KR101597176B1 - Light absorbing-heat emitting fabrics and clothing using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 흡광발열 원단 및 이를 이용한 의류에 관한 것으로, 보다 상세하게는 섬위 원단의 표면에 그래핀을 포함하는 코팅 조성액이 도포되어, 섬유원단의 색상을 그대로 유지할 수 있고 탄소 섬유 소재 특유의 검은색이 육안으로 관찰되지 않으면서도 우수한 발열 효과를 갖는 흡광발열 원단 및 그를 이용한 의류에 관한 것이다.The present invention relates to a light absorbing heat generating fabric and a garment using the same. More particularly, the present invention relates to a light absorbing heat generating fabric which is coated with a coating composition liquid containing graphene on the surface of a sill cloth, Absorbent heat-generating fabric having an excellent heat-generating effect without being observed with the naked eye, and clothing using the same.
축열, 보온 또는 발열의 원리를 이용한 다양한 형태의 섬유소재 또는 그를 이용한 직물 원단이 스포츠용, 아웃도어용 의류에 적용될 목적으로 개발되고 있다.Various types of fiber materials or fabrics using the same using the principle of heat storage, keeping warm or heat are developed for the purpose of being applied to clothing for sports and outdoor.
대표적인 형태로서는 축열, 방열 또는 발열 효과를 갖는 재료를 포함하는 도포액을 섬유원단에 도포한 다음 건조하는 형태이다. 예를 들어, 특허문헌 1 및 2에는 산화알루미늄(Al2O3)과 같이 원적외선 방사율이 높은 물질을 섬유 내에 혼입시키거나 직물에 코팅함으로써, 태양광을 흡수한 후 원적외선으로 변환시키는 방법으로 축열, 보온 효과를 갖는 보온소재의 제조방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 문헌들에 따르면, 세라믹 소재들은 보온효과를 얻기 위하여는 섬유 중량의 1% 이상을 첨가하여야 하므로 섬유 자체의 제조과정에 있어 절사 등의 문제점이 있을 뿐만이 아니라 목적하는 보온성도 충분치 않다.As a representative form, a coating liquid containing a material having heat storage, heat radiation or exothermic effect is applied to a fiber fabric and then dried. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a method of absorbing sunlight and converting it into far-infrared rays by incorporating a substance having a high far-infrared emissivity such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) A method of manufacturing a heat insulating material having a warming effect is disclosed. However, according to the above-mentioned documents, since ceramic materials have to add 1% or more of the weight of fiber in order to obtain a warming effect, there is a problem of cutting and the like in the manufacturing process of the fiber itself.
상술한 단점을 극복하고자하는 노력들의 일환으로서 주목받고 있는 것은 세라믹 소재에 비하여 비교적 우수한 흡열 및 발열기능을 갖는 탄소 나노섬유를 이용하는 방법이다. 예를 들어, 특허문헌 3, 4 및 5에는 탄소 나노섬유를 포함하는 코팅 조성물을 원사나 원단의 표면에 코팅한 다음 건조 또는 경화시켜 제조되는 원단들이 개시되어 있다. 그러나, 이들의 경우도 원하는 수준의 보온 또는 발열효과를 보이기 위하여는 상대적으로 많은 양의 탄소 나노섬유가 코팅되어야 하고, 그에 따라, 섬유에 코팅된 탄소재료에 의하여 원단의 색상이 가려지는 문제점이 있으며, 특히, 탄소 나노섬유가 갖는 특유의 검은색은 이를 적용한 섬유 또는 원단의 용도 전개에 제한이 되고 있다.As a part of efforts to overcome the disadvantages mentioned above, carbon nanofibers having a relatively excellent endothermic and exothermic function are used as compared with ceramic materials. For example, Patent Documents 3, 4 and 5 disclose fabrics produced by coating a coating composition comprising carbon nanofibers on a surface of a raw yarn or fabric, followed by drying or curing. However, in these cases too, a relatively large amount of carbon nanofibers have to be coated in order to exhibit a desired level of warming or exothermic effect, and thus the color of the fabric is obscured by the carbon material coated on the fiber In particular, the specific black color of the carbon nanofibers has been limited to the development of the application of the fibers or fabrics to which they are applied.
