KR20020072253A - Multi-Functional Coating Compositions and Textiles Coated with the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 코팅제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인체에 유익한 다기능성을 나타내는 코팅제 및 이에 의해 도포된 섬유에 관한 것이다.The present invention relates to a coating agent, and more particularly to a coating agent and a fiber applied thereby exhibiting a multi-function beneficial to the human body.
대한민국 실용신안등록출원 제 1995-49844 호는 전자파 차단 기능을 갖도록 게르마늄을 섬유에 적용한 예를 개시하고 있다. 예를 들면, 나일론, 폴리에스테르, 아크릴 등의 화합물을 제조하는 중합 공정에서 폴리머 상태에서 게르마늄을 혼합하여 제조되는 기능성 섬유를 개시하고 있으나, 이 기술은 화학 섬유에 한정되며, GeO2분말을 5% 내외로 사용함으로써 제조 원가가 매우 높고, GeO2의 분산성에 있어서 많은 문제점을 가지며 섬유의 물성이 변형될 우려가 있다.Korean Utility Model Application No. 1995-49844 discloses an example in which germanium is applied to a fiber to have an electromagnetic wave blocking function. For example, the present invention discloses a functional fiber produced by mixing germanium in a polymer state in a polymerization process for preparing a compound such as nylon, polyester, and acryl, but this technology is limited to chemical fibers, and 5% GeO 2 powder By using it internally and externally, the manufacturing cost is very high, there are many problems in the dispersibility of GeO 2 , and there is a fear that the physical properties of the fiber are deformed.
대한민국 특허출원공개 제 2001-11576 호는 천연 게르마늄 광석을 이용한 전자파 차단 섬유의 제조방법이 개시되었다. 이 방법에 따르면, 0.36-1.05%의 게르마늄을 함유한 천연 광석을 분쇄, 건조 및 냉각하고 셀룰로오스 아세테이트/아세톤 용액에 혼합한 다음, 섬유 직물류를 상기 혼합액에 침지시켜 전자파 차단 섬유를 제조한다. 그러나, 게르마늄을 함유한 천연 광석에서의 게르마늄 함량을 신뢰할 수 없으며 광석 미분말의 바인더로서 사용되어진 셀룰로오스 아세테이트/아세톤 용액은 일시적으로 섬유상에 코팅되며 쉽게 직물과 분리되는 문제점이 있으며, 섬유의 물성이 변하는 단점을 갖고 있다.Korean Patent Application Publication No. 2001-11576 discloses a method for producing electromagnetic wave shielding fibers using natural germanium ore. According to this method, natural ore containing 0.36-1.05% germanium is pulverized, dried and cooled, mixed in a cellulose acetate / acetone solution, and then the fiber fabrics are immersed in the mixed solution to prepare electromagnetic wave shielding fibers. However, the germanium content in natural ores containing germanium is not reliable and the cellulose acetate / acetone solution used as a binder of fine ore powder is temporarily coated on the fiber and easily separated from the fabric. Have
대한민국 특허출원 제 2001-23195 호는 Ag 용액을 함유시켜 살균 및 항균 기능을 갖게 한 Ag 용액 함유 기저귀를 개시하고 있으나, 이는 기저귀에 Ag 용액을 함유시켜 제조된 일회용 기저귀에 한정된 것으로서, Ag 졸을 섬유상 담체에 고정화시키는 바인더에 대한 것은 제시하고 있지 않다.Korean Patent Application No. 2001-23195 discloses an Ag solution-containing diaper which contains Ag solution and has a sterilization and antibacterial function, but is limited to a disposable diaper manufactured by containing an Ag solution in the diaper. There is no suggestion of a binder immobilized on a carrier.
한편, 광촉매 피복 조성물의 제조과정에서 비내열성 기재 (섬유, 플라스틱 등)에 고정화시킬 때에 접착층 및 TiO2광촉매 층으로 이루어진 이중코팅 방식이 공지되어 있다. 또한, 기재의 약화를 방지하기 위해 무기계 피복 조성물을 사용하는 예도 있으나, 층간의 접착 강도를 높이기 위해 그 첨가량을 증사기키는 경우 무기계 피복 조성물이 TiO2표면을 피복하기 때문에 결과적으로 광촉매 활성이 저하될 우려가 있다.On the other hand, a double coating method consisting of an adhesive layer and a TiO 2 photocatalyst layer is known when immobilized on a non-heat-resistant substrate (fibers, plastics, etc.) in the process of preparing the photocatalyst coating composition. In addition, there is an example in which an inorganic coating composition is used to prevent the weakening of the substrate, but when increasing the amount added to increase the adhesive strength between layers, the inorganic coating composition coats the TiO 2 surface, resulting in a decrease in photocatalytic activity. There is a concern.
또한, 대한민국 특허출원 제 1996-20734 호는 수성ㆍ알코올성 실리콘 분산액을 포함하는 기본 수지에 물성 조절을 위한 무기ㆍ유기 화합물 및 유기 첨가제를 배합하여 우수한 저장 안정성, 내마노성, 착색성, 내용매성 및 무착성을 가지며특히 굴절율이 높은 TiO2졸을 원료로 사용한 실록산계 피복 조성물을 개시하고 있다. 그러나, 상기 피복 조성물은 실록산계 바인더가 광촉매 초미립자 표면에 피복하여 광촉매 활성이 낮게 나타나는 문제점을 가지고 있다.In addition, Korean Patent Application No. 1996-20734 discloses excellent storage stability, abrasion resistance, colorability, solvent resistance, and the like by blending an inorganic / organic compound and an organic additive for controlling physical properties with a basic resin including an aqueous and alcoholic silicone dispersion. A siloxane-based coating composition having a complex, particularly a TiO 2 sol having a high refractive index, is disclosed. However, the coating composition has a problem in that the siloxane-based binder is coated on the surface of the photocatalyst ultrafine particles, resulting in low photocatalytic activity.
