KR102496974B1 - 온도조절기능을 갖는 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단 - Google Patents
온도조절기능을 갖는 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 온도조절 기능을 갖는 상전이 물질(PCM:Phase changing material)이 돗트 형태로 섬유상에 존재하는 온도조절층, 발수성을 부여한 원사로 이루어진 이면속건층, 수분을 표면흡수층으로 전이시키는 수분전이층 및 공정수분율 8% 이상인 천연섬유와 폴리에스테르 또는 나일론 이형 단면사가 교대로 적층된 표면흡수층을 구비한 온도조절기능을 갖는 합포형 흡습 속건 원단에 관한 것이다.
본 발명에 따른 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단은 소수성에서 친수성으로 이루어지며, 각층의 원단 내의 공극의 크기는 점차 작아지면서 밀도는 점차 조밀해지는 조직으로 이루어져 있어 수분 등 땀이 내부 이면층에서 외부 표면층으로 이동하는데 적합한 구조이므로 수분 등 땀이 원단(의류)의 외부로 신속하게 배출하는데 매우 효과적이다.
본 발명에 따른 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단은 소수성에서 친수성으로 이루어지며, 각층의 원단 내의 공극의 크기는 점차 작아지면서 밀도는 점차 조밀해지는 조직으로 이루어져 있어 수분 등 땀이 내부 이면층에서 외부 표면층으로 이동하는데 적합한 구조이므로 수분 등 땀이 원단(의류)의 외부로 신속하게 배출하는데 매우 효과적이다.
Description
본 발명은 온도조절기능을 갖는 합포형 흡습 속건 원단에 관한 것이며, 구체적으로는 상전이물질이 원단의 이면속건층 또는 표면흡수층에 형성되어 온도조절기능을 갖는 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단에 관한 것이다.
현대 사회의 질적 향상에 따라, 고기능성 및 다기능성을 갖춘 의류용 섬유가 개발되고 있으며 이러한 기능성 섬유에 대한 요구 중 착용 쾌적성 측면이 중요하게 대두되고 있다.
착용 쾌적성은 의복을 착용했을 때, 촉감 및 활동성 등을 개선하기 위한 것으로 온도, 습도, 운동에 대한 쾌적기능을 확보하는 것이 목적이며, 착용 쾌적성과 관련된 기능으로는, 투습성, 발수성, 방수성, 보온성 및 흡습속건성 등이 있으며, 선행기술로 예를들면, 특허문헌 1에 소수성원사층(1)과 이형단면사층(2)과 소수성원사층(3)의 3중 조직으로 구성되어 있고, 이면층을 구성하는 양측의 소수성원사층(1, 3)은 공정수분율 1％이하인 소수성 원사가 폴리프로필렌 섬유 또는 발수처리된 선염 폴리에스테르 또는 폴리아미드 섬유로 구성되고, 이형단면사층(2)은 3 엽 이상의 이형단면을 갖는 폴리아미드(Polyamide) 또는 폴리에스테르 (Polyester) 원사로 구성되며 이형단면사층(2)의 밀도가 소수성원사층(1, 3)에 비해 120％이상 조밀한 조직으로 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 3층 구조를 갖는 흡습속건성 원단을 개시하고 있어 쾌적한 착용감을 제공한다.
근래에는 착용 쾌적성에 더하여 격렬한 운동시 체온 상승의 억제, 운동 후의 체온 저하 등에 의한 온도조절 기능도 요구되고 있어 이러한 소재에 대한 개발이 많이 이루어지고 있으며 선행기술로 예를 들면, 특허문헌 2에 이층구조로 된 섬유에 있어서 상변화물질을 함유한 아크릴계 원사로 이루어진 심층부와, 상기 심층부의 외부면에 폴리에스테르계 이형단면사 또는 공정수분율 8% 이상인 천연섬유로 피복된 외층으로 이루어짐을 특징으로 하는 2층구조의 온도조절형 고흡수 섬유를 개시하고 있다.
