KR101909945B1

KR101909945B1 - 태양광 흡수 발열 가공제 및 그를 이용한 기능성 직물

Info

Publication number: KR101909945B1
Application number: KR1020150106503A
Authority: KR
Inventors: 유영철; 권오성
Original assignee: (주)석경에이티
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2018-12-19
Also published as: KR20170013612A

Abstract

본 발명은 ZrC, SiC, B4C 등의 탄소 화합물, AZO, GZO, AGZO 등의 적외선 흡수 복합 산화물, ATO, ITO, FTO, SnO₂ 등의 Tin계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 입자로서 평균직경 10~2000nm 의 나노입자의 분산액 및 고착제를 포함하는 태양광 흡수 발열 가공제 및 그를 이용한 기능성 직물을 제공한다. 본 발명의 가공제 및 가공방식에 의하면 나노입자들의 크기가경 10~2000nm 이므로 분산이 잘되며 안정성이 있으므로 후가공이 가능하며 입자의 크기가 작기 때문에 혼입률이 낮아져서 원단의 색상의 변화가 거의 없는 태양광 발열 흡수 기능성 직물을 제조할 수 있다.

Description

태양광 흡수 발열 가공제 및 그를 이용한 기능성 직물{SOLAR HEATING AGENT AND FUNCTIONAL TEXTILE USING THE SAME}

본 발명은 태양광 흡수 및 발열을 이용한 광발열직물에 관한 것이다.

최근 생활수준의 향상 및 고급화, 다양화, 차별화 등을 요구하는 소비패턴의 변화로 특별한 가치를 가지는 의류제품에 대한 요구가 증가하고 있으며, 특히 고기능성 아웃도어 의류가 일상복화되면서 기능성 제품에 대한 소비자의 관심이 높아지고 있다.

또한 데님이 젊음을 상징하는 패션제품화 되면서 계절에 관계없이 일년내내 착용하는 의복으로 착용되고 있으나, 특유의 차가운 촉감으로 인하여 가을 겨울 시즌에는 착용자의 불만이 야기되고 있다. 이러한 소비자의 요구에 따라 데님제품의 단점을 보완한 보온성 및 발열 기능성의 데님제품에 관심이 모아지고 있다.

가을 겨울용 데님제품은 주로 보온성을 향상시키는 방식으로, 주로 피부에 닿는 이면쪽에 기모가공하여 함기량을 높여 보온성을 향상시키는 방식, 방풍용 코팅 또는 필름 라미네이팅 가공을 통해 통기성을 낮추어 보온성을 향상시키는 방식의 제품이 개발되어 일부 판매되고 있다. 따라서 이에 대응하여 일반적인 보온성 향상 수준을 넘어선 고기능성을 지닌 차별화된 데님제품의 개발이 필요하다.

또한 야외활동의 증가와 전세계적인 에너지 절감 운동으로 인하여, F/W시즌 및 간절기용 의류제품에 따뜻함을 더해주는 기술에 대한 요구가 높아지고 있다. 그리고 소비의 중심이 과거 내복을 선호하던 기성세대에서 젊은 세대로 확대되면서, 고기능성 의류 시장이 급격하게 성장하고 있으며 주로 합성섬유 제품에서 다양한 기능성이 요구되던 이전과는 달리 천연소재 제품에서도 기능성에 대한 요구가 확대되고 있다. 아울러 최근 일본 등의 선진국에서 주도적으로 개발 및 판매하고 있는 온감 기능성 의류제품으로 인하여, 국내 및 해외 시장에서 단순한 보온성 향상 제품이 아닌 특수한 발열 기능성을 가진 제품에 대한 관심이 높아지고 있다.

