KR101812789B1 - Waterproof ventilation sheet and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 방수성 통기 시트 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나노 멤브레인의 나노 섬유의 미세 구조, 특히 나노 섬유의 배향성을 제어함으로써, 음(音, sound)의 흡수와 난반사를 억제하고 흡음 계수를 낮춰 음향의 왜곡이 해소된 방수성 통기 시트 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a waterproof breathable sheet and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a waterproof breathable sheet which suppresses absorption and diffuse reflection of sound by controlling the microstructure of the nanofiber, To a waterproof breathable sheet in which distortion of sound is eliminated by lowering the coefficient, and a method of manufacturing the same.
모바일 기기, 보청기 등의 전자 기기, 무전기 등의 통신 장비, 자동차 헤드램프 등의 다양한 전자 기기에서는, 상기 전자 기기에 통기성을 부여하여 상기 전자 기기 내부/외부의 압력 평형을 유지시키는 동시에, 상기 전자 기기 내부로 물/액체의 침투를 방지하는 방수 성능(waterproof)과 오염/먼지 등의 침투를 방지하는 방진 성능(dustproof)을 동시에 요구하고 있다. 이에, 상기 전자 기기들은 방수/방진성과 통기성을 모두 가지는 방수성 통기 시트를 포함하고 있다.In a variety of electronic devices such as mobile devices and hearing aids, communication devices such as radio transmitters, automobile head lamps, etc., permeability is imparted to the electronic devices to maintain pressure balance inside / outside the electronic devices, Waterproof to prevent penetration of water / liquid into the inside, and dustproof to prevent contamination / dust penetration. Accordingly, the electronic devices include a waterproof ventilation sheet having both waterproof / dustproof and air permeability.
특히, 상기 모바일 기기와 같은 전자 기기는 다양한 성능과 기능이 추가되고 이에 따라 사용 빈도가 잦아지고 있어 다양한 환경에서 방수/방진 기능뿐만 아니라 소리를 왜곡 없이 원음에 가까운 형태로 전달시키는 음향(Acoustic) 성능도 함께 요구되고 있다.Particularly, electronic devices such as mobile devices have various performance and functions, and thus frequency of use has been increased. As a result, not only waterproof / dustproof functions in various environments, but also acoustic performance Are also required.
본 발명의 목적은 나노 멤브레인의 나노 섬유의 미세 구조, 특히 나노 섬유의 배향성을 제어함으로써, 음의 흡수와 난반사를 억제하고 흡음 계수를 낮춰 음향의 왜곡을 해소하고, 상기 나노 멤브레인의 탄성률과 강도를 개선하여 내수압시 인가되는 수압에 의한 압력 변형에 대한 저항성이 커져 내수압이 향상된 방수성 통기 시트를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to suppress the absorption and diffusing of sound by suppressing the negative and diffuse reflection and to suppress the distortion of sound by controlling the microstructure of the nanofiber of the nanofiber, particularly the nanofiber, And a waterproof breathable sheet having improved resistance to pressure deformation due to water pressure applied at the time of water pressure resistance and improved water pressure.
본 발명의 다른 목적은 폴리비닐리덴 플루오라이드를 전기 방사하여 제조되며, 이때 상기 전기 방사하여 제조된 나노 멤브레인을 일축 배향시켜 우수한 통음성을 가질 뿐만 아니라, 수압방수성 및 통기성이 우수한 방수성 통기 시트를 제조할 수 있으며, 롤투롤 공정시 안정성 및 사용성을 강화할 수 있는 방수성 통기 시트의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a waterproof ventilation sheet having excellent water permeability and excellent waterproofing and breathability by unidirectionally orienting the nanofiber prepared by electrospinning by polyvinylidene fluoride electrospinning And a method of manufacturing a waterproof breathable sheet capable of enhancing stability and usability in a roll-to-roll process.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 나노 섬유들이 다수의 기공을 포함하는 부직포 형태로 집적된 나노 멤브레인을 포함하며, 상기 나노 멤브레인은 길이 방향(machine direction, MD) 탄성률과 폭 방향(transverse direction, TD) 탄성률의 이방성(MD 탄성률/TD 탄성률)이 1.5 내지 10.0인 방수성 통기 시트를 제공한다. 상기 방수성 통기 시트는 상온(20 ℃ ± 5 ℃), 1.5 m 이상의 수압에서 30 분 이상 누수되지 않는 수압 방수성을 가지고, 음향 투과 손실이 1000 Hz에서 10 dB 미만이다.According to an embodiment of the present invention, the nanofibers include a nanomembrane integrated into a nonwoven fabric including a plurality of pores, wherein the nanomembrane has a machine direction (MD) modulus and a transverse direction (TD) ) A waterproof breathable sheet having an anisotropy of elastic modulus (MD elastic modulus / TD elastic modulus) of 1.5 to 10.0. The waterproof ventilation sheet has a waterproofing waterproofing property that does not leak at normal temperature (20 ° C ± 5 ° C), a water pressure of 1.5 m or more for 30 minutes or more, and an acoustic transmission loss of less than 10 dB at 1000 Hz.
상기 나노 멤브레인은 상기 기공의 가장 긴 직경(LD)에 대한 상기 기공의 가장 작은 직경(SD)의 어스펙트비(SD:LD)가 2 내지 50인 일자(ㅡ자) 형상을 가지고, 상기 기공의 가장 긴 직경(LD)이 상기 나노 멤브레인의 길이 방향과 평행한 방향으로 배향될 수 있다.Wherein the nanomembrane has a shape with an aspect ratio (SD: LD) of 2 to 50 of the smallest diameter (SD) of the pore with respect to a longest diameter (LD) of the pore, A long diameter (LD) can be oriented in a direction parallel to the longitudinal direction of the nanomembrane.
상기 나노 멤브레인은 상기 길이 방향 탄성률과 폭 방향 탄성률의 이방성에 의하여 상기 나노 멤브레인의 흡음 계수가 1000 Hz에서 0.2 미만이고, 음향 투과 손실이 1000 Hz에서 10 dB 미만일 수 있다.The nano-membrane may have an absorption coefficient of the nanomembrane of less than 0.2 at 1000 Hz and an acoustic transmission loss of less than 10 dB at 1000 Hz due to the anisotropy of the longitudinal and lateral moduli.
상기 나노 멤브레인은 상기 나노 섬유들의 직경이 50 nm 내지 3000 nm이고, 두께가 3 ㎛ 내지 40 ㎛이고, 기공 크기가 0.1 ㎛ 내지 5 ㎛, 기공도가 40 % 내지 90 %이고, 공기 투과도가 0.1 CFM 내지 20 CFM이고, 내수압이 3000 ㎜H2O 이상이고, 발수 등급이 4급 이상이고, 탄성률이 1 MPa 내지 1000 MPa 이고, 평량이 0.5 g/㎡ 내지 20 g/㎡일 수 있다.Wherein the nanofiber has a diameter of 50 nm to 3000 nm, a thickness of 3 占 퐉 to 40 占 퐉, a pore size of 0.1 占 퐉 to 5 占 퐉, a porosity of 40% to 90%, an air permeability of 0.1 CFM To 20 CFM, a water pressure of 3000 mmH 2 O or more, a water repellency grade of 4 or more, an elastic modulus of 1 MPa to 1000 MPa, and a basis weight of 0.5 g /
상기 방수성 통기 시트는 수압 방수성이 저온 조건(-20 ℃, 72 시간 유지한 후 측정)의 경우 1.5 m 이상의 수압에서 30 분 이상 누수되지 않고, 고온/고습 조건(50 ℃, 습도 95 %, 72 시간 유지한 후 측정)의 경우 1.5 m 이상의 수압에서 30 분 이상 누수되지 않고, 열충격 조건(-40 ℃, 85 ℃를 각각 1 시간 동안 유지하는 한 사이클을 30 사이클 반복한 후 측정)의 경우 1.5 m 이상의 수압에서 30 분 이상 누수되지 않는 것일 수 있다.The waterproof ventilation sheet was subjected to high temperature / high humidity conditions (50 DEG C, 95% humidity, 72 hours, no water leaks for at least 30 minutes at a water pressure of 1.5 m or more in the case of waterproof waterproof property at low temperature (Measured after repeating 30 cycles of one cycle maintaining -40 ° C and 85 ° C for 1 hour respectively) without leaking at a water pressure of 1.5 m or more for 30 minutes or more and 1.5 m or more It may not be leaked for over 30 minutes under water pressure.
상기 방수성 통기 시트는 통기성이 20 cc/min(@1 PSI) 이상일 수 있다.The waterproof breathable sheet may have a breathability of at least 20 cc / min (@ 1 PSI).
상기 나노 섬유는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF, polyvinylidene difluoride)로 이루어질 수 있다.The nanofibers may be made of polyvinylidene difluoride (PVdF).
상기 방수성 통기 시트는 상기 나노 멤브레인 일면 또는 양면에 점착층을 더 포함할 수 있다.The waterproof breathable sheet may further include an adhesive layer on one side or both sides of the nanomembrane.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 전기 방사 용액을 제조하는 단계, 상기 제조된 전기 방사 용액을 전기 방사하여 나노 섬유들이 다수의 기공을 포함하는 부직포 형태로 집적된 나노 멤브레인을 제조하는 단계, 그리고 상기 나노 멤브레인을 일축 배향시키는 단계를 포함하는 방수성 통기 시트의 제조 방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nanostructure, comprising the steps of: preparing an electrospinning solution; electrospinning the prepared electrospinning solution to produce a nanomembrane in which nanofibers are integrated into a nonwoven fabric including a plurality of pores; And uniaxially orienting the nanomembrane. The present invention also provides a method of manufacturing a waterproof breathable sheet.
상기 나노 멤브레인을 일축 배향시키는 단계는 상기 나노 멤브레인의 폭 방향에 비하여 상기 길이 방향에 1.5 배 내지 20 배의 장력을 인가하여 이루어질 수 있다.The uniaxial orientation of the nanomembrane may be performed by applying a tensile force of 1.5 to 20 times the longitudinal direction of the nanomembrane as compared to the width direction of the nanomembrane.
상기 나노 멤브레인을 일축 배향시키는 단계는 상기 나노 멤브레인의 권취 속도를 0.01 m/min 내지 20 m/min로 조절하고, TR(traverse) 속도를 0.001 m/min 내지 10 m/min로 조절하여 이루어질 수 있다.The uniaxial orientation of the nanomembrane may be controlled by controlling the winding speed of the nanomembrane to 0.01 m / min to 20 m / min and the TR (traverse) rate to 0.001 m / min to 10 m / min .
본 발명의 방수성 통기 시트는 나노 멤브레인의 나노 섬유의 미세 구조, 특히 나노 섬유의 배향성을 제어함으로써, 음의 흡수와 난반사를 억제하고 흡음 계수를 낮춰 음향의 왜곡을 해소하고, 상기 나노 멤브레인의 탄성률과 강도를 개선하여 내수압시 인가되는 수압에 의한 압력 변형에 대한 저항성이 커져 내수압이 향상된다. The waterproof breathable sheet of the present invention controls the microstructure of the nanofiber of the nanomembrane, in particular, the orientation of the nanofiber, thereby suppressing sound absorption and diffusing reflection, lowering the sound absorption coefficient to eliminate sound distortion, The strength is improved, resistance to pressure deformation due to water pressure applied at the time of water pressure increase, and water pressure is improved.
