KR20160106385A

KR20160106385A - 화산회암 분말을 이용한 기능성 섬유의 제조방법 및 그 섬유

Info

Publication number: KR20160106385A
Application number: KR1020150029225A
Authority: KR
Inventors: 김형기; 박민철
Original assignee: 주식회사 삼흥; (주)서전에코
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2016-09-12

Abstract

본 발명은 화산회암 분말을 이용한 기능성 섬유의 제조방법 및 그 섬유에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리머와 화산회암 분말을 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 폴리머와 화산회암 분말의 혼합물을 10~30℃로 냉각된 호퍼에 투입하여 냉각하는 단계와, 상기 냉각된 폴리머와 화산회암 분말의 혼합물을 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더로 투입하여 혼합하는 단계와, 상기 스크루 실린더로 혼합된 폴리머와 화산회암 분말의 혼합물을 압출하고, 절단하여 마스터배치를 제조하는 단계와, 상기 제조된 마스터배치와 폴리머를 호퍼에 투입하는 단계와, 상기 호퍼에 투입된 폴리머와 마스터배치의 혼합물을 내부에 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더로 투입하여 혼합하는 단계와, 상기 스크루 실린더로 혼합된 폴리머와 마스터배치의 혼합물을 스핀빔으로 이송시켜 노즐을 통해 방사하는 단계와, 상기 방사된 섬유를 연신하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 우수한 항균, 항곰팡이 및 탈취 성능을 가지며, 원적외선 방사율 및 음이온 발생율이 높고, UV 안정성 및 내구성이 우수한 섬유의 제조가 가능함으로써, 침구류, 부직포류, 필터류, 자동차용 헤드라이너 또는 트림류로서 효율적인 활용이 가능한 장점이 있다.

Description

화산회암 분말을 이용한 기능성 섬유의 제조방법 및 그 섬유{Manufacturing method of functional fiber and the fiber}

본 발명은 화산회암 분말을 이용한 기능성 섬유의 제조방법 및 그 섬유에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화산회암 분말을 이용하여 항균, 항곰팡이, 탈취 성능을 가지며, 다량의 원적외선과 음이온을 방사하는 화산회암 분말을 이용한 기능성 섬유의 제조방법 및 그 섬유에 관한 것이다.

환경의 변화에 따라 인체에 유해한 바이러스, 박테리아 등 인간의 건강을 위협하는 세균, 곰팡이류의 확산으로 이를 효과적으로 차단하고자 하는 노력이 지속되고 있다.

생활에 자주 사용하는 고분자 화합물인 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론 등의 섬유 제품에 항균 기능을 접목하기 위하여, 항균제를 폴리머에 첨가하여 섬유화하는 반죽 방법과, 바인더와 함께 부착시키는 후가공법이 이용되고 있다.

그러나 상기 반죽 방법에서는 섬유의 방사 공정의 고온(약 300℃)에서 끊어질 수 있는 항균제, 또한 제조 공정에 저해가 되지 않는 점도나 분산성이 요구되고, 항균제의 선택성이나 혼입량에 크게 제한될 뿐 아니라, 항균성 이외의 기능성은 부가할 수 없으며, 그 항균성 역시 충분히 발휘되지 않는 단점이 있었다.

그리고 바인더와 함께 항균물질을 부착시키는 후가공법은, 항균제를 바인더로 고착시키기 때문에, 원단의 촉감이 딱딱하게 되는 단점이 있으며, 이를 개선하고자 바인더의 사용량을 줄일 경우 항균물질의 탈락이 다발함으로써, 항균성을 갖지 못하는 단점이 있었다.

이러한 항균 섬유의 제조방법에 대한 종래기술은 다음과 같다.