또 특허문헌 3에 피부면에 위치한 이면층(1) 이면돌출층(2), 수분흡수층(3) 및 수분전이층(4)으로 형성되되, 이면돌출층(2)은 상변화 물질을 함유한 원사가 심사(Core yarn : (6))로 하고 그 외층사(7)는 방사시 실리 콘 또는 불소계 수지를 함유하여 제조된 폴리에스테르 또는 폴리아미드 섬유로 이루어되고, 상기 이면돌출 층(2)의 측면에 위치한 수분흡수층(3)과 수분전이층(4)은 폴리에스테르 또는 폴리아미드 이형단면사나 공 정수분율 8% 이상인 면, 양모 및 레이온으로 이루어진 천연섬유군에서 1 이상 선택되어 형성되며, 표면층(5)은 방사시 실리콘 또는 불소계 수지를 함유하여 제조된 폴리에스테르 또는 폴리아미드 섬유로 이루어짐을 특징으로 하는 온도조절 기능을 갖는 인공지능형 초발수 흡수속건성 원단을 개시하고 있다.
본 발명의 발명자는 원단 두께의 과도한 증가 없이 고흡수성, 초건조성, 통기성, 온도조절기능을 동시에 부여할 수 있어 하절기용 소재를 개발하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 상전이물질이 원단의 이면속건층 또는 표면흡수층에 형성되어 온도조절기능을 갖는 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단의 제공에 관한 것이며, 보다 상세하게는 온도조절기능과 함께 수분 등 땀이 이면층에서 표면층으로 이동하는데 적합한 구조가 되게 이면속건층에서 표면흡수층으로 소수성에서 친수성의 원사를 적용하고, 공극의 크기는 점차 작아지면서도 밀도는 점차 조밀해지는 구조로 이루어지는 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단의 제공을 목적으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 과제의 해결수단으로 온도조절기능을 갖는 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단은 이면속건층(1), 수분전이층(2) 및 표면흡수층(3)으로 이루어진 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단(S)에 있어서, 상전이 물질이 이면속건층(1) 또는 표면흡수층(3) 표면에 돗트(d) 형태로 부착되어 온도조절층(tc)이 형성되는 것으로 이루어진다.
본 발명의 온도조절기능을 갖는 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단에 따른 일 실시 형태는 이면속건층(1), 수분전이층(2) 및 표면흡수층(3)으로 이루어진 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단에 있어서, 상기 이면속건층(1) 또는 표면흡수층(3)의 표면에는 상전이 물질이 돗트(d) 형태로 부착되어 온도조절층(tc)이 형성되고, 상기 이면속건층(1)은 발수성을 부여한 공정수분율 0.1% 이하의 폴리에스테르 또는 나일론의 이형단면사로 구성되고, 상기 수분전이층(2)은 표면이 조면화된 폴리에스테르 또는 나일론의 소수성 원사로 구성되고, 상기 표면흡수층(3)은 공정수분율 8% 이상의 천연 섬유와 나일론 이형단면사가 교대로 배열되는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단은 온도조절기능과 함께 수분 등 땀이 이면속건층(1)에서 표면흡수층(3)으로 이동하는데 적합한 하도록 발수성을 부여한 이면속건층과 흡습성을 부여한 소수성의 수분전이층(2) 및 친수성의 표면흡수층(3)으로 구성되고, 이면속건층(1)에서 표면흡수층(3)으로 공극의 크기는 점차 작아지면서 밀도는 점차 조밀해지는 조직으로 이루어진다.
본 발명의 온도조절기능을 갖는 삼중조직 합포형 흡습속건원단은 고흡수성, 속건성 및 통기성이 우수하여 드라이한 착용감을 제공함과 동시에 온도조절기능과 원사의 특성에 따른 기능성에 의해 수분 등 땀의 이동이 원활하여 온도상승을 억제하고, 운동 후 체온 저하를 방지하는 효과가 우수하므로 스포츠 의류 및 용품에 특히 적합한 특징이 있다.
