KR102646817B1 - 소취성 코어-시스형 복합섬유. - Google Patents

소취성 코어-시스형 복합섬유. Download PDF

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Abstract

본 발명은 소취성 코어-시스형 복합섬유에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 코어부에 제 1 소취 조성물 및 다공성 구조체를 포함하고, 시스부에 탄소섬유 및 제 2 소취 조성물을 포함한 코어-시스형 복합섬유를 제공함으로써, 신체, 의류 및 섬유에서 유발될 수 있는 불쾌한 냄새, 암모니아 냄새, 노인 냄새 및 아이소발레르산 등의 악취 관련 물질을 흡착·제거 함으로써 소취 효과를 나타낼 수 있고, 불필요한 세탁을 자제함으로써 물과 에너지 사용량을 줄여 환경 및 지구 온난화 해결책에 도움을 줄일 수 있다.

Description

소취성 코어-시스형 복합섬유.{Deodorable core-sheath type composite fiber}
본 발명은 소취성 코어-시스형 복합섬유에 관한 것이다.
일반적으로 악취를 유발하는 물질은 산화 과정에서 발생되는 양이온 형태로 존재하며, 이로 인해 종래 악취 저감 기술은 악취유발 양이온을 포집하여 저감하는 방법, 악취유발 이온과 반응하는 물질을 사용하는 화학적 방법, 플라즈마를 이용하여 악취유발 이온을 파괴하는 물리적인 방법, 양이온의 냄새와 섞여 관능적으로 감지되는 악취량을 저감하는 방법, 호기성미생물을 이용하는 생물학적인 방법 등이 제안되었다.
또한 생활수준이 향상되면서 기존의 의류 개념을 넘어서 인체를 더욱 편안하게 하고 쾌적하게 하면서 외관상 심미적 기능을 갖는 기능성을 갖는 의류를 생산할 수 있는 원단의 출현이 기대되고 있으며, 섬유제조업체에서도 이와 같은 시장의 요구에 앞서 더 향상된 기능의 원사 및 원단을 출시하고 있다.
합성섬유에 항균성을 부여하기 위해서 무기항균제를 섬유에 첨가 시켜 항균기능을 부여하게 하는 기술이 개발되었다.
대한민국 등록특허 제1684435호는 '고분산 화산재를 함유한 폴리에스테르 섬유의 융·복합 항균기능사 제조방법'에 관한 것으로 화산재를 마스터 배치화하고 이를 이용하여 폴리에스테르칩과 융합 방사하여 화산재의 항균, 소취 및 원적외선 방사 기능을 발현시킨 폴리에스테르 섬유에 대해 개시되어있다.
그러나 상기 종래기술은 화산재의 분사성을 높여 화산재의 항균 능력을 높이는 기술로 항균성은 만족할만한 성능을 가지고 있으나 화산재만으로 소취 기능이 충분히 발현시킬 수 없는 문제점이 있었다.
한국등록특허 제10-1684435호
본 발명의 목적은 코어부와 시스부를 포함하는 코어-시스형 복합섬유를 제공하고, 각각의 코어부 및 시스부에 적용되는 소취 조성물과, 유기 바인더 및 무기 입자를 포함한 다공성 구조체를 통해 악취를 유발하는 물질을 효율적이면서도 안정적으로 분해·흡착 제거할 수 있는 소취성 코어-시스형 복합섬유를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 소취성 코어-시스형 복합섬유는, 코어-시스형 복합섬유에 있어서, 상기 복합섬유는 코어부(core) 및 시스부(sheath)를 포함하고, 상기 코어부는 제 1 소취 조성물 및 상기 제 1 소취 조성물을 함침시킨 다공성 구조체를 포함하고, 상기 제 1 소취 조성물은 염화물, 글루콘산염, 휴믹물질 및 귀금속 성분을 포함하고, 상기 시스부는 탄소섬유인 것을 포함하고, 상기 탄소섬유는 제 2 소취 조성물이 코팅되고, 상기 제 2 소취 조성물은 녹차씨오일 및 사해소금을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 염화물은 염화칼슘(CaCl2), 염화나트륨(NaCl) 및 염화마그네슘(MgCl2)에서 선택되는 적어도 어느 하나이고, 상기 글루콘산염은 글루콘산나트륨(C6H11NaO7), 글루콘산칼륨(C6H11KO7) 및 글루콘산칼슘(C12H22CaO14) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 포함하고, 상기 휴믹물질의 음이온성 관능기가 상기 염화물 및 글루콘산염과 킬레이트를 형성하며, 상기 귀금속 성분은 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt) 및 금(Au) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하고, 상기 다공성 구조체는, 유기 바인더 및 무기 입자를 포함한 건조 분말 혼합물을 400 ℃이상의 열을 가열함으로써 제조되는 3차원의 다공성 구조체인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 