KR101705852B1 - 신축성이 우수한 실크직물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신축성이 우수한 실크 직물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 꼬임수가 높은 실크사로 제직하는 단계와 이후 용매로 습윤 처리 단계와 건조하는 단계를 포함하고, 습윤처리 단계와 건조단계 중 한 단계 이상에서 소정의 범위로 열처리공정을 수행하는 것을 포함하는 실크 직물을 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 신축성이 우수한 실크 직물에 관한 것이다.

Description

신축성이 우수한 실크직물 및 그 제조방법 {SILK TEXTILE WITH EXCELLENT ELASTICITY AND ITS PREPARATION METHOD}

본 발명은 신축성이 우수한 실크직물과 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 실크사의 실의 꼬임 정도, 열처리, 습윤 처리 방법을 이용하여 신축성이 우수한 실크직물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

실크는 우수한 광택, 촉감, 강도, 태를 바탕으로 수천년간 최고의 의복용 소재로 널리 이용되어 왔다. 실크는 피브로인과 세리신의 두 가지 단백질로 이루어진 복합소재로서 실크 표면에 있는 세리신은 우수한 피부친화성, 우수한 흡습성과 생체적합성으로 인하여 의류용 외에도 실크는 의료용 소재를 비롯한 바이오소재로 널리 이용될 수 있는 활용도가 높은 소재이다.

그러나, 실크직물은 다른 천연섬유소재와 비교하여 더 대중적으로 사용되지 못하고, 제한적으로 사용되어 왔는데, 그것은 실크 직물이 신축성이 제한적이고, 일반 세탁기를 이용하여 세탁시 수축하기 때문에 드라이크리닝 또는 손빨래를 해야 하는데서 기인하는 관리문제가 있기 때문이다. 즉, 실크는 다른 소재에 비해 구입 비용이 높을 뿐만 아니라 관리의 어려움과 비용증대 문제로 대중적으로 사용하는 데는 문제가 있다. 또한, 실크 직물 자체는 신축성이 낮고, 편물로 제작하는데 어려움이 있으므로 신축성이 우수한 속옷으로 사용하기 어려운 단점이 있다.

최근 들어, 실크가 가지고 있는 높은 피부친화성과 피부병 개선 효과로 인하여 실크를 단순히 외투로 이용하는 것 외에도 피부 친화형 또는 피부질환 개선용 기능성 속옷으로 응용하기 위해 신축성이 우수한 실크 직물 개발에 대한 요구가 점점 증가하고 있는 것이 현실이다. 또한, 최근 실크가 가지고 있는 우수한 생체적합성과 세포활성을 활용하여 화상치료제(burn dressing) 및 치과용 차폐막 등 의료용 기기로 개발연구가 이루어지고 있는 바 기존 실크와는 달리 신축성이 우수한 실크 직물 개발 필요성이 증가하고 있다.

본 발명은 신축성이 우수한 실크 직물을 제조할 수 있는 방법 및 이로부터 얻어진 실크 직물을 제공하고자 한다.

본 발명은 꼬임수가 500 TPM 이상인 실크사로 직물을 제직하는 단계; 상기 제직된 실크 직물을 용매로 습윤 처리하는 단계; 및 상기 습윤 처리된 실크 직물에서 용매를 제거하는 건조 단계;를 포함하고, 상기 습윤 처리 단계 및 건조 단계 중 어느 한 단계 이상에서 30 ℃ 이상으로 실크 직물을 열처리하는 고신축성 실크 직물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명은 또한 상기 방법으로 제조한 고신축성 실크 직물을 제공한다.

이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 재생실크 및 이의 제조 방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 하나의 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 발명의 권리범위 내에서 구현예에 대한 다양한 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다.

추가적으로, 본 명세서 전체에서 특별한 언급이 없는 한 "포함" 또는 "함유"라 함은 어떤 구성 요소(또는 구성 성분)를 별다른 제한 없이 포함함을 지칭하며, 다른 구성 요소(또는 구성 성분)의 부가를 제외하는 것으로 해석될 수 없다.

본 발명자들은 신축성이 우수한 실크직물을 제조하는 연구를 거듭하는 과정에서, 꼬임수가 많은 실크사로 제직하여 실크 직물을 제조하고, 이에 습윤 처리후 건조시 소정의 범위로 열처리를 병행하는 경우, 신축성이 우수한 실크직물을 제조할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

이에 발명의 일 구현예에 따르면, 신축성이 우수한 고신축성 실크 직물을 제조할 수 있는 방법이 제공된다. 상기 고신축성 실크 직물의 제조 방법은 꼬임수가 500 TPM 이상인 실크사로 직물을 제직하는 단계; 상기 제직된 실크 직물을 용매로 습윤 처리하는 단계; 및 상기 습윤 처리된 실크 직물에서 용매를 제거하는 건조 단계;를 포함하고, 상기 습윤 처리 단계 및 건조 단계 중 어느 한 단계 이상에서 30 ℃ 이상으로 실크 직물을 열처리 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 사용되는 실크사는 누에고치로부터 얻어지는 물질로 정련을 하지 않은 실크사를 사용할 수도 있고, 정련을 통해 세리신을 완전히 제거하거나, 부분적으로 제거한 실크사가 될 수 있다.

특히, 본 발명에서는 별도의 스판덱스 또는 합성섬유의 혼입 없이도 경사 위사 모두를 실크사, 즉, 100% 실크사만을 사용하여서도 우수한 신축성을 갖는 실크 직물을 제조할 수 있다. 이러한 100% 실크 직물은 실크가 가지고 있는 고유의 우수한 특성을 보존할 수 있다는 데 큰 장점을 갖는다. 즉, 실크 직물에 다른 천연 및 합성섬유를 홉입하여 직물을 제조하여 의류용 소재로 사용할 경우, 실크가 가지고 있는 우수한 광택, 촉감과 태가 손상되어 고급직물로 이용하는데 한계가 있다.

