KR101359428B1 - 온감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법에 관한 것으로,
보다 구체적으로 원단의 위사와 경사의 수축율이 축 오차범위 3% 이내가 되도록 복수회에 걸쳐 수분과 열을 통해 수축 및 인장시키는 열처리 공정을 반복함으로써, 인장강도가 강화되고 물세탁시에도 수축되지 않고,
생강추출물, 바닐릴부틸에틸(Vanillyl butyl ether), 구연산, 키토산, 과산화수소, 비이온 계면활성제 및 물로 이루어진 온감조성물을 제공하여 온감기능만이 아니라 항균 및 소취기능이 우수하고 원단에 사용 시 반복적 세탁에 있어서도 온감기능을 지속시켜 종국적으로는 온감보온을 유지시키면서도 인체에 무해하고 친환경적인 온감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법에 관한 것이다.

Description

온감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF FUNCTIONAL FABRICS COMPRISING FEBRIFEROUS COMPOSITIONS}
본 발명은 온감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법에 관한 것으로,
보다 구체적으로 원단의 위사와 경사의 수축율이 축 오차범위 3% 이내가 되도록 복수회에 걸쳐 수분과 열을 통해 수축 및 인장시키는 열처리 공정을 반복함으로써, 인장강도가 강화되고 물세탁시에도 수축되지 않고,
생강추출물, 바닐릴부틸에틸(Vanillyl butyl ether), 구연산, 키토산, 과산화수소, 비이온 계면활성제 및 물로 이루어진 온감조성물을 제공하여 온감기능만이 아니라 항균 및 소취기능이 우수하고 원단에 사용 시 반복적 세탁에 있어서도 온감기능을 지속시켜 종국적으로는 온감보온을 유지시키면서도 인체에 무해하고 친환경적인 온감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법에 관한 것이다.
기후 환경변화에 따라 여름은 매우 무덥고 길어지고 겨울은 매우 추워지고 봄과 가을이 짧아지는 지구 환경 변화로 인하여 겨울의 계절적 현상에 따라 현재의 섬유보다 더 따뜻한 온감신소재에 대한 전 세계적인 소비자의 요구가 반영되어 피부에 직접 닿는 의류, 침구, 내의류, 스포츠의류 내지 화장품을 비롯한 다양한 제품들에 대해서 상기 제품에서 원래 요구되는 기능 이외에 사용 중 또는 사용 후 온감보온을 사용자가 느낄 수 있도록 하는 온감조성물 또는 이러한 온감조성물이 함유된 기능성 제품들이 선을 보이고 있다.
특히, 일본의 대지진으로 인한 원전사고로 인하여 전력공급의 차질과 제한으로 추운 겨울에 난방까지 제한되어 추위를 견뎌내기가 매우 어려운 상황으로 환경이 변함에 따라 여름은 더욱 시원한 제품 및 겨울에는 더더욱 온감보온이 우수한 제품들을 고객은 선호하고 있다.
이에 관련업계에서는 온감조성물에 대한 시장의 높아지는 요구에 응하도록 종래부터 공지되어 있지 않은 신규의 온감 물질에 대한 개발이나 연구가 진행되고 있으며, 또는 종래부터 공지된 온감조성성분에서도 온감보온 효과를 높이거나 온감보온 효과의 지속성을 보완하기 위해 2 종류 이상의 온감물질을 조합하거나 온감물질과 다른 물질을 조합하는 등의 시도를 통해 온감조성물에 대한 활발한 연구가 진행되고 있는 실정이다.
이와 관련하여 등록특허 제10-0865589호(2008.10.21) 『발열 기능성 원단의 제조방법 및 그에 따라 제조된 발열기능성 원단』 및 등록특허 제10-1064028호(2011.09.02) 『원적외선 방사와 발열 및 온도 상승 기능을 갖는 원단의 제조방법 및 그에 의해 제조된 원단』에서는,
온감물질로 캡사이신을 선택하여 캡사이신을 비롯 계면활성제, 실리콘수지, 키토산분말을 혼합하고(등록특허 제10-0865589호의 경우) 또는 캡사이신을 비롯하여 산화규소, 산화장석, 붕사, 붕산, 탄산칼륨, 초석, 수산화알루미나, 석회석, 탄산바륨, 리듐, 지르콘, 인산, 탄소, 탄산마그네슘을 혼합하여(등록특허 제10-1064028호의 경우) 발열조성물을 완성하여 발열기능을 부여하게 하는 기술을 개시하고 있다.
