KR101978097B1 - 유황을 이용한 항균 염색조성물 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유황을 이용한 항균 염색조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유황을 항균제로 이용한 항균조성물을 염료와 혼합하고 합성섬유 원사를 염색하는 과정만으로도 별도의 발수제처리나 후처리 가공없이 합성섬유원사에 염색과 동시에 항균처리를 할 수 있도록 하는 유황을 이용한 항균 염색조성물 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 (a) 이황화탄소, 유황, 물 및 유화제를 혼합시켜 항균조성물을 제조하는 단계; (b) 염료탱크에 염료와 항균조성물을 투입하고 혼합하여 염료 혼합물을 제조하는 단계; (c) 염료 혼합물을 가열하고, 합성섬유 원사를 연속적으로 염료 혼합물에 침지시키도록 하는 단계; (d) 합성섬유 원사를 냉각시키고 탈수 및 건조하는 단계; (e) 합성섬유 원사의 분자구조의 개구부에 침투하지 못한 항균조성물이 혼합된 염료조성물을 제거하는 후처리 단계;를 포함하여 이루어진다.

Description

유황을 이용한 항균 염색조성물 제조방법{Method for making Antimicrobial dyeing composition using sulfur}

본 발명은 유황을 이용한 항균 염색조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 합성섬유원사를 염료와 혼합하고 합성섬유 원사를 염색하는 과정만으로도 별도의 발수제처리나 후처리 가공없이 합성섬유원사의 분자구조의 개구부에 염색과 동시에 항균처리를 할 수 있도록 하는 유황을 이용한 항균 염색조성물 제조방법에 관한 것이다.

종래에는 염색하고 항균 및 발수처리 등 후처리 공정이 필요하여 염색공정이 복잡하고 시간이 오래 걸리며 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제1045388호 "항균성을 부여한 염색방법"(특허문헌 1)이 있다.

상기 배경기술에서는 '혼합 직물을 연속염색하는 과정에 있어서, 폴리에스테르 및 레이온 또는 면이 혼합된 혼합직물의 생지를 디사이징 하는 단계; 상기 생지를 디사이징한 직물을 열처리하는 단계; 상기 열처리된 직물을 염색하는 패드 드라이단계; 상기 염색된 직물 중 200 내지 220℃의 온도로 60 내지 120초간 열처리 하여 폴리에스테르 사이드만을 분산염료로 고착 및 발색시키는 서모픽스단계; 및 상기 서포픽스된 직물에 레이온 또는 면에 키토산이 첨가된 가공액을 넣어 염료를 고착 및 발색과 동시에 항균 처리하는 패드 스팀단계를 포함하는 항균성을 부여한 염색방법'을 제안한다.

그러나 상기 배경기술은 원사 자체에 염색 및 항균처리를 하기 어려울 뿐만 아니라 염색과 동시에 항균처리를 할 수 없을 뿐만 아니라 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.

특허등록 제1045388호 "항균성을 부여한 염색방법"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유황을 항균제로 이용한 항균조성물을 염료와 혼합하여 합성섬유 원사를 염색하는 과정만으로도 별도의 발수제처리나 후처리 가공없이 합성섬유원사에 염색과 동시에 항균처리를 할 수 있도록 하여 염색 및 항균처리 공정의 시간을 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라 이에 따른 원가도 절감할 수 있는 유황으로 만든 항균 염색조성물 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 (a) 이황화탄소, 유황, 물 및 유화제를 혼합시켜 항균조성물을 제조하는 단계; (b) 염료탱크에 염료와 항균조성물을 투입하고 혼합하여 염료 혼합물을 제조하는 단계; (c) 염료 혼합물을 가열하고, 합성섬유 원사를 연속적으로 염료 혼합물에 침지시키도록 하는 단계; (d) 합성섬유 원사를 냉각시키고 탈수 및 건조하는 단계; (e) 합성섬유 원사의 분자구조의 개구부에 침투하지 못한 항균조성물이 혼합된 염료조성물을 제거하는 후처리 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유황으로 만든 항균 염색조성물 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, (a) 단계에서, 이황화탄소(carbon disulfide, CS₂) 80~90중량%와 유황 10~20중량%를 혼합하고, 이황화탄소 및 유황의 혼합물에 유화제 1~3중량부를 혼합하여 40중량부를 기준으로 하고 물 60중량부를 혼합한 항균조성물을 제조하는 것을 특징으로 하는 유황으로 만든 항균 염색조성물 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, (b) 단계에서, 염료 혼합물은 염료 90~98중량%와 항균조성물 2~10중량%를 혼합하는 것을 특징으로 하는 유황을 이용한 항균 염색조성물 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, (c) 단계에서, 염료 혼합물은 120~180℃의 온도로 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 유황으로 만든 항균 염색조성물 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, (c) 단계에서, 합성섬유 원사는 폴리에스테르 원사인 것을 특징으로 하는 유황으로 만든 항균 염색조성물 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 유황을 이용한 항균 염색조성물은 유황을 항균제로 이용한 항균조성물을 염료와 혼합하고, 합성섬유 원사를 염색하는 과정만으로도 별도의 발수제처리나 후처리 가공없이 합성섬유원사에 염색과 동시에 항균처리를 할 수 있도록 하여 하기의 효과,