더욱이, 최근 우수한 생체적합성, 세포활성에 바탕하여 많은 연구개발이 이루어지고 있는 의료용 소재분야나 기능성화장품 소재분야에서는 100% 실크 직물의 중요성이 커진다. 즉, 실크의 경우 생체적합성이 우수하고 세포가 잘 부착되어 증식되는 특성 때문에 인공고막, 치과용 차폐막 등의 고부가가치 의료용 소재로 개발되고 있으므로, 실크 직물을 이용하여 치과용 차폐막, 화상치료제 및 고급 기능성 화장품 패치 등으로 이용이 가능하다. 그러나, 신축성이 우수하더라도 실크외 다른 성분이 혼입될 경우, 실크가 가지고 있는 우수한 생체적합성이 훼손될 수 있는 문제가 있다. 따라서, 신축성을 가지면서도 100% 실크 성분으로만 이루어져 있는 직물을 개발하는 것이 매우 중요하다.

실크의 이러한 특성은 유사한 단백질 섬유로 알려진 양모(울, wool)와도 큰 차이가 날 정도로 독특하여 실크가 가진 우수한 특성을 대체하기는 어렵다. 실크는 양모에 비하여 생체적합성 및 세포활성이 우수할 뿐만 아니라, 의류용 소재로 이용시에도 양모로는 흉내낼 수 없는 우수한 광택, 촉감을 가지고 있으며, 특히 피부친화성이 우수한 장점이 있다. 양모섬유의 경우에는 미세구조 측면에서 알파 헤릭스(α-helix) 구조를 가지고 있고, 거시구조에서도 크림프(crimp)로 알려져 있는 천연 꼬임의 구조를 이루고 있어, 섬유 자체에서 신축성을 가진다. 즉, 코일모양의 알파 헤릭스가 외부의 힘에 의해 늘어났다가, 외부의 힘이 제거되면 다시 회복되고, 또한 양모의 크림프 역시 외부의 힘이 가해졌을 때 꼬임이 풀리면서 양모섬유가 늘어났다가 줄어드는 특성이 있어 신축성을 갖기 쉽다. 특히, 양모섬유의 경우에는 증기 처리에 의해 과수축(super-contraction)되어 원래 길이보다도 더 줄어드는 특성이 있으므로 쉽게 신축성을 부여할 수 있으나, 실크의 경우에는 천연 꼬임이 전혀 없는 직선상의 필라멘트 구조로 되어 있고 베타 시트(β-sheet) 구조로 이루어져 있어 외력에 의해 쉽게 늘어나지 않고 절단되는 특성을 가지게 되어 신축성 부여가 어려운 특성이 있다.

본 발명에 따른 실크사는 단위 미터당 꼬임수(TPM, twist per meter)가 500 TPM 이상 또는 500 TPM 이상 20,000 TPM 이하가 될 수 있고, 바람직하게는 800 TPM 이상 또는 800 TPM 이상 15,000 TPM 이하가 될 수 있고, 좀 더 바람직하게는 1,000 TPM 이상 또는 1,000 TPM 이상 10,000 TPM이 될 수 있다. 여기서, 실크사의 꼬임수가 500 TPM 미만일 경우, 제직하여 실크 직물 제조시 신도 및 탄성회복률이 향상되는 정도가 저조하여 신축성이 우수한 실크 직물이라고 하기 어렵다. 다만, 실크사의 꼬임수가 과도한 경우, 예컨대, 20,000 TPM을 초과할 경우에는 실이 절단되는 등 실제로 그렇게 높은 꼬임수를 부여하기 어려울 뿐만 아니라 꼬임수가 과다하여 제직하기 어려운 문제가 발생할 수 있다.

본 발명에 따른 실크사의 섬도는 3 데니어(denier) 이상 또는 3 데니어 이상 2,000 데니어 이하가 될 수 있고, 바람직하게는 5 데니어 이상 또는 5 데니어 이상 1,500 데니어 이하, 좀 더 바람직하게는 10 데니어 이상 또는 10 데니어 이상 1,000 데니어 이하가 될 수 있다. 실크사의 섬도는 3 데니어 미만의 경우, 현실적으로 실크를 이용하여 실 상태로 제조하여 제직하기 어려울 수 있다. 또한, 실크사의 섬도가 2,000 데니어를 초과하는 경우에는 의류용 및 바이오 소재 용도에서는 섬도가 너무 커서 현실적으로 제직하기도 어렵고, 실제 직물로 사용하기 어렵다.

본 발명에서 신축성이 우수한 실크 직물을 제조하는 원리는 꼬임수가 높은 실크사로 먼저 제직하여 실크 직물을 제조한 후(도 1 참조), 여기에 물로 습윤 처리와 열 처리를 하게 되면, 물이 실크사에 침투할 때 꼬임이 풀리거나 고온에서 건조시 물이 실크사에서 빠져나오면서 실크사의 꼬임이 풀리면서(도 2 참조) 실크직물이 길이 방향으로 크게 수축하여 실크 직물의 길이가 감소하고, 두께는 증가하는 상태(도 3과 4 참조)로 실크 직물이 제조된다. 이렇게 제조된 실크 직물은 신도가 높으면서도 탄성회복률이 우수한 특성, 즉, 신축성이 우수한 특성을 갖게 된다.

먼저, 상술한 바와 같이 꼬임수가 높은 실크사를 사용하여 실크 직물을 제직하며, 이러한 제직 공정은 특별한 한정 없이 평직, 능직, 주자직 등의 다양한 형태와 최종 직물 용도에 따른 다양한 제직밀도를 적용하여 수행될 수 있다.

