KR102303617B1 - 차열기능을 갖는 섬유구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유로 형성되는 섬유집합체 일면에 단열층, 차열층이 순차적으로 형성되되, 상기 단열층은 폴리우레탄 수지, 산화알루미늄, 산화규소를 함유하여 형성되고, 상기 차열층은 알루미늄 박막층으로 형성되는 차열기능을 갖는 섬유구조체에 관한 것이다.

Description

차열기능을 갖는 섬유구조체{Fiber Structure with heat shield function}

본 발명은 차열기능을 갖는 섬유구조체에 관한 것으로 외부의 열을 효과적으로 차단하여 내부에서는 열이 느껴지지 않도록 하는 차열기능을 갖는 섬유구조체에 관한 것이다.

차량이나 건축물의 인테리어에 사용되는 차광막, 커튼 또는 정원, 테라스, 해변에서 사용되는 파라솔이나 텐트에 사용되는 원단은 태양광이나 외부의 열을 차단하는 차열 기능성이 요구된다.

이러한 기능성을 부여하기 위해서는, 직포나 부직포, 시트 등의 기재를 제조할 때, 원재료에 이러한 기능성을 부여할 수 있는 물질을 첨가하거나, 코팅에 의해 기능성을 부여하는 후가공처리를 함으로써 기능성을 부여하는 방법을 채택하여 왔다.

상기와 같이 차열성을 갖는 원단은 섬유로 형성되는 섬유집합체에 기능성을 부여할 수 있는 물질을 첨가하거나, 코팅에 의해 기능성을 부여하는 후가공처리를 함으로써 기능성을 부여하는 방법을 사용하여 차열기능을 부여하고 있다.

대한민국 등록실용신안 제0350990호는 차열코팅층이 형성된 직물에 관한 것으로 섬유기재와 스티렌 단량체와, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트와, 2-프로피온산과, 벤조일페록사이드와, 알루미나와, TX 옥사이드와, 폴리에틸렌 글리콜과, 유기변형 폴리실록산을 포함하여 구성된 조성물로 형성되며, 상기 섬유기재의 적어도 일측면에 상기 조성물에 의해 형성된 피막코팅층을 포함하여 구성되는 차열코팅층이 형성된 직물을 기술적 요지로 한다. 이에 따라, 섬유기재에 피막코팅층을 도포되어 형성된다.

상기와 같이 형성되는 대한민국 등록실용신안 제0350990의 직물은 열을 흡수하는 화합물을 사용하여 차열효과를 가지는 직물로 열을 흡수하는 화합물은 차열효과가 크지 않고 열을 직접 흡수하여 직물의 온도가 상승하여 장시간 열에 노출될 경우 직물이 손상되고 차열효과가 점차 낮아지는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제1333171호는 알루미늄 다겹 보온커튼 원단에 관한 것으로 알루미늄 포일(foil)과 복수의 수지 필름, 섬유보강 필름 등을 겹쳐서 제작하여 열차단 기능을 하는 알루미늄 다겹 보온커튼 원단에 관한 것으로, 본 발명에 따른 알루미늄 다겹 보온커튼 원단은 저밀도 폴리에틸렌 소재로 된 내면필름과, 다수의 섬유가 교차하면서 형성된 섬유보강층과, 저밀도 폴리에틸렌 필름과, 알루미늄 포일과, PET소재의 기능성 필름과, 선형저밀도 폴리에틸렌 소재로 된 외면필름이 순차적으로 적층되어 구성된다.

상기 대한민국 등록특허 제1333171호의 보온커튼 원단은 알루미늄 포일과 복수의 수지 필름으로 구성된 원단으로 알루미늄 포일로 인한 차열효과가 있으나, 열융착이 가능한 저밀도 폴리에틸렌 수지로 형성된 복수의 필름은 열에 쉽게 분리될 수 있어 내구성이 낮은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 섬유집합체 일면에 열을 반사하는 차열층과 열의 이동을 막는 단열층이 형성되어 외부로 전달되는 열을 차열할 수 있는 차열기능을 갖는 섬유구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 차열기능을 갖는 섬유구조체는 단열층을 통해 차열층에서 흡수된 열의 이동을 방지하여 섬유집합체의 온도가 상승되는 것을 억제하여 효과적으로 차열할 수 있는 차열기능을 갖는 섬유구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 섬유로 형성되는 섬유집합체 일면에 단열층, 차열층이 순차적으로 형성되되, 상기 단열층은 폴리우레탄 수지, 산화알루미늄, 산화규소를 함유하여 형성되고, 상기 차열층은 알루미늄 박막층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 섬유구조체를 제공한다.

또한, 상기 단열층은 200~500㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 섬유구조체를 제공한다.

또한,상기 알루미늄 박막층은 0.1~3.0㎛의 두께인 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 섬유구조체를 제공한다.

또한,상기 상기 단열층은 산화알루미늄이 30~60중량%, 산화규소가 5~20중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 섬유구조체를 제공한다.

