KR20060056074A

KR20060056074A - 항균성과 흡한속건성이 우수한 멀티필라멘트

Info

Publication number: KR20060056074A
Application number: KR1020040095339A
Authority: KR
Inventors: 노동현
Original assignee: 주식회사 코오롱
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2006-05-24
Also published as: KR100829475B1; JP2008520846A; WO2006054816A1; CN101057009A; BRPI0516780A

Abstract

본 발명은 항균성과 흡한속건성이 우수한 멀티필라멘트에 관한 것으로서, (ⅰ) 열가소성 수지의 모노필라멘트들로 구성되며, (ⅱ)상기 모노필라멘트들은 6개의 구형돌기들이 모노필라멘트 단면의 장축 길이(L₁)를 기준으로 상부면에 2개, 하부면에 2개, 좌측면에 1개, 우측면에 1개씩 대칭적으로 형성된 이형단면을 갖고, (ⅲ) 평균 입자직경이 0.1㎛ ~ 1.0㎛이며, 무기담체인 인산지르코늄에 은(Ag)이 차환된 은계 무기항균제가 전체 원사 중량 대비 0.3 ~ 2.0중량% 함유되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 인체로부터 발산되는 땀을 신속하게 흡수한 후 넓은 표면적으로 확산하여 빠르게 건조시키는 흡한속건 기능과 동시에 섬유의 변색 및 탈색을 유발하고 인체에 유해한 균의 침투, 증식을 억제하는 항균기능을 동시에 보유하여 스포츠복 등의 의류용 원사로 유용하다.

항균성, 흡한속건성, 모노필라멘트, 항균제, 이형단면, 은, 인산지르코늄.

Description

항균성과 흡한속건성이 우수한 멀티필라멘트{A multi-filament with excellent absorption-dry property and antibiotic property}

도 1은 본 발명의 항균성과 흡한속건성이 우수한 멀티필라멘트를 제조하는 공정 개략도.

도 2는 본 발명의 멀티필라멘트를 구성하는 모노필라멘트의 단면 모식도.

도 3은 본 발명에서 사용하는 방사구금의 단면 확대도.

도 4 및 도 5는 종래 이형단면사의 단면 모식도.

도 6은 적하법 응용 방식으로 흡수면적을 측정시 시료에 수분이 확산된 부분의 모식도.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호 설명

1 : 폴리머 칩 이송배관 2 : 사이드 피더(Side-Feeder)

3 : 익스트루더 4 : 방사구금

5 : 냉각쳄버 6 : 집속 가이드

7 : 제 1 고뎃롤 8 : 제 2 고뎃롤

9 : 권취기

L₁ : 모노필라멘트 단면의 장축 길이

L₂ : 모노필라멘트 단면의 단축 길이

L₃ : 모노필라멘트 단면의 장축 방향 중앙돌기 간격

D₁ : 모노필라멘트 단면의 단축 폭

a : 시료에 수분이 확산된 부분의 최대 폭

b : 시료에 수분이 확산된 부분의 최소 폭

본 발명은 의류용 원사, 특히 스포츠 의류용 원사로 사용시 땀을 잘 흡수할 뿐만 아니라 흡수한 땀을 쉽게 건조시키는 성질(이하 "흡한속건성"이라고 한다)과 섬유의 변색 및 탈색을 유발하거나 인체에 유해한 균의 침투 및 증식을 억제하는 기능(이하 "항균성"이라고 한다)이 우수한 멀티필라멘트(원사)에 관한 것이다.

최근 생활수준이 향상됨에 따라 다양한 기능성을 구비한 의류의 수요가 확대되고 있다. 다시말해 단순한 물리적, 화학적 내구성 뿐만아니라 흡한속건성과 항균성을 구비한 의류가 요구되고 있다. 종래 흡수성이 양호한 면사나 면/폴리에스테르 혼방사가 의류용 원사로 주로 사용되어 왔으나, 땀이 많이 나게 되면 상기 원사가 땀을 많이 함유하기 때문에 축축하고 차게 느껴질 뿐만아니라 몸에 의류가 휘감기 고 끈적거리는 문제와 세균에 의해 섬유가 변색 또는 탈색되거나 장시간 착용시 땀냄새나 악취가 나는, 다시말해 항균성이 부족한 문제가 있었다.

