KR960003672B1 - 항균방취성 및 방사성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법 - Google Patents

항균방취성 및 방사성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법 Download PDF

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Abstract

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Description

항균방취성 및 방사성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법
본 발명은 무기 미립자 항균제와 원적외선을 방사하는 산화물 미립자 세라믹을 함유시킴을 특징으로 하는 항균방취성 및 방사성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법에 관한 것이다.
우리의 생활주변에는 많은 종류의 세균과 곰팡이류가 존재하며, 특히 젖어있는 직물이나 부직포류에 달라붙어 서식하는 곰팡이류와 세균은 인체에 직접 해를 주지는 않지만 직물이나 부직포류를 변질, 착색오염, 악취를 발생시키는 것이 있고, 병원성으로 인체에 직접 해를 주는 것도 있다. 이처럼 우리의 환경은 세균이나 곰팡이 등의 각종 미생물에 오염되기 쉬운 상태에 있으므로 섬유재료의 취화를 방지하고, 될 수 있는 대로 건강하고 쾌적한 생활을 영위하려는 목적에서 항균방취 가공은 종래부터 관심의 대상이 되어 왔으며, 최근에는 소비자들의 생활수준이 향상되고 보다 쾌적한 생활을 추구하면서 공중위생의 중요성이 강조되는 사회적인 환경변화에 따라 현재는 절실히 필요로 되는 직물지의 가공으로 그 기반을 다지고 있는 것이다.
한편, 원적외선은 복사특성이 매우 강하고 피가열 물체를 직접 가열하므로 중간에 공기층이 있더라도 피가열 물체의 표면과 내부로의 열전달 시간차가 매우 적어 거의 동시에 가열되며, 또한 유기 고분자 화합물에 대한 가열효과가 높아 인체에 온감을 주게 된다.
원적외선을 방사시키는 재료로는 적외선을 흡수하는 유기화합물, 세라믹 등이 있으며, 세라믹이 가장 좋은 것으로 알려져 있다. 실제로 내열성, 원적외선 흡수특성 및 방사특성이 우수한 세라믹은 현재 원적외선 히터나 원적외선 방사안료로서 양산되고 있다.
폴리프로필렌 장섬유 부직포가 메디칼 가운, 의류, 카버스톡 등의 용도로 사용되는 경우, 항균방취 가공과 원적외선 방사성을 부여함으로써 위생성 및 보온효과를 증대시켜 인체의 쾌적함을 향상시킬 수 있다.
종래 부직포에 항균성 등 고기능성을 부여하는 방법으로는 후처리 방법이 주로 행하여지고 있으나, 마찰이나 세탁 등으로 인한 항균제 탈락에 의하여 내구성 및 인체 안정성 등의 문제가 있으며, 항균제에 있어서 제4급 암모늄염계(일본특개소 62-42715호)나 키틴의 탈아세틸화물(일본특개평 4-272273호)과 같은 유기계 항균제가 사용되었으나 유기계 항균제는 열에 대해 분해 및 증발을 일으키기 쉬워 내열성, 인체 안정성 및 항균성면에서 불리한 단점을 갖고 있으며, 대표적인 유기계 항균제인 제4급 암모늄염계는 세탁 내구성이 떨어지고 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(국내 공개특허 제93-4540호)에는 제울라이트 자체의 흡착 특성으로 인하여 다량의 수분을 흡수하여 부직포 제조시 방사공정 등에서 수분에 의한 폴리머 분래 등으로 인한 사절현상 및 최종 섬유의 강도저하 등의 악영향을 끼칠 수 있다.
따라서, 본 발명은 반영구적으로 우수한 항균방취성 및 원적외선 방사성을 갖는 폴리프로필렌 장섬유 부직포 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적뿐만 아니라 본 발명에서는 일부 금속이온이 미생물의 신진대사를 파괴하여 항균성을 나타내고 일부 금속산화물은 악취성분의 분자를 분배하여 방취효과를 낼 수 있다는 점을 이용하였으며, 다공성 세라믹 사용시의 수분 흡착에 의한 악영향을 방지코자 비다공성이면서 미립자에 의한 큰 표면적을 갖는 무기세라믹과 적어도 파장 4~25㎛ 영역의 적분치로서의 방사율이 500℃에서 0.4 이상이고 입자직경이 0.1~2㎛인 미립자 산화물 세라믹을 폴리프로필렌 장섬유 부직포 제조시 첨가하므로서 섬유내부 및 표면에 존재하게 하여 세탁내구성, 공정통과성 및 항균방취성이 우수하고 원적외선 방사성을 갖는 폴리프로필렌 장섬유 부직포를 제조하여 본 발명을 완성한 것이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
