KR100259724B1 - 축광특성을 갖는 합성섬유사 및 이의 제조 방법 - Google Patents

축광특성을 갖는 합성섬유사 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 축광특성을 갖는 합성섬유사 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 산화스트론튬 55~62.5중량%, 산화알루미늄 35~42.5중량%, 산화디스프로슘 1~9중량% 및 산화유로퓸 0.5~1.5중량%로 구성되는 것으로 350메쉬 이하의 입도를 갖는 축광성 발광체 15~25중량%와 섬유형성능을 갖는 합성수지 칩(chip) 75~85중량%를 분산제를 사용하면서 혼합하고 용융하여 칩상으로 제조한 축광성 발광체 함유합성수지칩 30~70중량%와 축광성 발광체 함유 합성수지칩 제조시 사용된 합성수지 30~70중량%를 혼합하되 소량의 유연제를 첨가하여 혼합하고 용융압출기를 이용하여 190~230℃의 온도로 용융방사하여 10~100데니아(denia)의 모노필라멘트를 얻고 이를 용도에 따라 합사하여 합성섬유사를 제조하므로서 발광시간이 길고, 발광시 휘도가 높으며, 여기하는 빛의 파장범위가 넓고, 내광성 및 내후성이 뛰어나며 야외 사용이 가능할 뿐만 아니라 화학적 안정성이 높고 환경오염을 유발하지 않으며 인체에도 무해하여 자수사, 일반사 등과 같은 각종 섬유 및 직물 뿐만 아니라 합성섬유사 제품에 적용 가능한 축광특성을 갖는 합성섬유사를 얻을 수 있었다.

Description

축광특성을 갖는 합성섬유사 및 이의 제조 방법
본 발명은 축광특성을 갖는 합성섬유사 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 산화스트론튬(Strontium Oxide; SrO) 55~62.5중량%, 산화알루미늄(Aluminum Oxide; Al2O3) 35~42.5중량%, 산화디스프로슘(Dysprosium Oxide; Dy2O3) 1~9중량% 및 산화유로퓸(Europium Oxide; Eu2O3) 0.5~1.5중량%로 구성되는 축광성 발광체 5~15중량%를 함유하는 것으로, 산화스트론튬 55~62.5중량%, 산화알루미늄 35~42.5중량%, 산화디스프로슘 1~9중량% 및 산화유로퓸 0.5~1.5%로 구성되는 것으로 350메쉬 이하의 입도를 갖는 축광성 발광체 15~25중량%와 섬유형성능을 갖는 합성수지 칩(chip) 75~85중량%를 분산제를 사용하면서 혼합하고 용융하여 칩상으로 제조한 축광성 발광체 함유 합성수지칩 30~70중량%와 축광성 발광체 함유 합성수지칩 제조시 사용된 합성수지 30~70중량%를 혼합하되 소량의 유연제를 첨가하여 혼합하고 용융압출기를 이용하여 190~230℃의 온도로 용융방사하여 10~100데니아(denia)의 모노필라멘트를 얻고 이를 용도에 따라 합사하여 제조된 축광특성을 갖는 합성섬유사 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
산업이 발전함에 따라 각종 기능성제품이 제조, 판매되고 있고, 축광기능을 갖는 많은 제품 예를 들어, 시계, 전자기기 인테리어, 표식, 방화기기, 조명, 패션 제품, 완구 등과 같은 제품들이 연구개발되고 있는 실정이며, 각종 의류 및 섬유제품에도 응용되고 있다.
각종 의류 및 섬유제품에 축광특성을 부여하는 방법으로는 의류 및 섬유제품 표면에 축광안료를 도포하는 방법과 합성섬유사에 축광안료를 스프레이하여 도포하는 방법이 주로 이용되고 있다.
그러나, 상기 방법들은 축광안료가 물에 잘 용해되어 세탁시 축광안료가 탈리되는 경향이 높고, 발광도가 낮을 뿐만 아니라 발광시간이 짧은 단점이 있었다. 뿐만아니라, 축광안료를 합성수지에 첨가하여 축광특성이 발현되도록 하는 방법이 사용되기도 하지만 합성수지에 의하여 여기가 용이하지 못하고 휘도가 낮으며 발광시간이 짧다는 문제점이 있고, 축광안료를 많이 사용하여야 하기 때문에 경제적이지 못할 뿐만 아니라 제조되는 합성섬유사의 강도가 저하되는 단점이 있다.