이렇게 제직된 실크 직물을 용매로 습윤 처리하고 건조하는 단계를 거치고 습윤처리 단계 및 건조 단계 중 하나 이상의 단계에서 열처리 공정을 병행함으로써 신축성이 우수한 특정을 부여할 수 있다.

본 발명에서 "습윤 처리 단계"는 상술한 바와 같이 물 등의 용매가 실크사에 침투할 수 있도록 하는 공정을 지칭하는 것으로, 직물의 위아래 및 앞뒤 면적이 모두 100% 적셔진 상태가 되도록 수행한다. 상기 습윤 처리 방법은 실크 직물을 물에 침지하거나, 분무장치를 이용하여 물을 실크 직물에 분무하는 방식 등 물을 실크 직물에 처리할 수 있는 다양한 방법이 모두 가능하다. 본 발명의 습윤 처리 단계에서는 실크에 용매가 들어가서 실크에 용매가 흡수 또는 실크가 팽윤되어 실크직물을 수축시키거나 용매가 실크로부터 빠져나오면서 실크 직물을 충분히 수축시킬 수 있는 용매 성분이면 그의 종류에 특별한 한정 없이 사용할 수 있다. 다만, 용매의 구입과 취급이 용이하고 최종 실크 직물을 우수한 탄성회복률을 확보하는 측면에서 물을 포함하는 용매를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 물을 중량 기준으로 95% 이상 또는 99% 이상 포함하는 용매 성분을 사용할 수 있다.

이러한 용매는 직물에 신축성 부여 공정과 세리신을 제거하는 정련 공정을 동시에 수행하고자 할 경우에 정련제인 산, 알칼리, 탄산나트륨, 비누, 효소 등의 정련제를 추가로 포함하거나, 또는 정련공정 없이 신축성 부여만을 하기 위하여 에탄올, 아세톤 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 특히, 본 발명에서는 습윤 처리 단계에서 정련제 등을 사용하거나 고온 고압 조건을 적용하여 세리신을 완전히 제거하면서 고신축성의 실크 직물을 제조할 수 있다. 또한, 이러한 정련제 등을 전혀 사용하지 않으며, 상압 조건 하에서 100 ℃ 이하의 물로 10분 이하로 처리하여도 신축성이 우수한 실크직물 제조가 가능하여, 세리신을 남겨놓고도 고 신축성의 실크 직물을 제조할 수 있다. 세리신이 남아 있게 되면 의류용도에서 다양한 촉감이나 염색 성능을 나타낼 수 있으며, 의료용 소재에서도 우수한 세포 활성 및 피부 친화성을 발현할 수 있어, 본 발명에 따르면 실크 직물에 신축성을 부여할 수 있을 뿐만 아니라 세리신 제거 여부를 함께 조절할 수 있어 응용 범위가 광범위한 장점이 있다.

또한, 상기 습윤 처리 단계는 상압 조건 하에서 0.1 ℃ 이상에서 0.1 ℃ 내지 100 ℃, 바람직하게는 5 ℃ 이상, 좀 더 바람직하게는 20 ℃ 이상에서 수행할 수 있다. 0.1 ℃ 미만에서는 물이 얼음이 되기 때문에 처리하기 어렵고, 온도가 낮을수록 처리비용이 증가하는 단점이 발생할 수 있다. 다만, 상기 습윤 처리 단계를 100 ℃를 초과하여 수행할 경우에는, 실크 직물이 장시간 처리시 손상되는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 습윤 처리 단계는 실크 직물을 용매에 적시거나 침지하기 시작하여 0.1 초 이상 또는 0.1 초 이상 내지 180 분으로 수행할 수 있으며, 바람직하게는 1초 이상, 좀더 바람직하게는 2초 이상 수행할 수 있다. 본 발명에서 습윤 처리 공정의 온도 및 처리 방식 등에 따라 공정 시간을 조절하여 수행할 수 있다.

본 발명의 습윤 처리 단계에서 용매가 물 이외의 성분을 포함하는 경우에는, 습윤 처리 후 실크 직물을 약 20 ℃의 물로 세정하여 용매를 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 습윤 공정을 수행한 후에, 습윤 처리된 실크 직물에서 용매를 제거하기 위한 건조 공정을 수행하게 된다. 이러한 건조 공정에서 구체적인 건조 방법이나 온도, 시간 등은 실크 직물에 잔류하는 용매 등이 효과적으로 제거될 수 있는 정도에서 특별한 한정 없이 적용할 수 있다. 예컨대, 건조 온도는 5 ℃ 이상 또는 5 ℃ 내지 250 ℃, 바람직하게는 15 ℃ 이상 또는 15 ℃ 내지 200 ℃, 좀 더 바람직하게는 25 ℃ 이상 또는 25 ℃ 내지 150 ℃로 수행할 수 있다. 공정에서 또한, 건조 시간은 0.5 시간 이상 또는 0.5 시간 내지 100 시간 동안, 바람직하게는 1 시간 이상, 좀더 바람직하게는 1.5 시간 이상 수행할 수 있다. 상기 건조 단계를 5 ℃ 미만에서 수행할 경우에는 건조온도가 너무 낮아 실크 직물로부터 용매를 제거하는 효율이 현저히 떨어질 수 있다. 다만, 이러한 건조 단계를 250 ℃ 이상으로 수행할 경우에는 실크 직물이 열에 의해 손상 가능성이 있어 바람직하지 않다. 또한, 건조 시간은 실크 직물로부터 용매를 효과적으로 제거할 수 있는 측면에서 0.5 시간 이상으로 수행할 수 있으며, 건조 온도에 따라 건조 시간을 조절하여 적용할 수 있다. 다만, 장시간의 건조 공정에 의한 직물의 손상을 방지하는 측면에서 100 시간 이하로 수행할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 습윤 처리 단계 및 건조 단계 중 어느 한 단계 이상에서 30 ℃ 이상으로 실크 직물을 열처리 공정을 수행함으로써, 실크 직물에 우수한 신축성을 부여하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 "열처리 공정"은 상기 습윤 처리 공정 및 건조 처리 공정에서 실크사에 용매를 좀더 용이하게 침투하거나 및/또는 용매가 실크사에서 빠져나오는 과정을 통해 실크 직물에 우수한 신축성을 부여할 수 있는 공정을 지칭하는 것이다. 상기 열처리 단계는 열에너지를 전달할 수 있는 방법이면 모두 가능하여, 용매 등의 존재 여부 조건에 따라 습식 공정이나 건식 공정 등으로 수행할 수 있다. 즉, 상기 실크직물을 상술한 바와 같이 용매에 처리할 때 열에너지를 전달하여 처리온도를 높이는 것도 가능하며, 실크 직물을 용매 처리 후 건조시 열을 가하는 형태로 열처리하는 것도 가능하다. 또한, 공정의 경시적인 측면에서, 용매처리와 열처리를 동시에 할 수도 있고, 용매처리 후 열처리를 하는 것도 가능하다. 특히, 이러한 열처리 공정은 실크 직물을 습윤 처리시에 동시에 처리하여 용매가 보다 더 용이하게 실크사에 침투하여 실크사를 수축시킬 수 있는 것을 촉진시킴으로써 실크 직물에 우수한 신축성을 부여할 수 있다. 또한, 상기 열처리 공정을 건조 단계에서 습윤 처리 공정을 통해 실크사에 침투한 물 등의 용매가 실크사에서 빠져나오면서 실크사의 꼬임이 풀리면서 실크 직물이 길이 방향으로 크게 수축하여 실크 직물의 길이가 감소하며 실크 직물에 우수한 신축성을 부여할 수 있다.

