KR100399108B1 - 활성화 인조솜의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 활성화 인조솜의 제조방법은 활성화 숯 85%, 은을 함유한 무기항균담체 15%로 조성된 혼합분말 0.5-20%와, 폴리에스터, 나일론, 아크릴수지, 폴리프로필렌수지, 실리콘수지 중 어느 한 성분으로 선택된 수지 80-99.5%로 혼합하여 통상의 방법으로 용융방사하여 활성화 인조솜을 제조하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 제조된 인조솜은 침구류, 잠바 등의 섬유류의 내피용으로 사용할 경우 활성화 숯의 항균, 흡착, 탈취, 소취성, 원적외선방사로 인하여, 인체의 기능을 활성화 시키는 작용효과가 있다.

Description

활성화 인조솜의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING A ACTIVATED SYNTHETIC COTTONWOOL}

본 발명은 활성숯을 이용하여 활성화 인조솜의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세히는 숯 중에서도 활성화 성질이 우수한 숯가루를 폴리에스터, 나일론, 아크릴수지, 폴리프로필렌수지, 실리콘수지 등의 수지성분에 균일하게 혼합하여 활성화 인조솜을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 숯은 275℃ 이상에서 열분해가 일어나고, 500∼600℃ 에서 검탄이 만들어지며, 900∼1200℃에서 활성화탄이 만들어진다.

이와같이 만들어진 활성화 숯은 84%의 탄소, 7%의 수분, 6%의 미네랄, 3%의 휘발분으로 구성되며, 활성화 된 숯의 화학적 특성은 강한 물리적,화학적흡착력을 갖고 있다.

물리적흡착일 경우에는 흡착제의 표면과 흡착질간에 전자의 공유를 갖지 않기 때문에 흡착질은 소위 분자간의 인력 즉 분산력에 의해 흡착제의 표면 가까이에 일시적으로 붙잡힌 상태에 놓여져 있어 강한 흡착성질을 나타내는 것이다.

화학흡착일 경우에는 흡착제와 흡착질간에 전자의 이동이 의해서 흡착성질을나타낸다.

이러한 성질로 인해, 항균, 조습, 탈취, 정화 등의 효과가 있으며 음이온 및 원적외선 방출 작용을 한다.

이와같은 특성을 갖는 활성화 숯을 이용한 다양한 기술개발이 활발히 진행되고 있다.

한국특허출원 제1997-12431호의 황토에 숯가루를 첨가한 건축자재용 몰탈의 제조방법이 기재되어 있고, 한국특허출원 제1997-38772호의 숯을 이용한 호일이 기재되어 있고, 한국특허출원 제1999-6695호의 숯가루가 함침된 지류의 제조방법이기재되어 있고, 한국특허출원 제1998-60520호의 숯가루가 함유된 건축용 내장판넬이 기재되어 있으나, 본 발명과 같이 폴리에스터, 나일론, 아크릴수지, 폴리프로필렌수지, 실리콘수지 등에 일정입도의 활성화 숯을 일정량 첨가 혼합하여 인조솜을 제조하는 방법을 제시하지 않고 있으며, 상기 선행기술들은 활성화 숯의 특성을 제대로 발휘할 수 없는 문제점이 있었다.

또한 일반적으로, 이불, 매트리스, 베개 등에 들어가는 솜에는 주로 천연면솜, 인조솜, 또는 천연솜과 인조솜을 혼합한 합성솜이 주로 사용된다.

그러나, 천연솜, 인조솜, 및 합성솜에는 활성화 숯과 같이 음이온 및 원적외선방출효과가 없으므로 수면시 인체에서 분비되는 땀 등의 분비물을 위생적으로 흡수하며, 악취와 병원균의 발생을 방지할 수 있는 기능을 갖고 있지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은 활성화 숯가루가 균일하게 혼합된 인조솜을 제조하여 활성화 숯이 가지는 고유한 특성을 유지할 수 있도록 한 활성화 숯을 함유한 인조솜의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 활성화 인조솜의 제조방법의 일례는 활성화 숯 85%, 은을 함유한 무기항균담체 15%로 조성된 혼합분말 0.5-20%와, 폴리에스터, 나일론, 아크릴수지, 폴리프로필렌수지, 실리콘수지 중 어느한 성분으로 선택된 수지 80-99.5%로 혼합하여 통상의 방법으로 용융방사 하는 것을 특징으로 한다.

