KR101059411B1 - 전기 방사를 이용하여 발수 처리된 원단 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 방사를 이용하여 발수 처리된 원단을 제조하는 방법 및 이와 같은 방법으로 제조된 발수 처리된 원단에 관한 것이다. 본 발명은 기재 원단의 일면에 발수제를 전기 방사하여 도포한다. 발수제는 폴리비닐리덴 디플루오라이드(PVDF)일 수 있다. 방사 용액이 도포된 원단은 열처리를 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기재 원단의 일면에 발수제를 전기 방사하여 도포함으로써, 기재 원단의 일면에 발수제를 얇고 고르게 도포할 수 있다.
원단, 발수 처리, 전기 방사, 발수제, PVDF

Description

전기 방사를 이용하여 발수 처리된 원단 및 그의 제조 방법 {fabric production treated water repellency by electrospinning and method of manufacturing thereof}
본 발명은 방수 처리된 원단 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기재 원단의 일면에 전기 방사를 이용하여 발수제가 도포하여 발수 처리한 원단 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
최근에는 건강과 삶의 질에 대한 관심이 증가하면서, 일상생활에 등산, 운동 등과 같은 다양한 종류의 외부 활동이 증가하고 있다. 이에 따라 다양한 종류의 아웃도어 용품, 즉 의류, 모자, 장갑, 침낭 등이 개발되고 있다. 이러한 아웃도어 용품들, 특히 의류의 경우, 인체와 직접 접하므로 의류 외부로 땀이 잘 배출될 수 있도록 하기 위해 투습방수 기능이 중시된다. 특히, 우천시 의류 외부에서 내부로 물이 들어오지 않도록 하는 방수 기능이 중시된다.
이러한 방수를 위해 방수성 원단 또는 발수 처리 원단이 사용된다. 방수성 원단은 원단 자체가 액체 상태의 물이 통과되지 않도록 하면서 기체 상태의 물(습기)만을 전달한다. 방수성 원단은 착용감이 좋지 않은 단점이 있다.
발수 처리 원단은 기재 원단에 발수제를 도포한 것이다. 종래에는 발수 처리 원단을 제조하기 위해서 발수제를 용액으로 만들고, 용액에 기재 원단을 직접 담그거나 기재 원단에 용액을 스프레이로 뿌리는 방법을 사하였다. 그러나 이러한 방법은 기재 원단 전체에 발수 용액이 고르게 도포되지 않는다는 문제점이 있다. 또한 이러한 방법을 사용하는 경우 발수제의 두께가 두껍게 된다. 발수제의 두께가 두꺼워지면, 원단의 촉감이 나빠지며, 무게가 무거워진다.
본 발명의 목적은 기재 원단에 발수제를 얇게 도포하는 방법과 이러한 방법으로 제조된 원단을 제공하는 것이다. 또한 발수제가 기재 원단의 표면에 고르게 도포 되도록 하는 것이다.
위와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 발수 처리된 원단 제조 방법은 발수제를 용매에 녹여 방사 용액을 제조하는 단계, 기재 원단의 일면에 방사 용액을 전기 방사하여 도포하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 발수 처리된 원단 제조 방법은 방사 용액이 도포된 원단을 열처리 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발수 처리된 원단 제조 방법은 발수제를 용매에 녹여 제1 방사 용액을 제조하는 단계, 발수제보다 용융점이 낮은 고분자 물질을 용매에 녹여 제2 방사 용액을 제조하는 단계, 기재 원단의 일면에 제1 방사 용액과 제2 방사 용액을 전기 방사하여 도포하는 단계, 제1 방사 용액과 제2 방사 용액이 도포된 원단을 열처리 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 발수 처리된 원단은 기재 원단, 발수제를 포함한다. 발수제는 기재 원단의 일면에 전기 방사로 도포된다.
본 발명에서 발수제는 폴리비닐리덴 디플루오라이드(PVDF)일 수 있다.
본 발명은 기재 원단에 발수제를 전기 방사하여, 기재 원단의 표면에 발수제를 얇고 고르게 도포한다. 따라서 원단의 촉감이 좋고, 무게가 가볍다.
