KR101463126B1 - 적외선 차폐섬유, 그의 제조방법 및 그를 이용한 용도 - Google Patents

적외선 차폐섬유, 그의 제조방법 및 그를 이용한 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적외선 차폐섬유, 그의 제조방법 및 그를 이용한 용도에 관한 것이다.
본 발명의 적외선 차폐섬유는 용융복합방사를 통해 제조공정단계에서 외부심부형 복합섬유의 심부 성분에 적외선 흡수형 차폐안료가 혼합되어 형성됨으로써, 염색 및 후가공 등의 가혹한 조건에서도 안료의 탈락 및 성능저하없이 외부로부터 들어오는 적외선에 의한 복사열의 차폐효율이 유지될 뿐 아니라, 우수한 흡한속건이 부여되고 피부 안쪽에 닿는 부분에 냉감효과가 극대화되므로, 하계 레저 및 스포츠용 의류에 적합하며, 군사용 위장직물 또는 야외용 천막지로서 유용하다.

Description

적외선 차폐섬유, 그의 제조방법 및 그를 이용한 용도{INFRARED RAY CUTOFF FIBER, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND USE USING THE SAME}
본 발명은 적외선 차폐섬유, 그의 제조방법 및 그를 이용한 용도에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용융복합방사를 통해 제조공정단계에서 외부심부형 복합섬유의 심부 성분에 적외선 흡수형 차폐안료가 혼합되어 형성됨으로써, 염색 및 후가공의 조건에서도 안료의 탈락 및 성능저하없이 외부로부터 들어오는 적외선에 의한 복사열의 차폐효율이 유지될 뿐 아니라, 우수한 흡한속건이 부여되어 피부 안쪽에 닿는 부분에 냉감효과가 극대화되므로 하계 레저 및 스포츠용 의류, 군사용 위장직물 또는 야외용 천막지로서 유용한 적외선 차폐섬유, 그의 제조방법 및 그를 이용한 용도에 관한 것이다.
폴리에스테르 섬유는 강도, 내광성, 내수성, 탄력성이 뛰어나, 열에 강하기 때문에 의류를 비롯하여 광범위한 섬유소재분야에 폭넓게 사용되고 있다.
이러한 폴리에스테르 섬유에 대해 일본국 특허공개 제2006-336151호에는 폴리에스테르 중량에 대해 금속 산화물계 미립자로 이루어진 적외선 흡수제가 0.1∼2.0중량%, 유기계 자외선 흡수제가 0.1∼5.0중량% 각각 포함함으로써, 적외선 흡수성과 보온성을 갖는 폴리에스테르 섬유를 개시하고 있다.
그러나 상기 발명에서 폴리에스테르 섬유는 적외선 흡수제로서 주석 도프 산화인듐(ITO)이나 안티몬 도프 산화 주석(ATO) 분말이 예시되고 있지만, 폴리에스테르 섬유를 방사할 때에 실 파손 등의 문제로 인하여, 이들의 함유량을 0.1∼2.0중량%에 제한되고 있으나, 적외선 흡수 효과는 ITO 분말이나 ATO 분말에 의존하고 있어, 이들의 낮은 함량으로 인해 적외선 흡수 효과도 저하된다.
이러한 문제를 해소하기 위하여, 일본국 특허공개 제2010-84238호에는 ITO 분말 내지 ATO 분말과 함께, 자외선 흡수제를 병용하고, ITO 분말 및/또는 ATO 분말의 함량을 높이면서도 방사성이 우수한 적외선 차폐성의 폴리에스테르 섬유를 개시하고 있다.
또한, 일본국 특허공개 제2001-9996호에서는 섬유포백의 편면에 루틸 형태 산화티탄에 안티몬 도프 산화 주석이 피복된 침상의 적외선 흡수제를 포함한 적외선 차단층을 갖는 적외선 차단성 직물이 개시되어 있다.
이와 같이, 적외선을 반사시켜 온도 상승을 억제시키는 방법으로서 일본국 특허공개 제2001-9996호에는 알루미늄박의 무광 면에 알루미늄 증착 폴리에틸렌의 알루미늄 증착면을 래미네이트하고, 알루미늄박의 경면 측에 폴리에틸렌 필름을 래미네이트한 열반사 필름이 개시되고 있으며, 일본국 특허공개 2005-113312호에서는 태양광선 중의 가시광선을 투과하고, 가시광 선보다 장파장의 열선을 차폐할 수 있고, 예를 들면 일조가 좋은 방 등에 커텐으로서 이용해 하계의 냉방, 동계의 난방에 있어서의 열손을 경감하고 절전을 도모할 수 있는 포백을 제공할 수 있도록 검토한 결과, 자유 전자를 다량으로 지지하고 있는 붕화 랜턴(LaB6)을 이용하여 그 평균 입경 0.3㎛ 이하의 초미립자 분산액을 혼합한 합성수지 재료에서 표면에 피막을 형성하는 것을 특징으로 하는 적외선 차폐 가능을 가지는 직물이 개시되어 있다.
