KR20080108751A

KR20080108751A - 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20080108751A
Application number: KR1020070056719A
Authority: KR
Inventors: 이광주; 이민석
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2008-12-16

Abstract

본 발명은 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유 및 그 제조방법에 관한 것으로, 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체에 크기가 2 내지 100nm인 은 입자를 최종폴리머 대비 50 내지 2,000ppm의 함량으로 첨가한 후, 상기 조성물을 4,000m/min이상의 방사속도로 용융방사하여 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유를 제조하는데, 이러한 제균섬유는 조업성 및 단면균일성이 우수할 뿐 아니라, 양이온성 염료(Cation Dye)에 선택적으로 염색성을 나타내는 바, 이염성에 의한 이색성을 발현함과 동시에 제균 성능을 발휘할 수 있다.

술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체, 양이온성 염료, 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유

Description

이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유 및 그 제조방법{Differential colored polyamide fine anti-microbial yarn and method of manufacturing the same}

본 발명은 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체에 은 입자를 첨가시켜 고속으로 방사함으로써 품질이 균일할 뿐 아니라 조업성이 좋은 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.

인체의 땀 및 외부의 오염 물질로 인해 섬유는 미생물 번식이 용이하여 그로 인해 발생한 다량의 암모니아는 불쾌한 냄새를 발생시킬 뿐 아니라 인체에도 유해하다. 이에 섬유에 항균성을 부여하는 방법이 요구되는데, 이와 같은 문제를 해결하기 위한 방법으로 유기 실리콘 제 4 급 암모늄염계가 광범위하게 사용되고 있으나, 이는 세탁 내구성이 불량할 뿐 아니라, 특히 염소계 세제를 사용할 경우에는 제품이 황변되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 일본 특개소 제54-38951호에서는 이온 교환성 공중합체를 동염 및 은염의 수용액으로 처리하여 섬유 표면에 금속이온을 표 출시킴으로써 항균성을 부여하는 방법에 대하여 개시하고 있다. 그러나 상기 방법은 금속이온이 고분자와 반응하여 물성을 저하시키는 바, 원사의 제조 및 염색 등의 후공정에서 공정의 원활성이 떨어지는 문제점이 있다.

한편, 폴리아마이드6를 고속으로 용융방사하는 방법이 1951년에 최초로 프랑스 특허 제976,505호에 개시되었으나, 공업적으로 사용할 수 있는 고속 권취기가 개발되지 못해 실용화되지는 않았다.

그 후, 80년대가 되어 고속 권취기를 포함한 기술개발이 진행되어 생산성이 우수한 고속방사법이 공업적으로 채용되었다. 그러나 고속방사법의 경우 용융방출된 사조를 인장롤러에서 신장시킬 때 크게 연신되므로 사절과 모우가 발생하기 쉬운 문제가 있다. 즉, 고속 용융방사 시 생긴지 얼마 안되는 점도반이 방출사조의 세화에 크게 영향을 줄 뿐 아니라 냉각풍의 변동 등 외부의 영향에 기인하는 것이다. 따라서, 고속방사에 있어서는 균일한 고분자의 유동 특성이 더욱 요구된다고 할 것이다.

또한, 폴리아마이드는 산화 또는 열화되기 쉬운 고분자로써 방사 시 방사구금 주변에 열화고분자가 부착되거나 모노머와 올리고머가 탄화부착됨에 따라, 방사구금으로부터 고분자가 정상적으로 토출하는 것을 방해할 뿐 아니라, 상기 부착물이 성장하여 방사 공정에서 섬유를 절단시키는 문제점이 있다. 이러한 현상은 방사속도가 고속화될수록 심화되며 고속방사에 있어서, 한 필라멘트의 사절은 인접사조에 더욱 영향을 미쳐서 조업에 치명적인 결점이 될 뿐만 아니라 사조의 균질성이 나빠지는 문제점이 있는바, 이의 해결 방법이 요구된다 할 것이다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명은 양이온성 염료에 선택적으로 염색이 되는 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체를 포함하는 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유를 제공한다.

또한, 본 발명은 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체를 포함하는 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유를 제조하는 방법을 제공하는데, 이는 사절을 감소시킴으로써 조업성이 양호할 뿐 아니라 품질을 균일하게 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체 및 크기가 2 내지 100nm인 은(Ag) 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유에 관한 것이다.

본 발명의 다른 양상은 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체에 크기가 2 내지 100nm의 은 입자를 최종폴리머 대비 50 내지 2,000ppm의 함량으로 첨가한 후, 상기 조성물을 4,000m/min이상의 방사속도로 용융방사하여 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하여 제조된 이염성 폴리아마이드 제균섬유는 이염성에 의한 이색성을 발 현함과 동시에 제균성능을 갖게 된다.

이하에서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체 및 크기가 2 내지 100nm인 은(Ag) 입자를 포함하는 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유를 특징으로 한다.

