KR102411153B1

KR102411153B1 - 투습성이 우수한 투습방수원단

Info

Publication number: KR102411153B1
Application number: KR1020200018178A
Authority: KR
Inventors: 고경찬; 박은호; 최호연; 고성빈
Original assignee: 고경찬
Priority date: 2020-02-14
Filing date: 2020-02-14
Publication date: 2022-06-23
Also published as: KR20210104946A

Abstract

본 발명은 투습방수 필름, 일방향 수분전이원단으로 형성되는 투습성이 우수한 투습방수원단에 있어서, 상기 일방향 수분전이원단은 섬유원단으로 형성되어 일면이 투습방수 필름과 접합되고 타면의 일부에 소수성 코팅층이 형성되어 소수성 코팅층은 수분을 흡수하는 흡수부로 형성되며, 상기 소수성 코팅층과 투습방수 필름 사이는 수분이 저장되는 수분저장부가 형성되어 투습성이 향상되는 투습성이 우수한 투습방수원단에 관한 것이다.

Description

투습성이 우수한 투습방수원단{BREATHABLE AND WATERPROOF FABRIC WITH EXCELLENT BREATHABLE FUNCTION}

본 발명은 투습성이 우수한 투습방수원단에 관한 것으로 수분을 흡수하여 일방향 전이성을 가지는 원단을 통해 투습성이 크게 향상된 투습성이 우수한 투습방수원단에 관한 것이다.

일반적으로 투습방수 원단은 외부의 빗방울 등과 같은 물이 원단 밖에서 원단 안으로 통과 못하게 하고 몸의 체내에서 방출되는 수증기 형태의 수분을 원단 안에서 원단 밖으로 나갈 수 있도록 기능을 갖는 원단으로 스포츠웨어, 군복, 텐트 등에 사용되고 있다.

이러한 투습방수 소재에 대한 기술 개발은 1960년대부터 꾸준히 진행되어 1970년 중후반 고어텍스의 개발을 기점으로 가속화되 었으며 현재에도 그 성능 향상을 위한 다양한 개발이 진행되어 오고 있다.

투습방수원단을 구성하는 방수소재는 PTFE 필름, 폴리에스터 필름, PU 라미네이션 등 3가지 소재로 분류되고, 고어텍스는 PTFE 필름으로 현재 전세계 투습방수 시장을 리드하고 있으나, 현존 투습방수 소재를 대체할 수 있는 새로운 소재 개발이 지속적으로 시도되고 있는 실정이다.

종래에 투습방수원단의 제조는 이형지 위에 수지를 코팅하여 친수무공형 또는 다공성 필름 또는 PTFE 필름을 제조한 후 이것을 접착제로 원단과 접합시켜 투습방수포를 제조하는 라미네이팅 방법이다. 이러한 방식으로 제조되는 투습방수원단은 다공성 필름 또는 PTFE 필름으로 인해 방수성이 우수하나 투습성이 낮은 문제가 있었다.

이에 일본 특허공개 제2006-45716호에 있어서, 섬유의 표면에 다수의 미세 구멍을 가짐과 동시에 섬유의 중심부근에 중공부를 가지고, 그 중공부에 의한 중공율이 25~65%로인 폴리아미드계 중공 섬유를 적어도 일부에 이용하게 되는 섬유 포백과, 그 섬유 포백의 적어도 편면에 적층되고 있는 수지층을 갖고 구성되는 것을 특징으로 하는 투습 방수성 포백이 제안된 바 있다. 그러나, 상기 미세 구멍을 가진 원단 및 중공 섬유를 이용하면, 인장강도나 내마모성 등의 기계적 강도에 있어서 취약하게 되고, 마찰에 대한 내구성이 낮아 원단이 손상되기 쉬운문제점이 있다.

