KR100467538B1 - 인산 및 알카리를 이용한 라이오셀 섬유 소재 직물 및편직물의 의마가공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목재 펄프로부터 얻은 셀룰로오스계 라이오셀 섬유 소재 직물 또는 편직물, 또는 라이오셀 섬유를 일부 포함하는 혼방직물 또는 편직물에 인산 처리한 다음 알카리 처리를 행하는 라이오셀 섬유 직물 또는 편직물의 의마가공 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 라이오셀 섬유의 단점인 피브릴의 발생을 억제하고 마직물과 같은 표면효과 및 질감을 부여할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 반발탄성 및 염색성이 제공된다.

Description

인산 및 알카리를 이용한 라이오셀 섬유 소재 직물 및 편직물의 의마가공 방법{Process for linen-like finishing of a lyocell fiber based woven fabric or knitted fabric using phosphoric acid and alkali}

본 발명은 인산 및 알카리를 이용한 라이오셀 섬유 소재 직물 및 편직물의 의마(擬麻) 가공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 목재 펄프로부터 얻은 셀룰로오스계 라이오셀 섬유 소재 직물 또는 편직물, 또는 라이오셀 섬유를 일부 포함하는 혼방직물 또는 편직물에 인산 처리한 다음 알카리 처리를 행하는 라이오셀 섬유 직물 또는 편직물의 의마가공 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 라이오셀 섬유의 단점인 피브릴의 발생을 억제하고 마직물과 같은 표면효과 및 질감을 부여할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 반발탄성 및 염색성이 제공된다.

통상적으로, 셀룰로오스 섬유직물을 수산화나트륨으로 처리하거나 기타 가공제로 처리하여 셀룰로오스의 물리적인 변성과 화학적인 변화를 이용한 가공이 널리 실시되어 왔다. 특히 엷은 면직물에 가공제를 적용시켜 내수성과 투명성을 증가시켜 마와 같은 촉감을 내게 하는 가공을 일반적으로 의마가공(linen-like finishing)이라고 부르고 있다.

예를 들면, 면직물의 경우에는 일반적으로 -15℃에서 5℃ 범위의 온도에서 15~30°Be' 농도의 수산화나트륨 수용액으로 처리한 후 수세, 중화, 건조의 공정을 거쳐 마직물과 같은 표면 질감을 얻는 저온 머어서화법(mercerization)이 알려져 있다. 또한 레이온직물은 일반적으로 14°Be' 이상의 농도에서 수산화나트륨 수용액으로 25℃이하의 온도에서 처리한 후 수세, 중화, 건조의 공정을 거쳐 마직물과 같은 질감을 얻는 방법이 알려져 있다. 또한 일정농도의 황산 수용액으로 면직물을 처리하여 직물 표면을 용해하고 수세, 중화 및 건조 공정을 거쳐 마직물과 같은 표면 질감을 얻는 가공방법도 알려져 있다.

이와 같이 레이온직물이나 면직물에 마직물과 같은 질감을 부여하는 의마가공(linen-like finishing) 방법은 여러 가지가 알려져 있지만, 비스코스 레이온은 수산화나트륨에 대해서 저항성이 약하여 레이온 직물을 머어서화 가공하는 경우에는 고농도의 수산화나트륨 사용으로 인한 강도 저하 등 섬유손상이 우려된다.

라이오셀 섬유(lyocell fiber)는 3급아민옥사이드 용제로 방사한 셀룰로오스계 섬유로서 일반적인 비스코스레이온 섬유와 구별하기 위해 사용되는 일반명으로, 국제 화섬규격협회(the international bureau for the standardization of man-made fibers, BISFA)에서 라이오셀 이라는 명칭을 부여 하였다. 라이오셀 섬유는 환경친화성 섬유로서 영국의 커털즈(COURTAULDS)사가 1992년 생산을 시작하면서 생산량이 계속 증가하고 있으며 또한 소비자의 라이오셀 섬유 직물 또는 편직물에 대한 선호도가 증가하고 있어 라이오셀 섬유는 섬유업계에서 이미 많은 소비자들의 보편화된 의복소재로 자리잡고 있다.

라이오셀 섬유는 면섬유보다 강도가 우수하고 레이온과 같이 유연성이 우수하다. 천연셀룰로오스 섬유인 면직물은 그 가공방법이 다양하게 알려져 있는데, 라이오셀 섬유는 물리화학적 특성상 그 가공법이 극히 한정되어 있다. 예를 들면, 라이오셀 섬유는 배향성은 우수하지만 다른 유형의 셀룰로오즈 섬유보다 마찰에 매우 민감하여 습윤시 마찰에 의한 피브릴화 경향이 상당히 크다. 따라서 반복적인 세탁을 하는 경우 라이오셀 섬유의 피브릴화가 계속 진행되어 필링현상과 같은 결점을 나타내므로 피브릴화에 의해 사용중 관리가 어렵고 제품의 외관을 손상시킬 수 있다.

