KR20240063236A - 접촉냉감 섬유시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피부와 접해지는 표면층은 이면층으로 형성되는 접촉냉감 섬유시트에 있어서, 상기 표면층은 고밀도 폴리에틸렌 원사로 형성되는 도트(dot) 또는 줄무늬 형태의 소수부와 상기 소수부와 중첩되지 않는 친수성 원사로 형성되는 친수부로 형성되고, 상기 이면층은 친수성 원사를 포함하여 형성되며, 상기 표면층의 소수부는 표면층의 전체 면적의 70~90%로 형성되는 접촉냉감 섬유시트에 관한 것이다.

Description

접촉냉감 섬유시트{Cool-touch textile sheet}
본 발명은 접촉냉감 섬유시트에 관한 것으로 특히, 섬유시트의 일면인 피부접촉면에 열전도율이 높은 소재를 사용하여 체내의 열을 빠른 속도로 흡수 및 외부로 방출하여 접촉시 시원한 촉감을 형성하는 접촉냉감 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. 또한, 외부의 열이 흡수되는 것을 차단하는 기능일 뿐 체내의 열을 외부로 방출시키는 기능은 미흡하고, 격렬한 운동시 발생하는 땀에 의해 젖은 상태에서는 냉감성을 느끼기가 더욱 어렵다.
따라서 체내의 열을 배출하고 수분을 외부로 방출하는 기능성 소재의 개발이 필요하다.
본 발명에 따른 접촉냉감 섬유시트는 섬유시트 일면에 열전도율이 높은 소재를 형성하여 체내의 열을 빠른속도로 흡수 및 외부로 방출하여 접촉시 시원한 촉감을 형성하는 접촉냉감 섬유시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 섬유시트 표면층에서 흡수된 수분이 원단 이면층으로 일방향 전이되어 항상 건조한 착용감을 갖는 접촉냉감 섬유시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 피부와 접해지는 표면층은 이면층으로 형성되는 접촉냉감 섬유시트에 있어서, 상기 표면층은 고밀도 폴리에틸렌 원사로 형성되는 도트(dot) 또는 줄무늬 형태의 소수부와 상기 소수부와 중첩되지 않는 친수성 원사로 형성되는 친수부로 형성되고, 상기 이면층은 친수성 원사를 포함하여 형성되며, 상기 표면층의 소수부는 표면층의 전체 면적의 70~90%로 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉냉감 섬유시트를 제공한다.
또한, 상기 친수성 원사는 나일론 6, 나일론 66, 레이온 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 접촉냉감 섬유시트를 제공한다.
또한, 상기 섬유시트는 이중직의 편물 또는 직물로 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉냉감 섬유시트를 제공한다.
또한, 상기 이면층의 친수성 원사는 80중량%이상 함유하는 것을 특징으로 하는 접촉냉감 섬유시트를 제공한다.
또한, 상기 소수부와 친수부는 요철구조로 소수부가 친수부보다 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉냉감 섬유시트를 제공한다.
또한, 상기 고밀도 폴리에틸렌 원사는 산화아연이 함유되어 항균성을 갖는 것을 특징으로 하는 접촉냉감 섬유시트를 제공한다.
또한, 상기 고밀도 폴리에틸렌 원사는 편평사로 편평비가 3 내지 6인 것을 특징으로 하는 접촉냉감 섬유시트를 제공한다.
본 발명에 따른 접촉냉감 섬유시트는 피부접촉되는 표면층에 열전도율이 높은 고밀도 폴리에틸렌 원사로 형성되는 소수부를 통해 체내의 열을 빠르게 흡수 및 외부로 방출하여 접촉시 시원한 촉감을 형성하는 효과가 있다.
또한, 표면층의 친수부를 통하여 일방향으로 수분이 빠르게 전이가 되어 표면층에서 항상 건조함을 가지는 효과가 있다.
