KR100396340B1 - 축광특성을 갖는 합성섬유사 및 이의 제조방법 - Google Patents

축광특성을 갖는 합성섬유사 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 축광특성을 갖는 합성섬유사 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 산화스트론튬 55 ∼ 62.5중량%, 산화알루미늄 35 ∼ 42.5중량%, 산화디스프로슘 1 ∼ 9중량% 및 산화유로퓸 0.5 ∼ 1.5중량%로 구성되는 것으로, 10㎛ ∼ 60㎛의 입도분포를 갖으며, 평균입경은 약 40㎛이고, 입자의 형태는 80%가 구상이며 20%는 침상의 형태를 나타나는 축광성 발광체를 사용하되 축광성 발광체와 섬유사의 원료로 사용될 합성수지와는 상호작용(interaction)이 없으므로 상용성을 증대시키고 분산이 용이하게 하여 입도와 입자의 형태에 영향을 받지 않는 균일한 방사조건을 유지하여 절사를 방지하고 최종 섬유사의 인장강도 등의 물리적 특성을 보완하며 방사시 방사기 등 주변기기의 마모를 최소화하기 위해 축광성 발광체를 캡슐화한 것을 사용하며, 축광성 발광체 15 ∼ 25중량%와 섬유형성능을 갖는 합성수지 칩(chip) 85 ∼ 75중량%를 혼합하고 용융하여 축광성 발광체 함유합성수지 칩(축광칩)으로 제조한 후, 축광특성을 갖는 섬유사를 제조하기 위해 축광칩 30 ∼ 70중량%와 축광칩에 사용된 동일한 합성수지와 화학적 구조는 동일하지만 용융지수 및 인장강도 등의 물리적 특성만 다른 합성수지를 혼합한 혼합 합성수지 70 ∼ 30중량%를 소량의 유연제 및 분산제와 함께 혼합하고, 용융 압출기를 이용하여 190 ∼ 290℃의 온도로 용융방사하여 10 ∼ 100데니어(denier)의 모노필라멘트를 얻고, 이를 용도에 따라 합사하여 발광시간이 길고, 발광시 휘도가 높으며, 여기하는 빛의 파장범위가 넓고 물리적 특성도 우수한 합성섬유사를 제조하여 자수사, 텍스쳐드 얀(texturedyarn) 등과 같은 각종 섬유 및 직물에 적용 가능한 축광 특성을 갖는 합성섬유사를 얻을 수 있었다.

Description

축광특성을 갖는 합성섬유사 및 이의 제조방법{Phosphorescent syntheticfiber and method of manufacturing such fibers}
본 발명은 축광특성을 갖는 합성섬유사 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 산화스트론툼 55 ∼ 62.5중량%, 산화알루미늄 35 ∼ 42.5중량, 산화디스프로슘 1 ∼ 9중량% 및 산화유로품 0.5 ∼ 1.5중량%로 구성되는 것으로, 10㎛ ∼ 60㎛의 입도분포를 갖으며, 평균입경은 약 40㎛이고, 입자의 형태는 80%가 구상이고 20%는 침상의 형태를 나타나는 축광성 발광체를 사용하되 축광성 발광체와 섬유사의 원료로 사용될 합성수지와는 상호작용(interaction)이 없으므로 상용성을 증대시키고 분산이 용이하게 하여 입도와 입자의 형태에 영향을 받지 않는 균일한 방사조건을 유지하여 절사를 방지하고 최종 섬유사의 인장강도 등의 물리적 특성을 보완하여 방사시 방사기 등 주변기기의 마모를 최소화하기 위해 축광성 발광체를 캡슐화한 것을 사용하며, 축광성 발광체 15 ∼ 25중량%와 섬유형성능을 갖는 폴리프로필렌 (Polypropylene(PP)), 폴리아마이드(Polyamide(Nylon)), 폴리에스터(Polyester)와 같은 합성수지 칩(chip) 85 ∼ 75중량%를 혼합하고 용융하여 축광성 발광체 함유합성수지 펠렛(축광펠렛)으로 제조한 후, 축광특성을 갖는 섬유사를 제조하기 위해 축광펠렛 30 ∼ 70중량%와 축광펠렛 제조에 사용된 동일한 합성수지와 화학적 구조는 동일하지만 용융지수 및 인장강도 등의 물리적 특성만 다른 합성수지를 혼합한 2종 이상으로 구성된 혼합 합성수지 70 ∼ 30중량%를 소량의 유연제 및 분산제 및 첨가제와 함께 혼합하고, 용융압출기를 이용하여 190 ∼ 290℃의 온도로 용융 방사하여 10 ∼ 100데니어(denier)의 모노필라멘트를 얻고, 이를 용도에 따라 합사함을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성섬유사 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
산업이 발전함에 따라 각종 기능성 제품이 제조, 판매되고 있고, 축광기능을 갖는 많은 제품 예를 들어, 시계, 전자기기, 인테리어, 표식, 방화기기, 조명, 패션제품, 완구 등과 같은 제품들이 연구 개발되고 있는 실정이며, 각종 의류 및 섬유제품에도 응용되고 있다.
