KR20220036910A - 색상을 나타내는 복사-가열 의류 직물 - Google Patents

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Abstract

분광선택적 의류 직물이 개시된다. 의류 직물은 외부층, 중간층, 및 내부층을 포함할 수 있다. 외부층은 적외선-투과성일 수 있고, 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 섬유 내에 분산된 미립자 충전제를 포함할 수 있다. 중간층은 적외선-투과 다공성 폴리올레핀 막의 내부 표면에 적외선-반사 다공성 금속 필름을 포함할 수 있고, 여기서 다공성 폴리올레핀 막은 외부층의 내부 표면에 결합된다. 내부층은 다공성 금속 필름의 내부 표면에 결합된 직물을 포함할 수 있다. 미립자 충전제는 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 입자 크기를 가진 무기 입자를 포함할 수 있다. 다공성 금속 필름은 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공을 가질 수 있다.

Description

색상을 나타내는 복사-가열 의류 직물
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 5월 8일에 제출된 미국 출원 제16/406,964호에 대한 우선권을 주장하며, 그 내용은 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 복사-가열 의류에 관한 것이며, 더 구체적으로는 가시성 색상을 반사하는 무기 안료 입자를 가진 복사-가열 의류 직물에 관한 것이다.
실내 난방, 환기 및 공조(HVAC)는 전세계 에너지 소비의 약 1/3을 차지한다. HVAC 사용량을 줄이면 경제와 환경 모두에 도움이 될 수 있다. 예를 들어, HVAC의 설정값 범위를 ±4℉ 정도 조정하면 건물 에너지 소비의 약 30% 이상을 절약할 수 있다.
인체와 환경 사이의 열 흐름을 효과적으로 조절하는 것은 열 쾌적성을 개선하고 건물 에너지 소비를 감소시킨다. 인체의 방열(heat dissipation)은 전도, 대류 및 복사의 세 가지 형태를 가진다. 이들 세 가지 방열 경로 중 복사는 정상 피부 상태하에 전체 열 손실의 약 50% 이상을 차지한다. 전통적인 텍스타일은 인체 주위에 공기를 가두어 대류 또는 전도 방열 속도에 영향을 주지만 복사로 인한 방열을 적절히 제어하지는 못한다.
최근, 공학적 조작된 텍스타일은 효과적인 인체 냉각 및 가온을 위해 복사선 방열을 수동적으로 조절하는 것으로 나타났다. 그러나, 텍스타일의 적외선 특성을 손상시키지 않으면서 공학적 조작된 텍스타일의 착용성(통기성 및 수증기 투과율을 포함)과 매력(가시성 색상 제어를 통한)을 최적화하는 것은 여전히 주요 과제로 남아 있다. 이러한 배경에 근거하여 본 발명에서 설명된 실시형태를 개발할 필요가 생겼다.
본 발명은 의류 직물의 다양한 실시형태를 설명한다. 일 실시형태에서, 의류 직물은 외부층, 중간층, 및 내부층을 포함한다. 외부층은 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 섬유 내에 분산된 미립자 충전제를 포함할 수 있다. 외부층은 9.5μm의 파장에서 적외선 투과율이 38% 이상일 수 있다.
중간층은 다공성 폴리올레핀 막의 내부 표면 상의 다공성 금속 필름을 포함할 수 있다. 다공성 폴리올레핀 막은 외부층의 내부 표면에 결합될 수 있고, 9.5μm의 파장에서 적외선 투과율이 38% 이상일 수 있다. 다공성 금속 필름은 9.5μm의 파장에서 적외선 반사율이 40% 이상일 수 있다.
내부층은 다공성 금속 필름의 내부 표면에 결합될 수 있고, 면, 폴리에스테르, 실크, 울, 다운, 레이온, 린넨, 나일론, 헴프 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 직물을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 미립자 충전제는 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 미립자 충전제는 메탈로이드, 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황화물, 또는 금속 시안화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가의 실시형태에서, 다공성 금속 필름은 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공을 가질 수 있다. 추가의 실시형태서, 미립자 충전제는 적색, 오렌지색, 황색, 녹색, 청색, 보라색, 검은색 및 흰색으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 가시성 색상을 반사할 수 있다.
일 실시형태에서, 폴리올레핀 섬유 내의 미립자 충전제의 중량 백분율은 적어도 0.10%일 수 있다. 다른 실시형태에서, 미립자 충전제는 산화아연, 페로시안화 제2철, 산화철, 또는 규소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가의 실시형태에서, 외부층은 50μm 내지 800μm 범위의 두께를 가질 수 있다. 추가의 실시형태에서, 외부층은 부직, 직조, 편직, 크로쉐티드, 펠트 또는 브레이드 형태일 수 있다.
일 실시형태에서, 다공성 폴리올레핀 막은 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 다공성 폴리올레핀 막의 기공의 평균 기공 크기는 50nm 내지 1,000nm 범위일 수 있다. 추가의 실시형태에서, 다공성 폴리올레핀 막 내에서 기공의 부피 백분율은 적어도 5%일 수 있다. 추가의 실시형태예에서, 다공성 폴리올레핀 막은 5μm 내지 500μm 범위의 두께를 가질 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 다공성 폴리올레핀 막의 두께는 10μm 내지 20μm 범위일 수 있다.
일 실시형태에서, 다공성 금속 필름은 알루미늄, 은, 구리, 니켈, 금, 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들의 합금으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 다공성 금속 필름은 10nm 내지 800nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 추가의 실시형태에서, 다공성 금속 필름의 두께는 100nm 내지 200nm 범위일 수 있다. 추가의 실시형태에서, 다공성 금속 필름은 상호연결된 메시 구조를 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 중간층은 다공성 폴리올레핀 막의 외부 표면에서 9.5μm의 파장에서 5% 내지 60% 범위의 적외선 방사율을 가질 수 있다.
일 실시형태에서, 내부층은 부직, 직조, 편직, 크로쉐티드, 펠트 또는 브레이드 형태일 수 있다. 다른 실시형태에서, 의류 직물은 적어도 0.005 g/cm2/h의 수증기 투과율을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 의류 직물은 400nm 내지 700nm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 40%의 가시광선에 대한 불투명도를 가질 수 있다.
상기 요약된 각각의 특징 또는 개념은 독립적이며, 상기 요약된 나머지 특징이나 개념 또는 본 출원에 개시된 임의의 다른 특징이나 개념과 조합될 수 있다.
다른 실시형태에서, 의류 직물은 제1 층, 제2 층, 제3 층, 제4 층 및 제5 층을 포함한다. 제1 층은 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 섬유 내에 분산된 미립자 충전제를 포함할 수 있다. 제1 층은 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 가질 수 있다.
제2 층은 제1 다공성 폴리올레핀 막의 내부 표면 상의 제1 다공성 금속 필름을 포함할 수 있다. 제1 다공성 폴리올레핀 막은 제1 층의 내부 표면에 결합될 수 있고, 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 가질 수 있다. 제1 다공성 금속 필름은 9.5μm의 파장에서 적어도 40%의 적외선의 반사율을 가질 수 있다.
제3 층은 제1 다공성 금속 필름의 내부 표면에 결합될 수 있고, 면, 폴리에스테르, 실크, 울, 다운, 레이온, 린넨, 나일론, 헴프 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 직물을 포함할 수 있다.
제4 층은 제2 다공성 폴리올레핀 막의 외부 표면 상의 제2 다공성 금속 필름을 포함할 수 있다. 제2 다공성 금속 필름은 제3 층의 내부 표면에 더 결합될 수 있고, 9.5μm의 파장에서 적어도 40%의 적외선의 반사율을 가질 수 있다. 제2 다공성 폴리올레핀 막은 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 가질 수 있다.
제5 층은 제2 다공성 폴리올레핀 막의 내부 표면에 결합될 수 있고, 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 섬유 내에 분산된 미립자 충전제를 포함할 수 있다. 제5 층은 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선의 투과율을 가질 수 있다.
일 실시형태에서, 제1 층 및 제5 층의 각각에서 미립자 충전제는 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 제1 층 및 제5 층의 각각에서 폴리올레핀 섬유 내의 미립자 충전제의 중량 백분율은 적어도 0.10%일 수 있다. 추가의 실시형태에서, 제1 층 및 제5 층의 각각에서 미립자 충전제는 메탈로이드, 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황화물, 또는 금속 시안화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가의 실시형태에서, 제1 층 및 제5 층의 각각에서 미립자 충전제는 산화아연, 페로시안화 제2철, 산화철, 또는 규소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 제1 층 및 제5 층은 각각 50μm 내지 800μm 범위의 두께를 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 제1 층 및 제5 층은 각각 부직, 직조, 편직, 크로쉐티드, 펠트 또는 브레이드 형태일 수 있다. 다른 실시형태에서, 제1 층 및 제5 층의 각각에서 미립자 충전제는 적색, 오렌지색, 황색, 녹색, 청색, 보라색, 검은색 및 흰색으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 가시성 색상을 반사한다.
일 실시형태에서, 제1 및 제2 다공성 폴리올레핀 막은 각각 10nm 내지 4,000 nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 각각의 제1 및 제2 다공성 폴리올레핀 막 내에서 기공의 부피 백분율은 적어도 5%일 수 있다. 추가의 실시형태에서, 제1 및 제2 다공성 폴리올레핀 막은 각각 5μm 내지 500μm 범위의 두께를 가질 수 있다.
일 실시형태에서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름은 각각 알루미늄, 은, 구리, 니켈, 금, 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들의 합금으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름은 각각 10nm 내지 800nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 추가의 실시형태에서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름은 각각 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공을 가질 수 있다. 추가의 실시형태에서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름은 각각 상호연결된 메시 구조를 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 제2 층은 제1 다공성 폴리올레핀 막의 외부 표면에서 9.5μm의 파장에서 5% 내지 60% 범위의 적외선 방사율을 가질 수 있다.
일 실시형태에서, 제3 층은 부직, 직조, 편직, 크로쉐티드, 펠트 또는 브레이드 형태일 수 있다. 다른 실시형태에서, 의류 직물은 적어도 0.005 g/cm2/h의 수증기 투과율을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 의류 직물은 400nm 내지 700nm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 40%의 가시광선에 대한 불투명도를 가질 수 있다.
상기 요약된 각각의 특징 또는 개념은 독립적이며, 상기 요약된 나머지 특징이나 개념 또는 본 출원에 개시된 임의의 다른 특징이나 개념과 조합될 수 있다.
추가의 실시형태에서, 의류 직물은 외부층 및 내부층을 포함한다. 외부층은 폴리올레핀 층의 내부 표면 상의 다공성 금속 필름을 포함할 수 있다. 폴리올레핀 층은 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 섬유 내에 분산된 미립자 충전제를 포함할 수 있다. 이에 더하여, 폴리올레핀 층은 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 가질 수 있다. 다공성 금속 필름은 9.5μm의 파장에서 적어도 40%의 적외선의 반사율을 가질 수 있다.
일 실시형태에서, 내부층은 다공성 금속 필름의 내부 표면에 결합될 수 있고, 면, 폴리에스테르, 실크, 울, 다운, 레이온, 린넨, 나일론, 헴프 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 직물을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 미립자 충전제는 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 미립자 충전제는 메탈로이드, 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황화물, 또는 금속 시안화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가의 실시형태에서, 다공성 금속 필름은 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공을 가질 수 있다. 추가의 실시형태에서, 미립자 충전제는 적색, 오렌지색, 황색, 녹색, 청색, 보라색, 검은색 및 흰색으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 가시성 색상을 반사할 수 있다.
일 실시형태에서, 폴리올레핀 섬유 내의 미립자 충전제의 중량 백분율은 적어도 0.10%일 수 있다. 다른 실시형태에서, 미립자 충전제는 산화아연, 페로시안화 제2철, 산화철, 또는 규소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가의 실시형태에서, 폴리올레핀 층은 50μm 내지 800μm 범위의 두께를 가질 수 있다. 추가의 실시형태에서, 외부층은 부직, 직조, 편직, 크로쉐티드, 펠트 또는 브레이드 형태일 수 있다.
