KR20120057904A - 온도 조절 기능을 갖는 폴리올레핀 섬유, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 원단 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리올레핀 수지 및 상기 폴리올레핀 수지에 분산된 상변화물질(특히 파라핀 왁스)을 포함하는 섬유로서, 상기 상변화물질은 융점이 25~45℃이고, 함량이 섬유 100 중량부 당 2~15 중량부인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유를 제공한다.
본 발명에 따른 폴리올레핀 섬유는 상변화물질로서 폴리올레핀 수지와 혼용성이 우수하고 인체에 무해하며 인체 온도와 유사한 융점 범위를 가진 파라핀왁스 계통의 물질을 포함하고 있어서, 주변 온도가 인체 온도를 기준으로 급격하게 상승하거나 급격하게 하강하였을 때 상변화를 통해 주변의 열을 흡수하거나 주변으로 열을 방출하고 섬유 주변의 온도를 인체 온도와 유사한 범위로 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 폴리올레핀 섬유로부터 제조된 원단은 체온의 급격한 변화를 방지하기 위한 스포츠 웨어, 또는 등산복 등의 소재로 사용될 수 있다.

Description

온도 조절 기능을 갖는 폴리올레핀 섬유, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 원단{Polypropylene fiber with auto temperature control, manufacturing method of the same, and fabric prepared from the same}
본 발명은 온도 조절 기능을 갖는 폴리올레핀 섬유, 이의 제조방법, 및 이로부터 제조된 원단에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상변화물질(Phase Change Material, PCM)을 통해 주변 온도가 상승하는 경우 주변의 열을 흡수하고 주변 온도가 하강하는 경우 주변으로 열을 발산하여 자체적으로 급격한 온도 변화를 방지할 수 있는 폴리올레핀 섬유, 이의 제조방법, 및 이로부터 제조된 원단에 관한 것이다.
폴리프로필렌(polypropylene, PP)은 가볍고 강하며 내마모성이 우수할 뿐만 아니라, 제조 공정이 비교적 간단하고 저렴하여 플라스틱, 필름, 섬유 등 다양한 용도에 적용되고 있다. 초창기의 폴리프로필렌은 취약한 열 안정성 및 자외선 안정성, 염색의 곤란성 등으로 인하여 그 용도가 상당히 제한적이었으나, 촉매의 개발에 따른 폴리프로필렌 중합 공정의 개선, 열 안정제, 자외선 안정제 등 각종 첨가제와 안료의 개발에 따른 색상 부여 등으로 인하여 의류뿐만 아니라 자동차 내장재, 실내 장식용 카펫트 등으로 그 적용 범위가 점차 확대되었다.
한편, 최근에는 상변화물질을 이용하여 온도 조절 기능을 가지는 섬유, 원단, 및 의류 등을 제조하는 연구가 활발히 진행되고 있는데, 대부분의 상변화물질은 무기물로서 섬유의 주재료인 폴리올레핀 수지와의 혼용성이 제한되는 문제점이 있고, 인체와 접촉하는 경우 악영향을 끼칠 수 있는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 목적은 폴리올레핀 수지와 혼용성이 우수하고 인체에 무해하며 인체 온도와 유사한 융점 범위를 가져 주변 온도가 인체 온도를 기준으로 급격하게 상승하거나 급격하게 하강하였을 때 상변화를 통해 주변의 열을 흡수하거나 주변으로 열을 방출하고 섬유 주변의 온도를 인체 온도와 유사한 범위로 조절할 수 있는 폴리올레핀 섬유를 제공하는데에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 온도 조절 기능을 가지는 폴리올레핀 섬유의 제조방법을 제공하는데에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 온도 조절 기능을 가지는 폴리올레핀 섬유로부터 제조된 원단 및 의류 등을 제공하는데에 있다.
