KR100898770B1 - 비불소계 티타늄 화합물을 이용한 양모의 친환경적방염가공방법 및 상기 방법으로 제조되는 양모 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양모에 친환경적으로 방염성을 부여하는 방법에 관한 것으로서, 양모를 산성욕, 바람직하게는 pH 1 내지 3의 산성욕에서, 30℃ 내지 85℃의 온도, 바람직하게는 50℃ 내지 70℃의 온도에서, 10분 내지 40분 동안 비불소계 티타늄 화합물 및 카르복시산으로 처리하는 것을 특징으로 하는 방법 및 상기 방법으로 제조되는 양모제품을 제공한다.

종래의 플루오르 화합물을 사용하는 방법은 미처리된 플루오르 성분이 폐수에 섞여 환경을 오염시키는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명에 따르면, 플루오르 화합물을 사용하지 않기 때문에 환경오염의 염려 없이 양모의 방염처리가 가능하며, 또한 높은 난연성의 양모제품을 얻을 수 있다.

티타늄 화합물, 친환경 방염 가공, 양모, 카르복시산, 산성욕

Description

비불소계 티타늄 화합물을 이용한 양모의 친환경적 방염가공방법 및 상기 방법으로 제조되는 양모 제품{Eco-friendly Flameproof Method with Non-Fluoride Ti Compounds for Wool and Products thereof}

도 1은 실시예 1에서 측정된 한계산소지수를 나타내는 그래프.

도 2는 실시예 2의 공정을 나타내는 그래프.

도 3은 본 발명과 종래발명의 잔류용액에서 측정된 불소이온농도를 나타내는 그래프.

본 발명은 양모에 친환경적으로 방염성을 부여하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 양모를 산성욕에서 비불소계 티타늄 화합물 및 카르복시산으로 방염 가공하는 방법에 관한 것이다.

지금까지 커튼, 소파, 카펫 등에 사용되는 섬유에 난연성을 부여하는 방법은 꾸준히 연구되어 왔으나, 최근에는 각종 테러 및 재난을 대비하여 방염물품에 대한 규제가 강화되면서, 건물의 내장재, 운송 장치나 항공기의 내장재 등에 이르기까지 모든 섬유에서 높은 난연성이 요구되고 있다.

이에 따라, 천연적으로 높은 수분율을 지니고 질소의 함유량이 높아 타 섬유에 비해 우수한 난연성을 지닌 양모의 경우도 더욱 높은 난연성을 부여하기 위한 가공방법이 절실히 요구되고 있다.

종래의 양모에 방염성을 부여하기 위한 방법으로는, 포타슘 헥사플루오르 지르코네이트(K₂ZrF₆), 포타슘 헥사플루오르 티타네이트(K₂TiF₆) 와 같은 플루오르 화합물을 이용하는 방법을 들 수 있다.

종래의 포타슘 헥사플루오르 지르코네이트를 이용한 방염가공방법의 메카니즘을 아래 화학식 1로 나타낸다.

상기의 종래의 방염 가공법은 미처리된 플루오르 성분이 폐수에 섞여 환경을 오염시키는 문제점이 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 플루오르 화합물을 사용하지 않고 티타늄 화합물과 카르복시산을 사용하여, 종래의 플루오르 화합물을 이용한 양모 섬유의 방염가공방법이 지닌 환경적인 문제점을 제거함과 동시에, 우수한 난연성을 얻을 수 있는 방염가공방법 및 상기 방법으로 제조되는 양모제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 이루기 위하여, 본 발명은 양모를 산성욕에서 비불소계 티타늄 화합물 및 카르복시산으로 처리하는 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방염가공방법에 있어서, 산성욕, 바람직하게는 pH 1 내지 3의 산성욕에서, 30℃ 내지 85℃의 온도, 바람직하게는 50℃ 내지 70℃의 온도에서, 10분 내지 40분 동안 처리하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 방염가공방법에 있어서, 비불소계 티타늄 화합물은 10 % owf 이하의 티타늄 옥시클로라이드인 것이 바람직하며, 카르복시산은 10 % owf 이하의 시트르산, 타르타르산 및 옥살산 중 하나인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 방염가공방법에 있어서, 카르복시산의 농도는 10 % owf 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일면에 따르면, 산성욕에서 비불소계 티타늄 화합물과 카르복시산을 혼합한 혼합용액으로 방염 처리된 양모 제품을 제공한다.

본 발명에 따른 방염가공방법의 개략적 메카니즘은 다음과 같다.

