KR101422716B1 - 섬유 도포제 및 상기 섬유 도포제가 도포된 섬유제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진드기 기피성을 갖는 솜에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진드기 기피특성을 갖는 물질을 나노사이즈에서 마이크로사이즈까지 다양하게 분포시켜 분무식으로 솜에 도포함으로써, 기피특성이 오래 유지되도록 하는 섬유 도포제 및 이를 이용한 진드기 기피성을 갖는 솜에 관한 것이다.

Description

섬유 도포제 및 상기 섬유 도포제가 도포된 섬유제품{embrocation for textile and textile goods with embrocation}

본 발명은 섬유 도포제 및 상기 섬유 도포제가 도포된 섬유제품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 섬유에 방향제, 진드기 기피제 등의 기능성 물질을 나노사이즈에서 마이크로사이즈까지 다양하게 분포시켜 분무식으로 도포함으로써, 기능성 물질의 기능성이 오래 유지되도록 하는 섬유 도포제 및 상기 섬유 도포제가 도포된 섬유제품에 관한 것이다.

일반적으로 섬유를 이용하여 제조되는 제품에는 의류, 커텐, 침구류 등이 있으며, 최근에는 상기한 섬유 제품에 방향제, 진드기 기피제 등의 기능성 물질을 도포하여 섬유제품에서도 기능성을 얻을 수 있도록 하는 제품들이 다수 출시되고 있다.

이러한 기능성 물질의 예로는 시트로넬라(Citronella), 피레스럼(Pyrethrum), 피톤치드(Phytoncide)(Chamaecyparis 추출물) 등이 있으며, 이 중 시트로넬라, 피톤치드는 방향효과와 함께 진드기 기피성을 가지며, 상기 피레스럼은 진드기를 포함한 해충 기피효과가 있는 것으로 알려져 있다.

특히, 상기 피톤치드는, 1937년 러시아 레닌그라드 대학(현 상트페테르부르크 대학)의 생화학자인 토킨이 처음으로 제안하였다. 희랍어로 '식물의'라는 뜻의 'phyton'과 '죽이다'라는 뜻의 'cide'가 합해서 생긴말이다. 20세기 초까지 폐결핵을 치료하려면 숲속에서 좋은 공기를 마시며 요양해야만 한다고 생각하였다. 삼림욕을 하면 식물에서 나오는 각종 항균성 물질을 이르는 피톤치드가 몸속으로 들어가 나쁜 병원균과 해충, 곰팡이 등을 없애는 구실을 한다고 믿었기 때문이다. 오늘날도 이것은 일반적인 생각이며 피톤치드의 구성 물질이 테르펜을 비롯한 페놀 화합물, 알칼로이드성분, 글리코시드 등이라는 것을 밝혀냈다. 삼림욕을 통해 피톤치드를 마시면 스트레스가 해소되고 장과 심폐기능이 강화되며 살균작용도 이루어진다. 이에 여러 상품들에 피톤치드의 효능을 이용하려는 움직임이 있다. 방향제에 피톤치드 성분을 추출해 넣거나 음식물에 식물의 꽃이나 잎을 이용하기도 한다. 또한 식물의 고유한 피톤치드향기는 식품을 오랫동안 보관할 수 있도록 해준다.

이러한 피톤치드는 하기와 같은 효과가 있다.

1.알레르기 및 피부질환의 개선작용

각종 알레르기를 유발시키는 집먼지진드기의 기피효과와 가려움증을 억제한다. 더불어 집먼지진드기의 근본적인 생육을 억제하는 효과가 뛰어나고 피하지방샘의 기생세균에 대해 강력한 항균력을 발휘해 피부질환 개선효과가 있다.

2.소취작용 및 유해물질 중화작용

3.스트레스완화작용

4.진정작용과 쾌적효과

쾌적한 느낌과 진정작용으로 인한 수면시간연장, 숙면에 도움을 주며 콜레스테롤 합성 저하작용을 통해 혈압조절, 혈액순환계 개선, 고지혈증, 혈전심부전증에 효과

5.면역력 증대와 강력탈취 및 정화작용

임파구의 항원항체 반응을 돕는다. 편백나무가 항원에 대한 항체를 만드는데 도움을 줌으로써 면역력 강화에 도움을 주어 질병예방에도 좋고 피톤치드는 냄새의 원인요소를 화학적으로 분해하는 효능이 있다.

