KR101446729B1 - 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 및 그의 제조방법 - Google Patents

상변화물질을 함유하는 탄성부직포 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄성복합섬유를 포함하는 탄성부직포 내에 상변화물질(PCM : Phase Change Materials)을 함유하는 마이크로캡슐이 함유되어 보온성 및 탄성을 모두 만족하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

Description

상변화물질을 함유하는 탄성부직포 및 그의 제조방법{A ELASTIC NONWOVEN FABRIC HAVING PCM AND ITS PREPARATION METHOD}
본 발명은 상변화물질을 함유하는 탄성부직포에 관한 것으로 특히, 상변화물질을 통한 항온성으로 보온성이 향상된 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 부직포는 이불, 침대 매트리스 등의 침장용, 자동차, 건설분야에서 많이 사용되고 있다. 이러한 부직포는 사용 목적에 따라 원료, 제법, 가공방법 등을 선택할 수 있으며 폭넓게 많은 분야에서 사용되고 있다.
부직포의 제조방법은 저융점 섬유(Low melting fiber)와 레귤러 섬유(Regular fiber)를 혼면(Mixing)한 후 카딩(Carding) 공정으로 얇은 시트상 웹(Web)을 만들고 크로스 레이(Cross-lay) 설비로 여러 층으로 중첩시킨 후, 니들펀칭(Needle punching) 공정을 통해 섬유들을 교락시키고 고온의 열풍으로 저융점 섬유(Low Melting fiber)를 용해시켜 섬유 사이를 접착시키는 방법으로 부직포가 제조된다.
상기와 같이 부직포에 대한 기술은 현재 많이 개발되어 있으며, 현재에도 많은 기업이나 연구기관에서 연구되고 있다.
대한민국 등록특허 제908340호에는 폴리에스터 콘쥬게이트 화이버(polyester conjugate fiber) 10~70중량%, 실리콘이 첨가된 오일로 표면 처리한 폴리에스터 콘쥬게이트 화이버(polyester conjugate fiber) 10~70중량%, 저융점 열융착 바인더 화이버 10~70중량% 및 폴리에스터 또는 폴리스티렌의 심초형 복합 융착 화이버 10~70중량%로 구성되어지되, 각각의 원료들을 혼합하고 카딩하여 단층 또는 다층으로 웹(web)을 적층한 다음, 적층된 웹을 미늘(barb)이 있는 니들(needle)을 이용하여 니들 펀칭하는 방법으로 결합하여 시트(sheet)를 형성하고, 시트를 건조로(dry box)와 가열로울러에 통과시켜 융착 결합시킨 고탄성 부직포가 제안되어 있다.
이러한 부직포는 사용 목적에 따라 원료, 제법, 가공방법 등을 선택할 수 있으며 폭넓게 많은 분야에서 사용되고 있는데, 최근에는 우레탄을 대체하는 소재로서 폴리에스테르계 단섬유들을 사용하는 부직포가 침구류, 쿠션, 방음재, 단열재 및 필터 등 광범위한 용도로 사용되고 있으며, 점차 그 용도가 확장되고 있다. 그러나 용도의 확장에 따라 내구성을 포함하여 형태안정성, 탄성회복률 및 압축반발특성 등과 같은 높은 물성을 갖는 부직포의 개발이 더욱 요구되어 지고 있다.
또한, 탄성을 가지는 부직포를 의류, 의자나 자동차 시트에 사용할 경우, 특히 겨울철에는 처음 사용시에는 차가운 느낌을 가지고, 사용시간 오래될수록 인체에서 발산되는 열이 축적되어 땀을 발생시켜 피부질환을 일으키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로 상변화물질을 이용하여 덥거나 추울 때 온도를 유지시킬 수 있는 항온성으로 보온성이 향상된 상변화물질을 함유하는 탄성부직포를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 항온성을 가짐으로써, 다양한 물품에 열 보유능력을 개선하여 에너지를 절감시킬 수 있는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 상변화물질을 함유하는 탄성부직포를 제조할 수 있는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 탄성복합섬유를 포함하는 탄성부직포 내에 상변화물질(PCM : Phase Change Materials)을 함유하는 마이크로캡슐이 함유되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포를 제공한다.