각종 의류 및 섬유제품에 축광특성을 부여하는 방법으로는 의류 및 섬유제품 표면에 축광안료를 도포하는 방법과 합성섬유사에 축광안료를 스프레이하여 도포하는 방법이 주로 이용되고 있다.
그러나, 상기 방법으로 제조된 섬유는 착용시나 세탁시 축광안료가 탈리되는 경향이 높고, 발광도가 낮을 뿐만 아니라 발광시간이 짧은 단점이 있었다. 뿐만 아니라, 축광안료를 합성수지에 첨가하여 축광특성이 발현되도록 하는 방법이 사용되기도 하지만 휘도가 낮으며 발광시간이 짧다는 문제점이 있고, 축광안료를 많이 사용하여야 하기 때문에 경제적이지 못할 뿐만 아니라 제조되는 합성섬유사의 강도가 저하되는 단점이 있다.
또한, 종래에 사용되는 ZnSiCu계 등과 같은 축광안료는 발광시간이 약 5분을 넘지 못하여 실용화에 문제가 있을 뿐만 아니라 발광도가 낮아 문자 등을 식별하기 어려운 문제점이 있으며, 화학적 안정성이 낮고 내광성 및 내후성이 좋지 못한 단점이 있어 의류 및 섬유제품에는 거의 적용되고 있지 못하다.
마크 쉬로스(Marc Schloss) 등의 미국 특허 제5,914,076호에는 분산제로서 산화 알루미튬 C가 금속 산화물 인광체 입자에 대하여 2% 이하의 양으로 혼합되고, 혼합된 입자를 소닉-시프팅 장치(sonic-sifting apparatus)에서 가늘게 분쇄하여 10 미크론(micron) 이하로 분쇄된 구상의 축광 입자를 폴리아마이드, 폴리에스터 혹은 폴리프로필렌 등과 같은 수지와 혼합하여 수지 중량에 대하여 30% 이하로 혼합된 펠릿을 제조한 다음, 폴리머 부피에 대하여 10부피% 이하로 펠릿이 함유되도록 하여 제조한 섬유가 기재되어 있다.
상기의 방법으로 제조된 축광특성을 갖는 섬유에 있어서 축광 입자의 형태가 균일한 구상이고 입도가 작아 방사공정에 균일성이 있으며 사절이 감소하는 장점은 갖으나 축광 섬유사의 가장 중요한 특성인 축광특성이 현저히 저하되는 단점이 발생하며, 이런 단점을 극복하려면 축광안료의 사용량을 증가시켜야 하며 이로 인해 방사공정에서 절사의 문제 등이 다시 발생하게 되며 축광섬유의 제조 단가가 상승하는 문제가 발생한다.
즉, 하기의 표 1 및 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이 축광입자의 입도와 축광특성의 관계를 보면, 각각 입경이 42㎛와 9㎛인 축광입자를 4001x D65상용광원에서 20분간 조사한 후 색채휘도계 BM-5A(TOPCON사 제품)로 측정(측정각: 2°, 측정렌즈: 3)하면 1분 후의 잔광휘도가 각각 1890과 1097mcd/m2으로 입경이 9㎛인 것의 잔광휘도가 42㎛인 것의 58%정도 밖에 안되며, 시간이 경과됨에 따라 같은 비율로 감소하므로 입경이 작으면 초기 발광휘도가 약하고, 그 만큼 빨리 축광특성이 사라지게 되어 축광특성을 갖는 합성섬유사로의 적용에도 무리가 따른다.
