KR20130113585A - 냉감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법에 관한 것으로,
보다 구체적으로 원단의 위사와 경사의 수축율이 축 오차범위 3% 이내가 되도록 복수회에 걸쳐 수분과 열을 통해 수축 및 인장시키는 열처리 공정을 반복함으로써, 인장강도가 강화되고 물세탁시에도 수축되지 않고,
보다 구체적으로 자일리톨, 양이온성 항균물질, 구연산, 키토산, 멘톨용액 및 물로 이루어진 냉감조성물을 제공하여 청량감을 주는 냉감기능만이 아니라 항균 및 소취 기능이 우수하고 원단에 사용시 반복적 세탁에 있어서도 냉감기능을 지속시켜 종국적으로는 청량감을 유지시키면서도 인체에 무해하고 친환경적인 조성물인 항균 및 소취기능이 우수한 냉감조성물, 상기 냉감조성물의 제조방법 및 상기 냉감조성물이 함유된 기능성 원단에 관한 것이다.

Description

냉감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF FUNCTIONAL FABRICS COMPRISING COLD COMPOSITIONS}

본 발명은 냉감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법에 관한 것으로,

보다 구체적으로 원단의 위사와 경사의 수축율이 축 오차범위 3% 이내가 되도록 복수회에 걸쳐 수분과 열을 통해 수축 및 인장시키는 열처리 공정을 반복함으로써, 인장강도가 강화되고 물세탁시에도 수축되지 않고,

보다 구체적으로 자일리톨, 양이온성 항균물질, 구연산, 키토산, 멘톨용액 및 물로 이루어진 냉감조성물을 제공하여 청량감을 주는 냉감기능만이 아니라 항균 및 소취 기능이 우수하고 원단에 사용시 반복적 세탁에 있어서도 냉감기능을 지속시켜 종국적으로는 청량감을 유지시키면서도 인체에 무해하고 친환경적인 조성물인 항균 및 소취기능이 우수한 냉감조성물, 상기 냉감조성물의 제조방법 및 상기 냉감조성물이 함유된 기능성 원단에 관한 것이다.

기온이 떨어지는 환경에 대비하여 발열기능이 수반되는 제품과 반대의 개념으로 최근에는 또 다른 소비자의 요구가 반영되어 피부에 직접적으로 닿는 의류 내지 화장품을 비롯한 다양한 제품들에 대해서 상기 제품에서 원래 요구되는 기능 이외에 사용 중 또는 사용 후 청량감을 사용자가 느낄 수 있도록 하는 냉감조성물 또는 이러한 냉감조성물이 함유된 기능성 제품들이 선을 보이고 있다.

이러한 냉감조성물에 대한 시장의 높아지는 요구에 응하도록 종래부터 공지되어 있지 않은 신규의 냉감 물질에 대한 개발이나 연구가 진행되고 있으며, 또는 종래부터 공지된 냉감조성성분에서도 냉감효과를 높이거나 냉감효과의 지속성을 보완하기 위해 2종류 이상의 냉감 물질을 조합하거나 냉감 물질과 다른 물질을 조합하는 등의 시도를 통해 냉감조성물에 대한 활발한 연구가 진행되고 있는 실정이다.

이와 관련하여 등록특허 제10-516955호(2005.09.15)『냉감성 직편물 및 이를 포함하는 의류용 제품』에서는, 냉감 물질로 자일리톨을 선택하여 자일리톨을 비롯하여 에리스리톨, 스쿠알렌, 실크단백질 및 모노글리세라이드를 혼합하여 냉감조성물을 완성하여 여기에 은사 또는 은사합사 혼방직편물을 침지시켜 냉감기능을 부여하게 하는 기술을 개시하고 있다.

