JP6594519B2 - 機能性硫化銅組成物及びこれから製造された機能性繊維 - Google Patents

機能性硫化銅組成物及びこれから製造された機能性繊維 Download PDF

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Description

本発明は機能性硫化銅組成物及びこれから製造された機能性繊維に関し、さらに詳細には、銅塩、金属塩、還元剤、硫黄化合物、触媒、多価アミン、アルカリ化合物及びｐＨ調節剤を含む機能性硫化銅組成物及び前記組成物を繊維に処理して製造された機能性繊維に関する。
大部分の合成繊維と天然繊維は繊維間の摩擦や、繊維と肌との間の摩擦によって静電気が発生し、このような静電気は火事、肌のトラブル、不快感の誘発など日常生活のみならず、産業の現場でも様々な問題を引き起こす。
繊維の静電気の発生問題を解消するために、繊維に帯電防止剤処理を行うか、繊維に導電性を付与する方法などが開発されている。
帯電防止剤を用いて繊維を処理する方法は、安価で工程が簡単な長所があるが、洗濯及び長期間の使用時に帯電防止効果が顕著に減少する短所がある。
繊維に導電性を付与する方法としては、導電性を有するカーボンブラックや金属粉末を重合体に混合し、これを紡糸して繊維化する方法、繊維表面に金属をめっきする方法、繊維表面に存在する孔に金属粉末を沈着させる方法などがある。
カーボンブラックや金属粉末を重合体に混合して導電性繊維を作る方法は、カーボンブラックや金属粉末が重合体と均一な混合物を形成することができないだけでなく、紡糸して繊維化する過程で繊維の強度、伸度、熱的特性などが大きく低下する短所がある。
繊維表面に金属をめっきする方法としては、無電解めっき法が広く使用され、無電解めっき法は繊維と金属被膜間の密着性を向上させるために繊維表面に折目を形成させる工程、強酸を用いたクリーニング工程、パラジウムイオンを用いた活性化工程などを必要とする。したがって、繊維処理工程が非常に複雑であり、製造された導電性繊維は繊維本来の物性を期待し難いだけでなく、耐洗濯性及び耐久性が低い短所がある。
繊維表面に存在する孔に金属粉末を沈着させる方法は、導電性を有する金属粉末の粒子よりも大きい気孔が繊維表面に存在しなければならないが、このためには繊維製造時に大きい直径の気孔を有する多孔性繊維を製造しなければならない。多孔性繊維を製造するためには独特な紡糸法が要求されるだけでなく、製造された多孔性繊維は機械的特性、化学的特性及び熱的特性が顕著に低下する。
上記のような問題点を解決するために、繊維表面に金属化合物を形成させて導電性繊維を製造する多様な技術が開発されている。
これと関連して、米国登録特許第０４３３６０２８号は２価銅イオン、前記２価銅イオンを１価銅イオンに還元させる還元剤及び１価銅イオンと反応して硫化銅を形成する硫黄含有化合物を含む組成物をアクリル繊維に処理することを特徴とする導電性繊維の製造方法を開示している。
米国登録特許第０４３７８２２６号は銅化合物、還元剤、硫黄化合物及びｐＨ調節剤を含む組成物を繊維に処理して繊維表面に硫化銅を導入した導電性繊維を開示している。
また、韓国登録特許第１０−１９８４−０００２１０８号はシアノ基を含むポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、レーヨン繊維、銅アンモニウム繊維、動物性繊維及び植物性繊維の中から選択された少なくとも１種類の繊維を、２価銅イオンとその銅イオンを１価銅イオンに還元することができる還元剤と、硫黄原子及び硫黄イオンの中から選択された少なくとも１種類の硫黄成分を放出することができる化合物を含む浴中で処理するか、１価銅イオンを含む浴中で加熱処理することによってその繊維に１価銅イオンを吸着させた後に、硫黄原子及び硫黄イオンの中から選択された少なくとも１種類の硫黄成分を放出することができる化合物を含む液状及び気状の中から選択された相中で処理してなることを特徴とする導電性繊維を開示している。
しかし、上記文献は繊維に硫化銅を配位結合させて導電性を付与する技術に関するものであって、上記方法で製造された導電性繊維は一部改善した伝導性を有するが、反復的な洗濯や長期間の使用時に繊維表面に結合された硫化銅が脱離して繊維の色が激しく変化し、伝導性、耐洗濯性、耐洗浄性、耐久性、耐湿性、耐アルカリ性などが急激に減少するようになる。
また、上記導電性繊維は抗菌、消臭、遠赤外線の放射、傷の治癒、肌の老化防止、蓄熱及び保温、電磁波の遮蔽、静電気の除去などを同時に満たすことができないため、かかる特性を複合的に要求する衣類分野、産業分野及び軍需分野に幅広く活用することができない問題点を抱えている。