따라서 소비자의 반복적인 세탁에 의한 피브릴화 발생의 방지를 위해 라이오셀 직물 또는 편직물을 염색전 산 또는 알칼리로 처리하여 1차 피브릴화 시키고 염색전 또는 염색후 효소처리 하여 2차 피브릴화 시킴으로써 소비자의 반복적인 세탁에도 피브릴화가 더 이상 진행되지 않도록 하는 방법을 적용하거나, 염색전 약품처리를 함으로써 피브릴화 발생의 정도를 감소시키는 방법을 적용하거나, 원사 메이커에서 피브릴화 경향이 감소된 라이오셀 섬유를 생산하는 방법 등이 널리 알려져 있다. 그러나 이들 방법은 주로 라이오셀 섬유의 피브릴화 및 피브릴화 방지에만 관심이 있고 마직물과 같은 표면효과 및 질감을 높이는 기술에 대해서는 전혀 시사 또는 제안된 바 없다.

면섬유 직물은 기능성 또는 감성 등을 강조하기 위하여 염색 전 또는 염색 후에 제품의 사용 목적에 알맞은 적절한 가공처리를 함으로써 요구하는 성능 또는 감성을 얻는 가공방법이 많이 소개되어 있다. 그 중에 면섬유를 황산 수용액으로 처리하여 면직물에 거친 감성을 부여 하는 방법과 수산화나트륨 수용액으로 처리하여 염색성 향상, 형태안정성의 부여 등과 같은 기능성 향상 및 광택성의 증가 등 감성을 부여하는 방법이 있다.

좀더 자세히 설명하면, 셀룰로오스계 면섬유 또는 면직물은 황산에 용해되는 성질을 가지고 있다. 이를 응용하여 황산이 포함된 적정 농도의 처리액에 일정시간 동안 침지 처리하면 면섬유의 표면이 용해되며 표면용해로 형성된 섬유간 접착력에 의해 섬유간 결합력은 강해지고 실을 구성하는 섬유의 자유로운 움직임은 억제되어 실에 강직성이 부여되며 마 섬유와 같이 뻣뻣하게 되고 이로 인해 직물의 표면 감촉이 거칠게 되며 이를 수세하여 필요에 따라 알칼리로 중화처리 한 뒤 건조의 공정을 거치면 질감이 마직물과 같이 표면이 까칠하고 거칠게 된다.

면섬유 직물 또는 레이온 직물에 널리 행하는 가공 방법 중 하나로서 머어서화 공정으로 불리우는 알칼리 처리법이 있는데, 이는 수산화나트륨 수용액을 사용하며 섬유소재에 따라 수산화나트륨 수용액 사용농도는 차이가 있다. 일반적으로 수산화나트륨 수용액 23~30°Be'의 농도로 상온에서 면직물을 침지하고 이를 스퀴징 로울러를 이용하여 직물의 전폭을 균일하게 짜준 다음 텐더를 통과시키면서 위사 방향으로의 장력을 가해 수축을 방지하고 이어 다량의 물로 수세하고 필요한 경우 묽은 산으로 중화 처리 한 뒤 건조를 행한다. 면직물을 이러한 머어서화 공정으로 가공하면 광택성의 향상, 형안안정성의 향상, 염색성의 향상, 침투성의 향상 및 강도의 향상 등을 얻을 수 있다.

일반적으로 불려지는 레이온, 즉 비스코스 레이온(viscose rayon)은 목재펄프를 수산화나트륨 용액에 침적한 다음 압착시켜 알칼리 셀룰로오스를 만들고 이황화탄소를 첨가하여 노성시켜 셀룰로오스 크산테이트를 만들고 이것을 다시 수산화나트륨 용액으로 용해 한 뒤 비스코스를 만들고 이를 여과하고 숙성시킨 다음 방사하고 탈 유황, 수세, 건조의 공정을 거침으로써 제조한다.그러나 비스코스 레이온은 제조과정 중 이황화탄소를 사용하는데 이황화탄소는 인체에 유해 할뿐만 아니라 공해의 원인이 된다. 이에 따라 비스코스 레이온은 환경친화성이 없는 섬유로 분류되어 레이온은 그 생산이 계속 감소하고 있는 추세이다

또한, 100% 레이온 세번수 직물은 20-30°Be'의 수산화나트륨을 사용하여 가공처리 할 경우 수산화나트륨에 의한 손상 및 레이온 섬유 자체가 가지고 있는 습윤시의 강도저하 및 이로 인한 기계적 힘에 의한 절단 또는 손상의 가능성이 크기 때문에 제품으로의 생산에도 어려움이 있다. 따라서 이러한 단점을 보완하기 위하여 대체로 고농도의 수산화나트륨 용액에 대한 저항성이 있는 면 또는 기타 소재를혼방하여 가공하는 방법들이 시도되고 있다.

