원적외선을 방사하는 천연착색제로 염색된 면소재의 의복 및 그의 염색방법

원적외선을 방사하는 천연착색제로 염색된 면소재의 의복 및 그의 염색방법{Cotton garment dyed with natural coloring material radiating far-infrared ray and method for dyeing thereof}

본 발명은 원적외선을 방사하는 천연착색제로 염색된 면소재의 의복(gar -ment) 및 그의 염색방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 말하면 봉제된 완제품상태에서 원적외선 및 음이온 등을 방사하는 천연착색제에 의해 세탁 및 마찰견뢰도가 우수하게 염색될 수 있는 주로 면(綿)소재의 의복 및 그의 염색방법에 대한 것이다.

옛날에 동물질, 식물질 또는 광물질의 즙액이나 분말을 착색제로 하여 섬유를 염색할 경우 염색기법이 발달하지 못하여 색상이 흐리고 각종 견뢰도가 좋지 않았으나 현대에는 각종 화학염료 및 염색기법의 개발로 섬유염색은 물론 각종 물품에의 염착도가 우수하며 색상 및 마찰견뢰도를 비롯하여 염색제품에서 요구되는 각종 견뢰도 또한 상당한 수준에까지 이르게 되었다.

그러나, 최근에는 화학염료의 이러한 우수한 특성에도 불구하고 건강에 대한 인식의 재고로, 특히 의복의 경우 다시 자연복귀바람이 일어 과거처럼 천연물질로부터의 착색이 유행처럼 번지고 있다.

그 일례로 황토는 원적외선을 방사하여 인체 건강에 아주 유익하다고 알려짐에 따라 요즈음 가장 선풍적인 인기를 얻고 있는 천연 착색제이기도 하다.

그러나, 아직까지는 이 황토로 염색된 원단은 면섬유에 국한되며 기타 혼방섬유나 합성섬유에는 잘 염착되지 않아 거의 적용 불가능하며, 또한 염착기법이 미비하여 색상이 선명하지 못할 뿐만 아니라 세탁견뢰도가 저조하여 여러 번 세탁할 경우 눈에 띌 정도로 염착물이 빠지며, 또 마찰에 의해서 착색제가 떨어지는 염색제품에 있어서의 치명적인 결함을 지니고 있다. 그래서, 외의류로는 부적당하여 주로 내의류로 사용되고 있다.

더욱이, 이들 염색원단을 사용하여 완제품인 의복, 양말 등을 재단, 봉제하려면 원단 로스가 많아 비경제적이어서 완제품상태에서 염색하는 것이 바람직하나, 지금까지 천연색소를 이용한 염색이 대부분 수작업에 의해 이루어지므로 균일하게 염색이 되질 않아서 완제품 상태에서의 염색은 불가능하였다.

섬유분야에 수십년간 종사하고 있는 본 발명자들은 이와 같은 일련의 과정을 경험하면서 최근 의학의 발달에도 불구하고 불치병으로 알려져 있는 각종 암 및 성인병 치료에 우수한 기능을 발휘하는 황토, 개펄, 치자, 녹차 등 천연물질을 이용하여 직물을 염색할 수 있다면 의복의 기능을 보다 한층 높여 질병치료 및 예방효과까지 부여함으로써 우리의 의생활에 크게 도움을 줄 수 있을 것으로 판단하고 우선 면직물에 적용하고자 다양한 측면에서 예의 연구하게 되었다.

즉, 본 발명에서는 면섬유를 화학적 처리에 의해 개질화하여 그 성질을 변화시키고, 또 염착기법을 개량하여 물리적인 방식에 의해 표면장력과 마찰력을 응용하여 황토 등의 천연착색제의 염착도를 향상시킴으로써 색상, 세탁 및 마찰견뢰도를 향상시켜 외의류로도 손색이 없는 인체에 유익한 면제품을 개발하게 되었다.

도1은 본 발명에 따른 원적외선을 방사하는 천연착색제로 염색된 면소재 의복의 전체적인 염색공정의 흐름을 나타내는 공정도,

도2는 본 발명에서 면소재의 의복을 염색하는데 사용되는 염색장치의 일례의 사시도,

도3은 상기 도2의 측단면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 본체 2 : 내통

3 : 외통 4 : 투입구

5 : 뚜껑 6 : 가열기

7 : 연결관 8 : 풀리벨트

9 : 회전축 10 : 배수구

11 : 유입구 12 : 천공

13 : 센서(sensor)

본 발명에 따라 화학적 방식에 의해 원적외선을 방사하는 천연착색제로 염색된 면소재의 의복은, 피염물을 에틸렌디아민(ethylene diamine), 제2급 아민 (secondary amine)과 에피클로로히드린(epichlorohydrin)의 반응생성물과 물이 1 : 3.5∼5의 비율로 혼합된 60℃의 용액에서 20∼50분간 처리하는 표면개질화공정;

천연물질의 염액을 염색조에 도입하고, 상기 표면개질화된 피염물을 상기 염색조에 투입한 다음, 계속 승온하여 끓는점에서 50분 내지 70분간 염색하는 공정;

염색 후 탈액처리한 피염물을 70∼90℃에서 20∼50분간 세정처리하는 공정; 및

세정공정 후 피염물을 탈수 및 건조시키는 공정;으로 이루어지는 염색방법에 의하여 얻어진다.

