KR101517875B1 - 다용도 기능성 위생 솜 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다용도 기능성 위생 솜에 관한 것으로서, 구체적으로는 천연면(목화)솜, 다용도 기능성 혼합솜 및 요소(UREA)수용액, 올레인산(OLEIC ACID), 디에틸렌트리아민(Diethylene Triamine), 폴리인산암모늄(APP), 산화붕소(B2O3), 수분산성폴리우레탄(PUD), 음이온성 침투제(Alkyl Succinate), 은나노(NONA SILVER)용액, 나노이산화티탄(NANO TiO2)을 포함하는 다용도 기능성 위생 솜 제조용 조성물을 포함하는 다용도 기능성 위생 솜 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

다용도 기능성 위생 솜 및 이의 제조방법 {Functional cotton for various purpose and method for producing thereof}
본 발명은 다용도 기능성 위생 솜 및 상기 위생 솜의 제조방법에 관한 것이다.
종래 개발된 다용도 기능성 솜으로써, 천연면(목화)솜 및 천연마 솜 등은 난연(방염)성이 취약하고, 또한 공기 중에 노출되면 산화되면서, 솜 자체가 미세 먼지를 유발하였으며, 작업 중에 아주 작은 충격에도 잘 부서져 분진 발생으로 작업 환경을 악화시키고, 상기와 같은 미세 분진은 화재의 원인으로 주목 받아왔다.
또한 종래 위생 솜은 흡습성이 강하여 곰팡이 및 세균, 냄새, 진드기의 번식이 용이하다는 문제가 있어, 침구류나 의류로 사용하는 것으로만 인식될 뿐 다양한 산업 분야에 이용되는 것은 어려웠다.
상기와 같은 단점을 보완 개량하기 위하여, 선 등록 발명 특허(등록번호 10-1079871호)인 다용도 기능성 솜 및 이의 제조 방법과 선 출원 발명 특허(출원번호 제 10-2013-0141631호)의 보완 개량 발명의 혼합섬유의 다용도 기능성 혼합솜 및 이의 제조 방법에서, 천연면(목화)솜과 마섬유류는 충격에 쉽게 솜이 부서져 미세 먼지와 작업시 분진이 발생되므로, 작업성이 나쁜 결점을 보완하기 위하여 천연면 솜의 중공(LUMEN)에 다용도 기능성 솜 제조용 조성물을 침투시켜 인장 강도와 파열 강도를 강화시키는 방법이 개시되었고, 인산아크릴계 커프링제를 이용해서 솜털을 부서지지 않도록 강화하였으며, 음이온계면활성제에 의한 조성물액을 침투 및 유연성 기능을 부여하는 방법이 공개되었다.
보완 개량된 다용도 기능성 위생 솜의 난연(방염)제는 솜 가닥이 단락되어 먼지가 발생되거나, 강한 충격에도 전혀 부서지지 않고 분진 발생 또한 일어나지 않도록 보완 개량 되었으며, 그리고 또한 솜 털의 올을 살려 솜을 부드럽게 하므로 솜이 매끄러워져서 작업성, 생산성이 월등히 증가 되었다. 정전기 발생이 없고, 물 세탁을 해도 솜 털이 상하지 않고 세탁 전으로 다시 복원되고 아주 친환경적이다.
또한 솜이 소프트함, 터치감과 보온성, 복원력이 뛰어났으며, 이불에 다용도 기능성 위생 솜을 심재로 집어넣고, 미싱 작업을 해도 솜이 깨어져 미세 먼지, 분진 발생이 없어, 작업환경이 쾌적하여 생산성이 향상되어 보완 개량 효과를 크게 꼽을수 있다.
그리고 흡습성으로 솜내부에 번식되는 곰팡이 및 세균, 냄새, 진드기의 번식을 효율적으로 기능성 추가 및 향상시키기 위하여 은나노(NANO SILVER) 용액과 나노이산화티탄(NANO TiO2)을 주입하여 이중 항균성, 살균성, 멸균성, 항진드기성, 냄새제거, 정전기 발생 방지 등을 보완 개량이 되었으며, 그리고 솜에 부착된 은나노(NANO SILVER) 물질, 그외 난연(방염)제 분말등이 미세가루나 먼지, 분말이 되어 다소 미량 발생하여도 솜의 섬유장(FIBER) 상태로 날리기 때문에 인체의 피부나 호흡기 개통에 흡입이 된다해도 솜이 나노 입자가 아닌 섬유장이므로 코털이나 기관지 쪽에서 걸리게 되어, 건강에 유해성이 없다. 또한 은나노(NANO SILVER)나 나노이산화티탄(NANO TiO2)은 침상형 결정 구조라 솜에 박혀 탈리가 되지않고 만약 탈리가 된다면 솜털과 함께 부서져서 아무런 문제가 되지 않는다.
또한 본 발명에 따른 다용도 기능성 위생 솜은 인체에 전혀 무해한 기능성 조성물을 천연면(목화)솜, 혼합잡솜, 볏짚솜, 밀짚솜, 폐지솜, 천연마솜, 코코넛섬유솜, 실크솜, 견솜, 대나무섬유솜, 바나나섬유솜, 폐면재생솜, 합성섬유솜, 펄프솜, 탄화,탄소섬유솜, 텐셀솜, 비스코스레이온솜, 큐프라암모늄레이온솜, 저융점 열가소성수지섬유솜의 조직 내에 침투시킴으로서 천연면솜, 천연마솜, 혼합솜등은 보온성, 보냉성, 단열성, 축열(잠열)성, 인장강도, 파열강도 등이 증대된다.
