KR102150563B1 - 소취 특성이 우수한 부직포 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특정한 화합물을 이용하여 저렴한 가격으로 제조가 가능한 소취 성능의 마스터배치를 이용하여 소취 특성이 우수하고 생산성 또한 양호하게 되는 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기한 본 발명의 소취 특성이 우수한 부직포의 제조방법은, 중합체 수지를 용융하고 방사하여 부직포를 제조하는 제조방법에 있어서, 상기 제조방법은 중합체 수지에 금속 프탈로시아닌 및 산화아연을 첨가 후 혼련하여 소취 마스터 배치를 제조한 후 부직포 용도의 중합체 수지와 혼합 방사하여 필라멘트를 제조하는 공정; 상기 방사된 필라멘트를 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 웹을 형성하는 공정; 그리고 상기 웹을 부분적으로 열·압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 부직포를 제조하는 공정으로 구성됨을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 소취 특성이 우수한 부직포 및 그 제조방법은 화학적 소취제인 금속 프탈로시아닌 및 산화아연을 일정 비율로 함유하는 마스터 배치를 사용하여 부직포를 제조하므로, 부직포의 일반적인 물성을 그대로 유지하면서 소취 효과가 우수하게 되는 부직포를 보다 우수한 생산성으로 용이하게 제조할 수 있는 방법과 이에 의해 제조된 우수한 소취 성능을 갖는 부직포를 제공하여 상기한 종래의 문제점을 해결하였다.

Description

소취 특성이 우수한 부직포 및 그 제조방법{Nonwoven fabric having an excellent deodorant property and manufacturing method thereof}

본 발명은 소취 특성이 우수한 부직포 및 그 제조방법에 대한 것으로, 더욱 자세하게는 특정한 화합물을 이용하여 저렴한 가격으로 제조 가능한 소취 성능의 마스터배치를 이용하여 소취 특성이 우수하고 생산성 또한 양호하게 되는 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로 소취 특성이라 하면 냄새를 제거하는 것으로, 이러한 소취 특성을 갖는 소취 섬유와 유사한 것으로 항균 및/또는 방취 섬유가 있는데, 이들 양자 간의 의미의 차이점은 전자의 소취 섬유는 일단 발생한 냄새(예를 들어, 화장실 냄새, 담배 냄새 등)가 섬유에 스며들면 스며든 냄새를 제거한다는 것이고, 후자는 냄새의 원인이 되는 세균을 억제하여 냄새를 지운다는 것이다.

이러한 소취 특성은 섬유에 있어서 우수한 특성 중에 하나로 되고, 특히 의료용, 위생용품 또는 생활용 자재 등의 다양한 용도로 사용되는 부직포에 이들 특성의 부여는 우수한 품질의 부직포를 제공한다는 점에서 바람직한 것으로서, 이를 만족하기 위한 종래의 소취 특성 부여의 기술은 일반적으로 소취제를 담지하는 공법으로 행하였는데, 이는 물리적 후가공 공법이므로 고온 다습한 환경에서 1년 이상 노출시 소취 성능을 나타내는 암모니아 탈취율이 90% 이상을 달성하지 못해 불안정한 소취 성능을 보였다는 단점이 있다. 이러한 종래의 기술로는, 예를 들어 대한민국 특허공개공보 제1999-0087678호(특허문헌 1)에서는, 섬유 기질 중에 산성기를 0.01~25 mol/kg 섬유의 비율로 함유하는 섬유로, 또한 상기 섬유가 아미노기 함유 화학물질을 아미노기로서 0.03~3 mol/kg 섬유의 비율로, 적어도 상기 아미노기의 일부에서 상기 산성기와의 결합을 통하여 담지하여 이루어지는 내구성의 복합냄새, 악취 제거 성능을 갖는 소취성 섬유를 개시하고 있으며, 대한민국 특허공개공보 제1998-0068285호(특허문헌 2)에서는, 부직포 자체에 소취 및 난연기능을 동시에 부여하는 것을 목적으로 한 것으로, 폴리프로필렌 장섬유 부직포 제조시 범용 폴리프로필렌 수지에 특수 구조를 지닌 포스파젠(Phosphazene)계 난연제 및 산화아연이 결합되어 있는 실리카계 흡착형 소취제를 첨가하고 혼련하여 폴리프로필렌 난연 소취성 마스터배치를 제조한 후, 이를 부직포 용도의 범용 폴리프로필렌 수지와 혼합 방사하고 통상적인 방법에 의해 부직포를 제조하는 것을 특징으로 한 것으로서, 이와 같은 제조방법을 사용하여 제조된 부직포는 소취 및 난연 기능이 극히 우수한 특성을 지닌다고 개시하고 있다.

