KR20090021567A - 항균 및 흡한 속건성을 지닌 원착 기능성 나일론 섬유의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항균성과 흡한 속건성을 동시에 갖는 원착 나일론 원사의 제조방법으로, 왕(王)자형 또는 십(十)자형 단면형상을 갖는 노즐을 이용하여 평균입경이 10 내지 70nm인 나노 금속분말 미립자(나노 은의 미립자)를 첨가하고, 카본블랙을 원사내에 0.1 내지 2중량%로 혼입하여 제조함으로써 복합적인 기능성을 지니는 복합기능성 원착 나일론 섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.

항균성, 흡한 속건성, 폴리아미드 원사

Description

항균 및 흡한 속건성을 지닌 원착 기능성 나일론 섬유의 제조방법{Manufacturing of dope dyed functional nylon fiber having antimicrobial and quick-drying property}

본 발명은 항균성능과 흡한 속건성을 동시에 발휘하는 복합기능성 원착 나일론 섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 현대인의 건강소재 및 쾌적성 섬유소재 개발 분야에 속한다.

일반적인 섬유의 경우 인체의 땀 및 외부 오염에 의해 미생물이 번식하기 때문에 다량의 암모니아가 발생하여 불쾌한 냄새 및 인체에 해로운 문제가 일어난다. 그러한 이유로 예전부터 섬유재료에 이러한 기능을 부여하고자 많은 시도가 있어 왔다.

섬유에 항균성을 부여하는 방법으로는 얼마 전까지만 해도 유기 실리콘 제4급 암모늄염계, 인산지르코늄, 인산칼슘, 활성알루미나, 활성탄등 광범위하게 사용되고 있는데 불규칙한 입자 모양을 지니고 있어서 분산성이 좋지 못한 문제점을 가지고 있다.

또한 세탁내구성, 특히 염소계 세제를 사용할 경우 황변되는 결점을 나타내 고 있다. 이러한 이유로 일본 공개특허공보 제(소)54-38951호에는 이온 교환성 공중합체를 제조하여 동염 및 은염의 수용액으로 처리하여 섬유표면에 금속이온을 표출시켜 항균성을 부여한 경우도 있다.

또한 대한민국 특허공보 공고번호 제1996-11596호와 대한민국 공개특허공보 제1997-43390에는 항균과 항곰팡이성을 부여한 복합사가 출원되어 있지만 3성분을 조합한 다기능 복합사는 없는 것으로 알려져 있다.

그러나 이와 같은 방법도 금속이온이 고분자와 반응하여 물성이 저하되기 때문에 사(絲) 제조 공정 및 염색 등의 후 공정에서 공정의 원활성이 떨어지는 문제점이 생기게 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하고 섬유자체에 항균성 및 원착성을 부여할 뿐만 아니라 본 발명의 고유 단면인 왕(王)자형 및 십(十)자형 단면형상을 이용한 흡한 속건성까지 발현하는 복합기능성 섬유를 제조하고자 한다.

이러한 성능을 발현하기 위해서는 흡한 속건사를 제조하는 기술과 최근에 나노기술에 의하여 개발되어진 나노 은의 미립자를 합성수지 칩을 이용하여 마스터 배치(MB: Master batch)를 제조하고, 이것을 섬유 표면에 존재하게 하여 세탁내구성이 우수하고, 공정 원활성이 우수한 항균 및 흡한 속건성을 발현하는 다기능 복합섬유를 제조하기에 이르렀다.

현재까지, 섬유원단에 흡한 속건성능과 항균성능을 동시에 부여하는 방법은 흡한 속건성 섬유만을 사용한 원단에 후가공으로서 항균제를 처리하는 방법, 항균섬유만을 사용한 원단에 후가공으로서 흡습제를 처리함으로써 흡한 속건성능을 부 여하는 방법, 그리고 각각의 기능을 가진 두 종류의 섬유를 원단 내에 적당한 비율로 혼용하는 방법이 있다.

이들 방법 중에서 첫 번째와 두 번째 방법은 세탁에 의해 효과가 저하되는 비영구적인 방법이며, 세 번째 방법은 내세탁성을 보유하는 반면 각각 서로 다른 제조방법에 의해 얻어지는 섬유이므로 물성차이에 의해 염색차가 발생하므로 염색공정 시 조건설정이 까다로운 단점이 있다.

그러나 원착을 하게 되므로 인하여 이러한 문제를 해결 할 수 있다.

일반적으로 반영구적인 성능을 발휘하도록 하기 위해서 방사공정 시 원사 내에 항균입자를 첨가하여 필라멘트를 제조하는 방법을 주로 사용한다. 그러나 기존의 세라믹 항균 입자는 그 크기의 한계로 섬유의 굵기를 원하는 대로 제어할 수가 없는 단점이 있다.

