KR100354862B1

KR100354862B1 - 광물을 첨가한 기능성 섬유의 제조 방법 및 이로부터제조된 섬유

Info

Publication number: KR100354862B1
Application number: KR1020000014163A
Authority: KR
Inventors: 석미수; 정한기
Original assignee: 석미수; 정한기
Priority date: 2000-03-20
Filing date: 2000-03-20
Publication date: 2002-10-18
Also published as: KR20010089042A

Abstract

경도가 높으며 결정형(벽개 모양)이 주상인 광물 분말과 경도가 낮으며 결정형(벽개 모양)이 탁상(판상)인 광물 분말을 일정량으로 혼합한 조성물과 무기 항균제인 은(Ag), 제올라이트, 인산칼슘을 다시 혼합하여 조성한 후 이 조성물의 분말의 입경은 방사시 원사 섬도의 1/3이하인 분말을 사용하고 그 첨가량은 화학수지 90∼99중량%에 대해서 1∼10중량%를 혼합하여 통상의 혼합 또는 방사 방법에 의하여 방사한 후 연신, 가연, 컷팅, 방적을 하여 생산성이 우수하고, 비중이 가벼우며, 섬유의 표층이 매끄럽고, 유연성이 있는 기능성 섬유를 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 섬유에 관한 것임.

Description

광물을 첨가한 기능성 섬유의 제조 방법 및 이로부터 제조된 섬유{Producing method of functional fiber adding ion minerals}

본 발명은 광물을 이용하여 원적외선 등 다기능의 효과를 낼 수 있는 조성물과 이 조성물을 이용하여 기능성 섬유를 제조하는 방법에 관한것이다. 좀 더 구체적으로는 경도가 높으며 결정형(벽개 모양)이 주상, 피라미드상, 능면체상, 육면체상, 팔면체상, 십이면체상 등인 광물 분말과 경도가 낮으며 결정형(벽개 모양)이 탁상(판상)인 광물의 분말을 일정량 혼합한 다음 이 혼합된 분말에 무기 항균제와 화학수지를 일정량 다시 혼합하여 방사성이 우수하고 비중이 가벼우며, 섬유의 표층이 매끄럽고, 유연성이 있는 기능성 섬유를 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 섬유에 관한 것이다.

종래에는 광물 분말을 화학 수지에 일정량 첨가하여 방사, 연신, 가연, 컷팅 또는 재직을 하는 일련의 제조 과정에 있어서 화학 수지에 첨가된 광물이 설비의 부속 즉 쇠붙이(종강, 롤러, 가이드 바디) 등에 마찰되어 부속을 마모 시키는 일이 있었다. 본 발명은 이와 같이 고질적인 문제점들을 해결하기 위하여 부드럽고, 경도가 높고·낮은 광물들과 화학수지를 일정량 첨가하여 상기 문제점을 해결함과 아울러 부드럽고 유연성이 있는 섬유를 제조하였다.

그리고 이미 오래 전부터 화학수지에 첨가해 오던 광물들은 일본에서 많이 사용하던 인공 합성 광물 분말을 비롯하여 맥반석, 각섬석, 이산화티탄(TiO₂), 은(Ag)이온·무기이온항균제, 제올라이트(zeolite), 인산칼슘, 지르콘, 무라이트, 옥석류, 토르마린, 폐류껍질 외에도 많이 있음은 물론, 이들 광물들은 천연 자연 광물과 인공적으로 만든 합성 광물들이며, 원적외선 방출, 항균, 소취, 전자파 차단, 자외선 차단, 흡착력, 흡습성, 음이온 방출 등 다양한 기능과 그 효과가 있어 이들을 화학 수지에 첨가 시켜 방사하여 왔으나 광물의 특성상 원활한 방사효과를 기대할 수 없었다.

그러나 본 발명에서는 경도가 높은 벽개 모양이 주상, 피라미드상, 능면체상, 육면체상, 팔면체상, 십이면체상 등인 광물과 경도가 낮고 벽개 모양이 탁상(판상)인 광물들을 일정량 혼합하여 상기 문제점을 해결하였다.