폴리프로필렌 수지에 온화합물과 지르코늄 화합물을 함유하는 비다공성 무기세라믹과 원적외선 방사특성이 있는 미립자 산화물 세라믹을 첨가하여 폴리프로필렌 마스타 배치(Master Batch)를 만든 후 최종 부직포 섬유에 항균제 무기 세라믹이 0.1~5중량%, 산화물 세라믹이 2~8중량% 함유되도록 폴리프로필렌 마스타 부직포용 폴리프로필렌 수지를 혼합 용융 방사한 후(Web) 형성 및 열접착하여 항균방취성이 우수하고 원적외선 방사성을 갖는 폴리프로필렌 장섬유 부직포를 얻었다.
본 발명에 사용되는 비다공성 무기 미립자 세라믹은 항균 및 방취작용을 하는 금속이온이 산화물 형태로 함유되어 있으며, 평균입경 0.4㎛의 아주 미세하고도 균일하게 조성되어 균일분산이 가능하고 가공이 용이한 입자로서 항균방취성의 극대화를 기할 수 있고 부직포 섬유에 적용할 수 있으며, 비다공성이므로 수분 흡착이 적어 사용전 고온건조 등의 전처리가 필요없다.
본 발명에 있어서, 금속이온을 함유하는 무기미립자 세라믹의 첨가량은 최종 직물 또는 부직포 섬유에 대하여 0.1~5중량%가 적당하며 가장 좋게는 0.2~2중량%가 바람직하다. 0.1중량% 미만인 경우에는 최종 부직포에서 항균방취 효과가 불충분하며 5중량%를 초과할 경우에는 경제적으로 잇점이 없어지게 된다.
본 발명에 있어서, 금속이온을 함유하는 무기미립자 세라믹의 첨가량은 최종 직물 또는 부직포 섬유에 대하여 0.1∼5중량%가 적당하며 가장 좋게는 0.2∼2중량%가 바람직하다. 0.1중량% 미만인 경우에는 최종 부직포에서 항균방취 효과가 불충분하며 5중량%를 초과할 경우에는 경제적으로 잇점이 없어지게 된다.
본 발명에서 사용된 금속이온 함유 무기세라믹의 항균방취 성능의 효과는 무기세라믹 표면에 존재하는 금속이온의 양에 크게 의존한다. 본 발명에 있어서, 항균방취 성능을 효과적으로 발휘하기 위해서 무기세라믹에 함유된 금속은 은과 지르코늄으로서 함유량은 무기세라믹에 대하여 2∼50중량%되게 하였으며, 바람직하게는 5∼40중량%되게 하였다.
무기세라믹에 대한 금속의 함유량이 2중량% 미만이면 향균방취 효과가 미미하며, 50중량%를 초과하면 방사시 사절현상이 발생하는 단점이 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 원적외선 방사상 산화물 세라믹은 파장 4~25㎛ 영역의 방사율 적분치가 0.4 이상, 더욱 좋게는 0.85 이상인 원적외선 히터용 세라믹 분말이 좋다. 이것은 점토에 산화티탄, 산화지르코늄, 산화철 등의 금속산화물을 첨가하여 소결시킨 것으로 구체적으로는 ZrO2-SiO2계 세라믹, Al2O3-SiO2계 세라믹, TiO2-Cr2O3계 세라믹, Al2O3-(SiTi)O2계 세라믹 등이 있으며, 산화물 세라믹 분말의 입경은 2㎛ 이하인 것이 좋으며, 더 좋게는 1㎛ 이하인 것을 사용한다. 산화물 세라믹 분말의 입경이 2㎛를 초과하면 방사성이 저하되는 단점이 있다.
산화물 세라믹의 첨가량은 최종 직물에 대하여 2~8중량%가 좋으며, 2중량% 미만인 경우에는 원적외선 방사에 의한 보온 효과가 적으며, 8중량%를 초과하는 경우에는 방사시 사절 현상이 발생하여 장섬유 부직포 제조가 어렵다.
마스타 배치는 항균 금속이온을 함유하는 무기세라믹 및 원적외선 방사성 산화물 세라믹과 폴리프로필렌을 혼련기로 용융 혼련하여 제조하며, 마스타 배치와 일반 폴리프로필렌의 혼합비율은 중량기준하여 1:1에서 1:50까지 가능하나, 입자의 분산성 및 경제성 면을 고려하면 최적 혼합비율은 1:9가 바람직하다.
본 발명에 있어서, 마스타 배치의 칩을 만들때 사용된 폴리프로필렌 수지는 일반적으로 부직포 용도의 용융지수(MI) 35인 폴리프로필렌 칩 합성공정에서 최종 제품이 나오기 전공정 단계에서 생성되는 용융지수 15의 파우더상의 반제품 폴리프로필렌 수지로서 여기에 상기의 항균성 무기 세라믹 및 원적외선 방사성 세라믹과 최종 폴리프로필렌 제품형상을 위한 첨가제로서 산화방지제인 이가녹스(Irganox) 1010(시바가이기사 제품), 염소가스 발생에 의한 혼련기 내부의 부식 방지를 위한 칼슘스테아레이트, 용융지수 상승제인 퍼옥사이드를 폴리프로필렌 파우더에 대하여 각각 0.15중량%, 0.1중량%, 0.15중량%되도록 첨가하여 부직포용 폴리프로필렌과 같은 수준의 용융지수를 갖는 마스타 배치 칩을 제조한다.
본 발명에서는 마스타 배치 제조시 평균입경 200㎛ 내외의 파우더 상의 폴리프로필렌 반제품 수지를 사용하므로서 칩상태의 폴리프로필렌 수지를 사용하는 것에 비하여 무기미립자 세라믹의 분산을 더욱 효과적으로 할 수 있다.
본 발명의 무기미립자 세라믹의 항균작용은 항균성 무기세라믹내에 함유된 항균금속 이온의 촉매작용에 의해 접촉하는 공기중의 산소를 이온화시켜 활성산소에 의해 미생물 세포의 호흡계, 전자전달계 등의 기본 대사계의 효소 저해 또는 세포막의 물질이동을 저해하며, 세균이나 곰팡이류에 기인하는 악취성분의 방취성분은 악취성분이 발생하면 항균성 무기미립자 세라믹에 함유된 항균 금속이온에 의해 분해된다.