이에, 본 발명자들은 상술한 종래의 축열 발열 또는 보온재료들의 단점을 극복하고자 노력한 결과, 전도성 소재로서 통전시 발열기능을 갖는 그래핀이 본질적으로 투명하면서도, 흡광시 이를 열로 전환하는 기능을 가져 발열 소재로 활용될 수 있음에 착안하여 본 발명을 완성하였다.The present inventors have made efforts to overcome the disadvantages of the above-mentioned conventional heat accumulation heat generating or heat insulating materials. As a result, the present inventors have found that graphen having a heat generating function when conducting electricity as a conductive material is inherently transparent, And thus the present invention has been completed.
본 발명의 목적은 섬유원단의 색상을 그대로 유지할 수 있고 탄소 섬유 소재 특유의 검은색이 육안으로 관찰되지 않으면서도 우수한 발열 효과를 갖는 흡광발열 원단을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a light absorbing heat generating fabric capable of maintaining the hue of a fiber fabric as it is and having an excellent exothermic effect even when a black color unique to a carbon fiber material is not visually observed.
본 발명의 다른 목적은 상기 원단으로부터 제조되는 의류를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a garment made from the fabric.
본 발명에서는 섬유원단의 표면에 그래핀을 포함하는 코팅 조성액이 도포되어 제조되는 것을 특징으로 하는 흡광발열 원단을 제공한다.The present invention provides a light absorbing and heat generating fabric characterized in that a surface of a fiber fabric is coated with a coating composition liquid containing graphene.
상기 코팅 조성액은 수지 바인더 100중량부에 대하여 0.01 내지 1중량부의 그래핀을 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the coating composition liquid contains 0.01 to 1 part by weight of graphene based on 100 parts by weight of the resin binder.
상기 수지 바인더는 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄-아크릴 공중합체, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 멜라민계 수지로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다.The resin binder is preferably at least one selected from the group consisting of a urethane resin, an acrylic resin, a urethane-acrylic copolymer, a polyimide resin, a polyamide resin, a polyether resin, a polyolefin resin and a melamine resin.
상기 흡광발열 원단에서 그래핀의 부착량은 섬유원단의 단위면적(㎡)당 0.001~0.1g의 비율인 것이 바람직하다.The amount of graphene adhering to the light absorbing heat generating fabric is preferably 0.001 to 0.1 g per unit area (m2) of the fiber fabric.
상기 섬유원단은 면, 모, 견, 폴리에스터, 나일론, 아크릴, 폴리올레핀, 레이온, 아세테이트 섬유로 구성되거나 또는 이들의 혼섬물 것이 바람직하다.It is preferable that the fiber fabric is composed of cotton, wool, polyester, nylon, acrylic, polyolefin, rayon, acetate fibers, or a mixture thereof.
본 발명에 따른 흡광발열 원단은 흡광발열 효과가 종래의 소재인 탄소나노튜브나 그라파이트를 사용하는 경우에 비하여 현저하게 우수하다. 또한, 적은 양의 탄소재료를 사용하면서도 우수한 흡광발열 효과를 보이기 때문에 투명한 그래핀 도포층을 형성할 수 있어, 섬유원단의 색상을 그대로 유지할 수 있고 탄소섬유 소재 특유의 검은색이 육안으로 관찰되지 않는다.The light absorbing heat generating fabric according to the present invention is remarkably excellent in the light absorbing heat generating effect as compared with the case of using carbon nanotubes or graphite which are conventional materials. In addition, since a light absorbing heat generating effect is exhibited while using a small amount of carbon material, a transparent graphene coating layer can be formed, the color of the fiber fabric can be maintained, and black color unique to the carbon fiber material can not be observed with the naked eye .
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예들에서 제조된 원단들에 대한 흡광발열 효과를 시간의 경과에 따라 기록한 그래프이다.
도 2a, 2b 및 2c는 순서대로 실시예 2, 비교예 2 및 대조군으로서 비교예 1에서 준비된 원단들에 대한 코팅면 및 상기 코팅면의 반대면에 대한 사진들이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a graph showing the effect of exothermic heat generation on fabrics prepared in Examples and Comparative Examples of the present invention over time. Fig.
