KR20060116981A - 합섬직물 코팅용 수산화알루미늄 조성물과 합섬직물 코팅 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노 수산화알루미늄 20.0 내지 45.0 중량%, 아크릴공중합체 에멀젼 수지 20.0 내지 48.0 중량%, 실리콘 왁스 15.0 내지 25.0 중량%, 분산제 1.8 내지 3.5 중량%, 소포제 0.2 내지 0.5 중량%, 물 15.0 내지 25.0 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 합섬직물 코팅용 나노 수산화알루미늄 조성물과 코팅 합섬직물 및 그 코팅 방법에 관한 것이다.
본 발명의 합섬직물 코팅용 나노 수산화알루미늄 조성물과 코팅 합섬직물 및 그 코팅 방법은 합섬직물을 그 입자 크기가 100 내지 800㎚인 수산화알루미늄을 첨가한 나노 수산화알루미늄 조성물에 함침시켜 코팅 합섬직물을 제조함으로써, 원적외선 방출의 효과가 있으며, 특히 항균성과 탈취력이 우수한 것이 장점이다.
합섬직물, 코팅, 수산화알루미늄, 나노 입자, 항균력, 탈취력
Description
본 발명은 합섬직물 코팅용 나노 수산화알루미늄 조성물과 코팅 합섬직물 및 그 코팅 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노 입자의 수산화알루미늄 조성물에 합섬직물을 함침시켜 코팅한 합섬직물을 제조함으로써, 원적외선 방출 효과뿐만 아니라, 항균력과 탈취력이 우수한 것을 특징으로 하는 합섬직물 코팅용 나노 수산화알루미늄 조성물과 코팅 합섬직물 및 그 코팅 방법에 관한 것이다.
일반적으로 합섬직물은 천연직물에 비해 기계적 물성이 우수하기 때문에 의류 이외에도 침구류, 커튼 등의 생활 관련 섬유, 벽지와 같은 건축 내장재, 자동차 내장품 등과 같이 매우 다양한 용도로 사용되어지고 있고, 이와 같은 합섬 직물들은 항균력, 탈취력 등을 발휘할 수 없기 때문에 합섬직물에 의해 제조된 의류는 착 용시에 피부에서 발생되는 땀이 외부로 잘 배출되지 않고, 공기가 통하지 않기 때문에 인체에서 땀 냄새가 심하게 발생하게 되고, 이에 따라 세균이 증식할 수 있는 환경이 조성된다. 그리고 합섬직물에 의해 제조되어진 자동차용 시트와 같은 내장품이나 커튼류, 벽지 등이 담배 연기 등에 의해 찌들게 되면 악취를 발생하게 된다. 따라서 최근에는 이 같은 용도로 사용되고 있는 섬유직물을 세균, 바이러스 등에 대한 항균력과 악취 오염에 대한 탈취력 등을 기능을 부여한 기능성 섬유들이 다양하게 개발되고 있다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 대한민국 공개특허공보 2005-0022502호, 대한민국 공개특허공보 2004-0000623호등과 같이 항균력, 탈취력 등을 향상시키기 위해 나노 실버를 합섬직물에 고착 또는 코팅시키는 기술과 그리고 대한민국 등록특허공보 제441358호, 대한민국 등록특허공보263931호에 키토산을 함유시킨 직물들에 관한 기술들이 특허 출원되고 있으나 상기와 같은 특허들은 항균성을 부여하기 위한 물질로서 고가의 실버 또는 키토산을 사용하기 때문에 경제성에 문제점이 있었다.
따라서 본 발명자는 나노 수산화알루미늄이 원적외선을 방출하는 특성을 가지고, 항균력 및 탈취력의 기능을 갖고 있음에도 불구하고 나노 실버보다 가격이 싸기 때문에 경제적이라는 점에 착안하여 합섬직물에 적용시킴으로서 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 본 발명은 나노 수산화알루미늄 조성물에 합섬직물을 함침시킨 코팅 합섬직물을 제조함으로써, 원적외선 방출의 효과가 있을 뿐만 아니라, 특히 우수한 항균성과 탈취력을 갖는 것을 특징으로 하는 합섬직물 코팅용 나노 수산화알루미늄 조성물과 코팅 합섬직물 및 그 코팅 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 합섬직물을 나노 수산화알루미늄 조성물에 함침시켜 코팅한 합섬직물을 제조함으로써, 원적외선 방출 효과뿐만 아니라, 항균력과 탈취력이 우수한 것을 특징으로 하는 합섬직물 코팅용 나노 수산화알루미늄 조성물과 코팅 합섬직물 및 그 코팅 방법에 관한 것이다.
