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문제 정의
- 세탁기에 부착할 수 있도록 은 칸막이가 있는 수조에서 제조된 은 용액으로 처리한 직물의 항균성에 관한 연구(정혜원, 김현숙, 2004)가 보고되어 있으나, 최근 은 용액에 대한 관심이 크게 높아져서 순은 막대를 사용하여 전기 분해법으로 은 용액을 직접 제조하거나 질산은을 환원하여 제조한 은 용액을 손쉽게 구할 수 있는 실정이다. 그러므로 본 연구에 서는 이와 같은 두 가지 방법으로 생성한 은 콜로이드 수용액을 사용하여 면직물과 폴리에스테르 직물 에 항균성을 부여할 수 있는 조건을 제시하고자 실험하였다. 또한 은 입자는 공기 중의 황화물 등에 의해 변색되므로 직물이 항균성을 갖도록 처리한 조건에서 직물의 백도변화도 조사하였으며, 이와 더불어 금속인 은 입자 처리시 전자 차폐성과 폴리에스테르 직물의 대전성에 대한 효과여부도 조사하였다.
제안 방법
- 99.9%의 순은 막대를 25°C의 수돗물 중에서 일정 시간동안 전기분해법으로 생성하거나, 질산은 용액 을 환원하여 제조한 은 콜로이드 용액으로 면직물과폴리에스테르 직물을 세탁 후 Terg-o-tometer에서 10분간 처리하였을 때에 Staphylococcus aureusfM'CC 6538)와 그람음성균인 Klebsiella pneumoniae(ATCC 4352)의 항균성과 물리적 성질을 조사하여 다음의 결과를 얻었다.
- 그러므로 본 연구에 서는 이와 같은 두 가지 방법으로 생성한 은 콜로이드 수용액을 사용하여 면직물과 폴리에스테르 직물 에 항균성을 부여할 수 있는 조건을 제시하고자 실험하였다. 또한 은 입자는 공기 중의 황화물 등에 의해 변색되므로 직물이 항균성을 갖도록 처리한 조건에서 직물의 백도변화도 조사하였으며, 이와 더불어 금속인 은 입자 처리시 전자 차폐성과 폴리에스테르 직물의 대전성에 대한 효과여부도 조사하였다.
- 시료로는 면직물과 폴리에스테르 스테이플 직물, 폴리에스테르 필라멘트 직물을 사용하였다. 면직물 로는 염색견뢰도 시험용 백면포(KS K 0905 규정, 한국의 류시 험 연구원)를 10%(o.w.f) 탄산나트륨용액으로 정련하고, 시판하는 하이포아염소산나트륨 표백제를 30배 희석하여 상온에서 30분간 표백한 후 티오 황산나트륨 1%용액으로 처리하였다 . 폴리에스테르 필라멘트 직물은 염색견뢰도 시험용 백 폴리에스테르 포(KS K 0905 규정, 한국의류시험 연구원)를, 폴리 에스 테르 스테이플 직물로는 백 폴리에스테르포(Dacron type 54, Test fabrics No.
- 시험포의 반사율은 색차계(Color-Eye 2180, Macbeth, USA)로 광원 D65, 시야 10°에서 측정하였으며, 520nm 에서의 반사율, Gantz 백도 지수를 조사 비교하였다. 백 도(whiteness index)지수의 계산은 다음 식과 같다.
- 은 콜로이드 용액으로 처리한 섬유에 은 입자의 부착 형태를 확인하기 위하여, 시료를 백금으로 코팅한 후 주사전자현미경 (S-4300, Hitach)으로 관측하였다. 이 때 가속전압은 5kV이었다.
대상 데이터
- 9%의 순은 막대를 25°C의 수돗물 중에서 일정 시간동안 전류를 통하여 전기분 해에 의해 생성(이하 전기분해법으로 명명)하거나, 질산은 용액을 환원하여 제조한 50, 000ppm의 은 용 액(이하 환원법으로 명명)을 Nano Enc.(Korea)로부 터 제공 받았다. 환원법으로 제조하였을 때에 순수한 은 입자의 크기는 약 8nm(TEM측정)이며, 응집방지 제로 인하여 수화되었을 때의 입자의 크기는 약30nm (Dynamic light scattering 측정) 정도이다.
- 항균성 시험용 균주로는 그람양성 균인 Staphylo coccus aureus(KTCC 6538)와 그람음성균의 Klebsiella pneumoniae(ATCC 4352)를 사용하였다. 배지로는Trypton Glucose Extract Agar, Bacto-Peptone, Beef Extract, Bacto Agar(DIFCO Lab.)를 사용하였으며, disodium phosphate 등의 기타 시약은 1 급 이상의 시약을 사용하였다. 세탁 시험에는 시판되는 농축세제 를 사용하였다.
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1) 시료
시료로는 면직물과 폴리에스테르 스테이플 직물, 폴리에스테르 필라멘트 직물을 사용하였다. 면직물 로는 염색견뢰도 시험용 백면포(KS K 0905 규정, 한국의 류시 험 연구원)를 10%(o.
