KR20230107420A - 항균탈취성 원사 제조방법 및 항균탈취성 원단 - Google Patents

항균탈취성 원사 제조방법 및 항균탈취성 원단 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 항균탈취성 원사 제조방법 및 항균탈취성 원단에 관련되며, 이때 항균탈취성 원사 제조방법 및 항균탈취성 원단은 항균탈취성 조성물이 단계적으로 혼합되어 압출 방사되도록 제조방법이 개선되어, 항균탈취성 조성물이 부직포 단섬유 전구간에 균일하게 분포되면서 향균탈취 성능이 향상됨과 더불어 압출 방사 중 노즐 막힘현상 및 단섬유 끊어짐을 방지할 수 있고, 특히, 장시간 지속적으로 항균, 탈취 기능을 발휘할 수 있도록 베이스 마스터칩(1)을 형성하는 단계(S10), 항균탈취성 마스터칩(2)을 형성하는 단계(S20), 단섬유(3)를 압출 방사하는 단계(S30), 연신하는 단계(S40)를 포함하여 주요구성으로 한다.

Description

항균탈취성 원사 제조방법 및 항균탈취성 원단 {Antibacterial and deodorizing yarn manufacturing method and antibacterial and deodorizing fabric using antibacterial and deodorizing yarn}
본 발명은 항균탈취성 원사 제조방법 및 항균탈취성 원단에 관련되며, 보다 상세하게는 항균탈취성 조성물이 단계적으로 혼합되어 압출 방사되도록 제조방법이 개선되어, 항균탈취성 조성물이 부직포 단섬유 전구간에 균일하게 분포되면서 향균탈취 성능이 향상됨과 더불어 압출 방사 중 노즐 막힘현상 및 단섬유 끊어짐을 방지할 수 있고, 특히, 장시간 지속적으로 항균, 탈취 기능을 발휘할 수 있는 항균탈취성 원사 제조방법 및 항균탈취성 원단에 관한 것이다.
미세먼지, 황사와 더불어 전세계적인 코로나-팬더믹으로 인해 일상 생활에서 마스크의 착용이 필수적이고, 나아가 평상복인 외투, 속옷의 항균 소독에 대한 관심이 높아지고 있다.
즉, 외부활동에서 의류의 오염이 심각하고, 특히, 의류 조직 내부로 침투한 세균, 바이러스가 잔류하면서 쉽게 증식할 수 있으며, 땀이나 체액이 묻은 속옷의 경우 세균 증식이 활발하여 악취로 인한 불쾌감 내지 위생적 관리에 더욱 신경을 써야 한다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 등록특허 10-2327377호에서, 전기분해장치에 뽕나무속껍질 및 물을 투입하고 전기분해하여 뽕나무속껍질로부터 유효성분을 추출한 뽕나무속 껍질 추출액을 제조하는 단계; 상기 뽕나무속껍질 추출액에 이산화타이타늄, 수용성 규산(SiO3) 및 마그네슘을 교반 후 알루미나를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 여과하여 항균, 항취 및 원적외선 방사 기능성 조성물을 제조하는 단계; 를 포함하되, 상기 항균, 항취 및 원적외선 방사 기능성 조성물이 전체 조성물을 기준으로 전기분해한 뽕나무속껍질 추출액 22.8∼80중량%, 상기 이산화타이타늄, 수용성 규산(SiO3), 마그네슘 및 알루미나를 포함한 미네랄 원료 0.1∼0.9중량% 및 잔량의 물로 이루어지는 기술이 선 제시된 바 있다.
그러나, 상기 종래기술은 뽕나무추출액에 의한 항균 및 항취 작용을 우수하게 하여 각종 세균들로부터 피부를 보호하려는 것이나, 전기분해를 통한 항균 조성물 생성으로 인해 제조공정이 까다롭고, 세탁과정에서 항균, 항취 및 원적외선 방사 기능성 조성물이 소실되어 목적하는 기능성이 장기간 지속되지 못하는 폐단이 따랐다.