휴믹물질은 휴민(Humin), 휴믹산(Humic Acid; HA) 및 풀빅산(Fulvic Acid; FA)을 포함하며 pH가 3 내지 7 이고, 상기 휴믹물질은 전체 휴믹물질 100 중량부에 대하여 휴민(Humin) 60 내지 70 중량부, 휴믹산(Humic Acid; HA) 10 내지 25 중량부, 풀빅산(Fulvic Acid; FA) 10 내지 25 중량부인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 다공성 구조체는 열이 가해지는 경우 상기 유기 바인더가 제거되어 상기 무기 입자로 구성되는 3차원의 다공성 구조체에 없애고자 하는 악취가 흡착되고, 상기 다공성 구조체 내에 분산된 상기 제 1 소취 조성물이 악취를 유발하는 양이온을 분해하여 소취율이 향상되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 2 소취 조성물은, 팽창흑연을 첨가한 후, 초음파 분산 처리하여 제조된 그래핀으로써 상기 탄소섬유에 코팅되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 다공성 구조체는 괭생이 모자반(Sargassum horneri) 유래 다공성 구조체를 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 소취성 코어-시스형 복합섬유는 제 1 소취 조성물, 제 2 소취 조성물 및 유기 바인더와 무기 입자를 융합한 다공성 구조체를 포함하여 제조함으로써 불쾌한 냄새, 암모니아 냄새, 노인 냄새, 아이소발레르산 냄새 등 신체, 의류 및 섬유 등에서 발생할 수 있는 악취 관련 물질을 흡착·제거함으로써 악취를 저감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 소취성 코어-시스형 복합섬유는 항상 쾌적한 환경을 유지함으로써 불필요한 세탁을 자제할 수 있고, 물과 에너지 사용량을 줄여 환경 및 지구 온난화 해결책에 도움을 줄 수 있다.
또한 폐자원인 휴믹물질, 괭생이 모자반 등을 사용하여 생산 원가를 줄일 수 있다.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 소취성 코어-시스형 복합섬유에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 소취성 코어-시스형 복합섬유에 관한 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코어-시스형 복합섬유에 있어서, 상기 복합섬유는 코어부(core) 및 시스부(sheath)를 포함하고, 상기 코어부는 악취를 없애는 제 1 소취 조성물 및 상기 제 1 소취 조성물을 함침시킨 다공성 구조체를 포함하고, 상기 제 1 소취 조성물은 염화물, 글루콘산염, 휴믹물질 및 귀금속 성분을 포함하고, 상기 시스부는 탄소섬유인 것을 포함하고, 상기 탄소섬유는 제 2 소취 조성물이 코팅되고, 상기 제 2 소취 조성물은 녹차씨오일 및 사해소금을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합섬유는 코어-시스형으로 구성되며, 코어부에는 제 1 소취 조성물이 포함되고, 상기 제 1 소취 조성물을 함침시킨 다공성 구조체를 포함한다. 제 1 소취 조성물은 제 1 소취 조성물은 염화물, 글루콘산염, 휴믹물질 및 귀금속 성분을 포함할 수 있다. 없애고자 하는 악취 종류 및 악취 종류 개수에 따라 소취 조성물의 종류가 적어도 2개 이상 포함될 수 있으며, 소취 용도 외에 기타 용도에 따라 추가 조성물을 더 포함할 수 있다.
시스부는 상기 코어부의 외주면을 감싸는 구성으로 탄소섬유인 것을 포함한다. 탄소섬유는 보다 나은 소취 효과를 위해 제 2 소취 조성물이 코팅되는데, 이때 제 2 소취 조성물은 녹차씨오일(Camellia Sinesis seed oil) 및 사해소금(sea salt)을 포함한다.
녹차씨오일은 녹차씨로부터 추출된 오일로써 하이드록시에시드와 같은 탄소수가 10개 이상인 지방산과 전분, 카테킨, 탄닌, 사포닌, 비타민 A, B, C가 다량 함유되어 있다. 특히 다량의 폴리페놀 형태의 탄닌이 갖는 하이드록시기와 카테킨에 의해 소취 성능이 우수하다. 녹차씨오일은 수용성 베타-싸이클로덱스트린에 의한 소취 효과, 하이드록시기를 5개 이상 포함하고 있는 카테킨, 하이드록시기가 10개 이상인 응축된 사슬형태의 탄닌에 포함되어있는 하이드록시기가 서로 마주보고 있는 구조를 갖기 때문에 그 안에 포획하여 결합할 수 있는 분자의 크기가 크다. 이로 인해 베타-사이클로덱스트린 만으로 구성된 소취 조성물 보다 우수한 소취 효과를 나타낼 수 있다.