그러나 상기 등록특허 제10-0865589호와 등록특허 제10-1064028호는 발열을 부여하기 위해 캡사이신을 주원료로 사용한다는 점에서 이하 설명될 본원발명의 온감조성물과는 차이가 있고,
또한 세탁내구성에 약하여 수차례 세탁을 통해서 발열기능이 사라져 발열기능을 기대하기 어렵다는 한계를 가지는 기술이다.
뿐만 아니라 상기 종래기술들은 단순히 발열기능을 부여하는 발열기능 외에는 친환경적인 요소를 고려하여 인체에 유익한 추가적인 기능의 부여가 전혀 없어, 기능성 원단로서는 한계를 가지게 된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위한 것으로,
원단의 위사와 경사의 수축율이 축 오차범위 3% 이내가 되도록 복수회에 걸쳐 수분과 열을 통해 수축 및 인장시키는 열처리 공정을 반복함으로써, 인장강도가 강화되고 물세탁시에도 수축되지 않는 원단의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 보온을 부여하는 온감기능을 가짐과 동시에 우수한 항균 및 소취 기능까지 겸비한 온감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 온감기능을 비롯하여 항균 및 소취 기능을 부여함에 있어서도 이러한 기능에 대한 세탁내구성이 보장되는 온감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 수행하기 위한 본 발명의 온감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법은
수분이 있는 환경에서 2가닥 이상의 상기 원사를 꼬아 합사를 형성하고, 상기 합사를 건조시켜 합사를 제조하는 단계; 상기 합사를 염색하는 단계; 위사와 경사 중 일측은 면 또는 실크 합사를, 타측은 폴리에스터, 레욘(rayon), 코튼(cotton) 중 어느 하나의 합사를 사용하여 혼방하여 원단을 제직하는 단계; 원단을 물에 넣어 적신 다음, 젖은 원단을 직화로 가열하여 급격히 건조시켜 수축시키고, 수축된 원단을 인장시키는 후가공 공정을 수행하는 단계; 상기 후가공 공정을 거친 원단에 열을 가하여 고착시키는 열처리 단계를 거쳐 원단을 제조하는 단계; 상기 합사를 염색하는 방법은 침염 또는 패딩 공정으로 하며, 상기 침염 또는 패딩 공정 중에 물 또는 물과 섬유유연제 전체 중량 대비 온감조성물을 3 내지 20중량부로 혼합 및 희석시켜 완성된 온감가공액을 흡습시키는 공정으로 이루어진 원단 염색단계; 상기 온감가공액은 pick up rate 70%이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 온감조성물은 생강추출물 0.15 내지 5.0중량%, 바닐릴부틸에틸 0.003 내지 5.0중량%, 불용성키토산 4.17 내지 10.0중량%, 과산화수소 2.71 내지 5.0중량%, 구연산 4.17 내지 9.0증량%, 비이온 계면활성제 2.847 내지 4.5중량%, 물 85.95 내지 61.5중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 생강추출물 0.15 내지 5.0중량%, 바닐릴부틸에틸 0.003 내지 5.0중량%, 불용성키토산 4.17 내지 10.0중량%, 과산화수소 2,71 내지 5.0중량%, 구연산 4.17 내지 9.0중량%, 비이온성 계면활성제 2.847 내지 4.5중량%, 캡사이신 0.04 내지 2.90중량%, 라벤더향 0.03 내지 2,0중량%, 물 85.88 내지 56.6중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 온감조성물은 불용성 키토산과 과산화수소와 물을 30℃ 내지 50℃로 7(앞에는 7시간으로 되어 있습니다) 내지 10시간 동안 교반하는 제1혼합단계; 상기 제1혼합단계후 10 내지 15시간 상온에서 방치하여 안정화하는 제2안정화단계; 제2안정화단계 후 구연산을 투입하고 3 내지 5시간 교반하여 키토산을 용해하는 제3혼합단계; 제3혼합단계 후 제3 혼합단계를 거친 혼합물에 물을 투입하는 제4투입단계; 별도의 교반기에 생강추출물과 비이온 계면활성제와 비닐릴부틸에틸을 투입하여 교반하는 제5혼합단계; 제4투입단계를 거쳐 제조된 혼합물을 제5혼합단계에서 제조된 혼합물과 혼합하여 상온에서 250rpm의 속도로 교반하는 제6혼합단계를 거쳐서 완성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따른 온감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법에 의하면,
원단의 위사와 경사의 수축율이 축 오차범위 3% 이내가 되도록 복수회에 걸쳐 수분과 열을 통해 수축 및 인장시키는 열처리 공정을 반복함으로써, 인장강도가 강화되고 물세탁시에도 수축되지 않게 된다. 따라서, 외관상 미려하면서도 강력한 특성을 갖는 청바지 원단은 물론, 양장지, 양복지, 셔츠류, 캐주얼 팬츠, 스커트, 커튼지, 소파의 외피, 이불지 등 다양한 용도에 맞는 다양한 두께와 중량의 원단을 제직할 수 있으므로, 일반 의류를 고급화할 수 있다. 또한, 잠 실크 원단 이외에도 잠 실크와 면을 함께 제직한 면 혼방 원단 등을 제직할 수 있으므로, 제조원가를 낮출 수 있다.
