KR20120001092A - 카다놀계의 천연항균제를 이용한 폴리프로필렌섬유의 항균가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌섬유의 항균가공방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 천연물로서 인체에 유해하지 않고 성능이 우수한 카다놀을 이용한 항균가공방법에 관한 것이다. 본 발명에 의해 소수성의 카다놀을 수중에 안정하게 유화하는 기술을 확보하고 또한 폴리프로필렌섬유에 처리된 후 카다놀 성분이 세탁에 의해 섬유로부터 떨어져 나가지 않고 섬유상에 잔류하여 지속적으로 항균기능성을 나타낼 수 있도록 세탁견뢰도를 향상시킬 수 있었다.

Description

카다놀계의 천연항균제를 이용한 폴리프로필렌섬유의 항균가공방법{Antibacterial Finish Of Polypropylene fabrics Using Cardanol Antibacterial―agents}

본 발명은 폴리프로필렌섬유의 항균가공방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 천연물로서 인체에 유해하지 않고 성능이 우수한 카다놀을 이용한 항균가공방법에 관한 것이다.

기능성 섬유소재의 개발은 합성 섬유에 흡수, 흡습성을 부여하고 보다 천연섬유에 가깝게 만들려는 노력으로부터 시작되었는데, 현재에는 천연섬유 이상의 흡수, 흡습 성능을 가진 합성섬유가 계속 개발되고 있다. 특히, 생활안전과 기능성 및 건강과 관련된 기능성 섬유는 점차적으로 그 수요가 늘어나고 있으며, 수요대체를 위한 새로운 기능성 섬유의 개발도 지속적으로 이루어지고 있으며, 최근 색채, 외관 등인 감성과 더불어 기능성에 대한 관심을 보이는 소비자의 추세를 반영하기 위한 고부가가치형 복합 기능성 섬유 제품이 요구되고 있다.

이러한 요구에 부응하여 현재 각광받고 있는 폴리프로필렌 필라멘트는 강도가 우수하며, 혼방성이 좋은 소수성 필라멘트로서, 다른 합성필라멘트와는 달리, 동일한 중량의 원단일지라도 비중이 낮으므로 벌키(bulky)성이 우수하고, 흡수율이 매우 낮아 피부를 항상 건조한 상태를 유지하여 운동 중이나 후에도 항상 쾌적함을 유지할 수 있으며, 또한 천연/합성 필라멘트를 통틀어 가장 낮은 열전도율로 인하여 열손실이 적고, 이로 인해 체온을 일정하게 유지시켜 주게 되고, 수분이 필라멘트 내부로 침투하지 않게 되므로 그냥 흔들어 떨어뜨려 제거할 수 있게 되며, 세탁이 용이하며 건조 속도가 빨라 의류용이나 홈인테리어용으로 각광받고 있다.

또한, 세균, 곰팡이, 박테리아 등이 서식할 수 있는 환경을 제공하지 않으며, 비활성의 폴리머이므로 냄새, 핏자국, 얼룩, 화학약품 등에 반응하지 않으며, 정전기에 대해서도 매우 안정적이다.

이러한 폴리프로필렌계 섬유의 기능성 가공의 연구개발은 지속적으로 이루어지고 있는데, 특히, 인체유해 미생물로부터 인체를 보호하기 위한 목적을 실현하기 위해서 항균성을 지속적으로 부여하는 기술이 요구되고 있다.

항균제는 합성항균제와 천연항균제로 나뉘고, 합성항균제로는 4급 암모늄염계, 유기금속계, 페놀계 등이 주류를 이루지만 이러한 합성항균제는 세포독성이 커서 항균성능은 우수하지만 사용량에 있어서 제한적이다. 천연항균제로는 다양한 것들이 있을 수 있지만 가격이 비싸고 항균성능이 떨어지며, 견뢰도가 낮아 성능대비 경제성이 우수하지 않다. 따라서 최근 웰빙트랜드에 부응하여 폴리프로필렌섬유의 항균가공에 있어서 천연물로서 인체에 유해하지 않고 성능이 우수한 항균가공의 필요성이 특히 요구되고 있다.

