KR20210047988A - 발열효과가 우수한 광발열 코팅 원단의 제조방법 - Google Patents

발열효과가 우수한 광발열 코팅 원단의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발열효과가 우수한 광발열 코팅 원단의 제조방법에 관한 것으로서, 전도성 금속 산화물을 포함하는 광발열 코팅 조성물을 원단에 코팅함으로써 태양광 등의 광에너지를 열에너지로 효율적으로 변환하여 발열함으로써 자체적으로 발열효과가 우수하고, 또한 내세탁성이 우수한 광발열 코팅 원단의 제조방법에 관한 것이다.

Description

발열효과가 우수한 광발열 코팅 원단의 제조방법 { Manufacturing method for heat-generating fabric having excellent insulation effect }
본 발명은 발열효과가 우수한 광발열 코팅 원단의 제조방법으로서, 전도성 금속 산화물을 포함하는 광발열 코팅 조성물을 원단에 코팅함으로써 태양광 등의 광에너지를 열에너지로 효율적으로 변환하여 발열효과가 우수하고, 또한 내세탁성이 우수한 광발열 코팅 원단의 제조방법에 관한 것이다.
섬유제품 분야는 소비자의 변화하는 요구에 따라 기능성 및 감성이 추가된 새로운 소재에 관한 관심과 기술개발을 위한 연구가 오래전부터 이루어져 왔으며, 특히 발열 보온 기능과 같은 실용적인 효용성과 더불어 시각적으로도 다양한 변화를 도모하여 쉽게 싫증이 나지 않도록 하는 새로운 섬유소재에 대한 관심이 높아지고 있다.
섬유제품의 발열 보온에 대한 개발동향을 보면, 종래에는 주로 단열에 의한 보온효과를 얻는 방법에서 최근에는 축열 및 발열소재에 대한 관심이 높아지고 있어서 종래의 보온가공 개념으로부터 좀더 적극적인 발열가공 개념으로의 전환이 진행되고 있다.
즉, 섬유제품의 발열(heat-generating) 효과를 향상시키는 방법으로는 사람의 몸으로부터 발생되는 땀과 수증기 등의 수분과 흡착하여 흡착열을 발생하는 흡습발열 방법과, 직물에 부착된 알루미늄층에 의해 인체에서 방사된 열을 다시 복사하여 반사함으로써, 열 손실을 막아 보온효과를 증대시키는 신체열 반사 방법 및 원적외선 방사체인 세라믹을 섬유에 응용해 인체의 방사에너지를 의복이 흡수하여 발열하는 방법 등의 적극적인 발열 방법이 제안되고 있다.
이와 관련된 종래기술로서, 대한민국 등록특허공보 제10-1597176호(2016년 02월 24일)에는 그래핀을 포함하는 코팅 조성액을 섬유원단에 도포함으로써, 우수한 흡광발열 효과를 갖는 흡광발열 원단 및 이를 이용한 의류가 개시되어 있고, 대한민국 등록특허공보 제10-1867907호(2018년 06월 18일)에는 PET 및 무기 세라믹 입자를 복합방사하여 무기 세라믹 입자가 혼입된 심사 및 PET 초사 구조를 갖는 시스-코어 구조의 광발열 필라멘트사를 이용하여 제조되는 광발열 원단이 개시되어 있다.
