KR20240013306A - 나노섬유와 고분자량 수용성 중합체로 이루어진 매트릭스를 포함하는 모노 필라멘트 및 그 제조방법 - Google Patents
나노섬유와 고분자량 수용성 중합체로 이루어진 매트릭스를 포함하는 모노 필라멘트 및 그 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 나노섬유와 고분자량 수용성 중합체로 이루어진 매트릭스; 기능성 유효성분; 및 첨가제;를 포함하는 모노 필라멘트를 제조하고, 이를 직조하여 단일 또는 복수의 실, 격자, 메쉬, 패드, 시트 또는 직포로 가공하는 것에 관한 것이다.
본 발명에 따라 제조된 모노 필라멘트는 용해도, 구조강도 및 형태안정성이 우수하고, 상기 모노 필라멘트를 직조하여 단일 또는 복수의 실, 격자, 메쉬, 거즈, 패드, 시트 또는 직포 제품으로 가공함으로써 종래의 부직포 기재를 사용하지 않아 환경부하를 줄일 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 모노 필라멘트는 용해도, 구조강도 및 형태안정성이 우수하고, 상기 모노 필라멘트를 직조하여 단일 또는 복수의 실, 격자, 메쉬, 거즈, 패드, 시트 또는 직포 제품으로 가공함으로써 종래의 부직포 기재를 사용하지 않아 환경부하를 줄일 수 있다.
Description
본 발명은 나노섬유와 고분자량 수용성 중합체로 이루어진 매트릭스를 포함하는 모노 필라멘트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노섬유와 고분자량 수용성 중합체로 이루어진 매트릭스; 기능성 유효성분; 및 첨가제;를 포함하는 모노 필라멘트를 제조하고, 이를 직조하여 단일 또는 복수의 실, 격자, 메쉬, 패드, 시트 또는 직포로 가공하는 것에 관한 것이다.
일반적으로 나노섬유(nanofiber)는 0.1nm 내지 1㎛ 사이의 크기를 갖는 섬유로서, 특히 천연물 유래 나노섬유는 생분해성과 더불어 수분산에 의한 점증 특성, 그리고 고체화 되었을 때에는 우수한 기계적 강도, 경량화, 친수성과 같은 특성을 가지고 있으므로, 필터, 기체차단성을 갖는 포장재, 전자부품, 식품, 화장품, 의약품 및 의료용 소재 분야에 널리 사용되고 있다.
통상 습식방사 방식은 아크릴 섬유 등을 만드는데 사용되는 방법으로서, 방사용액을 응고액에 직접 투입해 응고시키거나 또는 먼저 건조 챔버에서 건조한 후 응고액에 투입해 응고된 섬유를 물 또는 용제로 세정하고, 건조 또는 후처리를 수행하는 섬유의 제조방식이다. 이때, 응고액으로는 물, 알콜류, 물에 용해되는 아세톤, 아세토니트릴과 같은 유기용매를 사용하고, 특히 하이알루론산의 응고액으로는 물에 다관능성 양이온(구리, 철, 크롬 등의 다가 양이온)을 녹인 물/알콜 성분계가 주로 사용되고 있다.
한편, 섬유를 제조하는 방법으로서 상기 습식방사 이외에 전기방사 방식도 행해지고 있으나, 전기방사의 경우에는 방사용액의 조성에 많은 제약이 있고, 특히 수용성으로 방사용액을 조성하면 수분에 지나치게 취약한 단점이 있다. 또한, 방사 후 응고조에서 응고시킬 때 수불용성이 되거나, 강도를 갖는 제품을 만들기 위하여 다시 수화시켜 용해시킬 경우에는 용해속도가 매우 늦고, 이렇게 제조된 제품은 피부에서 끈적임이 심하게 나타는 문제가 있다.
따라서 본 발명자 등은 나노섬유와 고분자량 수용성 중합체를 주재로 매트릭스를 구성하고, 여기에 다양한 기능성 유효성분 및 첨가제를 포함하여 습식방사 방식으로 모노 필라멘트를 제조하며, 이를 직조하여 단일 또는 복수의 실, 격자, 메쉬, 거즈, 패드, 시트 또는 직포로 가공함으로써 화장품, 의약품 및 의료용 소재 등 다양한 분야에 응용할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은용해도, 구조강도 및 형태안정성이 우수한, 나노섬유와 고분자량 수용성 중합체를 주재로 매트릭스를 구성하고, 여기에 다양한 기능성 유효성분 및 첨가제를 포함하는 모노 필라멘트 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, (a) 나노섬유와 고분자량 수용성 중합체로 이루어진 매트릭스; (b) 기능성 유효성분; 및 (c) 첨가제;를 포함하는 모노 필라멘트를 제공한다.