또한, 일본국 2002-370319호의 적외선 차단성 섬유 및 그의 제조방법에 의하면, 섬유포백과 그 적어도 편면에, 입자 지름이 500nm 이하의 도전성을 갖는 금속 산화물인 적외선 흡수제를 함유하는 수지층을 포함한 열선 차단성 섬유포백을 제공하고 있다.
반면에, 폴리에스테르 섬유에 적외선 차폐성을 부여한 직물은 전장에서 착용되는 의복이나 다양한 기기를 감싸는 커버용 포백류에도 유용하게 적용되는데, 주위의 환경이나 물체와의 분별이 어려운 미채색이 주로 이용되고 있다.
그러나, 근래에는 적외선을 이용한 정찰을 하고 있어 단지 미채색에 착색한 포백의 경우 적외선 사진으로 촬영하거나 적외 필터 등을 이용하여 관찰하면, 간단하게 주위의 물체와의 분별되는 문제가 있다.
이러한 적외선을 이용한 정찰 방법으로 대항하기 위해서, 주위의 환경이나 물체와 같은 적외선 반사율, 즉, 특정의 적외 파장영역에 있어서 특정의 적외선 반사율을 갖는 포백이 요망되고 있다.
이러한 노력의 일환으로 일본 특허공개 소63-66385호에는 특정의 적외선 파장 영역에 있어서 적외선 반사능이 큰 안료와 적외선 반사능의 작은 안료를 피복한 포백을 제공하며 적외선에 의한 정찰 기기에 대해 위장 성능을 제안한바 있다.
그러나, 이러한 포백은 안료를 혼합한 수지를 표면에 피복시킨 것이기에 습윤시에 수지가 팽윤하고, 마찰 등이 생겼을 때에 섬유의 표면으로부터 안료가 탈락해, 위장 성능이 없어지고 또한 더러움이 유발되는 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 폴리에스테르 섬유를 이용한 적외선 차폐섬유에 대한 종래 문제점을 해소하기 위하여 안출된 발명으로서, 용융복합방사를 통해 제조공정단계에서 외부심부형 복합섬유의 심부 성분에 적외선 흡수형 차폐안료가 혼합되어 형성됨으로써 염색 및 후가공 등의 가혹한 조건에서도 안료의 탈락 및 성능저하없이 외부로부터 들어오는 적외선에 의한 복사열의 차폐효율이 유지될 뿐 아니라, 특히 외부심부형 복합섬유의 이형단면 특성으로 인한 흡한속건성에 의해 냉감효과가 극대화된 신규한 적외선 차폐섬유를 제공함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 용융복합방사를 통해 얻어진 외부심부형 복합섬유 중에서 심부 성분에 적외선 흡수형 차폐안료가 함유된 적외선 차폐섬유를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 적외선 차폐섬유의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 적외선 차폐섬유의 흡한속건 및 적외선 차폐기능을 이용한 용도를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 외부심부형 복합섬유 중 심부 성분에 적외선 흡수형 차폐안료가 함유되어 용융복합방사된 적외선 차폐섬유를 제공한다.
상기에서, 외부심부형 복합섬유는 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형 복합섬유에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 외부심부형 복합섬유는 원형단면; 또는 삼각형, 사각형, 다각형, 타원형, -형, Y형, +형, #형 및 *형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 이형단면;을 가진다.
본 발명의 외부심부형 복합섬유의 섬도는 0.1 내지 50,000 dpf이며, 외부로부터 적외선을 흡수하고 차폐하는 기능의 적외선 흡수형 차폐안료는 나프탈로시아닌계, 아조계, 프탈로시아닌계, 디티올계금속착체계, 디이모늄계, 폴리메틴계 및 안트라퀴논계 안료로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그 혼합형태가 바람직하다. 이때, 적외선 흡수형 차폐안료의 바람직한 함량은 0.01 내지 20중량%이다.
