KR100951757B1

KR100951757B1 - 제올라이트를 함유하는 섬유 코팅용 조성물 및 섬유제품

Info

Publication number: KR100951757B1
Application number: KR1020080069221A
Authority: KR
Inventors: 이동진; 임형미; 이승호; 윤여명; 성기호
Original assignee: 한국세라믹기술원
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2010-04-08
Also published as: KR20100008647A

Abstract

본 발명은 제올라이트를 함유하는 섬유 코팅용 조성물 및 섬유제품에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 총 섬유 코팅용 조성물 100 중량부에 대해서, 은(Ag), 아연(Zn) 및 수소(H)로 부분적 또는 완전히 치환된 제올라이트 0.2 내지 2 중량부, 수성 아크릴계 바인더 1 내지 10 중량부, 희석액 60 내지 90 중량부, 분산제 2 내지 5 중량부, 기타 첨가제 2 내지 5 중량부를 포함한다.

제올라이트, 섬유 코팅용 조성물

Description

제올라이트를 함유하는 섬유 코팅용 조성물 및 섬유제품{COMPOSITION FOR COATING TEXTILE AND TEXTILE PRODUCT COMPRISING ZEOLITE}

본 발명은 제올라이트입자가 함유된 섬유의 코팅용 조성물 및 이를 이용하여 제조된 섬유에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 항균, 탈취 및 자외선 차단 특성을 갖는 제올라이트 입자가 함유된 코팅용 조성물 및 이를 이용하여 제조된 섬유제품에 관한 것이다.

벽지는 주택이나 사무실 등의 건축물 내부에 미관을 향상시킬 목적으로 사용되고 있는 것으로서, 현대 건축물 내부에는 필수적으로 사용되고 있다. 벽지는 종이와 종이를 공업용 접착제로 접착한 후 표면에 톨루엔, 벤젠 등의 유기용제로 무늬를 인쇄한 후 가소제를 이용하여 PVC 등으로 코팅하여 제조된다. 이러한 방식으로 제조된 벽지는 발암물질, 환경호르몬 등 유해한 휘발성 유기화합물을 방출하여 해소천식, 비염, 아토피, 알레르기 등 환경성 질환을 일으키고 있는 것으로 보고되고 있다.

상기와 같이 내장재에 의한 실내공기 오염에 대한 관심이 높아지면서 친환경 벽지 등 환경 친화적인 내장재에 대한 제품에 대한 관심이 증가하고 있다. 환경 친화적 내장재에 유기화합물을 천연소재로 바꾸고 여러 가지 기능을 주는 것에 초점이 맞추어져 있다. 여기에는 음이온이나 원적외선을 방출하는 천연광물을 입힌 벽지를 비롯해 전자파 차단 기능벽지, 탈취 및 항균성 벽지, 천연향 벽지 등이 포함되어 있다. 그만큼 미적인 아름다움만큼이나 벽지에서 기능성이 중요해지고 있는 것이다.

종래의 항균 기능성 벽지는 원지 또는 가공지에 통상적인 유기 또는 무기 항균제를 함유시켜 제조하였지만 항균제 투입량 만큼 그 효과가 나타나지 않고, 유기항균제를 사용할 경우에는 지속성이 낮은 문제점을 가지고 있다. 이를 보완하기 위하여 제조자들은 벽지에 표면 또는 이면에 무기계 항균제를 수지와 같이 코팅 또는 함침 처리하여 제조하고 있지만, 무기계 입자를 벽지에 적용하는 경우, 엠보싱 무늬와 같이 요철을 가지는 벽지에는 외관 디자인을 다양화하는데 한계가 있고, 벽지의 표면특성이나 색상에 영향을 미치는 등 제조 작업성 및 시공성에도 한계가 있다. 또한 벽지 뿐만 아니라, 커텐이나 소파 등의 침장류에 적용시에도 같은 문제점을 내포하고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 UV차단 기능이 우수하고 부가적으로 항균 및 탈취 기능이 우수하면서도 섬유 고유의 색상이나 표면특성에 영향을 미치지 않는 섬유 코팅용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 상기 섬유 코팅용 조성물이 코팅되어 실내공기 정화 및 항균성이 우수한 섬유제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따라 총 섬유 코팅용 조성물 100 중량부에 대해서, 은(Ag), 아연(Zn) 및 수소(H)로 부분적 또는 완전히 치환된 제올라이트 0.2 내지 2 중량부, 수성 아크릴계 바인더 1 내지 10 중량부, 희석액 60 내지 90 중량부, 분산제 2 내지 5 중량부, 기타 첨가제 2 내지 5 중량부를 포함하는 섬유 코팅용 조성물이 제공된다.

