KR100632661B1 - 원착 해도형 복합섬유 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원착 해도형 복합섬유에 관한 것으로서, 폴리에스테르 또는 폴리아미드에 평균 입도가 0.1 ∼ 0.7㎛의 안료 또는 카본블랙을 투입한 것을 도성분으로 하고 있고, 개질 폴리에스테르 또는 폴리올레핀을 해성분으로 하고 있는 것이다.

또 본 발명은 상기한 바와 같은 도성분에 평균입도가 300nm 이하의 항균제를 투입시켜서 항균효과도 발휘 시킬 수 있다.

본 발명에 의한 해도형 섬유로부터 해성분을 용출시키면 단사섬도가 0.01 ∼ 0.1데니어인 극세섬유가 된다.

해도형 복합섬유, 폴리에스테르, 폴리아미드, 카본블랙, 폴리올레핀, 도성분, 해성분

Description

원착 해도형 복합섬유{A Dope dyed sea-island composite fibre}

도 1은 본 발명에 의한 원착 해도형 복합섬유의 단면도

본 발명은 원착 해도형 복합섬유에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리아미드 혹은 폴리에스테르를 도성분으로 하고 개질 폴리에스테르 또는 폴리올레핀을 해성분으로 하여 해도형 단면을 갖도록 복합 방사함에 있어서, 도성분 폴리머에 0.1 ∼ 2중량%의 원착안료 또는 카본블랙(carbon black)과 평균입도 300nm 이하의 항균제가 20 ∼ 5,000ppm 포함되도록 하는 항균성능이 우수한 원착 해도형 복합섬유에 관한 것이다.

해도형 복합섬유는 인공피혁, 고급 스웨드 제품을 제조할 수 있는 고부가가치의 제품으로서 그 제조방법에 대한 여러 가지 방법이 제안되어 있다.

해도형 복합섬유의 도성분으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르와 그 공중합체, 나일론 6 등의 폴리아미드와 그 공중합체, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀과 그 공중합체 등이 이용되고 있다.

용출성분인 해성분으로는 폴리스티렌과 그 공중합체, 폴리에틸렌과 그 공중 합체, 폴리비닐알콜 공중합체 및 알칼리에 쉽게 용출되는 개질 폴리에스테르 등이 이용되고 있다.(일본 특허공고 소화56-83226호, 동 63-159525, 한국 특허공고 제93-1319호)

이와 같이 0.1데니어 이하의 극세섬유를 얻기 위한 방법으로서 해도형 복합방사 방법이 이용되며, 상기 해도형 복합섬유로부터 후공정에서 해성분을 용출시키면 비로서 극세섬유가 된다.

그러나 섬유가 극세화 될수록 섬유의 표면적이 증가하여 표면에서 반사하는 빛의 양이 많아지기 때문에 최종 제품의 발색성이 불량해지며 염색견뢰도 또한 좋지 못하게 되는 취약점이 있다.

한편으로, 항균섬유로는 직물이나 편물위에 항균제를 코팅한 것과 방사시에 섬유내부에 항균제를 함유시킨 것으로 나눠 볼 수 있는데, 이중에서 코팅한 것은 내구성이 떨어지는 단점이 있으며 섬유내부에 항균제를 함유시킨 것은 방사 작업성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

더군다나 해도형 복합섬유의 해성분을 용출하여 얻어지는 극세섬유에 통상의 1㎛ 이상의 입도를 지닌 항균제를 혼입시키게 되면 방사성이 극히 불량해지는 문제점이 있기 때문에 상용화된 예가 거의 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 폴리아미드 또는 폴리에스테르를 도성분으로 하고 개질 폴리에스테르 또는 폴리올레핀을 해성분으로 하여서 복합방사하여 해도형 복합사를 제조할 때, 도성분에 원착안료나 카본블랙을 0.1% ∼ 2중량% 함유하도록 하 고 평균 직경 300nm 이하의 항균제를 20 ∼ 5,000ppm 함유되도록 함으로써 염색이 필요없도록 하거나 추가 염색을 하더라도 염료의 사용량을 획기적으로 줄일 수 있도록 한 원착 해도형 복합섬유를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 300nm 이하의 나노 크기의 항균제를 사용함으로써 방사작업성에 큰 영향이 없는 항균성능이 우수한 원착 해도형 복합사를 제공하는데 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 폴리에스테르 또는 폴리아미드에 평균입도 0.1 ∼ 0.7㎛의 안료 또는 카본블랙과 평균입도 300nm 이하의 항균제을 투입한 것을 도성분으로 하고 개질 폴리에스테르 또는 폴리올레핀을 해성분으로 하여서 복합 방사하여 제조한다.