먼저, 대한민국 등록특허 제10-0314549호에서는 대나무 숯으로 되는 무기 충전제를 원료와 혼합하여 방사함으로써, 악취의 제거 기능이 뛰어난 복합섬유의 제조방법을 제안하였다. 그러나 이러한 선행특허는 항균 및 항곰팡이에 대한 효과가 좋지 못해 항균섬유라 할 수 없을 뿐 아니라, 섬유의 크기가 굵어(6데니아 이상) 실용적인 활용이 어려운 단점이 있었다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-0311832호에서는 숯 분말과 은 성분을 함유한 무기계 충전제를 원료와 혼합하여 섬유를 구성함으로써, 항균성을 갖는 합성섬유의 제조방법을 제안하였으나, 숯 분말로 인해 섬유의 굵기가 굵어 다양한 분야에의 활용이 어렵고, 은 성분의 사용으로 제조단가가 상승하는 등의 단점이 있었다.

그리고 대한민국 등록특허 제10-0815459호에서는 합성수지 원료 80~95중량%와, 모나자이트, 라돈광석, 온천광석, 의왕석, 맥반석, 장석, 희토류 광석, 용암석, 감람석, 포졸란, 흑석, 토르말린, 천조석, 은, 성광석, 규석, 무기항균제, 제올라이트, 숯, 황토, 해조류 등으로 이루어진 기능성 입자 5 ~ 20중량%를 혼합하여 제조함으로써, 항균성, 원적외선 방사성이 우수한 섬유를 제조하였으나 다양한 기능성 입자로 인해 섬유의 굵기가 굵어져 실생활에서 다양한 활용이 어렵고, 그 항균성 및 항곰팡이성 또한 기대치에 미치지 못하는 단점이 있었다.

한편, 최근 위생에 대한 관심이 급증함에 따라, 자동차 제조회사들은 자동차 내장재에 항균 기능을 도입하는 것에 관심을 집중시키고 있다. 특히, 헤드라이너(headliner)나 트림류(trims)와 같은 자동차용 내장재에 적용되는 직물의 경우 잦은 접촉에 의해 미생물에 의한 오염이 쉽게 일어나 이로 인해 질병, 악취, 변색, 강도 저하 등의 심각한 문제점이 발생하고 있다.

또한, 자동차는 주로 햇볕이 있는 야외에서 운행되므로 자동차 내장재도 햇볕에서 나오는 자외선(UV)에 장시간 노출이 불가피하다. 이에 항균 처리된 자동차 내장재는 UV에 장시간 노출되더라도 기계적 물성, 항균성을 그대로 유지할 필요가 있다. 특히 자동차에 내장된 직물은 항균제가 처리되더라도 직물 고유의 감촉을 유지하여야 하고, UV에 장시간 노출되더라도 항균성을 지속적으로 유지하는 것이 중요하다.

그러나 지금까지 개발된 항균 물질은 자동차 내장재, 특히 내장용 직물에 도포되거나 접착되는 정도여서, UV에 장시간 노출될 경우 내구성이 좋지 못해 항균 물질이 쉽게 탈락되는 현상이 있어 왔다. 이에, 항균 효과뿐만 아니라 UV에 대한 안정성 및 내구력이 우수한 섬유의 개발이 절실히 요구된다.

KR 10-0314549 B1 KR 10-0311832 B1 KR 10-0815459 B1

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 이러한 기능성 섬유가 갖는 제반문제점을 해소하기 위한 것으로, 화산회암 분말을 사용하여 기능성의 섬유를 제조함으로써, 인체에 유익한 원적외선 및 음이온을 다량 방사하며, 우수한 항균, 항곰팡이 및 탈취 성능을 갖는 기능성 섬유의 제조방법 및 그 섬유를 제공하는 것이다.

