KR102677993B1 - 항균 기능성 원사 및 이를 포함하는 탄소섬유 직조원단 - Google Patents
항균 기능성 원사 및 이를 포함하는 탄소섬유 직조원단 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 및 폴리아크릴로나이트릴 고분자를 1:1의 중량비율로 포함하는 펠렛을 이용하여 제조되는 기능성 원사를 제공한다.
Description
본 발명은 항균 기능성 원사 및 이를 포함하는 탄소섬유 직조원단에 관한 것이다.
일반적으로, 원단(原緞)은 모든 옷의 원료가 되는 천으로, 상기 원단을 이용하여 봄철, 여름철, 가을철 및 겨울철에 입는 옷을 만들어 낸다. 그러나, 대다수의 겨울철 옷은 기능성이 부여되지 않은 단순가공 공정과 재봉 등의 과정을 거쳐 상품화되기 때문에 투습성이 결여되어 땀 등과 같은 분비물이 외부로 배출되지 않고 그대로 함습되어 보온성을 떨어뜨리거나 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 인체의 땀 등이 쉽게 배출되지 않아 겨울철 피부에 악영향을 주는 심각한 문제점이 있었다.
따라서 최근에는 원활한 통풍성과 투습성 기능을 갖추게 하여 인체의 땀 등과 같은 분비물이 외부로 쉽게 배출되게 하여 속 건성이 유지될 수 있도록 함과 동시에 피부와의 접촉부위가 천연으로 이루어진 섬유처럼 촉감이 부드러우면서도 난연성 및 보온성을 가지고 특히 오염과 변색으로부터 자유로워 다양한 색상을 표현할 뿐만 아니라 물세탁이 용이하여 옷을 제조하는 옷감으로 적합하게 사용될 수 있는 친환경 원단이 필요한 실정이다.
한편, 소비자들은 깨끗하고 단정한 이미지를 연출할 수 있는 의류를 선호한다. 이러한 의류를 제조하기 위해서는 는 구김이 잘 가지 않으며, 발생한 구김이나 주름도 빠른시간 내에 복원되어 뛰어난 형태 안정성을 나타내는 원단을 이용해야 한다.
이에, 국내특허등록 제10-0450237호에는 주름이나 구김이 잘발생하지 않는 원단을 제조하는 방법이 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 신축성 및 형태 유지력이 뛰어나며 항균성을 나타내는 기능성 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은
폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 및 폴리아크릴로나이트릴 고분자를 1:1의 중량비율로 포함하는 펠렛을 이용하여 제조되는 기능성 원사를 제공한다.
또한, 본 발명은
면 소재로 이루어진 면층;
상기 면층 상부에 형성된 제1 접착층;
상기 제1 접착층 상부에 형성된 기재층;
상기 기재층 상부에 형성된 제2 접착층; 및
상기 제2 접착층 상부에 형성된 복합직물층;을 포함하고,
상기 제1 접착층 및 제2 접착층은,
중량평균분자량 25,000-30,000인 폴리락트산(PLA) 52-56 중량부, 중량평균분자량 6,000-8,000인 락트산 올리고머 13-17 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 9-13 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 5-9 중량부, 미네랄오일 8-12 중량부 및 천연식물 추출물 1-5 중량부를 포함하는 접착층 형성용 조성물로 형성된 것이고,
상기 천연식물 추출물은 정향 추출물, 시계꽃 추출물, 고삼 추출물, 치자 추출물 및 애엽 추출물을 1:1:1:1:1의 중량비율로 혼합한 혼합물이고,
상기 기재층은,
셀룰로오스계 섬유와 히드록시기 및 카르복시기 중 1종 이상의 작용기를 포함하는 그래핀 산화물을 준비하는 단계;
산 촉매 존재 하, 40-60℃의 온도에서 6-10시간 동안 셀룰로오스계 섬유의 표면에 위치한 작용기 및 그래핀 산화물의 작용기 사이의 트랜스-에스테리피케이션(trans-esterification) 반응을 유도하여 셀룰로오스계 섬유를 그래핀 산화물로 코팅하는 단계;
그래핀 산화물이 코팅된 셀룰로오스계 섬유를 물 및 에탄올을 1:1의 중량비율로 포함하는 세정제를 이용하여 세척하는 단계; 및
세척된 셀룰로오스계 섬유를 이용하여 직물을 제조하는 단계;를 수행하여 제조되고,
상기 복합직물층은,
폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 및 폴리아크릴로나이트릴 고분자를 1:1의 중량비율로 혼합한 수지 70-74 중량부, 탄소섬유 3-7 중량부, 방충 조성물 2-6 중량부, 구리분말 2-6 중량부, 탄산칼슘 1-5 중량부, 2,2-메틸렌비스(6-tert-부틸-4-메틸페놀) 0.1-2 중량부, 염화나트륨 0.1-2 중량부 및 힌더드 아민(hindered amine) 0.1-2 중량부를 포함하는 제1 혼합물을 이용하여 펠렛으로 가공하는 단계;
상기 펠렛을 이용하여 제1 원사를 제조하는 단계;
구리섬유를 연신하여 구리극세사로 제조하고, 상기 구리극세사 2-4가닥을 꼬아 합연사를 통해 구리사를 제조하는 단계;
상기 구리사를 폴리락트산(Polylactic acid, PLA) 46-50 중량부, 폴리부틸렌 아디페이트테레프탈레이트(poly(butylene adipate-co-terephthalate), PBAT) 46-50 중량부, 에폭시계 가교결합제 1 중량부 및 입자크기가 30-50 nm인 구리분말 1 중량부를 포함하는 조성물을 방사하여 제조되는 일반사와 1:5-9 중량비로 합사하여 제2 원사를 제조하는 단계;
상기 제1 원사 및 제2 원사를 합사하여 복합사를 제조하는 단계; 및
상기 복합사를 이용하여 직물을 제조하는 단계;를 수행하여 제조되고,
상기 방충 조성물은,
폴리부타디엔, 퍼메트린 및 톨루엔을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 혼합용액에 반응성 촉매를 투입하고 70-90℃의 온도에서 60-120분 동안 200-400 rpm의 회전속도로 교반하며 반응시키는 단계; 및 반응시킨 반응물을 메탄올에 침지하여 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지를 얻는 단계;를 포함하는 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지를 제조하는 단계;
계피나무껍질, 밤나무껍질, 백리향, 정향 및 페퍼민트를 세척한 후, 절단하여 준비하는 단계; 준비된 계피나무껍질, 밤나무껍질, 백리향, 정향 및 페퍼민트를 1:1:1:1:1의 중량비율로 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제1 혼합물 90-110 중량부 및 증류수 900-1100 중량부를 혼합한 후 증기증류법으로 추출하는 단계;를 포함하는 방충 추출물을 제조하는 단계; 및
상기 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지 68-72 중량부, 상기 방충 추출물 27-31 중량부 및 소듐 도데실 설페이트 0.1-2 중량부를 혼합하는 단계;를 수행하여 제조되는 것을 특징으로 하는 직조원단을 제공한다.