그러나 상기 등록특허 제10-516955호는 냉감성을 부여하기 위해 자일리톨을 사용한다는 점에서는 이하 설명되는 본원발명의 냉감조성물과 공통될 수 있다 할 것이지만, 이러한 냉감조성물이 직편물에 함유되는 경우 고착이 잘 이루어지지 않아 반복적인 세탁을 거치게 되면 냉감 기능이 사라져 지속적인 냉감 기능을 기대하기가 어렵다는 한계를 가지게 되며,

또한 단순히 청량감을 부여하는 냉감 기능 외에는 친환경적인 요소를 고려하여 인체에 유익한 추가적인 기능의 부여가 전혀 없어, 기능성 원단로서는 한계를 가지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 한계점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명은 원단의 위사와 경사의 수축율이 축 오차범위 3% 이내가 되도록 복수회에 걸쳐 수분과 열을 통해 수축 및 인장시키는 열처리 공정을 반복함으로써, 인장강도가 강화되고 물세탁시에도 수축되지 않는 원단의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 청량감을 부여하는 냉감기능을 가짐과 동시에 우수한 항균 및 소취 기능까지 겸비한 냉감조성물 및 이의 제조방법, 그리고 냉감조성물이 함유된 원단을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 냉감 기능을 비롯하여 항균 및 소취 기능을 부여함에 있어서도 이러한 기능에 대한 지속성이 보장되는 냉감조성물 및 이의 제조 방법, 그리고 냉감조성물이 함유된 원단을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 수행하기 위한 냉감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법은 수분이 있는 환경에서 2가닥 이상의 상기 원사를 꼬아 합사를 형성하고, 상기 합사를 건조시켜 합사를 제조하는 단계; 위사와 경사 중 일측은 면 또는 실크 합사를, 타측은 폴리에스터, 레욘(rayon), 코튼(cotton) 중 어느 하나의 합사를 사용하여 혼방하여 원단을 제직하는 단계; 아염산소다(80%) 1~2g/l, 계면활성제 1g/l, pH 3.5~3.9의 욕으로 1시간 끓는 점에서 처리 후, 소다 회 1~2g/l, 계면활성제 1g/l의 끓는 욕에서 10~20분간 중화해 준 후, 수세하는 단계; 상기 원단을 염색하는 단계; 원단을 물에 넣어 적신 다음, 젖은 원단을 직화로 가열하여 급격히 건조시켜 수축시키고, 수축된 원단을 인장시키는 후가공 공정을 수행하는 단계; 상기 후가공 공정을 거친 원단에 열을 가하여 고착시키는 열처리 단계를 거쳐 원단을 제조하는 단계; 상기 원단을 염색하는 방법은 침염 또는 패딩 공정으로 하며, 상기 침염 또는 패딩 공정 중에 물 또는 물과 섬유유연제 전체 중량 대비 냉감조성물을 3 내지 20중량부로 혼합 및 희석시켜 완성된 냉감가공액을 흡습시키는 공정으로 이루어진 원단 염색단계;를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명의 상기 냉감조성물은 자일리톨 30 내지 50중량%, 양이온성 항균물질 1 내지 10중량%, 구연산 2 내지 8중량%, 키토산용액 0.5 내지 2중량%, 멘톨용액 0.5 내지 2중량% 및 물 30 내지 60중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 냉감조성물은 상기 자일리톨과 물을 40 내지 50℃에서 1시간 동안 교반하는 제1혼합단계와, 상기 제1혼합단계 후 상기 양이온성 항균제를 투입한 후 20 내지 28℃에서 4시간 동안 교반하는 제2혼합단계와, 상기 제2혼합단계 후 상기 구연산과 키토산용액을 투입하여 혼합하는 제3혼합단계와, 그리고 상기 제3혼합단계 후 상기 멘톨용액을 투입한 후 28 내지 32℃에서 1시간 동안 교반하는 제4혼합단계를 거쳐서 제조되고, 상기 멘톨용액은 멘톨 5 내지 15중량%, 계면활성제 40 내지 60중량% 및 물 30 내지 50중량%로 이루어지고, 상기 키노산용액은 pH가 3.5 이상 5.5 이하인 것으로, 증류수에 키토산을 혼합한 후 유기산에 용해시켜 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 냉감가공액은 픽업(Pick-Up)률 70%이상인 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따른 냉감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법에 의하면,

원단의 위사와 경사의 수축율이 축 오차범위 3% 이내가 되도록 복수회에 걸쳐 수분과 열을 통해 수축 및 인장시키는 열처리 공정을 반복함으로써, 인장강도가 강화되고 물세탁시에도 수축되지 않게 된다. 따라서, 외관상 미려하면서도 강력한 특성을 갖는 청바지 원단은 물론, 양장지, 양복지, 셔츠류, 캐주얼 팬츠, 스커트, 커튼지, 소파의 외피, 이불지 등 다양한 용도에 맞는 다양한 두께와 중량의 원단을 제직할 수 있으므로, 일반 의류를 고급화할 수 있다. 또한, 잠 실크 원단 이외에도 잠 실크와 면을 함께 제직한 면 혼방 원단 등을 제직할 수 있으므로, 제조원가를 낮출 수 있다.

