KR101635001B1 - 유/무기 복합코팅층을 갖는 코팅사를 이용한 투시성이 우수한 에너지 절감형 선스크린 직물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 알루미늄 증착방법을 이용한 선스크린 직물의 문제점인 고가의 장비, 폭의 제한, 낮은 생산속도 및 스크래치와 같은 외부 충격에 의한 피막층의 손상등의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 폴리에스테르 강력사를 코어로 하고, 상기 코어를 주위를 외피(sheath) 형태로 감싸는 코팅층을 갖는 코팅사를 직조하여 제조된 직물의 이면에, 염료 또는 안료와 바인더의 혼합물이 도포된 선스크린 직물 및 이의 제조 방법을 제공함으로써, 태양에 마주하는 원단면은 열반사율이 우수하고, 원단의 다른면은 투시성(See-Through)이 우수한 선스크린용 직물을 제공하는 방법 및 이러한 방법을 통해 제조된 에너지 절감형 선스크린 직물에 관한 것이다.

Description

유/무기 복합코팅층을 갖는 코팅사를 이용한 투시성이 우수한 에너지 절감형 선스크린 직물 및 이의 제조 방법{Superior See-Through and Energy Saving Sunscreen Fabrics with Coated Yarn Containing Organic/Inorganic Hybrid Coating Layer and The Preparation Method Thereof}

본 발명은, 에너지 절감형 제품으로 알루미늄 증착방법을 이용한 선스크린 제품이 갖는 고가의 비용과 낮은 생산성 등의 문제점을 해결하기 위해, 폴리에스테르 강력사를 코어로 하고, 상기 코어를 주위를 외피(sheath) 형태로 감싸는 코팅층을 갖는 코팅사를 사용하여 제조된 직물의 이면에, 염료 또는 안료와 바인더의 혼합물을 스프레이 방식으로 도포시킨 선스크린 직물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 코팅층은, 열분해 실리카, 실리카 에어로겔 및 버블비드로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상을 포함하는 미세입자와 열가소성 수지가 혼합된 유/무기 복합 코팅층을 적용함으로써, 원단의 한쪽면은 투시성(See-Through)이 높고 원단의 이면쪽은 반사율이 높도록 함으로써, 에너지 절감형 원단이 적용된 선스크린 직물에 관한 것이다.

현대인의 삶의 질적 향상이 높아짐에 따라, 보다 쾌적하고 안락한 분위기를 연출하는 실내 공간의 고급화, 서양화 추세가 계속되고 있다. 이에 실내 인테리어를 구성하는 제품들의 수요는 지속적인 증가 추세이며, 사람의 취향에 따라 인테리어의 교체 주기가 짧아지는 현상이 더해져 시장의 성장은 꾸준히 상승세를 유지하고 있다. 따라서 실내 인테리어를 담당하는 실내 조명과, 조명을 차단하거나 빛의 량 조절을 담당하는 블라인드 및 커텐, 카펫과 벽지, 목재 인터리어 판넬 등 기본적인 인테리어 제품 등의 관심이 고조되고 있다.

최근 국내/외의 섬유업계는 의류용을 중심으로 섬유소재, 기계의 발전에 힘입어 양과 질을 개선함으로써 더욱 치열한 경쟁으로 인해 국내 섬유 제조 업체들는 더욱 어려움을 겪고 있다. 이러한 현실 타계를 위해서는 업계는 각 분야 산업용을 중심으로 다양한 기능성, 친환경 첨단 소재로 특화하여 업종간의 연계로 더욱 다양한 가치 창출을 가능케 하고 있다.

선진국에서는 인체에 무해한 친환경, 고효율의 에너지 절감형 제품에 대한 관심과 수요 증대는 물론 시장 규제를 고강도로 추진하고 있어, 이러한 환경에 대응하는 제품 개발이 시급히 요구되고 있다.

차광막(sunscreen)이나 버티컬(vertical) 등의 재료로 사용되는 직물을 직조하기 위하여, 기존의 기술로는 도 1에서 도시되어 있는 것과 같이, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 재질의 심부(1), 및 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 재질의 심부(1)를 포용하도록 단면이 부싱 형태를 이루어지는 폴리비닐클로라이드 재질의 외피(2)를 포함하는 원형 단면 코팅사가 개발되었다.

하지만, 이러한 종래의 원형 단면 코팅사는 그 외피(2)의 단면 외측이 원형 형태인 등방성 구조로 성형되므로, 이러한 원형 단면 코팅사의 표면이 난반사되지 않기 때문에 관찰각도에 따른 불규칙한 광택이 관측되지 않고, 외관이 반짝이지 않기 때문에 상품성이 저하될 뿐만 아니라, 상기 원형 단면 코팅사를 사용하여 제직된 직물의 촉감이 부족하고 용도가 제한된다는 문제점을 지니고 있다.

