KR101431990B1 - 치자와 일라이트를 이용하여 염색한 직물 및 그의 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능성을 갖는 직물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 인체에 유익한 원적외선과 음이온을 발생시켜며, 항균 및 방취 효과가 있는 직물을 제조하기 위해 일라이트와 치자를 활용하는 것으로, 보다 구체적으로는 면직물, 견, 모직물 또는 부직포 등의 원단을 일라이트와 치자를 이용하여 염색하는 것이다. 본 발명에서 제공하는 방법은 천연물질이면서 염착성과 견뢰도가 우수한 기능성 직물을 염색하는 방법으로서, 염색 성분으로 사용된 일라이트와 치자는 천연 성분으로 세포독성이 없어 피부에 직접 접촉하는 내의 또는 침구류 등에 사용해도 인체에 무해할 것이며 친환경적이므로 환경오염의 문제를 줄일 수 있다.

Description

치자와 일라이트를 이용하여 염색한 직물 및 그의 제조하는 방법{The characteristics of Gardenia yellow color to textiles in the presence of natural illites}

본 발명은 기능성을 갖는 직물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 인체에 유익한 원적외선과 음이온을 방출하여 항균 및 방취 효과가 있으면서, 견뢰도가 우수한 직물 또는 부직포 등을 제조하기 위해 일라이트와 치자를 염색액으로 이용하여 염색한 직물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

사회 전반의 웰빙 추세가 고조되고 있기 때문에, 소비자들은 점점 위생 및 건강 개선의 기능성을 고려하고, 환경 친화적, 인간 친화적인 기능에 높은 가치를 부여하고 있다. 따라서 의류나 침구류의 경우 일상생활에서 인간이 항상 접촉하는 물건이면서도, 인체에 유해할 수 있으므로 천연물에서 유래한 생활용품이 더욱 각광 받는 시대가 되었다.

1856년 영국의 화학자 퍼킨이 적자색의 견직물용 염료를 합성에 성공한 이래, 염료는 화학적으로 합성되어져, 현재는 대부분이 합성염료를 사용하고 있다. 염료의 구조는 색을 이루는 발색단(색원체)과 색을 짙게 하여 염착성을 좋게 하는 역할을 하는 조색단으로 구성되어 있다.

섬유의 종류, 용도에 따라 사용되는 염료는 거의 한정되어 있다. 이것은 염색을 할 때에 생기는 섬유와 염료사이의 결합방식이 섬유의 종류와 염료의 반응방식에 의해 정해지며, 다른 방식에서는 염색이 불완전하여 소정의 색상이나 견뢰도를 얻기 힘들다.

면 또는 마 등 셀룰로오스계 섬유의 경우 직접염료, 황화염료, Vat 염료, 나프톨 염료 또는 반응염료 등이 주로 사용되며, 양모 또는 견모의 경우 산성염료, 산성매염염료, 금속착염염료 또는 반응 염료 등이 주로 사용되며, 매염제는 주로 화학적으로 합성되므로 피부에 악영향을 미치며, 아토피 등을 유발하는 경우도 있다.

따라서 천연물 유래의 염색이 대안으로서 각광을 받고 있으나 천연물 유래의 염색은 염착성과 견뢰도가 낮아 산업상 이용이 활발하지 않은 문제점이 있었으며, 염착성과 견뢰도를 높이기 위한 가공이나 조작으로 섬유의 내구성이 낮아지거나 특성이 변하는 문제점이 있었다.

염색이란 염액 중의 염료가 물 등의 매체를 통해 섬유, 필름, 피역 등의 피염물 내부로 이행하여, 피염물과 물리화학적 반응에 의해 결합되어 어느 정도의 견뢰도를 가지는 것을 말한다. 섬유와 염료의 조합에 따라 염착기구가 달라지며, 농도, pH, 욕비, 조제 등의 염색조건에 따라 염색성이 달라진다.

염료는 섬유나 플라스틱 등에 색을 부여하는 물질을 말하며, 일반적으로는 물에 잘 녹는 염료와 물에 녹지 않는 염료가 있지만, 다른 처리제와 병용함으로써 물에 가용성인 상태로 사용하는 염료가 있으며, 이들은 원료에서 천연염료와 합성염료로 나뉜다.