사해소금(Sea salt/Mineral salt)은 사해에서 채굴되는 소금으로, 미용원료로 사용되는 소금 중에 광물질(미네랄) 함량이 높은 편에 속한다. 일반 소금은 염화나트륨의 비중이 97% 가량 되지만, 사해 소금은 염화 마그네슘의 비중이 40 내지 50% 이고, 염화나트륨 함유량은 약 30%, 염화칼슘이 12 내지 15% 등이 포함된다. 사해소금은 항균, 소취 등의 기능을 한다. 염화나트륨의 구성 성분인 나트륨은 인산과 결합하여 완충물질로서 체액의 산염기 평형을 유지할 수 있으며, 항균, 살균과 소취에 효과가 있을 뿐만 아니라 노폐물 제거 등에도 효과가 있다.
제 2 소취 조성물이 전체 제 2 소취 조성물 100 중량부에 대하여 녹차씨오일 80 내지 90 중량부, 사해소금이 10 내지 20 중량부인 것이 바람직하다. 녹차씨오일이 80 중량부 미만인 경우 소취 효과가 저하되고, 90 중량부를 초과하는 경우 점도 상승에 의한 침전물 생성 문제가 발생할 수 있다. 사해소금이 10 중량부 미만인 경우 상대적으로 녹차씨오일의 함량이 높아져 제조 비용이 상승하면서도 분말 제형의 제조 시 피부 민감성이 높아지고, 20 중량부 초과하는 경우 사해소금의 해리 정도가 충분하지 못 해 제조 안정성이 저하되거나 조성물이 저온에서 석출되는 문제가 있을 수 있다.
제 2 소취 조성물을 혼합하여 탄소섬유를 함침시켜 코팅될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코어-시스형 복합섬유에 있어서, 상기 염화물은 염화칼슘(CaCl2), 염화나트륨(NaCl) 및 염화마그네슘(MgCl2)에서 선택되는 적어도 어느 하나이고, 상기 글루콘산염은 글루콘산나트륨(C6H11NaO7), 글루콘산칼륨(C6H11KO7) 및 글루콘산칼슘(C12H22CaO14) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 포함하고, 상기 휴믹물질의 음이온성 관능기가 상기 염화물 및 글루콘산염과 킬레이트를 형성하며, 상기 귀금속 성분은 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt) 및 금(Au) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하고, 상기 다공성 구조체는, 유기 바인더 및 무기 입자를 포함한 건조 분말 혼합물을 400 ℃이상의 열을 가열함으로써 제조되는 3차원의 다공성 구조체인 것을 포함한다.
본 발명에서는 휴믹물질의 음이온성 관능기가 염화물 및 글루콘산염과 킬레이트를 형성하는데, 구체적으로 휴믹물질의 음이온성 관능기가 염화물 및 글루콘산염의 음이온과 리간드 교환, 특히 염화 이온과 리간드 교환을 하여 형성된 휴믹물질 내 공간에 악취 물질, 구체적으로 악취를 유발하는 양이온을 흡착함으로써 소취 효과를 나타낼 수 있다.
휴믹물질은 토양에 들어간 유기물이 긴 세월동안에 분해, 축합, 중합되고 산화되어 이중결합이 증가하고 축합고리가 형성된 거대 고분자화합물로써 갈색-흑색의 유기교질 상태의 유기물로써 그 성분이 매우 복잡한 혼합물로 알려져 있다.
염화물은 제 1 소취 조성물 전체 100 중량%에 대하여 70 내지 80 중량%이고, 글루콘산염은 5 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
휴믹물질은 5 내지 20 중량%, 귀금속 성분은 0.5 내지 1 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 염화물과 글루콘산염이 상기 범위 보다 미만인 경우 휴믹물질과 킬레이트를 형성하는데 있어 효과가 떨어지고, 이에 따라 악취가 나는 물질의 흡착 성능이 낮아질 수 있고, 초과하는 경우에는 부식성이 높아지는 문제가 있다. 또한 휴믹물질이 5 중량% 보다 미만인 경우 염화물 및 글루콘산염과 킬레이트를 형성하기 위한 관능기가 부족하게 되어 킬레이트 형성 효과가 저하되고, 20 중량%를 초과하는 경우 염화물 및 글루콘산염과 과반응이 이루어져 조해 작용이 감소하여 악취 물질의 흡착 효과가 낮아지는 문제가 있다. 귀금속 성분이 0.5 중량% 미만인 경우 촉매 활성이 충분하지 못하게 될 수 있고, 1 중량% 초과인 경우 입자끼리 응집되어 원치 않는 부반응을 일으킬 수 있는 문제가 있다.