또한, 상기 탄성부직포는, 고유점도 0.50~0.69 dl/g, 섬도 2~20 데니어의 폴리에스테르계 섬유 50~80중량%와, 고유점도 1.0 내지 1.7 dl/g의 폴리에스테르계 엘라스토머와 고유점도 0.50~0.80 dl/g의 폴리에스테르계 고분자로 이루어진 탄성복합섬유 10~40중량%와, 융점 100~180℃, 섬도 2~6 데니어인 저융점 폴리에스테르계 섬유 10~20중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포를 제공한다.
또한, 상기 탄성부직포는, 고유점도 0.50~0.69 dl/g, 섬도 2~20 데니어의 폴리에스테르계 섬유 50~85중량%와, 융점 120~180℃ 고유점도 1.0~1.7 dl/g의 저융점 폴리에스테르계 엘라스토머와 고유점도 0.50~0.80 dl/g의 폴리에스테르계 고분자로 이루어진 섬도 5~8 데니어(denier)의 저융점 탄성복합섬유 15~50 중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포를 제공한다.
또한, 상기 저융점 폴리에스테르계 엘라스토머의 산성분과 디올성분으로 구성되되, 상기 산성분이 70~90몰%의 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트와 10~30몰%의 이소프탈산 또는 디메틸이소프탈레이트의 혼합물이고, 상기 디올성분이 80~95몰%의 1,4-부탄디올, 5~20몰%의 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜의 혼합물인것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포를 제공한다.
또한, 상기 저융점 탄성복합섬유는 사이드-바이-사이드형, 시스-코어형, 편심 시스-코어형으로 이루어진 군에서 선택되는 섬유인 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포를 제공한다.
또한, 상기 상변화물질은 n-옥타코산, n-헵타코산, n-헥사코산, n-펜타코산, n-테트라코산, n-트리코산, n-도코산, n-헤네이코산, n-아이코산, n-노나데칸, n-옥타데칸, n-헵타데칸, n-헥사데칸, n-펜타데칸, n-테트라데칸, 및 n-트리데칸, n-옥타데칸(Octadecane) 중 어느 하나 또는 2이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포를 제공한다.
또한, 상기 마이크로캡슐의 벽재는 멜라민계 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포를 제공한다.
또한, 상기 마이크로캡슐의 입자크기는 1~5㎛인 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포를 제공한다.
또한, 상기 상변화물질을 함유하는 마이크로캡슐은 탄성부직포 중량의 5~15% 함유되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포를 제공한다.
또한, 본 발명은 상변화물질을 함유하는 탄성부직포를 제조하는 방법에 있어서, 폴리에스테르계 섬유와 탄성복합섬유와 저융점폴리에스테르계 섬유를 혼합 또는 폴리에스테르계 섬유와 저융점 탄성복합섬유를 혼합하여 두께 5~20 ㎜의 폴리에스테르계 탄성부직포를 제조하는 탄성부직포 제조단계; 상기 탄성부직포에 상변화물질을 함유하는 마이크로캡슐을 균일하게 분산시키는 분산단계; 상기 분산단계 후, 상기 마이크로캡슐을 탄성부직포에 부착시키기 위해 열처리하는 열처리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 열처리단계는 175~210℃에서 3~10분간 열처리하는 것을특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 상변화물질은 n-옥타코산, n-헵타코산, n-헥사코산, n-펜타코산, n-테트라코산, n-트리코산, n-도코산, n-헤네이코산, n-아이코산, n-노나데칸, n-옥타데칸, n-헵타데칸, n-헥사데칸, n-펜타데칸, n-테트라데칸, 및 n-트리데칸, n-옥타데칸(Octadecane) 중 어느 하나 또는 2이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 상변화물질을 함유하는 마이크로캡슐의 벽재는 멜라민계 수지이고, 마이크로캡슐의 입자크기는 1~5㎛인 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 상변화물질을 함유하는 마이크로캡슐은 탄성부직포 중량의 5~15% 함유되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 제조 방법을 제공한다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 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.
도 1은 본 발명에 따른 상변화물질을 함유하는 탄성부직포의 마이크로캡슐이 섬유에 부착된 상태를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 부직포에 사용되는 복합섬유의 바람직한 일시예에 따른 원형의 편심 사이드-바이-사이드형 복합섬유의 단면을 촬영한 사진이며, 도 3는 본 발명에 따른 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 제조방법의 공정도이다.