상기 나노섬유의 소재는 셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트, 에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 키틴, 키토산, 실크 펩타이드, 콜라젠, 폴리에스테르, 나일론, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아크릴아미드, 폴리비닐카프로락탐 및 폴리비닐피롤리돈으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 한다.
상기 고분자량 수용성 중합체는 중량평균분자량 60만 달톤 이상의 소듐하이알루로네이트, 소듐알지네이트, 폴리옥시에틸렌, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트 및 소듐폴리아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 한다.
상기 기능성 유효성분은 소듐하이알루로네이트, 가수분해 콜라젠, 수용성 실크 프로테인, 수용성 셀룰로오스 유도체, 수용성 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜, 알긴산, 잔탄검, 팩틴, 폴리올, 당류, 아데노신, 알부틴, 니코틴 아미드, 나이아신 아마이드, 비타민 C, 인삼 추출물, 상백피 추출물, 당귀 추출물, 감초 추출물, 레티놀, 토코페롤, 토코페롤아세테이트, 올리브 오일, 해바라기씨 오일, 아보카도 오일, 로드힙 오일, 티트리 오일, 포도씨 오일, 아르간 오일, 피마자유, 아몬드씨 오일, 폴리옥시에틸렌 솔비탄, 수첨 피마자유, 글리세린 고급 지방산류, 고급 지방산, 고급 지방산 알콜류, 줄기세포 추출물, 프로바이오틱스, 항생제류, 항염증제, 항암제, 피부 재생 촉진제, 면역반응 억제제, 항히스타민제 및 항산화제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 한다.
상기 첨가제는 셀룰로오스 분말, 전분, 클레이, 탈크, 카오린, 실리콘 분말, 카본블랙, 진주 분말, 해조류 분말, 소듐카르복시메틸셀룰로오스, 폴리아크릴산염, 카르복시메틸셀룰로오스, 및 그라프트 전분으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 충전제, 가교제, 염료 또는 안료인 착색제, 방부제 및 산화방지제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 모노 필라멘트를 직조한 단일 또는 복수의 실, 격자, 메쉬, 거즈, 패드, 시트 또는 직포를 제공한다.
또한, 본 발명은 (I) 나노섬유와 고분자량 수용성 중합체, 기능성 유효성분 및 첨가제를 포함하는 방사용액을 준비하는 단계; (II) 상기 방사용액을 응고조가 구비된 방사장치를 이용하여 1차 방사하는 단계; 및 (III) 상기 1차 방사 후 정제수를 제거한 다음 1차 방사와 동일하게 2차 방사하며, 상기 2차 방사 후 정제수를 제거한 다음 건조하여 모노 필라멘트를 형성하는 단계;를 포함하는 모노 필라멘트의 제조방법을 제공한다.
상기 응고조에 수용된 응고액은 메탄올, 에탄올, 1-프로판올 또는 이소프로판올과 정제수의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
상기 응고액은 염화칼슘, 염화마그네슘, 또는 염화알루미늄인 다가 금속염, 또는 칼슘아세테이트, 마그네슘아세테이트, 또는 칼슘락테이트인 유기 금속염을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (III) 단계에서 정제수를 제거한 다음, 후처리조에서 후처리 공정을 더욱 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 방사장치는 다중 노즐을 사용하여 상이한 조성을 갖는 복수의 방사용액을 방사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라 제조된 모노 필라멘트는 용해도, 구조강도 및 형태안정성이 우수하고, 상기 모노 필라멘트를 직조하여 단일 또는 복수의 실, 격자, 메쉬, 거즈, 패드, 시트 또는 직포 제품으로 가공함으로써 종래의 부직포 기재를 사용하지 않아 환경부하를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모노 필라멘트로부터 가공된 다양한 형태의 제품은 무수의 건조제품이므로 한 장의 지퍼 부착 파우치에 여러 매수를 포장하는 것도 가능하고, 커버 필름 등을 생분해성 소재나 종이로 대체함으로써 친환경 제품으로 구현이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 모노 필라멘트를 직조하여 가공한 다양한 형태의 실물 제품도[(a) 거즈형 엣센스 섬유 마스크, (a') 격자형 엣센스 섬유 마스크, (b) 거즈형 뺨 엣센스 마스크, (b') 격자형 뺨 엣센스 마스크, (c) 거즈형 아이 엣센스 마스크, (c') 격자형 아이 엣센스 마스크, (d) 거즈형 립 엣센스 마스크, (e') 격자형 직사각형 엣센스 마스크, (F) 아이패치 제품].