원단 등 온감조성물이 적용될 수 있는 제품에 사용되는 경우 이을 착용한 사용자에게 온감보온성을 부여하면서도 항균 및 소취 효과를 볼 수 있어 세균서식과 각종 냄새를 억제시킬 수 있는 효과가 있으며, 키토산의 아민기에 의하여 양이온성을 띠는 온감조성물이 적용되는 제품인 원단의 음이온과의 높은 고착성능에 의하여 원단의 경우 반복적인 세탁에 있어서도 온감효과를 유지시킬 수 있어,
종국적으로 친환경적이면서도 상품성이 우수한 온감조성물 및 온감조성물의 제조방법, 그리고 이를 함유한 원단을 얻을 수 있다는 효과를 가진다.
도 1 내지 도 3은 온감효과를 나타내기 위한 자료인 것으로, 도 1은 일반원단을, 도 2는 본 발명에 의한 온감조성물이 함유된 기능성 원단을, 그리고 도 3은 상기 기능성 원단을 10회 세탁을 거친 후의 상태에서 적외선 섬유열화상을 측정한 사진,
도 4 내지 도 6은 온감효과를 나타내기 위한 자료인 것으로, 도 4는 시료 착용 전, 도 5는 면 시료 착용 후, 도 6은 본 발명에 의한 온감조성물이 함유된 기능성 의류를 착용 후 적외선 인체 열화상을 측정한 사진,
도 7 은 항균성효과를 나타내기 위한 자료인 것으로, 본 발명에 의한 온감조성물이 함유된 원단에 대한 초기 상태와 10회 세탁을 거친 후 원단에 대한 항균성 시험성적서임.
도 8은 소취성 효과를 나타내기 위한 자료인 것으로, 본 발명에 의한 온감조성물이 함유된 원단에 대한 초기 상태와 10회 세탁을 거친 후 원단에 대한 소취성 시험성적서임.
이하 본 발명 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
본 발명에 의한 온감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법은 수분이 있는 환경에서 2가닥 이상의 상기 원사를 꼬아 합사를 형성하고, 상기 합사를 건조시켜 합사를 제조하는 단계; 상기 합사를 염색하는 단계; 위사와 경사 중 일측은 면 또는 실크 합사를, 타측은 폴리에스터, 레욘(rayon), 코튼(cotton) 중 어느 하나의 합사를 사용하여 혼방하여 원단을 제직하는 단계; 원단을 물에 넣어 적신 다음, 젖은 원단을 직화로 가열하여 급격히 건조시켜 수축시키고, 수축된 원단을 인장시키는 후가공 공정을 수행하는 단계; 상기 후가공 공정을 거친 원단에 열을 가하여 고착시키는 열처리 단계를 거쳐 원단을 제조하는 단계; 상기 합사를 염색하는 방법은 침염 또는 패딩 공정으로 하며, 상기 침염 또는 패딩 공정 중에 물 또는 물과 섬유유연제 전체 중량 대비 온감조성물을 3 내지 20중량부로 혼합 및 희석시켜 완성된 온감가공액을 흡습시키는 공정으로 이루어진 원단 염색단계; 상기 온감가공액은 pick up rate 70%이상인 것을 특징으로 한다.
상기 합사 공정은 먼저, 수분이 많은 환경, 예를 들면, 물을 지속적으로 스프레이 해주거나 스팀이 제공된 상태에서 2가닥 이상의 원사를 꼬며, 이때, 일정한 강도로 원사의 양단을 잡아당기면서 원사를 촘촘하고 강력하게 꼬아 합사를 형성해야 한다. 원사를 다 꼬아 합사가 형성되면, 합사의 양단을 단단히 고정시킨 다음, 합사를 급격히 건조시킨다.
