KR20100077896A

KR20100077896A - 은 나노입자 함유 메조포러스 실리카를 이용한 항균 및 흡습 기능성 원단의 제조방법

Info

Publication number: KR20100077896A
Application number: KR1020080135971A
Authority: KR
Inventors: 장정호; 강상화; 이혜선
Original assignee: 한국세라믹기술원
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2008-12-29
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2028-12-29
Also published as: KR101099791B1

Abstract

본 발명은 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카를 포함하는 섬유 원단의 내피 코팅용 조성물에 관한 것으로, 산업용 및 일반 의류용 섬유 원단에 흡습성, 항균성 및 탈취 등의 기능성을 부여하여 종래 섬유 원단의 비위생적인 부분을 보완하고, 착용에 대한 선호도를 높이면서도, 종래 은 나노입자가 세탁 등에 의해 코팅이 벗겨지는 문제를 해결한 섬유 원단의 코팅기술을 제공한다.

은 나노입자, 메조포러스 실리카, 항균성, 탈취성, 흡습성

Description

은 나노입자 함유 메조포러스 실리카를 이용한 항균 및 흡습 기능성 원단의 제조방법{Preparation method for functional fabric having antibiotic and moisture absorption properties using sliver nanopaticles incorporated mesoporous sillica}

본 발명은 산업용 섬유 원단을 포함한 원단 제품의 항균효과 극대화 및 흡습 기능을 갖는 원단 코팅기술에 관한 것이다. 특히 은 나노입자가 봉입된 나노다공성 실리카(메조포러스 실리카) 코팅 용액을 원단에 코팅하여, 은 나노입자의 탈착 저감화를 통한 지속적인 항균성 확보 및 실리카를 이용한 흡습기능을 갖는 공정기술에 관한 것이다.

섬유 원단에 대해 크게 두 가지로 나누면 산업용과 일반 섬유 원단으로 나뉠 수 있다.

산업용 섬유 원단의 경우 대표적으로 산업현장에서 이용하고 있는 절단 보호용 장갑이나 의류 등을 예로 들 수 있다. 그리고 자동차 산업 및 제조분야의 중 소기업의 발전으로 미루어보아 절단 사고의 주범인 프레스의 사용은 점차 늘어날 것으로 예상되지만, 절단 보호용 보호용 장갑이나 의류는 절단 같은 세밀한 작업에서 사용자가 일의 능률을 올리기 위해 사용하지 않는 경우가 대부분이고, 설사 이를 착용하더라도 오래 착용 시 통기가 되지 않아 땀이 차는 현상을 유발하여 불쾌감을 가지게 되어 장시간 사용에 불편을 느끼어 착용을 중단하게 되는 경우도 많다. 그러나 산업용 원단에 대해서는 원단의 외부 즉 절단 강도나 미끄럼, 방수 등에만 치중하고 있고 원단의 내피까지는 연구나 생산 계획이 전무한 상태이다.

또한 산업용 섬유만이 아니라 일반 섬유 원단들도 세탁 등의 관리를 소홀히 하거나 피부에 상처가 있을 경우 섬유 원단의 위생 상태가 중요한 요인이 된다. 이를 극복하기 위하여 섬유 또는 섬유 원단에 항균성 발현 물질인 은 나노입자를 코팅하는 기술이 검토되어 왔으나, 세탁 등에 의해 코팅이 벗겨져 항균성의 저하되는 문제가 있고, 또한 코팅에서 이탈된 은 나노입자가 인체에 해를 끼칠 가능성이 대두되고 있다. 특히 종래 이온을 제올라이트와 같은 다공성 세라믹 소재에 이온교환법으로 치환하여 항균효과를 발현하는 섬유 원단의 코팅 기술은 은 이온이 발현하는 항균 효과가 은 나노입자에 떨어지고, 2nm 이하의 미세 기공을 지닌 제올라이트에서는 은 나노입자의 봉입효율 및 봉입 안정성이 저하되는 문제가 있었다. 따라서, 섬유 원단의 코팅을 위해 사용되기에 적합한 은 나노입자의 안정한 봉입기술이 절실한 실정이다.