이 때, 상기 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체는 폴리아마이드에 하기 화학식 1로 표시되는 디카르복시벤젠술포네이트 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 디아민 화합물이 공중합된 것일 수 있다.

상기 식에서,

Z는 Na 또는 K 또는 Li이고,

R은 탄소수 1 내지 3의 알킬기이며,

m는 0 또는 1이고,

R'은 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.

H₂N-R-NH₂

상기 식에서, R은 탄소수 2 내지 12의 알킬기 또는 페닐기이다.

또한, 본 발명은 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체에 크기가 2 내지 100nm의 은 입자를 최종폴리머 대비 50 내지 2,000ppm의 함량으로 첨가한 후, 상기 조성물을 4,000m/min이상의 방사속도로 용융방사하여 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유를 제조하는 방법을 특징으로 한다.

이 때, 상기 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체는 폴리아마이드에 하기 화학식 1로 표시되는 디카르복시벤젠술포네이트 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 디아민 화합물이 공중합된 것임을 특징으로 하는 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유의 제조방법일 수 있다.

[화학식 1]

상기 식에서,

Z는 Na 또는 K 또는 Li이고,

R은 탄소수 1 내지 3의 알킬기이며,

m는 0 또는 1이고,

R'은 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.

[화학식 2]

H₂N-R-NH₂

본 발명은 양이온성 염료에 선택적으로 염색이 되는 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체를 사용함으로써, 원사를 제조하고 일반 나일론과 함께 제직, 편직 후 산성염료와 양이온성 염료의 동욕(同浴)에서 염색을 진행하게 되면 선택적인 염색에 의해 이색성 (異色性)을 발현하게 된다. 즉, 이염성에 의한 이색성을 발현함과 동시에 제균성능을 갖는 섬유를 제조할 수 있다.

한편, 직접방사법으로 단사섬도가 0.1 내지 1.0 데니어인 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유를 제조함에 있어서, 중합물의 구성은 카프로락탐(Caprolactam) 90 내지 95wt%, 5-(소디움술포)이소프탈산 1 내지 5wt%, 메타자일렌디아민(Metaxylenediamine) 0.1 내지 5wt%의 조성으로 이루어지며, 상기와 같은 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체에 은 입자를 최종 폴리머 대비 50 내지 2,000ppm의 함량으로 첨가하여 블렌딩하고, 건조한 후 압출기를 통하여 압출함으로써 이염성 폴리아마이드 제균섬유를 제조할 수 있다. 이 때, 상 기 은 입자의 함량이 50ppm 미만이면 제균성능의 효과가 충분히 발현되지 못하며, 은 입자의 함량이 2,000ppm을 초과하면 제균성능의 효과가 포화되고 이염성 폴리아마이드 섬유의 작업성이 나빠질 수 있다.

본 발명에서, 은 입자를 이염성 폴리아마이드에 첨가시키는 방법은 용융방사 시 은 입자를 이염성 폴리아마이드칩에 첨가하는 방법이 바람직한데, 첨가되는 은 입자의 크기는 2 내지 100nm 정도의 것이 바람직하다. 이 때, 상기 은 입자의 크기가 100nm를 초과하면 방사작업성이 불량하고 나노입자로 분류될 수도 없으며, 2nm미만이면 불필요할 정도로 미세하여 제조원가 상승의 원인이 될 수 있기 때문이다.

본 발명에 의하면 상술한 나노 크기의 은 입자를 50 내지 2,000pm의 함량으로 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체에 첨가하여 통상의 용융방사법에 의하여 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유를 제조할 수 있다. 즉, 은 입자를 첨가한 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체를 용융 압출시키고 냉각, 고화 후 유제를 부여하여 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유를 제조할 수 있으며, 교락 처리 등을 실시함으로써 고속으로 권취하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이 때, 상기 유제의 부여는 1회 또는 2회 이상으로 실시할 수 있는데, 첫 번째 유제 부여는 고속방사에 의해 수반된 기류의 영향을 줄이기 위하여 계량급유방식으로 하는 것이 바람직하며, 2번째 이상에서는 로울러 급유방식으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 용융방사 시 방사속도는 4,000m/min이상으로 하는 것이 바람직하며, 이 때 연신 및 열처리를 한 후 권취하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 나노 크기의 은 입자를 첨가함으로써 고속으로 방사하더라도 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체가 사절되지 않고 방사성이 좋도록 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유를 제조하는 방법을 특징으로 한다. 본 발명은 방사성이 향상됨에 따라, 용융방출된 사(絲)가 고속으로 크게 신장되더라도 연신이 균일하게 이루어져 균질한 섬유를 얻을 수 있으며 사절이 감소될 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1

술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체의 칩을 건조한 후 크기가 25nm의 은 입자를 100ppm 첨가하여, 95% 황산 상대점도가 2.5로 제조된 중합체를 용융 후, 직접방사법으로 70D/138F (단사섬도: 0.5데니어)의 섬유를 제조할 때, 방사 시 냉각풍의 속도는 0.5m/s로 하고, 사를 방사구금 하부 100cm에서 집속, 방사온도 265℃, 방사속도는 5,000m/min으로 하여 제조한 후, 제균성 및 방사작업성을 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 2