반면 라이오셀 섬유(lyocell fiber)는 셀룰로오즈의 가용성 화학적 유도체를 형성시킨 다음 분해시켜 셀룰로오즈를 재생시키는 기타 공지 방법, 즉 비스코스 공법(viscose process)으로 만든 셀룰로오즈와 구별되는 것이다. 라이오셀 섬유는 비스코스 레이온 등의 섬유에 비하여 강도 등 물성이 양호한 것으로 알려져 있다. 라이오셀 섬유는 이황화탄소를 사용하지 않고 3급아민옥사이드계 용제, 예를들어 N-메틸모르폴린-N-옥사이드(NMMO)를 사용하여 셀룰로오스를 용해한 다음 적절한 방사구를 통하여 수욕에 압출방사하여 필라멘트 집합체를 형성하고 이를 물로 수세하여 용제를 제거한 다음 건조하여 제조된다. 여기서 아민옥사이드계 용제는 전량 회수되어 재사용할 수 있어 경제적이며, 또한 라이오셀 섬유는 환경오염의 문제가 없기 때문에 환경친화성 섬유라고 할 수 있다.

또한 라이오셀 섬유는 레이온, 폴리노직, 면섬유에 비하여 건강도 및 습윤강도가 높으며 공정수분율, 건조시 및 습윤시의 신도 역시 면 섬유보다 높으며 수산화나트륨 등의 알카리에도 강한 특성을 나타낸다. 머어서화 방법에 따라 라이오셀 섬유를 23~30°Be' 농도의 수산화나트륨으로 상온에서 처리하는 경우에는 형태안정성, 광택성, 및 염색성 등에 어느 정도의 효과증가는 기대할 수 있으나, 일반적인 머어서화 방법만으로는 라이오셀 섬유 직물 또는 편직물에 마직물과 같은 표면감촉 및 질감을 부여하는 것은 곤란하다.

또한 라이오셀 섬유를 황산수용액으로 습윤처리하는 방법을 생각할 수 있으나, 황산은 너무 강산이기 때문에 작업자의 작업안정성에 문제가 있고 기계의 부식성 등이 강하고 섬유의 용해정도가 너무 크거나 순간적으로 너무 빨리 라이오셀 섬유를 용해시키게 되면 적절한 의마가공을 위한 농도, 시간 등의 조절이 곤란하다. 또한 강한 황산으로 셀룰로오스를 처리하면 인장강도 저하등 섬유 손상이 우려된다.

이에 본 발명자는 선행기술에 공지된 셀룰로오스계 라이오셀 섬유의 의마가공(linen-like finishing)상의 문제점들을 개선하기 위해 수많은 연구와 실험을 거듭한 결과, 100% 라이오셀 섬유 직물 또는 편직물, 또는 라이오셀 섬유를 일부 포함한 혼방직물 및 편직물을 인산수용액으로 처리한 다음 알카리 수용액으로 처리(머어서화 가공)한 결과 라이오셀 섬유의 단점인 피브릴의 발생을 효과적으로 억제하고 마직물과 같은 표면감촉 및 질감을 부여할 수 있을 뿐만 아니라 반발탄성 및 염색성도 우수하다는 놀라운 사실을 밝혀내고 본 발명을 완성하게 되었다.

도 1은 인산 및 알카리 수용액을 처리하여 라이오셀 섬유 소재 직물 또는 편직물을 의마가공하는 공정을 도시한다.

〈도면의 주요부분에 대한 설명〉

1 : 라이오셀 직물 또는 편직물 2 : 침지조 3 : 스퀴징 로울러

4 : 가이드 로울러 6: 수세조

본 발명은 라이오셀 섬유 직물 또는 편직물, 또는 라이오셀 섬유를 일부 포함한 혼방직물 또는 편직물을 첫번째 단계로 인산 수용액에 침지, 패딩, 반응시키고 두번째 단계로 알칼리 수용액에 침지, 패딩, 반응시키는 것을 특징으로 하는 라이오셀 섬유 직물 또는 편직물의 의마가공 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 라이오셀 섬유 직물 또는 편직물은 100% 라이오셀 섬유로 이루어진 실, 또는 라이오셀 섬유와 기타 다른 소재의 섬유를 혼방하여 이루어진 실로 제직된 직물 또는 편성된 편직물이 해당된다. 본 발명에서 혼방 직물 또는 편직물은 라이오셀 섬유와 면섬유의 혼방물, 라이오셀 섬유와 나일론 섬유의 혼방물 또는 라이오셀 섬유와 폴리에스테르 섬유의 혼방물을 포함한다.

