JP6546286B2 - ボール状の光発熱充填材 - Google Patents

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Description

本発明はボール状の光発熱充填材に関するものであり、特に太陽光などの光エネルギーを効率的に熱エネルギーに変換して発熱する保温効率が高い光発熱充填材に関するものである。
アウトドア衣類が大衆化されるにつれ、寒風から体温を維持するために誰もがグースダウン又はダックダウンを一枚ぐらい具備しているほどアウトドア製品は既に生活の一部になっており、多くのマスコミのアウトドア製品に対する分析番組などから得た情報を介して消費者は極限の環境に備えた高機能性及び保温性を有する高価の製品より日常生活に適合した機能のアウトドア製品を要求し始めた。このような消費傾向に合わせて最近開発されている冬用アウトドア製品の場合、薄く軽くても防風透湿保温軽量の高機能性を有するアウトドア製品が披露されており、その人気は日増しに高くなっている。
よって、保温力を上げたアウトドア製品は人体から放出される熱を外部に損失されないようにする消極的方法と、外部から付与される熱を活用する積極的方法で製作されている。前者の方法としては人体から発生する熱を織物の空気層によって断熱保温する方式と、人体から発散された輻射熱を衣服の外に発散しない赤外線反射素材を使用する方法、人体放射エネルギーを吸収する素材を使用する方法などが提案されており、後者の方法としては電気発熱素材、化学反応発熱保温素材、太陽光蓄熱保温素材を被服に取り入れる方式などが提案されている。
しかし、現在販売されている殆どの防寒用製品は前者の方式のうち空気層による断熱保温方式であり、被服を構成する織物の厚さが増加させる原因となって活動性が落ち、内被用充填材として使用する羽毛（ｆｅａｔｈｅｒ）は洗濯の際に固まる現象と滲出現象のため保温力が低下し美観上好ましくない。
また、前記羽毛としては主にグースダウン（ｇｏｏｓｅ−ｄｏｗｎ）又はダックダウン（ｄｕｃｋ ｄｏｗｎ）を使用するが、主に綿毛と羽部分を混合して使用する。綿毛とは主に水鳥の胸部、下腹部、首の下部、羽の下から得られる毛であって防寒用製品の保温性の増大と触感性を向上する役割をし、羽はボリューム感とフィルパワーを向上させて復元力が優れるようにする。しかし、少しの不注意にもウィルスが拡散して鳥インフルエンザが頻繁に発生しており、鳥類から限定的に提供される素材という点から製品を多量に生産することが難しく、安価な価格帯の製品を供給することも不可能な実情である。
そのため、多様な階層の消費者の欲求を満足するためには前記素材より優秀な機能性を有しながらも価格競争力のある汎用的なアウトドア製品とそのための国内素材の開発が要求されている。
特許文献１には合成繊維と哺乳類の毛を一緒に使用して積層した保温用パディングが開示されている。前記パディングは合成繊維層と哺乳類の毛及び合成繊維を混合した層を積層して得られた多層構造の保温材を製造して固まる現象や繊維の滲出なしに適正な厚さを有した形態的に安定した保温材を製作したが、従来のパディングの製作設備に哺乳類の毛を供給するための別途の設備を追加すべきであるため工程が複雑になり、前記哺乳類の毛のような羽毛を合成繊維と混合するため羽毛の長所が減少されるだけでなく一般的な合成保温材より価格競争力が非常に落ちてしまう。
また、一般的な合成充填材は短繊維を積層して一定な形態に製造してパディングなどの衣類に使用すると固まる現象が発生する恐れがあり、長時間使用すれば回復性が低下する問題点があった。
大韓民国登録特許第１０−１１８３９４９号
本発明は前記のような問題点を解決するために発明されたものであって、衣類に使用される羽毛の短所を保管し代替することができるため環境にやさしいボール状の光発熱充填材を提供することをその目的とする。
また、別途の設備なしに太陽光などの光吸収を介して熱を発生して優れた熱効率を有する保温性が優秀なボール状の光発熱充填材を提供することをその目的とする。
また、長時間使用後も優れた復元力を有するボール状の光発熱充填材を提供することをその目的とする。
本発明はポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維がボール状に固まって充填材を形成するが、前記充填材に光発熱物質が含有されることを特徴とするボール状の光発熱充填材を提供する。
また、前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維は０．５〜１０デニールであることを特徴とするボール状の光発熱充填材を提供する。
また、前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維は繊維長が０．５〜１００ｍｍであることを特徴とするボール状の光発熱充填材を提供する。
また、前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維は中空糸であることを特徴とするボール状の光発熱充填材を提供する。
また、前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維は中空率が１０％以上であることを特徴とするボール状の光発熱充填材を提供する。
また、前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維はコンジュゲート糸であることを特徴とするボール状の光発熱充填材を提供する。