천연염료는 다시 동물염료, 식물염료 또는 광물염료가 있으며, 합성염료로는 유기합성 화학의 방법으로 제조한 염료로서, 합성과정에서의 중간체가 주로 타르제품이며, 또 아닐린이 중요한 원료이기 때문에 타르 염료 ·아닐린 염료라고도 한다. 현재 제조되고 있는 염료는 대부분이 합성염료이다. 1856년 영국의 퍼킨이 모브(mauve)의 합성에 성공한 이래, 유기합성 화학의 진보에 따라 인디고 ·알리자린 등의 주요 천연염료도 합성염료와 대치되어, 최근에는 합성섬유용 염료나 형광염료(螢光染料) 등 천연염료에서는 얻지 못하는 특수염료도 개발되었다. 합성염료에는 직접염료, 산성염료, 염기성 염료, 매염염료, 건염염료, 유화염료, 형광증백제, 유용염료, 반응염료 및 색소 등이 있다.

안료는 물에 녹지 않으며 섬유에 염착하는 능력이 없다. 따라서 섬유의 염료로는 사용되지 않고, 안료는 방사보다 앞선 단계에서 고분자에 혼입하던지 또는 염색시에는 바인더와 병용함으로써 착색하는 경우에만 사용된다. 주된 용도는 도료, 인쇄잉크의 분야이며 섬유용으로 매우 사용이 드물다. 또한 안료는 무기화합물도 사용될 수 있으며 내광견뢰도가 우수한 것이 장점이나, 염색시에 바인더가 필요한 문제점이 있다.

매염은 염색 전후에 피염물에 처리하여 발색과 염액의 고착을 돕는 과정을 말하며, 피염물과 염료가 결합하는 성질을 높이고, 염색 견뢰도를 높이며, 염료 흡착을 촉진하고 염색직물의 색상을 높이는 작용을 한다. 따라서 섬유 염색을 매개하는 조작이라 할 수 있다. 예를 들면, 양모는 다이크로뮴산염과 옥살산을 함유하는 용액에 넣고 끓임으로써 매염처리를 한 후에, 매염염료로 처리를 하면 염색이 가능하다.

매염에는 염색 전에 하는 선매염과 염색 후에 하는 후매염이 있고, 염액에 매염제를 넣어 매염과 동시에 염색하는 동시 매염과 염료에 따라 매염을 하지 않는 무매염도 있다. 매염제로서 주로 사용되는 것은 알루미늄염(백반·아세트산알루미늄 등), 크로뮴염(크로뮴백반·다이크로뮴산염·염화크로뮴 등), 철염(황산철·아세트산철 등) 등이 있다. 금속 이온의 종류에 따라 색이 달라지는 경우가 많다. 금속염들은 염료와 결합해서 불용성인 레이크가 되어 섬유에 고착한다.

견뢰도(fastness , 堅牢度 ) 또는 염색견뢰도 (color fastness , 染色堅牢度)란 염색물 빛깔의 여러 내적 또는 외적 조건에 대한 저항성 및 내구성의 정도를 나타내는 것으로서 일광견뢰도, 세탁견뢰도, 수세견뢰도, 마찰견뢰도, 해수견뢰도, 염소견뢰도, 다림질견뢰도, 드라이크리닝견뢰도, 땀견뢰도 또는 승화견뢰도 등이 있으나, 특히 내광 견뢰도와 세탁 견뢰도가 중요하다. 염색된 섬유품은 제조공정 중 또는 사용 중 용도에 적합한 성능과 사용조건에 대한 충분한 저항력 ·내구력이 요구되는데, 일광 ·세탁 ·비바람 ·땀 ·마찰 ·물 ·염소표백 ·해수 ·드라이클리닝 등 여러 작용을 받을 경우 퇴색 또는 변색하게 된다. 이러한 외적 조건에 대한 색의 저항성이 염색견뢰도인데, 염색물의 성능을 평가하는 데 가장 중요한 항목이 된다. 염색견뢰도는 염료의 성질, 염료의 염착상태, 염착량, 섬유의 성질, 피염물의 표면상태, 섬유상의 가공제 등에 의해 상당한 차이가 생긴다.

염색견뢰도의 시험방법은 국제표준화기구법(ISO법) ·미국규격(AATCC) ·유럽규격(ECE) ·한국산업규격(KS) ·일본공업규격(JIS) 등이 약간 차이가 있는데, 한국산업규격에 따른 시험방법의 개요는, 규정된 방법으로 시험한 결과 나타난 염색물의 변색 ·퇴색 또는 백포(白布)의 오염 정도를 판정하는 것이다. 염색견뢰도 시험에는, 일광견뢰도(내광견뢰도)시험 ·세탁견뢰도시험 ·물견뢰도시험 ·염소표백견뢰도시험 ·마찰견뢰도시험 등이 있다.

