KR20220046729A - 항균성 방적사, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 항균성 원단 - Google Patents

항균성 방적사, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 항균성 원단 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항균성 스테이플 파이버 및 친환경사가 혼방되어 제조된 항균성 방적사로서, 항균성 스테이플 파이버는, 베이스수지 100 중량부에 대하여, 황화구리 분말 0.01 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사와, 이의 제조방법 및 상기 방적사를 통해 제조되는 직물의 제조방법에 관한 것이다.

Description

항균성 방적사, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 항균성 원단 {Antimicrobial spun yarn, manufacturing method thereof and antimicrobial fabric comprising the same}
본 발명은 항균성 방적사, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 항균성 원단에 관한 것이다.
일반적으로, 병원복, 위생복, 보호복 등은 면직물 또는 면과 폴리에스테르 혼방직물로 만들어진다. 이러한 의류는 사용, 보관 불량 등에 의해 미생물이 서식할 수 있다. 또한 인체와의 접촉으로 인체의 분비물을 영양원으로 하여 미생물이 서식 및 증식할 수 있다. 미생물에 의해 의류에서 악취가 발생하기도 하고 오염, 변색 등이 발생할 수 있다. 이러한 문제로 의류는 내구성, 견뢰도 등의 품질이 저하될 뿐만 아니라 사용하는 인체의 건강에도 해가 될 수 있다.
이에, 미생물의 서식을 막기 위해서 항균 성능이 있는 기능성 폴리에스테르 소재를 사용하거나 항균 성능이 있는 유기 항균제 혹은 금속 입자가 첨가된 항균 코팅제를 원단에 코팅하여 미생물의 서식을 억제하고 있다.
그러나, 항균 코팅제나 항균 소재는 섬유소재를 사용하면서 세탁이나 외부마찰로 항균 성능이 계속 떨어지고, 유기 항균 코팅제의 경우 인체 유해성에서 문제가 되고 있다.
미생물의 서식을 억제하기 위해 미생물 서식이 쉬운 면 소재를 대신하여 합성섬유를 사용하여 원단을 제조할 수 있다. 그러나 합성섬유는 수분율이 낮고 정전기 발생이 쉬우므로 면직물을 주로 사용했을 때보다 촉감 및 착용감이 떨어지는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1165729호
본 발명은 상기와 같은 종래 기술상의 필요성을 해결하기 위해 안출된 것으로, 항균성 방적사, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 항균성 원단을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 항균성 스테이플 파이버 및 친환경사가 혼방되어 제조된 항균성 방적사로서,
항균성 스테이플 파이버는, 베이스수지 100 중량부에 대하여, 황화구리 분말 0.01 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사를 제공한다.
본 발명의 일구현예로, 상기 친환경사는 면섬유사인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 베이스수지는 폴리아미드인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 상기 황화구리는 0.01 내지 5 um의 직경을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 상기 항균성 스테이플 파이버 및 친환경사는 15~5 : 85~95의 중량비로 혼방되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 상기 방적사는 20/1, 30/1, 40/1 50/1 또는 60/1의 번수를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 상기 항균성 스테이플 파이버는,
베이스 수지 마스터 배치 및 황화구리 분말을 혼합하고, 이를 방사하여 제조된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 베이스수지 마스터배치를 용융하는 단계(S1);
상기 용융된 마스터배치에 황화구리 분말을 혼합하여 베이스수지를 제조하는 단계(S2);
상기 베이스수지를 방사하여 항균성 스테이플 파이버를 제조하는 단계(S3); 및
상기 항균성 스테이플 파이버 및 친환경사를 혼방하는 단계(S4)를 포함하고,
상기 항균사는, 베이스수지 100 중량부에 대하여, 황화구리 분말 0.01 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사의 제조방법을 제공한다.