즉, 대략 2.0μm 정도의 항균 세라믹 입자를 첨가할 경우, 필라멘트의 굵기가 3.0데니어 미만의 섬유를 제조하기 위한 방사조건 설정이 용이하지 않으며 방사작업성이 현저하게 저하되는 문제를 가지고 있는 것으로 알려져 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 흡한 속건성능은 물론 항균성 그리고 더 나아가 원착을 함으로 인하여 염색공정에서의 안정성을 보유하며, 원사의 굵기가 1.0데니어까지도 방사 가능하여 굵기가 가는 섬유에도 적용할 수 있을 뿐 만 아니라 방사작업성에도 영향을 미치지 않는 복합기능성 원착 나일론 섬유를 제조함에 있다.

본 발명의 상기 목적은 왕자형 또는 십자형 단면형상의 방사구금을 이용하고, 평균입경이 10 내지 70nm인 나노 금속분말 미립자(나노 은의 미립자)를 첨가하고, 카본블랙을 원사내에 0.1 내지 2.0중량%로 혼입하여 제조한 것을 특징으로 하는 항균성 및 흡한 속건성을 지닌 복합기능성 원착 나일론 섬유의 제조방법에 의해 달성된다.

본 발명은 이와 같이 흡한 속건성에 항균성능을 부여함으로써 복합기능성을 갖는 원착 흡한 속건사를 제조하게 되었다.

또한 항균성을 위해 투입된 나노 금속분말 미립자는 작은 크기로 말미암아 방사작업성에도 별다른 영향을 미치지 않고 원사에 물성이 증가하는 섬유를 제조 할 수 있다.

본 발명을 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 섬유자체에 항균성 및 원착성을 부여할 뿐만 아니라 흡한 속건성까지 동시에 발현하는 복합기능성 원착 나일론 원사를 제조하기 위해서, 흡한 속건성능이 우수한 단면구조를 위해서 본 발명의 고유단면인 왕자형 또는 십자형 단면형상을 이용하고 항균성능을 위해서는 평균입경이 10 내지 70nm 크기인 나노 금속분말 미립자를 사용하여 일반 방사 공법을 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 제조되는 모노필라멘트의 굵기가 0.1 내지 10데니어의 범위를 갖는다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 나일론을 원료로 일정온도의 방사온도에서 도 1, 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 고유단면인 왕자형 또는 십자형 단면형상의 방사구금을 사용하여 섬유의 모세관능을 향상시킨다.

이때 왕자형 구금의 슬릿의 폭(w_ⅰ)은 0.03 내지 0.20mm의 범위가 되도록 한다. 슬릿의 폭(w_ⅰ)이 0.03mm보다 작을 경우, 방사 후 구금 세정시 폴리머 찌꺼기의 세정이 불가능 할 뿐만 아니라 제사의 어려움이 있다. 또한 0.20mm보다 클 경우는 압력이 낮아지고 드래프트가 커져서 사절율이 높아지게 된다.

본 발명의 복합기능성 원착 나일론 섬유 제조시 폴리머로서는 방사 가능한 열가소성 수지인 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트 및 폴리아미드로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용하여 제조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서 나노 금속분말 미립자의 첨가량은 원사 내에 2ppm 내지 300ppm이 적당하다. 나노 금속분말 미립자의 함량이 2ppm 미만인 경우에는 원사제조는 용이하나 원사를 일반사와 교직하가나 교직 후 염색시 항균성능 효과가 불충분하며, 300ppm 초과에서는 경제성이 떨어진다.

원착의 경우는 0.1 내지 2.0중량%의 카본블랙을 혼합하여 제조하게 되면 옅은 갈색을 띄게 된다. 본 발명에 의한 원착사는 방사 시에 미리 약간의 색깔을 부여하기 때문에 카본블랙을 사용하지 않은 일반적인 원사와 비교할 때 동일한 색 농도를 내기 위해서 사용되는 염료의 양을 30 내지 80% 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한 사용되는 염료의 양이 적기 때문에 세탁, 마찰 시에 빠져나오는 염료의 양이 상대적으로 적게 되어 염색견뢰도가 3급 이상으로 향상된다.

본 발명에서 나일론에 대한 카본블랙의 함량이 0.1중량% 미만이면 원착사로서의 효과를 기대할 수 없으며, 카본블랙이 2.0중량%를 초과하게 되면 진한 검정색이 되기 때문에 검정색 염색이외에는 효과를 기대할 수 없다.

이때 나일론에 카본블랙을 혼합하여 방사하는 방법은 다음과 같은 두 가지 방법이 가능하다.

