KR102288021B1 - 천연 울 및 복합 구조 원단을 이용한 신발용 갑피 - Google Patents

천연 울 및 복합 구조 원단을 이용한 신발용 갑피 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연 울 및 복합 구조 원단을 이용한 신발용 갑피에 관한 것으로, 내피를 폴리에틸렌(polythylene) 100중량%로 구성하고, 외피를 울(wool) 40~70중량%, 코튼(cotton) 10~20중량% 및 나일론(nylon) 10~40중량% 또는 폴리에틸렌(polyethylene) 10~40중량% 로 구성하되, 코튼은 구리(Cu)가 2~20g 함유된 구리 원사 5중량%와 95중량%의 아크릴(Acrylic)이 이온결합된 것으로, 구리에 의해 정전기 방지가 가능하고, 항균성, 축열 및 보온기능, 소취기능, 전자파 차폐 기능을 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

천연 울 및 복합 구조 원단을 이용한 신발용 갑피{Shoe upper using natural wool and composite fabric}
본 발명은 천연 울 및 복합 구조 원단을 이용한 신발용 갑피에 관한 것으로, 천연 울 및 구리 원사가 포함된 복합 구조 원단을 갑피로 사용하여 착화감과 더불어 항균, 보온, 전자파 차폐 등의 기능성을 향상시킬 수 있도록 하는 신발용 갑피에 관한 것이다.
신발은 발을 보호하기 위해 신는 것으로, 일반적으로 밑창과 중창이 결합된 바닥 부분에 발을 감싸는 갑피 등이 부착되고, 사이즈 조절을 위해 끈이 연결되는 것이다. 특히, 갑피 부분은 신발의 착용감을 결정하는데 중요한 부분으로, 갑피의 기능성을 향상시킬 수 있는 다양한 방법들이 안출되고 있다. 그 중에서도 울(wool)은 구김이 잘 가지 않고, 보온성 및 통기성이 우수하여 갑피 원단으로 많이 사용된다. 그렇지만, 100% 울의 원단은 가공 비용이 많이 들고, 강도가 약한 문제점이 있다. 따라서, 100% 울의 원단보다는 울과 화학섬유가 혼방된 원단을 많이 사용되며, 보편적으로 울과 폴리에틸렌의 혼방원단 또는 울과 나일론의 혼방원단이 많이 사용된다.
특허문헌 1은 양모섬유를 이용한 신발 및 신발의 제조에 이용되는 갑피의 제조방법에 관한 것이다. 특허문헌 1은 신발 갑피 제조에 양모섬유를 이용하여 땀의 배출을 용이하게 하고, 착화감을 향상시켜 발에 편안함을 줄 수 있도록 한 것이다.
그렇지만, 특허문헌 1은 울 섬유의 함량이 높아, 인장강도가 떨어지며, 원단 가공 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
(문헌 1) 등록특허공보 제10-1686896호 (2016.12.15)
본 발명은 천연 울 및 복합 구조 원단을 이용한 신발용 갑피에 관한 것으로, 천연 울 및 구리 원사가 포함된 복합 구조의 갑피 원단을 사용하여 착화감 및 기능성이 향상된 신발을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 천연 울 및 복합 구조 원단을 이용한 신발용 갑피에 관한 것으로, 상기 갑피는 내피와 외피로 구성되며, 상기 내피는 폴리에틸렌(polyethylene) 100중량%가 포함되고, 상기 외피는 울(wool) 40~70중량%, 코튼(cotton) 10~20중량% 및 나일론(nylon) 10~40중량% 또는 폴리에틸렌(polyethylene) 10~40중량%를 포함하며, 상기 코튼(cotton)은 5중량%의 구리 원사와 95중량%의 아크릴(Acrylic)이 이온 결합된 것임을 특징으로 한디.
