KR20070058373A - 광 촉매 활성을 보유한 기능성 섬유 및 이러한 섬유를함유하는 섬유 구조물 - Google Patents

Abstract

광 촉매 활성을 가진 금속 산화물의 광 촉매 기능을 충분히 활용할 수 있고 휘발성 유기 화합물 제거성, 소취성, 항균성, 항곰팡이성, 방오성 등, 각종 기능을 보유하는 기능성 섬유를 제공한다. 다공질 층과 치밀 층이 교대로 배열된 다층 구조 섬유로서, 광 촉매 활성을 가진 금속 산화물 미립자가 치밀 층에 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 기능성 섬유. 바람직하게는 섬유의 세공 표면적이 10 내지 40㎡/g 범위, 금속 산화물 미립자가 산화티탄, 금속 산화물 미립자의 입경이 10 내지 100nm인 기능성 섬유. 이러한 기능성 섬유를 함유하는 섬유 구조물.

광 촉매 활성, 금속 산화물, 기능성 섬유, 다공질 층, 치밀 층, 소취

Description

광 촉매 활성을 보유한 기능성 섬유 및 이러한 섬유를 함유하는 섬유 구조물{FUNCTIONAL FIBER HAVING PHOTOCATALYST ACTIVITY AND FIBER STRUCTURE CONTAINING THE SAME}

본 발명은 광 촉매 활성을 충분히 활용할 수 있고, 휘발성 유기 화합물 제거성, 소취성, 항균·항곰팡이성, 방오성 등 다양한 기능을 보유하는 기능성 섬유에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 기능성 섬유를 이용한, 휘발성 유기 화합물을 제거할 수 있는 휘발성 유기 화합물 제거 섬유 구조물, 악취 성분을 흡착 및 분해하는 기능을 보유한 소취 섬유 구조물 및 방오성 섬유 구조물에 관한 것이다.

최근, 산화티탄 등의 광 촉매 활성을 보유한 금속 화합물이 주목을 받고 있고, 소취, 항균, 항곰팡이, 방오 등의 여러 가지 용도에 응용이 제안되고 있다. 이러한 광 촉매 활성을 보유한 금속 화합물을 함유시킨 섬유 제품도 제안되어 있다. 그러나, 광 촉매 활성을 보유한 금속 화합물은 모체가 되는 섬유 자체를 열화시키거나 또는 섬유 중에 함유된 것은 그 기능을 발현할 수 없는 등의 문제가 있어, 광 촉매 활성을 충분히 활용할 수 있는 섬유는 아직 수득되지 아니한 것이 현 상황이다.

예를 들면, 소취 기능을 예로 든다면, 종래의 광 촉매 활성을 보유하지 않은 것이라면 흡착제를 섬유에 담지시킨 소취성 섬유, 또는 미세공극을 보유한 활성탄 섬유 등이 제안되어 있다. 이들 섬유는 악취 성분을 흡착제 또는 미세공극 내에 흡착하고 있기 때문에, 포화 흡착량을 초과한다면 악취를 제거할 수 없게 된다고 하는 문제를 갖고 있다.

또한, 휘발성 유기 화합물 등의 유해한 가스 또는 악취 성분을 제거하는 섬유로서, 활성탄 섬유가 알려져 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에서는 저급 알데하이드류의 제거용 활성탄 섬유, 알칼리 가스 제거용 활성탄 섬유, 산성 가스 제거용 활성탄 섬유 및 방향족 화합물 제거용 활성탄 섬유를 이용한 악취 제거용 활성탄 섬유 봉상 집속 흡착재가 개시되어 있다. 하지만, 이러한 활성탄 섬유는 흑색이어서, 섬유로서의 가공성이 우수하다고 말할 수 없고, 또한 포화 흡착량을 초과하면 악취를 제거할 수 없게 된다고 하는 문제를 갖고 있다.

더욱 최근, 생활 양식의 변화, 거주 환경의 고밀도화 또는 기밀성 고조 등에 의해 악취가 문제가 되고 악취에 대한 요구가 높아지고 있다. 이와 같은 요구에 부응하기 위해 여러 종류의 소취성 섬유가 제안되고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 2에서는, 산·염기성 가스 흡수성 섬유가, 특허 문헌 3에서는 암모니아 등의 질소계 화합물 및 황화수소 등의 유황계 화합물에 대해 우수한 소취 성능을 보유하고, 방적 이후의 후가공이 가능한 섬유 물성을 보유한 소취성 섬유가 제안되고 있다. 하지만, 이들 섬유는 악취 성분을 화학적, 물리적으로 흡착하고 있기 때문에, 포화 흡착량을 초과하면 악취를 제거할 수 없게 된다고 하는 문제를 갖고 있다.

그래서, 최근 산화티탄 등의 광 촉매 활성을 보유한 금속 산화물 등을 섬유 에 함유시킨 섬유가 제안되고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 4에서는 광 촉매와 흡착제를 포함하여 이루어진 소취성 섬유가 개시되어 있고, 심부보다 초부(칼집부)의 광 촉매 농도가 높은 심초형 구조를 보유한 섬유가 바람직하다고 한다. 이러한 섬유에 의하면, 악취 성분은 광 촉매에 의해 분해되기 때문에 포화 흡착량을 초과하면 악취를 제거할 수 없게 된다고 하는 문제가 해소된다. 그러나, 이러한 심초 구조의 섬유에서는 섬유 표면에만 악취 성분이 흡착하기 때문에 흡착 능력이 부족하고, 따라서 광 촉매 기능을 유효하게 이용하고 있는 것이라 말하기 어렵다.

광 촉매 기능을 활용하기 위해서, 다공질 섬유 중에 광 촉매 활성을 보유한 금속 산화물 등을 함유시킨다는 제안도 있다(예를 들면, 특허 문헌 5). 이 방법에 의하면, 섬유의 표면적을 증가시켜, 표층부에 존재하는 금속산화물을 증가시키기 때문에, 광 촉매 기능을 유효하게 이용할 수 있을 것으로 생각되지만, 방적 가공성(정전기 발생), 염색성(발색성) 등에 난점이 있고, 더욱이 표층부의 금속산화물 미립자는 방적, 염색 등의 공정, 또는 세탁 등으로 용이하게 탈락되어 버리기 때문에, 이 역시 충분한 소취 효과를 수득할 수 없다고 하는 문제가 있다.

한편, 광 촉매는 모체인 섬유 자체도 분해해 버리기 때문에 섬유가 변색하거나 강도가 저하한다고 하는 문제도 있다. 이 때문에, 특허 문헌 6에서는 산화티탄과 산화규소를 함유하는 복합 금속 산화 미립자를 이용하고 있다. 이러한 미립자를 이용함으로써, 섬유의 변색 또는 강도 저하를 어느 정도 억제할 수 있다. 하지만, 이러한 특수한 미립자를 이용함으로써, 비용이 높아지는 것, 또한 소취 능력에 대해서는 해당 미립자의 양이 많은 편이 바람직하여 양을 증가시키면 전과 다름없이 섬유가 변색하거나 강도가 저하한다고 하는 문제가 있다.

또한, 광 촉매 섬유와 화학적 또는 물리적 흡착에 의한 소취 기능을 보유하는 섬유를 함유시킨 섬유 제품도 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 7, 8). 그러나, 이들 섬유 제품에 이용할 수 있는 광 촉매 섬유도 전술한 문제를 갖고 있기 때문에 소취 섬유 제품으로서 만족할 수 있는 것은 아니었다.

그런데, 광 촉매 활성을 보유하는 금속 산화물 미립자는 광 조사에 의해 전자와 정공을 발생한다. 발생한 전자는 높은 환원력을, 정공은 높은 산화력을 보유하기 때문에 유기물 등의 분해를 실시할 수 있다. 이러한 성질을 방오 기능으로서 이용하는 것이 최근 활발하게 검토되고 있다.

예를 들어, 특허 문헌 9 및 10에서는 섬유 구조물의 표면 전체에 실란 커플링제 또는 유기물 바인더를 매개로 산화티탄 등의 광 촉매 활성을 보유한 금속 산화물 미립자를 고정하여, 방오성을 부여하고 있다. 그러나, 고정된 금속 산화물 미립자는 마찰 또는 세탁 등에 의해 탈락하기 쉽고, 내구성 면에서 한계가 있다. 게다가, 섬유 구조물 전체가 실란 커플링제 또는 유기물 바인더로 피복되어지기 때문에, 당해 섬유 구조물이 본래 갖는 유용한 기능을 충분히 이용할 수 없고, 또한 기능을 충분히 이용하기 위해서는 상당한 공실이 필요로 되는 등의 문제가 발생한다. 또한, 섬유 구조물이 산화·환원에 약한 섬유를 함유하는 경우, 그 섬유에 대해서도 광 촉매 활성을 보유하는 금속 산화물 미립자를 고정시키는 것으로 이루어지기 때문에 당해 섬유의 열화를 촉진하여 섬유 구조물 전체의 내구성을 저하시킬 가능성이 있다.

