KR102367117B1 - 전자파 흡수 및 원적외선 방사시트 - Google Patents

Abstract

원적외선 방사시트가 개시된다. 본 발명에 따른 원적외선 방사시트는 Fe2O3 1.6-1.7 중량부, ZnO 0.4-0.5 중량부, NiO 0.3-0.4 중량부, CuO 0.1-0.2 중량부를 포함한 우레탄층을 포함한다.

Description

전자파 흡수 및 원적외선 방사시트{Electromagnetic wave absorption and far infrared radiation sheet}

본 발명은 전자파 흡수 및 원적외선 방사시트에 관한 것으로 보다 구체적으로 특정 영역의 전자파를 흡수하고 특정 온도에서의 유기물이 방사하는 전자파를 반사하도록 구비된 전자파 흡수 및 원적외선 방사시트에 관한 것이다.

전기장과 자기장이 공간상으로 방사되는 파동을 전자기파 또는 전자파라 한다. 가시광선, 적외선 또는 자외선 역시 전자기파에 포함된다. 태양은 여러 종류의 파장을 갖는 전자기파를 방출하고 일부 영역의 파장은 대기권 내부까지 전달되어 에너지를 전달한다.

전자공학의 발전으로 다양한 전자제품이 개발되었고, 전자제품으로부터 전자파가 방출되므로 건강에 영향을 미칠 수 있다는 점은 여러 연구 등을 통해 입증되었다. 특히 자외선 영역 이상의 단파장은 생체에 미치는 영향이 강하므로 일정한 안전기준을 두고 있다.

눈에 보이지 않는 대기중에 인위적으로 생성된 다양한 파장의 전자파가 존재한다. 휴대전화 등 통신기기가 일상화되면서 전자파의 사용이 과거에 비하여 크게 증가하였다. 과학적으로 이러한 전자파의 위해성이 명확히 검증된 것은 아니지만 전자파의 일부는 우리 몸을 투과하기도 하고 일부는 흡수되어 발열현상을 발생하기도 하므로 전자파에 대한 부정적 인식이 존재한다. 즉, 전자제품의 소형화와 정보통신기기의 발전으로 일상생활 중 전자파로 인한 공해가 점점 증가해가고 있으며, 전자파는 주변기기의 오작동 혹은 시스템 오류를 야기시키며 인체에 질병을 유발시킬 수 있어 직접적인 피해우려가 크며 이로 인해 전자파 차폐 기술의 개발은 매우 중요해지고 있다. 인체 또는 전자제품의 표면에 부착되어 전자파를 차폐하는 전자파 차폐필름 등에 대한 관심이 증대되고 있으며, 이러한 전자파 차폐수단의 전자파 차단능력은 전자파 차폐의 효율로 표현될 수 있고, 전자기파의 내부흡수, 전자기파의 표면 반사, 다반사를 통한 손실들의 합으로 표현될 수 있다. 기존의 전자파 차폐수단의 하나인 전자파 차폐필름은 주로 도금 공정을 통해 전도성 물질인 금속재를 포함하는 전도성 막을 포함하도록 제조되는데, 이러한 경우 방열 필름의 가공성이 저하되며, 원가상승의 주요한 원인이 된다.

한편, 원적외선은 주로 열을 전달하는 기능을 가지고 있어서 열선으로도 불리며 적외선 중 파장이 긴 적외선으로써 몸속의 세포에 있는 물과 단백질을 분당 2000번 정도 떨리게 함으로써 미세하게 진동시키는 작용을 하여 일반적으로 인체에 조사하는 경우 신진대사를 촉진하는 유익한 광선으로 알려져 있다. 원적외선은 적외선 영역을 파장에 따라 세분화했을때 가시광선에서 가장 먼, 즉 파장이 가장 길고 진동수는 가장 낮은 범위에 해당하는 전자기파를 말한다. 파장을 기준으로 15 마이크로미터에서 1 밀리미터 사이(약 20 THz~300 GHz)를 통상 원적외선으로 구분한다. 특정 온도에서 흑체로부터 방사된 열 에너지 파장 분포가 필수적으로 다른 온도의 분포와 같은 모양을 가진다는 법칙인 빈 변위 법칙에 의해 온도가 5K에서 340K 사이인 물체는 원적외선 영역의 복사파를 낸다.

