KR20200086199A - 콜드 플라즈마를 활용한 기능성 섬유 제조방법 - Google Patents

콜드 플라즈마를 활용한 기능성 섬유 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소취 및 항균 기능이 우수한 섬유 또는 직물을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 섬유 또는 직물 제조방법은 섬유 또는 직물에 소취 및 항균 기능을 부여하기 위해 콜드 플라즈마 처리를 통해서 상기 섬유 또는 상기 직물의 표면을 하이드록시기, 카르복실기 및 퍼옥시기로 개질하는 단계를 포함한다.

Description

콜드 플라즈마를 활용한 기능성 섬유 제조방법{Method for manufacturing functional fiber using cold plasma}
본 발명은 섬유의 표면을 콜드 플라즈마처리를 통하여 소취 및 항균 기능성을 부여하는 기술로, 더욱 상세하게는 콜드 산소 플라즈마를 이용하여 섬유의 표면을 산화시켜 하이드록시기, 카르복시기로, 퍼옥시산, 실록산 등 표면을 산화/과산화 기로 개질처리 하는 기술에 대한 것이다.
악취를 제거하는 방법으로는 전통적으로 화학적 제거방법, 물리 화학적 제거 방법, 생물 화학적 제거방법, 감각적 탈취방법과 같은 방법들이 있다.
화학적 제거방법은 중화, 부가, 중합, 산화, 환원, 가수분해 등의 화학반응을 이용하여 악취성분에 강한 반응성의 물질을 작용시켜 악취 물질을 분해 또는 무취성 화합물로 변화시키는 방법으로서 냄새물질을 근원적으로 제거하는 방법이다.
물리 화학적 제거방법은 활성탄이나 실리카, 사이클로 덱스트린 등의 흡착 및 포집능이 강한 화합물로서 악취성분을 표면에 흡착 또는 포집시키거나, 고비점의 용제, 계면활성제 등에 의한 흡수, 유동 파라핀, 고급 알코올, 합성수지 등을 이용하여 피복시킴으로서 냄새물질을 제거하는 방법이다.
생물 화학적 제거방법은 양이온 계면 활성제, 살균제 등에 의한 살균작용으로 세균에 의한 악취성분의 발생을 차단하거나, 소화 효소, 세균, 효모 등을 이용하여 악취 성분인 유기산을 분해하여 악취를 제거하는 방법이다.
감각적 탈취방법은 대상 악취성분에 대해 방향성의 향료를 사용하여 감각적인 중화나 냄새를 상쇄시켜주는 냄새로 마스킹(masking)에 의한 제거방법이다.
살균/항균의 목적으로 다양한 물질들이 이용되고 있으며, 무기계 착화합물은 인체에 무해하면서 세균을 비롯한 균류 및 바이러스를 살균하는 탁월한 살균능력이 있는 것으로 알려져 있다. 다만, 무기계 착화합물의 우수한 효과에도 불구하고 이는 자외선이나 태양광이 있어야 작용함으로써 자외선이나 태양광이 없는 곳에서는 작용하지 못하는 단점이 있다.
효과적으로 악취를 제거하기 위해서는 상기의 악취 발생원인 제거, 악취 마스킹 및 악취 유발물질 제거가 효율적으로 동시에 이루어지는 것이 요구되고 있으며, 이를 위해서는 상기 효과를 달성할 수 있는 성분을 제공하면서 그 성분이 안정적으로 존재하면서 그 기능을 발휘할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
그리고, 무기계 입자를 이용한 항균 기능을 부여하는 방법으로는 나노 은 또는 은 이온을 사용하거나, TiO2 (아나타아제 결정) 입자를 사용하여 항균기능을 부여하였으나 은은 인체 유해성이 확인되어 국제적으로 사용이 금지 되었고, 은 이온 같은 경우 물에 염소이온이 포함되면 은이온과 염화물을 형성하여 침전되어 항균효과가 사라지는 문제점이 있고, TiO2 (아나타아제 결정) 입자 같은 경우 자외선이 있어야 항균효과가 나타나며, 자외선 하에서 라디칼을 형성하여 모제를 분해시키고 기타 유해 물질이 생성되는 등의 문제가 있었다.
