KR101266881B1 - 기능성 직물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능성 직물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 도전성 나일론 6을 주요 구성으로 하는 기능성 직물에 있어서, 상기 나일론 6 피도물 중량 100%에 대하여 함유량이 각각 1~20중량%인 구리염과; 0.03~4.5중량%인 페닐화합물계 환원제와; 0.03~1.3중량%인 저분자량의 황 화합물과; 0.13~12중량%린 수용성 아민류와; 0.1~12중량%인 티오화합물과; 0.02 내지 12중량%인 티오안정제와; 1.5~6중량%인 pH 조정제를 포함하는 나노입자 조성물과; 상기 나노입자 조성물 중량 100%에 대하여, 600∼20000의 분자량을 갖는 폴리에틸렌글리콜 30∼65 중량%, 디 메틸 디하이드록시 에틸렌 요소 또는 벨크렌디피 60인 가교제 7∼13 중량%, 마그네슘 클로라이드와 구연산 또는 p-톨루엔술폰산을 4∼6:1의 중량비로 혼합시킨 촉매 1∼12 중량%, 및 물 20∼68 중량%로 이루어지는 도전 촉진 가공액을 마련하고, 상기 나노입자 조성물을 상기 도전 촉진 가공액에 함침시켜 건조한 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 도전성 황화구리 나노미립자 조성물을 나일론 6에 석출반응시키고 도전 촉진물질을 직물에 직접 침투시킴으로써, 내마모성이나 일정 사용으로 인한 화학적 변화(산화)에 의한 물성저하 등 내구성과 도전 성능에 문제점이 없고, 촉감이 우수하며 축열 및 방열의 기능을 충족할 수 있다.

Description

기능성 직물 및 그 제조방법 { FUNCTIONAL TEXTILE MATERIALS AND PRODUCING METHOD THEREOF }

본 발명은 기능성 직물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 도전성 황화구리 나노미립자 조성물을 나일론 6에 석출반응시키고, 도전 촉진물질을 직물에 직접 침투시켜 내마모성이나 일정 사용으로 인한 화학적 변화(산화)에 의한 물성저하 등 내구성과 도전 성능에 문제점이 없고, 촉감이 우수하며 축열 및 방열의 기능을 충족하도록 한 기능성 직물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래의 기능성 섬유나 직물, 의류 중 대표적인 것은 광전자 원리를 이용한 섬유나 직물, 의류가 있는 바, 광전자 원리를 이용한 기능성 의류는 원적외선을 방사하고 흡수, 증폭의 성질이 있어서 발열 기능을 갖는 의류로 이용되며, 통상 써모기어(Thermogear)라 일컫는다.

일본에서도 니혼산모사(아크릴 섬유와 구리 압착)가 공지된 바, 도전체인 금속을 도포한 섬유를 통해 의류를 제작한 것으로 도전성 섬유이다. 하지만, 이러한 종래의 도전성 섬유는 내구성이 좋지 않아서 쉽게 파괴된다는 문제가 있었다.

기존의 도전성 섬유 제조방법으로는 금속피막 형성법인 무전해 도금법(Electroless plating), 진공증착법, 스퍼터링법(Sputtering) 등이 있으며 이들 공정에 의한 도전성 부여 방법은 현재 장비와 기술면에서 적지 않은 제약을 받고 있다. 특히 고비용이 수반되므로 특수한 용도나 목적으로 국한적으로 채택되어 적용하는 실정이고 범용으로 생산하기에는 한계가 있다.

따라서, 이에 대한 대안으로 “Copper 화합물 고착법”이 도전성 섬유에 보편적으로 사용되고 있는데 이“Copper 화합물 고착법”에 대한 종래의 공지된 공통된 기술은 아크릴 섬유에 존재하는 시아노(CN)기가 1가 구리이온과 배위결합을 이룰 수 있음에 착안하여 2가 구리이온인 황산동(CuSO₄)과 환원제 및 황(S)원자 등의 화합물을 화학적으로 결합시켜서 황화구리(CuS)가 섬유에 석출되도록 하여 도전성(導電性)을 부여토록 하는 기술이다.