또한, 특허 문헌 6에서는 광 촉매 활성을 보유하고 산화티탄과 산화규소를 함유하는 복합 금속 산화물 미립자를 레이온 섬유 내에 분산 유지시킨 섬유가 개시되어 있고, 이 섬유를 함유하는 섬유 구조물에 대해서는 세탁 내구성이 우수하다는 것이 개시되어 있다. 또한, 상기 섬유 100%로 구성된 섬유 구조물이 방오성이 우수하다는 것도 기재되어 있지만, 당해 섬유를 범용 섬유 등과 병용하여 섬유 구조물로 한 경우, 당해 범용 섬유에 대해서는 방오 기능이 부여되어 있지 않기 때문에, 섬유 구조물 전체의 방오성은 어딘가 부족한 것이 되기 쉽다.

이러한 점에 대해서, 특허 문헌 5에 기재되어 있는 다공질 섬유 중에 광 촉매 활성을 보유하는 금속 산화물 등을 함유시킨 섬유이면, 범용 섬유와 병용된 섬유 구조물인 경우에도 세공이 많고 표면적이 넓은 다공질 섬유에 오염 물질이 많이 흡착되고, 범용 섬유로의 오염 물질 부착량은 적어지기 때문에, 섬유 구조물 전체에서 본 경우의 방오성은 높은 것이라고 생각할 수 있다. 하지만, 다공질 섬유는, 방적 가공성(정전기 발생), 염색성(발색성) 등에 난점이 있기 때문에 가공 단계에서 문제가 있다. 이상 설명한 바와 같이, 종래 기술에서의 방오성을 보유하는 섬유 구조물은, 방오 기능의 내구성, 섬유 구조물을 구성하는 섬유에 대한 기능면, 물성면에 미치는 영향, 가공성 등에 대해서 문제점이 있는 것이다.

특허 문헌 1: 특개 2003-236373호 공보

특허 문헌 2: 특개평9-228240호 공보

특허 문헌 3: 특개평9-241967호 공보

특허 문헌 4: 특개평8-284011호 공보

특허 문헌 5: 특개평10-57816호 공보

특허 문헌 6: 특개2004-162245호 공보

특허 문헌 7: 특개평10-8376호 공보

특허 문헌 8: 특개평10-28640호 공보

특허 문헌 9: 특개 2000-265364호 공보

특허 문헌 10: 특개 2000-303352호 공보

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안한 것으로서, 그 과제는 광 촉매 기능을 충분히 활용할 수 있는 기능성 섬유, 이러한 기능성 섬유를 이용한 유해 휘발성 유기 화합물을 제거할 수 있는 섬유 구조물, 화학적 및/또는 물리적 흡착에 의해 악취 성분을 흡착하여 분해할 수 있는 섬유 구조물, 방오성이 우수한 섬유 구조물을 제공하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자는 전술한 목적을 달성하기 위해 예의 검토를 계속한 결과, 다음과 같은 본 발명에 이르렀다.

(1) 다공질 층과 치밀 층이 교대로 배열된 다층 구조 섬유로서, 광 촉매 활성을 보유하는 금속 산화물 미립자가 치밀층에 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 기능성 섬유.

(2) 섬유의 세공 표면적이 10 내지 40㎡/g 범위인 것을 특징으로 하는 (1) 기재의 기능성 섬유.

(3) 금속 산화물 미립자가 산화티탄인 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2) 기재의 기능성 섬유.

(4) 금속 산화물 미립자의 입경이 10 내지 100nm 범위인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 기능성 섬유.

(5) 광 촉매 활성을 보유하는 섬유의 모체 100중량부에 대해, 금속 산화물 입자가 1 내지 10중량부 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 기능성 섬유.

(6) 아크릴로니트릴계 중합체로 이루어진 다층 구조 섬유인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 기능성 섬유.

(7) (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 기능성 섬유를 함유하는 휘발성 유기 화합물 제거 섬유 구조물로서, 휘발성 유기 화합물 제거율이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 휘발성 유기 화합물 제거 섬유 구조물.

(8) (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 기능성 섬유와 화학 및/또는 물리 흡착에 의한 소취 기능을 보유하는 소취성 섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 소취성 섬유 구조물.

(9) (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 기능성 섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 방오성 섬유 구조물.

발명의 효과

본 발명의 기능성 섬유는, 광 촉매 활성을 보유하는 금속 산화물 미립자가 다공질 층과 치밀 층이 교대로 배열된 다층 구조 섬유의 치밀층에 함유되어 있기 때문에, 방적성, 염색성 등의 가공성이 우수하고, 또한 광 촉매 기능이 유효하게 활용될 수 있다. 이로 인해, 다양한 종류의 악취를 효과적으로 분해하여 소취할 수 있고, 더욱이 항균성, 항곰팡이성, 방오성 등, 여러 가지 기능을 보유하고 있음으로써 다양한 용도에 응용할 수 있다.

본 발명의 휘발성 유기 화합물 제거 섬유 구조물은, 광 촉매 활성을 보유하는 금속 산화물 미립자를 함유하고 있기 때문에 유해한 휘발성 유기 화합물을 제거할 수 있고, 특히 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 화합물도 제거할 수 있다.

본 발명의 소취 섬유 구조물은, 광 촉매 활성을 보유하는 섬유 및 화학 및/또는 물리 흡착에 의한 소취 기능을 보유하는 소취성 섬유를 함유하고 있음으로써, 광이 조사되지 않는 조건 하에서도 화학 및/또는 물리 흡착에 의하여 악취 성분을 빠르게 소취할 수 있고, 더욱이 광 조사에 의해 효과적으로 분해하고 소취할 수 있다.

본 발명의 방오성 섬유 구조물은, 방오성 섬유로서 광 촉매 활성을 보유하는 금속 산화물 미립자를 함유하는 섬유를 채용하고 있기 때문에, 광 조사로 섬유 표면 상에 부착된 오염 물질을 분해할 수 있다. 또한, 상기 방오성 섬유는 다공질 층과 치밀 층이 교대로 배열한 다층 구조를 보유하고 있기 때문에, 세공이 많아 표면적이 넓은 다공질 층에 오염 물질이 많이 흡착되고, 그 결과 섬유 구조물을 구성하는 여타 섬유에 오염물 부착이 억제된다. 더욱이, 오염 물질이 다공질 층의 세공 내에 잠입하여 눈에 띄지 않게 된다. 이들 기능을 함께 가진 본 발명의 방오성 섬유 구조물은 방오성이 우수한 것이다.

발명을 실시하기 위한 최상의 형태

이하 본 발명을 상세히 설명한다. 먼저, 본 발명에 따르면 광 촉매 활성을 가진 섬유의 모체가 되는 섬유는, 다공질 층과 치밀 층이 섬유 단면 방향으로 교대로 배열한 다층 구조 섬유이다. 다층 구조 섬유는, 2층인 경우 1층의 다공질 층과 1층의 치밀 층으로 이루어지고, 3층 이상인 경우는 이러한 다공질 층과 치밀층이 교대로 배열되어 있을 필요가 있다.

또한, 광 촉매 활성을 보유한 금속 산화물 미립자는 치밀 층 측에 함유되어 있을 필요가 있다. 치밀 층 측에 함유되어 있다면, 다공질 층측에도 함유되어 있어도 상관없지만, 다공질 층 측의 미립자는 탈락되기 쉽고, 또한 치밀 층 측에 함유되어 있다면 충분한 기능이 수득되기 때문에 비용 면에서도 치밀 층측에만 함유시키는 편이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 광 촉매 활성을 보유하는 섬유의 모체가 되는 섬유는 다공질 층과 치밀 층이 교대로 배열된 다층 구조 섬유이지만, 상기 섬유의 세공 표면적은 10 내지 40㎡/g 범위인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20 내지 40㎡/g 범위이다. 상기 섬유의 세공 표면적이 10㎡/g 미만인 경우는, 악취 성분, 휘발성 유기 화합물 또는 오염 물질의 흡착 면적이 적어지는 등, 광 촉매 기능을 충분히 활용할 수 없는 경우가 있다. 또한, 40㎡/g을 초과하는 경우에는 방적성(정전기), 염색성(발색성) 등의 가공성에 곤란을 일으킬 가능성이 있다.

