KR101777862B1 - 원적외선을 방출하는 기능성 침구 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원적외선을 방출하는 기능성 침구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원적외선 방사층을 형성하되 그 하부에 열전도층을 배치함으로써 원적외선 방사 효율을 크게 향상시키고 정전기 발생을 억제할 수 있는 원적외선을 방출하는 기능성 침구에 관한 것이다.
Description
본 발명은 원적외선을 방출하는 기능성 침구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원적외선 방사층을 형성하되 그 하부에 열전도층을 배치함으로써 원적외선 방사 효율을 크게 향상시키고 정전기 발생을 억제할 수 있는 원적외선을 방출하는 기능성 침구에 관한 것이다.
종래 일반적으로 사용되고 있는 침구는 매트형태로 쿠션재와, 상기 쿠션재의 외부를 내, 외피로 감싼 후, 상기 내, 외피의 둘레면을 재봉 처리하여 구성하게 된다.
그러나 위와 같은 일반적인 침구는 사용자에게 소정의 쿠션력만을 제공할 뿐, 이외의 별다른 기능성은 부여하지 못하다는 단점이 있다.
한편, 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 근래에는 쿠션재의 상면에 옥이나 맥반석 혹은 세라믹 등으로 제작된 단일체의 방사부재를 접착시켜, 사용과정에서 인체에 유익한 음이온이나 원적외선이 방사되도록 한 기능성 침구가 개발되어 사용되고 있다.
원적외선은 적외선 중 파장이 긴 것을 말한다. 빛은 일반적으로 파장이 짧으면 반사가 잘 되고, 파장이 길면 물체에 도달했을 때 잘 흡수되는 성질이 있으며 침투력이 강해서 사람의 몸도 이 적외선을 쐬면 따뜻해진다. 이러한 열작용은 각종 질병의 원인이 되는 세균을 없애는 데 도움을 주고, 모세혈관을 확장시켜 혈액 순환과 세포 조직 생성에 도움을 준다. 노화 방지, 신진대사 촉진, 만성 피로 등 각종 성인병 예방에 효과가 있다.
일례로, 공개실용신안 제20-2009-0002295호에는 외피와, 상기 외피의 수용공간에 삽입되는 쿠션재를 포함하는 침구에 있어서, 상기 쿠션재의 상면에는 직물지가 부착되며; 상기 직물지의 상면에는 카본과 숯가루, 토르말린, 모나자이트 및 바인더로 이루어진 혼합물을 도포시켜 음이온 및 원적외선을 방사하는 코팅층이 형성되도록 함을 특징으로 하는 음이온 및 원적외선을 방사하는 기능성 침구가 개시되어 있다.
또 다른 예로, 등록특허 제10-1375654호에는 원단(11)과, 촉감과 흡습력을 높이기 위해 소프트한 솜으로 이루어지는 외층부(12) 및 형태를 유지하고 복원력을 높이기 위해 상기 외층부보다 상대적으로 하드한 솜으로 이루어지는 내층부(13)가 순차적으로 놓여져 퀼팅되어 결합되는 상부 속통(10)과; 원단(21)과, 촉감과 흡습력을 높이기 위해 소프트한 솜으로 이루어지는 외층부(22) 및 형태를 유지하고 복원력을 높이기 위해 상기 외층부보다 상대적으로 하드한 솜으로 이루어지는 내층부(23)가 순차적으로 놓여져 퀼팅되어 결합되는 하부 속통(20);을 포함하여 이루어지며, 상기 상부 속통과 하부 속통의 각 내층부(13, 23)가 서로 마주보도록 놓여진 상태에서, 상기 상부 속통과 하부 속통의 맞대어진 가장자리를 따라 상부 속통과 하부 속통을 결합하여 이루어지며, 상기 상부 속통(10)과 하부 속통(20) 사이에는 은나노, 숯 또는 황토가 함유된 기능성 섬유(30)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 다층구조를 갖는 침구가 개시되어 있다.