최근 새롭게 개발된 섬유제품용 온감 기능성 기술은, 물질이 액체에서 고체, 고체에서 액체로 변화하면서 흡열 또는 발열하는 에너지양이 높은 물질(상전이 물질, PCMs)을 사용하는 기술, 섬유의 친수성을 극도로 높여 고분자에 물이 흡착되면서 발열하는 성질을 극대화하는 흡습발열 기술, 인체에서 나오는 복사열을 반사하는 체열반사 기술 등이 개발되었고 일부 제품화되어 현재 판매되고 있다. 그러나 상품화된 제품 중에서는 실제 완제품 안에 기능성 물질(PCMs 마이크로캡슐 및 흡습발열 섬유 등)의 함량이 적은 경우가 많고, 환경 조건이나 착용자의 상황에 따라 성능 발현이 미흡한 경우가 많아, 소비자의 요구를 충족시키지는 못하고 있는 실정이다. 한편, 나일론, 폴리에스터, 아크릴 등의 합성섬유 제조 시에 광발열무기 입자를 혼합 방사하는 방법이 있다. 이들 제품은 세탁 및 마찰에 대한 내구성이 우수하지만 섬유의 기본 물성이 달라지는 등 제조과정의 기술적인 문제로 인하여 주로 부직포 등에서 활용되는 수준이다. 따라서 의류제품에는 활용이 제한된 상황이며, 재료 성격상 시장 상황에 따른 빠른 대응이 불가능하며, 소재의 사용량이 많고 이에 비해 기능성이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은 태양광을 활용하여 태양광을 흡수 및 발열(원적외선 축열)하는 가공제를 개발하여 야외활동에 적합한 데님 등의 소재에 코팅하여 광발열 소재로 사용하는 것을 목적으로 한다.

또한 F/W시즌용 청바지를 비롯한 다양한 데님 제품을 대상으로 태양광 흡수 및 발열 기능성을 부여하는 가공제 및 관련 가공공정을 개발하는 것을 목적으로 한다.

또한 데님 제품에 적합한 색상 및 분산안정성을 갖춘 기능성 가공제 개발하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 태양광 흡수 및 발열 특성을 가진 무기입자를 활용한 가공제 개발 및 관련 가공공정에 관한 것이다. 또한 데님의 색상 및 물성을 고려하여 태양광 흡수 및 발열 기능성이 우수한 물질을 선정하고, 가먼트 가공 및 프린트 공정 적용이 가능하도록 마이크로 단위 및 나노 단위로 입자 사이즈 조정한 제품이다.

본 발명의 태양광 흡수 발열 가공제는 ZrC, SiC, B4C 등의 탄소 화합물, AZO, GZO, AGZO 등의 적외선 흡수 복합 산화물, ATO, ITO, FTO, SnO2 등의 Tin계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 입자로서 평균직경 10~2000nm 의 나노입자의 분산액 및 고착제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 나노입자의 표면은 입자의 0.1~30 wt% SiO₂ 로 코팅된 것을 특징으로 한다.

상기 가공제는 수계 또는 비수계 방식으로 광발열 가공 분산액과 코팅액이 혼합된 것을 특징으로 하며, 상기 고착제는 유도체 또는 바인더이며, 수성/유성 아크릴 바인더, 수성 폴리 우레탄으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가공제는 필름, 섬유, 직물의 코팅에 사용될 수 있다.

본 발명의 가공제를 가먼트 염색 또는 프린팅 방식으로 직물에 적용하여 태양광 발열 기능성 직물, 특히 데님류를 가공할 수 있다.

상기 가공제의 양은 직물의 0.1~1중량% 인 것이 바람직하다.

본 발명의 가공제를 적용하여 가공된 직물은 1~10℃ 사이의 광발열 효과를 가지는 것을 특징으로 한다. 따라서 다양한 색상의 직물에 사용될 수 없던 문제점들을 본 발명의 가공방법에 의하면 섬유의 색상은 그대로 유지하면서 발열 기능을 나타낼 수 있다.

또한 데님을 비롯한 직물의 색상 및 물성을 고려하여 태양광 흡수 및 발열 기능성이 우수한 물질을 선정하고, 가먼트 가공 및 프린트 공정 적용이 가능하도록 마이크로 단위 및 나노 단위로 입자 사이즈 조정한 가공제를 제조할 수 있다.

기존의 방사방식에서는 상기 입자들은 수마이크론~수십마이크론의 입자크기였으므로, 검정색을 띠므로 가공할 수 있는 색상이 한정적이었으나 본 발명의 가공방식에 의하면 상기 입자들의 크기는 직경 10~2000nm 이므로 분산이 잘되며 안정성이 있으므로 후가공이 가능하며 입자의 크기가 작기 때문에 혼입률이 낮아져서 원단의 색상의 변화가 거의 없다는 장점이 있다.