본 발명의 열처리 공정은 30 ℃ 이상 또는 30 ℃ 내지 250 ℃, 바람직하게는 35 ℃ 이상 또는 35 ℃ 내지 200 ℃, 좀 더 바람직하게는 40 ℃ 이상 또는 40 ℃ 내지 150 ℃에서 수행할 수 있다. 상기 열처리 공정을 30 ℃ 미만에서 수행할 경우에는 열처리 온도가 너무 낮아 실크직물에 신축성이 생기지 않는 문제가 있다. 다만, 이러한 열처리 공정을 250 ℃ 이상으로 수행할 경우에는 실크 직물이 열에 의해 손상 가능성이 있어 바람직하지 않다. 또한, 이러한 열처리 공정은 0.1초 내지 100 시간, 바람직하게는 1초 이상, 좀더 바람직하게는 2초 이상 수행할 수 있다. 상기 열처리 단계는 실크 직물에 충분한 신축성을 부여하는 측면에서 0.1 초 이상을 수행할 수 있으며, 장시간의 열처리 공정에 의한 직물의 손상을 방지하는 측면에서 100 시간 이하로 수행할 수 있다.

특히, 상기 열처리 공정을 용매가 존재하는 조건 하에서 습식 공정으로 수행하는 경우에는, 기존의 습윤 처리 공정에서 사용된 용매 존재 하에서 용매 온도를 상술한 바와 같은 범위로 승온하여 수행할 수 있다. 특히, 이러한 습식 공정의 열처리 단계는 용매를 사용하는 습윤 처리 공정을 처음부터 고온 조건으로 적용하여 동시에 수행하거나, 습윤 처리 단계에서 처리되는 용매의 온도를 점차 승온하며 수행할 수 있다. 예컨대, 습윤 처리 단계에서 열처리 공정을 수행하는 경우에는, 용매로 물 등을 사용하여 실크 직물을 침지한 후 실크 직물을 별도의 열처리 없이 상온(20℃~25℃)에서 24시간 동안 건조할 때를 기준으로, 용매 처리 온도는 30 ℃ 이상 또는 30 ℃ 내지 100 ℃, 바람직하게는 35 ℃ 이상, 좀 더 바람직하게는 40 ℃ 이상으로 수행할 수 있다. 이러한 용매 처리온도 조건 하에서 실크 직물의 열처리 시간은 바람직하게는 0.1초 내지 2 시간으로 수행할 수 있으며, 100 ℃ 이하에서 10분 이하로 처리함으로써 세리신이 제거되지 않은 상태로 신축성이 우수한 실크 직물을 제조할 수 있다.

본 발명에서 최종 신축성이 우수한 실크직물을 제조하기 위해서는 습윤 처리시 사용한 용매를 제거해야 하므로 건조 공정이 필요하다. 동일한 정도의 신축성이 있는 직물을 얻는 것을 기준으로, 용매 처리 온도가 증가할수록, 건조시 온도가 감소해도 신축성 있는 직물이 얻어지면, 반대로 건조시 온도가 증가할수록 용매 처리 온도가 감소해도 신축성이 있는 직물을 얻을 수 있다. 즉, 용매를 이용한 습윤 처리시 열처리를 하든지, 건조 공정시에 열처리를 하든지 일정량의 열에너지가 실크 직물에 가해지는 것이 신축성 있는 실크 직물 제조에 필요하다. 바꿔 말하면, 실크 직물에 열에너지가 가해지는 것이 습윤 처리 또는 건조 공정시에 가해지는 것과 관계없이 신축성 있는 실크 직물제조에 효과적이므로, 습윤 공정에서 용매 처리시 온도가 높아 열에너지가 실크직물에 전달되었다면, 건조공정에서는 온도가 높지 않아도 신축성 있는 실크 직물이 얻어지며, 습윤 공정에서 용매 처리시 열에너지가 실크 직물에 전달되지 않았더라도 건조공정에서 충분한 열에너지가 가해지면 신축성 있는 실크직물을 제조하는 데 효과가 있다. 다시 말하면, 용매 처리시 열에너지가 많이 가해질수록, 건조공정에서 열에너지를 덜 가해져도 되며, 반대로 용매 처리시 열에너지가 적게 가해질수록, 즉, 용매 처리 온도가 감소할수록 건조 공정시 더 많은 에너지가 가해져야, 즉, 건조 공정시 온도가 증가해야 신축성 있는 실크 직물 제조가 가능하다.