도 1은 본 발명의 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단의 구조를 개략적으로 니타낸 도면
이하에서는 <실시예> 및 <시험예>를 통하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해 설명하겠으며. 아래 기재에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 온도조절기능을 갖는 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단은 이면속건층(1), 수분전이층(2) 및 표면흡수층(3)으로 이루어진 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단에 있어서, 상기 이면속건층(1) 또는 표면흡수층(3)의 표면에는 상전이 물질이 돗트(d) 형태로 부착되어 온도조절층(tc)이 형성되고, 상기 이면속건층(1)은 발수성을 부여한 공정수분율 0.1% 이하의 폴리에스테르 또는 나일론의 이형단면사로 구성되고, 상기 수분전이층(2)은 표면이 조면화된 폴리에스테르 또는 나일론의 소수성 원사로 구성되고, 상기 표면흡수층(3)은 공정수분율 8% 이상의 천연 섬유와 나일론 이형단면사가 교대로 배열되는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 상기 이면속건층(1)의 외부표면에는 상전이 물질이 돗트(d) 형태로 부착되어 온도조절층(tc)이 형성되고, 발수성이 부여된 공정수분율 0.1% 이하의 폴리에스테르 또는 나일론의 이형단면사로 구성된다.
상기 발수성이 부여된 폴리에스테르 또는 나일론의 이형단면사는 폴리에스테르 또는 나일론에 플루오린계 발수제를 2 ~ 20중량% 혼합하여 방사하는 방법으로 제조된다.
상기 이면속건층(1)은 이형단면사의 구조에 의해 미세공극이 형성되고, 미세공극의 모세관 작용에 의해 수분 등 땀을 수분전이층(2)으로 신속하게 전달하는 것으로 이루어지며, 상기 이형단면사는 단면형상이 원형이 아니고 사각형, 십자형 등으로 불규칙한 형태를 갖고 있으며 널리 알려져 있다.
상기 온도조절층(tc)은 상전이 물질을 수 미크론 크기의 파우더 형태의 마이크로캡슐로 만든 다음, 바인더와 함께 이면속건층(1)의 원단 표면에 돗트(d) 형태로 부착시키는 것으로 이루어진다.
상기 상전이 물질을 포함하는 돗트(d)는 이면속건층(1)의 원단 면적을 기준으로 20 ~ 50%에서 부착시키며 20% 미만이면 온도조절기능이 저하되고, 50%를 초과하면 제조원가 비용의 급격한 상승과 함께 이면속건층(1)의 통기성을 저하시킨다.
상기 상전이 물질(PCM:Phase changing material)은 특정온도에서 온도 변화 없이 고체에서 액체 또는 액체에서 고체로 사이 변화하면서 80 ~ 90Cal의 열을 흡수 또는 방출하는 물질로 유기물질 및 무기물질 등이 널리 알려져 있으며, 본 발명에서는 특별하게 한정하는 것이 아니므로 구체적인 예시는 생략한다.
상기 상전이 물질의 작용에 의해 운동시 체온 상승을 억제하고, 운동 후 체온 저하를 방지하는 기능을 나타내며, 상전이 온도는 다양하게 설정할 수 있으며, 인체 기준으로 25℃가 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 원단에 있어서, 수분전이층(2)은 표면이 조면화된 폴리에틸렌섬유, 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 소수성의 원사로 이루어진다.
상기 수분전이층(2)을 구성하는 표면이 조면화된 소수성 원사는 섬유표면에 형성된 요철(凹凸)에 의해 상기 이면속건층(1) 보다 높은 밀도로 미세공극을 확보할 수가 있어 표면흡수층(3)으로 땀의 전달을 신속하고도 극대화시키는 기능을 나타낸다.
상기 수분전이층(2)은 표면이 조면화된 소수성 원사를 선택하여 수분전이층(2)에 흡습성을 부여함과 동시에 정전기 발생도 저하시키는 효과를 나타낸다.
