촉감이 우수한 양모섬유, 그 제조방법 및 이를 이용한 양모복지의 제조방법

촉감이 우수한 양모섬유, 그 제조방법 및 이를 이용한 양모복지의 제조방법{Wool Fiber with Excellent Handle, Method for Preparing the Same, and Method for Preparing Wool Suiting Using the Same}

본 발명은 촉감이 우수한 양모섬유, 그 제조방법 및 이를 이용한 양모복지의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 양모섬유를 고온의 산성용액 및 초음파로 동시에 처리하여 양모섬유를 길이방향으로 마이크로 사이즈의 섬도로 부분적으로 분할하여 촉감이 우수한 양모섬유, 그 제조방법 및 이를 이용한 양모복지의 제조방법에 관한 것이다.

양모섬유는 양의 털로부터 얻어지는 천연섬유로 보온성이 뛰어나 추동 의복소재로 널리 사용되어 왔다. 양모를 원료로 한 세섬도사(細纖度絲)는 가볍고 부드러운 특성을 바탕으로 고급직물소재로 사용될 수 있다. 이러한 특성 때문에, 양모섬유의 직경이 가늘수록 양모원료 가격은 기하급수적으로 증가하며, 양모원료의 품질에서 양모섬유의 직경은 가장 중요한 부분을 차지하고 있다.

이러한 배경에서, 가는 직경의 양모원료 확보가 관련 산업계의 오랫동안의 숙원이나 양모는 합성섬유와는 달리 동물로부터 얻어지는 천연섬유이므로, 섬유의 직경을 원하는 대로 조절할 수 없는 특성을 가지고 있다. 따라서 가는 직경을 갖는 양모 세섬사의 개발은 그만큼 어려운 과제 중의 하나이다.

양모 세섬사를 개발하기 위한 한 방법으로, 한국등록특허 제1994-0008461호는 16.43 ㎛의 직경을 갖는 양모 원료를 선별하여 양모 초세사를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이 문헌은 양모의 공정조건 즉 양모의 공급량, 코움(comb)의 작업조건, 길 박스(gill box)의 속도, 코우밍(combing) 공정 조건을 개선하여 양모 초세사를 제조하는 방법을 개시한다. 그러나 이 문헌의 양모 초세사 제조방법은 기존의 양모원료 중에서 상대적으로 직경이 작은 섬유를 선별하여 사용하는 것으로, 사용할 수 있는 작은 직경을 가지는 섬유의 양이 제한적이고, 전체 원료 중에서 선별되지 않은 양모는 저하된 품질을 가질 수밖에 없다는 문제점을 가지고 있다.

오늘날 양모섬유는 고급직물원료의 하나로서 널리 이용되고 있음에도 불구하고, 다른 합성섬유분야에서 초극세사가 개발되어 촉감개선에 대한 많은 발전이 이루어졌던 반면, 양모섬유분야에서는 촉감을 포함한 양모직물의 품질개선에 많은 한계가 있었다.

본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 촉감이 우수한 양모섬유, 그 제조방법 및 이를 이용한 양모복지의 제조방법을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 촉감이 우수한 양모섬유, 그 제조방법 및 이를 이용한 양모복지의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 평균섬도가 작은 양모섬유, 그 제조방법 및 이를 이용한 양모복지의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 길이방향으로 마이크로 사이즈의 섬도로 부분적으로 분할된 양모섬유, 그 제조방법 및 이를 이용한 양모복지의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 양모섬유는 길이방향으로 마이크로 사이즈의 섬도로 부분적으로 분할된 구조를 가지며, 평균섬도가 16.2 내지 16.7 μm이며, 고온의 산성용액 및 초음파로 동시에 처리하여 제조된다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 양모섬유의 섬유분할화도는 0 초과 10 이하이다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 양모섬유의 평균말단섬도는 5 내지 10 μm이다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 양모섬유의 평균섬유장은 40 내지 65 mm이다.

