KR100573029B1 - 은섬유 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유 제조용 폴리머에 은(Ag)입자가 콜로이드 상으로 혼합된 콜로이드 실버(colloidal silver)를 고르게 분산시켜 우수한 항균성을 갖는 은섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 주요구성은 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 나이론 등의 섬유 제조용 폴리머 99.7 내지 95중량%와 콜로이드 실버 0.3 내지 5중량%를 혼합(Blending)하는 제 1 혼합공정과, 폴리머와 콜로이드 실버의 혼합물을 약 10 내지 30℃의 온도가 유지되도록 냉각된 호퍼(hopper)에 투입하는 냉각공정과, 호퍼에 투입된 폴리머와 콜로이드 실버의 혼합물을 내부에 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더에 순차적으로 투입하여 혼합물에 분산된 수분을 완전히 증발시키고, 폴리머에 은액을 고르게 분산시키는 제 2 혼합공정과, 실린더 스크루의 배출구로 이송되어 수분이 제거된 폴리머 혼합물을 배출구에 형성된 노즐을 통해 은섬유로 방사하는 방사공정과, 은섬유를 70 내지 150℃를 갖는 연신기에서 연신하는 연신공정 및 연신된 은섬유를 150 내지 170℃의 온도에서 권축하는 권축공정을 포함한다.

콜로이드 실버, 실린더 스크루, 폴리프로필렌, 은섬유, 연신, 벌크성

Description

은섬유 및 그의 제조방법{Silver Fiber and Manufacturing Method thereof}

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 섬유의 제조공정도.

본 발명은 은(Ag)입자가 함유된 은섬유 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 섬유 제조용 폴리머에 은입자가 콜로이드 상으로 혼합된 콜로이드 실버(colloidal silver)를 고르게 분산시켜 우수한 항균성을 갖는 은섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

최근 원적외선, 향균성, 탈취 및 소취성, 도전성 및 난연성 등의 각종 기능성 섬유가 등장하고 있으며 더욱 활발하게 연구되고 있다. 한편, 이러한 기능성 섬유 중에서 가장 중요한 것은 인체에 유해한 항독성 및 항균성 등을 갖는 섬유를 제공하는 것이라 할 수 있다.

일반적으로 은(Ag)은 독소를 제거할 뿐만 아니라, 바이러스 및 세균성 감염병 등을 포함하여 약 650 종류의 병을 치료할 수 있으며, 세균의 신진대사 작용을 하는 효소를 무력화시켜 탁월한 항균 효과를 지닌 것으로 밝혀졌다. 이러한 효과 때문에 은(Ag)은 식기 또는 장신구 등으로 사용되어 왔으며, 최근에는 항생제, 정수기의 필터 등에 응용되고 있다.

종래에 은을 이용하여 제조하는 살균성 섬유는 소정의 섬유제조용 칩과 고체인 미세한 은입자를 혼합하여 섬유를 제조하거나, 단순히 섬유의 표면에 은입자를 코팅하여 제조하였다. 그러나, 섬유제조용 칩과 은입자를 혼합하여 섬유를 제조하는 방법은 고체의 은입자를 이용하기 때문에 단순히 미세한 은입자가 섬유조직 내에 함몰되어 있을 뿐이고, 은입자를 균일하게 섬유조직에 분산시키지 못하는 단점이 있었다. 또한, 섬유의 표면에 은입자를 코팅하는 방법은 견고한 결합관계를 형성하지 못하기 때문에 세탁 등의 과정을 통해 쉽게 탈피될 수 있어 초기에 갖고 있는 살균력이 그대로 유지되기 어려운 단점이 있었다.

상기와 같은 단점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 섬유 제조용 폴리머에 은입자가 콜로이드 상으로 혼합된 콜로이드 실버를 혼합함으로써 폴리머에 은입자를 고르게 분산시켜 우수한 항균성을 갖는 은섬유 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 섬유 제조용 폴리머에 은입자를 완전히 스며들게 분산시킴으로써 세탁시 섬유에 분산된 은입자가 탈피되는 것을 방지할 수 있는 은섬유 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 은섬유의 연신공정과 권축공정을 고온에서 수행함으로써 별도의 열처리과정없이 높은 강도와 벌크성을 갖으며, 별도의 열세팅공정이 필요없는 은섬유 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 은섬유 제조방법은 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 나이론 등의 섬유 제조용 수지 또는 파우더의 폴리머 99.7 내지 95중량%와 콜로이드 실버 0.3 내지 5중량%를 혼합(Blending)하는 제 1 혼합공정과, 폴리머와 콜로이드 실버의 혼합물을 약 10 내지 30℃의 온도가 유지되도록 냉각된 호퍼(hopper)에 투입하는 냉각공정과, 호퍼에 투입된 폴리머와 콜로이드 실버의 혼합물을 내부에 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더에 순차적으로 투입하여 혼합물에 분산된 수분을 완전히 증발시키고, 폴리머에 은액을 고르게 분산시키는 제 2 혼합공정과, 실린더 스크루의 배출구로 이송되어 수분이 제거된 폴리머 혼합물을 배출구에 형성된 노즐을 통해 은섬유로 방사하는 방사공정과, 은섬유를 70 내지 150℃를 갖는 연신기에서 연신하는 연신공정 및 연신된 은섬유를 150 내지 170℃의 온도에서 권축하는 권축공정을 포함한다.

