KR101523999B1 - 표리가 분리된 이중직물로된 항먼지 침장지. - Google Patents

Abstract

본 발명의 항먼지 침장지는 일차적으로 먼지의 침구내 유입을 막기 위해 적정한 섬유소재의 선정과 침구 제품에 사용되는 직물의 조직 설계를 통해 침구 내부로 침투되어 잔존화되는 먼지의 유입을 막기 위해 섬유의 표면적을 넓히고 직물의 공극 사이즈를 최소화하여 필터와 같은 여과 효율성을 높이고자 표리가 분리된 이중직물의 항먼지 침장지로서, 상기 이중직물의 표면은 극세사로 제직된 것이고, 이면은 방적사로 제직된 것임을 특징으로 한다.

Description

표리가 분리된 이중직물로된 항먼지 침장지.{The anti-dust bed fabric}

본 발명은 최근 문제화 되고 있는 미세 먼지로 인해 발생하고 있는 인체 호흡기 질환, 피부 및 내부 기관의 각종 질병과 알러지 등 인체 및 거주지 등 다양한 장소 및 분야에서의 문제점을 파악하고 특히 침구에 잔존하는 먼지로 인한 인체의 피해 발생을 최소화 하고자 이에 대응한 침구 제품 제조에 관한 것으로서, 먼지의 잔존을 방지하기 위해 침구의 조직 구조를 다층 망상화하고 물리적 충격 또는 세탁에 의해 용이하게 탈착하는 기능성 가공처리를 병용하며 특수한 형태의 섬유소재를 사용하여 포집된 먼지의 탈착을 용이하게 함으로써 수면 중에 발생하는 먼지와 잔존 먼지의 피해를 최소화하여 인체의 피해를 최소화하는 표리가 분리된 이중직물로된 항먼지 침장지에 관한 것이다.

종래, 침구의 경우 면섬유를 사용하여 수면 중의 땀이나 습기의 흡수를 통해 부분적 쾌적성을 부여하였으나 면섬유는 단섬유로 구성되어 사용 전, 후 그리고 장시간 사용 중에 린터 발생이 쉽게 일어남으로써 먼지의 한 형태로 잔존하게 되고 대기중의 중금속 및 황사, 각종 오염 원 등의 먼지 흡착이 용이하여 침구를 털게 되는 물리적 충격에도 쉽게 먼지가 발생하는 문제점이 있었다.

이것은 단섬유의 기본적 특성으로 방적 공정을 이용하여 컴팩트(Compact) 구조를 가진다 하더라도 단섬유의 탈락과 미세먼지의 흡착 등 근본적인 문제를 해결하기는 어려웠다. 또한 합성섬유인 폴리에스터나 나일론 등은 내구성이 우수하고 경량감 및 세탁 용이성 등으로 인해 침구 소재로 사용되어 왔으나 소수성 특성으로 인해 섬유 자체의 탈락은 적으나 정전성에 의해 먼지가 쉽게 부착되어 잔존 먼지량의 문제가 있었다.

또한 직물내 섬유사이의 공극 크기가 100um 이상으로 알러지 유발물질 알레르겐의 발생원인인 집먼지 진드기의 생존 환경에 적합한 섬유 소재로 오랫동안 사용된 침구 소재 임에도 불구하고 쾌적 소재로써의 한계를 드러내고 있다.

이에 장섬유 형태의 합성 섬유인 폴리에스터, 나일론 소재 침구가 제조되었으나 질감의 우수성에도 불구하고 합성소재의 단점인 소수성으로 인한 정전기 발생은 먼지의 흡착을 가속시켜 쾌적 소재로써의 적합성이 의문시되고 있다. 최근에 알러지 방지 침구로 소개되는 극세사 섬유는 합성섬유임에도 고밀도 제직 설계 기술을 이용해 침구 조직을 치밀화시켜 진드기의 침구내 유입을 막아 알러지 방지 침구로써 효과가 검증되고 있으나 합성섬유의 문제점인 소수성 소재로써의 한계와 넓은 표면적은 최근 가속화되고 있는 대기 중 또는 실내 먼지에 대응하기에는 다소 미흡한 소재로 평가된다.

