KR20130112125A - 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재 및 이를 활용한 의류 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의류의 겉감과 안감 사이에 사용되는 투습방수용 섬유 소재로서, 얇게 슬라이싱된 발포성 복수의 판이 적층 구조로 구성되고, 상기 복수의 판 각각에는 다수의 구멍이 형성되고, 적층된 인접 판들의 구멍의 위치는 서로 어긋나도록 한 것을 특징으로 하는 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재를 제공한다.

Description

투습방수 기능을 갖는 섬유 소재 및 이를 활용한 의류 제품{Textile materials with breathable and waterproof functions and clothings using the same}

본 발명은 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재 및 이를 활용한 의류 제품에 관한 것으로, 의류의 겉감과 안감 사이에 사용되는 투습방수용 섬유 소재로서 얇게 슬라이싱된 발포성 복수의 판이 적층 구조로 구성되고, 상기 복수의 판 각각에는 다양한 다수의 구멍이 형성되고, 적층된 인접 판들의 구멍의 위치는 서로 어긋나도록 하여 방수와 통기성을 부여하도록 한 것을 특징으로 하는 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재 및 이를 필요로 하는 기능에 맞도록 활용한 의류 제품에 관한 것이다.

최근 들어, 새로운 기능성 섬유 소재의 필요성이 크게 요구되면서 다양한 방법으로 기능성 소재를 만드는 방법들이 연구되고 있다.

많은 소비자들의 요구 사항 중 경량화, 보온성, 방수성 등은 기능성 제품 외에도 군용, 일반 작업용 등 다양한 섬유 제품의 분야에서도 요구되는 특성들이다.

그러나 보온성과 방수성은 일반적인 의복으로 널리 사용되기 위해, 활동을 위한 통기성을 강하게 요구하나, 도 1에 도시된 바와 같이, 일반 방수 의류(100)는 표면 층(110)은 일반 방수, 발수 코팅 원단 또는 일반 가공 원단이, 그리고 내층(120)은 방수 기능을 높이기 위해 수지계 필름으로 형성되며, 상기 수지계 필름(120)은 다수의 미세 기공(121)이 분포되어 방수와 투습 기능을 수행하게 되지만 이들 기능(방수와 투습 기능)이 서로 상반되는 조건이라 이런 조건을 동시에 만족시키기 위해서는 많은 어려움이 있다.

잘 알려진 바와 같이, 시판 중인 '고어텍스'는 열이나 약품에 강한 테플론계(系) 수지(樹脂)를 늘려서 가열하여 무수한 작은 구멍을 뚫은 아주 엷은 막으로 구성된 것으로, 그의 소재는 고어텍스 멤브레인(필름)을 기능성 원단에 접착(라미네이팅)시킨 소재로 방수능력과 방풍성 그리고 투습 능력을 지닌 섬유 원단이다. 그러나, 고어텍스는 방수성이 높아질수록 투습이 잘 되지 않고, 세탁을 반복할수록 방수성이 낮아지는 단점을 가지고 있다.

따라서 이러한 방수성과 투습성을 동시에 보장하기 위해 보온, 방수 등의 기능과 적절히 절충을 하거나(보온성 및 방수성은 낮추고 통기성을 부여), 봉제 기술을 이용하여 통풍구 등을 제품에 부여하는 방법 등을 사용하고 있다.

최근에는, 나노섬유를 이용하여 섬유 구조체 표면에 미세다공이 형성된 나노섬유 코팅 층을 형성한 투습방수 섬유구조체가 개발되고 있다. 대한민국 공개특허 제2007-0109001호에 기재되어 있는 "폴리우레탄 수지 박막층의 형성 방법"에서는 기저 섬유 위에 10 내지 30㎛의 두께로 폴리우레탄 나노부직포에 비하여 더 낮은 융점 또는 연화점을 가진 폴리에틸렌계 나노부직포를 적층한 후 그 위에 10 내지 30㎛의 폴리우레탄 나노부직포를 적층하여 라미네이팅 공정을 거쳐 투습방수포를 제조하는 방법으로서, 종래의 접착제를 사용하여 투습방수포를 제조하는 방법에 비하여 박막의 층을 형성할 수 있는 장점이 있으나 폴리에스테르계 섬유에 적용 시, 폴리올레핀계와 폴리에스테르계가 상용성이 없어 계면분리가 되어 접착력이 저하되는 단점이 있으며, 이종의 고분자를 전기방사 해야 하는 공정을 거쳐야 하기 때문에 공정이 복잡하다는 한계가 있었다.

