KR20190130553A - 항균력이 우수한 은(銀) 나노입자 피착방법 및 그 은(銀) 나노입자가 피착된 사물 - Google Patents
항균력이 우수한 은(銀) 나노입자 피착방법 및 그 은(銀) 나노입자가 피착된 사물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 항균력이 우수한 나노 은(銀) 제조방법 및 그 나노 은(銀)이 이온 결합으로 흡착된 사물에 관한 것으로, 강초산으로 녹인 은(銀) 용액을 치환법을 이용하여 사물에 쉽게 이온 결합되는 나노 은(銀)을 제조함으로써 기존 방법보다 간편하고 저렴하게 제조할 수 있으며, 화학적으로 안정하여 흑침 등이 발생하지 않을 뿐 아니라, 함침, 침지, 스프레이 등의 방법으로 각종 사물에 간편하게 피착할 수 있으며, 각종 사물에 피착된 액상의 나노 은(銀)은 이온 결합으로 완고한 결합상태를 유지하면서 탈락 등이 방지되어 반영구적인 사용이 가능하며, 은(銀)의 우수한 항균작용에 의해 각종 사물을 위생적으로 사용할 수 있도록 한 것이다.
Description
본 발명은 항균력 및 살균력 등이 우수한 나노 은(銀)을 각종 사물에 피착하는 방법 및 그 나노 은(銀)이 이온 결합으로 피착(흡착)된 사물에 관한 것으로, 항균력이 우수한 나노 은(銀)이 각종 사물에 이온 결합식으로 피착되어 탈락이 방지되도록 함으로써 반영구적이면서 위생적인 사용이 가능하며, 기존 방법보다 쉽고 저렴하게 제조 및 사용할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로 은(銀, silver)은 항균작용이 뛰어난 물질로 알려져 있다. 특히, 나노 크기의 은(銀) 입자는 세균 및 바이러스균에 대한 항균작용이 더욱 뛰어나며, 항알레르기, 환경 호르몬 저해(沮害)에 대한 탁월한 효과를 발휘하며, 인체에 특별한 부작용을 나타내지 않는 물질로도 알려져 있다.
한편 콜로이드 형태의 은 나노입자는 세균 및 바이러스균의 세포 속 침투가 용이하여 효소작용을 정지시키거나, 세포벽 파괴, 균의 신진대사를 저해시킴으로써 각종 세균 및 바이러스, 알레르기성 질환균에 대한 멸균작용을 발휘한다. 수용액 상태의 콜로이드 은(銀)은 FDA의 승인을 받은 항생제로서, 실제 임상에서 솜이나 붕대 등에 사용되고 있으며, 이는 화상, 감염, 염증, 기타 미생물 감염에 있어서 은의 효능이 이미 과학적으로 입증되었기 때문이다.
종래 이러한 은 나노입자의 특성을 이용하여 항균성 나노소재 또는 섬유 등을 제조한 기술들이 제공되어 왔으나 별도의 전기장치 또는 다양한 환원제의 복합용액이 필요한 등 제조공정이 복잡하고 비용이 많이 드는 문제점이 있으며, 재현성이 부족하고, 은 나노입자의 코팅과정 중 반응이 표면에만 제한되는 것이 아니라 벌크에서 동시에 일어나는 기술적 한계를 극복하지 못하여 은 나노입자의 코팅 정도를 조절하는 것이 용이하지 않으며, 작업성이 불편하고 공정이 복잡하며, 비용이 비싸 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한 화학적으로 불안정하여 빛, 공기 미량의 유기물(예컨대, 수도물의 염소 등) 등의 작용으로 인하여 시간이 지날수록 은(銀)이온 특유의 흑침이 발생되면서 기능 및 품질 등이 크게 저하되는 문제점이 있었다.
한편, 섬유가 주소재인 이불, 소파, 양말 등의 일반적인 섬유 제품은 인체와의 직접 접촉에 의해 인체에서 나온 땀, 지방, 단백질 및 기타 유기물이 부착, 누적되어 미생물에게 좋은 생장환경을 제공하고, 이로 인한 섬유 제품의 변색이나 악취 발생과 같은 부수적인 문제들을 야기할 뿐만 아니라, 진드기와 같은 각종 유해 세균의 번식을 촉진시켜 각종 호흡기 질환이나 아토피와 같은 피부 질환을 일으키는 문제점이 있다.
