KR102158065B1 - 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 베이스원단을 발수가공한 후 실크스크린 인쇄방식으로 돌기패턴을 형성함으로써 원단 고유의 기능은 유지하면서 베임 방지 및 찔림 방지가 가능함에 따라 내구성이 우수하도록 하는 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 베이스원단을 발수제에 함침시켜 발수가공된 발수원단을 제조하는 제1단계; 발수원단 상에 바인더 40~70중량부, 경화제 5~15중량부 및 촉매 0.1~3중량부를 포함하는 돌기조성물을 실크스크린 인쇄방식으로 발수원단의 내부로 침투시키면서 발수원단의 표면에 돌출된 형상으로 인쇄하여 돌기패턴을 형성하는 제2단계; 돌기패턴이 형성된 발수원단을 열경화시킴으로써, 베임 방지 또는 찔림 방지를 위한 내절단성 원단을 제조하는 제3단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단 및 이의 제조방법을 기술적 요지로 한다.

Description

돌기패턴이 형성된 내절단성 원단 및 이의 제조방법{Cut-resistant fabric having protruding pattern and manufacturing method thereof}

본 발명은 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 베이스원단을 발수가공한 후 실크스크린 인쇄방식으로 돌기패턴을 형성함으로써 원단 고유의 기능은 유지하면서 베임 방지 및 찔림 방지가 가능함에 따라 내구성이 우수하도록 하는 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

인체는 축산가공 산업, 금속 산업 및 목재 산업 현장에서의 위험한 작업 또는 스포츠와 같은 레저활동 중 예리한 물체로부터 손상을 입기 마련이다. 예를 들어, 칼과 송곳같은 날카로운 흉기에 의해 큰 상해를 입거나, 오토바이 운전 중 넘어질 때 낙상에 의해 타박상을 입거나, 벌초 작업시 칼날이 돌에 부딪히면서 부러진 칼날조각 또는 돌에 의해 부상을 당하는 경우가 있다.

특히, 도축장과 같은 축산가공 산업에서 칼을 사용해 작업을 하다보면 축산가공 산업의 현장 특성상 바닥이 미끄럽기 때문에 작업 중 넘어지면서 칼에 베이거나 찔려 다치는 일이 많다.

이러한 이유로, 예리한 물체에 베이거나 찔리는 위험을 최소화하기 위하여 안전장화와 같은 신발, 앞치마와 같은 의류, 전투복 및 기타 안전용품을 이루는 원단이 내절단성을 가지도록 요구되고 있다.

쉽게 말해, 칼과 같은 예리한 물체로부터 베이거나 찔리면서 발생하는 수많은 외상이 원단으로부터 보호될 필요성이 큰 것이다.

상기의 필요성으로 인하여 베이거나 찔리는데 저항성을 가지는 내절단성 원단과 관련된 특허가 몇몇 공개되어 있다. 그 예로, '유연한 내관통성 직물 및 이의 제조방법(공개번호: 10-2002-0057957)'에서는 가요성 베이스 재료의 상부면에 다수 개의 금속 플레이트가 고정 형성됨으로써, 베이거나 찔리는데 있어서 저항성을 가지는 원단을 제시한바 있다.

하지만 금속 플레이트는 금속 특성상 무게가 무겁기 때문에 내절단성 원단을 이용해 제작된 신발, 의류, 전투복 및 안전용품을 착용하기에 허용 불가능한 중량을 가지는 경우가 많아서 착용 후 움직임이 제한되고 있다.

이로 인하여, 금속 플레이트가 형성된 내절단성 원단으로 신발, 의류, 전투복 및 안전용품을 제작하게 되면 편안한 착용감을 느끼지 못하게 되므로 착용자는 피로감을 느끼면서 고통을 받는 문제점이 초래된다.

또한 열악한 착용감으로 인해 착용을 회피하게 되기 때문에, 오히려 사고 위험을 높이는 문제점이 초래된다.

따라서 상술된 문제점들을 해소해 보기 위하여, 날카롭고 예리한 물체에 의해 베이거나 찔리는 현상에 저항성을 가질 수 있는 새로운 내절단성 원단에 대한 기술개발 연구가 절실히 요구되는 시점이다.

