KR102573320B1 - 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법 - Google Patents

재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재활용 면이 함유된 면사를 천연염료 혼합물로 착색하는 착색단계, 상기 착색단계를 통해 착색된 면사를 이용하여 원단을 제조하는 직조단계, 상기 직조단계를 통해 제조된 원단을 정련한 후에 가공하는 정련가공단계 및 상기 정련가공단계를 통해 정련가공된 원단의 표면에 유연제를 도포하는 유연제도포단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조되는 생분해성 친환경 원단은 재활용 면을 사용하여 친환경적일 뿐만 아니라, 천연소재와 천연염료가 사용되어 생분해성이 우수하며, 염착성과 견뢰도가 우수하다.

Description

재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF BIODEGRADABLE ECO-FRIENDLY FABRIC USING RECYCLED COTTON}
본 발명은 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재활용 면을 사용하여 친환경적일 뿐만 아니라, 천연소재와 천연염료가 사용되어 생분해성이 우수하며, 염착성과 견뢰도가 우수한 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법에 관한 것이다.
종래의 일반적인 면 염색사는 화학염료를 주로 사용하여 제조되고 있는데, 화학염료를 사용하여 제조된 제품들은 제조공정에서 발생되는 미고착 염료나 염색에 사용되는 조제 등이 배출되는어 인체에 독성을 나타내며, 제조과정에서 발생되는 폐수로 인해 자연환경에 많은 부담을 주고 있다.
이에, 천염염료인 쪽 염색은 식물성분으로 만들어져 자연 분해나 분산되어 상대적으로 환경적 부담이 적어 친환경 염색방법 중 하나로 포(원단) 염색으로는 많이 활용하고 있으나 원사 염색에 적용하는 사례는 제한적이다.
천연 염료는 염료 자체가 친환경적이고 피부친화력이 높다는 점에서 친환경 제품을 선호하는 사회, 환경적 요인에 부합하지만, 합성 염료에 비해 염착력이 약하고, 염색견뢰도 및 재현성이 떨어지며, 내세탁성과 내일광성이 약하고, 다양한 색감을 표현하기 어려울 수 있어 이에 대한 지속적인 연구 개발이 필요한 실정이다.
한편, 직물 산업에서, 완성된 의복 및 관련 제품은 제한된 수명을 가지며, 사용 가능한 수명을 마쳤을 때, 이들은 전형적으로 쓰레기 매립지 또는 폐기물 소각 설비에서 폐기처리 되는데, 면과 같은 버련진 섬유에 대한 지속 가능한 대안으로서 재활용 섬유에 대한 관심이 증가하고 있다.
일반적으로, 재활용을 위한 직물은 방적사(yarn) 및 직물(fabric) 제조의 부산물로서 생산되는 스크랩(scrap)과 같은 프리컨슈머 공급원이나, 의복, 자동차 실내 장식 및 가정용품 등과 같은 포스트컨슈머 공급원을 포함하는 두 가지 주요 공급원으로부터 발생하는데, 특히, 면과 같은 천연 직물은 재료를 섬유로 파쇄(shred) 또는 풀링한 다음, 재방사용 방적사로 가공하고 그 후 제직(weaving) 및/또는 편직(knitting)에 사용될 수 있다.
한국특허공개 제10-2020-0099200호(2020.08.21.) 한국특허공개 제10-2020-0126361호(2020.11.06.)
