10 ㎛ 의 직경을 갖는 섬유를 의미한다.

“부직포”란 섬유를 직조공정을 거치지 않고, 평행 또는 부정방향으로 배열하고 열과 수지를 이용하여 섬유가 서로 얽히도록 기계적인 처리를 하여 만든 옷감을 의미한다.

본 발명에서 “방사 중합체 재료”는 열가소성 폴리우레탄 중합체 단독 또는 이러한 폴리우레탄 열가소성 중합체와 상기 중합체 이외의 다른 성분을 포함하는 방사 재료를 의미한다.

본 발명의 하나의 구현예의 드레싱재는 열가소성 폴리우레탄 초극세 섬유 집합체가 가교되어 구성된 부직포로 이루어지며, 초극세 섬유 집합체는 초극세 섬유 사이에 평균직경이 0.1㎛이상~10㎛미만인 소기공과 평균직경이 10㎛이상~50㎛미만인 대기공을 포함하는 다공성 부직포를 이룬다.

본 발명의 일구현예의 드레싱재를 구성하는 열가소성 폴리우레탄(TPU) 소재의 부직포는 극세 섬유로 이루어져 있기 때문에 신장율 500% 이상을 나타낼 수 있다. 일례로, 상기 부직포의 신장률은 500%~1000%일 수 있다.

또한 본 발명의 드레싱재는 극세섬유로 인한 부드러운 표면으로 인해서 피부 감촉 및 밀착성이 우수하며 소기공과 대기공을 90:10 내지 70:30%의 비율로 포함하여 통기성 및 투습성이 우수하기 때문에 의약용 드레싱재로 적용하는데 매우 적합하다. 대기공의 비율이 10%이하로 떨어지면 통기성 및 투습성이 저하되고, 대기공의 비율이 30%이상이면 드레싱재의 강도가 떨어진다.

상기 드레싱재는 예컨대, 용융전기방사에 의해서 제조된 다공성 부직포로 구성될 수 있다. 용융 전기방사란 섬유 원료 용융액을 하전상태에서 방사하여 미세 직경의 섬유를 제조하는 기술이다. 용융 전기방사법은 솔벤트를 사용하지 않고 고분자 용융액만을 사용하여 섬유를 제조하기 때문에 잔류 솔벤트로 인한 유해한 효과가 전혀 없어, 특히 제조된 웹을 창상 치료용 드레싱재 등으로 이용하는데 유용하다.

이러한 용융 전기방사법은 전극의 한 극은 방사노즐부에, 다른 한 극은 콜렉터에 위치한 서로 반대 극성을 가지는 두 전극 사이에서, 하전된 고분자 용융액을 방사노즐부를 거쳐 공기중으로 토출하고, 이어서 공기 중에서 하전 필라멘트의 연신 및 또 다른 필라멘트 분기를 거쳐 극세섬유를 제조하는 방법이다. 즉, 하전된 토출 필라멘트는 노즐과 콜렉터 사이에 형성된 전기장 내에서 상호 반발등 전기적 영향으로 심한 요동을 거치면서 극세화된다.

이 때, 초극세 섬유 부직포를 구성하는 초극세 섬유의 직경은 전기방사시의 조건을 적절히 조절함으로써 조절될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 드레싱재는, 바람직하게는 극세사의 평균직경이 0.1 내지 10 ㎛ 이고, 단위면적당 중량이 10 ~ 70 g/㎡ 이며, 두께가 100 ~200 ㎛ 인 것이 좋다.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 드레싱재는, KS K 0594:2008, 초산칼륨법으로 측정한 투습도가 5000 g/㎡24시간 이상으로 우수한 투습 특성을 나타낸다.

본 발명에서 사용되는 열가소성 폴리우레탄은 공지된 폴리우레탄 반응기술을 사용하여 제조할 수 있다. 예컨대, 폴리알킬렌에테르글리콜에 과잉 몰의 유기디이소시아네이트를 아미드계 극성용매 중에서 반응시켜 말단에 이소시아네이트기를 갖는 중간중합체를 조제하고, 이어서, 이러한 중간중합체를 아미드계 극성용매에 용해하고 사슬연장제와 말단정지제를 반응시킴으로써 폴리우레탄 중합체를 얻을 수 있다. 열가소성 폴리우레탄은 선형 구조의 거대한 분자 구조로 인해서 열가소성을 띄고, 일반적인 폴리우레탄과는 달리 열가소성 폴리우레탄을 제조하기 위해서는 연쇄 부가 반응을 거쳐야 한다.

