WO2016195189A1 - 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물, 이의 제조방법 및 이를 통해 코팅된 원단 - Google Patents

유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물, 이의 제조방법 및 이를 통해 코팅된 원단 Download PDF

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신애경
권순일
조성휘
권순천
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Definitions

  • the present invention relates to a coating composition for textiles for removing and blocking harmful substances, a method for manufacturing the same, and a fabric coated therewith. More specifically, the present invention is hygienic and beneficial to the human body by adsorbing, removing and blocking harmful substances emitted from fibers. And it relates to a coating composition for textiles, a manufacturing method thereof and a fabric coated therein for environmentally friendly removal and blocking of harmful substances.
  • Fibers may be classified into natural fibers and synthetic fibers, and the synthetic fibers may be used in various organic solvents, oils, and the like, which are harmful to the human body, from the state of spinning solution for manufacturing yarns to the process of manufacturing the yarns, and the like. Fluorescent brighteners, formaldehyde and lead due to the use of various dyes to color the fabric.
  • organotin compound (TBT) dimethyl fumarate, flame retardant, arylamine, allergic compound, etc. are produced, there are fundamentally harmful substances in the yarn or fabric.
  • the natural fiber is also exposed to various organic compounds in the processing process of the yarn, the yarn or fabric subjected to such a process contains a large amount of substances harmful to the human body.
  • harmful substances detected during the fiber process when the fiber is dyed with synthetic dyes, formaldehyde (HCHO), lead, and the like, which are first-class carcinogenic environmental hormones, are detected.
  • the possibility of the release of such harmful substances in the synthetic resin is also disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-2015-0049711.
  • the effects of durability, chemical resistance, heat resistance, etc. can be obtained depending on the characteristics of the material, but the polymer constituting the material has a characteristic of releasing toxic substances for a long time by being composed of a strong alkali component. The substance is very harmful to the human body.
  • the fabric may contain adequate moisture, and due to the warmth of the fabric itself, various bacteria, anti-fungal, staphylococci, etc. may be generated therein, which is unsanitary and harmful to humans. Can be.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, the problem to be solved by the present invention is to yarn and fabric, and to block the source by adsorbing, removing the harmful substances emitted and not exposed to the surface touching the human body. At the same time it is to provide a coating composition for the fiber and a method for producing the same for removing and blocking harmful substances that can fundamentally block the various bacteria, fungi, molds that can cause various allergies or dermatitis.
  • the problem to be solved by the present invention is the beneficial to the human body by applying a coating composition for textiles having excellent harmful substance removal and blocking function and excellent cation exchange ability, thereby increasing the stability of mind and body, blood circulation and metabolism It is to provide a fabric having excellent functions such as acceleration, refreshing effects such as forest baths, promoting hormone secretion in the body and restoring body rhythm.
  • the present invention with respect to the total weight of the coating composition, 20 to 25% by weight of natural zeolite-based minerals containing mordenite, 5 to 6% by weight of bentonite, 2-3% by weight of activated carbon, inorganic antimicrobial agent
  • it provides a coating composition for the fiber for the removal and blocking of harmful substances containing 2 to 3% by weight of silver nano-colloids and cation water.
  • the coating composition may further comprise 1 to 2.5% by weight of any one or more of a dispersant, a foaming agent and an antifoaming agent.
  • the coating composition may further comprise 10 to 15% by weight of the vegetable flavor extract.
  • the natural zeolite mineral may further include clinoptilolite, and the natural zeolite mineral may include 120 to 150 parts by weight of clinoptilolite based on 100 parts by weight of mordenite.
  • the natural zeolite-based mineral may further include hullandite, and the natural zeolite-based mineral may include 80-90 parts by weight of hullandite with respect to 100 parts by weight of mordenite.
  • the inorganic antimicrobial agent is a silver nano colloid
  • the silver nano colloid may include 10 to 15 parts by weight of silver citrate based on 100 parts by weight of a solvent.
  • the natural zeolite mineral is a powder
  • the average particle diameter may be 1 ⁇ 400 ⁇ m.
  • the average particle diameter of the silver nanoparticles in the silver nanocolloid may be 4 to 12 nm, and the dispersion coefficient according to Equation 1 for the particle size of the silver nanoparticles may be 15% or less.
  • the cationic water includes calcium, silicon, sodium, magnesium, zinc, potassium and manganese components, and may be a saturated solution with respect to at least calcium among the components.
  • the present invention to solve the above problems, (1) a step of preparing a mixed solution by stirring a natural zeolite mineral, bentonite, activated carbon, inorganic antimicrobial agent containing mordenite in cationic water; And (2) aging the mixed solution, wherein the mixed solution contains 20 to 25% by weight of natural zeolite-based minerals including mordenite, 5 to 6% by weight of bentonite, and 2 to 3% by weight of activated carbon. And an inorganic antimicrobial agent, preferably 2 to 3% by weight of silver nanocolloid, and a method of preparing a coating composition for fiber for removing and blocking harmful substances mixed so that the remaining amount is cationic water.
  • the natural zeolitic mineral further comprises clinoptilolite and hullandite
  • the natural zeolite mineral is 120 to 150 of the clinoptilolite relative to 100 parts by weight of mordenite By weight, may include 80 to 90 parts by weight of the hydrandite.
  • the natural zeolite-based mineral may be dissolved in an acidic solution and then mixed in a neutralized solution state with a large amount of alkaline solution.
  • step (2) may be aged for at least 24 hours at a temperature of 60 ⁇ 65 °C.
  • the present invention to solve the above problems, the step of manufacturing the fabric; And coating the coating composition for the fiber according to the present invention on the fabric.
  • the present invention to solve the above problems, the fabric; And it provides a fabric having a harmful material removal and barrier properties, including; coating composition for the fiber according to the invention coated on the fabric.
  • Fiber coating composition for removing and blocking harmful substances according to a preferred embodiment of the present invention has a remarkably excellent adsorption and decomposition effect on various harmful substances, excellent removal effect, do not emit harmful substances out of the coating layer coated with the composition As a result, it is excellent in blocking harmful substances.
  • it is very beneficial and environmentally friendly to the human body, such as excellent antibacterial activity against various harmful bacteria, fungi, and can prevent allergies and dermatitis.
  • the coating composition does not peel off or detach from the fabric even after frequent washing or long use due to its excellent coating property and adhesiveness.
  • 1 is a schematic diagram of a manufacturing process of the coating composition according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the present invention is 20 to 25% by weight of natural zeolite-based minerals containing mordenite, 5 to 6% by weight of bentonite, 2-3% by weight of activated carbon, inorganic antimicrobial agent with respect to the total weight of the coating composition to solve the above problems
  • the solution of the above-mentioned problems was sought by providing a coating composition for fiber for removing and blocking harmful substances including 2 to 3 wt% of silver nanocolloid and residual amount of cationic water.
  • the adsorption and decomposition effect of various harmful substances is remarkably excellent, so the removal efficiency is excellent, and the harmful substances are not emitted out of the coating layer coated with the composition.
  • the coating composition does not peel off or detach from the fabric even after frequent washing or long use due to its excellent coating property and adhesiveness.
  • the coating composition includes natural zeolite-based minerals including mordenite, bentonite, activated carbon, inorganic antibacterial agents and cationic water.
  • the natural zeolite-based mineral including mordenite is a silicate mineral having a three-dimensional network structure, and thus, a harmful component is introduced into the internal passage to remove harmful components as a channel which may include cations or water molecules in the crystal structure is present. It may be supported or may be useful for the removal of substances such as heavy metals by causing the collection and precipitation of cation exchange capacity particles such as heavy metals.
  • the deodorizing and deodorizing effects can be remarkably improved by binding by an excess of Ca 2+ ions and counter ions dissolved in the cationic water included in the composition according to the present invention, benzene, toluene, xylene.
  • Various harmful substances, such as xylene can be adsorbed.
  • the natural zeolite-based mineral may preferably further include clinoptilolite in an amount of 120 to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of mordenite, and more preferably 130 to 135 parts by weight, for more pronounced effect. It can be included as a wealth.
  • zeolite-based minerals are maintained for a long time on the fiber surface, more preferably 80% to 90% by weight of helandite (heulandite) to 100 parts by weight of mordenite for a significant synergistic effect in the deodorizing, deodorizing effect It may be further included in parts by weight, even more preferably may comprise 85 to 89 parts by weight of hydrandite.
