KR20010074088A - 폐섬유로 구성된 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판및 그 제조법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐섬유를 이용하여 제조되는 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판에 관한 것으로 폐섬유로 구성된 합판의 제조과정 중 원적외선 방사체를 폐섬유의 표면에 균일하게 분포시켜 줌으로서 합판의 내부와 외부에 원적외선 방사체를 균일하게 분포시킬 수 있어 상온에서 흑체복사 대비 80% 이상의 원적외선 방사효율을 가지는 합판에 관한 것이다. 본 발명의 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판은 폐섬유를 원료물질로 사용함으로 자연보호와 자원절약의 파급효과가 있으며 원적외선 방사성, 항균성, 기계적 강도, 단열성, 방음성이 우수한 특징을 이용한 건축내장재, 건축외장재, 타일 및 바닥재로 사용될 수 있는 것이다.

Description

폐섬유로 구성된 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판 및 그 제조법 {Far-infrared emissive regenerated veneer board made of textile waste and process therefor}

인류의 문명과 함께 필수 불가결한 의복의 원료물질인 섬유는 최초 자연에서 얻어지는 천연섬유만이 사용되었으나 20세기 이후 화학공업의 발달과 더불어 여러 가지 합성섬유가 개발되어 인류의 생활을 풍요롭게 하였으나 이들은 대부분 자연분해가 되지 않는 성질을 가지고 있어 현재 인류는 폐섬유로 인한 심각한 환경오염의 문제에 직면해 있다.

최근 폐섬유로 인한 환경오염문제가 지각되며 이를 재활용하려는 연구가 폭넓게 진행되고 있다. 미국특허 제603782호에서는 폐섬유를 기계적으로 분해하여 혼합 후 부직포를 형성시켜 사용하는 기술을 소개하고 있으며 미국특허 제3978179호에서는 열가소성수지를 폐섬유와 혼합하여 바인더로 사용하여 형태안정성이 개선된 부직포의 제조가 가능하다는 기술을 소개하고 있다. 하지만 이들은 모두 폐섬유를 이용하는 것 이외에 아무런 장점이 없으며 기능성 또한 전혀 기대할 수 없다.

본 발명은 폐섬유를 이용하여 제조되는 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판에 관한 것이다. 원적외선은 전자파의 일종으로 빛이 스펙트럼을 투과할 때 유발되는 색의 배열에서 가시광선의 적선부에서 나타나는 한층 강한 열작용을 가진 방사선이다. 1800년 F. W. Hershel이 가시광선보다 열효율이 좋고 온도를 상승시키는 효과가 있음을 처음으로 발견한 이래 1835년 A. Amper에 의하여 적외선이라 명명되었으며 일반적으로 파장 대역에 따라 근원외선, 중간적외선, 원적외선으로 나뉘어진다.

원적외선은 근적외선보다 유기물질을 급속히 가열하는 성질이 강하므로 유기체인 인체에는 원적외선이 가장 유효한 것으로 알려져 있으며 방사, 심달력, 공명, 흡수 등의 특징을 가지고 있다. 원적외선의 생체에 대한 효과는 가온효과, 혈행촉진, 대사기능항진, 발한촉진, 진통효과 및 그 밖의 몇 가지 생리활성에 관한 연구가 보고되어 있다. 하지만 현재 의학적 이용에 사용되는 원적외선 관련 상품들은 화학적특성은 있으나 상온영역에서 원적외선방사가 쉽게 측정되지 않을 만큼 약해서 생체에미치는 원적외선의 작용과 효능에 대한 의문이 제기되고 있다.

한편, 원적외선의 물리적인 특성 중 방사의 특성은 빛이 전반적으로 가지고 있는 성질이며 가시광선 및 근본적외선과는 달리 원적외선은 심달력이 있어 피부 속으로 침투하여 인체조직 내부에 온열이 도달하여 생체물질을 부자 수준에서 활성화시키는 특징으로 빛의 심달력으로 인하여 열반응이 야기되어 온도가 높아지면서 생체조직 심부에 온열작용이 깊숙히 도달하게 되는 특징이다. 또한 공명 흡수작용의 특징이 있는데 이는 원적외선의 빛의 진동수는 인체를 구성하는 분자의 진동수와 동일한 범위 내에서 진동되면서 공명현상이 야기된다. 이때 체내에서 공명흡수된 원적외선은 인체활성화 에너지로 변화된다는 가설이 있다.

