KR101421222B1 - 통기성과 탄력성을 가지는 다층구조 입체직물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직물의 입체적인 구조와 직물을 구성하는 섬유의 수축특성을 통하여, 직물 내부에 다공성 층을 가지면서 3차원의 다층조직을 형성하도록 하여 통기성, 탄력성 및 내구성을 향상시킨 다층구조 입체직물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다층구조의 입체직물은 통기성이 우수하여 쾌적한 느낌을 제공하고 압축압력을 균일하게 분산시켜 편안한 느낌을 주며, 탄력성과 복원성이 우수하여 장기간 사용하여도 입체직물의 구조형태가 그대로 유지되는 효과가 있으며, 특히 장기간의 요양을 필요로 하는 환자용 침대 매트로서 위생학적으로 우수한 효과를 제공하므로 욕창을 방지하는 데에 적합하다.

Description

통기성과 탄력성을 가지는 다층구조 입체직물{Multi-layered Three-Dimensional Fabric with Air Permeability and Elasticity}

본 발명은 직물의 입체적인 구조와 직물을 구성하는 섬유의 수축특성을 통하여, 직물 내부에 다공성 층을 가지면서 3차원의 다층조직을 형성하도록 하여 통기성, 탄력성 및 내구성을 향상시킨 다층구조 입체직물에 관한 것이다.

일반적으로 침대용 매트리스, 소파, 의자 등의 가구류, 매트, 베개 등의 침장류, 인체의 골절과 같은 부상시에 부상 부위를 보호하기 사용되는 보호대와 같은 의료기 등에는 인체의 움직임이나 하중에 따른 충격을 완화하기 위하여 내부에 쿠션재를 사용하는데, 이러한 쿠션재에는 주로 합성수지 등을 발포시킨 스펀지나 천연고무를 발포시킨 라텍스 또는 섬유를 이용해 제조된 견면(堅綿) 등이 널리 사용되고 있다.

상기 쿠션재 중에서 스펀지는 합성수지를 발포하기 때문에 물성의 조절이 용이하여 밀도, 경도, 반발쿠션감 등을 자유롭게 변형할 수 있어서 다양한 용도로의 활용이 가능할 뿐만 아니라 발포 가공에 의해 셀 구조를 형성하기 때문에 우수한 통기성을 가지며, 대량 생산이 용이하고 가격이 저렴한 장점이 있어서 가장 널리 사용되고 있다.

라텍스 역시 통기성과 탄력성, 내구성 등이 우수하기 때문에 주로 침대용 매트리스와 같은 가구류 등에 널리 사용되고 있고, 견면은 스펀지와 같이 대량 생산이 용이하고 가격도 저렴하며 자연스러운 쿠션감과 우수한 통기성을 가지고 있어서 침구용으로 많이 사용되고 있다.

또한, 최근에는 경사와 위사로 이루어진 직물판을 상판과 하판으로 구성하고 두 판이 일정한 간격을 유지하도록 연결사를 이용하여 상판과 하판 사이를 접결함으로써, 탄력성과 통기성을 발휘하도록 하는 입체 직물형 쿠션재도 개발되어 가구류나 침장류 등 다양한 분야에 사용되고 있다.

그런데 가구류나 의료기 등에 가장 일반적으로 사용되는 스펀지의 경우 합성수지와 화학약품을 이용하여 제조되기 때문에 소재의 유해성에 대하여 소비자들이 불안감을 느낄 뿐만 아니라, 굴곡진 형태로의 제단이 어렵고 내구성이 부족하여 반복사용에 따른 탄력성 저하가 크며, 얇은 두께로 제조하면 사용 중에 쉽게 찢어지는 등의 문제점이 있다.

또한, 가구류나 침장류 등에서 많이 사용되는 라텍스는 주원료인 천연고무 유액의 생산이 제한적이기 때문에 대량 생산이 어려울 뿐만 아니라 천연고무 유액이 고가이기 때문에 라텍스 제품의 제조가격이 고가로 형성되며, 치밀한 셀 구조로 인하여 침구용으로 사용되는 경우 통기성이 감소하여 쾌적성이 저하되는 문제점이 있다.