도 1은 최신 온감 기능성 기술의 모식도이다.
도 2는 태양광 흡수 및 발열 무기입자를 이용한 의복의 효과를 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 원사 혼입 방사 기술의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 가공제 제조를 위한 무기입자의 분산 모식도이다.
도 5는 본 발명의 무기입자의 분산 메커니즘의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 가먼트 염색, 가공공정을 활용한 가공 모식도이다.
도 7은 본 발명의 가먼트 프린팅 공정을 활용한 가공 모식도이다.
도 8은 본 발명의 가공제를 사용하여 가공한 직물의 광특성 및 광발열 특성을 나타낸 그래프이다.

이하에서는 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

1.광흡수 및 발열 기능성 물질 조사 및 선정

광흡수 및 발열 성능이 우수한 물질 조사하고 해당물질의 광특성(UV Spectrophotometer)을 측정하였다.

태양광 흡수 및 발열 기능성 섬유제품이란, 태양광 특히 적외선을 흡수하여 이를 열로 전환하여 외부 환경에 대응하여 적극적으로 발열하는 기능성 섬유제품임. 따라서 추운 계절에 이러한 섬유소재를 활용한 의복을 착용하고 야외활동시 태양광을 흡수하면 일반 의복보다 온도가 높게 올라가 착용자에게 온감을 줄 수 있는 제품이다.

외부 환경조건을 적극적으로 활용하는 지능형 가공 기술로, 전기에너지, 수분 등 다른 에너지원을 필요로 하지 않으며, 야외활동시 자연적으로 받게 되는 태양광만으로 발열 기능이 발현되며, 태양광이 약하거나 또는 그늘이나 실내에 들어가 태양광이 감소하더라도, 발열량이 일부 줄어들 뿐, 다른 온감기능성 가공(상전이 물질, 흡습발열 등)과 같이 섬유소재가 차가워지거나 보온성이 저하되는 등의 반작용이 없다는 장점이 있다.

광발열 재료로 금속이 대표적이나, 금속은 분산성을 높이기가 어렵고 폭발 가능성이 있으므로 직물에 적용하기 어렵다. 현재까지 태양광 흡수 또는 차단과 관련한 물질로 알려진 무기입자의 특성은 다음의 표와 같다.

화합물	색	굴절률	분광반사율(%)				열전도율 (W/m℃)
화합물	색	굴절률	자외선	가시광선	근적외선	원적외선
이산화규소	백	1.54	81-92	82-91	79-91	60	1-11
규산알루미늄	백	1.37	82-92	82-92	82-92	86	5
산화알루미늄	백	1.77	95-100	87-100	72-92	87	36-46
산화티탄	백	2.50	8-20	15-100	88-94	88	7-10
산화아연	백	1.95	3-5	85-100	96-98	85	-
산화주	백	2.00	5-50	58-87	80-86	86	-
탄화지르코늄	흑	-	13-16	13-15	15-75	76	12
탄화규소	회색	-	13-17	16-23	9-19	90	270
카본블랙	흑	-	1	1	1	100	-

이러한 기능성 가공에 사용되는 무기물질은 적외선을 흡수하여 원자 진동을 하며 가시광선을 흡수하여 전자적 전이를 거쳐 다시 원적외선의 형태로 방사하고, 특히 태양빛의 95%인 적외선과 가시광선 이상의 단파당 영역의 흡수율이 높고, 이보다 파장이 긴 원적외선 영역에서는 높은 반사율을 갖는 이상적인 물질로 알려져 있다.

본 발명에서는 태양광 흡수 발열 소재로 ZrC, SiC, B4C등 탄소 화합물, AZO, GZO, AGZO등 적외선 흡수 복합 산화물, ATO, ITO, FTO, SnO2 등의 Tin계 화합물 등으로부터 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용하였다.

2. 광발열 소재 물성 평가 및 분산테스트

수 마이크론에서 수십 마이크론 크기의 상기 광발열 소재를 활용하여 습식 분산기 (Beads mill)을 사용하여 Top-down 방식으로 분산 실험 진행하였다.

분산 진행 소재로서 ZrC, SiC 등을 사용하였으나, 분산 진행시 0.3㎛까지 분쇄하였으나 자체 안정성 확보가 어려웠다. 그리고 안정성 확보를 위해 소량의 계면활성제를 사용이 필요하다고 판단하였다.

