KR101329261B1 - 키토산을 이용한 기능성 부직포 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 키토산을 이용한 기능성 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 키토산 섬유와 면 섬유로 부직포를 성형한 후, 이를 산처리하여 부직포에 포함된 키토산을 겔화함으로써, 겔화된 키토산이 피부에 직접적으로 반응할 수 있도록 한 것이다.
이를 위한 본 발명의 부직포 및 그 제조방법은 키토산 섬유와 면 섬유를 혼합하고, 이를 카딩 및 워터펀칭하여 부직포로 제조한 후, 상기 부직포에 pH 2.2~2.9의 산용액을 투입하여 상기 부직포 내에 포함된 키토산을 겔화하는 것을 특징으로 한다.

Description

키토산을 이용한 기능성 부직포 및 그 제조방법{FUNCTIONAL NON-WOVEN FABRIC USING CHITOSAN AND MANUFACTURING METHOD THEROF}

본 발명은 키토산을 이용한 기능성 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 키토산 섬유와 면 섬유로 부직포를 성형한 후, 이를 산처리하여 부직포에 포함된 키토산을 겔화함으로써, 겔화된 키토산이 피부에 직접적으로 반응할 수 있도록 한 것이다.

팩이란 피부에 영향을 줄 수 있는 물질을 원하는 부위에 사용하여 일정시간 방치함으로써 피부에 원하는 효과를 볼 수 있도록 한 것이다. 팩은 피부에 수분을 공급 유지시키는 보습작용, 피부오염물질을 흡착, 제거하는 청정작용 및 혈액순환 촉진작용 등을 수행하므로써 피부를 건강하고 아름답게 가꾸어주는 주요 화장품으로 오래 전부터 사용해 오고 있다. 이러한 팩 화장품은 얼굴뿐만 아니라 목, 어깨, 팔, 다리 등의 국소용 또는 신용으로 사용될 수 잇는데, 젤리상, 페이스트상, 분말상으로 사용되는 필 오프 타입(peel-off type), 크림상, 점토상, 젤리상, 에어졸로 사용되는 티슈오프타입(tissue-off type) 및 워시 오프 타입(wash- off type), 고화 후 벗겨내는 박리타입, 부직포 젤, 부직포 함침형 도포타입 등의 형태로 다양하게 제조되고 있다.

이들 각각은 서로 장단점을 가지고 있기 때문에 제품을 제형화하는 연구자들은 다양한 소비자의 기호에 따라 적당한 형태의 제형을 선정하여 이들의 단점을 보완하고 있다.

한편, 키틴은 식물의 셀룰로오스(섬유소)와 유사한 구조를 갖는 분자량 2만 이상의 천연 다당류이며 새우 등의 갑각류 및 균류나 조류 등의 고등 식물 세포벽에 존재하는 천연 고분자 물질이다. 그리고 키토산은 키틴을 강알칼리로 탈아세틸화하여 얻어지는 물질로, 저농도 산성 용액에 잘 용해되는 특징을 가지고 있다.

이러한 키틴과 키토산은 무독성, 환경 친화성, 생분해성 및 생체 적합성이 우수하여 여러 의료용 분야에 많이 활용되고 있는데 특히 Prudden 등은 상기 키틴 및 키토산 제제가 상처 치유를 촉진시키는 효과가 있음을 보고한 바 있으며(L. L. Balassa 및 J. F. Prudden, Proc. 1st International Conference Chitin/Chitosan, MIT (1977) 296∼297쪽), 또 이들은 어떤 성분이 상처치유 효과에 기여하는가를 연구한 결과, 키틴의 구성단위인 N-아세틸글루코스아민과 키토산의 구성단위인 글루코스아민이 상처치유에 관여한다는 결론을 얻었다.

더욱이 키토산은 인간, 동물, 식물 등의 조직이나 체내에서 우수한 생체 적합성을 나타내고, 쉽게 분해되어 환경친화적이며 독성이 거의 없어 소재로서, 안전하고, 분말, 섬유, 막, 스폰지형 구조체 등 성형성이 우수하고, 점성, 보습성, 금속흡착성, 항균, 항곰팡이활성 등의 기능을 보유하고 있다. 키토산을 섭취시 체내에서 약 40% 정도가 흡수되며 나머지 60%는 체외배설전까지 세포를 활성화시켜 노화를 억제하고 면역력을 강화하여 항암작용, 탈콜레스테롤 작용, 간기능 개선작용, 체내 중금속 및 오염물질 배출 등 인체의 생체조절기능에 중요한 역할을 수행한다.

