KR100950694B1 - 표면 처리법에 의한 셀룰로스 직·편성물의 필링방지 가공방법 - Google Patents

표면 처리법에 의한 셀룰로스 직·편성물의 필링방지 가공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잔털 제거제로 셀룰로스 직·편성물의 표면을 처리하여 잔털이 제거되기 쉽게 함으로써 필 발생이 방지되는 필링방지 가공 방법에 관한 것이다. 본 발명은 유기산, 무기산 또는 고온에서 산을 유리하는 화합물을 포함하는 수용액으로 이루어진 잔털 제거제로 직·편성물의 표면 부분만을 처리하는 단계 및 상기 표면 처리된 직·편성물을 열처리하는 단계를 포함하고, 상기에서 고온에서 산을 유리하는 화합물은 질산아연, 염화아연, 질산마그네슘, 염화마그네슘, 염화암모늄, 질산암모늄, 인산암모늄 및 황산암모늄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 셀룰로스 직·편성물의 필링방지 가공 방법을 제공한다.
필링방지 가공, 잔털 제거제, 표면 처리, 셀룰로스, 필

Description

표면 처리법에 의한 셀룰로스 직·편성물의 필링방지 가공 방법{Anti-pilling Finishing Method of Cellulose Woven or Knitted Fabric by Using Surface Treatment}
본 발명은 잔털 제거제로 셀룰로스 직·편성물의 표면을 처리하는 필링방지 가공 방법에 관한 것이다. 본 발명의 필링방지 가공에 의하면 셀룰로스 직·편성물 표면의 잔털이 용이하게 제거되어 필 발생이 방지되며, 강력 저하가 거의 없고, 영구적인 필링방지 효과를 부여할 수 있다.
필링(pilling)은 직·편성물 표면의 섬유나 다른 불순물이 엉켜 필(pill)이라고 하는 구 모양으로 엉키는 현상을 지칭한다. 이러한 필의 발생은 직·편성물 표면에 존재하는 잔털이 서로 엉키거나 오염 물질과 함께 엉켜 구 모양의 필이 형성되어 필이 일정 크기가 될 때까지 성장하게 되는데 이러한 필링은 특히 방적사에서 문제가 되는 경우가 많다.
필링방지 처리에는 소모(singeing), 수지 처리, 효소 처리 등이 있다. 소모는 전처리 및 염색가공 공정 전에 행하는 것으로 직·편성물 표면의 잔털을 태워 없애는 공정이다. 이러한 소모 공정에 의하면 잔털 제거에 의해 필링 발생이 어느 정도는 억제되지만 뒤이은 전처리, 염색가공 등의 후공정이나 착용 중에 잔털이 다시 발생하기 때문에 영구적인 효과를 거둘 수 없고 스판덱스 등이 혼용된 경우에는 적용이 어렵다는 단점 등이 있다.
수지 처리는 직·편성물을 아크릴계 수지 등으로 처리하여 방적사 내 섬유의 상호 부착력을 강화함으로써 섬유가 빠져나오는 것을 방지하여 잔털의 발생을 억제하고 따라서 필의 발생을 감소시키는 것이다. 이러한 수지 처리는 섬유의 태에 손상을 줄 수 있고, 마찰 등에 의해 탈락되므로 내구성이 부족하다는 단점 등이 있다.
한국등록특허 제549704호에서는 셀룰로스에 대한 친화성이 낮은 셀룰라제로 처리하는 공정이 기재되어 있다. 상기 특허는 셀룰라제 등의 효소를 이용, 직·편성물을 처리하여 표면의 잔털을 제거하는 효소 처리 방법으로서 오랜 처리 시간 및 높은 처리 비용을 필요로 하는 등의 단점이 있다.
본 발명은 이와 같은 기존 필링방지 처리의 문제점을 해결한 셀룰로스 섬유의 필링방지 가공 방법을 제안하기 위한 것이다.