국내 공개특허공보 제10-2002-0057957호, 2002.07.12.자 공개.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 베이스원단을 발수가공한 후 실크스크린 인쇄방식으로 돌기패턴을 형성함으로써 원단 고유의 기능은 유지하면서 베임 방지 및 찔림 방지가 가능함에 따라 내구성이 우수하도록 하는 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 베이스원단을 발수제에 함침시켜 발수가공된 발수원단을 제조하는 제1단계; 상기 발수원단 상에 안료, 바인더, 경화제, 촉매 및 익스텐더를 10~15 : 40~70 : 5~15 : 0.1~3 : 20~40 중량비로 포함하는 돌기조성물을 실크스크린 인쇄방식으로 상기 발수원단의 내부로 침투시키면서 상기 발수원단의 표면에 돌출된 형상으로 인쇄하여 돌기패턴을 형성하는 제2단계; 및 상기 돌기패턴이 형성된 상기 발수원단을 열경화시킴으로써, 베임 방지 또는 찔림 방지를 위한 내절단성 원단을 제조하는 제3단계;로 이루어지며, 상기 익스텐더는 실리카, 세라믹 및 글래스비드 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로로 하는 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단의 제조방법을 기술적 요지로 한다.

바람직하게는 상기 발수원단은, 상기 베이스원단의 표면이 상기 발수제에 코팅 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 제1단계의 발수제는, 불소계 발수제 또는 실리콘계 발수제인 것을 특징으로 한다.

삭제

바람직하게는 상기 제2단계의 실크스크린 인쇄방식은, 상기 발수원단이 안착되는 스테이지판과, 상기 스테이지판의 상부에 이격 설치되고 메시망이 관통 형성된 스크린과, 상기 스크린 상에서 상기 메시망을 통하여 상기 발수원단의 표면에 돌기패턴이 인쇄되도록 하는 스퀴지로 이루어진 평판 실크스크린 인쇄기로 실시하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 평판 실크스크린 인쇄기는, 상기 스테이지판으로부터 상기 스크린이 수직방향으로 상하 이동되면서 상기 발수원단의 표면에 상기 돌기패턴을 구현하는 것을 특징으로 한다.

한편 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 베이스원단을 발수제에 함침시켜 발수가공된 발수원단; 및
상기 발수원단 상에 안료, 바인더, 경화제, 촉매 및 익스텐더를 10~15 : 40~70 : 5~15 : 0.1~3 : 20~40 중량비로 포함하는 돌기조성물을 실크스크린 인쇄방식으로 상기 발수원단의 내부로 침투시키면서 상기 발수원단의 표면에 돌출된 형상으로 인쇄하여 형성되는 돌기패턴;으로 이루어지며,
상기 익스텐더는 실리카, 세라믹 및 글래스비드 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단을 기술적 요지로 한다.

바람직하게는 상기 발수원단은, 상기 베이스원단의 표면이 상기 발수제에 코팅 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 발수제는, 불소계 발수제 또는 실리콘계 발수제인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 돌기조성물은, 실리카, 세라믹 및 글래스비드 중 어느 하나 이상의 익스텐더(extender) 20~40중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따른 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단 및 이의 제조방법은, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 베이스원단을 발수가공하여 제조된 발수원단 상에 실크스크린 인쇄방식으로 돌기조성물을 발수원단 내부로 침투시키면서 발수원단 표면에 돌기패턴을 형성한 후 열경화시키는 간단한 과정만으로 내절단성 원단을 얻는 효과가 있다.

둘째, 베이스원단에 발수가공한 후 돌기패턴을 형성하기 때문에 돌기조성물이 베이스원단에 스며듦으로 인해 상호 인접하게 위치되는 돌기패턴들끼리 서로 달라붙지않는 효과가 있다.

셋째, 스크린이 수직방향으로 움직이는 상하타입으로 개폐되는 평판 실크스크린 인쇄기를 사용하여 실크스크린 인쇄방식에 적용함으로써, 돌기패턴 형상의 균일도를 향상시키는 효과가 있다.

넷째, 내절단성 원단은 날카롭고 예리한 물체로부터 베이거나 찔리지 않도록 저항성을 가지는 효과가 있다.

다섯째, 돌기패턴에는 금속이 포함되지 않기 때문에 내절단성 원단의 무게가 가벼워 착용감을 향상시키는 효과가 있다.

여섯째, 내절단성 원단은 안전장화와 같은 신발, 앞치마나 작업복과 같은 의류, 전투복 및 기타 안전용품에 적용할 수 있기 때문에, 다양한 산업분야에 활용 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내절단성 원단.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 순서도.
도 3은 도 2의 상세도.
도 4는 발수가공하지 않은 베이스원단에서의 돌기패턴 형성도.
도 5는 초발수가공한 초발수원단에서의 돌기패턴 형성도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평판 실크스크린 인쇄기.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평판 실크스크린 인쇄기의 개폐방향 비교도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내절단성 원단의 베임 방지 또는 찔림 방지 예시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내절단성 원단이다. 도 1을 참조하면, 날카롭고 예리한 물체에 베이거나 찔리지 않도록 저항성을 가지는 원단을 나타낸 것임이 확인된다. 이러한 도 1을 자세히 살펴보면, 베이스원단(1)을 발수제(2a)에 함침시켜 발수가공된 발수원단(10)과, 발수원단(10)의 표면에 실크스크린 인쇄방식으로 바인더 40~70중량부, 경화제 5~15중량부 및 촉매 0.1~3중량부를 포함하는 돌기조성물(I)을 돌출된 형상으로 인쇄하여 형성되는 돌기패턴(20)으로 이루어짐을 알 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 순서도이다. 즉 도 2는 베이스원단(1)을 이용하여 도 1에 도시된 내절단성 원단으로 제조하기 위한 순서를 나타낸 것으로, 제1단계(S1), 제2단계(S2) 및 제3단계(S3)를 통하여 내절단성 원단이 제조됨을 알 수 있다.