Figures 2a, 2b and 2c are photographs of the coated surface for the fabrics prepared in Example 2, Comparative Example 2 and Control Example 1, and the opposite side of the coated surface, in order.
본 발명에 따르는 흡광발열 원단은 섬유원단의 표면에 그래핀을 포함하는 코팅 조성액이 도포되어 형성된 것이다. 이하 본 발명에 따르는 흡광발열 직물을 보다 상세하게 설명한다.The light absorbing heat generating fabric according to the present invention is formed by coating a surface of a fiber fabric with a coating composition liquid containing graphene. Hereinafter, the light absorbing heat generating fabric according to the present invention will be described in more detail.
본 발명에 따른 흡광발열 원단에 적용되는 섬유원단의 소재로서는 의류용으로 사용될 수 있는 것이면 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유원단의 원사로서는 면이나 모(양털, 거위털, 오리털 등), 견(생사)과 같은 천연 섬유, 폴리에스터, 나일론, 아크릴, 폴리올레핀, 레이온, 아세테이트와 같은 재질의 인조섬유일 수 있다. 상기 섬유소재의 원단형태는 직물, 편물 또는 부직포 형태일 수 있으며, 이 경우 원단에 적용되는 원사는 단일의 섬유로 된 것이거나 또는 2 이상의 원사가 혼섬된 것일 수 있다.The material of the fiber fabric applied to the light absorbing heat generating fabric according to the present invention can be applied without limitation as long as it can be used for clothes. For example, as the yarn of the fiber fabric, natural fibers such as cotton or wool (fleece, goose down, goose hair), silk (silk), polyester, nylon, acrylic, polyolefin, rayon, Fiber. The fabric shape of the fiber material may be in the form of a fabric, a knitted fabric or a nonwoven fabric. In this case, the yarn applied to the fabric may be a single fiber or a mixture of two or more yarns.
1. 그래핀1. Grain Fin
상기 섬유원단의 표면에는 그래핀을 포함하는 조성액이 코팅된다. 상기 그래핀(graphene)은 탄소원자들이 2차원으로 배열되어 결정성 탄소 동소체를 말한다. 상기 그래핀은 흑연(graphite)으로부터 외부의 물리적 충격이나 화학적 개질에 의한 방법으로 층들이 분리된 것으로서 높은 전도성을 가진 물질로 알려져 있다. 본 발명은 상기 전도성이 아니라 그래핀의 또 다른 특징, 구체적으로 빛을 흡수하여 이를 열로 전환하는 성질을 이용하여 흡광발열 직물에 적용한 것이다.The surface of the fiber fabric is coated with a composition liquid containing graphene. The graphene refers to crystalline carbon isotopes in which carbon atoms are arranged in two dimensions. The graphene is known as a material having high conductivity as a result of separation of layers from graphite by external physical impact or chemical modification. The present invention is applied not only to the conductivity but also to another characteristic of graphene, specifically, a light absorbing heat-generating fabric by absorbing light and converting it into heat.
상기 그래핀은 제조된 상태로의 것이 그대로 사용되거나, 또는, 후술하는 수지 바인더와의 접착성과 분산성 향상을 위해 공지의 방법에 따라 표면개질 공정을 거친 것이 사용될 수도 있다. 표면개질 공정의 예로서는 액상 또는 기상 산처리, 오존수처리, 플라즈마처리 등이 있다.The graphene may be used as it is in a state in which it is prepared, or may have been subjected to a surface modification step according to a known method for improving adhesion and dispersibility with a resin binder described later. Examples of the surface modification process include a liquid or gaseous acid treatment, an ozonated water treatment, a plasma treatment, and the like.
또한, 상기 그래핀은, 예를 들어, 대한민국특허 제1159754호, 대한민국 특허공개 제2011-105504호, 대한민국 특허출원 제2012-0078912호 등에 개시된 바와 같이, 그래핀의 일부나 그 표면이 기능화된 유기물이나 친수성 고분자 등으로 개질된 것을 사용할 수도 있다. The graphene may be a graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene graphene Or a hydrophilic polymer or the like may be used.