원단 등 냉감조성물이 적용될 수 있는 제품에 사용되는 경우 사용자로 하여금 청량감을 부여하면서도 항균 및 소취 효과를 볼 수 있어 세균서식과 각종 냄새를 억제시킬 수 있다는 효과가 있으며,

또한 냉감조성물이 적용되는 제품과의 높은 고착성능에 의하여 원단의 경우 반복적인 세탁에 있어서도 냉감 효과를 유지시킬 수 있어,

종국적으로는 친환경적이면서도 상품성이 우수한 냉감조성물 및 냉감조성물의 제조방법, 그리고 이를 함유한 원단을 얻을 수 있다는 효과를 가진다.

도 1은 냉감효과를 나타내기 위한 자료인 것으로,
도 1a는 실험성적서를, 도 1b는 일반 원단을 온도 사진, 도 1c는 냉강조성물 처리한 원단의 온도 사진, 도 1d는 일반 원단의 원적외선 열화상을 측정한 사진이고, 도 1e는 냉감조성물을 처리한 열화상을 측정한 사진이다.
도 2는 본 발명에 의한 냉감조성물을 함유한 기능성 원단에 대한 항균실험시험성적서.

이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

본 발명에 의한 냉감조성물을 함유한 기능성 원단 제조방법은 수분이 있는 환경에서 2가닥 이상의 상기 원사를 꼬아 합사를 형성하고, 상기 합사를 건조시켜 합사를 제조하는 단계; 위사와 경사 중 일측은 면 또는 실크 합사를, 타측은 폴리에스터, 레욘(rayon), 코튼(cotton) 중 어느 하나의 합사를 사용하여 혼방하여 원단을 제직하는 단계; 아염산소다(80%) 1~2g/l, 계면활성제 1g/l, pH 3.5~3.9의 욕으로 1시간 끓는 점에서 처리 후, 소다 회 1~2g/l, 계면활성제 1g/l의 끓는 욕에서 10~20분간 중화해 준 후, 수세하는 단계; 상기 원단을 염색하는 단계; 원단을 물에 넣어 적신 다음, 젖은 원단을 직화로 가열하여 급격히 건조시켜 수축시키고, 수축된 원단을 인장시키는 후가공 공정을 수행하는 단계; 상기 후가공 공정을 거친 원단에 열을 가하여 고착시키는 열처리 단계를 거쳐 원단을 제조하는 단계; 상기 원단을 염색하는 방법은 침염 또는 패딩 공정으로 하며, 상기 침염 또는 패딩 공정 중에 물 또는 물과 섬유유연제 전체 중량 대비 냉감조성물을 3 내지 20중량부로 혼합 및 희석시켜 완성된 냉감가공액을 흡습시키는 공정으로 이루어진 원단염색단계;를 포함하여 이루어진다.

상기 합사 공정은 먼저, 수분이 많은 환경, 예를 들면, 물을 지속적으로 스프레이 해주거나 스팀이 제공된 상태에서 2가닥 이상의 원사를 꼬며, 이때, 일정한 강도로 원사의 양단을 잡아당기면서 원사를 촘촘하고 강력하게 꼬아 합사를 형성해야 한다. 원사를 다 꼬아 합사가 형성되면, 합사의 양단을 단단히 고정시킨 다음, 합사를 급격히 건조시킨다.

이때, 합사를 급격히 건조시키는 방법으로는, 불에 일정 간격을 이격시킨 상태에서 합사를 일정한 속도로 재빨리 통과시키거나 불을 일정한 속도로 이동시키면서 합사를 가열하는 직접가열 방법을 사용할 수 있다. 이렇게 합사를 직접 가열하면, 합사가 수축된다. 직접가열 방법을 사용하면, 종래에 가열된 금속판이나 온풍을 이용하던 것보다 건조속도가 빠르고, 수축이 원활하게 일어날 수 있다.