도 2는 본 발명에서 제조된 모노 필라멘트로부터 가공한 다성분 직조 구조의 예를 나타낸 제품의 모식도[(a) 실시예 1에 따른 것, (b) 실시예 2, 3에 따른 것]
도 3은 본 발명에서 제조된 모노 필라멘트를 직조하는 방법에 따른 다성분 섬유 단면 구조의 예를 나타낸 모식도[(a) 무작위(Random), (b) 교대(A-B-A-B-A), (c) 블록(A-A-A-A-B-B-B-A-A)].
도 4는 습식방사 장치에서 다중 노즐을 통하여 상이한 조성을 갖는 복수의 방사용액을 사용함으로써 제조되는 다성분 일체형 섬유의 모식도.
도 5는 본 발명에서 사용되는 습식방사 장치의 구성 및 방사 모식도.
도 2는 본 발명에서 제조된 모노 필라멘트로부터 가공한 다성분 직조 구조의 예를 나타낸 제품의 모식도[(a) 실시예 1에 따른 것, (b) 실시예 2, 3에 따른 것]
도 3은 본 발명에서 제조된 모노 필라멘트를 직조하는 방법에 따른 다성분 섬유 단면 구조의 예를 나타낸 모식도[(a) 무작위(Random), (b) 교대(A-B-A-B-A), (c) 블록(A-A-A-A-B-B-B-A-A)].
도 4는 습식방사 장치에서 다중 노즐을 통하여 상이한 조성을 갖는 복수의 방사용액을 사용함으로써 제조되는 다성분 일체형 섬유의 모식도.
도 5는 본 발명에서 사용되는 습식방사 장치의 구성 및 방사 모식도.
이하에서는 본 발명에 따른 나노섬유와 고분자량 수용성 중합체로 이루어진 매트릭스를 포함하는 모노 필라멘트 및 그 제조방법에 대하여 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 (a) 나노섬유와 고분자량 수용성 중합체로 이루어진 매트릭스; (b) 기능성 유효성분; 및 (c) 첨가제;를 포함하는 모노 필라멘트를 제공한다.
먼저, 본 발명에 따른 모노 필라멘트의 매트릭스를 형성하는 주재로는 나노섬유와 고분자량 수용성 중합체를 필수 구성요소로 하는바, 이들은 건조된 상태에서도 상호침투구조(interpenetrating structure, IPN)를 형성함으로써 강성(rigidity)과 구조 강도를 지닐 수 있다.
상기 나노섬유는 고분자량 수용성 중합체와 상호침투구조를 형성하여 강도를 갖게 하는 중요한 역할을 하는바, 나노섬유의 소재는 셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트, 에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 키틴, 키토산, 실크 펩타이드, 콜라젠, 폴리에스테르, 나일론, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아크릴아미드, 폴리비닐카프로락탐 및 폴리비닐피롤리돈으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것일 수 있다.
또한, 상기 고분자량 수용성 중합체는 중량평균분자량이 60만 달톤 이상의 것이 바람직하며, 중량평균분자량이 100만 달톤 이상의 것이 더욱 바람직하다. 이러한 고분자량 수용성 중합체로서는 소듐하이알루로네이트, 소듐알지네이트, 폴리옥시에틸렌, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트 및 소듐폴리아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모노 필라멘트는 다양한 기능성 유효성분을 함유하는바, 보습 또는 항산화 기능을 비롯하여 함유되는 유효성분으로서 알려진 고유의 기능을 나타내는 것으로, 이러한 기능성 유효성분으로서는 수용성(water-soluble)의 소듐하이알루로네이트, 가수분해 콜라젠, 수용성 실크 프로테인, 수용성 셀룰로오스 유도체, 수용성 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜, 알긴산, 잔탄검, 팩틴, 폴리올, 당류, 아데노신, 알부틴, 니코틴 아미드, 나이아신 아마이드, 비타민 C, 인삼 추출물, 상백피 추출물, 당귀 추출물, 또는 감초 추출물이 사용될 수 있다.
아울러 습식방사 후처리 공정에서 부가되는 유용성(oil-soluble) 유효성분으로서는 레티놀, 토코페롤, 토코페롤아세테이트, 올리브 오일, 해바라기씨 오일, 아보카도 오일, 로드힙 오일, 티트리 오일, 포도씨 오일, 아르간 오일, 피마자유, 아몬드씨 오일, 폴리옥시에틸렌 솔비탄, 수첨 피마자유, 글리세린 고급 지방산류, 고급 지방산, 또는 고급 지방산 알콜류가 사용될 수 있다.
