KR101957439B1

KR101957439B1 - 2,5-비스-(5’부틸-벤즈옥사졸릴)티오펜을 포함하는 다기능 섬유 소재, 및 이를 함유하는 다기능 섬유 및 마스터배치

Info

Publication number: KR101957439B1
Application number: KR1020180019949A
Authority: KR
Inventors: 김병국; 정재훈
Original assignee: 김태건
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2019-03-12

Abstract

본 발명은 개질된 고분자 수지; 및 2,5-비스-(5’부틸-벤즈옥사졸릴)티오펜(이하, BBOT)을 포함하는 다기능 섬유 소재, 및 이를 함유하는 다기능 섬유 및 마스터배치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 BBOT를 고분자 수지에 용융시켜 섬유 소재로 활용함으로서 자외선 차단, 대전방지, 항균, 발광, 또는 흡습발열 등의 다양한 기능을 가질 수 있는, BBOT를 포함하는 다기능 섬유 소재, 및 이를 함유하는 다기능 섬유 및 마스터배치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다기능 섬유 소재는 개질된 고분자 수지 및 BBOT를 포함함으로써 자외선 차단, 대전방지, 항균, 발광 및 흡습발열 기능을 가지고, 상기 BBOT가 상기 고분자 수지에 유기적으로 결합되기 때문에 세탁 후에도 상기 기능들이 손상되지 않는바, 효과의 지속성이 우수하다.

Description

2,5-비스-(5’부틸-벤즈옥사졸릴)티오펜을 포함하는 다기능 섬유 소재, 및 이를 함유하는 다기능 섬유 및 마스터배치{MATERIAL COMPRISING 2,5-BIS(5-TERT-BUTYL-2-BENZOXAZOLYL)THIOPHENE FOR MULTIFUNCTIONAL FIBER, AND MULTIFUNCTIONAL FIBER AND MASTER BATCH COMPRISING THE SAME}

본 발명은 2,5-비스-(5’부틸-벤즈옥사졸릴)티오펜(이하, BBOT)을 포함하는 다기능 섬유 소재, 및 이를 함유하는 다기능 섬유 및 마스터배치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 BBOT를 고분자 수지에 용융시켜 섬유 소재로 활용함으로서 자외선 차단, 대전방지, 항균, 발광, 또는 흡습발열 등의 다양한 기능을 가질 수 있는, BBOT를 포함하는 다기능 섬유 소재, 및 이를 함유하는 다기능 섬유 및 마스터배치에 관한 것이다.

국내 섬유 산업은 70~80년대 풍부한 노동력과 저임금을 바탕으로 중저가 제품 생산체제를 구축하여 수출 견인차 산업으로 발전을 거듭하였으나, 80년대 중반 이후, 중국을 비롯한 동남아시아와 남미 등 신흥개도국의 등장으로 국내 섬유 산업은 중대한 고비에 직면하고 있다.

이에 국내 섬유 업계는 다양한 섬유 개발에 힘을 쓰고 있고 그 중에서도 다기능 섬유를 개발하기 위해 노력하고 있다. 상기 다기능에는 항균, 대전방지, 흡습발열, 자외선 차단 등이 있다.

항균 섬유는 한국등록특허 제10-1445304호처럼 통상적으로 은, 구리, 아연, 산화은, 산화아연 같은 무기 화합물을 도포하거나 염화 벤질과 같은 유기 화합물을 도포하는 방법 등이 알려져 있다. 그러나 상기 성분들은 섬유에 유기적으로 접착되지 못하는 문제와 세탁에 따른 내구성에 문제가 있다.

또한, 한국등록특허 제10-1106087호는 금속염을 이용한 대전방지 마스터배치에 관해 공지하고 있으나, 이 역시 금속염이 섬유에 유기적으로 결합하지 못하기 때문에 기능의 영구성이 뒤떨어지는 문제가 있다.

따라서 섬유의 고분자 기본 수지에 유기적으로 접착됨으로서 효과가 영구적이면서도, 섬유에 다기능을 부여할 수 있는 물질을 개발할 필요가 있다.