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 항균탈취성 조성물이 단계적으로 혼합되어 압출 방사되도록 제조방법이 개선되어, 항균탈취성 조성물이 부직포 단섬유 전구간에 균일하게 분포되면서 향균탈취 성능이 향상됨과 더불어 압출 방사 중 노즐 막힘현상 및 단섬유 끊어짐을 방지할 수 있고, 특히, 장시간 지속적으로 항균, 탈취 기능을 발휘할 수 있는 항균탈취성 원사 제조방법 및 항균탈취성 원단을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 생분해성 수지, PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate) 중 1종 이상의 마스터수지를 용융 성형하여 베이스 마스터칩(1)을 형성하는 단계(S10)와; 생분해성 수지, PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate) 중 1종 이상의 마스터수지 100 중량부 기준 항균탈취성 조성물(2a) 20~40 중량부를 혼합하여 항균탈취성 마스터칩(2)을 형성하는 단계(S20)와; 상기 베이스 마스터칩(1) 100중량부 기준 항균탈취성 마스터칩(2) 10~15 중량부를 혼합하여 단섬유(3)를 압출 방사하는 단계(S30)와; 상기 단섬유(3) 압출 방사 속도 대비 5~15% 증속 이송하여, 단섬유(3) 단면적이 축소되면서 항균탈취성 조성물(2a)이 단섬유 외주면으로 노출되도록 연신하는 단계(S40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기한 항균탈취성 조성물은, 일라이트, 제올라이트 중 어느 하나 이상과, 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화 은(Ag2O)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 항균탈취성 조성물(2a) 입도는 1~3 ㎛ 이고, 상기 (S40)단계에서, 단섬유(3) 단면적이 축소되는 과정 중에 항균탈취성 조성물(2a)이 단섬유(3) 외주면으로 노출되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 항균탈취성 원사 제조방법으로 제조된 단섬유를 이용한 항균탈취성 원단은, 상기 단섬유(3)를 원단에 소정의 비율로 혼합하여 직조되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 항균탈취성 조성물이 단계적으로 혼합되어 압출 방사되도록 제조방법이 개선되어, 항균탈취성 조성물이 부직포 단섬유 전구간에 균일하게 분포되면서 향균탈취 성능이 향상됨과 더불어 압출 방사 중 노즐 막힘현상 및 단섬유 끊어짐을 방지할 수 있고, 특히, 장시간 지속적으로 항균, 탈취 기능을 발휘할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 항균탈취성 원사 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 항균탈취성 원사 제조방법을 나타내는 공정사진.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 항균탈취성 원사 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 항균탈취성 원사 제조방법을 나타내는 공정사진이다.
본 발명에 따른 항균탈취성 원사 제조방법 및 항균탈취성 원단에 관련되며, 이때 항균탈취성 원사 제조방법 및 항균탈취성 원단은 항균탈취성 조성물이 단계적으로 혼합되어 압출 방사되도록 제조방법이 개선되어, 항균탈취성 조성물이 부직포 단섬유 전구간에 균일하게 분포되면서 향균탈취 성능이 향상됨과 더불어 압출 방사 중 노즐 막힘현상 및 단섬유 끊어짐을 방지할 수 있고, 특히, 장시간 지속적으로 항균, 탈취 기능을 발휘할 수 있도록 베이스 마스터칩(1)을 형성하는 단계(S10), 항균탈취성 마스터칩(2)을 형성하는 단계(S20), 단섬유(3)를 압출 방사하는 단계(S30), 연신하는 단계(S40)를 포함하여 주요구성으로 한다.
본 발명에 따른 항균탈취성 원사 제조방법은, 생분해성 수지, PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate) 중 1종 이상의 마스터수지를 용융 성형하여 베이스 마스터칩(1)을 형성하는 단계(S10)와; 생분해성 수지, PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate) 중 1종 이상의 마스터수지 100 중량부 기준 항균탈취성 조성물(2a) 20~40 중량부를 혼합하여 항균탈취성 마스터칩(2)을 형성하는 단계(S20)와; 상기 베이스 마스터칩(1) 100중량부 기준 항균탈취성 마스터칩(2) 10~15 중량부를 혼합하여 단섬유(3)를 압출 방사하는 단계(S30)와; 상기 단섬유(3) 압출 방사 속도 대비 5~15% 증속 이송하여, 단섬유(3) 단면적이 축소되면서 항균탈취성 조성물(2a)이 단섬유 외주면으로 노출되도록 연신하는 단계(S40)를 포함한다.