예를 들면, 등록특허 제10-0666482호(발명의 명칭 : 폴리염화비닐 코팅 얀)에서는 폴리에스테르 모노원사를 심재로 하고 그 외부에 PVC를 코팅하여 이루어지는 폴리염화비닐 코팅 얀이 제시되어 있다. 이러한 폴리염화비닐 코팅 얀은 원형의 심재로 인해 깔끔하게 원단을 구성할 수 있고 제품의 내구성 및 강도를 향상시킬 수 있으나, 외피의 단면 외측이 원형 형태인 등방성 구조로 성형되므로, 이러한 원형 단면 코팅사의 표면이 난반사 되지 않아서 관찰각도에 따른 불규칙한 광택이 관측되지 않고 외관이 반짝이지 않기 때문에 상품성이 저하되고, 상기 원형 단면 코팅사를 사용하여 제직된 직물의 촉감이 부족할 뿐만 아니라, 내구성, 강도, 난연성이 부족하여 용도가 제한된다는 문제점이 있다.

또한, 공개특허 제2006-14110호(발명의 명칭 : 사엽단면 인공지능형 고기능 복합섬유)에서는 제1폴리머 용융물, 제2폴리머 용융물이 시스-코아형 복합방사노즐에서 동시에 방사되어 이루어지는 시스-코아형 복합섬유가 제시되어 있는데, 이러한 시스-코아형 복합섬유는 피딩되는 원사에 폴리머 용융물이 압출되어 구성되는 것이 아니라, 2종의 폴리머 용융물이 시스-코아형 복합방사노즐에서 동시에 방사되어 구성되므로 복합섬유의 내구성, 강도가 심각하게 부족하며, 복합섬유를 사용하여 원단을 제조할 때 모가 나거나 납작해져서 깔끔하게 원단을 형성할 수 없다는 문제점이 있다.

이러한 기존의 복합사 또는 코팅사들이 제시되어 있지만, 선스크린 제품에 대해서 친환경, 안전성은 물론 에너지 절감형 소재 제품에 많은 관심이 기울여지고 있으며, 선진국 시장 중심으로 고도의 열반사를 구현하여 에너지 절감을 할 수 있는 인테리어 제품 수요가 늘어나고 있다. 에너지 절감을 위한 고도의 열반사를 구현한 선스크린 제품은 주로 알루미늄 증착방식에 근거한 제품개발이 주를 이루고 있으나, 증착방식의 경우 고순도의 알루미늄 금속을 이용하여 고진공 환경하에서 금속을 이온입자화 시켜 원단표면에 피복시키는 것을 특징으로 하고 있어, 원단과 금속 입자 사이의 밀착력 및 부착력을 향상시키기 위해 다시 후코팅 등의 공정이 필수적으로 요구되며, 사용되는 장비 역시 고가이고, 생산되는 제품의 폭의 제한되며, 생산속도가 느린 문제점이 여전히 존재하고 있다.

등록특허 제10-0666482호(발명의 명칭 : 폴리염화비닐 코팅 얀) 공개특허 제2006-14110호(발명의 명칭 : 사엽단면 인공지능형 고기능 복합섬유)

앞서 살펴본 기존 기술의 문제점을 해결하고, 따라서 본 발명의 목적은 상기와 같이 알루미늄 증착방법을 이용시의 단점인 장비의 고가 및 폭의 제한과 낮은 생산속도, 스크래치와 같은 외부 충격에 의한 피막층의 손상등의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 폴리에스테르 강력사를 코어로 하고, 상기 코어를 주위를 외피(sheath) 형태로 감싸는 코팅층을 갖는 코팅사를 직조하여 제조된 직물의 이면에, 염료 또는 안료와 바인더의 혼합물이 도포된 선스크린 직물 및 이의 제조 방법을 제공함으로써, 태양에 마주하는 원단면은 열반사율이 우수하고, 원단의 다른면은 투시성(See-Through)이 우수한 선스크린용 직물을 제공하고자 한다.

본 발명은 원형 단면의 폴리에스테르 강력사를 코어로 하고, 상기 코어를 주위를 원형 외피(sheath) 형태로 감싸는 코팅층을 갖는 코팅사를 직조하여 제조된 직물의 이면에, 염료 또는 안료와 바인더의 혼합물이 도포된 에너지 절감형 선스크린 직물에 관한 것으로, 상기 코팅층은, 열분해 실리카, 실리카 에어로겔 및 버블비드로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상을 포함하는 열반사형 미세입자와 열가소성 수지가 혼합된 유/무기 복합 코팅층이고, 상기 바인더는 코팅사의 코팅층의 열가소성 수지와 접합특성이 높은 아크릴 또는 우레탄 바인더인 것을 특징으로 한다.

