KR101910154B1

KR101910154B1 - 아동복용 기능성 원단

Info

Publication number: KR101910154B1
Application number: KR1020180025355A
Authority: KR
Inventors: 박옥희
Original assignee: 박옥희
Priority date: 2018-03-02
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2018-10-19

Abstract

본 발명은 아동복용 기능성 원단에 관한 것으로, 보다 상세하게는 얇은 다층구조를 가지면서 쿨링성과 차열성을 강화시킴으로써 체열 방출을 원활하게 하고 체열 상승을 저해하여 시원한 느낌을 유지하며, 해충기피력을 높여 방충기능을 증대시키면서 항균성 및 원적외선 방출에 따른 인체 유익성을 강화시킴은 물론 착용시 청량감을 증대시켜 하절기에 활동성을 높일 수 있도록 개선된 아동복용 기능성 원단에 관한 것이다.

Description

아동복용 기능성 원단{Functional fabrics for children}

일반적으로, 원단(原緞)은 모든 옷의 원료가 되는 천으로, 원단을 이용하여 봄철, 여름철, 가을철 및 겨울철에 입는 옷을 만들어 낸다.

그러나, 대다수의 여름철 옷은 땀배출과 관련된 기능에만 국한되어 개발되고 있기 때문에 주로 발수성, 혹은 투습성과 관련된 옷감 개발에 한정되어 있다.

특히, 아동들이 착용하는 아동복의 경우에는 쉽게 더렵혀질 뿐만 아니라, 성장기에 있기 때문에 체외로 많은 분비물들이 나오므로 쉽게 오염되고 세균 등의 좋은 서식지가 되므로 건강에 유익하지 못하다.

뿐만 아니라, 성장기에 있는 아동들의 경우 자유분방하기 때문에 수풀 등에서 뛰어놀기를 좋아하므로 해충의 공격으로부터 보호받을 수 있는 기능 구현이 필요하다.

하지만, 이러한 방충 기능을 갖는 기능성 아동복의 개시는 구체적으로 확인되지 못하고 있는 실정이다.

나아가, 하절기용 아동복의 경우 단순 발수나 투습 등 땀배출이나 통풍 기능 외에 착용시 차열성을 높이고, 시원한 청량감을 줄 수 있도록 기능화시켜 아이들이 더 활발하고 즐겁게 뛰어놀 수 있는 환경을 제공할 필요도 있다.

국내 등록특허 제10-1225158호(2013.01.16.), 친환경성 의류용 원단 및 제조방법, 그리고 친환경 의류용 원단을 이용한 의류제조방법 국내 등록특허 제10-1476246호(2014.12.18.), 기능성 의류용 원단의 제조방법

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 얇은 다층구조를 가지면서 쿨링성과 차열성을 강화시킴으로써 체열 방출을 원활하게 하고 체열 상승을 저해하여 시원한 느낌을 유지하며, 해충기피력을 높여 방충기능을 증대시키면서 항균성 및 원적외선 방출에 따른 인체 유익성을 강화시킴은 물론 착용시 청량감을 증대시켜 하절기에 활동성을 높일 수 있도록 개선된 아동복용 기능성 원단을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 상부사와 하부사 사이에 충전사가 배치되게 환편 또는 직조되는 아동복용 기능성 원단에 있어서;
상기 상부사와 하부사는 아크릴사와 면이 혼합된 혼방사이고;
상기 충전사는 이중다이스를 통해 외피를 구성하는 폴리에스테르 수지로 된 쉘과 쉘 속에 충전되어 코어를 구성하는 기능성 충전물을 동시 압출하여 기능성 충전물이 채워진 폴리에스테르사로 만들어지고,
상기 기능성 충전물은 소르비탄올리베이트 5.5중량%와, 히드록시프롤린 4.5중량%와, 에리스리톨과 DL-캄파가 1:1의 중량비로 배합된 제1배합물 15중량%와, 황산가돌리늄 2.5중량%와, DBNPA(2,2-Dibromo-3-nitrilopropionamide) 5중량%, 1-2㎛의 입도를 갖는 원적외선 방출용 소결성 분쇄물 7.5중량%와, 시트로넬라 오일과 레몬그라스가 1:1의 중량비로 배합된 제2배합물 10중량% 및 나머지 폴리우레탄수지로 이루어지며;
상기 쉘에 충전된 기능성 충전물이 완전히 건조되기 전에 마이크로 크기의 워터젯에 의해 쉘 표면에 미세 바늘구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 아동복용 기능성 원단을 제공한다.

