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KR20090079644A - 투습방수 원단 및 이의 제조방법 - Google Patents

투습방수 원단 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20090079644A
KR20090079644A KR1020080005773A KR20080005773A KR20090079644A KR 20090079644 A KR20090079644 A KR 20090079644A KR 1020080005773 A KR1020080005773 A KR 1020080005773A KR 20080005773 A KR20080005773 A KR 20080005773A KR 20090079644 A KR20090079644 A KR 20090079644A
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Abstract

본 발명은 투습방수 원단 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 나노섬유 부직포막과 원단층이 라미네이팅 공법으로 접합되어 2층으로 구성되며, 공기투과도 0.4 내지 0.8 cc/㎠/sec, 내수압 7,000 내지 12,000 mmH2O, 투습도 7,000 내지 10,000g/㎡/24hr, 투습저항도 2 내지 7 ㎡ Pa/w 임을 특징으로 하여 초경량으로 고도의 투습성, 방수성, 방풍성, 속건성 및 공기투과도를 지니면서, 신축성, 촉감 및 내구성이 우수하고, 환경 친화적인 투습방수 원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
투습방수, 나노섬유, 부직포, 막, 멤브레인, 공기투과도, 투습저항도

Description

투습방수 원단 및 이의 제조방법{Breathable and Waterproof fabric and a method of fabricating the same}
본 발명은 투습방수 원단 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 초경량으로 고도의 투습성, 방수성, 방풍성, 속건성 및 공기투과도를 지니면서, 신축성, 촉감 및 내구성이 우수하고, 환경 친화적인 투습방수 원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 증가되고 있는 기능성 소재의 개발은 건강에 초점을 맞추고 진행되고 있다. 이는 합성섬유에 흡수, 흡습성을 부여하고 보다 천연섬유에 가깝게 만들려는 노력에서 시작되었고, 현재는 천연섬유 이상의 흡수, 흡습 성능을 갖는 합성섬유로의 개발이 주가 되고 있다. 그 중에서 고도의 투습, 방수, 방풍, 속건, 공기투과 등의 기능성을 발현시켜, 초경량으로 쾌적하고 착용감, 촉감이 개선된 원단의 개발은 건강, 청량에 관한 의미가 강해지고 있다는 의미이고, 이에 대한 수요도 커지고 있다.
이러한 기능성 소재 중에서, 투습방수 원단은 직편물의 표면에 다공성 고분자 피막을 균일하게 형성시켜 비나 물은 튀겨서 침투하지 못하게 하면서 몸에서 나는 땀은 수증기로 되어 바깥으로 배출시킴으로서 쾌적성을 부여하게 된다. 또한, 의복으로 착용 시 입체적인 윤곽 등의 감성적인 성능을 만족시키기 위한 기술이 적용되기도 한다. 따라서, 투습방수 원단은 신체로부터 발생되는 수증기, 즉 직경이 약 0.0004 ㎛인 수증기 크기만 한 것은 통과하지만, 물방울은 통과되지 않도록 미세공, 즉 0.1 내지 10.0 ㎛정도의 무수히 많은 기공이 있는 피막을 직물위에 형성시킴으로서 원활한 투습기능과 뛰어난 방수기능을 동시에 실현할 수 있게 된다.
특히, 등산용품, 트레이닝, 스키복, 골프복 등의 스포츠, 레저, 여행 등에 적용되는 기능성 아웃도어 제품에는 상기의 고도의 투습방수 성능이 요구되기 때문에 이러한 특성을 나타내도록 직편물 원단에 폴리우레탄 코팅을 하거나, 습식, 건식, 라미네이팅(Laminating) 공법을 이용하여 다공질의 e-PTFE(PolyTetraFluoro Ethylene) 필름을 원단 상에 접착시켜 제조되는 투습방수 원단이 사용되어 왔다. 그러나, 상기의 방법으로 제조된 투습방수 원단은 제조공정이 매우 복잡할 뿐만 아니라 기공분포가 불균일하고, 기공밀도도 용이하게 조절할 수 없는 문제가 있으며, 신축성 원단에 적용하는데 한계가 따른다. 또한, 상기 원단은 방수성은 우수하지만, 체내에서 발생하는 땀이나 습기를 배출시켜 쾌적한 상태를 유지하는 능력이 떨어지는 단점이 있다. 특히, 상기 e-PTFE는 발암물질로서 최근 환경 규제의 대상이 되고 있다.