또한, 종래에 사용되는 ZnSiCu계 등과 같은 축광안료는 발광시간이 약 5분을 넘지 못하여 실용화에 문제가 있을 뿐만 아니라 발광도가 낮아 문자 등을 식별하기 어려운 문제점이 있으며, 화학적 안정성이 낮고 내광성 및 내후성이 좋지 못한 단점이 있어 의류 및 섬유제품에는 거의 적용되고 있지 못하다.
따라서, 본 발명의 목적은 발광시간이 길고, 발광시 휘도가 높으며, 여기하는 빛의 파장범위가 넓고, 내광성 및 내후성이 뛰어나며 야외사용이 가능할 뿐만 아니라 화학적 안정성이 높고 환경오염을 유발하지 않으며 인체에도 무해하여 자수사, 일반사 등과 같은 각종 섬유 및 직물 뿐만 아니라 합성섬유사 제품에 적용 가능한 축광특성을 갖는 합성섬유사를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 목적의 합성섬유사를 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적들 뿐만 아니라 용이하게 표출될 수 있는 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 산화스트론튬(Strontium Oxide; SrO) 55~62.5중량%, 산화알루미늄(Aluminum Oxide; Al2O3) 35~42.5중량%, 산화디스프로슘(Dysprosium Oxide; Dy2O3) 1~9중량% 및 산화유로퓸(Europium Oxide; Eu2O3) 0.5~1.5중량%로 구성되는 축광성 발광체 5~15중량%를 함유하는 것으로, 산화스트론튬 55~62.5중량%, 산화알루미늄 35~42.5중량%, 산화디스프로슘 1~9중량% 및 산화유로퓸 0.5~1.5%로 구성되는 것으로 350메쉬 이하의 입도를 갖는 축광성 발광체 15~25중량%와 섬유형성능을 갖는 합성수지 칩(chip) 75~85중량%를 분산제를 사용하면서 혼합하고 용융하여 칩상으로 제조한 축광성 발광체 함유 합성수지칩 30~70중량%와 축과성 발광체 함유 합성수지칩 제조시 사용된 합성수지 30~70중량%를 혼합하되 소량의 유연제를 첨가하여 혼합하고 용융압출기를 이용하여 190~230℃의 온도로 용융방사하여 10~100데니아(denia)의 모노필라멘트를 얻고 이를 용도에 따라 합사하여 제조하므로서 발광시간이 길고, 발광시 휘도가 높으며, 여기하는 빛의 파장범위가 넓고, 내광성 및 내후성이 뛰어나며 야외사용이 가능할 뿐만 아니라 화학적 안정성이 높고 환경오염을 유발하지 않으며 인체에도 무해하여 자수사, 일반사 등과 같은 각종 섬유 및 직물 뿐만 아니라 합성섬유사 제품에 적용 가능한 축광특성을 갖는 합성섬유사를 얻을 수 있었다.
제1도는 본 발명에 따른 합성섬유사의 제조공정도이다.
본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 축광특성을 갖는 합성섬유사는 산화스트론튬 55~62.5중량%, 산화알루미늄 35~42.5중량%, 산화디스프로슘 1~9중량% 및 산화유로퓸 0.5~1.5%로 구성되는 것으로 350메쉬 이하의 입도를 갖는 축광성 발광체 5~15중량%을 함유하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 축광특성을 갖는 합성섬유사의 제조방법은 산화스트론튬 55~62.5중량%, 산화알루미늄 35~42.5중량%, 산화디스프로슘 1~9중량% 및 산화유로퓸 0.5~1.5%로 구성되는 것으로 350메쉬 이하의 입도를 갖는 축광성 발광체 15~25중량%와 섬유형성능을 갖는 합성수지 칩(chip) 75~85중량%를 분산제를 사용하면서 혼합하고 용융하여 칩상으로 제조한 축광성 발광체 함유 합성수지칩 30~70중량%와 축광성 발광체 함유 합성수지칩 제조시 사용된 합성수지 30~70중량%를 혼합하되 소량의 유연제를 첨가하여 혼합하고 용융압출기를 이용하여 190~230℃의 온도로 용융방사하여 10~100데니아(denia)의 모노필라멘트를 얻고 이를 용도에 따라 합사하는 것으로 특징지워진다.
