KR20030011470A - 퍼메트린을 함유하는 방충용 직물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방충성분으로서 퍼메트린을 함유하는 방충용 직물의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 방충용 직물의 제조방법은 (a) 평균입경이 0.2 ~ 0.3㎛인 이산화티탄을 총 중량을 기준으로 3.0 내지 10중량% 첨가하여 합성섬유의 원료 고분자를 중합하는 단계; (b) 상기 합성섬유 원료 고분자를 용융방사하여 섬유의 길이 방향으로 슬릿이 형성된 중공 합성섬유를 제조하는 단계; (c) 메틸에틸케톤과 톨루엔 혼합용매에 비닐클로라이드-비닐아세테이트 공중합체를 용해시킨 용액에 상기 중공 합성섬유를 함침시킨 다음, 퍼메트린, 디옥틸 프탈레이트, 지르코늄 왁스 복합체, 메틸셀룰로오스 및 메틸화 멜라민 포름알데히드 수지를 함유하는 분산액에 함침시키고 20 ~ 25KHz의 주파수 조건하에서 초음파 처리하는 단계; (d) 상기 초음파 처리된 합성섬유를 이용하여 직물을 제직하는 단계; (e) 상기 제직된 직물의 표면에 퍼메트린, 지르코늄 왁스 복합체, 이산화티탄 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 혼합 분말을 분산시키는 단계: 및 (f) 상기 (e) 단계의 결과물을 저밀도 폴리에틸렌의 연화점 이상으로 가열하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 방충용 직물은 방충성분인 퍼메트린을 장기간 동안 직물내에 잔류시키므로써 직물에 계속적인 방충효과를 부여시킬 수 있을 뿐만 아니라, 내세탁성 및 촉감이 비교적 우수하다.

Description

퍼메트린을 함유하는 방충용 직물의 제조방법{Preparation of Insect repel-lent fabric containing Permethrin}

본 발명은 방충성분으로서 퍼메트린을 함유하는 방충용 직물의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 직물에 장기간 동안 퍼메트린을 잔류시킬 수 있는 방충용 직물의 제조방법에 관한 것이다.

퍼메트린은 미국 특허 제5,198,287호 및 제5,631,072호에 개시된 바와 같이, 곤충에 대하여 넉다운(knockdown) 활성 및 살충기능과 함께 방충성을 나타내는 합성 피레트로이드(pyrethroid)이다. 천연 화합물 및 이의 합성 제조된 동족체 모두를 포함하여 피레트로이드는 진드기, 바퀴벌레, 집파리, 모기, 흑파리, 벼룩, 및 기타 날아다니거나 기어다니는 곤충과 같은 각종 해충을 효과적으로 방제한다. 또한, 피레트로이드는 식물, 동물이나 사람에 대하여 무해하며, 어떠한 유해 잔류물도 남기지 않는다.

이러한 좋은 특성에도 불구하고, 퍼메트린은 살충성의 지속성이 짧다는 문제점이 있다. 이것은 퍼메트린이 산소 및 자외선에 노출되는 경우 불활성의 비살충성 물질로 분해되기 때문이다. 퍼메트린의 분해속도는 퍼메트린이 처한 환경에 의해 결정되나, 일반적으로 수시간 내지 수일 또는 수주 내에 발생한다. 이러한 퍼메트린의 불안정성 때문에 살충제로서의 효과가 심하게 제약된다.

따라서, 퍼메트린의 살충 효과를 지속시키려는 연구가 계속되어 왔다.

예를 들어, 분해에 대한 피레트로이드의 안정성을 향상시키기 위하여 피레트로이드 용액에 항산화제와 광안정성 자외선 흡수화합물을 첨가하는 방법과 피레트로이드를 캡슐화하는 방법이 제안되었다. 그러나, 피레트로이드를 캡슐화하는 방법은 캡슐 내에서의 피레트로이드 분해 속도가 캡슐화 되지 않은 피레트로이드의 속도만큼 빨라서 효과적이지 못하다. 또한, 피레트로이드 용액에 항산화제와 광안정성 자외선 흡수 화합물을 첨가하는 경우, 분해에 의한 기능저하를 감소시키는 약간의 성과는 있으나, 이 방법은 눈에 보이지 않는 잔류물을 남기기 때문에, 대부분의 성과가 상쇄될 뿐만 아니라 내 세탁성 등의 내구성이 불량하다.

