KR20070079688A

KR20070079688A - 섬유용 기능성 조성물

Info

Publication number: KR20070079688A
Application number: KR1020060010520A
Authority: KR
Inventors: 박태희
Original assignee: 박태희
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2007-08-08

Abstract

본 발명은 섬유용 기능성 조성물을 개시한다. 구체적으로 본 발명은 흑연 분말을 포함함으로써 원적외선 방사성, 항균성, 탈취성, 견뢰성을 지니는 섬유 제조용 또는 섬유 코팅용 조성물을 개시한다.

흑연 분말, 섬유, 원적외선 방사성, 항균성, 탈취성, 견뢰성

Description

섬유용 기능성 조성물{Functional Compositions for Fiber}

본 발명은 섬유용 기능성 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원적외선 방사성, 항균성, 탈취성, 견뢰성을 기니는 섬유 제조용 또는 섬유 코팅용 조성물에 관한 것이다.

섬유는 길고 가는 선상의 물체로서 의류나 침구류 등의 소재로서 쓰여지고 있다.

섬유가 인체와 밀접하여 사용되는 특성 때문에 섬유에 인체에 유용한 기능 예컨대, 전자파 차단성, 원적외선 방사성, 은이온 방출성, 항균성, 탈취성 등을 부여하려는 시도는 계속하여 있어 왔다.

전자파 차단성을 갖는 섬유와 관련된 기술로서는, 대한민국 실용신안등록출원 제1995-49844호나 대한민국 공개특허 제2001-11576호 등을 들 수 있는데, 대한민국 실용신안등록출원 제1995-49844호는 게르마늄을 포함하는 에스테르 수지나 아크릴 수지로 제조되는 전자파 차단성을 갖는 섬유를 개시하고 있으며, 대한민국 공개특허 제2001-11576호는 천연 게르마늄 광석 분말로 코팅된 전자파 차단성을 갖는 섬유 직물을 개시하고 있다.

대한민국 공개특허 제2002-27852호는 산화 규소나 산화 알루미늄 등을 포함하는 세라믹 조성물로 코팅시켜 음이온 방출성을 갖는 섬유 직물을 개시하고 있으며, 대한민국 공개특허 제2003-01524호는 은 분말을 함유한 에스테르 수지로 제조된 원적외선 방사성을 갖는 섬유를 개시하고 있다.

항균성을 갖는 섬유와 관련된 기술로서는 대한민국 공개특허 제2002-03220호를 들 수 있는데, 이 기술은 티탄과 규소로 이루어지는 복합산화물을 섬유에 코팅시켜 항균성을 갖게 한 기술이다.

본 발명도 섬유에 기능성을 부여하고자 하는 관점에서 완성된 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 섬유에 기능성을 부여하기 위한 섬유용 기능성 조성물을 개시하는데 있다.

본 발명의 기타의 목적이나 구체적인 양태 등은 이하에서 제시된다.

본 발명은 섬유용 기능성 조성물에 관한 것이다.

본 발명자는 흑연 분말, 구체적으로 볼 밀링 방법에 의하여 얻어진 흑연 분말을 섬유 제조용 수지에 첨가하여 섬유를 제조하고 그 섬유를 이용하여 직물을 제조한 후에, 그리고 상기 흑연 분말을 천연 섬유인 면 직물 원단에 코팅시킨 후에, 그 직물 원단의 원적외선 방사성, 항균성, 탈취성, 견뢰성을 살펴본 결과, 매우 뛰어난 결과를 얻을 수 있다.

본 발명은 이러한 결과에 기초하여 제공되어 지는 것이다.

따라서 본 발명의 섬유용 기능성 조성물은 흑연 분말을 포함함을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 섬유용 기능성 조성물에 포함되는 흑연 분말은 인조 흑연 또는 천연 흑연(토상 흑연과 인상 흑연을 모두 포함함)으로부터 어떠한 방법에 의하여 분쇄된 것이든 무방하다.

일반적으로 분쇄는 초미 분쇄 방법(Ultrafine Grinding Process)과 볼 밀링 방법(Ball Milling Process)에 의하여 이루어질 수 있는데, 본 발명의 섬유용 기능성 조성물에 포함되는 흑연 분말은 특히 볼 밀링 방법에 의하여 분쇄되어 얻어진 것이 바람직하다.