본 발명의 목적은 재활용 면을 사용하여 친환경적일 뿐만 아니라, 천연소재와 천연염료가 사용되어 생분해성이 우수하며, 염착성과 견뢰도가 우수한 원단을 제조할 수 있는 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 재활용 면이 함유된 면사를 천연염료 혼합물로 착색하는 착색단계, 상기 착색단계를 통해 착색된 면사를 이용하여 원단을 제조하는 직조단계, 상기 직조단계를 통해 제조된 원단을 정련한 후에 가공하는 정련가공단계 및 상기 정련가공단계를 통해 정련가공된 원단의 표면에 유연제를 도포하는 유연제도포단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 직조단계는 상기 착색단계를 통해 제조된 착색된 면사를 직조하여 이루어지거나, 상기 착색단계를 통해 제조된 착색된 면사와 재활용 면이 함유된 면사 또는 셀룰로오스계 원사를 직조하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 재활용 면이 함유된 면사는 재활용 면이 20 내지 50% 함유되며, 방적사로 제조되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 착색단계는 30 내지 50℃의 온도에서 10 내지 30분 동안 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 천연염료 혼합물은 물 100 중량부, 천연염료 0.1 내지 1.5 중량부 및 환원제 0.01 내지 0.1 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 천연염료는 쪽, 치자, 홍화, 철황, 울금 및 석류로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 환원제는 수산화나트륨 및 하이드로설파이드로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 정련가공단계는 상기 직조단계를 통해 제조된 원단을 정련, 수세 및 탈수하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 유연제는 소수성 유연제로 이루어지며, 상기 소수성 유연제는 실리콘계 또는 카치온 지방산계로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법은 재활용 면을 사용하여 친환경적일 뿐만 아니라, 천연소재와 천연염료가 사용되어 생분해성이 우수하며, 염착성과 견뢰도가 우수한 원단을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 직조단계를 통해 제조된 원단의 직조상태를 나타낸 개념도이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법은 재활용 면이 함유된 면사를 천연염료 혼합물로 착색하는 착색단계(S101), 상기 착색단계(S101)를 통해 착색된 면사를 이용하여 원단을 제조하는 직조단계(S103), 상기 직조단계(S103)를 통해 제조된 원단을 정련한 후에 가공하는 정련가공단계(S105) 및 상기 정련가공단계(S105)를 통해 정련가공된 원단의 표면에 유연제를 도포하는 유연제도포단계(S107)로 이루어진다.
상기 착색단계(S101)는 재활용 면이 함유된 면사를 천연염료 혼합물로 착색하는 단계로, 재활용 면이 함유된 면사를 30 내지 50℃의 온도로 가열된 천연염료 혼합물에 10 내지 30분 동안 침지하는 과정으로 이루어진다.
상기 착색단계(S101)의 온도가 30℃ 미만으로 진행되면 충분한 색채감이 나타나지 않을 수 있으며, 상기 착색단계(S101)의 온도가 50℃를 초과하게 되면 염색 얼룩이 발생하여 염색의 질이 낮아지는 부작용이 발생할 수 있다.
또한, 상기 착색단계(S101)의 온도가 10분 미만이면 충분한 색채감이 나타나지 않을 수 있으며, 상기 착색단계(S101)의 온도가 30분을 초과하게 되면 색감이 좋지 못하고 염색 얼룩이 발생할 가능성이 높아진다.
이때, 상기 재활용 면이 함유된 면사는 재활용 면이 20 내지 50% 함유되며, 방적사로 제조되는데, 상기 재활용 면(Cotton)은 청바지 등 면으로 된 패션 면제품을 파쇄하여 면 섬유를 채취하거나 면사 제조공정에서 폐기되는 면을 회수하여 사용하는 면으로 면사에 혼합되어 강력을 보전하는 역할을 할 뿐만 아니라, 폐기되는 면 소재를 재활용하는 것이기 때문에 친환경적인 효과를 나타낸다.
또한, 상기 천연염료 혼합물은 물 100 중량부, 천연염료 0.1 내지 1.5 중량부 및 환원제 0.01 내지 0.1 중량부로 이루어지는데, 재활용 면이 함유된 면사에 대해 우수한 염착성과 견뢰도를 부여한다.
