KR100680606B1 - 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및그 제조방법 - Google Patents

항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리프로필렌 스판본드 부직포 또는 폴리프로필렌 스판본드/멜트블로운/스판본드 다층구조 부직포에 있어서 부직포를 구성하는 폴리프로필렌 수지에 나노실버 입자가 일정한 함량으로 부착되어 형성됨으로 부착된 은 입자의 작용에 의해 우수한 항균성과 방취성을 갖는 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포는 10nm를 초과하지 않는 실리카 입자에 1nm 내지 3nm의 입자 사이즈를 갖는 순수 금속 나노 은 입자가 결합되어 형성된 실리카-나노 은 결합체가 나노 은 함량 기준으로 10 ~ 500ppm으로 부직포를 구성하는 폴리프로필렌 수지에 대하여 부착되어 형성됨을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명은 종래의 부적절한 항균방취 화합물의 사용에 의한 인체와 환경에 미치는 문제점을 해결하고, 바이러스, 박테리아, 곰팡이 등이 서식하지 못하게 하는 항균 효과, 각종 냄새를 탈취하는 탈취 효과 등 다양한 효능을 가질 뿐 아니라, 사용자의 건강을 저해시키지 않는 유용한 효과를 갖는다.
부직포, 실리카, 나노 은, 항균성, 방취성.

Description

항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및 그 제조방법{Polypropylene spunbond non-woven fabrics having excellent antibiotic and deodorizible effects and manufacturing method thereof}
도 1은 본 발명에 따른 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조장치 및 그 공정을 개략적으로 도시한 모식도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 저장조(SILO)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 11,11': 원료계량장치
12 : 압출기(EXTRUDER)　　　　　　　　　　　　　　　　 13 : 기어펌프(GEAR PUMP)
14 : 퀀칭챔버(QUENCHING CHAMBER)　
15 : 인터미디에이트 챈널(INTERMEDEATE CHANNEL)
16 : 석션 블로어(SUCTION BLOWER)　 17 : 스크린벨트(SCREEN BELT)
18 : 캘린더(CALENDER)　　 　　　　　　　　　　　 19 : 흡수처리장치 및 건조기
20 : 와인더(WINDER)
본 발명은 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 폴리프로필렌 스판본드 부직포 또는 폴리프로필렌 스판본드/멜트블로운/스판본드 다층구조 부직포에 있어서 부직포를 구성하는 폴리프로필렌 수지에 나노실버 입자가 일정한 함량으로 부착되어 형성됨으로 부착된 은 입자의 작용에 의해 우수한 항균성과 방취성을 갖는 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 부직포는 위생재, 잡화용, 농업용, 생활용품 분야, 그리고 필터 등 산업자재에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있으며, 그 수요는 날로 증가하고 있다. 그 중 폴리프로필렌 스판본드 부직포는 기저귀, 생리대 등 위생자재에 널리 이용되고 있다. 