KR20050032955A - 수면환경 개선 섬유시이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이형단면사로 구성된 이중직 섬유시이트의 어느 한면에 분말로 된 상전이물질(P.C.M)을 단독으로 전사하거나 음이온물질, 원적외선 물질 등을 혼합하여 전사한 것을 특징으로 하는 수면 환경 개선 섬유시이트로서, 실내온도의 변화에도 항상 일정하게 체온을 유지시켜 깊은 수면을 취할 수 있도록 도와 준다.

본 발명의 섬유시이트는 잠옷, 침대커버, 이불, 베개커버등에 유용하다.

Description

수면환경 개선 섬유시이트{ A comfortable sleep aid textile sheet}

본 발명의 수면 환경 개선 섬유 시이트는 온도조절기능, 땀흡수 및 쾌속건조기능을 동시에 발현하는 섬유시이트로서 선택적으로 음이온기능, 원적외선기능, 방향(芳香)기능도 첨가할 수 있는 소재에 관한 것이다.

최근 건강소재로 이용되는 참숯, 맥반석, 황토, 옥 등은 음이온 또는 원적외선을 방사하는 물질로서 이들을 단독 또는 복합으로 사용하여 살균기능, 혈액순환촉진기능 등을 부여하고 있다. 또는 천연향을 마이크로 캡슐화하여 섬유에 부착하는 방식으로 향기요법에 의한 숙면기능을 부여하거나 진드기 기피제를 침구에 처리하여 해충에 의한 수면 장애를 예방하기도 한다.

그러나 이와 같은 제품들은 실내온도의 변화에 효과적으로 대응하지 못해 체온조절 효과가 없으며 수면 중 발생되는 땀을 완벽하게 제어하지 못해 수면환경개선에는 한계가 있다.

한편 당 발명인이 특허 출원한 2층 구조를 갖는 온도조절형 고흡수섬유(2002-5295033-36, 2002.12.13)의 기술은 원사의 중공부내에 상전이물질을 함유한 이형단면사를 이면층에 사용하고 공정수분율 8%이상인 천연섬유를 표면으로 하여 흡수와 속건기능, 온도 조절기능을 동시에 발생시키기 위한 것으로 내구성이나 기능성은 우수하나 원사제조공정이 복잡하여 제조원가가 상승하기 때문에 경제성이 저하된다.

따라서 본 발명은 실내온도의 변화에도 항상 체온을 일정하게 유지시켜주며 땀도 완벽하게 흡수,건조시켜 수분에 의한 체온의 변화도 차단하여 수면환경 개선에 도움이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 제거하기 위하여 안출된 것으로서 실내온도의 변화에 관계없이 체온을 일정하게 유지시켜주고 수면중 발생하는 땀을 효과적으로 제어하여 최적의 수면환경을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 수면 환경 개선 섬유시이트는 고밀도 표면층(2)과 저밀도 이면층(3)으로 구성된 이중 조직으로 설계되며 양층 모두가 이형단면구조의 폴리에스테르 원사나 나이론 원사로 구성된다.

또한 섬유 시이트의 어느 한면에 상전이물질(P.C.M:phase change material)이 전사된 것을 특징으로 한다. 필요에 따라 원적외선, 음이온, 방향(芳香) 기능을 추가할 수도 있다.

이하 본 발명에 따른 섬유시이트를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 섬유 시이트의 측면도로서 표면층(2)과 이면층(3)을 갖는 이중직 원단의 한 면에 상전이물질(P.C.M)이 전사된 전사부(1)가 존재한다.

물의 열전도율은 공기에 비해 21배 빠르며 열용량도 4배 크다. 수중에서가 대기중에서 비해 체온저하가 극심하게 발생되는 이유는 물의 열전도가 공기보다 높아 체온손실이 빠르고 큰 열용량 때문에 체온을 계속 빼앗으려는 특성을 갖기 때문이다. 한편 인체에는 19만~200만개의 땀샘이 존재하며 건강한 사람의 경우 수면중에 300~500cc의 땀을 흘리게 되는데 실내 온도가 높아지거나 떨어지면 땀은 열매체원으로 작용하여 체온을 상승시키거나 체온을 저하시켜 수면장애를 유발하게 된다.

따라서 숙면을 취하기 위해서는 외부온도의 변화로부터 인체를 보호하고 수면 중 발생되는 땀을 효과적으로 흡수하여 제거시켜 주는 기능이 절대적으로 필요하다.

먼저 표면층(2)은 폴리에스테르 이형단면사나 나이론 이형단면사로 구성되며, 밀도(올/인치)는 이면층(3)에 비해 1.1∼3배 더 조밀하게 설계된다.

이중조직을 갖는 원단에 있어서 수분의 이동은 저밀도에서 고밀도로 이동되는 성질을 갖는데 이는 공극모세관 현상을 일으킬 수 있는 인자들이 증가되기 때문에 고밀도층이 저밀도층보다 흡수성이 향상된다. .

