KR20160092294A - 견운모함유 기능성 합성섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 견운모가 함유된 항균, 원적외선 및 음이온 방출 기능을 갖는 기능성 합성섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 항균, 원적외선, 음이온 방출 기능이 우수한 견운모 미립물질을 합성섬유내에 안정적으로 혼합시킴으로써 통상적으로 섬유 표면 코팅, 도포등의 방식 대비 기능성 물질의 변형, 파괴가 없이 지속성이 우수하며 직물화시킨 경우 세탁후 기능성의 지속성이 향상되는 효과가 발현된다.

Description

견운모함유 기능성 합성섬유의 제조방법{Process Of Producing Funtional Synthetic Fiber Containing Sericite}

본 발명은 견운모가 함유된 항균, 원적외선 및 음이온 방출 기능을 갖는 기능성 합성섬유의 제조방법에 관한 것이다.

일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 세균이나, 곰팡이와 같은 유해 물질등의 미생물은 온습도등의 조건이 충족하여지면 쉽게 증식하게 되며 공기, 음식물, 의류등을 통해 인체에 침입하거나, 피부 접촉등을 통해 병균 전파 및 질병과 질환을 유발시키는 주원인이 되고 있다. 세균이나 곰팡이 등의 미생물은 그 종류가 대단히 많을 뿐 아니라 토양, 대기, 물등 자연 상태에 폭넓게 분포하고 있으며 특히 사스, 구제역등의 전염성 병원균 및 대장균, 황색포도구균등에 의한 식중독, 레지오넬라균에 의한 폐렴, 아토피, 천식등 미생물에 의한 피해가 증폭되고 있는 실정이다.

이에 일상생활에서 접하는 의류, 침구, 인테리어용품등에서도 인체 분비물을 영양원으로 하는 미생물의 증식을 제한하여 인체를 유해환경으로부터 보호하려는 여러 종류의 위생 섬유 제품이 개발되어지고 있으며 항균, 소취, 탈취등의 방법이 널리 사용되어 지고 있다.

국내외 항균 기능이 있는 섬유 소재로는 폴리에스테르계, 아크릴계, 천연섬유, 폴리프로필렌계등이 대표적으로 사용되어지고 있으며 섬유 제조공정에서 항균기능을 부가하여 제조하는 경향이 높아지고 있다. 이러한 섬유제조공정에서 항균기능을 부여하는 방법으로는 섬유 원료에 항균 기능 물질을 혼입하는 방법과 직물 표면에 후가공 공정에서 항균성 기능 물질을 스프레이 형태로 도포 처리하거나, 항균가공제를 염색 처리하는 방법 또는 항균 기능성 물질을 액상으로 가공하여 패딩처리 또는 코팅하는 방법등이 주로 사용되어 지고 있다.

이러한 항균 기능물질의 다양한 처리 방법을 통해 여러형태의 항균 섬유 제품들이 상품화 되고 있으나 장기간 착용 및 사용시 항균 지속성에 대한 보완필요성은 여전히 남아 있는 상태이다. 따라서 우수한 항균 기능성이 지속적이며 안정적으로 발현되는 항균 기능성 섬유의 제조 기술 개발이 절실히 요구되는 상황이다.

이에 대한민국특허공개공보제10-2004-0098808호에서는 폴리프로필렌 수지에평균입경 0.3㎛(325Mesh)정도의 분말체로된 이산화티타늄분말(광촉매) 7중량%, 토루말린(전기석)분말 7중량%, 세리사이트(견운모)분말 7중량%, 은분말 7중량%, 실리카,산화칼슘,이산,산화아연,지르코늄,산화나트륨,아연등을 같은량으로 혼합한 혼합분말체 2중량%를 첨가하여 혼합물을 조성하는 단계와, 상기 혼합조성물을 폴리프로필렌 칩과 3:2의 중량비로 마스터베치를 형성하는 단계와, 마스터베치와 폴리프로필렌 칩을 5:5의 중량비로 혼합하여 수분과 습기를 제거하는 단계와, 수분과 습기가 제거된 혼합물을 220~240℃에서 용융방사하는 단계로 제조되는 것을 특징으로 하는 항균, 정화, 방오, 자외선차단, 원적외선 전자판차단 기능을 가지는 폴리프로필렌 멀티필라멘트사의 제조방법을 제공하고 있다. 그러나 상기 선행기술에서는 장기간 사용시 기능성 물질이 기능성 발휘 정도가 지속적이지 못하다는 문제점이 있는 실정이었다.

대한민국특허공개공보제10-2004-0098808호(2004년11월26일공개)

그러므로 본 발명은 종래의 항균, 원적외선 및 음이온 방출 기능성 섬유의 문점을 보완하고 해결하여 항균 및 음이온, 원적외선 방출 기능이 우수한 견운모를 기능성 물질로 하여 합성섬유내에 안정적으로 혼입시켜 기능성 물질의 훼손, 파괴, 후가공에서의 해리등을 지연시키고 방지함으로써 장시간 착용이나 세탁후에도 그 기능성이 지속될 수 있는 합성섬유 단섬유를 제공하는 것을 기술적과제로 한다.