본 발명은 보온성이 향상된 상변화물질을 함유하는 탄성부직포에 관한 것으로 도 1에 나타낸 바와 같이 상변화물질(PCM : Phase Change Materials)을 함유하는 마이크로캡슐 200을 탄성복합섬유 100를 포함하는 탄성부직포에 적용시켜 탄성력 및 보온성을 부여한 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 및 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 탄성복합섬유를 포함하는 탄성부직포 내에 상변화물질(PCM : Phase Change Materials)을 함유하는 마이크로캡슐이 함유되는 것이다.
상기 상변화물질(PCM : Phase Change Materials)은 상변화과정을 통하여 많은 양의 열에너지를 축적하거나 저장된 열에너지를 방출하며, 어떤 물질이 고체에서 액체상태, 액체에서 고체상태, 액체에서 기체상태, 기체에서 액체상태 등, 하나의 상태에서 다른 상태로 변하는 일종의 물리적 변화과정을 이용하여 열을 축적하거나 저장한 열을 방출하는 물질이다.
상변화과정에서 모든 물질은 화학적 결합이나 형성 같은 화학적 반응이 아닌 분자의 물리적인 배열이 바뀌게 된다. 상변화물질은 크게 유기물지과 무기물질로 분류할 수 있으며, 4천여종이 상변화물질로 분류되고 있지만 실질적으로 적용가능한 물질은 약 200여종이며, 유기물질의 예로는 탄소와 수소로 이루어진 탄화수소계 물질이 있으며, 무기물질의 예로는 6개의 물분자가 결합된 수화물형태의 염화칼슘 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 상변화물질은 탄화수소계 물질을 사용하는 것이 바람직하며, n-옥타코산, n-헵타코산, n-헥사코산, n-펜타코산, n-테트라코산, n-트리코산, n-도코산, n-헤네이코산, n-아이코산, n-노나데칸, n-옥타데칸, n-헵타데칸, n-헥사데칸, n-펜타데칸, n-테트라데칸, 및 n-트리데칸, n-옥타데칸(Octadecane) 중 어느 하나 또는 2이상의 혼합물을 상변화물질로 사용할 수 있다.
상기 마이크로캡슐은 마이크로캡슐을 형성하는 벽재와 벽재 내로 함유되는 심재로 형성되는 것으로 상기 심재는 상기와 같은 상변화물질이 함유된다.
본 발명에 사용되는 마이크로캡슐의 벽재는 현재 개발 또는 판매되는 어느 것이나 사용가능하나 마이크로캡슐의 화학적 물성이나 산업 적용성이 우수한 멜라민계 수지로 제조되는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 마이크로캡슐은 탄성부직포에 적용할 경우 탄성부직포의 촉감성 및 마이크로캡슐이 공정 중에 파괴되는 것을 방지하기 위해 상기 마이크로캡슐의 입자크기는 1~5㎛인 것이 바람직하다.
또한, 상기 상변화물질을 함유하는 마이크로캡슐의 함량이 적을 경우 보온성의 향상이 미미하며, 마이크로캡슐의 함량이 너무 많으면 탄성부직포의 촉감이 저하될 수 있으므로, 상기 상변화물질을 함유하는 마이크로캡슐의 함량은 상기 탄성부직포 중량의 5~15% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 상변화물질을 함유하는 마이크로캡슐은 파우더(powder) 형태의 고상 또는 물 또는 바인더와 혼합된 액상으로 존재할 수 있으며, 본 발명은 상기 고상인 파우더 및 액상을 모두 사용할 수 있으나 마이크로캡슐의 균일한 분산 및 공정성이 좋은 고상인 파우더 형태의 상변화물질을 함유하는 마이크로캡슐을 사용하는 것이 바람직할 것이다.
상기 탄성부직포는 폴리에스테르계 섬유와, 폴리에스테르계 엘라스토머와 폴리에스테르계 고분자로 형성된 탄성복합섬유와, 저융점 폴리에스테르계 섬유로 형성될 수 있다.
상기 폴리에스테르계 섬유는 고유점도 0.50~0.69 dl/g, 섬도 2~20 데니어의 폴리에스테르계 섬유를 사용할 수 있다.