본 발명의 합섬직물 코팅용 나노 수산화알루미늄 조성물은 나노 수산화알루미늄 20.0 내지 45.0 중량%, 아크릴공중합체 에멀젼 수지 20.0 내지 48.0 중량%, 실리콘 왁스 15.0 내지 25.0 중량%, 분산제 1.8 내지 3.5 중량%, 소포제 0.2 내지 0.5 중량%, 물 15.0 내지 25.0 중량%로 이루어진다.
그리고 상기 수산화알루미늄은 그 입자의 크기가 100 내지 800㎚인 것을 사 용한다.
본 발명에서 사용되는 나노 수산화알루미늄은 음이온 화합물로서 원적외선이 방출되는 특성을 가지고, 항균 및 항진균 효과가 있다. 그리고 수산화알루미늄의 입자의 크기가 분산력에 중요한 영향을 미치게 된다. 따라서 본 발명에서 사용되는 수산화알루미늄의 입자 크기는 100 내지 800 ㎚가 바람직하다. 입자의 크기가 100 ㎚ 미만이 될 경우에는 분산력은 증대되나 입자를 나노화시키는데 비용이 증대되므로 경제성이 떨어지고, 800 ㎚를 초과할 경우에는 아크릴공중합체 에멀젼 수지와의 혼합이 불안정하여 균일하게 분산되지 않으므로 항균성 및 탈취 효과가 저하되고, 또한, 원적외선 방출 특성을 충분히 가지지 못하게 된다.
상기에서 아크릴공중합체 에멀젼 수지의 함량이 48.0 중량%를 초과하거나 나노 수산화알루미늄의 함량이 20.0 중량% 미만이 될 경우에는 아크릴공중합체 에멀젼 수지의 함량에 비해 상대적으로 나노 수산화알루미늄의 함량이 적기 때문에 원적외선 방출 효과, 항균력 및 탈취력이 저하되며, 아크릴공중합체 에멀젼 수지의 함량이 20.0 중량% 미만이거나 나노 수산화알루미늄의 함량이 45.0 중량%를 초과할 경우에는 아크릴공중합체 에멀젼 수지의 사슬간의 결합력이 낮아지기 때문에 코팅된 합섬직물의 연신력이 부족하여 기계적 물성인 신도 등이 저하될 뿐만 아니라 사용되는 수산화알루미늄이 고가이므로 초과 첨가에 따른 단가 상승으로 인해 경제성이 저하되게 된다.
상기에서 실리콘왁스는 나노 수산화알루미늄이 합섬직물에 코팅되도록 하는 역할을 하며, 실리콘 왁스의 함량은 15.0 내지 25.0 중량%가 바람직하다. 실리콘 왁스의 함량이 15.0 중량% 미만이 될 경우에는 나노 수산화알루미늄이 합섬직물과의 코팅 성능이 저하되며, 25.0 중량%를 초과할 경우에도 실리콘 왁스의 함량 증가에 비례하여 나노 수산화알루미늄이 합섬직물에 대한 코팅 성능이 특별히 향상되지 않는다.
상기에서 분산제는 본 발명의 조성물에 첨가되는 화합물을 균일하게 분산시키는 역할을 하며, 그 함량은 1.8 내지 3.5 중량%가 바람직하다. 상기 범위 내에서 본 발명의 조성물에 첨가되는 화합물이 보다 균일하게 분산된다. 본 발명에서 사용 가능한 분산제는 폴리카르복실레이트 또는 폴리아크릴레이트를 기재로 한 분산제 중에서 한 가지를 선택하는 것이 바람직하다.