천연항균제로서는 카다놀이 최근 각광을 받고 있는데, 옻나무과에 속하는 캐슈너트의 추출물성분 중의 하나인 카다놀은 천연의 방수, 방부, 방충작용을 가지는 기능성 물질로서 페놀의 메타위치에 탄소수가 15개인 곁가지를 가지고 있으며, 곁가지의 각지 다른 위치에 mono-, dien-, trien-의 탄소이중결합을 가지는 소수성의 복잡한 구조의 화합물종이다.

이러한 카다놀이 우수한 항균성을 가지고 있음은 주지의 사실이지만 이러한 카다놀은 물에 용해하지 않는 소수성의 물질이므로 물을 사용하는 섬유공정에 적용하는 것이 불가능하고 섬유에 처리된다 하더라도 카다놀 성분이 세탁에 의해 섬유로부터 떨어져 나가는 세탁견뢰도불량의 문제점이 있었다.

그러므로 본 발명에서는 이러한 소수성의 카다놀을 폴리프로필렌섬유에 응용하는 기술을 제공함으로써 천연물로서 인체에 유해하지 않고 성능이 우수한 항균기능성 섬유제품을 제조하는 것을 기술적과제로 한다.

이를 해결하기 위해 본 발명에서는 소수성의 카다놀을 수중에 안정하게 유화하는 기술을 확보하고 또한 더불어 섬유에 처리된 후 카다놀 성분이 떨어져 나가지 않고 섬유상에 잔류하여 지속적으로 항균기능성을 나타낼 수 있도록 하는 것을 핵심기술로 한다.

그러므로 본 발명에 의하면, 카다놀 5~20중량%와 폴리에틸렌옥사이드계 계면활성제 5~20중량% 및 잔부로서 물로 이루어진 유화상태의 항균가공액을 준비한 후, 상기 항균가공액을 사용하여 폴리프로필렌섬유를 처리한 후 상온의 물을 사용하여 세정하는 것을 특징으로 하는 카다놀계의 천연항균제를 이용한 폴리프로필렌섬유의 항균가공방법이 제공된다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 천연항균제인 카다놀을 이용하여 폴리프로필렌섬유의 항균가공을 하는 방법에 관한 것으로서 소수성의 카다놀을 수중에 안정하게 유화하여 섬유에 대한 처리능을 향상함과 동시에 섬유에 처리된 후 카다놀 성분이 떨어져 나가지 않고 섬유상에 잔류할 수 있도록 하는 항균가공방법에 관한 것이다.

본 발명의 항균가공방법에서 항균제로 사용되는 카다놀은 옻나무과에 속하는 캐슈너트의 추출물성분 중의 하나로서 천연의 방수, 방부, 방충작용을 가지는 기능성 물질로서 페놀의 메타위치에 탄소수가 15개인 곁가지를 가지고 있으며, 곁가지의 각지 다른 위치에 mono-, dien-, trien-의 탄소이중결합을 가지는 하기 화학식 1에 도시된 바와 같은 소수성의 복잡한 구조의 화합물종이다. 카다놀은 화학구조내에 긴 탄소수를 가지는 곁가지, 즉 알킬기를 가지고 있으며 이로 인해 아주 높은 소수성이 나타나는데, 이러한 소수성으로 인해 폴리프로필렌 섬유를 포함하는 다양한 소수성의 합성섬유에 대해 친화력을 나타낼 수 있으며, 또한 구조내에 있는 페놀기의 수산기(-OH)는 각종 천연섬유와 수소결합 등을 통해 친화력을 가지게 할 수 있다.

상기 카다놀은 물에 용해하지 않는 소수성의 물질이므로 물을 사용하는 섬유공정에 적용하는 것이 불가능하고 섬유에 처리된다 하더라도 카다놀 성분이 세탁에 의해 섬유로부터 떨어져 나가는 문제점이 있으므로 본 발명에서는 소수성의 카다놀을 물에서 안정하게 유화시키기 위하여 최적의 유화제를 선정하였다.

