KR20090025348A - 마이크로캡슐을 함유하는 안정성 현탁액 및 이의 제조 방법 - Google Patents

마이크로캡슐을 함유하는 안정성 현탁액 및 이의 제조 방법 Download PDF

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로랜드 콕스
마크 하트만
아하론 이얄
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아웃래스트 테크날러지스 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 온도 조절 직물의 제조에 사용되는 안정성 현탁액에 관한 것이다. 현탁액은 바람직하게는 하나 이상의 상 변화 물질을 포함하는 마이크로캡슐을 포함한다. 본 발명은, 상 변화 물질을 함유하는 마이크로캡슐 제공, 하나 이상의 상기 중합체 및 이의 전구체로 이루어진 군으로부터 선택된 직물 형성 성분을 분해시킬 수 있는 용매 제공, 및 상기 용매 및 상기 마이크로캡슐을 혼합시켜 상기 제 1 현탁액 형성을 포함하는 안정성 현탁액의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

마이크로캡슐을 함유하는 안정성 현탁액 및 이의 제조 방법 {STABLE SUSPENSIONS CONTAINING MICROCAPSULES AND METHODS FOR THE PREPARATION THEREOF}
관련 출원에 대한 우선권 주장 및 교차 참조
본 출원은 2006년 7월 4일 출원된 이스라엘 특허 출원 No. 176693 의 권리를 주장하고, 이의 개시는 본원에 참조로 전체가 포함된다.
본 발명은 일반적으로 온도 조절 직물에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 상기 직물의 제조에 사용되는 안정성 현탁액에 관한 것이고, 상기 현탁액은 하나 이상의 상 변화 물질을 포함하는 마이크로캡슐을 포함한다.
냉각용 발한 과정 및 단리 수단으로서의 체모를 사용함으로써, 인체는 일정한 수준으로 온도를 유지시킨다.
그러나, 선천적인 인체 온도 조정 능력은 제한되고, 의류가 방해한다.
신체 근처에 배치되는 경우, 온도 조절 물질, 예컨대, 상 변화 물질은 피부 및 소기후 온도 조절에 일조할 수 있다. 목적 범위로 상 변화 온도를 갖는 상 변화 물질은 체온이 상승함에 따라 피부로부터 에너지를 흡수하고, 신체가 냉각됨에 따라 신체에 열을 방출시킨다. 이것은 인간 피부 및 소기후 온도의 변동을 적게 하고, 편안함을 키우고, 발한을 적게하며, 소기후 상대 습도를 저하시킨다.
상 변화 물질은 또한 에너지 절약기로서 작용할 수 있어서, 예를 들어, 상 변화 물질을 함유하는 요소, 예컨대, 페인트, 카페트, 가구 마감재, 가구 직물 또는 가구 코팅물로 실내가 채워지면, 상기 요소는 온난 시간 동안 과량의 열을 흡수하고, 냉각 시간 동안 방출시킨다. 유사한 방식으로, 또한 빌딩 및 건축 물질, 예컨대, 절연 물질, 지붕 물질, 벽판 물질, 벽지 물질, 천장 물질, 바닥 및 장판 물질 등에서 사용될 수 있다. 또한, 상 변화 물질은 건강관리, 의복, 전자제품, 수송, 선적, 미용/개인용품, 식음료 포장재, 기구, 일회용 물품 등과 같은 온도 조절 또는 온도 완충이 이익을 가질 수 있는 다수 기타 시장에서도 사용될 수 있다.
일반적으로, 온도 조절 물질은 온도 안정화 범위에서 또는 범위 내에서 열 흐름을 감소 또는 제거하기 위한 열 에너지 흡수 또는 방출 능력을 갖는 임의의 물질 (또는 물질의 혼합물) 을 포함할 수 있다. 온도 안정화 범위는 특정 전이 온도 또는 전이 온도의 범위를 포함할 수 있다. 최종 생성물에 적합하게 배치되면, 상 변화 물질이 열을 흡수 또는 방출하는 기간 동안, 전형적으로 상 변화 물질이 2개의 상태 (예를 들어, 액체 및 고체 상태, 액체 및 기체 상태, 고체 및 기체 상태, 또는 2개의 고체 상태) 사이에서 전이됨에 따라, 상 변화 물질은 열 에너지의 흐름을 억제할 수 있다. 상기 작용은 전형적으로 일시적이므로, 예를 들어, 상 변화 물질의 잠열이 가열 또는 냉각 과정 동안 흡수 또는 방출될 때까지 발생한다. 열 에너지는 상 변화 물질로부터 저장 또는 제거될 수 있고, 상 변화 물질은 전형적으로 고온 또는 저온 공급원에 의해 효과적으로 재충전될 수 있다.
상 변화 물질은 일반적으로 캡슐화된다. 캡슐화는 하기 이유 중 일부를 위해 요구된다: 액체 상태로의 상 변화 이후 상 변화 물질의 누출에 대한 보호; 및 오염으로부터 상 변화 물질의 보호, 내구성 증가; 제품 촉감 등.
일부 적용, 예를 들어, 의복을 위해, 캡슐이 마이크로미터/나노미터 크기 범위인 것이 바람직하다. 상기 크기 범위에서, 상 변화 물질 캡슐은 제품의 외관, 조직 또는 생산 과정에서의 변화 없이 제품 속에 혼입될 수 있다. 마이크로미터/나노미터 크기 범위의 캡슐은 본원에서 마이크로캡슐로서 언급된다. 마이크로캡슐로 캡슐화된 상 변화 물질은 마이크로캡슐화된 상 변화 물질 (mPCM) 로서 언급된다.
마이크로캡슐화된 상 변화 물질은 상품 속에 각종 방식으로 도입될 수 있다. 일부 산업적 실시에 있어서, mPCM 은 전형적으로 결합제 및 가능하게는 기타 성분과 조합으로 상품에 코팅된다. 예를 들어, 미국 특허 5,366,801; 6,207,738; 6,217,993; 6,503,976; 6,514,362; 및 6,660,667 (이의 관련 가르침이 본원에서 참고로 포함됨) 에 기재된 바와 같은 나이프 오버 롤 (knife-over-roll) 코팅, 롤 코팅, 슬롯 (slot) 코팅, 스크린인쇄, 폼 (foam) 코팅, 적층, 배기, 분무, 패딩, 압출, 엠보싱 또는 플로킹 (flocking) 과 같은 공지된 방법을 코팅은 사용할 수 있다.
다수의 상품이 섬유로 제조된다. 마이크로캡슐화된 상 변화 물질은 최종 상품의 전환 이전 또는 이후에 섬유 상에 코팅될 수 있다. 대안적으로, mPCM 는 제조 과정에서 섬유 속에 혼입될 수 있다.
종래, 2가지 방법이 합성 섬유를 제조하는데 사용되었다: 용액 방사 방법 및 용융 방사 방법. 용액 방사 방법은 일반적으로 아크릴 또는 재생 셀룰로오스 섬유를 형성하는데 사용되는 한편, 용융 방사 방법은 일반적으로 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 및 기타 유사 형태의 섬유를 형성하는데 사용된다. 용액 방사 방법은 2가지 주요 방사 기술로 나눠진다: 건식 방사 및 습식 방사. 습식 방사 방법에서, 방적돌기는 화학 중탕에 침수되거나 또는 화학 중탕에 매우 가까이 배치되고, 필라멘트가 나타나는 경우 이들은 화학 중탕과 접촉하고 용액으로부터 침전시키고 고체화시킨다. 건식 방사 방법에서, 희석 또는 화학 반응에 의한 중합체의 침전 대신, 가열 또는 냉각될 수 있는 공기 또는 불활성 기체의 스트림에서의 용매 증발로 고체화가 달성된다.
예를 들어, 미국 특허 6,855,422; 6,689,466; 및 4,756,958 그리고 미국 특허 출원 20050208300; 20040126555; 20020054964, 그리고 [Acrylic Fibers by R. Cox in Synthetic Fibers: Nylon, Polyester, Acrylic, Polyolefms, Woodhead Publishing ISBN 1 85573 588 1] (상기 관련 가르침은 본원에서 참고로 포함됨) 에 기재된 바와 같이, 상 변화 물질 및 마이크로캡슐화된 상 변화 물질을 섬유 속에 혼입시키기 위한 몇몇 방법이 개발되고 있다. 많은 상기 방법은 마이크로캡슐화된 상 변화 물질 (mPCM) 의 분산에 관련된 공통 난관에 처해 있다. 섬유 제조 과정 동안, 혼입된 마이크로캡슐은 대형 입자의 덩어리를 형성하는 경향이 있다. 상기 응집은 제조 및 수율 문제 그리고 흥미없는 mPCM-함유 섬유의 생산을 초래할 수 있다. 강도, 데니어 변동, 두꺼운 스팟 및 얇은 스팟 등과 같은 섬 유의 물성이 특히 영향을 받는다. 마이크로캡슐이 응집되면, 필터 차단, 파이프 벽 침전, 압력 및 흐름 변동 그리고 방적돌기 홀 차단이 발생할 수 있다. 이것은 추가로 섬유 데니어 변화 및/또는 생산 라인 중단을 야기한다.
일부 제조 방법에서, 용액 내 mPCM 의 현탁액이 제조되고, 이어서 방사용 중합체 또는 중합체 전구체 (예를 들어, 단량체) 의 용액과 혼합된다. 실질적인 응집 또는 상 분리 없이 연장 기간 동안 중합체 (또는 전구체) 와의 혼합 이전에 저장시키기에 충분히 안정한 방식으로 mPCM 의 현탁액이 형성되면 제조 방법은 단순화된다. 또한, 혼합 이후, mPCM 은 혼합물에 고르게 분산되어 mPCM 의 목적 분포를 갖는 섬유를 생산하게 한다. 상기 원하는 안정성 현탁액 및 고른 분산의 달성은 많은 경우에서, 예를 들어, 용액의 고 이온 강도 때문에 어렵다. 많은 경우, "크림화" 가 관찰된다. 상기 용어는 2개 층의 형성을 기술하는데 사용되고, 마이크로캡슐은 상부 층에 주재한다. 크림화가 파이프 공작물에서 발생하면, 제거하기 매우 어려운 파이프 공작물에 껍질 또는 코팅물을 형성한다.