또한, 피레트로이드의 지속적인 방출을 위해 여러 가지 기술이 제안되었다. 예컨대, 론닝(Ronning)의 미국 특허 제4,765,982호에서는 수 개의 거친 표면의 셀룰로오스 섬유를 포함하는 곤충 방제 장치를 사용한다. 셀룰로오스 섬유의 표면에는 미세 캡슐화된 액체 살충화합물이 자체적으로 부착되어 있으며, 이 액체 살충화합물은 캡슐에 대하여 투과성을 갖는다. 론닝의 살충제 처리된 거친 표면의 셀룰로우스 섬유는 문 또는 건물의 기저(base)를 따라 부착하기 위한 리본 형태의 테이프처럼 웨브, 테이프, 시이트, 패드 등 특정 위치에 적절한 사용을 위하여 비교적 평평한 다양한 모양으로 성형될 수 있다. 그러나, 론닝의 특허에 따르면, 매끈한 표면의 섬유는 미소캡슐화된 곤충 방제제의 부착에 적절한 장소가 되지 못한다고 개시되어있다. 따라서, 텐트, 차광막 등의 거친 외부환경에 노출되는 직물이나, 캠핑, 낚시용 의류 등의 직물에 주로 적용되는 합성섬유 직물에 적용하기에는 적당하지 않다.

또한, 미국 특허 제5,198,287호에는 내면에 퍼메트린과 함께 퍼메트린의 분해를 방지할 수 있는 코팅층이 형성된 직물을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 직물은 퍼메트린의 방충효과를 만족스러울 만큼 장기간 동안 유지시키지는 못 할 뿐만 아니라, 원단 외면에 코팅층을 형성하므로써 내세탁성 등 내구성이 불량하다. 또한, 뻣뻣한 감촉으로 인해 의류용으로는 부적절하다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 방충성분인 퍼메트린을 장기간 동안 직물내에 잔류시키므로써 직물에 계속적인 방충효과를 부여시킬 수 있을 뿐만 아니라, 내세탁성 및 촉감이 비교적 우수한 방충용 직물의 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 직물에 사용된 중공 합성의 단면을 나타낸 사시도이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 평균입경이 0.2 ~ 0.3㎛인 이산화티탄을 총 중량을 기준으로 3.0 내지 10중량% 첨가하여 합성섬유의 원료 고분자를 중합하는 단계; (b) 상기 합성섬유 원료 고분자를 용융방사하여 섬유의 길이 방향으로 슬릿이 형성된 중공 합성섬유를 제조하는 단계; (c) 메틸에틸케톤과 톨루엔 혼합용매에 비닐클로라이드-비닐아세테이트 공중합체를 용해시킨 용액에 상기 중공 합성섬유를 함침시킨 다음, 퍼메트린, 디옥틸 프탈레이트, 지르코늄 왁스 복합체, 메틸셀룰로오스 및 메틸화 멜라민 포름알데히드 수지를 함유하는 분산액에 함침시키고 20 ~ 25KHz의 주파수 조건하에서 초음파 처리하는 단계; (d) 상기 초음파 처리된 합성섬유를 이용하여 직물을 제직하는 단계; (e) 상기 제직된 직물의 표면에 퍼메트린, 지르코늄 왁스 복합체, 이산화티탄 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 혼합 분말을 분산시키는 단계: 및 (f) 상기 (e) 단계의 결과물을 저밀도 폴리에틸렌의 연화점 이상으로 가열하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방충용 직물의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 합성 섬유의 원료 고분자로는 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론6, 나일론66 및 폴리에스테르 등을 사용할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 방충용 직물의 제조방법을 상세히 설명한다.

전술한 바와 같이, 퍼메트린은 자외선에 의해서 불활성 물질로 분해되어 살충성을 상실한다. 이를 방지하기 위하여 본 발명의 제조방법에서는 먼저, 평균입경이 0.2 ~ 0.3㎛인 이산화티탄을 총 중량을 기준으로 3.0 내지 10중량% 첨가하여 합성섬유의 원료 고분자를 중합한다. 자외선 차단제는 자외선 영역인 200 ~ 400nm, 특히 300 ~400nm 파장대의 자외선을 효율적으로 산란하거나 흡수해야 한다. 이산화티탄은 입자의 크기에 따라 자외선의 반사율 및 흡수율이 달라진다. 일반 섬유용보색제로 사용되는 이산화티탄은 평균입경이 0.3 ~ 0.5㎛인데, 이 범위에서는 가시광선의 반사율은 크나 자외선 반사율은 크지 않다. 보고에 의하면, 자외선 반사율이 가장 큰 영역은 평균입경이 0.2 ~ 0.3㎛으로서, 300 ~400nm 파장대의 자외선을 95% 이상 차단한다. 따라서, 충분한 자외선 차단 효과를 얻을 수 있도록 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론6, 나일론66 및 폴리에스테르 등의 합성 섬유 중합시 평균입경이 0.2 ~ 0.3㎛인 이산화티탄을 3.0 내지 10중량% 첨가하여 합성섬유의 원료 고분자를 중합하면, 자외선을 차단하여 퍼메트린의 분해를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 섬유 표면이 아닌 내부에 이산화티탄이 혼입되므로써 내세탁성 등 내구성이 매우 양호해진다. 폴리에스테르로 이루어진 원료 고분자의 제조방법을 예를 들어 구체적으로 살펴 보면, 먼저, 디에틸렌테레프탈레이트와 에틸렌글리콜과 망간아세테이트를 반응시켜 극한점도가 0.3정도가 되는 중합 중반에 이르면, 인산과 에틸렌글리콜을 용매로 하는 상기 입경의 이산화티탄 슬러리를 투입하여 교반한 다음 산화안티몬을 투입하고 감압반응하여 이산화티탄이 혼입된 폴리에스테르 고분자 중합체를 얻을 수 있다.

