KR101020178B1

KR101020178B1 - 은이온 산화방지 가공방법 및 그를 이용하여 제조된살균섬유

Info

Publication number: KR101020178B1
Application number: KR1020080031845A
Authority: KR
Inventors: 김성권; 구창모
Original assignee: 구창모; 김성권
Priority date: 2008-04-04
Filing date: 2008-04-04
Publication date: 2011-03-08
Also published as: KR20090106261A

Abstract

본 발명은 은이온 산화방지 가공방법 및 그를 이용하여 제조된 살균섬유에 관한 것이다.

본 발명의 은이온 산화방지 가공방법은 은이온이 담지된 담지체를 물에 용해시킬 때, 발생하는 발열열을 충분히 냉각시켜 수행함으로써, 상기 은이온이 물, 공기, 습기, 약품에 접촉하기 전에 안정적으로 담지체에 분산 담지되어 물, 공기, 습기, 약품에 의해 변색되지 않으며, 상기 은이온 산화방지 가공방법으로부터 가공처리된 은이온이 담지된 담지체 함유용액을 섬유에 적용하여 제조된 살균섬유는 물에 의한 섬유 손상없이 99.9%의 은이온의 살균성능이 장기간 지속되어 공기청정용 필터제품 및 세균번식 억제용 식품위생보관 제품에 적용할 수 있다.

은이온, 담지체, 발열열, 살균섬유

Description

은이온 산화방지 가공방법 및 그를 이용하여 제조된 살균섬유{PROCESSING METHOD FOR PREVENTING OXIDATION OF SILVER IONS AND STERILIZING TEXTILES WITH SILVER IONS MANUFACTURED THEREBY}

본 발명은 은이온 산화방지 가공방법 및 그를 이용하여 제조된 살균섬유에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 본 발명은 통상 은이온이 담지된 담지체를 물에 용해시킬 때, 발생하는 발열열을 충분히 냉각시켜 수행함으로써, 상기 은이온이 안정적으로 담지체에 분산 담지되어 물, 공기, 습기, 약품에 의해 변색되지 않는 은이온 산화방지 가공방법 및 그를 이용하여 제조된 살균섬유에 관한 것이다.

은이온을 이용한 항균효과는 여러 연구를 통하여 다양한 용도에 활용되어 왔다. 또한, 은이온을 이온상태로 유지하려면 수용액이나 이온교환 특성이 있는 담체에 보관하여야 하는데, 특히 이온교환성 담체를 사용할 경우 고체 상태의 재료에도 항균특성을 내재화 할 수 있으므로 항균재료의 사용범위를 확대할 수 있어 주목받아 왔다.

특히, 종래의 유기화합물 항균제에 비해 무기항균제가 내열성이 우수하여 다양한 형태로 가공되고 있다. 일례로 은이온을 이온교환성 세라믹스에 넣어만든 항균제는 유기화합물계 항균제와 달리 내성이 나타나지 않는데다가 세라믹스 특유의 내열특성으로 고온의 다양한 처리공정을 극복할 수 있다.

은이온을 도입할 수 있는 이온교환성 세라믹스는 생체유리, 제올라이트, 인산지르코늄, 수산화 아파타이트 등이 있다.

그의 일례로 대한민국 특허출원 제2003-33286호에는 항균효과와 백색도의 지속성을 향상시킨 은담지 수산화아파타이트의 제조방법이 공개되어 있는 바, 생체적합성을 가진 수산화 아파타이트에 은이온을 도입하는 방법으로는 은이온이 담긴 수용액에 수산화 아파타이트 분말을 담지하는 이온 교환법이 널리 사용된다. 그러나, 상기 기술에서와 같이 이온교환을 통해 은이온을 도입한 항균제는 초기에 많은 양의 은이온이 방출되어 높은 항균력을 발휘하지만 점차 방출량이 감소하면서 그 효과가 감소된다. 또한, 은이온은 직사광선에 의해 그 이온 상태가 쉽게 변하면서 색상의 변화를 일으키고, 은이온이 분말 표면에 집중적으로 분포하면 더 민감할 것이다.

이에, 대한민국 특허출원 제1995-66583호에서는 항균성은 저하되지 않으면서 성형품의 색상 경시변화가 없는 새로운 형태의 항균성 세라믹스를 공지한 바, 항균금속이온을 담지시켜 제조된 Li-Ti-Al-P-0계의 인산염계 다공질 세라믹스에 유기규소화합물을 처리하여 실리카 재질을 피복하는 것이다.