본 발명에 따른 양모섬유의 제조방법은 양모섬유를 고온의 산성용액 및 초음파로 동시에 처리하여 양모섬유를 길이방향으로 마이크로 사이즈의 섬도로 부분적으로 분할하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 양모섬유는 코르텍스 및 세포막 복합체를 포함하는 양모 내섬유이다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 고온의 산성용액 및 초음파 처리 이전의 양모섬유는 16.0 내지 17.5 μm의 평균섬도를 가지며, 염소로 처리된 것이다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 산성용액은 포름산 용액이며 상기 산성용액의 pH는 3.0 미만이다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 산성용액은 50 중량% 이상의 포름산을 포함한 용액이다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 고온의 산성용액 처리는 50~95 ℃ 범위의 온도에서 4 시간 이내로 진행된다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 고온의 산성용액 처리는 70~95 ℃ 범위의 온도에서 2 시간 이내로 진행된다.

본 발명에 따른 양모복지의 제조방법은 양모섬유를 염색하는 단계; 상기 염색된 섬유를 방적하여 원사를 제조하는 단계; 상기 원사를 제직하여 직물을 제조하는 단계; 및 상기 직물을 가공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 양모복지의 제조방법은 상기 원사를 제조하는 단계 이전에 1 또는 2 회의 길링 공정 및 코밍 공정을 포함한다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 가공 단계는 전모 공정 또는 에어로 공정을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 양모섬유는 기존의 양모섬유에 비해 평균섬도가 작아 촉감이 더 우수하다.

도 1은 고온의 산성용액상태에서 초음파를 동시에 연속 처리할 수 있는 마이크로분할 양모설비의 개략적인 도면이다.
도 2는 고온의 산성용액상태에서 초음파를 동시에 연속 처리할 수 있는 마이크로분할 양모설비의 실제 사진이다.
도 3은 산성용액 내에서 열처리 및 초음파 처리를 하여 섬유분할화가 진행된 섬유말단부의 모습을 찍은 디지털현미경 사진이다.
도 4는 섬유가 분할화되어 하나의 양모섬유가 수 개의 가닥으로 갈라지게 된 상태를 찍은 전자현미경 사진이다.
도 5는 양모 슬라이버의 끊어짐 방지를 위한 슬라이버 꼬임장치의 모습을 찍은 사진이다.
도 6은 체류실내 양모 슬라이버의 균일한 배열을 위한 격막의 모습을 찍은 사진이다.
도 7은 초음파 강도에 따른 평균섬도의 변화를 도시한 그래프이다.
도 8은 초음파 처리 시간에 따른 평균섬도의 변화를 도시한 그래프이다.
도 9는 분할된 양모섬유의 평균섬유장과 평균섬도의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도 10은 분할 처리 전의 일반적인 양모 슬라이버의 모습을 찍은 사진이다.
도 11은 실시예 1에 따라 분할 처리한 후의 양모 슬라이버의 모습을 찍은 사진이다.
도 12는 실시예 1에 따라 분할 처리한 후에 추가적으로 길링 공정을 진행한 양모 슬라이버의 모습을 찍은 사진이다.

양모섬유

본 발명에 따른 양모섬유는 길이방향으로 마이크로 사이즈의 섬도로 부분적으로 분할된 구조를 가지며, 평균섬도가 16.2 내지 16.7 μm이며, 고온의 산성용액 및 초음파로 동시에 처리하여 제조된다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 양모섬유는 코르텍스 및 세포막 복합체를 포함하는 양모 내섬유이다.

본 발명에서, 양모섬유를 산성 용액 처리와 동시에 초음파 처리를 하게 되면 도 3 및 도 4의 디지털 및 전자 현미경 사진과 같이 섬유가 분할되어 하나의 양모섬유가 수 개의 가닥으로 갈라지게 된다. 또한, 이러한 섬유의 분할화는 양모섬유에서 부분적으로 일어나게 되며, 본 발명에서는 섬유가 분할화된 정도를 측정하기 위해서 섬유분할화도의 개념을 도입하였다.

하기와 같이, 건조된 양모섬유에서 임의의 3 부분을 채취하여 400 배의 디지털 현미경(Xi-CAM Scope, 베스텍비젼, 한국)으로 각 부분당 서로 다른 6 곳을 촬영한 후에 하기식으로 섬유분할화도를 계산한다.

