KR102001779B1 - 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유 제조 방법 - Google Patents

다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 나노 분쇄된 다공성 세라믹 분말을 함유하여 항균성 및 탈취성이 높고 보온성이 향상된 폴리에스테르 섬유 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 제올라이트를 주제로 하는 다공성 세라믹 분말을 형성하도록 분쇄하는 분쇄단계; 상기 다공성 세라믹 분말 10중량부를 폴리에스테르 100중량부에 투입하여 마스터배치칩을 제조하는 마스터배치칩 제조단계; 상기 마스터배치칩과 폴리에스테르칩을 1:10 비율로 혼합하여 섬유를 용융 방사하는 섬유 방사단계; 및 용융방사된 상기 섬유의 결정화도가 낮아지도록 방사노즐 에서 상기 섬유를 급냉시키는 급냉단계;를 포함하는 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유 제조 방법을 제공할 수 있다.

Description

다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유 제조 방법{The Method of Manufacturing A Polyester Textile Containing Porous Ceramic Powder}
본 발명은 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 나노 분쇄된 다공성 세라믹 분말을 함유하여 항균성 및 탈취성이 높고 보온성이 향상된 폴리에스테르 섬유 제조 방법에 관한 것이다.
섬유는 대단히 길고 가늘며 연하게 굽힐 수 있는 천연 또는 인조의 선상(線狀) 물체를 의미하는 것으로, 섬유는 직물의 원료가 될 뿐만 아니라 편물·로프·그물·펠트 등 섬유제품의 원료 및 제지(製紙)의 원료로 쓰이는 것으로, 공업재료로서의 물성은 불휘발성(不揮發性)을 가지며, 물이나 그 외 다른 용제에 녹지 않아야 하며 열에 대하여 안정되고, 화합물로서의 안정성을 가져야 한다. 또한 어느 정도의 강도 및 신도(伸度)를 가져야 하고 적당한 탄성(彈性) 및 가소성(可塑性) 등의 성질도 가져야 한다.
근래에 들어 생활수준의 향상으로 보다 쾌적한 생활을 추구하는 소비자들의 욕구가 증대됨에 따라 의류에 있어 보온, 흡수, 항균, 탈취 등 다양한 기능 및 목적을 더욱 효과적으로 수행하길 원하고 있다.
상기와 같은 현상과 함께 합성섬유는 천연섬유의 질감을 유사하게 재현하는 것에서 더 나아가 본래 필요한 기능에서 부가적인 기능을 부여하여 생산하여 합성섬유의 독자적 성능을 추구하는 방향으로 나아가 소비자들의 건강까지 고려하여 보온성, 항균성, 내수성, 소취 효과, 자외선차단 등 특수한 기능을 가진 섬유를 생산하게 되었다.
특히, 대표적인 합성섬유 중의 하나인 폴리에스테르 섬유는 여러 가지 우수한 물성 및 장점을 가지므로 의류, 산업자재 및 의료 등의 여러 분야에서 사용되고 있으며, 종래 폴리에스테르가 갖는 단점을 없애고 새로운 장점을 부각시키려는 노력의 일환으로, 폴리에스테르 합성물의 기존 성분을 다른 특수성분으로 변경하고 개질하거나 특수한 첨가제를 첨가하는 등의 많은 연구들이 수행되고 있다.
일례로 폴리에스테르 섬유 제조시, 축열성 및 복합 기능을 얻기 위해 축열 보온재를 적용함으로써, 알루미나와 같이 광 반사 특성이 우수한 산화물계 소재, ZrC나 SiC 등과 같은 축열효과가 큰 탄화물계 소재, TiO2와 같은 광 촉매 소재, 유기화합물계 소재 등을 섬유에 적용하여 축열 기능을 갖추도록 하고 있으나, 주로 이미 제조된 섬유 또는 의류를 후가공하는 방식에 거의 의존하고 있으며, 이러한 방식으로 부여되는 기능성은 효능 면에서 제한적일 수밖에 없다.
즉, 후가공 방식으로서 바인더를 이용하여 기능성 입자를 직물에 라미네이팅 하는 방식은 바인더의 첨가량이 제한적이므로 부착되는 기능성 입자의 양 또한 한정될 뿐만 아니라, 수회의 세탁만으로 기능성 입자가 의류로부터 이탈되어 기능이 소멸되는 단점이 있다.