또한, 본 발명에서 습윤처리가 끝난 실크직물의 건조 단계에서도 열처리 공정을 함께 수행할 수 있다. 예컨대, 이렇게 습윤 처리후 건조 공정 등으로 열처리 단계를 수행할 경우, 습윤 단계에서 별도의 열처리 없이 20 ℃에서 물에 침지한 후 건조할 때를 기준으로, 건조 장치의 온도를 30 ℃ 이상 또는 30 ℃ 내지 250 ℃, 바람직하게는 35 ℃ 이상 또는 35 ℃ 내지 200 ℃, 좀 더 바람직하게는 40 ℃ 이상 또는 40 ℃ 내지 150 ℃로 적용하여 수행할 수 있다. 이러한 건조 온도 조건 하에서 실크 직물의 열처리 시간, 즉, 건조 시간은 바람직하게는 1 시간 내지 36 시간 또는 2 시간 내지 24 시간으로 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구체적 일례로서, 용매를 사용하는 습윤 처리 단계에서 열처리 공정을 동시에 수행하여 고신축성 실크 직물을 제조하는 방법은, 꼬임수가 500 TPM 이상인 실크사로 직물을 제직하는 단계, 상기 제직된 실크 직물을 30 ℃ 이상의 조건 하에서 0.1 초 내지 2 시간 동안 용매로 습윤 처리하는 단계, 및 상기 습윤 처리된 실크 직물을 5 ℃ 이상에서 건조하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 바람직한 구체적 일례로서, 용매를 사용한 습윤 처리 후에 건조 단계에서 열처리 공정을 수행하여 고신축성 실크 직물을 제조하는 방법은, 꼬임수가 500 TPM 이상인 실크사로 직물을 제직하는 단계, 상기 제직된 실크 직물을 0.1 ℃ 이상에서 용매로 습윤 처리하는 단계, 및 상기 습윤 처리된 실크 직물을 30 ℃ 이상에서 1 내지 36 시간 동안 건조하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 상술한 바와 같은 방법에 따라 제조되는 고신축성 실크 직물이 제공된다. 본 발명에 사용되는 실크직물은 정련을 통해 세리신을 완전히 또는 부분적으로 제거한 것이거나, 별도의 정련 없이 세리신이 다수 포함되어 있는 직물일 수 있다.

일반적으로 실크 섬유는 두 가닥의 피브로인을 세리신이 둘러싸고 있는 구조로 있다. 이 중에서, 세리신이 남아 있게 되면, 좀 더 시원한 느낌의 직물을 얻을 수 있으며, 염색 역시 보다 진한 색깔의 발현이 가능하여 세리신이 제거된 직물과 달리 다른 촉감, 태, 광택과 색감을 나타낸다. 또한, 의료용 소재로 응용시에도 세리신은 세포활성이 우수하고, 피부 친화성이 피브로인보다 좋기 때문에 피브로인 100%로 이루어진 실크 소재에 비하여 세리신이 남아있는 경우, 다른 상처치유 능력과 피부친화성을 보이므로 실크 직물에 신축성을 부여하는 것도 중요하나, 세리신을 제거 여부를 함께 조절할 수 있는 것도 중요하다. 본 발명에 따르면 습윤 처리 단계에서 용매 조성이나 온도 및 압력 조건 등을 조절함으로써 세리신을 완전히 제거할 수도 있고, 세리신을 부분적으로 남기거나, 전혀 제거하지 않고도 실크 직물 제조가 가능하므로 고 신축성 실크 직물을 의류용과 의료용으로 활용할 때 용도에 따라 다양하게 활용할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 고신축성 실크 직물은 길이 6 cm, 폭 2 cm의 크기의 샘플을 온도 20 ℃ 및 상대습도 65%의 표준조건에서 24시간 이상 보관한 후 동일 조건에서 (gauge length) 3 cm로 만능물성측정기(로드셀: 200 kgf)로 10 cm/s의 인장속도로 인장하면서 인장신도를 측정시 신도가 25% 이상 또는 25% 이상 내지 500%, 바람직하게는 30% 이상, 좀더 바람직하게는 35% 이상이 될 수 있다. 또한, 상기 고신축성 실크 직물은 탄성회복률이 70% 이상, 바람직하게는 75% 이상, 좀 더 바람직하게는 80% 이상이 될 수 있으며, 상기 탄성회복률은 후술되는 시험예에 기재된 방법에 따라 측정할 수 있다. 기존의 실크 직물의 경우에는 신도와 탄성회복률이 낮아 신축성이 저조하여 신축성이 필요한 기능성 직물로 이용하기 어려웠으나 본 발명의 실크 직물은 상술한 바와 같이 신도 및 탄성회복률이 우수하여 신축성이 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다.

본 발명의 실크 직물은 우수한 신축성을 필요로 하는 야외활동복, 기능성 속옷 및 내복 등의 의류 용도뿐만 아니라 화상치료재, 창상피복재, 치과용 차폐막 등의 의료용도, 피부에 탄력을 주는 마스크 패치 등의 화장품 용도로 사용할 수 있다.