그래서, 본 발명의 한 측면에 있어서, 하나 이상의 상 변화 물질을 함유하는 다수의 마이크로캡슐 및 용매를 포함하는, 온도 조절, 중합체 함유 직물 제조를 위한 안정성 제 1 현탁액으로서, 상기 마이크로캡슐이 상기 중합체 함유 직물에 혼입되고, 상기 용매가 하나 이상의 상기 중합체 및 이의 전구체로 이루어진 군으로부터 선택된 직물 형성 성분을 용해시킬 수 있음; 및 상기 현탁액이 약 20 시간 이상 동안 안정함을 특징으로 하는 제 1 현탁액이 이제 제공된다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상당한 집적이 주목되지 않음을 의미하는, 현탁액이 약 20 시간 이상 동안 안정할 뿐만 아니라, 상기 현탁액 중 마이크로캡슐이 분해에 안정하다. 상기 분해는, 액체 형태라면, 상 변화 물질의 원하지 않은 누출을 초래할 수 있다.
그래서, 바람직한 구현예에 있어서, 현탁액 중 마이크로캡슐의 약 95 % 이상이 약 20 시간 이상 동안 현탁액에 변하지 않은 채로 유지된다. 특히 바람직한 구현예에 있어서, 현탁액 중 마이크로캡슐의 약 98 % 이상이 약 20 시간 이상 동안 현탁액에 변하지 않은 채로 유지된다. 가장 바람직한 구현예에 있어서, 현탁액 중 마이크로캡슐의 약 98 % 이상이 약 40 시간 이상 동안 현탁액에 변하지 않은 채로 유지된다.
본 발명의 기타 바람직한 구현예에 있어서, 상기 직물은 1종 이상의 중합체 섬유로부터 형성된다.
바람직하게는 상기 중합체는 아크릴로니트릴계 중합체, 셀룰로오스계 중합체, 폴리에스테르계 중합체, 폴리아미드계 중합체 및 폴리올레핀계 중합체로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일부 바람직한 구현예에 있어서, 상기 용매는 수용액이다.
바람직하게는, 상기 수용액은 나트륨 베이스, 나트륨 티오시아네이트, 염화아연, n-메틸 모르폴린 옥시드, 암모니아, 황산구리, 질산, 아세톤, 디메틸 포름아미드 (DMF) 및 n-메틸 피롤리돈 (NMP) 으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 추가 성분을 포함한다.
본 발명의 또다른 바람직한 구현예에 있어서, 상기 제 1 현탁액은 소포제, 흐름제어제, 습윤제, 분산제 및 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 추가 성분을 추가로 포함한다.
바람직하게는, 상기 수용액은 나트륨 베이스, 나트륨 티오시아네이트, 염화아연, n-메틸 모르폴린 옥시드, 암모니아, 황산구리, 질산, 아세톤, DMF 및 NMP 로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 추가 성분을 포함한다.
본 발명의 기타 측면에 있어서, 상기 마이크로캡슐은 쉘 및 코어를 포함하고, 상기 쉘은 아크릴산 및 이의 유도체, 메타크릴산 및 이의 유도체, 포름알데히드, 이소시아네이트, 우레아, 카르복실산 유도체, 실리카 전구체 및 젤라틴으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로부터 형성된다.
마이크로캡슐은 쉘 및 코어를 포함하고, 상기 코어가 옥타데칸, 탄소수 15 내지 25 의 직쇄형 탄화수소 및 탄소수 15 내지 25 의 분지쇄형 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 상 변화 물질을 포함한다.
본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 하나 이상의 상 변화 물질은 약 2O ℃ 내지 약 5O ℃ 범위의 융점을 갖는다. 본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 하나 이상의 상 변화 물질은 약 80 J/g 내지 약 400 J/g 범위의 용융 엔탈피를 갖는다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 마이크로캡슐은 쉘 및 코어를 포함하고, 상기 쉘과 코어 사이의 중량비는 약 0.5:9.5 내지 약 4:6 의 범위이다.
중량비는 또한 약 1:9 내지 약 3:7 의 범위일 수 있다.
마이크로캡슐은 상기 현탁액의 약 5 내지 약 40 중량% 를 형성할 수 있다.
마이크로캡슐은 상기 현탁액의 약 10 내지 약 30 중량% 를 형성할 수 있다.
마이크로캡슐은 각종 규칙 또는 불규칙 형태 (예를 들어, 구형, 타원형 등) 및 각종 크기를 가질 수 있다. 각각의 마이크로캡슐은 동일 또는 상이한 형태 또는 크기를 가질 수 있다. 본 발명의 구현예에 있어서, 마이크로캡슐은 약 0.1 내지 약 20 마이크론 범위의 최대 선형 치수를 갖는다. 바람직하게는, 마이크로캡슐은 약 0.3 내지 약 2 마이크론 범위의 최대 선형 치수를 갖는다.
본 발명의 또다른 측면에 있어서, 중합체는 아크릴로니트릴계이고, 안정성 현탁액의 용매는 물 및 나트륨 티오시아네이트를 포함하고, 나트륨 티오시아네이트의 농도는 상기 용매의 약 40 내지 약 60 중량% 범위이고, 마이크로캡슐은 상기 현탁액의 약 5 내지 약 30 중량% 를 형성한다. 관련 구현예에 있어서, 중합체는 아크릴로니트릴계이고, 안정성 현탁액의 용매는 물 및 나트륨 티오시아네이트를 포함하고, 나트륨 티오시아네이트의 농도는 용액의 약 45 내지 약 55 중량% 범위이고, 마이크로캡슐은 상기 현탁액의 약 8 내지 약 20 중량% 를 형성하고, 현탁액은 주위 온도에서 유지된다.
본 발명의 다른 측면에 있어서, 상기 중합체는 셀룰로오스계이고, 상기 용매는 물 및 수산화나트륨을 포함하고, 수산화나트륨의 농도는 약 1 % 내지 약 5 % 이고, 상기 마이크로캡슐은 상기 현탁액의 약 5 내지 약 30 % 를 형성한다.
본 발명의 또다른 측면에 있어서, 중합체 및 이의 전구체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 중합체 섬유 형성 성분과 조합으로 상기 정의된 바와 같은 제 1 현탁액으로부터 형성된 제 2 현탁액이 제공된다.
상기 마이크로캡슐은 상기 제 2 현탁액 전반에 고르게 분산될 수 있다.
또다른 측면에 있어서, 제 2 현탁액은 하나 이상의 관능성 화합물을 혼입시키는 마이크로캡슐을 함유하고, 상기 관능성은 난연성, 생활성, 항균 활성, 냄새 내성, UV 흡수성, 습기 관리성 및 물, 유지, 먼지 및/또는 얼룩에 대한 내성으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
다양한 다른 구현예에 있어서, 상기 마이크로캡슐은, 조합된 중합체 또는 전구체와 함께 도입된, 상기 조합 또는 임의의 선택 조합 이후에 도입된, 상기 조합 이전에 상기 안정성 현탁액 내에 존재한다. 바람직한 구현예에 있어서, 모든 형태의 마이크로캡슐은 제 2 현탁액 중에 고르게 분산된다.
안정성 현탁액이 온도 조절, 중합체 함유 직물의 제조에 사용되는 경우에, 이의 형성 동안 중합체 및/또는 전구체를 용해시킬 수 있도록 바람직하게 용매가 선택된다. 본 발명의 구현예에 있어서, 용매는 수용액이다. 예를 들어, 중합체가 아크릴로니트릴계인 경우에는 나트륨 티오시아네이트의 수용액이 적합한 용액인 한편, 중합체가 셀룰로오스계이면 수산화나트륨의 수용액이 적합한 용액이다. 본 발명의 구현예에 있어서, 용매는 주위 온도에서 제공된다. 용매 및 다수의 마이크로캡슐은 혼합되어 안정성 현탁액을 형성한다. 본 발명의 구현예에 있어서, 용매가 마이크로캡슐에 첨가되면서 저 전단 혼합기로 혼합된다.
본 발명의 또다른 측면에 있어서, 상 변화 물질을 함유하는 마이크로캡슐을 제공하는 단계; 하나 이상의 상기 중합체 및 이의 전구체로 이루어진 군으로부터 선택된 직물 형성 성분을 용해시킬 수 있는 용매를 제공하는 단계; 및 상기 용매 및 상기 마이크로캡슐을 혼합시켜 상기 제 1 현탁액을 형성하는 단계를 포함하는, 상기 정의된 바와 같은 상기 제 1 현탁액의 제조 방법이 제공된다.
한 구현예에 있어서, 상기 용매는 약 주위 온도 내지 120 ℃ 범위의 온도에서 제공된다.
한 구현예에 있어서, 상기 제 1 현탁액은 약 주위 온도 내지 120 ℃ 범위의 온도에서 유지된다.
한 구현예에 있어서, 상기 제 1 현탁액은 저 전단 혼합 하에 유지된다.
상기 마이크로캡슐은 용기에 제공될 수 있고, 상기 용매는 상기 용기 중의 상기 마이크로캡슐에 첨가되어 상기 제 1 현탁액을 형성한다. 상기 용매는 수성 용매일 수 있다.
상기 마이크로캡슐은 유체 중 마이크로캡슐의 제 3 현탁액으로서 제공될 수 있고, 상기 제 3 현탁액은 수성 매질에 존재할 수 있다.
제 3 현탁액 중에서 마이크로캡슐과 물 사이의 중량비는 약 30 내지 80 % 범위일 수 있다. 상기 제 3 현탁액은 임의의 공지된 방식으로, 예를 들어, 마이크로캡슐을 물 또는 수용액과 혼합시킴으로써 제공된다. 일부 경우, 현탁액은 상 변화 물질 포함 마이크로캡슐의 제조 방법에서 제공된다. 상기 경우, 상기 현탁액은 제 3 현탁액으로서 그대로 또는 일부 변경 이후 사용된다.
본 발명의 한 측면에 있어서, 상기 제 3 현탁액의 점도는 약 100 내지 약 3000 cps 의 범위이다.
