KR200372999Y1 - 항균섬유용 마스터배치 칩의 제조방법 - Google Patents

항균섬유용 마스터배치 칩의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 고안은 항균기능을 갖는 합성섬유원사를 제조하기 위하여 준비단계로 항균성을 갖는 마스터배치 칩을 제조함에 있어서 항균성물질과 화학수지를 용융 및 압출하여 마스터배치 칩을 제조하지 않고 간단하게 화학수지 칩과 나노실버콜로이드를 단순혼합 및 건조하여 마스터배치 칩을 제조하는 것이다. 이와 같이 제조한 마스터배치 칩을 사용하면 항균섬유원사롤 제조할 때 일반섬유원사의 생산시와 동일한 생산성을 얻을 수 있으며 항균성은 물론이고 기타의 일반물성 또한 일반섬유의 물성과 동일한 수준을 갖는 우수한 품질의 섬유를 제조할 수 있다. 또한 통상의 방법으로 마스터배치 칩의 제조시에 발생하는 5 - 10%, 정도의 손실을 줄일 수 있다.

Description

항균섬유용 마스터배치 칩의 제조방법{Manufacturing method of master batch chip for synthetic fiber with anti-bacterial property}
최근 항균기능을 갖는 섬유제품을 사용하여 건강을 지키고 쾌적한 삶을 추구하려는 경향이 뚜렷해지고 있다. 따라서 항균기능을 갖는 섬유제품의 상품전개가 활발하게 이루어지고 있다.
그러나 항균기능을 갖는 섬유제품뿐 아니라 다른 기능성 섬유의 경우에도 아직까지는 일반적으로 유통되고 있는 섬유제품과 같이 범용성을 갖고 있지 못하기 때문에 생산량도 미미할 뿐아니라 제품의 가격이 높다는 단점을 갖고 있다.
이 같은 원인으로는 항균섬유원사를 제조할 때 대량생산을 하지 못하고 항균 마스터배치 칩을 사용한 소량생산을 해야한다는 것이 주된 문제인 것이다. 따라서 소량생산에 따른 코스트 상승문제 뿐 아니라 마스터배치 칩을 생산하는 비용 및 마스터배치 칩 생산시의 높은 손실율에 의한 추가적인 코스트가 매우 커지고 이것이 그대로 항균섬유원사 및 최종적인 항균섬유관련 제품의 가격에도 영향을 미치게 되는 것이다.
그리고 통상의 압출기를 통하여 마스터배치 칩을 제조한 경우에는 코스트에 미치는 영향뿐 아니라 마스터배치 칩을 제조하는 공정에서 화학수지 융점이상의 높은 온도에서 제조됨으로서 화학수지가 열화되어 점도가 낮아지고 최종 섬유원사의 강도 등의 물성이 저하되는 단점이 있다.
이와 같은 기본적인 문제점이 있음에도 지금까지는, 마스터배치 칩을 제조하여 섬유원사를 제조하는 것이 소규모로 생산이 이루어지는 항균섬유와 같은 기능성섬유 원사를 생산하는 주된 방법인 것이다.
기술적으로는 마스터배치 칩 내부에 존재하는 기능성물질이 마스터배치 칩에서의 분산상태가 좋아야만 섬유의 품질 및 생산성이 향상될 수 있기 때문에, 마스터배치 칩을 제조할 경우에는 기능성 물질과 화학수지의 분산 및 결합이 잘 될 수 있도록 대개 고성능 2축 압출기를 사용하고 100 -300 메쉬의 필터를 사용하여 응집된 조대입자를 제거하여 마스터배치 칩의 분산상태를 좋게 하는 것이 일반적인 방법이다.
이 같은 항균섬유원사를 제조하기 위한 방법으로 한국특허공개 10-2004-0071377 "원착 해도형 복합섬유", 10-2003-0054074 " 광화석 분말을 함유한 다기능성 섬유 및 그 제조방법", 10-2002-00726344 "활성화 인조솜의 제조방법", 10-1993-0023501 "입자분산성과 항균성이 우수한 폴리에스테르 섬유의 제조방법" 등에서는 무기항균제의 활용 방안을 제시하고 있으며, 또 다른 한국특허공개 10-2004-0034875 "은성분이 함유된 장섬유의 제조방법", 10-2003-0095495 "실버콜로이드를 포함하는 마스터배치", 10-2003-0091575 "은 섬유 및 그의 제조방법", 10-2003-0091369 "은 입자가 함유된 은 섬유 제조용 칩의 제조방법" 등에서는 은이나 은 콜로이드를 이용하여 마스터배치를 만들고 항균섬유를 만드는 방법이 제시되어 있다.
그러나 상기에 제시된 방법들은 모두 압출기를 통하여 마스터배치 칩을 만든 것으로 앞에서 언급한 코스트 상승과 물성저하라는 기본적인 문제점들을 해결하지는 못한 것이다.
본 고안은 항균섬유용 마스터배치 칩을 제조할 때 제조공정을 단순히 하고 손실을 없게 함으로서 마스터배치 칩의 제조원가를 획기적으로 줄일 수 있는 방법을 제시하는 것이다.
도 1. 본 고안의 마스터배치 칩 제조방법
도 2. 통상의 방법으로 제조한 나노실버 마스터배치 칩
