KR19980034046A - 항균방취성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무기계 항균제와 스크류마찰감소, 용융지수상승 및 안료와 수지상용성 향상을 위하여 아연스테아레이트와 자외선 안정제를 함유하는 항균방취성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법에 관한 것으로 폴리프로필렌수지에 은, 구리, 아연 화합물과 지르코늄 화합물을 함유하는 비다공성 무기세라믹(구리, 아연 화합물 8∼10 중량비 6/4∼5/5 비율 5∼10 중량%, 6.0 중량% 이상의 은 90∼95 중량%로 혼합된 25 중량 이상의 지르코늄이 함유)을 첨가하여 폴리프로필렌 마스타 배치를 만든 후 최종 부직포섬유에 무기세라믹이 0.1∼10 중량% 함유되도록 폴리프로필렌 마스타 배치와 일반 부직포용 폴리프로필렌 수지를 혼방 방사하여 폴리프로필렌 장섬유 부직포를 제조한다.

Description

항균방취성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조 방법

본 발명은 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법으로, 보다 상세하게는 무기계 항균제와 스크류 마찰감소, 용융지수(MI:Melt Index)상승 및 안료와 수지 상용성 향상을 위하여 아연스테아레이트, 자외선 안정제를 함유하는 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 부직포는 잡화용, 농업용, 생활용품 분야, 그리고 필터등 산업자재에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있으며, 그 수요는 날로 증가하고 있다.

그런데 우리가 사용하고 있는 이러한 부직포에는 사람의 생활환경 중에 존재하는 여러가지 세균류 및 곰팡이류등의 미생물이 매개물을 통하여 사람의 피부에 장애를 일으키거나 섬유의 변질, 취화현상 또는 악취를 발생시켜 불쾌감을 일으키기도 하므로 여기에 대한 적절한 대책이 요망되어 왔다.

이러한 세균이나 곰팡이류등과 같은 미생물로 인하여 발생되고 있는 문제점을 해결하기 위하여 항균 방취가공에 관한 연구 개발이 종래부터 꾸준하게 진행되어 왔으며, 최근에는 쾌적한 환경 변화에 부응하여 항균방취성이 우수한 원사나 직물에 대한 상품개발의 존재가치를 인정받기 시작했다.

종래 부직포에 항균성을 부여하는 항균 방취가공방법으로는 후처리 방법이 주로 행해지고 있으며, 한국 특허공고번호 제92-9260호에 대전방지성 및 항균방취성이 우수한 폴리프로필렌 광섬유 부직포의 제조방법에 대하여 기술하고 있으나, 이 발명에서 사용되는 대표적인 유기계 항균제인 제4급 암모늄계의 경우에는 처리후 백도가 떨어지고 염소계에는 약한 결점이 있으며, 마찰이나 세탁등 항균제 탈락에 의한 내구성 및 항균성에 있어서 고온의 열에 의하여 분해 및 증발을 일으키기 쉽고, 그 분해물 및 유도체등이 변화하기 쉬우므로 인체 안전성 등에 완전히 안전하다고는 할 수 없고, 금속 화합물의 경우에도 고분자 물성이 변화하는 결점이 있으며, 그리고 2.4.4'-트리클로로-2'-하이드록시디페닐에테르(DP-300) 가열 및 자외선 조사(照射)에 따라 발암물질 테트라클로로디옥신이 생성되는 문제점이 있어 일본에서는 3년전 부터 사용하지 않고 있으며, 알파-브롬신나믹 알데히드(BCA)는 아주 높은 변이활성(變異活性)이 확인되었으며, [2-{4-치아조릴벤즈이미다졸](TBZ)는 최기형성(崔奇形性)을 가지고 있는 문제점이 있어 최근 사용하고 있지 않는 가공제로 알려져 있다.

또한 한국 특허공고번호 제95-12816호에 항균 방취성이 우수한 폴로프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법이 기술되어 있으나, 이 발명에서 사용된 비다공질 무기세라믹은 내구성 및 안전성면에서는 유리하나, 흡착특성으로 인하여 다량의 수분을 흡수하여 부직포 제조시 방사공정에서 작업성에 악영향을 미칠 우려가 있을 뿐만 아니라 부직포 사용시 방습기능이 좋지 않은 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결한 영구적으로 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 부직포 섬유의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 폴리프로필렌 수지에 은, 구리, 아연 화합물과 지르코늄 화합물을 함유하는 비다공성 무기세라믹을 첨가하여 폴리프로필렌 마스타 배치를 만든 후 최종 부직포 섬유에 항균제 무기세라믹 0.1∼10.0 중량%, 자외선 차단제 0.1∼3.0 중량%, MI 상승, 스크류마찰 감소, 안료와 수지의 상용성 향상을 위하여 아연 스테아레이트 0.2∼2.0 중량%가 함유되어 있는 폴리프로필렌 마스타 부직포용 폴리프로필렌 수지를 혼합용융 방사후 웹 형성 및 열 접착하여 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 부직포를 제조하였다.

