KR950001650B1 - 태양광 차단성 및 냉감효과가 우수한 폴리에스테르 섬유 - Google Patents

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Description

태양광 차단성 및 냉감효과가 우수한 폴리에스테르 섬유

제1도는 본 발명에 의해 얻어진 섬유의 1,000배 확대 단면사진.

본 발명은 자외선 및 가시광선의 차단성이 우수하며 냉감효과를 갖는 폴리에스테르 섬유에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자외선은 흡수하고 가시광선은 반사시킬 수 있는 무기미립자 혼합물을 섬유내부에 미분산시켜 태양광중에서 자외선과 가시광선이 의복을 투과하는 것을 방지하여 피부를 보호하고, 냉감효과를 부여하기 위하여 섬유의 단면 형상을 이형화하여 태양광의 난반사 효과 및 접촉 냉감효과를 갖도록 한 폴리에스테르 섬유에 관한 것이다.

일반적으로 태양광은 파장에 따라 자외선, 가시광선 및 적외선으로 구분되며,이중 자외선은 약 180∼400mm 파장의 전자파로서 이들 대부분은 지구상의 오존층에 의해 흡수되어 지표상에 도달하지 못하지만, 최근 오존층의 파괴가 심각해지면서 자외선 복사량이 증대되어 자외선에 의한 피부손상이 문제화되고 있다.

또한 가시광선 및 적외선은 의복에서 반사, 흡수, 투과의 세가지 경로를 거치게 되며 이중 흡수된 가시광선은 의복내에서 열에너지로 변환되어 의복내부 혹은 외부로 전도 또는 복사되어 열원으로 작용하고, 적외선은 의복을 투과하여 직접적인 열원으로서 의복내부의 온도를 상승시킴으로써 여름철에 더위감을 느끼게 하는 원인이 된다.

이와 같은 이유로 태양광의 복사량이 많은 여름철에는 태양광으로부터 피부를 보호하고 쾌적감을 부여할 수 있는 냉감소재의 개발이 필요하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

종래에는 자외선을 차단하기 위한 목적으로 살리실산계, 벤조페논계 및 벤조트리아졸계 등의 자외선 흡수 화합물을 사용하여 왔지만, 이들 화합물을 방사시 투입할 경우 고온에서의 내구성이 문제가 되어 사용이 곤란하며, 후가공 방식으로 처리할 경우, 내세탁성이나, 촉감, 생상등이 문제가 되어왔다.

또 일본특허공보 평3-31803호에 따르면, 섬유단면 형태를 조개모양(Scallop)의 알(卵)형태로 만들어 의복내의 수분의 분산촉진과 접촉냉감을 개선할 수 있도록 섬유를 제조하는 방법이 제시되고 있으나, 접촉냉감에 있어서 그 효과가 만족할 만한 것이 못되며, 태양광 차단의 면에서 본질적인 쾌적, 냉감소재로서는 불충분하다.

그 외에 자외선을 차단하는 방법으로 무기미립자를 섬유내부에 분산시키는 방법이 가능하며, 종래부터 소광제로 사용하고 있는 티타늄디옥사이드를 과량 투입하여 220∼340mm 범위의 자외선을 차단할 수 있는 것으로 알려져 있다. 하지만 티타늄디옥사이드는 표면에너지가 비교적 높아서 과량 투입시 분산성이 나빠지며, 과량으로 투입하여 섬유를 제조하였을 경우 투명성이 떨어진다.

이러한 점에 착안하여, 무기미립자를 방사중 투입하여 자외선을 차단하기 위하여, 본 발명은 티탄계산화물 대신 아연계산화물을 사용하였는데, 아연계산화물은 타타늄디옥사이드에 비해서 자외선 차단범위가 220∼400mm로 훨씬 넓으며, 결정성이 높고 표면에너지가 낮아서, 무기미립자를 다량으로 사용했을 경우 문제가 되는 분산성이 티타늄디옥사이드에 비해 월등히 우수하다.

또한 자외선 차단성능도 티타늄디옥사이드에 비해 우수하며, 300mm 파장에서의 차단율이 타타늄디옥사이드는 89%인데 반하여 징크옥사이드의 경우는 95%에 이르며, 과량 투입하여도 투명성이 우수하다.

또한 본 발명은 의복내 온도상승에 기여가 큰 가시광선 및 적외선을 효과적으로 반사시키기 위하여 규소계 산화물 및 알루미늄계 산화물을 소량 첨가하고, 섬유의 표면을 이형화하여 빛의 난반사효과의 증대 및 접촉 냉감효과를 부여하였으며, 단면 이형화에 따른 의복내 수분이동 공간의 증대로 잠열발산 효과를 갖는다.