또한, 본 발명에서는 상기 구리 원사에는 2~20g의 구리(copper)가 함유되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에서는 상기 외피는 표면, 중간면, 이면의 3중으로 구성되며, 상기 외피의 표면은 100중량% 울 또는 100중량% 나일론 원사 중 하나의 원사로 구성되며, 상기 중간면은 상기 표면에 구성된 원사 중 나머지 하나의 원사로 택일 구성되고, 상기 이면은 100중량%의 울과 구리 원사가 포함된 코튼이 합, 연사되며, 상기 표면은 중간면과 서로 연결 교직하여 편직되며, 상기 중간면은 이면과 서로 연결 교직하여 편직되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 천연 울 및 복합 구조 원단을 이용한 신발용 갑피에 관한 것으로, 천연 울의 비율을 신발 용도에 맞도록 혼합하여 사용함으로써, 신발에 적합한 강도 및 경도를 유지할 수 있어, 착화감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 천연 울 및 복합 구조 원단을 이용한 신발용 갑피에 관한 것으로, 구리 원사가 포함된 울 혼방원단을 사용하여 향균, 소취, 축열, 보온, 정전기 방지 등 신발의 기능성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 천연 울 및 복합 구조 원단을 사용하여, 원단 가공 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 종래의 신발을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 천연 울 및 복합 구조 원단을 이용한 신발용 갑피에서 구리 원사가 포함된 원단의 항균 기능 시험 성적결과를 도시한 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 천연 울 및 복합 구조 원단을 이용한 신발용 갑피에서 구리 원사가 포함된 원단의 탈취 기능 시험 성적결과를 도시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 천연 울 및 복합 구조 원단을 이용한 신발용 갑피에서 구리 원사가 포함된 원단의 축열 및 보온 기능 시험 성적결과를 도시한 도면.
도 5a 내지 5c는 본 발명에 따른 천연 울 및 복합 구조 원단을 이용한 신발용 갑피에서 구리 원사가 포함된 원단의 중금속 검출 여부 시험 성적결과를 도시한 도면.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 천연 울 및 복합 구조 원단을 이용한 신발용 갑피에서 구리 원사가 포함된 원단의 유해물질 검출 시험 성적결과를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 천연 울 및 복합 구조 원단을 이용한 신발용 갑피가 사용된 신발의 실시예를 도시한 도면.
본 발명은 천연 울 및 복합 구조 원단을 이용한 신발용 갑피에 관한 것으로, 상세한 설명은 다음과 같다.
도 1은 일반적인 종래의 신발을 도시한 것이다. 도 1에 도시된 것과 같이, 신발(10)은 발을 보호하기 위해 신는 것으로, 밑창(12), 갑피(14), 텅(16), 신발끈(18)으로 구성된다. 밑창(12)은 신발(10) 창 중에서 바닥에 닿는 부분으로, 가죽, 합성고무, 플라스틱, 우레탄의 합성수지 등이 사용된다. 갑피(12)는 안창과 겉창의 신발(10) 상부 부분, 즉, 신발(10)의 바닥을 제외한 겉 부분이다. 갑피(14)는 신발(10)의 밑창(12)에 부착되며, 내측으로는 공간이 형성되어, 발을 수용할 수 있도록 한다. 갑피(14)는 내피와 외피로 나누어진다. 내피는 내측의 갑피(14) 부분으로, 발이 직접 닿는 부분이며, 외피는 외측의 갑피(14) 부분이다. 또한, 갑피(14)에는 끈을 연결할 수 있도록 다수개의 끈 구멍이 형성된다. 텅(16)은 발등을 보호하거나 물기를 막기 위한 것으로, 혀 모양으로 된 부분이다. 신발끈(18)은 사이즈 조절을 가능하게 하는 것이다. 신발끈(18)은 갑피(14)에 형성된 다수개의 끈 구멍을 통과하여 연결되며, 갑피(14)를 조이거나, 느슨하게 조절할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명에서 사용되는 천연 울 및 복합 구조 원단 갑피에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.
본 발명에서 내피는 폴리에틸렌(polyethylene) 100중량%가 사용된다.
폴리에틸렌(polyethylene) 섬유는 폴리에틸렌을 용융 방사하여 얻어지는 합성 섬유이다. 폴리에틸렌은 저압, 중압 및 고압으로 중합되며, 특히 중압법 폴리에틸렌은 결정성이 높아 강도 및 내열성, 내열수성이 우수한 특징을 가진다.
본 발명에서 외피는 외피 전체 중량 중 울(wool) 40~70%, 나일론(nylon) 10~40중량% 또는 폴리에틸렌(polyethylene) 10~40중량%, 코튼(cotton) 10~20중량% 로 혼합된다.
울(wool)은 주로 양모를 말한다. 울은 감촉이 부드럽고, 보온성이 뛰어나며, 흡습성 또한 우수하다. 본 발명에서 사용되는 메리노 울은 특히 구김이 잘 가지 않고, 때가 잘 묻지 않으며, 자연적으로 자외선 차단 기능이 있는 것이 특징이다. 또한, 신축성과 회복력이 뛰어난 이점을 가진다.
