KR950012816B1 - 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법 - Google Patents
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Description
본 발명은 무기계 항균제를 함유하는 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법에 관한 것이다.
우리의 일상 환경에는 많은 종류의 세균류, 곰팡이류가 존재하며 직물이나 부직포등에 부착서식한다. 인체에 직접 해를 주지는 않지만 직물이나 부직포의 변질, 착색오염, 악취를 발생시키는 것이 있고 병원성으로 인체에 직접 해를 주는 것도 있다. 이처럼 우리의 환경은 세균이나 곰팡이등의 각종 미생물에 오염되기쉬운 상태에 있으므로 섬유 재료의 취화를 방지하고, 될수 있는 대로 건강하고 쾌적한 생활을 영위하려는 목적에서 항균 방취 가공은 종래부터 관심의 대상이 되어 왔으며 최근 소비자들의 생활 수준이 향상되고 보다 쾌적한 생활을 추구하면서 공중위생의 중요성이 강조되는 사회적인 환경변화에 따라 현재는 일시적인 붐이 아닌 꼭 필요한 가공으로 기반을 다지고 있다.
종래의 부직포에 항균성등 고기능성을 부여하는 방법으로는 후처리 방법이 주로 행하여지고 있으나, 마찰이나 세탁등으로 인한 항균제 탈락에 의하여 내구성 및 인체 안정성등의 문제가 있으며, 항균제에 있어서는 종래 제 4 급 암모늄염계(일본특개 소62-42715호)나 키틴의 탈아세틸화물(일본특개 평 4-272273호)과 같은 유기계 항균제가 사용되었으나 유기계 항균제는 열에 대해 분해 및 증발을 일으키기 쉬워 내열성, 인체 안전성 및 항균성 면에서 불리한 단점을 갖고 있으며, 대표적인 유기계 항균제인 제 4 급 암모늄염계는 세탁내구성 및 특히 염소계 세제를 사용할 경우 황변되는 결점을 나타내고 있고, 또한 무기계 항균제로서 다공성 무기물질인 제올라이트(결정성 알루미노 실리케이트)에 살균성 금속이온을 이온교환시킨 항균제를 사용하는 경우(국내공개특허 제 93-4540호)에는 제올라이트 자체의 흡착 특성으로 인하여 다량의 수분을 흡수(항균제로 사용되는 제올라이트는 주로 A형 제올라이트로서, 이는 다른 제올라이트에 비하여 구조내 알루미나/실리카의 몰비가 크기 때문에 많은 양의 금속을 이온 교환시킬 수 있어 항균 금속이온의 바인더로 주로 사용)하여 부직포 제조시 방사공정등에서 수분에 의한 폴리머 분해등으로 인한 사절 현상 및 최종 섬유의 강도 저하등의 악영향을 끼칠 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하며 세탁 내구성 및 공정 통과성이 우수한 항균방취 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적 뿐만아니라 용이하게 표출되는 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 무기 미립자세라믹을 폴리프로필렌 장섬유 부직포 제조시 첨가하여 섬유 내부 및 표면에 존재하게 하여 세탁 내구성 및 공정 통과성이 우수한 항균방취 폴리프로필렌 장섬유 부직포를 제조하였다.
즉, 본 발명에서는 일부 금속이온이 미생물의 신진대사를 파괴하여 항균성을 나타내고 일부 금속 산화물은 악취 성분의 분자와 화학적으로 결합하여, 방취 효과를 낼수 있다는 점을 이용하였으며, 다공성 세라믹사용시의 수분 흡착에 의한 악영향을 방지코자 비다공성이면서 미립자에 의한 큰 표면적을 갖는 무기 세라믹을 장섬유중에 함유시켜 항균 방취성을 갖는 폴리프로필렌 장섬유 부직포를 제조하였다.
본 발명을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
폴리프로필렌 수지에 은화합물과 지르코늄 화합물을 함유하는 비다공성 무기 세라믹을 첨가하여 폴리프로필렌 마스타 배치(master batch)를 만든 후, 최종 부직포 섬유에 무기 세라믹이 0.1∼5중량% 함유되도록 폴리프로필렌 마스타 배치와 일반 부직포용 폴리프로필렌 수지를 혼합방사 한 다음, 통상의 방법을 이용하여 부직포를 제조하므로서 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포를 얻었다.
