KR20180001715A - 나노 산화아연 표면처리를 이용한 폴리에스터 및 면 교직 고일광 아웃웨어 직물의 제조 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노 산화 아연 고농축 혼합분산액을 제조하여 원단의 표면에 표면 처리하는 단계; 마이크로 포러스 맴브레인을 제조 하는 단계;및 표면처리된 원단과 마이크로 포러스 맴브레인을 접합하는 단계;를 포함하는 고일광 기능성 아웃웨어 직물의 제조 방법을 제공한다.
또한, 원단의 표면에 나노 산화 아연 고농축 혼합 분산액이 표면 처리되고, 원단의 이면에는 마이크로 포러스 맴브레인이 접합되는 투습성, 방수성, 발수성, 발유성, 고내구성을 가지는 아웃웨어용 직물을 제공한다.
본 발명의 나노 ZnO를 함유한 표면처리 기술 특허를 통하여 기존 제품의 경우 단순 방수 방오 개념의 제품이 대부분이지만 당사 표면처리 기술은 반영구적으로 수십회 세탁에도 그 기능이 사라지지 않는 특징을 가지며, 타 제품에 비해 나노산화아연의 일광 강화 및 자외선 흡수제, 고 일광 염료를 사용함으로서 제품의 착용 시 어떠한 오염이나 날씨 환경에서 그 기능의 저하가 되지 않는다.
또한, 원단의 표면에 나노 산화 아연 고농축 혼합 분산액이 표면 처리되고, 원단의 이면에는 마이크로 포러스 맴브레인이 접합되는 투습성, 방수성, 발수성, 발유성, 고내구성을 가지는 아웃웨어용 직물을 제공한다.
본 발명의 나노 ZnO를 함유한 표면처리 기술 특허를 통하여 기존 제품의 경우 단순 방수 방오 개념의 제품이 대부분이지만 당사 표면처리 기술은 반영구적으로 수십회 세탁에도 그 기능이 사라지지 않는 특징을 가지며, 타 제품에 비해 나노산화아연의 일광 강화 및 자외선 흡수제, 고 일광 염료를 사용함으로서 제품의 착용 시 어떠한 오염이나 날씨 환경에서 그 기능의 저하가 되지 않는다.
Description
본 발명은 경량성 및 기능성을 확보한 고일광 아웃웨어 직물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
베이비붐 세대의 은퇴와 주5일제 근무 등으로 등산 같은 아웃도어 활동을 즐기는 인구가 늘어나면서 최근 10여 년간 무섭게 성장하던 아웃도어 시장의 성장률은 지난 몇 년 동안 평균 30% 이상을 웃돌았지만 아웃도어 시장이 포화상태에 이르면서 성장세가 지난해 10%대로 세가 급격히 떨어지고 있다. 아웃도어업계는 이러한 성장률 둔화에 대한 극복 노력으로 아웃도어 의류를 등산복이라는 인식에서 벗어나 일상에서 입을 수 있는 생활패션에 집중하기 시작하였고, 이는 최근 현대인들이 패션성과 더불어 실용성 및 기능성을 중시하는 스타일을 추구함에 따라 아웃도어업계에서도 이러한 점에 주목하고 있기 때문이며, 이러한 추세에 따라 시티웨어라는 신조어가 장하고 있는데, 이는 회사 생활을 하기에 적합한 디자인에 다양한 외부활동을 할 수 있는 기능성을 덧붙인 의류를 의미하는 것으로써, 최근 트렌드가 반영된 결과라 할 수 있다. 최근 일본의 아웃도어 시장은 1조 5000억원이지만 70%가 등산이 아니라 빈티지 캐주얼, 스트리트 캐주얼, 어번 캐주얼 등 일반 패션 제품으로 확장한 결과이다. 또한, 최근 '황사', '산성비' 등 환경오염이 사회적으로 문제가 되고 있는 가운데, 이러한 문제에 대비하기 위한 기능성이 추가되어 있는 데일리 룩 스타일의 아웃도어가 트렌드로 자리 잡아 가고 있다.
