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문제 정의
- (2003)의 연구에서 WWB(Waterproof, Windproof and Breathable) 아웃도어 셀 직물(Outer-door shell fabric)을 사용하 여 투습도 측정방법에 따른 투습특성의 상관성을 분석한 연구 가 스포츠용 소재의 투습성 연구의 대표적 연구로 볼 수 있다. 본 연구에서는 국내 스포츠 의류 브랜드 기업에서 많이 사용되 는 12가지 투습·방수소재를 사용하여 이들의 발수, 방수 그리 고 투습특성을 측정한 후 이들 값과 직물구조 인자와의 상관성 분석을 통해 방수 및 투습도에 영향하는 인자를 분석하여 우수 한 투습·방수 기능의 스포츠 소재를 얻기 위한 직물설계 및 가공방법에 관한 기초연구를 수행하고자 하였다.
제안 방법
- 소재 및 가공방법에 따른 투습특성과 함께 투습직물의 발수 및 방수특성도 매우 중요하므로 시료별로 이들 특성을 분석하 였다. Table 2에 12가지 시료의 물성치를 나타내었다.
- 본 연구에서 분석된 결과에 의하면 발수 및 방수특성을 얻 기 위해서는 발수 혹은 코팅 및 라미네이팅 가공이 필수적이며 특히 방수실험에서 높은 내수압을 가지는 투습직물을 얻기 위 해서는 레이어(Layer)를 다층으로 하면서 직물의 밀도를 적정 하게 할 필요가 있음을 확인하였다. 한편, 높은 투습도 직물을 얻기 위해서 투습도에 영향을 미치는 직물구조 인자와 코팅, 라 미네이팅과 같은 직물 표면 가공인자의기여도를 분석하여 어떤 인자가 주인자로 작용하는지를 분석하였다.
대상 데이터
- 본 연구를 위해 시료는 나일론6 투습직물(3종), 나일론66 투 습직물(3종), 폴리에스터 고밀도 투습직물(2종), 폴리에스터 라 미네이팅 투습직물(2종), 그리고 나일론/면 라미네이팅 소재(2종) 등 총 12가지를 준비하였으며, 4가지 그룹으로 분류하였다. 즉, 그룹 1(1~3번 시료), 그룹 2(4~7번 시료), 그룸 3(8~10번 시료) 그리고 그룹 4(11, 12번 시료)로 분류하였다.
데이터처리
- 우수한 발수/방수성을 확보하기 위해서는 높은 커 버팩터가 필요하며, 적정한 두께가 요구되기 때문에 발수/방수 성이 양호한 투습직물을 얻기 위해서는 적정 커버팩터와 두께 를 가지는 최적 직물설계가 필요하다고 사료된다. 한편, 통계적 으로 이들 인자들의 기여도를 파악하기 위해 회귀분석을 실시 하였다.
이론/모형
- KS K 0594법에 따라 실시하였으며 Fig. 1(c)에서 직경 8 cm의 시료를 3매 준비한 후 40o C 물이 담긴 투습컵의 물높 이를 42 mm로 한 후 물과 시료와의 거리를 10 mm로 하였다.
- KS K ISO 4920법에 의한 스프레이 방법을 사용하여 12가 지 시료의 발수성 실험을 실시하였다. Fig.
- KS K ISO 811법에 의한 저수압법에 의해 실시하였으며 Fig. 1(b)에서 보듯이 상온수를 넣은 수조장치를 60 ± 3 cm/분 속도로 상승시켜 시료의 안쪽 3군데로부터 물이 나올 때의 수 위를 내수압(Hydrostatic pressure, mmHg)값으로 측정하였다.
- Table 1 에 이들 소재들의 직물설계 특성을 나타내었다. Table 1에서 각 시료들의 경사와 위사의 번수와 직물밀도는 KS K ISO 2060과 KSK ISO 7211-2 실험방법에 따라서 각각 측정하였다.
- 투습직물의 구성사의 번수와 직물의 밀도를 사용하여 직물 의 커버팩터를 직물밀도함수(Weave Density Coefficient, WDC) 로 를 사용하여 계산하였다(Kim & Kim, 2010).
성능/효과
- 1) 발수도 100% 직물을 얻기 위해서는 코팅 혹은 라미네이 팅 처리 및 발수가공 처리가 필수적임을 확인하였으며, 라미네 이팅 가공된 투습직물 이더라도 밀도가 낮은 면/나일론 교직물 의 경우, 발수도는 90% 정도를 나타내었다.
- 2) 방수소재로 인정받을 수 있는 6,000 mmH2O 이상의 내수 압을 가지는 방수직물을 얻기 위해서는 코팅 혹은 라미네이팅 처리가 필수적이며 고밀도 직물이나 생활방수용 코팅 처리된 시료는 100% 발수도를 보였으나 2,000 mmH2O 이하의 내수압 특성을 보여 낮은 방수도를 나타내었다.
