KR100358675B1 - 의마면사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 의마면사는 (1) 정련제, 금속이온 봉쇄제, 셀룰로오스 분해제, 및 가성소다를 용해시킨 수용액 내에서 행크 상태의 면사를 90 ℃ 이상의 온도에서 전처리하고, (2) 상기 전처리된 면사를 수축되지 않도록 고정시키고 저온의 알카리 수용액 내에서 처리하고, 그리고 (3) 상기 저온 알카리 처리된 면사를 유연제가 용해된 욕에서 유연처리하는 단계로 이루어지는 방법에 의하여 제조된다.

Description

의마면사의 제조방법{Method of Preparing Linen-like Cotton Yarn}

발명의 분야

본 발명은 의마면사에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 마와 유사한 특성을 갖도록 면사를 가공처리하여 제조되는 의마면사 및 그 제조방법에 관한 것이다.

발명의 배경

면사를 가공하여 마사와 같은 특성을 갖도록 하거나 또는 면제품을 가공하여 마제품과 유사한 의마제품을 제조하고자 하는 기술은 이제까지 여러 가지 방법으로 개발되어 적용되고 있다.

의마면사 또는 의마면제품을 제조하는 방법은 크게 의마가공제를 사용하여 면사 또는 면직물을 처리하는 방법과 이들을 팽윤제로 처리하는 방법으로 구분된다. 의마가공제를 사용하는 방법으로는 젤라틴법, 곤약법, 아파라친법, 비스코스법, 의마가공용 수지처리법 등이 있고, 이들 방법들은 주로 면직물을 의마가공하는데 사용되어 왔다. 그러나 이들 방법은 고온에서 열처리를 해야 하는 처리 공정상의 어려움이 있기 때문에 의마면사를 제조하는 데에는 적용되지 못하고 있는 실정이다. 팽윤제를 사용하여 팽윤처리하는 방법으로는 진한 황산 처리법과 저온 알카리 처리법이 있다. 진한 황산 처리법은 파치먼트 가공으로 알려진 방법으로 저온의 진한 황산 용액에 면섬유를 수초간 침지시킨 다음 수세 및 중화공정을 거쳐 의마제품을 제조하는 방법으로 주로 직물의 의마가공에 적용되어 왔다. 진한 황산 처리법은 면섬유가 황산에 의해 손상받기 쉬우므로 의마면사의 제조에 적합하지 못하고 면직물의 가공에 제한적으로 적용되어 왔다. 이에 반하여 저온 알카리 처리법은 알카리에 의하여 면섬유가 거의 손상되지 않기 때문에 의마 면직물은 물론 의마면사를 제조하는데 모두 적용 가능하다. 그러나 저온 알카리 처리법에 의하여 의마면사 또는 의마면직물을 제조하는 경우 완전히 마와 동등한 수준의 물성을 나타내지 못하고 있다.

면사를 의마가공하여 의마면사를 제조하는 이유는 마와 동등한 물성을 갖는 면사 또는 면직물을 제조하기 위한 것이다. 마는 일반적으로 촉감이 까실까실하고 스티프(stiff)성이 있으며, 보온율이 낮기 때문에 청량감이 있어서 하절기용 의류의 원료로 적합하다. 즉 하절기용 골프웨어, 내의, 스포츠웨어, 캐쥬얼웨어, 티-셔츠와 같은 편직물을 비롯하여 제직물의 원료로도 아주 양호하다. 따라서 면사를 가공하여 제조되는 의마면사도 상기와 같은 마의 특성을 유지하여야 한다. 또한의마면사는 내구성이 양호해야 한다. 직물의 편성, 정련표백, 염색가공, 세탁과정을 통하여 마의 특성이 소멸된다면 제품으로서의 가치를 상실하게 된다. 따라서 직물의 편성과정부터 제품의 세탁과정 동안에도 마의 특성이 유지될 수 있는 내구성이 필요한 것이다.

종래의 방법에 의하여 제조된 의마면사는 마촉감이 부족할 뿐만 아니라 편성에 의하여 대부분의 마촉감을 상실하고, 그 편성물이 정련표백, 염색가공 및 세탁 등의 과정을 거치면 마촉감을 거의 전부 상실하여 일반 면사와 동일한 촉감을 가지게 되는 단점이 있다.