원적외선은 태양광선에서 식별 가능한 가시광선과 눈에 보이지 않는 불가시광선으로 분류되고, 이중 눈에 보이지 않는 광선의 일종인 적외선은 인체에 이로운 광선인데, 이는 다시 근적외선과 중적외선 그리고　원적외선으로 분류되며, 이　원적외선은 2.5 내지 1000㎛ 사이에 있는 파장이 매우 긴 빛으로 이중에서도 5.6 내지 15㎛ 사이의 파장은 생물체에 대한 침투력이 뛰어나 인체에 조사할 경우　원적외선의 흡수로 혈관확장, 혈액순환촉진 및 피하지방층의 신진대사를 원활히 하여 신체의 피로회복을 돕고 각종 질병의 예방과 치료를 도와 줌은 물론 인체내의 유해한 각종 노폐물 및 중금속 등을 체외로 신속히 배출시킴과 동시에 건조, 해동, 살균, 보온 및 숙성, 연수, 선도유지, 정화 등의 다양한 효능이 있고 이온화 작용에 의한 악취제거 등의 효과도 있는 것으로 알려져 있다.

따라서, 다량의　원적외선이 방사되는 물질은 자연에서 채취한 옥(玉), 게르마늄, 맥반석 등의 광석과 인공적으로 합성하여 조성한 인조물들과 천연광물과 인조물을 적절하게 배합한 혼합물이 있으며, 이런 천연광물 및 인조ㆍ혼합물들을 이용하여 추구하는 목적 및 효과를 얻기 위하여 다양하게 구성하여 산업용, 식품가공분야, 조리용품, 난방용품, 의료 및 건강기구 내지 보조용품, 침구, 가구, 의류, 가전생활용품, 운동기구, 각종 신변잡화 등에 적극 응용하여　원적외선의 효능 이 적절하게 실생활과 접목되어 활용되고 있는 실정이다.

이와 같은　원적외선　방사체를 이용하여 현대생활에서 음식 섭취에 따른 건강증진방법이 상당하게 개발, 소개되어 음식 조리에 관한 연구 뿐만 아니라, 음식을 조리하기 위한 수단인 조리용기에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.

외부로부터 발생한 전자파를 원적외선 방사에 필요한 에너지로 이용하는 방안을 고려할 필요가 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 원적외선 방사시트는 특정파장 영역의 전자파를 반사 또는 투과하고 이외의 영역에 해당하는 전자파를 흡수함으로써 특정파장 영역의 전자파만을 선택적으로 이용하여 원적외선 방사에 이용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일양상에 따른 원적외선 방사시트는 우레탄 100중량부를 기준으로 하여 Fe2O3 1.6-1.7 중량부, ZnO 0.4-0.5 중량부, NiO 0.3-0.4 중량부, CuO 0.1-0.2 중량부를 포함한 우레탄층을 포함한다.

여기서, 상기 우레탄층의 일측에 전자파 차폐필름층을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 우레탄층은 스판텍스 원단의 일면 또는 양측면에 그라비아 코팅에 의하여 형성될 수 있다.

여기서, 상기 전자파 차폐필름층은 나노메탈시트를 포함하고, 상기 나노메탈시트의 직경은 5 내지 15μm으로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 전자파 차폐필름층은 나노메탈시트를 포함하고, 상기 나노메탈시트의 두께는 50 내지 80nm으로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 원적외선 방사시트는 1 내지 3GHz 영역의 전자파를 흡수할 수 있다.

여기서, 상기 차폐필름층은 나노메탈시트를 0.3 - 5.0 mg/cm2 농도로한 나노메탈시트 용액을 도포하여 형성될 수 있다.

여기서, 상기 전자파 차폐필름층은 흡수된 전자파를 인접하여 적층된 상기 우레탄층에 열에너지로 변환하여 전달할 수 있다.

여기서, 상기 원적외선 방사시트는 290 내지 310 K의 조건에서 원적외선을 방사할 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따르면 상기 원적외선 방사시트는 원적외선 방사 의류의 제조에 사용된다.

본 발명의 일실시예에 따른 원적외선 방사시트는 특정파장 영역의 전자파를 반사 또는 투과하고 이외의 영역에 해당하는 전자파를 흡수함으로써 특정파장 영역의 전자파만을 선택적으로 이용하여 열에너지로 작용하도록 하여 원적외선 방사율을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 방사시트의 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 방사시트의 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 전자파 차단 및 방열을 위한 전자파 차폐필름층을 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 방사시트에 의한 전자파의 차폐, 방열기능 및 원적외선 방사를 모식화 한 예시도이다.
도 5는 비교예에 따른 반팔 속옷을 입었을 때의 체온분포를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 방사시트를 이용하여 제작한 티셔츠를 입었을 때의 체온분포를 도시한 도면이다.

