KR101076289B1 - 천연직물의 개질방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 천연직물의 친수성 난연 가공 및 유연성을 부여하는 방법을 제공을 목적으로 하는 것이다. 본 발명은 비닐 포스포네이트(vinyl phosphonate)와 친수성 단량체 및 친수성 단량체의 10%이하의 친유성 아크릴단량체를 중합개시제의 혼합액에 침지 후 자외선과 같은 전자선 처리 또는 고온 스팀 처리를 하여 친수성 물질을 그라프트 중합하여 직물에 고착시키는 천연직물의 개질방법을 제공하는 것으로서, 세탁을 하더라도 난연성이 줄지 않고 수분의 친화성을 더욱 증진시킬 뿐만아니라 개질에 따른 직물의 유연성을 그대로 유지하여 주는 효과를 제공한다.
천연섬유, 천연직물, 테리섬유, 표면개질, 난연화
Description
본 발명은 천연직물의 개질 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 천연직물에 그라프트 중합에 의한 개질을 실시하여 내구성 있는 난연성, 친수성 및 유연성을 부여하는 방법에 관한 것이다.
천연직물은 강도, 위생성 등의 우수한 성질을 가지고 있으며 특히 난연성에서 취약한 구조를 가지고 있으며 친수성이 낮아 염색성 등을 나타내는데 어려움이 있었다.
종래, 타올이나 부직포, 직물 등의 용도로 사용되는 천연직물 직물에 난연성을 부여하는 방법으로는 비닐포스페이트나 할로겐화비닐화합물을 그라프트 중합하는 방법이 제안되었지만, 직물의 유연성이 지나치게 억제되고, 친수성이 더욱 감소되어 천연직물의 부드러운 감촉과 수분 흡수력이 낮아지는 단점이 있었다.
상기 단점을 해소하기 위하여 통상의 직물처리단계에서 하는 것 이외의 유연처리를 별도로 하거나 단순히 난연제를 물리적으로 코팅하는 방법등으로 해결하려 는 시도가 있었지만, 이 경우 별도의 비용이 발생하고 수세 등을 수회 반복하는 것에 따라 난연성이나 유연성이 변하는 등의 단점이 있었다.
본 발명은 내구성이 있는 난연성, 내구성이 있는 유연성 및 내구성이 있는 친수성을 향상시키는 새로운 천연직물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면 천연직물은 인계 반응성단량체 예를 들면 비닐포스포네이트계 난연성 단량체 100부에 대하여 친수성 단량체 및 상기 친수성 단량체의 사용량의 0.1~0.6배의 친유성 아크릴단량체로 이루어지는 단량체 10~200부와 중합개시제를 함유하는 패딩액에 침지하여 패딩한 후, 자외선 등의 전자선 조사나 고온의 스팀(steam) 처리 또는 이들의 혼합공정을 거쳐 천연직물에 그라프트 중합시키고, 그라프트되지 않은 친수성 단량체를 탕세처리에 의해 제거하는 것을 포함하는 천연직물의 개질 방법이 제공된다.
상기에 상용하는 천연직물은 표백, 염색공정을 한 직물이나 또는 그들 중 어느 하나를 하거나 또는 처리하지 않은 직물 등 모든 직물에 대하여 필요에 의해 적용 가능하지만, 통상적으로 표백 및 염색공정을 마친 천연직물을 대상으로 하고 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따라, 천연직물은 비닐포스페이트단량체, 친수성 단량체 및 친유성 아크릴단량체와 중합개시제를 함유하는 패딩액에 침지하여 패딩한 후, 자외선 조사 또는 고온의 스팀 또는 이들의 혼합공정으로 처리하면, 친수성 단량체가 천연직물에 그라프트된다. 이러한 천연직물은 난연성기 및 친수성기가 천연직물과 화학적인 결합을 하고 있어, 세탁을 하더라도 쉽게 떨어져 나가지 않게 되므로 난연성이 우수하게 되고 또한 직물의 표면장력이 높아지고 따라서 물과의 접촉이 용이하게 되어 흡수성이 크게 향상된다.
한편, 그라프트시킨 후에는 그라프트 되지 않은 단량체를 탕세에 의해 제거하는 것이 중요하다. 그라프트 되지 않는 단량체가 직물에 남아 있을 때에는 오염이나 환경이나 피부에 좋지 않기 때문이다.