본 발명의 또다른 측면에 있어서, 상기 제 3 현탁액의 점도는 약 1000 내지 약 2000 cps 의 범위이다.
바람직하게는, 상기 제 3 현탁액은 약 주위 온도 내지 120 ℃ 범위의 온도에서 제공된다.
본 발명의 상기 측면의 다른 구현예에서, 상기 방법은 소포제, 습윤제, 흐름제어제, 분산제 및 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 추가 성분을 상기 제 1 현탁액에 첨가하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 또다른 바람직한 구현예에 있어서, 중합체 및 이의 전구체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 직물 형성 성분을 제공하는 단계 및 상기 성분을 상기 제 1 현탁액과 조합시켜 상기 제 2 현탁액을 형성하는 단계를 포함하는, 상기 정의된 바와 같은 상기 제 2 현탁액의 제조 방법이 제공된다.
중합체 및/또는 전구체는 임의의 형태, 예를 들어, 용액으로 제공된다. 중합체 및/또는 전구체를 용해시킬 수 있는 임의의 용매는 상기 중합체 및/또는 전구체 용액에 적합하다. 본 발명의 구현예에 있어서, 상기 용매는 제 1 현탁액의 형성에서 용매로서 사용되는 성분으로 구성된다. 또다른 구현예에 있어서, 중합체 및/또는 전구체 용액의 용매는 제 1 현탁액의 용매와 유사한 조성이고, 예를 들어, 모두는 중합체가 아크릴로니트릴계인 경우 나트륨 티오시아네이트의 수용액이고, 중합체가 셀룰로오스계인 경우 수산화나트륨의 수용액이다. 조합은 공지된 방법, 예컨대, 혼합을 사용할 수 있다. 본 발명의 구현예에 있어서, 마이크로캡슐은 제 2 현탁액에 고르게 분산된다.
본 발명의 상기 측면에 있어서, 상기 방법은 상기 제 2 현탁액의 습식 방사 또는 건식 방사를 추가로 포함한다.
본 발명은 또한 상기 방사 단계 중 하나에 따라 제조되는 섬유에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 마이크로캡슐은 상기 섬유 전반에 고르게 분산된다.
본 발명의 상기 측면에 있어서, 상기 섬유는 바람직하게는 기타 섬유와 조합되어 직물을 형성한다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에 있어서, 상기 방법으로 제조된 섬유를 포함하는 상품이 제공된다.
도 1 은 실시예 3 에 따라 제조된 마이크로캡슐의 새로 형성된 안정성 현탁액의 입자 크기 분포를 나타내는 그래프이고;
도 2 는 24 시간 이후 실시예 3 에 따라 제조된 마이크로캡슐의 안정성 현탁액의 입자 크기 분포를 나타내는 그래프이다.
바람직한 구현예의 상세한 설명
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "안정성 현탁액" 은, 예를 들어, 상 변화 물질을 포함하는 다수의 마이크로캡슐이 용매 중에 현탁되고 대부분의 상기 마이크로캡슐이 고르게 분산되는 현탁액을 언급할 수 있다. 상기 용어는 또한 대부분의 마이크로캡슐이 실질적으로 응집되지 않는 현탁액을 언급할 수 있다. 상기 용어는 또한 대부분의 마이크로캡슐이 용매의 상부에서 부유하지 않고 이의 하부에 가라앉지 않는 현탁액을 언급할 수 있다. 상기 용어는 또한 크림화가 발생하지 않는 현탁액을 언급할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "중합체 전구체" 는, 예를 들어, 임의로 기타 화합물과 함께, 중합에 의해 중합체로 전환되는 화합물을 언급한다. 단량체는 중합체 전구체의 예이다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "고르게 분산된다" 는, 예를 들어, 대부분의 마이크로캡슐이 응집되지 않는 상태를 언급한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "용해시킬 수 있는 용매" 는, 예를 들어, 1 중량% 이상의 용질을 함유하는 용액이 제조될 수 있는 정도로 중합체 또는 이의 전구체가 가용성인 용매를 언급한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "잠열" 은, 예를 들어, 상태 변화를 겪는 물질에 의해 흡수되거나 방출된 에너지의 양을 언급한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "상 변화 물질" 은, 예를 들어, 온도 안정화 범위에서 또는 범위 내에서 열 전달을 조정하기 위한 에너지 흡수 또는 방출 성능을 갖는 물질을 언급한다. 온도 안정화 범위는 특정 전이 온도 또는 전이 온도의 범위를 포함할 수 있다. 일부 경우, 상 변화 물질은 상 변화 물질이 열을 흡수 또는 방출하는 기간 동안, 전형적으로 상 변화 물질이 2가지 상태 사이에서 전이됨에 따라, 열 전달을 억제시킬 수 있다. 상기 작용은 전형적으로 일시적이고 상 변화 물질의 잠열이 가열 또는 냉각 과정 동안 흡수 또는 방출될 때까지 발생할 것이다. 열은 상 변화 물질로부터 저장 또는 제거될 수 있고, 상 변화 물질은 전형적으로 고온 또는 저온의 공급원에 의해 효과적으로 재충전될 수 있다. 특정 실시를 위해, 상 변화 물질은 2종 이상 물질의 혼합물일 수 있다. 2종 이상의 상이한 물질의 선택 및 혼합물의 형성으로, 온도 안정화 범위는 임의의 목적 적용으로 조정될 수 있다. 생성 혼합물은 하기 논문에 따라 포함되는 경우 2가지 이상의 상이한 전이 온도 또는 단일 변경 전이 온도를 나타낼 수 있다.
"A Review on Phase-change Energy Storage: Materials and Applications" by Farid, M. M., et. al in Energy Conversion and Management 45, (2004) 1597-1615.
"Review on Thermal Energy Storage with Phase-change: Materials, Heat Transer Analysis and Applications" by Zalba, B., et.al in Applied Thermal Engineeringl 23 (2003), 251-283.
"Actual Problems in Using Phase-Change Materials to Store Solar Energy" by Kenisarin, M., et.al, Paper presented at the NATO Advanced Study Institute Summer School on Thermal Energy Storage for Sustainable Energy Consumption (TESSEC), Cesme, Izmir, Turkey, June, 2005.
본 발명의 각종 구현예에 따라 안정화로부터 이로울 수 있는 상 변화 물질은 각종 유기 물질을 포함한다. 예시적 상 변화 물질은 예로써 비제한적으로 탄화수소 (예를 들어, 직쇄형 알칸 또는 파라핀계 탄화수소, 분지쇄형 알칸, 불포화 탄화수소, 할로겐화 탄화수소 및 지환족 탄화수소), 지방산, 지방산 에스테르, 2염기 성 산, 2염기성 에스테르, 1-할라이드, 1차 알콜, 방향족 화합물, 무수물 (예를 들어, 스테아르산 무수물), 에틸렌 카르보네이트, 글리콜, 다가 알콜 (예를 들어, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2-히드록시메틸-2-메틸-1,3-프로판디올, 폴리에틸렌 글리콜, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리탈, 펜타글리세린), 중합체, 폴리글리콜, 금속 및 이들의 혼합물을 포함한다.
상 변화 물질의 선택은 상 변화 물질의 잠열 및 전이 온도에 의존할 수 있다. 상 변화 물질의 잠열은 전형적으로 열 전달을 감소 또는 제거하기 위한 이의 능력에 관련한다. 일부 경우, 상 변화 물질은 약 40 J/g 이상, 예컨대, 약 50 J/g 이상, 약 60 J/g 이상, 약 70 J/g 이상, 바람직하게는 약 80 J/g 이상, 특히 바람직하게는 약 90 J/g 이상, 가장 바람직하게는 약 100 J/g 이상인 잠열을 가질 수 있다. 그래서, 예를 들어, 상 변화 물질은 약 40 J/g 내지 약 400 J/g, 바람직하게는 약 60 J/g 내지 약 400 J/g, 특히 바람직하게는 약 80 J/g 내지 약 400 J/g, 가장 바람직하게는 약 100 J/g 내지 약 400 J/g 범위의 잠열을 가질 수 있다. 상 변화 물질의 전이 온도는 전형적으로 상 변화 물질에 의해 유지될 수 있는 목적 온도 또는 목적 온도 범위에 관련한다. 일부 경우, 상 변화 물질은 약 -10 ℃ 내지 약 110 ℃, 예컨대, 약 0 ℃ 내지 약 100 ℃, 약 0 ℃ 내지 약 50 ℃, 약 10 ℃ 내지 약 50 ℃, 바람직하게는 약 15 ℃ 내지 약 45 ℃, 특히 바람직하게는 약 22 ℃ 내지 약 40 ℃, 가장 바람직하게는 22 ℃ 내지 약 28 ℃ 범위의 전이 온도를 가질 수 있다. 상 변화 물질의 선택은 기타 고려사항, 예컨대, 이의 반응성 또는 쉘을 형성하는 물질과의 반응성 결핍, 주위 또는 가공 조건 하의 분해에 대한 내성, 생분해성 및 독성에 의존할 수 있다.
하기 표 1 은 본 발명의 각종 구현예에 따라 안정화된 상 변화 물질로서 사용될 수 있는 예시적 파라핀계 탄화수소의 목록을 제공한다.
파라핀계 탄화수소 탄소수 융점 (℃)
n-옥타코산 28 61.4
n-헵타코산 27 59.0
n-헥사코산 26 56.4
n-펜타코산 25 53.7
n-테트라코산 24 50.9
n-트리코산 23 47.6
n-도코산 22 44.4
n-헤네이코산 21 40.5
n-에이코산 20 36.8
n-노나데칸 19 32.1
n-옥타데칸 18 28.2
n-헵타데칸 17 22.0
n-헥사데칸 16 18.2
n-펜타데칸 15 10.0
n-테트라데칸 14 5.9
n-트리데칸 13 -5.5
상 변화 물질은 2개 이상의 물질 (예를 들어, 상기 논의된 바와 같은 2개 이상의 예시적 상 변화 물질) 의 혼합물일 수 있다. 2개 이상의 상이한 물질 (예를 들어, 2개의 상이한 파라핀계 탄화수소) 의 선택 및 이들의 혼합물의 형성으로, 온도 안정화 범위는 임의의 목적 적용을 위해 광범위로 조정될 수 있다.