상기 천연염료는 0.1 내지 1.5 중량부가 함유되며, 쪽, 치자, 홍화, 철황, 울금 및 석류로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직한데, 상기 천연염료의 함량이 0.1 중량부 미만이면 충분한 염색이 이루어지지 못하며, 상기 천연염료의 함량이 1.5 중량부를 초과하게 염색효과는 크게 향상되지 않고 제조비용을 증가시키게 된다.
상기 환원제는 0.01 내지 0.1 중량부가 함유되며 수산화나트륨 및 하이드로설파이드로 이루어지는데, 상기의 성분으로 이루어지는 환원제는 천연염료가 염색된 재활용 면이 함유된 면사의 염착성과 견뢰도를 향상시키는 역할을 한다.
상기 환원제의 함량이 0.01 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 환원제의 함량이 0.1 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 폐수발생량을 증가시키기 때문에 바람지하지 못하다.
이때, 상기 수산화나트륨 및 하이드로설파이드로는 1:1.5 내지 2.5의 중량부 비율로 혼합되는 것이 더욱 바람직하다.
상기 직조단계(S103)는 상기 착색단계(S101)를 통해 착색된 면사를 이용하여 원단을 제조하는 단계로, 상기 책색단계(S101)를 통해 착색된 면사를 직조하여 이루어지거나, 상기 착색단계(S101)를 통해 제조된 착색된 면사와 재활용 면이 함유된 면사 또는 셀룰로오스계 원사를 직조하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기 직조단계(S103)에서는 직조기를 통해 직조작업이 진행되며, 상기 직조단계(S103)가 상기 채색단계를 통해 착색된 면사(C2)와 재활용 면이 함유된 면사(C1) 또는 셀룰로오스계 원사(C1)를 직조하여 이루어지는 직물은 아래 도 2에 나타낸 구조로 이루어질 수 있다.
상기 정련가공단계(S105)는 상기 직조단계(S103)를 통해 제조된 원단을 정련한 후에 가공하는 단계로, 상기 직조단계(S103)를 통해 제조된 원단을 정련한 후에 수세 및 탈수하여 이루어지는 것이 바람지하다.
상기 유연제도포단계(S107)는 상기 정련가공단계(S105)를 통해 정련가공된 원단의 표면에 유연제를 도포하는 단계로, 상기 정련가공단계(S105)를 통해 정련가공된 원단의 표면에 소수성 유연제를 도포하는 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기 소수성 유연제의 도포는 상기 정련가공단계(S105)를 통해 가공된 원단을 소수성 유연제가 저장된 수조를 20 내지 40yd/min의 속도로 통과하도록 한 후에 160 내지 180℃의 온도로 건조하는 과정으로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 소수성 유연제가 도포된 원단은 땀이나 수분의 과도한 흡수를 제어하고 부드럽게 하여 의류의 착용감을 좋게 할 수 있다.
상기 유연제도포단계(S107)에서 소수성 유연제가 저장된 수조를 통과하는 속도가 20yd/min 미만이면 원단 이동 속도가 지나치게 늦어져 생산성이 저하되며, 40yd/min를 초과하게 되면 소수성 유연제가 원단의 표면에 균일하게 도포되지 못하게 된다.
또한, 소수성 유연제 도포 후에 건조온도가 160℃ 미만이면 건조 시간이 증가하여 생산성이 저하되며, 건조온도가 180℃를 초과하게 되면 원단이 열변형될 수 있다.
이때, 상기 소수성 유연제는 실리콘계 또는 카치온 지방산계로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명에 따른 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 원단의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<제조예 1> 천연염료 혼합물의 제조
물 100 중량부, 천연염료(쪽) 0.1 중량부 및 환원제(수산화나트륨 및 하이드로설파이드가 1:2의 중량부 비율로 혼합) 0.05 중량부를 40℃의 온도로 가열혼합하여 천연염료 혼합물을 제조하였다.
<제조예 2> 천연염료 혼합물의 제조
물 100 중량부, 천연염료(쪽) 0.8 중량부 및 환원제(수산화나트륨 및 하이드로설파이드가 1:2의 중량부 비율로 혼합) 0.05 중량부를 40℃의 온도로 가열혼합하여 천연염료 혼합물을 제조하였다.
