KR102569220B1 - 친환경 복합섬유 원단 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합섬유 원단에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 복합섬유 원단으로서, 신축성, 내구성 등의 기계적 물성이 우수하면서, 친환경 성분을 적극 활용하여 항균성, 생분해성, 친환경성을 동시에 확보할 수 있도록 하는, 친환경 복합섬유 원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

친환경 복합섬유 원단 및 이의 제조방법{ Eco-friendly composite fiber fabric and its manufacturing method }
본 발명은 복합섬유 원단에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 복합섬유 원단으로서, 신축성, 내구성 등의 기계적 물성이 우수하면서, 친환경 성분을 적극 활용하여 항균성, 생분해성, 친환경성을 동시에 확보할 수 있도록 하는, 친환경 복합섬유 원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
생활수준이 향상되면서 기존의 의류 개념을 넘어서 인체를 더욱 편안하게 하고 쾌적하게 하면서, 외관상 심미적 기능을 갖는 다기능성 의류의 출현이 기대되고 있으며, 의류 및 원단 제조분야에서도 이러한 시장의 요구에 앞서 더 향상된 기능의 고부가가치 상품을 출시하고 있다.
이러한 상품으로 가장 먼저 발전한 것은 스포츠, 레져웨어 분야로 흡수 속건성 섬유가 가장 대표적이며 그 밖에도, 항균 및 방취섬유, 건강 미용섬유, 인체 및 자연친화적 섬유 등이 있다.
기능성 섬유는 원래 섬유 제품에 요구되는 본연의 기능이 아닌 부가적인 기능을 부여한 것으로 처음에는 합성 섬유에 흡수성, 흡습성을 첨가하는 것과 같이 천연섬유와 유사한 제품을 만드는 데서 출발했다.
최근에는 천연 섬유 이상의 성능을 지니게 함은 물론 합성섬유의 독자적인 성능을 추구하는 방향으로 나아가면서 여러 가지 다양한 기술개발이 접목되고 있다. 특히 소비자들은 섬유 소재의 착용감은 물론 건강까지 고려한 의류를 선호하고 있으며 더 나아가서 보온성, 항균성, 방취 효과, 방수, 방풍 등 특수한 기능을 가진 섬유를 찾게 되었다.
이와 같이, 다양한 기능 부여에 대한 니즈(needs)가 증가함에 따라 산업용 섬유, 특수 섬유, 고성능 섬유, 엔지니어링 섬유 등으로 지칭되는 여러 종류의 기능성 섬유들이 개발되어 왔다. 일반적으로 기능성 섬유라고 하면 특수한 기능을 바탕으로 그 성능이 상당 수준 이상을 충족시킬 수 있어야 한다.
기능성 섬유산업은 그 종류가 방대하고 생산 제품별로 다양하게 구분되며, 신규 제품과 혁신 제품의 개발속도가 매우 빠르기 때문에, 그 시대의 환경과 사회적 요구에 적합한 섬유의 개발이 활발하게 진행되고 있는 실정이다.
일례로, 대한민국 등록특허 제10-1960511호에서는 섬유원단에 은나노 분말을 뿌린 다음 고착화시켜서 항균 섬유원단을 제조하는 기술이 개시된다. 그러나, 이러한 기존의 항균성 섬유는 반복되는 세탁으로 인해 항균성능이 점점 저하되어 일정 시간이 지나면 기능성의 효과가 서서히 저하된다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1960511호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복합섬유 원단으로서, 신축성, 내구성 등의 기계적 물성이 우수하면서, 친환경 성분을 적극 활용하여 항균성, 생분해성, 친환경성을 동시에 확보할 수 있도록 하는, 친환경 복합섬유 원단 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 항균 및 항바이러스성 섬유를 포함하는 제1 원사 30~35 중량%;천연 유래 친환경 원사를 포함하는 제2 원사 40~45 중량%; 및 폴리우레탄계 탄성사, 폴리에스터 가연사, 나일론, 스판사, 오모사, 면, 냉감성 원사 및 대나무 원사 중에서 선택되는 1종 이상인 보강원사인 제3 원사 20 내지 30 중량%;를 포함하여 직조된 것을 특징으로 하고, 상기 항균 및 항바이러스성 섬유는, 폴리에스테르, 나일론, 비스코스레이온, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 레이온, 면 및 트리코트(tricot) 중에서 선택되는 1종 이상인 고내구성 섬유에 율피추출물, 홍화씨 추출물, 감귤 추출물, 알로에추출물, 병풀추출물, 숭람추출물, 쑥 추출물 및 박하 추출물 중에서 선택되는 1종 이상인 항균 및 항바이러스 성분을 포함하여 제조된 것이고, 상기 천연 유래 친환경 원사는, 셀룰로오스계 재생 섬유, 옥수수 유래 PLA 섬유, 키토산 섬유, 유칼립투스 나무 추출물 유래 텐셀(tencel), 콩섬유 및 대나무 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 친환경 복합섬유 원단에 의해 달성될 수 있다.