1) 광물들의 결정형

2) 단사정계 광물

아칸다이트, 폴리바사이트, 제임소나이트, 보우란제라이트, 계관석, 웅황, 빙정석, 토도로카이트, 망가나이트, 남동석, 공작석, 하이드로진사이트, 소다석, 붕사, 커어나이트, 콜레마나이트, 글로베라이트, 브로찬타이트, 모나자이트, 래줄라이트, 카노타이트, 클로리토이드, 콘드로다이트, 스핀, 데이톨라이트, 게이돌리나이트, 우라노페인, 탄소, 토트베이타이트, 클리노조이사이트, 녹염석, 알라나이트, 펌펠리아이트, 클리노엔스터타이트, 피조나이트, 투휘석, 헤덴버가이트, 휘석, 스포듀민, 제이다이트, 이지린, 이지린휘석, 투각섬석, 양기석, 보통각섬석, 글로코페인, 리이벡카이트, 소다각섬석, 파이로필라이트, 활석, 파라고나이트, 백운모, 해록석, 셀라도나이트, 마아가라이트, 금운모, 흑운모, 레피돌라이트, 진왈다이트, 스틸프노멜레인, 베이델라이트, 몬모릴로나이트, 논트로나이트, 사포나이트, 버미큘라이트, 페니나이트, 단사녹니석, 프로클로라이트, 차모사이트, 투링자이트, 앤티고라이트, 온석면, 크론스텟타이트, 할로이사이트, 팔리고스카이트, 코에사이트, 새니딘, 정장석, 스콜레사이트, 로몬타이트, 휼랜다이트, 스틸바이트, 필립사이트, 하아모톰, 클리놉틸롤라이트, 에벤카이트,

3) 경도가 낮은 광물과 높은 광물

상기 1),2),3)의 광물 중에서 특히 하기와 같이 경도가 낮고 판상이 있는 광물 중에서 1종이상과 경도가 높고 판상이 없는 광물들 중에서 1종이상을 화학수지 인 폴리에스테르, 나일론, 폴리아미드, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로니트릴, 비스코우스 레이온, 아세테이트 레이온 중에서 각각 선택한 후 혼합하여 방사하면 원적외선 효능, 흡습성 등 다양한 기능 효과가 있으며, 일련의 제조 공정에 있어서 설비의 부속을 마모 시키지 않으면서 원사를 방사할 수 있다.

◎ 필로규산염(phyllosilicates)광물

1. 파이로필라이트(pyrophyllite)-Al₂Si₄O₁₀(OH)₂,

◎ 백운모(白雲母)군:dioctahedral

1. 파라고나이트(paragonite)-NaAl₂(Al,Si₃)O₁₀(OH)₂,

2. 백운모(白雲母)(muscovite)-KAl₂(AlSi₃)O₁₀(OH)₂,

3. 해록석(海綠石)(glauconite)-(K,Na)(Al,Fe³⁺Mg)₂(Al,Si)₄O₁₀(OH)₂,

4. 셀라도나이트(celadonite)-K(Mg,Fe)(Fe³⁺,Al)Si₄O₁₀(OH)₂,

5. 마아가라이트(margarite)-CaAl₂(Al₂Si₂)O₁₀(OH)₂,

6. 운모편암(micaschist),

7. 철운모(lepidomelane)-KFeALSio(OH,F)