본 발명은 필링방지 효과가 뛰어나면서 강력 등 직물 및 편성물의 물성 변화가 거의 없는 셀룰로스 직·편성물의 필링방지 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 유기산, 무기산 또는 고온에서 산을 유리하는 화합물을 포함하는 수용액으로 이루어진 잔털 제거제로 직·편성물의 표면 부분만을 처리하는 단계 및 상기 표면 처리된 직·편성물을 열처리하는 단계를 포함하고, 상기에서 고온에서 산을 유리하는 화합물은 질산아연, 염화아연, 질산마그네슘, 염화마그네슘, 염화암모늄, 질산암모늄, 인산암모늄 및 황산암모늄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 셀룰로스 직·편성물의 필링방지 가공 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 표면 부분 처리는 스프레이법, 코팅법 또는 맹글(mangle)을 이용한 방법인 것을 특징으로 하는 셀룰로스 직·편성물의 필링방지 가공 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 유기산 또는 무기산은 염산, 황산, 질산, 인산, 아세트산, 젖산, 포름산, 사과산, 주석산, 말레인산, 호박산, 말론산, 글루탐산, 이타콘산, 구연산 및 부탄테트라카르본산(1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, 이하 "BTCA"라 한다.)으로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 셀룰로스 직·편성물의 필링방지 가공 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 잔털 제거제로 직·편성물의 표면 부분만을 처리하는 단계에서 표면에 부여되는 잔털 제거제의 픽업률이 1 내지 35%인 것을 특징으로 하는 셀룰로스 직·편성물의 필링방지 가공 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면 잔털 제거제를 셀룰로스 직·편성물의 표면에만 처리함으로써 표면의 잔털이 용이하게 탈락하도록 하고, 필이 생성되더라도 신속하게 탈락되도록 하는 필링방지 효과를 얻을 수 있으며, 표면 이외의 직·편성물의 나머지 부분은 처리되지 않고 남아 있도록 함으로써 강력 등의 물성이 유지되는 필링방지 가공이 가능하다. 또한 본 발명의 필링방지 가공 방법은 필링방지 효과가 우수하면서도 그 효과가 영구적이다.
아래에서 본 발명에 따른 필링방지 가공 방법에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 잔털 제거제를 직·편성물의 표면에만 처리되도록 하여 표면의 잔털 및 필이 용이하게 탈락하도록 하고, 직·편성물의 표면을 제외한 나머지 부분에는 잔털 제거제가 처리되지 않도록 함으로써 강력 등 직·편성물 자체의 물성이 유지되고 필링이 방지되는 셀룰로스 직·편성물의 필링방지 가공에 관한 것이다.
잔털 제거제는 직·편성물 표면에 돌출된 잔털의 강력을 저하시켜 마찰 등에 의해 잔털이 쉽게 떨어져 나가도록 하는 역할을 한다. 이러한 잔털 제거제로는 유기산, 무기산 또는 고온에서 산을 유리하는 화합물 등을 포함하는 수용액이 사용될 수 있다.
유기산 또는 무기산으로는 예를 들어 아세트산, 젖산, 포름산, 사과산, 주석산, 말레인산, 호박산, 말론산, 글루탐산, 이타콘산, 구연산, BTCA, 염산, 황산, 질산, 인산 등이 있으며, 고온에서 산을 유리하는 화합물로는 예를 들어 질산아연, 염화아연, 질산마그네슘, 염화마그네슘, 염화암모늄, 질산암모늄, 인산암모늄, 황산암모늄 등이 있다.
이러한 유기산, 무기산 또는 산을 유리하는 화합물을 이용하여 통상 섬유 가공에 이용되는 패드 드라이 큐어법(pad-dry-cure process, 이하 PDC법이라 칭함)으로 직·편성물을 처리할 경우, 잔털의 제거 효과는 있지만 강력 저하가 심하게 일어나 실용상에 문제가 있을 수 있다.