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためのものであって、反復的な洗濯や長期間の使用時にも繊維の色が維持されて伝導性、耐洗濯性、耐洗浄性、耐久性、耐湿性、耐アルカリ性などに優れた機能性硫化銅組成物を提供することにその目的がある。
また、本発明は抗菌、消臭、遠赤外線の放射、傷の治癒、肌の老化防止、蓄熱及び保温、電磁波の遮蔽、静電気の除去の特性などが優れて衣類分野、産業分野及び軍需分野に幅広く活用され得る機能性繊維を提供することを目的とする。
上記のような目的を達成するために、本発明は銅塩、金属塩、還元剤、硫黄化合物、触媒、多価アミン、アルカリ化合物及びｐＨ調節剤を含む機能性硫化銅組成物を提供する。
本発明の一実施例において、前記組成物は銅塩１０〜４０重量％、金属塩１〜１０重量％、還元剤５〜３０重量％、硫黄化合物５〜３０重量％、触媒１〜５重量％、多価アミン１〜１０重量％、アルカリ化合物１〜１０重量％及びｐＨ調節剤１〜５重量％を含むことを特徴とする。
本発明の一実施例において、前記銅塩は硫酸第二銅塩、塩化第二銅塩、硝酸第二銅塩、酢酸第二銅塩及び硫酸第二銅アンモニウム塩から選択される１つ以上であり、前記金属塩は金、銀、白金、ニッケル、マンガン、コバルト、クロム、亜鉛、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウム、マグネシウム、鉄及びイリジウムから選択される１つ以上の金属の無機酸塩または有機酸塩であり、前記還元剤は金属銅、ヒドロキシルアミン、硫酸第一鉄、バナジウム酸アンモニウム、フルフラール、次リン酸ナトリウム、次亜リン酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、グルコース及びフェニル化合物から選択される１つ以上であり、前記硫黄化合物は硫化ナトリウム、二酸化硫黄、亜硫酸、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、ピロ亜硫酸ナトリウム、次亜硫酸、次亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸アンモニウム、二酸化チオ尿素、硫化水素及びホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウムから選択される１つ以上であり、前記触媒は塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、酢酸亜鉛、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム及び硝酸アンモニウムから選択される１つ以上であり、前記多価アミンはメチレンジアミン、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン及びペンタエチレンヘキサミンから選択される１つ以上であり、前記アルカリ化合物は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム及び炭酸水素カリウムから選択される１つ以上であり、前記ｐＨ調節剤は硫酸、塩酸、リン酸、硝酸、クエン酸、酢酸及びこれらの塩から選択される１つ以上であることを特徴とする。
また、本発明は植物性繊維、動物性繊維、合成繊維及び再生繊維から選択されるいずれか１つ以上の繊維を前記機能性硫化銅組成物で処理して製造され、前記繊維表面にチオール基、チオカルボニル基、チオウレア基、アゾール基、アミノ基、シアノ基及びアミド基から選択される１つ以上の官能基が導入されており、前記官能基に硫化銅及び金属硫化物が配位結合され、前記官能基は全体繊維重量に対して１〜１０重量％であり、前記硫化銅は全体繊維重量に対して１〜１５重量％であり、前記金属硫化物は全体繊維重量に対して０．1〜５重量％である機能性繊維を提供する。
本発明の一実施例において、前記機能性繊維の３７℃、５〜２０μmで遠赤外線の放射率は０．８９５以上であり、遠赤外線の放射エネルギーは３．４５×１０２Ｗ／ｍ２・μｍ以上であり、
４０回の洗濯後の遠赤外線の放射率は０．８９２以上であり、遠赤外線の放射エネルギーは３．４１×１０２Ｗ／ｍ２・μｍ以上であることを特徴とする。
本発明の一実施例において、前記機能性繊維は抗菌、消臭、遠赤外線の放射、傷の治癒、肌の老化防止、蓄熱及び保温、電磁波の遮蔽及び静電気の除去から選択される１つ以上の機能を有することを特徴とする。
