KR100456341B1 - 복합기능나일론섬유 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변형된 왕(王)자형 방사구금공으로 용융방사하되 은나노입자를 25 ∼ 150ppm 첨가하여 직접방사하여 제조하는 흡한속건기능과 항균기능을 구비한 복합기능 나일론섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

복합기능나일론섬유 및 그의 제조방법{Multi functional nylon fiber and production of it}

본 발명은 흡한속건성능과 항균성능을 동시에 발휘하는 복합기능 나일론섬유및 그의 제조방법에 관한 것이다.

통상의 합성섬유로 만든 의류는 활동시에 인체에서 분비되는 땀의 신속한 배출 및 건조가 용이하지 못하여 불쾌감을 유발할 뿐만 아니라 땀 속에 포함되어 있는 유기물 및 외부 오염물질은 유해미생물이 번식하기 좋은 환경을 제공함으로써 악취 및 질병까지도 유발할 수 있다.

따라서 이와 같은 단점을 해소하기 위한 연구가 끊임없이 시도되고 있다.

현재까지, 섬유원단에 흡한속건성능과 항균성능을 동시에 부여하는 방법으로는 흡한속건섬유로 제조한 원단을 후가공하여 항균제를 부여하는 방법, 항균섬유만을 사용한 원단을 후가공하여 흡습제를 부여하는 방법 및 각각의 기능을 가진 두 종류의 섬유를 원단 내에 적당한 비율로 혼용하는 방법이 있다.

이들 방법 중에서 첫 번째와 두 번째 방법은 세탁내구성이 부족하여 비영구적인 방법이며, 세 번째 방법은 내세탁성은 우수하지만 각각 서로 다른 제조방법에 의해 얻어지는 두가지 섬유의 물성차이가 염색차를 일으켜서 염색할 때 조건설정이 어려워서 염색하기가 어렵다는 단점이 있다.

일반적인 항균섬유는 원형단면이며 반영구적인 항균성능을 발휘하도록 하기 위해서 방사공정 시 원사 내에 항균성 입자를 첨가하여 필라멘트로 제조하고 있다.

그러나 기존의 항균성 세라믹 입자는 그 크기의 한계때문에 섬유의 굵기를 원하는 대로 제어할 수가 없는 단점이 있다.

즉, 대략 2.0μm 정도의 항균성 세라믹 입자를 첨가할 경우에 굵기가 3.0 데니어 미만의 섬유를 제조하기 위한 방사조건 설정이 용이하지 않으며 방사작업성이 현저하게 저하되는 문제를 가지고 있는 것으로 알려져 있다.

본 발명의 목적은 흡한 속건성과 항균성을 동시에 발현시키고, 방사작업성이 좋게 5.0데니어 이하 0.5데니어 이상의 섬유를 제조할 수 있으며 또 우수한 염색성을 가지는 복합기능 나일론 섬유 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 사용된 방사구금공의 개략도.

본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 흡한속건성능과 항균성능을 동시에 발휘하는 복합기능성 나일론 섬유소재를 제조하기 위해서, 흡한속건성능이 우수한 단면구조를 위해서 도 1과 같은 변형된 왕(王)자형 단면을 가진 방사구금공으로 용융방사하여 횡단면형태가 변형된 왕(王)자형이 되도록 하고, 직경이 30 ∼ 100nm 정도인 은, 동등 항균성 입자의 마스터배치를 나일론 칩과 혼합한 다음에 방사용 실린더에 공급하여 일반방사함으로써 흡한속건성과 항균성능이 동시에 발현되도록 제조하는 것을 특징으로 한다.

항균성 입자의 입경은 본 발명에 큰 영향을 주지는 않지만 방사작업성을 고려할 때 입경이 적은 것을 사용하는 것이 좋다.

이와 같이 제조되는 나일론 필라멘트의 굵기는 5.0데니어 이하 0.5데니어 이상의 범위를 갖는다.

본 발명에 있어서 항균성 입자의 함유량은 원사 내에 25ppm 이상 150ppm 이하가 되도록 하는 것이 좋으며, 가장 좋기로는 25ppm 이상에서 120ppm 이하이다.

본 발명에 의하여 제조한 섬유는 단면특성상 동일 굵기의 원형단면섬유에 비하여 표면적이 약 30% 정도 크므로 원형단면섬유에 비하여 동일한 항균효과를 위해서 약 30% 정도의 은 나노입자를 절약할 수 있다.

항균성 입자의 함량이 25ppm 미만인 경우에는 생지상에서 항균성이 저하되는 경향을 보이며, 특히 염색 후에 항균효과가 크게 저하된다.

150ppm을 초과하면 항균효과가 이미 포화된 상태이므로 경제성이 없으며 입자의 응집현상이 심해져서 방사작업성이 불량해지는 단점이 있다.

도 1은 본 발명에 사용되는 방사구금공의 단면도로서, 상기 구금공은 W₁의 폭과 L₁의 길이를 가지는 제 1 슬릿(S₁), W₂의 폭과 L₂의 길이를 가지는 두 개의 제 2 슬릿(S₂) 및 W₃의 폭과 L₃의 길이를 가지는 두 개의 제 3 슬릿(S₃)으로 이루어져있는 변형된 왕(王)자의 형상으로 되어 있다.

