KR100658094B1 - 항균성이 우수한 해도형 복합섬유 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항균성이 우수한 해도형 복합섬유에 관한 것으로서, 단사섬도가 0.001-0.5 데니어인 도성분 내에 무기계 항균물질이 함유되어 있는 것을 특징으로 한다. 무기계 항균물질이 함유된 도성분 50g의 정균감소율(KS K 0693-2001 방법으로 측정)은 80% 이상 이다. 본 발명의 해도형 복합섬유로 제조된 스웨이드조 원단은 도성분 섬유에 함유된 무기항균 물질로 인해 항균성이 우수할 뿐만아니라 세탁 및 일광에도 반영구적인 항균성을 발현한다.
항균성, 해도형 복합섬유, 극세섬유, 항균물질, 도성분, 세탁내구성, 일광내구성
Description
도 1은 본 발명 해도형 복합섬유의 단면상태를 나타내는 주사전자현미경 사진
도 2는 본 발명 해도형 복합섬유로 제편된 생지를 95℃, 1% 소디움하이드록사이드 용액으로 처리하여 해도형 복합섬유내 해성분을 용출시킨 원단의 단면상태를 나타내는 주사전자현미경 사진
도 3은 도 2의 원단을 염색 및 기모처리한 스웨드조 원단의 단면상태를 나타내는 주사전자현미경 사진
도 4는 본 발명 해도형 복합섬유를 방사하는 공정개략도
※ 도면중 주요부분에 대한 부호설명
1 : 도성분공급기 2 : 해성분 공급기
3 : 마스터배치 칩 공급기 4 : 사이드피더
5,6 : 익스트루더 7 : 스피닝블록
8 : 권취기
본 발명은 항균성이 우수한 해도형 복합섬유에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 도성분에 무기계 항균물질이 함유되어 스웨이드 원단, 인공피혁 및 필터 등을 제조시 우수한 항균성을 반영구적으로 발현하는 해도형 복합섬유에 관한 것이다.
최근 해도형 복합섬유를 이용한 스웨이드 원단은 고품격을 요구하는 수요의 고급화 추세와 동물보호 인식의 확산에 힘입어 그 생산량과 사용량이 날로 증가하고 있으며, 그 용도 또한 다양하게 개발되어가고 있다.
스웨이드는 본래 동물의 가죽을 가공하여 제조한 것으로 고급 점퍼, 코트, 여자용 구두 등에 사용되어 왔다. 그러나, 천연의 스웨이드는 그 공급원이 동물로 그 개체의 수가 한정적이어서 대량으로 생산할 수 없으며, 도축에 따른 환경오염 등 심각한 부작용을 가지고 왔다. 또, 이러한 과정에서 고비용을 그대로 제품의 가격에 전가하여야 하므로 그 가격 또한 매우 비싸 대중화되기 어려운 소재 였다. 이러한 천연 스웨이드는 대량으로 공급된다 할지라도 물세탁이 어려워 의류용으로 적용시 관리하기가 매우 어려운 단점을 가지고 있다.
그러나, 합성섬유의 발전은 이러한 천연 스웨이드의 단점을 획기적으로 보완하는 전기를 마련케 했다. 즉, 합성섬유의 발전으로, 보다 저가에 스웨이드조의 제품들이 생산되게 되었던 것이다. 합성섬유를 이용한 스웨이드는 대량생산이 가 능하고 오염이 적으며 동물을 도축하지 않아도 되며, 물세탁이 가능하여 취급이 편리하고, 다양한 칼라의 구현이 가능 하였다.
이러한 합성섬유를 이용한 스웨이드조의 제품은 의류뿐만 아니라 각종 가구와 소파, 커튼 등의 인테리어 제품에도 많이 적용되고 있다. 최근에는 염색성과 견뢰도가 많이 개선되어 카시트에도 적용되는 움직임이 있다. 특히, 스웨이드조의 의류는 기존의 점퍼와 코트 등의 용도 뿐만아니라 최근에는 속옷에도 적용되고 있다.
이러한 합성섬유를 이용한 스웨이드조의 제품을 제조함에 있어 사용되는 섬유가 바로 해도형 복합섬유 이다. 스웨이드는 그 표면으로 미세한 굵기의 모우가 일어나 있음을 특징으로 하는 만큼 그러한 특징을 나타내게 하기 위해서는 직접 용융방사한 세섬도의 필라멘트나 분할형 복합섬유 보다는 해도형 복합섬유를 이용하는 것이 유리하다.