그러나, 우리가 사용하고 있는 이러한 부직포는 생활 환경 중에 존재하는 여러 가지 세균류 및 곰팡이류 등의 미생물에 의하여 사람의 피부에 장애를 일으키거나 섬유의 변질, 열화현상 또는 악취를 발생시켜 불쾌감을 일으키기도 하므로 여기에 대한 적절한 대책이 요망되어 왔다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래 통상의 부직포에 항균성을 부여함으로 상기한 문제를 해결하고자하는 방법이 제안되었는데, 예를 들어 부직포에 항균 및 방취성을 부여하는 가공방법으로는 항균 방취성 화합물을 이용하여 항균 방취 부직포를 제조하는 방법이 제안되었으며, 이들 방법은 크게 나누어 이들 항균 방취성 화합물을 섬유의 표면에 물리적으로 부착시키는 후처리 방법과 폴리머 중에 혼합시켜 방사하는 방법으로 분류된다. 또한, 이 방법에서 사용되는 항균 방취성 화합물로는 대표적으로 유기계 항균제인 제4급 암모늄계와 비다공질 무기세라믹이 사용되었다. 그런데, 전자의 제4급 암모늄계의 경우에는 가공 후 백색도가 저하되고, 염소계 표백제에는 약한 결점이 있으며, 마찰이나 세탁 등 항균제 탈락에 의한 내구성이 저하되고, 항균성에 있어서 고온의 열에 의하여 분해 및 증발을 일으키기 쉽고, 그 분해물 및 유도체 등이 변화하기 쉬우므로 인체에 대한 안전성이 완전히 안전하다고는 할 수 없고 또한, 후자의 비다공질 무기세라믹을 이용하는 경우는 이를 마스터 배치화하여 제사 공정 시 혼련 방사함으로 제품의 내구성 및 안전성 면에서는 유리하나, 흡착 특성으로 인하여 다량의 수분을 흡수하여 부직포 제조 시 방사공정에서 작업성에 악영향을 미칠 뿐만 아니라 수분의 제거를 위한 건조공정의 추가 등으로 경제적이지 못하다는 단점이 있었다. 또한, 기존의 은, 구리, 아연 화합물과 지르코늄 화합물을 함유하는 비다공성 무기세라믹은 평균입경이 수 마이크로미터(㎛) 크기로 균일하게 조정되어 있어도 폴리머 내에 균일한 분산이 불가능하여 방사공정 시 압력이 상승하고 사절이 발생하는 등 작업성에 상당한 어려움을 주는 단점이 있었다.
한편, 근년 들어 은(Ag)의 우수한 항균 특성이 알려지면서 각종 분야에서 널리 이용되어 오고 있다. 이러한 은은 원소 주기율표 제1B족에 속하며 구리족 원소의 하나로서, 청백색의 아름다운 광택을 가지고 있어 예로부터 귀금속으로서 금과 함께 사용되어 왔다. 은(Ag)은 예부터 알려진 금속이지만 이용 면에서 금보다 뒤떨어졌던 이유는 자연 은으로 산출되는 경우가 자연 금에 비해서 적고 까다로운 정제 법을 거쳐야 얻을 수 있었기 때문이다. 이 때문에 고대에서는 금보다도 귀중하게 취급되었고, 1g의 은(Ag)으로 약 1800m의 선(線)을 만들 수 있다. 은(Ag)은 전기와 열의 양 도체이고 가공성과 기계적 성질이 좋은 점을 이용해서 금속재료로서의 용도가 매우 넓다. 은(Ag)은 범용적인 항생제로서 잘 알려진 물질로서, 콜로이드 형태의 은(Ag)은 세균을 비롯한 균류 및 바이러스 등에도 탁월한 효과가 있으면서도 부작용은 없는 것으로 알려져 있다. 특히, 은(Ag)을 미세 입자(100nm 이하)로 특수 가공 처리하여 수지재료와 혼합시 분산성을 개선하고 항균수지를 성형할 경우에는 강한 산화력을 지닌 은(Ag) 이온의 해리작용이 보다 용이하게 일어나므로 바이러스, 박테리아, 곰팡이 균류 등이 호흡할 때 필요한 효소의 기능을 정지시켜 질식시킴으로서 이들을 죽게 한다. 이는 병균의 신진대사를 막아 살균하는 것과 더불어 금속의 은(Ag)이 방출하는 은(Ag)의 전기적 부하가 병균의 생식 기능을 억제하기 때문이다.
이와 같이 우수한 특성을 가진 은을 이용하여 항균특성을 갖는 부직포를 제조하는 방법으로, 대한민국 특허출원 제2002-0035144호는 "입자의 평균 크기가 1-300nm이고 나노 은 콜로이드 용액으로 처리된 부직포"를 개시하고 있는데,자세하게는 약 5000∼50000ppm 정도의 나노 은 콜로이드 용액을 픽업률과 필요에 따라 5∼5000ppm정도로 증류수로 희석하여 사용하며, 상기 사용되는 은 콜로이드는 그 평균입자의 크기가 약 1∼300nm인 순도 90% 이상인 나노 은 콜로이드 입자로, 상기한 용액으로 부직포를 처리하여 부직포 표면에 은 나노입자를 부착하여 부직포에 항균성을 부가하는 방법을 개시하고 있다.