また、前記光発熱充填材に弾性糸を更に含ませることを特徴とするボール状の光発熱充填材を提供する。
また、前記光発熱物質は炭素系化合物、ＡＴＯ，ＩＴＯ，第４属金属酸化物のうちいずれか一つ又２つ以上の混合物であることを特徴とするボール状の光発熱充填材を提供する。
また、前記光発熱物質は前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維に含有されることを特徴とするボール状の光発熱充填材を提供する。
また、前記光発熱物質は噴射方法で充填材に含有されることを特徴とするボール状の光発熱充填材を提供する。
また、前記光発熱物質はディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）方法で充填材に含有されることを特徴とするボール状の光発熱充填材を提供する。
また、前記光発熱充填材は直径が０．１〜５．０ｃｍであることを特徴とするボール状の光発熱充填材を提供する。
また、前記光発熱充填材にフィルパワーが２００以上であることを特徴とするボール状の光発熱充填材を提供する。
また、前記光発熱充填は赤外線照射の後に温度が１０℃以上上昇することを特徴とするボール状の光発熱充填材を提供する。
また、前記ボール状の光発熱充填材はガチョウの毛又はカモの毛と一緒に混合されることを特徴とするボール状の光発熱充填材を提供する。
本発明によるボール状の光発熱充填材は含気率が高く、発熱物質の優秀な熱的特性を利用して太陽光などの光を吸収して熱エネルギーを変換させる作用のため熱効率及び保温性が優秀な効果がある。
また、本発明によるボール状の光発熱充填材は従来に充填材として使用されていた羽毛の短所を補完して洗濯耐久性が優秀でボール状に固まる現象や滲出現象を防止する効果がある。
また、本発明によるボール状の光発熱充填材は長時間使用後にも復元力が優秀な効果がある。
本発明によるボール状の光発熱充填材の一実施例を示す写真である。 本発明によるボール状の光発熱充填材の使用状態図である。
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい一実施例を詳細に説明する。まず、図面のうち同じ構成要素又は部品はなるべく同じ参照符号で示していることに留意すべきである。本発明を説明するに当たって、関連する公知機能又は構成に対する具体的な説明は本発明の要旨を不明確にしないために省略する。
本明細書で使用される程度に関する用語である「約」、「実質的に」などは言及された意味に固有の製造及び物質の許容誤差が提示される際にその数値で又はその数値に近接した意味で使用されるが、本発明の理解を助けるために正確であるか絶対的な数値が言及された開示内容を非良心的な侵害者が不当に利用することを防止するために使用される。
図１は本発明によるボール状の光発熱充填材の一実施例を示す写真であり、図２は本発明によるボール状の光発熱充填材の使用状態図である。
本発明は図１のようにポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維がボール状に固まっているボール状の光発熱充填材である。
前記充填材に光発熱物質が含有されて太陽光や可視光線、赤外線などの光を受けると発熱して保温性を上げる効果を発揮する。
前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維及びポリプロピレン系短繊維は０．５〜１０デニールの繊度を有することが好ましい。
一般に充填材として使用される短繊維の繊度に応じて充填材の含気率とフィルパワーに差が発生する。充填材を構成する短繊維が細繊度であれば含気率が高くて保温性が向上されるが、細繊度の繊維は弾性が弱くてフィルパワーが低下する恐れがあり、充填材を構成する短繊維が太繊度であれば弾性力が優秀でフィルパワーを上げることができるが、含気率が低下する恐れがある。
よって、本発明によるボール状の光発熱充填材は０．５〜１０デニールの繊度を有する短繊維を使用して含気率とフィルパワーを同時に満足する。
前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維の繊維長が短すぎるか長すぎればボール状の充填材として形成することが難しいか形態安定性が低下する恐れがあるため、前記短繊維の繊維長は０．５〜１００ｍｍであることが好ましい。
本発明によるボール状の光発熱充填材の含気率を上げるために、前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維として中空糸を使用してもよい。
前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維として中空糸を使用する場合、充填材を構成する短繊維の全てを中空糸にするか、又は短繊維の一部を中空糸にしてもよい。
また、前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維として中空糸を使用する場合、中空糸の中空率が１０％未満であれば含気率の向上による保温性の上昇が大きくないため中空糸の中空率は１０％以上であることが好ましい。
本発明によるボール状の光発熱充填材のフィルパワーを上げるために、前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維は熱履歴が異なる２つのポリマーを利用してコンジュゲート糸として使用してもよい。