그리고 유기계의 경우 가습제 살균제로 사용괸 PHMG, PGH, CMIT-MIT 등 유기화합물을 많이 사용하였으나, 최근에 인체 유해성 때문에 사용하지 않게 되어 인체에 유해하지 않으면서 항균 기능을 부여 하는 방법에 대해서 많은 기관, 기업에서 연구하고 있으나 아직 효과적인 항균물질이나 처리기술이 개발되지 않았다.
또한, 항균의 목적으로 다양한 물질들이 이용되고 있으며, 무기계 착화합물도 인체에 무해하면서 세균을 비롯한 균류 및 바이러스를 살균하는 탁월한 살균능력이 있는 것으로 알려져 있으나. 무기계 착화합물의 우수한 효과에도 불구하고 이는 자외선이나 태양광이 있어야 작용함으로써 자외선이나 태양광이 없는 곳에서는 작용하지 못하는 단점이 있다.
따라서 인체에 무해하며 효과적으로 유해균을 제거하기 위해서는 상기 효과를 달성할 수 있는 성분을 제공하면서 그 성분이 안정적으로 존재하면서 그 기능을 발휘할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소취 및 항균기능을 갖도록 개질된 표면을 포함하는 섬유 또는 직물, 그리고 그 제조방법 및 처리장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유 또는 직물의 제조방법은 섬유 또는 직물에 소취 기능을 부여하기 위해 콜드 플라즈마 처리를 통해서 상기 섬유 또는 상기 직물의 표면을 하이드록시기 및 카르복실기, 퍼옥시기 등으로 개질하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 콜드 플라즈마 처리에서 플라즈마 생성을 위해 산소, 아르곤,네온이 사용되고, 상기 섬유 또는 상기 직물의 표면을 산화하기 위해 산소, 오존, 물이 사용된다.
그리고 상기 콜드 플라즈마 처리는 0.1초 이상 수행되는 것이 바람직하며, 플라즈마 챔버의 내부온도는 상기 섬유 또는 상기 직물의 녹는 점보다 50~100℃만큼 낮게 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 섬유 및 상기 직물은 무기 나노입자를 더 포함할 수 있는데, 상
기 무기 나노입자는 실리콘 나노입자, 게르마늄 나노입자, 산화아연, 산화마그네슘, 산화알루미늄, SiOx(0<x<2), GeOx(0<x<2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 화합물로 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 섬유 또는 직물의 제조방법은 섬유 또는 직물에 항균 기능을 부여하기 위해 콜드 플라즈마 처리를 통해서 상기 섬유 또는 상기 직물의 표면을 하이드록시기, 카르복실기 및 퍼옥시 산으로 개질하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유 또는 직물은 콜드 플라즈마 처리를 통해서 하이드록시기, 카르복실기 및 퍼옥시기로 개질된 표면을 포함하되, 상기 개질된 표면은 소취 및 항균 기능을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유 또는 직물 처리장치는 섬유 또는 직물이 내부를 관통하도록 형성된 플라즈마 챔버; 상기 섬유 또는 상기 직물의 표면을 하이드록시기, 카르복실기 및 퍼옥시기로 개질하도록 상기 플라즈마 챔버 내부에서 상기 섬유 또는 상기 직물에 콜드 플라즈마 처리를 수행하는 플라즈마 처리부를 포함하되, 상기 플라즈마 처리부는 소취 및 항균기능을 갖도록 상기 섬유 또는 상기 직물의 표면을 개질한다.
본 발명은 섬유 또는 직물의 표면을 카르복실기, 하이드록시기 및 퍼옥시기중 적어도 하나 이상의 작용기로 개질함으로써 소취 및 항균 기능이 우수한 섬유 또는 직물을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 콜드 플라즈마 처리를 통해서 쉽고 간단하게 섬유 또는 직물에 소취 및 항균 기능을 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유 처리장치(10)를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직물 처리장치(30)를 나타낸 도면이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여, 더욱 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 섬유 처리장치 및 직물 처리장치를 자세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 섬유 처리장치(10)는 하나 이상의 플라
즈마 처리부(11), 플라즈마 챔버(13), 가스배출구(15), 하나 이상의 보빈(17)을 포함한다.
플라즈마 처리부(11)는 플라즈마 챔버(13) 내부에 플라즈마 불꽃(12)을 한
방향으로 제공할 수 있도록 설치되는데, 섬유(100)가 유입되는 입구(미도시)쪽에 가깝게 배열되는 것이 바람직하다. 플라즈마 처리부(11)는 저온에서 플라즈마 생성을 위해 산소, 아르곤, 네온 등을 사용해서 플라즈마 불꽃(12)을 제공하며, 이로인해서 섬유(100)의 표면이 산화되면서 카르복실기, 하이드록시기 및 퍼옥시기 중 적어도 하나 이상의 작용기가 생성된다.