또한, 본 발명의 방수성 통기 시트의 제조 방법은 폴리비닐리덴 플루오라이드를 전기 방사하여 제조되며, 이때 상기 전기 방사하여 제조된 나노 멤브레인을 일축 배향시켜 우수한 통음성을 가질 뿐만 아니라, 수압방수성 및 통기성이 우수한 방수성 통기 시트를 제조할 수 있으며, 롤투롤 공정시 안정성 및 사용성을 강화할 수 있다.In addition, the method for producing a waterproof breathable sheet of the present invention is manufactured by electrospinning polyvinylidene fluoride. In this case, the electrospun nanomembrane is uniaxially oriented to have excellent voicing and waterproofness and water permeability It is possible to manufacture an excellent waterproof ventilation sheet and to enhance stability and usability in a roll-to-roll process.
도 1은 본 발명의 방수성 통기 시트의 일 실시 형태를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 수압 방수성을 측정하기 위하여 내수압 측정기에서 사용되는 지그를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 노즐형 전기 방사 장치의 개략도이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 나노 멤브레인의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.Fig. 1 is a perspective view schematically showing one embodiment of the waterproof breathable sheet of the present invention. Fig.
2 is a perspective view schematically showing a jig used in a water pressure measuring instrument for measuring water pressure and water resistance.
3 is a schematic view of a nozzle type electrospinning device.
4 and 5 are scanning electron microscope (SEM) photographs of the nanomembranes prepared in Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention, respectively.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art.
본 발명의 일 실시예에 따른 방수성 통기 시트는 나노 섬유들이 다수의 기공을 포함하는 부직포 형태로 집적된 나노 멤브레인을 포함하며, 상기 나노 멤브레인은 길이 방향(machine direction, MD) 탄성률과 폭 방향(transverse direction, TD) 탄성률의 이방성(MD 탄성률/TD 탄성률)이 1.5 내지 10.0이다. 상기 방수성 통기 시트는 상온(20 ℃ ± 5 ℃), 1.5 m 이상의 수압에서 30 분 이상 누수되지 않는 수압 방수성을 가지고, 음향 투과 손실이 1000 Hz에서 10 dB 미만이다.The waterproof breathable sheet according to an embodiment of the present invention includes a nanomembrane in which nanofibers are integrated into a nonwoven fabric including a plurality of pores. The nanomembrane has a machine direction (MD) modulus and a transverse direction, TD) is anisotropy (MD elastic modulus / TD elastic modulus) of the elastic modulus is 1.5 to 10.0. The waterproof ventilation sheet has a waterproofing waterproofing property that does not leak at normal temperature (20 ° C ± 5 ° C), a water pressure of 1.5 m or more for 30 minutes or more, and an acoustic transmission loss of less than 10 dB at 1000 Hz.
도 1은 본 발명의 방수성 통기 시트의 일 실시 형태를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 이하, 도 1을 참고하여 상기 방수성 통기 시트에 대하여 설명한다.Fig. 1 is a perspective view schematically showing one embodiment of the waterproof breathable sheet of the present invention. Fig. Hereinafter, the waterproof breathable sheet will be described with reference to FIG.
상기 도 1을 참고하면, 상기 방수성 통기 시트(100)는 나노 섬유들이 다수의 기공을 포함하는 부직포 형태로 집적된 나노 멤브레인(10), 및 선택적으로 상기 상기 나노 멤브레인(10)의 일면 또는 양면에 점착층(20)을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 방수성 통기 시트(100)는 상기 도 1에 도시되어 있지 않지만, 상기 나노 멤브레인(10)을 지지하는 지지체(도시하지 않음)를 더 포함할 수도 있다.1, the
상기 도 1에서 상기 방수성 통기 시트(100)가 원형인 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 방수성 통기 시트(100)는 일 예로 원형, 타원형, 직사각형, 끝이 둥근 직사각형, 다각형, P자 형태 등의 형상일 수 있다.1, the
또한, 상기 도 1에서 상기 점착층(20)이 상기 나노 멤브레인(10)의 일면에만 위치하는 것이 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 점착층(20)은 상기 나노 멤브레인(10)의 양면에 위치할 수도 있다. 1, the
상기 나노 멤브레인(10)은 상기 나노 섬유들에 의해 형성된 다공질 구조에 의해, 물 또는 분진 등의 이물이 통과하는 것을 저지하고, 기체를 투과시키는 특성을 갖는다. 또한, 상기 나노 멤브레인(10)은 소리의 통과를 허용한다. 이로 인해, 상기 방수성 통기 시트(100)는 예를 들어 발음부 또는 수음부를 구비한 전자 기기에 있어서, 그 발음부 또는 수음부에 대응하는 하우징의 통기구에 배치되고, 그 통기구에 통음성, 방수성 및 방진성을 확보하기 위하여 사용될 수 있다.The
이를 위하여, 상기 나노 멤브레인(10)은 소수성, 내화학성, 내열성 및 가공 특성이 우수한 폴리머로 이루어질 수 있고, 구체적으로 예를 들면 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌와 같은 폴리올레핀, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF, polyvinylidene difluoride), 테트라플루오로 에틸렌 헥사플루오로프로필렌 코폴리머(FEP), 테트라플루오로 에틸렌(퍼플루오로 아크릴)비닐 에테르 코폴리머(PFA) 또는 폴리테트라플루오로 에틸렌(PTFE) 등과 같은 플루오르폴리머, 폴리이미드(PI), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리아미드이미드(PAI) 등과 같은 폴리이미드폴리머, 폴리에테르설폰(PES), 폴리아크릴로니트릴(PAN) 등으로 이루어질 수 있다.For this purpose, the
종래 상기 방수성 통기 시트(100)는 주로 다공성 PTFE 시트를 이용하여 제조되었다. 구체적으로 상기 다공성 PTFE 시트는 PTFE 파인 파우더와 성형 보조제의 혼련물을 압출 성형 및 압연에 의해 시트 형상으로 하고, 형성 보조제를 제거하여 성형체의 시트체를 얻은 후, 이 시트체를 연신함으로써 제조할 수 있다. 그러나, 상기 다공성 PTFE 시트는 시간의 경과나 열에 의해 수축하기 쉽기 때문에, 상기 방수성 통기 시트(100)가 수축하여 상기 점착층(20)이 노출되는 문제가 있다.Conventionally, the waterproof
이에 따라, 상기 나노 멤브레인(10)은 상기 PVdF를 전기 방사하여 제조된 나노웹인 것이 더 바람직하다. 상기 PVdF는 소수성, 내화학성 및 내열성이 우수하기 때문에 이를 전기 방사하여 제조된 나노 멤브레인(10)은 우수한 수압 방수성 및 통기성을 가질 수 있다.Accordingly, it is preferable that the
다만, 상기 PVdF를 전기 방사하여 제조된 나노웹은 이를 구성하는 나노 섬유가 규칙적으로 배향/적층되어 섬유 내 기공(cavity)이 원형 또는 다각형 형태로 흡음 계수가 높아 통음성이 저하될 수 있다. 이에 본 발명에서는 상기 PVdF를 전기 방사하여 나노웹 제조시 상기 나노웹의 배향을 일축 방향으로 고정시켜 나노 섬유의 미세 구조, 특히 나노 섬유의 배향성을 제어함으로써 음의 흡수와 난반사를 억제하고 흡음 계수를 낮춰 음향의 왜곡을 해소한 것이다.However, the nano-web produced by electrospinning the PVdF may have a poor sound absorption due to the regularly oriented / laminated nanofibers constituting the nanofibers, because the pores in the fiber are circular or polygonal, and the absorption coefficient is high. In the present invention, the PVdF is electrospun to fix the orientation of the nano-web in the uniaxial direction when manufacturing the nano-web to control the microstructure of the nanofiber, in particular, the orientation of the nanofiber, thereby suppressing sound absorption and diffuse reflection, Lowering the distortion of the sound.
구체적으로, 종래에 PVdF를 전기 방사하여 제조된 나노웹은 나노 섬유의 배향이 길이 방향(MD)과 폭 방향(TD)이 거의 균등하다. 하지만 이러한 나노 섬유의 균등한 섬유 배향에 의해 공동(cavity)가 발생하고, 상기 공동에 의하여 음향의 통과시 소리의 흡수 및 난반사가 발생하여 소리의 왜곡이 발생하게 된다. 또한, 상기 종래의 나노 멤브레인은 상기 공동에 의하여 IPX 68 등급에서 요구하는 내수압(1500 ㎜H2O)을 충족시킬 수 없는데, 발수제 등의 첨가제를 첨가하여 내수압 기준을 달성할 수 있다. 그러나, 상기 발수제 등의 첨가제를 첨가함으로써 방수성은 개선할 수 있지만 방사시 결점이 발생하거나 섬유간 접착력이 부족하여 취급성이 저하될 수 있다. Specifically, conventionally, the orientation of the nanofibers in the nanowire fabricated by electrospinning PVdF is substantially equal in the longitudinal direction (MD) and the transverse direction (TD). However, cavities are generated by the uniform fiber orientation of the nanofibers, and when the acoustic waves pass through the cavities, sound absorption and diffuse reflection occur, resulting in distorted sound. In addition, the conventional nanomembrane can not satisfy the water pressure (1500 mmH 2 O) required by the IPX 68 class by the cavity, and the water pressure standard can be attained by adding an additive such as a water repellent. However, water resistance can be improved by adding an additive such as the water repellent agent, but defects may occur during spinning, or adhesiveness between fibers may be insufficient, resulting in deterioration of handling properties.