열가소성 폴리우레탄의 선형 구조를 얻기 위해서는 2개의 관능기를 가진 MDI를 아디픽산(Adipic acid), 글리콜(Glycol)과 부탄디올(Butanediol)로 제조된 선형 폴리에스터 폴리올(Polyesterol) 또는 폴리테트라하이드로퓨란(Polytetrahydrofuran)과 반응을 시킨다. 열가소성 폴리우레탄의 탄성체적인 물성은 고분자 연쇄부가 반응시에 생기는 상분리 현상에 영향을 받는다. 즉, MDI와 폴리올 그리고 MDI와 부탄디올의 반응 생성물로부터 상분리가 일어난다.

친수성 폴리우레탄 프레폴리머의 제조에 있어서는 바람직하게는 이소시아네이트 1~3몰에 대해 폴리에테르폴리올류 0.15~0.95 몰비로 합성하여 제조한다.

이소시아네이트로는 이소포론 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔디이소시아네이트 및 그 이성질체, 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 라이신디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 비스(2-이소시아네이트에텔)-퓨마레이트, 3,3'-디메틸-4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 1,6-헥산디이소시아네이트, 4,4'-바이페닐렌디이소시아네이트, 3,3'-디메틸페닐렌디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, m-페닐렌디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4-자일렌디이소시아네이트, 1,3-자일렌디이소시아네이트 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4-톨루엔디이소시아네이트 및 그 이성질체, p-페닐렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네디트를 사용하는 편이 좋다.

폴리에트레폴리올류는 분자내에 3개 이상의 수산기를 갖고 분자량이 3,000~6,000이며 에틸렌옥사이드 함량이 50~80%인 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 랜덤공중합체와 분자내에 2개 이상의 수산기를 갖고 분자량이 1,000~4,000인 폴리프로필렌글리콜 중량 대비 30:70으로 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 분자내에 3개의 수산기를 갖고 분자량이 3,000~6,000이며 에틸렌옥사이드 함량이 50~80%인 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 랜덤 공중합체를 단독으로 사용하는 편이 좋다. 그러나 물성조절을 위하여 상기에서 언급하지 않은 타 이소시아네이트화합물과 폴리올류를 혼합 사용할 수 있다.

열가소성 폴리우레탄 칩이 준비되면 상기 폴리우레탄 칩을 방사구금과 콜렉터 사이에 전압이 인가된 상태 하에서, 전기방사에 의해 콜렉터 상에 방사하여 초극세 섬유 웹을 형성한다. 이 때, 콜렉터의 속도를 0.5 내지 1 m/min의 느린 속도로 방사하여 평균직경이 0.1㎛이상~10㎛미만인 소기공을 갖는 섬유 웹을 수득하고, 이어서 콜렉터의 속도를 5 내지 10 m/min의 빠른 속도로 방사하여 평균직경이 10㎛이상~50㎛미만인 대기공을 갖는 섬유 웹을 수득할 수 있다.

본 발명의 구현예들에서는 필요에 따라 콜렉터의 속도 및 방사 시간을 조절하여 소기공과 대기공을 소정의 비율로 포함하는 섬유 웹을 조절할 수 있다.

또한, 소기공을 갖는 섬유 웹을 수득하는 단계와 대기공을 갖는 섬유 웹을 수득하는 단계를 2회 이상 반복실시하는 것도 가능하다. 이러한 열가소성 초극세 폴리우레탄 초극세 섬유가 전기방사되면서 동시에 3차원의 네트워크로 융착되어 다공성 드레싱재를 형성한다. 따라서 기재가 없더라도 소정의 두께의 드레싱재를 제조할 수 있다.

전기방사에 의해 수득한 초극세 섬유 웹을 캘리더링에 의해서 열융착하여 다공성 초극세 섬유 부직포를 수득하고, 상기 부직포를 재단, 단처리 등의 일련의 가공공정을 거쳐서 두께 100 내지 200㎛의 드레싱제로 제조할 수 있다. 이 때, 캘린더링 단계는 90 내지 105도의 온도에서 캘린더링 롤에 의해서 행할 수 있다.