이때, 상기 기능성 충전물 100중량부에 대해 기능성 충전물로서 소디움 메틸실리코네이트 2.5중량부와, 오르토규산나트륨 3.0중량부 및 프로스타글란딘 2.5중량부가 더 첨가되는 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 얇은 다층구조를 가지면서 쿨링성과 차열성을 강화시킴으로써 체열 방출을 원활하게 하고 체열 상승을 저해하여 시원한 느낌을 유지하며, 해충기피력을 높여 방충기능을 증대시키면서 항균성 및 원적외선 방출에 따른 인체 유익성을 강화시킴은 물론 착용시 청량감을 증대시켜 하절기에 활동성을 높일 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 아동복용 기능성 원단은 상부사, 하부사, 충전사로 나뉘어 이 3가지 원사가 환편(다이마루) 혹은 직조(우븐)되어 이루어진 3중직 원단으로서, 충전사는 상부사와 하부사 사이에 배치된다.

이때, 상기 상부사와 하부사는 제품의 종류에 따라 다양한 원사가 선택 사용되는데, 본 발명에서는 아크릴사와 면이 혼합된 혼방사를 사용한다. 이것은 통풍성을 높이기 위함이다.

아울러, 상기 상부사와 하부사는 발수성과 차열성을 높이기 위해 함침액에 함침시킨 것을 사용한다.

이러한 함침액은 실리콘유 2.5중량%와; 크로뮴오커(Cr₂O₃)에 중탄산나트륨과 붕사를 1:0.2:0.1의 비율로 혼합한 혼합물을 900-1200℃의 온도로 소성하고, 소성물을 크러셔로 습식크러싱하여 1㎛ 이하의 입도를 갖도록 한 후 이를 100℃에서 10시간 건조한 건조분말 20중량%와; 이소데실이소노나노에이트 12.5중량%와; 데옥시포도필로톡신 3.5중량% 및 나머지 아크릴수지로 이루어진다.

이때, 상기 실리콘유는 발수기능을 수행하면서 또한 소포기능을 유지하여 기포 발생을 억제함으로써 균일하고 평활한 함침면을 유지시키기 위해 첨가된다. 다만, 본 발명에서 발수의 개념은 투습이 아니라 원단 표면에서 수분이 표면장력에 의해 몽글 몽글하게 뭉쳐 구형상이 되도록 유도하여 흘러내리도록 하는 개념이다.

그리고, 상기 건조분말을 구성하는 크로뮴오커는 적외선 반사율을 30% 이상 유지시키는 성분이며, 중탄산나트륨은 기화된 나트륨 가스가 산화물에 작용하여 산화물 표면에 유리상을 형성함으로써 광택도를 증가시키는 성분이고, 붕사는 산화물 표면의 유면을 매끄럽게 하면서 결합력을 강화시키기 위해 첨가되는 성분이고, 소성하는 이유는 적외선 반사율을 높이기 위한 것으로 소성온도가 900℃에 미달할 경우 적외선 흡수율이 높아져 차열효과가 떨어지고 1200℃를 초과하게 되면 자화현상이 나타나므로 상기와 같이 제한하여야 한다.

또한, 상기 이소데실이소노나노에이트(Isodecyl Isononanoate)는 섬유의 유연성을 증대시키기 위해 첨가된다.

