KR20050026544A - 신발 및 다른 의복용의 단열 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전도율이 낮은 단열 구조를 갖는 단열 부품을 포함하는 의복 물품에 관한 것이다. 의복용으로 사용하기에 바람직한 단열 부품은 가스 불투과성 엔빌로프와, 이 엔빌로프 내에 수용된 다공질 재료를 포함하며, 상기 단열 구조의 열전도율은 25 mW/mK 미만이다.

Description

신발 및 다른 의복용의 단열 제품{THERMALLY INSULATING PRODUCTS FOR FOOTWEAR AND OTHER APPAREL}

본 발명은 열전도율이 낮은 단열 재료로 이루어지는 의복에 관한 것이다. 본 명세서에 개시된 바와 같은 의복은 신발, 장갑, 모자 뿐 아니라 재킷, 코트 등과 같은 외부 피복을 포함한다.

의복에 단열재를 사용하는 것은 널리 알려져 있으며, 통상의 재료는 안솜(batting), 폼(foam), 솜털 등으로 이루어진다. 예로서, 신발용 단열재는 가죽, 펠트, 플리스(fleece), 코르크, 면포(flannel), 폼 및 이들의 조합을 포함하는 것으로 알려져 있다. 종래의 단열재의 단점은, 높은 단열 수준을 얻기 위해서는 비교적 두꺼운 재료를 사용할 필요가 있다는 것이다. 예컨대, 빙점(氷點) 이하의 온도를 위하여 신발에 사용되는 적절한 단열재는 수 센티미터의 두께를 갖는다. 많은 용례에 있어서, 두꺼운 재료를 채용하는 것은 특히 작업 또는 운동용의 의복 아이템에는 비실용적이다. 이들 작업이나 운동을 하는 경우에는, 손의 민첩성, 확실한 발디딤, 발을 위한 확실한 수축, 스키, 스케이트 또는 스노보드의 확실한 제어, 헬멧을 위한 적절히 밀접하고 확신한 착용에 대한 필요성이 존재한다, 단열재의 두께가 너무 두꺼우면, 신체와 아이템 사이에 상대 운동이 일어날 가능성이 있으므로, 아이템이 마모되며, 그에 따라 핸들링되어야 하는 물체 또는 지면과의 접촉이 불확실하게 된다. 또한, 물품의 미적 외관은 두꺼운 두께에 의해 영향을 받을 수 있으며, 사용자는 세련되지 않고 멋이 없는 외형을 갖는 큰 부피의 의복 아이템을 착용하는 데에 반감을 가질 수도 있다.

Hsiung의 미국 특허 4,055,699는 추위로부터 발을 단열시키기 위한 신발 물품용의 다층 밑창을 교시하고 있으며, 이 신발 물품은 맞음새를 변경시키지 않으면서 단열하기에 충분히 얇다. 안창은 다층 라미네이트이며, 이 라미네이트는 개방 셀형(open cell) 발포층의 상부에 적층된 얇고 부드러운 직물층과, 상기 발포층에 적층된 조밀한 가교-결합 폴리올레핀 층과, 이 가교-결합 폴리올레핀 층의 바닥에 적층된 중합 재료의 알루미늄 피복된 차폐층으로 이루어진다. 그러나, 상기 미국 특허는 밑창이 압축성이며, 개방 셀형 층은 체압이 선택적으로 가해지는 때에 공기를 펌핑하는 경향이 있으며, 공기를 신발 내의 발의 측면 둘레에서 순환시키는 것을 교시하고 있다. 또한, 단열을 증대시키기 위하여, 개방 셀형 층의 두께를 증가시키는 것을 교시하고 있다.

Bradley의 미국 특허 4,535,016는 재킷, 바지형 침낭과 같은 물품용 단열 재료를 교시하고 있다. 단열 재료는 가스 투과성이 있는 밀봉된 엔빌로프를 구비하며, 이 엔빌로프는 타이트하게 직조되거나 편조된 재료로 제조된다. 엔빌로프는 구즈 다운(goose down)과 같은 미세 섬유질의 단열 재료로 채워져 있고, 단열 재료의 모든 표면을 덮는 데 필요한 양을 초과하는 양으로 미세하게 분리된 소수성 미립자 금속 또는 준금속 산화물 염료를 3 중량% 내지 50 중량%를 포함한다. 염료 재료는 미피복 섬유질 단열 재료에 비교하여 단열 능력과 발수성을 증대시키도록 첨가된다.