기존 알러지 방지 또는 항 진드기 방지 침구의 경우, 특허 등록 번호 10-0868672, 10-0293057, 10-1393640, 10-1413115 등은 침구 조직보다는 침구 끝선 또는 봉합선의 바늘 구멍을 재봉선 없이 밀봉하여 바늘 구멍을 통해 유입되는 진드기를 방지하기 위한 기술이며 이것은 침구 표면의 공극을 통해 유입되는 진드기나 먼지를 막기에는 미흡한 기술이며, 항균캡슐이 처리된 원단을 외피로 사용하고 봉제부 및 누빔부를 초음파로 융착하여 진드기를 차단하는 부분적 방지 기술로 보인다. 또한 등록번호 10-1208492에서는 초미세 부산물 차단을 위한 직물에 관한 것으로 10um이하의 기공구조를 가진 직물을 제조하는데 이것은 일반적 고밀도 제조로 가능한 평이한 기술로 평가된다.

이에 본 발명은 섬유 소재의 선정, 조직 설계, 가공 기술 등을 단독 또는 복합 응용화하여 항먼지 기능성 침구를 제공하고자 한다.

본 발명에서는 상기의 점을 감안하여 섬유의 린터 발생이 적고 실내에 유입된 먼지의 잔존율을 최소화하고 물리적 충격이나 세탁 등에 의해 쉽게 먼지가 탈락되도록 극세사 섬유를 기반으로 다층 구조를 통해 미세먼지가 침구 안으로 유입되는 것을 막고 극대화된 섬유 표면에 붙어있는 먼지들이 쉽게 탈락될 수 있도록 최적의 섬유 소재를 다양하게 응용하여 일시적으로 먼지가 부착되더라도 쉽게 탈착될 수 있는 침구를 제조할 수 있는 표리가 분리된 이중직물로된 항먼지 침장지를 제공하는 것이다.

본 발명은 특히 부착된 먼지는 섬유 사이의 미세 조직내에 끼어 탈착이 어려울 수 있으므로 이에 대해 항먼지 성능을 발현하는 가공기술을 접목시켜 먼지와 미세 표면의 표면 장력차를 발생시켜 먼지와의 슬립 현상이 발생하고 가공제에 의해 코팅화된 표면 특성을 친수화시켜 정전성을 최대한 억제, 먼지의 부착을 최소화하였다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 항먼지 침장지는 일차적으로 먼지의 침구내 유입을 막기 위해 적정한 섬유소재의 선정과 침구 제품에 사용되는 직물의 조직 설계를 통해 침구 내부로 침투되어 잔존화되는 먼지의 유입을 막기 위해 섬유의 표면적을 넓히고 직물의 공극 사이즈를 최소화하여 필터와 같은 여과 효율성을 높이고자 표리가 분리된 이중직물의 항먼지 침장지로서, 상기 이중직물의 표면은 극세사로 제직된 것이고, 이면은 방적사로 제직된 것임을 특징으로 한다.

이와 같이 표면은 극세사를 이용하여 고밀도 제직을 통해 조직을 치밀화시켜 진드기의 침구내 유입을 방지하는 알러지 방지기능을 부여하고 이면은 방적사를 사용하여 방적사 고유의 기능은 유지하면서 단섬유로서의 단점인 린트 등의 발생이 방지되도록 하였다.

여기서 상기 극세사는 0.1d-1.0d이고, 상기 방적사는 30수-120수인 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 사용할 수 있는 극세사는 단 섬유의 최대 굵기가 1.0de에서 최소 0.1de.이어야 하는데, 0.1de. 미만의 경우 마찰에 의한 섬유의 사절 등 자체 먼지 발생 가능성이 높아진다.

또한 극세사 전체 섬유 다발의 굵기가 10 - 150de의 극세사를 사용하는 것이 바람직한데, 150de 초과 굵기의 경우 부드러운 감촉과 경량감에 있어 극세사 침구의 특성을 얻기가 어렵기 때문이다.