이때, 합사를 급격히 건조시키는 방법으로는, 불에 일정 간격을 이격시킨 상태에서 합사를 일정한 속도로 재빨리 통과시키거나 불을 일정한 속도로 이동시키면서 합사를 가열하는 직접가열 방법을 사용할 수 있다. 이렇게 합사를 직접 가열하면, 합사가 수축된다. 직접가열 방법을 사용하면, 종래에 가열된 금속판이나 온풍을 이용하던 것보다 건조속도가 빠르고, 수축이 원활하게 일어날 수 있다.
상기 제직공정은 꾸리감기, 날실감기, 짜기 등의 공정이 포함된다. 꾸리감기는 원단을 제직하기 위해, 씨실인 위사를 감는 과정이고, 날실감기는 베틀에 걸어 짜기 위하여 날실인경사를 짤 길이 만큼 감는 과정이다. 이렇게 위사와 경사가 감아지면, 방직기를 이용하여 평직, 능직, 수자직등의 원단을 제직하게 된다.
상기 혼방공정은 경사와 위사 중 일측에 다른 재질의 합사를 걸어 실크 혼방 원단을 제직할 수도 있다.
면 또는 실크 혼방 원단을 제직하는 경우, 다른 재질의 원사로서 다양한 원사를 사용할 수 있으나, 본 실시예에서는 면과 폴리에스터를 혼방한 경우를 예로 들어 설명한다. 면사와 폴리에스터를 혼방하는 경우 폴리에스터의 특성이 가미되어 청바지나 등산복 등 눈이나 비바람 등의 악천후에 적합한 원단을 제직할 수 있다. 상기 면사와 폴리에스터를 혼방하는 경우에는 면사 5-20%, 폴리에스터 80-95%의 비율로 하는 것이 바람직하다.
상기 혼방공정 중에 경사와 위사의 혼합비율은 재질의 특징 내지 원단의 사용처에 따라 달리 혼방될 수 있다.
상기 후처리 공정은 1회 내지 3회 정도 반복되며, 제품의 안정성을 위해 원단의 혼방정도나 혼방여부에 따라 반복 횟수를 결정할 수 있다. 또한, 후가공 공정이 반복될수록 원단의 인장강도가 커지고 두께가 두꺼워지게 되며, 후가공 공정 후 원단의 두께와 중량이 원하는 두께와 중량에 도달하였는지를 판단하여 반복 횟수를 결정할 수 있다
상기 열처리 공정은 원단을 직화로 다시 한번 가열하여 고착시키는 단계를 수행하게 된다. 원단을 고착시키는 단계에서는, 강한 불(200℃이상)에 세밀하게 통과시켜야 하며, 이때 짧은 시간내에 원단을 통과시켜 원단을 고착시켜야 한다. 열처리 시간과 온도는 원단의 두께 또는 중량 등에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 미터당 390 g의 실크 청바지 원단의 경우, 1분 동안 10m 길이의 불에 60m 길이의 원단을 빠르게 통과시킴으로써, 원단을 열처리하여 고착시킬 수 있다.
이러한 후가공 공정 및 원단 고착 공정을 통해, 원단은 수축율이 위사와 경사의 축 오차범위 3%내에 포함되도록 열처리된다.
우선 본 발명에 의한 온감조성물은, 생강추출물 0.15 내지 5.0중량%, 바닐릴부틸에틸(Vanillyl butyl ether) 0.003 내지 5.0중량%, 양이온성 항균물질인 불용성 키토산 4.17 내지 10.0중량%, 과산화수소 2.71 내지 5.0중량%, 구연산 4.17 내지 9.0중량%, 비이온성 계면활성제 2.847 내지 4.5중량%, 물 61.5 내지 85.95 중량%로 이루어진다.
*여기서 키토산은 익히 알려진 바와 같이 갑각류에 함유되어 있는 키틴을 인체에 흡수가 쉽도록 탈아세틸화하여 얻어낸 물질을 말하는 것으로, 키토산 자체가 가지는 독특한 화학적 구조 즉 키토산이 지구생태계에 존재하는 천연 폴리머로서 유일하게 양이온성을 가짐으로 인하여 항균성이나 소취성, 보온성, 보습성과 같은 유용한 기능을 발휘하게 된다.
본 발명에서 사용되는 키토산은 올리고당으로 탈아세틸화도가 75% 이상인 것을 사용하는데, 이 키토산을 투입되는 물의 함량을 기준으로 3.0 내지 7.0중량%가 되도록 투입하여 완성한다.