또한, 본 발명은
면으로 이루어진 면층을 준비하는 단계;
상기 면층 상부에 중량평균분자량 25,000-30,000인 폴리락트산(PLA) 52-56 중량부, 중량평균분자량 6,000-8,000인 락트산 올리고머 13-17 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 9-13 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 5-9 중량부, 미네랄오일 8-12 중량부 및 천연식물 추출물 1-5 중량부를 포함하는 접착층 형성용 조성물을 도포하여 제1 접착층을 형성하는 단계;
상기 제1 접착층 상부에 기재층을 위치시키고 압착하여 결합하는 단계;
상기 기재층 상부에 중량평균분자량 25,000-30,000인 폴리락트산(PLA) 52-56 중량부, 중량평균분자량 6,000-8,000인 락트산 올리고머 13-17 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 9-13 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 5-9 중량부, 미네랄오일 8-12 중량부 및 천연식물 추출물 1-5 중량부를 포함하는 접착층 형성용 조성물을 도포하여 제2 접착층을 형성하는 단계; 및
상기 제2 접착층 상부에 복합직물층을 위치시키고 압착하여 결합하는 단계;를 포함하고,
상기 접착층 형성용 조성물은,
정향, 시계꽃, 고삼, 치자 및 애엽을 세척한 후, 분쇄하여 준비하는 단계; 준비된 정향, 시계꽃, 고삼, 치자 및 애엽을 1:1:1:1:1의 중량비율로 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물 90-110 중량부 및 에탄올과 아세톤이 1:1의 부피비율로 혼합된 혼합용매 900-1100 중량부를 혼합한 후, 초음파공정으로 38-42℃의 온도에서 22-26시간 동안 추출액을 제조하는 단계; 및 상기 추출액을 감압농축 및 동결건조하는 단계;를 포함하는 천연식물 추출물을 제조하는 단계; 및
중량평균분자량 25,000-30,000인 폴리락트산(PLA) 52-56 중량부, 중량평균분자량 6,000-8,000인 락트산 올리고머 13-17 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 9-13 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 5-9 중량부, 미네랄오일 8-12 중량부 및 상기 천연식물 추출물 1-5 중량부를 혼합하는 단계;를 수행하여 제조되고,
상기 기재층은,
셀룰로오스계 섬유와 히드록시기 및 카르복시기 중 1종 이상의 작용기를 포함하는 그래핀 산화물을 준비하는 단계;
산 촉매 존재 하, 40-60℃의 온도에서 6-10시간 동안 셀룰로오스계 섬유의 표면에 위치한 작용기 및 그래핀 산화물의 작용기 사이의 트랜스-에스테리피케이션(trans-esterification) 반응을 유도하여 셀룰로오스계 섬유를 그래핀 산화물로 코팅하는 단계;
그래핀 산화물이 코팅된 셀룰로오스계 섬유를 물 및 에탄올을 1:1의 중량비율로 포함하는 세정제를 이용하여 세척하는 단계; 및
세척된 셀룰로오스계 섬유를 이용하여 직물을 제조하는 단계;를 수행하여 제조되고,
상기 복합직물층은,
폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 및 폴리아크릴로나이트릴 고분자를 1:1의 중량비율로 혼합한 수지 70-74 중량부, 탄소섬유 3-7 중량부, 방충 조성물 2-6 중량부, 구리분말 2-6 중량부, 탄산칼슘 1-5 중량부, 2,2-메틸렌비스(6-tert-부틸-4-메틸페놀) 0.1-2 중량부, 염화나트륨 0.1-2 중량부 및 힌더드 아민(hindered amine) 0.1-2 중량부를 포함하는 제1 혼합물을 이용하여 펠렛으로 가공하는 단계;
상기 펠렛을 이용하여 제1 원사를 제조하는 단계;
구리섬유를 연신하여 구리극세사로 제조하고, 상기 구리극세사 2-4가닥을 꼬아 합연사를 통해 구리사를 제조하는 단계;
상기 구리사를 폴리락트산(Polylactic acid, PLA) 46-50 중량부, 폴리부틸렌 아디페이트테레프탈레이트(poly(butylene adipate-co-terephthalate), PBAT) 46-50 중량부, 에폭시계 가교결합제 1 중량부 및 입자크기가 30-50 nm인 구리분말 1 중량부를 포함하는 조성물을 방사하여 제조되는 일반사와 1:5-9 중량비로 합사하여 제2 원사를 제조하는 단계;
상기 제1 원사 및 제2 원사를 합사하여 복합사를 제조하는 단계; 및
상기 복합사를 이용하여 직물을 제조하는 단계;를 수행하여 제조되고,
상기 방충 조성물은,
폴리부타디엔, 퍼메트린 및 톨루엔을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 혼합용액에 반응성 촉매를 투입하고 70-90℃의 온도에서 60-120분 동안 200-400 rpm의 회전속도로 교반하며 반응시키는 단계; 및 반응시킨 반응물을 메탄올에 침지하여 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지를 얻는 단계;를 포함하는 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지를 제조하는 단계;
계피나무껍질, 밤나무껍질, 백리향, 정향 및 페퍼민트를 세척한 후, 절단하여 준비하는 단계; 준비된 계피나무껍질, 밤나무껍질, 백리향, 정향 및 페퍼민트를 1:1:1:1:1의 중량비율로 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제1 혼합물 90-110 중량부 및 증류수 900-1100 중량부를 혼합한 후 증기증류법으로 추출하는 단계;를 포함하는 방충 추출물을 제조하는 단계; 및
상기 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지 68-72 중량부, 상기 방충 추출물 27-31 중량부 및 소듐 도데실 설페이트 0.1-2 중량부를 혼합하는 단계;를 수행하여 제조되는 것을 특징으로 하는 직조원단의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 기능성 원사는 신축성 및 형태 유지력이 뛰어나며 항균성을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 측면에서 제공되는 직조원단의 제조방법을 순서도로 나타낸 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서 첨부된 도면에 개시된 특정 실시예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1차, 2차, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.