일 실시형태에서, 다공성 금속 필름은 알루미늄, 은, 구리, 니켈, 금, 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들의 합금으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 다공성 금속 필름은 10nm 내지 800nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 추가의 실시형태에서, 다공성 금속 필름은 상호연결된 메시 구조를 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 외부층은 폴리올레핀 층의 외부 표면에서 9.5μm의 파장에서 5% 내지 60% 범위의 적외선 방사율을 가질 수 있다.
일 실시형태에서, 내부층은 부직, 직조, 편직, 크로쉐티드, 펠트 또는 브레이드 형태일 수 있다. 다른 실시형태에서, 의류 직물은 적어도 0.005 g/cm2/h의 수증기 투과율을 가질 수 있다. 추가의 실시형태에서, 의류 직물은 400nm 내지 700 nm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 40%의 가시광선에 대한 불투명도를 가질 수 있다.
상기 요약된 각각의 특징 또는 개념은 독립적이며, 상기 요약된 나머지 특징이나 개념 또는 본 출원에 개시된 임의의 다른 특징이나 개념과 조합될 수 있다.
추가의 실시형태에서, 의류 직물은 외부층, 중간층, 및 내부층을 포함한다. 외부층은 제1 폴리올레핀 층의 내부 표면 상의 제1 다공성 금속 필름을 포함할 수 있다. 제1 폴리올레핀 층은 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 섬유 내에 분산된 미립자 충전제를 포함할 수 있다. 이에 더하여, 제1 폴리올레핀 층은 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 가질 수 있다. 제1 다공성 금속 필름은 9.5μm의 파장에서 적어도 40%의 적외선 반사율을 가질 수 있다.
중간층은 제1 다공성 금속 필름의 내부 표면에 결합될 수 있고, 면, 폴리에스테르, 실크, 울, 다운, 레이온, 린넨, 나일론, 헴프 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 직물을 포함할 수 있다.
내부층은 제2 폴리올레핀 층의 외부 표면 상의 제2 다공성 금속 필름을 포함할 수 있다. 제2 다공성 금속 필름은 중간층의 내부 표면에 더 결합될 수 있으며, 9.5μm의 파장에서 적어도 40%의 적외선의 반사율을 가질 수 있다. 제2 폴리올레핀 층은 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 섬유 내에 분산된 미립자 충전제를 포함할 수 있다. 이에 더하여, 제2 폴리올레핀층은 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 가질 수 있다.
일 실시형태에서, 외부층 및 내부층의 각각에서 미립자 충전제는 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 입자 크기를 가진다. 다른 실시형태에서, 외부층 및 내부층의 각각에서 폴리올레핀 섬유 내의 미립자 충전제의 중량 백분율은 적어도 0.10%일 수 있다. 추가의 실시형태에서, 외부층 및 내부층의 각각에서 폴리올레핀 섬유 내의 미립자 충전제는 메탈로이드, 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황화물 또는 금속 시안화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가의 실시형태에서, 외부층 및 내부층의 각각에서 폴리올레핀 섬유 내의 미립자 충전제는 산화아연, 페로시안화 제2철, 산화철 또는 규소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 제1 폴리올레핀 층 및 제2 폴리올레핀 층은 각각 50μm 내지 800μm 범위의 두께를 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 제1 폴리올레핀 층 및 제2 폴리올레핀 층은 각각 부직, 직조, 편직, 크로쉐티드, 펠트 또는 브레이드 형태일 수 있다. 다른 실시형태에서, 외부층 및 내부층의 각각에서 미립자 충전제는 적색, 오렌지색, 황색, 녹색, 청색, 보라색, 검은색 및 흰색으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 가시성 색상을 반사한다.
일 실시형태에서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름은 각각 알루미늄, 은, 구리, 니켈, 금, 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들의 합금으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름은 각각 10nm 내지 800nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 추가의 실시형태에서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름의 각각의 평균 기공 크기는 50nm 내지 300nm 범위일 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름은 각각 상호연결된 메시 구조를 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 외부층은 제1 폴리올레핀 층의 외부 표면에서 9.5μm의 파장에서 5% 내지 60% 범위의 적외선 방사율을 가질 수 있다.
일 실시형태에서, 중간층은 부직, 직조, 편직, 크로쉐티드, 펠트 또는 브레이드 형태일 수 있다. 다른 실시형태에서, 의류 직물은 적어도 0.005 g/cm2/h의 수증기 투과율을 가질 수 있다. 추가의 실시형태에서, 의류 직물은 400nm 내지 700 nm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 40%의 가시광선에 대한 불투명도를 가질 수 있다.
상기 요약된 각각의 특징 또는 개념은 독립적이며, 상기 요약된 나머지 특징이나 개념 또는 본 출원에 개시된 임의의 다른 특징이나 개념과 조합될 수 있다. 본 발명의 다른 특징 및 이점은 예로서 본 발명의 원리를 예시하는 첨부한 도면과 함께 바람직한 실시형태에 대한 하기 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 일 실시형태에 따른 의류 직물의 단면도이다.
도 2는 일 실시형태에 따른 의류 직물의 단면도이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 의류 직물의 단면도이다.
도 4는 일 실시형태에 따른 의류 직물의 단면도이다.
도 5는 일 실시형태에 따른 폴리올레핀 섬유의 투시단면도이다.
의류 직물의 적외선 특성을 제어하는 것은 인체의 국소 냉각 및 가열에 강한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 적외선-투과 나노다공성 폴리에틸렌("nanoPE")은 신체를 약 2℃까지 수동적으로 냉각할 수 있고, 적외선 방사율이 낮은 금속화된 nanoPE는 신체를 약 7℃까지 가온할 수 있다. 이것은 인간의 피부가 높은 방사율을 가지고 최대 강도가 9.5μm인 7μm 내지 14μm의 적외선 파장 범위에서 열 복사선을 강하게 방출하는 흑체처럼 작용하기 때문이다. 따라서, 열 복사는 인체의 방열에 상당한 역할을 하며, 실내 조건일 때는 50% 이상을 차지한다.
열 복사 관계 ε = 1-ρ-τ(여기서 ε, ρ 및 τ는 각각 방사율, 반사율 및 투과율이다)에 기초하여 본 발명의 일부 의류 직물은 적외선-반사 금속 필름 및 적외선-투과 폴리올레핀 층을 포함한다. 적외선 투과층 위에 적외선 반사층을 구성함으로써 분광선택적 의류 직물은 쾌적함을 잃지 않으면서 외부 표면에서 최소 방사율을 달성하고 열 복사 손실을 효과적으로 억제할 수 있다. 이것은 보통의 텍스타일과 비교하여 온도 설정값의 7℃ 감소를 가능하게 하고, 다른 복사 가열 텍스타일들을 3℃ 넘게 상회한다. 이러한 상당한 설정값 확장은 비용 효과적인 방식으로 건물 난방 에너지를 35% 넘게 절약할 수 있다.
그러나, 이러한 분광선택적 텍스타일에서 가시성 색상의 외관을 제어하는 것은 어려웠다. 색상은 웨어러블 시장에서 중요한 요소이기 때문에 이러한 딜레마는 이들 텍스타일의 실제 적용을 제한했다. 통상 사용되는 유기 염료 분자는 인체 복사선을 강하게 흡수할 수 있는 상이한 타입의 화학 결합들을 가지고 있으며, 예를 들어 C-O 신축(7.7 - 10μm), C-N 신축(8.2 - 9.8μm), 방향족 C-H 휨(7.8 - 14.5μm), 및 S=O 신축(9.4 - 9.8μm)을 가진다. 따라서, 유기 염료는 적외선 투과도를 감소시킬 수 있어, 복사 냉각 효과에 적합하지 않게 된다. 또한, 폴리에틸렌은 화학적으로 비활성이며 극성 기가 없어 화학 염료의 표면 접착을 저해한다.
본 발명의 실시형태는 안정적인 착색을 위한 균일한 복합물을 형성하기 위해 폴리올레핀 바탕질에 무기 나노입자를 혼입함으로써 가시성과 적외선 특성-제어 사이의 이러한 딜레마를 극복한다. 매립된 무기 나노입자는 적외선 영역에서 무시할만한 흡수를 가지면서 특정한 가시성 색상을 반사한다.
이제 도 1을 참조하면, 외부층(101), 중간층(102) 및 내부층(103)을 가진 의류 직물(100)이 도시된다. 외부층(101)은 폴리올레핀 층(110)을 포함할 수 있다. 중간층(102)은 외부층(101)의 내부 표면(115)에 결합된 폴리올레핀 막(120), 및 폴리올레핀 막(120)의 내부 표면(125)에 결합된 다공성 금속 필름(130)을 포함할 수 있다. 내부층(103)은 직물(142)을 포함하는 텍스타일 층(140)을 포함할 수 있다. 내부층(103)은 다공성 금속 필름(130)의 내부 표면(135)에 결합될 수 있다.
일 실시형태에서, 중간층(102)은 물리증착법, 예컨대 전자-빔 물리증착 또는 스퍼터링 증착을 통해서 다공성 폴리올레핀 막(120) 위에 다공성 금속 필름(130)을 증착함으로써 형성될 수 있다. 다음에, 외부층(101)이 폴리올레핀 막(120)의 외부 표면(123) 위에 적층될 수 있고, 내부층(103)은 다공성 금속 필름(130)의 내부 표면(135) 위에 적층될 수 있다.
하기 상세히 설명된 대로, 폴리올레핀 막(120)은 높은 적외선 투과율을 나타낼 수 있고, 다공성 금속 필름(130)은 높은 적외선 반사율을 나타낼 수 있다. 결과적으로, 중간층(102)은 다공성 폴리올레핀 막(120)의 외부 표면(123)에서 낮은 적외선 방사율을 가질 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 중간층(102)은 다공성 폴리올레핀 막(120)의 외부 표면(123)에서 9.5μm의 파장에서 5% 내지 60% 범위의 적외선 방사율을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 중간층(102)은 다공성 폴리올레핀 막(120)의 외부 표면(123)에서 9.5μm의 파장에서 약 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 또는 60%의 적외선 방사율을 가질 수 있다.
놀랍게도, 이들 방사율 값은 마일러 담요(60.6%), 옴니히트 텍스타일(85.4%) 또는 면(89.5%)의 방사율 값보다 훨씬 낮다. 마일러 담요의 플라스틱 시트의 적외선 방사율은 이 금속 코팅의 비슷한 적외선 반사율에도 불구하고 중간층(102)의 폴리올레핀 막(120) 측보다 훨씬 더 높다. 이 결과는 하부 금속층의 낮은 적외선 방사율을 유지하기 위해 외부 보호층에 높은 적외선-투과도를 갖는 것이 중요함을 예시한다.
일 실시형태에서, 의류 직물(100)은 400nm 내지 700nm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 또는 95%의 가시광선에 대한 불투명도를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 의류 직물(100)은 0.005 g/cm2/h 내지 0.015 g/cm2/h 범위의 수증기 투과율을 가질 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 층(101), 제2 층(102), 제3 층(103), 제4 층(104), 및 제5 층(105)을 가진 의류 직물(200)이 도시된다. 제1 층(101)과 제5 층(105)은 각각 폴리올레핀 층(110)을 포함할 수 있다. 제2 층(102)과 제4 층(104)은 각각 폴리올레핀 막(120)의 표면의 다공성 금속 필름(130)을 포함할 수 있다. 제2 층(102)에서, 다공성 폴리올레핀 막(120)이 제1 층(101)의 내부 표면(115)에 결합되고, 다공성 금속 필름(130)은 다공성 폴리올레핀 막(120)의 내부 표면(125)에 존재한다. 제4 층(104)에서, 다공성 폴리올레핀 막(120)이 제5 층(105)의 외부 표면(113)에 결합되고, 다공성 금속 필름(130)은 다공성 폴리올레핀 막(120)의 외부 표면(123)에 존재한다. 제3 층(103)은 직물(142)을 포함하는 텍스타일 층(140)을 포함할 수 있다. 제3 층(103)은 제2 층(102) 상의 다공성 금속 필름(130)의 내부 표면(135)과 제4 층(104) 상의 다공성 금속 필름(130)의 외부 표면(133)에 결합될 수 있다.