그러나, 해도형 복합섬유를 이용한 속옷의 경우에는 표면의 미세 모우에 의한 오염이 쉽다는 단점을 가진다. 즉, 기존의 속옷과 달리 모우가 많은 원단을 이용하여 속옷을 제조함으로 인해 오염물질의 부착이 용이하며 또한 쉽게 탈락되지도 않게 된다. 뿐만아니라 각종 세균의 서식 가능성도 있다.
또, 가구나 카시트 등에 적용하는 경우 물세탁이 가능하다고 하나 가구나 카시트의 특성상 잦은 세탁이 어려운 단점이 있다. 그로인해, 해도형 복합섬유를 이용한 스웨이드를 사용하여 만들어진 가구나 카시트의 세균 및 곰팡이, 진드기 등의 서식 가능성이 상존하게 된다.
이러한 세균, 곰팡이, 진드기 등의 서식과 번식을 막기 위해 일부 제품의 경우에는 항균가공이 실시되고 있다.
항균성을 가지는 스웨이드조의 제품을 제조하는 종래 방법으로는, 스웨이드조의 원단을 제조할 때 원단을 항균성을 가지는 처리액에 침지한 후 열고정하는 방법이 알려져 있다. 상기 방법에서는 수지에 항균성을 가지는 물질을 분산시켜 만든 처리액을 사용한다.
상기 방법은 항균제의 도입 방법이 비교적 간단하고 다양한 항균성 물질의 도입이 가능하다는 장점이 있으나, 수지처리가 불필요한 스웨이드조의 제품의 경우라도 수지처리를 하여야 한다는 단점이 있다. 특히, 수지에 의한 단순한 바인더 효과에 의존하게 되므로 세탁 등에 의한 항균제의 탈락으로 항균성의 저하가 쉽게 일어난다는 단점이 있다.
또다른 종래 방법으로는, 해도형 복합 단섬유를 이용하여 인조피혁을 제조할 경우 폴리우레탄 수지 등을 함침하는 공정에서 항균성 물질을 폴리우레탄 수지와 디메틸포름아미드 용매의 혼합용매에 혼합, 분산시키므로서 항균성을 부여하는 방법도 시도되어 왔다.
그러나, 상기 방법은 항균성 물질의 도입이 용이한 장점은 있으나 폴리우레탄 수지의 함침이 적용되는 인조피혁에만 적용될 수 있는 한계가 있고, 항균성 물질 대부분이 함침된 수지 내부에 존재하게 되어 항균효율이 떨어지는, 특히 표면에서의 항균효율이 떨어지는, 문제가 있다.
또다른 종래 방법으로는, 스웨이드조 제품의 한면을 코팅할 때 항균성 물질 이 혼합, 분산된 코팅수지를 사용하는 방법도 시도되고 있으나, 이 경우 극세섬유가 나타나는 표면의 항균성이 낮아 항균효율이 떨어지는 문제가 있었다.
또다른 종래방법으로는, 섬유상에 은(銀)이나 동(銅)을 코팅한 섬유를 혼용하거나, 은이나 동을 길게 방사하여 제조한 금속원사를 혼용하는 방법도 알려져 있다. 그러나, 상기 방법들은 항균효과가 약하고 염색, 가공시 은이나 동에 의해 색상발현에 장애가 일어나고, 특히 박지 또는 저밀도 원단에는 적용이 곤란한 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여, 도성분 내에 무기계 항균물질이 함유되어 있고, 해성분 용출후 도성분 섬도가 0.001-0.5데니어인 해도형 복합섬유를 제공하고자 한다. 또한, 본 발명은 해성분 용출후에 남은 도성분이 우수한 항균성을 발현하여 스웨이드조 원단 등을 제조할때 별도의 항균가공 없이도 최종제품에 반영구적인 항균성을 부여하는 해도형 복합섬유를 제공하고자 한다.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 해도형 복합섬유는 단사섬도가 0.001-0.5 데니어의 섬유형성능을 갖는 도성분과 알칼리 이용해성(易容解性)을 갖는 해성분으로 이루어진 해도형 복합섬유에 있어서, 상기 도성분 내에 무기계 항균 물질이 함유되어 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 해도형 복합섬유는 (ⅰ) 해성분 용출후의 단사섬도가 0.001-0.5 데니어이며 무기계 항균물질을 함유하는 섬유형성성 성분인 도성분과, (ⅱ) 알칼리 이용해성(易容解性)을 갖는 해성분으로 구성된다.