상기 제올라이트는 입경이 100 내지 700㎚인 것을 포함할 수 있다.

상기 제올라이트는 X형 제올라이트, Y형 제올라이트, A형 제올라이트, 4A형 제올라이트, ZSM-5형 제올라이트 또는 T형 제올라이트에서 선택된 1종인 것을 포함할 수 있다

상기 제올라이트에 기능성을 부여하기 위한 조치로 UV차단 기능이 있는 미립자 산화아연, 미립자 산화티탄, 미립자 산화세륨 등을 제올라이트 표면에 코팅 처리한 복합 입자를 이용한 입경이 100 내지 700㎚인 섬유 코팅용 조성물을 포함할 수 있다.

상기 수성 아크릴계 바인더는 메타 아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 헥실메타아크릴레이트, 옥틸메타아크릴레이트, 스티렌, 아크릴산, 메타아크릴산, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트,하이드록시에틸메타아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 하이드록시프로필메타아크릴레이트 또는 아세톤아크릴아미드에서 선택된 2종 이상을 공중합한 것을 포함할 수 있다.

상기 희석액은 2차 증류수, 3차 증류수, 이소프로필알콜(IPA), EC(Ethyl Cellosolve), 에탄올 또는 MEK(MethylEthylKetone)에서 선택되는 1종의 단일물 혹은 2종 이상의 혼합물인 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라 총 섬유 코팅용 조성물 100 중량부에 대해서,은(Ag), 아연(Zn) 및 수소(H)로 부분적 또는 완전히 치환된 제올라이트 0.2 내지 2 중량부, 수성 아크릴계 바인더 1 내지 10 중량부, 희석액 60 내지 90 중량부, 분산제 2 내지 5 중량부, 기타 첨가제 2 내지 5 중량부를 포함하고, 상기 제올라이트는 미립자 산화아연, 미립자 산화티탄, 미립자 산화세륨 등에서 선택된 1종 이상을 제올라이트 표면에 코팅 처리한 복합 입자를 이용한 입경이 100 내지 700㎚인 섬유 코팅용 조성물을 이용하여 제조된 섬유제품이 제공된다.

본 발명의 수소, 아연 및 은으로 치환된 제올라이트를 함유하는 기능성 인테리어 섬유 제품(커텐, 벽지, 침장류 등)에 있어서 종래 제품의 단순한 외관디자인 기능에서 벗어나 제올라이트 고유의 기능인 탈취기능과 유기물 분해 기능, 냄새 및 악취 제거 기능을 갖음으로써 인체 건강에 매우 유익한 효과가 있다. 또한 나노산화아연을 코팅처리함으로써 UV차단 효과도 있다. 상기의 제올라이트는 나노미터의 입도를 갖기 때문에 비표면적으로 상대적으로 높여 촉매활성을 극대화하였고, 산화아연입자를 코팅처리하여 UV차단기능 또한 극대화하였다.

제올라이트는 나노미터 단위의 매우 작은 구멍(세공)이 규칙적으로 배열되어 있는 다공성 광물이다. 수많은 구멍은 금속 이온처럼 측정할 수 없이 작은 물질을 흡착하는 효과가 뛰어나다. 이 덕분에 제올라이트는 집안 습기 제거, 오염물질 제거에 효과가 있다. 또 일산화질소와 이산화질소를 산소와 질소로 분해할 수 있어 자동차의 배기가스나 공장에서 나오는 유해가스를 제거하는 데 널리 사용된다. 최근 이러한 특징의 제올라이트를 이용하여 고기능의 소재를 개발하는데 많은 관심이 대두되고 있다.

상기 제올라이트의 조성은 통상 이하와 같은 식으로 표현된다.

M₂ _/ _nOxAl₂O₃ySiO₂zH₂O

상기 식에서 M은 원자가 n의 양이온이고, z는 결정수의 분자수를 나타내며, x에 대한 y의 비인 y/x는 결정구조에 따라 변화하는데, 통상적으로 1 내지 100 정 도의 값을 가지게 된다.