종래에는 기능성 아웃웨어의 경우 겉감은 면 또는 면/PET 혼방 소재를 적용하여 일반적으로 활용 가능한 소재 중심으로서 기능성이 부재되어 있었으며 안은 일반 PET 또는 나일론 소재를 사용하여 착용감이 저하되고 내구성이 저하되는 문제점이 있다. 특히 아웃웨어 중 하나인 트렌치 코트는 기존 제품은 비를 맞는 등 물에 젖을 경우, 물을 바로 흡수하며 쉽게 건조되지 않아 중량감이 크며, 비 오는 날 자동차가 지나가면서 튕기는 물 등에 의해 오염물을 쉽게 흡수하여 옷이 더러워져 바로 세탁해야 하는 번거로움이 있다. 한편, 아웃웨어 관련 업체의 기능성 제품에 대하여 살펴보면, 코오롱의 'HYPORA'는 코오롱 스포츠에서 국내 최초로 개발한 투습, 방수원단의 대명사로 풍부한 부피감과 부드러운 촉감으로 우의, 등산 자켓 등에 사용된 기능성 소재로서 하이포라의 기능성 멤브레인은 물방울 크기의 1/1000정도로 작은 미세한 기공을 가지고 있다. 효성의 'Pro-Act'는 폴리우레탄계 수지의 코팅방식과 미세다공질의 필름을 부착하여 제조하는 두 가지 방식을 모두 갖추고 있으며, 극한 외부 환경에서도 쾌적성을 유지하는 스포츠 의류용 소재로 방수성, 내구성, 투습성, 속건성 등의 높은 기능성을 지니고 있다. 영풍필텍스의 Skin+'는 소수성의 폴리우레탄을 직물 표면에 박막 코팅하여 미세한 기공을 형성시킴으로써 고어텍스와 같은 원리로 내부의 수증기는 배출시키고 외부의 수분은 차단하며, 벤텍스 '드라이존(Dry Zone)'은 '1초 만에 마르는 섬유'라고 불리는 기능성 소재로써, 섬유를 3차원 입체 조직으로 만들어 피부에서 나온 땀이 물리, 화학적으로 연속 3단계 모세관 현상을 일으켜 외부로 방출되는 특징이 있다. 이와 같이 본 기술개발에서는 차별화된 기술 및 전략으로 기존에 주로 아웃도어용에 부여하던 기능성을 일반 의류에 접목하여 활용성이 높은 의류를 개발할 필요가 있으며, 최근에는 디자인 및 스타일의 변화의 한계에서 벗어나, 고기능성 및 멀티형 제품으로의 변화로의 진화가 요구되고 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 면/PET 교직 소재 및 PET 소재에 Micro-Porous membrane 제조기술 및 나노 산화아연을 발수 발유제와 함께 표면 처리 기술을 적용하여 투습, 방수, 방오, 내일광성 등의 기능성 및 패션성을 동시에 만족하는 제품을 개발하는 것을 목적으로 한다.
여기서 표면 처리 기술이라 함은 스프레이, 나이프 등과 같은 다양한 형태의 코팅과 직접 통과하는 패딩 공법을 모두 총괄한다.
본 발명의 아웃웨어 직물의 제조방법은, 나노 산화 아연 고농축 혼합분산액을 제조하여 원단의 표면에 표면 처리하는 단계; 마이크로 포러스 맴브레인을 제조 하는 단계;및 상기 표면처리된 원단과 상기 마이크로 포러스 맴브레인을 접합하는 단계;를 포함한다.
상기 상기 산화 아연 혼합 분산액에서 상기 산화 아연 혼합 분산액에서 나노 산화아연의 농도는 5~45% 인 것을 특징으로 한다.