상기 S10에서 생분해성 수지는 폴리락트산(PLA) 수지로서 락트산(Lactic acid)을 단량체로 구성한 폴리머 전체를 지칭하며, 용융지수(MI)는 10 내지 50g/10min(230℃, 216kg의 하중), DSC로 측정한 용융점(Tm)이 145 내지 230℃이다. 폴리락트산(PLA) 수지는 이성질체 D-Lactide, L-Lactide 함량 및 배열(랜덤공중합, 블럭공중합)에 따라 열특성 및 물리적특성 등이 달라진다.
상기 S20에서 항균탈취성 조성물(2a)은, 일라이트, 제올라이트 중 어느 하나 이상과, 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화 은(Ag2O), 황산아연(ZnSO4)을 포함하여 구성된다.
상기 일라이트는, 점토 광물상 나노 입자의 일라이트 광석 분말로서 방사능 물질을 포함하는 이온광석, 온천광석과, 일라이트, 의왕석, 맥반석 및 장석과 같은 천연광석과 모나자이트와 같이 자체적으로 이온을 방출하는 광석을 포함한다. 나노 입자의 일라이트 광석 분말 형성 방법은, 2 내지 3차례 분쇄를 통해 평균 입도가 1 ~ 3㎛ 정도가 되도록 초미세 분쇄하고, 180 ~ 200℃의 온도에서 건조시켜 잔존수분함량이 1% 내외가 되도록 한 것으로서, 원적외선을 자체적으로 방출하면서 유독가스흡착성이 강화되도록 한다.
상기 제올라이트는 일정한 구경의 수많은 미세공을 가지는 것으로, 천연이거나 합성의 것일 수 있다. 일반적으로는 3 차원 골격 구조를 갖는 알루미노실리케이트이며, 제올라이트 물질의 구체적인 예로는 제올라이트 A, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, 제올라이트 T, 고 실리카 함량을 갖는 제올라이트, 소다라이트, 모데나이트, 아날심, 클리노프틸로라이트, 카바자이트, 및 에리오나이트가 있으나, 본 발명은 결코, 이들 특정한 제올라이트 물질들로 제한되지 않는. 다만, 입자의 크기(입도)는 흡수성, 피부감촉 등을 고려할 때 1~ 3 ㎛한다.
상기 이산화규소(SiO2)는 일명 실리카(silica)라고도 하며 주기율표상 탄소족원소에 속하는 비금속원소로써, 녹는점 1414℃, 끓는점 2335℃, 비중 233(18℃)이다. 분해능력, 세정능력, 살균성, 활력성, 파동성이 우수한 물질 특성이 있는다. 실리카가 발생시키는 원적외선은 적외선영역(076~1000㎛) 중 인간에게 가장 유익한 파장의 영역(8~14㎛)으로 알려져 있으며, 인체 내 세포를 구성하는 수분 등, 분자에 방사되어 세포를 분당 2000번 이상 미세하게 흔들어주는 진동을 통하여 세포조직을 활성화시켜 생명활동을 보다 왕성하게 해주며, 유해물질인 노폐물을 자연스럽게 배출시키는 효과가 있다.
상기한 제올라이트, 일라이트, 이산화규소는 냄새 내지 가스의 흡착성능을 가지면서 살균성 및 분해속도를 가속화시키기 위해 미세한 분말형태로 사용되고, 그 입자는 1~ 3 ㎛이 바람직하다. 상기 항균탈취성 조성물 100중량부에 대해 제올라이트, 일라이트 중 어느 하나 이상이 20~50중량부, 이산화규소 10~25중량부가 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 항균 및 탈취 작용을 더욱 향상시키기 위해서, 또 다른 항진균 내지 항균 작용을 보여주는 금속이온(항균 금속이온)으로 은, 구리, 아연, 주석, 수은, 납, 철, 코발트, 니켈, 망간, 비소, 안티몬, 비스무스, 바륨, 카드뮴 및 크롬 이온들이 선택적으로 사용 가능하다.