최근에는 섬유 제품에 항균성을 부여하여 인체에 유해한 미생물이 인체에 해를 미치는 것을 방지할 수 있도록 처리된 항균 직물이 개발되어 이를 다양한 제품에 이용하고 있다. 예를 들어, 대한민국 실용신안등록번호 제392113호는 나노 은(Ag) 입자가 포함된 항균성 원단을 제조하고, 이를 제품에 이용하는 것에 대하여 개시하고 있다.
이러한 은(Ag)은 단세포균의 신진대사 기능을 하는 효소에 극미작용을 하여 이를 무력화시킴으로써 균을 사멸하는 강력한 살균제로 알려져 있다(T. N. Kim, Q. L. Feng, 등. J. Mater. Sci. Mater. Med., 9, 129(1998)).
또한 은(銀) 이외에도 동, 아연과 같은 중금속들도 동일한 작용을 할 수 있으나, 이 중 은이 가장 강한 항균 효과를 가지고 있고, 또한 조류(algae)에도 탁월한 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 현재까지 은을 이용한 다양한 종류의 무기항균제가 개발되고 있다.
현재 사용 중인 은계 무기항균제는 은-담지 무기분말 형태, 은 콜로이드, 금속 은 분말 형태 등으로 제품화되어 있으며, 그 중 은-담지 무기분말 형태가 수요면에서 가장 큰 비중을 차지하고 있으며 일반적으로 무기항균제라 일컫는 것은 이러한 형태를 말한다.
이온상태로 존재하는 은(銀)은 항균력은 좋으나 높은 반응성 때문에 상태가 불안정하여 주위 분위기에 따라 쉽게 산화되거나 금속으로 환원되어 스스로 변색(흑침)하거나 타 재료에 착색현상을 유발하여 항균력이 떨어지는 단점이 있으며, 금속이나 산화물 형태의 은(銀)은 환경에 안정하나 항균력이 낮아 상대적으로 많은 양을 사용해야 하는 단점이 있다.
상기한 바와 같은 장점 및 단점을 갖는 은(銀)은 현재 나노-입자 형태가 각광받고 있다. 이러한 은 제조방법에는 기계적으로 그라인딩(grinding)하는 법, 액상 환원법 등의 물리적인 방법이 있으며, 전기 분해법은 제조 경비가 비싸고 대량 생산이 어려우며, 형성되는 입자의 크기를 제어하기 힘든 문제점 등이 있다. 반면, 방사선 조사에 의한 나노미터 크기의 입자 제조방법은 입자의 크기, 모양, 크기 분포의 제어가 쉽고, 실온에서 제조할 수 있으며, 제조공정이 간단하여 적은 비용으로 대량생산이 가능하다는 이점이 있다. 한편, 항균, 정화, 탈취 등 다양한 적용 분야에 응용될 수 있는 나노 은을 제공하기 위한 다양한 시도가 있으나, 보다 단순한 공정으로 보다 저렴하면서 안정한 상태의 나노 은(銀) 제조방법과 그 사용에 대한 필요성이 요구되고 있다.
본 발명은 항균력 및 살균력 등이 우수하고 기존 방법보다 쉽고 저렴하게 제조 및 사용할 수 있는 나노 은(銀)을 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 나노 은(銀)이 이온결합으로 피착(고착)된 각종 사물(제품)을 제공함에 특징이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 항균력 및 살균력 등이 우수한 나노 은(銀) 조성물이 이온 결합식으로 피착(고착)되어 탈락이 방지되는 항균 섬유를 제공함에 목적이 있다.
본 발명 항균력이 우수한 나노 은(銀) 피착방법은, a) 고체상태의 은(銀)을 강초산으로 녹여 은(銀) 용액을 준비하는 단계와, b) 은(銀) 용액을 치환시켜 나노 은(銀)을 얻는 단계와, c) 나노 은(銀)을 사물에 피착시키는 단계와, d) 나노 은(銀)이 피착된 사물에 암모니아가스 또는 수산화암모늄 중 어느 하나를 스프레이시켜 나노 은(銀)을 리간드시키는 단계와, d) 나노 은(銀)이 리간드된 사물을 건조시키는 단계를 포함한다.