또한, 동일한 크기의 기재 원단 표면에 대해 적은 양의 발수제로 도포할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발수 처리된 원단을 제조하는데 사용되는 전기 방사 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전기 방사 장치(100)는 기재 원단(110)에 발수제를 전기 방사하여 도포하기 위한 장치이다. 이송용 롤러(120)를 통해 기재 원단(110)이 컬렉터(collector, 130)로 이송된다. 컬렉터(130)의 아래쪽에는 방사 노즐(140)이 일정 간격을 두고 위치한다. 컬렉터(130)에 대한 방사 노즐(140)의 위치에 따라 전기 방사 장치는 상향식 또는 하향식으로 분류된다. 본 실시예와 같이 컬렉터(130)의 아래쪽에 방사 노즐(140)이 위치하여 방사 용액을 위쪽으로 방사하는 전기 방사 장치를 상향식이라 하며, 컬렉터(130)의 위쪽에 방사 노즐(140)이 위치 하여 방사 용액을 아래쪽으로 방사하는 전기 방사 장치를 하향식이라 한다. 본 발명에는 상향식 또는 하향식 전기 방사 장치 모두 사용될 수 있다.
방사 노즐(140)은 복수개 일 수 있다. 방사 노즐(140)은 용액 용기(150-1, 150-2)와 연결된다. 용액 용기(150-1, 150-2)에는 발수제를 용매에 녹여 만든 방사 용액이 저장된다. 본 실시예에서는 전기 방사 장치(100)는 용액 용기(140-1, 140-2)를 2개 구비하나, 방사하고자 하는 용액의 수에 따라 용액 용기의 수는 달라질 수 있다.
방사 노즐(140)이 하나의 방사 용액을 방사하고자 하는 경우, 각각의 방사 노즐(140)은 하나의 용액 용기와 연결될 수 있다. 각각의 방사 노즐(140)이 서로 다른 방사 용액을 방사하고자 하는 경우, 방사 노즐(140) 각각은 서로 다른 용액 용기와 연결될 수 있다. 또는 각각의 방사 노즐(140)은 몇 개의 그룹으로 나누어져, 그룹 단위로 서로 다른 용액 용기와 연결될 수 있다.
펌프(160)는 용액 용기(150-1, 150-2)에 저장된 방사 용액을 방사 노즐(140)로 송출(pumping)한다. 펌프(160)는 용액의 이송량을 일정하게 유지할 수 있는 통상의 액체 정량펌프나 튜브 연동식 펌프(peristaltic pump), 기어 펌프 등이 될 수 있다.
방사 노즐(140)로부터 방사된 방사 용액이 컬렉터(130)에 집속되기 위해서는 노즐 블록(141)과 컬렉터(130) 사이에 일정한 전압 차가 유지되어야 한다. 전압 공급원(170)은 노즐 블록(141)과 컬렉터(130) 사이에 일정한 전압 차가 유지되도록 한다. 노즐 블록(141)과 컬렉터(130)는 서로 다른 극성을 가지도록 전압 공급 원(170)의 플러스 단자 및 마이너스 단자에 연결될 수 있다.
열처리부(180)는 발수제가 전기 방사로 도포된 기재 원단(110)을 열처리하여, 발수제와 기재 원단(110) 사이의 접착력을 강화한다. 본 실시예에서는 이송용 롤러(181)로 가압하면서 열처리를 하나, 다른 형태로도 열처리가 가능하다.
본 발명에 사용될 수 있는 전기 방사 장치는, 도 1에 도시된 전기 방사 장치이외에도, 다른 형태의 여러 가지 전기 방사 장치가 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발수 처리된 원단을 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발수 처리된 원단을 제조하기 위해서는 발수제를 용매에 녹여 방사 용액을 제조한다(S210). 본 실시예에서는 폴리비닐리덴 디플루오라이드(이하 'PVDF'라고 한다)가 발수제로 사용되나, 다른 종류의 고분자 물질도 발수제로 사용될 수 있다. PVDF를 전기 방사로 도포하면, PVDF의 낮은 표면장력으로 인해 빗방울이나 눈 등을 차단하는 효과가 우수하다. 용매는 발수제와 방사조건 등에 따라 결정된다. 본 실시예에서는 아세톤(acetone), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), 디메틸아세트아미드(N,N-dimethylacetamide), 디메틸설프옥사이드(dimethylsulphoxide), 메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrolidone), 메틸에틸케톤(methylethylketone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran) 등과 같은 용매나 이들의 혼합용매를 용매로써 사용할 수 있다. 제조된 방사 용액은 용액 용기에 저장된다.
전기 방사를 위해 기재 원단을 컬렉터로 이송한다. 컬렉터에서 기재 원단의 일면에 방사 용액을 전기 방사하여 도포한다(S220). 발수제가 도포되는 두께는 발수제의 종류, 방사 공간에 형성되는 전계의 세기, 방사 시간, 전기 방사 공간 등에 따라 결정된다. 본 실시예에서 기재 원단은 여러 가지 종류의 원단이 사용될 수 있다. 발수제가 전기 방사로 도포된 기재 원단은 건조된다. 이 경우 발수제와 기재 원단 사이의 접착력을 강화하기 위해, 열처리를 할 수 있다(S230).
