KR101524705B1 - 열전도성 고강력 폴리에틸렌 섬유를 이용한 침구용 패드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고강력 폴리에틸렌 섬유의 열적특성을 이용한 침구용 패드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산업용 소재인 고강력 폴리에틸렌 섬유를 생활용 및 침구용 직물소재로 원사 사가공을 한 후, 수분의 흡수와 확산속도가 빠른 리오셀을 복합화하여 제직함으로써 냉감 효과와 항균성, 쾌적성 등의 기능을 갖는 침구용 패드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고강력 폴리에틸렌 섬유(HPPE)를 심사로 하고, 폴리에스터 섬유(PET)를 커버링사로 하여 상기 폴리에스터 섬유가 상기 고강력 폴리에틸렌 섬유의 외피부를 커버링하여 된 커버사를 경사로 사용하고, 리오셀을 위사로 사용하여 직물밀도 경사부 70~80본/inch, 위사부 40~46본/inch이 되도록 제직된 열전도성 고강력 폴리에틸렌 섬유를 이용한 침구용 패드가 개시된다.

Description

열전도성 고강력 폴리에틸렌 섬유를 이용한 침구용 패드{Pad for bedding used High-Performance Polyethylene}

본 발명은 고강력 폴리에틸렌 섬유의 열적 특성을 이용하여 침구용 패드 및 관련 침구제품 개발에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주로 산업용 소재로 사용되어온 고강력 폴리에틸렌 섬유의 열적 특성을 이용하여, 그 원사의 사가공, 제직, 가공 등 각 생산 공정별 기술개발과 생산라인을 구축하고, 제품 부가가치 극대화와 성능 향상을 위하여 수분의 흡수성과 확산성, 그리고 냉감성이 우수한 리오셀, 레이욘 등과 같은 타소재와의 복합화와 최적화 상품기획과 관련 생산 기술 개발을 통하여 냉감 효과와 쾌적성, 항균성 등 복합 기능성의 열전도성 고강력 폴리에틸렌 섬유를 이용한 침구용 패드에 관한 것이다.

지구온난화 영향으로 세계적으로 매년 하절기 열대야 발생일수가 증가하고 있어, 선진국 특히, 일본과 미국을 중심으로 냉감 기능을 갖는 의류용, 생활용 소재개발에 관심이 증가되고 있다.

국내의 경우, 주거환경이 온돌방에서 침대문화로 변화되면서 기존 매트리스의 단점을 보완하는 기능성 패드에 대한 관심이 높아지고 있으나, 현재까지의 개발은 대부분 겨울철 보온성 소재 개발에 주력하여 왔다.

최근 국내에서도 여름철 열대야 발생일수 중가 및 심야의 대기중 온도 증가로 인한 불면증 환자가 급증하고 있는 실정으로, 잠자리 환경을 중심으로 이를 해결하려는 다양한 연구가 진행 중이다.

한편, 기존 침구제품의 소재는 접촉 냉감성과 흡수속건성이 상대적으로 타섬유에 비해 우수한 면 강연사 소재, 레이욘 소재, 마 소재 등을 사용한 제품 개발이 일반적으로 이루어졌고 기능성으로써는 최근에　PＣＭ（상변환 물질）원리를　활용한　상품(일명,겔상품)등이　있으나 생활용품으로써 필수적 요소라 할 수 있는 내구성, 취급성 등이 미흡하였다.

1. 대한민국실용신안등록출원 제20-2007-0017567호 2. 대한민국실용신안등록출원 제20-2004-0031278호 3. 대한민국공개특허공보 제10-2010-0110846호

본 발명에서는 상기한 종래 기술의 단점을 해결하고자 안출한 것으로서, 산업용 소재로만 사용되어 지는 열전도성이 높은 고강력 폴리에틸렌 섬유를 사용하여 소재의 복합화와 제품의 최적화를 통하여 기존 제품보다 그 성능이 더욱 우수하고 부가가치가 높은 제품을 개발하는 것을 그 해결과제로 한다.

또한, 본 발명에서는 성능, 디자인성 및 가공성 등을 고려한 소재의 복합화 (리오셀 또는 레이욘 소재), 다양한 원사 가공(분사, 합연, 커버링공정 등), 도비 및 자카드 직기를 사용한 제직, 소재의 기능성 부여를 위한 후가공, 패드 제품의 최적화를 위한 제품기획 및 봉제 등 각 생산 공정별 핵심기술의 개발과 공정의 확립을 통하여 접촉 냉감성능, 쾌적성, 경량성, 내구성 등 전반적인 생활용 침구제품 측면에서 기존의 제품보다 우수한 기능성 침구용 패드를 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.

