KR101534440B1 - Functional paper comprising nano gold particles-pulp composite and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 금나노 입자-펄프 컴포지트를 함유하는 항균 효과를 가지는 기능성 제지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a functional paper having an antibacterial effect containing a gold nanoparticle-pulp composite and a method for producing the functional paper.
종이는 식물의 섬유를 재료로 하여 물에 풀어 평평하게 하여 얇게 서로 엉기도록 하여 건조한 것으로, 종이의 주된 용도는 필기용지, 인쇄용지, 포장용지, 산업용지, 신문용지, 가정·위생용지 등으로 매우 다양한 용도로 광범위하게 이용되고 있다. The paper is made by plant fiber, which is made by loosening it into water and flattening it, and drying it by making it coalesce with each other thinly. The main use of paper is very important for writing paper, printing paper, wrapping paper, industrial paper, newspaper paper, And is widely used for various purposes.
과거 소, 양, 새끼염소의 가죽을 이용하여 만든 양피지와 현재 석유 원료, 레이온 등을 이용하여 제조한 합성 종이 등의 여러 가지 종이 제조방법이 있지만, 재생이 가능하며, 친환경적이라는 점에서 식물의 섬유를 원료로 하는 종이를 대체하지 못하고 있다. There are various kinds of paper making methods such as parchment paper made from past cattle, sheep and goatskin leather, synthetic paper made using oil raw materials and rayon, etc. However, since it is possible to reproduce and is environmentally friendly, Can not replace paper made from paper.
그러나 식물성 펄프의 특성으로 인해 종이가 곰팡이나 바이러스, 대장균 등의 병원균에 쉽게 노출되는 단점이 있어 종이에 악영향을 미치며, 종이의 보존성이 떨어지는 문제점이 있었다.However, due to the characteristics of the vegetable pulp, the paper is easily exposed to pathogenic bacteria such as mold, virus, and E. coli, which adversely affects the paper, and the paper has poor storage stability.
종이의 주된 원료는 목재펄프로 주로 셀룰로오스, 리그닌, 헤미셀룰로오스로 이루어져 있으며, 리그닌은 목재를 구성하는 그물 모양의 고분자 화합물로 셀룰로오스에 다음 가는 주성분의 하나로, 주로 세포 간에 개재하는 접착제와 세포막 내에 보강제 역할을 하며, 화학적으로 불안정하여 대기 중의 산소나 자외선에 쉽게 반응하여 종이 변색의 주원인이나, 강도성이 높은 종이를 만드는데 적절하다는 장점이 있다. The main raw material of the paper is wood pulp mainly composed of cellulose, lignin and hemicellulose. Lignin is a net-like macromolecular compound that constitutes wood. It is one of the main components to cellulose, and mainly acts as a reinforcing agent in intercellular adhesives and cell membranes. It is chemically unstable and easily reacts with oxygen or ultraviolet rays in the air, which is a main cause of paper discoloration and is suitable for making paper having high strength.
금(Au)은 화학적으로 안정하며, 전기 전도도가 우수하고 고유의 색을 가지고 있으며 독성이 없어, 여러 분야에 이용되고 있다. 특히 나노기술과 접목한 금나노 입자는 항균, 탈취, 원적외선 방출 등의 탁월한 효과가 입증되어, 금나노 입자를 이용한 비누, 화장품, 섬유, 플라스틱, 건축재료 등의 제품이 개발되었으며, 촉매, 전자물질, 생체전달물질, 광학 물질과 같은 다양한 응용분야에 활용하는 등의 기술적 연구가 이루어지고 있으며, 금나노 입자를 이용하여 항균특성을 나타내는 종이, 섬유 제품들이 연구되고 있다. Gold (Au) is chemically stable, has excellent electrical conductivity, has a unique color, is not toxic, and is used in various fields. Especially, gold nanoparticles combined with nanotechnology have been proved to have excellent effects such as antibacterial, deodorization, and far-infrared radiation. Soap, cosmetics, fiber, plastic and building materials using gold nanoparticles have been developed. , Biomaterials, and optical materials, and researches have been made on paper and fiber products that exhibit antibacterial properties using gold nanoparticles.
공개특허공보 10-2014-0013866호는 기능성 한지 벽지에 관한 것으로, 금 또는 은 콜로이드 수용액을 한지의 주원료인 닥펄프 대비 0.5%의 비율로 혼합, 고해하여 항균 특성을 가지는 한지 시트를 제조하는 방법이 개시되어 있으나, 금나노 입자를 단순히 혼합하여 기능성을 부여한 것으로, 금나노 입자 자체가 펄프에 직접 화학적으로 결합 되어 있는 형태는 아니다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-2014-0013866 discloses a method for producing a Hanji sheet having antimicrobial properties by mixing and kneading a gold or silver colloid aqueous solution at a ratio of 0.5% with respect to daphnia pulp, which is a main raw material of Korean paper, However, the gold nanoparticles themselves are merely mixed to impart functionality, and the gold nanoparticles themselves are not chemically bonded directly to the pulp.