또한, 상기 기능성 섬유를 자동차용 헤드라이너 및 트림류는 물론, 각종 내장재로서 제조할 경우, 우수한 항균효과과 탈취효과로 인해 자동차의 실내 환경을 쾌적하게 해주고, UV에 대한 안정성 및 내구력이 우수하여 그 기능의 저하 없이 장기간 사용이 가능하도록 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기능성 섬유의 제조방법은, 폴리머 90~99.7중량%와 화산회암 분말 0.3~10중량%를 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 폴리머와 화산회암 분말의 혼합물을 10~30℃로 냉각된 호퍼에 투입하여 냉각하는 단계와, 상기 냉각된 폴리머와 화산회암 분말의 혼합물을 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더로 투입하여 혼합하는 단계와, 상기 스크루 실린더로 혼합된 폴리머와 화산회암 분말의 혼합물을 압출하고, 절단하여 마스터배치를 제조하는 단계와, 상기 제조된 마스터배치 0.3~10중량%와 폴리머 90~99.7중량%를 호퍼에 투입하는 단계와, 상기 호퍼에 투입된 폴리머와 마스터배치의 혼합물을 내부에 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더로 투입하여 혼합하는 단계와, 상기 스크루 실린더로 혼합된 폴리머와 마스터배치의 혼합물을 스핀 빔으로 이송시켜 노즐을 통해 방사하는 단계와, 상기 방사된 섬유를 연신하는 단계를 포함하며, 상기 폴리머는 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 나일론 중 선택된 1종 이상의 것임을 특징으로 한다.

상기 화산회암 분말은, 화산회암을 분쇄, 건조하고, 이를 재응집 방지제로 표면 처리하여 재건조하여서 된 것임을 특징으로 한다.

상기 화산회암의 분쇄 입도는 1000~3000mesh이고, 상기 표면 처리 방법은 상기 분쇄된 화산회암에 재응집 방지제인 아크릴 수지를 첨가하여 혼합하는 것임을 특징으로 한다.

상기 연신된 섬유를 장섬유 또는 32~100mm의 길이를 갖는 단섬유로 가공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 연신된 섬유를 가공하여 침구류, 부직포류, 필터류, 자동차의 헤드라이너 또는 트림류 등의 항균성능이 요구되는 모든 용도에 적용하여 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 우수한 항균, 항곰팡이 및 탈취 성능을 가지며, 원적외선 방사율 및 음이온 발생율이 높고, UV 안정성 및 내구성이 우수한 섬유의 제조가 가능함으로써, 침구류, 부직포류, 필터류, 자동차용 헤드라이너 또는 트림류로서 효율적인 활용이 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 기능성 섬유의 제조공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 섬유의 사진이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

종래, 기능성 물질을 폴리머와 혼합하여 방사하는 방법은, 기대치에 미치지 못하는 기능성의 시험 결과치와 만족스럽지 못한 섬유의 굵기 등으로 인해 그 제조에 제한이 있었다. 즉, 종래 실생활에 적용된 항균 원단은 대부분 기능성 물질을 바인더로 부착한 상태로 제조되는 것들이었는바, 원단의 촉감, 내구성 등이 좋지 못해 그 활용에 제한이 있었으며, 단순히 부직포 등에 접착된 형태로서만 유통되고 있다. 그러나 이러한 부직포들 역시 부직포로부터 기능성 물질이 쉽게 탈락됨으로써, 내구성이 좋지 못해 사용에 제한이 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 제조방법이 갖는 제반 문제점을 해소하기 위한 것으로, 기능성 물질로서 화산회암 분말을 이용함으로써, 우수한 항균성, 항곰팡이성, 원적외선 방사율, UV 안정성 및 내구성을 갖도록 함은 물론, 섬유의 굵기를 3~7데니아로 제조할 수 있어 다양한 제품에의 활용이 가능토록 하는 것이다.