일광견뢰도의 시험방법은, 규정된 염료로 염색한 8종류의 표준청색염포(標準靑色染布)를 배열한 블루 스케일(blue scale)과 염색된 시험편을 페이드오미터(fade-om)에서 규정된 방법대로 빛에 노출시켜 시험편과 표준청색염포의 변 ·퇴색을 비교하여 1~8급까지 구분하는 방법이고, 다른 하나는 규정된 시간 동안 페이드오미터에서 시험편만을 노출시켜, 8시간 노출 후 변 ·퇴색되면 1급, 16시간 노출 후 변 ·퇴색되면 2급, 32시간 노출 후 변 ·퇴색되면 3급 등으로 8등급까지 구분하는 방법이 있다.

일광 견뢰도란 염색된 섬유물의 빛에 대한 염료의 광 안정성을 측정하는 것으로서 빛의 종류에 따라, Sun Light Day Light Artificial Light은 다시 Carbon-Arc Lamp와 Xenon-Arc Lamp 처럼 나눈다. 일반적으로 일광견뢰도는 카본 광원법과 크세논 광원법 또 주야법 그리고 직사 일광법등 4가지 방법이 있다.

치자(Gardenia Jasminoides)는 비자와 유자와 함께 남해의 삼자(三子)라고 불리며, 기후가 온난한 해안지대를 좋아하는 상록수이고, 잎은 광택이 있고 6월에 피는 백색꽃에는 짙은 향기가 있어 아름다운 조경수로 각광받고 있다. 10∼11월에 따내는 붉은색의 치자 열매는 무공해 천연염료로 또는 공업용과 약용으로 널리 쓰이고, 생약명은 치자(梔子)라고 하며, 이명은 지자(芝子), 선자(鮮子)라고 불리기도 하며, 식용 색소가 나오기 이전 옛날엔 치자 물로 부침개 같은 음식에 색상 내는 곳에 많이 사용이 되었다. 민간에서는 다치고 삔데 쓰이는데 대개는 곱게 가루로 만들어 밀가루에 개었다가 환부에 붙인다. 본래 치자는 약성이 차서 염증을 제거시키는데 효과가 있고 열을 내려주기도 한다. 임상적으로는 급성 황달형 간염에 담즙의 분비작용을 촉진시키면서 간장의 기능을 활성화시키는데 자주 쓰인다. 또한 실험관 내에서는 세균의 발육을 억제시키고 있음이 증명되었다. 근육통, 인대 손상에도 치자가 효능이 있다.

대한민국 특허출원 10-2006-0058488

이와 같은 기술적 배경 하에서, 본 발명자들은 인체에 유해한 매염제의 사용을 배제하고, 원적외선 또는 음이온의 방출하며, 항균, 방취 특성과 세척 및 색상 값, 직물의 내구성을 부여하는 효과를 갖으면서도, 견뢰도를 상승시키기 위해서 노력한 결과 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 원단을 정련하는 단계 및 정련한 원단에 일라이트로 염색하는 단계 및 일라이트로 염색된 원단을 치자추출물로 염색하는 단계를 포함하는 기능성 직물의 제조방법을 제공하는 데 있으며, 상기 방법으로 제조된 기능성 직물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 원단을 정련하는 단계 및 정련한 원단에 일라이트로 염색하는 단계 및 일라이트로 염색된 원단을 치자추출물로 염색하는 단계를 포함하는 기능성 직물의 제조방법을 제공한다.

일 실시예에 있어서, 상기 정련하는 단계는 알칼리를 혼합하여 감량 가공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 직물의 제조방법일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 감량 가공은 Potassium Hydroxide(KOH)와 비이온계면활성제인 Triton X-100을 처리하여 수행했고, Potassium Hydroxide(KOH)는 0.6~1.2%(v/v)의 농도로 처리하는 것을 특징으로 하며, Triton X-100은 0.6~1.2%(v/v) 의 농도로 처리하는 것을 특징으로 하는 기능성 직물의 제조방법일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제조방법으로 제조된 직물은 천연섬유로부터 유래한 것을 특징으로 하며, 상기 직물은 면직물, 견직물 또는 양모인 천연직물인 것을 특징으로 하는 기능성 직물일 수 있다.

