KR20240030167A - 항균 및 소취성이 우수한 스펀본드 부직포 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항균 및 소취성이 우수한 스펀본드 부직포로써 상기 수지에 수용성규소가 포함되거나 또는 방사투입구에 수용성규소를 추가 투입하여 방사 섬유 내부 또는 표면에 분산된 수용성 규소가 포함된 것을 특징으로 하는 항균 및 소취성이 우수한 스펀본드 부직포에 관한 것이다.

Description

항균 및 소취성이 우수한 스펀본드 부직포{Spunbond Nonwoven Fabric With Excellent Antibacterial And Deodorizing Properties}

본 발명은 항균 및 소취성이 우수한 스펀본드 부직포로 보다 구체적으로는 스펀본드 구성섬유 표면에 부착 또는 섬유 내부에 분산된 수요성규소를 포함한 스펀본드 부직포에 관한 것이다.

환경의 변화에 따라 인체에 유해한 바이러스, 박테리아 등 인간의 건강을 위협하는 세균, 곰팡이류의 확산으로 이를 효과적으로 차단하고자 하는 노력이 지속되고 있다.

각종 섬유류 제품은 사용 또는 보관 불량에 의하여 미생물이 서식하거나, 인체와의 접촉으로 인체의 분비물을 영양원으로 하여 미생물이 서식 및 증식하여 제품에 악취가 발생하고 오염, 변색 등이 발생하여 제품의 내구성,견뢰도 등 품질을 저하시킬 뿐 아니라, 인체의 건강을 위협하게 된다.

이러한 이유로 인체에 유익한 원적외선 방사, 항균, 대전방지, 자외선 차단, 탈취 및 소취 등의 기능이 부여된 섬유들이 개발 되고 있다.

섬유에 상기 각종 기능성을 부여하는 방법은 크게 후처리 가공법과 원사 개량법으로 나눌 수 있다. 후처리 가공법으로 천연물질에서 염료 성분을 추출하여 항균성을 부여하는 방법과 유기 금속화합물이나 유기물 등의 항균물질을 섬유와 가교 결합시켜 섬유 표면에 열 고정시키거나, 흡착 고정시키는 방법들이 있다. 원사 개량법에는 합성섬유의 제조단계에서 무기계 항균제를 고분자 사이에 혼합 방사시켜 섬유 내부에 함유하는 방법과 항균성을 가지는 유기계 공중합 성분을 만들어 고분자를 합성하는 방법 등이 있다.

섬유 상에 세균이나 곰팡이의 서식 및 증식을 억제하기 위한 가공은 높은 항균력보다는 어느 수준이상의 항균효과를 지속적으로 유지함과 동시에 인체에 절대적으로 안전하여야 한다. 이러한 의미로 볼 때 후처리 가공법에서 사용된 유기금속 화합물들은 살균성은 매우 우수하나, 독성으로 인하여 인체 안정성 등에 문제가 있다. 또한 이들 유기 금속계화합물들은 섬유와의 접착 및 세탁 내구성 등에 문제가 있어서 항구적 또는 지속적인 항균성을 갖는 데는 한계가 있다.

유기계 항균물질은 무기계에 비해 가공이 용이하며, 기계적 물성, 투명도, 색상 등에 큰 영향을 끼치지 않는다는 점에서 현재까지 많이 사용되고 있으나, 앞에서 언급한 바와 같이 항균효과의 지속성이 결여되고 내열성이 열등하다는 점에서 용도가 한정되어 있다.

또한 천연물질로부터 추출한 염료의 경우 염색단계에서부터 항균성을 부여하는 장점은 있으나 계절적인 제한으로 염료의 추출이 제한적이고, 천연염료의 단점인 견뢰도 증진을 위하여 또 다른 중금속을 이용한 매염염법을 이용해야 한다는 단점이 있다.

이를 위하여 종래에는 섬유의 제조공정에서 금속 성분을 포함하는 혼합물을 방사하는 방법이 있으나, 이는 제조단가가 높고, 원단 가공시 함유된 금속 성분으로 인하여 제작기계에 무리가 생겨 제조에 어려움이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 목적으로, 본 발명에서는 수용성규소를 이용한 항균소취성이 우수한 스펀본드 부직포를 제공하는 데 있다.

또한 본 발명은 수용성규소 첨가제가 마스크, 생리대, 기저귀, 물티슈, 마스크팩 등의 소재 부직포로 사용 가능 스펀본드 부직포를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 항균 및 소취성이 우수한 스펀본드 부직포로써 상기 수지에 수용성규소가 포함되거나 또는 방사투입구에 수용성규소를 추가 투입하여 방사 섬유 내부 또는 표면에 분산된 수용성 규소가 포함된 것을 특징으로 하는 항균 및 소취성이 우수한 스펀본드 부직포를 제공한다.

