KR100537765B1

KR100537765B1 - 기능화 섬유 재료와 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100537765B1
Application number: KR10-2002-0019480A
Authority: KR
Inventors: 이토야마고키; 후지이다카토시; 다니베히로아키
Original assignee: 후지보세끼가부시끼가이샤
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2005-12-19
Also published as: KR20020081068A; JP2002309480A; EP1251202B1; CN1381642A; EP1251202A1; TWI243224B; DE60212244D1; CN1212442C; US20030007995A1; JP3721311B2; ITRM20020206A0; ITRM20020206A1; US6709665B2

Abstract

본 발명은 섬유가 가지는 감촉이나 흡습성 및 방습성을 손상하지 않고, 인체의 피부의 표면에 존재하는 피지 등의 기름 성분에 의해 서서히 방출시킬 수 있는, 스킨케어 효과를 가지는 기능화 섬유 재료를 제공한다.

본 발명의 기능화 섬유 재료는 계면활성제로 초산 α-토코페롤을 물에 유화시킨 섬유 처리제로 섬유 재료를 처리하여 얻어지며, 초산 α-토코페롤은 섬유 재료 1g에 대하여 0.3mg∼45.0mg 고정된다. 섬유 처리제에 있어서 유화시킨 용액 중의 초산 α-토코페롤의 농도가 0.5∼100.0g/1인 것이 바람직하다.

Description

기능화 섬유 재료와 그 제조 방법 {FUNCTIONALIZED FIBER MATERIAL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 세탁 내구성이 있는 스킨케어 성분을 섬유로부터 서서히 방출시키는 기능을 가질 뿐 아니라 감촉이나 흡습성 및 방습성이 우수한 섬유 재료와 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 섬유 재료는 내의나 셔츠 등의 의류 분야에 적합하게 이용할 수 있다.

α-토코페롤은 천연의 항산화 성분으로, 스킨케어나 건강 유지의 목적으로 화장품이나 건강식품으로서 널리 사용되어 있다. 이 α-토코페롤을 스킨케어나 항산화 기능을 목적으로 섬유 제품에 응용하는 것은 이전부터 시도되고 있었다. 그러나, α-토코페롤은 그대로 섬유에 부착시켜도 단시간에 산화되어 항산화 기능을 잃기 때문에, 섬유에 대한 응용은 α-토코페롤의 안정화가 중요한 과제로 되어 있었다.

예를 들면, 일본국 특개평10-331070호 공보에는 항산화제와 단백질의 복합체에 의해 항산화제를 안정화시킨 후, 이 복합체로 섬유 제품을 처리한 항산화성 섬유 재료가 개시되어 있다. 그러나, 상기 항산화성 섬유 재료는 식품 포장 재료의 분야에서의 사용에는 우수한 것이지만, 의류 분야에 이용하기 위해서는, 감촉 면에서 개선의 여지가 있고, 의류 분야의 응용에 대한 기재는 없다. 또, 항산화제가 안정화되어 세탁 내구성은 있지만, 이것을 의류 분야에 이용하더라도, 피지(皮脂) 등의 기름 성분에 의해 항산화제를 서서히 방출하는 성능은 없다.

또한, 일본국 특개평11-172522호 공보에는, 항산화제와 단백질의 복합체를 형성하여 항산화제를 안정화시킨 후, 셀룰로오즈 비스코스 용액에 상기 복합체를 첨가 혼합하여 방사(紡絲)하는, 항산화제를 재생 셀룰로오즈 섬유에 혼입시키는 방법이 개시되어 있다. 이 항산화제를 단백질 등의 안정화제와 복합체를 만든 후에, 섬유를 제조하는 원액에 혼입하는 방법에서는, 항산화제는 안정화되어 세탁 내구성은 뛰어 나지만, 섬유 내부에 혼입되어 있으므로, 의류에 적용한 경우 상기 복합체가 섬유표면으로 이동하는 데 시간이 걸리기 때문에 착용 시의 효과가 나타나기 어렵고, 또한 피지 등의 기름 성분에 의해 항산화제를 서서히 방출하는 성능은 없다.