그러나, 상기한 방법은 단순히 은 콜로이드 입자를 부직포에 후 처리하는 방법을 취한 것으로 은 입자가 부직포로부터 세탁 등에 의해 용이하게 탈락되어 그 기능을 쉽게 상실한다는 단점이 있고 또한 상기 방법에 따라 최종 부직포에 픽업된 나노 은의 농도에 따라 부직포의 색상이 변색된다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 항균성 부직포의 제조에 있어서의 각종 문제점을 해결한 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 자세하게는 종래의 부적절한 항균 방취 화합물의 사용에 의한 인체와 환경에 미치는 문제점을 해결하고, 항균방취제를 마스터 배치화하여 혼련 방사 시 발생하는 흡습에 따른 건조공정의 필요로 인한 경제성 및 폴리머내 불 균일한 분산으로 발생하는 압력의 상승과 사절 발생 문제 등을 방지하여 작업 효율을 향상시키고, 원가절감 측면에서 매우 유리하며, 바이러스, 박테리아, 곰팡이 등이 서식하지 못하게 하는 항균 효과, 각종 냄새를 탈취하는 탈취 효과 등 다양한 효능을 갖도록 하고, 사용자의 건강을 저해시키지 않는 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및 그　제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 나노 은 입자를 부직포에 부착함에 있어 보다 우수한 방법과 적절한 부착농도를 제공함으로서 상기 종래의 문제점을 해결하여 물리적 충격에도 탈락되지 않으며 부직포의 색상이 변색되지 않는 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및 그　제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적뿐만 아니라 용이하게 표출될 수 있는 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 10nm 이하의 실리카 입자에 1nm ~ 3nm 수준의 순수 금속 실버입자가 결합되어 있는 실리카-나노 은 결합체를 은(Ag) 함유량이 1 ~ 10중량%가 되게 콜로이드 상태로 분산시킨 용액을 이용하여 폴리프로필렌 스판본드 부직포 또는 폴리프로필렌 스판본드/멜트블로운/스판본드 다층구조부직포중 전체 폴리프로필렌 수지에 대하여 나노 은의 부착량이 10 ~ 500ppm이 되도록 섬유표면에 고착되도록 하여 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조함으로써 상기 목적을 달성할 수 있었다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포는;
10nm를 초과하지 않는 실리카 입자에 1nm 내지 3nm의 입자 사이즈를 갖는 순수 금속 나노 은 입자가 결합되어 형성된 실리카-나노 은 결합체가 나노 은 함량 기준으로 10 ~ 500ppm으로 부직포를 구성하는 폴리프로필렌 수지에 대하여 부착되어 형성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 폴리프로필렌 스판본드 부직포 또는 폴리프로필렌 스판본드/멜트블로운/스판본드의 다층구조 중의 하나임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 기초 중량이 10 ~ 120g/㎡이고, 두께가 0.05 ~ 0.7㎜인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조방법은;
10nm를 초과하지 않는 실리카 입자에 1nm 내지 3nm의 순수 금속 은 입자를가 결합된 실리카-나노 은 결합체의 형성단계;