일 실시형태에서, 제2 층(102)과 제4 층(104)은 각각 물리증착법, 예컨대 전자-빔 물리증착 또는 스퍼터링 증착을 통해서 다공성 폴리올레핀 막(120) 위에 다공성 금속 필름(130)을 증착함으로써 형성될 수 있다. 다음에, 제1 층(101)이 제2 층(102)의 다공성 폴리올레핀 막(120)의 외부 표면(123) 위에 적층될 수 있고, 제3 층(103)이 제2 층(102)의 다공성 금속 필름(130)의 내부 표면(135)과 제4 층(104)의 다공성 금속 필름(130)의 외부 표면(133) 양쪽에 적층될 수 있고, 제5 층(105)은 제4 층(104)의 다공성 폴리올레핀 막(120)의 내부 표면(125) 위에 적층될 수 있다.
하기 상세히 설명된 대로, 폴리올레핀 막(120)은 높은 적외선 투과율을 나타낼 수 있고, 다공성 금속 필름(130)은 높은 적외선 반사율을 나타낼 수 있다. 결과적으로, 제2 층(102)은 다공성 폴리올레핀 막(120)의 외부 표면(123)에서 낮은 적외선 방사율을 가질 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 제2 층(102)은 다공성 폴리올레핀 막(120)의 외부 표면(123)에서 9.5μm의 파장에서 5% 내지 60% 범위의 적외선 방사율을 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 제2 층(102)은 다공성 폴리올레핀 막(120)의 외부 표면(123)에서 9.5μm의 파장에서 약 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 또는 60%의 적외선 방사율을 가질 수 있다.
일 실시형태에서, 의류 직물(200)은 400nm 내지 700nm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 또는 95%의 가시광선에 대한 불투명도를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 의류 직물(200)은 0.005 g/cm2/h 내지 0.015 g/cm2/h 범위의 수증기 투과율을 가질 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 외부층(106) 및 내부층(103)을 가진 의류 직물(300)이 도시된다. 외부층(106)은 폴리올레핀 층(110)의 내부 표면(115)에 결합된 다공성 금속 필름(130)을 포함할 수 있다. 내부층(103)은 직물(142)을 포함하는 텍스타일층(140)을 포함할 수 있다. 내부층(103)은 다공성 금속 필름(130)의 내부 표면(135)에 결합될 수 있다.
일 실시형태에서, 외부층(106)은 물리증착법, 예컨대 전자-빔 물리증착 또는 스퍼터링 증착을 통해서 폴리올레핀 층(110) 위에 다공성 금속 필름(130)을 증착함으로써 형성될 수 있다. 다음에, 내부층(103)이 다공성 금속 필름(130)의 내부 표면(135) 위에 적층될 수 있다.
하기 상세히 설명된 대로, 폴리올레핀 층(110)은 높은 적외선 투과율을 나타낼 수 있고, 다공성 금속 필름(130)은 높은 적외선 반사율을 나타낼 수 있다. 결과적으로, 외부층(106)은 폴리올레핀 층(110)의 외부 표면(113)에서 낮은 적외선 방사율을 가질 수 있다. 예를 들어, 외부층(106)은 폴리올레핀 층(110)의 외부 표면(113)에서 9.5μm의 파장에서 5% 내지 60% 범위의 적외선 방사율을 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 외부층(106)은 폴리올레핀 층(110)의 외부 표면(113)에서 9.5μm의 파장에서 약 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 또는 60%의 적외선 방사율을 가질 수 있다.
일 실시형태에서, 의류 직물(300)은 400nm 내지 700nm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 또는 95%의 가시광선에 대한 불투명도를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 의류 직물(300)은 0.005 g/cm2/h 내지 0.015 g/cm2/h 범위의 수증기 투과율을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 외부층(106), 중간층(103) 및 내부층(107)을 가진 의류 직물(400)이 도시된다. 외부층(103)과 내부층(107)은 각각 폴리올레핀 층(110)의 표면의 다공성 금속 필름(130)을 포함할 수 있다. 외부층(106)에서, 다공성 금속 필름(130)은 폴리올레핀 층(110)의 내부 표면(115)에 존재한다. 외부층(107)에서, 다공성 금속 필름(130)은 폴리올레핀 층(110)의 외부 표면(113)에 존재한다. 중간층(103)은 직물(142)을 포함하는 텍스타일 층(140)을 포함할 수 있다. 중간층(103)은 외부층(106)의 다공성 금속 필름(130)의 내부 표면(135)과 내부층(107)의 다공성 금속 필름(130)의 외부 표면(133)에 결합될 수 있다.
일 실시형태에서, 외부층(106)과 내부층(107)은 각각 물리증착법, 예컨대 전자-빔 물리증착 또는 스퍼터링 증착을 통해서 폴리올레핀 층(110) 위에 다공성 금속 필름(130)을 증착함으로써 형성될 수 있다. 다음에, 외부층(106)이 중간층(103)의 외부 표면(143) 위에 적층될 수 있고, 내부층(107)은 중간층(103)의 내부 표면(145) 위에 적층될 수 있다.
하기 상세히 설명된 대로, 폴리올레핀 층(110)은 높은 적외선 투과율을 나타낼 수 있고, 다공성 금속 필름(130)은 높은 적외선 반사율을 나타낼 수 있다. 결과적으로, 외부층(106)은 폴리올레핀 층(110)의 외부 표면(113)에서 낮은 적외선 방사율을 가질 수 있다. 예를 들어, 외부층(106)은 폴리올레핀 층(110)의 외부 표면(113)에서 9.5μm의 파장에서 5% 내지 60% 범위의 적외선 방사율을 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 외부층(106)은 폴리올레핀 층(110)의 외부 표면(113)에서 9.5μm의 파장에서 약 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 또는 60%의 적외선 방사율을 가질 수 있다.
일 실시형태에서, 의류 직물(400)은 400nm 내지 700nm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 또는 95%의 가시광선에 대한 불투명도를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 의류 직물(400)은 0.005 g/cm2/h 내지 0.015 g/cm2/h 범위의 수증기 투과율을 가질 수 있다.
폴리올레핀 층(110)
도 1 내지 도 4에서 예시된 의류 직물(100, 200, 300, 및 400)은 폴리올레핀 층(110)을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 폴리올레핀 층(110)은 50μm 내지 800μm 범위의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 폴리올레핀 층(110)은 약 50μm 내지 500μm 범위, 약 50μm 내지 300μm 범위, 또는 약 100μm 내지 300μm 범위의 두께를 가질 수 있다. 추가의 실시형태에서, 폴리올레핀 층(110)은 약 50μm, 60μm, 70μm, 80μm, 90μm, 100μm, 110μm, 120μm, 130μm, 140μm, 150μm, 160μm, 170μm, 180μm, 190μm, 200μm, 210μm, 220μm, 230μm, 240μm, 250μm, 260μm, 270μm, 280μm, 290μm, 300μm, 310μm, 320μm, 330μm, 340μm, 350μm, 360μm, 370μm, 380μm, 390μm, 400μm, 410μm, 420μm, 430μm, 440μm, 450μm, 460μm, 470μm, 480μm, 490μm, 500μm, 510μm, 520μm, 530μm, 540μm, 550μm, 560μm, 570μm, 580μm, 590μm, 600μm, 610μm, 620μm, 630μm, 640μm, 650μm, 660μm, 670μm, 680μm, 690μm, 700μm, 710μm, 720μm, 730μm, 740μm, 750μm, 760μm, 770μm, 780μm, 790μm, 또는 800μm의 두께를 가질 수 있다.
폴리올레핀 층(110)은 폴리올레핀 섬유를 포함할 수 있다. 도 5는 본 발명의 일부 실시형태에 따른 폴리올레핀 섬유(500)의 투시단면도를 도시하는 모식도이다. 섬유(500)는 세장형 부재(502) 및 세장형 부재(502) 내에 분산된 미립자 충전제(504)를 포함한다.
세장형 부재(502)는 단일 폴리올레핀 또는 둘 이상의 상이한 폴리올레핀의 블렌드를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서 적외선 투과도를 부여하기 위해, 적외선 흡수가 적은 폴리올레핀 또는 폴리올레핀의 블렌드가 사용될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 적합한 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 다른 열가소성 폴리올레핀 또는 폴리올레핀 엘라스토머를 포함한다. 폴리에틸렌의 경우, 적합한 분자량은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)까지의 범위일 수 있다. 폴리에틸렌은 폴리프로필렌, 폴리염화비닐(PVC), 비닐론, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아미드(예를 들어, 나일론), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에스테르, 폴리불화비닐(PVF), 공중합체, 다른 열가소성 중합체, 천연 중합체 등과 같은 다른 중합체들과 블렌드되거나 또는 이들로 적어도 부분적으로 치환될 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 블렌드(또는 더 일반적으로는 둘 이상의 상이한 폴리올레핀의 블렌드)가 적외선 투과도를 유지하면서 개선된 기계 강도를 부여하기 위해 사용될 수 있고, 예컨대 이 경우 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 조합된 중량에 대한 폴리프로필렌의 중량 백분율은 약 1% 내지 약 60%, 약 1% 내지 약 50%, 약 5% 내지 약 45%, 약 5% 내지 약 40%, 약 5% 내지 약 35%, 약 5% 내지 약 30%, 약 5% 내지 약 25%, 약 5% 내지 약 20%, 또는 약 10%의 범위이다.
일부 실시형태에서, 적합한 폴리올레핀은 9.5μm의 파장에서 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 또는 적어도 약 98%의 적외선 투과율을 가진다. 일부 실시형태에서, 적합한 폴리올레핀은 7-14μm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 또는 적어도 약 95%의 가중 평균 적외선 투과율을 가진다.
상기 논의된 대로, 이러한 적외선-투과 텍스타일의 가시성 색상 외관을 제어하는 것은 어려웠다. 일부 실시형태는 적외선 영역에서 무시할만한 흡수를 가지면서 특정한 가시성 색상을 반사하는 독특한 미립자 충전제(504)를 폴리올레핀 섬유(502)에 혼입함으로써 이 과제를 극복한다.
일부 실시형태에서, 폴리올레핀 내에 분산된 미립자 충전제(504)는 원하는 스펙트럼에서 빛을 선택적으로 산란시키기 위해 텍스타일에 포함된 폴리올레핀 또는 폴리올레핀의 블렌드에 대해 굴절률의 대비를 제공할 수 있다. 특히, 미립자 충전제(504)는 원하는 스펙트럼에서는 빛을 강하게 산란시키지만, 중-적외선 범위에서 낮은 산란을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 미립자 충전제는 약 400nm 내지 약 700nm의 가시 범위의 복사선과 약 700nm 내지 약 4μm의 근-적외선 범위의 복사선을 포함하여 약 300nm 내지 약 4μm 범위의 태양 복사 스펙트럼에서 선택적으로 빛을 산란시킬 수 있는 크기 및 물질 조성을 가지며, 이로써 직사광선하에서 냉각 효과를 제공한다. 다른 실시형태에서, 미립자 충전제는 가시 범위의 특정한 파장 또는 색상을 선택적으로 산란시킬 수 있는 크기 및 물질 조성을 가지며, 이로써 착색 효과를 제공한다.
일부 실시형태에서, 미립자 충전제(504)와 세장형 부재(502) 사이의 굴절률의 상대적 차이는 세장형 부재(502)에 포함된 폴리올레핀 또는 폴리올레핀 블렌드의 굴절률에 대하여 적어도 약 ±1%이다(예를 들어, 589nm에서 측정된 가시광선에 대해). 일 실시형태에서, 미립자 충전제(504)와 세장형 부재(502) 사이의 굴절률의 상대적 차이는 적어도 약 ±5%, 적어도 약 ±8%, 적어도 약 ±10%, 적어도 약 ±15%, 적어도 약 ±20%, 적어도 약 ±25%, 적어도 약 ±30%, 적어도 약 ±35%, 적어도 약 ±40%, 적어도 약 ±45%, 또는 적어도 약 ±50%이다.
일부 실시형태에서, 미립자 충전제(504)와 세장형 부재(502) 사이의 굴절률의 절대적 차이는 세장형 부재(502)에 포함된 폴리올레핀 또는 폴리올레핀 블렌드의 굴절률에 대하여 적어도 약 ±0.01%이다(예를 들어, 589nm에서 측정된 가시광선에 대해). 일 실시형태에서, 미립자 충전제(504)와 세장형 부재(502) 사이의 굴절률의 절대적 차이는 적어도 약 ±0.05, 적어도 약 ±0.10, 적어도 약 ±0.15, 적어도 약 ±0.20, 적어도 약 ±0.25, 적어도 약 ±0.30, 적어도 약 ±0.35, 적어도 약 ±0.40, 적어도 약 ±0.45, 적어도 약 ±0.50, 또는 적어도 약 ±0.55이다. 미립자 충전제(504)의 굴절률은 세장형 부재(502)에 포함된 폴리올레핀 또는 폴리올레핀 블렌드의 굴절률보다 높거나 낮을 수 있다.