여기서 흑연 분말이 볼 밀링 방법에 의하여 분쇄되어 얻어진다고 할 때, 그 흑연 분말은 구체적으로 하기의 단계들을 포함하는 방법에 의하여 얻어진다.

(a) 인조 흑연 또는 천연 흑연을 볼 밀링시켜 분쇄하는 단계; 및

(b) 분쇄되어 얻어지는 흑연 분말을 회수하는 단계.

본 발명의 섬유용 기능성 조성물에 포함되는 흑연 분말의 제조에 볼 밀링 방법이 사용하였는데, 여기서 볼 밀링 방법이란 금속이나 세라믹 등의 분말 입자를 다수의 볼(Ball)과 함께 용기내에 장입시켜 분말 입자를 혼합함과 동시에 볼들의 접촉 또는 볼들과 용기 사이의 접촉에 의해 상기 분말 입자들을 서로 압착하면서 그 압착된 것들을 다시 분쇄하는 과정을 반복함으로써 높은 기계적 에너지를 가하는 공정을 말한다.

이러한 볼 밀링 방법은 미세 분말을 얻기 위한 기계적 분쇄화(Mechanical Grinding)나 서로 다른 두 종류 이상의 금속 입자들을 높은 기계적 에너지로 합금화시키기 위한 기계적 합금화(Mechanical Alloying)에 사용되어 온 방법이다.

이러한 볼 밀링에 의하여 가해지는 기계적 에너지는 볼 밀링 속도(장비의 운전 속도로서 볼 밀링이 이루어지는 용기의 공전 속도를 의미한다), 볼 밀링 시간, 볼과 원료의 중량비, 및/또는 볼 크기/용기 용량(mm/mL) 등의 변수와 볼 밀링을 어떠한 장치가 수행하는가에 따라서 달라질 수 있는데, 본 발명의 하기 참고예에서는 용기 상태가 공기 분위기(Air Atmosphere) 상태이고 상온(Room Temperature)인 상태에서 플래닛터리 볼 밀(Planetary Ball Mill) 장치를 사용하여 흑연을 다음과 같은 조건으로 볼 밀링시켰다.

볼 밀링 속도: 300rpm 내지 4000rpm

볼 밀링 시간: 3분 내지 120분

볼: 원료(중량비) = 1 : 0.15 내지 1 : 0.5

볼 크기/볼 밀링이 이루어지는 용기 용량(mm/mL): 0.02 내지 0.06

한편, 상기와 같은 조건으로 볼 밀링시켜 얻어진 흑연 분말은 구체적으로 하기 <표 3>에 확인되는 바와 같이, 평균 입도(㎛)가 12 내지 46이고, 미세 기공 면적(m²/g)이 145 내지 210이고, 외부 표면적(m²/g)이 261 내지 390이고, 미세 기공 부피 (m²/g)가 0.065100 내지 0.094100이며, 비정질의 특성을 갖는다.

그러므로 본 발명의 섬유용 기능성 조성물에 포함되는 "흑연 분말"은 볼 밀링 방법을 통하여 상기와 같이 얻어진 흑연 분말인 것이 바람직하지만, 특히 상기의 볼 밀링 조건 하에서 얻어진 흑연 분말인 것이 더 바람직하고, 상기 볼 밀링 조건 하에서 얻어지고 상기 특성을 갖는 흑연 분말인 것이 더욱 바람직하다.

한편, 상기 본 발명의 섬유용 기능성 조성물에 포함되는 흑연 분말은 최종적으로 제조되는 섬유의 종류 또는 섬유의 굵기 등에 따라 다양한 범위의 평균 입도를 갖는 흑연 분말이 사용될 수 있지만, 일반적으로는 섬유의 종류에 따라 0.5 ㎛ 내지 30㎛ 범위의 평균 입도를 갖는 흑연 분말이 사용될 것이다.

만일, 볼 밀링을 통하여 얻어진 흑연 분말이 상기 범위를 벗어나는 평균 입도를 지닐 경우에는 상기 흑연 분말을 입도 크기 별로 당업계에 알려진 분급 장치(예컨대 일본 세신사의 강제와류 분급기)를 사용하여 상기 범위에 해당하는 평균 입도를 갖는 흑연 분말을 얻은 후에 사용하게 될 것이다.

