KR20160146522A - 합성 화학성 섬유 원단 망점 박막 코팅용 친환경 융복합 조성물 - Google Patents

합성 화학성 섬유 원단 망점 박막 코팅용 친환경 융복합 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 합성 화학성 섬유 원단 망점 박막 코팅용 친환경 융복합 조성물에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 합성섬유 공정 및 인조 섬유 등에서 방출되는 유해물질들(포름알데하이드, 톨루엔 등 TVOCs)을 흡착, 차단 및 제거하기 위해 섬유물질의 표면에 망점코팅하여 유기화합물을 산화시켜 분해하는 융복합 조성물에 관한 것이며, 2차 원단 가공시 망점 및 박막 코팅공정에 친환경 융복합 조성물을 적용하여, 섬유에서 검출되는 프탈레이트계 가소제, 유기주석화합물, 방염제, 알러지성 염료, 포름알데하이드 기타 유해 환경 오염물질을 흡착, 산화 분해하여 제거한 친환경 섬유 및 이의 제조법에 관한 것이다.

Description

합성 화학성 섬유 원단 망점 박막 코팅용 친환경 융복합 조성물{Eco-friendly converged composition for thin-layer dot coating of synthetic chemical fabric}
본 발명은 합성 화학성 섬유 원단 망점 박막 코팅용 친환경 융복합 조성물에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 합성섬유 공정 및 인조 섬유 등에서 방출되는 유해물질들(포름알데하이드, 톨루엔 등 TVOCs)을 흡착, 차단 및 제거하기 위해 섬유물질의 표면에 망점코팅하여 유기화합물을 산화시켜 분해하는 융복합 조성물에 관한 것이다.
합성 고분자 화학성 폴리에스테르 섬유 원단 가공 시 잉크 수지 색상 부여 마감용으로 인하여 합성 화학성 인조 섬유에서 검출되는 유해성 포름알데하이드(HCHO), 납, 프탈레이트계 가소제, 유기주석화합물(TBT), 다이메틸 푸마레이트, 방염제, 알러지성 염료, 아릴아민 등으로 인해 아토피 피부염을 일으키거나 환경호르몬 발생 또는 발암성 물질의 존재로 인하여 인체 건강에 악영향을 미치는 등의 문제가 빈번하다.
일반적으로 섬유 원료로는 석유, 석탄, 목재, 천연가스 등이 사용되기 때문에, 섬유 자체에서 유해물질을 방출하는 경우가 많으며, 이러한 합성 화학성 섬유로 만들어진 옷을 착용하는 경우 두드러기, 접촉성 피부염 등과 같은 알러지 반응이 일어나거나 유해물질이 피부를 통해 체내로 흡수되어 좋지 않은 전신 부작용을 일으키기도 하여 큰 문제가 되고 있다.
종래에는 합성 화학성 인조 섬유 원단 가공 시 부분적으로 세척(워싱, washing) 하여 상기한 바와 같은 문제를 해결하고자 하였으나, 이는 단순한 세척과정이며, 섬유에 함침(또는 포함)되어 있는 유해물질 및 발암성 물질은 분해 및 해리되지 않는다는 점에서 한계가 있다.
섬유는 합성 화학성 고분자 섬유. 인조섬유. 폴리에스테르, 펄프지류, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐 등이 있으며, 초기 합성 화학성 섬유 원단 펄프 지류 공정 자체에서 발생하는 유해 물질과, 색상을 내기 위한 칼라 내지는 흑백, 칼라 잉크(ink) 사용으로 인한 포름알데하이드. 납. 프탈레이트계 가소제, 유기주석화합물(TBT), 다이메틸 푸마레이트, 방염제, 아릴아민, 알러지성 염료 등이 생성되어 섬유 원단 자체에서 공정 과정 동안 특유의 유해 물질이 근본적으로 존재하게 된다.
또한, 섬유 공정 시 아크릴 수지, 에틸렌 프로필렌 합성 수지 잉크 색상으로 고분자 코팅된 섬유제가 사용되고 있으나 이 경우 수지를 사용하기 때문에 제1발암성 환경호르몬인 물질인 포름알데하이드(HCHO) 등이 일시적으로 검출되고 있다.
또한, 이러한 합성 화학성 섬유는 시각적으로 좋은 효과를 발휘할 수 있지만, 합성 화학성 섬유는 강한 알칼리 성분으로 구성되어 있어 장기간 유독성 물질을 방출하는 특성이 있고, 이러한 유독성 물질은 인체에 매우 유해하다.
또한, 합성 화학성 섬유 내부에 항상 상온 기운이 감돌고 있으며, 적당한 수분이 함유된 상태로 코팅 도포되어 있기 때문에, 그 내부에 각종 세균이나 항 곰팡이, 포도상구균 등이 발생할 수 있어서 비위생적이며 인체에 유해하다.
또한, 납(Pb), 포름알데하이드(HCHO) 등의 환경물질이 방출됨으로써, 이러한 합성 화학성 섬유는 사회적 문제로 대두되고 있다.
