KR101030624B1

KR101030624B1 - 직물용 흡열 조성물을 이용한 흡열 직물의 제조방법

Info

Publication number: KR101030624B1
Application number: KR1020090074837A
Authority: KR
Inventors: 김명환
Original assignee: 김명환
Priority date: 2009-08-13
Filing date: 2009-08-13
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2029-08-13
Also published as: KR20110017262A

Abstract

본 발명은 착의시 흡열을 느낄 수 있는 직물에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는 유기산, 올리브오일, 포도씨오일, 실리콘 유연제 및 정제수로 이루어지는 조성물을 이용한 흡열 직물을 제공하고자 한다.

본 발명에 의하면, 인체에 무해하면서 체액 등의 수분과 반응하여 흡열하는 효과를 갖는 흡열 조성물이 코팅된 흡열 직물을 제조할 수 있다. 또한, 특히 다양한 직물에 안정적으로 코팅되고, 별도의 냉각수단에 의하지 않고도 체액 중 미소량의 수분과도 반응하여 흡열되므로, 효율적인 체온 유지가 가능하게 하여 냉방을 위한 에너지 저감을 가능하게 하는 한편 극서의 환경에서도 쾌적함을 유지할 수 있는 기능성 직물의 생산이 가능하게 한 효과를 기대할 수 있다.

흡열, 직물

Description

직물용 흡열 조성물을 이용한 흡열 직물의 제조방법 {Method of manufacturing endothermic fabric using Endothermic composition for fabric}

본 발명은 직물의 제조방법에 관한 것으로, 특히 더운 곳에서 착용시 체온을 낮출 수 있는 직물용 흡열 조성물을 이용한 흡열 직물의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 직물은 의류의 원단 기능 외에, 별도의 기능이 추가된 기능성 원단의 요구가 늘어나고 있는 실정이다. 예를 들어, 더운 지방에서 또는 더운 날씨에서는 의류 착용을 통해 체온을 가능한 낮출 수 있도록 하는 기능이 요구된다. 종래의 제품은 햇빛을 반사함으로써, 체온의 상승을 막는 수동적인 방법을 이용하고 있을 뿐이다.

본 발명은 의류 착용시에 체온을 직접적으로 낮출 수 있는 직물용 흡열 조성물을 이용한 흡열 직물의 제조방법을 제공하고자 한다.

즉, 더운 지방에서 몸의 수분과 반응하여 온도를 낮출 수 있는 물질이 도입된 직물을 제공함으로써, 체온을 직접 낮출 수 있는 직물용 흡열 조성물을 이용한 흡열 직물의 제조방법을 제공하고자 한다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은10 내지 50 중량%의 유기산 또는 이의 알칼리 염과; 5 내지 15 중량%의 올리브오일과; 5 내지 15 중량%의 포도씨오일과; 15 내지 45 중량%의 실리콘유연제와; 잔량의 정제수로 이루어지는 직물용 흡열 조성물을 제공하고자 한다.

상기 유기산은 구연산(citric acid), 사과산(malic acid), 젖산(lactic acid), 주석산(tartaric acid), 호박산(succinic acid), 푸마르산(fumaric acid), 글루콘산(gluconic acid), 아스코르브산(ascorbic acid), 옥살산(oxalic acid), 말론산(malonic acid), 글루타르산(glutaric acid), 아디프산(adipic acid), 말레산(maleic acid), 이타콘산(itaconic acid), 및 프로피온산(propionic acid) 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 특징이다.

다른 관점에서, 본 발명은 유기산 또는 이의 알칼리 염 10 내지 50 중량%, 올리브오일 5 내지 15 중량%, 포도씨오일 5 내지 15 중량%, 실리콘유연제 15 내지 45 중량% 및 잔량의 정제수로 이루어지는 흡열 조성물을 제조하는 단계와; 상기 흡열 조성물이 5 내지 10 중량% 비율로 포함된 흡열 가공액을 침염 또는 패딩 공정을 통해 직물에 흡진시키는 단계와; 상기 흡열 가공액이 흡진된 직물을 건조시키는 단계를 포함하는 흡열 직물의 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, 유기산 또는 이의 알칼리 염 10 내지 50 중량%, 올리브오일 5 내지 15 중량%, 포도씨오일 5 내지 15 중량%, 실리콘유연제 15 내지 45 중량% 및 잔량의 정제수로 이루어지는 흡열 조성물을 제조하는 단계와; 상기 흡열 조성물이 5 내지 10 중량% 비율로 포함된 흡열 가공액을 스프레이 공정을 통해 직물에 분무하는 단계와; 상기 흡열 가공액이 분무된 직물을 텀블 건조시키는 단계를 포함하는 흡열 직물의 제조방법을 제공하고자 한다.

