KR101170206B1

KR101170206B1 - 양모 복합섬유용 복합가공제 및 이를 이용한 양모복합섬유의 가공방법

Info

Publication number: KR101170206B1
Application number: KR1020080060090A
Authority: KR
Inventors: 손원석; 박성민; 유재형; 김지연; 이재홍; 윤승로
Original assignee: (주)에스엔에스; 주식회사 에스엔티; (주)스카이다이텍; 경일염직(주); 한국염색기술연구소
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2012-07-31
Also published as: KR20100000549A

Abstract

본 발명은 양모 복합섬유용 복합가공제 및 이를 이용한 양모 복합섬유의 복합가공방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의해 양모를 포함하는 다종 섬유간에 손상 또는 침해가 없으면서 색상의 균염성을 확보하고, 우수한 항균성, 발수성, 발유성, 방오성 및 소취율을 발현할 수 있는 양모 복합섬유의 고품위 염색가공기술을 제공할 수 있다.

탄화불소 화합물, 블록이소시아네이트계 분산액, 디메틸옥타데실[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄클로라이드

Description

양모 복합섬유용 복합가공제 및 이를 이용한 양모 복합섬유의 가공방법{Complex Agent For Wool Containing Textiles And Finishing Method Using Thereby}

본 발명은 양모 복합섬유용 복합가공제 및 이를 이용한 양모 복합섬유의 복합가공방법에 관한 것이다.

산업발전에 따라 보다 첨단화되고 복잡 다단화되어 가는 소비패턴은 섬유산업을 스스로 첨단산업으로 이끌어 가고 있으며, 일본과 이탈리아 등 섬유 선진국을 중심으로 미래사회의 소비성향에 부합하는 각종 신기술들을 개발하고 있고 또 계속적인 연구를 진행하고 있다.

세계 섬유기술 개발은 기능성, 방사속도, 섬유의 굵기, 강도 등의 극한화와 새로운 물질을 이용한 신섬유 개발에 중점을 두고 발전해 왔으며, 특히 의류용 섬유에서는 쾌적성, 건강성 등의 기능부여를 위해 보온, 보습, 방오, 소취, 투습, 발수 등의 기능을 추구하면서 섬유의 softness, dry, 화섬의 천연 섬유화 등에 초점 을 맞춰 왔다.

최근 국내에서도 주 5일 근무제의 도입에 따른 건강 및 레저활동에 관한 관심고조, 그에 따른 웰빙 트렌드는 다양한 기능성과 내구성을 갖는 소재의 개발을 요구하고 있고 섬유에서의 기능성 가공의 역할이 부각되고 있다.

이러한 고기능성 가공과 내구성 향상을 위하여 최근 전통 섬유기술에 대하여 세라믹스나 고분자 등 신소재 기술, 항균 등 바이오텍 기술, 극세 노즐 등 마이크로 가공 기술, 감온변색, 센서기술 등 첨단 에너지 기술과 나노테크놀로지가 융합하는 추세를 보이고 있다.

이러한 고기능성 섬유재료는 의류용뿐만 아니라 비의류용 섬유로써 자동차, 항공, 전자, 의료용 등 산업 전반에 사용되고 있으며 그 중 보온, 소취, 항균, 흡습, 흡수, 발수 섬유 등 쾌적ㆍ건강에 관련된 의류용 고기능성 섬유는 그 수요가 지속적으로 커지고 있으며 현재 선진국에서는 섬유류 수요의 60%이상을 고기능성 섬유로 대체했으나 우리나라는 섬유 수요의 30%이내로 개발 초기 단계에 머물고 있다.

기능성 소재의 개발은 합성 섬유에 흡수, 흡습성을 부여하고 보다 천연섬유에 가깝게 만들려는 노력으로 시작되었는데, 현재에는 천연섬유 이상의 흡수, 흡습 성능을 가진 합성섬유가 등장하였으며, 이제는 역으로 합성섬유의 발수, 발유, 방오, 항균, 소취 등의 우수한 기능을 부여한 소재가 계속 개발되고 있다. 특히, 생활안전과 기능성 및 건강과 관련된 기능성 섬유는 점차적으로 그 수요가 늘어나고 있으며, 수요대체를 위한 새로운 기능성 섬유의 개발도 지속적으로 이루어지고 있 다.