일본국 특개평10-131042호 공보에는, 토코페롤 등의 항산화제를 수상(水相) 중에 분산시킨 섬유 처리제가 개시되어 있고, 이 섬유 처리제를 마감제(finishing agent)로서 부착시킨 의류를 세탁 후 곧 착용하면 땀 냄새가 억제되고, 방취(防臭) 효과가 오래 계속되는 것으로 기재되어 있지만, 세탁 후 장시간 방치한 경우의 산화방지제의 열화는 고려되어 있지 않다.

일본국 특개 2000-110067호 공보에는, α형-토코페롤을 섬유 100중량부에 대하여 0.01∼0.5중량부 부착시킨 섬유는 혈행(血行)을 좋게 하여 발진(rash)을 억제하는 효과가 있다고 개시되어 있지만, 상기 섬유는 주로 1회용 섬유 제품에 사용되는 것이고 세탁 내구성은 없다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 결점을 해결하기 위하여, 안정성이 나쁜 α-토코페롤 대신 안정성이 우수한 초산 α-토코페롤에 착안하여 이루어진 것이다, 본 발명은 섬유 그 자체가 가지는 감촉이나 흡습성, 방습성을 손상하지 않고, 초산 α-토코페롤을 섬유 재료에 부착시켜 세탁 내구성을 부여하는 동시에, 초산 α-토코페롤을 인체의 피부 표면에 존재하는 피지 등의 기름 성분에 의해 서서히 방출시킬 수 있는, 스킨케어 효과를 가지는 기능화 섬유 재료와, 그것을 얻기 위한 섬유 재료의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 섬유 재료에 초산 α-토코페롤을 부착시킨 기능화 섬유 재료로서, 초산 α-토코페롤이 섬유 재료 1g에 대하여 0.3mg∼45.0mg 부착되어 있는 기능화 섬유 재료이다. 또, 본 발명은 섬유 재료를 계면활성제로 유화시킨 농도가 0.5∼100.0g/l인 초산 α-토코페롤 용액으로 처리하는 방법이며, 유화에 이용하는 계면활성제가 음이온계 계면활성제 단독물, 또는 음이온계 계면활성제와 비이온계 계면활성제의 혼합물인 제조 방법이다.

본 발명에 이용하는 섬유 재료란 면, 양모, 실크 등의 천연 섬유, 레이온, 폴리노직(polynosic), 아세테이트 등의 재생 섬유, 폴리에스테르, 나일론, 아크릴 등의 합성 섬유를 포함하며, 이들을 1종 또는 2종 이상을 혼섬(混纖)한 것일 수도 있다. 또한, 재생 섬유 또는 합성 섬유의 경우는 다른 기능을 발현시키기 위한 물질을 함유시킨 섬유 재료일 수도 있고, 그 물질은 초산 α-토코페롤의 서방성 기능을 저해하는 것이 아닌 한 특별히 한정되지 않는다. 형상에 관하여도 원섬(原纖), 방적사, 편직물, 나아가서 섬유 봉제품 중 어느 것이라도 된다. 그리고, 섬유 재료가 원섬, 방적사, 편직물인 경우에는 의복 재료용 섬유 봉제 재료로서 이용된다.

본 발명에 이용되는 초산 α-토코페롤은 천연물로부터의 추출물(초산 d-α-토코페롤) 또는 합성 화합물(초산 dl-α-토코페롤)일 수도 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 또, 천연물로부터의 추출품인 초산 d-α-토코페롤의 경우는 β-토코페롤 및 γ-토코페롤 등의 동족체 및 토코트리에놀(tocotrienol) 등이 혼합되어 있을 수도 있다.

상기 초산 α-토코페롤을 물에 유화시키는 계면활성제는, 음이온계 계면활성제 단독물 또는 음이온계 계면활성제와 비이온계 계면활성제의 혼합물인 것이 바람직하다. 여기서 사용되는 음이온계 계면활성제는 특별히 한정되지는 않고, 예를 들면, 각종 지방산 비누, 라우릴황산나트륨, 고급 알콜황산나트륨, 도데실벤젠설폰산나트륨, 디알킬포스포숙신산나트륨, 알킬인산칼슘, 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산나트륨 등을 들 수 있다.

