KR20050023473A - 3층 구조를 갖는 흡수속건 섬유 시이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수분흡수층(1:이면층), 수분전이층(2:간층), 수분확산층(3:표면층)을 갖는 3 중직 구조로 이루어진 흡수속건 기능을 갖는 섬유시이트로서 수분흡수층(1)은 원형단면구조의 폴리올레핀 또는 폴리에틸렌 미가연사로 구성되고 수분전이층(2)은 폴리에스테르 이형단면 가연사, 수분확산층(3)은 수산기(-OH)를 함유하여 방사된 폴리에스테르 이형단면 가연사나 나이론 이형단면 가연사로 구성된다. 또한 수분흡수층(1)에서 수분전이층(2), 수분확산층(3)으로 순차적으로 밀도가 조밀하게 조성되어 있으며 원사의 비표면적도 크게 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 이면에서 표면으로 수분의 유동성이 우수하여 각종 스포츠 의류 및 침구류에 적합하다.

Description

3층 구조를 갖는 흡수속건 섬유 시이트{A 3-Layer Structure Quick Dry Textile Sheet}

본 발명은 수분흡수층(이면층:1)과 수분확산층(표면층:3)사이에 수분전이층(간층:2)이 존재하는 3중직 구조로 이루어진 흡수속건 기능을 갖는 섬유시이트에 관한 것으로서 땀이나 수분이 수분흡수층-> 수분전이층 -> 수분확산층으로 용이하게 이동되도록 순차적으로 밀도가 조밀하며 공정수분율도 높아지고 원사의 비표면적도 증가하는 것을 특징으로 한다.

일본 공개 특허 공보 평 3-213546호(1991. 09. 18)에서 밀도가 높은 부분과 낮은 부분이 존재하는 섬유 구조체로 이루어진 흡수 시이트에 관한 기술적 사항이 제안되고 있다. 상기 기술은 단지 밀도 차이만을 이용하여 이면층에서 표면층으로 수분을 전이시키기 위한 것으로서 많은 운동량이 요구되는 스포츠 의류에서는 그 기능에 한계가 있다.

한편 국내 공개 특허 공보 제 2002-12828호(2002. 02. 20 공개)에서 폴리올레핀 가연사로 구성된 이면층과 폴리에스테르 이형단면사로 구성된 표면층으로 이루어진 이중직 환편지에 관한 기술적 사항이 제시되고 있으나 상기 기술은 이면층이 폴리올레핀 가연사로 구성되기 때문에 가연사가 미가연사(filament yarn)에 비해 비표면적이 넓어 표면층으로 전이되는 수분의 유동성을 방해한다. 또한 이면층과 표면층 사이에 수분을 전이시킬 수 있는 매체가 없어 운동시 땀이 이면층에 체류되며 이면층과 표면층의 밀도차도 없기 때문에 수분의 유동성이 저하되는 단점을 갖는다.

또한 당 고안자가 제안한 " 공정 수분율 및 밀도 차이를 이용한 흡수속건성원단" (접수번호 1-1-2003-5095818-69)의 특허 기술은 이면층에는 폴리에스테르 이형 단면사를, 표면층에는 나이론 이형단면사를 사용하고 또한 표면층의 밀도를 이면층보다 10∼90부피％ 더 조밀하게 설계하므로써 이면층에서 표면층으로 수분의 이동을 촉진시키기 위한 것이다. 그러나 본 기술은 이면층이 이형 단면사로 구성되어 있어 땀이 발생시 이면층에서 먼저 수분을 흡수, 확산시키기 때문에 표면층으로 수분 전이성이 다소 저하되는 단점을 가지며 이중직의 특성상 3중직에 비해 수분흡수 용량이 상대적으로 작다. 따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 이중직 조직의 흡수 속건성 섬유의 단점을 개선하여 격렬한 운동시에도 최상의 쾌적성을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 수분흡수층(1:표면층)-> 수분전이층(2:간층) -> 수분확산층(3:표면층)으로 순차적으로 밀도와 원사의 비표면적, 공정수분율을 높게 구성하므로서 수분의 유동성을 우수하게 제어하기 위한 것이다.

본 발명의 섬유시이트는 수분흡수층(1:표면층), 수분전이층(2:간층), 수분확산층(3:표면층)으로 구성된 3중직 구조를 갖는다. 운동시 땀이 발생되면 먼저 수분 흡수층(1)의 원사의 미세기공에서 공극 모세관 현상에 의해 흡수되고 이어서 이형 단면사로 구성된 수분전이층(2)에서 수직 모세관 현상에 의해 수분확산층(3)으로 전이된 후 최종적으로 수분확산층(3)에서 이형 단면사에 의한 수평모세관 현상이 발생되어 수분이 표면층으로 넓게 확산된다. 표면에 확산된 수분의 면적이 넓을수록 대기와 접촉면적이 증가하여 그만큼 건조 속도도 빨라지는데 이는 건조한 대기층으로 수분이 전이되는 현상에 기인한다.

