KR101406779B1 - 도전성 구리계 나노입자가 포함된 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법 - Google Patents

도전성 구리계 나노입자가 포함된 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101406779B1
KR101406779B1 KR1020130006761A KR20130006761A KR101406779B1 KR 101406779 B1 KR101406779 B1 KR 101406779B1 KR 1020130006761 A KR1020130006761 A KR 1020130006761A KR 20130006761 A KR20130006761 A KR 20130006761A KR 101406779 B1 KR101406779 B1 KR 101406779B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thermoplastic resin
copper
nanoparticles
sulfide
resin fiber
Prior art date
Application number
KR1020130006761A
Other languages
English (en)
Inventor
백승우
Original Assignee
(주)비에스써포트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)비에스써포트 filed Critical (주)비에스써포트
Priority to KR1020130006761A priority Critical patent/KR101406779B1/ko
Priority to PCT/KR2013/011690 priority patent/WO2014115965A1/ko
Priority to CN201380071027.3A priority patent/CN104937019B/zh
Application granted granted Critical
Publication of KR101406779B1 publication Critical patent/KR101406779B1/ko
Priority to US14/705,218 priority patent/US9953741B2/en
Priority to US15/817,966 priority patent/US10096397B2/en

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/09—Addition of substances to the spinning solution or to the melt for making electroconductive or anti-static filaments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D01F1/103—Agents inhibiting growth of microorganisms
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/06—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyolefin as constituent
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/12—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyamide as constituent
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/14—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyester as constituent
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/44—Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
    • D02G3/441—Yarns or threads with antistatic, conductive or radiation-shielding properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/44—Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
    • D02G3/449—Yarns or threads with antibacterial properties

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

가격이 상대적으로 저렴하고 가공이 용이하며 항균성과 탈취성이 우수한 도전성 구리계 나노입자가 포함된 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법을 제시한다. 그 섬유 및 방법은 화학구조가 CuxMy(M은 주기율표에서 15족 내지 17족 중에서 선택된 어느 하나, x/y=0.8∼1.2)이고, 수용액상에서 황산구리와 황화염, 불소화염, 염화염 중에서 선택된 어느 하나의 염을 1:1의 몰비로 50∼80℃의 온도 범위에서 생성된 평균입경이 20~500nm인 구리계 나노입자가 분산된 열가소성 수지로 이루어진다.