그리고 난연(방염)성과 솜 가닥의 강도가 증가되고, 솜의 산화가 방지되며, 항균, 살균성, 멸균성을 가질수 있다. 또한 생산비가 저렴하고, 환경친화적 특징을 가질수 있으며, 향후 사용한 폐자재나 생산시 발생하는 폐자재는 다시 재활용 하여 원료로도 사용가능 하다. 그리고 본 발명에 따른 다용도 기능성 위생 솜은 실, 로프, 가공직포, 부직포, 매트, 발파매트, 보드, 판넬심재, 파이프커버, 필터, 방화포, 방염벽지, 방화커텐, 방염카펫트, 천연면솜, 혼합잡솜, 볏짚솜, 밀짚솜, 폐지솜, 천연마솜, 코코넛섬유솜, 실크솜, 견솜, 대나무섬유솜, 바나나섬유솜, 폐면재생솜, 합성섬유솜, 펄프솜, 탄화, 탄소섬유솜, 텐셀솜, 비스코스레이온솜, 큐프라암모늄레이온솜, 저융점 열가소성수지섬유솜, 카폭솜 등의 조직 내에 침투시킴으로서 천연면솜, 천연마솜, 혼합솜 등의 섬유 구조물에 소재로 이용하는등 여러 산업 분야에 응용 될 것으로 기대된다.
본 발명에 따른 다용도 기능성 위생 솜을 이용하여 실이나 가공 직물로 제품화 할 수 있고 또한 기존 제품인 면직물, 면혼방 직물 등에 다용도 기능성 위생 솜의 기능성 조성물을 침투시켜, 난연(방염)화뿐 아니라 위생 제품을 제조 할 수 있는 것을 더 포함시킨다.
본 발명은 요소(UREA), 올레인산(OLEIC ACID), 디에틸렌트리아민(DETA), 물, 폴리인산암모늄(APP), 산화붕소(B2O3), 수분산성폴리우레탄(PUD), 음이온성 침투제, 은나노(NANO SILVER), 나노이산화티탄(NANO TiO2)을 포함하는 다용도 기능성 위생솜 제조용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 요소(UREA)는 5.1 내지 5.35 중량 %를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 올레인산(OLEIC ACID)은 0.11 내지 0.18중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예에 따르면, 상기 디에틸렌트리아민은 0.13 내지 0.18중량%인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예에 따르면, 상기 폴리인산암모늄(APP)은 12.1 내지 12.20중량 %를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예에 따르면, 상기 산화붕소(B2O3)는 1.62 내지 1.70 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예에 따르면, 상기 수분산성폴리우레탄(PUD)는 0.25 내지 0.32 중량 %를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예에 따르면, 상기 음이온성 침투제(Alkyl Succinate)는 0.11 내지 0.18 중량 %를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예에 따르면, 상기 은나노(NANO SILVER)는 2.30 내지 2.48 중량 %를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예에 따르면, 상기 은나노(NANO SILVER) 용액은 PH 6 내지 8 이고, 5~10nm 크기로 침상 구조로 솜 속으로 들어가면 탈리가 어려우며, 변색이 되지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예에 따르면, 상기 나노 이산화티탄(NANO TiO2)은 1.5 내지 1.60 중량 %를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 다용도 기능성 위생 솜 제조용 조성물의 제조방법을 제공한다:
a) 요소수용액에 올레인산, 디에틸렌트리아민을 첨가하고, 물을 첨가하여 용해액을 제조하는 단계;
b) 상기 용해액에 폴리인산암모늄 및 산화붕소를 용해시키는 단계;
c) 상기 b) 단계의 용해액에 수분산성폴리우레탄, 침투제, 은나노, 나노이산화티탄을 첨가하여 조성물을 제조하는 단계; 및
d) 상기 조성물을 10분 내지 30분간 교반하여 용해하는 단계.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 a) 단계의 용해액은 70℃ 내지 120℃에서 2 내지 3 분 동안 교반하여 가열시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 d) 단계 이후, 30분 내지 1시간 동안 냉각시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 사용하여 제조된 다용도 기능성 위생솜을 제공한다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 다용도 기능성 위생솜은 실, 로프, 가공직포, 부직포, 매트, 발파매트, 보드, 판넬심재, 파이프커버, 필터, 방화포, 방염벽지, 방화커텐 및 방염카펫트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 소재의 제조에 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 다용도 기능성 위생솜은 난연성소재, 방염성소재, 보온성소재, 보냉소재, 단열소재, 흡음소재, 방음소재, 충격흡수소재, 층간차음소재, 난방바닥소재, 진공단열소재, 인테리어소재, 안전,위생소재, 발파방탄소재, 천정재소재, 마감재소재, 의류소재, 및 침구류소재로 이루어지는 군으로부터 선택되는 소재의 제조에 사용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 다용도 기능성 위생솜의 제조 방법을 제공할 수 있다:
(a) 천연 면솜에 제1항의 조성물을 수압분사 침투시키는 단계;
(b) 상기 조성물이 침투된 천연 면솜을 탈수한 후, 건조하는 단계; 및
(c) 상기 면솜을 타면 하는 단계.
본 발명의 일구현예로, 상기 (a) 단계의 수압분사는 10 내지 30초 동안 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 (b) 단계의 탈수는 망글(Mangle) 탈수기를 이용하여, 면솜의 수분함량이 70 내지 80%가 되도록 탈수하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 (b) 단계의 건조는 열풍 건조기를 이용하여, 면솜을 함수율 13% 내지 15%가 되도록 건조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 위생솜을 포함하는 혼합솜으로써, 상기 혼합솜은 상기 위생솜에 천연 면솜, 혼합잡솜, 볏짚솜, 밀짚솜, 폐지솜, 천연마솜, 코코넛섬유솜, 실크솜, 견솜, 대나무섬유솜, 바나나섬유솜, 폐면재생솜, 합성섬유솜, 펄프솜, 탄화,탄소섬유솜, 텐셀솜, 비스코스레이온솜, 큐프라암모늄레이온솜, 저융점 열가소성수지섬유솜으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 솜과 1 : 9 내지 4 : 6의 중량비로 혼합한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 면직물, 면혼방직물, 또는 면원단에 침투 및 침지시켜 제조된 기능성 위생 원단을 제공할 수 있다.
