KR102159455B1 - 친환경 기능성 원단 및 그 제조방법 - Google Patents

친환경 기능성 원단 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 기능성 원단 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 친환경 기능성 원단의 제조방법은 천연 추출물을 제조하는 천연 추출물 제조 단계(S100); 칩 상태로 제조된 폴리프로필렌(PP:PolyProphlene), 폴리에틸렌(PE: PolyEthylene) 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) 수지를 모두 압출기에 투입하고, 열을 가하여 용용시켜 혼합 수지를 제조한 후 상기 혼합 수지를 교반하여 칩을 제조하며, 상기 칩을 냉각하여 절단함으로써 배치 칩을 제조하는 배치 칩 제조 단계(S200); 상기 배치 칩 및 천연 추출물을 혼합하여 마스터 배치 칩을 제조하는 마스터 배치 칩 제조 단계(S300); 상기 마스터 배치 칩을 이용하여 원사를 제조하는 원사 제조 단계(S400); 상기 원사를 제직하여 원단을 제조하는 원단 제조 단계(S500); 및 상기 원단을 코팅액에 침지시켜 코팅하는 원단 코팅 단계(S600)를 포함한다.
상기한 구성에 의해 본 발명은 천연 추출물이 포함되도록 원사를 제조하고, 이를 이용하여 기능성 원단을 제조함으로써, 우수한 탈취력을 보이는 기능성 원단을 제조할 수 있다.

Description

친환경 기능성 원단 및 그 제조방법{ENVIRONMENTAL-FRIENDLY FUNCTIONAL FABRICS AND MUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 친환경 기능성 원단 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천연 추출물이 포함되도록 원사를 제조하고, 이를 이용하여 기능성 원단을 제조함으로써, 우수한 탈취력을 보이는 친환경 기능성 원단 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 원단(原緞)은 모든 옷이나 매트 및 쇼파 등의 원료가 되는 천으로, 상기 원단을 이용하여 봄철, 여름철, 가을철 및 겨울 철에 입는 옷이나, 매트커버 및 쇼파 커버 등을 만들어 낸다.
그러나, 대다수의 원단은 기능성이 부여되지 않은 단순가공 공정과 재봉 등의 과정을 거쳐 상품화되기 때문에 각종 유해 세균이나 곰팡이 등의 성장에 좋은 조건을 조성하게 되는 문제점이 있었다.
유해세균 및 곰팡이류의 번식으로 인하여 발생되는 악취 등이 주위사람들에게 불쾌감을 주는 것은 물론이고 피부에 세균이나 곰팡이가 증식하게 되어 질병을 유발할 수도 있다.
또한, 종래에 제조되는 원단은 합성수지를 유기용제 등과 혼합하여 원단으로 제조하게 되는데, 원단으로 제조된 후에도 유기용제가 원단에 잔류하여 피부트러블을 유발하는 문제점이 있었다.
또한, 종래에 원단은 의류, 매트 및 쇼파 등의 커버로 형성되는 과정에서 각종 로고 등을 인쇄하기 위해 아크릴, 용제 및 안료를 혼합한 인쇄 조성물이 사용되는데, 상기의 인쇄조성물에 사용되는 용제는 다이메틸폼아마이드, 톨루엔, 메틸에틸케톤 및 에틸아세테이트 등이 주로 사용되는데, 상기 용제는 환경호르몬을 방출할 뿐만 아니라, 피부트러블을 유발할 수 있으며, 고온의 조건에서 방출되어 인체에 악영향을 미치는 문제점이 있었다.
국내등록특허 제10-1449385호(2014년 10월 01일 등록) 국내등록특허 제10-1896361호(2018년 09월 03일 등록) 국내등록특허 제10-1940049호(2019년 01월 14일 등록)
본 발명은 천연 추출물이 포함되도록 원사를 제조하고, 이를 이용하여 기능성 원단을 제조함으로써, 우수한 탈취력을 보이는 친환경 기능성 원단 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 친환경 기능성 원단의 제조방법은 천연 추출물을 제조하는 천연 추출물 제조 단계(S100); 칩 상태로 제조된 폴리프로필렌(PP:PolyProphlene), 폴리에틸렌(PE: PolyEthylene) 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) 수지를 모두 압출기에 투입하고, 열을 가하여 용용시켜 혼합 수지를 제조한 후 상기 혼합 수지를 교반하여 칩을 제조하며, 상기 칩을 냉각하여 절단함으로써 배치 칩을 제조하는 배치 칩 제조 단계(S200); 상기 배치 칩 및 천연 추출물을 혼합하여 마스터 배치 칩을 제조하는 마스터 배치 칩 제조 단계(S300); 상기 마스터 배치 칩을 이용하여 원사를 제조하는 원사 제조 단계(S400); 상기 원사를 제직하여 원단을 제조하는 원단 제조 단계(S500); 및 상기 원단을 코팅액에 침지시켜 코팅하는 원단 코팅 단계(S600)를 포함한다.