종래의 의복용 단열 재료의 열전도율은 일반적으로 25℃에서 약 25 mW/mK의 열전도율을 갖는 공기의 열전도율보다 크다. 네오프렌 폼과 같은 고밀도 재료의 경우에는 고체 성분에 의한 전도의 결과로서 열전도율이 높아질 수 있고, 중간 밀도의 재료의 경우에는 양 메커니즘의 조합에 의해 열전도율이 높아질 수 있다. 통상적으로, 단열 수준을 현저히 증대시키기 위하여, 상당한 증가된 양의 단열 재료가 첨가되며, 이로 인하여 물품의 맞음새를 변경시키는 것과 같은 전술한 단점을 수반한다.

열전도율이 낮은 단열 재료는 빌딩 섹터, 냉장 운반차 및 트럭과 같은 보관 및 운반 장비, 고온 오븐 및 난로와 같은 기구, 액체 및 가스의 보관을 위한 컨테이너 등에 사용되는 것으로 알려져 있다. 예컨대, 진공 상태의 분말 단열재(powder-in-vacuum insulation)가 알려져 있으며, 여기서 미립자 재료는 대기압 이하의 내부 압력하에서 불투과성 커버 또는 막에 수용되어 있다.

Smith 등의 미국 특허 5,877,100은 단열 패널에 사용되는 낮은 열전도율의 조성물을 교시하고 있다. 조성물은 미립자 조성물이며, 이 조성물은 20℃의 온도 및 133.3-13332.2 Pa의 범위 내의 질소 압력하에서 15 psi의 하중을 받을 때, 160 kg/㎥ 이하의 패킹 밀도를 갖고, 열전도율은 4 내지 6 mW/mK 이다.

Pelloux-Gervais 등의 미국 특허 4,159,359는 빌딩, 냉장고, 오븐 및 난로에 사용되는 단열 재료를 교시하고 있다. 단열 재료는 열전도율이 낮은 응집 구조로 형성된다. 응집 구조는 실란 화합물의 열처리에 의해 얻어지는 미세 실리카-계의 100 옹스트롬 입자로 형성되며, 이 입자는 기구적으로 응집된다. 대기압에서, 응집 구조는 유기 폼보다 약 2배의 단열 성능을 갖는 것으로 보고된다.

Degussa AG의 유럽 특허 공보 번호 0 032 176 B2는 단열 특성의 손실을 최소화하기 위하여 950℃ 이상의 온도에서 거의 수축되지 않는 단열 혼합물을 교시하고 있다. 단열 혼합물은 보드 형태로 압축되고, 다공질 엔클로져에 의해 둘러싸여 있으며, 축열로, 데크 및 가열 후드의 단열에 사용된다. 단열 혼합물은 발열성 실리카, 불투명화제, 무기 섬유 및 유기실리콘 화합물을 포함한다. 일부 열전도율이 낮은 단열 재료는 단열값을 개선하고, 이들 재료의 용도는 한정되어 있다. 통상적으로 전술한 용도에 적합한 대형 블록 또는 패널로서 구성되는 구조체는 두껍고 유연성이 부족하다.

일본 공개 특허 출원 번호 2-38385는 평평하지 않은 구조에 사용될 수 있고 열전도율이 낮은 유연한 단열 재료를 교시하고 있다. 단열 재료는 미립자로 채워진 개방 셀을 갖는 유연한 기재를 구성한다. 개방 셀형 재료의 유연성은 셀 내의 공동 사이즈를 확실히 작게 하도록 반응집 처리에 의해 형성되는 미립자 재료에 의해 영향을 받지 않는 것으로 개시되어 있다. 미립자의 유출을 방지하기 위하여, 개방 셀형 재료는 다공질 종이 또는 공기 투과성 필름으로 피복될 수 있다. 단열 재료의 밀봉 실링이 유연성에 악영향을 끼치고, 온도 증가에 의한 내부 공기의 팽창에 기인하여 단열 재료가 손상되는 것으로 개시되어 있다.