섬유분할화도(%) = 분할화된 섬유부분의 길이의 합 / 전체섬유의 길이 × 100 = (L1+L2+…) / L0 × 100

상기 식에서, L0은 전체 섬유의 길이를 나타내며, L1, L2 등은 분할화된 섬유부분의 길이를 나타낸다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 양모섬유의 섬유분할화도는 0% 초과 10% 이하, 바람직하게 1 내지 5%이다.

본 발명에서, 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 양모섬유의 말단 부분은 중간 부분에 비해 길이방향으로 더 분할될 수 있으며, 이로써 말단 부분의 섬도도 중간 부분의 섬도에 비해 더 작을 수 있다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 양모섬유의 평균말단섬도는 5 내지 10 μm, 바람직하게 6 내지 9 μm이다. 또한, 본 발명의 일 구체예에서, 상기 양모섬유의 평균섬유장은 40 내지 65 mm, 바람직하게 45 내지 60 mm이다.

양모섬유의 제조방법

본 발명에 따른 양모섬유의 제조방법은 양모섬유를 고온의 산성용액 및 초음파로 동시에 처리하여 양모섬유를 길이방향으로 마이크로 사이즈의 섬도로 부분적으로 분할하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명에서는 양모섬유를 고온의 산성용액 및 초음파로 동시에 처리하여 양모섬유를 더 균일하게 분할함으로써, 더 상업적으로 양모섬유를 양산할 수 있다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 양모섬유는 양모섬유의 최외층인 큐티클(cuticle) 층이 제거된 코르텍스(cortex) 및 세포막 복합체(cell membrane complex)를 포함하는 양모 내섬유이다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 고온의 산성용액 및 초음파 처리 이전의 양모섬유는 16.0 내지 17.5 μm의 평균섬도를 가지며, 염소로 처리된 것이 사용될 수 있다. 이 경우에 양모섬유의 분할화가 더 잘 일어날 수 있다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 산성용액은 포름산 용액이며 상기 산성용액의 pH는 3.0 미만이다. 또한, 본 발명의 일 구체예에서, 상기 산성용액은 50 중량% 이상, 바람직하게 50 내지 80 중량%의 포름산을 포함한 용액이다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 고온의 산성용액 처리는 50~95 ℃ 범위의 온도에서 4 시간 이내로 진행되며, 바람직하게 70~95 ℃ 범위의 온도에서 2 시간 이내로 진행된다. 본 발명의 일 구체예에서, 상기 고온의 산성용액 처리는 70~90 ℃ 범위의 온도에서 1 내지 2 시간으로 진행된다. 상기 고온의 산성용액 처리에서, 온도가 증가함에 따라 섬유분할화도도 증가하긴 하나, 상기 처리 공정이 95 ℃ 이상의 온도에서 4 시간 이상 진행되는 경우에, 양모섬유가 열화되어 기계적 강도가 감소하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 70~95 ℃ 범위의 온도에서 포름산을 사용할 경우에 포름산이 기화되므로 강산성 기체로 인해서 안정상의 문제가 발생할 수 있다. 따라서 상기 처리 공정 진행시, 밀폐상태의 챔버(Chamber)내에 포름산 용액의 기화를 방지하고 일정한 농도를 유지할 수 있는 냉각장치를 부착하는 것이 바람직하다.

상기 초음파 처리는 양모섬유에 물리력을 가하여 양모섬유가 더 잘 분할될 수 있게 해주는 역할을 하며, 초음파 발생장치를 이용하여 실시한다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 초음파 처리는 900 W, 28 kHz의 초음파 발생장치 4 개를 이용하여 진행된다. 초음파 발생장치는 기상형, 자외형, 압전형 등이 있으나, 압전형을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 고온의 산성용액 및 초음파 처리에 의해서, 강산성의 포름산은 양모섬유의 세포막 복합체 내로 침투하며, 양모섬유의 마이크로피브릴(Micro-fibril)은 초음파의 물리적 진동을 받아 분할된다. 이때 초음파의 파장 및 강도는 중요한 변수로 작용하며, 양모섬유의 양산화를 위해서, 초음파 발생장치의 지속적인 파원, 안정성, 위치, 처리시간 등이 중요하다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 양모섬유를 제조하기 위해서, 양모 슬라이버 투입부, 양모섬유를 전처리하면서 양모섬유에 초음파를 조사하는 욕조, 고온의 산성용액에서 양모섬유에 초음파를 조사하는 체류실, 산성용액을 스퀴징하는 맹글부, 수세부, 및 출구부를 포함하는 양모섬유의 제조설비를 이용할 수 있다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 양모섬유의 제조방법은 도 1 및 2에 도시된 것과 유사한 양모섬유의 제조설비를 이용하여 상기의 모든 변수를 최적화시킬 수 있다.