광 촉매 활성을 보유하는 금속 산화물 미립자는, 자외선 조사에 의해 그 표면에서 전자와 정공이 발생하여, 주위 물과 산소로부터 강력한 산화력을 가진 활성 산소를 발생시키는 물질이다. 구체적으로는, Se, Ge, Si, Ti, Zn, Cu, Al, Sn, Ga, In, P, As, Sb, C, Cd, S, Te, Ni, Fe, Co, Ag, Mo, Sr, W, Cr, Ba, Pb 등의 산화물 등의 화합물로서 물에 불용성인 것을 예로 들 수 있다. 이들 중에서도 산화티탄, 산화아연 및 산화텅스텐 중에서 선택되는 1종을 단독 또는 2종 이상을 조합한 것이 적합하고, 더욱이 안정성 및 가격면에서 산화티탄을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 광 촉매 활성을 보유하는 금속 산화물 미립자의 입경은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 평균 1차 입경으로서 10 내지 100nm의 범위인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 15 내지 50nm, 더욱 더 바람직하게는 15 내지 30nm 범위이다. 물론, 평균 1차 입경이 적을수록 광 촉매로서의 활성은 높은 것이 당연하지만, 평균 1차 입경이 10nm 미만인 경우, 섬유에 함유시킬 때의 취급성(분진) 및 분산성(응집성)에 문제를 일으킬 가능성이 있다. 한편, 평균 1차 입경이 100nm를 초과하는 경우에는 충분한 기능이 수득되지 않을 가능성이 있다.

광 촉매 활성을 보유하는 금속 산화물 미립자의 양은 필요로 되는 소취성, 휘발성 유기 화합물 제거성, 항균·항곰팡이성, 방오성 등의 능력에 따라 광범위한 범위 중에서 선택될 수 있다. 이러한 미립자의 양이 적으면 필요한 능력이 수득되지 않는 경우가 있고, 또한 너무 많으면 능력은 뛰어나지만 모체 섬유를 열화시키거나 섬유 물성을 손상시킬 우려가 있기 때문에, 섬유의 모체 100중량부에 대해 1 내지 10중량부인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 5중량부이다.

전술한 바와 같이 본 발명의 기능성 섬유는, 다공질 층과 치밀 층이 교대로 배열된 다층 구조 섬유이고, 동종 또는 이종의 중합체로 이루어진 소위 복합 섬유이다. 이러한 중합체는 섬유를 형성할 수 있는 것이면 단독 중합체이거나 공중합체이어도 좋고, 예컨대 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리올레핀계 섬유, 에틸렌비닐알콜계 공중합체 섬유, 폴리염화비닐계 섬유, 폴리염화비닐리덴계 섬유, 폴리우레탄 섬유, 아크릴계 섬유, 폴리비닐알콜계 섬유, 폴리크랄 섬유, 불소계섬유, 단백-아크릴로니트릴 공중합체계 섬유, 폴리글리콜산섬유, 페놀수지섬유 등의 합성 섬유, 아세테이트 섬유 등의 반합성 섬유, 레이온, 큐프라 등의 재생 섬유를 형성하는 중합체를 예로 들 수 있다. 이 중에서도, 아크릴로니트릴계 중합체로 이루어진 아크릴계 섬유는, 광 촉매 활성에 대한 내성이 높은 것이므로, 본 발명의 섬유의 모체 섬유로서 가장 적합한 것이다.

다층 구조 섬유를 수득하기 위한 수단으로서, 공지된 복합 섬유의 제조방법(사이드 바이 사이드형, 랜덤 복합형) 중에서 임의로 선택할 수 있지만, 바람직하게는 특공소 59-7802호 공보에 기재된 바와 같이 2성분의 방사 원액을 임의 요소의 수를 설치한 등록 상표명 Kenics Mixer(미국 케닉스사제), ISG Mixer를 통과시킨 후, 구금(口金) 도입 구멍의 분류판으로 복합류를 도입 토출시키는, 이른바 랜덤 복합형을 채용함으로써 본 발명의 목적을 유리하게 달성할 수 있다.

또한, 본 발명의 기능성 섬유는, 다공질 층과 치밀 층을 보유할 필요가 있다. 이러한 구조의 섬유는, 공지의 다공질 섬유를 제조하는 방법과, 통상의 치밀 섬유를 제조하는 기술을 조합시킴으로써 수득할 수 있다. 예를 들면, 다공질 층 측의 방사 원액에 모체 섬유가 되는 중합체와 상용성이 낮은 중합체를 첨가하고, 상분리에 의해 모세관 상의 다공질 구조를 수득하는 방법, 비휘발성 용매를 다공질 층측의 방사 원액에 첨가하고, 방사 후에 상기 용매를 추출함으로써 다공질 구조를 수득하는 방법, 또한 제조 공정 중의 팽윤 겔 토우에 수용성 화합물을 충진하고, 건조, 후처리한 후, 충진물을 용출시키고 다공질을 수득하는 방법, 또는 치밀화 조건이 다른 동종 또는 이종의 중합체를 이용하여 한쪽의 중합체만을 치밀화하는 조건으로 처리를 하는 방법 등을 예로 들 수 있다.

이하, 본 발명의 기능성 섬유의 제법의 일 예로서, 아크릴로니트릴 함유량이 다른 2종류의 중합체를 이용한 아크릴계 섬유의 제법에 대해서 상세히 설명한다. 먼저, 폴리아크릴로니트릴계 중합체로서, 단독중합체, 공지의 단량체와의 공중합체를 이용할 수 있지만, 혼재하여 섬유를 구성하는 2종류의 중합체 또한 아크릴로니트릴(이하, AN이라 한다) 비율이 60중량% 이상, 더욱 바람직하게는 80중량% 이상인 것이 바람직하다. 또한 2종류의 중합체의 아크릴로니트릴 함유량의 차는 동일한 방사 조건에서 한쪽을 다공질 층, 다른 쪽을 치밀 층으로 하기 위해서 각각의 치밀화 조건에 어느 정도의 차가 필요하기 때문에 그 차가 1중량% 이상, 바람직하게는 2중량% 이상인 것이 바람직하다.

공중합에 이용할 수 있는 공단량체로서는 중합성 불포화 비닐 화합물 등, 아크릴로니트릴과 공중합하는 것이면 특별한 제한은 없고, 예를 들어 알킬아크릴레이트, 알킬메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 메타크릴로니트릴, 아크릴아미드, 염화비닐, 불화비닐, 규화비닐, 염화비닐리덴, 불화비닐리덴, 스티렌, 스티렌설폰산, 알릴설폰산, 메타릴설폰산, 스티렌설폰산염, 알릴설폰산염, 메타릴설폰산염, 에틸렌, 프로필렌 등을 사용할 수 있다.

이상과 같은 2종류의 아크릴로니트릴계 중합체를 혼재시켜 섬유를 형성하는 방법으로는, 2종류의 아크릴로니트릴계 중합체를 각각 단독으로 폴리아크릴로니트릴의 용제에 용해시킨 후, 그 중합체 용액을 특정 방사 장치·구금에 도입시켜 사이드 바이 사이드형으로 하는 방법, 2종류의 중합체 용액을 원액 다층 형성 장치를 통해 방사 구금에 도입시켜 랜덤 복합형으로 하는 방법 등을 예로 들 수 있다. 이 중에서도 랜덤 복합형이 2층을 초과하는 다층 구조의 섬유를 수득할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 광 촉매 활성이 있는 금속 산화물 미립자는, 치밀 층 측의 중합체 용액에 첨가하거나 또는 중합체에 첨가하여 방사 원액을 제조한다.

이러한 랜덤 복합형의 아크릴계 섬유의 제조는, 예컨대 다음과 같이 하여 실시한다. 먼저, 각각의 중합체를 용제에 용해하여 2종류의 방사 원액(a, b)을 만든다. 이 2종의 원액 a, b는 원액 다층 형성 장치에 도입시킨다. 이러한 장치의 예로서는 고정식 혼합기인 등록상표명 Kenics mixer, 또는 ISG mixer 등을 예로 들 수 있지만, 당해 장치는 원액을 통과시킴으로써 공급 측 원액 층 수의 2 내지 10배의 원액 층 수로서 출구 측으로부터 송출시키는 것이다. 이러한 장치를 복수개 사용함으로써 형성되는 원액의 층 수는 자유롭게 설정할 수 있다.

원액 다층 형성 장치의 출구 측에는 방사 구금을 장착한다. a, b, a, b···와 같이 n 층으로 형성된 원액을 홀(hole) 수 H를 가진 방사 구금으로 공급하는 경우, 방출 구멍 1 홀로 공급되는 원액 층 수는 평균적으로 n/H^0.5에 비례한다. 비례 계수는 원액 다층 형성 장치 또는 방사 구금의 형상(방출 구멍의 배치), 당해 구금의 부착 방향 등의 장치 조건에 의존하기 때문에, 하나의 섬유 단면에 요구되는 층 수에 따라서 이들 조건을 적합하게 하는 것이다.