본 발명의 제조방법에 의한 기능성 섬유는 각종 부직포, 필터류, 섬유 제품 등에 적용될 수 있는데, 특히 자동차용 헤드라이너 또는 트림류에 적용할 경우 자동차에 쾌적한 실내환경을 제공할 수 있다. 이는 본 발명의 기능성 섬유가 항균성이 우수하여 자동차 실내에 미생물에 의한 오염이 발생하는 것을 방지하고, 탈취 기능으로 인해 자동차 실내 공기를 쾌적하게 하며, UV 안정성 및 내구성으로 인해 그 기능성이 장기간 유지되고, 원적외선 및 음이온의 방사로 자동차를 이용하는 사용자들의 건강유지를 도모할 수 있기 때문이다. 또한, 본 발명에 따른 기능성 섬유를 침구류 등에 적용하여 쾌적한 수면을 도모할 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 기능성 섬유의 제조방법은, 폴리머 90~99.7중량%와 화산회암 분말 0.3~10중량%를 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 폴리머와 화산회암 분말의 혼합물을 10~30℃로 냉각된 호퍼에 투입하여 냉각하는 단계와, 상기 냉각된 폴리머와 화산회암 분말의 혼합물을 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더로 투입하여 혼합하는 단계와, 상기 스크루 실린더로 혼합된 폴리머와 화산회암 분말의 혼합물을 압출하고, 절단하여 마스터배치를 제조하는 단계와, 상기 제조된 마스터배치 0.3~10중량%와 폴리머 90~99.7중량%를 호퍼에 투입하는 단계와, 상기 호퍼에 투입된 폴리머와 마스터배치의 혼합물을 내부에 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더로 투입하여 혼합하는 단계와, 상기 스크루 실린더로 혼합된 폴리머와 마스터배치의 혼합물을 스핀 빔으로 이송시켜 노즐을 통해 방사하는 단계와, 상기 방사된 섬유를 연신하는 단계를 포함하며, 상기 폴리머는 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 나일론 중 선택된 1종 이상의 것임을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 도 1을 참고하여 단계별로 상세히 설명한다.

폴리머 90~99.7중량%와 화산회암 분말 0.3~10중량%를 혼합(Blending)하는 단계.

먼저, 폴리머와 화산회암 분말을 혼합한다.

이때, 상기 기능성 물질로서 사용되는 화산회암은 화산분출물인 화산재가 풍화하여 생성된 비정질물질 점토 광물로서, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, K₂O, Na₂O, TiO₂의 성분들로 이루어진다. 이러한 각 성분의 조성비는 SiO₂ 62.0％, Al₂O₃ 16.8％, Fe₂O₃ 4.31％, CaO 1.84％, MgO 0.81％, K₂O 1.05％, Na₂O 0.79％. TiO₂ 0.28％ 등 인바, 이러한 성분 중 이산화티탄은 광촉매작용을 행하여 유해성분의 산화/환원에 의한 제거와 항균 기능을 제공하며, 다른 성분들은 원적외선 방사, 음이온 방출 및 탈취 기능을 제공한다. 아울러, 상기 화산회암은 아주 작은 입자로의 분쇄 역시 가능하며, 폴리머에 균일하게 분산되기 때문에, 얇은 섬유로의 방사가 가능해지는 것이다.

본 발명에서는 상기 화산회암을 100~3,000mesh로 분쇄하여 사용하는데, 상기 그 입자가 100mesh 보다 클 경우 화산회암 입자로 인해 섬유의 굵기가 제한되며, 3,000mesh보다 작게 할 경우 분쇄비용이 증가하여 가격경쟁력을 가질 수 없기 때문이다.

그리고 상기 화산회암은 수분 함유율이 5% 미만이 되도록 건조하여 사용하여야 하는데, 열풍건조, 간접건조, 자연건조 등 다양한 방법을 다수 회에 걸쳐 실시함으로써, 수분 함유율을 낮출 수 있다. 여기서, 상기 화산회암의 수분 함유율이 높을 경우 마스터배치 칩의 제조시 수분으로 인해 가수분해 반응이 나타날 수 있으며, 분산된 화산회암의 재응집 현상이 나타나 균일한 성능을 갖는 섬유의 제조가 어려워지기 때문이다.

아울러, 상기 화산회암이 재응집될 경우 섬유의 굵기가 제한되며, 기능성 역시 우수하게 나타날 수 없으므로, 본 발명에서는 상기 건조된 화산회암을 표면처리하여 재응집을 방지한다.