前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維をコンジュゲート糸として使用する場合、充填材を構成する短繊維の全てをコンジュゲート糸として使用するか、又は短繊維の一部をコンジュゲート糸として使用してもよい。
また、本発明によるボール状の光発熱充填材のフィルパワーを更に上げるために前記光発熱充填材に弾性糸を更に含ませてもよい。
前記光発熱充填材に弾性糸を含ませば弾性糸の含有率が上がって光発熱充填材の含気率が低下する恐れがあるため、弾性糸は５〜２０重量％を含有させることが好ましい。
また、本発明によるボール状の光発熱充填材に柔らかい触感を付与するために前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維にシリコーンオイルが含有されるように処理してもよい。
本発明によるボール状の光発熱充填材に含有される光発熱物質としては、太陽光を増幅して発熱機能を有する物質としてカーボンナノチューブ、カーボンブラックなどの炭素系化合物、ＡＴＯ（アンチモン錫酸化物）、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、チタン、ジルコニウム、ハフニウムなどの第４属金属酸化物などが挙げられるが、本発明では前記光発熱物質のうちいずれか一つ又は２つ以上の混合物を使用することが好ましい。
前記カーボンナノチューブ、カーボンブラックなどの炭素系化合物を光発熱物質として適用すれば光発熱充填材の色相が黒色を示すため色相を表現するのに制限があり、また外部との持続的な摩擦によって前記炭素系化合物で形成された光発熱物質が製品から分離されれば黒い粉などが生じて美観を害する恐れがあるため、本発明の光発熱物質はＡＴＯ、ＩＴＯ、チタン、ジルコニウム、ハフニウムなどの第４属金属酸化物などを使用することが好ましい。
前記光発熱物質を充填材に含有させる方法としては、充填材を形成する前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維の放射原液に前記光発熱物質を含ませてから短繊維に製造するか、光発熱物質を含有させた高分子チップを製造してからポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維の放射原液に添加させて短繊維に製造して光発熱物質を含有させてもよい。
又は、前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維、又はボール状に固まっている充填材に前記光発熱物質をバインダと混合して充填材に噴射する噴射方法で光発熱物質を光発熱充填材に含有させてもよい。
又は、光発熱物質を含有する浸漬液を製造してポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維、又はボール状に固まっている充填材を前記浸漬液にディッピングするディッピング方法で前記光発熱物質を充填材に含有させてもよい。
前記のように光発熱物質を含有するボール状の光発熱充填材は、赤外線照射の後に温度が１０℃以上上昇することが好ましい。
前記のように形成される本発明によるボール状の光発熱充填材は使用する製品に応じてその直径を調節することができるが、衣類用に適合するように光発熱充填材の直径を０．１〜５．０ｃｍに製造することが好ましい。
また、本発明の光発熱充填材はボール状に形成されて含気率が高く弾性回復性が優秀で、フィルパワーが２００以上であることが好ましい。
また、静電気を防止するために帯電防止剤をボール状の光発熱充填材に付与して帯電防止性を上げてもよい。
前記のように形成される本発明によるボール状の光発熱充填材をパディングなどの衣類に適用する場合、図２のようにボール状の光発熱充填材が充填される区画を形成して使用してもよい。
また、本発明によるボール状の光発熱充填材は単独に使用してもよいが、合成繊維の短所を補完するためにガチョウの毛やカモの毛のような天然素材の充填材と一緒に混合して使用してもよい。
前記ボール状の光発熱充填材とガチョウの毛又はカモの毛を混合して使用する場合、ボール状の光発熱充填材１０〜９０重量部にガチョウの毛又はカモの毛を１０〜９０重量部を混合して使用することが好ましい。
以下、本発明によるボール状の光発熱充填材を製造するための方法の実施例を示すが、本発明が実施例に限られることはない。
実施例１
繊度が３デニールで繊維長が約３０〜５０ｍｍであるポリエステル短繊維にバインダと光発熱物質であるＡＴＯを混合した後に噴射して光発熱物質を含有させた。
光発熱物質が含有された短繊維をボール状に固めて直径が大よそ０．７〜１．０ｃｍである図１の本発明によるボール状の光発熱充填材を製造した。
実施例２
繊度が２デニールで繊維長が約４０〜６０ｍｍであるポリプロピレン短繊維にバインダと光発熱物質であるジルコニウム酸化物を混合した後に噴射して光発熱物質を含有させた。
光発熱物質が含有された短繊維をボール状に固めて直径が大よそ０．７〜１．０ｃｍである本発明によるボール状の光発熱充填材を製造した。
実施例３
繊度が２．５デニールで繊維長が約３０〜５０ｍｍで中空率が約２０％であるポリエステル中空型短繊維にバインダと光発熱物質であるＡＴＯを混合した後に噴射して光発熱物質を含有させた。
光発熱物質が含有された短繊維をボール状に固めて直径が大よそ０．７〜１．０ｃｍである本発明によるボール状の光発熱充填材を製造した。