그런데 이러한 광발열 특성을 가지는 소재들로는 다양한 물질들이 있으나, 섬유 또는 원단 등에 부착된 광발열 소재는 세탁 및 마찰 등에 의해 내구성이 급격히 저하되는 경향이 있다. 따라서 세탁과정 등에서 상기 광발열 소재가 이탈되기 쉬우며, 이를 방지하기 위하여 증착을 통하여 높은 결착력을 부여할 경우 증착 가공비가 많이 들고, 증착 얼룩 발생 등에 의해 생산효율이 저하되어 결과적으로 제품의 가격상승으로 연결되는 문제점을 갖는다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 야외에서 사용되는 아웃도어 의류나 텐트, 인테리어 제품인 커텐 등의 섬유제품에 광발열 코팅 조성물을 코팅함으로써, 내구성 및 발열효과가 우수한 광발열 코팅 원단의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 광발열 코팅 원단의 제조방법은, 광발열 코팅 조성물을 제조하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계를 통하여 제조된 광발열 코팅 조성물을 원단의 일면에 코팅하는 제 2 단계; 및 상기 제 2 단계를 통해 광발멸 코팅 조성물이 일면에 코팅된 원단을 열처리하는 제 3 단계;를 포함하며, 상기 광발열 코팅 조성물은 전체 중량 대비 광발열 물질 0.3 ~ 5.0 중량%, 바인더 25 ∼ 35 중량%, 및 잔부의 용매로 구성되며, 상기 광발열 코팅 조성물은 착색을 위해 토너가 추가되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 용매는 물, 디메틸포름아미드(dimethylforamide, 이하 DMF), 메틸에틸케톤(methylethylketone, 이하 MEK), 노르말-헥산(n-Hexane), 톨루엔(Toluene) 및 자일렌(Xylene) 중 어느 하나이며, 상기 바인더는 수분산 폴리우레탄 바인더, 수분산 폴리아크릴 바인더, 용제형 폴리우레탄 바인더 또는 용제형 폴리아크릴 바인더 등이 바람직하다.
특히, 상기 광발열 물질은 전도성 금속 산화물이 바람직하며, 상기 전도성 금속 산화물은 ATO(Antimon Tin Oxide), ITO(Indium Tin Oxide), 산화 알루미늄, 산화칼슘, 산화아연, 산화마그네슘, 이산화망간, 이산화규소, 산화제일주석 및 산화제이주석으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상으로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 광발열 물질의 평균입도 즉, 100 nm 이하의 D50 값을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 발열효과가 우수한 광발열 코팅 원단의 제조방법은, 광발열 물질에 의하여 높은 발열 효과를 보이고, 이에 따라 우수한 보온성을 나타내므로, 아웃도어 의류나 텐트, 인테리어 제품인 커텐 등에 우수한 광발열 기능을 부여할 수 있는 효과가 있다. 또한, 광발열 물질이 바인더에 의해 섬유와 견고하게 결합하여 세탁 등의 외력에 의해 섬유로부터 이탈되지 않으므로 장기간 사용하여도 지속적으로 발열효과를 제공할 수 있고, 외기 온도의 변화에 의해 인체가 받는 영향이 줄어들어 착용자의 신체를 외기로부터 적극적으로 보호할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 광발열 코팅 원단을 KOTITI 시험연구원에 의뢰하여 측정한 광조사 시간에 따른 광발열 효과에 대한 측정 결과이며,
도 2는 본 발명에 따라 제조된 의류의 광발열 효과를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 광발열 코팅 원단을 제조하기 위한 광발열 물질의 입도 분포 곡선이다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 발열효과가 우수한 광발열 코팅 원단의 제조방법에 대하여 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하기로 한다. 본 발명에 첨부된 도 1은 본 발명에 따른 원단을 KOTITI 시험연구원에 의뢰하여 측정한 광조사 시간에 따른 광발열 효과에 대한 측정 결과이며, 도 2는 본 발명에 따라 제조된 의류의 광발열 효과를 나타낸 사진이며, 도 3은 본 발명에 따른 광발열 코팅 원단을 제조하기 위한 광발열 물질의 입도 분포 곡선이다.
본 발명에 따른 발열효과가 우수한 광발열 코팅 원단의 제조방법은, 광발열 코팅 조성물을 제조하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계를 통하여 제조된 광발열 코팅 조성물을 원단의 일면에 코팅하는 제 2 단계; 및 상기 제 2 단계를 통해 광발열 코팅 조성물이 일면에 코팅된 원단을 열처리하는 제 3 단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 광발열 코팅 조성물은 광발열 물질과 바인더 및 용매로 구성되는 것이 바람직하며, 이때 광발열 코팅 조성물의 중량 대비 광발열 물질은 0.3 ~ 5.0 중량%, 바인더는 25 ∼ 35 중량%, 및 잔부의 용매로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 광발열 물질은 태양광을 받으면 발열되는 특성을 가지는 물질로서, 전도성 금속 산화물인 것이 바람직하다. 상기 전도성 금속 산화물은 ATO(Antimon Tin Oxide), ITO(Indium Tin Oxide), 산화 알루미늄, 산화칼슘, 산화아연, 산화마그네슘, 이산화망간, 이산화규소, 산화제일주석 및 산화제이주석으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상으로 구성되는 것이 특히 바람직하다.
