KR20170037172A

KR20170037172A - 복합 레이어 직물의 제조방법 및 그를 이용한 고성능 낚시복 및 웨이더용 직물

Info

Publication number: KR20170037172A
Application number: KR1020150136377A
Authority: KR
Inventors: 배은아
Original assignee: 주식회사 포이즈
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2017-04-04
Also published as: KR102384325B1

Abstract

본 발명은 복합레이어 제조기술을 이용한 고성능 낚시복, 웨이더(wader)용 직물의 제조함에 특징이 있으며, 본 발명의 제조방법에 의하면 Nylon 66 ATY 소재를 이용한 내일광, 내 마모성 나노 표면처리 코팅 가공, 소수성의 마이크로포어 필름을 이용한 투습방수형 레이어 라미네이션 가공, Crack현상을 최소화 및 항균성 부여를 고 신축성 jergey type의 안감형 4레이어 제품을 제조할 수 있다.

Description

복합 레이어 직물의 제조방법 및 그를 이용한 고성능 낚시복 및 웨이더용 직물{PRODUCING METHOD OF COMPLEX LAYER TEXTILE AND HIGH-PERFORMANCE TEXTILE FOR FISHING SUIT AND WADER }

본 발명은 4 layer를 통하여 직물에 기능성을 부여하는 방법에 관한 것이다.