청구범위를 포함하는 본 명세서에서, 상기 "기능성"의 의미는 전술한 바를 고려할 때 그리고 후술하는 바의 실시예와 실험예를 고려할 때 원적외선 방사성, 항균성, 탈취성 및 견뢰성(특히 해수 견뢰성 및/또는 일광 견뢰성) 중 하나 이상을 포함하는 의미이다.

또한 청구범위를 포함하는 본 명세서에서, 상기 "섬유"의 의미는 상기 본 발명의 기능성 조성물을 포함함으로써(즉 상기 본 발명의 기능성 조성물이 섬유 제조 시 첨가되거나 섬유에 코팅됨으로써) 상기에서 정의된 바의 기능성이 발휘될 수 있는 모든 섬유를 포함하는 의미이다.

당업자라면 하기 실시예 및 실험예에 기초하는 한 그의 통상의 능력 범위 내에서, 상기 본 발명의 기능성 조성물이 섬유 제조시에 첨가되거나 섬유에 코팅됨으로써 상기 본 발명의 기능성 조성물이 함유된 섬유는 그 종류를 불문하고 상기 정의된 바의 기능성을 발휘할 것이라고 예측할 것이다.

적어도 당업자라면 하기 실시예 및 실험예에 기초하는 한 그의 통상의 능력 범위 내에서, 상기 본 발명의 기능성 조성물이 섬유 제조시에 첨가되거나 섬유에 코팅됨으로써 상기 본 발명의 기능성 조성물이 함유된 섬유 중에서, 상기 정의된 바의 기능성이 발휘되는 섬유를 확인·선별할 수 있을 것이다.

그러므로, 청구범위를 포함하는 본 명세서에서, 상기 "섬유"는 섬유의 종류에 상관없이 본 발명의 기능성 조성물을 포함함으로써 상기 정의된 바의 기능성이 발휘될 수 있는 모든 섬유을 포함하는 의미로서 이해된다.

섬유는 일반적으로 천연 섬유와 인조 섬유로 대별되고, 천연 섬유는 다시 식물 섬유, 동물 섬유 그리고 광물 섬유로, 인조 섬유는 무기 섬유와 유기 섬유로 대별된다.

상기 천연 섬유 중, 식물 섬유에는 면화나 코이어(Coier) 등의 종자 섬유, 마닐라삼이나 사이잘삼 등의 엽맥 섬유, 그리고 아마, 모시풀, 삼 등의 인피 섬유(靭皮纖維)가 포함되고, 동물 섬유에는 양모, 산양모 등의 수모 섬유와 가잠견, 야잠견 등의 견 섬유가 포함되며, 광물 섬유는 석면 등이 포함된다.

그리고 상기 인조 섬유 중, 무기 섬유에는 금박사, 은박사 등의 금속 섬유와 유리섬유 등의 규산염 섬유가 포함되며, 유기 섬유에는 재생 섬유, 반합성섬유와 합성섬유가 포함된다.

재생섬유로서는 레이온 등을 들 수 있고, 반합성섬유로서는 아세테이트 섬유, 트리아세테이트 섬유 등을 들 수 있고, 합성섬유로서는 나일론, 폴리비닐알코올(PVA) 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아크릴 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리우레탄 섬유, 폴리아크릴로니트릴 섬유 등을 들 수 있다.

청구범위를 포함하는 본 명세서에서, 상기 "섬유"의 의미에는 상기 분류한 바의 모든 섬유가 포함된다.

다만, 하기 실시예가 보여주듯이, 상기 "섬유"는 바람직하게는 상기 천연 섬유와 인조 섬유 중 유기 섬유를 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

한편, 청구범위를 포함하는 본 명세서에서, 상기 "섬유용"의 의미는 일 측면으로는 "섬유 제조용"의 의미이며, 타 측면으로는 "섬유 코팅용"의 의미이다.

상기에서 "섬유 제조용"의 의미는 섬유를 방사시킬 때 그 섬유 원료에 첨가되어 사용되기 위한 용도를 의미한다. 이 경우에 "섬유"는 인조 섬유를 의미하며, 바람직하게는 인조 섬유 중 유기 섬유를 의미하고, 더 바람직하게는 인조 섬유의 유기 섬유 중 재생 섬유와 합성 섬유를 의미한다.