최근 원적외선의 여러 인체에 유용한 성질들이 알려지며 이의 적용을 위한 연구가 활발하게 진행되고 있는데 미국특허 제5787525호에서는 메트리스의 제조과정에서 미세한 직경을 가지는 전기석입자를 무게비로 7wt% 이내로 첨가된 직물을 사용하여 환자의 혈액순환을 도와서 건강의 증진에 도움을 주는 메트리스의 제조가 가능하다는 것을 보여주고 있다. 또한 미국특허 제5138133호에서는 전기장판의 제조 시 고분자물질에 미세한 세라믹분말을 첨가하여 원적외선이 방사되어 건강의 증진에 도움을 주는 전기장판의 제조가 가능하다는 것을 소개하고 있으며 현재 국내외에서 원적외선은 의식주관련 상품, 열기계관련 상품, 의료관련 상품, 식품관련 상품 등에 널리 적용되고 있다.

하지만 이들은 모두 상온에서 원적외선의 방사효율이 극히 낮아 제품의 효과가 미약한 것이 대부분이며 상온에서 원적외선 방사효율을 극대화시킨 폐섬유로 구성된 합판은 아직 존재하고 있지 않다.

본 발명의 폐섬유로 구성된 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판은 미세한 원적외선 방사체를 합판의 내부와 외부에 균일하게 분포시켜 줌으로 폐섬유로 구성된 합판의 넓은 표면적과 원적외선 방사체의 높은 원적외선 방사율에 기인된 상온에서 원적외선 방사효율이 높은 합판에 관한 것으로 폐섬유로 구성된 합판의 제조공정 전후에 수용성미네랄염의 수용액에 폐섬유 또는 폐섬유로 구성된 시트를 침지 시킨 후 화학적인 방법으로 미네랄성분을 석출시켜 미세한 입자의 형태로 시트 상에 분포시킨 후 합판을 제작하여 원적외선 방사효율을 효과적으로 배가시킨 원적외선 방사 합판을 제공하는 것이다. 본 발명에서는 폐섬유로 구성된 합판 상에 한 가지 이상의 미네랄미립자를 화학적인 방법으로 석출 고착시켜 줌으로서 종래의 단순히 물리적인 방법으로 세라믹분말을 제조하여 분포시키는 기술로는 달성할 수 없었던 매우 미세한 크기의 미네랄 미립자가 제공되어 노화나 세탁에 따른 기능성의 저하가 없으며 원적외선 방사효율이 효과적으로 개선된 물리적인 물성과 촉감의 변화가 없는 원적외선 방사 합판을 제공하는 진보된 기술을 제시하고 있다.

도면1은 본 발명의 폐섬유로 구성된 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판표면의 전자현미경 사진으로 평활하고 치밀한 구조를 가지고 있다는 것을 잘 보여주고 있다.

도면2는 본 발명의 폐섬유로 구성된 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판단면의 전자현미경 사진으로 폐섬유들이 압착되어 서로 융착 되어있는 것을 잘 보여주고 있다.

폐섬유로 구성된 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판은 원적외선 방사효율이 높은 미네랄수용액에 폐섬유로 구성된 시트를 침지시켜 습윤시키고 열처리를 통하여 수용성 미네랄성분을 안정화, 불수용화시켜 시트를 구성하는 폐섬유의 표면에미네랄 미립자를 석출시킨 다음 열융착의 방법으로 제조되는 원적외선 방사효율이 높은 합판을 제공하는 것이다.

본 발명의 합판을 구성하는 폐섬유는 그 조성이 셀룰로오스, 단백질, 폴리아크릴, 폴리아마이드, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리비닐알콜 중 한 가지 또는 두 가지 이상 임의 선택된 것이 사용될 수 있으며 굵기가 5㎛ 내지 100㎛ 사이이고 길이가 1mm 내지 300mm 사이인 것이 사용될 수 있다.

본 발명에 적용 가능한 폐섬유로 구성된 시트의 제조방법은 정면기를 이용하는 방법, 수분산법, 열융착법, 니들펀칭법이 사용될 수 있다. 본 발명에서는 정면기를 이용하여 두께와 폭이 일정한 폐섬유로 구성된 시트를 제조하였다.

본 발명의 폐섬유로 구성된 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판은 미네랄수용액에 폐섬유로 구성된 시트를 침지시킨 후 미네랄성분을 화학적으로 석출시키거나 원적외선 방사효율이 우수한 물질인 산화몰리브덴, 제2산화코발트, 제2산화철, 산화코발트, 규석, 규조토, 규사, 알루미나, 일라이트, 견운모, 적점토, 납석, 맥반석, 활석, 감람석, 지르콘, 제오라이트, 고령토, 석회석, 석고, 화산재, 도석, 사문석, 회토류 또는 숯의 분말 중 하나 또는 둘이상 임의 선택된 것이 첨가될 수 있으나 본 발명에서는 미네랄 수용액을 사용하여 원적외선 방사체를 화학적으로 석출시켜 주는 방법을 이용하였다.