그리고, 시트로넬라는 스리랑카가 원산지인 식물로서 잎에서 수증기 증류법으로 정유를 추출하여 사용하는데, 상기 시트로넬라 정유는 향수와 화장품 원료로 쓰이며, 진드기와 벌레 및 모기의 접근을 완벽하게 차단해 주기 때문에 해충 방지제로도 사용된다. 뛰어난 살균과 방부 역할을 하며, 신경을 안정시켜 주는 기능이 있어 두통·편두통·신경통 등에 좋다. 이 밖에 소화기관·생식기관에도 효과가 있다.

이러한 기능성 물질을 최근 섬유 제품에 도포하는 이유를 살펴보면, 집먼지 진드기의 배설물과 사체 잔해에 포함된 단백질의 한 종류인 구아닌(Guanine) 성분이 사람 피부에 닿거나 호흡기로 들어가 천식, 비염, 아토피 피부염 등 알레르기 증상을 유발하는 것으로 알려져 있기 때문이므로 이를 해소하고, 복잡한 현대생활에서 받는 스트레스를 정서적 안정을 느낄 수 있는 향으로 해소하기 위함이다.

이에 따라 최근에는 침장제품 등에 피톤치드 등의 기피제를 적용한 제품들이 개발되고 있는데, 그 예로 공개특허 10-2005-0037740는 입자의 크기가 1∼5㎛의 피톤치드 정유를 포함한 마이크로캡슐이 첨가된 조성물에 원단을 침지하는 것으로, 캡슐이 마이크로 사이즈로서 도 1에 나타내는 바와 같이 외부로 노출되면서 쉽게 부서지게 되어 기피효과가 오래가지 못하고, 동시에 피톤치드향이 강하게 나므로 불쾌감을 주는 문제점이 있었다. 또한 두껍거나 조직이 조밀한 원단의 경우 침지시 원단의 내부까지 상기 조성물이 침투하지 못하여 기피효과가 외부에만 있을 뿐 아니라, 원단의 외부를 상기 조성물이 모두 도포함으로서 원단의 공기 및 수분투과율이 낮아지는 문제점이 있었다.

등록특허 10-0964027호에서는 부직포 제조원료에 편백나무 분쇄물을 첨가하여 부직포를 제조하는 기술이 공개되어 있으나 원료에 첨가하여야 하므로 부직포 제조과정에서 수반되는 니들펀칭과정 중 상기 피톤치드물질이 파손되어 기피효과가 오래유지되지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 공개특허 10-2006-0125656는 피레스럼(pyrethrum)이 함유된 조성물을 물과 혼합하여 원단을 침지하는 방법으로 기피효과를 얻고 있으나, 물은 접착성이 떨어지므로 원단에 기피제의 고착율이 크게 저하되는 문제점이 있었고, 이로 인하여 한 번의 세탁만으로도 기피효과가 급격하게 저하되는 문제점이 있었다.

한편, 상기에서 살펴본 바와 같이 진드기 기피제 또는 방향제는 주로 인체에 직접 접촉되는 제품에 사용되고 있는 집먼지 진드기 기피제는, 안전성이 높을 것-특히 진드기 방지제의 피부자극성과 감작성이 낮을 것, 치리 진드기류에 높은 진드기 기피활성을 나타낼 것, 진드기 방지효과의 지속성이 있을 것, 내열성이 우수할 것, 냄새가 없을 것, 가공대상물을 착색/변색시키지 말 것, 다른 가공조제와의 상용성이 우수할 것, 내세탁성 및 내후성이 우수할 것, 천연 및 합성소재(섬유 등)에 관계없이 사용이 가능할 것 등의 조건이 요구된다.

본 발명은 상기한 종래 진드기 기피제 또는 방향제 등의 기능성 물질이 섬유와 도포시에 발생되는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기능성 물질을 심재로 하는 캡슐을 직경이 다르게 형성하여 이들 캡슐을 직경별로 분류하여 혼합하고 바인더에 첨가하여 섬유에 분무식으로 부착함으로서 캡슐이 직경에 따라 바인더 내에 묻혀 있거나 일부는 바인더 외부로 노출되는 등 캡슐의 노출정도가 다르게 됨으로서 진드기 기피 및 발향의 기능성이 서서히 발휘되도록 서방성을 확보하는 섬유 도포제 및 상기 섬유 도포제가 도포된 섬유제품을 제공하는 데 목적이 있다.