아울러, 상기 데옥시포도필로톡신(Deoxypodophyllotoxin)은 항알레르기 및 항천식 특성이 있는 것으로 보고된 물질로서, 신체 접촉이 주로 일어나는 상,하부사에 함침되어 알레르기 발생을 억제하기 위해 첨가된다.

그리고, 상기 아크릴수지는 베이스수지로서 혼방사와의 함침성 및 결합성을 극대화시키기 위해 사용된다.

한편, 상기 충전사도 다양한 원사를 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 쿨링기능, 방충기능, 항균기능, 원적외선 방출기능을 갖도록 충전사를 구성하는 원사 자체를 다음과 같이 배합하여 방사함으로써 충전사를 제조한다.

즉, 본 발명에 따른 충전사는 코어를 이루는 기능성 충전물과, 상기 기능성 충전물을 감싸는 쉘로 이루어진다.

이러한 충전사는 이중다이스를 이용하여 코어를 구성하는 기능성 충전물을 방출하면서 그 밖을 감싸도록 쉘을 이루는 수지를 방출하여 쉘이 코어를 감싸는 형태가 되도록 만들어진다. 이렇게, 코어-쉘 구조를 갖도록 하는 이유는 세탁시 기능성 충전물의 용출 및 유실을 극소화시켜 기능 발현의 장수명화를 유지하기 위함이다.

이때, 상기 쉘은 폴리에스테르 수지이고, 상기 코어를 구성하는 기능성 충전물은 소르비탄올리베이트 5.5중량%와, 히드록시프롤린 4.5중량%와, 에리스리톨과 DL-캄파가 1:1의 중량비로 배합된 제1배합물 15중량%와, 황산가돌리늄 2.5중량%와, DBNPA(2,2-Dibromo-3-nitrilopropionamide) 5중량%, 1-2㎛의 입도를 갖는 원적외선 방출용 소결성 분쇄물 7.5중량%와, 시트로넬라 오일과 레몬그라스가 1:1의 중량비로 배합된 제2배합물 10중량% 및 나머지 폴리우레탄수지로 이루어진다.

여기에서, 상기 쉘을 구성하는 폴리에스테르 수지는 에틸렌글리콜과 테레프탈산으로부터 생성되는 긴 사슬구조를 갖는 내화학성이 뛰어난 수지로서 본 발명에서는 충전사의 쉘을 구성하게 된다.

또한, 상기 소르비탄올리베이트(Sorbitan Olivate)는 소르비톨에서 유래된 헥시톨안하이드라이드와 올리브오일에서 유래된 지방산의 모노에스터로서 계면활성 강화에 따른 천연유화 기능을 증대시키기 위해 첨가된다.

뿐만 아니라, 상기 히드록시프롤린(hydroxyproline)은 젤라틴 가수 분해물에서 라이네케염으로서 후술되는 건조공정에서 열을 받게 되면 젤라틴화되면서 원단의 자체 유연성을 증대시키기 위해 첨가된다.

그리고, 상기 제1배합물을 구성하는 에리스리톨은 당알코올로 수분과 반응하여 흡열반응을 일으켜 주변의 열을 빼앗아 쿨링성을 느끼게 하며, 또한 피부와 접촉시에는 강한 청량감(시원한 느낌)을 주므로 이러한 청량감 확보와 흡열에 따른 쿨링성 확보를 위해 첨가된다.

아울러, 상기 제1배합물을 구성하는 DL-캄파(DL-Camphor)는 혈관을 확장시켜 시원한 느낌을 주는 청량감을 강화시킴으로써 쿨링기능을 증대시키기 위해 첨가된다.

또한, 상기 황산가돌리늄은 희토류 원소인 가돌리늄(Gd)의 황산화물로서, 자기냉각특성이 있어 쿨링성을 강화시키므로 이를 위해 첨가된다.

