KR101334170B1 - 화학적 탄화법을 이용한 단백질계 섬유 혼용제품의 혼용률 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄화법을 이용한 단백질계 섬유 혼용제품의 혼용률 측정방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 단백질계 섬유 혼용제품 시료를 탄화용 조성물에 침지한 후 열처리하여 단백질계 섬유만을 탄화시킴으로써 혼용률을 측정하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 혼용률 측정방법은 단순하고 간편하면서도, 짧은 시간 내 많은 양의 시료를 처리할 수 있다. 또한, 상기 방법은 용제를 사용하여 대상 섬유를 용해하거나, 많은 양의 강알칼리 등의 유해 물질을 사용하지 않으므로 친환경적으로 시험을 진행할 수 있으며, 그 정확도 역시 우수한 바, 신속하고 정확한 결과를 원하는 섬유 업계에서 널리 적용될 수 있을 것이다.

Description

화학적 탄화법을 이용한 단백질계 섬유 혼용제품의 혼용률 측정방법{Method for quantitative analysis of protein fiber mixtures of textiles by carbonization}

본 발명은 탄화법을 이용한 단백질계 섬유 혼용제품의 혼용률 측정방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 단백질계 섬유 혼용제품 시료를 탄화용 조성물에 침지한 후 열처리하여 단백질계 섬유만을 탄화시킴으로써 혼용률을 측정하는 방법에 관한 것이다.

실크와 같은 단백질계 섬유는 섬유 길이가 가장 길고 재질이 섬세하며, 통기성, 흡습성, 방습성 및 보온성이 우수하고 동시에 착용감이 탁월하여 패션감각과 건강생활 유지를 지원할 수 있는 다양한 조건들을 구비하고 있으며, 소비자의 욕구를 충족시킬 수 있는 가장 고급인 웰빙 섬유재료이다. 게다가 단백질계 섬유는 섬유들 중에서 체온조절 효과가 가장 탁월한 것으로 알려져 있다.

일반적으로 천연섬유는 합성섬유에 비하여 물과의 친화력이 크고, 특히 단백질계 섬유는 면보다 1.3∼1.5 배의 흡수능력을 지니고 있을 뿐만 아니라. 수분을 발산시키는 기능도 우수하다. 상기와 같이 단백질계 섬유는 흡습성이 우수하고 방습속도가 신속하기 때문에 건조할 때에 정전기의 발생을 억제함으로써 착용자가 쾌적함을 느끼게 한다. 또한, 단백질계 섬유는 피부에서 생기는 지방성분을 흡수하는 기능도 있으며, 냄새와 피부에 유해한 자외선을 흡수하는 등의 많은 이점을 지니고 있다.

그러나 단백질계 섬유 자체의 강연성(stiffness) 및 해사 장력 조절의 곤란함 등으로 제직결점의 발생률이 높아서 제품 전개에 한계성이 있으며, 특히 단백질계 섬유 중 실크섬유를 구성하고 있는 주성분인 세리신과 피브로인의 팽윤 특성에 의해 세탁에 의한 치수변화율이 10 % 이상으로 물세탁이 불가능하여 단백질계 섬유제품의 취급 유지가 매우 곤란하다는 문제점을 지니고 있다. 따라서 단백질계 섬유를 다른 섬유와 혼용하여 이러한 문제를 경제적으로 해결하고자 하는 노력이 진행되어 왔다.

한편, 섬유 혼용률이란 2가지 이상의 섬유가 혼용된 제품의 전체 조성에 대한 각 조성 섬유의 중량 백분율을 의미한다.　현재 국내에서는 공산품 품질관리법에 따라 모든 의류에 섬유 혼용률에 대한 정보를 조성섬유표시(Fiber label)로 부착하여 첨부하도록 의무화되어 있다. 특정 소재 함량에 따라 의류 제품의 가격이 결정되므로 섬유 혼용률은 제품의 가격, 성능 및 품질을 결정짓는 중요 요소로 인식되고 있다.

따라서 섬유제품의 시험, 검사시 섬유 혼용률은 필수적인 시험항목으로서 시험 수요가 매우 크며, 그 측정 결과에 대한 높은 정확도가 요구되고 있다.

현재 상기 섬유 혼용률을 측정하는 방법으로서 기계적 분리법, 용해법, 현미경법 등이 알려져 있다.

먼저, 기계적 분리법은 섬유종류가 다른 실로 짠 조직이 편성 또는 구성되어 있는 섬유제품에서 의장 1단위를 구성하는 실을 포함한 시료를 채취하고, 이것을 풀어서 섬유 종류별로 실을 분리한 다음 실의 무게를 백분율로 나타내는 방법이다(KS K 0210, 5. 기계적 분리법).