이때, 상기 표면처리란 상기 화산회암 분말 90~99.9중량%에 재응집 방지제인 아크릴 수지 0.1~10중량%를 혼합하고, 이를 다시 150~180℃에서 건조하는 것을 말한다.

여기서, 상기 화산회암의 분쇄 후, 건조과정을 생략하고 표면처리 후 건조할 수도 있지만, 화산회암의 응집방지, 수분으로 인한 가수분해 등을 고려할 때, 화산회암을 150~180℃에서 건조하고, 표면처리한 후 최종적으로 다시 150~180℃에서 건조함이 바람직하다.

본 발명에서는 상기 표면 처리를 통해 화산회암의 재응집을 예방함으로써, 화산회암이 폴리머 내에 고루 분산되어 균일한 기능성을 나타냄은 물론, 섬유의 굵기 또한 얇게 할 수 있는 것이다.

상기와 같이, 건조, 표면처리 및 재건조된 화산회암 분말을 폴리머와 혼합하는 것인데, 이때 사용되는 폴리머로는 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 나일론 중 선택된 1종 이상의 것을 이용할 수 있다. 즉, 제조하고자 하는 섬유의 종류에 따라 마스터배치의 제조시 사용되는 폴리머의 종류 역시 선택한다.

또한, 그 혼합비는 폴리머 90~99.7중량%와 화산회암 분말 0.3~10중량%임이 바람직한데, 상기 화산회암 분말이 0.3중량 %보다 적을 경우 그 기능성이 떨어지고, 10중량%를 초과할 경우 작업성 및 분산성이 좋지 않기 때문이다.

상기 혼합된 폴리머와 화산회암 분말의 혼합물을 10~30℃로 냉각된 호퍼에 투입하여 냉각하는 단계.

다음으로, 상기 혼합된 혼합물을 10~30℃로 냉각된 호퍼에 투입하여 냉각한다. 이는 상기 혼합물의 온도를 낮춰 화산회암이 응집되는 것을 방지하기 위한 것으로, 혼합물의 온도가 높을 경우 화산회암이 응집되는 현상이 나타나므로 스크루 실린더로의 이송 전, 응집현상이 나타나는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기 냉각된 폴리머와 화산회암 분말의 혼합물을 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더로 투입하여 혼합하는 단계.

상기 호퍼에 투입된 혼합물을 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더에 순차적으로 투입하고, 스크루를 통해 이송시켜 폴리머 혼합물에 분산된 수분을 완전히 증발시키고, 폴리머에 화산회암 분말을 고르게 분산시킨다.

이때, 상기 스크루 실린더의 온도는 250~350℃가 바람직한데, 250℃ 미만일 경우 폴리머의 충분한 용융이 어려워 분산이 용이하지 못하며, 350℃를 초과할 경우 폴리머가 탄화되기 때문이다.

상기 스크루 실린더로 혼합된 폴리머와 화산회암 분말의 혼합물을 압출하고, 절단하여 마스터배치를 제조하는 단계.

그리고 상기 혼합된 혼합물을 압출기로 압출한 후, 절단하여 마스터배치를 제조한다. 이때, 상기 마스터배치의 크기 등은 제한하지 않는바, 종래 일반적인 마스터배치의 크기와 동일하면 족하며, 압출 압력 등의 조건 역시 종래와 동일하다.

상기 제조된 마스터배치 0.3~10중량%와 폴리머 90~99.7중량%를 호퍼에 투입하는 단계.

상기와 같이 마스터배치의 제조가 완료되면, 다음으로 상기 준비된 마스터배치와 폴리머를 호퍼에 투입한다. 이때, 상기 마스터배치와 폴리머와의 혼합비는 마스터배치 0.3~10중량%와 폴리머 90~99.7중량%임이 바람직한바, 상기 마스터배치의 사용량이 너무 적을 경우 기능성이 충분히 나타나지 않고, 과량이 될 경우 분산성이 좋지 않기 때문이다.