또한 상기 전도성 금속 산화물의 평균입도은 섬유제품의 촉감을 손상시키지 않도록 미세 사이즈가 바람직하며, 바람직하게는 100 nm 이하의 D50 값을 갖는 것이 바람직하다.
특히, 본 발명에서 상기 광발열 물질의 평균입도 즉, D50를 100 nm이하로 하는 경우에 염색후 광발열 원단의 색상이 변화되지 않는다. 즉, 광발열 물질의 평균입도가 100 nm 이하인 경우에 투명성이 우수하여 염색후 원단의 색상 변화를 최소화 할 수 있는 장점이 있다. 상기와 같이 광발열 물질의 평균입도를 100 nm로 하기 위해서는 상기 광발열 물질을 용매인 물과 분산제 및 0.6 mm의 비드를 사용하여 볼밀에 12 시간 밀링하여 제조할 수 있다. 상기와 같은 방법으로 밀링하게 되면 도 3과 같이 100 nm이하의 D50 값을 갖는 광발열 물질이 제조된다.
상기 광발열 코팅 조성물에서 광발열 물질의 조성비는 광발열 코팅 조성물의 중량 대비 0.3 ~ 5.0 중량%이며, 상기 광발열 물질이 0.3 중량% 미만인 경우에는 상기 광발열 물질의 함량이 적어 광발열 효과가 미흡할 수 있으며, 상기 광발열 물질의 함유량이 5.0 중량%를 초과하면 상기 광발열 코팅 조성물에서 분산이 원할하지 못하여 혼합시 침전물이 발생할 수 있다.
따라서, 상기 광발열 코팅 조성물에서 광발열 물질은 0.3 ~ 5.0 중량%로 혼합되는 것이 바람직하다.
또한 상기 바인더는 상기 광발열 물질을 섬유 원단에 부착하기 위한 것으로서, 수분산 폴리우레탄 바인더, 수분산 폴리아크릴 바인더, 용제형 폴리우레탄 바인더 또는 용제형 폴리아크릴 바인더 등이 적용가능하다.
상기 바인더는 상기 광발열 물질인 전도성 금속 산화물과 섬유원단과의 접착력 내지 점착력을 제공하는 구성으로서, 상기 바인더는 상기 전도성 금속 산화물의 분말 사이에서 접착제와 같은 역할을 하며, 원단과의 접착력 등 내구성의 향상에 영향을 미친다.
상기 광발열 코팅 조성물의 제조시 용매는 상기 바인더를 용해하여 섬유원단에 용이하게 도포되도록 하며, 또한 전도성 금속 산화물이 바인더 내부에서 균일하게 분산되도록 한다.
본 발명에 따른 상기 용매는 극성 용매 또는 비극성 용매의 적용이 가능하며, 구체적으로 물, DMF, MEK, n-Hexane, Toluene, Xylene 으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 광발열 코팅 조성물은 광발열 물질로서 상기 전도성 금속 산화물과 바인더 및 용매를 혼합한 후, 교반함으로써 그 제조가 가능하다. 구체적으로는 상기 전도성 금속 산화물과 바인더 및 용매를 투입하여 혼합시 먼저 용매를 넣고 바인더 및 전도성 금속 산화물을 차례로 투입하여 교반하게 된다. 교반시에는 고속 믹서를 사용하여 3,000 rpm의 속도로 10분을 교반하면 코팅 작업에 가능한 광발열 코팅 조성물이 생성된다.
상기와 같이 제조된 광발열 코팅 조성물의 점도는 용매의 투입양을 조절함으로써 점도를 700 내지 1,500 cps의 범위에서 조절하는 것이 바람직하며, 상기 광발열 코팅 조성물의 점도는 섬유 원단에 도포시 퍼짐성, 코팅층의 두께, 도포속도 등에 영향을 준다.
즉, 상기 광발열 코팅 조성물의 점도가 700 cps 미만인 경우에는 섬유원단에 코팅되는 양이 적어 광발열 특성이 약한 원단이 제조될 수 있고, 상기 광발열 코팅 조성물의 점도가 1,500 cps 를 초과하는 경우에는 점도가 너무 높아 섬유원단에 코팅시키기 어려워 바람직하지 않다.
