KR101037791B1 - 은 나노 분말이 도포된 흡수성과 속건성이 향상된 원단 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 은 나노 분말이 도포된 흡수성과 속건성이 향상된 원단 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 땀을 신속히 배출시키기 위하여, 은 나노 분말, 게르마늄 분말, 바인더 및 발수제를 혼합하여 간단하고 경제적인 방법으로 원단에 직접 도포시켜, 발생된 땀을 신속히 흡수, 건조시킬 수 있는 새로운 기능성 원단에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 은 나노 분말, 게르마늄 분말, 바인더 및 발수제를 혼합하여 도포함으로써 흡수성과 속건성이 향상된 원단 및 이의 제조방법을 제공한다.
흡수성, 속건성, 원단, 은 나노 분말, 게르마늄 분말, 바인더, 발수제
Description
본 발명은 은 나노 분말이 도포된 흡수성과 속건성이 향상된 원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
생활환경 중에는 각종 세균류, 곰팡이류 등의 미생물이 존재하며, 이러한 미생물은 매개물을 통하여 인체나 의복에 쉽게 달라붙어 번식과정을 거쳐 피부장해를 일으키거나 섬유소를 변질시켜 악취를 풍기고 불쾌감을 주게 된다.
여기서 의복은 외부 오염에 의해 미생물의 번식뿐만 아니라 인체의 땀으로 인하여, 다량의 암모니아가 발생하여 불쾌감을 줄 뿐만 아니라 인체에 해로운 문제를 유발한다.
요즘에는 건강, 위생 등에 많은 관심을 가게 되어 섬유 염색산업 분야에 있어서도 위생성 등의 기능성을 겸비한 섬유 및 원단 개발을 초점으로 하기에 이르렀다. 이러한 개발에 초점을 두고 항균 기능의 재료를 이용한 항균 원단의 제조가 많 이 개발되어 있고, 이의 재료로서 은이 다양한 분야에서 뛰어난 항균 효과를 갖고 있는 것으로 알려져 있다.
따라서, 원단에 은을 이용한 항균 처리를 하는 경우, 외부 환경 요인에 의해 오염된 세균 및 곰팡이에 대해 항균 효과를 기대할 수 있다.
즉, 은은 인체에 무해하고 염소계열보다 수십 배 강력한 살균력, 항균력을 갖는다. 또한, 은은 촉매 작용을 하여 산소가 활성산소로 전환되어 살균 작용에 의해 번식하는 세균의 증식을 막아준다.
상기와 같이 종래기술에서 은이 함유된 원단의 경우에는, 은 나노 분말이 함유된 섬유를 제조하고 이를 이용하여 원단으로 제조하는 것이 개발되었으나 이는 복잡한 공정을 거쳐야 하며, 원단에 은 나노 분말을 도포하는 경우에는 도포된 은 나노 분말이 원단으로부터 쉽게 떨어져 나가게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래기술에 의한 일반적인 항균 효과에 비하여, 땀으로 인한 세균 증식을 근본적으로 해소하고 쾌적한 착용감을 얻기 위해서는 세균 증식의 원인이 되는 땀이 쉽게 배출되는 원단의 개발이 요구된다.
이에, 본 발명에서는 땀을 신속히 배출시키기 위하여, 은 나노 분말, 게르마늄 분말, 바인더 및 발수제를 혼합하여 간단하고 경제적인 방법으로 원단에 도포시켜, 발생된 땀을 신속히 흡수, 건조시킬 수 있는 새로운 기능성 원단을 개발하게 되었다.
따라서, 본 발명은 은 나노 분말이 도포된 흡수성과 속건성이 향상된 원단 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 은 나노 분말, 게르마늄 분말, 바인더 및 발수제를 혼합하여 도포함으로써 흡수성과 속건성이 향상된 원단을 그 특징으로 한다.
또한, 본 발명은
1) 원단을 준비하는 단계;
2) 은 나노 분말, 게르마늄 분말, 바인더, 발수제 및 물을 혼합한 혼합물을 상기 원단에 도포하는 단계; 및
3) 상기 도포된 원단을 건조하는 단계
를 포함하여 이루어진 은 나노 분말이 도포된 흡수성과 속건성이 향상된 원단의 제조방법을 또 다른 특징으로 한다.