본 발명의 일부 구현예에 있어서, 상 변화 물질은 2개 이상의 물질 (예를 들어, 상기 논의된 바와 같은 2개 이상의 예시적 상 변화 물질) 의 공중합체를 포함할 수 있다.
상 변화 물질의 선택은 전형적으로 생성 다성분 섬유의 목적 전이 온도 또는 목적 적용에 의존할 것이다. 예를 들어, 실온 근처에서 전이 온도를 갖는 상 변화 물질은, 사용자에게 편안한 온도를 유지시키도록 고안된 의류에 생성 다성분 섬유가 혼입되는 적용에 바람직할 수 있다.
본 발명의 일부 구현예에 있어서, 특히 유용한 상 변화 물질은 탄소수 10 내지 44 의 파라핀계 탄화수소 (즉, C10 - C44 파라핀계 탄화수소) 를 포함한다. 상기 표 1 은 본원에 기재된 실리카 캡슐 중의 상 변화 물질로서 사용될 수 있는 예시적 C13 - C28 파라핀계 탄화수소의 목록을 제공한다. 파라핀계 탄화수소의 탄소수는 전형적으로 이의 융점에 관련한다. 예를 들어, 1 분자 당 28 개의 직쇄형 탄소수를 함유하는 n-옥타코산은 61.4 ℃ 의 융점을 갖는다. 비교로, 1 분자 당 13 개의 직쇄형 탄소수를 함유하는 n-트리데칸은 -5.5 ℃ 의 융점을 갖는다. 본 발명의 구현예에 있어서, 1 분자 당 18 개의 직쇄형 탄소수를 함유하고 28.2 ℃ 의 융점을 갖는 n-옥타데칸은 의류 적용에 특히 바람직하다.
기타 유용한 상 변화 물질은 다성분 섬유의 원하는 적용에 적합한 전이 온도 (예를 들어, 피복 적용을 위한 약 22 ℃ 내지 약 4O ℃) 를 갖는 중합체 상 변화 물질을 포함한다. 중합체 상 변화 물질은 1종 이상의 단량체 단위를 포함하는 각종 사슬 구조의 중합체 (또는 중합체의 혼합물) 를 포함할 수 있다. 특히, 중합체 상 변화 물질은 선형 중합체, 분지형 중합체 (예를 들어, 별 분지형 중합체, 빗 분지형 중합체 또는 수지상 분지형 중합체) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 중합체 상 변화 물질은 단독중합체, 공중합체 (예를 들어, 삼원중합체, 통계 공중합체, 불규칙 공중합체, 교대 공중합체, 주기 공중합체, 블록 공중합체, 방사 공중합체 또는 그라프트 공중합체) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 종래 기술의 당업자 중 한 사람이 이해하는 바와 같이, 중합체의 반응성 및 관능성은, 예를 들어, 아민, 아미드, 카르복실, 히드록실, 에스테르, 에테르, 에폭시드, 무수물, 이소시아네이트, 실란, 케톤 및 알데히드와 같은 관능기의 첨가로 변경될 수 있다. 또한, 중합체 상 변화 물질을 포함하는 중합체는 열, 습기 또는 화학제에 대한 이의 인성 또는 이의 내성을 증가시키기 위해 가교; 엉킴; 또는 수소 결합될 수 있다.
본 발명의 일부 구현예에 있어서, 비중합체 상 변화 물질 (예를 들어, 파라핀계 탄화수소) 에 대해 고 분자량, 고 분자 크기 또는 고 점도를 갖는 중합체 상 변화 물질이 요구될 수 있다. 상기 고 분자 크기 또는 고 점도의 결과로서, 중합체 상 변화 물질은 이의 쉘로부터의 감소된 누출 경향을 나타낼 수 있어서, 예를 들어, 고 분자 크기 또는 고 점도는 쉘의 외부를 형성하는 시스 (sheath) 부재 또는 시일 (seal) 부재를 통해 중합체 상 변화 물질이 흐르는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜은 본 발명의 일부 구현예에서 상 변화 물질로서 사용될 수 있다. 폴리에틸렌 글리콜의 평균 분자량은 전형적으로 이의 융점에 관련한다. 예를 들어, 평균 분자량 범위 570 내지 630 의 폴리에틸렌 글리콜 (예를 들어, Carbowax 600) 은 융점이 2O ℃ 내지 25 ℃ 일 것이다. 기타 온도 안정화 범위에서 유용할 수 있는 기타 폴리에틸렌 글리콜은 Carbowax 400 (융점 4 ℃ 내지 8 ℃), Carbowax 1500 (융점 44 ℃ 내지 48 ℃) 및 Carbowax 6000 (융점 56 ℃ 내지 63 ℃) 을 포함한다. 융점이 6O ℃ 내지 65 ℃ 의 범위인 폴리에틸렌 옥시드는 또한 본 발명의 일부 구현예에서 상 변화 물질로서 사용될 수 있다. 추가로 바람직한 상 변화 물질은, 예를 들어, 글리콜 (또는 이의 유도체) 와 2산 (또는 이의 유도체) 과의 중축합에 의해 형성될 수 있는, 융점이 0 ℃ 내지 40 ℃ 의 범위인 폴리에스테르를 포함한다. 하기 표 2 는 글리콜과 2산의 각종 조합으로 형성될 수 있는 예시적 폴리에스테르의 융점을 나타낸다.
글리콜 2산 폴리에스테르의 융점 (℃)
에틸렌 글리콜 탄산 39
에틸렌 글리콜 피멜산 25
에틸렌 글리콜 디글리콜산 17-20
에틸렌 글리콜 티오디발레르산 25-28
1,2-프로필렌 글리콜 디글리콜산 17
프로필렌 글리콜 말론산 33
프로필렌 글리콜 글루타르산 35-39
프로필렌 글리콜 디글리콜산 29-32
프로필렌 글리콜 피멜산 37
1,3-부탄디올 술페닐 디발레르산 32
1,3-부탄디올 디펜산 36
1,3-부탄디올 디페닐메탄-m,m'-2산 38
1,3-부탄디올 트란스-H,H-테레프탈산 18
부탄디올 글루타르산 36-38
부탄디올 피멜산 38-41
부탄디올 아젤라산 37-39
부탄디올 티오디발레르산 37
부탄디올 프탈산 17
부탄디올 디펜산 34
네오펜틸 글리콜 아디프산 37
네오펜틸 글리콜 수베르산 17
네오펜틸 글리콜 세바크산 26
펜탄디올 숙신산 32
펜탄디올 글루타르산 22
글리콜 2산 폴리에스테르의 융점 (℃)
펜탄디올 아디프산 36
펜탄디올 피멜산 39
펜탄디올 파라-페닐디아세트산 33
펜탄디올 디글리콜산 33
헥산디올 글루타르산 28-34
헥산디올 4-옥텐디오에이트 20
헵탄디올 옥살산 31
옥탄디올 4-옥텐디오에이트 39
노난디올 메타-페닐렌 디글리콜산 35
데칸디올 말론산 29-34
데칸디올 이소프탈산 34-36
데칸디올 메소-타르타르산 33
디에틸렌 글리콜 옥살산 10
디에틸렌 글리콜 수베르산 28-35
디에틸렌 글리콜 세바크산 36-44
디에틸렌 글리콜 프탈산 11
디에틸렌 글리콜 트란스-H,H-테레프탈산 25
트리에틸렌 글리콜 세바크산 28
트리에틸렌 글리콜 술포닐 디발레르산 24
트리에틸렌 글리콜 프탈산 10
트리에틸렌 글리콜 디펜산 38
파라-디히드록시-메틸벤젠 말론산 36
메타-디히드록시-메틸벤젠 세바크산 27
메타-디히드록시-메틸벤젠 디글리콜산 35
본 발명의 일부 구현예에 있어서, 원하는 전이 온도를 갖는 중합체 상 변화 물질은 상 변화 물질 (예를 들어, 상기 논의된 바와 같은 예시적 상 변화 물질) 과 중합체 (또는 중합체의 혼합물) 와의 반응으로 형성될 수 있다. 따라서, 예를 들어, n-옥타데실산 (즉, 스테아르산) 을 폴리비닐 알콜과 반응 또는 에스테르화시켜 폴리비닐 스테아레이트를 제조할 수 있거나, 또는 도데칸산 (즉, 라우르산) 을 폴리비닐 알콜과 반응 또는 에스테르화시켜 폴리비닐 라우레이트를 제조할 수 있다. 상 변화 물질 (예를 들어, 아민, 카르복실, 히드록실, 에폭시, 실란, 황산 등과 같은 하나 이상의 관능기를 갖는 상 변화 물질) 과 중합체의 각종 조합을 반응시켜 원하는 전이 온도를 갖는 중합체 상 변화 물질을 제조할 수 있다.
상 변화 물질은 2개 이상의 물질 (예를 들어, 상기 논의된 2개 이상의 예시적 상 변화 물질) 의 혼합물을 포함할 수 있다. 2개 이상의 상이한 물질 (예를 들어, 2개의 상이한 파라핀계 탄화수소) 의 선택 및 이의 혼합물의 형성으로, 온도 안정화 범위는 임의의 특정 적용을 위해 광범위로 조정될 수 있다. 본 발명의 일부 구현예에 있어서, 2개 이상의 상이한 물질의 혼합물은 2개 이상의 뚜렷한 전이 온도 또는 단일 변경 전이 온도를 나타낼 수 있다.
