KR930012185B1 - 항균 및 소취성이 우수한 폴리에스테르 섬유의 제조 방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

항균 및 소취성이 우수한 폴리에스테르 섬유의 제조 방법

본 발명은 섬유 표면에 다공질 무기 미립자를 존재하게 하여 소취 및 항균성을 부여하는 폴리에스테르 섬유의 제조 방법에 관한 것이다. 섬유의 경우 인체의 땀 및 외부 오염에 의해 미생물이 번식하기 때문에 다량의 암모니아가 발생하여 불쾌한 냄새 및 인체에 해로운 문제가 일어난다. 그러한 이유로 예전부터 섬유재료에 이러한 기능을 부여하고자 많은 시도가 있어 왔다.

섬유에 항균성을 부여하는 방법으로 현재 유기 실리콘 제4급 암모늄염계가 광범위하게 사용되고 있으나 세탁내구성 및 특히 염소계 세제를 사용할 경우 황변되는 결점을 나타내고 있다. 이러한 이유로 일본 특개소 제54-38951호에는 이온 교환성 공중합체를 제조하여 동염 및 은염의 수용액으로 처리하여 섬유표면에 금속이온을 표출시켜 항균성을 부여한 경우도 있다. 그러나 이와같은 방법도 금속이온이 고분자와 반응을 하여 물성이 저하되기 때문에 사제조 공정 및 염색 등의 후공정에서 공정통과성이 떨어지는 문제점이 생기게 된다.

본 발명자들은 이러한 문제점을 해결하고 섬유자체에 항균성을 부여할 뿐만 아니라 바람직하게는 소취성능까지 부여하고자 연구한 결과 불활성인 무기 미립자를 폴리에스테르섬유 표면에 존재하게 하여 세탁내구성이 우수하고 공정통과성이 우수한 향균소취 폴리에스테르섬유를 제조하기에 이르렀다. 악취화합물의 대표적인 성분으로는 암모니아, 황화수소, 트리메틸아민, 아세트알데히드 및 메틸머캅탄등과 같은 많은 종류의 악취성분이 존재하며 이러한 악취의 제거방법은 다공성 물질을 이용하는 물리흡착방법, 산·알칼리 등에 의한 화학흡착방법 등으로 나뉘어질 수 있다.

본 발명에서는 악취제거에 있어서 미분말의 다공질 세라믹을 사용하여 악취성분의 분자와 물리 화학적으로 결합하게 하여 소취성능을 갖게할 뿐 아니라 온, 습도조건에 안정하고 성능의 지속성이 우수한 항균 및 소취성이 우수한 폴리에스테르섬유를 제조할 수 있다. 악취성분과 화학적으로 결합하는 금속으로는 일반적으로, 철, 구리, 은, 수은, 주속, 납 등이 있으나 경제적이유와 독성 등을 고려하여 본 발명에 있어서는 구리, 은, 철 성분등이 다공성 세라믹에 포함되었으며 일부 금속산화물은 악취성분의 분자와 화학적으로 흡착하여 소취효과를 나타낼 뿐만 아니라 온, 습도에 안정하기 때문에 지속성이 우수하였다.

본 발명에서는 금속이온이 미생물의 신진대사를 파괴하여 항균성을 나타내고 다공성의 큰 표면적 및 금속산화물 등에 의하여 악취성분을 제거할 수 있다는 점에 착안하여 다공성계의 무기세라믹을 섬유표면에 존재하게 하여 항균 소취성을 갖는 폴리에스테르섬유를 제조하였다. 본 발명에 사용된 다공성 무기 미립자의 경우는 금속이온의 바인더(Binder)로 사용되었으며 성분조성은 실리카 알루미나계의 무기물로써 비표면적이 100∼800m²/g인 특징을 가지고 있다. 섬유에 적용하기 위하여 입자크기 0.1∼5마이크론의 크기로 조정되었으며 다공성 세라믹의 경우 수분흡착이 뛰어나 사용하기 전에 200∼600℃에서 건조하여 사용하였다.

이하 본 발명을 상세하 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 있어서 금속이온을 함유하는 다공성 무기세라믹의 첨가량은 폴리에스테르수지에 대하여 0.1∼10%가 적당하며 가장좋게는 0.5∼5중량%가 바람직하다. 0.1중량% 이하인 경우에는 최종원사이에서 효과가 불충분하며 10중량% 이상일 경우에는 공정통과성이 어려울뿐 아니라 경제적으로도 잇점이 없어지게 된다.