또한, 본 발명에 따르면 피염물을 물속에 침지하여 습윤시키는 공정;

미립자상태의 천연착색제의 염액을 염색조에 도입하고, 상기 습윤된 피염물을 상기 염색조에 투입한 다음, 계속 승온하여 끓는점에서 30분 내지 70분간 고속으로 회전하여 표면장력 및 마찰력에 의해 상기 미립자를 피염물의 섬유조직내부로 침투시키고 탈액 처리하는 공정을 3∼7회 반복하는 공정;

염착된 피염물을 70∼90℃에서 20∼50분간 세정처리한 다음 탈수 및 건조시키는 공정;으로 처리함으로써 면제품을 물리적인 방식에 의하여 원적외선을 방사하는 천연착색제로 염색하는 것을 또한 특징으로 한다.

즉, 본 발명에서는 화학적 처리에 의하여 셀룰로오스(cellulose)섬유의 표면에 양이온성기를 도입하여 천연착색제와의 이온결합의 접점을 증가시켜서 염색성을 향상시키는 방식과 재래 수작업에 의한 방식을 탈피하고 이를 기계식으로 하되 표면장력 및 마찰력을 이용하여 다량의 피염물을 완제품상태에서 균일하게 염착할 수 있는 방법을 제공한다.

본 발명에서의 화학적 방식에 의한 면소재 의복의 표면개질화는 히드록실화 (hydroxylation)반응과 이온결합에 의해 이루어진다.

또한, 표면개질화제로는 에틸렌디아민, 디알킬아민과 에피클로로히드린과의 반응생성물이 사용되며 이는 주성분인 셀룰로오스의 히드록실기(OH)로 인해 약간 음전하를 띠는 면섬유에 작용하여 피염물의 표면에 양전하층을 형성하므로 천연착색제와의 염착력을 높이게 된다.

상기 반응생성물은 물과 대략 1:3.5-5의 비율로 혼합되며, 히드록실화 반응시 피염물의 처리 온도 및 시간은 60℃, 20∼50분간이 적당하다.

천연물질의 착색제로는 원적외선은 물론 음이온을 방사하는 물질로서 우리에게 익히 알려진 황토, 개펄, 치자, 녹차 등이 주로 사용되며, 음전하를 띠는 이들 물질은 직경 1미크론 전후의 미립자(微粒子)상태로 사용된다.

이들 천연착색물질은 각기 염착정도에 따라 농담을 달리하며, 통상 황토는 붉은 갈색, 개펄은 진회색, 쑥은 진녹색, 녹차잎은 연한 갈색, 치자는 노란색 색소로 사용된다.

황토는 이산화규소, 산화알루미늄, 산화철, 산화티탄 등의 각종 무기물로 이루어져 인체에 유익한 원적외선을 다량 방출하며, 개펄은 적당량의 분해성 유기물을 내포한 토양이 오래 동안 바닷물을 머금은 상태로 있어 토양의 질이 좋아져 청회색 또는 흑회색으로 변한 것으로 주로 규토로 이루어져 있어 오염물질의 분해 및 정화작용이 뛰어나며 양질의 원적외선을 방출하는 것으로 발표된 바 있 다.

또한, 치자는 녹색 또는 갈색으로의 색변화를 막기 위하여 황색색소인 크로신(crocin)만을 추출하여 정제한 후 분말화하여 사용하며, 녹차잎도 건조 후 미세하게 분쇄하여 사용하는데 녹차잎의 주성분인 카테킨류는 성인병예방과 암예방에 관계한다는 것이 입증되었고 후천성 면역결핍증, 바이러스 등 세균에 대해 강한 살균력이 있으며 감마 아미노 부티르산(γ-amino butyric acid)의 영향으로 고혈압치료에도 효과가 있는 것으로 밝혀졌고, 또 그의 미네랄 및 기타 미량원소에 의해 노화예방, 항암효과 및 성인병예방에도 특효가 있는 것으로 알려지고 있다.