그러나, 상기한 종래의 발명에서 개시된 소취 특성을 제공하는 방법은 통상 소취제를담지하는 물리적 가공 방법을 사용하므로 소취제가 조기에 탈락 등의 사유로 소실되어 소취율이 현저하게 떨어지는 단점이 있으며, 또한 상기 특허문헌 2의 발명은 단지 실리카계 흡착형 소취제를 첨가하는 방법을 개시하고 있으나, 소취 성능 및 생산성에 있어 만족할 만한 수준으로 되지 않고 있으며 소취제의 입경 사이즈가 크거나 혹은 입경 사이즈가 작아도 입자들 간의 응집으로 인해 생산시 기계의 익스트루더(Extruder) 말단압력이 상승하여 생산성이 저하되는 문제가 발생하고 있어, 이에 생산성이 우수하고 소취 성능이 우수하게 되는, 특히 화학적 소취 방법이 요구되고 있는 실정이다.

특허문헌 1: 대한민국 특허공개공보 제1999-0087678호 특허문헌 2: 대한민국 특허공개공보 제1998-0068285호

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 실정을 감안하여 된 것으로서, 본 발명의 제일 목적은 다양한 용도로 유용하게 사용될 수 있는 부직포의 기본적인 물성을 유지하면서 소취 특성이 우수한 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 특성을 갖는 부직포를 우수한 생산성으로 보다 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.

본 발명자 등은 상기한 종래의 문제점을 인식하여 이를 해결하기 위해 예의 연구한 결과 금속 프탈로시아닌(phthalocyanine) 및 산화아연 유도체를 이용하여 소취 특성을 우수하게 하는 부직포 및 그 제조방법을 제공할 수 있게 되어 상기한 본 발명의 목적을 달성할 수 있었다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소취 특성이 우수한 부직포의 제조방법은;

중합체 수지를 용융하고 방사하여 부직포를 제조하는 제조방법에 있어서,

상기 제조방법은 중합체 수지에 하기 구조식 1의 금속 프탈로시아닌(phthalocyanine) 및 산화아연을 첨가 후 혼련하여 소취 마스터 배치(master batch)를 제조한 후 부직포 용도의 중합체 수지와 혼합 방사하여 필라멘트를 제조하는 공정; 상기 방사된 필라멘트를 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 웹(web)을 형성하는 공정; 그리고 상기 웹을 부분적으로 열·압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 부직포를 제조하는 공정으로 구성됨을 특징으로 한다:

<구조식 1>

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 금속 프탈로시아닌은 철-프탈로시아닌(Fe-phthalocyanine) 또는 구리-프탈로시아닌(Cu-phthalocyanine)을 사용함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 금속 프탈로시아닌 및 산화아연은 소취 마스터배치 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 소취 마스터배치의 투입율은 1 내지 30 중량% 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 최종 부직포의 금속 프탈로시아닌 및 산화아연의 유효성분의 함량%은 0.01 내지 15 중량%를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 중합체 수지는 폴리에스테르 수지, 또는 폴리 프로필렌 수지임을 특징으로 한다.