방사 구금으로부터 토출된 방사 원액은 응고, 수세, 연신의 각 공정을 거친 다음, 연속하여 습열 처리로 처리된다. 이 때, 한쪽이 치밀 층, 다른 쪽이 다공질 층으로 되도록 응고 조건, 습열 처리 조건을 설정한다. 여기서 말하는 습열 처리란 포화 수증기 또는 과열 수증기의 분위기 하에서 가열을 수행하는 처리를 의미한다. 그 다음, 다공질 층이 치밀화하지 않는 온도에서 건조함으로써, 본 발명에 관계되는 기능성 섬유를 수득할 수 있다.

또한, AN 함유율이 동일해도, 예컨대 한 쪽의 AN계 중합체의 공단량체를 친수성인 것으로 하고, 다른 쪽을 소수성인 것으로 하는 것과 같이, 상이한 공단량체를 사용함으로써 본 발명의 기능성 섬유를 수득할 수 있다.

이렇게 하여 수득되는 본 발명의 기능성 섬유는, 광 촉매 활성을 가진 금속 산화물 미립자가, 다공질 층과 치밀 층이 교대로 배열된 다층 구조 섬유의 치밀 층에 함유되어 있다. 이 때문에, 다공질 층에 공기 중의 휘발성 유기 화합물, 악취 성분 또는 균, 오염 물질 등이 흡착되고, 이 다공질 층에 접한 치밀 층의 광 촉매 활성을 가진 금속 산화물에 의해 분해됨으로써, 우수한 기능을 가진 것이라고 생각된다. 더욱이, 광 촉매 활성을 가진 금속 산화물 미립자가, 치밀 층에 함유되어 있기 때문에, 이 미립자의 염색 시 탈락을 억제할 수 있고, 또한 우수한 세탁 내구성을 갖고 있다. 또한, 다공질 층만으로 이루어진 섬유의 경우에 야기되는 정전기 발생에 의한 방적성 악화 또는 염색성 악화도 억제될 수 있다.

본 발명의 휘발성 유기 화합물 제거 섬유 구조물 또는 방오성 섬유 구조물은, 전술한 기능성 섬유를 적어도 그 일부에 이용한 섬유 구조물로서, 이 기능성 섬유만으로 구성된 것이거나, 목면, 양모, 폴리에스테르 섬유, 아크릴 섬유, 나일론 섬유 등 다른 섬유와 혼용한 것이어도 상관없다. 또한, 다른 섬유와 혼용하는 경우에 있어서 다른 섬유의 종류 또는 혼합 비율은 특별히 한정되는 것은 없고, 최종 제품에 필요로 되는 특성에 따라서 적절히 선택하면 좋지만, 상기 기능성 섬유의 함유율이 지나치게 적으면 휘발성 유기 화합물의 제거 성능 또는 방오 성능이 부족해지기 때문에 5중량% 이상, 더욱 바람직하게는 10중량% 이상 함유시켜 두는 것이 바람직하다. 또한, 이들 구조물의 섬유의 혼용 형태로는 방적에서의 혼면 및 정방(精紡)·연사 공정에서의 교연(交撚) 등을 예로 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 휘발성 유기 화합물 제거 섬유 구조물 또는 방오성 섬유 구조물의 외관 형태로는, 실, 얀(랩 얀 포함), 필라멘트, 직물, 편물, 부직포, 지상물, 시트 상물, 적층체, 면상체(구상 또는 괴상인 것을 포함한다) 등이 있다. 이러한 구조물 내에서 본 발명에 따른 섬유의 함유 형태로는 다른 소재와의 혼합에 의해 실질적으로 균일하게 분포된 것, 복수의 층을 가진 구조의 경우에는 어느 한 층(단수 또는 복수여도 좋다)에 집중되게 존재시킨 것, 또는 각 층에 특정 비율로 분포시킨 것 등이 있다.

따라서, 본 발명의 휘발성 유기 화합물 제거 섬유 구조물 또는 방오성 섬유 구조물은, 상기에 예시한 외관 형태 및 함유 형태의 조합으로서, 무수한 형태가 존재한다. 어떠한 구조물로 하는가는 최종 제품의 사용 태양, 요구되는 성능, 이러한 성능을 발현하는 것에서의 본 발명에 따른 섬유의 기여 방식 등을 감안하여 적절히 결정한다.

본 발명에 따른 휘발성 유기 화합물 제거 섬유 구조물 또는 방오성 섬유 구조물은, 휘발성 유기 화합물의 제거 및 방오성이 필요로 되는 여러 가지 용도에 이용될 수 있고, 예컨대 의류, 신발류, 커텐 또는 카페트 등의 인테리어 용품, 의자, 소파, 차량 좌석 등의 시트재, 주택 벽이나 가구 등의 도장재, 자동차, 열차 등의 내장재, 에어필터를 비롯한 다양한 종류의 용도에 유용하게 이용된다.

또한, 본 발명의 휘발성 유기 화합물 제거 섬유 구조물은, 광 촉매 활성을 가진 금속 산화물 미립자를 함유하고, 또한 휘발성 유기 화합물의 제거율이 80% 이상인 것을 필요로 한다. 이러한 제거율은 다음과 같은 방법으로 측정한 값이다. 제거율이 이 범위를 하회하는 경우, 잔존 휘발성 유기 화합물 농도가 높아지기 때문에 실용상 바람직하지 않다.

제거율: 시료 섬유 0.1g을 테드라 백에 소정 농도(초기 농도)의 휘발성 유기 화합물과 공기와의 혼합 가스 1000ml와 함께 밀폐했다. 블랙라이트 형광 램프로 48시간 자외선을 조사한 후, 가스 검지관으로 테드라 백 내의 잔류 휘발성 유기 화합물 농도(잔류 가스 농도)를 측정하고, 이 잔류 가스 농도와 초기 농도로부터 제거율을 계산했다.

본 발명의 소취성 섬유 구조물에 사용되는 화학 및/또는 물리 흡착에 의한 소취 기능을 가진 소취성 섬유는, 특별히 한정되는 것은 없고 소위 소취성 섬유이면 좋다. 예컨대, 아크릴 섬유에 히드라진에 의한 가교를 도입시킨 산·알데하이드 흡수 섬유, 아크릴 섬유에 히드라진에 의한 가교를 도입시키고 또한 카르복실 기를 보유한 염기성 가스 흡수 섬유, 이러한 카르복실 기가 H형 및/또는 K, Na, Ca, Mg, Al 중에서 선택되는 1종 이상의 금속염 형인 산·염기성 가스 흡수 섬유, 이온 교환 또는 이온 배위 가능한 극성 기를 갖고 또한 가교 구조를 갖는 섬유 중에서 금속 및/또는 난용성 금속염의 미립자를 함유한 소취성 섬유 등을 예로 들 수 있다.

본 발명의 소취 섬유 구조물에 사용되는 화학 및/또는 물리 흡착에 의한 소취 기능을 가진 소취성 섬유와 광 촉매 활성을 가진 섬유의 비율은 특별히 한정되는 것은 없고, 여타 섬유를 함유시켜도 상관없지만, 화학 및/또는 물리 흡착에 의해 소취 기능을 보유하는 소취성 섬유 및 광 촉매 활성을 보유하는 섬유의 함유량이 적으면 소취 효과가 적기 때문에 양 섬유 또한 5중량% 이상 함유되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 소취성 섬유 구조물은 화학 및/또는 물리 흡착에 의해 소취 기능을 가진 소취성 섬유와 광 촉매 활성을 가진 섬유를 함유하는 것이고, 예컨대 실을 교차 형성시킨 구조로서 직물, 편물, 조물, 레이스, 망 등이 있고, 또한 실을 병렬 내지 적층시켜 형성시킨 구조로서 일방향 프리프레그 등, 적층시킨 섬유를 접착 또는 이어합친 구조로서 니들펀치 부직포, 스펀본드, 종이, 펠트 등을 예로 들 수 있다. 그 외 각 구조를 조합시킨 것이어도 상관없고, 상기 이외의 것인 예컨대 이부자리면, 중면 등이어도 상관없다.

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 설명하지만, 본 발명은 실시예에 한정되는 것이 아니다. 또한, 이하 실시예에 기재된 % 또는 부는 특별한 언급이 없는 한 중량% 또는 중량부이다. 또, 실시예 및 비교예 중에서 이용된 평가 시험의 방법은 다음과 같다.

(휘발성 유기 화합물 제거율)

시료 섬유 0.1g을 1.5L용의 테드라백(등록상표)에 투입하고, 초기 농도 60체적ppm이 되도록 에틸벤젠 가스를 넣고 밀봉했다. 반사판이 장착된 블랙라이트 형광 램프(송하전기산업주식회사 제품, 20와트형 FL20S·BLB) 2개가 나란히 부착된 광원을 이용하여 테드라백(등록상표)으로부터 20 내지 30cm 거리에서 자외선을 조사했다. 자외선 강도는 자외선 강도계를 이용하여 0.25mW/㎠ 조건이 되도록 광원으로부터 거리를 조정했다. 48시간 자외선을 조사한 후, 에틸벤젠 검지관에서 테드라백(등록상표) 중의 잔류 에틸벤젠 가스 농도를 측정하고, 다음 식에 따라서 제거율(%)을 계산했다.