극세사로서 나일론과 폴리에스터가 혼용된 복합방사형의 사용도 가능하나 심 구조층의 폴리에스터 및 분할층의 나일론의 경우 강도가 약하여 마찰에 의한 린트 발생의 가능성이 있을 수 있다. 또한 면의 경우에도 일반 방적사의 경우 린트 발생이 있을 수 있으므로 강연을 부여한 컴팩터 면사를 이용하는 것이 바람직하다. 컴팩터 면사는 일반 면사보다 밀착성을 낮춰 방적한 강화된 면사로 균제도가 높고 모우가 적은 치밀한 실로서 잘 끊어지지 않아 마찰저항과 장력 향상으로 내구성이 뛰어나며 보플과 먼지가 나지 않는 장점이 있다. 또한 부드럽고 훌륭한 광택을 자랑하며, 지속적인 세탁에도 색을 유지하며 형태 보존성이 우수한 면사이다.

한편, 이면에 사용되는 방적사의 경우 면, 레이온 및 합성섬유 단섬유와 이들의 혼합사를 사용할 수 있으며, 면사의 경우 컴팩터 얀이 린트 발생이 적어 유리하다. 한편 이들 방적사는 번수 30수 이상 120수 까지가 적합한데, 30수미만의 경우 굵기로 인한 중량감 뿐 아니라 섬유 표면의 거침성으로 잠재적 먼지 발생의 가능성이 있기 때문이다.

기본적으로 방적공정에 의해 제조된 면, 레이온, 기타 단섬유화된 합섬성유 소재는 자체적으로 먼지 발생의 요인이 되므로 적용 소재로써는 부적합하나 장섬유를 기반으로 부분적 사용은 가능하다. 즉 본원발명에서와 같이 단섬유로 된 방적사는 이면에 사용하고 이를 덮는 표면은 극세사 장섬유를 이용하는 것이다. 이것은 직물의 표면을 장섬유로 구성하고 반대편(하층면)은 단섬유 소재로 응용하여 표층과 하층의 교합에 의해 직물 공극 크기는 최소화하는 장점을 얻는 반면 표면으로 돌출하지 않는 2층 구조의 직물 설계로 단섬유의 먼지 발생을 최소화할 수 있다. 특히 기본적인 능직, 주자직과 같은 기본 조직에서도 이면 방향의 단섬유의 경우 표면에 위치한 장섬유로 인해 린터의 표면 돌출이 어렵게 되기는 하지만 장기간 사용시 물리적 타격, 세탁 등에 의해 침구의 미짐, 섬유 형태의 흐트러짐으로 인해 먼지 발생의 가능성이 있다. 그러므로 단섬유의 응용 뿐 아니라 첨연 섬유를 이용한 침구의 다양한 특성을 부여하고 먼지에 대응하는 침구 제품을 제조하기 위하여 본 발명에서는 이중직물의 조직을 도입한 것이다.

이러한 이중직물의 조직도를 도 1에 도시하였는 데, 표면은 극세사(2)에 의한 조직이고, 이면은 면사(1)에 의한 조직이다. 즉, 기본적으로 표면적이 넓은 장섬유 소재인 극세사를 표면에 위치시키고 이면에는 천연섬유/합성섬유 단섬유를 표리 분리되게 위치시킴으로써 이면에 사용된 섬유의 경우 단섬유인 방적사라 하더라도 표면으로 돌출되지 않고 섬유 자체의 성능과 느낌을 유지할 수 있으며 표면과 이면의 이중직물에 의해 섬유 공극을 최소화 함으로써 먼지의 유입을 원천적으로 제어할 수 있다.

예컨대, 우선 경사 및 위사를 각 50de/144(0.3 ~ 0.5de)극세사 소재로 하여 표면을 평직으로 제직하고 이면은 면 60수 컴팩터 얀을 사용하여 평직으로 하여, 상기 표면과 이면을 엮어 표면에는 장섬유인 극세사 섬유를 이면에는 면섬유를 배치하여 표면에서 발생하는 섬유 린터와 대기중 먼지 유입이 최소화하도록 할 수 있는 것이다.