본 발명에서 사용되는 형광안료는 축광성 발광체로서 정확히 구조가 밝혀지지는 않았지만 분석 결과, 산화스트론튬 55~62.5중량%, 산화알루미늄 35~42.5중량%, 산화디스프로슘 1~9중량% 및 산화유로퓸 0.5~1.5%로 구성되는 것이다. 특히, 산화스트론튬 57중량%, 산화알루미늄 39중량%, 산화디스프로슘 3.3중량% 및 산화유로퓸 0.7중량%로 구성되는 것이 축광 발현측면에서 가장 바람직하였다.
또한, 축광성 발광체는 합성수지와의 혼합이 용이하도록 하고, 제조되는 합성섬유사의 강도 저하를 방지하기 위하여 가능한 한 입도가 작은 미립자로서 사용하는 것이 바람직하며, 약 350메쉬 이하, 더욱 바람직하게는 400메쉬 이하인 것이 효과적이다.
본 발명에서 사용되는 축광성 발광체의 발광은 약 520nm에서 피크(peak)를 이루며, 녹색발광으로 인간의 시감도에 잘 부합되고, 200룩스의 조도에서 4분간 조광한 후 발광시의 휘도와 잔광특성을 조사한 결과 종래의 ZnSiCu계 형광체와 비교시 휘도가 10배 이상 밝고 장시간에 걸쳐 잔광을 볼 수 있는 특성을 가지고 있으며, 동기하는 조도가 밝을수록 높은 잔광휘도가 얻어지고, 통상적인 광원을 가지고 200룩스로 조도로 조광시 포화휘도를 얻기 위해서는 약 20~30분 정도가 소요되며, 광원으로는 백색형광등과 태양광이 가장 효율적이고, 자외선을 많이 포함한 고압수은등을 가지고 내구성시험을 행한 결과 내구성이 우수하였다.
한편, 본 발명에서 사용되는 합성수지는 섬유형성능을 갖는 합성수지는 모두 사용이 가능하며, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌, 폴리스테렌, 폴리카보네이트 폴리아미드 등이 사용 가능하다.
먼저, 산화스트론튬 55~62.5중량%, 산화알루미늄 35~42.5중량%, 산화디스프로슘 1~9중량% 및 산화유로퓸 0.5~1.5%로 구성되는 것으로 350메쉬 이하의 입도를 갖는 축광성 발광체 15~25중량%와 섬유형성능을 갖는 합성수지 칩(chip) 75~85중량%를 분산제를 사용하면서 혼합하고 용융하여 축광성 발광체 함유 합성수지칩을 제조한다.
축광성 발광체와 섬유형성능을 갖는 합성수지 모두를 혼합할 경우에는 혼합이 균일하게 이루어지지 않아 균질한 제품을 얻기 어려우므로 먼저 일부분의 섬유형성능을 갖는 합성수지와 축광성 발광체를 혼합한다. 이때 축광성 발광체의 비율이 25중량%를 초과할 경우에는 섬유형성능을 갖는 합성수지와의 혼합이 용이하지 못한 문제점이 있고, 15중량% 미만일 경우에는 최종적으로 참가되는 축광성 발광체의 함유량이 감소되어 축광 특성의 발현이 용이하지 못한 단점이 있다.
상기와 같이 축광성 발광체와 일부의 섬유형성능을 갖는 합성수지를 혼합하더라도 축광성 발광체의 비중이 높아 균일하게 분산이 이루이지지 않는 문제점이 발생할 수도 있으므로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 분산제를 사용하는 합성수지에 대하여 0.1~3중량% 사용하였다. 특히, 본 발명에서는 분산제로 Ca활제를 사용하였으며, 분산제의 사용량이 0.1중량% 미만이면 분산력이 약하고, 3중량%를 초과할 경우에는 제조되는 합성섬유사의 물성이 변하는 단점이 있다.