도성분에 함유된 안료 또는 카본블랙의 함유량은 0.1 ∼ 2중량%이고, 항균제의 함유량은 20 ∼ 5000ppm이며, 용출 전 섬유단면의 도성분 갯수는 4개 이상이고 해성분 용출 후 도성분의 단사섬도가 0.01 ∼ 0.1데니어 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이들 목적과 특징 및 장점은 첨부 도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

또한, 본 실시예는 이해를 돕기위해 예시적으로 기재하는 것일 뿐 본 발명을 한정하려는 것은 아니다.

본 발명에 의한 원착 해도형 복합사는 후공정에서 별도의 염색 공정이 필요없도록 방사단계에서 목표 색깔을 맞추는 것이 일반적이지만, 특히 농색 타입에서 는 안료나 카본블랙을 도성분 폴리머에 대해서 0.1 ∼ 2.0 중량% 포함되도록 방사한 후에 직, 편물 또는 부직포 제품을 만들고 별도의 염색을 행하여 목표로 하는 색깔을 맞출 수 도 있다.

본 발명에 의한 원착 해도형 복합사에 사용되는 항균제는 평균 직경 300nm이하가 적합한데, 항균제가 혼입되는 도성분은 극세섬유일 뿐만 아니라 원착안료나 카본블랙이 포함되기 때문에 항균제의 크기가 작고 함량을 적게 할 수 있어야만 방사 작업성의 저하를 방지 할 수 있다.

따라서 항균제로서 더욱 좋기로는 100nm 이하의 평균입도와 1000ppm 이하의 함량으로도 충분한 항균성능을 지닌 것이다.

본 발명에 사용되는 항균제로는 은(Ag)과 같은 나노크기의 금속 및 각종 유기, 무기, 유무기 복합계의 항균제가 사용 가능하다.

본 발명에 의한 복합섬유는 제직이나 편직, 부직포화 한 후, 염색 후에도 황색포도상구균(시험방법 : KS K 0693-2001), MRSA(시험방법 : KS K 0693-2001) 등의 균에 대하여 95% 이상의 정균율을 갖는다.

본 발명에 의하여 도성분에 0.1 ∼ 1.0중량%의 카본블랙을 혼합하여 해도형 복합사를 제조하게 되면 옅은 갈색을 띄게 된다.

본 발명에 의한 원착 해도형 복합사는 방사시에 미리 약간의 색깔을 부여하기 때문에 카본블랙을 사용하지 않은 일반적인 해도형 복합사와 비교할 때 후공정에서 동일한 색농도를 내기 위해서 사용되는 염료의 양을 30 ∼ 80% 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한 사용되는 염료의 양이 적기 때문에 세탁, 마찰시에 빠져나오는 염료의 양이 상대적으로 적게 되어 염색견뢰도가 3급 이상으로 향상된다.

본 발명에서, 후염이 필요한 농색타입의 경우 도성분에 대한 카본블랙의 함량이 0.1중량% 미만이면 원착사로서의 효과를 기대할 수 없으며, 카본블랙이 1중량%를 초과하게 되면 검정색이 되기 때문에 검정색 염색이외에는 효과를 기대할 수 없다.

도 1에 표시되어 있는 본 발명의 항균성능이 우수한 원착 해도형 복합섬유는 도성분(1)을 구성하고 있는 폴리아미드 또는 폴리에스테르에 안료 또는 카본블랙과 항균제가 함유되어 있는바, 이때 도성분에 첨가제가 포함되도록 방사하는 방법으로는 여러 가지가 있을 수 있으나 상기의 첨가제를 열가소성 수지와 혼합하여 고농도의 마스터배치 칩을 만든 후에 도성분의 폴리머와 일정 비율로 혼합하여 방사하는 방법이 일반적이다.

도면에서 미설명부호 2는 해성분이다.

