KR102243538B1 - 타월의 정련방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 타월의 정련방법에 관한 것으로서, 타월의 제조공정 중 정련공정을 친환경적으로 수행할 수 있는 것이다. 즉, 상기 정련방법은 탄산칼륨/실리카 복합체(K₂CO₃/SiO₂) 및 계면활성제를 포함하는 수용액을 제조하는 단계, 상기 수용액에 비정련 타월을 투입하고 60 내지 70℃에서 10 내지 30분 간 정련하는 단계를 포함함으로써 폐수발생을 저감시키며 정련공정의 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

타월의 정련방법.{SCOURING METHOD OF TOWEL}

본 발명은 타월의 정련방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 고체 염기를 사용하여 종래의 염기성 수용액을 이용한 정련방법을 개선함으로써 친환경적인 제조방법으로 정련공정을 수행할 수 있는 타월의 정련방법에 관한 것이다.

타월은 면직물로 이루어지며 면사를 제직하고 호발한 후 정련 및 염색하고 유연 가공함으로써 제조되게 된다. 최근에는 염색 가공에 의해 폐수가 발생하며 사용자에게 유해할 수 있기 때문에 염색 공정 대신 색상이 다른 면사를 이용하여 제직함으로써 다양한 문양이나 무늬의 타월을 제조하고 있다.

따라서 타월을 제조하는 최근의 공정에서는 유해한 화학물질을 대폭 저감하고 있으나, 정련 공정에서는 염기성 수용액을 사용하고 있어 공정 상 오염물질이 발생하는 문제점이 있다.

일반적인 정련 공정에서는 염기성의 무기성 정련제, 단백질계 섬유에는 계면활성제나 용제와 같은 유기성 정련제가 단독으로 사용되거나 병용되고 있다. 염기성 수용액을 사용한 정련공정에서는 고농도의 수산화나트륨과 침투제, 습윤제, 금속이온봉쇄제 등을 사용하고 있으나, 정련 공정 후 중성으로 조절하기 위하여 강산을 사용하여 수세하기 때문에 다량의 용수가 필요하며 폐수 처리도 문제가 된다. 또한, 염기성 수용액과 산성 수용액으로 반복 처리하기 때문에 면사에 손상을 입혀 제품의 품질을 저하시키는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 효소를 이용한 정련방법이 개발되고 있다. 예를 들어, 대한민국 등록특허공보 10-0785827호에는 펙티나제와 계면활성제를 이용하여 정련공정을 수행하고 있으며, 대한민국 등록특허공보 10-1376682호에는 셀룰라아제(cellulase), 프로테아제, 리파아제(lipase), 펙티나아제(pectinase), 및 계면활성제를 포함하는 정련 처리액 조성물을 이용하여 정련공정을 수행하고 있다.

그러나 이러한 효소를 이용한 정련방법에서는 정련 효율이 높지 않기 때문에 저온에서 1차 정련 후 고온에서 다시 2차 정련을 수행해야 하므로 공정 효율이 낮은 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 10-0785827호 대한민국 등록특허공보 10-1376682호

본 발명은 상기와 같은 종래기술을 감안하여 안출된 것으로, 알칼리 화합물을 사용하지 않고 고체 염기를 사용하여 정련공정을 수행함으로써 폐수발생을 저감시킨 친환경적인 정련방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 한 번의 정련공정으로 면사에 포함된 불순물을 효율적으로 제거할 수 있어 효소를 이용한 종래의 정련공정에 비해 공정 효율을 향상시킬 수 있는 정련방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 타월의 정련방법은 탄산칼륨/실리카 복합체(K₂CO₃/SiO₂) 및 계면활성제를 포함하는 수용액을 제조하는 단계, 상기 수용액에 비정련 타월을 투입하고 60 내지 70℃에서 10 내지 30분 간 정련하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 탄산칼륨/실리카 복합체는 탄산칼륨 40 내지 50 중량% 및 실리카 50 내지 60 중량%로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 수용액은 탄산칼륨/실리카 복합체 1 내지 5 중량%, 계면활성제 0.05 내지 2 중량% 및 잔부의 물로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 타월의 정련방법을 적용하면 알칼리 화합물을 사용하지 않고 고체 염기를 사용하여 정련공정을 수행함으로써 폐수발생을 저감시킨 친환경적인 정련공정을 수행할 수 있다.