다음, 용해법은 혼용제품의 조성을 감별한 후, 선택한 용액으로 한쪽의 조성을 용해하여 잔여분의 무게를 측정하고, 용해한 조성의 비율은 감량분에서 계산하며 보통 비율이 큰 쪽의 섬유를 먼저 용해한다(KS K 0210, 6. 용해법).

상기 기계적 분리법 및 용해법 어느 쪽의 시험방법도 적용할 수 없는 섬유 혼용 제품에는 현미경법을 사용한다.

상기 방법 중 일반적으로는 용해법을 사용하고 있으며, 주로 용해되는 섬유소재는 셀룰로스계, 단백질계(양모, 견 등)등의 천연섬유계로서 셀룰로스계는 고농도의 황산 수용액, 단백질계는 수산화나트륨 수용액을 사용하여 중탕 또는 가열함으로써 용해한다. 또한, 수세시에도 황산 수용액이나 수산화나트륨 수용액을 사용하게 된다.

보다 구체적으로 KS K 0210 (6.2.2 70% 황산법)에 게시된 내용을 요약하면, 마개가 부착된 삼각플라스크에 시료 1g당 100㎖의 비율로 23 ~ 25℃의 70% 황산을 넣어 진탕기에서 약 10분간 흔들어주고, 도가니형 필터로 흡인 여과 후, 잔여분을 수집하며, 용해전과 동일한 온도의 70% 황산 및 물로 수세하고, 50배량의 1% 암모니아로 중화한 후, 도가니형 필터로 흡인 여과 후 물로 수세하여 잔여분 건조, 냉각 후, 무게를 측정함으로써 셀룰로스계 섬유의 혼용률을 측정하는 과정이 게시되어 있다.

또한 KS K 0210 (6.2.12 5% 수산화나트륨법)에 게시된 내용을 요약하면, 시험편을 비이커에 넣고 시험편 1g당 50㎖의 비율로 5% 수산화나트륨 용액을 넣어 끓는 물 속에서 15분간 저어서 양모 또는 견을 용해시키며, 도가니형 필터로 흡인 여과 후, 잔여분을 수집하고, 따뜻한 물로 수세하고, 2% 염산 희석액으로 중화하며, 도가니형 필터로 흡인 여과 후 물로 수세하여 잔여분을 건조, 냉각 후, 무게를 측정함으로써 단백질계 섬유의 혼용률을 측정하는 과정이 게시되어 있다.　

따라서 단순하고 간편한 방법으로, 짧은 시간 내에 정확하면서도 환경친화적으로 시험을 진행할 수 있는 새로운 섬유 혼용률의 측정방법 개발이 요구되는 실정이다.

이에 본 발명자들은 짧은 시간 내에 정확하게 단백질계 섬유 혼용제품의 혼용률을 측정하는 방법을 개발하고자 연구, 노력한 결과, 알칼리금속염, 증점제 및 과건조방지제를 포함하는 탄화용 조성물에 시료를 침지한 후 열처리하면 단백질계 섬유만이 탄화되어 제거될 수 있어, 처리 전후의 중량 변화를 통하여 혼용률을 측정할 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명은 특정 알칼리금속염, 증점제 및 과건조방지제를 포함하는 탄화용 조성물에 시료를 침지하고 열처리하여 중량 변화를 확인함으로써 혼용률을 측정할 수 있는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은

단백질계 섬유가 혼용된 시료를 건조시키고, 시료의 처리전 중량을 측정하는 단계;

알칼리금속염, 증점제 및 과건조방지제를 포함하는 탄화용 조성물에 상기 시료를 침지하는 단계;

상기 침지된 시료를 열처리하는 단계; 및

열처리된 시료를 수세 및 건조시키고, 중량을 측정하는 단계를 포함하는 단백질계 섬유 혼용제품의 혼용률 측정방법을 그 특징으로 한다.

