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가역적 쾌적직물 “IA 텍스타일”
(SEN'I GAKKAISHI Vol.65, No.9(2009)
(秋田祥一)아끼타 쇼이찌/旭화성 센이(주)
1. 첫머리
스포츠용 의류에 있어서 요구되는 기능으로는, 흡한속건기능과 끈적임 억제기능, 무더움 경감기능, 방취기능 등의 땀 처리기능과, 냉감·온감기능과 보온기능, 방풍기능, 경량, 스트레치 기능 등이 있다. 그리고 이들 기능 중에 특히 땀 처리기능은 스포츠의류에 요구되는 기능 중에서 가장 중요한 기능 중 하나이다.
이러한 땀 처리기능 중 흡수 흡수기능과 무더움 경감기능을 갖는 직포를 얻기 위한 소재로서 당사의 “벰베르그”(소재 명 : Cupra)는 유효한 소재 중 하나로, 우수한 흡방습성에 의해 의복 내의 환경을 쾌적하게 조절하는 소재로 이너웨어 용도에도 많이 사용되고 있다.
한편 스포츠의류에 한정하지 않고 최근 주목을 받고 있는 것이 스마트 텍스타일이다. 스마트텍스타일이란, 건강상태를 항시 계측하고 관리할 수 있는 센서를 심은 의복과 휴대전화와 음악을 들을 수 있는 전자기기를 조합한 의복 등, 일렉트로닉스 분야와 융합한 의복, 섬유의 특징을 살려 주위 환경변화(열, 수분)에 대응해 착용자가 좋아하는 환경으로 동적으로 수정하고 대응하는 기능을 갖는 의복 등 차세대 고기능 의류의 통칭이다. 스포츠 의류나 이너웨어에서도 스마트텍스타일의 개념을 응용한 상품개발이 행해지고 있어 운동 시의 의복 내 환경 조절과 운동에 의한 불쾌감 저감 등의 효과가 얻어지고 있다.
이번에 흡한속건이 우수한 벰베르그에 물리적 또는 화학적인 가공을 실시함으로서 실이 흡수했을 때에 사장이 축소하거나 늘어남과 함께, 건조하면 원래의 상태로 되돌아오는 가역성을 갖는 특성을 부가할 수 있는 기술을 개발하였다. 이로한 특징을 갖는 가역성 벰베르그를 사용함으로서 운동 시의 의복 내 환경변화와 땀에 의한 불쾌감 등을 직포의 형태가 가역적으로 변화함으로서 쾌적한 방향으로 변화시키는 가역적 쾌적섬유 “IA(Inter-Action : 상호작용) textile" 개발에 성공하였다.
2. 벰베르그(Bemberg)란?
우선 가역쾌적직포(IA Textile)을 얻기 위해서는 사용하는 벰베르그에 대해 손을 대야 한다. 벰베르그는 면화의 종자를 싸고 있는 모상의 단섬유(cotton linter)를 원료로 한 당사 독자의 재생셀룰로오스섬유로 그 특징은 다음과 같다.
① 흡방습성을 갖는다 : 면과 레이온과 같은 스킨층이 없이 다공층이기 때문에 습기를 재빨리 빨아들여 외부로 방출한다.
② 미끄러짐이 좋다 : 한 본 한 본의 섬유가 미세해 단면이 전원에 가깝고, 천연섬유와 같이 불균일하지 않기 때문에 잘 미끄러져 마찰저항이 작다.
③ 피부에 좋다 : 피부와의 마찰저항이 적어 필라멘트의 경우 세탁 후에 섬유표면에 세제가 남지 않는다.
④ 의복의 경우 아름다운 실루엣 : 한 본 한 본의 섬유가 가늘고 비중이 크기 때문에 부드러운 드래프성을 표현할 수 있다.
⑤ 정전기를 억제한다 : 공정수분율이 높아 정전기를 빠르게 공기중으로 발산한다.
⑥ 생분해성이다 : Cotton linter를 원료로 하기 때문에 토양중에서 미생물에 의해 생분해되어 자연으로 되돌아간다.
그 중에서 특히 ①의 흡방습성을 갖는 것은 스포츠의류와 인너웨어에 있어서 의복 내의 무더운 느낌을 저감하는 기능에 유효하다. 이 특성에 대해 더욱 상세히 설명한다.
그 중에서 특히 ①의 흡방습성을 갖는 것은 스포츠의류와 인너웨어에 있어서 의복 내의 무더운 느낌을 저감하는 기능에 유효하다. 이 특성에 대해 더욱 상세히 설명한다.
그림 2는 벰베르그와 기타 섬유의 흡방습성 커브이다. 각 섬유 100%의 천축편지를 시료로, 각 시료를 건조기에서 110℃×1시간 처리해 절대 건조상태로 한다. 그 후 실온 30℃, 습도 95%RH의 환경 하에서 6시간 방치 중의 시료중량을 측정, 이로부터 섬유 중의 수분율을 산출하였다.