본 발명자는 상기와 같은 종래의 방법에 의하여 제조된 의마면사가 갖는 결점을 해결할 수 있도록 마와 같은 촉감과 스티프성을 갖고 내구성이 양호한 의마면사를 제조할 수 있는 방법을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 마와 같은 촉감과 스티프성을 갖는 의마면사를 제조할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 마와 같은 특성에 대하여 양호한 내구성을 갖는 의마면사를 제조할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 마와 같은 특성을 갖기 때문에 낮은 보온율을 필요로 하고 청량감이 좋은 의류 제조에 적합한 의마면사를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 편직용 또는 제직용 모두에 사용될 수 있는 의마면사를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 모두 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

발명의 요약

본 발명의 의마면사는 (1) 정련제, 금속이온 봉쇄제, 셀룰로오스 분해제 및 가성소다를 용해시킨 수용액 내에서 행크 상태의 면사를 90 ℃ 이상의 온도에서 전처리하고, (2) 상기 전처리된 면사를 수축되지 않도록 고정시키고 저온의 알카리 수용액내에서 처리하고, 그리고 (3) 상기 저온 알카리 처리된 면사를 유연제가 용해된 욕에서 유연처리하는 단계로 이루어지는 방법에 의하여 제조된다.

발명의 상세한 설명

면섬유는 일반적으로 왁스, 펙틴, 지방, 단백질, 헤미셀룰로오스 등의 불순물을 함유하고 있다. 면섬유를 의마가공하기 위해서는 알카리액을 충분히 섬유소 내부로 침투시켜야 하는데, 상기와 같은 불순물이 존재한다면 알카리액 침투를 방해하게 된다. 이들 불순물들은 통상의 알카리 정련방법으로 제거되고 있지만, 이들을 완전히 제거하기는 어려운 실정이다.

이제까지는 정련제와 가성소다 등을 사용하는 일반면사의 알카리 정련방법에의하여 면사를 정련한 후 저온에서 알카리 용액으로 처리한 후 수세 및 중화과정을 거쳐 의마면사를 제조하여 왔다. 그러나 상기의 종래 방법으로는 불순물을 완전히 제거하기가 어렵고, 저온 알칼리 용액으로 처리하는 과정에서도 용액의 점도가 높아 알카리 용액이 충분히 침투하지 못하는 결과를 가져온다. 따라서 본 발명에서는 전처리과정에서 면섬유의 불순물을 완전히 제거시키고, 저온 알카리 용액 처리과정에서 알카리 용액을 충분히 침투시켜 마와 동등한 물성을 갖는 의마면사를 제조하고자 하는 것이다.

우선 의마면사를 제조하기 위한 제1 단계 공정은 행크상태의 면사를 전처리하는 것이다. 전처리 용액은 정련제, 금속이온 봉쇄제, 셀룰로오스 분해제 및 가성소다를 물에 녹인 수용액이다. 전처리 공정에서는 면섬유에 함유된 불순물을 완전하게 제거하고자 하는 것이다. 전처리 용액은 물 1 ℓ를 기준으로 1∼3 g의 정련제, 0.5∼2 g의 금속이온 봉쇄제, 1∼30 g의 셀룰로오스 분해제 및 1∼30 g의 가성소다를 혼합하여 조제한다. 상기 정련제의 구체적인 예로는 지방족 알코올 폴리글리콜 에테르 등과 같은 비이온성 계면활성제 등이 있다. 상기 금속이온 봉쇄제는 일반적으로 계면활성제의 작용을 돕고 면에 존재하는 비누화되지 않은 물질의 침전을 막는 작용을 하며, 구체적인 예로는 폴리카보네이트 등이 사용될 수 있다. 상기 정련제 및 금속이온 봉쇄제는 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 이미 잘 알려져 있는 것으로서, 종류 및 투입량은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 용이하게 실시될 수 있다. 본 발명의 상기 셀룰로오스 분해제에는 과황산 칼륨 등이 사용될 수 있다. 셀룰로오스 분해제를 상기 범위를 초과하여 첨가할 경우, 섬유가 손상되며 상기 범위보다 적게 첨가할 경우에는 분해 효과가 미약하다. 상기 전처리 용액이 담긴 처리조에서 행크상태의 면사를 처리한다. 이 전처리 공정은 일반 염색기를 이용하여 작업할 수 있다. 이 전처리 공정은 90 ℃ 이상의 온도에서 약 1 시간 정도 행한다. 통상 98 ℃의 온도가 바람직하다. 전처리 공정에서는 용액을 순환시키면서 공정을 행하고, 전처리가 완료되면 용액을 배출시켜 폐기시킨다. 전처리된 행크 상태의 면사는 수세, 중화 및 수세과정을 거쳐서 최종적으로 건조된다. 중화공정은 아세트산 또는 포름산 용액으로 행한다. 전처리 공정이 완료된 후 처리된 면사를 수세, 중화, 수세 및 건조하는 공정은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