併せて、本発明は前記機能性繊維を含む成型品において、前記成型品は衣類、靴下、手袋、帯、腹帯、マスク、帽子、包帯、スカーフ、寝具類、やけど用パッド、病院用ガウンまたは産業用フィルターであることを特徴とする成型品を提供する。
本発明は反復的な洗濯や長期間の使用時にも繊維の色が維持されて伝導性、耐洗濯性、耐洗浄性、耐久性、耐湿性、耐アルカリ性などに優れた機能性繊維を提供することができる。
また、本発明の機能性繊維は抗菌、消臭、遠赤外線の放射、傷の治癒、肌の老化防止、蓄熱及び保温、電磁波の遮蔽及び静電気の除去の特性などに優れて衣類、靴下、手袋、帯、腹帯、マスク、帽子、包帯、スカーフ、病院用ガウンなどの衣類分野、寝具類、やけど用パッド、産業用フィルター、充填剤などの産業分野及び軍需分野に幅広く活用され得る。
以下、実施例を基に本発明を詳細に説明する。本発明に使用された用語、実施例などは本発明をより具体的に説明し、通常の技術者の理解を助けるために例示されたものに過ぎず、本発明の権利範囲などがここに限定されて解釈されてはならない。
本発明に使用される技術用語及び科学用語は他の定義がなければこの発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が通常的に理解している意味を示す。
本発明は銅塩、金属塩、還元剤、硫黄化合物、触媒、多価アミン、アルカリ化合物及びｐＨ調節剤を含む機能性硫化銅組成物に関する。
前記組成物は銅塩１０〜４０重量％、金属塩１〜１０重量％、還元剤５〜３０重量％、硫黄化合物５〜３０重量％、触媒１〜５重量％、多価アミン１〜１０重量％、アルカリ化合物１〜１０重量％及びｐＨ調節剤１〜５重量％を含むことができる。
前記銅塩は２価銅イオンを形成するために使用され、形成された２価銅イオンは還元剤によって１価銅イオンに還元されて繊維表面に存在する官能基と配位結合する。
銅塩としては硫酸第二銅塩、塩化第二銅塩、硝酸第二銅塩、酢酸第二銅塩及び硫酸第二銅アンモニウム塩から選択される１つ以上が使用され得る。
銅塩の含量は１０〜４０重量％であることが好ましく、含量が１０重量％未満の場合、繊維に導入される硫化銅の含量が充分ではないため伝導性、遠赤外線の放射率などを向上させ難く、４０重量％を超過する場合、伝導性は増加するが繊維自体の物性が減少し、硫化銅沈殿物が多量形成され得る。
前記金属塩は繊維の耐洗浄性、耐洗濯性、耐湿性、耐アルカリ性、耐久性などを向上させるために使用され、金、銀、白金、ニッケル、マンガン、コバルト、クロム、亜鉛、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウム、マグネシウム、鉄及びイリジウムから選択される１つ以上の金属の無機酸塩または有機酸塩が使用され得る。好ましい例としては硫酸銀、硝酸銀、塩化パラジウム、硫酸ニッケル、硫酸亜鉛などがある。
前記金属塩から形成された金属イオンは硫黄化合物と金属硫化物を形成して繊維表面に存在する官能基と配位結合を行うことができ、また前記金属イオンは繊維表面に形成された硫化銅の硫黄原子と結合して錯体を形成することもできる。金属塩の含量は１〜１０重量％であることが好ましく、含量が１重量％未満の場合、繊維の耐洗浄性、耐洗濯性、耐久性などを向上させ難く、１０重量％を超過する場合、繊維の伝導性がむしろ減少するようになる。
前記還元剤は銅塩から形成された２価銅イオンを１価銅イオンに還元させるために使用され、金属銅、ヒドロキシルアミン、硫酸第一鉄、バナジウム酸アンモニウム、フルフラール、次リン酸ナトリウム、次亜リン酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、グルコース及びフェニル化合物から選択される１つ以上が使用され得る。
還元剤の含量は５〜３０重量％であることが好ましく、含量が５重量％未満の場合、２価銅イオンを１価銅イオンに効果的に還元させることができず、３０重量％を超過する場合、過量の１価銅イオンは２価銅イオンまたは金属銅に変化して繊維表面に銅酸化物または金属銅沈殿物を形成させ、これにより繊維の物性は低下する。
前記硫黄化合物は銅塩から形成された銅イオンまたは金属塩から形成された金属イオンと結合して硫化銅または金属硫化物を形成するために使用され、硫化ナトリウム、二酸化硫黄、亜硫酸、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、ピロ亜硫酸ナトリウム、次亜硫酸、次亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸アンモニウム、二酸化チオ尿素、硫化水素及びホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウムから選択される１つ以上が使用され得る。