본 발명자들은 다기능성을 나타내는 코팅제를 개발하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 각각의 무기 성분이 갖는 기능이 발휘되면서도 섬유와 같은 기재에 고정화가 잘 이루어지는 코팅제 및 이에 의해 도포된 섬유를 개발하고 그 효과를 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have diligently researched to develop a coating agent exhibiting multi-functionality, and as a result, the coating agent and the fiber coated thereon are well developed and confirmed the effect while the function of each inorganic component is exhibited and the fibers are well immobilized. Thus, the present invention has been completed.
따라서, 본 발명의 목적은 다기능성 코팅제를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a multifunctional coating.
본 발명의 다른 목적은 상기한 다기능성 코팅제가 도포된 섬유를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a fiber coated with the above-mentioned multifunctional coating.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 무기 성분으로서 게르마늄 0.01-1 중량부, 은 0.001-1 중량부 및 이산화티타늄 0.03-2 중량부 그리고 바인더로서 불소계 수지 100 중량부를 포함하는 다기능성 코팅제를 제공한다.According to one aspect of the invention, the present invention provides a multifunctional coating comprising 0.01-1 parts by weight of germanium, 0.001-1 parts by weight of silver and 0.03-2 parts by weight of titanium dioxide, and 100 parts by weight of fluorine-based resin as a binder. do.
본 발명의 코팅제의 성분 중 하나인 게르마늄은, 반도체 특성을 갖으며 온도의 변화 등으로 인해서 전자 교류를 하는 성질이 있다. 또한, 게르마늄은 반도체작용을 통하여 통증이 있는 곳에서 혈행을 원활히 하는 작용이 있어 통증을 해소하는 특성도 갖고 있다. 또한, 게르마늄은 유해 전자파의 방사 작용과 관련하여 발생된 양전하를 중화시키는 음이온을 제공하여 정전기를 흡수하므로, 유해 전자파는 물론 유해 전자파에 의해 발생되는 정전기를 제거하는 특성도 갖는다. 본 발명의 코팅제는 상술한 특성을 피복물, 예컨대, 섬유에 부여하기 위하여 게르마늄을 포함한다.Germanium, which is one of the components of the coating agent of the present invention, has semiconductor characteristics and has a property of performing electron exchange due to a change in temperature or the like. In addition, germanium has a characteristic of relieving pain because it has a function of smoothing blood circulation in the place of pain through semiconductor action. In addition, germanium absorbs static electricity by providing anions that neutralize the positive charges generated in connection with the radiation of harmful electromagnetic waves, thereby removing static electricity generated as well as harmful electromagnetic waves. Coatings of the present invention comprise germanium to impart the above-described properties to coatings, such as fibers.
본 발명의 코팅제에 있어서, 게르마늄의 함량은 불소계 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 0.01-1 중량부이다. 게르마늄의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우에는 게르마늄 고유의 기능, 예컨대, 정전기 방지 기능 및 반도체 작용이 크게 저하되는 문제점이 있고, 1 중량부를 초과하는 경우에는 게르마늄이 고가이기 때문에 비경제적이며 섬유에 적용되는 경우에는 섬유 직물의 촉감을 딱딱하게 하는 문제점이 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 게르마늄의 함량은 0.05-0.4 중량부이고, 보다 바람직하게는 0.08-0.2 중량부이다.In the coating agent of the present invention, the germanium content is 0.01-1 part by weight based on 100 parts by weight of the fluorine resin. If the content of germanium is less than 0.01 parts by weight, there is a problem in that germanium's inherent functions, such as antistatic function and semiconductor action, are greatly lowered. If it is more than 1 part by weight, germanium is expensive and is economically applied to fibers. In this case, there is a problem of hardening the feel of the textile fabric. In a preferred embodiment of the present invention, the content of germanium is 0.05-0.4 parts by weight, more preferably 0.08-0.2 parts by weight.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 게르마늄은 99%, 보다 바람직하게는 99.9%, 가장 바람직하게는 99.999%의 순도를 갖는 것이다. 게르마늄의 바람직한 평균 입자 직경은 20 nm 이하이고, 보다 바람직하게는 10 nm 이하이며, 졸 (sol) 상태의 게르마늄을 이용하는 것이 가장 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, the germanium has a purity of 99%, more preferably 99.9%, most preferably 99.999%. The preferable average particle diameter of germanium is 20 nm or less, More preferably, it is 10 nm or less, It is most preferable to use germanium of a sol state.
본 발명의 코팅제의 성분 중 하나인 은 (Ag)은 활성 산소 (수퍼옥사이드, 퍼옥사이드 등)를 생성시키는 작용을 하며, 이러한 활성 산소는 미생물의 물질대사를 방해하여 사멸을 초래함으로써 항균작용을 한다. 이러한 작용을 하는 은 성분은인체에는 무해한 것으로 알려져 있다.Silver (Ag), one of the components of the coating agent of the present invention acts to generate active oxygen (superoxide, peroxide, etc.), and this active oxygen interferes with the metabolism of microorganisms, causing death. . The silver component which acts like this is known to be harmless to a human body.