일본의 네모토 가부시키가이샤(Nemoto Co., Ltd) 제품, 제품명 "루미노바(LumiNova)"
그레이드 G-300C G-300M G-300F G-300FF
평균입경(㎛) 42 19 9.0 1.4
경과 시간 잔광 휘도(mcd/m2)
G-300C G-300M G-300F F-300FF
1분 후 1890 1512 1097 495
5분 후 589 470 346 129
10분 후 384 276 203 69
20분 후 189 150 110 35
30분 후 128 102 74 23
1시간 후 63 50 37 10
2시간 후 31 24 17 4.5
3시간 후 19 15 11 2.8
5시간 후 11 8.2 6.0 1.5
6시간 후 8.4 6.6 4.7 1.2
8시간 후 5.9 4.6 3.3 0.8
10시간 후 4.4 3.4 2.5 0.6
12시간 후 3.6 2.8 1.9 0.5
따라서, 축광특성을 향상시키려면 축광 입자의 함유량을 증가시켜야만 되므로 결국 축광입자의 형태가 균일하고 입도가 작아도 사절 및 사용 기기들의 손상이 발생을 피할 수 없고, 인광체와 합성수지와의 분산이 용이하게 이루어지지 않아 제조되는 섬유사 전반에 걸쳐 축광특성이 발현되지 못하여 불량율이 증가되며, 축광입자의 사용량 증가로 인하여 제조 원가의 상승을 초래하게 된다.
리차드 게젤(Richard H. Geisel) 등의 미국 특허 제5,674,437호에는 금속 알루미네이트 산화물 안료와 열가소송수지를 혼합하고, 가열, 용융압출하여 섬유상으로 제조하므로서 섬유상 물질에 형광특성을 부여하는 방법이 기재되어 있으나, 금속 알루미네이트 산화물 안료가 휘도가 낮으며 발광시간이 짧아 축광효과의 발현이 미흡하고, 축광안료를 많이 상용하여야 하기 때문에 경제적이지 못할 뿐만 아니라 제조되는 합성섬유사의 강도가 저하되는 단점이 있다.
또한, 요시히고 무라야마(Yoshihiko Murayama) 등의 미국 특허 제5,686,022호에는 M1-xA12O4-x(X=0은 제외)로 표현되어지되 M은 칼슘, 스트론튬, 바륨으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속 성분이고, 유로퓸이 활성제로 사용되며, 세륨, 프라세디뮴, 네오디뮴, 튤리움, 사마리움, 터비움, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀 등으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종이 보조 활성제로 사용되는 축광성 인광체에 대한 기재가 있으나, 이를 섬유에로의 적용에 대한 언급이 전혀 없어 축광안료로의 기술로만 사용되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 발광시간이 길고, 발광시 휘도가 높으며, 여기하는 빛의 파장범위가 넓고, 섬유사 전체에 균일한 발광특성을 나타내고 내광성 및 내후성이 뛰어나며 인장강도 등의 물리적 특성도 뛰어나 자수사, 일반사 등과 같은 각종 섬유 및 직물 뿐만 아니라 다양한 합성섬유사 제품에 적용 가능한 축광특성을 갖는 합성섬유사를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 목적의 합성섬유사를 축광성 발광체의 형태가 균일하지 않고 10 ∼ 60㎛의 입도분포를 갖으며 평균입도가 40㎛되는 축광성 발광체를 사용하여도 방사기 등의 기기의 마모율을 최소화하며, 균일한 방사조건을 유지하고 사절없이 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 방법에서 사용되는 축광성 발광체의 입경에 따른 분포도를 나타내는 그래프이고,
도 2는 본 발명의 방법에서 사용되는 축광성 발광체의 입경에 따른 분포도를 나타내는 그래프이다.
