KR101946409B1

KR101946409B1 - 냉감 원단의 제조방법 및 그 방법에 의한 냉감 원단

Info

Publication number: KR101946409B1
Application number: KR1020180050803A
Authority: KR
Inventors: 이정배
Original assignee: 주식회사 이폴리움
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2019-02-11

Abstract

본 발명은 냉감 원단의 제조방법 및 그 방법에 의한 냉감 원단에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1나일론 원사, 상기 제1나일론 원사와 섬도가 다른 제2나일론 원사 및 레이온 원사를 인터레이스하여 인터레이스사를 제조하는 단계와, 상기 제조된 인터레이스사를 이용하여 싱글 편직하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 별도의 냉감 조성물을 이용하지 않고, 섬유 본래의 기능 및 배열만으로 착용자에게 냉감을 느끼도록 할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 세탁 견뢰도가 우수하고, 인장강도, 신축성 등이 우수하여 각종 아웃도어, 스포츠 의류에의 적용이 가능하다는 장점이 있다.

Description

냉감 원단의 제조방법 및 그 방법에 의한 냉감 원단{MANUFACTURING METHOD OF REFRIGERANT FABRIC AND REFRIGERANT FABRIC MANUFACTURED BY THE METHOD}

본 발명은 냉감 원단의 제조방법 및 그 방법에 의한 냉감 원단에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉감 조성물이 섬유 본래의 기능 및 배열만으로 수분이 신속하게 흡수, 확산 및 발산되도록 함으로써, 착용자가 냉감을 느끼도록 하는 냉감 원단의 제조방법 및 그 방법에 의한 냉감 원단에 관한 것이다.

의복은 봄, 여름, 가을, 겨울의 사계절 기후에 따라 다양한 종류가 존재한다. 특히 겨울용의 의복은 바람을 막고 신체의 열에너지가 밖으로 나가는 것을 방지하는 개념의 보온성을 중심으로 개발되었고, 여름용의 의복은 청량감을 위해 통기성을 확보하는 것을 중심으로 개발되었다.

최근에는 원단에 냉온감 가공제를 부여함으로써 외부 온도에 따라 적절하게 냉온감을 느낄 수 있도록 하는 기술이 개발되고 있다. 이러한 냉온감 가공제는 외부의 온도가 낮을 때 체온을 따뜻하게 보호해주고 외부의 온도가 높을 때 체온을 적당히 낮출 수 있는 기능이 있다.

이 중 냉감을 부여하는 원단은 다음과 같은 종래기술들이 게시되어 있다.

먼저, 대한민국 특허공개 제10-2001-0091286호에서는 태양광을 흡수하지 않고, 외부로 모두 반사하는 특성을 지닌 티탄산아연마그네슘을 함유함으로써 섬유 자신의 온도 상승을 억제하는 방법이 게시되었다. 그러나 이러한 섬유는 자외선만이 차단될 뿐, 실질적으로 착용자에게 냉감을 부여하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-0516955호에서는 냉감 물질로 자일리톨을 선택하여 자일리톨을 비롯하여 에리스리톨, 스쿠알렌, 실크단백질 및 모노글리세라이드를 혼합하여 냉감 조성물을 완성하고, 여기에 은사 또는 은사합사 혼방직편물을 침지시켜 냉감 기능을 부여하게 하는 방법이 게시되었다. 그러나 이러한 방법은 냉감 조성물의 고착이 직, 편물에 잘 이루어지지 않아 반복적인 세탁을 거치게 되면 냉감 기능이 사라지는 단점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-0403199호에서는 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌의 중간에 공정 수분률이 5% 이상인 소재를 배치하여 친수성인 면섬유가 전 후면의 소수성 소재와 결락되게 함으로써, 흡수된 수분이 중간층으로 이동하여 쾌적성을 느끼게 하는 방법이 게시되었다. 그러나 이러한 방법은 착용자가 냉감을 느끼게 하기에는 그 효과가 충분하지 못하였다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0063412호에서는 면사 제직용으로 사용되는 원사인 경사와 위사 중 어느 하나는 S연(우연사)으로 꼬임하고, 다른 하나는 Z연(좌연사)으로 꼬임하여 냉감을 제공하는 원단을 제조하는 방법이 게시되었다. 그러나 이러한 방법은 충분한 냉감을 부여하지 못할 뿐 아니라, 신축성이 결여되어 냉감성을 가지는 아웃도어 원단으로 사용하기에는 부적절한 문제점이 있었다.