상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소취 특성이 우수한 부직포는;

중합체 수지에 상기 구조식 1의 금속 프탈로시아닌(phthalocyanine) 및 산화아연을 첨가 후 혼련하여 소취 마스터 배치(master batch)를 제조한 후 부직포 용도의 중합체 수지와 혼합 방사하여 필라멘트를 제조하는 공정; 상기 방사된 필라멘트를 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 웹(web)을 형성하는 공정; 그리고 상기 웹을 부분적으로 열·압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 부직포를 제조하는 공정에 의해 제조된 것임을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 소취 특성이 우수한 부직포 및 그 제조방법은 화학적 소취제인 금속 프탈로시아닌 및 산화아연을 일정 비율로 함유하는 마스터 배치를 사용하여 부직포를 제조하므로, 부직포의 일반적인 물성을 그대로 유지하면서 소취 효과가 우수하게 되는 부직포를 보다 우수한 생산성으로 용이하게 제조할 수 있는 방법과 이에 의해 제조된 우수한 소취 성능을 갖는 부직포를 제공하여 상기한 종래의 문제점을 해결하였다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명하지만, 본 발명의 범주가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

본 발명에서 사용된 "부직포"라는 용어는 편직 또는 직조 이외에 수단에 의해 형성되며 섬유 또는 필라멘트의 일부 또는 전부 사이에 결합을 함유하는 섬유 또는 필라멘트의 웹을 의미하며, 이러한 결합은 예를 들어 엉킴과 같은 열적, 접착적 또는 기계적 수단에 의해 형성될 수 있다. 통상적인 부직은 스펀본드, 멜트블로운, 카딩, 웨트레잉 및 에어레잉 공정에 의해 형성된다.

또한, 본 발명에서 사용된 "마스터 배치(Master batch)"란, 화학섬유 또는 석유화학 관련 공산품의 제조시에 이들에 기능성을 부여하기 위하여 첨가되는 배합제의 분산을 좋게 하고, 배합제의 흩날림을 방지하기 위하여 사용되는 것으로, 고분자 수지에 배합제를 고농도로 혼합하여 제조되는 첨가물질을 말한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 소취 특성이 우수한 부직포에서는 부직포에 소취 특성을 부여하기 위해 소취 화학반응법 중에서 산화반응을 이용하는 것으로, 하기 구조식 1의 금속 프탈로시아닌 및 산화아연, 바람직하기로는 철 또는 구리 프탈로시아닌(Fe or Cu- phthalocyanine) 및 산화아연을 유도체로 하는 산화제가 악취물질을 무취화하는 소취 부직포를 제공하는 것이다. 본 발명에 따라 사용되는 하기 구조식 1의 금속 프탈로시아닌 및 산화아연은 소취의 대상이 되는 암모니아, 아민과 같은 염기성 악취뿐만 아니라 황화수소와 같은 산성 악취에도 효과가 있다:

<구조식 1>

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 구조식 1의 금속 프탈로시아닌 및 산화아연 착물을 고분자에 결합시키면 보다 안정하고 효과적인 촉매 활성을 부여해 주게 되어, 안정한 소취 성능을 나타낼 수 있게 된다. 이는 금속 프탈로시아닌 유도체가 반응과정 중에 다른 물질로 변환되거나 분해되어 소실되는 것이 아니라, 원래의 상태로 환원되므로 다른 촉매에 비해 수명이 길고 반영구적으로 작용이 지속된다는 것을 말한다. 따라서, 본 발명에 따른 소취 부직포는 상기 화합물의 함유에 의해 반영구적 소취 성능을 갖는 부직포로 되는 것이 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 금속 프탈로시아닌 및 산화아연은 소취 마스터배치 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부의 비율로 되도록 사용하는 것이 바람직하다. 만일 금속 프탈로시아닌 및 산화아연의 함유량이 1중량부미만으로 되면 소취 효과를 거의 나타내지 못하며, 50중량부를 초과하여도 증가량에 따른 소취 효과의 상승작용이 거의 미미하여 바람직하지 않다. 더 바람직하게는 상기 금속 프탈로시아닌 및 산화아연은 전체 중합체 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부의 비율로 되도록 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 중합체 수지는 특히 한정되는 것은 아니지만, 폴리에스테르 수지 또는 폴리프로필렌 수지를 사용할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 부직포의 제조시 열압착에 의해 형태를 고정할 수 있는데, 예를 들어 열압착시 결합 캘랜더의 구성은 접착 면적을 한정하는 것은 아니지만, 한쪽은 통상적으로 접착면적이 10 내지 20%을 가지는 엠보스롤, 다른 한쪽은 표면이 매끄러운 스위밍롤(Swimming roll)로 구성할 수 있고, 이때 캘랜더 온도는 바람직하게 120 내지 180℃, 더 바람직하게는 140 내지 160℃로 할 수 있을 것이다.