또한, 대한민국 특허출원 제2007-10016호에서는 살균효과를 나타내는 은이온을 다량으로 함유하며 지속적으로 용출시킬 수 있는 은이온 함유 세라믹 고형물의 제조방법을 기술하고 있는데, 구체적으로는 은이온과 제올라이트를 화학적으로 결합시 킴으로써 이온교환반응을 통해 은이온이 일정하게 지속적으로 용출될 수 있도록 하고, 무기계 바인더를 혼합하여 성형하고, 낮은 온도에서 소성시킴으로써, 파괴강도가 낮은 불완전 성형체로 제조되어 수중에 적용시 천천히 분해됨으로써 은이온을 지속적으로 용출하여 지속적인 살균효과를 구현하고자 한다.

따라서, 은이온을 함유하여 항균 및 살균용도에 적용하고자 하는 종래기술은 은이온 함유 수용액 또는 분말이 직사광선뿐만 아니라, 물, 공기, 산화물, 습기, 약품 등에 의해 쉽게 산화되어 변색을 유발하는 문제를 해소하고, 지속적인 은이온의 살균성능을 발휘하도록 하는데 관심이 주목되고 있다.

특히, 은이온 함유 필터제품으로 상용되는 수입제품의 경우, 물에 용해될 때 발열(용해열)로 인해, 바인더의 자기 경화성 반응으로 엉킴성이 유발되어 부품소재로서 치명적인 단점을 갖는다.

이에, 본 발명자들은 은이온 성분을 이용한 다양한 항균 및 살균용도에 있어서, 은이온의 산화반응으로 인한 기능저하 및 변색의 문제점을 해소하고자 노력한 결과, 은이온이 물, 공기, 습기, 약품의 접촉에 의해 산화되기 이전에 담지체에 안정적으로 분산 담지시킴으로써, 은이온의 기능성분을 장시간 유지시키고, 섬유에 적용시, 물에 접촉 시, 은이온의 변색으로 인한 섬유 손상 없이 투명 무색의 제품을 제공함으로써, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 은(Ag)이온 함유화합물이 담지된 담지체를 함유하는 수용액 제조 시, 발생되는 발열열을 충분히 식힌 후 원료조성물을 혼합하여 수행하는 은이온 산화방지 가공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 은이온 산화방지 가공방법으로 수행되어, 은이온이 산소와 접촉 이전에 담지체에 안정적으로 담지되어, 은이온 산화방지 가공처리된 살균섬유를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 은이온 산화방지 가공처리된 살균섬유의 용도를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 은(Ag)이온 함유화합물이 담지된 담지체를 함유하는 수용액 제조 시, 발생되는 발열열을 충분히 냉각시켜 수행하는, 은이온 산화방지 가공방법을 제공한다.

더욱 상세하게는 본 발명의 은이온 산화방지 가공방법은 은(Ag)이온 함유화합물이 담지된 담지체를 함유하는 수용액 제조 시, 상기 은이온 함유화합물이 담지된 담지체를 물에 용해시킬 때, 담지체의 발열반응에 의해 발생되는 발열열을 30℃ 이하로 냉각시킨 후, 상기 수용액 100중량%에 대하여 금속이온붕쇄제 0.1 내지 1중량% 및 바인더 수지 0.4 내지 35중량%가 함유되도록 혼합하여, 상기 은이온 성분이 산소와의 접촉 이전에 담지체 내에 안정적으로 분산 담지하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 은이온 함유화합물이 담지체에 0.5 내지 5중량%로 담지되며, 상기 담지체로는 제올라이트 또는 실리카에서 선택되는 것이 바람직하다.

본 발명의 은이온 산화방지 가공방법을 상세히 살펴보면,

1) 은(Ag)이온 함유화합물이 담지된 담지체를 함유하는 수용액 제조 시, 상기 은이온 함유화합물이 담지된 담지체를 물에 용해시킬 때, 담지체의 발열반응에 의해 발생되는 발열열을 30℃ 이하로 냉각시킨 후, 상기 수용액 100중량%에 대하여 금속이온붕쇄제 0.1 내지 1중량% 및 바인더 수지 0.4 내지 35중량%가 함유되도록 혼합하여 수용액을 제조하고,

2) 상기 수용액을 80∼95℃에서 30분 내지 60분 동안 경화반응하고,

3) 80∼95℃에서 6∼12시간동안 수분을 증발시켜 건조한 후, 미분쇄하여 수행된다.

또한, 본 발명은 상기 은이온 산화방지 가공방법으로 수행되어, 은이온이 산소와 접촉 이전에 담지체에 안정적으로 담지됨으로써, 은이온 산화방지 가공처리된 살균섬유를 제공하는 것이다.