상기 탄성복합섬유는 고유점도 1.0~1.7 dl/g의 폴리에스테르계 엘라스토머와 고유점도 0.50~0.80 dl/g의 폴리에스테르계 고분자로 형성될 수 있다.
상기 폴리에스테르계 엘라스토머는 공중합을 통해 탄성력을 높인 폴리에스테르 엘라스토머, 폴리에테르에스테르 엘라스토머 등의 엘라스토머를 사용할 수 있으며, 폴리에스테르 수지의 고유점도를 1.0~1.7dl/g로 조절한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 선택적으로 사용할 수 있다.
상기 고유점도 0.50~0.80 dl/g의 폴리에스테르계 고분자는 일반적으로 제조 및 판매되는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있다.
상기 저융점 폴리에스테르계 섬유는 융점 100~180℃, 섬도 2~6 데니어, 섬유장 22~64㎜인 저융점 폴리에스테르계 섬유를 사용하는 것이 바람직하며, 현재 제조, 판매되는 저융점 폴리에스테르계 섬유 외 상기의 조건을 만족하는 모든 저융점 폴리에스테르계 섬유를 사용할 수 있다.
상기 탄성 부직포는 폴리에스테르계 섬유 50~80중량%, 탄성복합섬유 10~40중량%, 저융점 폴리에스테르계 섬유 10~20중량%로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 탄성 부직포는 폴리에스테르계 섬유와, 저융점 폴리에스테르계 엘라스토머와 폴리에스테르계 고분자로 형성된 저융점 탄성복합섬유로 형성될 수도 있다.
상기 저융점 탄성복합섬유는 융점 120~180℃의 저융점 폴리에스테르계 엘라스토머와 폴리에스테르계 고분자로 이루어진 섬유로 저온에서도 섬유간 접착을 하여 형태안정성을 유지하는 역할을 하는데, 기존의 250~280℃ 정도의 일반 폴리에스테르보다 저온에서 열처리를 해도 그와 유사한 물성을 갖게 되고, 저온 열처리가 가능하여 추후 융착을 위한 열처리 비용이 감소되는 효과가 있다. 융점이 120℃ 미만인 경우, 제품으로 제조 시 내열성이 저하될 우려가 있으며, 180℃를 초과하면 열처리 비용 절감의 효과가 없다.
상기 융점 120~180℃의 저융점 폴리에스테르계 엘라스토머는 중합 단량체의 말단에 -COOH 또는 -COOR(상기에서, R은 C1 내지 C10의 알킬기 또는 아릴알킬기이다)를 가지는 테레프탈릭산(TPA), 이소프탈릭산(IPA), 디메틸테레프탈레이트(DMT), 디메틸이소프탈레이트(DMI)로 이루어진 군에서 어느 하나 또는 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 산성분과 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG), 1,4-부탄디올(1,4-BD), 에틸렌글리콜(EG) 중 선택되는 하나 또는 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 디올성분을 중합시켜서 이루어지며, 가열가압에 의한 열융착성을 가짐과 동시에 높은 탄성회복율을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 저융점 폴리에스테르계 엘라스토머를 구성하는 산성분은 70 내지 90몰%의 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트와 10 내지 30몰%의 이소프탈산 또는 디메틸이소프탈레이트의 혼합물이고, 디올성분은 80 내지 95몰%의 1,4-부탄디올, 5 내지 20몰%의 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜 및 에틸렌글리콜(EG)의 혼합물이 될 수 있다.