한편, 흡한속건성을 개선하기 위한 종래기술로서 미국특허 4,470,407호에서는 원사의 수분확산성을 개선하고자 도 4와 같이 조개껍질 모양의 단면을 갖는 폴리에스테르 이형단면사를 제안하고 있으며, 대한민국 공개특허 제1999-7736호에서는 도 5와 같이 3 ~ 5개의 구형 돌출부가 등간격으로 형성되어 있는 이형단면사를 제안하고 있다. 상기 종래의 이형단면사들은 땀을 배출하는 통로 역할을 하는 돌기가 2 ~ 5개만 형성되어 흡한속건성 및 쾌적성이 미흡한 문제점이 있고, 항균성도 구비하지 못하는 문제가 있었다.

한편 대한민국 공개특허 제 2002-71522호에서는 도 2와 같이 6개의 구형돌기들이 대칭적으로 형성된 이형단면사를 제안하고 있으나, 상기 이형단면사의 경우 흡한속건성은 우수하나 항균성이 부족한 문제가 있었다.

섬유에 항균성을 부여하기 위한 종래기술로서는 직물을 항균제 용액내에 침지하여 항균성을 부여하는 방법이 널리 사용되고 있으나, 이 경우 10회 이상 세탁 후에는 향균 기능이 상실되는, 즉 내세탁성이 낮은 문제가 있었다.

섬유에 향균성을 부여하는 또 다른 종래기술로서는 섬유 소재인 고분자 수지에 항균 활성 물질을 포함하는 공중합 성분을 공중합시키는 방법과, 고분자 수지 내부에 미세 항균제를 블렌딩하는 방법 등도 사용되고 있다.

항균제로는 키토산류 등과 같은 천연계 항균제나 은계 또는 광촉매 기능을 가지는 무기계 항균제가 사용되고 있으나 고온의 방사공정 중에 잘 견딜수 있는 무 기계 항균제가 보다 널리 사용된다.

이상에서 살펴본 방법들은 섬유에 항균성을 부여할 수 있으나 내세탁성이 나쁘고, 흡한속건성을 동시에 부여할 수 없는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 이와같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 흡한속건성과 항균성이 동시에 우수한 원사(멀티필라멘트)를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 원사(멀티필라멘트)를 구성하는 모노필라멘트 들의 단면을 도 2와 같이 6개의 구형돌기 들이 대칭적으로 형성된 이형으로 형성함으로서 흡한속건성을 향상시킴과 동시에 원사(멀티필라멘트)내에 인산지르코늄에 은(Ag)이 치환된 은계 무기항균제(직경 : 0.1 ~ 1.0㎛)를 분산, 함유시키므로서 조업성의 저하 없이도 멀티필라멘트에 항균성을 부여하고자 한다.

이와같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 멀티필라멘트는 (ⅰ) 열가소성 수지의 모노필라멘트들로 구성되며, (ⅱ)상기 모노필라멘트들은 6개의 구형돌기들이 모노필라멘트 단면의 장축 길이(L₁)를 기준으로 상부면에 2개, 하부면에 2개, 좌측면에 1개, 우측면에 1개씩 대칭적으로 형성된 이형단면을 갖고, (ⅲ) 평균 입자직경이 0.1㎛ ~ 1.0㎛이며, 무기담체인 인산지르코늄에 은(Ag)이 차환된 은계 무기항 균제가 전체 원사 중량 대비 0.3 ~ 2.0중량% 함유되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 도면 등을 통하여 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명은 열가소성 수지의 모노필라멘트들로 구성된 멀티필라멘트 이다. 상기 모노필라멘트의 단면은 도 1과 같이 서로 다른 크기의 6개 구형돌기가 대칭적으로 형성되어 있다. 보다 구체적으로, 모노필라멘트의 단면은 6개의 구형돌기들이 모노필라멘트 단면의 장축 길이(L₁)를 기준으로 상부면에 2개, 하부면에 2개, 좌측면에 1개, 우측면에 1개씩 대칭적으로 형성되어있다. 모노필라멘트의 단면상 모노필라멘트 단면의 단축 길이(L₂)/모노필라멘트 단면의 단축 폭(D₁) 비는 1.0 ~ 4.0 인 것이 바람직하다. L₂/D₁ 비가 1.0 미만인 경우에는 흡한속건성이 저하될 수 있고, 4.0을 초과하는 경우에는 흡한속건성과 조업성이 저하될 수 있다.

또한 모노필라멘트 단면의 장축 길이(L₁)/모노필라멘트 단면의 단축 길이(L₂) 비는 1.0 ~ 4.0인 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어나는 경우에는 조업성과 흡한속건성이 저하 될 수 있다.