일부 실시형태에서, 미립자 충전제(504)는 충전제 물질로 인해 굴절률의 대비를 제공한다. 폴리올레핀 섬유(500) 내에 분산된 미립자 충전제(504)는 가시성 색상을 나타내는 적외선-투과 무기 안료일 수 있다. 충전재의 적합한 물질의 예는 가시 범위의 복사선, 근-적외선 범위의 복사선, 및 중-적외선 범위의 복사선을 포함하여 약 300nm 내지 약 20μm 범위에서 복사선의 흡수가 적은 무기 물질을 포함하며, 예컨대 메탈로이드(예를 들어, 규소), 금속 산화물(예를 들어, 산화아연 및 산화철), 메탈로이드 산화물(예를 들어, 산화규소), 금속 할로겐화물(예를 들어, 브롬화칼륨, 요오드화세슘, 염화칼륨 및 염화나트륨), 금속 황화물(예를 들어, 황화아연), 금속 시안화물(예를 들어, 프러시안 블루) 등을 포함한다. 예를 들어, 미립자 충전제(504)는 산화아연(흰색을 추가할 수 있음), 페로시안화 제2철 또는 "프러시안 블루"(청색을 추가할 수 있음), 산화철(적색을 추가할 수 있음), 규소(검은색 또는 황색을 추가할 수 있음), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
이들 무기 고체는 4μm 내지 14μm의 적외선 파장 영역에서 무시할만한 흡수를 갖지만, 예외적으로 C≡N 신축 진동으로 인해 4.8μm에서 강하고 좁은 프러시안 블루 피크와 표면의 천연 산화규소로 인해 8μm 내지 10μm 근처에서 약하고 넓은 규소 피크를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 적합한 충전제 물질은 9.5μm의 파장에서 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 또는 최대 약 98%의 적외선 투과율을 가진다. 일부 실시형태에서, 적합한 충전제 물질은 7-14μm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 또는 최대 약 95%의 가중 평균 적외선 투과율을 가진다.
충전제는 중-적외선 범위의 복사선 대신 가시 범위와 근-적외선 범위의 복사선을 주로 산란시키는 크기를 가진다. 예를 들어, 충전제는 나노 크기일 수 있고(예를 들어, 나노입자로서), 가시광선의 파장과 비슷한 크기 및 중-적외선 파장 아래의 크기를 가진다. 일부 실시형태에서, 충전제는 약 10nm 내지 약 4,000nm, 약 20nm 내지 약 1,000nm, 약 50nm 내지 약 1,000nm, 약 50nm 내지 약 900nm, 약 50nm 내지 약 800nm, 약 50nm 내지 약 700nm, 약 50nm 내지 약 600nm, 약 50nm 내지 약 500nm, 약 50nm 내지 약 400nm, 약 100nm 내지 약 400nm, 또는 약 500nm 내지 약 1,000nm 범위의 평균 또는 최대 입자 크기를 가진다.
한편, 이 나노규모 크기 범위는 4~14μm의 인체 열 복사 파장보다 훨씬 작다. 따라서, 이들 나노입자는 적외선 광의 강한 산란을 유도하여 착색된 폴리올레핀 혼합물의 적외선 투과도를 감소시키지 않을 것이다. 다른 한편, 특정 크기 범위의 고 굴절률 유전체 또는 반도체 나노입자는 미 이론(Mie Theory)에 근거하여 가시 스펙트럼 범위에서 강한 공명 광 산란을 가질 수 있다. 따라서, 나노규모 치수를 제어함으로써 상이한 가시성 색상이 생성될 수 있다.
예를 들어, 벌크 규소의 검은색과 대조적으로 직경이 100nm 내지 200nm인 규소 나노입자(633nm에서 굴절률 >3.8)는 황색을 나타내며, 이것은 자기 및 전기 쌍극자 모드 양쪽의 여기와 관련된 뚜렷한 미(Mie) 공명반응으로 인한 결과이다. 규소 나노입자와 달리, 프러시안 블루와 산화철 나노입자는 모두 벌크일 때 천연 색상을 나타낸다. 프러시안 블루의 강렬한 파란색은 Fe(II)에서 Fe(III)로의 원자가간 전하 이동(intervalence charge transfer)과 관련되고, 산화철의 암적색은 ~2.2 eV의 광학 밴드 갭에 의해 결정된다. 청색, 적색 및 황색의 세 가지 원색을 가지고 이들을 상이한 비율로 혼합함으로써 가시 스펙트럼에 걸친 모든 상이한 색상들이 창조될 수 있다.
일부 실시형태에서, 입자 크기의 분포는 섬유(500)(및 결과의 직조된 텍스타일)에 원하는 착색을 부여하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 충전제는 크기가 상대적으로 균일할 수 있으며, 예컨대 이 경우 입자 크기의 표준편차는 평균 입자 크기의 약 50% 이하, 약 45% 이하, 약 40% 이하, 약 35% 이하, 약 30% 이하, 약 25% 이하, 또는 약 20% 이하이다. 일부 실시형태에서, 세장형 부재(502) 내의 충전제의 중량 백분율은 적어도 약 0.10%, 적어도 약 10%, 적어도 약 15%, 적어도 약 20%, 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 적어도 약 35%, 적어도 약 40%, 적어도 약 45%, 또는 적어도 약 0.50%이다. 일부 실시형태에서, 텍스타일 내에서 충전제의 수 밀도는 적어도 약 0.1μm3, 적어도 약 0.5μm3, 적어도 약 1μm3, 적어도 약 2μm3, 적어도 약 4μm3, 적어도 약 6μm3, 또는 적어도 약 8μm3이다. 충전제는 규칙적인 또는 불규칙적인 모양일 수 있고, 약 3 이하, 또는 약 3 초과의 애스펙트 비를 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 세장형 부재(502)는 기공을 더 포함할 수 있다. 텍스타일의 기공은 충전제와 함께 원하는 스펙트럼에서 빛의 선택적 산란에 기여할 수 있는 크기일 수 있다. 예를 들어, 기공은 가시광선의 파장과 비슷하고 중-적외선의 파장보다 아래이도록 나노 크기일 수 있다(예를 들어, 나노기공). 일부 실시형태에서, 기공은 약 10nm 내지 약 4,000nm, 약 10nm 내지 약 2,000nm, 약 10nm 내지 약 1,000nm, 약 10nm 내지 약 900nm, 약 10nm 내지 약 800nm, 약 10nm 내지 약 700nm, 약 10nm 내지 약 600nm, 약 10nm 내지 약 500nm, 약 10nm 내지 약 40nm, 또는 약 10nm 내지 약 300nm 범위의 평균 또는 최대 기공 크기를 가진다. 일부 실시형태에서, 기공 크기의 분포는 산란된 복사선의 원하는 파장을 부여하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 기공은 크기가 상대적으로 균일할 수 있으며, 예컨대 이 경우 기공 크기의 표준편차는 평균 기공 크기의 약 50% 이하, 약 45% 이하, 약 40% 이하, 약 35% 이하, 약 30% 이하, 약 25% 이하, 또는 약 20% 이하이다. 기공 크기는, 예를 들어 Barret-Joyner-Halenda 모델을 사용하여 결정될 수 있다. 일부 실시형태에서, 세장형 부재(502) 내에서 기공의 부피 백분율은 적어도 약 5%, 적어도 약 10%, 적어도 약 15%, 적어도 약 20%, 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 적어도 약 35%, 또는 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 또는 적어도 약 70%이다. 일부 실시형태에서, 기공 중 적어도 일부는 상호연결될 수 있으며, 상호연결된 기공들을 통해서 공기 투과성과 전도 및 대류 방열을 증가시킬 수 있다. 기공은 규칙적인 또는 불규칙적인 모양일 수 있고, 약 3 이하, 또는 약 3 초과의 애스펙트 비를 가질 수 있다.
섬유(500)의 형성 동안, 항산화제, 항균제, 착색제 또는 염료, 수분 흡수제(예를 들어, 면), 금속, 목재, 실크, 울 등과 같은 하나 이상의 첨가제가 포함될 수 있다. 하나 이상의 첨가제는 세장형 부재(502)에 포함된 폴리올레핀 또는 폴리올레핀 블렌드 내에 분산될 수 있다.
도 5는 원형 단면 모양을 가진 섬유(500)를 예시하지만, 다엽형, 팔각형, 타원형, 오각형, 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 삼각형, 쐐기형 등과 같은 다양한 다른 규칙적인 또는 불규칙적인 단면 모양을 가진 섬유들도 고려된다. 섬유(500)의 표면은 친수성, 항균성, 착색, 질감 등과 같은 추가적인 특성을 부여하기 위해 화학적으로 또는 물리적으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시되지는 않지만, 친수제로서 폴리도파민(PDA)의 코팅과 같은 코팅이 친수성을 부여하기 위해 섬유(500)의 표면 위에 도포될 수 있다.
폴리올레핀 섬유(500)의 다른 실시형태도 고려된다. 일부 실시형태에서, 폴리올레핀 섬유는 섬유 단일체를 형성하도록 결합되거나 조합된 다수(예를 들어, 둘 이상)의 세장형 부재를 포함한다. 세장형 부재 중 적어도 하나는 그 안에 분산된 미립자 충전제(504)를 포함하며, 세장형 부재들은 동일한 폴리올레핀(또는 동일한 폴리올레핀 블렌드) 또는 상이한 중합체(또는 상이한 중합체 블렌드)를 포함할 수 있다. 세장형 부재는 여러 구성형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 세장형 부재는 코어-시스 구성형태, 바다-섬 구성형태, 행렬 또는 체커보드 구성형태, 세그먼트 파이 구성형태, 사이드 바이 사이드 구성형태, 줄무늬 구성형태 등으로 배열될 수 있다. 중공 구조, 블록 구조, 그래프트 구조 등을 갖는 폴리올레핀 섬유의 추가의 실시형태들도 구현될 수 있다.
일부 실시형태에서, 폴리올레핀 섬유는 미립자 충전제(예를 들어, 적외선-투과 무기 나노입자)가 내부에 분산된 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 이들 두 성분은 컴파운딩 공정을 통해 균일하게 혼합될 수 있으며, 형성된 복합체는 인터레이스드 직물의 직조 또는 편직을 위해 섬유 모양으로 압출될 수 있다. 일부 실시형태에서, 폴리올레핀 섬유는 압출 및 용매 추출 공정에 의해 형성될 수 있다. 특히, 폴리올레핀 또는 폴리올레핀의 블렌드는 파라핀 오일과 같은 용매에 용해되어 혼합물을 형성할 수 있다. 혼합물 중 용매의 부피 백분율은 용매 추출 후 결과의 섬유 내에서 기공의 원하는 부피 백분율을 얻을 수 있도록 선택될 수 있다. 파라핀 오일 대신에 또는 파라핀 오일과 조합하여, 고체 왁스, 미네랄 오일 등과 같은 다른 적합한 액체 용매 또는 고체가 사용될 수 있다. 다음에, 혼합물이 압출 장치(예를 들어, 방사구 또는 주사기)를 통해서 압출됨으로써 섬유에 분산된 용매를 포함하는 폴리올레핀 섬유가 형성될 수 있고, 용매가 추출됨으로써 폴리올레핀 섬유에 나노기공이 남는다. 용매의 추출은 염화메틸렌과 같은 추출제의 화학조에 침지함으로써 수행될 수 있지만, 증발과 같은 다른 방식의 추출도 고려된다.
일단 형성되면, 일부 실시형태의 폴리올레핀 섬유는, 개별 섬유로서 또는 다중-섬유 얀에 포함된 상태로서, 직조된 텍스타일을 형성하기 위해 여러 공정을 거칠 수 있다. 예들은 직조, 편직, 펠팅, 브레이딩, 플레이팅 등을 포함한다. 사용된 공정에 따라서, 플레인, 바스켓, 트윌, 새틴, 헤링본, 및 하운드투스와 같은 직조 패턴, 및 저지, 리브, 퍼, 인터록, 트리코, 라셀과 같은 편직 패턴을 포함하여 다양한 직조 구조가 얻어질 수 있다. 일부 실시형태의 폴리올레핀 섬유는 직조된 텍스타일을 형성하기 위해 다른 섬유(예를 들어, 열가소성 중합체 또는 천연 중합체로 형성된 다른 섬유)와 조합하여 직조될 수 있다.
