KR20220108857A - 대마를 함유한 섬유용 수지 조성물 및 이를 포함하는 대마 섬유 - Google Patents

대마를 함유한 섬유용 수지 조성물 및 이를 포함하는 대마 섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대마를 함유한 섬유용 수지 조성물과 이를 이용하여 제조된 대마 섬유에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면인 대마를 함유한 섬유용 수지 조성물을 이용하여 제조한 섬유는, 대마에 내재되어 있는 장점을 그대로 유지하면서, 단점은 최소화한 것이다. 이에, 본 발명의 대마 함유 섬유는 내구성, 통풍성 및 항균력 등이 우수할 뿐만 아니라 원하는 색상으로 염색이 가능하여 외관이 아름답고, 이를 이용하여 제조한 원단은 구김성과 수축률이 적고, 가볍다. 즉, 본 발명에 의한 대마 함유 섬유는 다양한 장점을 보유하고 있으므로, 의류 분야 이외에도 다양한 산업 분야에서 활용도가 높다.

Description

대마를 함유한 섬유용 수지 조성물 및 이를 포함하는 대마 섬유{RESIN COMPOSITION COMPRISING HEMP FOR MAKING FIBER AND HEMP FIBER COMPRISING THE SAME}
본 발명은 대마를 함유한 섬유용 수지 조성물과 이를 포함하는 대마 섬유에 관한 것이다.
대마(Cannabis sativa L.)는 칸나비스속 일년생 식물로서, 삼 또는 마라고도 불린다. 대마는 예로부터 각 부위가 다양한 용도로 사용되어 왔는데, 특히, 대마 줄기의 섬유는 기계적 물성이 우수하여, 삼베나 그물을 짜는 원료로 사용되어 왔다. 그러나, 대마는 섬유로 제조했을 때, 색상이 한정적이고, 수축률이 심하며, 무게가 무겁고, 쉽게 주름이 생긴다는 문제가 있어, 다양한 합성 섬유가 개발된 현대 사회에 들어서는 선호도가 낮아졌다.
한편, 최근에는 의류, 건축, 식품, 의약품 등 산업 전반에서 친환경 소재에 대한 소비자들의 관심이 높아지면서, 자연 유래 소재들에 대한 연구가 심화되고 있다. 대마는 다른 자연 유래 소재와 비교하여 기계적 물성과 통풍성이 우수하고, 항균, 항염증, 항진균성 등 다양한 효능이 있어, 최근들어 섬유 소재로 다시 새롭게 주목받고 있다.
따라서, 대마 섬유에 내재된 단점을 최소화하면서도 대마에 내재된 유용한 기능을 극대화할 수 있는 섬유의 개발이 필요하다.
KR 10-2018-0133453 A
일 측면에서, 본 발명의 목적은 고온에서 대마 입자의 탄화 현상을 해결하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명의 목적은 대마 입자를 활용함으로써 대마에 내재된 항균력을 극대화한 대마 섬유를 제조하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명의 목적은 대마를 포함하면서도 끊어지지 않는 섬유를 제조하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명의 목적은 대마가 고르게 분산된 섬유를 제조하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명의 목적은 색상이 다양한 대마 함유 섬유를 제조하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명의 목적은 수축률이 최소화된 대마 함유 섬유를 제조하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명의 목적은 경량화된 대마 함유 섬유를 제조하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명의 목적은 구겨짐을 최소화한 대마 함유 섬유를 제조하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명의 목적은 고온에서 탄화로 인한 변색 현상이 없는 대마 함유 섬유를 제조하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명의 목적은 화학적·물리적 변성율을 최소화한 대마 함유 섬유를 제조하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명의 목적은 통풍성, 소취성, 자외선 및 적외선 차단 또는 흡수, 항균성·항진균성·항염증 효과를 유지하면서도 상기와 같은 효과를 갖는 대마 함유 섬유를 제조하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일 측면에서, 대마; 및 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴, 폴리헥사메틸렌애디픽애시드, 유리, 폴리카프로락탐, 및 폴리언하이드라이드로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 합성 수지를 포함하고, 상기 대마와 합성 수지는 1:1000~1000:1의 중량비율로 포함되는, 대마를 함유한 섬유용 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 측면인 대마를 함유한 섬유용 수지 조성물을 이용하여 제조한 섬유는, 대마에 내재되어 있는 장점을 그대로 유지하면서, 단점은 최소화한 것이다. 이에, 본 발명의 대마 함유 섬유는 내구성, 통풍성 및 항균력 등이 우수할 뿐만 아니라 원하는 색상으로 염색이 가능하여 외관이 아름답고, 이를 이용하여 제조한 원단은 구김성과 수축률이 적고, 가볍다. 즉, 본 발명에 의한 대마 함유 섬유는 다양한 장점을 보유하고 있으므로, 의류 분야 이외에도 다양한 산업 분야에서 활용도가 높다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
이하에서, 각 구성을 보다 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되지 아니한다.