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기증을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

발명의 상세한 설명에 있어서, 원적외선은 파장이 약 5.6미크론에서 1000미크론 정도의 범위를 갖는 빛의 일종으로서, 생명체에 방사될 때는 인체의 생리활동을 촉진시켜 주는 것으로 정의될 수 있다. 원적외선은 의료분야 뿐만 아니라 생활 주변에서도　원적외선을 이용한 제품들이 많이 있으며, 이러한　원적외선은 제품에 따라 선도유지 및 숙성기능, 냄새제거 기능, 정화기능 및 물의 활성화 기능 등 용도가 다양하다.

빛은 일반적으로 파장이 짧으면 반사가 잘 되고, 파장이 길면 물체에 도달했을 때 잘 흡수되는 성질이 있는데, 원적외선은 침투력이 강해서 사람의 몸도 원적외선을 쐬면 체온이 상승한다. 원적외선은 30℃의 물속에서는 따뜻한 기운을 거의 느끼지 못하지만, 같은 온도의 햇볕을 쬐고 있으면 따스함을 느낄 수 있는데 이는 햇볕 속에 포함되어 있는 원적외선이 피부 깊숙히 침투하여 열을 만들기 때문이다.

원적외선은 각종 질병의 원인이 되는 세균을 없애는데 도움이 되고, 모세혈관을 확장시켜 혈액순환과 세포조직 생성에 도움을 준다. 또한 세포를 구성하는 수분과 단백질 분자에 닿으면 세포를 1분에 약 2,000번씩 미세하게 흔들어 줌으로써 세포조직을 활성화하여 노화방지, 신진대사 촉진, 만성피로 회복의 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

원적외선은 인체의 신진대사와 혈액순환을 촉진해서 인체에 쌓인 각종 노폐물을 배출하는데 도움을 주고, 노화된 세포를 다시 활성화할 수 있다. 인체에 대한 원적외선의 효과는 일차적으로는 열효과이다. 전도나 대류에 의한 열작용 보다는 직접 방사에 의하므로 열효율이 더 좋다. 생체의 파장에 잘 맞을 경우는 흡수가 더 잘된다. 열효과의 생리적 작용은 혈류의 증가 및 대사작용의 촉진이 가장 중요한데, 이러한 열효과로 통증이 감소되고, 조직이 부드러워지며, 손상된 조직의 치유가 촉진된다.

원적외선의 인체 내 침투력은 약 1-2 cm 미만으로 깊지는 않아서, 원적외선의 열효과는 국소적으로는 표피열에 해당한다. 하지만, 적외선을 전신에 조사하였을 때는 전신 대사작용에 영향을 미치는데, 원적외선은 피부에 직접 열이 작용하는 전도열인 핫팩이나 대류열인 온수욕과는 달리 방사열로 신체에 가열이 되므로 열감이 덜하다는 장점이 있다.

이러한 이유로 고온 사우나욕에서 장시간 인내하며 땀을 흘리는 것보다도 더 효율적으로 더 편하고 더 오랫동안 원적외선 온열요법을 시행할 수 있다.

또한 고온 온수욕에 비하여 1차 맥박상승이 덜 나타나며, 고혈압 환자, 심장병 환자들에게는 고온 온수욕 보다는 안전한 측면이 있다.

전신열 효과는 대사작용의 촉진, 땀을 통한 노폐물 배출, 유해한 성분의 배출 등이 기본적인 효과이며, 이러한 원리를 이용하여 비만의 치료에도 효과적으로 응용되고 있다. 그 외 근육피로, 요통, 어깨 결림, 관절통 등의 치료에도 이용되고 있다

이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, “원적외선(far infrared, FIR)”이란 적외선 영역을 파장에 따라 세분화했을때 가시광선에서 가장 먼, 즉 파장이 가장 길고 진동수는 가장 낮은 범위에 해당하는 전자기파를 말한다. 파장을 기준으로 15 마이크로미터에서 1 밀리미터 이내 (주파수로는 20 THz에서 300 GHz 사이)의 전자파 또는 전자기파를 의미한다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 전자파 또는 전자기파는 원적외선을 포함하며, 전자기파 또는 전자기복사(Electromagnetic radiation, EMR)는 특정 전자기적인 과정에 의해 복사되는 에너지를 의미한다. 본 발명을 설명함에 있어 전자파 또는 전자기파는 전파, 적외선, 자외선, X선 같이 눈에 보이지 않는 전자파 또는 전자기파를 의미한다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, “우레탄”은 우레탄, 우레탄 접착제 또는 폴리우레탄(PU)를 의미할 수 있다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, "나노메탈시트”란 판상형 금속분말로써 최대폭이 1-2 μm이고 0.1-1nm의 두께를 갖는 금속분말을 의미하고, "적층체”는 나노메탈시트가 2이상 면접하여 적층된 구조를 의미한다. 이때, 적층체는 이웃한 적층체와 연속하여 생성될 수 있다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, "포어”란 적층체 또는 적층체에서 그 주변이 ２차원나노재료로 둘러싸인 빈 공간(void)을 의미한다．

