KR100485505B1 - 합성섬유조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명은, 인체에 유해한 주위 환경으로부터 인체를 적극적으로 보호하고 활성화시켜 건강한 삶을 영위할 수 있게 되도록 하기 위한 것이다.

이의 실현을 위하여 본 발명에서는, 분말상태로 분쇄된 숯 2-10중량%, 분말상태로 분쇄된 이온광석 2-14중량%, 분말상태로 분쇄된 토르말린 2-10중량%, 분말 상태로 분쇄된 게르마늄 2-10중량%, 잔량의 섬유중합물로 구성됨을 특징으로 하는 합성섬유조성물이 제공된다.

또 본 발명에서는, 숯/이온광석/토르말린/게르마늄 등의 분쇄하여 각각의 분말상태로 준비하고, 숯/이온광석/토르말린/게르마늄 등의 분말을 적정 중량비로 중합과정의 섬유에 혼합하고, 각종 분말이 혼합된 섬유를 용융방사할 수 있는 크기의 원료칩으로 제조하고, 이러한 원료칩을 용융방사함을 특징으로 하는 합성섬유조성물의 제조방법이 제공된다.

Description

합성섬유조성물 및 그의 제조방법{composition fiber and its manufacturing method}

본 발명은 합성섬유조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 항균, 소취 및 정화 등의 작용이 이루어질 수 있고, 음이온효과 및 원적외선에 의한 효과를 기대할 수도 있도록 하기 위한 합성섬유조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

섬유(纖維)는 대단히 길고 가늘며 연하게 굽힐 수 있는 천연 또는 인조의 선상(線狀) 물체로서, 직물의 원료가 될 뿐만 아니라 편물, 로프, 그물, 펠트 등 섬유제품의 원료 및 제지(製紙)의 원료로 광범위하게 쓰인다.

한편, 불휘발성(不揮發性)이고, 물이나 그 외 다른 용제에 녹지 않거나 또는 잘 녹지 않아야 하며 열에 대하여 안정되고, 화합물로서의 안정성을 가져야 한다.

또, 어느 정도의 강도 및 신도(伸度)를 가져야 하고, 적당한 탄성(彈性) 및 가소성(可塑性) 등의 성질도 가져야 한다.

또한, 용도에 따라 방직용, 제강용, 제지용, 펄프용 등으로 분류될 수 있으며, 섬유 제품의 원료에 쓰이는 섬유를 그 생성과정에 따라 대별하면 천연섬유와 인조섬유로 대별될 수 있다.

천연섬유에는 식물섬유, 동물섬유, 광물섬유가 있으며, 식물섬유에는 면화(棉花)/ 케이폭면(kapok棉)/ 코이어(coier) 등의 종자섬유(種子纖維)와, 마닐라삼/ 사이잘삼 등의 엽맥섬유(葉脈纖維), 그리고 아마/ 모시풀/ 황마/ 삼 등의 인피섬유(靭皮纖維)가 있다.

동물섬유에는 양모/ 산양모/ 낙타털/ 캐시미어 등의 수모섬유(獸毛纖維)와 가잠견(家蠶絹)/ 야잠견(野蠶絹) 등의 견섬유(絹纖維)가 있고, 광물섬유에는 석면(石綿:아스베스토스) 등이 있다.

특히, 인조섬유는 무기섬유(無機纖維)와 유기섬유(有機纖維)로 대별할 수 있는데, 무기섬유에는 금박사(金箔絲)/은박사 등의 금속섬유가 있고, 유리섬유/암석섬유/광재섬유(鑛滓纖維) 등의 규산염섬유가 있으며, 유기섬유에는 재생섬유/반합성섬유/합성섬유 등이 있다.

상기 재생섬유로는 비스코스 레이온/ 큐프라 레이온 등의 섬유소섬유와 단백질섬유가 있고, 반합성섬유에는 아세테이트/ 트리아세테이트 등이 있으며, 합성섬유에는 폴리아미드계로서 나일론섬유/ 폴리에스테르계로서 폴리에스테르섬유/ 폴리우레탄계/ 폴리우레어계/ 폴리에틸렌계/ 폴리염화비닐계/ 폴리비닐리덴계/ 폴리테트라플루오로에틸렌계/ 폴리비닐알코올계/ 폴리아크릴로니트릴계/ 폴리프로필렌계 등이 있다.