상기 소수성 원사의 표면 조면화는 알칼리 감량에 의한 조면화, 플라즈마 가공 등에 의해 섬유표면에 특정의 요철(凹凸)을 형성시키는 널리 알려진 기술에 의해 쉽게 제조할 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 상기 원단에 있어서, 표면흡수층(3)은 공정수분율 8% 이상의 면, 레이온, 양모섬유 등의 친수성 천연섬유에 나일론 또는 폴리에테르를 교대로 배열하여 구성하여 하는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단은 각각의 층을 구성하는 원사들의 특징에 의해 이면속건층, 수분전이층 및 표면흡수층은 소수성에서 친수성 조직으로 이루어지며, 각층의 원단 내의 공극의 크기는 점차 작아지면서 밀도는 점차 조밀해지는 조직으로 이루어진다.
통상적으로 수분 등 땀은 소수성 층에서 친수성 층으로 이동하고, 밀도가 낮은 층에서 조밀한 층으로 용이하게 이동하는 특성이 있으므로 상기한 본 발명의 합포형 흡습 속건 원단에 따른 삼중조직이 수분 등 땀이 원단(의류)의 외부로 신속하게 배출하는데 효과적인 것을 알 수가 있다.
본 발명에 따른 원단은 위사를 선택적으로 공급할 수 있는 레피어 직기 또는 에어제트 직기에서 통상적인 제직공정을 통해 합포 원단으로 제조되며, 합포 원단은 온도조절기능, 흡수성, 드라이한 건조성이 우수하여 환편지로 제편시 각종 스포츠 의류 뿐만 아니라 내의류, 침구류 등에도 유용하게 적용할 수 있다.
<실시예 1>
고속 레피어 직기에서 이면속건층(1)에는 발수성이 부여된 공정수분율 0.1% 이하의 75데니어 폴리에스테르 이형단면사를 급사하고, 이어서 수분전이층(2)에는 표면이 조면화된 75데니어의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유를 공급하고, 표면흡수층(3)에 공정수분율 8% 이상의 레이온에 나일론을 교대로 공급하면서 원단을 제조한 다음, 이면속건층(1)에 원단 면적의 15% 범위로 상전이 물질을 돗트 형태로 부착시켜 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단을 제조하였다.
<실시예 2>
상기 <실시예 1>과 동일한 직기에서 이면속건층(1)에 발수성이 부여된 공정수분율 0.1% 이하의 70데니어 나일론사를 공급하고, 이어서 수분전이층(2)에는 표면이 조면화된 70데니어 나일론 섬유공급하고, 표면흡수층(3)에는 45's면사와 70데니어 나일론을 교대로 공급하면서 원단을 제조한 다음, 표면흡수층(4)에 원단 중량 20%의 상전이 물질을 돗트 형태로 부착시켜 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단을 제조하였다.
<비교예 1>
상기 <실시예 1>과 동일한 직기에서 이면속건층(1), 수분전이층(2)과 표면흡수층(3)에 각각 75데니어 폴리올레핀 섬유와 폴리에스테르 이형단면사를 공급하여 삼중조직의 직물을 제조하였다.
<비교예 2>
<실시예 1>과 동일한 직기에서 이면속건층(1), 수분전이층(2)과 표면흡수층(3)에 각각 75데니어 일반 폴리에스테르 원사를 공급하고 이어서 상전이 물질을 이면층에 원단 중량 20%를 코팅하여 원단을 제조하였다.
상기 <실시예 1> 및 <실시예 2>에서 제조한 본 발명의 합포 원단과 상기 <비교예 1> 및 <비교예 2>에서 제조한 원단의 기능성 평가를 위하여 아래와 같은 항목 및 방법으로 시험하였다.
-흡수속도(mm/10분)
KSK 0815.1.27.B에 의해 측정하였다. 시료 크기를 가로 15cm, 세로 10cm로 만든 다음 반으로 접은 후 45도 각도로 끝을 뾰쪽하게 절단하여 수중에 침투시킨 후 10분동안 시료를 따라 올라온 물의 높이를 측정하였다.