게다가 특수한 목적의 치료 및 트리트먼트 효과를 위하여 줄기세포 추출물, 프로바이오틱스, 항생제류, 항염증제, 항암제, 피부 재생 촉진제, 면역반응 억제제, 항히스타민제, 또는 항산화제가 사용될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 모노 필라멘트는 다양한 첨가제를 함유하는바, 상기 첨가제는 셀룰로오스 분말, 전분, 클레이, 탈크, 카오린, 실리콘 분말, 카본블랙, 진주 분말, 해조류 분말, 소듐카르복시메틸셀룰로오스, 폴리아크릴산염, 카르복시메틸셀룰로오스, 및 그라프트 전분으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 충전제, 가교제, 염료 또는 안료인 착색제, 방부제 및 산화방지제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것일 수 있다.
이때, 상기 충전제는 매트릭스의 주재와 함께 건조된 모노 필라멘트의 강도, 재수화 속도, 및 필라멘트의 표면 구조를 결정하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 가교제는 칼슘, 마그네슘, 보론 또는 알루미늄의 다가 금속염, 또는 칼슘아세테이트 또는 칼슘락테이트인 유기 금속염일 수 있다.
상기 매트릭스 주재의 일 성분인 고분자량 수용성 중합체가 소듐하이알루로네이트 또는 소듐알지네이트와 같은 금속염 형태인 경우에는 상기 가교제에 의하여 3차원 망상 구조를 가짐으로써 용해되지 않는 일부 수용성의 모노 필라멘트를 제조할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 모노 필라멘트는 두께가 5 ㎛ 내지 3mm 직경의 섬유가 되며, 이를 경사와 위사로 일정한 밀도로 직조함으로써 단일 또는 복수의 실, 격자, 메쉬, 거즈, 패드, 시트 또는 직포를 제공한다. 도 1에 본 발명에 따른 모노 필라멘트를 직조하여 가공한 다양한 형태의 실물 제품도[(a) 거즈형 엣센스 섬유 마스크, (a') 격자형 엣센스 섬유 마스크, (b) 거즈형 뺨 엣센스 마스크, (b') 격자형 뺨 엣센스 마스크, (c) 거즈형 아이 엣센스 마스크, (c') 격자형 아이 엣센스 마스크, (d) 거즈형 립 엣센스 마스크, (e') 격자형 직사각형 엣센스 마스크, (F) 아이패치 제품]를 나타내었다.
또한, 본 발명에 따른 모노 필라멘트를 직조하는 방법으로 복수의 상이한 방사용액 조성을 무작위(random), 교대 또는 일정한 블록을 갖는 형태로 다양한 패턴을 구현할 수 있으며, 각종 염료를 사용하여 시각화 할 수 있다. 이렇게 복수의 상이한 방사용액 조성으로 직조하는 이유는 서로 섞이는 경우 반응할 우려가 있거나 서로 분해를 촉진할 우려가 있으므로, 서로 방사용액 상태에서는 섞이지 않고 별도의 모노 필라멘트를 형성하여 건조된 상태에서 함께 사용될 수 있도록 하기 위함이다. 도 3에 본 발명에서 제조된 모노 필라멘트를 직조하는 방법에 따른 다성분 섬유 단면 구조의 예를 모식도[(a) 무작위(Random), (b) 교대(A-B-A-B-A), (c) 블록(A-A-A-A-B-B-B-A-A)]로 나타내었다.
또한, 본 발명에서는 (I) 나노섬유와 고분자량 수용성 중합체, 기능성 유효성분 및 첨가제를 포함하는 방사용액을 준비하는 단계; (II) 상기 방사용액을 응고조가 구비된 방사장치를 이용하여 1차 방사하는 단계; 및 (III) 상기 1차 방사 후 정제수를 제거한 다음 1차 방사와 동일하게 2차 방사하며, 상기 2차 방사 후 정제수를 제거한 다음 건조하여 모노 필라멘트를 형성하는 단계;를 포함하는 모노 필라멘트의 제조방법을 제공한다.
상기 (I) 단계의 나노섬유와 고분자량 수용성 중합체, 기능성 유효성분 및 첨가제는 상술한 바와 같다.
상기 (II) 단계의 응고조에는 응고액이 수용되는바, 응고액으로서는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올 또는 이소프로판올과 정제수의 혼합물일 수 있다.
아울러 모노 필라멘트를 구성하는 매트릭스 주재의 일 성분인 고분자량 수용성 중합체가 소듐하이알루로네이트 또는 소듐알지네이트와 같은 금속염 형태인 경우에는, 상기 응고액에 염화칼슘, 염화마그네슘, 또는 염화알루미늄인 다가 금속염, 또는 칼슘아세테이트, 마그네슘아세테이트, 또는 칼슘락테이트인 유기 금속염을 더욱 포함하여 3차원 망상 구조를 가짐으로써 용해되지 않는 일부 수용성의 모노 필라멘트를 제조할 수도 있다.