<제조예 3> 천연염료 혼합물의 제조
물 100 중량부, 천연염료(쪽) 1.5 중량부 및 환원제(수산화나트륨 및 하이드로설파이드가 1:2의 중량부 비율로 혼합) 0.05 중량부를 40℃의 온도로 가열혼합하여 천연염료 혼합물을 제조하였다.
<실시예 1>
재활용 면이 30% 함유된 면사를 상기 제조예 1을 통해 제조된 40℃의 천연염료 혼합물에 20분 동안 침지하여 착색하고, 착색된 면사를 직조하여 원단을 제조하고, 제조된 원단을 정련, 수세 및 탈수하여 가공하고, 가공된 원사를 소수성 유연제(실리콘 유연제)가 저장된 수조를 30yd/min 속도로 통과시킨 후에 170℃ 온도로 건조하여 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단을 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 2를 통해 제조된 천연염료 혼합물을 이용하여 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단을 제조하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 3을 통해 제조된 천연염료 혼합물을 이용하여 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 염색효과를 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
{단, 염색효과는 측색계를 이용하여 측정하였다.}
<표 1>
상기 표 1에 나타낸 것처럼, 첨연염료인 쪽의 함량이 증가할수록 명도(L)값이 작아져 어두워지며, a값 수치가 증가하여 녹색기미가 흐려지는 것을 알 수 있다.
또한, b값의 수치가 낮아지면서 푸른색이 증가하는 것을 알 수 있으며, H값을 통해 전체적으로 청자색을 나타내는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 생분해성 친환경 원단의 제조방법은 재활용 면을 사용하여 친환경적일 뿐만 아니라, 천연소재와 천연염료가 사용되어 생분해성이 우수하며, 염착성과 견뢰도가 우수한 원단을 제공한다.
S101 ; 착색단계
S103 ; 직조단계
S105 ; 정련가공단계
S107 ; 유연제도포단계

Claims (9)

  1. 재활용 면이 함유된 면사를 천연염료 혼합물로 착색하는 착색단계;
    상기 착색단계를 통해 착색된 면사를 이용하여 원단을 제조하는 직조단계;
    상기 직조단계를 통해 제조된 원단을 정련한 후에 가공하는 정련가공단계; 및
    상기 정련가공단계를 통해 정련가공된 원단의 표면에 유연제를 도포하는 유연제도포단계;로 이루어지며,
    상기 천연염료 혼합물은 물 100 중량부, 천연염료 0.1 내지 1.5 중량부 및 환원제 0.01 내지 0.1 중량부로 이루어지고,
    상기 천연염료는 치자, 홍화, 철황, 울금 및 석류로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지며,
    상기 유연제도포단계는 상기 정련가공단계를 통해 정련가공된 원단이 소수성 유연제가 저장된 수조를 20 내지 40yd/min의 속도로 통과하도록 한 후에 160 내지 180℃의 온도로 건조하는 과정으로 이루어지며,
    상기 소수성 유연제는 실리콘계 또는 카치온 지방산계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 직조단계는 상기 착색단계를 통해 제조된 착색된 면사를 직조하여 이루어지거나,
    상기 착색단계를 통해 제조된 착색된 면사와 재활용 면이 함유된 면사 또는 셀룰로오스계 원사를 직조하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 재활용 면이 함유된 면사는 재활용 면이 20 내지 50% 함유되며, 방적사로 제조되는 것을 특징으로 하는 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 착색단계는 30 내지 50℃의 온도에서 10 내지 30분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 환원제는 수산화나트륨 및 하이드로설파이드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 정련가공단계는 상기 직조단계를 통해 제조된 원단을 정련, 수세 및 탈수하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 면을 이용한 생분해성 친환경 원단의 제조방법.
  9. 삭제
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