상기 천연 추출물 제조 단계(S100)에서 상기 천연 추출물은 병풀 추출물과 미네랄 솔트 추출물이 이용될 수 있다.
상기 원단 코팅 단계(S600)에서 상기 코팅액은 자기유화형 에폭시 수지 100 중량부에 대해 탈취제 10 내지 20 중량부의 중량 비율로 혼합될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 제조방법으로 제조된 친환경 기능성 원단을 포함한다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 친환경 기능성 원단의 제조방법은 천연 추출물이 포함되도록 원사를 제조하고, 이를 이용하여 기능성 원단을 제조함으로써, 우수한 탈취력을 보이는 기능성 원단을 제조할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 친환경 기능성 원단의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 친환경 기능성 원단의 제조방법에 대하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 친환경 기능성 원단의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 친환경 기능성 원단의 제조방법은 천연 추출물 제조 단계(S100), 배치 칩 제조 단계(S200), 마스터 배치 칩 제조 단계(S300), 원사 제조 단계(S400), 원단 제조 단계(S500) 및 원단 코팅 단계(S600)를 포함한다.
1. 천연 추출물 제조 단계(S100)
상기 천연 추출물 제조 단계(S100)는 원사에 포함되는 천연 추출물을 제조하는 단계이다.
상기 천연 추출물 제조 단계(S100)에서 상기 천연 추출물은 병풀과 미네랄 솔트를 이용한 병풀 추출물과 미네랄 솔트 추출물이 이용될 수 있는데, 상기 병풀 추출물과 미네랄 솔트 추출물은 하기의 제조방법으로 제조된 병풀 추출물과 미네랄 솔트 추출물이 이용될 수 있다.
먼저, 병풀 추출물을 제조하기 위하여, 병풀을 준비한 후 세척할 수 있다.
상기 병풀은 asiaticoside, madecassoside, asiatic acid, madecassic acid, vallerin과 미량의 알칼로이드(alkaloid) 등을 함유함에 따라 상처 치료에 탁월하고, 항치매 및 위장병 등에 효과가 있어 질병 치료제의 원료로 다양하게 사용되고 있다. 특히, 이들 물질들은 피부조직의 재생력을 갖는 물질들로 콜라겐 생성을 촉진시켜 실제 임상에서는 상처 치료 목적의 연고제를 구성하는 주성분으로 사용되고 있다.
이처럼 병풀은 피부치료제, 상처치료제, 기억력 증강제 및 강장제 등으로 다양하게 이용되고 있는 약용식물로서 국내에서도 의약품, 기능성 화장품 소재로 사용하기 위한 수요가 증가하고 있다.
다음으로, 상기 세척된 병풀을 수증기로 증숙할 수 있다.
상기 단계에서 상기 증숙은 상기 세척된 병풀을 110 내지 130℃ 온도 및 4 내지 5kgf/cm2의 압력에서 30 내지 50분 동안 수증기로 가열함으로써 수행될 수 있다.
그 다음으로, 상기 증숙된 병풀을 건조할 수 있다.
상기 단계에서 상기 건조는 햇빛 건조시 상기 병풀의 엽록소가 파괴되고 유용 성분이 휘발되는 것을 방지하기 위하여, 상기 병풀을 온도 20 내지 25℃의 온도 및 60 내지 65%의 습도에서 20 내지 40시간 동안 건조할 수 있다.
이어서, 상기 건조된 병풀을 가열하여 덖음한 후 냉각할 수 있는데, 상기 덖음은 상기 건조된 병풀을 가열 용기에 투입한 후 70 내지 75℃의 온도에서 1 내지 5분 동안 1차 덖음하고, 상기 1차 덖음된 병풀을 130 내지 140℃의 온도에서 30 내지 50초 동안 2차 덖음하며, 상기 2차 덖음된 병풀을 30 내지 40℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 냉각하는 단계로 진행될 수 있다.
다음으로, 상기 냉각된 병풀에 유산균 배양액을 분무하여 접종할 수 있다.
상기 단계에서는 상기 냉각된 병풀 100 중량부에 대해 유산균 배양액 5 내지 10 중량부의 중량 비율로 분무하여 접종할 수 있는데, 상기 미네랄 및 유산균 배양액이 상기한 하한 범위 미만으로 포함되는 경우에는 추후 공정에서 충분한 발효가 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있고, 상기한 상한 범위를 초과하여 포함되는 경우에는 과도한 발효에 의해 병풀의 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 단계에서 상기 유산균은 발효 식품인 김치로부터 분리된 유산 균주를 이용할 수 있는데, 구체적으로, 상기 유산 균주로는 락토바실러스 쿠르바투스(Lactobacillus curvatus), 바이셀라 비리데센스(Weissella viridescens), 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) 및 류코노스톡 락티스(Leuconostoc lactis)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 공지된 유산 균주가 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 단계에서는 김치로부터 유산균 배양액을 제조하기 위하여 1.2N HCl을 이용하여 배지의 pH를 2.8~3.2로 조정한 다음 김치로부터 유산 균주를 분리하고, 상기 분리된 유산 균주를 MRS broth(Oxoid, England)를 이용하여 37~39℃에서 20 내지 25시간 동안 배양한 후 1×1.08 ~ 5×1.08 CFU/mL이 되도록 희석하며, 이후 10,000 내지 15,000rpm에서 10~15분간 원심분리하여 상청액(supernatant)만을 분리하고, 상기 상청액(Supernatant)을 0.45㎛ 시린지 필터(syringe filter)로 여과 후, 상기 여과된 상청액 100 중량부에 대해 멸균한 증류수 1,000 내지 2,000 중량부의 중량 비율로 혼합하여 희석함으로써 유산균 배양액을 제조할 수 있다.