아울러, 본 발명은 상기 항균성 방적사를 위사로 공급하고, 상기 항균성 방적사, 친환경사 및 합성섬유사로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 원사를 경사로 공급하는 단계를 포함하는, 항균성 직물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 직물은 의료용으로 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 항균성 스테이플 파이버 및 친환경사가 혼방되어 제조된 항균성 방적사를 제공한다. 상기 항균성 스테이플 파이버는 폴리아미드(나일론)을 베이스 섬유로 사용하여 기능성 구리 화합물이 원사 내부에 존재하는 용융방사에 의한 기능성 원사로, 기능성 구리 화합물이 원사 내부에 존재하므로 세탁이나 마찰에 의해 기능이 감소되지 않는 우수한 내구성을 가지고 있고, 항균 성능 및 냄새 제거 등의 복합적인 기능을 갖는다.
본 발명자들은 의료 분야에서 사용될 수 있는 항균용 직물을 개발하고자 연구한 결과, 구리 성분을 포함하는 스테이플사를 제조하여 이를 천연 섬유사와 혼방하여 제조된 방적사를 이용하여 제직된 직물에 우수한 내구도와 항균성이 있는 것을 확인하여, 본 발명을 완성하였다.
이에 본 발명은 항균성 스테이플 파이버 및 친환경사가 혼방되어 제조된 항균성 방적사로서, 항균성 스테이플 파이버는, 베이스수지 100 중량부에 대하여, 황화구리 분말 0.01 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 친환경사는, 천연 섬유사로서, 면섬유사일 수 있다. 또한 본 발명의 항균성 스테이플 파이버는 베이스수지로 폴리아미드(나일론)를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 황화구리는, 0.01 내지 5 um의 직경을 갖는 것일 수 있다. 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.45 um일 수 있다. 상기와 같은 범위에서 보다 균일하게 베이스수지에 분산되어 포함될 수 있다. 본 발명의 황화구리 중 구리는 강력한 항균 성능과 악취를 제거하는 효능을 가질 수 있다. 상기 병원균은 황색포도상구균, 폐렴상구균 등일 수 있다.
상기 항균성 스테이플 파이버 및 친환경사는 15~5 : 85~95의 중량비로 혼방되는 것일 수 있고, 상기 혼방된 방적사의 번수는 20/1, 30/1, 40/1 50/1 또는 60/1의 번수를 갖는 것일 수 있다. 보다 바람직하게는 10:90의 중량비로 30/1 또는 40/1의 번수를 갖도록 혼방된 것일 수 있다. 본 발명은 상기와 같이 친환경사와 스테이플사를 혼방하여, 친환경사 자체의 우수한 촉감에 더하여 항균성 스테이플 파이버의 기능성을 동시에 가질 수 있는 방적사를 제공할 수 있다.
본 발명의 항균성 스테이플 파이버는 베이스 수지 마스터 배치 및 황화구리 분말을 혼합하고 이를 방사하여 제조된 것일 수 있다. 상기 방사는 용융방사된 것일 수 있다.
또한 본 발명은 베이스수지 마스터배치를 용융하는 단계(S1);
상기 용융된 마스터배치에 황화구리 분말을 혼합하여 베이스수지를 제조하는 단계(S2);
상기 베이스수지를 방사하여 항균성 스테이플 파이버를 제조하는 단계(S3); 및
상기 항균성 스테이플 파이버 및 친환경사를 혼방하는 단계(S4)를 포함하고,
상기 항균사는, 베이스수지 100 중량부에 대하여, 황화구리 분말 0.01 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 상기 혼방하는 단계는, 혼타면(Mixing & Blowing)하는 단계; 소면(carding)하는 단계; 정소면(combing)을 준비하는 단계; 정소면하는 단계; 연조(Drawing)하는 단계; 조방(Roving)하는 단계; 링 정방(Ring spinning)하는 단계; 및 권사(Winding)하는 단계를 통해 수행될 수 있다. 본 발명에서 방적이란 상기 파이버와 친환경사를 사용하여 평행으로 간추리면서 길이 방향으로 잡아 늘려, 원하는 굵기와 꼬임을 주어 충분한 강력을 가진 실을 만든 후 필요한 양과 형태로 감는 것을 의미하는 것이다.
