KR101478262B1 - 발열 직물 또는 이의 제조 방법 - Google Patents

발열 직물 또는 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발열 직물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안티몬 도프 산화주석 또는 탄소나노튜브를 포함하는 코팅액 조성물로 직물을 코팅함으로써 우수한 발열성을 가지는 직물에 관한 것이다.

Description

발열 직물 또는 이의 제조 방법{EXOTHEMIC FABRIC AND PREPARATION METHOD THEREROF}
본 발명은 탄소나노튜브 또는 안티몬 도프 산화주석을 포함하는 발열 직물에 관한 것이다.
의류용 섬유, 직물의 내부 소재가 발열 효과를 갖는다면 보온 효과 및 난방비 절약 효과를 가져올 것이다. 최근 이러한 목적으로 발열 기능을 갖는 섬유나 직물 또는 의류를 개발하고자 하는 노력이 지속되고 있다.
탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)는 탄소원자 6개가 육각형의 모양으로 결합된 판상의 흑연시트가 직경이 수 나노미터에서 수백 나노미터 정도로 이루어진 튜브형태의 나노소재로서 열 전도성 및 전기 전도성이 뛰어나며, 기계적 강도도 매우 우수하다.
이러한 탄소나노튜브의 우수한 물성으로 인하여, 구조 보강재, 에너지 저장, 연료 전지 등의 다양한 분양에서 이용되고 있으며, 또한, 탄소나노튜브를 방한 의류에 적용하는 기술이 개발되고 있다.
한국등록특허 제1151281호에는 탄소나노튜브층이 코팅되어 발열 기능이 부여된 발열 필름 및 이를 이용한 발열 원단에 대하여 개시하고 있으나. 발열 원단에 발열 필름을 접합하는 과정에서 별도의 접착제를 사용하여야 하며, 원단의 종류에 따라 접착성이 떨어지는 문제점이 있다.
한국등록특허 제1151281호
본 발명은 안티몬 도프 산화주석, 탄소나노튜브 또는 이들의 혼합물을 포함하는 발열 기능을 갖는 직물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 안티몬 도프 산화주석 또는 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 구비한 직물.
2. 위 1에 있어서, 상기 코팅층 총 중량에 대하여 안티몬 도프 산화 주석 0.1 내지 10중량%로 포함되는 직물.
3. 위 1에 있어서, 상기 코팅층 총 중량에 대하여 탄소나노튜브 0.01 내지 5중량%로 포함되는 직물.
4. 안티몬 도프 산화주석 및 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 구비한 직물.
5. 위 4에 있어서, 상기 코팅층 총 중량에 대하여 안티몬 도프 산화주석 0.1 내지 10중량% 및 탄소나노튜브 0.01 내지 5중량%로 포함되는 직물.
6. 안티몬 도프 산화주석 0.1 내지 20중량%, 용매 75 내지 95중량% 및 분산제 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 분산액을 제조하는 단계; 바인더 수지 25 내지 45중량% 및 용매 55 내지 75중량%를 혼합하여 바인더액을 제조하는 단계; 상기 분산액 100중량부 대비 상기 바인더액 80 내지 120중량부를 혼합하여 발열 코팅액 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 발열 코팅액 조성물로 직물을 코팅한 후 건조하는 단계;를 포함하는 직물의 제조방법.
7. 탄소나노튜브 0.1 내지 5중량% 용매 90 내지 98중량% 및 분산제 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 분산액을 제조하는 단계; 바인더 수지 25 내지 45중량% 및 용매 55 내지 75중량%를 혼합하여 바인더액을 제조하는 단계; 상기 분산액 100중량부 대비 상기 바인더액 80 내지 120중량부를 혼합하여 발열 코팅액 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 발열 코팅액 조성물로 직물을 코팅한 후 건조하는 단계;를 포함하는 직물의 제조방법.