 이로서 벰베르그는 다른 섬유에 비해 수분율이 28%로 큰 높은 흡습성을 갖고 있다는 것을 알 수 있다. 그 후 실온 20℃, 습도 65%RH의 환경으로 이동, 마찬가지로 6시간 방치 중의 시료중량을 측정하면 벰베르그는 섬유 중 수분율이 28%에서 6시간 후에는 12%가 되어 16%의 수분이 방출, 다른 섬유에 비해 높은 방습성을 갖고 있다는 것을 알 수 있다. 이 성능을 활용, 이미 이너웨어용도를 중심으로 각종 제품이 실용화되어 있다.
3. 벰베르그의 흡수수축성과 신장성
벰베르그에 어느 특수가공을 실시함으로서 벰베르그가 흡수했을 때에 사장이 수축하는 특성과 신장하는 특성을 부가할 수 있다. 우선 벰베르그의 흡수 수축성은 벰베르그가 흡수하면 팽윤하는 특성을 이용, 특수한 물리적 가공을 실시하였다. 그 결과 흡수 시에 길이방향으로 크게 수축하는 특성이 얻어져, 섬유 내로부터 수분이 방출하면 길이가 되돌아오는 가역특성을 얻을 수 있었다.
벰베르그의 흡수신장성은, 벰베르그에 흡수수축사와는 전혀 다른 특성으로 화학적 가공을 실시함으로서 가능해져, 흡수 시에 길이 뱡향으로 크게 늘어나는 특성이 얻어졌고, 건조 후 원래의 상태로 되돌아오는 가역성이 있다는 것도 알았다. 특히 흡수신장성이 일어나는 현상은, 그림 3에서와 같은 결정구조의 변화를 가져올 수 있다. 건조 상태에서 길이방향으로 세밀화 된 비결정영역에 수분자가 들어감으로서 결정부 사이를 밀어 넓혀 길이 방향으로 줄어들고, 수분자가 빠져 나오면 본래의 세밀상태로 되돌아옴으로서 실 길이가 되돌아온다.
이런 벰베르그의 흡수 수축성 및 흡수 신장성을 섬유에 이용하면, 발한 시에 땀을 벰베르그에 흡수시켜 형태를 변화시키고, 건조되면 본래의 상태로 되돌아 올 가능성을 갖는 텍스타일이 얻어진다.
4. 벰베르그 흡수수축사를 이용한 텍스타일 개발
 운동중의 불쾌감의 하나로 땀이 닿으면 생지가 땀을 흡수, 비부에 달라붙음으로서 끈적임과 냉감을 느끼거나, 운동 시 뻣뻣한 감을 느낄 수 있다. 이를 해소하는 땀 처리기능은 매우 중요한 기능이다.
그 해소수단 중 하나로 조편직으로 생지를 피부면에 대해 요철구조로 설계, 피부와 생지의 접촉면적을 적게 해 생지의 피부 탈락을 좋게 하는 방법이 있다. 단 요철에 의한 끈적임감이 염려되기 때문에 운동 전 등 땀이 나지 않을 때는 반드시 생지표면에 요철이 필요하지는 않다.
여기서 벰베르그 흡수수축사를 사용, 땀을 흘리지 않을 때는 요철이 없는 평편한 생지표면이 되고 땀을 흘렀을 때에만 요철이 표현되어 피부와 생지와의 접촉면적을 감소시키는 요철발현 텍스타일을 개발하였다.
요철발현 텍스타일은 2층 구조의 편조직으로 한 쪽 면을 벰베르그 흡수수축사, 다른 쪽 면을 폴리에스터와 같은 비흡수사를 이용함으로서 벰베그르가 흡수 수축했을 때에 한쪽 면의 폴리에스터 등의 비흡수사를 위로 뜨게 하는 구조가 된다. 그 결과 폴리에스터 등의 비습수사 측의 생지표면이 요철이 된다.
 그림 4는 요철발현 텍스타일의 단면으로, 생지 흡수 전후의 요철의 차이를 알 수 있다. 이처럼 요철 발현을 위해서는 2층 구조가 되어 표리가 완전히 분리되는 개소와 완전히 결합하는 개소가 필요하고, 이 구조로 함으로서 요철이 현저히 나타난다.
또 스포츠용도에서는 외적 마찰이 강하고 생지로서의 내구성을 향상시기 위해서도 벰베르그는 폴리에스터 등과의 plating 편성, 벰베르그가 겉으로 나타나지 않는 구조로 하는 것도 포인트 중의 하나이다.