상기 코팅사의 전체 두께는 200-800마이크로미터이고, 상기 유/무기 복합 코팅층의 두께는 100-500마이크로미터인 것이 바람직하고, 상기 유/무기 복합 코팅층에 사용되는 열가소성 수지는, 폴리염화비닐(PVC), 폴리올레핀(PO) 및 열가소성 폴리올레핀(TPO)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 사용하며, 상기 코팅사의 코어와 코팅층에 사용되는 열가소성 수지 사이의 융점 차이가 적어도 20℃ 이상인 것이 바람직하다.

상기 코팅사의 코팅층에는 인계 난연제 또는 무기계 난연제가 추가적으로 더 포함될 수 있으며, 상기 코팅사의 인장강도는 10 N 이상이고, 신장률은 30% 미만인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 다른 실시 형태로는 에너지 절감형 선스크린 직물의 제조 방법을 들 수 있는데, 열가소성 수지와 열분해 실리카, 실리카 에어로겔 및 버블비드로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상을 포함하는 미세입자 및 가소제를 혼합하여 분산액을 제조한 후, 압출하여 칩 형태로 제조하는 컴파운딩 단계; 칩 형태로 컴파운딩된 코팅 쿨질을 코어 원사의 주위로 피복 코팅하여 유/무기 복합 코팅층을 형성하는 코팅 단계; 유/무기 복합 코팅층을 갖는 코팅사를 직조하여 직물을 제조하는 단계; 및 상기 직물의 이면에, 염료 또는 안료와 바인더의 혼합물을 도포하는 단계;를 포함한다.

이때 상기 바인더로는 코팅사의 코팅층의 열가소성 수지와 접합특성이 높은 아크릴 또는 우레탄 바인더인 것이 바람직하고, 상기 분산액을 제조하는 단계에서 인계 난연제 또는 무기계 난연제를 추가할 수 있다.

또한, 상기 염료 또는 안료와 바인더의 혼합물의 도포는, 스프레이 방식으로 수행되는 것이 바람직하며, 상기 스프레이 도포 단계 전에 열가공 단계를 추가할 수 있다.

본 발명에 따른 에너지 절감형 선스크린 직물은 우수한 투시성(See-Through)을 가지면서도 미적 감성이 뛰어나고, 특히 코팅사의 코팅층에 포함된 열반사형 미세입자에 의해 태양에 의한 복사열이 큰 열대 및 하절기에 효과적인 열 반사 특성을 가지므로, (냉방) 에너지 절감형 기능을 갖는다. 또한 기존의 알루미늄과 같은 고가의 금속증착방법을 사용하지 않고도 제조 가능하므로, 높은 가격 경쟁력을 갖는 기능성 선스크린 직물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 기능성 선스크린 직물 및 이의 제조 방법은, 기존의 우수한 에너지 절감형 선스크린 원단인 네덜란드 Verosol사의 “silverscreen” 제품과 비교하여도 대등한 에너지 절감 효율을 가지면서도, 원단의 표면과 이면에 각각 다른 색을 부여할 수 있어 선스크린에 패셔너블한 미적 감성표현이 가능하며, 높은 투시성의 특성을 갖는 장점이 있다.

도 1은 기존의 코팅사의 구조를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 코팅사 구조를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 선스크린 직물의 제조 단계를 나타낸 순서도 이다.
도 4는 본 발명의 코팅사를 사용하여 제조된 선스크린 직물의 이면에 염료 또는 안료와 바인더의 혼합물을 스프레이 방식으로 도포하는 방법을 도식적으로 나타낸 것이다.

이하에서는 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 에너지 절감형 기능성 선스크린 직물에 대해 더욱 상세히 살펴보고자 한다.

본 발명의 에너지 절감형 기능성 선스크린 직물의 제조에서는 도 2와 같이, 기존의 코팅사와는 구분되는 유/무기 복합 코팅층을 갖는 코팅사를 사용한다. 상기 코팅사의 중심에 위치하는 코어 부분의 원사로는 폴리에스테르 고강력사를 채용하였으며, 상기 코어 원사의 직경은 100 내지 500 데니어의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

이러한 코어 원사의 외피에 코팅된 유/무기 복합 코팅층을 형성하기 위한 코팅 조성물에는 열가소성 수지가 주성분으로 포함된며, 상기 열가소성 수지의 융점은 80 내지 220℃의 범위가 바람직하다. 상기 열가소성 수지의 구체예로서 폴리염화비닐(PVC), 폴리올레핀(PO) 및 열가소성 폴리올레핀(TPO)로 이루어진 군에서 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

특히, 상기 열가소성 수지로 PVC 수지를 사용하는 경우에는, 중합도가 800 내지 2000의 범위인 PVC 수지를 사용하는 것이 바람직한데, 상기 PVC 수지의 중합도가 2000보다 크면 내후성이 감소하는 문제점이 있다.

상기 유/무기 복합 코팅층을 형성하기 위한 코팅 조성물에 포함되는 열가소성 수지의 함량은 전체 코팅 조성물 총 중량 기준으로 40 내지 90 중량%의 범위가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50 내지 70 중량%의 범위로 사용될 수 있다.

