KR101186820B1 - 섬유제품의 고기능 발열가공 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 섬유제품의 가공 방법에 관한 것으로서, 특히 높은 흡습발열 효과와 세탁에 대한 내구성을 부여할 수 있는 고기능 발열가공 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 섬유를 양이온성 화합물 및 폴리카르복시산계 화합물을 포함하는 수용액으로 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유제품의 고기능 발열가공 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 섬유제품의 가공 방법에 관한 것으로서, 특히 높은 흡습발열 효과와 세탁에 대한 내구성을 부여할 수 있는 고기능 발열가공 방법에 관한 것이다.
섬유의 종류는 매우 다양하며, 그 형태와 물성 또한 매우 다양하다. 이러한 여러 종류의 섬유로 이루어지는 섬유제품은 실, 직물, 편성물, 부직포 및 의류 등 다양한 형태로 존재할 수 있다. 섬유제품은 기능성을 나타낼 수 있는 약제로 처리되어서 부가가치가 더 높아질 수 있다. 이러한 가공처리에는 발수가공, 흡수가공, 듀러블프레스가공, 항균가공, 소취가공, 유연가공 또는 발열가공 등이 있다.
발열가공된 섬유는 발열에 의해 적극적으로 온도를 올려주므로 인체를 따뜻하게 유지해줄 수 있기 때문에 겨울철 의류제품 등에 주로 사용되고 있다. 최근 겨울철의 난방에 사용되는 화석 연료의 과도한 사용과 이에 따른 환경적인 악영향을 줄이자는 사회적 분위기와 생활수준 향상에 따른 사람들의 고기능성에 대한 요구의 폭발적 증가로 인해 현재 발열가공된 섬유 및 그로 제조된 의류제품 등의 사용량이 점점 증가하고 있다.
발열가공은 수분 흡수에 따른 발열 현상을 이용한 것으로서, 강한 친수성을 나타내는 물질을 섬유제품에 처리하여 땀 등의 수분을 흡수하는 능력을 극대화시키는 것이 일반적이다. 수분은 기체 상태로 존재하기도 하고, 액체 상태로 존재하기도 하는데 인체에서 발산되는 땀 역시 기체 상태의 땀으로 발산되기도 하고, 액체 상태의 땀으로 발산되기도 한다. 사람은 가만히 있는 상태에서는 주로 기체 상태의 수분을 발산하고, 운동 시에는 기체 상태의 땀과 함께 액체 상태의 땀을 발산한다. 즉, 수분은 사람이 가만히 있거나 운동을 할 때 모두 발산된다. 따라서 섬유가 수분을 흡수하는 능력을 높여주면 인체로부터 발산되는 수분을 다량 흡수하게 되어 많은 양의 열을 발산하여 온도를 높여주므로 추위로부터 인체를 보호할 수 있게 된다.
