KR20190079069A - 냉감성이 향상된 섬유시트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 천연섬유, 재생섬유, 합성섬유 중 어느 하나 또는 2이상 혼합하여 제조되는 섬유시트층과, 상기 섬유시트층의 피부접촉면에 접촉냉감층이 도트 또는 줄무늬 또는 디자인된 형상으로 형성되되, 상기 접촉냉감층은 폴리우레탄 수지에 산화알루미늄(Aluminium oxide), 이산화규소(Silicon dioxide), PCM(Phase change material)이 첨가되어 형성되는 냉감성이 향상된 섬유시트에 관한 것이다.
Description
본 발명은 냉감성이 향상된 섬유시트에 관한 것으로 특히, 섬유시트의 피부접촉면에 열전도율이 높은 소재를 사용하여 체내의 열을 빠른 속도로 흡수 및 외부로 방출하여 접촉시 시원한 촉감을 느낄수 있는 냉감성이 향상된 섬유시트에 관한 것이다.
일반적으로 열이 이동하는 방법으로는 매개체를 통하여 이루어지는 전도, 매개체 없이 직접적으로 이동하는 복사, 찬공기는 아래로 더운 공기는 위로 이동하여 순환하는 대류 현상에 의해 이동할 수 있다.
상기의 열의 근원이 되는 빛은 파장에 따라 자외선, 가시광선 및 적외선 등이 전체 파장의 90% 이상을 차지한다.
자외선을 차단하는 방법으로 이산화티탄, 산화 아연 등의 무기물을 섬유에 방사 시 투입하거나, 자외선 흡수제를 섬유 표면에 코팅하여 원단으로 제조된 의복을 착용함으로서 90% 이상 차단 효과를 지니게 된다.
한편, 적외선에 있어서, 원적외선은 생체를 내부로부터 데워서 모세혈관을 비롯한 미세 동맥 및 정맥을 확장하여 전신의 혈액순환을 활성화 시키지만, 태양의 복사열에 가장 가까운 800 내지 1,400 nm 영역의 근적외선은 복사의 형태로 태양의 뜨거운 열이 전달되고, 침투력이 강해서 열선 역할을 하게 되어 의복 내부까지 침투하여 온도를 상승시켜 땀을 유발시킨다.
특히, 여름에는 이러한 적외선의 복사열이 더 강하게 느껴지게 되기 때문에 한여름에 더위를 덜 느낄 수 있도록 하는 소재가 필요하다.
상기의 이유로 얇고 밝은 원단으로 된 의복을 착용하면 시원하기는 하지만, 자외선이 통과되어 피부가 타게 된다. 반면, 두껍고 진한색의 원단으로 된 의복은 자외선이 차단되기는 하나, 근적외선 흡수율이 높아 의복 내부 온도가 상승하여 더위가 더욱 가중된다.
상기의 문제를 해결하기 위해 기존에는 흡습성이 양호한 천연섬유인 면이 이용되었는데, 이는 건조속도가 늦어 일정수분 이상 흡수하면 건조되지 않아 체온 상승을 유발시키게 된다.
따라서, 여름에는 얇고 밝은 원단 외에도 어떤 색상이나 구조를 지니더라도 자외선뿐만 아니라 적외선도 차단되고, 더위를 느끼지 않도록 지속적인 냉감성이 부여된 원단의 필요성이 더욱 절실하다.
종래의 냉감기능을 갖는 섬유시트는 섬유 또는 원단에 이산화티탄, 산화 아연 등의 무기물을 함유시켜 태양광의 자외선과 적외선을 반사 및 차단하여 냉감기능을 갖는 기술이 많이 사용되고 있다.
이러한 종래기술로 대한민국 특허공개 제2001-91286호에서는 태양광반사 특성에 의한 냉감 효과를 갖는 섬유, 좀더 상세하게는 태양광을 흡수하지 않고, 외부로 모두 반사하는 특성을 지닌 티탄산아연마그네슘을 함유함으로써 섬유 자신의 온도 상승을 억제하여 냉감효과를 갖는 섬유에 관한것으로, 산화아연-산화마그네슘-이산화티탄 3성분을 고온에서 소결 처리하여 복합산화물인 티탄산아연마그네슘(ZMT)을 제조하고, 이를 혼입하여 자외선을 효율 좋게 반사함으로써 태양광 에너지의 흡수를 방지하여 냉감효과를 지닌 새로운 섬유 및 그 첨가물이 제안된 바 있다.
그러나 상기와 같이 무기물을 사용하여 자외선을 통한 냉감기능은 태양광이 없는 실내에서는 아무런 기능을 하지 못하며, 열이 복사되는 적외선 차단에 있어서는 미흡한 단점이 있었다.