  • collinotilolite may have a problem that the removal of the desired harmful substances, including the effect of deodorization, deodorization is reduced.
  • it contains more than 150 parts by weight when the composition is coated on the fiber surface desorption of the coating composition is increased there may be a problem that can not continue to express the desired physical properties and durability is reduced.
  • the desired deodorizing and deodorizing effect is unlikely to cause a significant synergistic effect with the above-mentioned clinoptilolite, and there is a problem that the zeolite mineral is easily peeled off from the fiber surface. Can be.
  • the hydrandite is included in excess of 90 parts by weight, the degree of increase of the desired effect may be insufficient, there may be a problem that the manufacturing cost increases.
  • the zeolite mineral it is preferable to use natural zeolite mineral. If the synthesized zeolite may emit formaldehyde (HCHO), a substance harmful to the human body, there may be a problem in that the coating composition releases harmful substances.
  • HCHO formaldehyde
  • the natural zeolite mineral is in the form of a powder
  • the average particle diameter may be 1 ⁇ 400 ⁇ m, if less than 1 ⁇ m natural zeolite mineral can be easily peeled off, desorption by friction of the fiber surface There is a problem, and if it exceeds 400 ⁇ m may have a problem that significantly lower the texture of the fiber surface when coated on the fiber surface.
  • the bentonite is mainly composed of montmorillonite Weidelite-based smectite and has fine properties such as swelling, adsorption, and ion exchange.
  • Bentonite is produced by volcanic rock properties or hydrothermal alteration, and has good adsorption to drilling type leakage leak prevention agents, soil improvers, paints, pesticides, decolorants, and formaldehyde-based heavy metals.
  • it contains nano-fine fine anode particles such as calcium, iron, magnesium, potassium, manganese, germanium, selenium, and silicon, and thus cation exchange, which has a remarkable effect on the adsorption of heavy metals such as cesium, strontium, lead, palladium, and copper. It may have sex, adsorption, and swelling properties and may also help to deodorize toxic substances such as ammonia and toluene.
  • the bentonite may include any one or more of sodium (Na) bentonite and calcium (Ca) bentonite, and more preferable swellable sodium (Na) bentonite is required for the desired physical properties.
  • Treatment of vapors or solutions containing harmful components in sodium (Na) bentonite can swell water molecules contained in the solution to penetrate between the bentonite plates and separate the plate-to-plate boundaries. It can have the effect of adsorption and removal of harmful substances.
  • bentonite may affect the coating properties of the coating composition, and may express a function of allowing each component in the composition to be bonded and bonded to each other.
  • the activated carbon is strongly adsorptive, and most of its constituents are carbonaceous materials, which absorb gas or moisture as an adsorbent, or are used as a decolorant, and wood, briquettes, lignite, etc. are treated with a chemical such as zinc chloride and dried. It can manufacture.
  • the activated carbon is a collection of carbons in which pores are developed. As the pores are formed in the molecular form and have a large surface area, the activated carbon is an excellent filter medium in the physical properties of adsorption force, thereby removing chlorine and various organic compounds in a water treatment filtration apparatus. It has the effect of improving the color, turbidity, etc., and has an excellent effect on adsorption and removal of organic substances causing taste, color, and odor, so that ammonia, nitrate, chlorine, phenol, tannin and the like can be adsorbed and removed.
  • the inorganic antimicrobial agent may be a conventional inorganic antimicrobial agent, preferably silver nano colloid, and the silver nano colloid may include silver citrate in an amount of 10 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of a mixed solvent of water and ethanol. If the citric acid is contained less than 10 parts by weight of the antimicrobial and deodorizing power may be significantly reduced, if the citric acid is contained in more than 15 parts by weight of the citric acid is difficult to completely dissolve the coating properties, the manufacturing cost may be increased have.
  • the average particle diameter of the silver nanoparticles contained in the silver nano-colloid is 4 ⁇ 12nm and the dispersion coefficient according to the following equation 1 for the particle size of the silver nanoparticles of the coating property when the composition according to the present invention is coated on the fiber.
  • the average particle diameter of the silver nanoparticles is less than 4nm, there is a problem that can be easily peeled off after coating on the fiber, if the average particle diameter exceeds 12nm may not exhibit the physical properties to the desired level by reducing the particle surface area.
  • the dispersion coefficient for the particle size of the silver nanoparticles exceeds 15%, frequent desorption of the silver nanoparticles may be significantly increased due to frequent washing of the fiber, and thus physical properties such as antimicrobial activity may be significantly reduced.
  • the cationic water is a colorless, odorless water of pH 3-9, prepared by acid-soluble dissolving a water-soluble mineral component (any one or more components of Ca, Si, Na, Mg, Zn, K, Mn) in purified water or
  • a solvent prepared by dissolving the water-soluble mineral using acidic ionized water electrolyzed at 54 to 65 Hz as a solvent may be a highly alkaline ionized water made by saturating at least a calcium (Ca) component. At least the calcium component in the ionized water may be included in a saturated state, thereby improving the removal effect of the desired harmful components.
  • each component described above is preferably 20 to 25% by weight of natural zeolite-based minerals including mordenite, 5 to 6% by weight of bentonite, 2 to 3% by weight of activated carbon, and inorganic antimicrobial agent, based on the total weight of the coating composition according to the present invention.
  • the silver nanocolloid may include 2 to 3% by weight and the amount of cationic water. If the content ratio of each of the above components is not satisfied, there is a problem that the removal effect of the target harmful substances can be significantly reduced and / or durability can be lowered.
  • the coating composition of the coating composition may be significantly reduced when the natural zeolite-based minerals are included in excess of 25% by weight, and the removal, adsorption, and blocking effects of the target harmful substances may be significantly reduced.
  • the bentonite is less than 5% by weight of the coating is improved, but after coating, each component in the composition is easily detached from the fiber may cause a problem of durability degradation, a significant decrease in cation exchange and adsorption power May cause.
  • problems such as weakening the adhesion between the fiber surface and the coating layer, peeling may occur.
  • in the case of containing more than 3% by weight of activated carbon may cause problems such as weakening the adhesion between the coating layer and the fiber surface, peeling.
  • the coating composition may further include 1 to 2.5% by weight of any one or more of a dispersant, a foaming agent and an antifoaming agent.
  • the dispersant serves to control lubricity and flowability, it is preferable to use an acrylic acid copolymer. If an excessive amount of the dispersant is used, the dispersing speed is increased, and if the coating is applied to the coating, too much penetration is caused to cause a poor coating. If the dispersant is used in a small amount, the dispersing ability is reduced, making it difficult to prepare a uniform composition.
  • the blowing agent helps to prepare the coating layer as a porous foam coating layer, it may be used by selecting one or more from the group consisting of azo compounds, nitroso-based compounds and sulfonylhydrazide-based compounds.
  • the antifoaming agent plays a role of removing bubbles generated in the composition, and may be an antifoaming agent used in a general coating solution.
  • Non-limiting examples thereof include octyl alcohol, cyclohexanol, other higher ethanol, ethylene glycol, and sorbent.
  • Nonionic surfactant etc. which have a nonfat fatty acid ester as a main component can be used.
  • each component may not be able to express the physical properties to be implemented by including each of the components, if more than 2.5 parts by weight can be implemented in a foam coating layer of a stable cell structure due to excessive foamability, etc. There may be a problem that the mechanical properties of the coating layer is significantly lowered or the coating properties are lowered.
  • the coating composition may further comprise 10-15% by weight of vegetable fragrance extract, the vegetable fragrance extract may be selected from the group consisting of pine, pine, green tea leaves, herbs and cypress extract.
  • the extract may be used as the extract extracted by the conventional plant extraction techniques from the plant material, the present invention does not specifically limit its production method.
  • a coating composition As a preferred embodiment to prepare a coating composition according to the present invention, (1) preparing a mixed solution by stirring a natural zeolite-based mineral, bentonite, activated carbon, inorganic antimicrobial agent containing mordenite in cationic water; And (2) aging the mixed solution, wherein the mixed solution contains 20 to 25% by weight of natural zeolite-based minerals including mordenite, 5 to 6% by weight of bentonite, and 2 to 3% by weight of activated carbon. And as an inorganic antimicrobial agent, silver nanocolloids are preferably contained in an amount of 2 to 3% by weight, and the balance may be prepared to be mixed with cationic water.