특히, 인체친화성이 좋을 뿐만 아니라, 천연소재로서 많이 사용되고 있으며 고급소재인 양모 및 양모혼방 섬유의 기능성 가공의 연구개발은 지속적으로 이루어지고 있다. 그 중 소비자 및 바이어의 요구사항이 까다롭고 생산이 어려운 발수, 발유, 방오, 항균, 소취가공은 국내외 업체의 발수, 발유, 방오제 및 항균 및 소취제 등을 이용하여 국내 몇몇 회사에서 각각의 기능성을 부여하여 제품을 생산하여 기능성 제품으로 상용화 하고 있다. 그러나 발수, 발유, 방오제 및 항균 및 소취성 등의 기능을 아우르는 융복합형 가공제품의 생산시 섬유상 얼룩발생 및 기능 저하가 심하고 잔존하는 포름 알데하이드가 많으며, 제한적인 세탁내구성(세탁 5회미만)으로 인하여 활용도가 매우 낮은 것이 현실이다.

이에 본 발명에서는 고급정장용 섬유에 사용되는 양모와 아세테이트 및 신기능성 섬유인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 이용하여 직물을 개발하고 여기에 나노화된 기능물질을 이용한 융복합형 발수?방오?발유?소취?항균기능성을 부여 할 수 있는 기술을 발명하고자 한다.

이에 부응하여 새로운 나노가공제를 이용한 후가공기술들이 연구, 개발되고 있으나, 특히 양모, 아세테이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 포함한 복합소재 가공에 있어 발수?방오?발유?소취?항균기능성을 동시에 갖는 복합가공은 고분자 및 계면활성제형의 기능성 가공제 여러 가지가 과량 사용됨으로서 그 기능들이 충분히 발현되지 않을 뿐 만 아니라 섬유제품의 촉감저하 및 인열강도 저하 등으로 인하여 상용화가 어려웠다. 특히, 양모의 수축문제와 더불어 아세테이트 및 폴리트 리메틸렌테레프탈레이트의 경우 열처리 온도에 민감하여 가공온도 110℃ 이상에서 경화가 진행되어 소재 특유의 감촉이 사라져 버리는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명에서는 상기 종래 기술의 문제점을 해결하여 섬유제품의 촉감저하 및 인열강도 저하가 발생하지 않고 염색공정을 최소화하면서도 염색물의 균염 및 고품질염색을 할 수 있는 동시에 우수한 발수ㆍ방오ㆍ발유ㆍ소취ㆍ항균기능성을 발현할 수 있는 복합가공제 및 가공방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

그러므로 본 발명에 의하면 평균입도 30～40㎚인 나노에멀젼상태의 천연섬유용 불소알킬계 발수발유제 1.0~2.0중량%, 합성섬유용 불소알킬계 발수발유제 3.0~4.5중량%, 방오성을 부여하는 불화에틸렌옥사이드계 방오제 5.0~6.0중량%, 내구성을 증진시키는 블록이소시아네이트계 분산액 0.5~1.0중량%, 유연성을 증진시키는 관능성 폴리실록산과 지방아미노아미드의 유상액 0.5~1.5중량%, 디메틸옥타데실[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄클로라이드 0.5~1.0중량%, 은나노용액 0.3~0.5중량%, 광소취성 및 항균성을 가지는 TiO₂광촉매 0.5~1.0중량% 및 촉매 MgCl₂?6H₂O 1.0~1.5중량% 및 잔부로써 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 양모 복합섬유용 복합가공제가 제공된다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 양모 복합섬유용 복합가공제 및 이를 이용한 양모 복합섬유의 가공방법에 관한 것이다.

본 발명의 양모 복합섬유용 복합가공제는 스테아릴아크릴레이트 함량이 높아 천연섬유인 양모에 발수성을 보다 많이 부여할 수 있는 평균입도 30～40㎚인 나노에멀젼상태의 천연섬유용 불소알킬계 발수발유제(Oleophobol CO) 1.0~2.0중량%, 합성섬유인 아세테이트 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트에 발수성을 부여하는 합성섬유용 불소알킬계 발수발유제(Oleophobol 7713) 3.0~4.5중량%, 방오성을 부여하는 불화에틸렌옥사이드계 방오제 5.0~6.0중량%, 가교성능 및 내구성을 증진 시키는 블록이소시아네이트계 분산액 0.5~1.0중량%, 유연성을 증진시키는 관능성 폴리실록산과 지방아미노아미드의 유상액 0.5~1.5중량%, 디메틸옥타데실[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄클로라이드 0.5~1.0중량%, 은나노용액 0.3~0.5중량%, 광소취성 및 항균성을 가지는 TiO₂광촉매 0.5~1.0중량%, 수지의 가교성을 증진시키는 촉매 MgCl₂ㆍ6H₂O 1.0~1.5중량% 및 잔부로써 물을 포함하여 이루어진다.