레저, 스포츠용 섬유 소재는 용도에 따라 필요한 기능에 부합되는 기술적인 특성이 부여되어야 한다. 이는 섬유 소재에서 오는 직물의 기본적인 물리적 화학적 특성 및 기능성, 내구성의 기반으로 의류의 용도에 따른 제품의 설계, FIT감과 디자인도 중요하다. 직물 소재가 가진 기본 특성에 특수 응용 가공기술의 도입은 레져 및 특수 장비로 이용되어 질수 있는 낚시의류 및 웨이더(wader) 등의 레저, 스포츠 용 소재의 개발에 있어서 기능적인 요소를 보완하는 데 아주 효과적이다. 레저, 스포츠 용 섬유시장에서는 다양한 요구들을 충족시키기 위해서는 용도에 맞게 설계하고자 하는 제품의 최종 특성을 기반으로 관련 산업을 유기적으로 융합시키고 이에 따른 목표치의 설정 및 컨셉을 통해 최종 제품의 판매에 효과적으로 기술의 우수성을 입증해야 하기도 한다. 당사가 가진 나노 가공 및 레이어 기술을 관련 분야의 의류 설계 및 봉제기술의 융합을 통해 최종 제품의 완성도를 높이고 그에 적합한 시장을 개척해 나가는 것이 중요하다 하겠다. 특히 수상 스포츠와 관련된 산업에 있어서 가장 중요한 요소는 수상에서 레져 활동에 적합한 활동성을 보장 받으면서 안전하게 목표 작업을 수행 가능하게 도와줄 수 있는 기능적인 측면의 보완이라고 할 수 있다. 이러한 기능적인 특성의 보완을 위해 요구되는 물리적, 화학적 특성을 정확히 이해 및 인체공학, 발생 가능한 환경에 대한 정확한 자료 조사, 이를 기반으로한 최종 응용제품에 대한 융복합을 통해 제품의 설계가 이루어져야 한다. 특히, 섬유산업에서 나노테크날러지(Nano Tech)의 도입으로 코팅가공분야에 새로운 혁신이 일어나고 있으며 이는 기존의 섬유의 소재만이 가진 단점을 보완하여 다양한 방식으로 기능성을 접목시킬 수 있게 되었다. 최근 레저산업이 크게 발달함과 동시에 미국 유럽 일본등에 오랜 역사를 가진 낚시 산업이 주목받고 있다. 전 세계적으로 낚시 시장의 규모가 커지면서 그에 따른 낚시인구 증가로 인해 낚시 관련 의류에 대한 수요가 점차 늘고 있는 추세이다. 현재 국내의 경우에도 wader 관련제품을 사용해서 낚시를 즐기는 인구가 점진적으로 증가 추세에 있으나 가격이 높고 수입제품 위주로 형성되어 있어 전문 낚시 메니아들 위주로 형성되어 있다. 하지만 산과 하천이 많은 한국의 지형상 이러한 낚시의 인구는 점진적으로 증가하는 추세이며 특히 다양한 낚시 수상 스포츠의 발전으로 인해 이러한 제품의 수급이 절실하다고 하겠다. 또한 이러한 낚시복은 낚시를 하는 기능을 벗어나 일상 아웃도어 패션 제품으로의 응용이 가능하며 일체형 제품으로 기능을 보완하면 전문 낚시 의류가 가능하다. 그 외의 경우, 해외경쟁사들은 점차적으로 복합기능성 낚시복 & wader 제품을 지속적으로 개발 및 다양한 상품들을 출시되고 있다. 이러한 국가들의 배경은 국민 소득과 경제적인 성장이 뒷받침 해 주는 근거 자료 이며 특히 미국, 일본, 유럽, 중국의 경우 낚시시장이 크게 발달되어 있고 레저스포츠로 즐기는 연령대도 변화하여 중년층 위주에서 젊은 층으로 점진적으로 늘어나고 있는 추세이다. 세계 낚시시장의 경우 해외 브랜드의 오비스(ORVIS), 심스(SIMMS), 다이와(DAIWA), 시마노(SHIMANO), 파타코니아(patagonia)등이 대부분을 독점 하고 있으며, 섬유소재의 종합적인 기술과 응용을 통해 완제품 브랜드화를 구현하고 있다. 특히 소재의 선정부터 의류에 패턴 디자인 개발, 완제품 형태의 필드테스트 등을 통해 소비자에게 신뢰성의 확보 및 일체형 생산 구조를 가져가고 있다. 이러한 이유로 소비자들은 낚시관련 의복의 경우에는 특별히 일반 쟈켓이나 아웃도어 스포츠 제품을 구매하여 사용을 하기보다, 이러한 전문 낚시복 메이커 제품을 선호하게 되며 이러한 의류는 다양한 수납을 할 수 있는 공간, 물 안에서의 부력 및 기능, 활동성을 감안하여 제작이 되므로 판매되는 전문 아웃도어 관련 Mall에서도 브랜드 관리에 적극적이다. 1980~90년대 한국은 낚시복 및 웨이다복 생산의 중요한 생산 기지였다. 대부분 PVC나 서 고무의 경우는 일단 무게감과 외부로 나왔을 경우 착용한 복장의 부피 및 활동성 문제로 모두 해체하고 새로운 의류로 갈아입어야 하는 불편함을 나타내었다. 또한 고무의 특성상 플라스틱 유화 방식으로 제품이 만들어지므로 색상이 변하거나 고무가 벗겨지거나, 다양한 파손 및 구멍의 발생으로 모든 부분에서 불편함이 지속되어져 왔다. 이러한 문제점의 발현으로 미국, 일본 등과 같은 지역에서의 낚시복과 Wader 소재는 뜨거운 햇볕 아래에서도 제대로 투습 등이 되지 않아 땀과 수분이 피부 표면과 직물사이의 내부온도를 더 높이고 불쾌한 착용감을 줌과 동시에 방수가 제대로 되지 않고 약한 마찰에도 쉽게 찢어짐 등의 불편함을 방지하기 위해 高투습방수, 高내구성 등의 기능성 소재 개발이 낚시복과 Wader 제작 시 가장 필요한 중요 요소가 되었으며 장시간 물에 사용 후 보관시의 안정된 견뢰도를 구현하기 위해 다양한 투습 방수 소재가 변천되었는데 습기에 따른 곰팡이 등의 발생은 장시간, 장기간의 사용을 불가능하게 하며 세탁 등으로의 마모와 변질을 최소화하기 위해 그 자체의 Self cleaning system 또한 중요한 요소가 되었다. 여기에 장시간 노출되는 뜨거운 햇빛과 바람으로, 통기성과 투습 방수성은 뜨거운 햇살과 다습한 바람 속에서 가장 중요한 요소이다. 급작스러운 우(雨)기 등을 차단할 수 있는 적정 방수성, 투습성과 내수성 등 을 보유하여 내부 습기로 인한 피부 마찰의 불쾌감, 활동의 어려움을 차단하는 것도 중요한 요소이다. 그러나 이러한 소재는 무게감이 있거나 두꺼울 경우 사용에 제한이 많이 되는 단점이 있으므로 그 소재의 설계가 가장 중요한 요소이다. 이러한 기능에 대한 문제점들을 보완하기 위해 다양한 quality의 기능성 제품들이 출시되고 있다. 아래 다양한 자료에서 확인 가능한 Hight quality의 제품은 simms의 제품들이 대부분이며 미국에서 자체적으로 소재를 개발, 디자인하여 완제품을 판매 하고 있다. 이 외의 브랜드, 국가들의 경우 japan, taiwan 등에서 기능성 소재를 수입 제작되어지고 있다. 기존의 낚시복 제품과 웨이더(wader) 제품의 경우, 일반적으로 강도가 중요시 되어지며 나일론, 폴리에스터 합섬 소재를 사용한다. 견뢰도의 특성을 보완하더라도 2종의 섬유를 섞어서 사용하는 패션 소재와 달리 단일 합섬섬유를 사용하며, 사가공 및 연사등을 주어 고강력 제품을 사용한다. 질기고, 기계적 물성 내유성 및 내마모성이 우수한 나일론 제품의 경우에는 주로 의류용 소재나 가방등으로 이용되어 지고 있으며, 폴리에스터 소재는 고 강력사를 이용해 어망·로프·톱니바퀴·타이어코드·카펫 및 라켓의 줄 등으로 사용 되고 있고, 이러한 주요 합섬섬유를 사용하면 소수성의 특징이 기본적으로 강화되면서 수분에 쉽게 취화되거나 화학적 특성에 잘 견디게 되며, 이러한 소수성의 특징을 이용하여 발수/발유성 구현이 용이하고 다양한 컬러의 구현 및 염색/프린트 가공에 유용한 소재로 사용되어 진다. 그 중 고무 웨이더(wader)는 무겁고 노화가 빠르며 습기로 눅눅한 단점이 있어 이를 보안하고자 보다 가볍고, 보온이 되며 투습 기능까지 갖춘 가벼운 PVC 가 유용한 소재로 사용되어 질 수 있다. 하지만 PVC 웨이더(wader)는 DOA나 DOP 등 가소제가 포함되어 최근 유럽이나 미주지역에서 수입 금지품목으로 되어있다. 환경호르몬제가 포함되어 발암물질이라는 이유이다. 그 뒤를 이어 개발되고 있는 보온성이 있는 네오프랜 Wader, 방수와 투습, 발수 기능과 가벼움을 함께하는 기능성 Breathable Wader이 차례로 개발되고 있지만 이 또한 부피가 크고, 보관 시 복원력에 문제가 있는 점 등 다양한 문제점들이 많이 발생하고 있다.

본 발명은 복합레이어 제조기술을 이용한 고성능 낚시복, 웨이더(wader)용 직물의 상품화를 하는데 있다.

또한 Nylon 66 ATY 소재를 이용한 내일광, 내 마모성 나노 표면처리 코팅 가공, 소수성의 마이크로포어 필름을 이용한 투습방수형 레이어 라미네이션 가공, Crack현상을 최소화 및 항균성 부여를 고 신축성 jergey type의 안감형 4레이어 제품을 제조하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 Custom 요구 성능에 적합한 High-end Welding 고방수성 4레이어 낚시복 및 웨이더를 제조 및 (wader)의류의 제작 및 상품화를 목적으로 한다.

