모기 기피제 가공

여름이 있는 나라들에서는 여름 한철을 모기와의 전쟁을 치를 수 밖에없다. 다양한 모기퇴치 방법들이 소개되어 활용되고 있지만 아직도 모기향이나 모기퇴치를 위한 기구들에 의존하고 있는것이 현실이다. Anti-mosquito 가공제는 좀 더 효율적으로 모기로 부터의 자유로운 여름을 날 수 있기를 기대하면서 만들어진 섬유가공용 약제이다. 시바나 바스프에서 출시한 제품들이 있지만 너무 비싼편이고, 한국에서 아직 초기단계라 시도해 볼만하다.

(문제점)
원료 확보가 너무 어려운 상황이다. 캡술화방법이 아직은 개선되어야 할점이 많다. (멜라민 구조가 아닌 다른 방법을 찾아야한다.) 물론 겉옷을 대상으로 한다면 상관이 없을 정도이지만 최근의 ECO-FRIENDLY성향은 멜라민으로 인한 포름랄데하이드의 발생으로 인한 마케팅에 큰 벽이된다. 하여간 차근차근 시도해 보면서 세계시장을 노려본다.

다음 동영상은 모기와 전쟁 일부를 볼 수 있다. 

일반적으로 모기 기피제 가공 약제의 ANTI-MOSQUITO 효력을 체크하는 실험방법은, 독일 Wiweb Institute에서 실험하는 TL 8305-0331이 있습니다.  이 방법은 ANT-MOSQUITO약제(통상 모기 가공 약제의 시발이 된 PERMETHRINE으로 통칭하므로 이하 PERMETHRIN으로 칭함) 의 잔류성을 체크하는 것입니다. 이유는 ANTI-MOSQUITO 가공을 한 원단은 살충효과가 아닌 방충효과를 보장하기 때문입니다.

 

Anti-mosquito: TL 8305-0331

As it is ≤ 1300 mg permethrine/m2

After 10 washes at 60ºC ≥ 900 mg permethrine/m2

After 50 washes at 60ºC ≥ 200 mg permethrine/m2

 

Biological activity after 50 washes:

100% knock down of:

Lepisma saccharina, adult: (60,0 ± 21,5) min.

Aedes aegypti, adult: (71,5 ± 12,0) min.

Ixodes ricinus, nymphs: (27,1 ± 8,5) min.

상기 방법은 1M X 1M원단에 세탁전(AS IT IS) 1300mg의 PERMETRINE약제가 잔류하고 있어야 하고, 60℃에서 10회 세탁후는 900mg이상, 50회 세탁후는 최소 200mg이상의 약제가 잔류해야 약효가 있는 것으로 보고, 특히 50회 세탁후에도 좀벌레(성충상태), 이집트 집모기(성충상태), 진드기(애벌레상태)가 100%  힘을 못쓰게 만들어서 댕기열이나 기타 열병을 못 옮기게 만들어야 효과가 있다고 보는 것입니다.

 

CLARIANT의 SANITIZED ®AM 23-24 역시 모기가공의 효과는 있지만  SANITIZED ®AM 23-24 의 경우는 모기뿐 아니라 진드기, 황열병등 병원균을 옮기는 매개체역할을 하는 곤충들을 포함 좀더 포괄적인 범위로 곤충의 접근을 막는 (살충이 아님) 효과를 보장합니다.

SANITIZED ®AM 23-24의 경우는 위의 실험방법에 언급된  60℃하에서의 세탁성에 대한 약효보장을 위해서  Appretan N 92111과 같은 아크릴산염계 중합체를 바인더(BINDER)로 사용해야 합니다.  Appretan N 92111용액은 50-300gr/ℓ 을 사용토록 하며, 원단 중량당 4-6%정도로 사용하는 것을 권장합니다. sanitized사는 1m x 1m원단 면적에 최적의 방충효과를 위해서는 약제가 최소 1000mg/㎡이 들어있어야 한다고 봅니다. 실무적으로 각 원단 중량별로 투입되는  SANITIZED ®AM 23-24의 양은 아래와 같다고  SANITIZED 사에서는 보고 있습니다.