뿐만 아니라, 상기 DBNPA(2,2-Dibromo-3-nitrilopropionamide)는 액상 항균제로서 알카리 환경에서도 항균 특성이 우수한 물질로서, 특히 포도상구균, 대장균, 폐렴균 및 진드기와 곰팡이에 대한 항균특성이 매우 우수한 것으로 알려져 있다.

그리고, 상기 원적외선 방출용 소결성 분쇄물은 통상적으로 알려진 숯이나 토르말린, 제올라이트, 맥반석 등을 사용하지 않고 특별히 가공된 것으로서, 이것은 2500-3000nm 파장 대역의 파장을 진동시키도록 유도하여 이 파장대역에 반응하는 혈류의 순환을 촉진하기 위한 것이다. 또한, 이 분쇄물은 실험결과 악취를 분해 제거하는 특성도 있음이 확인되었다.

이러한 원적외선 방출용 소결성 분쇄물은 산화규소 20중량%, 붕산 10중량%, 초산 10중량%, 산화아연 20중량%, 바륨 10중량%, 산화코발트 10중량%, 지르코늄 10중량%, 산화티타늄 10중량%를 혼합교반한 후 1500℃에서 용융 소결한 다음 1-2㎛의 입도로 분쇄한 것이다.

이들 성분들은 원적외선 방출 기능을 갖는 것들과, 방출되는 원적외선을 상기 파장대역으로 유지시키는 성분들이 상보기능하도록 구성된 것이다.

덧붙여, 이들의 효용성을 높이기 위해 본 발명에서는 이들 혼합물을 용융 소결한 후 분쇄하여 초미분 상태로 투입하여 사용토록 한다.

또한, 상기 시트로넬라(citronella) 오일과, 레몬그라스(Lemongrass)는 강력한 방충, 방취, 살균성을 갖는 물질이며, 점도 조절 및 배합성을 촉진하는 부수적인 기능도 있다.

그리고, 상기 폴리우레탄 수지는 기능성 충전물들을 바인딩시켜 점결화되게 일체화시키기 위해 사용된다.

따라서, 본 발명에서는 액상 항균제를 포함한 기능성 충전물이 바인더인 폴리우레탄 수지에 완전히 점착되어 쉘을 통해 갇힌 상태를 유지하여 오랜시간 동안 미세하게 서서히 방출됨으로써 아동복 원단의 수명이 다할 때까지 항균특성을 유지할 수 있도록 구성된다. 이것은 후술하는 바와 같이, 쉘에 충전된 기능성 충전물이 마이크로 크기의 물줄기를 통해 워터젯 가공된 표면의 미세한 바늘구멍에 의해 달성될 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 충전사를 제조하는 방법은, 먼저 상술한 기능성 충전물을 조성하는 제1단계; 상기 제1단계 후 이중다이스를 통해 기능성 충전물과 쉘을 구성하는 폴리에스테르 수지를 방출하면서 정해진 데니어를 갖는 쉘 및 쉘에 충전된 기능성 충전물 구조의 충전사를 만드는 제2단계; 제2단계 후 인출되는 충전사가 냉각되기 전에 마이크로 단위의 워터젯(Water Jet)에 통과시켜 충전사의 둘레에 미세한 바늘구성을 형성하는 제3단계;를 통해 이루어진다.

이렇게 제조하는 이유는 용출량 조절특성 및 항균성 특성을 강화하기 위한 것으로 충전사의 바늘구멍에 쐐기상으로 박혀 있으면서 바늘구멍을 통한 내부 기능성 충전물이 단시간에 빠져나가지 못하고 미세하게 용출되도록 하여 기능성 충전물의 특성이 장기간 동안 발현되게 하면서 용출량 조절특성이 함께 표출되게 하기 위함이다.