다만, 공개실용신안과 등록특허는 단순히 원적외선을 방사하는 물질을 코팅한 것으로서, 실제 원적외선 방사량, 방사에너지는 크지 않아 알려진 바와 같은 노화 방지, 신진대사 촉진, 만성 피로 등 각종 성인병 예방에 효과를 크게 기대할 수 없어 실제 상업적으로 판매가 거의 이루어지고 있지 않은 실정이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 원적외선 방사층을 형성하되 그 하부에 열전도층을 배치함으로써 원적외선 방사 효율을 크게 향상시키고 정전기 발생을 억제할 수 있는 원적외선을 방출하는 기능성 침구을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 원적외선을 방출하는 기능성 침구는 원적외선을 방출하는 솜 또는 패딩으로 이루어지는 보온층과; 상기 보온층 위에 배치되는 단열층과; 상기 보온층 아래에 배치되는 원적외선 방사층과; 상기 원적외선 방사층 아래에 배치되는 열전도층;으로 구성되되, 상기 단열층은 부직포를 아크릴 수지 및 물을 포함하는 바인더에 함침하여 이루어지며, 상기 원적외선 방사층은 섬유와 광물 분말이 함유되고, 상기 열전도층은 열전도 분말을 함유하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 원적외선을 방출하는 기능성 침구에 있어서, 광물 분말은 맥반석, 게르마늄 및 황토 중 어느 적어도 어느 하나를 1~50㎛의 입도로 분쇄한 것이고, 상기 열전도 분말은 탄소나노튜브 및 그래핀 중에서 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 원적외선을 방출하는 기능성 침구에 있어서, 열전도층의 아래에는 전도성 단섬유로 이루어지는 융털층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 원적외선을 방출하는 기능성 침구에 있어서, 열전도층 및 융털층은 은나노 용액 100중량부에 대하여 탄소나노튜브 및 그래핀 중 어느 하나의 성분 1~5중량부와, 수용성 접착제 5~20중량부를 혼합한 용액을 마련하는 단계와, 원단 표면에 상기 용액을 분사하여 열전도층을 형성하는 단계와, 상기 열전도층이 완전 건조되기 전에 상기 열전도층 표면에 전도성 단섬유를 고압 분사한 다음 건조하여 융털층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 원적외선을 방출하는 기능성 침구는 원적외선 방사층을 형성하되 그 하부에 열전도층을 배치함으로써 원적외선 방사 효율을 크게 향상시키고 정전기 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 원적외선을 방출하는 기능성 침구의 구조를 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 본 발명의 설명에서 동일 또는 유사한 구성요소는 동일 또는 유사한 도면번호를 부여하고, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 원적외선을 방출하는 기능성 침구의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 원적외선을 방출하는 기능성 침구(100)는 솜 또는 패딩으로 이루어지는 보온층(101)과, 상기 보온층(101) 위에 배치되는 단열층(102)과, 상기 보온층(101) 아래에 배치되는 원적외선 방사층(103)과, 상기 원적외선 방사층(103) 아래에 배치되는 열전도층(104)으로 구성된다.
상기 보온층(101)과, 단열층(102)과, 원적외선 방사층(103)과, 열전도층(104)은 모두 적층된 다음 퀼팅(quilting)을 통해 결합하는 것을 예시할 수 있다.
상기 보온층(101)은 일반적으로 널리 알려진 솜을 사용할 수도 있고, 원적외선을 방출하는 패딩을 사용할 수도 있다. 여기서 원적외선을 방출하는 패딩은 대한민국 등록특허 제10-1560133호에 개시된 원적외선 방출 기능을 갖는 농업용 패딩의 구성요소를 모두 포함하여 이루어질 수 있는 것으로서, 그 자세한 설명은 생략한다. 다만, 이하에서는 보온층이 일반 솜으로 이루어지는 것을 중심으로 설명한다.
상기 단열층은 부직포 또는 직물을 아크릴 수지 및 물을 포함하는 바인더에 함침하여 이루어질 수 있다.
그리고 상기 단열층이 부직포로 이루어지는 경우 섬유를 개면, 혼면 및 카딩을 순차적으로 수행하여 시트 형상으로 만들고, 아크릴 수지와 물로 이루어지는 바인더에 함침하고 건조하여 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
이러한 단열층은 침구의 최상단에 배치되어 내부의 열이 외부로 쉽게 빠져나가지 못하도록 하는 역할을 한다.
상기 원적외선 방사층은 섬유와 광물 분말을 혼합하여 솜 또는 부직포 형태로 가공하여 이루어질 수 있다.
여기서, 광물 분말은 원적외선 방사 효율이 우수한 소재라면 특별한 제한은 없으나, 맥반석, 게르마늄 및 황토 분말을 1~50㎛의 입도로 분쇄한 것을 예시할 수 있다.
상기 원적외선 방사층은 직물 또는 부직포 등의 원단을 바인더와 광물 분말이 혼합된 함침 용액에 함침한 다음, 열풍 건조 등을 수행하여 제조할 수 있다. 여기서 바인더는 디비닐벤젠 가교 폴리스티렌, 가교 폴리아크릴로니트릴, 에폭시 수지, 폴리비닐피리딘, 폴리에틸렌이민과 물을 1 : 0.5~2 중량비로 혼합하여 이루어지며, 바인더 100중량부를 기준으로 광물 분말 1~10중량부를 혼합하여 함침 용액을 마련하게 된다. 그리고 함침 용액에는 물 100중량부 기준으로 에틸렌 글리콜 1~5중량부를 더 포함하여 분산성을 향상시키는 것이 바람직하다.