상기 목적은, 항균 및 항바이러스성 섬유를 포함하는 제1 원사 30~35 중량%;천연 유래 친환경 원사를 포함하는 제2 원사 40~45 중량%; 및 폴리우레탄계 탄성사, 폴리에스터 가연사, 나일론, 스판사, 오모사, 면, 냉감성 원사 및 대나무 원사 중에서 선택되는 1종 이상인 보강원사인 제3 원사 20 내지 30 중량%;를 포함하여 직조된 것을 특징으로 하고, 상기 항균 및 항바이러스성 섬유는, 폴리에스테르, 나일론, 비스코스레이온, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 레이온, 면 및 트리코트(tricot) 중에서 선택되는 1종 이상인 고내구성 섬유를, 율피추출물, 홍화씨 추출물, 감귤 추출물, 알로에추출물, 병풀추출물, 숭람추출물, 쑥 추출물 및 박하 추출물 중에서 선택되는 1종 이상인 항균 및 항바이러스 성분 25~30 중량%와 계면활성제 20~30 중량%를 포함하는 조성물 내에 침지하여 코팅되어 제조된 것이고, 상기 천연 유래 친환경 원사는, 셀룰로오스계 재생 섬유, 옥수수 유래 PLA 섬유, 키토산 섬유, 유칼립투스 나무 추출물 유래 텐셀(tencel), 콩섬유 및 대나무 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 항균 및 항바이러스성 섬유의 제조에 있어서, 상기 침지는, 상기 조성물이 담긴 침지 탱크에 상기 고내구성 섬유를 침지시킨 후 19 내지 24℃ 에서, 30 내지 40분 동안 유지하는 것이고, 상기 침지를 수행하여 1차 코팅된 고내구성 섬유를 13 내지 18℃의 냉풍 건조를 1 내지 5 분간 수행한 후, 초음파 교반 장치에 상기 조성물과 함께 재투입한 다음, 40 내지 100 kHz 의 초음파 주파수로 30초 내지 2초 이내의 시간으로 초음파 처리를 수행하고, 상기 침지 및 초음파 처리를 완료하여 상기 조성물이 코팅된 고내구성 섬유를 오토 맹글 머신(Auto Mangle Machine)에 투입하고, 압입한 다음, 중간 건조 및 최종 건조하는 패딩공정을 수행하여 항균 및 항바이러스성 섬유를 제조하는 것이되, 상기 패딩공정의 압입 시에는 롤러압을 4.5~5.5kgf/cm2, 롤러 스피드를 10~20m/min 압착하고, 상기 중간 건조는 50~60℃에서 5 내지 10분간 열풍 건조하고, 상기 최종 건조는, 60~70℃에서 5 내지 10분간 열풍 건조를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 제1 원사 및 제2 원사 등을 혼합 직조하여 신축성, 내구성 등의 기계적 물성이 우수하면서, 친환경 성분을 적극 활용하여 항균성, 생분해성, 친환경성을 동시에 확보할 수 있도록 하는, 친환경 복합섬유 원단을 제공할 수 있다.
상기 친환경 복합섬유 원단은, 종래의 항균성 섬유원단에 비하여 반복 세탁 후에도 현저히 높은 항균효과를 유지할 수 있으면서도, 신축성, 내구성, 내마모성 등의 기능성 또한 높은 품질로 확보할 수 있도록 하는, 복합섬유의 최적 배합을 제공할 수 있다.