KR

10-1445304

B

KR

10-1106087

B

이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명자는 섬유를 구성하는 고분자 기본 수지에 유기적으로 결합하면서 동시에 여러 가지 기능을 부여할 수 있는 물질을 찾던 중, 디스플레이 분야에서 발광 물질로 사용되던 하기 화학식 1로 표현되는 BBOT가 고분자 기본 수지에 유기적으로 결합이 가능하고, 여러 기능을 섬유에 부여하는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

<화학식 1>

일 측면에서, 본 발명의 목적은 자외선 차단효과, 발광능, 흡습 발열 효과, 효과의 지속성이 우수한 섬유용 소재와 마스터배치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고분자 수지, 및 하기 화학식 1로 표현되는 2,5-비스-(5’부틸-벤즈옥사졸릴)티오펜[2,5-Bis(5-tert-butyl-2-benzoxazolyl)thiophene, 이하 BBOT]을 포함하는 다기능 섬유 소재를 제공한다.

<화학식 1>

상기 다기능은 자외선 차단, 대전방지, 항균, 발광 및 흡습발열 기능을 포함할 수 있다.

상기 고분자 수지는 양이온 가염형 고분자 수지일 수 있다.

상기 양이온 가염형 고분자 수지는 고분자 수지가 하기 화학식 2로 표현되는 플루오르세인 디소듐 설트(Fluorescein disodium salt)로 개질된 것을 포함할 수 있다.

<화학식 2>

.

상기 고분자 수지는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드(polyamide), 폴리우레탄(PU) 및 실리콘계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 본 발명에 따른 상기 섬유 소재를 포함하는 다기능 섬유를 제공한다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 고분자 수지, 및 상기 화학식 1로 표현되는 2,5-비스-(5’부틸-벤즈옥사졸릴)티오펜[2,5-Bis(5-tert-butyl-2-benzoxazolyl)thiophene, 이하 BBOT]을 포함하는 다기능 섬유 제조용 마스터배치를 제공한다.

상기 마스터배치는 고분자 수지를 50 내지 99 중량%, 및 상기 BBOT를 1 내지 50 중량% 포함할 수 있다.

상기 마스터배치는 분산제, 유연제, 흡수제, 소취제 및 발수제로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 마지막 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 상기 마스터배치와 고분자 수지의 혼합물을 방사하는 단계를 포함하는 다기능 섬유의 제조방법을 제공한다.

상기 고분자 기본 수지는 상기 마스터배치에 포함된, 개질된 고분자 수지와 동일한 종류의 개질되지 않은 고분자 수지를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 다기능 섬유 소재는 양이온 가염형 고분자 수지 및 BBOT를 포함하여, 자외선 차단, 대전방지, 항균, 발광 및 흡습발열 기능을 가지고, 성분간 결합력이 극대화되어, 세탁 후에도 상기 기능들이 손상되지 않기 때문에 효과의 지속성이 우수하다.

도 1은 본 발명에 따른 마스터배치 칩의 물성 공인 인증 결과를 보이는 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 원단 원단의 자외선 차단 효과를 측정한 결과이다(#1 시료: 실시예 4로 제조된 원단, #2 시료: 실시예 3으로 제조된 원단, #3 시료는 BBOT를 포함하지 않는 PET 원단).
도 3은 본 발명에 따른 원사 및 원단의 필링 특성, 마모 강도 및 인장강도 시럼 결과를 보이는 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 원사 및 원단의 인열강도, 실미끄럼 저항도, 내수도, 발수도 및 마찰대전압 시험 결과를 보이는 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 원사 및 원단의 소취율 및 향균도 측정 결과를 보이는 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 원사의 발광 특성을 보이는 도이다(WITH 는 BBOT와 플로러세인이 같이 포함된 원, WITHOUT은 BBOT 및 플로러세인 모두 포함되지 않은 원사).
도 7은 본 발명에 따른 원단의 흡습발열 효과를 측정한 결과를 보이는 도이다
도 8과 도 9는 본 발명에 따른 원단의 세탁후 항균력 유지 효과를 보이는 도이다(도 8a: PE 섬유로 제조한 원단에 Staphylococcus aureus를 처리 및 세탁 후 30일 경과시, 8b: 본 발명에 따른 원단에 Staphylococcus aureus를 처리 및 세탁 후 30일 경과시, 9a: PE 섬유로 제조한 원단에 Klebsiella pneumoniae를 처리 및 세탁 후 30일 경과시, 9b:본 발명에 따른 원단에 Klebsiella pneumoniae를 처리 및 세탁 후 30일 경과시).