본 발명은 적외선 차폐섬유의 제조방법의 바람직한 제1실시형태로서, 1) 열가소성 고분자 수지에서 선택되는 적어도 1종 이상의 제1성분에 적외선 흡수형 차폐안료 0.01 내지 20중량%를 가열 혼합하여 용융방사를 위한 마스터 배치를 준비하고,
2) 상기 적외선 흡수형 차폐안료가 함유된 마스터 배치를 심부 성분으로 하고, 열가소성 고분자 수지에서 선택되는 1종 이상의 제2성분을 외부섬유로 배치되도록 용융복합방사기에 투입하고, 500 내지 3,000m/min 미만의 방사속도로 방사하여, 미연신사(Undrawn Yarn, UDY) 또는 부분연신사(Partial Oriented Yarn)로 수득하고,
3) 상기 미연신사 또는 부분연신사를 인라인 또는 오프라인 연신 후 열처리하여 완전연신사(Fully Drawn Yarn, FDY)로 수득하는 적외선 차폐섬유의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 바람직한 제2실시형태는 1) 열가소성 고분자 수지에서 선택되는 적어도 1종 이상의 제1성분에 적외선 흡수형 차폐안료 0.01 내지 20중량%를 가열 혼합하여 용융방사를 위한 마스터 배치를 준비하고,
2) 상기 적외선 흡수형 차폐안료가 함유된 마스터 배치를 심부 성분으로 하고, 열가소성 고분자 수지에서 선택되는 1종 이상의 제2성분을 외부섬유로 배치되도록 용융복합방사기에 투입하고, 3,000 내지 8,000 m/min의 방사속도로 방사하여 고배향사(High Oriented Yarn, HOY)로 수득하는 적외선 차폐섬유의 제조방법을 제공한다.
상기 제1, 2 실시형태에서의 적외선 차폐섬유는 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형 복합섬유에서 선택되는 어느 하나의 외부심부형 복합섬유 형태이고, 이때,
외부심부형 복합섬유의 단면은 원형단면; 또는 삼각형, 사각형, 다각형, 타원형, -형, Y형, +형, #형 및 *형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 이형단면;을 가질 수 있다.
또한, 적외선 흡수형 차폐안료는 나프탈로시아닌계, 아조계, 프탈로시아닌계, 디티올계금속착체계, 디이모늄계, 폴리메틴계 및 안트라퀴논계 안료로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그 혼합형태가 바람직하다.
나아가, 이상의 적외선 차폐섬유가 흡한속건이 우수하고 외부의 적외선에 의한 복사열을 차폐함으로써, 본 발명은 적외선 차폐섬유를 이용한 하계 레저 및 스포츠용 의류를 제공한다.
또한, 이상의 적외선 차폐섬유의 특성으로 인하여, 적외선 차폐 기능이 요구되는 군사용 위장직물 또는 야외용 천막지를 제공한다.
본 발명에 따라, 용융복합방사를 통해 얻어진 외부심부형 복합섬유에서 심부 성분에 적외선 흡수형 차폐안료가 함유된 적외선 차폐섬유가 제공되며, 제조공정단계에서 외부심부형 복합섬유에 적외선 흡수형 차폐안료가 혼합되어 형성됨으로써, 염색 및 후가공 등의 가혹한 조건에서도 외부로 안료의 탈락 및 성능저하가 발생하지 않는다.
또한, 사용시에도 세탁 견뢰도 및 내구성이 우수하며, 종래 단일성분 섬유대비 적외선 흡수형 차폐안료를 심부 성분에만 사용함으로써, 함량을 적게 사용할 수 있어, 섬유의 방사성 및 품질 저하를 최소화시킬 수 있다.
나아가, 본 발명은 적외선 차폐섬유를 이용하여 흡한속건이 우수하고 외부의 적외선에 의한 복사열을 차폐함으로써, 냉감효과를 극대화하여 하계 레저 및 스포츠용 의류로 유용하다.
또한, 본 발명은 적외선 차폐섬유의 흡한속건 및 적외선 차폐기능으로 인하여, 군사용 위장직물 또는 야외용 천막지로서 유용하다.
도 1은 본 발명에 따른 적외선 차폐섬유의 섬유단면의 확대사진이고,
도 2는 본 발명에 따른 적외선 차폐섬유에 대한 근적외선 분광기 측정결과이고,
도 3은 본 발명에 따른 적외선 차폐섬유, 생지 및 의류와 적외선 흡수형 차폐안료를 함유하지 않은 일반 PET 섬유, 생지 및 의류에 대한 적외선 야시경으로 촬영한 결과이고,
도 4는 본 발명에 따른 적외선 차폐섬유를 염색가공한 의류와 일반 PET 섬유를 염색가공한 의류에 대한 적외선 야시경으로 촬영한 결과이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 외부심부형 복합섬유 중 심부 성분에 적외선 흡수형 차폐안료가 함유되어 용융복합방사된 적외선 차폐섬유를 제공한다.