한편, 다공성 실리카에는 구조 내에 무질서한 기공들을 갖는 실리카 제로젤과 매우 균일한 기공 크기 및 배열을 갖는 메조포러스 실리카 등이 있다. 그 중 에서도 메조포러스 실리카 나노입자는 90년대 초, 모빌사에서 액정 템플릿(liquid crystal template)를 사용하여 구조 내에 일정한 기공의 배열을 갖는 MCM-41(Mobile Composition of Matter-41)이라는 메조포러스 실리카를 최초로 합성한 이래 균일한 세공 크기, 높은 비 표면적, 큰 기공 부피 등으로 인하여, 촉매, 전기 및 광학 응용분야에 대한 많은 연구가 진행되었고, 의용재료 등의 분야에 새로운 나노소재로서의 활용가능성이 주목되고 있다.

본 발명의 목적은 산업용 및 일반 의류용 섬유 원단에 흡습성, 항균성 및 탈취 등의 기능성을 부여하여 종래 섬유 원단의 비위생적인 부분을 보완하고, 착용에 대한 선호도를 높이면서도, 종래 은 나노입자가 세탁 등에 의해 코팅이 벗겨지는 문제를 해결한 섬유 원단의 코팅기술을 제공하는 것이다.

본 발명은 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카를 포함하는 섬유 원단의 내피 코팅용 조성물을 특징으로 한다.

본 발명의 코팅용 조성물에서 상기 메조포러스 실리카는 평균 기공크기가 5 ~ 25 nm인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 코팅용 조성물에서 상기 메조포러스 실리카는 평균 입자크기가 0.5 ~ 2 μm인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 코팅용 조성물에서 상기 은 나노입자는 평균 입자크기가 2 ~ 3 nm인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 코팅용 조성물에서 상기 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카 1 중량부에 고분자 수지 100 ~ 1000 중량부 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 코팅용 조성물에서 상기 고분자 수지는 폴리우레탄 수지인 것을 특징으로 하는 코팅용 조성물.

또한 본 발명은 폴리(알킬렌옥사이드)블록 코폴리머와 테트라에틸 오쏘 실리케이트를 반응시켜 평균 기공크기가 5 ~ 25 nm이고 평균 입자크기가 0.5 ~ 2 μm 인 메조포러스 실리카를 제조하는 단계; 메조포러스 실리카에 평균 입자크기 2 ~ 3 nm의 은 나노입자를 봉입시키는 단계; 및 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카 1 중량부에 고분자 수지 100 ~ 1000 중량부를 혼합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 섬유 원단의 내피 코팅용 조성물의 제조방법을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 코팅용 조성물 또는 상기 방법으로 제조된 코팅용 조성물이 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 나일론 및 면 중에서 선택된 섬유의 직물 또는 혼방직물의 내피에 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 원단을 특징으로 한다.

본 발명의 섬유 원단에서 상기 섬유는 밀도가 0.9 ~ 1.0 g/cm³이고 인장강도가 인 2 GPa 이상이며, 인장탄성률 50 GPa 이상인 폴리에틸렌 섬유인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 섬유 원단은 절단 보호용 장갑이나 의류 제조용인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 절단 보호용 장갑 및 의류는 상기 섬유 원단을 원재료로 제조된 것을 특징으로 한다.

산업, 의류, 의료용 섬유 원단등 대부분의 원단에 이러한 방법을 적용하여 종래의 비위생적인 부분을 보완함과 동시에 원단의 활용과 그 착용에 대한 선호도를 높이고 은 나노입자가 지닌 인체유해성에 관한 문제에 있어서도 안정성을 보장 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 은 나노입자를 봉입한 메조포러스 실리카를 함유한 코팅 조성물로 섬유 원단을 코팅하는 과정을 나타낸 개략도이다.