상기 제직공정은 꾸리감기, 날실감기, 짜기 등의 공정이 포함된다. 꾸리감기는 원단을 제직하기 위해, 씨실인 위사를 감는 과정이고, 날실감기는 베틀에 걸어 짜기 위하여 날실인경사를 짤 길이 만큼 감는 과정이다. 이렇게 위사와 경사가 감아지면, 방직기를 이용하여 평직, 능직, 수자직등의 원단을 제직하게 된다.

상기 혼방공정은 경사와 위사 중 일측에 다른 재질의 합사를 걸어 실크 혼방 원단을 제직할 수도 있다.

면 또는 실크 혼방 원단을 제직하는 경우, 다른 재질의 원사로서 다양한 원사를 사용할 수 있으나, 본 실시예에서는 면과 폴리에스터를 혼방한 경우를 예로 들어 설명한다. 면사와 폴리에스터를 혼방하는 경우 폴리에스터의 특성이 가미되어 청바지나 등산복 등 눈이나 비바람 등의 악천후에 적합한 원단을 제직할 수 있다. 상기 면사와 폴리에스터를 혼방하는 경우에는 면사 80-95%, 폴리에스터 5-20%의 비율로 하는 것이 바람직하다.

상기 혼방공정 중에 경사와 위사의 혼합비율은 재질의 특징 내지 원단의 사용처에 따라 달리 혼방될 수 있다.

상기 후처리 공정은 1회 내지 3회 정도 반복되며, 제품의 안정성을 위해 원단의 혼방정도나 혼방여부에 따라 반복 횟수를 결정할 수 있다. 또한, 후가공 공정이 반복될수록 원단의 인장강도가 커지고 두께가 두꺼워지게 되며, 후가공 공정 후 원단의 두께와 중량이 원하는 두께와 중량에 도달하였는지를 판단하여 반복 횟수를 결정할 수 있다.

상기 열처리 공정은 원단을 직화로 다시 한번 가열하여 고착시키는 단계를 수행하게 된다. 원단을 고착시키는 단계에서는, 강한 불(200℃이상)에 세밀하게 통과시켜야 하며, 이때 짧은 시간내에 원단을 통과시켜 원단을 고착시켜야 한다. 열처리 시간과 온도는 원단의 두께 또는 중량 등에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 미터당 390 g의 실크 청바지 원단의 경우, 1분 동안 10m 길이의 불에 60m 길이의 원단을 빠르게 통과시킴으로써, 원단을 열처리하여 고착시킬 수 있다.

이러한 후가공 공정 및 원단 고착 공정을 통해, 원단은 수축율이 위사와 경사의 축 오차범위 3%내에 포함되도록 열처리된다.

본 발명에 의한 염색방법은 아염산소다(80%) 1~2g/l, 계면활성제 1g/l, pH 3.5~3.9의 욕으로 1시간 끓는 점에서 처리 후, 소다 회 1~2g/l, 계면활성제 1g/l의 끓는 욕에서 10~20분간 중화해 준 후, 수세하는 단계를 거친 이후에 시행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에서 폴리에스터와 면사를 혼방한 원단의 경우 마찰저항성이나 강도를 증가시켜서 착용수명이 길어진다.

일례로 폴리에스터 200%에 면사 80%로 혼방하여 경사로 하여줄 때 20%까지의 원단강도나 실의 강도가 증가하게 되며 마찰 저항성은 2.5배로 커진다.

흔히 시이트지(Sheetings), 셔츠지(Shirtings), 작업복지 등에는 20% 이하의 폴리에스터 80% 이상의 무명으로 혼방하여 제직한다. 혼방사는 편제품, 봉제사 등의 생산에도 쓰인다. 폴리에스터/면에는 혼방품외에 폴리에스터을 경사에 면을 위사로 쓰고 있는 교원단도 생산되고 있지만 어느것이나 같은 요령으로 정련표백할 수 있다.

이들 혼방품에 전분호부제가 함유되어 있을 때는 순면제품의 경우와 같은 방법으로 호발을 해 주고 호부되어 있지 않은 때는 바로 아염산소다(80%) 1~2g/l, 계면활성제 1g/l, pH : 3.5~3.9의 욕으로 1시간 정도 끓는 점에서 처리한 뒤, 끝으로 소다 회 1~2g/l, 계면활성제 1g/l의 끓는 욕에서 10~20분간 중화해 준 다음 완전히 수세하여 주면 염색에 좋다.