따라서, 본 과제에서는 비싼 가격의 수입 소재를 이용해 제작 생산되고 있는 낚시복과 특히 대부분을 수입에 의존하여 내수시장이 거의 발달되어 있지 않은 웨이더(wader) 제품의 합리적인 가격 경쟁성, 접근성, 환경성 등을 고려하여 다기능성 부여가 가능한 소재를 선별, 복합가공을 통해 대체 가능 소재에 최종 목적과 부합되는 기능성 부여 기술을 확보하여, 새로운 고투습방수ㆍ고내구성ㆍ고일광성 낚시복과 웨이더(wader) 섬유 소재 제품을 개발하고 그 소재제품을 이용하여 전문 웨이더 낚시복 회사 아쿠아 스포츠와 공조하여 전세계 시장의 독창적이면서 기능적 측면 및 단가 경쟁력이 우수한 국산 웨이더 낚시복 브랜드 상품을 제조 판매하는 데 그 목적이 있으며 이러한 완제품의 개발은 현재 Sims, Patagonia등과 같은 회사들과 장기 Project 계약 및 독점화를 가능하게 할 수 있으며 해외 제품을 구매하던 국내 시장의 소비자들이 사용이 편리하고 안전하도록 해외 상품의 수입 대체화등과 같이 많은 분야에서 중요하다 하겠다.

나일론(nylon)소재는 물리적인 특성이 강한 섬유이며 합성섬유 중 열에 가장 잘 견디고 구김이 잘 생기지 않으며 신축성이 적어 형태유지가 좋은 큰 장점이 있기 때문이다. 하지만 폴리에스테르 섬유에 비해 흡습성이 낮아 강력한 소수성을 요구하는 분야에 사용 시, 후가공 처리를 통한 발수력의 극대화가 필요하다. 이러한 기능적 보완은 세탁 후 빠른 건조가 가능하고 장시간 노출에도 변질, 변색이 적지만 일광에 장시간 노출되는 낚시복과 wader제품의 특성상 황변현상을 막을 수 있다. 또한 추가적인 기능 보완을 위해 다층 Layer를 통한 우수한 방수성, 형태 안정성, 내구성, 내 일광성 등을 구현하기 위해서는 소재의 선정이 아주 중요할 것이다.

중국, 타이완 저가정책: 현재 일반적인 나일론 및 폴리에스테르의 저가 제품들이 중국 타이완 등을 통해 국내에서 출시되어 있고, 이는 수익 구조 상, 미래 산업용으로 개발이 적합하지않다. 따라서 국내외 적으로 레저산업이 크게 성장하고 있는 이 시점에서 장기적으로 미래 시장성이 유망한 낚시복과 웨이더(wader)의 Target 제품은 Fishing Brand의 High End 제품으로, 이에 적합한 Target 컨셉은 고 발수성, 흡수성, 내구성, 항균성, 방한성, 내수압이 최고 수준에 도달하면서 Fashion 성을 부여할 수 있는 제품이 되어야 한다.

Nylon ATY 기술: 나일론66 섬유의 사가공 기술은 다양한 형태로 발전되어 왔으며 ATY(Air Texturing) 교락 방식을 이용하면 표면 형태에 있어서 면섬유와 유사한 Look을 보여줄 수 있으면서 Nylon 소재가 가진 Flat한 느낌을 줄여주며 강력한 원사의 특성을 구현할 수 있다. 이러한 소재는 기존 듀폰과 인비스타를 통해 서플렉스(supplex), 코듀라(codura) 등 다층의 기능성 원단으로의 기능성 섬유 제작이 활발히 개발 판매 중이나, 높은 가격에 비해 여러 가지 보안해야 하는 기술적인 부분들로 인해 여전히 일반 폴리에스테르나 나일론6 등의 저가 소재로 제작된 상품이 현재까지 저가 시장에서 많은 비중을 차지하고 있다.

레이어 기술 현황: Gore-tex는 미국의 GORE 박사가 개발한 방수막을 GORE TEX(상표)라 한다. 겉 원단은 가볍고 튼튼하며 빨리 건조되는 고밀도 극세사를 주로 사용하며, 원단조직에 발수액을 침투시켜 물에 젖는 것을 최소화 시킨 것이 고기능 원단이다. 고어텍스로 제작된 wader의 경우 물속에서 방수가 되지만 물의 내 수압으로 인해 땀으로 배출된 수증기 입자가 빠져나갈 수 없기 때문에 투습은 되지 않는다. 다만 물 밖에 나왔을 때 신속하게 습기가 빠져 나가는 것이 투습의 특징이다.

Nylon 66 소재: Supplex는 나일론 6.6 구조로 일반 나일론보다 인장강도, 인열강도가 좋으며, 함성섬유이면서도 자연섬유인 면처럼 부드럽고 편안한 촉감을 느낄 수 있으며 흡습성이 낮아 건조가 빠르다는 장점이 있다. 또, 나일론의 단점인 형태안정성과 색상을 보완 하여 이염과 견뢰도 성능이 향상된 소재이다.

Cordura(코듀라)는 변색이 잘되지 않고 부드러운 면으로 착용감이 좋으며, 내마모성과 인장강도가 우수해 마찰에 강하다. 주고 가방 및 모터사이클용 의류 소재로 좋으며 흡습속건성이 우수해 빠른 건조가 가능하다.

네오프랜은 클로러프렌. GORE TEX처럼 미국 듀폰사의 원단 상표이고, 보통은 4mm두께로 합포(bonding)하여 봉제처리하고 씸실링(방수테이프)tape로 방수처리 하였다. 봄, 가을, 울 등 수온이 10℃ 이하 대기온도 15℃이하 일 때 우수한 보온력과 방수 적인 특징이 있다. 감촉, 내구성, 단열, 보온성이 뛰어나고 내 수압감이 좋으나, 부피가 크고, 보관 시 복원력에 문제가 있다. 0℃ 이하에서도 변형이 없고, 보온효과가 뛰어난 만큼 발열이 잘 안 된다는 것이 단점이다.