본원 발명에 의해 보완 개량된 다용도 기능성 위생 솜의 난연(방염)제를 적용하여 기능성 솜을 제조할 경우, 솜 가닥이 단락되어 먼지가 발생되거나, 강한 충격에도 전혀 부서지지 않고 분진 발생 또한 일어나지 않는 장점이 있다.
또한 솜 털의 올을 살려 솜을 부드럽게 하므로 솜이 매끄러워져서 작업성, 생산성이 월등히 증가 되는 효과가 있고, 정전기 발생이 없으며, 물 세탁을 해도 솜 털이 상하지 않고 세탁 전으로 다시 복원되므로, 세탁 후 다시 사용할 수 있다는 점에서 친환경적인 효과를 획득할 수 있다.
또한, 본 발명의 방법으로 제조된 솜은 소프트함, 터치감, 보온성, 및 복원력이 모두 우수하므로, 이불에 다용도 기능성 위생 솜을 심재로 집어넣고, 미싱 작업을 해도 솜이 깨어져 미세 먼지, 분진 발생이 없어, 작업환경이 쾌적하여 생산성이 향상되는 장점이 있다.
아울러 흡습성으로 솜내부에 번식되는 곰팡이 및 세균, 냄새, 진드기의 번식을 효율적으로 제거해 기능성 추가 및 향상시키기 위하여 은나노(NANO SILVER) 용액과 나노이산화티탄(NANO TiO2)을 주입하여 이중 항균성, 살균성, 멸균성, 항진드기성, 냄새제거, 정전기 발생 방지 기능 등이 보완 및 추가되었으며, 솜에 부착된 은나노(NANO SILVER) 물질, 그외 난연(방염)제 분말등이 미세가루나 먼지, 분말이 되어 다소 미량 발생하여도 솜의 섬유장(FIBER) 상태로 날리기 때문에 인체의 피부나 호흡기 개통에 흡입이 된다 하여도 솜이 나노 입자가 아닌 섬유장이므로 코털이나 기관지 쪽에서 걸리게 되어, 건강에 유해성이 없다. 또한 은나노(NANO SILVER)나 나노이산화티탄(NANO TiO2)은 침상형 결정 구조라 솜에 박혀 쉽게 탈리가 되지않고 만약 탈리가 된다면 솜털과 함께 부서져서 아무런 문제를 가지지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 다용도 기능성 위생 솜의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
도 2는 천연면(목화)솜을 본 발명에 따른 기능성 위생솜의 조성물로 침지 처리한 솜의 중공(Lumen)의 전, 후를 도시한 그림이다.
도 3은 비교예의 항균도를 시험한 결과를 나타내는 시험성적서이다.
도 4는 본 발명에 따른 다용도 기능성 위생솜의 항균도를 시험한 결과를 나타내는 시험성적서이다.
도 5는 본 발명에 따른 다용도 기능성 위생솜의 방염성을 시험한 결과를 나타낸 시험성적서이다.
도 6은 본 발명에 따른 다용도 기능성 위생솜과 위생솜을 소재로 각각 혼합한 천연 마혼합솜, 탄화혼합솜을 토치램프로 30초간 직화 실험을 한 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 다용도 기능성 위생솜 소재로 만든 부직포를 토치램프로 직화 실험 한 사진이다.
도 8은 비교예의 인장강도, 파열강도, 내한성을 시험한 결과를 나타내는 시험성적서이다.
도 9는 본 발명에 따른 다용도 기능성 위생솜의 인장강도, 파열강도를 시험한 결과를 나타내는 시험성적서이다.
도 10은 본 발명에 따른 다용도 기능성 위생솜의 내세탁성을 시험한 결과를 나타내는 시험성적서이다.
도 11은 본 발명에 따른 다용도 기능성 위생솜의 내한성을 시험한 결과를 나타내는 시험성적서이다.
도 12는 본 발명에 따른 다용도 기능성 위생솜의 보온율을 시험한 결과를 나타내는 시험성적서이다.
도 13은 본 발명에 따른 다용도 기능성 위생솜의 소재로 만든 침구류 사진이다.
본 발명은 다용도 기능성 위생 솜에 관한 것으로 구체적으로는 본 출원인의 선행기술(등록특허 제10-1079871호)인 "다용도 기능성 솜 및 이의 제조 방법"의 보완 개량 발명이다. 상기 선행기술의 다용도 기능성 솜인 천연면(목화)솜은 보온성, 단열성, 극 저온성, 흡음성이 뛰어나면서도 유해성분과 환경공해는 유발하지 않는 다는 것이 특징이다. 본 발명의 다용도 기능성 솜 및 제조방법은 상기 선행기술에서 개발된 다용도 기능성 혼합 솜의 보완 개량을 위한 것으로, 기능성을 추가하였고, 난연(방염)물성을 개선하여 보다 위생적이고 쾌적한 다용도 기능성 위생 솜을 제공할 수 있다.