본 발명에서 사용하는 섬유유연제는 상기 탈아세틸화도가 75 ~ 98%인 키토산 올리고당을 증류수에 넣고 유기산으로 용해시켜 키토산 함량이 5~20중량%이고 pH가 3.5~5.5가 되도록 하고, 여기에 100nm 이하의 은 입자크기를 갖고 pH가 6.5 이하인 은 졸을 혼합하여 은의 농도가 300 ~ 30ppm가 되도록 희석하여 제조한다.

상기 키토산은 키토산 올리고당으로 탈아세틸화도가 75% 이상인 것을 사용한다. 이 키토산을 증류수에 함량이 5 ~ 20%가 되도록 투입한 후 염산 또는 초산과 같은 유기산에 용해시킨다. 용해된 용액의 pH는 3.5 ~ 5.5 사이가 좋다. 이와 같이 제조되어진 키토산 용액을 교반하면서 콜로이드상의 나노 크기의 은 입자를 적당량 첨가하여 다기능성 섬유 가공제를 생산한다. 위에 사용되어진 은 나노졸은 수계 및 비수계에서 제조된 콜로이드 상이면 이용 가능하다. 상기 제조되어진 키토산 용액이 산성 용액을 이루고 있으므로 은 졸의 pH가 염기성 영역일 경우에는 키토산에 첨가시 백색 고형물을 형성할 수 있다. 따라서 은 졸의 pH는 8.5 이하가 좋다. 바람직하게는 pH7.5 이하가 좋으며, 더욱 바람직하게는 pH6.5 이하가 좋다.

우선 본 발명에 의한 냉감조성물은, 자일리톨 30 내지 50중량%, 양이온성 항균물질 1 내지 10중량%, 구연산 2 내지 8중량%, 키토산 수용액 0.5 내지 2중량%, 멘톨용액 0.5 내지 2중량% 및 물 30 내지 60중량%로 이루어진다.

여기서 자일리톨은 자연계에 폭 넓게 분포되어 있는 5탄당 알콜로서 자작나무, 옥수수, 야채, 과일 및 곡류 등에 많이 존재하며 인체 내에서도 합성되는 천연 감미물질로 1960년부터 감미료로 사용되고 있는 것으로, 본 발명에서는 냉감기능을 부여시키기 위해 사용된다.

즉, 자일리톨은 펜티톨(5가 알코올) 타입의 천연 당 알코올이며, 5개의 탄소원자와 5개의 수산기를 포함하고 있으며, 인체의 대사 과정 중에 Pentose Phosphate Pathway(오탄당 인산경로)의 중간 대사산물로 생성되며, 용해시 흡열반응(36.5cal/g)을 하는 특징을 가지고 있다.

이로 인해 자일리톨은 본 발명에서는 냉감 성분으로 사용되어 시원한 느낌의 청량감 및 피부 보습 작용을 부여하게 되는 것인데,

본 발명에서는 50중량%보다 높게 사용되면 용해도가 떨어져 침전이 발생할 수 있어 이후 적용되는 원단 등과 같은 원단손상을 야기할 수 있고, 30중량%보다 낮게 사용되면 냉감효과가 현저히 떨어지게 되어, 본 발명에서는 30 내지 50중량%가 바람직하다.

다음으로 양이온성 항균물질은 Guanidine Phosphate 계열물질, Trichlorocarbanilide mixture 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나가 1 내지 10중량%로 사용되는데, Guanidine Phosphate 계열물질 중에서도 Polyhexamethylene Guanidine Phosphate를 사용하는 것이 바람직하다.

이는 구아디닌 계열의 항균제로써 독성이 낮고 피부에 대한 자극이 없으며, 또한 포름알데히드나 중금속과 결합하지 않으며 내세탁성이 우수하다. 또한 각종 계면활성제나 유화제와 혼합성이 우수하며 자외선에 대한 반응이 없어 본 발명에서 사용되고 있는데,

자일리톨과 마찬가지고 중량이 높을 경우 용해도가 떨어져 침전이 발생될 수 있고, 중량이 낮을 경우에는 내세탁성, 항균성이 현저히 떨어지기에 본 발명에서는 1 내지 10중량%로 사용되는 것이 바람직하다.