이에 일본 특허공개 제2006-45716호에 있어서, 섬유의 표면에 다수의 미세 구멍을 가짐과 동시에 섬유의 중심 부근에 중공부를 가지고, 그 중공부에 의한 중공율이 25∼65%로인 폴리아미드계 중공 섬유를 적어도 일부에 이용하게 되는 섬유 포백과, 그 섬유 포백의 적어도 편면에 적층되고 있는 수지층을 갖고 구성되는 것을 특징으로 하는 투습 방수성 포백이 제안된 바 있다. 그러나, 상기 미세 구멍을 가진 원단 및 중공 섬유를 이용하면, 인장 강도나 내마모성 등의 기계적 강도에 있어서 취약하게 되고, 마찰에 대한 내구성이 낮아 원단이 손상되기 쉬운 문제점이 있다.
또한, 일본 특허공개 제2007-186817호에 있어서, 섬유 포백의 편면에 폴리에스테르(Polyester)계 수지와 수용성 고분자와의 혼합 수지 용액을 도포하고, 건조후 세척 처리하는 것을 특징으로 하는 투습 방수성 포백의 제조방법이 제안된 바 있다. 상기 투습 방수성 포백은 리사이클(Recycle)이 가능한 장점이 있는 대신, 기공이 없어 공기투과도가 낮아 투습 방수 성질의 발현이 미흡할 우려가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 초경량으로 고도의 투습성, 방수성, 방풍성, 속건성 및 공기투과도를 지니는 투습방수 원단 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 신축성, 촉감 및 내구성이 우수하고, 환경 친화적인 투습방수 원단 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 성능이 보호되고, 유지되면서 다양한 용도에 적용될 수 있는 투습방수 원단 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 투습방수 원단에 있어서, 나노섬유 부직포막과 표면층이 라미네이팅 공법으로 접합되어 이루어지되, 공기투과도 0.4 내지 0.8 cc/㎠/sec, 내수압 7,000 내지 12,000 mmH2O, 투습도 7,000 내지 10,000 g/㎡/24hr 및 투습저항도 2 내지 7 ㎡ Pa/w임을 특징으로 하는 투습방수 원단을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 표면층이 천연섬유 또는 합성섬유로 제직, 제편, 또는 스트레치 원단 등이 적용되어 짐을 특징으로 하는 투습방수 원단을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 나노섬유 부직포막의 이면에 코팅층이 더 포함됨을 특징으로 하는 투습방수 원단을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 코팅층이 수용성인 우레탄, 아크릴, 실리콘 수지 중에서 선택된 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 나노섬유 부직포막의 이면에 이면층이 더 포함됨을 특징으로 하는 투습방수 원단을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 나노섬유 부직포막의 공기투과도가 0.8 cc/㎠/sec이상임을 특징으로 하는 투습방수 원단을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 나노섬유 부직포막의 내수압이 10,000 mmH2O이상임을 특징으로 하는 투습방수 원단을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 나노섬유 부직포막의 투습도가 10,000 g/㎡/24hr이상임을 특징으로 하는 투습방수 원단을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 나노섬유 부직포막의 기공크기가 0.1 내지 1.0 ㎛ 임을 특징으로 하는 투습방수 원단을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 나노섬유 부직포막이 중량 4 내지 7 g/㎡, 두께 10 내지 30 ㎛로 이루어져, 인장강도 0.2 kgf/inch이상, 신장률 70%이상, 박리강도 25 kgf/cm이상, 기공성 80%이상임을 특징으로 하는 투습방수 원단을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 나노섬유의 단면 형상이 원형, 이형단면, 중공사 형태 및 캡슐 등을 혼입시키는 형태로 이루어진 군에서 1이상 선택되어 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 라미네이팅 공법으로 3 내지 30 g/㎡의 분말 상태인 수분 경화형 접착제를 사용하여 70 내지 150 ℃에서 접합시킨 후, 접착력 향상을 위해 수분경화 강도가 높아지도록 온도 30±10 ℃, 습도 80±10%에서 숙성시켜 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 라미네이팅 공법의 접합 방식으로 도트(Dot) 및 메시(Mesh) 방식에서 선택되어 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단을 제공한다.