본 발명에 있어서, 열가소성 수지로는 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 폴리아크릴 등이 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하기로는 소수성인 폴리에스테르를 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 멀티필라멘트(원사)는 크기가 서로 상이한 6개의 돌기들이 인체에서 발산된 땀을 외부로 신속하게 배출시키는 통로 역할을 하기 때문에 흡습성이 매 우 우수하게 된다. 또한 본 발명의 멀티필라멘트(원사)는 대기와 접촉하는 표면적이 매우 넓어 외부로 배출된 땀을 대기중으로 신속하게 증발시키는 성질(속건성)이 매우 우수하게 된다.

아울러, 본 발명의 멀티필라멘트(원사)는 인체와의 접촉면이 작아 땀이 많이 배출된 경우라도 의류가 몸에 감기는 현상을 방지 할 수 있어서 착용감이 우수하다. 본 발명의 멀티필라멘트(원사)는 단독으로 또는 면이나 폴리프로필렌 원사와 혼용하여 자켓 등의 의류제조에 주로 사용 될 수 있다.

한편, 본 발명의 멀티필라멘트(원사)는 평균 입자직경이 0.1 ~ 1.0㎛인 은계 무기항균제를 전체 원사 중량 대비 0.3 ~ 2.0중량% 함유하고 있다.

상기 은계 무기항균제는 무기담체인 인산지르코늄(ZrO₂P₂O₅)에 은(Ag)이 치환된 항균제로서 일본회사인 동아합성주식회사(東亞合性株式會社)의 제품인 "NOVARON"(제품명)이다.

상기 은계 무기항균제는 은이온이 세균에 작용하여 생명유지에 필요한 대사기능을 저해하고, 물과 빛의 존재하에서 활성산소(·O₂)를 발생시켜 세균의 세포막을 파괴한다.

은계 무기항균제의 평균 입자직경이 1.0㎛를 초과하는 경우에는 2데니어 미만의 가는 원사 제조가 어렵고 방사팩 압력이 크게 상승되어 조업성(Full-Drum율)이 크게 저하되고, 0.1㎛ 미만인 경우에는 항균제의 분산성이 나빠져 작업성이 저하되고 원가가 비싸진다.

한편, 상기의 은계 무기항균제의 원사내 함량이 2.0중량%를 초과하는 경우에는 제조원가가 비싸지고 분산성이 떨어져 조업성이 나빠지고, 0.3중량% 미만인 경우에는 충분한 항균기능을 얻을 수 없다.

본 발명의 멀티필라멘트는 도 1과 같은 공정을 거쳐 제조할 수 있다. 도 1은 본 발명의 멀티필라멘트를 제조하는 공정 개략도이다.

구체적으로, 열가소성 폴리머 칩 이송배관(1)을 통해 열가소성 폴리머 칩을 익스트루더(3)에 공급함과 동시에 상기 은계 무기항균제가 첨가된 열가소성 폴리머 칩(이하 "마스터 배치 칩"이라고 한다)을 사이드 피더(2)를 통해 상기의 익스트루더(3)에 함께 공급한다. 계속해서 익스트루더(3)에서 공급된 열가소성 폴리머 칩과 은계 무기항균제가 첨가된 열가소성 폴리머 칩(마스터 배치 칩)을 함께 용융, 혼합한다.

계속해서, 용융된 폴리머를 도 3과 같은 단면을 갖는 방사구금(4)을 통해 용융방사한 후, 냉각쳄버(5)로 냉각하고, 집속가이드(6)를 거쳐 제 1 고뎃롤(7)과 제 2 고뎃롤(8) 사이에서 연신한 후 권취기(9)로 권취하여 본 발명의 멀티필라멘트를 제조할 수 있다.

제 1 고뎃롤(7)의 온도는 85℃정도, 회전 선속도는 1,500m/분 정도가 바람직하다.

제 2 고뎃롤(8)의 온도는 123℃정도, 회전 선속도는 4,300m/분 정도가 바람직하다.

권취기(9)의 권취속도는 4,200m/분 정도가 바람직하다.

그러나 본 발명에서는 제 1 고뎃롤(7), 제 2 고뎃롤(8) 및 권취기(9)의 회전 선속도 및 온도를 특별하게 한정하는 것은 아니다.

이때, 은계 무기항균제를 익스트루더(3)에 직접 투입하는 것 보다 상기와 같이 마스터 배치 칩을 제조한 후 이를 사이드 피더(2)를 통해 익스트루더(3)로 공급하는 것이 항균제의 분산성과 조업성에 보다 바람직하다.