본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 및 폴리아크릴로나이트릴 고분자를 1:1의 중량비율로 포함하는 펠렛을 이용하여 제조되는 기능성 원사를 제공한다.
본 발명에 따른 기능성 원사는 신축성 및 형태 유지력이 뛰어나며 항균성을 나타낸다.
또한, 본 발명은
면 소재로 이루어진 면층;
상기 면층 상부에 형성된 제1 접착층;
상기 제1 접착층 상부에 형성된 기재층;
상기 기재층 상부에 형성된 제2 접착층; 및
상기 제2 접착층 상부에 형성된 복합직물층;을 포함하는 직조원단을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 직조원단에 대하여 상세히 설명한다.
상기 제1 접착층 및 제2 접착층은 중량평균분자량 25,000-30,000인 폴리락트산(PLA) 52-56 중량부, 중량평균분자량 6,000-8,000인 락트산 올리고머 13-17 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 9-13 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 5-9 중량부, 미네랄오일 8-12 중량부 및 천연식물 추출물 1-5 중량부를 포함하는 접착층 형성용 조성물로 형성된 것이 바람직하다.
상기 폴리락트산은 접착층 주성분으로 중량평균분자량이 25,000-30,000인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 53-55 중량부 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 락트산 올리고머는 점착성 및 습윤성을 향상시키기 위한 성분으로, 중량평균분자량 6,000-8,000인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 14-16 중량부 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 스티렌부타디엔공중합체는 점착성 및 내구성을 향상시키기 위한 성분으로, 10-12 중량부 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 PBSA는 가소성, 인장강도 및 내열성을 제공하기 위한 성분으로, 6-8 중량부 포함하는 것이 바람직하다.
상기 미네랄오일은 9-11 중량부 포함하는 것이 바람직하다.
상기 천연식물 추출물은 정향 추출물, 시계꽃 추출물, 고삼 추출물, 치자 추출물 및 애엽 추출물을 1:1:1:1:1의 중량비율로 혼합한 혼합물을 포함한다. 상기 천연식물 추출물은 2-4 중량부를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
정향(Syzygii Flos)은 열대 상록성 아교목의 정향 나무(Syzygium aromaticum (L.) Merrill et. Perry)의 꽃봉오리로，분말이나 정향유를 식용 및 약용으로 사용한다. 정향은 구토, 위암, 복통소화불량과 성기능 증대, 잇몸염증 및 잇몸통증 등에 사용된다. 약리작용으로 위액분비촉진, 진통, 항경련, 항염, 항산화, 항혈전, 구충 및 혈압강하작용 등이 보고되어 있다.
시계꽃(Passiflora incarnata)는 상록성 다년 덩굴식물로서 시계꽃의 꽃, 잎, 줄기, 뿌리, 열매를 이용할 수 있다. 아메리카 원주민들은 눈이 붓거나 염증이 생길 때 식물 전체를 사용했으며, 뿌리는 일반적으로 강장제로 사용된다. 또한 잎은 빠른 맥박을 예방하며 고혈압을 감소시키고 비중독적이고 비억제적인 불면증과 불안의 진정제로 사용될 뿐만 아니라 천식의 근육 경련, 간질, 신경 과민, 대장성 증후군을 완화시키며 습포제로 사용되어 화상과 피부 염증을 부드럽게 한다.
고삼(Sophora flavescens AIT)은 콩과에 속하는 다년생 초본으로, 주로 뿌리를 한약재로 사용한다. 약효성분으로는 마트린이 함유되어 있으며, 동물실험에서는 해열작용과 이뇨효과가 인정되었다. 또한, 건위작용이 있어, 위장염, 장염, 세균성 이질에 목향(木香)·감초와 같이 달여서 복용하면 치유되는 것으로 알려져 있다.
치자는 치자나무(Gardenia jasminoides J.Ellis)의 열매로, 뜨거운 물에 우려내면 식용으로 사용 가능한 노란색 색소를 추출할 수 있으나, 일정량 이상을 섭취할 경우 부작용이 발생한다. 한방에서는 해열, 지혈에 효능이 있는 것으로 알려져 있다.
애엽은 한방에서 국화과의 황해쑥(Artemisia argyi Lev. et Vant.), 쑥(A. princeps Pamp. var. orientlis Hara) 또는 산쑥(A. montana Pamp.)의 잎 및 어린줄기를 말린 약재를 의미하며, 특이한 방향이 있고 맛은 맵고 쓰며 성질은 따뜻하고 약간 독이 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 애엽은 지혈작용, 억균작용, 기관지 평활근 이완작용, 진해거담작용, 수면작용, 자궁흥분유도작용, 과민성 쇼크 보호작용 등이 있다.
상기 물질들을 원료로하여 추출된 추출물을 항균제로 적용하여 친환경적일 뿐만 아니라, 우수한 항균기능을 부여할 수 있다.
상기 기재층은,
셀룰로오스계 섬유와 히드록시기 및 카르복시기 중 1종 이상의 작용기를 포함하는 그래핀 산화물을 준비하는 단계;
산 촉매 존재 하, 40-60℃의 온도에서 6-10시간 동안 셀룰로오스계 섬유의 표면에 위치한 작용기 및 그래핀 산화물의 작용기 사이의 트랜스-에스테리피케이션(trans-esterification) 반응을 유도하여 셀룰로오스계 섬유를 그래핀 산화물로 코팅하는 단계;
그래핀 산화물이 코팅된 셀룰로오스계 섬유를 물 및 에탄올을 1:1의 중량비율로 포함하는 세정제를 이용하여 세척하는 단계; 및
세척된 셀룰로오스계 섬유를 이용하여 직물을 제조하는 단계;를 수행하여 제조되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 기재층에 적용되는 섬유는 셀룰로오스계 섬유인 것이 바람직하다. 상기 셀룰로오스계 섬유는 헤미아세탈기, 히드록시기 등의 작용기를 포함하고 있기 때문에, 그래핀 산화물에 포함된 카르복시기와 탈수축합반응하기에 용이하다.