본 발명은 일 측면에서, 대마를 함유한 섬유용 수지 조성물로서, 대마; 및 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴, 폴리헥사메틸렌애디픽애시드, 유리, 폴리카프로락탐, 및 폴리언하이드라이드로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 합성 수지를 포함하고, 상기 대마와 합성 수지는 1:1000~1000:1의 중량비율로 포함되는, 대마를 함유한 섬유용 수지 조성물이다.
또한, 본 발명은 일 측면에서, 대마를 함유한 플라스틱용 수지 조성물로서, 대마; 및 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴, 폴리헥사메틸렌애디픽애시드, 유리, 폴리카프로락탐, 및 폴리언하이드라이드로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 합성 수지를 포함하고, 상기 대마와 합성 수지는 1:1000~1000:1의 중량비율로 포함되는, 대마를 함유한 플라스틱용 수지 조성물이다.
일 측면에서, 상기 합성 수지는, 제한되지 않고, 열경화성 수지 및 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 나열된 수지 외에도 우레아, 염화비닐리덴, 폴리우레탄, 폴리아세탈, 변성 폴리페닐렌옥사이드, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 페놀, 불소, 불포화 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르에테르 케톤 등을 더 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 측면에서, 상기 대마와 합성 수지는 1:1000~1~1000의 중량비율로 포함될 수 있다. 예컨대, 상기 대마와 합성 수지는 1:1~100의 중량비율, 또는 1:1~80의 중량비율, 또는 1:1~50의 중량비율, 또는 1:1~10의 중량비율로 포함될 수 있다.
또한, 상기 조성물 내 합성 수지가 n종(n은 2) 이상 포함될 경우, 각각은 1:1~1000(2종일 때), 1:1~1000:1~1000(3종일 때), 1:1~1000:1~1000:1~1000(4종일 과 같은 중량비율로 포함될 수 있다.
일 측면에서, 상기 대마는 대마의 줄기를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 대마의 뿌리, 잎, 열매, 또는 전초를 포함할 수 있다.
또한, 일 측면에서, 상기 조성물은 안료, 조핵제, 분산제, 이형제, 중화제, 블로킹 방지제, 윤활제, 슬립제, 유연제, 상용화제, 산화방지제, 자외선 흡수제, 광안정제, 가소제, 탄화 방지제, 흡습제, 항균제 및 대전방지제로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 "안료"는, 섬유에 색을 입힐 수 있는 색소 일체를 포함할 수 있다. 예컨대, 무기 안료, 유기 안료 또는 레이크 안료 등을 포함할 수 있다.
상기 "조핵제"는 결정성 고분자의 결정화를 촉진하는 첨가제를 의미할 수 있다. 또한, 상기 "분산제"는 하나의 상(phase) 중에 다른 물질이 미립상으로 분산하고 재응집을 저해하는 물질을 총칭한다. 예컨대, 분산제로는 수계 분산제인 나프탈렌술폰타트륨-포르말린 축합물, 알킬나프탈렌술폰산나트륨, 페놀술폰산나트륨과 나프톨술폰산나트륨의 포르말린 축합물, 알킬 디페닐 에테르 디술폰산 나트륨, 리그닌술폰산 나트륨, 폴리에틸렌글리콜과 같은 비이온계 계면활성제, 폴리아크릴산나트륨, 올레핀-말레인산나트륨 공중합체, 축합인산염, 및 카복시메틸셀룰로오스 등을 포함할 수 있고, 비수계 분산제인 알킬벤젠술폰산염, 디옥틸술폰말레인산나트륨, 폴리옥시에틸렌 알킬아민, 알킬이미다졸린 등을 포함하는 아민 유도체 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 "이형제"는, 서로 접촉하고 있는 표면 상호간의 접착력을 감소시키는 물질을 의미한다.