라이오셀 섬유로 이루어진 실에 과도한 장력을 가하지 않고 실 본래의 길이를 유지할 정도만의 장력으로 약 70~90% 농도 범위의 인산 수용액에 수초간 침지하면 실을 구성하고 있는 섬유의 표면은 용해되며 표면용해에 의한 섬유간의 접착력이 증가하고 접착력의 증가에 따라 실을 구성하고 있는 각 섬유의 자유로운 움직임이 제한 된다. 이렇게 되면 실을 구성하고 있는 섬유는 서로 접착 되었으므로 처리된 실 자체가 하나의 굵은 섬유와 같이 뻣뻣하고 유연성은 없어지게 되며 반대로 강직성은 증가하게 되는 것이다.

셀룰로오스계 섬유 직물 또는 합성섬유 직물을 샌드페이퍼로 가공하거나 기모가공 하여 피치스킨의 효과를 나타냄으로써 사람의 손으로 만졌을 경우 상당히 부드러운 감촉을 느끼도록 하는 것과 같이 실의 표면에 나타나 있는 짧고 가는 섬유를 손으로 만졌을 경우 느끼는 감성은 부드러움이다. 이와는 반대로 인산 수용액의 처리는 실 표면의 부드러움을 감소시키는 것이다. 즉, 실의 표면 위에 나타나 있는 섬유는 거의 모두가 용해되며 실의 표면은 거칠게 느껴지게 되는 것이다. 실의 내부에 있는 구성섬유는 실의 밖에 있는 섬유보다 상대적으로 인산 수용액에 의한 용해의 정도가 작다고 할 수 있는데 이는 실의 표면위로 나온 섬유는 실의 표면이 아닌 실의 속 부분 즉 내부를 구성 하고있는 섬유보다 상대적으로 인산 수용액에 접촉하는 표면적 및 시간이 많기 때문이라고 사료된다. 이로 인해 실의 외부는 용해되고 내부는 용해의 정도까지가 아닌 접착력의 증가만 이루어 지는 것이다.

그러므로 인산 수용액의 처리는 실의 표면으로 나와 있는 섬유는 용해 시키고 실의 내부를 이루고 있는 섬유에는 섬유간의 접착력 만을 증가 시킬 수 있는 정도 까지만 수행해야 하는 것이 가장 중요하다. 이를 위해서는 인산 수용액의 농도를 조절하거나 인산 수용액에 침지시키는 시간 및 침지 후의 인산의 반응시간부여 등 여러 조건으로 적절히 조절 하는 것이 바람직하다. 인산 수용액으로 처리하여 라이오셀 섬유의 표면을 용해 하는 것은 라이오셀 섬유의 강도를 저하시킬 수 있으나, 라이오셀섬유는 그 자체가 상당히 높은 강도를 가지고 있기 때문에 제품으로 사용 불가능할 정도의 문제가 되지는 않는다.

본 발명의 가장 큰 핵심은 인산 수용액의 처리로 인한 라이오셀 섬유의 손상을 최소화 하고 이와 동시에 마직물과 같은 표면감촉 및 질감을 최대한 발현시키는 방법 즉, 인산 수용액의 농도 및 인산 수용액과 라이오셀 섬유의 반응시간을 적절히 조절하는 것이다. 이는 라이오셀 직물 또는 편직물을 구성하고 있는 섬유의 섬도, 실의 번수, 실에 가해진 꼬임의 정도, 직물의 경사 및 위사 밀도 또는 편직물의 웨일 및 코오스의 밀도, 라이오셀 섬유와 혼방된 섬유의 종류 및 혼용율 등에 따라 달라질 수 있다.

인산 수용액 처리전의 직물 또는 편직물은 전처리 공정 즉, 직물 또는 편직물의 상태에 따라 호발, 호발-정련, 호발-정련-표백공정을 거침으로써 방적, 제직, 제편, 운송 등의 과정 중 포함될 수 있는 유제, 호제 및 기타 불순물을 제거하는 것이 좋으며 효소를 사용하여 미리 피브릴화 시킨 직물 또는 편직물을 사용하면 더욱 양호한 마직물의 질감을 얻을 수 있다.

도1은 인산 및 알카리 수용액을 처리하여 라이오셀 섬유 직물 또는 편직물에 마직물과 같은 표면감촉 및 질감을 부여하기 위한 의마가공공정을 나타낸다.

산처리 공정은 도면1의 공정, 즉 전처리 완료되어 건조된 리이오셀 직물 또는 편직물(1)을 인산 수용액을 함유한 침지조(2)에 침지하여 인산 수용액 처리를 행한다. 침지 처리된 직물 또는 편직물을 2개의 스퀴징 로울러(3)에서 전폭으로 균일하게 패딩한 다음 인산의 반응시간을 부여하기 위하여 수개의 가이드 로울러(4)를 통과 시킨 뒤 수개의 수세조(6)에서 충분히 수세한 뒤 중화시키며 수세, 중화가 완료된 직물 또는 편직물(7)을 건조 실린더에서 건조 시키거나 네트건조기를 사용하여 건조 함으로써 산처리 완료된 직물 또는 편직물을 얻는 방법과 인산의 반응시간이 부여된 직물 또는 편직물(5)을 액류염색기에서 수세, 중화 한 뒤 네트 건조기에서 건조하여 얻을 수 있다.