아울러, 현재 시판되고 있는 동 도전사 제품들 역시 물성상 보완해야 할 사항과 문제점들이 각각 존재하고 있어서 개선된 방안이 필요하며, 아울러 가격과 품질 등에서 경쟁력을 갖춘 보다 새로운 제품이 요구되고 있다.

도전성 아크릴 섬유는 아크릴 섬유의 시아노기와 2가 구리이온으로부터 얻어진 황화구리간의 배위 결합에 의한 도전성 착물을 형성하여 섬유를 제조하는 기술이다.

그러나, 아크릴 섬유의 시아노기는 비교적 약한 결합으로서 황화구리와의 결합구조가 수차례 세탁에 의해서도 손상되어 황화구리가 탈락됨으로 그로 인한 색상의 변화와 도전성이 급격히 감소하는 단점이 있다.

아울러 종래의 “Copper 화합물 고착법”은 수용액상태에서 과량의 황화 환원제의 사용으로 인하여 구리1가 이온 상태가 상당히 불안정하여 아크릴 섬유 중 아크릴로니트릴의 시아노기와 빠른 속도로 배위결합 형태를 가지려는 현상이 강하여 결합되지 않는 구리1가 이온은 곧바로 금속구리와 2가 구리이온으로 변화하려 하는데 이러한 현상으로 수용액 중의 구리염과 황화 환원제를 70~90℃의 고온에서 일정시간 반응시킬 경우 황화구리 입자가 크게 성장하여 아크릴 섬유 조직 내에서 분산이 어려워지고 부분적으로 섬유 표면에 고착되는 불균일 현상으로 품질을 저하시킨다.

따라서, 본 발명은 도전성 황화구리 나노미립자 조성물을 나일론 6에 석출반응시키고, 도전 촉진물질을 직물에 직접 침투시켜 내마모성이나 일정 사용으로 인한 화학적 변화(산화)에 의한 물성저하 등 내구성과 도전 성능에 문제점이 없는 기능성 직물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 촉감이 우수하며 축열 및 방열의 기능을 충족하도록 한 기능성 직물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은, 도전성 나일론 6을 주요 구성으로 하는 기능성 직물에 있어서, 상기 나일론 6 피도물 중량 100%에 대하여 함유량이 각각 1~20중량%인 구리염과; 0.03~4.5중량%인 페닐화합물계 환원제와; 0.03~1.3중량%인 저분자량의 황 화합물과; 0.13~12중량%린 수용성 아민류와; 0.1~12중량%인 티오화합물과; 0.02 내지 12중량%인 티오안정제와; 1.5~6중량%인 pH 조정제를 포함하는 나노입자 조성물과; 상기 나노입자 조성물 중량 100%에 대하여, 600∼20000의 분자량을 갖는 폴리에틸렌글리콜 30∼65 중량%, 디 메틸 디하이드록시 에틸렌 요소 또는 벨크렌디피 60인 가교제 7∼13 중량%, 마그네슘 클로라이드와 구연산 또는 p-톨루엔술폰산을 4∼6:1의 중량비로 혼합시킨 촉매 1∼12 중량%, 및 물 20∼68 중량%로 이루어지는 도전 촉진 가공액을 마련하고, 상기 나노입자 조성물을 상기 도전 촉진 가공액에 함침시켜 건조한 것을 특징으로 하는 기능성 직물에 의해 달성된다.

상기 나일론 6은 상대점도 값이 2.45 내지 3.03의 값을 갖는 나일론 섬유인 것이 바람직하다.

상기 구리염은 구리금속산 및 구리금속염을 포함하는 구리금속염으로 가용인 화합물이면서 구리의 설페이트, 니트레이트, 아세테이트, 수용성 할라이드 및 다른 유기 및 무기염을 포함하는 1종 이상의 구리염 혼합물이며, 상기 티오화합물은 티오황산의 알칼리금속염, 알칼리토류금속염, 암모늄염 화합물중 1종 이상인 것이 바람직하다.