이때 안료 또는 카본블랙 마스터배치 칩과 항균제 마스터배치 칩을 각기 별도로 제조하여 사용할 수도 있고 각각을 혼합하여 하나의 마스터배치 칩으로 제조하여 사용 할 수도 있다.

그러나 원착 색깔의 농염정도와 항균성능을 각기 조절하기 위해서는 각기 별도의 마스터배치 칩으로 제조하여 사용하는 것이 좋다.

본 발명에서, 안료나 카본블랙의 평균입경은 0.1 ∼ 0.7㎛이며, 마스터배치 제조시의 첨가량은 사용되는 열가소성 폴리머에 대해 5 ∼ 20중량%인 것이 바람직 하다.

본 발명에 의해 제조되는 원착 해도형 복합사는 방사시의 도성분 갯수가 4개 이상으로 구성되며, 직, 편물이나 부직포 제조후 통상의 방법대로 해성분을 용출시킴으로써 0.01 ∼ 0.1데니어 수준의 극세 섬유를 얻을 수 있다.

이하 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하나 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.

실시예 1

카본 블랙을 15중량% 함유한 폴리아미드 마스터칩과 일반 폴리아미드 칩을 5 : 95의 중량비율로 혼합한 것을 성분 A로 하고 개질 폴리에스테르를 성분 B로 하여 성분A : 성분B = 70 : 30의 복합비로 290℃에서 복합방사하여 도 1과 같은 해도형 단면을 갖도록 하고 연신하여 단사 섬도 3.5데니어의 필라멘트를 제조하였다.

이 필라멘트로 제직한 후에 성분 B를 알칼리로 용출시키고 산성염료를 사용하여 염색하고 염료 사용량 및 염색견뢰도를 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 2

카본블랙을 15중량% 함유한 폴리아미드 마스터칩과 나노 은(Ag)을 10,000ppm 함유한 폴리아미드 마스터칩을 80 : 20(중량비)으로 혼합한 것과 일반 폴리아미드 칩을 5 : 95의 중량비율로 혼합한 것을 성분 A로 하고 개질 폴리에스테르를 성분 B로 하여 성분A : 성분B = 70 : 30의 복합비로 288℃에서 복합방사하여 도 1과 같은 해도형 단면을 갖도록 하고 연신하여 단사 섬도 3.5데니어의 필라멘트를 제조하 였다.

이 필라멘트로 제직한 후에 성분 B를 알칼리로 용출시키고 산성염료를 사용하여 염색하고 염료 사용량 및 염색견뢰도를 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 3

회색안료를 15중량% 함유한 폴리에스테르 마스터칩과 나노 은(Ag)을 10,000ppm 함유한 폴리에스테르 마스터칩을 90 : 10(중량비)으로 혼합한 것과 일반 폴리에스테르 칩을 10 : 90의 중량비율로 혼합한 것을 성분 A로 하고 개질 폴리에스테르를 성분 B로 하여 성분A : 성분B = 70 : 30의 복합비로 295℃에서 복합방사하여 도 1와 같은 해도형 단면을 갖도록 하고 연신하여 단사 섬도 3.5데니어의 스테이플 파이버(Staple Fiber)를 제조하였다.

이 스테이플 파이버로 부직포를 만들고 폴리우레탄 가공 및 염색을 행하여 회색의 인공피혁을 만든 후에 염색견뢰도를 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 1

폴리아미드를 성분 A로 하고, 폴리에스테르를 성분 B로 하여 성분A : 성분B = 70 : 30(중량비)의 복합비로 288℃에서 복합방사하여 해도형 단면을 갖도록 하고 연신하여 단사 섬도 3.5데니어의 필라멘트를 제조하였다.