또한, 종래의 투습방수 나노섬유 부직포는 기저 섬유와의 접착을 위해 별도의 접착제를 사용하거나 폴리우레탄 나노섬유에 비하여 더 낮은 융점 또는 연화점을 가진 폴리올레핀계 나노섬유 부직포를 형성시키는 단계를 포함한다. 별도의 접착제를 사용하여 기저 섬유에 적층시키는 방법은 투습성이 저하되고 전체적으로 섬유 층이 두꺼워 진다는 단점이 있으며, 폴리올레핀계 나노 부직포를 형성시키는 방법은 투습방수 성능이 우수하나 두 번의 전기방사 공정을 거쳐야 되고 폴리올레핀계와 폴리에스테르계 직물과의 상용성이 낮아 계면분리현상에 의해 접착력이 약한 단점이 있다.

그리고, 일반적인 투습방수 기능의 소재로써, 폴리올레핀 계통의 물질을 발포시켜 케이크 상태로 만들고, 그 고분자 물질 안에 기포를 함유한 상태로 유지함으로써 경량성과 기포를 이용한 보온성, 그리고 고분자 물질의 특성으로 방수성을 갖출 수도 있으나, 이는 충격 완화 물질이나 부력제, 기타 건물의 보온재 등으로 활용이 되었고 섬유 의류 제작용으로는 쓰이지 못하였다. 그 이유는 상기의 장점들이 많이 있지만 그 제작되는 두께와 섬유 제품용으로 요구되는 유연성이나 후속 공정상에서 일어나는 많은 어려움 등이 있기 때문으로 기인된다.

이러한 다양한 요구 조건을 동시에 해결하며 추가적인 기능을 부여하기 쉽도록 소재를 만드는 기술이 본 발명의 내용이다.

따라서, 본 발명자는 상기와 같은 폴리올레핀 계통의 물질(층)을 섬유 제작용 원단으로 사용하기 위해 그 두께를 적정 두께 이하로 절단하여 판상으로 만들고 복수의 판을 다양한 형태의 구멍 및/또는 절취부를 형성시켜 적층함으로써, 종래의 케이크 상으로는 전혀 기대할 수 없는 유연성과 섬유 제조용 원단으로의 형태를 갖추게 된, 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재를 개발하기에 이르렀다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 제 1 목적은 일정한 두께로 가공된 폴리올레핀 계통의 발포된 방수 성능을 가진 판을 적절한 두께로 슬라이싱 하여 유연성과 방수, 통기성을 동시에 부여할 수 있도록 다양한 형태의 구멍을 형성시키고 방수와 통기성을 부여하도록 판에 형성된 구멍의 위치가 서로 어긋나게 한 다층의 판구조로 된 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 다층의 판구조로 된 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재를 활용한 의류 제품을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 의류의 겉감과 안감 사이에 사용되는 투습방수용 원단으로서, 얇게 슬라이싱된 발포성 복수의 판이 적층 구조로 구성되고, 상기 복수의 판 각각에는 다수의 구멍이 형성되고, 적층된 인접 판들의 구멍의 위치는 서로 어긋나도록 한 것을 특징으로 하는 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 발포성 복수의 판의 재질은 가급적 폴리올레핀계로서 고배율로 발포되고, 상기 적층 구조는 통상적인 바느질이나 도트프린팅 방식에 의해 형성되며, 상기 다수의 구멍들은 원형 미세 기공, 슬릿형 구멍, 세장형 마름모꼴 구멍을 포함하고, 상기 다수의 구멍들은 일반적인 수직(수평)형, 하향경사형, 외협내광형 형상을 가지며, 상기 다수의 구멍들의 직경 또는 협폭은 가급적 0.5 mm 미만으로 형성된다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 상기와 같이 구성된 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재를 활용한 의류 제품을 제공하는 것으로, 상기 의류 제품은 점퍼, 군복, 작업복, 수영복, 등산복, 골프웨어, 스키복 등을 포함한다.