나일론(nylon)은 합성 섬유로, 인장강도가 다른 섬유보다 월등하며, 양모보다 가볍고, 탄력성, 흡수성 및 보온성도 겸비한 것이다. 본 발명에서는 울과 나일론을 혼방하여, 형태의 안정성이 뛰어나며, 강도 및 경도가 우수한 효과가 있어, 신발의 착화감을 향상시키는 것이 가능하다.
본 발명에서 코튼(cotton)은 5중량%의 구리 원사(도전사)와 95중량%의 아크릴(Acrylic)이 혼합된 것으로, 더욱 상세하게는 아크릴에 구리 성분을 이온 결합시켜 제조한 섬유이다. 이때, 본 발명의 구리 원사는 구리 성분이 2~20g 정도 함유된다. 구리 성분이 2g 이하로 함유되면, 구리 원사의 기능성이 떨어질 수 있으며, 20g 이상 함유되는 경우에는 원가의 상승으로, 제품 생산이 어려워지는 문제가 발생할 수 있어, 이를 방지하기 위함이다. 한편, 구리(copper)는 항균성, 내마모성 및 도전성이 우수한 특징을 가지는 것이다. 따라서, 구리 원사는 항균 및 정전기 방지 기능 등 구리가 가지는 많은 효능이 반영구적으로 지속되는 기능성 섬유로서의 역할이 가능하다.
도 2는 구리 원사가 포함된 원단의 항균기능 시험 결과를 나타낸 것이다. 도 2는 KS K 0693 시험방법을 사용한 것으로, 구리 원사가 포함된 원단의 시험편과 표준 면포의 대조편에 각각 시험항목의 대장균, 황색포도상구균, 메티실린내성황색포도상구균, 폐렴균, 녹농균을 각각 접종하여, 18시간 배양한 후, 균의 감소율을 나타낸 결과이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 18시간 후, 본 시험편에서는 ND(검출되지 않음)의 결과를 확인할 수 있으며, 그에 반해, 18시간 후 대조편에서는 균 수가 크게 증가한 것을 확인할 수 있다. 본 시험편의 정균감소율(%)은 99.9%로, 구리 원사의 구리 이온이 미생물의 세포구조를 파괴하여 세균 번식을 강하게 억제한다는 것을 확인할 수 있다.
도 3a 및 도 3b은 구리 원사가 포함된 원단의 탈취 기능 시험 결과를 나타낸 것이다. 도 3a 및 도 3b는 시험 가스에 황화수소를 주입한 후, 시간 경과에 따른 시험가스의 농도 감소율을 검출하는 시험이다. 이때, blank 농도는 시료가 없는 상태에서 진행한 농도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 30분씩 시간이 경과함에 따라, blank농도는 거의 일정한 농도지만, 본 시험에 사용된 원단 샘플의 농도는 0분일 때, 50(μmol/mol)에서 < 0.1 (μmol/mol)로 농도 감소율이 99.8%로 확연히 감소한 것을 확인할 수 있다. 시간경과에 따른 가스농도 곡선에서도 30분 이후부터의 그래프 꺾임이 크게 꺾어진 것을 확인 가능하다. 즉, 구리 원사가 포함된 원단은 항균력이 우수하여 세균의 번식을 억제함으로써 균의 사체나 배설물에서 발생하는 악취를 제거하는데 뛰어난 효과가 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 구리 원사가 포함된 원단의 축열 및 보온 기능의 시험 결과를 나타낸 것이다. 도 4a 및 도 4b는 시험편과 표준 면포의 대조편을 사료 거치대에 올려 고정한 후, 30cm 이상 떨어진 높이에서 광을 조사한 것으로, 총 40분의 시험시간 중 30분은 광을 조사하고, 10분은 소등한 상태의 결과를 나타낸 것이다. 도 4에 도시된 것과 같이, 본 시험편은 시험시간 30분경과 후, 56.1℃이며, 대조편은 48.2℃ 임을 확인할 수 있다. 이후, 10분간의 소등 후, 시험편은 34.2℃, 대조편은 37.1℃임을 확인할 수 있다. 즉, 구리 원사가 포함된 원단은 구리가 가지고 있는 축열 기능으로 인해, 표준 면포보다 보온성이 뛰어나 체온 유지 기능에 뛰어난 효과가 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 구리 원사가 포함된 원단의 중금속 검출 여부 시험 결과를 나타낸 것이다. 중금속 검출 여부 시험은 구리 원사가 포함된 원단을 시험편으로 하여, 온도15~25℃, 습도20~60%의 시험환경에서 진행된 것이다. 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 시험결과 납(Pb), 카드뮴(Cd), 수은(Hg) 등의 중금속은 본 시험편에서 검출되지 않는다는 결과이다. 즉, 구리 원사가 포함된 원단은 인체에 무해하며, 신발용 원단으로서 사용이 적합하다는 것을 확인할 수 있다.