한편, 상기 양모섬유의 제조설비 내에서 양모 슬라이버가 2 시간 내지 4 시간의 고온의 초음파 처리를 연속적으로 받기 위해서 체류실내 양모 슬라이버의 길이가 약 200 m로 유지되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 양모 슬라이버가 끊어지게 되면 양모 슬라이버를 바로 연결해주어야 하는데, 고온에서 초음파 처리가 진행되기 때문에, 온도를 낮춘 뒤 양모 슬라이버를 연결해야 하는 문제가 발생하며, 이로써 작업자의 안정성도 저하되는 문제가 발생한다. 따라서 본 발명의 일 구체예에서, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 상기 양모 슬라이버 투입부에 꼬임장치를 설치한다. 도 5를 보면, 양모 슬라이버 투입부에 꼬임장치가 설치되어 있는 것을 알 수 있다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 체류실 내에서 양모섬유가 균일하게 배열될 수 있도록 상기 체류실 내의 드럼 외면에 격막이 설치될 수 있다. 도 6을 보면, 체류실 내의 드럼 외면에 격막이 설치되어 양모섬유가 균일하게 배열된 것을 알 수 있다.

양모복지의 제조방법

본 발명에 따른 양모복지의 제조방법은 양모섬유를 염색하는 단계; 상기 염색된 섬유를 방적하여 원사를 제조하는 단계; 상기 원사를 제직하여 직물을 제조하는 단계; 및 상기 직물을 가공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 각 단계는 공지된 것일 수 있으며, 따라서 상기 양모복지의 제조방법은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 용이하게 실시될 수 있다.

본 발명에 따른 양모섬유는 일반 양모섬유에 비해서 약간의 펠트화가 진행되어 일반적인 방적 공정 전에 1~2 회의 길링(Gilling) 공정 및 코밍(Combing) 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명의 일 구체예에서, 상기 양모복지의 제조방법은 상기 원사를 제조하는 단계 이전에 1 또는 2 회의 길링 공정 및 코밍 공정을 포함한다.

상기 양모복지의 제조방법의 가공 단계에서 양모섬유의 끝단(Tip, Root Part)을 유지시켜주는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서 클리어 컷 가공(Clear Cut Finish)으로서 모소 공정보다는 전모 공정 또는 에어로(Aero) 공정으로 표면을 깨끗이 가공처리해주면서 분할화된 양모섬유를 탈락시키지 않는 것이 양보복지의 부드러운 촉감(handle) 발현에 바람직하다. 따라서 본 발명의 일 구체예에서, 상기 가공 단계는 전모 공정 또는 에어로 공정을 포함한다.

본 발명은 하기의 실시예에 의해 보다 구체화될 것이나, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 사용될 뿐이며 본 발명의 보호범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