특히, 본 발명의 실크 직물은 별도의 스판텍스 또는 합성섬유의 혼입 없이도 경사 및 위사 모두를 실크사, 즉, 100% 실크사만을 사용하여서도 우수한 신축성을 가짐으로써, 전술한 바와 같이 실크가 가지고 있는 고유의 우수한 특성을 보존할 수 있다는 데 큰 장점을 갖는다. 본 발명의 실크 직물은 우수한 신축성과 함께, 우수한 피부친화성, 우수한 흡습성과 생체적합성으로 인하여 의류용 외에도 의료용 소재 등을 비롯한 바이오소재로 효과적으로 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 고신축성 실크 직물은 한국산업표준(Korean Industrial Standards)　KS K ISO 675의 방법에 따라 측정한 신축성을 가지는 방향에서의 세탁후 치수변형율이 2% 이하 또는 0.1% 내지 2%, 바람직하게는 1% 이하, 좀더 바람직하게는 0.5% 이하가 될 수 있다. 본 발명에 따른 실크 직물은 우수한 신축성으로 상술한 바와 같이 치수 변형률을 최소화됨으로써, 일반 세탁기를 이용하여 세탁시에도 수축 정도가 거의 나타나지 않아 다양한 용도에서 대중적인 소재로 사용할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 있어서 상기 기재된 내용 이외의 사항은 필요에 따라 가감이 가능한 것이므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다.

본 발명에 따르면, 꼬임수가 500 TPM 이상인 실크사로 제직 후에 습윤 단계 및 건조 단계를 수행하고, 이때 습윤 및 건조 단계 중 한 단계 이상에서 소정의 범위로 열처리 공정을 병행하면 실크 직물이 신도 및 탄성회복률이 증가하여 신축성이 향상되는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 비교예 1의 실크 직물 표면에 대한 전자현미경 사진(30배)이다.
도 2는 실시예 1의 실크 직물 표면에 대한 전자현미경 사진(30배)이다.
도 3은 비교예 1의 실크 직물 단면에 대한 전자현미경 사진(30배)이다.
도 4는 실시예 1의 실크 직물 단면에 대한 전자현미경 사진(30배)이다.
도 5는 비교예 1의 실크 직물의 사진이다.
도 6은 비교예 1의 실크 직물을 손으로 늘렸을 때의 사진이다.
도 7은 실시예 1의 실크 직물의 사진이다.
도 8은 실시예 1의 실크 직물을 손으로 늘렸을 때의 사진이다.
도 9은 실시예 1의 실크 직물을 손으로 60초간 늘린 후 놓았을 때의 사진이다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1~12

하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조건으로, 21 데니어의 실크를 2합(실시예 2) 내지 4합(실시예 1 및 3~12)한 후 꼬임수를 600 내지 6,000 TPM으로 하여 제조한 실크사를 위사로 하고, 42 데니어의 단사를 경사로 하여 제직하였고, 경사밀도 60 및 위사밀도 74로 제직기(호쿠리쿠, 야마모토社, 일본)를 이용하여 평직물을 제조하였다.

이렇게 제조한 실크 직물은 물을 용매로 사용하여 침지 또는 분무 형태로 습윤 처리하였다. 용매 처리 온도는 20 내지 100 ℃로 달리하여 0.1분 내지 30분 동안 처리하였다. 이렇게 용매를 물로 처리한 실크 직물의 경우 바로 건조하였으며, 건조는 열풍 건조 오븐을 이용하여 수행하였다. 이때, 건조 온도는 건조기의 열풍 온도를 기준으로 35 내지 100 ℃, 건조시간은 6 또는 24 시간 동안 건조하였다.

실시예 13

하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 21 데니어의 실크를 4합한 후 꼬임수를 4000 TPM으로 하여 제조된 실크사를 경사와 위사로 모두 사용한 것으로 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 신축성이 우수한 실크 직물을 제조하였다.

비교예 1

하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 제직기를 이용하여 평직물로 제조한 실크 직물에 대해 별도의 습윤 단계 및 건조 단계, 및 열처리 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 신축성이 우수한 실크 직물을 제조하였다.

비교예 2~3

하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조건으로, 21 데니어(d)의 실크를 4합한 후 꼬임수를 300 내지 4,000 TPM으로 하여 제조한 실크사를 위사로 하고, 42 데니어의 단사를 경사로 하여 제직하였고, 경사밀도 60 및 위사밀도 74로 제직기(호쿠리쿠, 야마모토社, 일본)를 이용하여 평직물을 제조하였다.

이렇게 제조한 실크 직물은 용매로 물을 사용하여 침지 형태로 습윤 처리하였다. 용매 처리온도는 20 내지 100 ℃로 달리하여 30분 동안 처리하였다. 용매를 물로 처리한 실크 직물의 경우 바로 건조하였다. 건조는 열풍 건조 오븐을 이용하여 건조하였으며, 건조온도는 건조기의 열풍온도를 기준으로 25 내지 100 ℃, 건조시간은 6 또는 24 시간 동안 건조하였다.

실시예 1~13 및 비교예 1~3에 따라 실크 직물을 제조하는데 사용한 경사, 위사 및 이들의 꼬임수, 처리용매 및 용매처리시간, 용매처리방법 및 용매처리온도, 건조 온도 및 건조 시간 등의 공정 조건은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.

	위사	위사 꼬임수 (TPM)	경사	경사 꼬임수 (TPM)	처리 용매	용매 처리 시간 (분)	용매 처리 방법	용매 처리 온도 (℃)	용매 처리후 직물 건조 온도 (℃)	용매 처리후 직물 건조 시간 (시간)
실시예 1	21d x 4합	4000	42d 단사	-	물	30	침지	100	100	6
실시예 2	21d x 2합	4000	42d 단사	-	물	30	침지	100	100	6
실시예 3	21d x 4합	6000	42d 단사	-	물	30	침지	100	100	6
실시예 4	21d x 4합	2000	42d 단사	-	물	30	침지	100	100	6
실시예 5	21d x 4합	1000	42d 단사	-	물	30	침지	100	100	6
실시예 6	21d x 4합	600	42d 단사	-	물	30	침지	100	100	6
실시예 7	21d x 4합	4000	42d 단사	-	물	5	분무	20	100	6
실시예 8	21d x 4합	4000	42d 단사	-	물	30	침지	20	100	6
실시예 9	21d x 4합	4000	42d 단사	-	물	30	침지	20	35	24
실시예 10	21d x 4합	4000	42d 단사	-	물	30	침지	20	50	24
실시예 11	21d x 4합	4000	42d 단사	-	물	30	침지	50	100	6
실시예 12	21d x 4합	4000	42d 단사	-	물	0.1	침지	100	100	6
실시예 13	21d x 4합	4000	21d x 4합	4000	물	30	침지	100	100	6
비교예 1	21d x 4합	4000	42d 단사	-	-	-	-	-	-	-
비교예 2	21d x 4합	300	42d 단사	-	물	30	침지	100	100	6
비교예 3	21d x 4합	4000	42d 단사	-	물	30	침지	20	25	24

