KR200346271Y1 - 열변색성 외피로 마감된 봉제인형 - Google Patents

Abstract

본 고안은 봉제인형에 관한 것이며, 보다 상세하게는 감온안료로 불리우는 열변색성 착색제가 입혀진 봉제인형으로, 충진재와, 이 충진재가 주입되어 부피감을 갖게되는 외피로 된 봉제인형에 있어서, 상기 외피는, 섬유층과, 유기안료 및 열변색성 조성물을 포함하는 마이크로 캡슐과 합성수지가 혼합되어 상기 섬유층 상면에 도포되는 열변색층을 포함하는 것이다.

Description

열변색성 외피로 마감된 봉제인형{Sewed figure covered with thermochromic outer-cover}

본 고안은 봉제인형에 관한 것이며, 보다 상세하게는 감온안료로 불리우는 열변색성 착색제가 입혀진 봉제인형이다.

인류의 염색가공기술은 꾸준이 발전하였고, 20세기로 들어서면서 온도에 따라 색상이 변하는 물질을 발명 및 발견하기에 이르렀다. 이러한 열변색성 물질은일정한 온도에서 비가역적으로 변하는 특성을 지녀 초기에는 군사목적으로 연구 및 활용되다가 20세기 중반에 이르러 실생활에서 이용되는 생활물품의 착색제로 그 연구방향이 전환되었다.

한편, 이러한 연구개발의 성과로 전자공여체와 전자수용체의 유극성 화합물 중에 열평형에 의한 전자수수기구에도 기초가 되는 열변색성 물질이 개발되어 일정온도에서 가역적으로도 색상이 변할 수 있게 되었다. 이후 상기 열변색성 물질은 세계각국으로 보급되어 한국에서는 감온안료, 일본에서는 시온안료, 독일에서는 카멜레온 안료, 미국에서는 서멀안료라고 지칭되었으며, 이러한 안료기술들은 노하우로 보호되고 있는 실정이다.

일반적으로, 이러한 열변색성 물질은 무기계 안료와 유기계 안료로 구분하여 사용된다. 무기계 안료는 대부분 중금속을 함유하는 화합물로서 견뢰도(내광, 내후성)는 우수하지만 그 안정성에 문제가 있으며, 유기계에 비해 가격이 비싸다. 반면, 유기계 안료의 경우 서모크로믹 액체 크리스탈 타입은 가격과 견뢰도 측면에서 다소 불리한 문제점이 있고, 마이크로 캡슐 타입은 액체 크리스탈 타입에 비하여 온도 민감성은 떨어지지만 가격면에서는 매우 경제적이고 온도범위 또한 어느 정도 선택적으로 조작할 수 있는 장점을 가진다.

이러한 열변색성 물질은 통상적으로 무색이나, 현색제와 반응하여 발색하는 전자공여 염료와 현색제를 배합한 후 이것을 온도 감지용 고급 지방산 알콜류에 용해시켜 온도에 의해서 가역적으로 변색할 수 있게 되며, 이를 통한 변색원리는 결정전이-PH변화-탈수-열분해,고상반응-전자공여체-수용체의 특정분위기 중의 전자수수-결정구조변화에 따르는 광학적 변화이다. 즉, 열변색성 물질은 색을 결정하는 역할을 하는 전자공여성 유기화합물, 농도를 결정해주는 역할을 하는 전자수용성 화합물, 및 변색온도를 결정해주는 역할을 하는 알콜류로 구성되며, 전자공여성 물질과 전자수용성 물질이 알콜류의 유기성 물질의 분위기 내에서 열적 평형에 따라 전자의 수수가 일어나 색소의 구조를 가지게 되어 발색하거나 류코(leuco)구조를 가지게 되어 무색으로 되는 것이다. 이때, 상기 열변색성 물질이 가역성을 가지기 위해서는 알콜류가 중요한 역할을 하게 된다.

또한, 이렇게 구성된 열변색성 물질의 소재로 쓰이는 색소는 산현색성 색소와 산성물질과의 사이에 전자의 교환에 의해 색을 띠는데 이는 온도에 의존한다. 그리고 제3의 성분인 유기용매에 의해 다시 복원되어진다. 왜냐하면 유기용매는 두 성분의 용해제로서 작용하며, 그 용해능력은 온도에 의존하기 때문이다. 즉 온도가 높아지면 용해능력이 높아져서 그 성분은 분리하는 현상으로 작용하고, 반대로 온도가 내려가면 용해능력이 낮아져 그 성분의 결합이 다시 이루어진다. 따라서 이들 색소는 고온측에서는 무색상으로, 저온측에서는 특정색상으로 발색을 한다.

