KR101476695B1 - 나노탄소섬유 플리티드 원단 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원단의 표면에 열을 방사하는 기능을 갖는 나노탄소섬유를 코팅한 플리티드(Pleated) 원단 및 그 제조방법에 관한 것으로, 외기의 온도가 낮은 동절기에 최소한의 난방비를 투자하여 실내를 적정온도로 유지할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 나노탄소섬유 4-6중량부, 우레탄수지 65-75중량부, 물 15-25중량부, 분산제 3-5중량부, 소포제 0.5-1.5중량부를 고속 분산하면서 혼련하여 배합액을 얻는 제1단계와, 얻어진 배합액을 원단(11)의 표면에 코팅한 다음 150-170℃의 조건에서 1-2분간 건조하여 발열층(12)을 형성하는 제2단계와, 발열층의 양단에 한 쌍의 전극(13)을 연결하는 제3단계와, 원단에 코팅된 발열층의 상면으로 우레탄수지 65-75중량부, 물 15-25중량부, 분산제 3-5중량부, 소포제 0.5-1.5중량부로 혼합된 코팅액을 코팅한 다음 150-170℃의 조건에서 1-2분간 건조하여 코팅층(14)을 형성하는 제4단계를 거쳐 나노탄소섬유 플리티드 원단을 얻는 것을 특징으로 한다.

Description

나노탄소섬유 플리티드 원단 및 그 제조방법 {nano carbon fiber Pleatedfabric and the Method of Manufacturing Thereof}

본 발명은 원단의 표면에 열을 방사하는 기능을 갖는 나노탄소섬유를 코팅한 플리티드(Pleated) 원단 및 그 제조방법에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 외기의 온도가 낮은 동절기에 최소한의 난방비를 투자하여 실내를 적정온도로 유지할 수 있도록 하는 나노탄소섬유 플리티드 원단 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 블라인드는 빛 차단, 사생활 보호 및 심미적 만족감과 심리적 안정 효과를 나타내는 제품으로써, 가정, 사무실, 병원 기타 공공시설에서 인간의 생활과 밀접하게 사용되고 있다.

최근에는 이러한 블라인드가 미관용 인테리어 제품이 아닌 고기능성 인테리어를 추구하고 있으며, 현재까지 창문에 설치되는 윈도우 인테리어는 그 수요가 꾸준히 증가함에도 불구하고 그 사용 목적은 미관용, 또는 단순 차광 기능성만을 위한 목적으로 사용되고 있다.

산업의 발달로 생활수준 향상과 친환경에 대한 관심이 고조되면서 에너지 절감에 대한 요구가 증대되고 있음에 따라 블라인드 제품도 단순 기능성을 탈피하여 에너지의 효율성을 증대할 수 있는 제품의 개발에 대한 필요성이 요구되고 있으며, 이에 따라 관련업체에서도 이에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.

블라인드 제품은 밝은 색 계열의 원단에 프린팅을 한 후 원단에 경화 질감을 발현시키기 위해 접착성분이 포함된 유기용제나 포름알데히드 수용액 또는 경질 수지(페놀수지, 멜라닌수지, 우레아수지 등)를 사용하는 것은 당해업계에서 널리 알려져 있다.

원단에 유기용제를 코팅 처리하는 경우에는 원단 내부까지 균일하게 침투하지 못하여 접착성 및 경질감 차이가 발생하기 쉽고 사용하는 물질이 휘발성이 높은 발암물질이 포함된 경우가 많아 인체에 해로운 단점이 발생된다.

따라서 이러한 문제점을 개선하기 위해 최근에는 저융점 폴리머로 구성된 RM(Rapid Melting), LM(Low Melting) 원사를 사용하여 후공정 열처리에 의해 코팅공정 없이 경화특성을 나타내는 새로운 기술이 개발되어 적용되고 있다.

아울러, 색상도 밝은 색 위주가 아닌 다양한 색상과 디자인을 적용하여 심미감을 높이고 질감도 매우 고급스러운 소재를 사용하는 추세로 변화되고 있다.