본 발명의 일 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 폴리올레핀 수지 및 상기 폴리올레핀 수지에 분산된 상변화물질을 포함하는 섬유로서, 상기 상변화물질은 융점이 25~45℃이고, 함량이 섬유 100 중량부 당 2~15 중량부인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유를 제공한다. 이때, 상변화물질은 파라핀 왁스(paraffin wax), 바람직하게는 옥타데칸(Octadecane), 노나데칸(Nonadecane), 이코산(Icosane), 헤니코산(Henicosane), 및 도코산(Docosane)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 (a) 폴리올레핀 수지 및 상변화물질을 용융하여 용융 혼합물을 형성하는 단계; (b) 상기 용융물을 방사하여 미연신사를 제조하는 단계; 및 (c) 상기 미연신사를 연신하여 연신사를 제조하고 권축을 부여하는 단계;를 포함하는 섬유 제조방법으로서, 상기 상변화물질은 융점이 25~45℃이고, 함량이 섬유 100 중량부 당 2~15 중량부인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유의 제조방법을 제공한다. 이때, 본 발명에 따른 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유의 제조방법은 바람직하게는 상기 (c) 단계 이후에, (d) 상기 권축이 부여된 연신사의 표면에 방사유제를 부착시키는 단계; (e) 상기 방사유제가 부착된 연신사를 열고정하는 단계; 및 (f) 상기 열고정된 연신사를 소정의 길이로 절단하는 단계;를 더 포함하고, 상기 방사 유제는 함량이 섬유 100 중량부 당 0.2~2.0 중량부인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 상기 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유로부터 제조되는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 원단을 제공하고, 이때 원단은 직포, 편포, 부직포 등의 형태를 가진다. 또한, 본 발명은 상기 원단으로부터 제조되는 온도 조절 기능성 의류를 제공하고, 이때, 상기 의류의 용도는 바람직하게는 운동용 또는 등산용인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴리올레핀 섬유는 상변화물질로서 폴리올레핀 수지와 혼용성이 우수하고 인체에 무해하며 인체 온도와 유사한 융점 범위를 가진 파라핀왁스 계통의 물질을 포함하고 있어서, 주변 온도가 인체 온도를 기준으로 급격하게 상승하거나 급격하게 하강하였을 때 상변화를 통해 주변의 열을 흡수하거나 주변으로 열을 방출하고 섬유 주변의 온도를 인체 온도와 유사한 범위로 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 폴리올레핀 섬유로부터 제조된 원단은 체온의 급격한 변화를 방지하기 위한 스포츠 웨어, 또는 등산복 등의 소재로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리올레핀 섬유가 상변화물질로 옥타데칸을 포함하였을 때, 상기 섬유로부터 제조된 부직포의 상변화물질 함량에 따른 온도 조절 기능을 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 폴리올레핀 섬유가 상변화물질로 노나데칸을 포함하였을 때, 상기 섬유로부터 제조된 부직포의 상변화물질 함량에 따른 온도 조절 기능을 보여주는 그래프이다.
본 발명의 일 측면은 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유는 폴리올레핀 수지 및 상기 폴리올레핀 수지에 분산된 상변화물질을 포함한다.
폴리올레핀 수지는 섬유의 주성분으로서, 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아이소부틸렌 수지 및 이들의 공중합체 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 폴리올레핀(polyolefin) 수지일 수 있다. 폴리올레핀 수지는 바람직하게는 내마모성, 내화학성 등의 물성이 뛰어나고, 가격이 저렴하여 넓은 범용성을 가진 폴리프로필렌인 것을 특징으로 한다. 상기 폴리프로필렌은 호모폴리프로필렌으로서 용융흐름지수(MFI)가 10 내지 40g/10min이고, 아이소택틱 지수가 95% 이상이며, DSC로 측정한 융융점(Tm)이 160 내지 165℃인 것이 보다 바람직하다. 호모폴리프로필렌의 용융흐름지수가 낮을수록 섬유의 강성, 내약품성, 낮은 신율을 부여할 수 있지만 점도가 저하되므로 가공성이 나빠지게 되며, 용융흐름지수가 너무 높으면 섬유의 강성이 저하될 뿐만 아니라, 방사가 어려우므로 10 내지 40g/10min의 용융흐름지수를 가지는 것이 가장 적합하다.