◎ 흑운모(黑雲母)군

1. 금운모(金雲母)(phlogopite)-KMg₃(AlSi₃)O₁₀(F,OH),

2. 흥운모(lepidolite)-K(Li,Al)₃(Si,Al)₄O₁₀(F,OH)₂,

3. 진왈다이트(zinnwaldite)-KLiFe⁺²Al(Al,Si₃)O₁₀(F,OH)₂,

4. 스틸프노멜레인(stilpnomelane)-K(Fe⁺²,Fe⁺³,Al)₁₀Si₂₂O₃₀(OH)₁₂

◎ 몬모릴로나이트(montmorillonite)군

1. 베이델라이트(beidellite)-(Na,Ca/2)_0.03Al₂(Al,Si)₄O₁₀(OH)₂ㆍnH₂O,

2. 몬모릴로나이트(montmorillonite)-(Na,Ca)_0.33(Al,Mg)₂Si₄O₁₀(OH)₂ㆍnH₂O,

3. 논트로나이트(nontronite)-Na_0.33Fe₂ ⁺³(Al,Si)₄O₁₀(OH)₂ㆍnH₂O,

4. 사포나이트(saponite)-(Ca/2,Na)_0.33(Mg,Fe)₃(Si,Al)₄O₁₀(OH)₂ㆍ4H₂O,

5. 버미큘라이트(vermiculite)-(Mg,Fe,Al)₃(Al,Si)₄O₁₀(OH)₂ㆍ4H₂O

◎ 녹니석(綠泥石)(chlorite)군

1. 페니나이트(penninite),

2. 단사녹니석(單斜綠泥石)(clinochlore)-(Mg,Fe²⁺)₅Al(Si,Al)₄O₁₀(OH)₈,

3. 프로클로라이트(prochlorite)=리피돌라이트(ripidolite)-(Mg,Fe,Al)₆(Si,Al)₄O₁₀(OH)₈,

4. 차모사이트(chamosite)-(Fe²⁺,Mg,Fe³⁺)₅Al(Si₃Al)O₁₀(OH,O)₈,

5. 투링자이트(thuringite)

◎ 캐올리나이트 - 사문석(kaolinite-serpentine)군

1. 캐올리나이트(kaolinite)-Al₂Si₂O₅(OH)₄,

2. 앤티고라이트(antigorite)-(Mg,Fe)₃Si₂O₅(OH)₄,

3. 온석면(溫石綿)(chrysotile)-Mg₃Si₂O₅(OH)₄,

4. 아메싸이트(amesite)-(Mg₂Al)(AlSi)O₅(OH)₄,

5. 크론스텟타이트(cronstedtite),

6. 할로이사이트(halloysite)-Al₂Si₂O₅(OH)₄ㆍ2H₂O 탈수에 의하여 Al₂Si₂O₅(OH)₄로 됨,

7. 팔리고스카이트(palygorskite)(=attapulgite)-(Mg,Al)₂Si₄O₁₀(OH)ㆍ4H₂O]

광물이 첨가된 화학 섬유에 있어서 문제점이었던 설비를 마모 시키는 주된 원인은 금속 광물의 결정 구조가 피라미드상, 주상, 능면체상, 육면체상, 팔면체상, 십이면체상 등으로 되어 있으면서 불규칙적으로 원사 표층에 나와 있고 광물의 분체가 아주 미세하므로 마찰에 의한 쇠붙이는 마모됨은 물론이고 방사 설비가 고가이므로 그 동안 정상적인 생산을 하기에는 불가능하여 실패를 거듭하였다.

또한, 방사 시에는 사절 발생이 빈번하여 방사가 어려웠고 정상적인 사질의 원사를 생산할 수 없었다. 그러므로 광물의 합성 섬유가 정상적으로 생산이 이루어질 수 있도록 하기 위해서는 섬유 표층 면이 매끄러워야 하므로 결정구조가 탁상형으로 되어 있으며 파이로필라이트, 캐올리나이트(사문석)군, 몬모릴로나이트군, 녹니석군, 백운모군, 흑운모군 등의 광물을 적정량을 첨가함으로써 본 발명의 목적을 이룰 수 있다.

이에 따라 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 벽개 모양이 탁상(판상)형 또는 비늘상이며 단사 정계인 광물 분말 40∼90중량부와 벽개 모양이 다변체상이며 여러 정계인 광물 분말 10∼60중량부에 무기 항균제 분말(은, 인산칼슘, 제올라이트)10∼30중량부를 혼합하여 조성하고 이 조성된 분말 1∼10중량%에 화학수지 90∼99중량%로 원하는 원사에 혼합하기 위하여 통상의 방사 방법으로 일반 방사 또는 복합(이중 구금)방사하여 사질이 우수한 섬유를 얻었다.

상기 광물의 혼합 비율은 3데니어 이하인 경우에만 해당되며 3데니어 이상의 원사를 방사할 경우에는 다른 혼합 비율을 선택하여 사용할 수 있다. 이때 광물 분말의 입경은 방사시 원사 섬도의 1/3이하가 되게 하고, 특히 3데니어 이하의 원사를 방사할 경우에는 광물 분말이 1미크론 이하가 바람직하다. 이와 같은 입경으로 만들어진 광물의 분체를 화학 수지에 혼합할 때 그 혼합비율은 3데니어 이하의 원사 경우 광물 분말 1∼3중량%로 첨가하고 3데니어 이상 원사의 경우 광물 3∼10중량%로 첨가한다.

이하 본 발명은 실시 예를 통하여 보다 상세히 설명한다. 하기 실시 예는 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니며, 단지 구체적인 예시를 보여주기 위한 것이다.