일부 실시형태의 결과의 적외선-투과 직조 텍스타일(예를 들어, 폴리올레핀 층(110))은 다양한 이점을 나타낼 수 있다. 일부 실시형태에서, 폴리올레핀 층은 9.5μm의 파장에서 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 또는 최대 약 98%의 적외선 투과율을 가진다. 일부 실시형태에서, 텍스타일은 7-14μm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 또는 최대 약 95%의 가중 평균 적외선 투과율을 가진다. 일부 실시형태에서, 텍스타일은 400-700nm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 또는 최대 약 99%의 가시광선에 대한 불투명도([100 - 투과율]로서 백분율로서 표시됨)를 가진다. 일부 실시형태에서, 텍스타일은 적어도 약 0.005　g/cm2/h, 적어도 약 0.008　g/cm2/h, 적어도 약 0.01 g/cm2/h, 적어도 약 0.012　g/cm2/h, 적어도 약 0.014　g/cm2/h, 적어도 약 0.016 g/cm2/h, 또는 최대 약 0.02　g/cm2/h의 수증기 투과율을 가진다. 일부 실시형태에서, 텍스타일은 적어도 약 10　cm3/s/cm2, 적어도 약 20　cm3/s/cm2, 적어도 약 30 cm3/s/cm2, 적어도 약 40　cm3/s/cm2, 적어도 약 50　cm3/s/cm2, 적어도 약 60 cm3/s/cm2, 또는 최대 약 80　cm3/s/cm2의 공기 투과성을 가진다. 일부 실시형태에서, 텍스타일은 적어도 약 10　N, 적어도 약 20　N, 적어도 약 30　N, 적어도 약 40 N, 적어도 약 50　N, 또는 최대 약 60　N의 인장 강도를 가진다.
도 1 내지 4에서 예시된 대로, 일부 실시형태의 적외선-투과 직조 텍스타일(예를 들어, 폴리올레핀 층(110))은 단층 옷감의 단층으로서, 또는 다층 옷감의 다수(예를 들어, 둘 이상)의 층 중에서, 의류 직물(예를 들어, 100, 200, 300, 400)에 혼힙될 수 있다. 다층 옷감의 경우, 적외선-투과 직조 텍스타일은 하나 이상의 추가적인 층, 예컨대 다른 텍스타일 소재(예를 들어, 면 또는 폴리에스테르)의 하나 이상의 층과 적층되거나 조합될 수 있다. 결과의 옷감은 의복 및 신발과 같은 여러 의류 물품, 뿐만 아니라 의료 제품과 같은 다른 제품들에도 사용될 수 있다.
다공성 폴리올레핀 막(120)
도 1 및 2에서 예시된 의류 직물(100 및 200)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 이들의 조합과 같은 폴리올레핀을 포함하는 다공성 폴리올레핀 막(120)을 포함할 수 있다. 다공성 폴리올레핀 막(120)은 하기 설명된 다공성 금속 필름(130)의 외부 표면을 지지하고 덮을 수 있다.
일 실시형태에서, 다공성 폴리올레핀 막(120)은 5μm 내지 500μm, 5μm 내지 400μm, 5μm 내지 300μm, 5μm 내지 200μm, 5μm 내지 100μm, 5μm 내지 90μm, 5μm 내지 80μm, 5μm 내지 70μm, 5μm 내지 60μm, 5μm 내지 50μm, 5μm 내지 40μm, 5μm 내지 30μm, 5μm 내지 20μm, 10μm 내지 15μm, 10μm 내지 20μm, 10μm 내지 25μm, 10μm 내지 30μm, 10μm 내지 35μm, 또는 10μm 내지 40μm 범위의 두께를 가질 수 있다.
일 실시형태에서, 다공성 폴리올레핀 막(120)은 9.5μm의 파장에서 적어도 38%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 55%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 또는 적어도 95%의 적외선 투과율을 가질 수 있다.
일 실시형태에서, 다공성 폴리올레핀 막(120)은 10nm 내지 4,000nm, 50nm 내지 1,000nm, 50nm 내지 900nm, 50nm 내지 800nm, 50nm 내지 700nm, 50nm 내지 600nm, 50nm 내지 500nm, 50nm 내지 400nm, 50nm 내지 300nm, 50nm 내지 200nm, 또는 50nm 내지 100nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공(122)을 가질 수 있다. 다공성 폴리올레핀 막(120)의 기공은 공기 투과성을 허용한다. 또한, 약 400nm 내지 약 700nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공은 가시광선을 산란시킬 수 있고, 육안으로 볼 때 해당 층을 불투명하게 보이도록 한다. 기공 크기는 적외선 파장(~9μm)보다 훨씬 작을 수 있지만, 다공성 폴리올레핀 막(120)은 적외선을 여전히 잘 투과시킨다.
다공성 폴리올레핀 막(120) 내에서 기공(122)의 부피 백분율은 적어도 약 5%, 적어도 10%, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 25%, 적어도 30%, 적어도 35%, 적어도 40%, 적어도 45%, 적어도 50%, 적어도 55%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 또는 적어도 75%일 수 있다.
다공성 금속 필름(130)
도 1 내지 4에서 예시된 의류 직물(100, 200, 300, 및 400)은 알루미늄, 은, 구리, 니켈, 금, 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들의 합금으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 다공성 금속 필름(130)을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 다공성 금속 필름(130)은 상이한 금속 조합의 이중층 또는 삼중층을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 다공성 금속 필름(130)은 10nm 내지 800nm, 10nm 내지 700nm, 10nm 내지 600nm, 10nm 내지 500nm, 50nm 내지 100nm, 50nm 내지 200nm, 50nm 내지 300nm, 50nm 내지 400nm, 100nm 내지 200nm, 100nm 내지 300nm, 100nm 내지 400nm, 또는 100nm 내지 500nm 범위의 두께를 가질 수 있다.
다공성 금속 필름(130)은 9.5μm의 파장에서 적어도 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 또는 95%의 적외선 반사율을 가질 수 있다.
통기성을 제공하면서 원하는 반사율을 유지하기 위해 다공성 금속 필름(130)은 적외선 파장보다 작지만 물 분자보다 큰 기공(132)을 가질 수 있다. 이것은 다른 복사 가열 텍스타일, 예컨대 금속 코팅이 너무 조밀해서 통기성이 없는 경우(예를 들어, 마일러 담요) 또는 너무 희소해서 반사율이 높은 경우(예를 들어, 옴니히트)의 한계를 극복한다. 일 실시형태에서, 다공성 금속 필름(130)은 10nm 내지 4,000nm, 50nm 내지 1,000nm, 50nm 내지 900nm, 50nm 내지 800nm, 50nm 내지 700nm, 50nm 내지 600nm, 50nm 내지 500nm, 50nm 내지 400nm, 50nm 내지 300nm, 50nm 내지 200nm, 또는 50nm 내지 100nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공(132)을 가질 수 있다.
또한, 다공성 금속 필름의 구조는 반사율과 통기성에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 상기 설명된 범위의 기공 크기를 가진 다공성 금속 필름은 필름이 고립된 섬 형태인 경우 원하는 범위 아래의 반사율을 나타낼 수 있다. 그러나, 상호연결된 메시 형태의 다공성 금속 필름은 동일한 적용 밀도에서 고립된 섬 형태의 필름보다 훨씬 높은 반사율을 가진다. 따라서, 일부 실시형태에서, 다공성 금속 필름(130)은 최적 반사율 및 통기성을 제공할 수 있는 상호연결된 다공성 메시이다.
일부 실시형태(예를 들어, 도 1 및 2에 도시된 실시형태)에서, 다공성 금속 필름(130)은 다공성 폴리올레핀 막(120)의 내부 표면(125)에 추가될 수 있다. 다른 실시형태(예를 들어, 도 3 및 4에 도시된 실시형태)에서, 다공성 금속 필름(130)은 폴리올레핀 층(110)의 내부 표면(115)에 추가될 수 있다. 어느 경우에나, 다공성 금속 필름(130)은 물리증착법, 예컨대 전자-빔 물리증착 또는 스퍼터링 증착을 통해서 증착될 수 있다.
텍스타일 층(140)
도 1 내지 4에서 예시된 의류 직물(100, 200, 300, 및 400)은 면, 폴리에스테르, 실크, 울, 다운, 레이온, 린넨, 나일론, 헴프 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 직물(142)을 포함하는 텍스타일 층(140)을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 텍스타일 층(142)은 부직, 직조, 편직, 크로쉐티드, 펠트, 또는 브레이드 형태일 수 있다. 이 텍스타일 층(140)은 의류 직물의 기계 강도를 증진시킬 수 있고, 착용의 쾌적함 및 열 전도에 대한 절연성을 유지할 수 있다.
본 발명은 효과적인 인체 냉각 및 가온을 위해 방열을 조절할 뿐만 아니라, 색상 다양성 및 매력의 손상 없이 쾌적함과 내구성을 제공하는 개선된 분광선택적 의류 직물을 제공한다는 것이 전술한 설명으로부터 인정되어야 한다.
특정 방법, 장치 및 재료가 설명되지만 설명된 것들과 유사하거나 등가인 임의의 방법 및 재료가 본 실시형태의 실시나 테스트에 사용될 수 있다. 달리 정의되지 않는다면 여기 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 실시형태가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
"한" 및 "적어도 하나의"라는 용어는 지정된 요소 중 하나 이상을 포함한다. 즉, 특정 요소 2개가 존재하면 이들 요소 1개도 존재하므로 "한" 요소가 존재하는 것이다. "복수의" 및 "복수"라는 용어는 지정된 요소 중 둘 이상을 의미한다. 요소 목록의 마지막 두 개 사이에 사용된 "또는"이라는 용어는 나열된 요소 중 임의의 하나 이상을 의미한다. 예를 들어, "A, B, 또는 C"라는 문구는 "A, B, 및/또는 C"를 의미하고, 이것은 "A", "B", "C", "A 및 B", "A 및 C", "B 및 C" 또는 "A, B 및 C"를 의미한다. "결합된"이라는 용어는 일반적으로 물리적으로 결합되거나 연결된 것을 의미하며, 특정한 반대되는 말이 없는 한 결합된 항목들 사이의 중간 요소의 존재를 배제하지 않는다.
추가의 설명 없이, 당업자는 이어진 설명을 사용하여 본 발명을 최대한으로 제조 및 사용할 수 있다고 믿어진다. 본 실시형태의 다른 목적, 특징, 및 이점들은 하기의 구체적인 실시예로부터 명백해질 것이다. 구체적인 실시예는 특정 실시형태를 나타내지만 단지 예시로서만 제공된다. 따라서, 본 발명은 이 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해질 수 있는 본 발명의 사상 및 범위 내의 다양한 변화 및 변형을 또한 포함한다. 하기 실시예는 단지 예시일 뿐이며 어떤 방식으로도 본 발명을 제한하지 않는다.
실시예
실시예 1: 무기-유기 바탕질을 가진 분광선택적 의류 직물
물질 특성과 구조광자 공학의 조합을 사용하여 산화아연(ZnO) 나노입자를 나노다공성 폴리에틸렌(PE)에 매립함으로써 선택적 스펙트럼 반응을 갖는 의류 직물을 개발했다.
ZnO-PE 층은 약 104 W/m2(사람 피부와 유사)의 발열량을 갖는 피부-모의 히터를 허용하며 약 10℃를 초과하는 과열을 피할 수 있음을 실험적으로 보여주었다. 이것은 약 900　W/m2를 넘는 최대 일사량을 가진 전형적인 실외 환경에서 면과 같은 일반적인 텍스타일과 비교하여 약 200　W/m2를 초과하는 냉각 전력에 상응한다. 또한, 땀 증발이 작용할 때 복사 냉각 텍스타일은 면과 비교하여 최대 약 8℃까지 피부-모의 열의 과열을 피할 수 있다. 이들 결과는 수동적 실외 냉각을 위해 텍스타일 복사 특성을 선택적으로 재단할 수 있는 탁월한 능력을 증명한다.