상기 은이온 산화방지 가공방법으로부터 제조된 은이온 담지 담지체 함유용액이 나일론 또는 폴리에스테르 메쉬 섬유에, 코팅된 은이온 산화방지 가공처리된 살균섬유를 제공한다.

본 발명은 은이온 산화방지 가공처리되어, 은이온 성분 5,000 내지 50,000 ppm 농도로 함유된 투명 무색의 살균섬유를 제공한다.

나아가, 본 발명의 은이온 산화방지 가공처리된 살균섬유는 공기청정용 필터제품 및 세균번식 억제용 식품위생보관 제품에 적용할 수 있다.

본 발명은 은(Ag)이온 함유화합물이 담지된 담지체를 함유하는 수용액 제조 시, 상기 은이온 함유화합물이 담지된 담지체를 물에 용해시킬 때, 담지체의 발열반응에 의해 발생되는 발열열을 충분히 냉각 수행함으로써, 물, 공기, 습기, 약품에 의한 변색 없이 살균 지속기능이 발현되며, 이후 혼합된 아크릴계 바인더 수지의 엉킴성이 해소되고 상용성이 개선되어 우수한 부착성이 제공된다.

또한, 본 발명의 은이온 산화방지처리방법을 이용하여 제조된 살균섬유는 포름알데히드뿐만 아니라, 납(Pb), 카드뮴(Cd), 수은(Hg), 6가 크롬(Cr), PBBs, PBDEs에 대한 유해물질이 검출되지 않은 환경친화적인 제품이며, 균주에 대한 99.9% 이상의 살균성능을 6개월 이상 유지한다. 이에, 본 발명의 살균섬유는 수입제품보다 사용의 편리성이 증가되어, 수입 대체효과가 있고, 원가 경쟁력이 30% 정도 증가되어 제품의 가격경쟁력이 증대된다.

또한, 안정화된 은이온 함유용액을 이용하여 섬유, 플라스틱, 생활용 가전제품에 적용함으로써, 세균번식 억제 성능이 우수한 무기 항균제품개발이 가능하다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

본 발명은 은이온 성분을 이용한 항균 및 살균용도로 적용 시, 상기 은이온 성분이 물, 공기, 습기, 약품 접촉에 의해 산화되기 이전에, 은이온 성분을 담지체에 안정적으로 분산 담지시키는 은이온 산화방지 가공방법을 제공한다.

더욱 상세하게는 본 발명은 종래 은이온의 산화방지를 위하여, 은(Ag)이온 함유화합물이 담지된 담지체 가공기술을 개선한 것이다.

본 발명에서 사용하는 담지체로는 실리카 또는 제올라이트이며, 특히, 제올라이트는 알칼리 및 알칼리토금속의 규산알루미늄 수화물인 광물로서, 입경 1∼10 ㎛ 크기의 분말이 바람직하고, 특히 1∼3 ㎛ 크기의 분말형태의 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 제올라이트는 양이온 교환체의 역할을 하며, 본 발명의 제 올라이트 분말은 Na 타입이 가장 바람직하다. 이는 정수기능 및 이물질 흡착기능이 우수하여 물 속에 함유되어 있는 중금속이나 세균을 흡착하여 제거하는 효과가 우수하다. 본 발명에서 제올라이트 분말의 입경이 1 ㎛ 미만이면, 고액분리시 비용이 상승하고, 입경 10 ㎛을 초과하면, 은이온 용액과 반응시 침전하여 은이온 교환반응이 잘 이루어지지 않는 단점이 있고, 바인더와 혼합 시 상용성이 저하된다.

그러나, 담지체 특히 제올라이트의 경우, 물에 용해성이 400g/ℓ 정도로 매우 높고 이때, 1g/ℓ부터 용해열이 발생되므로, 발열열량이 매우 높은 고열반응으로 진행된다.

이에, 본 발명의 은이온 산화방지 가공방법의 특징은 은(Ag)이온 함유화합물이 담지된 담지체를 물에 용해할 때, 제올라이트의 주성분인 나트륨이온과 물과의 친화력에 의한 발열반응에 의해 발생되는 발열열을 30℃ 이하로 충분히 냉각시킨 후, 상기 수용액 100중량%에 대하여 금속이온붕쇄제 0.1 내지 1중량% 및 바인더 수지 0.4 내지 35중량%가 함유되도록 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 발열열을 30℃ 이하로 충분히 냉각시킨 후, 바인더 수지를 혼합함으로써, 바인더의 경화정도를 낮추어, 엉킴성을 해소하고, 상용성, 분산성, 레벨링성을 개선한다.