제거율(%) = [(초기농도-잔류가스 농도)/초기농도]×100

동일한 방식으로, 톨루엔가스 초기 농도 40체적ppm, 자일렌 가스 초기 농도 30체적ppm 조건에서 각 잔류 가스 농도를 측정하고, 각각의 제거율(%)을 상기와 같 은 방식으로 계산했다.

(소취성능 평가)

시료 면 0.1g을 1.5L용의 테드라백(등록상표)에 투입하고, 초기 농도 50체적ppm이 되도록 아세트알데하이드 가스를 넣고 밀봉했다. 반사판이 장착된 블랙라이트 형광 램프(송하전기산업주식회사 제품, 20와트형 FL20S·BLB) 2개가 나란히 부착된 광원을 이용하여, 테드라백(등록상표)으로부터 20 내지 30cm 거리에서 자외선을 조사했다. 자외선 강도는 자외선 강도계를 이용하여 0.25mW/㎠ 조건이 되도록 광원으로부터 거리를 조정했다. 20시간 자외선을 조사한 후, 아세트알데하이드 검지관에서 테드라백(등록상표) 중의 잔류 아세트알데하이드 가스 농도를 측정하고, 다음 식에 따라서 가스 소취율(%)을 계산했다.

가스 소취율(%) = [(초기농도-잔류가스 농도)/초기농도]×100

동일한 방식으로, 암모니아 가스 초기 농도 300체적ppm, 아세트산 가스 초기 농도 100체적ppm, 황산수소 가스 초기 농도 15체적ppm, 트리메틸아민 가스 초기 농도 80체적ppm 조건에서 각 잔류 가스 농도를 측정하고, 각각의 가스 소취율(%)을 상기와 같은 방식으로 계산했다.

(소취율 1)

시료를 10cm×10cm의 크기로 절단하고, 건조 후 칭량했다. 이 시료를 1.5L용의 테드라백(등록상표)에 투입하고, 초기 농도 45체적ppm이 되도록 아세트알데하이드 가스를 넣고 밀봉했다. 반사판이 장착된 블랙라이트 형광 램프(송하전기산업주식회사 제품, 20와트형 FL20S·BLB) 2개가 나란히 부착된 광원을 이용하여, 테드라 백(등록상표)으로부터 20 내지 30cm 거리에서 자외선을 조사했다. 자외선 강도는 자외선 강도계를 이용하여 0.25mW/㎠ 조건이 되도록 광원으로부터 거리를 조정했다. 소정 시간 자외선을 조사한 후, 아세트알데하이드 검지관에서 테드라백(등록상표) 중의 잔류 아세트알데하이드 가스 농도를 측정하고, 다음 식에 따라서 소취율1(%)을 계산했다.

소취율1(%) = [(초기농도-잔류가스 농도)/초기농도]×100

동일한 방식으로, 암모니아 가스 초기 농도 42체적ppm, 황화수소 가스 초기 농도 30체적ppm 조건에서 각 잔류 가스 농도를 측정하고, 각각의 가스 소취율1(%)을 상기와 같은 방식으로 계산했다.

(소취율2)

반사판이 장착된 블랙라이트 형광 램프를 내셔널사 제품인 이중환형형광등1(3파장형주백색 ME27와트)로 변경한 것 이외는 소취율 1과 동일한 방법으로 소취율2(%)를 평가했다. 이 평가에서 광 촉매 섬유는 거의 활성을 나타내지 않는다.

(항균성 시험)

시험주: 황색 포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538P)

시험방법: 섬유 제품 위생 가공 협의회(SEK)에서 정한 방법에 따라 멸균 시료포에 시험균의 부이온 현탁액을 분주하고, 밀폐 용기 중에서 37℃, 18시간 자외선을 조사(180 내지 200μW/㎠)하면서 배양하고, 배양 후의 생균수를 계수하고, 식균수 A에 대한 동일 방식의 시험에 의한 표준포의 균수 B와 시료포의 균수 C로부터, 정균활성치 = (logB-logA)-(logC-logA)의 식으로 구하는 정균활성치를 이용한 다. 일반적으로 정균활성치가 2.2이상이면 항균성능이 있는 것으로 간주되지만, 3.0이상이 바람직하다. 또한, 시료포는 세탁내구성을 평가하기 위해 세탁 10회 후의 것을 사용했다. 세탁방법은 다음과 같다.

(세탁방법)

세탁조건 JIS-L-0213의 103법(가정용 세탁기용)에 따라서 세제로서 제일공업제약(주) 제품인 모노겐유니를 사용하여 세탁을 반복했다(10회).

(세공표면적 평가)

섬유 10mg을 단섬유상으로 절단하고, 도율제작소 제품인 MICROMERITICS Auto Pore IV로 수은압 4.14 ×10^-2 내지 4.14 × 10²MPa까지 변화시켜 평가했다. 수득되는 세공표면적(A1)은 섬유간 공극을 함유하기 때문에 다음 식과 같은 섬유간 공극분(A2)을 뺀 것을 섬유의 세공표면적으로 한다.

섬유의 세공표면적 = A1-A2

A1: 수은압 4.14 × 10^-2 내지 4.14×10²MPa의 세공표면적

A2: 수은압 4.14 × 10^-2 내지 1.38MPa의 세공표면적

(다층화 층수 평가)

섬유 200매를 가지런히 맞추고 납으로 응고시킨 후, 라이카사 제품인 마이크로톰 2065를 이용하여 섬유 단면 방향으로 두께 50nm의 박편 시료를 제조했다. 제조된 박편 시료를 니콘(Nikon)사 제품인 광학현미경 AFX-II로 관찰하여 섬유 1매당 층수를 세고, 200매의 평균 층수를 다층화 층수로 삼았다. 또한, 박편 시료를 염료 등으로 엷게 색을 입혀 층 수를 용이하게 셀 수도 있다.

(실시예A1)

아크릴로니트릴, 아크릴산메틸, 메타릴설폰산 나트륨으로 이루어지고 아크릴로니트릴 함유율이 90중량%인 아크릴로니트릴 공중합체로 구성된 방사 원액(AI), 및 아크릴로니트릴, 아크릴산메틸, 메타릴설폰산 나트륨으로 이루어지고 아크릴로니트릴 함유율이 88중량%인 아크릴로니트릴 공중합체와 평균 1차 입경 15nm의 산화티탄 미립자(테이카 주식회사 제품 TK522)로 구성된 방사 원액(AII)을 ISG Mixer(이론 원액 층수 432)에 1:1의 비율로 공급하여 다층화 혼합하고, 습식방사했다. 여기서, 아크릴로니트릴계 공중합체의 용매로서는 로단산 나트륨 수용액을 이용했다. 또한, 산화티탄 미립자는 방사 원액(AII)의 아크릴로니트릴 중합체 100중량부에 대해 5중량%가 되도록 조정했다.

응고액으로는 12중량% 농도의 로단산 나트륨 수용액을 1.5℃에서 이용했다. 이어서, 수세, 열연신을 실시하고, 수득되는 섬유를 건조함이 없이 이완 상태에서 115℃의 스팀 처리를 실시하고, 추가로 110℃에서 15분간 건조하고, 랜덤 복합형 아크릴섬유인 본 발명의 기능성 섬유를 수득했다. 다시, 수득한 기능성 섬유를 시바 가이기(CIBA GEIGY)사 제품인 Maxilon Blue GRL300을 이용하여 상법에 따라 염색하여 평가용 기능성 섬유를 수득했다.

실시예 A1에서 수득한 평가용 기능성 섬유에 대해서 각 악취 성분에 대한 가스 소취율을 평가한 결과, 아세트알데하이드 가스, 암모니아 가스, 아세트산 가스, 황화수소 가스, 트리메틸아민 가스 전부에 대해서 소취율이 100%였다. 또한, 세공 표면적, 다층화 층수는 표 1에 제시했다.

표 1의 결과로부터 알 수 있듯이, 실시예 A1에 속하는 소취성 섬유는 광 촉매 활성을 가진 금속 산화물 미립자가 다공질 층과 치밀 층이 교대로 배열된 다층 구조 섬유의 치밀 층에 함유되어 있기 때문에, 광 촉매 기능을 유효하게 활용하고, 다양한 종류의 악취를 효과적으로 분해하여 소취할 수 있다.

(비교예 A1)

실시예 A1의 방사 원액(AII) 대신에, 아크릴로니트릴, 아크릴산메틸, 메타릴설폰산 나트륨으로 이루어지고 아크릴로니트릴 함유율이 88중량%인 아크릴로니트릴 공중합체로 구성된 방사 원액(AIII)을 이용하는 것 외에는, 실시예 A1과 동일한 방법으로 평가용 섬유를 수득했다.