또한 본 발명의 상기 스펀본드의 원료 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리락틱산(PLA), 폴리에스테르, 나일론 또는 이 중 두가지 이상의 조합으로 구성된 것으로, 항균 및 소취성이 우수한 스펀본드 부직포를 제공한다.

또한 본 발명인 상기 수용성규소 첨가제 함량은 부직포 100wt%에 대하여 0.1~30wt%인 것을 특징으로 하는 항균 및 소취성이 우수한 스펀본드 부직포를 제공한다.

또한 본 발명인 상기 수용성규소 첨가제는 수용성규소 파우더 또는 액상물질을 스펀본드 방사시 수지 투입구에 직접 투입하여 방사시 함유되거나,

또는 원료 수지를 베이스 수지로 하여 수용성규소 파우더 또는 액상물질을 10~60wt% 투입하여 마스터배치로 제조 후 이를 스펀본드 방사시 투입하는 것을 특징으로 하는 항균 및 소취성이 우수한 스펀본드 부직포의 제조 방법를 제공한다.

본 발명에서는 수용성규소가 포함된 스펀본드 부직포로 항균성이 우수한 특징이 있다.

또한 본 발명의 첨가된 수용성규소는 마스크, 생리대, 기저귀, 물티슈, 마스크팩 등의 소재로 활용가능할 정도로 인체에 무해한 특징이 있다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 약, 실질적으로 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본 발명은 다양한 원료수지를 이용한 부직포에 관한 것으로 상기 수지에 수용성규소가 포함되거나 또는 방사투입구에 수용성규소를 추가 투입하여 방사 섬유 내부 또는 표면에 분산된 수용성규소가 포함된 것을 항균 및 소취성이 우수한 스펀본드 부직포에 관한 것이다.

상기 수용성규소(SiO3)는 광물질인 규소를 식용가능한 액체의 상태로 만든 것이 수용성규소농축액(SiO3)으로 알려져 있으며, 수억 년 전 지구가 탄생할 때 용암이 된 수정이 물과 함께 반응하여 수정 용액의 상태로 아마존 밀림에 우모라는 이름으로 존재하다가 수정광산 개발 중 발견되었다. 본 발명의 수용성규소 농축액은 이것과 동일한 효과를 가진 용액을 현대과학으로 재현한 규소(Si)가 주성분인 100% 천연 미네랄 농축액이다.

상기 원료수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리락틱산(PLA), 폴리에스테르, 나일론 또는 이 중 두가지 이상의 조합으로 구성된다

상기 수용성규소 첨가제는 수용성규소 파우더 또는 액상물질을 스펀본드 방사시 수지 투입구에 직접 투입하여 방사시 함유되거나,

또는 원료 수지를 베이스 수지로 하여 수용성규소 파우더 또는 액상물질을 10~60wt% 투입하여 마스터배치로 제조 후 이를 스펀본드 방사시 투입하여 처리할 수 있다.

방사된 필라멘트는 상이한 냉각챔버로 이동되며 필라멘트는 챔버를 통과할 때 냉각기류가 필라멘트를 가로질러 유입되어 용융된 필라멘트는 고화된다. 스펀본드 부직포의 제조공정에서 연신은 전형적인 섬유방사에 이용되는 고데트방법과 달리 고속기류가 필라멘트에 평행하게 공급되어 개개의 필라멘트를 연신하게 되므로 필라멘트의 냉각과 연신은 단일 공정상에서 이루어지게 된다.

이후에 방사된 필라멘트 섬유는 동일한 네트컨베이어에 적층된다. 네트컨베이어 위에서 적층된 부직포층은 캘린더 롤에서 90 내지 170℃로 압착된다. 이 공정에 집속성이 부여되어 한 장의 부직포로 압착된다. 이후에 압착된 부직포는 권취기에 감겨 제조 공정이 끝이 난다.

상기 압착된 부직포 시트는 평균 직경이 10 ~ 40㎛인 섬유로 이루어지고, 단위면적당 중량은 10 ~ 100g/㎡이다. 또한, 인장강도는 1 ~ 10㎫이며 하중은 0.1 ~ 10Kgf인 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 설명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이며, 하기 실시예는 예시적인 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하는 것으로 해석될 수 없다.