플라즈마 챔버(13)는 섬유(100)가 내부를 관통해서 지나갈 수 있도록 전단에 형성된 입구(미도시)와 후단에 형성된 출구(미도시)를 포함한다. 섬유의 표면을 산화하기 위해 산소, 오존, 물 등이 플라즈마 챔버(13) 내부에 제공된다. 도 1에서와 같이, 플라즈마 챔버(13)의 출구를 벗어난 섬유(100)의 표면은 카르복실기, 하이드록시기 및 퍼옥시기 중 적어도 하나를 포함한다.
가스배출구(15)는 플라즈마 불꽃(12)이 한 방향으로 흐를 수 있도록 플라즈마 챔버(13)의 후단 또는 출구쪽에 가깝게 배치되는 것이 바람직하다.
보빈(17)의 회전에 의해서 연속적으로 섬유(100)를 처리하는 것이 가능하며,플라즈마 처리가 연속적으로 이루어지기 때문에 섬유(100)의 표면에 카르복실기, 하이드록시기 및 퍼옥시기가 고르게 생성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 직물 처리장치(30)는 하나 이상의 플라즈마 처리부(31), 플라즈마 챔버(33), 가스배출구(35), 하나 이상의 보빈(37)을 포함한다. 본 발명의 직물 처리장치(30)는 섬유 처리장치(10)와 유사하나, 섬유 대신에 직물(300)이 플라즈마 챔버(33) 내부를 관통해서 지나갈 수 있도록 입구(미도시) 및 출구(미도시)의 모양이 섬유 처리장치(10)의 그것들과 다르다. 또한, 플라즈마 챔버(33)는 직육면체 형태로 구성하는 것이 바람직하다. 복수개의 플라즈마 처리부(31)가 나란히 배열되는 것도 가능하나, 직물(300)의 앞뒤 면에 함께 플라즈마 처리하기 위해서 플라즈마 처리부(31)의 일부는 직물(300)의 앞면에 플라즈마 불꽃(32)을 제공하고 나머지 플라즈마 처리부(31)는 직물(300)의 뒷면에 플라즈마 불꽃(32)을 제공하도록 배치되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 섬유 또는 직물의 제조방법에 관하여 상세히
설명하기로 한다.
제조예 1
섬유(100)에 소취 기능 및 항균 기능을 부여하기 위해서, 도 1의 섬유 처리장치(10)를 이용한 콜드 플라즈마 처리를 통해서 섬유(100)의 표면을 하이드록시기, 카르복실기 및 퍼옥시기 중 적어도 하나 이상의 작용기로 개질한다. 이때, 콜드 플라즈마 처리에서 플라즈마 생성을 위해 산소, 아르곤, 네온 등이 사용되고, 섬유(100)의 표면을 산화하기 위해 산소, 오존, 물 등이 사용된다. 상기 콜드 플라즈마 처리에서 플라즈마 챔버(13)의 내부온도는 50~300℃의 범위에서 설정될 수 있으나, 해당 섬유(100)의 녹는 점보다 5~50℃만큼 낮게 설정되는 것이 바람직하다.
소취 기능 및 항균 기능을 증대시키기 위해서 섬유(100)는 무기 나노입자를포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 무기 나노입자는 실리콘 나노입자, 게르마늄 나노입자, 산화아연, 산화마그네슘, 산화알루미늄, SiOx(0<x<2), GeOx(0<x<2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 화합물로 이루어질 수 있다.
콜드 플라즈마 처리된 유기계 섬유(100)의 표면은 아래의 반응식 1과 같이 하이드록시기, 카르복실기 및 퍼옥시기로 개질된다. 여기서, 카르복실기 및 하이드록시기의 조합은 소취에 기여하고, 카르복실기, 하이드록시기 및 퍼옥시기의 조합은 항균에 기여한다. 그리고 무기계 섬유(100) 표면은 아래의 반응식 2와 같이 나태낼 수 있다. 여기서도 하이드록시기 및 산화된 기는 소취에 기여하고 과산화된 기는 소취 및 항균에 기여한다. 또한 반응식 3은 나노입자의 콜드 플라즈마 처리시 생성되는 기를 나타 내었다.