상기 도성분은 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리아미드 등과 같은 통상의 섬유형성성 수지 이고, 해성분은 알칼리 용액에 의해 분해 또는 용해가 가능한 성질(이하 "알칼리 이용해성" 이라고 한다)을 갖는 수지 이다. 해성분으로는 이온성을 나타낼 수 있는 공중합 또는 블렌딩 수지를 사용하는 것이 유리하다.
본 발명에서는 상기 해성분 및 도성분의 종류 및 이들의 구성비를 특별하게 제한하지 않지만, 해성분 용출에 따른 환경오염을 최소화하고 생산원가의 절감 등을 위해 도성분과 해성분의 구성비를 7:3 수준으로 하는 것이 좋다.
도성분 내에 함유되는 무기계 항균물질의 함량은 특별하게 한정되지 않으나, 도성분이 외부로 노출되었을 때 외부와의 마찰 등에 의해 도성분이 손상되는 것을 방지하기 위해서는 도성분 100 중량부 대비 30 중량부 이하인 것이 바람직 하며, 방사조업성, 후가공 용이성 및 최종제품의 외관 등을 고려할 때 도성분 100 중량부 대비 0.5-5 중량부인 것이 보다 바람직 하다.
무기항균 물질로는 분말상의 은이온 담체 등이 사용될 수 있고, 무기 항균물질의 평균 직경은 분산성능을 고려시 0.1-5.0㎛인 것이 바람직 하다.
무기항균 물질의 평균 직경은 무기항균 물질을 주사전자현미경으로 3,000- 10,000배 확대하여 보았을 때 10개 무기항균 물질 입자의 평균 직경으로 구한다.
도성분 내에 무기계 항균물질을 도입하는 방법으로는 (ⅰ) 도성분의 수지와 무기계 항균물질로 마스터배치를 제조하고 이를 사이드피더(4)를 이용하여 도성분 익스트루더(5)로 도입할 수도 있고, (ⅱ) 도성분의 섬유형성성 수지와 무기계 항균물질을 직접 도성분 익스트루더(5)에 각각 투입한 후 용융, 혼합할 수도 있다.
본 발명의 해도형 복합섬유는 상기와 같이 무기계 항균물질이 도입된 도성분 수지와 알칼리 이용해성의 해성분 수지를 도 4와 같은 통상의 복합방사 방식으로 복합방사하여 제조 된다.
본 발명의 해도형 복합섬유를 소디움하이드록사이드와 같은 알칼리성 용액으로 처리시 복합섬유 내 해성분은 용출되고 섬도가 0.001-0.5 데니어인 도성분 섬유만 남게 된다. 상기 도성분 섬유 50g을 채취하여 KS K 0693-2001 방법으로 정균감소율을 측정하면 정균감소율이 80% 이상으로 우수하다.
장섬유 형태를 갖는 본 발명의 해도형 복합섬유로 직물 또는 편물 형태인 스웨이드 원단을 제조하는 경우, 스웨이드 원단의 항균성을 반영구적으로 향상시킬 수 있다.
본 발명의 해도형 복합섬유로 스웨이드조 직물 및 스웨이드조 편물(이하 "스웨이드조 원단"이라고 통칭한다)을 제조하는 일례를 살펴보면 아래와 같다.
먼저, 본 발명의 해도형 복합섬유(장섬유)로 직물을 제직하거나 편물을 제편하여 생지를 제조한다. 이때, 직물의 조직을 특별히 한정하는 것은 아니나, 극세섬유에 의한 외관 및 촉감 효과를 최대한 발현시키기 위해서는 조직을 주자직으로 하는 것이 바람직 하고, 편물의 경우에는 경편으로 하는 것이 바람직 하다.
다음으로는 상기와 같이 제조된 생지를 알칼리 용액으로 처리하여 생지내 해성분을 용출, 제거한다. 이때 알칼리 용액으로는 소디움하이드록사이드 0.5-30% 수용액을 사용하고, 상온에서 적당량의 알칼리 용액을 적셔 방치하는 코올드 패드 배치(Cold pad Batch) 방식 적용시 온도는 20-80℃로 하고, 로타리 워셔 또는 래피드 염색기 등을 사용시 온도는 70-120℃로 하는 것이 바람직 하다.
다음으로 상기와 같이 해성분을 용출한 가공지를 염색, 기모 또는 버핑하여 스웨이드 원단을 제조할 수 있다. 염색은 도성분이 폴리아미드 수지인 경우에는 함금속 염료 또는 산성염료로 염색하고, 도성분이 폴리에스테르인 경우에는 분산염료로 고압 래피드 염색기에서 염색한다.