또한 상기에서 "섬유 코팅용"의 의미는 섬유에 도포되기 위한 용도를 의미한다. 이 경우에 "섬유"는 천연 섬유와 인조 섬유를 모두 포함하는 의미이다.

본 발명의 섬유용 기능성 조성물에서 "섬유용"의 의미가 상기와 같이 "섬유 제조용"의 의미로 파악될 때, 상기 본 발명의 기능성 조성물은 섬유 원료, 예컨대 금속, 유리, 아세테이트, 트리아세테이트, 나일론, 폴리비닐알코올(PVA), 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리아미드. 폴리우레탄, 폴리아크릴로니트릴 등의 섬유 원료에 배합되어 섬유의 방사에 사용되어 진다.

여기서 섬유 원료는 인조 섬유인 무기 섬유 또는 유기 섬유로 제조될 수 있는 분체 형태 또는 용융 형태의 금속이나 유리 등의 무기 원료, 분체 형태 또는 용융 형태의 중합체 또는 단량체의 유기 원료를 포함한다.

이 경우에, 배합하는 방법은 본 발명의 기능성 조성물을 분체상으로 하여 섬유 원료에 혼입하는 방법 또는 본 발명의 기능성 조성물을 분산액(이 경우 분산매는 물, 알코올, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다) 상태로 하여 섬유 원료에 배합하는 방법을 포함하는데, 이 때 본 발명의 기능성 조성물은 의도된 섬유의 용도에 따라 필요한 섬유의 기계적 강도를 해치지 않은 범위 내에서라면 임의의 비율로 섬유 원료와 배합될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 기능성 조성물 0.1 내지 20 중량%을 섬유 원료 70 내지 99.9 중량%와 배합하는 경우를 들 수 있다.

상기와 같이 배합하는 경우에 마스터 배치(master batch)를 제조할 수 있는데, 마스터 배치를 형성할 경우에 섬유는 이러한 마스터 배치로부터 그대로 방사하여 얻어질 수 있다.

본 발명의 섬유용 기능성 조성물을 섬유 원료와 배합할 때, 또는 마스터 배치를 형성할 때, 의도된 섬유의 용도 등에 적합하게 촉매, 가소제, 자외선 흡수제, 충전제, 착색제, 착색-방지제, 난연제, 안정제 및/또는 내열제 등의 각종 첨가제가 첨가되어 배합될 수 있다.

상기 각종 첨가제는 당업계에 공지된 것을 사용할 수 있으며, 그것들의 배합량은 그것들의 기능이 발휘될 수 있는 한 임의의 양으로 첨가될 수 있다.

한편, 상기 배합물로부터 섬유의 방사는 당업계에 공지된 다양한 방법을 사용하여 이루어질 수 있는데, 예컨대 마스터 배치를 사용하여 방사할 경우에 그 마스터 배치를 용융 방사함으로써 이루질 수 있다.

방사되어 얻어지는 본 발명의 기능성 조성물을 함유하는 섬유는 본 발명의 기능성 조성물을 함유하지 않은 다른 섬유, 예컨대, 목면, 마, 양모 등의 천연 섬유 또는 금속 섬유나 유리 섬유, 합성 섬유 등의 인조 섬유와 혼방되어 사용되거나 혼방되지 않고 사용될 수 있다.

본 발명의 기능성 조성물을 함유하는 섬유는 직물 형태로 제조되어 섬유 제품으로 제조되거나 그대로 섬유 제품으로 제조될 수 있다.

본 발명의 기능성 조성물이 적용될 수 있는 섬유 제품은 예컨대, 셔츠, 속옷, 양말, 팬티, 스타킹 등의 의류 제품이나, 이불, 담요, 베개 등의 침구류 제품, 패치제의 지지대, 붕대 등의 의료용 제품, 소파, 의자용 피복지 등의 가구류 제품 등, 의류 등을 장식하기 위한 금사나 은사 등의 장식 제품 등이 예시될 수 있다.

