KR20230124131A - 다회용 바이러스 차단기능 소재의 제조방법 및 다회용 바이러스 차단기능 소재 - Google Patents

다회용 바이러스 차단기능 소재의 제조방법 및 다회용 바이러스 차단기능 소재 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 폴리에스터 소재를 준비하는 단계; 상기 폴리에스터 소재에 기능성 코팅제를 코팅하는 단계; 상기 폴리에스터 소재에 무기 입자를 코팅하는 단계를 포함하는 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법 및 바이러스 차단기능 소재에 관한 것이다.

Description

다회용 바이러스 차단기능 소재의 제조방법 및 다회용 바이러스 차단기능 소재{MANUFACTURING METHOD FOR BLOCKING VIRUS MATERIAL WITH MULTI-USE AND BLOCKING VIRUS MATERIAL WITH MULTI-USE}
본 명세서는 다회용 바이러스 차단기능 소재의 제조방법 및 바이러스 차단기능 소재에 관한 것이다.
최근 COVID-19 발생 및 변이 바이러스의 등장과 확산으로 인해 전세계적으로 확진자가 증감을 반복하고 있으며, 사망자 또한 꾸준히 증가하고 있다. 지속적인 변이바이러스의 등장과 전문가들의 새 감염병 주기가 3년 이내로 단축될 것이라는 예측 등으로 인해 바이러스 차단 기능에 대한 관심이 높아지고 있다.
현재 유행중인 COVID-19와 같이 비말을 통해 전파되는 바이러스의 경우에는 공기 중에서는 바이러스가 급속히 사라지지만 옷이나 신발, 손수건 등에 묻은 바이러스의 생존기간은 보통 3~4시간, 상황에 따라서는 24시간까지 생존할 수 있다는 연구결과도 있다. 마스크 착용, 손 세정 등의 개인 위생도 중요하지만 외부에 직접적으로 노출되는 의류나 신발 등의 바이러스 차단 기능에 대한 소비자들의 관심이 증가하고 있으며 항바이러스 제품에 대한 시장도 점차 성장하고 있다.
Grand View Research가 발표한 2016년 자료에서도 2015년 세계 항균 메디컬 섬유 시장은 422백만불의 규모로 추정하였으며, 2024년에는 약 800백만불 시장으로 확대될 것이라는 예측도 나왔다.
기존 항바이러스 성능 섬유소재의 경우 보호복 등 일부 산업 소재에 국한되어 있었으나 본 개발 제품은 일반적인 일상복까지 적용이 가능하다. 일반적인 패션의류에 항바이러스 차단 기능은 필요성도 느끼지 못했고, 소비자들의 관심도 낮았으나 COVID-19 사태로 인해 항바이러스 관련 제품이 급부상중이다.
대한민국 등록공개공보 제10-1527146호(2015.06.02.)
본 명세서는 다회용 바이러스 차단기능 소재의 제조방법 및 바이러스 차단기능 소재에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시상태는 폴리에스터 소재를 준비하는 단계; 상기 폴리에스터 소재에 기능성 코팅제를 코팅하는 단계; 및 상기 폴리에스터 소재에 무기 입자를 코팅하는 단계를 포함하는 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시상태는 상술한 방법으로 제조된 바이러스 차단기능 소재를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 바이러스 차단기능 소재의 제조방법은 투습도 및 내수압, 발수도 등의 특성이 우수하고, 세탁 견뢰도가 우수한 장점이 있다.
도 1은 실시예의 바이러스 차단기능 소재의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐, 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
한편, 본 발명의 여러 가지 구현예 및 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 폴리에스터 소재는 폴리에스터 소재를 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 폴리에스터 소재를 준비하는 단계; 상기 폴리에스터 소재에 기능성 코팅제를 코팅하는 단계; 및 상기 폴리에스터 소재에 무기 입자를 코팅하는 단계를 포함하는 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 바이러스 차단기능 소재의 제조방법은 기능성 코팅제와 무기 입자를 코팅함에 따라, 투습도 및 내수압, 발수도 등의 특성이 우수하여 바이러스나 혈액의 침투를 완벽하게 차단함으로써 방호복 소재로 충분한 기능을 발휘할 수 있다. 또한, 소재는 삶거나 세탁하여 재사용(reusable)이 가능하여 방호복 구입에 따른 비용의 소요를 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 기능성 코팅제는 폴리우레탄 수지를 포함할 수 있다. 상기 폴리우레탄 수지를 포함함에 따라, 내마모성과 우수한 표면 경도를 달성할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 기능성 코팅제는 상기 폴리우레탄 수지 외에 유기용매 또는 수계용매를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기용매는 메틸에틸케톤 또는 톨루엔 등이 있다. 상기 유기용매를 사용할 때, 기능성 코팅제 내에 폴리우레탄의 분산성이 우수하다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 무기 입자는 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 카올린, 실리카 및 규조토로 이루어진 군으로부터 선택된 1 또는 2 이상의 무기 입자일 수 있다. 상기 무기 입자는 항바이러스성 성분 또는 항균 기능을 가진 성분일 수 있다. 위 무기 입자를 포함함에 따라, 바이러스 차단기능 소재의 항바이러스 성능이 부여될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 무기 입자의 평균 입경이 0.5 내지 10 ㎛일 수 있다. 바람직하게는 1 내지 8 ㎛ 또는 2 내지 9 ㎛일 수 있다. 상기 수치 범위를 만족할 때, 상기 무기 입자의 분산성이 향상되어, 바이러스 차단기능 소재 전체에 걸여 항바이러스 성능이 일정하게 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 평균 입경은 상기 무기 입자의 입경 분포 중 D50을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 폴리에스터 소재에 기능성 코팅제를 코팅하는 단계 이후에 20℃ 내지 160℃의 온도 조건에서 1분 내지 1시간 동안 건조하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 단계는 기능성 코팅제에 포함된 용매가 충분히 증발될 수 있도록 건조하는 단계이다. 