그 다음으로, 상기 유산균 배양액이 접종된 병풀을 발효시킬 수 있다.
상기 단계에서는 상기 미네랄 및 유산균 배양액이 접종된 병풀을 40 내지 43℃의 온도 및 60 내지 62%의 습도가 유지되도록 한 후, 3 내지 5일 동안 발효시킬 수 있는데, 상기 병풀의 발효가 상기한 하한 범위 미만으로 수행되는 경우에는 상기 병풀이 충분히 발효되지 못하는 문제가 발생할 수 있고, 상기한 상한 범위를 초과하여 수행되는 경우에는 발효되는 병풀의 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
이어서, 상기 발효된 병풀을 추출하여 병풀 추출물을 제조할 수 있다.
상기 단계에서는 예를 들어, 상기 발효된 병출을 용매와 혼합하여 혼합물을 제조한 후, 초음파 추출기에 투입하여 상기 혼합물에 초음파를 가하고, 상기 혼합물에 포함되어 있는 고형분을 체(sieve)와 같은 공지의 거름망 등을 이용하여 제거함으로써 병풀 추출물을 제조할 수 있는데, 상기 용매로는 물 또는 탄소수 1 내지 4(C1 내지 C4)의 알코올 중에서 선택된 어느 하나 이상의 용매가 사용될 수 있다.
또한, 상기 단계에서는 18 내지 20℃의 온도 및 0.5 내지 1.0kgf/cm2의 압력하에서 상기 혼합물에 가해지는 초음파는 50 내지 80KHz의 진동주파수에서 150 내지 200분 동안 150 내지 300와트(watt)의 출력을 이용하여 추출함으로써 병풀 추출물을 제조할 수 있다.
상기 미네랄 솔트 추출물(Mineral Salt or Sea Salt Extract)은 미네랄 솔트(Mineral Salt)로부터 추출하여 제조되는 것으로, 상기 미네랄 솔트는 다이아몬드와 같은 결정구조를 하고 있는 등축정계에 속하는 광물이며, 화학성분은 염화나트륨(NaCl)이다. 상기 미네랄 솔트는 대부분 무색 투명하지만 노랑, 빨강, 파랑, 보라색을 띠기도 하며 조흔색은 백색이다.
상기 미네랄 솔트를 구성하는 염화나트륨은 동물에게 생리적으로 필수 불가결한 것으로 체액에 포함되어 체액의 삼투압을 조절하고, 염화나트륨의 구성 성분인 나트륨은 인산과 결합하여 완충물질로서 체액의 산염기 평형을 유지할 수 있다.
상기 미네랄 솔트는 섭취뿐만 아니라 피부에 도포하였을 때도 인체에 긍정적인 효과를 미치는바, 피부의 천연 보습인자 성분인 요소(urea) 보다도 우수한 피부 보습력을 가지는 것으로 보고되기도 하였으며, 각종 피부트러블 완화(피부진정), 피부 노폐물 제거 및 각질제거, 여드름, 주름, 아토피 등에도 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
상기 미네랄 솔트 추출물은 하기의 제조방법으로 제조된 미네랄 솔트 추출물이 이용될 수 있다.
먼저, 미네랄 솔트를 준비한 후 상기 미네랄 솔트를 일정한 입도로 분쇄할 수 있다.
상기 단계에서 상기 미네랄 솔트는 볼 밀링(ball milling) 장치와 같은 공지된 분쇄기를 이용하여 0.1 내지 100㎛의 입경을 가지고, 100 내지 300m2/g의 비표면적을 가지도록 분쇄될 수 있다.
다음으로, 상기 분쇄된 미네랄 솔트를 가열하여 열처리할 수 있다.
상기 단계에서는 상기 분쇄된 미네랄 솔트를 가열함으로써 상기 미네랄 솔트에 포함되어 있는 불순물과 잔류 유기물을 제거할 수 있는데, 상기 분쇄된 미네랄 솔트의 가열은 1500 내지 1700℃의 온도에서 50 내지 100분 동안 진행될 수 있다.
그 다음으로, 상기 열처리된 미네랄 솔트를 세척하여 상기 미네랄 솔트의 표면에 부착되어 있는 열처리시 생성된 연소 잔류물들을 제거한 후, 상기 세척된 미네랄 솔트를 정제수에 침지시켜 숙성시킬 수 있다.