청구범위를 포함하는 본 명세서에서, 상기 "섬유 제품"은 상기 예시된 것 이외에도 앞서 정의된 바의 기능성이 발휘됨으로써 인간에 대한 유용성을 줄 수 있는 모든 섬유 제품을 포함하는 의미이다.

한편, 본 발명의 섬유용 기능성 조성물에서, "섬유용"의 의미가 "섬유 코팅 용"으로 파악될 때, 본 발명의 기능성 조성물은 결합제(Binder)에 배합되어 섬유에 코팅된다.

상기 결합제는 섬유에 본 발명의 기능성 조성물을 코팅(도포·고착)시킬 수 있는 것이라면 당업계에 알려진 어떠한 것이라도 사용할 수 있는데, 그러한 것으로서 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 폴리에스테르계 수지, 불소계 수지 등을 들 수 있다.

본 발명의 기능성 조성물(특히 이에 포함되는 흑연 분말)이 결합제에 배합될 때 그 비율은, 본 발명의 기능성 조성물이 앞서 정의된 바의 기능성을 나타낼 수 있고, 결합제가 섬유에 본 발명의 기능성 조성물을 코팅시킬 수 있는 한 임의의 비율일 수 있다. 예컨대, 본 발명의 기능성 조성물은 5 중량 % 내지 50 중량 %로 결합제 50 중량 % 내지 95 중량 %에 배합될 수 있다.

본 발명의 기능성 조성물은 흑연 분말과 결합제 사이의 결합력을 향상시키기 위하여 아세틸 아세톤, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류 킬레이트제를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 킬레이트제는 본 발명의 기능성 조성물 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의 범위로 포함될 수 있다.

본 발명의 기능성 조성물을 희석 또는 분산시키고자 하는 경우에는 분산매를 추가적으로 포함할 수 있다. 이러한 분산매로서 물, 알코올 또는 이의 혼합물이 이용될 수 있으며, 상기 알코올에는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올 등이 포함된다.

본 발명의 기능성 조성물은 섬유의 종류에 따라 당업계에 공지된 다양한 방 법을 통하여 섬유에 코팅될 수 있다. 그러한 방법으로서 스프레이 분사법, 딥코팅법, 스핀코팅법 등이 예시될 수 있다. 도포 후에는 적당한 고온에서 건조시키는 방법 등에 의해서 섬유상에의 고착을 강화시킬 수 있다.

본 발명의 기능성 조성물은 천연 섬유와 인조 섬유에 모두 코팅될 수 있는데, 이 때 기재는 섬유(실 형태) 자체이거나 직물, 띠 형태 등일 수 있다.

본 발명의 기능성 조성물이 도포된 실 형태, 직물 형태, 띠 형태 등의 섬유은 이미 전술한 바와 같이 다양한 섬유 제품으로 제조될 수 있다.

여기서 "섬유 제품"의 의미는 앞서 예시한 바를 포함하여 전술한 바가 그대로 유효하다.

이하 본 발명을 참고예, 실시예 및 실험예를 참조하여 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 이러한 참고예, 실시예 및 실험예에 의하여 제한되는 것은 아니다.

<참고예 1 내지 6> 볼 밀링을 통한 흑연 분말의 제조

<참고예 1 내지 6>의 볼 밀링에 사용될 흑연을 하기 <표 1> 에 나타내었다. 참고예 1, 3 및 5에는 동일한 인조 흑연이 사용되었다.

<참고예 1 내지 6>에 사용된 흑연

구분	참고예 1	참고예 2	참고예 3	참고예 4	참고예 5	참고예 6
흑연 종류	인조 흑연	인조 흑연	인조 흑연	인상 흑연	인조 흑연	인상 흑연
평균 입도(㎛)	123.639	416.644	123.639	20.721	123.639	34.215
BET 면적(m²/g)	0.9635	1.2902	0.9635	7.8029	0.9635	2.3261
미세 기공 면적(m²/g)	1.7695	0.9051	1.7695	0.3275	1.7695	2.8086
외부 표면적(m²/g)	-0.8060	0.3852	-0.8060	7.4754	-0.8060	-0.4825
미세 기공 부피(m³/g)	0.000829	0.000413	0.000829	0.000107	0.000829	0.001339
결정성	결정질

* BET 면적(Brunaer Emmett Teller Area) = 미세 기공 면적(Micropore Area) + 외부 표면적(External Surface Area)

상기 BET 면적, 미세 기공 면적, 외부 표면적 및 미세 기공 부피(Micropore Volume)는 비표면적 측정기(Specific Surface Area Analyzer)(ASAP-2010, Micromeritics 사)를 사용하여 측정하였다.