따라서 상기한 키토산을 팩, 거즈 등의 직물에 적용하기 위하여 많은 연구가 거듭되었는 바, 일본공개특허 소 57-1435008호에서는 키틴섬유로부터 제조되는 거즈가 제안되었는데 거즈의 물리적 특성만을 제시하고 있으며, 일본특허 제 8211258에서는 단지 여러종류의 재료를 복합하는 과정에서 키틴성분이 단지 접착성능을 발휘하는 용도로만 사용되었다.

또한 국내특허 제2001-19732호는 키토산을 함유하는 기능성 섬유의 제조방법을; 국내 특허 제10-0589958호에는 키토산 및 무기염을 혼합 사용하여 필름의 인장강도를 높이고 항균력이 있는 팩용 화장료 조성물이 개시되어 있으나, 국내특허 제2000-66617호는 키틴으로부터 얻은 분자량이 높은 고순도의 키토산을 사용하여 피복능을 획기적으로 향상시키는 무정형 수용성 키토산 필름 제조방법을 개시하고 있다.

그러나 이러한 제품들은 키토산이 소량만이 첨가되어 키토산의 기능발현이 미미할 뿐 아니라, 필름은 기공이 전혀 형성되지 않아 피부의 수분을 빼앗는 역할을 하는 단점이 있으며, 필름을 건조하여야 하나 필름의 건조 속도가 늦어 생산성 등이 좋지 못한 문제점이 있었다.

또한 일반적으로 키토산의 성형 가공성이 우수한 것으로 알려져 있으나 이는 기존의 주성분에 키토산을 소량의 첨가제로 사용하였을 경우이며 키토산을 주 성분으로 사용하는 경우에는 섬유, 막, 시트형 구조체가 부드럽지 못한 특성을 보유함에 따라 거즈, 붕대, 마스크 팩 등으로의 활용이 제한되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 키토산 팩 또는 필름 등이 갖는 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 키토산 섬유와 면 섬유로 부직포를 성형한 후, 이를 산처리하여 부직포에 포함된 키토산을 겔화함으로써, 부직포에 함유된 겔화된 키토산이 피부에 직접적으로 반응할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한 부직포에 포함된 키토산이 겔화됨으로써, 키토산의 함량을 높이더라도 부직포가 부드러운 특성을 갖도록 하여 화장품용 마스크 팩은 물론, 거즈, 붕대, 창상치료제 등의 의약외품으로의 활용이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 키토산을 이용한 기능성 부직포는 키토산 섬유와 면 섬유가 혼합되어 이루어지되, 상기 키토산 섬유의 키토산은 겔화된 상태인 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 키토산은 산에 의해 겔화된 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 산은 아스코르브산 또는 구연산인 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 부직포는 키토산 섬유 20~60중량%와 면 섬유 40~80중량%가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 부직포는 마스크 팩, 거즈, 붕대, 창상치료제 중 어느 하나로 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제조방법은, 키토산 섬유와 면 섬유를 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 키토산 섬유와 면 섬유를 카딩 및 워터펀칭하여 부직포로 제조하는 단계와, 상기 부직포에 pH 2.2~2.9의 산용액을 투입하여 상기 부직포 내에 포함된 키토산을 겔화하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 산용액은 물 또는 마스크 팩용 에센스에 아스코르브산 또는 구연산을 투입하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 부직포는 키토산 섬유 20~60중량%와 면 섬유 40~80중량%가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 키토산을 겔화하는 단계 후, 이를 중화제로 pH 5.5~6.0으로 중화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 부직포 내에 키토산이 겔화되어 포함됨으로써, 다량의 키토산을 부직포 내에 포함시키더라도 부직포가 뻣뻣해지지 않아, 화장품용 마스크 팩, 붕대, 거즈, 창상치료제 등의 의약외품으로의 활용이 가능하게 되는 효과가 있다.

또한 키토산의 함량을 종래에 비해 늘릴 수 있어 항균성 및 재생성, 보습성이 우수한 부직포의 제조가 가능하게 되는 효과가 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

먼저 본 발명의 부직포는 마스크 팩 등의 화장품, 붕대, 거즈, 창상치료제 등의 의약외품에 사용될 수 있는 것으로, 항균, 보습, 재생 등을 목적으로 하는 제품에의 활용을 제한하지 않는다.

본 발명의 부직포는 키토산 섬유와 면 섬유가 혼합되어 이루어지는 데, 상기 부직포 내, 즉 상기 키토산 섬유의 키토산은 겔화된 상태인 것이 특징이다.

이는 상기 키토산의 겔화를 통해 키토산이 피부에 직접적으로 작용하도록 하는 것은 물론, 부직포의 제조시 키토산의 함량이 많을 경우 겔화 후 제품의 형태가 유지되지 않고 변형되는 등의 문제점을 해결하기 위한 것이다.