또한, 상기의 차열기능을 갖는 섬유구조체를 포함하는 텐트를 제공한다.

또한, 상기의 차열기능을 갖는 섬유구조체를 포함하는 차양막을 제공한다.

또한, 상기의 차열기능을 갖는 섬유구조체를 포함하는 커튼을 제공한다.

또한, 상기의 차열기능을 갖는 섬유구조체를 포함하는 비닐하우스 내장소재를 제공한다.

또한, 상기의 차열기능을 갖는 섬유구조체를 포함하는 건축용 내장소재를 제공한다.

상기와 같이 본 발명에 따른 차열기능을 갖는 섬유구조체는 섬유집합체 일면에 열을 반사하는 차열층과 열의 이동을 막는 단열층이 형성되어 외부로 전달되는 열을 차열할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 차열기능을 갖는 섬유구조체는 단열층을 통해 차열층에서 흡수된 열의 이동을 방지하여 섬유집합체의 온도가 상승되는 것을 억제하여 효과적으로 차열할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차열기능을 갖는 섬유구조체를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차열기능을 갖는 섬유구조체의 차열성을 실험하는 방법을 나타낸 도면이다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 '섬유집합체'라 함은 섬유를 사용하여 제직 또는 편직에 의해 제조되는 물품, 부직포 및 섬유상 웹 등을 모두 포함하는 의미로 사용한다.

도 1은 본 발명에 따른 차열기능을 갖는 섬유구조체를 나타낸 단면도이다.

본 발명은 도 1에서와 같이 섬유로 형성되는 섬유집합체(100) 일면에 단열층(200), 차열층(300)이 순차적으로 형성되는 차열기능을 갖는 섬유구조체이다.

상기 섬유집합체(100)는 제직되어 제조되는 직물 또는 편직되어 제조되는 편직물인 것이 바람직하며, 사용 목적에 따라 부직포 및 섬유상 웹을 사용할수도 있을 것이다.

상기 단열층(200)은 열을 차단하는 층으로 폴리우레탄 수지, 산화알루미늄, 산화규소를 함유하여 형성된다.

상기 폴리우레탄 수지는 바인더 수지로 산화알루미늄, 산화규소를 섬유집합체에 부착시키고, 상기 차열층(300)을 단열층에 부착시키는 작용을 한다.

상기 폴리우레탄 수지는 높은 탄성을 갖는 바인더 수지로 섬유집합체에 도포되어 섬유집합체의 유연성을 향상시킨다.

상기 산화알루미늄, 산화규소는 단열성이 높은 무기물로 외부의 열이 섬유집합체 밖으로 전달되는 것을 방지하는 작용을 한다.

상기 단열층(200)은 용매로 폴리우레탄 수지를 용해시킨 후 산화알루미늄, 산화규소를 혼합하여 일정 두께의 필름형태로 형성시키고, 열처리를 통해 용매제거를 제거하여 필름형상의 단열층을 제조한 후에 상기 제조된 단열층을 섬유집합체에 부착시켜 형성시킬 수 있으며, 또는 상기 용매에 용해된 폴리우레탄 수지에 산화알루미늄, 산화규소를 혼합하여 섬유집합체 또는 차열층에 도포한 후, 열처리하여 용매를 제거하면 폴리우레탄 수지가 고화되어 단열층을 형성시킬 수 있다.

상기 단열층은 단열성을 위해 산화알루미늄이 30~60중량%, 산화규소가 5~20중량% 함유되는 것이 바람직할 것이다.

또한, 상기 단열층의 두께가 200㎛의 두께 미만이면 단열성 저하될 수 있으며, 500㎛를 초과하면 차열기능을 갖는 섬유구조체의 유연성이나 촉감이 저하될 수 있으므로 상기 단열층은 200~500㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직할 것이다.

상기 차열층(300)은 알루미늄 박막층으로 형성되어 알루미늄의 우수한 빛 반사 및 열 반사 특성을 이용하여 열을 차단하는 작용을 하는 층이다.

상기 알루미늄 박막층은 알루미늄 금속증착방법을 통해 상기 단열층 위에 알루미늄을 증착시켜 형성시킬 수 있으며, 알루미늄 호일을 이용하여 알루미늄 호일을 상기 단열층 위에 부착시켜 형성시킬 수 있다.

상기 알루미늄 박막층의 두께가 0.1㎛ 미만이면 알루미늄 박막층이 쉽게 벗겨질 수 있으며 공정성이 저하될 수 있고, 3.0㎛를 초과하면 차열기능을 갖는 섬유구조체의 유연성이 저하될 수 있으므로 상기 알루미늄 박막층은 0.1~3.0㎛의 두께인 것이 바람직할 것이다.

상기와 같이 섬유집합체(100) 일면에 단열층(200), 차열층(300)으로 형성되는 본 발명에 다른 차열기능을 갖는 섬유구조체는 높은 차열 효과로 캠핑 등에 사용되는 텐트, 빛을 차단하는 차양막이나 커튼 등 빛이나 열을 차단하는 제품에 사용될 수 있을 것이다.