- f) 탄산나트륨용액으로 정련하고, 시판하는 하이포아염소산나트륨 표백제를 30배 희석하여 상온에서 30분간 표백한 후 티오 황산나트륨 1%용액으로 처리하였다 . 폴리에스테르 필라멘트 직물은 염색견뢰도 시험용 백 폴리에스테르 포(KS K 0905 규정, 한국의류시험 연구원)를, 폴리 에스 테르 스테이플 직물로는 백 폴리에스테르포(Dacron type 54, Test fabrics No. 777)를 사용하여 70°C에서0.2% 중성세제 용액으로 1시간 처리 후 수세하여 건조 하여 5x10cm의 크기로 잘라 사용하였다.
- 항균성 시험용 균주로는 그람양성 균인 Staphylo coccus aureus(KTCC 6538)와 그람음성균의 Klebsiella pneumoniae(ATCC 4352)를 사용하였다. 배지로는Trypton Glucose Extract Agar, Bacto-Peptone, Beef Extract, Bacto Agar(DIFCO Lab.
이론/모형
- 은 용액으로 처리 전, 후의 폴리에스테르 필라멘트 직물의 대전성을 KS K 0555-2000 B법으로 면포와 모포를 표준포로 사용하여 마찰대전압을 측정하였다. 환경조건은 온도 20±2°C, 습도 40±2%이었으며, 회전 드럼의 회전 속도는 400rpm이 었다.
- 은 처리 포의 항균성은 KS K 0693에 의하여 실험 하였으며 , 정균 감소율은 다음 식 에 의해 계산하였다.
성능/효과
- 1. 면직물은 폴리에스테르 직물보다 항균효과가 좋았는데 이는 섬유의 구조 차이에 기인한 것으로 사료 된다. 면직물은 전기분해법으로 제조한 은 콜로이드용액의 농도 0.
- 2. 은 처리 면직물의 세척 후 항균성은 크게 떨어져서, 은 농도 0.7ppm에서 처리한 면직물을 세척하였을 때에는 74%, 1.3ppm에서는 87%의 항균성을 나타내나, 이와 같은 결과는 항균성을 가진다고 하기에는 미흡하므로, 항균성을 필요로 할 때마다 은 처리가 요구된다.
- 3. 은 용액 제조방법에 관계없이 면직물을 5ppm미 만의 은 용액으로 처리 시에는 반사율과 백도가 감소하지 않았다. 그러나 색차의 측정에서는 원포보다 a* 값이 증가하고, b*값이 감소하는 경향을 나타내었다.
- 4. 전자현미경으로 관찰시 면섬유의 표면 구조는 매우 불규칙하여 많은 요철 부위에 은 입자가 부착되어 있으나, 폴리에스테르 섬유에서는 홈을 제외하고는 표면이 매끄러워 은 입자가 부착할 만한 자리가 많지 않아 항균성이 떨어지는 것으로 보인다.
- 5. 은 농도 5ppm의 용액으로 면직물을 처리 시에 전자파 감쇠 비율은 60%에 이르는 주파수 영역도 있으나 4db이내로 차폐효과가 없었으며, 은 농도 5ppm의 용액으로 폴리에스테르 직물을 처리하였을 때에도 마찰대전압은 저하되지 않았다.
- 9%의 항균성을 나타내었음을 보고하고 있다. 그러므로 본 연구 방법은 면 직물에서 매우 낮은 농도로 효과적으로 처리할 수 있는 방법이라 할 수 있다.
- 면직물에 5ppm은 용액으로 처리하면 처리 전과 비교하여, 은 용액 제조방법에 관계없이 전 파장에서 반사율곡선의 형태에 차이가 없을 뿐 아니라 반사율은 감소하지 않고 오히려 약간 증가하는 경향을 보였다. 그 원인은 확인되지 않았으나 초음파 세척기로 균일하게 분산시킨 매우 낮은 농도의 은 용액을 액비가 큰 조건에서 처리하므로 물세탁효과와 함께 광택이 있는 은 입자가 비교적 균일하게 부착되었기 때문 인 것으로 추측된다.
- 면직물은 폴리에스테르 직물보다 항균효과가 좋았는데 이는 섬유의 구조 차이에 기인한 것으로 사료 된다. 면직물은 전기분해법으로 제조한 은 콜로이드용액의 농도 0.7ppm에서 99.6%, 1.3ppm이상의 농도에서는 99.9% 항균성을 나타내었으며, 환원법으로 제조한 은 용액은 2.5ppm에서 96.8土5.0%의 균 감소율을 나타내었으며, 이는 후 가공법 보다 매우 낮은 농도로 우수한 효과를 나타내었다. 폴리에스테르 직물에서는 두 용액 모두 5ppm이하의 농도에서는 항균성을 나타내지 못하였다.
- 농도가 다른 은 용액으로 처리한 직물의 520nm에 서의 반사율과 백도지수를<Table 1>에 나타내었다. 면직물을 농도 5ppm까지의 은 용액으로 처리하면 은 용액 제조방법과 관계없이 반사율 스펙트럼의 결과 와 같이 520nm에서의 반사율은 오히려 증가하는 경향을 보였다. 일반적으로 전기분해법에 의한 반사율이 환원법보다 높으나'그 차이는 크지 않다.
- 2%의 항균성을 나타내고 있다. 본 실험에서 AAS방법으로 은 용액 농도를 측정할 때의 오차의 범 위는 ±0.1 %로, 은 용액의 농도를 0.7ppm보다 낮은 농도를 측정하기는 어려웠다. 환원법으로 제조한 은콜로이드용액은 농도 5ppm에서 97.
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