이와 더불어 섬유에 항균성을 부여하는 방법으로서, 유기 실리콘 제4급 암모늄염계, 인산지르코늄, 인산칼슘, 활성알루미나, 활성탄 등을 섬유에 함유하도록 하는 방법이 이용되고 있으나, 이러한 입자들은 불규칙한 모양을 지니고 있어서 분산성이 좋지 못하여 항균기능을 충분히 발현하지 못하고 후가공 방식을 적용함으로써, 세탁 등에 대한 견뢰도가 불량하며, 특히 염소계 세제를 사용할 경우 의류의 황변이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 상기와 같은 기능성 섬유는 제조과정이 복잡하거나 어렵고 내구성면에서 아직 부족한 점이 많으며, 제조 단가가 높다는 문제점을 안고 있다.
한국등록특허 제10-0120017호는 원적외선 방사 물질과 항균성을 부여하는 유제를 사용하여 축열보온효과와 항균기능을 지닌 폴리에스터 섬유의 제조방법에 관한 기술을 공지하였으나, 중공단면의 구금으로 방사하고 연신한 후 항균기능을 갖는 유제를 별도로 첨가하여 항균성을 부여하는 후가공 방식의 적용으로 인해 상술한 바와 같이 기능성 및 견뢰도를 지속적으로 유지하지 못하는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-0815459호는 항균, 탈취, 음이온 발생 및 원적외선 방사기능을 갖는 이온광석분말과 은(Ag) 또는 무기항균제, 제올라이트, 숯, 황토, 해조류 등으로 조성된 혼합분말을 합성수지와 혼합 용융 방사하여 섬유 및 섬유를 제조하기 위한 마스터뱃치(MB)를 제조하기 위한 이온광석 분말이 함유된 섬유 및 마스터뱃치(MB)의 제조방법에 관한 기술을 공지하였으나, 미분쇄 혼합분말의 전처리 과정 없이 마스터뱃치(MB)를 제조하므로 섬유의 물성 저하 및 분산성 불량 등의 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0120017호(1997.08.11.) 대한민국 등록특허공보 제10-0815459호(2008.03.14.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 나노 분쇄된 다공성 세라믹 분말을 함유하며, 항균성 및 탈취성이 높고 보온성이 향상되며 흡한속건의 수분제어기능이 향상된 폴리에스테르 섬유 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 전처리된 다공성 세라믹 나노 분말을 혼합한 마스터배치칩을 제조하여 섬유 제조에 적용함으로써, 제조 공정상에 발생할 수 있는 분산성 불량 등의 문제를 해결할 수 있으며, 기능성 및 견뢰도를 지속적으로 유지 가능한 폴리에스테르 섬유 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해서, 제올라이트를 주제로 하는 다공성 세라믹 분말을 형성하도록 분쇄하는 분쇄단계; 상기 다공성 세라믹 분말 10중량부를 폴리에스테르 100중량부에 투입하여 마스터배치칩을 제조하는 마스터배치칩 제조단계; 상기 마스터배치칩과 폴리에스테르칩을 1:10 비율로 혼합하여 섬유를 용융 방사하는 섬유 방사단계; 및 용융방사된 상기 섬유의 결정화도가 낮아지도록 방사노즐 에서 상기 섬유를 급냉시키는 급냉단계;를 포함하는 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유 제조 방법을 제공할 수 있다.
상기 분쇄단계는 상기 다공성 세라믹 분말의 평균 입도가 30~40nm 범위 내인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다공성 세라믹 분말은 황토, 맥반석, 운모 및 활성탄을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
반면, 상기 마스터배치칩 제조단계에서 상기 다공성 세라믹 분말 및 상기 폴리에스테르 간의 결합력이 높아지도록 상기 다공성 세라믹 분말을 에틸렌글라이콜에 분산시켜 표면을 처리하는 전처리단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 더불어, 상기 섬유 방사단계는 상기 섬유의 횡단면이 이형단면을 형성하여 보온성을 가지도록 용융 방사하는 것을 특징으로 한다.
나노 분쇄된 다공성 세라믹 분말을 함유하며 섬유의 결정화도를 낮춤으로써 항균성 및 탈취성이 높고 보온성이 향상되며 흡한속건의 수분제어기능이 향상된 폴리에스테르 섬유를 제조할 수 있다.