상기 은(銀) 용액은, 염소산은(AgClO3), 염화은(AgCl), 요오드화은(AgI), 불소은(AgF), 초산은(CH3COOAg), 질산은(AgNO3), 과염소산은(AgClO4) 중 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 나노 은(銀)의 크기는 0.5 내지 30nm일 수 있다.
상기 나노 은(銀)의 크기는 1 내지 20nm일 수 있다.
상기 나노 은(銀)의 크기는 1 내지 5nm일 수 있다.
상기 제조방법에 의해 제조된 나노 은(銀)이 사물에 리간드됨을 특징으로 할 수 있다.
상기 제조방법에 의해 제조된 나노 은(銀)을 섬유 또는 섬유제품 또는 섬유 제지 중 어느 하나에 매염할 수 있다.
상기 제조방법에 의해 제조된 나노 은(銀)을 물로 희석시킨 0.03% ~ 5% 용액으로 섬유 또는 섬유제품 또는 섬유 제지 중 어느 하나에 피착할 수 있다.
본 발명은 항균력 및 살균력이 우수한 은 조성물을 제품이나 구조물 등의 각종 사물에 이온 결합(착이온)시켜 항균 및 살균 기능이 부여되어 위생적인 효과가 있다.
본 발명은 치환법에 의해 나노 크기의 은 조성물이 제조되어 은(銀) 특유의 흑침 등이 발생하지 않는 등 화학적으로 안정할 뿐 아니라, 제조 및 사용이 간편하고, 비용이 크게 절감되어 매우 경제적인 효과가 있다.
본 발명은 각종 사물에 적정량의 혼합비로 희석된 나노 은(銀)을 침지, 디핑, 증착, 브러싱, 패딩, 분무, 코팅, 전착 코팅, 롤러 코팅, 커텐 플로우 코팅, 플로우 코팅, 침지 코팅, 텀블링, 블레이드 코팅, 스파튤라 코팅, 원심 코팅, 다이 코팅 등의 방법으로 이온 결합시켜 사물에 고착(흡착)되므로 사용이 간편한 효과가 있다.
본 발명은 액체상태나 고체상태로 사용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 은 조성물은 각종 사물과의 이온 결합에 의해 거의 탈락하지 않아 사물과 수명을 같이하므로 반영구적인 사용이 가능하고 위생적인 효과가 있다.
본 발명을 섬유에 적용하는 경우에도 섬유조직에 이온 결합식으로 흡착 및 염색되며, 세탁하더라도 탈락하지 않아 섬유제품과 수명을 같이하므로 반영구적인 사용이 가능하며, 나노 은(銀)의 항균 및 살균 작용에 의해 매우 위생적인 효과가 있다.
본 발명을 음용수 용기에 적용하는 경우 은의 항균 또는 항균 및 살균 작용에 의해 음용수가 담수된 수(水)중의 각종 세균이나 병원균(병원성 균)의 기생이나 증식(번식)이 억제 및 살균될 뿐 아니라 음용수 용기와의 이온결합에 의해 거의 탈락하지 않아 반영구적인 사용이 가능하며, 따라서 별도의 살균장비나 살균과정이 불필요하며, 유지보수와 그 비용 등이 불필요하여 경제적이다.
본 발명은 적정 혼합비 또는 적정 희석비의 나노 은(銀)이온 조성물을 각종 사물에 이온 결합시켜 피착이나 결합이 용이할 뿐 아니라, 각종 사물에 이온 결합된 은이 지속적으로 작용하면서 세균 등이 기생 번식하지 못할 뿐 아니라 항균 및 살균처리되므로 위생적인 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1 : 본 발명 일 예로 도시한 나노 은 제조 공정 흐름도.
도 2 : 본 발명 나노 은(銀)이 섬유 종류인 '면'에 피착된 상태의 현미경 사진.
도 3 : 본 발명 나노 은(銀)이 섬유 종류인 '면'에 피착된 상태의 현미경 사진.
도 4 : 본 발명 나노 은(銀)이 섬유 종류인 '면'에 피착된 상태의 현미경 사진.
도 5 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 1의 Blank 사진.
도 6 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 1의 시험결과 사진(18시간 경과).
도 7 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 2의 Blank 사진.
도 8 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 2의 시험결과 사진(18시간 경과).
도 2 : 본 발명 나노 은(銀)이 섬유 종류인 '면'에 피착된 상태의 현미경 사진.