본 발명에서 사용된 비다공성 무기미립자 세라믹은 항균 및 방취작용을 하는 금속이온이 산화물 형태로 함유되어 있으며, 평균 입경 1.5㎛의 세라믹이 미세하고도 균일하게 조정되어 균일 분산이 가능하고, 가공이 용이한 입자로서 항균 방취성의 극대화를 기할 수 있어서 부직포 섬유에 적용할 수 있으며, 비다공성이므로 수분 흡착이 적어 사용전 140℃에서 2시간 정도의 전처리만으로도 뛰어난 항균 방취성을 나타낼 수 있다.

본 발명에서 사용된 무기항균제로 항균 방취성능을 최대한 발휘하기 위해서 무기세라믹에 함유된 금속은 은, 구리, 아연과 지르코늄으로서 함유량은 6.0∼60 중량% 되게 하였으며, 바람직하게는 10∼45 중량% 되게 하였다.

마스타 배치는 은, 구리, 아연과 같은 금속이온을 함유하는 무기세라믹과 폴리프로필렌을 혼련기로 용융하여 제조하였다.

본 발명에서 마스타 배치 칩을 만들 때 사용된 폴리프로필렌 수지는 일반적으로 부직포 용도의 용융지수(MI) 35 폴리프로필렌 수지에 최종 제품 형성을 위한 첨가제로서 MI 상승, 스크류 마찰 감소, 안료와 수지의 상용성 향상을 위하여 아연 스테아레이트 0.2 중량%, 자외선 차단제인 폴리-{[6-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-이미노]-1,3,5-트리아진-2,4-디일][2-(2,2,6,6-테트라메틸피페리딜)-아미노]-헥사메틸렌-[4-(2,2,6,6-테트라메틸피페리딜-이미노]} (시마소브 944 엘디/에프엘)을 사용하여 폴리프로필렌과 같은 수준의 용융지수를 갖는 마스타 배치칩을 제조하였다.

본 발명에 있어서 금속이온을 함유하는 무기미립자 세라믹의 첨가량은 전체 폴리프로필렌 수지에 대하여 0.1∼10 중량%가 적당하며, 바람직하게는 0.3∼6.0 중량%의 범위가 좋다.

만약 무기미립자 세라믹의 첨가량이 전체 폴리프로필렌 수지에 대하여 0.1 중량% 미만인 경우에는 항균방취 효과가 불충분하며 10.0 중량% 초과할 경우에는 작업성이 불량하고 원가상승의 원인이 되어 본 발명에 따른 장점이 없어지게 된다.

또한 자외선 차단제의 함유량은 0.1∼3.0 중량%이며, 만약 0.1 중량% 미만시에는 열이나 자외선을 조사하면 색상이 검게 변하고 3.0 중량% 초과시에는 작업성이 나쁘고 원가가 상승하는 문제가 있다. 그리고 아연스테아레이트의 함유량은 0.2∼2.0 중량%이며 만약 0.2 중량% 미만시에는 MI가 떨어지고 스크류마찰이 증가하고, 안료와 수지의 상용성이 감소되고, 20 중량% 초과시는 작업성이 나빠지고 원가가 상승하는 문제점이 있다.

금속이온을 함유하는 무기미립자 세라믹은 입자직경이 0.5∼3㎛인 비다공성이면서 미립자에 의한 큰 표면적을 갖는 세라믹으로 은, 구리, 아연, 지르코늄을 사용하는 의미는 금속이온의 복합에 기인한 상승효과를 목표로 한 것이다.

본 발명에 따른 무기미립자 세라믹의 항균작용은 세라믹내에 함유된 미량금속이 균체 내부에 들어가 미생물 세포의 호흡계, 전자전달계를 방해하거나 효소 방해를 일으키며, 금속이온의 촉매작용에 의해 분해되는 작용을 하도록 하여 본 발명의 목적을 달성하도록 한다.