상기 단계에서 상기 미네랄 솔트의 세척은 30 내지 50℃의 정제수로 상기 미네랄 솔트의 표면을 세척함으로써 진행될 수 있고, 상기 미네랄 솔트의 숙성은 상기 세척된 미네랄 솔트 100 중량부에 대해 60 내지 80℃ 온도의 정제수 200 내지 300 중량부를 혼합한 후, 5 내지 10일 동안 밀봉하여 보관함으로써 진행될 수 있다.
이어서, 상기 숙성된 미네랄 솔트 및 정제수의 혼합물에서 미네랄 솔트를 분리하여 제거한 후, 상기 정제수를 원심분리할 수 있다.
상기 단계에서 상기 정제수에는 미네랄 솔트의 유효성분들이 침출되어 있는데, 상기 정제수를 원심분리함으로써, 미네랄 솔트의 미세입자들이 위치하는 하층액과, 상기 하층액 상부에 위치하는 중층액 및 상층액으로 위치적으로 구분하여 분리할 수 있다.
다음으로, 상기 원심분리된 정제수의 중층액 및 상층액을 분리한 후, 상기 중층액 및 상층액을 가열하여 미네랄 솔트 추출물을 제조할 수 있다.
상기 단계에서는 상기 원심분리된 정제수의 중층액 및 상층액을 분리한 후, 140 내지 160℃ 온도의 열원으로 가열하여 수분을 제거함으로써 미네랄 솔트의 유효성분들이 침출되어 형성된 미네랄 솔트 추출물을 제조할 수 있다.
2. 배치 칩 제조 단계(S200)
상기 배치 칩 제조 단계(S200)는 칩 상태로 제조된 폴리프로필렌(PP:PolyProphlene), 폴리에틸렌(PE: PolyEthylene) 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) 수지를 모두 압출기에 투입하고, 열을 가하여 용용시켜 혼합 수지를 제조한 후 상기 혼합 수지를 교반하여 칩을 제조하며, 상기 칩을 냉각하여 절단함으로써 배치 칩을 제조하는 단계이다.
상기 배치 칩 제조 단계(S300)에서 상기 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 EVA 수지는 각각 폴리프로필렌 20 내지 40 중량부, 폴리에틸렌 30 내지 50 중량부 및 EVA 수지 10 내지 20 중량부의 중량비율로 혼합되어 혼합 수지가 제조될 수 있고, 상기 혼합 수지가 투입된 압출기는 수지가 용융될 수 있도록 230 내지 250℃의 온도로 열이 가해질 수 있다.
본 발명에서 상기 폴리에틸렌(PE)은 플라스틱 제품 중 초경량에 속하면서 우수한 쿠션력과 내수성 및 내저온 충격성을 가지고, 상기 폴리프로필렌(PP)은 상기 폴리에틸렌(PE)과 매우 유사한 성질을 가지면서도 투명성 및 항장력 등이 우수한 특성을 가지며, 상기 EVA 수지는 에틸렌과 비닐아세테이트의 공중합체 수지로서 투명성, 유연성, 저온 취성 등이 매우 우수한 특성을 가짐과 동시에 매우 친환경적인 수지이다.
또한, 본 발명에서는 상기 칩을 냉각하여 절단함으로써 배치 칩을 제조하는데, 상기 냉각은 냉각기에서 진행되고, 55 내지 65℃의 온도에서 수행될 수 있다.
3. 마스터 배치 칩 제조 단계(S300)
상기 마스터 배치 칩 제조 단계(S300)는 상기 배치 칩 및 천연 추출물을 혼합하여 마스터 배치 칩을 제조하는 단계이다.
상기 마스터 배치 칩 제조 단계(S300)는 상기 배치 칩 및 천연 추출물을 압출기에 투입하고, 상기 배치 칩 및 천연 추출물이 투입된 압출기에 열을 가하여 용용 시킨 후, 상기 용융된 배치 칩 및 천연 추출물을 혼합한 후 교반하고 냉각하여 절단함으로써 마스터 배치 칩을 제조할 수 있다.
상기 마스터 배치 칩 제조 단계(S300)에서 상기 배치 칩 및 천연 추출물 전체 함량 중에서 상기 천연 추출물은 1 내지 5 중량%로 포함될 수 있고, 상기 천연 추출물은 병풀 추출물 및 미네랄 솔트 추출물이 1:1의 중량 비율로 포함될 수 있다.
또한, 상기 마스터 배치 칩 제조 단계(S300)에서 상기 마스터 배치 칩은 상기 용융된 배치 칩 및 식물 추출물을 혼합하고 교반한 후 냉각하고 절단함으로써 제조될 수 있는데, 상기 냉각은 40 내지 50℃ 온도를 유지하는 냉각기에서 수행될 수 있다.
4. 원사 제조 단계(S400)
상기 원사 제조 단계(S400)는 상기 마스터 배치 칩을 이용하여 원사를 제조하는 단계이다.