상기 제올라이트의 세공은 5 내지 20Å이며, 상기 세공의 입구 크기는 3 내지 13Å 정도이다. 또한 일반적으로 제올라이트는 공극율(void volume)이 15 내지 50%이고, 200㎡/g 이상의 표면적을 가지고 있으며, 모어(mohr) 경도가 2 내지 5이고, 밀도가 2 내지 3g/㎤로 경도 및 밀도가 낮은 특성을 갖고 있다.

상기 제올라이트에 결합되어 있는 양이온은 은(Ag)과 같은 다른 양이온으로 치환하여 부가적인 다양한 기능을 가진 제올라이트를 합성하는 것이 가능하다. 은(Ag), 아연(Zn² ⁺)과 같은 양이온들은 항균성을 가진다고 알려져 있다. 또한 전술한 금속이온들은 제올라이트의 양이온 자리에 이온 교환할 수 있으며, 특히, 금속 이온들을 직접사용하는 것과 비교하여 내구성면에서 우수하다. 수소이온으로 치환된 제올라이트들은 고온에서도 잘 견디어 내구성이 우수한 것으로 알려져 있다.

본 발명은 상기와 같은 제올라이트의 특성을 이용하여 항균탈취 기능을 갖는 섬유코팅용 조성물 및 이를 이용한 기능성 섬유를 제공한다. 상기 본 발명의 섬유코팅용 조성물은 은(Ag)아연(Zn)수소(H)이온으로 치환된 제올라이트(이하 'AgZnH-제올라이트'라고 한다.)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 섬유코팅용 조성물은 총 섬유코팅용 조성물 100 중량부 대비 상기 AgZnH-제올라이트입자 0.2 중량부 내지 2 중량부, 수성 아크릴계 바인더 1내지 10 중량부, 희석액 60 내지 90 중량부, 분산제 2 내지 5 중량부 및 기타 첨가제 2 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 섬유 코팅용 조성물에 포함되는 AgZnH-제올라이트입자는 슬러리액 내에서 2차 입경이 평균 100 내지 1000nm인 것이며, 더욱 바람직하게는 300 내지 700nm인 것이다. 상기 입경이 1000nm를 초과할 경우 코팅용 조성물에서 침전에 의한 분산 안정성 문제가 발생될 수 있다. 또한 1000nm를 초과하는 조대입자는 조성물의 투광도나 백색도에 영향을 미치므로 적용되는 섬유의 표면 특성이나 색상에 영향을 미치는 문제점이 있다. 반면에 입경이 100nm인 경우에는 입자간 응집이 일어나 균일한 코팅용 조성물을 얻을 수 없는 문제가 있어 바람직하지 못하다.

상기 입경 범위를 갖는 AgZnH-제올라이트는 입자크기가 큰 제올라이트를 분쇄하여 제조하거나 또는 상기 범위의 평균 입경을 가지는 제올라이트를 나노크기로 직접 합성하여 제조할 수 있다. 상기 합성은 염기성 용액에서 고온으로 가열하거나 수열합성을 통해 달성할 수 있다.

다음은 본 발명의 섬유 코팅용 조성물에 포함되는 AgZnH-제올라이트의 합성에 대해 상세하게 설명한 것이다.

제올라이트는 조성 및 구조에 따라서 다양한 종류가 있으며 내부세공을 가지고 있는 물질인 이상 그 조성 및 구조에 제한을 둘 필요는 없으며, 상기의 입도 범위를 가지도록 합성되거나 분쇄된 것을 사용할 수 있다. 제올라이트는 Al₂O₃/SiO₂ 함량비와 구조에 따라 다양한데, 특히, X형, Y형, 4A형 또는 ZSM-5형으로부터 선택 되는 것을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

제올라이트는 공지된 수열합성의 방법이나 졸-겔법에 의해 합성된 것을 사용할 수 있다. 또는 상업적으로 판매되는 제올라이트를 입수하여 사용할 수 있다. 상기 합성된 제올라이트 혹은 상업적으로 판매되는 제올라이트는 본 발명의 입경 범위내로 분쇄하여 사용하는 것이 가능하다. 제올라이트를 분쇄하는 경우에는 상기 범위의 입경을 갖도록 제조하되 입자분포가 좁고 균일하게 제조하는 것이 균일한 조성물을 얻고, 섬유표면에 균일한 막을 도포하는 측면에서 바람직하다. 제올라이트 분쇄는 물과 같은 매체와 혼합하여 밀링(milling)이나 하이믹싱(Hi-mixing) 또는 유체 충돌방법으로 미세분쇄시킨 후 이러한 미세 분산액을 분급함으로써 달성할 수 있다.