본 발명에 따른 냉감성이 향상된 섬유시트는 섬유시트 일면에 열전도율이 높은 고분자수지로 접촉냉감층을 형성하여 체내의 열을 빠른속도로 흡수 및 외부로 방출하여 접촉시 시원한 촉감을 형성하는 냉감성이 향상된 섬유시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 접촉냉감층을 형성하는 고분자 수지에 자외선을 차단하는 무기물이 함유되어 야외에서 자외선을 차단하여 냉감성이 더욱 향상되는 냉감성이 향상된 섬유시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 천연섬유, 재생섬유, 합성섬유 중 어느 하나 또는 2이상 혼합하여 제조되는 섬유시트층과, 상기 섬유시트층의 피부접촉면에 접촉냉감층이 도트 또는 줄무늬 또는 디자인된 형상으로 형성되되, 상기 접촉냉감층은 폴리우레탄 수지에 산화알루미늄(Aluminium oxide), 이산화규소(Silicon dioxide), PCM(Phase change material)이 첨가되어 형성되는 것을 특징으로 하는 냉감성이 향상된 섬유시트를 제공한다.
또한, 상기 접촉냉감층은 섬유시트층 전체면적의 70~95%로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉감성이 향상된 섬유시트를 제공한다.
또한, 상기 접촉냉감층은 폴리우레탄 수지 100중량부에 산화알루미늄 10~20중량부, 이산화규소 10~20중량부, PCM 25~35중량부가 첨가되어 형성되는 것을 특징으로 하는 냉감성이 향상된 섬유시트를 제공한다.
또한, 상기 PCM은 20~30℃에서 상변이되는 것을 특징으로 하는 냉감성이 향상된 섬유시트를 제공한다.
또한, 상기 섬유시트는 Qmax값이 0.13W/㎠이상인 것을 특징으로 하는 냉감성이 향상된 섬유시트를 제공한다.
본 발명에 따른 냉감성이 향상된 섬유시트는 일면, 즉 피부접촉면에 열전도율이 높은 폴리우레탄 수지에 열전도율이 높은 기능성 물질 및 PCM이 첨가되어 형성되는 접촉냉감층이 체내의 열을 빠르게 흡수 및 외부로 방출하여 접촉시 시원한 촉감을 형성하는 효과가 있다.
또한, 폴리우레탄 수지에 자외선을 차단하는 무기물을 함유시켜 자외선을 차단하여 냉감성이 더욱 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 냉감성이 향상된 섬유시트를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 냉감성이 향상된 섬유시트의 접촉냉감층의 형태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 냉감성이 향상된 섬유시트의 접촉냉감층 형태의 다른 형태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 냉감성이 향상된 섬유시트의 접촉냉감층의 형태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 냉감성이 향상된 섬유시트의 접촉냉감층 형태의 다른 형태를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 '섬유시트'이라 함은 제직 또는 편직에 의해 제조되는 물품, 부직포 및 섬유상 웹 등을 모두 포함하는 의미로 사용한다.
도 1은 본 발명에 따른 냉감성이 향상된 섬유시트를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 냉감성이 향상된 섬유시트의 다양한 실시형태를 나타낸 도면이다.
본 발명은 도 1 내지 3에 나타난 바와 같이 섬유시트층(100)에 접촉냉감층(200)이 형성되는 냉감성이 향상된 섬유시트에 관한 것이다.
상기 섬유시트층(100)은 천연섬유, 재생섬유, 합성섬유 중 선택되는 어느 하나 또는 2이상 혼합하여 제직, 편직, 부직포 등 일반적인 원단을 사용할 수 있다.
상기 섬유시트층(100)은 본 발명의 냉감성이 향상된 섬유시트의 사용용도에 따라 흡수속건성, 향균성 등의 기능성이 부여된 기능성 원단을 사용할 수 있을 것이다.
상기 접촉냉감층(200)은 섬유시트 중 피부에 접촉되는 면인 피부접촉면에 형성되는 것으로 도 2, 3에서와 같이 도트(dot) 형상, 또는 줄무늬 형상, 또는 격자무늬 형상 등 다양한 문양으로 형성될 수 있으며, 또는 디자인된 형상으로 형성될 수 있을 것이다.
상기 접촉냉감층(200)은 폴리우레탄 수지에 산화알루미늄(Aluminium oxide), 이산화규소(Silicon dioxide), PCM(Phase change material)이 첨가되어 형성된다.
상기 폴리우레탄 수지는 열전도도가 약 0.2W/mK으로 폴리에스테르(약 0.15W/mK), 면(약 0.04W/mK) 보다 우수한 고분자 수지로 열을 전달하는 속도가 빠르고 전달하는 효율도 뛰어나 접촉냉감성이 우수하다.