등록특허공보 10-0887768호는 항균 및 항곰팡이 기능을 갖는 함수성 티슈의 제조방법에 관한 것으로, 폴리에스터, 폴리프로필렌, 면 및 펄프 등의 섬유원료에 금, 백금, 은, 게르마늄 등의 금속 나노입자를 혼입시켜 항균 및 항곰팡이성 섬유원단을 이용하여 함수성티슈를 제조하는 방법에 대해 개시되어 있으나, 펄프의 제조과정 중 금속 나노 입자를 공정수에 선택적으로 혼합하거나, 증점제에 혼입 또는 나노 입자를 분사하는 방법을 이용하고 있어, 펄프내에 직접 화학적으로 결합 되어 있는 형태가 아니며, 효율성이 떨어진다는 단점이 있다. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-0887768 relates to a method for producing a moisture-containing tissue having an antibacterial and antifungal function, and is characterized in that it comprises the steps of applying a metal nano-particle such as gold, platinum, silver or germanium to a fiber raw material such as polyester, polypropylene, The present invention also relates to a method for producing a water-soluble tissue using an antibacterial and antifungal fibrous fabric by mixing the metal nanoparticles with the process water, And is not chemically bonded directly to the pulp, which is disadvantageous in that the efficiency is low.
따라서 금나노 입자가 펄프 내 리그닌에 결합되어 있어, 항균 효과가 우수하며 강도성이 좋으며 종이의 제조공정을 간소화 시킬 수 있는 기능성 제지를 제조하는 방법의 제공이 필요한 실정이다.
Therefore, there is a need to provide a method of manufacturing a functional paper having gold nanoparticles bonded to lignin in pulp, which has excellent antibacterial effect, good strength, and can simplify the manufacturing process of paper.
본 발명의 목적은 식물성 섬유의 주요 구성성분인 리그닌에 금나노 입자가 화학적으로 결합되어 있는 금나노 입자-펄프 컴포지트의 제조방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a method for producing a gold nanoparticle-pulp composite in which gold nanoparticles are chemically bonded to lignin, which is a main component of vegetable fibers.
본 발명의 다른 목적은 금나노 입자-펄프 컴포지트를 함유하는 항균 효과를 가지는 기능성 제지 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a functional paper having antimicrobial effect containing a gold nanoparticle-pulp composite and a method for producing the functional paper.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 펄프와 금 전구체 용액을 혼합하여 오토클레이브에서 반응시킴으로써, 금나노 입자가 목재펄프 중의 리그닌 성분에 자가 합성되어 펄프에 결합함으로써, 금나노 입자가 펄프에 결합된 형태의 금나노 입자-펄프 컴포지트를 제조하는 방법을 제공한다. In order to accomplish the above object, the present invention relates to a method for producing a pulp, which comprises reacting pulp and a gold precursor solution in an autoclave to cause gold nanoparticles to self-synthesize with lignin components in wood pulp and bind pulp, Lt; RTI ID = 0.0 > nanoparticle-pulp < / RTI >
본 발명의 목적은 금나노 입자-펄프 컴포지트를 함유하는 항균 효과를 가지는 기능성 제지 및 이의 제조방법을 제공한다.
An object of the present invention is to provide a functional paper having antimicrobial effect containing a gold nanoparticle-pulp composite and a method for producing the functional paper.
본 발명에 따른 방법을 이용하여 제조된 기능성 제지는 표백하지 않은 크래프트 펄프 내 리그닌 성분에 금나노 입자가 결합 되어 있어 항균 효과가 우수하며 강도성이 좋고, 내습성, 유연성, 인쇄성이 좋아 인쇄용지, 필기용지, 가정·위생 용지뿐만 아니라 식품, 농수산물, 의약품 또는 의료기기, 전자기기의 포장용지로서 유용하게 활용될 수 있다.The functional paper produced by the method according to the present invention is excellent in antimicrobial effect, strength, moisture resistance, flexibility and printability because gold nanoparticles are bonded to lignin components in unbleached kraft pulp, , Writing paper, home and sanitary paper, as well as packaging paper for foods, agricultural and marine products, pharmaceuticals or medical devices, and electronic devices.
또한, 제조과정 중 오토클레이브를 이용함으로써, 금나노 입자-펄프 컴포지트를 빠르게 생성할 수 있으며, 제조공정을 단순화시킬 수 있어, 제조 비용이 감소하여 금나노 입자-펄프 컴포지트가 함유된 기능성 제지를 경제적, 친환경적으로 제조할 수 있다는 장점이 있다.In addition, by using the autoclave during the manufacturing process, it is possible to rapidly produce the gold nanoparticle-pulp composite, simplify the manufacturing process, and reduce the manufacturing cost, so that the functional paper containing the gold nanoparticle-pulp composite is economically , And can be manufactured in an environmentally friendly manner.