그러나, 본 발명에서와 같이 상기 나노 섬유의 배향을 일축 방향으로 고정시키면 상기 섬유 내 기공이 원형 또는 다각형 형태가 아닌 일자(ㅡ자) 형상에 가까워지고 이로 인해 기공의 전체적인 개수를 감소시킬 뿐만 아니라 음의 난반사를 억제하여 흡음 계수를 낮추어 통음 성능이 개선된다. 이때, 상기 나노 섬유의 배향을 일축 방향으로 고정시켰기 때문에 상기 일자형 기공의 가장 긴 직경은 상기 나노 멤브레인(10)의 길이 방향과 실질적으로 평행한 방향으로 배향된다. However, if the orientation of the nanofibers is fixed in the uniaxial direction as in the present invention, the pores in the fibers become closer to the shape of a circle rather than a circular or polygonal shape, thereby reducing the overall number of pores, By suppressing irregular reflection, the sound absorption coefficient is lowered, and the sound performance is improved. At this time, since the orientation of the nanofibers is uniaxially fixed, the longest diameter of the linear pores is oriented in a direction substantially parallel to the longitudinal direction of the
이때, 상기 일자 형상의 기공은 상기 기공의 가장 긴 직경(LD)에 대한 상기 기공의 가장 작은 직경(SD)의 어스펙트비(SD:LD)가 1:2 내지 1:50이고, 구체적으로 1:5 내지 1:50이다. 상기 기공의 가장 긴 직경(LD)에 대한 상기 기공의 가장 작은 직경(SD)의 어스펙트비(SD:LD)가 1:2 미만인 경우 기공이 균일하게 분포하여 난반사가 발생하여 흡음되어 통음 성능이 저하될 수 있고, 1:50을 초과하는 경우 기공이 수압이나 공기압 등의 압력에 의해 변형되어 방수 성능 또는 방진 성능이 저하될 수 있다. At this time, the linear pores have an aspect ratio (SD: LD) of the smallest diameter (SD) of the pores with respect to the longest diameter (LD) of the pores is 1: 2 to 1:50, : 5 to 1:50. When the aspect ratio (SD: LD) of the smallest diameter (SD) of the pores with respect to the longest diameter (LD) of the pores is less than 1: 2, pores are uniformly distributed and diffuse reflection occurs, If it exceeds 1:50, the pore may be deformed by the pressure such as water pressure or air pressure, and the waterproof performance or dustproof performance may be deteriorated.
상기와 같이, 상기 나노 섬유의 배향이 일축 방향으로 고정됨에 따라, 상기 나노 멤브레인은 길이 방향(machine direction, MD) 탄성률과 폭 방향(transverse direction, TD) 탄성률의 이방성(MD 탄성률/TD 탄성률)이 1.5 내지 10.0일 수 있고, 구체적으로 2.0 내지 10.0일 수 있다. 상기 나노 멤브레인의 상기 길이 방향 탄성률과 폭 방향 탄성률의 이방성(MD 탄성률/TD 탄성률)이 1.5 내지 10.0인 경우 상기 방수성 통기 시트의 음향 투과 손실이 1000 Hz에서 10 dB 미만인 조건을 만족시킬 수 있고, IPX 68 등급에서 요구하는 내수압(1500 ㎜H2O)을 충족시킬 수 있다. 상기 나노 멤브레인(10)의 탄성률은 ASTM D 882를 적용하여 MD(machine direction)와 TD(transverse direction)를 각 10 회 측정 후 최대값과 최소값을 제외한 평균값을 사용할 수 있다. 상기 나노 멤브레인의 길이 방향 또는 기계 방향(machine direction, MD)은 상기 나노 멤브레인이 롤투롤 등의 방식으로 연속 생산될 때 롤의 진행 방향 또는 상기 제조된 나노 멤브레인이 권취되는 방향으로 상기 나노 멤브레인의 길이가 긴 길이 방향 등을 의미하고, 상기 나노 멤브레인의 폭 방향 또는 기계 방향의 수직 방향(transverse direction, TD)은 상기 길이 방향 또는 기계 방향의 수직 방향으로 길이가 짧은 폭 방향 등을 의미한다.As described above, as the orientation of the nanofiber is fixed in the uniaxial direction, the nanomembrane has an anisotropy (MD elastic modulus / TD elastic modulus) in a machine direction (MD) and a transverse direction (TD) 1.5 to 10.0, and more specifically 2.0 to 10.0. When the anisotropy (MD elastic modulus / TD elastic modulus) of the longitudinal direction elastic modulus and the lateral modulus of elasticity of the nanomembrane is 1.5 To 10.0, the condition that the acoustic transmission loss of the waterproof breathable sheet is less than 10 dB at 1000 Hz can be satisfied, and the water pressure (1500 mmH 2 O) required by the IPX 68 class can be satisfied. The modulus of elasticity of the
상기와 같이, 상기 나노 섬유의 배향이 일축 방향으로 고정됨에 따라, 또는 상기 나노 멤브레인(10)의 상기 길이 방향 탄성률과 폭 방향 탄성률의 이방성에 의하여 상기 나노 멤브레인(10)의 흡음 계수는 1000 Hz에서 0.2 미만일 수 있고, 구체적으로 1000 Hz에서 0 내지 0.1일 수 있고, 상기 나노 멤브레인(10)의 음향 투과 손실은 1000 Hz에서 10 dB 미만일 수 있고, 구체적으로 1000 Hz에서 0 dB 내지 5 dB일 수 있다. 이때, 상기 흡음 계수는 관내법 흡음 시험(ASTM E 1050-12) 방법으로 측정할 수 있고, 그 단위는 상수이고, 상기 음향 투과 손실은 ASTM E-2611-09의 시험 방법으로 수직 입사음의 음향 투과 손실을 측정할 수 있고, 측정 주파수 대역은 1/3 옥타브밴드 중심 주파수로 100 Hz 내지 5000 Hz이다. 상기 나노 멤브레인(10)의 흡음 계수가 1000 Hz에서 0.2 이상이거나, 음향 투과 손실이 1000 Hz에서 10 dB 이상인 경우 방음 효과가 발생하여 음향의 손실, 왜곡으로 그 기능성이 저하될 수 있다. 이에 따라, 상기 방수성 통기 시트(100)의 음향 투과 손실도 1000 Hz에서 10 dB 미만일 수 있다.As described above, the orientation coefficient of the
또한, 상기 나노 섬유의 배향을 일축 방향으로 고정시킴에 따라, 상기 나노 멤브레인(10)의 길이 방향의 탄성률과 강도가 개선되어 내수압시 인가되는 수압에 의한 압력 변형에 대한 저항성이 커져 상기 나노 멤브레인(10)의 내수압이 향상될 수 있다.In addition, by fixing the orientation of the nanofibers in the uniaxial direction, the elastic modulus and strength in the longitudinal direction of the
한편, 상기 PVdF를 전기 방사하여 나노웹 제조시 상기 전기 방사 조건을 조절함으로써, 상기 나노 멤브레인(10)의 통기도와 기공의 크기 분포를 조절하고, 이로 인하여 음의 흡수와 난반사를 억제하여 흡음 계수를 낮추어 더욱 우수한 통음성을 가지도록 할 수 있다.On the other hand, by controlling the electrospinning conditions during the production of nanofibers by electrospinning the PVdF, the air permeability of the
이에 따라, 상기 나노 멤브레인(10)은 상기 나노 섬유들의 직경이 50 nm 내지 3000 nm이고, 구체적으로 100 nm 내지 2000 nm일 수 있고, 상기 나노 멤브레인(10)의 두께는 3 ㎛ 내지 40 ㎛이고, 구체적으로 5 ㎛ 내지 35 ㎛일 수 있고, 상기 나노 멤브레인(10)의 기공 크기는 0.1 ㎛ 내지 5 ㎛이고, 구체적으로 0.1 ㎛ 내지 4 ㎛일 수 있고, 기공도는 40 % 내지 90 %이고, 구체적으로 60 % 내지 90 %일 수 있고, 상기 나노 멤브레인(10)의 평량이 0.5 g/㎡ 내지 20 g/㎡이고, 구체적으로 1 g/㎡ 내지 15 g/㎡일 수 있다. The
상기 나노 멤브레인(10)의 기공 크기 및 기공 분포는 ASTM F316에 규정된 모세관 흐름 공극 측정기(capillary flow porometer, CFP)를 사용하여 가장 협소한 구간에서의 공극 크기인 제한 공극의 직경에서 평균 공극 크기 및 공극의 크기 분포를 측정할 수 있다. 상기 나노 멤브레인(10)의 두께는 KS K 0506에 규정된 두께 측정법 또는 KS K ISO 9073-2, ISO 4593을 적용하여 두께를 측정할 수 있다. 상기 나노 멤브레인(10)의 평량은 KS K 0514 또는 ASTM D 3776 적용하여 측정할 수 있다. 상기 나노 멤브레인(10)의 기공도는 하기 수학식 1에 따라 상기 나노 멤브레인(10) 전체 부피 대비 공기 부피의 비율에 의하여 계산할 수 있다. 이때, 전체 부피는 직사각형 또는 원형 형태의 샘플을 제조하여 가로, 세로, 두께를 측정하여 계산하고, 공기 부피는 샘플의 질량을 측정 후 밀도로부터 역산한 고분자 부피를 전체 부피에서 빼서 얻을 수 있다.The pore size and pore distribution of the
[수학식 1][Equation 1]
기공도(%) = [1 - (A/B)]×100 = {1 - [(C/D)/ B]}×100The porosity (%) = [1 - (A / B)] 100 = {1 - [(C / D) / B]
(상기 수학식 1에서, A는 나노 멤브레인의 밀도, B는 나노 멤브레인 고분자의 밀도, C는 나노 멤브레인의 중량, D는 나노 멤브레인의 부피이다)(Where A is the density of the nanomembrane, B is the density of the nanomembrane polymer, C is the weight of the nanomembrane, and D is the volume of the nanomembrane)
상기와 같이, 상기 나노 멤브레인(10)을 구성하는 나노 섬유의 직경, 및 상기 나노 멤브레인(10)의 두께, 기공 크기 및 기공 분포가 상기 범위 내인 경우 상기 나노 멤브레인(10)의 음의 흡수와 난반사를 억제하여 흡음 계수를 낮춤으로써 음향의 왜곡을 더욱 해소할 수 있다.As described above, when the diameter of the nanofiber composing the