8. 안티몬 도프 산화주석 0.1 내지 20중량%, 탄소나노튜브 0.1 내지 5중량%, 용매 65 내지 95 중량% 및 분산제 0.1 내지 10중량%를 혼합하여 분산액을 제조하는 단계; 바인더 수지 25 내지 45중량% 및 용매 55 내지 75중량%를 혼합하여 바인더액을 제조하는 단계; 상기 분산액 100중량부 대비 상기 바인더액 80 내지 120중량 부를 혼합하여 발열 코팅액 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 발열 코팅액 조성물로 직물을 코팅한 후 건조하는 단계;를 포함하는 직물의 제조방법.
9. 위 6 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바인더 수지는 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스터계 수지 및 실리콘계 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종인 직물의 제조방법.
본 발명에 따른 발열 직물은 탄소나노튜브 및 안티몬 도프 산화주석을 단독으로 또는 혼합하여 사용함으로써 우수한 발열 효과를 가진다.
본 발명에 따른 발열 직물로 의류를 제작하는 경우, 보온 기능이 뛰어나다.
도 1은 본 발명에 따른 발열 직물의 발열 테스트 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 안티몬 도프 산화주석(Antimony tin oxide, ATO) 또는 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)를 포함하는 코팅층을 구비함으로써 우수한 발열 기능을 가지는 직물에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 직물은 안티몬 도프 산화주석 또는 탄소나노튜브를 포함하는 분산액 및 바인더액을 포함하는 코팅액 조성물로 직물을 코팅시켜 형성된 코팅층을 구비함으로써 발열 기능을 갖는다.
상기 분산액에서 안티몬 도프 산화주석 및 탄소나노튜브는 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 혼합하여 사용하는 경우, 직물의 발열 기능을 더욱 향상시킬 수 있다.
안티몬 도프 산화주석은 적외선 흡수율이 매우 좋으며, 탄소나노튜브는 열 전도도가 매우 좋아 직물에 우수한 발열 기능을 갖게 한다.
안티몬 도프 산화주석을 단독으로 사용하는 경우, 코팅층 총 중량에 대하여 0.1 내지 10중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%인 것이 좋다. 0.1중량% 미만일 경우 발열 특성이 저하될 수 있으며, 10중량%를 초과할 경우 푸른색을 띄게 되어 다양한 색상에 적용하기 어려운 단점이 있다.
탄소나노튜브를 단독으로 사용하는 경우, 코팅층 총 중량에 대하여 0.01 내지 5중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.2 내지 1중량%인 것이 좋다. 0.01중량% 미만일 경우 발열 특성이 저하될 수 있으며, 5중량%를 초과하는 경우 코팅 후 섬유표면이 딱딱해질 수 있다.
안티몬 도프 산화주석 및 탄소나노튜브를 혼합하여 사용하는 경우, 코팅층 총 중량에 대하여 안티몬 도프 산화주석 0.1 내지 10중량% 및 탄소나노튜브 0.01 내지 5중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 안티몬 도프 산화주석 0.1 내지 5중량% 및 탄소나노튜브 0.1 내지 1중량%인 것이 좋다.
본 발명에 따른 안티몬 도프 산화주석 및/또는 탄소나노튜브는 적절한 바인더를 사용하여 직물 상에 코팅층을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 직물은 섬유로 짜여진 천이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 직조물, 편직물 등을 들 수 있다. 또한, 일정한 규칙으로 짜여진 천 외에도 부직물 등도 포함될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 안티몬 도프 산화주석 및 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 구비하는 직물의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명의 직물의 제조방법의 제1 구현예를 상세히 설명한다.
먼저, 안티몬 도프 산화 주석만을 단독으로 사용하는 경우, 안티몬 도프 산화주석 1 내지 20중량%, 용매 75 내지 95중량% 및 분산제 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 분산액을 제조한다.
용매의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 사용되는 직물의 재질, 가공상태에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들면, 메틸케틸에톤, 이소프로판올, 증류수, 에탄올, 디메틸포름아마이드, 노말메틸피롤리돈 등으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종일 수 있다.
분산제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 도데실술폰산나트륨, 도데실벤젠술폰산나트륨, 폴리비닐피롤리돈, 세틸트리메틸암모늄브로마이드, Disperbyk 180계열 분산제 및 Disperbyk 190계열 분산제로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있다.
