KR20180013118A - 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고유점도 0.45~0.50dl/g인 제1 폴리에스테르 수지와 고유점도 0.65~0.70dl/g인 제2 폴리에스테르 수지가 혼합되어 폴리에스테르 섬유로 형성되되, 상기 제1 폴리에스테르 수지에는 금속이온을 가지는 제올라이트(Zeolite)와 금속-이산화티타늄(M-TiO2)이 함유되는 것을 특징으로 하는 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유에 관한 것이다.
Description
본 발명은 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무기항균제 및 이산화티타늄을 섬유 표면부에 위치하여 항균 기능성을 향상시킬 수 있는 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유에 관한 것이다.
생활수준이 향상되면서 기존의 의류 개념을 넘어서 인체를 더욱 편안하게 하고 쾌적하게 하면서 외관상 심미적 기능을 갖는 기능성을 갖는 의류를 생산할 수 있는 원단의 출현이 기대되고 있으며, 섬유제조업체에서도 이와 같은 시장의 요구에 앞서 더 향상된 기능의 원사 및 원단을 출시하고 있다.
최근 합성섬유의 고기능화는 천연섬유의 취약점을 보완하는 물성의 개선과 동시에 합성섬유의 장점을 극대화시키는 방향으로 전개가 되고 있다. 그 대표적인 기능성 소재로는 흡한속건, 제전, 자외선 차단 기능이 부여된 직물 및 이의 이차적 섬유제품 등이다.
통상적으로 합성섬유에 항균성을 부여하기 위해서 무기항균제를 섬유에 첨가 시켜 항균기능을 부여하게 하는 기술이 개발되었다.
대한민국 등록특허 제0658094호는 항균성이 우수한 해도형 복합섬유에 관한 것으로서, 단사섬도가 0.001-0.5 데니어인 도성분 내에 무기계 항균물질이 함유되어 있는 섬유가 기재되어 있다.
그러나 상기 기술은 항균효과를 가지는 은이 섬유 내부에 함유되어 있어 오염되기 쉬운 섬유 표면의 균에 대하여 효과적인 항균효과를 기대하기 어렵다는 한계를 가진다.
대한민국 등록특허 제500310호는 일정 함량의 금속이온을 가진 제올라이트(Zeolite)계 무기입자를 함유한 폴리에스테르 마스터 배치 칩을 일정 비율로 일반 폴리에스테르 칩과 혼합하여 용융시키고, 이를 특정 단면을 가진 방사 구금을 통해 방사하는 다기능성 폴리에스테르 섬유가 기재되어 있다.
상기 기술은 표면적이 넓은 제올라이트(Zeolite)를 사용하여 항균기능을 극대화하였으나, 여전히 항균물질이 섬유 내부에 함유되어 있어 효과적인 항균효과를 기대하기 어렵다.
또한, 효과적인 항균 기능성을 위해 중공형태의 섬유를 방사하였으나. 비교적 입자 큰 제올라이트(Zeolite)에 의해 중공형태의 섬유를 방사하는 공정에서 잦은 고장과 낮은 생산성을 가지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 항균효과를 가지는 제올라이트(Zeolite)를 통해 섬유 내의 균을 제거하여 항균 기능성이 우수한 폴리에스테르 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 금속-이산화티타늄(M-TiO2)을 통해 섬유 주변의 유기물을 분해하여 세균이나 미생물의 번식을 차단하고 억제하여 세균이 활성화되기 어려운 환경을 만들어 우수한 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 항균 기능을 가지는 제올라이트를 섬유 표면부 또는 중심에 형성시켜 본래의 기능성을 극대화시켜 우수한 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 고유점도 0.45~0.50dl/g인 제1 폴리에스테르 수지와 고유점도 0.65~0.70dl/g인 제2 폴리에스테르 수지가 혼합되어 폴리에스테르 섬유로 형성되되, 상기 제1 폴리에스테르 수지에는 금속이온을 가지는 제올라이트(Zeolite)와 금속-이산화티타늄(M-TiO2)이 함유되는 것을 특징으로 하는 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유를 제공한다.