Description

도전성 구리계 나노입자가 포함된 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법{Thermoplastic resin fiber having nano particle of conductive copper compound and method of manufacturing the fiber}
본 발명은 도전성 구리 화합물이 포함된 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도전성을 가진 황화구리 나노입자를 열가소성 수지 내부에 분산시켜 항균성 및 탈취성을 개선한 도전성 구리계 나노입자가 포함된 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 의료 서비스를 제공하는 데 중추적 역할을 하는 병원이 질병의 발원지라는 잠재적 유해요소에 대한 사회적 관심이 높아지고 있다. 이러한 잠재적 유해요소 중에서 대표적인 것으로, 병원 실내의 감염, 폐기물의 배출에 따른 주변 환경오염 등이 있다. 특히, 병원 실내의 공기오염이 병원균 감염을 일으키는 주원인으로 알려져 있으며, 신생아, 노인 등과 같이 면역성이 낮은 환자나 병원균의 저항력이 약한 일반 방문자에게 미치는 영향은 매우 심각하다. 일반적으로 병원 내 감염의 10∼20%는 공기 감염에 의한 것이고 나머지는 병원에서 사용되는 물품에 의한 간접 감염이다.
감염을 유발할 수 있는 물품으로는 환자의 침구, 환자복, 병원 종사자들의 근무복, 병실내부 벽지, 기타 등이 있으며 이러한 병원 내 감염의 발생빈도는 병원 입원환자의 2.8∼15.0% 정도인 것으로 보고되고 있다. 따라서 이러한 문제들을 해결하기 위해 항균성과 탈취성이 우수하면서 생산이나 관리 측면에서 경제성이 높은 열가소성 수지 섬유의 개발이 요구되고 있다.
한편 열가소성 수지 섬유에 대하여, 대한민국 특허등록공보 제10-0559405호는 입자크기가 1∼3㎛인 유황분말 10∼20중량부를 수지와 혼련시켜 항균사를 개시하였으며, 대한민국 특허등록공보 제10-0766418호는 1∼600nm의 나노 은 분말과 이산화티탄을 수지와 혼련시켜 항균성이 우수한 섬유를 제시하였다. 또한 대한민국 특허등록공보 제10-0987728호에서는 수지 표면에 스퍼터링 또는 이온 플레이팅 법을 이용하여 은을 증착한 다음 증착된 은을 혼합하여 항균사를 제조하였으며 대한민국 특허등록공보 제10-1180117호에서는 황화아연 나노입자와 유기항균제를 염착시킨 항균사를 제안하였다.
그러나 종래의 열가소성 수지 섬유는 사용된 은과 황 성분은 항균성이 우수하다는 결과가 있다고 알려져 있음에도 실용화에는 많은 한계가 있다. 은의 경우, 높은 항균력과 용이한 가공방법에도 불구하고, 지나치게 높은 가격으로 실제 시장에 적용하기에는 한계가 있다. 또한, 황의 경우, 아직 환경적 유해성과 가공 난이성 등의 해결에 많은 어려움을 겪고 있다. 게다가, 항균성을 부여하는 방법에 있어서도 증착이나 코팅은 경제성과 효율성이 떨어져서, 특히 반복적으로 세탁을 하면 증착이나 코팅된 곳이 벗겨지는 등 내구성이 현저하게 약화된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 가격이 상대적으로 저렴하고 가공이 용이하며 항균성과 탈취성이 우수한 도전성 구리계 나노입자가 포함된 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 도전성 구리계 나노입자가 포함된 열가소성 수지 섬유는 화학구조는 CuxMy(M은 주기율표에서 15족 내지 17족 중에서 선택된 어느 하나, x/y=0.8∼1.2)이고, 평균입경이 20~500nm인 구리계 나노입자가 분산된 열가소성 수지로 이루어진다.
본 발명의 섬유에 있어서, 상기 M은 S, F, Cl 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 나노입자는 전체 중량에 대하여, 5 내지 50wt%가 바람직하다. 나아가, 상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리유산, 폴리아마이드 중에 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 도전성 구리계 나노입자가 포함된 열가소성 수지 섬유의 제조방법은 먼저, 수용액상에서 황산구리와 황화염, 불소화염, 염화염 중에서 선택된 어느 하나의 염을 1:1의 몰비로 50∼80℃의 온도 범위에서 반응시켜 평균입경이 20∼500nm인 구리계 나노입자를 합성한다. 그후, 상기 나노입자를 열가소성 수지에 분산시킨다.