硫黄化合物の含量は５〜３０重量％であることが好ましく、含量が５重量％未満の場合、硫化銅または金属硫化物を効率的に形成することができず伝導性、遠赤外線の放射率、耐久性、耐洗浄性などを発現し難く、３０重量％を超過する場合、組成物の安定性を確保することができず繊維表面に硫化銅の均一な被膜を形成することができない。
前記触媒は硫化銅の生成速度を調節することで繊維表面に硫化銅を均一に形成させるために使用される。
硫化銅の生成速度が早ければ粉末状の沈殿物が形成され、繊維表面に硫化銅が均一に吸着することができない問題点が発生する。前記触媒を使用することで硫黄化合物から硫黄イオンが徐々に生成されるようにして硫化銅の生成速度を調節することができる。すなわち、繊維表面に存在する銅イオンを硫黄イオンとゆっくり結合させることで生成される硫化銅が繊維表面に均一に結合され得る。
前記触媒としては塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、酢酸亜鉛、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム及び硝酸アンモニウムから選択される１つ以上が使用され得る。
触媒の含量は１〜５重量％であることが好ましく、含量が１重量％未満の場合、硫化銅の生成速度を調節することができず、５重量％を超過する場合、組成物の安定性が低下して粉末状の沈殿物が形成されるか、硫化銅の不均一な吸着が発生する。
前記多価アミンは２価銅イオンと錯体を形成することで繊維表面に副産物として形成される銅酸化物または金属銅沈殿物の発生を減少させ、繊維に硫化銅を均一に吸着させることができる。
還元剤によって還元された１価銅イオンは繊維表面に存在する官能基と配位結合を形成するが、結合することができない１価銅イオンは金属銅と２価銅イオンに変化する。金属銅沈殿物は繊維の表面と反応槽に付着して繊維の物性に悪影響を及ぼすだけでなく、ｐＨ調節剤として使用される硫酸、硝酸などと反応してＳＯ２、ＮＯなどを放出して作業性を低下させる。２価銅イオンは銅酸化物に変化して繊維表面に酸化被膜を形成して、硫化銅の結合を妨げて繊維の特性を低下させる。
前記多価アミンは２価銅イオンと錯体を形成することで２価銅イオンが銅酸化物に変化することを防止して生成される銅酸化物の量を顕著に減少させることができる。
また、多価アミンと２価銅イオンの錯体形成で２価銅イオンの量が減少することによって生成された金属銅は、１価銅イオンに容易にイオン化して生成される金属銅沈殿物の量を減らすことができる。
前記多価アミンとしてはメチレンジアミン、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン及びペンタエチレンヘキサミンから選択される１つ以上が使用され得る。
多価アミンの含量は１〜１０重量％であることが好ましく、含量が１重量％未満の場合、２価銅イオンと充分な錯体を形成することができず、１０重量％を超過する場合、繊維表面に存在する硫化銅の含量が減少して伝導性、耐洗濯性、耐久性などの特性を発現することができない。
前記アルカリ化合物は繊維分子の構造を緩くして繊維表面に存在する官能基と硫化銅の配位結合を促し、繊維表面に硫化銅を効率的に結合させるために使用され、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム及び炭酸水素カリウムから選択される１つ以上が使用され得る。
アルカリ化合物の含量は１〜１０重量％であることが好ましく、含量が１重量％未満の場合、その効果が小さく、１０重量％を超過する場合、繊維表面が損傷して伝導性、耐洗濯性、耐久性などの特性を発現することができない。
前記ｐＨ調節剤は組成物の安定性を確保し、硫化銅の生成速度を調節するために使用され、硫酸、塩酸、リン酸、硝酸、クエン酸、酢酸及びこれらの塩から選択される１つ以上が使用され得る。
ｐＨ調節剤の含量は１〜５重量％であることが好ましく、含量が１重量％未満の場合、その効果が小さく、５重量％を超過する場合、組成物の安定性が低下して粉末状の沈殿物が形成されるか、硫化銅の不均一な吸着が発生する。
本発明は銅塩１０〜４０重量％、金属塩１〜１０重量％、還元剤５〜３０重量％、硫黄化合物５〜３０重量％、触媒１〜５重量％、多価アミン１〜１０重量％、アルカリ化合物１〜１０重量％及びｐＨ調節剤１〜５重量％を含む機能性硫化銅組成物を準備する段階と、植物性繊維、動物性繊維、合成繊維及び再生繊維から選択されるいずれか１つ以上の繊維にチオール基、チオカルボニル基、チオウレア基、アゾール基、アミノ基、シアノ基及びアミド基から選択される１つ以上の官能基を導入する段階と、官能基が導入された繊維を前記組成物で処理して繊維表面に硫化銅を配位結合させる段階と、及び硫化銅が結合された繊維を水洗及び乾燥する段階を含む機能性繊維の製造方法に関する。