또한, 상기 친환경 복합섬유 원단은, 천연 재료 유래 친환경 원사를 고함량으로 함유하여도 전술된 물성과 기능성을 높게 유지할 수 있으면서도, 피부 자극을 최소화하고 기존의 합성 섬유에 의한 알러지 등을 예방하는데 탁월한 효과를 발휘하여 평상복 뿐만 아니라, 속옷이나 내의류, 침구류 또는 아동용 의복에도 적극 활용할 수 있어서, 친환경 원단의 인체 안전성과 더불어 고품질화를 구현하는 데 기여할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
이하, 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원의 이러한 구현예 및 실시예에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 측면은, 항균 및 항바이러스성 섬유를 포함하는 제1 원사 30~35 중량%; 천연 유래 친환경 원사를 포함하는 제2 원사 40~45 중량%; 및 폴리우레탄계 탄성사, 폴리에스터 가연사, 나일론, 스판사, 오모사, 면, 냉감성 원사 및 대나무 원사 중에서 선택되는 1종 이상인 보강원사인 제3 원사 20 내지 30 중량%;를 포함하여 직조된 것을 특징으로 하는, 친환경 복합섬유 원단을 제공한다.
<제1 원사>
제1 원사은 항균 및 항바이러스성 섬유일 수 있다. 상기 항균 및 항바이러스성 섬유는, 고내구성 섬유에 천연 유래의 항균 및 항바이러스 성분을 포함하여 제조된 것일 수 있다.
상기 고내구성 섬유는, 예를 들어, 폴리에스테르, 나일론, 비스코스레이온, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 레이온, 면 및 트리코트(tricot) 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 항균 및 항바이러스성 성분은, 천연 재료 유래 성분으로써 인체에 무해하고 피부 알러지 등의 부작용을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 반복적인 세탁에도 항균 및 살균 효능이 오랫동안 지속가능하고, 특히, 황색포도상구균 또는 폐렴간균에 대해서 99.5% 이상의 우수한 항균효율을 나타낼 수 있다.
종래에는, 예컨대, 은, 구리 등의 항균 금속입자를 포함하여 항균성 섬유를 제조하였는데, 초기에는 비교적 높은 항균성을 나타내지만 세탁이 반복되면서 입자의 탈리가 쉬워져서 항균효율의 저하속도가 빨라지는 문제점과, 금속 성분에 의한 피부 자극, 알러지 등이 발생하는 문제가 있었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 항균 및 항바이러스 성분은, 천연 성분 유래로써, 예를 들어, 율피추출물, 홍화씨 추출물, 감귤 추출물, 알로에추출물, 병풀추출물, 숭람추출물, 쑥 추출물 및 박하 추출물 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 일례로, 상기 항균 및 항바이러스 성분은 박하 추출물 50 중량%, 감귤추출물 30 중량% 및 홍화씨 추출물 20 중량%의 혼합물일 수 있다.
상기 항균 및 항바이러스 성분은 상기 제1 원사 총 중량에 대하여, 25 내지 45 중량부, 구체적으로, 30 내지 45 중량부, 더 구체적으로, 35 내지 45 중량부로 포함될 수 있다.
상기 항균 및 항바이러스성 섬유의 섬도는, 70 내지 300 데니아(denier, D) 범위를 만족할 수 있다. 상기 항균 및 항바이러스성 섬유의 섬도가 70 데니아 미만이면, 평직, 능직, 수자직, 이중직 등 여러 방식으로의 직조가 어렵고, 300 데니아를 초과하면, 최종 원단의 두께가 필요 이상으로 두꺼워지므로 바람직하지 못하다.
상기 제1 원사는 원단 총 중량에 대하여, 30 내지 35 중량%, 일례로, 30 중량%로 포함됨이 바람직하다. 상기 제1 원사가 30 중량% 미만이면, 항균 및 살균 효과가 미미할 수 있고, 35 중량%를 초과하면, 추후 설명될 복합섬유 원단으로서, 물성적 및 기능성 측면에서의 배합과 상승효과가 조화롭게 나타나지 않을 수 있다.
상기 제1 원사, 즉, 항균 및 항바이러스성 섬유의 제조방법은, 상기 고내구성 섬유에 상기 항균 및 항바이러스 성분을 포함하는 조성물 내에 침지하고, 패딩 공정 등을 수행하여 제조될 수 있다.