또한, 목재의 주요 구성 성분인 리그닌은 과거에는 펄프를 만드는 과정에서 생기는 잔재물로 폐기물로 여겨졌지만, 현재는 바이오에탄올과 플라스틱 제조 등으로 여러 방면에서 이용되고 있으며, 여러 가지 방식으로 화학적 변형이 가능하여 리그닌 구조 내 금나노 입자가 화학적으로 결합 되어 있는 물질은 전기, 전자재료, 생체의학 재료, 나노 복합 재료 등의 다양한 첨단 신소재로 이용될 수 있다.
In addition, lignin, which is a major constituent of wood, was considered to be wastes in the past as a remnant produced during the pulp making process. Currently, lignin is used in various fields such as bioethanol and plastic manufacturing, and can be chemically modified in various ways Materials in which the gold nanoparticles in the lignin structure are chemically bonded can be used as a variety of advanced new materials such as electric, electronic materials, biomedical materials, and nanocomposite materials.
도1은 금나노 입자-펄프 컴포지트를 함유하는 기능성 제지의 제조방법을 도식화한 것이다.
도2는 금나노 입자-펄프 컴포지트를 함유하는 기능성 제지 제조방법의 예시를 도식화한 것이다.
도3은 미표백 침엽수 크래프트 펄프에 금 전구체 용액을 혼합해 오토클레이브에서 30분 반응시킨 후의 사진이다.
도4는 미표백 침엽수 크래프트 펄프에 금나노 입자가 결합 되어 있는 종이의 건조하기 전의 사진이다.
도5는 미표백 침엽수 크래프트 펄프에 금나노 입자가 결합 되어 있는 종이의 건조한 후의 사진이다.
도6은 미표백 침엽수 크래프트 펄프에 금나노 입자가 결합 되어 있는 종이를 전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
도7은 미표백 침엽수 크래프트 펄프에 금나노 입자가 결합 되어 있는 종이의 항균성을 평가한 사진이다(실험 균주 : 대장균).
도8은 미표백 침엽수 크래프트 펄프에 금나노 입자가 결합 되어 있는 종이의 항균성을 평가한 사진이다(실험 균주 : 포도상구균).Figure 1 is a schematic representation of a method of making a functional paper containing a gold nanoparticle-pulp composite.
FIG. 2 is a schematic illustration of a method of making a functional paper containing a gold nanoparticle-pulp composite.
FIG. 3 is a photograph of a mixture of unbleached bleached softwood kraft pulp with a gold precursor solution and reacting in an autoclave for 30 minutes.
Fig. 4 is a photograph of the paper before drying, in which gold nanoparticles are bonded to unbleached softwood kraft pulp.
Fig. 5 is a photograph of dried paper with gold nanoparticles bound to non-bleached softwood kraft pulp.
FIG. 6 is a photograph of a paper in which gold nanoparticles are bonded to unbleached softwood kraft pulp with an electron microscope (SEM).
FIG. 7 is a photograph showing the antibacterial activity of paper in which gold nanoparticles are bound to unbleached softwood kraft pulp (experimental strain: E. coli).
FIG. 8 is a photograph showing the antibacterial property of paper in which gold nanoparticles are bound to unbleached softwood kraft pulp (experimental strain: Staphylococcus).
본 발명은 금나노 입자-펄프 컴포지트를 함유하는 항균 효과를 가지는 기능성 제지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a functional paper having an antibacterial effect containing a gold nanoparticle-pulp composite and a method for producing the functional paper.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 a) 펄프를 고해시키는 단계; b) 고해된 펄프와 금 전구체 용액을 혼합하고, 오토클레이브에서 반응시키는 단계; 및 c) 단계b)에서 수득된 혼합물로부터 용매를 제거하여 금나노 입자-펄프 컴포지트를 수득하는 단계를 포함하고, 여기에서, 상기 금나노 입자는 자가 합성되고, 상기 금나노 입자는 펄프에 결합 되어 있는 형태로 존재하는 것인, 금나노 입자 펄프-컴포지트의 제조방법에 관한 것이다. The present invention provides a method of making a pulp comprising: a) beating pulp; b) mixing the pulverized pulp with the gold precursor solution and reacting in an autoclave; And c) removing the solvent from the mixture obtained in step b) to obtain a gold nanoparticle-pulp composite wherein the gold nanoparticles are self-synthesized and the gold nanoparticles are bound to the pulp The present invention relates to a method for producing a gold nanoparticle pulp-composite.
금 전구체 용액은 수용액 상태에서 양이온의 형태(Au+)로 해리되며, 이러한 금 전구체 용액을 펄프와 혼합하여 오토클레이브에서 반응시키는 경우, 목재 섬유 내 존재하는 리그닌(하기 화학식 I참조)의 화학 구조에서 수산기, 방향족 메톡시기가 Au+의 환원제로 작용함으로써 금나노 입자가 합성되게 된다. The gold precursor solution dissociates into the form of a cation (Au + ) in the aqueous solution state. When this gold precursor solution is mixed with the pulp and reacted in an autoclave, the chemical structure of the lignin present in the wood fiber The hydroxyl group and the aromatic methoxy group act as a reducing agent for Au + , thereby synthesizing gold nanoparticles.