이어서, 이산화티탄이 혼입된 합성섬유 원료 고분자를 용융시킨 후 방사하여 합성섬유를 제조한다. 도 1을 참조하면, 합성섬유(10) 내부에는 통공(11)이 형성되고, 통공(11)이 외부와 단절되지 않도록 섬유의 길이 방향으로 슬릿(12)이 형성되어 있다. 이러한 중공 합성섬유는 공지된 이형 방사구(인조섬유, 형설출판사 등 참조)를 이용하여 방사하므로써 제조할 수 있다. 그런 다음, 메틸에틸케톤과 톨루엔 혼합용매에 비닐클로라이드-비닐아세테이트 공중합체를 용해시킨 용액에 상기 중공합성섬유를 함침시킨 다음, 퍼메트린, 디옥틸 프탈레이트, 지르코늄 왁스 복합체, 메틸셀룰로오스 및 메틸화 멜라민 포름알데히드 수지를 함유하는 분산액에 함침시키고 20 ~ 25KHz의 주파수 조건하에서 초음파로 처리한다. 비닐클로라이드-비닐아세테이트 공중합체와 메틸화 멜라민 포름알데히드 수지는 퍼메트린이 섬유에 잘 부착되도록 하여 내구성을 부여한다. 중공섬유의 내면에 인입된 퍼메트린(13)은 디옥틸 프탈레이트와 지르코늄 왁스 복합체에 의해 유동성이 부여되고, 섬유의 길이 방향으로 형성된 슬릿을 통하여 지속적으로 배출되므로써 장기간 동안 살충효과를 나타낸다. 상기 분산액에서, 메틸셀룰로오스는 증점제로 작용한다. 상기 분산액에 중공 합성섬유를 함침시킨 다음 초음파를 가하게 되면, 분산액 내에 과압과 부압이 발생하게 되고, 이로 인하여 섬유에 퍼메트린이 잘 부착되게 된다. 즉, 분산액에 초음파를 가할 때 발생된 부압이 액체 분자간의 인력보다 크면 용액 내에 캐피테이션 기포가 발생되고, 이 캐피테이션 기포가 압축, 팽창을 반복하여 성장하다가 기포가 일정한 크기가 되면 압력차에 이해 터지게 되는데, 이들 기포가 터지기 직전에 고온, 고압의 상태가 유지된다. 이러한 고에너지 상태의 물리, 화학적 효과에 의하여 퍼메트린이 섬유에 효과적으로 부착되어 내구성이 증진된다. 초음파 공정을 구체적으로 살펴 보면 퍼메트린 분산액이 담긴 배쓰(bath)에 상기 중공 합성섬유를 함침시킨 후, 20 ~ 30℃에서 20 ~ 40% 펄스, 350 ~ 450W의 출력과 20 ~ 25KHz의 주파수 조건에서 5 ~ 20분 동안 수행하면 전술한 목적을 달성할 수 있다.

이렇게 제조된 합성섬유는 초음파 공정을 통하여 그 중공부분에 접착수지 및 가교제에 의해 비교적 견고히 고착된 퍼메트린을 함유하며, 고착된 퍼메트린은 디옥틸 프탈레이트와 지르코늄 왁스 복합체에 의해 슬릿을 통하여 조금씩 밖으로 배출되므로써 장기간 동안 살충효과를 나타낼 수 있다. 또한, 합성 섬유 내부에 혼입되어 있는 이산화티탄이 중공부분에 함유된 퍼메트린의 분해를 충분히 방지하여 그 기능을 잃지 않게 한다.

이어서, 이렇게 제조한 합성섬유를 이용하여 직물을 제직한 후, 호퍼를 이용하여 직물의 표면에 퍼메트린, 지르코늄 왁스 복합체, 이산화티탄과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 혼합 분말을 낙하시킨 후 블레이드 등을 이용하여 균일하게 분산시키고 저밀도 폴리에틸렌의 연화점 이상으로 가열한다. 이로서, 폴리에틸렌 성분이 연화되어 퍼메트린을 직물 표면에 고착시키므로써 내세탁성 등을 부여한다. 이 때, 퍼메트린 분말의 투입량은 전술한 합성섬유의 내부에 함유된 퍼메트린 양과 합산하여, 대략 1.25/㎡의 초기농도를 제공하는데 필요한 양으로 조절하는 것이 바람직하다. 또한, 저밀도 폴리에틸렌의 투입량은 혼합된 퍼메트린을 고착시킬 수 있을 정도의 최소량을 사용하는 것이 직물의 촉감을 유지하는데 바람직하다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.