또한, 한 번의 정련공정으로 면사에 포함된 불순물을 효율적으로 제거할 수 있어 효소를 이용한 종래의 정련공정에 비해 공정 효율을 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

일반적인 타월의 제조공정은 단일 또는 복수의 색상을 가진 면사로 제직하여 면포를 제조하는 공정, 상기 면포를 호발하여 직물에 있는 풀을 제거하는 호발공정, 상기 호발공정을 마친 면포를 정련하여 불순물을 제거하는 정련공정을 수행하며, 또한, 필요에 따라 염색공정을 수행한다. 이와 같이 정련을 마친 면포는 봉제공정을 통해 마무리함으로써 제품을 완성하게 된다.

본 발명은 이러한 통상의 타월 제조공정 중 정련공정을 최적화한 것으로서, 더욱 상세하게는, 탄산칼륨/실리카 복합체(K₂CO₃/SiO₂) 및 계면활성제를 포함하는 수용액을 제조하는 단계, 상기 수용액에 비정련 타월을 투입하고 60 내지 70℃에서 10 내지 30분 간 정련하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일반적으로 타월의 제조공정에서 면사에는 팩틴질, 왁스질, 지방질, 단백질, 색소, 회분 등의 불순물이 5% 정도 포함되어 있으며, 이러한 불순물 외에 방적유나 제직시 사용하는 호제가 함유되어 있다. 따라서 면포를 정련할 때 모소, 호발, 정련, 표백의 각 공정을 수행하게 된다.

타월의 이러한 제조공정에서 수행해야 하는 정련공정은 일반적으로 수산화나트륨(NaOH)과 같은 강염기를 함유하는 고농도의 수용액을 사용하고 있다. 그러나 본 발명에서는 이러한 염기성 수용액 대신 고체 염기를 함유하는 수용액을 사용하여 정련공정을 수행하게 된다. 상기 고체 염기는 사용 후 세척 및 여과에 의해 제거 및 회수가 가능하며, 세척 후의 폐수는 중성의 수용액이므로 폐수 처리가 매우 간편한 장점이 있다. 또한, 공정폐수를 줄여 친환경적인 공정으로 타월을 제조할 수 있게 된다.

다양한 고체 염기 중 탄산칼륨을 사용하는 이유는 탄산이 용해되어 용출되는 경우에도 환경에 유해성이 적기 때문이며, 정련공정에서 최적의 효율을 얻기에 충분한 것으로 확인되었기 때문이다. 또한, 실리카 역시 인체에 무해한 성분으로 정련공정 후 잔존하더라도 환경에 대한 유해성이 없는 것이다. 상기 실리카는 담체 역할을 하는 것으로 탄산칼륨을 고정시켜 고체 염기를 형성함으로써 정련공정 중 염기성 수용액을 형성하고 사용 후에는 회수가 가능하게 된다.

즉, 본 발명에서 사용되는 상기 탄산칼륨/실리카 복합체는 실리카 입자를 담체로 하여 탄산칼륨을 실리카에 대하여 고정한 것이다.

타월은 그 종류에 따라 면사 외에 나일론, 폴리에스터, 폴리아미드 등을 포함하는 복합사나 미네랄을 함유하는 기능성 섬유 등 다양한 섬유가 사용될 수 있다. 본 발명의 정련방법을 적용하면 이러한 다양한 섬유를 이용하여 제조된 타월에 대해서도 효과적이며 친환경적인 정련공정을 수행할 수 있다.

상기 탄산칼륨/실리카 복합체는 시판되는 제품을 구입하여 사용할 수도 있으나, 시약으로 판매되는 고체 염기는 가격이 비싸며 정련공정에서 고순도의 고체 염기를 필요로 하는 것은 아니기 때문에 일반적인 졸겔 합성법을 이용하여 간단히 제조할 수 있다.

일 실시예에서 상기 탄산칼륨/실리카 복합체는 다음과 같이 제조되었다.