본 발명은 산화알루미늄(Al2O3), 산화 은(Ag2O), 황산아연(ZnSO4)을 포함하도록 하여 항균성능을 나타내는 동시에, 상기 일라이트, 제올라이트, 이산화규소로 인해 흡착 흡수된 가스 성분을 비교적 저온에서도 용이하게 산화분해 할 수 있는 촉매제로 사용한다.
악취가스는 일반적으로 유황계, 질소계 등을 주로 하여 여러 성분이 복합된 것으로, 이를 효과적으로 산화 분해하여 제거하기 위해서는 가스를 신속하게 흡착, 흡수하고 이를 용이하게 산화분해 할 수 있어야 하며, 가격이 저렴하고 인체 해악이 없어야 하는데, 이러한 요건들을 만족하는 산화알루미늄(Al2O3), 산화 은(Ag2O), 황산아연(ZnSO4)은 악취가스 산화분해용 금속산화물촉매로 사용될 수 있다.
상기 은(Ag2O), 황산아연(ZnSO4)은 일라이트, 제올라이트, 실리카가 단섬유에 견고하게 고정되도록 접착제 기능을 수행한다. 특히 황산아연(ZnSO4)은 접착성을 가지면서 내수성이 강하여 단섬유를 압출 방사한 직후 수냉시 일라이트, 제올라이트, 실리카가 분리되는 현상을 방지한다.
상기 항균탈취성 조성물 100중량부에 대해 산화알루미늄(Al2O3)은 2~10 중량부, 산화 은(Ag2O) 2~10 중량부, 황산아연(ZnSO4) 2~10중량부가 혼합되는 것이 바람직하다.
S30의 단섬유(3) 압출방사단계에서는, 별도의 각 공정에서 동일한 입도로 제조된 상기 베이스 마스터칩(1)과 항균탈취성 마스터칩(2)을 고르게 혼합된 상태로 투입하여 단섬유를 압출 방사하는 단계이다.
이때, 단계적인 혼합 압출 방사를 하여, 항균성 조성물(2a)이 마스터수지 대비 미량으로 투입되더라도 단섬유 전 구간에 고르게 분포되어, 단섬유 전 구간이 균일한 항균 성능을 발휘함과 더불어 항균성 조성물(2a)의 뭉침으로 인한 단섬유 방사 불량이 방지된다.
이를 위해서 베이스 마스터칩(1) 100중량부 기준 항균탈취 마스터칩(2) 10~15 중량부를 혼합하여 압출 방사하고, 이때 항균탈취성 마스터칩(2)은 마스터수지 100 중량부 기준 항균탈취성 조성물(2a) 20~40 중량부를 혼합하여 형성된다.
여기서 단섬유(3)에 포함되는 항균탈취성 조성물(2a) 혼합량은 상기 베이스 마스터칩(1)와 항균탈취 마스터칩(2) 혼합 비율 및 항균탈취 마스터칩(2)에 혼합되는 항균탈취성 조성물(2a) 비율에 의해 결정된다.
이때, 상기 항균탈취 마스터칩(2)에 포함되는 항균탈취성 조성물(2a)이 20 중량부 미만일 경우는 항균성 및 금속산화물촉매 기능이 제대로 발휘되지 못하고, 40 중량부를 초과할 경우는 뭉치거나 전구간에 고르게 분포되기 어렵다.
상기 S40의 연신단계에서는, 상기 단섬유(3) 압출 방사 속도 대비 5~15% 증속 이송되도록 하면서 연신되는 과정 중에, 단섬유(3) 단면적이 축소되도록 하고, 항균탈취성 조성물이 단섬유(3) 외주면으로 노출되는 면적이 확장되도록 한다.
이때, 상기 항균탈취성 조성물 입도는 1~3 ㎛ 이 바람직하고, 상기 단섬유는 지름은 20~30 ㎛ 로 형성되는 것이 바람직하다.