본 발명의 구현예에 있어서, 마이크로캡슐은 쉘 및 코어를 포함한다. 또다른 구현예에 있어서, 코어는 상 변화 물질을 포함한다. 쉘은 하나 이상의 캡슐화, 함유, 포위 및 흡수 상 변화 물질을 제공한다. 상기 쉘은 상 변화 물질의 취급을 용이하게 하면서 섬유 제조 동안 상 변화 물질의 보호 (예를 들어, 고온 또는 고 전단력으로부터의 보호) 등급을 제공할 수 있다. 합성 중합체, 예컨대, 포름알데히드계, 이소시아네이트, 아민, 카르복실산 유도체, 천연 물질, 예컨대, 젤라틴 또는 셀룰로오스 및 아크릴 중합체, 그리고 기타 예컨대 실리카를 포함하여, 각종 물질은 마이크로캡슐 쉘에 적합하다. 쉘 중합체는 열가소성 또는 열경화성, 가교성 또는 비가교성, 연성 또는 경성, 탄성 또는 강성일 수 있다. 본 발명의 구현예에 있어서, 쉘은 포름알데히드계 중합체, 실리카 입자 또는 아크릴 중합체 전구체, 예컨대, 아크릴산, 메타크릴산, 포름알데히드 및 실리카 전구체, 예컨대, 특허 EP 1321182 및 US6716526 그리고 특허 출원 WO2004092299 및 WO2005105291 (이의 상세한 설명은 참고로 전체가 본 개시에 포함됨) 에 기재된 것으로부터 형성된다.
본 발명의 안정성 현탁액은, 온도 조절 직물에 포함되는 중합체를 용해시킬 수 있거나, 또는 중합체의 전구체를 용해시킬 수 있는 용매를 포함한다. 상기 온도 조절 직물에 포함되면, 임의의 중합체가 본 발명에 적합하다. 본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 중합체는 하나 이상의 아크릴로니트릴계 중합체 및 셀룰로오스계 중합체이다. 혼입되는 중합체 또는 이의 전구체를 용해시킬 수 있는 임의의 용매가 적합하다. 본 발명의 구현예에 있어서, 용매는 수용액이다. 본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 수용액은 하나 이상의 용질, 예컨대, 나트륨 베이스, 나트륨 티오시아네이트, 염화아연, 아세톤, DMF, NMP 및 질산을 포함한다. 본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 무 (free) 마이크로캡슐 기준으로 용매 중 용질 농도는 약 0.5 중량% 내지 약 90 중량% 범위이다. 본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 무 마이크로캡슐 기준으로 용매 중 용질 농도는 약 1 중량% 내지 약 70 중량% 범위이다.
본 발명의 안정성 현탁액은 상기 용매 및 상기 상 변화 물질 포함 마이크로캡슐을 포함한다. 본 발명의 구현예에 있어서, 마이크로캡슐은 현탁액의 약 5 내지 약 50 중량% 를 형성한다. 본 발명의 구현예에 있어서, 마이크로캡슐은 현탁액의 약 10 내지 약 30 중량% 를 형성한다.
상기 용매 및 상기 마이크로캡슐을 포함하는 본 발명의 안정성 현탁액의 특징은 20 시간 이상 동안 안정성이다. 본 발명의 구현예에 있어서, 안정성 현탁액은 40 시간 이상 동안 안정성이다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "안정성 현탁액" 은 대부분의 마이크로캡슐이 고르게 분산되는 현탁액을 언급할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "고르게 분산된다" 는 대부분의 마이크로캡슐이 응집되지 않는 상태를 언급한다. 용어 "안정성 현탁액" 은 또한 대부분의 마이크로캡슐이 응집되지 않는 현탁액을 언급할 수 있다. 상기 용어는 또한 대부분의 마이크로캡슐이 용매의 상부에서 부유하지 않고 하부에 가라앉지 않는 현탁액을 언급할 수 있다. 상기 용어는 또한 크림화가 관찰되지 않는 현탁액을 언급할 수 있다.
본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 안정성 현탁액은 소포제, 습윤제, 흐름제어제, 분산제 및 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제를 포함한다. 적합한 첨가제는 하기를 포함한다:
a) 흐름제어 및 유동제, 예컨대, 수용성 중합체, 수 불용성 중합체, 점토, 미소결정성 셀룰로오스 에어로솔;
b) 분산제, 예컨대, 음이온성, 양이온성, 양쪽성 및 비이온성 계면활성제, 폴리아크릴산의 유도체, 저분자량 또는 고분자량 불포화 산성 폴리카르복실산 폴리에스테르, 다중4차 암모늄 화합물, 폴리카르복실산, 장쇄 폴리아민 아미드의 염, 및 산성 기를 갖는 블록 공중합체의 알킬올암모늄 염;
c) 습윤제, 예컨대, 폴리에테르 변성 폴리-디메틸-실록산 (예컨대, BYK-348, BYK-346, BYK-333, Byk Chemie 사 제조).
일반적으로, 습윤제는 규소 화합물, 불소 화합물, 폴리글리콜, 지방산, 지방 아미드, 지방 알콜 및 이들의 에스테르 및 에테르로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 적합한 제제는 또한 상기 목록으로부터의 각종 혼합물, 배합물 및 공중합체를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 제 1 현탁액은 일부 관능성 측면을 갖는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하고, 상기 관능성은, 예를 들어, 난연성, 생활성, 항균 활성, 냄새 내성, UV 흡수성, 습기 관리성 및 물, 유지, 먼지 및/또는 얼룩에 대한 내성을 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예에 있어서, 관능성 화합물 및 관능성은 하기 표 3 에 나타낸 것 뿐만 아니라 임의의 유사 또는 관련 기능으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
이익을 제공하는 직물 특성 및 물질
관능성 관능성 화합물
습기 관리성 및 유지 내성 친수성 및 극성 물질, 예컨대, 산, 히드록실, 에테르, 에스테르, 아민, 아미드 이민, 우레탄, 술폰, 술피드, 천연 사카라이드, 셀룰로오스, 당, 단백질 등. 바람직한 물질은 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 산, 염 및 천연 히드록실 함유 물질이다.
물, 먼지 및 얼룩에 대한 내성 비관능성, 비극성 및 소수성 물질, 예컨대, 불소화 화합물, 규소 화합물, 탄화수소, 폴리올레핀, 지방산 등.
난연성 할로겐화 화합물, 특히 염소 또는 브롬을 함유하는 화합물. 인 함유 화합물, 다량질소-소량산소 함유 화합물 및 금속, 예컨대, 안티몬 등.
항균, 항진균 및 항세균 활성 효소 중심을 억제시키는, 은, 아연 및 구리와 같은 금속 기재 착물화 금속 화합물. 구리 및 구리 염 (Cu+2, Cu+) 함유 물질, 예컨대, Cupron Corp. Greensboro, NC 에 의해 제공되는 것. 은 및 은 염 함유 물질 및 단량체 (Ag, Ag+, Ag+2), 예컨대, Ultra-Fresh® (Thomson Research Assoc. Inc. 제조); Sanitized® Silver and Zinc (Clariant Corp. 제조) 산화제, 예컨대, 알데히드, 할로겐 및 프록시 화합물은 세포막을 공격한다. HaloShield® (Vanson HaloSource Inc. 제조) 와 같은 제품. 최고 내구성 항균제 중 하나는 2,4,4'-트리클로로-2'-히드록시 디페닐 에테르 (Triclosan®) 이다. 트리클로산(Triclosan)은 세포벽을 침투 및 파괴하기 위한 작용의 전기화학 방식의 이용으로 미생물의 성장을 억제시킨다. 4차 암모늄 화합물, 비구아니드, 아민 및 글루코프로타민. 상기 물질로 마감된 섬유는 미생물을 이들의 세포막에 결합시키고, 세포를 파괴하는 리포 폴리사카라이드 구조를 파괴한다. 4차 암모늄 실란 (Aegis Environments 제조), 또는 Sanitized® Quat T99-19 (Clariant Corp. 제조); 비구아니드 (브랜드명 Purista®, Avecia Inc. 제조) 와 같은 제품. 또다른 측면은 EP1115940 에 설명된 바와 같은 4차 암모늄 화합물의 부착이다. 상기 화합물은 중합체 PCM 중합체 상의 산성 기, 마이크로캡슐 쉘 상의 산성 기, 또는 직물 기재 상의 산 기를 통해 부착될 수 있다. 키토산은, 갑각류 껍질의 주요 성분인 키틴으로부터 유래된 효과적인 천연 항균제이다. 운데실렌 산 또는 운데시놀 기재 피마자유. 운데실레녹시 폴리에틸렌 글리콜 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트와 같은 제품.
본 발명의 한 구현예에 있어서, 관능성 화합물은 안정성 현탁액에 용해된다. 또다른 구현예에 있어서, 관능성 화합물은 쉘에 캡슐화된다. 관련 구현예에 있어서, 쉘은 상 변화 물질 마이크로캡슐의 쉘과 유사한 특성이다. 또다른 구현예에 있어서, 관능성 화합물 마이크로캡슐의 쉘은 상 변화 물질 마이크로캡슐의 쉘과 동일한 물질로 만들어진다. 관련 구현예에 있어서, 관능성 화합물은 캡슐화되고 마이크로캡슐은 본 발명의 안정성 현탁액에서 고르게 분산된다.
본 발명의 구현예에 있어서, 안정성 현탁액은 조절된 온도에서 유지된다. 관련 구현예에 있어서, 온도는 약 15 ℃ 내지 약 12O ℃ 범위이다. 또다른 구현예에 있어서, 온도는 약 2O ℃ 내지 약 5O ℃ 온도에서 유지된다. 또다른 구현예에 있어서, 안정성 현탁액은 저 전단 혼합 하에서 유지된다. 용액의 구현예에 따라, 저 전단 혼합은 1-100 sec-1, 바람직하게는 1-10 sec-1 의 전단 속도에서 패들 또는 프로펠러를 이용하여 혼합 또는 교반된다.
본 발명에 있어서, 용매 및 다수의 마이크로캡슐을 포함하는 안정성 현탁액은 온도 조절, 중합체 포함 직물의 제조에 사용된다.
본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 중합체는 셀룰로오스계이고, 안정성 현탁액의 용매는 물 및 수산화나트륨을 포함하고, 수산화나트륨의 농도는 용매의 약 1 중량% 내지 약 8 중량% 범위이고, 마이크로캡슐은 상기 현탁액의 약 15 중량% 내지 약 50 중량% 를 형성한다. 관련 구현예에 있어서, 중합체는 셀룰로오스계이고, 안정성 현탁액의 용매는 물 및 수산화나트륨을 포함하고, 수산화나트륨의 농도는 용매의 약 1.5 중량% 내지 약 3 중량% 범위이고, 마이크로캡슐은 상기 현탁액의 약 15 중량% 내지 약 30 중량% 를 형성하고, 현탁액은 주위 온도에서 유지된다.