또한, 상기 (III) 단계에서 정제수를 제거한 다음, 후처리조에서 후처리 공정을 더욱 수행할 수도 있는바, 후처리 공정으로서는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 휘발성 탄화수소 또는 휘발성 불소 화합물에 용해되는 수불용성의 피부 유연제(emollient), 보습제(moisturizer) 또는 약효 성분 등을 담지한 후에 다시 건조해서 유용성 또는 유기용매 용해성 성분을 담지함으로써, 원하는 모노 필라멘트를 제조할 수 있다.
또한, 상기 방사장치는 다중 노즐을 사용하여 상이한 조성을 갖는 복수의 방사용액을 방사할 수도 있는바, 도 4에는 습식방사 장치에서 다중 노즐을 통하여 상이한 조성을 갖는 복수의 방사용액을 사용함으로써 제조되는 다성분 일체형 섬유의 모식도를 나타내었다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예 및 비교예를 구체적으로 서술한다.
[실시예]
먼저, 아래 표 1에는 실시예 및 비교예에서 적용한 방사용액의 조성을, 표 2에는 방사조건을 나타내었다.
| 방사용액 성분 | 중량평균분자량 (달톤, Da) |
조성 1 | 조성 2 | 조성 3 | 조성 4 |
| 셀룰로오스 나노섬유 | - | 0.30 | 0.05 | - | 1.20 |
| 키토산 나노섬유 | - | - | 0.50 | - | - |
| 폴리옥시에틸렌 | 800만 | 0.50 | 0.30 | 0.60 | - |
| 소듐히아루로네이트(고분자량) | 125만 | 0.05 | 0.20 | 0.30 | - |
| 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 | 10만 | 0.32 | - | - | |
| 플루란 | - | 0.15 | - | 0.15 | 0.30 |
| 소듐알지네이트 | - | - | 0.80 | 0.30 | -. |
| 소듐하이알루로네이트(저분자량) | 5000 내지 1,5000 | 0.05 | 1.80 | 0.65 | 1.00 |
| 가수분해 콜라젠 | 3000 | 0.40 | - | 0.70 | 0.15 |
| 수용성 실크프로테인 | 500 | - | 0.15 | - | 0.05 |
| 가교형 실리콘 파우더 | - | 0.80 | - | - | 0.20 |
| 가교형 폴리아크릴레이트 | - | 0.30 | 0.50 | - | |
| 나노 클레이 | - | 0.13 | - | - | 0.60 |
| 나노화 커큐민 수용액(착색제, 황색) | - | 3.00 | - | - | - |
| 비타민 C | - | 1.00 | - | 0.50 | - |
| 아데노신 | - | - | 0.30 | - | 0.30 |
| 정제수 | - | 93.62 | 95.28 | 96.30 | 96.20 |
| 항목 | 세팅 내용 및 범위 | 방사조건 1 | 방사조건 2 |
| 보빈 | 400mm(D; 직경) x 650mm(Lb; 길이) | 좌동 | 좌동 |
| 방사 폭; 500mm ~ 600mm(Ls) | 515 | 600 | |
| 회전수; 4 ~ 15 rpm(R) | 12 | 6 | |
| 노즐 | 노즐 수; 8 ~ 36개 | 24 | 12 |
| 노즐 최대 거리; 550mm(Ln) | 525 | 550 | |
| 노즐 이동 간격; 5 ~ 50mm(I) | 15 | 50 | |
| 노즐 이동 속도; 25 ~ 200mm/min | 100 | 50 | |
| 벌크 | 방사용액 충전량; 5 ~ 50g/min | 18 | 25 |
* 방사용 니들은 22G의 주사기용 니들을 사용하여 방사를 진행하였다.
(실시예 1)
상기 표 1의 조성 1로 방사용액을 준비하였다. [도 5]의 방사장치의 구성 및 모식도에서와 같이 보빈 표면에 PET 필름을 둘러서 서로 만나는 곳을 테이핑 하여 고정하고, 표 2의 방사조건 1의 방법으로 응고액(98% 에탄올 55.0중량%, 이소프로판올 40.0중량% 및 정제수 5.0 중량%의 혼합물)이 채워진 방사장치에서 조성 1로 1차 방사를 1분 30초 동안 진행한 후, 추가로 3분 동안 유기용매에 함침시켜 정제수를 제거하고, 롤을 꺼내어 90도 돌려서 다시 한 방향으로 방사된 PET 필름을 테이프를 붙인 후에 2차 방사를 1차 방사와 같은 방법으로 진행하였다. 2차 방사 후 추가로 3분 동안 응고액에서 정제수를 제거한 후에 방사된 필름에 테이프를 제거하고 이를 열풍건조장치에 넣어 70℃에서 10분간 방치하여 건조된 모노 필라멘트를 제조하였다.
