KR20070072118A - 항균, 항곰팡이 및 방오 성능을 갖는 다기능성 심초형복합섬유 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나노기술로 개발된 아파타이트로 표면처리를 한 이산화티탄 미립자를 이용하여 항균 및 항곰팡이 성능 발현은 물론 방오 기능도 향상시킨 다기능성 심초형 복합 섬유 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 다기능성 심초형 복합섬유는 초부에 나노 및 합성기술로 개발된 이산화티탄의 미립자를 존재하게 하므로써 우수한 항균, 항곰팡이, 방오 성능을 나타낸다.

항균, 항곰팡이, 방오, 이산화티탄, 복합섬유

Description

항균, 항곰팡이 및 방오 성능을 갖는 다기능성 심초형 복합섬유{SKIN-CORE TYPE, MULTI-FUNCTIONAL COMPLEX FIBER HAVING ANTIBACTERIAL, ANTI-FUNGAL, ANTI-CONTAMINATING FUNCTIONALITY}

도 1은 본 발명의 항균, 항곰팡이 및 방오 성능을 갖는 다기능성 심초형 복합 섬유의 단면 모식도이다.

본 발명은 다기능성 심초형 복합 섬유에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 나노기술로 개발된 아파타이트로 표면처리를 한 이산화티탄 미립자를 이용하여 항균 및 항곰팡이 성능 발현은 물론 방오 기능도 향상시킨 다기능성 심초형 복합 섬유 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

섬유의 경우 인체와 직접 접촉하므로 인체의 땀 및 외부 오염에 의해 미생물이 번식하기 쉬워 다량의 암모니아가 발생하게되고 이로 인하여 불쾌한 냄새 및 인체에 대한 유해성 문제가 발생된다. 이러한 이유로 과거로부터 섬유재료에 항균성 및 항곰팡이성 등의 기능을 부여하고자 많은 시도가 있어 왔다.

섬유에 항균성을 부여하는 방법으로는 얼마 전까지만 해도 섬유의 표면에 유기 실리콘 제4급 암모늄염계, 인산지르코늄, 인산칼슘, 활성알루미나, 활성탄 등의 유기 또는 무기 화합물을 도포하는 방법이 광범위하게 사용되어 왔으나, 이들의 경우 불규칙한 입자 모양을 지니고 있어서 분산성이 좋지 못한 문제점을 가지고 있다. 또한 세탁내구성 및 특히 염소계 세제를 사용할 경우 황변되는 결점을 나타내고 있다.

이외에도 항균작용과 소취작용을 하는 물질로 제올라이트, 은, 인산지르코늄, 맥반석, 옥, 게르마늄, 황토, 숯, 일라이트를 사용하여 섬유표면에 코팅을 하던가 원사에 넣어서 기능성 섬유를 제조한 바 있었다.

그러나 다양한 기능성을 내기 위해서는 많은 물질들을 혼합해야 하는 문제가 있으며 또한 섬유 제조시 여러 물질들을 함유하게 되므로 방사작업성에 좋지 않은 영향을 주게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고 섬유자체에 항균성 및 항곰팡이성을 부여할 뿐만 아니라 바람직하게는 방오 성능까지 부여하고자 연구한 결과, 최근 나노기술과 합성기술이 만들어낸 아파타이트가 피복된 이산화티탄미립자를 이용하여 세탁내구성이 우수하고, 공정 원활성이 우수한 항균, 항곰팡이성 및 방오성을 발현하는 다기능 복합섬유를 제조하기에 이르렀다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 복합섬유의 초부에 나노 및 합성기술로 개발된 아파타이트가 피복된 이산화티탄의 미립자를 존재하게 하고, 심부에는 열가소성수지를 사용하여 항균성, 항곰팡이성 및 방오성을 가지는 다기능성 심초형 복합 섬유를 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제의 해결을 위한 본 발명은 초부에 아파타이트를 피복한 이산화티탄을 원사 중량 대비 0.5~10 중량% 포함하고, 복합사의 전체 단면에서 초부가 차지하는 면적이 5~90%인 것을 특징으로 하는 심초형 복합섬유에 관계한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 항균, 항곰팡이 및 방오 성능을 갖는 다기능성 심초형 복합 섬유의 단면 모식도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 다기능성 심초형 복합섬유는 원사 중량 대비 0.5~10 중량%의 아파타이트를 피복한 이산화티탄 미립자 및 열가소성 수지를 포함하는 초부; 및 열가소성 수지로 이루어진 심부로 구성되어 있으며, 상기 초부가 복합 섬유의 전체 단면에서 차지하는 면적이 5~90%인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 초부의 구성성분인 상기 아파타이트로 피복된 이산화티탄미립자는 최근에 개발된 기술로서, 아파타이트는 생체 내에서는 상온, 높은 압력, 중성 조건에서 합성되며, 인공합성할 경우는 일반적으로 수용액반응을 사용한다.

상기 아파타이트로 피복된 이산화티탄은 1차적으로 아파타이트의 장점인 강한 흡착력을 이용하여 미생물을 흡착하여 잡아두고, 흡착된 물질을 2차적으로 이산화티탄의 광촉매작용을 이용하여 미생물을 완전히 파괴하는 항균 및 항곰팡이 메카니즘을 가지고 있는 것을 특징으로 한다. 또한 벽이나 천정의 표면에 광촉매 박막을 만들어 두면 박막의 표면에 부착되어 오는 기름 성분의 오염물질을 광촉매가 분해하므로, 더럽혀지지 않는 표면을 만들 수 있어 방오 성능도 갖는다.