상기 원사 제조 단계(S400)에서 상기 원사는 상기 용융된 배치 칩 및 천연 추출물이 혼합되어 형성된 상기 마스터 배치 칩을 이용하여 용융, 방사, 냉각 등과 같은 통상적인 공정을 거쳐 제조될 수 있다.
즉, 상기 원사 제조 단계(S400)에서 상기 원사는 압출기의 출구 쪽에 일정한 굵기 및 형상을 가지는 원사 방출홀이 다수개 형성되어 구성되는 원사 제조용 금형을 설치하고, 상기 압출기 내에 마스터 배치 칩을 투입한 후 용융·방사 등 공지의 과정을 거친 후 일정한 온도로 냉각함으로써 원사를 제조할 수 있다.
예를 들어, 상기 원사 제조 단계(S400)에서는 상기 마스터 배치 칩을 250 내지 280℃ 온도에서 용융·방사시키고, 30 내지 40℃ 온도의 냉각기에서 냉각시킴으로써 원사를 제조할 수 있다.
5. 원단 제조 단계(S500)
상기 원단 제조 단계(S500)는 상기 원사를 제직하여 원단을 제조하는 단계이다.
상기 원단 제조 단계(S500)에서는 상기 원사를 권취기에 권취하여 보관하거나, 직기, 편기 등을 이용하여 제직 또는 편직함으로써, 다양한 원단을 제조할 수 있고, 상기 원단을 제조하는 공정은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 공지의 기술인 바, 설명의 편의 및 본 발명의 기술적 사상의 명확성을 위하여 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
6. 원단 코팅 단계(S600)
상기 원단 코팅 단계(S600)는 상기 원단을 코팅액에 침지시켜 코팅하는 단계이다.
상기 원단 코팅 단계(S600)에서는 상기 원단의 표면을 코팅액으로 코팅함으로써, 원단에 탈취 효과를 부여할 수 있는데, 상기 코팅액은 자기유화형 에폭시 수지 100 중량부에 대해 탈취제 10 내지 20 중량부의 중량 비율로 혼합됨으로써 제조될 수 있다.
상기 자기유화형 에폭시 수지는 자체 내에 유화시킬 수 있는 활성기를 가지고 있는 에폭시 수지로, 상기 자기유화형 에폭시 수지는 에폭시 당량이 200 내지 230g/eq인 자기유화형 변성 에폭시 수지가 사용될 수 있다.
상기 탈취제는 하기의 제조방법으로 제조된 탈취제가 이용될 수 있다.
먼저, 정제수에 구연산나트륨, 푸마르산나트륨, 글리세린, 호박산, 초산칼륨 및 제올라이트를 혼합한 후 교반하여 제1 용액을 제조할 수 있다.
상기 단계에서는 정제수 100 중량부에 대해 구연산나트륨 10 내지 20 중량부, 푸마르산나트륨 5 내지 15 중량부, 글리세린 3 내지 7 중량부, 호박산 5 내지 10 중량부, 초산칼륨 5 내지 15 중량부 및 제올라이트 5 내지 10 중량부의 중량 비율로 혼합한 후 교반하여 제1 용액을 제조할 수 있다.
상기 구연산나트륨, 푸르미산나트륨, 글리세린은 탈취 효과를 향상시키고 안정성을 높이기 위하여 포함되고, 상기 호박산, 초산칼륨은 황화합물계 물질의 악취 제거 효율을 높이기 위하여 포함되며, 상기 제올라이트는 암모니아, 포름알데히드, 톨루엔 등과 같은 자극성이 강한 악취 제거 효율을 높이기 위하여 포함될 수 있다.
상기 단계에서 상기 제올라이트는 비표면적이 100 내지 1000m2/g이고 제올라이트 입자의 입경은 10 내지 300nm일 수 있는데, 상기 제올라이트는 먼저, 순수에 수산화나트륨을 혼합한 후 용해시키고 알루민산나트륨(Sodium Aluminate)을 첨가하여 1 내지 2시간 동안 교반함으로써 혼합액을 제조하고, 상기 혼합액에 1M의 산화알루미늄(Al2O3), 4M의 산화나트륨(Na2O), 10M의 이산화규소(SiO2) 및 125M의 물(H2O)을 혼합한 후, 30 내지 35℃의 온도에서 3~5시간 동안 200~300RPM의 회전속도로 교반하며, 상기 교반된 혼합액을 95 내지 100℃의 온도에서 100 내지 200RPM의 회전속도로 3 내지 5시간 동안 가열하여 교반하고, 상기 가열하여 교반된 혼합액을 마이크로파 열원을 이용하여 85 내지 95℃의 온도에서 100 내지 150RPM의 회전속도로 1 내지 3시간 동안 결정화하여 제올라이트 결정을 합성하고, 상기 제올라이트 결정에 순수를 이용하여 미반응 물질을 세척한 후 75 내지 85℃의 건조기에서 3 내지 5시간 동안 가열하면서 교반한 다음 3%의 질산을 이용하여 pH를 6.5 내지 7.5로 조절하며, 이후 염화암모늄(NH4Cl) 용액을 첨가한 다음 30 내지 40℃의 온도에서 100 내지 150RPM의 회전속도로 15 내지 20시간 동안 교반하여 제올라이트 결정화 용액을 제조하고, 이후 상기 제올라이트 결정화 용액 100 중량부에 대하여 순수 1000 내지 1500 중량부를 첨가하여 교반한 후 12% 질산은(AgNO3) 용액 10 내지 15 중량부를 첨가한 다음 35 내지 45℃의 온도에서 5 내지 10시간 동안 반응시켜 세척하며, 상기 세척 후 550 내지 600℃의 건조기에서 10 내지 12시간 동안 소성함으로써 분말형의 제올라이트를 제조할 수 있다.