도 3은 도 2의 상세도이다. 도 3을 참조하면, 도 2에 나타낸 과정을 그림으로 나타낸 것임을 알 수 있으며, 도 3-(a)는 제1단계(S1)를 나타낸 그림이고, 도 3-(b)는 제2단계(S2)를 나타낸 그림이며, 도 3-(c)는 제3단계(S3)를 나타낸 그림으로써, 도 2 및 도 3에 도시된 각각의 제1단계(S1), 제2단계(S2) 및 제3단계(S3)에 대해 아래에서 더욱 상세하게 설명해보고자 한다.

먼저, 제1단계는 베이스원단(1)을 발수제(2a)에 함침시켜 발수가공된 발수원단(10)을 제조하는 단계이다. (S1)

말하자면, 제1단계는 베이스원단(1)을 발수처리하여 베이스원단(1)과 발수제(2a)를 물리적으로 결합함으로써, 원단 자체의 통기성을 유지할 수 있도록 베이스원단(1) 자체를 발수가공하는 단계이다.

특히 제1단계에서와 같이 발수제(2a)에 베이스원단(1)을 함침하게 되면 겹겹이 꼬여있는 원사(1a) 자체의 표면에 발수제(2a)가 둘러싸는 형태를 이루게 되는데, 발수제(2a)에 베이스원단(1)을 함침해야지만 원사(1a)의 빠진 곳 없이 발수제(2a)가 덮어지게 되는 효과가 있다. 즉 발수제(2a)가 원사(1a)의 전체 표면을 코팅하는 형태로 베이스원단(1)과 결합되는 효과가 있음을 의미한다.

만약 함침이 아닌 베이스원단(1)의 표면에 스프레이 방식으로 발수제(2a)가 분무되는 경우, 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 돌기조성물(I)을 돌기패턴(20)으로 형성시킬 때 스프레이 방식으로 분무되었던 발수제가 오히려 쉽게 박리되면서 돌기패턴(20) 또한 쉽게 탈락되기 쉬운 문제점이 있다. 둘째, 베이스원단(1)의 상부 표면에 발수제(2a)를 분무한 후, 다시 베이스원단(1)을 뒤집어 하부 표면에도 발수제(2a)를 추가로 분무해야 하는 번거로운 문제점이 있다. 셋째, 스프레이 방식은 조밀하고 치밀한 조직을 가진 베이스원단(1)의 특성상 분무되지 않는 부분이 발생할 수 밖에 없으므로, 생산 효율성이 없는 문제점이 있다.

이에 따라 제1단계에서는 베이스원단(1)을 발수제(2a)에 함침시켜 발수가공해야지만 발수제(2a)의 발수액이 베이스원단(1)에 균일하게 함침되면서 결합된다. 이렇게 발수제(2a)가 원사(1a)의 표면을 코팅하는 형태로 결합되면서 베이스원단(1)과 발수제(2a)가 물리적으로 결합된 상태에서 제2단계에 진입하여 돌기패턴(20)을 형성시킬 때 돌기조성물(I)이 돌기패턴(20)의 형태를 유지함과 동시에, 돌기패턴(20)이 발수원단(10)과 견고하게 결합된 상태를 안정적으로 유지하게 된다.

부가적으로 베이스원단(1)을 발수제(2a)에 함침시켜 발수가공할 때 발수 상태에 따라 돌기패턴(20)의 접촉각이 달라진다. 따라서 스퀴지(130)를 이용해 1회 스퀴즈 하는 것만으로 발수원단(10) 표면 상에서 돌기패턴(20)을 원하는 두께로 구현을 하면서 적절한 접촉각을 가지는 돌기패턴(20)이 형성되는 것이다.

실험 결과에 의하면 발수원단(10)의 발수등급이 4~5등급이 되도록 발수가공하는 것이 바람직함을 알 수 있었다. 발수등급이 4등급 미만이면 발수가 잘 되지 않아 발수원단(10)의 표면에 돌기패턴(20)의 형상을 견고하게 만들어주기 어렵고, 발수등급이 5등급을 초과하면 초발수원단으로 넘어갈 우려가 있어 오히려 돌기패턴(20)이 견고하게 결합되지 못하는 현상이 발생하므로, 발수원단(10)의 발수등급이 4~5등급이 되도록 발수가공하는 것은 중요한 의미가 있다.