상기 코팅 조성물에는 코팅사의 난연성을 향상시키기 위해 난연제가 더 포함될 수 있는데, 상기 난연제의 예로는 할로겐계, 인계 또는 질소계의 난연제 및 무기계 난연제로 금속 산화물 및 금속 수산화물이 사용될 수 있다. 하지만, 할로겐제 난연제는 친환경 측면에서 사용이 규제되고 있으므로, 인계 또는 무기계 난연제를 사용하는 것이 바람직하며, 좀 더 구체적으로, 예를 들면 무기계 난연제로는 마그네슘 디하이드록사이드, 알루미늄 트리하이드톡사이드, 징크 보레이트 및 안티모니 트리옥사이드 등이 있다. 또한 인계 난연제로 멜라민 포스페이트, 멜라민 폴리 포스페이트, 암모늄 포스페이트, 이소프로필페닐 디페닐 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 트리에틸 포스페이트, 레조시놀 디포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 마그네슘 디하이드록사이드, 알루미늄 트리하이드톡사이드 등을 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 난연제로는 상기 물질들 가운데 1종 혹은 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있으며, 상기 난연제의 함량은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 50중량%를 사용될 수 있고, 바람직하게는 10 내지 40중량%가 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 코팅 조성물에는, 코팅사의 기능성을 더욱 향상시키기 위해 기타 다양한 기능성 첨가제가 더 추가될 수 있는데 활제, 자외선 안정화제, 원활한 배합을 위한 기능성 필러 등을 들 수 있는데, 이러한 기능성 첨가제의 첨가량은 전체 코팅 조성물 총 중량을 기준으로 1 내지 15중량%의 범위이다. 자외선 안정제로는 벤조페논계 화합물 또는 지당(Titanium oxide, TiO2)가 사용될 수 있으며, 기능성 필러로는 탄산칼슘, 항균제, 흄드 실리카(Fumed silica), 실리카 에어로겔, Glass Bubble(3M사) 등과 같이 열반사형 미세입자를 기능성 필러를 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 코팅사는, 코어 원사의 외부로 상기 코팅 조성물이 코팅되어 피복되는 형태로 두께가 약 100 내지 500 마이크로 미터의 범위로 코팅될 수 있으며, 상기 코어 원사 및 코팅층을 포함하는 코팅사 전체의 직경은 200 내지 800 마이크로 미터의 범위 일 수 있다. 상기 코팅사는 코어 원사와 코팅 소재 간의 융점차이가 최소 20℃ 정도 되어야 하며, 적절한 탄성을 가져 주름이 잘 생기지 않고, 형태안정성, 항균성, 색상 적용성이 우수하다.

또한, 상기 코팅사는 인장강도는 300 마이크로 미터 코팅사 기준으로 10N 이상이며, 신장률은 30% 미만의 특성을 갖는다. 이와 같은 본 발명의 코팅사를 직조하여 제조된 직물은 난연성 및 색상 발현성이 우수하며, 좀 더 구체적으로는 직물의 산소 지수값이 27 이상이며, 일광견뢰도가 blue scale 기준 7등급 이상을 갖는다.

본 발명의 코팅사를 직조하여 제조된 직물은, 제조과정 중에서 텐터 및 건조 공정과정 중에서 코어 원사와 유/무기 복합 코팅칭 사이의 열적 융착을 유도하여 더욱 고정화시킬 수 있으며, 이로 인해 본 발명의 직물은 블라인드 또는 선스크린 원단의 소재로 사용될 경우 높은 견고성을 유지할 수 있다.

코팅 조성물의 제조

코팅 소재의 원료 수지(열가소성 수지 등) 및 가소제를 상온에서 전체 코팅 조성물 대비 40 내지 90 중량% 양으로 배합기에 넣고 약 20분 동안 분산한 후, 난연성 부여를 위해 난연제를 전체 코팅 조성물 대비 5 내지 50중량%로 첨가하고 추가로 약 10분 정도 분산시킨다.

또한 기타 기능성을 부여할 수 있는 첨가제, 예를 들면 활제, 안료, 자외선 안정제, 항균제, 기능성 필러 등을 첨가할 수 있는데, 상기 기능성 필러로, 열반사형 기능성 미세입자인 열분해 실시카(Fumed silica), 실리카 에어로겔, 및 Glass Bubble(3M사) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 첨가한다. 상기 기능성 필러의 경우에는 마스터 배치화시켜 후술하는 압출 컴파운딩 단계에서 혼합하여 투입할 할 수 있으며, 추가되는 기능성 필러의 양이 전체 코팅 조성물 대비 10wt% 이하인 경우에는 열가소성 수지와 같은 원료 수지의 분산 과정 중에서 직접 투입하여 분산 단계를 진행하는 것도 가능하다.