그리고 이때 역시 호퍼의 온도를 10~30℃로 하여 응집에 대한 문제가 없도록 한다. 또한, 사용되는 폴리머 역시 앞서 마스터배치의 제조시 사용된 폴리머와 동일한 것을 사용한다.

상기 호퍼에 투입된 폴리머와 마스터배치의 혼합물을 내부에 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더로 투입하여 혼합하는 단계.

다음으로, 상기 호퍼에 투입된 혼합물을 다시 내부에 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더로 이송하여 혼합한다. 이때 상기 스크루 실린더의 온도는 앞서 마스터배치의 제조시와 동일하게 250~350℃로 하며, 수분을 모두 증발시켜 수분으로 인한 품질의 문제가 발생하지 않도록 한다.

상기 스크루 실린더로 혼합된 폴리머와 마스터배치의 혼합물을 스핀빔으로 이송시켜 노즐을 통해 방사하는 단계.

다음으로, 상기 혼합물을 스핀빔으로 이송시켜 노즐을 통해 섬유를 방사한다.

상기 방사되는 섬유의 굵기는 제한하지 않으나, 다양한 제품으로의 활용을 위해 3~7데니아로서 방사한다. 상기 방사압력, 온도 등은 일반적인 섬유의 제조방법과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 방사된 섬유를 연신하는 단계.

그리고 상기 방사된 섬유를 연신, 가연하여 장섬유를 구성하거나, 연신, 가연 및 32~100mm 길이로 절단하여 단섬유를 제조한다. 이때, 상기 연신, 가연 및 컷팅 등의 후처리방법은 종래 섬유의 제조방법과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같은 방법으로 제조되는 본 발명의 기능성 섬유는, 탈취능력이 우수할 뿐 아니라, 항균성, 항곰팡이성 역시 우수하며, 원적외선 및 음이온의 방사능력이 뛰어나, 인체에 유익한 효과가 있다. 아울러, 후가공이 아닌 원료 혼합을 통해 제조된 것이므로, 세탁 견뢰성이 우수하며, 내구성이 우수한 것이다. 또한, UV에 대한 안정성 역시 있으므로, 가공을 통해 자동차용 헤드라이너 또는 트림류를 제조하여 사용할 경우 우수한 효과를 나타낸다.

이하, 본 발명의 효과를 검증하기 위한 테스트를 실시하였다.

(실시예 1)

화산회암을 1,000~1,500mesh가 되도록 분쇄한 후, 이를 160℃의 온도에서 건조하여 수분함유율이 4%가 되도록 하였다. 다음으로, 화산회암 2kg에 아크릴 수지 100g을 혼합한 후, 이를 다시 160℃의 온도로 30분간 건조하였다.

다음으로, 상기 건조한 화산회암 1kg에 폴리프로필렌 수지 9kg을 믹서기로 혼합하였다. 그리고 그 혼합물을 20℃로 냉각된 호퍼에 투입하여 냉각한 후, 이를 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더로 투입하여 혼합, 분산하였다. 이때, 그 온도는 270℃이었다. 그리고 그 혼합물을 압출기를 이용하여 압출하고, 절단하여 마스터 배치를 제조하였다.

그리고 상기 마스터 배치 10kg과 폴리프로필렌 수지 90kg을 호퍼에 투입하고, 이를 내부에 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더로 투입하여 혼합하였다. 이때, 그 온도는 270℃이었다. 다음으로, 이를 스핀빔으로 이송시켜 노즐을 통해 방사 혼합하여 압축, 방사하였다. 그리고 이를 3.0의 비율로 연신, 가연 및 절단하여 섬유를 제조하였다. 이때, 상기 섬유의 굵기는 5데니아로 하였다.

상기 실시예 1을 통해 제조한 섬유를 확인한 결과, 작업성의 문제 및 노즐의 막힘 현상 없이 5데니아의 섬유로의 제조가 가능함을 확인할 수 있었다. 첨부된 도 2는 실시예 1을 통해 제조한 섬유의 사진이다.