침지공정에 사용되는 인산 수용액의 농도는 직물 또는 편직물을 구성하고 있는 실의 번수, 실의 꼬임, 실의 구성 성분, 밀도 등에 따라 다르다. 인산 수용액처리를 위한 여러가지 조건 중에서 가장 중요한 것은 인산 수용액의 농도이다. 인산 수용액의 농도는 약 70-90% 가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 약 75-85% 이다. 인산 수용액의 농도가 처리하고자 하는 직물 또는 편직물에 가장 적절한 농도가 아니라 적절한 농도보다 낮을 경우에는 마직물과 같은 효과는 전혀 얻을 수 없을 뿐만 아니라 피처리물을 오히려 취화만 시키게 되며, 또한 농도가 너무 높을 경우에는 직물 또는 편직물을 구성하는 실의 내부 및 외부가 완전히 용해되어 손상되고 상당히 뻣뻣하게 되며 심지어 부서지는 결과를 초래하게 되어 제품으로의 가치를 잃게된다.

인산 수용액을 처리하는 침지조는 가능한 용량을 작게하여 공급되는 인산 수용액의 교체주기를 짧게 하여 주는 것이 좋으며 인산 수용액의 표면 높이를 확인할 수 있는 감지장치를 구비하는 것이 필요하다. 이는 침지조내의 인산 수용액에 직물 또는 편직물이 침지되어 통과하면 인산 수용액은 직물 또는 편직물에 흡수된 상태로 스퀴징 로울러를 통과 하므로 침지조 내 인산 수용액의 표면 높이는 자연적으로 줄어들게 되고 이는 직물 또는 편직물이 침지액에 접촉되는 시간이 초기와 비교해 상대적으로 짧아져 직물 또는 편직물의 전체 길이에 대해 균일한 침지시간을 부여할 수 없게 되므로 용액의 높이를 감지하여 용액이 부족할 때 보충해주는 설비를 구비하는 것이 바람직하다. 그러나 설비를 구비하지 못할 경우는 직물 또는 편직물에 함유되어 통과하는 용액의 양을 측정하여 이에 따라 일정 양을 공급 함으로써 처리액의 높이를 일정하게 해주는 방법도 가능하다.

인산 수용액을 함유한 침지조에 직물 또는 편직물을 침지시키는 시간은 약 1-60초가 적당하며 또한 침지조내 인산 수용액의 온도는 약 15~45℃의 범위가 적당하다. 이는 직물 및 편직물의 조직과 이를 구성하는 실의 번수, 꼬임수, 혼용율 등에 따라 조절할 필요가 있다.

스퀴징 로울러는 직물 또는 편직물 전체 폭 방향으로 모두 균일하게 패딩할 수 있도록 하여 인산 수용액의 픽업량이 직물 또는 편직물의 전체 폭 중 어느 한쪽으로 치우치지 않도록 함으로써 전폭에 걸쳐 균일한 마직물의 효과 및 염색성을 얻을 수 있도록 하여야 하며 픽업량은 직물 또는 편직물 무게의 약 50-90%가 좋다.

반응시간 부여 공정은 패딩된 인산 수용액이 직물 또는 편직물에 균일하게 반응할 수 있는 적절한 시간을 부여하는 것으로 마직물의 효과를 부여하는 처리 조건중 인산수용액의 농도 및 침지시간 다음으로 중요하다. 반응시간의 부여는 침지조에서 반응된 직물 또는 편직물에 더욱 균일하고 안정적인 처리를 하는 효과가 있다. 반응시간의 부여 정도에 따라 마직물의 효과가 증진되며 처리시간은 약 10~120초가 적당하며 피처리물에 따라 적당히 조절하는 것이 바람직하다.

수세공정은 처리된 인산 수용액을 물로 세척하여 제거하는 공정으로 첫번째 및 두번째 수세조의 온도는 일반적인 수세온도 조건으로 가능하며 인산의 충분한 수세가 되면 다음 수세조의 온도를 약 20 내지 90℃ 정도로 하여 수세하고 필요에 따라 묽은 가성소다 용액으로 중화한다.

건조공정은 스팀을 사용하는 수개의 실린더를 사용할 수 있으며, 가스 또는 스팀을 이용한 열풍을 사용하는 네트건조기를 사용할 수 있다. 건조시간은 피처리물에 따라 다르며 건조온도는 약 80~120℃가 적당하다. 이렇게 함으로써 인산처리 공정이 완료된 것이며 인산처리 공정에 의해 피처리물은 마직물과 같은 표면 질감을 갖는다.