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 황화염은 황화나트륨, 황화철, 황화칼륨, 황화아연 중에 선택된 어느 하나일 수 있으며, 황화나트륨이 바람직하다. 상기 불소화염은 불소화나트륨, 불소화철, 불소화칼륨, 불소화아연 중에 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 염화염은 염화나트륨, 염화철, 염화칼륨, 염화아연 중에 선택된 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 구리계 나노입자는 상기 열가소성 수지에 컴파운딩에 의해 분산될 수 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 구리계 나노입자가 포함된 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법에 의하면, 황화구리를 포함한 구리계 나노입자를 열가소성 수지에 분산시킴으로써, 가격이 상대적으로 저렴하고 가공이 용이하며 항균성과 탈취성이 우수하다. 또한, 상기 나노입자를 컴파운딩을 통하여 열가소성 수지에 분산시켜 항균성과 탈취성이 오래 유지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의해 제조된 황화구리 나노입자를 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의해 제조된 황화구리의 결정구조를 나타낸 XRD 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의해 제조된 황화구리를 30,000배의 배율로 관찰한 현미경 사진이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명의 실시예는 황화구리를 포함한 구리계 나노입자를 열가소성 수지에 분산시킨 열가소성 수지 섬유를 제조함으로써, 가격이 상대적으로 저렴하고 가공이 용이하며 항균성과 탈취성이 우수한 도전성 구리계 나노입자가 포함된 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법을 제시한다. 이를 위해, 황화구리를 포함한 구리 화합물을 열가소성 수지에 분산시킨 열가소성 수지 섬유를 제조하는 방법에 대하여 상세하게 알아보고, 상기 열가소성 수지 섬유의 항균성 및 탈취성을 구체적으로 살펴보기로 한다.
본 발명의 실시예에 적용되는 구리계 나노입자에는 황화구리(CuS), 불소화구리(CuF2), 염화구리(CuCl2) 등이 가능하나, 이 중에서 황화구리가 바람직하다. 황화구리의 경우, 수용액상에서 황산구리(CuSO4)와 황화염, 불소화염, 염화염 중에서 선택된 염을 1:1의 몰비로 50∼80℃의 온도에서 반응시켜 20∼500nm의 나노입자의 형태로 합성하였다. 이때 합성된 황화구리 나노입자의 화학구조는 CuxMy의 형태이며 x/y의 비율이 0.8∼1.2를 만족하도록 합성조건을 한정하였다. 여기서 M은 S, F, Cl을 의미하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서 언급한 방법에 의해 황화구리 나노입자를 제조할 수 있는 모든 유기성분으로, 구체적으로 주기율표에서 15족 내지 17족 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 황화염의 종류로는 황화나트륨, 황화철, 황화칼륨, 황화아연 등이 있으며 불소화염의 종류로는 불소화나트륨, 불소화철, 불소화칼륨, 불소화아연 등이 있다. 또 염화염의 종류로는 염화나트륨, 염화철, 염화칼륨, 염화아연 등이 있다. 그 중, 황화나트륨과 황산구리를 사용하여 합성한 황화구리의 항균성과 탈취성이 가장 양호하였다.
한편, 반응온도가 50℃이하가 되면, 구리계 나노입자의 합성할 때, 황산구리와 염의 반응성이 떨어져 평균입경이 작아지면서 항균성은 양호하나 탈취성이 떨어진다. 반응온도가 80℃ 이상이 되면, 반응속도가 지나치게 높아져서, 황화구리 표면의 결정체의 밀도가 높아지고 구리의 농도가 증가하면서 탈취성은 양호하나 항균성이 저하된다. 또한, 구리계 나노입자의 x/y의 결합비가 0.8 이하가 되면 지나치게 S, F. Cl 등의 농도가 높아져서 항균성은 양호해지나 탈취성이 떨어지며, 1.2 이상이 되면 구리의 농도가 증가하면서 탈취성은 개선되지만 항균성이 저하된다.
열가소성 수지 섬유로 사용될 수 있는 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리유산, 폴리아마이드 등이 있으나. 반드시 이에 한정되지 않는다. 즉, 섬유 소재로 사용할 수 있는 열가소성 수지 군에서 선택된 수지의 적용이 가능하다. 특히 폴리유산(PLA)은 감자, 옥수수 등에서 얻는 녹말을 발효시켜 제조한 고분자수지로서 기계적 특성이 우수할 뿐 아니라 생분해성이 우수하여 섬유용, 필름용, 사출용, 의료용으로 사용량이 점차 증가하고 있다. PLA는 석유계 수지인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 폴리에스테르 수지에 비해 기계특성과 내열성이 다소 떨어지는 단점을 가지고 있으나 최근 공중합체의 합성으로 상기 단점들이 점차 개선되고 있다.