[화학식 I](I)
이렇게 자가 합성된 금나노 입자는 목재섬유를 이루고 있는 리그닌의 구조 내에서 합성되어 화학적으로 결합 되어 있는 형태로 존재한다. 오토클레이브에서 반응시키는 경우, 반응속도를 높여주어 금나노 입자-펄프 컴포지트가 보다 잘 형성될 수 있도록 한다.The self-synthesized gold nanoparticles are synthesized in the structure of lignin, which is a wood fiber, and are chemically bonded. When reacting in an autoclave, the reaction rate is increased to allow better formation of the gold nanoparticle-pulp composite.
본 발명에 따른 일 양태에서, 단계a)에서, 펄프는 목재펄프인 것을 특징으로 할 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 목재펄프는 표백과정을 거치지 않은 미표백 펄프일 수 있고, 보다 구체적으로 미표백펄프는 미표백화학펄프 또는 미표백기계펄프 일 수 있으며, 리그닌이 제거되지 않아 다량의 리그닌이 포함되어 있다. In one embodiment according to the present invention, in step a), the pulp may be characterized by being a wood pulp, more specifically the wood pulp may be an unbleached pulp that has not undergone a bleaching process, more specifically an unbleached pulp May be an unbleached chemical pulp or an unbleached machine pulp, and the lignin is not removed and contains a large amount of lignin.
본 발명에 따른 일 양태에서, 단계a)에서, 고해된 펄프를 용매와 혼합 및 교반한 후 원심분리하여 펄프만을 수득하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 용매는 물, 보다 구체적으로는 증류수일 수 있으며 단계c)에서 원심분리 과정을 1회 이상 수행할 수 있다. In one embodiment according to the present invention, in step a) further comprises mixing and stirring the pulp with the solvent and centrifuging to obtain pulp only, said solvent being water, more particularly distilled water And the centrifugation process can be performed at least once in step c).
본 발명에 따른 일 양태에서, 단계b)에서 금 전구체 용액은 사염화금산(HAuCl4), 삼염화금(AuCl3), 사염화금칼륨(KAuCl4), 사염화금나트륨(NaAuCl4), 수산화금(Au(OH)3), 산화금(Au2O3), 황화금(Au2S3) 및 이의 수화물로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상일 수 있으며, 구체적으로 사염화금산(HAuCl4) 또는 이의 수화물일 수 있다. In one embodiment according to the present invention, step b) gold precursor solution tetrachloride Keumsan (HAuCl4), trichloro gold (AuCl 3), tetrachloride potassium gold (KAuCl 4), titanium tetrachloride gold sodium (NaAuCl 4), hydroxide, gold (Au from ( OH) 3 ), gold oxide (Au 2 O 3 ), gold sulfide (Au 2 S 3 ) and hydrates thereof, and may be specifically at least one selected from the group consisting of tetrachloroauric acid (HAuCl 4 ) or a hydrate thereof .
본 발명에 따른 일 양태에서, 단계b)에서 금 전구체 용액은 1 mM 이상의 농도, 구체적으로 5 mM 이상의 농도로 펄프에 첨가될 수 있으며, 보다 구체적으로는 금 전구체 용액은 10 mM 내지 1,000 mM의 농도일 수 있으나 이로 한정되는 것은 아니고 원하는 목적에 따라 적절히 농도를 조절하여 적용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the gold precursor solution in step b) may be added to the pulp at a concentration of 1 mM or more, specifically 5 mM or more, and more specifically, the gold precursor solution may be added at a concentration of 10 mM to 1,000 mM But the present invention is not limited thereto, and the concentration can be appropriately adjusted according to a desired purpose.
본 발명에 따른 일 양태에서, 단계b)에서 110℃ 이상의 온도조건, 1 atm 이상의 압력조건에서 30분 이상 반응시킬 수 있으며, 보다 구체적으로는 단계b)에서 115 내지 125℃의 온도 조건, 1 내지 1.1 atm의 압력 조건에서 30분 이상 반응시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, in step b), the reaction can be carried out at a temperature condition of 110 ° C or higher and a pressure condition of 1 atm or more for 30 minutes or more, more specifically, a temperature condition of 115 to 125 ° C in step b) It can be reacted at a pressure of 1.1 atm for 30 minutes or more.
본 발명에 따른 일 양태에서, 상기 방법으로 제조된 금나노 입자가 결합 되어 있는 금나노 입자-펄프 컴포지트는 항균 효과를 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the gold nanoparticle-pulp composite having the gold nanoparticles bonded thereto may have an antibacterial effect.
본 발명에 따른 일 양태에서, 제조된 금나노 입자-펄프 컴포지트를 용매와 혼합한 후 필터링하여 금나노 입자-펄프 컴포지트를 수득한 후 이를 건조시켜 금나노 입자가 결합 되어 있는 기능성 제지를 제조할 수 있으며, 보다 구체적으로는 상기 용매는 물, 보다 구체적으로 증류수일 수 있으며, 상기 제조과정 중 100 메쉬 이상의 필터를 이용하여 필터링 할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the produced gold nanoparticle-pulp composite is mixed with a solvent and filtered to obtain a gold nanoparticle-pulp composite and then dried to prepare a functional paper having gold nanoparticles bound thereto More specifically, the solvent may be water, more specifically, distilled water, and may be filtered using a filter having 100 mesh or more during the manufacturing process.