귀금속 성분은 암모니아의 분해를 통해 수소를 분해 추출하는 반응을 유도하며, 암모니아 분해반응의 효율을 높이기 위해 촉매가 사용되며 효율이 우수한 루테늄계 귀금속 촉매가 사용될 수 있고, 촉매 효율을 보다 더 높이기 위해 추가로 전이금속이 포함될 수 있다.
Figure 112023091774726-pat00001
본 발명에서는 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt) 및 금(Au) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속 성분 이외에 더 선택될 수 있으며 바람직하게는 루테늄, 오스뮴 및 백금의 조합일 수 있다.
다공성 구조체는 다공성 구조체는, 유기 바인더 및 무기 입자를 포함한 건조 분말 혼합물을 400 ℃이상의 열을 가열함으로써 제조되는 3차원의 다공성 구조체인 것을 특징으로 하며 공기중 유해한 성분을 비롯한 체내에서 유발되는 악취 물질을 흡착함으로써 의류의 쾌적한 환경을 유지할 수 있고, 불필요한 세탁을 자제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코어-시스형 복합섬유에 있어서, 상기 휴믹물질은 휴민(Humin), 휴믹산(Humic Acid; HA) 및 풀빅산(Fulvic Acid; FA)을 포함하며 pH가 3 내지 7 이고, 상기 휴믹물질은 전체 휴믹물질 100 중량부에 대하여 휴민(Humin) 60 내지 70 중량부, 휴믹산(Humic Acid; HA) 10 내지 25 중량부, 풀빅산(Fulvic Acid; FA) 10 내지 25 중량부인 것을 특징으로 한다.
휴믹물질은 휴민, 휴믹산, 풀빅산을 포함하며, 휴믹물질은 본 발명에 따른 염화물 및 글루콘산염과 킬레이트를 형성하는 반응에 사용되는 것을 포함한다.
또한 휴믹물질이 갖는 pH가 휴믹물질 내 구성 성분의 함량과 관계가 있는데, 휴믹물질의 pH가 낮을 수록 휴믹물질 내 구성되는 휴믹산의 함량비율이 낮아지고, pH가 높을 수록 휴믹물질 내 휴믹산의 함량이 높아지는 것을 확인하였다. 이와 관련하여 본 발명의 일 실시예에 따른 코어-시스형 복합섬유의 휴믹물질은 pH가 3 내지 7 인 것을 포함한다. pH가 3 미만인 경우 휴믹산 함량이 낮아지면서 액상 상태에서 휴믹산이 용해되지 않고 침전물을 형성하여 제 1 소취 조성물을 다공성 구조체에 함침시키기 어려워지며, pH가 7 초과인 경우 알칼리화가 이루어지는 문제가 발생한다. 휴믹물질은 식물 유래 난분해성 유기물로써, 미생물, 음식물 쓰레기, 토양 등에서 얻을 수 있으며 본 발명에서는 한정하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코어-시스형 복합섬유에 있어서, 상기 다공성 구조체는 열이 가해지는 경우 상기 유기 바인더가 제거되어 상기 무기 입자로 구성되는 3차원의 다공성 구조체에 없애고자 하는 악취가 흡착되고, 상기 다공성 구조체 내에 분산된 상기 제 1 소취 조성물이 악취를 유발하는 양이온을 분해하여 소취율이 향상되는 것을 포함한다.
이때 유기 바인더는 메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸메틸셀룰로오스, 메틸에틸셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리아크릴릭산, 폴리메틸메타아클릴레이트 및 하이드록시프로필 중 적어도 어느 하나이고, 상기 무기 입자는 괭생이 모자반(Sargassum horneri)인 것을 포함한다.