본 발명에 있어서 사용된 금속이온 함유 무기세라믹의 경우에 있어서 항균소취성능의 효과는 다공성 세라믹의 표면에 존재하는 금속이온의 양에 크게 의존하며 더우기 이 양에 따라 최종 연신사의 색상은 크게 좌우된다.

본 발명에 있어서 항균소취성능을 효과적으로 발휘하기 위해서 다공성 무기세라믹에 함유된 금속의 양은 다공성 무기세라믹 전체 중량에서 차지하는 정도가 1∼50중량% 되게 하였으며 바람직하게는 5∼30중량%되게 하였다. 1중량%이하일 경우에는 최종 섬유에 대하여 항균소취 효과가 불충분하며 50중량% 이상일 경우 무기세라믹을 첨가한 최종 연신사의 색상이 변화하여 제직한 후 원하는 색상의 염색이 불가능하게 되는 문제가 발생한다. 따라서 적정 금속이온의 양을 다공성 무기세라믹에 함유시키기 위하여 폴리머에 첨가하기 전에 수용성 금속염용액에 처리하고 세라믹표면에 남아있는 과량의 금속이온은 수세하는 조작을 반복하였으며 다음 진공건조한 후 처리하지 않은 건조된 다공성 무기세라믹의 무게분율과의 차를 계산하여 적정 금속이온의 함량을 조정하였다.

본 발명에 있어서 금속이온을 함유하는 무기세라믹을 섬유중에 첨가하는 방법 중에서 중합과정에 첨가하는 방법은 세라믹의 표면에 있는 금속성분이 중합반응중 촉매작용을 하여 중합 반응중에 부반응이 발생하거나 금속이온들이 착화합물을 형성하여 수지의 색상이 변하는 문제가 일어나게 된다. 따라서 본 발명에서는 컴파운더에서 용융 혼합하여 마스타 배치칩을 만들고 일반 폴리에스테르수지와 1∼5배 정도의 비율로 섞어서 방사공정도중 압출기 내부에서 분산시키는 방법을 사용하였다. 이때 마스타 배치칩을 만들 경우 분산성 및 최종 연신사의 표면에 금속이온을 함유한 무기세라믹이 균일하게 분포되게 하기 위하여 일반 폴리에스테르 보다 융점이 낮은 열가소성 폴리머를 이용하여 마스타 배치칩을 제조한 후 일반 폴리에스테르수지에 혼합하여 사를 제조하였다.

본 발명에 있어서 마스타 배치칩을 만들 때 사용된 폴리머는 일반 폴레에스테르에 비하여 융점이 10∼20℃ 낮은 것을 특징으로 하며 그 구성성분 가운데 디카본산으로는 테레프탈산, 디메틸테레프탈레이트, 이소프탈산, 1,2-비스(4-카르보페녹시)에탄, 2,6-나프탈렌디카본산 등의 방향족 디카본산과 글리콜로서는 에틸렌글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 폴리에틸렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌 글리콜등이 사용될 수 있다. 이러한 융점이 10∼20℃ 낮은 폴리머를 일반 폴리에스테르와 혼합하여 방사할 경우 폴리에스테르보다 점도가 낮기 때문에 방사하여 섬유로 형성되면서 섬유 단면의 바깥 영역에 다공성 무기세라믹이 분포하게 되어 제품으로 사용할 때 항균소취성능을 충분히 나타낼 수 있게 된다. 또한 복합방사의 기술에 의하여 씨스-코아 및 사이드 바이 사이드의 구조로 만들어질 수 있으며 이때 씨스부에 금속이 포함된 무기세라믹이 분포되게 조절한다.

복합비는 금속이온을 함유하는 다공성 무기세라믹이 첨가된 부분이 전체 단면적에서 30∼50중량%의 범위가 되도록 하는 것이 좋으며 효과적인 성능을 나타내기 위하여 금속이온이 포함된 무기세라믹을 포함하는 부분이 포함하지 않는 부분보다 섬유 단면의 바깥부분에 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 사용된 항균시험법, 소취시험법, 세탁내구성 시험법은 다음과 같다.

