KR102414693B1 - 항균성이 우수한 유아용 이불의 제조방법 - Google Patents
항균성이 우수한 유아용 이불의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 항균성이 우수한 특성을 갖는 유아용 이불의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 항균성 물질과 원적외선 방사 물질을 포함하여 항균력을 가지면서, 세탁용 세제와 고온 세척에도 항균성을 유지할 수 있는 특성을 가지므로 자주 삶아서 사용하는 유아용 이불로 적합한 장점을 갖는다.
Description
본 발명은 항균성이 우수한 특성을 갖는 유아용 이불의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 항균성 물질과 원적외선 방사 물질을 포함하여 항균력을 가지면서, 고온 세척에도 항균성을 유지할 수 있는 특성을 갖는 원단으로 제작된 이불에 관한 것이다.
이불은 신체에 직접 닿는 직물 중 하나로서 위생상 중요하게 인식된다. 특히 유아의 피부는 외부 오염물질에 대한 장벽이 충분히 형성되지 않아 이불에 뭍은 오염물질에 취약하고, 유아의 수면 시간은 성인에 비해 더 길기 때문에 이불의 위생은 매우 중요하게 인식된다. 또한 유아용 이불의 경우 땀이나 대소변과 같은 분비물이 뭍을 가능성 또한 높기 때문에 자주 삶아서 사용하게 된다.
항균성 원단은 한국특허등록공보 제10-2249507호와 같이 폴리에스테르 또는 나일론 섬유에 항균 및 항바이러스 효과를 갖는 천연 추출물을 도포하여 제작될 수 있다. 또한 한국특허등록공보 제10-1141149호에서 개시하는 바와 같이 주로 은, 셀레늄, 아연 등의 항균 성분이나, 게르마늄, 텅스텐, 이산화규소(Silica, silicon dioxide), 티타늄디옥사이드(TiO2; Titanium Dioxide), 알루미늄옥사이드 (Al2O3, Aluminium oxide) 등의 원적외선 방사 성분을 포함할 수 있다. 항균 성분이나 원적외선 방사 성분을 단순 처리하면 세탁시 쉽게 소실되기 때문에 나노 입자화 하여 방직할 때 사용할 실에 처리하거나, 그런 실을 이용하여 방직을 하기도 한다. 또는 항균 성분이나 원적외선 방사 성분이 잘 결합하는 폴리에스테르 또는 나일론 등과 같은 합성 폴리머 섬유를 사용할 수 있다.
그런데 이런 항균 이불은 유아의 피부에 자극적일 수 있고, 일반 세탁에는 원단의 소재에 대해 어느 수준의 결합력을 유지하더라도 고온에 삶아서 사용하는 조건에서 결합력을 유지하기 어렵다. 또한 합성 폴리머 소재로 방직된 원단은 고온에 노출되는 경우 변형을 일으키는 경우가 많고, 이러한 원단 또한 항균 성분을 단순 처리하는 경우 고온에서 항균력을 쉽게 소실하는 단점이 있다.
일 양상은 은, 셀레늄, 및 아연으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 제1나노입자 및 게르마늄, 텅스텐, 이산화규소(Silica, silicon dioxide), 티타늄디옥사이드(TiO2; Titanium Dioxide), 및 알루미늄옥사이드 (Al2O3, Aluminium oxide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 제2나노입자를 혼합하는 단계;
상기 제1나노입자 및 제2나노입자를 면(cotton) 소재의 실에 처리하여 항균 처리하는 단계;
상기 항균 처리된 실과 유리섬유를 혼합하여 항균 섬유 원단을 얻는 단계; 및
상기 항균 섬유 원단의 양면에 면 소재의 원단을 배치시키는 단계를 포함하는, 항균 이불의 제조방법을 제공한다.
다른 양상은 상기 제조방법으로 제조된 항균 이불을 제공한다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예가 기재된다. 본 발명은 특정 실시예에 대해 한정되지 아니며, 본 발명의 실시예들의 다양한 변경(Modification), 균등물(Equivalent) 및/또는 대체물(Alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
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본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 문서의 범위는, 본 발명의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 개시의 일 측면에 있어서, 용어 "약"은 구체적 수치에 포함되는 제조 공정상의 오차나 본 개시의 기술적 사상의 범주에 들어가는 약간의 수치 조정을 포함하는 의도로 사용되었다. 예를 들어, 용어 "약"은 그것이 지칭하는 값의 ±10％, 일 측면에서 ±5％, 또 다른 측면에서 ±2％의 범위를 의미한다.
이하에서는 본 발명에 대하여, 구체적으로 설명한다.