수분산 타입은 30~500nm까지 입자 사이즈 조절, 용제 타입은 3㎛ 이하에서 입자 사이즈 조절가능하였다. 분산 약제의 1차 입경을 FE-SEM(TEM)으로 확인하여 조대입자의 유무를 확인하고 데님제품에 안정적인 적용을 위해 점도를 20cPs 이하로 관리하였다.

그리고 거품발생을 저감하기 위한 계면활성제(분산제) 최소화하였으며, 중성 영역대의 pH 에서 분산하였다.

용제 타입의 분산 안정성 확보 및 광발열 효과를 극대화시키기 위해를 위한 입자의 표면에 SiO₂ 코팅을 한다. 이때 SiO₂ 코팅은 광발열 소재의 0.1~30 wt% 가 바람직하다. 실리카가 코팅되지 않은 ATO와 실리카가 코팅된 ATO를 섬유에 코팅시 광발열 효과 1.5배 이상 차이가 난다.

광발열 가공제는 수계 또는 비수계 방식으로 광발열 가공 분산액과 코팅액이 혼합된 완성액으로 이루어지며, Film, 섬유, 의류 제조에 이용될 수 있다.

본 발명의 광발열 소재를 함유한 가공제로 코팅시 1~10℃ 광발열효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 광발열 가공제의 코팅량은 Film / 섬유 / 의류 1kg 당 광발열 소재 0.1 ~ 10g 사용한다.

코팅시 사용되는 섬유용 고착제 (유도체, 바인더) : 수성/유성 아크릴 바인더, 수성 폴리 우레탄 등이 있다.

3. 가공공정

현재까지는 섬유제조사에서 세라믹을 혼입방사한 섬유를 제조하거나, 후가공 업체에서 카본 계열의 입자를 원단에 후가공(프린팅 등)하여 발열 효과를 내는 제품이 일부 소개되고 있다.

1) 원사혼입 : 나일론, 폴리에스터, 아크릴 등의 합성섬유 제조 시에 무기 입자를 혼합 방사하는 방법이다. 이들 제품은 세탁 및 마찰에 대한 내구성이 우수하지만 섬유의 기본 물성이 달라지는 등 제조과정의 기술적인 문제로 인하여 주로 부직포 등에서 활용되는 수준임. 따라서 의류제품에는 활용이 제한된 상황이며, 재료 성격상 시장 상황에 따른 빠른 대응이 불가능한 단점이 있다. 즉, 기존 직물에 코팅하는 것은 방사방식에 의하며, 기능성이 떨어진다는 문제점이 있다.

2)후가공법 : 무기 입자를 아크릴산계 고분자, 우레탄 고분자, 라텍스 등의 바인더와 혼합하여 실, 섬유, 편물, 부직포 등에 코팅 또는 프린트하는 방법이 주로 사용되고 있다. 이 방법은 기술적으로 용이하나 촉감, 세탁 및 마찰에 대한 내구성이 떨어지는 단점이 있다.

일반적으로 기능성 의류의 경우, 특수 기능성 물질을 함유한 합성섬유를 사용하거나, 직편성물 상태에서 발수성, 방오성 등과 같은 기능성 가공을 하거나 코팅 및 라미네이팅 가공을 하고, 이러한 기능성 원단을 재단 및 봉제하여 의류제품으로 제조하고 있다. 그러나 데님제품의 경우 주로 천연섬유인 면섬유를 사용하여 푸른색 인디고로 염색한 면사와 염색을 하지 않은 백색의 면사(또는 백색 면/폴리에스터 혼방사)를 Twill 조직으로 직조한 형태로 다른 직편성물에 비해 기능성 합성섬유 사용이 어렵다.