보다 구체적으로, 상기 나노 멤브레인(10)은 상기 나노 섬유가 불규칙적으로 배향 및 적층되어 상기 기공의 크기 분포가 불규칙적인 것이 상기 음의 흡수와 난반사를 억제하여 흡음 계수를 낮추는데 유리하며, 구체적으로 상기 기공의 크기 분포가 상기 나노 멤브레인(10)의 단위 면적(cm2) 당 기공의 크기 차이가 100 nm 이상인 기공이 발견될 확률이 10/100 이상인 경우, 구체적으로 상기 기공의 크기 분포가 상기 나노 멤브레인(10)의 단위 면적(cm2) 당 기공의 크기 차이가 100 nm 내지 3900 nm인 기공이 발견될 확률이 10/100 내지 90/100인 경우 상기 기공의 크기 분포가 더욱 불규칙적으로 배치되어 상기 음의 흡수와 난반사를 최대한 억제할 수 있다. 상기와 같이, 상기 나노 섬유가 불규칙적으로 배향 및 적층되어 상기 기공의 크기 분포가 불규칙적임에 따라서도 상기 나노 멤브레인(10)의 음향 투과 손실은 1000 Hz에서 10 dB 미만이 될 수 있고, 구체적으로 1000 Hz에서 0 dB 내지 5 dB가 될 수 있다.More specifically, the
여기서 상기 기공의 크기 분포를 측정하는 상기 나노 멤브레인(10)의 단위 면적은 상기 나노 멤브레인(10)의 어떤 표면이라도 가능하고 구체적으로 상기 멤브레인의 양쪽 표면, 또는 상기 멤브레인을 절단하여 드러나는 내부 단면도 가능하나, 바람직하게는 상기 멤브레인의 양쪽 표면에서 무작위로 선택된 단위 면적일 수 있다. 상기 기공의 크기 차이는 상기 단위 면적 내에서 임의로 선택된 2 개의 기공 중 크기가 더 큰 기공의 크기에서 크기가 더 작은 기공의 크기를 뺀 값이다. 상기 확률은 상기 하나의 단위 면적 내에서 상기 기공의 크기 차이를 100 번 측정하는 경우에 상기 기공의 크기 차이가 상기 범위 내인 경우가 발견되는 경우의 수를 의미한다.Here, the unit area of the
또한, 상기 나노 멤브레인(10)이 상기 PVdF를 전기 방사하여 제조된 나노웹을 포함함에 따라, 상기 나노 멤브레인(10)은 공기 투과도가 0.1 CFM 내지 20 CFM일 수 있고, 구체적으로 0.5 CFM 내지 10 CFM일 수 있다. 상기 나노 멤브레인의 공기 투과도는 ASTM D 737 방법을 적용하여 면적 38㎠, 정압 125Pa의 조건으로 측정할 수 있다. 이때 ㎤/㎠/s를 CFM으로 환산할 수 있고, 환산계수는 0.508016이며 그 단위는 ft3/ft2/min(CFM)이다. 상기 나노 멤브레인(10)의 공기 투과도가 0.1 CFM 미만인 경우 음향의 투과성이 저하되어 어쿠스틱 성능이 저하될 수 있고, 20 CFM을 초과하는 경우 내수압이 저하되어 수분이 전자 기기 안으로 침투하여 상기 전자 기기를 파손시킬 수 있다. Also, as the
또한, 상기 나노 멤브레인(10)이 상기 PVdF를 전기 방사하여 제조된 나노웹을 포함함에 따라, 상기 나노 멤브레인(10)은 내수압이 3000 ㎜H2O 이상이고, 구체적으로 내수압이 5000 ㎜H2O 내지 20000 ㎜H2O일 수 있다. 상기 나노 멤브레인(10)의 내수압은 KS K ISO 811 저수압법을 적용하여 면적 100 ㎠에서 600 ㎜H2O/min으로 가압하여 물방울에 3 포인트 생기는 지점에서의 압력을 측정할 수 있다. In addition, since the
또한, 상기 나노 멤브레인(10)이 상기 PVdF를 전기 방사하여 제조된 나노웹을 포함함에 따라, 상기 나노 멤브레인(10)은 발수 등급이 4급 이상이고, 구체적으로 발수 등급이 4 급 내지 5 급 일 수 있다. 상기 나노 멤브레인(10)의 발수 등급은 KS K 0590에 규정된 방법으로 측정할 수 있다. 상기 나노 멤브레인(10)의 발수 등급이 4급 미만인 경우 물과의 친수성으로 나노 멤브레인이 젖거나 물이 침투하여 내수압이 저하되어 방수 성능이 저하될 수 있다.In addition, since the
또한, 상기 나노 멤브레인(10)이 상기 PVdF를 전기 방사하여 제조된 나노웹을 포함함에 따라, 상기 나노 멤브레인(10)은 탄성률이 1 MPa 내지 1000 MPa이고, 구체적으로 탄성률이 5 MPa 내지 500 MPa일 수 있다. 상기 나노 멤브레인(10)의 탄성률은 ASTM D 882를 적용하여 MD(machine direction)와 TD(transverse direction)를 각 10 회 측정 후 최대값과 최소값을 제외한 평균값을 사용할 수 있다. 상기 나노 멤브레인(10)의 탄성률이 1 MPa 미만인 경우 외부 자극이나 충격에 의해 쉽게 변형이 되어 방진/방수 성능이 저하되거나 음향의 왜곡이 발생할 수 있고, 1000 MPa를 초과하는 경우 통기성 방수막의 가공 공정에서 재단(타발) 불량 및 변형이 발생할 수 있다.The
상기 방수성 통기 시트(100)의 수압 방수성은 KS K ISO 811에서 사용하는 0 m 내지 20 m 깊이의 일정 수압을 일정 시간 동안 가할 수 있는 내수압 측정기를 사용하여 측정할 수 있다. 이때, 상기 내수압 측정기에서 상기 방수성 통기 시트(100)의 수압 방수성을 측정하기 위하여 지그를 사용할 수 있다. The waterproof and waterproof performance of the
도 2는 상기 내수압 측정기에서 상기 방수성 통기 시트(100)의 수압 방수성을 측정하기 위하여 사용하는 지그의 일 실시 형태를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 상기 도 2를 참고하면, 상기 지그(200)에 상기 방수성 통기 시트(100)을 고정 또는 점착한 상태에서 수압부(210)에 내수압 측정기를 이용하여 일정 수압을 일정 시간 동안 가하여 수압 방수성을 평가할 수 있다. 상기 도 2에서 수압부(210)의 개수가 19 개로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 수압부(210)는 일 예로 1 개, 3 개, 5 개, 9 개, 20 개 등으로 개수의 조절이 가능하다. 또한, 상기 수압부(210)의 타공 홀의 크기는 상기 통기성 방수 시트(100)의 개구된 면적보다 작은 것이 바람직하며, 이는 상기 통기성 방수 시트(100)의 크기에 따라 적절하게 조절이 가능하다. 2 is a perspective view schematically showing an embodiment of a jig used for measuring the waterproofness of the
다양한 환경에서의 방수 성능을 확인하기 위해 저온, 고온/고습, 열충격 조건하에서 전처리 후 수압 방수성을 평가할 수 있다. 저온의 경우에는 -20 ℃에서 72 시간 동안 전처리한 후 평가하고, 고온/고습 조건은 50 ℃, 습도 95 %에서 72 시간 동안 전처리한 후 평가하고, 열충격 조건은 -40 ℃, 85 ℃를 각각 1 시간 동안 유지하는 한 사이클을 30 사이클 반복한 후 평가할 수 있다.In order to confirm the waterproof performance in various environments, it is possible to evaluate the waterproofing property after pretreatment under low temperature, high temperature / high humidity, thermal shock condition. In the case of low temperature, the sample was pretreated at -20 ° C for 72 hours, and the samples were subjected to a pre-treatment at 72 ° C for 72 hours at 50 ° C and a humidity of 95%. The thermal shock conditions were -40 ° C and 85 ° C One cycle, which is maintained for a period of time, can be repeated after 30 cycles.
상온(20 ℃ ± 5 ℃), 1.5 m 이상의 수압에서 30 분 이상, 구체적으로 1.5 m 내지 6 m의 수압에서 30 분 이상 누수되지 않고, 저온 조건(-20 ℃, 72 시간 유지한 후 측정)의 경우 1.5 m 이상의 수압에서 30 분 이상, 구체적으로 1.5 m 내지 6 m의 수압에서 30 분 이상 누수되지 않고, 고온/고습 조건(50 ℃, 습도 95 %, 72 시간 유지한 후 측정)의 경우 1.5 m 이상의 수압에서 30 분 이상, 구체적으로 1.5 m 내지 6 m의 수압에서 30 분 이상 누수되지 않고, 열충격 조건(-40 ℃, 85 ℃를 각각 1 시간 동안 유지하는 사이클을 30 사이클 반복한 후 측정)의 경우 1.5 m 이상의 수압에서 30 분 이상, 구체적으로 1.5 m 내지 6 m의 수압에서 30 분 이상 누수되지 않는 수압 방수성을 가질 수 있다. 상기 방수성 통기 시트(100)의 수압 방수성이 상온(20 ℃ ± 5 ℃), 1.5 m 이상의 수압, 저온 1.5 m 이상의 수압, 고온/고습 1.5 m 이상의 수압, 열충격 1.5 m 이상의 수압 조건에서 30 분 미만인 경우 상기 방수성 통기 시트(100)의 안쪽으로 물 또는 수분이 침투하여 전자 기기가 파손되어 사용하지 못할 수 있다. (20 ° C ± 5 ° C), a water pressure of 1.5 m or more for 30 minutes or more, specifically, a water pressure of 1.5 m to 6 m for 30 minutes or more and a low temperature condition , It does not leak more than 30 minutes at a water pressure of 1.5 m or more, more specifically 30 minutes or more at a water pressure of 1.5 m to 6 m, 1.5 m at a high temperature / high humidity condition (50 ° C, 95% (Measured after repeating 30 cycles of maintaining a temperature of -40 ° C and 85 ° C for 1 hour, respectively) without leaking at a water pressure of 30 minutes or more, specifically, a water pressure of 1.5 m to 6 m for 30 minutes or more It may have a waterproofing waterproof property that does not leak for 30 minutes or more at a water pressure of 1.5 m or more, specifically, for 30 minutes or more at a water pressure of 1.5 m to 6 m. When the
참고로, 상기 일정 깊이에서의 수압은 하기 수학식 2에 의하여 계산할 수 있으며, 해양에서 수압은 수심이 10 m 내려갈 때마다 보통 1 기압씩 증가한다.For reference, the water pressure at the certain depth can be calculated by the following equation (2), and the water pressure in the ocean increases by 1 atmospheres every time the water depth drops by 10 m.