상기 등록특허의 다용도 기능성 솜은 암모니아 수용액 100 중량 %에 제1인산암모늄 20~25 중량 %를 첨가하여 50~70 온도 범위에서 2~3 분간교반 용해시킨 용액에 음이온 계면활성제 0.1~0.3 중량 %, 불소계 발수제 1.5~3.2 중량 % 이산 아크릴계 카프링제 0.5~2.5 중량 %로 첨가하여 10~30 분간 교반하여 다용도 기능성 솜 제조용의 조성물(난연, 방염액)을 얻고, 이 조성물을 천연면(목화)솜에 침지, 함침 시킨다. 천연면(목화)솜과 조성물(난연, 방염액)의 중량비가 5:1 내지 5:3되게 하여 1~2 분간 함침 시키고, 함수율 70~80%로 탈수하고, 고주파 건조기로 15 중량% 미만으로 건조시킨 다음 타면해서 제조되는 다용도 기능성 솜이다.
즉 본 발명은 상기 조성물을 보완 개량한 조성물(난연, 방염액)로서, 요소(UREA), 올레인산(OLEIC ACID), 디에틸렌트리아민(DETA), 물, 폴리인산암모늄(APP), 산화붕소(B2O3), 수분산성폴리우레탄(PUD), 음이온성 침투제, 은나노(NANO SILVER), 나노이산화티탄(NANO TiO2)을 포함하는 다용도 기능성 위생솜 제조용 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 조성물은 요소 5.1 내지 5.35중량%, 올레인산 0.11 내지 0.18중량%, 디에틸렌트리아민 0.13 내지 0.18 중량%, 폴리인산암모늄(APP) 12.1 내지 12.20중량%, 산화붕소(B2O3) 1.62 내지 1.70 중량%, 수분산성폴리우레탄(PUD) 0.25 내지 0.32 중량%, 음이온성 침투제(Alkyl Succinate)는 0.11 내지 0.18 중량%, 은나노 2.30 내지 2.48 중량%, 나노 이산화티탄(NANO TiO2)은 1.5 내지 1.60 중량 %, 및 나머지 잔부의 물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 은나노(NANO SILVER) 용액은 pH 6 내지 8이고, 5 내지 10nm 크기로 침상 구조로 솜 속으로 들어가면 탈리가 어려우며, 변색이 되지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 다용도 기능성 위생 솜 제조용 조성물의 제조방법을 제공할 수 있다:
a) 요소수용액에 올레인산, 디에틸렌트리아민을 첨가하고, 물을 첨가하여 용해액을 제조하는 단계;
b) 상기 용해액에 폴리인산암모늄 및 산화붕소를 용해시키는 단계;
c) 상기 b) 단계의 용해액에 수분산성폴리우레탄, 침투제, 은나노, 나노이산화티탄을 첨가하여 조성물을 제조하는 단계; 및
d) 상기 조성물을 10분 내지 30분간 교반하여 용해하는 단계.
즉 본 발명의 조성물 제조방법은 요소 5.1 내지 5.35 중량%, 올레인산 0.11 내지 0.18 중량%를 첨가하고, 디에틸렌트리아민은 0.13 내지 0.18 중량%, 물 72.5 내지 77.15 중량%를 첨가하고, 70 내지 120℃에서 2 내지 3분 동안 교반 가열 반응시키는 단계를 포함한다.
상기 교반 가열 반응 이후 폴리인산암모늄(APP) 12.1 내지 12.20 중량 %, 산화붕소 1.62 내지 1.70 중량%를 첨가하여 용해시킨다. 그리고 수분산성폴리우레탄(PUD) 0.25 내지 0.32중량 %, 침투제 0.11 내지 0.18중량 %, 은나노(NANO SILVER) 용액 2.30 내지 2.48중량 %, 나노이산화티탄(NANO TiO2)은 1.5 내지 1.60중량 %를 첨가하여, 10 내지 30분간 교반 용해하여, 조성물을 완성하였다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 사용하여 제조된 다용도 기능성 위생솜을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예로, 상기 다용도 기능성 위생솜은 실, 로프, 가공직포, 부직포, 매트, 발파매트, 보드, 판넬심재, 파이프커버, 필터, 방화포, 방염벽지, 방화커텐 또는 방염카펫트의 소재로 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 상기 다용도 기능성 위생솜은 난연성소재, 방염성소재, 보온성소재, 보냉소재, 단열소재, 흡음소재, 방음소재, 충격흡수소재, 층간차음소재, 난방바닥소재, 진공단열소재, 인테리어소재, 안전,위생소재, 발파방탄소재, 천정재소재, 마감재소재, 의류소재, 및 침구류소재로 이루어지는 군으로부터 선택되는 소재의 제조에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 다용도 기능성 위생솜의 제조 방법을 제공할 수 있다:
(a) 천연 면솜에 제1항의 조성물을 수압분사 침투시키는 단계;
(b) 상기 조성물이 침투된 천연 면솜을 탈수한 후, 건조하는 단계; 및
(c) 상기 면솜을 타면 하는 단계.