첫째, 카본블랙을 0.1 내지 2.0중량% 함유한 컴파운드 칩을 그대로 사용하여 방사하는 방법과,

둘째, 카본블랙을 농축하여 제조한 마스터 칩과 합성수지 칩을 섞어서 합성수지 칩의 전체량에 대해서 카본블랙의 함량을 0.1 내지 2.0%가 되도록 하여 방사 하는 방법이다.

상기의 두 가지 방법이 모두 사용 가능하지만 마스터 칩을 제조하는데 별도의 비용이 들기 때문에 두 번째 방법이 바람직하다.

본 발명의 실시 예에서 물성 측정은 다음과 같이 하였다.

1) 흡수성: 동일시간에 대해서 최초의 시료 무게에 대비하여 흡수 후 증가된 시료 무게를 중량%로 표현한 것이다.

2) 건조성: 동일시간에 대해서 충분히 흡수된 시료의 무게를 대비하여 건조된 후의 시료무게를 중량%로 표현한 것이다.

3) 항균성: KSK 0693의 시험 규격에 의하여 황색포도상구균 및 MRSA에 대하여 항균효과를 시험하였다.

4) 세탁, 물 견뢰도 : KSK 0430의 세탁에 대한 염색 견뢰도를 측정하였다.

5) 마찰 견뢰도 : KSK 0650의 염색물의 마찰 견뢰도를 측정하였다.

이하에서 실시 예와 비교 예를 들어 본 발명을 설명하는데, 이들 실시 예는 본 발명을 한정하거나 제한하는 것으로 간주되어서는 아니 된다.

<실시 예 1>

나일론 및 나노 금속분말 미립자(평균입경 70nm)의 섬유 내 함량을 80ppm으로 하고, 카본블랙은 15% 함유한 마스터 칩과 합성수지 칩을 5 : 95의 비율로 혼합 하였으며, 슬릿의 폭이 0.05mm 인 왕자형 방사구금을 사용하여 방사속도 4,000m/min으로 섬도가 85데니어인 섬유를 제조하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

<실시 예 2>

십자형 방사구금을 사용한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 조건으로 실시하였다.

<실시 예 3>

나노 금속분말 미립자를 섬유 내 함량을 5ppm으로 한 것 외에는 실시 예 1과 동일한 조건으로 실시하였다.

<실시 예 4>

나노 금속분말 미립자를 섬유 내 함량을 300ppm으로 한 것 외에는 실시 예 1과 동일한 조건으로 실시하였다.

<비교 예 1>

나일론 및 나노 금속분말 미립자(평균입경 70nm)의 섬유 내 함량을 80ppm으로 하고, 카본블랙은 15% 함유한 마스터 칩과 합성수지 칩을 5 : 95의 비율로 혼합하여 일반노즐을 이용하여 방사속도 4,000m/min으로 섬도가 85데니어인 섬유를 제조하였다.

<비교 예 2>

나일론 및 나노 금속분말 미립자(평균입경 70nm)의 섬유 내 함량을 5ppm으로 한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 조건으로 실시하였다.

	실시 예1	실시 예2	실시 예3	실시 예4	비교 예1	비교 예2
흡수성(%)	85.5	85.3	85.4	85.4	30.5	30.5
건조성(%)	95.5	95.6	95.7	95.5	40.2	40.2
항균성(%)	99.9	99.9	99.4	99.9	99.9	0
세탁견뢰도	3급	3급	3급	3급	3급	3급
마찰견뢰도	3급	3급	3급	3급	3급	3급
방사작업성	양호	양호	양호	양호	양호	양호

도 1은 본 발명에 사용된 왕자형 방사구금의 단면도.

도 2는 본 발명에 사용된 십자형 방사구금의 단면도.

Claims (3)

1. 왕(王)자형 또는 십(十)자형 단면형상의 방사구금을 이용하고, 평균입경이 10 내지 70nm인 나노 금속분말 미립자(나노 은의 미립자)를 첨가하고, 카본블랙은 원사내에 0.1 내지 2.0중량%로 혼입하는 것을 특징으로 하는 항균 및 흡한 속건성을 지닌 원착 기능성 나일론 섬유의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 나노 금속분말 미립자의 첨가량은 원사 내에 2 내지 300ppm 인 것을 특징으로 하는 항균 및 흡한 속건성을 지닌 원착 기능성 나일론 섬유의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 섬유로서는 방사 가능한 열가소성 수지인 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트 및 폴리아미드로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용하여 제조하는 것을 특징으로 하는 항균 및 흡한 속건성을 지닌 원착 기능성 나일론 섬유의 제조방법.

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