한편 수분은 저밀도층에서 고밀도층으로, 공정수분율이 낮은 소수성 물질에서 공정수분율이 높은 친수성 물질로, 원사의 비표면적이 작은 곳에서 큰 곳으로 이동하려는 특성을 나타낸다. 즉 저밀도, 소수성물질, 저비표면적 원사로 구성된 섬유시이트는 수분을 밀어내려는 성질을 나타내고 그 반대로 고밀도, 친수성물질,고비표면적 원사로 구성된 섬유시이트는 수분을 흡수하려는 성질을 나타내게 된다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

최근 스포츠 과학의 발달로 땀을 잘 흡수하고 빨리 건조되는 소위 흡수속건(吸水速乾)소재의 개발이 활성화 되고 있는데 흡수속건 기능에서 가장 중요한 사항은 피부에 접촉하는 이면층의 흡수성과 건조성을 향상시키는 것으로서 본 발명은 이면층의 건조속도를 1분 미만으로 단축시키기 위한 기술적 사항에 주력하였다.

먼저 수분흡수층(1:이면층)은 원형 단면의 폴리올레핀 미가연사나 동일 단면의 폴리에틸렌 미가연사로 구성된다. 폴리올레핀 또는 폴리에틸렌 섬유는 공정수분율(표준 상태의 섬유의 함수율)이 0.05％로 극소수성 물질로서 수분을 함유하지 않는다. 그러나 소수성 원사의 특성상 흡수성이 극단적으로 저하되는 단점을 갖고 있기 때문에 수분전이층(2)이나 수분확산층(3)보다 상대적으로 원사의 비표면적이 작은 미가연사(filament)로 구성되어야 하며 또한 밀도도 3층 중 제일 낮게 설계되어 수분전이층(2)으로 수분의 유동성을 좋게 하여야 한다. 미가연사는 가연사에 비해 섬유의 미세기공이 잘 발달하여 공극모세관 현상에 의한 수분 흡수성이 우수하다.

수분전이층(2:간층)은 폴리에스테르 이형단면구조를 갖는 가연사로 구성된다. 폴리에스테르의 공정수분율은 0.45％로서 폴리올레핀 또는 폴리에틸렌 섬유에 비해 9배가 높아 상대적으로 수분흡수층(1)에 비해 친수성을 띤다. 또한 이형단면사가 피부면과 수직으로 형성되어 있기 때문에 수직모세관 현상이 발생되어 수분을 수분확산층(3)으로 이동시켜 주는 통로 역할을 하게 된다.

화학 섬유는 크게 가연사(D.T.Y : Draw Textured Yarn)와 미가연사(Filament yarn)로 구분되는데 가연사란 미가연사에 인위적인 꼬임을 가한 후 그 반대 방향으로 꼬임을 풀어주는 공정을 통해 원사의 볼륨감과 촉감을 향상시킨 원사를 말한다. 통상적으로 가연사는 미가연사에 비해 비표면적이 20~30％ 증가된다.

최근 섬유기계의 발달로 가연사와 같은 볼륨감과 촉감을 향상시키기 위한 목적으로 원사의 측면에 공기를 분사하여 원사를 교락 구조로 만들어주는 A.T.Y(Air Textured Yarn)사가 생산되고 있으며 기계장치에서 일정한 간격으로 원사를 집속시켜 주는 1.T.Y(Inter-lace yarn)사를 만들어 원사의 비표면적을 넓게 할 수도 있다. 상기 D.T.Y사와 마찬가지로 A.T.Y사와 I.T.Y사도 일반 원사에 비해 비표면적이 20~30％ 증가된다.

수분전이층(2)의 밀도는 수분흡수층(1)의 밀도(올/인치)에 비해 1.1∼3배(올/인치)더 조밀하게 설계한다. 밀도의 차이가 1.1 배 미만이며 수분의 유동성이 저하되고 3배를 초과하면 생산성이 저하된다.

수분확산층(3)은 방사시 수산기(-OH)를 함유하여 제조된 폴리에스테르 이형단면 가연사나 또는 나이론 이형단면 가연사로 구성된다. 수산기(-OH)는 수분과 가교결합에 의해 흡수성을 향상시켜 주는 물질로서 일반 폴리에스테르 이형단면사 (0.45％)에 비해 공정 수분율이 3~4％ 수준으로 향상된다. 상기 원사는 폴리에스테르 원사를 방사시 수산기(-OH)를 함유한 수지를 혼합하여 용융 방사하는 방식으로 제조할 수 있다.

한편 나이론 이형단면가연사는 공정수분율이 4.5％로서 수분전이층(2)에 비해 10배정도 공정수분율이 높기 때문에 수분의 유동성을 높게 한다.

수분확산층(3)의 이형단면사는 피부면과 수평으로 위치하여 수평 모세관 현상에 의해 수분전이층(2)에서 이동된 수분을 넓게 확산시켜 대기층으로 수분을 증발시키는 기능을 갖는다.

수분확산층(3)을 구성하는 원사는 수분전이층(2)과 마찬가지로 가연사로 이루어지며 밀도(올/인치)는 수분전이층(2)에 비해 1.1배∼3배 더 조밀하게 설계하여 제직성과 수분 유동성을 동시에 향상시키도록 한다. 예를 들어 수분흡수층(1)의 밀도가 100(올/인치)이면 수분전이층(2)은 120(올/인치), 수분확산층(3)은 145(올/인치)로 점진적으로 높게한다.