즉, (a) 상기의 솜류를 난연(방염)액 조성물을 수압분사침투법을 이용하여 침투시켜 다용도 기능성 위생 솜을 제조하는 단계; (b) 상기 솜을 탈수 및 건조하는 단계 및 상기 솜을 타면하는 단계; (c) 망글(MANGLE) 탈수기를 이용하여 상기 솜을 탈수시키는 단계를 포함할 수 있고, 열풍건조기를 이용하여 상기 솜을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 수압분사는 10 내지 30초간 수행되는 것이 바람직하고, 상기 탈수는 망글(Mangle) 탈수기를 이용하여, 면솜의 수분함량이 70 내지 80%가 되도록 탈수하는 것이 바람직하며, 상기 건조는 열풍 건조기를 이용하여, 면솜을 함수율 13% 내지 15%가 되도록 건조하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현에 따르면, 상기 천연 면솜 및 상기 조성물의 중량비는 5:1 내지 5:3일 수 있다. 또한 상기 다용도 기능성 위생 솜은 실, 로프, 가공직포, 원단, 부직포, 매트, 판넬심재, 보드, 방화포, 방염벽지, 방화커텐, 방염 카펫트, 파이프커버, 필터소재의 제조에 사용 될 수 있고, 또한 난연성소재, 방염성소재, 보온성소재, 보냉소재, 단열소재, 흡음소재, 방음소재, 충격흡수소재, 층간차음소재, 난방바닥소재, 진공단열소재, 인테리어소재, 안전,위생소재, 발파방탄소재, 천정재소재, 마감재소재, 의류소재, 침구류소재의 제조에 사용되고, 또한 천연 삼섬유는 대마, 황마, 아마, 양마, 저마 모두를 포함하는 천연삼 혼합솜의 소재의 제조에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 위생솜을 포함하는 혼합솜을 제공할 수 있다. 상기 혼합솜은 천연면(목화)솜, 혼합잡솜, 볏짚솜, 밀짚솜, 폐지솜, 천연마솜, 코코넛섬유솜, 실크솜, 견솜, 대나무섬유솜, 바나나섬유솜, 폐면재생솜, 합성섬유솜, 펄프솜, 탄화,탄소섬유솜, 텐셀솜, 비스코스레이온솜, 큐프라암모늄레이온솜, 저융점 열가소성수지섬유솜, 및 카폭솜으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상과, 본 발명에서 제조된 다용도 기능성 위생솜을 1 : 9 내지 4 : 6 의 중량비율로 혼합하여 제조될 수 있다. 바람직하게는, 2:8 내지 3:7의 중량비율로 사용될 수 있다.
아울러, 본 발명은 다기능성 위생솜 제조용 조성물을 면직물, 면혼방직물 또는 면원단 등에 침투 및 침지시켜 제조된 기능성 위생원단을 제공할 수 있다. 상기 위생솜 제조용 조성물은 솜, 면직물, 면혼방직물, 또는 면원단 뿐만 아니라, 직물 소재의 그 무엇이건 적용하여 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에서 올레인산[OLEIC ACID]은 올리브유, 동백유등의 유지류의 주성분인 불포화 지방산으로 이루어져 있다. 또한 섬유 유연제로 솜틀의 가닥을 모아 주므로서 가닥이 단락 되지 않고, 부서짐을 방지하므로 인장강도, 파열강도가 강화 된다.
또한 본 발명에서 요소[(NH2)2CO]는 강염기성으로, 물에 녹으면 아민(AMINE) 이온들이 많이 형성되며, 화재시에는 암모니아 가스를 발생시켜 소화기능을 발휘한다. 그리고 미생물의 성장을 억제하는 능력을 가진 항미생물제 이기도 하며 솜을 부드럽게 하는 기능을 한다.
그리고 유연제인 디에틸렌트리아민[DETA]은 솜 자체를 부드럽고, 매끄럽게 하는 기능과 솜털의 강도를 있게 하여, 어떤 충격에도 깨어지지 않게 한다. 그리고 솜의 복원력이 강하다. 또한 반발력과 탄력성이 증가되고 내구성, 수축율 감소와 결합기능이 강하다.
폴리인산암모늄은 약품의 안전적 분산 작용과 겔(GEL)화 방지 또한 결정 형성 방지 작용에 의해서, 난연(방염)물질이 결정으로서 석출을 방지하는 기능이 있다. 그리고 PH 변화를 막고, 탄화 촉진을 통한 난연(방염) 연소시에 인산아마이드가 생성되고, 탈수, 탄소의 효율을 높이는 고 난연성을 부여 한다.
산화붕소(B2O3)는 살균, 살충, 방부기능을 가질 뿐 아니라 불을 붙지 않게 하거나 타오르는 불을 꺼지게 하는 기능과 솜 가닥을 강화시키는 역할도 한다.
수분산폴리우레탄(PUD)은 방수성, 내세탁성, 내열성, 반발탄성등이 우수하며, 천연면(목화)솜 코팅시 매우 부드럽고 터치감이 좋다. 여러 가지 약품과 트러블이 없고 접착성이 좋다. 유백색으로 음이온이며 PH는 8~10 정도며 물에 쉽게 용해되는 특성이 있다. 침투제는 미황색 투명 액상으로 음이온이며, ALKYL SUCCINATE 이다. 천연면(목화)솜에 빠른 시간에 침투하여 난연(방염)성과 젖음성이 좋다.
은나노(NANO SILVER)는 은(Ag) 은 나노기술의 출현으로 인해 보다 향상된 효과를 가져 왔는데, 특히 은이 나노 상태에서는 살균 능력이 질적으로 우수하게 변화되며, 극히 적은 크기의 나노은(Ag)은 매우 강력한 살균 작용을 하게 된다. 또한 은의 성분은 살균력과 항균력이 강할 뿐 아니라, 냄새제거, 전자파, 자외선차단, 원적외선과 음이온, 은이온 방출등 광범위한 분야에서 항생 물질로 사용되고 있다. 천연면(목화)솜은 흡습성으로 곰팡이 및 세균, 냄새, 진드기의 번식이 문제점으로 지적되어 왔다. 은나노를 주입하여 살균력과 항균력을 통해 세균 감염방지와 냄새제거가 되어 위생과 건강에 도움이 되도록 하는데 보완 개량하는 목적이 있고 다용도 기능성 위생솜의 그 제조 방법에 관한 것이다. 그리고 나노은의 구조는 침상형으로 다용도 기능성 위생솜의 중공(lumen) 내부에 부착이되어, 탈리가 어렵고 그 사이즈는 5~10 nm로 표면적을 극대화 하였다. 은나노 용액의 주입량은 10 내지 30ppm를 함유 시키는 것을 특징으로 하는 다용도 기능성 위생솜의 제조 방법에 관한 것이다.