[수학식 2]&Quot; (2) "
수압(p) = pgzWater pressure (p) = pgz
(상기 수학식 2에서, p는 해수의 밀도(약 1.03 g/㎤), g는 980 cm/sec2, z는 해면 하의 수심(cm)이다)(In
상기 방수성 통기 시트(100)는 상기 나노 멤브레인(10)을 포함함에 따라, 통기성이 20 cc/min 이상, 구체적으로 20 cc/min 내지 150 cc/min일 수 있다. 상기 방수성 통기 시트(100)의 통기성은 모세관 흐름 공극 측정기(capillary flow porometer, CFP)에서 가스 투과 방법(Gas permeability method)으로 1 PSI 압력 하에서 직경 1 mm 원형 면적을 1분 동안 통과하는 공기의 유량을 측정할 수 있다. 상기 방수성 통기 시트(100)의 통기성이 20 cc/min 미만인 경우 통기성이 저하되어 음향의 왜곡이 생기거나 APU(Accelerated Processing Unit), 디스플레이 또는 BLU(Back Light Unit) 등에서 발생하는 열의 배출이 저하되어 발열될 수 있다.The
한편, 상기 점착층(20)은 상기 나노 멤브레인(10)의 표면에 위치하며, 구체적으로 상기 점착층(20)의 둘레부(20a)는 상기 나노 멤브레인(10)의 표면의 둘레에 위치하고 상기 점착층(20)의 중앙부(20b)는 개구된 프레임 형상일 수 있다. 상기 나노 멤브레인(10)은 상기 점착층(20)을 통하여 전자 기기의 하우징의 통기구 내부면에 부착되며, 상기 점착층(20)의 중앙부(20b)의 개구를 통하여 상기 전자 기기의 하우징의 통기구를 막으면서 상기 전자 기기에 통기성 및 방수성을 부여할 수 있다.The
상기 점착층(20)의 중앙부(20b)의 개구의 형상 및 크기는 기본적으로 상기 전자 기기의 하우징의 통기구의 형상 및 크기와 동일하게 형성될 수 있고, 구체적으로 원형, 타원형, 직사각형, 끝이 둥근 직사각형, 다각형, P자 형태 등의 형상일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. The shape and size of the opening of the
또한, 상기 도 1에서와 같이 상기 점착층(20)의 둘레부(20a)의 끝단은 상기 나노 멤브레인(10)의 끝단과 일치하도록 형성될 수 있고, 상기 점착층(20)의 둘레부(20a)의 끝단은 상기 나노 멤브레인(10)의 끝단 보다 연장되어 상기 나노 멤브레인(10)의 끝단을 덮도록 형성될 수도 있다. 1, the end of the
상기 점착층(20)은 예를 들면 폴리아크릴, 폴리아미드, 폴리아크릴아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리실리콘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 점착제를 포함할 수 있고, 액체형 또는 고체형일 수 있고, 열가소성 타입, 열변화성 타입 또는 반응성 경화 타입일 수 있다.The
한편, 상기 점착층(20)은 양면 점착 테이프일 수 있다. 상기 양면 점착 테이프는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 기재 양면 점착 테이프, 폴리프로필렌 기재 양면 점착 테이프, 폴리에틸렌 기재 양면 점착 테이프, 폴리이미드 기재 양면 점착 테이프, 나일론 기재 양면 점착 테이프, 발포체(예컨대, 우레탄폼, 실리콘폼, 아크릴폼, 폴리에틸렌폼 등) 기재 양면 점착 테이프, 기재가 없는 양면 점착 테이프 등일 수 있다. On the other hand, the
한편, 상기 방수성 통기 시트(100)는 전자 기기와 부착되기 전까지 상기 점착층(20)을 보호할 수 있는 보호 기재(도시 하지 않음)를 더 포함할 수 있다. The
상기 보호 기재는 고무 또는 실리콘 소재, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리메틸펜텐 등의 폴리올레핀, 폴리카보네이트 등의 수지 소재, 글라신지, 상질지, 코트지, 함침지, 합성지 등의 종이 소재, 알루미늄, 스테인레스 강 등의 금속박 소재 등을 사용할 수 있다.The protective substrate may be made of a rubber or a silicone material, a polyester such as polyethylene terephthalate (PET) or polybutylene terephthalate, a polyolefin such as polypropylene, polyethylene, or polymethylpentene, a resin material such as polycarbonate, A paper material such as a high-temperature paper, a coated paper, an impregnated paper, and a synthetic paper, and a metal foil material such as aluminum and stainless steel.
또한, 대전 방지의 목적으로 필요에 따라 상기 보호 기재에 도전성 재료를 코팅할 수 있고, 상기 보호 기재 자체에 도전성 재료를 혼합시킨 것을 이용할 수도 있다. 이에 따라, 상기 방수성 통기 시트(100)가 대전되는 것을 방지할 수 있다. 상기 보호 시트의 두께는, 예컨대, 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 구체적으로 25 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다. 상기 보호 기재의 표면에는 상기 점착층(20)과의 점착성을 향상시키기 위해 코로나 방전 처리, 플라즈마 처리, 프레임 플라즈마 처리 등을 실시할 수 있고, 프라이머층 등을 형성할 수도 있다. 상기 프라이머층으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌계 공중합체, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌이민, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 고분자 재료(앵커 코트제)를 사용할 수 있다.For the purpose of preventing electrification, a conductive material may be coated on the protective substrate as required, or a conductive material mixed with a conductive material may be used. As a result, the
한편, 상기 방수성 통기 시트(100)가 상기 점착층(20)을 더 포함하지 않는 경우, 상기 방수성 통기 시트(100)를 전자 기기의 하우징에 부착시 상기 점착제를 상기 방수성 통기 시트(100) 또는 전자 기기의 하우징에 직접 스크린 인쇄, 스프레이 코팅, 그라비어 인쇄, 전사, 또는 분말 코팅 등의 방법에 의해 도포한 후 부착할 수 있고, 상기 점착제 없이 가열 융착 또는 초음파 융착 등의 방법에 의하여 상기 방수성 통기 시트(100)를 상기 전자 기기의 하우징에 직접 부착시킬 수도 있다.When the
상기 방수성 통기 시트(100)는 상기 나노 멤브레인(10)의 강도를 보강하기 위하여 상기 지지체를 더 포함할 수 있다. The
상기 지지체는 상기 나노 멤브레인(10) 보다 큰 크기의 기공을 가지고 기체 투과성이 우수하며 강도가 우수한 재료, 예컨대, 직포, 부직포, 메쉬, 네트, 스펀지, 폼, 금속 다공재, 금속 메쉬 등을 사용할 수 있다. 또한, 내열성이 요구되는 경우에는, 폴리에스테르, 폴리아미드, 아라미드 수지, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르설폰, 불소 수지, 초고분자량 폴리에틸렌, 금속 등으로 이루어진 지지체를 사용할 수 있다.The support may be made of a material having a pore size larger than that of the
구체적으로, 상기 지지체가 무작위로 배향된 복수개의 섬유로 이루어지는 상기 부직포인 경우를 예시하면, 상기 부직포는 인터레이드(interlaid)되지만, 직포 천과 동일한 방식이 아닌, 개개의 섬유 또는 필라멘트의 구조를 갖는 시트를 의미한다. 상기 부직포는 카딩(carding), 가네팅(garneting), 에어-레잉(air-laying), 웨트-레잉(wet-laying), 멜트 블로잉(melt blowing), 스펀본딩(spunbonding), 써멀본딩(thermal bonding) 및 스티치 본딩(stitch bonding)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 방법에 의하여 제조될 수 있다. 상기 부직포를 이루는 섬유는 하나 이상의 중합체 재료를 포함할 수 있고, 일반적으로 섬유 형성 중합체 재료로 사용되는 것이면 어느 것이나 사용 가능하고, 구체적으로 탄화수소계 섬유 형성 중합체 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유 형성 중합체 재료는 폴리올레핀, 예컨대 폴리부틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌; 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트; 폴리아미드(나일론-6 및 나일론-6,6); 폴리우레탄; 폴리부텐; 폴리락트산; 폴리비닐 알코올; 폴리페닐렌 설파이드; 폴리설폰; 유체 결정질 중합체; 폴리에틸렌-코-비닐아세테이트; 폴리아크릴로니트릴; 사이클릭 폴리올레핀; 폴리옥시메틸렌; 폴리올레핀계 열가소성 탄성중합체; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 포함하지만 이로 제한되지 않는다.Specifically, the nonwoven fabric may be interlaid with the supporting body formed of a plurality of randomly oriented fibers. The nonwoven fabric may be interlaid, but may have a structure of individual fibers or filaments Sheet. The nonwoven fabric may be formed by a variety of processes including carding, garneting, air-laying, wet-laying, melt blowing, spunbonding, thermal bonding ), And stitch bonding. [0035] The term " stitch bonding " The fibers constituting the nonwoven fabric may include one or more polymer materials, and any of those generally used as a fiber-forming polymer material may be used, and specifically, a hydrocarbon-based fiber-forming polymer material may be used. For example, the fiber-forming polymeric material may be a polyolefin such as polybutylene, polypropylene and polyethylene; Polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate; Polyamides (nylon-6 and nylon-6,6); Polyurethane; Polybutene; Polylactic acid; Polyvinyl alcohol; Polyphenylene sulfide; Polysulfone; A fluid crystalline polymer; Polyethylene-co-vinyl acetate; Polyacrylonitrile; Cyclic polyolefins; Polyoxymethylene; Polyolefinic thermoplastic elastomers; And combinations thereof. However, the present invention is not limited thereto.
또한, 상기 지지체를 상기 나노 멤브레인(10)에 적층하는 방법은 단순히 서로 겹치거나 접합하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 접합은 점착성 적층, 열적 적층, 가열 증착, 초음파 증착, 점착제에 의한 점착 등의 방법에 의해 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 지지체가 상기 나노 멤브레인(10)과 열적 적층에 의해 적층되는 경우는, 가열에 의해 상기 지지체의 일부를 용융하여 점착할 수 있다. 이 경우, 점착제를 사용하지 않고 상기 지지체가 상기 나노 멤브레인(10) 에 점착되며, 불필요한 중량 증가 및 통기성의 저하를 피할 수 있다. 또한, 상기 지지체와 상기 나노 멤브레인(10)은 핫 멜트 파우더(hot melt powder) 등의 융착제를 이용하여 점착될 수도 있다.In addition, the method of laminating the support on the
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 방수성 통기 시트의 제조 방법은 전기 방사 용액을 제조하는 단계, 상기 제조된 전기 방사 용액을 전기 방사하여 나노 섬유들이 다수의 기공을 포함하는 부직포 형태로 집적된 나노 멤브레인을 제조하는 단계, 그리고 상기 나노 멤브레인을 일축 배향시키는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a waterproof breathable sheet according to another embodiment of the present invention includes the steps of preparing an electrospun solution, electrospinning the electrospun solution to form nanofibers, which are integrated into a nonwoven fabric including a plurality of pores, , And uniaxially orienting the nanomembrane.
상기 방수성 통기 시트의 제조 방법은 상기 나노 멤브레인을 일축 배향시킴으로써 우수한 통음성을 가질 뿐만 아니라, 수압방수성 및 통기성이 우수한 방수성 통기 시트를 제조할 수 있으며, 롤투롤 공정시 안정성 및 사용성을 강화할 수 있다.The method of manufacturing the waterproof breathable sheet can produce a waterproof breathable sheet having excellent water permeability and waterproofness and water permeability by uniaxially orienting the nano-membrane, and can enhance stability and usability in the roll-to-roll process.
우선, 상기 전기 방사 용액을 제조하는 단계는 전기 방사를 통하여 나노 섬유를 형성하기 위한 고분자를 포함하는 용액을 제조하는 것으로, 예를 들면, 상기 전기 방사 용액은 폴리비닐리덴 디플루오라이드(PVdF) 등의 고분자를 디메틸아세트아미드(N,N-dimethylacetamide), 디메틸포름아미드(N,N-dimethyl formamide), 디메틸설프옥사이드(dimethylsulphoxide), 메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrolidone), 트리에틸포스페이트(triethylphosphate), 메틸에틸케톤(methylethylketone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 아세톤(acetone) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 용매와 혼합하여 제조할 수 있다.First, the step of preparing the electrospinning solution is to prepare a solution containing a polymer for forming nanofibers through electrospinning. For example, the electrospinning solution may include polyvinylidene difluoride (PVdF) (N, N-dimethylacetamide), N, N-dimethyl formamide, dimethylsulphoxide, N-methyl-2-pyrolidone, triethyl phosphate may be prepared by mixing with any one solvent selected from the group consisting of triethylphosphate, methylethylketone, tetrahydrofuran, acetone, and mixtures thereof.
다음으로 상기 제조된 전기 방사 용액을 전기 방사하여 나노 섬유들이 다수의 기공을 포함하는 부직포 형태로 집적된 나노 멤브레인을 제조한다.Next, the prepared electrospinning solution is electrospun to prepare a nanomembrane in which the nanofibers are integrated into a nonwoven fabric including a plurality of pores.