상기 조성물은, 상기 항균 및 항바이러스 성분 25 내지 30 중량%, 계면활성제 20 내지 30 중량%를 포함하고, 개시제, 모노머, 분산제, 바인더, 발수제, 가교제, 촉매 및 가공제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제와 잔량의 용매를 포함하는 것일 수 있다.
상기 조성물은 당해 분야에서 공지의 성분을 더 포함할 수 있으며, 통상적으로 사용되는 제조방법에 따라 제조될 수 있다.
상기 침지는, 상기 조성물이 담긴 침지 탱크에 상기 고내구성 섬유를 침지시킨 후 상온, 예컨대, 19 내지 24℃ 에서, 30 내지 40분 동안 유지하는 것일 수 있다.
상기 침지를 수행하여 1차 코팅된 고내구성 섬유를 13 내지 18℃의 냉풍 건조를 1 내지 5 분간 수행한 후, 초음파 교반 장치에 상기 조성물과 함께 재투입한 다음, 초음파를 조사하여 상기 조성물이 상기 고내구성 섬유에 보다 견고하게 흡착되도록 함으로써, 잦은 세탁에도 여전히 우수한 항균성을 지속할 수 있는 효과를 발휘할 수 있도록 한다.
상기 초음파는, 40 내지 100 kHz 의 초음파 주파수로 30초 내지 2초 이내의 시간으로 수행됨이 바람직하다.
상기 패딩공정은 상기 침지 및 초음파 처리를 완료하여 상기 조성물이 코팅된 고내구성 섬유를 오토 맹글 머신(Auto Mangle Machine)에 투입하고, 균일하게 압입하며, 중간 건조 후 폭을 당겨 소정의 폭으로 조정하며 최종 건조하여 항균 및 항바이러스성 섬유를 제조하도록 한다. 상기 패딩 공정을 수행하는 구체적인 방법은 당해분야에서 통상적으로 사용되는 공지된 기술에 따를 수 있다.
예를 들어, 상기 패딩공정의 압입 시에는 롤러 압을 4.5~5.5kgf/cm2, 롤러 스피드를 10~20m/min 압착하고, 상기 중간 건조는 50~60℃에서 5 내지 10분간 열풍 건조할 수 있다. 또한, 상기 최종 건조는, 60~70℃에서 5 내지 10분간 열풍 건조를 실시하는 것이 바람직하다.
그 밖에도, 상기 항균 및 항바이러스 성분이 코팅된 제1 원사를 제조하기 위하여, 통상적으로 사용되는 공지된 기술공정을 제한없이 더 수행할 수 있다.
<제2 원사>
제2 원사는 천연 유래 친환경 원사일 수 있다. 상기 친환경 원사는, 천연 원료에서 얻어지는 섬유일 수 있으며, 예를 들어, 셀룰로오스계 재생 섬유, 옥수수 유래 PLA 섬유, 키토산 섬유, 유칼립투스 나무 추출물 유래 텐셀(tencel), 콩섬유 및 대나무 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
이러한 친환경 원사는, 우수한 생분해성을 나타내어 환경보호에 기여할 수 있을 뿐만 아니라, 천연 원료 유래로 피부에 자극을 최소화하여 속옷이나 내복류, 침구류 또는 아동용 의류 등에 적용되는 원단으로 사용되기에 적합하다.
일례로, 상기 제2 원사는, 옥수수 유래 PLA 섬유일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 옥수수 유래 PLA 섬유는, 에스테르결합으로 연결되는 폴리에스터의 구조를 가지고 있어서, 기존의 폴리에스터 섬유를 대체할 수 있으면서도, 친환경의 천연 소재로서 인체 안전성, 생분해성 및 재활용성 등을 확보할 수 있다.
상기 옥수수 유래 PLA 섬유는 친환경 제품으로서 직조 시 인체에 유해한 화학 약품을 첨가하지 않고, 천연 안료를 사용 및 혼합하여 가공된 것일 수 있다.
상기 제2 원사, 일례로, PLA 섬유는, 데니어 수, 즉 굵기에 따라 40/144D/I, 75/72D/I, 80/144D/I, 150/144D/I 원사로 제조된 것일 수 있다.
