KR20090011389A - 내구성이 개선된 기능성 섬유원단의 제조방법 및 그로부터제조된 기능성 섬유원단 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내구성이 개선된 기능성 섬유원단의 제조방법 및 그로부터 제조된 기능성 섬유원단에 관한 것이다.
본 발명의 기능성 섬유원단의 제조방법은 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유표면에, 마이크로웨이브를 흡수하여 발열하는 기능성 물질을 부가하고, 상기 기능성 물질이 부가된 섬유원단 표면에 마이크로웨이브를 조사함으로써, 상기 기능성 물질이 발열에 의해 섬유표면에 견고히 융착되도록 하여 내구성을 개선시키며, 나아가 본 발명은 상기 제조방법에 의해 내구성이 개선됨으로써 그 기능성이 최적화된 기능성 섬유원단을 제공할 수 있다.
내구성, 기능성섬유, 마이크로웨이브, 융착

Description

내구성이 개선된 기능성 섬유원단의 제조방법 및 그로부터 제조된 기능성 섬유원단{MANUFACTURING METHOD OF DURABLE FUNCTIONAL FABRIC AND FUNCTIONAL FABRIC MANUFACTURING THEREBY}
본 발명은 내구성이 개선된 기능성 섬유원단의 제조방법 및 그로부터 제조된 기능성 섬유원단에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 본 발명은 기능성 물질이 부가된 섬유표면에 마이크로웨이브를 조사하여, 상기 기능성 물질이 섬유표면에 견고히 융착되도록 하는 내구성이 개선된 기능성 섬유원단의 제조방법 및 그로부터 제조된 기능성 섬유원단에 관한 것이다.
섬유분야에서는 섬유에 추가적인 기능이나 성능을 부가하여 부가가치를 높이고자 하는 다양한 방법이 시도되어 왔으며, 섬유의 표면개질의 방법이 대표적이다.
이에, 섬유의 제조단계별로 분류하면, 중합 단계에서의 폴리머를 개질하는 방법, 방사 및 사가공 단계에서 기능성 물질을 표면에 부가하고 고착시키는 방법 및 염색가공 단계에서 기능성 물질을 부가 및 고착시키는 방법으로 나눌 수 있다.
그러나, 섬유의 표면개질화에 대한 공지방법의 대부분은 사용 중, 반복세탁에 의하여 기능성 물질이 탈리되어 섬유에 부여된 기능성이 소실되는 문제가 있다. 특히, 섬유표면에 관능기가 없는 폴리에스테르 섬유의 경우, 기능성 가공제(항균, 발수발유, 난연 등)를 처리하더라도 결합이 견고하지 못해 세탁내구성이 현저히 떨어지고, 바인더를 병용하는 경우, 본래의 태를 변화시키는 문제가 있다.
따라서, 세탁내구성 측면에서 살펴보면, 중합 단계에서 기능성 물질을 첨가해 분산 및 공중합물로 제조하는 방법이 가장 우수하고, 그 다음으로는 방사 및 사가공 단계에서 기능성 물질을 섬유내부에 분산시키는 방법 또한 양호한 내구성을 나타낸다.
그러나, 상기 두 방법으로 제조한 기능성 섬유는 기능성 물질이 섬유 표면뿐만 아니라 내부에도 고르게 분포되므로 고가의 기능성 물질을 사용하기에는 그 비용이 지나치게 높아지는 문제가 있으며, 원사 제조업체 위주의 제조가 이루어질 수밖에 없어 다양한 용도로 자유롭게 제품화하기에는 제약이 따른다.
이에, 자유로운 용도전개의 측면을 고려하면, 염색가공 등의 후가공 단계에서 기능성 물질을 부가하거나 고착시키는 방법은 섬유표면에만 기능성 물질이 분포되므로 비용이 높아지는 문제를 해소할 수 있으며, 다양한 제품구현이 가능하다.
그러나, 상기 염색가공 등의 후가공 단계에서의 표면개질화 방법은 섬유표면에만 기능성 물질이 분포되므로 섬유와 기능성 물질간에 견고한 결합을 이루지 않기 때 문에, 사용 중 세탁에 의해 기능성 물질이 섬유표면으로부터 탈락되어 그 성능이 저하되는 문제가 현저하다.