본 발명에 따른 일 양태에서, 상기 방법으로 제조된 금나노 입자-펄프 컴포지트가 함유되어 있는 기능성 제지는 인쇄용지, 필기용지, 가정·위생 용지뿐만 아니라 식품, 농수산물, 의약품, 의료기기 및 전자제품으로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 포장용으로 사용될 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the functional paper containing the gold nanoparticle-pulp composite produced by the above method is used for printing paper, writing paper, household / sanitary paper, food, agricultural products, pharmaceuticals, And can be used for any one package selected from the group consisting of.
이하, 본 발명을 제조 예 및 실험 예를 통하여 보다 상세히 설명한다. 그러나 이들 제조 예 및 실험 예는 본 발명을 설명하기 위하여 제시되는 것으로, 본 발명의 범위가 하기 제시된 제조 예 및 실험 예에 의해 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail through Production Examples and Experimental Examples. However, these preparation examples and experimental examples are presented for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following production examples and experimental examples.
제조 예. 미표백 침엽수 크래프트 펄프-금나노 입자 컴포지트를 함유하는 제지의 제조방법Production example. Non-bleached softwood kraft pulp - Method of making paper containing gold nanoparticle composites
여수도 420-470 mL로 고해된 미표백 침엽수 크래프트 펄프를 물과 함께 혼합(5 g 건조펄프/L) 하고 약 10분간 교반하여 펄프가 골고루 분산되도록 하였다. 분산된 펄프혼합물을 45 mL씩 원심분리용 튜브에 나누어 담고 원심분리 하여 물은 버리고 펄프만을 남겼다. 펄프만이 남아있는 튜브에 미리 준비된 사염화금산 수용액을 농도별(0, 4.5, 21, 42 mM)로 30 mL을 가하고 흔들어 골고루 섞어주었다. 펄프와 사염화금산용액 혼합물을 오토클레이브에 넣어 1.02 atm, 121℃에서 30 분 동안 반응시켜 금나노 입자가 목재섬유상에 자연 합성되도록 하였다. 합성이 끝난 후 원심분리하여 금나노 입자가 합성된 펄프만을 튜브에 남기고 여기에 다시 증류수를 가하고 흔들어서 원심분리하였다. 이러한 과정을 3-4번 반복하여 미반응 사염화금산 또는 불순물을 제거하고 깨끗한 금나노 입자가 합성된 펄프만을 얻었다.Yeoju was blended with water (5 g dried pulp / L) and bleached for about 10 minutes to disperse the pulp evenly. The pulp mixture was dispensed into centrifuge tubes in 45 mL increments, centrifuged, and water was discarded leaving only the pulp. Add 30 mL of aqueous tetrachloroauric acid solution (0, 4.5, 21, 42 mM) prepared beforehand to the tube with only pulp and shake well. The mixture of pulp and tetrachloroauric acid solution was placed in an autoclave and reacted at 1.02 atm and 121 ° C for 30 minutes to naturally synthesize the gold nanoparticles on the wood fiber. After the synthesis, centrifugal separation was performed to leave only the pulp synthesized with the gold nanoparticles in the tube, and distilled water was added thereto, followed by shaking and centrifugation. This process was repeated 3-4 times to remove unreacted chlorosulfonic acid or impurities and to obtain only pulp synthesized with clean gold nanoparticles.
제조된 미표백 침엽수 크래프트 펄프-금나노 입자 컴포지트 2 g을 300 mL의 증류수에 혼합하여 약 10분간 교반시켜 준 후 100 메쉬 와이어 필터가 장착된 500 mL 용량의 진공 여과 시스템에 미표백 침엽수 크래프트 펄프-금나노 입자 컴포지트 혼합액을 넣어주었다. 혼합액이 필터 위에 골고루 분산되도록 한 후 진공펌프를 켜서 물은 와이어 메쉬 필터 아래로 배출시키고 와이어 메쉬 위에 미표백 침엽수 크래프트 펄프-금나노 입자 컴포지트만을 남겼다. 와이어 메쉬 위에 남은 펄프 층을 취하여 60℃에서 16-24시간 건조시킨 후 최종 금나노 입자가 자가 합성된 펄프를 이용한 제지 샘플을 얻었다.
2 g of the unbleached bleached softwood kraft pulp-gold nanoparticle composite was mixed with 300 mL of distilled water and stirred for about 10 minutes. To the 500-mL vacuum filtration system equipped with a 100-mesh wire filter, unbleached softwood kraft pulp- A gold nanoparticle composite mixture was added. The mixture was spread evenly on the filter, then the vacuum pump was turned on to drain the water under the wire mesh filter, leaving only the bleached softwood kraft pulp-gold nanoparticle composite on the wire mesh. The remaining pulp layer on the wire mesh was dried at 60 ° C for 16-24 hours, and a paper sample was obtained using the pulp with self-synthesized gold nanoparticles.