본 발명에서 메조포러스 실리카를 제조하기 위하여는 폴리(알킬렌옥사이드)블록 코폴리머, 예를 들면 Pluronic P123(BASF사 제품)과 테트라에틸 오쏘 실리케이트(TEOS)가 전구물질로 사용된다. 폴리(알킬렌옥사이드)블록 코폴리머를 물과 혼합하고 산을 첨가하여 용해시킨 다음, TEOS를 첨가하여 가온 가압 하에 에이징(ageing)하여 메조포러스 실리카를 제조한다. 이때 일정압력과 온도 하에서 메조포러스 실리카를 에이징함으로써 보다 균일한 기공크기를 가지는 메조포러스 실리카를 얻을 수 있다.

바람직하게 본 발명의 메조포러스 실리카는 5 ~ 25 nm의 기공크기, 더욱 바람직하게는 10 ~ 20 nm의 기공크기를 가진 것이다. 기공크기가 5 nm 미만인 메조포러스 실리카는 은 나노입자의 입자 크기보다 작거나 비슷하여 봉입효율이 매우 낮아지는 문제가 있고, 25 nm를 초과하는 경우에는 섬유 원단 또는 장갑이나 의류 등을 제조했을 때 반복적인 마찰 또는 세탁에 의해 이탈되는 은 나노입자의 양이 많아지고 항균력이 감소하는 문제가 있다.

메조포러스 실리카의 기공 크기는 이 분야에서 알려진 종래 기술에 의해 조절가능하며, 특별히 제한되지는 않는다. 예를 들어, 메조포러스 실리카의 기공 크기를 늘리기 위해 기공확장제로서 1,3,5-트리메틸벤젠(1,3,5-trimethylbenzene, TMB)을 첨가를 통해 기공의 크기를 조절할 수 있다.

본 발명에서 메조포러스 실리카는 Pluronic P123, HCl 그리고 물을 혼합하여 제조할 수 있다. 혼합 용액은 교반 되면서 점점 투명한 용액으로 되는데 약 40 ℃에서 약 24시간 교반을 시켜준 다음 테트라에틸 오쏘 실리케이트(Tetraethyl ortho silicate, TEOS)를 첨가하고 교반한다. 교반하는 동안 불투명한 용액이 되는데 불투명한 메조포러스 실리카 용액을 스틸 가압기에 투여한 후 고온의 오븐에 넣고 동안 에이징(ageing) 시킨다. 에이징한 메조포러스 실리카를 상온으로 식힌 후 물로 세척을 하고, 세척한 메조포러스 실리카를 상온에서 건조시키고 소결하여 미세 기공이 생성된 메조포러스 실리카를 제조한다. 얻어진 메조포러스 실리카는 은 나노입자의 봉입을 위한 지지체로 이용된다.

바람직하게 본 발명의 메조포러스 실리카는 0.5 ~ 2 μm의 입자크기, 더욱 바람직하게는 1 ~ 1.5 μm의 입자크기를 가진 것이다. 입자크기가 0.5 μm미만인 경우에는 내부 기공 부피 및 기공율이 현저하게 떨어져 은나노입자 봉입시 효율저하가 발생하며, 2 μm를 초과하는 경우에는 실리카의 크기가 너무 커져서 원단 코팅시 부착효율의 저하가 우려된다.

본 발명의 메조포러스 실리카는 실리카의 많은 다공 안에 은 나노입자를 포 함한다. 이때, 은 나노입자는 예를 들어 용액(용매로서 물 또는 알코올)의 형태로 제조된 후 메조포러스 실리카의 기공 안으로 포함될 수 있다.

바람직하게 본 발명의 은 나노입자는 2 ~ 3 nm의 입자크기를 가진다.

