KR20150109025A - 보온성을 가지는 원단 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 보온성을 가지는 원단에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 섬유원사 자체에 열차폐성 재료를 코팅시키고, 상기 코팅된 원사를 이용하여 원단을 직조함에 따라, 인체에서 발생하는 열이 원단 외부로 방출되는 것을 차단하여 보온성을 유지하면서도, 원단의 두께 및 무게를 감소시켜 굴곡성, 유연성 및 경량성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 시간이 지남에 따라, 또는 세탁 등에 의해서도 보온성 등의 기능이 유지될 수 있도록 하는, 보온성을 가지는 원단에 관한 것이다.

Description

보온성을 가지는 원단{KEEPING WARM MATERIAL}
본 발명은 열차폐성 재료가 코팅된 원사를 이용하여 원단을 직조함에 따라, 인체에서 발생하는 열이 원단 외부로 방출되는 것을 차단하여 보온성을 유지하면서도, 원단의 두께 및 무게를 감소시켜 굴곡성, 유연성 및 경량성을 향상시킬 수 있도록 하는, 보온성을 가지는 원단에 관한 것이다.
일반적으로 보온성을 가지는 원단은 크게 두 가지로 분류할 수 있는데 첫째는 외부로부터 열을 끌어들이는 적극적 보온 원단이고, 둘째는 인체에서 발생하는 열이 원단 외부로 방열하는 것을 막아주는 소극적 보온 원단이다.
먼저, 적극적 보온 원단으로는 특수 배터리를 이용하는 전기발열원단, 철분이 공기 중의 산소와 접촉하여 산화할 때 발생하는 열을 이용하는 화학반응발열원단, 흡습에 의한 흡착열을 이용하는 흡습발열원단 등이 이미 다양하게 개발되어 있으나, 이는 특수한 목적, 특수한 환경, 특수한 시간 등 한정된 조건하에서만 그 기능이 발현되고, 내구성이 현저하게 떨어지기 때문에 각종 의류나 신발 갑피 등에 적용하는데 한계가 있었다.
한편, 소극적 보온 원단과 관련한 선행기술로써, 특허문헌 1에서는 1액형 폴리우레탄 친수 무공형수지를 주성분으로 한 조성물을 형성하여 상기 이형지 상면에 코팅시킴에 의해 형성된 제1코팅층과; 2액형 폴리우레탄 친수 무공형 수지와, 스티렌 단량체와, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트를 주성분으로 한 혼합조성물을 형성하여 상기 제1코팅층 상면에 코팅시킴에 의해 형성된 제2코팅층; 그리고, 상기 제2코팅층 상면에 접착형성되는 원단: 및 상기 접착제층 상면에 접착형성되는 합포원단;을 포함하여 구성되되, 상기 원단상면에는, 2액형 폴리우레탄 친수 무공형 수지를 수성분으로 하는 접착제 조성물을 형성하여 원단상면에 메쉬인쇄합포 방식으로 코팅시키며, 상기 제1코팅층은, 1액형 폴리우레탄 친수무공형 수지 65~77중량%와, 메틸에틸케톤 13~19중량%와, 1액형 폴리우레탄수지 토너 2~4중량%와, 토르마린 2~4중량%와, 게르마늄 2~4중량% 그리고 세라믹 2~4중량%를 혼합하여 형성되고, 상기 접착제층은, 2액형 폴리우레탄 친수무공형 수지 78~88중량%와, 메틸에틸케톤 10~20중량%와, 멜라민포름알데히드계 가교제 0.5~3중량% 그리고 아미노계촉진제 0.1~1중량%를 혼합하여 형성되는 열차단 보온기능을 갖는 투습방수원단이 공개되어 있다.