또한, 상기와 같이 형성되는 본 발명의 광발열 코팅 조성물에 기능성을 더 높이기 위해 항균제, 소취제 등의 기능성 물질을 함유시켜 다양한 기능성을 갖는 광발열 코팅 조성물을 제조하는 것도 가능하다.
그리고 상기 광발열 코팅 조성물의 착색을 위해 토너(toner)가 추가되는 것도 가능하다. 상기 토너는 바인더에 추가됨으로써, 상기 광발열 코팅 조성물에 색상을 부여할 때 사용된다. 상기에서 토너의 첨가량은 사용하는 색상이나 사용자의 요구나 제조자의 필요에 따라 적절히 조절하여 혼입될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 토너는 광발열 코팅 조성물의 전체 중량 대비 2 ~ 5 중량%로 추가되어, 상기 광발열 코팅 조성물에 적절하게 색상을 부여할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 경우 pH조절제로서 구연산이 상기 광발열 코팅 조성물에 포함될 수 있다. 즉, 상기 광발열 코팅 조성물이 pH 7 이상의 알칼리성을 나타내면, 코팅 후 원단 색상의 변화를 일으키고 엉김 현상이 발생하게 된다. 따라서 본 발명에서는 상기 광발열 코팅 조성물의 pH를 중성으로 조절하기 위하여 구연산을 첨가하여 원단 코팅에 적합한 pH로 조절하게 된다.
특히, 구연산의 경우 섬유 후가공제의 기본 기능성인 소취 능력이 탁월하여 소량 사용하여도 소취율 90 %이상의 성능을 구헌할 수 있다는 장점이 있다.
상기 구연산은 전체 광발열 코팅 조성물l 중량 대비 0.5 내지 3 중량%가 혼입되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제조된 광발열 코팅 조성물은 이후에 섬유 원단에 코팅함으로써, 광발열 특성을 갖는 광발열 코팅 원단의 제조가 가능하게 된다.
본 발명은 상기와 같이 제조된 광발열 코팅 조성물을 섬유원단 상에 50 ∼ 120 g/㎡의 도포양으로 코팅한 후, 100 ∼ 140 ℃에서 열처리하여 건조함으로써 광발열 코팅 원단을 제공한다. 이때 상기 섬유원단은 직물, 편물 또는 부직포 일 수 있다.
본 발명에 따른 광발열 코팅 조성물의 코팅 공정은 원단의 일면에 상기 광발열 코팅 조성물을 코팅한 후, 상기 코팅 단계에서 얻은 원단을 100 내지 140 ℃의 온도에서 열풍 건조시키는 건조 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광발열 코팅 조성물을 섬유원단에 코팅하기 위해서는 당업계에 공지된 다양한 방법을 통해 실시될 수 있는데, 먼저 정련, 염색 및 발수처리 등 전처리 과정을 거친 섬유원단에 플로트 나이프 또는 에어 나이프를 이용하는 다이렉트 코팅 방법에 의하여 상기 광발열 코팅 조성물을 50 ∼ 120 g/㎡의 도포양으로 코팅하고 100 ~ 140 ℃의 열풍건조기에 40 ~ 90초간 건조하게 된다. 이때 플로트 나이프 또는 에어 나이프의 두께는 0.3 ~ 2.0 mm인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 광발열 코팅 조성물의 코팅 횟수는 섬유원단의 특성 및 종류에 따라 다소 차이는 있을 수 있으나, 완벽한 광발열 툭성을 발휘하기 위하여 2 ~ 4회의 코팅을 반복적으로 실시하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 광발열 코팅 원단의 제조 방법은 섬유원단의 일면에 플로트 나이프 또는 에어 나이프를 이용하여 상기 광발열 코팅 조성물을 50 ~ 120 g/m2 의 도포양으로 섬유원단 표면에 코팅하여 광발열 코팅 원단을 제조한다.
이때, 상기 플로트 나이프 또는 에어 나이프를 이용하는 다이렉트 코팅 방법은 원단에 상기 광발열 코팅 조성물을 도포하고, 상기 플로트 나이프 또는 에어 나이프를 이용하여 코팅하는 방법을 가리키며, 상기 광발열 코팅 조성물을 필름상으로 만든 후, 상기 필름과 섬유원단을 별도의 접착제를 사용하여 접합시키는 라미네이팅 공법에 비해 제조 공정이 용이하다.