종래의 단열 재료보다 우수한 단열 성능을 제공하고 맞음새 또는 외형을 실질적으로 변경시키지 않으면서 의복에 합체될 수 있는 단열 부분을 갖는 의복 물품이 필요하다. 유리하게는, 이러한 단열 재료는 비압축성이며, 통상적으로 사용되는 재료보다 열전도율이 낮고, 다양한 의복 용도의 요건을 만족시키기에 충분한 유연성이 있다. 따라서, 본 발명은 실질적으로 비압축성의 단열 구조를 갖고 통상의 단열 재료보다 열전도율이 낮은 단열 부품을 구비하는 의복 물품에 관한 것이다. 의복 물품은 물품 구조의 기능성 또는 맞음새에 악영향을 끼치는 두꺼운 층 또는 단열 재료를 추가하지 않고 개선된 단열 성능을 제공하는 유연하고 탄력적인 단열 구조를 갖는다.

도 1은 본 발명의 부츠의 측단면도이고,

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 토우 캡(toe cap)의 상부 및 바닥의 단열 구조의 상부 평면도이고,

도 3은 본 발명의 소정 형상의 토우 캡의 단열 구조의 측면도이고,

도 4는 스키 부츠의 평균 발가락 온도를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 열전도율이 낮은 단열 구조를 갖는 단열 부품을 포함하는 의복 물품에 관한 것이다. 단열 구조의 열전도율은 공기와 동일하거나 그보다 작은데, 즉 25℃에서 약 25 mW/mK 이하이다.

단열 구조는 가스 불투과성 엔빌로프와 그 내부에 수용된 구조 재료를 포함한다. 바람직한 구조 재료는 발연 실리카와 같이 초미세 다공질 재료와, 바인더 및 불투명화제와 같은 선택적인 다른 성분으로 이루어진다. 바람직한 단열 구조는 초미세 기공 사이즈의 구조 재료를 포함하고, 여기서 공기와 같은 가스 분자의 평균 자유 경로가 기공의 치수보다 크다. 공기 분자의 이동성이 제한되고, 이에 따라 열전도율이 낮아진다.

가스 불투과성 엔빌로프는 대기압에서 밀봉될 수도 있고, 대안으로 엔빌로프는 공기가 비워지게 되어 압력이 감소된 상태에서 밀봉되어 열전도율이 더욱 감소될 수 있다. 감소된 압력에서 바람직한 단열 구조의 열전도율은 약 2 mW/mK 내지 약 8 mW/mK일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 엔빌로프는 적어도 부분적으로 진공화될 수 있고, 보다 높은 분자량을 갖는 가스가 엔빌로프를 밀봉하기 전에 도입된다. 일 실시예에 따르면, 불투과성 단열 구조를 형성하는 방법은 공정 단계로서 단열 구조를 압축하는 단계를 포함한다. 비압축성 구조는 가요성을 유지하며, 단열 구조의 열전도율을 낮춘다.

단열 구조는 구조의 최종 사용 목적에 따라 임의의 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 단열 구조는 종래의 재료 또는 본 발명의 단열 구조와 합체되어 단열 부품을 형성할 수 있다. 본 발명의 물품은 바람직하게는 부츠, 슈즈, 글로브, 장갑, 모자, 재킷 등과 같이 낮은 열전도율의 단열 구조를 갖는 단열 부품을 구비하는 의복 물품을 포함한다.

본 발명은 열전도율이 낮은 단열 구조를 갖는 단열 부품을 포함하는 의복 물품에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예를 도 1에 도시된 예시적인 실시예를 참고로 상세히 설명한다.