견면의 경우에는 장기간 사용시 쿠션감과 두께감이 쉽게 상실되어 복원력이 현저히 저하되는 문제점이 있으며, 입체 직물형 쿠션재는 연결사를 복층으로 구성되는 직물판의 경사와 엮어서 재직하는 구성으로만 이루어지기 때문에 외부 하중에 대한 탄력성이나 복원성이 떨어지는 문제점으로 인하여 그 적용 범위에 제한이 따르는 단점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 한국공개특허공보 제2005-0084812호에는 표면층과 이면층이 서로 접하지 않고 결접층에 의해 연결하여 이루어지는 입체 직물에 관한 발명이 개시되어 있다.

상기 입체 직물은 직물 조직을 갖는 표면층과, 직물 조직을 갖는 이면층과, 경사 방향 또는 위사 방향으로 물결형으로 굴곡되고 또한 직물조직을 갖는 결접층으로 구성되며,, 상기 표면층 및 이면층에서 경사 및 위사의 적어도 일방에 단사섬도 0.05~1.5 dtex 및 필라멘트수 30~150 개의 폴리에스테르 멀티필라멘트 얀을 1 구성성분으로 함유하는 2 이상의 구성 성분으로 이루어지는 복합사가 배치되어 이루어진다.

상기 발명의 입체 직물은 쿠션성과 소프트한 촉감이 우수하여 다용도로 사용할 수 있는 장점을 갖는 반면에, 통기성이 부족하여 인체에서 발산하는 열과 땀을 흡수하는 능력이 부족하고 외부로부터의 반복된 압력에 대한 내구성이 낮아서 장기간 사용시 결접층 구조가 무너져 쿠션성과 복원성이 사라지므로 침장류나 인체보호대 등의 용도에 적합하지 않은 단점이 있다.

이러한 단점을 보완하기 위하여 한국등록특허공보 제0869375호에는 평직으로 형성된 상판과 하판의 경사를 연결사와 지그재그로 엮어서 접결하여 상판과 하판 사이에 일정한 간격으로 공간부가 형성되도록 하여 쿠션성과 통기성을 확보하고 상기 연결사에 다수의 고정사를 횡방향으로 엮어서 연결사의 고정력과 지지력을 보강함으로써 반복된 압력에 의하여 조직 구성이 손상되는 것을 방지하는 입체 직물형 쿠션재에 대한 발명이 개시되어 있다.

그러나 상기 발명은 상판과 하판 사이의 공간부에 연결사 뿐만 아니라 다수의 고정사가 삽입되므로 공간 내 밀도가 상승하므로 통기성이 감소하여 쾌적성이 저하되고 무게가 무겁게 되며, 연결사에 고정사를 횡방향으로 엮기 위한 장치가 매우 복잡한 구조를 가지야 하므로 설비비가 상승하고 쿠션재의 밀도가 높아서 섬유소재의 사용량이 많아지므로 제조원가가 상승하는 문제가 있다.

또한, 한국등록특허공보 제0217976호에는 표면 공간층 부분 및 중간 공간층 부분으로 이루어진 3차원 다중 직조 조직의 완충 구조물에 관한 발명이 개시되어 있는데, 상기 완충 구조물은 표면층 부분의 한편 또는 양편에 적어도 단일 방향으로 돌출부가 형성되고, 돌출부의 평균 높이가 2 내지 15 ㎜이고, 돌출부 한편의 평균 폭이 2 내지 30 ㎜이며, 중간층 부분이 단일 방향으로 평행하게 배열된 다수의 연통 동공부를 지닌 층을 1층 이상으로 적층시켜 형성된다.

상기의 완충 구조물은 구조적 특성에 기인하는 통기성, 완충성, 압력 분포의 균일성, 내구성, 세탁성이 우수하여 침대, 시트, 스포츠용품 등의 완충재료로서 유용하게 이용할 수 있는 장점이 있으나, 표면층에 돌출부가 튀어나온 구조이므로 표면 촉감이 불량하여 피부에 강한 자극을 주게 되고, 돌출부를 지지하는 수단이 없어서 장기간 사용에 의한 반복된 압력이 표면에 가해지면 돌출부가 쉽게 휘어져서 표면층으로 눕혀지므로 통기성, 완충성, 압력 분포의 균일성 등이 저하되는 문제가 발생한다.

