KR20060058412A

KR20060058412A - 폴리유산 해도형 극세사 및 제조방법

Info

Publication number: KR20060058412A
Application number: KR1020040097447A
Authority: KR
Inventors: 김연수; 조덕재; 김현직; 이성철
Original assignee: 주식회사 새 한
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2006-05-30
Also published as: KR100660934B1

Abstract

본 발명은 폴리유산(PLA, polylactic acid) 해도형 극세사 및 그 제조방법에 관한 것으로 본 발명의 해도형 극세사는 알칼리에 쉽게 용해되는 성질이 우수한 공중합 폴리에스테르인 용출성분(해성분)과 폴리유산인 비용출성분(도성분)으로 구성되며, 방사과정에서 해도성분이 단면상에 균일하게 배열되고 섬유축 방향으로 연속적으로 배열하여 형성된 복합섬유로 용출성분(해성분)의 용출 후 생체 적합하며 자체 항균성을 지니고 있음은 물론 생분해성의 특징을 가진 폴리유산 해도형 극세사를 제공한다.

Description

폴리유산 해도형 극세사 및 제조방법{Polylactic acid sea-island typed microfilament, and a process of preparing for the same}

제1도는 본 발명의 해도형 극세사 단면의 전자 현미경 사진

본 발명은 폴리유산(PLA, polylactic acid) 해도(海島)형 극세사 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해도형 복합섬유를 제조함에 있어, 알칼리에 쉽게 용해되는 성질의, 공중합 폴리에스테르로 된 용출성분 (해성분)과, 폴리유산으로 된 비용출성분(도성분)을 해도형 방사구금을 통해 방사함으로써 상기 해성분과 도성분이 필라멘트의 단면상에 규칙적으로 배열하는 동시에 필라멘트의 길이 방향으로 연속하여 형성되는 해도형 극세사와, 이를 제조하는 방법을 제공한다.

또한 상기와 같이 제조된 본 발명에 따른 해도형 극세사는, 후공정에서 직물로 제직된 후 알칼리 수용액에 의해 해성분이 용출되고 남은 도성분으로 구성되는데 이와 같이 도성분으로만 된 해도형 극세사는 인체에 유해하지 않으며 자체 항균 성을 지니고 있음은 물론 생분해성을 가지는 특성이 있다.

종래의 해도형 극세사는 비용출성분(도성분)으로 폴리트리메틸렌 테레프 탈레이트가 사용되거나(국내특허 제1999-0076028호), 폴리아미드(일본특허 제 2590662호) 또는 개질 폴리에스테르가 사용되는 것이 일반적이었다. 하지만 비용출성분(도성분)으로 폴리에스테르를 사용하는 경우, 상기 폴리에스테르가 신체로부터 기름때를 흡수할 때 박테리아가 기름떼에 작용하여 불쾌한 냄새가 날 수 있으며, 더욱이 낮은 흡습성 때문에 안락성이 좋지 않다는 단점이 있었다. 또한 비용출성분(도성분)이 폴리아미드일 경우는 불량한 흡습성으로 정전기가 발생할 뿐 아니라 촉감 또한 좋지 않아서 이를 보완하기 위해 텍스쳐 가공을 해야 하는 결점이 있었다.

나아가 종래의 해도형 극세사는 소각시에 유해 가스가 발생할 뿐더러 폐기시킬 경우에도 자연적으로 분해되지 않아서 자연환경을 오염시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점에 착안하여 제안된 것으로 본 발명의 목적은, 해도형 극세사를 제조함에 있어, 옥수수로부터 취출한 폴리유산을 비용출성분(도성분)으로 하여 방사.연신함으로써, 투습성이 높아 땀을 빨리 흡수함으로 해서 쾌적한 느낌을 갖게 하고, 소각시에도 유해 가스가 발생하지 않을 뿐 아니라 땅에 묻어 폐기하더라도 흙속의 미생물 작용에 의해 자연 분해될 수 있는 환경친화적인 섬유를 제공하는데 있다

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 폴리유산 극세사 및 그 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 해도형 극세사 및 그 제조방법은, 용출성분(해성분)으로 알칼리에 쉽게 용해되는 성질의 공중합 폴리에스테르를 사용하고 비용출성분(도성분)으로는 폴리유산을 사용하여 통상의 해도형 복합방사용 구금장치를 통해 복합방사한 후 연신하여 제조하는 방법과 그로부터 제조된 복합섬유를 포함한다.