혼타면하는 단계는 여러 종류의 원사를 혼합하고, 그 속에 포함되어 있는 씨조각, 잡물을 제거하여, 다음 공정인 소면공정으로 이송 시켜주는 공정이고, 소면하는 단계는 혼타면에서 이송된 원사에 남아있는 뭉친 섬유(Nep), 잡물을 제거하고, 밧줄모양의 슬라이버(Sliver)로 만들어 캔(Can)에 담는 공정이며, 정소면을 준비하는 단계는 다음 공정인 정소면 공정을 위한 전단계로서 소면 Sliver를 여러 가닥 합쳐서 Sheet로 만든 후 감아서, Lap 형태로 만드는 공정이며, 정소면하는 단계는 정소면 준비 단계에서 만들어진 섬유 Sheet에 빗질을 가함으로써, 면사의 품질을 저하시키는 짧은 섬유, 뭉친 섬유(Nep)를 제거하여 다시 Sliver 형태로 만드는 공정이고, 연조하는 단계는 여러 가닥의 Sliver를 합치고(Doubling), 잡아당겨(Draft), 하나의 Sliver로 만들어 굵기 변동을 줄여주는 공정이며, 조방하는 단계는 연조 단계에서 생산된 Sliver를 원하는 굵기까지 잡아늘려(Draft) 약간의 꼬임을 주어 운반이나, 다음 공정인 정방에서 취급하기 좋은 형태로 권취하여 조사를 만드는 공정이고, 정방하는 단계는 조방 단계에서 만들어진 조사를 잡아늘리면서 꼬임을 주어 원하는 굵기와 필요한 강력을 가진 실(絲)로 만드는 공정이며, 권사하는 단계는 정방단계에서 만들어진 실을 필요한 양과 형태(Cone)로 감아주면서 실의 결점(굵은 부분, 가는 부분 등)을 제거하는 공정이다.
본 발명의 실시예에서는 상기 방적사를 이용하여 항균성 직물을 제조하였다. 본 발명의 실시예를 통해 본 발명의 직물은 의료용도로 사용되기에 적합한 항균성과 내구성을 갖는 것을 확인하였다.
이하 본 발명의 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1. 원사 제조 및 원단 제직
항균성 스테이플 파이버 제조
베이스 수지로서 나일론 마스터 배치를 준비하였다. 상기 나일론 마스터배치를 용융한 후, 상기 용융된 수지에 황화구리 분말(직경 약 0.4um)을 전체 베이스 수지 대비 3 중량%로 포함하도록 혼합하여 베이스 수지를 제조하였다.
제조된 수지를 방사기에 넣고 용융방사해주었다. 노즐을 이용하여(노즐 온도 180~250℃), 속도 100 rpm으로 하여 방사한 후 냉각해주었다.
항균성 스테이플 파이버 및 면섬유사의 혼방
상기에서 제조된 스테이플 사와 면섬유사를 혼합(90:10 중량비)하고, 그 속에 포함되어 있는 씨조각, 잡물을 제거하여, 소면공정으로 이송시켜주었다. 이송 후 남아있는 뭉친 섬유(Nep), 잡물을 제거하고, 밧줄모양의 슬라이버(Sliver)로 만들어 캔(Can)에 담았다.
상기 소면 Sliver를 여러 가닥 합쳐서 Sheet로 만든 후 감아서, Lap 형태로 제조하였고, 상기 섬유 Sheet에 빗질을 가함으로써, 면사의 품질을 저하시키는 짧은 섬유, 뭉친 섬유(Nep)를 제거하여 다시 Sliver 형태로 만들어 주었다. 상기 여러 가닥의 Sliver를 합치고(Doubling), 잡아당겨(Draft), 하나의 Sliver로 만들어 굵기 변동을 줄여 연조해주었다.