합포(bonding)하여 투습, 방수, 발수가 가능하게 한 기능성 제품으로서 최대한 무게를 줄인 초경량 소재이다. Breathable 원단은 그 가공 정도에 따라 2Layer(2겹), 3Layer(3겹, 표지원단+방수막 필름+망사), 4Layer(4겹, 표지원단+방수막코팅+방수막필름+망사), 5Layer(5겹, 표지원단+방수막코팅+방수막필름+방수막필름+망사) 등으로 구분되며, 용도에 따라 8Layer등 그 이상도 가공 가능하다. Layer 숫자가 높을수록 원단은 두꺼워지고 활동성도 현저히 감소할 것 이다. 고기능에 얇고 가벼운 제품을 위해 Breathable 소재를 개발한 취지라면 현재로써는 4 레이어가 방수력, 활동성, 투습도, 무게감에서 가장 좋은 형태의 구성이지만 여러 회사에서 4 레이어만으로 기능성을 정확히 부여하는 기술을 높이는 것에 초점을 맞추고 있다. 즉 가장 적절한 기능을 부여하는 4레이어를 구성하는가에 있다. 이는 비용적 측면에서도 중요하다고 하겠다. 하지만 소재의 잘못된 선택의 경우 마찰등에 의한 파손, 수압에 의한 누수 등으로 상당히 민감한 제품이라고 하겠다.

현대 소비자의 지식수준의 향상 및 레저스포츠 활동의 증대에 따라 각 소비자의 취향 및 지역, 용도에 맞게 다양한 낚시복과 Wader 제품들의 판매가 이루어지고 있다. 특히 낚시산업이 발달 된 미국, 일본의 경우 각 지역의 특성 및 용도, 체형과 소재, 가격에 따른 다양한 형태의 제품들을 판매하고 있다.

다음은 범용 적으로 사용되는 낚시복 제품 직물 소재를 분류한 것이다. 아래 표에서 분류되는 방식과 같이 가장 적절한 소재는 내 마모성이 우수한 Nylon 66소재로 사가공을 이용하여 제작된 듀폰사의 Codura나 Supplex 제품이다. 하지만 국내 원사 메이커들의 기술의 발전으로 현재 국내에서도 Nylon 66의 생산이 가능하며 사가공 기술도 월등히 뛰어나므로 당사의 소재는 물리적 기능에 문제가 없는 한도 내에서 국내 원사를 이용한 사가공 제품을 사용하고자 한다. 이는 미국과 같은 거대 시장에 FTA를 이용해 관세 장벽을 이용할 수 있는 유리한 조건으로 국내 봉제를 함께 병행할 경우 100% Made in Korea 제품을 구현할 수 있다.

고어텍스(GORE TEX)는 방수성과 투습성, 방한성 등 의 기능을 동시에 갖춘 기능성 소재로서, 외부의 수분은 막고 내부의 수분은 빨리 흡수시켜 밖으로 건조시키는 큰 장점이 있는 소재이다. 하지만 방수막이 5겹, 6겹으로 합포되면 물 분자가 빠져나갈 미세구멍이 적어져 투습기능이 떨어지고 두꺼워져서 의류로서의 착용감이 떨어진다. 연속 다기공성으로 부드러운 섬유이다. 아웃도어 스포츠 시장에서 가장 높은 인지도를 보이고 있는 고어텍스 또한 이 시장을 간과할 수 없다.

SIMMS(USA)의 경우 Breathable Gore Tex의 5 Layer의 다층의 소재로 웨이더(wader)복을 제작 하고 있는 미국의 유명한 아웃도어 낚시복 웨이다 브랜드이며 세계 낚시시장의 60%를 차지 할 만큼 대표적인 브랜드이다. 또 최고의 퀄리티를 유지하며 자존심을 지키려 하고 있지만 제품과 가격이 거품이라는 인식이 점정 상승하고 있으며, 구매가 점진적으로 줄어드는 추세이다. 하지만 다른 브랜드들과 차별화된 사이즈는 인종 구별 없이 착용 가능 하도록 다양하게 준비되어 있다.

ORVIS(USA)의 경우 특허 sonic seam의 Welding 기술을 개발 하여 내구성이 뛰어난 나일론 100%에 4 Layer가 결합되어 통기성 및 저항성을 기존 제품보다 월등히 뛰어나며 다양한 디테일들이 활동성과 활용성을 높여 주고 있다. 또한 무봉제 기술을 통해 깨끗하면서도 내수압을 잘 견딜 수 있도록 해준다.

DAIWA(JAPAN)의 레인슈트의 경우 나일론 100% (고어텍스 패브릭스 투습방수가공 2, 3,Layer) 또는 나일론 75% + 폴리에스테르 25%의 소재 직물로 제작되어 진다. 이렇게 제작된 다이와 제품의 경우 고 방수투습성 뿐 아니라 내침성, 유연성을 살린 초고밀도로 섬세하게 방직하여 특수 라이네이트 가공을 더한 제품을 생산하고 있다. 또 다이와의 독자적 웨이더전용 방수투습소재 브레스 아머(4Layer)를 이용한 wader 제품이 출시되고 있다.

SHIMANO(JAPAN)의 경우 나일론 100%(고어텍스 고투습방수 가공) 소재로 제작하며 3차원 입체 재단으로 움직임에 부담감이 없도록 입체 디자인이 되는 것이 특징이다. 또 웨이더(wader)의 경우 바지부분(폴리에스테르100%, 드라이쉴드 투습 방수가공 소재 + 나일론tricot 100% 안감) 소재와 발 부분 (클로로프렌 고무3.5mm + 나일론 jergey(양면)) 소재로 제작 하며 무릎과 엉덩이 부분을 2중 처리하여 내구성을 높힌 제품이 제작되고 있다.

HDF, HITUZEN(KOREA)등 국내 브랜드의 경우 SUPPLEX에 초발수 SWR가공으로 outer fabric + 멤브레인 필름 + insert fabric의 3 Layer 구조로 구성된 제품에 3D입체 제단으로 활동성을 높힌 제품등을 제작하고 있다.

이러한 다양한 기능성 소재들 중 가격적인 면, 기능적인 면, 활용적인 면 등 가장 중요한 요소 측면에서 비추어 보면 우수한 방수, 내구성, 내 일광성을 구현하기 위해 나일론을 기본 base로 이용한 다층 layer 가공은 기존의 나일론의 특성인 인장강도와 인열강도, 내마모성 등 의 장점을 살리면서도 일반 폴리에스테르(polyester), 나일론(nylon) 등의 취약한 기능인 투습, 방수 기능과 내구성, 통풍성 등을 보완해 줄 것이다. 따라서 이러한 나일론 소재에 각 layer 마다의 기술적 응용이 필요로 하는 다양한 방법의 layer의 기술응용으로 결합 층간의 상호 보완 및 최대 효과를 찾을 수 있다.

