일반기술

가교 키토산섬유 및 제조방법

키틴과는 대조적으로 키토산은 분자구조 중 1급 아미노기의 염기도 때문에 대부분의 산 수용액에 쉽게 녹아 많은 연구자들이 산수용액을 용매(solvent)로, 알칼리 수용액을 비 용매(non-solvent)로 하여 키토산 섬유를 제조하였다. 그러나 얻어진 키토산 섬유는 산 수용액(acid solution)에서 쉽게 용해되고 가수분해되므로 실용으로 사용하는데는 많은 문제점이 있다. 또한 키틴 보다 높은 키토산의 친수성 때문에 다른 재생섬유와 마찬가지로 습윤상태에서 강도의 현저한 저하가 일어난다. 본 특허에서 사용할 가교제 에피클로로히드린은 섬유형성에 있어 비용매인 염기(알칼리)가 촉매이다. 또한 사용한 가교제는 키토산의 아민기에 의한 기능성을 그대로 유지할 수 있는 등의 장점도 있다. 본 특허는 키토산 섬유의 가교에 관계하는 것으로 연속방사시스템에서 에피클로로히드린에 의해 섬유형성과 동시에 가교된 키토산 섬유의 제조하였다.[과제를 해결하기 위한 수단]상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은(1) 키틴을 함유하는 물질로부터 무기염 및 단백질을 제거하고, 탈 아세틸화하는 고분자 원료의 전처리 공정; (2) 상기 전처리 된 물질과 알칼리가 가교촉매인 가교제를 용매에 용해시키는 방사원액의 제조공정; (3) 상기 방사원액을 알칼리 수용액에 방사하여 가교와 동시에 섬유를 형성시키는 방사공정; 및 (4) 상기 방사된 섬유를 탈 용매 또는 탈 비용매화, 그리고 미반응 가교제를 제거하기 위하여 물로 수세하고 연신 후처리 건조하는 수세 ·연신 ·후처리 ·건조 공정을 포함하는 가교 키토산 섬유의 제조방법을 제공한다. 이하 본 발명을 상세히 설명한다.가교키토산 섬유제조 및 제조공정도 2, 도 3은 각각 연속방사 장치도와 예상되는 가교된 키토산섬유의 분자구조식을 나타낸 것이다.본 연구에서 사용할 방사장치도를 도 2에 나타내었다. 방사를 위해 원료(키토산고분자 + 유기산 수용액 + 에피클로로히드린)를 균일하게 용해시키고 불순물 및 기포를 진공, 감압하여 제거한 균일한 방사원액(dope)를 방사원액탱크(dopetank)에 가교특성 및 섬유형성 특성을 고려하여 적당량 넣는다. 기존의 습식 방사에 의한 키토산 섬유의 제조와 다른 점은 방사원액에 가교제인 에피클로로히드린이 포함되어 있는데 이 물질은 산성분위기에서는 거의 가교를 일으키지 못하는 물질이다.이렇게 조제된 방사원액은 정량펌프(gear pump)에 의하여 방사원액의 압출양을 조절하여 노즐을 통하여 압출된 방사원액은 응고 고화조 인 동시에 가교반응조인 알칼리수용액 저조, 즉 응고욕조(nozzle spinning bath)에서 가교반응과 응고반응(중화반응)을 경쟁시켜 가교된 키토산 섬유를 제조한다. 사용한 노즐은 응고욕이 강 알칼리인 관계로 중금속이온을 용출할수 있는 스테인레스 재질은 피하고 백금/금의 합금재질이 요구된다. 가교와 응고, 고화는 응고과정인 응고욕조에서 1분 이내에 짧은 시간에 완료된다. 가교된 키토산 겔사는 일반 습식공정과 마찬가지로 수세에 의한 용매 및 비용매(가교의 측면에서 보면 촉매)를 제거하고 약간의 연신공정을 거친 후 건조에 의해 최종섬유인 건조, 그리고 가교된 키토산 섬유가 온라인 시스템으로 형성된다.