KR100717816B1 - 배수구를 갖는 3 층구조의 온도조절형 초속건 원단 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온도조절 기능을 갖는 상전이물질(PCM : Phase changing material)이 도트 형태로 섬유상에 존재하는 온도조절층(1)과 공정수분율 0.1% 미만의 소수성 원사로 구성된 이면속건층(2) 그리고 폴리에스테르 또는 나일론 이형단면사로 구성되거나 또는 공정수분율 8% 이상인 천연섬유와 상기 이형단면사가 교대로 배열된 표면흡수층(3)을 갖는 3층구조의 원단으로서 이면속건층(2)에는 1~10mm의 배수구(4)가 존재하는 것을 특징으로 하는 배수구를 갖는 온도조절형 초속건 원단에 관한 것이다.

상전이물질(PCM), 이면배수구, 온도조절층, 이면속건층, 표면흡수층

Description

배수구를 갖는 3 층구조의 온도조절형 초속건 원단 {A super-quick dry ＆ temp' control fabric having the water-way in the inner layer}

도 1은 본 발명에 따른 원단의 측면 개략도이다.

도 2는 본 발명에 사용하는 이형단면사의 단면 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 이면층의 단면 개략도이다.

도 4는 본 발명에 따른 상전이 마이크로캡슐의 측면 개략도이다.

도 5는 본 발명에 따른 소수성 원사의 단면 개략도이다.

〈도면중 주요 부분에 대한 부호 설명〉

1. 온도조절층

2. 이면속건층

3. 표면흡수층

4. 배수구

5. 상전이물질

6. 마이크로캡슐 외벽

7. 플로린 성분

본 발명은 이면속건층(2)은 공정수분율 0.1% 미만의 소수성원사로 구성되어 있고 표면흡수층(3)은 이형단면사 단독 또는 이형단면사와 공정수분율이 8% 이상인 천연섬유가 교대로 배열되어 있으며 이면속건층(2)의 전면(全面)에는 1~10mm 크기의 배수구(4)가 존재하고 동시에 마이크로캡슐화된 상전이물질이 도트(Dot) 형태로 이면속건층(2) 또는 표면흡수층(3)에 원단중량 5~50% 부착된 것을 특징으로 하는 3 층구조의 온도조절형 초속건 원단에 관한 것이다.

국내 공개 특허 공보 제 2002-12828 호(2002. 02. 20 공개)에서 폴리프로필렌가연사로 구성된 이면층과 폴리에스테르 이형단면사로 구성된 표면층으로 구성된 환편지에 관한 기술적 사항이 제안되고 있으나 상기 기술은 이면층이 소수성 원사인 폴리프로필렌 섬유가 피부에 닿기 때문에 평소에는 드라이한 착용감을 제공하지만 활동시에는 수분이 배출될 수 있는 친수성 물질이나 배수구가 없어 땀을 흡수하지 못할 뿐만 아니라 격렬한 운동시 체온상승을 억제하거나 운동 후 체온저하를 막을 수 있는 온도조절기능이 없다.

한편 상전이물질을 섬유표면에 코팅하는 방법으로 온도조절섬유의 제조방법이 제안되고 있으나 이경우 통기성이 없고 촉감이 저하되며 운동시 땀을 흡수하지 못한다. 또한 당 출원인이 출원한 온도조절기능을 갖는 인공지능형 초발수 흡수속건성 원단(출원번호 10-2002-0087624 호, 2002. 12. 30)에서는 상변화물질을 함유한 원사를 심사로 한 2 층구조의 원사를 사용한 기술이 제시되고 있으나 이경우 원단의 두께가 높아져 하절기 소재로는 적합하지가 않다.

본 발명은 원단의 두께를 상승하지 않고도 고흡수성, 초건조성, 통기성, 온도조절기능을 동시에 부여하여 특히 하절용 소재로 적합하다.

본 발명의 목적은 이면속건층(2)에 1~10mm 크기의 배수구를 형성시켜 격렬한 운동에도 고흡수기능을 부여하고 피부에는 공정수분율이 0.1% 미만인 소수성 원사만 닿게 하여 드라이한 착용감을 제공하며 동시에 상전이물질에 의해 운동시 온도상승을 억제하고 운동후 체온 저하를 방지하는 보온기능의 다기능 원단을 제조하기 위한 것이다.

이와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 온도조절층(1), 이면속건층(2), 표면흡수층(3), 이면배수구(4)로 구성된다.

이하 본 발명을 자세하게 설명한다.