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

일 측면에서, 본 발명은 개질된 고분자 수지; 및 하기 화학식 1로 표현되는 2,5-비스-(5’부틸-벤즈옥사졸릴)티오펜[2,5-Bis(5-tert-butyl-2-benzoxazolyl)thiophene, 이하 BBOT]을 포함하고, 상기 개질된 고분자 수지는 양이온 가염형 고분자 수지를 포함하는, 다기능 섬유 소재를 제공한다.

<화학식 1>

상기 BBOT는 발광 물질로서, 주로 디스플레이 분야에서만 사용되어 왔고, 섬유 소재에는 전혀 사용된 바가 없다. 이는 섬유 업계에 종사하는 통상의 기술자가 상기 BBOT 물질의 존재 자체를 아는 것이 쉽지 않기 때문이다. 그러나 본 발명자는 BBOT를 섬유 분야에 적용하는 발상을 하였고, 직접 적용한 결과, BBOT의 고유 기능인 발광 특성은 물론이고, 대전방지, 항균, 흡습발열, 자외선 차단 효과를 갖는 것을 발견함으로서 본 발명을 완성하였다.

상기 다기능은 자외선 차단, 대전방지, 항균, 발광 및 흡습발열을 포함한다. 상기 항균 기능은 모든 균에 대한 기능일 수 있고, 바람직하게는 스타필로코커스 속(Staphylococcus sp.) 또는 클렙시엘라 속(Klebsiella sp.) 또는 이들 모두에 대한 기능일 수 있다.

본 발명에 따른 다기능 섬유 소재에 포함되는 고분자 수지는 이에 한정되지 않지만, 양이온 가염형 고분자 수지 일 수 있다. 양이온 가염형 고분자수지는 고분자 수지에 개질제가 공중합되어 개질된 것으로서, 상기 개질제로는 당업계에서 사용하는 모든 물질이 가능하고, 바람직하게는 하기 화학식 2로 표현되는 플루오르세인 디소듐 설트(Fluorescein disodium salt, CAS No. 518-47-8)일 수 있다. 상기 플루오르세인 디소듐 설트는 작용기의 차이로 인하여 5-설포이소프탈산염(5-sulfoisophthalate)보다 친수성이 훨씬 강력하기 때문에 수분을 흡수하는 능력이 현저하게 우수하다.

따라서 동일한 환경에 있을 때, 하기 화학식 2의 물질로 개질시킨 고분자 수지를 이용하면, 5-설포이소프탈산염(5-sulfoisophthalate)로 개질시킨 고분자 수지를 이용할 때에 비해, 섬유의 수분 흡수량이 증가하여 전도성이 훨씬 우수해지므로, BBOT의 효과가 섬유 전반적으로 확산이 더 잘 되는바, BBOT를 극소량만 첨가하더라도 충분한 효과를 얻을 수 있다.

<화학식 2>

상기 개질제는, 특히 상기 화학식 2의 플루오르세인 디소듐 설트는 BBOT 중량을 기준으로 0.00001~0.005 중량부, 바람직하게 0.00005~0.0001 중량부로 포함될 수 있다. 상기 플루오르세인 디소듐 솔트를 극소량만 사용하여도, BBOT의 효과를 섬유 전반적으로 충분히 확산시킬 수 있다.

상기 고분자 수지는 섬유상을 형성할 수 있는 모든 종류의 합성 수지를 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않지만, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드(polyamide), 폴리우레탄(PU), 및 실리콘계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)일 수 있다.

상기 소재는 기존의 기능성을 손상시키지 않는 범위에서 무광제, 개질제, 대전제, 안료 등을 추가로 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 다기능 섬유 소재는 상기 고분자 수지를 90 내지 99.999 중량%, 90 내 99.99 중량%, 또는 90 내지 99.9 중량%를 포함하고, 상기 BBOT를 0.001 내지 10 중량%, 0.01 내지 10 중량%, 또는 0.1 내지 10 중량% 포함할 수 있고, 상기 BBOT는 바람직하게 0.001 내지 1 중량%, 더욱 바람직하게 0.001 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 변색이나 물성의 저하 없이 우수한 다기능을 보유할 수 있다. 특히, BBOT의 함량이 1 중량%를 초과하는 경우, 상기 소재로 제조한 섬유의 일광견뢰도가 크게 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 예컨대, BBOT의 함량이 0.001~0.5 중량%일 경우에는, KS K 0700에 의한 일광 견뢰도가 약 5급(퇴색시간: 35~80 시간)인데 반하여, 1 중량%를 초과하는 경우에는, 약 3급(퇴색시간: 8~20 시간)이어서, BBOT의 함량이 1 중량%를 초과하면, 일광견뢰도가 크게 저하된다.