SANITIZED ®AM 23-24은 여타 다른 약제와 사용시 가장 먼저 사용토록 권장하고 있습니다.  또한 원단중량이 100GR/㎡ 미만의 박지나 피부와 직접 접촉되는 의류에는 사용을 권하지 않습니다.

SANITIZED ®AM 23-24보다 다소 저렴한 SANITIZED ®AM 23-13의 경우는 훨씬 많은 용량을 투입해야 합니다. 실례로 210GR/㎡원단의 경우 원단 중량의 2%, 약 40g/ℓ(Appretan N92111은 100g/ℓ)이 투입된 바 있습니다. 지난해 EUROPEAN PATENT OFFICE에 특허출원을 제출한 UTEXBEL의 BUZZX®의 경우 TL 8305-0331의 50회 세탁에 부합되도록 만들어진 상품입니다.

 

BUZZX이 사용된 제품들은 PERMETHRINE이 효과적으로 섬유에 침투시켜서 모기, 진드기,개미, 파리,벼룩등 작은 곤충들로 부터 효과적으로 보호해주며,WHO와 NATO기준에 부합되어 승인을 받은 제품입니다.

BUZZX®가 처리된 의복(BUZZX INSECT SHIELD-TREATED GARMENTS)의 경우 일부 화학성분이 든 세제로 약효가 다소 줄어들수는 있지만 최장 10년간 해충으로 인한 피해를 받지 않은 상태로 50회 세탁을 보장한다고 합니다. UTEXBEL의 특허출원신청서에 따르면,  개발취지는 여러가지 가공약제들로 인해 방충가공효과가 감소되는 것을 막기위한 것으로, 아래 가공약제들간의 상충되는 작용에 신경을 쓴 것이라 합니다.

- OIL-REPELLENT약제로서의 불소(FLUOROCARBONS)계 약제

- WATER-REPELLENT약제로서의 MELAMINE 제

- 바인더로 사용되는 아세트산비닐수지 폴리머

- 습윤제로 사용되는 카르복실산계 촉매제

- 불소계화합물 및 INSECT-REPELLENT PRODUCT의 약효지속을 보강시켜줄 BLOCKED ISOCYANATE

 

방모기 가공관련 기술들을 살펴보고자 Utexbel이 갖고 있는 ANTI-MOSQUITO 가공에 대한 특허 신청서 내용을 간략히 요약해 보겠습니다.