상기 원단은 면/PET 교직 또는 폴리에스테르인 것을 특징으로 하며, 보다 바람직하게는 상기 원단은 면 30~70%/폴리에스테르 30~70% 교직 소재 또는 폴리에스테르 100% 소재인 것을 특징으로 한다.
상기 산화 나노아연 입자의 입도는 30~40nm 인 것을 특징으로 한다.
상기 표면처리 혼합 분산액에는 나노산화아연 분산액과 함께 실리콘수지, 폴리우레탄 수지, 발수제, 발유제, 가교제, 촉매, 방염제 및 기능제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 추가하는 것을 특징으로 한다.
멤브레인 제조를 위한 혼합액에는 폴리우레탄 에멀젼, 물, MEK, 톨루엔, 가교제, 촉매, 비반응성 실리콘, 용제형 발수제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 원단의 표면처리 방법에는 다이렉트 코팅, 스프레이 코팅, 패딩 방법을 사용하는 것을 특징으로 한다.
표면처리 방법에 따라 표면처리 혼합 분산액의 점도는 1 ~ 10,000cps로 적용되는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 있어서 기능성 아웃웨어 직물은 투습성, 방수성, 발수성, 발유성 및 고일광 기능성, 항균, 정전기 방지, 냄새 제거 기능, 방충기능을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 직물로 스포츠웨어, 특수 작업복, 캐주얼웨어 등 기능성 소재를 활용한 제품군으로의 전개가 가능하고 의류뿐만 아니라, 패션소품 또는 아웃도어/비치용 제품 등으로 응용 가능하다.
본 발명의 나노 ZnO를 함유한 표면처리 기술 특허를 통하여 기존 제품의 경우 단순 방수 방오 개념의 제품이 대부분이지만 당사 표면처리 기술은 반영구적으로 수십회 세탁에도 그 기능이 사라지지 않는 특징을 가지며, 타 제품에 비해 나노산화아연의 일광 강화, 자외선 흡수제 및 고 일광 염료를 추가 사용함으로서 제품의 착용 시 어떠한 오염이나 날씨 환경에서 그 기능의 저하가 되지 않는다.
기존 타 멤브레인의 경우 대부분 세탁 및 외부 활동을 통해 파손 및 형태안정성이 부족하여 내수압 저하나 투습저하, 멤브레인의 파손을 가져 왔으나 당사의 제조기술로 제작된 멤브레인의 경우 마이크로 포러스의 형태 안정성, 내 세탁성이 우수하며, 특히 세탁후 내수압, 투습도의 저하가 적으며, 영하에서 크랙이 발생하지 않는 내한성이 우수하다.
한편 안감의 경우 신축성을 가지거나 항균 처리를 통해 항균성을 가질 수 있다.
도 1은 적정 ZnO 농도에서의 분산 및 Nano ZnO의 입도 분포 그래프이다.
도 2는 ZnO 함량에 따른 UV 투과성을 나타내는 그래프이다.
도 3은 도 3은 표면처리 방법에 관한 도식이다.
도 4는 표면 처리된 원단의 표면 사진이다.
도 5는 멤브레인 제조를 위해 이형지에 수지를 도포하는 공정을 도식화한 것이다.
도 6은 멤브레인 제조의 다단 건조 기술 공정의 개요도이다.
도 7은 표면처리된 원단과 이형지의 멤브레인과의 합포 공정을 도식화한 것이다.
도 8은 합포된 원단과 이형지를 분리 박리하는 공정을 도식화 한 것이다.
도 9는 봉제기법 체적화 및 심퍼커링 평가 사진이다.
도 10은 움직임에 따른 착의 및 동작 의성 검증을 위한 동작 구성 개념도이다.
도 2는 ZnO 함량에 따른 UV 투과성을 나타내는 그래프이다.
도 3은 도 3은 표면처리 방법에 관한 도식이다.
도 4는 표면 처리된 원단의 표면 사진이다.
