KR100653757B1 - 발수성을 이용한 흡한속건성 원단 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡한속건성 원단에 있어서, 외부로부터 표면층, 이면층, 발수층이 순차적으로 형성되되, 상기 발수층은 이면층과 피부면 사이에 위치하고 발수제 8 내지 12중량%, 용매 22 내지 27중량%, 바인더 23 내지 27중량%, 증점제 34 내지 47중량%로 이루어진 발수조성물로 도포되어 발수층에 발수성분이 없는 100 내지 3000㎛ 이상의 간극이 형성된 발수성을 이용한 흡한속건성 원단을 제공한다.

흡한속건, 발수성, 모세관

Description

발수성을 이용한 흡한속건성 원단{A FABRIC HAVING SWEAT ABSORPTION AND QUICK DRYING PROPERTIES USING WATER REPELLENCY}

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 흡한속건성 원단의 단면도.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

100 : 표면층 200 : 이면층

300 : 발수층 310 : 발수성분

320 : 간극 400 : 피부

본 발명은 발수성을 이용한 흡한속건성 원단에 관한 것으로서, 특히 피부와 접하는 면에 발수층을 형성함으로서 흡한 및 속건기능을 보다 향상시킨 원단에 관한 것이다.

최근 소비자의 다양화, 개성화, 고급화 경향에 따라 소재의 고기능 및 다기 능화가 추구되고 있으며 합성섬유의 고기능화는 천연섬유의 취약점을 보완하는 물성의 개선과 동시에 합성섬유의 장점을 극대화시키는 방향으로 전개가 되고 있다. 그 대표적인 기능성 소재로는 흡한속건, 제전, 자외선 차단 기능이 부여된 직물 및 이의 이차적 섬유제품 등이다.

특히 흡한속건소재에 있어서, 신체로부터 발산된 기체상의 땀의 이동은 주로 소재에 흡수된 후에 외부로 증발되기 때문에, 소재의 흡습량, 흡습,방습 속도는 불감증설(不感蒸泄)시의 땀 처리에 중요하다. 또한 액상의 땀 이동 즉, 감지증설에 따른 땀의 처리는 소재가 형성하고 있는 섬유사이의 미세 공간에 의한 모세관 현상(미세공극을 통해 흡수속도를 빠르게 하고 물의 확산표면을 크게 하는 것)이 중요하다.

한편 발수가공은 외부의 수분이 내부로 침투하는 것을 방지하기 위하여 비롯된 것으로 대기와 접하는 표면층을 코팅법이나 라미네이트법 등을 이용하여 발수제로서 처리하는 것이 일반적이다. 상기 발수가공은 통기성 발수가공이나 투습방수가공 등과 같이 기체상태의 물입자의 크기와 액체상태의 물입자의 크기가 다르다는 점에 주목하여 방수 및 발수기능을 수행하면서 피부면에서 발생하는 수분(수증기)를 외부로 배출시킬 수 있는 것에 집중하고 있다. 즉 흡한속건성 재질로서 발수가공은 외부면(표면층)에 주로 이루어진 것으로 흡한속건성을 보다 향상시키는 방법으로서 이를 내부면(이면층)에 처리하는 방법은 제안된 바 없다.

발수가공과 흡수가공을 접목하여 발수기능 및 흡한속건기능이 동시에 발현되는 가공법에 제안된 바 있는데 대한민국 공개특허 제1998-83973호에서는 직편물 원 단의 염색가공 중에 염액을 조정하고 다음 흡습가공제를 투입하거나 염색이 끝난 후 패딩법, 욕중처리법 등으로 흡습가공처리를 하고 이를 열고정시킨 다음 이 흡습가공처리지를 1차 발수조성물로 코팅한 후 건조시키고 다음 다시 그 위에 발수조성물을 2차 코팅하여 발수피막층을 형성하는 흡한속건성 발수가공방법이 제안되었다.