이때, 본 발명에서 사용되는 바인더는 은이온 담지 제올라이트를 함유한 수용액을 섬유에 도포할 때, 점착성을 증진하여 가공의 편리성을 제공하기 위하여 사용한다. 또한, 바인더는 은이온의 기능성 성분이 부착되도록 하는 고착제 기능을 주로 하며, 기능성의 지속과 살균성능의 수명을 장시간 유지시켜주기 위한 중요한 섬유 부 착 가공제로서 사용된다.

이때, 바람직한 바인더 수지는 포름알데하이드 성분이 배제된 통상의 바인더로 사용되는 유기바인더라면 사용가능하나, 바람직하게는 아크릴계 바인더 수지 사용 시, 상용성이 우수하다. 바람직한 아크릴계 바인더 수지의 일례로는 부틸 아크릴 수지, 메틸 아크릴 수지 또는 에틸 아크릴 수지에서 선택 사용되며, 폴리우레탄계 바인더 수지를 혼합하여 사용될 수 있다.

본 발명의 바인더 수지의 바람직한 함량은 수용액 전체 100중량%에 대하여 0.4 내지 35중량%일 때 원하는 섬유 부착 가공제 역할을 수행한다. 이때, 0.4중량% 미만이면, 결합이 미약하고, 35중량%를 초과하면, 바인더 수지간 엉키게 되는 현상(gun-up)이 발생하여 바람직하지 않다.

삭제

본 발명의 은이온 산화방지 가공방법의 다른 특징은 상기 발열열을 30℃ 이하로 충분히 냉각시킨 후, 수용액 전체 100중량%에 대하여 금속이온붕쇄제 0.1 내지 1중량%가 함유되도록 혼합함으로써, 상기 은이온 성분이 물, 공기, 습기, 약품 접촉에 의해 산화되기 이전에, 은이온 성분을 담지체에 안정적으로 분산 담지하는 것이다.

본 발명의 명세서에서 금속이온붕쇄제라 함은 은이온이 결합하기 이전에 은이온을 코팅하여 균일 분산시킴으로써 담지체에 안정적으로 담지시키기 위한 목적으로 사 용되며, 바람직하게는 카보폴(Cabopal 2491)을 사용한다.

특히, 카보폴(Cabopol)은 아크릴산으로부터 합성되는 백색의 파우더로서, 물과 섞었을 때 섞은 양에 따라 물의 pH가 1 내지 3정도이며 이 상태에서는 점도가 올라가지 않는다. 다만, 트리에탄올아민 등의 알카리 성분으로 중화하면, 폴리머의 사슬이 깨져 점도가 올라간다. 이러한 성질로 인하여 증점제(점도 조절제), 혼합제, 안정제 용도로 사용된다. 또한, 카보폴은 저장안정성이 뛰어나고 가열 및 냉각에도 영향을 받지 않아 온도에 따른 변화가 거의 없을 정도로 안정하다. 또한 미생물에도 안정하여 독성이나 자극성이 전혀 없어, 화장품 원료로 사용된다.

본 발명의 금속이온봉쇄제로서, 카보폴은 은이온이 공기 중의 산소와 직접 접촉하기 이전에, 은이온이 도포된 입도 표면에 코팅함으로써, 은이온의 산화층 형성을 방지한다. 이때, 카보폴의 함량은 0.1 내지 1중량% 사용이 바람직하며, 0.1중량% 미만이면, 은이온 변색이 쉽고, 1중량%를 초과하면, 입자가 커져 자기 부착성이 증가한다.

또한 본 발명의 가공방법에서, 은이온 함유화합물은 담지체에 0.5 내지 5중량%(5,000 내지 50,000 ppm 은이온 기준)로 담지된다. 본 발명의 은이온 함유화합물이라 함은 당업계의 은이온 제조방법에 따라 직접 제조하여 사용하거나 시중에 판매하는 것을 구입하여 사용할 수 있으며, 그 형태로는 질산은 용액 또는 질산은 분말, 플레이크 형상을 사용한다.

더욱 더 상세하게는 본 발명의 은이온 산화방지 가공방법은

3) 80∼95℃에서 6∼12시간동안 수분을 증발시켜 건조한 후, 미분쇄하여 수행되는 것이다.

상기 단계 2)의 경화반응은 80∼95℃에서 30분 내지 60분 동안 수행되며, 상기 온도범위를 벗어나면, 약제 파우더가 노란색으로 변색되어 바람직하지 않다.

이후, 단계 3)의 건조온도는 서서히 수분이 증발될 수 있는 온도범위 내에서 수행된다.

