KR20210154569A - 콜라겐을 함유하는 보습원단 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 셀룰로오스계 섬유로 형성되는 섬유원단에 콜라겐 가공제가 함유되되, 상기 콜라겐 가공제는 콜라겐 펩타이드를 함유하여 형성되어 섬유원단에 수분흡수력 및 보유력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 콜라겐을 함유하는 보습원단 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

Description

콜라겐을 함유하는 보습원단 및 그의 제조방법{MOISTURIZING FABRIC CONTAINING COLLAGEN AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 콜라겐을 함유하는 보습원단 및 그의 제조방법에 관한 것으로 콜라겐을 섬유원단에 함유시켜 수분흡수력 및 보유력을 향상시킨 콜라겐을 함유하는 보습원단 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 보습 기능은 외부환경으로부터 피부 수분의 손실을 방지하는 기능을 하는 것으로 피부 보습제 등의 외용제나 화장품 등에서 범용적으로 사용되고 있다. 이러한 보습성 관련 제품은 피부에 보습 기능 보강 및 수분을 직접 공급하거나， 피부 외층의 수분 손실을 방지함으로서 보습기능을 유지시켜 줄 수 있는 수분 손실 방지 지능의 물질이 포함되거나 젤，에멀전 등의 다양한 제형이나 이를 부여한 시트，가공원단 등의 소재 형태로서 그 기능을 부여하고 있다.

보습 섬유제품은 사람의 몸，특히 피부로 스킨케어용 유효성분(특히，보습성능)을 지속적으로 방출할 수 있는 물질을 함유한 섬유제품이라고 할 수 있다. 섬유산업에 있어서도 의복의 기능이 섬유기술 발전 속도에 맞춰 점점 확대되고 있어 단순히 입기 위한 인체친화 기능의 것이 아니라 폼을 보호하고 가꾸는 미용으로까지 자리를 넓혀가고 있어 그야말로 제 2의 피부라고까지 일컬어질 수 있을 정도이다.

이처럼 인체친화형 복합기능성 섬유제품에 대한 개발과 수요가 가파른 속도로 높아져 섬유산업에 있어서도 항균소취, 피부노화 빛 아토피 방지, 보습가공 등의 복합 스킨케어 가공 제품이 활발히，지속적으로 개발되고 있다.

이와 같은 피부보호를 위한 인체 친화적 스킨케어 보습섬유 제품에는 스쿠알렌, 콜라겐, 키토산, 하일루로산, 세라마이드, 인지질계 폴리머 및 실크프로테인 등 이미 화장품이나 의료용으로 여러 분야에서 이용되고 있는 기능성 물질이 많이 적용되어，피부 접촉감성 확보 및 아토피 방지 등을 위한 보습제품으로 개발되고 있다.

대한민국 공개특허 제2013-0110720호는 피부접촉층, 표면층으로 구성되는 보습원단으로서, 피부접촉층을 형성하는 섬유는 세라마이드를 함유하는 특징이 개시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제476549호는 폴리올레핀 또는 폴리에틸렌 섬유로 구성된 이면층과 키토산을 습식 방사하여 만든 방적사로 구성된 표면층과 전도성이 뛰어난 도전사가 일정한 간격으로 이면 층에 스트라이프 배열되어 있고, 비타민 성분이 마이크로 캡슐 형태로 섬유에 존재하는 것을 특징으로 하여 고흡수, 초속건, 피부 보습, 항균 방취, 정전기 방지 등의 기능을 가지는 피부 기능성 원단에 관한 특징을 개시하고 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제808366호에는 키토산, 알긴산, 젤라틴, 콜라겐, PVA, 세리신, 아크릴계 유기 화합물의 어느 하나로 선택되는 기능제가 도포되어 고안된 무늬부를 가지는 원포에 관한 특징이 개시되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 발명에 다른 보습원단은 기능성 성분과 원단과의 결착력이 용이하지 않아 일회성으로 사용되거나, 보습성을 향상시키는 기능성 성분이 열로 인해 분해되는 것을 방지하기 위해 제조공정이 복합하고, 기능성 성분과 원단간의 결착력을 향상시키기 위하여 폴리아크릴 등의 합성바인더를 사용하고 있어 피부에 자극을 줄 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 보습력을 가지는 콜라겐을 섬유에 함유시킬 수 있는 가공제로 제조하여 섬유원단에 함유시켜 수분흡수력 및 보유력이 향상되는 콜라겐을 함유하는 보습원단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 셀룰로오스계 섬유원단을 면섬유와 린넨섬유로 형성하여 멜란지 효과를 가지는 콜라겐을 함유하는 보습원단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 콜라겐을 함유하는 보습원단을 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 셀룰로오스계 섬유로 형성되는 섬유원단에 콜라겐 가공제가 함유되되, 상기 콜라겐 가공제는 콜라겐 펩타이드를 함유하여 형성되는 것을 특징으로 하는 콜라겐을 함유하는 보습원단을 제공한다.