이 필라멘트로 제직한 후에 성분 B를 알카리로 용출시키고 산성염료를 사용하여 염색하고 염료 사용량 및 염색견뢰도를 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

< 표 1 >

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1
성분A	카본블랙을 함유한 폴리아미드	카본블랙 및 은을 함유한 폴리아미드	회색 안료 및 은을 함유한 폴리에스테르	폴리아미드
성분B	개질 폴리에스테르	개질 폴리에스터르	개질 폴리에스테르	개질 폴리에스테르
복합비(A : B)	7 : 3	7:3	7 : 3	7 : 3
도성분에 대한 안료 사용량	0.75중량%	0.6중량%	1.35중량%	-
도성분에 대한 항균제 사용량	-	100ppm	100ppm	-
용출후 색깔 (염색전)	연한 브라운	연한 브라운	회색	흰색
염료 사용량	3% o.w.f	3% o.w.f	-	10% o.w.f
염색후 색깔	농색 브라운	농색 브라운	회색	농색 브라운
물 견뢰도	3급	3급	양호	1∼2급
세탁 견뢰도	3급	3급	양호	2급
마찰 견뢰도	3급	3급	양호	2급
황색포도상구균에 대한 정균율	-	99% 이상	99% 이상	-
MRSA에 대한 정균율	-	99% 이상	99% 이상	-

※ o.w.f : on the weight of fabric

상기 표 1에서 나타난 바와 같이 카본블랙을 일부 함유한 원착 해도형 복합사(실시예 1)는 염색시에 염료 사용량이 현격히 줄어들었으며, 또 염료의 사용량이 감소된 대신에 염색 견뢰도는 향상되었다. 또한 황색포도상구균 및 MRSA에 대해 우수한 항균성능(실시예 2, 실시예 3)을 나타내었다.

본 발명에 의한 항균성능이 우수한 원착 해도형 복합섬유는 기존의 해도형 복합섬유를 염색할 경우에 비하여 염료의 소요량을 절반 이하로 줄일 수 있기 때문에 염색비용이 상당히 절감되는 효과가 있다.

상기 표 1의 본 발명에 의한 실시예 3은 방사시에 안료 및 항균제를 투입함으로써 별도의 염색없이도 최종 제품에서 목표로 하는 색깔이 발현될 뿐만 아니라 우수한 항균효과를 지니도록 한 것이며, 권취후의 연신공정 및 용출공정에 의해 색깔이 흐려지는 것을 감안하여 방사시에 안료의 함량을 결정한 것이다.

이렇게 하여 제조된 부직포 및 인공피혁 제품은 색깔이 빠져나오는 염려가 없기 때문에 염색견뢰도를 중요하게 생각하는 각종 제품에 적용하면 우수한 평가를 얻을 수 있다.

또한 건강을 소중하게 생각하는 소비자의 욕구를 충족시킬 수 있는 다양한 제품군에 적용 가능하다.

또한 본 발명에 의한 원착만으로 색깔을 발현하는 타입의 해도형 복합사는 염색공정이 필요없기 때문에 공정이 간단해지며 염색폐수를 발생시킬 염려가 없다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 원착 해도형 복합섬유는 방사시에 미리 약간의 색깔을 부여하기 때문에 카본블랙을 사용하지 않은 일반적인 해도 형 복합섬유와 비교할 때 후공정에서 동일한 색농도를 내기 위해서 사용되는 염료의 양을 30 ∼ 80% 줄일 수 있는 장점이 있고 또한 사용되는 염료의 양이 적기 때문에 세탁, 마찰 시에 빠져나오는 염료의 양이 상대적으로 적게 되어 염색견뢰도가 3급 이상으로 향상되는 효과가 있다.

뿐 만 아니라 평균입도 300nm 이하의 항균제를 투입함으로서 항균성을 갖게 되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 폴리에스테르 또는 폴리아미드에 평균입도가 0.1 ∼ 0.7㎛인 안료 또는 카본블랙을 투입한 것을 도성분으로 하고 개질 폴리에스테르 또는 폴리올레핀을 해성분으로 하고 있는 것을 특징으로 하는 원착 해도형 복합섬유.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 도성분에 함유된 안료 또는 카본블랙의 함유량은 0.1 ∼ 2중량%인 것을 특징으로 하는 원착 해도형 복합섬유.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 도성분에 평균입도가 300nm 이하인 항균제가 투입되어 있는 것을 특징으로 하는 원착 해도형 복합섬유.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 도성분에 함유된 항균제의 함유량은 20 ∼ 5000ppm인 것을 특징으로 하는 원착 해도형 복합섬유.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 용출 전 섬유단면의 도성분 갯수는 4개 이상이며, 해성분 용출 후 도성분의 단사섬도가 0.01 ∼ 0.1데니어 인 것을 특징으로 하는 원착 해도형 복합섬유.

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