본 발명은 상기 다기능 섬유 소재를 포함하는 다기능 섬유를 제공한다.

상기 섬유는 하기 중 하나 이상의 특성을 포함할 수 있다:

i) KS K 0850(2014)로 측정한 UV-A 투과율이 1.2% 미만;

ii) KS K 0850(2014)로 측정한 UV-B 투과율이 0.9% 미만;

iii) KS K ISO 12947-2:2014로 측정한 마모강도가 20,000회 이상; 및

iv) KS K 0693:2011 및 KS K ISO 6330:2011에 의해 30회 세탁 후 측정한 정균감소율이 99% 이상;

iv) KS K 0850:2014 및 KS K ISO 6330:2011에 의해 30회 세탁 후 측정한 자외선 차단율이 98% 이상.

상기 다기능 섬유는, 예를 들어 후술하는 바와 같이 BBOT를 고농도로 함유하는 마스터배치를 고분자 기본 수지와 소정의 비율로 혼합하여 용융 방사하는 방법으로 제조될 수 있다.

본 발명은 고분자 수지, 및 상기 화학식 1로 표현되는 2,5-비스-(5’부틸-벤즈옥사졸릴)티오펜[2,5-Bis(5-tert-butyl-2-benzoxazolyl)thiophene, 이하 BBOT]을 포함하는 다기능 섬유 제조용 마스터배치를 제공한다.

상기 마스터배치에 포함되는 고분자 수지는 상술한 바와 같이, 섬유상을 형성할 수 있는 모든 종류의 합성 수지를 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않지만, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드(polyamide) 및 실리콘계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)일 수 있다.

상기 마스터배치는, 고분자 수지를 50 내지 99 중량% 또는 70 내지 90 중량% 포함하고, 및 상기 BBOT를 1 내지 50 중량% 또는 10 내지 30 중량% 포함할 수 있다. 상기 범위에서 BBOT의 분산성이 안정적이면서 성형성이 우수한 마스터배치를 제조할 수 있다.

상기 마스터배치는 본래 다기능 효과를 저해하지 않는 범위에서 분산제, 유연제, 흡수제, 소취제, 발수제 등의 첨가제를 하나 이상 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 그 첨가효과를 나타낼 수 있도록, 예를 들어 상기 마스터배치 100 중량부 대비 0.1 내지 30 중량부 범위로 첨가될 수 있다.

또한, 상기 마스터배치는 상기 항균 섬유 제조 시 고분자 기본 수지와 용이하게 혼합되고 BBOT를 분산시킬 수 있도록 펠렛 형태로 성형될 수 있다.

일 측면에서, 상기 고분자 수지는, 고분자 수지가 화학식 2로 표현되는 플루오르세인 디소듐 설트(Fluorescein disodium salt)로 개질된 것을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 마스터배치, 고분자 수지의 혼합물을 방사하는 단계를 포함하는 다기능 섬유의 제조방법을 제공한다.

상기 수지는 플루오르세인 디소듐 설트(Fluorescein disodium salt)로 개질된 고분자 수지와 동일한 종류의, 개질되지 않은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 예컨대, 마스터배치에 개질된 PE가 포함되어 있다면, 다기능 섬유 제조시에는 개질되지 않은 PE를 더 포함하여 섬유를 제조할 수 있다. 상기 마스터배치와 개질되지 않은 고분자 수지의 혼합 비율은 상기 다기능 섬유 내에 원하는 BBOT의 함량에 따라 조절될 수 있다.

상기 혼합물을 용융 방사하는 단계는 이중화 컴포넌트(component) 복합방사 또는 단순방사 방법을 사용하여 방사하는 것이 가능하며, 또한 단섬유로의 생산도 가능하다. 또한, 방사 후 권취 공정을 거칠 수 있는 데 상기 권취 공정은 사용자의 편의에 따라 또는 섬유의 목저에 따라 선택할 수 있고, 이에 한정되지 않지만 UDY(undrawn yarn) 공법, POY(partially oriented yarn) 공법, 또는 FDY(fully drawn yarn) 공법에서 선택할 수 있고, 바람직하게는 POY(partially oriented yarn) 공법일 수 있다.