본 발명에 사용된 비다공성 무기 미립자 세라믹은 항균 및 방취 작용을 하는 금속이온이 산화물 형태로 함유되어 있으며, 평균 0.4μm의 아주 미세하고도 균일하게 조정되어 균일분산이 가능하고 가공이 용이한 입자로서 항균 방취성의 극대화를 기할 수 있고 부직포 섬유에 적용할 수 있으며, 또한 비다공성이므로 수분 흡착이 적으므로 사용전 고온건조등의 전처리가 필요없다.
본 발명에 있어서, 금속이온을 함유하는 무기 미립자 세라믹의 첨가량은 전체 폴리프로필렌 수지에 대하여 0.1∼5중량%가 적당하며 가장 좋게는 0.2∼2중량%가 바람직하다. 0.1중량% 이하인 경우에는 최종 부직포에서 항균 방취 효과가 불충분하며 5중량% 이상일 경우에는 공정 통과성이 어려울뿐 아니라 경제적으로도 잇점이 없어지게 된다.
본 발명에서 사용된 금속이온 함유 무기 세라믹의 항균 방취 성능의 효과는 무기 세라믹 표면에 존재하는 금속이온의 양에 크게 의존한다. 본 발명에 있어서, 항균 방취 성능을 효과적으로 발휘하기 위해서 무기 제라믹에 함유된 금속은 은과 지로코늄으로서 함유량은 2∼50중량%되게 하였으며, 바람직하게는 5∼40중량%되게 하였다.
마스타 배치는 금속이온을 함유하는 무기 세라믹과 폴리프로필렌을 혼련기로 용융훈련하여 제조하며, 마스타 배치와 일반 폴리프로필렌의 혼합비율은 중량기준하여 1 : 1에서 1 : 50까지 가능하나, 입자의 분산성및 경제성 면을 고려하면 최적 혼합비율은 1 : 9가 바람직하다.
본 발명에 있어서, 마스타 배치 칩을 만들때 사용된 폴리프로필렌 수지는 일반적으로 부직포 용도의 용융지수(MI) 35인 폴리프로필렌 칩 합성 공정에서 최종 제품이 나오기 전 공정단계에서 생성되는 용융지수 15의 파우더 상의 반제품 폴리프로필렌 수지로서 여기에 상기의 무기 미립자 세라믹과 최종 폴리프로필렌 제품 형상을 위한 첨가제로서 산화 방지제인 이가녹스(Irganox) 1010(시바가이기사제), 염소가스 발생에 의한 혼련기 내부의 부식방지를 위한 칼슘스테아레이트, MI 상승제인 퍼록사이드를 폴리프로필렌 파우더에 대하여 각각 0.15중량%, 0.1중량%, 0.15중량%되도록 첨가하여 부직포용 폴리프로필렌과 같은 수준의 용융지수를 갖는 마스타 배치 칩을 제조하였다.
본 발명에서 마스타 배치 제조시 평균입경 200μm 내외의 파우더상의 폴리프로필렌 반제품 수지를 사용하므로서 칩 상태의 폴리프로필롄 수지를 사용하는 것에 비하여 무기 미립자 세라믹의 분산을 더욱 효과적으로 할 수 있다.
본 발명의 무기 미립자 세라믹의 항균작용은 세라믹내에 함유된 항균 금속이온의 촉매작용에 의해 접촉하는 공기중의 산소를 이온화시켜 활성산소에 의해 미생물 세포의 호흡계, 전자 전달계등의 기본 대사계의 효소 저해 혹은 세포막의 물질이동 저해로 설명되며, 세균이나 곰팡이류에 기인하는 악취성분의 방취작용은 악취성분이 발생하면 무기 미립자 세라믹에 포함된 항균 금속이온에 의해 분해되는 것으로 설명된다.