또한, 상기 그래핀 산화물에 포함된 히드록시기 또는 카르복시기는 산 촉매 존재 하에서 셀룰로오스계 섬유에 포함되어 있는 헤미아세탈기 또는 히드록시기와 반응하여 새로운 공유결합을 형성할 수 있다.
섬유의 표면에 그래핀 산화물이 코팅된 후에도, 그래핀 산화물에 포함된 적어도 일부의 카르복시기 또는 히드록시기는 반응에 참여하지 않은 상태로 남아있게 된다. 또한, 대기 조건에서 상술한 작용기들은 산소분자와 반응하여 쉽사리 라디칼화 되며 활성 산소종을 생성한다. 그 결과, 섬유의 표면에서 그램 음성 세균 혹은 그램 양성 세균이 번식하는 것을 지연시키거나 방지할 수 있다.
이와 같은 반응은 달리 트랜스-에스테리피케이션(trans-esterification) 반응이라 칭해질 수 있으며, 에스테르기 또는 히드록시기가 교환되는 반응에 해당한다. 따라서, 그래핀 산화물의 코팅은 산 촉매 조건에서 섬유의 표면에 위치한 작용기 및 그래핀 산화물의 작용기 사이의 트랜스-에스테리피케이션(trans-esterification) 반응에 의하여 수행된 것이 바람직하다.
전술한 바와 같은 트랜스-에스테리피케이션은 그래핀 산화물 분산액에 섬유를 침지하고 촉매인 산을 첨가함으로써 수행될 수 있다. 이 때, 산이란 루이스 산(Lewis acid)를 의미한다. 루이스 산은 전자를 공여받을 수 있는 종으로서, 황산, 질산, 염산 외에도 금속염을 포함하는 개념이며, 아연 양이온, 이리듐 양이온 등을 포함한다.
또한, 상기 트랜스-에스테리피케이션은 40-60℃의 온도조건에서 6-10시간 동안 수행되는 것이 바람직하다. 온도조건이 40℃ 미만이거나 반응시간이 6시간 미만이 경우에는 트랜스-에스테리피케이션이 충분히 진행되지 아니할 가능성이 상당하고, 온도조건이 60℃를 초과하거나 반응시간이 10시간을 초과하는 경우에는 섬유의 훼손이 문제될 수 있다.
그래핀 산화물의 농도는 상술한 온도조건 및 반응시간 조건하에서 트랜스-에스테리피케이션이 촉진되는 농도로서, 그래핀 산화물 분산액(수용액 기준) 100 중량부를 기준으로 하여, 0.1-2 중량부인 것이 바람직하고, 0.5-1 중량부인 것이 더욱 바람직하다.
상기 복합직물층은,
폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 및 폴리아크릴로나이트릴 고분자를 1:1의 중량비율로 혼합한 수지 70-74 중량부, 탄소섬유 3-7 중량부, 방충 조성물 2-6 중량부, 구리분말 2-6 중량부, 탄산칼슘 1-5 중량부, 2.2-메틸렌비스(6-tert-부틸-4-메틸페놀) 0.1-2 중량부, 염화나트륨 0.1-2 중량부 및 힌더드 아민(hindered amine) 0.1-2 중량부를 포함하는 혼합물을 이용하여 펠렛으로 가공하는 단계;
상기 펠렛을 이용하여 제1 원사를 제조하는 단계;
구리섬유를 연신하여 구리극세사로 제조하고, 상기 구리극세사 2-4가닥을 꼬아 합연사를 통해 구리사를 제조하는 단계;
상기 구리사를 폴리락트산(Polylactic acid, PLA) 46-50 중량부, 폴리부틸렌 아디페이트테레프탈레이트(poly(butylene adipate-co-terephthalate), PBAT) 46-50 중량부, 에폭시계 가교결합제 1 중량부 및 입자크기가 30-50 nm인 구리분말 1 중량부를 포함하는 조성물을 방사하여 제조되는 일반사와 1:5-9 중량비로 합사하여 제2 원사를 제조하는 단계;
상기 제1 원사 및 제2 원사를 합사하여 복합사를 제조하는 단계; 및
상기 복합사를 이용하여 직물을 제조하는 단계;를 수행하여 제조되는 것이 바람직하다.
상기 복합직물층은 제1 원사 및 제2 원사를 합사하여 제조되는 복합사를 이용하여 제조되는 것이 바람직하다.
상기 제1 원사는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 고분자 및 폴리아크릴로나이트릴(PAN) 고분자를 1:1의 중량비율로 혼합한 수지를 70-74 중량부 포함하는 것이 바람직하고, 71-73 중량부 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 수지는 제1 원사의 주원료로서 PET 및 PAN의 복합수지를 이용한다. 이를 통해 우수한 물성을 가지는 원사를 얻을 수 있다.
상기 제1 원사는 탄소섬유를 3-7 중량부 포함하는 것이 바람직하고, 4-6 중량부 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 탄소섬유를 포함하여 내구성, 방염성, 내열성 등을 확보할 수 있다.
상기 제1 원사는 방충 조성물을 2-6 중량부 포함하는 것이 바람직하고, 3-5 중량부 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 방충 조성물은 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지, 계피나무껍질, 밤나무껍질, 백리향, 정향 및 페퍼민트를 포함하는 혼합물을 추출한 방충 추출물 및 소듐 도데실 설페이트를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 방충 조성물은 살충기능과 방충기능을 가진 퍼메트린을 미리 폴리부타디엔 고분자 수지에 결합시켜 형성되는 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지와, 계피나무껍질, 밤나무껍질, 백리향, 정향 및 페퍼민트를 포함하는 혼합물로부터 추출한 방충 추출물 및 계면활성제로 소듐 도데실 설페이트를 적용하여 제조된 것을 사용한다.