본 발명에서의 이중직물은 표리가 완전히 분리된 표면과 이면의 조직이 제직시에 상호 교합된 상태의 조직을 의미한다. 즉, 표면의 경사 또는 위사의 한 올 이상이 이면의 위사 또는 경사 한 올 이상을 엮어서 2층으로 직물을 붙여 접결된 형태의 조직이다. 이를 도 2에 도시하였는데, 표면의 위사(극세사 22b)가 이면의 경사(면사 11a)를 얽어서 표면과 이면을 서로 연결하게된다. 미설명 부호 22a는 표면의 경사(극세사)이고, 11b는 이면의 위사(면사)를 나타낸다.

본 발명의 이중 직물은 경사밀도는 200~250(threads/inch)이고 위사밀도는 위사 150~200(threads/inch)이며, 기공의 평균 크기는 30미크로 이하가 된다.

또한 본 발명은 상기의 이중직의 직물에 먼지탈착 가공제에 의해 박막코팅층을 형성하는 것을 특징으로 한다. 상기 먼지탈착 가공제는 실리카 유도체 타입으로 미세 실리카를 이멀젼화하여 코팅용제로 개발한 제품으로서, 이에 의해 꽃가루, 중금속 등 각종 먼지의 방지효과를 얻어 침구내 잔존하는 오염물질을 방지하도록 한 것이다. 먼지 탈착 가공제로 시중에 구득가능한 것으로는 일본 Kotani cemical사의 제품 (상품명:Queenseter POL)을 사용할 수 있다. 이러한 먼지탈착 가공제는 30-40um 수준의 꽃가루와 같은 입자들이 섬유에 쉽게 부착하지 못하고 설령 부착이 되었더라도 간단히 탈착 시킬수 있는 기능의 가공제로써 염색공정이후에 처리된다.

이러한 먼지탈착 가공제의 기본 원리는 다음과 같다.

초미립자의 (평균 20nm) 성분이 섬유에 접착하여 투명한 수지 피막을 형성하여 섬유의 빈틈을 충전하게 되고 이 수지 피막은 점착성이 없고 평활하기 때문에 미세한 입자들이 섬유와의 직접적 접착을 어렵게 할 뿐아니라 쉽게 탈착하도록 만든다(도 3 참조). 그러므로 이러한 가공은 침구에 먼지의 제어성능을 향상시키는 결과를 얻을 수 있다. 사용방법은 침구용 직물을 염색후 건조기의 패딩액을 5% 0.w.f 함량으로 구성하여 직물을 침지, 건조시켜 최종 침구용 원단을 얻는다.

본 발명에 따르면, 이중직 구조에 의해 일반 직물과는 달리 미세한 기공이 형성되고 망상형의 구조로써 직물내 먼지의 유입이 최소화되는 효과를 얻을 수 있으며 이면의 면섬유는 흡수성을 가지므로써 수면중의 땀 등을 흡수하여 쾌적성을 부분적으로 부여할 수 있다.

또한 20nm크기의 미세한 Pol(미립자)를 섬유표면에 박막 코팅함으로써 섬유와 섬유사이의 빈틈을 막을 뿐 아니라 점착성이 없고 평활성이 우수하여 섬유와 먼지 사이에 미립자 Pol이 위치하여 섬유와 먼지의 직접적 부착이 어려워진다.

기존 면 소재 등의 방적사 섬유를 사용한 침구는 섬유 자체의 특성으로 인해 자체 먼지를 유발하고 외부의 먼지를 쉽게 부착시키는 등 인체에 유해한 환경을 조성하게 되는 문제점이 있었고, 장섬유를 사용한 침구 소재의 경우에도 흡수성 또는 정전기 발생 등 수면의 쾌적함을 얻기가 어려웠다. 또한 일반적인 직물형태로 유사한 제품의 범람으로 인한 차별성 구현이 어렵고 중국 등 후진국으로 부터의 수입제품과 비교하여 경쟁력이 없는 소재가 되어왔다. 또한 미세 먼지의 유해성에 대해 그동안 간과함으로써 관련 기능성의 제품의 개발이 없었고 기존 제품의 경우 소재와 직물 구조, 가공 등 최종 제품까지의 공정 중에 먼지를 제어할 수 있는 기능 부분이 전혀 없었기 때문에 향후 더욱 빈번할 것으로 예상되는 본 발명의 침장지를 이용한 먼지 제어 침구 제품의 개발의 의의는 매우 크다고 하겠다.

