KR20150124841A - 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물과, 탄소나노튜브 보온 기능성 제품과, 상기 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류 - Google Patents

탄소나노튜브 보온 기능성 조성물과, 탄소나노튜브 보온 기능성 제품과, 상기 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류 Download PDF

Info

Publication number
KR20150124841A
KR20150124841A KR1020140051950A KR20140051950A KR20150124841A KR 20150124841 A KR20150124841 A KR 20150124841A KR 1020140051950 A KR1020140051950 A KR 1020140051950A KR 20140051950 A KR20140051950 A KR 20140051950A KR 20150124841 A KR20150124841 A KR 20150124841A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon nanotube
metal
product
aluminum
fiber
Prior art date
Application number
KR1020140051950A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101611380B1 (ko
Inventor
오상근
이성광
김두종
Original Assignee
(주)탑나노시스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)탑나노시스 filed Critical (주)탑나노시스
Priority to KR1020140051950A priority Critical patent/KR101611380B1/ko
Publication of KR20150124841A publication Critical patent/KR20150124841A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101611380B1 publication Critical patent/KR101611380B1/ko

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/73—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with carbon or compounds thereof
    • D06M11/74—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with carbon or compounds thereof with carbon or graphite; with carbides; with graphitic acids or their salts
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/83—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with metals; with metal-generating compounds, e.g. metal carbonyls; Reduction of metal compounds on textiles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

본 발명은 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물과, 탄소나노튜브 보온 기능성 제품과, 상기 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류를 개시한다. 본 발명의 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물은 기재 상에 코팅하여, 상기 기재의 보온성 능력을 향상시키는 것으로서, 탄소나노튜브(CNT)와, 금속 첨가물과, 용매를 포함한다. 본 발명에 따르면, 광발열 기능 및 열반사 기능을 겸하여서, 보온 효과를 극대화 할 수 있다.

Description

탄소나노튜브 보온 기능성 조성물과, 탄소나노튜브 보온 기능성 제품과, 상기 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류{Carbon nanotube coating solution for improving thermokeeping, carbon nanotube thermokeeping product, and clothes including the carbon nanotube thermokeeping product}
본 발명은 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물과, 탄소나노튜브 보온 기능성 제품과, 상기 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류에 관한 것으로서, 보온이 필요한 분야에 적용 가능하다.
탄소나노튜브는 높은 열전도율과 모든 파장의 광 에너지 흡수율이 뛰어나다. 흡수된 빛 에너지를 열에너지로 변환하는 능력을 이용하여 광 발열 기능성 제품을 제조하여 활용 가능하다.
대한민국 특허공개 제2002-0059047호에는 다층구조를 갖는 광 발열 보온성 도포 직물을 개시하고 있다.
최근에는 일본의 미쓰비시 레온사에 의하여 심부에 목탄 입자를 포함하는 심초구조 아크릴 단섬유가 태양광을 흡수하여 발열성능을 발휘하는 섬유를 개발하였고, 일본의 데상트사와 데이진파이버사는 태양광을 흡수하여 발열 성능을 나타내는 탄소계 무기물질을 포함하는 특수 평편 단면 섬유를 개발하였다.
그런데 제품들은 태양광을 흡수하는 기능을 가지므로, 태양광이 없는 밤이나 흐린 날씨에는 보온 성능이 열화될 수 밖에 없다.
특히, 의류용의 섬유 직물, 커튼, 쇼파와 같은 가정용 섬유 직물이 광 발열 효과와 함께, 보온 효과를 갖는다면 난방 비용 절감 등의 다양한 이점을 얻을 수 있다.
본 발명의 목적은 광 발열 기능성 효과와 함께 열 반사 효과가 우수한 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물과, 탄소나노튜브 보온 기능성 제품과, 상기 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물은, 기재 상에 코팅하여, 상기 기재의 보온성 능력을 향상시키는 것으로서, 탄소나노튜브(CNT)와, 금속 첨가물과, 용매를 포함한다.