상기 키토산의 겔화를 위하여 본 발명에서는 상기 제조된 부직포 섬유를 산처리하는 것으로, 상기 산처리를 통해 면은 그 형태를 그대로 유지하고, 키토산은 섬유상태에서 겔처럼 녹아 마치 그 형상에 겔(Gel)원단과 유사하게 되는 것이다.

따라서 상기한 겔화된 키토산을 포함하는 부직포를 마스크 팩은 물론, 창상치료제 및 피부질환치료제 등에 적용시켜, 키토산의 항균성, 재생성, 보습성, 피부주름개선 등의 다양한 기능을 활용토록 하는 것이다.

이때 상기 산처리는 물 또는 화장용 에센스에 아스코르브산(L-Ascorbic Acid) 또는 구연산을 혼합하여 pH를 2.2~2.9의 산용액을 만든 후 이를 부직포와 함께 투입하여 부직포 내의 키토산이 겔화되도록 하는 것이다.

본 발명에서는 산으로서 아스코르브산 또는 구연산을 활용하였지만, 이외에도 식약청에 등재되어 있는 안전한 산이라면 어떠한 것이라도 활용할 수 있다.

이하 본 발명의 기능성 부직포의 제조방법에 대해 설명하면서 본 발명의 부직포에 대해서도 좀더 상세히 설명한다.

기능성 부직포의 제조방법은 먼저, 재료를 칭량하는 것인데 본 발명에서의 재료란 키토산 섬유와 면 섬유이다.

그리고 상기 재료의 칭량이 끝나면 상기 키토산 섬유와 면 섬유를 혼합하는 바, 그 혼합비는 키토산 섬유 20~60중량%와 면 섬유 40~80중량%가 되는 것이 바람직하다. 이는 상기 키토산 섬유가 20중량% 미만으로 투입되게 되면 종래 기술들의 팩제 또는 거즈와 마찬가지로 키토산의 함량이 적어 그 기능성이 미미하게 되고, 키토산 섬유가 60중량%를 초과할 경우 가격이 상승되어 가격경쟁력이 저하될 뿐 아니라 면 섬유의 함량이 줄어 키토산 섬유를 겔화할 경우 부직포의 형태 유지가 어렵게 되는 등의 문제가 있기 때문이다.

또한 본 발명의 키토산 섬유란 종래 기술들을 통해 충분히 공지된 것으로, 그 종류를 제한하지 않는 바 시중에서 판매되고 있는 어떠한 것이라도 활용이 가능하다.

상기와 같이 재료가 혼합되면, 상기 혼합된 키토산 섬유와 면 섬유를 카딩 및 워터펀칭하여 부직포로 제조한다. 상기 카딩이란 원료의 성형(부직포화)을 위한 준비 공정으로 원료 상태를 가지런히 정리해 주는 단계이며, 워터펀칭이란 고압의 물을 섬유 사이로 통과시켜 섬유가 서로 얽히게 함으로써 부직포로서 성형하는 단계이다. 상기 카딩과 워터펀칭은 부직포를 제조하는 분야에서 이미 공지된 사항이므로 그 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 부직포가 제조되면, 이를 롤링, 규격에 맞게 슬리팅하고, 타공, 폴딩 등의 가공을 실시한다. 이때 롤링, 슬리팅, 가공 등의 공정은 필요에 따라 실시하는 것으로, 생략가능한 공정이다.

다음으로, 상기 부직포에 pH 2.2~2.9의 산용액을 투입하여 상기 부직포 내에 포함된 키토산을 녹임으로써 겔화한다. 이때 상기 부직포를 1차 포장한 후 산용액을 투입할 수도 있고, 포장이 아닌 별도의 용기에 투입 후 산용액을 투입한 후, 최종 단계에서 포장할 수도 있다. 그리고 상기 산용액의 투입량은 제한하지 않는 데, 부피비로서 부직포와 산용액의 비가 1:1~20 정도로 할 수 있으나, 이를 반드시 제한하는 것은 아니다.

여기서 상기 pH 2.2~2.9의 산용액은 원료의 칭량 또는 혼합, 부직포의 성형단계 시 먼저 제조해두는 것이 공정의 순서상 바람직하나, 이를 제한하지 않는다.

상기 산용액의 제조는 물 또는 마스크 팩용 에센스에 아스코르브산 또는 구연산을 투입하여 그 pH가 2.2~2.9가 되도록 하는 것이다. 상기 액상의 선택은 제조되는 제품의 활용에 따라 달라지는 데, 붕대, 거즈 등으로 사용할 경우 물에 아스코르브산 또는 구연산을 투입하고, 마스크 팩으로 사용할 경우 마스크 팩용 에센스(통상 사용되는 것)에 산을 투입하여 제조한다. 또한 이외에도 창상치료제 등으로 사용될 경우 치료액에 산을 투입하여 제조할 수도 있음은 물론이다.