본 발명의 섬유 원단의 내피 코팅용 조성물은 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카에 고분자 수지를 추가로 포함한다. 코팅용 조성물에서 고분자 수지의 조성은 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카 고형분 1 중량부에 대하여 고분자 수지 100 ~ 1000 중량부, 바람직하게는 150 ~ 500 중량부가 포함된 것으로, 고분자 수지가 100 중량부 미만인 경우에는 섬유 원단에 코팅 조성물이 균일하게 도포되기 어렵고, 고분자 수지가 1000 중량부를 초과하는 경우에는 항균성 및 흡습성이 낮아지는 문제가 있다.

본 발명의 고분자 수지로는 섬유 원단의 내피로서 투습 및 방수가 가능하도록 미세 다공성 피막을 형성하기 위한 것으로, 폴리우레탄 수지 또는 특수 합성고무 NBR(Nitrile Butadiene Rubber) 라텍스 수지가 사용될 수 있고, 바람직하게는 폴리우레탄 수지이다.

폴리우레탄을 사용하는 경우, 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카, 폴리우레탄 수지를 디메틸포름아미드와 같은 유기용매로 점도를 조절하여 섬유 원단에 코팅한 후, 섬유 원단을 물에 침적하여 섬유 원단의 코팅층에 형성된 폴리우레탄 중합체에 포함된 디메틸포름아미드를 용출시켜 미세 다공질 코팅층을 형성한다. 위와 같은 습식법에 의해 섬유 원단의 내피층에 형성된 코팅층에 의해 투습 및 방수성을 가지게 되고, 더불어 통기성, 볼륨감 및 부드러운 촉감이 부여된다.

본 발명의 섬유 원단으로는 산업용 및 일반용 의류, 장갑 등의 제조용 원단이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 나일론 및 면 중에서 선택된 섬유의 직물 또는 혼방직물이 사용될 수 있다.

바람직하게는 본 발명의 코팅용 조성물은 산업용, 그중에서도 절단 방지용 장갑이나 의류의 코팅용으로 사용될 수 있다. 이와 같은 절단 방지용 섬유 원단으로는 밀도가 0.9 ~ 1.0 g/cm³이고 인장강도가 인 2 GPa 이상이며, 인장탄성률 50 GPa 이상인 폴리에틸렌 섬유 원단(상품명 다이니마 또는 스펙트라)이 사용될 수 있다.

다이니마 원단은 현재 산업현장에서 여러 소재중 하나로 매우 높은 비강도와 비탄성률을 지니고 있어 충격에너지 흡수력이 뛰어나며, 또한 밀도가 매우 낮아서 제품의 경량화를 가능케 한 첨단 소재이다. 다이니마 원단은 폴리에틸렌에서 생산되며 어떠한 고리형 방향족이나 아마이드, 수산기나 다른 공격적인 약제에 의하여 영향 받기 쉬운 다른 화학그룹들을 가지고 있지 않는다. 그 결과는 물, 습기, 강한 화학물질, 자외선과 미생물에 대하여 우수한 저항력을 가진 뛰어난 결정 섬유이다. 다이니마 원단은 물, 바닷물이나 습기에 녹거나 가수 분해되지 않아 산업현장의 보호용 이나, 방탄복등을 만드는 소재로 많이 쓰인다.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하 기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

제조예 1: 기공크기 10 nm의 메조포러스 실리카의 제조

Pluronic P123(EO₂₀PO₇₀EO₂₀) 4 g을 폴리프로필렌 용기에 넣은 후 2 M HCl 120g 및 물 30 g을 혼합하여 40℃에서 완전히 녹일 때까지 24시간 교반하였다. 혼합된 용액은 교반되면서 점점 투명한 용액으로 되는데 이때 마이셀이 형성된다. 40℃를 유지하며 테트라에틸 오쏘 실리케이트(TEOS ) 8.5 g을 첨가하여 8시간 반응시켰다. 교반하는 동안 불투명한 용액이 되는데, 8시간 교반 후의 불투명한 메조포러스 실리카 용액을 보다 균일한 기공 크기를 가지도록 메조포러스 실리카 용액을 120℃에서 8시간동안 오븐에서 하소시켰다. 메조포러스 실리카 분말을 여과지로 여과를 한 뒤에 증류수로 세척하고 건조시켰다. 완전히 건조된 분말은 550℃에서 6시간 동안 하소시켜 메조포러스 실리카 분말을 제조하였다.