발열가공 방법은 주로 강한 친수성기인 카르복시기를 다량 함유한 카르복시산계 화합물을 섬유에 처리한 후 열처리하는 방법으로 행해진다. 이 때 면 섬유 등 셀룰로스계 섬유와 같이 섬유 분자 내 히드록시기와 같은 반응기가 있는 경우, 히드록시기와 카르복시기간의 반응을 이용해 섬유에 고착시키는 방법을 이용할 수 있지만, 강력 저하가 수반되므로 많은 양의 카르복시산계 화합물을 처리하기 곤란하다. 또한, 폴리에스터 섬유와 같이 반응성기가 없는 경우, 바인더 등을 이용하여 접착시켜주기 때문에 역시 많은 양의 카르복시기를 처리하기 어렵고, 강한 결합력을 가지지 못하여 내구성이 부족하기 때문에 세탁 등에 의해 카르복시산계 화합물이 탈락하기 쉽다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 기존의 발열가공 방법의 문제점을 해결하여 많은 양의 카르복시기를 섬유제품에 부여하여 높은 흡습발열성을 나타내고, 세탁 등에 대한 내구성이 있는 고기능 발열가공 방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 섬유를 양이온성 화합물 및 폴리카르복시산계 화합물을 포함하는 수용액으로 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유제품의 고기능 발열가공 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 수용액은 전체 수용액 중량 대비 양이온성 화합물 1 내지 50중량%, 폴리카르복시산계 화합물 1 내지 30중량% 및 잔량의 물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 양이온성 화합물은 폴리헥사메틸렌구아니딘, 폴리헥사메틸렌비구아니딘을 포함하는 구아니딘계 화합물, 폴리디알릴디메틸암모늄클로라이드를 포함하는 4급암모늄염계 화합물로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 폴리카르복시산계 화합물은 말레산, 호박산, 사과산, 이타콘산, 주석산, 구연산, 1,2,3,4-부탄테트라카르복시산, 폴리아크릴산, 아크릴산 공중합체, 폴리메타크릴산, 메타크릴산 공중합체, 폴리말레산, 말레산 공중합체, 비닐술폰산 공중합체, 타르타르산 공중합체를 포함하는 화합물 및 상기 화합물들의 부분적 염을 포함하는 금속염으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 수용액으로 처리하는 단계는 상기 수용액에 상기 섬유를 침지하고, 패딩 맹글 또는 탈수기 등을 이용하여 픽업률이 70~150%가 되도록 여분의 액을 짜낸 후, 80~200℃의 온도에서 30초 내지 2시간 열처리할 수 있다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는 본 발명의 고기능 발열가공 방법이 양이온성 화합물 및 폴리카르복시산계 화합물로 섬유제품을 처리함으로써 양이온성 화합물과 폴리카르복시산계 화합물간의 이온결합에 의해 폴리카르복시산계 화합물이 섬유제품과 더욱 강하게 결합될 수 있어 결과적으로 세탁 등에 대한 내구성을 가지고 높은 흡습발열 기능을 보유한 발열성 섬유제품의 제조가 가능하다.
대부분의 섬유들은 이온적으로 음이온성을 띠고 있다. 따라서 양이온성 화합물로 이들 섬유를 처리하면 정전기적인 인력에 의해 양이온성 화합물이 섬유에 흡착되고, 반데르발스힘과 수소결합 등의 물리적 결합력이 더해져 섬유와 결합된다. 따라서 본 발명자들은 이러한 점에 착안하여 양이온성 화합물을 섬유에 처리하여 강하게 흡착시켜 내구성 있는 결합력을 부여하고, 동시에 음이온성이면서 친수성인 폴리카르복시산계 화합물을 같이 처리함으로써 양이온성 화합물과의 정전기적인 인력에 의해 섬유에 강하게 결합되도록 함으로써 대표적 친수성기인 카르복시기를 다량 부여하게 되어 높은 흡습성을 나타내게 되고, 결과적으로 높은 흡습발열성이 발현되며, 이러한 기능이 세탁 등에 대해 내구성을 가지는 기능성 섬유의 제조가 가능하다.