본 발명의 코팅제에 있어서, 은의 함량은 불소계 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 0.001-1 중량부이다. 은의 함량이 0.001 중량부 미만인 경우에는 유기물 특히 세균의 분해 속도가 저하되는 문제점이 있고, 1 중량부를 초과하는 경우에는 섬유에 적용시 섬유 직물 본래의 촉감 및 색상 등의 변화를 초래하는 문제점이 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 은의 함량은 0.001-0.05 중량부이고, 보다 바람직하게는 0.001-0.005 중량부이다. 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 은의 입자 직경은 20 nm 이하이며, 졸 상태의 은을 이용하는 것이 가장 바람직하다.In the coating agent of the present invention, the content of silver is 0.001-1 part by weight based on 100 parts by weight of the fluorine resin. If the content of silver is less than 0.001 parts by weight, there is a problem that the decomposition rate of the organic material, especially bacteria, is lowered, and if it exceeds 1 part by weight, there is a problem that changes in the original texture and color of the fiber fabric when applied to the fiber. In a preferred embodiment of the present invention, the content of silver is 0.001-0.05 parts by weight, more preferably 0.001-0.005 parts by weight. According to a preferred embodiment of the present invention, the particle diameter of the silver is 20 nm or less, it is most preferable to use the silver in the sol state.
본 발명의 코팅제의 또 다른 성분인 이산화티타늄 (TiO2)은 광촉매의 일종으로 알려져 있으며, 태양광선 또는 인공광선의 자외선 (380-400 nm 파장)을 흡수하여 양극의 정공이 쌍생성되고, 이에 의해 형성된 활성 라디칼은 산화ㆍ환원 반응을 급격하게 발생시켜 광촉매 부근에 존재하는 각종 이물질 및 세균 등을 분해 및 살균하며, 또한 자외선 차폐 기능을 한다고 알려져 있다.Titanium dioxide (TiO 2 ), which is another component of the coating agent of the present invention, is known as a kind of photocatalyst, and absorbs ultraviolet rays (380-400 nm wavelength) of sunlight or artificial rays to twine holes of the anode. The active radicals formed are known to rapidly generate oxidation / reduction reactions to decompose and sterilize various foreign substances and bacteria, etc. present near the photocatalyst, and also to function as an ultraviolet shield.
본 발명의 코팅제에 있어서, 이산화티타늄의 함량은 불소계 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 0.3-2 중량부이다. 이산화티타늄의 함량이 0.3 중량부 미만인 경우에는 유기물에 대한 분해 속도가 저하되며 탈취 반응에서도 악취 성분 흡착 기능이 저하되어 충분한 성능이 얻어지지 않는 문제점이 있고, 2 중량부를 초과하는 경우에는 섬유에 적용시 섬유 직물이 이산화티타늄 광촉매에 의하여 열화가 초래되거나 섬유 직물의 촉감을 저하시키는 문제점이 있다. 바람직하게는, 이산화티타늄의 함량은 0.05-1.5 중량부이고, 보다 바람직하게는 0.05-0.8 중량부이다.In the coating agent of the present invention, the content of titanium dioxide is 0.3-2 parts by weight based on 100 parts by weight of the fluorine resin. If the content of titanium dioxide is less than 0.3 parts by weight, the decomposition rate for organic matters is lowered, and even the deodorization reaction has a problem that the adsorption function of the odor component is lowered and sufficient performance is not obtained. There is a problem that the fiber fabric is degraded by the titanium dioxide photocatalyst or lowers the feel of the fiber fabric. Preferably, the content of titanium dioxide is 0.05-1.5 parts by weight, more preferably 0.05-0.8 parts by weight.
본 발명에서 이용될 수 있는 이산화티타늄은 루틸 (rutile) 형 및 아나타아제 (anatase) 형 모두 가능하나, 바람직하게는 아나타아제 형이다. 아나타아제 형 이산화티타늄은 루틸 형과 비교하여 광촉매 활성이 높기 때문에 본 발명에서 바람직하다.Titanium dioxide that can be used in the present invention can be of both rutile type and anatase type, but is preferably anatase type. The anatase type titanium dioxide is preferred in the present invention because of its higher photocatalytic activity compared to the rutile type.
본 발명의 코팅제에 있어서, 이산화티타늄의 입자 직경은 20 nm 이하가 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 nm 이하이다. 20 nm 이하의 입자 직경을 갖는 이산화티타늄은, 본 발명의 코팅제에 의해 형성되는 층 중 하나인 광촉매층의 투명성을 향상시키며 기초 섬유 담체의 색상이나 무늬 등을 손상시키는 것을 막는다. 본 발명에 있어서, 이산화티타늄은 분말 상태의 것을 이용하는 것이 일반적이다.In the coating agent of the present invention, the particle diameter of titanium dioxide is preferably 20 nm or less, and more preferably 10 nm or less. Titanium dioxide having a particle diameter of 20 nm or less improves the transparency of the photocatalyst layer, which is one of the layers formed by the coating agent of the present invention, and prevents damage to the color or pattern of the underlying fiber carrier. In the present invention, it is common to use titanium dioxide in powder form.
상술한 무기 성분들은 졸 상태를 갖는 것이 가장 바람직하며, 이는 불소계 수지와의 접착성을 크게 개선하기 때문이다.It is most preferable that the above-mentioned inorganic components have a sol state, since this greatly improves the adhesion with the fluorine-based resin.