도 1은 부츠의 바람직한 실시예를 예시하며, 부츠 갑피(1)와 부츠 밑창(2)을 구비하는 부츠의 횡단면도를 도시하며, 이 부츠의 내부에는 미세 다공질 재료(5)가 내부에 수용되어 있고 둘레(4)를 따라 밀봉되는 엔빌로프(3)를 구비하는 토우 캡 단열 구조(6)가 위치되어 있다.

단열 구조는 미세 기공 사이즈의 구조 재료로 이루어진다. 바람직한 구조 재료의 기공 사이즈는 약 100 nm 이하이고, 가장 바람직하게는 약 20nm 이하이다. 본 발명에 사용하기에 적합한 미세 기공 사이즈를 갖는 구조 재료는 발연 실리카(fumed silica) 및 알루미나와, 다른 발연 금속 산화물, 그리고 실리카와 다른 금속 산화물의 에어로졸을 포함한다.

초미세 다공질 재료에 추가하여, 구조 재료는 한정의 의도는 없는 예로서 바인더, 불투명화제 등과 같은 다른 선택적 성분의 혼합물을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 무기 섬유 및 유기 섬유와 같은 섬유가 바인더로서 첨가되어 미세 다공질 재료를 형성할 수 있다. 바람직한 섬유는 폴리에스테르, 나일론 및 유리로 이루어진다. 카본 블랙과 같은 탄소를 포함하는 미립자 성분과 이산화티탄이 불투명화제로서 첨가될 수 있는데, 이들 미립자 성분과 이산화티탄은 전자기 스펙트럼의 원적외선 영역에서 불투명하며, 열 복사에 의한 열전달을 감소시키는 기능을 한다. 초미세 다공질 재료, 바인더 및 불투명화제의 혼합물을 포함하는 구조 재료가 바람직하다. 초미세 다공질 재료가 혼합물의 적어도 약 50%를 이루는 것이 바람직하다. 바람직한 구조 재료는 발연 실리카와 같은 초미세 다공질 재료 50 내지 100%와, 폴리에스테르, 나일론 또는 유리 섬유와 같은 바인더 0 내지 50%와, 카본 블랙과 같은 미립자 재료 0 내지 20%를 포함하는 혼합물로 구성된다.

구조 재료는 미세 다공질 재료와 선택적인 다른 성분의 박리를 방지하기에 적합한 엔빌로프 내에 수용되어 있다. 엔빌로프는 가스 불투과성 엔빌로프인 것이 가장 바람직하며, 엔빌로프는 폴리에스테르, 나일론, 알루미늄, 폴리에틸렌과 같은 재료의 적어도 1층과, 라미네이트 및 이들의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다. 엔빌로프의 가스 투과율은 대기중에서 하루에 약 10^-3 g/㎡ 이하이고, 보다 바람직하게는 대기중에서 하루에 약 10^-4 g/㎡ 이다. 금속화 폴리에스테르, 알루미늄 또는 귀금속과 같은 반사성 재료로 이루어진 가스 불투과성 엔빌로프를 사용하여 불투명화제를 함유하지 않는 바람직한 실시예에서의 복사 열손실을 감소시킬 수 있다. 미세 다공질 재료와 선택적인 추가 성분이 봉입되는 시일이 가스 불투과성 막 내에 형성되어 있다. 밀봉은 접착제, 열 밀봉, 고주파 용접, 초음파 용접 등과 같은 공지의 방법에 의해 형성될 수 있다.

결과적인 단열 구조의 열전도율은 공기의 열전도율과 같거나 그 보다 작은데, 즉 25℃에서 약 25 mW/mK 이하이고, 보다 바람직하게는 25℃에서 약 15 내지 20 mW/mK 이고, 가장 바람직하게는 25℃에서 15-18 mW/mK 이다.

