KR100587474B1 - 보풀이 적고 인장강도가 강화된 천연소재로 만든 침대용원단 - Google Patents

Abstract

본 발명은 침대용 원단에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 20수~60수의 원사 2겹이 꼬인 원사로 직조되어 보풀이 적고 인장강도가 강화되어 침대커버 또는 매트리스에 사용하기 적당한 침대용 원단에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 조밀도가 높아 침대의 하부로부터 올라오는 먼지를 차단하면서도 침대 매트리스나 침대 커버를 위한 두께를 만족시키는 원단을 제공할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 원단은 사용시 보푸라기가 잘 일어나지 않고 유해한 화학물질로 코팅하지 않아도 침대에 사용하기 적합한 섬유의 조밀도 및 강도를 유지하기 때문에 피부 친화적이고, 인체에 무해하다는 장점이 있다.

원단, 원사, 침대 커버, 매트리스, 리오셀

Description

보풀이 적고 인장강도가 강화된 천연소재로 만든 침대용 원단{Natural Fabric for Bed Having Less Nappy Property and Enforced Tensile Strength}

도 1은 본 발명에 다른 직물을 적용한 매트리스의 일부 단면도를 나타낸 것이다.

도 2는 리오셀로 만든 직물의 가공공정도를 나타낸 것이다.

*도면의 주요부호에 대한 설명*

1. 리오셀 직물지 2. 쿠션솜

3. 스프링

발명의 분야

본 발명은 침대용 원단에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 20수~60수의 꼬임이 부여된 합연사 원사로 경위사를 사용하여 직조하면 보풀이 적고 인장강도가 강 화되어 침대커버 또는 매트리스에 사용하기 적당한 천연소재로 만든 침대용 원단에 관한 것이다.

발명의 배경

최근 집안 환경오염의 영향으로 발생할 수 있는 알레르기 질환의 주원인은 동물의 털 또는 먼지진드기 등에 의한 것이 대부분이다. 이와 같이 사람이 활동하는 환경에 기생하여 알레르기를 유발하는 생물인 진드기류는 약 100 내지 300 ㎛의 크기로서 육안으로는 관찰할 수 없는 정도의 크기를 가진다. 그리고 진드기에서 배출되는 약 40 ㎛ 이하의 크기를 가지는 배설물도 알레르기의 주 발생원이 된다.

이와 같은 진드기류에 의한 알레르기 질환의 방지책으로써 현재 알려진 가장 효과적인 방법은 섬유의 단사섬도가 0.5 데니어 이하인 극세사를 이용하여, 평균 공극이 10 ㎛이하인 직물을 제직하여 사용하는 것이다.

그러나 이러한 방법은 고밀도 직물은 침구에 사용되는 경우에 사람의 무게를 직접 받고, 또한 세탁 후 공극의 크기가 점점 증가하기 때문에, 취침시 인체의 움직임에 의하여 원사의 필라멘트 가닥수가 모노데니어 0.5~1 데니어로 직조 표면이 손상되기 쉽다. 이 때문에 극세사를 이용한 직물을 침구용으로는 사용하기는 부적합하다는 문제점이 있다.

그리고 매트리스 내부로 부터 발생되는 분진 등을 차단하기 위해서 천연 섬유로 직물을 직조한 후, 표면에 우레탄이나 비닐 등의 비통기성 코팅처리를 수행하는 경우가 많은데, 이와 같이 코팅 처리된 제품은 수분과 공기의 투과를 막기 때문 에 오히려 내부에 습기가 발생하여 미생물 발생의 원인이 되고 있으며, 코팅시 사용하는 화학 제품은 인체의 피부에 악영향을 끼친다는 문제점이 있다.

그리고 미세한 공극을 갖더라도, 즉 최근의 연구에서 따르면 기존의 10㎛의 크기를 평균 공극으로 갖는 직물로는 알레르기 원인물질을 효율적으로 차단하지 못한다는 것이 밝혀지고 있다.