상변화물질(Phase Change Material, PCM)은 특정 온도에서 온도의 변화없이 고체에서 액체로 또는 액체에서 고체로 상(Phase)이 변화되면서 많은 열을 흡수 또는 방출하는 물질을 말한다. 본 발명에 따른 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유는 공지의 방법에 의해 부직포와 같은 원단으로 변환되거나, 방적 등에 의해 실(yarn)로 변환되고, 다시 제직, 편직에 의해 직포, 또는 편포와 같은 원단으로 변환된다. 이렇게 제조된 원단은 일반적으로 운동용, 또는 등산용 의류의 소재로 사용된다. 이때 주변 온도는 주변의 날씨 변화, 또는 사용자로부터 발산되는 열에 의해 급격하게 변화되고, 보통 주변 온도의 범위는 약 20~50℃이고,주변의 급격한 온도 변화에 따른 사용자의 급격한 체온 변화를 방지하기 위해서 본 발명에 따른 폴리올레핀 섬유를 구성하는 상변화물질은 융점이 20~50℃, 바람직하게는 융점이 25~45℃인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 폴리올레핀 섬유를 구성하는 상변화물질은 상기의 융점을 만족하는 것 중에서도 파라핀 왁스인 것이 보다 바람직하다. 파라핀 왁스는 섬유의 주재료인 폴리올레핀 수지와 혼용성이 우수하고 인체에 무해하며 인체 온도와 유사한 융점 범위를 가진다. 파라핀 왁스(paraffin wax)는 헵타데칸(Heptadecane; 융점 약 21℃), 옥타데칸(Octadecane; 융점 약 28~30℃), 노나데칸(Nonadecane; 융점 약 32~34℃), 이코산(Icosane; 융점 36.7℃), 헤니코산(Henicosane; 융점 40.5℃), 도코산(Docosane; 융점 42℃), 및 트리코산(Tricosane; 융점 약 48~50℃)으로 이루어진 군, 바람직하게는 옥타데칸(Octadecane), 노나데칸(Nonadecane), 이코산(Icosane), 헤니코산(Henicosane), 및 도코산(Docosane)으로부터 선택되는 하나 이상의 물질로 구성된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유에서 상변화물질의 함량은 섬유 100 중량부 당 2~15 중량부, 바람직하게는 3~10 중량부인 것을 특징으로 하는데, 상변화물질의 함량이 섬유 100 중량부 당 2 중량부 미만이면 상변화물질의 첨가에 따른 온도 조절 기능이 미비하고, 15 중량부를 초과하면 방사 과정에서 부분적으로 사절 또는 드롭(drop)이 발생하여 연속적인 섬유 제조가 어려워진다.
또한, 본 발명에 따른 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유는 바람직하게는 섬유 표면에 부착된 방사유제를 더 포함한다. 방사유제는 친수성 방사유제, 또는 소수성 방사유제 등 통상적으로 사용되는 것이라면, 그 종류가 제한되지 않으며 폴리올레핀 섬유가 적용되는 용도에 맞게 선택하여 사용할 수 있다. 방사유제의 함량은 부직포 제조시 섬유간의 결합력을 저하시키지 않고, 카딩시 적절한 전기적 특성 및 마찰력을 부여하는 범위라면 크게 제한되지 않으며, 바람직하게는 섬유 100 중량부에 대하여 0.2~2.0 중량부, 보다 바람직하게는 0.3~1.0 중량부인 것을 특징으로 한다. 방사유제의 조성을 보다 구체적으로 살펴보면, 친수성 방사유제는 비이온성 친수유제 또는 여기에 음이온성 친수유제를 일정부분 혼합한 것으로 구성될 수 있다. 비이온성 친수유제로는 폴리에틸렌글리콜(PEG)를 기본물질로 하여 만든 방사유제를 이용한다. 상기 음이온성 친수유제로는 폴리에틸렌글리콜(PEG)를 기본물질로 하여 폴리글리콜에스테르를 혼합한 것으로 음이온성분이 일정부분을 차지한다. 상기 음이온성 친수유제로는 폴리에틸렌글리콜(PEG)에 폴리글리콜에스테르가 혼합되었는데, 이 중 음이온성분은 16%를 차지한다. 또한, 방사유제는 비이온 계면활성제, 음이온 대전방지제, 및 비실리콘계 소포제를 포함하며, 바람직하게는 비이온 계면활성제 70 내지 85 중량%, 음이온 대전방지제 5 내지 15 중량%, 비실리콘계 소포제 5 내지 15 중량%를 포함한다. 