방사된 다기능 섬유의 형태는 장섬유인 멀티 필라멘트 및 모노필라멘트, 또는 단섬유 등 어떠한 형태로도 가능하다. 또한, 상기 다기능 섬유는 다기능 성능을 저해하지 않는 범위에서, 후 가공에 의해 대전방지제, 유연제, 흡수제, 탈취제, 발수제, 방오제, 방염제, 방진드기제 등을 부여할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명 하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

< 실시예 - 다기능성 원사의 제조 >

실시예 1. 마스터배치의 제조

폴리에스테르(PET) 및 2,5-비스-(5’부틸-벤즈옥사졸릴)티오펜[2,5-Bis(5-tert-butyl-2-benzoxazolyl)thiophene, 이하 BBOT]을 95 : 5의 중량비로 혼합하고, 플루오르세인 디소듐 설트(Fluorescein disodium salt, CAS No. 518-47-8)를 상기 BBOT 중량 대비 0.0001 중량부로 혼합하여 고압 압출기를 통해 펠렛(pellet) 형태의 마스터배치를 제작하였다. 그 후 상기 마스터배치의 물성 측정을 한국고분자시험연구소(주)에 의뢰하였고, 그 결과를 도 1에 기재하였다.

실시예 2. 다기능성 원사의 제조

BBOT의 함량이 0.5중량% 및 1.0 중량%가 되도록 상기 마스터배치, 및 폴리에스터를 혼합한 후, 용융방사기(일본 TMT 社,)에 넣어 300~315℃의 온도 및 방사속도 약 3100 mpm 조건에서 용융, 압출하였다. 그 후, 방사속도 600 m/min, 연신비 1.68, 1차 히터온도 170℃, V/R 1.5의 조건에서 복합사가공기(일본 Marata Machinery 社, No.33H)를 이용하여 POY 120/36 및 POY 75/36을 제조하였다. BBOT를 0.5 중량% 넣은 것과 1.0 중량% 넣은 것의 특성을 하기 표 1에 기재하였다.

BBOT 중량%에 따른 POY 120/36 및 POY 75/36의 특성

		BBOT 중량%	섬도(d)	강도(g/d)	신도(%)
POY 120/36	실시예 1	0.5	119.07	3.16	127.3
POY 120/36	실시예 2	1.0	119.10	3.05	134.9
POY 75/36	실시예 3	0.5	72.8	3.87	26.8
POY 75/36	실시예 4	1.0	73.0	3.95	28.2

상기 원사를 이용하여 통상적인 제직, 염가공 방법으로 원단을 제작하였는데, 문제없이 제작이 가능하였다. 따라서 BBOT는 다기능성 섬유를 만드는데 적합한 성분이라는 것을 알 수 있다.

또한, 실시예 3과 비교하여 플루오르세인 디소듐 설트의 함량만 제외하고 동일한 조건으로 섬유를 제조하였다. 구체적으로, 플루오르세인 디소듐 설트를 포함하지 않는 마스터 배치를 이용하여 제조한 원사, 0.00005 중량%로 포함하는 마스터배치를 이용하여 제조한 원사, 0.0015 중량%로 포함하는 마스터배치를 이용하여 제조한 원사 각각을 순서대로 비교예 1~3이라고 하였다.

< 실험예 - 다기능 효과 검증 >

실험예 1. 자외선 차단 효과

상기 실시예 3 및 4로 제조된 직물의 자외선 차단 효과를 알아보기 위해, FITI시험연구원에 이를 의뢰하였고, KS K 0850(2014)에 의해 측정하고, 그 결과를 표 2와 도 2에 기재하였다. 도 2에서 #1 시료는 실시예 4, #2 시료는 실시예 3으로 제작된 원단 샘플이고, #3 시료는 BBOT 없이 PET로만 제작된 원단 샘플이다.