(실시 예 1)

원적외선 방사율이 우수하고 사질이 좋은 2데니어의 필라멘트사를 제조하기위하여 선택한 광물을 판상이 없는 옥류(연옥, 녹옥, 경옥, 청옥, 홍옥 등)와 판상이 있는 운모류(백운모, 흑운모, 금운모 등)를 325메시로 1차 분쇄시키고 이물질을 제거하기 위하여 800℃∼1,200℃에서 소성한 후 정밀 분쇄하여 분말의 최대 입경이 1미크론 이하가 되게 분쇄한 분말을 옥류 분말 40중량부와 운모류 분말 60중량부를 혼합된 분말에 무기 항균제(은, 제올라이트, 인산칼슘) 분말 10중량부를 혼합한 다음 이 혼합된 분말 2중량%와 폴리에스테르 98중량%를 혼합 용융시켜 방사 온도 283℃±1℃에서 통상의 방사방법에 의하여 방사하여 연신, 가연을 한 결과 부속의 마모가 없었으며, 사절도 없었고, 생산성이 우수하며, 비중이 가볍고, 섬유의 표층이 매끄러운 복합 기능성 섬유를 양산할 수 있었다.

(실시 예 2)

실시 예 1과 동일한 제조방법으로 폴리에스테르 대신 폴리아미드를 혼합하여 통상의 방사 방법으로 방사하여 섬유를 제조하였다.

(실시 예 3)

실시 예 1과 동일하게 혼합하여 조성한 광물 분말과 폴리에스테르를 혼합하고 중합 온도 290℃ 용융 점도 2,700포아즈 수준까지 중합하여 칩으로 만들어 1.4데니어의 스테플 화이버를 방사 온도 283℃±1℃에서 통상의 방사 방법에 의하여 방사하여 연신, 가연, 컷팅, 방적을 한 결과 방적성이 우수하고, 부속의 마모가 없었으며, 사절도 없었고, 생산성이 우수하며, 비중이 가볍고, 섬유의 표층이 매끄러운 복합 기능성 섬유를 양산할 수 있었다.

(실시 예 4)

항균, 소취, 원적외선 방출, 흡습성이 우수한 1.4데니어의 아크릴 스테플 화이버를 제조하기 위하여 선택한 광물을 소성시켜 분쇄한 분말의 입경이 1미크론 이하인 분말을 혼합하기 위하여 판상이 없는 맥반석 분말 22중량부와 판상이 있는 버미큘라이트 78중량부를 혼합하여 혼합된 분말에 무기 항균제 20중량부를 혼합한 다음 이 혼합된 분말 2중량%와 폴리아크릴로니트릴 98중량%를 통상의 혼합, 방사 방법에 의하여 습식에서 방사하여 연신, 가연, 컷팅, 방적을 한 결과 방적성이 우수하고, 부속의 마모가 없었으며, 사절도 없었고, 생산성이 우수하며, 비중이 가볍고, 섬유의 표층이 매끄러운 복합 기능성 섬유를 양산 할 수 있었다.

(실시 예 5)

실시 예 4와 동일한 제조 방법으로 폴리아크릴로니트릴 대신 비스코우스레이온을 혼합하여 통상의 방사 방법에 의하여 원사를 제조하였다.

(실시 예 6)

원적외선과 음이온 방출이 우수한 6데니어 폴리에스테르 스테플 화이버를 제조하기 위하여 선택한 광물 분말을 소성시켜 분쇄한 분말의 입경이 5미크론 이하 인 것을 판상이 없는 광물 토르마린 분말 35중량부와 판상이 있는 백운모 분말 65중량부를 혼합하여 혼합된 분말에 무기 항균제 30중량부를 혼합한 다음 이 혼합된 분말 20중량%와 폴리에스테르 80중량%를 혼합 용융시켜 마스터베치 칩을 만들어 마스터베치 칩 25중량%와 폴리에스테르 75중량%를 혼합하여 통상의 건조, 방사 방법에 의하여 방사하여 연신, 가연, 컷팅을 한 결과 부속의 마모가 없었으며, 사절도 없었고, 생산성이 우수하며, 비중이 가볍고, 섬유의 표층이 매끄러운 복합 기능성섬유를 양산할 수 있었다.