그리고 본 발명에서는 발수제(2a)로 불소계 또는 실리콘계를 사용할 수 있으며, 실리콘계보다 불소계가 발수성능이 좋아 신발쪽으로는 불소계를 사용하는 편이나, 의류쪽으로는 실리콘타입을 사용하려는 추세이다. 단, 발수제(2a)가 반드시 어느 하나의 종류에 한정되는 것은 아니고 목적으로 하는 제품에 따라 발수제(2a)의 종류를 달리 할 수 있다.

도 4는 발수가공하지 않은 베이스원단(1')에서의 돌기패턴(20') 형성도이다. 도 4를 참조하면, 베이스원단(1')을 이루는 원사(1a')에 발수제가 함침되지 않고 곧바로 돌기패턴(1a')이 형성된 것임을 알 수 있다.

도 4처럼 베이스원단(1')에 발수가공을 하지 않으면 베이스원단(1')의 표면에 인접하게 위치해있는 돌기패턴(1a')이 베이스원단(1')의 내부로 일부 흡수되면서 베이스원단(1')의 표면에서 돌기패턴(1a')들끼리 퍼지면서 서로 붙어서 결국 돌기패턴(1a')이 부서지거나 탈락되기 때문에 적절한 접촉각을 가지는 돌기패턴(20)을 만들어주기 힘들다. 이런 이유로, 베이스원단(1)을 발수가공하는 과정 및 발수가공된 발수원단(10)의 표면에 돌기패턴(20)을 형성하는 과정은 독립적으로 진행되어야 하는 중요한 의미가 있다 할 것이다.

도 5는 초발수가공한 초발수원단에서의 돌기패턴(20") 형성도이다. 도 5를 참조하면, 베이스원단(1")에 발수가공하는 것이 아니라, 발수가공보다 발수 강도가 센 초발수제(2b)로 초발수가공을 하기 때문에 돌기조성물이 베이스원단(1")에 결합되지 않아 견고한 형상의 돌기패턴(20)으로 형성되려고 하지 않고 바깥으로 튕겨나가려는 경향이 발생한다. 이러한 이유로, 돌기조성물은 초발수제(2b)에 의해 베이스원단(1")의 표면에서 구형의 돌기패턴(20")으로 형성되어버린다.

참고로, 베이스원단(1)은 폴리에스테르, PSA(phenol sulfonic acid) 중 어느 하나 이상을 선택적으로 사용할 수 있으나, 베이스원단(1)을 이루는 원사(1a)로 적용될 수 있는 소재라면 어느 것이든 적용 가능하다.

다음으로, 제2단계는 발수원단(10) 상에 바인더 40~70중량부, 경화제 5~15중량부 및 촉매 0.1~3중량부를 포함하는 돌기조성물(I)을 실크스크린 인쇄방식으로 발수원단(10)의 내부로 침투시키면서 발수원단(10)의 표면에 돌출된 형상으로 인쇄하여 돌기패턴(20)을 형성하는 단계이다. (S2)

즉 제2단계는 평판 실크스크린 인쇄기(100)를 이용하여 발수가공이 완료된 발수원단(10)의 표면에 1회 스퀴즈(squeeze)함으로써, 발수제(2a)에 함침된 발수원단(10)의 원사(1a)들 사이로 돌기조성물(I)이 침투되면서 발수원단(10)의 표면에 적절한 두께로 유지된 도트 형상의 돌기패턴(20)을 한번에 형성시키는 단계이다.

단, 돌기패턴(20)은 도트 형상 뿐만 아니라, 경우에 따라 다양한 다각형 형상으로도 제조할 수 있음은 자명하다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평판 실크스크린 인쇄기(100)이다. 도 6을 참조하면, 제2단계에서 발수원단(10)의 표면에 돌기패턴(20)을 구현하기 위해 사용되는 기기를 나타낸 것임을 알 수 있다.

즉 제2단계에서 실크스크린 인쇄방식은 평판 실크스크린 인쇄기(100)로 실시하는데, 도 6에 도시된 바와 같이 평판 실크스크린 인쇄기(100)는 발수원단(10)이 안착되는 스테이지판(110)과, 스테이지판(110)의 상부에 이격 설치되고 메시망(121)이 관통 형성된 스크린(120)과, 스크린(120) 상에서 메시망(121)을 통하여 발수원단(10)의 표면에 돌기패턴(20)이 인쇄되도록 하는 스퀴지(130)로 이루어짐이 확인된다.