상기 방사유제에 포함되는 비이온 계면활성제는 폴리에틸렌 폴리프로필렌 글리콜 모노 부틸에테르, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리올레이트, 및 폴리옥시에틸렌 올레인산 에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다. 상기 음이온 대전방지제는 탄소수 8 내지 18인 알킬기를 함유하는 폴리옥시에틸렌 알킬포스페이트염인 것이 바람직하며, 상기 포스페이트염은 나트륨염, 칼륨염, 트리에틸아민염, 및 모노에틸아민염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 더 바람직하다. 상기 비실리콘계 소포제는 폴리옥시알킬렌글리콜, 폴리(옥시에틸렌, 옥시프로필렌) 알킬 에테르, 폴리(옥시에틸렌, 옥시프로필렌) 글리콜 코폴리머, 및 폴리옥시알킬렌 트리올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다. 또한, 소수성 방사유제는 지방산 아미드 축합물 및 탄화수소 왁스계 소수성 윤활제 95 내지 99 중량%와 정전기 방지제 1 내지 5 중량%로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유는 바람직하게는 폴리올레핀 수지에 분산된 산화방지제, 자외선 안정제, 공정 안정제, 항균제, 및 백색안료를 비롯한 착색제로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 보조 첨가제가 선택적으로 더 포함될 수 있으며, 이러한 첨가제의 함량은 섬유 100 중량부에 대하여 0.1~3 중량부인 것이 바람직하고, 0.1~1.5 중량부인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유는 그 용도에 따라 장섬유, 또는 단섬유일 수 있다. 단섬유는 보통 길이가 약 10~100㎜ 이며, 장섬유는 길이가 100㎜를 초과하는 것을 말한다. 본 발명에 따른 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유는 이후 부직포로 제조되어 의류 등을 포함한 다양한 분야에 적용이 가능하기 때문에 부직포 제조에 유리한 단섬유인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면은 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유의 제조방법은 (a) 폴리올레핀 수지 및 상변화물질을 용융하여 용융 혼합물을 형성하는 단계; (b) 상기 용융물을 방사하여 미연신사를 제조하는 단계; 및 (c) 상기 미연신사를 연신하여 연신사를 제조하고 권축을 부여하는 단계;를 포함한다. 이때, 상기 상변화물질은 융점이 25~45℃이고, 함량이 섬유 100 중량부 당 2~15 중량부인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유의 제조방법은 바람직하게는 상기 (c) 단계 이후에, (d) 상기 권축이 부여된 연신사의 표면에 방사유제를 부착시키는 단계; (e) 상기 방사유제가 부착된 연신사를 열고정하는 단계; 및 (f) 상기 열고정된 연신사를 소정의 길이로 절단하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 방사 유제는 함량이 섬유 100 중량부 당 0.2~2.0 중량부인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유의 제조방법에서 상기 (a) 단계의 용융 혼합물은 바람직하게는 보조 첨가제를 더 포함할 수 있고, 상기 보조 첨가제는 산화방지제, 자외선 안정제, 공정 안정제, 항균제, 및 착색제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 구성된다. 이때, 보조 첨가제의 함량은 섬유 100 중량부 당 0.1~3.0 중량부인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 또 다른 측면은 전술한 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유의 용도에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 온도 조절 기능성 폴리올레핀 원단 또는 온도 조절 기능성 의류에 관한 것이다.