본 발명의 측면은 또한 안정성 현탁액을 이용하는 방법으로 제조된 직물을 제공한다. 더욱 구체적으로, 제공된 직물은 상품이다. 본 발명의 구현예에 있어서, 직물 또는 상품은 섬유 또는 다수의 섬유를 포함한다.
본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 안정성 현탁액은 소포제, 흐름제어제, 습윤 및 분산제 및 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제, 예를 들어, 상기 나열된 것을 포함한다. 임의로, 적합한 첨가제는 마이크로캡슐을 제공하는데 사용되는 경우 제 3 현탁액에 존재한다. 예를 들어, 첨가제는 마이크로캡슐의 제조 과정에서 사용되고 상기 제조 동안 생성된 현탁액에 남아 있으며, 그 현탁액이 제 3 현탁액으로서 그대로 또는 일부 변경 이후 사용된다. 또다른 구현예에 있어서, 첨가제는 혼합 이전에 제공된 성분, 예를 들어, 제 3 현탁액 또는 용매에 그대로 또는 임의의 조합, 예를 들어, 용액으로 첨가되고/거나 혼합 이후 첨가된다.
본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 혼합 동안 및/또는 혼합 이후, 안정성 (제 1) 현탁액은 약 주위 온도 내지 약 12O ℃ 범위의 온도에서 유지된다. 또다른 구현예에 있어서, 혼합 동안 및/또는 혼합 이후, 안정성 현탁액은 저 전단 혼합 하에 유지된다.
본 발명의 구현예에 있어서, 이후 기재된 바와 같은 난연성, 생활성, 항균성, 냄새 내성 및 UV 흡수성으로 이루어진 군으로부터 선택된 관능성을 갖는 하나 이상의 관능성 화합물의 제공 및 혼입을 포함하는, 중합체 함유 온도 조절 직물의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 구현예에 있어서, 관능성 화합물 및 관능성은 상기 표 3 에 나타낸 것으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명의 한 구현예에 있어서, 관능성 화합물은 용해된 형태로 제공된다. 또다른 구현예에 있어서, 관능성 화합물은 쉘에 캡슐화된다. 관련 구현예에 있어서, 쉘은 상 변화 물질 마이크로캡슐의 쉘과 유사한 특성이다. 또다른 구현예에 있어서, 관능성 화합물 마이크로캡슐의 쉘은 상 변화 물질 마이크로캡슐의 쉘과 동일한 물질로 만들어진다. 예를 들어, 안정한 제 1 용액에서 또는 조합 이전 또는 상기 조합 이후 중합체 및/또는 전구체와 함께, 제공된 관능성 물질 및/또는 이의 마이크로캡슐의 임의의 형태가 적합하다. 관능성 화합물 및/또는 이의 마이크로캡슐의 혼입은 임의의 공지된 방법, 예를 들어, 혼합을 사용할 수 있다. 본 발명의 구현예에 있어서, 관능성 화합물은 캡슐화되고, 마이크로캡슐은 제 2 현탁액에 고르게 분산된다. 본 발명의 구현예에 있어서, 형성된 제 2 현탁액은 두 상 변화 물질 및 관능성 화합물의 마이크로캡슐을 포함하고, 두 마이크로캡슐은 제 2 현탁액에 고르게 분산된다. 또다른 구현예에 있어서, 관능성 물질은 상 변화 물질 포함 마이크로캡슐에 제공된다.
본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 중합체 함유 온도 조절 직물의 제조 방법은 제 2 현탁액을 그대로 또는 부가 성분과 함께 상기 직물로 전환시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 제 2 현탁액은 표면에서 공지된 방법으로 코팅되고, 여기에서 예를 들어 용매의 증발, 내부에 포함된 성분의 침전 및/또는 중합으로 추가 처리된다. 또한, 제 2 현탁액을 중합체 펠렛으로 전환시키는 것이 가능하고, 여기에서 마이크로캡슐은 고르게 분산되고, 이어서 상기 펠렛은 상품으로 전환된다. 중합체 함유 온도 조절 직물의 제조 방법은 또한 제 2 현탁액을 섬유로 전환시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예에 있어서, 마이크로캡슐 함유, 상 변화 물질은 상기 제조된 섬유에 고르게 분산된다.
다수 직물이 합성 섬유로 제조된다. 종래, 합성 섬유를 제조하기 위해 2가지 방법이 사용된다: 용액 방사 방법 및 용융 방사 방법. 용액 방사 방법은 일반적으로 아크릴 또는 재생된 셀룰로오스 섬유를 형성하는데 사용되는 한편, 용융 방사 방법은 일반적으로 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리프로필렌 섬유 및 기타 유사 형태의 섬유를 형성하는데 사용된다. 본 발명의 구현예에 있어서, 마이크로캡슐 포함 섬유는 용융 방사 방법으로 제조되고, 여기에서 용융 중합체 및 마이크로캡슐이 제공되고, 방사되고 고체화를 위해 냉각된다. 마이크로캡슐이 고르게 분산된 중합체 펠렛은 용융 방사를 통한 상기 섬유 제조에 유용하다. 관련 구현예에 있어서, 상기 용융 방사에 사용된 마이크로캡슐의 쉘은 실리카로 만들어진다.
본 발명의 구현예에 있어서, 상기 논의된 바와 같이, 중합체 및/또는 중합체 전구체, 상 변화 물질-마이크로캡슐 및 임의로 또한 하나 이상의 제제, 계면활성제 또는 관능성 화합물을 포함하는 공급 용액의 방사를 포함하는 용액 방사를 이용하여 섬유가 제조된다. 본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 공급 용액은 상기 기재된 제 2 용액을 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예에 있어서, 안정성 현탁액은 상기 기재된 바와 같이 제조되고, 상기 특정 온도 범위에서 그리고 상기 특정 혼합 하에 적합한 제 1 용기에 저장된다. 제조된 안정성 현탁액의 양은 섬유 제조의 20 시간 이상, 바람직하게는 40 시간 이상 동안 적합하다. 중합체 및/또는 전구체의 용액이 또한 제조되고 제 2 용기에서 유지된다. 상기 제 1 용기로부터의 현탁액과 상기 제 2 용기로부터의 용액과의 혼합으로 공급 용액은 제조되고, 이어서 하나 이상의 방적돌기를 통해 방사되고, 추가로 예를 들어, 임의 중합, 건식 방사 또는 습식 방사를 통해 처리된다. 습식 방사 방법에서, 방적돌기는 화학 중탕에 침수되거나 또는 화학 중탕에 매우 가까이 배치되고, 필라멘트가 나타나는 경우 이들은 화학 중탕과 접촉하고 용액으로부터 침전시키고 고체화시킨다. 건식 방사 방법에서, 희석 또는 화학 반응에 의한 중합체의 침전 대신, 공기 또는 불활성 기체의 스트림에서의 용매 증발로 고체화가 달성된다. 더욱 상세하게는, Acrylic Fibers by R. Cox in Synthetic Fibers: Nylon, Polyester, Acrylic, Polyolefins, Woodhead Publishing ISBN 1 85573 488 1 및 미국 특허; 5686034, 6258304, 6333108 및 6538130, 영국 특허 2412083, 및 WO0231236 (상기 관련 가르침은 본원에서 참고로 포함됨) 참고.
본 발명의 구현예에 있어서, 섬유는 아크릴로니트릴계이다. 상기 구현예에 있어서, 제 2 용기 중의 용액은 바람직하게는 용매 중에서 용질 약 5 내지 약 20 중량% 로 구성된다. 본 발명의 특히 바람직한 구현예에서, 용기 중의 용액은 용매 중에서 용질 약 10 내지 약 15 중량% 를 포함한다. 용질은 건조 기준으로 바람직하게는 약 80 내지 약 100 중량% 의 아크릴로니트릴 단량체; 약 0 내지 약 20 중량% 의 중성 단량체, 예를 들어, 메틸 아크릴레이트, 비닐 아세테이트, 메틸 메타크릴레이트 및 아크릴아미드 중 하나 이상, 및 약 0 내지 약 2 중량% 의 산 공단량체, 예를 들어 나트륨 스티렌 술포네이트, 나트륨 메탈릴 술포네이트, 나트륨 2-메틸-2-아크릴아미도프로판 술포네이트 및 이타콘산으로 구성된다.
본 발명의 특히 바람직한 구현예에 있어서, 용질은 건조 기준으로 약 90 내지 약 95 중량% 의 아크릴로니트릴 단량체 및 약 0 내지 약 14 중량% 의 상기 중성 단량체로 구성된다.
또다른 구현예에 있어서, 섬유는 모다크릴 섬유이고, 비율은 용질 중 아크릴로니트릴의 비율은 적고, 용질은 또한 또다른 공단량체, 전형적으로 할로겐화 에틸렌성 불포화 분자를 함유한다. 본 발명의 구현예에 있어서, 제 2 용기 중 용액내 용매는, 예를 들어, 나트륨 티오시아네이트 농도가 약 40 내지 약 60 중량% 범위인 나트륨 티오시아네이트의 수용액이다. 본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 예를 들어 모다크릴 섬유의 경우, 용매는 아세톤의 용액이다. 상기 용액은 공지된 방법, 예컨대, 교반하면서 중합체를 냉 용매에 천천히 첨가하여 용해시키고, 이어서 온도를 상승시켜 완전히 분해시키는 방법으로 제조된다. 제 2 용기 중의 용액은 약 주위 온도에서 유지된다.