또한 비닐하우스의 내부에 설치되어 식물의 광을 조절하는 비닐하우스 내장소재 및 건축물 내부에 설치되어 차열기능을 갖는 건축용 내장소재로 사용될 수 있을 것이다.

이하 본 발명에 따른 차열기능을 갖는 섬유구조체를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예

폴리우레탄 수지를 용매(메틸에틸케톤)에 녹인 후, 산화알루미늄, 산화규소를 균일하게 혼합한 후, 두께가 약 0.5~1㎛ 알루미늄 호일에 약 300㎛로 도포하였다.

상기 단열층은 용매 제거 후, 산화알루미늄 약 45중량%, 산화규소 약 10중량%가 함유되도록 혼합하였다.

상기 산화알루미늄, 산화규소가 혼합된 폴리우레탄 수지가 도포된 알루미늄 호일를 PET 섬유로 제조된 섬유집합체와 합포한 후, 약 80℃에서 건조하여 용매를 제거하여 섬유집합체 일면에 단열층, 차열층이 순차적으로 적층된 차열기능을 갖는 섬유구조체를 제조하였다.

비교예 1

상시 실시예 1과 동일하게 제조하였으나, 단열층에 산화알루미늄, 산화규소를 함유시키지 않고 알루미늄 호일만 형성된 차열기능을 갖는 섬유구조체를 제조하였다.

비교예 2

상시 실시예 1의 PET 섬유로 제조된 섬유집합체를 가공하지 않고 사용하였다.

상기에서 제조된 실시예 및 비교예 1,2의 섬유구조체를 도 2의 실험 장치를 이용하여 차열성을 평가하였다. 차열성 평가는 표 1에 나타내었다.

* 평가 방법: 샘플을 (20 ± 2) ℃, (65 ± 4) %R.H. ?Q경에서 컨디셔닝하였음. 샘플의 표면(차열층)이 램프쪽을 향하게 배치하고 샘플 이면에 온도센서를 장착한 후 빛을 조사하여 이로 인한 샘플의 온도 변화를 측정하였음. 최종값은 1분 동안(19분 30초 ~ 20분 30초 사이)의 평균값을 사용하였음.

시간	실시예(℃)	비교예 1(℃)	비교예 2(℃)
0	21.1	21.2	21.1
2	23.8	31.1	30.9
4	25.0	31.0	34.0
6	25.3	30.6	35.0
8	25.6	30.9	35.8
10	26.0	31.3	36.4
12	26.1	31.5	36.7
14	26.1	31.4	36.9
16	26.1	31.7	37.1
18	26.4	32.3	37.6
20	26.7	32.3	37.7

표 1에서와 같이 실시예 및 비교예 1,2의 섬유구조체는 2~4분 사이에 급격히 온도가 상승하는 것을 알 수 있으로 램프 점등 후 4분간 실시예는 약 4℃, 비교예 1은 약 10℃, 비교예 2는 약 13℃가 증가하였으며, 20분이 지나면 온도가 크게 변화하지 않는 평형상태로 실시예는 초기 온도보다 5.6℃, 비교예 1은 11.1℃, 비교예 2는 16.6℃가 증가한 것으로 본 발명의 차열기능을 갖는 섬유구조체가 비교예 1,2에 보다 차열성이 매우 우수한 것을 알 수 있다.

비교예 1은 알루미늄 호일이 형성되어 비교예 2보다 차열성이 우수하게 측정되었으나, 본 발명과 같이 단열층이 형성되지 않아 알루미늄 호일의 열이 섬유구조체의 후면까지 열이 전달되나, 본 발명의 차열기능을 갖는 섬유구조체는 단열층을 통해 알루미늄 호일의 열을 차단하여 차열성을 높이는 것을 알 수 있다.

Claims (9)

1. 섬유로 형성되는 섬유집합체 일면에 단열층, 차열층이 순차적으로 형성되되,
   상기 단열층은 폴리우레탄 수지, 산화알루미늄, 산화규소를 함유하여 형성되고,
   상기 차열층은 알루미늄 박막층으로 형성되며,
   상기 단열층은 산화알루미늄이 30~60중량%, 산화규소가 5~20중량% 함유되어 200~500㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 섬유구조체.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 알루미늄 박막층은 0.1~3.0㎛의 두께인 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 섬유구조체.
4. 삭제
5. 제1항 또는 제3항의 차열기능을 갖는 섬유구조체를 포함하는 텐트.
6. 제1항 또는 제3항의 차열기능을 갖는 섬유구조체를 포함하는 차양막.
7. 제1항 또는 제3항의 차열기능을 갖는 섬유구조체를 포함하는 커튼.
8. 제1항 또는 제3항의 차열기능을 갖는 섬유구조체를 포함하는 비닐하우스 내장소재.
9. 제1항 또는 제3항의 차열기능을 갖는 섬유구조체를 포함하는 건축용 내장소재.

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