본 발명의 실시예에 따른 원적외선 방사시트는 산화철, 산화아연, 산화니켈 및 산화구리를 포함한다. 구체적으로 Fe2O3 1.6-1.7 중량부, ZnO 0.4-0.5 중량부, NiO 0.3-0.4 중량부, CuO 0.1-0.2 중량부를 포함할 수 있다. 상기 산화철, 산화아연, 산화니켈 및 산화구리는 상온에서 원적외선을 방사하는 원소로써 약 290 내지 310 K의 조건에서 원적외선을 방사할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 원적외선 방사시트는 상기 산화철, 산화아연, 산화니켈 및 산화구리를 포함한 우레탄 또는 우레탄 접착제에 균일한 농도로 분포되어 원단(13) 또는 판재 등에 코팅된 형태로 구비될 수 있다.

예를 들면, 상기 우레탄층(11)은 스판덱스 원단(13)의 일면 또는 양측면에 그라비아 코팅에 의하여 형성될 수 있다. 상기 우레탄층(11)은 원단(13) 등에 코팅될 수 있으며 예를 들면, 상기 코팅은 분무공정, 스핀코팅, 바코팅, 그리비아 코팅, 및 딥(dip) 코팅 중 하나 이상의 방법일 수 있다. 다만, 이에 한정하지 않고, 잉크 형태 또는 분말 소재를 코팅할 수 있는 공정이라면 제한 없이 적용될 수 있다.

다량으로 생산되는 스판덱스 원단(13)을 상기 산화철, 산화아연, 산화니켈 및 산화구리를 포함한 우레탄 접착제를 이용하여 코팅하여 높은 생산성을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 원적외선 방사시트는 우레탄층(11)의 일측에 원적외선 방사시트층을 더 포함하여 제공될 수 있다. 원적외선 방사시트층은 우레탄층(11)으로 전자파가 투과하지 못하도록 하거나 또는 전자파가 거의 투과될 수 없도록 하기 위한 것으로 입사된 전자파 등을 열에너지 등으로 변환하도록 구비될 수 있다. 즉, 상기 원적외선 방사시트층은 흡수된 전자파를 인접하여 적층된 상기 우레탄층(11)에 열에너지로 변환하여 전달할 수 있다.

이때, 차폐필름층은 나노메탈시트를 약 0.3 내지 5.0 mg/cm2 농도로한 나노메탈시트 용액을 도포하여 형성될 수 있다.

원적외선 방사시트층은 구체적으로 나노메탈시트를 포함한다. 나노메탈시트 용액을 제조함에 있어서 나노메탈시트는 2차원의 판상 구조를 갖는 금속 소재로써 구리, 은, 백금, 금 또는 전이금속이 포함될 수 있다.

상기 나노메탈시트를 구성하는 메탈소재는 금, 은, 구리 기타의 직경은 약 5 내지 15μm으로 형성될 수 있으며, 나노메탈시트의 두께는 약 50 내지 80nm으로 형성되는 것이 바람직하다. 원적외선 방사시트층을 포함한 원적외선 방사시트는 약 1 내지 3GHz 영역의 전자파를 흡수할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 나노메탈시트를 포함하는 전자파 차폐필름층(15)을 통해 생성된 열에너지를 방출하는 원적외선 방사시트가 제공될 수 있다.

상기 전자파 차폐필름층(15)은 나노메탈시트를 이용한 코팅 공정 혹은 나노메탈시트를 포함하는 복합체 형성 공정을 통해 제조될 수 있다. 나노메탈시트를 원단(13), 기타 판재 등에 코팅하여 사용하는 경우 코팅된 원단(13)으로 전자파 등이 변환된 열에너지가 제공될 수 있다.