아울러 본 발명에서는 투입되는 키토산은 온감조성물의 전체 중량을 기준으로 4.17 내지 10.0중량%가 바람직한데, 중량이 높으면 조성물의 색상이 변화 할 수 있어 이후 원단에 흡착 시 황변현상을 야기 할 수 있게 되고, 반면 중량이 낮으면 키토산에 의한 항균효과와 보온온감효과 및 보습기능과 세탁내구성이 저하되기 때문이다.
그리고 상기 과정과 거의 동시에 과산화수소를 투입하는데 투입되는 과산화수소(H2O2)는 고분자인 키토산의 분자량을 낮추기 위하여 사용되는 것으로,
산화작용이 강하며 공기 중에는 물과 산소로 분해되는 성질을 갖고 있으며 생물체 안에서 퍼록시레독신이란 효소에 의해 조절되어 생명활동을 돕는다.
적은양이 존재할 경우 생명활동은 둔화되며 과다한 양이 존재할 경우 생물체는 괴사하며 이 균형을 퍼록시레독신 효소가 조절하게 되는데, 본 발명에서 사용되는 과산화수소는 농도가 35%인 것을 사용하는 것이 바람직하며 사용량은 전체 온감 조성물 중량에서 2.71 내지 5.0중량%가 적절하다. 이는 2.71중량% 이하 사용할 경우 성능미달과 5.0중량% 이상 사용할 경우 층 분리 및 석출과 성능미달이 되기 때문이다.
다음으로 물에 키토산 및 과산화수소를 혼합한 후 상기 혼합물을 유기산인 구연산에 용해시켜 용해된 용액의 pH가 4.0 내지 6.0으로 맞추게 된다.
특히 구연산은 카르복시산의 일종으로 많은 동식물의 조직과 체액 속에 존재 하는데, 지방, 단백질, 탄수화물이 생리적 산화작용을 통해 이산화탄소와 물로 변화하는 과정에서 나타나는 일련의 화합물들 중의 하나이다.
본 발명에서는 상기 구연산의 투입으로 인해 온감조성물의 pH를 원단 가공에 적합한 pH 4∼6으로 맞추는 역할을 하게 된다. 투입되는 구연산을 온감조성물 전체 중량 기준으로 9중량%보다 많이 사용하게 되면 과량으로 인한 양이온성 물질과 결합하여 침전을 발생할 수 있게 되어 바람직하지 않으며, 4.17중량%보다 낮을 경우에는 pH가 낮아져 온감조성물이 원단에 흡착시 균일하게 고착되지 못한다는 문제가 있어, 본 발명에서는 4.17 내지 9중량%로 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로 천연 생강은 자연계에 폭 넓게 분포되어 있는 식물로서 식품과 의약, 생활용품 등에 다양하게 사용되고 있으며, 기원전 3세기경부터 세계적으로 향신료로 널리 사용되고 있는 것으로, 본 발명에서는 온감기능을 부여시키기 위해 사용된다.
즉, 생강추출물은 액상 타입으로 생강의 매운맛 성분인 진저롤(Gingerol)은 피부와 혈류를 자극함으로서 몸을 따뜻하게 하는 효과가 있는 특징을 가지고 있다.
이로 인해 생강추출물은 본 발명에서의 온감 성분으로 사용되어 따뜻한 느낌의 온감보온 및 항균효과를 부여하게 되는 것인데,
본 발명에서의 5.0중량%보다 높게 사용되면 안정성이 떨어져 석출이나 침전부유물이 발생할 수 있어 이후 적용되는 원단 등과 같은 원단 손상과 색상의 변화, 촉감의 변화를 야기할 수 있고, 0.15중량%보다 낮게 사용되면 온감보온 효과와 항균효과가 현저히 떨어지게 되어, 본 발명에서는 0.15 내지 5.0중량%로 사용되는 것이 바람직하다.
그리고 생강추출물 대체원료인 고추추출물의 캡사이신 또한 본 발명에서의 온감 성분으로 사용되어 따뜻한 느낌의 온감보온 효과를 부여하게 되는 것인데,
본 발명에서의 온감조성물 전체 중량을 기준으로 2.90중량%보다 높게 사용되면 혼합 안정성이 떨어지고 부유물이 발생 할 수 있어 이후 적용되는 원단 등과 같은 원단 손상과 원단에서의 매운 냄새의 과다발생을 야기할 수 있고, 0.04중량%보다 낮게 사용되면 온감보온 효과가 현저히 떨어지게 되어, 본 발명에서는 0.04 내지 2.90중량%가 바람직하다.