실험 예 1. 미표백 침엽수 크래프트 펄프-금나노 입자 컴포지트를 함유하는 제지의 항균성 평가(대장균)EXPERIMENTAL EXAMPLE 1 Evaluation of Antimicrobial Activity of Paper Containing Non-bleached Softwood Kraft Pulp-Gold Nanoparticle Composite (E. coli)
JIS Z 2801 표준시험법에 기초하여 그람음성균의 하나인 E. coli DH5a (ATCC PTA 1977) 대한 항균성을 정량평가하였다. 우선 100 mL의 증류수에 영양 배지 0.8 g을 혼합하고 가열 멸균하여 균 배양액을 만들었다. 멸균된 균 배양액 10 mL을 멸균 튜브에 분배하고 여기에 대장균 콜로니를 한 백금이 넣어 흔들어 준 후 24시간 동안 배양하여 항균성 정량평가에 사용할 실험용 균주 접종액을 준비하였다. 항균성 평가를 위해 준비된 균주 접종액 1 mL을 새로운 영양배지 9 mL과 혼합하고 여기에 제조된 금나노-펄프 기능성 종이 시편(1 cm x 1 cm)을 넣어 24시간 동안 항온항습기에서 균을 배양하였다. 금나노-펄프 기능성 종이 시편과 함께 배양된 균 배양액 1 ml을 취하여 9 ml의 영양배지와 혼합하여 10배 희석(10-1)시켰다. 그리고 다시 10배 희석된 균배양액으로부터 1 ml을 취하여 새로운 영양배지 9 ml과 혼합하여 10-2 희석액을 만들고 이와 동일한 과정을 반복하여 10-6까지 희석시켰다. 10-1~10-6까지 희석된 금나노-펄프 기능성 종이 시편-균 배양액을 미리 준비된 아가 플레이트 위에 각각 0.5 ml씩 스프레더(spreader)로 도말하여 이를 24-48시간 동안 배양한 후 아가 플레이트 위에 자란 콜로니의 개수를 세었다. 항균성의 비교를 위해 대조군으로 순수 펄프만으로 제조된 종이 시편을 준비하여 동일한 항균 실험을 동시에 진행하였으며 배양 후 아가 플레이트 위에 생성된 콜로니의 수를 대조군과 금나노 입자-펄프시료와 비교함으로서 항균성의 정량적인 값(%R)을 구하였다. 모든 실험은 3회 반복하여 재현성을 확인하였다.
Based on the JIS Z 2801 standard test method, E. coli The antimicrobial activity of DH5a (ATCC PTA 1977) was evaluated quantitatively. First, 0.8 g of nutrient broth was mixed with 100 mL of distilled water and sterilized by heating to prepare a culture broth. 10 mL of the sterilized microbial culture solution was dispensed into a sterilized tube, and a colloidal colony of E. coli was added to the microbial colony, followed by shaking. The microorganism was cultured for 24 hours to prepare an experimental strain inoculum to be used for the evaluation of antimicrobial activity. 1 mL of the inoculum prepared for the evaluation of antimicrobial activity was mixed with 9 mL of fresh nutrient medium, and the prepared gold nano-pulp functional paper specimen (1 cm x 1 cm) was added thereto and the bacteria were cultured in a constant-temperature air humidifier for 24 hours. Gold nano-by taking a 1 ml culture broth with pulp functional paper specimen it was diluted 10 times (10 - 1) is mixed with 9 ml of nutrient medium. Then, 1 ml was taken from the 10-fold diluted bacterial culture and mixed with 9 ml of fresh nutrient medium to make a 10 -2 dilution. The same procedure was repeated to dilute to 10 -6 . The diluted gold nano-pulp functional paper specimen-culture medium diluted to 10 -1 to 10 -6 was spread on a previously prepared agar plate in a spreader of 0.5 ml each, spread on a agar plate for 24-48 hours, The number of colonies was counted. In order to compare the antimicrobial activity, a paper sample prepared only with pure pulp as a control was prepared and the same antibacterial experiment was carried out simultaneously. The number of colonies formed on the agar plate after culturing was compared with the control and gold nano-pulp samples, The value (% R) was obtained. All experiments were repeated 3 times to confirm reproducibility.