  • a natural zeolite-based mineral containing mordenite, bentonite, activated carbon, and an inorganic antimicrobial agent are stirred in cationic water to prepare a mixed solution, and the mixed solution includes mordenite.
  • the mixed solution includes mordenite. 20 to 25 wt% of natural zeolite mineral, 5 to 6 wt% of bentonite, 2 to 3 wt% of activated carbon, and 2 to 3 wt% of silver nanocolloidal inorganic antibacterial agent are included, and the balance is mixed so as to be cationic water.
  • the natural zeolitic mineral further includes clinoptilolite and hullandite, and the natural zeolitic mineral is 120 to 150 weight parts of the clinoptilolite based on 100 parts by weight of mordenite. Part, may include 80 to 90 parts by weight of the hydrandite.
  • the critical significance of the contents of the clinoptilolite and hydrandite is the same as described above.
  • the natural zeolite mineral may be dissolved in an acidic solution and then mixed in a neutralized solution state with a large amount of alkaline solution.
  • step (2) the step of aging the mixed solution.
  • the step (2) may be aged for at least 24 hours, more preferably 24 to 48 hours at a temperature of 60 ⁇ 65 °C, through which the coating composition stably dispersed
  • the coating property can be obtained, and the coating property can be improved, and the desired physical properties can be evenly expressed on the fiber surface.
  • each of the components of the adsorption, removal and blocking of harmful substances can be referred to three main.
  • the surface of natural zeolite-based mineral, bentonite and activated carbon including mordenite is very active in the process of nano-liquefaction, and the harmful substance has adsorption pores and chemically interactable functional groups.
  • the coating can form a strong thin layer with nano-sized pores after the moisture has evaporated. Through this, the pores and chemical functional groups of the coating layer formed on the surface of the fiber and the harmful substances can be absorbed and removed by the physicochemical interaction.
  • the composition according to a preferred embodiment of the present invention may have a certain degree of viscosity as it may be in a sol state, the adsorbed harmful substances are adsorbed on the coating layer for a long time in the state adsorbed on the coating layer due to the sol-like adhesion. Can be attached.
  • the surface functional groups of the thin coating layer coated on the fiber surface may react with oxygen species present in the room to form active radicals, which may oxidize and decompose harmful substances in the room.
  • the present invention includes a fabric having a harmful material removal and blocking, including the fabric and the coating composition for the fiber according to the present invention coated on the fabric.
  • the fabric may be a fabric woven or knitted through at least one conventional fiber. Further, when weaving the fabric according to the present invention, the fabric structure and the weft yarn density are not particularly limited. Woven or knit yarns may be used in whole or in part to weave woven or knitted fabrics. In the present invention, the woven fabric and knitted fabric are collectively referred to as a fabric.
  • the surface of the fabric specifically, the surface of the yarn constituting the fabric may be coated with a coating composition. Description of the coating composition is omitted as the same as described above.
  • Coating method of the coating composition according to the present invention on the surface of the fiber can be carried out through a conventional method is not particularly limited in the present invention, as a non-limiting example, a gravure steel rubber roller rotating dots thin film coating method Can be.
  • the coating method can be selectively changed according to the area, material, etc. of the fabric, the thickness at the time of coating can also be selected differently depending on the material of the fabric, the degree of physical properties to be expressed, etc. are not particularly limited in the present invention.
  • the drying process may be further performed.
  • the drying process may be carried out at a temperature of 170 ⁇ 180 °C, if a volatile organic compound is generated when the drying process is performed at a temperature exceeding 180 °C, rather than the removal of the desired harmful components rather than generate harmful components There is a problem that can be.
  • Natural zeolite minerals were prepared by mixing 135 parts by weight of clinoptilolite with an average particle diameter of 200 ⁇ m and 85 parts by weight of hrlandite with an average particle diameter of 150 ⁇ m based on 100 parts by weight of mordenite having an average particle diameter of 150 ⁇ m.
  • the total weight of the coating composition was 22.5 wt% of the natural zeolite mineral, 5.5 wt% of bentonite having an average particle diameter of 350 ⁇ m, activated carbon of 2.5 wt%, an average particle diameter of 11 nm with an inorganic antimicrobial agent, and a dispersion coefficient of 13 2.5 wt% silver nanocolloid and 2.5% by weight and remainder were mixed to prepare the mixed solution by containing the cationic water dissolved in saturated calcium ion, and the prepared mixed solution was aged at 72 ° C. for 20 hours to remove and block harmful substances.
  • a coating composition for fibers such as Table 1 below. At this time, the preparation of the coating composition was specifically carried out through the process as shown in FIG.
  • the silver nanocolloid was prepared by mixing silver citrate to 12 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed solvent in which water and ethanol were mixed in a 1: 2 weight ratio.
  • Example 2 Prepared in the same manner as in Example 1, by changing the composition ratio of the composition, the particle size of the silver nanoparticles in the silver nano-colloidal solution as shown in Table 1 or Table 2 to prepare a coating composition for the fiber as shown in Table 1 or Table 2 .
  • the eco-friendly fusion composition for coating prepared in Example 1 was applied to the textile fabric by a gravure dot coating method to prepare a fair eco-friendly fiber fabric using the eco-friendly fusion composition for dot and thin film coating.
  • the coating composition for the fibers prepared in Examples and Comparative Examples was applied to a fabric woven with a yarn of polyester 75de '/ 36fila having a length of 1 m x 1m by a conventional method and dried at a temperature of 175 ° C for 24 hours.
  • To prepare a fabric coated with the composition the following physical properties were evaluated for the fabrics shown in Tables 1 and 2.
  • the total amount of volatile organic compounds, the amount of toluene, and the amount of formaldehyde were measured according to the notice of the Ministry of Environment, No. 201024, which is an indoor air process test standard.
  • the harmful substance removal performance evaluation was repeated to evaluate the degree of degradation of the harmful substance removal performance.
  • the bacterial reduction rate was measured after spraying the composition according to the Examples and Comparative Examples in a medium inoculated with Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442 and Staphylococcus aureus ATCC 6538.
  • the initial concentration of E. coli was 1.8 ⁇ 10 4
  • the initial concentration of Pseudomonas aeruginosa was 1.9 ⁇ 10 4
  • the initial concentration of Staphylococcus aureus was 1.5 ⁇ 10 4
  • the initial concentration of BLANK without spraying the coating composition was 1.8 ⁇ 104.
  • the concentration was 5.1 ⁇ 10 4 .
  • Example 2 the overall harmful substance removal performance was slightly lower than that of Example 1, and compared to Example 3, the harmful substance removal performance was significantly improved. In particular, it can be seen that the removal performance of toluene is greatly improved.
  • Example 4 despite the large amount of clinoptilolite it can be seen that rather than in Example 1 in the removal performance of harmful substances rather low, it can be expected that the coating property is reduced through this, which is the coating property This is because a lot of components are removed after coating due to degradation, and even in the durability evaluation results, the harmful substance removal performance is significantly reduced, and antimicrobial activity is also reduced indirectly.
  • Example 5 As the hydrandite is contained less than the harmful substance removal performance than Example 1, it can be seen that the removal performance of formaldehyde is particularly severe.
  • Example 6 compared to Example 1, the removal performance of toluene was slightly improved, but as the amount of total organic compounds (TVOC) was slightly increased, it was confirmed that the removal effect of organic compounds other than toluene and formaldehyde was reduced. Can be. In addition, it can be seen that the excessive amount of hydrandite, the ability to remove harmful substances after washing is significantly reduced, the durability is significantly reduced, and the antimicrobial activity is also reduced.
  • TVOC total organic compounds
  • Example 7 in which the content in the composition of the natural zeolite-based minerals is reduced it can be seen that the removal of harmful substances significantly reduced than Example 1.
  • Example 8 in which the content of the natural zeolite-based minerals in the composition was excessive, the removal of harmful substances was not significantly improved, because many components were removed after coating due to a decrease in coating property, and the harmful substances were removed even in the durability evaluation result. This can be reconfirmed by the fact that the performance is significantly lowered and the antimicrobial activity is lowered.
  • Example 9 As the content of bentonite decreases, the removal of harmful substances is lower than that of Example 1, and in particular, there is a remarkable decrease in durability, which is caused by an increase in peeling of the coated layer according to the decrease of bentonite. It can be expected that the antimicrobial activity is significantly reduced.
