KR20160070262A - 열차단 섬유 및 그에 의해 제조되는 원단 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 합성수지 내에 화학식 XTiO3 (X는 Ba, Sr, Ca 중에서 선택되는 어느 하나이다)로 표시되는 페로브스카이트형 구조의 물질을 1~5 중량% 포함하는 열차단 섬유 및 이에 의해 제조되는 원단에 관한 것으로, 본 발명에 따른 열차단 섬유는 동일한 수지의 일반 합성섬유에 비하여 광원에 의한 섬유의 표면온도 변화 실험 시 섬유의 표면 온도가 1℃ 내지 10℃ 낮은 효과가 있으며, 또한 경도가 낮으면서 근적외선 반사율이 높은 물질을 혼합하여 용융방사함으로써 후공정 시 가이드 마모를 최소화하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 열차단 섬유 및 그에 의해 제조되는 원단에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합성수지 내에 화학식 XTiO3 로 표시되는 페로브스카이트형 구조의 물질을 포함하는 열차단 섬유 및 그에 의해 제조되는 원단에 관한 것이다.
최근 섬유 제품의 고급화 추세에 따라 다양한 종류의 기능성 섬유가 출시되고 있으며, 그 일환으로 열차단 섬유에 대한 연구 및 기술개발도 활발하게 진행되고 있다. 열차단 섬유란 섬유에 근적외선을 차단하는 물질을 포함함으로써 여름철 폭염 하에서 냉감 효과를 부여하여 쾌적감을 갖게 하는 기능성 섬유이다.
이와 관련하여, 일본 특허출원 제2002-370319호에는 섬유포백과 적어도 한쪽 면에 부여된 입자 지름이 500 nm이하의 적외선 흡수제를 함유하는 수지층을 포함한 열선 차단성 섬유포백이 개시되어 있으며, 일본 특허출원 제2008-075184호에는 입경 0.2~0.7㎛의 티탄 산화물을 금속 산화물로 코팅하고, 실란 커플링제로 표면 처리한 첨가제를 혼입한 열 반사성 입자 함유 섬유가 개시되어 있다. 또한 일본 특허출원 제2011-047566호에는 편직물의 적어도 한쪽 면 위에, 산화티탄등의 적외선 반사제를 포함한 수지를 부분적으로 부착시킨 적외선 차폐성 천 및 섬유제품을 개시하고 있다.
그러나 이러한 종래의 열차단 섬유는 원단제조 이후에 적외선 반사제를 부착 또는 코팅하는 방법으로 제조되어, 열차단 효과를 영구적으로 유지할 수 없는 문제가 있다. 또한 이에 대한 개선책으로 성능이 우수한 적외선 반사제를 섬유 내에 혼입하여 방사하는 방법이었으나, 성능이 우수한 적외선 반사제의 경우 경도가 높아 후공정시 가이드를 마모시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 하나의 목적은 열차단 효과가 우수하고, 후공정시 가이드 마모를 최소화할 수 있는 열차단 섬유를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기와 같은 열차단 섬유에 의해 제조되는 원단을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 합성수지 내에 화학식 XTiO3 로 표시되는 페로브스카이트형 구조의 물질을 1~5 중량% 포함하는 열차단 섬유에 관한 것이다(상기 화학식에서 X는 Ba, Sr, Ca 중에서 선택되는 어느 하나이다).
본 발명의 일 구현예에 따른 열차단 섬유에 있어서, 상기 페로브스카이트형 구조의 물질은 평균 입경이 0.8~3.0 ㎛이고, 모스 경도가 4.5~6.5인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 열차단 섬유에 있어서, 상기 합성수지는 폴리에스터계 또는 폴리아미드계이고 평균입경 0,1~0.6㎛의 티탄산화물을 0~3 중량% 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 열차단 섬유에 있어서, 상기 섬유는 강도가 1.5~7.0 g/d이고, 신도가 10~150 %이며, 용융방사법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 하나의 양상은, 상기와 같은 구성을 가지는 열차단 섬유에 의해 제조되는 원단에 관한 것이다.