이때, 상기 열변색성 물질이 제대로 변색을 하기 위해서는 세 성분이 항상 밸런스를 이루고 있어야 하는데, 이러한 상태를 유지할 수 있는 가장 좋은 방법이 마이크로 캡슐화라는 사실은 이미 공지의 사실로 잘 알려져 있다.

한편, 이러한 특성을 지닌 열변색성 물질을 섬유 또는 직물(이하 섬유로 칭함) 상에 처리하면, 열변색성 물질과 섬유간의 결합이 불안정하거나 섬유에 대한친화력이 전혀없어 내구성이 크게 떨어지는 문제가 있었다.

그러나, 상기 열변색성 물질을 앞에서 설명한 마이크로 캡슐화하여 섬유에 응용 가공하는 것이 가능하게 되면서 이러한 문제의 해결 실마리를 찾게 되었다. 이때, 마이크로 캡슐화란 수 내지 수백 마이크로의 매우 작은 고분자 물질로 된 캡슐 내에 어떤 물질을 넣어주는 것을 말하며, 갭슐의 벽에 의하여 내부물질이 보호될 뿐만아니라, 내부물질이 외부로 방출되는 시기, 장소, 또는 방출속도 등은 벽을 이루는 물질의 재질 및 두께 등을 변화시킴으로서 자유로이 조절가능하게 된다.

이로인해, 상기 열변색성 물질을 마이크로 캡슐화하여 직물 또는 섬유에 도포할 수 있고, 이를 통해 의류 및 각종 직물재질의 물품에 널리 적용할 수 있게 되었다. 하지만, 이러한 직물 및 섬유재질의 경우 사용분야의 특성상 물세탁 및 마찰이 빈번하므로, 내마모성 및 내세탁성이 비교적 우수해야 하는데, 열변색성 물질을 도포한 경우에는 상기 마이크로 캡슐화 방식을 이용하더라도 이러한 특성을 기대하기 어려워 실질적으로는 상기 열변색성 물질이 도포된 섬유가 널리 실용되고 있지는 못하였다.

한편, 디스플레이용 및 완구용으로 제작되는 봉제인형의 경우, 단순한 장식물로만 활용되어 쉽게 식상해지거나, 용도의 한계로 인해 불필요하게 되면서 쉽게 폐기될 수 있었다. 이는 비경제적인 폐기물의 증가를 초래하게 되었고, 사람들은 이러한 문제로 인해 기능적이면서도 쉽게 질리지 않는 봉제인형을 요구하게 되었다.

이에 본 고안은 상기의 문제를 해소하기 위해 안출된 것으로, 아이방의 온도 또는 집안의 온도를 용이하게 파악할 수 있도록 하는 기능과 같이, 보다 실용적인 기능이 부가되는 동시에 심미감을 높여 쉽게 질리지 않고, 마찰 및 물세탁에 의해서도 열변색성 물질이 쉽게 제거되지 않도록 된 열변색성 외피로 마감된 봉제인형을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 봉제인형의 모습을 도시한 정면도,

도 2는 본 고안에 따른 외피를 도시한 부분 단면도이다.

- 첨부도면의 주요부분에 대한 용어설명 -

1 ; 충진재 2 ; 섬유층

3 ; 열변색층 4 ; 보호층

10 ; 몸통부 11 ; 머리부

12 ; 팔부 13 ; 다리부

20 ; 외피

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은,충진재와, 이 충진재가 주입되어 부피감을 갖게되는 외피로 된 봉제인형에 있어서,상기 외피는, 섬유층과, 유기안료 및 열변색성 조성물을 포함하는 마이크로 캡슐과 합성수지가 혼합되어 상기 섬유층 상면에 도포되는 열변색층을 포함하는 것이고, 또한,상기 외피는, 산화방지제 및 자외선흡수제로 구성된 내광안정제, 가교제 및 합성수지가 혼합되어 상기 열변색층의 상면에 도포되는 보호층을 더 포함하는 것이다.

이하 본 고안을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 봉제인형의 모습을 도시한 정면도이고, 도 2는 본 고안에 따른 외피를 도시한 부분 단면도인바 이를 참조하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 봉제인형은, 충진재(1)와 이 충진재(1)가 주입되는 외피(20)로 구성되며, 도시된 바와 같이 동물이나 인간의 형상과 유사하게 제작된다. 따라서, 본 고안의 일실시예로 제시된 인형은 몸통부(10)를 중심으로 머리부(11), 팔부(12) 및 다리부(13)가 각각 지정 위치에 재봉되며, 소정의 부피감을 지닌 곰형상을 이룬다. 이때, 상기 봉제인형을 이루는 외피(20)는 충진재(1)가 주입될 경우 부풀어 오르면서 특정한 형상이 되도록 재단 및 재봉되어야 함은 당연하며, 이를 위해 상기 외피(20)는 부드러운 천으로 이루어지고, 외피(20)의 내측으로 주입되는 충진재(1)는 솜이나 카시밀론 또는 작은 알갱이들과 같이 쿠션효과를 내는 부재이어야 할 것이다.