종래에는 세탁내구성을 증진시키기 위하여, 섬유와 기능성 물질사이에서 바인더 역할을 하는 수지를 사용하는 방법이 시도되었으나, 여전히 원하는 수준의 세탁내구성을 달성하기 어렵고, 오히려 섬유 본래의 태를 변형시키는 결과를 초래한다.
또한, 섬유표면에 관능기가 없는 폴리에스테르 섬유는 기능성 물질과 섬유간의 물리적인 결합력에 의존하거나, 기능성 물질 자체의 가교결합을 유도하는 방식으로 별도의 표면개질 가공을 수행해야 하므로 공정이 복합해지는 또 다른 문제를 야기한다.
따라서, 고가의 기능성 물질을 섬유표면에만 고착시키되, 상기 기능성 물질이 사용 중, 반복 세탁에 의해서도 섬유표면으로부터 탈락되지 않도록 내구성을 개선한다면, 그 기능성을 장시간 지속시킬 수 있을 것으로 기대된다.
이에, 본 발명자들은 종래의 문제점을 해소하고자 노력한 결과, 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유표면에 마이크로웨이브를 흡수하여 발열하는 기능성 물질을 부가한 후, 마이크로웨이브를 조사함으로써, 기능성 물질이 발열에 의해 순간적으로 주변의 섬유표면에 융착(anchoring)되어, 우수한 세탁내구성을 발현함을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 기능성 물질이 부가된 섬유표면에 마이크로웨이브를 조사하여, 상기 기능성 물질이 섬유표면에 견고히 융착되도록 하는 내구성이 개선된 기능성 섬유원단의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법으로 제조된 기능성 섬유원단으로서, 내구성이 개선되어 기능성이 최적화된 은나노 입자 함유 항균성 섬유원단을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 제조방법으로 제조된 기능성 섬유원단으로서, 내구성이 개선되어 기능성이 최적화된 탄소나노 입자 함유 정전기 방지 섬유원단을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유표면에, 마이크로웨이브를 흡수하여 발열하는 기능성 물질을 부가하고, 상기 기능성 물질이 부가된 섬유표면에 마이크로웨이브를 조사하여, 상기 기능성 물질이 발열에 의해 상기 섬유표면에 융착되도록 하는, 내구성이 개선된 기능성 섬유원단의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유라 함은 110℃이상의 용융점을 보이는 섬유, 바람직하게는 110 내지 600℃에서 용융점을 보이는 섬유이며, 바람직한 섬유의 일례로는 나일론, 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리우레탄 섬유 및 폴리에틸렌(PE) 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 사용할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니고 유기고분자 섬유 모두를 대상으로 사용할 수 있다.
본 발명에서, 마이크로웨이브를 흡수하여 발열하는 기능성 물질은 항균, 발수발유, 난연 등의 기능성을 가지는 동시에, 마이크로웨이브 흡수에 의해, 발열되는 물질이면 사용 가능하다. 바람직한 일례로는 은, 구리, 코발트, 마그네슘, 몰리브덴, 철 및 알루미늄으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속 파우더 또는 탄소 또는 흑연에서 선택되는 탄소소재를 사용하는 것이다.
본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 기능성 섬유원단을 제공한다.
바람직한 구현의 실시일례로서, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되되, 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유표면에 5 내지 1000nm 입자크기의 은나노 입자가 마이크로웨이브 조사에 의해 상기 섬유표면에 융착되어, 내구성이 개선된 은나노 입자 함유 항균성 섬유원단을 제공한다.
바람직한 구현의 또 다른 실시일례로서, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되되, 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유표면에 탄소나노 입자가 마이크로웨이브 조사에 의해 상기 섬유표면에 융착되어, 내구성이 개선된 탄소나노 입자 함유 정전기 방지 섬유원단을 제공한다.
상기 기능성 섬유원단에서, 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유는 유기고분자 섬 유라면 모두 적용가능하나, 바람직한 일례로는 나일론, 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리우레탄 섬유 및 폴리에틸렌(PE) 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 사용할 수 있다.