	#1	#2	#3
UPF	50+	50+	29.0
UV-A 투과율(%)	1.1	0.9	20.1
UV-B 투과율(%)	0.8	0.3	1.3
*비고 파장범위 UV-R:290~400nm, UV-A:315~400nm, UV-B: 290~315nm 파장간격 5nm 측정기기 UV-VIS-NIR-SPECTROPHOTOMETER 50+:UPF가 51 또는 그 이상(AS/NZS4399

상기 도 2의 결과에서, BBOT를 직물에 첨가함으로서 UV-A의 투과율(%)이 약 95% 감소하고, UV-B의 투과율(%)이 38~77% 감소하는 것을 확인할 수 있다.

한편, 플루오르세인 디소듐 설트의 함량에 따른 효과는 아래 표 3에 기대된 바와 같았다.

	비교예1	비교예 2	비교예 3
UPF	33	35	50+
UV-A 투과율(%)	15.5	11.8	1.3
UV-B 투과율(%)	1.8	1.1	1.0

그 결과, 플루오르세인 디소듐 설트를 포함하지 않거나 0.0001 중량% 미만으로 소량 포함하는 경우에는, 자외선 차단효과가 크게 저하되고, 0.001중량% 초과하여 다량 포함할 경우에는 효과 증가가 미미함을 알 수 있었다.

실험예 2. 다양한 물성 검사

상기 실시예 3 으로 제조된 원사 및 원단의 다양한 물성 검사를 한국의류시험연구원(KATRI)에 의뢰하였고, 그 결과를 도 3 내지 도 5에 기재하였다.

원단의 필링은 KS K 0501(2010)에 의해 측정하였고, 마모강도는 KS KISO 12947-2(2014)에 의해 측정하였으며, 인장강도는 KS K 0521(2015)로 측정하였다.

또한, 인열강도는 KS K ISO 13937-1(2009)로 측정하였고, 실미끄럼강도는 KS K ISO 13936-2(2009)로 측정하였고, 내수도는 KS K ISO 811(2009)로 측정하였고, 발수도는 KS K 0590(2008)로 측정하였으며, 마찰대전압은 KS K 0555(2010)으로 측정하였다.

또한, 포름알데히드 함량은 KS K ISO 14184-1로 측정하였고, 소취율은 가스검지관법에 의하였으며, 항균도는 KS K 0693(2011)에 의해 측정하였다.

PET 섬유는 정전기가 매우 심하지만, 도 4의 마찰대전압 측정 결과를 통해서 BBOT가 정전기를 현저히 감소시킨다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 5의 항균도(%) 결과를 통해 BBOT에 의해 PET 섬유가 항균활성을 갖는 것을 알 수 있다.

자세한 측정 결과는 하기 표 4과 같다.

필링	4.5급
마모강도	20000회 이상
인장강도	경사방향 780N, 위사방향 520N
인열강도	경사방향 32N, 위사방향 18N
실미끄럼저항도	경사미끄럼 1.0mm, 위사미끄럼 1.0mm
내수도	54,6cmH2
발수도	1.1.1
마찰대전압	면마찰포 210V, 모마찰포 100V
포름알데히드 함량	검출안됨
소취율	30분: 16%, 60분:24%, 90분: 28%, 120분: 30%
향균도	sample 1: 99.6% samle 2: 99.9%

실험예 3. 발광 특성

상기 실시예의 펠렛 및 실시예 3으로 제조된 원사의 발광 특성을 325nm의 He-Cd 레이저를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 도 6에 기재하였다.

그 결과 BBOT 및 플루오르세인 디소듐 설트를 포함하는 경우, 그렇지 않은 경우에 비하여 현저히 우수한 발광도를 나타냄을 알 수 있었다.

한편, 플루오르세인 디소듐 설트를 포함하지 않거나 극소량 포함하는 경우에는, 발광도 변화가 거의 없었고, 0.001 중량%를 초과하여 과량 포함할 경우에는, 효과상승 정도가 미미하였다.

실험예 4. 흡습발열 효과 측정

FITI시험연구원에 흡습발열 효과 측정을 의뢰하였고, 시험 방법은 20.0±2.0℃의 시험 온도 환경에서, 상대 습도를 10±2.5%에서 90±2.5%로 상승시킨 후, 실시예 3으로 제조된 원단의 온도를 측정하였다. 상기 결과를 도 7에 기재하였다.

상기 도 7에서 대조군(시험편이 없는 상태에서 온도 센서만을 놓고 측정함)보다 실시예 3으로 제조된 원단의 온도 상승률이 약 2.67 배라는 것을 알 수 있고, 따라서 BBOT로 인해 원단의 흡습발열 효과가 매우 뛰어나다는 것을 알 수 있다.