또한, 고추추출물의 캡사이신을 온감성분으로 사용 할 경우 매운 맛을 순화하기 위해 라벤더향이 투입되는데 역시 온감조성물 전체 중량을 기준으로 2.0중량%보다 높게 사용하면 라벤더 향기가 높아져 원단의 손상과 향기를 싫어하는 사람으로부터 문제를 야기할 수 있고, 0.03중량%보다 낮게 사용되면 캡사이신의 매운 맛이 증가되어 원단의 무향과 미향으로 가치를 떨어 뜨릴 수 있으므로, 본 발명에서의 0.03 내지 2.0중량%가 바람직하다.
그리고 이 경우 즉, 캡사이신과 라벤더향을 추가 투입하여 온감조성물을 완성하게 되는 경우 온감조성물 전체에 투입되는 물의 성분비가 61.5 내지 85.95중량%에서 56.6 내지 85.88 중량%로 변경된다.
다음으로 본 발명에 사용되는 비이온 계면활성제는 롤리알코올(Lauryl alcohol)의 Ethoxylate화합물로 Ethylene Oxides를 부가하여 사용하는 유화제로서 키토산고분자를 안정화하게 하는 역할을 한다.
본 발명에서 사용되는 유화제인 비이온 계면활성제는 2.847 내지 4.5중량%로 사용하는 것이 적절하다. 이는 2.847중량%보다 작은 량을 사용할 경우 성능저하가 유발되며 4.5중량%보다 과다량을 사용할 경우 혼합불안정과 부유물이 발생하기 때문이다.
다음으로 본 발명에서는 온감조성물의 온감보온 효과를 더욱 증대하며 지속성을 오래 유지시키기 위해 바닐릴부틸에틸(Vanillyl butyl ethe)을 사용하는 것을 특징으로 한다.
즉 Vanillyl butyl ether 물질은 담황색 점성 액체에 무색으로 식품 및 화장품, 향수 등에 사용되고 있으며, 미국 FDA 및 EFSA(유럽음식안전)에서 안전성을 인정하고 있다.
본 발명의 온감조성물 전체 중량을 기준으로 5.0중량%보다 높게 사용되면 혼합안정성이 불안하여 부유물과 침전물이 발생하여 원단의 손상과 색상의 변화 및 촉감의 변화를 야기할 수 있고 0.003중량%보다 낮게 사용하면 온감효과 증대가 현저히 떨어지게 되어, 본 발명에서는 0.003 내지 5.0중량%가 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가진 온감조성물의 제조방법을 살펴보면,
우선, 키토산과 과산화수소와 물을 혼합하여 용해한다(제1혼합단계). 이때 키토산의 분자량을 낮추기 위한 과산화수소와의 반응을 돕기 위하여, 보다 구체적으로 30-50℃에서 7-10시간 혼합교반을 시키게 된다.
이후 교반이 완료된 키토산과 과산화수소와 물 혼합물을 10 내지 15시간 상온 방치하여 안정화하게 되는데, 키토산의 경우 투명하게 완전히 녹여야 하기에 상기 제1혼합단계에 비해 적게는 1.5배 많게는 3배 정도 많은 10 내지 15시간 정도 상온방치하게 된다(제2안정화단계). 상기 시간에 의하면 불용성키토산 항균물질이 균일하게 이후 원단에 흡착이 가능하게 한다.
이후 구연산을 투입하여 혼합 및 교반을 시키고, 불용성키토산을 미세단위의 미립자로 용해하기위하여 3-5시간 동안 교반한다(제3혼합단계).
이후 교반기에 제3 혼합단계를 거치면서 1차 조성된 혼합물에 물을 재투입하고 상온에서 혼합 및 교반을 통하여 안정화 방치한다. (제4 투입단계)
이후 별도의 교반기에 보온온감 물질인 생강추출물과 비이온성 계면활성제 및 바닐릴부틸에틸을 투입한 후 상온에서 혼합하여 저속인 250rpm으로 60분간 교반한다.(제5혼합단계)
그리고 제4차 혼합단계를 거쳐 제조된 혼합물을 제5혼합단계에서 제조된 혼합물과 혼합하여 역시 상온에서 250rpm 속도로 혼합 및 교반하여 혼합 안정성을 증대시킴으로써 본 발명에 의한 온감조성물이 완성된다.