또한, 접촉냉감성과 쾌속건조성으로 각종 스포츠용 의류 및 침구류 등에 적합한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 접촉냉감 섬유시트를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 접촉냉감 섬유시트의 수분전이 작용을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 접촉냉감 섬유시트의 다양한 실시형태를 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.
본 발명에서 '친수성 원사'는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 원사 보다 공정수분율이 높은 섬유를 뜻한다.
도 1은 본 발명에 따른 접촉냉감 섬유시트를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 접촉냉감 섬유시트의 수분전이 작용을 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 접촉냉감 섬유시트의 다양한 실시형태를 나타낸 도면이다.
본 발명은 도 1 및 도 3에서와 같이 피부와 접해지는 표면층(100)은 이면층(200)으로 형성되는 접촉냉감 섬유시트로 상기 표면층(100)은 고밀도 폴리에틸렌 원사로 형성되는 도트(dot) 또는 줄무늬 형태의 소수부(110)와 상기 소수부(110)와 중첩되지 않는 친수성 원사로 형성되는 친수부(130)로 형성되어 열전도도가 높은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 원사로 형성되는 소수부(110)를 통해 접촉냉감성을 가지고, 친수성 원사로 형성되는 친수부(130)를 통해 일방향 수분전이 특성을 가지는 접촉냉감 섬유시트에 관한 것이다.
상기 표면층(100)의 소수부(110)는 접촉냉감성을 위해 표면층의 전체 면적의 70~90%로 형성되는 것이 바람직할 것이다.
상기 소수부(110)는 고밀도 폴리에틸렌 원사로 형성되는 구성부로 접촉면적이 커질수록 접촉냉감성이 향상되는 것으로 접촉면적을 위해 상기 고밀도 폴리에틸렌 원사는 편평사인 것이 바람직하며, 편평사의 장축 길이(A)와 그에 직교하는 단축의 길이(B)의 편평비(A/B)가 3~8인 것이 바람직한 것으로 편평비가 3 미만이면 편평사의 효과가 적고, 편평비가 8을 초과하면 제사 공정성이 저하될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 접촉냉감 섬유시트의 항균성을 위해 상기 고밀도 폴리에틸렌 원사는 산화아연이 함유되는 것이 바람직할 것이다.
상기 표면층(100)은 피부와 접촉되는 면으로 소수부(110)가 먼저 피부접촉될 수 있도록 상기 소수부(110)와 친수부(130)는 요철구조로 형성시키고, 소수부(110)가 친수부(130)보다 볼록하게 형성하여 접촉냉감성을 더욱 향상시킬 수 있을 것이다.
상기 이면층(200)은 친수성 원사를 포함하여 형성되어 상기 친수부(130)를 통해 이동되는 수분을 저장한다.
상기 표면층(100)의 친수부(130)를 형성하고, 이면층(200)에 함유되는 친수성 원사는 공정수분율이 높은 원사로 형성되는 것으로 나일론 6, 나일론 66, 레이온 중 어느 하나인 것을 사용할 수 있을 것이다.
상기 이면층의 수분흡입력을 위해 이면층의 친수성 원사 80중량%이상 함유하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 이면층은 친수성원사 100중량% 형성되는 것이다.
상기와 같이 본 발명의 섬유시트는 표면층(100) 및 이면층(200)으로 구성되는 섬유시트로 제조 공정성을 위해 이중직의 편물 또는 직물로 형성되는 것이 바람직할 것으로 표면층은 고밀도 폴리에틸렌 원사 및 친수성 원사를 사용하고, 이면층은 친수성 원사로 사용하여 이면층의 친수성 원사를 연결사로 사용하여 이중직의 편물 또는 직물을 제조할 수 있을 것이다.
상기와 같이 친수성 원사를 사용하여 이면층(200)과 표면층(100)의 친수부(130)를 형성하는 편물 또는 직물을 제조하여 제조 공정성을 향상시킬 수 있을 것이다.