본 발명은 1차로 가공 생산된 화학성 합성 섬유 원단을 2차로 친환경적인 융복합 조성물을 이용하여 망점 코팅 가공하여, 합성 화학성 섬유 원단에서 발생하는 유해물질을 흡착, 산화 분해시킴으로써 폴리에스테르 섬유 원단 제품에서 검출되는 유해물질 기준 규격을 충족할 수 있는 친환경 융복합 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 천연 클리놉틸로라이트(clinoptilolite), 천연 휼란다이트, 천연 모오데나이트, 천연 아날심, 천연 체바자이트, 천연 에리오나이트, 천연 필립사이트 및 천연 페리언라이트로 이루어지는 천연 제올라이트 중 1종 이상; 은 나노 콜로이드; 벤토나이트; 활성탄; 및 양이온수(+이온수)를 포함하는, 섬유 코팅용 조성물을 제공함으로써, 섬유 원단 박막 망점 코팅 시 활성 라디칼을 형성하여 유해물질을 흡착, 산화 분해시켜 제거할 수 있는 섬유 망점 코팅용 친환경 융복합 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 합성 화학성 섬유 코팅용 친환경 융복합 조성물을 코팅하여 이루어지는 섬유를 제공하는 것을 발명의 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 아크릴 수지 등 합성수지로 코팅한 섬유에서 검출되는 용출 납(Pb), 포름알데하이드(HCHO), 프탈레이트계 가소제, 유기 주석 화합물(TBT), 다이메틸 푸마레이트, 방염제, 알러지성 염료를 발생시키지 않는, 친환경 섬유원단의 조건을 만족할 수 있는 합성 화학성 섬유 코팅용 융복합 조성물과 이를 망점 코팅하여 이루어지는 섬유 및 섬유 공전시 그라비아 제조법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 천연 클리놉틸로라이트(clinoptilolite), 천연 휼란다이트, 천연 모오데나이트, 천연 아날심, 천연 체바자이트, 천연 에리오나이트, 천연 필립사이트 및 천연 페리언라이트로 이루어지는 천연 제올라이트 중 1종 이상; 은 나노 콜로이드; 벤토나이트; 활성탄; 및 양이온수(+이온수)를 포함하는, 섬유 코팅용 조성물을 제공함으로써, 섬유 원단 박막 망점 코팅 시 활성 라디칼을 형성하여 유해물질을 흡착, 산화 분해시켜 제거할 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 합성 화학성 섬유 코팅용 친환경 융복합 조성물을 코팅하여 이루어지는 섬유를 제공함으로써, 섬유로부터 방출되는 유해물질을 흡착, 산화 분해시켜 인체 피부에 보다 안전하고 쾌적한 섬유를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 아크릴 수지 등 합성수지로 코팅한 섬유에서 검출되는 용출 납(Pb), 포름알데하이드(HCHO), 프탈레이트계 가소제, 유기 주석 화합물(TBT), 다이메틸 푸마레이트, 방염제, 알러지성 . 염료를 발생시키지 않는, 친환경 섬유원단의 조건을 만족할 수 있는 합성 화학성 섬유 코팅용 융복합 조성물과 이를 망점 코팅하여 이루어지는 섬유 및 섬유 공전시 그라비아 제조법을 제공함으로써 상기 과제를 해결하였다.
본 발명에 따른 합성 화학성 섬유 망점 박막 코팅용 친환경 융복합 조성물은 천연 제올라이트계 즉, 천연 클리놉틸로라이트(clinoptilolite), 천연 휼란다이트, 천연 모오데나이트, 천연 아날심, 천연 체바자이트, 천연 에리오나이트, 천연 필립사이트 및 천연 페리언라이트, 및 은 나노콜로이드, 벤토나이트, 활성탄 및 +이온수를 주원료로 하며 합성화학성 섬유 특유의 유해물질 또는 화학 합성 섬유의 유해물질을 흡착, 산화 분해시켜 제거할 수 있는 화학성 섬유 박막 망점 코팅용 친환경 융복합 조성물, 이를 코팅한 섬유 및 섬유 직물 원단을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 섬유 원단 공정 코팅용 친환경 융복합 조성물에 의하면, 섬유공전에 의해서 제조되는 등 합성잉크 및 합성수지로 코팅한 섬유에서 검출되는 포름알데하이드, 프탈레이트계가소제, 유기주석 화합물(TBT), 다이메틸 푸마레이트, 방염제, 용출 납(Pb) 및 아릴아민 함량이 각각 1 이하, 30 이하, 10 이하, 30 이하, 30 이하, 10 이하, 10 이하, 10 이하로 규정한 섬유제의 기준 규격을 만족시킬 수 있는 합성 화학성 섬유 코팅용 친환경 융복합 조성물과 이를 망점 박막 코팅하여 이루어지는 합성 화학성 섬유 원단 면직물을 제공할 수 있다..
또한, 본 발명에 따른 섬유 코팅용 친환경 융복합 조성물에 의하면, 섬유 또는 섬유 공전의 시공 시, 그라비아 공전시, 망점 박막 코팅으로 유해물질을 흡착, 산화 분해함으로써, 사용자의 심리적 안정성을 증진시킬 수 있으며, 미네랄수를 사용함으로써 포름알데하이드 등과 같은 유해한 용매를 원천적으로 흡착 차단 산화분해하고, 망점 및 박막 코팅 열처리하여 친환경적이며, 인체에 유익한 양이온 교환성 섬유가 제조되기 때문에 사용자의 건강을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 친환경 융복합 조성물의 망점 박막 코팅 시, 사용된 그라비아 롤러를 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 은 나노 콜로이드 및 친환경 융복합 조성물 제조공정을 나타낸 모식도이다.
도 3a 및 도 3b는 활성라디칼의 흡착, 산화 분해과정을 나타낸 그림이다.
도 4는 휘발성유기화합물, 톨루엔 및 포름알데하이드의 방출정도를 측정한 실험결과를 나타낸 시험성적서이다.
도 5는 항균시험결과를 나타낸 시험성적서이다.