본 발명을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 축광특성을 갖는 합성섬유사 및 이의 제조방법은 산화스트론튬 55 ∼ 62.5중량%, 산화알루미늄 35 ∼ 42.5중량%, 산화디스프로슘 1 ∼9중량% 및 산화유로퓸 0.5 ∼ 1.5중량%로 구성되는 것으로, 10㎛ ∼ 60㎛의 입도분포를 갖으며, 평균입경이 약 40㎛이고, 입자의 형태가 80%는 구상이고 20%는 침상의 형태를 나타내는 축광성 발광체를 사용하되 축광성 발광체와 섬유사의 원료로 사용될 합성수지와는 상호작용(interaction)이 없으므로 상용성을 증대시키고 분산이 용이하게 하여 입자의 형태에 영향을 받지 않는 균일한 방사조건을 유지하여 절사를 방지하고 최종 섬유사의 인장강도 등의 물리적 특성을 보완하며, 방사시 방사기 주변기기의 마모를 최소화하기 위해 축광성 발광체를 캡슐화한 것을 사용하며, 캡슐화된 축광성 발광체 15 ∼ 25중량%와 섬유형성능을 갖는 합성수지 칩(chip) 85 ∼ 75중량%를 혼합하고 용융하여 축광성 발광체 함유 합성수지 칩(축광칩)으로 제조한 후, 축광특성을 갖는 섬유사를 제조하기 위해 축광칩 30 ∼ 70중량%와 축광칩에 사용된 동일한 합성수지와 화학적 구조는 동일하지만 용융지수 및 인장강도 등의 물리적 특성만 다른 합성수지를 혼합한 혼합 합성수지 70 ∼ 30중량%를 소량의 유연제 및 분산제와 함께 혼합하고, 용융압출기를 이용하여 190 ∼ 290℃의 온도로 용융방사하여 10 ∼ 100데니어(denier)의 섬도를 가지며, 발광시간이 길고, 발광시 휘도가 높으며, 여기하는 빛의 파장범위가 넓고 물리적 특성도 우수한 모노필라멘트 형태의 폴리프로필렌(PP)사, 나일론(Nylon)사, 폴리에스터(Polyester)사와 같은 합성섬유사를 제조하고, 이를 용도에 따라 합사하는 것으로 특징지워진다.
본 발명에서 사용되는 축광성 발광체의 발광은 약 520nm에서 피크(peak)를 이루며, 녹색발광으로 인간의 시감도에 잘 부합되고, 200룩스의 조도에서 4분간 조광한 후 발광시의 휘도와 잔광 특성을 조사한 결과, 종래의 ZnSiCu계 형광체와 비교시 휘도가 10배 이상 밝고 장시간에 걸쳐 잔광을 볼 수 있는 특성을 가지고 있으며, 동기하는 조도가 밝을수록 높은 잔광휘도가 얻어지고, 통상적인 광원을 가지고 200룩스의 조도로 조광시 포화휘도를 얻기 위해서는 약 20 ∼ 30분 정도가 소요되며, 광원으로는 백색형광등과 태양광이 가장 효율적이고, 자외선을 많이 포함하는 괍수은등을 가지고 내구성 시험을 행한 결과 내구성이 우수하였다.
본 발명에서 사용되는 축광성 발광체는 10㎛ ∼ 60㎛(250 ∼ 350메쉬)의 입도분포를 갖으며, 평균입경은 약 40㎛이고, 입자의 형태는 약 80%가 구상이고 약 20%는 침상인 것을 사용하였다.
축광성 발광체의 입도가 10㎛ 미만이면 축광 특성의 발현이 미약하고, 60㎛를 초과할 경우에는 사절이 많이 발생할 뿐만 아니라 방사기나 권취시에 주변기기를 마모시키는 등의 문제가 있다.
축광성 발광체 등과 같은 첨가재(filler)를 섬유형성능이 있는 합성수지와 혼합하여 용융방사(melt-spinning)법에 의하여 합성섬유사를 제조할 때 첨가재(filler)의 입도 및 형태는 방사조건에 큰 영향을 미치므로 일반적으로 입도가 작은 것을 사용하나 본 발명에서는 축광특성을 갖는 합성섬유사를 제조하는데 목적을 두고 있으므로 축광성 발광체의 입도가 너무 작으면 축광특성이 약화되어 입도를 평균입경이 약 40㎛이 되는 축광 발광체를 사용하였다.