- 3) 방수/발수 특성을 고려한 우수한 투습도 특성을 보이는 스 포츠 의류용 소재는 친수 라미네이팅 가공 처리한 커버팩터가 0.7~0.9 정도의 나일론 직물에서 얻어졌으며 직물의 단위 무게 당 두께가 얇을수록 높은 투습도를 보였다. 또한 높은 방수도 를 가지는 투습직물을 얻기 위해서는 다층 레이어 구조의 적정 직물 밀도와 두께를 가지는 최적 직물설계가 중요함을 확인하 였다.
- 4) 투습도에 영향을 미치는 직물구조 인자와 코팅 및 라미네 이팅 가공의 영향을 분석하기 위해 실시한 회귀분석 결과, 직 물 구조인자의 투습도에 대한 기여도가 63.5%로서, 직물 구조 인자 중에서 커버팩터와 두께/무게가 주인자임을 확인하였다. 한편, 코팅과 라미네이팅과 같은 직물 표면가공의 투습도에 대 한 기여도는 36.
- 이 결과에서 고밀도 투습직물이더라도 발수가공이 안 된 경우 100% 발수성을 보이지 못하고 있다는 것을 알 수 있다. 그러나 본 연구에서 사용된 시료 중 8번 시 료는 발수가공이 된 고밀도 나일론 직물로서 6번과 7번의 폴 리에스터 고밀도 직물(커버팩터:1.60, 1.58)보다 커버팩터가 2.44 로서 훨씬 높은 초고밀도 직물이며 두께도 6번, 7번 시료에 비 해 매우 두꺼우며, 또한 테프론 발수가공 처리에 의해 발수성 이 100%임을 확인하였다. 90% 정도의 발수성을 보인 11번 시 료는 경사에 면 방적사와 위사에 나일론 필라멘트사가 사용된 교직물로, 커버팩터가 0.
- 나일론/면 교직물 소재이면서 라미네이팅 가공된 투습방수 직 물인 11번과 12번시료의 방수도는 각각 6,000과 10,000 mmH2O 로, 상업적으로 인정되는 방수직물의 내수압 값을 나타냈으며 12번 시료의 커버팩터가 11번 시료보다 더 높은 값을 보이면 서 두께가 약 2배 이상 두꺼운 것이 약 4,000 mmH2O 정도의 더 높은 방수도를 보인 것으로 사료되며, 직물 두께와 커버팩 터는 방수직물의 방수도에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
- 방수효 과를 확인하기 위한 내수압 실험에서는 6,000 mmH2O 이상의 내수압을 가지는 방수직물을 얻기 위해서는 코팅이나 라미네이 팅 처리가 필수적이며 고밀도 직물설계 혹은 낮은 직물 밀도의 코팅 처리만으로는 2,000 mmH2O 이하의 낮은 내수압 특성을 가지는 생활방수용 직물을 얻을 수 있다. 따라서 방수/발수특 성을 고려한 우수한 투습직물은 친수성 라미네이팅 처리를 한 나일론 직물소재를 사용하여, 0.7~0.9 정도의 커버팩터를 가질 때 가능하며 본 연구에서는 2.5-layer의 나일론 라미네이팅 투 습직물인 3번 시료가 가장 우수한 발수/방수/투습특성을 가짐 을 확인하였다.
- 본 연구에서 분석된 결과에 의하면 발수 및 방수특성을 얻 기 위해서는 발수 혹은 코팅 및 라미네이팅 가공이 필수적이며 특히 방수실험에서 높은 내수압을 가지는 투습직물을 얻기 위 해서는 레이어(Layer)를 다층으로 하면서 직물의 밀도를 적정 하게 할 필요가 있음을 확인하였다. 한편, 높은 투습도 직물을 얻기 위해서 투습도에 영향을 미치는 직물구조 인자와 코팅, 라 미네이팅과 같은 직물 표면 가공인자의기여도를 분석하여 어떤 인자가 주인자로 작용하는지를 분석하였다.
- 이상의 연구결과를 요약하면 발수도 100% 직물을 얻으려면 고밀도 직물 특성만으로는 불가능하며 코팅이나 라미네이팅 가 공을 하거나 발수가공이 필수적임을 확인할 수 있었다. 방수효 과를 확인하기 위한 내수압 실험에서는 6,000 mmH2O 이상의 내수압을 가지는 방수직물을 얻기 위해서는 코팅이나 라미네이 팅 처리가 필수적이며 고밀도 직물설계 혹은 낮은 직물 밀도의 코팅 처리만으로는 2,000 mmH2O 이하의 낮은 내수압 특성을 가지는 생활방수용 직물을 얻을 수 있다.
- (2012)은 면사와 면/스판덱스 커버링사를 사용한 직물의 밀 도와 조직변화에 따른 투습도를 측정하고 분석하였다. 투습도 는 워터컵(Water cup)방법을 사용하여 측정하였으며 스판덱스 사용 능직 신축직물의 투습저항이 100% 면직물보다 더 높은 값 을 보였다는 연구결과를 발표하였다. Lee and Obendorf(2012)는 면, 나일론, 폴리에스터, 라이오셀 섬유들을 사용한 15가지 직 물의 수분증기투과도(Water vapor transmission)를 업라이트 컵 (Upright cup) 방법으로 측정하고 섬유소재와 직물구조 인자의 효과를 분석하였다.
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