2. 코팅 조성액2. Coating formulation
상기 그래핀은, 그래핀을 포함하는 코팅 조성액이 섬유소재의 표면에 도포된 다음, 건조 또는 경화되는 형태로 흡광발열 원단에 적용된다.The graphene is applied to the extruded heat-resistant fabric in such a form that the coating composition liquid containing graphene is applied to the surface of the fiber material and then dried or cured.
상기 그래핀을 포함하는 코팅 조성액은 그래핀 외에도 섬유소재와의 결합이 가능하게 하는 수지 바인더가 용매에 용해 및/또는 분산된 것이다. The coating composition liquid containing the graphene is obtained by dissolving and / or dispersing a resin binder in a solvent in addition to graphene to enable bonding with the fiber material.
이 목적으로 사용되는 수지 바인더로는 열경화성 또는 U-V경화성 수지가 사용될 수 있으며, 상기 수지는 예를 들어, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄-아크릴 공중합체, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리올레핀계 수지 또는 멜라민계 수지일 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 바람직하게는 아크릴계 수지 또는 우레탄계 수지를 사용하며, 가장 바람직하게는 투명성과 그래핀 소재와의 접착력이 우수한 우레탄계 수지를 사용한다.As the resin binder used for this purpose, a thermosetting or UV-curable resin can be used, and examples of the resin include urethane resin, acrylic resin, urethane-acrylic copolymer, polyimide resin, polyamide resin, , A polyolefin resin or a melamine resin. These may be used alone or in combination of two or more. Preferably, an acrylic resin or a urethane resin is used, and a urethane resin having excellent transparency and adhesion to a graphene material is most preferably used.
한편, 상기 코팅 조성액에서 그래핀의 함량은 수지 바인더 100중량부에 대하여 0.01~1중량부인 것이 바람직하다. 그래핀의 함량이 0.01중량부 미만인 경우에는 제조되는 원단의 흡광 및 발열 성능이 구현되지 않는다. 한편, 1중량부를 초과하는 경우에는 도포층의 투명성이 떨어지고, 원단 자체의 색상을 유지할 수 없다.On the other hand, the content of graphene in the coating composition liquid is preferably 0.01 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the resin binder. When the content of graphene is less than 0.01 part by weight, the light absorption and heat generation performance of the produced fabric is not realized. On the other hand, if it exceeds 1 part by weight, the transparency of the coated layer is deteriorated and the color of the fabric itself can not be maintained.
그래핀과 수지 바인더가 용해 및/또는 분산되는 용매로는 물, 메탄올 또는 에탄올과 같은 알코올류, 메틸에톤케톤, 아세톤과 같은 케톤류, 아세트아미드, 디메틸포름아미드와 같은 아미드류, 에틸아세테이트와 같은 에스테르류, 자일렌, 톨루엔, 벤젠과 같은 방향족 용매, 헥산, 사이클로헥산과 같은 포화 탄화수소류 등에서 적절하게 선택될 수 있다.Examples of the solvent in which the graphene and the resin binder are dissolved and / or dispersed include alcohols such as water, methanol or ethanol, ketones such as methyletone ketone and acetone, amides such as acetamide and dimethylformamide, Esters, aromatic solvents such as xylene, toluene and benzene, saturated hydrocarbons such as hexane and cyclohexane, and the like.
한편, 상기 코팅 조성액에는 필요에 따라, 계면활성제, 분산제, 슬립제, 흐름성 개선제, 증점제, 대전방지제, 발수제, 공기/수증기/땀 투과제, 마찰 계수 개선제, 자외선 안정제 등이 부가될 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 물론 상기 첨가제에 반드시 한정되는 것은 아니고 필요한 용도에 따라서 당업계 공지의 다른 첨가제가 적절히 사용될 수 있다.If necessary, the coating composition liquid may further contain a surfactant, a dispersant, a slip agent, a flow improver, a thickener, an antistatic agent, a water repellent agent, an air / water vapor / perspiration agent, a friction coefficient improver, a UV stabilizer and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of course, the additive is not necessarily limited to the above additives, and other additives known in the art may be appropriately used depending on the required application.