또한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 직물은 원적외선 또는 음이온의 발생, UV의 차단, 항균, 방취, 직물의 내구성, 견뢰도 또는 K/S 값이 증가된 것을 특징으로 하는 기능성 직물일 수 있다.

기존 직물이 갖고 있는 물성을 변화시키지 않으면서도 인체에 유해할 수 있는 매염제 없이 직물을 염색할 수 있으며, 매염제를 추가하는 공정이 생략되어 단순하면서도 경제적인 염색방법을 제공한다.

또한 인체에 유익한 원적외선과 음이온을 발생, UV차단, 항균 및 방취 효과가 있는 직물을 제조한다. 일라이트와 치자를 함께 염색하면서도 염착성, 견뢰도 및 내구성이 향상된다.

도 1은 SEM의 촬영 결과로 (a), (c), (e)는 면직물이고 (b), (d), (f)는 모직물을 나타낸 사진이다.
도 2는 일라이트 또는 치자의 처리 유무에 따른 면직물과 모직물의 K/S값의 비교이다.
도 3은 치자황색소의 화학 구조식이다.
도 4는 일라이트와 치자를 교염하는 방법을 나타내는 flow-chart이다.

일라이트(illite)는 단사정계(單斜晶系)에 속하는 미세한 운모족(雲母族) 광물로서 그 화학조성은 (K,H₃O)Al₂(Si,Al)₄O₁₀(H₂O,OH)₂이고, 알루미늄이 풍부한 이질(泥質) 또는 응회암질(凝灰岩質) 구조의 퇴적암 중에 산출되며, 열수성(熱水性)광상모암의 변질광물로서 산출되는 것으로서 자연상태에서 음이온 및 원적외선을 방출하여 독성의 중화 및 탈취효과 등의 기능을 갖는 것이다. 또한 상온에서도 높은 원적외선을 방사하는 것으로 알려져 있으며(40도에서 93%), 외부반응 없이도 자체에서 다량의 음이온을 발생시키는 것으로 밝혀졌다.

자원의 활용면에서 일라이트는 세계 여러 곳에서 발견되지만 대량의 맥상이 매장된 곳은 충북영동이 유일하다(한국지질자원연구원).

원적외선이란 적외선 중 파장이 긴 것을 말하며. 적외선은 가시광선의 적색 영역보다 파장이 길어 열작용이 큰 전자파의 일종으로, 눈에 보이지 않고 물질에 잘 흡수되며 유기화합물 분자에 대한 공진(共振) 및 공명(共鳴) 작용이 강한 것이 특징이다. 원적외선은 파장이 길기 때문에 물체에 잘 흡수되는 성질이 있으므로 침투력이 강하므로 피부에 깊게 침투하여 발열현상을 유도하게 된다.

이러한 열작용은 각종 질병의 원인이 되는 세균을 없애는 데 도움이 되고, 모세혈관을 확장시켜 혈액순환과 세포조직 생성에 도움을 준다. 또 세포를 구성하는 수분과 단백질 분자에 닿으면 세포를 1분에 2,000번씩 미세하게 흔들어줌으로써 세포조직을 활성화하여 노화방지, 신진대사 촉진, 만성피로 등 각종 성인병 예방에 효과가 있다. 그밖에도 발한작용 촉진, 통증완화, 중금속 제거, 숙면, 탈취, 방균, 곰팡이 번식방지, 제습, 공기정화 등의 효과가 있어 주택 및 건축자재, 주방기구, 섬유·의류·침구류, 의료기구, 찜질방 등의 여러 분야에 쓰이고 있다.

음이온이란 중성의 입자가 전자를 얻어 음전하는 띠는 물질을 말하며, 음이온은 혈액의 정화 작용, 세포의 활성 작용, 면역 저항력 증가 작용하고, 신경계 조절 작용, 유해균 제거하는 효과가 있다. 일라이트는 천연의 광석물질로서 음이온을 방출하는 것으로 알려져 있으며, 본 발명에서는 미세한 분말형태로 사용되어 음이온이 다량 방출되는 것을 알 수 있다.