본 발명의 섬유시이트는 수분흡수층(1), 수분전이층(2), 수분확산층(3)으로 점진적으로 원사의 비표면적, 밀도, 공정수분율이 높기 때문에 효과적으로 땀을 배출시켜 준다.

본 발명의 섬유시이트는 위사를 선택적으로 공급할 수 있는 직기에서 제직할 수 있으며 특양면 환편기, 트리코트 편기에서 제편하여 편직물로 만들 수 있다.

본 발명에 따른 섬유시이트의 흡수기능과 건조기능, 수분전이율을 다음과 같은 방법으로 평가하였다.

·흡수속도(mm/10분)

KSK08l5, 1, 27 B 법으로 측정하였다. 가로 15cm 세로 10cm 길이로 시료를 채취한 후 이를 반으로 접은 다음 그 말단부를 45° 각도로 뾰족하게 절단하여 수중에 침지시킨 후 물이 시료를 따라 올라간 길이를 측정한다.

· 이면건조속도(분)

시각판별법으로 측정한다. 표준 상태에서 15 X 15cm 크기의 시료의 이면층에 10g의 물을 부은 후 이면층이 완전 건조될 때까지의 시간을 측정한다.

· 수분전이율(분)

시각 판별법으로 측정한다. 표준 상태에서 15 X 15cm 크기의 시료의 이면층에 10g의 물을 부은 후 1분 경과후의 이면층에서 표면층으로 전이된 수분을 아래식으로 환산하였다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명이 아래 실시예에만 국한된 것은 아니다.

〈실시예 1〉

고속레피어 직기에서 수분흡수층(1)에는 원형 단면의 75 데니어 폴리올레핀 미가연사를 공급하고 수분전이층(2)에는 75 데니어 폴리에스테르 이형단면 가연사를, 수분확산층(3)에는 수산기(-OH) 10％를 함유한 75 데니어 폴리에스테르 이형단면 가연사를 공급한 후 수분흡수층(1)의 밀도를 110(올/인치), 수분전이층(2)의 밀도를 130(올/인치), 수분확산층(3)의 밀도를 155(올/인치)가 되도록 순차적으로 조밀하게 설계하여 제조한 후 물성을 평가하였다.

〈실시예 2〉

실시예 1과 동일하게 제직하되

수분확산층(3)의 원사를 75데니어의 나이론 이형단면 가연사로 교체하여 제조한 후 물성을 평가하였다.

(비교실시예 1)

동일 직기에서 수분흡수층(1)에는 75 데니어 폴리올레핀 가연사를 공급하고 수분전이층(2)과 수분확산층(3)에는 75 데니어의 폴리에스테르 이형단면 가연사를 공급한 후 각각의 밀도를 동일하게 제조한 후 물성을 평가하였다.

〈표1. 실시예와 비교실시예의 물성 비교〉

상기 〈표1〉에서와 같이 흡수속도, 이면건조속도, 수분전이율 면에서 실시예 1,2가 비교실시예 1에 비해 월등히 우수하다.

본 발명은 종전의 흡수속건성 소재에 비해 피부에 접촉하는 수분흡수층(이면층)의 건조속도가 대단히 우수하며 그 기능이 원사와 구조에 기인하기 때문에 반영구적인 성능을 유지한다.

따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 섬유 시이트의 단면 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 이형단면사의 단면 개략도이다.

〈도면 중 주요 부분에 대한 부호 설명〉

1. 수분흡수층(이면층)

2. 수분전이층(간층)

3. 수분확산층(표면층)

Claims (4)

1. 수분흡수층과 수분전이층, 수분확산층으로 이루어진 3중직 구조이며 상기 수분 흡수층(1)은 원형단면 구조의 폴리올레핀 미가연사 또는 폴리에틸렌 미가연사로 구성되어 있으며 수분전이층(2)은 폴리에스테르 이형단면 가연사, 수분확산층(3)은 수산기(-OH)를 함유한 폴리에스테르 이형단면 가연사로 구성된 것을 특징으로 하는 3층 구조를 갖는 흡수속건 섬유 시이트
2. 제 1항에 있어서,

   수분전이층(3)을 구성하는 원사가 나이론 이형단면 가연사인 것을 특징으로 하는 3층 구조를 갖는 흡수속건 섬유 시이트
3. 제 1항에 있어서,

   수분흡수층(1) ->수분전이층(2)-> 수분확산층(3)->으로 점진적으로 밀도(올/인치)가 1.1∼3배 더 조밀하게 설계된 것을 특징으로 하는 3층 구조를 갖는 흡수속건 섬유 시이트
4. 제 1 항에 있어서

   수분전이층(2), 수분확산층(3)을 구성하는 이형단면 가연사가 이형단면 A.T.Y(Air textured yarn)사, 이형단면 I.T.Y(Inter-lace yarn)사 인 것을 특징으로 하는 3층 구조를 갖는 흡수속건 섬유 시이트