상기 산화알루미늄은 열전도도가 약 34/mK이며, 상기 이산화규소는 열전도도가 약 1.4W/mK로 매우 높은 열전도율을 갖는 물질로 접촉냉감층의 열전도 효율을 극대화하여 접촉냉감성을 향상시킨다.
상기 PCM은 상변화 물질로 특정온도에서 온도의 변화없이 고체에서 액체 또는 액체에서 고체로 상이 변하면서 많은 열을 흡수 또는 방출하는 물질이다.
상기와 같은 PCM은 상변화 시에 동일한 온도를 유지하면서 열을 흡수 또는 방열하는 특성을 가지는 물질로 높은 온도에서 고체에서 액체로 상변화를 통해 온도 상승을 억제하는 작용을 가진다.
상기 PCM은 상기와 같은 상변화를 통해 접촉냉감층(200)이 외부 환경에의해 온도가 상승되는 것을 방지하여 접촉냉감 효율을 향상시킨다.
상기 PCM은 크게 유기물질과 무기물질로 분류할 수 있으며 4천 여종이 상변화물질로 분류되고 있지만 실질적으로 적용가능한 물질은 200 여종이 된다. 유기물질의 예로는 탄소와 수소로 이루어진 직쇄형 하이드로카본계열의 테트라데칸, 옥타데칸, 노나데칸 등의 물질이 있으며, 무기물질의 예로는 6개의 물분자가 결합된 수화물형태의 염화칼슘 등이 있다.
본 발명의 냉감성이 향상된 섬유시트는 더운 하계용 또는 스포츠용 의류에 적용될 수 있는 것으로 20~30℃에서 상변화되는 PCM을 사용하는 것이 본 발명에 적합하며, 접촉냉감층의 접촉냉감 효율을 높일 수 있을 것이다.
상기 접촉냉감층(200)은 30~80㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직한 것으로 접촉냉감층의 두께가 30㎛ 미만인 경우 접촉냉감층의 두께가 너무 얇아 열전도율의 우수함이 저하되어 접촉냉감층이 형성되지 않은 경우와 차이가 두드러지지 않고, 80㎛를 초과하는 경우 섬유시트의 촉감 및 유연성을 저해할 수 있다.
상기 접촉냉감층(200)의 두께는 40~60㎛가 가장 바람직할 것이다.
상기 접촉냉감층(200)에 산화아연, 이산화티탄 등과 같은 자외선 차단율이 우수한 자외선 차단물질을 함유시켜 섬유시트의 냉감성을 더욱 향상시킬 수 있을 것이다.
상기 자외선 차단물질은 폴리우레탄 수지에 첨가하여 함유시킬 수 있는 것으로 폴리우레탄 수지 중량의 0.1~2.0중량%가 함유되는 것이 바람직하며, 자외선 차단물질로 산화아연, 이산화티탄을 사용할 경우 입자 크기는 0.1~0.5㎛인 것이 바람직할 것이다.
섬유시트의 Qmax값은 접촉냉감실험 결과에 대한 값으로 수치적으로 높을수록 접촉냉감성이 우수한 것으로 본 발명에 따른 냉감성이 향상된 섬유시트는 Qmax값이 0.13W/㎠이상으로 매우 우수한 접촉냉감성을 갖는다.
상기와 같이 형성되는 본 발명에 따른 냉감성이 향상된 섬유시트는 섬유시트 일면에 폴리우레탄 수지에 산화알루미늄, 이산화규소, PCM이 첨가된 폴리우레탄 수지를 롤프린팅, 라미네이팅 등 다양한 방법으로 접촉냉감층을 형성시킬 수 있다.
일예로, 베이스 필름을 이용하여 접촉냉감층(200)을 형성시킬 수 있을 것이다.
상기 베이스 필름을 이용하여 접촉냉감층(200)을 형성시키는 방법은 베이스필름 일면에 산화알루미늄, 이산화규소, PCM이 첨가된 폴리우레탄 수지를 코팅하고 섬유시트에 적층한 뒤, 디자인된 패턴을 갖는 가열 롤러로 압착하여 상기 산화알루미늄, 이산화규소, PCM이 첨가된 폴리우레탄 수지를 섬유시트에 부착시킨 후 상기 베이스필름을 제거하여 원하는 패턴의 접촉냉감층(200)을 섬유시트에 형성시킬 수 있을 것이다.
상기 베이스 필름은 일반적으로 사용되는 합성수지 필름으로 PET계, PE계 또는 PVC계 등이 사용될 수 있다.