세라믹의 일종인 일라이트는 gram(+) 포도상구균(Staphylococcus aureus), gram(-) 대장균(Escherichia coli) 또는 병원성 변종균에 대한 항균효과가 입증되었다. 따라서 일라이트를 염료로 사용하는 경우 섬유 또는 피부의 유해 병원균을 제거할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서 직물이란 부직포를 포함하며, 부직포란 넓은 뜻으로는 기계 조작에 의하거나 열접착 혹은 화학 약품을 사용하여 섬유를 접착시키거나 엉키게 하여 만든 직물을 가리킨다. 직물로 하는 과정에서 실의 단계를 거치지 않는 것으로 펠트, 수지접착의 부직포, 니들 펀치, 스펀본드, 스펀 레이스, 엠보스 필름, 습식(濕式) 부직포 등이 있다. 좁은 뜻으로는 랜덤에 겹친 웨브로 하고, 섬유끼리의 접점을 수지로 접착해서 심지 등에 사용하는 것을 가리킨다.

정련이란 폴리에스테르 직물에 후연(後練)으로 견직물과 비슷하게 처리해서 부드럽고 매끈한 느낌을 주는 가공법이다. 폴리에스테르가 가성소다로 가수분해(加水分解)된 것을 이용하여 섬유의 표면을 녹여서 30~35% 정도 감량한다. 표면에는 불규칙적이고 미세한 요철이 무수히 생기고 정련에 따라 세리신을 눕혀 제거하면 견섬유의 표면과 비슷해진다. 촉감도 견과 비슷해지고 폴리에스테르조젯 등에 응용된다. 섬유의 본래 성질에 의해서 표면의 촉감이 떨어지고 딱딱한 결점이 있는 경우 알칼리 가수분해를 통해 부드러운 드레이프(drape)성을 부여하는 것이다. 그러나 실제로 감량율의 변동으로 촉감도 바뀌게 되고 고농도의 알칼리 용액을 필요로 하며 엄격한 가공조건을 관리하지 않으면 감량율에 큰 편차가 나타난다.

한편, 본 발명에서는 일라이트와 치자를 함유한 조성물을 직물의 염색에 사용할 경우 염색된 직물이 UV-차단효과가 매우 우수하고 항균성 또한 매우 우수함을 입증하였다. 이외에도 원적외선 방사율, 염색견뢰도, 발생특성 및 일공견뢰도의 직물 특성이 개선된 것으로 나타났으며, 특히 UV-차단효과 및 항균성은 일라이트와 치자를 각각 처리한 군에 비해 함께 처리한 직물에서 월등히 우수한 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<재료준비>

1. 직물

본 실험에 사용된 직물은 면직물, 견직물 및 모직물을 사용했다. 정확한 결과를 얻기 위해 1시간가량 정련과정을 거친 후 사용하였는데, 직물의 크기는 15x15cm, 무게는 면 2.5~2.7g, 견은 3.5~3.7g으로 자세한 특성은 하기 표 1과 같다.

2. 염료

실험에 사용된 모든 자연 일라이트는 동광에서 제공된 것을 사용하였고, 치자 열매는 경주의 농가에서 구입하였다. 또한 사용된 일라이트 분말크기에 따른 효과를 확인하기 위해서 평균 분말크기가 0.2μm를 넘으면 illite A로 표시하였으며, 일라이트를 평균 분말크기가 0.2μm 미만이면 illite B로 표시하였다.

3. 첨가제( additive )

일라이트의 결합성을 증가시키기 위해 첨가제로 젤라틴(gelatin)과 메틸셀룰로오스(methyl cellulose)를 사용하였고 이는 시중에서 판매하고 있는 것을 구입하여 사용하였다.

4. 실험기기 및 기구

염색포의 색차 및 값을 산출하기 위하여 측색계(Macbeth color-Eye3100)를 사용하였다.

세탁견뢰도 측정을 위한 LAUNDER-O-METER(DONG YANG, MODEL:D7-0850)와 염액을 원하는 온도로 승온 유지하기 위하여 Hot plate(DAEHAN Scientific co. MSH-20D)를 사용하였다. 다른 실험 기구인 비이커, 매스실린더, 유리막대, 시약스푼, 스포이드, 온도계, 스탑와치, 물, 실험장갑, 시약지를 사용하였는데, 시중에서 판매하고 있는 것을 구입하여 사용하였다.

< 실시예 1>

직물의 정련

면직물의 경우 제품에 따라 드레이프(drape)성을 부여하기 위해 후처리와 후가공을 통한 부드러운 감성의 면직물 제품을 제조하고 있으며, 과거 silicone 등의 유연제를 이용한 washing의 경우 silicone이 원단을 부드럽게 유지하고 수분의 증발을 막아 적절한 공정수분율을 유지하게 하는 장점은 있으나 장기간 유지가 곤란하다는 문제가 있었다. 또한 면직물의 경우 알칼리에 강하므로 효과가 미약한 경우가 많으므로, 최근에는 이를 보완하기 위해 효소(enzyme)를 이용한 가공법이 개발되어 사용 중 이다.