<반응식 1>
섬유사-H + 콜드 산소 플라즈마 → 섬유사-OH +섬유사-C(O)OH + 섬유사-C(O)OOH
<반응식 2>
섬유사-OH + 콜드 산소 플라즈마 → 섬유사-OH +섬유사-M(O)OH + 섬유사-M(O)OOH
(M = Si, Ge)
<반응식 3>
무기나노입자-H(또는 OH) + 콜드 산소 플라즈마 → 무기나노입자-OH + 무기나노입자-M(O)OH + 무기나노입자-M(O)OOH
(M = Si, Ge, Zn, Mg, Al, Ti)
실시예 1 : 섬유의 소취 성능 평가
반응식 1에 따라 제조된 소취용 섬유 샘플들 1~16의 소취 기능을 테스트하기 위해서, 섬유 샘플들 각각을 용량 1L의 테들라백에 넣은 후 내부 습도 50±5%에서 각 테들라백 내부에 암모니아를 100ppm이 되도록 가한다. 그리고 1시간 후, 각 테들라백 내부에서 암모니아의 탈취율을 분석하여 표 1의 결과를 얻었다.
여기서, 섬유 샘플들 1~16은 30 데이어 PET 섬유사, 30 데니어 PE 섬유사,
30 데니어 스판덱스 섬유사, 30 데니어 PP 섬유사, 30 데니어 나일론 섬유사, 30 데니어 면섬유사, 30 데니어 아크릴 섬유사, 30 데니어 아라미드 섬유사, 30 데니어 탄소섬유사, 30 데니어 비닐론섬유사, 30 데니어 비니온섬유사, 30 데니어 자일론 섬유사, 30 데니어 인견섬유사, 캐시미어 섬유사, 셀룰로우즈섬유사, 현무암섬유사이다. 또한, 0.1초, 1초, 5초, 30초, 60초 동안 콜드 산소 플라즈마로 처리된 각섬유 샘플들 1~16을 각각 테스트하였다.
시험가스
암모니아		 플라즈마 처리 시간(초) 비교예
0.1 1 5 30 60
샘플 1 12 80 99 99 99 5%이하
샘플 2 11 75 99 99 99 5%이하
샘플 3 10 78 99 99 99 5%이하
샘플 4 9 85 99 99 99 5%이하
샘플 5 13 80 99 99 99 5%이하
샘플 6 45 99 99 99 99 35%이하
샘플 7 13 85 99 99 99 5%이하
샘플 8 15 84 99 99 99 5%이하
샘플 9 25 80 99 99 99 5%이하
샘플 10 23 86 99 99 99 5%이하
샘플 11 21 83 99 99 99 5%이하
샘플 12 18 84 99 99 99 5%이하
샘플 13 18 82 99 99 99 5%이하
샘플 14 38 99 99 99 99 10%이하
샘플 15 42 99 99 99 99 10%이하
샘플 16 20 86 99 99 99 5%이하
표 1에서 보여진 결과에 따르면, 콜드 플라즈마 처리가 행해지지 않은 동일
섬유의 탈취율이 대부분 5％ 이하인 데 반해 콜드 플라즈마 처리가 1초 이상 수행되는 경우에 섬유(100)의 탈취율이 현저히 높아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 소위 기능을 위한 콜드 플라즈마 처리 시간은 적어도 1초 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.
실시예 2: 섬유의 소취 성능 평가
실시예 1과 마찬가지로 반응식 1에 따라 제조된 소취용 섬유 샘플들 1~16의 각각을 용량 1L의 테들라백에 넣은 후 내부 습도 50±5%에서 각 테들라백 내부에 아세트산을 100ppm이 되도록 가한다. 그리고 1시간 후, 각 테들라백 내부에서 아세트산의 탈취율을 분석하여 표 2의 결과를 얻었다.