상기 저융점 폴리에스테르계 엘라스토머를 구성하는 산 성분에서 이소프탈산 또는 디메틸이소프탈레이트의 함량이 20몰% 미만으로 되는 경우, 엘라스토머의 융점이 상승하여 일반적인 부직포 열처리 공정조건(180~190℃, 10~20분) 하에서 파이버간의 접착이 충분히 이루어지지 않아 부직포의 형태안정성이 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 30몰%를 초과하는 경우, 엘라스토머의 융점이 너무 낮아져 고온의 부직포 제조 공정 중 열화 발생 가능성이 높고 엘라스토머 내 비결정영역의 비중이 높아 낮은 Tg로 인해 상온에서의 변형 가능성 및 보관성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다. 또한 상기 디올 성분에서 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜의 함량이 5몰% 미만으로 사용되는 경우, 엘라스토머 내 하드세그먼트의 비중이 높아 복합섬유의 탄성이 저하되는 문제점이 있을 수 있고 반대로 20몰%를 초과하는 경우, 복합섬유의 강도가 저하되어 부직포 후공정성 및 형태안정성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 사용되는 탄성복합섬유 및 저융점 탄성복합섬유는 이성분으로 구성되어 섬유 단면 형상 및 폴리머의 고유점도 차이 또는 후속하는 열처리 공정 조건에 의하여 복합섬유에 권축이 형성되는 잠재권축성 발현으로 스테이플 파이버 상태에서 구조적인 탄성을 갖게 되며, 이 외에 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머의 하드세그먼트와 소프트세그먼트의 구조에 의한 화학구조적인 탄성 및 탄성회복율을 발현하게 된다.
상기와 같이 폴리에스테르계 섬유와 저융점 폴리에스테르계 엘라스토머와 폴리에스테르계 고분자로 이루어진 저융점 탄성복합섬유로 탄성 부직포를 형성할 경우에는 폴리에스테르계 섬유 50~85중량%와 저융점 탄성복합섬유 15~50 중량%로 형성되는 것이 바람직할 것이다.
상기 탄성복합섬유 및 저융점 탄성복합섬유는 그 형태가 사이드-바이-사이드형, 시스-코어형, 편심 시스-코어형 일 수 있으나 섬유의 물성을 위해 도 2에 도시된 바와 같이 편심 시스-코어형으로 형성하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 본 발명에 사용되는 복합섬유를 시스-코어형으로 형성시 코어에 폴리에스테르계 고분자로 형성되고 시스에는 폴리에스테르계 엘라스토머 또는 저융점 폴리에스테르계 엘라스토머로 형성된다.
또한, 상기 본 발명에 사용되는 복합섬유를 도 2의 편심 시스-코어형으로 형성시에는 시스(A)에 폴리에스테르계 고분자로 형성되고 코어(B)에는 폴리에스테르계 엘라스토머 또는 저융점 폴리에스테르계 엘라스토머로 형성된다.
상기와 같이 폴리에스테르계 섬유, 탄성복합섬유, 저융점 폴리에스테르계 섬유로 형성되거나 또는 폴리에스테르계 섬유와, 저융점 탄성복합섬유로 형성되는 탄성 부직포의 난연성을 부여하기 위해 난연사를 더 포함시킬 수 있다.
상기 난연사를 더 포함시킬 경우에는 난연성 부여를 위해 탄성 부직포의 전체 중량의 3~15% 첨가시키는 게 바람직할 것이다.
상기와 같이 형성되는 본 발명의 상변화물질을 함유하는 탄성부직포는 도 3에 나타난 바와 같이 탄성부직포 제조단계, 분산단계, 열처리단계로 제조된다.
상기 탄성부직포 제조단계는 상기에서 설명된 바와 같이 폴리에스테르계 섬유와 탄성복합섬유와 저융점폴리에스테르계 섬유를 혼합 또는 폴리에스테르계 섬유와 저융점 탄성복합섬유를 혼합하여 두께 5~20 ㎜의 폴리에스테르계 탄성부직포를 제조하는 단계이다.
상기 분산단계는 상기 제조된 탄성부직포에 상변화물질을 함유하는 마이크로캡슐을 균일하게 분산시키는 단계로 상기 상변화물질을 함유하는 마이크로캡슐은 탄성부직포 중량의 5~15% 함유되어야 한다.
상기 열처리단계는 상기 분산단계를 통해 분산된 마이크로캡슐을 탄성복합섬유에 부착시키기 위해 열처리하는 단계이다. 상기 열처리는 175~210℃에서 3~10분간 열처리를 통해 마이크로캡슐을 탄성부직포에 부착시킨다.
상기와 같이 열처리를 통해 부직포에 부착된 마이크로캡슐은 도 1에 도시된 바와같이 섬유표면에 부착되게 된다.