시험예

실시예 1~13 및 비교예 1~3의 실크 직물에 대하여 다음과 같은 방법으로 물성 평가를 수행하였다.

a) 실크 직물의 탄성회복률

실크 직물의 탄성회복률을 측정하기 위해 먼저 실크 직물을 길이 8 cm, 폭 3 cm로 제조한 후, 표준 상태인 온도 20 ℃ 및 상대습도 65%의 조건의 항온항습실에 24시간 이상 보관하여 실크직물이 표준상태의 온도 및 습도 조건에서 평형상태에 도달하도록 하였다. 직물의 부자연스러운 구김살 제거를 위해 질량 100 g의 초하중이 시험편 전반에 걸리도록 하였다. 이후에 시험편의 게이지 길이 (gauge length)를 5 cm로 하고 시편의 5 cm 부분에 표시하였다. 이후에 만능물성측정기 (OTT-003, Oriental TM, 한국)를 이용하여, 1 mm/s의 인장속도로 인장하여 10 mm를 당긴 후 클램프를 정지시키고 1분 동안 방치하였다. 이후에 시험편을 클램프로부터 분리한 다음 3분 동안 방치하였다. 다시 질량 100 g의 초하중이 시험편 아래 끝 전반에 균일하게 걸리도록 걸어줘서 부자연스러운 구김살을 제거하고 앞서 5 cm 부분에 표시한 시편의 거리(x)를 눈금자를 사용하여 측정한 후 계산식 1을 이용하여 탄성회복률을 계산하였다.

[계산식 1]

탄성회복률 (%) = (10-y)/10 × 100

여기에서 y는 x - 50이며, x는 50 mm 부분에 표시한 시편의 거리(mm)이다.

b) 실크 직물의 신도

실크 직물의 신도를 측정하기 위해 먼저 실크 직물을 길이 6 cm, 폭 2 cm로 제조한 후, 표준 상태인 온도 20 ℃ 및 상대습도 65%의 조건의 항온항습실에 24시간 이상 보관하여 실크직물이 표준상태의 온도 및 습도 조건에서 평형상태에 도달하도록 한 후, 게이지 길이 (gauge length) 3 cm로 만능물성측정기 (OTT-003, Oriental TM, 한국)를 이용하여, 10 cm/s의 인장속도로 인장하면서 인장강도 및 인장신도를 측정하였다. 이때 사용한 만능물성측정기의 로드셀은 200 kgf 였다.

c) 실크 직물의 수축률

직물의 수축률은 위사 방향으로 직물의 수축 정도를 측정하였다. 먼저, 위사 방향으로 습윤 처리 단계 및 건조 단계 전의 직물에 대해서 길이(L₁)를 측정한 후, 습윤 처리 단계 및 건조 단계 후의 직물에 대해 위사 방향에서의 길이(L₂)을 측정한 후 계산식 2를 이용하여 수축률을 얻었다.

[계산식 2]

직물의 수축율(%) = (L₁-L₂)/L₁ × 100

실시예 1~13 및 비교예 1~3에 따라 제조된 실크 직물에 대한 수축률, 신도, 탄성회복률 등의 물성 측정 결과는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.

	실크직물의 수축률(%)	실크직물의 신도(%)	실크직물의 탄성회복률(%)
실시예 1	71.5	99.2	96.7
실시예 2	70.2	98.3	97.1
실시예 3	82.5	105.1	95.8
실시예 4	62.2	91.2	93.2
실시예 5	57.5	83.2	89.5
실시예 6	52.1	73.2	83.5
실시예 7	53.3	141.3	96.7
실시예 8	55	150.1	100.0
실시예 9	28.55	50.7	100.0
실시예 10	43.75	101.9	100.0
실시예 11	60	137.0	100.0
실시예 12	63.2	134.7	100.0
실시예 13	70.5	112.2	97.7
비교예 1	0	19.1	측정불가
비교예 2	5.1	23.5	38.2
비교예 3	11.8	29.7	40.0

또한, 실시예 1과 비교예 1에 따라 제조된 실크 직물의 표면 및 단면의 전자현미경 사진을 도 1~4에 나타내었다. 도 1 및 2를 비교해보면, 기존의 방식으로 제직된 비교예 1의 실크 직물(도 1)에 비해, 본 발명에 따라 열처리가 병행된 습윤 처리와 건조 처리를 하여 제조한 실시예 1의 실크 직물(도 2)은 물이 실크사에 침투하고 고온에서 건조시 물이 실크사에서 빠져나오면서 실크사의 꼬임이 풀리며 높은 신축성을 확보할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 실시예 1의 실크 직물 단면(도 4)을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 비교예 1의 실크 직물 단면(도 3)에 비해 길이 방향으로 크게 수축하여 실크 직물의 길이가 감소하고, 두께는 증가하는 상태가 되어, 신도가 높으면서도 탄성회복률이 우수한 특성, 즉, 신축성이 우수한 특성을 갖게 됨을 알 수 있다.