또한, 미분쇄공정은 1500∼2000 rpm/min 회전속도로 유지된 분쇄기를 이용하여 1 내지 10nm 크기의 나노입자를 얻는다.

본 발명은 상기 은이온 산화방지 가공방법으로 제조된 은이온 담지 담지체의 미쇄분말을 함유한 코팅용액을 나일론 또는 폴리에스테르 메쉬 섬유에, 코팅한 후, 건조 및 열처리하여 제조된 은이온 산화방지 가공처리된 살균섬유를 제공한다.

이때, 본 발명의 은이온 산화방지 가공처리된 살균섬유는 은이온 성분 5,000 내지 50,000 ppm 농도로 함유하면서도 물에 의하여 변색 등의 섬유 손상이 없는 투명무색의 섬유를 제공한다.

따라서, 본 발명의 은이온 산화방지 가공처리된 살균섬유는 산화방지효과가 높으며, 변색이 되지 않는 특성을 가지므로, 99.9%의 은이온의 살균성능이 장기간 지속 되어 가습기, 에어컨 필터 등의 공기청정용 필터제품 및 세균번식 억제용도로서, 주방용기, 포장용기 등의 식품위생보관 제품에 적용할 수 있다.

본 발명의 은이온 산화방지 가공처리된 살균섬유의 제조방법에서, 나일론 또는 폴리에스테르 메쉬원단에 은이온 산화방지 가공방법으로부터 제조된 은이온 담지 담지체를 함유하는 코팅액을 코팅함으로써, 많은 양이 부착되도록 한다. 이때, 은이온 산화방지 가공방법으로부터 제조된 은이온 담지 담지체는 상기에서 설명한 바와 동일하다.

본 발명의 은이온 담지 담지체를 함유하는 코팅액을 나일론 또는 폴리에스테르 메쉬원단에 코팅할때는 패드 프린팅 또는 1.5kg/㎠의 압력을 이용한 스퀴징 핸드 프린팅 방법으로 수행한다. 이후, 65℃에서 20분 동안 수분건조하고, 열처리하여 일정한 제품규격으로 재단 및 포장한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.

본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 은이온 담지 제올라이트의 산화방지 가공처리

질산은(AgNO₃ 63% 분말, 희성금속주식회사) 4g, 담지체로서 제올라이트(YK-305) 50g 및 금속이온붕쇄제로서 카보폴(Cabopal 2491, BF Goodrich 미국) 1g을 초순수 50g에 넣고, 25℃ 초순수시험용수 교반 반응기 조건에서 회전수 500 rpm/min의 속도에 서 30분 정도 교반 혼합하였다. 이 과정에서 발생되는 발열열을 식히기 위하여 2시간동안 방치하되, 이때 수용액의 온도가 30℃이하가 되도록 유지하였다. 이후, 상기 수용액에 아크릴계 바인더 수지(체레스토 주식회사) 1g을 첨가하고 80∼95℃에서 30분 동안 경화 반응하였다.

상기 경화 반응 후, 80∼95℃에서 수분을 증발시켜 6∼12시간동안 건조하고, 분쇄기를 이용하여, 1500 rpm/min 회전속도로 건조하여, 은 이온이 담지된 제올라이트(Ag-제올라이트) 미세분말을 제조하였다.

<비교예 1>

질산은(AgNO₃ 63% 분말, 희성금속주식회사) 4g, 담지체로서 제올라이트(YK-305) 50g을 초순수 50g에 넣고, 바인더 수지 및 금속이온붕쇄제 혼합없이 수행하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 은이온이 제올라이트에 담지된 미세분말을 얻었다.

<비교예 2>

질산은(AgNO₃ 63% 분말, 희성금속주식회사) 4g, 담지체로서 제올라이트(YK-305) 50g 및 금속이온붕쇄제로서 카보폴(Cabopal 2491, BF Goodrich 미국) 1g을 초순수 50g에 넣고, 바인더 수지 혼합없이 수행하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 은이온이 제올라이트에 담지된 미세분말을 얻었다.

삭제

<실시예 4>

질산은(AgNO₃ 63% 분말, 희성금속주식회사) 8g, 담지체로서 실리카(s-530, 신광산업) 92g을 준비하고, 금속이온붕쇄제로서 카보폴(Cabopal 2491, BF Goodrich 미국) 1g 및 아크릴계 바인더 수지(체레스토 주식회사) 1g을 초순수 150g에 넣고, 25℃ 초순수시험용수 교반 반응기 조건에서 회전수 300∼700 rpm/min의 속도에서 20∼30분 정도 교반 혼합하였다. 이 과정에서 발생되는 발열열을 식히기 위하여 2시간동안 방치하되, 이때 수용액의 온도가 30℃이하가 되도록 유지하였다. 이후, 상기 제조된 수용액을 표면에 코팅하여, 85∼95℃의 반응공정에서 30분 정도 유지하여 코팅표면을 경화하였다.