첫째, 스테이지판(110)은 편평한 형상으로 이루어져 발수가공이 완료된 발수원단(10)이 안정적으로 안착될 수 있는 공간을 마련하는 구성이다.

둘째, 스크린(120)은 스테이지판(110)의 상부에 이격 설치되어 스테이지판(110)으로부터 수직방향으로 상하 이동되는 구성이다.

특히 스크린(120)은 스테이지판(110)으로부터 수직방향으로 상하 이동되는 것이 바람직한데, 이는 도 7을 통하여 설명해 보기로 한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평판 실크스크린 인쇄기(100)의 개폐방향 비교도이다. 우선 실크스크린 인쇄방식을 이루는 평판 실크스크린 인쇄기(100)의 개폐는 상하타입 및 조개타입으로 나뉜다.

도 7-(a)는 상하타입을 나타낸 것으로, 스테이지판(110)으로부터 스크린(120)이 수직방향으로 상하 이동되는 모습을 나타낸 것이다. 본 발명에서는 도 7-(a)의 상하타입을 적용한바, 이는 상하타입으로 개폐되는 평판 실크스크린 인쇄기(100)를 사용한 경우에 돌기패턴(20)이 안정적이고 견고한 형상으로 완성되기 때문이다.

도 7-(b)는 조개타입을 나타낸 것으로, 스테이지판(110)으로부터 스크린(120)이 일정 각도로 경사지게 이동되는 모습을 나타낸 것이다. 실험 결과, 조개타입으로 개폐되는 평판 실크스크린 인쇄기(100)를 사용한 경우, 돌기조성물(I)이 끈적한 점성을 가진 수지성분으로 이루어져 있기 때문에 그 점성으로 인해 발수원단(10)이 스크린(120)이 붙어 딸려 올라가고, 이에 따라 시간이 지나면서 돌기패턴(20)의 모양이 일정하게 나오지 않아 균일도가 저하될 우려가 있다.

즉 평판 실크스크린 인쇄기(100)가 개폐되는 방향에 따라서 돌기패턴(20)의 균일도가 달라지므로, 상하타입의 평판 실크스크린 인쇄기(100)를 사용하는 것이 바람직하다.

단, 스퀴지(130)로 스퀴즈하기 전에 돌기패턴(20)이 생성되어야할 위치를 제외한 스크린(120)의 상부 표면에 후막유제를 도포한 후, 스크린(120)을 뒤집어 하부 표면이 상부로 향하게 하여 스퀴즈 작업을 한다.

말하자면, 60~100목수를 가진 스크린을 견장기의 장력 30N으로 집기한 후 200~400㎛ 범위의 두께로 스크린(120)의 상부 표면에 후막유제를 도포한 다음 스크린(120)을 뒤집어 하부 표면이 상부로 향하게 하여 스테이지판(110)에 진공 밀착한다.

부가적으로, 후막유제의 도포 횟수에 따라 돌기패턴(20)의 두께 조절할 수 있는데, 바람직하게는 200~400㎛ 범위의 두께로 후막유제를 도포한 후 열풍 건조하여 스크린인쇄를 진행하는 것이 바람직하다. 200㎛ 미만으로 후막유제를 도포하게 되면 돌기패턴(20)을 제외한 발수원단(10)의 표면에 돌기조성물(I)이 일부 침투할 우려가 있고, 400㎛ 초과로 후막유제를 도포하게 되면 제품성이 없게될 우려가 있기 때문이다.

셋째, 스퀴지(130)는 스크린(120) 상에서 메시망(121)을 통하여 발수원단(10)의 표면에 돌기패턴(20)이 인쇄되도록 하는 구성이다.

말하자면, 스퀴지(130)는 내마모성 및 내화학성이 우수한 것으로, 실크스크린 인쇄방식에서 돌기조성물(I)을 밀어 프린트하는 것인바, 즉 메시망(121)의 상부 표면에서 메시망(121)을 통하여 돌기조성물(I)을 가압하여 발수원단(10)의 표면에 도포되어 인쇄되도록 하는 작용을 하는 것이다.

스퀴지(130)는 60~70 범위의 경도로 이루어진 고무인 것이 좋은데, 이는 60 미만의 경도를 가지는 경우 경도가 너무 낮아 발수원단(10)의 표면에 형성되는 돌기패턴(20)의 형상이 유려하지 못할 우려가 있고, 70을 초과하는 경도를 가지는 경우 발수원단(10)의 표면에 돌기패턴(20)이 형성되는 과정에서 오히려 돌기패턴(20)이 찌그러지는 현상이 발생할 우려가 있기 때문이다.