다른 실시예에서는 기재 원단의 타면에 투습 기능의 갖는 나노 섬유를 전기 방사로 형성한 후, 기재 원단의 일면에 발수제를 전기 방사할 수도 있다. 또는 기재 원단의 일면에 발수제를 전기 방사하여 도포한 후, 기재 원단의 타면에 투습 기능을 갖는 나노 섬유를 전기 방사로 형성할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발수 처리된 원단을 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발수 처리된 원단을 제조하기 위해서는 발수제를 용매에 녹여 제1 방사 용액을 제조한다(S310). 또한 발수제와는 다른 고분자 물질(A)을 용매에 녹여 제2 방사 용액을 제조한다(S320). 고분자 물질(A)은 발수제로 사용되는 고분자 물질보다 용융점이 낮은 물질이다. 제1 방사 용액과 제2 방사 용액은 서로 다른 용액 용기에 저장된다.
전기 방사를 위해 기재 원단이 컬렉터로 이송되면, 제1 방사 용액과 제2 방사 용액이 기재 원단의 일면에 전기 방사된다(S330). 제1 방사 용액과 제2 방사 용액은 서로 다른 노즐에서 방사된다. 제1 방사 용액과 제2 방사 용액은 동시에 방사될 수도 있고, 일정 간격의 시간 차이를 두고 방사될 수도 있다.
제1 방사 용액과 제2 방사 용액이 도포된 기재 원단은 열처리된다(S340). 이 때 열처리 온도는 바람직하게는 제2 방사 용액에 녹은 고분자 물질(A)의 용융점이다. 이 온도에서 열처리를 하면 고분자 물질(A)이 용융되면서 발수제와 기재 원단 사이의 접착력을 강화한다. 이와 같은 방법은 발수제만을 도포한 후 열처리하는 경우보다 낮은 온도에서 열처리가 가능하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발수 처리된 원단을 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발수 처리된 원단은 기재 원단(110)과 발수제(111)를 포함한다. 발수제(111)는 기재 원단(110)의 일면에 전기 방사로 도포된다. 발수제(111)가 전기 방사로 도포되면, 도포된 발수제(111)의 두께가 얇아진다. 발수제(111)가 나노 크기의 입자로 도포될 수도 있다. 따라서 동일한 면적에 대해 적은 양의 발수제로 도포할 수 있으며, 발수 처리된 원단의 무게가 가벼워진다.
도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발수 처리된 원단은 기재 원단(110), 발수제(111), 투습 기능을 갖는 나노 섬유(112)를 포함한다. 투습 기능을 갖는 나노 섬유(112)는 기재 원단(110)의 타면에 전기 방사로 형성된다. 이와 같이 기재 원단(110)의 타면에 투습 기능을 갖는 나노 섬유(112)가 전기 방사로 형성된 경우에는, 기재 원단(110)의 일면에 발수제를 나노 크기로 도포할 필요성이 커진다.
본 명세서에서 전기 방사(electrospinning)에 대해서만 설명하였으나, 다른 실시예에서는 전기 분사(electrospray) 방식도 사용 가능하다. 또한 본 발명의 또 다른 실시예에서는 발수제를 용매에 녹이지 않고, 발수제를 용융하여, 기재 원단의 일면에 용융된 발수제를 전기 방사할 수도 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발수 처리된 원단을 제조하는데 사용되는 전기 방사 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발수 처리된 원단을 제조하는 방법을 나타내는 순서도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발수 처리된 원단을 제조하는 방법을 나타내는 순서도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발수 처리된 원단을 나타내는 도면.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 발수제를 용매에 녹여 제1 방사 용액을 제조하는 단계;
    상기 발수제보다 용융점이 낮은 고분자 물질을 용매에 녹여 제2 방사 용액을 제조하는 단계;
    기재 원단의 일면에 상기 제1 방사 용액과 상기 제2 방사 용액을 전기 방사하여 도포하는 단계; 및
    상기 제1 방사 용액과 상기 제2 방사 용액이 도포된 기재 원단을 열처리 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발수 처리된 원단 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발수제는 폴리비닐리덴 디플루오라이드(PVDF)인 것을 특징으로 하는 발수 처리된 원단 제조 방법.
  5. 삭제
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