그러나, 일반적으로 축광성 발광체 같은 첨가재(filler)는 섬유형성능을 갖는 합성수지와는 상호작용 즉 상용성이 거의 없으며, 더구나 본 발명에서는 축광특성의 유지를 위하여 일반적으로 사용되는 첨가재(filler)의 입도 보다 큰 입도를 사용하여 방사조건의 균일성 유지와 절사에 불리한 조건이 될 수 있으므로 축광성 발광체를 합성수지와 상용성이 큰 물질로 캡슐화하여 합성수지와의 상용성을 향상시켜서 이러한 단점을 극복하였다.
또한, 축광성 발광체는 경도가 매우 높아 방사시 방사기나 방사 후 합성섬유사로 제조한 후 권취시에 주변기기를 심하게 마모시키고 본 발명에서 사용한 축광성 발광체는 약 20%가 침상의 형태를 가지므로 이런 현상이 더욱 심하게 나타날 수 있으나 이 또한 축광성 발광체를 캡슐화하여 완화시킬 수 있었다.
축광성 발광체를 캡슐화하는 방법은 발광특성을 갖는 폴리프로필렌(PP)사나 폴리에스터(Polyester)사 또는 나일론사를 제조 시에는 축광성 발광체를 캡슐화하는 물질(wall material)로 폴리프로필렌에 말레익 안하이드라이드(maleic anhydride)를 그래프트(graft)시킨 MAH-PP를 사용하여 콤플렉스 코아서베이션(complex coacervation)에 의한 상분리법을 이용하였는데 캡슐화 물질(wall material)로 MAH-PP를 양용매(good-solvent)인 크실렌(xylene)에 125℃에서 완전용해한 후, 교반하면서 코아 물질(core material)인 축광성 발광체를 첨가한 후 빈용매(poor-solvent)로 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르(ethylene glycol monoethyl ether)를 적상(dropwise)으로 첨가하여 온도를 실온까지 강하시키고, 이를 0℃까지 12시간 안정화 시킨후 여과(filteration)시켜 MAH-PP로 캡슐화된 축광성 발광체를 사용하였고, 그리고 특히 발광특성을 갖는 나일론(Nylon)사를 제조시에 캡슐화하는 방법으로는 상기의 방법 외에 별도로 계면중합법를 사용할 수도 있는 데, 수용성 단량체인 1,6-헥사 메틸렌 디아민(1,6-hexamethylene diamine)을 녹인 수용액에 코아 물질(core material)인 축광성 발광체와 분산제를 넣고 교반하여 제조한 용액에 시클로헥산과 클로로포름을 4:1로 섞은 혼합용매를 첨가하여 고속분산기로 교반한 뒤, 유용성 단량체인 세바코일 클로라이드(sebacoyl chloride)를 혼합용매에 녹인 용액에 적상(dropwise)으로 첨가하면서 교반하여 나일론(nylon)6,10으로 캡슐화된 축광성 발광체를 얻었다.
이때 축광성 발광체를 캡슐화하므로 해서 발광특성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 상분리법을 사용하는 경우는 축광성 발광체와 MAH-PP의 비로, 계면중합법의 경우는 교반기의 속도를 조정하여 축광성 발광체에 캡슐화되는 물질(wall material)의 흡착량을 최소화하였다.
본 발명에서 사용되는 합성수지는 섬유형성능을 갖는 합성수지가 모두 사용 가능하며, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리아마이드 등이 사용 가능하다.
예를 들어, PP인 경우에는 캡슐화된 축광성 발광체 15 ∼ 25중량%와 용융지수9melt index)가 25이면서 항복인장강도가 350인 PP칩 85 ∼ 75중량%를 혼합하고 용융하여 축광성 발광체 함유 합성수지 칩(축광 칩)으로 제조하였다.
그 다음에 축광특성을 갖는 섬유사를 제조하기 위해 축광칩에 사용된 동일한 합성수지와 화학적구조는 동일하지만 용융지수 및 인장강도 등의 물리적 특성만 다른 합성수지를 혼합한 혼합 합성수지를 사용하였다.
즉, 용융지수(melt index)가 25이면서 항복인장강도가 350인 PP칩 75 ∼ 85%에 용융지수(melt index)가 35이면서 항복인장강도는 340인 PP칩을 25 ∼ 15%로 섞은 혼합 합성수지를 사용하였는데, 이는 항복인장강도가 약간 떨어지더라고 유동성이 좋아지고 점착성도 향상되어 방사성이 좋아지고 절사를 방지하는 효과를 볼 수 있었다.