이러한 방법으로 제조된 충전사를 이용하여 상부사와 하부사 사이에 배치되게 원단을 만들어 사용하게 되면 용출량 조절이 확보되고, 항균성이 강화되어 곰팡이, 진득이는 물론 포도상구균, 대장균, 폐렴균 등을 사멸할 수 있을 뿐만 아니라, 세탁시에도 기능성 충전물이 쉘로 감싸져 있기 때문에 세제나 표백제로부터 영향을 받지 않아 기능 표출의 장수명화를 달성할 수 있다.

뿐만 아니라, 원적외선 방출은 인체의 혈류 촉진에 따른 건강증진에 기여하며, 쿨링 특성은 하절기 인체 활동성을 높여 주며, 나아가 방해충 기능도 구현하므로 해충들로부터 아이들을 보호하는 효과도 얻을 수 있게 된다.

본 발명에서는 이에 더하여, 상기 기능성 충전물 100중량부에 대해 소디움 메틸실리코네이트 2.5중량부와, 오르토규산나트륨 3.0중량부와, 프로스타글란딘 2.5중량부 더 첨가될 수 있다.

이때, 상기 소디움 메틸실리코네이트는 강한 발수 기능을 위해 첨가되어 통풍성을 강화시키는데 유용하며, 상기 오르토규산나트륨은 이온결정 구조를 갖는 규산나트륨의 수화물로서 오염물질에 대한 분산작용, 연화작용을 강화시키기 위해 첨가되고, 상기 프로스타글란딘은 20개의 탄소로 이루어진 지방산 유도체로서 균체의 성장을 억제하여 오염을 막고 악취 발생을 억제하기 위해 첨가된다.

이하, 실시예에 대하여 설명한다.

[실시예 1]

소르비탄올리베이트 5.5중량%와, 히드록시프롤린 4.5중량%와, 에리스리톨과 DL-캄파가 1:1의 중량비로 배합된 제1배합물 15중량%와, 황산가돌리늄 2.5중량%와, DBNPA(2,2-Dibromo-3-nitrilopropionamide) 5중량%, 1-2㎛의 입도를 갖는 원적외선 방출용 소결성 분쇄물 7.5중량%와, 시트로넬라 오일과 레몬그라스가 1:1의 중량비로 배합된 제2배합물 10중량% 및 나머지 폴리우레탄수지로 이루어진 기능성 충전물을 폴리에스테르 수지로 된 쉘에 충전시켜 충전사를 만들고, 이 충전사를 아크릴사와 면이 혼합된 혼방사로 이루어진 하부사와 상부사 사이에 편직되게 하여 제1시료인 원단을 만들었다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일하게 하되, 상기 혼방사를 실리콘유 2.5중량%와; 크로뮴오커(Cr₂O₃)에 중탄산나트륨과 붕사를 1:0.2:0.1의 비율로 혼합한 혼합물을 900-1200℃의 온도로 소성하고, 소성물을 크러셔로 습식크러싱하여 1㎛ 이하의 입도를 갖도록 한 후 이를 100℃에서 10시간 건조한 건조분말 20중량%와; 이소데실이소노나노에이트 12.5중량%와; 데옥시포도필로톡신 3.5중량% 및 나머지 아크릴수지로 이루어진 함침액에 함침하여 제2시료를 만들었다.

[실시예 3]

실시예 2와 동일하게 하되, 상기 기능성 충전물 100중량부에 대해 소디움 메틸실리코네이트 2.5중량부와, 오르토규산나트륨 3.0중량부와, 프로스타글란딘 2.5중량부 더 첨가하여 제3시료를 만들었다.

본 발명에 따른 충전사의 특성중 항균성을 테스트하기 위해, 제1,2,3시료 표면에 표면에 진균(Gliocladium virens ATCC 9645), 포도상구균(Staphylococcus aureus) 및 진득이를 노출시킨 다음에 이에 대한 항균 활성을 시험하였다.