상기 범위를 만족할 때, 폴리에스터 소재가 손상되지 않으면서 기능성 코팅제의 용매가 충분히 증발될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 폴리에스터 소재에 무기 입자를 코팅하는 단계 이전에 전처리 하는 단계; 염색하는 단계; 및 가공하는 단계 중 어느 하나 이상을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 전처리 하는 단계는 폴리에스터 소재를 본격적으로 가공하기에 앞서 공정성을 향상시키기 위해 수행하는 단계이다. 이때, 전처리 장비를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 전처리 하는 단계는 50℃ 내지 160℃의 온도 조건에서 10분 내지 2시간 동안 수행될 수 있다. 바람직하게는, 80℃ 내지 150℃의 온도 조건에서 20분 내지 80분 동안, 또는 110℃ 내지 120℃의 온도 조건에서 50분 내지 70분 동안 수행될 수 있다. 상기 범위에서 폴리에스터 소재가 손상되지 않으면서, 가공에 충분한 조건이 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 염색하는 단계는 폴리에스터 소재에 색을 입히기 위한 단계이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 염색하는 단계는 폴리에스터 소재에 염료를 코팅하는 방법; 또는 염료에 상기 폴리에스터 소재를 침지하는 방법으로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 염색하는 단계는 50℃ 내지 160℃의 온도 조건에서 10분 내지 2시간 동안 수행될 수 있다. 바람직하게는, 80℃ 내지 150℃의 온도 조건에서 20분 내지 80분 동안, 또는 130℃ 내지 140℃의 온도 조건에서 50분 내지 70분 동안 수행될 수 있다. 상기 범위에서 폴리에스터 소재가 손상되지 않으면서, 염색이 충분히 수행되어, 색빠짐 현상이 개선될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 가공하는 단계는 폴리에스터 소재의 내수압을 증대시키기 위한 직물 가공공정이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 가공하는 단계는 상기 폴리에스터 소재를 가공 롤러 사이로 통과시키고, 소재 표면에 일정한 압력을 가하여 일정한 텐션을 유지하는 방법으로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 가공하는 단계의 가공 롤러의 회전 속도는 50 내지 120rpm일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 소재 표면에 가해지는 압력은 5kPa 내지 10kPa일 수 있다. 상기 범위에서 소재에 가해지는 텐션이 일정하여, 소재의 내수압이 증대될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 가공하는 단계는 100℃ 내지 200℃의 온도 조건에서 수행될 수 있다. 상기 범위에서, 소재의 내수압이 증대될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 폴리에스터 소재에 무기 입자를 코팅하는 단계 이전에 플라즈마 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 플라즈마 처리로 인해, 소재의 세탁 후에도 무기 입자들이 소재에 균일한 박막 코팅을 형성함으로써, 세탁 후에도 항바이러스 기능이 영구적으로 부여될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 플라즈마 처리는 비활성 기체 분위기 하에서 50~100kV의 전압으로 형성되는 대기압플라즈마를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 수치 범위에서, 무기 입자들이 충분히 분산됨으로서, 항바이러스 기능이 장시간 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 폴리에스터 소재를 제직하는 단계; 및 봉침하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 폴리에스터 소재를 제직하는 단계는 소재의 제조에 적합한 직물을 제직하기 위한 제직공정으로서, 폴리에스터 원사를 이용하여, 위사와 경사가 50 Х 50 데니아 또는 50 Х 75 데니아 또는 75 Х 75 데니아의 제직조건 중 어느 하나의 제직조건으로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 발수 코팅제, 견뢰도 증진용 코팅제 및 기능성 코팅제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 폴리에스터 소재는 리사이클 폴리에스터 소재일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 상술한 방법으로 제조된 바이러스 차단기능 소재를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 바이러스 차단기능 소재는 재단하여 방호복으로 사용될 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예
폴리에스터 원사를 이용하여 제직 및 봉침하여 폴리에스터 소재를 준비하였으며, 110~120℃의 온도 조건에서 60min 동안 전처리 장비를 사용하여 전처리하였다.
이후, 205~210℃의 온도 조건에서 60inch의 텐서가 되도록 소재를 셋팅하였으며, 130~140℃의 온도 조건에서 60min 동안 레피드 염색기를 이용하여 염색하였으며, 160~165℃의 온도 조건에서 60inch의 텐서가 되도록 소재를 가공하였다.
준비된 폴리에스터 소재에 폴리우레탄 수지를 1차 코팅하고, 실리카 입자를 2차 코팅하였다. 상기 공정은 도 1에 나타내었다.
평가예
실시예에서 제조된 바이러스 차단기능 소재를 하기 표 1의 평가 방법에 따라 평가하였으며, 각 평가에서 요구하는 결과가 우수한 것을 확인하였다.
평가 항목 규격 결과
EN 14325:2018 ISO 6530 투과저항 Class 3
EN 14325:2018 ISO 12947-2 마모저항 Class 3
EN 14325:2018 ISO 9073-4 인열강도 Class 1
EN 14325:2018 ISO 13934-1 인장강도 Class 4
EN 14325:2018 EN 863 뚫림강도 Class 2
EN 14325:2018 ISO 13935-2 솔기 및 접합부 시험 Class 4
EN 13034 ISO 17491-4 완성품 성능 시험 침투 없음
EN 14127:2003 ISO 16603 인공혈액 침투저항성 Class 6
EN 14126:2003 ISO 16604 박테리아파지 침투 저항성 Class 2
EN 14126:2003 ISO 22612 건식미생물 침투 저항성 Class 2
EN 13688:2013 EN 1149-3 표면 저항 Half decay time < 4s
EN 13688:2013 ISO 3071 pH value 6.3 pH
EN 13688:2013 ISO 14362-1 아민색소 검출 여부 검출되지 않음
ISO 3759/5077/6330 세탁 후 외관 변화 3% 이하