도 3. 본 고안의 방법으로 제조한 나노실버 마스터배치 칩
본 고안은 항균기능을 갖는 합성섬유원사를 제조하기 위하여 준비단계로 항균성을 갖는 마스터배치 칩을 제조함에 있어서 항균성물질로서 나노실버콜로이드를 사용하였으며, 화학수지 칩과 나노실버콜로이드를 단순혼합 및 건조하여 마스터배치를 제조하는 것이다.
이와 같이 제조한 마스터배치 칩을 사용하면 항균섬유원사를 제조할 때 일반섬유원사의 생산시와 동일한 생산성을 얻을 수 있으며 항균성이 우수한 것은 물론이고 기타의 일반물성 또한 일반섬유의 물성과 동일한 수준을 갖는 우수한 품질의섬유를 제조할 수 있다.
또한 통상의 방법으로 마스터배치 칩의 제조시에 발생하는 5 - 10% 정도의 손실을 줄이게 됨으로서 마스터배치 칩의 제조비용 절감에 더하여 추가적으로 항균성 섬유원사의 가격을 낮추는데 기여할 수 있다.
본 고안의 마스터배치 칩 제조방법을 도 1에 나타내었다.
항균기능을 부여하기 위해 사용하는 나노실버 콜로이드는 물에 분산되어 있는 경우에는 건조시간 등이 오래 소요되기 때문에 알콜에 분산되어 있는 것을 사용하는 것이 마스터배치 칩의 제조시간을 단축하는데 좋다. 알콜류 중에서도 에틸알콜이나 이소프로필알콜 등에 분산되어 있는 것이 좋으며 에틸렌 글리콜과 같은 고급알콜을 사용하는 것은 바람직하지 않다.
나노실버콜로이드를 화학수지와 혼합하는 방법으로는 일반적으로 사용할 수 있는 어떤 혼합방법도 가능하다. 그러나 공정효율상으로 혼합과정에서 용매인 알콜류의 건조가 동시에 이루어질 수 있는 드럼식 건조장치를 사용하는 것이 좋다. 단 나노실버콜로이드가 건조용기에 부착되는 것을 막기 위하여 건조용기 내부는 테프론수지로 라이닝된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
건조온도는 80℃ 이하로 하는 것이 바람직하며 건조온도가 높아질 경우 공기중에서 콜로이드실버가 산화되어 물성이 나빠질 수 있으므로 주의해야한다.
또한 건조장치에 감압을 걸어주면 마스터배치 칩의 제조효율을 높일 수 있다.
나노실버 콜로이드의 농도가 너무 묽은 경우 혼합 및 제조공정의 시간이 오래 소요되고 건조시 손실되는 용매의 양이 많아 비용상승요인이 되며 작업환경도 나빠지게 된다. 반대로 농도가 너무 진할 경우 균일한 농도의 마스터배치 칩을 만들기 어렵다.
이때 마스터배치 칩에서 나노실버 콜로이드의 농도는 1,000ppm - 100,000ppm이 좋으며 더욱 바람직하게는 1,000ppm - 10,000ppm이 좋다.
도 2와 도 3에 통상의 방법으로 제조한 나노실버 마스터배치 칩 과 본 고안의 방법으로 제조한 나노실버 마스터배치 칩을 나타내었다. 각각의 칩에서 기본수지는 고상중합 폴리에스테르 칩을 사용하였으며 나노실버콜로이드의 함량은 1,500ppm 이었다.
본 고안의 마스터배치 칩을 이용하여 만든 항균섬유원사에서 나노실버의 농도는 10ppm만 되어도 99.9%의 항균력을 나타내었다. 그러나 항균의 지속성 등을 감안하여 20ppm 이상의 농도가 되도록 하는 것이 바람직하다.
항균섬유원사에서 나노실버의 농도가 놓을수록 항균력에 대한 신뢰가 높아지고 지속성이 오래갈 수 있지만 나노실버의 농도가 너무 높아지게 되면 섬유의 색상이 점차로 노란색을 띠게 된다.
따라서 항균섬유원사에서 나노실버의 함량은 20ppm - 500ppm이 바람직하며 더욱 바람직하기로는 20ppm - 100ppm 이 좋다.
표1 에 마스터배치 칩을 제조하는 통상의 방법과 본 고안의 방법의 손실율및 제조비용을 나타내었다.
본 고안의 방법을 채택하였을 경우 마스터배치 칩의 제조비용을 1/10 수준으로 절감하게 됨으로서 최종 항균섬유 원사의 비용을 절감하게되고 따라서 항균섬유의 일반섬유 대비 가격경쟁력을 한 단계 올릴 수 있게 된다.
본 고안에서는 마스터배치 칩의 제조비용을 1/10 수준으로 절감하게 됨으로서 항균섬유원사의 비용을 절감하게되고, 열처리 없이 단순히 혼합 및 건조만 하였기 때문에 마스터배치 칩이 열화되지 않아 최종섬유의 물성이 매우 우수한 제품을 만들 수 있다.

Claims (1)

  1. 항균특성을 갖는 화학섬유원사를 제조하기 위하여 만들어지는 중간단계의 물질인 항균마스터배치 칩에 있어서, 화학수지 칩의 표면에 나노실버콜로이드 입자가 1,000ppm - 100,000ppm의 농도로 코팅되어 구성되는 것을 특징으로 하는 항균마스터배치 칩.
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