본 발명에 있어서 제올라이트 분쇄 방법은 밀링방법이나 하이믹싱 또는 유체충돌방법을 모두 쓸 수 있다. 제올라이트를 비드(beed)와 함께 첨가 후 비드밀(beed mill), 다이노밀(Dynomill), 볼밀(ballmill), 어트리션 밀(attrition mill)로 고속교반하는 방법이다. 하이믹싱 방법은 로터(Rotor)로 유체를 고속 회전시켜 스테이터(stator)에 충돌과 마찰을 일으키는 방법이다. 또한 유체충돌방법으로는 대향충돌방식이 있다.

다음으로, 상기와 같은 방법에 따라 제올라이트가 준비되면 하기와 같은 방법으로 제올라이트를 이온교환하여 수소, 아연, 은으로 치환된 제올라이트를 합성한다.

1) 수소(H) 이온교환

염화암모늄(NH₄Cl) 용액에 상기 AgZn-제올라이트를 첨가한다. 이를 1시간 내지 2시간 동안 교반한 후 증류수를 이용하여 나트륨(Na), 염소(Cl) 이온을 세척하고, 가입필터를 이용하여 필터링한 뒤 분말을 얻는다. 상기에서 얻어진 분말을 고온건조한 뒤 전기로를 이용하여 1시간 정도 하소하여 AgZnH-제올라이트를 제조한다.

2) 아연(Zn) 이온교환

상기 은(Ag)으로 치환된 제올라이트를 염화은(AgCl) 수용액에 잘 분산시키고 충분히 교반한다. 상기 교반시간은 10 내지 24 시간동안 충분히 이루어지도록 한다. 다음으로 상기 은으로 치환된 제올라이트를 거름종이로 거르고 증류수로 충분히 씻어준 후 오븐에서 고온건조 하여 AgZn-제올라이트를 제조한다. 상기 건조는 상기 은(Ag) 이온 교환에서와 유사한 온도조건에서 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

3) 은(Ag) 이온교환

우선 이온교환 가능한 일정량의 은(Ag)이 포함된 질산은(AgNO₃)용액에 합성된 제올라이트를 첨가하고 교반한다. 상기 교반시간은 10 내지 2시간동안 충분히 이루어지도록 한다. 다음으로 상기 이온 교환된 분말을 증류수로 세척하고 가입필터를 이용하여 분말을 회수한다. 마지막으로 상기 회수된 분말을 고온건조하여 Ag-제올라이트를 제조한다. 상기 건조는 오븐 등의 가열기구를 이용하여 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 상기 건조 온도는 100℃ 내지 120℃인 것이 바람직하다.

상기 제올라이트의 양이온 치환은 1) 수소 양이온 치환, 2) 아연 양이온 치환, 3) 은 양이온 치환의 순서로 할 수 있다. 상기 치환 순서에서 다만, 상기 1), 2), 3)의 순서는 본 발명의 효과를 발휘하기 위해 필요한 절대적인 치환순서는 아니다. 따라서, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위 내에서 상기 치환순서에 구애받지 않고 상기 AgZnH-제올라이트를 제조할 수 있다.

다음은 상기 제올라이트 표면에 코팅처리되는 산화아연에 대하여 설명한 것이다.

본 발명의 UV 차단제로서 산화티탄에 비하여 분산성 면에서 유리한 산화아연을 사용하였다. 산화아연 입자의 크기가 가시광선의 파장보다 작을 경우에 가시광선은 산화아연 분산체를 투과할 수 있다. 또한 산화아연은 입자의 크기가 감소할수록 흡수되는 자외선을 효과적으로 산란 및 흡수하게 된다. 그러므로 분산성이 우수하고, 나노크기의 산화아연 입자를 제조하는 것이 자외선 흡수 및 가시광선 투과 도면에서 유리하다.

상기 산화아연 입자의 제조방법에는 기상법(French Process), 공침법 등이 있다.

다음으로는 본 발명에서는 상기의 방법으로 준비된 AgZnH-제올라이트를 포함한 섬유 코팅용 조성물에 대해서 상세히 설명하였다.