또한, 상기 제1 폴리에스테르 수지와 제2 폴리에스테르 수지의 고유점도 차이는 0.05dl/g 이상인 것을 특징으로 하는 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유를 제공한다.
또한, 상기 제올라이트가 가진 금속이온은 은이온 또는 아연이온 또는 은이온 과 아연이온인 것을 특징으로 하는 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유를 제공한다.
또한, 상기 금속-이산화티타늄의 금속은 금, 은, 크롬, 비스무트 중 어느 하나 또는 2가지 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유를 제공한다.
상기와 같이 본 발명에 따른 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유는 고유점도가 다른 2종류의 폴리에스테르 수지를 사용하여 금속이온을 가지는 제올라이트와 금속-이산화티타늄이 함유되는 저점도 폴리에스테르 수지가 섬유 형성시 섬유 표면에 위치하도록 형성하여 높은 항균 기능성을 가지는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유는 복합섬유의 형태가 아닌 일반 방사공정을 통해 제조되는 것으로 제조가 용이하고 경제성이 높은 효과가 있다.
또한, 폴리에스테르 섬유에 함유되는 금속이온을 가지는 제올라이트와 금속-이산화티타늄의 형성위치를 섬유 내부 또는 표면에 임의로 선택할 수 있어 기능의 다양성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유의 일실시 형태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유의 또 다른 실시 형태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유의 또 다른 실시 형태를 나타낸 단면도이다.
이하 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
도 1은 본 발명에 따른 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유의 일실시 형태를 나타낸 단면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유의 또 다른 실시 형태를 나타낸 단면도이다.
본 발명은 저점도인 제1 폴리에스테르 수지와 고점도인 제2 폴리에스테르 수지가 혼합되어 형성되는 폴리에스테르 섬유로 상기 제1 폴리에스테르 수지에 항균기능을 가지는 무기물이 함유되어 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유에 관한 것이다.
상기 제1 폴리에스테르 수지는 고유점도 0.45~0.50dl/g이고, 제2 폴리에스테르 수지는 고유점도 0.65~0.70dl/g로, 상기와 같이 고유점도 차이를 가지는 폴리에스테르 수지를 혼합하여 본 발명의 폴리에스테르 섬유를 제조한다.
상기와 같은 제1 폴리에스테르 수지와 제2 폴리에스테르 수지를 방사공정으로 폴리에스테르 섬유화될 때, 고유점도가 낮은 제1 폴리에스테르 수지는 방사될 때 전단력에 의해 제2 폴리에스테르 수지에 밀려 섬유 표면부에 위치하게 되고 제2 폴리에스테르 수지는 섬유 중심부를 형성하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 현상을 이용하는 것으로 제1 폴리에스테르 수지에 항균소취기능이 우수한 무기물인 금속이온을 가지는 제올라이트(Zeolite)와 금속-이산화티타늄(M-TiO2)을 함유시켜 금속이온을 가지는 제올라이트와 금속-이산화티타늄이 도면 1에서와 같이 섬유 표면부에 위치되도록 형성할 수 있을 것이다.
본 발명의 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유는 도 2에서와 같이 섬유의 광택을 조절하기 위해 상기 제1, 제2 폴리에스테르 수지에 이산화티타늄(TiO 2 )이 포함될 수 있으며, 상기 이산화티타늄은 제2 폴리에스테르 수지에 함유되는 것이 바람직할 것이다.
상기 금속이온을 가지는 제올라이트는 합성 또는 천연 제올라이트를 사용할 수 있으며, 제올라이트에 항균성을 가지는 금속이온을 이온결합시켜 제조할 수 있다.
상기 금속이온을 가지는 제올라이트는 무수히 많은 미세 기공을 가지는 무기물로 표면적이 넓어 항균소취 기능을 극대화시킬 수 있다.
상기 금속이온을 가지는 제올라이트에 함유되는 금속이온은 은 이온, 구리 이온, 아연 이온, 칼슘 이온, 니켈 이온 및 철 이온 중 어느 하나 또는 2개 이상의 이온이 제올라이트(Zeolite)와 이온결합하여 형성되는 것으로 보다 바람직하게는 은 이온, 또는 아연 이온, 또는 은 이온과 아연이온을 제올라이트에 이온결합시켜 함유시켜 형성시키는 것이다.