따라서 가구류, 침장류, 의료기 등에 적용하기 위한 쿠션재는 통기성, 탄력성, 압력 분포의 균일성, 복원성 등이 우수하여 인체에 쾌적한 감촉을 제공함과 더불어 장기간 사용하여도 형태가 그대로 유지될 수 있는 내구성의 요건이 요구된다고 할 것이다.

본 발명이 해결하려는 과제는 통기성이 우수하고 압축압력을 균일하게 분산시켜 쾌적하고 편안한 느낌을 주면서 장기간 사용하여도 형태가 그대로 유지될 수 있는 다층구조의 입체직물을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 표면층, 이면층, 및 표면층과 이면층 사이에 중간층이 형성되고, 표면층과 중간층 사이의 제1공간부 및 중간층과 이면층 사이의 제2공간부에는 상하층을 연결하는 접결사가 상기 제1공간부 및 제2공간부를 평행하게 배열하는 다수 개의 통로로 분할하며, 상기 접결사가 표면층, 중간층 및 이면층을 형성하는 경사와 접하는 접점에는 위사가 결속되어 통로의 길이방향으로 배열되며, 상기 표면층, 또는 표면층과 이면층의 경사는 폴리우레탄과 복합가연된 폴리에스테르 원사인 것을 특징으로 하는, 통기성과 탄력성을 가지는 다층구조 입체직물을 제공한다.

이때, 상기 제2공간부 하부에 제1공간부 또는 제2공간부와 동일한 구조의 공간부가 다수 개 더 적층되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 통로의 단면 모양은 등변사다리꼴인 것이 바람직하고, 상기 등변사다리꼴은 양 빗변 각각의 길이가 평행한 한 쌍의 변 중 짧은 변의 1.5~2.5 배이고 평행한 한 쌍의 변 중 긴 변의 길이는 짧은 변의 2.5~3.5 배인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 등변사다리꼴의 평행한 한 쌍의 변 중 긴 변을 열에 의해 수축되는 수축사로 구성하고 상기 긴 변의 길이는 마주보는 짧은 변과 양 빗변의 길이를 합한 길이와 같거나 근접되도록 한 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 표면층, 중간층, 이면층을 구성하는 섬유 또는 접결사는 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 방향족 폴리아미드 섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌 섬유 및 유리섬유로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 입체직물의 두께는 10~70 ㎜이고, 공간율은 85 % 이상이며, 통기성은 50 ㏄/㎠·sec 이상이고, 입체직물을 두께방향으로 10 ㎜ 압축하는 데에 필요한 압력은 30~200 g/㎠인 것이 바람직하다.

또한, 상기 접결사에 위사를 교차시킨 것이 바람직하고, 상기 입체직물의 표면층, 또는 표면층과 이면층은 경사와 위사로 제직된 직물형태인 것이 바람직하다.

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본 발명에 따른 다층구조의 입체직물은 통기성이 우수하여 쾌적한 느낌을 제공하고 압축압력을 균일하게 분산시켜 편안한 느낌을 주며, 탄력성과 복원성이 우수하여 장기간 사용하여도 입체직물의 구조형태가 그대로 유지된다.

특히, 장기간의 요양을 필요로 하는 환자용 침대 매트로서 위생학적으로 우수한 효과를 제공하므로 욕창을 방지하는 데에 적합하다.

도 1은 본 발명에 따른 입체직물이 2 개의 공간부를 형성한 모습을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 입체직물이 3 개의 공간부를 형성한 모습을 나타낸 단면도이다.
도 3은 2 개의 공간부가 형성된 입체직물의 단면형상을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 입체직물의 각 층을 구성하는 섬유로서 열에 의해 수축되는 수축사를 사용하여 직조된 모습을 나타내었으며, 열을 가하기 전의 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 입체직물의 섬유 간 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 입체직물의 섬유 간 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 입체직물의 섬유 간 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 비교예에 따른 입체직물의 섬유 간 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 다층구조의 입체직물은 표면층, 이면층, 및 표면층과 이면층 사이에 중간층이 형성되고, 표면층과 중간층 사이의 제1공간부 및 중간층과 이면층 사이의 제2공간부에는 상하층을 연결하는 접결사가 상기 제1공간부 및 제2공간부를 평행하게 배열하는 다수 개의 통로로 분할하는 형태의 3차원 다중구조로 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체직물의 단면형상이 도시되어 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 제1공간부(21)의 접결사(31)는 표면층(11)을 형성하는 섬유와 중간층(12)을 형성하는 섬유와 함께 조직적으로 일체화되어 직조되고, 제2공간부(22)의 접결사(32)는 중간층(12)을 형성하는 섬유와 이면층(13)을 형성하는 섬유와 함께 조직적으로 일체화되어 직조된다.