온도조절층(1)은 상전이물질(PCM : Phase changing material)을 함유한 마이크로캡슐로 구성된다. 상전이물질이란 특정 온도에서 온도의 변화없이 고체에서 액체 또는 액체에서 고체로 상이 변하면서 80~90 Cal의 열을 흡수 또는 방출하는 물질을 의미한다. 이와 같이 상전이물질이 상변화시 온도의 변화없이 흡수 또는 방출하는 열을 잠열이라 하는데 운동시 체온상승을 억제하고 운동후 체온저하를 방지하는 기능을 갖는다. 상전이 온도는 다양하게 설정이 가능하나 25℃가 인체에 적합하다.

상전이물질로는 C₃₀H₆₂, C₂₀H₄₂ 등의 유기물과 MgCl₂·6H₂O 등의 무기질 등을 사용하는 것이 바람직하다. 먼저 상전이물질을 수 미크론 크기의 파우더 형태의 마이크로캡슐로 만든 다음 바인더와 함께 이면속건층(2)또는 표면흡수층(3)에 원단 5-50 중량 % 도트 형태로 부착시킨다.

상전이물질의 함량이 5% 미만이면 온도조절기능이 저하되고 50%를 초과하면 가격이 상승되며 이면속건층(2)의 배수구를 막아 흡수성과 통기성을 저하시킨다.
이면속건층(2)은 공정수분율이 0.1% 미만인 폴리에틸렌 섬유와 같은 폴리올레핀섬유나 나일론 또는 폴리에스테르 방사시 플로린(Fluorine) 성분을 2∼20 중량 % 혼합하여 방사하는 방법으로 제조된 소수성원사로 구성된다. 플로린 성분이 2% 미만이면 소수성 기능이 저하되고 20%를 초과하면 제사성이 저하되며 제조원가가 상승한다.

이면속건층(2)에 존재하는 배수구(4)는 도 1에 도시된 바와 같이 이면속건층에 요철을 형성하는 것으로서 원형, 타원형, 사각형, 삼각형 등 여러 형태로 제조할 수 있다. 이 배수구는 피부에 접촉하는 이면속건층(2)의 면적을 최소화시켜 특히 여름철에 시원한 착용감을 제공한다. 배수구의 직경은 1~10mm, 배수구 면적도 이면속건층(2) 전체 면적의 3~90%가 적당하다. 배수구 크기와 면적이 각각 1mm미만, 3% 미만이면 흡수성이 저하되고 크기와 면적이 10mm, 90%를 초과하면 원단의 형태 안정성이 저하된다. 상기 배수구는 제직 및 제편에서 조직의 구성방식에 따라 미리 설계된 형태로 제조될 수 있다. 따라서 피부면에는 배수구(4)가 아닌 영역이 접촉하고, 접촉으로 인해 수분이 흡수된 이면속건층(2)에서 수분은 아직 수분을 포함하지 않고 있는 이면속건층(2)의 배수구(4)에 확산·전이되어 결국 피부면과 접하는 영역에 수분이 상대적으로 저감된다. 따라서, 피부에서는 건조감을 느끼게 되는 것이다.

표면흡수층(3)은 흡수력을 향상시켜 주는 친수성 원사로 구성된다. 친수성 기능은 크게 물리적 방법과 화학적 방법에 의해 부여할 수 있다. 물리적 방법에 의한 친수성은 원사의 단면을 이형단면화 하여 모세관 현상을 일으켜 흡수력을 향상시키는 방법이고 화학적 방법에 의한 친수성은 수산기(-OH)를 함유한 공정수분율 8% 이상인 면이나 레이온, 양모섬유를 이용하는 방법이다.

삭제

본 발명은 표면흡수층(3)을 이형단면사 형태의 나이론 또는 폴리에스테르 섬유를 단독으로 구성하거나 상기 이형단면사와 면, 레이온, 양모 같은 천연 섬유를 교대로 배열하여 구성한다.

본 발명의 원단은 위사를 선택적으로 공급할 수 있는 레피어직기 또는 에어젯트 직기에서 통상의 방법으로 제조할 수 있다.

본 발명의 원단은 온도조절기능, 흡수성, 건조성이 우수하여 환편지로 제편시 각종 스포츠 의류 뿐만 아니라 내의류, 침구류 등에도 유용하다.

본 발명의 원단은 다음과 같은 방법으로 기능성을 평가하였다.

· 흡수속도 (mm/10분)

KSK 0815, 1. 27 B 법으로 측정하였다. 시료의 크기를 가로 15Cm, 세로 10Cm로 만든 다음 이를 반으로 접은 후 45° 각도로 끝을 뽀쪽하게 절단하여 수중에 침지시킨 후 10분 동안 시료를 따라 올라온 물의 높이를 측정한다.

· 이면 건조속도 (분)

시각 판별법으로 측정한다. 표준상태에서 시료의 크기를 15 x 15Cm 로 만든 다음 시료의 이면에 10g의 물을 부은 후 이면층이 완전 건조될 때까지 시간을 측정한다.