상기 실리카-나노 은 결합체를 친수제 용액에 첨가하여 나노 은 콜로이드 용액을 만드는 단계; 및
폴리프로필렌 스판본드 부직포 또는 폴리프로필렌 스판본드/멜트블로운/스판본드 다층구조 부직포의 가공공정의 최종 단계인 권취 직전의 단계에서 상기 부직포를 구성하는 폴리프로필렌 수지에 대하여 상기 나노 은 콜로이드 용액을 나노 은의 부착량이 10 ~ 500ppm이 되도록 롤터치 방식 또는 스프레이 방식을 이용하여 부착하는 단계로 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 폴리프로필렌 스판본드 부직포 또는 폴리프로필렌 스판본드/멜트블로운/스판본드 다층구조 부직포의 가공공정은 용융지수(MFR)가 20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌 칩을 주원료로 사용하여, 압출기에서 용융, 혼합, 균질화시킨 후 방사 구금을 통하여 용융 방사하고, 냉각 및 연신 공정을 거쳐 필라멘트를 형성시킨 후, 연속으로 이동되는 다공질 컨베이어 벨트상에서 웹을 형성하고, 이송하여 캘린더로 열접착시켜 형태안정성을 부여하여 형성되는 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 방사구금은 2 내지 5개의 빔(BEAM)으로 구성된 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 캘린더롤은 한쪽은 본딩율이 10 내지 30%을 가지는 엠보싱롤이고 다른 한쪽은 표면이 매끄러운 플레이트롤로 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 캘린더의 압력은 50 내지 100dyne/cm이며, 온도는 130 내지 170℃임을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 일 구성에 따라 사용되는 나노 입자의 은(Ag)은 공지된 전기분해법, 액상환원법, 그라인딩(grinding) 등의 물리적 방법으로 제조될 수 있으며, 특정한 것에 한정되는 것은 아니나, 특히 본 발명에 따른 고순도의 안정한 나노 은을 얻기 위해서 바람직하기로는 주로 전기분해법이 사용될 수 있다. 전기분해법은 증류수에 순수한 은(99.99%)을 넣고 저온에서 저 전류를 발생시켜 방전되어 나온 극소 미립자 형태의 은(Ag)이 용액에 용해되어 포함되게 함으로서 얻을 수 있다.
특히, 상기 본 발명의 일 구성에 따라 사용되는 실리카-나노 은 결합체는 은(Ag)을 나노(NANO) 기술과 결합하여 개발한 것으로, 10nm를 초과하지 않는 실리카 입자에 1nm 내지 3nm 수준의 순수 금속 은 입자를 결합시켜서 얻어지는 나노 복합 신소재로서, 상기 결합체는 높은 비표면적과 광학적 특이성, 상전이 현상 등의 나노입자 특성을 보여주는 것으로서, 실리카의 흡착, 탈취, 원적외선 방사기능과 은(Ag)의 살균, 항균, 전도성 기능을 복합적으로 가지는 다기능의 신소재이다. 일반적으로 나노 은의 입자는 10nm이하에서만 골드 칼라를 띠게 되는데, 본 발명에 따라 사용되는 은의 입자 사이즈는 1nm 내지 3nm 이하의 나노입자로 골드 칼라를 띠게 된다.
상기 은 입자 사이즈가 1nm로 하면 그 제조가 용이하지 않아 바람직하지 않고, 3nm 이상으로 되면 실리카와의 결합도와 항균성이 떨어질 수 있어 바람직하지 않다.
상기와 같이 구성되는 실리카 나노 은 결합체는 높은 비표면적으로 성능과 원가경쟁력이 있고 항균, 탈취, 방충, 원적외선 방사의 효과가 있는 제품으로서 순수한 금속 은(Ag)의 패턴을 보여줌으로써 나노입자가 산화물이나 이온이 아닌 순수 금속임을 보여준다.