상기 열전도층은 원적외선 방사층 아래에 배치되어 침구 내부의 열과 사용자의 신체 열 사이의 열교환이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 역할을 한다. 예를 들어 침구 내부의 온도가 높은 경우에는 사용자의 신체 쪽으로 열을 공급하고, 침구가 놓인 바닥 온도가 높은 경우에는 열을 흡수하여 침구 내에서 축열하도록 하 는 역할을 수행한다.
특히 본 발명에서는 원적외선 방사층에서 원적외선을 방사하도록 하는 것을 주요 기술적 특징으로 하는데, 열전도층은 난방이 이루어지는 바닥의 열을 원적외선 방사층으로 전달함으로써 원적외선이 다량으로 방사될 수 있도록 돕는 역할도 수행하게 된다.
상기 열전도층도 상기 원적외선 방사층과 마찬가지로 함침 용액에 함침하여 열풍 건조하여 제조할 수 있다.
구체적으로, 상기 열전도층은 직물 또는 부직포 등의 원단을 바인더와 열전도 분말이 혼합된 코팅 용액에 함침하거나 원단 표면에 분사하여, 열풍 건조 등을 수행하여 제조할 수 있다.
은나노 용액 100중량부에 대하여 탄소나노튜브 및 그래핀 중 어느 하나의 성분 1~5중량부와, 수용성 접착제 5~20중량부를 혼합한 코팅 용액을 마련하는 단계와, 원단 표면에 상기 코팅 용액을 분사하여 열전도층을 형성하는 단계로 이루어질 수 있다.
상기 코팅 용액에는 탄소나노튜브 및 그래핀을 분산시킬 수 있도록 계면활성제를 은나노 용액 100중량부 기준으로 0.1~1중량부 더 첨가해야 하는데, 예를 들어 소듐 리그노 설포네이트 (Sodium lignosulfonate), 소듐 도데실설페이트 (Sodium lauryl sulfate (SDS, Sodium dodecyl sulfate) 등을 예시할 수 있다.
소듐 리그노 설포네이트 (Sodium lignosulfonate), 소듐 도데실설페이트 (Sodium lauryl sulfate (SDS, Sodium dodecyl sulfate) 등을 생략하는 경우에는 나노 물질의 특성상 탄소나노튜브 및 그래핀이 서로 응집되기 때문에 코팅의 균일성을 확보하기 어렵다.
그리고 은나노 용액은 이미 잘 알려진 바와 같이 항균 작용을 위해 사용되는 것으로서, 0.1M 질산은 수용액 500mL를 제조하고, poly(N-vinyl-2-pyrrolidone)을 5% 농도로 이소프로필 알코올에 녹여 전체 부피가 500mL가 되게 한 다음, 두 용액을 혼합하여 얻을 수 있는 것을 예시할 수 있다. 그리고 건조 과정에서 알코올 내지 수분이 제거되어 은나노가 입자 상태로 환원되고 수용성 접착제가 경화되면서 전도층을 형성하게 된다.
상기 수용성 접착제는 수용성 아크릴 접착제이고, 열전도 분말은 열전도성이 우수한 세라믹 소재, 탄소나노튜브 및 그래핀 중에서 적어도 어느 하나인 것을 예시할 수 있다.
접착 성분으로서 수용성 접착제를 사용하는 이유는 별도의 용제 없이 상기 질산은 수용액에 들어있는 물을 용제로 공유할 수 있으며, 코팅 용액 내에서 고르게 분산될 수 있기 때문이다.
상기 열전도 분말 중에서 탄소나노튜브 및 그래핀은 세라믹 소재보다 열전도 성능이 우수할 뿐만 아니라, 높은 전기전도도를 가지기 때문에 신체와의 마찰 등으로 인해 침구에 대전된 정전기를 제거하는 역할도 수행한다.
한편, 상기 열전도층(104)의 하면에는 전도성 단섬유로 이루어지는 융털층(105)이 추가적으로 형성될 수 있다.
상기 융털층(105)은 상기 열전도층이 완전히 건조 또는 경화되기 전에 열전도층 표면에 전도성 단섬유를 고압 분사하여 융털층을 형성하되, 상기 전도성 단섬유는 섬유사를 상기 코팅 용액에 함침 및 건조하여 이루어지는 단계와, 상기 직물 원단을 건조하여 상기 전도성 단섬유를 상기 전도층에 접합시키는 단계를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 융털층은 촉감을 부드럽게 하고 보온성을 극대화할 뿐만 아니라, 신체에 접촉할 때 부드러운 촉감을 주고, 상술한 바와 같이 정전기 발생이 억제되는 작용을 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 원적외선을 방출하는 기능성 침구의 보다 바람직한 실시예를 통해 보다 상세히 설명한다.