실시예 및 비교실시예에서 항균효과는 황색포도상구균(ATCC 6538, Staphylococcus aureus)을 사용하여 한천배지에 배양균을 접촉하여 37℃에서 24시간 배양한 균을 접종원으로 하여 시험편에 접종한 후 일정량의 액체를 가하여 시험편으로부터 세균을 액중에 추출시킨다. 그 다음 처리포와 미처리포의 액중에 잔존하는 세균의 수를 측정하여 금속이온이 함유된 무기 미립자 세라믹의 첨가로 인한 세균의 감소 백분율을 계산하여 평가하였고, 방취효과는 시험 물질로서 암모니아 가스와 황화수소 가스를 사용하였으며, 암모니아 가스의 경우 초기 농도를 100ppm으로 조절한 6.3ℓ 데시게이터 내에 시험편을 15cm×15cm 크기로 잘라넣고 8시간 후의 농도를 측정하여 초기 농도에 대한 8시간 후의 농도의 비로 평가하였고, 황화수소가스를 사용한 경우에는 초기 농도를 700ppm으로 조절한 6.3ℓ 데시게이터 내에서 암모니아 가스와 동일한 방법으로 측정 평가하였으며, 세탁 내구성 평가는 가정용 세탁기를 이용하여 다음과 같은 조건으로 세탁하고 자연 건조시키는 것을 20회 반복하여 성능평가를 실시하였다.
다음의 실시예는 본 발명을 좀더 구체적으로 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
일반적으로 부직포 용도의 용융지수 35의 폴리프로필렌 칩 합성공정중 생성되는 반제품인 폴리프로필렌파우더(용융지수 15, 평균입경 200μm) 867중량부, 칼슘스테아레이트 0.9중량부, 이가녹스(Irganox)1010(시바가이기사제품) 1.3중량부, 퍼록사이드 1.3중량부, 이산화티탄 70중량부와, 3.8중량%의 은과 35중량%의 지르코늄이 함유된 평균입경 0.4μm의 무기 세라믹 60중량부를 혼합기에 넣고 혼합한 후 트윈스크류 혼련기로 용융 혼련하여 펠렛트로 제조한다. 이때 가열 영역의 온도는 1영역이 170∼175℃, 2∼6 영역이 190∼195℃되게 한다. 이렇게 제조한 마스타 배치 칩을 건조하여 칩 표면의 수분을 제거한 후 용융지수 35의 부직포용 폴리프로필렌과 칩과 혼합비율 1 : 9 혼합하여 용융 방사하고 웹형상 및 열접착을 거쳐 50g/㎡의 폴리프로필렌 장섬유 스판본드 부직포를 제조하고 상기의 성능시험을 행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
폴리프로필렌 파우더 886중량부, 무기 세라믹 40중량부를 투입한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 성능시험을 행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
폴리프로필렌 파우더 807중량부, 무기 세라믹 120중량부, 칼슘스테아레이트 0.8중량부 이가녹스 1010 1.2중량부, 퍼록사이드 1.2중량부를 투입한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 성능시험을 행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교실시예 1]
폴리프로필렌 파우더 916중량부, 무기 세라믹 10중량부, 칼슘스테아레이트 0.9중량부, 이가녹스 1010 1.4중량부, 퍼록사이드 1.4중량부를 투입한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 성능시험을 행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교실시예 2]
이산화티탄을 20중량% 함유한 폴리프로필렌 마스타 배치 칩과 용융지수 35의 부직포용 폴리프로필렌 칩을 혼합비율 1 : 28로 하여 혼합하고 용융방사하여 웹형성 및 열접착을 거쳐 50g/㎡의 일반 폴리프로필렌 장섬유 스판본드 부직포를 제조하고 상기의 성능시험을 행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
여기서, CAo : 암모니아 가스의 초기농도
CA : 8시간 후의 암모니아 가스농도
Cso : 황화수소 가스의 초기농도
Cs : 8시간 후의 황화수소 가스농도
Claims (3)
- 폴리프로필렌 수지에 은화합물과 지르코늄 화합물을 함유하는 비다공성 무기 세라믹을 첨가하여 폴리프로필롄 마스타 배치를 만든 후 최종 부직포 섬유에 무기 세라믹이 0.1∼5중량% 함유되도록 폴리프로필렌마스타 배치와 일반 부직포용 폴리프로필렌 수지를 혼합 방사하여 제조한 것을 이용함을 특징으로 하는 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 비다공성 무기 세라믹에 함유된 금속이온의 양은 2∼50중량%인 것을 특징으로 하는 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 폴리프로필렌 마스터 배치 제조시 사용되는 폴리프로필렌 수지는 평균입경 200μm인 파우더 상이고, 여기에 산화방지제, 칼슘 스테아레이트, 퍼록사이드를 폴리프로필렌 파우더에 대하여 각각 0.15중량%, 0.1중량%, 0.15중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 항균방취성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법.
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