본 발명의 섬유 코팅용 조성물은 상기 본 발명의 섬유코팅용 조성물은 총 섬유코팅용 조성물 100 중량부 대비 상기 AgZnH-제올라이트입자 0.2 중량부 내지 2 중량부, 수성 아크릴계 바인더 1 내지 10 중량부, 희석액 60 내지 90 중량부, 분산제 2 내지 5 중량부 및 기타 첨가제 2 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 수성 아크릴계 바인더는 여러 가지 아크릴 모노머를 중합시켜 만든 것으로 무색 투명하며 잘 변색되지 않는 특성이 있어 적용되는 물체(섬유나 종이 등)의 색상을 변형시키지 않도록 하는데 적당하다. 상기 수성 아크릴계 바인더는 아크릴산, 메타크릴산 유도체를 주성분으로 하는 모노머를 공중합시켜 사용하는데 상세하게는 메타 아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 헥실메타아크릴레이트, 옥틸메타아크릴레이트, 스티렌, 아크릴산, 메타아크릴산, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트,하이드록시에틸메타아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 하이드록시프로필메타아크릴레이트, 아세톤아 크릴아미드를 공중합하여 사용할 수 있다.

상기 분산제는 상기 AgZnH-제올라이트가 상기 수성 아크릴 수지내에서 균일하게 분산되도록 하기 위한 것이다. 상기 분산제로는 아크릴계, 불소계, 실록산계, 수계, 나프탈렌계 등 에서 선택된 하나 이상의 것을 사용할 수 있다.

상기 희석액은 상기 자외선 차단제 조성물의 점도를 조절하기 위해서 첨가되는 것으로 본 발명의 목적에 부합되는 것이면 특별히 한정되지 않으나 구체적인 예를 들면 2차 증류수, 3차 증류수, 이소프로필알콜(isopropylalcohol), EC(Ethyl Cellosolve), 에탄올 또는 MEK(MethylEthylKetone) 에서 선택된 하나 이상의 것을 사용할 수 있다.

상기 본 발명의 난연수지 조성물은 상기 성분 이외에도 기타 다른 첨가제를 적절하게 배합할 수 있다. 상기 기타 첨가제로는 예를 들어, 트리스(노닐페닐)포스파이트(Tris(nonylphenyl) Phosphite) 또는 트리스(2,4-디-테트라-부틸페닐)포스파이트(Tris(2,4-di-tert-butylphenyl) Phosphite)와 같은 산화방지제; 아킬아민유도체, 아크릴계 또는 알킬포스페이트계 대전방지제; 산화아연, 이산화티탄, 크롬산납, 황색산화철, 크롬, 몰리브덴, 카본블랙과 같은 안료; 5-페닐테트라졸, 소듐바이카보네이트, p-톨루엔설포닐하이드라이즈, p-톨루엔설포닐 세미카바자이드 등의 발포제; 프탈산계, 트리멜리트산계, 포스파이트계, 에폭시계, 폴리에스터계, 알리파틱계, 항염소계 가소제; 탈크, 장석분, 바라이트, 질석, 마이카, 석고, 산화마그네슘과 같은 충진제; 실란, 실리콘, 실록산과 같은 보강제, 디-(2,4-디클로로벤조일)-페록사이드, 디벤조일페록사이드, 테트라-부틸페록시벤조에이트, 디쿠밀페록사 이드와 같은 가교제, 벤조페논계, 벤조트리아졸계, 살리실레이트계, 사이아노아크릴레이트계, 옥사닐라이드계와 같은 자외선 흡수제, 지방산계, 무기계, 불소계, 실리콘계와 같은 활제 등이 있다.

다음은 본 발명의 섬유 코팅용 조성물에 대해 구체적인 실시예를 들어 자세히 설명하였다. 하기 실시예는 본 발명의 섬유 코팅용 조성물의 일실시예에 불과하며, 본 발명의 목적범위 이내에서 다양한 실시예를 통해 본 발명의 섬유 코팅용 조성물을 제조할 수 있음은 자명한 것이다.

실시예 1 NaY형 제올라이트의 제조

액상규산나트륨(28.55중량% SiO₂, 9.13중량% Na₂O) 10g과 액상 알루민산나트륨(21% Al₂O₃, 20% Na₂O) 10g을 혼합한 후 교반기를 이용하여 교반하면서 24시간 동안 충분히 숙성시켰다. 숙성 후 상기 용액을 100℃에서 20시간 동안 결정화시켰다. 상기에서 얻어진 결정을 증류수로 세척하여 pH 9 이하가 되도록 하였다. 그 후 상기 분말을 100℃ 오븐에서 건조하여 NaY형 제올라이트를 제조하였다.

