KR930008252B1 - 항균 방취성 및 원적외선 방사성을 갖는 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법 - Google Patents

항균 방취성 및 원적외선 방사성을 갖는 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

항균 방취성 및 원적외선 방사성을 갖는 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법
본 발명은 원적외선을 방사하는 산화물 세라믹 미분말과 항균 방취성을 갖는 모더나이트 미분말을 함유하는 원적외선 방사성 및 항균방취성을 갖는 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법에 관한 것이다.
우리의 일상 환경에는 많은 종류의 세균류 , 곰팡이류가 존재하며 직물이나 부직포 등에 서식한다. 인체에 직접 해를 주지는 않지만 직물이나 부직포의 변질, 착색오염, 악취를 발생시키는 것이 있고 병원성으로 인체에 직접 해를 주는 것도 있기 때문에 항균 방취가공은 종래부터 관심의 대상이 되어 왔으며, 최근 소비자들의 생활 수준이 향상되고 보다 쾌적한 생활을 추구하면서 공중 위생의 중요성이 강조되는 사회적인 환경 변화에 따라 현재는 일시적인 붐이 아닌 꼭 필요한 가공으로 기반을 다지고 있다.
한편, 원적외선을 이용하여 물체를 가열하는 경우의 특징으로는, 복사 특성이 매우 강하고 피가열 물체를 직접 가열하므로 중간에 공기층이 있더라도 피가열 물체의 표면과 내부로의 열 전달 시간차이가 매우 적어 거의 동시에 가열되며 또한 유기고분자 화합물에 대한 가열효과가 높아 인체의 온감이 향상되는 것으로 알려져 있다.
원적외선을 방사하는 재료로는 적외선을 흡수하는 유기화합물, 세라믹 등이 있으며 세라믹이 가장 좋은 것으로 알려져 있다. 실제로 내열성, 원적외선 흡수 특성 및 방사 특성이 우수한 세라믹은 현재 원적외선 히터나 원적외선 방사 안료로서 양산되고 있다.
폴리프로필렌 장섬유 부직포가 침장류, 메디컬 가운, 의류, 커버스톡 등의 용도로 사용되는 경우 항균 방취 가공과 원적외선 방사성을 부여함으로써 위생성 및 보온 효과를 증대시켜 인체의 쾌적감을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 반영구적으로 항균 방취성 및 원적외선 방사성을 부여하기 위한 것으로 폴리프로필렌 장섬유 부직포 제조시 제올라이트의 일종인 모더나이트를 강산으로 비등 처리 및 스팀처리하여 실리카/알류미나 몰비를 33 내지 100으로 조절한 것(A)과 마찬가지 방법으로 실리카/알루미나 몰비를 10 내지 33으로 조절한 후 은, 구리, 아연 등의 살균성 금속을 이온 교환시킨 것(B) 그리고 적어도 파장 4~25μm영역의 적분치 방사율이 500℃에서 0.4이상이고 입자 직경이 0.1~2μm 미립자 산화물 세라믹을 저밀도 폴리에틸렌과 균일 혼합하고 용융 압출시켜 얻은 펠렛상 조성물을 폴리프로필렌과 혼합, 응용 방사한 후 웹(web) 형성 및 열접착하는 것을 특징으로 하는 항균 방취성 및 원적외선 방사성을 갖는 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법에 관한 것이다.
(여기에서, M은 원자가 n인 금속, x＋y는 단위 격자당 사면체의 수, Z은 물 분자의 몰수)
상기 일반식(I)로 표시되는 모더나이트는 비표면적이 매우 큰 다공성으로 수분 등의 극성 물질에 대한 친화력이 대단히 커, 흡착제로 널리 이용되는 물질로서 실리카-알루미나(Silica Alumina)가 주성분 원소이고 TO4(T=Si,Al) 사면체가 산소 원자를 서로 공유하면서 3차원으로 구성되어 있는 결합체이다.
구조내에서 산소 원자는 두개의 사면체를 공유하기 때문에 격자는 음(-)의 전기를 띠게되며 따라서 구조 내의 교환성능이 있는 양이온과 균형을 이루게 된다. 이런 특징으로 인하여 수분이 많은 곳에서는 수분이 우선 흡수되고 포화된 후에는 흡착 기능을 더이상 발휘하지 못하기 때문에 악취 가스를 제거하지 못하게 된다.