차광율에 있어서는 암막효과가 있는 암막블라인드까지 개발된 실정이며 해외의 호텔이나 고급 레스토랑 등을 중심으로 점차 이러한 고품질의 블라인드 제품 수요가 급격히 증가될 예정이다.

한편, 디자인에 있어서는 다양한 문양의 자카드 뿐만 아니라 주름(Pleated)형태의 제품들이 그 인기를 더해가고 있으나 기존의 코팅방식에서는 주름제품의 제조 시 보다 RM, LM원사를 사용한 주름 제품 제조 시 정확하고 세밀한 기술이 요구된다.

최근에는 한층 더 나아가 심미감 뿐만 아니라 보온성 및 실내온도를 조절할 수 있는 특성이 부가된 적극적 기능성을 보유한 블라인드의 출현을 기대하고 있으며 친환경에 대한 사회적 요구 및 소비자들의 의식변화에 의해 롤스크린과 블라인드 시장에 새로운 전환점이 도래되고 있다.

또한, 소비자들은 겨울철에도 롤스크린 또는 블라인드에 에너지를 공급하여 열적특성이 발현되는 기술을 요구하고 있지만, 현재까지 이러한 기능을 갖는 블라인드지(원단) 및 이를 이용한 블라인드가 개발된 바 없다.

도 1은 헌터더글라스(미국)에서 개발한 블라인드 원단의 사시도이고 도 2는 도 1의 종단면도로써, 원단(1)의 일면에 알루미늄 진공증착을 통한 단열 암막층(2)을 형성하여 에너지를 절감하도록 하고 있으나, 외기의 온도가 낮은 동절기에는 단열 암막층(2)이 오히려 복사열을 차단시켜 주변온도를 낮추는 결과를 초래하게 되는 문제점이 발생되었다.(참고문헌 한국특허공개 제2009-0113800호: 건축물 개구부용 듀얼 패브릭커버링)

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 원단의 표면에 에너지 효율화를 위한 축열, 발열, 보온기능을 부가하여 외기의 온도가 낮은 추운 방, 거실에도 연료의 공급 없이 또는 최소한의 에너지만으로 롤스크린 또는 블라인드에서 주변 분위기 온도를 조절할 수 있도록 함으로써 실내 난방에 따른 에너지 절감효과를 얻을 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 나노탄소섬유 4-6중량부, 우레탄수지 65-75중량부, 물 15-25중량부, 분산제 3-5중량부, 소포제 0.5-1.5중량부를 고속 분산하면서 혼련하여 배합액을 얻는 제1단계와, 얻어진 배합액을 원단의 표면에 코팅한 다음 150-170℃의 조건에서 1-2분간 건조하여 발열층을 형성하는 제2단계와, 발열층의 양단에 한 쌍의 전극을 연결하는 제3단계와, 원단에 코팅된 발열층의 상면으로 우레탄수지 65-75중량부, 물 15-25중량부, 분산제 3-5중량부, 소포제 0.5-1.5중량부로 혼합된 코팅액을 코팅한 다음 150-170℃의 조건에서 1-2분간 건조하여 코팅층을 형성하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 나노탄소섬유 플리티드 원단의 제조방법이 제공된다.

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본 발명은 원단의 일면에 발열체인 나노탄소섬유가 포함된 배합액이 코팅되어 발열층을 형성하고 있어 외기의 온도가 낮은 동절기에 롤스크린 또는 블라인드의 원단에서 낮은 소비전력에 의해 열을 방출하게 되므로 실내의 난방에 따른 비용을 현저히 절감할 수 있게 된다.

또한, 원단의 표면에 배합액을 코팅하도록 되어 있어 발열기능을 갖는 나노탄소섬유의 분포를 균일하게 유지할 수 있게 되므로 열전도성을 높이게 되고, 이에 따라 열효율을 극대화하게 된다.