테트라에톡시오르소실리케이트(TEOS) 0.1몰을 200㎖의 이소프로판올에 투입하고 70℃에서 5분 간 용해하였다. 실온으로 냉각시킨 후 탄산칼륨(K₂CO₃) 0.035몰을 함유하는 물 50㎖를 가하여 가수분해시켰다. 상기 용액을 15분간 혼합한 후 정치하면 겔을 얻게 되는데, 이를 100 내지 150℃로 가열하여 물과 이소프로판올을 제거하고 300 내지 400℃에서 1 내지 2시간 동안 열처리하여 44 내지 46 중량%의 탄산칼륨을 함유하는 탄산칼륨/실리카 복합체를 수득하였다. 상기 열처리 온도에서 실리카는 무정질 상태이며, 상기 탄산칼륨/실리카 복합체는 물에 쉽게 용해되기 때문에 수용액 상태로 제조하기 용이하다.

이때, 상기 탄산칼륨/실리카 복합체는 탄산칼륨 40 내지 50 중량% 및 실리카 50 내지 60 중량%로 이루어지는 것이 바람직한 것으로 나타났는데, 탄산칼륨의 함량이 너무 적은 경우에는 용액의 염기성이 부족하여 충분한 정련이 이루어지지 못하며 너무 많은 경우에는 세척후 폐수를 중화처리하여야 하므로 공정 비용이 상승하는 문제점이 있다.

상기 수용액은 상기 탄산칼륨/실리카 복합체와 함께 계면활성제를 혼합하여 제조하는데, 이를 통하여 정련공정에서 면사의 표면에 잔존하는 왁스성분 등의 불순물을 더욱 효율적으로 제거할 수 있다.

또한, 상기 계면활성제로는 중성의 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하며, 특히, 폴록사머 123, 폴록사머 184, 폴록사머 188, 또는 폴록사머 407 등의 폴리에틸렌과 폴리프로필렌으로 이루어진 삼중 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 계면활성제는 인체에 무해하고 쉽게 제거되기 때문에 폐수처리시 환경오염의 염려가 없는 것이다. 또한, 상기 계면활성제는 탄산칼륨/실리카 복합체를 안정화시켜 정련공정의 효율을 높일 수 있는 것으로 나타났다.

정련공정을 수행하기 위한 수용액은 탄산칼륨/실리카 복합체 1 내지 5 중량%, 계면활성제 0.05 내지 2 중량% 및 잔부의 물로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 탄산칼륨/실리카 복합체의 함량이 지나치게 적으면 정련공정을 수행하기 위한 온도를 높이거나 시간을 더욱 길게 해야 하는 등의 문제가 있어 공정효율이 낮아지며, 너무 많이 사용하더라도 정련공정의 시간을 단축시키거나 온도를 낮출 수 있는 것이 아니며 다량의 탄산칼륨/실리카 복합체를 합성해야 하기 때문에 공정효율의 면에서 장점이 없다. 또한, 상기 계면활성제를 지나치게 적게 사용하면 정련공정을 1시간 이상 수행해야 충분한 정련이 가능한 것으로 나타났으며, 너무 많이 사용하더라도 정련 효율이 오히려 저하되는 것으로 나타났다. 따라서 상기 범위 내에서 탄산칼륨/실리카 복합체 및 계면활성제를 함유하는 수용액을 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 수용액을 정련액으로 사용하는 경우, 비정련 타월을 상기 수용액에 투입하고 60 내지 70℃에서 10 내지 30분 간 정련하는 것만으로 정련공정을 끝낼 수 있으므로 정련공정의 효율이 매우 향상되게 된다. 상기 온도에서 탄산칼륨의 충분한 용출이 일어나기 때문에 비교적 짧은 시간 동안 정련을 수행할 수 있다. 상기 온도가 너무 낮은 경우에는 탄산칼륨이 빠르게 용출되지 않아 정련이 불충분할 수 있고, 온도가 너무 높아도 정련 효율에는 차이가 없어 공정비용만 상승하게 되므로 상기 온도 범위에서 정련 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 정련공정이 끝난 후 정련 타월을 수세하면서 필터를 이용하여 탄산칼륨/실리카 복합체를 걸러낼 수도 있고 수용액에 용해된 잔존 화합물도 후처리에 의해 쉽게 제거할 수 있으므로 친환경적인 공정이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 정련공정을 적용했을 때의 공정효율 향상을 확인하기 위하여 다음과 같이 시험평가를 실시하였다.