제조된 축광성 발광체 함유 합성수지칩 30~70중량%와 축광성 발광체 함유 합성수지칩 제조시 사용된 합성수지 30~70중량%를 혼합하고 용융압출기를 이용하여 190~230℃의 온도로 용융방사하여 10~100데니아(denia)의 모노필라멘트를 얻는다. 이때 축광성 발광체 함유 합성수지칩의 사용량이 30중량% 미만일 경우에는 최종적으로 첨가되는 축광성 발광체의 함유량이 감소되어 축광특성의 발현이 용이하지 못한 단점이 있고, 70중량%를 초과할 경우에는 최종적으로 제조되는 합성섬유사의 강도가 저하될 뿐만 아니라 경제적이지 못한 단점이 있으며, 제조되는 합성섬유사의 유연성 저하를 방지하기 위하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 유연제를 사용되는 합성수지에 대하여 0.1~3중량% 사용한다.
유연제의 사용량이 0.1중량% 미만일 경우에는 제조되는 합성섬유사의 유연성이 저하되어 사로서의 특성이 발현되지 못하는 단점이 있고, 3중량%를 초과시에는 제조되는 합성섬유사의 물성이 변성되는 문제점이 있으며, 본 발명에서는 DOP(디옥틸프탈레트)를 사용하였다.
또한, 용융방사시 방사온도가 190℃ 미만일 경우에는 방사시 사절단이 종종 발생하고 축광성 발광체의 균일한 분포가 이루어지지 않아 균일한 품질의 제품을 얻기 어려운 단점이 있으며, 방사온도가 230℃를 초과할 경우에는 열화현상이 발생하여 제조되는 합성수지사가 흑화되는 단점이 있다.
용융방사온도는 사용될 축광성 발광체의 양, 제조될 합성섬유사의 섬도 등에 따라 적절히 조절하여 선정하는 것이 효과적이다. 또한, 방사시 방사구금의 직경을 조절하여 제조될 합성섬유사의 섬도를 결정하며, 합성섬유사의 섬도는 10~100데니아(denia)로 하는 것이 효과적이다. 이때 합성섬유사의 섬도가 10데니아 미만일 경우에는 용융방사가 용이하지 못할 뿐만 아니라 경제적이지 못하며 직물로 제직시 경제성이 저하되는 단점이 있으며, 100데니아를 초과할 경우에는 직물로 제직할 경우에 촉감이 좋지 못한 단점이 있다.
제조된 모노필라멘트를 합사하거나 연사하고 합사하여 직물로 제직시 사용한다.
또한, 본 발명의 합성수지사를 제조시 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 정전기방지제, 자외선차단제 등과 같은 기능성 향상제를 첨가할 수 도 있다.
상기와 같은 제조된 합성수지사는 자수사, 일반사 등과 같은 각종 섬유 및 직물 뿐만 아니라 합성섬유사 제품에 적용 가능하다.
다음의 실시예 및 비교예는 본 발명을 좀 더 상세히 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
산화스트론튬 57중량%, 산화알루미늄 39중량%, 산화디스프로슘 3.3중량% 및 산화유로퓸 0.7중량%로 구성되는 것으로 400메쉬의 평균입도를 갖는 축광성 발광체 20중량%와 폴리프로필렌수지칩 80중량%를 혼합하되 Ca활제를 폴리프로필렌수지에 대하여 1중량% 첨가하여 분산제로 사용하면서 혼합하고 용융압출하여 축광성 발광체 함유 폴리프로필렌칩을 얻는다.
그 다음에 제조된 축광성 발광체 함유 폴리프로필렌칩 50중량%와 축광성 발광체 함유 폴리프로필렌칩 제조시 사용된 것과 동일한 폴리프로필렌칩 50중량%를 혼합하되 폴리프로필렌 전체량에 대하여 0.5중량%의 디옥틸프탈레이트를 유연제로 첨가하여 혼합하고 210℃의 온도에서 용융방사하여 50데니아의 섬도를 갖는 본 발명의 축광특성을 갖는 합성수지사를 제조하였다.