상기에서, 외부심부형 복합섬유는 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형 복합섬유에서 선택되는 어느 하나이며, 적외선 흡수형 차폐안료가 시스 성분, 스킨 성분 또는 도성분에 함유되는 것은 당연히 이해될 것이다.
이러한 외부심부형 복합섬유는 통상의 원형단면이거나 더욱 바람직하게는 삼각형, 사각형, 다각형, 타원형, -형, Y형, +형, #형 및 *형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 이형단면을 가진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 적외선 차폐섬유의 섬유단면의 확대한 사진으로서, Y형의 이형단면을 확인할 수 있다.
이때, 이형단면의 안쪽에 적외선 흡수형 차폐안료가 함유됨으로써, 외부의 적외선에 의한 복사열이 차폐될 뿐 아니라, 이형단면 특성상 우수한 흡한속건이 부여되고 피부 안쪽에 닿는 부분에 냉감효과가 극대화될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 적외선 흡수형 차폐안료로 인해 외부 햇빛으로부터 들어오는 적외선이 섬유에 흡수된 이후 반사되도록 하며, 적외선 영역에서는 흑색의 발광특성을 나타내는 적외선 흡수형 차폐안료를 사용한다.
구체적으로, 본 발명에서 사용 가능한 적외선 흡수형 차폐안료는 나프탈로시아닌계(Naphthalocyanine compound), 아조계(Azo compound), 프탈로시아닌계(Phthalocyanine Compound), 디티올계금속착체계(Dithiol-metal compound), 디이모늄계(Diimonium compound), 폴리메틴계(Polymethine compound) 및 안트라퀴논계(Anthraquinone compound) 안료로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상이며, 원하는 색상에 따라 선택 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 가장 바람직한 적외선 흡수형 차폐안료로서, 프탈로시아닌계 색소를 사용하였으나, 이에 한정되지 아니한다.
Figure 112014035336841-pat00001
상기 프탈로시아닌계 색소는 가시광선 투과율을 높여주며 근적외선 파장 영역을 흡수하고, 850 내지 1050nm의 범위에서 최대 흡수 파장을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프탈로시아닌계 색소는 열적 안정성 및 내구성이 우수하여 근적외선 파장을 흡수하는 필름에 적용성이 매우 높고, 열에 의한 에너지 사용량을 줄일 수 있는 필름으로 응용 개발이 가능하여 에너지를 줄일 수 있다.
본 발명의 적외선 흡수형 차폐안료의 바람직한 함량은 0.01 내지 20중량%를 함유하는 것이며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 10중량%, 본 발명의 실시예에서는 가장 바람직한 일례로 4중량%로 한정하여 설명하고 있으나, 이에 한정되지 아니하고 상기 범위 내에서 변경 적용될 수 있다. 이때, 상기 함량이 0.01중량% 미만이면, 적외선 차폐 성능이 저하되어 사용이 곤란하고, 20중량%를 초과할 경우, 과도한 안료의 함유로 고분자 수지의 섬유 방사성 및 물성이 저하되어 바람직하지 않다.
도 2는 본 발명에 따른 적외선 차폐섬유에 대한 근적외선 분광기 측정결과로서,
적외선 파장대인 800∼950nm 영역에서 20% 이하의 매우 낮은 반사율을 보임으로써, 높은 적외선 흡수 및 차폐효과를 확인하였다.
이에, 외부심부형 복합섬유 중에서 심부 성분에만 적외선 흡수형 차폐안료를 함유하고 용융복합방사함으로써, 외부 햇빛으로부터 들어오는 적외선에 의한 복사열의 차폐효율을 높일 수 있다.
본 발명의 외부심부형 복합섬유의 섬도는 0.1 내지 50,000 dpf 이며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2,000 dpf이다.
본 발명의 외부심부형 복합섬유에 사용되는 섬유소재로는 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 스테렌-아크릴로니트릴(SAN), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리클로로트리플루오르에틸렌 등의 불소함유 플라스틱, 폴리아미드(Nylon), 폴리프탈아미드(PPA), 폴리카보네이트, 폴리에텔렌옥사이드 기반 수지, 아세탈, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리부텔렌테레프탈레이트(PBT)의 열가소성 폴리에스테르, 폴리술폰, 폴리페닐렌 설피드(PPS), 폴리에테르이미드, 폴리머알로이 등이 있으며, 본 발명의 실시예에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아미드(Nylon), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE)계로 한정하여 설명하고 있으나, 용융복합 방사 가능한 열가소성 수지라면, 적의 선택하여 사용할 수 있다.