유화제의 선정에 있어서 중요한 사항은 유화의 안정성만이 아니라 섬유에 처리한 후 유화제는 세탁 등에 의해 제거되더라도 카다놀 성분은 섬유상에 지속적으로 잔류시키는 것이다. 이를 위해서 본 발명에서는 카다놀 5~20중량%와 폴리에틸렌옥사이드계 계면활성제 5~20중량% 및 잔부로서 물로 이루어진 유화상태의 항균가공액을 준비한다. 상기 폴리에틸렌옥사이드계 계면활성제가 5중량%미만이면 블렌딩 현상이 발생하여 수용성화되지 못해 섬유용 조제로써 사용할수 없는 문제점이 있고, 20중량%를 초과하는 경우에는 친수성부여에 저해가 될 수 있다.

섬유에 처리된 카다놀은 자체의 친화력으로 섬유에 잔류할 수 있으나, 사용된 계면활성제는 수용성이므로 세정시 물에 용해되어 제거됨으로써 결국 섬유상에는 카다놀만이 잔류하게 된다. 그러나 본 발명에서는 카다놀과 폴리에틸렌옥사이드계 계면활성제의 양호한 유화상태를 통해 카다놀의 긴 알킬 곁가지가 섬유의 구조내부로 침투하여 섬유속에 깊숙이 들어감으로써 세정시 제거되지 않도록 할 수 있는데, 이러한 효과는 소수성 섬유인 폴리프로필렌섬유에서 더욱 크게 나타난다. 경우에 따라서는 프로판올(propanol) 또는 부탄올(butanol)을 카다놀 100중량부 대비 5~10중량부 추가하여 유화를 보다 원활히 할 수 있다.

본 발명에서 상기 항균가공액을 사용하여 섬유를 처리하는 공정은 침염법과 패딩법을 사용할 수 있는데, 먼저 침염법의 경우에는 섬유중량대비 5~20배의 항균가공액을 사용하여 섬유를 침지시키고 40~130℃에서 30~60분간 처리하며, 패딩법의 경우에는 섬유중량대비 5~100배의 항균가공액을 사용하여 섬유를 패딩하고 105~180℃에서 5~20분간 처리한다. 상기 처리가 완료된 폴리프로필렌섬유는 상온의 물을 사용하여 세정하여 계면활성제성분을 제거하게 된다.

본 발명에서 사용되는 항균제인 카다놀은 소수성이므로 근본적으로 물을 이용한 세정공정에 대해서는 내구성이 어느 정도 확보되지만 지속적인 내구성은 약하다. 이러한 장시간에 대한 내구성의 향상을 위해 추가적인 바인더와 가교제를 사용하여 섬유에 대한 친화력의 향상과 함께 내구성의 향상을 이룰 수 있다.

본 발명에서는 상기 항균가공액에 항균가공액 100 중량부 대비 아크릴계바인더 1~10중량부 및 가교제 0.5~2중량부를 추가하여 혼합한 항균가공액을 제조하여 폴리프로필렌섬유에 처리한 후 일정조건에서 열처리함으로써 소수성의 카다놀이 바인더와 가교제에 의해 섬유에 완전고착되도록 하여 카다놀의 내구성은 크게 향상되어 견뢰도가 향상된다.

본 발명에서 폴리프로필렌섬유는 경우에 따라서는 타섬유와 혼방을 한 것을 사용할 수도 있겠는데, 면, 레이온과 같은 음이온성을 가지는 섬유와 양모, 실크, 아크릴과 같은 양이온성을 가지는 섬유에 따라 상기 항균가공액의 처방을 조절할 수 있다. 음이온성을 가지는 섬유, 즉, 면 또는 레이온과의 혼방에서는 이온계 계면활성제를 항균가공액에 추가하는 것이 바람직하며, 양이온성을 가지는 섬유, 즉 양모, 실크, 아크릴 중 어느 하나와의 혼방에서는 음이온계 계면활성제를 추가하는 것이 바람직하다. 추가되는 양은 카다놀 100중량부 대비 0.1~0.3중량부가 바람직하다.