또한, 비교예들에 대해서도 동일한 실험을 진행해본 결과, 비교예 1로 제조된 원단의 온도 상승률은 대조군과 비교하여 1.4배 수준이고, 비교예 2는 1.5배, 비교예 3은 약 2.5배 수준이었다.

실험예 5. 효과의 지속성

실시예3으로 제조한 원단 30회 세탁 후 항균도(KS K 0693: 2011)과 자외선 차단율(KS K 0850: 2014)을 측정하였다. 그 결과 하기 표 5와 표 6에서 볼 수 있듯이 30회 세탁 이후에도 항균성(도 8)과 자외선 차단성이 초기와 유사하게 유지되는 것을 확인할 수 있었다.

		BLANK(대조군)	제시상태(세탁전)	30회 세탁 후
Staphylococcus aureus ATCC 6538	초기균수	2.0 X 10⁴	2.0 X 10⁴	2.0 X 10⁴
	18시간 후	3.0 X 10⁶	< 10	2.0 X 10²
	정균 감소율	-	99.9	99.9
Klebsiella pneumoniae ATCC 4352	초기균수	2.0 X 10⁴	2.0 X 10⁴	2.0 X 10⁴
	18시간 후	2.8 X 10⁷	< 10	1.7 X 10³
	정균 감소율	-	99.9	99.9

* 비고

단위: 세균수/ml

표준포: 면

비이온 계면활성제: TWEEN 90 접종 균액에 0.05% 첨가

<= 미만

세탁조건: KS K ISO 6330:2011, 6B (40±3)℃, 빨랫줄건조.

	제시상태	30회 세탁 후
UV-R 차단율	98.2	98.9
UV-A 차단율	97.9	98.7
UV-B 차단율	99.1	99.4

파장범위

UVR : 290~400nm

UVA : 315~400nm

UVB : 290~315nm

파장간격: 5nm

측정기기: UV-VIS-NIR SPECTROPHOTOMETER

Claims

개질된 고분자 수지; 및
하기 화학식 1로 표현되는 2,5-비스-(5’부틸-벤즈옥사졸릴)티오펜[2,5-Bis(5-tert-butyl-2-benzoxazolyl)thiophene, 이하 BBOT]을 포함하고,
상기 개질된 고분자 수지는 양이온 가염형 고분자 수지를 포함하고,
상기 양이온 가염형 고분자 수지는 고분자 수지가 하기 화학식 2로 표현되는 플루오르세인 디소듐 설트(Fluorescein disodium salt)로 개질된 것이고,
상기 플루오르세인 디소듐 설트는,
BBOT의 중량을 기준으로, 0.00001~0.001 중량부로 포함되는, 다기능 섬유 소재;
<화학식 1>

,
<화학식 2>

.
제1항에 있어서,
상기 다기능은 자외선 차단, 대전방지, 항균, 발광 및 흡습발열을 포함하는, 다기능 섬유 소재.
삭제
제1항에 있어서,
상기 고분자 수지는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드(polyamide), 폴리우레탄(PU) 및 실리콘계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는, 다기능 섬유 소재.
제1항에 있어서,
상기 다기능 섬유 소재는,
상기 BBOT를 다기능 섬유 소재 총 중량을 기준으로 0.001~10 중량%로 포함하는, 다기능 섬유 소재.
삭제
제1항, 제2항, 제4항, 및 제5항 중 어느 한 항의 섬유 소재를 포함하는 다기능 섬유.
제7항에 있어서,
상기 섬유는 하기 중 하나 이상의 특성을 포함하는, 다기능 섬유:
i) KS K 0850(2014)로 측정한 UV-A 투과율이 1.2% 미만;
ii) KS K 0850(2014)로 측정한 UV-B 투과율이 0.9% 미만;
iii) KS K ISO 12947-2:2014로 측정한 마모강도가 20,000회 이상; 및
iv) KS K 0693:2011 및 KS K ISO 6330:2011에 의해 30회 세탁 후 측정한 정균감소율이 99% 이상;
iv) KS K 0850:2014 및 KS K ISO 6330:2011에 의해 30회 세탁 후 측정한 자외선 차단율이 98% 이상.
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