또한 상기한 섬유 도포제가 도포된 섬유제품인 솜이나 부직포 등 최종 섬유제품에 캡슐이 분무방식으로 도포되므로 제품의 공극율이 확보되어 통기성 저하가 발생하지 않고, 제품의 제조과정 중 캡슐의 파손이 방지되도록 하는 데 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 섬유에 도포되는 바인더, 상기 바인더 도포 두께 기준으로, 직경이 바인더 도포 두께보다 작은 것과 바인더 도포두께의 1배 이상 3배 이하의 것이 혼합 구성되며 심재로 방향제 또는 진드기 기피제를 포함한 기능성 물질을 사용한 캡슐을 포함하여 구성되는 섬유 도포제 및 이를 도포한 섬유 제품에 있다.

상기에서 캡슐의 심재로는 피톤치드 오일, 시트로넬라, 제충국오일 중에서 택일되고, 상기 바인더는 하드타입과 소프트타입을 배합하고, 여기에 분산제를 첨가하여 사용하는 것으로, 상기 하드타입 바인더와 소프트타입 바인더 및 분산제는 중량비로 20~15 : 75~80 : 5비율로 첨가한다.

이러한, 섬유 도포제의 캡슐 혼합예로는 상기 바인더가 섬유에 3㎛두께로 도포되는 것을 기준으로 캡슐은 직경 1-3㎛ 40-50중량%, 5-7㎛ 20-30 중량%, 10-15㎛ 20-30 중량%로 혼합된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 직경이 다른 캡슐을 혼합함으로써 일부는 바인더의 외부로 돌출되고 일부는 바인더의 내부에 위치하여, 사용초기에는 바인더의 외부에 노출되는 캡슐이 마모 또는 터지면서 기능성을 발휘하고, 오랜시간이 경과된 후에는 바인더의 마모와 함께 바인더 내부에 위치되는 캡슐의 기능성 물질이 기능성을 발휘하므로 오랫동안 서서히 기능성을 발휘하게 되는 효과가 있다.

이러한 기능성으로는 진드기 기피효과 및 방향 효과가 있으므로, 이들 기능성에 의하여 섬유 제품을 사용시 사용상의 만족도가 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래 캡슐의 섬유제품 도포예를 나타내는 도면
도 2는 본 발명에 따른 캡슐을 나타내는 SEM 사진
도 3은 종래 및 본 발명에 따른 캡슐 혼합 바인더의 분무방식을 나타내는 도면
도 4는 본 발명에 따라 제조된 패딩솜을 나타내는 사진
도 5는 본 발명의 캡슐이 바인더와 함께 섬유에 코팅된 상태를 나타내는 SEM사진
도 6은 본 발명의 캡슐이 바인더와 함께 섬유에 코팅된 상태를 나타내는 도면
도 7은 본 발명의 캡슐이 바인더와 함께 섬유의 엉킴부분에 도포된 상태를 나태는 사진
도 8은 본 발명의 캡슐이 바인더와 함께 섬유의 엉킴부분에 도포된 상태를 나타내는 도면
도 9는 본 발명에 따라 제조된 패딩솜의 진드기 기피 효과를 나타내는 도면

이하 본 발명의 실시 예를 하기에서 첨부한 도면을 참조하여 설명하며, 본 발명의 실시예에서는 기능성 물질로서 피톤치드 오일을 사용한 침구류용 패딩솜을 예로서 설명한다.

1. 진드기기피성 나노캡슐의 제조 방법

멜라민 4.5g, 포름알데히드 11.26g, 증류수 173 ml의 혼합용액에 아세트산 수용액 (아세트산 0.8 ml+증류수 75ml)을 이용하여 pH 5로 낮춘 후 70℃로 승온한다.

그리고, 심물질인 편백나무 오일 즉 피톤치드 오일을 넣고, 호모게나이져로 교반한 뒤, 일정 시간 동안 상온에서 냉각시키고, 10% NaOH 수용액으로 pH7로 유지시킨다.

에탄올과 증류수를 첨가하여 미고착 오일을 제거한다.