  • Example 10 containing excessive amount of bentonite was slightly lower than in Example 1 in the removal performance of the harmful substances, because there is a lot of components that are removed after coating due to a decrease in coating properties, even in the durability evaluation results significantly removed harmful substances This can be reconfirmed by the degradation.
  • Example 11 in which the dispersion coefficient of the silver nanocolloid exceeds the particle size of the silver nanoparticles, the antimicrobial activity of Example 11 was significantly lower than that of Example 1, which was reduced due to the particle size non-uniformity of the silver nanoparticles. Can be expected to be many.
  • Example 12 that does not include both clinoptilolite and hydrandite as zeolite-based minerals, or Example 13, which does not include hydrandite, the removal of harmful substances was significantly reduced, and durability was also reduced. You can check it.

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Abstract

본 발명은 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물, 이의 제조방법 및 이로 코팅된 원단에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 섬유에서 방출되는 유해물질들을 흡착, 제거 및 차단하여 위생적이고, 인체에 유익하며 친환경적인 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물, 이의 제조방법 및 이로 코팅된 원단에 관한 것이다.

Description

유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물, 이의 제조방법 및 이를 통해 코팅된 원단
본 발명은 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물, 이의 제조방법 및 이로 코팅된 원단에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 섬유에서 방출되는 유해물질들을 흡착, 제거 및 차단하여 위생적이고, 인체에 유익하며 친환경적인 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅 조성물, 이의 제조방법 및 이로 코팅된 원단에 관한 것이다.
섬유는 천연섬유와 합성섬유로 분류할 수 있고, 상기 합성섬유는 원사를 제조하기 위한 방사조액 상태에서부터 이를 원단으로 제조하는 공정에 이르기 까지 인체에 유해한 각종 유기용매, 오일류 등이 사용되고, 원사 또는 원단에 색상을 내기 위해 각종 염료의 사용으로 인해 형광증백제, 포름알데히드, 납. 프탈레이트 가소제, 유기주석화합물(TBT), 다이메틸푸마레이트, 방염제, 아릴아민, 알러지성 화합물 등이 생성됨에 따라 제조되는 원사 또는 원단에는 인체에 유해한 물질이 근본적으로 존재한다.
또한, 상기 천연섬유의 경우에도 사의 가공공정에서 각종 유기화합물에 노출되며, 이러한 공정을 거친 원사 또는 원단에는 인체에 유해한 물질을 다량 포함하고 있다. 이와 같이 섬유 공정시 검출되는 유해물질 일예로써, 섬유를 합성염료를 사용하여 염색한 경우 제1급 발암성 환경호르몬인 물질인 포름알데히드(HCHO), 납 등이 검출되고 있다. 또한, 합성수지에서 이러한 유해물질의 방출 가능성은 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0049711호에도 개시되어 있다.
나아가, 합성섬유의 경우 그 소재의 특성에 따라 내구성, 내화학성, 내열성 등의 효과를 얻을 수 있지만 그 소재를 구성하는 고분자는 강한 알칼리 성분으로 구성되어 장기간 유독성 물질을 방출하는 특성이 있고, 이러한 유독성 물질인 등은 인체에 매우 유해하다.
더 나아가, 천연섬유 및 합섬섬유에 불문하고 원단은 적당한 수분이 함유되어 있을 수 있고, 원단 자체의 보온성으로 인해 그 내부에 각종 세균이나 항 곰팡이, 포도상구균 등이 발생할 수 있어서 비위생적이며 인체에 유해할 수 있다.
이에 따라 원사 또는 원단 특히, 그 소재가 합성섬유인 경우 현저히 발생하는 상술한 문제점을 일거에 해결할 수 있는 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물에 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 원사 및 원단에 존재하고, 방출되는 유해물질을 흡착, 제거하고 인체에 닿는 표면에 노출되지 않도록 하여 원천 차단함과 동시에 각종 알러지나 피부염을 유발할 수 있는 각종 세균, 곰팡이의 발생, 서식을 원천적으로 차단할 수 있는 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 우수한 유해물질 제거 및 차단기능을 가지는 섬유용 코팅 조성물을 적용함으로써 인체에 유익한 동시에 양이온 교환능이 우수하여 양이온 교환현상에 의해 심신의 안정증대, 혈액순환과 신진대사 촉진, 삼림욕과 같은 리프레쉬 효과, 체내 호르몬 분비 촉진 및 신체리듬 회복 등에 탁월한 기능을 가지는 원단을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 코팅조성물 총 중량에 대하여, 모오데나이트를 포함하는 천연 제올라이트계 광물 20 ~ 25 중량%, 벤토나이트 5 ~ 6 중량%, 활성탄 2 ~ 3중량%, 무기항균제로 바람직하게는 은나노콜로이드를 2 ~ 3 중량% 및 양이온수를 잔량으로 포함하는 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 코팅조성물은 분산제, 발포제 및 소포제 중 어느 하나 이상을 1 ~ 2.5 중량%로 더 포함할수 있다.
또한, 상기 코팅조성물은 식물성 향 추출물을 10 ~ 15 중량%로 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 천연 제올라이트계 광물은 클리놉틸로라이트(clinoptilolite)를 더 포함하고, 천연 제올라이트계 광물은 모오데나이트 100 중량부에 대해 클리놉틸로라이트를 120 ~ 150 중량부로 포함할 수 있다.
이때, 상기 천연 제올라이트계 광물은 휼란다이트(heulandite)를 더 포함하고, 천연 제올라이트계 광물은 모오데나이트 100 중량부에 대해 휼란다이트를 80 ~ 90 중량부로 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기항균제는 은나노콜로이드이며, 상기 은나노콜로이드는 용매 100 중량부에 대하여 구연산은을 10 ~ 15 중량부로 포함할 수 있다.
*또한, 상기 천연 제올라이트 광물은 분말이며, 평균입경이 1 ~ 400㎛일 수 있다.
또한, 상기 은나노콜로이드에 은나노입자의 평균입경은 4 ~ 12nm이며, 은나노입자의 입경에 대한 하기 수학식 1에 따른 분산계수가 15% 이하일 수 있다.
[수학식]
Figure PCTKR2015013422-appb-I000001
또한, 상기 양이온수는 칼슘, 규소, 나트륨, 마그네슘, 아연, 칼륨 및 망간 성분을 포함하고, 상기 성분 중 적어도 칼슘에 대하여 포화용액일 수 있다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, (1)모오데나이트를 포함하는 천연 제올라이트계 광물, 벤토나이트, 활성탄, 무기항균제를 양이온수에 교반시켜 혼액용액을 제조하는 단계; 및 (2)상기 혼합용액을 숙성시키는 단계;를 포함하여 제조하되, 상기 혼합용액은 모오데나이트를 포함하는 천연 제올라이트계 광물이20 ~ 25 중량%, 벤토나이트 5 ~ 6 중량%, 활성탄 2 ~ 3중량% 및 무기항균제로 바람직하게는 은나노콜로이드를 2 ~ 3 중량% 되도록 포함되고, 잔량이 양이온수가 되도록 혼합된 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 천연 제올라이트계 광물은 클리놉틸로라이트 및 휼란다이트를 더 포함하고, 상기 천연 제올라이트계 광물은 모오데나이트 100 중량부에 대해 상기 클리놉틸로라이트를 120 ~ 150 중량부, 상기 휼란다이트를 80 ~ 90 중량부로 포함할 수 있다.
또한, 상기 천연 제올라이트계 광물은 산성용액으로 용해된 후 다량의 알칼리용액으로 중성화된 용액상태로 혼합할 수 있다.