또한 특유의 오래 입어 바랜듯한 느낌의 심미적 효과를 나타내기 위하여 가먼트 상태에서 다양한 물리적 또는 화학적 방법으로 탈색 및 취화를 하고 있다. 이를 워싱공정이라고 하며, 샌드 블러스팅, 스톤 워싱과 같은 물리적 가공방법과 차아염소산, 과망간산, 효소 등을 사용하는 화학적 가공방법을 함께 사용하는 방식이 대부분으로 탈색뿐만 아니라 섬유 자체를 손상시키는 방식이다. 따라서 데님 의류제품에는 기능성 가공이 되어 있는 원단을 사용하는 것이 어려우며, 또한 가먼트 상태에서는 봉제 상태의 변형, 단추 및 부자재 등의 변형, 변색 등의 문제가 발생할 가능성이 있기 때문에, 일반적인 원단 가공에서 사용하는 가공약제에 침지 후 물리적 압착, 고온 열처리 등의 공정을 적용할 수 없기 때문에, 다양한 기능성 가공을 시도하기 어려운 제한점이 있어왔다.

그러므로 이러한 제한점을 해결하기 위하여 가먼트 가공기술 및 가공제의 개발이 필요하며 본 발명의 가공공정에 따른 가공제의 특성은 다음의 표와 같다.

구분	내용	공통
수분산 타입 광발열 가공제	- 가먼트 가공 공정용 - 입자 사이즈 200 nm	유통 및 보관에 적절한 분산안정성
용제 분산 타입 광발열 가공제	- 프린트 및 코팅 공정용 - 입자 사이즈 3 ㎛ 이하	유통 및 보관에 적절한 분산안정성

특히 본 발명에서의 가먼트 가공공정은 원단 가공과 같이 160℃ 이상의 고온 열처리를 필요로 하지 않으며, 염색공정과 유사하게 제품 전체에 균일하게 분포하는 것이 가능하다. 따라서 가공공정이 간단하며, 우수한 세탁 내구성이 확보되고, 촉감 등에 대한 영향이 적어 의류제품으로의 활용이 용이하다는 장점이 있다.

가. 광 흡수 및 발열 가공제 개발

본 발명의 광발열 가공제는 가먼트 가공을 위한 수분산 타입 및 프린트 및 코팅공정을 위한 용제 분산 타입으로 나눌 수 있다.

입자의 분산 안정화 기술로서 수분산 및 용제 타입의 흡수 및 발열 가공제를 제조하였으며 Zeta Potential을 활용한 Charge 조절기술, 거품발생 저감하기 위한 계면활성제(분산제) 최소화, 및 중성영역대의 pH 분산이 필요하다.

면섬유제품에 산성 가공제를 사용하는 경우, 건조 및 열처리 공정 중에 산에 의한 셀룰로스 분해로 인하여 강도 저하가 심하게 나타나며 이로 인한 데님제품 인장 및 인열강도 저하가 많이 발생하기 때문이다. KC 의류제품(피부 접촉 의류제품)의 pH 규격은 4.0 ~7.5 이다.

또한 용제 타입의 분산 안정성을 확보하기 위해 재료 표면처리하였다.

가공 효율 향상 및 촉감 개선을 위하여 주요 입자의 크기 조절이 필요하며,수분산 타입은 30nm ~ 500nm까지 입자 사이즈 조절 가능하며 용제 타입은 3 ㎛ 이하에서 입자 사이즈 조절이 가능하다.

데님 원단 색상에 영향을 최소화할 수 있는 입자 사이즈 및 형태 조절할 필요가 있으며 색상이 연한 텅스텐계 화합물, 란탄계 화합물 등 다양한 재료를 혼합 사용 및 비율 조절하였다.

적합한 고착제는 음이온성, 비이온성 또는 양이온성 화합물, 특히 양이온성 화합물이며 폴리디알릴디메틸암모늄 화합물, 특히 이의 염 및/또는 예를 들면, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴아미드 및 폴리비닐피롤리돈과 이의 공중합체 등이 있다.

나. 개발 가공제를 활용한 가공 공정기술

1) 가먼트 염색 가공

염색한 원단으로 재단하여 옷을 만드는 기존의 방법과는 달리 완성된 옷을 그대로 염색시키는 염색 방법도 존재하는데, 이를 가먼트 염색(Garment Dyeing)이라고 부른다. 또한 가먼트 염색은 컬러가 자연스럽고 고급스러울 뿐 아니라, 동일 조건하에서도 어떻게 관리를 하느냐에 따라 다른 효과를 얻을 수 있어 시간이 지날수록 더욱더 내츄럴 하고 빈티지(vintage)한 멋을 느낄 수 있다.