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 꼬임수가 4000 TPM인 실크사로 제직한 실크직물의 경우(비교예 1), 신도가 19.1%이고, 탄성회복률은 측정중 샘플이 절단되어 측정 불가하였다. 실제로 비교예 1의 실크직물은 기존에 알려진 바와 같이, 손으로 늘리며 힘을 가하여도 도 5의 원래 직물 상태 대비하여, 도 6과 같이 직물이 잘 늘어나지 않는 것을 확인하였다. 그러나, 본 발명에 따라 동일한 실크 직물을 100 ℃의 물에 30분 침지한 후 100 ℃로 6 시간 동안 건조한 경우(실시예 1), 용매 처리후 수축률은 71.5%를 보였고, 신도는 99.2%로 크게 증가하였으며, 탄성회복률은 96.7%로 신축성이 매우 우수한 실크 직물이 얻어짐을 확인하였다. 특히, 이러한 높은 신도와 우수한 탄성회복률은 도 7~9의 사진에서도 확인할 수 있다. 즉, 도 7의 실크직물을 손으로 늘렸을 때, 도 8과 같이 크게 직물이 늘어남을 알 수 있고, 직물을 늘린 후 힘을 제거하였을 때, 도 9와 같이 원래의 직물 모양(도 7)으로 회복됨을 확인하였다. 실크사의 꼬임수가 증가할수록 용매처리후 수축률, 실크 직물의 신도 및 탄성회복률은 증가하는 경향을 나타내었고(실시예 2 내지 6), 실크사의 꼬임수가 300으로 감소한 경우 (비교예 2), 용매처리후 수축률이 5.1%, 실크 직물의 신도는 23.5%, 탄성회복률은 38.2%로 신축성이 좋지 못한 것으로 나타나, 실크사의 꼬임수가 최종 실크 직물의 물성에 크게 영향을 주는 것으로 나타났다.

실크 직물을 물로 처리할 때 침지하지 않고 분무기를 이용하여 실크 직물에 분무하여 처리한 경우에도(실시예 7) 얻어진 실크 직물의 신축성이 우수한 것으로 나타났는데, 실크 직물의 신도는 141.3%, 탄성회복률은 96.7%으로 나타났다. 또한, 실크 직물을 물에 침지할 때 침지온도가 감소할수록(실시예 1, 8, 11), 직물의 수축률은 점점 감소하는 경향을 나타내었으나 실크 직물의 신도는 점점 증가하였고, 탄성회복률도 침지온도가 50 ℃ 이상일 경우 100%를 나타내 물에 침지온도가 감소할수록 신축성이 향상되는 결과를 나타내었다.

한편, 실크를 물에 침지하는 온도를 20 ℃로 고정하고, 실크 직물의 건조온도를 달리한 경우, 실크 직물의 건조온도가 증가할수록 수축률이 증가하고 신도가 증가하는 경향을 보였으며, 탄성율은 모두 100%를 나타내어 실크 직물을 건조하는 온도가 증가할수록 신축성이 향상되는 결과를 얻었다.

실크 직물을 물에 침지하는 시간은 30분(실시예 1)보다는 0.1분의 경우(실시예 12)가 신도와 탄성회복률에서 더 높은 수치를 나타내어 신축성이 향상되는 것으로 나타났다. 실크 직물에 위사 뿐만 아니라 경사에 4,000 TPM으로 꼬임수가 높은 실크사를 사용한 경우에도(실시예 13) 높은 신축성의 실크 직물을 얻을 수 있었다.

본 발명에 따르면, 꼬임수가 높은 실크사를 이용하여 기존의 설비를 이용하여 제직하여 실크직물을 제조한 후, 물과 같은 친환경 용매처리공정과 간단한 건조공정을 열처리와 병행했을 때 신축성이 우수한 실크 직물을 제조할 수 있었다. 이에 따라 우수한 의류직물소재이면서도, 피부친화성이 우수하고, 생체적합성, 세포친화성, 상처치유능력이 뛰어난 실크 소재의 장점을 이용하여 고기능성 속옷, 창상피복재, 기능성화장품 패치 등 섬유의류, 의료용기기 및 화장품 분야 등에서 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (12)

1. 꼬임수가 600 TPM 내지 10,000 TPM인 실크사로 직물을 제직하는 단계;
   상기 제직된 실크 직물을 50 ℃ 내지 100 ℃의 조건 하에서 0.1 초 내지 180 분 동안 용매로 습윤 처리하는 단계; 및
   상기 습윤 처리된 실크 직물을 5 ℃ 내지 150 ℃의 조건 하에서 0.5 내지 100 시간 동안 건조하는 단계;
   를 포함하는 방법으로 제조되고,
   신도가 73.2% 이상이며 탄성회복률이 83.5% 이상이고, 한국산업표준(Korean Industrial Standards)　KS K ISO 675의 방법에 따라 측정한 세탁후 치수변형율이 2% 이하인 고신축성 실크 직물.
2. 꼬임수가 600 TPM 내지 10,000 TPM인 실크사로 직물을 제직하는 단계;
   상기 제직된 실크 직물을 0.1 ℃ 내지 100 ℃의 조건 하에서 0.1 초 내지 180 분 동안 용매로 습윤 처리하는 단계; 및
   상기 습윤 처리된 실크 직물을 50 ℃ 내지 250 ℃의 조건 하에서 1 내지 100 시간 동안 건조하는 단계;
   를 포함하는 방법으로 제조되고,
   신도가 73.2% 이상이며 탄성회복률이 83.5% 이상이고, 한국산업표준(Korean Industrial Standards)　KS K ISO 675의 방법에 따라 측정한 세탁후 치수변형율이 2% 이하인 고신축성 실크 직물.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    경사 및 위사가 모두 실크사로 구성된 것인 고신축성 실크 직물.
11. 삭제
12. 삭제

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