또한, 본 발명은 투습방수 원단의 제조방법에 있어서, 폴리우레탄을 전기방 사하여 직경 70 내지 100 nm인 나노섬유가 컬렉터(Collector)에서 부직포막(Web Membrane)형태로 제조되는 나노섬유 부직포막 제조단계; 및 상기 제조된 나노섬유 부직포막의 표면에 라미네이팅 공법으로 표면층을 적층시켜 이루어지는 라미네이팅 단계가 포함되어 공기투과도 0.4 내지 0.8 cc/㎠/sec, 내수압 7,000 내지 12,000 mmH2O, 투습도 7,000 내지 10,000 g/㎡/24hr, 투습저항도 2 내지 7 ㎡ Pa/w가 됨을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 표면층이 천연섬유 또는 합성섬유로 제직, 제편, 또는 스트레치 원단 등이 적용되어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 나노섬유 부직포막의 이면에 코팅층 형성단계가 더 포함됨을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 코팅층이 수용성인 우레탄, 아크릴, 실리콘 수지 중에서 선택된 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 나노섬유 부직포막의 이면에 이면층 형성단계가 더 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 나노섬유 부직포막의 공기투과도가 0.8 cc/㎠/sec이상임을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 나노섬유 부직포막의 내수압이 10,000 mmH2O이상임을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 나노섬유 부직포막의 투습도가 10,000 g/㎡/24hr이상임을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 나노섬유 부직포막의 기공크기가 0.1 내지 1.0 ㎛임을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 나노섬유 부직포막으로 중량 4 내지 7 g/㎡, 두께 10 내지 30 ㎛로 이루어져, 인장강도 0.2 kgf/inch이상, 신장률 70%이상, 박리강도 25 kgf/cm이상, 기공성 80%이상임을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 나노섬유의 단면 형상이 원형, 이형단면, 중공사 형태 및 캡슐 등을 혼입시키는 형태로 이루어진 군에서 1이상 선택되어 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 라미네이팅 공법으로 3 내지 30 g/㎡의 분말 상태인 수분 경화형 접착제를 사용하여 70 내지 150 ℃에서 접합시킨 후, 접착력 향상을 위해 수분경화 강도가 높아지도록 온도 30±10 ℃, 습도 80±10%에서 숙성시켜 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 라미네이팅 공법의 접합 방식으로 도트(Dot) 및 메시(Mesh) 방식에서 선택되어 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상 세히 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 원단이라 함은 모든 의복의 원료가 되는 천으로 제직 또는 편직에 의해 제조되는 물품, 부직포 및 섬유상 웹 등을 모두 포함하는 의미로 사용한다.
본 발명의 투습방수 원단은 나노섬유 부직포 및 표면층으로 적층(Laminating)하여 제조될 수 있다. 상기 나노섬유 부직포는 폴리우레탄을 전기방사하여 생성된 직경 70 내지 100 nm인 나노섬유가 컬렉터(Collector)에서 10 내지 30 ㎛두께의 부직포막(Web Membrane)형태로 제조되며, 중량 4 내지 7 g/㎡, 두께 10 내지 30 ㎛로 이루어져 공기투과도 0.8 cc/㎠/sec 이상, 내수압 10,000 mmH2O이상, 인장강도 0.2 kgf/inch이상, 신장률 70%이상, 박리강도 25 kgf/cm이상, 투습도 10,000 g/㎡/24hr 이상, 기공성 80%이상, 기공크기 0.1 내지 1.0 ㎛인 것이 바람직 하다. 상기 나노섬유 부직포막은 소수성(Hydrophobic)으로 물의 침투가 불가하며, 넓은 비표면적을 지닌 기공은 땀의 수증기 입자를 신속하게 배출시키고, 수많은 나노 기공으로 물방울 크기보다 수만 배 작아 물이 전혀 스며들지 않는 방수성을 제공하고, 다공성 구조로 보온단열재 역할을 하여 외부의 찬바람을 막아주어 적절한 체온을 유지시키는 방풍성이 제공되며, 균 또한 침투하지 못하여 항균성(Anti-virus)도 제공된다.