제조된 메조포러스 실리카의 내부구조와 기공크기를 확인하기 위하여 TEM 분석을 수행하여 그 결과를 도 2에 나타내었다. 분석에 사용된 장치는 JEOL JEM-4010 400kV (TEM) (TEM Accelerating Voltage : 100～400 kV; Magnification : × 60～2,000,000; Minimum spot size : 0.7nm)이었다. 제조된 메조포러스 실리카는 벽과 기공이 일정한 채널을 형성하고 있고, 기공의 크기는 약 10 nm 정도이며 봉입효율에 영향을 주는 비표면적은 778.6 m²/g 인 다공성 구조임을 확인할 수 있었다(도 3a 참조).

제조예 2: 기공크기 17 nm의 다공성 실리카의 제조

Pluronic P123(EO₂₀PO₇₀EO₂₀) 12 g, 2 M HCl 360 g, 물은 90g을 사용하고, 그다음 테트라에틸 오쏘 실리케이트(TEOS ) 25.5 g과 함께 1,3,5-트리메틸벤젠 4.5g을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 조건에서 기공크기 17 nm의 메조포러스 실리카를 제조하였다.

제조예 3: 기공크기 30 nm의 메조포러스 실리카의 제조

Pluronic P123(EO₂₀PO₇₀EO₂₀) 10 g, 2 M HCl 375 g을 사용하고 물 대신 NH4F 0.115 g을 혼합하는 것과, 테트라에틸 오쏘 실리케이트(TEOS ) 22.0 g과 함께 1,3,5-트리메틸벤젠 10.0g을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 조건에서 기공크기 30 nm의 메조포러스 실리카를 제조하였다.

제조예 4: 은 나노입자의 제조

은 나노입자를 제조하기 위해 질산은을 폴리비닐피롤리돈[Poly(N-vinyl-2-pyrrolldone)] 5 중량% 첨가한 이소프로필알콜에 용해시켜 약 20여분 교반시키고 약 30여분 Ar 가스에 노출시킨 후 방사선 처리를 하여 평균 입자크기가 2 ~ 3 nm인 은 나노입자를 함유한 용액을 제조하였다.

상기 은 나노입자를 함유한 용액으로 SEM(Scamning Electron Microscope) 분석을 수행하였다. 이를 위하여, SM-300/Topcon 모델(Au 입자로 표면 코팅처리; Resolution 3.5 nm; Magnification: 20X to 300,000X; 표면분석)을 사용하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 은 나노입자는 작은 파티클의 형태를 지닌 특성을 갖고 있었고(도 4 참조), 이러한 2 ~ 3 nm 의 입자는 상기 메조포러스 실리카의 10nm의 기공에 봉입이 가능할 것이다.

제조예 5: 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카의 제조

상기 제조예 1의 기공크기 5 ~ 10 nm의 메조포러스 실리카에 제조예 4의 환원법(mild-reductant process)을 이용하여 제조한 은 나노입자를 봉입시켰다.

상기 은 나노입자를 함유한 용액을 5 ml를 상기 기공크기가 10 nm인 메조포러스 실리카 1 g과 에탄올 50ml 용액에 혼합한 후 24시간 교반시켜 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카 분산용액을 제조하였다.

상기 제조예 4의 은 나노입자와 상기 제조예 5의 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카에 대한 FT-IR 분석을 통해 은 나노입자의 정성특성을 확인하였다. 사용된 장치는 JASCO V-460 FT/IR Spectrometer (Wavelength Range : 650～4000nm; Miracle Single reflectance ATR 사용; Resolution : 4cm^-1;Scantimes : 30times )이고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5에서 제조예 4의 은 나노입자(Ag군)에서는 액상인 은나노의 OH기를 (3250~3300cm^-1)에서 볼 수 있으며 은 나노입자 고유의 peak도 1700cm^-1에서 확인 할 수 있다. 또한 제조예 5의 은 나노입자 가 봉입된 메조포러스 실리카(Ag+Si군)에서는 실리카 특성이 나타나는 Si-O peak이 1100cm^-1에서 나타나는 것을 보아 은 나노입자의 특성을 가진 실리카임을 알 수 있다.