도 3 : 본 발명 나노 은(銀)이 섬유 종류인 '면'에 피착된 상태의 현미경 사진.
도 4 : 본 발명 나노 은(銀)이 섬유 종류인 '면'에 피착된 상태의 현미경 사진.
도 5 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 1의 Blank 사진.
도 6 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 1의 시험결과 사진(18시간 경과).
도 7 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 2의 Blank 사진.
도 8 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 2의 시험결과 사진(18시간 경과).
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일 부호로 기재하고, 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 생략하며, 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
본 발명에서 용어 "항균(antimicrobial)"이란 세균(bacteria), 진균(fungi) 등의 병원성 미생물의 성장을 저해하는 것뿐만 아니라 이의 생존을 저해하여 살균하는 것을 포함한다.
도 1은 본 발명의 공정도로, 고체상태의 은(銀)을 강초산으로 녹여 은(銀)용액을 준비하는 단계(S1 단계)와, 은(銀)용액을 치환시켜 나노 은(銀)을 얻는 단계(S2 단계)와, 나노 은(銀)을 사물에 피착시키는 단계(S3 단계)와, 나노 은(銀)이 피착된 사물에 암모니아가스 또는 수산화암모늄 등을 스프레이(Spary)시켜 나노 은(銀)을 리간드(ligand)시키는 단계(S4 단계)와, 리단드된 사물을 건조시키는 단계(S5 단계)로 된다.
본 발명에서 사물에 피착되는 나노 은(銀)은 당 분야에 널리 공지된 방법을 이용하여 피착(코팅)할 수 있으며, 피착재(피코팅재)에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 이를 테면, 침지, 디핑, 증착, 브러싱, 패딩, 분무, 코팅, 전착 코팅, 롤러 코팅, 커텐 플로우 코팅, 플로우 코팅, 침지 코팅, 텀블링, 블레이드 코팅, 스파튤라 코팅, 원심 코팅, 다이 코팅 등의 방법에 의하여 나노 은(銀) 입자를 섬유제품 등의 사물에 피착시킨 후 가열 건조 처리하는 방법을 포함할 수 있다.
상기 가열처리는 자외선, 적외선 등을 방출하는 램프, 열선, 열풍, 다리미 등을 이용하여 80 내지 200℃의 온도로 나노 은(銀)의 리간드, 예컨대 암모니아가스, 수산화암모늄 등에 의해 섬유에 이온 결합되면서 피착 및 고착화 된다.
한편, 나노 은(銀) 제조방법에는, 은 이온을 착(錯) 이온시켜 중성이나 알칼리로 제조하여 사용하는 방법과, 치환법, 금속원자가 중심이 된 리간드(ligand, 분자단) 결합, 예컨대, 아래 화학식(1)을 예로 들수 있으나, 제조가 어렵고 화학적으로 불안정하여 빛, 공기 미량의 유기물(예컨대, 수도물의 염소 등) 등의 작용으로 인하여 시간이 지날수록 은(銀)이온 특유의 흑침이 발생되면서 기능과 품질 및 항균력 등이 크게 저하되는 문제점이 있다.
Ag(X) + (Y)NH4OH = [Ag(NH3)(Y)(X)] ---------------------------- 식(1)
상기 Ag(X)는 강초산 등에 녹인 은(銀) 용액이고, 상기 Ag(X)는 염소산은(AgClO3), 염화은(AgCl), 요오드화은(AgI), 불소은(AgF), 초산은(CH3COOAg), 질산은(AgNO3), 과염소산은(AgClO4) 등을 예로 들 수 있으며, 이들 중 적어도 하나 이상 선택된다.
상기 수산화암모늄((Y)NH4OH)은 나노 은(銀)의 리간드이며, (Y)는 1 내지 6의 상수이다. NH3는 은(銀)을 보호하는 리간드의 일종인 암모니아 가스를 예시한 것이다.
본 발명에서는 치환법을 이용하여 나노 은(銀)을 제조함으로써 아래 화학식(2)와 같이 화학적으로 안정하고 흑침 등이 발생하지 않아 기능과 품질 및 항균력이 그대로 유지되는 액상의 나노 은(銀) 조성물이 제조된다.
Ag(X) + (Y)2CO3 = [Ag(Y)2(X)]CO2 -------------------------------- 식(2)
본 발명 나노 은(銀)은 액상 또는 고상일 수 있다.