그 외에도, 본 발명의 나노섬유 부직포막은 전기방사로 인해 3,800 km의 매우 긴 장섬유 부직포로 박막으로 형성되어 초경량이면서도 인장강도가 높아 내구성도 우수하고, 신축성이 발현이 더욱 탁월하게 발휘될 수 있다. 또한, 방사 시 나노섬유 원사의 형태를 원형, 이형단면, 또는 중공사 형태로 형성시키고, 캡슐 등을 혼입시키는 등 용도에 따라 원사의 형태를 조절할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 나노섬유 부직포막의 평면 SEM사진(a) 및 단면 SEM(b),(c) 사진이다. 도 1을 참조하면, 평면의 나노섬유 부직포 평면(a)은 미세한 나노섬유들이 불규칙하게 얽혀 부직포막이 필름형태로 형성되어 머리카락 1과 비교하여 매우 미세함을 확인할 수 있으며, 단면 (b)는 박막에 수많은 기공층이 형성되어 있어 단면적이 넓고, 공기투과도를 높일 수 있다. 또한, 도 1(c)는 상기 단면(b)를 확대한 사진으로 기공의 형태를 확인할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투습방수 원단의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 투습방수 원단은 표면층 110 및 나노섬유 부직포막 130으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 나노섬유 부직포막 130의 이면에 코팅층 150이 더 포함되거나, 이면층 170이 더 포함되어 투습방수 원단이 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 투습방수 원단은 공기투과도 0.4 내지 0.8 cc/㎠/sec 이상, 내수압 7,000 내지 12,000 mmH2O, 투습도 7,000 내지 10,000 g/㎡/24hr, 투습저항도 2 내지 7 ㎡ Pa/w 임이 바람직하다. 상기 공기투과도, 내수압, 투습도 수치는 나노섬유 부직포막이 원단층과 라미네이팅되어 이루어져 소폭 하락하나 투습방수성을 탁월하게 발현시킨다. 특히, 상기의 투습저항도는 땀 혹은 수증기 배출에 대한 저항 정도를 의미하는 것으로 의류의 투습도를 보다 정확하게 착용감의 쾌적성을 나타내는 수치로서 수치가 낮을수록 쾌적감을 높여주며, 투습저항도는 7 ㎡ Pa/w 이하일 때 최고의 쾌적감이 제공되게 된다.
우선, 상기 표면층 110은 천연섬유 또는 합성섬유로 제직, 제편, 또는 스트레치된 원단으로 이루어지며, 상기 원단층에 발수 또는 방오가공 처리가 행해질 수도 있다.
상기 표면층의 이면에 나노섬유 부직포막 130이 적층될 수 있는데, 상기 나노섬유 부직포막 130에 라미네이팅(Laminating)공법을 적용시켜 3 내지 30 g/㎡의 분말 상태인 수분 경화형 접착제를 사용하여 70 내지 150 ℃에서 접합시킨 후, 접착력 향상을 위해 수분경화 강도가 높아지도록 온도 30±10 ℃, 습도 80±10%에서 숙성시킴이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 조건에 있어서, 수분 경화형 접착제의 함량이 1 g/㎡ 미만인 경우, 원단과 나노섬유 부직포막 간의 접착력이 약해 흡한속건성이 발휘되지 못할 우려가 있으며, 30 g/㎡을 초과하면, 접착 이면에 접착제가 배 어나와 접착제의 낭비가 초래되며, 원단면에 롤러 자국이 나타날 수 있기 때문이다. 또한, 상기 접착 온도가 70 ℃ 미만인 경우, 접착제가 충분히 용융되지 못해 불균일한 접착이 생길 우려가 있으며, 150 ℃를 초과하면, 접착제의 점도가 너무 낮아 접착이 불량해지고, 제1원단 표면에 배어나올 우려가 있다.