아래의 실시예 및 비교실시예에서 항균효과는 비용출형 항균제를 사용한 제품의 항균성 평가에 널리 이용되고 있는 방법으로서 황색 포도상 구균(ATCC 6538, Staphylococcus)을 시험균으로 하여 전배양과 본배양후 시험균 현탁액을 만들고 여기에 시료를 넣어 진탕배양(330rpm×1hr,25±5℃)시킨 후 균의 갯수를 세어 시료를 넣기 전의 최초 규수와 진탕 배양시킨 후 균수와의 차이를 구해 균감소율을 백분율로 표시한 쉐이크 프라스크럽(Shake Flask Method)으로 평가하였고, 방취효과는 시험물질로서 암모니아 가스와 황화수소 가스를 사용하였으며, 암모니아 가스의 경우 초기 농도를 100ppm으로 조절한 6.31 데시게이터 내에 시험편을 15cm×15cm 크기로 잘라 넣고 8시간 후의 농도를 측정하여 초기 농도에 대한 8시간 후의 농도의 비로 평가하였고, 황산수소 가스를 사용한 경우에는 초기 농도를 700ppm으로 조절한 6.31 데시게이터 내에서 암모니아 가스와 동일한 방법으로 측정 평가하였으며, 보온성이 폴리프로필렌 장섬유 부직포로 작업복을 제조하여 20명에게 2시간 동안 착용시킨후 온감 효과를 평가하였고, 세탁내구성 평가는 가정용 세탁기를 이용하여 아래와 같은 조건으로 세탁하고 자연 건조시키는 것을 20회 반복하여 성능평가를 실시하였다.
세탁욕 : 시험포 100g, 세제 35g/물 201
세탁시간 : 5분
탈수시간 : 1분
재세탁시간 : 8분
탈수시간 : 2분
다음의 실시예 및 비교실시예는 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
일반적인 부직포 용도의 용융지수 35인 폴리프로필렌 칩 합성 과정중 생성되는 반제품인 폴리프로필렌 파우더(용융지수 15,평균입경 20㎛) 640중량부, 칼슘스테아레이트 0.64중량부, 이가녹스(Irganox) 1010(시바가이기사 제품) 0.96중량부, 퍼옥사이드 0.96중량부, 3.8중량%의 은과 35중량%의 지르코늄의 함유된 평균입경 0.4㎛의 무기계 항균세라믹 60중량부, 평균입경 0.7㎛의 ZrO2-SiO2계 산화물 세라믹 300중량부를 혼합기에 넣고 혼합한 후 트윈 스크류 혼련기로 용융혼련하여 펠렛트로 제조한다. 이때 가열영역의 온도는 1영역이 170~175℃, 2~6영역이 190~195℃ 되게 한다. 이렇게 제조한 마스타 배치 칩을 용융지수 35의 부직포용 폴리프로필렌 칩과 혼합비율 1:9을 혼합하여 용융방사하고 웹 형성 및 열접착을 거쳐 50g/㎡의 폴리프로필렌 장섬유 스판본드 부직포를 제조하고 상기의 성능 시험을 행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
폴리프로필렌 파우더 660중량부, 칼슘스테아레이트 0.66중량부, 이가녹스 1010 0.99중량부, 퍼옥사이드 0.99중량부, 무기계 항균 세라믹 40중량부를 투입한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 성능 시험을 행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
폴리프로필렌 파우더 580중량부, 칼슘스테아레이트 0.58중량부, 이가녹스 1010 0.87중량부, 퍼옥사이드 0.87중량부, 무기계 항균 세라믹 120중량부를 투입한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 성능 시험을 행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교실시예 1]
폴리프로필렌 파우더 690중량부, 칼슘스테아레이트 0.69중량부, 이가녹스 1010 1.04중량부, 퍼옥사이드 1.04중량부, 무기계 항균 세라믹 10중량부를 투입한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 성능 시험을 행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교실시예 2]
폴리프로필렌 파우더 940중량부, 칼슘스테아레이트 0.94중량부, 이가녹스 1010 1.41중량부, 퍼옥사이드 1.41중량부, 무기계 항균 세라믹 60중량부를 투입하고, 원적외선 방사성 세라믹을 첨가하지 않은 것 이외에는 실시예1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 성능시험을 행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교실시예 3]
용융지수 35인 부직포용 폴리프로필렌 칩을 용융방사하여 웹형성 및 열접착을 거쳐 50g/㎡의 일반 폴리프로필렌 장섬유 스판본드 부직포를 제조하고 상기의 성능 시험을 행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
여기서, CAO: 암모니아 가스의 초기 농도
CA: 8시간 후의 암모니아 가스 농도
CSO: 황화수소 가스의 초기 농도
CS: 8시간 후의 황화수소 가스 농도
: 15명 이상이 온감을 느낌
: 10~14명이 온감을 느낌
× : 0~9명이 온감을 느낌