본 발명의 실시예는, 열가소성 수지 내에 구리계 나노입자의 분산성을 높여 열가소성 수지 섬유의 항균성 및 탈취성을 오래 유지하기 위하여, 컴파운딩(compounding) 공정을 사용하는 것이 적합하다. 컴파운딩이란 2종 이상의 고형물을 일정 성분비로 투입하여 일정한 온도, 일정한 체류시간 내에서 혼련한 다음 외부로 압출, 냉각, 절단단계를 거쳐 마스터 칩으로 제조하는 공정을 말한다. 본 발명에서는 한정된 열가소성 수지와 구리계 나노입자 5∼50wt%을 넣고 수지의 용융온도보다 30∼50 ℃ 높은 배럴온도에서 컴파운딩 작업을 실시한다. 구리계 나노입자의 농도가 5wt% 이하가 되면 항균성의 개선을 확인할 수 없다. 또한 50wt% 이상을 사용되면 항균성과 탈취성은 개선되나 마스터 칩의 분산상태가 떨어지고 방사공정 중에 실이 끊어지는 현상이 발생한다.
컴파운딩은 일축 스크류보다는 분산성이 우수한 이축 동방향 스크류가 내장된 컴파운더가 바람직하며, 이때 컴파운딩 설비의 L/D범위는 30∼40에서 진행하는 것이 좋다. 컴파운딩된 마스터 칩의 조성은 단순히 열가소성 수지와 구리계 나노입자에 한정하지 않으며 물성과 공정개선을 위하여 공지된 상용화제, 분산제, 대전방지제, 염색제 등의 유기첨가제, 활성과 기능성 개선을 위한 무기첨가제, 금속 나노입자의 첨가도 가능하다. 컴파운딩 단계를 거쳐 제조한 마스터 칩은 사용목적과 용도에 따라 조성을 변화시키고 공지된 설비를 이용하여 섬유하였으며 제조된 섬유는 의료용 침구나 환자복, 근무복, 병원실내 벽지 등을 만들 수 있는 원단으로 제조되었다.
이하 본 발명은 아래와 같은 실시예에 의거하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 단 아래의 예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며 이에 한정하지 않는다. 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 섬유의 성능평가는 아래와 같은 방법으로 실시하였다.
(1) 평균 입경
구리계 나노입자의 평균 입경은 입도분석기(ELS-Z2, Otsuka Electronics Co., 일본)를 사용하여 측정하였다.
(2) 성분분석 (x/y 결합비)
구리계 나노입자(SxMy)의 성분은 유도결합 플라즈마 질량분석기(Agilent 7500, Aglient Technologies Inc., 미국)를 사용하여 Cu와 M(S, F, Cl 중의 하나)의 농도를 측정하여 x/y 비를 계산하였다.
(3) 항균성
이스케리키아 콜라이(Escherichia Coli: ATCC 25922)를 균주로 사용하여 시험 균액을 시편에 접촉시킨 다음, 25℃에서 24시간 정치, 배양시킨 후 균수를 세어서 시편의 향균성을 평가하였다.
(4) 탈취성
구리계 나노입자 1g을 반응기 내에 넣고 기상 포름알데히드(formaldehyde) 10,000 ng/mL을 넣고 5분 경과 후에 제거된 포름알데히드 농도를 계산하여 구리계 나노입자의 탈취성을 평가하였다. 이때 잔류하고 있는 기상 포름알데히드의 농도는 가스크로마토그래프(Agilent 6890, Aglient Technologies Inc., 미국)을 이용하여 측정하였다.
〈실시예 1〉
CuSO4와 Na2S를 증류수에 각각 1 몰씩 넣고 30분 동안 교반시켜 수용액을 제조한 다음, 50℃의 등온 반응기에 넣고 30분 동안 반응하여 도 1과 같은 황화구리(CuS)를 합성하였다. 이때, 합성된 황화구리의 평균입경 65nm이었으며 합성된 성분의 x/y의 비는 1.02이었다. 합성된 황화구리의 결정구조는 도 2에서와 같이 황화구리의 고유 구조를 가지고 있었으며, 30,000배 배율로 관찰된 입자의 형태는 도 3과 같았다. 도 3에 의하면, 황은 결정구조가 없어서 피크가 나타나지 않았으나, 구리는 55도, 65도, 99도, 125도 및 137도에서 피크가 나타났다.
나노입자의 관찰은 X-ray powder diffraction(XRD, XD-3A, Shimadzu, 일본)을 이용하였다. 그후, 밀도가 1.2(g/cm3)인 폴리유산(PLA) 수지에 황화구리 40wt%을 넣고 L/D가 30이면서 이축 동방향 스크류가 구비된 컴파운더를 이용하여 마스터 칩을 제조하여, 이를 방사하여 열가소성 수지 섬유를 제조하였다. 이어서, 제조된 섬유의 항균성 및 탈취성을 앞에서 제시한 대로 측정하였다.