상기 경화반응이후, 80∼95℃에서 수분을 증발시켜 건조시켰다. 이후, 1500∼2000 rpm/min 회전속도로 유지되는 분쇄기를 이용하여 은 이온이 실리카(Ag-실리카)에 담지된 미세분말을 제조하였다.

< 실시예 5>

제올라이트를 물에 용해 시 냉각시킨 후, 금속이온붕쇄제를 교반 혼합하고, 질산은 플레이크(flake)를 녹인 후 상기 반응수용액에 투입하여 산화방지 가공처리하였다. 이후, 서서히 식히고 건조하여 미분쇄화하되, 상기 실시예 1에서 사용한 성분과 동일한 성분으로 수행하였다.

<실시예 6> 은이온 담지 제올라이트를 이용한 살균섬유의 제조

실시예 1에서 제조된 은이온 담지 제올라이트를 이용한 은이온 산화방지 가공처리된 미쇄분말(은이온 성분 5만 ppm함유분말)을 이용하되, 은이온 담지 제올라이트를 물에 용해시킬 때, 발생되는 발열열을 상온에서 2시간 동안 방치하여 냉각시킨 후, 아크릴계 바인더 수지를 첨가하여 점도 3000 cps 용액을 제조하였다. 이때, 증점제로서 에틸셀룰로오스, 섬유부착 목적의 폴리우레탄, 유화제로서 DEG 및 유화분산제(NP-ONL)를 추가하였다. 이후, 나일론 메쉬 원단(가공폭 60inch(150cm), 중량:180g/yd)에 패드 프린팅(pad printing)하되 섬유부착 바인더 페이스트 함량기준 100%로 픽업(pick-up)량으로 도포하고, 85℃에서 1분 동안 건조하고 150℃에서 30초 동안 열처리하여 메쉬 섬유제품(18×18cm)으로 재단하고 포장하여 최종 나일론 메쉬제품을 제조하였다.

<실시예 7> 은이온 담지 제올라이트를 이용한 살균섬유의 제조

나일론 메쉬 원단 대신에 폴리에스테르 메쉬 원단(가공폭 60inch(150cm), 중량:200±20g/yd)에 도포하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 5와 동일하게 수행하여 살균섬유를 제조하였다.

<실시예 8> 은이온 담지 제올라이트를 이용한 살균섬유의 제조

상기 실시예 6의 패드 프린팅 대신에, 1.5kg/㎠의 압력으로 스퀴징 핸드 프린팅으로 수행하고 65℃에서 20분 동안 수분건조하고, 180℃에서 40초 동안 열처리하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 6과 동일하게 수행하여 살균섬유를 제조하였다.

<실험예 1> 물에 의한 산화성 시험

상기 실시예 1에서 제조된 은 이온이 제올라이트(Ag-제올라이트)에 담지된 미세분말을 정량하여 초순수, 공업용수 또는 생활 식용수에서 선택된 각각의 물에 용해하여 변화과정, 변색시간, 변화되는 색조 등을 4시간동안 관찰하였으며, 최대 관찰기간을 180일 동안 유지하였다.

일반적으로 은이온 함유 제품이 물과 접촉하면 쉽게 산화되어, 제품변색이 발생하여 제품성능이 저하되는데, 상기 결과로부터, 실시예 1의 질산은 용액은 pH 7의 경우와 초순수에서 제조되었을 때, 최대 180일 기간동안 변색 없이 무색 투명한 용액상으로 보존되었다. 따라서, 안정화된 은이온 함유용액을 섬유, 플라스틱, 생활용 가전제품에 적용하면 세균번식 억제 성능이 우수한 무기 항균제품 개발이 가능하다.

반면에, 비교예 1에서 제조된 통상의 은 이온이 담지된 제올라이트(Ag-제올라이트) 미세분말은 수용화가 쉽게 진행되었으나, 분산 중 물에 유백색으로 희석되고 적갈색으로 변화하였다. 관찰 30분 이내에 갈색 침전이 관찰되었다.

또한, 종래 상용되는 미국 위니아 제품의 Ag-제올라이트를 물에 용해시키면, 용해 공정 중, 용해열이 너무 높아서 화상을 입을 정도의 높은 발열성을 관찰하였다.