상기 금속 첨가물은, 알루미늄(Al), 아연(Zn), 티타늄((Ti), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 및 철(Fe)로 이루어진 군중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 금속 첨가물은, 알루미늄(Al) 금속을 포함하는 알루미늄 페이스트로서, 상기 알루미늄 페이스트는: 미네랄 스프릿계, 물, 아세트산 에틸(EA) 중 선택된 적어도 하나의 용매; 및 상기 용매에 함유되는 것으로, 입경이 1 내지 35μm인 판상(flake) 또는 구(power)형상을 가진 알루미늄 금속;을 포함하고,
상기 알루미늄 페이스트의 고형분은 상기 알루미늄 페이스트의 10wt% 내지 80wt%를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 금속 첨가제는 윤활제를 더 포함하고, 상기 윤활제는 스테아릭산(stearic acid)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 금속은, 직경이 4 내지 15μm인 판상의 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물은 수지 바인더를 더 포함하고, 상기 수지 바인더는 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄-아크릴 공중합체, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에테르계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 멜라민계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들 2종 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 탄소나노튜브 0.1 내지 15 wt%, 분산제 0.01 내지 15wt%, 금속첨가제 0.1 내지 50wt%, 수지 바인더 1 내지 50wt%, 및 용매 10 내지 98wt%를 포함할 수 있다.
또한, 분산제, 슬립제, 흐름성 개선제, 증점제, 침강방지제, 소포제, 대전방지제, 발수제, 공기 투과제, 수분 투과제, 땀투과제, 마찰계수 개선제, 자외선 안정제로 이루어진 군 중에서 선택된 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 섬유 또는 유리 또는 폴리머로 이루어진 기재 및 상기 기재의 표면에 탄소나노튜브(CNT)와, 금속 첨가물을 포함하는 코팅층을 포함하는 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 제공한다.
상기 섬유는 식물성 섬유, 동물성 섬유, 재생 섬유, 반합성 섬유, 합성 섬유, 직물(織物), 편성물(編成物), 부직포(不織布), 펠트 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 또 더 다른 측면에서의 의류는 상기 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류를 제공한다.
이 경우, 상기 코팅층 중 사람 피부와 접하는 상측에 금속이 80wt% 이상 편중 분포되어 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 열반사 성능 및 광 발열 기능이 우수한 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물과, 탄소나노튜브 보온 기능성 제품과, 상기 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류를 얻을 수 있다. 따라서 내측의 피부 등으로부터 외부로 빠져 나가는 열은 반사시켜주고, 외부로부터 유입되는 광은 저축하여서 열을 발생시키는 발열 기능을 동시에 행할 수 있다.
따라서, 태양광의 존재 시에는 태양으로부터의 광을 받아서 열을 방출시켜서 내부 온도를 높여주고, 내부로부터 나가는 열은 반사시켜서 결과적으로 보온 기능을 가질 수 있다.
도 1은 실시예, 비교예1, 비교예2에 따른 탄소나노튜브 보온 기능성 제품의 광 발열 기능성 특성 평가 그래프이다.
도 2는 비교예1 제품의 열 반사 특성 평가 사진이다.
도 3은 실시예에 따른 탄소나노튜브 보온 기능성 제품의 열 반사 특성 평가 사진이다
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물은 탄소나노튜브(CNT)와, 금속 첨가물과, 용매를 포함한다.
탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브(SWNT), 이중벽 탄소나노튜브 (DWNT), 얇은 다중벽 탄소나노튜브(thin MWNT), 다중벽 탄소나노튜브(MWNT)등을 사용할 수 있다.
상기 탄소나노튜브는 분산제에 의하여, 용매에 분산되어 있을 수 있다.
상기 분산제는 광 흡수 면적 향상을 위해 탄소나노튜브를 균일하고 미세하게 분산시키는 기능을 한다. 본 발명에서 사용되는 분산제는 시판되는 통상적인 계면활성제를 사용할 수 있다. 분산제의 대표적인 예로서, 소듐 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate: SDS), 소듐 도데실벤젠 설페이트(sodium dodecylbenzene sulfonate: SDBS), SDSA(Sodium dodecanesulfonic acid), DTAD(tri(dodecyldinethylammonioacetoxy)diethyltriaminetrichloride), 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(cetyltrimethylammon ium bromide: CTAB), 나트륨 도데실벤젠 (dodecylbenzene) 술포네이트 (sulfonate) (NaDDBS), 콜산(Cholic Acid), 폴리옥시에틸렌솔비탄 트리올레이트(Polyoxyethy lenesorbitan Trioleate0 (상품명: Tween 85), 폴리에틸렌글리콜 옥타데실에테르 (Polyethylene glycol octadecyl ether)(상품명: 시그마-알드리치사 Brij 78, Brij 700), 폴리에틸렌글리콜 터트-옥틸페닐에테르(Polyethylene glycol tert-octylphenyl ether) (상품명:Triton X), 폴리비닐피롤리돈(PVP), EC(Ethyl Cellulose), 나피온(Nafion), HPC(Hydroxy Propyl Cellulose), CMC(Carboxy Methyl Cellulose), HEC(Hydroxy Ethyl Cellulose), Pluronic(PEO-PPO Copolymer) 등이 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물 형태로 사용 가능하다.
분산제는 탄소나노튜브 100 중량부를 기준으로 하여 5 내지 500 중량부이다. 분산제의 함량이 상기 범위일 때 분산성이 우수한 코팅 조성물을 얻을 수 있다.
금속첨가물은 알루미늄(Al), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 및 철(Fe)로 이루어진 군중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. 상기 금속 첨가물은 상기 탄소나노튜브와 혼합되어서, 외부로부터 유입되는 열을 반사시키는 기능을 한다. 이는 복사열을 반사하는 기능이 금, 은, 알루미늄 등의 금속류가 우수하기 때문이다. 　
이에 따라서, 탄소나노튜브와 금속첨가물을 적절한 용량으로 코팅 조성물에 첨가된다면, 태양에 노출되는, 예를 들어 낮에는 태양 복사열을 탄소나노튜브가 축척하여서 광 발열하는 효과를 극대화시킬 수 있음과 동시에, 태양광에 노출되지 않은 예를 들어 밤에는 금속 첨가물의 열 반사 효과를 극대화하여서 보온성 효과를 가져올 수 있게 된다.
이 경우, 상기 금속 첨가물은 알루미늄(Al) 금속을 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 금속은 열반사를 최대한으로 할 수 있다.
상기 금속 첨가물은 금속 페이스트일 수 있다. 이 경우, 금속 페이스트는, 상기 알루미늄 금속을 포함하는 알루미늄 페이스트(paste)일 수 있다. 상기 알루미늄 페이스트는, 입경이 1 내지 35μm인 판상(flake) 또는 구(power)형상을 가진 알루미늄 금속과, 상기 알루미늄 금속의 0.2 내지 10wt%를 가지는 지방산 유도체를 포함할 수 있다.
이 경우 상기 알루미늄 페이스트의 고형분은 전체 알루미늄 페이스트의 10 내지 80 wt%인 것이 바람직하다.
상기 알루미늄 페이스트는 알루미늄 안료일 수 있다. 상기 알루미늄 안료는 안료 용매와, 알루미늄 금속과, 안료 성분이 포함될 수 있다. 안료 용매는 미네랄 스프릿(mineral sprite)계, 물, 아세트산 에틸(ethyl acetate) 중 선택된 적어도 하나일 수 있다. 상기 알루미늄 페이스트의 제조시에 냉간압착을 방지하기 위하여 윤활제를 투입할 수 있다.
상기 금속 페이스트는 형상상 리핑 타입(leafing type)과 논리핑 타입(nonleafing type)로 나눌 수 있다. 이 경우, 보다 바람직하게는 상기 금속 페이스트가 리핑 타입의 형상을 가지는 것이다.
리핑 타입은 표면장력으로 인하여 코팅층에서 금속이 습윤되지 않고 코팅층 표면에 떠오르게 된다. 예를 들어 금속 페이스트가 알루미늄 안료인 경우에는, 알루미늄 안료 제작시에 예를 들어 윤활제로 스테아릭산(stearic acid)을 사용하는 경우 형성될 수 있다.
논리핑 타입은 코팅층에 습윤되어서 금속이 골고루 퍼지도록 배치된 경우를 의미한다. 예를 들어 금속이 알루미늄인 경우, 리핑형 안료에 강한 극성 물질이나 윤활유(예를 들어, 올레익산)을 더할 경우 만들어지는데, 상기 금속이 완벽하게 코팅층에 습윤되어서 골고루 퍼지게 된다.
따라서, 코팅시에 상기 리핑 타입의 경우에는 기재 상의 일측, 예를 들어 사람의 피부에 가깝게 상기 금속들을 편중 시킬 수 있음으로써, 사람의 몸으로부터 나가는 열을 다시 피부쪽으로 반사시켜 줄 수 있도록 할 수 있고, 외부에 가까운 부분에서는 상대적으로 상기 금속의 양이 작게 되어서 상대적으로 외부로부터 들어 오는 열을 작게 반사시키게 됨과 동시에, 탄소나노튜브에 의하여 광을 흡수하여 열을 방출하는 기능을 가지게 된다.
상기 알루미늄 금속은, 직경이 4 내지 15μm인 판상의 형상을 가지는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는 상기 알루미늄 금속이, 리핑 타입에서 상기 금속은 판상 형상을 가지면서, 4 내지 15 ㎛의 직경을 가지는 것이 더 바람직하다. 이는 체온의 주파수가 4~15 ㎛이고, 상기 체온에서 나오는 열을 반사하는 효과가 상기 직경에서 가장 우수하기 때문이다. 이는 태양의 파장이 0.2 에서 7㎛이며, 상기 4 내지 15 ㎛의 직경을 가지는 금속은 상대적으로 태양으로부터의 열을 반사시키는 효과가 상대적으로 작게 된다.
상기 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물은 수지 바인더를 더 포함할 수 있다. 상기 수지 바인더는 열경화성 바인더와 UV경화성 바인더를 포함하며, 구체적인 예로서 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄-아크릴 공중합체, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에테르계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 멜라민계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
수지 바인더는 탄소나노튜브 1 중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 900 중량부이다. 수지 바인더의 종류 및 사용량은 다른 성분과의 관계를 고려하여 이 범위 내에서 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
용매로는 물, 메탄올, 에탄올, 에틸아세테이트, 아세톤, 메틸에틸케톤 (MEK), 톨루엔, N,N-디메틸포름아미드(DMF)로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물이 있다. 그러나 반드시 이들 용매에 한정되는 것은 아니다. 용매는 코팅 조성물의 고형분 1-30 중량%일 때 70~99 중량%로 사용된다.
상기 용매의 함량은 탄소나노튜브 1 중량부를 기준으로 하여 10 내지 998 중량부이다. 용매의 함량이 상기 범위일 때 균일한 조성의 코팅 조성물을 얻을 수 있고 코팅 조성물을 이용한 도포 작업하기가 용이하다.
상기 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물은, 탄소나노튜브(CNT) 0.1~15% wt%, 분산제 0.01~15% wt%, 금속 첨가물 0.1~15% wt%, 수지 바인더 1~50% 중량%, 용매 10~90% 중량%로 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 탄소나노튜브의 중량비는 전체 조성물 대비 1wt% 내지 2wt%인 것이 더욱 바람직하다. 이는 금속 첨가물의 첨가로 인하여 저하되는 광 발열 효과를 우수하게 유지시키기 위한 것으로, 상기 탄소나노튜브 중량비가 2wt%를 초과하는 경우에는 더 이상 광 발열 효과가 커지지 않고, 제조 비용이 증가하기 때문이다.
이 경우, 상기 금속 첨가물로서 알루미늄인 경우 상기 알루미늄의 중량비는 탄소나노튜브 1 중량비 대비 1 중량부 내지 10 중량부인 것이 바람직하다.
이는 상기 알루미늄의 중량비가 1 중량부 미만인 경우에는 열 반사 기능이 저하되고, 상기 알루미늄의 중량비가 10 중량부를 초과하는 경우에는 반대로 광 발열 기능이 저하되기 때문이다.
본 발명에 따르면, 금속 첨가물을 첨가하여서 열 반사 효과를 극대화함과 동시에, 상기 금속 첨가물 및 탄소나노튜브의 함량을 조절함으로써 광 발열 효과를 우수하게 유지하도록 하였다. 특히 탄소나노튜브 함량이 일정 함량 이상으로 커지게 되면 상기 광 발열 효과가 더욱 우수해지지 않고 비용만 증가하는 역효과가 발생한다.
상기 코팅 조성물에는 용액의 안정성이나 필요로 하는 특정의 기능을 부여하기 위하여 각종 첨가제가 부가될 수 있다. 부가되는 첨가제로는 슬립제, 흐름성 개선제, 증점제, 대전방지제, 항균제, 방취제, 발수제, 공기/수증기/땀 투과제, 마찰계수 개선제, 정전기방지제, 대전방지제, 항균제, 방취제, 발수제, 공기/수증기/땀 투과제, 마찰계수 개선제, 자외선 안정제 등이 있고 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 물론 상기 첨가제에 반드시 한정되는 것은 아니고 필요한 용도에 따라서 다른 첨가제가 적절히 사용될 수 있다. 상기 첨가제의 함량은 탄소나노튜브 100 중량부에 대하여 10 내지 1000 중량부이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브 보온 기능성 제품은, 기재와, 코팅층을 포함한다.
기재는 섬유이거나, 투명 기판이거나, 유리일 수 있다. 상기 섬유는 보온성을 필요로 하는 각종 아웃도어 의류를 비롯하여 스포츠 용품, 등산, 낚시 등의 레저용품, 군복, 실내 인테리어용의 커튼이나 소파 등에 사용될 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용 가능한 섬유는 원사가 천연섬유 및 합성섬유를 포함한다.