<실시예 2>
실시예 1과 동일한 방법으로 평균입경 420nm, x/y비 1.15인 황화구리(CuS)를 합성하였으며, 이를 밀도가 1.2(g/cm3)인 폴리유산(PLA) 수지에 상기 황화구리 10wt%를 넣고 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 수지 섬유를 제조하고, 항균성 및 탈취성을 측정하였다.
〈실시예 3>
실시예 1의 CuSO4와 Na2S를 대신에 CuSO4와 K2S를 실시예 1과 동일한 방법으로 평균입경 200nm, x/y비 1.08인 황화구리(CuS)를 합성하였으며, 이를 폴리아마이드(PA) 수지에 상기 황화구리 20wt%를 넣고 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 수지 섬유를 제조하고, 항균성 및 탈취성을 측정하였다.
<실시예 4>
실시예 1의 CuSO4와 Na2S를 대신에 CuSO4와 NaF를 실시예 1과 동일한 방법으로 평균입경 350nm, x/y비 1.10인 불화구리(CuF2)를 합성하였으며, 이를 폴리프로필렌(PP) 수지에 상기 불화구리 50wt%를 넣고 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 수지 섬유를 제조하고, 항균성 및 탈취성을 측정하였다.
<실시예 5>
실시예 1의 CuSO4와 Na2S를 대신에 CuSO4와 NaCl를 실시예 1과 동일한 방법으로 평균입경 120nm, x/y비 1.05인 염화구리(CuCl2)를 합성하였으며, 이를 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET) 수지에 상기 염화구리 5wt%를 넣고 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 수지 섬유를 제조하고, 항균성 및 탈취성을 측정하였다.
<비교예 1〉
실시예 1과 동일한 방법으로 평균입경 10nm, x/y비 0.75인 황화구리(CuS)를 합성하였으며, 이를 밀도가 1.2(g/cm3)인 폴리유산(PLA) 수지에 상기 황화구리 40wt%를 넣고 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 수지 섬유를 제조하고, 항균성 및 탈취성을 측정하였다.
<비교예 2〉
실시예 1과 동일한 방법으로 평균입경 750nm, x/y비 1.35인 황화구리(CuS)를 합성하였으며, 이를 밀도가 0.98(g/cm3)인 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET) 수지에 상기 황화구리 40wt%를 넣고 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 수지 섬유를 제조하고, 항균성 및 탈취성을 측정하였다.
<비교예 3〉
실시예 1과 동일한 방법으로 평균입경 65nm, x/y비 1.02인 황화구리(CuS)를 합성하였으며, 이를 밀도가 1.2(g/cm3)인 폴리유산(PLA) 수지에 상기 황화구리 1wt%를 넣고 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 수지 섬유를 제조하고, 항균성 및 탈취성을 측정하였다.
<비교예 4>
실시예 1의 CuSO4와 Na2S를 대신에 CuSO4와 K2S를 실시예 1과 동일한 방법으로 평균입경 70nm, x/y비 0.98인 황화구리(CuS)를 합성하였으며, 이를 폴리프로필렌(PP) 수지에 상기 황화구리 3wt%를 넣고 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 수지 섬유를 제조하고, 항균성 및 탈취성을 측정하였다.
<비교예 5>
실시예 1의 CuSO4와 Na2S를 대신에 CuSO4와 K2S를 실시예 1과 동일한 방법으로 평균입경 92nm, x/y비 1.05인 황화구리(CuS)를 합성하였으며, 이를 폴리에틸렌(PE) 수지에 상기 황화구리 2wt%를 넣고 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 수지 섬유를 제조하고, 항균성 및 탈취성을 측정하였다.
표 1은 본 발명의 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 구리계 나노입자의 x/y 결합비, 입경(nm), 항균성(개/mL) 및 탈취성(%)과 열가소성 수지에 포함된 상기 구리계 나노입자의 중량%에 따른 열가소성 수지 섬유의 항균성(개/mL)을 비교한 것이다. 이때, 측불이란 mL 당 이스케리키아 콜라이(Escherichia Coli: ATCC 25922) 균수가 1010개 이상이어서 측정이 불가능한 것을 의미한다.