분산액의 혼합비는 전술한 바와 같이, 안티몬 도프 산화주석 0.1 내지 20중량%, 용매 75 내지 95중량% 및 분산제 0.1 내지 5중량%로 혼합될 수 있다.
분산제의 함량이 0.1중량% 미만인 경우, 분산성이 떨어질 수 있으며, 5중량%를 초과하는 경우 추후 바인더와 혼합시에 섬유표면의 부착력을 저하시킬 수 있다.
분산액은 상기 성분들을 혼합하여 제조될 수 있으며, 혼합하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 비드밀에 0.3㎜ 비드를 넣고 1 내지 3시간 동안 수행할 수 있다.
다음으로, 바인더 수지 25 내지 45중량% 및 용매 55 내지 75중량%를 혼합하여 바인더액을 제조하고, 상기 분산액 100중량부 대비 상기 바인더액 80 내지 120중량부를 혼합하여 발열 코팅액 조성물을 제조한다.
바인더액은 열가소성 수지 및 용매를 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지는 코팅층을 형성하는 바인더 역할을 하는 성분으로서, 그 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스터계 수지 및 실리콘계 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종일 수 있다.
용매의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 사용되는 직물의 재질, 가공상태, 바인더 수지의 종류 등에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들면, 메틸케틸에톤, 이소프로판올, 증류수, 에탄올, 디메틸포름아마이드, 노말메틸피롤리돈 등으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종일 수 있다.
바인더액은 상기 성분들을 혼합하여 제조될 수 있으며, 혼합하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 고속 교반기를 이용하여 20 내지 60분간 교반 후 여과지를 이용하여 여과한 후 사용할 수 있다
본 발명에 따른 코팅액 조성물은 상기 제조된 분산액에 상기 제조된 바인더액을 혼합하여 수행할 수 있다. 혼합비는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 분산액 100중량부에 대하여 바인더액 80 내지 120중량부로 혼합할 수 있다. 혼합비가 상기 범위 내인 경우 직물의 발열기능을 극대화 시킬 수 있다.
직물을 상기 제조된 코팅액 조성물로 코팅한 후 건조하는 단계를 거쳐 직물에 발열기능을 갖는 코팅층을 형성시킬 수 있다.
코팅하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 코팅액 조성물을 스핀 코팅, 롤 코팅, 딥 코팅, 분무 코팅, 플로우 코팅, 임프린팅, 스탬핑, 스크린 프린팅, 그라비어 프린팅 등의 방법에 의해 수행할 수 있다.
건조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 60 내지 120℃에서 5 내지 15분 동안 수행할 수 있다.
본 발명의 제2 구현예에 따르면, 탄소나노튜브를 단독으로 사용할 수 있고, 이 경우 분산액의 혼합비는 탄소나노튜브 0.1 내지 5중량%, 용매 90 내지 98중량% 및 분산제 0.1 내지 5중량%로 혼합될 수 있으며, 상기 범위 내인 경우, 탄소나노튜브의 분산성이 일정 수준으로 유지되어 발열기능이 우수하다.
상기와 같이 분산액을 제조하는 것을 제외하고는 제1 구현예와 동일한 방법으로 직물을 제조할 수 있다.
본 발명의 제3 구현예에 따르면, 안티몬 도프 산화주석 및 탄소나노튜브를 혼합하여 사용할 수 있다. 이 경우 분산액의 혼합비는 안티몬 도프 산화주석 0.1 내지 20중량%, 탄소나노튜브 0.1 내지 5중량%, 용매 65 내지 95중량% 및 분산제 0.1 내지 10중량%로 혼합될 수 있으며, 상기 범위 내인 경우, 직물의 발열기능을 극대화 시킬 수 있다.
상기와 같이 분산액을 제조하는 것을 제외하고는 구현예 1과 동일한 방법으로 직물을 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예
실시예 1 - 안티몬 도프 산화주석만을 단독으로 사용한 경우
(1) 코팅액 조성물의 제조
메틸에틸케톤 93중량%에 안티몬 도프 산화주석 5중량% 및 분산제로 BYK사의 Disperbyk 180 2중량%를 넣고 비드 밀에 0.3㎜ 비드를 넣고 2시동안 분산하여 분산액을 제조한다.