또한, 상기 (2) 단계는 60 ~ 65℃의 온도에서 24시간 이상 동안 숙성될 수 있다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 원단을 제조하는 단계; 및 상기 원단에 본 발명에 따른 섬유용 코팅조성물을 코팅시키는 단계;를 포함하는 유해물질 제거 및 차단성을 구비한 원단의 제조방법 을 제공한다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 원단; 및 상기 원단에 코팅된 본 발명에 따른 섬유용 코팅 조성물;을 포함하는 유해물질 제거 및 차단성을 구비한 원단 을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물은 각종 유해물질에 대한 흡착, 분해 효과가 현저히 우수하여 제거효능이 뛰어나고, 조성물이 코팅된 코팅층 밖으로 유해물질을 발산하지 못함에 따라 유해물질의 차단성이 뛰어나다. 또한, 각종 유해세균, 곰팡이에 대해 항균력이 뛰어나 알러지, 피부염 등을 방지할 수 있는 등 인체에 매우 유익하고 친환경적이다. 나아가, 매우 우수한 코팅성, 접착성을 가짐에 따라 잦은 세탁이나 오랜 사용에도 코팅조성물이 원단에서 박리, 탈리되지 않아 내구성 및 효과 유지성이 현저히 우수하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 코팅조성물의 제조공정의 모식도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이 상용화되고 있는 각종 원사 또는 원단, 특히 합성섬유를 소재로 한 원사 또는 원단은 인체에 유해한 물질이 근본적으로 존재했고, 각종 염색 공정 등의 후가공 공정으로 인해 제1급 발암성 환경호르몬인 물질인 포름알데히드(HCHO), 납 등이 검출되고 있으며, 이와 같은 물질은 인체에 치명적으로 유해한 문제점이 있었다. 또한, 합성섬유의 경우 장기간 유독성 물질을 방출하는 특성이 있으며, 이러한 특성은 원단이 사람의 의복으로 사용되기에 부적합한 측면이 있었다. 더 나아가, 원단 내부에 각종 세균이나 항 곰팡이, 포도상구균 등이 발생할 수 있어서 비위생적이며 인체에 피부염이나 알러지를 유발하는 치명적인 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 코팅조성물 총 중량에 대하여, 모오데나이트를 포함하는 천연 제올라이트계 광물 20 ~ 25 중량%, 벤토나이트 5 ~ 6 중량%, 활성탄 2 ~ 3중량%, 무기항균제로 바람직하게는 은나노콜로이드를 2 ~ 3 중량% 및 양이온수를 잔량으로 포함하는 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물을 제공함으로써 상술한 문제점의 해결을 모색하였다. 이를 통해 각종 유해물질에 대한 흡착, 분해 효과가 현저히 우수하여 제거효능이 뛰어나고, 조성물이 코팅된 코팅층 밖으로 유해물질을 발산하지 못함에 따라 유해물질의 차단성이 뛰어남과 동시에 각종 유해세균, 곰팡이에 대해 항균력이 뛰어나 알러지, 피부염 등을 방지할 수 있는 등 인체에 매우 유익하고 친환경적이다. 나아가, 매우 우수한 코팅성, 접착성을 가짐에 따라 잦은 세탁이나 오랜 사용에도 코팅조성물이 원단에서 박리, 탈리되지 않아 내구성 및 효과 유지성이 현저히 우수하다.
먼저, 본 발명에 따른 코팅조성물에 포함되는 각 성분에 대해 상세히 설명한다.
상기 코팅조성물은 모오데나이트를 포함하는 천연 제올라이트계 광물, 벤토나이트, 활성탄, 무기항균제 및 양이온수를 포함한다.
상기 모오데나이트를 포함하는 천연 제올라이트계 광물은 3차원 망상구조를 갖는 규산염 광물로서 결정구조 내부에 양이온이나 물분자를 포함할 수 있는 통로가 존재함에 따라 유해성분을 내부 통로로 인입시켜 유해성분을 제거하거나 담지할 수 있고 또는 중금속과 같은 양이온교환 (Cation exchenge capacity ) 입자의 포집, 침전을 유발시켜 중금속과 같은 물질의 제거에 유용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 조성물에 포함되는 양이온수에 과량으로 용해된 Ca2+이온 및 반대이온에 의한 결합에 의해 소취, 탈취효과를 현저히 향상시킬 수 있고, 벤젠, 톨루엔, 크실렌. 자일렌 등의 각종 유해물질을 흡착할 수 있다.
상기 천연 제올라이트계 광물은 보다 현저한 효과의 발현을 위해 바람직하게는 클리놉틸로라이트(clinoptilolite)를 모오데나이트 100 중량부에 대하여 120 ~ 150 중량부로 더 포함할 수 있고, 보다 더 바람직하게는 130 ~ 135 중량부로 포함할 수 있다. 또한, 제올라이트계 광물이 섬유 표면에서 오랜기간 유지되고, 소취, 탈취 효과에 있어서 현저한 상승효과를 위해 보다 더욱 바람직하게는 휼란다이트(heulandite)를 모오데나이트 100 중량부에 대해 휼란다이트를 80 ~ 90 중량부로 더 포함할 수 있는데, 더욱 더 바람직하게는 휼란다이트를 85 ~ 89중량부 포함할 수 있다.
만일 콜리놉틸로라이트를 120 중량부 미만으로 포함할 경우 소취, 탈취의 효과를 비롯하여 목적하는 유해물질의 제거효과가 저하되는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 만일 150 중량부를 초과하여 포함할 경우 조성물을 섬유표면에 코팅시켰을 때 코팅조성물의 탈리가 증가하여 목적하는 물성을 지속해서 발현할 수 없고 내구성이 감소하는 문제점이 있을 수 있다.
또한, 만일 휼란다이트를 80 중량부 미만으로 포함하는 경우 목적하는 소취, 탈취 효과가 상술한 클리놉틸로라이트와 함께 현저한 상승 작용을 일으키기 어렵고, 제올라이트계 광물이 쉽게 섬유표면에서 박리되는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 만일 휼란다이트를 90 중량부를 초과해서 포함하는 경우 목적하는 효과의 상승정도가 미비할 수 있고, 제조원가가 상승하는 문제점이 있을 수 있다.
상기 제올라이트계 광물은 천연의 제올라이트계 광물을 사용함이 바람직하다. 만일 합성된 제올라이트의 경우 인체에 유해한 물질인 포름알데하이드(HCHO)를 방출할 수 있어 코팅조성물이 오히려 유해물질을 방출하는 문제점이 있을 수 있다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면 상기 천연 제올라이트 광물은 분말형상이며, 평균입경이 1 ~ 400㎛일 수 있고, 만일 1㎛ 미만의 천연 제올라이트 광물은 섬유표면의 마찰로 쉽게 박리, 탈리될 수 있는 문제점이 있고, 400㎛를 초과하는 경우 섬유 표면에 코팅되었을 때 섬유 표면의 질감을 현저히 저하시키는 문제점이 있을 수 있다.
다음으로 벤토나이트에 대해 설명한다.
상기 벤토나이트는 몬모릴로나이트 바이델라이트 계통의 스멕타이트를 주로 하여 미립의 점토로 팽윤성과 흡착성, 이온 교환성 등의 성질을 가지고 있다. 벤토나이트는 화산암의 속성 작용이나 열수 변질 작용에 의해 생성되며 시추형 이수 누수 방지제, 토양개선제, 도료, 농약, 탈색제, 포름알데히드계 중금속에 대하여 흡착성이 우수하다. 또한, 칼슘, 철, 마그네슘, 포타슘, 망간, 게르마늄, 셀레늄, 규소 등 나노 수준의 미세한 양극 미립자를 포함하고 있어서 세슘, 스트론튬, 납, 팔라듐, 구리 등의 중금속 흡착반응에 현저한 효과를 발현하는 양이온 교환성, 흡착성, 팽윤성을 가질 수 있고, 암모니아나 톨루엔 등의 유해물질의 냄새를 탈취하는데도 도움이 될 수 있다.
또한, 상기 벤토나이트는 나트륨(Na) 벤토나이트 및 칼슘(Ca) 벤토나이트 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있는데, 팽윤성이 더 높은 나트륨(Na) 벤토나이트가 목적하는 물성발현에 있어서 더욱 바람직하다. 나트륨(Na) 벤토나이트에 유해성분이 포함된 증기나 용액이 처리되면 용액상에 포함된 물 분자가 벤토나이트 판 사이에 침투하여 판과 판 사이의 경계가 분리될 수 있도록 팽윤시킬 수 있고, 이를 통해 현저히 우수한 유해물질의 흡착, 제거 효과를 가질 수 있다. 한편, 벤토나이트는 코팅조성물의 코팅성에도 영향을 미칠 수 있고, 조성물내 각 성분들이 서로 접착, 결합될 수 있도록 하는 기능을 발현할 수 있다.
다음으로 활성탄에 대해 설명한다.
상기 활성탄은 흡착성이 강하고, 대부분의 구성물질이 탄소질인 물질로써, 흡착제로 기체나 습기를 흡수시키거나 또는 탈색제로 사용되며, 목재나 연탄, 갈탄 등을 염화아연 등의 약품으로 처리, 건조시켜 제조할 수 있다.
