KR102022466B1

KR102022466B1 - 항균 분말을 원단에 부착시키기 위한 코팅액

Info

Publication number: KR102022466B1
Application number: KR1020170168462A
Authority: KR
Inventors: 성진만
Original assignee: (주)진우섬유; 주식회사 금계포란
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2019-09-19
Also published as: KR20190068250A

Abstract

본 발명은 원단에 항균 분말을 고정시키기 위한 항균 분말 고정용 코팅액으로서, 코팅액 전체 100 중량%를 기준으로 하여, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 2~5중량%, 아크릴계 바인더 2~5중량%, 백등유 2~10중량%, 폴리아세틸 폴리에스터 2~10중량% 및 물 70~92중량%를 포함하는 항균 분말 고정용 코팅액, 및 이를 이용하여 항균 분말이 투입된 항균원단을 제조하는 방법을 제공한다.

Description

항균 분말을 원단에 부착시키기 위한 코팅액{COATING LIQUID FOR ATTACHING ANTIBACTERIAL POWDER TO FABRIC}

본 발명은 항균 분말을 원단에 부착시키기 위한 코팅액 및 그러한 코팅액에 의해서 항균 분말이 부착된 항균 원단에 관한 것이다.

기존에 항균 원단의 제조를 공정 단계로 살펴보면 섬유원료합성단계 (공중합, 첨가제), 섬유사 방사 및 제조 단계(블랜드 흡입, 방사액, 항균제), 섬유처리단계(바인더, 향료부여, 탈취소취, 항균제)등이 있다. 대부분의 방식은 섬유 처리단계에서 항균 기능을 부여하는 공정을 사용하고 있다. 항균기능성 섬유에서 가장 중요한 요소는 섬유층 내부에 항균 성분을 얼마만큼 포함하여 내구성을 높일 것인가와 박테리아나 균과 접하는 빈도수를 높여 항균 활동성을 향상시키기 위해 섬유 표면층에 어떻게 고착시키느냐 하는 것이다. 위에서 언급된 방식을 적용하기 위해서는 원사 단계에서 항균 성분을 적용하거나 그렇지 않으면 생산이 된 원단에 항균 물질이 포함된 고분자 수지를 적용하여야 한다. 원사 단계에서 항균 기능을 부여하기 위해서는 특별한 생산 설비와 특수 목적의 원사를 생산하여야 하여 단가의 상승이 되며 한정된 목적으로만 사용이 되어야 하는 단점이 있다. 또한, 고분자 수지를 사용하게 되면 원사에 구애를 받지 않으나 고분자 수지 코팅으로 인하여 침구류보다는 의류에 적합한 방식이고 또한 세탁 견뢰도가 또한 떨어진다.

[종래 특허 문헌]

대한민국 특허 제10-1287704호(출원일: 2013.2.14.), 항균 및 소취 원단 제조방법.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 첫째는 특정 원단이 아닌 일반적인 다양한 원단에 항균 기능성을 부여하고자 한다. 이렇게 하기 위해서는 기존에 사용되고 있는 방식인 고분자 수지 도포 방식을 사용하여야 하나 이 또한 기능성에 제약이 있었다. 이에 본 발명은 고분자 수지를 사용하지 않고 무해한 성분과 물을 사용하여 항균 기능의 재료를 원단에 접착시키는 방법을 고안했다. 물을 성분에 추가하여 제작된 조액을 고분자 수지 도포 방식을 적용하여 작업을 하게 되면 항균성분 분말의 비중이 물보다 높아서 침전 현상이 발생을 하게 되고 그렇게 되게 되면 작업 추도와 말부의 부착량 차이가 극심하여 균일한 생산이 어렵게 된다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 원단에 항균 분말을 고정시키기 위한 항균 분말 고정용 코팅액으로서, 코팅액 전체 100 중량%를 기준으로 하여, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 2~5중량%, 아크릴계 바인더 2~5중량%, 백등유 2~10중량%, 폴리아세탈과 폴리에스터의 공중합체 2~10중량% 및 물 70~92중량%를 포함하는 항균 분말 고정용 코팅액을 제공한다.

