KR101287245B1 - 텐셀 섬유 함유 발열성 극세공극 직물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합성섬유를 경사로 하고 리오셀계 섬유를 위사로 하여 제직된 발열성 극세공극 직물을 제공한다. 본 발명의 발열성 미세공극 직물은 등과 같은 유해성 미생물 및 그로부터 유발되는 초미세 부산물 등의 미세한 유해성분을 차단할 수 있다. 또한, 본 발명의 직물은 피부의 수분과 반응하여 발열 반응을 일으킴으로써 체감온도 3℃ 이상의 상승 또는 유지 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 난방을 위한 에너지를 저감할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

텐셀 섬유 함유 발열성 극세공극 직물 {Micro-Exothermic Fabric Containing TENCEL Fiber}

본 발명은 텐셀 섬유가 혼합된 발열성 미세공극 직물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 합성섬유를 경사로 하고, 리오셀계 섬유를 위사로 하여 제직되고 상대습도의 상승에 따라 발열하는 발열성 극세공극 직물에 관한 것이다.

전세계적으로 친환경 소재에 대한 관심이 급증하고 있다. 이에 천연 원료에서 얻은 친환경 소재를 개발하거나 천연섬유와 접목한 혼방사의 개발이 확대되고 있다.

한편, 최근 호흡기 알레르기나 아토피성 피부염 등과 같은 질환으로 인해 고통받는 환자들이 늘어나고 있는 바, 많은 미세 물질들이 이러한 질환의 원인물질임이 밝혀지고 있다. 특히, 최근 급증하고 있는 알레르기 질환의 주원인이 동물의 털이나 집먼지 진드기 등인 것으로 밝혀져 있다.

일반적으로, 집먼지 진드기는 그 크기가 약 100 내지 300㎛ 이고 집먼지 진드기의 배설물과 사체는 약 40㎛ 이하로 알려져 있다. 이러한 집먼지 진드기와 그 배설물 및 사체는 알레르기의 주요 인자인 것으로 밝혀져 있다. 또 다른 알레르기 원인물질로는 고양이털, 거위털, 오리털 등의 동물털, 바퀴벌레, 바퀴벌레의 배설물 등이 알려져 있다.

이와 관련하여 Platts-Mills TAE 등의 "Dust mite allergens and asthma, Report of a Second International Workshop" (J. of Allergy and Clin. Immunology, 제 37권, pp. 1046-1050, 1992년)에서는 "공기부유 Group I Mite Allergen은 그 대부분이 직경 10~40㎛의 비교적 큰 분변 입자와 관련이 있다는 것이 증명되었다."라고 개시하고 있으며, 홍천수의 "집먼지 진드기와 임상알레르기" (알레르기, 제11권 제3호, pp. 297-308, 1991년)에서는 "집먼지 진드기는 알레르기 질환의 원인으로 전세계적인 문제로 지목받고 있으며, 우리나라에서도 호흡기 알레르기질환의 가장 중요한 원인이다. 일반인들에게는 알레르기 질환의 발생원인으로 집먼지 진드기 밖에 없다고 해도 과언이 아니다."라고 개시하고 있다.

이에, 이러한 미세 유해물질로 인한 질환을 예방 및 치료하기 위해 고려할 수 있는 효율적인 방법 중 하나는, 항원이 통과할 수 없는 특수 재질의 직물을 제작하는 것이다. 대표적으로 알레르기의 주요 인자인 집먼지 진드기와 배설물과 사체를 차단할 수 있도록 극세공극직물이 개발되고 있다. 그러나 단순히 직물의 공극 크기만을 줄이는 것은 오히려 많은 문제를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 수분과 공기의 투과성이 떨어지고, 피부에 악영향을 끼칠 우려가 있다. 또한 합성섬유 극세사로 제조된 직물의 경우, 사용시 피부에 대한 착용감이 떨어지고, 사용시 정전기가 발생하는 등 일부 부적합한 면이 있다.

본 발명은 친환경 천연 소재를 이용하여 집먼지 진드기 등과 같은 유해물질의 침투를 방지하고 박테리아의 성장을 억제할 수 있는 극세공극 직물을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 수분과의 반응을 통해 발열함으로써 흡습성과 보온성을 나타내고, 내구성, 정전기 방지기능, 세탁력이 우수한 직물을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 이러한 직물을 효과적으로 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

이에, 본 발명은 합성섬유를 경사로 하고 반(半)-천연섬유인 리오셀계 섬유를 위사로 하여 제직되고 상대습도의 상승에 따라 발열하는 발열성 극세공극 직물을 개시한다.