본 발명은 천연 클리놉틸로라이트(clinoptilolite), 천연 휼란다이트, 천연 모오데나이트, 천연 아날심, 천연 체바자이트, 천연 에리오나이트, 천연 필립사이트 및 천연 페리언라이트로 이루어지는 천연 제올라이트 중 1종 이상; 은 나노 콜로이드; 벤토나이트; 활성탄; 및 양이온수(+이온수)를 포함하는, 섬유 코팅용 조성물에 관한 것으로서, 천연 클리놉틸로라이트(clinoptilolite), 천연 휼란다이트, 천연 모오데나이트, 천연 아날심, 천연 체바자이트, 천연 에리오나이트, 천연 필립사이트 및 천연 페리언라이트로 이루어지는 천연 제올라이트 20 내지 25 중량부; 은 나노 콜로이드 2 내지 3 중량부; 벤토나이트 5 내지 6 중량부; 활성탄 2 내지 3 중량부; 및 양이온수(+이온수) 65 내지 70 중량부를 포함할 수 있다. 상기 배합비의 조절이 미세하고 정규하지 않으면 탈취 흡착력이 불량해지고 경제성이 악화될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 분산제, 발포제 및 소포제로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있고, 첨가제는 1 내지 7.5 중량부 포함될 수 있다. 보다 구체적으로 분산제 1~2.5 중량부, 발포제 1~2.5 중량부 및 소포제 1~2.5 중량부 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 식물성 향 및 피톤치드로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 향 발생물질을 추가로 포함할 수 있고, 향 발생물질은 10 내지 15 중량부의 양으로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 섬유 코팅용 조성물은 망점 코팅 또는 박막 코팅용인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태에서, 본 발명에 따른 섬유 코팅용 조성물은 섬유에 코팅되는 경우 유해성 포름알데하이드, 납, 프탈레이트계 가소제, 유기주석화합물, 다이메틸푸마레이드, 방염제, 알러지성 염료 및 아릴아민으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 유해물질이 검출되지 않도록 하는 유리한 효과를 나타낸다.
본 발명은 또한 상기 섬유 코팅용 조성물이 망점 또는 박막 코팅된 섬유에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 섬유 코팅용 조성물이 망점 또는 박막 코팅된 섬유는 유해물질을 방출하지 않아 친환경적이고 인체 및 인체피부에 특히 안전하다는 장점이 있다.
이하 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 천연 클리놉틸로라이트(clinoptilolite), 천연 휼란다이트, 천연 모오데나이트, 천연 아날심, 천연 체바자이트, 천연 에리오나이트, 천연 필립사이트 및 천연 페리언라이트로 이루어지는 천연 제올라이트 중 1종 이상; 은 나노 콜로이드; 벤토나이트; 활성탄; 및 양이온수(+이온수)를 포함하는, 섬유 코팅용 조성물을 제공함으로써, 섬유 원단 박막 망점 코팅 시 활성 라디칼을 형성하여 유해물질을 흡착, 산화 분해시켜 제거할 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 합성 화학성 섬유 코팅용 친환경 융복합 조성물을 코팅하여 이루어지는 섬유를 제공함으로써, 섬유로부터 방출되는 유해물질을 흡착, 산화 분해시켜 인체 피부에 보다 안전하고 쾌적한 섬유를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 아크릴 수지 등 합성수지로 코팅한 섬유에서 검출되는 용출 납(Pb), 포름알데하이드(HCHO), 프탈레이트계 가소제, 유기 주석 화합물(TBT), 다이메틸 푸마레이트, 방염제, 알러지성 염료, 아릴 아민을 발생시키지 않는, 친환경 섬유원단의 조건을 만족할 수 있는 합성 화학성 섬유 코팅용 융복합 조성물과 이를 망점 코팅하여 이루어지는 섬유 및 섬유 공전시 그라비아 제조법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 합성 화학성 섬유 코팅용 친환경 융복합 조성물을 코팅한 폴리에스테르 섬유 원단의 제2공정 과정에서 망점 코팅하는 경우 활성라디칼을 형성하여 유해물질을 사전에 활성라디칼을 형성 흡착 산화 분해하여 친환경 섬유 원단을 제조할 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 섬유 코팅용 친환경 융복합 조성물을 코팅한 합성 화학성 섬유재는, 본 발명에 따른 합성 화학성 섬유 면직물 상에 친환경 융복합 조성물을 망점 코팅하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 천연 제올라이트로는 천연 클리놉틸로라이트(clinoptilolite), 천연 휼란다이트, 천연 모오데나이트, 천연 아날심, 천연 체바자이트, 천연 에리오나이트, 천연 필립사이트 및 천연 페리언라이트가 바람직하다. 