또한, 상기 섬유원단은 면섬유와 린넨섬유로 형성되는 것을 특징으로 하는 콜라겐을 함유하는 보습원단을 제공한다.

또한, 상기 콜라겐 가공제는 메타크릴산 무수물(Methacrylic anhydride)을 이용하여 이중결합이 도입된 콜라겐 펩타이드를 아크릴 단량체와 중합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 콜라겐을 함유하는 보습원단을 제공한다.

또한, 본 발명은 셀룰로오스계 섬유로 형성되는 섬유원단을 콜라겐 펩타이드로 형성되는 콜라겐 가공제가 함유된 침지액에 침지시켜 함유시키는 것을 것을 특징으로 하는 콜라겐을 함유하는 보습원단 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 침지액의 콜라겐 가공제 함량은 3~15중량%인 것을 것을 특징으로 하는 콜라겐을 함유하는 보습원단 제조방법을 제공한다.

상기와 같이 본 발명에 따른 콜라겐을 함유하는 보습원단은 보습력을 가지는 콜라겐을 섬유에 함유시킬 수 있는 가공제로 제조하여 섬유원단에 함유시켜 수분흡수력 및 보유력이 향상되는 효과가 있다.

또한, 셀룰로오스계 섬유원단을 면섬유와 린넨섬유로 형성하여 멜란지 효과를 높이는 효과가 있다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 콜라겐을 함유하는 보습원단의 흡액도를 나타낸 그래프이다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여생략한다.

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.

본 명세서에서 사용되는 '원단'이라 함은 제직 또는 편직에 의해 제조되는 물품, 부직포 및 섬유상 웹 등을 모두 포함하는 의미로 사용한다.

본 발명은 셀룰로오스계 섬유로 형성되는 섬유원단에 콜라겐 가공제가 함유되어 수분흡수력 및 수분보유력이 향상되는 콜라겐을 함유하는 보습원단에 관한 것이다.

상기 콜라겐 가공제는 콜라겐 펩타이드를 함유하여 형성된다.

콜라겐은 인체 또는 포유동물 몸의 구조적 지지체로 가장 일반적인 단백질로 열에 의해 변성이 쉽게 발생되어 그 상태 그대로 섬유가공제로 사용할 수 없으므로, 젤라틴으로 형성시킨 후 분자량을 수 천, 수 백 정도 효소 분해한 콜라겐 펩타이드를 사용한다.

본 발명에서 사용되는 콜라겐은 동물, 어류 등에서 수득할 수 있는 콜라겐은 어느 것이든 사용할 수 있을 것이다.

상기 셀룰로오스계 섬유로 형성되는 섬유원단은 면 섬유, 린넨 섬유, 마 섬유 등 셀룰로오스계 섬유로 형성되는 섬유원단은 어느 것이나 사용할 수 있으나, 염색 후의 멜란지 효과를 위해 종류가 다른 셀룰로오스계 섬유를 혼합하여 형성되는 섬유원단을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명에서는 면섬유와 린넨섬유가 중량비 30~70 내지 70~30으로 혼합된 섬유원단을 사용하여 멜란지 효과를 높일 수 있을 것이다.

상기 콜라겐 가공제는 메타크릴산 무수물(Methacrylic anhydride)을 이용하여 이중결합이 도입된 콜라겐 펩타이드를 아크릴 단량체와 중합하여 라텍스로 형성된다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서와 같이 콜라겐 펩타이드(a)에 메타크릴산 무수물(Methacrylic anhydride)와 반응시켜 이중결합이 도입된 콜라겐 펩타이드(b)로 제조한다.

반응 시스템은 콜라겐 펩타이드에 KH₂PO₄와 K₂HPO₄로 제조된 약 0.1M phosphate buffer Solution(pH 7.5)을 1: 5~20의 비율로 30~70℃에서 녹인 후 150~500rpm으로 stirring을 해주는 상태에서 콜라겐 펩타이드 대비 8.3~15.0%의 메타크릴산 무수물(Methacrylic anhydride)을 dropwise 방식으로 첨가한 후 3시간 동안 반응시켜 이중결합이 도입된 콜라겐 펩타이드(b)로 제조할 수 있다.

상기 이중결합이 도입된 콜라겐 펩타이드를 이용한 콜라겐 가공제는 이중결합이 도입된 콜라겐 펩타이드와 아크릴 단량체를 레독스(Redox) 중합으로 형성할 수 있는 것으로 아크릴 단량체는 2-에틸헥실아크릴산( 2-Etheyl Hexyl Acrylate, EHA), 개시제는 과황산아모늄(Ammonium persulfate, APS), 유화제는 소듐라우릴설페이트(Sodium lauryl sulfate, SLS), 환원제는 아황산 수소 나트륨(Sodium bisulfite, SBS)를 사용할 수 있을 것이다.