다음으로 구연산은 카르복시산의 일종으로 많은 동식물의 조직과 체액 속에 존재한다, 지방·단백질·탄수화물이 생리적 산화작용을 통해 이산화탄소와 물로 변하는 과정에서 나타나는 일련의 화합물들 중의 하나인 것으로,

본 발명에서는 냉감조성물의 pH를 원단 가공에 적합한 pH인 4~6으로 맞추는 역할을 하게 된다. 결국 8중량%보다 많이 사용되게 되면 과량으로 인한 양이온성 물질과 결합하여 침전을 발생할 수 있게 되어 바람직하지 않으며,

2중량%보다 낮을 경우에는 pH가 낮아져 냉감조성물이 원단에 흡착시 균일하게 고착되기 못한다는 문제가 있어,

본 발명에서는 2 내지 8중량%로 사용되는 것이 바람직하다.

다음으로 키토산 용액이 포함되는데, 키토산은 익히 알려진 바와 같이 갑각류에 함유되어 있는 키틴을 인체에 흡수가 쉽도록 틸아세틸화하여 얻어낸 물질을 말하는 것으로,

키토산 자체가 가지는 독특한 화학적 구조 즉, 키토산이 지구 생태계에 존재하는 천연폴리머로서 유일하게 양이온성을 가짐으로 인하여 항균성이나 보습성과 같은 유용한 기능을 발휘하게 된다.

본 발명에서 사용되는 키토산은 키토산 올리고당으로 틸아세틸화도가 75%로 이상인 것을 사용하는데, 이 키토산을 증류수에 함량이 5 내지 50%가 되도록 투입하여 완성한다. 또한 증류수와 혼합한 후 염산 또는 초산과 같은 유기산에 용해시켜 용해된 용액의 pH가 3.5 이상 5.5 이하로 맞추게 된다.

본 발명에서는 0.5 내지 2중량%의 키토산 용액이 바람직한데, 중량이 높으면 조성물의 색상이 변화할 수 있어 이후 원단에 흡착시 황변현상을 야기할 수 있게 되고, 반면 중량이 낮으면 키토산에 의한 항균효과 및 보습기능이 떨어지기 때문이다.

다음으로 멘톨용액이 혼합되는데, 멘톨은 이소프레노이드계열 화합물의 일종으로 박하뇌(薄荷腦)라고도 한다. 강한 박하의 향미를 가지는 결정성 유기화합물로 수세기 동안 일본산 박하유에서 얻어냈다. 담배·화장품 및 향수에 사용되는데, 천연에거 가장 일반적인 광학 이성질체는 좌회전성인 L-멘톨로 박하유에 존재한다.

이는 피부에서 작용을 하면 시원한 청량감을 주는 것으로, 본 발명에서 사용되는 멘톨용액은 멘톨 5 내지 15중량%, 계면활성제 40 내지 60중량% 및 물 30 내지 50중량%로 이루어진다.

본 발명에서 멘톨용액은 자일리톨과 함께 냉감기능을 부여하기 위해 사용되는데 자일리톨에 비해 0.5 내지 2중량%로 사용되는 것으로,

멘톨용액의 중량이 높을 경우 친수성과 친유성의 정도를 수치로 나타내는 HLB(Hydrophilic Lipophilic Balance) 값이 맞지 않아 층이 분리되어 이후 원단에 가공시 얼룩이 발생될 수 있으며, 중량이 낮을 경우 청량감 및 냉감효과가 감소되기에, 0.5 내지 2 중량%로의 사용이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가진 냉감조성물의 제조방법을 살펴보면,

우선, 자일리톨과 물을 혼합하여 용해를 한다(제1혼합단계). 이때 자일리톨의 용해도를 높이기 위해 상온보다 높은 온도가 요구되는데, 바람직하게는 40 내지 50℃, 보다 구체적으로는 45℃에서 1시간동안 교반을 시키게 된다.

이후 교반이 완료된 자일리톨과 물 혼합물에 양이온성 항균물질을 투입하여 용해를 시키게 되는데,

양이온 항균물질의 경우 투명하게 완전히 녹여야 하기에 상기 제1혼합단계에 비해 4배 정도 많은 4시간 정도 교반을 시키게 된다. 교반시 온도는 20 내지 28℃로 맞추는 것이 바람직한데, 상기 시간 및 온도에 의하면 양이온성 항균물질 균일하게 이후 원단에 흡착이 가능하게 된다.