또한 상기에서 평균 입도는 레이저분석방법(입도분석기(Particle Size Analyzer)(Mastersizer 2000, Malvern Instrument Ltd))을 사용하여 측정하였다.

상기 <표 1>의 흑연 각각을 <표 2>의 분쇄 조건으로 공기 분위기(Air Atmosphere) 하에서 그리고 상온(Room Temperature)에서 볼 밀링시켜 분쇄하였다.

분쇄 조건

구분	참고예 1	참고예 2	참고예 3	참고예 4	참고예 5	참고예 6
볼 밀링 속도(rpm)	300	600	1200	2500	3000	4000
볼 밀링 시간(min)	120	60	30	10	5	3
볼 크기(mm)	5	6	8	10	12	15
볼 재질	SS	TCC	Si₃N₄	ZrO₂	SiC	Al₂O₃
볼 투입량(g)	100~200	200~300	300~400	500~600	300~400	200~300
용기 용량(mL)	250	250	250	250	250	250
용기 재질	SS	TCC	STC	Al₂O₃	TCC	SS
원료 투입량(g)	30	50	70	100	120	100
볼 밀링 장치 구분	Planetary ball mill	Planetary ball mill	Planetary ball mill	Planetary ball mill	Planetary ball mill	Planetary ball mill

상기 <표 2>에서 SS의 스테인레스 스틸(Stainless Steal)의 영문 약자이고, TCC는 텅스텐 카바이드 코팅(Tungsten Carbide Coating)의 영문 약자이며, STC는 탄소공구강(steel tool carbon)의 영문 약자이다.

상기 <표 2>의 <참고예 1 내지 6>의 분쇄 조건으로 볼 밀링시켜 얻어진 각 흑연 분말의 특성을 하기 <표 3>에 나타내었다.

<참고예 1 내지 6>의 분쇄 조건으로 볼 밀링시켜 얻어진 흑연 분말의 특성

구분	참고예 1	참고예 2	참고예 3	참고예 4	참고예 5	참고예 6
평균 입도(㎛)	16.272	15.646	18.053	12.104	45.104	14.583
BET 면적(m²/g)	577.8823	491.5575	555.9961	446.3976	569.7565	408.1115
미세 기공 면적(m²/g)	190.8216	145.5474	208.0350	164.6615	189.0935	146.4511
외부 표면적(m²/g)	387.0607	346.0101	347.9611	281.7361	380.6631	261.6604
미세 기공 부피(m³/g)	0.085771	0.065102	0.094033	0.074466	0.085028	0.066376
결정성	비정질

* BET 면적 = 미세 기공 면적 + 외부 표면적

<표 1>에서와 마찬가지로 상기에서도 BET 면적, 미세 기공 면적, 외부 표면적 및 미세 기공 부피는 비표면적 측정기(Specific Surface Area Analyzer)(ASAP-2010, Micromeritics 사)를 사용하여 측정하였다. 또한 <표 1>에서와 마찬가지로 평균 입도의 측정에도 동일한 레이저 분석 방법을 이용하였다.

<실시예 1 내지 4> 섬유용 기능성 조성물의 제조와 그 조성물을 이용한 섬유 원단의 제조 및 섬유 원단의 코팅

<실시예 1> 섬유 제조용 기능성 조성물의 제조

상기 <참고예 4>의 흑연 분말(평균 입도 12.104 ㎛)로만(다른 첨가제 없이) 섬유 제조용 기능성 조성물을 제조하였다.

이렇게 제조된 섬유 제조용 기능성 조성물을 하기 <실시예 3>의 섬유 원단의 제조에 이용하였다.

<실시예 2> 섬유 코팅용 기능성 조성물의 제조

상기 <참고예 4>의 흑연 분말(평균 입도 12.104 ㎛) 25 중량 %을 우레탄 수지 75 중량 %와 혼합하여 분말 형태의 섬유 코팅용 기능성 조성물을 제조하였다.