또한, 본 발명의 섬유는 면이나 마 등의 식물성 섬유, 모나 견 등의 동물성 섬유, 레이온 등의 재생 섬유 및 아세테이트 등의 반합성 섬유를 모두 포함한다.
상기 섬유의 일종으로 직물(織物), 편성물(編成物), 부직포(不織布), 펠트를 포함한다. 직물이란 수직 방향의 경사와 수평 방향의 경사가 직각으로 교차하여 이루어진 원단을　말한다. 편성물은　한가닥 또는 여러가닥의 실로 편환(코, loop)을 만들어 전후 좌우로 연결하여 이루어진 원단을 말한다.
투명기판의 예로서 유리이거나, PET, PC, PI, PEN, COC등의 폴리머 등이 있다.
코팅층은 상기 기재의 표면에 탄소나노튜브(CNT)와, 금속 첨가물을 포함하여 이루어진다. 이 경우, 상기 탄소나노튜브와 금속 첨가물은 상기 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물에서 설명된 탄소나노튜브와 금속 첨가물과 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
상기 코팅 조성물을 기재 중 하나인 섬유에 코팅하는 방법으로는 그라비아, 오프셋, 키스바, 나이프, 메이어바, 롤 코팅, 침적, 패딩, 스프레이 등의 방법이 사용될 수 있다.
상기 코팅 조성물을 기재에 코팅하는 방법으로는 스프레이 코팅, 그라비아 코팅, 슬롯다이 코팅, 딥코팅, 바코팅, 롤투롤 코팅, 등 일반적인 습식 코팅 방식을 이용할 수 있다.
상기 코팅 조성물이 섬유에 코팅된 경우, 코팅 결과물은 상온 또는 가열된 챔버내에서 일정한 속도로 이송시키면서 도포된 코팅액을 경화시킨다. 상기 코팅방법이나 코팅후의 경화공정 즉 챔버의 온도, 챔버 내에서의 섬유의 이송속도 등은 섬유의 종류나 사양에 따라 변경될 수 있고, 이러한 변경은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
상기 섬유는 의류로 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 섬유는 사람의 피부를 감싸도록 된다. 따라서 광이 있는 경우에는 상기 직물이 광을 흡수하여 발열시킴으로써 사람의 체온을 상승시켜주는 기능을 할 수 있다.
또한, 피부로부터 발생하는 열은 상기 의류로부터 반사됨으로써 그 체온을 유지시켜 주는 기능을 한다.
상기 코팅층은 상기 기재에 리핑 타입(leafing type)으로 코팅될 수 있다. 이와 달리 상기 코팅층은 상기 기재에 논리핑 타입(non-leafing type)으로 코팅될 수도 있다.
리핑 타입은 표면장력으로 인하여 코팅층에서 금속이 습윤되지 않고 코팅층 표면에 떠오르게 된다. 예를 들어 금속 첨가물이 알루미늄 안료인 경우에는, 알루미늄 안료 제작시에 예를 들어 윤활제로 스테아릭산(stearic acid)을 사용하는 경우 형성될 수 있다.
논리핑 타입은 코팅층에 습윤되어서 금속이 골고루 퍼지도록 배치된 경우를 의미한다. 예를 들어 금속이 알루미늄인 경우, 리핑형 안료에 강한 극성 물질이나 윤활유(예를 들어, 올레익산)을 더할 경우 만들어지는데, 상기 금속이 완벽하게 코팅층에 습윤되어서 골고루 퍼지게 된다.
본 발명에 의하면, 섬유인 기재에 코팅제가 리핑 타입으로 코팅되고, 상기 금속 측이 사람의 피부측으로 향하도록 하면, 체온 반사 효과가 더욱더 우수해져서 체온유지효과가 우수해지고, 반대 방향에는 금속이 최소화되어서 광을 반사하는 기능을 최소화하고 탄소나노튜브는 빛을 흡수하여 발열 및 축열효과가 극대화된다. 이 경우, 코팅층 상부에 금속이 80% 이상 함유하도록 하여서 상기 코팅층 상부가 피부에 향하도록 하는 것이 바람직하다.
코팅층 상부의 금속은 직경이 4 내지 15μm인 판상의 형상을 가지는 것이 바람직하다. 이는 체온의 주파수가 주로 4~15 ㎛ 정도이고, 상기 금속이 체온에서 나오는 열을 반사하는 효과가 4 내지 15㎛의 직경에서 가장 우수하기 때문이다. 이는 태양의 파장이 0.2 에서 7㎛이며, 상기 4 내지 15 ㎛의 직경을 가지는 금속은 상대적으로 태양으로부터의 열을 반사시키는 효과가 상대적으로 작게 된다.