최종 분산이 끝난 후, 상기 코팅 조성물을 사용하여 압출 컴파운딩 공정을 진행하는데, 이때 사용되는 컴파운딩 압출기는 코팅 조성물의 분산성을 최대로 유지할 수 있도록 트윈 스크류(이중스크류)가 장착된 압출기를 사용한다. 압출기의 온도는 100 내지 200℃의 범위로 조절하며, 상기 분산이 완료된 코팅 조성물을 트윈 스크류 압출기의 호퍼(Hopper)에 투입하여 압출 공정을 진행하는데, 코팅 조성물의 원료 수지인 열가소성 수지가 PVC인 경우에는 150 내지 210℃의 온도범위에서 압출 공정을 진행하는 것이 바람직하다.

앞서 언급한 바와 같이. 상기 코팅 조성물에 추가하여 사용되는 기능성 첨가제 (활제, 안료, 자외선 안정제, 항균제 및 기능성 필러 등)는 마스터 배치를 이용하여 압출기 호퍼에 특정비율을 첨가하여 압출 컴파운딩 공정을 진행한다. 또한 선택적으로 난연제 및 첨가제를 먼저 코팅 조성물에 혼합시켜 분산한 뒤, 다시 재컴파운딩 하는 방법을 사용항 수 있는데, 수분과 가스에 민감한 난연제의 특성상, 가스 배출시설이 있는 트윈스크류가 장착된 압출기를 사용하여 압출 컴파운딩 공정을 진행하여 친환경 공정을 구현할 수도 있다.

유/무기 복합 코팅층을 갖는 코팅사를 제조하기 위해서, 본 발명에서는 코어 원사러 폴리에스테르와 같은 일반 고강력사를 사용하며, 상기 고강력사를 압출기의 다이스 노즐에 통과시키면서, 앞서 언급한 바와 같이 컴파운딩된 코팅 조성물을 정량 코팅한 후, 권취 한다. 압출 코팅기로는 싱글 스크류가 장착된 압출기를 사용하며, 코팅온도 범위는 100 내지 210℃에서 조절 가능하며, 코어로 사용되는 원사와 코팅 조성물의 원료 수지인 열가소성 수지의 용융 특성을 고려하여 150 내지 180℃의 온도로 조절할 수 있다. 코팅온도가 210℃이상의 고온인 경우에는, 코어 원사의 용융 및 탄화가 발생할 수 있으므로 바람직하지 않으며, 코팅속도는 300 내지 1000m/min의 범위 내에서 조절할 수 있다.

직물의 제조

앞서 살펴본 방법으로 제조된 코팅사를 사용하여, 통상적인 정경, 제직 및 텐타 공정을 거쳐 본 발명의 직물을 제조한다.

상기 정경공정은 설계된 직물의 길이, 밀도, 폭 등에 맞도록 경사(세로실)을 빔(Beam)에 권취하는 작업이며, 필요에 따라 적절한 실의 가닥수, 적절한 길이 만큼 권취한다. 이렇게 정경된 경사용 코팅사와 위사용 코팅사를 사용하여 제직 단계를 거친다.

제직 공정이란 상기 경사용 코팅사에 대하여 직각으로 위사용 코팅사를 일정한 규칙에 따라 경사 1가닥 또는 2가닥을 아래 위로 교차하여 직물을 만드는 공정을 말하며, 이렇게 제직된 생성물을 텐터기(Tenter)를 사용하여 폭을 일정하게 고정시켜 주는 공정인 텐터 단계를 거친다.

상기 텐터 단계에서는, 텐타기에서 직물의 양쪽 변사 부분을 핀이나 클립으로 잡아서 위사 방향으로 일정 폭을 유지하면서 텐타의 온도를 130 내지 210℃까지 승온하여 고정시킬 수 있는데, 이때 코팅사의 원사와 피복부분인 코팅층은 부분적으로 용융되면서 서로 단단하게 붙게 되어 고정화된다.

이렇게 제조된 상기의 원단을 1차 열가공한 후, 스프레이 단계 및 수지고착 열처리 단계를 수행한다. 상기 스프레이 단계는 도 3과 같은 방식으로 직물의 이면에 대해 수행되며, 이때 사용되는 스프레이 코팅액은 염료 또는 안료와 바인더의 혼합물인 에멀젼액이며, 상기 염료 또는 안료는 필요에 따라 검은색 또는 흰색 등의 다양한 색(color)을 선택하여 사용될 수 있으며, 상기 수지 고착 열처리 단계를 거침으로써, 피복 재료인 직물과 안료, 염료, 바인더 등을 포함한 에멀젼액과의 고착을 유도함으로써, 본 발명의 선스크린용 직물 원단을 완성한다.