추가로 웨이더(wader)제품은 크게 민물낚시用, 바다낚시用 으로 나뉘며 이러한 고가의 웨이더 일 경우, 제품을 선택하는데 있어서 고려해야할 사항으로 고객의 용도에 맞는 Fit의 제품을 구입하여야 하며, 올바르게 착용해야 한다. 일반적으로는 HIP WADER(긴 장화), WAIST WADER (바지 장화), CHEST WADER(가슴 장화) 등의 3가지 Type으로 나누어지며 아래와 같이 각 Type별 구성이 달라지며 Custom Color에 맞는 Custom Fit의 제품이 고객만족도를 높이는 High End 제품의 중요한 요소라 할 수 있다.

1) HIP WADER(긴 장화)는 일반적인 Fit의 모양으로 무릎이하 수위에서 사용이 가능한 Type의 디자인.

2) WAIST WADER(바지 장화)는 좁은 계곡의 계류 형에서 무릎 이상 수위에서 사용이 가능한 Type의 디자인.

3) CHEST WADER(가슴 장화)의 경우 허리 이상의 수위에서 사용이 가능한 Type의 디자인.

웨이더를 착용한 상태로 물속에 빠진 경우 웨이더가 가슴까지 올라오는 체스트하이(chest-high)가 아니라 좌우 한쪽씩 허벅지 까지만 올라오는 히프부츠(hip-boots) 일지라도 물속에 빠져 물이 웨이더 속으로 들어오면 그 물의 중량으로 인하여 걷기조차 힘들어진다.

조금만이라도 물 높이가 웨이더를 넘었다면 순식간에 물이 안으로 넘어 들어오고 금세 차올라들어온 물의 무게로 꼼짝할 수 없게 되고 유속이 세다면 바로 물속으로 빠져 들어갈 수 있다.

또 wader 속에 있는 공기로 인한 부력 문제도 있다. wader를 착용할 때는 반드시 한번 쪼그리고 앉아 웨이더 내부의 공기를 최대한 빼낸 후 물속으로 들어가야 한다. 만일 허리벨트아래 공기가 많이 있는 상태로 허리 이상의 깊이의 물속에서 넘어지거나 빠진 경우에 옷 속의 공기가 엄청난 부력으로 작용하여 다리가 물 위로 떠올라 몸을 정상적으로 가누기 어려워진다. 이어서 물이 옷 안으로 들어오게 된다면 절대로 자신의 힘으로는 일어나기 어려워지는 상황에 처한다. 그래서 서양에서는 웨이더를 드라우닝 슈트(drowning suit)라고 부르기도 한다. 이러한 문제점을 보완하기위해 의류 디자인 전문 회사와의 긴밀한 안전 대책을 항상 고민하면서 소재개발을 해야하는 이유이다. 위에 조사된 다양한 제품의 활용 및 응용 기능을 확인 한 결과 낚시복 & 웨이더(wader) 시장성이 가장 크며 경쟁력을 가지기 위한 소재의 구비 조건은 다음과 같다.

시장성이 가장 크며 경쟁력을 가지기 위한 소재의 구비 조건은 다음과 같다.

낚시복과 wader 제품을 제작 및 응용을 기능을 충분히 부여하며 경량화를 시키는 레이어 구성을 어떻게 하느냐 가장 중요한 요소이며 이는 최종 봉제 의류 제품으로 완성 시에 봉제관련 기술이 접목되어 완성품이 되어 진다. 선진 제품의 분석 및 기능을 통해 레이어는 4 레이어를 기본으로 하며 웨이다나 낚시복 소재에 요구되어지는 모든 기능이 발현 되어야 한다.

1. 소재

내구성이 뛰어난 Nylon66 소재를 기본으로 하며 내구성 및 마찰강도를 위해 사가공이 된 소재를 사용한다. 외부에 마찰이나 공격에 대한 방어를 위한 적절한 두께를 위해 Nylon 140d급 이상의 소재를 사용하여야 하며 염색 및 칼라 구현이 자유로운 소재가 적합하다.

2. 표면처리 기술

(주)포이즈가 가지고 있는 고 발유 발수 나노코팅 기술을 이용하여 투명도를 유지하면서 표면 처리 코팅을 진행한다. 일광견뢰도 및 피로성에 대한 보완책으로 Nano ZnO의 분산 코팅이 필요하며 이는 실리콘 매질과 함께 분산 코팅 시 그 발수/발유/일광 견뢰도 등과 같은 기능적 효과를 높일 수 있다. 또한 이러한 공법은 기존의 투명도 문제로 산업용에 적용되다가 당사가 독자적으로 기술을 진보시켜 의류용에 적용코자 한다.

3. Membrane의 선택

일반적인 TPU(Thermo Poly Urethane)방식의 Lamination film 의 경우 친수성기를 이용하여 땀이나 수증기 분자들을 흡수 및 스웰링 하여 외부로 이동 시켜주는 기능을 가진다. 하지만 이러한 제품은 장기간 수중에서 활동하는 웨이더나 낚시복 소재에는 적합 하지 않은 소재로 수분을 흡수하고 있으면서 물리적인 특성이 저하되거나 잦은 스웰링으로 인해 파손이 일어날 수 있어 사용이 어렵다. 하지만 타이완 및 중국의 저가 제품들은 빈번히 이러한 소재를 사용하여 보증기한이 오래될 수 없다.