아울러, 특허문헌 2에서는 투습방수 발열필름을 적용하여 제조되는 경량성 및 보온성이 우수한 기능성 원단에 있어서, 상기 투습방수 발열필름의 표면 또는 이면 중 어느 한 면이나 양면에 대하여 의복용 원단을 선택적으로 접합시켜 제조되되, 상기 투습방수 발열필름의 어느 일면 또는 양면에 접합된 의복용 원단은 표면에 나노 발수층 및 나노 마이크로 홀이 형성된 듀얼 나노층이 코팅되며, 상기 듀얼 나노층은 불소계 아크릴 공중합체, 디프로필렌 글리콜 및 물이 배합된 농축액 불소계 수지, 수계 반응 촉매 및 멜라민 포름알데히드 수지를 함유한 발수 물질에 물을 배합하여 만들어진 발수 용액에 의복용 원단을 침수시킨 후 건조시켜서 발수 처리하는 단계와; 발수 처리된 의복용 원단의 일측면에 실리콘 수지, 솔벤트계 반응 촉매 및 가교제를 함유한 코팅 물질에 솔벤트 및 물을 배합하여 만들어진 코팅 용액을 도포하는 단계와; 95~105℃의 온도에서 코팅 용액이 도포된 의복용 원단을 10~20초간 건조시키는 단계와; 125~135℃의 온도에서 코팅 용액이 도포된 의복용 원단을 10~20초간 건조시키는 단계와; 145~155℃의 온도에서 코팅 용액이 도포된 의복용 원단을 10~20초간 건조시키는 단계를 거쳐 형성되고, 상기 발수 물질은 농축액 불소계 수지 95중량%, 수계 반응 촉매 1.5중량%, 멜라민 포름알데히드 수지 3.5중량%의 비율로 배합되고, 상기 농축액 불소계 수지는 불소계 아크릴 공중합체 30중량%, 디프로필렌 글리콜 20중량%, 물 50중량%의 비율로 배합되며, 상기 수계 반응 촉매는 유기 아민 60중량%, 모노 에탄올아민 염산염 20중량%, 디에탄올아민 염산염 20중량%의 비율로 배합되는 한편, 상기 코팅 물질은 실리콘 수지 95중량%, 솔벤트계 반응 촉매 1중량%, 가교제 4중량%의 비율로 배합되며, 상기 투습방수용 필름은 탄소나노튜브가 투명하게 균일하게 전면에 코팅되는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리우레탄, 열가소성 폴리우레탄, 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용하며, 상기 투습방수 발열필름은 탄소나노튜브층의 코팅 이전의 투과율 대비 50% 이상의 광투과율을 가지고, 전면에 탄소나노튜브 함유용액을 코팅하되, 코팅 후의 광투과율이 코팅 전의 투과율 대비 50%이상 유지되도록 제어하여 탄소나노튜브층을 형성하여 제조되며, 상기 투습방수용 필름의 전면에 코팅되는 상기 탄소나노튜브 함유용액은 탄소나노튜브 0.5 중량% 이하가 균일 분산(homogeneous dispersion)된 용액을 적용한, 경량성 및 보온성이 우수한 기능성 원단이 공개되어 있다.
하지만, 상기 특허문헌 1과 같이 이미 직조된 원단에 보온성 수지를 도포하거나 또는 상기 특허문헌 2와 같이 이미 직조된 원단에 발열필름을 적층할 경우, 어느 정도 보온성(인체에서 발생하는 열이 원단 외부로 방출되는 것을 차단)을 유지할 수는 있으나, 원단의 두께가 두꺼워짐에 따라 굴곡성이나 유연성 등이 취약해질 뿐만 아니라 원단의 무게가 무거워짐에 따라 각종 의류나 신발 갑피 등에 사용되는 범용 원단으로는 적합하지 않은 문제점이 있었다.
또한, 상기 특허문헌 1과 2의 경우, 시간이 경과됨에 따라 보온성 등의 기능이 저하되거나 또는 세탁 등에 의해 그 기능이 저하되는 문제점이 있었다.
: 대한민국 등록특허공보 제10-0603037호 "열차단 보온기능을 갖는 투습방수 원단" : 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0123923호 "경량성 및 보온성이 우수한 기능성 원단 및 그를 이용한 의류"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 섬유원사 자체에 열차폐성 재료를 코팅시키고, 상기 코팅된 원사를 이용하여 원단을 직조함에 따라, 인체에서 발생하는 열이 원단 외부로 방출되는 것을 차단하여 보온성을 유지하면서도, 원단의 두께 및 무게를 감소시켜 굴곡성, 유연성 및 경량성을 향상시킬 수 있도록 함을 과제로 한다.
아울러, 시간이 지남에 따라, 또는 세탁 등에 의해서도 보온성 등의 기능이 유지될 수 있도록 함을 다른 과제로 한다.
본 발명은 보온성을 가지는 원단에 있어서, 열차폐성 재료가 코팅된 원사로 직조되는 것을 특징으로 하는 보온성을 가지는 원단을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 본 발명은 보온성을 가지는 원단에 있어서, 열차폐성 재료가 코팅된 원사와 섬유원사로 직조되는 것을 특징으로 하는 보온성을 가지는 원단을 과제의 다른 해결 수단으로 한다.
여기서, 상기 열차폐성 재료가 코팅된 원사는, 코어와 시드로 구성되는 섬유원사의 외부면에 열차폐성 재료가 코팅되어 이루어지되, 구체적으로는 상기 열차폐성 재료가 섬유원사의 외부면에 0.05 ~ 0.3g/m로 코팅되어 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기 열차폐성 재료는, 카본 나노 튜브(carbon nano tube)인 것이 바람직하다.
본 발명은 원사 자체에 열차폐성 재료를 코팅시키고, 상기 코팅된 원사를 이용하여 원단을 직조함에 따라, 인체에서 발생하는 열이 원단 외부로 방출되는 것을 차단하여 보온성을 유지하면서도, 원단의 두께 및 무게를 감소시켜 굴곡성, 유연성 및 경량성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 시간이 지남에 따라, 또는 세탁 등에 의해서도 보온성 등의 기능이 유지될 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보온성을 가지는 원단의 구조를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보온성을 가지는 원단의 구조를 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 열차폐성 재료가 코팅된 원사의 구조를 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 따른 열차폐성 재료가 코팅된 원사로 직조된 원단의 실물사진
도 5는 본 발명에 따른 열차폐성 재료가 코팅된 원사와 섬유원사로 직조된 원단의 실물사진
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 보온성을 가지는 원단에 관한 것으로, 각 도면 및 상세한 설명에서 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용과 그리고 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 간략히 하거나 생략하였다.
이하, 본 발명에 따른 보온성을 가지는 원단을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 보온성을 가지는 원단은 도 1 및 4에 도시된 바와 같이, 열차폐성 재료가 코팅된 원사(10)가 경사 및 위사로 직조되거나 또는, 도 2 및 5에 도시된 바와 같이 열차폐성 재료가 코팅된 원사(10)와 섬유원사(20)를 혼방(混紡)(열차폐성 재료가 코팅된 원사(10)가 위사일 경우 섬유원사(20)는 경사, 열차폐성 재료가 코팅된 원사(10)가 경사일 경우 섬유원사(20)는 위사)하여 직조되는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 종래 원단의 외부면에 열차폐성 수지층이나 필름층을 적층하는 기술과 달리, 섬유원사(11) 자체에 열차폐성 재료(12)를 코팅시키고, 상기 코팅된 원사(10)를 이용하여 원단을 직조함에 따라, 인체에서 발생하는 열이 원단 외부로 방출되는 것을 차단하여 보온성을 유지하면서도, 원단의 두께 및 무게를 감소시켜 굴곡성, 유연성 및 경량성을 향상시킬 수 있으며, 또한 시간이 지남에 따라, 또는 세탁 등에 의해서도 보온성 등의 기능이 유지될 수 있게 된다.