본 발명의 혼용률 측정방법은 단순하고 간편하면서도, 짧은 시간 내 많은 양의 시료를 처리할 수 있다. 또한, 상기 방법은 용제를 사용하여 대상 섬유를 용해하거나, 많은 양의 강알칼리 등의 유해 물질을 사용하지 않으므로 친환경적으로 시험을 진행할 수 있으며, 그 정확도 역시 우수한 바, 신속하고 정확한 결과를 원하는 섬유 업계에서 널리 적용될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 단백질계 섬유 혼용제품의 혼용률 측정방법에 따른 공정도이다.
도 2는 단백질계 섬유에 탄화용 조성물을 가하고 열처리한 것을 나타낸 것으로, (a)는 양모, (b)는 실크를 나타낸다.
도 3은 실시예 3에서 사용된 다섬 교직포의 처리전 사진이다.
도 4는 다섬 교직포에 탄화용 조성물을 가하고 열처리한 후의 사진이다.
도 5는 다섬 교직포를 열처리하고, 물로 수세한 후의 사진이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

이하, 본 발명의 단백질계 섬유 혼용제품의 혼용률 측정방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 혼용률을 측정하고자 하는 단백질계 섬유가 혼용된 시료를 건조한 후 건조 중량(M1)을 측정한다(S1). 이 때, 상기 시료를 100 ~ 120 ℃ 오븐에서 1시간 30분 이상 건조한 후 절건중량(M1)을 측정하는 것이 바람직하다.

다음 탄화용 조성물에 상기 시료를 침지하는 과정을 거친다(S2). 상기 탄화용 조성물은 알칼리금속염, 증점제 및 과건조방지제를 포함하며, 시료 1 g에 대하여 바람직하게는 0.5 ~ 2.0 ml, 더욱 바람직하게는 0.7 ~ 1.0 ml의 부피로 상기 시료의 침지에 사용한다.

본 발명의 단백질계 섬유는 펩티드 결합을 갖는 고분자 섬유로서 그 일 예인 울은 외부는 소수성의 표피층이 존재하고 그 내부 결합도 수소결합뿐 아니라 디설파이드 결합 및 이온 결합 등이 존재하며, 또한 실크의 경우에는 피브로인을 세리신이 감싸고 있는 형태를 나타낸다. 상기 단백질계 섬유는 산에 대하여는 일정 수준 이상의 안정성을 나타내데 반하여, 알칼리 성분에는 잘 용해되므로 상기 탄화용 조성물의 알칼리 금속염을 사용하면 효과적으로 단백질계 섬유를 탄화시킬 수 있다.

상기 알칼리 금속염은 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 아세트산나트륨 및 아세트산칼륨 중에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있으나, 알칼리성을 나타낼 수 있는 화합물이라면 그 종류가 제한되지 아니한다. 상기 알칼리 금속염은 전체 탄화용 조성물 내 2 ~ 20 중량%, 바람직하게는 3 ~ 10 중량%, 더욱 바람직하게는 3 ~ 7 중량%가 사용되는 것이 좋다.

한편 상기 증점제는 점도를 조절할 수 있는 당 업계에 널리 알려진 화합물이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 구아검(guar gum), 타라검(tara gum), 알긴산나트륨(sodium alginate) 및 카복시메틸셀룰로스(carboxy methyl cellulose) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.　 상기 증점제는 전체 탄화용 조성물 내 0.5 ~ 20 중량%, 바람직하게는 1 ~ 10 중량%가 사용되는 것이 좋다. 상기 증점제를 조절하여 1,000 ~ 10,000 cps 정도의 점도를 가지는 탄화용 조성물을 제조한다.

상기 과건조방지제는 과건조에 의한 섬유의 과도한 탄화를 방지하고자 사용되며, 글리세린, 폴리에틸렌글리콜 등이 사용될 수 있다. 상기 과건조방지제는 전체 탄화용 조성물 내 1 ~ 30 중량%, 바람직하게는 5 ~ 20 중량%가 사용될 수 있다.

상기 탄화용 조성물은 침투제, 소포제 기타 첨가제를 포함할 수 있으며, 이의 함량은 당업자에 의하여 적절하게 조절될 수 있다.

또한, 상기 탄화용 조성물은 pH 9 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 pH 11 이상인 것이 단백질계 섬유의 탄화에 보다 유리하다.

오븐에서 건조되어 절건중량(M1)이 측정된 건조 시료를 상기 탄화용 조성물에 침지시켜 탄화용 조성물이 시료에 침투되도록 한다. 이 때 조성물이 보다 용이하게 침투되도록 패딩하는 과정을 거치는 것이 바람직하다. 상기 패딩은 픽업이 60 ~ 200%, 바람직하게는 70 ~ 100%가 되도록 이루어지는 것이 좋으며, 당 업계에서 일반적으로 사용되는 패더(padder), 링거(wringer) 등을 사용하여 이루어질 수 있다.