3. 조성액의 도포3. Application of Composition Solution
상기 코팅 조성액을 원단의 표면에 적절한 방법으로 도포한 다음 건조 및/또는 경화하는 방법으로 본 발명에 따르는 흡광발열 원단이 제조될 수 있다. 이때, 상기 코팅 조성액에서 그래핀, 바인더수지 및 기타 첨가제를 포함하는 고형분의 함량에는 특별한 한정이 없으며, 도포 두께, 도포의 균일성 등을 고려하여 통상적으로는 1~70중량%의 범위에서 임의로 조정될 수 있다. 한편, 조성액을 원단에 도포하는 방법은 그라비아, 오프셋, 키스바, 나이프, 메이어바, 콤마법, 롤 또는 침적(dipping), 스프레이 등의 공지의 방법으로 행해질 수 있다.The light-absorbing heat-generating fabric according to the present invention can be produced by applying the coating composition liquid to the surface of the fabric by a suitable method, followed by drying and / or curing. In this case, the content of the solid content including graphene, binder resin and other additives in the coating composition liquid is not particularly limited and is usually adjusted in the range of 1 to 70% by weight in consideration of the coating thickness and the uniformity of coating . On the other hand, the method of applying the composition liquid to the fabric can be performed by a known method such as gravure, offset, kiss bar, knife, Meyer bar, comma method, roll or dipping,
본 발명에 따른 흡광발열 코팅원단 제조방법의 한 형태는 상기 조성액을 점도 10,000cps이상의 희석액 상태로 준비하여 섬유원단에 침적, 스프레이와 같은 수단으로 코팅함으로서 원단을 구성하는 섬유 소재의 표면에 균일하게 또는 불균일하게 도포한 다음, 건조 및/또는 경화시키는 방법이다.이 방식은 가공비용 절감의 효과가 있다.In one embodiment of the method for manufacturing a light absorbing exothermic coating fabric according to the present invention, the above-mentioned composition liquid is prepared in a diluted liquid state having a viscosity of 10,000 cps or more and coated on the fiber cloth by means such as dipping or spraying, And then dried and / or cured. This method has an effect of reducing processing cost.
본 발명에 따른 흡광발열 원단 제조방법의 다른 형태는 상기 조성액을 점도 1,000~10,000cps의 슬러리 상태로 준비한 다음 대상 섬유원단의 일면 또는 양면에 메이어바, 나이프 코팅 등의 방법으로 코팅한 다음 건조 경화하는 방법이다. 이 방식은 침적과 스프레이 방식에 비해 우수한 발열효과를 얻을 수 있다.In another embodiment of the method for manufacturing a light absorbing heat generating fabric according to the present invention, the above-mentioned composition liquid is prepared in a state of a slurry having a viscosity of 1,000 to 10,000 cps, and then coated on one side or both sides of the target fiber cloth by a method such as Meyer bar or knife coating, Method. This method can achieve superior heating effect compared to deposition and spraying.
본 발명에 따른 흡광발열 코팅원단 제조방법의 다른 형태는 상기 슬러리 상태의 코딩 조성액을 적절한 이형지 위에 도포한 다음 건조하여 완전 건조 또는 반건조 상태의 두께 1~100㎛의 필름으로 제작한 다음, 이를 섬유원단의 일면에 적층하거나 또는 2매의 섬유원단 사이에 적층한 다음 건조 및/또는 경화하는 방법이다. 이 방식은 코팅방식처럼 우수한 발열효과를 얻을 수 있고, 방수 및 고투습 기능을 가진 직물과 편물에 적용할 수 있다.In another embodiment of the method for manufacturing a light absorbing heat generating coating fabric according to the present invention, the coating composition liquid in the slurry state is coated on a suitable release paper and dried to form a film having a thickness of 1 to 100 탆 in a completely dried or semi-dried state, Is laminated on one side of the fabric or between two fabric fabrics, followed by drying and / or curing. This method can be applied to fabrics and knitted fabrics that have waterproof and high moisture permeability as well as excellent heating effect like coating method.