상기 pH 조정제는 인산염, 아세트산염, 붕산염, 시트르산, 황산염 중에서 선택된 1종 이상이며 pH 조정제가 포함된 조성물의 pH가 2~4의 범위인 것이 바람직하다.

의류의 특정부위에 다수 개 배치되어 주변온도에 따라 열에너지를 흡수하거나 방출할 수 있다.

폴리머와, 숯과, 황토 중 적어도 어느 하나가 겔 또는 나노볼 형태로 구현되어 결합될 수 있다.

한편, 나일론 6 피도물 중량 100%에 대하여 함유량이 각각 1~20중량%인 구리염과; 0.03~4.5중량%인 페닐화합물계 환원제와; 0.03~1.3중량%인 저분자량의 황 화합물과; 0.13~12중량%린 수용성 아민류와; 0.1~12중량%인 티오화합물과; 0.02 내지 12중량%인 티오안정제와; 1.5~6중량%인 pH 조정제를 포함하는 나노입자 조성물에 나일론 6 섬유를 침지한 후 50℃~55℃ 온도에서 0.5~5시간 반응시켜 나일론계 섬유에 상기의 나노입자 조성물을 배위 결합하는 제1단계; 상기 제1단계의 결과물을, 600∼20000의 분자량을 갖는 폴리에틸렌글리콜 30∼65 중량%, 디 메틸 디하이드록시 에틸렌 요소 또는 벨크렌디피 60인 가교제 7∼13 중량%, 마그네슘 클로라이드와 구연산 또는 p-톨루엔술폰산을 4∼6:1의 중량비로 혼합시킨 촉매 1∼12 중량%, 및 물 20∼68 중량%로 이루어지는 도전 촉진 가공액에 합침시키는 제2단계; 상기 제2단계의 결과물을 60∼80℃의 온도 조건에서 저온 건조시키는 제 3단계; 및 상기 제3단계의 결과물을 120∼160℃의 온도 조건에서 경화시키기 위해 열처리하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 직물의 제조방법에 의해서도 상기 목적은 달성된다.

본 발명에 따른 기능성 직물 및 그 제조방법에 의하면, 도전성 황화구리 나노미립자 조성물을 나일론 6에 석출반응시키고 도전 촉진물질을 직물에 직접 침투시킴으로써, 내마모성이나 일정 사용으로 인한 화학적 변화(산화)에 의한 물성저하 등 내구성과 도전 성능에 문제가 없도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기능성 직물 및 그 제조방법에 의하면, 촉감이 우수하며 축열 및 방열의 기능을 충족할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 기능성 직물 및 그 제조방법에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 기능성 직물 및 그 제조방법은 도전성 황화구리 나노미립자 조성물을 나일론 6에 석출반응시키고, 도전 촉진물질을 직물에 직접 침투시켜 내마모성이나 일정 사용으로 인한 화학적 변화(산화)에 의한 물성저하 등 내구성과 도전 성능에 문제점이 없고, 촉감이 우수하며 축열 및 방열의 기능을 충족하도록 한 기능성 직물 및 그 제조방법이다.

이 때, 본 발명에 따른 기능성 직물은 나일론 6을 주요구성으로 하는 섬유를 침지함으로써 얻어지는 나노입자 조성물 예컨대, 도전성 나노입자가 도포된 섬유와, 그 도전성 나노입자가 도포된 섬유를 또 2차 침지시키기 위한 도전 촉진 가공액으로 구성되어 내구성이 크게 향상된 도전성 나노입자의 나일론 섬유의 물성을 도전 촉진 가공액의 도포로 인해 더욱 향상시킨 직물이다.