따라서 본 발명의 필링방지 가공 방법은 유기산, 무기산 또는 고온에서 산을 유리하는 화합물로 구성된 용액으로 직·편성물의 표면 부분만을 처리하고 나머지 부분은 처리되지 않도록 함으로써 처리된 표면의 잔털이나 필이 마찰 등에 의해 용이하게 제거되도록 하여 필링을 방지하는 동시에 처리되지 않은 부분에 의해 강력 등 물성이 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 필링방지 가공에 있어서 유기산, 무기산 및 고온에서 산을 유리하는 화합물이 포함된 용액으로 직·편성물의 표면을 처리하는 방법으로는 스프레이법, 코팅법, 맹글(mangle)을 이용하는 방법 등이 있다.
스프레이법은 처리를 위한 가공제를 포함하는 용액을 스프레이 노즐을 통해 직·편성물의 표면에 분사하는 방법이다.
코팅법은 가공제 외에 증점제 등을 함께 사용, 처리 용액의 점도를 높여 직·편성물의 표면에 도포한 후 나이프(knife)나 블레이드(blade) 등으로 긁어줌으로써 처리량을 조절하는 방법으로 로터리 스크린(rotary screen) 코팅 장치나 나이프 오버 롤(knife over roll) 코팅 장치 등을 사용한다.
맹글을 이용한 방법은 가공제를 포함하는 용액에 맹글의 하부 롤러가 침지되어 회전함으로써 일정량의 가공제가 롤러에 도포되고 이렇게 도포된 하부 롤러와 상부 롤러 사이로 직·편성물을 통과시키고 상부 롤러로 가압함으로써 하부 롤러와 접촉된 직·편성물 표면에 가공제를 부여하는 것이다. 이때 하부 롤러에 도포되는 가공제의 양을 조절하는 장치로는 나이프, 블레이드, 바(bar) 등이 있다.
본 발명에 의한 필링방지 가공은 잔털 제거제를 포함하는 처리 용액으로 상기 표면 처리 방법 중 하나에 의해 직·편성물의 표면을 처리하고 열처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 필링방지 가공에 있어서 직·편성물에 표면 처리하는 잔털 제거제 중의 유기산, 무기산 또는 산을 유리하는 화합물의 농도는 5 내지 50g/L인 것이 바람직하다.
잔털 제거제 중 상기 화합물의 농도가 5g/L이하로 낮으면 잔털의 강력을 충분히 저하시키지 못해 필링방지 성능이 효과적으로 발휘되지 못하며, 50g/L 이하의 농도에서도 충분한 필링방지 성능이 발현되기 때문에 그 이상의 농도를 사용하여도 필링방지 성능이 크게 향상되지 않는다. 다만, 유기산, 무기산 또는 고온에서 산을 유리하는 화합물 중 선택된 1종이 50g/L의 농도에서도 충분한 필링방지 성능이 발현되지 않을 경우 그 이상의 농도를 사용할 수도 있다. 또한 염산, 황산 및 질산과 같이 강산의 경우에는 예외적으로 5g/L 이하의 농도에서도 잔털의 강력을 저하시켜 필링방지 성능을 발휘할 수도 있다.
본 발명의 필링방지 가공에 있어서 직·편성물에 잔털 제거제를 표면 처리할 때의 픽업률은 1 내지 35%인 것을 특징으로 한다. 픽업률은 처리 전 직·편성물의 무게에 대한 처리 후 직·편성물에 부여된 처리 용액의 무게 비를 의미한다.
픽업률이 35% 이상인 경우, 편성물의 표면에 처리한 잔털 제거제가 표면의 반대 면 등 표면을 제외한 나머지 부분으로 전이되어 강력 저하가 심해진다.