나노메탈시트 용액을 제조함에 있어서 나노메탈시트는 2차원의 판상 구조를 갖는 금속 소재로써 구리, 은, 백금, 금 또는 전이금속이 포함될 수 있는데, 나노메탈시트의 직경이 클수록 양호한 전자파 차폐효과를 가지나 금속플레이트의 편평비가 적정한 범위를 갖도록 약 5 내지 15μm 범위 내의 직경을 갖는 나노메탈시트를 사용하는 것이 바람직하다. 5μm 미만인 경우 전자파 차폐성능 및 발열성능이 크게 감소하고, 15μm를 초과하는 경우 원단(13)에 코팅하여 사용시 피부자극을 초래할 수 있다. 또한, 나노메탈시트의 두께는 약 50 내지 80nm로 구비될 수 있다. 예를 들면, 약 50nm 미만인 경우 충분한 전자파 차폐가 이루어지기 어렵고, 80nm 이상인 경우 주변 나노메탈시트의 발열특성에 영향을 미칠 수 있다.

앞서 기술한 바와 같이 나노메탈시트를 구성하는 금속은 다결정 또는 단결정의 금속일 수 있다. 단결정 금속의 경우, 면심입방구조(FCC)를 갖는 것이 보다 바람직하다.

상기 나노메탈시트 용액은 원단(13) 등에 코팅될 수 있으며 예를 들면, 상기 코팅은 분무공정, 스핀코팅, 바코팅, 그리비아 코팅, 및 딥(dip) 코팅 중 하나 이상의 방법일 수 있다. 다만, 이에 한정하지 않고, 잉크 형태 또는 분말 소재를 코팅할 수 있는 공정이라면 제한 없이 적용될 수 있다.

예를 들면, 원단(13) 상에 나노메탈시트를 약 0.3 내지 5.0 mg/cm2 농도로 코팅할 수 있다. 이때, 나노메탈시트의 도포량이 약 0.3mg/cm2 미만인 경우, 적층체의 포어률이 낮아 충분한 전자파 차폐특성 및 방열특성을 갖지 못 할 수 있고, 나노메탈시트의 도포량이 약 5 mg/cm2 초과인 경우 코팅층의 내구력이 낮아질 수 있다.

구체적으로, 나노메탈시트의 도포량을 증가시키는 경우 나노메탈시트가 겹겹이 쌓이면서 적층체가 형성될 수 있는데, 이 때 적층체가 과도하게 형성되는 경우 전자파 차폐필름층(15)의 표면이 거칠어질 수 있고, 마찰에 의하여 탈락되기 쉬우므로 약 5.0 mg/cm2 미만의 농도로 코팅하는 것이 바람직하다. 나노메탈시트의 코팅은 일반적으로 약 1atm의 압력 조건 하에서 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 원적외선 방사시트에 있에서, 원단(13)은 고분자 소재의 원단(13)이면 제한없이 적용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 원단(13)은 스판덱스, 폴리에틸렌, 에폭시 수지, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드 또는 폴리메타크릴산메틸을 포함할 수 있다.

한편, 분무를 용이하게 하도록 하기 위하여 용액형태로 나노메탈시트를 준비하는 경우 나노메탈시트 용액의 용매로써 에탄올(C2H6O), 메탄올(CH3OH), 염화메틸렌(C2H2Cl2), 테트라히드로푸란(C4H8O), 헥산(C6H14) 또는 클로로포름(CHCl3), 아이소프로판올(C3H8O)을 포함할 수 있다.

코팅된 원단(13) 상에 열처리 공정 혹은 환원 공정을 수행하여 전자파 차폐필름층(15)을 형성할 수 있으며, 이때 열처리 공정 혹은 환원 공정을 통해 나노메탈시트가 단련되고 용매가 증발될 수 있다. 이러한 열처리 공정은 약 40-70℃ 의 온도에서 약 30분 내지 1 시간동안 수행될 수 있다.

나노메탈시트 용액이 코팅된 원단(13) 상에 환원 공정을 수행하여 전자파 차폐필름층(15)을 제조할 수도 있는데, 이때 환원 공정으로서, 화학적 환원 공정 혹은 광학적 환원 공정을 수행할 수 있다. 화학적 환원 공정을 수행되는 경우, 히드라진(Hydrazine), NaBH4와 같은 환원제를 이용할 수 있으며, 광학적 환원 공정은 UV, 할로겐램프, 레이저 조사 등을 통해 수행될 수 있다.

전자파 차폐필름층(15) 상에는 추가적으로 표면보호층을 형성하여 전자파 차폐필름층(15)을 형성할 수 있다. 구체적으로, 전자파 차폐필름층(15) 상에 표면 보호층(미도시)은 스핀코팅 공정, 캐스팅 공정 등을 통해 제조될 수 있다.