합성 제올라이트는 인체에 유해한 물질인 포름알데하이드를 방출할 수 있지만, 천연 클리놉틸로라이트, 휼란다이트, 모오데나이트 등은 포름알데하이드를 거의 방출하지 않는다. 본 발명에서 상기 천연 제올라이트는 양이온 생성계(클리놉틸로라이트, 휼란다이트, 모오데나이트, 아날심, 체바자이트, 에리오나이트, 필립사이트, 페리언라이트) 분말을 산 처리해서 녹인 후, 다량의 +이온수를 첨가하여 용액(solution)을 유지하여 제조한다. 액상에서의 Ca2 + 및 반대이온(counter ion)에 의한 결합에 의해 소취, 탈취 효과가 발생한다. 상기 천연 제올라이트의 평균 입경은 1 내지 400 μm이고 또한 상기 평균입경은 2 내지 500 μm 일 수 있다.
또한, 흡착성 원료인 상기 천연 제올라이트는 20~25 중량부가 바람직하다. 20 중량부 미만이면 제조 후의 흡착력 및 탈취력이 저하되고, 20 중량부를 초과하면 흡착력 및 탈취력은 크지만 입자의 과다 사용으로 인한 불필요한 낭비가 발생할 수 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 은 나노 콜로이드의 경우 은 함유량이 99.9% 순도 이상의 순수한 은(Ag)을 나노 사이즈(Nano Size, 5~10 nm)로 분쇄하여 미립자를 형성하고, 은 미립자를 +이온수. 암모니아수에 용융한 후 산 처리하여 녹여 콜로이드화 함으로써 제조되며 물리적이나 화학적으로 안전하며 부패, 변색 없이 사용 가능한 것이다. 상기 은 나노 콜로이드는 극소립의 나노(nano) 입자로 이루어진 콜로이드로서 Ag+ 이온 상태의 무색 무자극성 무취 액상체이며, 세균, 바이러스, 곰팡이 등의 흡착 유지, 그리고 항균, 살균 효과가 있다. 이러한 은 미립자에 의하여 본 발명에 따른 섬유 코팅용 융복합 조성물은 매우 탁월한 항균력을 지니고 있다. 특히, 은나노 항균제 접착력이 매우 강력하기 때문에, 오랜 시일이 경과해도 도포된 합성 화학성 섬유 등으로부터 용이하게 은 나노입자가 탈리되지 않는다.
본 발명에서, 상기 은 나노 콜로이드는 또한 물과 에탄올의 혼합용매 100 중량부 및 구연산은(silver citrate) 2 내지 3 중량부의 균일 혼합물일 수 있다. 구연산 은을 용해하는데 사용되는 혼합용매는 물:에탄올 = 1:2의 중량비로 혼합된 것이 구연산 은을 용이하게 용해할 수 있다는 측면에서 바람직하다. 혼합용매 100 중량부에 혼합되는 구연산은의 함량이 10 중량부 미만이면 액상 항균제의 항균력 및 탈취력이 부족하고, 구연산은의 함량이 15 중량부를 초과하면 혼합용매에 구연산은이 완전히 용해되지 않을 뿐만 아니라 제조원가의 상승으로 이어진다. 또한, 상기 무기항균제는 은 나노 콜로이드일 수 있다.
또한, 상기 은 나노 콜로이드는 2 내지 3 중량부가 바람직하다. 2 중량부 미만이면 제조 후의 항균력 및 탈취력이 저하되고, 3 중량부를 초과하면 흡착력 및 탈취력은 크지만 합성화학성 섬유 원단의 접착력이 불량해지므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 유기 벤토나이트 (HDTMA, CPbentonite PO,NO )는 또한 칼슘, 철, 마그네슘, 포타슘, 망간, 게르마늄, 셀레늄, 규소 등 나노 수준의 미세한 극 미립자 64가지의 풍부한 미네랄, 벤토나이트의 특성인 양이온 교환성(중금속 흡착반응), 흡착성, 팽윤성을 가진 광물이다. 또한, 벤토나이트는 나트륨(Na) 벤토나이트와 칼슘(Ca) 벤토나이트로 나뉘는데, 본 발명에서는 팽윤성이 더 높은 나트륨(Na) 벤토나이트가 더욱 바람직하다. 나트륨(Na) 벤토나이트(또는 팽윤성 벤토나이트)가 물에 첨가되었을 때, 물 분자가 점토 사이의 판 사이에 들어가서 그 판들을 떼어 놓고 팽윤 하도록 한다. 그 판들은 표면에서는 음전하를 지니고 모서리부분에서는 양전하를 지니기 때문에, 입자들이 스스로 음전하에서 양전하로 움직여 겔을 형성하며, 만약 용액을 휘젓게 되면, 전기 결합이 깨어지고, 용액은 액체 형태로 돌아간다.
또한, 상기 벤토나이트는 5 내지 6 중량부가 바람직하다. 5 중량부 미만이면 양이온 교환력 및 흡착력이 떨어지고, 6 중량부를 초과하면 합성 화학성 섬유 원단의 접착력이 불량해지므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 활성탄(Active carbon , 活性炭)은 흡착성이 강하고, 대부분의 구성 물질이 탄소질로 된 물질로, 흡착제로 기체나 습기를 흡수시키는데, 또는 탈색제로 사용되며, 목재나 연탄, 갈탄 등을 염화아연 등의 약품으로 처리, 건조시켜 제조한다. 활성탄은 흡착력이 강한 탄소질로 구성되어 있으며, 활성탄의 원료는 야자수 나무 열매, 껍질 또는 갈탄, 역청산 및 이동탄으로 제조하여 세공이 발달된 탄소의 집합체이다. 고온화에서 수증기로 된 것으로서 분자형태의 내부에 세공이 형성되어 큰 표면적을 갖는 흡착력이 우수한 여과제로써 수 처리 여과장치에서 염소, 각종 유기물 화합물의 제거, 색도, 탁도의 개선 등의 효과가 있으며, 맛, 색, 냄새를 유발하는 유기물을 흡착 제거하는데 탁월한 효과를 나타내어 암모니아, 질산염, 염소, 페놀, 탄닌 등을 흡착, 제거한다.