<실시예 및 비교예>

실시예 1

통상의 스펀본드 복합방사 설비에서 폴리프로필렌 수지(PP)에 수용성규소 50wt% 농도의 MB를 동시에 원료 투입구에 넣고 방사 압출기 온도 245℃에서 스펀본드 방사를 진행한다.

방사조건으로 기어펌프는 30rpm, QS풍량 550rpm, 석션은 450rpm으로 한다. 방사 노즐을 통해 방사된 필라멘트 섬유를 이동하는 네트컨베이어 위에 적층한 다음 캘린더 롤에서 분당 50m 속도, 150℃의 온도로 압착하여 스펀본드 부직포의 집속성을 부여한 뒤 권취기에서 분당 50m의 속도로 감아 평량 50gsm의 부직포 시트를 제조하여 최종적으로 부직포에 수용성규소가 2wt%가 포함되게 하였다.

실시예 2

실시예 1와 동일하되, 용융온도 250℃, 고유점도(IV) 0.6인 PET 수지에 수산화규소로 구성된 마스터배치를 제조한 후 스펀본드 방사를 진행하였다.

비교예 1

실시예 1와 동일하되, 항균제인 수용성규소를 첨가하지 않았다.

비교예 2

비교예 2과 동일하되, 항균제인 수용성규소를 첨가하지 않았다.

◎ 항균성 : 한국 공업규격 KS K 0693-2016(직물의 항균도 시험 방법)에 의거하여 측정

◎ 소취성 : 가스검지관법 / 암모니아 가스사용, 초기농도 100ppm에서 시간에 따른 가스의 농도 변화 측정

소취율 = (B-A)/B X 100 (B: 시험편이 없는 상태에서 시험 가스 농도의 평균) (A: 시험편이 있는 상태에서 시험 가스 농도의 평균)

◎ 원적외선 : 37℃에서 FT-IR Spectrometer를 이용하여 BLACK BODY대비 원적외선 방사율과 방사에너지를 측정

◎ 연소성 : 자동차 내장재 연소성 시험방법(MS 300-08) 의거하여 측정

			실시예1	실시예2	비교예1	비교예2
	스펀본드 부직포 종류		PP	PET	PP	PET
	원료수지 대비 수용성 물질 함량wt%		30	30	0	0
	부직포 대비 수용성규소 함량 wt%		10	10	0	0
항균성	황색포도상구균	정균감소율%	99.9	99.9	20.2	27
	폐렴균	정균감소율%	99.9	99.9	20.9	22.7
소취성	암모니아	60분 후 소취율%	77	83	61	60
		120분 후 소취율%	91	94	70	79
원적외선	방사율 (㎛)		0.922	0.907	0.794	0.778
	방사에너지 (W/㎡ㆍ㎛, 37℃)		3.7ㆍ10^2	3.66ㆍ10^2	3.4ㆍ10^2	3.38ㆍ10^2
연소성	연소속도	mm/min	자기소화성	자기소화성	50	75

표1과 같이 실시예 1,2는 PP 또는 PET 스펀본드 부직포에 수용성규소가 2w% 포함된 것으로 그 결과 한국 공업규격 KS K 0693-2016(직물의 항균도 시험 방법)에서 항균성, 소취성, 원적외선, 연소성 등 물성이 비교예보다 우수한 효과가 있음이 증명되었다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (4)

1. 항균 및 소취성이 우수한 스펀본드 부직포에서,
   상기 수지에 수용성규소가 포함되거나 또는 방사투입구에 수용성규소를 추가 투입하여 방사 섬유 내부 또는 표면에 분산된 수용성 규소가 포함된 것을 특징으로 하는 항균 및 소취성이 우수한 스펀본드 부직포.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 스펀본드의 원료 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리락틱산(PLA), 폴리에스테르, 나일론 또는 이 중 두가지 이상의 조합으로 구성된 것으로, 항균 및 소취성이 우수한 스펀본드 부직포.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 수용성규소 첨가제 함량은 부직포 100wt%에 대하여 0.1~30wt%인것을 특징으로 하는 항균 및 소취성이 우수한 스펀본드 부직포.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 수용성규소 첨가제는 수용성규소 파우더 또는 액상물질을 스펀본드 방사시 수지 투입구에 직접 투입하여 방사시 함유되거나,
   또는 원료 수지를 베이스 수지로 하여 수용성규소 파우더 또는 액상물질을 10~60wt% 투입하여 마스터배치로 제조 후
   이를 스펀본드 방사시 투입하는 것을 특징으로 하는 항균 및 소취성이 우수한 스펀본드 부직포의 제조 방법.