고상의 나노 은(銀)은 적용시 아래 화학식(3)과 같이 적합한 용매(예: 물, 알콜 또는 이들의 배합물 등)에 용해 또는 현탁(희석)시켜 사용할 수 있다.
Ag(X) + (Y)2CO3 = [Ag(Y)2(X)]CO2 + H2O ------------------------- 식(3)
본 발명은 치환법을 이용하여 각종 사물(제품이나 구조물 등)에 쉽게 피착 처리할 수 있는 장점이 있으며, 도 2 내지 4와 같이 사물에 이온 결합될 수 있도록 나노 은의 크기는 바람직하게는 0.5 내지 30nm, 보다 바람직하게는 1 내지 20nm, 가장 바람직하게는 1 내지 5nm이다.
본 발명에서 이온결합(ionic bond)은 양이온과 음이온이 정전기적 인력으로 결합하여 생기는 화학결합으로, 양성이 강한 나노 은(銀)이 음성이 강한 사물에 결합된다. 즉, 하나의 나노 상태의 은(銀) 이온을 중심으로 리간드인 몇 개의 암모니아 가스(NH3)나 수산화암모늄(NH4OH) 등이 결합하여 그 성분과는 성질이 다른 비교적 안정하고 복잡한 착이온(complex ion)이 만들어지며, 암모니아(NH3-), 수산화암모늄(NH4OH-) 등은 중심원자인 나노 은(Ag+)에 결합된 이온 또는 분자로서 리간드(ligand) 되고 있다.
본 발명에서 나노 은(銀)을 각종 사물에 피착할 때 사물(피염색체)의 상태나 형태, 예컨대 사물의 밀도 경도, 표면 상태, 소프트(soft) 및 하드(hard) 상태, 섬유, 벌키성 제품, 구조물, 장식물, 벽, 석물 등의 사물의 상태에 따라 나노 은(銀)을 침지, 디핑, 증착, 브러싱, 패딩, 분무, 코팅, 전착 코팅, 롤러 코팅, 커텐 플로우 코팅, 플로우 코팅, 침지 코팅, 텀블링, 블레이드 코팅, 스파튤라 코팅, 원심 코팅, 다이 코팅 등의 방법으로 도포(코팅)한 다음, 그 위에 암모니아 가스(NH3)나 수산화암모늄(NH4OH) 등을 적절히 연무 상태로 스프레이 함으로써 나노 은(銀)이 사물 표면에 안정적으로 이온 결합하면서 완고하게 피착(고착)된다.
본 발명에 따른 항균처리 방법에 사용되는 액상 나노 은(銀) 조성물은 방향제, 계면활성제, 안정화제를 추가로 포함할 수 있다. 상기의 방향제, 계면활성제, 안정화제 이외에도 코팅방법에 따라 습윤제, 분산제, 안정화제, 불활성화제, 점착력 개선제, 침투제, 소포제 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 항균 코팅에 사용되는 조성물에 포함되는 나노-은(銀)은 생활 환경 주변의 모든 병원성 미생물을 항균 처리할 수 있으며, 이러한 병원성 미생물로는, 칸디다(Candida), 크립토코쿠스(Cryptococcus), 아스퍼질러스(Aspergillus), 트리코파이톤(Trichophyton), 트리코모나스(Trichomonas), 케토미움(Chaetomium), 글리오클라디움(Gliocladium), 아우레오바시디움(Aureobasidium), 페니실리움(Penicillium), 라이조푸스(Rhizopus), 클라도스포륨(Cladosporium), 뮤코(Mucor), 풀루라리아(Pullularia), 트리코데르마(Trichoderma), 푸사륨(Fusarium), 미로테슘(Myrothecium), 멤노니엘라(Memnoniella) 등의 진균과, 에스체리시아(Escherichia), 바실러스(Bacillus), 슈도모나스(Pseudomonas), 케토니움(Chetonium), 스타필로코커스(Staphylococcus), 클렙시엘라(Klebsiella) 레지오넬라(Legionella), 살모렐라(Salmonella), 비브리오(Vibrio), 리케치아(Rickettsia) 등의 세균을 예시할 수 있으며, 이들 미생물로 제한되지 않는다.