다음으로, 정제수와 과산화초산 및 초산나트륨을 혼합한 후 교반하여 제2 용액을 제조할 수 있다.
상기 단계에서는 정제수와 0.07(w/w)% 농도의 과산화초산 및 0.09(w/w)% 농도의 초산나트륨을 1:1:1의 중량 비율로 혼합한 후 36 내지 38℃의 온도에서 교반하여 제2 용액을 제조할 수 있다.
상기 단계에서 과산화초산(Peroxyacetic acid)은 분자식이 CH3COOOH로 표현되며, 반응성이 높고 옥시젠 라디칼(Oxygen radical)에 의해 단 몇 방울로도 다양한 종류의 세균을 박멸하는 성질을 가진 것으로 알려져 있다. 과산화초산의 탄화수소 말단은 박테리아 등의 미생물 세포에 쉽게 침투하여 미생물의 내부 및 외부의 S-S 및 S-H 결합을 분해하여 신속하고 효과적인 항균활성을 유도한다.
과산화초산이 유기물과 접촉되었을 때, 하기 반응식 1과 같이 원자상의 옥시젠 라디칼이 발생되고, 발생된 옥시젠 라디칼은 접촉된 유기물을 산화시켜 살균효과를 발휘한다.
[반응식 1]
CH3COOOH + H2O ↔ CH3COOH + ·O2
따라서, 일반적으로 과산화초산은 병원성 미생물을 제거하기 위한 의료기기용 세정제로 많이 사용되고 있고, 에어컨 필터 및 조리기구 세정제, 손 세정제 등 다양한 분야에 사용된다.
그 다음으로, 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합한 후 교반하여 탈취제를 제조할 수 있다.
상기 단계에서는 제1 용액 및 제2 용액을 1:1~2 중량부의 중량 비율로 혼합한 후 30 내지 35℃의 온도에서 1 내지 3시간 동안 교반함으로써, 탈취제를 제조할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 친환경 기능성 원단에 대한 실시예를 들어 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
< 실시예 >
먼저, 병풀 추출물과 미네랄 솔트 추출물을 제조하여 준비한 후, 폴리프로필렌 30 중량부, 폴리에틸렌 40 중량부 및 EVA 수지 15 중량부의 중량비율로 압출기에 투입하고, 240 내지 242℃ 열을 가하여 용용시켜 혼합 수지를 제조한 후 상기 혼합 수지를 교반하여 칩을 제조하며, 상기 칩을 냉각하여 절단함으로써 배치 칩을 제조하였다.
다음으로, 상기 배치 칩 및 천연 추출물을 혼합하여 마스터 배치 칩을 제조하였는데, 상기 배치 칩 및 천연 추출물 전체 함량 중에서 상기 천연 추출물은 3 중량%로 포함되고, 상기 천연 추출물은 병풀 추출물 및 미네랄 솔트 추출물이 1:1의 중량 비율로 포함되도록 하였다.
그 다음으로, 상기 마스터 배치 칩을 이용하여 원사를 제조한 후, 상기 원사를 제직하여 원단을 제조하였다.
이어서, 상기 원단을 코팅액에 침지시켜 코팅하였는데, 상기 코팅액은 자기유화형 에폭시 수지 100 중량부에 대해 탈취제 15 중량부의 중량 비율로 혼합되도록 하였다.
< 비교예 >
실시예와 동일하게 원단을 제조하였는데, 비교예에서는 상기 원단을 코팅액에 침지시키는 과정을 거치지 않았다.
상기 실시예 및 비교예에 따른 원단을 이용하여 탈취 시험을 수행하였다.
< 암모니아, 메틸메르캅탄, 황화수소 탈취 시험 >
300cc의 삼각 플라스크에 하기에 기재된 농도를 나타내는 암모니아, 메틸메르캅탄, 황화수소의 악취원을 넣고, 상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 원단을 절단하여 원단 시료를 각각 20g씩 넣고 시험액을 각각 5cc씩 첨가 및 밀폐한 후 방치하였고, 이후 일정한 시간 간격으로 악취원의 농도를 측정하였다.