다음으로, 실시예 1의 항균성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 항균성의 측정은 대장균, 포도상구균, 폐렴균, 살모넬라균을 이용하였으며, 시험방법은 KSK 0693:2011에 따랐다.

실시예 1의 항균성 시험 결과

구분		초기농도 (CFU/ml)	18시간 후 농도 (CFU/ml)
대장균에 의한 항균시험	Blank	4.0×10⁴	2.0×10⁶
	실시예 1		1.2×10⁵
포도상구균에 의한 항균시험	Blank	7.0×10⁴	4.1×10⁶
	실시예 1		1.0×10⁵
폐렴균에 의한 항균시험	Blank	6.1×10⁴	3.1×10⁶
	실시예 1		1.3×10⁵
살모넬라균에 의한 항균시험	Blank	5.7×10⁴	2.8×10⁶
	실시예 1		9.1×10⁴
1) 배지상의 균주는 희석배수를 곱하여 산출한 것임. 2) 사용균주: Escherichia coli ATCC 25922 Staphylococcus aureus ATCC 6538 Klebsiella pneumoniae ATCC 4352 Salmonella enterica ATCC 10708 3) Blank는 시료를 넣지 않은 상태에서 측정한 것임.

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1은 각종 균에 상업적으로 우수한 수준의 항균력을 보임을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명의 섬유는 항균 섬유로 다양한 분야에 활용할 수 있음이 예상되었다.

다음으로, 실시예 1에 대한 항곰팡이성 시험을 실시하였다. 시험방법은 ASTM G-21에 따랐으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

실시예 1의 항곰팡이성 시험 결과

시험항목	배양시험기간
항곰팡이 시험	1주 후	2주 후	3주 후	4주 후
항곰팡이 시험	0	0	0	0
1) 곰팡이 균주(혼합균주) : Aspergillus niger ATCC 9642 Penicillium pinophilum ATCC 11797 Chaetomium globosum ATCC 6205 Aspergillus flavus ATCC 9643 Aspergillus versicolor ATCC 11730 2) 결과의 판독 : 0 시료에서 균의 성장을 인지할 수 없음. 1 시료에서 10% 이하의 균이 성장함. 2 시료에서 10~30% 이하의 균이 성장함. 3 시료에서 30~60% 이하의 균이 성장함. 4 시료에서 60% 이상의 균이 성장함.

상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1은 우수한 항곰팡이 기능이 있음을 확인할 수 있었다.

다음으로, 본 발명의 실시예 1에 대한 원적외선 방사율 및 방사 에너지를 측정하였다. 상기 측정방식은 KFIA-FL-1005의 방법에 따랐으며, 37℃에서 FT-IR Spectrometer을 이용하여 원적외선 방사율과 black body 대비방식으로 원적외선 방사 에너지를 각각 측정하였다. 그리고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

실시예 1의 원적외선 방사율 및 방사 에너지 측정결과

방사율(5~20㎛)	방사 에너지(W/㎡·㎛, 37℃)
0.876	3.41×10²

상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1은 높은 원적외선 방사율과 에너지를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명의 섬유는 사용자의 인체에 유익한 효과가 있을 것으로 예상되었다.

그리고 실시예 1에 대한 탈취 시험을 실시하였다. 상기 탈취 시험은 KFIA-FI-1004의 방법에 따랐으며, 시험가스로는 암모니아(NH₃)를 사용하였다. 그리고 그 결과를 하기 표 4에 나타냈다. 시료의 량은 3.0g을 사용하였으며, 용기의 부피는 1000mL이었다. 시험환경은 온도 23℃, 습도 38%였다.

실시예 1의 탈취 시험 결과.

구분	경과시간(분)	Blank농도(ppm)	실시예 1(ppm)	탈취율(%)
탈취 시험	초기	500	500	-
	30	480	190	60
	60	460	170	63
	90	440	160	64
	120	430	150	65

상기 표 4 및 도 10에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1은 우수한 암모니아 탈취율을 보임을 확인할 수 있었다.