본 발명에 따른 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유는 공지의 방법에 의해 직포, 편포, 부직포 등과 같은 원단으로 가공될 수 있다. 이 중 부직포 가공 방법을 살펴보면, 본 발명에 따른 폴리올레핀 섬유로부터 부직포를 가공하는 방법으로는 서멀본딩, 스펀본딩, 스펀레이싱, 니들펀칭 공법 등과 같이 통상적으로 사용되는 방법 등이 있으며, 이 중 서멀본딩 공법이 바람직하다. 서멀본딩 공법에는 카렌더본딩(calender bonding)과 스루에어본딩(through air-bonding)이 있다. 이 중 카렌더본딩 공법에 의해 부직포를 제조하는 방법을 보다 구체적으로 살펴보면, 먼저 폴리올레핀 단섬유를 카드기로 80 내지 150mpm의 속도로 카딩하고, 웹을 형성한다. 이후 웹을 두 개의 핫롤(Hot Roll)사이에 평량이 15~30 g/㎡인 캘린더 본딩 부직포를 제조한다. 캘린더 본딩 공법에 의한 부직포는 단섬유를 카딩한 후, 컨베이어에 적층된 웹이 140 내지 165℃로 설정된 두개의 핫롤(Hot Roll)사이를 통과하면서 섬유간의 열융착이 일어나 제조된다. 이때, 핫롤(Hot Roll)의 온도는 부직포 생산 속도, 롤의 엠보패턴의 형태, 롤의 셋팅온도와 표면온도의 차이 등의 캘린더 본딩공법의 생산?설비조건과 원료로 사용한 단섬유의 섬도에 따라 달라질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 온도 조절 기능성 원단은 의류의 소재로 사용될 수 있는데, 본 발명에서 의류는 상의, 하의 뿐만 아니라, 양말, 장갑 등을 포함하는 광의의 개념이다. 특히, 본 발명에 따른 온도 조절 기능성 원단을 소재로 사용하여 제조된 의류는 주변 환경의 급격한 온도 변화시에도 사용자의 체온이 급격하게 변화하는 것을 방지할 수 있기 때문에 운동용 또는 등산용으로 적합하다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
1. 분석방법의 설명
(1) 용융흐름지수(MFI) : ASTM D1238에 의거하여 측정하였고, 호모폴리프로필렌 및 랜덤 공중합체 계열의 경우 230℃, 2.16kg의 하중 조건을 사용하였다.
(2) 아이소택틱 인덱스(I.I : Isotactic Index) : ISO 9113에 의거하여 측정하였고, 노말헵탄을 끓게 하여 아택틱 성분을 녹인 후 남아있는 아이소택틱 성분의 무게를 달아 wt%로 나타내고 이 중량%를 아이소택틱 인덱스라 한다.
(3) 단섬유 섬도 : ASTM D1577에 의거하여 측정하였다.
2. 폴리올레핀 섬유의 제조
실시예 1.
용융흐름지수(Melt Flow Index, MFI)가 24~26g/10min고, 아이소택틱 인덱스가 95% 이상이며, 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimetry)로 측정한 용융점 범위가 160~165℃인 호모폴리프로필렌 수지 95 중량부, 옥타데칸 3 중량부 및 착색제로 백색 안료인 산화아연 1.2 중량부를 압출기에 투입하여 용융시키고, 260℃내외의 방사온도 및 40m/min의 방사속도로 방사 노즐을 통해 압출하여 미연신사를 제조하였다. 상기 미연신사를 연신비 1.5, 예열온도 80℃로 연신하여 크림퍼에서 권축을 부여하고, 방사유제 성분의 함량이 10 중량%인 친수성 방사유제액 8 중량부를 스프레이하여 섬유 표면에 부착시켰다. 방사유제 성분이 표면에 부착된 섬유를 100℃에서 10분간 열고정한 후, 섬유를 소정의 길이로 절단하여, 길이가 51㎜이고 섬도가 4.0 데니어인 폴리프로필렌 단섬유를 제조하였다.
실시예 2.