이때, 심부 및 외부성분은 동일성분이거나 이성분이 배치되어 용융복합방사될 수 있으며, 동일성분의 경우, 심부에만 적외선 흡수형 차폐안료를 함유하여 기능성이 부여되므로, 이형단면을 구현할 수 있다.
본 발명은 적외선 차폐섬유의 제조방법에 대한 바람직한 제1실시형태로서, 1) 열가소성 고분자 수지에서 선택되는 적어도 1종 이상의 제1성분에 적외선 흡수형 차폐안료 0.01 내지 20중량%를 가열 혼합하여 용융방사를 위한 마스터 배치를 준비하고,
2) 상기 적외선 흡수형 차폐안료가 함유된 마스터 배치를 심부 성분으로 하고, 열가소성 고분자 수지에서 선택되는 1종 이상의 제2성분을 외부섬유로 배치되도록 용융복합방사기에 투입하고, 500 내지 3,000m/min 미만의 방사속도로 복합방사하여, 미연신사(Undrawn Yarn, UDY) 또는 부분연신사(Partial Oriented Yarn)로 수득하고,
3) 상기 미연신사 또는 부분연신사를 인라인 또는 오프라인 연신 후 열처리하여 완전연신사(Fully Drawn Yarn, FDY)로 수득하는 적외선 차폐섬유의 제조방법을 제공한다.
상기의 제1실시형태의 제조방법은 용융복합방사에 의해 복합섬유를 제조할 때, 고속 방사로 수행되는데, 상기 용융복합방사시 500 m/min 이상, 더욱 바람직하게는 500 내지 3,000 m/min 미만의 방사속도로 수행할 경우, 미연신사(UDY, Undrawn Yarn) 또는 부분연신사(Partial Oriented Yarn)를 얻을 수 있다. 이때, 방사속도가 500 m/min 미만이면, 낮은 방사장력으로 섬유배향이 충분하지 않다.
또한, 본 발명의 적외선 차폐섬유의 제조방법에 대한 바람직한 제2실시형태는 1) 열가소성 고분자 수지에서 선택되는 적어도 1종 이상의 제1성분에 적외선 흡수형 차폐안료 0.01 내지 20중량%를 가열 혼합하여 용융방사를 위한 마스터 배치를 준비하고,
2) 상기 적외선 흡수형 차폐안료가 함유된 마스터 배치를 심부 성분으로 하고, 열가소성 고분자 수지에서 선택되는 1종 이상의 제2성분을 외부섬유로 배치되도록 용융복합방사기에 투입하고, 3,000 내지 8,000 m/min의 방사속도로 방사하여 고배향사(High Oriented Yarn, HOY)로 수득하는 적외선 차폐섬유의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 제2실시형태의 제조방법은 용융복합방사시 변형유도결정화(strain-induced crystallization)가 일어나도록 3,000 내지 8,000 m/min의 고속방사속도로 수행하여, 고배향사(High Oriented Yarn, HOY)로 얻을 수 있다. 이때, 상기 최대 8,000 m/min를 초과하면, 고속에서 섬유 내외의 냉각 속도차에 의해 불균일한 섬유구조를 형성하게 되어 바람직하지 않다.
이상의 용융복합방사시 방사조건에 따라, 필라멘트 형태의 장섬유를 제조할 수 있다.
상기 제1, 2 실시형태의 제조방법으로부터 제조된 적외선 차폐섬유는 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형 복합섬유에서 선택되는 어느 하나의 외부심부형 복합섬유 형태이고, 이때, 외부심부형 복합섬유의 단면은 원형단면; 또는 삼각형, 사각형, 다각형, 타원형, -형, Y형, +형, #형 및 *형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 이형단면;을 가질 수 있다.
또한, 적외선 흡수형 차폐안료는 외부 햇빛으로부터 들어오는 적외선이 섬유에 흡수된 후 반사하는 특성을 가지야 하며, 가시광선 하에서 무색이나 백색이나, 적외선 영역에서는 흑색의 발광특성을 나타내는 적외선 흡수형 차폐안료를 사용한다.
구체적으로, 본 발명에서 사용 가능한 적외선 흡수형 차폐안료는 나프탈로시아닌(Naphthalocyanine compound), 아조계(Azo compound), 프탈로시아닌계(Phthalocyanine Compound), 디티올계금속착체계(Dithiol-metal compound), 디이모늄계(Diimonium compound), 폴리메틴계(Polymethine compound) 및 안트라퀴논계(Anthraquinone compound) 안료로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상이며, 원하는 색상에 따라 선택 사용될 수 있다.