상기 활성탄은 세공이 발달된 탄소의 집합체로, 분자형태의 내부에 세공이 형성되어 큰 표면적을 가짐에 따라 흡착력의 물성에 있어서 우수한 여과재임에 따라 수 처리 여과 장치에서 염소, 각종 유기물 화합물의 제거, 색도, 탁도의 개선 등의 효과가 있으며, 맛, 색, 냄새를 유발하는 유기물을 흡착 제거하는데 탁월한 효과를 나타내어 암모니아, 질산염, 염소, 페놀, 탄닌 등을 흡착, 제거할 수 있다.
다음으로 상기 무기항균제는 통상의 무기항균제일 수 있으나, 바람직하게는 은나노콜로이드이며, 상기 은나노콜로이드는 물과 에탄올의 혼합용매 100 중량부 에 대하여 구연산은을 10 ~ 15 중량부로 포함한 것일 수 있다. 만일 구연산은이 10 중량부 미만으로 포함되는 경우 항균력 및 탈취력이 현저히 저하될 수 있고, 만일 구연산은이 15중량부를 초과하여 포함되는 경우 구연산은의 완전 용해가 어려워 코팅성의 저하, 제조원가가 상승될 수 있다. 상기 혼합용매는 물 : 에탄올 = 1 : 1.9 ~ 2.2 중량비로 혼합된 것이 구연산 은을 용이하게 용해할 수 있다는 측면에서 바람직하다.
또한, 상기 은나노콜로이드에 포함된 은나노입자의 평균입경은 4 ~ 12nm이며 은나노입자의 입경에 대한 하기 수학식 1에 따른 분산계수가 15% 이하인 것이 본 발명에 따른 조성물이 섬유에 코팅 되었을 때 코팅성을 증가시키고, 은 나노 입자의 박리를 현저히 감소시켜 오랜 기간 항균성 및 탈취성을 증가시킬 수 있는 이점이 있다. 만일 은나노입자의 평균입경이 4㎚ 미만일 경우 섬유에 코팅 후 쉽게 박리될 수 있는 문제점이 있고, 만일 평균입경이 12㎚를 초과하는 경우 입자 표면적의 감소로 목적하는 수준으로 물성이 발현되지 않을 수 있다. 또한, 상기 은 나노입자 입경에 대한 분산계수가 15%를 초과하는 경우 섬유의 잦은 세탁으로 은 나노입자의 탈리가 현저히 증가되어 항균성 등의 물성이 현저히 감소될 수 있다.
[수학식]
Figure PCTKR2015013422-appb-I000002
다음으로 상기 양이온수는 무색, 무취의 pH 3~9의 물로서, 수용성 미네랄 성분(Ca, Si, Na, Mg, Zn, K, Mn 중 어느 하나 이상의 성분)을 정화수에 산 처리 용해시켜 제조하거나 물을 54 ~ 65Hz로 전기분해 한 산성 이온수를 용매로 하여 상기 수용성 미네랄을 용해시켜 제조한 용매로서 적어도 칼슘(Ca) 성분을 포화상태로 만들어진 알칼리성이 높은 이온수일 수 있다. 상기 이온수에서 적어도 칼슘 성분은 포화상태로 포함될 수 있는데 이를 통해 목적하는 유해성분의 제거효과를 보다 향상시킬 수 있다.
이상으로 상술한 각 성분은 본 발명에 따른 코팅 조성물 총 중량에 대하여, 모오데나이트를 포함하는 천연 제올라이트계 광물 20 ~ 25 중량%, 벤토나이트 5 ~ 6 중량%, 활성탄 2 ~ 3중량%, 무기항균제로 바람직하게는 은나노콜로이드를 2 ~ 3 중량% 및 양이온수를 잔량으로 포함할 수 있다. 만일 상술한 각 성분의 함량비를 불만족 하는 경우 목적하는 유해물질의 제거효과가 현저히 감소하거나 및/또는 내구성이 저하될 수 있는 문제점이 있다. 특히 천연 제올라이트계 광물이 25중량%를 초과하여 포함되는 경우 코팅조성물의 코팅성이 현저히 감소할 수 있고, 20 중량% 미만으로 포함되는 경우 목적하는 유해물질의 제거, 흡착, 차단 효과가 현저히 저하될 수 있다. 또한, 벤토나이트의 경우 5 중량% 미만으로 포함될 경우 코팅성은 좋아지나 코팅 이후에 조성물내 각 성분이 섬유에서 쉽게 탈리 되는 문제점이 있어서 내구성 저하의 문제를 야기할 수 있고, 양이온 교환력 및 흡착력의 현저한 저하를 야기할 수 있다. 또한, 만일 벤토나이트가 6 중량%를 초과하여 포함되는 경우 코팅성이 현저히 감소함에 따라 섬유표면과 코팅층 간의 접착력 약화, 박리 등의 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 활성탄의 경우 3 중량%를 초과하여 포함되는 경우 코팅층과 섬유표면과의 접착력 약화, 박리 등의 문제점을 발생시킬 수 있다.
상기 코팅조성물은 분산제, 발포제 및 소포제 중 어느 하나 이상을 1 ~ 2.5 중량%로 더 포함할 수 있다.
상기 분산제는 윤활성과 흐름성을 조절하는 역할을 하며, 아크릴산 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 만일 분산제를 과량 사용하면 분산속도가 빨라져 피도물에 코팅하는 경우 침투가 너무 많아져 불량 코팅의 원인이 되고, 분산제를 너무 소량 사용하면 분산 능력이 떨어져서 균일한 조성물의 제조가 어려워진다. 또한, 상기 발포제는 코팅층을 다공성의 발포코팅층으로 제조하는데 도움을 주고, 아조계 화합물, 니트로소계 화합물 및 술포닐히드라지드계 화합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 상기 소포제는 조성물내 발생하는 기포의 제거역할을 담당하며, 통상의 코팅용액에 사용되는 소포제일 수 있고, 이에 대한 비제한적인 예로써, 옥틸알코올, 시클로 헥산올, 기타 고급 에탄올, 에틸렌글리콜, 소르비탄 지방산에스테르를 주성분으로 하는 비이온성 계면활성제 등을 사용할 수 있다.
만일 상기 각 성분을 1 중량% 미만으로 포함할 경우 상기 각 성분을 포함시켜 구현하고자 하는 물성을 발현시킬 수 없을 수 있고, 2.5 중량부를 초과하는 경우 과도한 발포성 등으로 안정한 셀구조의 발포코팅층을 구현할 수 없어서 코팅층의 기계적 물성이 현저히 저하되거나 코팅성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 코팅조성물은 또한, 식물성 향 추출물을 10 ~ 15 중량%로 더 포함할 수 있고, 상기 식물성 향 추출물은 잣나무, 소나무, 녹차잎, 허브 및 편백나무 추출물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 추출물은 해당 식물 재료로부터 통상의 식물 추출 기법에 의해 추출된 추출물이 사용될 수 있음에 따라 본 발명은 이의 제조방법을 특별히 한정하지 않는다.
상기 코팅조성물의 제조방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 후술하는 제조방법에 의해 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 코팅조성물을 제조할 수 있는 바람직한 일구현예로써, (1)모오데나이트를 포함하는 천연 제올라이트계 광물, 벤토나이트, 활성탄, 무기항균제를 양이온수에 교반시켜 혼액용액을 제조하는 단계; 및 (2)상기 혼합용액을 숙성시키는 단계;를 포함하여 제조하되, 상기 혼합용액은 모오데나이트를 포함하는 천연 제올라이트계 광물이20 ~ 25 중량%, 벤토나이트 5 ~ 6 중량%, 활성탄 2 ~ 3중량% 및 무기항균제로 바람직하게는 은나노콜로이드가 2 ~ 3 중량% 되도록 포함되고, 잔량이 양이온수가 되도록 혼합되어 제조될 수 있다.
먼저, 본 발명에 따른 (1) 단계로써, 모오데나이트를 포함하는 천연 제올라이트계 광물, 벤토나이트, 활성탄, 무기항균제를 양이온수에 교반시켜 혼액용액을 제조하는 단계를 수행하고, 상기 혼합용액은 모오데나이트를 포함하는 천연 제올라이트계 광물이20 ~ 25 중량%, 벤토나이트 5 ~ 6 중량%, 활성탄 2 ~ 3중량% 및 은나노콜로이드계 무기항균제가 2 ~ 3 중량% 되도록 포함되고, 잔량이 양이온수가 되도록 혼합된다.