<실험예 2> 바인더에 대한 상용성 평가

상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 은이온 담지 제올라이트를 함유한 수용액에 첨가되는 바인더의 함량 및 경화반응조건에 따른 살균성능을 관찰하였다.

상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 은이온 담지 제올라이트를 함유한 수용액은 상기 은이온 담지 제올라이트가 물에 용해시킬 때, 발생되는 발열열을 2시간 정도 유지하여 식힌 후, 바인더 수지를 첨가하여 점도 3000cps로 증점시킨 결과, 바인더 수지 혼합한 후 상용성, 엉킴성, 점도안정성, 경화성이 4 시간 정도 유지되었으며, 또한, 바인더 수지 첨가 후, 150℃에서 60초 동안 경화 반응한 결과, 살균성능 99.9%를 확인하였다.

<실험예 3> 은이온 담지 제올라이트를 이용한 살균섬유의 물성측정

상기 실시예 6 및 8에서 제조된 은이온 담지 제올라이트를 이용한 살균섬유에 대하여, 하기와 같이 물성을 관찰하였다.

1. 살균성능 평가

상기 실시예 6 및 8에서 제조된 은이온 성분 5만 ppm 담지 제올라이트를 함유한 살균섬유에 대하여, ISO 6101-2법에 의한 ICP-AES 측정결과(실험수행기관: 한국화학시험연구원), 40,960 ppm을 확인되었다.

2. 표면 입자 및 함량 측정결과

상기 실시예 6에서 제조된 은이온 성분 5만 ppm 담지 제올라이트를 함유한 살균섬유에 대하여, 주사전자현미경(Scanning Electronic Image, S4700)을 이용하여 표면을 관찰한 결과(실험수행기관: 조립검사장비센터), 섬유 표면상에 하기 표 3의 성분으로 균일하게 분산 코팅되었음을 확인하였다.

상기 결과로부터, 섬유 표면상에 은이온이 안정적으로 담지된 제올라이트를확인할 수 있었다. 또한, 세탁 5회 동안 은(Ag) 성분의 잔존율이 50% 이상으로 관찰됨으로써, 상기 결과를 뒷받침한다.

3. 유해물질분석

상기 실시예 6 및 8에서 제조된 은이온 성분 5만 ppm 담지 제올라이트를 함유한 살균섬유에 대하여, RoHS(유해물질 금지에 관한 EU법규)에 의하여, 납(Pb), 카드뮴(Cd), 수은(Hg), 6가 크롬(Cr), PBBs, PBDEs에 대한 유해물질 검출을 분석하였다(실험수행기관: 한국생활환경시험연구원). 그 결과를 하기 표 4에 기재하였다.

상기 표 3 및 4의 결과로부터, 본 발명의 은이온 산화방지 가공처리방법을 이용하여 제조된 살균섬유는 유해물질이 검출되지 않은 환경친화적 제품이다.

또한, KS K 0611 시험방법에 의한 포름알데히드 검출 분석 결과(실험수행기관: 한국생활환경시험연구원), 상기 유해물질이외, 포름알데히드 역시 검출되지 않았다(20 mg/kg 미만).

4. 살균성능 측정

상기 실시예 6 및 8에서 제조된 은이온 성분 5만 ppm 담지 제올라이트를 함유한 살균섬유에 대하여, 살균성능을 조사하였다(실험수행기관: 한국화학시험연구원).

시험균주로는 대장균(Escherichia coli ATCC), 황색포도상 구균(Staphylcoccus aureus ATCC 6538), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa ACTC 636) 및 폐렴균인 폐렴막대균(Klebsiella pneumoniae ATCC 4352)을 사용하였고, 경수 500㎖에 준비된 시료 각각 1개씩 를 넣고 120rpm으로 교반하면서 25℃에서 4시간동안 유지한 후 세균 감소율을 산추하고 그 결과를 표 5에 기재하였다.

상기 표 5에서 보이는 바와 같이, 본 발명의 은이온 산화방지가공방법을 이용하여 제조된 살균섬유는 99.9% 이상의 살균성능을 보였다. 또한, 이러한 살균성능의 실험기간을 최대 6개월경과 시점으로 설정하여 측정한 결과, 99.9% 이상의 살균성능이 유지되었다. 또한, 상기 살균섬유 제품의 외관 역시 6개월경과 후에도 유지되었다.