도 5는 멤브레인 제조를 위해 이형지에 수지를 도포하는 공정을 도식화한 것이다.
도 6은 멤브레인 제조의 다단 건조 기술 공정의 개요도이다.
도 7은 표면처리된 원단과 이형지의 멤브레인과의 합포 공정을 도식화한 것이다.
도 8은 합포된 원단과 이형지를 분리 박리하는 공정을 도식화 한 것이다.
도 9는 봉제기법 체적화 및 심퍼커링 평가 사진이다.
도 10은 움직임에 따른 착의 및 동작 의성 검증을 위한 동작 구성 개념도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
1. 기본 원단
적정 기본 원단의 선정 및 기초 물성 분석하여 최종 개발 제품에 따른 원사의 적정 혼용률을 고려한 소재를 선정하는 것이 중요하다. 즉, 면 30~70%, 폴리에스테르 30~70% 교직 소재 또는 폴리에스테르 100% 소재를 사용한다. 그리고 다양한 디자인 전개를 위한 염색 및 칼라구현이 가능한 소재를 선정하였다.
2. 고 농축액 분산
ZnO 고 농축액의 상분리 방지 및 저장안정성 향상을 확인하기 위해 Powder 상태의 Nano ZnO는 MEK 용제를 이용하여 분산된다. 본 발명자들은 예비 실험을 통해 상분리 방지 및 저장안정성 향상을 위해 농도를 조절한 결과 도 1에서와 같이 ZnO농도가 45%정도에서 상분리 현상이 발생하지 않고 침전물이 발견되지 않음을 확인 할 수 있었다. 또한 45% 고농축액의 입도 대부분이 기존 파우더 상태에서 확인하였던 30~40nm에 분포를 하고 있으며, 이는 Nano ZnO 45% 고 농축액이 개별 Nano ZnO로 잘 분산이 되어 있음을 나타낸다.
한편, 도 2에서와 같이 ZnO 함량에 따라 3.5%정도의 함량으로도 충분히 UVA(315~380nm)의 영역과 UVB (280~315nm)을 차단하였다. 6.9%로 사용할 경우 380nm영역에 더욱 근접된 차단이 가능하나 그 효과는 미미하며, 따라서 5% 이내에서 ZnO 함량을 정하고 첨가하는 것이 적합하다.
3.
표면처리제
제조
표면 코팅 처리제중 가장 중요한 발수/발유제의 발수성능 테스트를 위하여 6종의 발수제(ASAHI GUARD AG-A, ASAHI GUARD AG-B, ASAHI GUARD AG-C, ASAHI GUARD AG-D, DAIKIN TG-E, TG-F)를 선정하였으며, 발수제의 농도는 60~80g/L, 가교제 6g으로 고정하여 혼합하였다.
혼합용액을 제조하고 패딩기를 이용하여 압력을 준 후 건조(200℃x3min)의 공정조건으로 제조 후 발수도를 스프레이 법 (AATCC 22)으로 측정하였다.
<발수제 농도별 평균 발수도 비교 테스트>
상기의 테스트 결과에서 확인가능 하듯이 당사의 발수제 제조 기법을 통한 발수도 테스트 결과, 발수성은 평균적으로 4급 이상의 수치를 나타내고 있으며, 향후 발수/발유 성능을 극대화를 위해서는 다른 조건을 추가할 필요가 있었다.
현재 Nano ZnO의 경우 MEK Based로 저 농도 상태로 제조, 적정 점도의 혼합코팅액을 만들기 위해 MEK phr이 중요한 요소이다. 점도 실리콘 매질의 점도 측정 결과를 바탕으로 MEK 함량 결정하였다. 아래의 표는 MEK 흡합 비율에 따른 점도변화를 나타낸 그래프이다. 바람직하게는 상기 혼합액의 점도는 1~10,000cps로 적용되는 것이 좋다.