본 발명의 구현예에 있어서, 제 1 용기 중의 안정성 현탁액은 나트륨 티오시아네이트의 수용액을 용매로서 포함한다. 상기 용액 중 나트륨 티오시아네이트의 농도는 약 40 내지 약 60 중량% 이다. 안정성 현탁액은 쉘 및 코어가 있는 마이크로캡슐을 포함하고, 쉘은 마이크로캡슐의 약 5 내지 약 40 중량% 를 형성한다. 쉘은 실리카 및 포름알데히드 중합체와 같은 화합물로 만들어진다. 코어는 상 변화 물질, 예를 들어, 탄소수 15 내지 25 의 직쇄형 또는 분지쇄형 탄화수소를 포함한다. 전형적으로, 마이크로캡슐은 약 2 마이크론 이하의 크기 (최대 치수) 이다. 마이크로캡슐은, 임의로 또한 예를 들어 상기 나열된 바와 같은 점도 변형제를 함유하는 현탁액의 약 5 내지 약 30 중량% 를 형성한다. 안정성 현탁액은 부드럽게 혼합하면서 수성 매질 중 약 50 % 의 마이크로캡슐 현탁액에 용매를 점차적으로 첨가함으로써 제조된다. 안정성 현탁액은 약 주위 온도에서 부드러운 저 전단 혼합 하에 제 1 용기에서 유지된다.
본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 중합체 건조 중량 기준으로 2-50% mPCM, 더욱 바람직하게는 5-20% 의 농도를 산출하는데 적합한 상대 속도로 제 2 용기로부터의 용액과 (임의로 여과된) 제 1 용기로부터의 현탁액과 혼합시킴으로써 공급 용액이 제조된다. 이어서, 공급 용액은 건식 방사 또는 습식 방사 (예를 들어, 방적돌기가 상대적으로 희석된 수용액에 침수되거나 또는 수용액에 매우 가까이 배치되는 경우) 로 방사되어 상 변화 물질을 갖는 마이크로캡슐을 함유하는 아크릴 섬유를 형성한다. 본 발명의 구현예에 있어서, 섬유는 고르게 분산된 마이크로캡슐 약 5 내지 약 20 중량% 를 함유한다. 그리고, 상기 섬유는 각종 온도 개조 상품, 예컨대, 직물, 편물, 부직물, 예를 들어, 약 1 J/g 내지 약 50 J/g 의 엔탈피를 갖는 것의 제조에 사용된다.
본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 섬유는 셀룰로오스계이다. 상기 구현예에 있어서, 제 2 용기 중의 용액은 용매 중에서 용질 약 5 내지 약 15 중량%, 바람직하게는 약 8 내지 약 11 중량% 로 구성된다. 용질의 조성은 건조 기준으로 수산화나트륨 수용액 용매의 약 5 내지 약 15 % 이다. 본 발명의 구현예에 있어서, 제 2 용기 중 용액의 용매는, 예를 들어 수산화나트륨 농도가 약 4 내지 약 10 중량% 범위인 수산화나트륨의 수용액이다. 상기 용액은 공지된 방법, 예컨대, 수산화나트륨을 물에 용해시키고 셀룰로오스를 첨가하는 방법으로 제조된다. 바람직하게는, 셀룰로오스 분말의 점착 및 덩어리 형성을 방지하기 위해, 교반하면서 건조 셀룰로오스는 정확한 양의 물 및 용해된 수산화나트륨에 첨가된다. 이어서, 셀룰로오스가 용해되고 용액이 투명할 때까지 교반시킨다. 제 2 용기 중의 용액은 약 주위 온도에서 유지된다.
본 발명의 구현예에 있어서, 제 1 용기 중의 안정성 현탁액은 수산화나트륨의 수용액을 용매로서 포함한다. 상기 용액 중 수산화나트륨의 농도는 약 1 내지 약 5 중량% 이다. 본 발명의 구현예에 있어서, 용매의 pH 는 10 이상, 바람직하게는 11.5 이상이다. 안정성 현탁액은 쉘 및 코어가 있는 마이크로캡슐을 포함하고, 쉘은 마이크로캡슐의 약 5 내지 약 40 중량% 를 형성한다. 쉘은 하나 이상의 화합물, 예컨대, 실리카, 아크릴산, 이의 유도체, 메타크릴산 및 이의 유도체로부터 만들어진다. 코어는 상 변화 물질, 예를 들어 탄소수 15 내지 25 의 직쇄형 또는 분지쇄형 탄화수소를 포함한다. 전형적으로, 마이크로캡슐은 약 2 마이크론 이하의 크기 (최대 치수) 이다. 마이크로캡슐은, 임의로 또한 점도 변형제, 예를 들어 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체, 산 관능성 중합체, 폴리글리콜, 폴리사카라이드 및 폴리비닐 알콜을 함유하는 현탁액의 약 10 내지 약 50 중량% 를 형성한다. 부드럽게 교반하면서, 수성 매질 중 약 50 % 의 마이크로캡슐 현탁액에 용매를 점차적으로 첨가함으로써 안정성 현탁액이 제조된다. 안정성 현탁액은 주위 온도에서 부드러운 저 전단 혼합 하에 제 1 용기에서 유지된다.
본 발명의 구현예에 있어서, 셀룰로오스에서 mPCM 의 목적 % 를 산출하기에 적합한 상대 비율로 제 2 용기로부터의 용액과 (임의로 여과된) 제 1 샘플로부터의 현탁액을 혼합시킴으로써 공급 용액이 제조된다. 이어서, 공급 용액은 건식 방사 또는 습식 방사 (예를 들어, 방적돌기가 산, 예를 들어, 황산의 용액에 침수되거나 또는 용액에 매우 가까이 배치되는 경우) 로 방사되어 상 변화 물질을 갖는 마이크로캡슐을 포함하는 레이온 또는 비스코스 섬유를 형성한다. 본 발명의 구현예에 있어서, 섬유는 고르게 분산된 마이크로캡슐 약 5 내지 약 40 중량% 를 함유한다. 그리고, 상기 섬유는 각종 온도 개조 상품, 예컨대, 직물, 편물, 부직물, 예를 들어, 약 1 J/g 내지 약 50 J/g 의 엔탈피를 갖는 것의 제조에 사용된다.
본 발명이 이제 측면이 더욱 완전히 이해되고 인식되도록 하기 실시예에서 바람직한 특정 구현예와 관련하여 그리고 첨부 도면을 참조하여 기재되는 한편, 본 발명을 상기 특정 구현예로 제한하는 의도는 아니다. 반대로, 첨부된 청구범위에 의해 한정된 바와 같은 발명의 범위 내로 포함될 수 있는 것으로 전체 대안물, 변형물 및 등가물을 포함하는 의도이다. 따라서, 바람직한 구현예를 포함하는 하기 실시예는 본 발명의 실시를 예시하는 역할을 할 것이고, 나타낸 상세한 설명 은 예로써 단지 본 발명의 바람직한 구현예의 예시적 논의를 위한 것이며, 배합 과정 뿐만 아니라 본 발명의 원리 및 개념 측면의 기재를 가장 유용하고 용이하게 이해될 것으로 여겨지는 것을 제공하기 위해 제공된다.
실시예 1 - 아크릴 섬유용 mPCM 의 안정성 현탁액
100.0 kg 의 포름알데히드계 쉘 마이크로캡슐 (마이크로캡슐화된 n-탄화수소, 115 J/g 잠열, 50 % 마이크로캡슐, 판매 Ciba Specialty Chemical Co., Bradford, United Kingdom) 에, 교반하면서 121.5 kg 의 물, 이어서 178.5 kg 나트륨 티오시아네이트를 첨가하였다. 이것으로 나트륨 티오시아네이트:물 비율 51/49 의 12.5% 마이크로캡슐을 함유하는 안정성 현탁액을 수득하였다. 상기 마이크로캡슐의 현탁액은 > 21 시간 응집에 대해 안정성이었다.
실시예 2 - 아크릴 섬유용 mPCM 의 안정성 현탁액
100.0 kg 의 포름알데히드계 쉘 마이크로캡슐 (마이크로캡슐화된 n-탄화수소, 115 J/g 잠열, 50 % 마이크로캡슐, 판매 Ciba Specialty Chemical Co., Bradford, United Kingdom) 에, 교반하면서 121.5 kg 의 물 및 178.5 kg 나트륨 티오시아네이트의 예비혼합된 용액을 첨가하였다. 이것으로 나트륨 티오시아네이트:물 비율 51/49 의 12.5% 마이크로캡슐을 함유하는 안정성 현탁액을 수득하였다. 상기 마이크로캡슐의 현탁액은 > 21 시간 응집에 대해 안정성이었다.
실시예 3 - 레이온, 비스코스 또는 셀룰로오스 섬유용 mPCM 의 안정성 현탁액
100.0 kg 의 폴리아크릴 쉘 마이크로캡슐 (마이크로캡슐화된 옥타데칸, 175 J/g 잠열, 45 % 마이크로캡슐, 판매 Ciba Specialty Chemical Co., Bradford, United Kingdom) 에, 교반하면서 100.0 kg 의 물, 이어서 5.2 kg 의 50 % NaOH/물 용액을 첨가하였다. 이것으로 pH 12.8 에서 21.95 % 마이크로캡슐을 함유하는 안정성 현탁액을 수득하였다. 상기 마이크로캡슐의 현탁액은 최초 슬러리 입자 크기 분포 (도 1) 및 24 시간 이후 (도 2) 에 나타난 바와 같이 > 24 시간 응집에 대해 안정성이었다. 주목될 바와 같이, 현탁액이 먼저 형성되는 경우의 분포와 24 시간 이후의 분포 사이의 상당한 차이는 없다. 상기 안정성 현탁액은 우수한 방사 성능, 여러 날에 걸친 라인 중단 없음, 필터 막음 또는 차단 없음을 제공하였고, 1.7 dtex 비스코스 섬유를 방사하는데 사용되었다.
실시예 4 - 레이온, 비스코스 또는 셀룰로오스 섬유용 mPCM 의 불안정성 현탁액
100.0 kg 의 폴리아크릴 쉘 마이크로캡슐 (마이크로캡슐화된 옥타데칸, 175 J/g 잠열, 45 % 마이크로캡슐, 판매 Ciba Specialty Chemical Co., Bradford, United Kingdom) 에, 교반하면서 81.8 kg 의 물, 이어서 1.8 kg 의 50 % NaOH/물 용액을 첨가하였다. 이것으로 pH 9.5 에서 25.0 % 마이크로캡슐을 함유하는 불안정성 현탁액을 수득하였다. 상기 불안정성 현탁액은 20 분 이후 압력 증강, 필터 차단 및 라인 폐쇄를 야기했다.