접결사(31)가 표면층(11), 중간층(12) 및 이면층(13)을 형성하는 경사와 접하는 접점에는 위사(33)가 결속되어 통로의 길이방향으로 배열됨으로써 3차원 구조의 입체직물이 형성된다.

본 발명의 3차원 다중구조의 입체직물은 도 1과 같이 제1공간부(21) 및 제2공간부(22)로 이루어진 2 개의 공간부를 갖거나, 도 2에 도시된 바와 같이 제2공간부(22) 하부에 제1공간부(21)와 동일한 구조의 제3공간부(23)가 일체로 직조되어 3 개의 공간부가 적층된 형태일 수도 있으며, 필요에 따라 상기와 동일한 방법으로 4 개 이상의 공간부가 적층된 형태일 수도 있는데, 제조의 용이성 및 실용적인 측면에서 상기 공간부는 2 개 또는 3 개로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 각 공간부는 동일한 형태와 소재로 이루어지며, 각 공간부는 접결사(31, 32)에 의해 단면상에서 단일 방향으로 평행하게 배열되어 있는 다수의 통로를 가진다.

상기 통로의 단면 모양은 탄력성, 압력 분포의 균일성, 복원성 및 내구성 면에서 사변형이 바람직하고 등변사다리꼴이 더욱 바람직하며, 이웃한 두 사변형이 한 조가 되어 평행사변형을 이루고 상기 평행사변형은 각 공간부 내에서 한 단위로서 반복된다.

통로의 단면형상은 중간층(12)을 기준으로 상하 통로가 서로 대칭인 것이 탄력성, 압력 분포의 균일성 및 내구성 면에서 바람직하다.

상기 각 층을 구성하는 섬유 및 각 층을 연결하는 접결사(31, 32)는 필라멘트 섬유 또는 방적사일 수 있으며, 섬유 소재로는 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 방향족 폴리아미드 섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 유리섬유를 예로 들 수 있고 이들을 2 종 이상 병용할 수도 있는데, 특히 나일론 섬유 및 폴리에스테르 섬유의 조합이 바람직하다.

상기 필라멘트 섬유는 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트일 수 있고 상기 방적사는 단사 또는 합연사일 수 있다.

도 3에는 2 개의 공간부(21, 22)가 형성된 입체직물의 단면이 개념적으로 나타나 있는데, 통로(S1)의 단면은 41, 42, 43, 44의 4 개 변으로 둘러싸인 사변형으로 형성된다.

각 공간부 내에서는 상기 통로(S1)와 동일한 모양의 통로(S2)가 상기 통로(S1)와 접하여 역으로 형성되고, 상하 인접한 공간부에서는 중간층(12)을 기준으로 하부의 통로(S3)가 상부의 통로(S1)와 대칭적으로 형성된다.

상기와 같이 형성된 입체직물에 압력이 가해지면, 이 압력에 의해 접결사인 변 42, 42', 45, 45'는 점선으로 도시된 바와 같이 좌측으로 휘어지고 변 43, 43', 46, 46'는 우측으로 휘어진다.

즉, 입체직물에 가해진 압력은 접결사의 휨 변형에 의해 완충 및 분산되고 압력이 사라지면 접결사는 원래 형태로 복귀되어, 접결사의 변형력과 회복력에 의해 입체직물의 탄력성과 복원성을 구현할 수 있다.

또한, 통로(S1)에서 접결사(42, 43)가 사변형 바깥방향으로 휘어짐에 따라 표면층(11)의 변 41과 중간층(12)의 변 44에 인장력이 가해지고, 반대로 인접한 통로(S2)의 표면층(11)의 변 47과 중간층(12)의 변 48에는 압축력이 가해지나, 각 층의 변은 조직화되고 서로 일체로 직조되어 있어서 신장되거나 수축되지 않으며, 이에 따라 섬유는 거의 피로를 나타내지 않고 내구성을 갖게 된다.