상기와 같은 제조방법에 의해 본 발명은 태양광 차단 및 복합적인 냉각기구에 의해, 여름철 폭염속에서 피부를 보호하고 냉감을 영구적으로 부여할 수 있는 건강, 쾌적기능의 폴리에스테르 섬유를 제공함을 목적으로 한다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 사용된 무기미립자는 비금속 및 천이금속 산화물의 일정비율 혼합물로서 구체적으로는 아연계 산화물, 규소계 산화물, 알루미늄계 산화물 등이며, 이들 무기혼합물의 고분자에 대한 첨가량은 2∼8중량%가 적당하다. 첨가량이 2% 미만일 경우 태양광의 차단성능이 떨어지고, 8%를 넘으면 방사 및 연신작업성이 떨어진다.

여기서, 이연계 산화물로는 징크옥사이드, 규소계 산화물로는 실리콘디옥사이드, 알루미늄계 산화물로는 디알루미늄트리옥사이드를 사용하였고, 이들 성분의 조성비는 징크옥사이드가 무기미립자혼합물의 70∼90중량%, 실리콘디옥사이드가 5∼20중량%, 디알루미늄트리옥사이드가 5∼10중량%의 범위인 것이 적당하다.

더욱 적당하기로는 징크옥사이드, 실리콘디옥사이드 및 디알루미늄트리옥사이드의 성분비가 전체 무기미립자 혼합물에 대해 각각 80중량%, 15중량% 및 5중량% 정도일 때이다.

징크옥사이드의 조성이 상기 조성보다 많아지면 자외선에 대한 차단성능은 향상되지만 상대적으로 알루미늄이나 실리콘 산화물의 조성이 줄어들어서 가시광선에 대한 차단성능은 저하되고, 반대로 징크옥사이드의 조성이 상기 조성보다 적어지면 알루미늄이나 실리콘 산화물의 조성이 많아져서 가시광선에 대한 차단성능은 향상되지만 상대적으로 자외선에 대한 차단성능은 저하된다. 따라서 상기한 범위의 조성을 벗어날 경우에는 자외선 차단성능과 가시광선 비가 균형을 이루지 못하기 때문에 상기 범위의 조성으로 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용된 무기미립자의 1차 입자의 크기는 0.05∼3㎛의 범위의 것으로, 입자가 너무 작을 경우에는 입자들이 응집하여 2차 입자를 형성하여 방사시 방사압력이 안정되지 못하고, 압력이 급격히 상승되어 문제가 발생되며, 입자기 너무 크면 입자표면적이 감소하여 태양광 차단성능이 저하되고, 제조된 섬유의 표면에 큰 입자가 돌출되어 방사나 연신작업시 작업성이 떨어지고 사용되는 기기의 마모가 심하여 곤란하다.

본 발명에 따르면 이러한 무기미립자 혼합물을 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트 펠렛에 대해 2∼8중량% 컴파운딩하여 종래의 이형단면 노즐, 구체적으로는 팔각단면노즐을 사용하여 통상의 방법으로 제조하였다.

단면의 형태는 팔각단면 뿐만 아니라 삼각단면, 원형 등 기존의 어떤 형상으로도 제조할 수 있으나, 태양광 차단효과에 있어서 원형보다는 이형도가 큰 삼각이나 팔각단면의 경우가 효과가 더 우수하다.

또한, 필라멘트사의 경우 모우등의 발생을 고려하여 심초형(Sheath/Core)으로 제조할 수 있다.

본 발명에 의해 제조된 섬유는 그 단독, 혹은 통상의 다른 섬유와 혼합하여, 종래와 같은 방법으로, 목적으로 하는 직, 편물로 구성하여 케쥬얼 셔츠, 와이셔츠, 티셔츠, 여성용 블라우스, 양산, 파라솔, 야외용 운동복, 여름철용 커텐 등, 태양광에 많이 노출되는 용도로 사용될 수 있으며, 태양광 차단 및 이형단면 특성에 의해 건강, 쾌적소재로 우수한 효과를 갖는다.

이하 본 발명을 실시예 및 비교예에 의하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 실시예 및 비교예에 따라 제조된 섬유의 평가를 위해 다음과 같은 평가방법을 사용하였다.

단, 본 발명이 실시예로 국한되는 것은 아니다.

[자외선 및 가시광선 차단성능의 측정방법]

동일한 조직으로 제직된 시편을 자외선(270∼380nm) 및 가시광선(400∼800nm), 분광광도계(퍼킨-엘머사, 모델 람다(Lambda)19)를 사용하여 자외선 차단율 및 가시광선 반사율을 측정하였다.