이러한 봉제인형의 제작기술은 이미 널리 알려진 공지기술이므로 여기서는 본 고안에 따른 봉제인형의 제작과정 및 이에 따르는 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

계속해서 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 봉제인형의 외피(20)는 섬유층(2), 열변색층(3) 및 보호층(4)으로 이루어진다.

충진재(1)를 감싸는 본 고안에 따른 외피(20)는 온도에 따라 색상이 변하도록 이루어짐은 물론, 섬유에 도포된다는 사실에 입각하여 열변색성 물질이 도포되더라도 내마모성 및 내세탁성이 유지될 수 있도록 하기 위해 다음과 같은 기술내용이 적용된다.

상기 섬유층(2)은, 종래 봉제인형의 외피로 활용되는 일반적인 직물 또는 섬유로 이루어지며, 봉제인형의 형상 및 그 느낌에 따라 마, 면 등과 같은 천연섬유나, 나일론과 같은 고분자합성수지 또는, 천연섬유와 고분자합성수지를 적정비율로 혼배합한 합성섬유 등이 다양하게 활용될 수 있다. 또한, 필요에 따라 상기 섬유층(2)을 종래의 비변색성 염색제로 착색하여 봉제인형의 기본 색상을 이룰 수도 있음은 물론이다.

상기 열변색층(3)은, 유기안료와, 일정한 온도에서 그 색상이 변하는 열변색성 물질과, 상기 섬유층(2)의 도포를 용이하게 하면서 고유색상이 변하는 것을 최소화할 수 있는 기능성 화학재 및 합성수지가 상호 혼배합되어 이루어진다.

상기 유기안료와 열변색성 물질은 마이크로 캡슐화되며 합성수지에 페이스트 상태로 혼합되는데, 이때 이용되는 열변색성 물질의 예로는, 3.6-비스디에틸아미노-오르토-카르복실잔틴락탐, 3-디에틸아미노-7-클로로-오르토-카르복시페닐잔틱락탐 등처럼 빨간색-갈색에서 가역적으로 변하는 잔틴계, 4.4`-비스디에틸아민 디페닐-파라-디메틸아미노-오르토-카르복시페닐메탄락탐, 4.4`-비스디에틸아미노디페닐-오르토-카르복시페닐메탄락탐 등처럼 보라색-푸른색에서 가역적으로 변색하는 프탈라이드계, 3.6-에톡시퓨르오란등처럼 노란색으로 발색하되 채색 성분을 필요로 하는 염류등이 있는데, 본 고안에 있어서는 그 특징상 특정의 변색성 조성물로 한정할 필요는 없으며, 이외에도 보다 다양한 종류가 이용될 수 있다.

또한, 상기 마이크로 캡슐화를 위해 마이크로 캡슐을 구성하는 피막으로는 아르긴산, 펙틴, 젤라틴, 카르복시메틸셀룰로오스, 멜라민, 폴리비닐알콜, 폴리비닐리덴, 우레아, 폴리우레탄 등의 친수성 고분자 화합물인 것이 바람직하다.

또한, 상기 합성수지는 폴리우레탄, 폴리아크릴산 에스테르, 폴리메타크릴산 에스테르, 폴리아미드, 폴리에스테르, 에폭시 수지, 아미노산 수지등이 사용될 수 있다.

이외에도, 자외선 흡수제 및 산화방지제 등과 같은 내광안정제 등의 기능성 화학재를 첨가하여 열변색성 물질의 색상을 보호 및 그 효과를 최대화 할 수도 있다. 이외에도, 에틸렌이민계, 이소시아네이트계, 및 멜라민계 등의 가교제를 더 첨가하여 외피(20)의 내세탁성을 향상시킬 수 있다.

한편, 마이크로 캡슐화된 상기 유기안료와 열변색성 물질, 합성수지 및, 기능성 화학재 등은 온도를 20내지 30도 범위로 저절할 수 있는 교반기로 1500내지 2000rpm 범위에서 10 내지 20분간 균질 혼합되어, 상기 섬유층(2)의 일면에 1 내지 50 미크론의 두께로 도포된다.

상기 보호층(4)은 외피(20)의 발수성 및 내마모성을 한층 향상시키기 위해 더 포함되며, 산화방지제 및 자외선흡수제로 구성된 내광안정제와 가교제가 합성수지에 혼합되어 이루어진다.