본 발명은 기능성 물질이 부가된 섬유표면에 마이크로웨이브를 조사하여, 상기 기능성 물질이 섬유표면에 융착되도록 함으로써, 내구성을 개선시키므로, 그 기능성을 최적화한 기능성 섬유원단의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 상기 제조방법을 이용하되, 기능성 물질로서 은나노 입자를 함유하는 항균성 섬유원단을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법을 이용하되, 기능성 물질로서 탄소나노 입자를 함유하는 정전기 방지 섬유원단을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유표면에, 마이크로웨이브를 흡수하여 발열하는 기능성 물질을 부가하고, 상기 기능성 물질이 부가된 섬유표면에 마이크로웨이브를 조사하여, 상기 기능성 물질이 발열에 의해 상기 섬유표면에 융착되도록 하는, 내구성이 개선된 기능성 섬유원단의 제조방법을 제공한다.
본 명세서 상에서, 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유라 함은 110℃이상의 용융점을 보이는 유기고분자를 원료로 하여 제조되는 섬유이며, 본 발명의 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유는 마이크로웨이브 조사에 의해 기능성 물질이 상기 용융점 온도 이상으로 가열되어, 상기 섬유표면이 국부적으로 용융되면서, 기능성 물질을 융착(anchoring)시킬 수 있는 물질이면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.
본 발명에서 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유라 함은 110℃이상의 용융점을 보이는 유기고분자 섬유 모두를 대상으로 사용할 수 있으며, 바람직하게는 110 내지 600℃에서 용융점을 보이는 섬유이다.
상기 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유의 바람직한 일례로는 나일론, 폴리프로필렌(PP) 섬유 및 폴리에스테르 섬유, 폴리우레탄 섬유 및 폴리에틸렌(PE) 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 사용할 수 있으나 특별히 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예에서는 폴리에스테르 섬유원단을 사용하여 실시하고 있다.
본 발명에서 사용되는 기능성 물질은 항균, 발수발유, 난연 등 부가하고자 하는 기능성을 가지는 동시에, 마이크로웨이브를 흡수하여 발열할 수 있는 물질이면, 사용 가능하다.
보다 상세하게는, 본 발명의 마이크로웨이브를 흡수하여 발열하는 기능성 물질은 마이크로웨이브 흡수에 의해, 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유의 용융점 이상 의 온도로 발열되는 것을 특징으로 한다.
그의 바람직한 일례로는, 은, 구리, 코발트, 마그네슘, 몰리브덴, 철 및 알루미늄으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속 파우더; 또는 탄소 또는 흑연에서 선택되는 탄소소재를 사용하는 것이다.
이외에도, 마이크로웨이브를 흡수하여 발열하는 공지의 물질을 선택 사용할 수 있으며, 그 일례로는 SiO2, Al2O3, KAlSi3O8 및 CaCO3로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속산화물; KCl, KBr, NaCl, NaBr 및 LiCl로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 알카리 할라이드; FeS2, PbS, CuFeS2로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 설파이드 반도체; Fe3O4, CuO, Co2O3 및 NiO로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 다중가의 산화물(Mixed Valent Oxides)를 사용할 수 있다.
본 발명의 제조방법에서 사용되는 마이크로웨이브는 전자기 에너지 중 낮은 주파수를 가진 에너지로서, 300 내지 300,000 MHz의 주파수 범위를 가지며, 마이크로웨이브 광자의 에너지(0.037 kcal/mol)는 분자 결합을 끊을 수 있는 에너지(80∼120 kcal/mol)에 비해 상대적으로 낮으므로, 유기분자의 구조에는 영향을 미치지 않고 순전히 분자의 운동에 영향을 미칠 뿐이다.
또한, 마이크로웨이브 조사에 의한 가열은 열전도도에 의존하지 않고 쌍극자 회전(dipole rotation) 또는 이온성 전도(ionic conduction)로 작용하는 물질을 신속하게 국소 가열되는 것이다. 따라서, 마이크로웨이브의 에너지가 꺼지면 열에너지 의 공급이 차단되어 잔열만 남아있는 상태가 되어 반응 제어가 쉽다.
본 발명의 제조방법 중, 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유표면에, 기능성 물질을 부가하는 방법은 공지의 방법에서 적절히 선택하여 실시할 수 있으며, 바람직하게는 기능성 물질이 함유된 용액을 이용하여, 침지, 분무, 코팅 등의 공지방법을 사용할 수 있다.