도 6a 내지 6c는 구리 원사가 포함된 원단의 유해물질 검출 여부 시험결과이다. 먼저, 도 6b는 아릴아민 검출 여부 시험 결과를 나타낸 것이다. 아릴아민은 발암성 물질로, 특히 아릴아민 중 벤지딘은 시안화물 검사와 염료 합성에 사용되는 방향성 발암물질로, 장기간 노출될 경우 결막염이나 방광암에 걸릴 확률이 높은 독성물질이다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 구리 원사가 포함된 원단을 본 시험편으로 하여 시험한 결과, 아릴아민은 검출되지 않는다는 결과이다.
도 6c는 알러지성 염료 및 수소이온 농도지수, 포름알데히드 검출 여부 시험 결과를 나타낸 것이다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 알러지성 염료 및 포름알데히드 는 검출되지 않는다는 결과이다. 수소이온 농도지수는 6.3으로, 아동용 섬유 제품 내의, 중의류는 4.0~7.5, 외의류 및 침구류는 4.0~9.0의 범위에 모두 기준에 부합하다는 결과이다. 즉, 도 6a 내지 6c를 통해 구리 원사가 포함된 본 원단이 인체에 무해하며, 신발용 원단으로서의 사용이 적합하다는 것을 확인할 수 있다.
더불어, 구리 원사가 포함된 원단은 구리 원사 내의 함유된 구리의 뛰어난 도전성으로 인해, 마찰대전압이 낮아 아토피 및 피부염 악화의 원인이 되는 정전기 방지에 효과적이며, 또한, 전자파를 반사시킴으로써, 전자파 산란효과가 나타나도록 하여 전자파 차폐에도 효과적이다.
다음, 외피의 혼합 비율에 관한 상세한 설명은 다음과 같다. 본 발명에서 외피는 외피 전체 중량 중 울(wool) 40~70%, 나일론(nylon) 10~40중량% 또는 폴리에틸렌(polyethylene) 10~40중량%, 코튼(cotton) 10~20중량% 로 혼합된다.
Wool Nylon cotton(including copper) 결과
1 40% 50% 10%(5%) 적합
2 50% 40% 10%(5%) 적합
3 60% 30% 10%(5%) 최적합
4 70% 20% 10%(5%) 적합
<표 1. 울, 나일론, 코튼의 혼합비율에 따른 품질 테스트 결과>
표 1은 외피 원단을 구성하는 울, 나일론, 코튼 섬유의 혼합비율에 따른 품질 테스트 결과를 나타낸 것으로, 표 내의 비율은 모두 중량%이다. 테스트는 울(wool)과, 나일론(nylon)의 비율만 조정하여 테스트한 것이며, 구리 원사가 포함된 코튼 (cotton)의 비율은 10중량%의 동일한 비율이 포함된 것이다.
표 1에 나타난 것과 같이, 울(wool)의 혼합 비율이 40~70중량%인 경우 신발용 갑피 원단으로 적합하다는 결과이다. 테스트 1은 울(wool) 40중량%, 나일론(nylon) 50중량%의 혼합비율인 경우로, 울의 비율이 나일론의 비율보다 작아, 가시적으로 폴리 원단 제품과 가까운 느낌이 들어, 최적합의 비율이라고 판단하기에는 어렵다는 결과이다. 테스트 2는 울(wool) 50중량%, 나일론(nylon) 40중량%의 혼합 비율로, 울의 중량을 조금 더 높인 경우로, 가시적인 부분은 향상되었지만, 조직구성의 터치감에 있어, 최적합의 비율이라고 판단하기에는 어렵다는 결과이다. 테스트 3은 울(wool) 60중량%, 나일론(nylon) 30중량%의 혼합비율로, 가시적인 느낌, 터치감 등 제품 생산에 있어, 가격 및 제품 품질에 있어 가장 최적합 하다는 결과이다. 테스트 4는 울(wool) 70중량%의 혼합비율인 경우로, 울의 비율을 더 높인 경우, 인장강도 및 원단 가공비용 면에서 최적합의 비율이라고 판단하기에는 어렵다는 결과이다. 즉, 표 1을 통해 울(wool) 60중량%, 나일론(nylon) 30중량%, 코튼(cotton) 10중량%로 혼합한 경우, 제품 생산 및 가공 비용면에서 가장 경쟁력을 가지며, 인장강도 등의 기계적 성질이 신발 용도에 가장 최적합하다는 것을 확인할 수 있다.