또한, 본 발명은 100 내지 1200 메시의 항균 분말을 1~2kg/cm²의 힘으로 원단의 표면에 분사하여 원단의 섬유와 섬유 사이에 항균 분말의 입자들을 균일하게 침투시키는 항균 분말 침투 단계; 코팅 장치를 사용하여 항균 분말 침투 단계로부터의 원단의 양면을 청구항 1에 따른 코팅액으로 코팅하는 코팅 단계; 및 코팅 단계에서 얻은 원단을 100 내지 140℃의 온도에서 열풍 건조시키는 건조 단계를 포함하는, 항균 원단의 제조 방법을 제공한다.

상기 본 발명의 제조 방법에서, 코팅 단계는 2개의 코팅칼을 이용한 양면 코팅 방식이거나 그라비아 코팅 장치를 이용한 패딩 방식을 사용하여 수행될 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 제조 방법의 항균 분말 침투 단계에서, 항균 분말이 분사되는 표면의 뒤에서 흡입기를 통해서 원단으로부터 이탈한 항균 분말을 회수하는 공정이 추가로 포함될 수 있다.

또한, 본 발명은 본 발명의 상기 제조 방법으로부터 제조되는 항균 원단을 제공한다.

본 발명에 따르면, 더 많은 항균 분말이 섬유에 부착되고, 항균 분말이 더 균일하게 원단에 도포되며, 항균 분말이 부착된 원단의 표면이 이질감이 없고, 더 적은 바인더로 효율적으로 코팅의 내구성을 상승시킬 수 있으며, 항균 분말 부착된 원단이 섬유 본연의 부드러운 촉감을 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 원단 처리 공정을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 기술과 종래 기술에 의해서 항균 분말이 섬유와 섬유 사이에 분포되어 있는 상태를 비교하고 있는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 2개의 코팅칼을 이용한 양면 코팅 방식을 개략적으로 도시하고 있는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 그라비아 코팅 장치를 이용한 패딩 방식을 개략적으로 도시하고 있는 도면이다.

본 발명은 원단에 항균 분말을 고정시키기 위한 항균 분말 고정용 코팅액으로서, 코팅액 전체 100 중량%를 기준으로 하여, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 2~5중량%, 아크릴계 바인더 2~5중량%, 백등유 2~10중량%, 폴리아세탈과 폴리에스터의 공중합체 2~10중량% 및 물 70~92중량%를 포함하는 항균 분말 고정용 코팅액을 제공한다.

본 발명의 항균 분말 고정용 코팅액에서, 전체 100중량%의 코팅액을 기준으로 하여, 물이 70~92중량%의 양으로 함유된다. 물은 기본적으로 수성을 기반으로 하고 있어 최소한의 약품을 사용하고 그 남은 부분을 물을 사용하여 보충을 한다.

본 발명의 항균 분말 고정용 코팅액에서, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르는, 전체 100중량%의 코팅액을 기준으로 하여, 2~5중량%의 양으로 함유된다. 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르는 코팅액이 원단에 잘 스며들게 하는 역할을 한다. 보통 2중량% 이하에서는 그 효과가 미약하고, 특수한 케이스 즉 점도가 굉장히 높을 것을 요구하는 코팅 방식의 경우 5중량%까지 넣는 경우가 있지만 거의 대부분의 경우는 5중량%를 넘지는 않는다.

본 발명의 항균 분말 고정용 코팅액에서, 아크릴계 바인더는, 전체 100중량%의 코팅액을 기준으로 하여, 2~5중량%의 양으로 함유된다. 아크릴계 바인더는 코팅액과 원단과의 접착력을 높이는 역할을 한다. 보통 2중량% 이하에서는 그 효과가 미약하고, 5중량% 이상에서는 큰 성능의 차이가 없다.

본 발명의 항균 분말 고정용 코팅액에서, 전체 100중량%의 코팅액을 기준으로 하여, 백등유가 2~10중량%의 양으로 함유된다. 백등유는 점도 조절용으로 사용을 하고 있다. 즉, 물로만 하게 되면 건조 시간도 길어지게 되고 그렇게 되면 원단의 손상과 공정 시간이 길어져서 작업성이 떨어진다. 그래서 일정량을 백등유로 대체를 하여 빠른 건조를 할 수 있도록 하고 있다. 백등유의 함량이 2중량% 미만의 양으로 함유되는 경우에, 작업시간의 단축효과가 거의 없으며, 백등유의 함량이 10중량%를 넘는 경우에, 작업 시간은 단축되지만, 코팅의 부착력이 저하되는 문제가 발생한다.