본 발명의 기능성 섬유원단의 제조방법은 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유표면에 마이크로웨이브를 흡수하여 발열하는 기능성 물질을 부가하고, 상기에 마이크로웨이브를 조사하는 것으로 이루어진다.
상기 마이크로웨이브 조사에 의해, 기능성 물질은 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유의 용융점 이상의 온도로 발열되고, 이때, 섬유표면은 섬유자체 용융점 이상의 온도 조건에 노출되므로, 기능성 물질이 부착된 섬유표면이 국부적으로 용융된다. 따라서, 기능성 물질은 발열에 의해 순간적으로 섬유표면에 융착(anchoring)된다. 이때, 기능성 물질이 융착된 섬유원단은 반복세탁을 수행하거나, 과격한 세탁 조건인 초음파 처리이후에도 높은 함량으로 섬유표면에 잔류하므로, 우수한 세탁내구성을 갖는다.
나아가, 상기 우수한 세탁내구성이 구현됨으로써, 섬유표면에 부착된 기능성 물질의 그 기능성 발현이 최적화된다.
특히, 본 발명의 실시예에서는 섬유표면에 관능기가 없어 섬유와 기능성 물질간의 물리적인 결합력에 의존하는 폴리에스테르 섬유를 사용하여 우수한 세탁내구성을 확인함으로써, 본 발명의 기능성 섬유의 제조방법은 섬유표면에 관능기가 없더라도 반복세탁에 견디는 내구성을 부가하고, 수 나노미터 내지 서브마이크로미터 크기의 입자를 적용하므로 섬유 본래의 태를 손상시키지 않는다. 또한, 기능성 물질을 섬유표면에만 선택적으로 분포시키므로 폴리머의 개질방법 또는 방사공정에서 섬유내부까지 기능성 물질을 분포시키는 종래의 방법에 비해 효율적이다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 기능성 섬유원단을 제공한다.
본 발명의 바람직한 구현의 실시일례로서, 상기 제조방법으로부터 제조되되, 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유표면에 은나노 입자가 마이크로웨이브 조사에 의해 상기 섬유표면에 융착되어, 내구성이 개선됨으로써 기능성이 최적화된 은나노 입자 함유 항균성 섬유원단을 제공한다.
본 발명의 은나노 입자 함유 항균성 섬유원단은 습식 세탁 50회를 반복 수행한 경우에도 높은 함량의 은나노 입자가 섬유표면에 잔류하고[표 1], 과격한 세탁 조건인 초음파 처리이후에도 30% 이상 섬유표면에 존재[표 2]하므로, 우수한 세탁내구성을 갖는다[도 1a, 도 1b, 도 2a 및 도 2b].
또한, 본 발명의 은나노 입자 함유 항균성 섬유원단은 습식 세탁 및 과격한 세탁 조건인 초음파 처리이후에도 은나노 입자가 탈락되지 않으므로, 섬유에 항균성을 지속적으로 발현할 수 있다[표 3].
상기 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유는 유기고분자 섬유라면 모두 적용가능하 나, 바람직한 일례로는 나일론, 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리우레탄 섬유 및 폴리에틸렌(PE) 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 사용할 수 있다.
특히, 본 발명의 은나노 입자 함유 항균성 섬유원단은 상기 마이크로웨이브의 출력에 따라 달라질 수 있으나, 수십초에서 수십분동안 조사하여 실시되며, 섬유 본래의 특성을 손상하지 않으면서, 마이크로웨이브를 흡수하여 발열하는 기능성 물질의 온도를 올릴 수 있다.
탄소나노 입자 함유 정전기 방지 섬유원단의 경우, 마이크로웨이브 조사시간은 마이크로웨이브의 출력에 따라 달라질 수 있으나, 수초 이내에 실시하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10초 이내로 수행하는 것이다. 이때, 마이크로웨이브 조사시간이 너무 짧으면 기능성 물질의 고착이 충분치 못하고 조사시간이 너무 길면 섬유 본래의 특성을 손상시킬 수 있으며 실용성 면에서 적절치 못하다.