따라서, 본 발명에 따른 기능성 직물은 나일론 6을 주요구성으로 하는 섬유를 침지함으로써 얻어지는 나노입자 조성물의 구성과, 그 도전성 나노입자가 도포된 섬유를 또 2차 침지시키기 위한 도전 촉진 가공액의 구성을 각각 설명하고, 각 제조단계를 구분하여 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 기능성 직물에 포함된 나노입자 조성물은 구리염, 페닐화합물계 환원제, 저분자량의 황 화합물, 수용성 아민류, 티오화합물, 티오안정제와 pH 조정제를 포함한다. 이 때, 황화구리 나노미립자의 평균 입자 직경이 20nm 이하인 것이 가장 바람직하다.

또한, 본 발명의 기능성 직물 중 앞서 설명한 나노입자 조성물은 상기 도전성 황화구리 나노입자 조성물에 나일론 6 섬유를 침지한 후 50~55℃ 온도에서 0.5~5시간 반응하여 나일론 6 섬유에 상기의 나노입자 조성물을 배위 결합하여 얻어진다.

먼저, 본 발명의 기능성 직물의 나노입자 조성물에 포함된 구리염으로는 구리금속산 및 구리금속염을 포함하는 구리금속염으로 가용인 화합물이면 특별히 한정하지 않고 구리의 설페이트, 니트레이트, 아세테이트, 수용성 할라이드 및 다른 유기 및 무기염을 포함하며 하나 이상의 구리염 혼합물이 구리 이온을 제공하는데 사용될 수 있다. 여기서, 구리화합물의 조성물 중 함유량은 나일론 6 섬유 피도물 중량에 대해서 1~20중량%가 적당하다.

구리 함유량이 25중량%를 넘어가면 도전성은 높아지지만 나일론 섬유의 물성저하 및 황화구리 침전물이 발생하게 되며, 또한 1중량% 미만이면 충분한 도전성을 확보하지 못하게 된다. 여기서, 환원제로는 페닐 화합물계 환원제를 사용하는 것이 바람직하다.

이 종류의 구체적인 화합물로는 페놀, O-크레졸, P-크레졸, O-에틸페놀, P-에틸페놀, t-부틸페놀, O-아미노페놀, P-아미노페놀, 히드로퀴논, 카테콜, 피로갈롤, 메틸히드로퀴논, 아닐린, O-페닐렌디아민, P-페닐렌디아민 등을 들 수 있다.

이들 중에서 한 종류 이상을 사용할 수 있으며, 그 중에서도 P-페닐렌디아민, 메틸히드로퀴논, 히드로퀴논 등이 바람직하다.

그 함유량은 나일론 섬유 피도물 중량에 대하여 0.03 내지 4.5중량%의 범위가 바람직하다.

이 때, 나일론 섬유는 상대점도 값이 2.45 내지 3.03의 값을 갖는 나일론 섬유인 것이 바람직하다.

또한, 구리금속염 및 페닐계 환원성 화합물을 함유하는 용액을 환원반응 처리한 콜로이드성 구리나노 미립자는 입자표면 상에 보호콜로이드로서 저분자량의 황 화합물을 포함한다.

저분자량의 황 화합물은 구체적으로 48~180의 분자량을 갖는 것이며 구체적으로 저분자량의 황 화합물은 예를들면 메르캅토아세트산(분자량:92), 메르캅토프로피온산(분자량:106), 티오디프로피온산(분자량:178), 메르캅토숙신산(분자량:150), 메르캅토에탄올(분자량:78), 티오디에틸렌글리콜(분자량:122), 티오글리콜산(분자량:150), 아미노에틸 메르캅탄(분자량:77), 티오디에틸아민(분자량:120), 티오우레탄(분자량:105), 티오카르본산(분자량:110), 티오우레아(분자량:76), 티오페놀(분자량:110), 티오포름아미드(분자량:61), 메틸메르캅탄(분자량:72), 이소프로필 메르캅탄(분자량:76), n-부틸 메르캅탄(분자량:90), 알릴 메르캅탄(분자량:74), 벤질 메르캅탄(분자량:124) 및 이의 염, 유도체 등을 포함하며 하나 이상의 상기 황 화합물이 사용될 수 있다.