상기 전기 방사는 하기 도 3에 도시된 전기 방사 장치를 이용하여 이루어질 수 있다. 상기 도 3은 노즐형 전기 방사 장치의 개략도이다. 상기 도 3을 참고하면, 상기 전기 방사는 상기 전기 방사 용액이 보관된 용액 탱크(1)에서 정량 펌프(2)를 이용하여 고전압 발생 장치(6)에 의해 고전압이 인가된 다수의 노즐(3) 또는 구금에 상기 전기 방사 용액을 공급하고, 이때 상기 노즐(3) 또는 구금 선단과 집적부(4)와의 전기에너지 차이 즉, 전압 차이에 의해 상기 전기 방사 용액이 제트를 형성하여 이송된다. 상기 형성된 제트는 전기장에 의하여 휘핑 및 스트레칭되어서 더욱 가늘어지고 용매는 기화되어 고체상의 섬유들이 상기 집적부(4)에 집적된다. 이때, 상기 전기 방사 조건을 조절하여 상기 나노 멤브레인의 미세 구조를 조절함으로써 우수한 통음성을 가질 뿐만 아니라, 수압 방수성 및 통기성이 우수한 방수성 통기 시트를 제조할 수 있다.The electrospinning may be performed using the electrospinning apparatus shown in FIG. 3 is a schematic view of a nozzle-type electrospinning device. 3, the electrospinning is carried out by using a
상기 전기 방사 용액의 농도는 5 % 내지 35 %이고, 구체적으로 5 % 내지 25 %일 수 있다. 상기 농도는 퍼센트 농도를 의미하는 것으로서, 퍼센트 농도는 용액의 질량에 대한 용질의 질량의 백분율로 구할 수 있다. 예를 들어, 상기 농도는 상기 전기 방사 용액에 포함된 고분자의 질량을 용액의 질량으로 나눈 후 100을 곱하여 구할 수 있다. 상기 전기 방사 용액의 농도가 5 % 미만인 경우 고분자의 함량이 낮아 섬유가 생성되지 못하고 비드상으로 분사될 수 있고, 35 %를 초과하는 경우 고분자의 용해가 어려우며, 토출이 안되거나, 용액 이송 라인에 압력이 높아져 용액의 누출(leak) 또는 파손될 수 있다.The concentration of the electrospinning solution may be 5% to 35%, specifically 5% to 25%. The concentration means a percent concentration, and the percent concentration can be obtained as a percentage of the mass of the solute to the mass of the solution. For example, the concentration may be obtained by dividing the mass of the polymer contained in the electrospinning solution by the mass of the solution, and then multiplying by 100. If the concentration of the electrospinning solution is less than 5%, the polymer may not be produced due to the low content of the polymer, and may be injected into the beads. If the concentration exceeds 35%, the polymer may not be dissolved, The pressure may become high and leak or breakage of the solution may occur.
상기 전기 방사 용액의 점도는 100 cP 내지 10000 cP이고, 구체적으로 200 cP 내지 5000 cP일 수 있다. 상기 용액의 점도는 KS M ISO 2555 방법으로 23 ℃ 온도에서 측정할 수 있다. 상기 전기 방사 용액의 점도가 100 cP 미만인 경우 점도가 너무 낮아 섬유가 생성되지 못하고 비드상으로 분사될 수 있고, 10000 cP를 초과하는 경우 방사 과정에서 제트가 형성되지 못하거나, 고화가 발생하여 상기 나노 멤브레인의 결점이 증가하는 문제가 있을 수 있다.The viscosity of the electrospinning solution may be 100 cP to 10000 cP, specifically 200 cP to 5000 cP. The viscosity of the solution can be measured at a temperature of 23 DEG C by the KS M ISO 2555 method. If the viscosity of the electrospinning solution is less than 100 cP, the viscosity may be too low to produce fibers and may be injected onto the beads. If the viscosity exceeds 10000 cP, jets may not be formed during the spinning process, There may be a problem that the defects of the membrane increase.
또한, 상기 전기 방사 조건은 전압이 0 kV 내지 100 kV이고, 구체적으로 20 kV 내지 70 kV일 수 있다. 상기 전압이 100 kV를 초과하는 경우 방사 공정 중 절연에 취약한 부분에서 스파크가 발생하여 제품의 손상이 발생하거나 정전기에 의해 이송 중 이송 롤에 전사 또는 박리될 수 있다.Further, the electrospinning condition may be a voltage of 0 kV to 100 kV, specifically 20 kV to 70 kV. If the voltage exceeds 100 kV, sparks may be generated in a region susceptible to insulation during the spinning process, resulting in damage to the product or transfer or peeling of the product to the transfer roll during transfer due to static electricity.
상기 전기 방사 조건은 토출량이 0.01 cc/min 내지 100 cc/min이고, 구체적으로 0.5 cc/min 내지 50 cc/min일 수 있다. 상기 토출량이 0.01 cc/min 미만인 경우 적층되는 섬유의 양이 적어 생산성이 저하되거나 층간 박리가 발생할 수 있고, 100 cc/min를 초과하는 경우 챔버 내 용매의 포화 농도가 증가하여 용매의 미휘발이 진행되어 최종적으로 제품이 재용해되어 필름화하는 문제가 있을 수 있다.The electrospinning condition may be a discharge rate of 0.01 cc / min to 100 cc / min, specifically 0.5 cc / min to 50 cc / min. When the discharge amount is less than 0.01 cc / min, the amount of the laminated fibers is small, resulting in a decrease in productivity or delamination. When the discharge amount exceeds 100 cc / min, the saturation concentration of the solvent in the chamber increases, And there is a problem that the product is finally reused and filmed.
마지막으로, 상기 제조된 나노 멤브레인을 일축 배향시킨다.Finally, the prepared nanomembrane is uniaxially oriented.
상기 나노 멤브레인을 일축 배향시키면 상기 나노 섬유의 배향성을 제어하여 음의 흡수와 난반사를 억제하고 흡음 계수를 낮춰 음향의 왜곡을 해소할 수 있다. 또한, 상기 나노 멤브레인을 일축 배향시킴으로써 상기 나노 멤브레인의 길이 방향(MD) 인장 강도와 탄성률을 증가시킬 수 있다. 이를 통하여, 롤투롤(Roll to Roll, R2R) 공정시 인라인(In-line) 주행에서의 안정성 및 사용성이 개선되어 제품의 수율이 증가시킬 수 있다. 아울러 기존 대비 로트(LOT) 간 편차를 감소시켜 품질 관리도 안정적일 수 있다.When the nanomembrane is uniaxially oriented, it is possible to control the orientation of the nanofibers to suppress sound absorption and diffuse reflection, and to lower a sound absorption coefficient to eliminate sound distortion. In addition, the uniaxial orientation of the nanomembrane can increase the tensile strength and elastic modulus in the longitudinal direction (MD) of the nanomembrane. Through this, the stability and usability in the in-line traveling during the roll-to-roll (R2R) process can be improved and the product yield can be increased. In addition, quality control can be stabilized by reducing deviation between existing lots (LOT).
구체적으로, 상기 나노 멤브레인을 일축 배향시키는 단계는 상기 나노 멤브레인의 폭 방향에 비하여 상기 길이 방향에 1.5 배 내지 20 배의 장력을 인가하고, 구체적으로 2 배 내지 10 배의 장력을 인가하여 이루어질 수 있다. 상기 나노 멤브레인의 폭 방향의 장력에 비하여 상기 길이 방향의 장력이 1.5 배 미만인 경우 이방성이 부여되지 않을 수 있고 등방성의 물성이 발현되어 음의 흡수와 난반사가 발생하여 음의 왜곡이 발생될 수 있고, 20 배를 초과하는 경우 섬유의 집적, 강도, 신도 탄성률 저하에 의하여 권취시 파단 혹은 인열되어 안정성 및 사용성이 저하될 수 있다. 이때, 상기 나노 멤브레인의 일축 배향시 MD에만 장력을 인가하고 TD에는 장력을 인가하지 않을 경우, 즉 TD에 인가되는 장력이 음수 또는 0인 경우, 상기 나노 멤브레인의 폭이 줄어들기 때문에 상기 폭이 줄어들지 않도록 상기 나노 멤브레인의 양쪽 폭을 적어도 고정을 시켜야 하고, 이 경우에도 TD로 장력이 인가될 수 있다. 물론, 본 발명에서 상기 MD에만 장력을 인가하고 TD에는 장력을 인가하는 방법으로 일축 배향시키는 것도 가능하다.Specifically, the uniaxial orientation of the nanomembrane may be performed by applying a tensile force of 1.5 to 20 times in the longitudinal direction to the width direction of the nanomembrane, and specifically applying a tensile force of 2 to 10 times . If the tensile force in the longitudinal direction is less than 1.5 times the tension in the width direction of the nanomembrane, anisotropy may not be imparted, isotropic properties are developed, negative absorption and diffuse reflection occur, and negative distortion may occur. If it is more than 20 times, the aggregation, strength and elongation modulus of the fibers may be lowered, resulting in breakage or tearing at the time of winding, resulting in deterioration of stability and usability. At this time, when the tensile force is applied only to the MD in the uniaxial orientation of the nanomembrane, and when the tensile force is not applied to the TD, i.e., when the tensile force applied to the TD is negative or zero, the width of the nanomembrane is reduced, The width of both sides of the nanomembrane should be at least fixed. In this case, the tensile force may be applied to the nanomembrane. Of course, in the present invention, uniaxial orientation can also be achieved by applying a tensile force only to the MD and applying a tensile force to the TD.
상기 나노 멤브레인을 일축 배향시키는 방법은 본 발명에서 특별히 한정되지 않으며, 종래에 나노 멤브레인을 배향시키는 방법이면 어느 방법이나 적용 가능하다. 일 예로 상기 일축 배향은 별도의 배향 장치에서 이루어질 수 있고, 상기 전기 방사 장치에서 집적부(4)의 집적 조건을 조정하여 이루어질 수도 있고, 상기 제조된 나노 멤브레인을 권취하는 권취 롤러의 권취 조건을 조정하여 이루어질 수도 있다. The method of uniaxially orienting the nanomembrane is not particularly limited in the present invention, and any method can be applied as long as it is conventionally a method of orienting a nanomembrane. For example, the uniaxial orientation may be achieved by a separate orientation device, and the integration condition of the integrated portion 4 may be adjusted in the electrospinning device, and the winding condition of the winding roller for winding the manufactured nanomembrane may be adjusted .