시험가스
아세트산		 플라즈마 처리 시간(초) 비교예
0.1 1 5 30 60
샘플 1 14 65 99 99 99 5%이하
샘플 2 12 73 99 99 99 5%이하
샘플 3 10 70 99 99 99 5%이하
샘플 4 11 82 99 99 99 5%이하
샘플 5 12 80 99 99 99 5%이하
샘플 6 34 99 99 99 99 25%이하
샘플 7 11 75 99 99 99 5%이하
샘플 8 13 77 99 99 99 5%이하
샘플 9 22 76 99 99 99 5%이하
샘플 10 20 73 99 99 99 5%이하
샘플 11 19 72 99 99 99 5%이하
샘플 12 16 75 99 99 99 5%이하
샘플 13 15 75 99 99 99 5%이하
샘플 14 36 99 99 99 99 10%이하
샘플 15 40 99 99 99 99 10%이하
샘플 16 18 70 99 99 99 5%이하
실시예 3: 섬유의 항균 성능 평가
반응식 1,2에 따라 제조된 항균용 섬유 샘플들 1~16을 KS K ISO 0693:2016의 시험방법에 따라 세균 A(황색포도상구균, Staphylococcus aureus ATCC 6538)에 대한 항균 성능(정균감소율％)을 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.
황색포도상 구균 플라즈마 처리 시간(초) 비교예
0.1 1 5 30 60
샘플 1 10 23 82 99 99 10%이하
샘플 2 9 21 79 99 99 10%이하
샘플 3 10 33 80 99 99 10%이하
샘플 4 12 30 86 99 99 10%이하
샘플 5 13 26 83 99 99 10%이하
샘플 6 13 35 95 99 99 10%이하
샘플 7 12 37 98 99 99 10%이하
샘플 8 15 40 99 99 99 10%이하
샘플 9 16 25 95 99 99 10%이하
샘플 10 17 23 92 99 99 10%이하
샘플 11 19 21 83 99 99 10%이하
샘플 12 18 34 89 99 99 10%이하
샘플 13 11 29 96 99 99 10%이하
샘플 14 18 38 99 99 99 10%이하
샘플 15 22 35 99 99 99 10%이하
샘플 16 21 45 94 99 99 10%이하
표 3에서 보여진 결과에 따르면, 콜드 플라즈마 처리는 5초 이상 수행되는
경우에 섬유(100)의 정균감소율이 현저히 높아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 항균기능을 위한 콜드 플라즈마 처리 시간은 적어도 5초 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.
실시예 4: 섬유의 항균 성능 평가
실시예 1과 마찬가지로 반응식 2에 따라 제조된 항균용 섬유 샘플들 1~16을
KS K ISO 0693:2016의 시험방법에 따라 세균 B(폐렴간균, Klebsiella neumoniae ATCC 4352)에 대한 항균 성능(정균감소율％)을 측정하여 그 결과를 표 4에 나타내었다.
폐렴간균 플라즈마 처리 시간(초) 비교예
0.1 1 5 30 60
샘플 1 13 32 87 99 99 10%이하
샘플 2 11 31 89 99 99 10%이하
샘플 3 16 30 90 99 99 10%이하
샘플 4 13 31 89 99 99 10%이하
샘플 5 12 27 93 99 99 10%이하
샘플 6 23 29 96 99 99 10%이하
샘플 7 22 32 99 99 99 10%이하
샘플 8 23 38 99 99 99 10%이하
샘플 9 19 26 95 99 99 10%이하
샘플 10 13 39 93 99 99 10%이하
샘플 11 29 41 96 99 99 10%이하
샘플 12 20 34 92 99 99 10%이하
샘플 13 17 38 96 99 99 10%이하
샘플 14 16 36 99 99 99 10%이하
샘플 15 19 32 99 99 99 10%이하
샘플 16 23 36 99 99 99 10%이하
제조예 2
직물(300)에 소취 기능 및 항균 기능을 부여하기 위해서, 도 2의 직물 처리장치(30)를 이용한 콜드 플라즈마 처리를 통해서 직물(300)의 표면을 하이드록시기, 카르복실기 및 퍼옥시기 중 적어도 하나 이상의 작용기로 개질한다. 이때, 콜드 플라즈마 처리에서 플라즈마 생성을 위해 산소, 아르곤, 네온 등이 사용되고,직물(300)의 표면을 산화하기 위해 산소, 오존, 물 등이 사용된다. 상기 콜드 플라즈마 처리에서 플라즈마 챔버(33)의 내부온도는 50~300℃의 범위에서 설정될 수 있으나, 해당 직물(300)의 녹는 점보다 5~50℃만큼 낮게 설정되는 것이 바람직하다.