본 발명의 은이온 산화방지가공방법을 이용하여 제조된 살균섬유는 바인더 수지의 첨가시점을 은이온 담지 담지체를 물에 넣을 때 발생되는 발열열을 충분히 냉각시킨 후 첨가하므로, 0.5 내지 1(g)/1(pcs)의 부착량을 보였으며, 섬유원단으로서 나일론 또는 폴리에스테르 메쉬 원단을 사용하므로, 은이온 담지 담지체의 부착량을 높일 수 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은

첫째, 본 발명의 은이온 산화방지 가공방법을 통하여, 은이온 성분이 물, 공기, 산화물, 습기, 약품 등에 의한 산화를 방지한다. 따라서 안정화된 은이온 함유 용액을 이용하여 섬유, 플라스틱, 생활용 가전제품에 적용함으로써, 세균번식 억제 성능이 우수한 무기 항균제품 개발이 가능하다.

둘째, 본 발명의 은이온 산화방지 가공방법에 의하여 제조된 살균섬유는 물에 의해 섬유 손상없이 살균 지속기능이 발현되며, 아크릴계 바인더 수지가 효율적으로 부착되어 우수한 부착성이 제공되어, 은이온의 기능성분이 쉽게 탈락되지 않는 살균섬유 가공이 가능하다.

셋째, 본 발명의 은이온 산화방지 가공처리된 살균섬유는 포름알데히드뿐만 아니라, 납(Pb), 카드뮴(Cd), 수은(Hg), 6가 크롬(Cr), PBBs, PBDEs에 대한 유해물질이 검출되지 않은 환경친화적인 제품이며, 균주에 대한 99.9% 이상의 살균성능을 6개월 이상 유지하므로, 본 발명의 살균섬유는 수입제품보다 사용의 편리성이 증가되어, 수입 대체효과가 있고, 원가 경쟁력이 30% 정도 증가되어 제품의 가격경쟁력이 증대된다.

넷째, 본 발명의 은이온 산화방지 가공처리된 살균섬유는 실내환경을 청정화시키기 위한 공기 살균가습기 부품소재로서, 가습기, 에어컨 필터 등의 가전제품에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명의 은이온 산화방지 가공처리된 살균섬유는 세균번식 억제용도로서, 주방용기, 포장용기 등의 식품위생보관 제품에 적용할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 본 발명의 은이온 담지 제올라이트를 이용한 살균섬유 표면을 관찰한 사진이다.

Claims

은(Ag)이온 함유화합물이 담지된 담지체를 함유하는 수용액 제조 시, 상기 은이온 함유화합물이 담지된 담지체를 물에 용해시킬 때, 담지체의 발열반응에 의해 발생되는 발열열을 30℃ 이하로 냉각 수행하여, 은이온 성분이 산소와의 접촉 이전에 담지체 내에 분산 담지하는 것을 특징으로 하는 은이온 산화방지 가공방법.
제1항에 있어서, 상기 은이온 함유화합물 0.5 내지 5중량%가 담지체에 담지된 것을 특징으로 하는 상기 은이온 산화방지 가공방법.
제1항에 있어서, 상기 담지체가 제올라이트 또는 실리카에서 선택되는 것을 특징으로 하는 상기 은이온 산화방지 가공방법.
제1항에 있어서, 은(Ag)이온 함유화합물이 담지된 담지체를 함유하는 수용액 제조 시, 상기 은이온 함유화합물이 담지된 담지체를 물에 용해시킬 때, 담지체의 발열반응에 의해 발생되는 발열열을 30℃ 이하로 냉각시킨 후, 상기 수용액 100중량%에 대하여 금속이온붕쇄제 0.1 내지 1중량% 및 바인더 수지 0.4 내지 35중량%가 함유되도록 혼합하여 수용액을 제조하고,

2) 상기 수용액을 80∼95℃에서 30분 내지 60분 동안 경화반응하고,

3) 80∼95℃에서 6∼12시간동안 수분을 증발시켜 건조한 후 분쇄하는 것을 특징으로 하는 은이온 산화방지 가공방법.
제1항의 가공방법으로부터 은이온 산화방지 가공처리된 은(Ag)이온 함유화합물이 담지된 담지체 함유용액이 나일론 또는 폴리에스테르 메쉬 섬유에 코팅된 것을 특징으로 하는 은이온 산화방지 가공처리된 살균섬유.
제5항에 있어서, 상기 살균섬유가 은이온 성분 5,000 내지 50,000 ppm 농도로 함유된 투명 무색의 섬유인 것을 특징으로 하는 상기 은이온 산화방지 가공처리된 살균섬유.
제5항에 있어서, 상기 살균섬유가 공기청정용 필터제품 및 세균번식 억제용 식품위생보관 제품에 적용된 것을 특징으로 하는 상기 은이온 산화방지 가공처리된 살균섬유.