나노이산화티탄(NANO TiO2) 광촉매는 나노 크기의 이산화티탄(TiO2) 입자로 빛을 촉매로 하여, 자정작용(SELF CLEANING)과 초친수 작용을 하는 물질을 말한다. 광촉매로서 이산화티탄(TiO2)은 태양광이나 형광등의 자외선을 받으면 전자(e-)와 정공(h')을 발생하며, 그중에서 특히 정공(h')은 강력한 산화 작용을 가지는 수산화물(OH RADICAL)을 형성하여, 살균 효능을 가지게 된다. 그리고 전자는 광촉매에 흡착되어 있는 산소를 산소이온(O2-)으로 생성 시키는데 이 산소이온은 반응 활성종으로 산화반응 중간체에 부가되어, 냄새 제거나 유기물 분해 효능을 가지게 된다. 특히 최근 문제가 되고 있는 건축 마감 자재 및 건축 시공후 발생되는 새집증후군, 유기화합물(VOCS) 문제나 콘크리트, 시멘트에서 발생되는 라돈가스(Rn-222)해결책으로 매우 중요하게 대두되고 있다.
라돈가스는 자기 붕괴를 하면서 가스를 발생한다. 이 가스는 알파선으로, 방사선 일종으로 가장 몸에 해로운 방사선으로 일반 엑스선, 감마선보다 20 배 더 위험하며, 베타선보다는 5 배가 위험하다. 이것이 새집 증후군에 원인이 된다. 라돈가스는 무색, 무취의 가스로 폐암을 유발하는 1급 발암 물질로서 라돈가스 방출되는 종류들은 석고보드, 콘크리트, 시멘트, 모래, 자갈, 토양, 석재, 암석등 건축 자재 상당수에서 발생 되고 있는 현실이다. 다용도 기능성 위생솜은 라돈가스를 제거하기 위해서 솜소재 또는 매트, 보드화 하여 천정재, 벽체 마감재로 시공 한다면 새집 증후군, 라돈가스 등을 완화 할수있을 것이다. 나노이산화티탄의 장점도 상기에서 언급 했지만, 단점으로는 가시광선이나 형광등 불빛을 쪼이지 않으면, 효과가 미미하다. 빛이나 형광등 빛이 전달되는 곳에 효과가 있기 때문에 커턴, 의자, 벽지 등에 다용도 기능성 위생솜을 소재로 사용해서 제품화 하여 실내에 설치한다면 아주 효과적 일수도 있다. 다용도 기능성 위생솜을 소재로 여러 산업 분야에서 제품 생산이 가능하므로 이산화티탄의 광촉매의 효과가 있을것으로 보고 위생솜에 접목을 하게 되었다. 이로 인해 주택을 비롯한 건축물 그밖에 산업용 용도로 사용에 제한성이 없다. 그리고 또한 선출원 발명 특허 (출원번호 제10-2013-0141631호)의 다용도 기능성 혼합솜 및 이의 제조 방법의 조성물을 포함하는 다용도 기능성 위생솜 및 이의 제조 방법을 제공한다.
이상의 방법으로 제조된 다용도 기능성 위생솜은 선등록 발명특허(등록번호 제10-1079871호)와 선출원 발명특허(출원번호 제10-2013-0141631호)를 포함한 솜에 비해 보온율, 인장강도, 파열강도, 방염성, 내세탁성, 항균도, 라돈가스, 직화실험결과 등이 크게 향상되었으며, 솜의 부서짐이 없는 아주 이상적인 솜이다. 또한 특히 곰팡이 및 세균, 진드기등의 번식을 99.9% 이상 효율적으로 막아 항균성이 월등이 좋아진 효과가 있다.
또한 새집증후군 원인인 유기화합물, 라돈가스, 암모니아, 아세트 알데히드, 황화수소, 질소산화물등을 완화, 제거하여 아토피예방, 탈취, 소취까지 가능하게 개선되었고, 전자파, 자외선을 차단하며, 은이온, 음이온을 방출한다. 그리고 특히 내세탁성이 월등히 개선되어 이불 물세탁이 가능해 누구나 사용할 수 있는 물세탁이 가능한 천연목화 위생솜 침구류가 가능해 졌다.
아울러 외압에 의한 부피 감소율을 크게 줄일수 있으며, 치수 안정성을 확보 할 수 있어, 시공이 편리하고, 시공후의 하자가 발생하지 않는 특성과 함께, 다른 소재에 비해 가볍고, 여러 가지 동시 효과 기능이 있는 위생솜으로 주택을 비롯한 각종 건축물의 에너지 절감으로 탄소 저감에 기여할 수 있으며, 기차, 자동차, 가전제품, 조선, 우주항공, 병원, 또는 국방 등의 여러 산업 분야에 고부가 산업으로 광범위하게 이용될수 있는 다용도 기능성 위생솜이라 할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 실험예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예 및 실험예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 본 발명의 다용도 기능성 위생솜의 제조
본 발명 다용도 기능성 위생솜 제조용 조성물의 시료 제조는 요소 5.33 중량 %에 올레인산 0.15 중량%를 첨가하고, 디에틸렌트리아민 0.15 중량% 첨가하고 물 76.14 중량%를 첨가하고 70 내지 120℃에서 2 내지 3 분간 교반 가열시키고, 30분 내지 1시간 동안 냉각 시킨다. 그리고 폴리인산암모늄(APP) 12.18 중량%, 산화붕소 1.68 중량%를 첨가하여 용해시킨다.