일예로서, 상기 단섬유 지름 20~30 ㎛ 기준, 상기 항균탈취성 조성물(2a) 입도가 1㎛ 미만이면, 단섬유 외부로 노출되는 항균탈취성 조성물 면적이 지나치게 작아서 항균 및 탈취기능이 제대로 발휘되기 어렵고, 입도가 3㎛를 초과하면 방출 방사시 노즐 막힘이나 단섬유가 쉽게 단락되어 방사불량으로 이어지는 문제점이 따른다.
도 2 및 도 3에는 단섬유(3) 외주면에 노출된 항균탈취성 조성물(2a)이 단섬유(3)가 국부적으로 용융됨으로 인해 접착되고, 함몰 코팅현상이 방지되면서 외부로 노출되는 면적이 확장되는 것을 보여 준다.
이때, 상기 부직포는 30~40 m/min 피딩속도 조건에서 히팅롤러에 의한 열융착 온도가 120℃ 미만일 경우, 단섬유(3) 간에 접착력이 저하된다. 반면, 140℃를 초과하는 경우, 단섬유(3)가 과다하게 용융되어 단섬유(3) 표면으로 항균성 조성물(2a)이 노출되지 못하고 함몰되어 항균, 탈취 기능을 발휘하지 못하는 문제점이 있다.
그리고, 본 발명에 따른 항균탈취성 원사 제조방법으로 제조된 단섬유를 이용한 항균탈취성 원단은, 상기 단섬유(3)를 원단에 소정의 비율로 혼합하여 직조된다.
이처럼, 상기 단섬유(3)가 원단에 포함되어 직조됨에 따라 항균성 조성물(2a)이 원단 내에서 장기간 동안 지속적으로 항균 탈취 기능을 수행하게 된다.
이상과 같이 본 발명은 마스터수지에 일라이트, 제올라이트 중 어느 하나 이상을 포함하는 항균탈취성 조성물이 단계적으로 혼합되어 압출 방사되도록 제조방법이 개선됨에 따라 항균성 조성물이 부직포 단섬유 전구간에 균일하게 분포되어, 항균 성능이 장시간 지속됨과 더불어 압출 방사 중 노즐 막힘현상 및 단섬유 끊어짐을 방지할 수 있는 이점이 있다.
1: 베이스 마스터칩
2: 항균 마스터칩 2a: 항균성 조성물
3: 단섬유

Claims (4)

  1. 생분해성 수지, PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate) 중 1종 이상의 마스터수지를 용융 성형하여 베이스 마스터칩(1)을 형성하는 단계(S10)와;
    생분해성 수지, PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate) 중 1종 이상의 마스터수지 100 중량부 기준 항균탈취성 조성물(2a) 20~40 중량부를 혼합하여 항균탈취성 마스터칩(2)을 형성하는 단계(S20)와;
    상기 베이스 마스터칩(1) 100중량부 기준 항균탈취성 마스터칩(2) 10~15 중량부를 혼합하여 단섬유(3)를 압출 방사하는 단계(S30)와;
    상기 단섬유(3) 압출 방사 속도 대비 5~15% 증속 이송하여, 단섬유(3) 단면적이 축소되면서 항균탈취성 조성물(2a)이 단섬유 외주면으로 노출되도록 연신하는 단계(S40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균탈취성 원사 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기한 항균탈취성 조성물은, 일라이트, 제올라이트 중 어느 하나 이상과, 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화 은(Ag2O)을 포함하는 것을 특징으로 하는 항균탈취성 원사 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    또한, 상기 항균탈취성 조성물(2a) 입도는 1~3 ㎛ 이고, 상기 (S40)단계에서, 단섬유(3) 단면적이 축소되는 과정 중에 항균탈취성 조성물(2a)이 단섬유(3) 외주면으로 노출되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 항균탈취성 원사 제조방법.
  4. 상기 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한항의 항균탈취성 원사 제조방법으로 제조된 항균탈취성 원사를 이용한 항균탈취성 원단은,
    상기 단섬유(3)를 원단에 소정의 비율로 혼합하여 직조되는 것을 특징으로 하는 항균탈취성 원단.
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