본 발명에서 "섬유"는 섬유원료, 섬유원사 및 섬유원단을 모두 포함하는 의미로서, 섬유원료는 섬유원사의 재료이고, 섬유원사(filament, thread, yarn 등)는 섬유원단의 구성 소재이며, 섬유원단은 섬유원사를 만든 제품, 예를 들어 제직물(woven), 편성물, 펠트, 프레이트(plaited), 브레이드(braid), 레이스(lace), 부직포, 접층직물(laminated), 몰드직물 등을 포함한다.
본 발명에서 상기 "섬유"는 "섬유 제품"과 혼용된다. 예컨대, 공급원에 따라 천연섬유(예: 식물성 섬유, 동물성 섬유, 광물성 섬유, 펄프 섬유 등), 합성섬유(예: 재생섬유, 반합성섬유, 완전합성섬유 등), 무기섬유(예: 금속섬유, 규산염섬유, 세락믹 섬유 등) 등을 포함한다.
식물성 섬유에는 면, 케이폭 등의 씨섬유, 아마, 모시, 삼베, 황마, 칡섬유 등의 줄기섬유, 마닐라삼, 시살삼, 뉴질랜드삼 등의 잎섬유, 코코넛섬유, 코이어 등의 과일섬유가 있으며, 동물성 섬유에는 양모, 수모, 우모, 가죽, 모피, 견 등이 있다.
또한, 광물성 섬유에는 석면 등이 있다. 재생섬유는 셀룰로오스가 원료인 비스코오스 레이온, 구리암모늄 레이온, 폴리노직 레이온, 강력 레이온, 텐셀 등이 있으며, 단백질을 원료로 한 카제인 섬유, 아라킨 섬유, 제인 섬유, 글리시닌 섬유 등이 있다. 이 외에 반합성 섬유로서 아세테이트 섬유, 트리아세테이트 섬유 등이 있고, 천연고무섬유, 알긴산 섬유, 키토산 섬유, 키틴 섬유 등이 재생섬유에 포함된다. 합성섬유는 부가중합체로서 폴리염화비닐섬유, 폴리에틸렌섬유, 폴리프로필렌섬유, 아크릴섬유, 폴리우레탄섬유, 폴리비닐알콜섬유, 테플론섬유 등이 있고, 축합중합체로서 폴리에스테르섬유, 나일론섬유 등이 있다.
무기섬유는 은박사, 알미늄사, 금박사, 스테인레스섬유 등의 금속섬유와 유리섬유, 암석섬유 등의 규산염 섬유, 보론 섬유 등의 세라믹 섬유가 있다. 이러한 섬유로 제조된 섬유 제품, 예를 들어 의류(예: 내의, 스포츠웨어, 잠옷, 평상복, 등산복 등); 식물; 침구류; 신발창; 카펫; 타올; 커튼 등도 본 발명의 범위 내에 포함된다.
상기한 용어 "섬유"는 제지(paper)도 포함한다.
"제지 섬유" 는 모든 공지의 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 섬유를 포함하는 혼합 섬유가 이에 속한다. 예를 들어, 면, 마닐라삼, 케나프(kenaf), 사바이그라스(sabai grass), 아마, 아프리카 수염새(esparto grass), 밀짚, 황마, 대마, 바가시(bagasse), 밀크위드(milkweed) 솜 섬유 및 파인애플 잎 섬유를 포함하는 비목질 섬유; 목질 섬유, 예를 들어 연목 섬유, 예를 들어 노던(northern) 및 서던(southern) 연목 크라프트 섬유; 경목 섬유, 예를 들어 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무 및 미루나무를 포함하여 낙엽수 및 침엽수로부터 얻은 섬유를 포함하고 이로 제한되지 않는 임의의 천연 또는 합성 셀룰로오스 섬유를 포함한다.
이러한 섬유로 제조된 섬유 제품, 예를 들어 벽지, 종이 타월(와이프), 의류, 신발 및 신발창, 카펫, 가구용 직물, 침구류, 가방, 자동차용 직물 및 카펫, 매트 및 기타 바닥깔개, 모자, 행주, 변기시트, 러그 등도 본 발명의 범위 내에 포함된다. 특히, 본 발명의 조성물로 함침된 일회용 종이 타월은 표면을 닦아내는 간단한 처리로 간편하게 표면을 항균 처리할 수 있어 일상에서 편리하게 사용할 수 있다.