여기서, 상기 라미네이팅 공법은 상기 원단층 원단의 원사, 중량, 조직 또는 밀도에 따라 도포 롤러(Roller) 형태를 달리하여 도트(Dot) 또는 메시(Mesh) 방식으로 접착시키며, 상기 도트 방식은 원단 상에 접착제를 일정 간격으로 점적하여 부직포막을 접합하는 방식으로 전면 접착 공법에 비해 효율적일 뿐만 아니라 부드러운 촉감 발현에도 탁월하다. 한편, 메시 방식은 일종의 전면 접착 공법으로 접착성이 뛰어난 장점이 있다. 그 밖에 상기 라미네이팅 공법은 수분 경화형의 접착방식으로 진행시켜 나노섬유 부직포막의 손실 발생이 적어 폐수 또는 폐기물 발생이 거의 없기 때문에 환경 친화적인 특징도 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투습방수 원단 단면의 SEM 사진이다. 도 3을 참조하면, 상기 표면층 110의 이면에 나노섬유 부직포막 130이 라미네이팅되어 형성된 형태이다.
상기 투습방수 원단의 나노섬유 부직포막의 이면에 코팅층 150이 더 포함되어 형성될 수 있다. 상기 코팅층 150은 수용성인 우레탄, 아크릴, 실리콘 수지 중에서 선택된 하나로 이루어질 수 있으며, 피부층과 맞닿는 이면에 위치되어 수분의 흡수가 원활하고, 나노섬유 막의 손상을 줄이고, 보호하는 역할을 한다.
마지막으로, 상기 나노섬유 부직포막의 이면에 이면층 170이 더 포함되어 투 습방수 원단이 형성될 수 있다. 상기 이면층 170은 피부와 맞닿는 이면층으로서 원단층 110과 동일한 원단으로 적용 가능하며, 용도에 따라 나일론 가라스, 나일론 기모지, 폴라폴리스, 트리코트, 폴리 기모지 등이 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투습방수 원단의 원리도이다. 도 4(a)를 참조하면, 투습방수 원단은 표면층 110 및 나노섬유 부직포막 130 으로 구성되며, 상기 투습방수 원단은 피부층 200의 상부에 위치하여 외부에서 침투되는 물분자 11 및 바람 13을 표면층 110이 막아주고, 피부층 200에서 발산되는 수분(땀)이 수증기 15의 형태로 나노섬유 부직포막 130을 거쳐 투습방수 표면층 110을 통과하여 쾌적함을 느끼게 된다. 도 4(b)에서, 나노섬유 부직포막 130이 물분자 11 보다 훨씬 미세하고, 수중기 15는 잘 통과 시키는 미세한 수많은 기공으로 인해 공기투과를 원활히 진행시킴으로서 투습방수성이 발휘되는 형상을 나타내었다.
따라서, 본 발명의 투습방수 원단의 제조방법은 나노섬유부직포막 제조단계S100, 라미네이팅 단계S200로 진행되어 완성될 수 있으며, 상기 단계에 코팅층 형성단계 S300 또는 이면층 형성단계 S400이 더 포함되어 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 투습방수 원단은 나노섬유 부직포막이 직편물 원단에 적용되어 미세기공성 및 다기공성으로 인해 공기 투과가 탁월하며, 우수한 투습성, 방수성, 방풍성, 속건성 및 쾌적성이 제공되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 투습방수 원단은 전기방사된 박막의 나노 장섬유 부직포막 이 직편물 원단과 수분 경화형 접착제로 접착되어 이루어져 초경량이면서도 신축성, 촉감이 좋고, 표면적이 큰 나노섬유에 높은 접착강도로 인장강도 뛰어나 내구성이 제공되며, 환경 친화적인 효과가 있다.