전처리 공정이 완료되면 저온 알카리 처리공정으로 들어간다. 저온 알카리 처리공정은 0∼-10 ℃의 저온에서 이루어지며, 알카리의 농도는 15∼20 % 정도가 바람직하다. 알카리로는 가성소다가 바람직하게 사용될 수 있다. 저온 알카리욕에서는 행크를 지지시켜서 면사가 수축되는 것을 방지하여야 한다. 면사는 알카리 용액 내에서 수축되는 성질이 있는데, 그 수축을 방지하기 위하여 행크를 지지시켜야 한다. 행크는 두 개의 롤러를 이용하여 지지되며, 롤러를 회전시켜서 행크가 회전될 수 있도록 한다. 행크를 회전시키는 이유는 알카리욕 내에서 면사가 균일하게 처리되게 하기 위해서이다. 저온 알카리 처리는 종래의 머세르화 장치를 이용할 수 있다. 다만, 저온을 유지하여야 하기 때문에 종래의 머세르화 장치에 냉각장치를 부착하여야 한다. 상기와 같이 행크의 장력을 유지하면서 5 분 이상 저온 알카리 처리공정을 행한다. 바람직하게는 10 분 정도 행한다. 저온 알카리 처리공정이 완료된 면사는 수세, 중화, 수세 공정을 행한다. 먼저 약 10 ℃ 정도의 냉수로 충분히 수세하여 면사에 함유된 알카리를 제거하고, 산 용액에 침지하여 잔류하는 알카리를 중화시켜 제거하고, 다시 수세하여 면사에 잔류하는 산을 제거한다. 이 때 사용되는 산 용액은 아세트산 또는 포름산으로 그 농도는 1 g/ℓ 정도이다. 이 산 용액에 면사를 약 10 분간 침지시켜 중화시킨다.

저온 알카리 처리공정이 완료되면 최종적으로 유연처리공정을 행한다. 유연처리공정은 면사의 편직성을 향상시키기 위하여 필요하다. 실리콘계의 유연제를 물에 용해시킨 욕 내에 상기 저온 알카리 처리공정이 완료된 면사 행크를 침지시킨다.

유연제 수용액은 유연제를 약 3 % 정도 용해한 것으로, 그 욕조 내에서 그 행크를 40∼50 ℃의 온도로 약 10∼30 분간 침지하여 처리한다. 이 공정을 행함으로써 의마면사가 편성이 잘 되도록 할 수 있다.

상기 유연처리공정이 완료되면 행크를 건조시켜서 콘 상태로 와인딩하여 편직 또는 제직용 의마면사를 제조한다.

본 발명에서는 전처리 용액에서의 가성소다의 농도가 의마면사의 강신도 및 마의 스티프성과 밀접한 관련이 있다는 것도 발견하였다. 물론 스티프성은 초기 탄성율과 관계가 있다. 가장 바람직한 가성소다의 농도는 물 1 ℓ당 약 20 g 정도의 가성소다를 용해시킨 범위이다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며 하기 실시예는 본 발명의 예시 목적으로 기재될 뿐이며 본 발명의 내용을 한정하거나 제한하고자 하는 것이 아니다.

실시예

실시예 1∼4 : 가성소다 농도에 따른 강신도 및 초기탄성률

실시예 1∼4에서는 면사의 전처리시 가성소다 농도를 변화시킴에 따라 의마면사의 강신도 및 마의 스티프성과 관련이 있는 초기 탄성률이 어떻게 변하는지를 알아보았고, 적정 가성소다 농도를 결정하기 위해 실험하였다.