이때 상기 pH를 2.2~2.9가 되도록 하는 이유는 상기 pH가 2.9를 초과할 경우 키토산의 겔화가 진행되지 않고 pH가 2.2 미만일 경우 산이 필요 이상으로 과다 투입되기 때문에 경제성 등이 좋지 못하기 때문이다.

상기 산의 투입량은 pH를 측정하면서 결정하는 데, 일실시 예로서 본 발명에서 정제수에 산을 첨가하면서 pH를 측정한 결과는 하기 표 1과 같았다.

산의 농도별 pH값

L-Ascorbic Acid		구연산
농도	pH	농도	pH
0.2% SOL	2.88	0.08% SOL	2.60
0.5% SOL	2.70	0.1% SOL	2.51
1% SOL	2.52	0.5% SOL	2.20

상기 표 1은 순수 정제수와 SOL반응을 나타낸 것으로 에센스나 액상의 종류에 따라 농도별 pH값은 변할 수 있다. 따라서 에센스 및 액상 종류에 따라 투입량을 조절 pH값을 적절히 조절하도록 한다.

다음으로 상기 키토산을 겔화한 후, 필요에 따라 이를 중화제로 중화할 수 있다. 상기 중화는 본 발명의 부직포가 적용되는 분야에 따라 결정할 사항으로서 생략가능함은 당연하다. 이때 사용되는 중화제 원료로는 무수탄산칼륨(potassium carbonate)을 사용하도록 하고 의약(외)품, 화장품, 식품에 안정되게 사용되어 지는 어떠한 염기성 중화제여도 상관이 없다. 중화방법은 제품별 특성에 따라 방법에 제한을 두지 않는다.

여기서, 상기 중화단계는 앞서 산에 의해 키토산이 충분히 녹을 수 있을 정도의 시간을 부여한 후 적용하는 것으로, 적어도 산처리 후 5분이 지나면 실시한다.

또한 상기 중화를 통한 pH는 5.5~6.0가 되는 것이 바람직하나 이를 반드시 제한하는 것은 아니다.

그리고, 최종적으로 제조된 부직포를 실링 및 포장한다.

본 발명에서 상기와 같이 제조된 기능성 부직포는, 부직포 내에 키토산이 겔화된 상태로 있기 때문에 키토산으로 인하여 부직포의 질감이 뻣뻣해지는 것을 방지할 수 있고, 이로 인해 키토산을 종래의 방법에 비하여 다량 투입할 수 있게 되는 것이다.

따라서 많은 량의 키토산을 투입할 수 있고, 겔화된 키토산이 피부에 직접적으로 작용할 수 있게 되므로, 키토산의 재생력, 보습력, 항균력, 상처치유력 등의 기능을 충분히 활용할 수 있게 된다.

그리고, 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 부직포는 마스크팩, 의약외품 등에 사용될 수 있을 뿐 아니라, 부직포가 적용될 수 있는 모든 분야에 활용할 수 있는 제품으로서, 그 활용을 제한하지 않는다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims (9)

1. 부직포를 구성함에 있어서,
   상기 부직포는 키토산 섬유와 면 섬유가 혼합되어 이루어지되,
   상기 키토산 섬유의 키토산은 겔화된 상태인 것을 특징으로 하는 키토산을 이용한 기능성 부직포.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 키토산은 산에 의해 겔화된 것을 특징으로 하는 키토산을 이용한 기능성 부직포.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 산은 아스코르브산 또는 구연산인 것을 특징으로 하는 키토산을 이용한 기능성 부직포.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 부직포는 키토산 섬유 20~60중량%와 면 섬유 40~80중량%가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 키토산을 이용한 기능성 부직포.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 부직포는 마스크 팩, 거즈, 붕대 및 창상치료제 중 어느 하나에 사용되는 것을 특징으로 하는 키토산을 이용한 기능성 부직포.
6. 키토산 섬유와 면 섬유를 혼합하는 단계와,
   상기 혼합된 키토산 섬유와 면 섬유를 카딩 및 워터펀칭하여 부직포로 제조하는 단계와,
   상기 부직포에 pH 2.2~2.9의 산용액을 투입하여 상기 부직포 내에 포함된 키토산을 겔화하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 키토산을 이용한 기능성 부직포의 제조방법.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 산용액은 물 또는 마스크 팩용 에센스에 아스코르브산 또는 구연산을 투입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 키토산을 이용한 기능성 부직포의 제조방법.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 부직포는 키토산 섬유 20~60중량%와 면 섬유 40~80중량%가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 키토산을 이용한 기능성 부직포의 제조방법.
9. 제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 키토산을 겔화하는 단계 후, 이를 중화제로 pH 5.5~6.0으로 중화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 키토산을 이용한 기능성 부직포의 제조방법.