◎光発熱評価実験
光発熱評価実験は、前記実施例によって製造された本発明によるボール状の光発熱充填材を５ｃｍに積層して評価実験を実施した。
１．実験方法
イ。実験室の温・湿度：（２４±２）℃、（４０±５）％Ｒ．Ｈ
ロ。実験室で温度が同じになるように試料を安定化させた。
ハ。２００Ｗの電球を試料と４５ｃｍ離れた状態で３０分間点灯して試料に光発熱を誘導し、試料の中心部に温度計を付着して温度を測定した。
２．光発熱評価結果
前記の実験方法で前記実施例１乃至３による充填材の光発熱を評価した。実験結果を表１に示した。
表１に示したように、本発明による実施例１乃至３は電球が点灯すると同時に生地の温度が短時間で急上昇しており、５分後には２０℃以上温度が上昇したことが分かる。１０分程度が過ぎると温度上昇の増加幅に差がないことから、平衡状態が維持されていると判断される。
◎フィルパワー評価実験
１．実験方法
−直径２４１ｍｍのシリンダに１オンス（２８．４ｇ）の試料を入れて３オンスの重さで３日間圧縮してから圧縮を除去した際に回復される容積を測定する。
フィルパワー測定の例示：回復される容積が３００ｉｎ３／ｏｚであればフィルパワーは３００である。
−各試料当たり５回の評価実験の平均値を計算する。
２．フィルパワー評価結果
前記の実験方法で前記実施例１乃至３による充填材のフィルパワーを評価した。実験結果を表２に示した。
表２のように実施例１乃至３のフィルパワーが全て６００以上に評価されているが、ポリエステル短繊維を使用した実施例１の充填材のフィルパワーが最も高く測定されており、ポリエステル中空型短繊維を使用した実施例３の充填材のフィルパワーが最も低く測定されている。

Claims (14)

  1. ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維がボール状に固まって充填材を形成し、
    前記充填材にカーボンナノチューブ、カーボンブラック、ＡＴＯ、ＩＴＯもしくは第４族金属酸化物のうちいずれか一つ、又はこれらのうち２つ以上の混合物から選択される光発熱物質が含有され、前記充填材のフィルパワーが２００以上であることを特徴とするボール状の光発熱充填材。
  2. 前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維は０．５〜１０デニールであることを特徴とする請求項１に記載のボール状の光発熱充填材。
  3. 前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維は繊維長が０．５〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のボール状の光発熱充填材。
  4. 前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維は中空糸であることを特徴とする請求項１に記載のボール状の光発熱充填材。
  5. 前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維は中空率が１０％以上であることを特徴とする請求項４に記載のボール状の光発熱充填材。
  6. 前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維はコンジュゲート糸であることを特徴とする請求項１に記載のボール状の光発熱充填材。
  7. 前記光発熱充填材に弾性糸を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のボール状の光発熱充填材。
  8. 前記光発熱物質は前記ポリアミド系短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリプロピレン系短繊維のうち一つ又は選択される２つ以上の短繊維に含有されることを特徴とする請求項１に記載のボール状の光発熱充填材。
  9. 前記光発熱物質は噴射方法で充填材に含有されることを特徴とする請求項１に記載のボール状の光発熱充填材。
  10. 前記光発熱物質はディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）方法で充填材に含有されることを特徴とする請求項１に記載のボール状の光発熱充填材。
  11. 前記光発熱充填材は直径が０．１〜５．０ｃｍであることを特徴とする請求項１に記載のボール状の光発熱充填材。
  12. 前記光発熱充填材は赤外線照射の後に温度が１０℃以上上昇することを特徴とする請求項１に記載のボール状の光発熱充填材。
  13. 前記ボール状の光発熱充填材はガチョウの毛又はカモの毛と一緒に混合されることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のうちいずれか一項に記載のボール状の光発熱充填材。
  14. 前記光発熱物質は、ＡＴＯ、ＩＴＯもしくは第４族金属酸化物のうちいずれか一つ、又はこれらのうち２つ以上の混合物から選択され、前記第４族金属酸化物は、色相が黒色を示さない、チタン、ジルコニウムもしくはハフニウムの酸化物のうちいずれか一つ、又はこれらのうち２つ以上の混合物から選択されることを特徴とする、請求項１乃至請求項１３のうちいずれか一項に記載のボール状の光発熱充填材。
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