상기 각 성분 및 각 성분의 조성비에 대한 설명은 상술한 것과 동일하여 생략한다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면 상기 천연 제올라이트계 광물은 클리놉틸로라이트 및 휼란다이트를 더 포함하고, 상기 천연 제올라이트계 광물은 모오데나이트 100 중량부에 대해 상기 클리놉틸로라이트를 120 ~ 150 중량부, 상기 휼란다이트를 80 ~ 90 중량부로 포함될 수 있다. 이때, 상기 클리놉틸로라이트와 휼란다이트의 함량에 대한 임계적의의는 상술한 것과 설명이 동일하다. 또한, 상기 천연 제올라이트계 광물은 산성용액으로 용해된 후 다량의 알칼리용액으로 중성화된 용액상태로 혼합될 수 있다.
다음으로 본 발명에 따른 (2) 단계로써, 상기 혼합용액을 숙성시키는 단계를 수행한다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 (2) 단계는 60 ~ 65℃의 온도에서 24시간 이상, 보다 바람직하게는 24 ~　48시간 동안 숙성될 수 있고, 이를 통해 안정적으로 분산된 코팅조성물을 수득할 수 있어서 코팅성이 향상되고, 목적한 물성을 골고루 섬유표면에서 발현할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명에 따른 조성물에서 각 성분들이 유해물질을 흡착, 제거 및 차단하는 메커니즘은 크게 세 가지로 언급될 수 있다.
먼저, 모오데나이트를 포함하는 천연 제올라이트계 광물, 벤토나이트 및 활성탄의 표면은 나노 액상화 과정에서 매우 활성화된 상태로서, 유해물질이 흡착 가능한 세공들 및 화학적으로 상호작용할 수 있는 작용기들을 지니고 있음에 따라 섬유 표면에 코팅하면 수분이 증발된 후 나노 크기의 세공을 가진 강하고 얇은 층이 형성될 수 있다. 이를 통해 섬유표면에 구현된 코팅층의 세공들 및 화학적 작용기들과 유해물질이 물리화학적 상호작용에 의해서 유해물질이 흡착, 제거시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 조성물은 졸상태일 수 있음에 따라서 일정정도의 점성을 가질 수 있는데, 흡착된 유해물질들은 졸상의 점착성으로 인해 코팅층에 흡착된 상태로 오랫동안 유해물질을 부착시킬 수 있다.
또한, 섬유표면에 피복되는 얇은 코팅층의 표면 작용기로 인해 실내에 존재하는 산소 종들과 반응해 활성 라디칼을 형성할 수 있는데, 상기 활성 라디칼이 실내의 유해물질을 산화시켜 분해시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 원단 및 상기 원단에 코팅된 본 발명에 따른 섬유용 코팅조성물을 포함하는 유해물질 제거 및 차단성을 구비한 원단을 포함한다.
상기 원단은 적어도 1종의 통상의 섬유를 통해 제직 또는 편직된 직물일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 원단 제직 시 원단조직 및 경위사 밀도는 특별하게 한정하지 않는다. 제직 또는 제편용 원사의 전부나 일부로 사용하여 직물 또는 편물을 제직할 수 있다. 본 발명에서는 직물과 편물을 통칭하여 원단이라고 한다.
상기 원단의 표면, 구체적으로 원단을 구성하는 원사의 표면에는 코팅조성물이 피복될 수 있다. 상기 코팅조성물에 대한 설명은 상술한 것과 동일하여 생략한다.
본 발명에 따른 코팅조성물을 섬유표면에 코팅시키는 방법은 통상의 방법을 통해 수행할 수 있어 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 그라비아 스틸 고무롤러 회전 망점 박막 코팅방법일 수 있다. 상기 코팅방법은 원단의 면적, 재질 등에 따라 선택적으로 변경할 수 있고, 코팅시의 두께도 원단의 재질, 발현시키고자 하는 물성의 정도 등에 따라 달리 선택될 수 있어 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.
통상의 방법으로 코팅조성물을 원단의 표면에 도포한 후 건조공정을 더 수행할 수 있다. 상기 건조공정은 온도를 170 ~ 180℃에서 수행할 수 있으며, 만일 180℃를 초과하는 온도에서 건조공정 수행시에 휘발성 유기화합물이 발생함에 따라 목적하는 유해성분의 제거가 아닌 유해성분을 오히려 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예 1>
평균 입경이 150㎛인 모오데나이트 100 중량부에 대해 평균입경이 200㎛인 클리놉틸로라이트 135중량부, 평균입경이 150㎛인 휼란다이트 85중량부를 혼합한 천연 제올라이트계 광물을 준비하였다. 이후 코팅조성물 총 중량에 대하여 상기 천연 제올라이트계 광물이 22.5 중량%, 평균입경이 350㎛인 벤토나이트가 5.5중량%, 활성탄이 2.5중량%, 무기항균제로 평균입경이 11nm이고, 입경에 대한 분산계수가 13%인 은나노콜로이드를 2.5 중량% 및 잔량으로 칼슘이온이 포화로 용해된 양이온수가 포함되도록 하여 교반하여 혼합용액을 제조하였고, 제조된 혼합용액을 72℃ 온도에서 20시간 숙성하여 유해물질 제거 및 차단을 위한 하기 표 1과 같은 섬유용 코팅 조성물을 제조하였다. 이때 코팅 조성물의 제조는 구체적으로 도 1과 같은 공정을 통하여 수행하였다.
이때, 상기 은나노콜로이드의 경우 물과 에탄올이 1:2 중량비로 혼합된 혼합용매 100 중량부에 대해 구연산은을 12 중량부가 되도록 혼합하여 제조하였다.
<실시예 2 ~ 12>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1 또는 표 2와 같이 조성물의 조성비, 은나노콜로이드 용액에서 은나노입자의 입경 등을 변경하여 하기 표 1 또는 표 2와 같은 섬유용 코팅 조성물을 제조하였다.
<실시예　13>
섬유 직물제에 상기 실시예 1에서 제조한 코팅용 친환경 융복합 조성물을 그라비아 망점 코팅 방법으로 도포하여 망점 및 박막 코팅용 친환경 융복합 조성물을 이용하여 공정한 친환경 섬유원단을 제조하였다.
<실시예 14>
합성화학성 섬유원단 2차가공시 망점 및 박막 코팅용으로 특별하게 선별된 도 1과 같은 공정을 통해 제조된 상기 실시예 1에서 제조한 섬유 망점 코팅용 친환경 융복합 조성물을 그라비아 망점 코팅 방법으로 도포하여, 친환경 섬유원단을 제조하였다.
<비교예 1>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 2와 같이 조성물의 조성비를 변경하여 하기 표 2와 같은 섬유용 코팅 조성물을 제조하였다.
<실험예 1>
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 섬유용 코팅 조성물을 가로, 세로 1 m×1m인 폴리에스테르 75de'/36fila인 원사로 평직된 직물에 통상의 방법을 통해 도포하고 175℃의 온도로 24시간 건조시켜 조성물이 코팅된 원단을 제조하였고, 제조된 원단에 대하여 하기 물성을 평가하여 표 1 및 2에 나타내었다.
1. 유해물질 제거성능 평가
원단에 대하여 실내공기질 공정시험기준인 환경부 고시 제201024호에 의거하여 총휘발성 유기화합물의 양, 톨루엔의 양, 포름알데하이드의 양을 측정하였다.
2. 내구성 평가
제조된 원단을 세탁기에 60분간 10회 세탁후 상기 유해물질제거성능 평가를 재실시하여 유해물질 제거성능의 저하정도를 평가하였다.
<실험예 2>
실시예 및 비교예에 따른 조성물을 대장균(Escherichia coli ATCC 25922), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442) 및 황색포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538)이 접종된 배지에 스프레잉 후 세균 감소율을 측정하였다.
이때, 대장균의 초기농도는 1.8×104, 녹농균의 초기농도는 1.9×104, 황색포도상구균의 초기농도는 1.5×104였으며, 코팅조성물을 스프레잉하지 않은 BLANK의 초기농도는 1.8×104이었고, 24시간 후 농도는 5.1×104이었다.