상기와 같이 각 층의 통로 단면 모양이 등변사다리꼴이고, 다수의 통로가 모여서 적층되어 전체적으로 벌집 구조를 형성하는 것이 입체직물의 탄력성, 압력 분포의 균일성, 복원성 및 내구성을 나타내는 데에 구조적으로 가장 바람직하다.

또한, 등변사다리꼴을 형성하는 통로(S1) 단면의 각 변의 길이는 양 빗변(42, 43) 각각이 평행한 한 쌍의 변 중 짧은 변(41)의 1.5~2.5 배이고 평행한 한 쌍의 변 중 긴 변(44)은 짧은 변(41)의 2.5~3.5 배인 것이 구조적인 안정성을 유지하는 면에서 바람직하고, 양 빗변(42, 43) 각각이 짧은 변(41)의 2 배이고 긴 변(44)은 짧은 변(41)의 3 배인 것이 가장 바람직하다.

이는 긴 변(44)과 양 빗변(42, 43)이 연장되어 형성되는 선으로 이루어지는 가상의 삼각형 모양이 정삼각형에 가깝도록 하여 통로(S1)가 구조적으로 가장 안정적인 형태를 이루도록 하기 위함이다.

본 발명에 따른 입체직물의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 가구류, 침장류, 의료기 등의 쿠션재 용도로 많이 사용되는 점을 감안하여 10~70 ㎜가 바람직하고, 20~50 ㎜가 더욱 바람직하다.

본 발명의 입체직물은 3차원 구조로 조직화되고 공간율이 85 % 이상으로 형성되어 전체적으로 경량이므로 운반이 용이하다.

또한, 본 발명의 입체직물을 두께방향으로 10 ㎜ 압축하는 데에 필요한 압력은 30~200 g/㎠가 바람직하고 50~150 g/㎠가 더욱 바람직하며, 통기성은 50 ㏄/㎠·sec 이상이 바람직하고, 100~900 ㏄/㎠·sec가 더욱 바람직하다.

본 발명의 입체직물에서, 입체직물의 직조시 통로(S1)를 구성하는 등변사다리꼴의 각 변 중 평행한 한 쌍의 변에서 긴 변(44)을 열에 의해 수축되는 수축사로 구성하고, 상기 긴 변(44)의 길이가 마주보는 짧은 변(41)과 양 빗변(42, 43)의 길이를 합한 길이와 같거나 근접되도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 직조되는 입체직물은 도 4에 도시된 바와 같이 납작한 형태를 이루므로 적재공간을 작게 차지하여 보관 및 운반시 취급이 용이한 이점이 있으며, 사용시 열을 가하면 긴 변(44)의 수축사가 수축하여 3차원의 입체직물 형상으로 변하게 된다.

본 발명의 입체직물은 통로(S1)를 형성하는 변 중 짧은 변(41, 48)에서 경사와 위사와 교차되어 3차원의 다중구조를 이루는데, 상기 접결사(31, 32)에도 위사를 교차시키면 입체직물의 형태안정성이 좀더 향상된다.

본 발명의 입체직물을 커버용 직물에 수용하여 사용하거나 커버용 직물에 수용하지 않고 그대로 쿠션재로 사용할 수 있으며, 커버용 직물에 수용하지 않을 경우 입체직물의 표면층, 또는 표면층과 이면층은 경사와 위사로 제직된 직물형태가 바람직하다.

이와 같이 입체직물의 표면, 또는 표면과 이면이 직물로 구성되면, 커버용 직물을 사용하지 않아도 표면 또는 이면에 가해지는 압축압력을 사방으로 균일하게 분산시켜 지지해줄 수 있으며, 표면 또는 이면에 문양이나 글자를 인쇄할 수 있는 이점이 있다.

이 경우, 입체직물의 표면과 이면, 또는 커버용 직물의 통기성은 용도에 따라 적정 수준으로 조절할 수 있으며, 예를 들어 통기성을 100 ㏄/㎠·sec 이상이 되도록 하여 통풍을 원활하게 함으로써 쾌적성을 얻거나, 통기성을 10 ㏄/㎠·sec 이하가 되도록 하여 공기의 흐름을 차단함으로써 단열성을 얻을 수도 있다.