용해 후, 수분산성폴리 우레탄(PUD) 0.30 중량%, 침투제 0.15 중량%, 그리고 은나노(NANO SILVER) 2.40 중량%, 나노이산화티탄(NANO TiO2)은 1.52 중량%를 첨가하여 10 내지 30 분간 교반 용해하여 제조한 조성물을 얻고, 여기에 천연면(목화)솜이 잠기도록 침지하여 10 분간 조성액을 침투 시킨후, 망글 탈수기로 수분 함량 70~80%로 탈수하고, 열풍 건조기로 함수율 13%~15%로 건조시켜, 견면 부직포를 제조 하였다. 상기 공정을 도 1에 나타내었다. 또한 상기 조성물이 침투된 이후의 구조를 도 2에 나타내었다.
실시예 2. 비교예와 본 발명 다용도 기능성 위생 솜의 항균도의 비교
비교예와 본 발명의 따른 다용도 기능성 위생솜의 항균도를 비교하는 실험을 수행하였다.
비교예와 본 발명 위생솜의 항균도를 KS K 0693:2011 준용 실험한 결과 비교예의 점균감소율은 황색포도상구균 70%, 폐렴균 54.4%이며, 반면 본 발명의 다용도 기능성 위생 솜은 황색포도상구균 99.9%, 폐렴균 99.9 %이다. 따라서 항균도가 매우 우수함을 알 수 있었다(도 3, 도 4).
시험균 비교예 본 발명 다용도 기능성 위생 솜
황색포도상구균 70% 99.90%
폐렴균 54.40% 99.90%
실시예 3. 비교예와 본 발명의 다용도 기능성 위생 솜 의 난연(방염)성 시험결과 비교
비교예와 본 발명 위생 솜의 난연(방염)성을 소방시설설치 및 안정관리에 관한 법률 시행령의 시험기준에 따라 멕컬버어너법에 의한 시험결과를 표 2과 같이 비교하였다.
구분 시험기준 비교예 본 발명 다용도 기능성 위생 솜
잔염시간 (S) 10(S)이내 ○ ○
잔진시간 (S) 30(S)이내 ○ ○
탄화면적 () 50(cm2)이내 39.6 27.6
탄화길이 20(cm)이내 8.2 7.5
판정 - 합격 합격
표 2 나타난 바와 같이 본 발명에서 제조된 다용도 기능성 위생 솜은 탄화면적 27.6cm2, 탄화길이 7.5cm 의 시험성적을 받아 다용도 기능성 솜의 탄화면적 39.6cm2, 탄화길이 8.2cm 보다 훨씬 좋은 성적으로 난연성 시험에 합격판정을 받았다(도 5).
또한 토치램프로 본 발명 다용도 기능성 위생솜과 다용도 기능성 위생 솜을 소재로 각각 혼합한 천연 마혼합솜, 탄화혼합솜을 30초간 직화 실험을 한 결과를 도 6에 나타난 바와 같이 다용도 기능성 위생솜 실험체와 다용도 기능성 위생솜을 소재로 혼합한 혼합솜 모두가 표면적만 탄화되어 역시 3종류다 난연(방염)이 우수함을 알 수 있었다. 또한 다용도 기능성 위생 솜으로 만든 부직포, 직포 역시 3종류 다 난연(방염)이 우수함을 알 수 있었다.(도 7)
실시예 4. 비교예와 본 발명 다용도 기능성 위생 솜의 인장 강도 비교
비교예는 KS K0521:2006, C, R, E 스트립 법에 의해 인장강도를 측정하였고, 본 발명의 위생 솜은 KS K0521:2011(파지거리:200mm, 인장속도:100mm/min)에 의해 비교하였다. 그 결과는 각각 도 8 및 도 9에 나타내었다.
표 3에서 볼 수 있듯이 비교예는 인장강도 길이(방향 1) 71(7.3)N/5cm(kgf/5cm) 폭(방향 2) 149(15.2)N/5cm(kgf/5cm)로 측정되었고, 본 발명에 의한 다용도 기능성 위생 솜의 인장강도 길이(방향 1) 71N/5cm(kgf/5cm), 폭(방향 2) 300N/5cm(kgf/5cm)로 측정되어 양방향(길이.폭)의 완벽한 균형에 의한 다용도 기능성 위생 솜의 지지력이 균등화되어 인장력이 아주 강화되었음을 알 수 있다.
구분 비교예 본 발명 다용도 기능성 위생 솜
방향 1 (길이) 71(7.3)N/5cm(kgf/5cm) 71N/5cm(kgf/5cm)
방향 2 (폭) 149(15.2)N/5cm(kgf/5cm) 300N/5cm(kgf/5cm)
실시예 5. 비교예와 본 발명 다용도 기능성 위생솜의 파열강도 비교
비교예와 본 발명 다용도 기능성 위생솜을 KSK0351:2006, 유압법에 의해 다용도 기능성 솜과 다용도 기능성 위생솜의 파열 강도를 비교하였다(도 8, 도 9).
비교예는 KSK0351:2006, 유압법에 의해 인장강도 측정하였고, 본 발명의 위생 솜은 KSKISO13938-1:2011, 유압법(시험면적 7.3cm2)에 의해 비교하였다. 그 결과는 각각 도 8 및 도 9에 나타내었다.
표 4에서 볼 수 있듯이 비교예는 1059.1KPa로 측정되었으며 다용도 기능성 위생 솜은 4929KPa로 측정되어 다용도 기능성 위생솜의 파열강도가 월등히 뛰어남을 알 수 있다.