그러므로, 본 발명의 화학적인 방식에 의해 원적외선을 방사하는 천연착색제에 의한 면소재의 의복 염색방법에 따르면 이들 천연착색제의 염욕에 피염물을 침지하기 전에 먼저 면소재 의복을 상기 에틸렌디아민, 디알킬아민과 에피클로로히드린과의 반응생성물로 처리하여 히드록실화하면서 셀룰로오스 자체의 히드록실기 (OH)기와 함께 상기 반응생성물의 양이온성기사이에 강한 이온결합이 이루어져 상기 반응생성물은 면섬유에 확고하게 고착된다.

그래서, 염색조에 도입된 상기 천연착색제의 염액에 상기 면소재 의복을 끓는점에서 50분 내지 70분간 침지하면 상기 반응생성물이 면섬유의 표면에 양전하층을 형성하고 있으므로 천연착색제를 견인하여 면섬유에 고착시키는 역할을 한다.

또한, 본 발명의 물리적인 방식에 의해 원적외선을 방사하는 천연착색제에 의한 면소재의 의복 염색방법에 따르면 미립자상태의 천연착색제는 면섬유의 현미경적인 공극 내지 구멍에 표면장력 및 마찰력에 의하여 침입되어 부착됨으로써 염착된다.

본 발명에 따른 양 방식에 의해 염색된 면소재 의복은 그 후, 탈액처리되며 70∼90℃에서 20∼50분간 세정처리된 후 탈수 및 건조됨으로써 염색이 완료된다.

이렇게 함으로써, 본 발명에 따르면 면 또는 면혼방의 남방, T-셔츠 등의 외의류, 내의류 및 양말 등의 의복이 완제품상태에서 균일하게 염색된다.

본 발명에 따른 면소재 의복의 염색공정을 알기 쉽도록 첨부된 도면들을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도1에 개략적으로 예시한 바와 같은 염색공정에 의하여 면소재의 티셔츠, 양말 등의 의복이 원적외선을 방사하는 천연착색제로 염색되며, 도2 및 도3에 나타낸 바의 장치에 의해 염색, 세정, 탈수 및 건조가 모두 한 장치에 의해 이루어질 수 있다.

도1 및 도2에 도시된 염색장치에서의 본체(1)는 상부에 뚜껑(5)이 있고 동일방향으로 동시에 회전되는 각기 원통형의 내통(2)과 외통(3)으로 이루어져 있으며 회전축(9)에 의해 회전 구동된다. 상기 내통(2)에는 다수의 천공(12)이 형성되어 있으므로 외통(3)으로 주입된 염액 내지 물 등이 내통(2)으로 침투하게 된다.

또한 상기 본체(1)의 하부에는 그에 연결관(7)이 이어지는 가열기(6)가 위치하고 있으며, 상기 장치에는 내통(2)의 염욕 수준 및 온도와 속도변화를 표시하고 조절하는 센서(13)와 원심분리시의 최대속도에서 전달된 힘을 거의 줄일 수 있는 충격 방지시스템(도시안됨)과 순환용 펌프(도시안됨)가 구비되어 있다.

도1 및 도2에 나타낸 바와 같이, 천연착색제의 염액은 유입구(11)를 통해 본체(1)에 주입되며 피염물은 투입구(4)를 통해 본체(1)의 내통(2)으로 일정량 공급된다.

그럼으로써, 피염물은 상기 내통(2)의 천공(12)을 통하여 침투된 염액에 침지되고 모우터(도시안됨), 풀리벨트(8) 및 회전축(9)의 회전으로 본체(1)가 고속 회전함에 따라 내통(2)도 회전하게 되어 피염물은 균일하고 안정되게 염색된다.

염색 후 염액은 본체(1)의 회전에 의한 원심탈수에 의해 배수구(10)를 통해 배출되고 상기 유입구(11)를 통해 물과 필요한 세정제가 공급되어서 염색된 피염물은 세척된다. 그 다음 피염물은 원심 탈수되고 탈수된 피염물은 하부의 가열기(6)에 의해 발생되어 연결관(7)을 통해 본체(1)의 내통(2)으로 전달된 열기에 의해 완전 건조된다.

이렇게 염색함으로써 본 발명에 의하면 염색시 피염물인 의복이 접히거나 주름이 발생하는 일이 없으며 또한 솔기(seam)부분 등 어느 특정부분만이 진하게 염착되는 일도 없어 의복이 균일하게 염색되며, 표면개질화된 의복 또는 습윤처리된 의복은 고속회전과 마찰에 의하여 일련의 공정으로 한 곳에서 염색되고 세정된 다음 탈수, 건조될 수 있게 된다.

이하에 본 발명의 특징을 보다 용이하게 이해할 수 있도록 하기 위하여 실시례들을 통하여 설명하나, 이 실시례들은 단지 본 발명의 일례로서 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 범주 및 첨부된 특허청구의 범위 내에서 변경 및 수정이 가능하다.