본 발명의 선스크린용 직물 원단의 이면에 코팅되는 에멀젼액에 포함되는 염료 또는 안료의 색은 농색의 단일색을 선택할 수 있을 뿐만 아니라, 노즐의 배열 및 도포액의 수량을 조절함으로써 불규칙적인 혼합색을 구현하는 것도 가능하며, 바람직하게는 농색계열의 에멀젼을 선택하는 것이 투시성(See-Through) 측면에서 더욱 바람직하다.

이러한 제조 방법을 통해서 하기의 표 1과 같이 열반사형 나노 입자를 포함하는 경우인 코팅사를 사용하여 직물을 제조한 실시예 1과 포함하지 않는 코팅사를 사용한 비교예 1의 직물을 제조한 후, 각각의 직물에 대해 에너지 반사율, 흡수율, 투과율 및 g-value를 측정하여 그 결과를 표 2에 정리하였다. 반사율, 흡수율 및 투과율을 측정하기 위하여 UV-Visible Spectroscopty를 사용하였다.

본 발명의 구체적인 직물 제조 단계는 도 3에 제시된 바와 같이 수행되었으며, 이를 간략히 설명하면 다음과 같다.

먼저 표 1과 같은 조성의 코팅 조성물을 균일하게 분산시켜 혼합한 후, 이를 호퍼에 이송하고, 압출기에서 압출(이송, 가소화, 혼련 및 도출 단계를 포함하며, 온도는 약 120~130℃)하여 컷팅함으로써 칩 형태로 제조하는 컴파운딩 단계(S10) 후에 폴리에스터 코어사 주위로 얇게 피복시키는 코팅 단계(S10)를 거친다. 상기 코팅 단계에서는 컴파운딩 단계에서 칩 형태로 제조된 컴파운드를 호퍼로 이송하고, 혼련, 토출되어 압출기 끝단에서 피복장치로 정량 공급되어 해사되는 코어사에 피복 코팅되며, 압출기 온도는 약 150~180℃의 범위로 조절되며, 코어 원사의 해사 속도는 약 700m/min 이다.

이후에 경사방향으로 코팅사콘수 빔 작업을 거치는 정경단계(S30)를 거친 후, 경사방향과 위사방향으로 실을 교차시켜 직조하는 제직단계(S40)를 거치는데 제직 속도는 약 280RPM으로 조절된다.

제직된 직물의 형태 안정성을 부여하기 위해 좌,우의 경사와 위사의 교차정도에 유의하여 약 130~150℃의 온도에서 약 3~6m/min의 속도로 열가공 단계(S50)를 거친 후, 도 4와 같이, 노즐의 타입, 노즐 개수, 패브릭 속도, 펌핑량, 노즐간 거리, 노즐과 도포되는 원단의 거리등을 최적화하여 직물의 이면에 스프레이 코팅을 진행한다. 이러한 스프레이 코팅은 약 80 - 100℃의 온도범위에서 약 2~ 4m/min의 속도로 진행되는 것이 바람직하다.

	코어 원사	유/무기 복합 코팅층		스프레이코팅액
		열가소성 수지	열반사형 미세입자	염료 또는 안료	바인더
실시예 1	폴리에스테르 강력사	PVC	열분해 실리카, 실시카 에어로겔 및 3M Glass Bubble	흰색 안료	아크릴/우레탄
비교예 1	폴리에스테르 강력사	PVC	-	흰색 안료	아크릴/우레탄

실시예 1의 코팅 조성물에는, 열가소성 수지인 PVC 수지(LS-100, LG화학) 100 중량부와 열반사형 미세입자인 열분해 실리카, 실시카 에어로겔 및 Glass Bubble(3M)의 혼합물 8 중량부 및 가소제(NEO-T, 애경유화) 39 중량부; 활제, 항균제, 자외선 안정제, 열안정제 등의 기능성 첨가제 2 중량부, 안료 2 중량부, 열안정제(RUP-110, 아데카코리아) 5 중량부, 복합 난연제(FRP-9400-1, CNB) 15 중량부가 사용 되었으며, 비교예 1에는 상기 열반사형 미세 입자를 제외하고는 동일한 조성을 사용하였다.

또한, 스프레이 코팅액에서는 실시예 1과 비교예 1 모두 공통적으로 아크릴수지/우레탄수지 바인더 22중량%, 용매로 2-프로판올과 증류수의 혼합물을 사용하였고, 흰색 안료로는 듀폰사의 R-103 안료 각각의 경우에 모두 3중량%의 동일한 양으로 사용하였다.