본 발명의 항균 분말 고정용 코팅액에서, 전체 100중량%의 코팅액을 기준으로 하여, 폴리아세탈과 폴리에스터의 공중합체가 2~10중량%의 양으로 함유된다. 폴리아세탈과 폴리에스터의 공중합체는 기본적으로 물을 많이 사용하고 있어 약품의 점도가 굉장히 낮아 코팅 프로세스에 맞지 않다. 그래서 코팅액으로 사용하기에 가능한 점도를 맞추기 위해서 추가하는 성분이며 원단의 성질이나 작업 시간의 설정에 따라 2~10중량% 정도로 추가하여 점도를 조절한다. 시험 결과, 물을 한계점까지 넣어도 10% 이상이 적용될 경우 정상적인 코팅 작업이 되지 않을 정도의 점도가 되어 한계치를 10%로 잡았다. 그 함량이 2중량% 미만으로 떨어지면 너무 묽어서 흘러내리게 된다.

본 발명의 항균 분말 고정용 코팅액에서, 전체 100중량%의 조성물을 기준으로 하여, 물이 70~92중량%의 양으로 함유된다. 물은 기본적으로 수성을 기반으로 하고 있어 최소한의 약품을 사용하고 그 남은 부분을 물을 사용하여 보충을 한다.

바람직하게는, 본 발명은, 전체 100 중량%의 코팅액을 기준으로 하여, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 : 아크릴계 바인더 : 백등유 : 폴리아세탈과 폴리에스터의 공중합체 = 2:3:3:3의 중량 비율에 물 89의 중량 비율로 조성된 항균 분말 고정용 코팅액을 제공한다.

<고팅액의 제조>

각각의 약품에 대한 섞는 순서는 없다. 모두 넣은 다음 섞어주면 된다. 평균적으로 3000rpm의 속도로 10분을 섞어주면 코팅 작업에 가능한 믹싱이 된다. 각각의 성분의 혼합은 먼저 일부의 물을 넣고 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 아크릴계 바인더, 백등유, 폴리아세탈과 폴리에스터의 공중합체를 순서에 관계없이 넣은 다음, 나머지 물을 첨가함으로써 수행된다.

모든 성분을 동시에 넣고 혼합하여도 성능상의 큰 문제는 없지만 더 많은 시간(약15분)을 혼합(바닥에 가라앉은 성분들로 인하여)하여야 모든 성분이 섞이게 된다. 물을 먼저 넣게 되면 그런 문제점이 해결이 된다.

모든 성분을 다 넣은 다음, 고속 믹서를 사용하여 3000RPM의 속도로 10분정도 혼합을 실시하여 코팅액을 생성시킨다.

<항균 분말 코팅된 항균 원단의 제조>

본 발명은 또한 100 내지 1200 메시의 항균 분말을 1~2kg/cm²의 힘으로 원단의 표면에 분사하여 원단의 섬유와 섬유 사이에 항균 분말의 입자들을 균일하게 침투시키는 항균 분말 침투 단계; 코팅 장치를 사용하여 항균 분말 침투 단계로부터의 원단의 양면을 본 발명에 따른 코팅액으로 코팅하는 코팅 단계; 및 코팅 단계에서 얻은 원단을 100 내지 140℃의 온도에서 열풍 건조시키는 건조 단계를 포함하는, 항균 원단의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 항균 원단의 제조 방법에서, 원단의 양면을 코팅하여 이중층으로 하는 이유는 원단 표면에 뿌려진 항균 성분 분말을 정상적으로 고정시키기 위해서는 양면 코팅을 하여야 하기 때문에 이중으로 양면으로 코팅을 하고 있는 방식을 사용하고 있다.

본 발명에 따른 항균 원단의 제조 방법의 핵심은 코팅액에 기능성 분말을 섞어서 코팅을 하는 방식이 아닌 원단에 스프레이 방식으로 분말을 뿌리고 그 분말을 안정적으로 유지할 수 있게 코팅액으로 코팅을 하는 방식이다.

본 발명에 따른 항균 원단의 제조 방법에서, 코팅액의 코팅은 이중 코팅 방식을 사용할 수도 있고 아니면 패딩 방식이나 디핑 방식을 사용하여 코팅을 할 수도 있다.