<일본에서 최초 개발되어 도레이나 세이렌등에서 사용되는 Wet Coagulation(습식응고 필름)공법이 있다. 이 제품은 내수압이 떨어지는 약점이 있어 레이어가 많아 져야하는 단점이 있다. 두번째 유럽에서 많이 적용되고 있는 벨기에 UCB사의 미국의 Cytec사의 Coated filed films (건식다공형필름)공법이다. 이 제품은 Process가 복잡하고 사고 위험율이 높아 공정상의 조건을 잡기가 상당히 힘들며 세탁 내구성이 약한 특징이 있다. 최근에 필터 시장이나 타 시장에서 각광을 받고 있는 Electro-spun fiber film(전기방사섬유)를 이용한 필름이다. 투습도는 완벽하게 구현되지만 형태가 불안정하여 내수압이 요구되는 제품으로 사용이 어려우며 특히 수상용 웨이더로 적용시 내수압을 보완하는 Layer가 필요하게 되어 Cost적인 측면 및 레이어 상승의 약점을 가진다. 4번째의 Expanded Solid film은 고어텍스에서 사용되는 일축 연신형 PTFE film으로 연신이 되면서 생기는 크랙을 이용하여 레이어를 겹쳐서 적절한 내수압을 유지한다. 하지만 이 제품도 세탁 내구성 및 고가의 제품으로 인한 경쟁력을 제품 대비 마케팅으로 Cover하는 특징을 가진다. 마지막으로 당사에서 추진하고 하는 Film 공법은 영국 Porelle공법을 이용한 것으로 Release paper위에 두꺼운 스폰지 형의 에멀젼을 도포하여 다단계 건조 공법으로 마이크로셀을 형성하는 공법이다. 현재 셀의 사이즈 "G 소수성, 적정 내수압의 수준이 만족스러운 수준이며 이 공법으로 소수성의 내수압을 극대화 하여 웨이더 제품을 개발하고자 한다.

4. 피부에 접촉되는 안감소재의 선택

내부에 장기간 수중에서 활동하며 건조가 빠르게 안될 경우 의복이 곰팡이나 세균에 노출이 될 수 있다. 따라서 당사의 Nano Silver기술을 이용한 신축성 Jergey 소재를 이용하도록 디자인 한다. 이는 신축성 소재로 표면 및 내부의 Film, Coating 의 깨짐(마모)을 최소화 되도록 도와주며, 신축성과 편안함을 최대화 하기 위해, 내굴곡성이 낮아 부서지기 쉬운 단점을 가진 타사 제품이 사용하고 있는 tricot type에서 Jergey type으로 바꾸어 신축성을 최대화 시킨다.

5. 각 레이어간의 접합 방식은 친환경 핫멜트형 접합 방식이 적합하다.

우레탄 접착제는 대부분의 경우, 상당량의 유기용제를 함유한 형태로 사용되고 있지만 용제계 High-End用 제품의 필요 기능성 Migration, 먼지, 오물 등으로 인한 오염 방지 성능 투습방수(Breathability 성능) 고발수/발유 성능

<고기능성 낚시복 & wader 제품의 요구 성능>

우레탄 접착제는 지구 환경문제에 대한 관심이 높아지면서 탈 용제화가 시급하게 요구되고 있다. 탈용제화란 이론적으로는 용제계 접착제의 용제를 제거하는 것을 의미하지만 현실적으로는 탈용제화가 용이하지 않으며, 그 수법으로는 액상 무용제화, 수성화, 핫멜트(hot melt)화 등이 검토되고 있다. 핫멜트 폴리우레탄(PU) 접착제는 말단에 NCO 기(基)를 가지며, 습기경화형 핫멜트 우레탄 폴리머가 일반적이다. 핫멜트 PU 접착제는 도포 온도를 변화하는 것에 의해 용융 점도가 변화하지만 원단상에 핫멜트 PU 접착제를 도포할 때의 침투상태도 변화하기 때문에 주의가 필요하다. 일반적으로 핫멜트 PU 접착제의 도포 온도는 90~130℃이며, 전용의 용융장치(melter) 및 그라비아 롤러나 메쉬롤러와 같은 도포장치가 사용되어 진다. 핫멜트 PU 접착제는 직물 의류 분야에서는 촉감을 중요시하기 때문에 저 모듈러스(modulus)의 연질형이 바람직한 반면에 건축재료 분야에서는 강성이 있는 경질형이 바람직하다. 핫멜트 PU 접착제의 특징은 폴리아미드계나 폴리에스터계 및 EVA계 핫멜트 접착제 등에 비해 저온에서의 도포가 가능하면서도 습기경화반응에 의해 내열성이나 내구성이 우수하며, 순간 접착성을 가지고 있어 가장 적절한 소재이다.

핫멜트 PU 접착제의 접착 메커니즘은 핫멜트 PU 접착제를 가열, 용융하여 피착체의 한 면에 도포하고, 다른 한 면의 피착체를 점착(粘着)하여 프레스 롤러나 평판 프레스 등으로 압착한다. 핫멜트 PU 접착제는 냉각에 의해 가교가 일어나며 초기 강도가 발현되며, 초기 강도는 일반적으로 핫멜트 PU 접착제의 오픈 타임(open time : 건조 대기시간)과 상관관계가 있으며, 오픈 타임이 긴 핫멜트 PU접착제는 초기 강도가 낮은 경향이 있다. NCO 이소시아네이트 경화 시스템을 가지므로, 계절 요인에 따라서 숙성시간이 변화되기 때문에 특히 겨울철의 건조에는 온도나 습도를 조절한 실내에서 숙성가교하거나 본딩후 롤러에 직접 가습하는 것에 의해 숙성시간을 단축 시킬 수 있다. 수분의 존재는 습기 경화반응에 가장 중요한 인자이지만 반대로 수분이나 OH기를 가진 화합물이 너무 과잉으로 존재하는 경우, 핫멜트 PU 접착제의 말단 NCO기가 전부 과잉의 수분이나 OH기와 반응하여 핫멜트 PU 접착제가 경화반응이 진행되지 않아 본딩에 문제를 야기 시키므로 주의해야 한다. 온도, 습도 이외에 습기 경화반응을 조절하는 수법으로는 촉매에 의한 습기 경화반응을 촉진하는 방법 등이 일부 실용화되고 있다.