본 발명의 바람직한 구현의 다른 실시일례로서, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되되, 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유표면에 탄소나노 입자가 마이크로웨이브 조사에 의해 상기 섬유표면에 융착되어, 내구성이 개선됨으로써 기능성이 최적화된 탄소나노 입자 함유 정전기 방지 섬유원단을 제공한다.
본 발명의 마이크로웨이브 조사하여 얻어진, 상기 탄소나노 입자 함유 정전기 방지 섬유원단은 습식 세탁 50회를 반복 수행한 후, 전기저항치를 측정한 결과, 세탁전 에 측정된 전기저항치가 그대로 유지되는 반면에, 마이크로웨이브 미처리하여 얻어진 경우는 세탁 50회를 반복 수행한 후, 전기저항치를 측정할 수 없으므로, 모두 탈리되었음을 알 수 있다[표 5].
본 발명의 탄소나노 입자 함유 정전기 방지 섬유원단의 경우, 탄소나노 입자가 마이크로웨이브에 수초 내에 1000℃까지 도달하므로, 바람직한 마이크로웨이브 조사시간은 5 내지 10초 동안 수행되는 것이다.
특히, 마이크로웨이브 조사시간이 10초를 초과하여 20초 및 30초 동안 조사하면, 지나치게 높은 온도에 섬유표면이 노출되므로, 기능성 물질이 부착된 주변 섬유표면만 국부적으로 융융되지 않고, 섬유자체가 우그러지는 섬유변형이 발생한다[도 3].
상기 탄소나노 입자 함유 정전기 방지 섬유원단은 탄소나노 입자로 인하여, 정전기 방지특성이 부가될 뿐만 아니라, 염색이 가능하지 않은 섬유에 검은 색을 발현시킬 수 있다.
본 발명의 기능성 섬유원단은 상기 일례 이외에도, 본 발명의 기능성 섬유원단은 마이크로웨이브를 흡수하여 발열하는 기능성 물질에 따라, 다양하게 응용될 수 있음을 당업자에게 당연히 이해될 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 은나노로 처리된 폴리에스테르 직물 제조
경위사 폴리에스르 30 데니아 평직물 표면에 잔존해있는 불순물을 제거하기 위하여 아세톤과 증류수로 세척/건조하여 준비된, 폴리에스테르 직물을 1,000ppm 함유 은나노 처리액에 5초 동안 침지한 후 상압과 60℃에서 10분간 건조한 후, 700W의 마이크로웨이브를 15분간 조사하여, 은나노 처리된 폴리에스테르 직물을 제조하였다.
<비교예 1>
경위사 폴리에스르 30 데니아 평직물 표면에 잔존해있는 불순물을 제거하기 위하여 아세톤과 증류수로 세척/건조하여 준비된, 폴리에스테르 직물을 1,000ppm 함유 은나노 처리액에 5초 동안 침지한 후 상압과 60℃에서 10분간 건조하여, 은나노 처리된 폴리에스테르 직물을 제조하였다.
<실험예 1> 세탁내구성 측정
1. 초음파 처리후의 세탁내구성 측정
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 은나노로 처리된 폴리에스테르 직물에 대하여, 세탁내구성을 측정하기 위하여 증류수에 상기 시료를 넣고 5분 동안 초음파(ultrasonication) 처리하였다.
도 1a 및 도 1b는 실시예 1에서 제조된 은나노 처리된 폴리에스테르 직물의 세탁내구성 실험결과로서, (a)는 세탁 전이고, (b)는 세탁 후이고, 도 2a 및 도 2b는 비교예 1에서 제조된 은나노 처리된 폴리에스테르 직물의 세탁내구성 실험결과로서, (a)는 세탁 전이고, (b)는 세탁 후를 나타낸다.
그 결과, 실시예 1에서 제조된 폴리에스테르 직물의 경우, 초음파 처리 후에도 상당량의 은 입자가 직물 표면에 남아있는 반면에, 비교예 1에서 제조된 폴리에스테르 직물은 초음파 처리 후, 은 입자 모두가 탈리되었다.
2. 습식 세탁후의 세탁내구성 측정
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 은나노 처리된 폴리에스테르 직물에 대하여, 습식 세탁 50회를 반복 수행하여, XRF(X-ray Fluorescence, SHIMADZU사 MXF 1700:JAPAN)를 이용하여, 직물 표면상에 잔류하는 은 함량을 측정하였다.