인조섬유 중 합성섬유는 폴리아미드계/아크릴계 및 폴리에스테르계를 3대합성섬유이라 하여 주종을 이루고 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 다종의 종래 섬유는, 숯에 의한 항균 및 소취성, 음이온효과, 원적외선 효과, 귀금속 성분에 의한 정화작용 등을 기대할 수 없게 되어 있을 뿐 아니라, 이로 인하여 인체에 유해한 주위 환경으로부터 인체를 적극적으로 보호하고 활성화시켜 건강한 삶을 영위할 수 있도록 하는데 기여할 수 있도록 하기 위한 수단의 강구가 요구되고 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 숯, 이온광석, 토르말린, 게르마늄 등에 의한 항균 및 소취성, 음이온 및 원적외선 효과, 귀금속 성분에 의한 정화작용 등을 기대할 수 있게 될 뿐 아니라, 이로 인하여 인체에 유해한 주위 환경으로부터 인체를 적극적으로 보호하고 활성화시켜 건강한 삶을 영위할 수 있도록 하는데 기여할 수 있도록 하는 합성섬유조성물 및 그의 제조방법을 제공하려는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 분말상태로 분쇄된 숯 2-10중량%, 분말상태로 분쇄된 이온광석 2-14중량%, 분말상태로 분쇄된 토르말린 2-10중량%, 분말 상태로 분쇄된 게르마늄 2-10중량%, 잔량의 섬유중합물로 구성됨을 특징으로 하는 합성섬유조성물을 제공한다.

또 본 발명에서는, 숯/이온광석/토르말린/게르마늄 등의 분쇄하여 각각의 분말상태로 준비하고, 숯/이온광석/토르말린/게르마늄 등의 분말을 적정 중량비로 중합과정의 섬유에 혼합하고, 각종 분말이 혼합된 섬유를 용융방사할 수 있는 크기의 원료칩으로 제조하고, 이러한 원료칩을 용융방사함을 특징으로 하는 합성섬유조성물의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 다음과 같이 상세히 설명하기로 한다.

- 다 음 -

먼저 숯/이온광석/토르말린/게르마늄 등을 분말 상태로 분쇄한다.

이와 같이 분말상태로 분쇄된 숯을 2-10중량%로, 이온광석을 2-14중량%로, 토르말린을 2-10중량%로, 게르마늄을 2-10중량%로, 섬유 중합물을 잔량으로 하여 섬유 중합과정에서 혼합시킨다.

이와 같이 혼합 및 중합됨으로써, 얻어진 섬유 중합물을 용융, 방사할 수 있는 크기의 원료칩으로 제조하고, 이러한 원료칩을 섬유로 용융방사한 후, 대장균을 이용한 항균성 측정결과, 암모니아가스를 이용한 소취성 측정결과 및 원적외선 방사량 측정결과, 원적외선 방사율:94%, 항균성:99%, 암모니아 가스 제거율:84%를 각각 나타내었다.

한편, 이온(ion)은 하전(荷電)된 원자 또는 원자단으로서, 음극(陰極)으로 향하는 것을 양이온(cation), 양극(陽極)으로 향하는 것을 음이온(anion)이라 하는데, 전기분해에 한정하지 않고 기체 분자가 전자(電子)를 잃거나 얻어 생성되며, 양이온이면 ＋이온값으로, 음이온이면 －이온값으로 원소기호의 오른쪽 위에 붙여(예를 들면 H+, Ca2+, Cl-, SO2- 등) 표시한다.

이와 같은 이온화 물질로서의 이온광석은, 헬구손, 모라스 광석계에 속하는 광석으로서 자체에서 방출되는 방사선 에너지에 의해 공기를 전리시켜 다량의 음이온을 발생케 하는 것으로 알려져 있으며, 상기한 바와 같은 음이온은 항균, 소취 면역력향상, 세포활성화 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 그리고 음이온의 발생 분포정도는 1제곱센티미터 당 약200내지 1400개 정도가 발생됨이 바람직하다.

또, 상기한 토르마린(TOURMALINE, 전기석: 電氣石)은, 육방정계(六方晶系)에 속하는 광물로서, 화학성분은 철/마그네슘/알칼리금속 등과 알루미늄의 복잡한 붕규산염이고, 대개는 6각 또는 9각 때로는 3각 주상(柱狀)을 이루며, 주(柱)의 상하에서 결정형을 달리하는 경우도 있다.

또, 상하가 편평한 능면체나 침상(針狀) 및 모상(毛狀)을 나타내며, 때로 입상(粒狀) 및 괴상(塊狀)을 이루기도 하는데, 쪼개짐은 분명하지 않고, 단구(斷口)는 평탄하지 않거나 패각상(貝殼狀)이다.