상기 레독스 중합에서 개시제는 1.0~4.0 중량%, 환원제 1.0~4.0중량%, 유화제 1.0~3.0중량% 첨가하여 중합시키고, 콜라겐 펩타이드와 아크릴 단량체는 중량비 1: 2~4로 첨가하여 중합하는 것이 바람직할 것이다.

레독스 중합 반응에서 개시제 함량 변화에 따라 제조된 라텍스의 전환율은 약 91~96%, 고형분 함량이 15~20중량%로 콜라겐 펩타이드에 아크릴 단량체가 공중합되며, 개시제의 함량에 따른 최종 입자의 크기를 조절할 수 있는 것으로 콜라겐 가공제는 에멀젼(Emulsion)상태의 입자 크기는 3~25㎛로 조절하여 셀룰로오스계 섬유의 부착성을 높일 수 있을 것이다.

상기 콜라겐 가공제는 보관 안정성을 증대시키기 위해 이산화염소수와 같은 항균제를 0.1~0.3중량%, 방향제 0.1~0.3 중량%, 유연제 0.5~2.0중량%를 더 함유시킬 수 있을 것이다.

상기와 같이 제조되는 콜라겐 가공제를 셀룰로오스계 섬유로 형성되는 섬유원단에 함유시키는 방법은 스프레이법, 침지법, 패딩법 등 다양한 방법으로 함유시킬 수 있으나, 에멀젼 상태의 콜라겐 가공제를 균일하게 함유시키기 위해 셀룰로오스계 섬유로 형성되는 섬유원단을 콜라겐 펩타이드로 형성되는 콜라겐 가공제가 함유된 침지액에 침지시켜 함유시키는 침지법으로 함유시키는 것이 바람직할 것이다.

상기와 같이 침지법으로 함유시킬 경우 침지액에 콜라겐 가공제를 3~15중량%로 함유시킨 후 섬유원단을 약 10~120초간 침지시키고, 130~150℃에서 건조하여 콜라겐 가공제를 셀룰로오스계 섬유로 형성되는 섬유원단에 함유시킬 수 있을 것이다.

상기와 같이 콜라겐 가공제를 함유하는 본 발명의 보습원단은 콜라겐의 수분친화력으로 수분을 빠르게 흡수시키고, 증발되는 것을 방지하여 높은 수분보유력을 가지게 된다.

이하 본 발명에 따른 콜라겐을 함유하는 보습원단를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리 범위가 이들 실시예에 반드시 한정되는 것으로 해석되어 져서는 아니 된다.

◎ 콜라겐 가공제 제조

분무 건조기(Spray dryer)를 이용하여 제조된 콜라겐 펩타이드 분말에 KH₂PO₄와 K₂HPO₄로 제조된 0.1M phosphate buffer Solution(pH 7.5)을 1:10의 비율로 50℃에서 녹인 후 300rpm으로 stirring을 해주는 상태에서 콜라겐 펩타이드 대비 8.3~15.0%의 메타크릴산 무수물(Methacrylic anhydride)을 dropwise 방식으로 첨가한 후 3시간 동안 반응시켜 이중결합이 도입된 콜라겐 펩타이드를 제조하였다.

제조된 이중결합이 도입된 콜라겐 펩타이드, 아크릴 단량체로 2-에틸헥실아크릴산( 2-Etheyl Hexyl Acrylate, EHA)을 중량비 3:7로 사용하고, 개시제는 과황산아모늄(Ammonium persulfate, APS), 유화제는 소듐라우릴설페이트(Sodium lauryl sulfate, SLS), 환원제는 아황산 수소 나트륨(Sodium bisulfite, SBS)를 사용하여 50℃에서 2~4시간 레독스 중합을 하여 콜라겐 가공제를 제조하였다.

상기 개시제, 환원제, 유화제의 함량에 따라 3가지 형태의 콜라겐 가공제를 제조하였으며, 화합물의 함량 및 콜라겐 가공제의 평균입자 크기를 표 1에 나타내었다.

구분	콜라겐가공제1	콜라겐가공제2	콜라겐가공제3
개시제함량(중량%)	1.5	1.9	2.4
환원제함량(중량%)	1.5	1.9	2.4
유화제함량(중량%)	1.7	1.7	1.7
평균입자크기(㎛)	19.15	11.79	6.563

◎ 실시예 1 내지 3: 콜라겐을 함유하는 보습원단 제조

면섬유와 린넨섬유가 중량비 7:3으로 혼합된 섬유원단을 상기에서 제조된 콜라겐 가공제를 5중량%, 7중량% 함유하는 침지액에 30초간 침지시키고 130~150℃의 텐터 건조기로 건조하였다.