티올 기재 황화합물이 콜로이드성 금속 입자에 대한 더욱 높은 친화성 및 우수한 보호 콜로이드성 기능 때문에 바람직하고, 메르캅토아세트산, 메르캅토프로피온산 및 메르캅토에탄올이 특히 바람직하다.

상기 화합물은 콜로이드성 금속입자 중량%에 대해 0.03 내지 1.3중량%의 비율로 사용되는 것이 바람직하다.

그리고, 금속화합물의 환원반응이 저분자량의 황화합물의 부재 하에 수행되는 경우는 상기 형성된 콜로이드성 금속입자가 즉시 석출되고, 그 후에는 황화합물이 첨가된다고 해도 콜로이드성 금속입자의 표면은 완전히 보호되지 않은 채로 남아있다. 따라서, 황 화합물의 존재 하에 금속 화합물을 환원 반응시키는 것이 필수적이다.

또한, 황화구리 나노미립자 조성물 중에서 페닐계 환원제를 사용할 경우 에틸렌디아민 등의 수용성 아민을 1종 이상을 첨가하면 나일론계 섬유 중에 황화구리의 석출온도를 55℃ 이하로 낮출 수 있으며 석출속도도 증대시킬 수 있다.

아울러, 나일론 6 섬유의 부착성을 향상시키고 액 안정성도 현저히 높일 수 있지만, 그럼에도 다소 부족한 부착성과 액 안정성 및 내구성은 도전 촉진 가공액을 통해 추가적으로 보완되도록 한다.

이러한 첨가제는 전형적으로 조성물 중 구리(Ⅱ)를 보존하기 위한 착화제로도 작용한다.

이러한 아민류에는 모노알칸올아민, 디알칸올아민, 트리알칸올아민, 에틸렌트리아민, m-헥실아민, 테트라메틸 렌디아민, 펜타메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 헵타메틸렌디아민, 에틸렌디아민, 트리에틸렌 테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 트리에탄올아민, 황산히드록실아민, EDTA염 등을 사용할 수 있고 그 중에서도 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민이 바람직하지만 에틸렌디아민이 가장 바람직하다.

이 수용성 아민류의 배합량은 나일론 섬유 피도물 중량 대비 0.13 내지 12중량%의 범위에서 사용하나 0.13중량% 미만이면 아민류 첨가의 효과가 충분히 발휘되지 않고 또한 12중량%를 초과하게 되면 환원제 조성물의 안정성이 저하되는 경우가 많다.

수용성 아민류는 상기 물질 중에서 1종 이상을 첨가함으로서 조성물의 석출속도를 증대시키며 액 안정성도 현저히 향상시킬 수 있다.

또한, 도전성 황화구리 나노미립자 조성물에는 황화 환원제 및 착화제로서 티오황산화합물을 함유하는 것이 더욱 바람직하다.

즉, 티오황산화합물은 나일론계 섬유 내 황화구리의 결합력의 향상에 도움을 준다. 티오황산화합물로는 티오황산의 알칼리금속염, 알칼리토류금속염, 암모늄염 등을 들 수 있고 구체적으로는 티오황산나트륨, 티오황산칼륨, 티오황산암모늄 등이 있다.

그 함류량은 0.1 내지 12중량%의 범위가 바람직하고 상기 화합물의 함량이 0.1중량% 미만이면 황화구리의 환원 및 착화력이 저하되고 안정정이 떨어진다. 또한, 12중량%를 초과하면 도전성은 향상되지만 침전물이 다량 발생하게 된다.