이때 도 6의 A 부분을 살펴보면 스퀴지(130)의 각도를 표현한 것임을 알 수 있는데, 스퀴지(130)의 각도는 스크린(120)의 메시망(121)을 통과하여 발수원단(10)의 표면에 도포되는 두께에 영향을 주게 된다. 만약 스퀴지(130)의 각도가 25° 미만이면 발수원단(10)의 표면에 형성되는 돌기패턴(20)의 두께가 얇게 만들어지면서 돌기패턴(20)을 원하는 두께로 만들어주기까지 많은 시간이 걸리는 단점이 있다. 반면, 스퀴지(130)의 각도가 35°를 초과하면 돌기패턴(20)의 두께가 두껍게 만들어지면서 돌기패턴(20)의 모양이 견고해지지 않는 단점이 있다.

이러한 이유로, 스퀴지(130)는 25~35°의 각도로 유지하여 발수원단(10)의 표면에 돌기패턴(20)이 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 실험 결과에 의하면 스퀴지(130)를 30°의 각도로 유지시켰을 때, 돌기패턴(20)의 형상이 가장 안정적으로 형성됨이 확인되었다.

참고로, 스퀴지(130)를 통해 스퀴즈할 때 발수원단(10)이 밀리지 않도록 진공을 가할 수 있다.

여기서 돌기조성물(I)은 무거운 금속이 포함되지 않기 때문에 본 발명을 통해 완성되는 내절단성 원단을 신발, 의류 등으로 활용하기에 적합한 성질을 띄게 된다.

상세하게는 돌기조성물(I)은 금속이 포함되지 않고, 바인더 40~70중량부, 경화제 5~15중량부, 촉매 0.1~3중량부 및 익스텐더(extender) 20~40중량부를 포함하여 형성될 수 있다.

더욱 상세하게는 돌기조성물(I)은 색상을 부여하고 내열성의 안료 10~15중량부에다가, 바인더 40~70중량부와 익스텐더(extender) 20~40중량부를 혼합 교반한 후, 롤러밀(roller mill)에 4~5번 밀링한 다음 경화제 5~15중량부 및 촉매 0.1~3중량부를 30분~1시간 30분 동안 혼합해 진공 탈포하여 완성될 수 있는 것이다.

아울러 돌기조성물(I)은 70,000~100,000cps의 고점도의 물성을 지니도록 하는 것이 좋은데, 70,000cps 미만이면 돌기조성물(I)의 점성이 너무 낮아 돌기패턴(20)을 만들어주기 용이하지 못하고, 100,000cps를 초과하면 점도가 너무 높아져 스퀴지(130)의 경도를 높여야하는 부담감이 있기 때문에 돌기조성물(I)은 70,000~100,000cps의 범위로 점도를 가지는 것이 바람직하다.

1. 안료는 돌기패턴(20)에 색상을 부여하는 구성이다.

이러한 안료가 10중량부 미만이면 돌기패턴(20)에 원하는 색상을 구현하기에 미미한 양으로 지양되고, 15중량부를 초과하면 안료가 너무 많이 첨가되어 돌기패턴(20)의 표면이 매끄럽지 못할 우려가 있다. 이에 따라 안료는 10~15중량부의 범위로 첨가되는 것이 바람직하다.

2. 바인더는 돌기조성물(I)의 대부분의 양이 차지하는 기재로써, 돌기조성물(I)의 물성을 안정적으로 유지하는 구성이다.

바인더로는 페놀수지(phenol resin), 폴리에스테르수지(polyester resin) 중 어느 하나 이상을 선택적으로 사용할 수 있으나, 반드시 상술된 종류에 한정되는 것만은 아니고, 바인더만으로 돌기패턴(20)을 형성할 수 있는 수지성분이라면 어느 것을 적용하여도 무방하다.

이때 바인더가 40중량부 미만으로 첨가되면 물성 측면에서 약하기 때문에 돌기패턴(20)의 형상을 견고하게 잡아줄 수 없고, 70중량부를 초과하여 첨가되면 제3단계에서 돌기패턴(20)이 열경화되면서 높은 온도로 인해 돌기패턴(20) 표면에 크랙이 생기거나 부서질 염려가 생기므로, 바인더는 40~70중량부의 범위로 포함되도록 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 55중량부가 좋다.

3. 익스텐더(extender)는 돌기패턴(20)의 크기 및 강도를 증진시키는 구성이다.

발수원단(10)의 표면에 돌기패턴(20)을 형성시킬 때 바인더, 경화제 및 촉매만으로도 충분하기는 하지만, 익스텐더를 첨가함으로써 돌기패턴(20)의 형상이 매끈해지는 효과가 있다.