상기 평균입도 30～40㎚인 나노에멀젼상태의 천연섬유용 불소알킬계 발수발유제(Oleophobol CO)는 천연섬유용 소수성처리를 하는 것으로서 기존의 발수제보다도 내구성을 2배 이상 증진시켰을 뿐만 아니라 사용량을 절반으로 절감하여도 동일한 발수성을 부여하는 역할을 하며, 또한, 상기 합성섬유용 불소알킬계 발수발유제(Oleophobol 7713)은 본 발명의 양모복합섬유를 구성하고 있는 아세테이트 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트의 저온 가교가 가능하도록 방오성을 부여한 제제이다.

상기 방오제는 방오성을 부여하는 역할을 하며, 상기 블록이소시아네이트계 분산액은 일액형 폴리우레탄 수지의 일종으로 가교결합을 일으키는 것으로서 본 발명에서는 pH 2.5~4.5, 비중 1.03~1.08 g/㎤인 것을 사용하여 섬유의 마모강도를 증진시킬 수 있다. 상기 관능성 폴리실록산과 지방아미노아미드의 유상액은 유연성을 부여하는 역할을 한다.

상기 항균제로서 디메틸옥타데실[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄클로라이드는 하기 화학식 1과 같은 화학구조를 가지는 것으로서 내구항균성을 부여하는 역할을 하는데, 기존의 계면활성제에 의해 항균성을 잃어버리는 항균제에 비하여 상기 디메틸옥타데실[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄클로라이드는 분자구조상 소수성기(트리메톡시실릴기)를 가져 세탁시 음이온계 계면활성제가 부착되지 않고, 발수제와 혼합하여 사용하는 경우 도 5와 같이 디메틸옥타데실[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄클로라이드가 건조공정상 섬유표면상 침상구조로 배열되어 강력한 항균성을 가지게 된다(도 7 및 도 8참조). 은나노용액은 항균성을 부여하는 역할을 하며(도 6참조), TiO₂광촉매는 항균 및 소취성을 부여하는 역할을 하며, 촉매 MgCl₂?6H₂O는 고분자 수지의 가교를 증진시키는 역할을 한다.

[화학식 1]

상기 양모 복합섬유용 복합가공제는 패딩에 의해 섬유표면상에 혼합된 형태로 도포되며(도 2 및 도 4참조), 특히, 디메틸옥타데실[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄클로라이드가 구조상 소수성기인 트리메톡시실릴기를 가짐으로서 건조 후 항균제가 발수제의 표면으로 돌출되는 침상구조를 가지며(도 3 및 도 5참조), 세탁 시 음이온계 계면활성제가 항균제에 부착되어 항균성을 저하시키는 현상을 막을 수 있다. 또한, 트리메톡시실릴구조가 소수성을 가짐으로써 발수성 저하를 막는다. 기본적으로 은나노에 의한 항균성은 당연히 가지게 되나 두 가지 타입의 항균소취제에 의한 상승효과를 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 상기 양모 복합섬유용 복합가공제에 양모 복합섬유를 침지하여 67~90%의 픽업율로 패딩한 후, 90~100℃에서 건조시킨 후, 130~140℃에서 큐어링하는 것을 특징으로 하는 양모 복합섬유의 복합가공방법이 제공되는데, 특히 견뢰도를 향상시키기 위하여 일욕처리를 하는 것이 바람직하다. 상기 양모 복합섬유용 복합가공제의 염욕비는 2~10% O.W.F 인 것이 바람직하다.

일반적인 내구성증진가공에서는 멜라민계의 가교형 수지를 사용하는데, 본 발명에서는 멜라민계 수지에 의한 포름알데히드의 발생문제로 인하여 상기의 수지 를 사용하지 않고 블록이소시아네이트계 가교제 사용 및 기능성가공제를 나노화하여 사용함으로써 고내구성을 부여할 수 있다.