또한, 상기 활성탄은 2 내지 3 중량부가 바람직하다. 2 중량부 미만이면 흡착력 및 탈취력이 떨어지고, 3 중량부를 초과하면 합성 화학성 섬유의 이음성이 불량해지므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, +이온수는 무색, 무취의 pH 3~9의 물로서, 수용성 미네랄 성분(Ca, Si, Na, Mg, Zn, K, Mn)을 +이온수에 용해시킨 용매이다. 이는 칼슘(Ca) 등의 성분을 포화상태로 만들어 알칼리성이 높은 이온수로 제조된다. 화학식은 (Ca, Si, Na, Mg, Zn, K, Mn)nxH2O (n = 1~5)이고 이온화 미네랄 용액(Ionized Mineral Solution)이라고도 한다.
또한, 상기 +이온수는 65 내지 70 중량부가 바람직하다. 65 중량부 미만인 경우 양이온 교환력 및 방향성분의 방출 효과 등이 미미하고, 70 중량부를 초과하면 분산성이 불량해지고 합성 화학성 섬유 원단 면직물과 원단의 접착력이 불량해지며 경제성이 악화될 수 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 합성 화학성 섬유 망점 또는 박막 코팅용 친환경 융복합 조성물은 상기 클리놉틸로라이트, 휼란다이트, 모오데나이트, 은 나노 콜로이드, 벤토나이트, 활성탄 및 +이온수를 혼합하고 60~65℃의 온도에서 12~48시간 숙성하여 제조한다.
한편, 상기 본 발명에 따른 합성 화학성 섬유 망점 또는 박막 코팅용 친환경 융복합 조성물에 향을 적용하면 ( + - ) 양이온 교환 현상에 의하여 사람의 기분을 좋게 하는 방향 성분이 방출되어 인체에 이로운 작용을 한다고 알려져 있다. 이러한 양이온 교환의 효능으로는 스트레스 해소 및 정신을 맑게 해주는 효과, 친환경 합성 화학성 섬유제의 정화 효과, 불면증 해소 효과, 자율신경을 안정시켜 혈액순환과 신진대사를 촉진시켜 주는 효과, 냄새 제거 및 탈취 효과, 산림욕의 상쾌함을 전해주는 리프레쉬 효과, 항균 및 방충 효과, 체내 호르몬 분비 촉진 및 신체리듬 회복 효과, 운동신경 단련 및 감각 기능의 안정 효과, 원활한 산소의 공급 효과, 피부미용 및 뇌 건강에 좋은 효과, 습기조절 효과 등이 있다.
본 발명에 따른 합성 화학성 섬유 망점 또는 박막 코팅용 친환경 융복합 조성물은, 자연계에서 존재하는 구성광물인 천연 클리놉틸로라이트(clinoptilolite), 천연 휼란다이트, 천연 모오데나이트, 천연 아날심, 천연 체바자이트, 천연 에리오나이트, 천연 필립사이트 및 천연 페리언라이트 중 선택적으로 20~25 중량부, 은 나노 콜로이드 2~3 중량부, 벤토나이트 5~6 중량부, 활성탄 2~3 중량부 및 +이온수 65-70 중량부에 추가로 분산제 1~2.5 중량부, 발포제 1~2.5 중량부 및 소포제 1~2.5 중량부 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 분산제, 발포제 및 소포제는 각각 1~2 중량부의 양으로 포함될 수도 있다. 발포제를 2.5 중량부를 초과하여 과량 사용하면 과도한 발포에 의해 안정한 셀 구조의 발포체를 얻을 수 없어서 발포체의 기계적 물성이 급격히 저하되는 단점이 있다. 본 발명에서 상기 소포제는 본 발명에 따른 합성 화학성 섬유 및 인조 섬유에 친환경 융복합 조성물 중에 발생한 기포를 제거하는 역할을 하며, 옥틸 알콜, 시클로 핵산올, 기타 고급 에탄올, 에틸렌글리콜, 소르비탄 지방산에스테르를 주성분으로 하는 비이온성 계면활성제 또는 기타 비이온성 계면활성제 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 친환경 섬유는, 상기 본 발명에 따른 합성 화학성 인조 섬유 망점 및 박막 코팅용 친환경 융복합 조성물을 코팅하여 이루어질 수 있다.
망점 박막 코팅 배접 방법으로는 당업계에서 사용하는 특정적인 방법의 예를 들면 그라비아(gravure) 스틸롤러. 고무롤러 회전 망점 박막 코팅 등이 있으며, 코팅되는 합성 화학성 섬유 또는 면직물 공전 제조시의 재질, 요구 조건 또는 면적 등에 따라 선택적으로 사용할 수 있고, 그 망점 박막 배접 코팅 두께를 조절할 수 있다
예를 들어 섬유기재 상에 본 발명에 따른 친환경 융복합 조성물을 작업 속도가 120 내지 200 m/min이며 건조 온도가 50 내지 100℃인 그라비아 코팅을 함으로써 그라비아 코팅층이 형성될 수 있다. 또는 섬유기재 상에 본 발명에 따른 친환경 융복합 조성물을 고무롤러 회전 망점 박막 코팅기를 이용하여 망점 박막 코팅을 하여, 코팅층을 제조할 수 있다.
상기 본 발명에 따른 친환경 융복합 조성물의 그라비아 코팅층 또는 망점 및/또는 박막 코팅층 섬유 기재 사이에는 안료가 첨가된 유성 또는 수성 잉크 층이 형성될 수 있다. 이때, 상기 유성 또는 수성 잉크 층과 상기 그라비아 코팅층 또는 망점 및/또는 박막 코팅층은 그 위치를 서로 바꾸어 형성할 수 있다.