본 발명의 단열 구조를 형성하기 위하여, 원하는 형상을 갖는 몰드가 제공된다. 하나의 바람직한 방법에 따르면, 초미세 다공질 재료와 선택적 추가 성분을 포함하는 혼합물은 평판 프레스에서 약 150 kg/㎥의 밀도를 갖는 비압축성 형(型)으로 프레싱된다. 이 형은 소정의 형상체로 절단되고, 이 소정 형상체는 가스 불투과성 재료의 섹션 사이에서 몰드 내에 배치되어 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 가열 밀봉기가 몰드 둘레와 유사한 형상을 갖는 가열 바로서 제공되고, 형상체의 둘레 외측에서 엔빌로프 상에 프레싱되어 시일(도 1 참조, 4)을 형성한다. 바람직하게 밀봉된 단열 구조는 비압축성이며, 압력을 받을 수 있는 신발 및 다른 의복 물품에 사용하기에 적합하다. 비압축성 단열 구조는 단열 특성을 유지하는데, 대부분의 종래의 재료는 압축성이고 그들의 단열 특성이 많이 열화된다. 본 발명의 바람직한 단열 구조는 체중이 가해지는 상태에서는 실질적으로 비압축성이다. 1 기압의 압력에서 두께 손실이 20% 이하인 단열 구조가 실질적으로 비압축성으로 고려되며 바람직하다. 두께 손실이 약 10% 이하인 구조가 특히 바람직하며, 가장 바람직하게는 두께 손실이 약 5% 이하이다.

의복 물품의 맞음새 및 구조의 변경을 방지하고, 유연성 및 탄력성을 유지하는 것이 유리한 경우에, 두께가 약 10 mm 이하인, 보다 바람직하게는 약 3 mm 이하인, 가장 바람직하게는 약 2mm 이하인 바람직한 단열 재료를 사용하는 것이 유리하다. 예컨대, 의복 물품이 작업 부츠 또는 스키 부츠인 경우에, 단열재의 두께는 약 3 mm 이하인 것이 바람직하다. 보호 헬멧의 라이너와 같이 탄력성이 별로 중요하지 않은 용례에는 보다 두꺼운 단열 재료를 사용할 수도 있다. 의복 아이템과 신체 사이에 상당한 간극이 존재하는 경우에는 두께가 약 10mm에 이르거나 또는 그 이상인 단열 구조를 사용할 수 있다. 두께가 약 2mm 내지 약 10mm인 단열 구조는 단열값이 약 0.3 내지 1.7 ㎡K/W인 것이 바람직하다. 단열값은 단열 구조의 두께를 구조의 열전도율로 나눔으로써 계산될 수 있는데, 즉 ㎡K/W = m/(W/mK) 이다.

단열 구조의 유연한 성질로 인하여, 최종 형을 얻기 위하여 단열 구조를 추가로 형상화할 수 있다. 구조 재료는 엔빌로프 내에 수용되는 연속 압축체로서 제공될 수 있다. 대안으로, 추가의 탄력성을 제공하기 위하여, 단열 구조는 엔빌로프 내의 구조 재료의 하나 이상의 섹션을 포함할 수 있다. 엔빌로프는 구조 재료의 섹션들 사이에서 열 밀봉 등에 의해 선택적으로 밀봉될 수 있으므로, 누벼지거나 패턴화된 구조를 제공하며, 물품의 유연성 및 탄력성에 추가로 기여한다.

단열 구조의 최종 형상은 최종 사용 목적에 따라 달라진다. 단열 구조는 슈즈 또는 부츠의 밑창으로서 사용될 경우에는 평평한 부품으로서 형성될 수도 있고, 토우 캡 또는 모자나 장갑으로서 사용되도록 형상화되거나 만곡될 수도 있으며, 사용자의 요구 조건을 만족시키도록 그 외의 형상으로 형상화될 수도 있다. 단열 구조는 통상의 단열 재료 또는 본 발명의 추가의 단열 구조와 합체되어 의복 물품에 유용한 단열 부품을 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 열전도율이 낮고 공기가 감소된 압력으로 봉입되어 있는 단열 구조를 갖는 단열 부품을 구비하는 의복 물품을 제공한다. 전술한 바와 같이, 단열 구조는 가스 불투과성 엔빌로프를 구비하는 구조를 갖고, 이 엔빌로프 내에 미세 다공질 재료와 선택적 다른 성분이 수용되고, 상기 엔빌로프는 적어도 부분적으로 진공화될 수 있고, 엔빌로프는 임의의 적절한 방법에 의해 감소된 압력에서 밀봉된다. 바람직한 실시예에 따르면, 엔빌로프와 내부에 수용된 다른 선택적 성분과 함께 미세 다공질 재료를 포함하는 몰드를 제공하는 단계와, 이 몰드와 열 밀봉기를 진공 챔버 내에 배치하는 단계와, 공기를 감소된 압력으로 배기시키는 단계와, 엔빌로프를 열 밀봉하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