금속 산화물 졸이나 금속 수산화물이 도입되는 수지로는 아크릴 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 등이 있으나, 이 수지들은 유기물이기 때문에 금속 산화물 졸 중의 TiO2의 광촉매의 강한 산화분해력으로 인하여 분해열화를 일으켜 광촉매가 박리되는 등 내구성의 문제가 있으며, 코팅된 섬유 자체가 황변 현상이 발생하는 문제가 있다. 따라서, 섬유에 담지된 광촉매 등에 의하여 담체 미 접착제가 열화되지 않으며 장기간에 걸쳐 강도를 유지하며 내구성과 촉매 활성이 유지되기 위해서는 난분해성 결착제인 불소계 수지를 이용하는 것이 본 발명에 유리하다. 본 발명에 이용될 수 있는 불소계 수지는 플루오르올레핀 중합체, 비닐에테르와 플루오르올레핀의 공중합체 및 비닐에스테르와 플루오르올레핀의 공중합체 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 바람직하게는, 불소계 수지는 폴리불소화비닐, 폴리테트라플루오르에틸렌, 테트라플루오르알킬비닐에스테르 공중합체 또는 비닐에스테르-플루오르올레핀 공중합체이고, 가장 바람직하게는 폴리테트라플루오르에틸렌이다.The resin into which the metal oxide sol or the metal hydroxide are introduced may be acrylic resin, silicone resin, urethane resin, epoxy resin, polyester resin, etc., but since these resins are organic substances, the strong oxidative decomposition power of the photocatalyst of TiO 2 in the metal oxide sol may be increased. Due to this, degradation degradation causes photocatalysts to be peeled off, and there is a problem of durability, and the coated fiber itself may have a yellowing phenomenon. Accordingly, in order to maintain the strength over a long period of time and to maintain the strength over a long period of time and to maintain durability and catalytic activity by a photocatalyst supported on a fiber, it is advantageous to use a fluorine-based resin which is a hardly decomposable binder. Fluorine-based resins that can be used in the present invention include, but are not limited to, fluoroolefin polymers, copolymers of vinyl ethers and fluoroolefins, copolymers of vinyl esters and fluoroolefins, and the like. More preferably, the fluorine resin is polyvinyl fluoride, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroalkyl vinyl ester copolymer or vinyl ester-fluoroolefin copolymer, and most preferably polytetrafluoroethylene.
본 발명의 코팅제에 있어서, 바인더 (binder)로서 이용되는 불소계 수지는 접착층을 형성하며, 게르마늄, 은 및 이산화티타늄을 강하게 접착시키는 작용을 하여 결국, 상기 성분들이 섬유 상에 고정화되는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 코팅제에 포함되는 불소계 수지는 통상적으로 에멀젼 상태의 것을 이용한다. 상기 불소계 수지는 상술한 기능을 하면서도 본 발명의 코팅제의 무기 성분들의 기능, 예컨대 반도성 및 광촉매의 활성을 거의 감소시키지 않는다. 본 발명의 코팅제 있어서, 불소계 수지의 고형 성분비는 전형적으로 2-40 중량부이고, 바람직하게는 5-30 중량부, 보다 바람직하게는 10-25 중량부이며, 가장 바람직하게는 20 중량부이다.In the coating agent of the present invention, the fluorine-based resin used as a binder forms an adhesive layer and acts to strongly adhere germanium, silver and titanium dioxide, thereby enabling the components to be immobilized on the fiber. The fluorine-based resin included in the coating agent of the present invention usually uses an emulsion state. While the fluorine-based resin functions as described above, it hardly reduces the functions of the inorganic components of the coating agent of the present invention, such as semiconductivity and photocatalytic activity. In the coating agent of the present invention, the solid component ratio of the fluorine-based resin is typically 2-40 parts by weight, preferably 5-30 parts by weight, more preferably 10-25 parts by weight, and most preferably 20 parts by weight.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 코팅제는 무기 성분 및 바인더 사이의 결합력을 향상시키기 위한 케톤류 킬레이트제를 추가적으로 포함한다. 이와 같은 킬레이트제는 특히, 본 발명의 코팅제의 세탁 견뢰도를 크게 증가시킨다. 상기 케톤류 킬레이트제는 예컨대, 아세틸 아세톤, 아세톤 또는 메틸에틸케톤 등이 있다. 케톤류 킬레이트제의 바람직한 함량은 0.1-10 중량부이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the coating agent of the present invention further comprises a ketone chelating agent for improving the binding force between the inorganic component and the binder. Such chelating agents, in particular, greatly increase the wash fastness of the coating of the present invention. The ketone chelating agent includes, for example, acetyl acetone, acetone or methyl ethyl ketone. The preferable content of ketone chelating agent is 0.1-10 weight part.
본 발명의 바람직한 코팅제에 있어서, 무기 성분, 특히 금속 산화물 졸 또는 금속 수산화물을 안정화시키기 위하여 산 또는 알카리 해교제가 추가적으로 포함된다. 이와 같은 목적으로 촉매를 사용하는 데, 예를 들어, 산 촉매 계열로는 아세트산, 인산, 황산, 염산 또는 질산 등이 있고, 알카리 촉매 계열로는 수산화나트륨, 포타슘히드록사이드 또는 노말부틸아민 등이 있다. 해교제의 바람직한 함량은 0.1-10 중량부이다.In preferred coatings of the invention, acid or alkali peptising agents are additionally included to stabilize the inorganic components, in particular the metal oxide sol or metal hydroxide. The catalyst is used for this purpose. For example, the acid catalyst series includes acetic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid, and the alkali catalyst series includes sodium hydroxide, potassium hydroxide or normal butylamine. have. The preferred amount of peptizer is 0.1-10 parts by weight.