약 34℃의 피부 온도에서 인체는 약 7 내지 14μm(약 9.5μm의 파장에서 최대 방출)의 중-적외선 범위에서 주로 열 복사선을 방출하며, 순 복사 전력-밀도는 약 100 W/m2이다. 면(흰색)과 같은 전형적인 텍스타일은 약 60%의 평균 일광 반사율을 가지며, 이로써 일사량 전력의 대부분이 피부에 의해 흡수될 수 있다. 동시에 면의 낮은 적외선 투과율은 인체 열 복사선의 효율적인 방열을 방해한다.
반면, 태양 복사와 인체 열 복사 스펙트럼 사이의 한계 중첩 때문에, 분광선택적 복사 텍스타일(강한 일광 반사율과 높은 중-적외선 투과율을 갖는)은 실외 냉각을 위한 복사 전달의 입사를 줄이면서 방출을 증진시킬 수 있다.
지방족 C-C 및 C-H 결합을 가진 폴리에틸렌은 적외선-투과성이며, 실내 냉각을 위해 인체 복사선을 실질적으로 완전히 전도할 수 있다. 그것의 일광 반사율은 약 1.5의 상대적으로 낮은 굴절률로 인해 실외용으로는 만족스럽지 않다. 무기 고체는 전형적으로 중합체보다 높은 굴절률을 가진다. 예를 들어, 산화아연은 굴절률이 약 2이고, 또한 가시 파장(약 400nm)에서 최대 중-적외선 파장(약 16μm)까지는 거의 흡수하지 않는다. 이들의 물질 특성은 산화아연(ZnO)과 폴리에틸렌(PE)의 조합을 실외 냉각 목적을 위해 원하는 복사 선택성을 구성하기 위한 기본 재료로서 적합하게 만든다.
분광선택적 복사 특성을 유도하기 위해 구조광자 공학을 사용하여 무기-유기 바탕질 설계을 위한 수치 최적화를 수행했다. 0.1μm 미만 또는 1μm 초과의 입자 크기에서 구형 산화아연의 산란 단면적은 전체 파장 범위에 걸쳐서 전부 작거나 전부 크며, 그 결과 스펙트럼에 걸쳐서 선택성이 낮게 된다. 0.1μm 내지 1μm의 입자 크기(태양광의 파장 범위와 비슷함)에서는 강한 미(Mie) 산란이 발생했고, 이것은 중-적외선 범위의 산란은 적게 유지된 상태에서 가시 범위와 근-적외선 범위에서 산란을 유의하게 증가시켰다. 이 결과는 약 0.1μm 내지 약 1μm 이내에서 산화아연 입자 크기의 적절한 선택은 가시광선과 근-적외선에서 높은 반사율과 중-적외선에서 높은 투과율을 제공한다는 것을 시사한다. 또한, 일광 반사율과 중-적외선 투과율에 대한 산화아연 입자 크기 및 밀도의 효과를 결정하기 위해 상세한 계산을 수행했다. 입자 크기 및 밀도의 증가에 따라 일광 반사율을 증가하고 중-적외선 투과율은 감소했으며, 이로써 최적화된 영역이 드러났다.
수치 최적화로부터 지침이 주어지면, 산화아연 입자와 용융 폴리에틸렌을 파라핀 오일 중에서 ZnO:PE = 약 2:5(PE 대 오일의 비는 약 1 내지 5였다)의 중량비로 혼합하여 나노다공성 ZnO/PE 텍스타일을 제작했고, 다음에 이 복합체 혼합물을 얇은 필름으로 용융 압착하고, 염화메틸렌으로 필름으로부터 파라핀 오일을 추출했다. 결과의 ZnO/PE 필름은 일광 아래에서 흰색을 나타냈으며, 이것은 모든 각도에서 모든 가시광선의 강한 산란을 시사한다. 주사 전자 현미경 검사는 ZnO 입자들이 폴리에틸렌 바탕질에 무작위 매립된 텍스타일(기공 점유 부피가 약 20% 내지 약 30%이다)의 다공성 구조를 드러냈다. 엑스선 현미경을 사용한 텍스타일 샘플의 엑스선 컴퓨터 단층촬영 스캔은 전체 부피 내에 산화아연 입자의 균일한 분포를 나타냈다. (동적 광산란을 사용한) 특성화된 입자 직경은 주로 약 0.3μm 내지 0.8μm, 최대 약 0.5μm인 것으로 밝혀졌으며, 이것은 수치적으로 최적화된 입자 크기와 일치한다.
ZnO/PE 텍스타일의 적외선 반사율(ρ) 및 투과율(τ)은 확산 금 통합 구를 구비한 FTIR 분광계(Thermo Scientific Model　6700)를 사용하여 측정했다(PIKE 기술). 다음에, 식 ε = 100% - ρ - τ을 사용하여 적외선 방사율(ε)을 계산했다. 측정된 스펙트럼은 태양광 영역에서 약 90%를 초과하는 높은 반사율 및 인체 열 복사선이 집중된 약 7 내지 14μm에서 약 80%의 높은 투과율을 나타냈다. 따라서, ZnO/PE 복합체는 낮은 열 방사율(대신 높은 열 투과율)과 강한 일광 반사율을 가졌다. 가시 불투명도는 UV-가시 분광계(Agilent, Cary 6000i)에 의해 측정했다.
ZnO/PE 텍스타일의 실외 성능을 피부-모의 히터를 사용하여 테스트했다. 측정 셋업은 피부-모의 히터, 모의 피부 온도를 측정하기 위한 히터 표면의 열전대, 및 모의 피부를 덮는 텍스타일 샘플을 포함했다. 바닥으로의 열 손실을 방지하기 위해 폼 위에 히터를 배치했다. 약 104 W/m2의 가열 전력 투입량을 히터에 적용해서 피부의 대사 발열량을 시뮬레이션했다. 피부-모의 히터의 실시간 온도를 약 4시간 동안 기록했고, 전체 셋업은 직사광선 아래에 두고 공기에 노출시켰다. 바람에 의한 대류 및 약 910　W/m2의 최대 일사량 아래에서, ZnO/PE로 덮인 피부-모의 히터는 약 33.5℃의 온도를 나타냈으며, 이것은 맨 피부-모의 히터(53.1℃) 또는 흰색 면으로 덮인 피부-모의 히터(45.6℃)보다 훨씬 더 낮은 값이다. 실제로, 텍스타일 샘플이 없는 피부-모의 히터의 온도는 햇빛과 그늘 양쪽에서 동일했고, 이것은 측정된 온도 차이가 텍스타일의 효과로 인한 것임을 확인한다. ZnO-PE로 덮인 피부-모의 히터에서 현저히 낮은 온도는 ZnO/PE 텍스타일의 탁월한 냉각 전력을 예시한다. 개선된 냉각 전력은 태양으로부터의 열 입사를 감소시키는 높은 일광 반사, 뿐만 아니라 복사 열 방출을 증진시키는 인체 열 복사선의 높은 투과율에 의한 것이다. 열 전달 모델 분석을 사용하여, 약 34℃의 피부 온도를 달성하기 위한 텍스타일 샘플의 추가적인 필요 냉각 전력을 계산했다. 면으로 덮인 피부-모의 히터는 약 116　W/m2 내지 약 219　W/m2의 추가 냉각 전력을 나타냈고, 맨 피부-모의 히터는 약 305　W/m2 내지 약 454 W/m2의 추가 냉각 전력을 나타냈다. 한편, ZnO/PE 텍스타일은 피부-모의 히터를 수동적으로 냉각시켜 추가 냉각 전력의 공급 없이도 온도를 34℃ 약간 아래로 유지할 수 있었다.
또한, 증발 냉각 전력은 이 차이를 보상하지 못했다. 땀 증발을 고려하기 위해 히터 상부에 물에 적신 다공성 층을 두고 바람에 의한 대류 및 약 약 900　W/m2 내지 약 1050　W/m2의 일사량 아래에서 실시간 실외 측정을 수행했다. 땀 증발 효과를 추가한 상태에서 ZnO/PE 텍스타일은 피부-모의 히터의 온도를 약 34℃로 유지했고, 면으로 덮인 피부-모의 히터 및 맨 피부-모의 히터는 각각 약 5℃ 내지 약 8℃ 및 약 9℃ 내지 약 15℃까지 과열하는 것으로 관찰되었다.
실시예 2: 금속화된 폴리에틸렌 및 면을 가진 분광선택적 의류 직물
다공성 폴리에틸렌 막 위에 다공성 알루미늄 필름을 도금한 다음, 금속화된 폴리에틸렌 막(PE/Al)과 편직 또는 직조된 면(PE/Al/면)을 라미네이트함으로써 의류 직물을 제작했다.
피부-모의 히터를 사용하여 PE/Al/면 의류 직물의 실외 성능을 테스트했다. 테스트를 위해, 전원(Keithley　2400)에 연결된 히터(Omega, 72　cm2)에 의해 피부를 시뮬레이션했다. 리본 타입 열접점 열전대(Omega, 0.3mm 직경, K-타입)를 모의 피부의 상부 표면과 접촉시켜 피부 온도를 측정했다. 피부 히터에 의해 생성된 열이 환경으로 전달되는 것을 보장하기 위해 모의 피부 히터 아래에 가드 히터와 절연 폼을 배치했다. 열이 테이블로 아래쪽으로 전도되는 것을 피하기 위해 가드 히터의 온도를 피부 히터와 동일하게 설정했다. 전체 장치는 챔버에 봉입되었고, 챔버 내부의 주위 온도를 제어했다.
피부 히터의 전력 밀도는 73　W/m2로 설정했으며, 이것은 25℃의 주위 온도에서 33.5℃의 피부 온도를 생성했다. 피부가 텍스타일 샘플(5cm x 7cm)로 덮였을 때, 피부 온도를 33.5±0.1℃로 유지하는 위해 필요한 정류-상태 주위 온도를 측정했다.
이들 측정은 PE/Al 층의 우수한 가온 성능을 확인했다. 직조된 PE/Al/면 샘플과 편직된 PE/Al/면 샘플은 직조 및 편직 면 샘플보다 탁월한 가온 성능을 나타냈다. 더 구체적으로, 직조된 PE/Al/면 직물은 주위 온도가 11.1℃일 때 피부 온도를 33.5℃로 유지할 수 있었고, 이것은 피부 히터가 직조된 면 샘플로 덮였을 때 동일한 피부 온도를 유지하기 위해 필요한 주위 온도보다 7.2℃ 더 낮은 값이었다. 유사하게, 편직된 PE/Al/면 직물은 주위 온도가 10.5℃일 때 피부 온도를 33.5℃로 유지할 수 있었고, 이것은 피부 히터가 편직된 면 샘플로 덮였을 때 동일한 피부 온도를 유지하기 위해 필요한 주위 온도보다 8.5℃ 더 낮은 값이었다. 따라서, PE/Al/면 의류 샘플은 일반적인 면과 비교하여 우수한 가온 특성을 나타냈다.
의류 직물의 세탁 내구성을 테스트하기 위해, 샘플을 깨끗한 물(400ml)에 넣고 자기교반 핫 플레이트(Torrey Hills Technologies, LLC)로 500rpm 및 50℃에서 30분 동안 교반시켰다. 우리는 직물 샘플이 원래 성능을 유지하고 박리되거나 파손되지 않았음을 발견했다.
우리는 ASTM E96에 기초한 테스트 과정을 사용하여 의류 직물의 수증기 투과율을 테스트했다. 100mL 배지 병(Fisher Scientific)에 증류수 60mL를 채우고 오픈-탑 캡과 실리콘 개스킷(Corning)을 사용하여 직물 샘플로 밀봉했다. 다음에, 밀봉된 병을 35℃ 및 30%±10% 상대 습도에서 12시간 동안 환경 챔버에 넣어 두었다. 샘플과 함께 병의 총 질량을 주기적으로 측정했다. 다음에, 증발된 물에 상응하는 감소된 질량을 노출 면적(7　cm2)으로 나누어 수증기 투과율을 유도했다. 샘플 직물은 직조된 면 샘플(0.187　g/cm2)과 유사한 우수한 공기 유연성 및 수증기 투과율을 갖는다는 것이 밝혀졌다. 더 구체적으로, 편직된 PE/Al/면 샘플은 0.178 g/cm2의 수증기 투과율을 나타냈고, 직조된 PE/Al/면 샘플은 0.181 g/cm2의 수증기 투과율을 나타냈다.