前記繊維は織物、編物、粗物、フェルト及び不織布を製造することができるものであれば種類に限定されず、綿繊維、麻繊維などの植物性繊維、毛繊維、絹繊維などの動物性繊維、レーヨン、リヨセルなどの再生繊維、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリウレタン系、ポリアクリル系、ポリビニルアルコール系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリオレフィン系、無機系などの合成繊維などを使用することができる。
繊維表面に硫化銅を結合させて機能性繊維を製造するためには、硫化銅の銅原子と配位結合することができる官能基が繊維に形成されなければならない。
前記官能基としてはチオール基、チオカルボニル基、チオウレア基、アゾール基、アミノ基、シアノ基、アミド基などがある。
繊維に官能基を導入する方法としてはチオール基、チオカルボニル基、チオウレア基、アゾール基、アミノ基、シアノ基、アミド基などの官能基を有する単量体を繊維にグラフトさせる方法、前記官能基を有するシランカップリング剤で繊維を処理する方法、二重結合を有するシランカップリング剤で繊維を処理した後に前記官能基及び二重結合を有する単量体をグラフトさせる方法などがある。
一例として、ポリアミド繊維をアミノ基含有シランカップリング剤またはメルカプト基含有シランカップリング剤と化学反応させてポリアミド繊維にアミノ基またはメルカプト基を導入することができる。
また、イミダゾールなどのアゾールを化合物及び３−メルカプトプロピルトリメトキシシランを反応させたシランカップリング剤でポリアミド繊維を処理してポリアミド繊維にアゾール基及びチオール基を導入することができる。
他の例として、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランまたはこれらの混合物をポリアミド繊維と反応させた後、アクリロニトリル単量体をグラフトさせてポリアミド繊維にシアノ基を導入することができる。
繊維に官能基を導入する前に塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、酢酸、ギ酸、クエン酸などで繊維を酸処理して繊維表面を活性化させることで繊維と官能基を有する化合物の結合力を向上させることができる。
また、低温プラズマ処理を通じて繊維表面にヒドロキシル基、カルボニル基などの極性基を導入することができ、前記極性基は官能基を有する化合物と強い化学結合を形成することができる。
アクリル繊維はシアノ基を含んでいるので、官能基を追加で導入することなく硫化銅を配位結合させることができる。
官能基が導入された繊維は前記機能性硫化銅組成物に浸漬して繊維表面に硫化銅を配位結合させる。
繊維と機能性硫化銅組成物の含量は繊維１００重量部に対して１０〜８０重量部の組成物が使用されることが好ましい。また、繊維及び前記組成物を含む水溶液の浴比は１：１〜５０に調節され得る。
配位結合時にｐＨ２〜６、温度３０〜９０℃の組成物に１〜１０時間繊維を浸漬して反応を遂行することが好ましい。
配位結合は３０〜４０℃で１〜３時間、４５〜５５℃で１〜５時間及び６０〜９０℃で３０分〜１時間と段階的に遂行されることもある。高温で配位結合を遂行する場合、繊維に硫化銅が均一に吸着されず色が変わることがあるため、低温で充分な予熱した後で段階的に温度を増加させて硫化銅の均一な結合を誘導することができる。
配位結合段階後には水洗及び乾燥段階を経ることが好ましく、より好ましくは反応が終了した繊維を常温の水で数回洗浄し、３０〜８０℃の温水で追加洗浄して未反応物を除去した後、脱水及び油剤処理して乾燥することができる。
また、本発明は植物性繊維、動物性繊維、合成繊維及び再生繊維から選択されるいずれか１つ以上の繊維を前記機能性硫化銅組成物で処理して製造され、前記繊維表面にチオール基、チオカルボニル基、チオウレア基、アゾール基、アミノ基、シアノ基及びアミド基から選択される１つ以上の官能基が導入されており、前記官能基に硫化銅及び金属硫化物が配位結合され、前記官能基は全体繊維重量に対して１〜１０重量％であり、前記硫化銅は全体繊維重量に対して１〜１５重量％であり、前記金属硫化物は全体繊維重量に対して０．1〜５重量％である機能性繊維に関する。