또한, 일본 특허공개 제2007-186817호에 있어서, 섬유 포백의 편면에 폴리에스테르(Polyester)계 수지와 수용성 고분자와의 혼합 수지 용액을 도포하고, 건조후 세척 처리하는 것을 특징으로 하는 투습 방수성 포백의 제조방법이 제안된 바 있다. 상기 투습 방수성 포백은 리사이클(Recycle)이 가능한 장점이 있는 대신, 기공이 없어 공기투과도가 낮아 투습 방수성의 물성이 낮은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 수분을 흡수하여 일방향 전이성을 가지는 원단을 투습방수 필름과 접합하여 방수성이 높으면서 투습성이 향상되는 투습성이 우수한 투습방수원단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 일방향 전이성을 가지는 원단을 통해 흡수된 수분이 저장되어 피부 접촉면에서의 건조성을 향상시켜 쾌적성이 향상된 투습성이 우수한 투습방수원단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 일방향 전이성을 가지는 원단의 내마모성을 향상하여 내마모성이 향상된 투습성이 우수한 투습방수원단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 투습방수 필름, 일방향 수분전이원단으로 형성되는 투습성이 우수한 투습방수원단에 있어서, 상기 일방향 수분전이원단은 섬유원단으로 형성되어 일면이 투습방수 필름과 접합되고 타면의 일부에 소수성 코팅층이 형성되어 소수성 코팅층은 수분을 흡수하는 흡수부로 형성되며, 상기 소수성 코팅층과 투습방수 필름 사이는 수분이 저장되는 수분저장부가 형성되어 투습성이 향상되는 것을 특징으로 하는 투습성이 우수한 투습방수원단을 제공한다.

또한, 상기 소수성 코팅층은 일방향 수분전이원단 타면의 표면적 60~90%로 형성되는 것을 특징으로 하는 투습성이 우수한 투습방수원단을 제공한다.

또한, 상기 소수성 코팅층의 두께는 50~300㎛인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 투습성이 우수한 투습방수원단을 제공한다.

또한, 상기 일방향 수분전이원단은 섬유원단은 폴리아미드사와 폴리에스테르사로 형성되는 것을 특징으로 하는 투습성이 우수한 투습방수원단을 제공한다.

또한, 상기 일방향 수분전이원단은 폴리아미드사 60~90중량%와 폴리에스테르사 10~40중량%로 형성되는 것을 특징으로 하는 투습성이 우수한 투습방수원단을 제공한다.

또한, 상기 일방향 수분전이원단은 평량이 150~300g/㎡인 것을 특징으로 하는 투습성이 우수한 투습방수원단을 제공한다.

또한, 상기 투습방수 필름은 폴리우레탄(Polyuretane) 필름 또는 폴리테트라플루오르로에틸렌(Polytetrafluoroethylene; PTFE) 필름인 것을 특징으로 하는 투습성이 우수한 투습방수원단을 제공한다.

또한, 상기 투습방수 필름의 일방향 수분전이원단이 접착되지 않는 면에 지지원단이 형성되고, 상기 지지원단은 메시구조를 가지는 섬유원단인 것을 특징으로 하는 투습성이 우수한 투습방수원단을 제공한다.

본 발명에 따른 투습성이 우수한 투습방수원단은 수분을 흡수하여 일방향 전이성을 가지는 원단을 투습방수 필름과 접합하여 방수성이 높으면서 투습성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 투습성이 우수한 투습방수원단은 일방향 전이성을 가지는 원단을 통해 흡수된 수분이 저장되어 피부 접촉면에서의 건조성을 향상시켜 쾌적성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 일방향 전이성을 가지는 원단을 폴리아미드사와 폴리에스테르사로 형성하여 내마모성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 투습성이 우수한 투습방수원단의 구조를를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 투습성이 우수한 투습방수원단의 작용상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 일방향 수분전이원단의 소수성 코팅층의 다양한 실시형태를 나타낸 도면이다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 '섬유원단'이라 함은 제직 또는 편직에 의해 제조되는 물품, 부직포 및 섬유상 웹 등을 모두 포함하는 의미로 사용한다.

도 1은 본 발명에 따른 투습성이 우수한 투습방수원단의 구조를를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 투습성이 우수한 투습방수원단의 작용상태를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 일방향 수분전이원단의 소수성 코팅층의 다양한 실시형태를 나타낸 도면이다.

본 발명은 도 1,2에서와 같이 투습방수 필름(200), 일방향 수분전이원단(100)으로 형성되는 투습성이 우수한 투습방수원단에 관한 것이다.

상기 투수방수 필름(200)은 현재 개발되어 사용되는 투수방수 필름은 모두 사용할 수 있으나, 기능성이 입증된 미세다공성이 우수하고 투습방수 성능이 우수한 투수방수용 폴리우레탄(Polyuretane) 필름이나 폴리테트라플루오르로에틸렌(Polytetrafluoroethylene; PTFE) 필름을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 투습방수 필름의 두께가 너무 얇으면 방수 기능이 저하되고 내구성이 약하여 필름이 박리될 수 있으며, 필름 두께가 너무 두꺼우면 투습기능이 저하되고 직물의 촉감이 뻣뻣해 질 수 있으므로 상기 투습방수 필름은 평량이 5~40g/㎡인 것이 바람직한 것으로 투수방수용 폴리우레탄(Polyuretane) 필름의 경우 5~20g/㎡인 것이 바람직하며, 폴리테트라플루오르로에틸렌(Polytetrafluoroethylene; PTFE) 필름은 15~40g/㎡인 것이 바람직할 것이다.