 원료 반응
온도
(℃)
 구리계 나노입자 열가소성 수지 섬유
황산
구리		 염
 x/y
 입경
(nm)		 항균성
(개/mL)		 탈취성
(%)		 수지
 구리계
나노입자
항균성
(개/mL)
종류 함량
(wt%)

실
시
예
 1 CuSO4 Na2S 50 1.02 65 2.5×102 75 PLA CuS 40 1.3×105
2 CuSO4 Na2S 80 1.15 420 2.9×102 85 PLA CuS 10 3.2×106
3 CuSO4 K2S 65 1.08 200 3.5×102 62 PA CuS 20 9.2×105
4 CuSO4 NaF 70 1.10 350 2.1×102 60 PP CuF2 50 1.3×104
5 CuSO4 NaCl 60 1.05 120 2.0×102 67 PET CuCl2 5 6.5×106

비
교
예
 1 CuSO4 Na2S 20 0.75 10 1.5×102 5 PLA CuS 40 1.2×105
2 CuSO4 Na2S 90 1.35 750 8.2×105 85 PET CuS 40 2.2×109
3 CuSO4 Na2S 50 1.02 65 2.5×102 75 PLA CuS 1 측불
4 CuSO4 K2S 60 0.98 70 2.2×102 65 PP CuS 3 측불
5 CuSO4 K2S 50 1.05 92 2.6×102 60 PE CuS 2 측불
표 1에 의하면, 본 발명의 실시예 1~5의 구리계 나노입자는 CuxMy(M은 S, F, Cl 중의 어느 하나)은 x/y 결합비가 0.8~1.2이고, 평균입경이 20~500nm이었다. 이에 따른 구리계 나노입자의 항균성은 2.0ㅧ 102~3.5×102(개/mL)의 범위 안에 있었고, 탈취성은 60~85%를 나타내었다. 또한, 상기 실시예들에 의한 나노입자가 5~50wt% 만큼 포함된 열가소성 수지 섬유의 항균성은 1.3×104~6.5×106를 보여주었다.
그런데. 비교예 1은 x/y 결합비가 0.75이고, 평균입경은 10nm로써, 본 발명의 실시예의 범위를 벗어난 것이었다. 비교예 1에서, 구리계 나노입자의 항균성 및 상기 입자를 40wt% 포함한 열가소성 수지 섬유의 항균성은 본 발명의 실시예들와 큰 차이가 없었으나, 구리계 나노입자의 탈취성이 현저하게 떨어졌다. 비교예 2는 x/y 결합비는 1.35이고, 평균입경은 750nm로써, 본 발명의 실시예의 범위를 벗어난 것이다. 비교예 2에서, 구리계 나노입자의 탈취성은 본 발명의 실시예들과 큰 차이가 없었으나, 구리계 나노입자의 항균성이 현저하게 부족하고, 특히 열가소성 수지 섬유의 항균성은 본 발명의 실시예에 의한 열가소성 수지 섬유에 비해 거의 수천에서 심지어 십만배 이상의 차이가 날 만큼 좋지 않았다.
비교예 3~5는 x/y 결합비가 0.8~1.2이고, 평균입경이 20~500nm인 본 발명의 실시예들과 같아서, 구리계 나노입자의 항균성 및 탈취성은 본 발명의 실시예들과 동일한 경향을 보였다. 하지만, 열가소성 수지에 포함된 구리계 나노입자의 중량%가 5wt%보다 작아서 항균성이 측정이 불가할 정도로 매우 악화되었다. 다시 말해, 본 발명의 열가소성 수지 섬유는 구리계 나노입자가 5wt% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 구리계 나노입자 50wt%보다 크면, 앞에서 설명한 바와 같이, 항균성과 탈취성이 개선되나 마스터 칩의 분산상태가 떨어지고 방사공정 중에 실이 끊어진다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (10)

  1. 화학구조는 CuxMy(M은 주기율표에서 15족 내지 17족 중에서 선택된 어느 하나, x/y=0.8∼1.2)이고, 평균입경이 20~500nm인 구리계 나노입자가 분산된 열가소성 수지로 이루어지고,
    상기 M은 S, F, Cl 중에서 선택된 어느 하나인 구리계 나노입자를 포함하는 열가소성 수지 섬유.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 나노입자는 전체 중량에 대하여, 5 내지 50wt%인 것을 특징으로 하는 구리계 나노입자를 포함하는 열가소성 수지 섬유.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리유산, 폴리아마이드 중에 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 구리계 나노입자를 포함하는 열가소성 수지 섬유.
  5. 수용액상에서 황산구리와 황화염, 불소화염, 염화염 중에서 선택된 어느 하나의 염을 1:1의 몰비로 50∼80℃의 온도 범위에서 반응시켜 평균입경이 20∼500nm인 구리계 나노입자를 합성하는 단계; 및
    상기 나노입자를 열가소성 수지에 분산시키는 단계를 포함하는 구리계 나노입자를 포함하는 열가소성 수지 섬유의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 황화염은 황화나트륨, 황화철, 황화칼륨, 황화아연 중에 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 구리계 나노입자를 포함하는 열가소성 수지 섬유의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 황화염은 황화나트륨인 것을 특징으로 하는 구리계 나노입자를 포함하는 열가소성 수지 섬유의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 불소화염은 불소화나트륨, 불소화철, 불소화칼륨, 불소화아연 중에 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 구리계 나노입자를 포함하는 열가소성 수지 섬유의 제조방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 염화염은 염화나트륨, 염화철, 염화칼륨, 염화아연 중에 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 구리계 나노입자를 포함하는 열가소성 수지 섬유의 제조방법.
  10. 제5항에 있어서, 상기 구리계 나노입자는 상기 열가소성 수지에 컴파운딩에 의해 분산되는 것을 특징으로 하는 구리계 나노입자를 포함하는 열가소성 수지 섬유의 제조방법.
KR1020130006761A 2013-01-22 2013-01-22 도전성 구리계 나노입자가 포함된 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법 KR101406779B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130006761A KR101406779B1 (ko) 2013-01-22 2013-01-22 도전성 구리계 나노입자가 포함된 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법
PCT/KR2013/011690 WO2014115965A1 (ko) 2013-01-22 2013-12-17 구리계 화합물 미립자가 포함된 플라스틱 성형품 및 그 제조방법
CN201380071027.3A CN104937019B (zh) 2013-01-22 2013-12-17 含有铜化合物成分的塑料制品及其制备方法
US14/705,218 US9953741B2 (en) 2013-01-22 2015-05-06 Plastic molded product comprising copper-based compound microparticles and preparation method therefor
US15/817,966 US10096397B2 (en) 2013-01-22 2017-11-20 Plastic molded product comprising copper-based compound microparticles and preparation method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130006761A KR101406779B1 (ko) 2013-01-22 2013-01-22 도전성 구리계 나노입자가 포함된 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101406779B1 true KR101406779B1 (ko) 2014-06-17