본 발명에 따른 일 실시형태에서, 제 1 소취 조성물은 점성물질을 추가로 함유할 수 있으며, 상기 점성물질을 통하여 제 1 소취 조성물이 다공성 구조체에 잔존하면서 기체 형태의 악취 물질 이외에도 미세먼지 등을 함께 흡착할 수 있으며, 악취 물질이 분해되기 전에 대기중으로 분산되는 것을 방지하여 소취 성능을 보다 더 높일 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 점성물질은 제 1 소취 조성물에 점성을 부여할 수 있다면 종류에 제한되지 않으나, 구체적으로는 점토 또는 알긴산 수용액, 특히 1% 알긴산 수용액을 사용하는 것이 바람직하다.
이때 점성물질은 제 1 소취 조성물 전체 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 0.5 중량부 미만인 경우 다공성 구조체에 잔존하지 않게 되며 1 중량부 초과인 경우 과하게 잔존하여 응고됨으로써 미세먼지의 흡착 효과를 나타낼 수 없게 되는 문제가 있다.
본 발명에 따른 일 실시형태에서, 제 1 소취 조성물은 초산 또는 부식방지제를 더 포함할 수 있다. 상기 부식방지제는 헥사메타인산나트륨, 제2인산나트륨, 옥살산칼슘 및 구연산나트륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 초산 또는 부식방지제는 제 1 소취 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.5 내지 1.0 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코어-시스형 복합섬유에 있어서, 제 2 소취 조성물은, 팽창흑연을 첨가한 후, 초음파 분산 처리하여 제조된 그래핀으로써 상기 탄소섬유에 코팅되는 것을 포함한다.
탄소섬유에 추가 부가 기능을 부여하기 위해 탄소섬유 또한 용도에 따라 층별로 구성될 수 있으며, 용도에 따라, 예를 들면 전기전도성, 발열성 등을 향상시키기 위해 기타 물질을 더욱 코팅하는 구성을 포함할 수 있다. 탄소섬유에 그래핀을 코팅시키고, 금속 전극을 부착할 수 있도록 비저항이 그래핀이 코팅된 탄소섬유의 비저항 보다 낮고 금속 전극의 비저항 보다 높은 접착제를 그래핀이 코팅된 탄소섬유에 함침시킬 수 있다. 이때 그래핀은 탄소 원자로 이루어지고, 그래핀이거나, 산화물 상태의 그래핀 산화물이거나, 그래핀 산화물이 환원된 상태의 그래핀으로 이루어지며 얇은 막 형태 또는 액상으로 사용될 수 있다.
흑연을 물로 정제한 후 황산으로 처리하여 1차 팽창을 시킨 후 이를 다시 정제수로 정제하고 흑연에 열을 가하면 2차 팽창하는데, 황산 및 열처리를 통하여 최초의 흑연은 수십 내지 수백 배로 팽창하게 된다. 이와 같이 제조된 흑연을 팽창흑연(expanded graphite)이라고 한다.
팽창흑연은 고상층을 형성하는 난연제로써 팽창된 카본층이 절연층으로 작용하여 열의 이동을 방해한다. 이러한 팽창흑연은 비할로겐 타입의 친환경 발열성능을 적용할 수 있다. 팽창흑연이 열처리에 의해 팽창되게 되면, 층을 이루는 면에 대하여 수직한 방향으로는 단열성이 우수한 특성이 있다.
제 2 소취 조성물에 팽창흑연을 첨가하여 흑연으로부터 직접 그래핀으로 합성 및 제조할 수 있다. 이때 제 2 소취 조성물 30 내지 100 ml 당 팽창흑연을 0.1 내지 1 g을 혼합하는 것이 바람직하고, 5 내지 20 시간 동안 초음파 처리하여 팽창흑연을 그래핀으로 합성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코어-시스형 복합섬유에서, 다공성 구조체는 괭생이 모자반(Sargassum horneri) 유래 다공성 구조체를 사용할 수 있다.
미 해양대기청(NOAA)의 조사에 따르면, 한국의 모자반 양은 지난해까지 10년 만에 약 10배가 증가하였는데, 모자반 덩어리가 배의 날개 부분에 걸려 고장을 일으키고, 양식장 그물에 붙어 어패류를 폐사시키며, 햇빛을 막아 해양 생물을 질식시키는 등의 문제를 일으키고 있다.
해조류에 속하는 모자반은 바닷 속에서 죽게되면 그 자리에 석회조류를 형성시키는데, 석회조류는 표면에 두꺼운 탄산칼슘 또는 탄산마그네슘 벽을 형성시킨다. 모자반은 염분을 제거시킨 후 단백질 분해효소 수용액과 반응시켜 효소 분해시키고, 이 단계에서 분리되는 다공성 구조체를 회수하여 사용할 수 있다. 이때, 염분이 제거된 모자반 100 중량부에 펩신(pepsin) 등의 단백질 분해효소 수용액 300 내지 500 중량부를 40 내지 50℃의 온도에서 24 내지 72시간 동안 반응시키는 것이 바람직하다.