상기와 같이 본 발명에 따른 상변화물질을 함유하는 탄성부직포는 상변화물질을 통해 더울 때는 열을 축적하고 추울 때는 열을 발산하여 항온성을 높여 보온성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 상변화물질을 함유하는 탄성부직포를 다양한 물품의 열 보유능력을 개선할 수 있어, 에너지 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 상변화물질을 함유하는 탄성부직포의 마이크로캡슐이 섬유에 부착된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 부직포에 사용되는 복합섬유의 바람직한 일시예에 따른 원형의 편심 사이드-바이-사이드형 복합섬유의 단면을 촬영한 사진이다.
도 3는 본 발명에 따른 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 제조방법의 공정도이다.
이하, 본 발명의 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 및 그 제조방법을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
고유점도 0.65 dl/g, 섬도 6 데니어, 섬유장 65㎜의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 권축섬유(섬유 A) 60중량%, 섬도 5.5 데니어, 강도 3.5g/d, 신도 70%, 수축율 5%, 섬유장 64mm인 고유점도 1.5dl/g이며 융점 150℃ 인 폴리에스테르계 엘라스토머(Elastomer)와 고유점도 0.65 dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 편심 사이드 바이 사이드 형의 탄성복합섬유(Elastic Fiber, 섬유 B) 40중량%, 혼합하고 카딩 공정을 거쳐 탄성부직포를 제조하였다.
상기 제조된 탄성부직포에 입자 크기 1~2㎛, 상변화물질은 n-옥타데칸, 마이크로캡슐의 벽재는 멜라민계 수지로 파우더 형태의 마이크로캡슐을 상기 탄성부직포의 중량의 10%를 균일하게 분산시킨 후, 연속적으로 컨베이어 벨트를 190℃의 온도로 5분간 열처리하여 도 1과 같은 형상을 가지는 본 발명의 탄성부직포를 제조하였다.
실시예 2
입자크기 3~4 ㎛의 마이크로캡슐을 사용하여 실시예 1과 동일하게 본 발명의 탄성부직포를 제조하였다.
실시예 3
상변화물질은 n-아이코산을 사용한 마이크로캡슐을 사용하여 실시예 1과 동일하게 본 발명의 탄성부직포를 제조하였다.
실시예 4
입자 크기 1~2㎛, 상변화물질은 n-옥타데칸, 마이크로캡슐의 벽재는 멜라민계 수지인 마이크로캡슐을 고분자바이더와 혼합형태인 액상의 마이크로캡슐을 사용하여 실시예 1과 동일하게 본 발명의 탄성부직포를 제조하였다.
상기에서 제조된 실시예 1 내지 4의 탄성부직포의 반발탄성율, 압축변형율, 열용량, 촉감을 측정하여 표 1에 나타내었다.
* 측정방법
1) 반발탄성율(Ball Rebound)
: 일정한 높이에서 Foam pad에 쇠구슬을 떨어뜨려 반발되어 튀어오르는 높이를 측정 (ASTM D-6301, 단위: %)
2) 영구압축변형율(Compression Set)
: 폼 패드를 일정한 비율로 압축하여 일정한 온도 및 습도에서 일정시간 보관한 후 변형된 높이를 측정 (ASTM D-6301, 단위: %)
3) 부직포 밀도
: ASTM D-3574, 단위 kg/㎡
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4
Fiber-A 비탄성 PET 비탄성 PET 비탄성 PET 비탄성 PET
Fiber-B 엘라스트머
탄성복합섬유		 엘라스트머
탄성복합섬유		 엘라스트머
탄성복합섬유		 엘라스트머
탄성복합섬유
혼용율(A:B) 40/60 40/60 40/60 40/60
상전이 물질 n-Octadecane n-Octadecane n-Eicosane n-Octadecane
캡슐입자크기 1~2 ㎛ 3~4 ㎛ 1~2 ㎛ 1~2 ㎛
캡슐분산 형태 Powder Powder Powder 액상(고분자바인더 혼합)
캡슐함량(wt%) 10 wt% 10 wt% 10 wt% 10 wt%
반발탄성율 65 64 60 62
영구압축변형율 28 27 28 28
부직포 밀도
(kg/㎡)		 27 27 30 28
열용량
(DSC △H)		 25℃
10J		 25℃
12J		 32℃
8J		 25℃
7J
촉감(관능평가) 양호 보통 보통 보통
표 1에 나타난 바와 같이 본 발명의 상변화물질을 함유하는 탄성부직포인 실시예 1 내지 4는 반발탄성율, 영구압축변형율이 우수하며, 열용량을 가지는 것을 알 수 있으며, 고상 파우더형의 마이크로캡슐을 사용하는 것이 액상의 마이크로캡슐을 사용하는 것보다 물성이 우수한 것을 알 수 있다.