상기 과정을 통하여 시료에 탄화용 조성물이 침투되도록 한 후, 이를 열처리하여 탄화시킨다(S3). 상기 열처리는 120 ~ 200 ℃, 바람직하게는 150 ~ 180℃에서 약 1 ~ 10 분, 더욱 바람직하게는 약 2 ~ 5분 동안 이루어지는 것이 좋다. 상기 열처리는 당 업계에서 널리 사용되는 열전사기 또는 열풍건조기 등을 통하여 이루어질 수 있으며, 상기 열처리 과정에 의하여 단백질계 섬유는 탄화되어 재로 생성된다.

다음, 상기 탄화된 시료를 흐르는 물 등으로 수세하여 생성된 재를 제거하며, 바람직하게는 공극의 크기가 150 ㎛ 이하의 망체를 이용하여 재를 제거하는 것이 바람직하다. 탄화된 재가 제거되고 남은 시료를 100 ~ 120℃ 오븐에서 1시간 30분 이상 건조시킨 다음 건조된 시료의 중량(M2)을 측정한다(S4).

상기 단백질계 섬유 혼용제품의 혼용률은 상기 처리전 건조 중량(M1)과 최종 시료의 건조 중량(M2)를 이용하여 계산될 수 있으며, 하기 수학식 1에 혼용률의 계산 방법을 나타내었다.

상기 방법을 통하여 단백질계 섬유 소재인 울, 실크 등이 혼용된 제품에서 단백질계 섬유의 혼용률을 용이하게 측정해 낼 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하겠는바, 다음 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : 탄화용 조성물의 제조

수산화나트륨 4 중량부, 알긴산나트륨 5 중량부, 글리세린 20 중량부, 내알칼리성 침투 유화제 3 중량부, 내알칼리성 소포제 2 중량부 및 물 66 중량부를 혼합하여 시료를 탄화시킬 탄화용 조성물을 제조하였다.

실시예 2 : 단백질계 섬유의 탄화 실험

단백질계 섬유 소재인 울 및 실크 시료에 대하여 상기 탄화용 조성물에 침지 시킨 후 이를 180℃에서 5분간 열처리하였다.

상기 열처리에 따른 탄화된 형태를 도 2에 나타내었으며, 상기 도 2에서 보는 바와 같이 단백질계 섬유는 탄화용 조성물의 침투 및 열처리에 의하여 탄화되는 것을 확인할 수 있었다.

실시예 3 : 다섬 교직포(Multi test fabric)의 탄화 실험

도 3과 같이 6개의 섬유를 포함하는 다섬 교직포를 상기 실시예 1의 탄화용 조성물에 침지한 후 이를 180℃에서 5분간 열처리하였다.

열처리된 다섬 교직포의 형태를 도 4에 나타내었으며, 이를 흐르는 물에 수세한 결과를 도 5에 나타내었다.

상기 도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 열처리에 및 수세에 의하여 울 섬유는 탄화되어 수세에 의하여 제거되나, 다른 섬유들은 그대로 남아있는 것을 확인할 수 있었다.

상기 실시예 2 및 3의 결과로부터, 본 발명의 측정방법에 의하여 단백질계 섬유만이 탄화되고 남은 섬유의 중량을 통하여 혼용률을 용이하게 계산할 수 있음을 확인할 수 있었다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.

10 : 아세테이트 20 : 면
30 : 나일론 40 : 폴리에스터
50 : 아크릴 60 : 울

Claims (4)

1. 단백질계 섬유가 혼용된 시료를 건조시키고, 시료의 처리전 중량을 측정하는 단계;
   알칼리금속염, 증점제 및 과건조방지제를 포함하는 탄화용 조성물에 상기 시료를 침지하는 단계;
   상기 침지된 시료를 열처리하는 단계; 및
   열처리된 시료를 수세 및 건조시키고, 중량을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단백질계 섬유 혼용제품의 혼용률 측정방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 알칼리금속염은 수산화나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 아세트산나트륨 및 아세트산칼륨 중에서 선택된 1종 이상이 사용되고, 상기 알칼리금속염은 탄화용 조성물 내 2 ~ 20 중량%의 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는 단백질계 섬유 혼용제품의 혼용률 측정방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 증점제는 구아검, 타라검, 알긴산나트륨 및 카복시메틸셀룰로스 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용되고, 상기 과건조방지제는 글리세린, 폴리에틸렌 글리콜 또는 이들의 혼합물이 사용되는 것을 특징으로 하는 단백질계 섬유 혼용제품의 혼용률 측정방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 시료 1 g에 대하여 0.5 ~ 2.0 ml의 탄화용 조성물을 사용하는 것을 특징으로 하는 단백질계 섬유 혼용제품의 혼용률 측정방법.
   

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