(실시 예 7)

상기 실시 예 1내지 6의 동일한 제조 방법으로 상기 광물(주상, 탁상, 능면체상, 팔면체상, 십이면체상, 피라미드상, 육면체상, 단사 정계 광물)분말들을 1종이상 선택하여 화학수지인 폴리에스테르, 폴리아미드, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로니트릴, 비스코우스 레이온, 아세테이트 레이온 중에서 1종 선택 혼합하여 방사한 결과 표층이 매끄러운 원사를 제조하였다.

본 발명은 광물을 첨가하여 원사를 생산함에 있어서 발생되는 문제점들을 해결하고 섬유에 복합기능을 부여하여 줌은 물론 통상의 섬유보다 비중이 가볍고, 부드러우며, 매끄럽고, 유연성이 있는 섬유를 생산할 수 있으며 방사, 연신, 가연, 컷팅, 방적을 원할 히 수행할 수 있고, 또한 원적외선 방출, 항균, 소취, 전자파 방지, 자외선 차단, 음이온 방출, 흡착성, 흡습성, 쾌적성, 보온성이 있는 섬유를 제공해 준다.

Claims

벽개 모양이 피라미드상, 주상, 능면체상, 육면체상, 팔면체상, 십이면체상, 다변체상이며 판상이 없는 광물과,

결정형이 탁상 또는 비늘상이고 경도가 낮은 파이로필라이트, 캐올리나이트(사문석)군, 몬모릴로나이트군, 녹니석군, 백운모군, 흑운모군에서 선택한 광물 분말을 소성하는 과정과,

원하는 원사 섬도의 1/3이하의 입경인 분말을 정밀 분쇄하는 과정과,

결정형이 탁상(판상) 또는 비늘상이고 판상이 있는 광물 분말 40∼90중량부와,

벽개 모양이 피라미드상, 주상, 능면체상, 육면체상, 팔면체상, 십이면체상, 다변체상이고 관상이 없는 광물 분말 10∼60중량부를 혼합하는 단계 : 및 무기 항균제 10∼30중량부를 혼합하는 단계,

b) 상기 혼합된 분말 1∼10중량%와 폴리에스테르, 나일론, 폴리아미드, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로니트릴, 비스코우스 레이온, 아세테이트 레이온으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화학수지 90∼99중량%가 혼합된 원사가 이루어지게 하기 위하여 통상의 혼합 또는 방사 방법에 의하여 필라멘트사(장섬유)와 스테이플 화이바(단섬유)로 방사하여 연신, 가연, 컷팅, 방적하는 것을 특징으로 하는 기능성 섬유의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 혼합된 광물 분말 10∼30중량%와 폴리에스테르, 나일론, 폴리프로필렌에서 선택된 화학수지 70∼90중량%를 혼합하여 마스터베치 칩을 만들어 일반 칩과 혼합하여 통상의 방사 방법에 의하여 방사하는 것을 특징으로 하는 기능성 섬유의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 혼합된 광물 분말 1∼10중량%와 폴리에스테르, 나일론, 폴리아미드, 폴리프로필렌에서 선택된 화학수지 90∼99중량%를 혼합 용융하여 중합칩을 만들어 통상의 방사 방법에 의하여 방사하는 것을 특징으로 하는 기능성 섬유의 제조방법.
제1항 내지 제 3항중 어느 하나의 항에 있어서, 광물 분말이 결정형이 탁상 또는 비늘상인 광물 분말에서 선택한 1종 이상의 광물 분말만을 사용하여 화학수지와 혼합 방사하는 것을 특징으로 하는 기능성 섬유의 제조방법.
제1항 내지 제 3항중 어느 하나의 항에 있어서, 광물의 결정형이 탁상(판상) 또는 비늘상인 광물 분말을 사용하여 기능이 있으며 경도가 4이상으로 높고 벽개 모양이 다변체상인 광물 분말과 혼합하여 방사하는 것을 특징으로 하는 기능성 섬유의 제조방법.
제 1항에 있어서, 혼합된 광물 분말에 항균제로 은(Ag)이온, 제올라이트, 인산칼슘을 첨가하는 것을 특징으로 하는 기능성 섬유의 제조방법.
제1항 내지 제3항중 어느 하나의 항에 있어서, 혼합하는 광물 분말은 기능성을 갖는 천연 자연 광물 또는 인공합성 광물 분말을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하여 제조된 섬유.