상기와 같은 본 발명의 구성에 따라 제조된 부직포는 화학적 소취제인 특정한 금속 프탈로시아닌 및 산화아연을 일정 비율로 함유하는 마스터 배치를 사용하여 이들 소취제가 부직포를 구성하는 섬유의 내부에 결합되어 시간 경과 및 사용에 따른 탈락의 염려가 전혀 없어, 부직포의 일반적인 물성을 그대로 유지하면서 소취 효과가 지속적으로 우수하게 유지되는 효과가 있다. 따라서, 본 발명에 따른 부직포의 사용으로 우수한 소취 효과를 지속적으로 나타나게 할 수 있어, 현재 문제가 되고 있는 제3의 흡연(third-hand smoke) 노출, 즉 흡연 장소에 남아 있는 담배 연기 등에 의해 그 장소에 노출된 비 흡연자도 간과 폐에 심각한 손상을 일으키는 것으로 나타났다고 보고된 제3의 흡연 효과를 방지하데 유용한 제품으로 사용될 수 있을 것이다.

이하, 본 발명을 실시예로 보다 자세히 설명하지만 본 발명의 범주가 이들 실시예에 한정하는 것은 아님은 물론이다.

하기 실시예 및 비교예에서는 독일 라이펜호이저(Reifenhauser) 사의 설비를 이용하였으며, 부직포의 제조 방법에 있어서는 원료를 계량하는 도징(Dosing) 시스템을 이용하여 폴리프로필렌과 소취 마스터배치를 일정한 비율로 익스트루더(Extruder)로 전달하여 혼합물을 방사하며, 방사된 필라멘트는 벌집 모양의 챔버를 통하여 분사되는 냉각공기에 의해 고화하고 상부에서 불어주는 공기와 컨베이어 벨트 하부에서 흡입하는 공기의 압력에 의해 연신하고 컨베이어 벨트 상에 일정한 중량으로 적층하여 웹을 형성한 후, 열적본딩을 하여 부직포를 제조하였다.

실시예 1

금속 프탈로시아닌 및 산화아연이 20중량% 함유된 소취 마스터 배치를 투입율 2.5 중량%와 폴리프로필렌 97.5 중량%를 투입하여 용융 방사시켜 섬유화하고 다공성의 컨베이어벨트 상에서 연신하여 기초 중량이 50gsm 인 부직포를 제조하였으며, 제조된 부직포의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 2

금속 프탈로시아닌 및 산화아연이 20중량% 함유된 소취 마스터 배치를 투입율 5.0 중량%와 폴리프로필렌 95.0 중량%를 투입하여 용융 방사시켜 섬유화하고 다공성의 컨베이어벨트 상에서 연신하여 기초 중량이 50gsm 인 부직포를 제조하였으며, 제조된 부직포의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

비교예 1

폴리프로필렌 100.0 중량%를 투입하여 용융 방사시켜 섬유화하고 다공성의 컨베이어벨트 상에서 연신하여 기초 중량이 50gsm 인 부직포를 제조하였으며, 제조된 부직포의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

항목		실시예 1	실시예 2	비교예 1
소취 마스터 배치의 금속 프탈로시아닌 및 산화아연 함량(%)		20	20	-
소취 마스터 배치 투입율(%)		2.5	5.0	0
중량(g/m2)		50.5	50.3	50.0
두께(㎜)		0.334	0.341	0.326
강도 (Kg/5㎝)	MD	12.3	12.3	11.9
	CD	9.1	8.8	8.3
신도 (%)	MD	135	136	99
	CD	149	151	114
인열강도	MD	2.5	2.4	2.4
암모니아 탈취율(%)		97	99	32