상기 리오셀계 섬유는 예를 들어, 텐셀(TENCEL)(상표명) 섬유일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는 발열성 텐셀 섬유가 바람직하게 이용될 수 있다. 구체적인 예에서, 발열성 텐셀 섬유는 텐셀 섬유와 발열가공된 아크릴계 섬유의 혼방사일 수 있다.

텐셀 섬유의 경우 니트용으로서 에어제트(Air Jet)로 제직시 바람에 날려 직물로 제직이 어렵다는 문제가 있다. 이에, 본 발명의 발명자들은 실험과 연구를 거듭한 끝에 텐셀에 꼬임을 주어 제직에 성공하였다. 텐셀에 꼬임을 주는 방법은 예를 들어, 연사기를 이용하여 수행될 수 있다. 꼬임계수가 높을수록 강도와 마찰력이 커지게 되는 바, 200 내지 300 TM으로 부여되는 것이 바람직하다. 상기 경사는 섬도가 65 데니어이고, 190 내지 220 필라멘트일 수 있다.

본 발명의 발열성 극세공극 직물은 상기 직물은 에어제트 방식으로 제직될 수 있고, 제직 후 정련 분할, 수세, 염색, 텐더 가공 및 시레 가공을 거칠 수 있다.

이와 같이 제직된 상기 직물은 인치(inch) 당 위사밀도가 100 내지 130일 수 있고, 10㎛ 이하, 바람직하게는 6㎛ 미만, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 5.0㎛ 의 평균 공극크기를 가짐으로써 항균, 항박테리아 효과를 갖는 것일 수 있다.

본 발명의 발열성 극세공극 직물은 발열성을 가짐으로써 방한, 보온 효과가 뛰어날 뿐만 아니라 극세공극으로 되어 있어서 집먼지 진드기 등과 같은 유해물질에 대한 항균성능을 발휘할 수 있다. 이러한 특성을 이용하여 침구 등의 커버지, 커튼지, 영유아용 의류, 속옷 등 다양한 분야에 효과적으로 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실험예 1에 따른 습도 변화에 따른 원단의 표면온도 변화 시험 결과이다.

본 발명은 합성섬유를 경사로 하고, 리오셀계 섬유를 위사로 하여 제직되고 상대습도의 상승에 따라 발열하는, 발열성 극세공극 직물을 제공한다.

합성섬유 극세사는 특별히 제한되지 않으며 소망하는 물성에 따라 다양하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 폴리에스테르 극세사, 폴리에스테르/나일론 복합분할사, 및 이들의 혼합사로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 극세사일 수 있다.

리오셀계 섬유는 예를 들어 텐셀 섬유일 수 있다. 상기에서 리오셀(Lyocell)은 섬유 표준용어를 제정·공인하는 국제적인 기구인 BISFA에서 공인된 용어로 코톨즈사가 용제 방사 셀룰로오스(Solvent Spun Cellulose)에 대한 별개의 속명을 제정, 공인해 줄 것을 요청한데 대한 정식 이름이다. 텐셀 섬유는 현재 유일하게 상용적으로 대량 생산되고 있는 리오셀(Lyocell)계 섬유이다. 이에, 본 명세서에서는 용어 '리오셀계 섬유'를 '텐셀 섬유'로 호환하여 사용하나, 이에 의해 리오셀계 섬유가 텐셀 섬유로 한정되지 않아야 할 것이다.

텐셀 섬유는 유칼립투스(Eucalyptus)에서 얻은 100% 천연 펄프를 원료로 하여 생산된 셀룰로오스(Cellulose)계 섬유로서, 실크같이 부드러운 촉감과 면보다 뛰어난 흡수성 그리고 강한 내구성 등의 특징이 있으며, 친환경적이면서 99.9%의 항균성을 가지며, 높은 건·습강도, 형태안전성 등 여러 장점을 가지고 있다. 이에, 텐셀은 현재 세계 섬유시장에서 선풍적인 인기를 끌고 있고, 최근 환경운동에 힘입어 전세계 패션 매니아들로부터 가장 선호되는 차세대 섬유로 부상하고 있다.

텐셀 섬유의 구체적인 예로는, 시판 리오셀계 섬유로서 렌징사의 TENCEL, 한일합섬의 코셀, Zimmer사의 Alceru, Akzo사와 아사히사의 Newcell 등을 포함한다. 또한 리오셀 섬유의 피브릴레이션을 억제한 렌징사 텐셀 A-100, 텐셀스탠다드, 텐셀 LF 등도 포함된다.