상기와 같이 축광특성을 갖는 섬유사를 제조하기 위해 축광칩 30 ∼ 70중량%와 혼합 합성수지 70 ∼ 30중량%를 소량의 유연제, 분산제 및 방염제 등의 첨가제와 함께 혼합하고, 용유압출기를 이용하여 190 ∼ 290℃의 온도로 용융방사하여 10 ∼ 100데니어(denier)의 섬도를 가지며, 발광시간이 길고, 발광시 휘도가 높으며, 여기하는 빛의 파장범위가 넓고 물리적 특성도 우수한 모노필라멘트 형태의 합성섬유사를 얻었고, 이를 합사하여 다양한 용도의 섬유 및 직물에 적용하였다.
또한, 본 발명에서는 분산제로 Ca활제를, 유연제로 DOP(디옥틸프탈레이트)를 사용하였고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 정전기방지제, 자외선차단제, 방염제 등과 같은 기능성 향상제를 첨가할 수도 있다.
분산제와 유연제는 각각 사용되는 합성수지 전체량에 대하여 0.1 내지 3중량%의 양으로 사용하며, 사용량이 상기 범위를 벗어날 경우에는 분산 효과 또는 유연성 부여가 미약하거나 제조되는 사의 특성이 저하되는 등의 문제점이 있었다.
다음의 실시예는 본 발명을 좀 더 상세히 설명하는 것이지만 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
축광특성을 갖는 PP사를 제조하기 위하여 산화스트론튬 57중량%, 산화알루미늄 39중량%, 산화디스프로슘 3.3중량% 및 산화유로퓸 0.75중량%로 구성되는 것으로 10㎛ ∼ 60㎛의 입도분포를 갖으며 평균입경은 약 40㎛ 갖고 입자의 형태는 80%의 구상과 20%는 침상의 형태를 나타나는 축광성 발광체(LumiNova G-300C)를 사용하였고, 축광성 발광체를 마이크로인캡슐레이션하기 위하여 PP에 말레익 안하이드 라이드(maleic anhydride)를 그래프트(graft)시킨 MAH-PP를 캡슐화 물질(wall material)로 사용하였고, 코아 물질(core material)로 축광성 발광체를 사용하였으며, 축광성 발광체: MAH-PP 비를 30 : 1로 하였으며 MAH-PP를 양용매(good-solvent)인 크실렌(xylene)에 125℃에서 완전용해한 후, 교반하면서 코아 물질(core material)인 축광성 발광체를 첨가한 다음, 빈용매(poor-solvent)로 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(ethylene glycol monoethyl ether)를 적상(dropwise)으로 첨가하여 온도를 실온까지 강하시키고, 이를 0℃까지 12시간 안정화시킨 후 여과(filteration)시켜 MAH-PP로 캡슐화된 축광성 발광체를 얻었고, 캡슐화된 축광성 발광체 20중량%와 용융지수(melt index)가 25이면서 항복인장강도가 350인 PP칩 80중량%를 혼합하고 용융하여 축광성 발광체 함유 합성수지 칩(축광칩)으로 제조한후, 축광특성을 갖는 섬유사를 제조하기 위해 축광칩 40중량%와 용융지수(melt index)가 25이면서 항복인장강도가 350인 PP칩 80%에 용융지수(melt index)가 35이면서 항복인장강도는 340인 PP칩을 20%로 섞은 혼합 합성수지 60중량%를 0.5중량%의 유연제(디옥틸프탈레이트) 및 0.5중량%의 분산제(Ca활제)와 함께 혼합하고, 용융압출기를 이용하여 200℃의 온도로 용융방사하여 10데니어(denier)의 모노필라멘트를 얻고, 이를 합사하여 PP사를 제조하였다.