본 발명에서는 모더나이트를 강산으로 비등 처리 및 스팀 처리하여 모더나이트의 수분에 대한 친화력을 감소시키고 모더나이트내의 미세다공을 확대시켜 악취가스의 흡착을 용이하게 함으로써 탈취효과를 극대화시키는 특징을 갖는다.
또한 이온 교환된 은, 구리, 아연 등이 살균성 금속이 모더나이트 모체중에 안정한 상태로 결합되어 금속이온의 용출이 거의 무시되므로 초시 항균성 뿐만 아니라, 항균력의 지속성도 대단히 우수한 특징이 있다.
일반적으로 살균을 목적으로 Na형 모더나이트에 이온 교환시킬때 은이온은 0.01 내지 5중량%(무수 기준), 구리 이온은 0.03내지 10중량%(무수 기준),아연 이온은 0.04 내지 14중량%(무수 기준)가 좋다고 알려져 있고 탈취를 목적으로 하는 경우는 화학 처리로 상온에서의 모더나이트의 물에 대한 흡착 능력을 10% 미만으로 떨어뜨리면 원하는 만큼의 탈취효과를 낼 수 있는 것으로 알려져 있다.
실리카/알루미나 몰비가 항균성을 목적으로 할 경우에는 10이하이면 항균성이 나빠지고 33%이상인 경우에는 항균성 향상에 도움을 주지 못하고 제조시 많은 노력이 필요하기 때문에 경제적으로 바람직하지 못하다.
또한 탈취를 목적으로 할 경우에는 실리카/알류미나 몰비가 33이하이면 악취가스에 대한 흡착능이 나쁘며 100이상인 경우에는 악취가스 흡착능이 더이상 향상되지 않으므로 경제적인 측면에서 바람직하지 못하다.
모더나이트 입자 직경은 0.1 내지 2μm 정도가 좋으며 0.1μm 이하인 경우에는 응집이 발생하고, 2μm 이상인 경우에는 입자가 크므로 3데니어 이하의 극세 섬도를 갖는 부직포 제조 공정중 방사시 사절 용인이 된다.
본 발명에 사용되는 산화물 세라믹은 파장 4-25 μm 영역의 방사율 적분치가 0.4이상, 더욱 좋게는 0.85 이상인 원적외선 히터용 세라믹 분말이 좋다. 이것은 점토에 산화티탄, 산화지르코늄, 산화철 등의 금속 산화물을 첨가하여 소결시킨 것으로 구체적으로는 ZrO2-SiO2계 세라믹, Al2O2-SiO2계 세라믹, TiO2-Cr2O3계 세라믹, Al2O2-(Si,Ti)O2계 세라믹 등이 시판되고 있다.
산화물 세라믹 분말의 입경은 2μm 이하인 것이 좋으며 더욱 좋게는 1μm 이하인 것을 사용한다.
산화물 세라믹의 첨가량은 2~10중량%가 좋으며 2중량% 이하인 경우에는 원적외선 방사에 의한 온감 효과가 적으며 10중량% 이상인 경우에는 방사시 사절 발생이 빈번하여 장섬유 부직포 제조가 어렵다.
저밀도 폴리에틸렌은 용융점이 낮으므로 펠렛(Pellet)제조시 작업성이 용이하고 폴리프로필렌과의 상용성도 우수하다.
사용되는 저밀도 폴리에틸렌의 분자량은 용융지수가 15~35인 것이 적절하며 용융지수가 15이하인 경우에는 펠렛 제조시 첨가제의 분산성, 작업성 등이 나빠지며 용융지수가 35이상일 경우에는 제조된 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 기계적 물성이 크게 저하된다.
이하 실시예에 의거하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
탈취효과는 시험물질로서 암모니아 가스와 황화수소 가스를 사용하였으며 암모니아 가스의 경우 초기농도를 100ppm으로 조절한 6.3ι 데시게이터내에 시험편을 15cm×15cm 크기로 잘라넣고 8시간후의 농도를 측정하여 초기 농도에 대한 8시간 후의 농도의 비로 평가하였다.
황화수소 가스를 사용한 경우에는 초기 농도를 70ppm으로 조절한 6.3ι 데시게이터내에서 암모니아 가스와 동일한 방법으로 측정, 평가 하였다.