실시예 2 AgZnH-제올라이트의 제조

질산은(AgNO₃)용액(30%) 20g에 상기 실시예 1에서 제조된 Y형 제올라이트 5g을 첨가하고 5시간 동안 교반하여 제올라이트 슬러리를 얻었다. 다음으로 상기 제 올라이트 슬러리를 증류수로 세척하고 가입필터를 이용하여 은(Ag)으로 치환된 제올라이트 분말을 회수하였다. 마지막으로 상기 회수된 분말을 오븐(100℃, 24시간) 고온건조하여 Ag-제올라이트를 제조하였다.

다음으로 상기 Ag-제올라이트 5g을 염화은(AgCl) 수용액(20%) 30g 에 잘 분산시키고 24시간 동안 충분히 교반하여 AgZn-제올라이트 슬러리를 얻었다. 다음으로 상기 AgZn-제올라이트를 거름종이로 거르고 증류수로 충분히 씻어준 후 오븐(100℃, 6시간)에서 고온건조 하여 AgZn-제올라이트를 제조한다.

마지막으로 염화암모늄(NH₄Cl) 용액(20%), 30g에 상기 AgZn-제올라이트 5g을 첨가하였다. 이를 2시간 동안 교반한 후 증류수를 이용하여 나트륨(Na), 염소(Cl) 이온을 세척하고, 가입필터를 이용하여 여과하였다. 상기에서 얻어진 AgZnH-제올라이트 분말을 고온건조한 뒤 전기로를 이용하여 1시간 정도 하소하여 AgZnH-제올라이트를 제조하였다.

실시예 3.

상기 실시예 1에서 제조된 AgZnHY-제올라이트 입자 0.5 중량부, 수성 아크릴계 바인더(한송인더스트리 제조) 5 중량부, 희석액 89.5 중량부, 분산제(Disperbyk, BYK 제조, 독일) 2 중량부, 표면 습윤제(BYK-306, BYK 제조, 독일) 3 중량부를 호모제나이저를 이용하여 강력하게 교반(1500 rpm, 1시간)하여 섬유 코팅용 조성물을 제조하였다.

실시예 4.

상기 실시예 1에서 제조된 AgZnHY-제올라이트 입자 1 중량부, 수성 아크릴계 바인더(한송인더스트리 제조) 5 중량부, 희석액 89 중량부, 분산제(Disperbyk, BYK 제조, 독일) 2 중량부, 표면 습윤제(BYK-306, BYK 제조, 독일) 3 중량부를 호모제나이저를 이용하여 강력하게 교반(1500 rpm, 1시간)하여 섬유 코팅용 조성물을 제조하였다.

실시예 5.

상기 실시예 1에서 제조된 AgZnHY-제올라이트 입자 2 중량부, 수성 아크릴계 바인더(한송인더스트리 제조) 5 중량부, 희석액 88 중량부, 분산제(Disperbyk, BYK 제조, 독일) 2 중량부, 표면 습윤제(BYK-306, BYK 제조, 독일) 3 중량부를 호모제나이저를 이용하여 강력하게 교반(1500 rpm, 1시간)하여 섬유 코팅용 조성물을 제조하였다.

실시예 6.

상기 실시예 1에서 제조된 AgZnHY-제올라이트 입자에 평균 입경 크기의 ZnO입자를 코팅 처리하여 UV차단성이 우수한 복합 입자를 제조하였다. ZnO입자(고향분 함량: 10 wt%, SBC화학, 한국)는 졸 타입으로 된 것을 사용하였으며, 입자 크기는 평균 30㎚이다. 상기 실시예 1에서 제조된 AgZnHY-제올라이트 3중량부, 에탄올 95 중량부, 분산제 2중량부를 섞고 교반(상온, 3시간)하여 1차 용액을 제조하였다. 상기 1차 용액 100중량부에 상기 ZnO 졸 40중량부를 섞고 교반(상온, 3시간)하여 제올라이트 표면에 ZnO가 코팅처리된 복합 입자를 제조하였다.

실시예 7.