실시예 3: 무기 안료 입자를 가진 분광선택적 의류 직물
우리는 안료로서 적외선-투과 무기 나노입자 및 가요성 중합체 호스트로서 폴리에틸렌을 선택했다. 선택된 적외선-투과 무기 고체는 프러시안 블루(PB), 산화철(Fe2O3) 및 실리콘(Si)을 포함했다. 컴파운딩 과정을 이용하여 나노입자를 용융 폴리에틸렌 펠트와 180℃에서 기P적으로 혼합해서 균일한 무기-고체-중합체 복합체를 생성했다. 1% 나노입자의 질량비에서, 복합체는 임의의 모양으로의 성형을 위한 우수한 열 가공성을 유지했고, 가시 범위 및 적외선 범위에서 만족할만한 광학 특성을 나타냈다.
입자 크기는 20nm 내지 1,000nm 범위에서 선택되었다. 이 나노규모 크기 범위는 4-14μm의 인체 열 복사 파장보다 훨씬 더 작다. 따라서, 나노입자는 적외선 빛의 강한 산란을 유도하거나 폴리에틸렌 혼합물의 적외선 투과도를 감소시킬 것으로 예상되지 않았다. 실제로, 푸리에 변환 적외선 분광법 측정은 무기 고체가 약 4μm 내지 약 14μm의 적외선 파장 영역에서 무시할만한 흡광도를 가졌음을 나타냈으며, 단 C≡N 신축 진동으로 인해 4.8μm에서 프러시안 블루의 강하고 좁은 피크와 표면의 천연 산화규소로 인해 8μm 근처 내지 10μm 근처에서 규소의 약하고 넓은 피크가 나타났다.
동시에, 미(Mie) 이론에 근거하면, 특정 크기 범위의 높은 굴절률의 유전체 또는 반도체 나노입자는 가시 스펙트럼 범위에서 강한 공명 광 산란을 가질 수 있다. 결과적으로, 무기 입자의 나노규모 치수를 제어함으로써 상이한 가시성 색상이 생성될 수 있다. 예를 들어, 벌크 규소의 검은색과 대조적으로, 직경이 100nm 내지 200nm인 규소 나노입자(633nm에서 굴절률 3.8 미만)는 황색을 나타내며, 이것은 자기 및 전기 쌍극자 모드 양쪽의 여기와 관련된 뚜렷한 미(Mie) 공명반응으로 인한 결과이다. 프러시안 블루와 산화철 나노입자는 모두 벌크일 때 천연 색상을 나타낸다. 프러시안 블루의 강렬한 파란색은 Fe(II)에서 Fe(III)로의 원자가간 전하 이동과 관련되고, 산화철의 암적색은 약 2.2 eV의 광학 밴드 갭에 의해 결정된다. 청색, 적색 및 황색의 세 가지 원색을 가지고 이들을 상이한 비율로 혼합함으로써 가시 스펙트럼에 걸친 모든 상이한 색상들이 창조될 수 있다.
폴리에틸렌 중합체 바탕질 내부에 안료 나노입자의 균일한 분포로 인해, 성형된 PB-PE, Fe2O3-PE, 및 Si-PE 복합체 막은 약 100μm의 막 두께에서 각각 청색, 적색 및 황색의 균일하고 강렬한 색상을 나타냈다. 복합체의 자외선-가시선(UV-VIS) 분광법 측정은 450nm, 600nm 및 750nm 근처에서 우세한 반사 파장을 드러냈으며, 이것은 각각 프러시안 블루, 산화철 및 규소 나노입자의 원래 색상과 잘 일치한다. 가시광선의 강한 반사 및 흡수는 가시 범위에서 80%를 초과하는 불투명도(1 - 정반사 투과율로서 정의됨)를 가져왔다. 또한, 적외선 영역에서 착색된 복합체는 모두 약 80%의 높은 투과도를 나타냈고, 이것은 복사 냉각 효과를 달성하기 위해 신체 복사열이 환경으로 전도되는 것을 허용한다.
착색된 폴리에틸렌 복합체를 고 처리량 용융 방사기를 사용하여 얀으로 압출했다. 안료 나노입자들은 섬유 내부에 균일하게 매립되었다. 기계 강도 테스트는 착색된 폴리에틸렌 복합체 얀이 일반적인 의류 직물에 사용된 면 얀과 비슷한 약 1.9　N 내지 약 2.8　N의 최대 인장력을 견딜 수 있음을 나타냈다.
얀의 기계 강도는 이 얀을 우수한 통기성, 부드러움 및 기계 강도를 가진 대규모의 인터레이스드 직물로 더 편직하는 것을 가능하게 했다. 인터레이스드 편직 패턴의 통합시에, 착색된 폴리에틸렌 복합체 직물은 약 80%의 적외선 투과율을 유지했고, 이것은 평면 고체 막과 대략 동일했다.
또한, 착색된 폴리에틸렌 직물의 안정성 및 내구성을 유도 결합 플라즈마 질량분석기를 사용하여 세탁 전후 Fe, K, Si의 농도를 측정함으로써 평가했다. 이온 농도의 무시할만한 변화는 프러시안 블루, 산화철 및 규소 나노입자가 폴리에틸렌 중합체 바탕질에 의해 단단히 싸여있음을 확인하며, 이로써 세탁 주기를 견딜 수 있고, 안료 나노입자가 물로 방출되지 않고 원래 색상을 유지할 수 있다.
마지막으로, 우리는 착색된 폴리에틸렌 텍스타일의 열 성능을 특성화했다. 고무 절연된 가요성 히터를 사용하여 피부의 발열을 시뮬레이션햇고, 상이한 텍스타일 샘플로 덮였을 때 그것의 온도 반응을 기록했다. 전체 셋업은 챔버에 봉입되었고, 챔버 내부의 주변 공기 온도는 25℃로 일정하게 유지했다. 인체 대사 발열량과 비슷한 80　W/m2의 가열 전력 밀도에서 맨 피부 히터는 33.5℃의 온도를 나타냈다. 피부 히터가 일반적인 면 텍스타일로 덮였을 때 온도는 36.5℃까지 증가했다. PB-PE, Fe2O3-PE 및 Si-PE 텍스타일로 덮였을 때는 피부 온도가 34.7 내지 34.9℃ 범위에서 측정되었으며, 이것은 면과 비교하여 1.6 내지 1.8℃만큼 인체를 수동적으로 냉각시키는 직물의 능력을 증명한다. 이러한 냉각 효과는 비-착색 나노다공성 폴리에틸렌과 유사하며, 이것은 복사 텍스타일의 착색을 위해 적외선-투과 안료 나노입자를 사용한 것의 효능을 더 확인한다.
발명의 양태
제1 양태: 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 섬유 내에 분산된 미립자 충전제를 포함하는 외부층으로서, 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 갖는 외부층; 다공성 폴리올레핀 막의 내부 표면 상의 다공성 금속 필름을 포함하는 중간층으로서, 다공성 폴리올레핀 막은 외부층의 내부 표면에 결합되고 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 가지며, 다공성 금속 필름은 9.5μm의 파장에서 적어도 40%의 적외선 반사율을 갖는 중간층; 및 다공성 금속 필름의 내부 표면에 결합된 내부층으로서, 면, 폴리에스테르, 실크, 울, 다운, 레이온, 린넨, 나일론, 헴프, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 직물을 포함하는 내부층을 포함하는 의류 직물로서, 미립자 충전제는 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 입자 크기를 가지며, 메탈로이드, 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황화물, 또는 금속 시안화물 중 적어도 하나를 포함하고, 다공성 금속 필름은 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공을 갖는, 의류 직물.
제2 양태: 제1 양태에 있어서, 중간층은 다공성 폴리올레핀 막의 외부 표면에서 9.5μm의 파장에서 5% 내지 60% 범위의 적외선 방사율을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제3 양태: 제2 양태에 있어서, 미립자 충전제는 산화아연, 페로시안화 제2철, 산화철, 또는 규소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제4 양태: 제3 양태에 있어서, 다공성 금속 필름은 알루미늄, 은, 구리, 니켈, 금, 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들의 합금으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제5 양태: 제4 양태에 있어서, 다공성 폴리올레핀 막은 5μm 내지 500μm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제6 양태: 제5 양태에 있어서, 다공성 금속 필름은 10nm 내지 800nm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제7 양태: 제6 양태에 있어서, 내부층은 부직, 직조, 편직, 크로쉐티드, 펠트, 또는 브레이드 형태이고, 외부층은 부직, 직조, 편직, 크로쉐티드, 펠트, 또는 브레이드 형태인 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제8 양태: 제7 양태에 있어서, 폴리올레핀 섬유 내의 미립자 충전제의 중량 백분율은 적어도 0.10%인 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제9 양태: 제8 양태에 있어서, 다공성 폴리올레핀 막은 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제10 양태: 제9 양태에 있어서, 다공성 폴리올레핀 막에서 기공의 부피 백분율은 적어도 5%인 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제11 양태: 제10 양태에 있어서, 다공성 금속 필름은 상호연결된 메시 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제12 양태: 제11 양태에 있어서, 의류 직물은 적어도 0.005 g/cm2/h의 수증기 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제13 양태: 제12 양태에 있어서, 의류 직물은 400nm 내지 700nm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 40%의 가시광선에 대한 불투명도를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제14 양태: 제13 양태에 있어서, 외부층은 50μm 내지 약 800μm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제15 양태: 제14 양태에 있어서, 미립자 충전제는 적색, 오렌지색, 황색, 녹색, 청색, 보라색, 검은색, 및 흰색으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 가시성 색상을 반사하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제16 양태: 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 섬유 내에 분산된 미립자 충전제를 포함하는 제1 층으로서, 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 갖는 제1 층; 제1 다공성 폴리올레핀 막의 내부 표면 상의 제1 다공성 금속 필름을 포함하는 제2 층으로서, 제1 다공성 폴리올레핀 막은 제1 층의 내부 표면에 결합되고 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 가지며, 제1 다공성 금속 필름은 9.5μm의 파장에서 적어도 40%의 적외선 반사율을 갖는 제2 층; 제1 다공성 금속 필름의 내부 표면에 결합된 제3 층으로서, 면, 폴리에스테르, 실크, 울, 다운, 레이온, 린넨, 나일론, 헴프, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 직물을 포함하는 제3 층; 제2 다공성 폴리올레핀 막의 외부 표면 상의 제2 다공성 금속 필름을 포함하는 제4 층으로서, 제2 다공성 금속 필름은 제3 층의 내부 표면에 더 결합되고 9.5μm의 파장에서 적어도 40%의 적외선 반사율을 가지며, 제2 다공성 폴리올레핀 막은 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 갖는 제4 층; 및 제2 다공성 폴리올레핀 막의 내부 표면에 결합된 제5 층으로서, 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 섬유 내에 분산된 미립자 충전제를 포함하고 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 갖는 제5 층을 포함하는 의류 직물.