아울러 상기 제조된 모노 필라멘트는 사전에 원하는 모양 즉, 얼굴 전체형 마스크, 뺨용 마스크 또는 아이 마스크 형태로 양면테이프의 구조를 갖는 시트를 사전에 사용부위를 절단해 제거한 후, 상기 모노 필라멘트가 붙어 있는 필름에 붙여 라미네이트 시키고, 라미네이트한 시트를 컷팅 프레스에서 개별 형태로 컷팅해서 최종 제품을 만들었다. 이렇게 해서 제조된 제품의 라미네이트 구조는 [도 1]의 제조된 제품 (a)~(d)의 형태로 컷팅을 하였으며, 결과적으로 [도 2]의 (a)와 같은 구조를 갖는다.
(실시예 2)
상기 표 1의 조성 2로 방사용액을 준비하였다. [도 5]의 방사 장치의 구성 및 모식도에서와 같이 보빈 표면에 PET 필름을 둘러서 서로 만나는 곳을 테이핑 하여 고정하고, 표 2의 방사조건 1의 방법으로 응고액(98% 에탄올 40.0중량%, 이소프로판올 49.0중량%, 염화칼슘 2.0 중량% 및 정제수 9.0 중량%의 혼합물)이 채워진 방사장치에서 조성 2로 1차 방사를 2분 30초 동안 진행한 후, 추가로 3분 동안 유기용매에 함침시켜 정제수를 제거하고, 롤을 꺼내어 90도 돌려서 다시 한 방향으로 방사된 PET 필름을 테이프를 붙인 후에 2차 방사를 1차 방사와 같은 방법으로 진행하였다. 2차 방사 후 추가로 5분 동안 응고액에서 추가로 가교제와 정제수를 제거한 다음, 이를 다시 후처리액이 들어있는 후처리조에 넣고 30분 동안 방치하고, 이를 열풍건조장치에 넣어 70℃에서 10분간 방치하여 건조된 모노 필라멘트를 제조하였다.
아울러 상기 제조된 모노 필라멘트는 부직포를 덮고 컷팅해서 [도 2]의 (b) 구조의 시트를 얻었으며, 그것을 아이패치 형태로 컷팅한 후에 부직포와 필름을 제거해 [도 1]의 (F)와 같은 아이패치 제품을 얻었다.
(실시예 3)
상기 표 1의 조성 1 및 3으로 방사용액을 각각 준비하였다. [도 5]의 방사 장치의 구성 및 모식도에서와 같이 보빈 표면에 PET 필름을 둘러서 서로 만나는 곳을 테이핑 하여 고정하고, 표 2의 방사조건 2의 방법으로 응고액(98% 에탄올 55.0중량%, 이소프로판올 40.0중량% 및 정제수 5.0 중량%의 혼합물)이 채워진 방사장치에서 조성 1로 1차 방사를 1분 30초 동안 진행한 후, 추가로 1분 동안 유기용매에 함침시켜 정제수를 제거하고, 롤을 꺼내어 90도 돌려서 다시 한 방향으로 방사된 PET 필름을 테이프를 붙인 후에 조성 3으로 2차 방사를 1차 방사와 같은 방법으로 진행하였다. 2차 방사 후 추가로 3분 동안 응고액에서 정제수를 제거한 후에, 이를 열풍건조장치에 넣어 70℃에서 10분간 방치하여 건조된 모노 필라멘트를 제조하였다.
아울러 상기 제조된 모노 필라멘트는 부직포를 덮고 컷팅해서 [도 2]의 (b) 구조의 시트를 얻었으며, 얻어진 시트를 얼굴모양의 형태로 컷팅 한 후에 부직포와 필름을 제거해 경사(기계방향)와 위사(기계직각방향)가 서로 다른 조성으로 된 [도 1]의 (a')와(e') 같은 페이스 마스크와 사각의 제품을 얻었다.