이러한 텐셀 섬유는 일반적으로 니트용으로 사용되고 있으며 에어제트 제직시 바람에 날려 위사로 사용하여 제직하기 어렵다. 이에 본 발명에서는 텐셀 섬유에 꼬임을 부여한 후 제직시 위사로 사용하였다. 이와 같이 니트용으로 주로 사용되어 온 텐셀 섬유에 꼬임을 부여함으로써 에어제트 제직시 날림을 방지할 수 있어서 효과적인 제직이 가능하다.

본 발명에서는 발열성 텐셀 섬유가 바람직하게 이용될 수 있다. 일반적으로 대부분의 섬유는 친수성기를 가지고 있어서, 대기 중의 수분을 흡수하면서 약간의 열을 발생하는데, 실질적인 의미의 흡습발열성 섬유는 섬유에 고흡습성의 친수성기를 부여하여 발열 성능을 강화시킨 섬유를 말한다.

따라서, 본 발명에서 발열성 텐셀 섬유는 텐셀 섬유에 발열 가공 처리한 것을 의미한다. 발열가공 처리 방법은 특별히 제한되지 않으며 예를 들어 세라믹 또는 기타 발열성 분말을 바인더로 섬유 표면에 부착시키는 흡습발열 가공제를 처리하는 방법을 들 수 있다. 또한, 발열 분말을 섬유방사 단계에서 혼입하는 방법, 아크릴계 섬유를 개질하여 흡습발열성을 부여하는 방법을 포함한다. 아크릴계 섬유에 흡습발열성을 부여한 제품은 아크릴계 섬유 내 니트릴기를 흡습성인 카르복시기로 가수분해시키는 방법을 이용한다.

하나의 바람직한 실시예에서 본 발명의 발열성 텐셀사는 텐셀사 80%에 흡습발열성을 부여한 발열성 아크릴사 20%의 혼방사일 수 있다. 이러한 혼방사의 경우 발열성 아크릴사의 흡습 발열, 항균, 소취 기능과 텐셀의 나노피브릴 구조를 통한 완벽한 수분조절 기능이 적절히 조화를 이룸으로써 우수한 기능성을 발휘한다.

아크릴계 섬유의 섬도는 0.8데니어, 1.5데니어 등 어떤 것을 사용해도 무방하며, 사용 목적에 따라 선택할 수 있다. 아크릴사에 발열성을 부여하는 방법은 예를 들어 트리에틸렌테트라민계 화합물 수용액으로 처리하여 아민기를 도입시킨 후 알칼리 수용액 처리한 후 중화시켜 유제처리하는 방법으로 수행될 수 있다.

발열성 텐셀사에 꼬임을 부여하는 방법은 특별히 제한되지 않으며 예를 들어, 연사기를 이용하여 수행될 수 있다. 연사기(twisting machine , 撚絲機)는 정방기(精紡機)에서 뽑아진 홑실(單絲)을 두 가닥 또는 그 이상의 가닥으로 합쳐 꼬는 기계를 말한다.

바람직한 예에서, 꼬임계수가 200 내지 300 TM으로 부여될 수 있는 바, 여기서, 꼬임계수는 실 1 inch 속에 들어있는 꼬임의 수를 의미한다. 꼬임 수가 클수록 강도가 높고, 꼬임 수가 같을지라도 굵은 실의 경우는 강한 꼬임으로 되며, 가는 실에서는 약한 꼬임으로 된다. 따라서 꼬임의 강도는 단순히 꼬임 수의 크고 작음만으로는 표현할 수 없으므로, 실의 굵기와 관련한 「꼬임계수」라고 하는 숫자로 나타낸다. 꼬임계수는 숫자가 클수록 강한 꼬임을 나타낸다.

본 직물에서 합성섬유 극세사와 리오셀계 섬유의 혼섬비는 10 : 90 ∼ 90 : 10 중량%일 수 있으며, 바람직하게는 20 : 80 ∼ 80 : 20 중량%, 더욱 바람직하게는 40 : 60 ∼ 60 : 40 중량%일 수 있다.

본 발명의 직물을 제조하기 위한 경사인 합성섬유는 섬도가 60 내지 70 데니어이고, 190 내지 220 필라멘트일 수 있다. 구체적인 예에서, 경사는 시판의 65데니아/204필라멘트 폴리에스테르 또는 68데니아/192필라멘트 폴리에스테르일 수 있다. 이와 같은 섬도를 가짐으로써 공극이 작아 집먼지 진드기의 침투를 효과적으로 차단할 수 있다. 경사가 50 데니어인 경우 공극이 커져 집먼지 진드기가 침투할 수 있다.