상기 과정을 통해 회수되는 다공성 구조체는 탄산칼슘으로 이루어지며, 3차원 다공성 구조체의 형태를 나타내는데, 3차원 다공성의 구조를 통해 물분자 클러스터의 물리적 흡착 및 구조체 내부에서의 전기적 인력으로 인한 화학적 흡착을 원리로 공기중 유해한 성분을 비롯한 체내에서 유발되는 악취 물질을 흡착할 수 있다.
또한, 악취 물질을 단순 흡착만 하는 경우 악취 물질의 분해력이 없으므로 흡착된 악취 물질이 재차 공기 중으로 분산될 가능성이 존재한다.
따라서, 상술한 제 1 소취 조성물, 즉 염화물, 글루콘산염, 휴믹물질 및 귀금속 성분을 통해 악취 원인을 제거할 수 있으므로 다공성 구조체 내에 상기 제 1 소취 조성물이 분산되어 소취 성능을 극대화할 수 있다. 특히 휴믹물질에는 천연한생물질인 스트렙토마이신 등이 함유되어 있어 병원균을 막아 부패로 인한 악취 원인을 제거할 수 있다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
다공성 구조체의 제조
괭생이모자반 10g을 깨끗이 씻어 표면상의 염분을 제거한 후에 교반장치와 가열장치가 구비된 반응기에 담고 100 ml의 증류수를 가해준 후 수조의 온도를 40℃로 설정한 상태에서 펩신 15g을 넣고 80rpm의 속도로 교반하면서 48시간 동안 방치하고, 반응기에 침전되어 있는 다공성 구조체를 분리하여 증류수로 세척한 후에 건조기에 투입하고 50℃의 온도로 건조시켜 분말 형태의 다공성 구조체를 수득하였다.
제 1 소취 조성물의 제조
본 발명에 따라 제조된 실시예들과 비교예들의 제 1 소취 조성물들을 비교하기 위하여 조성비를 달리하여 제 1 소취 조성물을 제조하였고 각 조성은 아래 표에 나타내었다. 본 발명에 따른 염화물로서 염화칼슘을 사용하였고 글루콘산염은 글루콘산나트륨을 사용하였고, 휴믹물질은 휴민(Humin) 65 중량부, 휴믹산(Humic Acid; HA) 20 중량부, 풀빅산(Fulvic Acid; FA) 20 중량부를 사용하였다. 귀금속 성분은 오스뮴(Os)을 사용하였다.
먼저, 염화칼슘과 글루콘산나트륨, 휴믹물질 및 1% 알긴산 수용액을 교반조에 투입하여 혼합한 후 상기에서 제조된 다공성 구조체를 첨가하여 혼합하였다.
중량% 염화칼슘
(CaCl2)		 글루콘산나트륨
(C6H11NaO7)		 휴믹
물질 		오스뮴
(Os)		 다공성
구조체		 점성물질 부식
방지제
실시예1 75.0 8.5 10.0 0.5 5.0 0.5 0.5
실시예2 75.0 10.0 10.0 1.0 3.0 1.0 -
실시예3 75.0 10.0 10.0 1.0 3.0 - 1.0
실시예4 75.0 15.0 3.0 1.0 5.0 0.5 0.5
제 2 소취 조성물의 제조
본 발명에 따라 제조된 실시예들과 비교예들의 제 2 소취 조성물들을 비교하기 위하여 조성비를 달리하여 제 2 소취 조성물을 제조하였고 각 조성은 아래 표에 나타내었다. 통상의 녹차씨오일 추출 방법 및 사해소금 추출 방법에 따라 수득된 오일 및 추출물 성분을 하기 표 2와 같은 조성비로 균질하게 혼합한 후 여과하고, 여과액과 전사물을 분리한 후, 여과액을 분리하였다. 여과액을 초음파 추출기를 이용하여 70 ℃에서 8시간 동안 지속적으로 교반하면서 초음파 처리하였다.
(((실시예 5 내지 7의 혼합물을 120 ℃에서 60분 동안 고압 멸균한 후 유산균 락토바실러스 균주를 접종하여 30 ℃에서 150rpm으로 교반하고, 72시간 동안 발효하였다. 얻어진 발효물을 원심분리를 통해 불용성 물질을 제거하고, 상등액을 회수한 후 0.45㎛ 필터에 여과하여 실시예 5 내지 7에 유산균 발효 혼합물을 제조하였다.)))