KR 10-2001-0091286 A KR 10-0516955 B1 KR 10-0403199 B1 KR 10-2009-0063412 A

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 해소하기 위한 것으로, 제1나일론 원사, 제2나일론 원사 및 레이온 원사를 인터레이스하여 원단 내 미세공간이 다량 형성되도록 함으로써, 피부에서 발생된 땀이 빠르게 흡수되고, 흡수된 땀이 미세공간을 통해 신속하게 확산 및 발산되도록 하여 착용자로 하여금 냉감을 느끼도록 하는 냉감 원단의 제조방법 및 그 방법에 의한 냉감 원단을 제공하는 것이다.

또한, 별도의 냉감 조성물을 사용하지 않아 세탁 견뢰도가 우수하고, 인장강도, 신축성 등이 우수하여 각종 아웃도어, 스포츠 의류에의 적용이 가능한 냉감 원단의 제조방법 및 그 방법에 의한 냉감 원단을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉감 원단의 제조방법은, 제1나일론 원사, 상기 제1나일론 원사와 섬도가 다른 제2나일론 원사 및 레이온 원사를 인터레이스하여 인터레이스사를 제조하는 단계와, 상기 제조된 인터레이스사를 이용하여 싱글 편직하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 싱글 편직하는 단계 후, 상기 싱글 편직된 원단을 염색하는 단계와, 상기 염색된 원단을 건조하는 단계를 더 포함하되, 상기 싱글 편직된 원단을 염색하는 단계는, 상기 레이온 원사만을 염색하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1나일론 원사는 60~80 denier이고, 상기 제2나일론 원사는 130~150 denier이며, 상기 레이온 원사는 60~80denier인 것을 특징으로 한다.

상기 싱글 편직된 원단은 제1나일론 원사 30~50중량%, 제2나일론 원사 10~20중량% 및 레이온 원사 40~50중량%인 것을 특징으로 한다.

상기 인터레이스사의 교락수는 80~120ea/m인 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 의한 냉감 원단은 상기한 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 별도의 냉감 조성물을 이용하지 않고, 섬유 본래의 기능 및 배열만으로 착용자에게 냉감을 느끼도록 할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 세탁 견뢰도가 우수하고, 인장강도, 신축성 등이 우수하여 각종 아웃도어, 스포츠 의류에의 적용이 가능하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 냉감 원단을 제조하는 방법을 나타낸 공정도.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 가장 큰 특징은 별도의 냉감 조성물을 이용하지 않고, 섬유 본래의 기능 및 배열만으로 착용자에게 냉감을 느끼도록 한다는 점에 있다.

이를 위한 본 발명에 따른 냉감 원단의 제조방법은, 첨부된 도 1과 같이, 제1나일론 원사, 상기 제1나일론 원사와 섬도가 다른 제2나일론 원사 및 레이온 원사를 인터레이스하여 인터레이스사를 제조하는 단계와, 상기 제조된 인터레이스사를 이용하여 싱글 편직하는 단계와, 상기 싱글 편직된 원단을 염색하는 단계와, 상기 염색된 원단을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이를 단계별로 설명하면 다음과 같다.

제1나일론 원사, 상기 제1나일론 원사와 섬도가 다른 제2나일론 원사 및 레이온 원사를 인터레이스하여 인터레이스사를 제조하는 단계.

먼저, 제1나일론 원사, 상기 제1나일론 원사와 섬도가 다른 제2나일론 원사 및 레이온 원사를 인터레이스하여 미세공간이 다량 형성된 인터레이스사를 제조한다.

본 발명에서 상기 인터레이스(inter lace)란 서로 다른 성질의 원사를 꼬아서 기존에 생산되지 않은 원사를 만들에 내는 가공방법으로, 통상 섬유분야에서 공지된 가공방법이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

다만, 본 발명에서 상기 인터레이스사의 교락수는 80~120ea/m인 것이 바람직한데, 상기 교락수가 너무 적거나 많으면 강도의 개선, 미세공간의 확보에 좋지 못한 영향을 미쳐 요구하는 물성의 원단을 제조할 수 없기 때문이다.

나일론은 역사가 가장 오래된 합성섬유로서, 폴리머의 골격 구조 중에 아미드기의 반복단위를 갖고 있는 대표적인 폴리아미드계의 섬유이다. 상기 나일론은 신도가 30~50%이며, 건습에서의 차이가 없고, 탄성계수가 120~500kg/mm² 정도로 다른 합성섬유에 비해 낮아 유연하며, 인장강도가 탁월하고, 탄력성, 보온성도 우수하며, 그 무게가 양모보다도 가볍다는 특징이 있다. 그러나 이러한 나일론은 낮은 흡습성으로 인하여 제전성이 좋지 않아 정전기 등의 문제를 초래하여 의복용으로의 사용이 원활하지 못하였다.