상기 제1, 2 실시형태의 적외선 차폐섬유의 제조방법은 제조공정단계에서 외부심부형 복합섬유에서 심부 성분에 적외선 흡수형 차폐안료가 함유되어 제공됨으로써, 염색 및 후가공 등의 가혹한 조건에서도 외부로 안료의 탈락 및 성능저하가 발생되지 않는다.
이러한 공정상의 특징에 따라, 제1, 2 실시형태의 제조방법으로부터 제조된 적외선 차폐섬유는 사용시에도 세탁 견뢰도 및 내구성이 우수하며, 종래 단일성분 섬유대비 적외선 흡수형 차폐안료가 심부 성분에만 사용함으로써, 함량을 적게 사용할 수 있어, 섬유의 방사성 및 품질 저하를 최소화시킬 수 있다.
나아가, 본 발명은 적외선 차폐섬유로 이루어진 흡한속건 기능의 하계 레저 및 스포츠용 의류를 제공한다.
상기의 적외선 차폐섬유는 외부심부형 복합섬유 중 심부 성분 특히, 이형단면의 안쪽에 적외선 흡수형 차폐안료가 함유됨으로써, 외부의 적외선에 의한 복사열이 차폐될 뿐 아니라, 이형단면 특성상 우수한 흡한속건이 부여되고 피부 안쪽에 닿는 부분에 냉감효과가 극대화될 수 있다. 따라서, 상기의 적외선 차폐섬유는 여름용 레저 및 스포츠 용도에 적합하다.
도 3은 본 발명에 따른 적외선 차폐섬유, 생지 및 의류와 종래 PET 섬유, 생지 및 의류에 대한 적외선 야시경으로 촬영한 관찰한 결과로서, 본 발명의 적외선 차폐능의 시스-코어형 복합섬유 및 이를 이용하여 제직된 생지 및 의류의 모든 경우, IR 흡수형 안료가 함유되지 않은 일반 PET 섬유, 생지 및 의류 대비, 확연히 어둡게 구분되므로, 적외선 흡수 이후 차폐효과를 확인할 수 있다.
또한, 본 발명은 이상의 적외선 차폐섬유로 이루어진 적외선 차폐가능의 군사용 위장직물 또는 야외용 천막지를 제공한다.
부연하면 상기의 적외선 차폐섬유에서 구현되는 우수한 흡한속건성과 외부의 적외선에 의한 복사열을 차폐능으로 인하여, 군사용 위장직물 또는 야외용 천막지로 유용하다.
도 4는 본 발명에 따른 적외선 차폐섬유를 염색가공한 의류와 일반 PET 섬유를 염색가공한 의류에 대한 적외선 야시경으로 촬영한 결과로서, 일반 PET 섬유를 국방색 안료 및 무늬로 염색가공한 의류의 경우 염색 전 후 구분되지 않는 반면, 본 발명의 적외선 차폐섬유를 염색가공한 의류의 경우는 적외선 야시경 촬영결과, 확연히 어둡게 확인된다. 따라서, 본 발명의 적외선 차폐섬유를 이용한 의류 특히, 국방색 안료 및 무늬로 염색가공한 의류에 있어서도, 적외선 흡수 이후 차폐효과가 뚜렷한 결과를 확인할 수 있으므로, 염가공에 의해서도 적외선 차폐기능이 저하되지 않는다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 적외선 차폐능의 시스-코어형 복합섬유 제조 1
IR 흡수형 그린 안료(제조사 욱성화학, PANAX NIR G800)를 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지에 4 중량%로 투입한 후 이축압출기(twin-extruder)를 이용하여 220℃에서 용융 컴파운딩하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하였다. 상기 제조된 PET M/B 칩을 심부(코어)성분으로 하고, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 외부(시스)성분으로 하여, 각각의 압출기를 이용하여 용융한 후, 각각50중량%의 비율로 시스-코어 방사노즐을 사용하여 1,000 m/min 속도로 하기 방사조건으로 수행한 후, 오프라인 연신 및 열처리하여 PET- PET(M/B)로 이루어진 시스-코어형 복합섬유를 제조하였다.