구분 비교예 본 발명 다용도 기능성 위생 솜
시험결과 1,059.1KPa 4,929KPa
실시예 6. 비교예와 본 발명 다용도 기능성 위생솜의 내세탁성 비교
비교예와 본 발명에 따른 다용도 기능성 위생 솜 내세탁성을 실험한 결과, 비교예는 세탁 후 건조한 결과 여러번 세탁이 힘들었다. 반면 본 발명의 다용도 기능성 위생솜은 10회 세탁 건조가 가능하여 내세탁성이 매우 우수함을 알 수 있었다(도 10).
또한 내한성(의뢰자 자체시험 방법) -40℃ 24시간 조건에서 비교예나 본 발명에 따른 다용도 기능성 위생 솜 모두가 외관상의 조직의 괴사나 파열이 없는 것으로 나타났고(도 11), 보온율(KS K 0560 : 2011, 항온법)도 89.9%로 우수한 것을 확인하였다(도 12).
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예 및 실험예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (24)

  1. 요소(UREA), 올레인산(OLEIC ACID), 디에틸렌트리아민(DETA), 물, 폴리인산암모늄(APP), 산화붕소(B2O3), 수분산성폴리우레탄(PUD), 음이온성 침투제, 은나노(NANO SILVER), 및 나노이산화티탄(NANO TiO2)을 포함하는 다용도 기능성 위생솜 제조용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요소(UREA)는 5.1 내지 5.35 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 올레인산(OLEIC ACID)은 0.11 내지 0.18중량% 포함되는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디에틸렌트리아민은 0.13 내지 0.18중량% 포함되는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리인산암모늄(APP)은 12.1 내지 12.20 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 산화붕소(B2O3)는 1.62 내지 1.70 중량%를 포함되는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수분산성폴리우레탄(PUD)는 0.25 내지 0.32 중량 % 포함되는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 침투제는 0.11 내지 0.18 중량 % 포함되는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 은나노(NANO SILVER)는 2.30 내지 2.48 중량 % 포함되는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 은나노(NANO SILVER)는 pH 6 내지 8 이고, 5~10 nm 크기로 침상 구조로 솜 속으로 들어가면 탈리가 어려우며, 변색이 되지 않는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 나노 이산화티탄(NANO TiO2)은 1.5 내지 1.60 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  12. 삭제
  13. 하기 단계를 포함하는 다용도 기능성 위생 솜 제조용 조성물의 제조 방법:
    a) 요소수용액에 올레인산, 디에틸렌트리아민을 첨가하고, 물을 첨가하여 용해액을 제조하는 단계;
    b) 상기 용해액에 폴리인산암모늄 및 산화붕소를 용해시키는 단계;
    c) 상기 b) 단계의 용해액에 수분산성폴리우레탄, 침투제, 은나노, 나노이산화티탄을 첨가하여 조성물을 제조하는 단계; 및
    d) 상기 조성물을 10분 내지 30분간 교반하여 용해하는 단계.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 a) 단계의 용해액은 70 내지 120℃ 온도에서 2 내지 3 분 동안 교반하여 가열시키는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 d) 단계 이후, 30분 내지 1시간 동안 냉각시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제조방법.
  16. 제1항의 조성물을 사용하여 제조된 다용도 기능성 위생솜.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 다용도 기능성 위생솜은 실, 로프, 가공직포, 부직포, 매트, 발파매트, 보드, 판넬심재, 파이프커버, 필터, 방화포, 방염벽지, 방화커텐 및 방염카펫트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 소재의 제조에 사용되는 것을 특징으로 하는, 다용도 기능성 위생솜.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 다용도 기능성 위생솜은 난연성소재, 방염성소재, 보온성소재, 보냉소재, 단열소재, 흡음소재, 방음소재, 충격흡수소재, 층간차음소재, 난방바닥소재, 진공단열소재, 인테리어소재, 안전,위생소재, 발파방탄소재, 천정재소재, 마감재소재, 의류소재, 및 침구류소재로 이루어지는 군으로부터 선택되는 소재의 제조에 사용되는 것을 특징으로 하는, 다용도 기능성 위생솜.
  19. 하기 단계를 포함하는 다용도 기능성 위생솜의 제조 방법:
    (a) 천연 면솜에 제1항의 조성물을 수압분사 침투시키는 단계;
    (b) 상기 조성물이 침투된 천연 면솜을 탈수한 후, 건조하는 단계; 및
    (c) 상기 면솜을 타면 하는 단계.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 수압분사는 10 내지 30초 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 탈수는 망글(Mangle) 탈수기를 이용하여, 면솜의 수분함량이 70 내지 80%가 되도록 탈수하는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 건조는 열풍 건조기를 이용하여, 면솜을 함수율이 13% 내지 15%가 되도록 건조하는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  23. 제16항의 위생솜을 포함하는 혼합솜으로써, 상기 혼합솜은 상기 위생솜에 천연 면솜, 혼합잡솜, 볏짚솜, 밀짚솜, 폐지솜, 천연마솜, 코코넛섬유솜, 실크솜, 견솜, 대나무섬유솜, 바나나섬유솜, 폐면재생솜, 합성섬유솜, 펄프솜, 탄화,탄소섬유솜, 텐셀솜, 비스코스레이온솜, 큐프라암모늄레이온솜, 저융점 열가소성수지섬유솜, 및 카폭솜으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 솜과 1 : 9 내지 4 : 6의 중량비로 혼합한 것을 특징으로 하는, 혼합솜.
  24. 제1항의 조성물을 면직물, 면혼방직물, 또는 면원단에 침투 및 침지시켜 제조된 기능성 위생 원단.
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