술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체에 은 입자를 1000ppm 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 사를 제조한 후, 제균성 및 방사작업성을 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 3

술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체에 첨가한 은 입자의 크기가 75nm인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 사를 제조한 후, 제균성 및 방사작업성을 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 4

술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체에 첨가한 은 입자의 크기가 75nm인 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 사를 제조한 후, 제균성 및 방사작업성을 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 1

은 입자를 첨가하지 않고 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체만을 사용하여 상기 실시예 1과 동일하게 사를 제조한 후, 제균성 및 방사작업성을 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 2

술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체에 은 입자의 함량을 20ppm 미만으로 첨가한 중합체를 사용한 것 외에는 상기 실시예 1과 동일하게 사를 제조한 후, 제균성 및 방사작업성을 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 3

술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체에 은 입자의 함량을 3,000ppm 으로 첨가한 중합체를 사용한 것 외에는 상기 실시예 1과 동일하게 사를 제조한 후, 제균성 및 방사작업성을 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 4

술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체에 첨가한 은 입자의 크기가 1,000nm인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 사를 제조한 후, 제균성 및 방사작업성을 평가하였으며, 그 결과는 표 1에 나타내었다.

특성	제균성			방사작업성
구분	황색포도상구균	폐렴균	MRSA	사절	곡사	단면균일성
실시예1	합격	합격	합격	양호	양호	양호
실시예2	합격	합격	합격	양호	양호	양호
실시예3	합격	합격	합격	양호	양호	양호
실시예4	합격	합격	합격	양호	양호	양호
비교예1	불합격	불합격	불합격	양호	양호	양호
비교예2	불합격	불합격	불합격	양호	양호	양호
비교예3	합격	합격	합격	불량	보통	불량
비교예4	불합격	불합격	불합격	불량	불량	불량

① 제균성: KSK-0693 (직물의 항균도 시험방법)

99.37% 이상: 합격, 99.37% 미만: 불합격

② 사절, 곡사: 방사 시 1시간당 발생 빈도로 평가

0: 양호, 1 ~ 2회: 보통, 2회 초과: 불량

③ 단면균일성: 각 단사간의 지름 (Diameter)의 변동을 백분율로 표시

5%미만: 양호, 5~8%: 보통, 8%이상: 불량

※ MRSA: Meticillin Resistance Staphylococcus Aureus (내성황색포도상구균)

본 발명은 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체를 방사속도 4,000m/min이상의 고속으로 용융방사함에 있어서 사절이나 곡사를 발생시키지 않고 방사작업성이 양호한 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유를 제조할 수 있으며, 제조된 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유는 단면균일성도 양호할 뿐 아니라, 이염성에 의한 이색성을 발현함과 동시에 제균성의 효과를 발휘할 수 있다.

Claims

술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체 및 크기가 2 내지 100nm인 은(Ag) 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유.
제 1 항에 있어서, 상기 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체는 폴리아마이드에 하기 화학식 1로 표시되는 디카르복시벤젠술포네이트 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 디아민 화합물이 공중합된 것임을 특징으로 하는 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유.

[화학식 1]

상기 식에서,

Z는 Na 또는 K 또는 Li이고,

R은 탄소수 1 내지 3의 알킬기이며,

m는 0 또는 1이고,

R'은 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.

[화학식 2]

H₂N-R-NH₂

상기 식에서, R은 탄소수 2 내지 12의 알킬기 또는 페닐기이다.
술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체에 크기가 2 내지 100nm인 은(Ag) 입자를 첨가하여 용융방사하는 것을 특징으로 하는 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체는 폴리아마이드에 하기 화학식 1로 표시되는 디카르복시벤젠술포네이트 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 디아민 화합물이 공중합된 것임을 특징으로 하는 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유의 제조방법.

[화학식 1]

상기 식에서,

Z는 Na 또는 K 또는 Li이고,

R은 탄소수 1 내지 3의 알킬기이며,

m는 0 또는 1이고,

R'은 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.

[화학식 2]

H₂N-R-NH₂

상기 식에서, R은 탄소수 2 내지 12의 알킬기 또는 페닐기이다.
제 4 항에 있어서, 상기 술폰산기를 포함하는 염기성 염료 가염형 폴리아마이드 공중합체는 카프로락탐 90 내지 95wt%, 5-(소디움술포)이소프탈산 1 내지 5wt%, 메타자일렌디아민 0.1 내지 5wt%로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 방사 단계는 방사 속도가 4,000m/min이상으로 고속 방사하는 것을 특징으로 하는 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 은 입자를 최종 폴리머 대비 50 내지 2,000ppm의 함량으로 첨가하는 것을 특징으로 하는 이염성 폴리아마이드 극세 제균섬유의 제조방법.