상기에서 소포제는 본 발명의 조성물을 혼합시에 거품을 억제하는 역할을 하며, 그 함량은 0.2 내지 0.5 중량%가 바람직하다. 상기 범위 내에서 본 발명의 조성물은 소포 작용의 효과가 가장 좋다. 본 발명에서 사용하는 소포제는 에멀젼형 실리콘 소포제이며, 상기 에멀젼형 실리콘 소포제를 형성하기 위한 유화제로는 비이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 음이온계 계면활성제계 중 한 가지를 선택하여 사용하면 되지만, 분산 효과의 면에서 비이온성 계면활성제를 사용하는 것 이 바람직하다. 비이온계 계면활성제로는 소르비탄 지방산 에스테르, 글리세린 지방산 에스테르, 수크로스 지방산 에스테르, 폴리프로필렌글리콜 지방산 에스테르, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 고급 알코올 에테르, 폴리옥시알킬알릴에테르, 폴리옥시에틸렌 피마자유, 폴리옥시에틸렌 지방산 아미드, 폴리옥시에틸렌알킬아민 중에서 한 가지를 선택하여 사용하면 된다. 양이온계 계면화성제로는 알킬아민염, 알킬트리메틸암모늄염, 디알킬디메틸암모늄염, 알킬디메틸벤질암모늄염, 폴리아민 및 알카놀아민 지방산 유도체 중에서 한 가지를 선택하여 사용하면 된다. 그리고 음이온계 계면활성제로는 알킬알릴술폰산 및 그 염, 고급 지방산 에스테르의 술폰산 및 그 염, 알칸술폰산 및 그 염 등의 술폰산 및 그 염료, 고급 알코올 황산 에스테르염, 알킬 또는 알킬아릴 에테르 황산 에스테르염 등의 황산 에스테르염 중에서 한 가지를 선택하여 사용하면 된다.
상기에서 물은 희석제로서의 역활을 하며, 그 함량은 15.0 내지 25.0 중량%가 바람직하다. 물의 함량이 15.0 중량% 미만이 될 경우에는 조성물의 점도가 높아지기 때문에 작업성이 떨어지고, 25.0 중량%를 초과할 경우에는 조성물의 점도가 낮아지기 때문에 아크릴공중합체 에멀젼 수지와 결합된 나노 수산화알루미늄이 합섬직물에 대한 코팅 성능이 저하된다.
본 발명에서 합섬직물이라 함은 직포, 부직포를 모두 포함한다. 그리고 본 발명에 적용 가능한 합섬직물은 합섬직물, 반합섬직물 또는 천연섬유 또는 이들의 혼합직물을 포함하며, 합섬직물에 사용되는 합성섬유는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리아크릴, 폴리메타크릴, 변형 셀룰로오스 등에서 한 가지를 선택하여 사용하는 것이 바람직하나 상기의 종류에 특별히 한정하는 것은 아니다.
그리고 본 발명에 따른 나노 수산화알루미늄을 코팅시킨 합섬직물은
ⅰ) 나노 수산화알루미늄 20.0 내지 45.0 중량%, 아크릴공중합체 에멀젼 수지 20.0 내지 48.0 중량%, 실리콘 왁스 15.0 내지 25.0 중량%, 분산제 1.8 내지 3.5 중량%, 소포제 0.2 내지 0.5 중량%, 물 15.0 내지 25.0 중량%를 혼합하여 조성물을 제조하는 단계;(조성물 제조 단계)
ⅱ) 상온에서 상기 ⅰ)단계에서 제조한 조성물에 합섬직물을 함침시키는 단계;(함침 단계)
ⅲ) 상기 ⅱ)단계에서 함침시킨 합섬직물을 회전 로울러로 압착시키는 단계;(압착 단계)
ⅳ) 상기 ⅲ) 단계에서 압착시킨 합섬직물을 160 내지 180℃의 건조로에서 30 내지 40초간 건조시키는 단계;(건조 단계)
를 거쳐 코팅되어지는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 ⅰ) 단계에서 나노 수산화알루미늄 입자의 크기는 100 내지 800㎚인 것을 사용하여 제조한다. 상기 ⅱ) 단계의 함침 단계에서는 조성물의 온도를 특별히 한정하지 아니하며, 상온에서 함침 작업이 가능하다. 그리고 상기에서 합섬직물이라 함은 직포, 부직포를 모두 포함한다. 상기 ⅲ) 단계의 압착 단계에서는 합섬직물에 대한 조성물의 함침량이 5.0 내지 10.0 중량%가 함침될 수 있도록 되도록 압착하는 것이 바람직하다. 합섬직물에 대한 조성물의 함침량이 5.0 중량% 미만이 될 경우에는 원적외선 방출 효과, 항균력 및 탈취력이 저하되며, 10.0 중량%를 초과할 경우에는 나노 수산화알루미늄의 증가량에 비례하여 원적외선 방출 효과, 항균력 및 탈취력 등이 향상되지 않기 때문에 경제적인 이점이 없다.