(비교예 1)
상기 표 1의 조성 3으로 방사용액을 준비하였다. [도 5]의 방사 장치의 구성 및 모식도에서와 같이 보빈 표면에 PET 필름을 둘러서 서로 만나는 곳을 테이핑 하여 고정하고, 표 2의 방사조건 1의 방법으로 응고액(98% 에탄올 40.0중량%, 이소프로판올 49.0중량%, 염화칼슘 2.0 중량% 및 정제수 9.0 중량%의 혼합물)이 채워진 방사장치에서 조성 3으로 1차 방사를 1분 30초 동안 진행한 후, 추가로 3분 동안 유기용매에 함침시켜 정제수를 제거하고, 롤을 꺼내어 90도 돌려서 다시 한 방향으로 방사된 PET 필름을 테이프를 붙인 후에 2차 방사를 1차 방사와 같은 방법으로 진행하였다. 2차 방사 후 추가로 3분 동안 응고액에서 정제수를 제거한 다음, 이를 다시 후처리액이 들어있는 후처리조에 넣고 30분 동안 방치한 후 방사된 필름에 테이프를 제거하고 이를 열풍건조장치에 넣어 70℃에서 10분간 방치하여 건조된 모노 필라멘트를 제조하였다.
아울러 상기 제조된 모노 필라멘트는 사전에 원하는 모양 즉, 얼굴 전체형 마스크, 뺨용 마스크 또는 아이 마스크 형태로 양면테이프의 구조를 갖는 시트를 사전에 사용부위를 절단해 제거한 후, 상기 모노 필라멘트가 붙어 있는 필름에 붙여 라미네이트 시키고, 라미네이트한 시트를 컷팅 프레스에서 개별 형태로 컷팅해서 최종 제품을 만들었다. 이렇게 해서 제조된 제품의 라미네이트 구조는 [도 1]의 제조된 제품 (a)~(d)의 형태로 컷팅을 하였으며, 결과적으로 [도 2]의 (a)와 같은 구조를 갖는다.
(비교예 2)
상기 표 1의 조성 4로 방사용액을 준비하였다. [도 5]의 방사장치의 구성 및 모식도에서와 같이 보빈 표면에 PET 필름을 둘러서 서로 만나는 곳을 테이핑 하여 고정하고, 표 2의 방사조건 1의 방법으로 응고액(이소프로판올 99.0중량% 및 정제수 1.0 중량%의 혼합물)이 채워진 방사장치에서 조성 4로 1차 방사를 1분 30초 동안 진행한 후, 추가로 3분 동안 유기용매에 함침시켜 정제수를 제거하고, 롤을 꺼내어 90도 돌려서 다시 한 방향으로 방사된 PET 필름을 테이프를 붙인 후에 2차 방사를 1차 방사와 같은 방법으로 진행하였다. 2차 방사 후 추가로 3분 동안 응고액에서 정제수를 제거한 후에 방사된 필름에 테이프를 제거하고 이를 열풍건조장치에 넣어 70℃에서 10분간 방치하여 건조된 모노 필라멘트를 제조하였다.
아울러 상기 제조된 모노 필라멘트는 사전에 원하는 모양 즉, 얼굴 전체형 마스크, 뺨용 마스크 또는 아이 마스크 형태로 양면테이프의 구조를 갖는 시트를 사전에 사용부위를 절단해 제거한 후, 상기 모노 필라멘트가 붙어 있는 필름에 붙여 라미네이트 시키고, 라미네이트한 시트를 컷팅 프레스에서 개별 형태로 컷팅해서 최종 제품을 만들었다. 이렇게 해서 제조된 제품의 라미네이트 구조는 [도 1]의 제조된 제품 (a)~(d)의 형태로 컷팅을 하였으며, 결과적으로 [도 2]의 (a)와 같은 구조를 갖는다.
(시험예)
아래 표 3에는 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2로부터 제조한 모노 필라멘트의 ① 용해도, ② 섬유강도, ③ 형태 안정성을 평가한 결과를 나타내었다.
| 샘플 | ① 용해도 | ② 섬유강도 | ③ 형태 안정성 |
| 실시예 1 | 우수 | 양호 | 보통 |
| 실시예 2 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예 3 | 우수 | 보통 | 보통 |
| 비교예 1 | 나쁨 | 불량 | 나쁨 |
| 비교예 2 | 양호 | 불량 | 나쁨 |
주) ① 용해도 : 20℃ 정제수에 담갔을 때 녹는데 걸리는 시간(우수, 5초 이내; 양호, 10초 이내; 보통, 10초 이상; 나쁨)
② 섬유강도 : 컷팅이나 사용할 때 건조된 모노 필라멘트가 끊어짐 등으로 형태를 잘 유지를 하는지 확인(양호 또는 불량)
③ 형태 안정성 ; 30℃, 70% 상대습도에서 24시간 방치한 후 제품끼리 달라붙거나 형상의 변형을 관찰함(형태나 크기의 변화가 없음 : 양호, 서로 달라붙지만 떼어내면 다시 분리됨 : 보통, 형태가 변하거나 서로 달라붙어 분리가 안됨 : 나쁨)
상기 표 3에 기재한 것과 같이 방사용액으로서 나노섬유와 고분자량 수용성 중합체를 모두 함유하는 조성 1과 2는 실시예 1, 2에서 형태에 관계없이 좋은 특성을 나타내었다. 또한, 상이한 조성을 갖는 복수의 방사용액을 사용한 실시예 3으로부터 제조한 모노 필라멘트도 용해도가 우수하고, 섬유강도 및 형태 안정성도 양호하였다. 반면, 고분자량 수용성 중합체나 나노섬유만으로 매트릭스를 구성한 비교예 1, 2로부터 제조한 모노 필라멘트는 강도가 약하거나 형태 안정성이 좋지 않음을 알 수 있다.