또한, 본 발명의 투습방수 원단은 용도에 따라 다층으로 형성될 수 있으며, 등산용품, 트레이닝, 스키복 등의 기능성 아웃도어(Outdoor) 제품에 적용되는 쾌적 소재 뿐만 아니라 위생건강, 안전기능 소재, 또는 염색이 탁월하게 이루어지고, 방사 시 나노섬유 원사 내 변색캡슐 등을 혼입시켜 표식기능 소재로도 활용될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 투습방수 원단은 코팅층의 부여로 수분의 흡수가 원활하고, 나노섬유막의 손상을 줄이고, 보호하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 투습방수 원단은 이면층 원단을 다양하게 구성시켜 여러 용도로 달리 적용될 수 있으며, 용도에 맞게 착용감을 증진시키는 효과가 있다.
하기의 실시예를 통하여 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.
실시예 1
폴리에스테르 직물로 표면층을, 상기 표면층의 이면에 폴리우레탄을 전기방사하여 직경 80 nm인 나노섬유가 컬렉터(Collector)에서 제조된 15 ㎛두께의 부직포막(Web Membrane)으로 중량 5 g/㎡, 두께 15 ㎛로 이루어져 공기투과도 0.8 cc/ ㎠/sec이상, 내수압 10,000 mmH2O이상, 인장강도 0.2 kgf/inch이상, 신장률 70%이상, 박리강도 25 kgf/cm이상, 투습도 10,000 g/㎡/24hr 이상, 기공성 80%이상, 기공크기 1.0 ㎛ 이하인 나노섬유 부직포막을 수분 경화형 접착제 10 g/㎡으로 100 ℃에서 도트 방식으로 접합 후, 온도 30 ℃, 습도 80%에서 숙성시켜 라미네팅 공법을 진행시켜 2층의 투습방수 원단을 제조하였다.
실시예 2
실시예 1과 동일하되, 폴리에스테르 직물로 표면층을, 상기 표면층의 이면에 나노섬유 부직포막을, 상기 나노섬유 부직포막의 이면에 수용성 아크릴 수지로 코팅층 형성단계를 진행시켜 코팅된 투습방수 원단을 제조하였다.
실시예 3
실시예 1과 동일하되, 폴리에스테르 직물로 표면층을, 상기 표면층의 이면에 나노섬유 부직포막을, 상기 나노섬유 부직포막의 이면에 나일론 가라스 원단으로 다시 실시예 1과 동일한 조건의 라미네이팅 공법을 진행시켜 이면층 형성단계를 진행시켜 투습방수 원단을 제조하였다.
비교예 1
폴리에스테르 직물 원단의 이면에 폴리우레탄 코팅을 하여 투습방수 원단을 제조하였다.
비교예 2
폴리에스테르 직물 원단에 공극률 81%, 두께 30 ㎛인 e-PTFE 필름을 친수성 폴리우레탄으로 탑코팅하여 투습방수 원단을 제조하였다.
* 시험방법
1. 공기투과도-JIS L1096 A(Frazier법)- TEST 면적 20 ㎠, 압력 125 Pa
2. 내수압-JIS L1092B/KS K 0592(고수압법)
물의 누수나 침수에 대한 직물의 저항성으로, 원단 표면에 물기둥으로 압력을 가하여 물방울이 3방울 보일 때까지의 물기둥 높이를 측정하며, 원단이 어느 정도의 물기둥 높이까지 물이 스며들지 않는 지를 확인한다. 투습도와 반대 개념으로 볼 수 있다. 두꺼울수록 내수압 수치는 높으나, 기능성은 투습도와 내수압 수치가 모두 높아야 한다.
3. 투습도-JIS L 1099 A1(염화칼슘법)
24시간 동안 1 ㎠의 면적을 통해 통과된 습기의 양을 측정한다.
최초 무게를 측정하고, 한온항습실에 방치(24 ℃, 65%)한 후, 24시간 후에 무게를 측정하여 습기가 빠져 나가는 정도를 확인한다.