일례로, 상기 제2 원사는, 40/144D/I를 사용함이 바람직하다. 상기 40/144D/I는 0.4mm의 굵기에 144 가닥의 원사가 존재하는 것을 의미하며, 이는, 가늘고 촉감이 부드럽고 포근한 느낌이 있는 원사로서 의류를 제조하는데 사용되기에 적합하며, 전술된 제1 원사와 함께 평직, 능직, 수자직, 이중직 등 여러 방식으로의 직조가 가능하여 복합섬유 원단을 형성하기에 적합하다.
예를 들어, 전술된 제1 원사와 제2 원사는 직조되어 복합섬유 원단을 형성할 경우, 상기 제1 원사와 제2 원사는 3 : 4~5의 중량비, 구체적으로, 3 : 4.5 의 중량비로 배합됨이 바람직하다.
상기 제2 원사는 원단 총 중량에 대하여, 40~45 중량%, 일례로, 40 중량%로 포함될 수 있다. 상기 제2 원사가 35 중량% 미만이면, 원단 전체 함량 대비 사용량이 적어 환경보호 목적에 부합되기 어려울 수 있고, 45 중량%를 초과하면, 추후 설명될 복합섬유 원단으로서, 물성적 및 기능성 측면에서의 배합과 상승효과가 조화롭게 나타나지 않을 수 있다.
상기 제2 원사의 제조방법으로는, 특별히 한정되지 않으며, 당해 분야에서 사용되는 공지된 기술에 따를 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 원사, 일례로, 옥수수 유래 PLA 섬유는, 통상의 절차에 따라 옥수수 원사를 선별하고, 선별된 옥수수 원사를 예를 들어, 염색, 열가공 등의 통상의 후가공 공정을 더 수행하여 견고성 등의 물성을 더욱 강화할 수도 있다.
<제3 원사>
상기 제3 원사는, 항균 및 항바이러스성과 내구성을 갖는 제1 원사와, 재활용성, 인체 안전성, 친환경성을 갖는 제2 원사를 포함하는 복합섬유 원단에, 예를 들어, 신축성, 내마모성, 모양, 질감, 광택, 견고성 등의 물성을 보강하기 위한 보강 섬유일 수 있다.
상기 제3 원사인 보강 섬유는 보강하고자 하는 물성의 특성과 최종 원단의 종류에 따라 다양하게 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 보강 섬유로는, 폴리우레탄계 탄성사, 폴리에스터 가연사, 나일론, 스판사, 오모사, 면, 냉감성 원사 및 대나무 원사 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일례로, 목적하는 최종 원단이 양말일 경우, 양말 전체에 내마모성을 강화하고, 발목부분에는 신축성을 더하기 위해 오모사 및 고강도의 스판사를 상기 제3 원사로서 포함될 수 있다.
다른 예로, 목적하는 최종 원단에 신축성을 높이고, 부드러운 촉감을 높이기 위하여, 섬도가 200 내지 300 데니아인 폴리에스터 가연사를 제3 원사로 하여 포함될 수 있다.
또 다른 예로, 목적하는 최종 원단에 내구성과 인장강도 및 신축성을 높이기 위하여, 폴리에테르와 메틸렌디페닐이소시아네이트를 중합하여 용융방사함에 의해 제조된 폴리우레탄계 탄성사를 제3 원사로 하여 포함될 수 있다.
또 다른 예로, 목적하는 최종 원단에 냉감성을 부여하기 위하여, 대나무 원사에 예컨대, 쿨론, 에어로쿨, 자일리톨 등의 냉감성 성분을 포함하여 용융 방사하여 제조된 냉감성 원사를 제3 원사로 하여 포함될 수도 있다.
상기 제3 원사는, 전체 원단 총 중량에 대하여, 20 내지 30 중량%로 포함됨이 바람직하다. 상기 제3 원사가 20 중량% 미만이면, 원단 전체 함량 대비 사용량이 적어 물성 강화 및 기능성 보강에 대한 효과가 미미할 수 있고, 30 중량%를 초과하면, 제1 원사 및 제2 원사의 특성을 저해할 수 있고, 복합섬유 원단으로서의 물성적 및 기능성의 배합과 상승효과가 조화롭게 나타나지 않을 수 있다.