본 발명에 있어서, 그라프트 중합을 위한 패딩액에 침지한 후, 자외선 조사 또는 스팀처리 등으로 하여 그라프트를 진행한다.
본 발명에서 자외선 조사에 의한 그라프트 중합의 경우에는 천연직물이나 천연섬유 또는 천연부직포 류의 기재에 대해, 전자선 조사에 의해 그라프트(graft) 중합시켜 개질을 행한다. 즉 우선,기재를 패딩액에 함침시키고 건조한 후 공기중, 산소중 또는 불활성개스 분위기하에서 전자선을 조사하여 그라프트(graft) 중합시킨다. 자외선 조사조건은 자외선에 의한 경화조건에서 채택하는 조건과 크게 다르지 않으므로(JP3-361032호 등 참조) 본 발명에서는 더 이상 상세히 설명하지 않으며, 당업자라면 자외선 조사에 의한 중합이나 표면 경화층의 형성 조건에서 적절하 게 채택하여 사용하면 가능하다.
본 발명에서 고온의 스팀처리하여 그라프트 중합하는 경우에는, 100~300℃의 스팀온도에서 1~10분의 처리시간으로 수행하는 것이 적합하다.
그라프트 중합후의 탕세처리는 95℃~100℃의 물에서 20~40분의 처리시간으로 수행하는 것이 적합하다. 탕세처리는 충분히 해주는 것이 좋으나 시간이나 비용절감을 도모하기 위해서는 30분 이내로 해주는 것이 바람직하다.
본 발명의 패딩액은 고형분의 농도가 1~40중량%의 것을 사용하는 것이 점도나 또는 효과 면에서 좋다.
본 발명에서 난연성을 부여하는 단량체로서는 비닐포스포네이트, 비닐포스포네이트올리고머, 비닐포스페이트, 비닐포스페이트올리고머 등이며, 친수성 단량체로서는 메타크릴산, 아크릴산, 아크릴 아미드등에서 선택되는 1종 이상을 사용하며, 친유성 아크릴계 단량체로는 에틸아크릴레이트, 헥실아크릴레이트, 2에틸헥실아크릴레이트, 부틸아크릴레이트,프로필아크릴레이트 등에서 선택되는 1종 이상의 아크릴계 단량체를 사용하며, 중합개시제로는 유기퍼옥사이드계 개시제, 특히 바람직하게 암모늄 퍼옥소디설페이트(Ammonium peroxodisulfate), 벤조일 퍼옥사이드, 하이드로겐 퍼옥사이드가 적합하다. 패딩액 중에 개시제는 0.5~1%의 농도로 함유시키는 것이 적합하다.
또한 본 발명에서는 타올의 보다 고급화를 위하여 암모늄염계 아크릴레이트 단량체를 추가로 더 첨가하는 경우, 즉, 전체 단량체에 대하여 0.1~5중량%를 사용하는 경우, 유연성이 더욱 증가될 뿐만 아니라 정전기의 발생을 더욱 감소시켜 타 올이나 또는 천연직물을 사용할 때, 정전기를 막아주어 더욱 안락한 느낌을 주는 것을 또 다른 발명으로 포함한다. 본 발명의 암모늄염아크릴계 단량체는 염화암모늄에틸아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
한편 참고적으로, 천연타월의 전처리 조건으로는 당업계에서 알려져 있는 방법이면 어떤 것이든 본 발명에서는 제한 하지 않지만 예를 들어 설명하면 다음과 같은 전처리공정으로 처리하 수 있다. 타월 원단을제직한 다음, 전처리공정의 하나로서, 타월 원단에 함유되어 있는 각종 불순물(유기질, 무기질)을 수세나 기타의 공지의 방법으로 제거하고, 섬유에 잔존된 천연 색소를 표백하므로써, 색상을 선명하게 하여 주기 위한 정련 표백공정을 수행한다.
정련 표백공정은 수산화나트륨이나 과산화수소 및 물을 함유하는 복합 조제에서 100 ~110℃로 40 ~ 60분간 처리한다. 복합조제는 섬유의 표면장력을 저하시켜 염료의 흡착을 용이하게 하는 약품이다. 이때 복합조제의 사용량이 너무 적으면 불순물 용출이 미흡하고, 많으면 기포가 발생되어 펌핑 능력이 저하되는 문제가 초래하므로 적절히 선택하여 한다.