상기와 같이 본 발명에서 사용된 실리카-나노 은을 적용하는 방법으로는 스판본드 제조 공정 중 친수가공 공정의 친수제에 실리카-나노 은 콜로이드를 첨가하여 롤 터치 방식에 의해 섬유표면에 물리적으로 부착시키는 방법을 채택할 수 있다. 즉, 마스터배치 칩(master batch chip) 방식의 폴리머 내 분산성과 부직포 방사공정의 압력 상승문제를 예방하고, 섬유표면에 분포된 나노 은의 함량이 적어 균일한 항균성을 발휘하기 어려운 방식보다 동일 함량에서도 섬유 표면과 공극 사이에만 분산시켜 항균 방취성능을 최대한 발휘시키기 위해서, 물리적으로 섬유 표면에 부착시키는 방식을 채용하였으며, 최종 부직포에 나노 은의 부착량은 전체 폴리프로필렌 수지에 대하여 10 ~ 500ppm이 적당하며, 바람직하게는 20 ~ 500ppm 범위가 좋다. 만약, 나노실버의 부착량이 전체 폴리프로필렌 수지에 대하여 10ppm 미만인 경우에는 항균 방취 효과가 불충분하며, 500ppm을 초과할 경우에는 변색되기 쉽 고 원가상승의 원인이 되어 바람직하지 않다. 또한, 본 발명에 따른 나노 은은 악취물질을 유발하는 각종 세균을 멸균시킴으로써 탈취성능을 가질 뿐만 아니라 적은 량의 나노 은으로서 적용 가능하므로 원가 측면에서도 매우 유리하다.
또한, 본 발명에 따른 스판본드 부직포는 그 생산 시 주원료의 특성이 용융지수(MI)가 20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌 칩을 사용하며, 소광제로 TiO2가 30 내지 85wt% 함유된 마스터 배치 칩 1 내지 5wt%를 투입하여 생산하였다. 폴리프로필렌 칩의 용융지수가 20g/10분 미만일 경우에는 용융점도가 너무 높아 결과적으로 제사성이 떨어지는 문제점이 있고, 80g/10분을 초과할 경우에는 용융점도가 너무 낮아 방사성이 떨어지고, 결국 안정적인 조업이 어려워지는 단점이 있으며, 소광제가 30중량% 미만인 마스터배치 칩을 사용하거나 1중량% 미만으로 사용할 경우에는 소광효과가 만족스럽지 못한 단점이 있고, 소광제가 85중량%를 초과하는 마스터배치 칩을 사용하거나 5중량%를 초과하여 사용할 경우에는 방사가 용이하지 못하고 제조되는 부직포의 물성이 저하되는 등의 문제점이 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 실리카 입자에 순수 금속 나노 은입자가 결합되어 있는 실리카-나노 은 결합체를 폴리프로필렌 스판본드 부직포 또는 폴리프로필렌 스판본드/멜트블로운/스판본드 다층구조부직포 중 전체 폴리프로필렌 수지에 대하여 일정 함량으로 부직포에 처리하여 제조함으로써, 부적절한 항균 방취 화합물의 사용에 의한 인체와 환경에 미치는 문제점을 해결하는 반면, 바이러스, 박 테리아, 곰팡이 등이 서식하지 못하게 하는 항균 효과, 각종 냄새를 탈취하는 탈취 효과 등 다양한 효능을 갖도록 하고, 사용자의 건강을 저해시키지 않는 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및 그　제조방법을 제공한다.