본 발명에 따른 다층의 판구조로 된 섬유 소재는 두께와 구멍의 크기, 배열 그리고 겹 수 등을 다양하게 변경시킴으로써, 방수, 방온, 방풍, 경량성 및 소재의 부력 등을 가짐은 물론, 투습방수 기능을 발휘하면서 유연성을 지닌 다양한 기능성 의류 제품, 예컨대 일반 점퍼, 군복, 작업복, 수영복, 등산복, 골프웨어, 스키복 등에서 요구되는 많은 조건들을 적절히 충족시킬 수 있다.

본 발명의 효과들은 상기에서 언급한 효과에만 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들도 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 일반 방수 의류의 단면도 및 방수층을 보여 주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재에 사용되는 세 개의 판(예시적)의 평면도.
도 3은 도 2의 세 개의 판이 적층된 것을 수직(수평)단면 형태로 확대하여 보여 주는 도면.

본 발명의 잇점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용된 용어는 예시적인 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 특히, '방수'는 엄밀히 말해서 '생활 방수' 즉, 물속에서의 방수가 아닌, 신체에 착용된 의류 표면에 대한 빗물 등에 대한 생활 속의 방수를 의미한다.

섬유 소재의 선정

경량화와 보온성, 방수성을 주기 위해 가급적 소수성의 폴리올레핀계의 재료가 소재로 선정되는 것이 바람직하고 이를 1차 고배율로 발포하여 케이크 상태로 만들거나 만든 다음 이를 고형화하는 특성을 유지하면서도 유연성을 주기 위해 얇은 두께의 평판으로 슬라이싱하거나, 막바로 필름상태로 만들었다. 이 소재는 폐쇄형(closed type)의 물질로 만들어져 고분자 물질 안에 기포를 함유한 상태로 형태를 유지함으로 경량성과 기포를 이용한 보온성, 그리고 고분자 물질의 특성과 더불어 방수성을 갖게 된다.

그러나, 이 소재도 섬유 제작용 원단으로 사용하기 위해서는 소재의 특성이 갖고 있는 경량성, 보온성, 방수성 등의 기능은 좋으나 여전히 통기성 및 유연성이 부족하므로, 선정된 섬유 소재를 다음과 같이 물리적(도형적)으로 변경시켰다.

섬유 소재의 구조

선정된 섬유 소재의 상기한 두 약점(통기성 및 유연성)을 보완하기 위해 다음과 같이 만든다.

첫째로, 상기 얇게 가공된 판을 만들어 섬유 소재로 쓰이도록 유연성을 주는 목적과 여러 겹을 붙여 하나로 섬유 소재로 쓸 수 있도록 하며, 판의 표면을 평면 형태를 갖추도록 만든다.

둘째로, 상기한 평판을 하나의 판에 유연성, 통기성, 방수성 등 요구되는 수준에 따라 다양한 형태의 무늬로 구멍을 만든다. 이것은 보통 섬유 제품이 위, 아래로 늘어나는 것보다 좌우로 늘어나는 것이 편하므로 판의 내부에 옷에 부착되는 필요한 위치에 따라 위에서 아래로 길고 옆으로는 좁게 된 형태의 구멍을 만들어 신축성을 준다. 이러한 구멍은 유연성을 추가로 제공하게 되며, 개수와 형태는 통기성과 방수성의 필요한 수준에 따라 결정한다.

셋째로, 상기한 바와 같이 다양한 크기와 여러 개의 구멍을 가진 판들을 그 구멍들의 위치를 인접한 판과 다르게 배치하고 특정 제품마다 원하는 조건에 맞도록 여러 판을 하나로 만들어, 원하는 제품의 기능을 제공하는 소재로 만든다.

이러한 방식으로 제작된 여러 겹의 판으로 구성된 소재는 경량성, 보온성을 재료 자체의 특성으로 제공할 뿐 아니라, 구멍의 형태와 위치, 겹친 구조에 의해 빗방울에 대한 방수성과 통기성을 제공하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부 도면을 참고로 하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 참고로, 본 발명의 실시예에서는 상기 단위 판을 세 개로 구성되는 것으로 예시하겠지만 이에 한정되지 않고 복수개로 구성되는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명에 따른 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재(200)를 이루는 제1, 제2 및 제3 판(210, 220, 230)을 평면 상태로 열거하여 보여 준다.