실시예 1은 콜라겐 가공제 1, 실시예 2는 콜라겐 가공제 2, 실시예 3은 콜라겐 가공제 3을 사용하여 본 발명에 따른 콜라겐을 함유하는 보습원단을 제조하였다.

상기에서 제조된 실시예 1 내지 3의 색차 및 흡액도를 측정하여 표 2(색차), 표 3(흡액도)에 나타내었으며, 비교예로 실시예에서 사용된 섬유원단 미처리하여 측정하였다. 도 1은 콜라겐 가공제를 5중량% 사용한 실시예들의 흡액도를 나타낸 그래프이고, 도 2는 콜라겐 가공제를 7중량% 사용한 실시예들의 흡액도를 나타낸 그래프이다.

* 측정방법

가) 색차

각 가공제의 온도별(130℃, 150℃) 처리포에 대하여 미처리 시료를 기준으로 처리포의 좌, 중, 우지점의 색차값(D65 표준광원에서 DE*)을 CCM(Data color 660)으로 측정하여 평균값을 산출하였다.

나) 흡액도

EN13726-1 규격 참조하여 시료를 각 5x5cm의 크기로 잘라 무게를 측정하고, 또한 각 2.5, 5.0g의 무게로 시료를 준비한다. 각각의 시료를 미리 데워진 증류수(37±1℃)를 각 시료 무게의 40배로 설정하고, 각각의 비커에 시료를 첨가한다. 마지막으로 37±1℃의 항온기에서 30분간 충분히 흡수시키고, 핀셋을 이용하여 30초간 매달아 여분의 물을 제거한 후 무게를 측정하여 계산하였다.

구분	평균값		측정값
	5%	7%	좌		중		우
			5%	7%	5%	7%	5%	7%
미처리	기준
실시예 1	1.42	0.99	1.41	1.68	1.76	0.87	1.09	0.43
실시예 2	0.79	0.96	0.54	1.2	1.21	0.92	0.61	0.76
실시예 3	0.94	1.36	1.05	1.4	0.91	0.64	0.85	2.04

표 2에서와 같이 콜라겐 가공제로 처리된 실시예 1 내지 3은 전체적으로 색차값 평균 2이하의 색차 수준을 보이는 것으로 미처리된 섬유원단 보다 멜란지 효과가 커지는 것을 알 수 있다.

구분	5% 흡액도(g/g)		7% 흡액도(g/g)
	2.5g	5.0g	2.5g	5.0g
미처리	3.315	3.315	3.315	3.315
실시예 1	3.31	3.316	3.338	3.11
실시예 2	3.32	3.347	3.566	3.495
실시예 3	3.791	3.365	3.59	3.506

표 3에서와 같이 실시예 1 내지 3은 미처리된 섬유원단에 비해 흡액도가 상승하는 것을 알 수 있으며, 특히 콜라겐 가공제를 7중량% 사용할 경우 흡액도가 크게 증가하는 것으로 콜라겐 가공제를 7중량%이상 함유하는 침지액에 침지하여 제조하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 실시예 1 보다 실시예2가 흡액도가 크고, 실시예 2 보다 실시예 3이 흡액도가 큰 것으로 콜라겐 가공제의 입자크기가 작을수록 흡액도가 향상되는 것을 알 수 있으며, 콜라겐 가공제의 평균 입자크기가 12㎛이하로 형성되는 것이 바람직할 것이다.

Claims (5)

1. 셀룰로오스계 섬유로 형성되는 섬유원단에 콜라겐 가공제가 함유되되,
   상기 콜라겐 가공제는 콜라겐 펩타이드를 함유하여 형성되는 것을 특징으로 하는 콜라겐을 함유하는 보습원단.
2. 제1항에 있어서,
   상기 섬유원단은 면섬유와 린넨섬유로 형성되는 것을 특징으로 하는 콜라겐을 함유하는 보습원단.
3. 제1항에 있어서,
   상기 콜라겐 가공제는 메타크릴산 무수물(Methacrylic anhydride)을 이용하여 이중결합이 도입된 콜라겐 펩타이드를 아크릴 단량체와 중합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 콜라겐을 함유하는 보습원단.
4. 셀룰로오스계 섬유로 형성되는 섬유원단을 콜라겐 펩타이드로 형성되는 콜라겐 가공제가 함유된 침지액에 침지시켜 함유시키는 것을 것을 특징으로 하는 콜라겐을 함유하는 보습원단 제조방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 침지액의 콜라겐 가공제 함량은 3~15중량%인 것을 것을 특징으로 하는 콜라겐을 함유하는 보습원단 제조방법.
   

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