소취 기능 및 항균 기능을 증대시키기 위해서 직물(300)은 무기 나노입자를
포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 무기 나노입자는 실리콘 나노입자, 게르마늄 나노입자, 산화아연, 산화마그네슘, 산화알루미늄, SiOx(0<x<2), GeOx(0<x<2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 화합물로 이루어질 수 있다.
콜드 플라즈마 처리된 직물(300)의 표면은 아래의 반응식 3과 같이 르복실
기 및 하이드록시기로 개질되거나 또는 반응식 4와 같이 퍼옥시기, 카르복실기 및 하이드록시기로 개질된다. 여기서, 카르복실기 및 하이드록시기의 조합은 소취에 기여하고, 카르복실기, 하이드록시기 및 퍼옥시 산기의 조합은 항균에 기여한다.
<반응식 4>
섬유직물-H + 콜드 산소 플라즈마 → 섬유직물-COOH 및 섬유직물-OH
<반응식 5>
섬유직물-H + 콜드 산소 플라즈마 → 섬유직물-C(O)OOH, 섬유직물-COOH 및 섬유직물-OH
실시예 5: 직물의 소취 성능 평가
반응식 4에 따라 제조된 소취용 직물 샘플들 17~22의 소취 기능을 테스트하기 위해서, 직물 샘플들 각각을 용량 1L의 테들라백에 넣은 후 내부 습도 50±5%에서 각 테들라백 내부에 암모니아를 100ppm이 되도록 가한다. 그리고 1시간 후, 각 테들라백 내부에서 암모니아의 탈취율을 분석하여 표 5의 결과를 얻었다.
여기서, 직물 샘플들 17~22는 PET 30 데니어 직물, PE 30 데니어 직물, 스판, 덱스 30 데니어 직물, PP 30 데니어 직물, 나일론 30 데니어 직물, 30 데니어 면직물이다. 또한, 0.1초, 1초, 5초, 30초, 60초 동안 콜드 산소 플라즈마로 처리된 각 직물 샘플들 17~22를 각각 테스트하였다.
시험가스
암모니아		 플라즈마 처리 시간(초) 비교예
0.1 1 5 30 60
샘플 17 10 65 99 99 99 5%이하
샘플 18 11 64 99 99 99 5%이하
샘플 19 11 66 99 99 99 5%이하
샘플 20 13 68 99 99 99 5%이하
샘플 21 10 70 99 99 99 5%이하
샘플 22 11 72 99 99 99 35%이하
실시예 6: 직물의 소취 성능 평가
실시예 5와 마찬가지로 반응식 4에 따라 제조된 소취용 직물 샘플들 17~22의 각각을 용량 1L의 테들라백에 넣은 후 내부 습도 50±5%에서 각 테들라백 내부에 아세트산을 100ppm이 되도록 가한다. 그리고 1시간 후, 각 테들라백 내부에서 아세트산의 탈취율을 분석하여 표 6의 결과를 얻었다.
시험가스
아세트산		 플라즈마 처리 시간(초) 비교예
0.1 1 5 30 60
샘플 17 13 75 99 99 99 5%이하
샘플 18 12 73 99 99 99 5%이하
샘플 19 9 75 99 99 99 5%이하
샘플 20 12 78 99 99 99 5%이하
샘플 21 10 69 99 99 99 5%이하
샘플 22 14 72 99 99 99 35%이하
실시예 7: 직물의 항균 성능 평가
반응식 4에 따라 제조된 항균용 직물 샘플들 17~22를 KS K ISO 0693:2016의
시험방법에 따라 세균 A(황색포도상구균, Staphylococcus aureus ATCC 6538)에 대한 항균 성능(정균감소율％)을 측정하여 그 결과를 표 7에 나타내었다.
황색포도상구균 플라즈마 처리 시간(초) 비교예
0.1 1 5 30 60
샘플 17 15 41 83 99 99 10%이하
샘플 18 17 39 82 99 99 10%이하
샘플 19 18 43 83 99 99 10%이하
샘플 20 14 42 85 99 99 10%이하
샘플 21 18 59 90 99 99 10%이하
샘플 22 23 42 92 99 99 10%이하
표 7에서 보여진 결과에 따르면, 콜드 플라즈마 처리는 5초 이상 수행되는
경우에 직물(300)의 정균감소율이 현저히 높아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 항균기능을 위한 콜드 플라즈마 처리 시간은 적어도 5초 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.