이후 완성된 본 발명의 온감조성물은 기능성 원단 제작에 사용되는데, 우선 앞선 과정을 거쳐 완성된 온감조성물을 물 전체 중량 대비 3 내지 20중량부로 혼합, 희석시켜 온감가공액을 완성한다.
완성된 온감가공액을 원단 제조시 침염 또는 패딩 공정 중에 흡습시키고 망글로 pick up rate(픽업률)을 조절하고 120℃ - 200℃로 건조과정을 거치게 되면 온감조성물이 함유된 원단이 완성된다.
이때, 상기 원단은 천연사, 화섬사 또는 이들의 혼방사로 이루어진 원단 모두 가능하다.
또한 온감가공액을 원단에 흡습시킴에 있어 pick up rate 70% 이상이 되도록 하는것이 온감보온 효과 및 항균성, 소취성기능 유지에 있어 바람직하다.
이때, 상기 원단의 촉감을 부드럽게 하고 온감조성물이 가공된 원단의 세탁내구성 및 원단의 촉감을 향상시키기 위해 섬유유연제를 사용할 수도 있다.
다음은 상기한 본 발명에 의한 온감조성물을 함유한 원단에 대한 실시예 및 이를 이용한 온감, 항균 내지 소취 기능 여부 등 다양한 실험예를 설명하기로 한다.
실시예
생강추출물 0.15%, 발열성분인 바닐릴부틸에틸 0.003%, 불용성 키토산 4.17%, 과산화수소 2.71%, 구연산 4.17%, 비이온 계면활성제 2.847%, 물 85.95%로 이루어진 온감조성물을 물 전체 중량대비 10중량부로 희석 시킨 후 원단에 흡습 건조시켜 기능성 원단을 제조하였다.
실험예 1- 온감효과관련
상기 실시예에 의해 제조된 기능성 원단과 온감조성물이 함유되지 않은 일반원단을 적외선 열화상장치를 이용하여 적외선 섬유열화상을 측정하여 도 1 및 도 2와 같이 실험하였다.
도 1 및 도 2는 측정대상물에서 방사되는 적외선 방사에너지를 영상과 온도데이터 측정 결과 화면인 것으로,
측정시 실내온도 25℃, 습도 28% 조건에서 진행한 것으로 도면에서 확인되는바와 같이 도1에 도시된 일반원단에 비해 도 2에서 확인되는 바와 같이 본 발명에 의한 온감효과가 매우 우수함을 알 수 있다.
또한, 실시예에 의해 제조된 기능성 원단과 온감조성물이 함유되지 않은 일반원단을 이용한 의류를 제작하여 착용전과 착용후 적외선 열화상장치를 이용하여 적외선 인체열화상을 측정하여 도 4 내지 도 6과 같이 실험하였다.
도 4 내지 도 6은 측정대상물에서 방사되는 적외선 방사에너지를 영상과 온도데이터 측정결과 화면인 것으로 측정시 실내온도 25℃, 습도 28% 조건에서 진행한 것으로 도면에서 확인되는 바와 같이 일반 면 원단 착용 전인 도 4 및 일반 원단을 착용후 촬영한 도 5에 비해 도 6에서 확인되는 바와 같이 본 발명에 의한 온감효과가 매우 우수함을 일 수 있다.
실험예 2- 세탁내구성관련
상기 실시예에 의해 제조된 기능성 원단을 10회 세탁 후 실험예 1과 마찬가지로 적외선 열화상장치를 이용하여 촬영한 것을 도 3에 도시 하였다.
도 2에서와 같은 정도의 온감효과는 아니지만 도 3에서 확인되는 바와 같이 10회의 세탁이 있었으나 온감효과가 유지되고 있음을 알 수 있다.
실험예 3- 항균성관련
상기 실시에에 의해 제조된 온감조성물이 함유된 기능성 원단에 대한 항균성 실험을 실시 하였다. 즉, 포도상구균(Staphylococcus aureus)과 폐렴균(Klebsiella pneumoniae)(시험균 1 및 시험균 2)에 각각 접종한 후 접종 즉시와 10회 세탁 후 정균감소율을 확인한 결과 도 4과 같은 시험성적서를 얻었다.
도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 온감조성물이 함유된 기능성 원단은 정균 감소율이 99.9%로 우수한 항균성을 보유하고 있음이 확인되었고, 물론 10회 세탁 후 정균감소율 역시 99.9%로 유지되고 있음을 알 수 있다.