또한, 음이온계 계면활성제와 혼합하여 사용되는 비이온계 계면활성제로는 예를 들면, 폴리옥시에틸렌 유도체, 솔비탄모노알킬레이트, 솔비탄디알킬레이트, 솔비탄트리알킬레이트 등을 들 수 있고, 이들을 적당히 선택하여 사용할 수 있지만, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또, 음이온계 계면활성제와 비이온계 계면활성제의 혼합 비율은 대략 동일한 비율로 사용하는 것이 바람직하지만, 특별히 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 기능화 섬유 재료의 제조 방법으로는 먼저 초산 α-토코페롤과 계면활성제를 물에 혼합 교반하여 유화시켜 초산 α-토코페롤 함유 유화액을 얻고, 이것에 섬유 재료를 1초 이상 침지하고, 압착률 60∼120%로 짠다. 그 후 80∼200℃에서 1∼30분간 건조 열처리하면 된다.

섬유 재료를 처리할 때의 유화된 용액 중의 초산 α-토코페롤의 농도는 0.5∼100.0g/l의 범위가 바람직하고, 0.5g/l 미만에서는 세탁 후 대부분 잔존하지 않고, 100.0g/1 이상에서는 유화가 곤란하게 되어 바람직하지 못하다.

이 때의 계면활성제의 농도는 유화가 가능한 범위이면 특별히 제한은 없지만, 초산 α-토코페롤의 사용량에 대하여 계면활성제의 농도가 높으면 세탁 내구성이 저하되기 때문에, 유화 가능한 범위에서 가능한 한 낮은 쪽이 바람직하다. 교반 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 호모지나이저 등을 이용하여 교반하면 된다.

또한, 유화 공정에서 초산 α-토코페롤은 단독으로도 유화될 수 있지만, 유화액의 농도나 점도를 조절하기 위해서 유기 용매를 병용하는 것이 보다 바람직하다. 이 때, 사용되는 유기 용매는 초산 α-토코페롤을 용해시키는 것이면 되고, 예를 들면, 올레산, 스쿠알랜 및 그 유도체, 헥산, 디메틸에테르, 초산에틸, 도데칸올 등을 들 수 있고, 이들로부터 선택된다.

본 발명의 기능화 섬유 재료의 제조 방법으로 얻어진 기능화 섬유 재료에 부착된 초산 α-토코페롤은 통상의 방법으로 세탁을 반복하더라도, 10회 세탁 후에 50% 이상 잔존하여, 우수한 세탁 내구성을 나타낸다. 이것은 초산 α-토코페롤 유화액의 친수성이 매우 작고, 또한 섬유 재료 내부에 침투하여 부착되기 때문으로 추정된다.

본 발명에 의하면, 기능화 섬유 재료에 부착된 초산 α-토코페롤은 착용하였을 때 인체의 피부 표면에 잔존하는 피지 등의 기름 성분으로 서서히 용해되어 피부 상에 서서히 방출되고, 피부 내부로의 혼입에 의해서 스킨케어 효과를 발휘시키는 것으로 추측된다. 또한, 본 발명의 방법에 의해서 제조한 기능화 섬유 재료는 그 섬유 재료가 가지는 원래의 감촉과 흡습성 및 방습성에 거의 영향을 주지 않는다.

[실시예]

이하에서 본 발명을 실시예에 따라 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이 범위에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 측정값은 이하에 기재된 시험 방법에 의해 구했다.

감촉의 평가

10명의 시험관에 의해 본 발명의 기능화 섬유 재료인 직물의 감촉을 촉감 판정하여, 감촉이 좋은 것을 1점, 나쁜 것을 O 점으로 하고, 각인의 평가를 합계한 점수로부터 하기의 기준에 따라 감촉을 판정했다.