상기 일방향 수분전이원단(100)은 섬유원단으로 형성되어 일면이 투습방수 필름과 접합되고 타면의 일부에 소수성 코팅층(150)이 형성되어 도 2에서와 같이 수분이 소수성 코팅층(150)이 형성되지 않은 간극으로 수분이 흡수되고, 소수성 코팅층(150)의 수분 반발력에 의해 수분이 투습방수 필름(200)으로 수분을 전달시켜 투수성을 향상시킨다.

상기 일방향 수분전이원단을 형성하는 섬유원단은 면, 레이온, 모, 견 등과 같은 친수성 원사로 형성될 수 있으며, 폴리아미드사, 폴리에스테르사, 폴리올레핀사등 합성섬유 원사로 형성될 수 있다.

본 발명의 일방향 수분전이원단을 형성하는 섬유원단은 투습방수원단의 내마모성을 위해 합섬섬유 원사를 사용하는 것이 바람직한 것으로 폴리아미드사, 폴리에스테르사, 폴리올레핀사를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 일방향 수분전이원단은 일방향 수분전이원단의 수분 흡수율을 높이기 위해 합성섬유 중 공정수분율이 높고, 강도가 우수한 폴리아미드사와 물성이 우수한 폴리에스테르사로 형성되는 것이 바람직할 것이다.

상기 일방향 수분전이원단(100)이 폴리아미드사와 폴리에스테르사로 형성될 경우 폴리아미드사 60~90중량%와 폴리에스테르사 10~40중량%로 형성되는 것이 바람직할 것이다.

상기 일방향 수분전이원단(100)의 소수성 코팅층(150)은 섬유원단에 얇은 막형태로 형성되는 층으로 섬유원단의 조직에 따라 형성되는 공극이 유지된 상태로 소수성 코팅층이 형성된다.

상기 소수성 코팅층(150)은 50~300㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직한 것으로 소수성 코팅층의 두께가 50㎛ 미만으로 형성될 경우 일방향 전이성이 저하될 수 있으며, 마찰로 인한 박리가 발생될 수 있다. 또한, 소수성 코팅층의 두께가 300㎛를 초과이상인 경우 섬유원단의 공극이 막혀 투수성이 저하될 수 있다.

상기 소수성 코팅층(150)은 100~250㎛의 두께로 형성되는 것이 가장 바람직할 것이다.

상기 소수성 코팅층(150)은 상기 소수성 코팅제가 코팅되어 형성되는 것으로 상기 소수성 코팅제는 투명색으로 원단의 고유의 색상을 저해하지 않는 것이 바람직한 것으로 발수제, 바인더로 형성된다.

상기 발수제는 불소계 발수제, 실리콘계 발수제, 불소-실리콘계 발수제, 아크릴계 발수제, 폴리에틸렌계 발수제, 폴리프로필렌계 발수제, 폴리아미드계 발수제, 폴리에스테르계 발수제 폴리메틸계 등을 사용할 수 있으며, 코팅층의 두께로 조절이 용이한 실리콘계 발수제를 사용하는 것이 가장 바람직하며, 테트라에틸오소실리케이트(Tetraethyl-Orthosilicate, TEOS)를 사용하여 졸겔법으로 제조되는 실리콘계 발수제를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 발수제는 가공성을 높이기 위해 용매, 증점제 등을 같이 사용할 수 있을 것이다.

본 발명에 사용되는 바인더는 섬유제품에 사용되는 바인더는 어느 것이나 사용할 수 있으며, 일예로 아크릴계 바인더, 실리콘계 바안더, 폴리우레탄계 바인더 등을 모두 사용할 수 있다. 상기의 바인더 중 피부자극이 거의 없고 사용이 쉬운 투명색의 아크릴계 바인더를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 발수제와 바인더는 혼합하여 사용되는 것으로 발수제와 바인더의 혼합비는 사용되는 발수제와 바인더에 따라 조절될 수 있으며 일반적으로 발수제와 바인더는 중량비 9:1 내지 3:7로 혼합하여 사용할 수 있을 것이다.

상기 소수성 코팅제는 롤프린팅, 라미네이팅 등의 다양한 방법으로 섬유시트에 코팅될 수 있을 것이다.