또한 일반적으로 극세사를 이용하지 않는 종래 침대용 매트리스나 침대 커버에 사용되어 오던 원단은 15수 이상의 굵기 즉, 10수나 7수 정도의 굵기를 가지는 원사로 직조된 직물이 사용되어 왔다. 15수 이상의 굵기를 가지는 원사를 사용하여야 침대 매트에 사용하는 원단으로서 요구되는 약 1.0mm 이상의 두께 및 적정 인장강도가 유지될 수 있기 때문이다.

상기와 같은 원사로 직조된 원단은 보푸라기가 쉽게 일어나거나, 침대 매트리스로부터 올라오는 먼지를 차단하는데 한계가 있기 때문에 보다 조밀한 원단을 사용하는 것이 바람직하나, 조밀한 원단은 30수에서 60수의 합연사를 사용하여 만들기 때문에 침대 매트리스나 침대 커버에 사용하기에 기계적 인장강도가 약하다는 문제점이 있었다.

이에 30에서 60수의 합연사로 직조된 보다 조밀한 원단을 사용하면서 화학물질 코팅을 하는 등의 특수처리가공을 하여 이를 보완하는 조치가 취해졌으나, 코팅을 위하여 사용되는 화학물질은 인체에 유해하거나 발암물질이 검출되는 경우가 많다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명자는 원사를 직조하여 제조된 원단에 화학처리를 하지 않고도 조밀하면서 침대에 사용할 수 있는 정도의 기계적 강도가 유지되고, 보푸라기도 적게 일어나는 천연소재로 만든 침구용 원단을 개발하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

결국, 본 발명의 목적은 20수~60수의 꼬임이 부여된 합연사로 경·위사를 동일하게 사용하여 직조함으로써, 보풀이 적고 인장 강도가 강화된 천연소재로 만든 침대용 원단을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 리오셀의 꼬임이 부여된 합연사로 직조되어, 환경 친화적이면서도 살균력이 강화된 천연소재로 만든 침대용 원단을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 침대커버 또는 매트리스에 사용하는 침대용 원단에 있어서, 20수~60수의 꼬임이 부여된 리오셀 원사의 합연사로 직조되어 보풀이 적고 인장강도가 강화된 천연소재로 만든 침대용 원단을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 합연사는 30수의 꼬임이 부여된 리오셀 원사의 합연사인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 원사는 천연 리오셀 또는 리오셀과 합성섬유원사의 혼합사인 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 혼합사는 리오셀과 안티필링 폴리에스테르가 약 70:30으로 혼합된 것을 특징으로 할 수 있다. 이 때 리오셀과 안티필링 폴리에스테 르가 60:40 비율이면 촉감이 미흡하고 리오셀과 안티필링 폴리에스테르가 80:20이면 촉감은 우수하고 보풀과 강도가 저하된다.

상기 원사는 또한, 연사기로 400T/M~ 800T/M 효과를 부여하여 제직하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 침대용 원단은 20수~60수의 원사 2겹이 꼬인 리오셀 원사를 이용하여 직조되는 원단으로, 보풀이 적고 인장강도가 강화되었기 때문에 침대커버 또는 매트리스에 사용하기 적합하다.

이하 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

1. 소재

침대용 원단에는 주로 면이나 면과 합성섬유 혼방 직물이 사용되어 왔으나, 리오셀 섬유 또는 리오셀 혼방을 사용하면 친환경적이면서도 피부친화력이 좋고, 살균력도 강화된 침대용 원단을 제조할 수 있다.

리오셀은 목재 펄프에서 추출한 셀룰로오즈로 만든 신소재 섬유로서, 실크에 버금가는 부드러운 촉감과 면보다 뛰어난 흡습성, 폴리에스테르와 거의 대등한 강한 내구성을 가지는 섬유이다. 스판덱스(Spandex)가 개발된 이래 근 30여년 만에 새로이 탄생된 신소재인 리오셀(Lyocell)은 1989년 섬유표준용어를 제정하는 국제적인 기구인 비스파(BISFA)로 부터 새로운 속명인 'Lyocell' 이라는 이름을 부여받 았고 또한 미국의 FTC로부터 새로이 개발된 섬유로 공인받은바 있다.