1. 암모니아 탈취 시험
28% 암모니아수를 4배 부피의 물에 희석하여 희석액을 제조하였고, 상기 희석액 0.15cc를 넣어 암모니아 농도가 160ppm이 되도록 하여 탈취 시험을 수행하였다.
암모니아 탈취 시험 (단위 : ppm)
구분 실시예 비교예
3분 후 85 136
5분 후 71 121
10분 후 53 115
30분 후 38 103
60분 후 25 90
2. 메틸메르캅탄 탈취 시험
30% 메틸메르캅탄-메탄올용액을 200배로 물에 희석하여 희석액을 제조하였고, 상기 희석액 중에서 0.2cc를 덜어내어 암모니아와 동일하게 처리하였다. 이때, 메틸메르캅탄 농도가 170ppm이 되도록 하여 탈취 시험을 수행하였다.
메틸메르캅탄 탈취 시험 (단위 : ppm)
구분 실시예 비교예
1시간 후 45 98
2시간 후 25 85
3시간 후 18 74
3. 황화수소 탈취 시험
정제수 1에 황화수소 3을 상온에서 용해하여 용해액을 제조하였고, 상기 용해액을 5배로 희석한 것을 0.5cc 덜어내어 암모니아와 동일하게 처리하였다. 이때, 황화수소 농도가 310ppm이 되도록 하여 탈취 시험을 수행하였다.
황화수소 탈취 시험 (단위 : ppm)
구분 실시예 비교예
1시간 후 118 215
2시간 후 64 173
3시간 후 32 141
4. 메틸메르캅탄 탈취 시험
200cc 플라스크에, [메탄올에 30% 용해한 메틸메르캅탄 알코올 용액 10 : 물 1000]을 0.1cc 덜어 밀폐 교반하였다.
메틸메르캅탄 탈취 시험 (단위 : ppm)
구분 실시예 비교예
1시간 후 55 98
2시간 후 35 87
3시간 후 21 80
상기 [표 1] 내지 [표 4]를 참조하면, 실시예에 따른 원단은 우수한 탈취 효과를 보이는 것을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (4)

  1. 천연 추출물을 제조하는 천연 추출물 제조 단계(S100);
    칩 상태로 제조된 폴리프로필렌(PP:PolyProphlene), 폴리에틸렌(PE: PolyEthylene) 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) 수지를 모두 압출기에 투입하고, 열을 가하여 용용시켜 혼합 수지를 제조한 후 상기 혼합 수지를 교반하여 칩을 제조하며, 상기 칩을 냉각하여 절단함으로써 배치 칩을 제조하는 배치 칩 제조 단계(S200);
    상기 배치 칩 및 천연 추출물을 혼합하여 마스터 배치 칩을 제조하는 마스터 배치 칩 제조 단계(S300);
    상기 마스터 배치 칩을 이용하여 원사를 제조하는 원사 제조 단계(S400);
    상기 원사를 제직하여 원단을 제조하는 원단 제조 단계(S500); 및
    상기 원단을 코팅액에 침지시켜 코팅하는 원단 코팅 단계(S600)를 포함하되,
    상기 천연 추출물 제조 단계(S100)에서 상기 천연 추출물은 병풀 추출물과 미네랄 솔트 추출물이 이용되고,
    상기 배치 칩 제조 단계(S300)에서 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 EVA 수지는 각각 폴리프로필렌 20 내지 40 중량부, 폴리에틸렌 30 내지 50 중량부 및 EVA 수지 10 내지 20 중량부의 중량비율로 혼합되어 혼합 수지가 제조되며, 상기 혼합 수지가 투입된 압출기는 230 내지 250℃의 온도로 열이 가해지며, 상기 칩의 냉각은 55 내지 65℃의 온도에서 수행되고,
    상기 마스터 배치 칩 제조 단계(S300)는 상기 배치 칩 및 천연 추출물을 압출기에 투입하고, 상기 배치 칩 및 천연 추출물이 투입된 압출기에 열을 가하여 용융시키며, 상기 용융된 배치 칩 및 천연 추출물을 교반하고 냉각하여 절단함으로써 제조되되, 상기 배치 칩 및 천연 추출물 전체 함량 중에서 상기 천연 추출물은 1 내지 5 중량%로 포함되며, 상기 천연 추출물은 병풀 추출물 및 미네랄 솔트 추출물이 1:1의 중량 비율로 포함되고, 상기 냉각은 40 내지 50℃ 온도에서 수행되고,
    상기 원사 제조 단계(S400)에서 상기 원사는 상기 마스터 배치 칩을 250 내지 280℃ 온도에서 용융·방사시키고, 30 내지 40℃ 온도에서 냉각시킴으로써 제조되며,
    상기 원단 코팅 단계(S600)에서 상기 코팅액은 자기유화형 에폭시 수지 100 중량부에 대해 탈취제 10 내지 20 중량부의 중량 비율로 혼합되고,