본 발명의 필링방지 가공에 있어서 직·편성물에 잔털 제거제를 표면 처리한 후 행하는 열처리는 120 내지 200℃의 온도에서 30초 내지 5분 동안 실시하는 것이 바람직하다. 열처리는 직·편성물의 표면에 처리된 잔털 제거제가 상업적으로 이용 가능한 짧은 시간에 직·편성물 표면에 돌출된 잔털의 강력을 저하시켜 효과적으로 필링방지 가공 효과를 부여하기 위한 것이다. 열처리 없이 상온에서도 잔털 제거제를 이용하여 잔털의 강력을 저하시켜 필링방지 효과를 부여할 수 있지만 고온 열처리에 비해 상대적으로 오랜 시간이 필요하기 때문에 생산성 저하 등 상업적 이용에 불리하다.
본 발명의 필링방지 가공에 의하면 직·편성물 표면은 유기산, 무기산 또는 고온에서 산을 유리하는 화합물이 처리됨으로써 잔털이나 필이 생성되더라도 마찰 등에 의해 쉽게 제거되는 성질을 갖게 되고, 필링방지 효과도 영구적이다.
본 발명의 필링방지 가공이 가능한 셀룰로스 직·편성물로는 면섬유, 모달, 리오셀, 비스코스 레이온 등의 셀룰로스 섬유만으로 구성된 것 또는 나일론, 폴리에스터, 스판덱스 등의 합성 섬유와 셀룰로스 섬유가 혼용된 것이 될 수 있다.
본 발명의 가공 방법에 의해 필링방지 가공된 셀룰로스 직·편성물은 KS K 0499의 필링 시험에 의해 평가한 필링 등급이 가공 전 직·편성물에 비해 0.5급 이상 향상되는 것을 특징으로 한다.
아래에서 본 발명의 직·편성물의 필링방지 가공에 대한 실시예를 제시하지만 본 발명의 범위는 이러한 실시예에 의하여 제한되지 않는다.
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 2
정련한 100% 면섬유로 된 싱글저지 편성물을 반응 염료로 염색한 후 염화마그네슘 5 내지 50g/L의 수용액으로 픽업률 약 30~31%가 되도록 표면 처리하여 160℃에서 3분간 열처리 하였다. 표면 처리 방법으로는 처리 용액에 하부 롤러가 침지되어 회전하고 편성물이 상부와 하부 롤러 사이로 통과하는 상태에서 상부 롤러로 가압함으로써 하부 롤러에 도포된 처리 용액이 편성물의 표면에 처리되도록 하는 방법을 이용하였다. 이와 같은 방법으로 염화마그네슘의 농도가 다른 실시예 1 내지 6의 시료를 얻었으며, 필링 시험 및 파열 강도 측정을 실시하여 표 1에 나타내었다.
실시예 1 내지 6의 편성물과 동일하게 정련 및 염색한 면 편성물에 염화마그네슘 수용액으로 표면 처리를 하지 않은 시료를 비교예 1로 하였다.
또한 실시예 1 내지 6의 편성물과 동일하게 정련 및 염색한 면 편성물을 통상의 PDC법을 이용하여 염화마그네슘 50g/L 수용액으로 픽업률 70%가 되도록 여분의 액을 짜내고 160℃에서 3분간 열처리하여 비교예 2의 시료를 얻었다. 비교예 1 내지 2의 시료에 대해 필링 시험 및 강력 측정을 실시한 후 표 1에 같이 나타내었다.
필링 시험은 KS K 0499에 의해 실시하였으며, 1급(아주 많이 필링이 된 것)에서 5급(전혀 필링이 안 된 것)까지 5개로 분류된 표준 시료를 이용, 0.5등급 단위로 평가하였다.
강력 측정은 KS K 0351에 의해 파열 강도를 측정한 후 다음 식에 따라 강력 유지율로 나타내었다.