이상과 같이 유성 또는 수성 잉크 층을 중첩 인쇄하는 방식은 부착력을 높이며, 특히 유성 잉크 층을 형성하고 이에 상기 친환경 융복합 조성물이 그라비아 코팅층 또는 망점 및/또는 박막 코팅층을 형성하는 것이 부착력을 더욱 높일 수 있으므로 바람직하다. 상기 유성 또는 수성 잉크로는 통상적인 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 본 발명에 따른 친환경 융복합 조성물은 그라비아 인쇄를 통해 섬유에 적용될 수 있다. 그라비아 인쇄는 블록판과 반대로 판의 움푹 들어간 부분에 잉크를 채워, 튀어나온 부분의 불필요한 잉크를 긁개라고 하는 금속제 기구로 긁어내어, 움푹 들어간 부분의 잉크를 압력을 걸어 피인쇄물에 전이 시키는 방식이다. 일반적으로 볼록판 인쇄나 평판인쇄방식에는 농담을 나타내기 위해 잉크를 짙게 하려고 하면, 잉크가 퍼져 화선의 선명성을 잃어버리게 되나, 이에 반해 오목판 인쇄방식에는 잉크를 누르는 작용을 하지 않기 때문에 화선의 선명성을 잃지 않고, 잉크를 짙게 내릴 수 있었다. 또한 그라비아 인쇄된 인쇄물의 표면을 확대경으로 살펴보면, 망점이 많이 보이는데 이 망점(Dot, Halftone Dot)은 셀(Cell)을 형성하고 있고 가늘게 잘린 작은매스(Mass)형태를 이루어 화상을 만든다. 즉 그라비아의 판은 작은 셀로서 형성되고, 그 속에 잉크가 들어가 채워지면 잉크는 긁개(Doctor)에 의해 긁혀져 필요한 잉크만 남게 되는데 그라비아 인쇄에는 화선의 농담을 제판의 방식에 따라 판의 깊고 낮음, 또는 망점의 크고 작음으로 조정할 수 있는 것으로 이러한 그라비아 인쇄방법을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 본 발명에 따른 친환경 융복합 조성물은 코팅방법을 이용하여 섬유에 적용될 수 있다. 대표적인 코팅방법으로서 메이어 바 코팅(Mayer Bar Coating) 방식과 그라비아 코팅방식 등이 있으며, 그라비아 코팅방식의 대표적인 것이 닥터챔버형 그라비아(Doctor Chamber Type Gravure) 코팅방식이다. 메이어 바 코팅 방식은 직경 19 mm 정도의 와이어를 사용하는 방식으로서 스크래치가 자주 발생되는 문제점이 있다.
그라비아 코팅방식은 그라비아 롤러에 코팅액을 공급하고, 이 그라비아 롤러가 피도포재에 접촉된 상태로 회전하되 피도포재의 이동방향과 반대방향으로 회전됨으로써 그라비아 롤러에 묻은 코팅액이 피도포재에 도포되도록 하는 방식이다. 그라비아 코팅방식은 다른 코팅방식에 비하여 코팅액의 손실이 적고 코팅이 고르게 이루어지는 장점이 있어 선호되고 있다. 그라비아 코팅방식은 일반 그라비아 코팅방식(일반적으로 그라비아 롤러의 직경이 100 mm 이상인 것을 사용)과 마이크로 그라비아 코팅방식(그라비아롤러의 직경이 50 mm 이하인 것을 사용)으로 구분되는데 닥터 챔버형 그라비아(Doctor Chamber Type Gravure) 방식은 일반 그라비아 코팅방식에 해당된다.
이하 본 발명에 대해 실시예 및 실험예를 통해 보다 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이고, 본 발명의 권리범위가 이로 한정되는 것을 의도하지 않는다.
제조예 . 각 성분의 제조방법
제조예 1. +이온수 제조공정
물을 54 Hz로 전기분해하여 + 및 - 이온이 풍부한 산성수 이온수를 제조하였다. 산성수 이온수에 산처리 및 용해시켜 이온수 중의 수용성 미네랄 성분(Ca, Si, Na, Mg, Zn, K, Mn) 중 칼슘 등의 성분 함량이 높아진 +이온수를 제조하였다. 본 발명에서는 + 이온수를 사용함으로써, 양전하와의 상호작용으로 인하여 클리놉틸로라이트, 휼란다이트, 모오데나이트 등이 + 이온수에 균일하게 용해 및 분산되는 것을 촉진하여 본 발명에 따른 융복합 조성물의 물성을 증진시킬 수 있다.
제조예 2. 클리놉틸로라이트 , 휼란다이트 , 모오데나이트 공정
이온성 광석 분말을 산처리하여 녹인 후 다량의 알칼리수를 첨가하여 용액 상태를 유지하였다. 천연 클리놉틸로라이트, 휼란다이트, 모오데나이트는 양이온 교환방식으로 중금속 및 각종 오염물질을 흡착한다. 천연 클리놉틸로라이트 등은 우수한 내산성을 나타내며, 특히 염화수소 가스에 대하여 보다 우수한 내구성을 갖는다. 염화수소 가스에 의한 제거활성의 저하는 담체인 제올라이트 구조의 물리적 붕괴 또는 구리금속 등과 같은 활성성분의 상태 변화에 의해 일어나는 것이 아니라 구조 내의 알루미늄이 염화수소에 의해 추출되면서 구리금속 등과 같은 활성성분의 손실에 의해 일어나는 것으로 확인할 수 있다.
제조예 3. 은 나노 콜로이드 공정
은 나노 콜로이드는 일반적으로 수용성인 질산은과 환원제의 반응에 의해 얻어지며, 박테리아나 바이러스에 대한 항균성이 우수하다는 점에서 그 활용성이 커지고 있다. 은 나노 콜로이드는 다음과 같은 방법으로 제조되었다:
방법 1.