단열 구조가 진공화되는 압력은 다공질 재료의 기공 사이즈에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 기공 사이즈가 약 100 nm 이하인구조 재료에 대하여 약 10,000 Pa에 이르는 압력을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 엔빌로프는 약 1000 Pa 이하의 진공 압력하에 있으며, 가장 바람직하게는 엔빌로프는 약 100 Pa 이하의 진공 압력하에 있다. 가스 불투과성 엔빌로프는 밀봉되어 있어서, 진공 및 감소된 압력을 유지한다.

바람직한 단열 부품은 감소된 압력을 갖는 단열 구조를 포함하며, 이 구조는 전술한 바람직한 구조보다 훨씬 낮은 열전도율을 갖는다. 감소된 압력에서 바람직한 단열 구조의 열전도율은 약 15 mW/mK 이하이며, 감소된 압력에서 단열 구조의 열전도율은 약 2 mW/mK 내지 약 10 mW/mK인 것이 특히 바람직하며, 감소된 압력에서 단열 구조의 열전도율은 약 2 mW/mK 내지 약 8 mW/mK인 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예는 전술한 바와 같이 미세 기공 사이즈의 재료와 선택적 추가 성분을 포함하는 단열 구조를 갖는 단열 부품을 갖춘 의복을 제공하며, 단열 구조는 공기의 분자량보다 큰 분자량을 갖는 가스를 봉입하고 있다. 바람직한 가스는 약 100 이상의 분자량을 갖고, 약 25℃ 이하의 비등점을 갖는다. 본 발명에 사용하기에 적합한 고분자량의 가스는 이산화탄소, 불화탄소, 염화탄소, 염화불화탄소 및 하이드로클로로플루오로카본을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 예로는 헵타플루오로-1-니트로소프로판 및 1,1,1,2,2,3-헥사플루오로프로판이 포함된다.

고분자량의 가스가 봉입된 단열 구조를 갖는 바람직한 단열 부품의 열전도율은 약 10 mW/mK 내지 약 25 mW/mK 이다. 고분자량의 가스가 봉입된 특히 바람직한 단열 부품의 열전도율은 약 10 mW/mK 내지 약 20 mW/mK 이고, 고분자량의 가스가 봉입된 가장 바람직한 단열 부품의 열전도율은 약 10 mW/mK 내지 약 15 mW/mK 이다.

단열 구조를 형성하는 바람직한 방법은 구조 재료를 제공하는 단계와, 구조 재료에 가스 불투과성 엔빌로프를 제공하는 단계와, 전술한 바와 같이 가스 불투과성 엔빌로프로부터 공기를 배기시키는 단계와, 진공 챔버를 고분자량의 가스로 채우는 단계와, 엔빌로프를 밀봉하는 단계를 포함한다.

본 발명의 물품은 바람직하게는 부츠, 슈즈, 글로브, 장갑, 모자, 재킷과 같이 열전도율이 낮은 단열 부품을 구비하는 의복 물품을 포함한다.

실시예

실시예 1

스키 부츠의 발가락 영역의 단열값은 실질적으로 부츠의 맞음새를 변경시키는 일없이 증가되었다.