또한, 상기 "중화제"는 산성 또는 알칼리성을 중화시키기 위하여 사용하는 물질을 의미할 수 있다.
또한, 상기 "블로킹 방지제"는 물질간 마찰이나 블로킹으로 인해 달라붙는 현상을 방지할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 예컨대, 실리카, 규조토, 카올린 및 탈크와 같은 무기입자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 "윤활제"는, 구성 물질간의 마찰을 줄일 수 있는 물질을 총칭한다. 윤활제로는 오일류를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 "슬립제"는 섬유 등이 잘 미끄러지도록 하기 위한 첨가제를 의미할 수 있다. 슬립제로는 올리아미드, 이루카미드, 스테아라미드와 같은 지방산 아미드가 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 "상용화제"는 고분자간의 상용성을 개선시킬 수 있는 물질을 의미한다.
또한, 상기 "산화방지제"는, 물질의 산화를 지체시키는 물질을 의미할 수 있다. 산화방지제로는 폴리페놀 계통 화합물, 토코페롤, 토코트리에놀, 고시폴, 시트르산, 아스코브산, 로즈마리 추출물, 콩 추출물 등의 식물 추출물, 폴라보노이드류, 이소플라보노이드, 갈산 프로필, 뷰틸하이드록시톨룰엔, 뷰틸하이드록시아니솔, 이디티에이 다이소듐, 삼차뷰틸하이드로퀴논, 에리쓰로빅산, 아스코빌 팔미테이트, 아스코빌 스테아레이트, 토코페럴 유도체 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 "자외선 흡수제"는, 자외선을 흡수능이 있는 물질을 의미할 수 있다.
또한, 상기 "광안정제"는 고분자가 자외선에 노출되어 변형되거나 분해되는 것을 방지할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 광안정제로는, 벤조트리아졸계 및 트리아진계 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 "가소제"는 물질의 점성이나 소성을 줄이는 물질을 의미할 수 있다. 가소제로는 프탈레이트, 테레프탈레이트, 에폭시, 트리메리테이트 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 "탄화 방지제"는, 물질의 탄화를 방지하는 효과가 있는 물질을 의미할 수 있다.
또한, 상기 "흡습제"는 수분을 흡수 또는 흡착하는 성질이 있는 물질을 의미한다. 예컨대, 염화칼슘, 실리카겔, 활성알루미나, 염화리튬 트리에틸렌글리콜 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 "항균제"는 세균의 성장을 억제하거나, 세균을 죽이는 물질을 의미한다. 항균제로는, 글루타르알데하이드, Ortho-프탈알데하이드, 클로헥시딘, 쿼터너리 암모늄 컴파운드, 염화 페놀, 과산화수소, 할로겐 화합물, 은, 구리, 주석과 같은 금속 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 "대전방지제"는, 마찰에 의한 정전기의 발생을 저해할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 4급 암모늄 유도체와 같은 양이온 계면활성제, 알킬 술폰산과 같은 음이온 계면활성제 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 측면에서, 상기 조성물에 포함되는 첨가제가 n(n은 2 이상)종 포함될 경우에는 1:1~1000의 중량비율(2종 포함시), 1:1~1000:1~1000의 중량비율(3종 포함시)과 같이 포함될 수 있다.
또한, 상기 첨가제는, 조성물 총 중량을 기준으로 0.01~40 중량%로 포함될 수 있다. 또는, 상기 첨가제는 조성물 총 중량을 기준으로 0.01~30 중량%, 또는 0.1~40 중량%, 또는 0.01~20 중량%, 0.1~20 중량%, 1~20 중량%, 1~15 중량% 등으로 포함될 수 있다.
또한, 상기 대마는 조성물 총 중량을 기준으로 0.1~20 중량%로 포함될 수 있다. 또는, 상기 대마는 조성물 총 중량을 기준으로, 1~20 중량%, 또는 1~10 중량%, 또는 3~8 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 조성물의 합성 수지는 조성물 총 중량을 기준으로, 0.1~60 중량%, 또는 0.1~50 중량%, 또는 0.1~40 중량%, 또는 0.1~30 중량%, 또는 0.1~20 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 조성물 내 대마는 입자화된 분말을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 추출물의 형태로 포함될 수도 있다.