상기 방법은 흡수제와 발수제를 원단에 함께 처리한 것으로 당연히 흡수성과 발수성을 기대할 수 있는 것이고 보다 중요한 속건성에 대한 고려는 없다. 여기서 속건성은 원단이 함유하고 있는 수분의 제거라는 의미가 아니라 피부면과 접촉하는 면에서의 수분이 존재하는 냐의 문제로서 결국 원단이 함유하고 있는 수분의 양은 동일하다고 하더라도 피부면이 접하는 면에서 수분이 없다면(결국 수분전이) 피부는 쾌적함을 느끼게 되는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 발수가공을 발수 목적 외에 흡한속건성 부여의 원리로서 응용된 흡한속건성 직물을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 흡한속건성 원단에 있어서, 외부로부터 표면층, 이면층, 발수층이 순차적으로 형성되되, 상기 발수층은 이면층과 피부면 사이에 위치하고 발수제 8 내지 12중량%, 용매 22 내지 27중량%, 바인더 23 내지 27중량%, 증점제 34 내지 47중량%로 이루어진 발수조성물로 도포되어 발수층에 발수성분이 없는 100 내지 3000㎛ 이상의 간극이 형성된 발수성을 이용한 흡한 속건성 원단을 제공한다.

또한 본 발명은 이면층이 소수성 원사로, 표면층은 친수성 원사로 이루어진 발수성을 이용한 흡한속건성 원단을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 이면층이 저밀도로, 표면층은 고밀도로 이루어진 발수성을 이용한 흡한속건성 원단을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 이면층이 태섬도사로, 표면층은 세섬도사로 이루어진 발수성을 이용한 흡한속건성 원단을 제공한다.

또한 상기 이면층을 구성하는 섬유가 표면층(100)을 구성하는 섬유보다 공정수분율이 상대적으로 낮은 섬유인 발수성을 이용한 흡한속건성 원단을 제공한다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 원단의 구조를 나타낸 것으로서 피부(400)에 접하는 이면층(200)의 상부는 외부와 접하는 표면층(100)으로 구성되어 있고 이면층(200)의 하부 즉 피부(400)와 접촉되는 면에 발수층(300)이 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 발수층(300)은 단면발수가공법에 의해 이루어질 수 있는 바 본 출원인이 제안한 대한민국 특허발명 제457320호에 의한 편발수법을 이용하여 이면층(200)의 단면에만 발수층을 형성할 수 있다.

흡한속건성이란 인체에서 발생하는 땀이나 수증기와 같은 수분을 착용되는 의복(직물이나 편물)이 신속히 흡수하고 이를 제거하는 성질을 의미하는 것이라 할 수 있다. 그러나 본 발명이 제안하는 흡한속건성의 원리는 직물 등이 흡수한 수분의 신속한 제거의 의미가 다르다 할 것이다.

전자의 의미는 직물에서의 수분양의 존재, 건조량을 의미하고 이를 위한 구조로서 섬유의 미세다공성 구조 등이 제안될 수 있지만 후자의 의미인 본 발명에서는 절대적 수분량을 의미하기보다는 피부와 접하는 면에서 보유된 수분을 외부(다른 층이나 주위로의 확산)로 신속히 이동시켜 피부와 접하는 면에서는 수분의 존재감이 없고 존재하는 수분량도 상당히 감소하는 것을 의미한다 할 것이다.

원단이 함유하고 있는 수분량이 동일하다고 가정한 상태에서, 상기 보유된 수분이 다른층으로 신속히 확산될 수 있다면 피부는 건조감과 상쾌함을 느낄 수 있는 것이고 그렇다면 수분의 절대적 증발이나 건조량과 무관하게 흡한속건성이란 물성 구현이 가능한 것이다.

이러한 측면에서 본 발명은 흡한속건성 구현의 또 다른 원리로서 발수성을 이용하는 것이다. 통상적인 발수가공은 특히 투습성을 포함하는 경우 물입자와 수증기 입자의 크기차이를 이용하여 외부의 수분은 내부로 침투하지 못하고 내부의 수분은 외부로 배출되도록 함이 일반적이다. 또한 가공법으로서도 코팅법이나 라미 네이팅법 등외에 다양한 방법이 제안되고 있고, 일반적인 코팅법을 예로 들면 코팅 후 이를 건조하여 용매를 제거하고 발수성분을 원단의 일면에 고착시키는 응고 과정이 이루어진다.

상기 용매가 제거되어 발수성분이 원단의 일면에 고착되는 과정에서 용매의 제거로 인한 발수성분간의 연속기공이 형성될 수 있고 이 때 이 연속기공이 물분자의 입자보다 크다면 외부의 수분이 내부로 침투되어 발수가공이 불량한 것으로 취급될 수 있다.