●항균시험법

시험규격 AATCC-100 시험 방법에 의하여 황색포도상구균에 대하여 항균효과를 시험하였다. 한천배지에 배양군을 접종하여 37℃에서 24시간 배양한 균을 접종원으로 하여 시험편에 접종한 후 일정량의 액체를 가하여 시험편으로부터 세균을 액중에 추출시킨다. 그 다음 처리포와 미처리포의 액중에 잔존하는 세균의 수를 측정하여 금속이온이 포함된 다공성 무기세라믹의 첨가로 인한 세균의 감소 백분율을 계산하였으며 백분율이 99% 이상일 경우 우수, 95%∼99%일 경우 보통, 95% 이하일 경우 불량으로 판정하였다.

방미시험은 JISZ-2911의 습식법에 의하여 아스퍼길라우스 니거(Aspergillus niger) ATTCC 6275 공시균을 이용하여 실험하였다. 물속에 하루동안 둔 시험편에, 사면배지에 이식하여 20∼28℃, 10∼20일간 배양한 공시균(포자 현탁액)을 접종하여 4주간 배양한 후 시험편 주위의 균사발육정도를 다음 기준에 의하여 판정 하였다.

●소취시험법

암모니아, 황화수소 등의 악취가스를 집어넣은 그래스증발관을 데시케이터 아래에 놓고, 연결되어 있는 통로의 판위에 시험편을 위치시킨 후 데시케이터를 밀봉하여 25℃에서 2시간 방치한 후 그래스증발관의 악취농도를 검지관에서 측정하여 아래의 식에 의해 악취농도 감소율을 산출하였으며, 백분율이 99% 이상일 경우 우수, 95%∼99%일 경우 보통, 95% 이하일 경우 불량으로 판정하였다.

●세탁내구성 시험법

시험포 100g을 물 20ℓ에, 세제 35g의 세탁욕에 집어넣고 온도 40℃에서 12분동안 처리한 후 20회 반복하여 실시하였다. 세탁후에는 상기의 방법으로 항균 및 소취성을 평가하였다.

본 발명에 있어서 얻어진 연신사는 후공정에서 예를들면 염색, 정전방지 등의 목적으로 공지의 첨가제와 안료, 안정제, 윤활제등 각종의 첨가제를 함께 사용할 수 있다.

이하 실시예를 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1∼3]

이소프탈산을 4몰% 함유하여 일반 폴리에스테르에 비하여 융점이 20℃ 낮으며 고유점도가 0.54dl/g인 공중합 폴리에스테르 90중량%에 150∼300℃, 1mmHg 이하에서 진공건조한 30중량%의 금속이온이 포함된 다공성 무기세라믹 10중량%를 트윈스크류 컴파운더에서 용융 혼합하여 펠렛트로 제조한다. 이때 가열 영역의 온도는 1영역이 230∼245℃ 2영역이 250∼280℃, 3영역이 260∼280℃ 4영역이 260∼280℃ 5영역이 260∼285℃ 되게 한다. 이 펠렛트를 140℃에서 8시간 건조한 후 고유점도가 0.65dl/g인 폴리에스테르수지와 V형 믹서에서 전체 폴리에스테르에 0.5, 2. 5중량%가 되도록 섞어준 후 방온 285℃, 방속 2,500m/min로 방사하여 반연신사를 얻는다. 이 반연신사를 통상의 방법으로 연신하여 50데니어/36필라멘트를 만들어 원형니트기에서 짜고 정련한 후 상기의 성능시험을 하여 표1에 나타내었다.

[실시예 4∼6]

150∼300℃, 1mmHg 이하에서 진공건조한 다공성 무기세라믹에 함유시킨 금 속의 양을 5, 20, 30중량% 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

고유점도가 0.65dl/g인 폴리에스테르수지를 사용, 컴파운더에서 용융, 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 2∼4]

금속이온을 함유하는 다공성 무기세라믹의 첨가량을 달리한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 5∼7]

다공성 무기세라믹의 전체 중량중 함유된 금속의 양이 차지하는 함량을 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[표 1]

Claims (1)

1. 일반 폴리에스테르에 비하여 융점이 10∼20℃ 낮은 공중합 폴리에스테르수지에 무기세라믹을 첨가하여 고농도 폴리에스테르 펠렛트를 만든 후, 이것과 일반 폴리에스테르수지를 혼합하고 방사하여 폴리에스테르 섬유를 제조함에 있어서, 무기세라믹으로서, 금속이온이 무기세라믹 전체 중량에 대하여 5∼30중량% 함유되어 있으며, 비표면적이 100∼800m²/g, 입경이 0.1∼5마이크론인 다공성의 실리카 알루미나계 무기물은 사용함을 특징으로 하는 항균 및 소취성능이 우수한 폴리에스테르섬유의 제조방법.