4. 투습저항도(Resistance to evaporative transmission;RET)-ISO 11092/ASTM E96
습식조건 하에서 수증기압 차이를 이용하여 통기성/투습성을 테스트한다. 테스트 시험편이 위치해 있는 상부에는 수증기 100% 포화상태를, 하부에는 가상의 땀 상태로 수증기 40%로 조성하고, 상부(포화상태)에서 하부로 수증기가 이동하면 하부에서 발열 현상이 발생하고, 상단에서는 이동한 수증기 만큼 수증기를 채워주기 위해 전력이 공급되며 이 전력량이 클수록 투습이 잘 된다(수증기 이동이 많음)는 것을 의미하며, 이는 단위 면적당 공급되는 열량이 결과치이므로, 결과치가 낮을수록 성능이 우수하게 된다. 보통 투습저항도의 수치가 8 이하면 투습성이 좋은 것으로 판단한다.
5. 인장강도- KS K0520/ASTM 5034/ISO(EN) 13934
6. 박리강도(접착강도)- KS K0533
7. 열화상 측정
※ 촬영조건
- 실내 온도: 30℃
- 실내 습도: 68% RH
-실험기기: 인공기후실, 적외선 열화상 카메라, 피부온습도 측정기(센서8X2대)
(1) 원단을 착용한다.
(2) 인공기후실에 입실 직후의 사진을 촬영하고, 피부 및 원단의 온습도를 측정한다.
(3) 입실 후 인공기후실에서 움직임 없이 있다가 10 분 후에 사진을 촬영하고, 피부 및 원단의 온습도를 측정한다.
(4) 10 분간 운동한다.
(5) 운동 종료하고 나서 5분 후 사진을 촬영하고, 피부 및 원단의 온습도를 측정한다.
No. 구분 단위 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
1 공극률 % 80 이상 80 이상 80 이상 71 -
2 공기투과도 cc/㎠/sec 0.8 0.6 0.5 0.1이하 -
3 내수압 mmH2O 7,000 8,500 10,000 10,000 10,000
4 투습도 g/㎡/24hr 9,000 8,000 7,000 5,000 3,000
5 투습저항도 ㎡ Pa/w 3.50 4.80 5.20 11.62 30.2
상기 표 1 에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 투습방수 원단은 비교예 1 및 2에 비해 우수한 특성을 나타내었으며, 특히 투습저항도에 있어서 실시예 1의 2층 원단이 탁월한 쾌적도를 나타내었다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 투습방수 원단을 착용 후의 열화상 측정결과이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 투습방수 원단을 아웃도어 용품에 적용하기 위해 열화상을 측정하여 비교예 2와 비교하여 색부위가 현저히 감소한 것으로 보아 운동 후 땀이 수증기로 빠르게 배출되어 쾌적한 상태를 유지하게 하고, 인체의 적정온도인 36.5 ℃를 유지시켜 주기 위해 몸에서 발생하는 열을 적절히 조절하여 투습방수 특성을 우수하게 나타냄을 확인하였다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 나노섬유 부직포막의 평면 SEM사진(a) 및 단면 SEM(b),(c)사진.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투습방수 원단의 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투습방수 원단 단면의 SEM 사진.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투습방수 원리도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 투습방수 원단을 착용 후의 열화상 측정결과.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
1: 머리카락
11: 물분자, 13: 바람, 15: 수증기
110: 표면층 130: 나노섬유 부직포막
150: 코팅층, 170: 이면층
200: 피부층

Claims (26)

  1. 투습방수 원단에 있어서,
    나노섬유 부직포막과 표면층이 라미네이팅 공법으로 접합되어 이루어지되, 공기투과도 0.4 내지 0.8 cc/㎠/sec, 내수압 7,000 내지 12,000 mmH2O, 투습도 7,000 내지 10,000 g/㎡/24hr 및 투습저항도 2 내지 7 ㎡ Pa/w임을 특징으로 하는 투습방수 원단.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표면층은 천연섬유 또는 합성섬유로 제직, 제편, 또는 스트레치 원단 등이 적용되어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단
  3. 제1항에 있어서,