    상기 천연 추출물 제조 단계(S100)에서 상기 병풀 추출물은, 병풀을 준비한 후 세척하고, 상기 세척된 병풀을 수증기로 증숙하되, 상기 증숙은 상기 세척된 병풀을 110 내지 130℃ 온도 및 4 내지 5kgf/cm2의 압력에서 30 내지 50분 동안 수증기로 가열함으로써 수행되며, 상기 증숙된 병풀을 20 내지 25℃의 온도 및 60 내지 65%의 습도에서 20 내지 40시간 동안 건조하고, 상기 건조된 병풀을 가열하여 덖음한 후 냉각하되, 상기 덖음은 상기 건조된 병풀을 가열 용기에 투입한 후 70 내지 75℃의 온도에서 1 내지 5분 동안 1차 덖음하고, 상기 1차 덖음된 병풀을 130 내지 140℃의 온도에서 30 내지 50초 동안 2차 덖음하며, 상기 2차 덖음된 병풀을 30 내지 40℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 냉각하는 단계로 진행되고, 상기 냉각된 병풀에 유산균 배양액을 분무하여 접종하되, 상기 유산균 배양액은 1.2N HCl을 이용하여 배지의 pH를 2.8~3.2로 조정한 다음 김치로부터 유산 균주를 분리하고, 상기 분리된 유산 균주를 MRS broth(Oxoid, England)를 이용하여 37~39℃에서 20 내지 25시간 동안 배양한 후 1×1.08 ~ 5×1.08 CFU/mL이 되도록 희석하며, 이후 10,000 내지 15,000rpm에서 10~15분간 원심분리하여 상청액(supernatant)만을 분리하고, 상기 상청액(Supernatant)을 0.45㎛ 시린지 필터(syringe filter)로 여과 후, 상기 여과된 상청액 100 중량부에 대해 멸균한 증류수 1,000 내지 2,000 중량부의 중량 비율로 혼합하여 희석함으로써 제조되며, 상기 유산 균주는 락토바실러스 쿠르바투스(Lactobacillus curvatus), 바이셀라 비리데센스(Weissella viridescens), 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) 및 류코노스톡 락티스(Leuconostoc lactis)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 유산 균주가 사용되고, 상기 유산균 배양액이 접종된 병풀을 40 내지 43℃의 온도 및 60 내지 62%의 습도가 유지되도록 한 후, 3 내지 5일 동안 발효시키며, 상기 발효된 병풀을 추출하는 과정을 거쳐 제조되고,
    상기 천연 추출물 제조 단계(S100)에서 상기 미네랄 솔트 추출물은, 미네랄 솔트를 준비한 후 상기 미네랄 솔트를 0.1 내지 100㎛의 입경을 가지고, 100 내지 300m2/g의 비표면적을 가지도록 분쇄하고, 상기 분쇄된 미네랄 솔트를 1500 내지 1700℃의 온도에서 50 내지 100분 동안 가열하여 열처리하며, 상기 열처리된 미네랄 솔트를 30 내지 50℃의 정제수로 세척한 후, 상기 세척된 미네랄 솔트 100 중량부에 대해 60 내지 80℃ 온도의 정제수 200 내지 300 중량부를 혼합한 후, 5 내지 10일 동안 밀봉하여 보관함으로써 숙성시키며, 상기 숙성된 미네랄 솔트 및 정제수의 혼합물에서 미네랄 솔트를 분리하여 제거한 후, 상기 정제수를 원심분리하여 미네랄 솔트의 미세입자들이 위치하는 하층액과, 상기 하층액 상부에 위치하는 중층액 및 상층액으로 위치적으로 구분하여 분리하고, 상기 원심분리된 정제수의 중층액 및 상층액을 분리한 후, 상기 중층액 및 상층액을 140 내지 160℃ 온도의 열원으로 가열하는 과정을 거쳐 제조되며,
    상기 원단 코팅 단계(S600)에서 상기 탈취제는, 정제수에 구연산나트륨, 푸마르산나트륨, 글리세린, 호박산, 초산칼륨 및 제올라이트를 혼합한 후 교반하여 제1 용액을 제조하되, 상기 제1 용액은 정제수 100 중량부에 대해 구연산나트륨 10 내지 20 중량부, 푸마르산나트륨 5 내지 15 중량부, 글리세린 3 내지 7 중량부, 호박산 5 내지 10 중량부, 초산칼륨 5 내지 15 중량부 및 제올라이트 5 내지 10 중량부의 중량 비율로 혼합한 후 교반하여 제조하고, 정제수와 과산화초산 및 초산나트륨을 혼합한 후 교반하여 제2 용액을 제조하되, 상기 제2 용액은 정제수와 0.07(w/w)% 농도의 과산화초산 및 0.09(w/w)% 농도의 초산나트륨을 1:1:1의 중량 비율로 혼합한 후 36 내지 38℃의 온도에서 교반하여 제조하며, 상기 제1 용액과 제2 용액을 1:1~2 중량부의 중량 비율로 혼합한 후 30 내지 35℃의 온도에서 1 내지 3시간 동안 교반하는 과정을 거쳐 제조된 것을 특징으로 하는 친환경 기능성 원단의 제조방법.
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