본 실시례들에서의 백분율(％)은 중량백분율을 나타낸다.

(실시례1)

원적외선을 방사하는 천연 착색제중 대표적인 황토 10그램을 채취하여 분쇄하고 가는 체로 여과한 후 2리터의 물에 녹여 염욕을 준비하였다.

그리고 1,2-디아미노 에탄, 디메틸아민과 β-에피클로로히드린을 반응시켜 그 생성물에 물을 1 : 5의 비율로 붓고 잘 혼합하여 60℃로 승온하였다. 여기에 순면 T셔츠를 침지하여 45분간 처리하였다.

그 후 피염물을 준비된 천연물질의 염색조에 도입하고, 계속 승온하여 끓는점에서 60분간 염색하였다.

염색 후 탈액 처리한 다음 피염물을 70℃에서 30분간 세정처리하고 탈수 및 건조시켰다.

얻어진 피염물은 진한 주황색으로 색상이 선명하였으며 양손으로 피염물을 잡고 살짝 비벼보았으나 황토분말이 떨어지는 느낌이 전혀 없었다.

또 50회 물세탁하였으나 처음 염착된 상태와 거의 동일하였다.

게다가, 이 피염물이 인체에 미치는 효과를 확인하기 위하여 아주대 의대임상실험실에 의뢰하여 Π-선 시험기(Π-ray tester)로 시험한 결과 다음 표1에서와 같이 인체에 유익한 것으로 밝혀졌다.

표1

＊는 100을 최대한도로 하여 0부터 시작되며 값이 클수록 효과가 우수 하다(0∼50 저조, 50이상 양호함).

(실시례2)

황토 10그램을 채취하여 불순물을 제거하고 분쇄하여 직경 1미크론 정도로 미립화 하였으며, 이 분말을 2리터의 물에 녹여 상기 실시례1에서와 동일한 농도의 염욕을 준비하였다.

여기에, 실시례1에서와 동일한 종류의 순면 T셔츠를 물에 침지하여 일단 습윤시킨 후 투입하고 염색조를 고속으로 회전하면서 끓는점에서 60분간 염색하였다.

염색 후 탈액 처리한 다음, 피염물을 상기 염욕에 다시 침지하여 더 염착시켰으며 이 절차를 3회 반복하였다. 그 후에는 상기 실시례1에서와 동일하게 세정처리하고 탈수 및 건조시켰다.

얻어진 피염물은 진한 주황색으로 염착되었으나 상기 실시례1에서 보다는 약간 선명도가 떨어졌다.

또한 양손으로 피염물을 잡고 살짝 비벼보았으나 황토분말이 떨어지지 않았으며 또 50회 물세탁하였으나 변함이 없었다.

실시례1에서와 마찬가지로 이 피염물이 인체에 미치는 효과를 확인하기 위하여 아주대 의대 임상실험실에 의뢰하여 Π-선 시험기로 시험한 결과 다음 표2에서와 같이 인체에 유익한 것으로 밝혀졌으며, 상기 실시례1에서 보다도 대체적으로 더 우수한 결과를 나타내었는데 이는 상기 실시례1에서는 화학적 처리에 의해 천연착색제의 원적외선 방사능이 약간 떨어진 것으로 판단되었다.

표2

＊는 100을 최대한도로 하여 0부터 시작되며 값이 클수록 효과가 우수 하다(0∼50 저조, 50이상 양호함).

이상과 같이 본 발명에 따른 원적외선을 방사하는 천연착색제로 염색된 면소재의 의복은 간단한 염색공정에 의해서 색상이 선명하게 염착될 수 있으며 예전과는 달리 세탁이나 마찰, 일광에 의해서도 탈색 내지 변색되지 않아 내구성이 우수하다.

무엇보다도 본 발명에 의하면 사(絲)나 직물(織物)상태가 아니라 봉제된 의류, 양말 등의 완제품상태에서도 균일하게 염착될 수 있어 원단 로스량을 현격히 감소시킬 수 있어 제품의 원가를 크게 절감할 수 있다.

본 발명에 의한 원적외선을 방사하는 천연착색제로 염색된 면소재의 의복은 각종 성인병 예방 및 항암작용이 뛰어난 것으로 밝혀진 원적외선 및 음이온을 계속적으로 인체에 방사해 주므로 착용시 건강을 증진시킨다.

게다가, 본 발명에 의하면 천연착색제를 사용하므로 현재 사회문제로 대두되고 있는 화학염료에 의한 염색의 경우에 발생하는 폐액 배출이 없으므로 환경오염의 우려가 전혀 없다.