레이온은 면과 달리 변색되지 않고, 염색성이 매우 우수하며, 흡수성이 있기 때문에 촉감이 부드럽다. 따라서, 여름철 의류나 유아용품 또는 안감을 사용되어 왔다. 그러나 상기 레이온은 물에 젖으면 인장강도가 약해져 용도전개에 한계가 있다.

따라서, 본 발명은 상기 나일론 원사와 상기 레이온 원사를 인터레이스하여 사용함으로써, 나일론 원사를 통해 레이온 원사의 강도, 장력을 보완하는 것은 물론, 치수안정성과 형태 유지성을 부여하고, 나일론 원사의 단점인 정전기 등의 문제를 레이온 원사를 통해 보완하는 것이다. 또한, 상기 레이온 원사의 탁월한 흡수성으로 피부에서 분비된 땀을 빠르게 흡수하고, 흡수된 땀이 나일론 원사 및 인터레이스사 내 미세공간을 통해 빠르게 확산 및 발산되도록 함으로써, 증발 잠열을 통해 착용자에게 냉감을 부여하는 것이다. 즉, 모세관 현상, 미세공극을 통해 흡수속도를 빠르게 하고 물의 확산표면을 크게 하는 것,을 통해 냉감 효과를 극대화하는 것이다.

아울러, 본 발명은 상기 제1나일론 원사와, 상기 제1나일론 원사와 섬도가 상이한 제2나일론 원사 및 레이온 원사를 함께 인터레이스함으로써, 모세관 현상을 극대화하고, 피부와의 접촉면적을 줄여 냉감 효과를 극대화하는 것이다.

본 발명에서 상기 제1나일론 원사와 제2나일론 원사는 그 종류를 제한하지 않는데, 나일론 6, 나일론 6,6 등을 종래 게시된 다양한 종류의 나일론 원사를 사용할 수 있다.

다만, 상기 제1나일론 원사는 60~80 denier이고, 상기 제2나일론 원사는 130~150 denier인 것이 바람직한데, 상기 제1나일론 원사와 제2나일론 원사의 섬도를 달리함으로써, 섬유의 표면적을 극대화하여 증발 면적을 최대화시키면서도 인터레이스 시 다양한 크기의 미세공간이 다량 형성되도록 하여 땀의 흡수, 확산 및 발산이 빠르게 이루어지도록 하기 위함이다.

또한, 상기 레이온 원사의 섬도는 제한하지 않으나, 60~80denier인 것이 바람직한바, 이는 인터레이스사의 흡습성, 인장강도 등을 고려한 것이다.

본 발명에서 상기 제1나일론 원사, 제2나일론 원사, 레이온 원사의 가닥수는 제한하지 않는다.

상기 제조된 인터레이스사를 이용하여 싱글 편직하는 단계.

다음으로, 상기 제조된 인터레이스사를 이용하여 싱글(single) 편직한다. 이때, 상기 인터레이스사는 경사 또는 위사로 이용될 수 있으며, 경사와 위사 모두로 이용될 수 있음은 당연하다.

이러한 싱글 편직은 니트기계 사종의 일부로서, 공지된 싱글 편직기를 이용할 수 있으며, 이러한 싱글 편직은 섬유 분야에서 충분히 공지된 사항이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에서 원단을 싱글 편직하는 이유는, 더블 편직에 비해 싱글 편직이 더욱 우수한 냉감성을 부여하기 때문이다.

한편, 상기와 같이 편직된 원단은 상기 제1나일론 원사, 상기 제2나일론 원사 및 레이온 원사의 비율이, 제1나일론 30~50중량%, 제2나일론 원사 10~20중량% 및 레이온 원사 40~50중량%로 되는바, 이를 통해 섬유의 표면적을 극대화하고, 다수의 미세공간을 확보하여 냉감 효과를 높이고, 인장강도 및 흡습성 역시 개선하는 것이다.

상기 싱글 편직된 원단을 염색하는 단계.

다음으로, 상기 싱글 편직된 원단을 염색한다.

이때, 상기 원단을 구성하는 제1나일론 원사, 제2나일론 원사 및 레이온 원사는 염색의 조건이 상이한바, 본 발명에서는 레이온 원사에만 염색을 진행한다. 이는 레이온 원사를 염색할 경우 냉감 효과 및 나일론 원사의 특성에 영향을 미치지 않으나, 나일론 원사들의 염색을 진행할 경우 레이온 성분이 파괴되어서 요구하는 물성의 원단이 제조될 수 없기 때문이다.