실험 예 2. 미표백 침엽수 크래프트 펄프-금나노 입자 컴포지트를 함유하는 제지의 항균성 평가(포도상구균)EXPERIMENTAL EXAMPLE 2 Evaluation of Antimicrobial Activity of Paper Containing Non-bleached Softwood Kraft Pulp-Gold Nanoparticle Composite (Staphylococcus aureus)
JIS Z 2801 표준시험법에 기초하여 그람양성균의 하나인 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)에 대한 항균성을 정량 평가하였다. 우선 100 mL의 증류수에 영양 배지 0.8 g을 혼합하고 가열 멸균하여 균 배양액을 만들었다. 멸균된 균 배양액 10 mL을 멸균 튜브에 분배하고 여기에 대장균 콜로니를 한 백금이 넣어 흔들어 준 후 24시간 동안 배양하여 항균성 정량평가에 사용할 실험용 균주 접종액을 준비하였다. 항균성 평가를 위해 준비된 균주 접종액 1 mL을 새로운 영양배지 9 mL과 혼합하고 여기에 제조된 금나노-펄프 기능성 종이 시편(1 cm x 1 cm)을 넣어 24시간 동안 항온항습기에서 균을 배양하였다. 금나노-펄프 기능성 종이 시편과 함께 배양된 균 배양액 1 ml을 취하여 9 ml의 영양배지와 혼합하여 10배 희석(10-1)시켰다. 그리고 다시 10배 희석된 균배양액으로부터 1 ml을 취하여 새로운 영양배지 9 ml과 혼합하여 10-2 희석액을 만들고 이와 동일한 과정을 반복하여 10-6까지 희석시켰다. 10-1~10-6까지 희석된 금나노-펄프 기능성 종이 시편-균 배양액을 미리 준비된 아가 플레이트 위에 각각 0.5 ml씩 스프레더(spreader)로 도말하여 이를 24-48시간 동안 배양한 후 아가 플레이트 위에 자란 콜로니의 개수를 세었다. 항균성의 비교를 위해 대조군으로 순수 펄프만으로 제조된 종이 시편을 준비하여 동일한 항균 실험을 동시에 진행하였으며 배양 후 아가 플레이트 위에 생성된 콜로니의 수를 대조군과 금나노 입자-펄프시료와 비교함으로서 항균성의 정량적인 값(%R)을 구하였다. 모든 실험은 3회 반복하여 재현성을 확인하였다. Based on the JIS Z 2801 standard test method, Staphylococcus ( Staphylococcus) , one of Gram- aureus ) was evaluated quantitatively. First, 0.8 g of nutrient broth was mixed with 100 mL of distilled water and sterilized by heating to prepare a culture broth. 10 mL of the sterilized microbial culture solution was dispensed into a sterilized tube, and a colloidal colony of E. coli was added to the microbial colony, followed by shaking. The microorganism was cultured for 24 hours to prepare an experimental strain inoculum to be used for the evaluation of antimicrobial activity. 1 mL of the inoculum prepared for the evaluation of antimicrobial activity was mixed with 9 mL of fresh nutrient medium, and the prepared gold nano-pulp functional paper specimen (1 cm x 1 cm) was added thereto and the bacteria were cultured in a constant-temperature air humidifier for 24 hours. Gold nano-Take the culture broth with 1 ml and the pulp functional paper specimen was diluted 10 times (10 - 1) is mixed with 9 ml of nutrient medium. Then, 1 ml was taken from the 10-fold diluted bacterial culture and mixed with 9 ml of fresh nutrient medium to make a 10 -2 dilution. The same procedure was repeated to dilute to 10 -6 . The diluted gold nano-pulp functional paper specimen-culture medium diluted to 10 -1 to 10 -6 was spread on a previously prepared agar plate in a spreader of 0.5 ml each, spread on a agar plate for 24-48 hours, The number of colonies was counted. In order to compare the antimicrobial activity, a paper sample prepared only with pure pulp as a control was prepared and the same antibacterial experiment was carried out simultaneously. The number of colonies formed on the agar plate after culturing was compared with the control and gold nano-pulp samples, The value (% R) was obtained. All experiments were repeated 3 times to confirm reproducibility.
Claims (18)
b) 고해된 펄프와 1 mM 이상 농도의 금 전구체 용액을 혼합하고, 오토클레이브에서 반응시키는 단계; 및
c) 단계b)에서 수득된 혼합물로부터 용매를 제거하여 금나노 입자-펄프 컴포지트를 수득하는 단계를 포함하고,
여기에서, 상기 금나노 입자는 자가 합성되고,
상기 금나노 입자는 펄프에 결합된 형태로 존재하는 것인,
금나노 입자-펄프 컴포지트의 제조방법.
a) beating the pulp;
b) mixing the precipitated pulp with a gold precursor solution at a concentration of 1 mM or more and reacting in an autoclave; And
c) removing the solvent from the mixture obtained in step b) to obtain a gold nanoparticle-pulp composite,
Here, the gold nanoparticles are self-synthesized,
Wherein the gold nanoparticles are present in a form bound to the pulp.
Method for making gold nanoparticle-pulp composites.
상기 단계a)에서, 목재펄프인 것을 특징으로 하는, 금나노 입자-펄프 컴포지트의 제조방법.
The method according to claim 1,
A method of producing a gold nanoparticle-pulp composite, characterized in that in step a), it is wood pulp.
목재펄프는 미표백펄프인 것을 특징으로 하는, 금나노 입자-펄프 컴포지트의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the wood pulp is an unbleached pulp. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
상기 미표백펄프는 미표백화학펄프 또는 미표백기계펄프인 것을 특징으로 하는, 금나노 입자-펄프 컴포지트의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the unbleached pulp is an unbleached chemical pulp or an unbleached mechanical pulp.
펄프에는 리그닌(lignin) 성분이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는, 금나노 입자-펄프 컴포지트의 제조방법.