따라서 표면층(2)의 밀도를 이면층(3)의 밀도에 비해 조밀하게 할수록 피부에서 발생한 땀이 빠르게 이면층(3)에서 표면층(2)으로 전이되는 속도가 향상된다.

통상적으로 공정수분율(표준상태의 섬유의 함수율)이 5% 미만인 폴리에스테르(0.45%), 나이론(4.5%)등의 화학섬유는 소수성(hydrophobic)물질로서 건조성은 우수하나 흡수기능은 떨어지는 단점을 갖지만 원사의 단면형태를 이형화(異型化), 예컨데 십자형 또는 왕자형, 이중십자형으로 만들면 원사 표면에 홈이 조성되어 여기서 모세관현상이 발생되어 오히려 천연섬유인 면보다도 우수한 땀흡수 기능을 부여할 수 있다.

또한 이형단면 구조는 통상의 원형단면 구조에 비해 단면적이 20~50% 증가하여 대기와의 접촉면적이 넓어지기 때문에 건조성도 우수하다.

이면층(3)은 표면층(2)과 동일한 원사 즉, 폴리에스테르 이형단면사나 나이론 이형단면사로 구성되는데 표면층(2)보다 상대적으로 저밀도로 설계되며 요철조직으로 만들어 가급적 피부에 접촉되는 면적을 최소로 만든다.

전사부(1)는 온도조절기능을 갖는 상전이물질(P.C.M)이 전사(print)되어 있으며 원적외선기능, 음이온기능, 방향기능도 선택적으로 추가할 수 있다. 온도조절기능은 실내온도의 변화에도 일정한 체온을 유지시키기 위한 적극적 수면환경 개선대책으로서 숙면을 제공하는데 대단히 중요한 변수로 작용되며 음이온 물질, 원적외선물질, 방향물질은 각각 공기청정기능, 혈액순환 촉진기능, 뇌파안정 기능이 있어 건강에 유익하다.

가장 경제적이고 보편적인 방법은 상전이물질(P.C.M: phase change material)을 마이크로 캡슐화 한 후 분말형으로 만든 다음 단독으로 사용하거나 원적외선이나 음이온 물질, 방향물질 등을 혼합하여 사용할 수도 있다.

상전이물질(P.C.M)이란 특정온도에서 온도의 변화없이 고체에서 액체, 액체에서 고체로 상이 바뀌면서 많은 열을 흡수 또는 방출하는 물질을 의미한다. 이와 같이 상전이물질이 상변화 시 일정한 온도를 유지하면서 흡수 또는 방출하는 열을 잠열이라 하는데 상당한 양의 외부의 열을 흡수하여도 온도의 상승없이 단지 고체에서 액체로 그 상 만을 바꿔주므로서 체온의 상승을 억제할 수 있다. 반대로 액체로 전이된 상이 고체로 환원되면서 그간 흡수한 열을 체내로 방출시켜 실내 온도가 떨어지는 새벽녘에 체온 저하를 방지 시켜준다. 상전이 온도는 다양하게 설정이 가능하나 잠옷이나 침구류로는 18∼30℃가 적당하다.

상전이 물질로는 C30H62, C20H42등의 유기물과 Mgcl₂·6H₂O, Zn₂·4H₂ O등을 사용하는 것이 바람직하다. 상전이물질(P.C.M)은 체온상승을 억제시켜 주는 보냉기능과 체온 하강을 막아주는 보온기능을 동시에 발휘하여 숙면유지에 도움을 준다. 또한 숙면 유도를 위해 음이온 기능과 원적외선 기능 및 방향기능을 선택적으로 추가하면 보다 바람직하다.

음이온은 (-)전하를 띤 공기의 원자요소로서 공기중에 존재하는 여러가지 물질 즉 담배연기, 아황산가스(SO₂), 질소화합물(NO₂), 일산화탄소(Co), 오존(O₃ ) 및 각종 유기물질인 양이온을 중화 침전시켜 제거하므로 공기를 깨끗하고 신선하게 유지시켜준다. 통상 숲속에서 나오는 음이온의 수치는 1,000∼2,000개/cc로서 최소 300개/cc이상이 되어야 효과가 있다. 음이온은 유해한 양이온을 중화시키고 정혈작용, 신경안정과 피로회복, 식욕증진, 세포의 활성화, 통증완화, 자율신경계조절작용, 저항력 증강작용등의 효과가 있는 것으로 알려지고 있다.

음이온 물질로는 크게 전기석이라고 불리우는 포르말린과 히토류계의 원소인 세슘과 우라늄, 라돈 등의 방사성 원소를 함유한 제품으로 대별할 수가 있는 데 인체에는 100% 히토류 음이온을 사용하는 것이 바람직하다.

한편 솔향, 라벤다향, 민트향과 같은 천연 향들은 Non-REM 수면(수면은 REM수면과 NON-REM수면으로 나눠지며 REM수면은 정신적 스트레스를 해소해주고 NON-REM수면은 육체적 피로를 해소해 준다)중 수면 3,4에서 발견되는 서파수면(S.W.S : Slow wave sleep)을 유도하는데 도움을 주는데 실험에 의하면 이들 향기가 신경안정 기능이 뛰어난 것으로 입증되었다.