이와 같이 제조된 스웨이드 원단은 외관과 촉감이 우수함과 동시에 반영구적으로 우수한 항균성을 발현하게 된다.
본 발명에 있어서, 각종 물성은 아래와 같은 방법으로 평가 하였다.
·정균감소율
해도형 복합섬유로 부터 도성분 50g을 채취하여 이의 정균감소율을 한국공업규격 KS K 0693-2001의 항균도 측정법에 의하여 측정한다. 구체적으로 포도상구균(Staphylococcus aureus)과 폐렴균(Klebsiella pneumoniae)을 이용하여 초기 균수와 18시간 배양 후의 균수를 이용하여 감소율을 구한 것이다. 초기 균수는 포도상구균에 대해서는 1.4×105/㎖ 이고, 폐렴균은 1.3×105/㎖ 이다. 상기 측정은 공인기관인 한국원사직물시험연구원에서 실시 하였다.
·강도
만능인장시험기를 이용하여 측정하되, 시료의 길이는 250mm, 인장속도는 300mm/분, 측정온도는 25℃, 상대습도는 65%로 한다. 각 5회 측정하여 평균값으로 구한다.
·방사조업성
10일간 32 추에서 해도형 복합섬유를 방사할 때 원사 1톤당 절사수로 평가한다. 이때 각추의 만권량은 6-10kg 이며, 공법은 스핀드로우 공법(Spin Draw)을 사용한다.
·세탁내구성
세탁 전의 정균감소율에 대한 세탁 후의 정균감소율의 비를 백분율로 나타낸 것이며 세탁은 10kg 용량의 일반 가정용 세탁기를 이용하여 상온에서 물과 가정용 세탁세제를 통상의 용법으로 30분씩 5회 세탁하고 상온에서 건조하는 방법을 사용 하였다. 이때, 시료는 100g의 직물 또는 편물 5매 이며, 5개 시료의 평균감소율의 평균값을 이용하여 세탁전후의 세탁내구성 백분율을 아래식으로 구한다.
·일광내구성
통상의 일광견뢰도 측정기를 이용하여 시험편에 광을 조사하기 전에 측정한 정균감소율에 대한 시험편에 광을 조사한 후에 측정한 정균감소율의 비를 백분율로 나타내었다. 일광견뢰도 측정기의 광원은 제논 아크 램프이며, 빛의 세기는 400W/㎡ 이고, 빛을 쪼인 시간은 40 시간 이다. 시험편의 크기는 각 50g이며, 5회 평가하여 평균한 값을 사용한다. 일광내구성은 아래식으로 구한다.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명은 하기 실시예에만 한정되지는 않는다.
실시예 1
평균직경이 1㎛인 분말상의 은이온 담체(무기계 항균물질)가 도성분 100 중량부 대비 1.0 중량부 함유된 폴리에틸렌테레프탈레이트의 도성분과 이온성 공중합 폴리에스테르의 해성분을 70:30의 중량비로 복합방사 및 연신하여 75데니어/24필라멘트(필라멘트당 도성분 개수 : 36개)의 해도형 복합섬유를 제조하였다. 이때, 상기 은이온 담체를 폴리에틸렌테레프탈레이트 일부와 용융혼합하여 마스터뱃치 칩을 제조한 후 이를 사이드피더를 이용하여 도성분 용융압출기에 투입하였다. 상기와 같이 제조한 해도형 복합섬유로 경편지를 제편한 다음, 해성분 용출, 염색 및 기모하여 스웨이드조 원단을 제조 하였다. 제조된 해도형 복합섬유 및 스웨이드조 원단의 물성들을 평가한 결과는 표 1과 같다.
실시예 2
분말상의 은이온 담체(무기게 항균물질)의 함량을 도성분 100 중량부 대비 0.5 중량부로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 해도형 복합섬유 및 스웨이드조 원단을 제조 하였다. 제조된 해도형 복합섬유 및 스웨이드조 원단의 물성들을 평가한 결과는 표 1과 같다.
실시예 3
분말상의 은이온 담체(무기게 항균물질)의 함량을 도성분 100 중량부 대비 5.0 중량부로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 해도형 복합섬유 및 스웨이드조 원단을 제조 하였다. 제조된 해도형 복합섬유 및 스웨이드조 원단의 물성들을 평가한 결과는 표 1과 같다.
실시예 4
분말상의 은이온 담체(무기게 항균물질)의 함량을 도성분 100 중량부 대비 30 중량부로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 해도형 복합섬유 및 스웨이드조 원단을 제조 하였다. 제조된 해도형 복합섬유 및 스웨이드조 원단의 물성들을 평가한 결과는 표 1과 같다.
