KR920006382B1 - 항균성 폴리에스텔 섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

항균성 폴리에스텔 섬유의 제조방법

본 발명은 항균성을 갖는 금속이온을 함유하는 지올라이트계 무기입자를 함유하는 폴리에스텔 섬유의 물리적 성질을 증진시키기 위한 목적으로 시스-코아 복합방사법을 이용하여 동일한 항균성을 나타내면서 섬유의 물리적 성질을 강화한 항균성 폴리에스텔 섬유의 제조방법이다.

종래 알려지고 있는 섬유제품에 항균성을 부여하기 위한 방법으로는 크게 후가공처리를 함으로써 섬유의 표면에 항균작용을 하는 화합물로서 피막을 도포하는 방법과 합성섬유의 방사공정에서 항균제를 혼입하는 방법을 들 수 있다.

전자인 경우 유기수은 화합물, 할로겐 페닐계 화합물, 제4급암모니움염기가 있는 계면활성제, 유기동화합물 등으로 섬유제품에 처리하는 방법이 있지만 이들 방법은 안정성 문제, 내세탁성이 약한 문제, 효과가 불충분한 문제 등이 있어 광범위하게 사용되고 있지 못하다.

이 후가공처러 방법의 개선으로 항균제를 방사공정에 투입하는 방법으로서 티아벤다졸 유도체를 방사, 혼입하는 방법 등이 소개되고 있으나 유기화합물을 방사공정에 투입할 경우 항균제 자체가 높은 온도에서 견디지 못하고 분해되거나 섬유의 색변을 야기시키며 물성변화의 주요인으로 작용한다. 방사혼입시 고온에서도 안정하며 항균성을 지속적으로 보유할 수 있는 항균제로서 항균성을 갖는 금속을 함유하는 지올라이트계 무기고체 입자를 투입하는 방법들이 제시되고 있으나 지올라이트 자체가 갖는 높은 수분율과 무기입자 크기에 제한에 의해 단독방사시에 항균제를 투입할 경우 방사공정중에 폴리에스터 중합체의 가수분해가 심하고 연신공정중에 단사, 모우, 권부 등의 발생이 심하고, 물리적 성질의 저하도 심하다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 항균작용을 하는 금속을 함유하는 지올라이트계 무기고체입자를 함유하는 항균성 섬유의 물성개선을 위하여 시스-코아 복합방사법을 이용하여 복합섬유를 제조하는 것이 특징이며, 본 발명에서 사용하는 항균작용을 하는 금속을 함유하는 지올라이트계 고체입자는 (식)1과 같이 표현되는 합성 또는 천연의 지올라이트에 은, 동, 아연 등과 같은 항균성을 갖는 금속을 나트륨 이온과 이온교환 반응을 시켜 제조한 무기 고체입자로서 (식)2와 같이 표현한다.

단, x,y:단위셀(Unit Cell)당의 전체사면체(Tetrahedral)의 수

w:결정수의 계수

단, M : 1∼3가의 금속(Ag, Cu, Zn, Mg, Ca, Ni, Fe, Co)

n : 양이온 M의 원자가

x,y : 단위셀(Unit Cel1)당의 전체사면체.(Tetrahedral)의 수

w : 결정수의 계수

위의 (식)1 과 (식)2에서 표현된 것과 같이 지올라이트 구조물은 천연의 지올라이트나 합성지올라이트에 관계없이 구조내에 수분을 작게는 5%에서 많게는 32%이상 함유하고 있고, 수분을 흡착, 탈착하는 성능을 갖고 있으므로 폴리에스텔 섬유와 같이 수분에 의한 가수분해가 심한 경우 물성저하를 야기하게 된다. 또한 지올라이트 구조내로 부터 수분을 완전히 제거하기 어렵고, 일단 수분이 만족할 만큼 제거되더라도 보관 또는 섬유 제조 공정중에 주위의 수분을 급속히 흡착하는 성질 때문에 지올라이트계 항균제를 혼입시킨 폴리에스텔 섬유제조시에 물성저하를 일으키는 주요 요인으로 작용한다.

위의 (식)2에서 양이온 M은 1∼3가의 금속 대부분이 항균성을 갖고 있으나, 은,동, 아연 금속이온의 순으로 항균효과가 높다. 위에서 언급한 항균작용을 하는 금속을 함유하는 고체입자를 방사 혼입할때 코아성분에는 고유점도가 0.60∼0.68인 폴리에스터 중합체를 사용하고, 시스성분에는 고유점도가 0.60∼0.65인 폴리에스터 중합체와 지올라이트계 무기항균제를 함유하는 마스터 벳치칩을 블랜딩하여 방사한다.

본 발명에서 언급하고 있는 섬유횡단면의 시스성분과 코아성분은＜그림＞에 나타나 있듯이 섬유횡단면의 중심부를 코아성분이라 하고 외곽부분을 시스성분이라 한다.