60년대 이후, 화학섬유의 생산으로 발생하는 각종 환경 공해와 인체의 유해한 성분으로 인해 유럽의 여러 회사들이 환경과 인체에 해가 없으며 물성 또한 기존의 여타 섬유보다 뛰어난 섬유의 개발이 다수 이루어진 결과 개발된 리오셀 섬유는 생산공정에서 일체의 오염물질이 발생하지 않으며 생산공정시 유일한 사용되는 용매인 아민옥사이드는 거의 95%이상이 수거되어 재사용되므로, 폐기시에도 1달 동안 땅에 묻으면 생분해되는 특성이 있어 환경친화적인 섬유라고 불리기도 한다.

2. 제직과정

리오셀 원사를 사용하여 제직성을 향상시키기 위해 연사기로 400T/M~ 800T/M(meter 당 400~800번 조임) 효과를 부여하며 원사 두 겹의 꼬임이 부여된 합연사를 제직한다. 경위사로 사용하면 제직성이 우수하고 직조 표면에 모우나 보푸라기가 발생하지 않는다. 연사준비로 된 원사를 정경기로 경사 준비하고 자카드직기에 장착하여 제직하는데 이때 자카드직기 타입은 1,200구, 2,400구, 4,800구로 제직한다. 경사·위사의 원사를 동일하게 리오셀 원사를 사용하고 경위·사의 밀도는 통상적인 밀도로 제직한다. 단 제직시에 과다한 밀도를 부여하여 리오셀이 사단되는 문제점이 발생되므로 이를 개선하기 위하여 적정 꼬임수와 꼬임을 세팅조건으로 부여한다.

3. 사염색

상기와 같은 제직과정을 거치면, 염색공정에 들어간다. 수용액에서 리오셀 섬유의 스웰링(Swelling) 거동은 재생섬유의 스웰링 거동과 유사하다. 특히 알칼리 염액에서 상대적으로 높은 리오셀의 스웰링 용량은 그에 따르는 원료의 용적을 증가시킨다. 동시에, 기계적인 영향은 스웰링된 상태에서 사(Yarn: 면화·양모·생사 등의 천연섬유와 레이온 합성섬유 등 인공적으로 만든 섬유를 가늘고 길게 집합한 것)의 변형을 쉽게 초래한다.

아래의 표 1은 물에서 섬유가 스웰링 된 이후에 섬유 용적이 증가되는 정도를 나타낸다.

	면 (Cotton)	리오셀 (Lyocell)	모달	(Modal) 비스코스 (Viscose)
용적증가[%]	35	67	63	88

상기와 같은 용적 증가와 물에 의한 가소성 및 유연성은 사를 염색할 때 염액의 흐름을 감소시킨다.

따라서 다음과 같은 공정의 주의점이 요구된다.

a) 균일한 염액 순환, 균일한 염색을 보장하기 위해 실패(Bobbin)에 감을 때 상기 실패의 직경과 관련하여 컴팩트하게 감겨야 한다.

b) 실패의 강도는 300g/dm³ 내지 400g/dm³이어야 하고, 또는 20 내지 30 Shore여야 한다. 그리고 상기 실패의 강도는 극세사의 경우(일반적으로 100 metric count)에서의 조밀성은 거친 세사(일반적으로 40 metric count)에 비해 10%까지 감소시킨다.

c) 실패의 중량 및 직경은 염색 튜브(Tube)에 좌우되는데, 염색 튜브 4°20'170mm는 대략 825g 중량과 160mm직경을 갖고, 염색튜브 4°20'145mm는 대략 650g 중량과 120m직경을 갖는다. 이는 스웰링에 의해 야기된 압력을 더 흡수할 수 있기 때문에 축 상의 유연성이 있는 염색 튜브의 사용이 요구된다.