자카드 직기를 통해 면사를 제직하여 직물을 제조하였다. 제조된 직물을 정련하기 위하여 탄산칼륨/실리카 복합체 3 중량%, 폴록사머 188 0.3 중량% 및 잔부의 물로 이루어진 수용액을 준비하였다.

상기 수용액의 온도를 64±2℃가 되도록 한 후 직물을 투입하고 15분 간 혼련하여 정련공정을 수행하였다. 정련된 직물은 회수하여 수세한 후 탈수 및 건조하고 통상의 방법으로 봉제하여 타월을 제조하였다(실시예).

비교를 위하여 수용액에 펙티나아제 5 중량%, 음이온계 계면활성제(암모늄 라우릴 설페이트) 5 중량%, 아밀라아제 5 중량% 및 잔부의 물을 혼합하여 수용액을 제조하고, 이를 55±2℃로 가열한 후 직물을 투입하고 30분간 온도를 교반하여 1차 정련한 후, 95±1℃까지 가열하여 저기포성 소핑제 3 중량%를 혼합하고 20분간 2차 정련한 것 외에 실시예와 동일한 방법으로 타월을 제조하였다(비교예 1).

또한, 정련을 위한 수용액으로서 아밀라제계 10 중량%, 펙티나아제 1.5 중량%, 탈유제 10 중량%, 습윤제 10 중량%, 및 잔부의 물을 혼합하고 50±2℃에서 40분 간 1차 정련을 수행한 것 외에 비교예 1과 동일한 방법으로 타월을 제조하였다(비교예 2).

또한, 실시예 1과 동일한 방법으로 정련공정을 수행하되 수용액의 온도를 55±2℃로 하여 30분간 정련공정을 수행하였다(비교예 3).

실시예 및 비교예의 타월의 정련공정 전과 건조 후의 중량을 비교한 결과는 표 1과 같다.

	정련전	정련후	중량감소율(%)
실시예	10.38	9.93	4.34
비교예1	10.36	9.88	4.63
비교예2	10.28	9.68	5.84
비교예3	10.38	10.02	3.47

표 1의 결과를 살펴보면, 실시예와 비교예에서 정련 전후의 중량 감소율이 거의 비슷한 수준을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이는 본 발명의 정련공정이 종래의 효소를 이용한 정련공정과 동일한 정도의 품질을 확보할 수 있는 타월 제조방법을 제공할 수 있음을 시사하는 것이다. 또한, 비교예 3에서는 중량 감소율이 낮게 나타났는데 수용액의 온도가 너무 낮은 경우 정련공정이 불충분한 것을 시사하는 결과로서 정련공정의 온도조건이 정련 효율의 중요한 요인이 되는 것을 알 수 있다.

또한, ISO 105-B02:1994 규격에 따라 일광견뢰도를 시험하였고, ISO 105-C01:1989 규격에 따라 세탁견뢰도를 시험하였으며, ISO 105X12:2001 규격에 따라 건습 상태의 견뢰도를 측정하였다. 그 결과, 실시예 및 비교예 1 내지 3의 타월 모두 5 내지 6급의 견뢰도를 나타내었다.

이러한 결과는 본 발명의 정련공정을 적용하면 종래의 효소를 이용한 정련공정과 동일한 수준의 타월을 제조할 수 있는 것을 시사하는 결과이다. 즉, 본 발명의 정련공정을 적용하면 고가의 효소를 다량 사용하지 않고도 친환경적 성분을 사용한 저가의 공정으로 정련공정을 수행할 수 있는 것을 알 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

Claims (3)

1. 탄산칼륨/실리카 복합체(K₂CO₃/SiO₂) 및 계면활성제를 포함하는 수용액을 제조하는 단계;
   상기 수용액에 비정련 타월을 투입하고 60 내지 70℃에서 10 내지 30분 간 정련하는 단계;
   를 포함하며,
   상기 탄산칼륨/실리카 복합체는 탄산칼륨 40 내지 50 중량% 및 실리카 50 내지 60 중량%로 이루어지며,
   상기 계면활성제는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌으로 이루어진 삼중 공중합체의 중성 계면활성제인 것을 특징으로 하는 타월의 정련방법.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 수용액은 탄산칼륨/실리카 복합체 1 내지 5 중량%, 계면활성제 0.05 내지 2 중량% 및 잔부의 물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타월의 정련방법.