상기 방충 조성물은 상기 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지 68-72 중량부, 상기 방충 추출물 27-31 중량부 및 소듐 도데실 설페이트 0.1-2 중량부를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지 69-71 중량부, 상기 방충 추출물 28-30 중량부 및 소듐 도데실 설페이트 0.5-1.5 중량부를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 방충 조성물은,
폴리부타디엔, 퍼메트린 및 톨루엔을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 혼합용액에 반응성 촉매를 투입하고 70-90℃의 온도에서 60-120분 동안 200-400 rpm의 회전속도로 교반하며 반응시키는 단계; 및 반응시킨 반응물을 메탄올에 침지하여 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지를 얻는 단계;를 포함하는 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지를 제조하는 단계;
계피나무껍질, 밤나무껍질, 백리향, 정향 및 페퍼민트를 세척한 후, 절단하여 준비하는 단계; 준비된 계피나무껍질, 밤나무껍질, 백리향, 정향 및 페퍼민트를 1:1:1:1:1의 중량비율로 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제1 혼합물 90-110 중량부 및 증류수 900-1100 중량부를 혼합한 후 증기증류법으로 추출하는 단계;를 포함하는 방충 추출물을 제조하는 단계; 및
상기 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지 68-72 중량부, 상기 방충 추출물 27-31 중량부 및 소듐 도데실 설페이트 0.1-2 중량부를 혼합하는 단계;를 수행하여 제조되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제1 원사는 구리분말을 2-6 중량부 포함하는 것이 바람직하고, 3-5 중량부 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 구리분말은 충전제로서 사용되어 시트의 물성을 향상시킨다.
상기 제1 원사는 탄산칼슘을 1-5 중량부 포함하는 것이 바람직하고, 2-4 중량부 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 탄산칼슘은 충전제로서 사용되어 시트의 물성을 향상시킨다.
상기 제1 원사는 2,2-메틸렌비스(6-tert-부틸-4-메틸페놀)을 0.1-2 중량부 포함하는 것이 바람직하고, 0.5-1.5 중량부 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 2,2-메틸렌비스(6-tert-부틸-4-메틸페놀)은 산화방지제로 사용된다.
상기 제1 원사는 염화나트륨을 0.1-2 중량부 포함하는 것이 바람직하고, 0.5-1.5 중량부 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 염화나트륨은 기계적/열적 안정제로 사용된다.
상기 제1 원사는 힌더드 아민(hindered amine)을 0.1-2 중량부 포함하는 것이 바람직하고, 0.5-1.5 중량부 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 힌더드 아민은 자외선 안정제로 사용된다.
상기 펠렛을 가공하는 단계는 상기 혼합물을 혼합하는 종류가 다른 용융기를 이용하여 1차 용융 후 2차 용융한 뒤 2차 용융되어 펠렛 형태로 가공하여 배출하는 단계를 통해 수행되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 고분자 수지와 그외 첨가제들을 혼합하되 서로 다른 용융기를 이용하여 1차 용융 후 2차 용융하고, 이후 펠렛 형태로 가공 배출함으로써 용이하게 펠렛 형태로 제조할 수 있다. 혼합하는 종류가 서로 다른 용융기를 이용하여 1차 용융 후 2차 용융한 뒤 2차 용융되어 펠렛 형태로 배출할 수 있다.
상기 용융은 180-200℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 제2 원사는 구리섬유를 통해 제조된 구리사 및 폴리락트산, 폴리부틸렌 아디페이트테레프탈레이트, 에폭시계 가교결합제 및 구리 나노분말을 포함하는 일반사를 합사하여 제조된 것으로, 이를 제1 원사와 함께 적용하여 원단 자체에서 항균이나 살균을 수행하여 사용자의 건강에 기여할 수 있다.
또한, 상기 복합사는 제3 원사로 탄소섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 탄소섬유를 제3 원사로 적용하여 복합사를 제조함으로써 높은 내구성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은
면으로 이루어진 면층을 준비하는 단계;
상기 면층 상부에 중량평균분자량 25,000-30,000인 폴리락트산(PLA) 52-56 중량부, 중량평균분자량 6,000-8,000인 락트산 올리고머 13-17 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 9-13 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 5-9 중량부, 미네랄오일 8-12 중량부 및 천연식물 추출물 1-5 중량부를 포함하는 접착층 형성용 조성물을 도포하여 제1 접착층을 형성하는 단계;
상기 제1 접착층 상부에 기재층을 위치시키고 압착하여 결합하는 단계;
상기 기재층 상부에 중량평균분자량 25,000-30,000인 폴리락트산(PLA) 52-56 중량부, 중량평균분자량 6,000-8,000인 락트산 올리고머 13-17 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 9-13 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 5-9 중량부, 미네랄오일 8-12 중량부 및 천연식물 추출물 1-5 중량부를 포함하는 접착층 형성용 조성물을 도포하여 제2 접착층을 형성하는 단계; 및
상기 제2 접착층 상부에 복합직물층을 위치시키고 압착하여 결합하는 단계;를 포함하는 직조원단의 제조방법을 제공한다.
이때, 도 1에 본 발명의 일 측면에서 제공되는 직조원단의 제조방법을 순서도로 나타내었으며, 이하, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 직조원단의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 직조원단의 제조방법은 면으로 이루어진 면층을 준비하는 단계를 포함한다.
상기 단계에서는 면으로 이루어진 면층을 준비하는 것으로, 순면 소재를 준비하여 필요한 만큼 절단하여 사용한다.
다음으로, 본 발명에 따른 직조원단의 제조방법은 상기 면층 상부에 중량평균분자량 25,000-30,000인 폴리락트산(PLA) 52-56 중량부, 중량평균분자량 6,000-8,000인 락트산 올리고머 13-17 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 9-13 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 5-9 중량부, 미네랄오일 8-12 중량부 및 천연식물 추출물 1-5 중량부를 포함하는 접착층 형성용 조성물을 도포하여 제1 접착층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 단계에서는 면으로 이루어진 면층의 일면, 바람직하게는 면층의 상부에 접착층 형성용 조성물을 도포하여 제1 접착층을 형성한다.