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 나노 멤브레인을 일축 배향시키는 단계는 상기 나노 멤브레인의 권취 속도를 0.01 m/min 내지 20 m/min, 구체적으로 0.1 m/min 내지 10 m/min로 조절하고, TR(traverse) 속도를 0.001 m/min 내지 10 m/min, 구체적으로 0.01 m/min 내지 2 m/min로 조절하여 이루어질 수 있다. 상기 TR 속도는 섬유의 일축 배향과 직각 방향으로, 즉 폭 방향(TD)으로 상기 나노 멤브레인을 왕복 운동시키는 속도를 의미한다. 상기 나노 멤브레인은 상기 나노 섬유가 상기 노즐의 위치와 상관 없이 고르게 집적되도록 하는 등의 여러 가지 이유에 의하여 상기 전기 방사시 또는 상기 권취시 상기 나노 멤브레인을 폭 방향(TD)으로 왕복 운동시킬 수 있다. 상기 권취 속도와 상기 TR 속도가 상기 범위 내인 경우 상기 길이 방향 탄성률과 폭 방향 탄성률의 이방성(MD 탄성률/TD 탄성률)이 1.5 내지 10.0인 나노 멤브레인을 제조할 수 있다.More specifically, for example, in the uniaxial orientation of the nanomembrane, the winding speed of the nanomembrane is adjusted to 0.01 m / min to 20 m / min, specifically 0.1 m / min to 10 m / min, and TR ( traverse speed from 0.001 m / min to 10 m / min, specifically from 0.01 m / min to 2 m / min. The TR speed means a speed at which the nanomembrane reciprocates in a direction perpendicular to the uniaxial orientation of the fiber, that is, in the width direction (TD). The nanomembrane may reciprocate the nanomembrane in the transverse direction (TD) during the electrospinning or the winding according to various reasons such as the uniform integration of the nanofibers irrespective of the position of the nozzle. When the winding speed and the TR speed are within the above range, an anisotropy (MD elastic modulus / TD elastic modulus) of the longitudinal elastic modulus and the width modulus of 1.5 to 10.0 can be produced.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
[제조예: 통기성 방수 시트의 제조][Production Example: Preparation of breathable waterproof sheet]
(실시예 1)(Example 1)
PVdF를 디메틸아세트아미드에 18 %(w/w)의 농도로 용해하여 전기 방사 용액을 제조하였다. 상기 전기 방사 용액의 점도는 3000 cP이었다.An electrospinning solution was prepared by dissolving PVdF in dimethylacetamide at a concentration of 18% (w / w). The viscosity of the electrospinning solution was 3000 cP.
상기 전기 방사 용액을 상기 도 3의 전기 방사 장치를 이용하여 전압 60 kV, 토출량 20 cc/min의 조건으로 전기 방사하여 나노 멤브레인을 제조하였다.The electrospinning solution was electrospun using the electrospinning device of FIG. 3 under the conditions of a voltage of 60 kV and a discharge rate of 20 cc / min to prepare a nanomembrane.
이때, 상기 나노 멤브레인의 권취 속도를 5.0 m/min로 조절하고, TR 속도를 0.8 m/min로 조절하여 상기 나노 멤브레인을 기계 방향으로 일축 연신시켰다. At this time, the nanomembrane was uniaxially stretched in the machine direction by adjusting the winding speed of the nanomembrane to 5.0 m / min and controlling the TR speed to 0.8 m / min.
상기 나노 멤브레인과 양면 테이프 및 보호 기재를 연속 투입하여 상기 나노 멤브레인의 상면에 상기 양면 테이프의 하면이 점착되고 보호 기재를 합지하였다. 그 다음 일정 압력과 속도로 움직이는 금형틀 사이를 통과하여 일정 크기로 재단하여 방수성 통기 시트를 제조하였다.The nano-membrane, the double-sided tape and the protective substrate were continuously introduced to adhere the lower surface of the double-sided tape to the upper surface of the nanomembrane, and the protective substrate was joined. Then, a waterproof breathable sheet was prepared by passing through a mold having a constant pressure and speed and cut to a certain size.
(실시예 2 내지 실시예 3)(Examples 2 to 3)
상기 실시예 1에서 상기 나노 멤브레인의 제조 조건을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로 실시하여 방수성 통기 시트를 제조하였다.A waterproof breathable sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the preparation conditions of the nanomembrane in Example 1 were changed as shown in Table 1 below.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
상기 실시예 1에서, 상기 나노 멤브레인의 권취 속도와 TR 속도의 비율을 1.05:1.0로 조절하여 이축 배향시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로 실시하여 방수성 통기 시트를 제조하였다.A waterproof breathable sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the biaxial orientation of the nanomembrane was controlled by controlling the ratio of the winding speed of the nanomembrane to the TR speed to 1.05: 1.0.
(권취속도/TR속도)Orientation ratio
(Winding speed / TR speed)
[실험예 1: 나노 멤브레인의 형상 관찰][Experimental Example 1: Observation of shape of nanomembrane]
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 나노 멤브레인의 주사 전자 현미경(SEM) 사진을 각각 도 4 및 도 5에 나타내었다.Scanning electron microscope (SEM) photographs of the nanomembranes prepared in Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIGS. 4 and 5, respectively.
상기 도 4 및 도 5를 참고하면, 상기 실시예 1에서 제조된 나노 멤브레인의 기공은 상기 기공의 가장 긴 직경(LD)에 대한 상기 기공의 가장 작은 직경(SD)의 어스펙트비(SD:LD)가 1:2 내지 1:50인 일자(ㅡ자)형이고, 상기 기공의 가장 긴 직경(LD)이 상기 나노 멤브레인의 길이 방향과 평행한 방향으로 배향된 것을 관찰할 수 있다.4 and 5, the pores of the nanomembrane prepared in Example 1 have an aspect ratio SD (SD: LD) of the smallest diameter (SD) of the pore to the longest diameter ) Is in the range of 1: 2 to 1:50, and the longest diameter (LD) of the pores is oriented in a direction parallel to the longitudinal direction of the nanomembrane.
반면, 상기 비교예 1에서 제조된 나노 멤브레인의 기공은 상기 기공의 가장 긴 직경(LD)에 대한 상기 기공의 가장 작은 직경(SD)의 어스펙트비(SD:LD)가 1:1 내지 1:1.5인 원형 또는 다각형 형상이고, 상기 기공의 가장 긴 직경(LD)이 무작위적으로 배향된 것을 관찰할 수 있다.On the other hand, the pores of the nanomembrane prepared in Comparative Example 1 have an aspect ratio (SD: LD) of the smallest diameter (SD) of the pores with respect to the longest diameter (LD) of the pores of 1: 1.5, and it can be observed that the longest diameter (LD) of the pores is randomly oriented.
[실험예 2: 나노 멤브레인의 특성 측정][Experimental Example 2: Characterization of Nanomembrane]
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 나노 멤브레인의 두께, 평량, 길이 방향 탄성률, 폭 방향 탄성률 및 이방성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었고, 상기 나노 멤브레인의 공기 투과도, 내수압, 기공도, 발수 등급, 흡음 계수를 측정하여 하기 표 3에 나타내었다. The thickness, the basis weight, the longitudinal direction elastic modulus, the lateral direction elastic modulus and anisotropy of the nanomembrane prepared in the above Examples and Comparative Examples were measured and shown in Table 2 below, and the air permeability, water pressure, porosity, water repellency, The absorption coefficient was measured and is shown in Table 3 below.
상기 나노 멤브레인의 두께는 KS K 0506에 규정된 두께 측정법 또는 KS K ISO 9073-2, ISO 4593을 적용하여 두께를 측정하였다. The thickness of the nanomembrane was measured by the thickness measurement method specified in KS K 0506 or KS K ISO 9073-2, ISO 4593.
상기 나노 멤브레인의 평량은 ASTM D 3776을 적용하여 측정하였다.The basis weight of the nanomembrane was measured by applying ASTM D 3776.
상기 나노 멤브레인의 탄성률은 ASTM D 882를 적용하여 MD(machine direction)와 TD(transverse direction)를 각 10 회 측정 후 최대값과 최소값을 제외한 평균값을 사용하였다.The modulus of elasticity of the nanomembrane was measured by measuring the machine direction (MD) and the transverse direction (TD) 10 times using ASTM D 882, and the average value except for the maximum value and the minimum value was used.
상기 나노 멤브레인의 공기 투과도는 ASTM D 737 방법을 적용하여 면적 38㎠, 정압 125Pa의 조건으로 측정하였다. 이때 ㎤/㎠/s를 ft3/ft2/min(CFM)으로 환산하였다. 환산계수는 0.508016 이다.The air permeability of the nanomembrane was measured using an ASTM D 737 method under the conditions of an area of 38
상기 나노 멤브레인의 내수압은 KS K ISO 811 저수압법을 적용하여 면적 100 ㎠에서 600 ㎜H2O/min으로 가압하여 물방울에 3 포인트 생기는 지점에서의 압력을 측정하였다.The water pressure of the nanomembrane was measured by applying pressure of 600 ㎜ H 2 O / min at an area of 100 ㎠ by applying the KS K ISO 811 low pressure method to measure the pressure at three points on the water drop.
상기 나노 멤브레인의 기공도는 상기 수학식 1에 따라 측정하였다.The porosity of the nanomembrane was measured according to Equation (1).
상기 나노 멤브레인의 발수 등급은 KS K 0590에 규정된 방법으로 측정하였다.The water repellency of the nanomembrane was measured by the method described in KS K 0590.
상기 흡음 계수는 관내법 흡음 시험(ASTM E 1050-12) 방법으로 측정하였다.The sound absorption coefficient was measured by an in-line method sound absorption test (ASTM E 1050-12).
(㎛)thickness
(탆)
(g/㎡)weight
(g / m 2)
(MD, ㎫)Elastic modulus
(MD, MPa)
(TD, ㎫)Elastic modulus
(TD, MPa)
(CFM)Air permeability
(CFM)
(㎜H2O)Water pressure
(㎜H 2 O)
(%)Porosity
(%)
상기 표 2 및 표 3을 참고하면, 상기 실시예 1 내지 3은 상기 나노 멤브레인의 나노 섬유의 미세 구조, 특히 나노 섬유의 배향성을 제어함으로써, 흡음 계수가 낮아진 것을 알 수 있다.Referring to Tables 2 and 3, it can be seen that Examples 1 to 3 lowered the absorption coefficient by controlling the microstructure of the nanofiber nanofibers, particularly the orientation of the nanofibers.
[실험예 3: 방수성 통기 시트의 특성 측정][Experimental Example 3: Measurement of properties of waterproof breathable sheet]
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 방수성 통기 시트의 음향 투과 손실, 수압 방수성(상온, 저온, 고온/고습, 열충격) 및 통기성을 측정하여 하기 표 4에 나타내었다. The acoustic permeation loss, waterproofness (normal temperature, low temperature, high temperature / high humidity, thermal shock) and air permeability of the waterproof breathable sheet produced in the above Examples and Comparative Examples were measured and shown in Table 4 below.
상기 방수성 통기 시트의 음향 투과 손실은 음향 전송 손실 시험으로 평가하였고, 구체적으로 평가 방법은 음향 투과 손실은 ASTM E 2611-09을 적용하여 평가하였다.The acoustic transmission loss of the waterproof breathable sheet was evaluated by the acoustic transmission loss test. Specifically, the acoustic transmission loss was evaluated by applying ASTM E 2611-09.