인산 처리로 마직물 질감의 효과가 부여된 피처리물은 알카리 처리를 하게 되는데, 여기서 알카리제로는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨이 바람직하다. 알칼리 처리는 앞에 언급한 도면1의 설비를 이용하여 알카리 수용액으로 상온에서 처리한다. 알카리 처리는 인산 처리되어 마직물의 질감을 가진 피처리물에 반발탄성의 부여 및 염색성 향상의 목적을 위한 것이다.

라이오셀 섬유 역시 일반 레이온섬유와 마찬가지로 고농도의 수산화나트륨 또는 수산화칼륨으로 처리하면 섬유의 강도가 저하되는 성질이 있으나 동일 농도의 알카리로 처리할 경우 레이온섬유에 비해 상대적으로 강도의 저하가 현저히 적다. 그러므로 일반적인 머어서화 가공방법의 적용이 가능하며 산처리 공정의 설비를 그대로 사용하기 때문에 레이온직물의 가공에서처럼 별도의 저온 머어서화 가공을 위한 설비가 필요없게 된다.

알카리 처리공정은 인산 수용액 처리설비를 사용할 수 있으며, 공정순서 역시 인산처리의 공정순서와 동일하다. 알카리 처리공정은 인산처리 완료되어 건조된 직물 또는 편직물을 알카리 수용액을 함유한 침지조(2)에 침지하여 알카리 수용액을 처리하며, 침지 처리된 직물 또는 편직물을 2개의 스퀴징 로울러(3)에서 전폭에 걸쳐 균일하게 패딩한 다음 알카리의 반응시간을 부여하기 위하여 수개의 가이드 로울러(4)에서 반응시킨 뒤 수개의 수세조(6)에서 충분히 수세 한 뒤 중화한다. 수세, 중화가 완료된 직물 또는 편직물은 수개의 건조 실린더 또는 네트 건조기를 사용하여 건조하거나 알카리의 반응시간이 부여된 직물 또는 편직물을 액류 염색기에서 수세, 중화 한 뒤 네트 건조기에서 건조 하여 얻는다. 알카리 수용액의 농도는 약 10-30°Be'가 적당하며, 처리온도는 약 15-50℃의 범위가 적당하며 픽업율은 약 50-90%가 적당하다.

본 발명의 의마가공방법은 인산으로 산처리한 다음 수산화나트륨 또는 수산화칼륨으로 알카리 처리하는 것이 중요하다. 이렇게 함으로써 인산처리에 의해 부여된 마직물의 질감이 부여된 것을 알카리를 사용하여 반발성 및 염색성을 더욱 향상시킬 수 있다. 산처리와 알카리처리를 순서를 바꾸면 신도와 강도에는 별다른 변화가 없으나 마직물과 같은 반발탄성이 사라진다. 따라서 반발탄성을 갖게 하려면 산처리를 한 다음 머어서화 처리를 하여 의마가공을 수행하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시 예로서 상세히 설명하고자 하나 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 제한되는 것으로 이해 되서는 안된다.

실시예 1

전처리된 100% 라이오셀 평직물을 각각 70%, 75%, 80%, 85%의 인산 수용액에 26℃에서 5초간 침지, 패딩하여 30초간 반응시켰다. 이렇게 패딩된 직물을 20℃의 물에 충분히 수세하여 인산을 제거한 뒤 90℃의 물로 다시 수세하고 묽은 가성소다 용액으로 중화처리후 다시 90 ℃의 물로 수세 한뒤 120℃에서 2분간 건조하였다 (픽업율 80%). 이와같이 인산 처리된 직물의 마직물 질감 여부를 확인하였으며 KS K 0520법을 이용하여 직물의 인장강도와 절단신도, 초기탄성율을 측정하여 미처리 직물을 기준으로 상대값을 표1에 나타내었다.

[표1] 인산의 농도에 따른 마직물 효과 및 인장강도와 신도의 변화

◎◎◎ 마직물의 효과가 너무강함

◎◎ 마직물의 질감이 양호

△ 마직물의 질감이 보통

상기 표1의 결과는 인산의 농도가 증가할수록 인장강도가 저하되다가 다시 증가하는 경향을 나타내는데, 이는 인산에 의한 라이오셀 섬유의 결정영역과 비결정영역의 손상 및 인산에 의한 팽윤으로 분자 배향도가 흐트러지기 때문인 것으로 판단된다. 85% 농도에서의 인장강도의 증가는 인산의 농도가 증가할수록 실을 구성하는 섬유간의 접착성이 강하게 증가하기 때문인 것으로 판단된다. 절단신도의 경우는 인산의 농도증가에 따라 감소하는 경향을 나타내며, 초기탄성율의 경우 인산의 농도증가에 따라 증가하는 경향을 나타내었으며, 색농도 역시 인산의 농도증가에 따라 증가하는 경향을 나타내었다.