前記官能基は全体繊維重量に対して１〜１０重量％であることが好ましく、官能基の含量が１重量％未満の場合は繊維表面に硫化銅及び金属硫化物が効率的に結合され得ず、官能基の含量が１０重量％を超過する場合は過糧の官能基が硫化銅の結合をむしろ妨げて粉末状の沈殿物が形成されるか、硫化銅の不均一な吸着が発生する。
前記硫化銅は全体繊維重量に対して１〜１５重量％であることが好ましく、硫化銅の含量が１重量％未満の場合は繊維に導入される硫化銅の含量が充分ではないため伝導性、遠赤外線の放射率などを向上させ難く、１５重量％を超過する場合、伝導性は増加するが繊維自体の物性が減少し、硫化銅沈殿物が多量形成され得る。
前記金属硫化物は全体繊維重量に対して０．1〜５重量％であることが好ましく、含量が０．1重量％未満の場合、繊維の耐洗浄性、耐洗濯性、耐久性などを向上させ難く、５重量％を超過する場合、繊維の伝導性がむしろ減少するようになる。
また、前記機能性繊維の３７℃、５〜２０μｍで遠赤外線の放射率は０．８９５以上であり、遠赤外線の放射エネルギーは３．４５×１０２Ｗ／ｍ２・μｍ以上であり、４０回の洗濯後の遠赤外線の放射率は０．８９２以上であり、遠赤外線の放射エネルギーは３．４１×１０２Ｗ／ｍ２・μｍ以上であることが好ましい。
本発明の機能性繊維は高い遠赤外線の放射率を示し、前記機能性繊維によって人間の身体に放射された遠赤外線は我々の体の大部分を構成する水とタンパク質の固有振動数のような波長帯域で筋肉、血管、リンパ管、神経などの細胞及び血液内の水分と共鳴を起こしてこれを活性化させることで体温の上昇、免疫力の増加、早い疲労回復、血液循環の改善、痛みの緩和などの効果を発現する。
また、４０回の洗濯後にも機能性繊維の遠赤外線の放射率及び放射エネルギーが大きく変化することなく維持され、これは機能性繊維の反復的な洗濯や長期間の使用にも繊維表面に結合された硫化銅及び金属硫化物が脱離しないためである。したがって、反復的な洗濯や長期間の使用時にも繊維の色が変わらずに伝導性、耐洗濯性、耐洗浄性、耐久性、耐湿性、耐アルカリ性などがそのまま維持され得る。
前記機能性繊維は抗菌、消臭、遠赤外線の放射、傷の治癒、肌の老化防止、蓄熱及び保温、電磁波の遮蔽及び静電気の除去から選択される１つ以上の機能を有することが好ましい。
本発明の機能性繊維に配位結合された硫化銅及び金属硫化物は細菌の細胞壁とＤＮＡを破壊して細菌の繁殖を根源的に遮断し、不快なにおいの原因物質を吸着して除去し、肌のペプチドと銅−ペプチド結合を形成して兔疫細胞を活性化させ、傷を治癒して肌の老化を防止し、太陽光などの熱を吸収輻射するだけでなく、体から発散される熱を再放射して、優れた伝導性を通じて広範囲な波長の電磁波を吸収して静電気を完璧に除去することができる。
また、本発明の機能性繊維は衣類、靴下、手袋、帯、腹帯、マスク、帽子、包帯、スカーフ、病院用ガウンなどの衣類分野、寝具類、やけど用パッド、産業用フィルター、充填剤などの産業分野及び軍需分野に広く活用され得る。
以下、実施例及び比較例を通じて本発明を詳細に説明する。下記実施例は本発明を実施するために例示されたものに過ぎず、本発明の内容が下記実施例によって限定されるものではない。
（実施例１）
硫酸第二銅五水和物３５重量％、硝酸銀５重量％、硫酸第一鉄２０重量％、チオ硫酸ナトリウム２０重量％、塩化マグネシウム３重量％、トリメチレンジアミン７重量％、水酸化ナトリウム７重量％及びクエン酸３重量％を混合して機能性硫化銅組成物を製造した。
イミダゾールと３−メルカプトプロピルトリメトキシシランを反応させて製造されたシランカップリング剤を含む水溶液にポリアミド繊維を含浸し、５０℃で６０分間反応させて表面処理されたポリアミド繊維を製造した。
繊維の表面に官能基を導入する前後の繊維の重量を比較した結果、官能基の含量は全体繊維重量に対して２．３重量％だった。
前記機能性硫化銅組成物６０重量部を含む水溶液に表面処理されたポリアミド繊維１００重量部を浸漬した後、６０℃で２時間の間反応を遂行した。この時、前記ポリアミド繊維と水溶液の浴比は１：２０だった。
反応が終了した繊維を常温の水で数回洗浄し、５０℃の温水で追加洗浄して未反応物を除去した後、８０℃で熱風乾燥して機能性ポリアミド繊維を製造した。
官能基が導入された繊維に機能性硫化銅組成物を反応させる前後の繊維の重量を比較し、機能性繊維のＳＥＭ−ＥＤＳ分析を通じて硫化銅の含量は全体繊維重量に対して１１．５重量％であり、黄化銀の含量は１．８重量％だった。
（実施例２）
硫酸第二銅五水和物３５重量％、硝酸銀５重量％、硫酸第一鉄２０重量％、チオ硫酸ナトリウム２２．５重量％、塩化マグネシウム０．５重量％、トリメチレンジアミン７重量％、水酸化ナトリウム７重量％及びクエン酸３重量％を混合して機能性硫化銅組成物を製造したことを除いては実施例１と同一の方法で機能性ポリアミド繊維を製造した。