본 발명에서 사용되는 미네랄수용액은 물에 지르코니움아세테이트, 물유리 또는 전이원소 산화물 중 1가지 또는 2가지 이상 임의 선택된 수용성 미네랄염이 무게비로 0.1wt% 내지 10wt% 사이의 조성비로 첨가되어 용해된 수용액이 적용될 수 있다.

미네랄성분을 안정화시켜 미립자를 형성시키는 화학적인 석출방법으로는 열을 이용하는 방법, 중화에 의한 방법, 염수용액을 이용하는 방법이 있으나 본 발명에서는 열을 이용하여 미네랄염의 미네랄성분과 짝이온을 이루는 성분을 제거하는 방법을 이용하였다.

미네랄 수용액이 도포된 시트는 온도 60℃ 내지 110℃ 사이에서 1초 내지 10분의 시간동안 열처리되어 용해된 미네랄성분의 짝이온을 제거시키고 안정화시켜 미세한 미네랄미립자를 시트를 구성하는 폐섬유의 표면에 균일하게 석출시킨다.

미네랄성분의 첨가 이후 폐섬유로 구성된 시트는 열롤러 또는 열프레스를 통하여 10㎏/㎠ 내지 30㎏/㎠의 압력으로 150℃ 내지 300℃의 온도로 2분 내지 20분간 고온압축처리 되어 원적외선 방사성, 항균성, 기계적 강도, 단열성, 방음성이 우수한 폐섬유로 구성된 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판를 제조할 수 있었다.

본 발명의 폐섬유로 구성된 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판은 수용성 미네랄성분을 화학적인 방법으로 불용화 안정화시켜 합판의 내부와 외부에 균일하게 부과하는 것이 가능하며 제조된 폐섬유 합판은 흑체복사 대비 원적외선 방사효율이 매우 높다는 것이 밝혀져서 이 획기적인 기술이 제조방법에 적용되어 얻어진 것이다.

이하, 본 발명의 실시예는 본 발명의 일부분을 보다 구체적으로 설명하고 있으나 본 발명의 내용이 이에 국한된 것은 아니다.

실시예

폐섬유로 구성된 시트의 제조

봉제공장에서 얻어진 폐섬유 50kg을 절단기와 타면기를 통하여 완전히 분해시키고 정면기를 통하여 폭 1.2m, 길이 2.4m, 두께 0.6m의 폐섬유로 구성된 시트를 제조하였다.

미네랄용액의 제조

물 9.5kg에 지르코니움아세테이트 0.5kg을 첨가하여 지르코니움아세테이트 수용액을 제조하여 제조된 시트를 5분 동안 침지시켜 시트에 미네랄성분을 부과시킨다.

건조 및 불용화 안정화 처리

미네랄 수용액이 도포된 시트를 온도 90℃에서 5분간 열처리하여 수용성 미네랄성분의 이온성분의 짝이온을 제거하여 불용성 미네랄미립자를 석출시킨다.

합판의 제조

제조된 원적외선 방사시트를 압력 10kg/㎠ 온도 200℃의 열롤러를 통과시키고 압력 20kg/㎠ 온도 200℃의 열압착기를 이용 폭 1.2m, 길이 2.4m, 두께 1.2cm의 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판을 제조하였다.

본 발명의 폐섬유로 구성된 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판은 폐섬유를 원료물질로 사용함으로 자연보호와 자원절약의 파급효과가 있으며 원적외선 방사성, 항균성, 기계적 강도, 단열성, 방음성이 우수한 특징을 이용한 건축내장재, 건축외장재, 타일 및 바닥재로 사용될 수 있는 것이다.

Claims (3)

1. 폐섬유가 무게비로 80wt% 내지 99wt% 사이이며 수분이 1wt% 내지 10wt%, 원적외선 방사체가 0.01wt% 내지 5wt%, 불순물이 1wt% 내지 10wt% 사이로 조성되어 원적외선 방사효율이 흑체복사 대비 80%내지 98% 사이인 폐섬유로 구성된 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판
2. 제 1항에 있어서 원적외선 방사체가 지르코늄아세테이트, 물유리, 실리콘, 산화몰리브덴, 제2산화코발트, 제2산화철, 산화코발트, 규석, 규조토, 규사, 알루미나, 일라이트, 견운모, 적점토, 납석, 맥반석, 활석, 감람석, 지르콘, 제오라이트, 고령토, 석회석, 석고, 화산재, 도석, 사문석, 회토류, 숯 중 임의 선택된 하나 또는 둘 이상 선택된 것을 특징으로 하는 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판
3. 폐섬유를 절단하고 타면기를 통하여 완전히 분해시킨 후 정면기를 통하여 폐섬유 시트를 제조한 후 원적외선 방사체를 부과한 후 열롤러나 열프레스를 통하여 압착하는 원적외선 방사효율이 우수한 기능성 합판의 제조방법