제조된 합성섬유사를 합사하여 100데니아의 섬유를 얻고, 이를 이용하여 평직으로 제직하여 직물지를 얻고, 이에 대한 발광특성을 측정 및 평가하여 그 결과를 표1에 기재하였다.
[비교예 1]
축광성 발광체로 ZnSiCu계 축광체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 직물지를 얻고, 이에 대한 발광특성을 측정 및 평가하여 그 결과를 표1에 기재하였다.
1) 표준광원 200룩스, 4분조사, 20분후의 잔광휘도
2) 잔광휘도가 인간의 시인치인 0.32300mcd/m2까지 감쇄되는 데 필요한 시간
3) 표준광원 200룩스에서 동기할 경우 얻어지는 잔광휘도가 포화되는 동기시간
4) 300왓트의 고압수은동에서 가속시험할 때 잔광휘도가 20%이상 저하되는 데 필요한 시간
상술한 바와 같이 본 발명에서는 산화스트론튬 55~62.5중량%, 산화알루미늄 35~42.5중량%, 산화디스프로슘 1~9중량% 및 산화유로퓸 0.5~1.5중량%로 구성되는 것으로 350메쉬 이하의 입도를 갖는 축광성 발광체 15~25중량%와 섬유형성능을 갖는 합성수지 칩(chip) 75~85중량%를 분산제를 사용하면서 혼합하고 용융하여 칩상으로 제조한 축광성 발광체 함유 합성수지칩 30~70중량%와 축광성 발광체 함유 합성수지칩 제조시 사용된 합성수지 30~70중량%를 혼합하되 소량의 유연제를 첨가하여 혼합하고 용융압출기를 이용하여 190~230℃의 온도로 용융방사하여 10~100데니아(denia)의 모노필라멘트를 얻고 이를 용도에 따라 합사하여 합성섬유사를 제조하므로서 발광시간이 길고, 발광시 휘도가 높으며, 여기하는 빛의 파장범위가 넓고, 내광성 및 내후성이 뛰어나며 야외사용이 가능할 뿐만 아니라 화학적 안정성이 높고 환경오염을 유발하지 않으며 인체에도 무해하여 자수사, 일반사 등과 같은 각종섬유 및 직물 뿐만 아니라 합성섬유사 제품에 적용 가능한 축광특성을 갖는 합성섬유사를 얻을 수 있었다.

Claims (4)

  1. 산화스트론튬 55~62.5중량%, 산화알루미늄 35~42.5중량%, 산화디스프로슘 1~9중량% 및 산화유로퓸 0.5~1.5%로 구성되는 것으로 350메쉬 이하의 입도를 갖는 축광성 발광체 5~15중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성섬유사.
  2. 산화스트론튬 55~62.5중량%, 산화알루미늄 35~42.5중량%, 산화디스프로슘 1~9중량% 및 산화유로퓸 0.5~1.5%로 구성되는 것으로 350메쉬 이하의 입도를 갖는 축광성 발광체와 섬유형성능을 갖는 합성수지 칩(chip)을 분산제를 사용하여 혼합하고 용융하여 칩상으로 제조한 축광성 발광체 함유 합성수지칩과 축광성 발광체 함유 합성수지칩 제조시 사용된 합성수지를 유연제를 첨가하면서 혼합하고 용융압출기를 이용하여 용융방사하여 10~100데니아(denia)의 모노필라멘트를 얻고 이를 용도에 따라 합사함을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성섬유사의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 축광성 발광체와 섬유형성능을 갖는 합성수지칩(chip)의 혼합비는 15~25중량% : 75~85중량%이고, 축광성 발광체 함유 합성수지칩과 합성수지의 혼합비는 30~70중량% : 70~30중량%이며, 분산제와 유연제는 섬유형성능을 갖는 합성수지에 대하여 0.1~3중량%사용됨을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성섬유사의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 분산제는 Ca활제이며, 유연제는 디옥틸프탈레이트이고, 용융방사온도는 190~230℃임을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성섬유사의 제조방법.
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