폴리에스테르 솜으로 이루어지는 보온층 위에는 부직포를 아크릴 수지 및 물을 포함하는 바인더에 함침하여 이루어진 단열층을 적층하고, 보온층 아래에는 직물을 맥반석 분말이 함유된 함침 용액으로 코팅된 직물로 이루어지는 원적외선 방사층을 적층하고, 원적외선 방사층 아래에는 직물 원단을 바인더와 열전도 분말이 혼합된 코팅 용액에 함침하여 이루어지는 열전도층을 적층한다. 적층된 각 층은 퀼팅 작업으로 결합하여 본 발명의 원적외선을 방출하는 기능성 침구 제조를 완료한다.
여기서, 함침 용액은 디비닐벤젠 가교 폴리스티렌과 물을 1 : 0.5 중량비로 혼합한 바인더를 마련하고, 바인더 100중량부를 기준으로 맥반석 분말 5중량부와, 에틸렌 글리콜 1중량부로 이루어진다.
코팅 용액은 0.1M 질산은 수용액과, poly(N-vinyl-2-pyrrolidone)을 5% 농도로 이소프로필 알코올에 녹인 용액을 1 : 1의 중량비로 혼합한 다음,여 전체 부피가 500mL가 되게 한 다음, 두 용액을 혼합한 은나노 용액을 마련한다. 은나노 용액 100중량부에 대하여 탄소나노튜브 1중량부와, 수용성 아크릴 접착제 10중량부와, 소듐 리그노 설포네이트 (Sodium lignosulfonate) 0.5중량부로 이루어진다.
상기 실시예 1에서 열전도층의 하면에 전도성 단섬유로 이루어지는 융털층을 더 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 원적외선을 방출하는 기능성 침구를 제조하였다.
[비교예 1]
위 실시예 1에서 열전도층을 생략한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 원적외선을 방출하는 기능성 침구를 제조하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 얻어진 기능성 침구를 사용하여 하기의 시험을 하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
시험 1(원적외선 방출량 시험)
상기 실시예 1에서 얻어진 기능성 침구를 사용하여 KFIA-F1-1005법에 의거하여 40℃에서의 원적외선 방사율 및 방사에너지를 측정하였고, 아래 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 맥반석함량(중량부) | 원적외선 방출량 방사율(5~20㎛) |
원적외선 방출량 방사에서지(W/㎡) |
| 실시예 1 | 5 | 0.914 | 4.05*102 |
| 실시예 2 | 5 | 0.945 | 4.35*102 |
| 비교예 1 | 5 | 0.856 | 3.79*102 |
이와 같은 본 발명에 따른 침구는 열전도층이 생략된 비교예 1에 비해 원적외선을 방출량이 크다는 것을 확인할 수 있었다.
특히 사용자의 신체에 접촉하는 면에 전도성 단섬유로 이루어지는 융털층을 추가함으로써, 원적외선 방사율 및 방사에너지가 극대화된다는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 기능성 침구
101 : 보온층
102 : 단열층
103 : 원적외선 방사층
104 : 열전도층
105 : 융털층
101 : 보온층
102 : 단열층
103 : 원적외선 방사층
104 : 열전도층
105 : 융털층
Claims (4)
- 원적외선을 방출하는 솜 또는 패딩으로 이루어지는 보온층과;
상기 보온층 위에 배치되는 단열층과;
상기 보온층 아래에 배치되는 원적외선 방사층과;
상기 원적외선 방사층 아래에 배치되는 열전도층;으로 구성되되,
상기 단열층은 부직포를 아크릴 수지 및 물을 포함하는 바인더에 함침하여 이루어지며,
상기 원적외선 방사층은 섬유와 광물 분말이 함유되고,
상기 열전도층은 열전도 분말을 함유하며;
상기 열전도층의 아래에는 전도성 단섬유로 이루어지는 융털층이 형성되고,
상기 열전도층 및 융털층은,
은나노 용액 100중량부에 대하여 탄소나노튜브 및 그래핀 중 어느 하나의 성분 1~5중량부와, 수용성 접착제 5~20중량부를 혼합한 용액을 마련하는 단계와, 원단 표면에 상기 용액을 분사하여 열전도층을 형성하는 단계와, 상기 열전도층이 완전 건조되기 전에 상기 열전도층 표면에 전도성 단섬유를 고압 분사한 다음 건조하여 융털층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원적외선을 방출하는 기능성 침구.
- 제1항에 있어서,
상기 광물 분말은 맥반석, 게르마늄 및 황토 중 적어도 어느 하나를 1~50㎛의 입도로 분쇄한 것이고,
상기 열전도 분말은 탄소나노튜브 및 그래핀 중에서 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 원적외선을 방출하는 기능성 침구.
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