상기 접착층 형성용 조성물은,
정향, 시계꽃, 고삼, 치자 및 애엽을 세척한 후, 분쇄하여 준비하는 단계; 준비된 정향, 시계꽃, 고삼, 치자 및 애엽을 1:1:1:1:1의 중량비율로 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물 90-110 중량부 및 에탄올과 아세톤이 1:1의 부피비율로 혼합된 혼합용매 900-1100 중량부를 혼합한 후, 초음파공정으로 38-42℃의 온도에서 22-26시간 동안 추출액을 제조하는 단계; 및 상기 추출액을 감압농축 및 동결건조하는 단계;를 포함하는 천연식물 추출물을 제조하는 단계; 및
중량평균분자량 25,000-30,000인 폴리락트산(PLA) 52-56 중량부, 중량평균분자량 6,000-8,000인 락트산 올리고머 13-17 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 9-13 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 5-9 중량부, 미네랄오일 8-12 중량부 및 상기 천연식물 추출물 1-5 중량부를 혼합하는 단계;를 수행하여 제조된다.
다음으로, 본 발명에 따른 직조원단의 제조방법은 상기 제1 접착층 상부에 기재층을 위치시키고 압착하여 결합하는 단계를 포함한다.
상기 단계에서는 제1 접착층 상부에 기재층을 형성한다.
상기 기재층은,
셀룰로오스계 섬유와 히드록시기 및 카르복시기 중 1종 이상의 작용기를 포함하는 그래핀 산화물을 준비하는 단계;
산 촉매 존재 하, 40-60℃의 온도에서 6-10시간 동안 셀룰로오스계 섬유의 표면에 위치한 작용기 및 그래핀 산화물의 작용기 사이의 트랜스-에스테리피케이션(trans-esterification) 반응을 유도하여 셀룰로오스계 섬유를 그래핀 산화물로 코팅하는 단계;
그래핀 산화물이 코팅된 셀룰로오스계 섬유를 물 및 에탄올을 1:1의 중량비율로 포함하는 세정제를 이용하여 세척하는 단계; 및
세척된 셀룰로오스계 섬유를 이용하여 직물을 제조하는 단계;를 수행하여 제조된다.
다음으로, 본 발명에 따른 직조원단의 제조방법은 상기 기재층 상부에 중량평균분자량 25,000-30,000인 폴리락트산(PLA) 52-56 중량부, 중량평균분자량 6,000-8,000인 락트산 올리고머 13-17 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 9-13 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 5-9 중량부, 미네랄오일 8-12 중량부 및 천연식물 추출물 1-5 중량부를 포함하는 접착층 형성용 조성물을 도포하여 제2 접착층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 단계에서는 기재층 상부에 제2 접착층을 형성한다. 상기 제2 접착층은 상기 제1 접착층과 동일한 접착층 형성용 조성물을 제조한 후, 이를 기재층 상부에 도포하여 형성한다.
다음으로, 본 발명에 따른 직조원단의 제조방법은 상기 제2 접착층 상부에 복합직물층을 위치시키고 압착하여 결합하는 단계를 포함한다.
최종적으로 면층, 제1 접착층, 기재층, 제2 접착층 및 복합직물층을 위치시키고 압착하여 결합한다.
상기 복합직물층은,
폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 및 폴리아크릴로나이트릴 고분자를 1:1의 중량비율로 혼합한 수지 70-74 중량부, 탄소섬유 3-7 중량부, 방충 조성물 2-6 중량부, 구리분말 2-6 중량부, 탄산칼슘 1-5 중량부, 2,2-메틸렌비스(6-tert-부틸-4-메틸페놀) 0.1-2 중량부, 염화나트륨 0.1-2 중량부 및 힌더드 아민(hindered amine) 0.1-2 중량부를 포함하는 제1 혼합물을 이용하여 펠렛으로 가공하는 단계;
상기 펠렛을 이용하여 제1 원사를 제조하는 단계;
구리섬유를 연신하여 구리극세사로 제조하고, 상기 구리극세사 2-4가닥을 꼬아 합연사를 통해 구리사를 제조하는 단계;
상기 구리사를 폴리락트산(Polylactic acid, PLA) 46-50 중량부, 폴리부틸렌 아디페이트테레프탈레이트(poly(butylene adipate-co-terephthalate), PBAT) 46-50 중량부, 에폭시계 가교결합제 1 중량부 및 입자크기가 30-50 nm인 구리분말 1 중량부를 포함하는 조성물을 방사하여 제조되는 일반사와 1:5-9 중량비로 합사하여 제2 원사를 제조하는 단계;
상기 제1 원사 및 제2 원사를 합사하여 복합사를 제조하는 단계; 및
상기 복합사를 이용하여 직물을 제조하는 단계;를 수행하여 제조된다.
또한, 상기 방충 조성물은,
폴리부타디엔, 퍼메트린 및 톨루엔을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 혼합용액에 반응성 촉매를 투입하고 70-90℃의 온도에서 60-120분 동안 200-400 rpm의 회전속도로 교반하며 반응시키는 단계; 및 반응시킨 반응물을 메탄올에 침지하여 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지를 얻는 단계;를 포함하는 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지를 제조하는 단계;
계피나무껍질, 밤나무껍질, 백리향, 정향 및 페퍼민트를 세척한 후, 절단하여 준비하는 단계; 준비된 계피나무껍질, 밤나무껍질, 백리향, 정향 및 페퍼민트를 1:1:1:1:1의 중량비율로 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제1 혼합물 90-110 중량부 및 증류수 900-1100 중량부를 혼합한 후 증기증류법으로 추출하는 단계;를 포함하는 방충 추출물을 제조하는 단계; 및
상기 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지 68-72 중량부, 상기 방충 추출물 27-31 중량부 및 소듐 도데실 설페이트 0.1-2 중량부를 혼합하는 단계;를 수행하여 제조된다.
상기 복합사는 제3 원사로 탄소섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 탄소섬유를 제3 원사로 적용하여 복합사를 제조함으로써 높은 내구성을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의해 보다 상세하게 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 발명의 범위가 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<제조예 1> 접착층 형성용 조성물의 제조
천연식물 추출물의 제조
정향, 시계꽃, 고삼, 치자 및 애엽을 세척한 후, 분쇄하여 준비하였다. 준비된 정향, 시계꽃, 고삼, 치자 및 애엽을 1:1:1:1:1의 중량비율로 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합물 100 중량부 및 에탄올과 아세톤이 1:1의 부피비율로 혼합된 혼합용매 1000 중량부를 혼합한 후, 초음파공정으로 40℃의 온도에서 24시간 동안 추출하여 추출액을 제조하였다. 상기 추출액을 감압농축 및 동결건조하여 천연식물 추출물을 제조하였다.