본 발명의 광발열 소재 나노입자에 아크릴 우레탄 수지 또는 폴리에스터 우레탄 수지등과 같은 우레탄계 결합제를 혼합하여 물에 분산시켜 분산액을 제조하였다.

이러한 우레탄 수지는 수지내에 있는 우레탄 결합이 가교성(cross-linking) 및 견고성이 뛰어나 온도가 상승되어도 결합력의 훼손이 없어 최종 피복조성물의 손상을 야기시키지 않으므로 장기간 사용하여도 피막의 성능이 저하되지 않는 특징으로 가지고 있다. 즉, 일정한 성분비의 상기 발열소자 재료와 결합제를 잘 혼합한 후 고속분산기(High Speed Disperser)를 이용하여 1차 혼합공정을 거친다(1,000rpm으로 약 20∼30분 혼합 분쇄) 그후 3롤밀(roll mill) 분산방법을 통해 1회 통과(pass)공정을 거쳐 분산종료한다.

그후 상기 헥사 메틸렌 디이소시아네이트를 투입하여 잘 혼합하여 작업점도를 조절하였다. 상기 가먼트 염색 및 워싱용 장비를 활용하여 광발열 가공제 용액에 데님제품을 침지한 후 반응 개시제 투입하고 60℃ 이하의 저온에서 열처리하였다.(흡진 방식의 가공 공정기술 개발)

상기 분산액에는 나노입자의 혼입량이 적기 때문에 내세탁성을 유지하여야만 하므로 KS K　ISO 6330(또는 가공전 데님제품의 케어라벨 참조)에 따라 세탁 20회 후 성능 유지율을 평가하였다.

2) 프린팅 가공

기존의 효과적인 물질로 알려진 지르코늄 카바이드(ZrC) 등의 경우 타 입자에 비해 분산 안정성 확보가 어렵고 발열 성능 고려할 때 색상이 옅은 가공제 개발에 다소 어려움이 있다. 본 발명은 지르코늄 카바이드(ZrC) 나노입자를 사용함으로써 원 직물의 색상의 변화가 없고 발열효과를 얻을 수 있게 되었다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예 1 :실리카가 코팅된 ATO 입자 제조

55ℓ 용기에 습식 해쇄된 ATO 슬러리를 넣고 교반하였다. 슬러리의 ATO의 양은 1.25kg 이며, 여기에 증류수를 추가 투입하였다(증류수의 총량 14.008Kg). 또한 에틸알콜 3.26kg을 측량하여 투입하고 여기에 암모니아수 392g을 투입하여 혼합하였다. 5분 경과 후 TEOS 1kg을 측량하여 투입하고 12시간 교반 하였다. 이때 TEOS는 ATO 함량의 80 wt%를 사용하였다. 12시간이 경과 후 ATO 표면에 실리카가 고르게 코팅되고 반응이 종료되었다. 반응 종료 후 초순수를 사용하여 세정하여 이온종을 제거하였다. 이온종이 제거된 실리카가 코팅된 ATO를 세정, 건조하여 실리카가 코팅된 ATO를 얻을 수 있었다.

실시예 2 : 실리카가 코팅된 ZrC 입자 제조

실시예 1의 ATO분말 대신에 ZrC분말을 사용한 것 이외에는 동일하게 진행하여 실리카가 코팅된 ZrC 분말을 얻을 수 있었다.

실시예 3 : 실리카가 코팅된 ATO 입자 분산액 제조

실시예 1 에서 제조한 금속 산화물 복합체 분말 1,000g, 분산제로 BYK-9076(BYK-Chemie) 30g을 초순수 1500g을 볼밀을 이용하여 6시간 이상 충분히 혼합한 후, 습식 비즈 밀로 분산시켜 나노 분산액을 제조하였다.

또한 상기 분산액의 입도 분포를 레이저 회절법을 사용하여 측정한 결과, 중앙값은 80±30 ㎚이었고, 최대 입경이 1000 ㎚ 이상인 입자는 전혀 발견되지 않았다.

실시예 4 : 실리카가 코팅된 ZrC 입자 분산액 제조

실시예 3의 ATO 분말 대신에 ZrC 분말을 사용한 것 이외에는 동일하게 진행하였으며 상기 분산액의 입도 분포를 레이저 회절법을 사용하여 측정한 결과, 중앙값은 150±50 ㎚이었고, 최대 입경이 2000 ㎚ 이상인 입자는 전혀 발견되지 않았다.