강력 유지율(%) = 필링방지 가공 시료의 파열 강도/미가공 시료의 파열강도×100
표 1: 실시예 1-6 및 비교예 1-2
섬유 처리법 염화마그네슘 (g/l) 필링 등급(급) 강력 유지율(%)
실시예 1 100% 면 표면 처리 5 2.5 98
실시예 2 100% 면 표면 처리 10 3.5 96
실시예 3 100% 면 표면 처리 20 4 93
실시예 4 100% 면 표면 처리 30 4.5 91
실시예 5 100% 면 표면 처리 40 4.5 87
실시예 6 100% 면 표면 처리 50 5 83
비교예 1 100% 면 미처리 - 2 100
비교예 2 100% 면 PDC 50 5 59
표 1을 참조하면, 염화마그네슘 5 내지 50g/L로 면 편성물의 표면을 처리하면 편성물의 필링 등급이 2.5 내지 5급을 나타내며, 비교예 1의 미처리 시료는 필링 등급 2급을 나타낸다. 결과적으로 본 발명의 필링방지 가공에 의해 0.5 내지 3급 정도 필링 등급이 향상됨을 알 수 있다. 또한 통상의 PDC법으로 처리한 비교예 2의 강력 유지율이 59%인데 비해 실시예 1 내지 6의 강력 유지율은 83 내지 98%로 상대적으로 높은 강력을 유지함을 알 수 있다.
실시예 7 내지 12
실시예 1 내지 6과 동일하게 정련 및 염색한 면 편성물에 대해 역시 동일한 표면 처리 방법으로 염화마그네슘 50g/L의 수용액으로 픽업률이 1 내지 35%가 되도록 표면 처리하여 160℃에서 3분간 열처리 하였다. 이와 같은 방법으로 염화마그네슘 용액의 픽업률이 다른 실시예 7 내지 12의 시료를 얻었으며, 필링 시험 및 파열 강도 측정을 실시하여 표 2에 나타내었다.
표 2: 실시예 7-12
섬유 처리법 픽업률(%) 필링 등급(급) 강력 유지율(%)
실시예 7 100% 면 표면 처리 1.7 3 100
실시예 8 100% 면 표면 처리 5.2 4 100
실시예 9 100% 면 표면 처리 11.5 4.5 98
실시예10 100% 면 표면 처리 20.2 4.5 91
실시예11 100% 면 표면 처리 30.6 5 83
실시예12 100% 면 표면 처리 34.2 5 81
표 2를 참조하면, 염화마그네슘 50g/L로 면 편성물의 표면을 처리하면 편성물의 필링 등급이 3 내지 5급을 나타낸다. 비교예 1의 미처리 시료의 필링 등급이 2급이었으므로, 결과적으로 본 발명의 필링방지 가공에 의해 면 편성물 표면에 부여된 잔털 제거제 처리액의 픽업률이 1 내지 35%일 때 1 내지 3급 정도 필링 등급이 향상됨을 알 수 있다.
실시예 13 내지 18
실시예 1 내지 6과 동일하게 정련 및 염색한 면 편성물에 대해 사과산, 말레인산, 구연산, BTCA, 염화아연, 염화암모늄을 각각 30g/L 수용액으로 준비하여 픽업률이 약 30~31%가 되도록 실시예 1 내지 6과 동일한 방법으로 표면 처리하고 160℃에서 3분간 열처리하였다. 이와 같은 방법으로 필링 제거제의 종류가 다른 실시예 13 내지 18의 시료를 얻었으며, 필링 시험을 실시하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.
표 3: 실시예 13-18
섬유 처리법 표면 처리제 필림 등급(급)
종류 농도(g/l)
실시예13 100% 면 표면 처리 사과산 30 3
실시예14 100% 면 표면 처리 말레인산 30 3
실시예15 100% 면 표면 처리 구연산 30 3
실시예16 100% 면 표면 처리 BTCA 30 3
실시예17 100% 면 표면 처리 염화아연 30 4
실시예18 100% 면 표면 처리 염화암모늄 30 4
표 3을 참조하면, 사과산, 말레인산, 구연산, BTCA, 염화아연, 염화암모늄을 각각 30g/L로 면 편성물의 표면을 처리한 실시예 13 내지 18이 필링 등급 3 내지 4 급을 나타내어 비교예 1의 미처리 시료의 2급에 비해 1 내지 2급 정도 필링 등급이 향상되었다.