Claims (15)

  1. 폴리에스터 소재를 준비하는 단계;
    상기 폴리에스터 소재에 기능성 코팅제를 코팅하는 단계; 및
    상기 폴리에스터 소재에 무기 입자를 코팅하는 단계를 포함하는 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기능성 코팅제는 폴리우레탄 수지를 포함하는 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기 입자는 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 카올린, 실리카 및 규조토로 이루어진 군으로부터 선택된 1 또는 2 이상의 무기 입자인 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기 입자의 평균 입경이 0.5 내지 10 ㎛인 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리에스터 소재에 기능성 코팅제를 코팅하는 단계 이후에 20℃ 내지 160℃의 온도 조건에서 1분 내지 1시간 동안 건조하는 단계를 포함하는 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리에스터 소재에 무기 입자를 코팅하는 단계 이전에 전처리 하는 단계; 염색하는 단계; 및 가공하는 단계 중 어느 하나 이상을 수행하는 단계를 포함하는 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 전처리 하는 단계는 50℃ 내지 160℃의 온도 조건에서 10분 내지 2시간 동안 수행되는 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 염색하는 단계는 50℃ 내지 160℃의 온도 조건에서 10분 내지 2시간 동안 수행되는 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 가공하는 단계는 100℃ 내지 200℃의 온도 조건에서 수행되는 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리에스터 소재에 무기 입자를 코팅하는 단계 이전에 플라즈마 처리하는 단계를 포함하는 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 플라즈마 처리는 비활성 기체 분위기 하에서 50~100kV의 전압으로 형성되는 대기압플라즈마를 이용하여 수행되는 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리에스터 소재를 준비하는 단계는 폴리에스터 소재를 제직하는 단계; 및 봉침하는 단계를 포함하는 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    발수 코팅제, 견뢰도 증진용 코팅제 및 기능성 코팅제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 코팅하는 단계를 포함하는 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리에스터 소재는 리사이클 폴리에스터 소재인 것인 바이러스 차단기능 소재의 제조방법.
  15. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 바이러스 차단기능 소재.
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