· 온도조절기능

동일 피험자를 대상으로 같은 운동조건에서 1시간 동안10km를 달리도록 한 후 10분 단위로 발생된 발한량을 측정하였다. 즉 발한량이 적을수록 체온상승 억제 효과가 있는 것으로 판정하였다. 또한 운동후 30분 경과시 체온을 측정하여 보온 기능을 비교하였다.

이하 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 살펴본다.

그러나 본 발명은 아래 실시예에만 국한된 것은 아니다.

(실시예 1)

고속레피어 직기에서 이면속건층(2)에는 75데니어의 폴리올레핀 섬유를 급사하고 이어서 그 표면에 직경 5mm 크기의 배수구를 이면속건층(2)의 면적 대비 15%가 되도록 설계한 후 이어서 표면흡수층(3)에 75데니어의 폴리에스테르 이형단면사를 공급한 후 이면속건층(2)에 원단중량 15%의 상전이물질을 도트형태로 부착시킨 후 물성을 평가하였다.

(실시예 2)

(실시예1)과 동일한 직기에서 이면속건층(2)에는 10% 플로린 물질을 함유하여 방사된 70데니어 나일론사를 공급하고 이어서 그 표면에 7mm크기의 배수구를 이면속건층 면적의 20%가 되도록 설계한 후 표면흡수층(3)에는 45'S 면사와 70데니어의 나일론 이형단면사를 교대로 공급한 후 표면흡수층에 원단중량 20%의 상전이물질을 도트형태로 부착시킨 후 물성을 평가하였다.

(비교실시예)

(실시예 1) 과 동일한 직기에서,

이면속건층(2)과 표면흡수층(3)에 각각 75데니어의 폴리올레핀 섬유와 폴리에스테르 이형 단면사를 공급하여 이중 조직의 직물을 만든 후 물성을 평가하였다.

(비교실시예2)

(실시예1)과 동일한 직기에서 이면속건층(2)과 표면흡수층(3)에 75데니어의 일반 폴리에스테르 원사를 공급하고 이어서 상전이물질을 이면층에 원단 중량 20%를 전면 코팅한 후 물성을 평가하였다.
하기 표 1은 흡수성과 건조성을 평가한 것이고, 표 2는 운동 중 발한량과 운동 후 30분 경과시의 체온상태를 나타낸 것이다.

구 분	흡수성(mm/분)	이면건조속도(분)
실시예 1	174	3
실시예 2	169	2
비교실시예 1	95	45
비교실시예 2	32	110

구 분	발 한 량 (cc)						운동후 30분경과시 표면체온(℃)
	운동후10분	20분	30분	40분	50분	60분
실시예 1	145	168	175	201	210	226	31
실시예 2	142	163	170	198	208	215	32
비교실시예 1	605	703	830	919	1,014	1,240	24
비교실시예 2	406	462	509	575	590	609	28

상기 〈표1〉, 〈표2〉에서 살펴 보면 실시예 1, 2가 비교실시예 1, 2에 비해 흡수성, 건조성, 온도조절기능에서 모두 우수한 것으로 나타났다.

본 발명의 원단은 온도조절 기능과 고흡수 기능, 초속건기능, 통기성을 동시 에 갖고 있어 스포츠 의류 및 용품에 적합하다. 아울러 본 발명의 원단은 원사적 특성에 기인하기 때문에 그 기능이 반영구적이다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 상전이물질이 도트상으로 이면속건층 또는 표면흡수층에 바인더에 의해 부착된 온도조절층과;

   공정수분율 0.1%미만인 소수성 원사로 구성되되 흡수기능을 향상시키기 위해 요철형 배수구가 형성된 이면속건층과;

   이형단면사 단독 또는 이형단면사와 공정수분율 8% 이상인 천연섬유가 교대로 배열되는 표면흡수층을 포함하는 것을 특징으로 하는 배수구를 갖는 3층 구조의 온도조절형 초속건 원단.
2. 제1항에 있어서,

   소수성 원사는 폴리올레핀계 섬유이거나 플로린 성분을 2∼20 중량% 함유하여 방사된 나일론 또는 폴리에스테르 섬유인 것을 특징으로 하는 배수구를 갖는 3층 구조의 온도조절형 초속건 원단.
3. 제 1 항에 있어서

   배수구의 직경이 1~10mm 또는 배수구의 면적이 이면속건층 면적의 3~90%인 것을 특징으로 하는 배수구를 갖는 3층구조의 온도조절형 초속건 원단.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서

   상전이물질의 함량이 원단 중량 5~50%인 것을 특징으로 하는 배수구를 갖는 3층구조의 온도조절형 초속건 원단.

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