양이온성 항균물질이 완전히 녹으면 구연산과 키토산 용액을 투입하게 되는데(제3혼합단계), 구연산을 먼저 투입시킨 후 상기 양이온성 항균물질 혼합시 온도와 동일한 온도에서 1시간 동안 교반을 시키고, 구연산 교반 후 키토산 용액을 투입하여 동일한 온도 조건에서 약 10분 동안 혼합, 교반한다.

이후 멘톨 용액을 투입하여 혼합·교반하는 과정을 거치는데(제4혼합단계), 멘톨 용액의 경우 멘톨의 혼합성을 높이기 위해 기 설정된 온도에서 28 내지 32℃로 승온시켜 1시간 동안 교반시킴으로써 본 발명에 의한 냉감조성물이 완성된다.

이후 완성된 본 발명의 냉감조성물은 기능성 원단 제작에 사용되는데, 우선 앞선 과정을 거쳐 완성된 냉감조성물을 물 전체 중량 대비 3 내지 20 중량부로 혼합·희석시켜 냉감가공액을 완성한다.

완성된 냉감가공액을 원단 제조시 침염 또는 패딩 공정 중에 흡습시키고 건조 과정을 통하게 되면 냉감조성물이 함유된 원단이 완성된다.

이 때, 상기 원단은 천연사, 화섬사 또는 이들의 혼방사로 이루어진 원단 모두 가능하다.

또한 냉감가공액을 원단에 흡습시킴에 있어 픽업(Pick-Up)률 70%이상이 되도록 하는 것이 냉감효과 및 항균기능 유지에 있어 바람직하다.

다음은 상기한 본 발명에 의한 냉감조성물을 함유한 원단에 대한 실시예 및 이를 이용한 냉감, 항균 내지 소취 기능 여부 등 다양한 실험예를 설명하기로 한다.

[실시예]

자일리톨 40%, 양이온성 항균물질 4%, 구연산 5%, 키토산용액 1%, 멘톨용액 1%, 그리고 물 49%로 이루어진 냉감조성물을 물 전체 중량대비 10중량부로 희석시킨 후 원단에 흡습 건조시켜 기능성 원단을 제조하였다.

실험예 1- 냉감효과관련

상기 실시예에 의해 제조된 기능성 원단과 냉감조성물이 함유되지 않은 일반 원단을 적외선 열화상장치를 이용하여 적외선 열화상을 측정하여 도 1a 및 도 1b과 같이 도시하였다.

도 1d 및 1e는 측정대상물에서 방사되는 적외선 방사에너지를 영상과 온도 데이터로 처리한 측정 결과 화면인 것으로,

측정시 실내온도 20℃, 습도 30% 조건에서 진행한 것으로 도면에서 확인되는 바와 같이 도 1d에 도시된 일반 원단에 비해 도 1e에서 확인되는 바와 같이 본 발명에 의한 냉감효과가 우수함을 알 수 있다.

실험예 2- 세탁내구성관련

상기 실시예에 의해 제조된 기능성 원단을 10회 세탁 후 실험예 1과 마찬가지로 적외선 열화상장치를 이용하여 촬영한 결과 냉감효과가 유지되고 있음을 알 수 있다.

실험예 3- 항균기능관련

상기 실시예에 의해 제조된 냉감조성물이 함유된 기능성 원단에 대한 항균 실험을 측정하였다. 즉, 포도상구균(Staphylococcus aureus)과 폐렴균(Klebsiella pneumoniae)(시험균 ① 및 시험균 ②)에 각각 접종한 후 접종 즉시와 10회의 세탁 후 정균감소율을 확인한 결과 도 2와 같은 시험성적서를 얻었다.

도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 대한 냉감조성물이 함유된 기능성 원단은 정균 감소율이 99.9%로 우수한 항균성을 가지고 있음이 확인되었다.

참고로, 실험예 3에서의 정균감소율(%)은 [(Blank 배양균수-시료 생균수)/Blank 배양균수]*100으로 결정된다.

실험예 4- 소취기능관련실시예에 의해 제조된 냉감조성물이 함유된 기능성 원단의 소취율을 측정하였다.

즉 실험예 4는 암모니아가스에 대한 소취율을 측정하기 위한 것으로, 본 발명에 의한 냉감 기능성 원단 시험편(10cm*10cm)을 5L 가스팩에 3L의 암모니아가스와 함께 집어넣어 2시간 경과 후 소취율을 측정하고,

이후 10회 세탁이 진행된 후 기능성 원단 시험편(10cm*10cm)을 앞선 동일한 조건하에서 다시 소취율을 측정한 내용을 표 1에 도시하였다.