도 2에 도시된 각 판(210, 220, 230)의 재질은 폴리올레핀계 재질이 바람직하며, 각 판에는 다양한 형상, 예컨대 미세 원형, 슬릿형, 길쭉한 마름모꼴 등의 다수의 구멍(211;212;213, 221;222;223, 231;232;233)이 제공되고, 이들 구멍은 판들을 적층시켰을 때 서로 어긋나게 되는 위치로 형성된다. 상기 구멍들은 형상에 따라, 예컨대 미세 원형 기공(211, 221, 231)은 기본적인 투습방수 기능을, 그리고 슬릿형 및 길쭉한 마름모꼴 구멍(212;213, 222;223, 232;233)들은 도시한 도면을 볼 때 가급적 수직형상으로 뚫려져서 투습방수 기능은 물론 좌우방향으로의 신장을 용이하게 하고, 전체적으로 제공된 구멍들은 기본적으로 유연성을 부여하기 위한 것이다. 상기 다수의 구멍들의 직경 또는 협폭은, 후술하는 바와 같이, 빗방울 하나의 크기가 2mm, 이슬비 물방울 하나의 크기가 0.5mm 정도 임을 감안하여 0.5mm 미만으로 형성하는 것이 좋다. 경우에 따라, 상기 직경보다 약간 크게 하여도 물방울은 구멍에 쉽게 걸리게 되어 옷 속으로 스며들지 않는다.

도3은 도 2에 도시된 판(210, 220, 230)들이 적층된 모습을 수직단면 상태로 확대하여 보여 주는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 판(221;222;223, 231;232;233)은 통상적인 적층방법(예컨대, 바느질, 도트프린팅 등)에 의해 적층되며, 각 구멍들의 단면은 도면상 좌측을 외측이라 할 때 외협내광(外狹內廣) 형상을 취하고 그리고 인접한 판에 대해서는 구멍들의 위치가 서로 어긋나게 적층되도록 한다. 경우에 따라서는 구멍의 단면형상은 상기 외협내광 이외에 평면(표면)을 기준으로 수직일자형, 하향경사형도 포함할 수 있다. 도 3 중, 도시된 구멍은 미세 원형 기공(211, 212, 213)에 대해 수직(수평) 단면형상으로 예시하였으나, 다른 구멍(예컨대, 221, 222, 223 또는 231,232,233)도 가능하고 또한 하향경사 단면형상도 가능하다는 것을 주지해야 한다.

이러한 방식으로 구성된 여러 겹의 판으로 구성된 소재는 구멍의 형태와 위치, 어긋난 겹침 구조에 의해 원활한 방수성 및 통기성을 제공하게 된다. 물론, 상기한 섬유 소재는 여러 겹이 아닌, 단순히 한 겹으로만 두껍게 슬라이싱하여 구멍을 터널형으로 형성할 수도 있다. 그러나, 한 겹인 경우에는 단순한 구조로서 어느 정도 투습방수 기능의 효과를 발휘할 수 있으나, 의류로서의 유연성은 복수의 판구조에 비해 다소 떨어진다.

본 발명에 따른 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재의 방수성과 통기성을 동시에 제공하는 특성에 대한 설명은 도 3을 참조하여 설명하자면 다음과 같다.

먼저, 도 3에 예시된 화살표 A를 참고로 방수성에 대해 설명한다.

외기에 노출되는 제 1판(210)은 구멍(211, 212, 213)을 통해 적당량의 외부 빗물이 흘러 들어가게 되고 이는 곧 제 2판(220)의 막힌 부분(직각면)과 만나게 된다. 두 판(210, 220)의 사이는 아주 미세한 틈이 있어 이 틈은 두 판의 접착용 테이프 등 인위적 요소로 만드는 것 또는 자연적으로 두 판을 겹쳐도 미세한 틈이 생기는 방법 등으로 형성 시킬 수 있다. 일반적인 빗방울 하나의 크기가 2mm, 이슬비 물방울 하나의 크기가 0.5mm 정도이며, 이는 두 판의 간격이 0.05 mm 이하임을 감안할 때, 물방울의 표면장력과 응집력으로 인해 제 1판(210)과 제 2판(220) 사이로 흐르기가 매우 어렵다. 만일 흐르게 된다 하여도 이는 제 1판의 물이 스며들은 구멍의 아래 중력 방향에 존재하며 좌우 편차가 1판의 구멍으로부터 상당히 좁은 범위에 있는 제 2판의 구멍(221, 222, 223)과 만나야 다음 제 2판과 3판(230) 사이로 들어가게 되며 이는 또한 제 1판(210)과 제 2판(220)사이에서 생겼던 일을 되풀이 하게 된다. 이는 외부에서 내리는 비가 거의 몸 안으로 들어가지 못한다는 것으로도 알 수 있다.