본 발명에 따른 열차단 섬유는, 근적외선 반사율이 높으면서도 경도가 낮은 물질을 용융방사시 혼합하여 사용함으로써 후공정 시 가이드 마모를 최소화하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 열차단 섬유는, 동일한 수지의 일반 합성섬유에 비하여 광원에 의한 섬유의 표면온도 변화 실험 시 섬유의 표면 온도가 1℃ 내지 10℃ 낮은 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 사용한 적외선 반사제 표면의 광학주사현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 사용한 적외선 반사제 표면의 광학주사현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 사용한 적외선 반사제 표면의 광학주사현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 비교예 1에 사용한 적외선 반사제 표면의 광학주사현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 비교예 2에 사용한 적외선 반사제 표면의 광학주사현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 비교예 3에 사용한 적외선 반사제 표면의 광학주사현미경 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 실시예들 및 비교예들의 근적외선 차단율을 측정한 그래프이다.
도 8은 광원에 의한 원단표면온도 변화를 측정하는 장치의 개략도이다.
도 9는 본 발명에 따른 실시예4및 비교예 4의 광원에 의한 섬유의 표면온도 변화 결과 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 사용한 적외선 반사제 표면의 광학주사현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 사용한 적외선 반사제 표면의 광학주사현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 비교예 1에 사용한 적외선 반사제 표면의 광학주사현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 비교예 2에 사용한 적외선 반사제 표면의 광학주사현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 비교예 3에 사용한 적외선 반사제 표면의 광학주사현미경 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 실시예들 및 비교예들의 근적외선 차단율을 측정한 그래프이다.
도 8은 광원에 의한 원단표면온도 변화를 측정하는 장치의 개략도이다.
도 9는 본 발명에 따른 실시예4및 비교예 4의 광원에 의한 섬유의 표면온도 변화 결과 그래프이다.
이하에서 첨부 도면 및 실시예 등을 참고하여 본 발명의 구현예에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 열차단 섬유 및 이에 의해 제조되는 원단에 관한 것으로, 이를 보다 상세히 설명하면 본 발명에 따른 열차단 섬유는 합성수지 내에 화학식 XTiO3 로 표시되는 페로브스카이트형 구조의 물질을 1~5 중량% 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 본 발명의 일 구현예에 따른 열차단 섬유에 있어서, 상기 페로브스카이트형 구조의 물질은 평균 입경이 0.8~3.0 ㎛이고, 모스 경도가 4.5~6.5인 것을 특징으로 한다.
태양광선은 크게 자외선(Ultraviolet rays ; UV), 가시광선(Visible light rays ; VIS), 적외선(Infrared rays ; IR)으로 나뉘어지는데, 자외선이 약 6%, 가시광선이 약 46%, 적외선이 약 48%로 거의 절반이 채광에는 기여하지 않고 열작용을 일으키는 적외선이 차지하고 있다. 이러한 적외선은 파장의 길이에 따라 근적외선(0.75∼3㎛), 적외선(3∼25㎛), 원적외선(25㎛ 이상)으로 분류되는데, 가시광선이나 자외선에 비해 강한 열작용을 가지고 있는 것이 특징이며, 이 때문에 열선(熱線)이라고도 하는데, 태양이나 발열체로부터 공간으로 전달되는 복사열은 주로 적외선에 의한 것이다.
따라서 열차단을 위해서는 특히 근적외선을 반사하여야 한다. 물질의 굴절률이 높으면 반사율이 커지게 되고, 특정파장을 반사하기 위해서는 물질의 크기가 중요한 요소이다. 본 발명에서는 굴절률이 큰 물질 중 페로브스카이트형 구조를 가지는 XTiO3(X는Ba, Sr, Ca 중에서 선택되는 어느 하나이다) 형태의 입자를 사용하였으며, 근적외선을 반사 할 수 있는 최적 크기인 입경 0.8 내지 3.0μm로 결정하였다. 특히 본 발명에서 사용되는 페로브스카이트형 구조를 가지는XTiO3 형태의 입자는 경도가 높지 않아 후공정시 가이드 마모를 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 열차단 섬유에 있어서, 상기 합성수지는 이에 한정되는 것은 아니나 폴리에스터계 또는 폴리아미드계 합성수지일 수 있으며, 평균입경 0,1~0.6㎛의 티탄산화물을 0~3 중량% 포함할 수 있다.
본 발명에 다른 상기 열차단 섬유는 용융압출기를 이용하여 합성수지와 근적외선 반사 물질을 혼합하여 마스터매치를 제조한 후 이를 온도 240~300℃, 바람직하게는 250~290℃에서 용융한 후 방사구금을 통하여 압출 방사한 다음, 냉각 고화된 미연신사를 여러 쌍의 고뎃롤러를 통과시키면서 연신, 열처리 및 이완 공정을 거치게 한 후 권취하여 최종적으로 원사를 제조하게 된다. 방사 온도가 저온일 경우 방사의 팩압 상승을 초래하고 고온일 경우에는 과다한 열분해로 방사불량을 야기할 수 있다. 이와 같이 제조된 본 발명의 열차단 섬유는 강도가 1.5~7.0 g/d 범위이고, 신도가 10~150 %이 범위이다.
이하에서는 본 발명에 따른 열차단 섬유에 대하여 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적일 뿐 본 발명의 보호범위가 이에 제한되어 해석되어서는 아니된다.
실시예1
.
폴리우레탄 15중량%와 디메틸아세트아미드 85중량% 혼합용액에 평균입도 1㎛ 타이타늄산 바륨을 0.75중량% 혼입하여 스터링바로 24시간 교반 후, 스핀코팅기를 이용하여 유리판 위에 2000rpm으로 40초간 회전시켜 1㎛ 타이타늄산 바륨이 5중량%가 혼입 폴리우레탄 필름을 얻었다. 필름의 두께는 원자간력현미경(AFM)으로 측정한 결과 약 4㎛로 측정되었다.
실시예2
.
평균입도 0.9㎛ 타이타늄산 스트론튬을 실시예1과 같은 방법으로 필름으로 제조하였다.
실시예3
.
평균입도 1.6㎛ 타이타늄산 칼슘을 실시예1과 같은 방법으로 필름으로 제조하였다.
비교예
1.
평균입도 0.3㎛ 타이타늄산 바륨을 실시예1과 같은 방법으로 필름으로 제조하였다.
비교예2
.
평균입도 0.6㎛ 타이타늄산 바륨을 실시예1과 같은 방법으로 필름으로 제조하였다.
비교예3
.
평균입도 0.1㎛ 아나타아제 이산화티탄을 실시예1과 같은 방법으로 필름으로 제조하였다.
전자주사현미경으로 촬영한 실시예1 내지 3과 비교예1내지 3에서 사용한 근적외선 반사제의 표면사진을 도1 내지 도6에 나타내었다.
실시예1 내지 3과 비교예1내지 3에서 사용한 근적외선 반사제의 특성을 하기 표1에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 |
| 물질 | BaTiO3 | SrTiO3 | CaTiO3 | BaTiO3 | BaTiO3 | Anatase TiO2 |
| 굴절률 | 2.43 | 2.41 | 2.41 | 2.43 | 2.43 | 2.49 |
| 모스경도 | 5 | 6~6.5 | 5.5~6 | 5 | 5 | 5~5.5 |
| 평균입경 (㎛) |
1 | 0.9 | 1.6 | 0.3 | 0.6 | 0.1 |
UV-Visible-NIR Spectroscopy를 이용해 근적외선(840nm 내지 2500nm) 파장의 차단률을 측정하였고, 그 결과를 도7및 하기 표2에 나타내었다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 |
| 37.5 | 38.6 | 39 | 29 | 28.5 | 30.5 |
※ 근적외선 차단률(%): 840nm 내지 2500nm의 평균 차단률
도 7 및 상기 표2에서 알 수 있는 바와 같이, 평균입경 1.6㎛ 타이타늄산 칼슘, 0.9㎛ 타이타늄산 스트론튬, 1㎛ 타이타늄산 바륨이 소광제로 쓰이는 아나타제 이산화티탄인 비교예3 보다 높은 것을 확인하였다.