또한, 다공성 세라믹 나노 분말을 혼합한 마스터배치칩을 제조하여 섬유 제조에 적용함으로써 제조 공정상에 발생할 수 있는 분산성 불량 등의 문제를 해결할 수 있으며, 기능성 및 견뢰도를 지속적으로 유지 가능한 폴리에스테르 섬유 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유 제조 방법의 공정도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 폴리에스테르 섬유의 횡단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 폴리에스테르 섬유의 탈취기능 시험 결과.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유 제조 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유 제조 방법의 공정도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유 제조 방법은 분쇄단계(S10), 마스터배치칩 제조단계(S30), 섬유 방사단계(S40) 및 급냉단계(S50)를 포함한다.
상기 분쇄단계(S10)는 종래의 폴리에스테르 섬유보다 항균성 및 탈취성이 높고 보온성이 향상되도록 폴리에스테르 섬유에 함유된 다공성 세라믹 분말을 나노 미터 단위의 입자 분말을 형성하도록 분쇄시키는 단계이다. 이때 나노분쇄되는 상기 다공성 세라믹 분말의 평균 입도는 30nm~40nm 범위 내에 형성되도록 한다.
상기 다공성 세라믹 분말은 제올라이트를 주제로 하며, 황토, 맥반석, 운모 및 활성탄 등을 추가로 포함한다.
일반적으로 제올라이트는 알칼리 및 알칼리토금속의 규산알루미늄 수화물인 광물을 총칭하는 말로 색깔은 무색 투명하거나 백색 반투명하다. 제올라이트는 비석(沸石)이라고도 하며, 굳기는 6을 넘지 않고 비중이 약 2.2이다. 결정구조적으로는 각 원자의 결합이 느슨하여, 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 있으므로 다른 미립물질을 흡착할 수가 있다.
또한, 제올라이트는 현재까지 결정구조상 또는 화학조성상 서로 다른 46종의 많은 광물들이 알려져있으며, 이들 중에서 퇴적암에서 산출되는 제올라이트 광물들만 해도 총 19종에 이를 정도로 다양하나 광상을 이룰 정도로 고품위를 이루고 대규모로 산출되는 제올라이트는 전세계적으로 클리놉틸로라이트(clinoptilolite), 아날심(analcime), 체바자이트(chabazite), 모오데나이트(mordenite), 에리오나이트(erionite), 휼란다이트(heulandite), 필립사이트(phillipsite), 그리고 페리언라이트(ferrienrite) 등 대개 10종 이내의 광종들만 현재 개발되고 있는 것으로 알려져 있으며, 본 발명에서 사용되는 제올라이트는 제조공정상의 경제성을 고려하여 가장 흔하게 산출되는 클리놉틸로라이트를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다.
이와 더불어 제올라이트는 일반적으로 공극 크기(pore size)가 약 0.4~1nm 정도이므로 따라서, 상기 제올라이트 분말의 평균 입도가 30~40nm 범위 내에 형성되도록 분쇄공정을 거쳐도 공극 크기에는 영향을 미치지 않는다.
본 발명에서 사용되는 황토는 주로 실트 크기의 지름 0.002~0.005㎜인 입자로 이루어져 있으며, 탄산칼슘에 의해 느슨하게 교결되어 있는 연황색 퇴적물로서, 황토 내의 수분 함량은 10~15％로 낮고, 공극률은 50~55％로 높은 편이다. 황토는 다량의 원적외선을 방사하며 유익한 성분 효소로는 카탈라아제, 디페놀 옥시디아제, 사카라제, 프로테아제가 있는데, 이는 독소제거, 분해력, 비료요소, 흙 정화작용을 한다. 황토속의 미생물에 의해 분비되는 카탈라아제라는 인체대사 작용과정에서 과산화지질이라는 독소가 생기면 노화현상이 오는데 이를 중화 희석시켜 피부 노화를 방지하는 효과가 있다. 프로테아제의 성분은 단백질 속의 질소가 무기화할 때 단백질을 아미노산으로 가수분해하여 암, 종기, 기타 부패한 세포를 분해 파괴시키며 곪은 상처, 체내의 독소를 해독시켜주는 효소이다.
이와 같이, 황토의 효능에 대해 최근 과학적으로 이를 입증하려는 노력이 활발히 이루어지고 있으며, 부패방지 및 탈취기능 외에도 원적외선 및 음이온방출, 습기조절, 유해전자파차단 등의 효능에 대해서 새롭게 밝혀지고 있다.