본 발명의 코팅제를 희석 및 분산시키고자 하는 경우에는, 분산 매트릭스를 추가적으로 포함한다. 상기 분산 매트릭스는 물, 알코올 또는 이의 혼합물이 이용될 수 있으며, 상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 분산 매트릭스에 의한 희석은 코팅제의 고형 성분이 약 5-30 중량부, 바람직하게는 8-15 중량부, 가장 바람직하게는 10 중량부가 되도록 한다.In the case of dilution and dispersion of the coating agent of the present invention, a dispersion matrix is additionally included. The dispersion matrix may be water, alcohol or a mixture thereof, and the alcohol may include, but is not limited to, methanol, ethanol, isopropanol, butanol, and the like. Dilution with the dispersing matrix causes the solid component of the coating to be about 5-30 parts by weight, preferably 8-15 parts by weight, most preferably 10 parts by weight.
폴리테트라플루오르에틸렌은 도포되는 섬유에서 분자 보호막을 형성하여 수성 및 유성 오염물질이 섬유에 스며드는 것을 방지하며 발수하는 기능을 갖는다.Polytetrafluoroethylene forms a molecular protective film on the fiber to be applied, and has a function of preventing water and oily contaminants from penetrating the fiber and water repellent.
본 발명의 코팅제는 피복 대상물에 도포되는 경우 막을 형성하게 되며, 이러한 막은 3개의 층으로 대별하여 설명될 수 있다. 우선, 게르마늄 및 Ag는 무기물 층을 형성하게 되며, 졸 상태의 게르마늄 및 Ag를 이용하는 경우에는 이산화티타늄 광촉매 분말을 고착하여 접착층과 강고하게 접착시키는 작용을 하며, 다공질 특성 때문에 흡착성을 가지며, 광촉매 활성을 높이는 작용도 한다. 게르마늄 및 Ag를졸 상태로 제조하는 방법으로는, 금속염을 가수분해하는 방법, 중화 분해하는 방법 및 이온 교환하는 방법이 있다. 본 발명의 코팅제에 있어서, 이산화티타늄은 광촉매 층을 형성하게 되며, 상술한 바와 같이 20 nm 이하의 입자 직경을 갖는 이산화티타늄은 광촉매층의 투명성을 향상시키며 기초 섬유 담체의 색상이나 무늬 등을 손상시키는 것을 막는다. 본 발명의 코팅제에 있어서, 폴리테트라플루오르에틸렌은 접착층을 형성하며, 이 접착층은 본 발명의 코팅제가 섬유와 같은 기재에 접착이 이루어지는 부분이다. 또한, 상기 접착층은 무기 성분들을 결착시키는 역할도 한다.The coating of the present invention will form a film when applied to the coating object, which can be described roughly in three layers. First, germanium and Ag form an inorganic layer, and in the case of using sol germanium and Ag, the titanium dioxide photocatalyst powder is adhered to firmly adhere to the adhesive layer, and due to its porous properties, it has adsorption property and photocatalytic activity. Height also works. As a method for producing germanium and Ag in a sol state, there are a method of hydrolyzing a metal salt, a method of neutralizing decomposition, and a method of ion exchange. In the coating agent of the present invention, titanium dioxide forms a photocatalyst layer, and as described above, titanium dioxide having a particle diameter of 20 nm or less improves the transparency of the photocatalyst layer and damages the color or pattern of the underlying fiber carrier. To prevent In the coating agent of the present invention, polytetrafluoroethylene forms an adhesive layer, and this adhesive layer is a portion where the coating agent of the present invention is adhered to a substrate such as fiber. In addition, the adhesive layer also serves to bind the inorganic components.
본 발명의 코팅제 의해 형성되는 층은 공기 순환을 방해하는 고무 코팅이나 라미네이트 층을 형성하지 않으므로, 섬유 본래의 숨쉬는 기능을 유지시켜 주며 인체의 땀 등 각종 수분을 흡수하여 증발시켜 주는 수분 증발력도 나타낸다.Since the layer formed by the coating agent of the present invention does not form a rubber coating or a laminate layer that impedes air circulation, it maintains the inherent breathing function of the fiber and also exhibits the water evaporation power to absorb and evaporate various moisture such as human sweat. .
본 발명의 코팅제를 이용하여 섬유 등과 같은 재료에 도포할 때에는, 그 pH를 조절하는 것이 바람직하다. 적합한 pH는 6-4이며, 가장 바람직하게는 약 pH 5.5이다.When apply | coating to materials, such as a fiber, using the coating agent of this invention, it is preferable to adjust the pH. Suitable pH is 6-4, most preferably about pH 5.5.
본 발명의 코팅제는 반도체 작용에 의한 통증의 완화 기능, 전차파 차단 기능, 자외선 차단 기능, 항균 기능, 항곰팡이 기능, 탈취 기능, 발수 기능, 발유 기능 및 원적외선 방출 기능을 갖는다.The coating agent of the present invention has a pain relieving function, an electric wave blocking function, an ultraviolet ray blocking function, an antibacterial function, an antifungal function, a deodorizing function, a water repellent function, an oil repelling function, and a far infrared ray emitting function.
본 발명의 코팅제는 다양한 기재, 예컨대, 섬유, 종이 등 다공성 기질에 적용될 수 있다.Coatings of the present invention can be applied to a variety of substrates, such as porous substrates, such as fibers, paper.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 무기 성분으로서 졸 상태의 게르마늄 0.01-1 중량부, 은 0.001-1 중량부 및 이산화티타늄 0.03-2 중량부 그리고 바인더로서 고형 성분비가 10-30 중량부인 폴리테트라플루오르에틸렌 수지 100 중량부, 아세톤 0.1-10 중량부 및 아세트산 0.1-10 중량부를 혼합하여 얻은 접착층 용액을 물과 메탄올의 용매로 고형분 함량 5-30 중량부가 되도록 희석한 다기능성 코팅 조성물을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a polyol having 0.01-1 parts by weight of germanium in a sol state, 0.001-1 parts by weight of silver and 0.03-2 parts by weight of titanium dioxide, and 10-30 parts by weight of solid component as a binder. Provided is a multifunctional coating composition obtained by diluting an adhesive layer solution obtained by mixing 100 parts by weight of tetrafluoroethylene resin, 0.1-10 parts by weight of acetone and 0.1-10 parts by weight of acetic acid to a solid content of 5-30 parts by weight with a solvent of water and methanol. .