Claims (11)
- (a) 나노섬유와 고분자량 수용성 중합체로 이루어진 매트릭스;
(b) 기능성 유효성분; 및
(c) 첨가제;를 포함하는 모노 필라멘트. - 제1항에 있어서, 상기 나노섬유의 소재는 셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트, 에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 키틴, 키토산, 실크 펩타이드, 콜라젠, 폴리에스테르, 나일론, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아크릴아미드, 폴리비닐카프로락탐 및 폴리비닐피롤리돈으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 하는 모노 필라멘트.
- 제1항에 있어서, 상기 고분자량 수용성 중합체는 중량평균분자량 60만 달톤 이상의 소듐하이알루로네이트, 소듐알지네이트, 폴리옥시에틸렌, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트 및 소듐폴리아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 하는 모노 필라멘트.
- 제1항에 있어서, 상기 기능성 유효성분은 소듐하이알루로네이트, 가수분해 콜라젠, 수용성 실크 프로테인, 수용성 셀룰로오스 유도체, 수용성 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜, 알긴산, 잔탄검, 팩틴, 폴리올, 당류, 아데노신, 알부틴, 니코틴 아미드, 나이아신 아마이드, 비타민 C, 인삼 추출물, 상백피 추출물, 당귀 추출물, 감초 추출물, 레티놀, 토코페롤, 토코페롤아세테이트, 올리브 오일, 해바라기씨 오일, 아보카도 오일, 로드힙 오일, 티트리 오일, 포도씨 오일, 아르간 오일, 피마자유, 아몬드씨 오일, 폴리옥시에틸렌 솔비탄, 수첨 피마자유, 글리세린 고급 지방산류, 고급 지방산, 고급 지방산 알콜류, 줄기세포 추출물, 프로바이오틱스, 항생제류, 항염증제, 항암제, 피부 재생 촉진제, 면역반응 억제제, 항히스타민제 및 항산화제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 하는 모노 필라멘트.
- 제1항에 있어서, 상기 첨가제는 셀룰로오스 분말, 전분, 클레이, 탈크, 카오린, 실리콘 분말, 카본블랙, 진주 분말, 해조류 분말, 소듐카르복시메틸셀룰로오스, 폴리아크릴산염, 카르복시메틸셀룰로오스, 및 그라프트 전분으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 충전제, 가교제, 염료 또는 안료인 착색제, 방부제 및 산화방지제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 하는 모노 필라멘트.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 모노 필라멘트를 직조한 단일 또는 복수의 실, 격자, 메쉬, 거즈, 패드, 시트 또는 직포.
- (I) 나노섬유와 고분자량 수용성 중합체, 기능성 유효성분 및 첨가제를 포함하는 방사용액을 준비하는 단계;
(II) 상기 방사용액을 응고조가 구비된 방사장치를 이용하여 1차 방사하는 단계; 및
(III) 상기 1차 방사 후 정제수를 제거한 다음 1차 방사와 동일하게 2차 방사하며, 상기 2차 방사 후 정제수를 제거한 다음 건조하여 모노 필라멘트를 형성하는 단계;를 포함하는 모노 필라멘트의 제조방법. - 제7항에 있어서, 상기 응고조에 수용된 응고액은 메탄올, 에탄올, 1-프로판올 또는 이소프로판올과 정제수의 혼합물인 것을 특징으로 하는 모노 필라멘트의 제조방법.
- 제8항에 있어서, 상기 응고액은 염화칼슘, 염화마그네슘, 또는 염화알루미늄인 다가 금속염, 또는 칼슘아세테이트, 마그네슘아세테이트, 또는 칼슘락테이트인 유기 금속염을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 모노 필라멘트의 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 (III) 단계에서 정제수를 제거한 다음, 후처리조에서 후처리 공정을 더욱 수행하는 것을 특징으로 하는 모노 필라멘트의 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 방사장치는 다중 노즐을 사용하여 상이한 조성을 갖는 복수의 방사용액을 방사하는 것을 특징으로 하는 모노 필라멘트의 제조방법.
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