코팅 조성액이 도포된 원단은 상온에서 또는 가열된 챔버 내에서 일정한 속도로 이송시키면서 도포된 코팅액을 건조 및/또는 경화시킨다. 상기 도포방법이나 도포 후의 건조 및/또는 경화 공정, 즉 챔버의 온도, 챔버 내에서의 직물의 이송속도 등은 직물의 종류나 사양에 따라 변경될 수 있으며, 이러한 변경은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.The fabric coated with the coating liquid is dried and / or cured while transferring the coating liquid at room temperature or in a heated chamber at a constant speed. The coating method and the drying and / or curing process after the application, that is, the temperature of the chamber and the conveying speed of the fabric in the chamber can be changed according to the type and the specification of the fabric. And can be easily carried out by a person having ordinary skill in the art.
상기 방법으로 제조된 흡광발열 원단에서, 그래핀의 부착량은 섬유원단의 단위면적(㎡)당 0.001~0.1g의 비율인 것이 바람직하다. 섬유원단에 코팅되는 그래핀의 함량이 중량비로 0.001g/㎡ 미만인 경우는 흡광발열의 기능이 불충분하다. 한편, 0.001g/㎡을 초과하는 경우에는 원단에 형성되는 코팅층의 투명성이 떨어지고, 나아가 탄소소재 특유의 검은색이 나타날 수 있다.In the absorbent heat generator fabricated by the above method, the amount of graphene adhered is preferably 0.001 to 0.1 g per unit area (m2) of the fiber fabric. When the content of graphene coated on the fiber fabric is less than 0.001 g / m 2 by weight, the function of absorbing heat is insufficient. On the other hand, if it exceeds 0.001 g / m < 2 >, the transparency of the coating layer formed on the fabric tends to deteriorate, and black color peculiar to the carbon material may appear.
이하 본 발명의 흡광발열 원단을 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 보호범위를 제한하거나 한정하는 의미로 해석되어서는 안된다.Hereinafter, the light absorbing heat generating fabric of the present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples. The following examples are intended to illustrate the present invention and should not be construed as limiting or limiting the scope of protection of the present invention.
[실시예 1][Example 1]
디메틸포름아미드:에틸메틸케톤:톨루엔=2:2:3(by weight)의 혼합용매에 선형 친수무공형 투습성 폴리우레탄 수지가 고형분 30중량%로 용해된 점도 7,000cps인 용액에, 상기 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여 0.5중량부의 비율로 그래핀(ANGSTRON MATERIALS, 제품번호 N-002-PDR)을 첨가한 다음, 임펠러 믹서에서 10분간 혼합하여 점도 2,000cps의 코팅 조성액을 준비하였다.To a solution having a viscosity of 7,000 cps in which a linear hydrophilic non-aqueous breathable polyurethane resin was dissolved in a solid content of 30 wt% in a mixed solvent of dimethylformamide: ethyl methyl ketone: toluene = 2: 2: 3 by weight, (ANGSTRON MATERIALS, product number N-002-PDR) was added in an amount of 0.5 part by weight based on 100 parts by weight of the mixture, and then mixed in an impeller mixer for 10 minutes to prepare a coating composition liquid having a viscosity of 2,000 cps.
상기 준비된 코팅액을 폴리에스테르 원단(주식회사 파인, 제품번호 EXAHEAT P100% 56" 45G/SQM: 50g/㎡)에 도포한 다음 건조/경화하여 흡광발열 원단을 제조하였다.건조는 180도에서 30초간 진행하였고, 건조, 경화후 그래핀을 포함하는 우레탄 코팅층의 두께는 2㎛이었으며, 순수 그래핀의 부착량은 0.01g/㎡이었다.The prepared coating liquid was applied to a polyester fabric (Pine, product number EXAHEAT P100% 56 "45G / SQM: 50 g / m 2) and dried / cured to prepare an extinction heat generation fabric. , The thickness of the urethane coating layer including graphene after drying and curing was 2 탆, and the adhesion amount of pure graphene was 0.01 g / m 2.