일반적으로 나노 크기의 입자들은 원형질막을 통과할 수 있어서, 병원성균의 세포내로 흡수되어 은 나노 입자에 의한 살균력 증대와, 병에 대한 동적 저항성을 유발시켜 저항성을 증가시키는 특성과 관련한 병원성 균에 대하여 물리적 장벽을 형성하게 하여 병원성균이 살균된 다음에도 상당 기간 병의 재발을 막을 수 있다.
본 발명은 고체상태의 나노 은(銀) 화합물을 용도에 따라 편리하고 안전하게 사용할 수 있으며 보관, 운반이 편리하다. 또한, 수용액을 용도에 따라 배합비율과 은(銀)이온 함량(%)을 임의로 조정할 수 있으며, 섬유제품의 경우 쉽게 매염(mordanting, 媒染)할 수 있다.
본 발명의 적용 범위는, 섬유제품의 경우, 면, 폴리에스터, 레이온, 실크, 모헤어 등을 예로 들 수 있으며, 피혁, 모피, 각질, 모발, 목재, 석물(石物), 조개, 합성수지 등을 포함하며, 이외에도 방역 장비나 기구 및 의료기구 등에도 적용할 수 있다.
한편, 은(銀)의 효능을 살펴보면, 강력한 살균력으로 수백종의 세균을 살균하고, 인체의 호르몬 계통의 균형을 유지하며, 수맥파를 차단하고, 음이온을 방출하고, 항균, 항곰팡이, 항바이러스, 유해 전자파 차단 등의 효능이 있다.
은(銀)은 이미 수세기 전에 병균을 살균하는 것으로 알려져 있으며 오늘날에도 실생활에 다양하게 응용 및 적용하고 있다. 그간 제조비용이 비싸다는 이유로 은의 과학적, 의학적 가치를 애써 무시해온 것이 사실이다.
일부 국가들에서는 항생제로 인정하여 상품으로 팔고 있는 은용액은 지극히 적은 양의 은을 증류수나 정제수로 정제하여 적절히 제조하며 어린아이에게 사용하더라도 항생제가 일으키는 부작용도 없으며, 내성균이 생기지 않는 광범위 항세균제이며, 살균소독제이다.
또한, 銀(은) 세포의 신진대사를 촉진함으로써 세포를 재생시켜주는 효과가 있음이 여러 병원에서 임상결과 확인되었다.
또한 은(銀)은 생명전기(生命電氣)를 장점으로 들 수 있다. 세계적으로 유명한 로버트 버거 박사의 연구결과에 따르면, 인체의 뼈의 재생과 성장을 촉진시키는 것으로 보고되고 있다. 즉, 뼈세포를 재생함으로써 인체의 성장발육 및 조혈작용을 촉진하게 된다. 또한 은의 작용에 의해 암세포가 정상세포로 전이하는 것을 돕는 것을 발견하였다.
은 이온은 인체의 림프액 순환기능을 향상시키며, 몸속에 축적된 독소와 반응하여 체외로 배출시키는 매우 의미있고, 중요한 해독기능을 가지고 있다. 은 이온은 피부전류의 흐름 및 체내 신경계의 미세 전류 흐름을 강화시켜 줌으로써 신체의 전반적 기능을 향상시키며, 따라서 다른 치료에도 도움을 준다.
본 발명은 안전한 분자결합에 의해 시간이 지나더라도 빛, 공기, 미량의 유기물(예, 수도물 사용시 Cl- 이온) 등으로 인하여 시간이 지날수록 은이온 특유의 흑침이 생성되는 현상이 방지된다.
한편, 아래 표1은 본 발명 나노 은(銀)이 피착된(함유된) 직물의 항균도 시험(Antimicrobial test)(KS K0693: 2016)에 대한 결과표로, 직물의 항균도 시험(Antimicrobial test)에 사용된 시료는 섬유제품 중 '면' 이며, 시험균주 1, 2의 균액에 0.05% 첨가하여 항균도를 시험하였다.