Family

ID=51132702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130006761A KR101406779B1 (ko) 2013-01-22 2013-01-22 도전성 구리계 나노입자가 포함된 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101406779B1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101548538B1 (ko) 2014-11-12 2015-09-01 성균관대학교산학협력단 Cu-S-금속 복합체, 및 이의 제조 방법
KR20160014566A (ko) * 2015-11-02 2016-02-11 (주)비에스써포트 구리계 화합물에 의해 항균 처리된 미생물 접촉재의 제조방법
WO2016068646A1 (ko) * 2014-10-30 2016-05-06 (주)비에스써포트 구리계 화합물이 포함된 필터용 미세다공막
KR101625909B1 (ko) 2014-07-29 2016-05-31 (주)비에스써포트 구리계 화합물에 의해 항균 처리된 미생물 접촉재
KR20190007563A (ko) * 2017-07-12 2019-01-23 코오롱글로텍주식회사 멜트 블로운 방사용 마스터 벳치
KR101940049B1 (ko) * 2017-07-25 2019-04-11 코오롱글로텍주식회사 항균소취 기능성 방적사 및 그 제조방법, 항균소취 기능성 원단
US20220098763A1 (en) * 2020-09-29 2022-03-31 Quann Cheng International Co., Ltd. Method for manufacturing antibacterial copper nanofiber yarn

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR920000990A (ko) * 1990-06-30 1992-01-29 이수환 항균성과 탈취성이 우수한 폴리에스터 섬유의 제조방법
KR20090102742A (ko) * 2006-10-31 2009-09-30 존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인코포레이티드 항균성 중합체 제품, 이의 제조방법 및 이의 사용방법
JP2010522833A (ja) * 2007-03-28 2010-07-08 ザ カプロン コーポレイション 抗菌性、抗真菌性、及び抗ウイルス性レーヨン繊維
US7960465B2 (en) * 2006-06-30 2011-06-14 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Antimicrobial lenses, processes to prepare them and methods of their use

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR920000990A (ko) * 1990-06-30 1992-01-29 이수환 항균성과 탈취성이 우수한 폴리에스터 섬유의 제조방법
US7960465B2 (en) * 2006-06-30 2011-06-14 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Antimicrobial lenses, processes to prepare them and methods of their use
KR20090102742A (ko) * 2006-10-31 2009-09-30 존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인코포레이티드 항균성 중합체 제품, 이의 제조방법 및 이의 사용방법
JP2010522833A (ja) * 2007-03-28 2010-07-08 ザ カプロン コーポレイション 抗菌性、抗真菌性、及び抗ウイルス性レーヨン繊維