중량% 녹차씨오일 사해소금
실시예5 85.0 15.0
실시예6 75.0 25.0
실시예7 95.0 5.0
소취성 코어-시스형 복합섬유 제조
실시예 1 내지 4에 따른 제 1 소취 조성물을 함침시킨 다공성 구조체를 코어부에 형성하기 위해 수지에 첨가하였다. 수지는 PCL 수지(Union Carbide, 분자량 : 2,000 내지 2,500 Da)를 이용하였고 수지를 압출기에 투입하고, 400 내지 450 ℃의 온도로 가열하여 용융시켰다.(코어부 형성용 수지)
실시예 5 내지 7에 따른 제 2 소취 조성물을 코팅시킨 탄소섬유를 시스부에 형성하기 위해 수지에 첨가하였다. 수지는 셀룰로오스아세테이트피로피오네이트(수평균 분자량 : 75,000)를 이용하였고 수지를 압출기에 투입하고, 200 내지 230 ℃의 온도로 가열하여 용융시켰다.(시스부 형성용 수지)
각각의 코어부 형성용 수지(실시예 1 내지 4 이용)와 시스부 형성용 수지(실시예 5 내지 7 이용)를 150 ℃의 온도까지 냉각시킨 후 교반하였고, 경우의 수 총 12개의 실험예를 코어-시스형 복합 방사장치에 유입하였다. 방사 속도를 1,000 m/min 속도로 방사하여 코어부와 시스부가 형성된 소취성 코어-시스형 복합섬유를 제조하였다. 방사된 복합섬유는 3배 연신 배향하여 원사를 제조하였다.
소취 효과 평가
28% 암모니아수 및 0.8% 트리메틸아민 수용액을 각각 10 ml 씩 채취하여 가스화시킨 후, 실험예 1 내지 12을 10 g 투입하고 25 ℃의 온도로 표에 따른 시간 경과 후 가스검지기를 이용하여 암모니아 및 트리메틸아민의 잔존 농도를 측정하였다. 측정 결과는 아래 표 3에 나타내었다. 각각의 실험예의 실시예 조합은 다음과 같다.
(실험예 1) : 실시예 1 및 실시예 5, (실험예 2) : 실시예 1 및 실시예 6, (실험예 3) : 실시예 1 및 실시예 7, (실험예 4) : 실시예 2 및 실시예 5, (실험예 5) : 실시예 2 및 실시예 6, (실험예 6) : 실시예 2 및 실시예 7, (실험예 7) : 실시예 3 및 실시예 5, (실험예 8) : 실시예 3 및 실시예 6, (실험예 9) : 실시예 3 및 실시예 7, (실험예 10) : 실시예 4 및 실시예 5, (실험예 11) : 실시예 4 및 실시예 6, (실험예 12) : 실시예 4 및 실시예 7
구분 실험예1 실험예2 실험예3 실험예4 실험예5 실험예6 실험예7 실험예8 실험예9 실험예10 실험예11 실험예12
암모니아 농도(ppm) 직후 150 230 219 246 430 450 250 420 419 765 849 848
7일 후 276 360 350 366 459 468 352 449 420 859 904 900
10회 세탁 7일 후 289 520 533 412 602 627 423 597 585 912 937 940
트리메틸아민 농도(ppm) 직후 24 34 34 45 61 60 45 57 57 72 73 76
7일 후 33 42 49 53 62 63 55 59 57 79 84 83
10회 세탁 7일 후 37 53 56 72 69 66 79 72 60 83 89 90
표 3에 나타난 바와 같이, 대체적으로 시간이 지남에 따라 암모니아 농도 및 트리메틸아민 농도가 증가하긴 하였으나, 실험예 1에서는 7일 후 및 10회 세탁 7일 후가 비슷한 수준으로 유지됨으로써 소취 효과가 지속적으로 이루어지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 각각의 제 1 소취 조성물 및 제 2 소취 조성물의 조성 비율에 따라 소취 성능이 다른 것을 확인할 수 있었다.
항균성 평가
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 소취성 코어-시스형 복합섬유가 항균 성능을 가지는 평가를 섬유 항균력 실험인 KS K 0693 실험법을 이용하여 측정하였다. 고온 고압 멸균기로 각각 실험예의 원단과 실험예의 원단을 10회 세탁하여 멸균 처리하고, 스테필로코커스 아우레우스를 1 x 107 개 접종하고, 18시간 동안 배양한 뒤, 표준 면포와 비교하여 정균의 감소율을 %로 측정하였다. 상기 스테필로코커스 아우레우스는 아토피 증상을 심화하는 대표적인 세균 중 하나로 섬유에서 쉽게 번식하는 세균으로 알려져 있다.