	RS(Solar reflectance)	TS(Solar transmittance)	AS(Solar absorbance)	TV(Total visible light tansmittance)	g-value
실시예 1	75.6	8	16.4	7.6	12.1
비교예 1	67	16	21	18	22

상기 표 2에서 Rs(Solar reflectance)는 열반사율, Ts(Solar transmittance)는 열투과율, As(Solar absorptance)는 열흡수율을 의미하며, 이들의 총합은 이론적으로 100%의 값을 갖는다, 또한 Tv(Total Visible light transmittance)는 가시광선 투과 총량을 의미하며, 이러한 Tv값이 작으면 태양광선의 투과가 적게 되어 눈부심(glare) 현상이 적고, 안에서 바깥으로의 투시성(See-through)이 우수하다.

g-value는 원단을 통해 태양으로부터의 열이 원단 이면으로 투과되는 정도를 의미하는 것으로, g-value가 낮을수록 외부의 태양열을 잘 차단할 수 있음을 나타내며, 예를 들어 g값이 10이면, 태양빛(열)이 100이라고 가정할때, 10이 열의 형태로 투과된다는 것을 의미한다.

이러한 g-value는 TS(열투과도)와 AS(열 흡수율)의 2차 변환값의 합으로 구할 수 있는데, Ts 의 경우 태양이 직물을 뚫고 직접 투과되는 파장영역의 에너지값을 측정하여 구할 수 있고, As는 순수한 태양 빛(또는 태양열)이 원단으로 흡수된 열을 의미하며, 이의 2차 변환값은 열이 원단상 축척된 후, 이면쪽으로 전달되는 변환율을 의미한다.

실시예 1과 비교예 1의 실험결과를 비교해 보면, 열반사형 미세입자를 포함하는 복합사를 사용하여 제조된 직물의 경우, 가시광선 투과 총량(Tv)이 낮아 눈부심 현상이 적고, 투시성이 우수하며, 낮은 g-value 값을 보여 외부의 태양열을 효과적으로 차단하는 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

또한, 상기 실시예 1에서 적용한 방법과 동일하게 제조된 본 발명의 직물 원단의 이면에 검은색 안료를 포함한 스프레이 코팅액을 사용하여 스프레이 코팅을 수행하여 실시예 2를 제조하였다. 상기 실시예 2와 대비되는 비교예 2-1 및 비교예 2-2는 모두 열반사형 나노 입자를 포함하지 않는 점만을 제외하고는 동일한 제조 방법으로 제조되었으며, 상기 비교예 2-1은 흰색 안료, 비교예 2-2는 검은색 안료를 사용하여 스프레이 코팅이 진행되었다.

실시예 1과 비교예 2-1 및 2-2의 스프레이 코팅액 조성은 안료를 제외하고는 앞선 실시예 1과 동일한 스프레이 코팅액의 조성을 사용하였으며, 흰색 안료의 경우 듀폰사의 R-103 안료를 사용하였으며, 검은색 안료의 경우 BASF사의 K0095 안료를 사용하였다.

이렇게 제조된 각각의 직물에 대해 앞서 표 2와 동일하게 에너지 반사율, 흡수율, 투과율 및 g-value를 측정하여 그 결과를 표 3에 정리하였다.

구분	Rs	Ts	As	Tv	g-value
실시예 2	75.6	8	16.4	4.6	12.1
비교예 2-1(WHITE)	67	16	21	18	22
비교예 2-2(BLACK)	3.2	2.2	94.6	2.2	26.6

상기 표 3의 결과를 살펴보면, 앞선 표2에서 확인되었던 결과와 유사하게 열반사형 미세입자를 포함하지 않는 비교예 2-1과 2-2에 비해 열반사형 미세입자를 포함하는 실시예 2의 직물이 이면에 코팅되는 안료의 색에 관계없이, 가시광선 투과 총량(Tv)이 낮아 눈부심 현상이 적고, 투시성이 우수하며, 낮은 g-value 값을 보여 외부의 태양열을 효과적으로 차단하는 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

마지막으로 본 발명의 실시예 2의 선스크린 직물 제품과 기존의 VEROSOL사의 알루미늄 증착 가공 처리된 제품(비교예 3-1) 및 알루미늄 입자를 스크린 코팅한 Ferarri 사의 제품(비교예 3-2)에 대해 비교 성능 실험을 동일한 조건에서 수행하였다. 본 발명으로 제조된 선스크린 직물 제품(실시예 3)의 기본적인 물성은 다음의 표 4와 같다.

상기 비교예 3-1의 VEROSOL사 제품의 경우, 일반 Glass fiber 직물상에 알루미늄 증착가공을 한 것이고, Ferarri사의 스크린 코팅 제품(비교예 3-2)은 일반 Glass fiber 직물의 한쪽 면에 알루미늄 입자를 혼입한 스크린 코팅 제품으로, 각각에 대해 측정한 실험결과는 표 5와 같다.