복합방사시 용출성분(해성분)은 10~60중량%까지, 비용출성분(도성분)은 90~40중량%까지 사용가능하나, 용출성분(해성분)을 20~30중량%, 비용출성분(도성분)을 80~70중량% 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

또한 비용출성분(도성분)은 해도형 극세사를 구성하는 각 필라멘트의 단면에 적어도 10개 이상 각각 분리되어 배열되고 필라멘트의 길이방향에 연속하여 형성되어 있으며, 용출성분(해성분)이 용출된 후의 비용출성분(도성분) 한 개의 섬도는 0.07 ~ 0.28 데니어인 것이 적절하다.

본 발명에 따른 해도형 극세사는 스테이플 섬유 및 필라멘트 섬유를 모두 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 해도형 극세사의 비용출성분(도성분)으로 사용되는 폴리유산은 옥수수의 전분을 발효시켜, Glucose를 거쳐 Lactic acid로 되고, 이것을 축합반응으로 하여 폴리유산(PLA, Polylactic acid)이 만들어질 수 있다. 폴리유산은 나선형의 일차구조를 갖는 Polymer로서, 다른 지방족 폴리에스테르(polyester)보다도 높은 융점과 Tg(유리전이온도)를 갖고 있으나, 딱딱한(Rigid) 분자구조로 인하여 성품은 내충격성이 떨어지는 경향이 있다. Lactic acid에는 D Type, L Type이 있어 이들로부터 합성된 Lactide에도 L-Lactide, Meso-Lactide, D-Lactide의 세가지가 있지만 생성비는 쉽게 제어 할 수 있다. 생성된 폴리유산의 융점은 D/L비에 영향을 받으며, L Type 만으로 조성된 경우 융점이 180℃쯤 된다. PLA와 범용 Polyester, Nylon섬유와의 물성을 비교를 표1에 나타내었다.

[표1]

그리고 폴리에스테르에 비해 폴리유산의 결정화 속도가 빠르기 때문에 건조온도는 80~100℃에서 6~4hrs정도 하며, 용융온도는 200~245℃범위에서 하는 것이 바람직하다. 그 이유로 폴리유산은 250℃이상에서 열분해 될 수 있기 때문이다.

본 발명의 각각의 성질 및 제반 물성의 측정은 하기와 같은 방법으로 측정하였다.

(1) 강도, 신도의 측정

섬유의 강도, 신도의 측정은 인스트론을 사용하여 50cm/m의 속도, 50cm의 파지거리를 적용하여 측정하였다.

(2) 알칼리 감량 및 감량률의 측정

만들어진 섬유의 감량은 2% NaOH 수용액에서 95℃로 진행하였으며, 감량률은 약 1.5g 섬유의 감량전 무게(W0)와 감량후 무게(W1)사이의 관계를 통해 아래의 식과 같이 구하였다.

감량률 = (W0 - W1) / W0 ×100

이하 본 발명을 실시예와 비교실시예에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

[ 실시예 1 ]