이때 활용될 수 있는 자외선흡수제는 2(5-메틸-2-하이드록시페닐)벤조트리아졸, 2(3.5-디부틸-2-하이드록시페닐)벤조트리아졸, 2(3.5-디-터셔리-아밀-2-하이드록시페닐)벤조트리아졸 등의 벤조트리아졸계, 2-에톡시-2`-에틸-옥살릭에이시드 비스아닐라이드, 숙시닌 디메틸-1-(하이드록시에틸)-4-하이드로-2.2.6.6-테트라메틸 피페라딘 중화합물, 메틸-3-(3-(2에이치-벤조트리아졸-2-닐)-5-터셔리-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트 등의 힌더드 아민계등이 있으며, 상기 산화방지제로는2.4-비스-(엔-옥틸티오)-6-(4-하이드록시-3.5-디-터셔리-부틸-아닐린)-1.3.5-트리아진, 3.5-디-터셔리-부틸-4-하이드록시벤졸 설폭산에틸)칼슘염 등의 힌더드 폐놀계 등이 있다.

이때, 상기 자외선흡수제 및 산화방지제가 열변색층(3)에 포함되는 경우에는 0.1 내지 5.0 중량부 정도가 좋고, 보호층(4)에 포함되는 경우에는 0.1 내지 7.0 중량부의 범위인 것이 좋다. 왜냐하면, 이 범위에 못 미칠 경우에는 첨가효과가 미미하고, 그 반대일 때는 증가량에 비해 그 효과는 비슷하기 때문이다.

또한, 상기 보호층(4)에 적합한 합성수지는 염화비닐, 폴리메타크릴산 메틸, 폴리메타크릴산 에틸, 폴리아미드, 폴리에스터, 폴리염화비닐리덴, 폴리우레탄등으로 경도가 50이상인 것이 좋다.

계속해서, 섬유층(2), 열변색층(3), 및 보호층(4) 순으로 도포된 외피는 80 내지 100도에서 예비건조시킨 후, 3단계 구조의 건조기에 도입시켜 상기 건조기 전부의 풍량을 최소로 하고, 중부, 후부로 갈수록 점진적으로 풍량을 크게하며, 최종적으로는 150 내지 170도에서 열처리를 행한 다음 냉각시킨다.

여기서, 상기와 같이 단계별 온도편차를 부여하는 것은 제품의 외관품질, 셀의 균일한 형성을 위해서이다.

상기 열처리 및 냉각 이후에 열롤 칼렌더링을 행할 수 있다. 이것을 행함으로써 외피(20)의 표면외관이 개선되고 섬유와의 밀착성이 향상된다.

또한, 상기 각 층들의 도포작업은 직접코팅, 롤러코팅, 그라비아 코팅, 및 거품코팅 등 다양하게 방식으로 실시될 수 있다.

이렇게 형성된 외피(20)는 일정한 온도에서 그 색상이 가역적으로 변하게 됨은 물론, 세탁 및 잦은 마찰에도 마모되거나 열변색성 물질이 섬유층으로부터 쉽게 이탈되지 않아 생활공간에 장식되는 봉제인형의 외피로 충분히 활용될 수 있게 된다. 또한, 아기방 또는 집안 등의 장식용도와 더불어 온도계를 대신하여 특정 공간의 온도 상태를 한눈에 파악할 수 있어 기능적이면서 외관미를 살릴 수도 있다.

이상 상기와 같은 본 고안에 따르면, 열변색성 재질의 외피가 재단 및 재봉되어 이루어진 봉제인형이, 인간과의 잦은 접촉으로 인해 쉽게 마모되거나 세탁으로 인한 열변색성 물질의 훼손 등이 최소화 되도록 되어, 열변색 효과의 저하를 줄일 수 있고 장식기능 이외에도 주변 환경미화에 친화적인 온도계의 역할까지 수행할 수 있어, 보다 기능적이면서도 외관미에 있어서 쉽게 질리지 않도록 된다.

Claims (2)

1. 충진재와, 이 충진재가 주입되어 부피감을 갖게되는 외피로 된 봉제인형에 있어서,

   상기 외피는, 섬유층과, 유기안료 및 열변색성 조성물을 포함하는 마이크로 캡슐과 합성수지가 혼합되어 상기 섬유층 상면에 도포되는 열변색층을 포함하는 것을 특징으로 하는 열변색성 외피로 마감된 봉제인형,
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 외피는, 산화방지제 및 자외선흡수제로 구성된 내광안정제, 가교제 및 합성수지가 혼합되어 상기 열변색층의 상면에 도포되는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열변색성 외피로 마감된 봉제인형.