본 발명에서 상기 제 1 슬릿, 두 개의 제 2 슬릿 및 두 개의 제 3 슬릿의 각각의 면적은 아래의 수학식 1을 만족하는 방사구금공을 사용한다.

[수학식 1]

W₁L₁: W₂L₂: W₃L₃= a : b : 1

'W_i' : 제 i 슬릿의 폭, 'L_i' : 제 i 슬릿의 길이 (단, i = 1, 2, 3)이며,

상기 식에서 'a'는 3.0 ≤ a ≤ 5.5를 만족시키는 실수이고, 'b'는 1.5 ≤ b ≤ 3.5를 만족시키는 실수이다.

이 때, 상기 제 2 슬릿(S₂)은 동일한 면적을 갖는 원이나 타원으로도 형성할 수 있다.

상기 식에서 'a' 및 'b' 값이 그 허용범위를 넘으면 단면채널(요철)의 형성이 미흡하고 섬유의 단면 모양이 기형으로 나타나므로 원하는 결과를 얻을 수가 없다.

실험적으로 확인한 바에 의하면 S₁, S₂, S₃의 면적비는 4.7 : 2.3 : 1일 때 가장 우수한 흡한속건성능이 발휘되었다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다.

본 발명의 실시예에서 물성 측정은 다음과 같이 하였다.

1) 흡수성 : 동일시간에 대해서 최초의 시료 무게에 대비하여 흡수 후 증가된 시료무게를 중량%로 표시한 것이다.

2) 건조성 : 동일시간에 대해서 충분히 흡수된 시료의 무게를 대비하여 건조된 후의 시료무게를 중량%로 표시한 것이다.

3) 항균성 : 시험규격 KS K 0693-2001 법에 의하여 황색포도상구균 및 MRSA에 대하여 항균효과를 시험하였다. 한천배지에 배양균을 접종하여 37^oC에서 24시간 배양한 균을 접종원으로 하여 시험편에 접종한 후 일정량의 액체를 가하여 시험편으로부터 세균을 액중에 추출시킨다.

그 다음 처리포와 미처리포의 액중에 잔존하는 세균의 수를 측정하여 금속이온이 포함된 다공성 무기세라믹의 첨가로 인한 세균의 감소 백분율을 계산하였으며 백분율이 99% 이상일 경우 우수, 95 ∼ 98%일 경우 보통, 95% 미만일 경우 불량으로 판정하였다.

실시예 1

나일론 중합물 및 은 나노입자의 섬유 내 최종 함량을 80ppm으로 하고, 도 1의 방사구금공의 제 1 슬릿 내지 제 3 슬릿의 면적비가 4.7 : 2.3 : 1인 방사구금공을 사용하여 방사속도 4,000m/분으로 나일론 섬유를 제조하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 2

은 나노입자의 섬유 내 함량을 25ppm으로 한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

실시예 3

은 나노입자의 섬유 내 함량을 150ppm으로 한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 1

은 나노입자의 섬유 내 함량을 20ppm으로 한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 2

은 나노입자의 섬유 내 함량을 160ppm으로 한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

< 표 1 >

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
흡수성 (%)	87.0	87.0	87.0	87.0	87.0
건조성 (%)	92.1	92.1	92.1	87.0	87.0
항균성 (%)	99.9	99.7	99.9	97.1	99.9
방사작업성	양호	양호	양호	양호	불량

본 발명은 단사섬도가 0.5 ∼ 5.0데니어이고, 흡수성이 50% 이상, 건조성이 50% 이상 향상된 흡한속건성 나일론 섬유를 방사작업성이 우수하게 제조 할 수 있다.

본 발명으로 제조한 흡한 속건성 및 항균성 나일론 섬유는 물성차이가 없는 동일성분으로 되어 있기 때문에 염색차이를 일으키지 않으며 염색에 별다른 어려움이 없다.

Claims (4)

1. 제 1 슬릿(S₁), 제 2 슬릿(S₂) 및 제 3 슬릿(S₃)의 면적비가 아래의 수학식 1을 만족시키는 변형된 왕(王)자형 방사구금공으로 직접 방사하되, 입경이 30 ∼ 100nm의 항균성 입자가 원사 내에 25ppm ∼ 150ppm 함유되도록 제조하는 것을 특징으로 하는 복합기능 나일론 섬유의 제조방법.

   [수학식 1]

   W₁L₁: W₂L₂: W₃L₃= a : b : 1

   W_i: 제 i 슬릿의 폭,

   L_i: 제 i 슬릿의 길이 (단, i = 1, 2, 3)이며,

   상기 식에서 a는 3.0 ≤ a ≤ 5.5를 만족시키는 실수이고,

   b는 1.5 ≤ b ≤ 3.5를 만족시키는 실수이다.
2. 제 1 항에서, 항균성 입자는 은(Ag) 또는 동(Cu)입자 중에서 선택한 것임을 특징으로 하는 복합기능 나일론 섬유의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 슬릿(S₂)의 형상은 동일 면적의 원 또는 타원인 것을 특징으로 하는 복합기능 나일론 섬유의 제조방법.
4. 횡단면형태가 변형된 왕(王)자형으로 되어 있는 나일론 섬유로서, 항균성 입자를 25ppm ∼ 150ppm 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 복합기능 나일론 섬유.