일 양상은 은, 셀레늄, 및 아연으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 제1나노입자 및 게르마늄, 텅스텐, 이산화규소(Silica, silicon dioxide), 티타늄디옥사이드(TiO2; Titanium Dioxide), 및 알루미늄옥사이드 (Al2O3, Aluminium oxide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 제2나노입자를 혼합하는 단계;
상기 제1나노입자 및 제2나노입자를 면(cotton) 소재의 실에 처리하여 항균 처리하는 단계;
상기 항균 처리된 실과 유리섬유를 혼합하여 항균 섬유 원단을 얻는 단계; 및
상기 항균 섬유 원단의 양면에 면 소재의 원단을 배치시키는 단계를 포함하는, 항균 이불의 제조방법을 제공한다.
상기 제1나노입자는 섬유 원단에 항균 기능을 제공하기 위한 것으로서, 은, 셀레늄, 및 아연으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함한다. 상기 제2나노입자는 원적외선 방사 기능을 갖는 것으로, 항균력을 더욱 증진시키기 위한 것으로서, 게르마늄, 텅스텐, 이산화규소, 티타늄디옥사이드, 및 알루미늄옥사이드로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함한다. 상기 제1나노입자 또는 제2나노입자의 크기는 1 nm 내지 20 nm, 1 nm 내지 15 nm, 또는 5 nm 내지 15 nm일 수 있다. 상기 나노입자의 크기는 전체 나노입자의 직경 평균으로서 D50 값으로 정의되는 것일 수 있다. 나노입자의 크기가 상기 범위 보다 크면 항균 기능을 할 수 있는 표면적이 줄어들어 기능이 감소할 수 있고, 너무 작으면 소실율이 높아져 항균 유지력이 감소할 수 있다.
상기 제1나노입자 또는 제2나노입자는 항균 처리할 실의 중량 대비 1 중량% 내지 15 중량%, 1 중량% 내지 10 중량%, 또는 3 중량% 내지 8 중량%일 수 있다. 항균성 물질과 원적외선 방사 물질은 항균력을 달성할 수 있는 정도이면 충분하고, 상기 범위 보다 과량을 사용하는 경우 원가 상승이나 오히려 항균 물질에 의한 발진이나 원단 변형 등이 발생할 수 있다.
상기 제1나노입자 및 제2나노입자는 pH 10 내지 12의 약칼리성 수용액에 현탁된 것일 수 있다. 구체적으로 항균 처리된 실은, 제1나노입자 및 제2나노입자를 물에 현탁한 후, 상기 현탁액에 실을 담그고 실의 표면과 제1나노입자 및 제2나노입자를 반응시킨 후 건조시켜 수득된 것일 수 있다.
상기 유리섬유는 유리섬유 중량을 기준으로 이산화규소(SiO2) 50 내지 65중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 10 내지 20중량%, 산화칼슘(CaO) 5 내지 15중량%, 산화마그네슘(MgO) 5 내지 15중량% 및 티타늄디옥사이드 0.1 내지 1 중량%를 포함하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 유리섬유는 이산화규소 55 내지 60중량%, 산화알루미늄 12 내지 17중량%, 산화칼슘 8 내지 12 중량%, 산화마그네슘 8 내지 12 중량%, 및 티타늄디옥사이드 0.2 내지 0.8 중량%를 포함하는 것일 수 있다. 상기 유리섬유의 구성 성분은 커플링제를 더 포함할 수 있다.
상기 유리섬유는 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 및 티타늄디옥사이드와 커플링제를 유리섬유 총 중량 기준 3 내지 6 중량%로 혼합한 후 200 ℃내지 300 ℃에서 반응시키고 압출하여 수득된 것일 수 있다.
상기 커플링제는 유리섬유의 인장강도를 증가시키기 위한 목적으로 사용될 수 있고, 구체적으로 아미노 실란계 커플링제일 수 있다. 상기 아미노 실란계 커플링제는 예를 들어, 아미노 실란계 화합물은 (3-아미노프로필)트리메톡시실란, (3-아미노프로필)트리에톡시실란, 비스(2-히드록시에틸)-3-아미노프로필 트리알콕시실란, 디에틸아미노메틸트리알콕시실란, (N,N-디에틸-3-아미노프로필) 트리알콕시실란, (2-N-벤질아미노에틸)-3-아미노프로필 트리알콕시실란, 비스(메틸디알콕시실릴프로필)-N-메틸 아민, 비스(트리알콕시실릴프로필) 우레아, 비스(3-(트리알콕시실릴)프로필)-에틸렌디아민, 비스(트리알콕시실릴프로필)아민 및 비스(트리메톡시실릴프로필)아민으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
유아용 이불의 경우 소독을 위해 세제와 같은 계면활성제와 함께 100℃ 이상의 고온에서 수 회 세척을 하게 되는데, 이 과정에서 항균 성분이 다소 소실될 수 있다. 유리섬유는 섬유 원단에 처리된 항균 물질이 고온 세척에도 소실되지 않도록 하는데 도움이 된다.