<방사 조건>
방사노즐: 노즐 홀 직경이 1mm이고 36개의 홀을 갖는 시스-코어형 방사노즐
방사온도: 275℃
방사 데니어: 190 데니어
방사속도: 1,000 m/min
<연신 조건>
연신온도: 85℃
연신비: 2.5배 (1st 고뎃 롤러속도 60m/min, 2nd 고뎃 롤러속도 150m/min)
열처리온도: 130℃
최종 섬유 데니어: 75 데니어
<실시예 2> 적외선 차폐능의 시스-코어형 복합섬유 제조 2
IR 흡수형 그린 안료(제조사 욱성화학, PANAX NIR G800)를 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지에 4 중량%로 투입한 후 이축압출기(twin-extruder)를 이용하여 220℃에서 용융 컴파운딩하여 마스터 배치(M/B) 칩을 형성하였다. 상기 제조된 PET M/B 칩을 심부(코어)성분으로 하고, 나일론(Nylon-6)을 외부(시스)성분으로 배치한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 PET-Nylon으로 이루어진 시스-코어형 복합섬유를 제조하였다.
<실시예 3> 적외선 차폐능의 시스-코어형 복합섬유 제조 3
방사조건을 하기와 같이 수행하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, PET- PET(M/B)로 이루어진 시스-코어형 복합섬유를 제조하였다.
<방사조건>
방사노즐: 노즐 홀 직경이 1mm이고 36개의 홀을 갖는 시스-코어형 방사노즐
방사온도: 275℃
방사 데니어: 75 데니어
방사속도: 6,000 m/min
<실시예 4> 적외선 차폐능의 해도형 복합섬유 제조 4
해성분으로 친수성 수지 나일론(Nylon-6) 46중량%과 도성분으로서 폴리프로필렌(PP) 50중량%에 IR 흡수형 그린 안료(제조사 욱성화학, PANAX NIR G800) 4중량%를 혼합하고, 각각 용융하여, 74개의 도성분이 함유되도록 하는 해도형 노즐을 사용하여 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, Nylon-PP로 이루어진 해도형 복합섬유를 제조하였다.
<실시예 5> 적외선 차폐능의 시스-코어형 복합섬유를 이용한 의류 제조
상기 실시예 1에서 제조된 IR 흡수형 그린 안료를 심성분에 포함하는 시스-코어형 복합섬유를 국방색 안료 및 무늬로 염색가공에 의해 의류를 제조하였다.
<실험예 1> 섬유단면 관찰
상기 실시예 1에서 제조된 적외선 흡수(차폐)능의 시스-코어형 복합섬유에 대하여 광학현미경을 이용하여 섬유단면을 관찰하였다.
이에, 도 1에서 확인되는 바와 같이, 인라인 연신공정에 의해 제조된 Y형의 이형단면을 확인하였다.
<실험예 2> 적외선 반사율 관찰
상기 실시예 1에서 제조된 IR 흡수형 안료가 함유된 PET와 일반 PET가 50:50중량% 비율로 이루어진 시스-코어형 복합섬유를 이용한 의류에 대하여 근적외선 분광기 (Simadzu UV/Vis-NIR 3600)를 이용하여 적외선 반사율을 측정하였다.
또한, IR 흡수형 안료가 함유되지 않은 일반 PET 단일섬유 및 IR 흡수형 안료가 함유된 PET 단일섬유를 이용한 의류에 대하여 대조군으로서 비교하기 위하여, 동일조건으로 실험하였다.
도 2는 본 발명의 적외선 차폐섬유에 대한 근적외선 분광기 측정결과를 나타낸 것으로서, IR 흡수형 안료가 함유된 PET 단일섬유로 이루어진 의류와 유사한 경향을 보이는 반면, IR 흡수형 안료가 함유되지 않은 일반 PET 단일섬유 대비, 적외선 파장대인 800∼950nm 영역에서 20% 이하의 매우 낮은 반사율을 보임으로써, 높은 적외선 흡수 및 차폐효과가 확인하였다.
<실험예 3> 적외선 야시경을 이용한 적외선 반사율(차폐) 평가
상기 실시예 1에서 제조된 적외선 흡수(차폐)능의 시스-코어형 복합섬유 및 이를 이용하여 제직된 생지 및 의류를 준비하고, 적외선 야시경을 이용하여 적외선 흡수 ? 차폐율을 관찰하였다.
이에 대비하기 위한 자료로서, IR 흡수형 안료가 함유되지 않은 일반 PET 섬유 및 이를 이용하여 제직된 생지 및 의류에 대하여, 동일한 조건으로 적외선 야시경을 이용하여 적외선 흡수(차폐)율을 관찰하였다.
이때, 적외선 흡수(차폐)율 측정은 한국생산기술연구원내의 적외선 야시경(4세대, NVS 7, Night Vision Goggles, Newcon Optik Canada)을 이용하여 측정하였다.