상기와 같이 코팅된 섬유원단은 챔버가 있는 열풍건조기에서 100 내지 140 ℃의 온도에서 진행속도 15 ~ 30 m/min의 조건으로 진행하면서 40 ~ 90 초간 열풍건조를 진행할 수 있다.
상기 열풍건조기에서 건조온도가 100 ℃ 미만인 경우, 건조시간이 길어져서 생산성이 떨어질 수 있으며, 140 ℃를 초과할 경우에는 원단의 급격한 온도변화에 의해 상기 조성물이 화학적, 물리적으로 변형되어 광발열 특성이 저하될 수 있으므로 건조온도는 100 ~ 140 ℃에서 수행되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 건조공정을 거치면, 본 발명의 광발열 특성이 우수한 광발열 코팅 원단을 제조할 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 이들 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
[ 실시예 1-3]
광발멸 물질인 D50 값이 100 nm인 ATO와 수분산 폴리우레탄 바인더 및 용매로서 물을 표 1과 같은 조성비로 혼합하고, 3,000 rpm으로 회전하는 고속 믹서에서 10분간 교반하여 점도 700 cps인 광발열 코팅 조성물을 제조하였다. 이후에 상기 광발열 코팅 조성물을 경사밀도 120本/inch, 위사밀도 60本/inch인 평직으로 제직된 폴리에스테르 원단에 50 g/m2의 도포양으로 도포한 후, 130 ℃의 텐터에서 30 m/min의 진행속도로 60초 동안 건조하여 광발열 원단을 제조하였다. 상기와 같이 제조된 광발열 원단을 실시예 1-3의 시험편으로 사용하였다.
시험편 ATO 수분산 폴리우레탄 바인더 물
실시예 1 0.3 중량% 25.0 중량% 74.7 중량%
실시예 2 3.0 중량% 30.0 중량% 67.0 중량%
실시예 3 5.0 중량% 35.0 중량% 60.0 중량%
[ 실시예 4-6]
광발멸 물질인 D50 값이 85 nm인 ITO와 용제형 폴리우레탄 바인더 및 용매로서 DMF를 표 2와 같은 조성비로 혼합하고, 3,000 rpm으로 회전하는 고속 믹서에서 10분간 교반하여 점도 1,500 cps인 광발열 코팅 조성물을 제조하였다. 이후에 상기 광발열 코팅 조성물을 경사밀도 120本/inch, 위사밀도 60本/inch인 평직으로 제직된 폴리에스테르 원단에 120 g/m2의 도포양으로 도포한 후, 130 ℃의 텐터에서 30 m/min의 진행속도로 90초 동안 건조하여 광발열 원단을 제조하였다. 상기와 같이 제조된 광발열 원단을 실시예 4-6의 시험편으로 사용하였다.
시험편 ITO 용제형 폴리우레탄 바인더 DMF
실시예 4 0.3 중량% 25.0 중량% 74.7 중량%
실시예 5 3.0 중량% 30.0 중량% 67.0 중량%
실시예 6 5.0 중량% 35.0 중량% 60.0 중량%
[ 실시예 7-9]
광발열 물질인 D50 값이 100 nm인 산화마그네슘과 수분산 폴리우레탄 바인더 및 용매로서 물을 표 3과 같은 조성비로 혼합하고, , 3,000 rpm으로 회전하는 고속 믹서에서 10분간 교반하여 점도 700 cps인 광발열 코팅 조성물을 제조하였다. 이후에 상기 광발열 코팅 조성물을 경사밀도 120本/inch, 위사밀도 60本/inch인 평직으로 제직된 폴리에스테르 원단에 50 g/m2의 도포양으로 도포한 후, 130 ℃의 텐터에서 30 m/min의 진행속도로 60초 동안 건조하여 광발열 원단을 제조하였다. 상기와 같이 제조된 광발열 원단을 실시예 7-9의 시험편으로 사용하였다.
시험편 산화마그네슘 수분산 폴리우레탄 바인더 물
실시예 7 0.3 중량% 25.0 중량% 74.7 중량%
실시예 8 3.0 중량% 30.0 중량% 67.0 중량%
실시예 9 5.0 중량% 35.0 중량% 60.0 중량%
[ 실시예 10-12]
광발열 물질인 D50 값이 40 nm인 산화제일주석과 용제형 폴리우레탄 바인더 및 용매로서 DMF를 표 4와 같은 조성비로 혼합하고, 3,000 rpm으로 회전하는 고속 믹서에서 10분간 교반하여 점도 1,500 cps인 광발열 코팅 조성물을 제조하였다. 이후에 상기 광발열 코팅 조성물을 경사밀도 120本/inch, 위사밀도 60本/inch인 평직으로 제직된 폴리에스테르 원단에 120 g/m2의 도포양으로 도포한 후, 130 ℃의 텐터에서 30 m/min의 진행속도로 90초 동안 건조하여 광발열 원단을 제조하였다. 상기와 같이 제조된 광발열 원단을 실시예 10-12의 시험편으로 사용하였다
시험편 산화제일주석 용제형 폴리우레탄 바인더 DMF
실시예 10 0.3 중량% 25.0 중량% 74.7 중량%
실시예 11 3.0 중량% 30.0 중량% 67.0 중량%
실시예 12 5.0 중량% 35.0 중량% 60.0 중량%
[ 실시예 13-15]
경사밀도 120本/inch, 위사밀도 60本/inch인 평직으로 제직된 폴리에스테르 원단을 이용하여 염색을 실시하였고, 상기 염색은 pH를 4.5로 조절한 수용액에 C. I. disperse blue 56을 각각 1%(o.w.f)씩 첨가하여 100 ℃에서 30분과 120 ℃에서 30분 간의 레벨링 시간을 거친 후 냉각하였다. 이후에 소핑 및 수세를 1회씩 실시하였다. 이후에 상기 실시예 10-12와 동일한 조건으로 광발열 코팅 조성물을 코팅하여 실시예 13-15의 시험편으로 사용하였다.
[ 비교예 1-2]
본 발명의 광발열 코팅 조성물이 코팅되지 않은 경사밀도 120本/inch, 위사밀도 60本/inch인 평직으로 제직된 폴리에스테르 원단을 비교예 1의 시험편으로 사용하였다. 또한 상기 비교예 1의 폴리에스테르 원단을 이용하여 실시예 13-15와 동일한 조건으로 염색을 실시한 후, 비교예 2의 시험편으로 사용하였다.
그리고 상기와 같이 제조된 실시예 1-12 및 비교예 1의 시험편을 이용하여 표면온도와 발열온도에 대하여 아래와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 표 5에 나타내었다. 또한 상기와 같이 제조된 실시예 1-3의 시험편을 이용하여 내세탁성 테스트를 아래와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 표 6에 나타내었다. 그리고 상기와 같이 제조된 실시예 13-15 및 비교예 2의 시험편을 이용하여 색차에 대하여 아래와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 표 7에 나타내었다.
1) 표면온도
실내 온도가 20±2℃이고, 습도가 65±4% R.H인 챔버(chamber) 내에 시험편을 각각 설치한 후, 상기 시험편으로부터 50 ㎝ 떨어진 지점에 위치하는 발열체 (Iwasakki사 200V / 500W / 3,200K 전구)에서 발산되는 광선을 20분 동안 시험편 표면에 조사하였다. 이후에 열화상 카메라(FLIR사의 C2)를 이용하여 시험편의 표면 온도를 측정하였다.
2) 발열온도
실내 온도가 20±2℃이고, 습도가 65±4% R.H인 쳄버 내에 시험편을 각각을 설치한 후, 상기 시험편으로부터 50㎝ 떨어진 지점에 위치하는 발열체 (Iwasakki사 200V / 500W / 3200K 전구)에서 발산되는 광선을 20분 동안 시험편 표면에 조사하였다. 이후에 각 시험편의 이면온도를 각각 측정하고, 상기와 같이 측정된 이면온도를 아래 식에 대입하여 원단의 발열온도를 구하였다.
원단의 발열온도 = (실시예 시험편의 △T) - (비교예 시험편의 △T)
상기 식에서, △T는 광조사 후 시험편의 이면온도와 광조사 전 시험편의 이면온도의 차이이다.