상기와 같이 형성되는 본 발명에 따른 접촉냉감 섬유시트는 표면층(100)이 소수부(110)와 친수부(130)로 형성되고 이면층(200)이 친수성 원사로 형성되어 친수부를(130)를 통해 수분이 이면층으로 일방향 이동되는 특성으로 일방향 수분전이 특성을 위해 상기 친수부(130)의 폭은 0.5~5㎜로 형성되는 것이 바람직할 것이다.
상기 친수부(130)는 소수부(110) 사이의 공간으로 섬유시트 표면층에 접촉된 수분을 흡수하여 이면층으로 전이시키는 통로 역할을 하는 곳으로 친수부(130)의 폭이 0.5㎜ 작으면 수분흡수가 원활하지 못하여 표면층이 축축해질 수 있으며, 친수부(130)의 폭이 5㎜보다 크면 수분이 흡수된 간극이 넓어 섬유시트 일면의 건조감이 저하될 수 있다.
상기 표면층(100)은 도 3에서와 같이 도 3(a)와 같은 도트(dot) 형태, 또는 도 3(b)와 같은 줄무늬 형태, 또는 도 3(c)와 같은 격자무늬 형태 등 다양한 디자인된 문양으로 형성될 수 있고, 상기 친수부(130)는 수분흡수 시에 표면층에 친수부의 수분흡수에 따라 색상차이가 발생될 수 있다.
상기와 같이 형성되는 본 발명에 따른 접촉냉감 섬유시트는 고밀도 폴리에틸렌 원사로 형성되는 소수부(110)를 통해 접촉냉감성을 가지며, 도 2에서와 같이 소수부(110)와 친수부(130)이 형성된 섬유시트 표면층에 접하는 신체에서 발생된 수분은 소수부(110)의 발수성으로 흡수되지 못하고 2에서와 같이 친수부(130)에서 수분이 흡수되어 이면층(200)으로 수분이 이동된 후, 섬유시트 전방향으로 수분이 빠르게 흡수된다.
상기와 같이 섬유시트 이면층으로 흡수된 수분은 소수부(110)에 의해 섬유 표면층으로 전이되지 못하여 섬유시트 표면층서는 항상 건조감을 가지게 된다.
이하 본 발명에 따른 접촉냉감 섬유시트를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예
이중직 편물로 표면층과 이면층을 제조한 것으로 표면층은 도 3(c)와 같은 격자무늬 형태로 고밀도 폴리에틸렌 원사로 소수부를 형성하고 나일론 6를 친수성 원사로 사용하여 친수부를 형성하였으며, 나일론 6으로 이면층을 형성하여 본 발명에 따른 접촉냉감 섬유시트를 제조하였다.
상기 친수부의 폭은 약 1~1.5㎜으로, 소수부가 표면층 면적의 약 80%를 차지하도록 섬유시트를 제조하였다.
◎ 평가실험1
상기에서 실시예에 의해 제조된 본 발명의 접촉냉감 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 접촉냉감 섬유시트와 비교예로 제조된 섬유시트의 접촉냉감성을 비교하여 평가하였다.
상기 평가의 비교예는 친수화 가공한 섬유시트(폴리에스테르 섬유 92중량% 폴리우레탄 섬유 8중량%로 제조)를 사용한다.
구분 실시예 비교예
Qmax(W/㎠) 0.30 0.16
표1에 나타난 바와 같이 비교예보다 실시예의 Qmax값이 큰 것을 확인할 수 있다.
상기 Qmax값은 접촉냉감의 정도를 나타내는 단위로 그 값이 클수록 냉감성이 우수하다. 따라서 실시예는 비교예의 Qmax값보다 0.14W/㎠ 높으므로 실시예의 섬유시트가 접촉시 더 냉감성을 가진다는 것을 확인할 수 있다.
인체는 0.03W/㎠이상 차이가 나는 경우 차가움, 즉 냉감성을 느끼므로, 비교예의 섬유시트에 피부를 접촉한 뒤 실시예의 섬유시트에 피부를 접촉하면 냉감성의 차이를 확연히 느낄 수 있음을 확인할 수 있다.