본 발명은 이러한 원리를 역으로 응용한 것으로서 상기 용매가 제거되어 발수성분간에 연속기공이 생길 수 있는 현상을 이용한 것이다. 상기 연속기공은 미시적 구조의 기공이라 할 것이나 본 발명의 발수층에 형성될 기공은 상기 연속기공이상의 거시적 구조의 기공일 수 있어 '간극'이라는 용어를 사용하기로 한다. 일반적인 발수가공은 외부와 접하는 면(표면층)이 대상이 된다. 그러나 본 발명의 발수가공은 발수성 발현이 주가 아니므로 피부와 접하는 면(이면층, 200)에 발수층이 형성된다. 용매가 제거된 발수층(300)은 발수성분(310)만 존재하게 되고 이들 발수성분(310) 사이에 간극(320)이 형성된다. 상기 간극(320)은 액체상태의 물입자의 크기 이상으로 형성됨이 바람직하므로 100 내지 3,000㎛ 이상일 수 있다. 상기 간극(320)의 빈도와 크기를 제어하는 방법으로 이면층(200)과 피부면(400) 사이에 도포되는 발수조성물의 농도를 제어하는 것이다. 농도를 통상의 발수조성물의 농도보다 낮게 제어함으로서 간극(320)을 보다 크게 제어할 수 있다.

한편, 상기 간극(320)의 크기는 응고온도, 용매의 확산정도, 음이온 및 비이 온계 계면활성제를 사용하여 제어할 수도 있다.

본 발명에서 상기 발수조성물은 발수제, 용매, 바인더, 증점제로 이루어질 수 있으며 상기 발수제은 8 내지 12중량%로 이루어짐이 바람직하다. 본 발명자의 다수의 실험결과 8중량% 미만인 경우 발수기능이 미미하고 간극이 지나치게 크게 나타나 흡한속건성 발현이 미미하고 12중량%를 초과하는 경우 간극이 액체상태의 물입자 크기 이하로 나타나는 경우가 많은 것으로 나타났다. 또한 발수성분으로 인하여 원단이 촉감에도 문제가 있을 수 있는바 상기 농도 이상으로 발수제가 포함되는 경우에는 촉감에서 거친 느낌이 많아져 의복으로서의 사용가능성이 낮아지는 문제점이 있다.

다른 조성성분들로 용매는 22 내지 27중량%, 바인더는 23 내지 27중량%, 증점제는 34 내지 47중량%가 사용될 수 있다. 바인더로는 수성바인더가 바람직하다.

이하 도 1에 도시된 바와 같이 피부면-발수층-이면층-표면층으로 순차적으로 이루어진 원단에서의 흡한속건성 원리를 설명한다.

피부면에서 발생된 수분(땀 등)은 발수층(300)의 발수성분(310) 때문에 원단의 이면층(200)에 흡수될 수 없고 발수층(300)의 간극(320)을 통하여 이면층(200)의 A 영역에 흡수된다. 이 때 간극(320)은 이면층(200)과 수분이 소통될 수 있는 배수관과 같은 역할을 하고 수분은 간극(320)들에 집중된다. 상기 흡수된 수분은 이면층(200)의 수분이 흡수되지 않은 B 영역으로 신속히 이동하고 또한 표면층(100)으로 이동하게 된다. 따라서 피부와 접하는 이면층의 A 영역의 수분은 제거된 상태가 되고 또 피부와 접하는 발수층(300)은 발수성분으로 인하여 수분이 존재하 지 않으므로 피부는 건조감과 쾌적함을 느끼게 된다.

상기와 같은 현상은 이면층(200)과 표면층(300) 동일한 재질과 밀도로 형성된 경우에도 가능하며, 바람직하게는 이면층(200)은 소수성 원사로 구성되고 표면층(100)은 친수성 원사로 구성될 수 있다. 이 경우 표면층이 수분함유 캐퍼시티(capacity)가 더 커지므로 이면층의 함유 수분이 더욱 신속하게 표면층으로 이동할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 바람직한 구성과 함께 또는 이와는 별도로 이면층(200)이 저밀도로 직조되고 표면층(300)이 고밀도로 직조될 수 있다. 이 경우 이면층과 표면층 사이에는 미세모세관구조가 형성되어 더욱 신속하게 수분전이현상이 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 부가적인 예로서 상기 추가적인 예들과 함께 또는 이와 별개로 이면층(200)을 구성하는 섬유는 태섬도사로 이루어지고, 표면층(100)을 구성하는 섬유는 세섬도사로 형성될 수 있는데 이는 미세모세관구조를 발현시킬 수 있기 때문이다. 여기서 섬도는 단섬유(모노필라멘트)의 모노데니어를 의미한다.