(1) 8∼10점 ○(양호)

(2) 4∼7점 △ (약간 좋음)

(3) 0∼3점 × (나쁨)

흡습성ㆍ방습성 평가의 흡습률ㆍ방습률

중량 W_hg 기지의 칭량병(稱量甁)에 시료 약 1g을 넣고, 뚜껑을 연 상태로 105℃에서 60분간 건조한 후, 실리카겔이 들어 있는 데시케이터 중에서 30분간 방치하고 냉각하여, 중량 W_og을 측정했다. 이어서, 상대습도 53%의 데시케이터 내에 하룻밤 방치한 후, 35℃, 상대습도 90%로 습도 조절한 항온항습기 내에 칭량병의 뚜껑을 열고 넣어, 60분 후에 뚜껑을 닫고 칭량병을 꺼내어 중량 W₁g을 측정했다. 또한 25℃, 상대습도 53%로 습도 조절한 항온항습기 내에 칭량병의 덮개를 열고 넣어, 60분 후에 덮개를 닫고 칭량병을 꺼내어 중량 W₂g을 측정했다. 이들 결과로부터, 흡습률, 방습률을 다음 식에 의해 구했다.

초산 dl-α-토코페롤 및 α-토코페롤의 부착량 측정 방법

시료를 이소프로판올의 용액에 넣어, 37℃로 2시간 진탕한 후, 상징액(上澄液)을 채용하고 고속 액체 크로마토그래피(HPLC)로 측정하여 얻어진 초산 dl-α-토코페롤의 피크의 면적으로부터 시료에 부착된 초산 dl-α-토코페롤량을 산출했다. 동일한 조작을 실시하여, 얻어진 α-토코페롤의 피크의 면적으로부터 시료에 부착된 α-토코페롤량을 산출했다.

서방성의 평가

시료에 시약 올레산을 0.3∼0.5% o.w.f.가 되도록 부착시킨 후에 JlS L0217, 섬유 제품의 취급에 관한 표시 기호 및 그 표시 방법, 2.2(l) 세탁 방법 번호103에 준하여 시판 세제[상품명: 어택(Attack), 花王(株)제]를 이용하여 세탁했다. 1, 4, 10회 세탁하여, 건조 후의 시료에 잔존하고 있는 초산 dl-α-토코페롤, α-토코페롤을 상기의 부착량의 측정 방법으로 정량했다.

〔실시예 1〕

표 1에 나타내는 처방에 따라서 초산 dl-α-토코페롤[關東化學(株)제], 스쿠알란, 도데칸올, 음이온계 계면활성제[상품명: 레베놀(Levenol) WX, 花王(株)제], 비이온계 계면활성제[상품명: 레오돌(Leodol), 花王(株)제]를 각각 홉합하고, 전량이 1kg가 되도록 물을 첨가한 후, 호모지나이저로 유화하여 각 1kg의 처리액 1∼7의 7종류를 준비했다. 단, 처리액 7은 초산 dl-α-토코페롤의 농도가 150g/l로 높기 때문에, 유화가 곤란하게 되어 사용할 수 있는 처리액은 얻어지지 않았다. 비교를 위해, α-토코페롤 1g 만을 물에 녹여 전량을 1kg로 한 비교용 처리액을 준비했다.

[표 1]

	처리액 1	처리액 2	처리액 3	처리액 4	처리액 5	처리액 6	처리액 7
초산dl-α- 토코페롤(g)	0.3	0.5	1.0	1.0	50.0	100.0	150.0
스쿠알란 (g)	1.5	2.5	5.0	5.0	0	0	0
도데칸올 (g)	0.3	0.5	1.0	1.0	50.0	100.0	150.0
음이온계계면활성제(g)	0.2	0.4	0.8	1.5	40.0	80.0	100.0
비이온계계면활성제(g)	0.2	0.4	0.8	0	40.0	80.0	100.0
물 (g)	997.5	995.7	991.4	991.5	820.0	640.0	460.0

통상의 조건 하에 소모(燒毛), 발호(拔糊), 정련(精練) 및 표백 처리한 면 100%의 브로드(broad) 직물〔(11.81tex×11.81tex)/144(본/인치)×76(본/인치)〕을 30cm×30cm의 크기로 절단하고, 처리액 1∼6에 침지하여, 압착률 90%로 짜낸 후, 120℃에서 5분간 열처리하여 각각 시료 1∼6을 얻었다. 또, 비교용 처리액에 침지하여 상기와 동일한 처리를 하여 비교 시료를 얻었다.