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 다기능성 코팅제가 도포된 섬유를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a fiber coated with the above-mentioned multifunctional coating.
본 발명의 다기능성 코팅제를 섬유에 도포하는 것은 당업계에 공지된 다양한 방법을 통해 실시될 수 있으며, 예를 들어, 스프레이 분사법, 딥코팅법, 스핀코팅법 등을 이용하여 실시될 수 있다. 도포 후 약 150℃에서 약 10분 또는 약 120℃에서 약 60분 정도 건조시킨다.Applying the multi-functional coating of the present invention to the fiber can be carried out through a variety of methods known in the art, for example, it can be carried out using a spray spray method, a dip coating method, a spin coating method and the like. After application it is dried at about 150 ° C. for about 10 minutes or at about 120 ° C. for about 60 minutes.
본 발명의 코팅제가 적용될 수 있는 섬유는 마, 견, 면, 마 등의 천연 섬유; 레이온, 아세테이트 등의 재생 섬유 및 나일론, 폴리아크릴, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴로니트릴, 폴리염화비닐 등의 합성 섬유를 포함한다. 특히, 본 발명의 코팅제는 천연 섬유에 대하여도 우수한 적용성을 나타낸다.Fibers to which the coating agent of the present invention can be applied include natural fibers such as hemp, silk, cotton and hemp; Recycled fibers such as rayon and acetate, and synthetic fibers such as nylon, polyacryl, polyamide, polyester, polyacrylonitrile, and polyvinyl chloride. In particular, the coating agent of the present invention shows excellent applicability to natural fibers.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it is to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention. Will be self-evident.
실시예 1: 본 발명의 코팅제 및 섬유의 제조 IExample 1 Preparation of Coatings and Fibers of the Invention I
고형분의 농도가 1 중량%인 게르마늄 졸 100 ㎖에 고형분의 농도가 2 중량%인 Ag 졸 5 ㎖ 및 평균 입자 직경이 10 nm인 아나타제 타입의 TiO2분말 1 g을 혼합한 다음, 200 rpm 이하에서 2시간 동안 저속 교반하여 혼합물을 제조하였다. 이어, 고형분의 농도가 20 중량%인 폴리테트라플루오르에틸렌 수지 100 ㎖에 메탄올 50 ㎖, 아세톤 5 ㎖ 및 초산 5 ㎖을 투입하고 200 rpm 이하에서 30분 동안 저속 교반하여 혼합물을 제조하였다. 그런 다음, 상기 두 종의 혼합물을 혼합하고 200 rpm 이하에서 2시간 동안 저속 교반하였다. 그리고 나서, 증류수 1000 ㎖을 첨가하고 200 rpm 이하에서 30분 동안 저속 교반하여 본 발명의 다기능성 섬유 코팅 조성물을 제조하였다.100 ml of germanium sol having a concentration of 1% by weight of solid, 5 ml of Ag sol having a concentration of 2% by weight of solid content, and 1 g of anatase type TiO 2 powder having an average particle diameter of 10 nm were mixed, and then, at 200 rpm or less. The mixture was prepared by stirring at low speed for 2 hours. Subsequently, 50 ml of methanol, 5 ml of acetone, and 5 ml of acetic acid were added to 100 ml of polytetrafluoroethylene resin having a concentration of 20% by weight of solids, and the mixture was stirred at a low speed of 200 rpm or lower for 30 minutes to prepare a mixture. Then, the mixture of the two species was mixed and stirred at 200 rpm or lower for 2 hours. Then, 1000 ml of distilled water was added and the mixture was stirred at 200 rpm or lower for 30 minutes to prepare a multifunctional fiber coating composition of the present invention.
제조된 섬유 코팅 조성물의 pH를 5.5로 조정한 다음, 면 섬유 직물을 침지하고 꺼낸 다음 탈수하였다. 탈수된 섬유를 120℃에서 30분 동안 건조하여 본 발명의 다기능성 섬유 코팅 조성물이 도포된 섬유를 얻었다.After adjusting the pH of the prepared fiber coating composition to 5.5, the cotton fiber fabric was immersed, taken out and dehydrated. The dehydrated fibers were dried at 120 ° C. for 30 minutes to obtain fibers to which the multifunctional fiber coating composition of the present invention was applied.
본 발명의 조성물이 도포된 섬유에 함유되어 있는 게르마늄의 함량을 알아보기 위하여, 한국원사직물시험연구원에 시험을 의뢰하였고, 그 결과 0.11 중량%라는 매우 높은 값이 나왔다. 게르마늄 함량의 측정은 시료를 산 분해한 다음, ICP-AES (유도결합 플라즈마-원자발광분광기)로 실시된 것이다.In order to determine the content of germanium contained in the fiber to which the composition of the present invention is applied, a test was requested to the Korea Textile Testing Institute, and as a result, a very high value of 0.11% by weight was obtained. Determination of the germanium content was carried out by acid decomposition of the sample followed by ICP-AES (inductively coupled plasma-atomic spectroscopy).