여기서 익스텐더를 첨가하면 할수록 돌기패턴(20)의 형상이 곧아지는데, 20중량부 미만으로 첨가되면 바인더와 반응될 수 있는 양이 작아 돌기패턴(20)을 견고하게 형성시켜주기에 미미한 양이고, 40중량부를 초과하면 바인더와 반응되지 않고 남은 미반응 익스텐더가 존재하게 되기 때문에 돌기패턴(20)의 형상이 오히려 유려하고 매끄럽지 못해지므로, 20~40중량부(더욱 바람직하게는, 30~35중량부)의 양으로 첨가되는 것이 바람직하다.

익스텐더로는 필러나, 실리카, 세라믹 및 글래스비드 중 어느 하나 이상을 선택적으로 사용할 수 있는데, 세라믹으로는 탄화규소(SiC) 분말을 적용할 수 있다.

단, 익스텐더는 반드시 상술된 종류에 한정되는 것만은 아니고, 돌기패턴(20)을 매끈하게 만들어줄 수 있고 베임 및 찔림에 견딜 수 있는 것이라면 어느 것을 사용하여도 무방하다. 그 예로는 유리섬유가 될 수도 있다.

4. 경화제는 돌기조성물(I)을 경화시켜 발수원단(10)의 표면에 형성되는 돌기패턴(20)의 형상이 유지되게끔 안정적으로 경화시켜주는 구성이다.

즉 경화제는 베이스원단(1)을 발수가공하여 베이스원단(1)과 발수제(2a)를 물리적으로 결합시킨 후, 돌기조성물(I)이 발수제(2a)가 덮인 원사(1a)들 사이 공간으로 함침되면서 경화되도록 하여 접착제 없이 돌기패턴(20)을 형성시키도록 하기 위한 것이다.

이런 이유로, 경화제가 5중량부 미만이면 돌기패턴(20)을 안정적으로 경화시켜주기 어렵고, 15중량부를 초과하면 돌기조성물(I)이 돌기패턴(20)으로 형성되기도 전에 경화되어버려 원하는 모양의 돌기패턴(20)이 완성되기 전에 경화되는 문제점이 발생하므로, 경화제가 5~15중량부(바람직하게는, 7~10중량부)의 범위로 포함되는 것은 중요한 의미가 있다.

경화제는 예컨대, 저온 경화용 우레아, 저온 경화용 아미드 중 어느 하나 이상을 선택적으로 사용할 수 있으나, 반드시 상기의 종류에 한정되는 것만은 아니고 경화제로 사용될 수 있는 물질이라면 다양하게 적용 가능하다.

5. 촉매는 경화제의 속도를 가속화시켜 생산 효율을 향상시키는 구성이다.

촉매로는 5가의 인산인 것이 바람직하며, 실험 결과 0.1중량부 미만이면 경화제의 속도를 촉진시켜 생산시간을 절감시키는데 미미한 양이고, 3중량부를 초과하면 경화제의 속도를 과속화시켜 돌기조성물(I)이 돌기패턴(20)으로까지 완성되기 전에 경화가 완료되어버리므로, 촉매는 0.1~3중량부의 범위로 포함되도록 하는 것이 바람직하다.

마지막으로, 제3단계는 돌기패턴(20)이 형성된 발수원단(10)을 열경화시킴으로써, 베임 방지 또는 찔림 방지를 위한 내절단성 원단을 제조하는 단계이다. (S3)

말하자면, 제3단계는 내절단성을 가지는 원단으로 완성하기 위해 마무리하는 단계로써, 실크스크린 인쇄방식으로 돌기패턴(20) 인쇄가 완료된 발수원단(10)을 140~150℃의 온도로 유지되고 있는 컨베이어로 이송시켜 40~60초 동안 열경화시킨 후 내절단성 원단을 이루는 제품이 완성된다.

이때 140℃ 미만이나 40초 미만으로 열경화시키면 돌기패턴(20)을 최종적으로 경화시키는데 많은 시간이 소요되고, 150℃를 초과하거나 60초를 초과하여 열경화시키면 너무 높은 온도로 인해 돌기패턴(20)에 금이 가면서 깨질 우려가 있으므로, 돌기패턴(20)이 형성된 발수원단을 140~150℃ 하에서 40~60초 동안 열경화시키는 것은 중요한 의미가 있다.

이처럼 종래 복잡한 과정을 거쳐야만 내절단성 원단을 제조할 수 있는 것이 아니라, 본 발명과 같은 간단한 공정으로도 내절단성을 가지는 원단을 제조할 수 있게 되는 것이다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내절단성 원단의 베임 방지 또는 찔림 방지 예시도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명을 통하여 제조되는 내절단성 원단이 베이거나 찔리게 되더라도 저항성을 가지게 됨이 확인됨을 알 수 있다.