4. 표면처리코팅
준비된 혼합용액을 이용하여 자체적인 INTERNAL TEST 진행하였다. 도 3은 표면 처리 방법에 관한 도식도이다. 표면처리 공법에는 다이렉트 코팅, 스프레이 코팅, 패딩 등과 같은 방법을 사용할 수 있으며 사용되는 공법에 따라 점도를 조절해 주어야 하며 점도가 1~10,000cps로 적용되는 것이 바람직하다. 도 4는 표면처리된 원단의 표면을 나타낸다.
5. 소수성 micro-porous lamination membrane의 제조
- Micro-porous lamination 소재 선정(소수성 소재)
- 직물 소재에 따른 membrane 두께와 내수압 간의 상관관계 확립
- Membrane의 Porous 사이즈와 투습도와의 상관관계 확립
；Micro-porous size 필름의 투습도 측정
- 최적의 porous size 제어 조건 확립
；Toluen과 MEK의 최적의 배합 비 설정 및 확립
；다단 건조 시의 온도 배분과 스피드 설정, 휘발 속도 제어
도 5에서는 멤브레인 제조를 위해 이형지에 수지를 도포하는 공정을 도식화 한 것이며, 도 6은 멤브레인 제조의 다단 건조 기술 공정의 개요를 나타낸다.
일반적인 TPU(Thermo Poly Urethane) 방식의 Lamination film의 경우 친수성기를 이용하여 땀이나 수증기 분자들을 흡수 및 swelling 하여 외부로 이동시켜주는 기능을 가지나, 이러한 제품들은 수분을 흡수하고 있어 수분과 장기간 접촉된 상태에서는 물리적인 특성이 저하되거나 잦은 swelling으로 인해 파손이 일어날 수 있는 단점이 있으나, 본 발명에 따라 제조되는 membrane의 경우, Release paper 위에 두꺼운 스폰지형의 에멀젼을 도포하여 다단계 건조 공법으로 마이크로셀을 형성하는 공법을 적용에 의해 만들어지며, 소수성(hydrophobic)이기 때문에 swelling 현상이 생기지 않아 직물의 품질을 손상시키지 않으며 반복 세탁에도 뛰어난 내구성을 가지는 효과가 있다.
6. 직물 소재와 Membrane 과의 접합 공정 제어
- Fabric과 Membrane의 Let-off 속도 및 장력 제어
- Bonding Zone에서 접합 Roller의 압력 및 온도 제어
- Hot-melt 접착제의 점도 및 Graviour Roller의 접착제 Pick up량 조절
- Pre-Dry Chamber의 온도 및 잔류시간 제어
- Take-up량 및 접착력 강화를 위한 숙성조건 확립
도 7은 표면처리된 원단과 이형지의 멤브레인과의 합포 공정을 도식화한 것이며, 도 8은 합포된 원단과 이형지를 분리 박리하는 공정을 도식화한 것이다.
다른 공법의 Membrane 과의 비교
7. 피부에 접촉되는 안감 소재의 선정 및 항균 처리
- 표면 및 내부의 Film, Coating의 깨짐의 최소화 가능한 소재 선정
；신축성 소재와 Microporous Membrane 신장률 확인
- 항균 분산제 제조 조건 확립 및 항균제 가공 처리 테스트
- 항균성 발현을 최대화하기 위한 조건 설정
；환경규제에 적합한 항균제 설정
；공정 중 적정 농도 처리 방안 확립 (ex, 경제성 대비 항균제 농도 약 5% 설정)
；세탁 내구성 증진을 위한 가교제 선정
안감 : Nano Silver 기술을 적용한 신축성 polyester Jersey 소재를 사용하여 표면 및 내부의 Film, Coating의 깨짐(마모)을 최소화 할 수 있도록 도와주며, 항균성 부여를 통하여 쾌적성 및 착용감을 만족하는 제품을 제조할 수 있다.