한편, 본 발명에서 사용되는 열차폐성 재료가 코팅된 원사(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 코어(11a)와 시드(11b)로 구성되는 섬유원사(11)의 외부면에 열차폐성 재료(12)가 코팅되어 이루어지되, 섬유원사의 외부면에 0.05 ~ 0.3g/m로 코팅되어 이루어진다.
이때, 상기 열차폐성 재료(12)가 0.05g/m 미만으로 코팅될 경우, 보온성의 구현이 미비해질 우려가 있으며, 0.3g/m를 초과하여 코팅될 경우, 열차폐성 재료(12)의 양이 많아서 원단으로의 직조 작업이 용이하지 않을 뿐만 아니라 불량이 발생할 우려가 있다.
여기서, 상기 열차폐성 재료가 코팅된 원사(10)는, 다양한 방법에 의해 제조될 수 있으나, 본 발명에서는 일 실시예로써 압출기를 통해 150 ~ 220℃의 조건에서 열차폐성 재료(12)를 섬유원사(11)와 함께 압출하여 제조한다.
한편, 상기 압출조건이 상기 범위를 벗어날 경우, 열차폐성 재료(12)가 섬유원사(11)에 제대로 코팅되지 않을 우려가 있다.
이때, 상기 열차폐성 재료(12)는, 카본 나노 튜브를 적용하며, 섬유원사(11)는 폴리에스터사, 나일론사 또는 면사 중에서 단독 또는 2 종 이상을 병용하여 사용한다.
한편, 도 2와 같은 실시예에서 상기 열차폐성 재료가 코팅된 원사(10)와 혼방되는 섬유원사(20) 역시, 폴리에스터사, 나일론사 또는 면사 중에서 단독 또는 2 종 이상을 병용하여 사용할 수 있다.
이하 본 발명을 아래의 실시예에 의거하여 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 아래의 실시예에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니다.
1. 열차폐성 재료가 코팅된 원사의 제조
(제조예 1)
폴리에스터사의 외부면에 0.3g/m로 카본 나노 튜브를 코팅하되, 상기 폴리에스터사와 카본 나노 튜브를 압출기를 통해 150℃의 조건에서 압출하여, 열차폐성 재료가 코팅된 원사를 제조하였다.
(제조예 2)
폴리에스터사의 외부면에 0.05g/m의 카본 나노 튜브를 코팅하되, 상기 폴리에스터사와 카본 나노 튜브를 압출기를 통해 220℃의 조건에서 압출하여, 열차폐성 재료가 코팅된 원사를 제조하였다.
2. 보온성을 가지는 원단의 제조
(실시예 1)
직조기를 이용하여, 상기 제조예 1에 따라 제조된 열차폐성 재료가 코팅된 원사를 경사 및 위사로 하여 보온성을 가지는 원단을 직조하였다.
(실시예 2)
직조기를 이용하여, 상기 제조예 2에 따라 제조된 열차폐성 재료가 코팅된 원사를 위사로, 일반 섬유원사(폴리에스터사)를 경사로 하여 보온성을 가지는 원단을 직조하였다.
(비교예 1)
특허문헌 1에 따라 폴리에스터사로 직조된 원단의 상면에 제1코팅층을 형성시키고, 상기 제1코팅층의 상면에 제2코팅층을 형성시켜 보온성을 가지는 원단을 제조하였다.
이때, 상기 제1코팅층은 1액형 폴리우레탄 친수무공형 수지 65중량%와, 메틸에틸케톤 19중량%와, 1액형 폴리우레탄수지 토너 4중량%와, 토르마린 4중량%와, 게르마늄 4중량% 그리고 세라믹 4중량%를 혼합한 조성물을 상기 원단 표면 면적 1 m2당 150g으로 코팅하였다.