실시예 2
축광특성을 갖는 폴리에스터사를 제조하기 위하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 축광성 발광체를 캡슐화하고, 캡슐화된 축광성 발광체 20중량%와 고유점도가 0.63인 PET칩 80중량%를 혼합하고 용융하여 축광성 발광체 함유 합성수지 칩(축광칩)으로 제조한 후, 축광특성을 갖는 PET사를 제조하기 위해 축광칩 40중량%와 고유점도가 0.63인 PET칩 20중량%에 고유점도가 0.85인 PET칩 80중량%로 구성되는혼합 합성수지 60중량%를 0.5중량%의 유연제(디옥틸프탈레이트) 및 0.5중량%의 분산제(Ca활제)와 함께 혼합하고, 용융압출기를 이용하여 280℃의 온도로 용융방사하여 10데니어(denier)의 모노필라멘트를 얻고, 이를 합사하여 폴리에스터사를 제조하였다.
실시예 3
축광특성을 갖는 폴리아마이드사(나일론사)를 제조하기 위하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 축광성 발광체를 캡슐화하고, 캡슐화된 축광성 발광체 20중량%와 상대점도가 2.4인 나일론칩 80중량%를 혼합하고 용융하여 축광성 발광체 함유 합성수지 칩(축광칩)으로 제조하였다. 축광특성을 갖는 나일론사를 제조하기 위해 축광칩 40중량%와 상대점도가 2.4인 나일론칩 20중량%에 상대점도가 3.2인 나일론칩 80중량%로 구성되는 혼합 합성수지 60중량%를 0.5중량%의 유연제(디옥틸프탈레이트) 및 0.5중량%의 분산제(Ca활제)와 함께 혼합하고, 용융압출기를 이용하여 250℃의 온도로 용융방사하여 10데니어(denier)의 모노필라멘트를 얻고, 이를 합사하여 폴리아마이드사를 제조하였다.
실시예 4
축광특성을 갖는 폴리아마이드사(나일론사)를 제조하기 위하여 캡슐화하는 방법으로는 계면중합법을 사용하였고, 수용성 단량체인 1,6-헥사메틸렌 디아민(1,6-hexamethylene diamine)을 녹인 수용액에 코아 물질(core material)인 축광성 발광체과 분산제(Ca활제)를 놓고 교반하여 제조한 용액에 시클로헥산과 클로로포름을 4 : 1 로 섞은 혼합용매를 첨가하여 고속분산기를 사용하여 3500rpm으로 교반한 다음, 유용성 단량체인 세바코일 클로라이드(sebacoyl chloride)를 혼합용매에 녹인 용액에 적상(dropwise)으로 첨가하면서 교반하여 캡슐화 물질(wall material)이 나일론(nylon)6,10으로 캡슐화된 축광성 발광체를 얻었고, 축광특성을 갖는 나일론사를 제조하기 위해 축광칩 40중량%와 상대점도가 2.4인 나일론칩 20중량%에 상대점도가 3.2인 나일론칩 80중량%로 구성되는 혼합 합성수지 60중량%를 0.5중량%의 유연제(디옥틸프탈레이트) 및 0.5중량%의 분산제(Ca활제)와 함께 혼합하고, 용융압출기를 이용하여 250℃의 온도로 용융방사하여 10데니어(denier)의 모노필라멘트를 얻고, 이를 합사하여 폴리아마이드사를 제조하였다.
실시예 1 내지 4의 방법으로 제조한 합성섬유사들의 인장 강도(tenacity)와 캡슐화를 행하지 않고 실시예 1 내지 4의 방법으로 제조한 합성섬유사들의 인장강도(tenacity)를 측정하고 그 결과를 하기의 표 3에 기재하였다.
실 시 예 1 실 시 예 2 실 시 예 3 실 시 예 4
캡슐화한 것 3.1g/d 3.3g/d 3.5g/d 3.7g/d
캡슐화 안한 것 2.2g/d 2.8g/d 2.9g/d 2.9g/d
상술한 바와 같이 기존의 축광특성을 섬유사를 제조하기 위하여서는 축광 발광체와 섬유 형성능을 갖는 합성수지와의 상용성문제, 균일한 방사조건 확립과 방사시 절사 문제 그리고 방사기 등 섬유사제조 기기에 대한 마모 등으로 기존의 제조방법은 축광 발광체의 형태는 구상이고 입도가 작은 것을 사용하여 합성 섬유사를 얻었으나, 이는 가장 중요한 축광특성이 약화되어 기능성에 문제가 있었으므로 본 발명에서는 축광 발광체의 형태가 불규칙하고 입도가 큰 축광 발광체를 사용하였음에도 불구하고 축광 발광체를 마이크로인캡슐레이션하고 방사시 혼합 합성수지칩을 적절히 사용하여 균일한 방사조건을 확보할 수 있었고 절사문제도 발생하지 않았으며 기기에 대한 마모율도 완화시켰고 발광특성도 기존의 제조방법으로 제조된 섬유사 보다 뛰어나므로 발광특성이라는 기능성을 충분히 만족시킨 합성섬유사를 얻어 발광특성을 요구하는 다양한 섬유 및 직물에 적용할 수 있게 되었다.