여기서, 상기 1) 단계의 전에는 원단을 염색하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 3) 단계의 후에는 상기 건조된 원단을 유연제로 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 원단을 소재로 하여 흡수성과 속건성이 향상된 의류도 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 항균성 향상에 사용되는 은 나노 분말, 게르마늄 분말, 바인더 및 발수제를 혼합하여 원단의 한쪽 면에 도포한 다음 건조, 가공 처리함으로써 은이 갖는 항균 소취성 뿐만 아니라, 기존의 원단이 가지는 흡수 속도가 느리고 쉽게 건조되지 않는 단점을 보완하여 땀을 잘 흡수하고 신속히 건조시킬 수 있는 흡한 속건성을 가지는 기능성 원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 흡수성과 속건성이 향상된 기능성 원단을 제조하는 방법을 다음과 같이 구체적으로 설명한다.
먼저, 원단을 준비하는 단계이다.
한편, 상기 원단의 준비 단계의 이전에, 원단을 염색하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우에는 상기 염색된 상태의 원단을 준비하게 된다. 원단의 염색 단계는 원단을 염색하는 일반적인 공정을 말하며, 염료로 원단을 염색하게 된다.
본 발명에서 원단은 건강 및 위생 등의 면에서 친환경적인 천연소재인 순면 원단인 것이 바람직하다. 그러나, 일반적으로 땀을 흡수하여 배출할 수 있는 성질을 가진 것이면 순면 이외의 소재로 된 원단을 사용할 수도 있다.
두 번째로는 은 나노 분말, 게르마늄 분말, 바인더, 발수제 및 물을 혼합한 혼합물을 상기 원단에 도포한다.
상기 은 나노 분말은 입자의 크기가 20 ~ 600 nm인 것이 바람직하다. 20 nm 미만이면 은 나노 분말의 원가가 비싸져 제조 비용이 많이 드는 문제가 있고, 600 nm를 초과하면 분말이 도포된 부분의 원단 색상이 변화될 수 있다는 문제가 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 은 나노 분말의 함량은 상기 혼합물 전체 100 중량%에 대하여 0.05 ~ 0.5 중량%가 바람직하다. 만일 0.05 중량% 미만으로 사용되면 흡수성과 속건성이 저하되고, 항균성이 약해지는 문제가 있고, 0.5 중량%를 초과하면 제조 단가가 높아져 비용 면에서 문제가 있다.
또한, 게르마늄 분말은 GeO2로 사용되며, 원단이 땀을 쉽게 흡수하여 신속히 건조될 수 있도록 도와주는 작용을 한다. 본 발명에서 게르마늄 분말은 상기 혼합물 전체 100 중량%에 대하여 0.5 ~ 7 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 만일 0.5 중량% 미만으로 사용되면 흡수성과 속건성이 저하되고, 소취기능이 약해지는 문제가 있고, 7 중량%를 초과하면 제조 비용이 높아져 경제성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 바인더는 상기 은 나노 분말과 게르마늄 분말이 원단에 부착되도록 하는 역할을 하며, 아크릴계 등이 사용될 수 있다. 이의 바람직한 함량은 0.5 ~ 7 중량%이며, 바인더의 양이 감소되면 원단에 대한 부착력이 저하되고, 과량 사용하는 경우에는 원단에 대한 부착력은 상승되나 원단의 유연성이 떨어지게 되어 곤란하다.
또한, 발수제는 바인더에 물이 침투하는 것을 방지하는 역할을 하여 바인더 보호를 위해 사용된다. 즉, 은 나노 분말과 게르마늄 분말이 바인더에 의해 원단에 부착되는데, 물 등이 바인더에 침투하면 결합력이 약해져 상기 분말이 원단에서 쉽게 떨어지게 되므로, 바인더에 물 등이 침투하는 것을 방지하여 바인더를 보호하기 위하여 사용된다. 상기 발수제는 불소계 또는 실리콘계가 바람직하며, 10 ~ 30 중량% 사용하는 것이 바람직하다. 만일 10 중량% 미만으로 사용되면 발수 기능이 저 하되는 문제가 있고, 30 중량%를 초과하면 비용 상승 및 원단의 유연성이 저하되는 문제가 있다.
상기 은 나노 분말, 게르마늄 분말, 바인더 및 발수제를 물과 혼합하여 전체 혼합물 100 중량%가 되도록 하여, 원단에 도포시키기 위한 혼합물을 제조한다.