항균효과는 공시균(供試菌) 인 스태필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus American Type Culture Collection No.6538)를 사용하여 세이크 플라스크법(Shake Flask Method)으로 평가하였고 세탁 시험은 가정용 세탁기를 사용하여 다음과 같은 조건으로 실시하였으며 세탁 탈수 후는 자연 건조시켜 성능 평가를 실시하였다.
보온성은 폴리프로필렌 장섬유 부직포로 작업복을 제조하여 20명에게 2시간 동안의 착용시켜 통해 온감 효과를 평가하였다.
[실시예 1]
제올라이트의 한 종류인 평균 입경 1μm의 모더나이트를 5N 염산수용액으로 비등 처리 후 스팀 처리하여 실리카/알루미나 몰비를 90으로 조절하여 충분히 수세하고 원심 분리하여 얻은 변성 모더나이트를 100℃에서 2시간 예비 건조시키고 200℃ 공기 분위기에서 3시간 소성시킨 모더나이트(a) 10중량부, 실리카/알루미나 몰비를 22로 조절하고 이온 교환방법으로 은이온 0.4%(무수 제올라이트 기준), 구리 이온 7.0%(무수 제올라이트 기준)을 치환 결합시킨 것 이외에는 모더나이트(a)와 동일 공정으로 제조한 모더나이트(b) 5중량부, 평균 입경 0.7μm의 ZrO2-SiO2계 미립자 세라믹 30중량부, 용융지수 30인 저밀도 폴리에틸렌 60부를 균일혼합하고 180℃에서 용융 압출시켜 얻은 펠렛과 용융지수 32인 아이소택틱 폴리프로필렌(Isotatic Polypropylene)을 1 : 9의 중량비로 혼합, 용융 방사하고 웹 형성 및 열접착을 거쳐 70g/m2인 장섬유 부직포를 얻었다.
[비교 실시예 1]
사용 모더나이트(a)의 실리카/알루미나 몰비가 30인 것을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 그 결과는 표 1 과 같다.
[비교 실시예 2]
사용 모더나이트(a)의 실리카/알루미나 몰비가 110인 것을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 그 결과는 표 1 과 같다.
[비교 실시예 3]
사용 모더나이트(b)의 실리카/알루미나 몰비가 9인 것을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 그 결과는 표 1 과 같다.
[비교 실시예 4]
사용 모더나이트(b)의 실리카/알루미나 몰비가 40인 것을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 그 결과는 표 1 과 같다.
[비교 실시예 5]
용융지수 32인 아이소택틱 폴리프로필렌을 익스투루더에서 230℃ 온도로 용융한 뒤 방사구금을 통해 방사하고 웹 형성 및 열접착을 거쳐 70g/m2인 장섬유 부직포를 얻었다.그 결과는 표 1 과 같다.
[표 1] 실시예 및 비교실시예의 물성 평가표
Co : 암모니아 가스의 초기농도
C : 8시간 후의 암모니아 가스농도
Co ' : 황화수소 가스의 초기농도
C' : 8시간 후의 황화수소 가스농도
O : 15명 이상의 온감을 느낌
x : 0~9명이 온감을 느낌

Claims (2)

  1. 제올라이트의 한 종류인 모더나이트를 강산으로 비등 처리 및 스팀 처리하여 실리카/알루미나 몰비를 조절한 후 수세(水洗) 및 공기 분위기 중에서 소성(燒成)시킨 것(a), 실리카/알루미나 몰비를 조절하고 은, 구리, 아연 등의 살균성 금속을 이온 교환시킨 후 수세 및 공기 분위기 중에서 소성시킨 것(b)과, 파장 4~25μm 영역의 방사율 적분치가 500℃에서 0.4이상인 미립자 산화물 세라믹(C)를 저밀도 폴리에틸렌과 균일혼합하고 용융 압출시켜 얻은 펠렛상 조성물을 폴리프로필렌과 혼합 용융 방사한 후 웹 형성 및 열접착하는 것을 특징으로 하는 항균방취성 및 원적외선 방사성을 갖는 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법.
  2. 제 1 항에서 있어서, 모더나이트(a)의 실리카/알루미나 몰비는 3~100이고, 모더나이트(b)의 실리카/알루미나 몰비는 10~33인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법.
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