[실시예 2][Example 2]
코팅 조성액을 준비함에 있어, 0.1중량부의 그래핀을 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 흡광발열 원단을 제조하였다.In preparation of the coating composition liquid, an exothermic exothermic fabric was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.1 part by weight of graphene was added.
[실시예 3][Example 3]
코팅 조성액을 준비함에 있어, 1중량부의 그래핀을 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 흡광발열 원단을 제조하였다.In preparation of the coating composition liquid, an exothermic exothermic fabric was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1 part by weight of graphene was added.
[비교예 1][Comparative Example 1]
코팅 조성액을 준비함에 있어, 그래핀을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 흡광발열 원단을 제조하였다.In preparing the coating composition liquid, an exothermic exothermic fabric was prepared in the same manner as in Example 1, except that graphene was not added.
[비교예 2][Comparative Example 2]
코팅 조성액을 준비함에 있어, 그래핀 대신에 다중벽 탄소나노튜브(제이오(주), JC400) 0.5중량부를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 흡광발열 원단을 제조하였다.In preparing the coating composition liquid, an exothermic exothermic fabric was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.5 part by weight of multi-wall carbon nanotubes (JC400) was added instead of graphene.
[비교예 3][Comparative Example 3]
코팅 조성액을 준비함에 있어, 그래핀 대신에 다중벽 탄소나노튜브 5중량부를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 흡광발열 원단을 제조하였다.In preparation of the coating composition liquid, an exothermic exothermic fabric was prepared in the same manner as in Example 1, except that 5 parts by weight of multi-walled carbon nanotubes was added instead of graphene.
[평가][evaluation]
1. 흡광발열 효과 분석1. Analysis of heat absorption effect
상기 실시예 및 비교들에서 제조된 원단들에 대하여 흡광 발열테스트를 실시하였다. 20x20cm의 원단 상면에 45% 상대습도의 실온에서, 적외선램프를 이용하여 30cm 거리에서 조사하면서 열화상카메라를 이용하여 시료표면의 온도변화를 관찰하였다. 아래의 표 1은 시간의 경과에 따른 온도를 기록한 표이고, 도 1은 이를 정리한 그래프이다. Exothermic exothermic tests were performed on the fabrics produced in the above examples and comparisons. The temperature of the sample surface was observed using a thermal imaging camera while irradiating the upper surface of the 20x20 cm fabric at a room temperature of 45% relative humidity and an infrared lamp at a distance of 30 cm. Table 1 below is a table recording the temperature with passage of time, and FIG. 1 is a graph summarizing the temperature.
실험조건: 이하의 순서대로 수행하였다.Experimental conditions: Performed in the following order.
1) 전구와 시료와의 거리는 40cm 로 고정한다. 1) The distance between the bulb and the sample shall be fixed at 40cm.
2) 총 촬영시간은 30분으로 하고, 5분 간격으로 촬영한다. 2) The total shooting time shall be 30 minutes, and shall be taken every 5 minutes.
3) 사용전구 250WT 적외선 전구 3) Use bulb 250WT Infrared bulb
4) 열화상 카메라로 원단의 표면온도를 측정한다.4) Measure the surface temperature of the fabric with a thermal camera.
상기 표로부터 본 발명에 따르는 흡광발열 원단은 적외선 조사후 상승하는 온도가 그래핀을 포함하지 않는 조성액이 코팅된 대조군인 비교예 1에 비하여 10℃ 이상 온도가 상승하는 것을 확인할 수 있다. 같은 조건에서 그래핀 0.5 중량부일 때 최고온도 60.1℃, 탄소나노튜브 0.5중량부일 때 최고온도 57.7℃로서, 그래핀을 사용했을 때 2.4℃가 높고 그래핀 1중량부일 때 최고온도 68.3℃, 탄소나노튜브 1중량부일 때 최고온도 61.2℃로서, 그래핀을 사용했을 때 7.1℃가 높게 올라감을 알 수 있다.From the above table, it can be seen that the temperature of the light absorbing heat-emitting fabric according to the present invention is increased by 10 ° C or more as compared with Comparative Example 1, in which the rising temperature after irradiation with infrared rays is a control group coated with a composition solution containing no graphene. The maximum temperature was found to be 60.1 ° C when the graphene was 0.5 parts by weight and the maximum temperature was 57.7 ° C when the carbon nanotube was 0.5 parts by weight. The maximum temperature was 68.3 ° C when graphene was used, When the tube is 1 part by weight, the maximum temperature is 61.2 ° C. It can be seen that 7.1 ° C is increased by using graphene.