1차 염색 처리된 섬유(면 100%, 150mmX210mm)를 60℃ 오븐에서 3시간 동안 건조하여 수분을 제거하였다. 그 후 건조된 섬유를 실시예 2에서 제조된 조성물에 30분간 침지시키고, 패딩맹글(Padding mangle, 압력:0.3 MPa, 속도: 10 rpm)을 통해 압착시켜주어, 수분을 일정부분 제거하고, 입자를 직물 사이에 견고히 고착시켰다. 그 다음 60℃ 오븐에서 1시간 동안 1차 건조공정을 거친 후, 100℃ 오븐에서 3분 동안 2차 건조(큐어링, Curing)하였다. 그 뒤 흐르는 물에서 2~3차례 수세한 후 풍건하여 자외선 차단제 조성물이 코팅된 섬유를 제조하였다.

비교예 1.

수소로 치환된 제올라이트입자(HY입자) 2 중량부, 수성 아크릴계 바인더(한송인더스트리 제조) 5 중량부, 희석액 88 중량부, 분산제(Disperbyk, BYK 제조, 독일) 2 중량부, 표면 습윤제(BYK-306, BYK 제조, 독일) 3 중량부를 호모제나이저를 이용하여 강력하게 교반(1500 rpm, 1시간)하여 섬유 코팅용 조성물을 제조하였다.

비교예 2.

1차 염색 처리된 섬유(면 100%, 150mmX210mm)를 60℃ 오븐에서 3시간 동안 건조하여 수분을 제거하였다. 그 후 건조된 섬유를 비교예 2에서 제조된 조성물에 30분간 침지시키고, 패딩맹글(Padding mangle, 압력:0.3 MPa, 속도: 10 rpm)을 통해 압착시켜주어, 수분을 일정부분 제거하고, 입자를 직물 사이에 견고히 고착시켰다. 그 다음 60℃ 오븐에서 1시간 동안 1차 건조공정을 거친 후, 100℃ 오븐에서 3분 동안 2차 건조(큐어링, Curing)하였다. 그 뒤 흐르는 물에서 2~3차례 수세한 후 풍건하여 자외선 차단제 조성물이 코팅된 섬유를 제조하였다.

물성평가

(1) 항균성

상기 실시예 3, 실시예 4, 실시예 5 및 비교예 2 에서 제조한 섬유를 이용하여 항균도를 측정하였다. 시험방법은 KS K 0693을 이용하였고, 균주는 Staphy lococcus aureus ATCC 6538(표 1)과 Klebsiella pneumonia ATCC 4352(표 2)를 사용하였다. 각 실시예 및 비교예 2에서 제조된 섬유를 37±1℃에서 18±1시간 동안 방치한 후 정균감소율(%)을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 정리하였다. 하기 표 1 및 표 2로부터, 비교예 2와 달리, 실시예 3 내지 실시예 5의 경우에는 정균감소율(%)이 75% 이상 측정되어 항균성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.

정균감소율(%)은 하기 식1의 계산식에 따라 계산하였다.

KS의 경우, 정균감소율은 가공제품과 미가공제품의 각각 배양후 균수를 측정하여 비교한다.

정균감소율(%)=(C-B)/C×100

B: 시험시료의 배양 후 균수

C: 미가공 시료의 배양 후 균수

[표 1]

	실시예 3	실시예 4	실시예 5	비교예 2
초기균수	2.0×10⁴	2.0×10⁴	2.0×10⁴	2.0×10⁴
18시간 후	1.3×10⁵	6.4×10⁵	3.1×10⁴	5.2×10⁵
정균감소율	75.0	87.7	99.4	-

*세균수/ml, 정균감소율 %

[표 2]

	실시예 3	실시예 4	실시예 5	비교예 2
초기균수	2.3×10⁴	2.3×10⁴	2.3×10⁴	2.3×10⁴
18시간 후	1.4×10⁷	1.8×10⁷	2.4×10⁴	8.4×10⁷
정균감소율	83.3	78.6	99.9	-

*세균수/ml, 정균감소율 %

(2) 탈취율 평가

상기 실시예 3, 실시예 4, 실시예5, 실시예 6에서 제조된 섬유를 이용하여 가스검지관법으로 포름알데히드 및 암모니아의 탈취율을 측정하였다. 포름알데히드 농도 15ppm인 가스 3L가 들어있는 가스백(용량 5L)에 실시예 3에서 제조된 섬유(10×10cm)를 2시간 동안 넣어두었다. 그 후 가스백 내에 남아있는 포름알데히드 또는 암모니아의 농도를 측정하여 탈취율을 계산하였다. 탈취율은 하기 식 2의 계산식에 따라 계산하였다.