은 함유량이 99.9% 순도 이상의 순수한 은(Ag)을 나노 사이즈(Nano Size, 5~10 nm)로 분쇄하여 미립자를 형성하고, 은 미립자를 +이온수. 암모니아수에 용융한 후 산 처리하여 녹여 콜로이드화 함으로써 제조하였다.
방법 2.
물과 에탄올(1:2)의 혼합용매 100 mL 및 구연산은(silver citrate) 2 내지 3 g을 균일하게 혼합하여 교반함으로써 은 나노 콜로이드를 수득하였다.
방법 3.
카치온계 리피드 및 고분자 수용액 중 어느 하나의 조건에서 질산은을 적가하여 일정시간 동안 방치한 후, 소디움 보로하이드레이트를 첨가하여 충분한 환원반응이 일어나도록 환원시키고 10,000 rpm 이하에서 15분 동안 1차 원심분리한 후 10,000 rpm 이상으로 1시간 동안 2차 원심분리하여 콜로이드 입자의 크기가 20 nm 내지 500 nm인 고분산형 은 나노 콜로이드를 제조하였다.
기타 통상의 은 나노 콜로이드 제조과정을 차용하여 사용할 수 있다.
제조예 4. 벤토나이트 공정
벤토나이트는 몬모릴로나이트 바이델라이트 계통의 스멕타이트를 주성분으로 하며 미립의 점토로서 팽윤성과 흡착성 이온 교환성 등의 성질을 가지고 있다. 벤토나이트는 화산암의 속성 작용이나 열수 변질 작용에 의해 생성되며 시추형 이수 누수 방지제, 토양개선제, 도료, 농약, 탈색제, 포름알데하이드계 중금속 흡착성이 우수하며, 결정구조 내부에 양이온이나 물분자를 포함할 수 있는 통로가 존재하는 것으로 알려져 있다.
실시예 . 화학성 섬유 박막 망점 코팅용 친환경 융복합 조성물의 제조
하기 표1의 조성으로 혼합한 후 60~65℃의 온도 조건에서 교반한 다음 12~24시간 동안 숙성하여 본 발명에 따른 섬유 박막 망점 코팅용 친환경 융복합 조성물을 제조하였다.
실시예 +이온수 천연 클리놉틸로라이트 천연 모오데나이트 천연 휼란다이트 은 나노 콜로이드 벤토나이트 활성탄
실시예1 65 15 5 0 2 5 2
실시예2 65 20 5 0 2 5 2
실시예3 65 15 5 5 2 5 2
실시예4 65 15 0 10 3 6 3
실시예5 65 10 10 5 3 6 3
실시예6 70 15 5 0 2 5 2
실시예7 70 20 5 0 2 5 2
실시예8 70 15 5 5 2 5 2
실시예9 70 15 0 10 3 6 3
실시예10 70 10 10 5 3 6 3
섬유 제조예 1. 그라비아 열처리 공정의 적용
건조 온도는 특별히 제한되지 않지만 생산성 등을 고려하여 통상 열처리 챔버를 이용하여 170 내지 180℃의 온도 조건에서 그라비아 열처리를 수행하였다. 이때 190 이상의 고온에서 수행하는 경우 휘발성 유기화합물이 발생할 수 있으므로 주의하여야 한다. 이후 원하는 도안을 인쇄하고 권취하였다. 이때 210℃이상에서 열처리 하는 경우 마찬가지로 휘발성 유기 화합물이 생성될 수도 있으므로 온도 조정에 유의하여야 한다.
섬유제조예 2. 그라비아 망점 코팅방법의 적용
실시예 1의 조성물을 그라비아 망점 코팅 방법으로 섬유에 도포하여 친환경 섬유 원단을 제조하였다. 일반적인 그라비아 인쇄기법을 사용하였다.
섬유제조예 3. 친환경 섬유원단의 제조
섬유제조예1의 그라비아 열처리 공정을 통해 제조된 섬유에 실시예1의 조성물을 그라비아 망점 코팅 방법으로 도포하여, 본 발명에 따른 합성 화학성 섬유원단 2차가공시 망점 및 박막 코팅용으로 특별하게 선별된 친환경 융복합 조성물을 이용한 유해물질이 검출되지 않는 친환경 섬유 원단을 제조하였다.
상기 섬유제조 시에는 그라비아 스틸 고무롤러를 이용하였으며, 제조공정 라인설비 및 공정에 대한 모식도는 도1에 나타낸 바와 같다.
실험예 1. 유해물질 방출시험
섬유제조예3의 폴리에스테르 섬유에 실시예1의 조성물을 코팅한 섬유원단에 대해 2회에 걸쳐 유해물질 검출 측정을 하였다. 2회에 걸친 시험은 각각 2015년 05월 15일자 및 2015년 05월 25일에 (재)한국건설생활환경시험연구원에 의뢰하여 시행하였고, 시험 방법은 특수성을 가지는 합성 화학성 섬유제의 친환경 제조공전에 따라서 시험하였다. 시험 결과를 각각 표 2, 3에 나타내었다.
이에 의하면, 속지에 아크릴수지가 코팅된 섬유에 상기 실시예 1에서 제조한 본 발명에 따른 합성화학성 섬유 코팅용 친환경 융복합 조성물을 코팅한 폴리에스테르 섬유의 경우, 유해물질이 흡착, 산화분해되어 검출되지 않는 것을 알 수 있다.
실험예1 -1. CT15 -027245_MI
용출 납(Pb) 함량이 준섬유 면직물 친환경 규격을 만족시킴을 알 수 있었다.
실험예 1-2. CT15 -027243_MI
잔류 납(Pb), 포름알데하이드(HCHO), 프탈레이트계 가소제, 유기주석화합물(TBT), 다이메틸 푸마레이트, 아릴아민, 방염제의 함량이 섬유직물 공전 기준 규격을 만족시킴을 확인하였다(실험결과는 도4 참조).
합성 화학성 섬유 제조공전 (친환경 망점코팅 공정 前)
시험항목 단위 기준치 시험결과 시험방법 시험환경
포름알데하이드 mg/kg 1 이하 1.4 섬유제품(KC)마크 (19±5)℃
(38±15)
% R.H.
프탈레이트계가소제 mg/kg 30 이하 34
유기주석화합물(TBT) mg/kg 10 이하 21
다이메틸푸마레이트 mg/kg 30 이하 35
1.방염제