-이면건조속도(분)
시각판별법으로 측정하였다. 표준상태에서 시료 크기를 15cm×15cm로 만든 다음 시료의 이면에 10g의 물을 부은 후 이면층이 완전히 건조될 때까지의 시간을 측정하였다.
-온도조절기능
동일 피시험자를 대상으로 동일한 운동조건에서 1h, 10km를 달리도록 한 후 10분 단위로 발한량을 측정하였다. 발한량이 적을수록 체온 상승 억제효과가 있는 것으로 판정하였다. 또한, 운동 후 30분 경과시 체온을 측정하여 보온기능을 비교하였다.
<시험예 1>
상기 <실시예 1> 및 <실시예 2>에서 제조한 본 발명의 합포 원단과 상기 <비교예 1> 및 <비교예 2>에서 제조한 원단에 대하여 흡수속도(㎜/10)분, 이면건조속도(분), 온도조절기능을 시험하고 그 결과를 각각 아래 [표 1] 및 [표 2]로 나타내었다.
| 구분 | 흡수속도(mm/10분) | 이면건조속도(분) |
| 실시예 1 | 174 | 3 |
| 실시예 2 | 165 | 2 |
| 비교예 1 | 96 | 35 |
| 비교예 2 | 46 | 85 |
| 구분 | 발한량(cc ;운동 후 ) | 운동후 30분 경과시 표면체온(℃) |
|||||
| 10분 | 20분 | 30분 | 40분 | 50분 | 60분 | ||
| 실시예 1 | 145 | 168 | 175 | 201 | 215 | 245 | 31 |
| 실시예 2 | 141 | 159 | 166 | 194 | 209 | 216 | 32 |
| 비교예 1 | 598 | 675 | 830 | 834 | 956 | 1154 | 24 |
| 비교예 2 | 381 | 435 | 524 | 594 | 605 | 639 | 28 |
상기 [표 1],[표 2]에 나타낸 바와 같이 바와 같이 <실시예1>, <실시예 2>에서 제조한 본 발명의 삼중조직의 합포 원단이 <비교예 1>,<비교예 2>에 비해 흡수성, 건조성, 온도조절기능이 모두 우수한 것을 확인할 수 있다.
tc: 온도조절층(tc) d: 돗트
1: 이면속건층 2: 수분전이층
3: 표면흡수층
1: 이면속건층 2: 수분전이층
3: 표면흡수층
Claims (5)
- 이면속건층(1), 수분전이층(2) 및 표면흡수층(3)으로 이루어진 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단에 있어서,
상기 이면속건층(1) 또는 표면흡수층(3)의 표면에는 상전이 물질이 돗트(d) 형태로 원단 전체 면적을 기준으로 20 ~ 50% 범위로 부착되어 형성되고,
상기 이면속건층(1)은 플루오린계 발수제 성분을 2 ~ 20중량% 함유시켜 방사하여 발수성을 부여한 공정수분율이 0.1% 이하의 75데니아 폴리에스테르 또는 70데니아 나일론의 이형단면사로 구성되고,
상기 수분전이층(2)은 폴리에틸렌섬유, 나일론 섬유 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유로 이루어지고, 표면이 조면화된 소수성 원사로 구성되고,
상기 표면흡수층(3)은 공정수분율 8% 이상의 면, 레이온 또는 양모섬유인 친수성의 천연 섬유와 나일론 이형단면사가 교대로 배열되어 구성되고,
상기 이면속건층(1), 수분전이층(2) 및 표면흡수층(3)으로 이루어진 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단은 흡수속도 165 ~ 174㎜/10분, 이면건조속도 2 ~ 3분이고, 운동 후 30분 경과시 발한량이 166 ~ 175cc이고, 표면체온이 31 ~ 32℃를 나타내는 것을 특징으로 하는 온도조절기능을 갖는 삼중조직의 합포형 흡습 속건 원단. - 삭제
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2022
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