이상의 결과로부터 얻어진 생지는 흡수 시 보다 큰 요철이 발현해 그림 5와 같이 생지가 젖었을 때의 끈적임감 측정에서는 일반적인 폴리에스터 생지에 비해 30% 정도의 끈적임이 저감된다. 끈적임 특정은 생지에 운동에 의한 땀 량을 상정한 수분(땀이 나오기 시작했을 때의 땀의 량 : 80g/㎡, 대량으로 땀을 흘릴 때의 땀의 량 : 200g/㎡)를 부착시켜 접촉냉감 측정에 의해 평가한다. 이 값이 낮아질수록 냉감이 없는(생지측정면에 수분이 남아있지 않은)것이 되고, 그 결과 끈적임을 느끼지 않게 된다.
또한 요철발현 텍스타일은 벰베르그의 기본특성인 흡방습성이 부가되어 있어 그림 6에서와 같이 습도 65& 및 90% 환경 하에서의 생지 중량변화로 산출된 흡습율이 높아 의복내의 눅눅감을 저감시키는 효과가 있다. (측정에 사용한 IA 텍스타일 생지의 벰베르그 효율은 20%)
5. 벰베르그 흡수신장사 이용 텍스타일 개발
 전술한 끈적임이나 냉감저감과는 다른 땀 처리기능으로 땀을 흘렸을 때 피부측 눅눅함을 저감시키는 기능이 있다. IA 텍스타일은 벰베르그를 사용함으로서 의복 내의 눅눅감 저감효과는 있으나 격한 운동에 의핸 대량의 땀을 흘렸을 때에 이 기능만으로는 부족하게 된다.
여기서 벰베르그 흡수신장사를 사용, 대량의 땀을 흘렸을 때에 흡수 신장사인 벰베르그가 땀을 흡수함으로서 편목이 확대(그림 7), 생지의 통기성을 향상시켜 방열과 방습하는 가역성을 갖는 통기성 향상 섬유를 개발하였다.
통기성 향상섬유에 사용하는 벰베르그 흡수신장사는 전 항에서 기술한 바와 같이 물리적인 내구성 향상을 위해 폴리에스터 등과의 복합구조사로 해야 한다. 이 복합구조사는 벰베르그의 흡수신장성을 저해하지 않는 구조로 할 것과, 마찰 등의 외적 자극으로부터 벰베르그를 보호할 필요가 있기 때문에 벰베르그와 폴리에스터 등의 사배치는 혼율, 권축형태 등의 복합구조사로서의 구조의 최적화는 이 소재를 완성시키기 위한 중요한 포인트중 하나이다.
 또 편조직에 있어서도 벰베르그의 신장을 저해하지 않는 조직개발이 포인트로, 염색 후 가공에서의 조건에 있어서도 마찬가지이다. 따라서 실~편직~후가공에 있어서의 일관된 개발로 달성할 수 있다고 하겠다. 이상으로부터 그림 8과 같은 결과를 얻었다. 그림 8은 통기향상소재와 기타 섬유를 사용한 생지의 건조상태의 통기성과 생지에 중량당 100%의 수분을 부여했을 때의 통기성으로부터 통기성 향상율을 산출한 것이다.
통기성 향상기능을 갖는 IA텍스타일은 흡수하면 편목이 확대, 30%의 통기성 향상율을 얻을 수 있다. 한편 폴리에스터와 면은 반대로 흡수하면 통기성이 저하해 끈적임이 증가한다. 또한 이 흡수시 통기성 향상 소재로 만든 셔츠를 착용했을 때는 그림 9와 같은 효과를 얻었다.
그림 9는 실온 28℃, 습도 60%RH 환경 하에서 안정 5분 후 러닝머신에서 시속 8km속도로 10분간 운동하고, 그 후 15분간 안정했을 때의 셔츠 내부의 습도변화를 폴리에스터 100% 셔츠 대응해 측정한 것이다. 통기성 향상기능을 갖는 IA 텍스타일은 운동중 의복내 습도의 상승 정도가 낮고, 운동 종료 후 의복 내 습도저하가 큰 것을 알 수 있어, 운동 중 의복 내 증기를 머무르게 하지 않고 밖으로 방출, 쾌적한 의복 내 환경으로 컨트롤하고 있다고 할 수 있다.
또 벰베르그를 사용하고 있기 때문에 땀을 흘리지 않은 상태에서부터 땀을 흘리기 시작하는 상태에 있어서의 벰베르그의 흡방습성이 효과를 발휘, 눅눅감을 저감한다.
6. 현재의 상품 전개와 향후 과제
 이상과 같이 벰베르그의 높은 흡방습성에 가역성을 부가한 실을 이용한 소재는 현재 스포츠 셔츠와 내의에 사용되고 있다(그림 10). 향후 과제는 기능 수준향상 및 신규 컨셉에 의한 IA 텍스타일의 개발이다.
지금까지 상품화된 스포츠 셔츠와 내의류 분야를 한층 확대, 소비자가 확실하게 체감할 수 있는 섬유소재 개발을 계속할 예정이다.
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