8. 봉제기법 최적화
기능성을 확보한 멀티형 트렌치코트의 패션성 및 품질 향상을 위한 봉제기법을 최적화한다. 도 9는 봉제기법 최적화 및 심퍼커링 평가 사진이다.
- 기능성 멀티형 트렌치코트 제품 패션성 향상을 위한 디자인에 따른 봉제기법 검토
；패션성 부여를 위한 봉제라인의 디자인화 적용 검토
- 개발 제품 품질성 향상을 위한 소재 봉제 공정 분석 및 성능 평가
；개발 기능성 소재의 퍼커링 발생인자(노루발 압력, RPM) 도출
；개발 제품의 봉제 성능 평가
: 심퍼커링 평가(3D scanner를 활용한 정량적 평가)
(봉제성 평가를 통한 등급별 분류(1~5급/KS K 0118) 및 소재의 역학적 특성과 봉제성간의 상관관계 분석)
개발 멀티형 트렌치 코트 제품의 착용평가를 통한 고부가가치 제품 기준 마련
- 도 10은 움직임에 따른 착의 및 동적 의성 검증을 위한 동작 구성의 개념도로서 인체 착의평가(10명)를 통한 외관적 적합성 검증, 동작기능성 검증하였다 (5점 Likert-type 사용)
제품의 평가방법 및 평가항목
Claims (10)
- 나노 산화 아연 고농축 혼합분산액을 제조하여 원단의 표면에 표면 처리하는 단계;
마이크로 포러스 맴브레인을 제조하는 단계; 및
상기 표면처리된 원단과 상기 마이크로 포러스 맴브레인을 접합하는 단계;
를 포함하는 고일광 기능성 아웃웨어 직물의 제조 방법. - 제 1항에 있어서, 상기 산화 아연 혼합 분산액에서 나노 산화아연의 농도는 5~45% 인 것을 특징으로 하는 고일광 기능성 아웃웨어 직물의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 원단은 면/PET 교직 또는 폴리에스테르인 고일광 기능성 아웃웨어 직물의 제조 방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 원단은 면 30~70% / 폴리에스테르 30~70% 교직 소재 또는 폴리에스테르 100% 소재인 고일광 기능성 아웃웨어 직물의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 산화 나노아연 입자의 입도는 30~40nm 인 것을 특징으로 하는 고일광 기능성 아웃웨어 직물의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 표면처리 혼합 분산액에는 나노산화아연 분산액과 함께 실리콘수지, 폴리우레탄 수지, 발수제, 발유제, 가교제, 촉매, 방염제 및 기능제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 추가하는 것을 특징으로 하는 고일광 기능성 아웃웨어 직물의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 멤브레인 제조를 위한 혼합액에는 폴리우레탄 에멀젼, 물, MEK, 톨루엔, 가교제, 촉매, 비반응성 실리콘, 및 용제형 발수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 고일광 기능성 아웃웨어 직물의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 표면처리 방법은 다이렉트 코팅, 스프레이 코팅, 패딩 방법인 것을 특징으로 하는 고일광 기능성 아웃웨어 직물의 제조 방법.
- 제 8항에 있어서 표면처리 방법에 따라 표면처리 혼합 분산액의 점도는 1~10,000cps 인 것을 특징으로 하는 고일광 기능성 아웃웨어 직물의 제조 방법.
- 나노 산화 아연 고농축 혼합분산액으로 표면처리된 원단과 마이크로 포러스 멤브레인이 접합된 투습성, 방수성, 발수성, 발유성 및 고일광 기능성, 항균, 정전기 방지, 냄새 제거 기능, 방충기능을 가지는 것을 특징으로 하는 고일광 기능성 아웃웨어용 원단.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN108691196A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-10-23 | 俞祖林 | 抗紫外线面料的生产工艺 |
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-
2016
- 2016-06-27 KR KR1020160080335A patent/KR20180001715A/ko not_active Application Discontinuation
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |