KR20120086365A

KR20120086365A - 빛의 조건 하에서 빠른 온도-상승 및 발열 효과를 갖는 화학 섬유 및 동일한 것을 포함하는 직물

Info

Publication number: KR20120086365A
Application number: KR1020127016498A
Authority: KR
Inventors: 잉준 마오
Original assignee: 닝보 쳉잉 임포트 앤드 엑스포트 씨오., 엘티디.
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2010-01-08
Publication date: 2012-08-02
Also published as: WO2011063580A1; EP2505698A4; JP2013505372A; CN101709511A; EP2505698B1; EP2505698A1; JP5245012B2; KR101372003B1; US20120282460A1; CN101709511B

Abstract

빛의 조건 하에서 빠른 온도-상승 및 발열 효과를 갖는 화학 섬유 및 이를 포함하는 직물을 제공한다. 빛의 조건 하에서 빠른 온도-상승 및 발열 효과를 갖는 화학 섬유는 통상적인 화학 섬유 및 0.1 내지 3 wt%의 나노 유닛을 포함한다. 상기 나노 유닛은 300 내지 8000 나노미터의 입자 크기를 갖는 미세입자를 포함하고, 상기 미세입자는 주로 Si, Zn, Ca, Mg, Na, Fe 또는 이의 혼합물을 포함한다. 통상적인 화학 섬유에 300 내지 8000 나노미터의 입자 크기를 갖는 미세입자의 나노 유닛을 첨가하기 때문에, 본 발명의 화학 섬유는, 동일한 빛 조사 시간 및 동일한 빛 조사 강도 하에서 빛과 접촉하였을 때, 예상치 못한 빠른 온도-상승 효과(unexpected rapid temperature-rising effect)를 갖는다. 통상적인 발열 섬유와 비교하여, 본 발명은, 낮은 비용, 단순한 제조 과정(simple manufacture process), 용이한 공업 생산(easy industrial production) 등의 장점을 갖고, 이는 낮은-온도 환경에서 사용되는 것이 더 나은 신규한 발열 섬유 물질(novel heating fiber material)이다.

Description

빛의 조건 하에서 빠른 온도-상승 및 발열 효과를 갖는 화학 섬유 및 이를 포함하는 직물 생산물{CHEMICAL FIBER WITH RAPID TEMPERATURE-RISING AND HEATING EFFECT UNDER CONDITIONS OF LIGHT AND TEXTILE PRODUCTS CONTAINING IT}

관련 출원서에 대한 전후 참조

본 출원서는, 이의 전체 내용이 참고문헌으로서 본원에 포함되는, 2009년 11월 26일에 P. R. 중국의 국가지식산권국(State Intellectual Property Office)에 출원된 중국 특허 출원 시리얼 번호 제200910224268.2호의 이익에 대한 우선권을 청구한다.

본 발명은, 화학 섬유(chemical fiber), 및 보다 특히 빠른 온도-상승 및 발열 효과(rapid temperature-rising and heating effect)를 갖는 화학 섬유, 및 동일한 것을 포함하는 직물(textile)에 관한 것이다.

통상적인 섬유 및 통상적인 직물의 열 보전(Heat preservation)은 몸에 의해 생성된 열이 빠져나가는 것을 주로 방지하기 위한 것이다. 과학의 발달과 함께, 발열 기능(heating function)을 갖는 섬유의 일부가 사람들에 의해 개발되었다. 예를 들어:

1. 전열 섬유(Electrothermal fiber)

일본에서 시험적으로 제도된 단열 의복 물질(insulating garment material)은, 전열 물질을 사용한 합성의 섬유(composite fiber)이다. 단열 의복 물질의 원리는 전기 담요(electric blanket)의 원리와 유사하고, 발열 효과를 성취하기 위해 도전 섬유(conductive fiber)에 전류를 통하게 하여 섬유를 가열한다. 이러한 섬유로 만들어진 의복은 얇은 언라인드 의복(thin unlined garment)과 유사한 외관을 갖지만, 실제로 전열 의복(electrothermal garment)이다. 의복의 에너지원(energy source)은, 추운 겨울에 추위에 대비하여 보호하도록 고갈될 줄 모르는 충분한 열을 제공하는 휴대용 충전가능한 베터리(portable chargeable battery)이다.

이러한 전열 섬유의 단점은, 높은 제조 비용(high manufacture cost), 휴대용 충전가능한 베터리가 필요로 하는 전력 공급(power supply), 및 매일 매일의 생활에서의 사용에 있어서의 큰 불편(large use inconvenience)이다.

2. 썬 벨벳(Sun velvet)

썬 벨벳은, 스페이스 코튼(space cotton)의 원리에 따라 제조된 차세대 대표적인 물질(new-generation representative material)이다. 썬 벨벳은 통상적인 100 % 울 섬유(wool fiber)를 직조한 다음에(by texturing and shagging), 조절가능한 두께(controllable thickness)의 열 대류 장벽층(thermal convection barrier layer)[에어백(airbag)]을 형성하기 위해 부드러운 거울면(soft mirror surfaces)의 두 개의 층 사이에 울 섬유(wool fiber)를 배치함으로써 제조하였고, 이는 이중의 열 보존 효과(double heat preservation effects)를 달성하기 위해 열 전도성(thermal conductivity)의 매우 낮은 계수(very low coefficient)를 갖고, 몸의 적외선(heat rays)에서의 반사 작용(reflection action)을 갖는다. 에어백에서의 가스의 함량은 90 %이기 때문에, 썬 벨벳이 가볍고 부드러울 뿐만 아니라 따뜻하다. 썬 벨벳의 단위 체적(unit volume)에서의 섬유의 양은, 면의 단위 체적에서의 섬유의 양 보다 2/3만큼 더 작고, 솜 깃털(down feather)의 단위 체적에서의 섬유의 양 보다 4/5만큼 더 작으며, 그 결과로 썬 벨벳으로 만든 의복은 투박하지 않고 아름답다. 점검한 후에, 썬 벨벳의 CLO 값은 3.062이다. 피부의 모공과 유사하게 개방되고 폐쇄될 수 있는 마이크로 세공(Micropores)은 거울면(mirror surfaces)의 두 개의 층에 형성되고, 더울 때는 마이크로 세공이 방열(heat dissipation)을 위해 개방될 것이고, 추울 때 마이크로 세공이 열 보전을 위해 폐쇄될 것이다. 썬 벨벳의 온도는 조절될 수 있고, 썬 벨벳은 기체 투과율(gas permeability)을 갖고, 그 결과로 가을 및 겨울에 이상적인 의복 물질이다.

이러한 썬 벨벳의 단점은 복잡한 제조 과정, 높은 비용, 산업화(industrialization)에서의 어려움 등이다.

3. 화학적인 단열 및 온도-조절 섬유(Chemical insulating and temperature-adjusting fiber)

단열 및 온도-조절 섬유는 몇몇 사람들에 의해 화학적으로 제조되었다. 예를 들어, 황산나트륨 직물은 방수층(waterproof layer)에 부착된 막(membrane) 내에 포장된다(packed). 황산나트륨이 가열되었을 때, 물의 열 저장 능력(heat storage capacity)에 비해 60 배 더 높은 열 저장 능력을 갖는 황산나트륨은 열 저장을 위해 액화되고, 따라서 몸의 온도를 감소시킨다. 황산나트륨이 냉각되었을 때, 황산나트륨은 고체가 되고, 흡수된 열(absorbed heat)이 흩어진다.

직물이 이러한 물질로 만들어진 후에, 섬유는 매일의 생활에서 다양한 스크래칭(scratching) 및 부딪침(collisions) 때문에 샐 수 있다(leaked). 따라서, 화학적인 단열 및 온도-조절 섬유의 실현가능성(practicality)은 보다 개선되는 것이 필요하다.

본 발명은 선행 기술에 존재하는 상기의 단점을 극복하는 것을 겨냥한다. 이에 따라서, 본 발명의 목적은, 빛의 조건 하에서 빠른 온도-상승 및 발열 효과(temperature-rising and heating effect)를 갖는 화학 섬유를 제공하는 것이고, 이는 제조에 대해 편리하고, 낮은 비용 및 산업상으로 수행하기 쉬울 수 있다.

상기 목적을 성취하기 위해, 하기의 해결책이 본 발명에서 사용되었다.

빛의 조건 하에서 빠른 온도-상승 및 발열 효과를 갖는 화학 섬유는 통상적인 화학 섬유 및 0.1 내지 3 wt%의 나노 유닛(nano unit)을 포함하고, 상기 나노 유닛은 300 내지 8000 나노미터의 입자 크기를 갖는 미세입자(microparticles)를 포함하고, 상기 미세입자는 주로 Si, Zn, Ca, Mg, Na, Fe 또는 이의 혼합물을 포함한다. 상기 미세입자는 Si, Zn, Ca, Mg, Na 및 Fe의 어떠한 하나, 또는 어떠한 비율에서의 Si, Zn, Ca, Mg, Na 및 Fe의 혼합물일 수 있다.

유리하게, 상기 화학 섬유는 300 내지 2000 나노미터의 입자 크기를 갖는 2 내지 3 wt% 의 미세입자를 포함한다. 추가적으로, 상기 미세입자는 40 내지 50 wt%의 Si, 20 내지 30 wt%의 Zn 및 20 내지 40 wt%의 Ca, Mg, Na 및 Fe의 혼합물을 포함한다.

유리하게, 상기 화학 섬유는 2000 내지 5000 나노미터의 입자 크기를 갖는 1 내지 2 wt%의 미세입자를 포함한다. 추가적으로, 상기 미세입자는 40 내지 50 wt%의 Si, 20 내지 30 wt%의 Zn, 및 20 내지 40 wt%의 Ca, Mg, Na 및 Fe의 혼합물을 포함한다.

유리하게, 상기 화학 섬유는 5000 내지 8000 나노미터의 입자 크기를 갖는 0.1 내지 1 wt%의 미세입자를 포함한다. 추가적으로, 상기 미세입자는 40 내지 50 wt%의 Si, 20 내지 30 wt%의 Zn, 및 20 내지 40 wt%의 Ca, Mg, Na 및 Fe의 혼합물을 포함한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 빛의 조건 하에서 빠른 온도-상승 및 발열 효과를 갖는 직물을 제공하는 것이다. 직물은 상기에 기재한 화학 섬유의 일부를 적어도 포함한다.

본 발명은 하기의 장점을 갖는다.

통상적인 화학 섬유에 300 내지 8000 나노미터의 입자 크기를 갖는 미세입자의 나노 유닛의 첨가 때문에, 동일한 빛 조사 시간(light irradiation time) 및 동일한 빛 조사 강도(light irradiation intensity)와 접촉하였을 때, 본 발명의 화학 섬유는 예상 밖의 빠른 온도-상승 효과를 갖는다. 통상적인 발열 섬유(heating fiber)와 비교하여, 본 발명은 낮은 비용, 단순한 제조 과정(simple manufacture process), 용이한 공업 생산(easy industrial production) 등의 장점을 갖고, 이는 낮은-온도 환경에서 사용되는 것이 더 나은 신규한 발열 섬유 물질(novel heating fiber material)이다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 따라 검사 디바이스(inspection device)의 다이어그램(diagram)이다;
도 2 는 실시형태 1에서 온도-시간 곡선(temperature-time curve)의 측정 방법을 나타낸 것이다.

실시형태 1:

도 1과 관련하여, 본 발명의 빛의 조건 하에서 빠른 온도-상승 및 발열 효과를 갖는 화학 섬유의 검사 실시형태를 나타낸 것이다.

검사 단체(Inspection organization) : Japan Synthetic Textile Inspection Institute Foundation

검사 증명의 번호(Number of inspection certificate) : CK-64215-2

검사 항목(Inspection item) : 열 저장 효율의 측정(determination of heat storage efficiency)

1. 검사 샘플

(1) 본 발명의 화학 섬유 : 약 1.5 wt%의 나노 유닛을 통상적인 화학 섬유에 첨가하였다. 상기 나노 유닛은 약 3000 나노미터의 입자 크기를 갖는 미세입자를 포함하고, 상기 미세입자는 45 wt%의 Si, 25 wt%의 Zn, 30 wt%의 Ca, Mg, Na 및 Fe의 혼합물, 및 그 밖의 미량 원소(trace element)를 포함한다. 상기 나노 유닛은 통상적인 기술의 어떠한 하나를 사용하여 섬유 제조 과정에 첨가될 수 있다.

(2) 비교 화학 섬유 : 나노 유닛을 포함하지 않는 통상적인 화학 섬유.

2. 검사 방법 :

온도-시간 곡선을 사용하여, 층으로 쌓인 섬유 샘플(layered fiber sample)은 발포폴리스티렌 테이블 C(polystyrene foam table C)에 배치하였고, 고정물 H(fixture H)를 사용하여 고정시킨 다음에, 검사 샘플 S의 두 개의 층 사이에 열전대 온도계 B(thermocouple thermometer B)를 삽입함으로써, 하기의 빛 조사 조건/방식(도 1을 참고) 하에서 기록(recording)을 수행하였다.

게다가, 상기 측정 방법은, 각각의 샘플의 측정된 위치(measured position)를 변화시킴으로써 측정하는 것이다. 더욱이, 동일한 산출 방식(same calculation mode)은 상응하는 검사 결과를 수득하기 위해 두 가지의 측정 방법에 의해 사용된다.

빛 조사 조건/방식(Light irradiation conditions/ways):

광원(Light source) : 100 V의 전압 및 500 W의 동력을 갖는 전등 A(electric lamp A)는 Iwasaki Electric Co., Ltd으로부터 입수가능하다;

조사 거리 L(Irradiation distance L) : 50 cm;

조사 위치 : 각각의 검사 샘플의 표면;

조사 시간 : 15 분;

공기 온도 : 20 ± 2 ℃.

3. 상기 샘플의 검사 결과는 하기와 같다:

상기 검사 결과의 온도-시간 곡선을 도 2에 나타내었다.

통상적인 화학 섬유와 비교하여, 동일한 빛 조사 시간 및 동일한 빛 조사 강도 하에서, 본 발명의 빛의 조건 하에서 빠른 온도-상승 및 발열 효과를 갖는 상기 화학 섬유는 보다 중요하고, 예기치 않은 빠른 온도-상승 효과를 가짐을, Japan Synthetic Textile Inspection Institute Foundation에 의한 상기 검사 결과로부터 알 수 있을 것이다.

실시형태 2 :

본 실시형태는, 상기 화학 섬유가 약 500 나노미터의 입자 크기를 갖는 2.8 wt%의 미세입자를 포함하는 점에서 상기 실시형태와 다르다. 상기 미세입자는 40 wt%의 Si, 20 wt%의 Zn, 40 wt%의 Ca, Mg, Na 및 Fe의 혼합물, 및 그 밖의 미량 원소를 포함한다.

상기 샘플의 검사 결과는 하기와 같다:

본 실시형태에서의 상기 검사 결과의 온도-시간 곡선은 생략되었다.

실시형태 3 :

본 실시형태는, 상기 화학 섬유가 약 7000 나노미터의 입자 크기를 갖는 0.7 wt%의 미세입자를 포함하는 점에서 상기 실시형태와 다르다. 상기 미세입자는 50 wt%의 Si, 30 wt%의 Zn, 20 wt%의 Ca, Mg, Na 및 Fe의 혼합물, 및 그 밖의 미세원소를 포함한다.