[규칙 제91조에 의한 정정 08.01.2016]　
Figure WO-DOC-TABLE-1
[규칙 제91조에 의한 정정 08.01.2016]　
Figure WO-DOC-TABLE-2
상기 표 1 및 표 2에서 확인할 수 있듯이,
제올라이트계 광물을 불포함하는 비교예 1의 경우 유해물질제거성능이
실시예에 비해 현저하게 감소한 것을 확인할 수 있다.
한편 실시예들 중에서도 실시예 2는 실시예 1보다 전체적인 유해물질 제거 성능이 다소 저하되었고, 실시예 3에 비해서는 현저히 유해물질제거성능이 향상되었다. 특히, 톨루엔의 제거성능이 크게 향상된 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 4의 경우 클리놉틸로라이트가 다량함유 되었음에도 불구하고 유해물질 제거성능에서 오히려 실시예 1보다 다소 낮은 것을 확인할 수 있고, 이를 통해 코팅성이 저하된 것으로 예상할 수 있으며, 이는 코팅성 저하로 코팅 후 탈리되는 성분이 많기 때문이며, 내구성 평가결과에서도 유해물질 제거 성능이 현저히 저하되고, 항균성도 저하된 것을 통해 이를 간접적으로 확인할 수 있다.
또한, 실시예 5의 경우 휼란다이트가 적게 함유됨에 따라 유해물질제거 성능이 실시예 1보다 저해되었고 특히 포름알데하이드의 제거성능 저하가 심한 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 6의 경우 실시예 1과 대비하여 톨루엔의 제거성능은 다소 향상되었으나 총 유기화합물(TVOC)의 양은 다소 증가함에 따라 톨루엔과 포름알데하이드가 아닌 다른 유기화합물의 제거효과가 저하된 것을 확인할 수 있다. 또한, 휼란다이트가 과량 함유되면서 세탁후 유해물질 제거성능이 현저히 감소해 내구성이 현저히 감소하고, 항균성도 저하된 것을 확인할 수 있다.
한편, 천연 제올라이트계 광물의 조성물내 함량이 감소한 실시예 7의 경우 실시예 1보다 유해물질제거 성능이 현저히 감소한 것을 확인할 수 있다. 이에 반하여 천연 제올라이트계 광물의 조성물내 함량이 과량인 실시예 8의 경우에도 유해물질제거 성능이 크게 향상되지 않았는데, 이는 코팅성 저하로 코팅 후 탈리되는 성분이 많기 때문이며, 내구성 평가결과에서도 유해물질 제거 성능이 현저히 저하되고, 항균성도 저하된 것을 통해 이를 재확인할 수 있다.
한편, 실시예 9의 경우 벤토나이트의 함량이 감소함에 따라 유해물질제거성능에 있어 실시예 1보다 저하되었고, 특히 내구성에 있어 현저한 감소가 있었으며, 이는 벤토나이트의 감소에 따라 코팅된 코팅층의 박리증가로 그 원인을 예상할 수 있고, 항균성도 현저히 감소한 것을 확인할 수 있다. 또한, 벤토나이트가 과량 함유된 실시예 10의 경우 유해물질의 제거성능에 있어서 실시예 1보다 다소 낮았고, 이는 코팅성 저하로 코팅 후 탈리되는 성분이 많기 때문이며, 내구성 평가결과에서도 유해물질 제거 성능이 현저히 저하된 것을 통해 이를 재확인할 수 있다.
또한, 은나노콜로이드의 은나노입자 입경에 대한 분산계수가 15%를 초과하는 실시예 11의 경우 항균성에 있어서 실시예 1보다 현저히 저하되었는데, 이는 은나노입자의 입경 불균일에 따라 코팅성이 저하되어 탈리되는 은나노입자가 많은 것으로 예상할 수 있다.
또한, 제올라이트계 광물로써 클리놉틸로라이트 및 휼란다이트를 모두 불포함 하는 실시예 12또는 휼란다이트를 불포함한 실시예 13의 경우 유해물질제거성능이 현저히 저하된 것을 확인할 수 있고, 내구성도 감소한 것을 확인할 수 있다.
<실험예 3>
원단에 포함된 잔류 납(Pb), 프탈레이트계가소제, 유기주석화합물(TBT), 다이메틸푸마레이트, 아릴아민, 방염제의 함량이 섬유직물 공전 기준 규격을 만족 시킴을 확인하였다. 상기 기준은 섬유제품(KC)마크의 시험방법에 의거하였고, 실시예 1에 따른 조성물로 코팅이 완료된 폴리에스테르 원단과, 코팅 전의 폴리에스테르 원단에 대해 평가했고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[규칙 제91조에 의한 정정 08.01.2016]　
Figure WO-DOC-TABLE-3
상기 표 3에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 조성물로 코팅된 원단에서는 가소제, 납, 기타 여러 유해물질이 전혀 검출되지 않음을 확인할 수 있고, 유해물질의 제거, 차단효과가 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (15)

  1. 코팅조성물 총 중량에 대하여, 모오데나이트를 포함하는 천연 제올라이트계 광물 20 ~ 25 중량%, 벤토나이트 5 ~ 6 중량%, 활성탄 2 ~ 3중량%, 은나노콜로이드무기항균제 2 ~ 3 중량% 및 양이온수를 잔량으로 포함하는 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코팅조성물은 분산제, 발포제 및 소포제 중 어느 하나 이상을 1 ~ 2.5 중량%로 더 포함하는 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코팅조성물은 식물성 향 추출물을 10 ~ 15 중량%로 더 포함하는 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 천연 제올라이트계 광물은 클리놉틸로라이트(clinoptilolite)를 더 포함하고, 천연 제올라이트계 광물은 모오데나이트 100 중량부에 대해 클리놉틸로라이트를 120 ~ 150 중량부로 포함하는 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 천연 제올라이트계 광물은 휼란다이트(heulandite)를 더 포함하고, 천연 제올라이트계 광물은 모오데나이트 100 중량부에 대해 휼란다이트를 80 ~ 90 중량부로 포함하는 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무기항균제는 은나노콜로이드이며, 상기 은나노콜로이드는 용매 100 중량부에 대하여 구연산은을 10 ~ 15 중량부로 포함하는 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 천연 제올라이트계 광물은 분말이며, 평균입경이 1 ~ 400㎛인 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 은나노콜로이드에 은나노입자의 평균입경은 4 ~ 12nm이며, 은나노입자의 입경에 대한 하기 수학식 1에 따른 분산계수가 15% 이하인 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물.
    [수학식]
    Figure PCTKR2015013422-appb-I000003
  9. 제1항에 있어서,
    상기 양이온수는 칼슘, 규소, 나트륨, 마그네슘, 아연, 칼륨 및 망간 성분을 포함하고, 상기 성분 중 적어도 칼슘에 대하여 포화용액인 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물.
  10. (1)모오데나이트를 포함하는 천연 제올라이트계 광물, 벤토나이트, 활성탄, 무기항균제를 양이온수에 교반시켜 혼합용액을 제조하는 단계; 및
    (2)상기 혼합용액을 숙성시키는 단계;를 포함하여 제조하되,
    상기 혼합용액은 모오데나이트를 포함하는 천연 제올라이트계 광물이20 ~ 25 중량%, 벤토나이트 5 ~ 6 중량%, 활성탄 2 ~ 3중량% 및 무기항균제는 은나노콜로이드가 2 ~ 3 중량% 되도록 포함되고, 잔량이 양이온수가 되도록 혼합된 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 천연 제올라이트계 광물은 클리놉틸로라이트 및 휼란다이트를 더 포함하고, 상기 천연 제올라이트계 광물은 모오데나이트 100 중량부에 대해 상기 클리놉틸로라이트를 120 ~ 150 중량부, 상기 휼란다이트를 80 ~ 90 중량부로 포함하는 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 천연 제올라이트계 광물은 산성용액으로 용해된 후 다량의 알칼리용액으로 중성화된 용액상태로 혼합되는 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 (2) 단계는 60 ~ 65℃의 온도에서 24시간 이상 숙성되는 유해물질 제거 및 차단을 위한 섬유용 코팅조성물 제조방법.
  14. 원단을 제조하는 단계; 및
    상기 원단에 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 섬유용 코팅조성물을 코팅시키는 단계;를 포함하는 유해물질 제거 및 차단성을 구비한 원단의 제조방법.
  15. 원단; 및
    상기 원단에 코팅된 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 섬유용 코팅조성물;을 포함하는 유해물질 제거 및 차단성을 구비한 원단.
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