시료 1∼6 및 비교 시료를 가정용 전기 세탁기로, 일반 가정용 세제[상품명: 어택, 花王(株)제]를 사용하고 JIS LO217의 세탁 번호103에 준하여 10회 세탁을 실시했다. 시료 1∼6 및 비교 시료의 가공 초기(세탁 전)과 10회 세탁 후에 대해 초산 dl-α-토코페롤 및 α-토코페롤의 부착량을 측정하고, 또한 1회째, 4회째, 10회째의 세탁을 종료한 시료를 건조하여 얻은 서방성 평가용 시료에 대해 서방성의 평가를 실시하고, 또한 미처리 천의 브로드 직물과 시료 1∼6 및 비교 시료에 대해 감촉의 평가, 흡습성 및 방습성의 평가를 실시하여, 그들의 결과를 표 2에 나타냈다.

[표 2]

	부착량(mg/g)		서방성의 평가(mg/g)			흡습성ㆍ방습성		감촉
	가공 초기	10회 세탁 후	1회 세탁 후	4회 세탁 후	10회 세탁 후	흡습성 (%)	방습성 (%)	감촉
시료 1	0.10	0	0	0	0	12.5	6.9	○
시료 2	0.30	0.13	0.15	0.05	0.02	12.5	6.9	○
시료 3	0.46	0.25	0.18	0.10	0.06	12.3	6.8	○
시료 4	0.43	0.22	0.17	0.11	0.07	12.3	6.8	○
시료 5	20.30	10.20	8.90	3.00	1.50	12.2	6.5	○
시료 6	45.00	21.30	15.60	5.80	2.30	12.2	6.6	○
비교시료	0.55	0	0	0	0	12.6	6.9	○
미처리 천	-	-	-	-	-	12.7	6.9	○

표 2로부터, 시료 2∼6의 0.5∼100.0g/1의 초산 dl-α-토코페롤 유화액으로 처리한 시료는, 시료에 대하여 0.3∼45.0mg/g의 초산 dl-α-토코페롤이 부착되고, 모두 10회 세탁 후에도 50% 이상의 초산 dl-α-토코페롤이 잔존하고 있어, 세탁 내구성이 매우 우수하다는 것이 명백히 나타났다. 또한, 올레산을 부여하여 세탁을 행하는 서방성의 평가 시험에서도 서방성을 확인할 수 있었다.

한편, 0.3g/l의 초산 dl-α-토코페롤로 처리한 시료 1은 가공 초기의 부착량이 O.1O mg/g로 낮고, 10회 세탁 후의 시료에서는 초산 dl-α-토코페롤의 잔존을 확인할 수 없었다. 또, 비교용 처리액인 1g/l의 α-토코페롤로 처리한 비교 시료는 세탁 전의 가공 초기에 α-토코페롤이 0.55mg/g 부착되었지만, 10회 세탁 후의 부착량 및 서방성의 평가에서의 1, 4, 10회 세탁 후의 시료에도 α-토코페롤이 거의 잔존하지 않고 세탁 내구성이 없었다. 또, 이들 시료의 감촉은 전부 양호하고, 흡습성 및 방습성의 평가에서도 저하는 거의 나타나지 않았다.

〔실시예 2〕

실시예 1의 표 1 기재의 처리액 3과 동일한 처방의 처리액 3kg을 조제하여, 각각 1kg으로 등분하여 3개의 처리액을 준비했다.