상기 유리섬유의 직경은 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛, 0.1 ㎛ 내지 5 ㎛, 또는 0.5 ㎛ 내지 1.5 ㎛일 수 있다. 유리섬유는 다소 인장 강도를 갖기 때문에, 유리섬유의 직경이 너무 크면 혼합하기 어렵고, 원단의 유연성이 감소될 수 있다. 한편 직경이 상기 미만인 경우, 항균 유지 효과를 달성하기 어려울 수 있다.
상기 유리섬유는 계면 결합력을 높이기 위해 표면 처리된 것을 사용할 수 있으며, 일례로 아미노 실란, 에폭시 실란, 아미드 실란, 아지드 실란, 아크릴 실란, 모노 알콕시 티타네이트, 지르코네이트계 결합제 등으로부터 선택된 1종 이상의 화합물로 표면 처리된 것을 사용할 수 있다.
상기 항균 처리된 실과 유리섬유의 혼합율은 중량비로 5 내지 8:1, 또는 7:1일 수 있다. 항균 처리된 실의 혼합비가 상기 범위를 초과하면 유리섬유에 의한 항균 유지 효과를 달성하기 어려울 수 있고, 상기 혼합비 미만인 경우 원단의 유연성이 감소하고 보온성이 감소할 수 있다.
상기 항균 처리된 실과 유리섬유를 혼합하여 항균 섬유 원단을 얻는 단계는 45 ℃내지 65 ℃ 또는 45 ℃ 내지 55℃의 고온에서 수행되는 것이 바람직할 수 있다. 이는 유리섬유의 유연성을 유지하여 항균 처리된 실과의 결속력을 증가시키고 방직 효율을 우수하게 하기 위함이고, 이 과정에서 항균 처리된 실에 결합된 항균 성분이나 원적외선 방사 성분이 유리섬유의 표면과도 결합하여 섬유 원단의 항균 유지력을 더욱 높이는데 기여한다.
일 양상에 따른 제조방법을 이용하여 제조된 항균 이불은 양면이 순면으로 부드럽고 포근한 촉감은 유지하되, 우수한 항균력을 갖는다.
또한 상기 항균 이불은 세탁용 세제와 고온에도 항균력을 유지하므로, 수회 삶아서 사용하여도 항균력을 잃지 않아 유아용 이불로 적합한 특성을 갖는다.
도 1은 일 구체예에 따른 제조방법으로 제조된 항균 이불의 단면도이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 항균 이불의 제조
항균 성분인 은, 셀레늄, 및 아연을 중량비 1:1:1로 혼합하고 체에 걸러 평균적으로 균일한 직경을 갖도록 나노입자화 한 제1나노입자와 게르마늄, 텅스텐, 이산화규소, 티타늄디옥사이드, 및 알루미늄옥사이드를 중량비 1:1:1:1:1로 혼합하고 체에 걸러 평균적으로 균일한 직경을 갖도록 나노입자화 한 제2나노입자를 준비하였다. 상기 나노입자들의 입자는 D50 직경으로 10 nm 수준이었다. 상기 제1나노입자 및 제2나노입자를 총합의 중량으로 항균 처리할 실의 중량 대비 5 중량%가 되도록 하여 약 pH 11의 약칼리성 물에 현탁하고, 그 현탁액에 순면 소재의 실을 담근 후 밤새 충분히 흡수되도록 하고 약 50℃의 고온에서 실을 감으며 건조시켜 항균 처리된 실을 수득하였다.
상기 유리섬유는 이산화규소 59.5중량%, 산화알루미늄 15중량%, 산화칼슘 10 중량%, 산화마그네슘 10 중량%, 및 티타늄디옥사이드 0.5 중량%를 혼합하고, 커플링제로 (3-아미노프로필)트리메톡시실란 5 중량%를 첨가한 후 이를 250 ℃에서 혼련하고 압출하여 제조하였다. 제조된 유리섬유의 직경은 1 ㎛였다.
그런 다음, 상기 항균 처리된 실과 유리섬유를 중량비로 7:1로 혼합하여 항균 섬유 원단(100)을 방직하였다. 방직할 때의 온도는 약 50 ℃의 고온을 유지하였다.
항균 섬유 원단(100)의 상하면에 순면 소재의 원단으로 면천(200)을 덧대고 그 사이에 솜을 충진한 후, 누빔 박음질하여 가로*세로=1m*1m의 이불을 만들었다.
비교예 1: 유리섬유 없이 이불의 제조
상기 실시예 1과 같이 이불을 제조하되, 유리섬유 대신 항균 처리된 실과 일반 순면 실로 방직하여 항균성 원단을 만들었다. 나머지 조건은 모두 동일하였다.
비교예 2: 방직시 온도의 변경
상기 실시예 1과 같이 항균 처리된 실과 유리섬유를 이용하되, 실온인 15 내지 20℃에서 방직하여 항균 섬유 원단을 만들었다. 나머지 조건은 모두 동일하였다.