티타늄 화합물과 카르복시산을 혼합하면 티타늄-카르복시산 화합물이 형성된다(1단계).

산성욕에서 (+)대전 상태가 된 양모에 (-)대전 상태가 된 티타늄-카르복시산 화합물이 결합하여 난연성이 부여된다(2단계).

상기 1단계를 아래 화학식 2로, 상기 2단계를 아래 화학식 3으로 나타낸다.

이하, 본 발명의 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이는 이해의 증진과 설명의 편의를 위하여 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

1㎡의 무게가 205g인 양모직물을 10g씩 사용하였으며, 액비는 10:1로 하였다.

0.1g/ℓ Sandozin MRN 및 10% owf 염산을 Pot에 넣고 IR염색기를 사용하여 65℃까지 승온시켰다.

상기 Pot에 티타늄 옥시클로라이드 8% owf, 카르복시산 8% owf를 첨가하고 양모직물을 침지시킨 후 다시 IR염색기를 사용하여 65℃를 유지하면서 각 10분, 20분, 30분, 40분간 처리한 후 양모직물을 꺼냈다. 본 실험에서는 카르복시산으로 옥 살산, 시트르산, 타르타르산을 각각 사용하였다.

상기 각 10분단위로 처리된 양모직물은 냉수에 1회 수세하여 건조시킨 후에 Atlas Fire Science Products의 LOI Chamber를 사용하여 KS M ISO 4589에 의거하여 LOI(한계산소지수)를 측정하였다.

측정된 한계산소지수를 표 1 및 도 1에 나타내었다.

표 1 및 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 티타늄 옥시클로라이드에 카르복시산을 첨가한 경우는 10분 정도 경과 후부터 한계산소지수의 수치가 높아짐을 알 수 있다. 한계산소지수는 30분이 경과하면 크게 변화가 없었다.

한편, 카르복시산을 첨가하지 않고 티타늄 옥시클로라이드만 첨가하였을 경우는 한계산소지수의 변화가 거의 없었다. 이로써 티타늄 화합물과 카르복시산을 함께 사용한 경우에만 난연성이 부여됨을 알 수 있다.

[실시예 2]

1㎡의 무게가 205g인 양모직물을 10g씩 사용하였으며, 액비는 10:1로 하였다.

양모직물 및 0.1g/ℓ Sandozin MRN을 Pot에 넣고 염색기를 사용하여 25℃에서 5분간 처리한 후, 다시 10% owf 염산을 넣고 25℃에서 10분간 유지시켰다.

그리고, 상기 Pot에 티타늄 옥시클로라이드 2, 4, 6, 8, 10 % owf 각각과 옥살산 8% owf를 첨가하여 25℃에서 5분간 유지한 후 60℃까지 승온시켰다. 상기 Pot를 60℃에서 30분간 유지한 후, 40℃까지 냉각시켜 양모직물을 꺼냈다.

상기 공정을 그래프로 나타내면 도 2와 같다.

도 2에 있어서, A시점에서는 양모직물 및 0.1g/ℓ Sandozin MRN을 Pot에 넣었고, B시점에서는 10% owf 염산을 첨가하였고, C시점에서는 티타늄 옥시클로라이드 2, 4, 6, 8, 10% owf 각각과 옥살산 8% owf를 첨가하였다.

상기 꺼낸 양모직물은 냉수에 1회 수세하여 건조시킨 후에 Atlas Fire Science Products의 LOI Chamber를 사용하여 KS M ISO 4589에 의거하여 LOI(한계산소지수)를 측정하였다. 티타늄 옥시클로라이드의 농도에 따른 한계산소지수의 측정결과를 표 2에 나타내었다.

표 2를 보면, 티타늄 옥시클로라이드의 농도가 증가함에 따라 한계산소지수가 증가하다가, 8% owf 이상이 되면 한계산소지수가 큰 변화가 없음을 알 수 있다.

한편, 실시예 1에 따른 표 1을 보면, 티타늄 옥시클로라이드의 농도 8% owf, 옥살산의 농도 8% owf, 처리시간 30분, 처리온도 65℃일 경우의 한계산소지수는 35임을 알 수 있다.

또한, 실시예 2에 따른 표 2를 보면, 티타늄 옥시클로라이드의 농도 8% owf, 옥살산의 농도 8% owf, 처리시간 30분, 처리온도 60℃일 경우의 한계산소지수는 34임을 알 수 있다.