그리고, 상기 제2코팅층은 2액형 폴리우레탄 친수무공형 수지 42중량%와, 메틸에틸케톤 8중량%와, 멜라민포름알데히드계 가교제 0.5중량%와, 아미노계촉진제 0.1중량%와, 스티렌단량체 20중량%와, 디메틸아미노에틸 메타 크릴레이트 14중량%와, 2-프로피온산 2중량%와, 벤조일페록사이드 2중량%와, 알루미나 2중량%와, TX 옥사이드 1중량%와, 폴리에틸렌 글리콜 0.02중량% 그리고 유기변형 폴리실록산 0.05중량%를 혼합한 조성물을 상기 제1코팅층 표면 면적 1 m2당 170g으로 코팅하였다.
3. 보온성을 가지는 원단의 평가
상기 실시예 1, 2 및 비교예에 따른 원단의 보온성 및 굴곡성을 아래와 같이 실험하여 평가하였다.
(1) 보온성
20℃의 온도로 유지되는 실험실의 바닥에 상기 실시예 1, 2 및 비교예에 따른 원단을 나란히 위치시키고, 원단으로부터 상측으로 50cm 떨어진 곳에 백열전구 (500W, 100V)를 위치시킨 다음 빛을 15분 동안 조사한 후, 그리고 광원을 제거하고 15분후 각 원단의 온도를 측정하였으며, 그 결과는 아래 [표 1]과 같다.
구분 시간 실시예 1 실시예 2 비교예 1

광원 on		 5분 35 34 33
10분 45 45 35
15분 47 46 35

광원 off
 5분 30 29 25
10분 28 27 23
15분 28 27 21
상기 [표 1]에서와 같이, 빛을 15분 동안 조사하는 과정에서, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 원단은 비교예 1의 원단에 비해 축열성 및 보온성이 우수함을 알 수 있으며, 광원의 제거 후 15분 동안의 온도변화에서도 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 원단은 비교예 1의 원단에 비해 축열성 및 보온성이 우수함을 알 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 원단은 비교예 1의 원단에 비해 열의 방출을 차단하는 성능이 우수함을 알 수 있다.
(2) 굴곡성
KS K 0539(직물의 굴곡성 측정 방법, 컨틸레버법(contilever))에 따라 원단의 굴곡성을 측정하였으며, 구체적으로 폭 2.5 X 길이 15cm의 시험편 끝단을 강연도 시험기(스탠드)의 수평면 눈금 0에 맞춘 후, 상기 시험편의 끝단이 강연도 시험기의 경사면(41.5°)에 닿을 때까지 천천히 밀어내고, 그 밀려진 길이를 측정하였으며 그 결과는 아래 [표 2]에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1
밀려진 길이 50mm 40mm 80mm
상기 [표 2]에서와 같이, 원단에 열차폐성 수지 혼합물이 코팅된 비교예 1의 원단에 비해, 원사 자체에 열차폐성 재료를 코팅시키고 상기 코팅된 원사를 이용하여 직조한 실시예 1 및 2의 원단이 굴곡성이 우수함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 열차폐성 재료가 코팅된 원사 11 : 원사
11a : 코어 11b : 시드
12 : 열차폐성 재료 20 : 섬유원사

Claims (4)

  1. 보온성을 가지는 원단에 있어서,
    열차폐성 재료가 코팅된 원사로 직조되는 것을 특징으로 하는 보온성을 가지는 원단.
  2. 보온성을 가지는 원단에 있어서,
    열차폐성 재료가 코팅된 원사와 섬유원사로 직조되는 것을 특징으로 하는 보온성을 가지는 원단.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 열차폐성 재료가 코팅된 원사는,
    코어와 시드로 구성되는 섬유원사의 외부면에 열차폐성 재료가 코팅되어 이루어지되,
    상기 열차폐성 재료가 섬유원사의 외부면에 0.05 ~ 0.3g/m로 코팅되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 보온성을 가지는 원단.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 열차폐성 재료는,
    카본 나노 튜브(carbon nano tube)인 것을 특징으로 하는 보온성을 가지는 원단.
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