硫化銅の含量は全体繊維重量に対して９．８重量％であり、黄化銀の含量は１．５重量％だった。
（実施例３）
硫酸第二銅五水和物３５重量％、硝酸銀５重量％、硫酸第一鉄２０重量％、チオ硫酸ナトリウム１７重量％、塩化マグネシウム１０重量％、トリメチレンジアミン５重量％、水酸化ナトリウム５重量％及びクエン酸３重量％を混合して機能性硫化銅組成物を製造したことを除いては実施例１と同一の方法で機能性ポリアミド繊維を製造した。
硫化銅の含量は全体繊維重量に対して９．１重量％であり、黄化銀の含量は１．３重量％だった。
（比較例１）
硝酸銀を使用しないことを除いては実施例１と同一の方法で機能性ポリアミド繊維を製造した。
すなわち、硫酸第二銅五水和物３５重量％、硫酸第一鉄２２．５重量％、チオ硫酸ナトリウム２２．５重量％、塩化マグネシウム３重量％、トリメチレンジアミン７重量％、水酸化ナトリウム７重量％及びクエン酸３重量％を混合して機能性硫化銅組成物を製造した。
硫化銅の含量は全体繊維重量に対して７．９重量％だった。
（比較例２）
塩化マグネシウムを使用しないことを除いては実施例１と同一の方法で機能性ポリアミド繊維を製造した。
すなわち、硫酸第二銅五水和物３５重量％、硝酸銀５重量％、硫酸第一鉄２２重量％、チオ硫酸ナトリウム２１重量％、トリメチレンジアミン７重量％、水酸化ナトリウム７重量％及びクエン酸３重量％を混合して機能性硫化銅組成物を製造した。
硫化銅の含量は全体繊維重量に対して６．５重量％であり、黄化銀の含量は０．８重量％だった。
（比較例３）
トリメチレンジアミンを使用しないことを除いては実施例１と同一の方法で機能性ポリアミド繊維を製造した。
すなわち、硫酸第二銅五水和物３５重量％、硝酸銀５重量％、硫酸第一鉄２３．５重量％、チオ硫酸ナトリウム２３．５重量％、塩化マグネシウム３重量％、水酸化ナトリウム７重量％及びクエン酸３重量％を混合して機能性硫化銅組成物を製造した。
硫化銅の含量は全体繊維重量に対して５．５重量％であり、黄化銀の含量は０．６重量％だった。
（比較例４）
水酸化ナトリウムを使用しないことを除いては実施例１と同一の方法で機能性ポリアミド繊維を製造した。
すなわち、硫酸第二銅五水和物３５重量％、硝酸銀５重量％、硫酸第一鉄２３．５重量％、チオ硫酸ナトリウム２３．５重量％、塩化マグネシウム３重量％、トリメチレンジアミン７重量％及びクエン酸３重量％を混合して機能性硫化銅組成物を製造した。
硫化銅の含量は全体繊維重量に対して７．５重量％であり、黄化銀の含量は１．１重量％だった。
前記実施例及び比較例から製造されたポリアミド繊維の比抵抗、遠赤外線の放射率、耐洗濯性、耐久性、硫化銅の含量、黄化銀の含量及び官能基の含量を測定してその結果を下の表１及び２に示した。
（比抵抗）
ＫＳＫ０１８０（糸の電気抵抗性試験方法、２０１３）によって製造された繊維の比抵抗（Ω・ｃｍ）を測定した。
（遠赤外線の放射率）
赤外線分光光度計による遠赤外線の放射率及び放射エネルギーの測定方法（ＫＦＩＡ−ＦＩ−１００５）に基づいて温度３７℃、試片と光源の距離６２ｃｍで光源（赤外線ランプ、１５０Ｗ）を試片に２０分間照射した後、ＦＴ−ＩＲ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒを用いて５〜２０μｍ波長における遠赤外線の放射率と放射エネルギー（Ｗ／ｍ２・μｍ）を測定した。
（耐洗濯性）
繊維の耐洗濯性試験はＫＳＫ０４３０に規定された洗濯堅牢度試験方法に基づいて実施した。具体的に、繊維２ｇを市販用の洗剤５ｇ／Ｌを含む溶液１００ｍｌが含有されたステンレスの容器に入れ、ここに鋼鉄玉１０個を入れた後、４０℃に維持される洗濯堅牢度試験器で３０分間撹拌洗濯した。洗濯後、試料は水ですすいだ後、６０℃以下で乾燥させた。かかる洗濯工程を所定回数反復して遂行し、その時の変色有無と比抵抗を測定した。
（耐久性）
繊維１ｇを定量して温度６０℃及び相対湿度９５％が維持される恒温恒湿器に入れて放置した。放置後、１２時間毎に繊維の変色有無と比抵抗を測定した。
（硫化銅の含量、黄化銀の含量及びイミダゾール基の含量）
繊維の表面に官能基を導入する前後の繊維の重量を比較して導入された官能基の含量を決定した。
官能基が導入された繊維に機能性硫化銅組成物を反応させる前後の繊維の重量を比較し、機能性繊維のＳＥＭ−ＥＤＳ分析を通じて元素含量を測定することで硫化銅及び黄化銀の含量を決定した。
Figure 0006594519
前記表１の結果から、実施例１ないし３の機能性繊維は繊維表面に形成された硫化銅及び黄化銀によって低い比抵抗を示し、優れた耐洗濯性を有し、高温多湿の条件でも耐久性が優れていることが分かる。