상기한 과제를 해결한 본 발명의 열전도성 고강력 폴리에틸렌 섬유를 이용한 침구용 패드는 고강력 폴리에틸렌 섬유(HPPE)를 심사로 하고, 폴리에스터(PET) 또는 나일론 필라멘트 원사가 고강력 폴리에틸렌 섬유의 외피부를 임의의 꼬임수로 커버링한 커버사를 경사로 사용하고, 리오셀 또는 레이욘 소재를 위사로 사용하여 제직된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 커버사는 고강력 폴리에틸렌 섬유 70~80중량%, 폴리에스터 섬유 또는 나일론 필라멘트 원사 20~30중량%의 혼용율로 구성되며, 상기 고강력 폴리에틸렌 섬유는 400데니어, 상기 폴리에스터 또는 나일론 필라멘트 원사는 75데니어의 번수를 가지는 모노 또는 필라멘트인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 위사로 사용되는 리오셀 번수는 30수 또는 40수를 4합으로 가공한 방적사이고, 상기 레이욘 원사는 120데니어 멀티필라멘트 원사인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 직물밀도는 경사부 70∼80본/inch, 위사부 40∼46본/inch 인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 커버사는 꼬임수 550TM인 커버사인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 산업용 소재로 사용되는 열전도성이 우수한 고강력 폴리에틸렌을 생활용 및 의류용 직물소재로 사용하기 위하여 폴리에스터 또는 나일론의 멀티필라멘트 원사를 적정비율로 커버링하여 이 커버사와 수분의 흡수와 확산속도가 빠르고 접촉냉감도가 우수한 리오셀 또는 레이욘 소재와 복합화하여 제직하므로써 냉감효과와 쾌적성 등의 기능이 우수한 기능성 소재가 개발되고 제품의 최적화를 통하여 고부가가치의 기능성 침구용 패드를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 제품의 기능과 부가가치를 극대화하기 위하여 체압분산성과 복원력, 통기성이 우수하고 내구성이 우수한 3D 입체구조의 쿠숀충진재를 사용하여 최적화된 제품을 구현할 수 있다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 산업용 소재인 열전도성이 높은 고강력 폴리에틸렌 섬유를 생활용 및 의류용 직물소재로 개발하여 제품화하기 위하여 원사 사가공을 한 후, 수분의 흡수와 확산속도가 빠른 리오셀 또는 레이욘을 복합화하여 제직, 가공하여 소재를 개발한 후 최적화된 패드를 제조함으로써 냉감 효과와, 쾌적성, 항균성 등의 복합 기능을 갖는 열전도성 고강력 폴리에틸렌 섬유를 이용한 침구용 패드를 개발하고자 한다.

본 발명은 종래의 침구용 패드가 시원한 촉감과 그 효과의 지속성, 생활용품으로써의 내구성과 경량성 및 취급성 등 전반적인 측면에서 소비자 만족도가 미흡하여 보다 상품성이 우수한 제품을 개발하게 되었으며 섬유 소재로는 열전도율, 내구성, 경량성 등의 물성이 탁월한 하이테크의 고강력 섬유 소재의 특성을 활용하고 관련 공정 제조기술의 개발 및 소재 복합화, 그리고 상품기획의 최적화를 통하여 새로운 컨셉의 기능성 침구용 패드를 개발하게 되었다.

본 발명에 사용되는 상기 고강력 폴리에틸렌 섬유는 타 섬유에 비해 높은 열전도 특성을 가지고 있지만, 제조 단가가 높고, 고강도로 인한 제직성 감소, 낮은 내열성, 염색성 불량, 높은 절단강도, 정전기 발생 등의 단점으로 사업화에는 여러 관련 공정의 기술 개발을 필요로 한다.

이러한 문제로 고강력 폴리에틸렌 섬유는 높은 열전도성을 가지고 있음에도 불구하고, 산업용 고기능 섬유로써 오래된 고정인식과 기술개발의 어려움 등으로 의류용과 생활용 제품으로는 사용이 되지 않고 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 고강력 폴리에틸렌 섬유를 심사(core)로 하고, 타 소재의 섬유를 커버링사로 하여 복합 가공할 경우, 침구용과 생활용 제품으로 사용하기 위하여 제직성과 성형성에 필요한 마찰력과 부분 염색성을 확보할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명은 침구용 패드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본 발명의 고강력 폴리에틸렌 섬유의 열적 특성을 이용한 침구용 패드는 고강력 폴리에틸렌 섬유(HPPE)를 심사로 하고, 폴리에스터 섬유(PET)를 커버링사로 하여 상기 폴리에스터 섬유가 상기 고강력 폴리에틸렌 섬유의 외피부를 커버링된 고강력 폴리에틸렌/폴리에스터 커버사를 경사로 사용하고, 리오셀을 위사로 사용하여 직물밀도 경사 70~80본/inch, 위사 40~46본/inch이 되도록 제직되어 완성된다.