본 발명의 고기능 발열가공 방법에 있어서, 양이온성 화합물은 섬유에 처리되어 정전기적인 인력에 의해 흡착되고 물리적인 결합력이 더해져 섬유와 결합된다. 상기 양이온성 화합물로는 폴리헥사메틸렌구아니딘, 폴리헥사메틸렌비구아니딘을 포함하는 구아니딘계 화합물 또는 폴리디알릴디메틸암모늄클로라이드를 포함하는 4급암모늄염계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 고기능 발열가공 방법에 있어서, 폴리카르복시산계 화합물은 양이온성 화합물과 이온결합을 형성하여 결과적으로 섬유에 강하게 결합될 수 있다. 본 발명의 고기능성 발열 가공 방법에 있어서, 폴리카르복시산계 화합물로는 구조 중에 카르복시기를 2개 이상 함유하는 화합물로 천연 물질 또는 상업적으로 합성된 물질을 사용할 수 있다. 구체적으로는 말레산, 호박산, 사과산, 이타콘산, 주석산, 구연산, 1,2,3,4-부탄테트라카르복시산, 폴리아크릴산, 아크릴산 공중합체, 폴리메타크릴산, 메타크릴산 공중합체, 폴리말레산, 말레산 공중합체, 비닐술폰산 공중합체 또는 타르타르산 공중합체를 포함하는 화합물 및 상기 화합물들의 부분적 염을 포함하는 금속염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 발열가공 방법은 상기 양이온성 화합물을 1 내지 50중량%, 상기 폴리카르복시산계 화합물을 1 내지 30중량%를 포함하는 수용액에 섬유를 침지하고 패딩 맹글 또는 탈수기 등을 이용하여 픽업이 70~150%가 되도록 여분의 액을 짜낸 후 80~200℃의 온도에서 30초 내지 2시간 열처리할 수 있다. 상기 수용액은 상기 양이온성 화합물을 10 내지 30중량%이고, 상기 폴리카르복시산계 화합물을 10 내지 20중량% 포함하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 고기능 발열가공 방법은 섬유, 실, 직물, 편성물, 부직포 및 이들 제품들의 봉제품 또는 성형품 등 거의 모든 제품에 적용할 수 있다.
아래에서 실시예를 이용하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다.
실시예
1
정련표백한 면 편성물을 양이온성 화합물인 폴리디알릴디메틸암모늄클로라이드 20중량%, 및 폴리카르복시산계 화합물인 폴리말레산 10중량%와 구연산나트륨 5중량% 및 잔량의 물을 포함하는 수용액에 침지하여 패딩 맹글을 이용, 픽업률 100%로 여분의 액을 짜낸 후 140℃에서 5분간 열처리하여 실시예 1의 시료를 얻었으며 다음과 같은 방법에 따라 흡습발열성 및 내구성을 평가하여 표 1에 나타내었다.
가공을 실시하지 않은 미가공 면 편성물 시료와 실시예 1의 시료를 34℃, 10%RH의 저습 조건에서 2시간 이상 방치한 후 34℃, 90%RH의 고습 조건에 노출시킨 상태에서 흡습에 따른 섬유 시료 표면의 발열 온도를 시간에 따라 측정하였으며, 미가공 시료와 실시예 1의 시료간 최대 발열 온도의 차이를 흡습발열성으로 나타내었다.
또한 실시예 1의 시료에 대해 JIS L 0217의 103법에 따라 20회 세탁을 실시한 후 상기와 동일하게 흡습발열성을 측정하는 방법으로 세탁 내구성을 평가하였다.
비교예
1 및
비교예
2
실시예 1과 동일하게 정련표백한 면 편성물을 폴리카르복시산계 화합물인 폴리말레산 10중량% 및 구연산나트륨 5중량%를 제외한 것만 빼고, 실시예 1과 동일한 방법으로 처리한 시료를 비교예 1로, 양이온성 화합물인 폴리디알릴디메틸암모늄클로라이드 20중량%를 제외한 것만 빼고, 실시예 1과 동일한 방법으로 처리한 시료를 비교예 2로 하여 실시예 1과 동일한 방법으로 흡습발열성 및 세탁 내구성을 평가하여 표 1에 같이 나타내었다.