굳기는 대략 7.0∼7.5, 비중은 2.98∼3.20이고, 유리광택 또는 수지광택이 있으며, 마찰에 의해서 전기를 생성한다.

또, 가열하면 양끝이 양/음으로 대전(帶電)하게 되는 성질을 갖고 있는데, 석영/백운모/장석 등과 함께 화강암질 페그마타이트 속에서 산출된다.

또한, 철이 많은 것을 철전기석이라 하는데, 이러한 철전기석은 흑색을 띠며 육안으로는 불투명한 것이 많다.

또, 마그네슘이 많은 것은 고토(苦土)전기석 또는 마그네슘전기석이라 하는데, 갈색을 띠며 반투명한 것이 많다.

또, 접촉변성암/광역변성암에서 산출되는 것 중에서 알칼리금속이 많은 것을 귀전기석(貴電氣石) 또는 알칼리전기석이라 하는데, 무색/홍색/청색/황색 등 여러 가지 색을 띠며 투명한 것이 많다.

그 중에서 특히 홍색인 것을 홍전기석(루벨라이트)이라 하고, 남청색(藍靑色)인 것을 남전기석(인디고라이트)이라 하며, 녹색인 것을 녹전기석(벨데라이트 또는 브라질에메랄드)이라 한다.

이러한 전기석들은 압전효과를 발하는 물리적 성질을 갖고 있는 광물로서, 전기장을 형성할 수 있고, 음이온을 발생시키게 되며, 계면활성효과 및 원적외선 발생효과, 그리고 미네랄 용출효과 등을 낼 수 있어 환경개선소재 및 건강개선소재로 주목받고 있다.

그리고 또 게르마늄(germanium)은, 주기율표 제4B족에 속하는 탄소족원소(원소기호:Ge)에 속하는 것으로, 원자번호는 32이고, 원자량은 72.59이며, 958.5℃에서 녹고 2700℃에서 끓는 성질을 갖고 있다.

또, 비중은 5.325(25℃)이고, 드물게는 아지로다이트/ 게르마나이트 등의 광석에 함유되어 있으며, 지각에 넓고 얇게 분포되어 있는 섬아연석(閃亞鉛石) 및 황화동석 속에 약간 함유되어 있거나, 암석 속에서 규산염의 규소와 치환하여 미량(微量)이 함유되어 있기도 하다. 또 석탄 속에 농축된 형태로 존재하며, 식물에 흡수되어 존재하는 경우도 많다.

이러한 게르마늄은 청색이 감도는 회백색의 단단한 금속이며, 불순물에 따라 뚜렷한 차이가 나지만 보통은 모스굳기 6의 굳기를 갖고 있는 전형적인 반도체로 특히 진성(眞性)반도체로 여겨지고 있다.

3가 또는 5가의 불순물 원자를 미량 함유할 때는 각각 p형 및 n형 반도체가 되며, 공기 중에서는 안정하지만, 적열(赤熱) 이상으로 가열하면 산화하는 특성을 갖는다.

또, 염산 및 묽은 황산에는 녹지 않지만, 왕수(王水)/ 알칼리 용액(과산화수소 함유) 및 뜨거운 진한 황산 등에는 녹는 성질을 갖고 있으며, 흔하게는 2가 및 4가의 화합물을 만든다.

염화게르마늄을 정제하여 얻을 수 있는데, 이러한 염화게르마늄은 황화광물을 제련할 때 부산물로서 얻어지게 되거나, 석탄을 연소시켰을 때의 연탄을 모아 얻어질 수도 있다.

황화광물 제련시의 부산물로서 염화게르마늄을 얻는 방법: 게르마늄을 함유하는 섬아연석을 태워 산화물을 만들고, 석탄과 식염을 가하여 소결(燒結)하면 게르마늄과 카드뮴이 휘발분으로서 생성되는데, 이것을 황산에 흡수시켜 아연말(亞鉛末)을 써서 카드뮴을 제거하고, 건조 배소(焙燒)시킨 다음, 염산과 증류하여 염화게르마늄을 석출시킨다.

또, 구리광석 등에서는 제련반사로(製鍊反射爐)에서 구리를 분리시킨 광재(鑛滓)로부터 아연과 카드뮴을 제거하여 염화게르마늄을 얻을 수 있게 된다.

또, 석탄 연소시의 연탄에는 1% 내외의 게르마늄이 함유되어 있는데, 이러한 연탄에 탄산나트륨과 석회를 가하고 산화구리를 섞어 가열하면, 그 광재에 게르마늄이 모여지고, 이 광재를 가루로 만들어 염소를 통과시키면서 염화철의 수용액 속에서 염산과 황산을 가하여 증류하여 염화게르마늄을 얻는다.