실시예 2

전처리된 100% 라이오셀 평직물을 인산 수용액의 농도 80%, 침지시간 3초, 침지온도 25℃, 반응온도 30초로 실시예1과 같은 방법으로 처리하였다. 이와같이 인산 처리한 라이오셀 직물을 각각 10, 15, 20, 25, 30°Be'의 수산화나트륨 수용액에 침지, 패딩 하여 30초간 반응시켰다. 패딩된 직물을 20℃의 물에 충분히 수세하여 수산화나트륨을 제거한 뒤 90℃의 물로 다시 수세하고 묽은 아세트산 용액으로 중화처리한 후 다시 90℃의 물로 수세 한뒤 120℃에서 2분간 건조하였다 (픽업율 80%). 이와 같이 수산화나트륨 처리된 직물의 마직물 질감 여부를 확인하였으며, KS K 0520법을 이용하여 직물의 인장강도와 절단신도 및 초기탄성율을 측정하여 미처리 직물을 기준으로 상대값을 표2에 나타내었다.

[표2] 수산화나트륨 농도에 따른 마직물 질감 및 인장강도, 절단신도 및 초기탄성율

◎◎ 양호한 마직물의 질감

상기 표2의 결과는 수산화나트륨의 농도가 증가 할수록 인장강도, 절단신도 및 초기탄성율은 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 색농도 역시 수산화나트륨의 농도증가에 따라 증가하는 경향을 나타내었다.

상기 표1, 2의 초기탄성율 시험결과로부터 알 수 있듯이, 인산 농도가 증가할수록 마직물 질감 및 염색성은 증가하며 수산화나트륨 농도가 증가할수록 마직물 효과가 다소 감소함을 알 수 있다.

실시예3

전처리된 100% 라이오셀 평직물을 80%의 인산 수용액에 20℃에서 3, 5, 7, 10, 15, 20, 30, 40초간 침지, 패딩 하여 30초간 반응시켰으며 패딩된 직물의 수세, 중화, 건조의 조건은 실시예1과 동일하게 처리하였다 (픽업율 80%). 이와같이 인산 처리된 직물의 마직물 질감 여부를 확인하였으며 KS K 0520법을 이용하여 직물의 인장강도와 절단신도 및 초기탄성율을 측정하여 미처리 직물을 기준으로 상대값를 표3에 나타내었다.

[표3] 인산수용액 침지시간에 따른 마직물 효과 및 인장강도, 절단 신도 및 초기탄성율

◎ 마직물의 질감 양호

◎◎ 마직물의 질감 아주 양호

상기 표3의 결과는 인산수용액에 침지시키는 시간이 증가할수록 마직물의 질감이 증가 하였으며 인장강도 및 절단신도는 감소하는 경향을 나타내며 초기탄성율은 증가함을 알 수 있다. 또한 염착율은 침지시간의 증가에 따라 증가하는 경향을 나타내었다.

실시예4

전처리된 100% 라이오셀 평직물을 각각 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45℃의 80%인산 수용액에 3초간 침지하고 패딩하여 30초간 반응시켰으며, 패딩된 직물의 수세, 중화, 건조의 조건은 실시예1과 동일하게 처리하였다 (픽업율 80%). 이와 같이 인산 처리된 직물의 마직물 질감 여부를 확인하였으며 KS K 0520법을 이용하여 직물의 인장강도와 절단신도 및 초기탄성율을 측정하여 미처리 직물을 기준으로 상대값를 표4에 나타내었다.

[표4] 인산 수용액 침지온도에 따른 마직물 효과 및 인장강도, 절단신도 및 초기탄성율

◎◎ 양호한 마직물의 질감

◎ 양호한 마직물의 질감보다 약간 감소함

상기 표4의 결과는 인산 수용액의 온도가 증가할수록 마직물의 감촉이 증가하다가 30℃에서부터 약간 감소하는 경향을 나타내며 인장강도 및 절단신도는 감소하는 경향을 나타내다가 30℃에서부터 증가하는 경향을 나타내며 초기탄성율은 증가하다가 30℃에서부터 감소하는 경향을 나타낸다. 또한 염착율은 인산수용액의 온도가 증가할수록 증가하다가 온도가 35℃ 이상부터 약간씩 감소하는 것으로 나타났다.

실시예5

전처리된 100%라이오셀 평직물을 80% 인산 수용액에 23℃에서 3초간 침지, 패딩한 후 각각 10, 20, 30, 40, 50, 60, 120초로 반응시간을 부여 하였으며 수세, 중화, 건조의 조건은 실시예1과 동일하게 처리하였다 (픽업율 80%). 이와 같이 인산 처리된 직물의 마직물 질감 여부를 확인하였으며 KS K 0520법을 이용하여 직물의 인장강도와 절단신도 및 초기탄성율을 측정하여 미처리 직물을 기준으로 상대값를 표5에 나타내었다.