본 발명은 조업성이 우수하여 만권율(Full-Dull rate)이 95% 이상이다.

본 발명의 멀티필라멘트는 KS K 0693-2001 방법으로 측정한 정균감소율이 99.00 ~ 99.99%이고, 정균활성치가 2.2 ~ 6.3이다.

또한, 본 발명의 멀티필라멘트는 바이렉 법(Wicking Test)으로 측정한 흡수속도가 100 ~ 185㎜/10분 이고, 적하법 응용 방식으로 측정한 흡수면적이 8 ~ 14㎠/30초 이다.

또한, 본 발명의 멀티필라멘트는 원사내 0.05㎖의 수분이 완전 건조될 때 까지 걸린시간(건조시간)이 20 ~ 40분이다.

본 발명에 있어서, 조업성 및 원사의 각종 물성은 아래와 같이 측정(평가)하였다.

· 조업성(F/D율)

방사공정에서 생산된 드럼(Drum)의 전체개수 중에서 만권드럼(Full-Drum)의 비율로 구한다.

· 정균감소율(%)/정균활성치

KS K 0693-2001 방법에 따라 대조편과 시험편을 준비한 후, 이들 각각에 18 시간동안 균을 배양한 다음 18시간 배양후 대조편의 생균수(Ma)와 18시간 배양후 시험편의 생균수(Mb)를 구한 후 이들 값을 아래식에 대입하여 정균감소율(%)과 정균활성치를 각각 계산한다.

정균활성치 = log Ma - log Mb

· 흡수성

(ⅰ) 흡수속도(㎜/10분)

KS K 0815.5.27 방법인 바이렉 법(Wicking Test)으로 측정한다. 본 발명의 멀티필라멘트를 사용하여 32게이지 인터록 양면 환편기에서 환편지를 제편한 후, 이를 가로 2.5㎝, 세로 20㎝로 제단하여 시료를 제조 한다. 상기 원단시료의 한쪽 부분을 수중에서 2.5㎝ 침지시킨 후 10분 동안 방치하고, 원단에 흡수된 수분의 높이를 3회 측정하여 평균값을 구한다.

(ⅱ) 흡수면적(㎠/30분)

적하법 응용 방식으로 측정한다.

직경이 7.5㎝인 원통관 위에 본 발명의 멀티필라멘트로 제조된 환편지(20ㅧ 20㎝)인 시료를 씌워 고정하고, 그 위에 물 0.05㎖를 떨어뜨린 다음 30초 경과 후에 시료에 물이 확산된 부분의 최대폭(a)과 최소폭(b)을 측정하고, 측정값(a, b)들을 아래식에 대입하여 흡수면적을 계산한다.

· 속건성 : 건조시간(분)

본 발명의 멀티필라멘트를 사용하여 32게이지 인터록 양면 환편기에서 환편지를 제편한 후, 이를 가로 20㎝ × 세로 20㎝로 제단하여 시료를 제조한다. 상기 원단 시료에 물 0.05㎖를 떨어뜨린 후 완전 건조되는데 까지 소요되는 시간을 측정하여 건조속도로 하였다.

이때 공조 조건은 20℃ 65% RH로 하였다.

이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

폴리에스테르 칩을 이송배관(1)을 통해 익스트루더(3)에 공급함과 동시에 무기담체인 인산지르코늄에 은(Ag)이 치환된 은계 무기항균제(상품명 : NOVARON)가 함유된 폴리에스테르 칩(마스터 배치 칩)을 사이드 피더(2)를 통해 익스트루더(3)에 공급한 후 이들을 혼합 용융하여 방사용액을 제조한다.

이때 방사용액내 상기 은계 무기항균제의 함량을 0.5중량%로 하였다.

계속해서 제조된 방사용액을 도 3의 방사구금을 통해 289℃의 방사온도 하에서 방사(토출량 : 35.1g/분)하고, 풍속이 0.5m/초인 냉각풍으로 고화하고, 82℃의 제 1 고뎃롤(회전 선속도 : 1,500m/분)와 125℃의 제 2 고뎃롤(회전 선속도 : 4,300m/분)를 연속적으로 통과시킨 후 4,200m/분의 속도로 권취하여 [L₁/L₂] 비가 2.5이고 [L₂/L₁] 비가 1.5인 75데니어/24필라멘트의 멀티필라멘트를 제조한다. 제조 된 멀티필라멘트를 사용하여 32게이지 인터록 양면 환편기에서 직경이 26인치인 환편지를 제편한 후 염색하여 가공 환편지를 제조하였다.