따라서 본 발명의 나노 수산화알루미늄 코팅 합섬직물은 상기 ⅰ) 내지 ⅳ)의 코팅 공정을 거쳐 코팅되어지며, 합섬직물에 대한 조성물의 함침량이 5.0 내지 10.0 중량%가 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
(실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3)
아래 [표 1]의 내용에 따라 합섬직물 코팅용 나노 수산화알루미늄 조성물을 함침액으로 사용하였으며, 사용한 나노 수산화알루미늄 입자의 크기는 200 ㎚인 것을 사용하였다. 그리고 사용한 합섬직물은 폴리에스테르 장섬유 부직포이며, 부직 포에 대한 조성물의 함침량은 5 ± 3 중량%이고, 함침 부직포는 160 ± 5 ℃에서 30 ± 5초간 건조시켰다. 비교예 1은 조성물에 함침시키지 않은 폴리에스테르 장섬유 부직포를 사용하였다.
[표 1]
(단위 : 중량%)
| 성 분 | 실 시 예 | 비 교 예 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | |
| 나노 수산화알루미늄 | 20.0 | 30.0 | 45.0 | - | 15.0 | 50.0 |
| 아크릴공중합체에멀젼수지 | 48.0 | 38.0 | 23.0 | - | 53.0 | 18.0 |
| 실리콘왁스 | 15.0 | 15.0 | 15.0 | - | 15.0 | 15.0 |
| 분산제1) | 1.8 | 1.8 | 1.8 | - | 1.8 | 1.8 |
| 소포제2) | 0.2 | 0.2 | 0.2 | - | 0.2 | 0.2 |
| 물 | 15.0 | 15.0 | 15.0 | - | 15.0 | 15.0 |
주 1) orotan 850(미국의 Rohm ＆ Haas사)
2) NAPCO 8034L(한국의 산납코 코리아사)
상기의 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 사용한 합섬직물은 통상의 합섬직물을 제조하는 방법에 의해 폴리에스테르 장섬유 부직포를 제조한 것을 사용하였다.
상기와 같이 제조된 실시예 1 내지 3 및 비교예 2, 3의 조성물에 함침되어 코팅되어진 나노 수산화알루미늄 코팅 부직포를 제조하여 항균력과 탈취력 및 원적외선 방출을 측정한 결과를 [표 2]에 나타내었다.
[표 2]
(측정 방법)
1) 항균성 평가 : 대장균, 포도상 구균
35℃ 일반 배양기에서 대장균 및 포도상 구균을 16~20시간 배양하고, 배양액을 멸균인산 완충액으로 20,000배로 희석한 다음 가로 2 cm × 세로 2 cm로 절단한 시편에 1 ml 적하하고, 25℃에서 24시간 보존 후 꺼낸다. 그 후 이를 멸균된 한천배지에 다시 48시간 배양하고 석평판 배양법(35℃, 2일간배양)으로 조사하여 생균수를 측정한다. 그리고 하기식에 따라 멸균율(%)을 계산하였다.
멸균율(%)=[(희석액의 생균수-24시간 보존후의 생균수)/희석액의 생균수] ×100
2) 탈취력 : KFIA-F1-1004 방법으로 탈취율을 측정하였고, 가스농도측정은 가스검지관을 이용하였고, 측정용 시험 가스는 암모니아 가스였으며, 120분 후에 측정한 결과를 나타내었다.
3) 원적외선 방출 평가
45℃에서 시험하여 FT-IR 스펙트로미터를 이용한 블랙 바디(black Body) 대비 측정 결과를 나타내었다.
상기 [표 2]에서 보는 바와 같이 실시예 1 내지 3 및 비교예 2, 3은 합섬직물인 폴리에스테르 장섬유 부직포를 나노 수산화알루미늄이 첨가된 조성물에 함침시켜 코팅시킴으로써, 원적외선 방출 효과와 항균력 및 탈취력에 효과가 있는 것으로 나타났다. 특히 실시예 1 내지 3은 부직포 제조시 나노 입자의 수산화알루미늄을 혼합한 조성물을 폴리에스테르 장섬유 부직포에 대한 조성물의 함침량이 5.0 내지 10.0 중량%의 범위 내로 함침될 수 있도록 함으로써, 항균력과 탈취력이 비교예 1 내지 2에 비해 탁월한 효과가 있는 것으로 나타났다.