한편, 본 발명의 부가적인 예로서 상기 추가적인 예들과 함께 또는 이와 별개로 이면층(200)을 구성하는 섬유는 표면층(100)을 구성하는 섬유보다 공정수분율이 상대적으로 낮은 섬유로 구성될 수 있다.

실시예 1

표면층과 이면층 모두 폴리에스테르 원사를 사용하여 직조하고, 발수층은 아크릴 46중량%, 실리콘계 발수제 9중량%, 수성바인더 23중량%, 물 22중량%로 혼합하 여 단면코팅법으로 도포하였다.

실시예 2

실시예 1과 동일한 조건으로 제직하되, 상기 표면층은 폴리에스테르 원사를 사용하고, 이면층은 폴리프로필렌 원사를 사용하여 제직하였다.

실시예 3

상기 실시예 2와 동일한 조건으로 제직하되, 상기 표면층은 75/72 원형단면 구조의 폴리에스테르 원사를 사용하고, 이면층은 75/24 폴리프로필렌 원사를 사용하여 표면층의 밀도를 이면층보다 30% 조밀하게 제직하였다.

비교예 1

표면층은 원사측면에 미세한 슬릿들이 랜덤하게 형성된 폴리에스테르 원사로, 이면층은 폴리프로필렌 가연사를 이용하여 제직한 후 흡수 가공처리 하였다.

구 분	흡수속도 (mm/10분)		이면건조속도 (분)	수분전이율 (%)
	경사방향	위사방향
실시예 1	171	169	1 미만	87
실시예 2	189	188	1 미만	99
실시예 3	197	190	1 미만	99
비교예 1	76	65	48	48

본 발명에 따른 섬유시이트의 흡수기능과 건조기능, 수분전이율을 다음과 같은 방법으로 평가하였다.

·흡수속도(mm/10분)

KSK08l5, 6.27.1B법으로 측정하였다. 20X2.5cm의 시험편을 웨일방향, 코스방향으로 각각 5매 이상 채취하여, 각 시험편을 27±2℃의 증류수가 들어있는 용기의 수면에 한쪽 끝이 닿도록 하여 일정한 높이로 수평봉으로 정지시킨다. 이렇게 10분 경과 후 모세관 현상으로 물이 상승하는 높이(mm)를 측정하여 그 평균값으로 표시한다.

· 이면건조속도(분)

시각판별법으로 측정한다. 표준 상태에서 15 X 15cm 크기의 시료의 이면층에 10g의 물을 부은 후 이면층이 완전 건조될 때까지의 시간을 측정한다.

· 수분전이율(분)

시각 판별법으로 측정한다. 표준 상태에서 15 X 15cm 크기의 시료의 이면층에 10g의 물을 부은 후 1분 경과후의 이면층에서 표면층으로 전이된 수분을 아래식으로 환산하였다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 흡한속건성 원단은 이면층과 피부면 사이에 발수층이 형성되어 발수층의 간극이 배수구의 역할을 하여 흡수기능이 뛰어나고 건조속도가 빨라 각종 스포츠용 의류 및 침구류 등에 적합한 효과가 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 흡한속건성 원단은 표면층으로의 수분전이력을 증가시키는 구조로 형성되어 피부에 건조감이 증대되는 효과가 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (5)

1. 흡한속건성 원단에 있어서,

   외부로부터 표면층, 이면층, 발수층이 순차적으로 형성되되,

   상기 발수층은 이면층과 피부면 사이에 위치하고 발수제 8 내지 12중량%, 용매 22 내지 27중량%, 바인더 23 내지 27중량%, 증점제 34 내지 47중량%로 이루어진 발수조성물로 도포되어 발수층에 발수성분이 없는 100 내지 3000㎛ 이상의 간극이 형성됨을 특징으로 하는 발수성을 이용한 흡한속건성 원단.
2. 제1항에 있어서,

   상기 이면층은 소수성 원사로, 표면층은 친수성 원사로 이루어짐을 특징으로 하는 원단.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 이면층은 저밀도로, 표면층은 고밀도로 이루어짐을 특징으로 하는 원단.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 이면층은 태섬도사로 , 표면층은 세섬도사로 이루어짐을 특징으로 하는 원단.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 이면층을 구성하는 섬유는 표면층(100)을 구성하는 섬유보다 공정수분율이 상대적으로 낮은 섬유임을 특징으로 하는 원단.

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