상기 직물은 천연사, 화섬사 또는 이들의 혼방사로 이루어진 직물인 것이 특징이다.

상기 침염공정은 pH 5.0 내지 6.0 조건, 40 내지 50 ℃ 온도 조건에서 20 내지 30 분간 수행되는 것이 특징이다.

상기 패딩공정은 pH 5.0 내지 6.0 조건, 40 내지 50 ℃ 온도 조건에서 1 내지 5 분간 수행되는 것이 특징이다.

상기 건조 단계는 100 내지 130 ℃ 온도 조건에서 1 내지 5 분간 수행되는 것이 특징이다.

상기 텀블 건조는 110 내지 150℃ 온도 조건에서 10 내지 30분 동안 이루어지는 것이 특징이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다양한 직물에 신개념의 흡열 조성물을 안정적으로 코팅할 수 있으며, 이렇게 제조된 흡열 직물로 제조된 의류를 착용시 별도의 냉각 수단에 의하지 않고도 흡열 조성물이 땀 등의 체액 중 수분과 반응하여 흡열되므로 극서의 환경에서도 장기간 체온을 유지할 수 있는 흡열 직물의 생산이 가능하게 한 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하여 제조된 흡열 조성물을 이용하여 의류를 착용시 흡열 조성물이 체액 중 미세 수분과 반응하여 흡열하므로 저하된 온도가 상당시간 유지되어 효율적인 체온 유지가 가능하게 하여 냉방을 위한 에너지 저감을 가능하게 하는 부가적인 효과를 기대할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의하여 구체적으로 설명한다.

(1) 직물용 흡열 조성물을 제조하는 단계.

상기 흡열 조성물은 유기산(organic acid) 또는 이의 알칼리 염, 올리브 오일, 포도씨오일, 실리콘 유연제 및 잔량의 정제수를 포함하여 이루어진다.

유기산(organic acid) 또는 이의 알칼리 염의 조성물 중 함량은 10 내지 50 중량% 범위이며, 바람직하기로는 15 내지 30 중량% 범위이다. 이때, 유기산 또는 이의 알칼리 염의 함량이 10 중량% 미만이면 흡열 효과가 적고, 유기산 또는 이의 알칼리 염의 함량이 50 중량%를 초과하면 용해성이 저하되는 문제점이 있다. 상기 유기산은 구연산(citric acid), 사과산(malic acid), 젖산(lactic acid), 주석산(tartaric acid), 호박산(succinic acid), 푸마르산(fumaric acid), 글루콘산(gluconic acid), 아스코르브산(ascorbic acid), 옥살산(oxalic acid), 말론산(malonic acid), 글루타르산(glutaric acid), 아디프산(adipic acid), 말레산(maleic acid), 이타콘산(itaconic acid), 및 프로피온산(propionic acid) 등 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 유기산은 체액 중의 수분과 흡열 반응하여 피부 표면의 체온을 저하시킬 수 있다. 특히, 구연산은 유기산 중에서도 피고착체와의 고착성 및 흡열 특성이 우수하다. 상기한 유기산의 알칼리 금속염도 사용가능하며, 알칼리 염으로는 유기산의 알칼리 금속염 또는 알칼리 토금속염을 사용할 수 있는데, 구체적으로 예를 들면 유기산의 나트륨염, 칼륨염, 칼슘염 등을 사용할 수 있다.

상기 올리브 오일은 천연비타민과 항산화물질을 함유하고 있어 피부의 기미, 잡티, 주근깨, 노화 방지 등에 매우 효과적인 성분이며, 조성물 중 함량은 5 내지 15 중량% 범위이며, 바람직하게는 7 내지 12 중량% 범위로 사용하는 것이 좋다. 이때, 올리브 오일의 함량이 5 중량% 미만이면 기대하고자 하는 효과를 달성하기 어려울 수 있고, 올리브 오일의 함량이 15 중량%를 초과하면 액 안정성을 저해하고 경제성 측면에서 바람직하지 않은 경향을 나타내게 되므로 상기 범위를 유지하는 것이 좋다.

상기 포도씨오일은 비타민E, 토코페롤(tocophrol)이 다량 함유되어 있어 피부 노화 방지에 효과가 우수하며 보습효과가 우수하여 탱탱한 피부를 유지시켜 주며 과일산의 일종인 AHA성분이 함유되어 있어서 각질이나 거친 피부에 좋다. 조성물 중 포도씨오일의 함량은 5 내지 15 중량% 범위를 사용하는 것이 좋다. 포도씨오일의 함량이 5 중량% 미만이면 기대하고자 하는 효과를 얻기 어렵고 15 중량%를 초과하면 조성물의 저장 안정성이 열악해 지며 또한 경제성면에서 이롭지 못하다.