본 발명에 따른 항균 원단의 제조 방법에서, 항균 분말의 분사는 에어 스프레이 방법을 기반으로 1~2kg/cm²의 힘으로 원단 표면에 분사를 하고 원단 밑에 장착된 흡입기를 통하여 원단에서 이탈한 항균 분말을 회수하고 또한 원단 표면에 있는 항균 분말을 원단속에 침투하는 역할을 하게 된다. 그 다음에 상기 코팅액을 원단에 코팅을 하여 건조시켜 항균 기능 원단을 제조한다.

본 발명에 따른 항균 원단의 제조 방법에서, 코팅액의 코팅은 기본적으로 양면 코팅을 진행한다. 양면 코팅의 방식으로는 2개의 코팅칼을 이용한 양면 코팅 방식과 그라비아 코팅 장치를 이용한 패딩 방식을 사용하여 진행할 수 있다.

본 발명에 따른 항균 원단의 제조 방법에서, 코팅된 원단은 8개의 챔버가 있는 건조기에서 온도 140℃, 속도 30m/min의 조건으로 건조를 진행할 수 있다. 이때 초입에 있는 챔버 2개는 온도를 약 100℃로 원단이 진행되게 할 수 있다. 초반에 강한 열을 받게 되면 원단의 윗면 아랫면의 건조가 달라서 원단에 굴곡이 생기기 때문에 초반에 서서히 건조를 한다.

또한, 본 발명에서는 항균 분말로서 청분(메가종)이 사용될 수 있다.

실시예

<코팅액의 제조>

실시예 1

고속 믹서에 5kg의 물을 넣은 다음, 200g의 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 300g의 아크릴계 바인더, 300g의 백등유, 및 300g의 폴리아세탈과 폴리에스터의 공중합체를 첨가하고, 3000 RPM의 속도로 10분 동안 혼합하였다. 얻은 혼합액에 3.9kg의 물을 첨가하고 3분 동안 혼합하여 최종 코팅액 10kg을 제조하였다.

생성된 코팅액은 48시간 동안 어떠한 침전 없이 안정하게 유지되었다.

실시예 2

처음에 5kg의 물을 넣고 나중에 3.5kg의 물을 첨가하면서 200g의 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 300g의 아크릴계 바인더, 500g의 백등유, 및 500g의 폴리아세탈과 폴리에스터의 공중합체를 첨가함을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 코팅액 10kg을 제조하였다.

실시예 3

처음에 5kg의 물을 넣고 나중에 3.0kg의 물을 첨가하면서 200g의 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 300g의 아크릴계 바인더, 500g의 백등유, 및 1kg의 폴리아세탈과 폴리에스터의 공중합체를 첨가함을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 코팅액 10kg을 제조하였다.

<항균 분말 포함된 원단의 제조>

실시예 4

200 메시의 항균 분말, 즉, 청분을 2kg/cm²의 힘으로 원단의 표면에 균일하게 분사하면서 원단의 후방으로 이탈한 미부착된 항균 분말을 흡입기를 통해서 회수하여 원단의 섬유와 섬유 사이에 항균 분말의 입자들을 균일하게 침투시키고, 도 1에 나타낸 바와 같은 2개의 코팅칼을 이용하는 양면 코팅 방식으로 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에 따라서 제조한 코팅액을 항균 분말 침투된 원단에 박막 코팅하였다. 코팅된 원단을 8개의 챔버가 있는 건조기에서 30m/min의 속도로 먼저 100℃의 2개의 챔버 및 이어서 140℃의 6개의 챔버를 통과시켜 건조시켜 최종 항균 원단(각각, 실시예 4.1(실시예 1에서 제조된 코팅액을 사용하여 제조한 원단), 실시예 4.2(실시예 2에서 제조된 코팅액을 사용하여 제조한 원단), 실시예 4.3(실시예 3에서 제조된 코팅액을 사용하여 제조한 원단))을 생성시켰다.

실시예 5

500 메시의 항균 분말을 사용하고, 도 2에 나타낸 바와 같은 그라비아 코팅 장치를 이용한 패딩 방식으로 코팅함을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법을 이용하여 항균 원단(실시예 5.1, 실시예 5.2 및 실시예 5.3)을 생성시켰다.