제조한 멀티필라멘트 및 환편지의 각종 물성과 조업성을 평가한 결과는 표 2와 같다.

실시예 2 및 비교실시예 1 내지 비교실시예 3

모노필라멘트의 단면 형태, 항균제의 종류 및 함량을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 멀티필라멘트와 그의 환편지를 제조하였다.

제조조건

구분	모노필라멘트 단면형태	항균제
구분	모노필라멘트 단면형태	종류(제품명)	방사도프내 함량(중량%)
실시예 1	도 2	인산지르코늄에 은이 치환된 은계 무기항균제(NOVARON)	0.5
실시예 2	도 2	인산지르코늄에 은이 치환된 은계 무기항균제(NOVARON)	0.7
비교실시예 1	원형	인산지르코늄에 은이 치환된 은계 무기항균제(NOVARON)	0.4
비교실시예 2	원형	은-제오라이트계 항균제	0.7
비교실시예 3	원형	유리계 항균제	0.7

물성평가결과

구분	조업성 (F/D율, %)	항균성		흡수성		속건성
구분	조업성 (F/D율, %)	정균감소율 (%)	정균활성치	흡수속도 (㎜/10분)	흡수면적 (㎠/30분)	건조시간(분)
실시예 1	98.0	99.9	5.6	135	10.6	28
실시예 2	96.0	99.9	6.3	145	13.2	32
비교실시예 1	98.0	98.0	2.0	67	5.2	52
비교실시예 2	78.3	99.1	2.2	58	4.4	54
비교실시예 3	62.3	99.0	2.0	62	4.8	62

본 발명은 흡한속건성이 우수함과 동시에 항균성이 우수하고, 반복되는 세탁에도 항균성이 지속적으로 양호하게 발현된다.

이로 인해 세균에 의해 섬유가 변색이나 탈색되지 않고, 장시간 착용시에도 악취 등이 없어 위생적이고, 쾌적감도 매우 우수하다.

그 결과 본 발명은 스포츠 의류와 같은 의류용 원사 등으로 유용하다.

Claims

(ⅰ) 열가소성 수지의 모노필라멘트들로 구성되며, (ⅱ)상기 모노필라멘트들은 6개의 구형돌기들이 모노필라멘트 단면의 장축 길이(L₁)를 기준으로 상부면에 2개, 하부면에 2개, 좌측면에 1개, 우측면에 1개씩 대칭적으로 형성된 이형단면을 갖고, (ⅲ) 평균 입자직경이 0.1㎛ ~ 1.0㎛이며, 무기담체인 인산지르코늄에 은(Ag)이 차환된 은계 무기항균제가 전체 원사 중량 대비 0.3 ~ 2.0중량% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 항균성과 흡한속건성이 우수한 멀티필라멘트.
1항에 있어서, 모노필라멘트 단면의 단축 길이(L₂)가 모노필라멘트 단면의 단축 폭(D₁)의 1.0 ~ 4.0배 이며, 모노필라멘트 단면의 장축 길이(L₁)가 모노필라멘트 단축 길이(L₂)의 1.0 ~ 4.0배 인 것을 특징으로 하는 항균성과 흡한속건성이 우수한 멀티필라멘트.
1항에 있어서, 열가소성 수지가 폴리에스테르 수지인 것을 특징으로 하는 항균성과 흡한속건성이 우수한 멀티필라멘트.
1항에 있어서, KS K 0693-2001 방법으로 측정한 정균감소율이 99.00 ~ 99.99%이고, 정균활성치가 2.2 ~ 6.3인 것을 특징으로 하는 항균성과 흡한속건성이 우수한 멀티필라멘트.
1항에 있어서, 바이렉 법(Wicking Test)으로 측정한 흡수속도가 100 ~ 185㎜/10분인 것을 특징으로 하는 항균성과 흡한속건성이 우수한 멀티필라멘트.
1항에 있어서, 적하법 응용 방식으로 측정한 흡수면적이 8 ~ 14㎠/30초인 것을 특징으로 하는 항균성과 흡한속건성이 우수한 멀티필라멘트.
1항에 있어서, 0.05㎖의 수분이 완전 건조될 때 까지 걸린 시간이 20 ~ 40분인 것을 특징으로 하는 항균성과 흡한속건성이 우수한 멀티필라멘트.