1. 농축액 분산

-파우더 상태의 나노 Particle을 적정 용제(MEK 혹은 Isoprophyl Alcohol), 분산제를 이용 1차 분산 저장 안정성 시험(1개월 유지 중요)-30~45% 이내의 분산농도에 적정 안정 기준 확립을 비이커 수준에서 20kg base화

-고 농축액의 저 점도화를 위해 20kg Base의 용제량 및 농도 조절

-코팅에 적합한 PH 유지(나일론 직물의 경우 약산성 5~7Phr)

-20kg Base의 안정된 분산성 확인을 위한 입도 사진 및 입도분포도 분석

2. 표면처리 코팅제 제조

- 발수도와의 혼합성 재 확인

- 폴리아크릴계 가교제와의 혼합 시 투명도 재 점검 및 Pilot 수준의 진행 문제점 확인

- 실리콘 매질과 가교제, 촉매와의 혼합성 및 코팅제 준비

- 원단 소재에 변화에 따른 혼합용액 Recipe 설정(실리콘, 실리콘가교제, 촉매, 발수제, 발수

가교제, 나노분산용액, 용제)

3. 표면처리 코팅

- 확정된 Recipe를 이용한 50yd Base의 저점도 박막 코팅(수차례 시행)

- 나일론 ATY원사 직물의 특성상 Loop를 조절하여 균일한 도포 조건이 가장 중요한 요소임.

- Knife 두께, Speed, 다단 건조 조건 확립

3)소수성 마이크로포어 라미네이션 필름의 제조 및 라미네이션

제작된 Pilot Lamination M/C은 아래 중요한 라미네이션 조건 확립에 가장 중요한 다양한 양산 전 제품의 안정성 부여에 역할을 할 것이다.

- 마이크로포어 라미네이션 소재 선정(소수성 소재)

- 직물 소재 변경에 따른 필름의 두께와 내수압간의 상관관계 확립

- 필름 포어사이즈와 투습도와의 상관관계 확립(마이크로사이즈 필름의 투습도 측정)

- 필름 용융점 확인 후 Hot melt 본딩 조건 확립(접착롤러 압력, Speed, Dot 개수)

- NCO 경화 시스템의 숙성시간과 본딩력 확인

- Tin Free형 핫멜트 접착제 응용

4) 이면 신축성 Jergey직물의 설계 및 항균 처리

- 필름의 신축성과 가장 유사한 신축성 유지(향후 본딩 후 신축시 신축성 오차로 인한 본딩

포인트의 크랙 혹은 파손 방지): Jergey와 Micropore Membrane 신장율 확인

- 항균 분산제 제조 조건 확립 및 항균제 가공 처리 테스트

- 3레이어 중간재와의 양산 본딩 조건 확립.

- 세탁테스트를 통한 내부 직물 파손정도에 대한 명확한 설정. (인장강도 저하율 비교)

5) 낚시복, 웨이다 복의 디자인 및 부분 소재 적합성 확인

- 패턴제작 및 디자인, 소요량 및 원가 분석

- 직물소재의 Marking, Cutting, Numbering을 통한 각 부분별 직물 소재와 본딩/봉제작업의 문제점 확인.

- Panel 제작 및 열 전사 작업

패턴

6) 3D Welding Pocket 및 Shoe Shore 제작

- 웰딩 소재의 선정 및 방수 테이프 소재 테스트

- Seamless type의 방수형 신발제작 및 주머니 제작

- 재봉 부분에 대한 전면 방수 Taping및 방수고무 처리 조건 확립

7) 방수 Field Test

- 공기 테스트 및 Patagonia 방수 테스트

본 발명에 따른 Layer 층의 증대를 통한 기능성 강화는 발수, 흡수성 등의 조건을 만족시키기에는 적합하나, 다층과 코팅으로 인해 두꺼워지는 원단의 단점을 보안하기 위해 일정한 4 layer 층을 기준 두께를 유지하며 각 각의 layer에 독자적인 특수 가공 처리함으로써 기능을 높혀 가는 것이 효율적이다. 낚시복과 wader 제품에 필수적인 기능 요소인 영구발수, 흡수, 항균, 방한, 일광, 내구성 등은 후 가공 공정에서도 가능하다고 하겠다.

다양한 제품의 활용 및 응용 기능을 확인 한 결과 기술적인 측면에서 고 기능성 낚시복 & wader 제품의 기능 구비 조건은 다음과 같다.

실제 해외 Buyer와 관련 needs가 필요한 Customer들과의 상담을 통해, 이러한 다양한 소재들 중 낚시복과 wader 제품에 사용될 적합한 소재를 발굴함과 동시에 복합 가공을 접목시켜 장점을 부각시키면서도 단점을 최소화 할 수 있는 기술적인 접목이 급속도록 요구되어지고 있다는 것을 실감할 수 있다. 하지만 가장 주목받고 있는 Breathable 소재의 경우 layer가 다층일수록 요구조건을 충족 시킬 수 있는 장점이 있는 반면, 소재의 두께가 두꺼워 지는 단점이 있는 등 다양한 조건을 충족 시킬 수 있는 기술한계를 갖고 있는 것이 현실이다. 따라서 나일론66 소재와 소수성 마이크로포어 membrane 소재, Silicon 나노 surface coating를 접목시킨 4 layer 만으로도 웨이다 낚시복 제품에 필요 기능성을 충족시킬 수 있도록 가능하다 하겠다.

도 1은 고 발유 발수 나노코팅 기술을 이용하여 투명도를 유지하면서 표면 처리 코팅한 직물의 모식도이다.
도 2는 웨이더용 4 LAYER 소재의 모식도이다.
도 3은 웨어더 제품의 상품화의 개념도이다.
도 4는 고농축액의 분산을 나타내는 그림이다.
도 5는 본 발명의 최상의 고농축액의 색상을 나타낸 사진이다.
도 6은 ZnO 함량에 따른 UV 투과성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 저농도의 분산화에 따른 색상의 변화를 나타낸 사진이다.
도 8 도 9는 테스트 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 30min 밀링한 발수제의 입도를 나타내는 TEM 사진이다.
도 11은 예비 발수처리한 원단의 사진이다.
도 12는 MEK 흡합 비율에 따른 점도변화를 나타낸 그래프이다.
도 13은 혼합용액의 레시피에 따라서 제조된 혼합용액의 사진이다.