한 예로, 도 8-(a)는 내절단성 원단이 날카롭고 예리한 칼에 의해 베일 때 베이지 않도록 방지되는 모습을 나타낸 것으로, 칼날이 돌기패턴(20)의 위로만 지나가기 때문에 실제로 내절단성 원단이 베이지 않게 된다.

다른 예로, 도 8-(b)는 내절단성 원단이 날카롭고 예리한 가위, 철사, 나뭇가지 및 송곳과 같은 물체에 의해 찔릴 때 뚫리지 않도록 방지되는 모습을 나타낸 것인바, 날카롭고 예리한 물체가 내절단성 원단을 찌를 때 인접하게 위치된 돌기패턴(20)들의 사이로 부딪히더라도 돌기패턴(20)들이 내절단성 원단을 잡고 있기 때문에 저항이 생기면서 뚫리지 않게 된다.

즉 원사(1a)의 올이 풀려야 내절단성 원단을 뚫고 지나가는데, 돌기패턴(20)이 발수원단(10)을 이루는 원사(1a)의 경사 및 위사 접합지점을 지그재그 형태로 잡고 있는 형태로 형성되어 있어서 원사(1a)의 올이 풀리지 않아 예리한 물체가 내절단성 원단으로 일부만 들어가고 더이상 뚫리지 않도록 방어해줄 수 있게 되는 것이다.

따라서 본 발명의 내절단성 원단은 발수제(2a)로 원사(1a)를 함침시켜 발수원단(10)을 제조하고도 통기성을 부여하여 원단 고유의 기능인 유연성을 확보하면서, 베임 방지 및 찔림 방지가 가능함에 따라 내구성이 우수한 효과가 도출된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다.

본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 베이스원단
1a: 원사
2a: 발수제
2b: 초발수제
10: 발수원단
20: 돌기패턴
100: 평판 실크스크린 인쇄기
110: 스테이지판
120: 스크린
121: 메시망
130: 스퀴지
I: 돌기조성물

Claims (10)

1. 베이스원단을 발수제에 함침시켜 발수가공된 발수원단을 제조하는 제1단계;
   상기 발수원단 상에 안료, 바인더, 경화제, 촉매 및 익스텐더를 10~15 : 40~70 : 5~15 : 0.1~3 : 20~40 중량비로 포함하는 돌기조성물을 실크스크린 인쇄방식으로 상기 발수원단의 내부로 침투시키면서 상기 발수원단의 표면에 돌출된 형상으로 인쇄하여 돌기패턴을 형성하는 제2단계; 및
   상기 돌기패턴이 형성된 상기 발수원단을 열경화시킴으로써, 베임 방지 또는 찔림 방지를 위한 내절단성 원단을 제조하는 제3단계;로 이루어지며,
   상기 익스텐더는 실리카, 세라믹 및 글래스비드 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 발수원단은,
   상기 베이스원단의 표면이 상기 발수제에 코팅 형성되는 것을 특징으로 하는 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1단계의 발수제는,
   불소계 발수제 또는 실리콘계 발수제인 것을 특징으로 하는 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단의 제조방법.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2단계의 실크스크린 인쇄방식은,
   상기 발수원단이 안착되는 스테이지판과, 상기 스테이지판의 상부에 이격 설치되고 메시망이 관통 형성된 스크린과, 상기 스크린 상에서 상기 메시망을 통하여 상기 발수원단의 표면에 돌기패턴이 인쇄되도록 하는 스퀴지로 이루어진 평판 실크스크린 인쇄기로 실시하는 것을 특징으로 하는 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단의 제조방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 평판 실크스크린 인쇄기는,
   상기 스테이지판으로부터 상기 스크린이 수직방향으로 상하 이동되면서 상기 발수원단의 표면에 상기 돌기패턴을 구현하는 것을 특징으로 하는 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단의 제조방법.
7. 베이스원단을 발수제에 함침시켜 발수가공된 발수원단; 및
   상기 발수원단 상에 안료, 바인더, 경화제, 촉매 및 익스텐더를 10~15 : 40~70 : 5~15 : 0.1~3 : 20~40 중량비로 포함하는 돌기조성물을 실크스크린 인쇄방식으로 상기 발수원단의 내부로 침투시키면서 상기 발수원단의 표면에 돌출된 형상으로 인쇄하여 형성되는 돌기패턴;으로 이루어지며,
   상기 익스텐더는 실리카, 세라믹 및 글래스비드 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단.
8. 제7항에 있어서,
   상기 발수원단은,
   상기 베이스원단의 표면이 상기 발수제에 코팅 형성되는 것을 특징으로 하는 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단.
9. 제7항에 있어서,
   상기 발수제는,
   불소계 발수제 또는 실리콘계 발수제인 것을 특징으로 하는 돌기패턴이 형성된 내절단성 원단.
10. 삭제

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