특히, 본 발명에 따른 침장지를 이용한 침구제품에 의하면 먼지에 의해 발생하는 호흡기, 피부질환, 알러지 등 여러 가지 질병을 사전에 예방할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 이중직물의 직물 설계도
도 2a, 및 도 2b는 도 1의 설계도에 의해 제직된 직물의 모식도로서,
도 2b는 도 2a의 측면 사시도,
도 3은 본 발명의 먼지 탈착 가공제의 성능 메카니즘을 설명하기 위한
모식도

일반적으로 이중 조직의 경우 능직, 주자직 등의 기본 조직에서도 가능하나 이면의 섬유가 부분적으로 표면에 돌출하게 되므로 본 발명에서는 표면과 이면이 완전히 분리된 이중직물 구조를 이용한다.

표면과 이면을 완전히 분리한 직물 구조의 경우 2가지 원단을 dot 또는 전면 코팅을 통해 합지한 형태로 제조할 수 있으나, 이 경우 직물의 질감이나 통기성이 불량해져 침구로서의 기능을 갖기에는 부족하다. 본 발명의 실시 예에서는 표면의 경사 또는 위사의 한 올 이상이 이면의 위사 또는 경사 한 올 이상을 엮어서 2층으로 직물을 붙여 접결된 형태의 조직이다.

본 발명의 지중직물에서 표면과 이면의 각 조직은 평직, 주자직, 능직 등 기본 조직 어느 것이라도 무관하며, 실시예에서는 평직이 예시된다.

이하 본 발명의 실시예를 설명한다.

(실시예 1)

일반 도비 직기에서 극세사로 폴리에스터 100%인 50/144 (0.3 ~0.5de)(효성의 M2 제품) 를 사용하여 표면을 평직으로 이면은 컴팩터 면사 60수를 사용하여 평직으로 제직하여 표면의 위사를 이면의 경사에 얽어 주어 표리 조직을 교합하여 본 발명의 이중직물의 침장지를 얻었다. 경사 밀도는 230((threads/inch)이었고, 위사밀도는 180(threads/inch)이었으며, 제직된 이중 직물의 기공의 크기는 평균 10um이하 이었다.

상기와 같이 제직된 직물을 일반적인 염색공정 (정련-수세-감량-수세-염색)을 거친 후에 먼지 탈착 가공제, Queenseter POL (일본, KOTANI)을 5% o.w.f로 용해시켜 상기 직물의 건조 처리시 침지하여 가공처리하였다

상기 가공제는 고온의 열처리가 불필요하나 직물의 형태안정을 위해 180℃ 열가공처리를 하였다.

(비교예 1)

일반 도비 직기에서 극세사로 폴리에스터 100%인 50/144 (0.3 ~0.5de)를 사용하여 경사 밀도 230(threads/inch) 위사밀도 180(threads/inch)의 평직으로 제직하고 이를 Queenseter POL (일본, KOTANI)의 항먼지 가공제로 실시예 1과 동일한 조건으로 처리하였다. 직물 구조에 의한 항먼지 성능을 비교하기 위해 일반 침구 조직인 평직으로 제직하였다.

(비교예 2)

실시예 1에서 제직한 이중직물을 일반적인 염색공정으로 처리하되, 일반 대전 가공제(AB-100, 중일유화) 5% sol.을 처리하였다.

(비교예 3)

알러지 방지용으로 사용되는 50d.폴리에스터 극세사를 고밀도(경사 230(threads/inch), 위사 180)(threads/inch)로 평직으로 제직하여 기공크기 30um이하가 유지되도록 일반 염색가공 공정을 거친 후 캘린더 가공을 실시하고 정전기 발생을 위해 대전방지제 2% sol. 처리하였다.