Figure 112007054290999-PAT00001
상기 표 1에서 보이는 바와 같이, 세탁 50회 실시 이후에도 마이크로웨이브 처리하여 제조된 폴리에스테르 직물의 경우, 은 함량이 마이크로웨이브 미처리한 경우보 다 현저히 높았으므로, 세탁내구성을 확인하였다.
<실험예 2> 직물 표면상의 은나노 입자 변화
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 은나노 처리된 폴리에스테르 직물에 대하여, 5분 동안 초음파 처리하고, 은나노 입자의 변화를 관찰하기 위하여 주사전자현미경(Scanning Electronic Microscope, 기기 모델명: HITACHI사 S4800:JAPAN)을 이용하여 50,000배로 확대하여 측정하였다. 동일한 시료 내에 SEM 이미지를 여러 장 측정하여, 은나노 입자크기에 따른 입자 개수를 측정하여, 그 결과를 하기 표 2 및 표 3에 기재하였다.
Figure 112007054290999-PAT00002
상기 표 2 및 표 3에서 보이는 바와 같이, 실시예 1에서 마이크로웨이브 처리하여 은나노 처리된 폴리에스테르 직물은 그 표면상에 은나노 입자가 입자 크기별로 고르게 분포되었으며, 과격한 세탁 조건인 초음파 처리이후에도 30% 이상이 직물 표면에 존재하였다.
반면에, 비교예 1에서 마이크로웨이브 미처리하여 제조된, 은나노 처리된 폴리에스테르 직물은 초음파 처리 이전에는 직물 표면상에 은나노 부착을 확인하였으나, 과격한 세탁 조건인 초음파 처리이후에는 은나노 입자가 8% 이하로 존재하고 대부분 탈리하였다.
<실험예 3> 항균성 측정
실시예 1에서 제조된 은나노 처리된 폴리에스테르 직물에 대하여, 항균성 실험을 하기와 같이 수행하였다.
사용한 균주로는 식중독의 주원인균인 황색포도상 구균(Staphylcoccus aureus ATCC 6538) 및 폐렴균인 폐렴막대균(Klebsiella pneumoniae ATCC 4352)을 0.05% 비이온계 계면활성제(Snogen) 상에 접종하여 37℃에서 24시간 배양한 균을 접종원으로 사용하였으며, KSK 0693법에 따라 수행하였다.
Figure 112007054290999-PAT00003
상기 결과로부터, 마이크로웨이브 처리하여 제조된 실시예 1의 은나노 처리된 폴리에스테르 직물의 경우, 기능성 물질인 은나노 입자가 직물 표면상에 견고히 부착되어, 습식 세탁 및 과격한 세탁 조건인 초음파 처리이후에도 은나노 입자의 탈락이 감소하였으며, 상기 표 4에서 보이는 바와 같이, 직물 표면에 부착된 은나노 입자로 인하여, 직물에 최적화된 항균성을 부가하였다.
<실시예 2> 탄소나노튜브로 처리된 폴리에스테르 직물 제조
경위사 폴리에스테르 30 데니아 평직물을 시판되는 다중벽탄소나노튜브 분산액에 5초 동안 침지한 후, 상압 상온에서 건조한 후 700W의 마이크로 웨이브를 10초간 조사하여, 탄소나노튜브로 처리된 폴리에스테르 직물을 제조하였다.
<비교예 2>
경위사 폴리에스테르 30 데니아 평직물을 시판되는 다중벽탄소나노튜브 분산액에 5초 동안 침지한 후, 상압 상온에서 건조하여, 탄소나노튜브로 처리된 폴리에스테르 직물을 제조하였다.
<실험예 1> 세탁내구성 측정
실시예 2 및 비교예 2에서 제조된 탄소나노튜브로 처리된 폴리에스테르 직물에 대하여, 세탁내구성을 측정하기 위하여 습식 세탁 50회를 반복 수행하였다.
이후, 상기 탄소나노튜브로 처리된 폴리에스테르 직물의 비저항을 4탐침법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 5에 기재하였다.
Figure 112007054290999-PAT00004
상기 표 5에서 보이는 바와 같이, 마이크로웨이브 처리된, 실시예 2의 폴리에스테르 직물은 탄소나노튜브로에 의한 초기 전기저항치와, 세탁 50회를 수행한 후의 전기저항치가 유지되었다.