Claims (12)

  1. 산화스트론튬 55 ∼ 62.5중량%, 산화알루미늄 35 ∼ 42.5중량%, 산화디스프로슘 1 ∼9중량% 및 산화유로퓸 0.5 ∼ 1.5중량%로 구성되는 것으로, 캡슐화한 축광성 발광체 15 ∼ 25중량%와 섬유형성능을 갖는 합성수지 칩(chip) 85 ∼ 75중량%를 혼합하고 용융하여 축광성 발광체 함유 합성수지 칩(축광칩)으로 제조한 후, 축광특성을 갖는 섬유사를 제조하기 위해 축광칩 30 ∼ 70중량%와 축광칩에 사용된 동일한 합성수지와 화학적 구조는 동일하지만 용융지수 및 인장강도 등의 물리적 특성만 다른 합성수지를 혼합한 혼합 합성수지 70 ∼ 30중량%를 유연제 및 분산제와 함께 혼합하고, 용융압출기를 이용하여 190 ∼ 290℃의 온도로 용융방사함을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성수지사의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 축광성 발광체는 10㎛ ∼ 60㎛의 입도분포를 갖으며, 평균입경이 약 40㎛이고, 입자의 형태가 80%는 구상이고 20%는 침상의 형태를 나타내는 것을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성수지사의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 캡슐화는 축광성 발광체를 캡슐화하는 물질(wall material)로 폴리프로필렌에 말레익 안하이드라이드(maleic anhydride)를그래프트(graft)시킨 MAH-PP를 사용하여 콤플렉스 코아서베이션(complex coacervation)에 의한 상분리법을 이용하는 것을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성섬유사의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상분리법은 캡슐화 물질(wall material)로 MAH-PP를 양용매(good-solvent)인 크실렌(xylene)에 125℃에서 완전용해한 후, 교반하면서 코아 물질(core material)인 축광성 발광체를 첨가한 후 빈용매(poor-solvent)로 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르(ethylene glycol monoethyl ether)를 적상(dropwise)으로 첨가하여 온도를 실온까지 강하시키고, 이를 0℃까지 12시간 안정화 시킨후 여과하는 것임을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성섬유사의 제조방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 폴리프로필렌 대신에 폴리아마이드 또는 폴리에스터를 사용함을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성섬유사의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 캡슐화하는 방법으로는 계면중합법를 사용하는 것을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성섬유사의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 수용성 단량체인 1,6-헥사 메틸렌 디아민(1,6-hexamethylene diamine)을 녹인 수용액에 코아 물질(core material)인 축광성 발광체와 분산제를 넣고 교반하여 제조한 용액에 시클로헥산과 클로로포름을 4:1로 섞은 혼합용매를 첨가하여 고속분산기로 교반한 뒤, 유용성 단량체인 세바코일 클로라이드(sebacoyl chloride)를 혼합용매에 녹인 용액에 적상(dropwise)으로 첨가하면서 교반하여 캡슐화하는 물질(wall material)이 나일론(nylon)6,10으로 되도록 하는 것을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성섬유사의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 분산제는 Ca활제임을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성섬유사의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 유연제는 디옥틸프탈레이트임을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성섬유사의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 혼합 합성수지는 용융지수(melt index)가 25이면서 항복인장강도가 350인 PP칩과 용융지수(melt index)가 35이면서 항복인장강도는 340인 PP칩인 것을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성섬유사의 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 혼합 합성수지는 고유점도가 0.63, 0.85인 폴리에스터인 것을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성섬유사의 제조방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 혼합 합성수지는 상대점도가 각각 2.4와 3.2인 폴리아마이드인 것을 특징으로 하는 축광특성을 갖는 합성섬유사의 제조방법.
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