    상기 나노섬유 부직포막의 이면에 코팅층이 더 포함됨을 특징으로 하는 투습방수 원단.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 코팅층은 수용성인 우레탄, 아크릴, 실리콘 수지 중에서 선택된 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 나노섬유 부직포막의 이면에 이면층이 더 포함됨을 특징으로 하는 투습방수 원단.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 나노섬유 부직포막은 공기투과도가 0.8 cc/㎠/sec이상임을 특징으로 하는 투습방수 원단.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 나노섬유 부직포막은 내수압이 10,000 mmH2O이상임을 특징으로 하는 투습방수 원단.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 나노섬유 부직포막은 투습도가 10,000 g/㎡/24hr이상임을 특징으로 하는 투습방수 원단.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 나노섬유 부직포막은 기공크기가 0.1 내지 1.0 ㎛ 임을 특징으로 하는 투습방수 원단.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 나노섬유 부직포막은 중량 4 내지 7 g/㎡, 두께 10 내지 30 ㎛로 이루어져, 인장강도 0.2 kgf/inch이상, 신장률 70%이상, 박리강도 25 kgf/cm이상, 기공성 80%이상임을 특징으로 하는 투습방수 원단.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 나노섬유의 단면 형상이 원형, 이형단면, 중공사 형태 및 캡슐 등을 혼입시키는 형태로 이루어진 군에서 1이상 선택되어 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 라미네이팅 공법은 3 내지 30 g/㎡의 분말 상태인 수분 경화형 접착제를 사용하여 70 내지 150 ℃에서 접합시킨 후, 접착력 향상을 위해 수분경화 강도가 높아지도록 온도 30±10 ℃, 습도 80±10%에서 숙성시켜 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 라미네이팅 공법의 접합 방식은 도트(Dot) 및 메시(Mesh) 방식에서 선 택되어 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단.
  14. 투습방수 원단의 제조방법에 있어서,
    폴리우레탄을 전기방사하여 직경 70 내지 100 nm인 나노섬유가 컬렉터(Collector)에서 부직포막(Web Membrane)형태로 제조되는 나노섬유 부직포막 제조단계; 및
    상기 제조된 나노섬유 부직포막의 표면에 라미네이팅 공법으로 표면층을 적층시켜 이루어지는 라미네이팅 단계가 포함되어 공기투과도 0.4 내지 0.8 cc/㎠/sec, 내수압 7,000 내지 12,000 mmH2O, 투습도 7,000 내지 10,000 g/㎡/24hr, 투습저항도 2 내지 7 ㎡ Pa/w가 됨을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 표면층은 천연섬유 또는 합성섬유로 제직, 제편, 또는 스트레치 원단 등이 적용되어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 나노섬유 부직포막의 이면에 코팅층 형성단계가 더 포함됨을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 코팅층은 수용성인 우레탄, 아크릴, 실리콘 수지 중에서 선택된 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 나노섬유 부직포막의 이면에 이면층 형성단계가 더 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 나노섬유 부직포막은 공기투과도가 0.8 cc/㎠/sec이상임을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 나노섬유 부직포막은 내수압이 10,000 mmH2O이상임을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 나노섬유 부직포막은 투습도가 10,000 g/㎡/24hr이상임을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 나노섬유 부직포막은 기공크기가 0.1 내지 1.0 ㎛임을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 나노섬유 부직포막은 중량 4 내지 7 g/㎡, 두께 10 내지 30 ㎛로 이루어져, 인장강도 0.2 kgf/inch이상, 신장률 70%이상, 박리강도 25 kgf/cm이상, 기공성 80%이상임을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법.
  24. 제14항에 있어서,
    상기 나노섬유의 단면 형상이 원형, 이형단면, 중공사 형태 및 캡슐 등을 혼입시키는 형태로 이루어진 군에서 1이상 선택되어 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법.
  25. 제14항에 있어서,
    상기 라미네이팅 공법은 3 내지 30 g/㎡의 분말 상태인 수분 경화형 접착제를 사용하여 70 내지 150 ℃에서 접합시킨 후, 접착력 향상을 위해 수분경화 강도가 높아지도록 온도 30±10 ℃, 습도 80±10%에서 숙성시켜 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법.
  26. 제14항에 있어서,
    상기 라미네이팅 공법의 접합 방식은 도트(Dot) 및 메시(Mesh) 방식에서 선택되어 이루어짐을 특징으로 하는 투습방수 원단의 제조방법.
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