본 발명을 실시예를 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같고, 그 성능 평가는 다음과 같이 하였으며 그렇다고 이하의 실시예들이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

평가방법

1. 항균성

(1) 사용균

· 스테필로코크스 아우레우스(staphylococous Aureus ATCC No.6538)

· 채토미움글로보솜(Chaetomium Globosum ATCC No.6255)

(2) 시험방법

· 세이크플라스크법(Shake Flask Method)

· 곰팡이 저항성 시험방법(JIS Z-2911)

2. 세탁방법

JIS L-0217-103

실시예 1

일반적으로 부직포 용도의 용융지수 35의 폴리프로필렌 칩 915 중량%, [구리, 아연(각각 8 중량% 중량부 5/5비율)10 중량%와 6.5 중량%의 은 90 중량% 혼합된 25 중량%의 지르코늄이 함유된 평균입경 1.5㎛]의 무기계 항균세라믹 50 중량%, 시마소브 944 엘디/에프엘 25 중량%, MI 상승, 스크류마찰 감소, 안료와 수지상용성 향상제인 아연 스테아레이트 10 중량%를 혼합기에 넣고 혼합한 후, 용융혼련하여 펠릿으로 제조하였다.

이때 가열영역의 온도는 1영역이 170∼175℃, 2∼6영역이 180∼185℃되게 하였다.

이렇게 제조된 마스타 배치 칩을 용융지수 35의 부직포용 폴리프로필렌 칩과 혼합비율 2:8로 혼합하여 용융 방사하고 웹 형성 및 열접착을 거쳐 40g/㎡의 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하고 상기 성능시험을 행하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 2

폴리프로필렌 935 중량%, 무기항균 세라믹 30 중량%를 투입한 것 이외에는 실시예 1에서 행한 것과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 성능시험을 행하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 3

폴리프로필렌 865 중량%, 무기항균 세라믹 100 중량%를 투입한 것 이외에는 실시예 1에서 행한 것과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 성능시험을 행하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

비교실시예 1

폴리프로필렌 984.7 중량%, 무기항균 세라믹(구리, 아연 각각 3% 중량비 5/5 비율 중량%와 1% 중량의 은 중량% 혼합된 25 중량의 지르코늄이 함유된 평균입경 3.0㎛) 15 중량%, 자외선 차단제인 시마소브 944 엘디/에프엘 0.3 중량%를 첨가하여 실시예 1에서 행한 것과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고, 성능시험을 행하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

비교실시예 2

폴리프로필렌 989.5 중량%, 무기항균 세라믹(구리, 아연 각각 5% 중량비 6/4 비율 60 중량%와 2% 중량의 은 40 중량% 혼합된 30 중량의 지르코늄이 함유된 평균입경 3㎛) 10 중량%, 자외선 차단제인 시마소브 944 엘디/에프엘 0.3 중량%를 첨가하여 실시예 1에서 행한 것과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고, 성능시험을 행하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

비교실시예 3

용융지수 35인 부직포용 폴리프로필렌 칩을 용융방사하여 웹 형성 및 열접착을 거쳐 40g/㎡ 일반 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제조하고, 성능시험을 행하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

표 1

세탁 횟수에 따른 균감소율(%)

세탁 횟수에 따른 등급

주) 곰팡이 저항성 평가방법(곰팡이 중식 상태)

1급:전혀 증식되지 않암.2급:증식 흔적만 있음.

3급:소량 증식됨.4급:다량 증식됨.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 폴리프로필렌 장섬유 부직포가 항균 방취성이 우수함을 알 수 있다.

Claims (4)

1. 폴리프로필렌수지에 은, 구리, 아연 화합물과 지르코늄 화합물을 함유하는 비다공성 무기세라믹(구리, 아연 화합물 8∼10 중량비 6/4∼5/5 비율 5∼10 중량%, 6.0 중량% 이상의 은 90∼95 중량%로 혼합된 25 중량 이상의 지르코늄이 함유)을 첨가하여 폴리프로필렌 마스타 배치를 만든 후 무기세라믹이 0.1∼10 중량% 함유되도록 폴리프로필렌 마스타 배치와 일반 부직포용 폴리프로필렌 수지를 혼방 방사하여 제조한 것을 특징으로 하는 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 비다공성 무기세라믹에 함유된 금속이온의 양은 6.0∼60 중량%인 것을 특징으로 하는 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법.
3. 제1항에 있어서 폴리프로필렌 마스타 배치 제조시 사용되는 폴리프로필렌 수지에 자외선 차단제 0.1∼3.0 중량%, 아연 스테아레이트 0.2∼2.0 중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 자외선 차단제로 폴리-{[6-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-이미노]-1,3,5-트리아진-2,4-디일][2-(2,2,6,6-테트라메틸피페딜)-아미노]-헥사메틸렌-[4-(2,2,6,6-테트라메틸피페리딜-이미노]}를 사용하는 것을 특징으로 하는 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법.