	시험결과
소취율(%):NH3가스검지관법	초기	세탁10회
120분	95	70.4

표 1에서 확인되는 바와 같이 본 발명에 의한 냉감조성물이 함유된 기능성 원단의 소취율은 95%로 상당히 우수하였으며, 10회 세탁이 진행된 경우에 있어서도 초기의 소취율에 비해서는 떨어졌으나 70.4%의 높은 소취율을 보였다.

* 소취율(%) = [(Blank 가스농도-Sample가스농도)/Blank 가스농도]*100

Claims (4)

1. 수분이 있는 환경에서 2가닥 이상의 상기 원사를 꼬아 합사를 형성하고, 상기 합사를 건조시켜 합사를 제조하는 단계;
   위사와 경사 중 일측은 면 또는 실크 합사를, 타측은 폴리에스터, 레욘(rayon), 코튼(cotton) 중 어느 하나의 섬유 합사를 사용하여 혼방하여 원단을 제직하는 단계;
   아염산소다(80%) 1~2g/l, 계면활성제 1g/l, pH 3.5~3.9의 욕으로 1시간 끓는 점에서 처리 후, 소다 회 1~2g/l, 계면활성제 1g/l의 끓는 욕에서 10~20분간 중화해 준 후 수세하는 단계;
   상기 원단을 염색하는 단계;
   원단을 물에 넣어 적신 다음, 젖은 원단을 직화로 가열하여 급격히 건조시켜 수축시키고, 수축된 원단을 인장시키는 후가공 공정을 수행하는 단계;
   상기 후가공 공정을 거친 원단에 열을 가하여 고착시키는 열처리 단계를 거쳐 원단을 제조하는 단계;
   상기 원단을 염색하는 방법은 침염 또는 패딩 공정으로 하며, 상기 침염 또는 패딩 공정 중에 물 또는 물과 섬유유연제 전체 중량 대비 냉감조성물을 3 내지 20중량부로 혼합 및 희석시켜 완성된 냉감가공액을 흡습시키는 공정으로 이루어진 원단 염색단계;를 포함하여 이루어지고,
   상기 섬유유연제는 상기 탈아세틸화도가 75 ~ 98%인 키토산 올리고당을 증류수에 넣고 유기산으로 용해시켜 키토산 함량이 5~20중량%이고 pH가 3.5~5.5가 되도록 하고, 여기에 100nm 이하의 은 입자크기를 갖고 pH가 6.5 이하인 은 졸을 혼합하여 은의 농도가 300 ~ 30ppm가 되도록 희석하여 제조한 키토산과 나노 크기의 은 입자로 구성된 것을 특징으로 하는 냉감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 냉감조성물은 자일리톨 30 내지 50중량%, 양이온성 항균물질 1 내지 10중량%, 구연산 2 내지 8중량%, 키토산용액 0.5 내지 2중량%, 멘톨용액 0.5 내지 2중량% 및 물 30 내지 60중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 냉감조성물은
   상기 자일리톨과 물을 40 내지 50℃에서 1시간 동안 교반하는 제1혼합단계와,
   상기 제1혼합단계 후 상기 양이온성 항균제를 투입한 후 20 내지 28℃에서 4시간 동안 교반하는 제2혼합단계와,
   상기 제2혼합단계 후 상기 구연산과 키토산용액을 투입하여 혼합하는 제3혼합단계와, 그리고
   상기 제3혼합단계 후 상기 멘톨용액을 투입한 후 28 내지 32℃에서 1시간 동안 교반하는 제4혼합단계를 거쳐서 제조되고,
   상기 멘톨용액은 멘톨 5 내지 15중량%, 계면활성제 40 내지 60중량% 및 물 30 내지 50중량%로 이루어지고,
   상기 키노산용액은 pH가 3.5 이상 5.5 이하인 것으로, 증류수에 키토산을 혼합한 후 유기산에 용해시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 냉감조성물이 함유된 기능성 원단의 제조방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉감가공액은 픽업(Pick-Up)률 70%이상인 것을 특징으로 하는 냉감조성물이 함유된 기능성 원단.
   

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