비교실시예 1
도성분 내에 분말상의 은이온 담체(무기게 항균물질)를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 해도형 복합섬유 및 스웨이드조 원단을 제조 하였다. 제조된 해도형 복합섬유 및 스웨이드조 원단의 물성들을 평가한 결과는 표 1과 같다.
비교실시예 2
비교실시예 1과 같이 해도형 복합섬유 및 스웨이드조 원단을 제조한 후, 제조된 스웨이드조 원단을 은 분말이 1.0 중량% 혼합된 수용성 아크릴 수지로 항균가 공 하였다. 제조된 해도형 복합섬유 및 스웨이드조 원단의 물성들을 평가한 결과는 표 1과 같다.
| 구 분 | 도성분 50g 내의 정균감소율(%) | 원사강도 (gf/d) | 방사조업성 (절사 수/ton) | 세탁내구성 (%) | 일광내구성 (%) | |
| 포도상구균 | 폐렴균 | |||||
| 실시예1 | 99.8 | 99.9 | 4.1 | 1 | 95 | 92 |
| 실시예2 | 99.8 | 99.8 | 4.2 | 1 | 96 | 93 |
| 실시예3 | 99.8 | 99.8 | 2.8 | 1 | 96 | 91 |
| 실시예4 | 99.9 | 99.9 | 2.2 | 2 | 92 | 90 |
| 비교실시예1 | 16.2 | 23.5 | 4.5 | 1 | - | - |
| 비교실시예2 | 98.0 | 98.2 | 4.5 | 1 | 48 | 82 |
상기의 평가결과에서 보는 바와 같이 실시예 1 - 실시예 4의 스웨이드조 원단은 항균성이 우수하며 동시에 방사조업성, 세탁내구성, 일광내구성이 우수하다.
비교실시예 1은 항균성 물질을 함유하지 않고 있어 정균감소율이 16-25% 수준으로 낮다. 그러나, 무기계의 항균물질을 함유하지 않아 방사조업성은 양호하다. 단, 세탁내구성과 일광내구성은 해당사항이 없는 것으로 구분 하였다.
비교실시에 2는 도성분 내에 항균물질을 함유하지 않는 일반 해도형 복합섬유를 이용하여 제조한 스웨이드조의 원단을 수용성 아크릴 수지와 항균물질의 혼합체를 이용하여 항균가공한 경우로, 강도가 강해 방사조업성이 우수한 장점을 가지나 세탁내구성과 일광내구성이 매우 낮은 단점을 갖는다.
본 발명의 해도형 복합섬유는 항균성이 우수함과 동시에 세탁 및 일광에도 불구하고 반영구적으로 양호한 항균성을 발현한다. 따라서 본 발명의 해도형 복합섬유로 스웨이드 원단을 제조하면 표면에 항균물질이 고르게 분포하여 항균효율이 우수하며, 별도의 항균가공 없이도 최종제품의 항균성을 향상시킬 수 있다. 그 결과 본 발명의 해도형 복합섬유로 제조된 스웨이드조 원단은 가구, 카시트 등의 용도에 적합하다.
Claims (7)
- 단사섬도가 0.001-0.5 데니어의 섬유형성능을 갖는 도성분과 알칼리 이용해성(易容解性)을 갖는 해성분으로 이루어진 해도형 복합섬유에 있어서, 상기 도성분 내에 평균직경(주사전자현미경으로 3,000-10,000배 확대하여 보았을 때 10개 입자의 평균값)이 0.1-5.0㎛인 무기계 항균 물질이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 항균성이 우수한 해도형 복합섬유.
- 1항에 있어서, 도성분 내의 무기계 항균물질 함량이 도성분 100 중량부 대비 0.01-30 중량부인 것을 특징으로 하는 항균성이 우수한 해도형 복합섬유.
- 1항에 있어서, 무기계 항균물질의 함량이 도성분 100 중량부 대비 0.5-5 중량부인 것을 특징으로 하는 항균성이 우수한 해도형 복합섬유.
- 1항에 있어서, 무기계 항균물질이 분말상의 은이온 담체인 것을 특징으로 하는 항균성이 우수한 해도형 복합섬유.
- 삭제
- 1항에 있어서, 해성분을 용출하여 채취한 도성분 50g의 정균감소율(KS K 0693-2001 방법으로 측정)이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 항균성이 우수한 해도형 복합섬유.
- 1항의 항균성이 우수한 해도형 복합섬유를 직물 또는 편물의 전체 중량 대비 20-100중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 스웨이드조 원단.
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