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101625909B1 (ko) 2014-07-29 2016-05-31 (주)비에스써포트 구리계 화합물에 의해 항균 처리된 미생물 접촉재
WO2016068646A1 (ko) * 2014-10-30 2016-05-06 (주)비에스써포트 구리계 화합물이 포함된 필터용 미세다공막
KR20160050510A (ko) * 2014-10-30 2016-05-11 (주)비에스써포트 구리계 화합물이 포함된 필터용 미세다공막
KR101647672B1 (ko) * 2014-10-30 2016-08-11 (주)비에스써포트 구리계 화합물이 포함된 필터용 미세다공막
KR101548538B1 (ko) 2014-11-12 2015-09-01 성균관대학교산학협력단 Cu-S-금속 복합체, 및 이의 제조 방법
KR20160014566A (ko) * 2015-11-02 2016-02-11 (주)비에스써포트 구리계 화합물에 의해 항균 처리된 미생물 접촉재의 제조방법
KR101616861B1 (ko) 2015-11-02 2016-04-29 (주)비에스써포트 구리계 화합물에 의해 항균 처리된 미생물 접촉재의 제조방법
KR20190007563A (ko) * 2017-07-12 2019-01-23 코오롱글로텍주식회사 멜트 블로운 방사용 마스터 벳치
KR102014366B1 (ko) * 2017-07-12 2019-09-04 코오롱글로텍주식회사 멜트 블로운 방사용 마스터 벳치
KR101940049B1 (ko) * 2017-07-25 2019-04-11 코오롱글로텍주식회사 항균소취 기능성 방적사 및 그 제조방법, 항균소취 기능성 원단
US20220098763A1 (en) * 2020-09-29 2022-03-31 Quann Cheng International Co., Ltd. Method for manufacturing antibacterial copper nanofiber yarn
US11814753B2 (en) * 2020-09-29 2023-11-14 Quann Cheng International Co., Ltd. Method for manufacturing antibacterial copper nanofiber yarn

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101406779B1 (ko) 도전성 구리계 나노입자가 포함된 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법
Gao et al. Construction of durable antibacterial and anti-mildew cotton fabric based on P (DMDAAC-AGE)/Ag/ZnO composites
Azizi et al. Preparation and properties of poly (vinyl alcohol)/chitosan blend bionanocomposites reinforced with cellulose nanocrystals/ZnO-Ag multifunctional nanosized filler
Dural Erem et al. Antibacterial activity of PA6/ZnO nanocomposite fibers
JP5599470B2 (ja) 抗真菌材料
CN108588883B (zh) 石墨烯纤维及制备方法和制品
CN104277415A (zh) 一种长效抑菌氨基模塑料
Xing et al. Ag nanoparticles-coated cotton fabric for durable antibacterial activity: Derived from phytic acid–Ag complex
CN109627715A (zh) 一种抗冲击耐热抗菌聚乳酸组合物及其制备方法
Mallakpour et al. Evaluation of Zno-vitamin B1 nanoparticles on bioactivity and physiochemical properties of the polycaprolactone-based nanocomposites
Galli et al. Antibacterial polyethylene-ethylene vinyl acetate polymeric blend by incorporation of zinc oxide nanoparticles
Zhu et al. Preparation of antimicrobial fabric using magnesium-based PET masterbatch
Barik et al. Mg–Al LDH reinforced PMMA nanocomposites: A potential material for packaging industry
CN105524444A (zh) 一种高硬度聚碳酸酯抗菌复合材料
Ramesh et al. Cellulose–polyvinyl alcohol–nano-TiO2 hybrid nanocomposite: thermal, optical, and antimicrobial properties against pathogenic bacteria
Busolo et al. Antimicrobial biocomposites of melt-compounded polylactide films containing silver-based engineered clays
Hu et al. Synthesis of carboxyl cellulose nanocrystals/copper nanohybrids to endow waterborne polyurethane film with improved mechanical and antibacterial properties
Barik et al. Assessment of thermal and antimicrobial properties of PAN/Zn-Al layered double hydroxide nanocomposites
Dural-Erem et al. Anatase titanium dioxide loaded polylactide membranous films: preparation, characterization, and antibacterial activity assessment
Zhao et al. Enhanced thermal and antibacterial properties of stereo-complexed polylactide fibers doped with nano-silver
Peña-Juarez et al. Mechanical, antibacterial, and non-cytotoxic performance of polypropylene nanocomposites reinforced with sTiO2 deposited with AgNPs mediated by quercetin biomolecule
CN105131336A (zh) 一种抗菌剂、其制备方法及应用
Parra et al. AgNPs@ ZnO hybride nanoparticles infused thermoplastic polyester elastomer and their biocide effect
KR101871963B1 (ko) 항균 조성물 및 이의 제조방법
KR101602659B1 (ko) 구리계 화합물 미립자가 포함된 열가소성 수지 용기 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170420

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190326

Year of fee payment: 6