시험은 균에 노출시킨 후 24시간이 경과한 시점에서 KICM-FIR-1002법으로 측정하여 항균력을 테스트하였고, 시험결과 각 시료에서 99.18%, 99.51%, 99.62%의 항균효과가 확인되었다.

그리고, 진득이는 모든 시료에서 모두 사멸되었다.

또한, 원적외선 방출 기능을 확인하기 위해, FT-IR 스펙트로메터를 이용하여 KFIA-F1-1005에 의거 제1,2,3시료에 대한 원적외선 방사시험을 실시하였다.

실시결과, 30℃에서 원적외선 방사율은 각각 0.809, 0.811, 0.818로 확인되었고, 방사에너지(W/㎡)도 2.41×10², 2.47×10², 2.49×10²으로 각각 나타나 원적외선 방사효과가 있는 것으로 확인되었다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 충전사의 쿨링성을 평가하기 위해 제1,2,3시료를 열풍에 의해 30℃로 유지되는 항습실에 각각 투입한 상태에서 열풍을 끄고 40분간 유지되게 하여 자연 냉각시켰다.

그런 다음, 적외선 온도계를 제1,2,3시료의 표면에 조사하여 쿨링 여부를 확인하는 방식으로 진행하였으며, 시험결과 10분 경과시 제1,2,3시료의 표면온도는 각각 25.2℃, 24.9℃, 25.5℃였고, 20분 경과시에는 각각 24.5℃, 23.2℃, 23.5℃였으며, 30분 경과시에는 각각 21.9℃, 20.3℃, 20.7℃였다.

이를 통해, 상당한 시간이 경과할수록 온도가 떨어지면서 쿨링기능을 발현함을 확인할 수 있었다.

또한, 모기 기피 현상을 확인하기 위해 실험실 공간에 채집된 국내 일반모기 500마리를 방사하고, 시간 경과에 따라 제1,2,3시료 표면에 모기가 달라 붙는지 확인하였다.

8시간이 경과한 후, 모기가 달라 붙은 개체수를 확인한 결과, 제1시료의 경우 4군데, 제2시료의 경우 1군데, 제3시료의 경우 1군데로 모기 기피특성이 확인되었다.

이를 통해, 본 발명에 따른 원단의 경우, 방충 특성이 있는 것으로 확인되었다.

Claims

상부사와 하부사 사이에 충전사가 배치되게 환편 또는 직조되는 아동복용 기능성 원단에 있어서;
상기 상부사와 하부사는 아크릴사와 면이 혼합된 혼방사이고;
상기 충전사는 이중다이스를 통해 외피를 구성하는 폴리에스테르 수지로 된 쉘과 쉘 속에 충전되어 코어를 구성하는 기능성 충전물을 동시 압출하여 기능성 충전물이 채워진 폴리에스테르사로 만들어지고,
상기 기능성 충전물은 소르비탄올리베이트 5.5중량%와, 히드록시프롤린 4.5중량%와, 에리스리톨과 DL-캄파가 1:1의 중량비로 배합된 제1배합물 15중량%와, 황산가돌리늄 2.5중량%와, DBNPA(2,2-Dibromo-3-nitrilopropionamide) 5중량%, 1-2㎛의 입도를 갖는 원적외선 방출용 소결성 분쇄물 7.5중량%와, 시트로넬라 오일과 레몬그라스가 1:1의 중량비로 배합된 제2배합물 10중량% 및 나머지 폴리우레탄수지로 이루어지며;
상기 쉘에 충전된 기능성 충전물이 완전히 건조되기 전에 마이크로 크기의 워터젯에 의해 쉘 표면에 미세 바늘구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 아동복용 기능성 원단.
청구항 1에 있어서,
상기 기능성 충전물 100중량부에 대해 기능성 충전물로서 소디움 메틸실리코네이트 2.5중량부와, 오르토규산나트륨 3.0중량부 및 프로스타글란딘 2.5중량부가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 아동복용 기능성 원단.