본 발명에서 사용되는 맥반석은 지질학적 분류로는 화강암류에 속하며 주성분은 무수규산과 산화알루미늄이고, 산화제2철이 소량 함유되어 있다. 1㎤당 3~15만 개의 공극으로 이루어져 있어 흡착성이 강하고, 약 2만 5000종의 무기염류를 함유하고 있다. 중금속과 이온을 교환하는 작용을 하기 때문에 유해금속 제거제로도 사용하며 이 암석에 열을 가하면 원적외선을 방출하는 것으로 알려져 있다.
본 발명에서 사용되는 운모는 화강암 중의 중요한 조암광물로서, 굳기는 2.5~4이며, 비중은 2.75~3.2 정도이다. 운모의 화학성분은 매우 복잡하며, X2Y4~6Z8O2(OH,F)4의 화학식을 갖는 층상 규산염광물로, X는 K,Na 혹은 Ca이며, 12배위(配位)를 가지며, Y는 Fe,Mg,Al,Ti 혹은 Li으로 6배위를 갖고, Z는 Si혹은 Al로, 4배위를 갖는다.
일반적으로 운모의 광물학적인 구조는 인편상 삼층 구조로서, 수분을 흡수하면 측간 간격이 1.8Å 정도로 확장되며, (-)2가 전하를 갖는 관계로 용수 중 양이온의 부유 미립자와 전기적인 중화로 응집 침전을 유발하여 탁도를 향상시키며 자체 함수 기능으로 보습효과가 크고, 직사광선을 방지하며 활도가 높은 특징이 있으며, 상온에서 5~25㎛ 파장의 원적외선을 80% 이상 방사하고 용존 산도를 발생시켜 흡착력과 원적외선 방사의 이중 작용으로 탈취 능력이 우수한 장점이 있다.
활성탄은 숯을 염화아연이나 인산 등을 이용해서 건조한 후에 기체 흡착을 더 많이 할 수 있도록 열처리 공정을 한 번 더 거쳐 숯의 다공성을 높여 활성화 시킨 것으로, 공기 접촉 표면적이 숯에 비해 그램 당 10배 이상 증가하게 된다. 활성탄의 경우, 80%가 탄소질이며, 나머지가 미네랄로서 자체에 함유된 풍부한 미네랄이 원적외선 방출의 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 활성탄에서 일어나는 원적외선 방사로 인하여 대부분 물과 단백질로 이루어진 생체의 분자를 활성화 시켜 신진대사를 촉진시켜 혈행을 좋게 하며, 효소의 생성을 좋게 하여 피로나 노화를 억제시켜 주는 것으로 연구 결과 알려져 있다. 또한, 원적외선이 인체에서 발생하는 열을 흡수 방사시키므로 우수한 보온효과를 발휘하게 된다.
따라서, 상기 다공성 세라믹 분말이 제올라이트를 주제로 하되, 상기 황토, 상기 맥반석, 상기 운모 및 상기 활성탄을 함께 포함함으로써, 상기 제조 방법으로 제조된 폴리에스테르 섬유는 보온성이 향상될 뿐만 아니라 높은 항균성 및 탈취성 또한 가질 수 있다.
더 나아가, 상기 황토, 상기 맥반석, 상기 운모 및 상기 활성탄은 동량을 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 제올라이트 100중량부를 기준으로 상기 황토, 상기 맥반석, 상기 운모 및 상기 활성탄은 각각 20중량부를 포함한다.
상기 분쇄단계(S10)에서 나노미터 단위의 입자로 분쇄된 상기 다공성 세라믹 분말은 폴리에스테르에 투입되어 마스터배치칩(Master Batch Chip)이 제조되는 마스터배치칩 제조단계(S30)를 거친다.
상기 마스터배치칩 제조단계(S30)에 있어서, 폴리에스테르 100중량부 기준, 상기 다공성 세라믹 분말 10~20중량부가 투입되며, 보다 바람직하게는 10중량부가 투입된다.
이때, 상기 다공성 세라믹 분말은 전처리 단계 없이 폴리에스테르와 혼합할 경우, 균일하게 혼합되는 것이 어려우므로 이러한 분산성 문제를 해결하기 위해 상기 다공성 세라믹 분말의 표면을 코팅 처리하는 전처리단계(S20)를 거치게 된다.
상기 전처리단계(S20)는 상기 마스터배치칩 제조단계 이전에 수행되는 것이 바람직하며, 상기 다공성 세라믹 분말은 에틸렌글라이콜에 의해 표면 처리를 함으로써 폴리에스테르 분자와의 결합력을 높일 수 있다.