실시예 5 : 광발열 가공제 제조

아래의 성분들을 포함하는 광발열 가공제를 제조하였다.

ATO 또는 ZrC 20% 수분산액: 50%

Pretreatment agents(금속염 킬레이팅): 5%

섬유 고착제(유도체): 5%

추가 물: 40%

합계: 100 % (용액 내 ATO 또는 ZrC 함량 10%)

실시예 6 : 광발열 가공제 코팅 ( 가먼트 염색)

가먼트 염색 가공방법으로 광발열 가공제 담지 후 워싱공정을 걸쳐 건조(150~200℃)공정을 거침으로서 광발열 가공제가 코팅된 데님 제품을 얻었다. (광발열 가공제의 사용량은 의류 1kg 당 광발열 가공제 0.5 ~ 5% 내로 사용하였다)

실시예 8 : 광발열 평가

광발열 기능성 평가법은 광조사 시 미가공 샘플과 가공샘플의 온도 변화를 측정하는 방식이다. (도 9)

- 램프 : IWASAKI 500W 등

- 램프~시료간 거리 : 50cm

- 센서 :　접촉식 센서

<시료>

<광발열 성능평가>

측정부위는 무늬가 없는 부위를 선택하여 측정하였다. 표 3은 ZrC 프린트, AT0 프린트의 측정결과이다.

즉, 대조편(광발열 소재 코팅 없음) 대비 ZrC 프린트가 8.1℃, ATO 프린트가 7.7℃ 상승하였다.

세탁내구성의 경우 KS K ISO 6330 중 9B(또는 제품케어라벨 참고) 교반식세탁기(일반세탁기)에 30℃, 정상회전 방식으로 20회 반복세탁 후 광 발열성의 유지 정도를 확인하는 것으로, 반복세탁 후 세탁전 성능의 70% 이상을 유지하였다.

본 발명의 가공방법에 따라서 가공된 직물은 고온 및 저온 보관에 적절한 내구성, 섬유제품 가공공정에 적합한 가공제의 분산 안정성을 확보할 수 있다.

Claims

ZrC, SiC, 또는 B4C 의 탄소 화합물, AZO, GZO, 또는 AGZO 의 적외선 흡수 복합 산화물과, ATO, ITO, FTO, SnO₂ 의 Tin계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 입자로서 평균직경인 10~2000nm 인 나노입자의 분산액 및 고착제를 포함하는 태양광 흡수 발열 가공제로서, 상기 나노입자의 표면이 입자의 0.1~30 wt% 의 SiO₂ 로 코팅된 것을 특징으로 하는 태양광 흡수 발열 가공제.
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제1항에 있어서, 상기 태양광 흡수 발열 가공제는 수계 또는 비수계 방식으로 광발열 가공 분산액과 코팅액이 혼합된 것을 특징으로 하는 태양광 흡수 발열 가공제.
제1항에 있어서 상기 고착제는 유도체 또는 바인더이며, 수성/유성 아크릴 바인더 및 수성 폴리 우레탄으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 태양광 흡수 발열 가공제.
제1항에 있어서, 상기 가공제는 필름, 섬유, 또는 직물의 코팅에 사용되는 것을 특징으로 하는 태양광 흡수 발열 가공제.
제1항, 제3항, 및 제4항 중 어느 한 항의 가공제를 가먼트 염색 또는 프린팅 방식으로 직물에 적용하여 가공하는 태양광 발열 기능성 직물의 가공방법.
제6항에 있어서, 상기 가공제의 양은 직물의 0.1~1중량% 인 것을 특징으로 하는 태양광 발열 기능성 직물의 가공방법.
제1항, 제3항, 및 제4항 중 어느 한 항의 태양광 흡수 발열 가공제를 가먼트 염색 또는 프린팅 방식으로 직물에 코팅하여 제조된 태양광 흡수 및 발열 기능성 직물.
제8항에 있어서, 상기 직물은 5~10℃ 사이의 광발열 효과를 가지는 것을 특징으로 하는 태양광 흡수 및 발열 기능성 직물.