상기의 효과에 의해 염색 및 항균처리 공정의 시간을 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라 이에 따른 원가도 절감할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 유황을 이용한 항균 염색조성물의 제조단계를 도시한 도이다.
도 2는 본 발명의 유황을 이용한 항균 염색조성물에서 합성섬유 원사의 염색방법을 도시한 도이다.
도 3은 본 발명에서 합성섬유 원사의 분자구조의 개구부에 염료 혼합물이 고착되는 과정을 도시한 도이다.
도 4는 본 발명의 유황을 이용한 항균 염색조성물에서 콘에 권취된 합성섬유 원사의 염색방법을 도시한 도이다.
도 5는 본 발명의 유황을 이용한 항균 염색조성물로 염색된 합성섬유 원사 및 직물의 항균 시험결과로서,
도 5a는 본 발명을 원사로 만든 직물의 FITI시험연구원의 정균감소율 시험결과,
도 5b는 시험샘플사진이고,
도 5c는 균주1 항균도 사진이고,
도 5d는 균주2 항균도 사진이고,
도 5e는 본 발명의 원사로 만든 한국섬유소재연구원의 수세미시험성적서로서,
도 5f는 아릴아민 시험결과이고,
도 5g는 pH 등의 결과이고,
도 5h는 수세미의 시험샘플 사진이다.
도 6은 염료탱크 사시도이다.
도 7은 염료탱크 내부 사시도이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 유황을 이용한 항균 염색조성물의 제조단계를 도시한 도이고, 도 2는 본 발명의 유황을 이용한 항균 염색조성물에서 합성섬유 원사의 염색방법을 도시한 도이며, 도 3은 본 발명에서 합성섬유 원사에 염료 혼합물이 고착되는 과정을 도시한 도이다.

본 발명의 유황을 이용한 항균 염색조성물은 (a) 이황화탄소, 유황, 물 및 유화제를 혼합시켜 항균조성물을 제조하는 단계; (b) 염료탱크에 염료와 항균조성물을 투입하고 혼합하여 염료 혼합물(10)을 제조하는 단계; (c) 염료 혼합물(10)을 가열하고, 합성섬유 원사(20)를 연속적으로 염료 혼합물(10)에 침지시키도록 하는 단계; (d) 합성섬유 원사(20)를 냉각시키고 탈수 및 건조하는 단계; (e) 합성섬유 원사(20)의 분자구조의 개구부에 침투하지 못한 항균조성물이 혼합된 염료조성물을 제거하는 후처리 단계; (e) 합성섬유 원사의 분자구조의 개구부에 침투하지 못한 항균조성물이 혼합된 염료조성물을 제거하는 후처리 단계;를 포함하여 이루어진다.

먼저, 이황화탄소, 유황, 물 및 유화제를 혼합시켜 항균조성물을 제조하도록 한다(a).

본 발명에서는 항균작용이 뛰어난 유황(S)을 합성섬유 원사의 항균처리를 위한 기재로 선택하였다.

유황은 기호는 S( Sulfur 술푸르)이고 원자 번호는 16로 맛과 냄새가 없는 비금속 원소이다. 자연 상태에서는 순수한 황, 또는 황화물이나 황산염의 형태로 존재한다. 생명에 필수적인 원소로 두 종류의 아미노산에 황이 포함되어 있다. 비료의 주성분이며, 그밖에 화약, 성냥, 살충제, 살균제 등에도 쓰인다. 앙금 생성 반응을 통해 산출되는 황산 칼슘, 황산 바륨, 황산 납, 황산 은 등은 흰색 앙금이며, 산에 안정하다.

이와 같은 유황을 용해하기 위해서 이유화탄소 즉, 이황화탄소를 이용하도록 한다. 즉, 이황화탄소에 유황을 넣어 유황을 용해시키도록 하는데 이때 유황과 이황화탄소는 혼합되면서 발열이 일어나기 때문에 적당한 양의 물을 혼합하고, 물과의 층분리 현상이 일어나지 않도록 유화제를 혼합하여 항균조성물을 제조하도록 한다.