도 1은 헌터더글라스(미국)에서 개발한 블라인드 원단의 사시도
도 2는 도 1의 종단면도
도 3a 내지 도 3c는 본 발명을 설명하기 위한 공정도
도 4는 본 발명에 의해 생산된 제품의 표면을 나타낸 상태도
도 5는 본 발명을 설명하기 위한 플로우챠트

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 3a 내지 도 5를 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명을 설명하기 위한 공정도이고 도 4는 본 발명에 의해 생산된 제품의 표면을 나타낸 상태도이며 도 5는 본 발명을 설명하기 위한 플로우챠트로써, 본 발명은 롤스크린용 또는 블라인드용으로 사용되는 원단(11)의 표면에 발열체인 나노탄소섬유가 포함된 발열층(12)을 형성하여 외기의 온도가 낮은 동절기에 추운 방, 거실에 연료의 공급 없이 또는 최소한의 에너지만을 사용하여 실내의 난방을 실현하는데 특징이 있다.

상기 발열층(12)을 형성하는 배합액은 나노탄소섬유 4-6중량부, 우레탄수지 65-75중량부, 물 15-25중량부, 분산제 3-5중량부, 소포제 0.5-1.5중량부를 각각 용기(도시는 생략함) 내에 넣고 고속 분산하면서 혼련하여 얻는다.(S100)

상기 배합액을 구성하는 나노탄소섬유가 4중량부보다 적으면 전기저항치가 낮아 발열효율이 떨어지고, 6중량부보다 많으면 분산성이 저하되어 코팅 후 약줄 또는 이색현상이 나타나는 문제점이 나타나는데, 10중량부 이상일 때 현저하게 나타난다.

이에 따라, 나노탄소섬유의 이상적인 첨가량은 5중량부이다.

상기 우레탄수지의 함량이 65중량부이하이면 접착강도가 떨어져 발열층(12)이 원단(11)으로부터 떨어지는 문제점이 발생되고, 75중량부이상이면 접착강도가 강해 발열층(12)에 크랙(crack)이 발생되는 문제점이 발생된다.

또한, 물은 우레탄수지의 역할과 반대역할을 하는 것으로, 그 첨가량이 15중량부이하이면 점도조절에 어려움이 있어 분산성 및 배합액의 흐름성이 저하되고, 이와는 반대로 25중량부이상이면 나노탄소섬유의 표면장력에 악영향을 끼쳐 분산성을 떨어뜨리게 된다.

상기 분산제 및 소포제는 기능성을 발휘하는 첨가제로써, 첨가량이 적으면 분산성 및 소포성이 잘 이루어지지 않고, 이와는 반대로 많아지면 배합액의 흐름성, 점도 등에 악영향을 끼쳐 코팅 시 별도의 층을 형성하게 되므로 원활한 코팅이 이루어지지 않는 문제점이 발생된다.

한편, 나노탄소섬유 4-6중량부, 우레탄수지 65-75중량부, 물 15-25중량부, 분산제 3-5중량부, 소포제 0.5-1.5중량부로 이루어진 배합액을 고속 분산하여 배합할 때 입도계 6이상이면 코팅 가능하므로 시간을 한정할 필요는 없다.

또한, 고속 분산 시 온도는 상온에서 실시하는 것이 바람직한데, 그 이유는 온도가 상승하면 용제인 물, 유기용제 등이 증발하게 되므로 점도가 상승되기 때문이다.

전술한 바와 같은 공정을 거쳐 배합액이 얻어지고 나면 원단(11)의 표면에 도 3a와 같이 코팅한 다음 150-170℃의 조건에서 1-2분간 건조하여 발열층(12)을 얻는다.(S200)

이 때, 건조시간이 너무 짧으면 원단(11)에 코팅된 배합액의 건조가 완전히 이루어지지 않고, 이와는 반대로 건조시간이 너무 길면 과도한 전기사용으로 생산원가가 상승됨은 물론이고 생산성이 떨어지는 결과를 초래하게 된다.

상기 발열층(12)은 원단(11)의 일면(실내 측)에만 형성하는 것이 보다 바람직한데, 필요에 따라 원단(11)의 양면에 형성할 수도 있다.