그러므로 본 발명에 의하면, 통상의 방사구금을 사용하여 입자 크기 1~5㎛이며 평균입경이 1~1.5㎛인 견운모 미립분말을 10~20중량% 함유한 합성수지 마스터배치칩 1~10중량%와 고유점도 0.620~0.625의 합성수지칩을 90~99중량%로 혼합한 후 용융 방사하는 것을 특징으로 하는 견운모함유 기능성 합성섬유의 제조방법이 제공된다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 통상의 방사구금을 사용하여 견운모 미립분말을 함유한 합성수지 마스터배치칩과 고유점도 0.620~0.625의 합성수지칩을 혼합한 후 용융 방사하는 견운모함유 기능성 합성섬유의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에서 용융방사시 사용되는 합성수지 마스터배치칩은 입자 크기 1~5㎛이며 평균입경이 1~1.5㎛인 견운모 미립분말을 10~20중량% 함유하는 것을 사용하는데, 알카리성 천연광물로서 원적외선, 다량의 음이온을 방출하여 유해물질의 흡착, 항균작용, 면연력 증진효과에 탁월한 광물인 견운모 미립분말을 합성수지 마스터배치칩에 함유시켜 방사하여 항균, 원적외선 및 음이온 방출 기능을 지속적으로 부여하는 것이다.

상기 견운모 미립분말의 크기는 1~5㎛인 것이 바람직한데 이는 고분자 물질 섬유화 과정에서의 모노필라멘트 토출에 방해를 주지않아 안정적인 토출이 가능하기 때문이다. 상기 견운모 미립분말은 판상의 구조를 가지고 있기 때문에 최대 입자 크기가 1~5㎛라도 입자 크기 분포 측면에서 평균입경이 1~1.5㎛이며 전체 입자 크기 분포의 98%수준이 5㎛을 넘지 않아야 용융방사과정에서 폴리머의 흐름성이 균일하며 안정적인 토출 압력을 확보할수 있다.

일반적으로 견운모와 같은 무기 소재는 3~5㎛ 크기 수준이면 섬유내 안정적 혼입이 가능하며 섬유화 즉, 통상적인 방사 공정에서 사용 가능한 수준이나, 보다 안정적이며 최적의 분산성 확보를 위해서는 평균입경이 1~1.5㎛인 나노사이즈가 필요하다. 이렇게 상기 견운모 미립 분말의 평균입경이 1.5㎛을 초과하는 경우에는 기능성 미립 입자가 베이스 고분자 물질 전구간에서 고분산화 되지 않고 일부 구간에서 부분 재응집되어 융융 토출되는 고분자물질내에서 쏠림현상에 의해 토출 흐름성을 저해하고 폴리머 토출 압력의 편차를 유발시켜 방사되는 필라멘트의 강신도 저하 현상이 발생되며 미립 물질의 표면적이 상대적으로 작아 항균등의 기능성 발현 효과가 미흡할 우려가 있다.

따라서 본 발명에서는 견운모 미립분말을 나노사이즈까지 가공하여 미립분말 본연의 기능성을 최대 발현되도록 하였으며 이를 위해 견운모 미립분말 과정에서 습식 분쇄 방법을 사용하였다. 이 경우 물과 무기소재가 혼합된 슬러리 상태로 분쇄가 되며 분말 상태를 얻고자 할 때는 필수적으로 물을 건조시켜야 하는데 물을 건조 시키는 과정에서 자연스럽게 나노사이즈의 분말은 서로 뭉치기 때문에 이를 개선하는 공정이 필요하며, 습식 매체 교반형 분쇄기로 견운모를 나노사이즈로 분쇄한 후 건조 공정과 해쇄 공정을 거쳐 응집이 없는 나노 사이즈의 견운모 원재료를 제공하여야 한다.

상기 합성수지 마스터배치칩에서의 견운모 미립분말의 혼합비는 전체 중량비로 10~20%하는 것이 바람직하며 견운모 미립분말의 혼합비율이 20%를 초과하게 되면 섬유 제조공정에서의 양산이 어려우며 제조원가 상승되므로 혼합비율은 20% 미만으로 하는 것이 바람직하다.