상기 샘플의 검사 결과는 하기와 같다:

통상적인 직물 공정(textile process)의 제한 때문에, 본 발명에서, 신규한 화학 섬유가 빛과 접촉하였을 때 예상치 못한 빠른 온도-상승 및 발열 효과를 갖도록 하기 위해, 300 내지 8000 나노미터의 입자 크기를 갖는 미세입자를 포함하는 0.1 내지 3 wt%의 나노 유닛을 통상적인 화학 섬유에 첨가하였다. 그러나, 직물 공정에 의한 허용의 조건에서, 보다 작은 입자 크기를 갖는 미세입자를 포함하는 나노 유닛의 더 많은 중량부(more weight portions of a nano unit)가 보다 나은 발열 효과를 갖는 화학 섬유를 형성하기 위해 첨가될 수 있음을, 본 분야의 숙련자는 인지할 수 있을 것이다.

게다가, 본 발명의 또 다른 목적은, 빛의 조건 하에서의 빠른 온도-상승 및 발열 효과를 갖는 직물, 예를 들어 뜨개질 생산물(knitting products) 및 태팅 생산물(tatting products)을 제공한다. 상기 직물은 상기에 기재된 화학 섬유의 일부를 적어도 포함한다. 의심할 여지 없이, 상기 직물은 본 발명의 빛의 조건 하에서 빠른 온도-상승 및 발열 효과를 갖는 화학 직물로 전체적으로 구성되어 있을 것이다.

확실히, 본 발명의 빛의 조건 하에서 빠른 온도-상승 및 발열 효과를 갖는 화학 섬유가 다양한 유형의 발열 섬유(heating fibers)를 형성하는데 사용될 수 있음을 본 분야의 숙련자는 인지할 수 있다.

상기 실시형태는, 본 발명을 설명하는데 단지 사용되었을 뿐, 이로 본 발명을 한정하는 것으로 이해하여서는 안된다. 변화 및 변형이 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 실시형태에서 만들 수 있음을 본 분야의 숙련자는 인지할 수 있다. 따라서, 모든 동등한 기술적인 용액은 본 발명의 범위 내로 또한 포함된다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 의해 한정되어야 한다.

Claims

통상적인 화학 섬유 및 0.1 내지 3 wt%의 나노 유닛을 포함하는, 빛의 조건 하에서 빠른 온도-상승 및 발열 효과를 갖는 화학 섬유로서,
상기 나노 유닛은 300 내지 8000 나노미터의 입자 크기를 갖는 미세입자(microparticles)를 포함하고, 상기 미세입자는 주로 Si, Zn, Ca, Mg, Na, Fe 또는 이의 혼합물을 포함하는, 화학 섬유.
제1항에 있어서,
300 내지 2000 나노미터의 입자 크기를 갖는 2 내지 3 wt%의 미세입자를 포함하는, 화학 섬유.
제2항에 있어서,
상기 미세입자는, 40 내지 50 wt%의 Si, 20 내지 30 wt%의 Zn 및 20 내지 40 wt%의 Ca, Mg, Na 및 Fe의 혼합물을 포함하는, 화학 섬유.
제1항에 있어서,
2000 내지 5000 나노미터의 입자 크기를 갖는 1 내지 2 wt%의 미세입자를 포함하는, 화학 섬유.
제4항에 있어서,
상기 미세입자는 40 내지 50 wt%의 Si, 20 내지 30 wt%의 Zn, 및 20 내지 40 wt%의 Ca, Mg, Na 및 Fe의 혼합물을 포함하는, 화학 섬유.
제1항에 있어서,
5000 내지 8000 나노미터의 입자 크기를 갖는 0.1 내지 1 wt%의 미세입자를 포함하는, 화학 섬유.
제6항에 있어서,
상기 미세입자는 40 내지 50 wt%의 Si, 20 내지 30 wt%의 Zn, 및 20 내지 40 wt%의 Ca, Mg, Na 및 Fe의 혼합물을 포함하는, 화학 섬유.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 화학 섬유의 일부를 적어도 포함하는, 빛의 조건 하에서 빠른 온도-상승 및 발열 효과를 갖는 직물.