본 발명에서 상기 양모 복합섬유는 아세테이트/폴리트리메틸렌테레프탈레이트 복합사를 경사로 공급하고 양모방적사와 아세테이트/폴리에스테르 복합사를 혼용하여 위사로 공급하여 밀도 130×70(본)/inch 로 제직한 직물을 사용하는 것이 바람직한데, 상기 경?위사 배열 및 사조합에 의해 상기 양모 복합섬유용 복합가공제의 초미립자가 섬유표면에 균일하게 처리될 수 있으며, 상기 양모 및 타소재의 특성이 잘 발현될 수 있다. 또한 상기 아세테이트/폴리트리메틸렌테레프탈레이트 복합사 및 아세테이트/폴리에스테르 복합사는 1,000 T/M의 고T/M 사를 사용하고 고밀도 설계 및 소수성, 친수성 섬유의 배열에 따라 항균, 소취, 방오 효과가 향상될 수 있다. 상기 복합 직물은 아세테이트의 광택과 레이온의 드레이프(drapery)성을 가지는 장섬유와 보온성 및 쾌적성 등을 부여하는 천연섬유의 장점을 복합하여 고감성의 복합특성을 부여할 수 있다.

본 발명에 의하여 양모를 포함하는 다종 섬유간에 손상 또는 침해가 없으면서 이염 및 오염에 의한 색간섭 현상을 제어하여 고선명성을 발현토록 하여 색상의 균염성을 확보하고, 우수한 발수ㆍ방오ㆍ발유ㆍ소취ㆍ항균기능성을 발현할 수 있는 양모 복합섬유의 고품위 염색가공기술을 제공할 수 있다.

이하 다음의 실시 예에서는 본 발명의 양모 복합 섬유용 복합 가공제 및 이를 이용한 가공방법에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.

[실시예 1~3]

하기 표 1의 조성비에 의해 평균입도 30～40㎚인 나노에멀젼상태의 천연섬유용 불소알킬계 발수발유제(OLEOPHOBOL CO, HUNTSMAN), 합성섬유용 불소알킬계 발수발유제(OLEOPHOBOL 7713, HUNTSMAN), 방오제(OLEOPHOBOL ZSR, HUNTSMAN), 블록이소시아네이트계 분산액(OLEOPHOBOL XAN, HUNTSMAN), 관능성 폴리실록산과 지방아미노아미드의 유상액(MEGASOFT JET-LF, HUNTSMAN), 디메틸옥타데실[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄클로라이드(Sanitized T99-19, Clariant), 은나노 용액(Dorafresh AG, M.DOHMEN), TiO₂광촉매(Air Cool, 넵테크놀로지(주)) 및 MgCl₂ㆍ6H₂O 및 잔부로써 물을 혼합하여 용해함으로써 양모 복합섬유용 복합가공제를 제조하였다.

구분	중량비(%)
구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3
천연섬유용 불소알킬계 발수발유제 이온성: non-ionic/cationic P H: 3.0 - 5.0 비중 : 1.080 - 1.090 g/㎤	1.5	1.5	1.5
합성섬유용 불소알킬계 발수발유제 이온성: non-ionic/slightly cationic P H: 2.0 - 5.5 비중 : 1.070 - 1.090 g/㎤	3.0	4.0	4.5
방오제 이온성: slightly cationic P H: 3.5 - 6.5 비 중: about 1.070 g/㎤	5.0	5.5	6.0
블록이소시아네이트계 분산액	0.8	0.8	0.8
관능성 폴리실록산과 지방아미노아미드의 유상액 이온성: cationic P H: 3.5 - 5.5 비 중: 0.990 - 1.010 g/㎤	0.5	1.0	1.5
MgCl₂6H₂O(촉매)	1.2	1.2	1.2
은나노용액	0.5	0.5	0.5
디메틸옥타데실[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄클로라이드^주1)	1.0	1.0	1.0
Air cool: 광촉매 TiO₂	1.0	1.0	1.0

주1)

상기 실시예 1~3의 양모 복합섬유용 복합가공제를 6% O.W.F의 욕비로 하기 표 2의 직물을 대상으로 70% 픽업율로 패딩하고, 100℃에서 건조시킨 후, 140℃에서 2min간 큐어링 하였다.

경사	아세테이트/폴리트리메틸렌테레프탈레이트 복합사 195/106/1 1000T/M
위사	A) 양모 2/72's B) 아세테이트/폴리에스테르 복합사 120/34/2 1000T/M (A:B=1:1)
폭(“)	58	밀도(本)	67	중량(g/yd)	308
조직	2/1 Twill	혼용율	아세테이트 57.7, 폴리에스테르 23.8, 양모 18.5

상기 실시예 1~3의 가공 후 성능평가를 실시하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

	항균성(%)		발수성(점)		발유성(급)		방오성(급) Corn oil		소취율(%)		일광견뢰도(급)
세탁횟수	초기	30회	초기	30회	초기	30회	초기	30회	초기	30회	초기	30회
실시예 1	99.9	89	100	80	6	4.5	4.5	3.0	70	44	5	5
실시예 2	99.9	90	100	80	6	5	4.5	3.0	70	50	5	5
실시예 3	99.9	95	100	80	6	5	4.5	3.5	70	60	5	5