이 경우, 코팅층 상부의 금속은 판상 형상을 가지면서, 4 내지 6 ㎛의 직경을 가지는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 다른 구체예에 따른 탄소나노튜브 보온 기능성 제품은 섬유와 섬유를 합포할 때 그 사이에 접착제와 탄소 나노튜브 코팅 조성물을 혼합하여 본딩 가공을 통해 제조할 수 있다. 이 경우에 사용되는 접착제의 종류 및 사용량은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시할 수 있다.
본 발명의 따른 섬유 및 의류는 체온반사효과를 보온성이 우수하고, 태양에서의 광 흡수 및 발열 효과가 우수하다. 상기 본 발명의 탄소나노튜브 코팅 조성물이 코팅된 섬유 및 의류는 세탁 후에도 성능이 유지됨을 알 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 보호범위를 제한하거나 한정하는 의미로 해석되어서는 안 된다.
실시예: 탄소나노튜브 보온 기능성 제품의 제조
본 발명에 따른 탄소나노튜브 보온 기능성 코팅 조성물을 제조함에 있어서 알루미늄 페이스트 1g, 톨루엔(toluene)1g을 혼합한 후 습윤하여 금속 첨가물을 제조한다. 이와 더불어 분산 처리된 1wt%의 MWNT 10g, 우레탄수지 12g과, DMF 60g을 미리 혼합하여 탄소나노튜브 용액을 제조한다. 상기 탄소나노튜브 용액과 금속 첨가물을 DMF 16g과 함께 혼합하고, 교반기로 600 내지 800 rpm 속도로 30분간 교반하였다.
탄소나노튜브 보온 기능성 제품의 제조: 상기 과정에 따라 얻은 코팅 조성물을 100% 폴리에틸렌 직물 배면에 나이프를 이용한 나이프 엣지 코팅 방법으로 나이프와 직물 표면 사이의 간격을 0.05mm로 유지하여 코팅하고, 105℃ 에서 30분 경화시켰다.
비교예 1: 탄소나노튜브 제품의 제조
비교예의 탄소나노튜브 제품은 실시예와 동일한 탄소나노튜브 용액을 준비한다. 상기 탄소나노튜브 용액을 DMF 16g을 혼합하고 교반기로 600 내지 800 rpm 속도로 30분간 교반하였다. 이 경우, 금속 첨가물은 추가 혼합하지 않았다.
제품의 제조: 실시예의 열반사 제품의 제조와 동일하게 제조하였다.
비교예2: 탄소나노튜브와 금속 첨가물을 뺀 바인더와 용제만으로 된 코팅액을 코팅하였다.
<평가예 1>: 광 발열 기능성 특성 평가
1) 실시예, 비교예1, 비교예2에 따른 탄소나노튜브 보온 기능성 제품의 광 발열 기능성 특성
상기 실시예와, 비교예1, 2에 따른 탄소나노튜브 보온 기능성 제품의 광 발열 기능성 효과를 하기 방법에 따라 평가하였다.
보온 기능성 코팅 조성물이 코팅된 PET필름과 약 60cm 떨어진 위치에 배치된 적외선 램프를 이용하여 코팅된 면에 광을 실온에서 조사하면서 써모커플(Thermocouple)을 이용하여 온도를 측정하였다. 상기 코팅 조성물을 도포하기 이전의 PET 필름의 온도와 코팅 조성물을 도포 및 건조한 후의 필름의 온도를 측정하여 그 온도 차이(ΔT )를 계산하여 하기 표 1에 나타내었다.
구분 ΔT(℃)
실시예 5.7
비교예 1 5.7
비교예 2 0
상기 표 1을 참조하여, 실시예의 탄소나노튜브 및 금속 첨가물을 혼합한 탄소나노튜브 코팅 조성물을 포함한 보온성 제품은 광 발열 기능성 효과가 우수함을 알 수 있었다.
2) 탄소나노튜브 보온 기능성 제품의 광 발열 기능성 특성
상기 실시예와, 비교예1, 2 제품에 있어서 적외선 램프를 점등하여 시간 경과에 따라 온도를 측정하였다. 이어서 램프를 소등하고 시간 경과에 따라 온도를 측정하여 이를 도 1에 각각 나타내었다. 도 1을 참조하면, 비교예2와 비교시에, 탄소나노튜브를 포함하는 제품(실시예, 비교예1)은 광 발열 기능성 효과가 우수함을 알 수 있다.