특히, 항균조성물에 혼합되는 조성물의 각각의 양은 다양하게 적용될 수 있으나, 바람직하게는 이황화탄소 80~90중량%와 유황 10~20중량%를 혼합하고, 이황화탄소 및 유황의 혼합물에 유화제 1~3중량부를 혼합하여 40중량부를 기준으로 하고 물 60중량부를 혼합한 항균조성물을 제조하도록 한다.

이황화탄소와 유황의 혼합시에는 유황이 10중량% 미만으로 혼합시에는 항균효과가 제대로 나타나지 않고 20중량%를 초과하여 혼합시에는 합성섬유 원사가 딱딱해지거나 뻣뻣해지는 현상이 발생할 뿐만 아니라 경제성이 떨어지기 때문에 이황화탄소 80~90중량%에 유황 10~20중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 이황화탄소 및 유황의 혼합물에 유화제 1~3중량부를 혼합하여 40중량부를 기준으로 하고 물 60중량부를 혼합한 항균조성물을 제조하도록 하는데, 물이 적으면 발열이 과다하여 제조가 제대로 이루어지지 않을 수 있으며 물이 많아지면 항균 효과가 나타나지 않으므로 이황화탄소 및 유황의 혼합물과 유화제를 포함한 40중량부를 기준으로, 이황화탄소 및 유황의 혼합물에서 유화제는 1중량부 미만으로 혼합시에는 층분리 현상이 나타날 수 있고 3중량부를 초과하여 혼합시에는 조성물의 색상이 혼탁해지고 경제성이 떨어지기 때문에, 이황화탄소 및 유황의 혼합물에 유화제 1~ 3중량부를 혼합하는 것을 40중량부를 기준으로 함이 바람직하다.

유화제는 WO유화제 또는 OW유화제 등 공지의 다양한 유화제를 모두 이용할 수 있다.

각 조성물의 혼합시에는 교반기 등을 이용하여 혼합하도록 하며 교반기로 40~70분 정도 교반하는 것이 바람직하다.

이후, 염료탱크에 염료와 항균조성물을 투입하고 혼합하여 염료 혼합물(10)을 제조하도록 한다(b).

염료탱크(1)에 염료와 항균조성물을 투입하고 혼합하여 염료 혼합물(10)을 제조하도록 한다.

염료와 항균조성물의 혼합비율은 다양하게 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 염료 혼합물은 염료 90~98중량%와 항균조성물 2~10중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.

항균조성물이 2중량% 미만으로 혼합시에는 항균 효과가 떨어지고, 10중량%를 초과하여 혼합시에는 염료의 색상발현이 용이하지 않기 때문에, 염료 90~98중량%와 항균조성물 2~10중량% 혼합하는 것이 바람직하다.

이후, 염료 혼합물(10)을 가열하고, 합성섬유 원사(20)를 연속적으로 염료 혼합물(10)에 침지시키고(c), 합성섬유 원사(20)를 냉각시키고 탈수 및 건조하도록 한다(d).

염료 혼합물(10)의 가열시에는 염료탱크(1)를 가열하도록 하여 염료 혼합물(1)이 일정 온도를 유지하도록 한다.

합성섬유 원사(20)는 폴리에스테르 등 공지의 다양한 합성섬유 원사를 모두 이용할 수 있다.

폴리에스테르는 당겼을 때의 강도가 높은 섬유로써 물에 젖어도 강도의 변함이 없을 뿐만 아니라, 내구성도 좋아 쿠션 방석 침구 커튼 가방 등 실생활에서 사용하는 다양한 상품의 소재로 많이 사용된다.

이와 같이 폴리에스테르와 같은 합성섬유 원사는 온도가 올라가면 합성섬유 원사의 분자간 구조가 느슨해져 개구부가 형성되고 온도가 내려가면 이 개구부가 좁아져 입자가 치밀하게 형성되는데, 본 발명에서는 염료 혼합물(10)을 가열하여 합성섬유 원사를 침지시킬 때 합성섬유 원사를 가열하는 효과를 갖도록 하여 합성섬유 원사(20)의 표면에 수많은 개구부(21)가 넓혀지도록 하고, 이와 같은 개구부(21)에 염료 혼합물(10)이 인입되도록 하는 것이다.

이때, 염료 혼합물(10)의 온도는 120~180℃의 온도로 유지하도록 하는 것이 바람직하다.