그리고, 이런 방법으로 얻은 염화게르마늄을 증류 정제하고, 증류수로 가수분해하여 건조시키면 산화게르마늄(Ⅳ)이 되는데, 이것을 순수소(純水素)로 650 ℃에서 환원시켜 분말 게르마늄으로 만들 수 있다.

보통은 비활성기체 속에 넣어 1,100 ℃에서 잉곳으로 만들 수 있으며, 순도(純度)는 99.99 % 정도이지만, 트랜지스터 등의 반도체 재료로 사용할 때는 더 순수한 것이 요구되므로, 띠정제(zone refining)를 하여 순도 99.99999999% 정도의 것(텐나인:ten-nine)을 얻을 수 있다.

이와 같이 얻어질 수 있는 게르마늄은, 반도체로서의 성질을 이용하여 정류기(整流器), 검파기(檢波器) 등에 쓰이며, 특히 트랜지스터 작용을 이용하여 증폭 변조 등 전자공학 분야에서 매우 널리 이용된다.

또한, 숯(charcoal)은 목재를 공기의 공급을 차단하고 가열하거나, 또는 공기를 아주 적게 하여 가열하였을 때 생기는 고체 생성물로서, 목탄(木炭)이라고도 하며, 재료로는 일반적으로 재질(材質)이 단단한 나무로서, 대개는 참나무류(갈참나무/굴참나무/물참나무/줄참나무 등)가 주로 사용된다.

참나무류로 만든 숯을 참숯이라고 하는데, 이것은 질이 낮은 검탄(黔炭)과 질이 좋은 백탄(白炭)으로 분류되며, 이 밖에 건류탄과 뜬숯이 있고 그리고 숯을 만들 때는 목가스/ 목초산/ 목타르 등이 부생(副生)된다.

제탄법(製炭法)에는 무개제탄법(無蓋製炭法)/ 퇴적제탄법/ 갱내제탄법/ 축요제탄법(築窯製炭法) 등이 있으나 한국에서는 주로 축요제탄법이 사용되고 있다.

축요제탄법이란 숯가마를 쌓고 그 안에 목재를 넣어서 굽는 방법인데, 검탄과 백탄은 이 방법으로 만들어지며, 비표면적이 500∼900㎡/g인 것을 사용하여, 흡착성과 소취 항균 특성을 극대화시킬 수 있다.

상기 분말들의 입자 크기는 평균 0.7㎛ 이하/ 최대 2㎛ 이하로 하는 것이 바람직하며, 용융,방사되는 방사 성형되는 섬유의 굵기에 따라 분말들의 평균 입자크기를 1.5-2㎛으로, 최대 입자크기를 7㎛ 이하로 할 수도 있다.

즉, 분말들을 평균 입자크기 1.5㎛ 이하, 최대 입자크기 7㎛ 이하로 하였을 경우 섬유는 7데니어의 굵기로 방사하고, 분말들을 평균 입자크기 2㎛ 이하, 최대 입자크기 7㎛ 이하로 하였을 경우 섬유는 10데니어의 굵기로 방사하는 것이 바람직하다.

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상기한 바와 같은 본 발명에 의한 합성섬유 조성물 및 그의 제조방법은, 이온광석, 토르말린, 게르마늄, 숯 등에 의한 항균 및 소취성, 음이온효과, 원적외선 효과, 귀금속 성분에 의한 정화작용 등을 기대할 수 있게 될 뿐 아니라, 이로 인하여 인체에 유해한 주위 환경으로부터 인체를 적극적으로 보호하고 활성화시켜 건강한 삶을 영위할 수 있게 한다는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 분말상태로 분쇄된 숯 2-10중량%;

   분말상태로 분쇄된 이온광석 2-14중량%,

   분말상태로 분쇄된 토르말린 2-10중량%,

   분말 상태로 분쇄된 게르마늄 2-10중량%,

   잔량의 섬유중합물로 구성됨을 특징으로 하는 합성섬유조성물.
2. 숯/이온광석/토르말린/게르마늄 등의 분쇄하여 각각의 분말상태로 준비하고,

   숯 2-10중량%/이온광석 2-14중량%/토르말린2-10중량%/게르마늄 2-10중량% 의 적정 중량비로 중합과정의 섬유에 혼합하고,

   각종 분말이 혼합된 섬유를 용융방사할 수 있는 크기의 원료칩으로 제조하고,

   이러한 원료칩을 용융방사함을 특징으로 하는 합성섬유조성물의 제조방법.