용융방사시 합성수지 마스터배치칩 1~10중량%와 고유점도 0.620~0.625의 합성수지칩을 90~99중량%로 혼합한 후 용융 방사하게 되는데, 혼합은 통상의 방식에 따라 용융온도 이상의 온도로 열매 또는 전기 가열 매체를 통해 가열되고 고분자 물질의 점도에 맞게 설계된 금속 스크류 형태의 용융압출기에서 행하게 되고 일반적인 방사구금을 통해 방사하게 된다. 이때 견운모 미립 분말을 함유하는 합성수지 마스터배치칩의 혼합 중량비율이 높아지게 되면 베이스 고분자의 구성 화학적 연결 사슬구조에 영향을 끼쳐 전체적으로 용융 방사되는 고분자 물질의 점도가 낮아지게 되며 고분자 물질이 흐르는 관내의 흐름성도 느려져 일정속도의 흐름성을 가지지 못하게되므로 구금에서의 토출 압력이 저하되게 되어 이로 인해 방사 과정에서 폴리머 토출시 불안정한 상태의 경향을 나타내나, 구금 내부에 인위적인 금속 형태의 폴리머 filtering mesh를 추가 부착 보완하여 고분자 물질의 흐름 속도를 안정성있게 보완하여 방사할 수 있다.

상기 합성수지 마스터배치칩은 폴리에스테르 마스터배치칩 또는 폴리올레핀 마스터배치칩이고, 상기 합성수지칩은 폴리에스테르칩 또는 폴리올레핀 마스터배치칩을 사용하는데, 같은 종류의 폴리머의 마스터배치칩과 합성수지칩을 혼합한다.

본 발명에서는 상기 용융 방사시 폴리머 토출 압력은 70~170bar인 것이 바람직한데, 70bar미만에서는 고분자 물질의 흐름성이 늦어져 구금에서 토출된 고분자 물질의 모노필라멘트의 토출선속도 차이가 발생되어 사절등의 문제점이 발생하며, 170bar를 초과하는 경우에는 고분자 물질의 온도가 과도하게 올라가 고분자 물질의 열화에 의한 분자 구조 변형 또는 흐름성이 과도하게 빨라져 구금에서 토출즉시 구금 표면에 달라붙어 사절이 발생되는 문제점이 발생할 수 있다. 상기 용융 방사한뒤, 통상적인 용융방사방법과 동일하게 냉각하여 고화한 후 권취하여 제조를 완료한다,

그러므로 본 발명에 따르면 항균, 원적외선, 음이온 방출 기능이 우수한 견운모 미립물질을 합성섬유내에 안정적으로 혼합시킴으로써 통상적으로 섬유 표면 코팅, 도포등의 방식 대비 기능성 물질의 변형, 파괴가 없이 지속성이 우수하며 직물화 시킨 경우 세탁후 기능성의 지속성이 향상되는 효과가 발현된다.

다음의 실시예에서는 본 발명의 기능성 합성섬유의 제조방법에 관한 비한정적인 예시를 하고 있다.

[실시예 1]

입자 크기 1~5㎛이며 평균입경이 1~1.5㎛인 견운모 미립 분말을 15중량%로 하여 마스터 배치 상태로 제조한 후 마스터 배치 8중량%와 고유점도 0.625의 폴리에스테르 칩 92중량%를 용융 압출기에서 혼합하여 통상의 방사구금을 통해 290℃로 용융 방사한뒤, 냉각온도 24℃, 냉각풍속 0.40m/sec로 고화하여 방사속도 3200m/min으로 권취하여 미연신 방사하여 단위모노필라 멘트 섬도 4De'로 제조하였다. 이때 구금 내부 폴리머 압력 및 흐름성 개선을 위한 금속류 망 형태를 추가 부착하여 안정적으로 방사 하였으며, 폴리머 토출 압력은 100bar로 조정하였다.

상기 용융방사과정에 의해 얻은 필라멘트의 물성은 표 1에 기재하였다.

실시예 1	섬도(De')	강도(g/De')	신도(%)	비고
구 분	250 ± 8/72fila	2.75 ± 0.30	130 ± 10

상기 필라멘트를 연신비 1.68비, 열처리온도 190도 권취속도 500m/min 에서 가연 처리한 후 타월 형태로 다시 제직하여 항균성을 KS K 0693: 2011에 준하여 평가하였고 그 결과를 표 2에 기재하였다.

구분	정균 감소율(%)		비고
실시예 1	균주1	균주2	균주1: Staphylococcus aureus ATCC 6538 균주2: Klebsiella pneumoniae ATCC 4352
	99.9	99.9

Claims (3)

1. 통상의 방사구금을 사용하여 입자 크기 1~5㎛이며 평균입경이 1~1.5㎛인 견운모 미립분말을 10~20중량% 함유한 합성수지 마스터배치칩 1~10중량%와 고유점도 0.620~0.625의 합성수지칩을 90~99중량%로 혼합한 후 용융 방사하는 것을 특징으로 하는 견운모함유 기능성 합성섬유의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 합성수지 마스터배치칩은 폴리에스테르 마스터배치칩 또는 폴리올레핀 마스터배치칩이고, 상기 합성수지칩은 폴리에스테르칩 또는 폴리올레핀 마스터배치칩인 것을 특징으로 하는 견운모함유 기능성 합성섬유의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 용융 방사시 폴리머 토출 압력은 70~170bar인 것을 특징으로 하는 견운모함유 기능성 합성섬유의 제조방법.