이렇게 제조된 섬유 제조용 기능성 조성물을 하기 <실시예 4>의 섬유 원단의 코팅에 이용하였다.

<실시예 3> 섬유 원단의 제조

상기 <실시예 1>의 섬유 제조용 기능성 조성물 10 중량 %을 폴리에스테르 90 중량 %와 혼합하여, 마스터 배치(수지 칩)을 제조하고, 이 마스터 배치를 이용하여 용융법에 의해 12 데니어(denier) 실로 방사하였다. 용융 방사된 섬유는 10~40℃ 정도로 냉각시키고, 70~110℃의 열풍을 공급받는 연신기를 통과시켜 연신 가공한 후에, 섬유 부풀림 가공과 실의 표면에 요철을 갖게 하는 섬유 얽힘 공정을 순차로 거쳐 직물 원단을 제조하였다. 이 때 얻어진 직물의 수축을 방지하기 위하여 100~160℃의 온도에서 30m/min의 속도로 텐터링(Tentering) 가공을 하였다.

<실시예 4> 섬유 원단의 코팅

상기 <실시예 2>의 섬유 코팅용 기능성 조성물을 면 직물 원단에 스프레이 도포한 후 150~170℃의 열로 고착시켜, 코팅된 면 직물 원단을 얻었다.

<실험예> 원적외선 방출 실험, 항균성 실험, 탈취성 실험, 견뢰도 실험

<실험예 1> 원적외선 방출실험

상기 <실시예 3> 및 <실시예 4>에서 얻은 직물 원단을 30mm X 30mm 시료 크기로 절단하여 원적외선 방출 실험을 하였다. 원적외선 방출 실험은 FT-IR Spectrometer를 이용하여, 40℃의 측정 온도와 5-20㎛의 측정 파장에서 수행되었다.

그 결과, <실시예 3>의 직물 원단의 경우는 원적외선 방사율이 흑체(Black Body) 대비 0.868이고 방사에너지는 348W/m²이었으며, <실시예 4>의 직물 원단의 경우는 원적외선 방사율이 흑체 대비 0.888이고 방사에너지는 356W/m²이었다.

<실험예 2> 항균성 실험

상기 <실시예 3> 및 <실시예 4>에서 얻은 직물 원단의 항균성 실험은 표준시험법인 KS K0609-2001 방법에 따라 실시하였다. 표준포(KS K 0905-1996)와 상기 시험편에 황색포도상 구균(staphylococos aureus, ATCC 6538)과 폐렴쌍 구균(Klebsiella pneumoniae, ATCC 4352)을 동일하게 1.1 X 10⁵의 농도로 접종하고 18시간 동안 배양한 후 미생물의 수를 측정하였다.

실험 결과는 하기 <표 4>와 <표 6>과 같다.

황색포도상 구균의 항균율(%)

구분	초기 미생물의 수	18시간 배양후 미생물의 수	항균율
표준포	1.1 X 10⁵	1.0 X 10⁹	-
실시예 3의 시험편	1.1 X 10⁵	3.0 X 10⁷	98.4%
실시예 4의 시험편	1.1 X 10⁵	<100	99.9%

폐렴쌍 구균의 항균율(%)

구분	초기 미생물의 수	18시간 배양후 미생물의 수	항균율
표준포	1.1 X 10⁵	1.9 X 10⁹	-
실시예 3의 시험편	1.1 X 10⁵	4.1 X 10⁷	97.8%
실시예 4의 시험편	1.1 X 10⁵	<100	99.9%

상기 결과는 본 발명의 직물 원단이 매우 높은 항균성을 가지고 있음을 보여준다.

<실험예 3> 탈취성 실험

2ℓ의 플라스크 2개를 준비하고 하나의 플라스크에는 상기 <실시예 3>의 직물 원단 10 X 10 cm²을 넣고 다른 플라스크에는 직물 원단을 넣지 않았다. 이 두 개의 플라스크 각각에 암모니아 용액 4㎛를 넣고 기화시켰다. 일정한 시간이 경과 후에 가스검지관법에 의하여 두 개의 플라스크 안의 기체 농도를 계산하여 탈취율(%)을 구하였다.

탈취율은 다음의 식에 따라 계산하였다.