(비교예 A2)

실시예 A1에서 이용한 방사 원액(AI) 대신에, 아크릴로니트릴, 아크릴산메틸, 메타릴설폰산 나트륨으로 이루어지고 아크릴로니트릴 함유율이 90중량%인 아크릴로니트릴 공중합체와 평균 1차 입경이 15nm인 산화티탄 미립자(테이카 주식회사 제품 TK522)로 구성된 방사 원액(AIV)을 이용하고, 또한 실시예 A1에서 이용한 방사 원액(AII) 대신에 방사 원액(AIII)을 이용하는 것 외에는 실시예 A1과 동일한 방법으로 평가용 섬유를 수득했다. 또한, 산화티탄 미립자는 방사 원액(AIV)의 아크릴로니트릴 중합체 100중량부에 대해 5중량%가 되도록 조정했다.

(비교예 A3)

실시예 A1에서 이용한 방사 원액(AI) 대신에, 방사 원액(AII)을 이용하는 것 외에는 실시예 A1과 동일한 방법으로 평가용 섬유를 수득했다.

(비교예 A4)

비교예 A2에서 이용한 방사 원액(AIII) 대신에, 방사 원액(AIV)을 이용하는 것 외에는 비교예 A2와 동일한 방법으로 섬유의 제조를 시도했지만, 충분한 열 연신을 할 수 없는 연한 섬유만 수득되었기 때문에, 평가용 섬유를 수득할 수 없었다.

실시예 A1, 비교예 A1 내지 A3에서 수득된 각 섬유에 대해서 아세트알데하이드 가스 소취율, 세공표면적, 및 다층화 층수를 평가하고, 그 결과를 표 1에 나타냈다.

	아세트알데하이드 가스 소취율(%)	세공표면적(㎡/g)	다층화 층수
실시예 A1	100	30	2.5
비교예 A1	15	30	2.5
비교예 A2	20	40	2.5
비교예 A3	10	5	2.5
실시예 A2	100	45	1.0
실시예 A3	100	30	2.5
실시예 A4	70	30	2.5
실시예 A5	50	30	2.5

표 1의 결과로부터 확인되는 바와 같이, 비교예 A1에서는 광 촉매 활성을 가진 산화티탄 미립자가 섬유에 함유되어 있지 않기 때문에 충분한 소취성능이 수득되지 않았다. 비교예 A2에서는 광 촉매 활성을 가진 산화티탄 미립자가 다공질 층에 함유되어 있기 때문에 염색 시에 미립자가 탈락해버려 충분한 소취 성능이 수득되지 않았다. 또한, 비교예 A3에서는 전체가 치밀 층이기 때문에 악취 성분의 흡착 능력이 부족하여 충분한 소취성능이 수득되지 않았다.

(실시예 A2)

응고액으로서 12중량% 농도의 로단산 나트륨을 5℃에서 이용한 것 외에는 실시예 A1과 동일한 방법으로 평가용 기능성 섬유를 수득했다.

(실시예 A3)

실시예 A1에서 이용한 테이카 주식회사 제품인 산화티탄 TK522 대신에, 평균 1차 입경이 5nm인 산화티탄 미립자(테이카주식회사 제품 산화티탄 AMT100)를 이용하는 것 외에는 실시예 A1과 동일한 방법으로 평가용 기능성 섬유를 수득했다.

(실시예 A4)

실시예 A1에서 이용한 테이카주식회사 제품인 산화티탄 TK522 대신에, 평균 1차 입경이 30nm인 산화티탄 미립자(테이카주식회사 제품 산화티탄 AMT600)를 이용하는 것 외에는 실시예 A1과 동일한 방법으로 평가용 기능성 섬유를 수득했다.

(실시예 A5)

실시예 A1에서 이용한 방사 원액(AII) 대신에 산화티탄 미립자가 방사 원액(AII) 중의 아크릴로니트릴 공중합체 100중량부에 대해 1중량부가 되도록 조정한 방사 원액(AV)을 이용하는 것 외에는 실시예 A1과 동일한 방법으로 평가용 기능성 섬유를 수득했다.

실시예 A2 내지 A5에서 수득한 평가용 기능성 섬유에 대하여 아세트알데하이드 가스 소취율을 평가하고, 그 결과를 표 1에 병기했다.

표의 결과로부터 확인할 수 있듯이, 실시예 A2 내지 A5의 기능성 섬유는 비교예 A1 내지 A3의 것에 비해 양호한 아세트알데하이드 가스 소취율을 나타냈다. 다만, 실시예 A2의 기능성 섬유는 방적시 카딩(carding) 등에서 정전기가 발생하기 쉽고, 방적 등의 가공성이 불량한 것이었지만, 소취 성능은 우수하고 가공 시의 온습도, 또한 혼합율 등의 적정화에 의해 충분히 실용가능한 것이었다. 또한, 실시예 A3의 기능성 섬유를 제조하는데 있어서 산화티탄 미립자의 수분산액을 제조할 때, 산화티탄 미립자가 분진이 되기 쉬워서 방진 마스크 등의 착용이 필요하고, 산화티탄 미립자가 1차 입자로까지 분산하기 어려워 분산에 다소 시간이 필요하는 등의 작업성, 생산성에 약간의 문제는 있지만 우수한 소취 성능을 갖고 있었다.

(실시예 A6)

실시예 A1에서 수득한 기능성 섬유를 통상의 3.3dtex 아크릴로니트릴 섬유(동양방적(주) 엑스란 K8-3.3)와 50중량% 대 50중량%의 비율로 상법에 따라 혼방하고, 미터번수 48번수의 2겹 방적사를 제조하여, 12게이지 2겹으로 천축 편지(編地)를 제조했다. 이러한 편지를 시료포로서 항균성을 평가한 결과, 정균 활성값이 4.6으로, 우수한 항균성을 나타냈다.

(실시예 A7)

실시예 A2에서 수득한 기능성 섬유를 통상의 3.3dtex 아크릴로니트릴 섬유(동양방적(주) 엑스란 K8-3.3)와 40중량% 대 60중량%의 비율로 상법에 따라 혼방하고, 미터번수 48번수의 2겹 방적사를 제조하고, 12 게이지 2겹으로 천축 편지를 제조했다. 이러한 편지를 시료포로서 항균성을 평가한 결과, 정균 활성값이 4.6으로, 우수한 항균성을 나타냈다.

(실시예 B1)

아크릴로니트릴, 아크릴산메틸, 메타릴설폰산 나트륨으로 이루어지고 아크릴로니트릴 함유율이 90중량%인 아크릴로니트릴 공중합체로 구성된 방사 원액(BI), 및 아크릴로니트릴, 아크릴산메틸, 메타릴설폰산 나트륨으로 이루어지고 아크릴로니트릴 함유율이 88중량%인 아크릴로니트릴 공중합체와 평균 1차 입경 15nm의 산화티탄 미립자(테이카 주식회사 제품 TK522)로 구성된 방사 원액(BII)을 ISG Mixer(이론 원액 층수 432)에 1:1의 비율로 공급하여 다층화 혼합하고, 습식방사했다. 여기서, 아크릴로니트릴계 공중합체의 용매로서는 로단산 나트륨 수용액을 이용했다. 또한, 산화티탄 미립자는 방사 원액(BII)의 아크릴로니트릴 중합체 100중량부에 대해 5중량부가 되도록 조정했다.

응고액으로는 12중량% 농도의 로단산 나트륨 수용액을 1.5℃에서 이용했다. 이어서, 수세, 열연신을 실시하고, 수득되는 섬유를 건조함이 없이 이완 상태에서 115℃의 스팀 처리를 실시하고, 추가로 110℃에서 15분간 건조하여, 랜덤 복합형 아크릴섬유인 본 발명의 휘발성 유기 화합물 제거 섬유를 수득했다.

(비교예 B1)

아크릴로니트릴, 아크릴산메틸, 메타릴설폰산 나트륨으로 이루어지고 아크릴로니트릴 함유율이 88중량%인 아크릴로니트릴 공중합체로 구성된 방사 원액(BII)만을 이용한 것 외에는 실시예 B1과 동일한 방법으로 평가용 섬유를 수득했다.

(비교예 B2)

실시예 B1의 방사 원액(BII) 대신에 실시예 B1의 방사 원액(BI)을 이용한 것 외에는 실시예 B1과 동일한 방법으로 평가용 섬유를 수득했다.