탈취율(%)=((Cb-Cs)/Cb)×100

Cb: 시료가 없는 상태에서 2시간 경과 후 시험 가스 백 안에 남아있는 시험가스의 농도

Cs: 시료가 있는 상태에서 2시간 경과 후 시험 가스 백 안에 남아있는 시험 가스의 농도

상기 탈취율 평가실험에 따르면 실시예 6에서 제조된 섬유의 포름알데히드 탈취량은 41.2%으로, 탈취성능이 우수한 것으로 확인되었다.

[표 3]

	암모니아	포름알데히드
백면포	46.3	11.8
염색처리 직물	41.0	23.5
실시예 3	97.1	32.3
실시예 4	97.5	34.5
실시예 5	99.2	36.8
실시예 6	99.7	41.2

(3) 자외선 차단율 평가

상기 실시예 3, 실시예4, 실시예5, 실시예6에서 제조된 섬유를 이용하여 자외선 차단율을 측정하였다. 시험방법은 KS K 0850 : 2004를 이용하였고, 그 결과를 하기 표 4에 정리하였다.

[표 4]

	UV-R 차단율 (%)	UV-A 차단율 (%)	UV-B 차단율 (%)
백면포	68.0	66.6	72.8
실시예 3	82.3	81.0	86.4
실시예 4	87.1	84.9	94.0
실시예 5	89.6	87.7	95.6
실시예 6	92.5	94.9	96.3

도 1은 본 발명의 기능성 벽지의 제조 공정도를 순서대로 도시한 순서도이다.

도 2는 AgZnH-제올라이트의 입도분포를 나타내는 SEM(Scanning electron microscope) 사진이다.

도 3은 본 발명의 섬유 코팅용 조성물의 항균성 시험결과이다.

Claims

총 섬유 코팅용 조성물 100 중량부에 대해서,

은(Ag), 아연(Zn) 및 수소(H)로 부분적 또는 완전히 치환되며 입경이 100 내지 700㎚인 제올라이트 0.2 내지 2 중량부;

수성 아크릴계 바인더 1 내지 10 중량부;

희석액 60 내지 90 중량부

분산제 2 내지 5 중량부

기타 첨가제 2 내지 5 중량부를 포함하고,

상기 제올라이트는 기능성을 부여하기 위한 조치로서 UV차단 기능이 있는 미립자 산화세륨을 표면에 코팅 처리한 복합 입자를 이용한 입경이 100 내지 700nm인 섬유 코팅용 조성물.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제올라이트는 X형 제올라이트, Y형 제올라이트, A형 제올라이트, 4A형 제올라이트, ZSM-5형 제올라이트 또는 T형 제올라이트에서 1종 이상 선택된 섬유 코팅용 조성물.
삭제
제1항에 있어서,

상기 수성 아크릴계 바인더는 메타 아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 헥실메타아크릴레이트, 옥틸메타아크릴레이트, 스티렌, 아크릴산, 메타아크릴산, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트,하이드록시에틸메타아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 하이드록시프로필메타아크릴레이트 또는 아세톤아크릴아미드에서 선택된 2종 이상을 공중합한 것인 섬유 코팅용 조성물.
제1항에 있어서

상기 희석액은 2차 증류수, 3차 증류수, 이소프로필알콜, EC, 에탄올 또는 MEK에서 선택되는 1종의 단일물 혹은 2종 이상의 혼합물인 것인 섬유 코팅용 조성물.
총 섬유 코팅용 조성물 100 중량부에 대해서,

은(Ag), 아연(Zn) 및 수소(H)로 부분적 또는 완전히 치환되며 입경이 100 내지 700nm인 제올라이트 0.2 내지 2 중량부;

수성 아크릴계 바인더 1 내지 10 중량부;

희석액 60 내지 90 중량부;

분산제 2 내지 5 중량부;

기타 첨가제 2 내지 5 중량부를 포함하고,

상기 제올라이트는 미립자 산화세륨을 제올라이트 표면에 코팅 처리한 복합 입자를 이용한 입경이 100 내지 700㎚인 섬유 코팅용 조성물을 이용하여 제조된 섬유제품.