상기에서 정련표백온도를 100 ~ 110℃, 및 표백시간을 40 ~ 60분으로 설정한 것은 경제적으로 높은 효과를 달성하기 위한 것이다.
상기한 정련 표백공정이 종료되면 냉수로 1회 수세한 후, 중화제:0.3 ~ 0.8g/ℓ를 투입하여 60 ~ 80℃로 10분간 처리한다.
상기와 같이 정련 표백공정이 종료되면 염색공정으로 투입되는 것으로, 상기의 정련 표백과 염색공정은, 기존의 일반적인 타월의 가공 공정에서 이미 적용되는 공정으로서, 더 이상 구체적으로 살피지 않는다.
세탁을 하더라도 난연성이 줄지 않고 수분의 친화성을 더욱 증진시킬 뿐만 아니라 개질에 따른 직물의 유연성을 그대로 유지하여 주는 효과를 제공한다.
이하 본 발명은 실시예를 통하여 구체적으로 설명하면 다음과 같으며 본 발명은 실시예로 한정되지 않은 것은 당업자에게는 자명한 것이다.
[실시예 1]
먼저 타월 원단을 제직하는 조건으로서, 면사를 사용하여 경사는 23'S/2, 위사는 20'S/1, 파일사는 30'S/2로 타월 원단을제직한 다음,전처리공정의 하나로서, 타월 원단에 함유되어 있는 각종 불순물(유기질, 무기질)을 제거하고, 섬유에 잔존된 천연 색소를 표백하므로써, 색상을 선명하게 하여 주기 위한 정련 표백공정을 설명하기로 한다.
우선, 정련 표백공정은 복합 조제: 1.5g/ℓ, 수산화나트륨(순도 98%): 3g/ℓ, 과산화수소: 원사 중량의 5%를 투입하여 욕비 1:5에서 100 ~110℃로 40 ~ 60분간 처리하는 것으로, 상기 공정에서 복합조제는 섬유의 표면장력을 저하시켜 염료의 흡착을 용이하게 하는 약품으로서, 상기 공정에서 복합조제의 사용량이 1g이하 이면 불순물 용출이 미흡하고, 반대로 2g이 초과되면 기포가 발생되어 펌핑 능력이 저하되는 문제가 초래된다.
또한, 수산화나트륨은 처리액의 산도를 11.5이상 유지하여 불순물을 용출하는 정련제의 작용을 하는 약품으로서, 수산화나트륨의 사용량이 2g이하이면 불순물 용출이 미흡하고, 반대로 4g 이 초과되면 섬유의 취화가 우려된다.
또한, 과산화수소는 산화표백제로서, 사용량이 3% 미만이면 표백이 불충분하고, 반대로 6%를 초과하면 섬유의 취화가 우려된다.
상기에서 정련표백온도를 100℃, 50분간 처리하여 표백하였다.
상기한 정련 표백공정이 종료되면 과량의 냉수로 1회 수세한 후, 중화하고 이어서 염색하였다. 상기 염색된 테리타올원단(400g/SM)을 디에틸비닐포스포네이트 100g, 메타크릴산 35g, 2-에틸헥실아크릴레이트 5g 및 중합개시제로 암모늄 퍼옥소디설페이트 1.2g으로 함유한 고형분 6중량%의 수용액에 침지하고 건조기에서 건조하였다. 이어서 상기 침지된 테리섬유타올을 에어리어 빔(area beam) 형 전자선 조사 장치에 의하여, 질소 가스(gas) 분위기하에서 흡수선량 10Mrad의 조건하에서 전자선을 조사한 후 이어서 150℃의 스팀으로 4분간 처리하고 90℃ 물에서 30분간 탕세한 후 건조시켰다.
[실시예 2]
실시예 1에서 자외선 조사한 후, 이어서 150℃에서 6분간 스팀처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 처리하였다.