pyrethroid계 살충제인 permethrine은 광범위한 방충효과로 원단종류에 상관없이 니트든, 우븐이든 사용할 수 있지만 약효가 오래가지 못하는 맹점으로 인해 수회 세탁후 약효는 완전히 사라지게 됩니다. 이로 인해 그동안 방모기 가공처리된 원단은 세탁을 반복하면 할수록 제이, 제삼 방모기 가공제(insect-repellent product)를 살포해야 하는 문제점이 있었습니다. 이는 비용문제뿐 아니라 환경오염 문제도 야기시켰습니다. 이러한 permethrine약제의 지속력을 높이기 위해 아밀로펙틴성분과 결합시켜 permethrine가공을 하는 예도 있었습니다.(US PATENT No.5,252,387)  이외에도 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate)와 결합시켜 permethrine을 가공처리하는 경우(US PATENT No.5,503,918)도 있는데 위 아밀로펙틴성분과 결합시켜 처리하는 경우보다 내세탁성이 강한 것으로 알려졌습니다.  유럽에서는 permethrine과 crossw-linking agent(분자결합이 그물처럼 얽기섥기 결합된 것)를 함께 결합시켜서 원단에 약제가 푹 스며들도록 일차 가공처리후 2차로는 permethrine과 바인더(acrylic binder)를 원단 표면에만 투입시키는 방법으로 약효를 올리는 기술(European Patent EP 0,787,851)이 개발되기도 하였습니다.  미국특허출원된 내용중에는 방충제(insect repellent product)인 DEET와 친유성(oil-attracting)물질인 elastomer의 혼합물질로 약효를 올리는데 성분중 elastomer의 함량을 조절하여 약효의 차이를 두는 방법도 있습니다.  그러나 이모든 특허 출원된 제품들이 다 방충가공과 함께 발유 및 발수가공의 효과를 증진시키는 것은 아니었습니다.  국제특허출원된 wo 01/37/37662가 방충가공, 발유 및 발수 가공을 모두 증진시키는 방법을 제시했지만 이또한 수회 세탁을 통해서도 약효가 지속되는 것을 보장하지는 못했습니다. 오히려 DEET와 silicone elastomer와 믹싱시킨 약제가 당류 화합물(carbohydrate matrix)을 만들어서 오히려 발유는 물론이고 발수 도 떨어트리는 역효과를 낳기도 하였습니다.뿐만 아니라 당류화합물은 전분성분으로 벌레의 공격을 입기가 쉬워지게 됩니다.  방충가공을 증진시키거나 약효를 지속시키는데 있어서 기준이 되는 세탁횟수는 최소 10회, 10-20회 정도, 60회 까지 여러가지 인데 통상 10-20회 정도 보장이 양호한 수준으로 보고 있고, 60회 이상 보장을 탁월한 성능으로 보고 있습니다.  여러 연구에 따르면 수회 세탁에 대해서도 방충가공효과가 지속되어야 발수와 발유효과도  덧붙여서 효과적으로 유지시켜 주는 것으로 나타났습니다.  방충가공 뿐 아니라 발유와 발수 효과가 유지되기 위해서는 permethrin이 700-1600mg/㎡ 정도로 포함되어 있어야 효과적인 것으로 나타났습니다.

여러가지 가공약제가 들어가는 경우를 실례로 들어 보겠습니다.

- welting agent : 0.2g/ℓ

- insect repellent product(permethrin) : 30g/ℓ

- polyvinyl acetate opolymer(binder) : 40g/ℓ

- Fluorocarbon mixture : 120g/ℓ

- Modified melamine : 250g/ℓ

- Carboxylic acid derivative : 25g/ℓ

- blocked isocyanate : 18g/ℓ

- anti-foaming agent : 0.2g/ℓ

위 약제들의 함량은 원단의 종류에 따라 다르기는 하지만 51% 정도의 흡수율을 갖는다고 보면(원단 1kg에 대해서  이들 약품이 포함된 용수는 0.51리터가 된다는 말) 아래와 같이 달라지게 됩니다.

- welting agent : 0.2g/ℓ x 0.511=0.096g

- insect repellent product(permethrin) : 30g/ℓ x 0.511=15.3g 

- polyvinyl acetate opolymer(binder) : 40g/ℓ x 0.511= 30.6g

- Fluorocarbon mixture : 120g/ℓ x 0.511=61.2g

- Modified melamine : 250g/ℓ x 0.511= 127.5g

- Carboxylic acid derivative : 25g/ℓ x 0.511=12.7g

- blocked isocyanate : 18g/ℓ x 0.511= 9.18g

- anti-foaming agent : 0.2g/ℓ x 0.511= 0.096g

즉 30gr의 permethrin 약제는 이론적으로는 원단 1kg 에 15.3gr 으로, 244gr/㎡ 의 원단이라면 permethrin이 3.73gr/㎡(15.3gr/㎡ x  0.244kg/㎡) 이 되는 것입니다. 이론상으로는 permethrin은 60℃에서 10회 세탁후 적어도 처음 양의 80%가 잔존하게 되고, 30회 세탁후에도 60%이상은 잔존한다고 봅니다. UTEXBEL은 특허출원신청서에서 자신들의 경우 20회 세탁후에도 방충가공약제는 물론이고 발수와 발유효과가 지속된다고 주장하고 있고, 특히 이러한 가공효과의 지속은 의외로 지나치게 칼렌더를 세게 누르면 더 떨어지는 것으로 주장하고 있습니다.