상기 제3 원사의 제조방법은, 제3 원사의 종류, 기능성, 물성 등의 특성에 따라서, 공지된 기술을 다양하게 설계변경하여 적용될 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
<복합섬유 원단 제조>
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 복합섬유 원단은, 제1 원사 및 제2 원사를 직조하거나, 상기 제1 원사, 제2 원사 및 제3 원사를 직조하여 제조된 것일 수 있다. 상기 제1 원사, 제2 원사 및 제3 원사의 특징과 배합비는 전술된 바와 동일할 수 있다.
이때, 사용되는 직조의 방법으로는, 특별히 한정되지 않으며, 목적하는 원단의 종류, 기능성, 제품의 종류 등에 따라 얼마든지 설계변경하여 적용가능하다.
일례로, 상기 복합섬유 원단은 레피어 직기 등의 통상의 제직기를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 복합섬유 원단은 예를 들어, 편성물, 직물 또는 섬유제품 등을 모두 포함하는 것일 수 있다. 상기 섬유제품은 예를 들어, 의류(예: 속옷, 내의, 스포츠 웨어, 잠옷, 평상복, 등산복 등); 침구류; 신발창; 카펫; 타올; 커튼 등을 포함할 수 있다. 상기 복합섬유 원단은 제직물(woven), 편성물, 펠트, 프레이트(plaited), 브레이드(braid), 레이스(lace), 부직포, 접층직물(laminated), 몰드직물 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 복합섬유 원단의 제조방법에 있어서, 통상적으로 사용되는 공지된 기술에 따른 원단의 후처리, 예컨대, 염색, 탈수, 건조, 경화 등을 더 수행할 수 있다.
한편, 상기 복합섬유 원단을 베이스 원단으로 하여, 적어도 일면 이상의 표면 상에 타 원단을 합포하여 2중 이상의 적층원단으로 제조함으로써, 예를 들어, 패턴, 문양, 색상, 질감, 광택 등의 디자인 요소를 더 부여할 수도 있고, 촉감, 표면보호, 발수, 발유 등의 기능성을 더 부여할 수도 있다.
상기 타 원단을 합포하는 방법으로는, 예를 들어, 상기 베이스 원단과 타 원단을 적층하여 소정의 온도와 압력으로 압착하는 방식을 수행할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 원사 및 제2 원사 등을 혼합 직조하여 신축성, 내구성 등의 기계적 물성이 우수하면서, 친환경 성분을 적극 활용하여 항균성, 생분해성, 친환경성을 동시에 확보할 수 있도록 하는, 친환경 복합섬유 원단을 제공할 수 있다.
상기 친환경 복합섬유 원단은, 종래의 항균성 섬유원단에 비하여 반복 세탁 후에도 현저히 높은 항균효과를 유지할 수 있으면서도, 신축성, 내구성, 내마모성 등의 기능성 또한 높은 품질로 확보할 수 있도록 하는, 복합섬유의 최적 배합을 제공할 수 있다.
또한, 상기 친환경 복합섬유 원단은, 천연 재료 유래 친환경 원사를 고함량으로 함유하여도 전술된 물성과 기능성을 높게 유지할 수 있으면서도, 피부 자극을 최소화하고 기존의 합성 섬유에 의한 알러지 등을 예방하는데 탁월한 효과를 발휘하여 평상복 뿐만 아니라, 속옷이나 내의류, 침구류 또는 아동용 의복에도 적극 활용할 수 있어서, 친환경 원단의 인체 안전성과 더불어 고품질화를 구현하는 데 기여할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[제조예 1]
고내구성 섬유인 폴리에스테르 섬유에, 박하 추출물 50 중량%, 감귤추출물 30 중량% 및 홍화씨 추출물 20 중량%의 혼합물 30 중량%; 및 계면활성제 20중량%;와 기타 첨가제와 용매를 포함하는 조성물을 코팅하여 항균 및 항바이러스성 섬유를 제조하였다.