따라서 본 발명에 의하여 소수성의 카다놀을 수중에 안정하게 유화하는 기술을 확보하고 또한 폴리프로필렌섬유에 처리된 후 카다놀 성분이 세탁에 의해 섬유로부터 떨어져 나가지 않고 섬유상에 잔류하여 지속적으로 항균기능성을 나타낼 수 있도록 세탁견뢰도를 향상시킬 수 있었다.

이하 다음의 실시 예에서는 본 발명의 카다놀계의 천연항균제를 이용한 폴리프로필렌섬유의 항균가공방법에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.

[실시예 1]

카다놀 100g과 폴리에틸렌옥사이드계 계면활성제 50g을 상온에서 교반혼합하고, 여기에 물 850g을 추가하여 교반하여 유화상태의 항균가공액을 준비한 후, 섬유중량대비 10배의 상기 항균가공액에 폴리프로필렌직물을 침지시키고 80℃의 온도에서 50분간 처리한 후 상온의 물을 사용하여 충분히 세정함으로써 카다놀만 섬유상에 남기고 계면활성제 성분은 모두 제거하여 항균가공을 완료하였다.

[실시예 2]

카다놀 100g과 폴리에틸렌옥사이드계 계면활성제 50g을 상온에서 교반혼합하고, 여기에 물 850g을 추가하여 교반하여 유화상태의 항균가공액을 준비한 후, 섬유중량대비 100배의 상기 항균가공액을 사용하여 폴리프로필렌직물을 패딩하고 160℃의 온도에서 10분간 처리한 후 상온의 물을 사용하여 수세조를 통해 충분히 세정함으로써 카다놀만 섬유상에 남기고 계면활성제 성분은 모두 제거하여 항균가공을 완료하였다.

[실시예 3]

상기 실시예 1에서 사용한 항균가공액에 항균가공액 100 중량부 대비 아크릴계바인더 5 중량부 및 가교제 2중량부를 추가한 항균가공액을 사용하여 패딩법으로 섬유에 처리하고 160℃ 온도에서 10분간 처리하였다.

상기 실시예 1 내지 3에 의해 항균가공된 직물의 항균성 및 세탁내구성을 평가하여 아래 표 1에 나타내었다.

항목	실시예 1	실시예 2	실시예 3	측정방법
항균성	99.9	95	99.9	KS K 0693
세탁내구성	우수	보통	아주 우수	KS K 0693

Claims (5)

1. 카다놀 5~20중량%와 폴리에틸렌옥사이드계 계면활성제 5~20중량% 및 잔부로서 물로 이루어진 유화상태의 항균가공액을 준비한 후, 상기 항균가공액을 사용하여 폴리프로필렌섬유를 처리한 후 상온의 물을 사용하여 세정하는 것을 특징으로 하는 카다놀계의 천연항균제를 이용한 폴리프로필렌섬유의 항균가공방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 항균가공액을 사용하여 섬유를 처리하는 공정은 섬유중량대비 5~20배의 항균가공액을 사용하여 섬유를 침지시키고 40~130℃에서 30~60분간 처리하는 것을 특징으로 하는 카다놀계의 천연항균제를 이용한 폴리프로필렌섬유의 항균가공방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 항균가공액을 사용하여 섬유를 처리하는 공정은 섬유중량대비 5~100배의 항균가공액을 사용하여 섬유를 패딩하고 105~180℃에서 5~20분간 처리하는 것을 특징으로 하는 카다놀계의 천연항균제를 이용한 폴리프로필렌섬유의 항균가공방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 항균가공액에 항균가공액 100 중량부 대비 아크릴계바인더 1~10중량부 및 가교제 0.5~2중량부를 추가하는 것을 특징으로 하는 카다놀계의 천연항균제를 이용한 폴리프로필렌섬유의 항균가공방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 항균가공액은 4급암모늄염계 양이온계면활성제 또는 음이온계 계면할성제를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 카다놀계의 천연항균제를 이용한 폴리프로필렌섬유의 항균가공방법.