호모폴리프로필렌 수지 93 중량부 및 옥타데칸 5 중량부를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 길이가 51㎜이고 섬도가 4.0 데니어인 폴리프로필렌 단섬유를 제조하였다.
실시예 3.
호모폴리프로필렌 수지 88 중량부 및 옥타데칸 10 중량부를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 길이가 51㎜이고 섬도가 4.0 데니어인 폴리프로필렌 단섬유를 제조하였다.
실시예 4.
용융흐름지수(Melt Flow Index, MFI)가 24~26g/10min고, 아이소택틱 인덱스가 95% 이상이며, 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimetry)로 측정한 용융점 범위가 160~165℃인 호모폴리프로필렌 수지 95 중량부, 노나데칸 3 중량부 및 착색제로 백색 안료인 산화아연 1.2 중량부를 압출기에 투입하여 용융시키고, 260℃내외의 방사온도 및 40m/min의 방사속도로 방사 노즐을 통해 압출하여 미연신사를 제조하였다. 상기 미연신사를 연신비 1.5, 예열온도 80℃로 연신하여 크림퍼에서 권축을 부여하고, 방사유제 성분의 함량이 10 중량%인 친수성 방사유제액 8 중량부를 스프레이하여 섬유 표면에 부착시켰다. 방사유제 성분이 표면에 부착된 섬유를 100℃에서 10분간 열고정한 후, 섬유를 소정의 길이로 절단하여, 길이가 51㎜이고 섬도가 4.0 데니어인 폴리프로필렌 단섬유를 제조하였다.
실시예 5.
호모폴리프로필렌 수지 93 중량부 및 노나데칸 5 중량부를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 길이가 51㎜이고 섬도가 4.0 데니어인 폴리프로필렌 단섬유를 제조하였다.
실시예 6.
호모폴리프로필렌 수지 88 중량부 및 노나데칸 10 중량부를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 길이가 51㎜이고 섬도가 4.0 데니어인 폴리프로필렌 단섬유를 제조하였다.
비교예 1.
용융흐름지수(Melt Flow Index, MFI)가 24~26g/10min고, 아이소택틱 인덱스가 95% 이상이며, 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimetry)로 측정한 용융점 범위가 160~165℃인 호모폴리프로필렌 수지 98 중량부를 압출기에 투입하여 용융시키고, 260℃내외의 방사온도 및 40m/min의 방사속도로 방사 노즐을 통해 압출하여 미연신사를 제조하였다. 상기 미연신사를 연신비 1.5, 예열온도 80℃로 연신하여 크림퍼에서 권축을 부여하고, 방사유제 성분의 함량이 10 중량%인 친수성 방사유제액 8 중량부를 스프레이하여 섬유 표면에 부착시켰다. 방사유제 성분이 표면에 부착된 섬유를 100℃에서 10분간 열고정한 후, 섬유를 소정의 길이로 절단하여, 길이가 51㎜이고 섬도가 4.0 데니어인 폴리프로필렌 단섬유를 제조하였다.
비교예 2.
용융흐름지수(Melt Flow Index, MFI)가 24~26g/10min고, 아이소택틱 인덱스가 95% 이상이며, 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimetry)로 측정한 용융점 범위가 160~165℃인 호모폴리프로필렌 수지 78 중량부, 옥타데칸 15 중량부 및 착색제로 백색 안료인 산화아연 1.2 중량부를 압출기에 투입하여 용융시키고, 260℃내외의 방사온도 및 40m/min의 방사속도로 방사 노즐을 통해 압출시켰다. 그러나, 압출 과정에서 부분적으로 사절이 발생하여 미연신사를 연속적으로 제조하지 못하였다.
3. 폴리올레핀 부직포의 제조
제조예 1.
실시예 1에서 제조한 폴리프로필렌 단섬유로부터 니들펀칭 공법을 사용하여 평량(부직포 무게)이 약 50 g/㎡ 인 니들펀치 부직포를 제조하였다.
제조예 2.