실시예

실시예 1-2 및 비교실시예 1

양모섬유의 제조

양모섬유를 고온의 산성용액 및 초음파로 동시에 처리하여 분할할 수 있고 양산할 수 있고 상기의 변수가 최적화된 설비(울 피브릴가공기, 삼일산업, 한국)를 이용하여 양모섬유를 제조하였다. 이 설비는 양모 슬라이버 투입부, 양모를 전처리하는 욕조, 고온의 산성용액상태에서 초음파가 발진되면서 마이크로피브릴화시키는 체류실(피브릴조), 산성 용액을 스퀴징하는 맹글부, 수세 1조, 수세 2조, 출구부 등 7개부로 구성되며, 초음파 발진기는 전처리욕조 1개, 체류실 4개 등 총 5개로 구성된다. 평균 섬유직경이 16.5 ㎛인 양모 슬라이버 1~2 가닥(1가닥 선밀도: 약 25g/m)을 투입하여 50 ℃의 물에 침지하면서 초음파를 20 분간 전처리한다. 각 섬유직경이 16.5 ㎛인 양모섬유로 이루어진 양모 슬라이버를 70~140 분 동안 70~95 ℃의 강산성 용액인 열수에 침지한 후, 초음파 처리를 행하였다. 초음파는 900W, 28kHz의 초음파 장치(Ultrasonic Generator; Standard series sweep ultrasonic, 경일메가소닉, 한국)(강도 Lever: 1-9) 4개를 이용하여 용액 내에 침지되어 있는 양모에 전달될 수 있도록 처리하였다. 양모 슬라이버의 끊어짐을 방지하기 위해서 도 5와 같이 양모 슬라이버의 투입부에 꼬임장치가 설치된다. 체류실(피브릴 조) 내에서 양모 슬라이버가 자유로운 상태로 균일하고 넓게 체류하도록 설비가 제작되었으며, 추가적으로 설비의 피브릴조의 체류실 드럼에 양모가 균일한 배열을 유지하도록 도 6과 같이 격막(Bar)이 설치된다.

이상의 산성 용액 및 초음파의 동시 처리 이후에, 맹글을 이용하여 산성 용액을 스퀴징한 후 냉수 및 50℃의 온수로 수세하였다. 이때 pH는 3.5~4.0으로 별도의 약알칼리 용액을 이용하여 중화 과정을 거친 후 건조하였다. 상기 설비를 이용하면 대당 5 kg/hour(40 kg/day)로 분할화된 양모섬유의 생산이 가능하다.

실시예 1-2 및 비교실시예 1에 대하여, 하기 표 1에 기재된 산종류, 산성용액의 농도, 초음파강도, 처리온도, 처리시간에 따라 처리 공정을 진행하였으며, 산성용액 및 초음파 처리에 따른 양모섬유의 분할화 정도와 촉감 개선정도를 평가하기 위해서 섬유분할화도, 평균말단섬도, 평균섬도 및 평균섬유장을 하기와 같은 방법으로 측정하여 표 1에 나타내었다.

(1) 섬유분할화도(%): 상기 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재된 방법으로 측정하였다.

(2) 평균말단섬도(μm): 현미경분석법으로 정량적으로 평가하였다.

(3) 평균섬도(μm) 및 평균섬유장(mm): OFDA(Optical fiber diameter analyser, BSC Electronics, 호주)로 정량적으로 평가하였다.

상기 표 1을 보면, 양모섬유에 고온의 산성용액 및 초음파를 동시에 처리한 경우(실시예 1-2)는, 양모섬유에 어떠한 처리도 하지 않은 경우(비교실시예 1)에 비해, 섬유분할화도, 평균말단섬유, 평균섬도 면에서 더 우수함을 알 수 있다.

도 7 및 8을 보면, 약 6 Level의 초음파 강도 영역 및 약 90 분의 처리 시간 영역에서 평균섬도가 최저로 나타남을 알 수 있으며, 도 9를 보면, 분할 처리된 양모섬유의 평균섬도는 평균섬유장에 비례함을 알 수 있다.

도 10 및 11을 보면, 분할 처리 이전 및 이후(실시예 1)의 양모 슬라이버의 모습을 비교할 수 있으며, 도 12를 보면, 길링 공정이 추가적으로 진행된 양모 슬라이버의 모습을 볼 수 있다.

양모복지의 제조

상기 실시예 2에서 제조된 양모섬유를 이용하여, 염색, 방적, 제직, 가공 등의 양모복지의 제조공정을 실시하였다. 양모복지의 설계내역, 방적 공정, 가공 공정 및 완성된 양모복지의 물성시험 성적서를 각각 표2, 표3, 표 4 및 표 5에 나타내었다.

상기 표 5에 나타난 것과 같이, 마이크로 피브릴화된 양모복지는 클리어 컷 가공(Clear Cut Finish)에 의해서 물성 합격선에 있다. 그러나 모우가 많은 밀드(Milled) 복지의 경우 Pilling 항목이 우려가 될 수 있으므로 세밀한 가공라인관리가 필요하다.

본 발명의 단순한 변형 및 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.