또한, 마이크로캡슐의 입자 크기 1~2㎛인 것이 촉감이 우수한 것을 알 수 있다.
100 : 탄성복합섬유 200 : 마이크로캡슐

Claims (14)

  1. 고유점도 0.50~0.69 dl/g, 섬도 2~20 데니어의 폴리에스테르계 섬유 50~85중량%와,
    융점 120~180℃ 고유점도 1.0~1.7 dl/g의 저융점 폴리에스테르계 엘라스토머와 고유점도 0.50~0.80 dl/g의 폴리에스테르계 고분자로 이루어진 섬도 5~8 데니어(denier)의 저융점 탄성복합섬유 15~50 중량%로 구성되는 탄성부직포 내에 상변화물질(PCM : Phase Change Materials)을 함유하는 마이크로캡슐이 함유되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 저융점 폴리에스테르계 엘라스토머는 산성분과 디올성분으로 구성되되,
    상기 산성분이 70~90몰%의 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트와 10~30몰%의 이소프탈산 또는 디메틸이소프탈레이트의 혼합물이고, 상기 디올성분이 80~95몰%의 1,4-부탄디올, 5~20몰%의 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜의 혼합물인것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 저융점 탄성복합섬유는 사이드-바이-사이드형, 시스-코어형, 편심 시스-코어형으로 이루어진 군에서 선택되는 섬유인 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상변화물질은 n-옥타코산, n-헵타코산, n-헥사코산, n-펜타코산, n-테트라코산, n-트리코산, n-도코산, n-헤네이코산, n-아이코산, n-노나데칸, n-옥타데칸, n-헵타데칸, n-헥사데칸, n-펜타데칸, n-테트라데칸, 및 n-트리데칸, n-옥타데칸(Octadecane) 중 어느 하나 또는 2이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로캡슐의 벽재는 멜라민계 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로캡슐의 입자크기는 1~5㎛인 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상변화물질을 함유하는 마이크로캡슐은 탄성부직포 중량의 5~15% 함유되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포.
  10. 상변화물질을 함유하는 탄성부직포를 제조하는 방법에 있어서,
    고유점도 0.50~0.69 dl/g, 섬도 2~20 데니어의 폴리에스테르계 섬유 50~85중량%와, 융점 120~180℃ 고유점도 1.0~1.7 dl/g의 저융점 폴리에스테르계 엘라스토머와 고유점도 0.50~0.80 dl/g의 폴리에스테르계 고분자로 이루어진 섬도 5~8 데니어(denier)의 저융점 탄성복합섬유 15~50 중량%로 구성되는 두께 5~20 ㎜의 폴리에스테르계 탄성부직포를 제조하는 탄성부직포 제조단계;
    상기 탄성부직포에 상변화물질을 함유하는 마이크로캡슐을 균일하게 분산시키는 분산단계;
    상기 분산단계 후, 상기 마이크로캡슐을 탄성부직포에 부착시키기 위해 열처리하는 열처리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열처리단계는 175~210℃에서 3~10분간 열처리하는 것을특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 상변화물질은 n-옥타코산, n-헵타코산, n-헥사코산, n-펜타코산, n-테트라코산, n-트리코산, n-도코산, n-헤네이코산, n-아이코산, n-노나데칸, n-옥타데칸, n-헵타데칸, n-헥사데칸, n-펜타데칸, n-테트라데칸, 및 n-트리데칸, n-옥타데칸 중 어느 하나 또는 2이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 상변화물질을 함유하는 마이크로캡슐의 벽재는 멜라민계 수지이고, 마이크로캡슐의 입자크기는 1~5㎛인 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 제조 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 상변화물질을 함유하는 마이크로캡슐은 탄성부직포 중량의 5~15% 함유되는 것을 특징으로 하는 상변화물질을 함유하는 탄성부직포 제조 방법.
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