실시예 8: 직물의 항균 성능 평가
실시예 7과 마찬가지로 반응식 4에 따라 제조된 항균용 직물 샘플들 7~22를 KS K ISO 0693:2016의 시험방법에 따라 세균 B(폐렴간균, Klebsiella pneumoniae ATCC 4352)에 대한 항균 성능(정균감소율％)을 측정하여 그 결과를 표 8에 나타내었다.
폐렴간균 플라즈마 처리 시간(초) 비교예
0.1 1 5 30 60
샘플 17 13 35 83 99 99 10%이하
샘플 18 14 43 90 99 99 10%이하
샘플 19 18 50 87 99 99 10%이하
샘플 20 12 53 89 99 99 10%이하
샘플 21 22 59 91 99 99 10%이하
샘플 22 20 53 90 99 99 10%이하
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하
여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10: 섬유 처리장치 11, 31: 플라즈마 처리부
12, 32: 플라즈마 불꽃 13, 33: 플라즈마 챔버
15, 35: 가스배출구 17, 37: 보빈
30: 직물 처리장치 100: 섬유
300: 직물

Claims (12)

  1. 콜드 플라즈마 처리를 통하여 섬유사 및 직물의 표면을 산화시켜 소취 및 항균 기능성을 부여하는 방법
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 콜드 플라즈마 처리에서 플라즈마 생성을 위해 산소, 아르곤, 네온이 사용되고, 상기 섬유 또는 상기 직물의 표면을 산화하기 위해 산소, 오존, 물이 사용되는 것을 특징으로 하는 섬유 또는 직물의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 콜드 플라즈마 처리는 1초 이상 수행되는 것을 특징으로 하는 섬유 또 는 직물의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 콜드 플라즈마 처리에서 플라즈마 챔버의 내부온도는 상기 섬유 또는
    상기 직물의 녹는 점보다 5~50℃만큼 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 섬유 또는 직물의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유 및 상기 직물은 무기 나노입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 또는 직물의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 무기 나노입자는 실리콘 나노입자, 게르마늄 나노입자, 산화아연, 산화마그네슘, 산화알루미늄, SiOx(0<x<2), GeOx(0<x<2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 섬유 또는 직물의 제조방법.
  7. 콜드 플라즈마 처리를 통해서 하이드록시기, 카르복실기 및 퍼옥시기로 개질된 표면을 포함하되, 상기 개질된 표면은 소취 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 또는 직물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    실리콘 나노입자, 게르마늄 나노입자, 산화아연, 산화마그네슘, 산화알루미늄, SiOx(0<x<2), GeOx(0<x<2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 화합물로 이루어진 무기 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 또는 직물.
  9. 섬유 또는 직물에 항균 기능을 부여하기 위해 콜드 플라즈마 처리를 통해서
    상기 섬유 또는 상기 직물의 표면을 하이드록시기, 카르복실기 및 퍼옥시기로 개질하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 또는 직물의 제조방법.
  10. 콜드 플라즈마 처리를 통해서 하이드록시기, 카르복실기 및 퍼옥시기로 개질된 표면을 포함하되, 상기 개질된 표면은 항균 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 또는 직물.
  11. 섬유 또는 직물이 내부를 관통하도록 형성된 플라즈마 챔버; 상기 섬유 또는 상기 직물의 표면을 하이드록시기 및 카르복실기로 개질하도록 상기 플라즈마 챔버 내부에서 상기 섬유 또는 상기 직물에 콜드 플라즈마 처리를 수행하는 플라즈마 처리부를 포함하되, 상기 플라즈마 처리부는 소취 기능을 갖도록 상기 섬유 또는 상기 직물의 표면을 개질하는 것을 특징으로 하는 섬유 또는 직물 처리장치.
  12. 섬유 또는 직물이 내부를 관통하도록 형성된 플라즈마 챔버; 상기 섬유 또는 상기 직물의 표면을 하이드록시기, 카르복실기 및 퍼옥시기로 개질하도록 상기 플라즈마 챔버 내부에서 상기 섬유 또는 상기 직물에 콜드플라즈마 처리를 수행하는 플라즈마 처리부를 포함하되, 상기 플라즈마 처리부는 항균 기능을 갖도록 상기 섬유 또는 상기 직물의 표면을 개질하는 것을 특징으로 하는 섬유 또는 직물 처리장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021256826A1 (ko) * 2020-06-17 2021-12-23 주식회사 엠나노 기능성 섬유 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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