통상의 조건 하에 소모, 발호, 정련 및 표백 처리한 면 100%의 브로드 직물〔(11.81tex×11.81tex)/144(본/인치)×76(본/인치)〕, 통상의 조건 하에 소모, 발호, 정련 및 표백 처리한 면 50%, 폴리에스테르 50%의 혼방 브로드 직물〔(14.06tex×14.06tex)/110(본/인치)×57(본/인치)〕, 통상의 조건 하에 소모, 발호 및 정련 처리한 나일론 100%의 필라멘트 직물〔(7.8tex×7.8tex)/214(본/인치)×150(본/인치)〕을 각각 30cm×30cm의 크기로 절단하고, 각각의 처리액 7∼9에 침지하여, 압착률 90%로 짜낸 후, 120℃에서 5분간 열처리하여 각각 시료 7∼9를 얻었다. 시료 7∼9를 가정용 전기 세탁기로 일반 가정용 세제[상품명: 어택, 花王(株)제]를 사용하여 JIS LO217의 세탁 번호 103에 준하여 l0회 세탁을 실시했다. 시료 7∼9의 가공 초기와 10회 세탁 후에 대해 초산 dl-α-토코페롤의 부착량을 측정하고, 시료 7∼9에 대해 1회째, 4회째, 10회째의 세탁을 종료한 시료를 건조하여 얻은 시료에 대해 서방성 평가를 실시하고, 또 시료 7∼9와 각각의 미처리 천에 대해 감촉의 평가, 흡습성 및 방습성의 평가를 실시하여, 그 결과를 표 3에 나타냈다.

[표 3]

	부착량(mg/g)		서방성의 평가(mg/g)			흡습성ㆍ방습성		감촉
	가공 초기	10회 세탁 후	1회 세탁 후	4회 세탁 후	10회 세탁 후	흡습성 (%)	방습성 (%)	감촉
시료 7	0.46	0.25	0.18	0.10	0.06	12.3	6.8	○
미처리 천	-	-	-	-	-	12.7	6.9	○
시료 8	0.43	0.23	0.19	0.11	0.05	6.5	3.6	○
미처리 천	-	-	-	-	-	6.6	3.6	○
시료 9	0.50	0.30	0.22	0.13	0.07	4.5	2.5	○
미처리 천						4.6	2.5	○

표 3으로부터 초산 dl-α-토코페롤 유화액으로 처리한 시료 7∼9는 모두 10회 세탁 후에도 50% 이상의 초산 dl-α-토코페롤이 잔존하고 있고, 세탁 내구성의 매우 높은 것이 명백히 나타났다. 또, 올레산을 부여하여 세탁을 행하는 서방성의 평가 시험에서도 서방성을 확인할 수 있었다. 또, 이들 시료의 감촉은 모두 양호하고, 흡습성 및 방습성의 평가에서도 이 가공에 의한 저하는 나타나지 않았다.

본 발명은 섬유 재료를 계면활성제로 초산 α-토코페롤을 물에 유화시킨 용액으로 처리한 기능화 섬유의 제조 방법이며, 이 방법으로 얻어진 기능화 섬유 재료는 의류 분야에서 감촉이 우수하고, 원래의 섬유 재료가 구비하고 있는 흡습성, 방습성을 손상하지 않으며, 세탁 내구성이 있는 스킨케어 효과, 즉, 인체의 피부의 표면에 존재하는 피지 등의 유분에 의해 스킨케어 성분을 서서히 방출시키는 효과가 있다.

Claims

섬유 재료에 초산 α-토코페롤(α-tocopherol acetate)을 부착시킨 것을 특징으로 하는 기능화 섬유 재료.
제1항에 있어서,

초산 α-토코페롤이 섬유 재료 1g에 대하여 0.3mg∼45.0mg 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 기능화 섬유 재료.
섬유 재료를 초산 α-토코페롤의 농도가 0.5∼100.0g/1인, 초산 α-토코페롤을 계면활성제로 물에 유화(乳化)시킨 용액으로 처리하는 것을 특징으로 하는 기능화 섬유 재료의 제조 방법.
제3항에 있어서,

상기 유화에 이용하는 계면활성제가 음이온계 계면활성제 단독물, 또는 음이온계 계면활성제와 비이온계 계면활성제의 혼합물인 것을 특징으로 하는 기능화 섬유 재료의 제조 방법.