반면에, 마이크로웨이브 미처리된, 비교예 2의 폴리에스테르 직물은 초기 저항치가 7.5×106ΩㆍM로서, 직물 표면에 탄소나노튜브가 부착됨을 알 수 있으나, 세탁 50회를 수행한 후의 전기저항치는 측정불가 상태이므로 직물 표면상에 탄소나노튜브가 탈리되어 전혀 발견되지 않음을 확인하였다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은
첫째, 기능성 물질이 부가된 섬유표면에 마이크로웨이브를 조사하여, 상기 기능성 물질이 섬유표면에 융착되도록 함으로써, 내구성이 우수한 기능성 섬유원단의 제조방법을 제공하였고,
둘째, 섬유표면에 관능기가 없더라도 반복세탁에 견디는 내구성을 부가하고, 수 나노미터 내지 서브마이크로미터 크기의 입자를 적용하므로 섬유 본래의 태를 손상시키지 않는 기능성 섬유원단의 제조방법을 제공하였고,
셋째, 본 발명의 기능성 섬유원단의 제조방법으로 제조된 내구성이 개선되므로, 그 기능성을 최적화한 기능성 섬유원단을 제공하였다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 은나노 처리된 폴리에스테르 직물의 세탁내구성 실험결과로서, (a)는 세탁 전이고, (b)는 세탁 후이고,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 비교예 1에서 제조된 은나노 처리된 폴리에스테르 직물의 세탁내구성 실험결과로서, (a)는 세탁 전이고, (b)는 세탁 후이고,
도 3은 본 발명의 탄소나노 입자 함유 정전기 방지 섬유 제조시, 마이크로웨이브 조사시간에 따른 섬유변형 사진이다.

Claims (9)

  1. 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유표면에,
    마이크로웨이브를 흡수하여 발열하는 기능성 물질을 부가하고,
    상기 기능성 물질이 부가된 섬유표면에 마이크로웨이브를 조사하여, 상기 기능성 물질이 발열에 의해 상기 섬유표면에 융착되도록 하는 것을 특징으로 하는 내구성이 개선된 기능성 섬유원단의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유가 110℃ 이상의 용융점을 가지는 유기고분자 섬유인 것을 특징으로 하는 상기 내구성이 개선된 기능성 섬유원단의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 마이크로웨이브를 흡수하여 발열하는 기능성 물질이 마이크로웨이브 흡수에 의해, 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유의 용융점 이상의 온도로 발열되는 물질인 것을 특징으로 하는 상기 내구성이 개선된 기능성 섬유원단의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 마이크로웨이브를 흡수하여 발열하는 기능성 물질이 은, 구리, 코발트, 마그네슘, 몰리브덴, 철 및 알루미늄으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상기 내구성이 개선된 기능성 섬유원단의 제조방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 마이크로웨이브를 흡수하여 발열하는 기능성 물질이 탄소 또는 흑연에서 선택되는 탄소소재인 것을 특징으로 하는 상기 내구성이 개선된 기능성 섬유원단의 제조방법.
  6. 제1항의 제조방법으로 제조되되, 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유표면에 은나노 입자가 마이크로웨이브 조사에 의해 상기 섬유표면에 융착되어, 내구성이 개선된 것을 특징으로 하는 은나노 입자 함유 항균성 섬유원단.
  7. 제6항에 있어서, 상기 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유가 110℃ 이상의 용융점을 가지는 유기고분자 섬유인 것을 특징으로 하는 상기 은나노 입자 함유 항균성 섬유원단.
  8. 제1항의 제조방법으로 제조되되, 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유표면에 탄소나노 입자가 마이크로웨이브 조사에 의해 상기 섬유표면에 융착되어, 내구성이 개선된 것을 특징으로 하는 탄소나노 입자 함유 정전기 방지 섬유원단.
  9. 제8항에 있어서, 상기 열가소성 고분자를 원료로 하는 섬유가 110℃ 이상의 용융점을 가지는 유기고분자 섬유인 것을 특징으로 하는 상기 탄소나노 입자 함유 정전기 방지 섬유원단.
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