본 발명에서 사용하는 콜로이드 실버(colloidal silver)는 은을 주로 이온상태(Ag+)로 콜로이드화하여 사용하는데, 은을 순수한 증류수에서 일정량의 전류와 전압을 순수한 은(순도 99.9% 이상)에 인가하여 방출되는 은이온을 증류수에 녹여 콜로이드화한 것이다. 이때, 콜로이드 실버에 분산되는 은입자는 1 내지 100nm의 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 공정별로 나누어 상세히 설명하고자 한다. 한편, 후술하는 공정들은 메인 제어판넬(main control panel)에 의해 각 공정에서의 속도, 압력 등이 제어된다.

제 1공정 : 제 1 혼합공정

믹서기에 폴리프로필렌 수지(PP RESIN), 폴리프로필렌 파우더, 폴리프로필렌 칩, 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르 수지 칩, 폴리에스테르 파우더, 나일론 수지 칩, 나일론 파우더 및 이들의 혼합물 중에서 어느 하나 선택한 폴리머 99.7 내지 95중량%와 콜로이드 실버 0.3 내지 5중량%를 혼합(Blending)한다. 만일, 콜로이드 실버를 5중량% 이상으로 혼합되면 효과는 동일하면서도 다량의 은이 함유되기 때문에 비경제적이며, 0.3중량% 이하로 혼합되면 제조된 섬유의 살균력이 감소될 수 있다. 한편, 콜로이드 실버는 물 98 내지 94중량%에 순수 은액 2 내지 6중량%이 고르게 혼합된 것이 바람직하다.

제 2 공정 : 냉각공정

이와 같이 폴리머와 콜로이드 실버의 혼합물을 약 10 내지 30℃의 온도로 냉각된 호퍼(hopper)에 투입한다. 이때, 상기의 콜로이드 상태인 은이 폴리머에 응고되는 현상을 방지하기 위해 폴리머와 콜로이드 실버의 혼합물도 약 10 내지 30℃로 냉각하는 것이 바람직하다.

제 3 공정 : 제 2 혼합공정

호퍼에 투입된 폴리머와 콜로이드 실버의 혼합물을 내부에 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더에 순차적으로 투입한다. 이때, 호퍼로부터 스크루 실린더로 연장된 투입구는 호퍼와 동일한 온도를 유지하도록 한다.

스크루 실린더의 투입구로 이송된 폴리머 혼합물은 250 내지 350℃의 내부 온도에서 회전되는 스크루를 따라 배출구로 이동되면서 스크루 캡을 통하여 폴리머 혼합물에 분산된 수분을 완전히 증발되고, 콜로이드 실버에 함유된 은입자가 폴리머에 고르게 분산된다.

이와 같은 제 2 혼합공정을 통과하면서 폴리머와 콜로이드 실버의 혼합물은 고온의 실린더 내에서 폴리머에 분산된 물을 제거하여 폴리머에 은입자가 불규칙적으로 분산되는 단점을 제거할 수 있으며, 스크루를 따라 이송되면서 폴리머에 은입자를 고르게 분산시킬 수 있다.

제 4 공정 : 방사공정

수분이 제거되고 은입자가 고르게 분산된 폴리머 혼합물은 회전되는 스크루를 따라 실린더 스크루의 배출구로 이송되며 노즐을 따라 정해진 제품규격을 갖는 은섬유로 방사된다. 이때, 은섬유의 규격이 2데니어(denier)이면 스크루는 30 내지 50rpm, 4데니어이면 40 내지 60rpm, 6데니어이면 65 내지 75rpm, 13데니어이면 75 내지 85rpm의 회전속도를 갖는 것이 바람직하다.

제 5 공정 : 연신공정

각각의 제품규격으로 방사된 은섬유는 70 내지 150℃를 갖는 연신기에서 4:1 내지 5:1 등의 통상의 연신비로 연신한다. 이와 같이 고온에서 연신된 은섬유는 실 온에서 연신된 섬유보다 높은 장력(tension)을 갖는 은섬유로 제작될 수 있다.