상기에서 교반 속도 및 시간에 따라 캡슐의 크기가 달라지는데, 9500rpm에서 10분 교반시 평균 1-3㎛, 9500rpm에서 5분 교반시 평균 5-7㎛, 6500rpm에서 10분 교반시 평균 5-7㎛, 6500rpm에서 5분 교반시 평균 10-15㎛크기의 캡슐을 얻을 수 있으며, 도 2는 상기한 캡슐 제조방법으로 얻어진 300nm의 피톤치드 캡슐을 나타낸다.

한편, 캡슐 제조방법은 이미 공지된 제조방법을 이용할 수도 있다.

2. 바인더 용액의 최적 배합조건 확립

일반적으로 이불솜 등의 부직포 웹은 형태 안정성의 부여를 위해 바인더 고분자를 스프레이하여 고정시키고 있으며, 상기 바인더는 통상 수용성 아크릴 바인더를 하드 타입과 소프트 타입을 혼용하여 사용하며, 열처리 과정을 거쳐 비수성을 띠게 된다.

일반적으로는 하드 타입과 소프트 타입의 아크릴 바인더 비율이 2.5 : 7.5 정도일 때에 스프레이 공정에 적용하기에 충분한 유동성을 확보할 수 있으나, 각종 가공제의 추가에 따른 유동성 변화로 인해 아크릴 바인더의 조액 비를 변경하여 최적 조건의 바인더 조성 비율을 확립하였다.

고분자 바인더(Hard, Soft Type) 조성비 및 분산제 배합비 가공조건을 예비 조사하였는데, 표 1에 나타내는 바와 같이 전반적으로 양호한 상태를 보였고 현장 작업자의 평상적인 패딩솜의 작업조건인 Hard/Soft Type 30/65~ 20/60 구간의 배합조건을 가공조건으로 결정하여 이를 1차 시제품 제작에 적용하였다.

그러나 Hard/Soft Type 30/65~20/60 구간의 배합조건으로 시제품을 제작한 후 얼마 지나지 않아 분사노즐이 막혔는데, 이는 고분자 바인더 조성비와 가공입자가 혼합되어 일부 미세한 엉킴 현상이 발견되었고 이것이 누적되어 현장의 바인더 탱크에 장착된 여과필터를 막아 분사노즐이 작동하지 않았음을 추정할 수 있었다.

이에, 엉킴 현상을 고려하여 Hard/Soft Type 20/75~15/80 구간의 조성비로 배합한 결과 노즐 막힘없이 원활하게 진행되었으므로 이를 배합조건으로 한다.

3. 시제품제작

상기한 바와 같이 크기가 다른 캡슐을 바인더와 혼합하여 패딩솜에 분무 후 건조하여 캡슐을 패딩솜에 고착시키는데, 이때 바인더는 고형분 10~20%의 것으로 물과 중량비로 1:2로 혼합하여 사용되고, 상기 바인더와 물 혼합액의 총중량 기준 캡슐을 5~15중량% 첨가한다.

그리고, 상기한 바와 같은 분사과정에서 분사노즐의 분사각도를 도 3과 같이 가장자리가 서로 겹치도록 변화시켜 패딩솜의 부분적인 분무량 편차를 최소화시켰으며, 바인더 스프레이 설비를 고정 또는 왕복시키는 방법을 병행하여 제품사이즈 및 아이템별로 유동성 있게 대처할 수 있도록 하였다.

그리고, 캡슐과 바인더 혼합액이 분무된 패딩솜의 건조는 아래 표 2 또는 표 3의 조건을 따른다.

상기한 조건에 따라 제작된 시제품을 전자현미경을 이용하여 외관을 검토하였다.

그 결과, 도 4에 나타내는 바와 같이 패딩솜 자체의 변색이나 변형이 없고, 가공제가 처리된 솜의 터치감은 처리전과 큰 변화가 없었다.

그리고, 이불솜에 도포된 캡슐은 10 nm에서 6㎛의 크기를 갖고, 통상 패딩솜의 바인더층이 3㎛인 점을 감안하면 본 발명의 실리카 나노캡슐은 도 5 및 도 6과 같이 바인더층에 모두 함침되거나 그 일부만이 돌출되거나, 도 7 및 도 8과 같이 패딩솜이 겹쳐지는 부분에 고착된다.

4. 실험방법 및 결과

(1) 세탁견뢰도(서방성)

상기한 바와 같이 캡슐과 바인더가 혼합 분무되어 고착된 패딩솜을 20cm X 20cm X 5cm 크기(평균무게가 12g)로 잘라 10회 세탁하여 무게변화율(%)을 측정하였다.