상기 금속-이산화티타늄(M-TiO2)은 가시광선에 반응하는 광촉매되는 특성을 가지는 것으로 본 발명의 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유 주변의 유기물을 분해하여 세균이나 미생물의 번식을 차단하고 억제하는 기능을 가진다.
일반적으로 이산화티타늄(TiO2)은 광화학적 특성이 있어 광촉매로 연구되어 왔으나, 비교적 큰 에너지 밴드갭(energy band gap)을 가지고 있어 가시광 영역에서는 그 사용이 제한되어왔다.
본 발명의 금속-이산화티타늄은 금속이 음이온 도핑(anion doping)을 통해 이산화티타늄(TiO2)에 담지된 것으로, 광촉매로 활성화될 수 있는 에너지 밴드갭이 낮아져 가시광 영역에서 반응하는 광촉매 작용을 한다.
상기 금속-이산화티타늄의 금속(M)으로는 백금, 금, 은, 코발트, 철, 팔라듐, 구리, 카드뮴, 루테늄, 니켈, 망간, 비스무트 등이 사용될 수 있으며, 보다 바람직하게는 금, 은, 크롬, 비스무트 중 어느 하나 또는 2가지 이상의 혼합물을 사용하는 것이다.
상기 제1 폴리에스테르 수지와 제2 폴리에스테르 수지는 중량비 10:90 내지 50:50으로 혼합되는 것이 바람직한 것으로 제1 폴리에스테르 수지의 함량이 너무 낮거나 높을 경우 제1 폴리에스테르 수지가 섬유 표면부에 위치되지 않을 수 있다.
상기 제1 폴리에스테르 수지와 제2 폴리에스테르 수지의 고유점도 차이가 클수록 전단력에 의해 제1 폴리에스테르 수지가 섬유 표면부에 위치되는 확률이 높아지므로 제1 폴리에스테르 수지와 제2 폴리에스테르 수지의 고유점도 차이는 0.05dl/g 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 고유점도 차이가 0.1dl/g 이상이 것이다.
상기 제1 폴리에스테르 수지에 함유되는 금속이온을 가지는 제올라이트는 함량이 높을 경우 방사공정 중에 사절 등의 현상으로 공정성이 떨어질 수 있으므로 섬유 중량의 0.5~3중량%이 함유되는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유는 섬유 표면부에 형성된 금속이온을 가지는 제올라이트와 금속-이산화티타늄을 통해 우수한 항균성을 가지며 섬유의 균을 빠르게 제거하므로 냄새의 발생원인을 제거할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예
1
고유점도 0.50dl/g인 제1 폴리에스테르 수지와 고유점도 0.67dl/g인 제2 폴리에스테르 수지를 중량비 20:80으로 사용하였으며, 제1 폴리에스테르 수지에 은 이온과 아연 이온을 가지는 제올라이트와 비스무트-이산화티타늄(Bi-TiO2)을 함유시켰으며, 제2 폴리에스테르 수지에 이산화티타늄(TiO2)에 함유시킨 후 통상의 방사장치를 사용하여 75 Denier, 72 Filament인 원형의 폴리에스테르 섬유를 제조하였다.
상기 폴리에스테르 섬유 중량의 은 이온과 아연 이온을 가지는 제올라이트와 비스무트-이산화티타늄을 함량은 표 1에 나타내었다.
실시예
2 내지 6
실시예 1과 동일하게 제조하였으나, 은 이온과 아연 이온을 가지는 제올라이트의 함량 및 이산화티타늄에 도핑되는 금속 및 함량을 달리하여 제조하였다.