또한, 입체직물을 구성하는 표면층, 또는 표면층과 이면층의 경사를 폴리우레탄(polyurethane)과 복합가연된 폴리에스테르(polyester) 원사를 사용할 경우, 그 특성에 의해 보다 더 편평한 표면을 얻을 수 있다.

또한, 제직기의 도비기의 종광틀 매수를 많게 하여 여러 두께의 입체직물을 제직하는 것도 가능하다.

상기와 같이 제조되는 본 발명의 입체직물은 다중 직조 구조체의 공간을 이용하는 3차원 구조이고 매우 낮은 섬유 충전율을 가지므로, 통기성, 탄력성, 압력 분포의 균일성, 복원성, 내구성이 우수하다.

또한, 적당한 압축압력과 우수한 통기성을 갖추고 있어서, 신체와 접촉하는 쿠션재로 사용할 경우 습기를 느끼는 것이 감소하고 압력이 균일하게 분포되어 전체적으로 안락감을 주며, 특히 장기간의 의학적 요양을 필요로 하는 환자용 침대로서 사용할 경우 위생학적으로 양호하면서 욕창을 방지하는 데에 효과가 크다.

이하, 본 발명을 하기의 실시예, 비교예 및 시험예에 의거하여 좀더 상세하게 설명한다.

단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

<실시예 1>

경사로서, 섬도 400 데니어이고 2 개층(표면층, 이면층)에 배열된 나일론 모노필라멘트 소재의 접결사와, 섬도 800 데니어이고 3 개층(표면층, 중간층, 이면층)에 배열된 공중합폴리에틸렌 테레프탈레이트 소재의 고수축사를 사용하였다.

상기 고수축사는 테레프탈산:이소프탈산=93:7의 몰비로 혼합되고 여기에 에틸렌글리콜이 첨가되어 중합되며, 단사섬도 4 데니어, 고유점도(intrinsic viscosity) 0.8, 인장강도 5 g/d, 열수축 응력치 0.5 g/d, 비등수 수축률 45 %이였다.

위사로서, 섬도 400 데니어의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 모노필라멘트를 사용하였다.

상기 위사를 상기 경사와 교차시켜 제직하는데(도 5 참조), 표면층(11)의 접결사(51, 점선으로 표시)는 고수축사(54, 실선으로 표시) 및 위사(58, 굵은 점으로 표시) 5 올과 교차된 후 표면층(11)에서의 교차길이(d)의 2 배의 거리(2d)만큼 이격된 위치에서 중간층(12)의 고수축사(55) 및 위사(58) 5 올과 교차된 다음, 다시 교차길이(d)의 2 배의 거리(2d)만큼 이격된 위치에서 표면층(11)의 고수축사(54) 및 위사(58) 5 올과 교차되며, 경사방향을 따라 이와 같은 교차가 반복된다.

이면층(13)의 접결사(52) 또한 상기와 같은 방법으로 이면층(13)과 중간층(12)을 번갈아가며 고수축사(56, 55) 및 위사(58) 5 올과 반복적으로 교차되며, 따라서 중간층(12)의 교차점에서는 표면층(11)과 이면층(13)의 접결사(51, 52)가 고수축사(55) 및 위사(58)와 함께 서로 교차된다.

즉, 표면층(11)과 이면층(13)의 동일 수직위치에 교차점이 형성되고 경사방향으로 일정거리(2d) 이격되어 중간층(12)에 교차점이 형성되며, 이러한 표면층(11)과 이면층(13), 중간층(12)의 교차점은 경사방향으로 반복적으로 형성된다.

상기와 같이 제직된 직물을 170 ℃로 가열하여 고수축사(54, 55, 56)를 수축시켰으며, 그 결과 도 1과 같이 좌우의 인접한 등변사다리꼴은 상하 역방향으로 형성되고 상하의 인접한 등변사다리꼴은 상하대칭으로 형성되며, 두께가 25 ㎜인 입체직물이 제조되었다.