본 발명에서는 직물에 드레이프성을 부여하기 위해 정련하는 과정을 수행하였다. 즉 면직물 15x15cm (무게 : 2.6g/장)을 기준으로 증류수 24ml에 Potassium Hydroxide(KOH, 덕산 약품 공업) 0.2ml 와 Triton X-100(덕산 약품 공업) 0.2ml를 완전 용해시킨 후 고온에 직물을 침지시켜 90~95℃로 승온하여 1시간 동안 정련하였다.

또한, 견직물 및 양모를 대상으로 정련과정을 수행하였는데, 견직물 및 양모는 상기 면직물에서 Potassium Hydroxide을 처리하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 수행하였다.

< 실시예 2>

치자 및 일라이트를 이용한 복합염색 처리

일라이트는 국산(동광)의 것을 구입하여 사용하였는데, 일라이트 40g을 5분간 유발에 분쇄 한 후 면직물 250mL, 견직물 350mL 및 모직물 250mL의 물에 넣어 각각 풀어 준다. 정련된 면직물 15 x 15cm의 천(무게 : 2.6g/장), 견직물 15 x 15cm의 천(무게 : 3.6g/장) 및 모직물 15 x 15cm의 천(무게 : 5.2g/장)을 각각 비커에 충분히 잠기도록 넣은 후 30분 동안 유리막대를 이용하여 충분히 저어가며 30분간 염색 한 후 수세 없이 그대로 조제인 젤라틴(gelatin) 0.01g, 메틸셀룰로오스(methyl cellulose) 1g을 각각 넣은 후 다시 30분 동안 유리막대를 이용하여 충분히 저어가며 30분간 염색한 소재를 수돗물에 수세하고 24시간 건조 시킨 후 치자추출 용액(45℃의 열풍 건조기에서 항량이 되도록 건조시킨 후 껍질 부분과 씨 부분을 분리하지 않고 분쇄기에 넣어 분쇄한 후 물 : 치자, 350mL / 10g 비율로 90~95℃의 온도로 60분간 추출)에 면직물 15 x 15cm의 천(무게 : 2.6g/장), 견직물 15 x 15cm의 천(무게 : 3.6g/장) 및 모직물 15 x 15cm의 천(무게 : 5.2g/장)을 각각 추출된 용액 350mL 염액에 충분히 잠기도록 넣은 후 30분 동안 유리막대를 이용하여 충분히 저어가며 30분간 염색 하였다.

< 비교예 1>

치자 단독처리에 의한 직물 염색

치자를 단독으로 처리한 경우와 일라이트와 치자를 교염 처리한 경우염색된 직물의 염착성, 견련도, 항균성 또는 원적외선 방출량 등을 비교하기위해서, 치자 단독을 이용하여 직물을 염색하였다.

이를 위해 치자시료는 국산(경주)의 것을 구입하여 사용하였고, 면천으로 표면을 깨끗이 닦고 45℃의 열풍 건조기에서 항량이 되도록 건조시킨 후 껍질 부분과 씨 부분을 분리하지 않고 분쇄기에 넣어 분쇄한 후 물 : 치자, 350mL / 10g 비율로 95℃의 온도로 60분간 추출하였다. 정련된 면직물 15 x 15cm의 천(무게 : 2.6g/장), 견직물 15 x 15cm의 천(무게 : 3.6g/장) 및 모직물 15 x 15cm의 천(무게 : 5.2g/장)을 각각 추출된 용액 350mL 염액에 충분히 잠기도록 넣은 후 30분 동안 유리막대를 이용하여 충분히 저어가며 30분간 직물을 염색 하였다.

< 비교예 2>

일라이트 ( illite ) 단독처리에 의한 직물염색

일라이트를 단독으로 처리한 경우와 일라이트와 치자를 교염 처리한 경우 염색된 직물의 염착성, 견련도, 항균성 또는 원적외선 방출량 등을 비교하기 위해서 일라이트만을 직물에 단독 처리하였다.