실시예 2에서 제조한 폴리프로필렌 단섬유로부터 니들펀칭 공법을 사용하여 평량(부직포 무게)이 약 50 g/㎡ 인 니들펀치 부직포를 제조하였다.
제조예 3.
실시예 3에서 제조한 폴리프로필렌 단섬유로부터 니들펀칭 공법을 사용하여 평량(부직포 무게)이 약 50 g/㎡ 인 니들펀치 부직포를 제조하였다.
제조예 4.
실시예 4에서 제조한 폴리프로필렌 단섬유로부터 니들펀칭 공법을 사용하여 평량(부직포 무게)이 약 50 g/㎡ 인 니들펀치 부직포를 제조하였다.
제조예 5.
실시예 5에서 제조한 폴리프로필렌 단섬유로부터 니들펀칭 공법을 사용하여 평량(부직포 무게)이 약 50 g/㎡ 인 니들펀치 부직포를 제조하였다.
제조예 6.
실시예 6에서 제조한 폴리프로필렌 단섬유로부터 니들펀칭 공법을 사용하여 평량(부직포 무게)이 약 50 g/㎡ 인 니들펀치 부직포를 제조하였다.
비교 제조예 1
비교예 1에서 제조한 폴리프로필렌 단섬유로부터 니들펀칭 공법을 사용하여 평량(부직포 무게)이 약 50 g/㎡ 인 니들펀치 부직포를 제조하였다.
4. 니들펀치 부직포의 자가 온도 조절 기능 테스트
제조예 1 내지 6 및 비교 제조에 1에서 제조한 니들펀치 부직포의 자가 온도 조절 기능을 테스트하였다. 먼저 일정 크기로 부직포 시편을 준비하였다. 준비한 부직포 시편을 50℃로 설정된 오븐에 30분간 방치하면서 가열하였고, 이때 5분 간격으로 부직포 시편의 온도 변화를 측정하였다. 오븐에서 30분간 방치한 후 꺼내어 공기 중에서 30분간 방치하면서 방냉하였고, 이때 5분 간격으로 부직포 시편의 온도 변화를 측정하였다.
표 1은 니들펀치 부직포의 자가 온도 조절 기능 테스트 결과를 나타낸 것이다. 또한, 도 1 내지 도 2는 표 1의 결과를 그래프화 한 것으로서, 도 1은 본 발명에 따른 폴리올레핀 섬유가 상변화물질로 옥타데칸을 포함하였을 때, 상기 섬유로부터 제조된 부직포의 상변화물질 함량에 따른 온도 조절 기능을 보여주는 그래프이고, 도 2는 본 발명에 따른 폴리올레핀 섬유가 상변화물질로 노나데칸을 포함하였을 때, 상기 섬유로부터 제조된 부직포의 상변화물질 함량에 따른 온도 조절 기능을 보여주는 그래프이다.
표 1, 도 1, 및 도 2에서 보이는 바와 같이 상변화물질로 옥타데칸을 포함하는 부직포는 약 28~40℃ 범위에서 주변 온도의 급격한 변화에 따른 온도 상승 시간이 지연되었고 이후 약 40~18℃ 범위에서 주변 온도의 급격한 변화에 따른 온도 하강 시간이 지연되었고, 상변화물질로 노나데칸을 포함하는 부직포는 약 32~40℃ 범위에서 주변 온도의 급격한 변화에 따른 온도 상승 시간이 지연되었고 이후 약 40~20℃ 범위에서 주변 온도의 급격한 변화에 따른 온도 하강 시간이 지연되었다.