조방을 위해 연조 단계에서 생산된 Sliver를 원하는 굵기까지 잡아늘려(Draft) 꼬임을 주어 조사를 제조해주었다. 상기 조사를 잡아늘리면서 꼬임을 주어 정방하여 원하는 굵기와 필요한 강력을 가진 실(絲)로 만들어 주었고, 마지막으로 권사하는 단계는 정방단계에서 만들어진 실을 필요한 양과 형태(Cone)로 감아주면서 실의 결점(굵은 부분, 가는 부분 등)을 제거하여, 30/1 또는 40/1의 번수를 갖는 방적사를 완성하였다.
항균성 원단의 제조
상기에서 제조된 방적사를 이용하여 통상적으로 알려진 방법으로 원단을 제직하였다.
먼저, 경사(길이방향) 실을 빔에 감고 정경(실 한 가닥을 경사 본수에 맞게 여러개로 준비하는 과정), 호부(풀먹이기), 비명(제직 빔에 옮겨 놓는것), 통경(원단의 조직 배열 예:평직,트윌 도비직 등), 틀걸기(직기에 거는것)를 하여 경사를 준비하였고, 위사(폭방향)로는 상기 제조된 방적사를 사용하였다.
실시예 2. 제조된 원단의 항균 효과 확인
본 실시예 2에서는 본 발명의 방적사를 통해 제조된 원단의 항균 효과를 확인해보고자 하였다. 항균시험에 사용된 균은 3종으로 황색포도상 구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538), 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae, ATCC 4352), Staphylococcus aureus subsp. Aureus(MRSA, ATCC 33591)을 이용하였고 측정방법은 KS K 0693:2016을 이용하여 측정하였다(접종 균액의 농도 : 각각 1.2 x 105 CFU/mL, 0.9 x 105 CFU/mL 및 0.8 x 105 CFU/mL).
이렇게 측정된 원단의 항균도의 측정된 값은 99.9%로 나타났다. 또한, 20회 세탁(세탁 조건 : KS K ISO 6330:2011, 9B, B형 세탁기, 정상사이클, (30±3)℃, 빨랫줄건조, 세탁하중 2.0kg, 보정 Ⅱ포형, WOB)을 수행한 후 정균감소율도 측정하였으며, 그 결과 역시 99.9 이상으로 나타나, 세탁 후에도 항균성이 유지되는 것을 알 수 있었다.
실시예 3. 제조된 원단의 소취 효과 확인
본 실시예 3에서는 본 발명의 방적사를 통해 제조된 원단의 소취 효과를 확인해보고자 하였다.
원단을 암모니아가스가 들어있는 용기 내에 노출시켜서 남은 양을 시간의 경과에 따라 한국원적외선응용평가연구원 KFIA-FI-1004 방법으로 측정하였다.
표 1은 원단을 세탁하지 않고 소취성을 테스트한 것이고, 표 2는 원단을 50회 세탁한 후에 소취성을 테스트한 것이다.
경과시간 블랭크농도(ppm) 암모니아 잔류농도(ppm) 소취율(%)
500 500
30분 72 85.6
60분 43 91.4
90분 22 95.6
경과시간 블랭크농도(ppm) 암모니아 잔류농도(ppm) 소취율(%)
500 500
30분 74 85.2
60분 46 90.8
90분 23 95.4
표 1, 2를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 원단은 높은 소취률을 가지며, 특히 세탁 후에도 소취성이 저하되지 않는 것으로 확인되었다.
실시예 4. 제조된 원단의 견뢰도 확인
본 실시예 4에서는 본 발명의 방적사를 통해 제조된 원단의 세탁 견뢰도를 확인하였다.
원단의 견뢰도를 확인하여 각각 하기 표 3에 나타내었다.