중량(g/㎡)	500g/㎡ ± 5%	125tex 코팅사 적용
밀도(/inch)	경사 = 52 × 위사 = 48
조직	2 by 2 (Basket)
공극률(%)	약 4%

구분	Rs	Ts	As	Tv	g-value
실시예 3	75.6	8	16.4	4.6	12.1
비교예 3-1	75	5	20	5	14
비교예 3-2	55	10	35	9	18

상기 표 5의 실시예 3과 비교예 3-1 및 3-2의 비교 실험 결과에서 확인할 수 있듯이, 열반사율이 우수한 미세입자(열분해 실리카, 실리카 에어로겔, 및/또는 Glass Bubble)를 사용한 컴파운드를 피복재료로 사용한 본 발명의 코팅사 제조방법이 적용된 직물의 이면에 스프레이에 방식으로 안료와 바인더가 균일하게 도포되어 결합된 선스크린 원단(실시예 3)의 경우 태양열을 1차적으로 열 반사시키거나 열 흡수를 시키는 비율을 높여 투과열 확산을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 단일 색상의 알루미늄 증착제품과 비교하여도 우수한 반사성능을 보이고, 이면의 농색 COLOR에 의한 투시성 측면에서도 우수함을 확인할 수 있었다.

또한 본 발명의 선스크린 직물의 제조 방법은, 기존의 알루미늄 증착 제품에 비해 가격 경쟁력이 뛰어나며, 충격에 의한 표면의 스크레치(scratch) 및 벗겨짐, 일광, 습기 등에 대한 내구성 측면에서도 우수함을 알 수 있다.

1 : 심부 2: 외피
10 : 코어 원사 20 : 유/무기 복합 코팅층
30 : 열가소성 수지 40 : 열반사형 미세입자
50 : 스프레이 코팅액 교반조 60: 스프레이 노즐
70 : 스프레이 코팅 장치

Claims (10)

1. 원형 단면의 폴리에스테르 강력사를 코어로 하고, 상기 코어를 주위를 원형 외피(sheath) 형태로 감싸는 코팅층을 포함하는 코팅사를 직조하여 제조된 직물의 이면에, 염료 또는 안료와 바인더의 혼합물이 도포된 선스크린 직물에 있어서,
   상기 코팅층은, 열분해 실리카, 실리카 에어로겔 및 버블비드로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상을 포함하는 열반사형 미세입자와 열가소성 수지가 혼합된 유/무기 복합 코팅층이고,
   상기 바인더는 코팅사의 코팅층의 열가소성 수지와 접합특성이 높은 아크릴 또는 우레탄 바인더이며,
   상기 유/무기 복합 코팅층은 상기 열가소성 수지 100 중량부를 기준으로 열반사형 미세입자 8중량부를 포함하며,
   상기 코팅사의 인장강도는 10 N 이상이고, 신장률은 30% 미만인 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 선스크린 직물
2. 제1항에 있어서,
   상기 코팅사의 전체 두께는 200-800마이크로미터이고, 상기 유/무기 복합 코팅층의 두께는 100-500마이크로미터인 것을 특징으로 하는 에너지 절감형 선스크린 직물
3. 제1항에 있어서,
   상기 유/무기 복합 코팅층에 사용되는 열가소성 수지는, 폴리염화비닐(PVC) 또는 열가소성 폴리올레핀(TPO)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 에너지 절감형 선스크린 직물
4. 제3항에 있어서,
   상기 코팅사의 코어와 코팅층에 사용되는 열가소성 수지 사이의 융점 차이가 적어도 20℃ 이상인 것을 특징으로 하는 에너지 절감형 선스크린 직물
5. 제1항에 있어서,
   상기 코팅사의 코팅층에는 인계 난연제 또는 무기계 난연제가 추가적으로 더 포함되는 것을 특징으로 하는 에너지 절감형 선스크린 직물
6. 삭제
7. 열가소성 수지와 열분해 실리카, 실리카 에어로겔 및 버블비드로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상을 포함하는 미세입자 및 가소제를 혼합하여 분산액을 제조한 후, 압출하여 칩 형태로 제조하는 컴파운딩 단계;
   칩 형태로 컴파운딩된 코팅 물질을 코어 원사의 주위로 피복 코팅하여 유/무기 복합 코팅층을 형성하는 코팅 단계;
   유/무기 복합 코팅층을 갖는 코팅사를 직조하여 직물을 제조하는 단계; 및
   상기 직물의 이면에, 염료 또는 안료와 바인더의 혼합물을 도포하는 단계;를 포함하며, 상기 바인더는 코팅사의 코팅층의 열가소성 수지와 접합특성이 높은 아크릴 또는 우레탄 바인더인 것을 특징으로 하는 에너지 절감형 선스크린 직물의 제조 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 분산액을 제조하는 단계에서, 인계 난연제 또는 무기계 난연제를 추가하는 것을 특징으로 하는 에너지 절감형 선스크린 직물의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서,
   염료 또는 안료와 바인더의 혼합물의 도포는, 스프레이 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 에너지 절감형 선스크린 직물의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서,
    스프레이 도포 단계 전에 열가공 단계가 추가되는 것을 특징으로 하는 에너지 절감형 선스크린 직물의 제조 방법.
    
    

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