(비교예 4)

일반적으로 침구로 사용되는 면 소재의 평직 구조 직물로 제직하고(경사 150(threads/inch), 위사 80(threads/inch) 제직물을 염색공정으로 처리하였고 표면의 평활성과 방적사의 표면 도출을 최소화하기 위해 모소 및 샌퍼라이즈(Sanforize finish) 가공을 시행하였다.

* 모소 가공은 원사나 천의 잔털을 불 등을 이용하여 제거하여 표면을 매끄럽게 하고 광택을 높여주는 역할을 한다. 면이나 모와 같은 잔털이 많은 직물은 가공전, 또는 가공후 잔털을 제거하기 위해 일자형태의 노즐에서 가스를 이용해 원단의 표면으로 돌출된 린터나 오염물을 태워 표면을 매끄럽게 만드는 공정을 말한다.

* 산포라이즈 가공은 일반 면직물의 경우 형태안정성이 불량하기 때문에 염색가공후 스팀과 열을 이용하여 사전 다림질 효과를 부여하는 것으로 면 직물의 형태안정성 뿐아니라 광택 등의 표면효과를 향상시키는 공정으로 면 직물은 생산공정에서 강하게 잡아당겨져 연신되어 사용하는 동안 세탁 등에 의해 수축되는 경향이 있는데 이러한 문제점을 해결하기 위해 습도와 열로 한번 수축시켜 놓는 것이 원리이며 가공 방법은 직물에 수증기를 분사한 후 롤러사이에 통과시킨다. 이 가공은 원단에 탄력성이 가해지므로 형태 유지에 좋다.

위에서 제조한 침장지의 기공 크기, 먼지 부착 상태, 탈착 용이성. 대전성의 평가하여 하기와 같은 결과를 얻었다.

* 탈기성 성능 평가 방법

Queenseter POL 가공제를 처리한 침구(이불)와 미처리한 침구(이불)에 인공 Dust 10g을 자루에 넣고 50회 이상 흔들어 준 다음 꺼낸 후 가볍게 털어낸 후 먼지 부착 개수를 현미경으로 측정한다.

* 기공 크기 평가 방법

ASTM F 316 시험방법으로 공기 압력을 가하여 최초로 기포가 발생하는 시점 또는 일정한 압력에 도달했을 때 마노메타상의 압력차를 이용하여 측정.

* 통기성 평가 방법

KS K 0570 , 프라지어법(Frazier method) 으로 공기투과도 시험기를 사용하여 일정 압력차에서 시험편을 통과하는 공기의 양을 측정.

* 투습성 평가 방법

KS K 0594 로 건조제인 염화칼슘용액을 넣은 컵을, 테스트하고자 하는 원단으로 덮어 쒸워 넣고, 일정한 시간이 지난 후 컵의 무게를 재어, 원단을 통과하여 흡수된 물의 양을 측정.

* 대전성 평가 방법

KS K 0555 으로 마찰대전압시험기를 사용하여 시험편을 회전시키면서 마찰포로 마찰하여 발생하는 대전압을 측정.

1: 면사 2. 극세사

Claims (4)

1. 표리가 분리된 이중직물로된 침장지로서, 상기 이중직물의 표면은 극세사를 이용하여 고밀도 제직을 통해 조직을 치밀화시킨 것이고, 상기 이중직물의 이면은 방적사로 제직된 것으로써, 상기 표면의 위사가 상기 이면의 경사를 얽어서 상기 표면과 상기 이면을 서로 연결시킨 것을 특징으로 하는 표리가 분리된 이중직물로된 항먼지 침장지.
2. 제 1항에 있어서, 상기 극세사는 0.1-1.0de이고, 상기 방적사는 30-120수인 것을 특징으로 하는 표리가 분리된 이중직물로된 항먼지 침장지.
3. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 방적사는 면, 레이온, 합성섬유 단섬유 또는 이들의 혼합사인 것을 특징으로 하는 표리가 분리된 이중직물로된 항먼지 침장지.
4. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 침장지에 먼지탈착 가공제에 의해 박막코팅층을 형성한 것을 특징으로 하는 표리가 분리된 이중직물로된 항먼지 침장지.
   
   
   
   
   
   

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