[실시예 3]
실시예 1에서 2-(크로로암모늄)에틸아크릴레이트를 1g을 더 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[비교예 1]
실시예 1에서 포스포네이트단량체와 2-에틸헥실아크릴레이트를 사용하지 않는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기 실시예에서 제조된 타올에 대하여 세탁전과 50회 세탁후의 난연성을 나타내는 산소지수의 감소율 촉감의 관능검사 및 흡수거리에 대하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1] 타올의 물성 조사표
| 산소지수 | 흡수거리(㎜) | 촉감 관능검사 | ||
| 실시예 1 | 수세 1회 | 100 | 105 | 9.2 |
| 수세 50회 | 98 | 103 | 9.1 | |
| 실시예 2 | 수세 1회 | 100 | 106 | 9.1 |
| 수세 50회 | 99 | 104 | 8.9 | |
| 실시예 3 | 수세 1회 | 100 | 99 | 8.7 |
| 수세 50회 | 97 | 97 | 8.5 | |
| 비교예 1 | 수세 1회 | 100 | 112 | 6.2 |
| 수세 50회 | 65 | 105 | 5.3 |
* 산소지수: JIS K7201로 측정한 값에서 수세 1회을 100으로 기준하고 50회를 상대치로 나타낸 값임
* 흡수거리: 수치가 높을 수록 흡수성이 좋음
* 촉감관능성 검사: 평가 대상자 10명으로 구성하고, 5회 평가하여 패딩액처리하지 않은 것을 10으로 하고, 그후 촉감의 부드러운 느낌을 기준으로 평균하여 평가한 값임.
상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 직물은 난연성이 거의 변하지 않고 또한 촉감이 처리액으로 패딩처리 하지 않은 제품과 비교시에도 별다른 차이가 없이 부드러운 느낌을 부여하고 또한 흡수성도 매우 우수한 효과를 가짐을 알 수 있었다.
또한 다른 물성으로서, 표면저항을 측정하였을 때, 실시예 3이 가장 낮아 정전기 방지효과가 더욱 우수한 것임을 알 수 있었으며, 상기 성능이외에 방오성에 대하여모터오일(Motor oil)을 시료에 한방울 떨어뜨려 오염시킨 후 중성세제 3g/l를 사용하여 기계세탁한 후 오염이 빠진 정도를 평가한 결과 본 발명의 실시예가 비교예에 비하여 방오성에서도 우수한 결과를 얻었다.
Claims (6)
- 천연직물에 비닐포스포네이트계, 비닐포스포네이트계 올리고머, 비닐포스페이트계단량체, 비닐포스페이트계올리고머 중에서 선택된 1종 이상의 인계 반응성단량체; 메타크릴산, 아크릴산, 아크릴 아미드 중에서 선택된 1종 이상의 친수성단량체; 및 에틸아크릴레이트, 헥실아크릴레이트, 2에틸헥실아크릴레이트, 부틸아크릴레이트,프로필아크릴레이트에서 중에서 선택된 1종 이상의 친유성단량체;로 이루어진 혼합 패딩액으로 처리하는 단계;상기 처리된 천연직물에 자외선 조사, 고온스팀처리 또는 이들의 혼합처리를 하여 개질시키는 단계; 및탕세와 건조하는 단계;를 포함하는 난연성, 친수성 및 유연성을 동시에 만족하는 천연섬유의 개질방법.
- 제1항에 있어서,상기 패딩액은 인계 반응성단량체 100중량부에 대하여, 친수성 단량체 및 상기 친수성 단량체의 사용량의 0.1~0.6배의 친유성 아크릴단량체로 이루어지는 단량체 10~200부와 중합개시제를 함유하는 고형분 1~40중량%의 용액인 난연성, 친수성 및 유연성을 동시에 만족하는 천연섬유의 개질방법.
- 제2항에 있어서,상기 중합개시제는 암모늄 퍼옥소디설페이트, 벤조일 퍼옥사이드, 하이드로겐 퍼옥사이드에서 선택되는 어느 하나 이상인 난연성, 친수성 및 유연성을 동시에 만족하는 천연섬유의 개질방법.
- 제 1항 내지 제 3항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,아크릴계 암모늄염 또는 메타크릴계 암모늄염을 패팅액의 단량체에 대하여 0.1~5중량% 더 함유하는 천연섬유의 개질방법.
- 제1항 내지 제 3항에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 제조되는 천연직물.
- 제 4항의 제조방법으로 제조되는 천연직물.
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