또한, 상기 조성물 내 대마가 대마 분말로 포함될 경우, 상기 대마 입자의 입경은 약 0.1~100um일 수 있다. 또는, 상기 대마 입자의 입경은 0.1~3000nm, 또는 0.1~2000nm, 또는 0.1~1000nm, 또는 10~1000nm, 또는 10~800nm, 또는 300~800nm일 수 있다.
일 측면에서, 본 발명은 입자화된 대마를 포함하는데, 대마의 입자화를 통해 대마의 항균력을 극대화할 수 있다. 예컨대, 입자화하기 전의 대마의 항균력은 약 80%인데 반하여, 상기와 같은 사이즈로 입자화된 대마의 항균력은 99%이다.
일 측면에서, 상기 조성물은 마스터 배치를 포함할 수 있다. 즉, 상기 조성물을 이용하여 섬유 제조를 위한 마스터 배치를 제조할 수 있다.
본 발명은, 일 측면에서, 상기 조성물을 이용하여 제조한 대마 함유 섬유이다.
일 측면에서, 상기 섬유는 섬유의 중심에 위치한 코어부와, 코어부를 감싸는 쉘부로 구성될 수 있다.
일 측면에서, 상기 코어부는 대마, 합성 수지 또는 대마와 합성 수지의 혼합물을 포함할 수 있고, 쉘부 역시 대마, 합성 수지 또는 대마와 합성 수지의 혼합물을 포함할 수 있다.
일 측면에서 상기 쉘부는 대마, 합성 수지 또는 대마와 합성 수지의 혼합물에 코어부를 함침시키거나, 코팅하여 형성될 수 있다.
일 측면에서, 상기 섬유의 반지름 길이를 R, 코어부의 반지름 길이를 r이라고 할 때, r:R-r은 1:0.01~10일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 때, 상기 R은 0.001cm~1cm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 일 측면에서, 상기 섬유의 굵기는 0.1~10000D(denier)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 측면에서, 상기 섬유의 형태는, 장섬유, 준장섬유, 또는 단섬유일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 섬유는 복수개의 섬유가 합사된 복합사일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 복합사는, 혼방사, 혼섬사, 코어얀, 이종교연사 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 측면에서, 상기 섬유는 습식 방사, 건식 방사 또는 용융 방사를 통해 방사될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
방사 사출된 섬유는 수냉식 또는 공랭식에 의해 냉각시킬 수 있고, 바람직하게는 공랭식을 통해 냉각시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 공랭식 냉각 방식은 자연 통풍방식 또는 강제 통풍방식을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 측면에서, 상기 공랭식 냉각에 의해 대마 함유 섬유 내 존재하는 수분을 적절히 제거함으로써, 수분으로 인한 섬유와 플라스틱의 물성(화학적, 기계적) 저하와 불균일성을 방지할 수 있다.

Claims (7)

  1. 대마; 및
    폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴, 폴리헥사메틸렌애디픽애시드, 유리, 폴리카프로락탐, 및 폴리언하이드라이드로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 합성 수지를 포함하고,
    상기 대마와 합성 수지는 1:1000~1000:1의 중량비율로 포함되는, 대마를 함유한 섬유용 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은,
    안료, 조핵제, 분산제, 이형제, 중화제, 블로킹 방지제, 윤활제, 슬립제, 상용화제, 산화방지제, 자외선 흡수제, 광안정제, 가소제, 탄화 방지제, 흡습제, 항균제 및 대전방지제로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는, 대마를 함유한 섬유용 수지 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 첨가제는,
    수지 총 중량을 기준으로, 0.01~40 중량%로 포함되는, 대마를 함유한 섬유용 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 대마는 조성물 총 중량을 기준으로, 0.1~20 중량%로 포함되고,
    상기 합성 수지는 조성물 총 중량을 기준으로 0.1~60 중량%로 포함되는, 대마를 함유한 섬유용 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 대마는, 대마 입자를 포함하는, 대마를 함유한 섬유용 수지 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 대마 입자의 입경은, 0.1~100um인, 대마를 함유한 섬유용 수지 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는, 대마 섬유.
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