◎ 평가실험2
상기에서 실시예에 의해 제조된 본 발명의 접촉냉감 섬유시트의 수분의 일방향성 수분전이 측정은 AATCC 195-2009(수분 거동측정)의 방법으로 측정하였다.
상기 실험은 원단의 일면에 증류수를 떨어뜨려 원단에서의 수분이 거동을 측정하는 실험으로 상기 실시예로 제조된 본 발명의 접촉냉감 섬유시트는 표면층에 증류수를 떨어뜨려 수분 거동을 측정하였다.
구분 WTT
(Sec.)		 WTB
(Sec.)		 ART
(%/sec.)		 ARB
(%/sec.)		 MWRT
(mm)		 MWRB
(mm)		 SST
(mm/sec.)		 SSB
(mm/sec.)		 R
(%)		 OMMC
실시예 2.8078 2.7516 41.2686 59.4877 30 30 8.3354 8.5249 358.1024 0.8409
비교예 2.1532 2.1906 64.7162 56.9118 30 30 8.3411 8.3066 -68.7168 0.3803
WTT : Top wetting time(sec)
WTB : Bottom wetting Time(sec)
ART : Top absorption rate(%/sec.)
ARB : Bottom absorption rate(%/sec.)
MWRT : Top max wetting radius(mm)
MWRB : Bottom max wetting radius(mm)
SST : Top spreading speed(mm/sec)
SSB : Bottom spreading speed(mm/sec)
R : One way transport capability(%)
OMMC : Overall moisture management capacity
표 2에 나타난 바와 같이 비교예의 일방향 수분전이값(R값)은 -68.7168%로 수분이 거의 전이되지 않을 것을 알 수 있으나, 본 발명의 실시예는 358.1024%로 흡수된 대다수의 수분이 전이된 것을 알 수 있다.
또한, 종합적인 수분관리값(OMMC)도 비교예는 0.3803이나 본 발명의 실시예는 0.8409로 2배정도 높은 것을 알 수 있다.
이는 섬유시트에 떨어진 증류수가 친수부를 통해 이면층으로 이동되어 증류수가 섬유시트의 다른 부위로 빠르게 전이되는 것을 나타내는 것이다.
표면층: 100 소수부: 110
친수부: 130 이면층: 200

Claims (9)

  1. 피부와 접해지는 표면층은 이면층으로 형성되는 접촉냉감 섬유시트에 있어서,
    상기 표면층은 고밀도 폴리에틸렌 원사로 형성되는 도트(dot) 또는 줄무늬 형태의 소수부와 상기 소수부와 중첩되지 않는 친수성 원사로 형성되는 친수부로 형성되고,
    상기 이면층은 친수성 원사를 포함하여 형성되며,
    상기 표면층의 소수부는 표면층의 전체 면적의 70~90%로 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉냉감 섬유시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 친수성 원사는 나일론 6, 나일론 66, 레이온 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 접촉냉감 섬유시트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 섬유시트는 이중직의 편물 또는 직물로 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉냉감 섬유시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이면층의 친수성 원사는 80중량%이상 함유하는 것을 특징으로 하는 접촉냉감 섬유시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 표면층 및 이면층은 연결사로 연결되는 이중직의 편물 또는 직물인 것을 특징으로 하는 접촉냉감 섬유시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 소수부와 친수부는 요철구조로 소수부가 친수부보다 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉냉감 섬유시트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 친수부의 폭은 0.5~5㎜로 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉냉감 섬유시트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고밀도 폴리에틸렌 원사는 산화아연이 함유되어 항균성을 갖는 것을 특징으로 하는 접촉냉감 섬유시트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고밀도 폴리에틸렌 원사는 편평사로 편평비가 3 내지 6인 것을 특징으로 하는 접촉냉감 섬유시트.
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