코팅 방법으로는, 상기 조성물을 침지 탱크에 채우고 상기 고내구성 섬유를 침지시킨 후 19 ℃ 에서, 30분간 유지한 다음, 건져 내어 13℃ 에서 냉풍건조를 5분간 수행하였다. 그런 다음, 다시 조성물을 초음파 교반장치에 채워 넣고, 냉풍건조된 고내구성 섬유를 투입한 다음, 약 50 kHz 의 초음파 주파수로 1 초 동안 초음파 처리하였다. 이후, 패딩공정을 수행하였다.
[제조예 2]
옥수수 원료로부터 40/144D/I 의 PLA 섬유를 제조하였다.
[제조예 3]
폴리에스터 원사를 150℃의 온도 및 1.15 연신비의 조건하에서 연신 가연하여 폴리에스터 가연사를 제조하였다.
[실시예 1]
제조예 1 내지 제조예 3에서 각각 제조된 제1 원사, 제2 원사 및 제3 원사를 35 중량%, 45 중량% 및 20 중량%로 혼합 직조하여 친환경 복합섬유 원단을 제조하였다.
[실시예 2]
제조예 1 내지 제조예 3에서 각각 제조된 제1 원사, 제2 원사 및 제3 원사를 30 중량%, 40 중량% 및 30 중량%로 혼합 직조하여 친환경 복합섬유 원단을 제조하였다.
[실시예 3]
후술되는 내용을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조성으로 친환경 복합섬유 원단을 제조하였다.
제조예 1의 코팅 시에 초음파 처리를 수행하지 않고, 냉풍 건조 후에 바로 패딩공정을 수행하였다.
[비교예 1]
제조예 1 내지 제조예 3에서 각각 제조된 제1 원사, 제2 원사 및 제3 원사를 28 중량%, 40 중량% 및 32 중량%로 혼합 직조하여 친환경 복합섬유 원단을 제조하였다.
[비교예 2]
제3 원사를 포함하지 않고, 제조예 1 및 제조예 2에서 각각 제조된 제1 원사 및 제2 원사를 3 : 4의 중량비로 혼합 직조하여 친환경 복합섬유 원단을 제조하였다.
[비교예 3]
후술되는 내용을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조성으로 친환경 복합섬유 원단을 제조하였다.
상기 제조예 1에 따르는 제1 원사가 아닌, 기존의 기술에 따르는 은 분말 함유 항균 폴리에스터 원사(폴리에스터 고상중합칩 100g에 약 0.3㎛의 평균입경을 갖는 은 분말 5g 첨가 및 용융한 후 270℃의 온도에서 4,800m/분의 속도로 방사하여 제조됨)를 제1 원사로 하여 복합섬유 원단을 제조하였다.
<실험예 1 : 항균 성능 평가>
실시예 1 내지 3과, 비교예 1 내지 3에 따라 각각 제조된 원단의 세탁 전 후의 항균력을 평가하기 위하여 KS K 0693 : 2006 (직물의 항균도 시험법, shake flask test)에 따라 실험을 실시하였다. 시험균주로는 Staphylococcus aureus ATCC 6538P(균주1) 및 Klebsiella pneumococcus ATCC 4352(균주2)를 사용하였고, 음성대조군으로는 폴리에스터 원단을 사용하였다.
실시예들과 비교예들의 복합섬유 원단 및 대조군의 원단을 각각 5cm×5cm의 크기로 준비하였다. 그런 다음,상기 시험 균액 0.4ml를 원단 위에 적하한 후 커버필름을 덮었다. 그리고 35±1℃ 및 90% R.H.의 조건 하에서 24시간 동안 정치 배양한 후 시험균주의 감소율을 계산하고 이를 표 1에 나타내었다.
표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들의 복합섬유 원단은, 황색포도상구균 및 폐렴간균에 대해서 모두 99.6% 이상의 높은 항균효율을 나타내었으며, 반복 세탁 후에도 여전히 우수한 항균효율을 나타냄을 확인할 수 있었다.
반면, 대조군에서는 황색포도상구균(균주 1) 및 폐렴간균(균주 2)에 대해서 모두 항균효율이 나타나지 않았으며, 비교예 3의 경우, 반복 세탁 후에는 항균 효율이 현저히 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
<실험예 2 : 물성 평가>
실시예 1 내지 3과, 비교예 1 내지 3에 따라 각각 제조된 원단에 대한 신축성, 내마모성 등의 물성을 평가하였다. 대조군으로 탄성사(스판덱스 40D)와 비탄성사(이성분 신축성 필라멘트 75D)의 혼합원단을 함께 비교하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
신축성
ASTM D3107-07 규격에 의거하여 직물의 Stretch(%), Growth(%), Recovery(%) 평가를 실시하였다.