상기 혼합분말 입경의 크기는 솜의 굵기가 3데니어 이하의 경우 0.7㎛ - 2㎛, 7 데니어인 경우 1.5㎛ ∼7㎛, 15데니어인 경우 2㎛∼10㎛인 것을 특징으로 한다. 상기 활성화 숯은 참나무, 대나무, 박달나무, 밤나무, 뽕나무, 버드나무, 물푸레나무, 자작나무, 떡갈나무, 소나무, 벚나무, 동백나무, 오리나무, 오동나무를 추운겨울에 절단, 건조하고, 원형가마에서 900∼1200℃ 까지 가열하고 난후 비표면적이 2500m²/g∼1200m²/g 로 분쇄하여 사용한 것을 특징으로 한다.

은을 함유한 무기계 항균제의 담체로는 제올라이트, 이산화티탄, 견운모, 흑운모, 백운모, 일라이트, 운모편암, 황산바륨, 토르마린 중 어느 한 성분이 첨가 된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 사상을 실시예로써 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 활성화 인조솜의 제조방법은 먼저 아래와 같이 활성화탄을 제조한 다음 인조솜의 소재가 되는 폴리에스터, 나일론, 아크릴, 폴리프로필렌, 실리콘수지 등의 수지성분에 미세한 활성화 숯을 균일하게 함유시키고, 필요한 용도에 알맞게 인조솜을 제조한다.

본 발명에 따른 활성화 숯 제조 단계는 다음과 같이 이루어진다.

활성화 숯을 만들고자 하는 나무를 채취하여 나무를 적절한 크기(직경18∼20cm 길이1~1.5m) 로 절단한다. 여기서, 숯을 만드는데 사용되는 나무는 주로 참나무, 대나무, 박달나무, 밤나무, 뽕나무, 버드나무, 물푸레나무, 자작나무, 떡갈나무, 소나무, 벚나무, 동백나무, 오리나무, 오동나무등이며, 나무의 영양분이 충분한 겨울에 절단하는 것이 바람직하다.

절단한 나무를 하룻동안 햇빛에 말리고, 밑둥 부분이 위로 향하도록 가마에 빽빽하게 세운다. 여기서 가마는 열 반사를 돕기 위해 원형가마를 사용하는 것이 바람직하다.

그 후 상기 나무를 소정의 기간(약 7일)동안 태운다. 여기서 가마를 완전히 밀폐시킨 다음 불을 지피고, 나무의 수분이 빠져나가 흰 연기가 나올 때가지 태운다. 이 때 가마의 온도는 400℃ 정도가 되며, 나무가 열분해가 일어나 탄화가 진행되고, 6∼7일 정도 나무의 열분해에 의해 파란 연기(이 때 온도는 900∼1200℃ 이다)가 나올 때까지 태운다.

그 후, 공기를 조절하여 숯의 정연으로 인한 휘발성 가스를 빼내고, 가마를 열고 흙을 덮어서 식힌다. 이와같은 공정에 의해 나무가 활성화 숯이 되고, 상기 활성화 숯은 10톤의 나무를 사용할 경우 1톤 정도가 생산된다.

이와같이 생산된 활성화 숯을 비표면적이 2500m²/g∼1200m²/g 범위가 되도록 분쇄하여 분말을 만든다. 이와같이 2500m²/g∼1200m²/g 범위의 비표면적을 갖는 활성화 숯분말을 인조솜의 소재인 합성수지에 첨가하는 것으로 상기 합성수지를 용융방사할 수 있는 적절한 크기이며, 소취, 흡착 및 항균에 우수한 특성을 갖는다.

그리고 본 발명은 활성화 숯분말에 은(Ag) 성분이 3∼7% 함유된 무기계 항균제를 숯분말 대비 무게비로 15∼45%를 혼합한다. 이와같이 은 성분을 함유한 무기계 항균제를 첨가하면, 더 우수한 항균 및 소취 기능을 얻을 수 있다.

상기 은(Ag)을 함유한 무기계 항균제의 담체로는 제올라이트, 이산화티탄, 견운모, 흑운모, 백운모, 일라이트, 운모편암, 황산바륨, 토르마린 등을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 활성화 인조솜의 제조방법은 폴리에스터, 나일론, 아크릴, 폴리프로필렌 등의 수지성분을 솜으로 제조할 때 상기와 같이 은 성분이 첨가된 활성화 숯분말이 최종 수지성분에 대해 무게비로 0.5∼20% 범위로 첨가되도록 한다.