일라이트는 국산(동광)의 것을 구입하여 사용하였는데, 일라이트 40g을 5분간 유발에 분쇄 한 후 면직물 250mL, 견직물 350mL 및 모직물 250mL의 물에 각각 넣어 풀어 준다. 정련된 면직물 15 x 15cm의 천(무게 : 2.6g/장), 견직물 15 x 15cm의 천(무게 : 3.6g/장) 및 모직물 15 x 15cm의 천(무게 : 5.2g/장)을 각각 비커에 충분히 잠기도록 넣은 후 30분 동안 유리막대를 이용하여 충분히 저어가며 30분간 염색 한 후 수세 없이 그대로 젤라틴(gelatin) 0.01g, 메틸셀룰로오스(methyl cellulose) 1g을 각각 넣은 후 다시 30분 동안 유리막대를 이용하여 충분히 저어가며 30분간 염색하였다.

< 실시예 3>

염색 직물의 기능성 분석

1. 발색과 견뢰성의 측정 및 계산

(1) SEM( Scanning Electron Microscope )

일라이트를 염색한 면직물, 견직물 및 모직물과 일라이트와 치자를 교염한 면직물, 견직물 및 모직물을 주사현미경으로 관찰하기 위해 전자선을 반사하여 진공상태에서 표본의 외형을 금가루로 코팅하여 표본을 만든 후 집속된 전자빔을 시편에 주사해 시료로부터 방출되는 이차전자나 후방산란전자 신호를 이용, 시편의 표면형태를 관찰하거나, 방출 되는 특성 X선을 EDS(Energy dispersive spectroscopy)를 이용, 시편의 성분을 정성 및 정량적으로 분석하는 방식으로 대상 시료를 관찰했다.

도 1은 SEM의 촬영 결과로 (a), (c), (e)는 면직물이고 (b), (d), (f)는 모직물을 나타낸 것으로, (a)는 일반적인 샘플의 면직물이고 (c)는 면직물에 일라이트 염색을 한 것 인데 (a)와는 다르게 (c)에는 일라이트 염색으로 인해 일라이트가 붙어 있는 것을 확인 할 수 있다. (e)는 일라이트 염색이 된 면직물을 다시 24시간 건조하고 치자 염색을 한 것인데 치자염색으로 인해서 (c)보다 일라이트가 적게 붙어 있는 것을 확인 할 수 있다.

(b)는 일반적인 샘플의 모직물이고 (d)는 모직물에 일라이트 염색을 한 것 인데 (b)와는 다르게 (d)에는 일라이트 염색으로 인해 일라이트가 붙어 있는 것을 확인 할 수 있다. (f)는 일라이트 염색이 된 모직물을 다시 24시간 건조하고 치자 염색을 한 것인데 치자염색으로 인해서 (d)보다 일라이트가 적게 붙어 있는 것을 확인 할 수 있다.

(2) 염색 직물의 측색 및 K/S값 산출

측색계(Macbeth color-Eye3100)를 이용하여 염색 포의 Lab값 및 Munsell 표색계 변환법에 따른 H, V/C 값을 구하고 최대 흡수파장에서의 표면 반사율 값을 통하여 K/S값을 구하였다.

여기서 L: Whiteness

a: Green(-Value), Red(+Value)

b: Blue(-Value), Yellow(+Value)

표면 반사율 값에 의한 K/S

K/S = (1-R)/2R

여기서 R: 최대흡수파장에서의 표면 반사율

K: 흡광 계수 S: 산란 계수

(3) 일광견뢰도

문셀 표색계(Munsell color system)란 일정한 원칙에 따라서 실제의 빛깔표를 3차원 공간에 입체적으로 배치한 표색계이다. 현재 쓰이고 있는 것은 CIE 표색계(x, y, z)를 바탕으로 한 것이다. Munsell 표색계에서는 명도를 V(value), 색상을 H(hue), 채도를 C(chroma)로서 색을 HV/C로서 나타낸다. 명도에 관해서는 10단계로 구별된다.

염색된 시료를 자연광에 이틀간 직접 노출 시킨 후 측색계(Macbeth color-Eye3100)를 이용하여 염색 포의 Lab값 및 Munsell 표색계 변환법에 따른 H, V/C 값을 구하고 최대 흡수파장에서의 표면 반사율 값을 통하여 K/S값을 구하였다. 그 후 한국섬유개발연구원에 의뢰한 KS 규격에 따라 색상변화 및 K/S값을 비교해 보았다.