즉, 마스터배치칩 제조단계에서 상기 다공성 세라믹 분말과 상기 폴리에스테르 간의 결합력을 높이기 위해 상기 다공성 세라믹 분말을 상기 에틸렌글라이콜에 분산시키는 상기 다공성 세라믹 분말의 표면을 코팅 처리한다.
상기 에틸렌글라이콜에 의해 표면 처리가 된 상기 다공성 세라믹 분말이 함유된 상기 마스터배치칩은 상기 섬유 방사단계(S40)에서 폴리에스테르칩과 혼합되어 방사를 위해 방사구금에 투입된다.
상기 마스터배치칩과 상기 폴리에스테르칩은 1:10 비율로 혼합되는 것이 바람직하며, 상기 섬유 방사단계(S40)에서는 용융방사법으로 상기 폴리에스테르 섬유를 방사한다.
이때, 방사속도는 폴리에스테르 고분자의 결정화도를 낮추는 중요한 변수로서, 상기 섬유 방사단계에서의 방사속도는 4000~5000m/min 이내인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 결정화도가 25% 정도로 형성되는 5000m/min로 방사한다.
즉, 방사속도를 제어함으로써 결정화도를 낮출 수 있으며, 상기 결정화도를 낮춤으로써 수분의 통과속도를 높일 수 있어 이는 섬유의 수분제어특성 향상에 기여한다. 또한, 상기 결정화도를 낮춤으로써 상기 폴리에스테르 섬유의 연신율을 향상시킬 수 있다.
이와 더불어, 상기 결정화도를 낮추기 위해서는 방사구금에 의해 방사된 상기 폴리에스테르 섬유를 방사노즐에서 배출되자마자 급냉시키는 급냉단계(S50)가 요구된다.
결정화도에 영향을 미치는 온도 범위는 녹는 온도에서 유리전이온도(glass transition temperature) 범위 내이므로, 상기 온도 범위 내에서 상기 폴리에스테르 섬유의 급냉이 이루어질 경우, 상기 결정화도를 낮출 수 있다.
일반적으로 폴리에스테르의 녹는 온도는 267℃이며, 유리전이온도는 67~80℃ 이내이므로, 상기 급냉단계(S50)에서는 용융방사된 상기 폴리에스테르 섬유에 67 ~267℃ 이내 온도를 갖는 에어를 분사하여 급냉시킨다.
급냉단계(S50) 이후, 섬유의 배향성을 향상시키고 섬유를 가늘게 하는 연신(drawing)단계를 수행하게 된다. 상기 연신단계(미도시)에서 연신 속도에 따라 상기 섬유의 강도나 탄성률을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 폴리에스테르 섬유의 횡단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 섬유 방사단계에서, 용융 방사된 상기 폴리에스테르 섬유(100)는 그 횡단면이 이형단면을 형성하여 종래의 폴리에스테르 섬유보다 향상된 보온성을 갖는다.
바람직하게는 상기 폴리에스테르 섬유(100)의 횡단면은 내부가 중공되어 중공부(110)가 형성된 타원형상을 가지되, 원주의 일측이 개방되도록 개구가 형성되어 C자 혹은 U자로 형성되어 상기 개구를 통해 공기가 상기 중공부(110)로 유입되며, 공기가 저장되어 인체로부터 대기 쪽으로 열이 빠져나가는 것을 효과적으로 차단하며 동시에 차가운 공기가 인체로 유입되는 것을 방지하는 단열효과를 갖게 된다.
또한, 상기 폴리에스테르 섬유(100)의 외주면에 소정의 깊이로 함입된 복수의 요홈(120) 형성되며, 상기 중공부(110)와 같이 상기 요홈(120)으로 공기가 유입되어 공기가 저장되므로 상기 폴리에스테르 섬유(100)의 보온성을 높일 수 있다. 이때, 상기 요홈(120)은 상기 폴리에스테르 섬유의 외주면에서 내측으로 들어갈수록 폭이 넓어지는 삼각형으로 형성된다.
다음으로, 본 발명의 구체적인 실시예 및 시험예에 대하여 상술하기로 한다.