실시예 2: 본 발명의 코팅제 및 섬유의 제조 ⅡExample 2 Preparation of Coatings and Fibers of the Invention II
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 메탄올 및 아세톤은 첨가되지 않고 대신에 증류수를 2000 ㎖ 첨가하여 제조하였다.In the same manner as in Example 1, methanol and acetone were not added, and instead, 2000 mL of distilled water was added.
실시예 3: 본 발명의 코팅제 및 섬유의 제조 ⅢExample 3: Preparation of Coatings and Fibers of the Invention III
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 게르마늄 졸 10 ㎖ 및 아세톤 10 ㎖을 첨가하여 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, but prepared by adding 10 ml of germanium sol and 10 ml of acetone.
실험예 1: 항균성 시험Experimental Example 1: Antimicrobial Test
상기 실시예 1 및 2에서 얻은 섬유의 항균성을 확인하기 위하여, 한국원사직물시험 연구원에 분석을 의뢰하였다. 항균성 시험은 KS K 0693-2001 방법에 따라 실시하였다. 시험편 및 대조편을 미생물로 접종하고 30℃에서 18시간 동안 배양한 다음, 액체 속에 진탕시켜 배양된 미생물을 추출하였다. 이어, 액체 속에 존재하는 미생물의 수를 측정하였다. 사용된 미생물은 스태파이로코커스 아루레우스 (Staphylococcus aureus, ATCC 6538) 및 클렙시엘라 뉴모니애 (Klebsiella pneumoniae, ATCC 4352)이다. 시험 결과는 다음 표 1a 및 표 1b와 같다. 표 1a는 스태파이로코커스 아루레우스, 표 1b는 클렙시엘라 뉴모니애에 대한 항균성에 대한 결과이다. 하기 표에서 시료 #1은 실시예 1, 시료 #2는 실시예 2에서 각각 얻은 직물을 나타낸다.In order to confirm the antimicrobial properties of the fibers obtained in Examples 1 and 2, the analysis was commissioned by the Korea Yarn Textile Testing Institute. The antimicrobial test was performed according to the method of KS K 0693-2001. Test specimens and control specimens were inoculated with microorganisms and incubated at 30 ° C. for 18 hours, followed by shaking in liquid to extract the cultured microorganisms. Then, the number of microorganisms present in the liquid was measured. Microorganisms used are Staphylococcus aureus (ATCC 6538) and Klebsiella pneumoniae (ATCC 4352). The test results are shown in Table 1a and Table 1b. Table 1a shows the results of antimicrobial activity against Staphylococcus aureus and Table 1b of Klebsiella pneumoniae. In the following table, Sample # 1 represents the fabric obtained in Example 1 and Sample # 2, respectively.
상기 표에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 코팅제가 도포된 섬유는 항균성 또는 정균성이 매우 크다는 것을 알 수 있다.As can be seen from the above table, it can be seen that the fiber coated with the coating agent of the present invention has very high antibacterial or bacteriostatic properties.
실험예 2: 세탁 견뢰도 시험Experimental Example 2: Washing Fastness Test
상기 실시예 1에서 얻은 섬유의 세탁 견뢰도를 확인하기 위하여, 한국원사직물시험 연구원에 분석을 의뢰하였다. 세탁 견뢰도 시험은 KS K 0430 (40℃)에 따라 실시하였다.In order to confirm the wash fastness of the fiber obtained in Example 1, the request was made to the Korea Textile Testing Institute. Wash fastness test was performed according to KS K 0430 (40 ° C.).
분석 결과 4-5의 견뢰도 값이 나왔으며, 이와 같은 결과는 본 발명의 직물의 염색이 세탁에 대하여 거의 탈색 및 변색되지 않는다는 것을 의미한다.The analysis resulted in a fastness value of 4-5, which means that the dyeing of the fabric of the present invention hardly discolors and discolors for washing.
실험예 3: 원적외선 방출 시험Experimental Example 3: Far Infrared Emission Test
상기 실시예 1에서 얻은 섬유의 원적외선 방출 정도를 확인하기 위하여, 한국원사직물시험 연구원에 분석을 의뢰하였다. 본 분석은 온도 40℃, 흑색 바디대비 FT-IR로 측정한 결과이다. 측정 파장은 5-20 ㎛, 측정 온도는 40℃ 그리고 시료 크기는 30 x 30 ㎜이었다.In order to confirm the far-infrared emission degree of the fiber obtained in Example 1, the request was made to the Korea Textile Testing Institute. This analysis is based on FT-IR compared to black body at 40 ℃. The measurement wavelength was 5-20 μm, the measurement temperature was 40 ° C. and the sample size was 30 × 30 mm.
측정 결과는 원적외선 방사율은 0.873이었고, 원적외선 방사 에너지는 351.766 W/㎡ㆍ㎛이었다. 따라서, 본 발명의 섬유는 많은 양의 원적외선을 방출함을 알 수 있다.The measurement results showed that the far-infrared emissivity was 0.873 and the far-infrared radiation energy was 351.766 W / m 2 · µm. Thus, it can be seen that the fibers of the present invention emit large amounts of far infrared rays.
실험예 4: 탈취성능 시험Experimental Example 4: Deodorization performance test
상기 실시예 1에서 얻은 섬유의 탈취 기능을 확인하기 위하여, 한국원사직물시험 연구원에 분석을 의뢰하였다. 시험편 크기는 100 ㎠, 시험 기체는 암모니아 기체로 하였고, 시험 용기 크기는 2 ℓ이었다. 탈취율은 (대조군의 기체 농도 - 시료의 기체 농도)/대조군의 기체 농도 x 100으로 계산하였다.In order to confirm the deodorizing function of the fiber obtained in Example 1, a request was made to the Korea Yarn Textile Testing Institute. The test piece size was 100 cm 2, the test gas was ammonia gas, and the test container size was 2 L. Deodorization rate was calculated as (Gas concentration of control-gas concentration of sample) / gas concentration x 100 of control.