Claims (3)

  1. 폴리프로필렌 수지에 은화합물과 지르코늄 화합물을 함유하는 항균성 비다공질 무기세라믹 및 파장 4~25㎛ 영역의 방사율 적분치가 500℃에서 0.4 이상인 원적외선 방사성 산화물 세라믹을 첨가하여 폴리프로필렌 마스타 배치를 만든 후 최종 부직포 섬유에 항균성 비다공질 무기세라믹 0.2~5중량%, 원적외선 방사성 산화물 세라믹이 2~8중량% 함유되도록 폴리프로필렌 마스타 배치와 일반 부직포용 폴리프로필렌 수지를 혼합 용융방사하여 웹(web)을 형성하고 열접착시킴으로 특징으로 하는 항균 방취성 및 방사성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 항균성 비다공질 무기세라믹은 평균입경 0.4㎛의 균일하고 미세한 입자 형상을 갖고 함유된 금속의 양은 무기세라믹에 대하여 2~50중량%이고, 원적외선 방사성 산화물 세라믹은 ZrO2-SiO2계 세라믹, Al2O3-SiO2계 세라믹, TiO2-Cr2O3계 세라믹, Al2O3-(SiTi)O2계 세라믹 중에서 선택되며, 2㎛ 이하의 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 항균방취성 및 방사성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 폴리프로필렌 마스타 제조시 사용되는 폴리프로필렌 수지는 평균입경 200㎛ 내외의 파우더 상이고, 여기에 산화방지제, 칼슘스테아레이트, 퍼옥사이드를 폴리프로필렌 파우더에 대하여 각각 0.15중량%, 0.1중량%, 0.15중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 항균방취성 및 방사성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법.
KR1019930025107A 1993-11-24 1993-11-24 항균방취성 및 방사성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법 KR960003672B1 (ko)

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