상기와 같이 구성되는 상기 본 발명의 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포 또는 폴리프로필렌 스판본드/멜트블로운/스판본드 다층구조부직포의 제조 방법을 첨부 도면을 참고로 간단히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조장치 및 그 공정을 개략적으로 도시한 모식도이다. 저장조(Silo: 10)에 저장된 폴리프로필렌 수지는 원료를 계량하는 원료 계량장치 (11)로 이송되어 일정량씩 압출기(12)에 공급된다. 또한, 소광제로 TiO2가 함유된 마스터 배치 칩도 각각의 다른 원료 계량장치(11')로 이송되어 일정량씩 계량, 압출기(12)에 공급된다. 공급된 원료 및 각각의 마스터 배치 칩은 고온의 압출기(12) 내에서 용융 및 혼합되어 다수의 오리피스로 구성된 구금을 통하여 방사되면 20 내지 30㎛의 미세한 굵기의 실로 된다. 방사된 폴리머는 벌집모양의 퀀칭 챔버(14)를 통하여 분사되는 냉각공기에 의해 냉각, 고화되고 상부에서 불어주는 공기와 컨베이어 벨트(스크린 벨트: 17) 하부에서 흡입하는 공기의 압력에 의해 연신되어져, 연속으로 구동되는 컨베이어 벨트(스크린 벨트: 17) 상에 일정한 중량으로 적층이 된다. 통상적으로 필라멘트를 방사하는 구금으로 구성된 빔(BEAM)은 하나이나, 부직포의 중량 균일성 등 조직을 균일하게 하 기 위하여 본 실시형태에서는 2 내지 5빔(BEAM)으로 하였다. 빔이 1개일 경우에는 중량 균일성 및 조직이 불균일한 단점이 있고, 5개를 초과할 경우에는 중량 균일성의 개선 효과보다 초기 설비 설치 시 투자비의 과도한 증가 등의 문제점이 있다. 형성된 웹을 역학적 특성 및 형태안정성을 부여하기 위하여 열과 압력으로 결합한다. 이때 캘린더(18) 롤의 구성은 한쪽은 본딩율이 10 내지 30%을 가지는 엠보싱롤(Embossing roll), 한쪽은 표면이 매끄러운 플레이트롤(Plate Roll)로 구성된다. 본딩율이 10% 미만이면 형성된 웹의 형태안정성이 부족하여 포로서의 적용이 불가능한 단점이 있고, 30%를 초과할 경우에는 지나치게 필름화 되는 면적이 넓어 촉감이 불량해지는 문제점이 있다. 이때 부여되는 캘린더의 압력은 50 내지 100dyne/cm이며, 온도는 130 내지 170℃ 정도이다. 캘린더를 통과한 부직포에 실리카-나노 은 결합체가 첨가된 친수제를 롤 터치 방식에 의해 부직포에 부착하고 건조기(19)에서 건조 열고정하여 와인더(20)에서 권취하여 생산한다. 생산되는 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 기초 중량은 10 내지 120g/㎡으로 하였고, 두께가 0.05 내지 0.7㎜이 되도록 하였다. 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 기초 중량이 10g/㎡ 미만이고, 두께가 0.05mm 미만이면 부직포 물성이 저하되고 특히 저중량 생산시 생산성의 저하 등 경제적으로 생산하지 못하는 단점이 있고, 기초 중량이 120g/㎡를 초과하고, 두께가 0.7mm를 초과할 경우에는 지나치게 두꺼워 유연성이 저하되며 촉감이 불량해져 생활용품으로 적용이 곤란해지는 문제점이 있다. 본 발명에 따른 나노 은의 항균작용은 10nm를 초과하지 않는 실리카 입자에 결합되어 있는 1nm 내지 3nm 수준의 순수 금속 은 입자가 균체의 세포벽을 파괴하여 미생물 세포의 호흡계, 전자전 달계를 방해하거나 효소 방해를 일으키며, 금속이온의 촉매작용에 의해 분해되는 작용을 하도록 하여 본 발명의 목적을 달성하도록 한다.
다음의 실시예 및 비교실시예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 실시예 및 비교실시예 중의 각종 특성치의 측정 및 평가는 다음과 같이 행하였다.
[평가방법]
(1) 단위면적당 무게(중량:g/㎡) : ASTM D 3776-1985의 방법에 준해 측정하였다.
(2) 항균성 : KSK 0693의 균 감소율 측정법을 사용하고, 공시균주는 황색포도상구균을 사용하였다.
(3) 소취율 : JIS K 0803의 가스 검지관법으로 측정하였고, 시료의 크기는 100㎠, 시험가스는 암모니아 가스로 초기 농도 500ppm과 60분 경과 후 잔존 농도와의 차이를 %로 나타내었다.