特に、触媒に使用される塩化マグネシウムの含量を３重量％に調節した実施例１の場合、比抵抗、耐洗濯性及び耐久性が実施例２（塩化マグネシウムの含量０．５重量％）及び実施例３（塩化マグネシウムの含量１０重量％）に比べてさらに優れていることが分かる。
一方、比較例１ないし４は実施例１ないし３に比べて比抵抗、耐洗濯性及び耐久性が非常に劣り、特に、金属塩に使用される硝酸銀を使用しない比較例１の場合、耐洗濯性及び耐久性が最も劣っていることが分かる。
Figure 0006594519
前記表２の結果から、実施例１ないし３の機能性繊維は繊維表面に形成された硫化銅及び黄化銀によって遠赤外線の放射率が優れて、反復的な洗濯でも放射率が一定に維持されることが分かる。
特に、触媒に使用される塩化マグネシウムの含量を３重量％に調節した実施例１の場合、遠赤外線の放射率が実施例２（塩化マグネシウムの含量０．５重量％）及び実施例３（塩化マグネシウムの含量１０重量％）に比べてさらに優れていることが分かる。
一方、比較例１ないし４は実施例１ないし３に比べて遠赤外線の放射率が非常に劣っていることが分かる。
本発明は反復的な洗濯や長期間の使用時にも繊維の色が維持されて伝導性、耐洗濯性、耐洗浄性、耐久性、耐湿性、耐アルカリ性などに優れた機能性繊維を提供することができる。
また、本発明の機能性繊維は抗菌、消臭、遠赤外線の放射、傷の治癒、肌の老化防止、蓄熱及び保温、電磁波の遮蔽、静電気の除去の特性などに優れて衣類、靴下、手袋、帯、腹帯、マスク、帽子、包帯、スカーフ、病院用ガウンなどの衣類分野、寝具類、やけど用パッド、産業用フィルター、充填剤などの産業分野及び軍需分野に幅広く活用され得る。

Claims (5)

  1. 銅塩、金属塩、還元剤、硫黄化合物、触媒、多価アミン、アルカリ化合物及びｐＨ調節剤を含む組成物であって、
    該組成物は、
    銅塩１０〜４０重量％、金属塩１〜１０重量％、還元剤５〜３０重量％、硫黄化合物５〜３０重量％、触媒１〜５重量％、多価アミン１〜１０重量％、アルカリ化合物１〜１０重量％及びｐＨ調節剤１〜５重量％を含み、
    前記金属塩は金、銀、白金、ニッケル、マンガン、コバルト、クロム、亜鉛、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウム、マグネシウム及びイリジウムから選択される１つ以上の金属の無機酸塩または有機酸塩であり、
    前記触媒は塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、酢酸亜鉛、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム及び硝酸アンモニウムから選択される１つ以上であり、
    前記アルカリ化合物は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム及び炭酸水素カリウムから選択される１つ以上である。
  2. 植物性繊維、動物性繊維、合成繊維及び再生繊維から選択されるいずれか１つ以上の繊維を請求項１に記載の組成物で処理して製造され、
    前記繊維表面にチオール基、チオカルボニル基、チオウレア基、アゾール基、アミノ基、シアノ基及びアミド基から選択される１つ以上の官能基が導入されており、
    前記官能基に硫化銅及び金属硫化物が配位結合され、
    前記官能基は全体繊維重量に対して１〜１０重量％であり、
    前記硫化銅は全体繊維重量に対して１〜１５重量％であり、
    前記金属硫化物は全体繊維重量に対して０．1〜５重量％である機能性繊維。
  3. 前記機能性繊維の３７℃、５〜２０μｍで遠赤外線の放射率は０．８９５以上であり、遠赤外線の放射エネルギーは３．４５×１０２Ｗ／ｍ２・μｍ以上であり、
    ４０回の洗濯後の遠赤外線の放射率は０．８９２以上であり、遠赤外線の放射エネルギーは３．４１×１０２Ｗ／ｍ２・μｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の機能性繊維。
  4. 前記機能性繊維は抗菌、消臭、遠赤外線の放射、傷の治癒、肌の老化防止、蓄熱及び保温、電磁波の遮蔽及び静電気の除去から選択される１つ以上の機能を有することを特徴とする請求項２に記載の機能性繊維。
  5. 請求項２の機能性繊維を含む成型品において、前記成型品は衣類、靴下、手袋、帯、腹帯、マスク、帽子、包帯、スカーフ、寝具類、やけど用パッド、病院用ガウンまたは産業用フィルターであることを特徴とする成型品。
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