상기 표면 보호층은 금속 부식을 일으키지 않는 고분자 소재라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 예를 들어, 전도성 고분자 또는 반도체성 고분자를 포함할 수 있는데, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리스티렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 그룹의 고분자에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를들면, 상기 표면 보호층은 약 2 내지 40μm 범위의 두께를 가질 수 있다. 한편, 표면 보호층은 전자파 차폐필름층(15)의 보호를 위해 약 2μm를 초과하는 것이 바람직하다. 또한, 원적외선 방사시트의 가공성을 고려할 경우 약 40μm를 미만으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 표면 보호층 형성 후 경화를 위해 추가 열처리 공정을 수행할 수 있으며, 구체적으로 열 조사 공정과 자외선 조사 공정을 반복수행하여 추가 열처리 공정을 수행할 수 있다.

이에 따라, 상기 제조 방법을 통해 순차적으로 적층된 원단(13), 우레탄층(11), 전자파 차폐필름층(15) 및 표면 보호층을 포함하는 원적외선 방사시트가 제조될 수 있다.

도 3을 참고하면, 판상으로 배열된 금속 나노플레이트가 적층된 적층체를 확인할 수 있다. 전자파 차폐필름층(15)은 도 3에서 보는 바와 같이 복수의 금속 나노플레이트들이 얽혀서 적층된 구조로써 이렇게 형성된 금속 나노플레이트가 서로 엇갈려 적층되어서 다수의 포어를 형성한다. 이와 같은 다량의 포어는 전자파의 다중 반사(multiple reflection)가 효과적으로 일어나고 따라서 전자파 차폐 성능을 극대화시키는 역할을 할 수 있다. 따라서, 동일한 양의 금속 나노플레이트 도포량을 가질 때 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 방사시트는 적층체의 특수구조로 인하여 우수한 전자파 차폐 효과를 가질 수 있다. 전자파 차폐필름층(15)은 복수의 적층체로 인접한 적층체와 서로 평행하지 않게 배향되어 적층체들 사이에 포어를 형성할 수 있다. 상기 적층체는 20 ％ 이상의 포어률을 가지며 약 20% 이상의 포어율인 경우 전자파의 다중 반사가 효과적으로 일어날 수 있어 전자파 차폐에 유리하다.

일 실시예에서, 상기 나노메탈시트가 적층되는 도포량에 따라서 적층체가 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 적층체의 포어률이 달라질 수 있다. 금속 나노플레이트의 도포량이 0.2 mg/cm2 이상일 경우 포어가 형성될 수 있는데, 특히 도포량이 7.2 mg/cm2인 경우에 적층체는 인접한 적층체와 금속 나노플레이트가 배열된 방향을 달리할 수 있어 적층체의 도메인들 사이에 큰 포어가 형성될 수 있으며, 이러한 구조를 통하여 특유의 전자파 차폐 특성 및/또는 발열 특성을 나타낼 수 있다.

상기 전자파 차폐필름층(15)은 금속 나노 입자 또는 금속 나노 와이어를 더 포함할 수 있다. 금속 나노 입자 또는 금속 나노 와이어를 더 포함하는 경우，금속 나노플레이트와 주변의 다른 금속 나노플레이트와의 면 접촉 외에도 이들과 금속 나노 입자 또는 금속 나노 와이어와의 선 접촉 또는 점 접촉이 추가적으로 적용될 수 있고， 이에 따라서 우수한 전기 전도도를 가질 수 있다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 방사시트가 적용된 원단(13)의 일부에 조사된 전자파는 전자파 차폐필름층(15)에서 반사되거나 또는 열에너지의 형태로 변형될 수 있다. 열에너지 대기중으로 발산되거나 또는 인접한 우레탄층(11)에 전달되는데, 우레탄층(11)에 포함된 산화철, 산화아연, 산화니켈 및 산화구리는 피부(bocy)를 통해 전달된 체온 및 전자파 차폐필름층(15)으로부터 전달된 열에너지가 더하여 짐으로써 원적외선이 방출될 수 있다. 원적외선은 전자파 차폐필름층(15)에 흡수 또는 반사될 수 있고 따라서 방사된 대부분의 원적외선이 피부방향으로 전달될 수 있다.

실시예 1 - 스판덱스 원단의 제조

약 100 중량부의 우레탄 수지와 비이온계 경화형 유기 실리콘 에멀션 포함하는 니트릴 부타디엔 러버 라텍스 10 중량부를 섞은 후 교반기에서 약 100 RPM으로 약 3시간 교반하여 제1 혼합물을 제조하였다.