상기 접촉냉감층(200)은 베이스 필름을 이용하여 적층됨으로써 수지형태로 적층되는 것보다 불량률을 감소시켜 적층의 효율을 높일 수 있고, 형태 안정성 및 공정 편의성을 도모할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 냉감성이 향상된 섬유시트를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예
1
폴리우레탄 수지 100중량부에 산화알루미늄 17중량부, 이산화규소 17중량부, PCM(20℃에서 상변화) 34중량부를 첨가한 후, 폴리에스테르 필름에 산화알루미늄, 이산화규소, PCM이 첨가된 폴리우레탄 수지를 코팅시키고 섬유시트와 적층시킨 후에 도 2의 패턴을 갖는 가열롤러로 압착시켜 접촉냉감층을 형성하여 본 발명에 따른 접촉냉감층과 친수성 섬유시트를 제조하였다.
상기 섬유시트는 폴리에스테르 섬유 92중량% 폴리우레탄 섬유 8중량%로 제조하였으며, 상기 접촉냉감층은 섬유시트 표면적의 약 80%를 차지하도록 형성하였다.
실시예
2
실시예1과 동일하게 제조하였으나, 상기 폴리우렌탄 수지에 평균 입자크기가 약 0.25㎛인 산화아연, 이산화티타늄을 폴리우렌탄 수지 중량의 0.8중량% 함유시킨 후에 접촉냉감층을 형성하였다.
◎ 평가실험1
상기에서 실시예에 의해 제조된 본 발명의 냉감성이 향상된 섬유시트의 접촉냉감 실험은 KES-F7 Thermo Labo Ⅱ(Kato Tech,Japan)로 측정하였다.
실험환경은 20℃, 65%R.H., ΔT=10℃ 조건이다.
상기 실험은 원단의 일면에 피부를 접촉하여 느끼는 냉감성을 측정하는 실험으로 상기 실시예로 제조된 본 발명의 실시예 1,2와 비교예의 접촉냉감성을 비교하여 평가하였다.
상기 평가의 비교예는 접촉냉감층이 형성되지 않은 섬유시트(폴리에스테르 섬유 92중량% 폴리우레탄 섬유 8중량%로 제조)를 사용하였다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 |
| Qmax(W/㎠) | 0.147 | 0.156 | 0.109 |
표1에 나타난 바와 같이 비교예보다 실시예1 및 실시예2의 Qmax값이 큰 것을 확인할 수 있다.
상기 Qmax값은 접촉냉감의 정도를 나타내는 단위로 그 값이 클수록 냉감성이 우수하다. 따라서 실시예1 및 실시예2는 비교예의 Qmax값보다 약 0.04W/㎠ 이상 높은 것을 알 수 있으며, 자외선 차단물질이 함유된 실시예 2의 섬유시트가 Qmax값이 더 높은 것으로 자외선 차단물질이 열전도도가 높을 물질을 사용할 경우 접촉냉감성이 더 향상될 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 인체는 0.03W/㎠이상 차이가 나는 경우 차가움, 즉 냉감성을 느끼므로, 비교예의 섬유시트에 피부를 접촉한 뒤 실시예 1 또는 실시예 2의 섬유시트에 피부를 접촉하면 냉감성의 차이를 확연히 느낄 수 있음을 확인할 수 있다.
섬유시트: 100
접촉냉감층: 200
Claims (5)
- 천연섬유, 재생섬유, 합성섬유 중 어느 하나 또는 2이상 혼합하여 제조되는 섬유시트층과,
상기 섬유시트층의 피부접촉면에 접촉냉감층이 도트 또는 줄무늬 또는 디자인된 형상으로 형성되되,
상기 접촉냉감층은 폴리우레탄 수지에 산화알루미늄(Aluminium oxide), 이산화규소(Silicon dioxide), PCM(Phase change material)이 첨가되어 형성되는 것을 특징으로 하는 냉감성이 향상된 섬유시트. - 제1항에 있어서,
상기 접촉냉감층은 섬유시트층 전체면적의 70~95%로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉감성이 향상된 섬유시트. - 제1항에 있어서,
상기 접촉냉감층은 폴리우레탄 수지 100중량부에 산화알루미늄 10~20중량부, 이산화규소 10~20중량부, PCM 25~35중량부가 첨가되어 형성되는 것을 특징으로 하는 냉감성이 향상된 섬유시트. - 제1항에 있어서,
상기 PCM은 20~30℃에서 상변화되는 것을 특징으로 하는 냉감성이 향상된 섬유시트. - 제1항에 있어서,
상기 섬유시트는 Qmax값이 0.13W/㎠이상인 것을 특징으로 하는 냉감성이 향상된 섬유시트.
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