한편, 제조예 1의 메조포러스 실리카, 제조예 4의 은 나노입자, 제조예 5의 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카에 대한 UV-VIS 분석을 수행하였다. 사용된 장치는 JASCO V-550 UV-Vis Spectrophotometer (Wavelength Range : 200～900nm, Bandwidth Selectable : 0.5nm , Scanning Speed 400nm/min, Data Pitch 1nm) 이고, 결과를 도 6에 나타내었다. 제조예 5의 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카에서 은 나노입자의 피크와 메조포러스 실리카의 피크가 나타남을 확인할 수 있었다.

실시예 1-1: 코팅조성물의 제조

상기 제조예 5의 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카 용액을 에탄올에 분산시킨 용액과 폴리우레탄 수지를 1 : 5 중량비로 혼합하고, 디메틸포름아미드로 점도를 조절하여 섬유 원단 내피 코팅용 조성물을 제조하였다. 폴리우레탄 수지는 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트와 1,4-부탄디올 및 중합동 150의 폴리올을 중합한 점도 20,000 ~ 30,000 cps의 것을 사용하였다.

실시예 1-2: 코팅조성물의 제조

제조예 2의 17nm의 기공크기를 가진 메조포러스 실리카를 제조한 후, 제조예 4의 은 나노입자를 제조예 5와 같이 봉입시킨 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카를 제조하였다. 이를 실시예 1-1과 같이 폴리우레탄 수지와 1:5 중량비로 혼합하여 코팅조성물을 제조하였다.

비교예 1-1

제조예 3의 30 nm의 기공크기를 가진 다공성 실리카를 제조한 후, 제조예 4의 은 나노입자를 제조예 5과 같이 봉입시킨 은 나노입자가 봉입된 다공성 실리카를 제조하였다. 이를 실시예 1-1과 같이 폴리우레탄 수지와 1:5 중량비로 혼합하여 코팅조성물을 제조하였다.

실험예 1: 은 나노입자의 봉입효율

자외선 가시광선 분광계 (UV-Vis. spectroscope)를 이용하여 은 나노입자의 표준 검량선을 구하고, 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카를 분광계로 측정하여 은의 봉입효율 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

구분	입자크기(μm)	기공크기(nm)	봉입효율(%)
실시예 1-1	1-1.5	10	90.56
실시예 1-2	1-1.5	17	85.48
비교예 1-1	1-1.5	30	74.20

실시예 2-1: 코팅된 섬유 원단의 제조

실시예 1-1의 코팅 조성물을 다이니마 원단(SK71, 도요보, 일본)의 일면에 압착 롤러로 50 ± 1g/m² 코팅하고, 응고 및 수세공정을 통해 디메틸포름아미드를 용출시킨 후, 코팅된 원단을 150 ℃에서 45초간 건조시켰다.

실시예 2-2: 코팅된 섬유 원단의 제조

실시예 1-2의 코팅 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일하게 코팅된 섬유 원단을 제조하였다.

비교예 2-1: 코팅된 섬유 원단의 제조

비교예 1-1의 코팅 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일하게 코팅된 섬유 원단을 제조하였다.

실험예 2: 항균성

실시예 2-1 및 2-2와 비교예 2-1의 코팅된 섬유 원단에 대하여 세탁 전 및 세탁 후(세탁 조건은 비이온합성세제 10g/l로 10분 세탁, 2분 탈수의 과정을 20회 반복하고, 마지막에 자연건조함)에 항균테스트를 실시하였다. 사용된 시험방법은 KS K 0693 : 2006 (직물의 항균도 시험법, shake flask test법)이고, 공시균주로 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538)과 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae, ATCC 4352)을 사용하여, 37±1 ℃, 24 시간 배양한 후 공시균주의 감소율을 계산하였다. 감소율은 다음식으로 계산하여 표 3에 나타내었다.