반면에 비교예 1은 조성물에 함침시키지 않은 종래의 일반적인 폴리에스테르 장섬유 부직포로 실험한 것으로 원적외선 방출 효과가 없었으며, 대장균과 포도상구균의 항균력 실험에서도 항균력을 전혀 나타내지 못하였고, 탈취력도 나타내지 못하여 강한 취기를 내는 것으로 나타났다.
그리고 비교예 2는 조성물의 제조 시 나노 수산화알루미늄을 사용 함량 범위 미만으로 첨가하여 원적외선 방출 효과와 항균력 및 탈취력이 저조하게 나타났으며, 비교예 3은 조성물의 제조 시 나노 수산화알루미늄을 사용 함량 범위를 초과하여 첨가된 경우로서, 원적외선 방출 효과와 향균력 및 탈취력이 우수한 것으로 나 타났으나, 사용되는 수산화알루미늄이 고가이므로 초과 첨가에 따른 단가 상승으로 인해 경제성이 저하되었다.
본 발명의 합섬직물 코팅용 나노 수산화알루미늄 조성물과 코팅 합섬직물 및 그 코팅 방법은 합섬직물을 그 입자 크기가 100 내지 800㎚인 수산화알루미늄을 첨가한 나노 수산화알루미늄 조성물에 함침시켜 코팅 합섬직물을 제조함으로써, 원적외선 방출의 효과가 있으며, 특히 항균성과 탈취력이 우수한 것이 장점이다.
Claims (7)
- 나노 수산화알루미늄 20.0 내지 45.0 중량%, 아크릴공중합체 에멀젼 수지 20.0 내지 48.0 중량%, 실리콘 왁스 15.0 내지 25.0 중량%, 분산제 1.8 내지 3.5 중량%, 소포제 0.2 내지 0.5 중량%, 물 15.0 내지 25.0 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 합섬직물 코팅용 나노 수산화알루미늄 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 분산제는 폴리카르복실레이트 또는 폴리아크릴레이트를 기재로 한 분산제 중에서 한 가지를 선택하는 것을 특징으로 하는 합섬직물 코팅용 나노 수산화알루미늄 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 소포제는 비이온성 계면활성제인 것을 특징으로 하는 합섬직물 코팅용 나노 수산화알루미늄 조성물.
- ⅰ) 나노 수산화알루미늄 20.0 내지 45.0 중량%, 아크릴공중합체 에멀젼 수지 20.0 내지 48.0 중량%, 실리콘 왁스 15.0 내지 25.0 중량%, 분산제 1.8 내지 3.5 중량%, 소포제 0.2 내지 0.5 중량%, 물 15.0 내지 25.0 중량%를 혼합하여 조성 물을 제조하는 단계;(조성물 제조 단계)ⅱ) 상온에서 상기 ⅰ)단계에서 제조한 조성물에 합섬직물을 함침시키는 단계;(함침 단계)ⅲ) 상기 ⅱ)단계에서 함침시킨 합섬직물을 회전 로울러로 압착시키는 단계;(압착 단계)ⅳ) 상기 ⅲ) 단계에서 압착시킨 합섬직물을 160 내지 180℃의 건조로에서 30 내지 40초간 건조시키는 단계;(건조 단계)를 거쳐 코팅되어지는 것을 특징으로 하는 나노 수산화알루미늄을 합섬직물에 코팅하는 방법.
- 제 4항에 있어서, 상기 ⅱ) 단계에서 합섬직물은 직포, 부직포를 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 수산화알루미늄을 합섬직물에 코팅하는 방법.
- 제 4항 및 제 5항의 방법에 의해 합섬직물이 나노 수산화알루미늄 조성물에 함침되어 코팅되어지는 것을 특징으로 하는 나노 수산화알루미늄 코팅 합섬직물.
- 제 6항에 있어서, 상기 나노 수산화알루미늄 코팅 합섬직물은 합섬직물에 대 한 조성물의 함침량이 5.0 내지 10.0 중량%인 것을 특징으로 하는 나노 수산화알루미늄 코팅 합섬직물.
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