먼저 정련제로 동림유화에서 제조된 PETALIN HBR(상품명) 2 g/ℓ, 금속이온 봉쇄제로 동림유화에서 제조된 DELINOL VB(상품명) 1 g/ℓ, 셀룰로오스 분해제로 J.T.Baker에서 제조된 과황산칼륨 20 g/ℓ에 가성소다를 10, 15, 20 및 30 g/ℓ로 변화시킨 처리욕을 준비하였다. 전처리는 Ne CM 70/2 면사를 행크로 만들어 액비 1 : 20의 처리욕에서 98 ℃에서 60 분간 행하고, 수세, 중화, 수세 및 건조하였다.

한편, 알칼리(NaOH) 20 %, 침투제로 BASF 社에서 제조된 LeoPhen-MC(상품명) 7 g/ℓ의 용액을 제조하고, 이 용액의 온도를 -10℃로 냉각시켜 저온 알칼리 처리욕을 준비하였다. 그런 다음 상기 전처리 면사 행크를 -10 ℃의 저온 알칼리 처리욕에 10 분 동안 침지시킨 후 꺼내서 약 10 ℃ 정도의 냉수로 충분히 수세하고, 아세트산 1 g/ℓ용액에 10 분간 침지하여 중화시킨 다음 다시 수세 건조하였다. 이때 저온 알칼리 처리과정 동안 면사 행크가 수축되는 것을 방지하기 위해 두 개의 로울러를 행크 사이에 끼워 면사가 수축되지 않고 원래길이를 유지하도록 하였으며, 처리 중에 두 로울러를 회전시켜 알카리가 면사 내부로 균일하게 침투되도록 하였다. 상기의 방법으로 제조한 의마면사에 대해 강신도 및 초기 탄성률을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때 강신도 및 초기탄성률은 KS K 0409법을 이용하여 측정하였고, 결과는 미처리면사를 100으로 하여 상대치로 나타내었다.

실시예	가성소다 농도(g/ℓ)	인장강도 상대치(%)	절단신도 상대치(%)	초기탄성률 상대치(%)	드레이프 강연도 상대치(%)
실시예1	10	94	82	216	213
실시예2	15	101	78	291	281
실시예3	20	122	73	390	368
실시예4	30	107	89	284	270

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 가성소다의 농도가 높을수록 인장강도가 증가하고, 신도는 감소하는 것으로 나타났다 또한 마의 스티프성과 관련이 있는 초기 탄성률은 실시예 3까지는 증가하였으나 그 이후에는 오히려 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 우수한 마촉감을 얻기 위해서는 가성소다 농도가 20 g/ℓ이 되도록 하는 것이 가장 적정한 것임을 알 수 있다.

실시예 5∼7 : 셀룰로오스 분해제 농도에 따른 의마면사의 스티프성

실시예 5∼7에서는 면사의 전처리시 셀룰로오스 분해제의 농도를 변화시킴에 따라 의마면사의 초기탄성률과 강연도가 어떻게 변하는지를 알아보기 위해 실험하였다.

셀룰로오스 분해제의 농도를 10, 15 및 20 g/ℓ로 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 행하였다. 상기의 방법으로 제조한 의마면사에 대해 스티프성과 관련이 있는 초기탄성률 및 강연도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

비교실시예

비교실시예는 본 발명의 전처리 대신 정련제 1 g/ℓ 및 가성소다 3 g/ℓ 등을 사용하는 종래의 면사 정련방법으로 전처리한 것을 제외하고는 실시예 1∼4와 동일한 방법으로 제조하였다. 의마면사의 초기탄성률 및 강연도 등을 측정한 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.

실시예 번호	셀룰로오스분해제(g/ℓ)	인장강도 상대치(%)	절단신도 상대치(%)	초기탄성률 상대치(%)	드레이프 강연도 상대치(%)
실시예5	20	103	70	388	391
실시예6	15	122	73	399	367
실시예7	10	128	81	355	318
비교예		125	94	236	234

그 결과, 셀룰로오스 분해제의 농도가 증가할수록 의마면사의 스티프성이 증가하는 것으로 나타났고, 이러한 결과를 이용하여 셀룰로오스 분해제의 농도 조절을 통해 의마면사의 촉감을 다양화할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

의마면사의 내구성 비교

본 발명의 의마면사와 종래의 의마면사의 내구성을 비교하기 위하여 상기 실시예 6과 7의 방법으로 제조한 의마면사를 편성, 정련표백 및 유연가공을 하면서 각 단계별로 마촉감의 변화를 관찰한 것으로, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이때 정련표백은 일반 면 편성물의 알칼리 정련 및 과산화수소 표백 방법을 적용하였고, 유연가공은 상업적으로 많이 사용되고 있는 실리콘계 유연제를 사용하여 행하였다.