그리고 상기 혼합물을 천공된 원통형 롤러에 공급하면서 롤러를 회전시켜 원단에 도포한다. 여기서, 상기 혼합물은 원단의 한쪽 면(바람직하게는 원단의 이면, 즉 의류의 경우 피부 쪽의 면)에 도포될 수 있다.
도 1은 은 나노 분말의 도포 상태를 나타내기 위한 참고 도면이며, 도 1에 도시되지는 않았지만 게르마늄 분말도 원단에 도포되어 있음은 물론이다.
상기 롤러에 의해, 도포 면적은 원단 면적의 약 60 ~ 80%이며, 은 나노 분말의 크기는 게르마늄 분말의 크기에 비해 매우 적기 때문에, 상기 비율로 제조된 혼합물을 사용하여 도포하면, 은 나노 분말이 도포되는 면적이 게르마늄 분말이 도포되는 면적보다 넓어질 수도 있다. 또한, 게르마늄 분말은 원단에 도포될 때 상기 롤러의 천공된 부분 전부에 걸쳐 도포되지 않을 수도 있다.
만일 상기 도포 면적이 원단 면적의 60% 미만이면 흡수성과 속건성이 저하되고 항균성이 약해지는 문제가 있으며, 80%를 초과하면 제조 단가가 높아져 비용 면에서 경제성이 떨어지게 된다.
도 2는 원단 표면에 도포된 은 나노 분말이 붙어있는 상태를 일례로 도시한 것이다. 이때, 은 나노 분말은 복수 개가 덩어리 형태로 붙어있을 수 있다.
세 번째로는, 상기 원단을 건조하는 단계로서, 상기 혼합물이 도포된 원단에 서 수분을 제거하기 위한 건조 과정을 거치게 된다. 상기 건조 과정에서는 상기 혼합물을 혼합할 때 사용된 물이 건조되며, 물(수분) 등이 건조되어 제거되면 원단 표면에 은 나노 분말 및 게르마늄 분말이 잘 부착된 상태가 된다.
다음으로는, 상기 건조된 원단을 유연제로 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 원단에 부드러운 촉감을 부여하기 위해 유연제로 처리하게 되며, 상기 유연제는 원단에 부드러운 촉감을 부여하기 위한 것으로, 일반적으로 섬유 또는 직물에 사용되는 유연제를 사용할 수 있다.
순면 원단은 물을 잘 흡수하지만 흡수 속도가 느리고 쉽게 건조되지 않는 단점이 있다. 이와 같은 단점을 보완하여, 본 발명에서는 땀을 신속히 흡수하고 빨리 건조시킬 수 있는 흡수성이 향상되고 속건성을 가지는 기능성 원단을 제조하였다. 이렇게 제조된 원단은 내의류, 스포츠 의류 등에 사용되면, 항균 및 소취 기능을 가질 뿐만 아니라 땀이 쉽게 흡수되어 건조되므로 쾌적한 착용감을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기 원단을 소재로 하여 흡수성 및 속건성이 향상된 의류도 포함될 수 있다.
본 발명은 은 나노 분말, 게르마늄 분말, 바인더 및 발수제를 혼합하여 간단하고 경제적인 방법으로 은 나노 분말, 게르마늄 분말을 원단에 도포시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 원단은 발생된 땀을 신속히 흡수, 건조시킬 수 있도록 흡수성과 속건성이 향상되어, 내의류, 스포츠 의류 등에 사용 시 쾌적한 착용감을 주는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 : 기능성 원단의 제조
순면 원단(폭 150 cm X 길이 약 500야드 원단)을 시중에서 판매되는 반응성 염료를 구입하여 염색하였다.
20 ~ 600 나노미터의 은 나노 분말 100 g(0.1 중량%), 게르마늄 분말(GeO2) 2 Kg(2 중량%), 아크릴계 바인더[COMBITEX-C1, CIBA사] 2 Kg(2 중량%), 실리콘계 발수제[COMBITEX-C3, CIBA사] 15 Kg(15 중량%) 및 물을 잔량 사용하여 전체 100 kg의 혼합물을 얻었다. 상기 은 나노 분말과 게르마늄 분말(GeO2)은 시중에서 판매되는 것을 구입하여 사용하였다.