다음으로, 음이온 방사능력을 시험하였다. 상기 음이온 방사능력은 KFIA-FL-1042법에 따라 시험하였으며, 시험편은 5g을 사용하였고, 전하입자 측정 장치를 이용하여 실내온도 25℃, 습도 42%, 대기 중 음이온수 104/cc의 조건에서 시험하였으며, 측정대상물에서 방출되는 음이온을 측정하여 단위체적당 ION수로 표시하였다.상기한 음이온 방사능력 시험 결과, 본 발명의 실시예 1은 158 ION/CC 만큼의 음이온을 방사하였음을 확인하여, 인체에 유익한 효과가 있을 것으로 예측되었다.

다음으로, UV 안정성을 시험하였다. 실시 예 1의 변색 정도를 UV 조건하에서 육안으로 관찰하였다. UV 램프로 700KJ/700㎡을 섬유에 총 조사하였으며, 조도는 340nm에서 0.55 W/㎡이었다.(온도 90℃, 습도 60%)

그 관찰 결과, 상기 실시예 1은 일반적인 섬유와 동등한 수준의 약한 변색이 일어난 것을 확인하였다.

그리고 이러한 약한 변색이 일어난 섬유를 이용하여 앞서 실시한 항균성 및 항곰팡이성 시험을 실시하였는데, 그 결과치가 실시예 1과 동등한 수준으로 나타났다.

따라서, 본 발명의 실시예 1은 UV에 안정성이 있는 것을 확인하였다.

이상에서와 같이, 본 발명의 기능성 섬유는 인체에 유익한 원적외선, 음이온 방사능력이 뛰어나며, 항균, 항곰팡이, 탈취 성능 및 UV 안정성이 우수함을 확인할 수 있었다.

상기한 실시 예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

폴리머 90~99.7중량%와 화산회암 분말 0.3~10중량%를 혼합하는 단계와,
상기 혼합된 폴리머와 화산회암 분말의 혼합물을 10~30℃로 냉각된 호퍼에 투입하여 냉각하는 단계와,
상기 냉각된 폴리머와 화산회암 분말의 혼합물을 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더로 투입하여 혼합하는 단계와,
상기 스크루 실린더로 혼합된 폴리머와 화산회암 분말의 혼합물을 압출하고, 절단하여 마스터배치를 제조하는 단계와,
상기 제조된 마스터배치 0.3~10중량%와 폴리머 90~99.7중량%를 호퍼에 투입하는 단계와,
상기 호퍼에 투입된 폴리머와 마스터배치의 혼합물을 내부에 이송 스크루가 장착된 스크루 실린더로 투입하여 혼합하는 단계와,
상기 스크루 실린더로 혼합된 폴리머와 마스터배치의 혼합물을 스핀빔으로 이송시켜 노즐을 통해 방사하는 단계와,
상기 방사된 섬유를 연신하는 단계를 포함하며,
상기 폴리머는 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 나일론 중 선택된 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 화산회암 분말을 이용한 기능성 섬유의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 화산회암 분말은,
화산회암을 분쇄, 건조하고, 이를 재응집 방지제로 표면 처리하여 재건조하여서 된 것임을 특징으로 하는 화산회암 분말을 이용한 기능성 섬유의 제조방법.
제 2항에 있어서,
상기 화산회암의 분쇄 입도는 1000~3000mesh이고,
상기 표면 처리 방법은 상기 분쇄된 화산회암에 재응집 방지제인 아크릴 수지를 첨가하여 혼합하는 것임을 특징으로 하는 화산회암 분말을 이용한 기능성 섬유의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 연신된 섬유를 장섬유 또는 32~100mm의 길이를 갖는 단섬유로 가공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 섬유의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 연신된 섬유를 가공하여 침구류, 부직포류, 필터류, 자동차의 헤드라이너, 또는 트림류를 제조하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 섬유의 제조방법.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 화산회암 분말을 이용한 기능성 섬유.