[표5] 인산수용액에 침지, 패딩한후 반응시간에 따른 마직물 효과 및 인장강도, 절단신도 및 초기탄성율

◎◎ 양호한 마직물의 질감

상기 표5의 결과는 반응시간이 증가할수록 마직물의 감촉이 증가하는 경향을 나타내었으며 인장강도 및 절단신도는 감소하는 경향을 나타내었으며 초기탄성율은 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 염착율은 반응시간의 증가에 따라 증가하는 것으로 나타났다.

상기 표1,2,3,4 및 5의 결과로부터, 마직물 효과, 인장강도, 절단신도 및 초기탄성율은 인산 및 수산화나트륨을 처리하는 조건에 따라 달라지며 이를 이용하여 마직물의 효과 및 인장강도를 적절히 조절할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.

실시예6

전치리된 100% 라이오셀 섬유 평직물을 인산 수용액의 농도 85%, 침지시간 1초, 침지온도 26℃, 반응시간 30초로 산처리하고 나머지 조건은 실시예1과 같은 방법으로 처리하였으며 알칼리처리는 수산화나트륨 수용액의 농도 25°Be', 침지시간 3초, 침지온도 25℃, 반응시간 30초로 실시예2와 같은 방법으로 처리하였다 (픽업율 80%). 이렇게 준비된 시료를 가정용 세탁기에서 12분/회 기준으로 5, 10, 15, 20, 25, 30회 세탁시험을 하여 미처리 원단을 기준으로 비교하여 피브릴의 발생 정도 결과를 표6에 나타내었다.

[표6] 인산 및 수산화나트륨 처리된 직물의 반복적인 가정세탁에 의한 피브릴 발생 정도

◆ 피브릴 발생 없음 ◎ 마직물과 동일한 질감

◈ 피브릴 현상이 약간 발생함 XX 마직물의 질감이 없음

◇ 피브릴 현상이 많이 발생함

X 피브릴 현상이 심함

상기 표6의 결과로부터 산 및 알칼리 수용액을 처리하여 얻은 직물은 미처리직물에 비교하여 피브릴 발생의 정도가 현저하게 적음을 알 수 있다.

본 발명에 따르면, 의마가공을 위한 인산 수용액 및 수산화나트륨 수용액의 처리온도 범위를 제한된 일정의 온도범위가 아닌 상온의 범위로 확대할 수 있으며, 라이오셀 섬유의 특징이자 단점 이라 할 수 있는 피브릴화 가공을 위한 별도의 공정이 필요 없으며, 소비자의 반복적인 세탁에도 피브릴 및 필링의 발생이 적으며, 100% 라이오셀 섬유 또는 라이오셀 섬유를 함유한 혼방직물 및 편직물은 일반적인 머어서화 처리된 라이오셀 직물보다 우수한 염색성을 가지기 때문에 염료의 절감효과가 있다.

또한 산 처리에 의해 직물을 구성하는 경사와 위사의 교차점이 서로 접착하게 되므로 저밀도 직물에 발생하기 쉬운 경위사의 밀림현상 즉, 슬립 발생의 문제가 없기 때문에 저밀도 직물에도 적용 가능하며 강력의 손실 또는 손상의 이유로 100% 레이온 세번수 직물에 적용하기 곤란하였던 의마가공 방법과는 달리 라이오셀 섬유의 건조 및 습윤시의 고강력 특성을 응용하기 때문에100% 라이오셀 세번수 직물에도 적용이 가능하다.

Claims (6)

1. 라이오셀 섬유 직물 또는 편직물, 또는 라이오셀 섬유를 일부 포함한 혼방직물 또는 편직물을 첫번째 단계로 인산 수용액에 침지, 패딩, 반응시키고 두번째 단계로 알칼리 수용액에 침지, 패딩, 반응시키는 것을 특징으로 하는 라이오셀 섬유 직물 또는 편직물의 의마가공 방법.
2. 제 1항에 있어서, 인산 수용액의 농도를 70~90%, 침지온도를 15~45℃, 인산 수용액에 침지하는 침지시간을 1~60초, 인산 수용액의 픽업량을 50~90%, 인산 수용액의 패딩후 반응시간을 10~120초로 하는 것을 특징으로 하는 의마가공 방법.
3. 제 1항에 있어서, 알칼리 수용액으로는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨 수용액을 사용함을 특징으로 하는 의마가공 방법.
4. 제 3항에 있어서, 수산화나트륨 수용액의 농도를 10~30^o보오메, 침지온도를 15~50℃, 픽업율을 50~90%로 하는 것을 특징으로 하는 의마가공 방법.
5. 제 1항에 있어서, 혼방직물 또는 편직물이 면섬유, 나일론 및 폴리에스테르로 구성되는 군에서 선택된 어느 하나와 라이오셀 섬유 와의 혼방물인 것을 특징으로 하는 의마가공 방법.
6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 직물.