[그림]복합방사한 섬유의 횡단면

이때 시스성분은 섬유횡단면의 면적분율로 30∼70%이고, 나머지 면적부분은 코아성분으로서 공정성이 양호하고 물성이 향상된 복합섬유를 제조할 수 있다. 시스성분이 섬유횡단면의 30%이하일 경우, 즉 코아성분이 섬유 횡단면의 70%이상을 차지할 경우, 코아성분의 섬유상에서 한쪽으로 치우치거나 섬유표면으로 돌출되는 현상이 발생하여 항균성이 저하하기도 하고 알칼리 감량 등의 후가공에 의해 용해되는 시스성분의 양에 의해 단독성분으로 방사한 섬유에 비해 항균성의 저하를 유발하게 된다.

또 항균제를 함유하는 시스성분이 섬유횡단면의 면적비율 70%이상일 경우, 즉 코아성분이 30%이하일 경우에는 방사시 코아성분이 섬유중심축에 자리 잡기가 어려우며 물성개선 효과도 크지 못하다. 항균작용을 하는 금속을 함유하는 지올라이트계 고체입자를 섬유에 혼입할 때 투입한 항균제의 양이 동일한 경우 항균효과는 섬유의 단위 질량당의 표면적에 비례하게 되는데 이는 섬유표면에 존재하는 항균제만 항균작용에 기여하기 때문이다.

즉, 태(太) 데니어의 항균섬유를 제조하고자 할 때에는 항균제의 혼입요구량이 증대하게 되고 이에 따른 물성저하가 현저하다. 또한 모노 데니어가 1 데니어 이하인 세 데니어인 항균성 섬유를 제조할 때에는 단위질량당 섬유표면적이 증가하므로 투입 항균제의 양은 저하되나, 고체입자의 항균제가 한부분으로 편재화될경우 취약점으로 작용하여 방사공정 및 연신공정에 단사 발생의 원인이 된다. 즉 항균작용을 하는 금속을 함유하는 지올라이트계 고체입자를 함유하는 항균성 폴리에스텔을 제조할 경우 섬유의 모노 데니어에 관계없이 공정성이 양호하고 물성저하를 방지할 수 있는 방법으로서 시스성분에는 고체항균제 입자를 함유하고 코아성분에는 항균제를 함유하지 않는 복합섬유를 제조함으로서 만족한 물성을 얻을 수 있다.

본 발명과 같은 복합방사법에 의해 항균성 폴리에스텔 섬유를 제조할 경우, 단독방사법에 의하여 제조된 항균성 폴러에스텔 섬유와 동일한 항균성을 나타내면서 물성이 개선된 항균성 섬유를 제조할 수 있어 알칼리 감량등과 같은 후가공처리 이후에도 만족할 만한 물성을 유지하므로 항균성 필라멘트사의 제조, 장섬유 부직포, 직물 등의 전개가 용이하다.

이하 본 발명을 실시예에 따라 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 실시예에 사용한 지올라이트계 항균제의 구조식은 다음과 같다.

M_x/n[(A10₂)_x(SiO₂)_y]_w·H₂O로 표현되며 여기서 M은 Ag, Cu, Zn이 공존하는 평균입자 크기가 3μm인 고체입자를 사용하였다.

[실시예 1]

통상의 시스-코아 방사구금을 사용하여 시스성분에는 지올라이트계 항균제를 20% 함유한 폴리에스텔 마스터 뱃치칩을 중량비 6%와 고유점도 0.64의 폴리에스텔 칩을 중량비로 94%혼합, 방사하여 실제 섬유상의 시스성분에 지올라이트계 항균제의 양이 중량비로 1.2%가 되도록 하고 코아성분은 고유점도 0.64의 폴리에스텔 칩을 사용하여 75 데니아 36 필라멘트이고 시스성분과 코아성분의 면적비가 50:50인 복합섬유를 제조하였다. 이 복합섬유의 단면을 주사 전자 현미경으로 관찰한 결과 시스성분에 다수의 지올라이트 입자가 존재함이 관찰되었으나 코아 성분에는 지올라이트 입자가 발견되지 않았다. 또 이 복합섬유를 98℃, 5% NaOH 용액에서 감량률이 15±0.5%가 되도록 감량한 후 감량전후의 강도와 항균성을 측정하고 ＜표1＞에 비교예와 함께 결과를 나타내었다.

[실시예 2]

통상의 시스-코아 방사구금을 사용하여 시스성분에는 지올라이트계 항균제를 20% 함유한 폴리에스텔 마스터 뱃치칩을 중량비로 15%로 하고, 고유점도 0.64의 폴리에스텔 칩을 중량비로 85% 혼합, 방사하여 실제 섬유상의 시스성분에 지올라이트계 항균제의 양이 중량비로 3%가 되도록 하고, 코아성분은 고유점도 0.64의 폴리에스텔 칩을 사용하여 100 데니아 10 필라멘트이고 시스성분과 코아성분의 면적비가 40:60인 복합섬유를 제조하였다. 이 복합섬유의 단면을 주사 전자 현미경으로 관찰한 결과 시스성분에 다수의 지올라이트 입자가 존재함이 관찰되었으나 코아성분에는 지올라이트 입자가 발견되지 않았다. 또 이 복합섬유를 98℃, 5% NaOH 용액에서 감량융이 15±0.5%가 되도록 감량한 후 감량전후의 강도와 항균성을 측정하고 ＜표2＞에 비교예와 함께 결과를 나타내었다.