상기 소수성 코팅제는 일방향 수분전이원단 타면 표면적의 60~90% 도포되어 소수성 코팅층(150)이 형성되는 것으로 상기 소수성 코팅층(150)은 0.5~5㎜의 소수성 코팅제가 코팅되지 않는 간극(170)이 형성되는 것이 바람직할 것이다.

상기 간극(170)은 소수성 코팅층(150)과 인접한 소수성 코팅층 사이의 틈으로 일방향 수분전이원단에 접촉된 수분을 흡수하여 투습방수 필름으로 전이시키는 통로 역할을 하는 곳으로 간극의 폭 또는 길이가 0.5㎜ 작거나, 간극의 폭 또는 길이가 5㎜보다 크면 일방향 수분전이 특성이 저하될 수 있다.

상기 소수성 코팅층는 도 3에서와 같이 도 3(a)와 같은 도트(dot) 형태, 또는 도 3(b)와 같은 줄무늬 형태, 또는 도 3(c)와 같은 격자무늬 형태 등 다양한 디자인된 문양으로 형성할 수 있으며, 간극의 폭 또는 길이가 0.5~5㎜ 내로 조절하여 문양을 디자인하여야 할 것이다.

또한, 상기 일방향 수분전이원단(100)은 소수성 코팅층(150)에서 흡수된 수분이 투습방수 필름을 통해 투습되기 전까지 저장되는 공간으로 일정량의 수분이 저장될 수 있도록 평량이 150~300g/㎡인 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 투습성이 우수한 투습방수원단은 내구성 향상을 위해 도 1에서와 같이 상기 투습방수 필름(200)의 일방향 수분전이원단(100)이 접착되지 않는 면에 지지원단(300)이 형성될 수 있다.

상기 지지원단(300)은 메시구조를 가지는 섬유원단으로 형성것이 바람직할 것이다.

또한, 상기 지지원단은 내구성을 위해 폴리에스테르사 등의 합성섬유로 제조되는 것이 바람직하며, 메시 구조의 직물 또는 편물인 것이 바람직할 것이다.

상기 지지원단(300)은 투습방수원단의 경량화를 위해 평량이 15~50g/㎡인 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 지지원단, 투습방수 필름, 일방향 수분전이원단은 일반적인 합지공정으로 투습성이 우수한 투습방수원단을 형성할 수 있는 것으로 아크릴계 바인더, 실리콘계 바안더, 폴리우레탄계 바인더 등을 사용하여 통해 합지할 수 있으며, 핫멜트 접착필름을 사용하여 합지할 수 있을 것이다.

상기와 같이 형성되는 본 발명에 따른 투습성이 우수한 투습방수원단는 도 2에서와 같이 일방향 수분전이원단(100)의 소수성 코팅층(150)을 수분이 흡수되는 흡수부로 형성되고, 상기 일방향 수분전이원단(100)이 수분이 저장되는 수분저장부로 형성되어 일방향 수분전이원단에 저장되는 수분은 섬유원단의 모세관 현상 및 소수성 코팅층의 발수작용으로 수분이 투습방수 필름(200)으로 이동하려는 경향을 가지게 된다.

따라서, 일방향 수분전이원단(100)에 저장된 수분이 지속적으로 투습방수 필름(200)으로 수분을 전달시켜 투습방수원단의 투습성이 증가하게 된다.

이하 본 발명에 따른 투습성이 우수한 투습방수원단를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

폴리에스테르사로 제조되는 평량이 약 23g/㎡인 메시 구조의 크리코트(Tricot) 원단을 지지원단으로 사용하였으며, 투습방수 필름은 평량이 약 20g/㎡인 폴리테트라플루오르로에틸렌(PTFE) 필름을 사용하였다.

일방향 수분전이원단은 폴리에스테르사로 제조되는 평량이 약 190g/㎡의 크리코트 원단에 소수성 코팅제를 롤프린팅 방식으로 두께 180㎛, 표면적의 약 80%로 코팅하여 소수성 코팅층을 형성하였다.

상기 소수성 코팅층은 6각형태로 코팅하였으며, 도 3(c)에서와 같이 간극의 폭은 약 1.2㎜로 형성하였으며, 상기 소수성 코팅제는 테트라에틸오소실리케이트(TEOS)를 사용하여 졸겔법으로 제조되는 실리콘계 발수제와 아크릴계 바인더를 중량비 8:2로 혼합하여 제조하여 사용하였다.

상기의 지지원단, 투습방수 필름, 일방향 수분전이원단을 아크릴계 바인더로 합지하여 본 발명에 따른 투습성이 우수한 투습방수원단을 제조하였다.