# 항균성 : KS K 0693 균수감소법

균주Ⅰ - Staphylococcus aureus ATCC 6538(도 7)

균주 Ⅱ - Klebsiella pneumoniae ATCC 4352(도 8)

# 발수성 : AATCC 22

# 발유성 : AATCC 118

# 방오성 : AATCC 130

# 소취성 : 가스검지관법(암모니아)120분 경과시 소취율 각각을 표시함

# 일광견뢰도 : AATCC 16 Option 3, 60시간 광 조사, Blue Scale 판정

# 세탁 내구성 시험조건:AATCC 135

세탁싸이클: 30℃×50 분,

세탁 세제: 66g AATCC Standard Detergent

건 조: 텀블건조 (Ⅱ)delicate

손다림질여부 : 손다림질함.

도 1은 본 발명의 실시예 1의 시료로 가공된 원단의 세탁 30회 후 전계방사전자현미경(× 100) 사진이며,

도 2는 본 발명의 실시예 1의 시료로 가공된 원단의 세탁 30회 후 전계방사전자현미경(× 10,000) 사진으로서 가공이 된 원단의 표면상에 가공제가 부착되어 있는 사진이며,

도 3은 본 발명의 실시예 1의 시료로 가공된 원단의 세탁 30회 후 전계방사전자현미경(× 95,000) 사진으로서 가공이 된 원단의 표면상에 나노돌기가 형성되어 기능성 및 내구성이 증가되는 것을 보여주는 사진이며.

도 4는 본 발명의 복합가공제가 패딩에 의해 섬유표면상에 혼합된 형태로 도포된 구조를 설명한 모형의 사시도이며,

도 5는 본 발명의 복합가공제가 패딩 및 건조공정을 거친 후 디메틸옥타데실[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄클로라이드가 발수제의 표면으로 돌출되는 침상구조를 가지는 구조를 설명한 모형의 사시도이며,

도 6은 본 발명의 실시예 1의 시료로 가공된 원단의 세탁 30회 후 은 성분 항균제의 EDS IMAGE MAPPING 사진이며,

도 7은 본 발명의 실시예 1의 시료로 가공된 원단의 세탁 30회 후 항균성 실험결과사진이며(Staphylococcus aureus ATCC 6538 ; 정균감소율 90%),

도 8은 본 발명의 실시예 1의 시료로 가공된 원단의 세탁 30회 후 항균성 실험결과사진이다(Klebsiella pneumoniae ATCC 4352; 정균감소율 90%).

Claims

평균입도 30～40㎚인 나노에멀젼상태의 천연섬유용 불소알킬계 발수발유제 1.0~2.0중량%, 합성섬유용 불소알킬계 발수발유제 3.0~4.5중량%, 방오성을 부여하는 불화에틸렌옥사이드계 방오제 5.0~6.0중량%, 내구성을 증진시키는 pH 2.5~4.5, 비중 1.03~1.08 g/㎤인 블록이소시아네이트계 분산액 0.5~1.0중량%, 유연성을 증진시키는 관능성 폴리실록산과 지방아미노아미드의 유상액 0.5~1.5중량%, 디메틸옥타데실[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄클로라이드 0.5~1.0중량%, 은나노용액 0.3~0.5중량%, 광소취성 및 항균성을 가지는 TiO₂광촉매 0.5~1.0중량% 및 촉매 MgCl₂ㆍ6H₂O 1.0~1.5중량% 및 잔부로써 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 양모 복합섬유용 복합가공제.
제 1항 기재의 양모 복합섬유용 복합가공제를 염욕비는 2~10% O.W.F로 하여 양모 복합섬유를 침지하여 67~90%의 픽업율로 패딩한 후, 90~100℃에서 건조시킨 후, 130~140℃에서 큐어링하는 것을 특징으로 하는 양모 복합섬유의 가공방법.
제 2항에 있어서, 상기 양모 복합섬유는 아세테이트/폴리트리메틸렌테레프탈레이트 복합사를 경사로 공급하고 양모방적사와 아세테이트/폴리에스테르 복합사를 혼용하여 위사로 공급하여 밀도 130×70본/inch로 제직한 직물인 것을 특징으로 하는 양모 복합섬유의 가공방법.