부직포 구분
 가열 시간(분) 방냉 시간(분) : 가열 시간을 포함
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
제조예 1 14.3 21.6 27.7 29.4 35.7 41.2 46.3 40.1 35.2 31.1 27.6 22.4 17.4
제조예 2 14.5 21.4 25.9 28.7 30.8 36.4 44.4 39.8 32.6 30.3 28.8 23.7 21.3
제조예 3 14.7 21.7 26.7 29.6 30.4 33.6 37.6 33.2 30.4 29.6 28.1 26.1 23.1
제조예 4 14.5 20.8 27.7 31.6 34.6 39.7 44.2 38.6 34.2 30.8 24.2 20.6 18.3
제조예 5 14.2 21.4 26.8 30.8 32.1 38.2 42.9 37.4 33.6 31.5 29.4 25.7 20.6
제조예 6 14.6 21.7 27.4 30.2 32.4 33.8 36.7 33.4 31.5 30.5 27.1 24.4 18.9
비교 제조예 1 14.6 22.4 29.5 36.3 42.7 46.2 48.6 40.2 31.4 24.3 20.4 17.2 15.3
상기의 결과로부터 본 발명에 따른 부직포, 및 이로부터 제조된 의류는 주변 온도가 급격히 변화되어도 체온이 급격하게 변화하는 것을 방지할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (19)

  1. 폴리올레핀 수지 및 상기 폴리올레핀 수지에 분산된 상변화물질을 포함하는 섬유로서,
    상기 상변화물질은 융점이 25~45℃이고, 함량이 섬유 100 중량부 당 2~15 중량부인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 폴리 올레핀 수지는 폴리프로필렌 수지인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지는 용융 흐름 지수가 10 내지 40g/10min이고, 아이소택틱 지수가 95%이상인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 섬유는 단섬유인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상변화물질은 파라핀 왁스(paraffin wax)인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 파라핀 왁스(paraffin wax)는 옥타데칸(Octadecane), 노나데칸(Nonadecane), 이코산(Icosane), 헤니코산(Henicosane), 및 도코산(Docosane)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 섬유는 표면에 부착된 방사 유제를 더 포함하고, 상기 방사 유제는 함량이 섬유 100 중량부 당 0.2~2.0 중량부인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 섬유는 폴리올레핀 수지에 분산된 보조 첨가제를 더 포함하고,
    상기 보조 첨가제는 산화방지제, 자외선 안정제, 항균제, 및 착색제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 함량이 섬유 100 중량부 당 0.1~3.0 중량부인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유.
  9. (a) 폴리올레핀 수지 및 상변화물질을 용융하여 용융 혼합물을 형성하는 단계;
    (b) 상기 용융물을 방사하여 미연신사를 제조하는 단계; 및
    (c) 상기 미연신사를 연신하여 연신사를 제조하고 권축을 부여하는 단계;를 포함하는 섬유 제조방법으로서,
    상기 상변화물질은 융점이 25~45℃이고, 함량이 섬유 100 중량부 당 2~15 중량부인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 폴리 올레핀 수지는 폴리프로필렌 수지인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지는 용융 흐름 지수가 10 내지 40g/10min이고, 아이소택틱 지수가 95%이상인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유의 제조방법.
  12. 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상변화물질은 파라핀 왁스(paraffin wax)인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유의 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 파라핀 왁스(paraffin wax)는 옥타데칸(Octadecane), 노나데칸(Nonadecane), 이코산(Icosane), 헤니코산(Henicosane), 및 도코산(Docosane)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유의 제조방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 (a) 단계의 용융 혼합물은 보조 첨가제를 더 포함하고,
    상기 보조 첨가제는 산화방지제, 자외선 안정제, 항균제, 및 착색제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 함량이 섬유 100 중량부 당 0.1~3.0 중량부인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유의 제조방법.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 (c) 단계 이후에,
    (d) 상기 권축이 부여된 연신사의 표면에 방사유제를 부착시키는 단계;
    (e) 상기 방사유제가 부착된 연신사를 열고정하는 단계; 및
    (f) 상기 열고정된 연신사를 소정의 길이로 절단하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 방사 유제는 함량이 섬유 100 중량부 당 0.2~2.0 중량부인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 섬유의 제조방법.
  16. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 폴리올레핀 섬유로부터 제조되는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 원단.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 원단은 부직포인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 폴리올레핀 원단.
  18. 제 16항의 폴리올레핀 원단으로부터 제조되는 온도 조절 기능성 의류.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 의류는 운동용 또는 등산용인 것을 특징으로 하는 온도 조절 기능성 의류.
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