3) 내세탁성
내세탁성 테스트는 실시예 1-3의 시험편에 대하여 10회 세탁후 상기 2)와 동일한 방법으로 발열온도를 측정하였으며, 이때 세탁방법은 KS K ISO 105-C01(섬유－염색 견뢰도 시험 방법－제C01부：세탁 견뢰도 시험 방법)에 의거하여 수행하였다.
4) 색차 측정
상기 비교예 2와 실시예 13-15의 각각의 시험편의 색측치를 측정하여 색차를 측정하였다. 상기와 같이 염색된 비교예 2와 실시예 13-15의 시험편에 대한 겉보기 색체광도는 분광광도계(Spectrophotometer, Color EYE 3100, GretagMacbeth사, USA)를 이용하여 D-65-10의 광원에서 측정하였다.
또한, 색차인 ΔE 값은 아래의 식에 의거하여 비교예 2와 실시예 13-15의 각각의 시험편에 대한 색측치를 대입하여 구하였고, 그 결과를 표 7에 나타내었다.
Figure pat00001
여기서, L비교예2 는 비교예 2의 명도이며, a비교예2 는 비교예 2의 Red와 Green의 정도이며, b비교예2 는 비교예 2의 yellow와 blue의 정도를 나타낸다. 또한 L실시예 는 실시예 13-15의 명도이며, a실시예 는 실시예 13-15의 Red와 Green의 정도이며, b비교예 는 실시예 13-15의 yellow와 blue의 정도를 나타낸다.
시험편 표면온도(℃) 발열온도(℃) 시험편 표면온도(℃) 발열온도(℃)
실시예 1 35.3 3.5 실시예 8 39.7 8.0
실시예 2 40.7 9.0 실시예 9 40.7 9.0
실시예 3 42.3 10.6 실시예 10 36.0 4.3
실시예 4 36.6 4.9 실시예 11 38.7 7.0
실시예 5 40.0 8.3 실시예 12 41.5 9.8
실시예 6 41.6 9.9 비교예 31.7 0
실시예 7 35.8 4.1 - - -
상기 표 5를 살펴보면, 본 발명에 따른 광발열 코팅 조성물이 코팅된 광발열 원단의 경우에 발열체에서 발산되는 광선을 20분 동안 조사한 후에 표면온도가 최저 35.3 ℃에서 최고 42.3 ℃까지 상승한다.
본 발명의 광발열 코팅 조성물이 코팅되지 않은 비교예의 경우에 발열체에서 발산되는 광선을 20분 동안 조사한 후에 표면온도가 31.7 ℃이므로, 실시예와 비교예의 시험편 간의 표면온도의 차이가 최소 3.7 ℃에서 최대 10.6 ℃의 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 광발열 코팅 조성물이 원단에 코팅된 시험편의 경우에 상기 광발열 코팅 조성물에 포함된 전도성 금속 산화물이 광조사에 의해 발열함으로써 표면온도가 상승되는 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 광발열 코팅 조성물이 코팅되지 않은 비교예의 경우에는 발열온도가 0 ℃로 측정되었다. 그런데 본 발명의 광발열 코팅 조성물이 코팅된 실시예 1-12의 경우에는 발열온도가 최저 3.5 ℃ 내지 최대 10.6 ℃인 것으로 측정되었다. 즉, 실시예 1-12에 따라 제조된 광발열 코팅 원단의 발열온도가 비교예 대비 크게 상승하였음을 확인할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 3의 시험편은 발열체에서 광조사와 동시에 원단의 온도가 단시간에 급상승하였으며, 비교예는 실시예와 비교하여 서서히 원단의 온도가 증가하는 것을 알 수 있다. 또한 광조사 20분 후에는 시험편의 표면온도가 5 ℃이상 차이가 있음을 알 수 있고, 이로부터 본 발명에 따른 광발열 코팅 조성물을 코팅한 광발열 코팅 원단은 광발열 효율이 매우 우수함을 알 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 광발열 코팅 조성물이 코팅된 광발열 코팅 원단과 상기 광발열 코팅 조성물이 코팅되지 않은 일반 원단을 사용하여 제조된 겨울용 아웃도어 의류에 대하여 20분간 광조사후 표면온도를 측정한 사진이다. 상기 도 2를 살펴보면, 본 발명에 따른 광발열 코팅 원단으로 제조된 아웃도어 의류는 광조사 20분 후에 표면온도가 42.1 ℃를 나타내나, 일반 원단을 이용하여 제조된 아웃도어 의류의 경우에는 광조사 20분 후에 표면온도가 31.7 ℃를 나타내는 것을 알 수 있다.