접착층 형성용 조성물의 제조
중량평균분자량 27,000-28,000인 폴리락트산(PLA) 54 중량부, 중량평균분자량 6,500-7,500인 락트산 올리고머 15 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 11 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 7 중량부, 미네랄오일 10 중량부 및 상기 천연식물 추출물 3 중량부를 혼합하여 접착층 형성용 조성물을 제조하였다.
<제조예 2> 기재층의 제조
셀룰로오스계 섬유와 카르복시기를 포함하는 그래핀 산화물을 준비하였다.
10 중량%의 황산 수용액을 준비하여, 상기 황산 수용액 100 중량부에 대하여 상기 그래핀 산화물을 1 중량부 포함하는 분산액을 제조하였다. 상기 분산액에 셀룰로오스계 섬유를 침지한 후, 50℃의 온도에서 8시간 동안 반응시켜 셀룰로오스계 섬유의 표면에 위치한 작용기 및 그래핀 산화물의 작용기 사이의 트랜스-에스테리피케이션(trans-esterification) 반응을 유도하여 셀룰로오스계 섬유를 그래핀 산화물로 코팅하였다. 이후, 그래핀 산화물이 코팅된 셀룰로오스계 섬유를 물 및 에탄올을 1:1의 중량비율로 포함하는 세정제를 이용하여 세척하였다.
세척된 셀룰로오스계 섬유복합사를 이용해 방적하여 직물을 제조하고 제조된 직물을 세탁 및 건조하여 기재층을 제조하였다.
<제조예 3> 복합직물층의 제조
방충 조성물의 제조
중량평균분자량 280,000인 폴리부타디엔 1 g과 톨루엔 50 ml를 혼합한 후, 여기에 퍼메트린(LG Life Science, 분자량: 329.29, 순도 96.4%) 2 g을 첨가하고 질소분위기 하에서 90분 동안 80℃의 온도에서 500 rpm의 회전속도로 교반하여 용해시킨다. 완전히 용해된 용액에 벤조일퍼옥사이드 0.1 g을 투입하고, 질소분위기 하에서 6시간 동안 80℃의 온도에서 300 rpm의 회전속도로 교반하며 반응시킨다. 반응 종료 후, 메탄올에 침지하여 반응물인 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지를 제조하였다.
계피나무껍질, 밤나무껍질, 백리향, 정향 및 페퍼민트를 준비하여 세척한 후, 각각 적절한 크기로 절단하고, 계피나무껍질, 밤나무껍질, 백리향, 정향 및 페퍼민트를 1:1:1:1:1의 중량비율로 혼합한 혼합물을 준비하였다. 준비된 혼합물 650 g에 6.5 L의 증류수를 첨가하여 증기증류법으로 정유를 추출하였다. 온도를 승온시켜 100℃의 온도에서 24시간 동안 휘발 성분들을 포집하였다. 발생한 휘발 성분들은 응축액 형태로 포집되도록 한 후, 응축액은 에틸아세테이트를 100 ml씩 첨가하여 3회 추출하고 회전식 증발기를 통해 농축시켜 방충 추출물을 제조하였다.
상기 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지 70 중량부, 상기 방충 추출물 29 중량부 및 소듐 도데실 설페이트 1 중량부를 혼합하여 방충 조성물을 제조하였다.
제1 원사의 제조
폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 및 폴리아크릴로나이트릴 고분자를 1:1의 중량비율로 혼합한 수지 72 중량부, 탄소섬유 5 중량부, 상기 방충 조성물 4 중량부, 구리분말 4 중량부, 탄산칼슘 3 중량부, 2,2-메틸렌비스(6-tert-부틸-4-메틸페놀) 1 중량부, 염화나트륨 1 중량부 및 힌더드 아민(hindered amine) 1 중량부를 포함하는 제1 혼합물을 준비하고, 상기 제1 혼합물을 용융하여 혼합하는 종류가 다른 용융기를 이용하여 1차 용융 후 2차 용융한 뒤 2차 용융되어 펠렛 형태로 배출하여 펠렛을 제조하였다.
상기 펠렛을 방사하여 제1 원사를 제조하였다.
제2 원사의 제조
구리섬유를 연신하여 구리극세사로 제조하고, 상기 구리극세사 2-4가닥을 꼬아 합연사를 통해 구리사를 제조하였다.
폴리락트산(Polylactic acid, PLA) 48 중량부, 폴리부틸렌 아디페이트테레프탈레이트(poly(butylene adipate-co-terephthalate), PBAT) 48 중량부, 에폭시계 가교결합제 1 중량부 및 입자크기가 30-50 nm인 구리분말 1 중량부를 혼합한 조성물을 준비하고, 이를 방사하여 일반사를 제조하였다.
상기 구리사와 상기 일반사를 1:7 중량비로 합사하여 제2 원사를 제조하였다.
복합사의 제조
상기 제1 원사와 상기 제2 원사를 1:1 중량비로 합사하여 복합사를 제조하였다.
복합직물층의 제조
상기 복합사를 이용해 방적하여 직물을 제조하고 제조된 직물을 세탁 및 건조하여 복합직물층을 제조하였다.
<실시예 1> 직조원단의 제조
면으로 이루어진 면층을 준비하였다. 상기 면층 상부에 상기 제조예 1에서 제조된 접착층 형성용 조성물을 도포하여 제1 접착층을 형성하였다. 상기 제1 접착층 상부에 상기 제조예 2에서 제조된 기재층을 위치시키고 압착하고 결합하여 기재층을 형성하였다. 상기 기재층 상부에 상기 제조예 1에서 제조된 접착층 형성용 조성물을 도포하여 제2 접착층을 형성하였다. 상기 제2 접착층 상부에 상기 제조예 3에서 제조된 복합직물층을 위치시키고 압착하여 결합하여 직조원단을 제조하였다.