실시예 1
본 실시예에 사용된 주원료 폴리프로필렌의 특성은 용융지수(MFR)가 35g/10분인 것을 사용하였으며, 소광제로 TiO2가 60wt%가 함유된 마스터 배치 칩을 1wt% 투입하였다. 일정하게 공급되는 원료와 소광제 마스터 배치 칩을 압출기에서 용융, 혼련시켜, 방사구금을 통해 섬도 2.5데니어인 필라멘트를 형성시킨 후, 냉각공기로 냉각 및 벨트하부 흡입 에어로 연신을 시키고, 연속 구동되는 컨베이어 벨트 상에 웹을 형성시켜 엠보싱롤이 158℃이고 플레이트롤이 156℃이며, 압력이 78dyne/cm인 조건에서 압착시켜 형태안정성을 부여하였다. 친수제 용액에 실리카-나노 은결합체가 은 기준으로 3% 포함된 콜로이드 용액 0.5%를 첨가하여 롤 터치 방식에 의해 부직포 중량의 40% 픽업율로 가공하여 최종부직포에 나노 은이 60ppm 부착되도록 하여 단위면적당 중량이 18g인 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하였으며 기타 조건을 표 1에, 부직포의 칼라 변색, 방사작업성, 항균성 및 소취성을 측정하여 표 2에 각각 나타내었다.
실시예 2
실시예 1에서 원료 사용과 방사조건을 동일하게 하고, 단사 섬도가 0.4데니어인 멜트블로운 제3의 층을 갖게 하는 스판본드/멜트블로운/스판본드 타입(이하 SMS라 한다)의 웹을 형성하고 형태안정성을 부여하여, 단위면적당 중량이 15g인 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 SMS 부직포를 제조하였으며 기타 조건을 표 1에, 부직포의 칼라 변색, 방사작업성, 항균성 및 소취성을 측정하여 표 2에 각각 나타내었다.
비교실시예 1
실시예 1에서 나노 은을 사용하지 않은 것을 제외하고는 동일하게 하여, 단위면적당 중량이 18g인 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하였으며 기타 조건을 표 1에, 부직포의 칼라 변색, 방사작업성, 항균성 및 소취성을 측정하여 표 2에 각각 나타내었다.
비교실시예 2
실시예 1에서 실리카-나노 은 결합체 콜로이드를 5% 첨가한 흡수제를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 하여, 단위면적당 중량이 18g인 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하였으며 기타 조건을 표 1에, 부직포의 칼라 변색, 방사작업성, 항균성 및 소취성을 측정하여 표 2에 각각 나타내었다.
비교실시예 3
실시예 1에서 나노 은이 3000ppm 분산된 마스터배치 칩을 2중량% 사용한 것을 제외하고는 동일하게 하여, 단위면적당 중량이 18g인 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하였으며 기타 조건을 표 1에, 부직포의 칼라 변색, 방사작업성, 항균성 및 소취성을 측정하여 표 2에 각각 나타내었다.
생산조건
실시예1 실시예2 비 교 실시예 1 비 교 실시예 2 비 교 실시예 3
가공방법 롤 터치 롤 터치 롤 터치 롤 터치 마스터 배치
항균제 농도(%) 3 3 3 3 0.3
사용농도 (%) 0.5 0.5 0 5 2
픽업율 (%) 40 40 40 40 -
최종농도 (ppm) 60 60 0 600 60
부직포중량(g/㎡) 18 15 18 18 18
부직포 종류 SS SMS SS SS SS
실시예 1 실시예 2 비 교 실시예 1 비 교 실시예 2 비 교 실시예 3
COLOR 변색 ◎ ◎ ◎ × ◎
방사 작업성 (사절 발생상태) ◎ ◎ ◎ ◎ △
항균성(%) 99.9 99.9 25.0 99.9 36.7
소취성(%) 50 ↑ 50 ↑ 20 ↓ 50 ↑ 20 ↓
범례 : ◎ 양호, △ 보통, × 불량, ↑ 이상, ↓ 이하
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포는 10nm를 초과하지 않는 실리카 입자에 1nm 내지 3nm 수준의 순수 금속 은 입자가 결합되어 있는 실리카-나노 은 결합체를 친수제 용액에 혼합하여 롤터치 방식이나, 스프레이 방식으로 폴리프로필렌 섬유표면에 부착시켜 스판본드 부직포를 제조하되 부착량이 10 내지 500ppm이 되도록 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조함으로써 종래의 부적절한 항균방취 화합물의 사용에 의한 인체와 환 경에 미치는 문제점을 해결하고, 바이러스, 박테리아, 곰팡이 등이 서식하지 못하게 하는 항균 효과, 각종 냄새를 탈취하는 탈취 효과 등 다양한 효능을 가질 뿐 아니라, 사용자의 건강을 저해시키지 않는 유용한 효과를 갖는다.