수평균분자량(Mn)이 90,000~100,000, 유리전이온도는 55~60℃, 융점이 165~175℃인 폴리유산(PLA, polylactic acid)을 80℃에서 1시간 동안 예비건조를 하고 100℃에서 5시간 동안 본건조를 한 후 비용출성분(도성분)으로 사용하여 235℃의 압출기에서 용융한다. 그리고 알칼리에 쉽게 용해되는 성질이 우수한 공중합 폴리에스테르를 용출성분(해성분)으로 사용하여 255℃의 용융 압출기에서 용융한다. 각각 압출기에서 용융된 비용출성분(도성분, PLA)과 용출성분(해성분, 알칼리에 쉽게 용해되는 성질이 우수한 공중합 폴리에스테르)을 80:20의 중량비로 온도가 245℃이고 도성분의 개수가 37개인 해도형 복합방사용 방사구금에 공급하여 복합방사한 다음 3,000m/min의 권취 속도로 부분 연신사를 제조한 후 연신비 1.7, 연신속도 800m/min의 속도로 통상의 연신 설비를 이용하여 75de/36fila의 해도사를 제조하였다.

계속해서 이를 95℃의 NaOH 2%수용액에서 3~10분간 처리하여 용출성분(해성분, 알칼리 에 쉽게 용해되는 성질이 우수한 공중합 폴리에스테르)을 용출한다. 용출성분(해성분) 용출 전, 후의 연신사의 강도, 신도를 측정한 결과는 표2와 같다.

[ 비교실시예 1 ]

실시예 1에 있어서 비용출성분(도성분)에 폴리에스테르를 사용한 것 이외에는 실시예 과 동일

[ 실시예 2 ]

실시예 1에 있어서 비용출성분(도성분, PLA)과 용출성분(해성분, 알칼리에 쉽게 용해되는 성질이 우수한 공중합 폴리에스테르)을 75:25의 중량비 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일

[ 비교실시예 2 ]

실시예 2에 있어서 비용출성분(도성분)에 폴리에스테르를 사용한 것 이외에는 실시예 2와 동일

이상에서 실시한 실시예와 비교실시예의 결과를 표2로 나타내었다.

[표2]

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 폴리유산 해도형 극세사에 의하면, 도성분의 폴리유산은 체내에 존재하는 젖산(유산)과 같아서 인체 피부에 가장 부합하는 원료라 할 수 있고(아토피성 피부염이나 알레르기성 피부 질환 완화에 효과가 있음), 투습성이 높아 땀을 빨리 흡수.건조시켜 안락한 느낌을 제공하기 때문에 스포츠 의류로도 적합하다.

또한 옥수수를 원료로 하였으므로, 소각시에 유해가스가 발생하지 않을 뿐 아니라 땅에 묻어 폐기하는 경우에도 흙속의 미생물 작용에 의해 탄산가스와 물로 분해되어 지구에너지로 환원되기 때문에 자연환경을 오염시키지 않는 장점을 제공한다.

Claims

알칼리에 쉽게 용해되는 성질의 공중합 폴리에스테르를 용출성분(해성분)으로 하고 폴리유산을 비용출성분(도성분)으로 하여, 도성분의 방사구가 10개 이상으로 된 해도형 복합방사구금에 이들을 공급 복합방사시킴으로써 제조하되 용출성분(해성분)은 제직후에 용출시키는것을 특징으로 하는 폴리유산 해도형 극세사의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 용출성분(해성분)은 20~30중량%, 상기 비용출성분(도성분)은 80~70중량% 인것에 특징이 있는 폴리유산 해도형 극세사의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 폴리유산으로 된 비용출성분(도성분)은 수평균 분자량이 90,000~100,000, 유리전이온도는 55~60℃, 융점이 165~175℃인데 특징이 있는 폴리유산 해도형 극세사의 제조방법.
제 1 항의 방법으로 제조된 것에 특징이 있는 폴리유산 해도형극세사.
제 4 항에 있어서, 상기 용출성분(해성분)은 20~30중량%, 상기 비용출성분(도성분)은 80~70중량% 인것에 특징이 있는 폴리유산 해도형극세사.
제 4 항에 있어서, 상기 폴리유산으로 된 비용출성분(도성분)은 수평균 분자량이 90,000~100,000, 유리전이온도는 55~60℃, 융점이 165~175℃인 것에 특징이 있는 폴리유산 해도형극세사.