제 6 공정 : 권축(crimp)공정

연신된 은섬유는 150 내지 170℃의 온도에서 파상, 나선상의 주름을 갖도록 권축처리하여 은섬유에 벌크성을 부여한다. 이와 같이 권축공정을 고온에서 처리하면 저온에서 권축한 섬유에서 수행하는 열세팅공정을 축소할 수 있다.

<실시예>

800rpm으로 회전하는 믹서기에 폴리프로필렌 칩 99.9중량%과 순수 은액 4%를 함유하는 콜로이드 실버 0.1중량%를 첨가하고 150℃의 온도에서 약 3분동안 혼합하였다. 혼합물을 15℃로 냉각된 호퍼에 투입한 후에 내부온도가 280℃이고, 52rpm으로 회전하는 실린더 스크루에 투입하였다. 실린더 스크루의 배출구에서 4데니어의 규격을 갖는 은섬유를 방사하였다. 방사된 은섬유를 100℃ 상태의 연신기에서 4회에 걸쳐 4:1의 비율로 연신하였다. 그 후, 연신된 은섬유를 180℃의 온도에서 권축하여 최종제품인 은섬유를 제작하였다.

상기한 공정에 따라 제조된 무균상태의 은섬유 0.4g를 황색포도상균(Staphylococcus aureus ATCC 6538), 폐렴균(Klebsiella pneumoniae ATCC 4352), 병원균(MRSA ATCC 33592)에 각각 24시간 배양시킨 후에 접종하였다. 그 후 18시간 배양하였으며 시험 결과를 표 1로 나타내었다(시험방법 : KS K 0693-2001).

	초기균수(ml)	18시간 경과후의 정균감소율
황색포도상균	1.4×105	99.9%
폐렴균	1.3×105	96.3%
병원균	1.6×105	96%

도시한 바와 같이 은입자가 분산된 은섬유는 96% 이상의 우수한 정균감소율을 보유하고 있는 것을 알 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 본 발명을 여러 가지로 설계 변경하거나또는 변형하여 실시할 경우 모두 본 발명의 범주에 속한다 할 것이다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 은입자가 함유된 은섬유는 섬유조직에 은입자가 고르게 분산되며 우수한 항균성을 갖는 은섬유를 제조할 수 있는 장점이 있다.

또한, 섬유조직에 미세한 은입자가 완전히 스며들게 분산됨으로써 제조된 은섬유로부터 은입자가 탈피되는 것을 방지할 수 장점이 있다.

또한, 은섬유의 연신공정과 권축공정을 고온에서 수행함으로써 별도의 열처리과정없이 높은 강도와 벌크성을 갖으며, 별도의 열세팅공정이 필요없는 은섬유를 제조할 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 섬유 제조용 폴리머 99.7 내지 95중량%와 콜로이드 실버 0.3 내지 5중량%를 혼합(Blending)하는 제 1 혼합공정;

   상기 폴리머와 콜로이드 실버의 혼합물을 약 10 내지 30℃의 온도가 유지되도록 냉각된 호퍼(hopper)에 투입하는 냉각공정;

   상기 호퍼에 투입된 폴리머와 콜로이드 실버의 혼합물을 내부에 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더에 순차적으로 투입하여 혼합물에 분산된 수분을 완전히 증발시키고, 폴리머에 은액을 고르게 분산시키는 제 2 혼합공정;

   상기 실린더 스크루의 배출구로 이송되어 수분이 제거된 폴리머 혼합물을 배출구에 형성된 노즐을 통해 은섬유로 방사하는 방사공정;

   상기 은섬유를 연신기에서 연신하는 연신공정 및

   상기 연신된 은섬유를 권축기에서 권축하는 권축공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 은섬유의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 폴리머는 폴리프로필렌 수지(PP RESIN), 폴리에스테르 수지, 폴리프로필렌 파우더, 폴리에스테르 파우더, 나일론 수지, 나일론 파우더 및 이들의 혼합물 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 은섬유 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 스크루 실린더는 250 내지 350℃의 내부 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 은입자가 함유된 은섬유 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 콜로이드 실버는 1 내지 100nm의 입자 크기를 갖는 은이 분산된 것을 특징으로 하는 은입자가 함유된 은섬유 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 연신공정은 70 내지 150℃의 온도을 갖는 연신기에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 은섬유 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 권축공정은 150 내지 170℃의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 은섬유의 제조방법.
7. 제 1 항 내지 제 6항 중의 어느 항에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 은섬유.

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