| 구분 | 처리 농도 | 흡습발열성(℃) | ||
| 양이온성 화합물 (중량%) |
폴리카르복시산계화합물(중량%) | 세탁 전 | 20회 세탁 후 | |
| 실시예 1 | 20 | 15 | 1.3 | 1.5 |
| 비교예 1 | 20 | 0 | 0.1 | 0.2 |
| 비교예 2 | 0 | 15 | 0.8 | 0.3 |
표 1을 참조하면, 실시예 1과 같이 면 섬유를 양이온성 화합물과 폴리카르복시산계 화합물로 처리하면 높은 흡습발열성을 나타내고, 20회 세탁 후에도 그 성능을 유지함을 알 수 있으며, 결과적으로 본 발명의 고기능 발열가공 방법에 의해 세탁에 대한 내구성이 있고 높은 성능을 가지는 기능성 면 섬유를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
실시예
2 및
실시예
3
폴리에스터 편성물과 비스코스레이온 편성물을 실시예 1과 동일한 처리를 행하여 실시예 2 및 실시예 3의 시료를 얻었으며 실시예 1과 동일한 방법에 따라 각각 미가공 폴리에스터 및 미가공 비스코스레이온 편성물 시료와의 최대 발열 온도 차이인 흡습발열성을 평가하여 표 2에 나타내었다.
| 구분 | 섬유 | 흡습발열성(℃) |
| 실시예 2 | 폴리에스터 | 1.2 |
| 실시예 3 | 비스코스레이온 | 1.6 |
표 2를 참조하면, 본 발명에 의해 실시예 1과 같은 천연 섬유인 면 섬유 이외에 실시예 2의 합성 섬유인 폴리에스터, 실시예 3의 재생 섬유인 비스코스레이온 섬유에도 높은 흡습발열성을 부여할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 섬유제품의 고기능 발열가공 방법에 적용되는 상기 섬유제품으로는 섬유, 실, 직물, 편성물, 부직포 및 이들 제품들의 봉제품 또는 성형품 등 거의 모든 제품이 해당된다. 또한, 본 발명의 섬유제품의 고기능 발열가공 방법에 적용되는 상기 섬유제품을 구성하는 섬유로는 면, 마, 양모 등의 천연 섬유, 리오셀, 모달, 비스코스레이온 등의 재생 섬유 및 폴리에스터, 나일론, 아크릴 등의 합성 섬유 등 거의 모든 섬유가 해당된다.
이상 본 발명을 상기 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
Claims (5)
- 삭제
- 섬유제품을 양이온성 화합물 및 폴리카르복시산계 화합물을 포함하는 수용액으로 처리하는 단계를 포함하는 섬유제품의 고기능 발열가공 방법에 있어서,
상기 수용액으로 처리하는 단계는 전체 수용액 중량 대비 양이온성 화합물 1 내지 50중량%, 폴리카르복시산계 화합물 1 내지 30중량% 및 잔량의 물로 이루어진 수용액에 상기 섬유제품을 침지하고 패딩 맹글 또는 탈수기를 이용하여 픽업률이 70~150%가 되도록 여분의 액을 짜낸 후 80~200℃의 온도에서 30초 내지 2시간 열처리하는 것을 특징으로 하는 섬유제품의 고기능 발열가공 방법. - 청구항 2에 있어서,
상기 양이온성 화합물은 폴리헥사메틸렌구아니딘, 폴리헥사메틸렌비구아니딘을 포함하는 구아니딘계 화합물 또는 폴리디알릴디메틸암모늄클로라이드를 포함하는 4급암모늄염계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 섬유제품의 고기능 발열가공 방법. - 청구항 2에 있어서,
상기 폴리카르복시산계 화합물은 말레산, 호박산, 사과산, 이타콘산, 주석산, 구연산, 1,2,3,4-부탄테트라카르복시산, 폴리아크릴산, 아크릴산 공중합체, 폴리메타크릴산, 메타크릴산 공중합체, 폴리말레산, 말레산 공중합체, 비닐술폰산 공중합체 또는 타르타르산 공중합체를 포함하는 화합물 및 상기 화합물들의 부분적 염을 포함하는 금속염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 섬유제품의 고기능 발열가공 방법. - 청구항 2에 있어서,
상기 섬유제품은 섬유, 실, 직물, 편성물, 부직포 및 이들 제품들의 봉제품 또는 성형품인 것을 특징으로 하는 섬유제품의 고기능 발열가공 방법.
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