비교예 3: 방직 비율의 변경
상기 실시예 1과 같이 항균 처리된 실과 유리섬유를 이용하되, 항균 처리된 실과 유리섬유를 중량비를 10:1로 하여 항균 섬유 원단을 방직하였다. 나머지 조건은 모두 동일하였다.
시험예 1. 항균성 및 항균 유지력 시험
실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 이불을 각 4 개 군씩 준비하고, 2 개 군의 이불에 각 군 마다 바실러스세레우스(Bacillus cereus) 균과 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)의 현탁액을 도포하고 36℃에서 3 시간 인큐베이션하였다. 그리고 나머지 2 개의 군은 일반 세탁용 세제를 넣은 물에 넣고 3 시간 동안 끓이고 3시간 이상 고온 건조시키는 과정을 5회 반복한 후, 마찬가지로 각 군마다 균을 도포하고 36℃에서 3 시간 인큐베이션하였다. 그런 다음 각 이불을 1cm2 크기로 자르고, 멸균 정제수에 담근 후 소니케이션 하고 원심 분리하였다. 그 상등액을 각 시료를 6mm 디스크에 한 방울씩 떨어트리고 디스크 확산법 (Disc diffusion method)을 이용하여 균의 증식 여부를 측정하였다. 3회 반복한 평균을 하기의 표 1 및 2에 나타내었다. 표 1은 삶기 전의 이불에 대한 결과 값이고, 표 2는 삶은 후의 이불에 대한 결과 값이다.
| 균주 | 실시예 1 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 |
| B.cereus | 6.13 | 6.05 | 6.50 | 6.15 |
| S.aureus | 6.23 | 6.15 | 6.85 | 6.23 |
| 균주 | 실시예 1 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 |
| B.cereus | 6.23 | 8.05 | 8.60 | 7.15 |
| S.aureus | 6.30 | 8.15 | 8.95 | 7.05 |
그 결과, 삶기 전에는 실시예 1 내지 비교예 1 내지 3 모두 항균력을 유지하였는데, 항균 처리실이 더 많이 함유된 비교예 3과 비교하여 실시예 1은 거의 유사한 정도의 항균력을 보였다.
그러나, 삶은 후에는 실시예 1을 제외하고 비교예 1 내지 3 모두 방직 직후 보였던 항균력을 크게 상실하는 것으로 관찰되었다.
Claims (8)
- 은, 셀레늄, 및 아연으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 제1나노입자 및 게르마늄, 텅스텐, 이산화규소(Silica, silicon dioxide), 티타늄디옥사이드(TiO2; Titanium Dioxide), 및 알루미늄옥사이드 (Al2O3, Aluminium oxide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 제2나노입자를 혼합하는 단계;
상기 제1나노입자 및 제2나노입자를 면(cotton) 소재의 실에 처리하여 항균 처리하는 단계;
상기 항균 처리된 실과 유리섬유를 혼합하여 항균 섬유 원단을 방직하는 단계; 및
상기 항균 섬유 원단의 양면에 면 소재의 원단을 배치시키는 단계를 포함하는, 항균 이불의 제조방법으로서,
상기 유리섬유는 유리섬유 총 중량을 기준으로 이산화규소(SiO2) 50 내지 65중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 10 내지 20중량%, 산화칼슘(CaO) 5 내지 15중량%, 산화마그네슘(MgO) 5 내지 15중량% 및 티타늄디옥사이드 0.1 내지 1 중량%를 포함하는 것이고,
상기 항균 처리된 실과 유리섬유의 혼합율은 중량비로 5 내지 8: 1이고,
상기 항균 섬유 원단을 방직하는 단계는 상기 항균 처리된 실과 유리섬유를 45 ℃내지 65℃에서 혼합하여 방직하는 것인, 항균 이불의 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서, 상기 유리섬유는 유리섬유 총 중량을 기준으로 이산화규소(SiO2) 50 내지 65중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 10 내지 20중량%, 산화칼슘(CaO) 5 내지 15중량%, 산화마그네슘(MgO) 5 내지 15중량% 및 티타늄디옥사이드 0.1 내지 1 중량%와 커플링제 3 내지 6 중량%를 혼합한 후 200 ℃내지 300 ℃에서 반응시키고 압출하여 수득된 것인, 항균 이불의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1나노입자 또는 제2나노입자의 크기는 1 nm 내지 20 nm인 것인, 항균 이불의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 항균 처리하는 단계에서, 상기 제1나노입자 및 제2나노입자의 중량은 총합으로서 항균 처리할 실의 중량 대비 1 중량% 내지 15 중량%인 것인, 항균 이불의 제조방법.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서, 상기 항균 이불은 유아용인 것인, 항균 이불의 제조방법.
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