The method according to claim 1,
A method for producing a gold nanoparticle-pulp composite, characterized in that the pulp contains a lignin component.
상기 단계a)에서, 고해된 펄프를 용매와 혼합 및 교반한 후 원심분리하여 펄프만을 수득하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 금나노 입자-펄프 컴포지트의 제조방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of mixing and stirring the pulp with the solvent and centrifuging to obtain pulp only in step a). ≪ Desc / Clms Page number 20 >
상기 용매는 증류수인 것을 특징으로 하는, 금나노 입자-펄프 컴포지트의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the solvent is distilled water. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
단계b)에서 금 전구체 용액은 사염화금산(HAuCl4), 삼염화금(AuCl3), 사염화금칼륨(KAuCl4), 사염화금나트륨(NaAuCl4), 수산화금(Au(OH)3), 산화금(Au2O3), 황화금(Au2S3) 및 이의 수화물로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 금나노 입자-펄프 컴포지트의 제조방법.
The method according to claim 1,
In step b), the gold precursor solution is selected from the group consisting of HAuCl 4 , AuCl 3 , KAuCl 4 , NaAuCl 4 , Au (OH) 3 , (Au 2 O 3 ), gold sulfide (Au 2 S 3 ), and a hydrate thereof. The method of manufacturing the gold nanoparticle-pulp composite according to claim 1,
단계b)에서 금 전구체 용액은 10 mM 내지 1,000 mM의 농도인 것을 특징으로 하는, 금나노 입자-펄프 컴포지트의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the gold precursor solution in step b) has a concentration of from 10 mM to 1,000 mM.
단계b)에서 110℃ 이상의 온도 조건, 1 atm 이상의 압력 조건에서 30분 이상 반응시키는 것을 특징으로 하는 금나노 입자-펄프 컴포지트의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reaction is carried out in step b) at a temperature of 110 ° C or higher and a pressure of 1 atm or more for 30 minutes or more.
단계b)에서 115 내지 125℃의 온도 조건, 1 내지 1.1 atm의 압력 조건에서 30분 이상 반응시키는 것을 특징으로 하는 금나노 입자-펄프 컴포지트의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reaction is carried out in step b) at a temperature of 115 to 125 DEG C and a pressure of 1 to 1.1 atm for 30 minutes or more.
A gold nanoparticle-pulp composite having gold nanoparticles bonded thereto, prepared by the method of any one of claims 1 to 8 and 10 to 12.
상기 금나노 입자-펄프 컴포지트는 항균 효과를 가지는 것을 특징으로 하는 금나노 입자-펄프 컴포지트.
14. The method of claim 13,
Wherein the gold nanoparticle-pulp composite has an antibacterial effect.
(B) 금나노 입자-펄프 컴포지트를 용매와 혼합한 후 필터링하여 금나노 입자-펄프 컴포지트를 수득한 후 이를 건조시키는 단계를 포함하는,
금나노 입자가 결합 되어 있는 기능성 제지를 제조하는 방법.
(A) preparing a gold nanoparticle-pulp composite according to the method of any one of claims 1 to 8 and 10 to 12; And
(B) mixing the gold nanoparticle-pulp composite with a solvent and filtering to obtain a gold nanoparticle-pulp composite, followed by drying.
A method for producing a functional paper having gold nanoparticles bonded thereto.
단계(B)에서 필터링 시 100 메쉬 이상의 필터를 이용하는 것을 특징으로 하는, 금나노 입자가 결합 되어 있는 기능성 제지를 제조하는 방법.
16. The method of claim 15,
A method for producing a functional paper having gold nanoparticles bonded thereto, wherein a filter having 100 mesh or more is used for filtering in step (B).
16. A functional paper produced by the method of claim 15, wherein gold nanoparticles are bound.
기능성 제지는 식품, 농수산물, 의약품, 의료기기 및 전자제품으로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 포장용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 금나노 입자가 결합 되어 있는 기능성 제지.18. The method of claim 17,
Wherein the functional paper is used for any one of packages selected from the group consisting of foods, agricultural and marine products, pharmaceuticals, medical instruments, and electronic products.
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|---|---|---|---|
| KR1020140036345A KR101534440B1 (en) | 2014-03-27 | 2014-03-27 | Functional paper comprising nano gold particles-pulp composite and preparation method thereof |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101923074B1 (en) * | 2017-03-21 | 2018-11-28 | 부경대학교 산학협력단 | Gold nanoparticle-silicon composite material used for low temperature sensor |
| US11123711B2 (en) * | 2017-12-28 | 2021-09-21 | University Of Kentucky Research Foundation | System and method for alcohol oxidation reaction of lignins |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR200372808Y1 (en) * | 2004-08-19 | 2005-01-14 | 양원동 | Nano silver contain pulp |
| KR100887768B1 (en) * | 2007-06-11 | 2009-04-17 | 나노폴리(주) | Manufactur method of wet-tissue with antimicrobial and anti-fungus function |
-
2014
- 2014-03-27 KR KR1020140036345A patent/KR101534440B1/en active IP Right Grant
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