실시예 6

1000 메시의 항균 분말을 사용하고, 도 2에 나타낸 바와 같은 그라비아 코팅 장치를 이용한 패딩 방식으로 코팅함을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법을 이용하여 항균 원단(실시예 6.1, 실시예 6.2 및 실시예 6.3)을 생성시켰다.

상기 실시예 4 내지 6에서 얻은 항균 원단들은 종래 기술의 고분자 수지 도포 방식에 비해서 더 많은 항균 분말이 균일하게 섬유에 부착되었음이 육안으로도 관찰될 수 있었고, 표면 이질감이 없었으며, 섬유 본연의 부드러운 촉감이 유지되었다.

< 소취율 및 항균도의 평가를 위한 시험>

실시예 8: 항균도 시험

실시예 4에서 제조된 항균 원단을 한국의류시험 연구원에 의뢰하여 항균도(%)에 대해서 평가하였다. 대조원단으로는 표준 면포를 사용하였으며, 시험균으로는 1.2 x 10⁵ CFU/mL의 농도의 Staphylococcus aureus ATCC 6538 (황색포도상구균) 및 1.0 x 10⁵ CFU/mL의 농도의 Klebsiella pneumoniae ATCC 4352 (폐렴간균)을 사용하였다. 시험은 제조 직후 및 세탁후의 시험편에 대해서 KS K 0693:2016에 따라 수행되었으며, 제조 직후 및 10회 세탁후의 항균도(%)를 평가하였다. Staphylococcus aureus 및 Klebsiella pneumoniae에 결과가 각각 하기 표 2 및 표 3에 기재되어 있다.

Staphy lococcus aureus ATCC 6538(황색포도상구균)

		시험전(%)	세탁전(%)	세탁후(%)	세탁10회(%)
실시예 4	실시예 4.1	99.9	99.9	99.9	99.9
	실시예 4.2	99.9	99.9	99.9	99.9
	실시예 4.3	99.9	99.9	99.9	99.9
실시예 5	실시예 5.1	99.9	99.9	99.9	99.9
	실시예 5.2	99.9	99.9	99.9	99.9
	실시예 5.3	99.9	99.9	99.9	99.9
실시예 6	실시예 6.1	99.9	99.9	99.9	99.9
	실시예 6.2	99.9	99.9	99.9	99.9
	실시예 6.3	99.9	99.9	99.9	99.9

Klebsiella pneumoniae ATCC 4352(폐렴간균)

상기 표 1 및 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 항균 원단은 항균도가 매우 우수하였다.

한편, 실시예 4, 실시예 5 및 실시예 6의 원단의 촉감에 대한 평가에서, 원단 모두가 특유의 부드러움과 촉감이 유지됨이 확인되었다.

Claims

원단에 항균 분말을 고정시키기 위한 항균 분말 고정용 코팅액으로서, 코팅액 전체 100 중량%를 기준으로 하여, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 2~5중량%, 아크릴계 바인더 2~5중량%, 백등유 2~10중량%, 폴리아세탈과 폴리에스터의 공중합체 2~10중량% 및 물 70~92중량%를 포함하는 항균 분말 고정용 코팅액.
100 내지 1200 메시의 항균 분말을 1~2kg/cm²의 힘으로 원단의 표면에 분사하여 원단의 섬유와 섬유 사이에 항균 분말의 입자들을 균일하게 침투시키는 항균 분말 침투 단계;
코팅 장치를 사용하여 항균 분말 침투 단계로부터의 원단의 양면을 청구항 1에 따른 코팅액으로 코팅하는 코팅 단계; 및
코팅 단계에서 얻은 원단을 100 내지 140℃의 온도에서 열풍 건조시키는 건조 단계를 포함하는, 항균 원단의 제조 방법.
청구항 2에 있어서,
코팅 단계가 2개의 코팅칼을 이용한 양면 코팅 방식이거나 그라비아 코팅 장치를 이용한 패딩 방식을 사용하여 수행되는 제조 방법.
청구항 2에 있어서,
항균 분말 침투 단계에서, 항균 분말이 분사되는 표면의 뒤에서 흡입기를 통해서 원단으로부터 이탈한 항균 분말을 회수하는 공정을 추가로 포함하는 제조 방법.
청구항 4에 따른 제조 방법으로부터 제조되는 항균 원단.