<실시예 2>

상기 실시예 1에서, 이면층(13)의 하단에 경사인 접결사(53)와 고수축사(57)를 한 층 더 형성(추가층)하고, 상기 실시예 1과 같은 방식으로 추가층의 접결사(53)를 고수축사(57) 및 위사(58) 5 올과 교차시킨 후 이면층(13)에 형성된 접결사(52), 고수축사(56) 및 위사(58)와 교차하며, 이러한 교차가 경사방향으로 반복적으로 형성되는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 입체직물을 제조하였다(도 6 참조).

<실시예 3>

상기 실시예 1에서, 표면층(11)의 경사인 접결사(51)가 표면층(11)의 교차점과 중간층(12)의 교차점 사이(2d)에서 위사(58)와 교차되고, 이면층(13)의 경사인 접결사(52)가 이면층(13)의 교차점과 중간층(12)의 교차점 사이(2d)에서 위사(58)와 교차되어, 경사인 접결사(51, 52)와 위사(58)는 입체직물 전체에 걸쳐 항상 교차되도록 한 것, 즉 표면층(11), 중간층(12), 이면층(13)을 열결하는 접결사에 위사(58)를 교차시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 입체직물을 제조하였다(도 7 참조).

<실시예 4>

상기 실시예 1에서, 표면층(11)과 이면층(13)의 고수축사(54, 56)에 위사(58)를 교차시켜 표면층(11)과 이면층(13) 전체에 직물조직이 형성되도록 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 입체직물을 제조하였다.

이때, 가열시 고수축사가 수축되는 점을 감안하여 상기 고수축사(54, 56)와 교차되는 위사(58)의 위사밀도는, 표면층(11) 또는 이면층(13)의 접결사(51, 52), 고수축사(54, 56) 및 위사(58)가 교차하는 교차점에서의 위사밀도의 1/2로 하였다.

<비교예>

상기 실시예 2에서, 표면층(11)과 추가층의 경사인 고수축사(54, 57)를 제거하여 중간층(12)의 상부와 이면층(13)의 하부에서 접결사(51, 53)가 고수축사의 지지 없이 돌출형성되도록 한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 입체직물을 제조하였다(도 8 참조).

<시험예 1>

상기 실시예 1~4 및 비교예에서 제조된 입체직물의 통기성, 압축압력 및 내구성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

통기성은 JIS L-1079(프라지어형 통기도 시험) 방법에 준하여 측정하였으며, 공기를 압력차가 0.5 인치가 되도록 흡인시키고 이때의 단위면적 및 단위시간당 공기의 통과량을 통기성으로 표시하였다.

압축압력은 입체직물 시료를 JIS K-6401-5.4.2에 기재된 압축디스크를 사용하여 50 ㎜/분의 속도로 압축시키고, 시료가 10 ㎜ 압축되었을 때의 압력을 측정하였다.

내구성은 입체직물의 지름 20 ㎝ 면적에 200 ㎏의 하중을 50000회 반복하여 가한 다음, 시험 전의 입체직물 두께 대비 감소된 두께를 백분율로 나타내었다.

	통기성(㏄/㎠·sec)	압축압력(g/㎠)	내구성(%)
실시예 1	846	54	4.6
실시예 2	794	51	4.1
실시예 3	775	57	3.3
실시예 4	741	49	3.8
비교예	816	61	6.5

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 통기성은 표면층, 중간층, 이면층으로 구성되고 2 개의 공간부를 가지는 실시예 1이 가장 우수한 것으로 측정되었으며, 추가층이 더 형성되거나(실시예 2), 접결사에 위사를 교차시켜 내부 공간부에 위사가 더 삽입되거나(실시예 3), 표면층과 이면층 전체가 직물조직으로 형성되거나(실시예 4), 중간층의 상부와 이면층의 하부에 접결사가 돌출형성되면(비교예) 통기성이 저하됨을 알 수 있다.

압축압력은 실시예 4가 가장 낮고 비교예가 가장 높게 측정되었는데, 표면층과 이면층 전체에 직물조직이 형성되도록 하면 압력이 사방으로 균일하게 분산되고, 입체직물의 외부면에 돌출형상이 형성되면 압력 분포가 불균일해지는 것으로 나타났다.

내구성은 수치가 낮을수록 형태의 무너짐이 적어서 내구성이 우수한 것을 의미하는데, 접결사에 위사를 교차시킨 실시예 3이 가장 우수하고 외부면에 고수축사의 지지 없이 접결사가 돌출형성될 경우 외력에 의해 쉽게 형태가 무너짐을 알 수 있다.