내마모성
각 원단의 시편에 대하여 그 중앙부에 직경 약 6 mm의 구멍을 뚫고, JIS L 1096(일반직물 시험방법)으로 규정한 TABER 형 마모시험기에 설치하여 CS-10의 마모륜, 500g의 하중으로 1000회 마모하여 시험을 행한다. 시험을 행한 후의 표면마모 상태를 하기 표 2의 등급으로 나타내었다.
표 3을 참조하면, 실시예들의 복합섬유 원단은, 대조군과 비교하여도 신축성과 원단 회복성 및 내마모성이 전반적으로 우수한 평가결과를 나타냄을 확인할 수 있었다. 그 중에서도, 실시예 1의 복합섬유 원단이 가장 우수한 결과를 나타내었다. 전술된 표 1의 결과를 함께 참조하면, 실시예들의 복합섬유 원단은, 높은 함량의 친환경 천연 원사를 포함하여도, 높은 항균효율과 더불어, 신축성, 내마모성 등의 물성에서도 우수한 효과를 동시에 나타낼 수 있음을 보여준다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 항균 및 항바이러스성 섬유를 포함하는 제1 원사 30~35 중량%;
    천연 유래 친환경 원사를 포함하는 제2 원사 40~45 중량%; 및
    폴리우레탄계 탄성사, 폴리에스터 가연사, 나일론, 스판사, 오모사, 면 및 대나무 원사 중에서 선택되는 1종 이상인 보강원사인 제3 원사 20 내지 30 중량%;를 포함하여 직조된 것을 특징으로 하고,
    상기 항균 및 항바이러스성 섬유는, 폴리에스테르, 나일론, 비스코스레이온, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 레이온, 면 및 트리코트(tricot) 중에서 선택되는 1종 이상인 고내구성 섬유를, 율피추출물, 홍화씨 추출물, 감귤 추출물, 알로에추출물, 병풀추출물, 숭람추출물, 쑥 추출물 및 박하 추출물 중에서 선택되는 1종 이상인 항균 및 항바이러스 성분 25~30 중량%와 계면활성제 20~30 중량%를 포함하는 조성물 내에 침지하여 코팅되어 제조된 것이고,
    상기 천연 유래 친환경 원사는, 셀룰로오스계 재생 섬유, 옥수수 유래 PLA 섬유, 키토산 섬유, 유칼립투스 나무 추출물 유래 텐셀(tencel), 콩섬유 및 대나무 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하고,
    상기 침지는, 상기 조성물이 담긴 침지 탱크에 상기 고내구성 섬유를 침지시킨 후 19 내지 24℃ 에서, 30 내지 40분 동안 유지하는 것이고,
    상기 침지를 수행하여 1차 코팅된 고내구성 섬유를 13 내지 18℃의 냉풍 건조를 1 내지 5 분간 수행한 후, 초음파 교반 장치에 상기 조성물과 함께 재투입한 다음, 40 내지 100 kHz 의 초음파 주파수로 30초 내지 2초 이내의 시간으로 초음파 처리를 수행하고,
    상기 침지 및 초음파 처리를 완료하여 상기 조성물이 코팅된 고내구성 섬유를 오토 맹글 머신(Auto Mangle Machine)에 투입하고, 압입한 다음, 중간 건조 및 최종 건조하는 패딩공정을 수행하여 항균 및 항바이러스성 섬유를 제조하는 것이되,
    상기 패딩공정의 압입 시에는 롤러압을 4.5~5.5kgf/cm2, 롤러 스피드를 10~20m/min 압착하고, 상기 중간 건조는 50~60℃에서 5 내지 10분간 열풍 건조하고, 상기 최종 건조는, 60~70℃에서 5 내지 10분간 열풍 건조를 수행하는 것을 특징으로 하는, 친환경 복합섬유 원단 제조방법.
  3. 삭제
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