d) 염액의 흐름은 섬유의 스웰링 상태, 주로 pH, 번수(Count)에 의존한다. 한편으로 높은 알칼리의 양은 섬유의 스웰링을 증가시키며, 실질상 염액의 흐름을 감소시킬 수 있다. 따라서 염료와 염색공정을 선택할 때 이 점을 고려하여야한다. 반응성 염색에서 일반적으로 사용되듯이 전해질 첨가는 염액의 흐름에 상당한 효과는 가지지 않는다. 또 한편으로는 더 미세한 섬유 번수가 사용될 때, 동일한 번수의 사에 있어 염액의 흐름이 감소된다.

e) 리오셀 섬유의 높은 염색친화력 때문에, 염색시 염액 순환이 교차되고 충분히 잠기는 염액이 순환되는 기계를 사용하여야 한다.

f) 흐름의 방향이 밖에서 안으로 또는 안에서 밖으로인지 여부에 따라 염액의 흐름이 변화하기 때문에 순환간격은 3:4 min 또는 4:5 min으로 세팅되어야 한다.

g) 염액 차동장치 압력 범위는 0.3~0.5 bar로 정할 수 있다. 차동장치의 높은 압력은 사의 변형을 야기할 수 있으므로 피해야 한다.

h) 공기제거제. 침투촉진제의 첨가는 염색의 균일도를 증가 시킨다. 예를 들면 0.3g/l albegal FFA(CIBA)이다.

i) 특히 원뿔형의 염색 Package의 경우, 가장자리를 둥글게 하는 것은, 염색 균일도에 긍정적인 효과를 가진다.

4. 원사가공

염색 공정을 마친 후, 사에 적당한 가공제가 처리되어야 한다. 첨가양은 면(30 ~ 50%)에 하는 것 보다 휠씬 적어야 한다. 특히 극세사의 경우에서 첨가양이 너무 많으면, 사의 강력이 현저히 감소된다. 따라서 정적인 섬유/섬유의 점착은 가능한 적게 감소되도록, 동적인 섬유/금속 점착은 가능한 많이 감소되는 가공제가 선택되어야 한다. 바람직하게는 다음과 같은 가공제를 선택한다. Sapamin WBF(Pfersee Chemie), Destofil LC fl.(Clariant), Belfasin GT(Henkel), Aquasoft(Henkel) 등이 사용된다.

5. 직물의 가공

리오셀의 직물의 가공은 rope 가공과 Viscose나 Model Woven Fabric과 같은 방법으로 연속적인 공정이 가능하다. 도 2는 리오셀로 만든 직물의 가공 공정도를 나타낸 것이다. 양쪽의 털 태우기(Singeing both side), 발호(desizing)/전세탁(prewash), 가성화(causticizing) 및 표백의 과정을 거쳐 전처리를 하고, 개방된 곳에서 로프 형태로 반응성(reactive dyeing) 또는 배트 염색(vat dyeing)을 실시한 후, 유연화, 수지가공 및 샌퍼라이징을 거치는 공정을 통해 직물을 가공한다. 이 때, 상기 가성화, 표백 및 수지가공은 선택적으로 실시할 수 있다.

리오셀은 비피브릴(non-fibrilling) 섬유이므로, 초기의 피브릴레이션(fibrillation)과 디피브릴레이션(defibrillation-효소처리)을 감지할 수 있다.

① 신징(Singeing)

표면의 보풀을 감소시키고 깨끗한 직물의 모습을 얻기 위하여 선모소를 행한다. 이는 세탁 중 생성되는 보풀현상을 사전에 제거함에 목적이 있다.

② 전세탁(Prewashing)

③ 알칼리 용액 전처리

알칼리처리는 변동성을 증가시키는 습윤강도를 감소시키며 염색에서의 좋은 반응을 일으키며 드물게 나타나는 주름이나 닳는 자국의 형상을 균일하게 함은 물론 세탁시 보풀이 일어나는 것을 개선시킴으로서 취급방법과 시작적인 appeal을 개선시킨다.