이하에서 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명할 것이다. 이러한 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예들을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 보호범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

100ppm이하 수분율로 관리되는 MI(melt index)가 224도에서 60g/10min 인 열가소성 폴리우레탄(이하 TPU)을 사용하여 40mm, L/D=25인 단일 스크류(single screw)의 압출기에서 각단을 Z1, Z2, Z3로 할 때, Z1의 온도를 210 내지 230도, Z2의 온도를 180 내지 190도 및 Z3의 온도를 210 내지 230도로 설정하고 최종 방사 빔(spinning veam)의 온도를 200도에서 기어 펌프 속도를 5~30rpm으로 조절해가면서 드레싱재 제조를 위한 초극세사 섬유웹을 전기방사 하였다. 전기방사시 방사구금의 전압은 50kv로 인가하였고, 콜렉터의 전압은 -30 내지 -50kv로 인가하였다. 이 때, 콜렉터의 속도를 0.8 m/min으로 조절하여 미세기공을 갖는 섬유 웹을 집적한 후 콜렉터의 속도를 7m/min로 증가시켜 방사하여 대기공을 갖는 섬유 웹을 얻는 과정을 3 차례 반복하였다. TCD(Tip to collector distance)은 20~50cm범위로 하였으며, 홀 당 폴리머 0.1 내지 0.2g가 토출되어 섬유 웹을 형성하였다. 전기방사에 의해 수득된 초극세 섬유웹을 100도에서 캘린더링하여 다공성 초극세 섬유 부직포를 수득하고, 상기 부직포를 재단 및 단처리하여 드레싱재 샘플로 제조하였다.

인장특성 평가

실시예 1에서 제조된 부직포를 제조사 MITUTOYO 모델명(No.7301)두께측정기를 사용하여 표 1과 같이 두께를 달리하여 3 개의 시편으로 샘플링하여 각각의 인장 특성을 도 1에 도시하였다.

인장변형율 및 인장응력은 만능시험기계(이하 UTM)을 사용하여 측정하였다. Cross head speed는 100mm/min으로 시편이 파단이 될 때까지를 최종신율로 계산하였고 그때의 stress를 인장응력으로 정의하여 비교하였다. 시편의 치수는 KS M3054의 플라스틱 필름 및 시트의 인장 시험방법 규격의 1호형 시험편을 기준하여 준비하였다.

투습성 평가

실시예 1에서 제조된 부직포를 표 1과 같이 두께를 달리하여 3 개의 시편으로 샘플링하여 KS K 0594:2008, 초산칼륨법으로 투습성을 평가한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

	두께(㎛)	인장변형율(%)	인장응력(kgf/cm2)	투습도(g/㎡24시간)
시편 1	146	591.833	70.186	5677.554
시편 2	249	593.511	61.566	5711.642
시편 3	294	782.789	79.165	5796.542

또한, 수득된 부직포의 주사전자현미경 사진을 도 1에 나타내었다. 도 1을 참조하면, 전기방사된 초극세 섬유는 서로 얽혀 있는 부직포 형태를 형성하였고, 초극세 섬유 사이에 통기성 및 투습성을 부여할 수 있는 소기공 및 대기공이 다수 형성되었음을 알 수 있다.

상기 표 1로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명의 드레싱재의 경우, 5000 g/㎡24시간 이상의 우수한 투습성을 나타낸다.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 예로 들어 상세하게 설명하였으나, 이러한 설명은 단순히 본 발명의 예시적인 실시예를 설명 및 개시하는 것이다. 당업자는 본 발명의 범위 및 정신으로부터 벗어남이 없이 상기 설명 및 첨부 도면으로부터 다양한 변경, 수정 및 변형예가 가능함을 용이하게 인식할 것이며, 그러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (4)

1. 은나노입자가 포함된 활성탄소섬유로 구성된 흡수층을 중심재로 핫멜트 접착제로 상하면에 폴리우레탄 나노층이 적층된 구조인 은나노 입자 기반의 상처치료용 드레싱재.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 폴리우레탄 나노층은 상기초극세 섬유 집합체는 초극세 섬유 사이에 평균직경이 0.1㎛이상~10㎛미만인 소기공과 평균직경이 10㎛~50㎛미만인 대기공이 포함된 것에 특징이 있는 은나노 입자 기반의 상처치료용 드레싱재.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 폴리우레탄 나노층은 용융전기방사법에 의해 제조된 다공성 부직포이며, 신장률이 500~1000%인 것에 특징이 있는 은나노 입자 기반의 상처치료용 드레싱재.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 은나노입자가 포함된 활성탄소섬유는 섬유성형성 고분자와 은(Ag) 금속염을 유기용매 및 수용성 용매로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 용매에 용해하여 방사용액을 제조하는 단계; 및 상기 방사용액을 전기방사하는 단계를 포함하여 제조되는 것에 특징이 있는 은나노 입자 기반의 상처치료용 드레싱재.

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