[냉감효과의 측정방법]

동일한 조직으로 제직된 시편을 20×20cm²의 크기로 잘라, 바닥에 디지탈 디스플레이어에 연결된 온도센서가 설치된 시험판위에 놓고, 시험판으로부터 수직으로 70cm위에 500W 반사등을 설치하여, 반사등에 전원을 넣은 후 5분후의 온도를 측정하였다. 각 시편의 측정온도를 통상의 폴리에스테르 섬유의 측정온도를 기준으로 해서 온도차로 환산하여 비교하였다.

[실시예 1]

1차 입자의 평균입경이 1.2㎛인 징크옥사이드, 실리콘디옥사이드, 및 디알루미늄트리옥사이드의 조성비가 각각 16/3/1이 되는 무기미립자 혼합물을 고유점도가 0.63인 폴리에틸린테레프탈레이트 펠렛에 대해 중량비로 5% 첨가하여 컴파운딩기(브라벤더(Brabender), Plasti-Corder)를 사용하여 컴파운딩하였다.

이를 170℃로 건조하여, 팔각단면의 노즐을 장치한 통상의 방사장치를 사용하여 방속 1,500m/min으로 방사하고, 통상의 연신방법으로 연신하여 횡단면의 형태가 팔각인 폴리에스테르 섬유를 제조하였다.

이렇게 얻어진 원사를 경사 및 위사로 모두 사용하여 경사밀도 160본/인치, 위사밀도 76본/인치의 평직으로 제직하여 분광광도계 및 냉감측정장치를 이용하여 평가하였다.

[실시예 2]

방사구금에서 노즐의 형태가 삼각형인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같이 실시하였다.

[비교예 1]

무기미립자를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같이 실시하였다.

[비교예 2]

상기 무기미립자 혼합물의 성분이 티타늄디옥사이드인 것을, 제외하고는 상기 실시예 1과 실시하였다.

[비교예 3]

상기 무기미립자 혼합물이 폴리머에 대하여 1중량%가 되도록 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같이 실시하였다.

[비교예 4]

상기 무기미립자 혼합물이 폴리머에 대하여 10중량%가 되도록 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같이 실시하였다.

[비교예 5]

상기 무기미립자 혼합물의 조성비가 30/8/1인 것을 제외하고는 실시예 1과 같이 실시하였다.

[비교예 6]

상기 무기미립자 혼합물의 평균입경이 0.01㎛인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같이 실시하였다.

[비교예 7]

상기 무기미립자 혼합물의 평균입경이 6.5㎛인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같이 실시하였다.

상기 실시예 및 비교예에서 실시한 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

※ 환산치는 비교예 1의 측정치를 100으로 할 때, 각각의 비교예 및 실시예의 측정치를 환산한 것.

※ 종합평가란은 각 실시예와 비교예의 자외선차단율, 가시광선 차단율, 냉감효과 및 작업성 등의 항목을 종합하여 평가한 항목으로 각 기호는 아래와 같다.

◎ : 매우 좋음, ○ : 좋음, △ : 보통임, × : 나쁨

Claims (5)

1. 무기미립자로서 아연계 산화물, 규소계 산화물과 알루미늄계 산화물을 폴리에틸렌테레프탈레이트 펠렛에 혼합하여, 고분자 내부에 미분산시킴으로써 자외선은 흡수하고, 가시광선은 반사시키는 것을 특징으로 하는 태양광 차단성 및 냉감효과가 우수한 폴리에스테르 섬유.
2. 제1항에 있어서, 아연계 산화물은 징크옥사이드, 규소계 산화물은 실리콘디옥사이드, 알루미늄계 산화물은 디알루미늄트리옥사이드인 것을 특징으로 하는 태양광 차단성 및 냉감효과가 우수한 폴리에스테르 섬유.
3. 제1항에 있어서, 아연계 산화물의 미립자와 규소계 산화물의 미립자 및 알루미늄계 산화물의 미립자로 구성된 혼합물이 폴리머 성분에 대해 2∼8중량%로 미분산되어 있는 것을 특징으로 하는 태양광 차단성 및 냉감효과가 우수한 폴리에스테르 섬유.
4. 제1항에 있어서, 무기미립자 혼합물의 조성이 아연계 산화물이 70∼90중량%, 규소계 산화물이 5∼20중량%, 알루미늄계 산화물이 5∼10중량%인 것을 특징으로 하는 태양광 차단성 및 냉감효과가 우수한 폴리에스테르 섬유.
5. 제1항에 있어서, 무기미립자 혼합물의 1차 입자크기가 0.05∼3㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 태양광 차단성 및 냉감효과가 우수한 폴리에스테르 섬유.