탈취율(%) = ((Cb - Cs)/Cb) x 100%

* Cs: 직물 원단을 넣은 플라스크에서의 최종 기체 농도(ppm)

* Cb: 직물 원단을 넣지 않은 플라스크에서의 최종 기체 농도(ppm)

<실시예 4>의 직물 원단의 탈취성 실험도 상기와 동일한 방법으로 수행하였다.

하기 <표 6>은 암모니아의 탈취율을 나타낸 것이다.

암모니아의 탈취율

구분	5분	15분	30분	60분
실시예 3의 직물원단	44.5%	56.3%	74.5%	85.5%
실시예 4의 직물 원단	75.0%	82.4%	88.6%	92.2%

상기 결과는 상기 결과는 본 발명의 직물 원단이 매우 높은 탈취성을 가지고 있음을 보여준다.

<실시예 4> 견뢰도 실험

상기 <실시예 3> 및 <실시예 4>에서 얻은 직물 원단을 24mm X 34mm 시료 크기로 절단하여 일광 견뢰도와 해수 견뢰도를 실험하였다.

일광 견뢰도 실험은 AATCC 16E-1998 방법에 따라 20시간 동안 Xenon Arc 광을 조광시킴에 의하여 실시하였고, 해수 견뢰도 실험은 AATCC 106-2002 방법에 따라 실시하였다.

결과는 <실시예 3>의 직물 원단과 <실시예 4>의 직물 원단 모두 4.5가 나왔다.

이러한 결과는 본 발명의 직물 원단이 거의 탈색 및 변색이 되지 않는다는 것을 말해준다고 볼 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 섬유용 기능성 조성물이 제공된다.

본 발명의 조성물은 원적외선 방사성, 항균성, 탈취성, 견뢰성을 지님으로써 섬유의 제조에 첨가되어 사용되거나 섬유에 코팅되어 사용될 경우에 그 결과 얻어지는 섬유나 섬유 제품은 상기 기능성을 발휘할 수 있다.

본 발명의 구체적인 양태에 따르면, 상기 본 발명의 조성물이 적용된 섬유와 그러한 섬유로부터 제조된 섬유 제품이 제공된다.

Claims

흑연 분말을 포함하는 섬유용 기능성 조성물.
제1항에 있어서,

상기 흑연 분말은 볼 밀링 방법에 의하여 얻어진 흑연 분말인 것을 특징으로 하는 섬유용 기능성 조성물.
제2항에 있어서,

상기 볼 밀링 방법은 공기 분위기 하에서 그리고 상온에서 수행된 것을 특징으로 하는 섬유용 기능성 조성물.
제2항에 있어서,

상기 볼 밀링 방법은 공기 분위기 하에서 그리고 상온에서 수행되고, 상기 볼 밀링 방법에 의하여 얻어진 흑연 분말은 비정질성을 갖는 것을 특징으로 하는 섬유용 기능성 조성물.
제1항에 있어서,

상기 기능성은 원적외선 방사성, 항균성, 탈취성, 해수 견뢰성 및 일광 견뢰성 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 섬유용 기능성 조성물.
제1항에 있어서,

상기 섬유용은 섬유 제조용인 것을 특징으로 하는 섬유용 기능성 조성물.
제6항에 있어서,

상기 섬유는 유기 섬유인 것을 특징으로 하는 섬유용 기능성 조성물.
제6항에 있어서,

상기 섬유는 재생섬유 또는 합성 섬유인 것을 특징으로 하는 섬유용 기능성 조성물
제1항에 있어서,

상기 섬유용은 섬유 코팅용이고, 상기 조성물은 추가로 결합제를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유용 기능성 조성물.
제9항에 있어서,

상기 흑연 분말은 5 중량% 내지 50 중량%, 상기 결합제는 59 중량% 내지 95 중량%로 배합된 것을 특징으로 하는 섬유용 기능성 조성물.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항 기재의 섬유용 기능성 조성물이 섬유 제조시에 첨가되거나 또는 섬유에 코팅됨으로써 그 기능성 조성물을 포함하는 섬유.
제11항의 섬유를 포함하는 섬유 제품.
제11항에 있어서,

상기 섬유 제품은 의류 제품, 침구류 제품, 의료용 제품, 가구류 제품 및 장식 제품으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 섬유 제품.