<평가예 2>: 보온성 측정
상기 실시예와, 비교예 1 제품에 있어서, 상기 제품에 손을 댄 상태에서 적외선 램프(FLIR)를 점등하여 체온 반사 효과를 비교하였다. 적외선 램프의 경우 더욱 붉게 나타날수록 보온성이 우수하다. 도 2는 비교예1 제품에 손을 댄 경우를 나타내고, 도 3은 실시예 제품에 손을 댄 경우를 나타낸다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 실시예의 경우 비교예 1의 경우에 비하여 보다 진한 붉은 색이 나타남을 알 수 있다. 이에 따라서 실시예의 경우가 보온효과가 우수함을 알 수 있다.
이를 외부기관(FITI시험연구원) 보온율 평가 결과 수치는 [표 2]와 같다.
구분 보온율(%)
실시예 28.7
비교예 1 23.3
비교예 2 24.1
[표 2]에 도시된 바와 같이, 실시예의 경우 비교예1과 비교시에 5.4%, 비교예2에 비해 4.6% 높게 측정되어, 실시예가 비교예1,2에 비해 보온율이 23.2%, 19.1% 각각 향상되었다.
이는 통상적으로 금속 첨가물 없이 탄소나노튜브만을 코팅을 하는 경우 열반사 효과가 발생하지 않아서 보온율이 높지 않음에 반하여, 실시예의 경우에는 열반사 효과가 우수하여서 보온율이 우수하게 됨을 알 수 있다.
본 발명의 보호범위는 하기 첨부되는 특허청구범위에 의하여 구체화될 것이며, 본 발명의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 기재 상에 코팅하여, 상기 기재의 광 발열 능력 및 열 반사 능력을 동시에 향상시키는 것으로서,
    탄소나노튜브(CNT)와, 금속 첨가물과, 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 첨가물은, 알루미늄(Al), 아연(Zn), 티타늄((Ti), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 및 철(Fe)로 이루어진 군중에서 선택된 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속 첨가물은, 알루미늄(Al) 금속을 포함하는 알루미늄 페이스트로서,
    상기 알루미늄 페이스트는:
    미네랄 스프릿계, 물, 아세트산 에틸(EA) 중 선택된 적어도 하나의 용매; 및
    상기 용매에 함유되는 것으로, 입경이 1 내지 35μm인 판상(flake) 또는 구(power)형상을 가진 알루미늄 금속;을 포함하고,
    상기 알루미늄 페이스트의 고형분은 상기 알루미늄 페이스트의 10wt% 내지 80wt%를 가지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 금속 첨가제는 윤활제를 더 포함하고,
    상기 윤활제는 스테아릭산(stearic acid)을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 알루미늄 금속은, 직경이 4 내지 15μm인 판상의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    수지 바인더를 더 포함하고,
    상기 수지 바인더는 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄-아크릴 공중합체, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에테르계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 멜라민계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들 2종 이상의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브 0.1 내지 15 wt%, 분산제 0.01 내지 15wt%, 금속첨가제 0.1 내지 15wt%, 수지 바인더 1 내지 50wt%, 및 용매 10 내지 98wt%를 포함하는 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물.
  8. 제1 항에 있어서,
    분산제, 슬립제, 흐름성 개선제, 증점제, 침강방지제, 소포제, 대전방지제, 발수제, 공기 투과제, 수분 투과제, 땀투과제, 마찰계수 개선제, 자외선 안정제로 이루어진 군 중에서 선택된 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물.
  9. 섬유 또는 유리 또는 폴리머로 이루어진 기재; 및
    상기 기재의 표면에 탄소나노튜브(CNT)와, 금속 첨가물을 포함하는 코팅층을 포함하는 탄소나노튜브 보온 기능성 제품.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 섬유는 식물성 섬유, 동물성 섬유, 재생 섬유, 반합성 섬유, 합성 섬유, 직물(織物), 편성물(編成物), 부직포(不織布), 펠트 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 보온 기능성 제품.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 코팅층은, 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항의 구조를 가진 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물이 상기 기재상에 도포되어 경화되어 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 보온 기능성 제품.
  12. 제9항 내지 제10항의 어느 한 항의 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류.
  13. 제11항의 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 코팅층 중 사람 피부와 접하는 상측에 금속이 80wt% 이상 편중 분포되어 위치하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류.