이러한 티오화합물의 침전 발생 문제점을 개선하기 위해 티오(Thio) 안정화제를 사용하는 바, 이러한 화합물로는 황산히드록실아민, 아스코브르산, 포르말린 중에서 선택된 1종 이상의 티오(Thio) 안정화제를 함유한다. 특히 황산히드록실아민은 산화가 되더라도 액 중에 잔류하여 나일론 섬유의 착화와 도전성에 크게 영향을 주지 않기 때문에 가장 바람직하다.

이러한 화합물은 실질적으로 액 중에 존재하면 티오화합물의 산화 분해를 방지하는 작용이 있기 때문에 농도는 특별히 정해진 것은 아니지만 나일론 섬유 피도물 중량 대비 0.02 내지 12중량%가 적당하다.

본 발명에 따른 기능성 직물에 포함된 나노입자 조성물중에는 원하는 석출온도 및 속도, pH 등을 일정하게 유지하기 위하여 pH조절제를 더 첨가해 사용할 수 있다.

바람직하게 여기에 사용되는 화합물로는 인산염, 아세트산염, 붕산염, 시트르산, 황산염 등을 들 수 있고, 그 함류량은 1.5 내지 6중량%의 범위가 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 기능성 직물에 포함된 나노입자 조성물이 얻어지면, 그 나노입자 조성물의 물성과 내구성 및 축열과 방열기능을 더욱 향상시키기 위해 2차 처리를 수행하는 바, 2차 처리는 도전 촉진 가공액에 상기에서 얻어진 나노입자 조성물을 함침시키고 열처리하는 처리를 의미한다.

보다 상세하게, 외부의 온도변화 또는 인체활동에 관계없이 의류 착용자의 신체 온도를 일정하게 유지시키기 위하여 의류에 부착되는 열적 물질로는 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2-하이드로 메틸-2-1,3-프로판디올 등의 플라스틱 크리스탈, 칼슘 클로라이드 헥사 하이드라이드, 리튬 니트라이드 트리 하이드라이드, 아연 니트라이드 헥사 하이드라이드 등의 무기수산화염, 및 상변이 물질 등이 있다.

통상적으로 상변이 물질은 일반적으로 일정 온도를 기준으로 액체에서 고체, 또는 액체에서 고체로의 결정화 및 용융의 열적 변이가 일어나 열에너지를 흡수하거나 방출할 수 있는 물질로서, 이는 도전성과 밀접한 관계가 있으므로 본 발명에서는 도전 촉진 가공액이라고 명명하기로 한다.

예를 들면, 상기 도전 촉진 가공액은 일정온도에서 액체와 고체가 혼재되어 있는 상태로 존재하며 한계온도 이상으로 가열되는 경우에 열에너지를 흡수하여 액체 상태로 존재하는 반면, 한계온도 이하로 냉각되는 경우에는 액체상태에서 고체상태로 상변이를 일으키면서 열에너지를 주위로 방출하는 기능을 갖는다. 따라서, 적절한 도전 촉진 가공액을 선택함으로써 온도 안정성이 요구되는 응용분야에 이용될 수 있는 것이다.

바람직하게, 본 발명에 따른 기능성 직물은 링 형상으로 제작되어 의류의 내부원단과 외부원단 사이에 다수 개 배치될 수 있다. 이 때, 상의를 기준으로 본 발명에 따른 기능성 직물이 링 형태로 목 부분과, 겨드랑이 부분과, 명치 부분과, 배 부분 등에 집중적으로 배치되어 여름에는 통기가 되어 공기온도를 하락시킴으로써 발한기능을 발휘하고, 겨울에는 공기층을 통해 열손실을 방지하여 발열기능을 발휘할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 기능성 직물에는 폴리머와, 숯과, 황토 중 적어도 어느 하나가 겔 또는 나노볼 형태로 구현되어 결합됨으로써 열에너지를 흡수하거나 방출하는 효과를 배가할 수 있고 제습효과를 발휘할 수 있다.