상기 실리콘유연제는 상기 유기산, 올리브오일, 포도씨오일 등의 성분이 섬유에 잘 고착되도록 하는 성분으로 구성되어 있으며, 섬유 원단의 유연성 여부는 물론 피부에 매우 효과적인 기능을 부여한다. 상기 실리콘유연제의 조성물 중 함량은 15 내지 45 중량% 범위를 사용할 수 있다. 상기 실리콘유연제의 사용량이 15 중량% 미만이면 상기 유기산, 올리브오일, 포도씨오일 등의 섬유에 대한 고착력이 약화되어 내구성이 떨어지며, 45 중량%를 초과하면 저장안정성이 열악해지고 또한 흡열 효과를 저해하는 문제가 있다. 바람직하게는 15 내지 30 중량%로 첨가된다.
이러한 실리콘유연제는 당업계에 널리 알려진 바와 같이 일반적인 것을 사용한다.

상기한 유기산 또는 이의 알칼리 염, 올리브오일, 포도씨오일 및 실리콘유연제와 잔량의 정제수를 포함하여 일액형 액상으로 제조되며, 본 발명의 흡열 조성물 은 상온에서 1년 이상 보관하여도 고액 분리가 발생하지 않아 저장 안정성이 우수하다.

상기한 본 발명의 흡열 조성물은 유백색 내지 미색의 점조액으로, 비이온성이며, 약산성 내지 중성을 띤다.

(2) 흡열 직물의 제조 단계

2-1) 흡열 조성물의 흡진 후 건조

본 발명의 흡열 직물은 천연사, 혼방사 및 화섬사 등의 다양한 섬유로 이루어진 전 직물에 널리 적용될 수 있으며, 화섬사를 포함하여 이루어진 직물에 바람직하게 적용될 수 있는데, 나일론과 같은 아미드계 섬유나, 폴리에스테르계 섬유, 폴리우레탄계 섬유 등을 포함하는 혼방사나 화섬사로 이루어진 직물에 적용될 경우 흡열 특성이 더욱 우수하게 나타난다. 특히, 대나무 섬유 또는 대나무 섬유와 화섬사, 특히 나일론의 혼방사를 적용할 경우에는 1.5 내지 5 ℃ 정도의 감온효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 흡열 조성물을 직물에 적용할 경우 직물의 종류에 따라 적절히 가감하여 사용량을 조절할 수 있으며, 일반적으로 5 내지 10 중량% 농도로 물에 희석하여 사용하면 무난하다.

상기한 흡열 가공액은 침염 또는 패딩에 의하여 직물에 적용되는데, 침염시 pH 5.0 내지 6.0 조건, 40 내지 50 ℃ 온도 조건에서 20 내지 30 분간 처리하면 효과적이며, 패딩시 pH 5.0 내지 6.0 조건, 40 내지 50 ℃ 온도 조건에서 1 내지 5 분간 처리하면 효과적이다.

침염시 pH가 5.0 미만이거나 6.0을 초과하면 흡열 가공액의 흡진이 충분하지 않으므로 주의하여야 하며, 또한 침염 온도가 40 ℃ 미만이면 흡열 가공액의 흡진이 충분하지 않다. 침염 온도가 50 ℃를 초과하면 흡진된 흡열 가공액의 안정성을 저해시키는 경향이 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다. 침염 시간은 20 분 미만이면 흡열 가공액이 충분히 직물 중으로 흡진되지 않는 경향이 있고, 30 분을 초과하면 흡진된 흡열 가공액이 다시 용출되어 충분한 흡열 효과를 기대하기 어려울 수 있다.

패딩시 pH가 5.0 미만이거나 6.0을 초과하면 직물 중에 충분히 흡진되지 않는 경향이 있고, 또한 패딩시 온도가 40℃ 미만이면 직물 중 흡열 가공액의 흡진이 충분하지 않은 경향이 있다. 패딩시 온도 조건이 50 ℃를 초과하면 흡열 가공액에 포함된 흡열 조성물의 안정성이 저하되는 경향이 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기한 단계에 의하여 흡열 가공액이 침염 또는 패딩된 직물은 패딩 롤러 등의 수단을 사용하여 탈수하고, 건조단계를 거치면 조성물 중에 사용된 실리콘 수지가 가교효과를 나타내어 직물에 더욱 단단히 고착된다.