감소율(%) = [(Mb -Mc)/Mb]×100

여기에서, Ma는 대조시료의 초기 균수(평균치)이고, Mb는 24시간 배양 후 대조시료의 균수(평균치)이며, Mc는 24시간 배양 후 시험시료의 균수(평균치)이다.

구분	세탁전		세탁후
	ATCC 6538	ATCC 4352	ATCC 6538	ATCC 4352
실시예 2-1	99.99%	99.99%	99.8%	99.9%
실시예 2-2	85.49%	80.47%	85.48%	80.47%
비교예 2-1	74.21%	72.48%	74.20%	72.47%

도 2는 제조예 1의 메조포러스 실리카의 TEM 분석 사진이다.

도 3a는 제조예 1, 도 3b는 제조예 2, 도 3c는 제조예 3의 메조포러스 실리카의 비표면적 BET 그래프이다.

도 4는 제조예 4의 은 나노입자의 FE-SEM 분석 사진이다.

도 5는 제조예 4의 은 나노입자와 제조예 5의 은 나노입자가 봉입된 실리카에 대한 FT-IR 분석 스펙트럼이다.

도 6는 제조예 1의 메조포러스 실리카, 제조예 4의 은 나노입자, 제조예 5의 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카에 대한 UV-VIS 분석 스펙트럼이다.

도 7a는 황색포도상구균에 대한 세탁 전 실시예 2-1의 원단의 항균성 실험에서 배양 후 플레이트 사진이고, 도 7b는 폐렴구균에 대한 세탁 전 실시예 2-1의 원단의 항균성 실험에서 배양 후 플레이트 사진이다.

Claims

은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카를 포함하는 섬유 원단의 내피 코팅용 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 메조포러스 실리카는 평균 기공크기가 5 ~ 25 nm인 것을 특징으로 하는 코팅용 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 메조포러스 실리카는 평균 입자크기가 0.5 ~ 2 μm인 것을 특징으로 하는 코팅용 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 은 나노입자는 평균 입자크기가 2 ~ 3 nm인 것을 특징으로 하는 코팅용 조성물.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카 1 중량부에 고분자 수지 2 ~ 20 중량부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 코팅용 조성물.
제 5 항에 있어서, 상기 고분자 수지는 폴리우레탄 수지인 것을 특징으로 하는 코팅용 조성물.
폴리(알킬렌옥사이드)블록 코폴리머와 테트라에틸 오쏘 실리케이트를 반응시켜 평균 기공크기가 5 ~ 35 nm이고 평균 입자크기가 0.5 ~ 2 μm인 메조포러스 실리카를 제조하는 단계;

메조포러스 실리카에 평균 입자크기 2 ~ 3 nm의 은 나노입자를 봉입시키는 단계; 및

은 나노입자가 봉입된 메조포러스 실리카 1 중량부 및 고분자 수지 100 ~ 1000 중량부를 혼합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 섬유 원단의 내피 코팅용 조성물의 제조방법.
제 5 항의 코팅용 조성물 또는 제 7 항의 방법으로 제조된 코팅용 조성물이 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 나일론 및 면 중에서 선택된 섬유의 직물 또는 혼방직물의 내피에 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 원단.
제 8 항에 있어서, 상기 섬유는 밀도가 0.9 ~ 1.0 g/cm³이고 인장강도가 인 2 GPa 이상이며, 인장탄성률 50 GPa 이상인 폴리에틸렌 섬유인 것을 특징으로 하는 섬유 원단.
제 9 항에 있어서, 절단 보호용 장갑이나 의류 제조용인 것을 특징으로 하는 섬유 원단.
제 10 항의 섬유 원단을 원재료로 제조된 것을 특징으로 하는 절단 보호용 장갑 및 의류.