상기 비교실시예의 방법으로 제조한 의마면사를 편성, 정련표백 및 유연가공을 하면서 각 단계별로 마촉감의 변화를 관찰한 것으로, 그 결과를 비교예로써 하기의 표 3에 나타낸 것이다.

실시예	편성 후 마촉감	정련표백 후 마촉감	유연가공 후 마촉감
실시예6	○	○	○
실시예7	○	○	○
비교예	△	×	×

○ : 마촉감 유지, △ : 마촉감 50 % 이상 감소, × : 마촉감 상실

그 결과, 실시예 6 및 7 모두 편성, 정련표백 및 가공공정을 거쳐도 마촉감이 그대로 유지되는 내구성이 우수한 의마면사가 얻어짐을 알 수 있었다.

본 발명은 마와 같은 촉감과 스티프성을 갖는 의마면사를 제조할 수 있는 방법을 제공하고, 마와 같은 특성에 대하여 양호한 내구성을 갖는 의마면사를 제조할 수 있는 방법을 제공하고, 마와 같은 특성을 갖기 때문에 낮은 보온율을 필요로 하고 청량감이 좋은 의류를 제조하기 위한 의마면사를 제공하며, 편직용 또는 제직용 모두에 사용될 수 있는 의마면사를 제공하는 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (10)

1. (1) 정련제, 금속이온 봉쇄제, 셀룰로오스 분해제 및 가성소다를 용해시킨 수용액 내에서 행크 상태의 면사를 90 ℃ 이상의 온도에서 전처리하고;

   (2) 상기 전처리된 면사를 수축되지 않도록 고정시키고 저온의 알카리 수용액내에서 처리하고; 그리고

   (3) 상기 저온 알카리 처리된 면사를 유연제가 용해된 욕에서 유연처리하는;

   단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 의마면사의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1단계의 상기 전처리 용액의 조성은 물 1 ℓ를 기준으로 1∼3 g의 정련제, 0.5∼2 g의 금속이온 봉쇄제, 1∼30 g의 셀룰로오스 분해제 및 1∼30 g의 가성소다로 이루어지는 것을 특징으로 하는 의마면사의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1단계에서 상기 전처리된 면사는 수세, 중화, 수세 및 건조 과정을 차례로 거쳐 처리되며, 상기에서 중화공정은 아세트산 또는 포름산용액을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 의마면사의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2단계의 저온 알카리 처리공정은 0∼-10 ℃에서 이루어지며, 상기 알카리의 농도는 15∼20 % 정도인 것을 특징으로 하는 의마면사의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 전처리된 면사가 상기 제2단계의 알칼리 용액 내에서 수축되는 것을 방지하기 위하여 두 개의 롤러를 이용하여 행크를 지지하며, 상기 알카리 용액으로 상기 면사를 균일하게 처리하기 위하여 상기 롤러를 회전시켜 행크를 회전시키는 것을 특징으로 하는 의마면사의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2단계의 저온 알칼리 수용액 처리 단계는 행크의 장력을 유지하면서 5 분 이상 동안 행해지는 것을 특징으로 하는 의마면사의 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 제2단계에서 상기 알카리 수용액으로 저온 처리된 상기 면사는 면사에 함유된 알카리를 제거하기 위하여 약 10 ℃ 정도의 냉수로 충분히 수세하고; 잔류하는 알카리를 제거하기 위하여 산 용액에 침지시켜 중화시키고; 그리고 상기 면사에 잔류하는 산을 제거하기 위하여 다시 수세하는 단계를 더 포함는 것을 특징으로 하는 의마면사의 제조방법.
8. 제8항에 있어서, 중화에 사용되는 상기 산 용액은 1 g/ℓ 정도의 농도인 아세트산 또는 포름산인 것을 특징으로 하는 의마면사의 제조방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 제3단계의 유연처리공정은 상기 유연제를 약 3 % 정도로 물에 용해시킨 유연제 수용액이 담긴 욕조 내에서 상기 행크를 40∼50 ℃의 온도로 약 10∼30 분간 침지하여 처리하는 것을 특징으로 하는 의마면사의 제조방법.
10. 제1항 내지 제9항의 어느 한 항의 방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 편직 또는 제직용 의마면사.