보다 상세히 설명하면, 솜의 굵기가 3데니어 이하의 경우 상기 분말 평균입자크기가 작업성과 후가공를 고려하여 0.7㎛ - 2㎛가 적당하고, 7 데니어일 경우 1.5㎛ ∼7㎛가 바람직하며, 15 데니어일 경우 2㎛∼10㎛ 가 바람직하다.상기 분말의 입경범위를 벗어나면 솜의 유연성이 없어지고, 용융혼합이 잘 이루어지지 않으며, 솜의 연신성이 없어 방사시 절단현상이 일어난다.

이와같이 분말을 폴리 에스터등의 수지에 혼합하는 방법은 솜면용 폴리머의 중합과정에서부터 상기 분말을 첨가하면서 상기 솜면용 폴리머를 중합하여 혼합 원료칩을 만들고 이를 다시 용융방사하여 솜을 제조하거나, 미리 중합된 수지를 상기 분말과 혼합하여 분말의 함량이 함유된 마스터배치를 만들고 이를 다시 수지와 혼합하여 용융방사함으로서 원하는 함량의 상기 분말을 함유하는 솜을 만들 수 있다.

이밖에도 아크릴 섬유의 경우, 분말을 슬러리 상태로 만들어 혼합방사하는 방법으로 솜을 제조할 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 활성화 숯을 함유한 인조솜의 제조방법에 의해 제조된 인조솜의 소재인 합성섬유의 실시예와 활성화숯을 함유하지 않은 합성솜의 비교예를 실험한 결과치를 다음과 같이 얻었다. 여기서, 분말은 중량비로 활성화 숯 85%와 제올라이트계 및 운모계 무기항균제 15%의 혼합분말이며, 무기항균제에서 은(Ag)의 함량은 5%이었다.

항균성은 대장균을 사용하여 KS규격에 의해 시험하였으며, 소취성 평가는 KICM-FIR-1004 방법에 의해 암모니아(NH₃) 가스에 대해 측정하였다. 원적외선 방사율은 FT-IR을 이용하여 5㎛∼20㎛ 영역의 평균 방사율을 측정하였다.

구분	원적외선방사율(%)	항균성(%)	NH3제거율(%)	수지의종류 및 굵기	분말함유량(wt%)
실시예 1	90	94	82	폴리에스터2데니어	2
실시예 2	91	97	84	아크릴2데니어	5
실시예 3	94	97	89	나일론2데니어	7
실시예 4	96	99	90	폴리프로필렌2데니어	15
실시예 5	97	99	91	폴리에스터2데니어	17
비교예 1	85	12	10	폴리에스터2데니어	0
비교예 2	86	10	12	아크릴2데니어	0
비교예 3	90	40	70	폴리에스터7데니어	0
실시예 6	91	95.5	92	폴리에스터7데니어	3
실시예 7	95	97	90	폴리에스터15데니어	9
실시예 8	93	98.5	91	폴리프로필렌7데니어	12

상기와 같은 본 발명에 따른 활성화 인조솜의 제조방법에 의해 제조된 인조솜을 이불, 잠바 등의 섬유류의 내피용으로 사용할 경우 활성화 숯의 항균, 흡착, 탈취, 소취성, 원적외선방사로 인하여, 인체의 기능을 활성화 시키는 작용과 효과가 있다.

위에서 설명한 본 발명에 따른 활성화 인조솜의 제조방법의 실시예는 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로 본 발명은 여기에 한정되지 않는다. 이 분야에 기술을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위에 벗어남없이 변형할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 활성화 숯 85%, 은을 함유한 무기항균담체 15%로 조성된 혼합분말 0.5-20%와, 폴리에스터, 나일론, 아크릴수지, 폴리프로필렌수지, 실리콘수지 중 어느한 성분으로 선택된 수지 80-99.5%로 혼합하여 통상의 방법으로 용융방사 하는 것에 있어서,

   상기 혼합분말의 입경의 크기가 솜의 굵기가 3데니어 이하의 경우 0.7㎛ ∼ 2㎛, 7 데니어인 경우 1.5㎛ ∼ 7㎛, 15데니어인 경우 2㎛ ∼ 10㎛이고, 활성화 숯의 비표면적이 2500m²/g ∼ 1200m²/g인 것을 특징으로하는 활성화 인조솜의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   은을 함유한 무기계 항균제의 담체로는 제올라이트, 이산화티탄, 견운모, 흑운모, 백운모, 일라이트, 운모편암, 황산바륨, 토르마린 중 어느 한 성분이 첨가 된 것을 특징으로 하는 활성화 인조솜의 제조방법.