실험예

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 부직포에 대해 다음과 같이 각각이 물성을 평가하였다.
실시예 1에서는 금속 프탈로시아닌 및 산화아연이 소취 마스터 배치 100중량% 에 대하여 20중량% 이고, 중합체 수지와 혼합방사할 시에 상기 소취 마스터매치의 투입율이 2.5중량% 이므로, 부직포에서 금속 프탈로시아닌 및 산화아연의 유효성분의 함량 %는 0.5중량% 가 될 것이며,
실시예 2에서는 금속 프탈로시아닌 및 산화아연이 소취 마스터 배치 100중량% 에 대하여 20중량% 이고, 중합체 수지와 혼합방사할 시에 상기 소취 마스터매치의 투입율이 5.0중량% 이므로, 부직포에서 금속 프탈로시아닌 및 산화아연의 유효성분의 함량 %는 1.0 중량% 가 될 것이다.
상기 도표에서 보는 바와 같이 금속 프탈로시아닌 및 산화아연의 유효성분의 함량 %가 0.5 ~ 1.0 중량% 가 되었을 때 상도 및 신도가 우수한 상태를 유지하면서, 암모니아 탈취율은 매우 우수하게 되는 것을 확인할 수 있었다.

(1) 단위면적당 무게(중량:g/㎡) : ASTM D 3776-1985의 방법에 준해 측정하였다.

(2) 인장강도 :인장시험기(United) 측정설비를 이용하여 KSK 0743법에 의해 시험 편 폭 10cm, 간격 10cm의 시험 편을 인장속도 500mm/min의 조건으로 인장하여 최대 하중을 구하였다.

(3) 인장신도 : 상기 (2)의 방법으로 측정한 최대 신장시의 신도를 구하였다.

(4) 암모니아 탈취율: 5L 가스백 내(가스백 내 가스량 3L)에 암모니아 가스와 함께 부직포 시료 1g을 넣고 2시간 경과 후의 시험가스백 안에 잔존 가스농도를 검지관으로 측정하여 농도 감소율을 기준한 소취율을 계산하였다. 암모니아 가스의 초기 농도는 100ppm으로 하였다. 소취성능은 암모니아 탈취율이 90% 이상이면 우수한 것으로 판정하였다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서는 소취 특성이 우수한 부직포와 그 제조방법에 대한 바람직한 실시형태에 대해 기술하였지만, 그 내용은 상기 실시형태에 기술된 내용에만 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (7)

1. 중합체 수지를 용융하고 방사하여 부직포를 제조하는 제조방법에 있어서,
   상기 제조방법은 중합체 수지에 하기 구조식 1의 금속 프탈로시아닌(phthalocyanine) 및 산화아연을 첨가 후 혼련하여 소취 마스터 배치(master batch)를 제조한 후 부직포 용도의 중합체 수지와 혼합 방사하여 필라멘트를 제조하는 공정; 상기 방사된 필라멘트를 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 웹(web)을 형성하는 공정; 그리고 상기 웹을 부분적으로 열·압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 부직포를 제조하는 공정으로 구성되는 것으로서,
   

   

   
   <구조식 1>
   상기 금속 프탈로시아닌 및 산화아연은 소취 마스터 배치 100 중량%에 대하여 1 내지 30 중량% 사용하고, 상기 부직포의 금속 프탈로시아닌 및 산화아연의 유효성분의 함량%은 0.5 내지 1.0 중량%를 사용하는 것을 특징으로 하는 소취 특성이 우수한 부직포의 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 금속 프탈로시아닌은 철-프탈로시아닌(Fe-phthalocyanine) 또는 구리-프탈로시아닌(Cu-phthalocyanine)을 사용함을 특징으로 하는 소취 특성이 우수한 부직포의 제조방법.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서, 상기 중합체 수지는 폴리에스테르 수지, 또는 폴리 프로필렌 수지임을 특징으로 하는 소취 특성이 우수한 부직포의 제조방법.
   
7. 삭제