실시예
제올라이트, 황토, 맥반석, 운모 및 활성탄을 혼합하여 평균입도가 35nm이고, 30nm 이하의 크기를 갖는 입자가 50% 이상 분포되어 있는 다공성 세라믹 분말을 에틸렌글리콜에 분산시킨 후 회수하고, 폴리에스테르와 혼합하여 마스터배치칩을 제조하였다. 상기 마스터배치칩과 폴리에스테르칩을 1:10 비율로 혼합하여 통상의 방사장치를 이용해 285℃에서 5000m/min의 속도로 방사하여 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유를 제조하였다.
상기 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유에 대하여 KS K 0693:2016을 준용하여 항균도를 측정한 결과, 표 1과 같이 황색포도상구균에 대한 정균감소율은 99.9%였으며, 폐렴간균에 대한 정균감소율도 99.9% 이상인 것으로 확인되었다. 또한, KS J3201:1980을 준용한 곰팡이 저항성 시험에서도 시험편의 접종을 한 부분에 균사의 발육이 인지되지 않는 3등급으로 확인되었다.
따라서, 상기 제조방법으로 제조된 상기 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유는 높은 항균성을 가지는 것을 알 수 있다.
시험명 측정결과
항균도 시험(KS K 0693:2016)
- 정균감소율		 황색포도상구균 99.9%
폐렴간균 > 99.9%
곰팡이 저항성 시험(KS J3201:1980) 3등급
이와 더불어, 도 3의 탈취기능 시험 결과와 같이, 상기 제조방법으로 제조된 상기 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유는 공기 중의 벤젠 혹은 포름알데히드 등과 같은 휘발성 유기화합물(VOG)의 분해를 촉진하여 30분 만에 75~90%이상이 감소하여 높은 탈취성을 가지는 것을 알 수 있다.
비교예
폴리에스테르 칩을 통상의 방사장치를 이용하여 285℃에서 5000m/min의 속도로 방사하여 폴리에스테르로만 이루어진 섬유를 제조하였다.
시험예
상기 실시예에 따른 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유와 비교예에 따른 폴리에스테르 섬유의 특성을 비교하기 위해 물성 시험을 수행하였으며, 물성 평가치는 표 2와 같다.
섬유의 보온율은 KS0560:2011에 따라 측정되었으며, 폴리에스테르만 포함하는 섬유에 비해 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유의 보온율은 53%가 향상된 것으로 확인되었다.
또한, ASTM D 1518:1985에 따라 측정된 열저항의 경우, 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유가 폴리에스테르만 포함하는 섬유에 비해 열저항값이 4.6배 높게 측정되었다.
구분 실시예 비교예
보온율( % ) 89.0 58.2
열저항 ( Clo ) 4.04 0.72
100 : 폴리에스테르 섬유
110 : 중공부
120 : 요홈

Claims (5)

  1. 제올라이트를 주제로 하는 다공성 세라믹 분말을 형성되도록 분쇄하는 분쇄단계;
    상기 다공성 세라믹 분말 10중량부를 폴리에스테르 100중량부에 투입하여 마스터배치칩을 제조하는 마스터배치칩 제조단계;
    상기 마스터배치칩과 폴리에스테르칩을 1:10 비율로 혼합하여 섬유를 용융 방사하는 섬유 방사단계; 및
    용융방사된 상기 섬유의 결정화도가 낮아지도록 방사노즐에서 배출됨과 동시에 상기 섬유를 폴리에스테르의 녹는 온도 내지 유리전이온도 범위 내에서 급냉시키는 급냉단계;를 포함하되,
    상기 제올라이트는 클리놉틸로라이트(clinoptilolite)이며,
    상기 섬유 방사단계에서, 상기 섬유는 내부가 중공되고 원주 일측이 개방되어 개구가 형성된 타원형상인 이형단면의 횡단면을 가지되, 상기 섬유의 외주면에 소정의 깊이로 함입된 복수의 요홈이 형성되도록 용융방사되어 보온성이 향상되며,
    상기 요홈은 상기 섬유의 외주면에서 내측으로 들어갈수록 폭이 넓어지는 삼각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분쇄단계는,
    상기 다공성 세라믹 분말의 평균 입도가 30~40nm 범위 내인 것을 특징으로 하는 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 분말은 황토, 맥반석, 운모 및 활성탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 마스터배치칩 제조단계에서 상기 다공성 세라믹 분말 및 상기 폴리에스테르 간의 결합력이 높아지도록 상기 다공성 세라믹 분말을 에틸렌글라이콜에 분산시켜 표면을 처리하는 전처리단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 세라믹 분말을 함유한 폴리에스테르 섬유 제조 방법.
  5. 삭제
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