상기 배합액을 코팅하는 방법으로는 나이프코팅, 디핑코팅, 그라비아코팅 중 필요에 따라 어느 하나의 방법을 선택하여 사용할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 원단(11)의 표면에 배합액을 나이프코팅, 디핑코팅, 그라비아코팅 중 필요에 따라 어느 하나의 방법으로 코팅하므로 발열기능을 갖는 나노탄소섬유의 분포를 균일하게 유지할 수 있게 되고, 이에 따라 열전도성을 높여 열효율을 극대화하는 장점을 갖는다.

도 3a와 같이 원단(11)의 상면에 배합액을 코팅하여 발열층(12)을 형성하고 나면 상기 발열층(12)에 전원을 인가하기 위하여 발열층의 양단에 도 3b와 같이 한 쌍의 전극(13)을 연결하게 된다.(S300)
이와 같이 발열층(12)의 양단에 전극(13)을 연결하면 발열층을 구성하는 나노탄소섬유에 전류가 흐르므로 유연성을 갖는다.

상기 발열층(12)에 전극(13)을 연결하고 나면 배합액에서 나노탄소섬유만이 제외된 우레탄수지 65-75중량부, 물 15-25중량부, 분산제 3-5중량부, 소포제 0.5-1.5중량부로 이루어진 코팅액이 코팅하여 도 3c와 같이 코팅층(14)을 형성하게 된다.(S400)

이 때에도 배합액을 건조하던 조건으로 발열층(12)의 상면에 도포된 코팅액을 건조시킴은 이해 가능한 것이다.

상기 코팅액을 코팅하는 방법으로는 전술한 배합액의 코팅방법과 동일하게 나이프코팅, 디핑코팅, 그라비아코팅 중 필요에 따라 어느 하나의 방법을 선택하여 사용할 수 있다.

이 때, 그라비아코팅을 이용하여 도 4와 같이 코팅층(14)의 표면에 엠보싱(15)을 형성하면 실내를 보다 아름답게 장식할 수 있는 장점을 갖는다.

이와 같이 얻어진 원단(11)은 필요에 따라 롤스크린용 또는 블라인드용으로 사용됨은 이해 가능한 것이다.

본 발명의 기술사상은 상기한 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.

또한, 본 발명의 기술분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양하게 변화하여 실시할 수 있음은 이해 가능한 것이다.

11 : 원단 12 : 발열층
13 : 전극 14 : 코팅층
15 : 엠보싱

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 나노탄소섬유 4-6중량부, 우레탄수지 65-75중량부, 물 15-25중량부, 분산제 3-5중량부, 소포제 0.5-1.5중량부를 고속 분산하면서 혼련하여 배합액을 얻는 제1단계와, 얻어진 배합액을 원단의 표면에 코팅한 다음 150-170℃의 조건에서 1-2분간 건조하여 발열층을 형성하는 제2단계와, 발열층의 양단에 한 쌍의 전극을 연결하는 제3단계와, 원단에 코팅된 발열층의 상면으로 우레탄수지 65-75중량부, 물 15-25중량부, 분산제 3-5중량부, 소포제 0.5-1.5중량부로 혼합된 코팅액을 코팅한 다음 150-170℃의 조건에서 1-2분간 건조하여 코팅층을 형성하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 나노탄소섬유 플리티드 원단의 제조방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 배합액 또는 코팅액이 나이프코팅, 디핑코팅, 그라비아코팅 중 어느 하나의 방법으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 나노탄소섬유 플리티드 원단의 제조방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 코팅층의 표면에 엠보싱이 형성된 것을 특징으로 하는 나노탄소섬유 플리티드 원단의 제조방법.
   
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 배합액을 입도계 6이상으로 고속 분사하여 혼련하는 것을 특징으로 하는 나노탄소섬유 플리티드 원단의 제조방법.
   
8. 청구항 4에 있어서,
   상기 원단이 롤스크린용 또는 블라인드용인 것을 특징으로 하는 나노탄소섬유 플리티드 원단의 제조방법.

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