2. 염색 직물의 K/S

도 2 일라이트 처리 유무에 따른 치자가 처리된 면의 K/S값의 비교한 것으로, 일라이트와 치자의 교염처리한 샘플의 염착량 비교한 것으로서, 첫째, 모직물의 경우 일라이트와 치자를 교염한 sample이 치자만 단독 염색한 sample과 유사하게 나왔다. 둘째, 면직물의 경우 일라이트와 치자를 교염한 sample이 치자만 단독 염색한 sample보다 낮게 나왔으나 일라이트만 염색한 경우보다 높게 나왔다. 셋째, 입자가 더 미세한 illite B의 sample이 입자가 큰 경우보다 효율적이다. 넷째, 면직물보다 모직물을 염색한 sample이 염색에 좀 더 효율적이다.

3. △E & Color

하기 표 3에서 볼 수 있듯이 일라이트 또는 치자에 의한 염색 후 발색을 알 수 있다. 보다 구체적으로는 면직물 보다 모직물의 경우 발색이 강한 것을 알 수 있다.

4. 염색견뢰도

상기 표 4에서 일광 견뢰도를 살펴보면 면·견직물 모두 치자염색만 했던 직물보다 일라이트 염색을 한 후 치자염색을 한 것이 일광견뢰도가 같거나 더 좋아 지는 것을 볼 수 있다. 또한 드라이클리닝(Dry Cleaning) 급수 또한 5급으로 좋은 수치를 보여주고 있다.

5. 원적외선 방사율

상기 표 5에서 보면 일라이트만 처리한 경우와 일라이트와 치자를 교염처리한 경우의 원적외선 방출량이 거의 동일하게 나왔다.

또한 도 2에서 알 수 있듯이 일라이트만 단독 처리한 경우보다 교염한 경우가 K/S 값이 크므로 원적외선 및 음이온의 방출량이 더 많은 것을 확인할 수 있다. 또한 면직물보다 모직물의 K/S 값이 크므로 모직물의 경우가 더 효율적으로 원적외선과 음이온을 방출한다는 것을 알 수 있었다. 구체적으로 모직물의 경우, 일라이트만 처리한 군의 경우 K/S 값은 약 2정도로 관찰되었는데, 일라이트와 치자를 처리한 군에서는 약 2배로 증가한 4의 K/S 값이 관찰되었다.

6. UV 차단율

상기 표 6에서 보면 염색 처리된 직물의 경우, 일라이트 단독 처리 군에 비해 일라이트와 치자를 모두 처리한 군에서 UV-A 와 UV-B 의 차단율이 모두 90%를 초과하여 대부분의 UV를 차단하는 것을 알 수 있었다.

7. 항균성 분석

나아가 본 발명자들은 상기 실시예에서 염색된 모직물을 대상으로 항균성을 분석하기 위해, 일라이트 함유 염색용액 및 일라이트와 치자가 함유된 염색용액을 대상으로 당업계에 공지된 항균 활성 분석법을 통해 유해 미생물인 폐렴막대균인 Klebsiella peumoniae ATCC 4352에 대한 항균 활성을 분석하였다.

분석 결과, 하기 표에 기재된 바와 같이, 일라이트와 치자를 함께 사용한 군의 경우 치자를 단독 사용한 군에 비해 항균 활성이 현저히 증가된 것을 확인할 수 있었다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 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 (9)

1. 원단을 정련하는 단계;
   정련한 원단을 일라이트로 염색하는 단계; 및
   일라이트로 염색된 원단을 치자추출물로 염색하는 단계를 포함하는,기능성 직물의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,
   매염제 없이 염색이 가능한 것을 특징으로 하는 기능성 직물의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 정련하는 단계는 알칼리를 혼합하여 처리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 직물의 제조방법.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 처리는 포타시움 하이드록사이드(KOH)와 비이온계면활성제를 처리하여 수행하는 것을 특징으로 하는 기능성 직물의 제조방법.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 포타시움 하이드록사이드(KOH)는 0.6~1.2%(v/v)의 농도로 처리하는 것을 특징으로 하는 기능성 직물의 제조방법.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 비이온계면활성제는 0.6~1.2%(v/v)의 농도로 처리하는 것을 특징으로 하는 기능성 직물의 제조방법.
7. 제1항의 방법으로 제조된 기능성 직물에 있어서, 상기 기능성 직물은 일라이트와 치자 추출물로 염색 처리되고, UV 차단율이 90% 이상이며, 항균 활성이 85% 이상이며, 원적외선과 음이온 방출효과를 갖는 것을 특징으로 하는 기능성 직물.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 직물은 천연섬유로부터 유래한 것을 특징으로 하는 기능성 직물.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 직물은 면직물, 견직물 및 모직물로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나의 직물인 것을 특징으로 하는 기능성 직물.

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