또한 상기 실시예 1-3의 시험편에 대하여 내세탁성 테스트에 대한 측정결과를 표 6에 나타내었다.
시험편 표면온도(℃) 발열온도(℃) 발열온도의 감소율(%)
실시예 1 34.6 2.9 18
실시예 2 39.3 7.6 16
실시예 3 40.6 8.9 16
상기 표 6을 살펴보면, 실시예 1-3의 시험편의 경우에 10회 세탁후의 표면온도는 34.6 ~ 40.6 ℃를 나타내었고, 발열온도는 2.9 ~ 8.9 ℃를 나타내었다. 상기 표 6에서 발열온도의 감소율(%)을 살펴보면, 10회 세탁한 실시예 1-3의 시험편의 경우에 세탁전 대비 16 ~ 18 %가 감소함으로써, 10회 세탁 후에도 여전히 우수한 광발열 특성을 발휘하는 것을 알 수 있다.
또한 염색된 실시예 13-15의 시험편에 대하여 비교예 2와의 색차(ΔE)를 측정하고, 그 결과를 표 7에 나타내었다
시험편 색차(ΔE)
실시예 13 1.12
실시예 14 1.07
실시예 15 1.03
표 7에 나타낸 바와 같이, 염색 후 본 발명에 따른 광발열 코팅 조성물이 코팅된 실시예 13-15의 시험편은 염색후 광발열 코팅 조성물이 코팅되지 않은 비교예 2 대비 색차기 1.2 이하의 값을 갖는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 광발열 코팅 조성물은 D50이 100 nm이하인 광발열 물질을 사용함으로써, 1.2 이하의 색차 값을 갖는 원단을 제조할 수 있는 것을 알 수 있다. 상기와 같이 색차가 1.2 이하의 값을 갖는 것은 동일한 색상의 허용치 범위 내에 들어오는 것이므로, 본 발명의 광발열 코팅 조성물은 원단의 색상 변화를 크게 일으키지 않는 것을 확인할 수 있다.
위에서 살핀 바와 같이, 본 발명의 발열효과가 우수한 광발열 코팅 원단의 제조방법은 광발열 물질에 의하여 높은 광발열 효과를 나타낸다. 이에 따라 우수한 보온성을 부여할 수 있고, 아웃도어 의류나 텐트, 인테리어 제품인 커텐 등에 내구성이 우수한 광발열 효과의 부여가 가능함을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실험예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실험예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 광발열 코팅 원단의 제조방법에 있어서,
    광발열 코팅 조성물을 제조하는 제 1 단계;
    상기 제 1 단계를 통하여 제조된 광발열 코팅 조성물을 원단의 일면에 코팅하는 제 2 단계; 및
    상기 제 2 단계를 통해 광발멸 코팅 조성물이 일면에 코팅된 원단을 열처리하는 제 3 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광발열 코팅 원단의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광발열 코팅 조성물은 전체 중량 대비 광발열 물질 0.3 ~ 5.0 중량%, 바인더 25 ∼ 35 중량%, 및 잔부의 용매로 구성되는 것을 특징으로 하는 광발열 코팅 원단의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 광발열 물질은 ATO(Antimon Tin Oxide), ITO(Indium Tin Oxide), 산화알루미늄, 산화칼슘, 산화아연, 산화마그네슘, 이산화망간, 이산화규소, 산화제일주석 및 산화제이주석으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광발열 코팅 원단의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더는 수분산 폴리우레탄 바인더, 수분산 폴리아크릴 바인더, 용제형 폴리우레탄 바인더 및 용제형 폴리아크릴 바인더로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 광발열 코팅 원단의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 용매는 물, 디메틸포름아미드(dimethylforamide), 메틸에틸케톤(methylethylketone), 노르말-헥산(n-Hexane), 톨루엔(Toluene) 및 자일렌(Xylene) 으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광발열 코팅 원단의 제조방법.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항의 광발열 코팅 원단의 제조방법에 의해 제조되는 광발열 원단을 사용하여 제조되는 의류 제품.

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