상기와 같이 입체직물의 통기성을 증가시켜 쾌적한 느낌을 가지게 하고 압축압력을 균일하게 분산시켜 편안한 느낌을 주며, 장기간 사용하여도 입체직물의 구조형태가 그대로 유지되도록 하기 위하여는 입체직물의 외부면이 고수축사로 지지고정되도록 하는 것이 필요함을 알 수 있다.

11:표면층, 12:중간층, 13:이면층, 21:제1공간부, 22:제2공간부, 23:제3공간부, 31/32:접결사, 33:위사, 41/42/42'/43/43'/44/45/45'/46/46'/47/48:통로 단면의 각 변, 51/52/53:접결사(나일론 모노필라멘트, 경사), 54/55/56/57:고수축사(공중합폴리에틸렌 테레프탈레이트, 경사), 58:위사(폴리에틸렌 테레프탈레이트 모노필라멘트), d:교차길이, S1, S2, S3:통로

Claims (13)

1. 표면층, 이면층, 및 표면층과 이면층 사이에 중간층이 형성되고, 표면층과 중간층 사이의 제1공간부 및 중간층과 이면층 사이의 제2공간부에는 상하층을 연결하는 접결사가 상기 제1공간부 및 제2공간부를 평행하게 배열하는 다수 개의 통로로 분할하며, 상기 접결사가 표면층, 중간층 및 이면층을 형성하는 경사와 접하는 접점에는 위사가 결속되어 통로의 길이방향으로 배열되며,
   상기 표면층, 또는 표면층과 이면층의 경사는 폴리우레탄과 복합가연된 폴리에스테르 원사인 것을 특징으로 하는, 통기성과 탄력성을 가지는 다층구조 입체직물.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2공간부 하부에 제1공간부 또는 제2공간부와 동일한 구조의 공간부가 다수 개 더 적층되는 것을 특징으로 하는, 통기성과 탄력성을 가지는 다층구조 입체직물.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 통로의 단면 모양은 등변사다리꼴인 것을 특징으로 하는, 통기성과 탄력성을 가지는 다층구조 입체직물.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 등변사다리꼴은 양 빗변 각각의 길이가 평행한 한 쌍의 변 중 짧은 변의 1.5~2.5 배이고, 평행한 한 쌍의 변 중 긴 변의 길이는 짧은 변의 2.5~3.5 배인 것을 특징으로 하는, 통기성과 탄력성을 가지는 다층구조 입체직물.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 등변사다리꼴의 평행한 한 쌍의 변 중 긴 변을 열에 의해 수축되는 수축사로 구성하고, 상기 긴 변의 길이는 마주보는 짧은 변과 양 빗변의 길이를 합한 길이와 같거나 근접되도록 한 것을 특징으로 하는, 통기성과 탄력성을 가지는 다층구조 입체직물.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 표면층, 중간층, 이면층을 구성하는 섬유 또는 접결사는 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 방향족 폴리아미드 섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌 섬유 및 유리섬유로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 통기성과 탄력성을 가지는 다층구조 입체직물.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 입체직물의 두께는 10~70 ㎜인 것을 특징으로 하는, 통기성과 탄력성을 가지는 다층구조 입체직물.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 입체직물의 공간율은 85 % 이상인 것을 특징으로 하는, 통기성과 탄력성을 가지는 다층구조 입체직물.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 입체직물을 두께방향으로 10 ㎜ 압축하는 데에 필요한 압력은 30~200 g/㎠인 것을 특징으로 하는, 통기성과 탄력성을 가지는 다층구조 입체직물.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 입체직물의 통기성은 50 ㏄/㎠·sec 이상인 것을 특징으로 하는, 통기성과 탄력성을 가지는 다층구조 입체직물.
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 접결사에 위사를 교차시킨 것을 특징으로 하는, 통기성과 탄력성을 가지는 다층구조 입체직물.
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 입체직물의 표면층, 또는 표면층과 이면층은 경사와 위사로 제직된 직물형태인 것을 특징으로 하는, 통기성과 탄력성을 가지는 다층구조 입체직물.
13. 삭제

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