이하에서는 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

1. 고 농축액 분산

ZnO 고 농축액의 상분리 방지 및 저장안정성 향상을 확인하기 위해 Powder상태의 Nano ZnO는 MEK 용제를 이용하여 분산된다. 상분리 방지 및 저장안정성 향상을 위해 농도를 조절한 결과 ZnO농도가 45% 정도에서 상분리 현상이 발생하지 않고 침전물이 발견되지 않았다.

45% 고농축액의 입도 대부분이 기존 Powder 상태에서 확인 하였던 30~40nm에 분포를 하고 있다. 이는 Nano ZnO 45% 고 농축액이 개별 Nano ZnO로 잘 분산이 되어 있음을 알려주는 data가 된다. 실제 당사에서 예비 테스트를 해 본 결과, 가장 안정성이 뛰어나면서 최상의 고농축액의 Nano ZnO w%는 45w% content로 약간 불투명한 Off White의 색상을 나타낸다. ZnO 함량에 따라 3.5%정도의 함량으로도 충분히 UVA(315~380nm)의 영역과 UVB(280~315nm)을 차단한다. 6.9%로 사용할 경우 380nm영역에 더욱 근접된 차단이 가능하나 그 효과는 미미하다. 따라서 5%이내에서 ZnO 함량을 정하고 첨가하는 것이 바람직하다.

2. 저 농도 분산화

표면코팅에 적합한 Nano ZnO의 적정농도

탁도; 2~3%로 변할시 육안 색상의 변화

흡광도; 3%부터 급격한 상승

표 1

3. 표면처리 코팅제 제조

발수제 제조 및 발수 TEST

표면 코팅 처리제중 가장 중요한 발수/발유제의 발수성능 테스트를 위하여 6종의 발수제(ASAHI GUARD AG-E500D, ASAHI GUARD AG-E081, ASAHI GUARD AG-E550D, ASAHI GUARD AG-E100, DAIKIN　TG-581, TG-5546)를 선정하였으며, 발수제의 농도는 60~80g/L,가교제 6g으로 고정하여 혼합하였다. 혼합용액을 제조하고 패딩기를 이용하여 압력을 준 후, 각 혼합제의 밀링시간은 10min, 30min이며 건조(200℃x3min),의 공정조건으로 제조 후 발수도를 스프레이법으로 측정하였다.

표 2 발수제 농도별 평균 발수도 비교 테스트

표 3 ASAHI GUARD 발수제와 가교제

전체적으로 투명한 색을 나타냈으며 발수제 처리 후에도 칼라의 변화는 거의 없었다. 제조된 발수제의 성능을 테스트하기 위하여 Polyester 75D, 150D 원단에 세탁 초기, 세탁 1회, 3회, 10회 후 AATCC 22의 스프레이법으로 측정하여 결과를 관찰하였다.

표 4 ASAHI GUARD 발수제 발수 성능 테스트

다음은 DAIKIN TG 발수제에 관한 테스트 결과이다.

ASAHI GUARD 와 동일하게 발수제의 농도는 60~80g/L으로 투입하고 가교제는 발수제의 10%로 고정하여 혼합하였다. (실제 적정가교제 비율은 발수제의 10-15%가 적당) 혼합용액을 제조하고 패딩기를 이용하여 압력을 준 후, 각 혼합제의 밀링시간은 10min, 30min이며 건조(200℃x3min),의 공정조건으로 제조 후 발수도를 스프레이법으로 측정하였다.

전체적인 발수도 값를 비교해 본 결과, 밀링 시간에 따라 발수성능의 차이가 나타났다. 밀링에 의한 입도사이즈 변화는 발수성능과 연관이 있으며 입도사이즈가 균일할수록 발수도가 향상된다는 것을 아래의 TEM 촬영 이미지를 보면 확인 가능하다. 아래의 TEM 이미지는 30min 밀링 한 발수제의 입도사진이다.

연구소에서 표면 처리 예비 Coating

현재 Nano ZnO의 경우 MEK Based로 저 농도화 상태로 제조, 적정 점도의 혼합 코팅액을 만들기 위해 MEK phr이 중요한 요소이다. 저점도 박막의 코팅을 위해서는 Knife 두께는 0.5mm, 1.0mm로 7000cps 정도의 점도가 적당하며, 이는 예비 실험으로 검증 되었다.

점도 실리콘 매질의 점도 측정 결과를 바탕으로 MEK함량 결정하였다. 아래의 표는 MEK 흡합 비율에 따른 점도변화를 나타낸 그래프이다.

아래의 표는 다양한 예비실험을 통해 FIX된 혼합용액 Recipe이고 Recipe를 토대로 제조한 혼합용액이다.

표 5

표면처리 코팅

1) 설정되어있는 혼합용액 Recipe를 이용하여 자체적인 INTERNAL TEST 진행하였다.

먼저, 수작업의 코팅테스트는 투명성 저하와 동시에 표면에 고르게 코팅됨에 있어 어려운 부분이 있다.

2) 설정되어 있는 혼합용액 Recipe를 이용하여 speed를 설정하여 재 테스트를 진행하였다.

- Line Speed: 30~40m/min

Knife는 0.5mm로 Test coating의 경우 Hand manual 작업으로 최종 제품에 표면 처리 코팅시 5g/gsm정도 올라가도록 임의로 여러 번 연습 후 작업 진행하였다.

코팅된 아이템을 인장강도(ASTM D0534), 인열강도(ASTM D1424)를 체크해 보았다.

Claims

파우더 상태의 나노 Particle을 적정 용제(MEK 혹은 Isoprophyl Alcohol), 분산제를 이용 1차 분산하는 단계;
실리콘, 실리콘가교제, 촉매, 발수제, 발수가교제, 나노분산용액, 용제를 혼합하여 표면처리 코팅재를 제조하는 단계;
상기 표면처리 코탱재를 이용하여 원사에 50yd Base의 저점도 박막 코팅을 수회 실시하는 단계;
소수성 마이크로포어 라미네이션 필름의 제조 및 라미네이션 단계;및
이면 신축성 직물의 설계 및 항균 처리 단계; 를 포함하는 복합레이어 기능성 직물 제조방법.