2.납(pb)

3.아릴아민		 mg/kg

mg/kg

mg/kg		 30 이하

10 이하

10 이하		 22

12

19
pH 산도 3-9 3~9 이하 14.7
(2015년 05월 15~05월 25 일자 실시한 대조표 시험예 1-2-3)
합성 화학성 섬유 친환경 코팅 공전적용시 (후 後)
시험항목 단위 기준치 시험결과 시험방법 시험환경
1.포름알데하이드
2.프탈레이트계가소제
3.잔류 납(Pb)
 mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg		 10 이하 불검출
0
0
0		 섬유제품
KC 마크		 (19±5)℃
(38±15)
% R.H.
1.알러지성염료
2.유기주석화합물		 mg/kg
mg/kg		 10 이하 불검출
불검출
방염제

pH산도		 mg/kg

pH		 10

3-9		 0.0

7.8
다이메틸푸마레이트 mg/kg 10 이하 검출안됨
(2015년 05월16~ 05월20일)
실험예 1-3. CT15 -027244_MI
용출 납(Pb)의 함량이 기준 규격을 만족시키는 것으로 나타났다.
실험예 2. 환경오염물질 흡착시험
총휘발성유기화합물, 톨루엔 및 포름알데하이드 세 가지 항목에 대해 실내공기질 공정시험기준(환경부고치 제2010-24호)에 의거 시험을 하였으며, 그 결과 총 휘발성유기화합물은 기준치보다 현저히 낮은 수준으로만 검출되는 것으로 나타났고, 톨루엔 및 포름알데하이드는 검출되지 않았다. 실험결과는 다음 표4에 나타낸 바와 같다(도 4의 시험성적서 참조).
시험항목 단위 구분 시험결과
총휘발성유기화합물(TVOC) mg/(m2·h) 1 0.009
톨루엔 mg/(m2·h) 1 ND
포름알데하이드 mg/(m2·h) 1 ND
실험예 3. 항균성 시험
사용균주는 대장균(Escherichia coli , ATCC 25922), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa, ATCC 15442) 및 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538)이고, 이들 균주에 대한 항균성을 테스트하였다. 항균성 시험결과는 다음 표5에 나타낸 바와 같다(도 5의 시험성적서 참조).
시험항목 시험결과
초기농도(CFU/mL) 24시간 후 농도(CFU/mL) 세균감소율(%)
대장균에 의한 항균시험 Blank 1.8×104 5.1×104 -
항균스프레이 1.8×104 < 10 99.9
녹농균에 의한 항균시험 Blank 1.9×104 5.4×104 -
항균스프레이 1.9×104 < 10 99.9
황색포도상구균에 의한 항균시험 Blank 1.5×104 4.7×104 -
항균스프레이 1.5×104 < 10 99.9

Claims (3)

  1. 천연 클리놉틸로라이트(clinoptilolite), 천연 휼란다이트, 천연 모오데나이트, 천연 아날심, 천연 체바자이트, 천연 에리오나이트, 천연 필립사이트 및 천연 페리언라이트로 이루어지는 천연 제올라이트 중 1종 이상을 20 내지 25 중량부;
    은 나노 콜로이드 2 내지 3 중량부;
    벤토나이트 5 내지 6 중량부;
    활성탄 2 내지 3 중량부;
    양이온수(+이온수) 65 내지 70 중량부; 및
    분산제, 발포제 및 소포제로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제 1 내지 2.5 중량부를 포함하는, 섬유 망점 코팅, 망점 박막 코팅 또는 박막 코팅용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    식물성 향 및 피톤치드로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 향 발생물질 10 내지 15 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 섬유 망점 코팅, 망점 박막 코팅 또는 박막 코팅용 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 섬유 코팅용 조성물은 섬유에 코팅되는 경우 유해성 포름알데하이드, 납, 프탈레이트계 가소제, 유기주석화합물, 다이메틸푸마레이드, 방염제, 알러지성 염료 및 아릴아민으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 유해물질이 검출되지 않는 것을 특징으로 하는, 섬유 망점 코팅, 망점 박막 코팅 또는 박막 코팅용 조성물.




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