시험 항목 급
세탁견뢰도 (급) : KS K ISO 105-C06:2010 A2S호((40±2)℃, 30분, ECE 세제)
변퇴색 4-5
오염(면) 4
오염(폴리아마이드) 4-5
땀견뢰도 (급) : KS K ISO 105-E04:2013 ((37±2)℃, 4시간)
산성
변퇴색 4-5
오염(면) 3-4
오염(폴리아마이드) 4
알칼리성
변퇴색 4-5
오염(면) 3-4
오염(폴리아마이드) 4
마찰견뢰도(급) : KS K 0650-1:2017 크로크미터법
건 4-5
습 3-4
일광견뢰도 (급) : KS K ISO 105-B02:2014 Xenon arc(수냉식, 방법3:표준청색염포에 의함)
2-3
물견뢰도 (급) : KS K ISO 105-E01:2013
변퇴색 4-5
오염(면) 4
오염(폴리아마이드) 4
세탁치수변화율(6) : KS K ISO 5077:2014 (세탁방법:KS K ISO 6330:2011, 9B)
경사 방향 -2.0
위사 방향 -1.5
필링(급) : KS K ISO 0501:2018 브러시 스펀지법
3.5
표 3으로부터, 본 발명의 원단은 우수한 견뢰도를 가지고 있는 것이 확인되었다.
실시예 5. 제조된 원단의 안정성 확인
본 실시예 5에서는 본 발명의 방적사를 통해 제조된 원단의 안정성을 확인하였다.
원단의 안정성을 확인하여 하기 표 4에 나타내었다.
폼알데하이드(mg/kg) : 안전기준 부속서 1 5.2 (KS K ISO 14184-1 : 1998)
검출 안됨
아릴아민(mg/kg) : 안전기준 부속서 1 5.3 (KS K 0147 : 2015)
Figure pat00001
상기 표 4로부터, 본 발명의 원단은 유해성분이 검출되지 않아, 우수한 안정성이 인정되었다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims (15)

  1. 항균성 스테이플 파이버 및 친환경사가 혼방되어 제조된 항균성 방적사로서,
    항균성 스테이플 파이버는, 베이스수지 100 중량부에 대하여, 황화구리 분말 0.01 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 친환경사는 면섬유사인 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스수지는 폴리아미드인 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 황화구리는 0.01 내지 5 um의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 항균성 스테이플 파이버 및 친환경사는 15~5 : 85~95의 중량비로 혼방되는 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방적사는 20/1, 30/1, 40/1 50/1 또는 60/1의 번수를 갖는 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 항균성 스테이플 파이버는,
    베이스 수지 마스터 배치 및 황화구리 분말을 혼합하고, 이를 방사하여 제조된 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사.
  8. 베이스수지 마스터배치를 용융하는 단계(S1);
    상기 용융된 마스터배치에 황화구리 분말을 혼합하여 베이스수지를 제조하는 단계(S2);
    상기 베이스수지를 방사하여 항균성 스테이플 파이버를 제조하는 단계(S3); 및
    상기 항균성 스테이플 파이버 및 친환경사를 혼방하는 단계(S4)를 포함하고,
    상기 항균사는, 베이스수지 100 중량부에 대하여, 황화구리 분말 0.01 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 친환경사는 면섬유사인 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 베이스수지는 폴리아미드인 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 황화구리는 0.01 내지 5 um의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 항균성 스테이플 파이버 및 친환경사는 15~5 : 85~95의 중량비로 혼방되는 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 방적사는 20/1, 30/1, 40/1 50/1 또는 60/1의 번수를 갖는 것을 특징으로 하는, 항균성 방적사의 제조방법.
  14. 제1항의 항균성 방적사를 위사로 공급하고, 제1항의 항균성 방적사, 친환경사 및 합성섬유사로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 원사를 경사로 공급하는 단계를 포함하는, 항균성 직물의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 직물은 의료용으로 사용되는 것인, 항균성 직물의 제조방법.
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