다음, 상기와 같은 비율로 혼합되는 외피는 다음과 같은 과정으로 제조된다 아래에서는 울(wool), 나일론(nylon) 및 코튼(cotton)을 사용한 경우의 제조과정을 나타낸 것으로, 나일론(nylon) 외에 폴리에틸렌(polyethylene)의 혼합도 가능하다. 먼저, 외피에 사용되는 100중량% 울(wool), 100중량% 나일론(nylon) 솜을 준비한 후, 미세먼지 제거 등의 공정을 거쳐 원사를 생산한다. 상기와 같이 생산된 원사는 편직기에서 각각 편직된다. 더욱 상세하게는 외피는 표면, 중간면, 이면의 3중으로 나누어 편직 되지만, 서로 교직하여 각각 연결되는 방식으로 편직된다. 먼저, 표면은 2/72'nm 100중량% 울(wool) 또는 200데니어 100중량% 나일론(nylon) 중 한가지 원사를 선택하여 편직, 형성되어 진다. 중간면은 상기 표면에 사용되는 원사중 나머지 하나의 원사를 사용하여 편직한다. 이때, 중간면에 사용되는 원사는 표면 원사와 교직 편직이 되므로, 중간면 원사의 영향으로 일부분의 표면에 멜란지(melange) 효과를 유발하게 된다. 또한, 표면과 중간면의 원사는 멜란지 효과를 나타내기 위해 각각 다른 색상의 원사가 사용된다. 이후, 이면에서는 1/48'nm의 울과 구리 원사가 포함된 30/1'ne 코튼을 합, 연사하여 중간면의 원사와 서로 연결 교직하여 편직한다. 이후, 상기와 같은 방식으로 만들어진 내피와 외피를 합포하여 갑피를 제조한다.
도 7은 본 발명의 갑피를 이용하여 제작된 신발을 나타낸 것이다. 도 7과 같이, 본 발명의 갑피를 이용하여 제작된 신발은 천연 울 및 복합 구조 원단으로 제조되어, 강도 및 경도가 우수하며, 형태의 안정성이 뛰어나고, 착화감 및 무게감이 향상된다. 특히, 외피에는 구리 원사가 포함된 원단이 사용되어, 울의 기능성에 정전기 방지 기능, 축열ㆍ보온기능 및 항균성, 소취 기능, 전자파 차폐 기능이 더해져 기능성이 더욱 향상된 신발을 제공하는 것이 가능하게 된다.
10 : 신발 12 : 밑창
14 : 갑피 16 : 텅
18 : 신발끈

Claims (3)

  1. 신발(10)용 갑피(12)에 있어서,
    상기 갑피(12)는 내피와 외피로 구성되며,
    상기 내피는 폴리에틸렌(polyethylene) 100중량%가 포함되고,
    상기 외피는 울(wool) 40~70중량%, 코튼(cotton) 10~20중량% 및 나일론(nylon) 10~40중량% 또는 폴리에틸렌(polyethylene) 10~40중량%를 포함하며,
    상기 코튼(cotton)은 5중량%의 구리 원사와 95중량%의 아크릴(Acrylic)이 이온 결합된 것임을 특징으로 하는 천연 울 및 복합구조 원단을 이용한 신발용 갑피.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구리 원사에는 2~20g의 구리(copper)가 함유되는 것을 특징으로 하는 천연 울 및 복합구조 원단을 이용한 신발용 갑피.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 외피는 표면, 중간면, 이면의 3중으로 구성되며,
    상기 외피의 표면은 100중량% 울 또는 100중량% 나일론 원사 중 하나의 원사로 구성되며,
    상기 중간면은 상기 표면에 구성된 원사 중 나머지 하나의 원사로 택일 구성되고,
    상기 이면은 100중량%의 울과 구리 원사가 포함된 코튼이 합, 연사되며,
    상기 표면은 중간면과 서로 연결 교직하여 편직되며,
    상기 중간면은 이면과 서로 연결 교직하여 편직되는 것을 특징으로 하는 천연 울 및 복합구조 원단을 이용한 신발용 갑피.
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