도 1은 상기 표의 데이터들을 도표화한 그래프로서, 도 1의 그래프로부터 원단들에 대한 흡광발열효과를 시간의 경과에 따라 기록한 그래프이다. 그래프로부터, 본원발명의 실시예 2와 비교예2 가 유사한 수준의 흡광발열 효과를 보이는 것을 확인할 수 있으며, 이로부터 그래핀을 사용하는 경우 탄소나노튜브를 사용하는 경우에 비하여 탄소소재의 사용량을 1/5 수준으로 줄일 수 있음을 알 수 있다.FIG. 1 is a graph plotting the data of the above table. FIG. 1 is a graph in which the light absorbing heat effect with respect to the fabrics is plotted over time according to the graph of FIG. From the graph, it can be seen that Example 2 of the present invention and Comparative Example 2 exhibit a similar level of exothermic heating effect. From this, it can be seen that when the graphene is used, the amount of carbon material used is 1 / 5 level.
2. 비침현상 평가2. Noninvasive evaluation
도 2a, 2b 및 2c는 각각 실시예 2, 비교에 2 및 대조군으로서 비교예 1에서 준비된 원단들에 대한 코팅면(사진에서 `BACK`으로 표시) 및 상기 코팅면의 반대면(사진에서 `FACE`로 표시)에 대한 사진들이다. 상기 사진들로부터, 본 발명에 따르는 흡광발열 원단은 그 색이 탄소소재가 부착되지 않는 대조군인 비교예 1과 비교하여 고팅면의 색변화가 거의 없음을 확인할 수 있다. 또한, 탄소소재의 검은색이 원단표면에 나타나는 비침 현상이 거의 없음을 확인할 수 있다. 반면, 탄소나노튜브를 CNT를 흡광발열 소재로 사용한 비교예 2의 경우에는 탄소소재 특유의 검은색이 코팅면 및 원단표면에 모두 나타났다.Figures 2a, 2b and 2c show the coated side (labeled `BACK` in the photo) and the opposite side of the coated side (` FACE 'in the photograph) for the fabrics prepared in Comparative Example 1 as Example 2, `). From the photographs, it can be seen that the color of the light absorbing heat-emitting fabric according to the present invention is substantially free of color change on the putting surface as compared with Comparative Example 1, which is a control group in which the carbon material is not adhered. In addition, it can be confirmed that the black color of the carbon material hardly appears on the surface of the fabric. On the other hand, in the case of Comparative Example 2 in which carbon nanotubes were used as a light absorbing heat generating material, a black color unique to carbon material appeared on the coated surface and the surface of the fabric.
본 발명에 따른 흡광발열 원단은 보온성을 필요로 하는 각종 아웃도어 의류를 비롯하여 스포츠용품, 등산, 낚시 등과 같은 레저용품, 군복, 실내인테리어용의 커텐이나 쇼파 등에 적용될 수 있다.The light absorbing heat fabric according to the present invention can be applied to various outdoor clothes requiring warmth, as well as to leisure products such as sports articles, mountain climbing, fishing, etc., curtains and sofas for uniforms and interior decorations.
Claims (4)
상기 준비된 코팅 조성액을 섬유원단에 코팅하는 단계; 및
상기 코팅 조성액이 코팅된 원단을 건조 또는 경화하는 단계;를 포함하여, 섬유원단의 단위면적(㎡)당 0.001~0.1g의 비율로 그래핀이 부착되는 흡광발열 원단의 제조방법.Preparing a coating composition liquid containing 0.01 to 1 part by weight of graphene based on 100 parts by weight of the resin binder;
Coating the prepared coating composition on a fiber fabric; And
And drying or curing the coated cloth with the coating composition liquid, wherein graphene is attached at a ratio of 0.001 to 0.1 g per unit area (m2) of the fiber fabric.
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