본 발명의 발열성 극세공극 직물은 에어제트 방식으로 제직될 수 있다. 에어제트 방식은 공기를 분사하는 힘으로 씨실을 날려서 직물을 짜는 방식이다. 에어제트 방식으로 제직하기 위해서는 에어 제트 직기(air jet loom)가 사용된다. 제직 후 숙성, 수세, 정련, 염색, 유연 및 대전방지 가공 등의 통상적인 후가공 처리를 수행한 후, 시레(Cire) 가공을 더욱 수행할 수 있다.

본 발명의 직물을 염색하는 방법은 특별히 제한되지 않으며 공지의 염색법에 따라 수행될 수 있다. 예를 들어 직물은 반응성염료, 직접염료와 배트염료로 염색될 수 있으며, 우수한 컬러 염색성을 나타낸다. 특히 반응성 염료를 이용할 경우에 우수한 컬러일드를 얻을 수 있으며, 가성소다 처리가 필요 없다.

시레 가공은 사용되는 직물이 손상되지 않는 온도범위, 예를 들면, 폴리에스테르나 나일론의 경우 약 130℃ 이하에서 이루어지며, 본 발명이 가공 온도를 특정하는 것은 아니지만, 통상 50 내지 200℃, 보다 바람직하게는 60내지 130℃의 롤러온도가 적당하다. 또한 원단의 이송속도는 경제성과 생산성 및 롤러온도와 원단의 재질을 고려하여 설정하게 되며, 통상 10내지 100 m/min 이상, 보다 바람직하게는 20 내지 80 m/min의 이송속도가 바람직하다. 마찬가지로 롤러의 압력조건 역시 통상의 조건을 설정하면 되는 바, 10 내지 50 ton, 보다 바람직하게는 25 내지 40 ton의 롤러 압력 조건에서 실시하는 것이 바람직하며, 80℃의 롤러온도, 60 m/min의 속도, 30톤의 압력으로 가공하는 것이 특히 바람직하다. 여기서 시레 가공시의 롤러의 온도가 50℃ 미만이면 공극의 크기가 커지는 문제가 있고, 200℃를 초과하면 가공하는 원단의 온도가 손상되는 온도범위를 넘게 되어 변형이 일어나게 되어, 촉감성이 손상되거나 불량품이 된다는 문제가 있다. 상기 이송속도가 10 m/min 미만이면 촉감성은 상승되나 공극이 불균일한 문제가 있고, 100 m/min을 초과하는 등 너무 높게 되면 원단이 강직해지는 문제가 있다. 상기 롤러의 압력이 10톤 미만이면 섬유 올 사이에 처리제가 잔존하는 단점이 있으며, 50톤을 초과하면 섬유의 단락 현상이 발생해 공극의 크기가 커지고 불균일해 질 우려가 있다.

이와 같은 후가공 처리는 본 발명의 극세공극 직물의 신체 적용성, 세탁내구성과 관련하여 특히 중요하다. 또한, 통상적인 직물에서 대두되는 정전기 문제를 보다 더 최소화하기 위하여, 대전 처리를 실시함으로써 직물 표면의 전하를 중화시킬 수도 있으며, 통상적인 유연제 처리 및 염색을 수행하여 제조할 수도 있다. 대전 처리시 영구 대전 방지제를 사용하면 일반 대전 방지제와 달리 10회 이상의 세척에도 정전기가 발생되지 않는다. 따라서 대전 처리시 영구 대전 방지제를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 발열성 극세공극 직물은 인치당 100 내지 130개의 위사수를 가지며, 평균 공극 크기가 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 연구에 따르면 10㎛를 넘는 크기의 평균 공극을 갖는 직물로는 알레르기 원인물질을 효율적으로 차단하지 못하기 때문이다. 또 다른 최근의 연구에서는 고양이털로부터 발생되는 알레르겐을 효과적으로 차단할 수 있는 평균 공극크기는 6㎛ 미만이라고 밝혀졌다. 이에, 평균 공극크기는 바람직하게는 0.05 내지 5.0㎛ 일 수 있다.