참고로, 실험예 3에서의 시험방법은 KS규격으로 정균감소율(%)은 (Blank 배양균수-시료 생균수)/Blank 배양균수*100(%)로 결정된다.
실험예 4- 소취성기능관련
실시예에 의해 제조된 온감조성물이 함유된 기능성 원단의 소취율을 측정 하였다.
즉 실험예 4는 암모니아가스에 가스검지관법 시험법으로 소취율을 측정하기 위한 것으로, 본 발명에 의한 온감 기능성 원단 시험편(10cm*10cm)을 5L 가스팩에 3L 암모니아 가스와 함께 집어넣어 2시간 경과 후 소취율을 측정하고, 이후 10회 세탁후 기능성 원단 시험편(10cm*10cm)을 앞선 동일한 조건하에서 다시 소취율을 측정한 내용을 표 1 및 도 8에 도시하였다.
Figure 112012027555269-pat00001

표 1 및 도 8에서 확인되는 바와 같이 본 발명에 의한 온감조성물이 함유된 기능성 원단의 소취율은 99.9%로 상당히 우수하였으며, 10회 세탁이 진행된 경우에 있어서도 초기의 소취율에 비해서는 떨어졌으나 72.0%의 높은 소취율을 보였다.
* 소취율(%)=[(Blank 가스농도- sample가스농도)/Blank 가스농도]*100(%)

Claims (4)

  1. 수분이 있는 환경에서 2가닥 이상의 원사를 꼬아 합사를 형성하고, 상기 합사를 건조시켜 합사를 제조하는 단계;
    상기 합사를 염색하는 단계;
    위사와 경사 중 일측은 면 또는 실크 합사를, 타측은 폴리에스터, 레욘(rayon), 코튼(cotton) 중 어느 하나의 섬유 합사를 사용하여 혼방하여 원단을 제직하는 단계;
    원단을 물에 넣어 적신 다음, 젖은 원단을 직화로 가열하여 급격히 건조시켜 수축시키고, 수축된 원단을 인장시키는 후가공 공정을 수행하는 단계;
    상기 후가공 공정을 거친 원단에 열을 가하여 고착시키는 열처리 단계를 거쳐 원단을 제조하는 단계;
    상기 합사를 염색하는 방법은 침염 또는 패딩 공정으로 하며, 상기 침염 또는 패딩 공정 중에 물 또는 물과 섬유유연제 전체 중량 대비 온감조성물을 3 내지 20중량부로 혼합 및 희석시켜 완성된 온감가공액을 흡습시키는 공정으로 이루어진 원단 염색단계;
    상기 온감가공액은 pick up rate 70%이상인 것을 특징으로 하는 온감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온감조성물은 생강추출물 0.15 내지 5.0중량%, 바닐릴부틸에틸 0.003 내지 5.0중량%, 불용성키토산 4.17 내지 10.0중량%, 과산화수소 2.71 내지 5.0중량%, 구연산 4.17 내지 9.0중량%, 비이온 계면활성제 2.847 내지 4.5중량%, 물 61.5 내지 85.95중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 온감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 온감조성물은 생강추출물 0.15 내지 5.0중량%, 바닐릴부틸에틸 0.003 내지 5.0중량%, 불용성키토산 4.17 내지 10.0중량%, 과산화수소 2,71 내지 5.0중량%, 구연산 4.17 내지 9.0중량%, 비이온성 계면활성제 2.847 내지 4.5중량%, 캡사이신 0.04 내지 2.90중량%, 라벤더향 0.03 내지 2.0중량%, 물 56.6 내지 85.88 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 온감조성물은
    불용성 키토산과 과산화수소와 물을 30℃ 내지 50℃로 7 내지 10시간 동안 교반하는 제1혼합단계;
    상기 제1혼합단계후 10 내지 15시간 상온에서 방치하여 안정화하는 제2안정화단계;
    제2안정화단계 후 구연산을 투입하고 3 내지 5시간 교반하여 키토산을 용해하는 제3혼합단계;
    제3혼합단계 후 제3 혼합단계를 거친 혼합물에 물을 투입하는 제4투입단계;
    별도의 교반기에 생강추출물과 비이온 계면활성제와 비닐릴부틸에틸을 투입하여 교반하는 제5혼합단계;
    제4투입단계를 거쳐 제조된 혼합물을 제5혼합단계에서 제조된 혼합물과 혼합하여 상온에서 250rpm의 속도로 교반하는 제6혼합단계를 거쳐서 완성되는 것을 특징으로 하는 온감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법.
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