합성섬유 원사(20)를 염색하기 위해 도4. 도6. 도7과 같은 탱크에 실을 감은 콘이나 실과 염료 혼합물을 넣고 덮개를 닿아 밀페된 상태에서 고열로 가열하여 탱크 안의 원사의 온도도 올라가게 되면 분자는 온도를 가하면 팽창하고 온도가 낮추면 수축하는 분자의 성질에 의하여 합성수지의 원사를 구성하는 분자간 사이가 느슨해지면서 벌어져 원사 표면의 일부에는 개구부(21)가 만들어지고 실의 분자간의 사이 멀어져 만들어진 원사표면의 개구부(21) 사이로 염료 혼합물(10)이 원사에 침투하고 후술하는 단계에서, 탱크를 식혀 원사의 온도가 낮아지면 벌어져 있던 원사표면의 개구부(21)의 입구 사이가 닫혀져 개구부(21)의 내부에 황을 함유한 염료 혼합물(10) 등이 갇혀 있어 원사내부에 염료 혼합물(10)등이 그대로 있게 되므로 염료혼합물이 원사에서 이탈되지 않아 염색물을 원사를 염색할때 원사에서 염료 등이 이탈되는 것을 방지하기 위하여 실시하는 코팅이나 발수제 등의 별도의 후처리를 하지 않아도 항균 및 염색이 완료되도록 하는 것이다.

종래에는 염색하고 항균 및 발수처리 등 후처리 공정을 하도록 하는데, 본 발명에서는 항균기능을 갖는 항균조성물과 염료를 혼합한 염료 혼합물(10)을 이용하여 도 3에서와 같이, 염색하면 합성섬유 원단(20) 자체가 온도가 올라가면 개구부(21) 입자가 벌어져 염료 입자와 유황입자가 동시에 들어가, 합성섬유 원단(20)의 내부에 고착이 되어 노출이 되지 않기 때문에, 후처리 공정이 필요 없이 항균 기능을 유지하게 된다.

합성섬유 원사(20)를 자연냉각 등의 방법으로 냉각시키고 탈수 및 건조는 공지의 다양한 방법으로 하도록 할 수 있다.

마지막으로, 합성섬유 원사(20)의 분자구조의 개구부에 침투하지 못한 항균조성물이 혼합된 염료조성물을 제거하도록 한다(e).

이와 같은 후처리는 텐터(tenter) 작업등 공지의 작업 등을 거칠 수 있으며, 합성섬유 원사(20)의 표면에 침투하지 못한 항균조성물이 혼합된 염료조성물을 제거하도록 한다.

도 4는 본 발명의 유황을 이용한 항균 염색조성물로 염색된 합성섬유 원사의 항균 시험결과를 도시한 도이다.

도 5에서와 같이, 항균 시험결과 비교군에 비하여 초기균수에 비하여 18시간 후 정균감소율이 99.9%가 되어 항균효과가 뛰어난 것으로 나타났다.

상기와 같은 본 발명의 유황을 이용한 항균 염색조성물은 항균성이 있는 유황을 이용한 항균조성물을 염료와 혼합하고, 합성섬유 원사를 염색하는 과정만으로도 별도의 발수제처리나 후처리 가공없이 합성섬유원사에 염색과 동시에 유황을 합성섬유 원사에 존재하도록하여 유황에 의하여 항균처리를 할 수 있도록 하여 염색 및 항균처리 공정의 시간을 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라 이에 따른 원가도 절감할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

도 6은 염료탱크의 뚜껑을 연 상태를 보여주는 사시도이고, 도 7은 피염색물과 항균염색 조성물이 같이 포함되는 내부사시도이다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

1 : 염료탱크 10 : 염료 혼합물
20 : 합성섬유원사 21 : 개구부

Claims (6)

1. (a) 이황화탄소, 유황, 물 및 유화제를 혼합시켜 항균조성물을 제조하는 단계;
   (b) 염료탱크에 염료와 항균조성물을 투입하고 혼합하여 염료 혼합물(10)을 제조하는 단계;
   (c) 염료 혼합물(10)을 가열하고, 합성섬유 원사(20)를 연속적으로 염료 혼합물(10)에 침지시키도록 하는 단계;
   (d) 합성섬유 원사(20)를 냉각시키고 탈수 및 건조하는 단계;
   (e) 합성섬유 원사(20)의 분자구조의 개구부에 침투하지 못한 항균조성물이 혼합된 염료조성물을 제거하는 후처리 단계;를 포함하여 이루어지는 유황을 이용한 항균 염색조성물 제조방법에 있어서,
   (a) 단계에서,
   이황화탄소 80~90중량%와 유황 10~20중량%를 혼합하고, 이황화탄소 및 유황의 혼합물에 유화제 1~3중량부를 혼합하여 40중량부를 기준으로 하고 물 60중량부를 혼합한 항균조성물을 제조하는 것을 특징으로 하는 유황을 이용한 항균 염색조성물 제조방법.
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