원적외선은 5∼1,000μ대의 파장을 갖는 적외선으로서 인체나 물질 깊숙이 도달한 후 흡수되어 물질 고유의 파장과 공명, 공진하여 활성화되는 특성을 갖는데 최근 입증 된 원적외선 효과로는 생체활성화, 혈액순환촉진, 피로회복, 스트레스, 불면증 해소에 도움이 되는 것으로 알려져 있다. 원적외선은 천연 광물인 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti), 망간(Mn), 철(Fe), 규소(Si)등이 열을 받았다가 식으면서 내놓는 복사열로서 고령토, 점토 및 규석과 합성알루미나 분말이 주원료인 Al₂O₃ 계, 질리콘 모래와 Fl₂O₃ 나 MnO₂가 혼합된 ZrO₂-SiO₂ 계, 흑연이나 카본블랙을 원료로한 탄소계 등이 있으나 섬유용으로는 상온에서도 높은 원적외선을 방사할 수 있는 비가열 원적외선 세라믹인 Al₂O₃, SiO₂, ZrO₂의 혼합물을 사용하는 것이 효과적이다.

본 발명은 상전이물질(P.C.M)을 단독으로 사용하거나 원적외선물질, 음이온물질, 방향물질과 선택적으로 혼합하여 접착제와 함께 금속 로우러로 이중직 섬유 시이트의 어느 한 면에 전사시킨 후 170℃∼180℃에서 2∼3분간 열풍 건조하여 제조된다.

이하 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 살펴본다.

〈실시예1〉

75데니어의 폴리에스테르 이형단면사로 표면층(2)의 밀도를 170(올/인치)이 되도록 하고, 이면층(3)의 밀도를 110(올/인치)이 되도록 이중직 환편지를 제조한 후 이어서 분말형태의 상전이물질(P.C.M) 20g/㎡을 빗살무늬 금속롤로 표면층 (2)에 전사시켜 180℃로 2분간 열처리 하였다.

〈실시예2〉

70 데니어의 나이론 이형단면사로 표면층(2)의 밀도를 150(올/인치)이 되도록 하고 이면층(3)의 밀도를 90(올/인치)이 되도록 이중직 직물을 제조한 후 이어서 분말형태의 상전이물질(P.C.M) 30g/㎡ 과 히토류 음이온 18g/㎡, ZrO₂-SiO₂계 원적외선 세라믹 15g/㎡, 분말형 솔향기 캡슐 5g/㎡을 혼합한 후, 이면층(3)에 Dot형태로 전사시킨 후 170℃로 3분간 열처리하였다.

본 발명의 수면환경개선 섬유시이트를 잠옷으로 만들어 30명의 청소년을 대상으로 실내온도의 편차를 5℃까지 인위적으로 조정할 수 있는 인공기상실에서 수면 양상을 살펴본 결과 일반 면 잠옷을 착용한 비교군에 비해 깊은 수면상태인 수면 3,4기에서 발견되는 서파수면 (S.W.S:Slow wave sleep)의 비율이 1.9배 증가하였으며 숙면의 효과를 입증할 수 있는 성장호르몬의 분비량도 2.4배 증가하여 수면환경 개선 효과를 확인할 수 있었다.

본 발명의 섬유시이트는 이중직 원단의 어느 한 면에 기능성 물질을 전사시키는 방법으로 제조할 수 있어 공정이 간편하고 경제적이다.

본 발명은 첨부된 도면에 실시예를 참고로 설정하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술분야에서 종사하는 자라면 이로부터 다양한 발명 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

1. 도1은 본 발명에 따른 섬유시이트의 측면도이다.

2. 도2는 본 발명에 따른 이형단면사의 단면도이다

3. 도3은 본 발명에 따른 상전이물질 마이크로 캡슐의 단면도이다.

〈도면 중 주요 부분에 대한 부호 설명〉

1: 전사부

2: 표면층

3: 이면층

Claims (4)

1. 표면층(2)과 이면층(3)을 갖는 이형단면사로 구성된 이중직 섬유시이트의 일면에 상전이물질(P.C.M)이 전사된 전사부(1)가 존재하는 것을 특징으로 하는 수면환경 개선 섬유시이트.
2. 제 1항에 있어서 표면층(2)의 밀도(올/인치) 가 이면층(3)에 비해 1.1∼3배 더 조밀하게 설계된 것을 특징으로 하는 수면환경 개선 섬유시이트.
3. 제 1항에서 전사부(1)가 상전이물질(P.C.M)이외에 원적외선물질, 음이온물질, 방향물질이 선택적으로 혼합되어 전사된 것을 특징으로 하는 수면환경 개선 섬유시이트.
4. 제 1항에 있어서 표면층(2)과 이면층(3)을 구성하는 이형단면사가 나이론 원사 또는 폴리에스테르 원사인 것을 특징으로 하는 수면환경 개선 섬유시이트.