상기 은 이온과 아연 이온을 가지는 제올라이트와 도핑되는 금속 및 함량은 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 |
| 제올라이트 (중량%) | 0.3 | 0.5 | 0.5 | 0.7 | 0.7 | 5 |
| 도핑 금속 (금속-TiO2함량 중량%) |
Bi (0.1) |
Bi (0.3) |
Cr (0.3) |
Bi (0.5) |
Ag (0.5) |
Bi (2.5) |
| 방사공정성 | A | A | A | A | A | C |
| * 방사 공정성 : 용융방사로 24시간 연속방사를 시행한 뒤, 절단 섬유의 발생횟수에 따라 A, B 및 C 단계로 방사성을 평가하였다: A : 절단섬유 발생횟수 0회 B : 절단섬유 발생횟수 1회 C : 절단섬유 발생횟수 2회 이상 |
||||||
표 1에서와 같이 실시예 1 내지 6은 방사공정성이 모두 A이나, 실시예 6는 C등급으로 은 이온과 아연 이온을 가지는 제올라이트와 비스무트-이산화티타늄(Bi-TiO2)의 함량이 너무 높을 경우 사절현상으로 방사공정성이 떨어지는 것을 알 수 있다.
* 실시예들의 정균감소율(%)
실시예 1 내지 6의 섬유를 평직하여 직물로 제조한 후 항균성 평가를 실시하였다. 평가는 한국공업규격 KS K 0693-2001의 항균도 측정법 의하여 측정한다. 구체적으로 포도상구균(Staphylococcus aureus)과 폐렴균(Klebsiella pneumoniae)을 이용하여 초기 균수와 18시간 배양 후의 균수를 이용하여 감소율을 구한 것이다. 초기 균수는 포도상구균에 대해서는 2.0 x 104 /㎖ 이고, 폐렴균은 2.0 x 104/㎖ 이다. 평가 결과는 표 2에 나타내었다.
| 구분 | 균류 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 |
| 세탁전 항균성(%) |
포도상구균 | 96.5 | 99.2 | 99.9 | 99.9 | 99.9 | 99.9 |
| 폐렴균 | 94.8 | 98.7 | 99.9 | 99.8 | 99.9 | 99.9 | |
| 항균성 (30회 세탁후) | 포도상구균 | 96.3 | 98.9 | 99.9 | 99.8 | 99.9 | 99.9 |
| 폐렴균 | 93.6 | 98.4 | 99.9 | 99.8 | 99.9 | 99.9 |
표 2에서와 같이 본 발명에 따른 실시예 1 내지 6의 평균 정균 감소율은 99.03으로 항균성이 매우 우수한 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 1 내지 6는 정균 감소율은 30회 세탁 후의 정균감소율은 98.85으로 세탁 후에도 항균성이 떨어지지 않는 것을 알 수 있다.
실시예 1은 금속이온을 가지는 제올라이트와 금속-이산화티타늄의 함유량이 적어 항균성이 비교적 낮은 것으로 나타났다. 따라서, 금속이온을 가지는 제올라이트는 폴리에스테르 섬유 중량의 0.5~5.0중량%, 금속-이산화티타늄은 0.3~2.5중량%가 포함될 때 항균기능의 효율이 가장 좋은 것을 알 수 있다.
100 : 금속이온을 가지는 제올라이트
200 : 금속-이산화티타늄
300 : 이산화티타늄
200 : 금속-이산화티타늄
300 : 이산화티타늄
Claims (4)
- 고유점도 0.45~0.50dl/g인 제1 폴리에스테르 수지와 고유점도 0.65~0.70dl/g인 제2 폴리에스테르 수지가 혼합되어 폴리에스테르 섬유로 형성되되,
상기 제1 폴리에스테르 수지에는 금속이온을 가지는 제올라이트와 금속-이산화티타늄이 함유되는 것을 특징으로 하는 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유. - 제1항에 있어서,
상기 제1 폴리에스테르 수지와 제2 폴리에스테르 수지의 고유점도 차이는 0.05dl/g 이상인 것을 특징으로 하는 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유. - 제1항에 있어서,
상기 제올라이트가 가진 금속이온은 은이온 또는 아연이온 또는 은이온 과 아연이온인 것을 특징으로 하는 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유. - 제1항에 있어서,
상기 금속-이산화티타늄의 금속은 금, 은, 크롬, 비스무트 중 어느 하나 또는 2가지 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 항균 기능성을 가지는 폴리에스테르 섬유.
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