제1 조성물에 Fe2O3 1.65 중량부, ZnO 0.45 중량부, NiO 0.35 중량부, CuO 0.15 중량부를 혼합하여 약 1000 RPM으로 약 1시간 교반하여 우레탄 조성물 제조하였다.

상기 우레탄 조성물을 도트 프린팅 장치를 통해 스판덱스 원단의 일면에 프린팅하여 스판덱스 원단을 제조하였다.

비교예 1

나노메탈시트를 형성하기 위한 Fe2O3 1.65 중량부, ZnO 0.45 중량부, NiO 0.35 중량부, CuO 0.15 중량부를 혼합하는 이외에 제조예 1과 같은 방식에 의하여 우레탄 조성물을 프린팅한 스판덱스 원단을 제조하였다.

2-1. 원적외선 방사능 등의 측정결과

제조예에 따라 제조된 원적외선 방사시트에 대하여 아래와 같은 원적외선 방사율, 탈취능, 음이온 방출능을 확인할 수 있었다.

	원적외선　방사율 (5~20㎛)	탈 취	음이온
	방사에너지 (W/m2·㎛, 37℃): 4.22 X 102	암모니아 12시간 경과	1 cc의 공기중 수치
실시예 1	0.93	0.88	700
비교예 1	0.81	0.83	-

*상기　원적외선　방사율은 하기 조건하에 측정되었다.

1)시험방법: KFIA-FI-1005

2) 약 37℃에서 시험하였으며 FT-IR Spectrometer를 이용한 BLACK BODY대비 측정결과임.

2-2. 항균력 검사

본 발명의 항균력을 알아보기 위하여 대장균(Escherichia Coli ATCC 25922) 및 포도상구균(Staphylococcus Aureus ATCC 6538)에 대한 항균시험을 수행한 결과 다음 표 2와 같은 결과를 얻었다.

시험항목	시료구분	초기농도 (CFU/ml)	24시간 후 농도	감소율(%)
대장균	비교예 1*	1.5 x 105	5.8 x 105	-
	실시예 1		0.9 x 103	99.9
포도상구균	비교예 1	3.0 x 105	1.3 x 106	-
	실시예 1		0.6 x 103	99.9

본 발명의 다른 양상에 따르면 상기 원적외선 방사시트는 원적외선 방사 의류의 제조에 사용된다. 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 방사시트를 의류에 적용할 수 있는 바, 원적외선 방사에 따른 체온 변화를 측정하기 위하여 하기와 같이 비교예 2 및 실시예 2와 같이 반팔 속옷을 제작하였다.

비교예 2

어깨부분 전체를 감쌀 수 있도록 약 100μm 두께의 폴리이미드 필름을 2cm x 2cm 크기로 제단한 이후, 60℃의 핫플레이트 상에 우레탄층(11)이 형성된 스판덱스 원단(13)을 위치시킨 후, 약 한시간동안 약 60℃의 온도조건 하에서 열처리를 하여 스판덱스 원단을 제조하였다.

상기 스판덱스 원단(13)을 덧붙여 반팔 속옷를 제조하였다. 비교예에 따른 속옷을 착용한 후 약 30분이 경과한 상태에서 체온을 측정하였다.

실시예 2

0.2g의 은 나노플레이트(도 3a 내지 및 도 4)가 분산된 클로로폼 60ml의 혼합용액을 준비한 후, 100μm 두께의 폴리이미드 필름을 2cm x 2cm 크기로 제단한 이후, 60℃의 핫플레이트 상에 우레탄층(11)이 형성된 스판덱스 원단(13)을 위치시킨 후, 상면에 은 나노플레이트가 분산된 혼합용액을 한 회에 1ml씩 스프레이를 총 5회를 분무한 후. 약 한시간동안 약 60℃의 온도조건 하에서 열처리를 하여 전자파 차폐필름층(15)을 포함하는 원적외선 방사시트를 제조하였다. 제조된 원적외선 방사시트를 패드의 형태로 제작하여 반팔 속옷의 어깨부분에 부착하였다. 실시예에 따른 속옷을 착용한 후 비교예와 마찬가지로 약 30분이 경과한 상태에서 체온을 측정하였다.

도 5는 비교예에 따른 반팔 속옷을 입었을 때의 체온분포를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 방사시트를 이용하여 제작한 속옷을 입었을 때의 체온분포를 도시한 도면이다. 도 5를 참고하면 스판소재가 적용된 어깨부분의 체온이 다소 낮은 것으로 관찰되었다. 이에 대조적으로 도 6을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 방사시트가 적용된 반팔 속옷을 동일한 사용자에게 착용시킨 결과 어깨부분의 체온이 약 37~38 ℃로 상승한 것을 확인할 수 있었다.