[비교예 1]

항균제를 20% 함유한 폴리에스텔 마스터 뱃치칩을 중량비 6%와 고유점도 0.64의 폴리에스텔 칩을 중량비로 94% 혼합, 단독방사하여 실제 섬유상에 지올라이트계 항균제의 양이 중량비로 1.2%인 75 데니아 36필라멘트를 제조하였다. 이 섬유의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰한 결과 지올라이트계 항균제가 섬유단면 전체에 분포됨이 확인되었다. 또 이 섬유를 98℃, 5% NaOH 용액에서 감량률이 15±0.5%가 되도록 감량한 후 강량전후의 강도와 항균성을 측정하고 ＜표1＞에 실시예와 함께 결과를 나타내었다.

[비교예 2]

항균제를 20% 함유한 폴리에스텔 마스터 뱃치칩을 중량비 15%로 하고, 고유점도 0.64의 폴리에스텔 칩을 중량비로 85%로 혼합, 단독방사하여 실제 섬유상에 지올라이트계 항균제의 양이 중량비로 3.0%인 100 데니아 10 필라멘트를 제조하였다. 이 섬유의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰한 결과 지올라이트계 항균제가 섬유단면 전체에 분포됨이 확인되었다. 또 이 섬유를 98℃, 5% NaOH 용액에서 감량률 15±0.5%가 되도록 감량한 후 감량전후의 강도와 항균성을 측정하고 ＜표2＞에 실시예와 함께 결과를 나타내었다.

[비교예 3]

통상의 시스-코아 방사구금을 사용하여 시스성분에는 지올라이트계 항균제를 20% 함유한 폴리에스델 마스터 뱃지칩을 중량비 15%로 하고 고유점도 0.64의 폴리에스텔 칩을 중량비로 85% 혼합, 방사하여 실제 섬유상의 시스성분에 지올라이트계 항균제의 양이 중량비로 3%가 되도록 하고 코아성분은 고유점도 0.64의 폴리에스텔 칩을 사용하여 100 데니아 10 필라멘트이고 시스성분과 코아성분의 면적비가 25:75인 복합섬유＜비교예3-l＞와 면적비가 75:25인 복합섬유＜비교예3-2＞를 제조하였다. 이 복합섬유의 단면을 주사전자 현미경으로 관찰한 결과 시스성분에 다수의 지올라이트 입자가 존재함이 관찰되었으나 코아 성분에는 지올라이트 입자가 발견되지 않았다. 또 이 복합섬유를 98℃, 5% NaOH 용액에서 감량률이 15±0.5%가 되도록 감량한 후 감량전후의 강도와 항균성을 측정하고 ＜표3＞에 결과를 나타내었다. ＜표3＞에 나타나있는 것과 같이 시스성분이 너무 많거나, 너무 작으면 물성향상과 항균성 유지의 두 항목을 동시에 만족시킬 수 없다. 실시예의 비교예의 항균성 추정에는 페렴균(Klelsiella pneunloniae ATCC 4356)을 사용하고 측정방법으로는 진동시험법 (Shake Flask Method) 를 택하였다.

[표 1]

[표 2]

[표 3a]

[표 3b]

위의 실시예와 비교예의 알칼리 감량전의 섬유강도는 신도가 약30∼32%가 되도록 연신배율을 조절하였을 때의 강도를 나타낸다. ＜표1＞＜표2＞에서 본 바와 같이 비교예 1, 2의 경우, 단독방사를 한 결과 강도저하를 초래하였다.

※ 감균율은 다음과 같은 식에 의하여 구하였다.

단, A : 시험편을 넣고 진탕후 배양, 계측한 균수/m1

B : 진탕하지 않고 배양, 계측한 균수/m1

※ 강도유지율은 다음과 같은 식에 의하여 구하였다.

단, A : 알칼리 감량 전의 섬유의 강도

B : 알칼리 감량 후의 섬유의 강도

Claims (1)

1. 일반식(l)과 같이 표시되는 항균작용을 하는 금속이온을 함유하는 지올라이트계 무기고체입자를 시스-코아 복합방사법을 사용하여 시스성분에는 지올라이트계 무기고체입자를 함유하고 코아성분에는 함유하지 않으며, 시스성분에 섬유횡단면의 면적비율로 30∼70% 차지하고 시스성분외 지올라이트계 고체입자가 시스성분의 섬유중량비로 0.2∼5% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 항균성 폴리에스텔 섬유의 제조방법.

   

   단, M : 1∼3가의 금속(Ag, Cu, Zn, Mg, Ca, Ni, Fe, Co)

   n : 양이온 M의 원자가

   x,y : 단위셀(Unit Cell)당의 전체사면체(Tetrahedral)의 수

   

   w : 결정수의 계수