제17 양태: 제16 양태에 있어서, 제2 층은 제1 다공성 폴리올레핀 막의 외부 표면에서 9.5μm의 파장에서 5% 내지 60% 범위의 적외선 방사율을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제18 양태: 제17 양태에 있어서, 제1 및 제5 층의 각각에서 미립자 충전제는 메탈로이드, 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황화물, 또는 금속 시안화물 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제19 양태: 제18 양태에 있어서, 제1 및 제5 층의 각각에서 미립자 충전제는 산화아연, 페로시안화 제2철, 산화철, 또는 규소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제20 양태: 제19 양태에 있어서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름은 각각 알루미늄, 은, 구리, 니켈, 금, 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들의 합금으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제21 양태: 제20 양태에 있어서, 제1 및 제2 다공성 폴리올레핀 막은 5μm 내지 500μm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제22 양태: 제21 양태에 있어서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름은 각각 10nm 내지 800nm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제23 양태: 제22 양태에 있어서, 제1 층, 제3 층, 및 제5 층은 각각 부직, 직조, 편직, 크로쉐티드, 펠트, 또는 브레이드 형태인 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제24 양태: 제23 양태에 있어서, 제1 및 제5 층의 각각에서 미립자 충전제는 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제25 양태: 제24 양태에 있어서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름은 각각 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제26 양태: 제25 양태에 있어서, 제1 및 제5 층의 각각에서 폴리올레핀 섬유 내의 미립자 충전제의 중량 백분율은 적어도 0.10%인 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제27 양태: 제26 양태에 있어서, 제1 및 제2 다공성 폴리올레핀 막은 각각 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제28 양태: 제27 양태에 있어서, 제1 및 제2 다공성 폴리올레핀 막의 각각 내에서 기공의 부피 백분율은 적어도 5%인 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제29 양태: 제28 양태에 있어서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름은 각각 상호연결된 메시 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제30 양태: 제29 양태에 있어서, 의류 직물은 적어도 0.005 g/cm2/h의 수증기 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제31 양태: 제30 양태에 있어서, 의류 직물은 400nm 내지 700nm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 40%의 가시광선에 대한 불투명도를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제32 양태: 제31 양태에 있어서, 제1 층 및 제5 층은 각각 50μm 내지 800μm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제33 양태: 제32 양태에 있어서, 제1 및 제5 층의 각각에서 미립자 충전제는 적색, 오렌지색, 황색, 녹색, 청색, 보라색, 검은색, 및 흰색으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 가시성 색상을 반사하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제34 양태: 폴리올레핀 층의 내부 표면 상의 다공성 금속 막을 포함하는 외부층으로서, 폴리올레핀 층은 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 섬유 내에 분산된 미립자 충전제를 포함하고 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 가지며, 다공성 금속 필름은 9.5μm의 파장에서 적어도 40%의 적외선 반사율을 갖는 외부층; 및 다공성 금속 필름의 내부 표면에 결합된 내부층으로서, 면, 폴리에스테르, 실크, 울, 다운, 레이온, 린넨, 나일론, 헴프, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 직물을 포함하는 내부층을 포함하는 의류 직물로서, 미립자 충전제는 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 입자 크기를 갖고, 메탈로이드, 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황화물, 또는 금속 시안화물 중 적어도 하나를 포함하며, 다공성 금속 필름은 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공을 갖는, 의류 직물.
제35 양태: 제34 양태에 있어서, 외부층은 폴리올레핀 층의 외부 표면에서 9.5μm의 파장에서 5% 내지 60% 범위의 적외선 방사율을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제36 양태: 제35 양태에 있어서, 미립자 충전제는 산화아연, 페로시안화 제2철, 산화철, 또는 규소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제37 양태: 제36 양태에 있어서, 다공성 금속 필름은 알루미늄, 은, 구리, 니켈, 금, 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들의 합금으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제38 양태: 제37 양태에 있어서, 다공성 금속 필름은 10nm 내지 800nm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제39 양태: 제38 양태에 있어서, 내부층 및 외부층은 각각 부직, 직조, 편직, 크로쉐티드, 펠트, 또는 브레이드 형태인 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제40 양태: 제39 양태에 있어서, 폴리올레핀 섬유 내의 미립자 충전제의 중량 백분율은 적어도 0.10%인 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제41 양태: 제40 양태에 있어서, 다공성 금속 필름은 상호연결된 메시 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제42 양태: 제41 양태에 있어서, 의류 직물은 적어도 0.005 g/cm2/h의 수증기 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제43 양태: 제42 양태에 있어서, 의류 직물은 400nm 내지 700nm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 40%의 가시광선에 대한 불투명도를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제44 양태: 제43 양태에 있어서, 폴리올레핀 층은 50μm 내지 800μm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제45 양태: 제44 양태에 있어서, 미립자 충전제는 적색, 오렌지색, 황색, 녹색, 청색, 보라색, 검은색, 및 흰색으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 가시성 색상을 반사하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제46 양태: 제1 폴리올레핀 층의 내부 표면 상의 제1 다공성 금속 필름을 포함하는 외부층으로서, 제1 폴리올레핀 층은 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 섬유 내에 분산된 미립자 충전제를 포함하고 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 가지며, 제1 다공성 금속 필름은 9.5μm의 파장에서 적어도 40%의 적외선 반사율을 갖는 외부층; 제1 다공성 금속 필름의 내부 표면에 결합된 중간층으로서, 면, 폴리에스테르, 실크, 울, 다운, 레이온, 린넨, 나일론, 헴프, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 직물을 포함하는 중간층; 및 제2 폴리올레핀 층의 외부 표면 상의 제2 다공성 금속 필름을 포함하는 내부층으로서, 제2 다공성 금속 필름은 중간층의 내부 표면에 더 결합되고 9.5μm의 파장에서 적어도 40%의 적외선 반사율을 가지며, 제2 폴리올레핀 층은 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 섬유 내에 분산된 미립자 충전제를 포함하고 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 갖는 내부층을 포함하는 의류 직물.
제47 양태: 제46 양태에 있어서, 외부층은 제1 폴리올레핀 층의 외부 표면에서 9.5μm의 파장에서 5% 내지 60% 범위의 적외선 방사율을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제48 양태: 제47 양태에 있어서, 외부층 및 내부층의 각각에서 폴리올레핀 섬유 내의 미립자 충전제는 메탈로이드, 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황화물, 또는 금속 시안화물 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제49 양태: 제48 양태에 있어서, 외부층 및 내부층의 각각에서 폴리올레핀 섬유 내의 미립자 충전제는 산화아연, 페로시안화 제2철, 산화철, 또는 규소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제50 양태: 제49 양태에 있어서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름은 각각 알루미늄, 은, 구리, 니켈, 금, 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들의 합금으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제51 양태: 제50 양태에 있어서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름은 각각 10nm 내지 800nm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제52 양태: 제51 양태에 있어서, 제1 폴리올레핀 층, 중간층, 및 제2 폴리올레핀 층은 각각 부직, 직조, 편직, 크로쉐티드, 펠트, 또는 브레이드 형태인 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제53 양태: 제52 양태에 있어서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름은 각각 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제54 양태: 제53 양태에 있어서, 외부층 및 내부층의 각각에서 폴리올레핀 섬유 내의 미립자 충전제의 중량 백분율은 적어도 0.10%인 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제55 양태: 제54 양태에 있어서, 외부층 및 내부층의 각각에서 미립자 충전제는 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제56 양태: 제55 양태에 있어서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름은 각각 상호연결된 메시 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제57 양태: 제56 양태에 있어서, 의류 직물은 적어도 0.005 g/cm2/h의 수증기 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제58 양태: 제57 양태에 있어서, 의류 직물은 400nm 내지 700nm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 40%의 가시광선에 대한 불투명도를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제59 양태: 제58 양태에 있어서, 제1 폴리올레핀 층 및 제2 폴리올레핀 층은 각각 50μm 내지 800μm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
제60 양태: 제59 양태에 있어서, 외부층 및 내부층의 각각에서 폴리올레핀 섬유 내의 미립자 충전제는 가시성 색상을 반사하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
본 발명은 현재 바람직한 실시형태만을 참조하여 상세히 설명되었다. 당업자는 본 발명을 벗어나지 않고 다양한 변형이 이루어질 수 있음을 인정할 것이다. 따라서, 본 발명은 하기 청구항들에 의해서만 한정된다.

Claims (20)

  1. 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 섬유 내에 분산된 미립자 충전제를 포함하는 외부층으로서, 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 갖는 외부층;
    다공성 폴리올레핀 막의 내부 표면 상의 다공성 금속 필름을 포함하는 중간층으로서, 다공성 폴리올레핀 막은 외부층의 내부 표면에 결합되고 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 가지며, 다공성 금속 필름은 9.5μm의 파장에서 적어도 40%의 적외선 반사율을 갖는 중간층; 및
    다공성 금속 필름의 내부 표면에 결합된 내부층으로서, 면, 폴리에스테르, 실크, 울, 다운, 레이온, 린넨, 나일론, 헴프, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 직물을 포함하는 내부층
    을 포함하는 의류 직물로서,
    미립자 충전제는 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 입자 크기를 가지며, 메탈로이드, 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황화물, 또는 금속 시안화물 중 적어도 하나를 포함하고,
    다공성 금속 필름은 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공을 갖는, 의류 직물.
  2. 제 1 항에 있어서, 중간층은 다공성 폴리올레핀 막의 외부 표면에서 9.5μm의 파장에서 5% 내지 60% 범위의 적외선 방사율을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  3. 제 2 항에 있어서, 미립자 충전제는 산화아연, 페로시안화 제2철, 산화철, 또는 규소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  4. 제 3 항에 있어서, 다공성 금속 필름은 알루미늄, 은, 구리, 니켈, 금, 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들의 합금으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  5. 제 4 항에 있어서, 다공성 폴리올레핀 막은 5μm 내지 500μm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  6. 제 5 항에 있어서, 다공성 금속 필름은 10nm 내지 800nm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  7. 제 6 항에 있어서, 내부층은 부직, 직조, 편직, 크로쉐티드, 펠트, 또는 브레이드 형태이고, 외부층은 부직, 직조, 편직, 크로쉐티드, 펠트, 또는 브레이드 형태인 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  8. 제 7 항에 있어서, 폴리올레핀 섬유 내의 미립자 충전제의 중량 백분율은 적어도 0.10%인 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  9. 제 8 항에 있어서, 다공성 폴리올레핀 막은 10nm 내지 4,000nm 범위의 평균 기공 크기를 가진 기공을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  10. 제 9 항에 있어서, 다공성 폴리올레핀 막에서 기공의 부피 백분율은 적어도 5%인 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  11. 제 10 항에 있어서, 다공성 금속 필름은 상호연결된 메시 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  12. 제 11 항에 있어서, 의류 직물은 적어도 0.005 g/cm2/h의 수증기 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  13. 제 12 항에 있어서, 의류 직물은 400nm 내지 700nm의 파장 범위에 걸쳐서 적어도 40%의 가시광선에 대한 불투명도를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  14. 제 13 항에 있어서, 외부층은 50μm 내지 약 800μm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  15. 제 14 항에 있어서, 미립자 충전제는 적색, 오렌지색, 황색, 녹색, 청색, 보라색, 검은색, 및 흰색으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 가시성 색상을 반사하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  16. 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 섬유 내에 분산된 미립자 충전제를 포함하는 제1 층으로서, 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 갖는 제1 층;
    제1 다공성 폴리올레핀 막의 내부 표면 상의 제1 다공성 금속 필름을 포함하는 제2 층으로서, 제1 다공성 폴리올레핀 막은 제1 층의 내부 표면에 결합되고 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 가지며, 제1 다공성 금속 필름은 9.5μm의 파장에서 적어도 40%의 적외선 반사율을 갖는 제2 층;
    제1 다공성 금속 필름의 내부 표면에 결합된 제3 층으로서, 면, 폴리에스테르, 실크, 울, 다운, 레이온, 린넨, 나일론, 헴프, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 직물을 포함하는 제3 층;
    제2 다공성 폴리올레핀 막의 외부 표면 상의 제2 다공성 금속 필름을 포함하는 제4 층으로서, 제2 다공성 금속 필름은 제3 층의 내부 표면에 더 결합되고 9.5μm의 파장에서 적어도 40%의 적외선 반사율을 가지며, 제2 다공성 폴리올레핀 막은 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 갖는 제4 층; 및
    제2 다공성 폴리올레핀 막의 내부 표면에 결합된 제5 층으로서, 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 섬유 내에 분산된 미립자 충전제를 포함하고 9.5μm의 파장에서 적어도 38%의 적외선 투과율을 갖는 제5 층
    을 포함하는 의류 직물.
  17. 제 16 항에 있어서, 제2 층은 제1 다공성 폴리올레핀 막의 외부 표면에서 9.5μm의 파장에서 5% 내지 60% 범위의 적외선 방사율을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  18. 제 17 항에 있어서, 제1 및 제5 층의 각각에서 미립자 충전제는 메탈로이드, 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황화물, 또는 금속 시안화물 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  19. 제 18 항에 있어서, 제1 및 제5 층의 각각에서 미립자 충전제는 산화아연, 페로시안화 제2철, 산화철, 또는 규소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
  20. 제 19 항에 있어서, 제1 및 제2 다공성 금속 필름은 각각 알루미늄, 은, 구리, 니켈, 금, 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들의 합금으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 직물.
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