<실험예 1> 물성 분석
본 발명에 따른 직조원단의 물성을 확인하기 위하여 아래와 같은 시험을 수행하였다.
1. 신축성 및 신축 회복성
신축성은 KSK 0352 5.2.2의 측정방법으로 측정하였고, 신축회복성은 KSK 0541의 측정방법으로 측정하였다.
2. 인장강도
KSK 0520의 측정방법으로 측정하였다.
그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 신축성(%) | 신축회복성(%) | 인장강도(kgf) | |
| 실시예 1 | 36 | 95 | 83 |
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 직조원단은 신축성, 신축회복성이 우수하고 인장강도가 높은 것을 확인할 수 있었다.
<실험예 2> 항균 실험
상기 실시예 1에서 제조된 직조원단의 항균 성능을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1에서 제조된 직조원단을 이용하여 KS K 0693: 2016 시험방법으로 시험을 수행하였다. 사용되는 균주는 포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538) 및 폐렴균(Klebsiella pneumoniae ATCC 4352)이고, 시험결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 시험항목 | 시료구분 | 초기 농도 (CFU/ml) |
18시간 후 농도 (CFU/ml) |
정균감소율 (%) |
| 포도상규균에 의한 항균시험 | 대조군 | 1.8×104 | 3.0×107 | - |
| 실시예 1 | 2.0×103 | 99.9 | ||
| 폐렴균에 의한 항균시험 |
대조군 | 1.7×104 | 2.2×107 | - |
| 실시예 1 | 1.3×103 | 99.9 |
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 직조원단의 항균 성능을 확인할 수 있었다.
Claims (3)
- 탄소섬유를 포함하는 복합직물층을 포함하는 탄소섬유 직조원단에 있어서,
면 소재로 이루어진 면층;
상기 면층 상부에 형성된 제1 접착층;
상기 제1 접착층 상부에 형성된 기재층;
상기 기재층 상부에 형성된 제2 접착층; 및
상기 제2 접착층 상부에 형성된 복합직물층;을 포함하고,
상기 제1 접착층 및 제2 접착층은,
중량평균분자량 25,000-30,000인 폴리락트산(PLA) 52-56 중량부, 중량평균분자량 6,000-8,000인 락트산 올리고머 13-17 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 9-13 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 5-9 중량부, 미네랄오일 8-12 중량부 및 천연식물 추출물 1-5 중량부를 포함하는 접착층 형성용 조성물로 형성된 것이고,
상기 천연식물 추출물은 정향 추출물, 시계꽃 추출물, 고삼 추출물, 치자 추출물 및 애엽 추출물을 1:1:1:1:1의 중량비율로 혼합한 혼합물이고,
상기 기재층은,
셀룰로오스계 섬유와 히드록시기 및 카르복시기 중 1종 이상의 작용기를 포함하는 그래핀 산화물을 준비하는 단계;
산 촉매 존재 하, 40-60℃의 온도에서 6-10시간 동안 셀룰로오스계 섬유의 표면에 위치한 작용기 및 그래핀 산화물의 작용기 사이의 트랜스-에스테리피케이션(trans-esterification) 반응을 유도하여 셀룰로오스계 섬유를 그래핀 산화물로 코팅하는 단계;
그래핀 산화물이 코팅된 셀룰로오스계 섬유를 물 및 에탄올을 1:1의 중량비율로 포함하는 세정제를 이용하여 세척하는 단계; 및
세척된 셀룰로오스계 섬유를 이용하여 직물을 제조하는 단계;를 수행하여 제조되고,
상기 복합직물층은,
폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 및 폴리아크릴로나이트릴 고분자를 1:1의 중량비율로 혼합한 수지 70-74 중량부, 탄소섬유 3-7 중량부, 방충 조성물 2-6 중량부, 구리분말 2-6 중량부, 탄산칼슘 1-5 중량부, 2,2-메틸렌비스(6-tert-부틸-4-메틸페놀) 0.1-2 중량부, 염화나트륨 0.1-2 중량부 및 힌더드 아민(hindered amine) 0.1-2 중량부를 포함하는 제1 혼합물을 이용하여 펠렛으로 가공하는 단계;
상기 펠렛을 이용하여 제1 원사를 제조하는 단계;
구리섬유를 연신하여 구리극세사로 제조하고, 상기 구리극세사 2-4가닥을 꼬아 합연사를 통해 구리사를 제조하는 단계;
상기 구리사를 폴리락트산(Polylactic acid, PLA) 46-50 중량부, 폴리부틸렌 아디페이트테레프탈레이트(poly(butylene adipate-co-terephthalate), PBAT) 46-50 중량부, 에폭시계 가교결합제 1 중량부 및 입자크기가 30-50 nm인 구리분말 1 중량부를 포함하는 조성물을 방사하여 제조되는 일반사와 1:5-9 중량비로 합사하여 제2 원사를 제조하는 단계;
상기 제1 원사 및 제2 원사를 합사하여 복합사를 제조하는 단계; 및
상기 복합사를 이용하여 직물을 제조하는 단계;를 수행하여 제조되고,
상기 방충 조성물은,
폴리부타디엔, 퍼메트린 및 톨루엔을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 혼합용액에 반응성 촉매를 투입하고 70-90℃의 온도에서 60-120분 동안 200-400 rpm의 회전속도로 교반하며 반응시키는 단계; 및 반응시킨 반응물을 메탄올에 침지하여 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지를 얻는 단계;를 포함하는 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지를 제조하는 단계;
계피나무껍질, 밤나무껍질, 백리향, 정향 및 페퍼민트를 세척한 후, 절단하여 준비하는 단계; 준비된 계피나무껍질, 밤나무껍질, 백리향, 정향 및 페퍼민트를 1:1:1:1:1의 중량비율로 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제1 혼합물 90-110 중량부 및 증류수 900-1100 중량부를 혼합한 후 증기증류법으로 추출하는 단계;를 포함하는 방충 추출물을 제조하는 단계; 및
상기 퍼메트린이 그라프트된 폴리부타디엔 고분자 수지 68-72 중량부, 상기 방충 추출물 27-31 중량부 및 소듐 도데실 설페이트 0.1-2 중량부를 혼합하는 단계;를 수행하여 제조되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 직조원단. - 삭제
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