상기 레이온 원사를 염색하는 방법은 침염 염색, CPB 염색 등이 있는바, 종래 게시된 방법이라면 어떠한 방법이라도 사용 가능하다.

예시적으로, 상기 원단을 연속정련(Countinuous Scouring)한 후, 원단을 텐터(Tenter)에서 170~190℃의 온도로 텐터렁(Tentering)한다. 그리고 반응성 염료와 알칼리를 4:1 중량비 정도로 혼합하여 염액을 준비하고, 이를 트러프(Trough)에 투입한 후, 원단을 상기 트러프 내의 염액에 침지하여 망글로 균일하게 처리한 후, 공기와의 접촉을 차단한 상태에서 20~25℃의 온도에서 분당 10~20회 정도 회전시켜 패딩 및 숙성한다. 그리고 수세를 통해 pH를 다운 조정하고, 미고착 염료를 제거한다.

상기 염색된 원단을 건조하는 단계.

다음으로, 상기 염색된 원단을 건조함으로써, 냉감성이 우수한 원단의 제조를 완료한다.

이때, 상기 건조 조건은 제한하지 않으나, 텐터(Tenter)에서 170~190℃ 정도로 텐터링하여 건조하는 정도면 족하다.

상기한 공정을 포함하는 본 발명에 따른 냉감 원단의 제조방법은, 인터레이스사의 사용에 의해 피부와 원단과의 접촉면은 감소되어 냉감성은 향상되면서도, 원단 내 공간률은 증가되어 함기성(含氣性) 및 통풍성이 우수하고 수분의 흡수, 확산 및 발산이 신속히 이루어져 냉감성이 증진되며, 신축성, 인장강도 등이 우수하여 각종 의류에의 적용이 가능하다는 장점이 있다.

그리고 본 발명에 의한 냉감 원단은 상기한 제조방법을 통해 제조되는 것으로, 별도의 냉감 조성물을 사용하지 않더라도, 극대화된 냉감 효과를 나타낼 수 있다는 장점이 있다.

이하, 본 발명을 하기한 실시예를 통해 상세히 설명한다.

(실시예 1)

70D/24f의 제1나일론 원사, 140D/48f의 제2나일론 원사 및 72D/36f 레이온 원사를 인터레이스하여 인터레이스사를 제조하였다. 이때, 제조된 인터레이스사는 제1나일론 40중량%, 제2나일론 15중량%, 레이온 45중량%로 제조되었으며, 교락수는 100ea/m 였다.

그리고 상기 인터레이스사를 위, 경사로 하여 싱글 편직기를 이용하여 원단을 편직하였다.

(실시예 2)

실시예 1과 같이 제조된 원단을 다음과 같은 방법으로 염색하였다.

먼저, 원단을 연속정련하였다. 상기 연속정련은 금속이온봉쇄제 4ml, 정련제 4ml, 물 1kg을 혼합하여 준비하고, 미니릴렉서에 상기 혼합액과 원단을 투입한 후, 50℃에서 3분간 수세처리하였다. 그리고 상기 처리된 원단을 50% 수산화나트륨 10g, 정련제 3ml, 물 1kg을 혼합한 혼합물로 30℃에서 수세처리하였다. 다음으로, 이를 90℃의 온도조건으로 20분간 스팀건조하고, 90℃ 및 50℃에서 차례로 세척한 후, 산중화하여 pH를 5로 조정하였다. 이때, 금속이온봉쇄제는 킬레이트제(Chelate)를 사용하였고, 정련제로는 음이온계면활성제인 소듐 라우릴에테르 설페이트(Sodium layrylether sulfate)를 사용하였다.

다음으로, 상기 원단을 텐터에서 180℃의 온도조건하에 13m/min의 속도로 턴터링하여 건조하였다. 그리고 반응성 염료와 알칼리를 4:1 중량비로 교반 혼합한 염액을 염액통에 투입하고, 상기 건조한 원단을 염액통 내의 염액에 침지하여 망글로 균일하게 처리 후, 공기와의 접촉을 차단한 상태에서 22℃로 유지하여 분당 15회 정도로 4시간 동안 회전시켜 원단을 패딩 및 숙성시켰다. 이때, 상기 반응성 염료로는 이관능형 염료 제품을 사용하고, 알칼리로는 수산화나트륨을 사용하였다.