(비교예 B3)

실시예 B1의 방사 원액(BII) 대신에 아크릴로니트릴, 아크릴산메틸, 메타릴설폰산 나트륨으로 이루어지고 아크릴로니트릴 함유율이 88중량%이고 평균 1차 입경이 100nm인 산화티탄 미립자(부사 티탄사 제품 TAF-520J)로 구성된 방사 원액(BIV)을 이용한 것 외에는 실시예 B1과 동일한 방법으로 평가용 섬유를 수득했다. 또한, 산화티탄 미립자는 방사 원액(BIV)의 아크릴로니트릴 중합체 100중량부에 대해 0.5중량부가 되도록 조정했다.

(실시예 B2)

응고액으로서 12중량% 농도의 로단산 나트륨을 5℃에서 이용한 것 외에는 실시예 B1과 동일한 방법으로 평가용 휘발성 유기 화합물 제거 섬유를 수득했다.

(실시예 B3)

실시예 B1에서 이용한 테이카 주식회사 제품인 산화티탄 TK522 대신에, 평균 1차 입경 5nm의 산화티탄 미립자(테이카 주식회사 제품인 산화티탄 AMT100)를 이용하고, 방사 원액(BII) 대신에, 산화티탄 미립자가 방사 원액(BII) 중의 아크릴로니트릴 공중합체 100중량부에 대해 2.5중량부가 되도록 조정한 방사 원액(BV)을 이용하는 것을 제외하고는 실시예 B1과 동일한 방법으로 평가용 휘발성 유기 화합물 제거 섬유를 수득했다.

(실시예 B4)

실시예 B1에서 이용한 테이카 주식회사 제품인 산화티탄 TK522 대신에, 평균 1차 입경이 30nm인 산화티탄 미립자(테이카 주식회사 제품인 산화티탄 AMT600)를 이용한 것 외에는 실시예 B1과 동일한 방법으로 평가용 휘발성 유기 화합물 제거 섬유를 수득했다.

각 실시예 및 비교예에서 수득한 섬유에 대해 휘발성 유기 화합물(에틸벤젠, 톨루엔, 자일렌아세트)의 제거율, 세공표면적, 및 다층화 층수를 평가하여 그 결과를 표 2에 나타냈다.

			제거율
	세공표면적	다층화층수	에틸벤젠	톨루엔	자일렌
실시예 B1	30	2.5	100	100	100
비교예 B1	5	1.0	10	10	10
비교예 B2	40	1.0	20	25	25
비교예 B3	30	2.5	25	25	25
실시예 B2	30	2.5	100	100	100
실시예 B3	30	2.5	80	85	90
실시예 B4	30	2.5	80	90	90

표의 결과에서도 분명하듯이 실시예 B1 내지 B4의 휘발성 유기 화합물 제거 섬유는 비교예 B1 내지 B3에 비해 우수한 휘발성 유기 화합물 제거율을 나타냈다. 단, 실시예 B2의 휘발성 유기 화합물 제거 섬유는 방적 시 카딩 등에서 정전기가 발생하기 쉽고, 방적 등의 가공성이 열등한 것이었지만, 제거 성능은 우수하고 가공시 온습도, 또는 혼합율 등의 적정화에 의해 충분히 실용가능한 것이었다. 또한, 실시예 B3의 휘발성 유기 화합물 제거 섬유를 제조함에 있어서, 산화티탄 미립자의 수분산액을 제조할 때 산화티탄 미립자가 분진이 되기 쉬워 방진 마스크 등의 착용이 필요하고, 산화티탄 미립자가 1차 입자로까지 분산하기가 어려워, 분산에 상당한 시간이 필요로 되는 등의 작업성, 생산성에 약간의 문제는 있지만, 우수한 제거 성능을 갖고 있었다.

(실시예 C1)

아크릴로니트릴, 아크릴산메틸, 메타릴설폰산 나트륨으로 이루어지고 아크릴로니트릴 함유율이 90중량%인 아크릴로니트릴 공중합체로 구성된 방사 원액(CI), 및 아크릴로니트릴, 아크릴산메틸, 메타릴설폰산 나트륨으로 이루어지고 아크릴로니트릴 함유율이 88중량%인 아크릴로니트릴 공중합체와 평균 1차 입경 15nm의 산화티탄 미립자(테이카 주식회사 제품 TK522)로 구성된 방사 원액(CII)을 ISG Mixer(이론 원액 층수 432)에 1:1의 비율로 공급하여 다층화 혼합하고, 습식방사했다. 여기서, 아크릴로니트릴계 공중합체의 용매로서는 로단산 나트륨 수용액을 이용했다. 또한, 산화티탄 미립자는 방사 원액(CII)의 아크릴로니트릴 중합체 100중량부에 대해 5중량부가 되도록 조정했다.

응고액으로는 12중량% 농도의 로단산 나트륨 수용액을 1.5℃에서 이용했다. 이어서, 수세, 열연신을 실시하고, 수득되는 섬유를 건조함이 없이 이완 상태에서 115℃의 스팀 처리를 실시하고, 추가로 110℃에서 15분간 건조하여, 랜덤 복합형 아크릴섬유인 광촉매 활성을 보유한 섬유(섬유 1)를 수득했다.

이러한 섬유의 세공 표면적은 30㎡/g이고, 다층화 층수는 2.5였다.

광 촉매 활성을 보유한 섬유(섬유 1) 10중량%, 산·알데하이드 흡착 섬유인 동양 방적 제품인 셀파인 A를 10중량%, 암모니아 흡착 섬유인 동양 방적 제품인 셀파인 N 10중량%, 레귤러 폴리에스테르 40중량% 및 폴리에스테르 열융착 섬유 40중량%를 혼면한 후, 카딩, 니들 펀치하고 130℃의 열처리를 행하여 목부(目付) 37.0g/㎡인 부직포를 수득했다. 이러한 부직포의 아세트알데하이드 가스 소취율을 측정하고, 표 3에 나타냈다. 또한, 황화수소 가스 소취율은 표 4에, 암모니아 가스 소취율을 표 5에 나타냈다.

시간(Hr)	실시예 C1		실시예 C2		실시예 C3
	소취율1	소취율2	소취율1	소취율2	소취율1	소취율2
2	6.7	4.4	6.7	4.4	6.7	6.7
6	11.1	8.9	11.1	8.9	11.1	11.1
24	60.0	40.0	64.4	44.4	97.8	44.4
48	84.4	44.4	100.0	46.7	100.0	51.1
72	91.1	44.4	100.0	48.9	100.0	51.1

시간(Hr)	실시예 C1		실시예 C2		실시예 C3
	소취율1	소취율2	소취율1	소취율2	소취율1	소취율2
2	10.0	13.3	6.7	6.7	13.3	10.0
6	13.3	13.3	10.0	10.0	16.7	13.3
24	16.7	16.7	30.0	16.7	43.3	20.0
48	33.3	20.0	46.7	23.3	66.7	33.3
72	46.7	20.0	63.3	23.3	83.3	33.3

시간(Hr)	실시예 C1		실시예 C2		실시예 C3
	소취율1	소취율2	소취율1	소취율2	소취율1	소취율2
2	88.1	76.2	92.9	76.2	95.2	78.6
6	95.2	83.3	95.2	88.1	97.6	88.1
24	97.6	95.2	97.6	95.2	97.6	95.2
48	97.6	95.2	97.6	95.2	97.6	97.6
72	97.6	95.2	100.0	95.2	100.0	95.2

(실시예 C2)

광 촉매 활성을 보유한 섬유(섬유 1)를 20중량%, 레귤러 폴리에스테르 35중량% 및 폴리에스테르 열융착 섬유 35중량%로 한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 부직포를 제조했다. 이러한 부직포의 목부는 38.9g/㎡이었다. 소취성능은 표 3 내지 5에 병기했다.

(실시예 C3)

광 촉매 활성을 보유한 섬유(섬유 1)를 40중량%, 레귤러제 폴리에스테르 25중량% 및 폴리에스테르 열융착 섬유 25중량%로 한 것 외에는 실시예 C1과 동일하게 하여 부직포를 제조했다. 이러한 부직포의 목부는 39.8g/㎡였다. 소취성능은 표 3 내지 5에 병기했다.

표 3, 4, 5로부터 분명하듯이, 본 발명의 소취 섬유 구조물은 자외선을 조사하지 않아도 우수한 소취 성능을 나타내고, 또한 자외선을 조사한 경우에는 더욱 우수한 소취 능력이 수득되는 것을 알았다.