본 발명의 직물은 극세공극을 가지므로, 통상적인 알레르기 원인물질의 대부분을 차단할 수 있다. 본 발명에 따른 텐셀 섬유가 함유된 극세공극 직물은, 텐셀 섬유를 포함함으로써 실크 이상의 부드러운 감촉과, 면보다 뛰어난 흡습성, 우수한 내구성을 가질 뿐만 아니라, 박테리아 성장억제, 집먼지 진드기 침투방지, 정전기 방지기능, 뛰어난 세탁력을 갖는다. 특히 흡습/발열성을 갖는 텐셀 섬유를 이용하여 숨쉬는 섬유, 흡습성이 좋은 섬유, 보온보냉성이 뛰어난 섬유란 점과 99.9%의 항균성을 갖는 점 때문에 피부와 직접 닿는 속옷, 침구류의 커버지, 이불솜(충전재), 영유아용 의류나 놀이용품, 침구류 소재로서 최상의 성질을 가진다. 피부과 전문의 및 수면 연구가들에 의해 텐셀이 수분 흡수력이 월등히 높아 숙면을 돕는데 상당한 효과가 있다는 것이 밝혀져 있다. 따라서, 본 발명의 직물은 체감온도 3℃ 이상의 상승 또는 유지 효과를 얻을 수 있는 바, 난방을 위한 에너지를 저감할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 직물은 위생과 멸균의 필요성이 중시되는 환자용 물품, 즉, 의료용 침대 매트리스, 침구 등의 커버지 및 환자의 격리를 위해 사용하는 커튼지로 사용할 수 있다.

용도에 따라 천연 또는 합성 직편물, 부직포, 필름, 시트(sheet) 등을 접착하여 이중 또는 다중의 구조 형태로 사용할 수도 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

65 데니어, 204 필라멘트인 폴리에스테르 극세사를 경사로 하고, 약 300TM 정도로 꼬임을 부여한 발열성 텐셀 50수를 위사로 하여 에어제트(Air Jet)을 이용하여 위사를 쏘아 제직하였다. 텐셀 50수를 사용하는 경우 텐셀 40수를 사용하는 것보다 공극을 작게 할 수 있어 집먼지 진드기 침투를 효과적으로 차단한다. 인치당 위사밀도는 110로 하고, 71인치의 폭으로 제직하였다.

제조된 직물을 70 내지 98℃에서 12시간 동안 숙성 분할하고, 수세 공정을 거쳐 일반적인 염색법인 2욕법으로 레피드(Rapid) 염색을 하였다. 그런 다음, 가공밀도 122개, 폭 65인치로 텐더 가공을 하고, 가공시 영구대전방지제를 사용하여 정전기 방지를 위한 대전 처리를 실시하였다. 가공이 종료된 후 직물의 광택과 촉감 향상을 위해 시레(Cire) 가공을 추가로 실시하였다. 시레 가공은 80℃에서 60m/min의 이송속도, 30톤의 롤러 압력으로 실시하였다.

[실험예 1]

실시예 1에 따라 제조한 직물 원단의 발열특성을 확인하기 위해, 한국의류시험연구소에 "습도 변화에 따른 원단의 표면온도 변화 시험"을 의뢰하였다. 시험은 챔버 내 온도와 습도 변화를 측정하였고, 온도와 습도는 각각 34±2℃, 20±4%RH에서 20±2℃, 90±4%RH로 변화되었다. 시험결과 원단의 발열 특성을 하기 표 1과 도 1에 각각 나타내었다.

[표 1]

표 1 및 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 직물은 온도 및 습도 상승에 따라 발열되는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 발열원단은 보온효과를 요구하는 침구류나 의류 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것이다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

1. 텐셀 섬유가 함유된 발열성 극세공극 직물에 있어서,
   합성섬유 극세사를 경사로 하고, 발열성 텐셀 섬유를 위사로 하여 에어제트 제직되고, 상대습도의 상승에 따라 발열하며,
   상기 발열성 텐셀 섬유는 텐셀 섬유와 발열가공된 아크릴계 섬유의 혼방사로 꼬임계수 200 내지 300 TM의 꼬임이 부여되어 있으며,
   상기 직물을 제직하기 위한 경사는
   190 내지 220 개의 필라멘트로 이루어지고 굵기가 60 내지 70 데니어이며,
   상기 직물은 위사밀도가 인치(inch)당 위사수 100 내지 130 개이며,
   상기 직물의 공극 크기는 10 ㎛ 이하이며,
   상기 직물은 50 내지 200 ℃의 롤러 온도에서 10 내지 100 m/min 이상의 이송속도로 10 내지 50 ton의 롤러 압력으로 시레(cire) 가공된 것을 특징으로 하는 발열성 극세공극 직물.
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