따라서, 처리순서를 달리한 실시예 1과 실시예 2에 있어서 한계산소지수 측정결과는 거의 동일하다고 볼 수 있으므로, 이러한 사실로부터 본 발명에 따른 방염가공방법에 있어서 처리 순서는 난연성에 영향을 미치지 않음을 알 수 있다.

한편, 본 발명과의 난연성 비교를 위하여 종래의 발명인 포타슘 헥사플루오르 티타네이트를 이용한 방염 가공도 함께 실시하였다.

실험방법은 본 발명의 실험방법과 동일하다. 즉, 1㎡의 무게가 205g인 양모직물 10g씩 사용하였으며 액비는 10:1로 하였다. 양모직물 및 0.1g/ℓ Sandozin MRN을 Pot에 넣고 염색기를 사용하여 25℃에서 5분간 처리한 후, 다시 10% owf 염산을 넣고 25℃에서 10분간 유지시켰다. 상기 Pot에 포타슘 헥사플루오르 티타네이트 2, 4, 6, 8, 10% owf 각각을 첨가하여 5분간 유지한 후 60℃까지 승온시켰다. 상기 Pot를 60℃에서 30분간 유지한 후, 40℃까지 냉각시켜 양모직물을 꺼냈다.

상기 양모직물은 냉수에 1회 수세하여 건조시킨 후에 Atlas Fire Science Products의 LOI Chamber를 사용하여 KS M ISO 4589에 의거하여 LOI(한계산소지수)를 측정하였다.

포타슘 헥사플루오르 티타네이트의 농도에 따른 한계산소지수의 측정결과를 상기 표 2와 대비하여 표 3 및 도 3에 나타내었다.

도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 농도에 따른 한계산소지수는, 티타늄 옥시클로라이드 및 카르복시산으로 처리한 경우와, 포타슘 헥사플루오르 티타네이트로 처리한 경우, 유사한 상승 곡선을 나타냄을 알 수 있다.

또한 표 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 티타늄 옥시클로라이드와 카르복시산을 함께 사용한 경우의 평균한계산소지수는 31.7로서, 포타슘 헥사플루오르 티타네이트를 사용한 시료의 평균한계산소지수인 33.5에 비하여 다소 낮지만(1.8 정도), 미처리 양모의 한계산소지수인 25보다 6.7이나 높은 수치이므로 객관적으로 우수한 방염 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

또한 본 발명에 따른 티타늄 옥시클로라이드 10% owf와 옥살산 8% owf로 처리한 실험 잔액과, 종래의 포타슘 헥사플루오르 티타네이트 10% owf로 처리한 실험 잔액을 Dionex Ion ChromatograpHy System(ED 40)을 사용하여 잔존 불소 이온 농도를 측정하였다. 불소 이온 농도 측정 결과를 표 4에 나타내었다.

시료	잔존 불소 이온 농도 (ppm)
TiOCl2 + 옥살산	0
K2TiF6	2,840

상기 표 4에서 볼 수 있는 바와 같이 티타늄 옥시클로라이드와 카르복시산을 사용하여 실험한 잔액에서는 불소 이온이 전혀 검출되지 않았다. 따라서 본 발명에 따른 방염가공방법은 친환경적인 가공방법임을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따르면, 플루오르 화합물을 사용하지 않기 때문에, 미처리된 플루오르로 인한 환경 오염의 발생을 사전에 방지할 수 있으며, 아울러 우수한 난연성(높은 한계산소지수)을 얻을 수 있는 양모의 방염가공방법 및 상기 방법으로 제공되는 양모제품을 얻을 수 있다.

Claims (8)

1. 양모에 방염성을 부여하는 방법에 있어서,

   상기 양모를 산성욕에서 비불소계 티타늄 화합물 및 카르복시산으로 처리하되,

   상기 비불소계 티타늄 화합물은 티타늄 옥시클로라이드이고, 상기 카르복시산은 시트르산, 타르타르산 및 옥살산 중 하나이며, 상기 처리는 10분 내지 40분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 티타늄 옥시클로라이드은 0 % owf초과 10 % owf 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 카르복시산의 농도는 0 % owf초과 10 % owf 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 처리의 온도 조건은 30℃ 내지 85℃인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 삭제
7. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 방염 처리된 양모 제품.
8. 제7항에 있어서, 상기 양모 제품은 슬라이버, 방적사 및 직물 형태 중 어느 하나를 포함하는 것인 양모 제품.

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