실시예 19 내지 21 및 비교예 3 내지 5
면 60%, 모달 40%로 구성된 싱글저지 편성물, 면 60%, 리오셀 40%로 구성된 싱글저지 편성물, 면 95%, 스판덱스 5%로 구성된 싱글저지 편성물을 정련 및 반응 염료로 염색한 후 염화마그네슘 50g/L 수용액으로 픽업률 약 30~31%가 되도록 표면 처리하고 160℃에서 3분간 열처리하여 실시예 19 내지 21의 시료를 얻었다.
또한 실시예 19 내지 21과 동일하게 정련 및 염색한 편성물에 표면 처리를 실시하지 않은 시료를 비교예 3 내지 5로 하였다.
실시예 19 내지 21 및 비교예 3 내지 5의 시료에 대해 필링 시험을 실시하여 그 결과를 표 4에 나타내었다.
표 4: 실시예 19-21 및 비교예 3-5
섬유 처리법 염화마그네슘 (g/l) 필링 등급(급)
실시예19 면/모달(60/40) 표면 처리 50 3.0
실시예20 면/리오셀(60/40) 표면 처리 50 4.5
실시예21 면/스판덱스(95/5) 표면 처리 50 4.5
비교예 3 면/모달(60/40) 미처리 - 1.5
비교예 4 면/리오셀(60/40) 미처리 - 2.5
비교예 5 면/스판덱스(95/5) 미처리 - 3.5
표 4를 보면, 염화마그네슘 수용액으로 편성물의 표면을 처리한 실시예 19 내지 21이 미처리 시료인 비교예 3 내지 5의 미처리 시료에 비해 1 내지 2급 정도 필링 등급이 향상되었다.
위에서 본 발명이 실시예로 상세하게 기술되었지만 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않으면서 제시된 실시예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있다는 것은 자명하다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 본 발명에 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.
본 발명에 의하면 잔털 제거제를 셀룰로스 직·편성물의 표면에만 처리함으로써 표면의 잔털이 용이하게 탈락하도록 하고, 필이 생성되더라도 신속하게 탈락되도록 하는 필링방지 효과를 얻을 수 있으며, 직·편성물의 표면 이외의 나머지 부분에는 잔털 제거제가 처리되지 않도록 함으로써 강력 등 직·편성물 자체의 물성이 유지되는 필링방지 가공이 가능하기 때문에 상업적 이용 가능성이 매우 높다.

Claims (4)

  1. 셀룰로스 직·편성물의 필링방지 가공 방법에 있어서,
    유기산, 무기산 또는 고온에서 산을 유리하는 화합물을 전체 수용액 1L 중 5~50g 포함하는 수용액으로 이루어진 잔털 제거제로 픽업률이 1 내지 9%가 되도록 직·편성물의 표면 부분만을 처리하는 단계 및 상기 표면 처리된 직·편성물을 열처리하는 단계를 포함하고, 상기에서 고온에서 산을 유리하는 화합물은 질산아연, 염화아연, 질산마그네슘, 염화마그네슘, 염화암모늄, 질산암모늄, 인산암모늄 및 황산암모늄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 셀룰로스 직·편성물의 필링방지 가공 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 표면 부분 처리는 스프레이법, 코팅법 또는 맹글(mangle)을 이용한 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 셀룰로스 직·편성물의 필링방지 가공 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 유기산 또는 무기산은 염산, 황산, 질산, 인산, 아세트산, 젖산, 포름산, 사과산, 주석산, 말레인산, 호박산, 말론산, 글루탐산, 이타콘산, 구연산 및 부탄테트라카르본산으로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 셀룰로스 직·편성물의 필링방지 가공 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 열처리하는 단계는 120 내지 200℃에서 30초 내지 5분 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 셀룰로스 직·편성물의 필링방지 가공 방법.
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