도 3은 본 발명에 따른 적외선 차폐섬유, 생지 및 의류와 종래 섬유, 생지 및 의류에 대한 적외선 야시경으로 촬영한 관찰한 결과로서, 실시예 1에서 제조된 적외선 흡수(차폐)능의 시스-코어형 복합섬유 및 이를 이용하여 제직된 적외선 차폐능의 생지 및 의류의 모든 경우, IR 흡수형 안료가 함유되지 않은 일반 PET 섬유, 생지 및 의류보다 확연히 어둡게 보였으며, 이로부터 적외선 흡수 이후 차폐효과가 뚜렷함을 확인하였다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 5에서 제조된 국방색 안료 및 무늬로 염색가공에 의해 의류와 IR 흡수형 안료가 함유되지 않은 일반 PET 섬유를 국방색 안료 및 무늬로 염색가공한 의류에 대하여, 적외선 야시경으로 촬영 관찰한 결과이다.
그 결과, 일반 PET 섬유를 국방색 안료 및 무늬로 염색가공한 의류의 경우 염색 전 후 적외선 야시경으로는 변화에 차이가 없어 구분되지 않은 반면, 실시에 6에서 제조된 의류는 적외선 야시경 촬영결과, 확연히 어둡게 보였다.
따라서, 본 발명의 적외선 차폐섬유를 이용한 의류 특히, 국방색 안료 및 무늬로 염색가공한 의류에 있어서도, 적외선 흡수 이후 차폐효과가 뚜렷한 결과를 확인하였으며, 염가공에 의해서도 적외선 차폐기능이 저하되지 않음을 확인하였다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 용융복합방사를 통해 얻어진 외부심부형 복합섬유에서 심부 성분에 적외선 흡수형 차폐안료가 함유된 적외선 차폐섬유를 제공하였다.
본 발명의 적외선 차폐섬유의 제조방법은 제조공정단계에서 외부심부형 복합섬유에 적외선 흡수형 차폐안료가 혼합되어 형성되도록 설계됨으로써, 염색 및 후가공 등의 가혹한 조건에서도 외부로 안료의 탈락 및 성능저하가 발생하지 않는다. 또한, 사용시에도 세탁 견뢰도 및 내구성이 우수하며, 종래 단일성분 섬유대비 적외선 흡수형 차폐안료를 심부 성분에만 사용함으로써, 함량을 적게 사용할 수 있어, 섬유의 방사성 및 품질 저하를 최소화시킬 수 있다.
나아가, 본 발명의 적외선 차폐섬유는 외부심부형 복합섬유 중 심부 성분 특히, 이형단면의 안쪽에 적외선 흡수형 차폐안료가 함유됨으로써, 외부의 적외선에 의한 복사열이 차폐될 뿐 아니라, 우수한 흡한속건이 부여되고 피부 안쪽에 닿는 부분에 냉감효과가 극대화되므로, 여름용 레저 및 스포츠 용도에 적합하다.
또한, 본 발명은 적외선 차폐섬유의 흡한속건 및 적외선 차폐기능으로 인하여, 군사용 위장직물 또는 야외용 천막지로서 유용하다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (14)

  1. 이형단면을 가지는 외부심부형 복합섬유가 적어도 50중량% 이상 적용되어, 적외선 파장대인 800∼950nm 영역에서 20% 이하의 반사율로 외부의 적외선에 의한 복사열이 차폐된 적외선 차폐섬유이고,
    상기 이형단면을 가지는 외부심부형 복합섬유가 이형단면으로 인한 흡한속건성과 외부심부형 복합섬유의 심부 성분에만 적외선 흡수형 차폐안료가 함유되어 세탁 견뢰도 및 내구성이 확보되고, 이형단면의 안쪽 부분에 냉감효과가 부여되고,
    상기 적외선 흡수형 차폐안료가 프탈로시아닌계 안료인 것을 특징으로 하는 적외선 차폐섬유.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유가 시스-코어형, 스킨-코어형 또는 해도형 복합섬유에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 적외선 차폐섬유.
  3. 제1항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유가 삼각형, 사각형, 다각형, 타원형, -형, Y형, +형, #형 및 *형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 이형단면을 가지는 것을 특징으로 하는 적외선 차폐섬유.
  4. 제1항에 있어서, 상기 외부심부형 복합섬유의 섬도가 0.1 내지 50,000 dpf인 것을 특징으로 하는 적외선 차폐섬유.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 적외선 차폐섬유로 이루어진 하계용 레저 및 스포츠 의류.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 적외선 차폐섬유로 이루어진 군사용 위장직물.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 적외선 차폐섬유로 이루어진 야외용 천막지.
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Citations (3)

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US20050186877A1 (en) * 2004-02-20 2005-08-25 Alain Yang Insulation product having bicomponent fiber facing layer and method of manufacturing the same
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