본 발명의 실시예 2에 따른 원단을 적용한 전자파 차폐 및 원적외선 방사시트는 특히 양말, 장갑 등의 제조에 사용될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 본 발명의 실시예 2에 따른 원단을 적용하여 발의 뒷꿈치를 감싸도록 한 양말을 제조하여 피부 갈라짐 등의 증상이 있는 사용자가 약 5일 정도 착용하고 피부 갈라짐 정도에 대하여 관찰한 결과 증상이 개선되어 피부 갈라짐이 사라지는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해서 본 발명의 실시예 2에 따른 원단을 적용한 전자파 차폐 및 원적외선 방사시트를 수일간 착용하는 경우 피부세포의 재생 촉진 효과가 발생할 수 있음이 확인되었다.

이는 원적외선의 피부 진피층 세포 자극에 따른 효과로 이해될 수 있고, 또한 대기중의 전자파가 본 발명의 실시예 2에 따른 원단의 전자파 차폐층으로 흡수됨으로써 원적외선 방사율이 증대된 것에 따른 것으로 볼 수 있다.

앞서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 방사시트는 의류의 제작에 사용할 경우 착용시 인접한 인체로부터 발산하는 열에너지 및 눈에 보이지 않는 다수의 전자파가 미치는 공간에서 전자파 흡수층에 의해 흡수되어 변환된 열에너지를 원적외선 형태로 변형하여 인체로 다시 방사할 수 있어 도심 등 전자파에 노출되기 쉬운 환경에서의 원적외선 방사효과를 향상시킬 수 있다.

본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (10)

1. 우레탄 100중량부를 기준으로 하여 Fe2O3 1.6-1.7 중량부, ZnO 0.4-0.5 중량부, NiO 0.3-0.4 중량부, CuO 0.1-0.2 중량부를 포함한 우레탄층; 및
   상기 우레탄층의 일측에 전자파 차폐필름층을 포함하고,
   상기 전자파 차폐필름층은 나노메탈시트를 0.3 - 5.0 mg/cm2 농도로한 나노메탈시트 용액을 도포하여 형성된 것이고,
   상기 나노메탈시트는 2차원의 판상 구조를 갖는 금속 소재로써 구리, 은, 백금 또는 금이고,
   상기 나노메탈시트에 포함된 상기 금속 소재는 5 내지 15μm 범위 내의 직경을 갖도록 구비되고,
   상기 나노메탈시트를 구성하는 상기 금속 소재는 면심입방구조이고,
   상기 나노메탈시트는 분무공정에 의하여 코팅되고, 상기 나노메탈시트는 에탄올(C2H6O), 메탄올(CH3OH), 염화메틸렌(C2H2Cl2), 테트라히드로푸란(C4H8O), 헥산(C6H14) 또는 클로로포름(CHCl3), 아이소프로판올(C3H8O)를 용매로 한 나노메탈시트 용액의 형태로 분무되고,
   상기 전자파 차폐필름층 상에는 표면보호층을 형성하고, 상기 표면보호층은 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리스티렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 그룹의 고분자에서 선택된 하나 이상을 포함하고,
   상기 표면 보호층은 2 내지 40μm의 두께로 형성되고,
   상기 전자파 차폐필름층은 복수의 금속나노플레이트가 얽혀서 적층된 구조이고, 상기 금속나노플레이트는 서로 엇갈려 다수의 포어를 형성한 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 및 원적외선 방사시트.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 우레탄층은 원적외선 방사시트의 일면 또는 양측면에 두드럽 도트 프린팅, 스크린인쇄, 그라비아 코팅 및 스프레이 분사 중 어느 하나 이상의 처리방법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 및 원적외선 방사시트.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 전자파 차폐필름층은 나노메탈시트를 포함하고, 상기 나노메탈시트의 두께는 50 내지 80nm 인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 및 원적외선 방사시트.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 원적외선 방사시트는 1 내지 3GHz 영역의 전자파를 흡수하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 및 원적외선 방사시트.
   
7. 삭제
8. 제1항에 있어서, 상기 전자파 차폐필름층은 흡수된 전자파를 인접하여 적층된 상기 우레탄층에 열에너지로 전달하도록 구비된 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 및 원적외선 방사시트.
   
9. 제1항에 있어서, 상기 원적외선 방사시트는 290 내지 310 K의 조건에서 원적외선을 방사하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 및 원적외선 방사시트.
   
10. 제1항의 전자파 흡수 및 원적외선 방사시트를 이용하여 제조된 원적외선 방사 의류.

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