이때, 바람직하게 상기 커버사는 고강력 폴리에틸렌 섬유 70∼80중량%, 폴리에스터 섬유 또는 나일론 필라멘트 원사 20∼30중량%의 혼용율로 구성되는 것이 좋으며, 상기 고강력 폴리에틸렌 섬유는 400데니어, 상기 폴리에스터 섬유 또는 나일론 필라멘트 원사는 75데니어의 번수를 가지는 모노 또는 필라멘트를 사용한다.

만일, 상기 고강력 폴리에틸렌 섬유의 구성비가 임계치를 벗어날 경우, 즉, 70중량% 미만일 경우에는 높은 열전도성에도 불구하고 침구용 패드로 가공시 본 발명에 목적하는 우수한 냉감효과를 얻기 어렵고, 80중량%를 초과할 경우에는 냉감효과는 우수해지나 제직성과 성형성이 저하되는 단점이 있다.

또한, 상기 폴리에스터 섬유 또는 나일론 필라멘트 원사는 그 혼용율이 20중량% 미만일 경우에는 부분 염색성이 떨어지는 단점이 있고, 30중량%를 초과할 경우에는 부분 염색성은 향상되나 고강력 폴리에틸렌 섬유의 열전도성을 저하시켜 냉감효과를 떨어뜨리는 문제가 있을 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 위사로 사용되는 리오셀의 번수는 30수 또는 40수를 4합한 방적사를 사용하고, 상기 레이욘 원사는 120데니어 멀티필리멘트 원사를 사용한다.

본 발명에 따르면, 바람직하게 상기 직물밀도는 경사부 70∼80본/inch, 위사부 40∼46본/inch를 가지도록 제직되는 것이 좋다.

만일, 상기 직물밀도의 경사부와 위사부의 임계치를 벗어날 경우에는 제직성 및 직물 형태 안정성에 문제가 있을 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 커버사는 꼬임수 550TM인 커버링사일 수 있고, 또는 고강력 폴리에틸렌 섬유와 폴리에스터 섬유를 혼방하여 된 혼방사일 수 있다.

이상에서 설명드린 바와 같은 본 발명의 침구용 패드를 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조건으로 자카드 직기로 제직하고, 제직된 직물을 통상의 방법으로 염색, 가공 및 봉재과정을 거쳐 후가공처리한 후, 물성을 측정하여 보았으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

항 목		패드 1	패드 2	패드 3
원 사	경사	HPPE+PET	HPPE+PET	HPPE+PET
	위사	리오셀-LF type	리오셀-LF type	리오셀-LF type
혼용율	경사	70중량%/30중량%	60중량%/40중량%	50중량%/50중량%
	위사	100%	100%	100%
번 수	경사	(HPPE)400D+(PET) 75d	(HPPE)400D+(PET) 75d	(HPPE)400D+(PET) 75d
	위사	30수 × 4합	30수 × 4합	30수 × 4합
직물밀도	경사	78본/inch	78본/inch	78본/inch
	위사	44본/inch	44본/inch	44본/inch

* HPPE : 고강력 폴리에틸렌 섬유

* PET : 폴리에스터 섬유

* 상기 경사는 꼬임수 550TM의 커버링사로 원사가공한 커버사를 사용

상기 표1의 조건으로 준비된 패드의 물성을 측정하였으며 그 결과는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.

평가항목		단위	패드1 (디자인 A)	패드2 (디자인 B)	패드3 (디자인 C)	평가방법
접촉 냉감도		J/㎠/s	0.182	0.163	0.116	Thermo Labo Ⅱ
파열강도		kPa	3180	2300	2080	KS K ISO 13938
마모강도		회	20,000이상	20,000이상	20,000이상	KS K ISO 12947
필링		급	4	4	4	KS K 0501
세탁견뢰도		급	4~5	4~5	4~5	KS K ISO 105-C06
마찰견뢰도		급	4~5	4~5	4~5	KS K 0650
땀 견뢰도		급	4~5	4~5	4~5	KS K ISO 105
항균성		%	99.9	99.9	99.9	KS K 0693
소취성		%	99이상	95이상	95이상	검지관법
방오성		급	4.5	4.5	4.5	KS K 0610
세탁후 내구성	접촉냉감도	J/㎠/s	0.175	0.160	0.110	Thermo Labo Ⅱ
	항균	%	99.9	99.9	99.9	KS K 0693
	방오	급	4	4	4	KS K 0610