KR1020140051950A 2014-04-29 2014-04-29 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물과, 탄소나노튜브 보온 기능성 제품과, 상기 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류 KR101611380B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140051950A KR101611380B1 (ko) 2014-04-29 2014-04-29 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물과, 탄소나노튜브 보온 기능성 제품과, 상기 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140051950A KR101611380B1 (ko) 2014-04-29 2014-04-29 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물과, 탄소나노튜브 보온 기능성 제품과, 상기 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150124841A true KR20150124841A (ko) 2015-11-06
KR101611380B1 KR101611380B1 (ko) 2016-04-26

Family

ID=54601113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140051950A KR101611380B1 (ko) 2014-04-29 2014-04-29 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물과, 탄소나노튜브 보온 기능성 제품과, 상기 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101611380B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105734953A (zh) * 2016-02-23 2016-07-06 崔铉泽 吸光发热组合物及含有该组合物的织物的制备方法
KR20180129049A (ko) * 2017-05-25 2018-12-05 이장희 보온성 섬유코팅제와 그 제조방법 및 그 섬유
KR102187338B1 (ko) 2020-06-12 2020-12-04 허효원 전력용 케이블 송출장치
KR20210143472A (ko) 2020-05-20 2021-11-29 전태훈 전력 케이블용 송출장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004338169A (ja) * 2003-05-14 2004-12-02 Toyobo Co Ltd 保温性布帛積層体
KR101174272B1 (ko) 2011-12-23 2012-08-16 (주)탑나노시스 탄소나노튜브 축열우모 및 이를 이용한 방한의류

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105734953A (zh) * 2016-02-23 2016-07-06 崔铉泽 吸光发热组合物及含有该组合物的织物的制备方法
KR20180129049A (ko) * 2017-05-25 2018-12-05 이장희 보온성 섬유코팅제와 그 제조방법 및 그 섬유
KR20210143472A (ko) 2020-05-20 2021-11-29 전태훈 전력 케이블용 송출장치
KR102187338B1 (ko) 2020-06-12 2020-12-04 허효원 전력용 케이블 송출장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR101611380B1 (ko) 2016-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101611380B1 (ko) 탄소나노튜브 보온 기능성 조성물과, 탄소나노튜브 보온 기능성 제품과, 상기 탄소나노튜브 보온 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류
He et al. Synergistic flame retardant weft-knitted alginate/viscose fabrics with MXene coating for multifunctional wearable heaters
KR101455379B1 (ko) 탄소나노튜브 광 발열 기능성 제품, 탄소나노튜브 광 발열 기능성 제품 제조방법, 탄소나노튜브 광 발열 기능성 제품을 이용하여 제조된 의류 및 탄소나노튜브 광 발열 기능성 제품을 이용하여 제조된 침장류 제품
US20140349536A1 (en) Carbon Nanotube Heat Storage Textile, And Preparation Method Thereof
CN106367836B (zh) 一种中空生物质石墨烯聚酯纤维的制造方法
CN102115920A (zh) 蓄热保暖保健功能合成纤维及其制造方法
JP5667733B2 (ja) 炭素ナノチューブ蓄熱羽毛及びそれを用いた防寒衣類
KR20130006133A (ko) 발열, 보온 및 축열 기능을 갖는 섬유 및 직물의 제조 방법
Yu et al. Multifunctional fabrics based on copper sulfide with excellent electromagnetic interference shielding performance for medical electronics and physical therapy
Wu et al. Highly integrated, breathable, metalized phase change fibrous membranes based on hierarchical coaxial fiber structure for multimodal personal thermal management
JP4508669B2 (ja) 透湿防水保温性布帛およびその製造方法
Xu et al. Fast solar-to-thermal conversion/storage nanofibers for thermoregulation, stain-resistant, and breathable fabrics
CN102787508A (zh) 一种相变功能复合毡及其制备工艺
JP2017150122A (ja) 光吸収発熱組成物及び当該組成物を含む織物の製造方法
CN105133286A (zh) 一种背包使用的荧光面料制造工艺
CN105506767B (zh) 一种介孔磷酸锆负载纳米银抗菌聚丙烯纤维及其制备方法
CN106240026B (zh) 汽车用隔热遮阳垫
CN109706545A (zh) 一种微孔中空石墨烯海岛纤维及其制造方法
CN103360753A (zh) 一种改性尼龙材料
TWI701023B (zh) 溫熱器具
CN115262025A (zh) 一种柔性超导发热丝及其制备方法
CN114892417A (zh) 一种含有日间辐射制冷多孔涂层的纺织品及其制备方法、应用
CN105111236B (zh) 一种阻燃单体及其制备方法和用途
KR102016129B1 (ko) 고효율 축열 그래핀 다운 조성물 및 이에 의해 제조된 다운 제품
CN207373955U (zh) 一种电化铝产品结构

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200221

Year of fee payment: 5