그리고 폴리카복실레이트 4ml, 폴리아크릴레이트 4ml, 물 1kg을 혼합하고, 이를 미니릴렉서에 상기 원단과 함께 투입한 후, 50℃에서 3분간 수세처리하였다. 다음으로, 이를 90℃, 70℃ 및 50℃에서 차례로 수세하였다.

그리고 수세가 완료된 원단은 텐터에서 180℃로 13m/min의 속도로 텐터링하여 건조하였다.

(비교예 1)

실시예 1과 동일하게 실시하되,

76D/36f의 PET 흡한속건사 및 72D/36f 레이온 원사를 인터레이스하여 인터레이스사를 제조하였다. 이때, 제조된 인터레이스사는 PET 흡한속건사 50중량%, 레이온 50중량%였다.

(비교예 2)

PET 흡한속건사 76D/36f를 위, 경사로 하여 원단을 직조하였다.

(실험예 1)

접촉 냉감 평가

접촉 초기에 빼앗기는 열량에 의해 나타나는 접촉 냉감인 Qmax를 Thermolabo Ⅱ KES-FB 7(KATO TECH, Co,LTD)를 사용하여 평가하였다. 구체적으로, Thermolabo는 BT-box, T-box와 Water-box로 구성되어있는데 측정하고자 하는 직물을 실험실 내의 온도(20℃)와 같도록 세팅된 Water-box 위에 올려놓고, 36℃로 세팅된 BT-box에 T-box를 올려놓아 온도가 같아졌을 때 T-box를 직물 표면 위에 접촉하게 하여 이때 T-box로부터 직물 표면으로 이동하는 열의 양을 측정하였다.

그리고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실험예 1 결과

구분	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
Qmax(J/cm²/sec)	0.189	0.187	0.151	0.121

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2는 직물을 통해 많은 열이 전달되어 피부가 느끼는 냉감이 우수함을 확인할 수 있었다.

(실험예 2)

접촉 냉감 평가

실험예 1과 동일하게 실험하되, 원단을 10회 세탁 후 Qmax를 평가하였다. 그리고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

실험예 2 결과

구분	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
Qmax(J/cm²/sec)	0.189	0.187	0.150	0.120

상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1, 2, 비교예 1, 2 모두 별도의 냉감 조성물을 사용하지 않으므로, 세탁 후에도 동일한 냉감이 유지되어 세탁 견뢰도가 뛰어난 것을 확인할 수 있었다.

(실험예 3)

흡수 냉감 평가

흡수 냉감은 의복 착용자가 땀을 흘렸을 때 인체에 접촉한 의복 표면의 온도 변화에 의해 평가된다. 구체적으로는 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 시료를 20cm×20cm 크기로 잘라 준비하였다. 그리고 시료를 손등에 올리고 37±1℃의 증류수 10㎕를 시료 위에 떨어뜨린 후, 30cm 거리에서 4분간 적외선 열화상 카메라로 촬영하여 온도변화를 측정하였다.

그리고 표면온도를 120초 간격으로 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

실험예 3 결과

온도(℃)	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
0sec	30.8	30.9	31.0	31.2
120sec	27.8	27.9	28.7	29.7
240sec	27.5	27.5	28.3	29.1

상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1, 실시예 2는 비교예 1 및 2에 비해 흡수냉감이 우수함을 확인할 수 있었다.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims

제1나일론 원사, 상기 제1나일론 원사와 섬도가 다른 제2나일론 원사 및 레이온 원사를 인터레이스하여 인터레이스사를 제조하는 단계와,
상기 제조된 인터레이스사를 이용하여 싱글 편직하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉감 원단의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 싱글 편직하는 단계 후,
상기 싱글 편직된 원단을 염색하는 단계와,
상기 염색된 원단을 건조하는 단계를 더 포함하되,
상기 싱글 편직된 원단을 염색하는 단계는,
상기 레이온 원사만을 염색하는 것을 특징으로 하는 냉감 원단의 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 제1나일론 원사는 60~80 denier이고,
상기 제2나일론 원사는 130~150 denier이며,
상기 레이온 원사는 60~80denier인 것을 특징으로 하는 냉감 원단의 제조방법.
제3항에 있어서,
상기 싱글 편직된 원단은 제1나일론 원사 30~50중량%, 제2나일론 원사 10~20중량% 및 레이온 원사 40~50중량%인 것을 특징으로 하는 냉감 원단의 제조방법.
제3항에 있어서,
상기 인터레이스사의 교락수는 80~120ea/m인 것을 특징으로 하는 냉감 원단의 제조방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 냉감 원단.