실시예

합성섬유 원료 고분자의 제조

디에틸렌테레프탈레이트 30중량부, 에틸렌글리콜 17중량부 및 망간아세테이트 0.094부를 반응시켜 극한점도가 0.3일 때 인산 0.045중량부를 넣고, 에틸렌글리콜을 용매로 하는 평균입경 0.28㎛인 이산화티탄(총 중량 대비 2.97중량%) 슬러리를 투입하여 교반한 다음 산화안티몬 0.01중량부를 투입하고 감압반응하여 점도가 0.63인 폴리에스테르 고분자를 얻었다.

중공 합성섬유의 제조

상기 폴리에스테르 고분자를 용융시킨 후, 이형 방사구를 통하여 방사 후 연신하여 도 1의 단면을 가진 중공 합성섬유를 제조하였다.

초음파 처리

상기 제조된 중공 합성섬유를 메틸에틸케톤과 톨루엔 혼합용매에 비닐클로라이드-비닐아세테이트 공중합체를 용해시킨 용액에 상기 중공 합성섬유를 함침시켰다. 이어서, 퍼메트린 20중량부, 디옥틸 프탈레이트 5.99중량부, 지르코늄 왁스 복합체 1.51중량부, 메틸셀룰로오스 1.79중량부, 메틸화 멜라민 포름알데히드 수지 1.72중량부, 인산화 에스테르의 나트륨염 0.25중량부 및 브로모염소화 탄화수소 27.66중량부를 함유하는 분산액이 담긴 배쓰(bath)에 중공 합성섬유를 함침시킨 후, 25℃에서 30% 펄스, 400W의 출력과 20KHz의 주파수 조건에서 10분 동안 수행하였다.

제직 및 퍼메트린 혼합분말 처리

상기 주파수 처리된 중공합성 섬유를 교직하여 차광막용 직물을 제조하였다. 이어서, 퍼메트린 6중량부, 이산화티탄 10중량부및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 100중량부의 혼합 분말을 호퍼를 이용하여 직물의 표면에 낙하시킨 후 블레이드 등을 이용하여 균일하게 분산시키고 110℃로 가열한 후, 냉각시켰다.

이상의 제조방법에 따라 제조된 직물은 퍼메트린이 중공 합성섬유 내부 및 직물의 외부에서 장시간 동안 지속적으로 배출될 뿐만 아니라, 이산화티탄에 의해 자외선이 차단되어 퍼메트린의 분해를 방지하므로, 직물 사용 기간동안 계속적인 방충효과를 발휘할 수 있음은 자명하다.

이상과 같이 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 직물은 퍼메트린의 분해를 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라 퍼메트린이 지속적으로 장기간 동안 발산되어 방충효과가 계속적으로 유지되며 촉감 또한 비교적 우수하다. 따라서, 텐트, 차광막 등의 거친 외부환경에 노출되는 직물이나, 캠핑, 낚시용 의류 등의 직물로 유용하게 이용될 수 있다.

Claims (2)

1. (a) 평균입경이 0.2 ~ 0.3㎛인 이산화티탄을 총 중량을 기준으로 3.0 내지 10중량% 첨가하여 합성섬유의 원료 고분자를 중합하는 단계;

   (b) 상기 합성섬유 원료 고분자를 용융방사하여 섬유의 길이 방향으로 슬릿이 형성된 중공 합성섬유를 제조하는 단계;

   (c) 메틸에틸케톤과 톨루엔 혼합용매에 비닐클로라이드-비닐아세테이트 공중합체를 용해시킨 용액에 상기 중공 합성섬유를 함침시킨 다음, 퍼메트린, 디옥틸 프탈레이트, 지르코늄 왁스 복합체, 메틸셀룰로오스 및 메틸화 멜라민 포름알데히드 수지를 함유하는 분산액에 함침시키고 20 ~ 25KHz의 주파수 조건하에서 초음파 처리하는 단계;

   (d) 상기 초음파 처리된 합성섬유를 이용하여 직물을 제직하는 단계;

   (e) 상기 제직된 직물의 표면에 퍼메트린, 이산화티탄 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 혼합 분말을 분산시키는 단계: 및

   (f) 상기 (e) 단계의 결과물을 저밀도 폴리에틸렌의 연화점 이상으로 가열하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방충용 직물의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 합성 섬유의 원료 고분자는 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론6, 나일론66 및 폴리에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 퍼메트린 함유 방충용 직물의 제조방법.