이때, 건조 온도는 100 내지 130 ℃ 범위가 바람직하며, 건조 시간은 1 내지 5 분간 수행되도록 할 수 있다. 건조 온도가 100 ℃ 미만이면 고착이 불충분하고, 130 ℃를 초과하면 흡열 조성물을 구성하는 성분이 변성되어 흡열 효과가 충분히 나타나지 않을 수 있으므로 상기 범위로 조절하도록 하는 것이 바람직하다. 또한 건조 시간이 상기 시간보다 길어지면 흡열 효과가 저하될 수 있으므로 주의한다.

2-2) 흡열 조성물을 스프레이 한 후 텀블 건조(tumble dry)

상기한 바와 같이 흡열 조성물을 침염 또는 패딩 공정에 의해 흡진시키고 건조하는 방법 외에, 흡열 조성물을 스프레이로 직물에 뿌린 후 이를 텀블 건조시킬 수 있다.

여기서 텀블 건조는 110~150℃의 온도 조건에서 10~30분 동안 이루어지며, 바람직하게는 130℃의 온도 조건에서 20분 동안 이루어진다.

상기한 방법에 의하여 제조된 본 발명의 흡열 직물은, 착의시 체액과 반응하여 흡열되므로 피부의 온도를 낮출 수 있는데, 그 정도는 0.5 내지 5 ℃ 범위인 것으로 나타나고, 착의한 동안 흡열 효과가 지속되는 효과를 기대할 수 있다. 직물에 적용시 내구성이 우수하여 세탁을 30회 이상 반복하여도 흡열성이 유지되었다. 또한, 항균 및 항습 효과를 나타내어 착의시 쾌적함을 유지할 수 있다.

이하, 구체적인 흡열 직물의 제조방법을 설명한다.

-. 흡열 조성물의 제조

실시예 1. 구연산을 사용한 흡열 조성물의 제조

먼저 실리콘유연제 약 30 중량%와 올리브오일 약 10 중량% 및 포도씨오일 약 10 중량%를 유화기에 투입하여 약 3000 내지 5000 rpm의 속도로 약 60분 동안 고속 교반하여 유화용액을 제조한다. 다음에 별도의 교반기기가 부착된 용기에 정제수 약 20 중량%를 투입하고 교반하면서 구연산 30 중량%를 투입하여 완전히 용해시킨 후 미리 제조한 실리콘, 올리브오일 및 포도씨오일의 유화용액을 약 30분 동안 투입하고 약 60 분동안 약 300 내지 500 rpm의 속도로 교반하여 균일한 흡열 조성물을 제조한다. (이상, 조성물의 중량은 최종 조성물 전체를 기준이다.)

실시예 2. 사과산을 사용한 흡열 조성물의 제조

상기 실시예 1과 동일한 방법 및 조건으로 흡열 조성물을 제조하되, 구연산 대신 사과산을 사용하였다.

실시예 3. 구연산소다를 사용한 흡열 조성물의 제조

상기 실시예 1과 동일한 방법 및 조건으로 흡열 조성물을 제조하되, 구연산 대신 구연산소다를 사용하였다.

- 흡열 직물의 제조

상기 실시예 1 내지 3에 의하여 제조된 흡열 조성물을 약 6% 농도로 물에 희석하여 흡열 가공액을 제조하고, 이를 폴리에스테르와 폴리우레탄 혼방 트리코트 직물(폴리에스테르 77%, 20D 폴리우레탄 23%, ks K 0514:2006에 의해 측정된 중량 148.2 g/m²)에 pH 5.5, 40℃ 온도 조건에서 약 2분간 패딩법을 적용하여 도입하고, 탈수한 후 130℃ 온도, 22rpm의 조건으로 약 1분간 열가공하여 흡열 직물(실시예 1 내지 3의 기능성 조성물을 이용하여 제조된 직물을 각각 실시예 4 내지 6으로 지칭)을 제조하였다.

한편, 상기 직물의 제조와 동일한 조건에서, 대나무 섬유원사와 나일론 원사의 혼방 직물(대나무 섬유 60%, 나일론 40%, 200 TM)에 적용하였다. (실시예 1 내지 3의 기능성 조성물을 이용하여 제조된 직물을 각각 실시예 7 내지 9로 지칭)

실험예 1. 흡열 직물의 특성 확인

[흡열성 확인]

상기 실시예 4 내지 9에 의하여 제조된 직물로 제조된 상의를 10 분간 착의한 후 착의 전후의 체온의 변화를 측정하였으며, 실시예 4에 의하여 제조된 직물로 제조된 상의의 착의 전 후의 결과를 도 1 및 2에 각각 나타내었다. 도 1에는 착의전, 도 2에는 착의 후 10 분 경과 시 결과를 나타내었다. 도 1 및 2에 의하면 평균 3 ℃의 온도가 저하된 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 ISO 6330 2000. 11B 규정에 의하여 30 ± 3 ℃ 조건, 약 사이클, 2 kg의 조건으로 연속 30 회 세탁하고 건조한 후에도 동일하게 동일하게 나타났다.