메틸에틸케톤 65중량%에 폴리우레탄 수지 35%를 혼합하여 바인더액을 제조한다.
제조된 분산액 100중량부에 바인더액 100중량부를 넣고 고속 교반기로 90분간 교반하여 코팅액 조성물을 제조한다.
(2) 직물의 제조
Roll Printer를 이용하여 폴리에스터 원단에 상기 조성물을 코팅한 뒤, 120℃에서 5분간 건조단계를 거친다.
실시예 2 - 탄소나노튜브만 단독으로 사용한 경우
분산액 총 중량에 대하여, 탄소나노튜브 0.2중량% 용매 97.8중량% 및 분산제로 BYK사의 Disperbyk 180 2중량%를 혼합하여 분산액을 제조하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 직물을 제조하였다.
실시예 3 - 안티몬 도프 산화주석과 탄소나노튜브를 혼합하여 사용한 경우
분산액 총 중량에 대하여, 안티몬 도프 산화 주석 3중량% 탄소나노튜브 0.2중량%, 용매 91.8중량% 및 분산제로 5중량%를 혼합하여 분산액을 제조하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 직물을 제조하였다.
비교예
상기 발열 코팅층을 구비하지 않은 폴리에스테르 원단을 사용하였다.
실험예
발열특성 실험
열전대(T)를 5㎝의 폭으로 배열(각 9개 포인트)하고 실시예 및 비교예에서 제조된 원단을 상부에 배치하여 적외선 램프를 이용하여 광조사 후 온도 변화를 관찰하였다.
그 결과를 도 1의 그래프로 나타내었다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 코팅층 총 중량에 대하여 0.1 내지 10중량%의 안티몬 도프 산화 주석이 포함된 코팅층을 구비하는 포함되는 직물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 코팅층은 코팅층 총 중량에 대하여 0.01 내지 5중량%의 탄소나노튜브를 더 포함하는 직물.
  6. 안티몬 도프 산화주석 0.1 내지 20중량%, 용매 75 내지 95중량% 및 분산제 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 분산액을 제조하는 단계;
    바인더 수지 25 내지 45중량% 및 용매 55 내지 75중량%를 혼합하여 바인더액을 제조하는 단계;
    상기 분산액 100중량부 대비 상기 바인더액 80 내지 120중량부를 혼합하여 발열 코팅액 조성물을 제조하는 단계; 및
    상기 발열 코팅액 조성물로 직물을 코팅한 후 건조하는 단계;
    를 포함하는 직물의 제조방법.
  7. 탄소나노튜브 0.1 내지 5중량% 용매 90 내지 98중량% 및 분산제 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 분산액을 제조하는 단계;
    바인더 수지 25 내지 45중량% 및 용매 55 내지 75중량%를 혼합하여 바인더액을 제조하는 단계;
    상기 분산액 100중량부 대비 상기 바인더액 80 내지 120중량부를 혼합하여 발열 코팅액 조성물을 제조하는 단계; 및
    상기 발열 코팅액 조성물로 직물을 코팅한 후 건조하는 단계;
    를 포함하는 직물의 제조방법.
  8. 안티몬 도프 산화주석 0.1 내지 20중량%, 탄소나노튜브 0.1 내지 5중량%, 용매 65 내지 95 중량% 및 분산제 0.1 내지 10중량%를 혼합하여 분산액을 제조하는 단계;
    바인더 수지 25 내지 45중량% 및 용매 55 내지 75중량%를 혼합하여 바인더액을 제조하는 단계;
    상기 분산액 100중량부 대비 상기 바인더액 80 내지 120중량 부를 혼합하여 발열 코팅액 조성물을 제조하는 단계; 및
    상기 발열 코팅액 조성물로 직물을 코팅한 후 건조하는 단계;
    를 포함하는 직물의 제조방법.
  9. 청구항 6 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바인더 수지는 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스터계 수지 및 실리콘계 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종인 직물의 제조방법.

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