상기 단열값은 진공 패킹된 미세 기공 사이즈 단열재의 단열 구조를 2 mm 증가시킴으로써 증가되었다. 단열 구조는 약 2 중량%의 폴리에스테르 섬유와 약 7 중량%의 카본 블랙과 혼합된 발연 실리카를 포함하는 NP40 구조 재료(뉴멕시코주 알버쿼큐 소재의 Nanopore Inc 제조)로 이루어진다. 상기 혼합물을 사용 전에 오븐에서 약 100℃로 여러 시간 동안 건조하였다. 건조된 혼합물을 평탄한 트레이에 놓고 약 10 psi의 압력으로 프레싱하여 밀도가 약 150 kg/m³이고 두께가 2 mm인 보드를 형성하였다. 상기 보드를 2개의 성형 피스, 즉 토우 캡의 상측에 대응하는 형상(도 2b)과 그 하측에 대응하는 형상(도 2a)의 피스로 절단하였다.

상기 성형 피스를 가스 불침투성 엔빌로프에서 약 1,000 Pa의 잔류 공기압으로 진공 패킹하였다. 상기 엔빌로프는 1 ㎛ 두께 미만의 진공 증착된 알루미늄층을 포함한 12 ㎛의 폴리에스테르 층과, 약 12 ㎛ 두께의 제2 폴리에스테르층과, 약 30 ㎛ 두께의 가열 밀봉 가능한 폴리에틸렌층(영국 런던 소재의 Remax PLC사의 0655/002 타입)으로 구성되는 알루미늄화 폴리에스테르였다. 상기 엔빌로프를 2 단계 공정으로 밀봉하였는데, 이 공정에서 밀폐될 성형 피스를 1층의 폴리에스테르막과 상단에 놓인 다른 층의 필름에 배치하였다. 그 후, 상기 2층의 필름을 약 20 mm의 길이를 밀봉하지 않은 상태로 남겨두고 대부분의 주변을 가열 밀봉하였다(도 2a 및 도 2b의 도면 부호 10). 그 후, 성형 피스를 진공 챔버 내에 배치하고 압력을 1000 Pa 미만으로 감소시켜 단열 구조(도 2a 및 도 2b의 도면 부호 20)를 형성하였다. 이어서 주변의 나머지 길이를 가열 밀봉하였다.

발의 프론트를 대략 110 mm 덮는 단열 구조가 형성되었다. 발의 프론트 부분의 바닥을 덮는 한가지 구조는 약 90 mm의 베이스와 약 110 mm의 높이를 갖는 대략 반원형 형상이다(도 3의 도면 부호 40). 발의 상측 부분의 일부를 덮는 다른 구조는 약 180 mm의 베이스와 약 100 mm의 높이를 갖는 대략 마름모 형상이다(도 3의 도면 부호 30). 이들 구조를 한 쌍의 알파인 스키 부츠의 내측 부츠와 외측 부츠 사이에 설치하였다. 내측 부츠는 발가락 영역(toe area)에서 약 2 내지 3 mm 두께의 폼, 직물 및 성형 플라스틱으로 구성되었다. 외측 부츠는 성형 플라스틱으로 약 5 mm의 두께로 구성되었다.

단열 구조의 열전도율은 열류계의 열전도율 측정 장치에서 측정했을 때 약 6 mW/mK이었다. 그 결과에 따른 단열값은 약 0.33 m²K/W이었다. 2명의 피험자가 격일로 상기 구조를 갖춘 부츠와 갖추지 않은 부츠를 착용한 블라인드 시험에서 착용자는 2 mm 두께의 단열 구조를 알아채지 못했다. 피험자는 약 -10℃ 온도의 항온항습 챔버에서 부츠를 착용하고 약 2 시간 동안 고정식 자전거에서 쉬고 운동하는 것을 번갈아 하는 테스트 프로토콜을 수행하였다. 피험자의 발가락 온도를 조사한 결과를 도 4에 나타낸다. 그래프로 도시된 바와 같이, 부츠에 단열 구조를 추가하면 약 2 시간 동안 추운 기후에 노출된 후에도 발가락 온도가 약 8℃ 증가하였다.