<평가항목>

1. 접촉 냉감도

한국의류시험연구원(KATRI)에서 행하는 냉감성 측정법(KES-F7, Thermo Labo Ⅱ)에 의거하여 시료당 5회 이상의 열량변화 관찰후 평균값을 구함

2. 파열강도

직물의 파열강도는 유압법(KS K ISO 13938-1:2011) 기준에 준하여 측정하며, 고강력 PE섬유 직물의 형태안정성 및 물성에 대한 평가가 가능

3. 마모강도

직물의 마모강도는 마틴데일법(KS K ISO 12947-1:2008) 기준에 준하여 회수를 측정.

주로 위사에 사용된 소재인 리오셀에 영향을 미치는 실험으로 판단되며, 최대 20,000회까지 시험 후 마모상태를 관찰함

4. 필링

직물의 필링은 변형마틴데일법(KS K 12945-2 : 2008) 기준에 준하여 등급으로 평가함.

5. 세탁견뢰도

세탁견뢰도 시험법(KS K ISO 105-C06)에 준하여 시험 후 변퇴색과 오염도를 측정하여 등급을 매김

6. 마찰견뢰도

마찰견뢰도 시험법(KS K ISO 0650:2006)에 준하여 시험 후 건포와 습포의 오염도를 평가하여 등급을 매김

7. 땀 견뢰도

땀 견뢰도 KS K ISO 105-E04:2010 (37±_2℃, 4시간)에 준하여 산성과 알카리성에 대한 변퇴색과 오염도(면, 모)를 평가하여 등급을 매김

8. 항균성

항균도 시험법(KS K 0693:2006)에 준하여 정균감소율(%)로서 평가한다.

적용 균주는 포도상구균(ATCC 6538), 폐렴균(ATCC 4352)을 적용하여 시험한다.

9. 방오성

방오성 시험법(KS K 0610:2006)의 기름오염 제거법에 준하여 시험한 후 오염도에 따라 등급을 평가한다.

위 표 2의 시험평가된 시제품은 가공이 완료된 직물상태의 제품이며, 시험평가를 위한 시험환경은 공인시험기관의 관련 시험규정에 준하여 평가하였다.

위 표 2의 결과로 보아, 본 발명에서 제공되는 침구용 패드는 냉감효과가 매우 우수하고, 항균성, 쾌적성 등의 기능이 매우 우수한 침구용 패드를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

Claims (5)

1. 고강력 폴리에틸렌 섬유(HPPE)를 심사로 하고, 폴리에스터 섬유(PET) 또는 나일론 필라멘트 원사를 커버링사로 하여 상기 폴리에스터 섬유가 상기 고강력 폴리에틸렌 섬유의 외피부를 커버링한 커버사를 경사로 사용하고, 리오셀 또는 레이온 소재를 위사로 사용하여 제직된 것을 특징으로 하는 열전도성 고강력 폴리에틸렌 섬유를 이용한 침구용 패드.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버사는 고강력 폴리에틸렌 섬유 70~80중량%, 폴리에스터 섬유 또는 나일론 필라멘트 원사를 30~20중량%의 혼용율로 구성되며, 상기 고강력 폴리에틸렌 섬유는 400데니어, 상기 폴리에스터 섬유 또는 나일론 필라멘트 원사는 75데니어의 번수를 가지는 모노 또는 필라멘트인 것을 특징으로 하는 열전도성 고강력 폴리에틸렌 섬유를 이용한 침구용 패드.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 위사로 사용되는 리오셀의 번수는 30수 또는 40수를 4합으로 가공한 방적사이고, 상기 레이온 원사는 120데니어 멀티필라멘트 원사인 것을 특징으로 하는 열전도성 고강력 폴리에틸렌 섬유를 이용한 침구용 패드.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 침구용 패드의 직물제직밀도는 경사부 70~80본/inch, 위사부 40~46본/inch 인 것을 특징으로 하는 열전도성 고강력 폴리에틸렌 섬유를 이용한 침구용 패드.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버사는 꼬임수 550TM인 커버사인 것을 특징으로 하는 열전도성 고강력 폴리에틸렌 섬유를 이용한 침구용 패드.