본 발명에 있어서 상기 아파타이트로 피복한 이산화티탄 미립자는 입자크기 30~100nm의 평균 입경을 갖는 것을 선택하여 사용하며, 그 첨가량은 원사 중량 대비 0.5~10 중량%가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.75~5중량%이다. 0.5중량% 미만인 경우에는 최종 원사에서 항균, 항곰팡이, 방오 효과가 불충분하며, 10중량% 초과일 경우에는 사절 및 후공정에서 어려움이 있을 뿐 아니라 경제적으로도 이익을 도모하기 힘들게 된다.

본 발명에서 상기 초부 및 심부의 구성 성분으로 사용되는 열가소성 수지는 특별히 한정되지는 않으나 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리아미드로 이루어진 군에서 선택하여 사용할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다기능성 심초형 복합섬유의 제조 방법에 관하여 설명한다.

본 발명에 의한 다기능성 심초형 복합섬유의 제조방법으로는 아파타이트로 피복된 입경 30~100nm의 이산화티탄 미립자를 일반 수지 칩에 대하여 1~20%첨가하고, 여기에 일반 수지 칩보다 융점이 같거나 융점이 10~20℃ 높은 폴리머를 용융혼합하여 마스터배치 칩을 만든 후, 상기 마스터배치 칩을 일반 열가소성 수지와 용융혼합하여 제조하는 것이 바람직하다.

마스터배치칩을 제조하는 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 아파타이트를 피복한 이산화티탄 미립자를 일반 수지 칩에 1~20%로 혼합하여 방사공정 도중 압출기 내부에서 분산시키는 방법을 사용한다.

또한 상기 마스터배치 칩의 제조시 분산성 및 최종 연신사의 표면에 아파타이트를 피복한 이산화티탄 미립자가 골고루 분포되게 하기 위하여 방사하고자 하는 일반수지 칩보다 융점이 같거나 높은 폴리머를 혼합하여 마스터배치 칩을 제조하는 것이 바람직하다. 이러한 융점이 10~20℃ 높은 폴리머를 일반수지와 혼합하여 방사할 경우 섬유로 형성되면서 섬유 단면의 바깥영역에 이산회티탄 미립자가 분포하게 되어 최종 제품에서 항균 및 방오 성능을 충분히 나타내게 된다.

또한 상기한 복합 방사의 기술에 의하여 심초형 및 사이드 바이 사이드 구조로 만들어질 수 있으며 이때 초부에 아파타이트가 피복된 이산화티탄 미립자가 충분히 분포되도록 조절할 수 있다.

본 발명에서 심부와 초부의 단면비는 초부를 전체 단면적에서 5~90%의 범위 가 되도록 하는 것이 바람직하며, 효과적인 항균, 항곰팡이, 방오 성능을 나타내기 위하여서는 최종 제품의 성향에 따라 상기한 범위 내에서 그 면적을 달리하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 구체적인 실시예 및 비교예를 들어 더욱 상세히 설명하나, 이는 설명의 목적을 위한 것으로서 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1~3]

일반 수지로서 상대점도 3.03의 Nylon을 사용하고, 여기에 아파타이트로 피복된 이산화티탄 미립자로서 평균입경 80nm의 이산화티탄 미립자를 하기의 표 1과 같은 함량으로 원사 내에 투입하였다. 이후 방사온도를 285℃로 하고, 직경이 0.25mm의 복합 방사용 노즐을 사용하여 70d/24f의 다기능성 심초형 복합 섬유를 제조하였다.

[비교예 1~3]

상기한 실시예와 같은 조건으로 하되 일반사를 제조하였다.

상기와 같이 제조한 실시예1~3 및 비교예 1~3의 복합섬유 및 일반사의 물성을 측정하여 그 결과를 하기의 표 1에 함께 나타내었다.

(◎:매우 우수, ○: 우수, △: 보통, × : 불량)

상기한 표 1에서 나타난 바와 같이, 심초형의 복합섬유로 제조한 경우(실시예 1~3)가 일반사로 제조한 경우보다 항균성, 항곰팡이성, 방오성 및 세탁내구성이 훨씬 우수함을 확인할 수 있다. 한편, 심부 및 초부의 단면비는 초부가 전체 단면의 30~50%정도일 때 본 발명의 항균, 항곰팡이, 방오성능 효과가 탁월하게 나타남을 알 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 초부에 나노 및 합성기술로 개발된 이산화티탄의 미립자를 존재하게 하므로써 항균, 항곰팡이, 방오 성능이 향상된 우수한 다기능성 심초형 복합섬유를 제공할 수 있으며, 이러한 복합섬유는 인체접촉율이 높아 우수한 항균, 항곰팡이, 방오 성능을 제공할 수 있다.

Claims (2)

1. 심초형 복합섬유로서, 초부에 아파타이트를 피복한 이산화티탄을 원사 중량 대비 0.5~10 중량% 포함하고, 복합사의 전체 단면에서 초부가 차지하는 면적이 5~90%인 것을 특징으로 하는 심초형 복합섬유.
2. 제 1항에 있어서, 심성분 및 초성분에 사용되는 열가소성 수지가 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리아미드 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 심초형 복합섬유.

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