구분 항균성(%) 세탁 10회 후 7일 항균성(%)
실험예1 99.9 99.9
실험예2 99.9 99.8
실험예3 99.9 99.8
실험예4 99.7 99.5
실험예5 99.7 99.5
실험예6 99.7 99.5
실험예7 99.3 99.0
실험예8 99.3 98.9
실험예9 99.3 98.7
실험예10 93.0 90.6
실험예11 92.1 90.1
실험예12 91.8 87.3
표 4에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실험예 1 내지 3, 특히 실험예 1은 항균성이 우수하였으며, 10회 세탁 후 7일 뒤에도 변함없는 우수한 항균력을 나타냈다. 기존의 일정 횟수 세탁 이후에 낮아지는 항균력 보완할 수 있는 제 1 소취 조성물, 제 2 소취 조성물 및 복합섬유의 구조를 통해 지속적인 항균력을 제공할 수 있음을 확인하였다.
다만, 점성물질이 첨가되지 않거나, 본 발명에서 적절하게 제시한 제 1 소취 조성물 및 제 2 소취 조성물의 비율에서 벗어나는 경우 항균력이 떨어지거나, 일정 횟수 세탁 이후에 항균성이 지속적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (6)

  1. 코어-시스형 복합섬유에 있어서,
    상기 복합섬유는 코어부(core) 및 시스부(sheath)를 포함하고,
    상기 코어부는 제 1 소취 조성물 및 상기 제 1 소취 조성물을 함침시킨 다공성 구조체를 포함하고,
    상기 제 1 소취 조성물은 염화물, 글루콘산염, 휴믹물질 및 귀금속 성분을 포함하고,
    상기 귀금속 성분은 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt) 및 금(Au) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하고,
    상기 시스부는 탄소섬유인 것을 포함하고,
    상기 탄소섬유는 제 2 소취 조성물이 코팅되고,
    상기 제 2 소취 조성물은 녹차씨오일 및 사해소금을 포함하는,
    소취성 코어-시스형 복합섬유.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 염화물은 염화칼슘(CaCl2), 염화나트륨(NaCl) 및 염화마그네슘(MgCl2)에서 선택되는 적어도 어느 하나이고, 상기 글루콘산염은 글루콘산나트륨(C6H11NaO7), 글루콘산칼륨(C6H11KO7) 및 글루콘산칼슘(C12H22CaO14) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 포함하고,
    상기 휴믹물질의 음이온성 관능기가 상기 염화물 및 글루콘산염과 킬레이트를 형성하며,
    상기 다공성 구조체는, 유기 바인더 및 무기 입자를 포함한 건조 분말 혼합물을 400 ℃이상의 열을 가열함으로써 제조되는 3차원의 다공성 구조체인 것을 특징으로 하는, 소취성 코어-시스형 복합섬유.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 휴믹물질은 휴민(Humin), 휴믹산(Humic Acid; HA) 및 풀빅산(Fulvic Acid; FA)을 포함하며 pH가 3 내지 7 이고,
    상기 휴믹물질은 전체 휴믹물질 100 중량부에 대하여 휴민(Humin) 60 내지 70 중량부, 휴믹산(Humic Acid; HA) 10 내지 25 중량부, 풀빅산(Fulvic Acid; FA) 10 내지 25 중량부인 것을 특징으로 하는, 소취성 코어-시스형 복합섬유.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 다공성 구조체는
    열이 가해지는 경우 상기 유기 바인더가 제거되어 상기 무기 입자로 구성되는 3차원의 다공성 구조체에 없애고자 하는 악취가 흡착되고, 상기 다공성 구조체 내에 분산된 상기 제 1 소취 조성물이 악취를 유발하는 양이온을 분해하여 소취율이 향상되는 것을 특징으로 하는, 소취성 코어-시스형 복합섬유.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 소취 조성물은,
    팽창흑연을 첨가한 후, 초음파 분산 처리하여 제조된 그래핀으로써 상기 탄소섬유에 코팅되는 것을 포함하는 소취성 코어-시스형 복합섬유.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 다공성 구조체는 괭생이 모자반(Sargassum horneri) 유래 다공성 구조체를 사용하는 것을 특징으로 하는, 소취성 코어-시스형 복합섬유.
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