시험 결과는 다음 표 2와 같다:The test results are shown in Table 2 below:
상기 표 2에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 섬유는 매우 높은 탈취 성능을 나타냄을 알 수 있다.As can be seen in Table 2, it can be seen that the fiber of the present invention exhibits a very high deodorizing performance.
실험예 5: 자외선 차단능 시험Experimental Example 5: UV blocking ability test
상기 실시예 1에서 얻은 섬유의 자외선 차단능을 확인하기 위하여, 한국원사직물시험 연구원에 분석을 의뢰하였다. 분석은 KS K 0850에 따라 실시되었다. 이용된 자외선 A는 315-400 ㎚, 자외선 B는 280-315 ㎚이었으며, 파장 간격은 5 ㎚이고, o/d 방식으로 실시하였다.In order to confirm the ultraviolet ray blocking ability of the fiber obtained in Example 1, a request was made to the Korea Textile Testing Institute. The analysis was performed according to KS K 0850. Ultraviolet A used was 315-400 nm, ultraviolet B was 280-315 nm, the wavelength interval was 5 nm, it was carried out in the o / d manner.
시험 결과, 자외선 A에 대한 차단율은 97.6이고, 자외선 B에 대한 차단율은 98.6이었다. 즉, 본 발명의 섬유는 자외선을 거의 완벽하게 차단하고 있음을 알 수 있다.As a result of the test, the blocking rate against ultraviolet ray A was 97.6, and the blocking rate against ultraviolet ray B was 98.6. That is, it can be seen that the fiber of the present invention almost completely blocks ultraviolet rays.
실험예 6: 발수도 시험Experimental Example 6: Water repellency test
상기 실시예 1에서 얻은 섬유의 발수도를 확인하기 위하여, 한국원사직물시험 연구원에 분석을 의뢰하였다. 분석은 KS K 0590에 따라 실시되었다.In order to confirm the water repellency of the fiber obtained in Example 1, the analysis was commissioned to the Korea Textile Testing Institute. The analysis was conducted according to KS K 0590.
시험 결과, 80의 발수도 값이 나왔으며, 이를 통해 본 발명의 섬유는 발수력이 매우 우수함을 알 수 있다.As a result of the test, a water repellency value of 80 was obtained, which indicates that the fiber of the present invention is very excellent in water repellency.
실험예 7: 항곰팡이성 시험Experimental Example 7: Antifungal Test
상기 실시예 1에서 얻은 섬유의 항곰팡이성을 확인하기 위하여, 한국원사직물시험 연구원에 방미도 분석을 의뢰하였다. 항곰팡이성 시험은 AATCC 30-1999 방법에 따라 실시하였다. 사용된 진균은 아스퍼질러스 니거 (Aspergillus niger, ATCC 6275), 채토미움 글로보섬 (Chaetomium globosum, ATCC 6205), 페니실리움 푸니쿨로섬 (Penicillium funiculosum, ATCC 10509) 및 트리코더마 비리데 (Trichoderma viride, ATCC 28020)이다. 항곰팡이성은 크게 3 단계로 구분하여평가하였으며, 비성장 (No growth), 현미경적 성장 (x50 현미경으로 관찰 가능할 정도의 성장을 보이는 경우) 및 거대 성장 (육안으로 관찰 가능할 정도의 성장을 보이는 경우)으로 구분하였다.In order to confirm the antifungal properties of the fiber obtained in Example 1, a request for the analysis of the degree of taste to the Korea Yarn Textile Testing Institute. Antifungal testing was performed according to the AATCC 30-1999 method. The fungi used were Aspergillus niger (ATCC 6275), Chaetomium globosum (ATCC 6205), Penicillium funiculosum (ATCC 10509) and Trichoderma viride ( Trichoderma viride , ATCC 28020). Antifungal properties were largely classified into three stages: no growth, microscopic growth (if visible at x50 microscope), and large growth (if visible at visual observation). Divided into.
시험 결과, 본 발명의 섬유는 현미경적 성장으로 나타났으며, 이에 어느 정도의 항곰팡이성을 나타냄을 알 수 있다.As a result of the test, the fiber of the present invention was shown by microscopic growth, and it can be seen that it exhibits some antifungal properties.
본 발명은 다기능성 코팅제 및 상기 코팅제가 도포된 섬유를 제공한다. 본 발명의 코팅제는 반도체 작용에 의한 통증의 완화 효과, 전차파 차단 효과, 자외선 차단 효과, 항균 효과, 항곰팡이 효과, 탈취 효과, 발수 효과, 발유 효과 및 원적외선 방출 효과를 나타내며, 다양한 기재에 적용될 수 있으며, 특히 섬유에 적용되는 경우에는 섬유 고유의 숨쉬는 기능을 유지시켜 준다.The present invention provides a multifunctional coating and the fiber to which the coating is applied. The coating agent of the present invention exhibits a pain relieving effect, an electric wave blocking effect, an ultraviolet blocking effect, an antibacterial effect, an antifungal effect, a deodorizing effect, a water repellent effect, an oil repelling effect and a far infrared ray emitting effect, and can be applied to various substrates by semiconductor action In particular, when applied to the fiber maintains the inherent breathing function of the fiber.
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