④ 염색

염색은 염료 type에 따라 변환하며 직접염색법에(direct dye method) 있어 리오셀은 일반적인 섬유보다 상호반발력 때문에 염착량이 적으므로 염색시간을 좀 더 늘려야 하며 반응성 염색법(reactive dye method)은 같은 염색조건 하에서 닷 엷은 색상이 나타나므로 염료의 농도를 늘려야 한다. 이외의 방법은 레이온(rayon) 염색방법에 준하여 처리한다.

⑤ 고급 가공(high-grade)

일반적으로 반응성 수지를 가지는 고급 가공은 적정히 약제를 조절하여 특히 저농도의 포름알데히드 반응성 수지는 효과적인 측면에서 적합하다고 입증되었다.

투입조건
포름알데히드 수지	40~60g/l(저농도)
유연제	20~40g/l
촉매제	12~18g/l
아세트산 60%	1m/l
용액 pick up	90%
건조	110~130℃
축합	150℃/ 5min.

⑥ 유연제

폴리에틸렌, 지방산 아미드, 지방산 에스테르와 같은 비 이온 유연제가 적합하며 특히 실리콘 유연제는 pilling 경행을 촉진시키기 때문에 오로지 낮은 농도에서 사용되어야 하고 비이온 지방산 아미드나 지방산 에스테르와 혼합 사용한다.

⑦ Wash pilling / Hairiness

재생섬유에서 알려진 것처럼 리오셀 구조는 yarn compound로부터 쉽게 유리되어 home 세탁에서 pilling과 hairiness를 일으킬 수 있으므로 다음과 같은 방법을 통하여 품질 및 성능을 up-grade 할 수 있다:

- 실의 꼬임을 증가시킨다 (a=110)

- knit-wear 구조 (촘촘한 직물, cotton에 비해 stitch row의 증가, 작은 stitch, yarn 강도의 증가 5%)

- Siro yarn

Siro yarn의 사용은 표면 잔털을 줄일 수 있다.

- Circular-knitted 직물.

직물 tube를 뒤집는 결과로, 직물 표면의 안쪽 면에 습윤 공정을 하는 동안 부드럽게 처리되며, 표면에 털이 일어나는 것을 줄일 수 있다. 그 다음에 탈수와 건조시에는 스타밍과 광택내기에 앞서서 직물 tube를 다시 뒤집어져야 한다.

⑧ Net dry

100℃에서 충분히 건조시킨다.

⑨ 텐터링(Tentering)

Overfeed	13%
Residual dampness	55% on co scale
Temp	110℃
Speed	8 chamber 26~30m/min.

⑩ Compacting(toptexd) or sanforinzing

뛰어난 광택과 취급과 치수안정성의 개선을 위해 처리한다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항 들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 조밀도가 높아 침대의 하부로부터 올라오는 먼지를 차단하면서도 침대 매트리스나 침대 커버를 위한 두께를 만족시키는 원단을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 원단은 사용시 보풀이가 잘 일어나지 않고 유해한 화학물질로 코팅하지 않아도 침대에 사용하기 적합한 섬유의 조밀도 및 강도를 유지하기 때문에 피부 친화적이고, 인체에 무해하다는 장점이 있다.

Claims (6)

1. 침대커버 또는 매트리스에 사용하는 침대용 원단에 있어서, 20수~60수의 꼬임이 부여된 리오셀 원사의 합연사로 직조되어 보풀이 적고 인장강도가 강화된 두께 1mm이상이고, 비(非)코팅의 통기성이 확보된 천연소재로 만든 침대용 원단.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 리오셀 원사는 천연 리오셀 또는 리오셀과 합성섬유원사의 혼합사인 것을 특징으로 하는 천연소재로 만든 침대용 원단.
4. 제 3항에 있어서, 상기 혼합사는 리오셀과 안티필링 폴리에스테르가 약 70:30으로 혼합된 것을 특징으로 하는 천연소재로 만든 침대용 원단.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리오셀 원사의 염색은 안 쪽에서 바깥쪽으로의 염액순환 간격은 3:4 min이고 바깥쪽에서 안쪽으로의 염색순환간격은 4:3 min으로 세팅된 상태에서 염색되는 것을 특징으로 하는 천연소재로 만든 침대용 원단.
6. 삭제

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