순면 원단 100 Kg에 대하여 상기 혼합물을 천공된 부분의 면적이 전체 면적의 약 60 ~ 80%가 되도록 세밀하게 천공된 원통형 롤러 내에 공급하면서, 롤러를 회전시켜 원단에 도포하였다. 이때, 컨베이어 벨트의 투입구 쪽에 롤러를 설치하여 원단의 일면에 도포한 후, 컨베이어 벨트를 따라 상기 원단을 건조 장치로 이송한다.
상기 도포된 원단을 건조 장치에서 건조시켜 수분을 제거하고, 유연제[PSO 7000, 신영케미칼]를 처리하여 가공하였다.
시험예 1: 흡수성 개선 확인
상기 실시예에서 제조된 기능성 순면 원단(B)과, 비교예로서 상기 혼합물의 도포 없이 유연제[상기 실시예의 유연제와 동일]만 가공 처리된 순면 원단(A)을 사용하였으며, JIS L 1907.7.1.1-2004 기준에 의한 적하법[이면, 즉 순면 원단(B)의 경우에는 도포된 면으로 측정함]으로 흡수성을 측정하였다[한국섬유연구기술소 시험].
[표 1]
| 구분 | (A) | (B) |
| 흡수 시간 | 5분 이상 | 3초 |
상기 표 1에 나타나듯이, 본 발명의 기능성 순면 원단(B)은 기존의 순면 원단(A)에 비해 흡수성이 월등히 향상되었음을 확인할 수 있었다.
시험예 2: 속건성 개선 확인
상기 실시예에서 제조된 기능성 순면 원단(B)과, 비교예로서 시험예 1과 동일하게 유연제만 가공 처리된 순면 원단(A)을 사용하였으며, KAKEN법(일본)에 의해 속건성(잔여 수분율, %)을 측정하였다[한국섬유연구기술소 시험].
[표 2]
| 구분 | (A) | (B) |
| 0분 | 측정 불가 | 100% |
| 5분 | 측정 불가 | 88.5% |
| 10분 | 측정 불가 | 78.2% |
| 15분 | 측정 불가 | 67.8% |
| 20분 | 측정 불가 | 56.3% |
| 25분 | 측정 불가 | 46.0% |
| 30분 | 측정 불가 | 35.6% |
| 35분 | 측정 불가 | 26.4% |
| 40분 | 측정 불가 | 19.5% |
| 45분 | 측정 불가 | 12.6% |
| 50분 | 측정 불가 | 9.2% |
| 55분 | 측정 불가 | 5.7% |
| 60분 | 측정 불가 | 2.3% |
| 65분 | 측정 불가 | 0% |
| 70분 | 측정 불가 | 0% |
| 75분 | 측정 불가 | 0% |
| 80분 | 측정 불가 | 0% |
| 85분 | 측정 불가 | 0% |
| 90분 | 측정 불가 | 0% |
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 기존의 유연제만 가공 처리된 순면 원단(A)은 90분이 초과하도록 잔여수분율의 변화가 측정이 불가할 정도로 미미하여 측정 불가로 판정되었고, 본 발명의 기능성 순면 원단(B)은 급속히 건조되기 시작하여 65분만에 모두 건조되었음을 확인할 수 있는 바, 본 발명에 따른 기능성 순면 원단은 속건성이 뛰어남을 알 수 있다.
도 1은 은 나노 분말이 원단 표면에 도포된 상태를 나타낸 것이다.
도 2는 원단 표면에 도포된 은 나노 분말이 붙어있는 상태를 일례로 도시한 것이다.
Claims (6)
- 삭제
- 삭제
- 1) 원단을 준비하는 단계;2) 은 나노 분말, 게르마늄 분말, 바인더, 발수제 및 물을 혼합한 혼합물을 상기 원단에 도포하는 단계; 및3) 상기 도포된 원단을 건조하는 단계를 포함하며,상기 2) 단계의 혼합물은 은 나노 분말 0.05 ~ 0.5 중량%, 게르마늄 분말 0.5 ~ 7 중량%, 바인더 0.5 ~ 7 중량%, 발수제 10 ~ 30 중량% 및 잔부의 물로 혼합된 것임을 특징으로 하는 은 나노 분말이 도포된 흡수성과 속건성이 향상된 원단의제조방법.
- 삭제
- 제 3 항에 있어서, 상기 2) 단계에서 혼합물을 천공된 원통형 롤러에 공급하면서 롤러를 회전시켜 상기 원단에 도포하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 삭제
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