실시예 2

상기 실시예 1과 동일하게 사용하였으나, 일방향 수분전이원단을 폴리아미드사 77중량%, 폴리에스테르사 23중량%로 제조되는 평량이 약 188g/㎡의 크리코트 원단을 사용하여 본 발명에 따른 투습성이 우수한 투습방수원단을 제조하였다.

◎ 투습방수원단의 물성 측정

상기에서 제조된 실시예 1,2의 투습성이 우수한 투습방수원단의 인장강도, 내수도, 투습도, 마모강도를 측정하여 표 1에 나타내었다. 비교예로 고어텍스에서 판매되는 투습방수원단을 사용하였다.

* 실험방법

인장 강도는 KS K 0520 : 2015, C.R.E., 그래브법, 내수 도는 KS K ISO 811 : 2015, 수압법, 투습도는 KS K 0594 : 2015, 아세트산포타슘 제 1 법으로 측정하였다.

구분	실시예 1	실시예 2	비교예
인장강도(N)	540	600	330
내수도(㎜H₂O)	10,500이상	10,500이상	10,500이상
투습도(g/(㎡·24hr))	45,529	53,390	38,433
마모강도(회)	862	1325	1410

표 1에서와 같이 본 발명에 따른 투습성이 우수한 투습방수원단인 실시예 1,2와 비교예는 모두 내수도가 10,500㎜H₂O이상으로 우수한 것을 알 수 있다.

투습도의 경우, 본 발명의 실시예 1,2는 4만g/(㎡·24hr)이상으로 비교예 보다 크게 향상된 것으로 일방향 수분전이원단을 사용하여 투습도가 향상되는 것을 알 수 있다. 또한, 인장강도 역시 실시예 1,2가 비교예 보다 크게 향상된 것을 알 수 있다.

폴리아미드사를 사용하는 실시예 2가 투습도 53,390만g/(㎡·24hr)으로 실시예 1보다 크게 향상되는 것으로 일방향 수분전이원단이 공정수분율이 높은 원사로 형성되는 것이 바람직할 것이다.

마모강도는 비교예가 실시예 1,2보다 우수하였으나, 폴리아미드사를 사용하는 실시예 2의 경우 폴리아미드사의 높은 강도로 실시예 1보다 우수하며, 비교예와 큰 차이가 없는 것으로 일방향 수분전이원단에 폴리아미드사가 포함되는 것이 바람직할 것이다.

일방향 수분전이원단: 100 소수성 코팅층: 150
투습방수 필름: 200 지지원단: 300

Claims

투습방수 필름, 일방향 수분전이원단으로 형성되는 투습성이 우수한 투습방수원단에 있어서,
상기 일방향 수분전이원단은 섬유원단으로 형성되어 일면이 투습방수 필름과 접합되고 타면의 일부에 소수성 코팅층이 형성되어 소수성 코팅층은 수분을 흡수하는 흡수부로 형성되며, 상기 소수성 코팅층과 투습방수 필름 사이는 수분이 저장되는 수분저장부가 형성되어 투습성이 향상되되,
상기 투습방수 필름은 평량이 5~40g/㎡인 폴리우레탄(Polyuretane) 필름 또는 폴리테트라플루오르로에틸렌(Polytetrafluoroethylene; PTFE) 필름으로 형성되고,
상기 소수성 코팅층은 50~300㎛의 두께로 일방향 수분전이원단 타면의 표면적 60~90%로 형성되며,
상기 투습방수원단의 내수도는 10,500㎜H₂O이상, 투습도 4만g/(㎡·24hr)이상인 것을 특징으로 하는 투습성이 우수한 투습방수원단.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 일방향 수분전이원단은 섬유원단은 폴리아미드사와 폴리에스테르사로 형성되는 것을 특징으로 하는 투습성이 우수한 투습방수원단.
제4항에 있어서,
상기 일방향 수분전이원단은 폴리아미드사 60~90중량%와 폴리에스테르사 10~40중량%로 형성되는 것을 특징으로 하는 투습성이 우수한 투습방수원단.
제1항에 있어서,
상기 일방향 수분전이원단은 평량이 150~300g/㎡인 것을 특징으로 하는 투습성이 우수한 투습방수원단.
삭제
제1항에 있어서,
상기 투습방수 필름의 일방향 수분전이원단이 접착되지 않는 면에 지지원단이 형성되고, 상기 지지원단은 메시구조를 가지는 섬유원단인 것을 특징으로 하는 투습성이 우수한 투습방수원단.