실시예 5 - 리오셀 (lyocell) 섬유용 mPCM 의 안정성 현탁액
0.90 g 의 탈이온수 및, 상 변화 물질을 함유하는 0.20 g 의 물에 젖은 마이크로캡슐 (마이크로캡슐화된 파라핀 PCM, 120 J/g 잠열, 50 % 마이크로캡슐, 판매 Ciba Specialty Chemical Co., Bradford, United Kingdom) 을 20 ml 유리 바이알에서 조합시켰다. 그 다음, 8.00 g 의 N-메틸 모르폴린 옥시드 용매 (97 % NMMO, 판매 Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wis.) 를 첨가하여 1.1 중량% 의 mPCM 고체의 용액을 수득하였다. 바이알을 125 ℃ 오븐에 배치하고 이의 내용물이 균일하게 혼합되고 용매가 용융될 때까지 주기적으로 혼합시켰다. 상기 용액을 즉시 사용할 수 있거나 또는 저장을 위해 냉각/고체화 이후 재가열시킬 수 있다. 상기 사이클을 수회 반복시킬 수 있다.
실시예 6 - 리오셀 섬유용 mPCM 의 안정성 현탁액
0.90 g 의 탈이온수 및, 상 변화 물질을 함유하는 0.20 g 의 물에 젖은 마이크로캡슐 (마이크로캡슐화된 파라핀 PCM, 120 J/g 잠열, 50 % 마이크로캡슐, 판매 Ciba Specialty Chemical Co., Bradford, United Kingdom) 을 20 ml 유리 바이알에서 조합시켰다. 그 다음, 8.00 g 의 N-메틸 모르폴린 옥시드 용매 (97 % NMMO, 판매 Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wis.) 및 0.90 g 의 미소결정성 셀룰로오스 (판매 Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wis.) 를 첨가하여 10 중량% 의 고체의 용액을 수득하였다. 상기 고체는 90/10 중량비의 셀룰로오스/상 변화 물질을 함유하는 마이크로캡슐을 포함하였다. 바이알을 125 ℃ 오븐에 배치하고, 이의 내용물이 균일하게 혼합되고 용융될 때까지 주기적으로 혼합시켰다. 상기 용액을 즉시 사용할 수 있거나 또는 저장을 위해 냉각/고체화 이후 재가열시킬 수 있다. 상기 사이클을 수회 반복시킬 수 있다.
본 발명이 상기 예시적 실시예의 상세한 설명으로 제한되지 않음 그리고, 본 발명이 이의 필수 특성에서 이탈 없이 기타 특정 형태로 포함될 수 있으며, 그러므로 상기 상세한 설명 보다는 첨부된 청구범위를 참조하여, 본 발명의 구현예 및 실시예가 모든 면에서 예시적으로 그러나 비제한적으로 고려되어야 하고, 따라서 청구범위의 의미 및 등가물 범위 내인 전체 변화는 본원에 포함되어야 하는 것이 바람직함은 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (39)

  1. 하나 이상의 상 변화 물질을 함유하는 다수의 마이크로캡슐 및 용매를 포함하는, 온도 조절, 중합체 함유 직물 제조를 위한 안정성 제 1 현탁액으로서, 상기 마이크로캡슐이 상기 중합체 함유 직물에 혼입되고, 하기를 특징으로 하는 안정성 제 1 현탁액:
    (i) 상기 용매가 하나 이상의 상기 중합체 및 이의 전구체로 이루어진 군으로부터 선택된 직물 형성 성분을 용해시킬 수 있음; 및
    (ii) 상기 현탁액이 약 20 시간 이상 동안 안정함.
  2. 제 1 항에 있어서, 추가로 상기 마이크로캡슐의 약 95 % 이상이 약 20 시간 이상 동안 상기 현탁액에서 변하지 않은 채로 유지되는 것을 특징으로 하는 제 1 현탁액.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 직물이 1종 이상의 중합체 섬유로부터 형성되는 제 1 현탁액.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 중합체가 아크릴로니트릴계 중합체, 셀룰로오스계 중합체, 폴리에스테르계 중합체, 폴리아미드계 중합체 및 폴리올레핀계 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 제 1 현탁액.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 용매가 수용액인 제 1 현탁액.
  6. 제 1 항에 있어서, 소포제, 흐름제어제, 습윤제, 분산제 및 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 추가 성분을 추가로 포함하는 제 1 현탁액.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 수용액이 나트륨 베이스, 나트륨 티오시아네이트, 염화아연, n-메틸 모르폴린 옥시드, 암모니아, 황산구리, 질산, 아세톤, DMF 및 NMP 로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 추가 성분을 포함하는 제 1 현탁액.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로캡슐이 쉘 및 코어를 포함하고, 상기 쉘이 아크릴산 및 이의 유도체, 메타크릴산 및 이의 유도체, 포름알데히드, 이소시아네이트, 우레아, 카르복실산 유도체, 실리카 전구체 및 젤라틴으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로부터 형성되는 제 1 현탁액.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로캡슐이 쉘 및 코어를 포함하고, 상기 코어가 옥타데칸, 탄소수 15 내지 25 의 직쇄형 탄화수소 및 탄소수 15 내지 25 의 분지쇄형 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 상 변화 물질을 포함하는 제 1 현탁액.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로캡슐이 쉘 및 코어를 포함하고, 상기 쉘 및 코어 사이의 중량비가 약 0.5:9.5 내지 약 4:6 의 범위인 제 1 현탁액.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로캡슐이 상기 현탁액의 약 5 내지 약 40 중량% 를 형성하는 제 1 현탁액.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로캡슐이 약 0.1 내지 약 20 마이크론 범위의 최대 선형 치수를 갖는 제 1 현탁액.
  13. 제 1 항에 있어서, 난연성, 생활성, 항균 활성, 냄새 내성, UV 흡수성, 습기 관리성 및 물, 유지, 먼지 및/또는 얼룩에 대한 내성으로 이루어진 군으로부터 선택되는 관능성을 갖는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 제 1 현탁액.
  14. 제 1 항에 있어서, 약 주위 온도 내지 120 ℃ 범위의 온도에서 유지되는 제 1 현탁액.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 중합체가 아크릴로니트릴계이고, 상기 용매가 물 및 나트륨 티오시아네이트를 포함하고, 나트륨 티오시아네이트의 농도가 용매의 약 40 내지 약 60 중량% 범위이고, 상기 마이크로캡슐이 상기 현탁액의 약 5 내지 약 30 중량% 를 형성하는 제 1 현탁액.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 중합체가 셀룰로오스계이고, 상기 용매가 물 및 수산화나트륨을 포함하고, 수산화나트륨의 농도가 약 1 % 내지 약 5 % 범위이고, 상기 마이크로캡슐이 상기 현탁액의 약 5 내지 약 30 % 를 형성하는 제 1 현탁액.
  17. 중합체 및 이의 전구체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 직물 형성 성분과 조합으로 제 1 항의 제 1 현탁액으로부터 형성된 제 2 현탁액.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 마이크로캡슐이 상기 현탁액 전반에 고르게 분산되는 제 2 현탁액.
  19. 제 17 항에 있어서, 약 20 시간 이상 동안 안정한 제 2 현탁액.
  20. 제 1 항의 상기 직물을 포함하는 상품.
  21. 하기 단계를 포함하는, 제 1 항의 상기 제 1 현탁액의 제조 방법:
    (i) 상 변화 물질을 함유하는 마이크로캡슐을 제공하는 단계;
    (ii) 하나 이상의 중합체 및 이의 전구체로 이루어진 군으로부터 선택된 직물 형성 성분을 용해시킬 수 있는 용매를 제공하는 단계; 및
    (iii) 상기 용매 및 상기 마이크로캡슐을 혼합시켜 상기 제 1 현탁액을 형성하는 단계.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 마이크로캡슐이 용기에 제공되고, 상기 용매가 상기 용기 중의 상기 마이크로캡슐에 첨가되어 상기 제 1 현탁액을 형성하는 방법.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 용매가 수용액인 방법.
  24. 제 21 항에 있어서, 소포제, 흐름제어제, 습윤제, 분산제 및 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 추가 성분을 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 마이크로캡슐이 유체 중 마이크로캡슐의 제 3 현탁액으로서 제공되는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 유체 중 상기 마이크로캡슐의 제 3 현탁액이 용기에 제공되고, 상기 용매가 상기 용기 중의 상기 마이크로캡슐에 첨가되어 상기 제 1 현탁액을 형성하는 방법.
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 유체가 수성 매질인 방법.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 제 3 현탁액의 점도가 약 100 내지 약 3000 cps 의 범위인 방법.
  29. 제 25 항에 있어서, 상기 제 3 현탁액이 약 주위 온도 내지 120 ℃ 범위의 온도에서 제공되는 방법.
  30. 제 21 항에 있어서, 상기 용매가 약 주위 온도 내지 120 ℃ 범위의 온도에서 제공되는 방법.
  31. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 현탁액이 약 주위 온도 내지 120 ℃ 범위의 온도에서 유지되는 방법.
  32. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 현탁액이 저전단 혼합 하에서 유지되는 방법.
  33. 중합체 및 이의 전구체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 직물 형성 성분을 제공하는 단계 및 상기 성분을 상기 제 1 현탁액과 조합시켜 상기 제 2 현탁액을 형성하는 단계를 포함하는, 제 17 항의 제 2 현탁액의 제조 방법.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 제 2 현탁액의 습식 방사 또는 건식 방사를 추가로 포함하는 방법.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 현탁액이 방사되어 섬유를 형성하는 방법.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 섬유가 기타 섬유와 조합되어 직물을 형성하는 방법.
  37. 제 35 항의 방법에 따라 제조된 섬유.
  38. 상기 마이크로캡슐이 상기 섬유 전반에 고르게 분산되는 제 35 항의 섬유.
  39. 제 35 항의 상기 섬유를 포함하는 상품.
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