본 발명에서는 사용되는 상변이 물질은 체온 주위에서 적절한 상변이를 일으킬 수 있도록 600∼20,000의 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜이 사용된다. 이 때, 상기 도전 촉진 가공액은 가공액 중 30∼65 중량%으로 함유되며, 30 중량% 미만인 경우에는 축열 및 방열기능이 저하되며, 65 중량%를 초과하는 경우에는 섬유가 딱딱해져 섬유 본래의 부드러운 촉감을 기대할 수 없다. 폴리에틸렌 글리콜은 수용성이므로 물을 용매로 하여 가공액을 제조하고, 이 때 물의 함량은 가공액 중 20∼68 중량%이다.

가교제는 도전 촉진 가공액이 직물 또는 의류로 고착되도록 고정하는 역할을 하기 위한 것으로, 수십 회의 세탁 후에도 섬유 내에 함유된 도전 촉진 가공액을 고착시킬 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 가교제의 예로는 디메틸 디하이드록시 에틸렌요소와 벨크렌디피 60 등이 있으며, 디메틸 디하이드록시 에틸렌 요소가 바람직하다. 본 발명에 있어서, 가공액 중 가교제의 함량은 7∼13 중량%이며, 7 중량% 미만인 경우에는 가교력이 저하되어 상변이 물질이 섬유로부터 이탈되고, 13 중량%를 초과하는 경우에는 섬유의 강도가 급격히 저하되는 문제점이 발생한다.

촉매는 가교제의 가교결합을 촉진시키기 위하여 사용되는 것으로, 마그네슘 클로라이드와 구연산 또는 p-톨루엔술폰산을 4∼6:1의 중량비, 바람직하게는 5:1의 중량비로 혼합시켜 제조되고, 가공액의 안정성을 고려하여 가공액 중 1∼12 중량%의 양으로 첨가된다. 이때, 마그네슘 클로라이드와 구연산 또는 p-톨루엔술폰산의 비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 가교결합 효율이 저하된다.

이하, 본 발명에 따른 기능성 직물의 제1실시예에 대해 상세히 설명한다. 100중량%의 나일론 6 섬유를 비이커에 넣고 아래와 같은 조성물을 비이커에 욕비 1:20으로 투입하고 서서히 승온시켜 53℃± 2℃에서 2시간 동안 반응시킨 다음, 수세 및 탈수한 후 80℃의 열풍으로 건조하였다. 아래의 함량은 나일론 6 섬유 중량대비 중량%이다.

조성물: 황산 제 2구리 오수화물 20, 히드로퀴논 1, 메르캅토아세트산 0.3, 에틸렌디아민 2, 티오황산나트륨 오수화물 4.2, 황산히드록실아민 0.7, 인산디나트륨 3.5, 시트르산 3.5 을 조성으로 한다.

또한, 열풍 건조 이후에는 도전 촉진 가공액에 침지시키는 바, 먼저 물 370g에 분자량 8000의 폴리에틸렌 글리콜 500g, 디메틸 하이드록시 에틸렌 요소 100g, 및 마그네슘 클로라이드와 구연산을 5:1의 중량비로 제조한 촉매 30g을 용해시켜 가공액을 제조하였다.

그리고, 상기 가공액에 열풍 건조된 나노입자 조성물인 직물을 담그고, 짜주는 과정을 1∼2회 반복하였으며(1∼2 dip-1∼2 nip), 그리고 직물을 80℃에서 건조시킨 후에 140℃에서 5분 동안 열처리하였다. 상기 과정에 의하여 제조된 직물은 시차주사 열량기(DSC)에 의한 측정 결과 축열 방열성이 우수하였으며, 또한 30회의 세탁시험 후에도 상기 도전 촉진가공액은 세탁전과 유사한 정도로 섬유 내부에 포함되어 있었다. 또한, 나일론 섬유의 외관도 변색, 석출 부착 불량 등은 발생하지 않았다.

그리고, 석출반응 중 욕조 안정성 시험에서도 안정성을 나타내었으며 비이커 반응조 내에서의 침전물 발생은 전혀 없었다. 보존 안정성에 대해서도 10일 이상 상온상태 보관에서 도전처리 용액의 이상 석출이 발생하지 않고 양호한 상태였다.