다음 통기성(또는 투습성)에 대해 화살표 B를 참고로 설명한다.

착용자의 활동에 의해 몸 안쪽에서 생긴 물방울은 수증기의 형태로 물방울보다 훨씬 작은 입자이며 공기의 흐름에 따라 같이 이동하게 된다. 제 1판(210)의 바깥쪽에서 생기는 외기의 흐름은 판을 경계로 하여 압력의 차이를 만들고 이로 인한 내부에서의 공기 유입을 일으킨다. 몸 안쪽에서는 공기의 흐름이 거의 없으므로 내부로 빨아드리는 흡기 현상은 거의 없다고 보아야 한다. 따라서 몸 안에 생긴 수증기는 바깥에서 빨아드리는 힘에 의해 화살표 B와 같이 공기와 더불어 바깥으로 향하게 된다. 이때 인접한 두 판 사이의 간격은 매우 좁아 물방울의 이동은 충분히 방해할 만하지만 공기의 흐름을 방해하지는 못할 정도의 틈새를 형성하고 있다.

이를 종합해 보면, 일정한 두께로 가공된 폴리올레핀 계통의 발포된 방수 성능을 가진 판을 적절한 두께로 잘라 유연성을 갖는 섬유 소재로 이용 가능성을 높이고, 이것에 유연성과 방수, 통기성을 동시에 부여할 수 있도록 다양한 형태의 구멍을 가진 판을 만들고 그 구멍의 위치를 서로 어긋나게 적층하여 방수와 통기성을 부여하도록 하는 다층의 판구조를 만들어 이를 하나의 소재로 만들어 필요로 하는 기능에 맞도록 설계하여 다양한 제품을 생산하는 소재로 사용할 수 있게 된다는 것이다.

이렇게 만들어진 섬유 소재는 두께와 구멍의 크기, 배열 그리고 겹수 등을 다양하게 변경시켜 일반 점퍼류, 군복류, 작업복, 수영복, 등산복, 골프웨어 등 다양한 기능성 제품에 활용하면, 각 의류 제품들이 요구하는 조건, 즉 방수, 방온, 방풍, 경량성, 소재의 부력 등의 기능을 충분히 발휘할 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

100: 일반 방수 의류 110: 표면층
120: 내층 121: 미세 기공
200: 투습방수 기능 섬유 소재 210: 제 1판
211;212;213, 221;222;223, 231;232;233: 구멍
220: 제 2판 230: 제 3판
A: 물방울(빗물) 이동 경로 B: 수증기(습기) 이동 경로

Claims (8)

1. 의류의 겉감과 안감 사이에 사용되는 투습방수용 섬유 소재로서,
   얇게 슬라이싱된 발포성 복수의 판이 적층 구조로 구성되고,
   상기 복수의 판 각각에는 다수의 구멍이 형성되고, 적층된 인접 판들의 구멍의 위치는 서로 어긋나도록 한 것을 특징으로 하는 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 발포성 복수의 판의 재질은 폴리올레핀계 재질로서 고배율로 발포된 것을 특징으로 하는 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 적층 구조는 바느질 또는 도트프린팅 방식에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 다수의 구멍들은 원형 미세 기공, 슬릿형 구멍, 세장형 마름모꼴 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 다수의 구멍들의 단면형상은 평면(표면)을 기준으로 할 때 수직 일자형, 하향 경사형, 외협내광(外狹內廣) 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 다수의 구멍들의 직경 또는 협폭은 가급적 0.5 mm 미만으로 형성된 것을 특징으로 하는 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재.
7. 상기 청구항 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항으로 구성된 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재를 활용한 의류 제품.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 의류 제품은 점퍼, 군복, 작업복, 수영복, 등산복, 골프웨, 스키복을 포함하는 것을 특징으로 하는 투습방수 기능을 갖는 섬유 소재를 활용한 의류 제품.

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