Claims (8)

10nm를 초과하지 않는 실리카 입자에 1nm 내지 3nm의 입자 사이즈를 갖는 순수 금속 나노 은 입자가 결합되어 형성된 실리카-나노 은 결합체가 나노 은 함량 기준으로 10 ~ 500ppm으로 부직포를 구성하는 폴리프로필렌 수지에 대하여 부착되어 형성됨을 특징으로 하는 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포.
제 1항에 있어서, 상기 부직포는 폴리프로필렌 스판본드 부직포 또는 폴리프로필렌 스판본드/멜트블로운/스판본드의 다층구조 중의 하나임을 특징으로 하는 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포.
제 1항에 있어서, 상기 부직포는 기초 중량이 10 ~ 120g/㎡이고, 두께가 0.05 ~ 0.7㎜인 것을 특징으로 하는 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포.
10nm를 초과하지 않는 실리카 입자에 1nm 내지 3nm의 순수 금속 은 입자를가 결합된 실리카-나노 은 결합체의 형성단계;
상기 실리카-나노 은 결합체를 친수제 용액에 첨가하여 나노 은 콜로이드 용액을 만드는 단계; 및
폴리프로필렌 스판본드 부직포 또는 폴리프로필렌 스판본드/멜트블로운/스판본드 다층구조 부직포의 가공공정의 최종 단계인 권취 직전의 단계에서 상기 부직포를 구성하는 폴리프로필렌 수지에 대하여 상기 나노 은 콜로이드 용액을 나노 은의 부착량이 10 ~ 500ppm이 되도록 롤터치 방식 또는 스프레이 방식을 이용하여 부착하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조방법.
제 4항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 스판본드 부직포 또는 폴리프로필렌 스판본드/멜트블로운/스판본드 다층구조 부직포의 가공공정은 용융지수(MFR)가 20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌 칩을 주원료로 사용하여, 압출기에서 용융, 혼합, 균질화시킨 후 방사 구금을 통하여 용융 방사하고, 냉각 및 연신 공정을 거쳐 필라멘트를 형성시킨 후, 연속으로 이동되는 다공질 컨베이어 벨트상에서 웹을 형성하고, 이송하여 캘린더로 열접착시켜 형태안정성을 부여하여 형성되는 것임을 특징으로 하는 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조방법.
제 4항 또는 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부직포는 방사구금은 2 내지 5개의 빔(BEAM)으로 구성된 것임을 특징으로 하는 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조방법.
제 4항 또는 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캘린더롤은 한쪽은 본딩율이 10 내지 30%을 가지는 엠보싱롤이고 다른 한쪽은 표면이 매끄러운 플레이트롤로 구성됨을 특징으로 하는 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조방법.
제 4항 또는 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캘린더의 압력은 50 내지 100dyne/cm이며, 온도는 130 내지 170℃임을 특징으로 하는 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 제조방법.
KR1020060048757A 2006-05-30 2006-05-30 항균 및 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및그 제조방법 KR100680606B1 (ko)

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