인장신도 및 인장강도는 KSK ISO 2062 : 2007로 측정하였으며 1cN ≒ 1.0197gf 이다. 비저항 (Ω ㎝) : KSK 0180 : 2003을 준용하였으며 시험기는 ACL 800 Megohm Meter를 사용하고 적용전압은 10V, 온도와 습도는 (20± 2)℃, (40± 2)% R.H로 측정하였다.

도전성 나일론 섬유는 섬유표면에 평균입자 직경이 20nm 이하의 황화구리 나노미립자가 균일하게 흡착되어 균일하고 우수한 도전성능을 갖는다. 또한 내세탁 견뢰도가 뛰어나서 50회 세탁 후에도 비저항(Ω㎝)이 우수하다.

결과적으로 상기한 제조방법으로 얻어지는 본 발명의 도전성 나일론섬유는 내마모성이나 일정 사용으로 인한 화학적 변화(산화)에 의한 물성저하가 거의 없는 등 내구성과 도전 성능이 우수하면서도 나일론섬유의 물성을 그대로 유지하고 있었으며, 축열 및 방열기능이 매우 우수함을 알 수 있었다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

Claims (7)

1. 도전성 나일론 6을 주요 구성으로 하는 기능성 직물에 있어서,
   상기 나일론 6 피도물 중량 100%에 대하여 함유량이 각각 1~20중량%인 구리염과; 0.03~4.5중량%인 페닐화합물계 환원제와; 0.03~1.3중량%인 저분자량의 황 화합물과; 0.13~12중량%인 수용성 아민류와; 0.1~12중량%인 티오화합물과; 0.02 내지 12중량%인 티오안정제와; 1.5~6중량%인 pH 조정제를 포함하는 나노입자 조성물과;
   상기 나노입자 조성물 중량 100%에 대하여, 600∼20000의 분자량을 갖는 폴리에틸렌글리콜 30∼65 중량%, 디 메틸 디하이드록시 에틸렌 요소 또는 벨크렌디피 60인 가교제 7∼13 중량%, 마그네슘 클로라이드와 구연산 또는 p-톨루엔술폰산을 4∼6:1의 중량비로 혼합시킨 촉매 1∼12 중량%, 및 물 20∼68 중량%로 이루어지는 도전 촉진 가공액을 마련하고, 상기 나노입자 조성물을 상기 도전 촉진 가공액에 함침시켜 건조하여 포함하고,
   상기 나일론 6은 상대점도 값이 2.45 내지 3.03의 값을 갖는 나일론 섬유인 것을 특징으로 하는 기능성 직물.
   
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3. 제1항에 있어서,
   상기 구리염은 구리금속산 및 구리금속염을 포함하는 구리금속염으로 가용인 화합물이면서 구리의 설페이트, 니트레이트, 아세테이트, 수용성 할라이드 및 다른 유기 및 무기염을 포함하는 1종 이상의 구리염 혼합물이며, 상기 티오화합물은 티오황산의 알칼리금속염, 알칼리토류금속염, 암모늄염 화합물중 1종 이상인 것을 특징으로 하는 기능성 직물.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 pH 조정제는 인산염, 아세트산염, 붕산염, 시트르산, 황산염 중에서 선택된 1종 이상이며 pH 조정제가 포함된 조성물의 pH가 2~4의 범위인 것을 특징으로 하는 기능성 직물.
   
5. 제1항과 제3항과 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   의류의 특정부위에 다수 개 배치되어 주변온도에 따라 열에너지를 흡수하거나 방출하는 것을 특징으로 하는 기능성 직물.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 기능성 직물에는 폴리머와, 숯과, 황토 중 적어도 어느 하나가 겔 또는 나노볼 형태로 구현되어 결합되는 것을 특징으로 하는 기능성 직물.
7. 삭제