상기 표 4에서 10회 세탁 후 무게감소는 캡슐크기가 커질수록 커지는 경향을 보인다. 이러한 무게감소는 세탁시 캡슐이 패딩솜의 바인더 외부로 노출되면서 부서지면서 솜으로부터 이탈되면서 발생되는 것으로 추정된다.

그리고, 상기한 패팅솜을 10회 세탁 후 수회 마찰시켜 가공제 냄새를 맡아보는 관능검사를 실시한 결과 실시 예 9~10번 근처에서 냄새가 비교적 강하였다.

따라서, 1-3㎛ 40-50중량%, 5-7㎛ 20-30 중량%, 10-15㎛ 20-30 중량%정도의 비율로 조합하였을 때 최적의 기피성 및 지속성을 유지할 수 있으며, 이러한 경향을 근거로 특정기간의 지속성 또는 효과를 나타내기 위한 배합조건을 달리 제조할 수 있다.

예를 들면 피톤치드는 특정농도 이상에서 진드기 기피율 50%이상(진드기기피효과 있음으로 판정)이 나오지만 그 외에도 삼림욕 효과도 알려지고 있기 때문에 기피율이 50%이하로 나오더라도 서방성을 늘려서 지속적인 삼림욕 효과만 극대화 시킬 수도 있다.

(2) 진드기 기피실험

상기한 바와 같이 제조된 침구를 이용하여 진드기 기피실험을 실시한 결과, 표 5 및 도 9에 나타내는 바와 같이 큰다리 먼지 진드기에 대해 96.8~97.3%의 기피율을 확인하였고, Staphylococcus aureus ATCC 6538과 Klebsiella pneumoniae ATCC 4352에 대하여 99.9%의 항균도를 확인하였다.

이러한 패딩솜을 이용하여 침장 제품을 제조하는데, 이 경우 1.5kg 차렵이불 1채에서 바인더와 캡슐 무게는 패딩솜 원사 무게 대비 16%이다.

한편, 본 발명은 상기한 패딩솜외에 원단에도 적용이 가능하다.

Claims (7)

1. 섬유에 도포되는 바인더,
   상기 바인더 도포 두께 기준으로, 직경이 바인더 도포 두께보다 작은 것과 바인더 도포두께의 1배 이상 3배 이하의 것이 혼합 구성되며, 심재로 방향제 또는 진드기 기피제를 포함한 기능성 물질을 사용한 캡슐,
   을 포함하여 구성되는 섬유 도포제.
2. 제 1항에 있어서, 상기 캡슐의 심재로는 피톤치드 오일, 시트로넬라, 제충국오일 중에서 택일되는 것을 특징으로 하는 섬유 도포제.
3. 제 2항에 있어서, 상기 바인더는 하드타입과 소프트타입을 배합하고, 여기에 분산제를 첨가하여 사용하는 것으로, 상기 하드타입 바인더와 소프트타입 바인더 및 분산제는 중량비로 20~15 : 75~80 : 5로 배합한 것을 특징으로 하는 섬유 도포제.
4. 제 2항에 있어서, 상기 바인더가 섬유에 3㎛두께로 도포되는 것을 기준으로 캡슐은 직경 1-3㎛ 40-50중량%, 5-7㎛ 20-30 중량%, 10-15㎛ 20-30 중량%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 섬유 도포제.
5. 바인더와, 상기 바인더의 섬유 도포 두께 기준으로 직경이 바인더 도포 두께보다 작은 것과 바인더 도포두께의 1배 이상 3배 이하의 것이 혼합 구성되며 심재로 방향제 또는 진드기 기피제를 포함한 기능성 물질을 사용한 캡슐의 혼합액이 분무 도포된 것을 특징으로 하는 섬유 도포제가 도포된 섬유제품.
6. 제 5항에 있어서, 상기 캡슐의 심재로는 피톤치드 오일, 시트로넬라, 제충국오일 중에서 택일되는 것을 특징으로 하는 섬유 도포제가 도포된 섬유제품.
7. 제 6항에 있어서, 상기 섬유제품은 원단 또는 침구류용 솜인 것을 특징으로 하는 섬유 도포제가 도포된 섬유제품.

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