Claims (31)

1. 단열 구조를 갖는 의복에 사용되는 단열 부품으로서,

   a) 가스 투과성 엔빌로프(envelope)와,

   b) 상기 엔빌로프 내에 수용된 다공질 재료

   를 포함하며,

   상기 단열 구조는 열전도율이 25 mW/mk 미만인 것인 단열 부품.
2. 제1항에 있어서, 상기 의복은 모자, 신발 또는 장갑을 포함하는 것인 단열 부품.
3. 제1항에 있어서, 상기 의복은 부츠를 포함하는 것인 단열 부품.
4. 제1항에 있어서, 상기 단열 구조의 두께는 10 mm 이하인 것인 단열 부품.
5. 제1항에 있어서, 상기 단열 구조의 두께는 3 mm 이하인 것인 단열 부품.
6. 제1항에 있어서, 상기 단열 구조의 열전도율은 20 mW/mK 미만인 것인 단열 부품.
7. 제1항에 있어서, 상기 단열 구조의 열전도율은 10 mW/mK 미만인 것인 단열 부품.
8. 제1항에 있어서, 상기 엔빌로프는 적어도 부분적으로 진공화되어 있는 것인 단열 부품.
9. 제1항에 있어서, 상기 엔빌로프는 약 10,000 Pa 미만의 진공 압력하에 있는 것인 단열 부품.
10. 제8항에 있어서, 상기 단열 구조의 열전도율은 약 15 mW/mK 미만인 것인 단열 부품.
11. 제8항에 있어서, 상기 단열 구조의 열전도율은 약 2 - 10 mW/mK인 것인 단열 부품.
12. 제1항에 있어서, 상기 엔빌로프는 금속화 폴리에스테르, 나일론 또는 폴리에틸렌에서 선택된 재료로 이루어진 적어도 하나의 층을 포함하는 것인 단열 부품.
13. 제1항에 있어서, 상기 엔빌로프는 다층 라미네이트인 것인 단열 부품.
14. 제1항에 있어서, 상기 다공질 재료의 기공 사이즈는 100 nm 미만인 것인 단열 부품.
15. 제1항에 있어서, 상기 다공질 재료의 기공 사이즈는 10 nm 미만인 것인 단열 부품.
16. 제1항에 있어서, 상기 다공질 재료는 금속 산화물에서 선택되는 것인 단열 부품.
17. 제1항에 있어서, 상기 다공질 재료는 발연 실리카인 것인 단열 부품.
18. 제1항에 있어서, 상기 다공질 재료는 에어로졸인 것인 단열 부품.
19. 제18항에 있어서, 상기 에어로졸은 실리카를 포함하는 것인 단열 부품.
20. 제1항에 있어서, 상기 단열 구조는 바인더를 더 포함하는 것인 단열 부품.
21. 제20항에 있어서, 상기 바인더는 유기 또는 무기 섬유에서 선택되는 것인 단열 부품.
22. 제1항에 있어서, 상기 단열 구조는 이산화탄소 또는 이산화티탄을 더 포함하는 것인 단열 부품.
23. 제1항에 있어서, 상기 엔빌로프는 공기의 분자량보다 큰 분자량의 가스를 포함하는 것인 단열 부품.
24. 제1항에 있어서, 상기 가스는 분자량이 100 이상이고, 비등점이 25℃ 이하인 것인 단열 부품.
25. 제23항에 있어서, 상기 가스는 이산화탄소, 불화탄소, 염화탄소 및 염화불화탄소에서 선택되는 것인 단열 부품.
26. 제23항에 있어서, 상기 가스는 헵타플루오로-1-니트로소프로판 및 1,1,1,2,2,3-헥사플루오로프로판에서 선택되는 것인 단열 부품.
27. 제23항에 있어서, 상기 단열 구조의 열전도율은 약 10 mW/mK 내지 약 25 mW/mK인 것인 단열 부품.
28. 제23항에 있어서, 상기 단열 구조의 열전도율은 약 10 mW/mK 내지 약 20 mW/mK인 것인 단열 부품.
29. 제1항에 있어서, 상기 단열 구조는 인체의 중량과 동일한 압력하에서는 실질적으로 비압축성인 것인 단열 부품.
30. 제1항에 있어서, 상기 단열 구조는 1기압의 압력에서 두께 손실이 20% 이하인 것인 단열 부품.
31. 제1항에 있어서, 의복의 맞음새(fit)가 변경되지 않는 것인 단열 부품.