| BLANK | #1 | ||
| 균주 1 |
초기균수 | 1.8×104 | 1.8×104 |
| 18시간 후 | 3.1×106 | <10 | |
| 정균감소율 | - | 99.9 | |
| 균주 2 |
초기균수 | 1.8×104 | 1.8×104 |
| 18시간 후 | 3.7×107 | <10 | |
| 정균감소율 | - | 99.9 |
상기 표1에서 '균주 1'은 Staphylococcus aureus ATCC 6538이고, '균주 2'는 Klebsiella pneumonian ATCC 4352이고, 표준포는 섬유의 일종인 '면'이고, 비이온 계면활성제는 TWEEN 80, 접종 균액에 0.05% 첨가한 것이며, '<'는 미만의 수치를 뜻한다(FITI 시험연구원, 문서확인번호: 9QXQ-BZG9-2SS8).도 5, 도 6은 균주 1(Staphylococcus aureus ATCC 6538)에 대한 항균도 시험사진으로, 도 5는 시료(Blank)의 균액(1.8×104) 사진이고, 도 6은 18시간 경과 후 시험결과 사진으로 '균주 1'의 균수가 10 미만으로 99.9% 제거되어 항균도가 매우 우수함을 알 수 있다.
도 7, 도 8은 균주 2(Klebsiella pneumonian ATCC 4352)에 대한 항균도 시험사진으로, 도 7은 시료(Blank)의 균액(1.8×104) 사진이고, 도 8은 18시간 경과 후 시험결과 사진으로 '균주 2'의 균수가 10 미만으로 99.9%가 제거되어 항균도가 매우 우수함을 알 수 있다.
위의 항균도 시험결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 은(銀)조성물을 0.05% 중량비로 첨가한 '면' 시료의 경우, 균주 1, 2의 초기균수가 1.8×104이었으나 18시간 경과 후에는 10 미만으로 거의 전부 제거되어 항균도가 매우 우수함을 알 수 있으며, 따라서 사용자의 건강과 나아가 국민의 보건증대와 위생에 효과를 가져오는 장점이 있다.
본 발명은 인체에 무해하고 환경친화적인 물질인 나노 은(銀)의 작용에 의해 각종 세균과 병원균, 미생물 등의 증식이 원천적으로 차단되므로, 항균처리되거나 항균처리된 각종 사물을 안전하게 사용할 수 있다.
또한 본 발명은 은(銀) 조성물의 매우 우수한 항균력과 살균력이 지속 유지되므로, 물리적이나 전기적인 살균이나 세척없이 항균이 및 살균되므로 매우 경제적이다.
이상과 같이 설명한 본 발명은 본 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 자명한 것이다.
Claims (8)
- a) 고체상태의 은(銀)을 강초산으로 녹여 은(銀) 용액을 준비하는 단계;
b) 은(銀) 용액을 치환시켜 나노 은(銀)을 얻는 단계;
c) 나노 은(銀)을 사물에 피착시키는 단계;
d) 나노 은(銀)이 피착된 사물에 암모니아가스 또는 수산화암모늄 중 어느 하나를 스프레이시켜 나노 은(銀)을 리간드시키는 단계;
e) 나노 은(銀)이 리간드된 사물을 건조시키는 단계;
로 된 항균력이 우수한 나노 은 피착방법. - 청구항 1에 있어서;
은(銀) 용액은,
염소산은(AgClO3), 염화은(AgCl), 요오드화은(AgI), 불소은(AgF), 초산은(CH3COOAg), 질산은(AgNO3), 과염소산은(AgClO4) 중 어느 하나 이상임을 특징으로 하는 항균력이 우수한 나노 은 피착방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
나노 은(銀)의 크기는 0.5 내지 30nm임을 특징으로 하는 항균력이 우수한 나노 은 피착방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
나노 은(銀)의 크기는 1 내지 20nm임을 특징으로 하는 항균력이 우수한 나노 은 피착방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
나노 은(銀)의 크기는 1 내지 5nm임을 특징으로 하는 항균력이 우수한 나노 은 피착방법. - 청구항 제1항 또는 청구항 제2항 중 어느 한 항에 의해 제조된 나노 은(銀)이 사물에 리간드됨을 특징으로 하는 나노 은이 피착된 사물.
- 청구항 제1항에 의해 제조된 나노 은(銀)을 섬유 또는 섬유제품 또는 섬유 제지 중 어느 하나에 매염하여서 된 나노 은이 피착된 사물.
- 청구항 제1항에 의해 제조된 은(銀) 용액을 물로 희석시킨 0.03% ~ 5% 용액으로 섬유 또는 섬유제품 또는 섬유 제지 중 어느 하나에 피착하여서 된 나노 은이 피착된 사물.
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