또한 평균입경 0.3 ㎛ 및 0.6 ㎛ 의 타이타늄산 바륨을 사용한 비교예 1 및 2에 비하여 1 ㎛ 의 타이타늄산 바륨을 사용한 실시예 1이 근적외선 차단율이 높은 것을 확인하여 크기에 따라 근적외선 차단율이 다른 것을 확인하였다.
실시예4
.
용융압출기를 이용하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지에 1㎛ 타이타늄산 바륨을 20중량% 혼입하여 마스터배치를 만들고, 용융방사법으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 92.5중량%, 1㎛ 타이타늄산 바륨을 20중량% 혼입 마스터배치 7.5중량%를 혼입하여 1㎛ 타이타늄산 바륨이 1.5중량%가 혼입된 미연신사를 제조하였다. 제조된 미연신사를 가연하여 연신가공사를 만든 다음 중량 250g/m2으로 편직하여 원단을 제조하였다.
비교예4
.
용융방사법으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 미연신사를 제조하였다. 제조된 미연신사를 가연하여 가공사를 만든 다음 중량 250g/m2으로 편직하여 원단을 제조하였다.
실시예4와 비교예4를 광원에 의한 원단표면온도 변화를 측정하였다. 측정방법은 도8에 도시하였으며, 측정결과는 도9에 도시하였다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 제조되는 열차단 섬유는, 동일한 수지의 일반 합성섬유에 비하여 광원에 의한 섬유의 표면온도 변화 실험 시 섬유의 표면 온도가 1℃ 내지 10℃ 낮은 효과가 있으며, 또한 경도가 낮으면서 근적외선 반사율이 높은 물질을 혼합하여 용융방사함으로써 후공정 시 가이드 마모를 최소화하는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다.
Claims (7)
- 합성수지 내에 화학식 XTiO3 로 표시되는 페로브스카이트형 구조의 물질을 1~5 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 열차단 섬유.
(상기 화학식에서 X는 Ba, Sr, Ca 중에서 선택되는 어느 하나이다) - 제1항에 있어서, 상기 페로브스카이트형 구조의 물질은 평균 입경이 0.8~3.0 ㎛인 것을 특징으로 하는 열차단 섬유.
- 제1항에 있어서, 상기 페로브스카이트형 구조의 물질은 모스 경도가 4.5~6.5인 것을 특징으로 하는 열차단 섬유.
- 제1항에 있어서, 상기 합성수지는 폴리에스터계 또는 폴리아미드계이고 평균입경 0,1~0.6㎛의 티탄산화물을 0~3 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 열차단 섬유.
- 제1항에 있어서, 상기 섬유는 강도가 1.5~7.0 g/d이고, 신도가 10~150 %인 것을 특징으로 하는 열차단 섬유.
- 제1항에 있어서, 상기 섬유는 용융방사법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 열차단 섬유.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 열차단 섬유로 이루어진 원단.
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|---|---|---|---|---|
| CN112726234A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-30 | 武汉纺织大学 | 用于棉织物还原染料印花的有机钙钛矿糊料及其制备方法和应用 |
| CN113564746A (zh) * | 2020-04-28 | 2021-10-29 | 财团法人纺织产业综合研究所 | 红外线反射纤维及其制备方法 |
| KR20220027362A (ko) * | 2020-08-26 | 2022-03-08 | 코오롱글로텍주식회사 | 열반사 기능을 갖는 복합사, 이의 제조방법 및 이를 이용한 원단 |
-
2014
- 2014-12-09 KR KR1020140175939A patent/KR20160070262A/ko not_active Application Discontinuation
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| EP3904569A1 (en) * | 2020-04-28 | 2021-11-03 | Taiwan Textile Research Institute | Infrared reflecting fiber and fabricating method thereof |
| US11788211B2 (en) | 2020-04-28 | 2023-10-17 | Taiwan Textile Research Institute | Infrared reflecting fiber and fabricating method thereof |
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