[항균도 확인]

실시예 4에 의하여 제조된 흡열 직물을 섬유시험연구원(FITI)에 의뢰하여 KS K 0693:2006 법에 의하여 항균도를 측정하였으며, 표준포는 면직물을 사용하고 사용공시균주는 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus ATCC 6538, 균주 1)과 크렙실라 뉴모니아(Klebsiella pneumonia ATCC 4352, 균주 2)를 사용하였으며, 그 결과는 아래 표 1에 나타내었다.

표1

		표준포(blank)	실시예 4
균주 1	초기균수(cfu/㎖)	2.5 × 10⁴	2.5 × 10⁴
	18시간 후(cfu/㎖)	4.6 ×10⁵	40. ×10³
	정균감소율(%)	-	99.9
균주 2	초기균수(cfu/㎖)	2.7 × 10⁴	2.7 ×10⁴
	18시간 후(cfu/㎖)	6.8 × 10⁷	6.6 ×10⁵
	정균감소율(%)	-	99.9

특히, 상기 균주 1(1.3 ×10⁵ cfu/㎖)과 균주 2(1.1 × 10⁵ cfu/㎖)을 사용하고 ISO 6330 2000. 11B 규정에 의하여 30 ± 3 ℃ 조건, 약 사이클, 2 kg의 조건으로 연속 30회 세탁 및 건조(WOB 세제 사용, 비온성 계면활성제 tween 80, 접종균액 0.05% 첨가) 후 정균 감소율을 KS K 0693: 2001의 방법을 준용하여 측정한 결과 정균 감소율이 균주 1 및 균주 2 모두 99.9 % 로 나타났으며, 이는 본 발명의 방법에 의하여 제조된 흡열 직물에 흡열 조성물이 잘 고착되었음을 의미하는 것으로 볼 수 있다.

이와 같은 흡열 직물의 특성은 흡열 조성물을 스프레이에 의해 직물에 적용한 후 텀블 건조를 수행한 경우에도 동일하였다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 옷을 착용하기 전의 신체 표면의 온도 분포를 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 제조된 흡열 직물로 제조된 옷을 착용 후 신체 표면의 온도 분포를 나타낸 것이다.

Claims

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a) 15 내지 45 중량%의 실리콘유연제와, 5 내지 15 중량%의 올리브오일과, 5 내지 15 중량%의 포도씨오일을 유화기에 투입하여 교반하면서 유화용액을 제조하고, 별도의 교반기가 부착된 용기에 구연산(citric acid), 사과산(malic acid), 젖산(lactic acid), 주석산(tartaric acid), 호박산(succinic acid), 푸마르산(fumaric acid), 글루콘산(gluconic acid), 아스코르브산(ascorbic acid), 옥살산(oxalic acid), 말론산(malonic acid), 글루타르산(glutaric acid), 아디프산(adipic acid), 말레산(maleic acid), 이타콘산(itaconic acid), 및 프로피온산(propionic acid) 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어진 10 내지 50 중량%의 유기산 또는 이의 알칼리 염을 투입하고, 잔량의 정제수를 투입하여 교반하면서 용해시킨 후, 상기 유기산 또는 이의 알칼리 염과 정제수를 혼합하여 용해시켜 얻은 용액에 상기 실리콘유연제와 올리브욀과 포도씨오일을 혼합하여 얻은 유화용액을 30분동안 투입하면서 교반하여 흡열 조성물을 제조하는 단계;

b) 상기 a) 단계에서 얻은 직물용 흡열 조성물 5 내지 10 중량%와 물 90 내지 95 중량%로 혼합하여 흡열 가공액을 제조하는 단계;

c) 상기 흡열 가공액을 스프레이 공정을 통해 천연사, 화섬사 또는 이들의 혼방사로 이루어진 직물에 분무하는 단계; 및

d) 상기 흡열 가공액이 분무된 직물을 110 내지 150℃ 온도 조건에서 10 내지 30 분 동안 텀블 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직물용 흡열 조성물을 이용한 흡열 직물의 제조방법.
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