(실시예 D1)

아크릴로니트릴, 아크릴산메틸, 메타릴설폰산 나트륨으로 이루어지고 아크릴로니트릴 함유율이 90중량%인 아크릴로니트릴 공중합체로 구성된 방사 원액(DI), 및 아크릴로니트릴, 아크릴산메틸, 메타릴설폰산 나트륨으로 이루어지고 아크릴로니트릴 함유율이 88중량%인 아크릴로니트릴 공중합체와 평균 1차 입경 15nm의 산화티탄 미립자(테이카 주식회사 제품 TK522)로 구성된 방사 원액(DII)을 ISG Mixer(이론 원액 층수 432)에 1:1의 비율로 공급하여 다층화 혼합하고, 습식방사했다. 여기서, 아크릴로니트릴계 공중합체의 용매로서는 티오시안산 나트륨 수용액을 이용했다. 또한, 산화티탄 미립자는 방사 원액(DII)의 아크릴로니트릴 중합체 100중량부에 대해 5부가 되도록 조정했다. 응고액으로는 12중량%의 티오시안산 나트륨 수용액을 1.5℃에서 이용했다. 이어서, 수세, 열연신을 실시하고, 수득되는 섬유를 건조함이 없이 이완 상태에서 115℃의 스팀 처리를 실시하고, 추가로 110℃에서 15분간 건조하여, 랜덤 복합형 아크릴섬유인 본 발명에서 채용하는 방오성 섬유를 수득했다. 수득한 섬유의 세공 표면적 및 다층화 층수를 표 6에 나타냈다.

(비교예 D1)

아크릴로니트릴, 아크릴산메틸, 메타릴설폰산 나트륨으로 이루어지고 아크릴로니트릴 함유율이 88중량%인 아크릴로니트릴 공중합체로 구성된 방사 원액(DIII)을 이용한 것 외에는 실시예 D1과 동일한 방법으로 평가용 섬유를 수득했다. 수득된 섬유의 세공표면적 및 다층화 층수를 표 6에 나타냈다.

(비교예 D2)

실시예 D1의 방사 원액(DII) 대신에, 실시예 D1의 방사 원액(DI)을 이용한 것 외에는 실시예 D1과 동일한 방법으로 평가용 섬유를 수득했다. 수득된 섬유의 세공표면적 및 다층화 층수를 표 6에 나타냈다.

(실시예 D2)

실시예 D1의 방사 원액(DII) 대신에 아크릴로니트릴, 아크릴산메틸, 메타릴설폰산나트륨으로 이루어지고 아크릴로니트릴 함유율이 88중량%이고 평균 1차 입경 100nm의 산화티탄 미립자(부사 티탄사제 TAF-520J)로 구성된 방사 원액(DIV)을 이용한 것 외에는 실시예 D1과 동일한 방법으로 평가용 섬유를 수득했다. 또한, 산화티탄 미립자는 방사 원액(DIV)의 아크릴로니트릴 중합체 100부에 대해 0.5부가 되도록 조정했다. 수득된 섬유의 세공표면적 및 다층화 층수를 표 6에 나타냈다.

(실시예 D3)

응고액으로서 12중량%의 로단산나트륨을 5℃에서 이용한 것 외에는 실시예 D1과 동일한 방법으로 평가용 방오성 섬유를 수득했다. 수득된 섬유의 세공표면적 및 다층화 층수를 표 6에 나타냈다.

(실시예 D4)

실시예 D1에서 이용한 테이카 주식회사 제품인 산화티탄 TK522 대신에, 평균 1차 입경 5nm의 산화티탄 미립자(테이카 주식회사 제품인 산화티탄 AMT100)를 이용하고, 방사 원액(DII) 대신에 산화티탄 미립자가 방사 원액(DII) 중의 아크릴로니트릴 공중합체 100부에 대해 2.5부가 되도록 조정한 방사 원액(DX)을 이용한 것 외에는 실시예 D1과 동일한 방법으로 평가용 방오성 섬유를 수득했다. 수득된 섬유의 세공 표면적 및 다층화 층수를 표 6에 나타냈다.

(실시예 D5)

실시예 D1에서 이용한 테이카 주식회사 제품인 산화티탄 TK522 대신에, 평균 1차 입경 30nm의 산화티탄 미립자(테이카 주식회사 제품인 산화티탄 AMT600)를 이용한 것 외에는 실시예 D1과 동일한 방법으로 평가용 방오성 섬유를 수득했다. 수득된 섬유의 세공표면적 및 다층화 층수를 표 6에 나타냈다.

상기 실시예 및 비교예에서 수득한 각 섬유에 대하여 당해 섬유를 40중량%, 아크릴섬유 NB8-3.3TV64(일본엑스란공업(주)제품)를 30중량%, K65-2.8TV64(일본엑스란공업(주)제품)을 30중량% 혼면하고, 상법에 따라 방적하여, 미터 번수 2/10의 방적사를 수득했다. 수득된 방적사로부터 미싱타프트기로 파일(pile) 길이 14mm, 목부 850g/㎡의 백색 매트를 제조했다.

제조된 매트를 30cm × 30cm의 정방형으로 절단하고, 형광등이 설치된 창이 없는 흡연실 내에서 2주간 방치하여 오염물을 부착시킨 후 매트의 오염 정도를 육안 관찰하여 비교한 결과, 표 6과 같은 결과를 수득했다.

이어서, 상기 오염된 매트를 실외에서 2일간 방치하여 일광에 노출시키고, 오염 분해 정도를 다음에 나타내는 3단계로 평가했다.

○ 오염을 부착시키기 전의 상태와 거의 동일

△: 약간의 오염이 잔류

×: 오염을 부착시킨 후의 상태와 거의 동일

	세공표면적	다층화 층수	방오성
			오염 부착	오염 분해
실시예 D1	30	2.5	소	○
비교예 D1	5	1.0	대	×
비교예 D2	40	1.0	소	×
실시예 D2	30	2.5	소	△
실시예 D3	30	2.5	소	○
실시예 D4	30	2.5	소	○
실시예 D5	30	2.5	소	○

표 6의 결과로부터 분명하듯이, 실시예 D1, D3, D4, D5의 방오성 섬유 구조물은, 섬유 구조물 전체의 오염 정도가 적고, 또한 일광에 노출시킴으로써 오염 물질이 분해되어, 오염 부착 전의 상태와 거의 동일하게 복귀되는, 우수한 방오성을 보유한 것이었다. 또한, 실시예 D3의 방오성 섬유는 방적 시 카딩 등에서 정전기가 발생하기 쉽고, 방적 등의 가공성이 약간 낮은 면이 있지만, 가공 시의 온습도, 또는 혼율 등의 적정화에 의해 충분히 실용가능한 것이었다. 또한, 실시예 D4의 방오성 섬유를 제조함에 있어서, 산화티탄 미립자의 수분산액을 제조할 때 산화티탄 미립자가 분진이 되기 쉬워 방진 마스크 등의 착용이 필요하고, 또한 산화티탄 미립자가 1차 입자로까지 분산하기가 어려워 분산에 상당한 시간이 필요로 되는 등의 작업상, 생산상의 주의가 필요했다.

실시예 D2의 방오성 섬유 구조물은, 섬유 구조물 전체의 오염 정도가 적고, 또한 일광에 노출됨에 의해 오염 물질의 분해도 일어나서 실용가능한 것이지만, 오염 물질의 분해에 있어서는 채용되고 있는 방오성 섬유에 함유된 산화티탄의 입경이 100nm로 크고, 함유량도 적기 때문에 광 촉매로서 유효한 작용 부분이 적어져서, 분해 정도가 약간 낮아진 것으로 생각된다.

비교예 D1에서는 세공 표면적이 적기 때문에, 섬유 구조물 전체의 오염 정도가 크고, 산화티탄을 함유하지 않기 때문에 일광에 노출되어도 오염물은 분해되지 않았다. 비교예 D2에서는 세공 표면적이 크고, 섬유 구조물 전체의 오염 정도는 적었지만, 산화티탄을 함유하지 않기 때문에 일광에 노출되어도 오염물은 분해되지 않았다.

Claims (9)

1. 다공질 층과 치밀 층이 교대로 배열된 다층 구조 섬유로서, 광 촉매 활성을 가진 금속 산화물 미립자가 치밀 층에 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 기능성 섬유.
2. 제1항에 있어서, 섬유의 세공 표면적이 10 내지 40㎡/g 범위인 것을 특징으로 하는 기능성 섬유.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 금속 산화물 미립자가 산화티탄인 것을 특징으로 하는 기능성 섬유.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 산화물 미립자의 입경이 10 내지 100nm 범위인 것을 특징으로 하는 기능성 섬유.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 광 촉매 활성을 가진 섬유의 모체 100중량부에 대해, 금속 산화물 입자가 1 내지 10중량부 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 기능성 섬유.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 아크릴로니트릴계 중합체로 이루 어진 다층 구조 섬유인 것을 특징으로 하는 기능성 섬유.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 기능성 섬유를 함유하는 휘발성 유기 화합물 제거 섬유 구조물로서, 휘발성 유기 화합물의 제거율이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 휘발성 유기 화합물 제거 섬유 구조물.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 기능성 섬유와 화학 및/또는 물리 흡착에 의한 소취 기능을 가진 소취성 섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 소취성 섬유 구조물.
9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 기능성 섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 방오성 섬유 구조물.