상기 방수성 통기 시트의 수압 방수성은 KS K ISO 811에서 사용하는 0 m 내지 20 m 깊이의 일정 수압을 일정 시간 동안 가할 수 있는 내수압 측정기를 사용하여 측정하였다. 또한, 상기 저온의 경우에는 -20 ℃에서 72 시간 동안 전처리한 후 평가하고, 고온/고습 조건은 50 ℃, 습도 95 %에서 72 시간 동안 전처리한 후 평가하고, 열충격 조건은 -40 ℃, 85 ℃를 각각 1 시간 동안 유지하는 한 사이클을 30 사이클 반복한 후 상온(20 ℃ ± 5 ℃)의 조건으로 평가하였다.The waterproofness of the waterproof breathable sheet was measured using a water pressure meter capable of applying a constant water pressure of 0 m to 20 m depth used in KS K ISO 811 for a predetermined time. In the case of the low temperature, the sample was pretreated at -20 ° C for 72 hours and then evaluated. After the pretreatment at 50 ° C and 95% humidity for 72 hours, the samples were evaluated at a temperature of -40 ° C and 85 ° C Were kept for 1 hour, respectively, and the cycle was repeated 30 times and then evaluated under the conditions of room temperature (20 DEG C +/- 5 DEG C).
상기 방수성 통기 시트의 통기성은 모세관 흐름 공극 측정기(capillary flow porometer, CFP)의 가스 투과 방법(Gas permeability method)으로 1 PSI 압력 하에서 직경 1 mm 원형 면적을 1분 동안 통과하는 공기의 유량을 측정하였다.The air permeability of the waterproof ventilation sheet was measured by a gas permeability method of a capillary flow porometer (CFP) using a flow rate of air passing through a 1 mm diameter circular area for 1 minute under 1 PSI pressure.
(dB)Acoustic transmission loss
(dB)
(상온)Waterproof waterproof
(Room temperature)
(저온)Waterproof waterproof
(Low temperature)
(열충격)Waterproof waterproof
(Thermal shock)
상기 표 4를 참조하면, 상기 실시예 1 내지 3은 음향 투과 손실이 10 dB 미만이고, 수압 방수성(상온, 저온, 고온/고습, 열충격)이 4 m의 수압에서 30 분 이상 누수되지 않았고, 통기성이 20 cc/min(@1 PSI) 이상인 것을 알 수 있다.In the above Examples 1 to 3, the acoustic transmission loss was less than 10 dB, the waterproofing waterproof property (normal temperature, low temperature, high temperature / high humidity, thermal shock) was not leaked for more than 30 minutes at a water pressure of 4 m, Is at least 20 cc / min (@ 1 PSI).
그러나, 상기 비교예 1의 경우 음향 투과 손실이 10 dB 이상이고, 수압 방수성(상온, 저온, 고온/고습, 열충격)이 1.5 m의 수압에서도 누수되었다.However, in the case of Comparative Example 1, the acoustic transmission loss was 10 dB or more, and the waterproofing waterproof property (room temperature, low temperature, high temperature / high humidity, thermal shock) leaked even at a water pressure of 1.5 m.
즉, 상기 실시예 1 내지 3은 폴리비닐리덴 플루오라이드를 전기 방사하여 제조시 일축 배향시킴으로써 상기 나노 멤브레인의 미세 구조, 특히 나노 섬유의 배향성을 제어하여 우수한 통음성을 가질 뿐만 아니라, 수압방수성 및 통기성이 우수한 방수성 통기 시트를 제조하였음을 알 수 있다.In other words, in Examples 1 to 3, polyvinylidene fluoride was electrospun and oriented uniaxially during manufacture to control the microstructure of the nanomembrane, in particular, the orientation of the nanofibers, so that not only excellent sound permeability was obtained but also water- It can be seen that this excellent waterproof ventilation sheet is produced.
이상에서 본 명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but various modifications and changes may be made without departing from the scope of the invention. To those of ordinary skill in the art.
1: 용액 탱크
2: 정량 펌프
3: 노즐
4: 집적부
6: 고전압 발생 장치
100: 방수성 통기 시트
10: 나노 멤브레인
20: 점착층
20a: 둘레부 20b: 중앙부
200: 지그
210: 수압부1: solution tank
2: metering pump
3: Nozzle
4:
6: High voltage generator
100: Waterproof ventilation sheet
10: nanomembrane
20: Adhesive layer
20a:
200: jig
210:
Claims (11)
상기 나노 멤브레인은 길이 방향(machine direction, MD) 탄성률과 폭 방향(transverse direction, TD) 탄성률의 이방성(MD 탄성률/TD 탄성률)이 1.5 내지 10.0이고,
상온(20 ℃ ± 5 ℃), 1.5 m 이상의 수압에서 30 분 이상 누수되지 않는 수압 방수성을 가지고, 음향 투과 손실이 1000 Hz에서 10 dB 미만인 방수성 통기 시트.Wherein the nanofibers comprise a nanomembrane integrated into a nonwoven fabric comprising a plurality of pores,
The nanomembrane has an anisotropy (MD elastic modulus / TD elastic modulus) in the machine direction (MD) and a transverse direction (TD) of 1.5 to 10.0,
Waterproof breathable sheet with waterproof waterproofing that does not leak at normal temperature (20 ℃ ± 5 ℃), water pressure over 1.5 m for 30 minutes, and acoustic transmission loss less than 10 dB at 1000 Hz.
상기 나노 멤브레인은 상기 기공의 가장 긴 직경(LD)에 대한 상기 기공의 가장 작은 직경(SD)의 어스펙트비(SD:LD)가 2 내지 50인 일자(ㅡ자) 형상을 가지고,
상기 기공의 가장 긴 직경(LD)이 상기 나노 멤브레인의 길이 방향과 평행한 방향으로 배향된 것인 방수성 통기 시트.The method according to claim 1,
The nanomembrane has a shape with an aspect ratio (SD: LD) of 2 to 50 of the smallest diameter (SD) of the pore with respect to the longest diameter (LD) of the pore,
And the longest diameter (LD) of the pores is oriented in a direction parallel to the longitudinal direction of the nanomembrane.
상기 나노 멤브레인은 상기 길이 방향 탄성률과 폭 방향 탄성률의 이방성에 의하여 상기 나노 멤브레인의 흡음 계수가 1000 Hz에서 0.2 미만이고, 음향 투과 손실이 1000 Hz에서 10 dB 미만인 방수성 통기 시트.The method according to claim 1,
Wherein the nanomembrane has an absorption coefficient of the nanomembrane of less than 0.2 at 1000 Hz and an acoustic transmission loss of less than 10 dB at 1000 Hz due to the anisotropy of the longitudinal and transverse moduli.
상기 나노 멤브레인은 상기 나노 섬유들의 직경이 50 nm 내지 3000 nm이고, 두께가 3 ㎛ 내지 40 ㎛이고, 기공 크기가 0.1 ㎛ 내지 5 ㎛, 기공도가 40 % 내지 90 %이고, 공기 투과도가 0.1 CFM 내지 20 CFM이고, 내수압이 3000 ㎜H2O 이상이고, 발수 등급이 4급 이상이고, 탄성률이 1 MPa 내지 1000 MPa 이고, 평량이 0.5 g/㎡ 내지 20 g/㎡인 것인 방수성 통기 시트.The method according to claim 1,
Wherein the nanofiber has a diameter of 50 nm to 3000 nm, a thickness of 3 占 퐉 to 40 占 퐉, a pore size of 0.1 占 퐉 to 5 占 퐉, a porosity of 40% to 90%, an air permeability of 0.1 CFM To 20 CFM, a water pressure of 3000 mmH 2 O or more, a water repellency grade of 4 or more, an elastic modulus of 1 MPa to 1000 MPa, and a basis weight of 0.5 g / m 2 to 20 g / m 2.
상기 방수성 통기 시트는 수압 방수성이 저온 조건(-20 ℃, 72 시간 유지한 후 측정)의 경우 1.5 m 이상의 수압에서 30 분 이상 누수되지 않고, 고온/고습 조건(50 ℃, 습도 95 %, 72 시간 유지한 후 측정)의 경우 1.5 m 이상의 수압에서 30 분 이상 누수되지 않고, 열충격 조건(-40 ℃, 85 ℃를 각각 1 시간 동안 유지하는 한 사이클을 30 사이클 반복한 후 측정)의 경우 1.5 m 이상의 수압에서 30 분 이상 누수되지 않는 것인 방수성 통기 시트.The method according to claim 1,
The waterproof ventilation sheet was subjected to high temperature / high humidity conditions (50 DEG C, 95% humidity, 72 hours, no water leaks for at least 30 minutes at a water pressure of 1.5 m or more in the case of waterproof waterproof property at low temperature (Measured after repeating 30 cycles of one cycle maintaining -40 ° C and 85 ° C for 1 hour respectively) without leaking at a water pressure of 1.5 m or more for 30 minutes or more and 1.5 m or more Wherein the waterproof sheet does not leak from the water pressure for more than 30 minutes.
상기 방수성 통기 시트는 통기성이 20 cc/min(@1 PSI) 이상인 것인 방수성 통기 시트.The method according to claim 1,
Wherein the waterproof breathable sheet has a breathability of 20 cc / min (@ 1 PSI) or more.
상기 나노 섬유는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF, polyvinylidene difluoride)로 이루어진 것인 방수성 통기 시트. The method according to claim 1,
Wherein the nanofiber is made of polyvinylidene difluoride (PVdF).
상기 방수성 통기 시트는 상기 나노 멤브레인 일면 또는 양면에 점착층을 더 포함하는 것인 방수성 통기 시트.The method according to claim 1,
Wherein the waterproof breathable sheet further comprises an adhesive layer on one side or both sides of the nanomembrane.
상기 제조된 전기 방사 용액을 전기 방사하여 나노 섬유들이 다수의 기공을 포함하는 부직포 형태로 집적된 나노 멤브레인을 제조하는 단계, 그리고
상기 나노 멤브레인을 일축 배향시키는 단계를 포함하고,
상기 나노 멤브레인은 길이 방향(machine direction, MD) 탄성률과 폭 방향(transverse direction, TD) 탄성률의 이방성(MD 탄성률/TD 탄성률)이 1.5 내지 10.0이고,
상온(20 ℃ ± 5 ℃), 1.5 m 이상의 수압에서 30 분 이상 누수되지 않는 수압 방수성을 가지고, 음향 투과 손실이 1000 Hz에서 10 dB 미만인 것인 방수성 통기 시트의 제조 방법.Preparing an electrospinning solution,
Preparing a nanomembrane in which the nanofibers are integrated into a nonwoven fabric including a plurality of pores by electrospinning the prepared electrospinning solution, and
And uniaxially orienting the nanomembrane,
The nanomembrane has an anisotropy (MD elastic modulus / TD elastic modulus) in the machine direction (MD) and a transverse direction (TD) of 1.5 to 10.0,
(20 ° C ± 5 ° C), hydraulic waterproofing that does not leak over a water pressure of 1.5 m or more for 30 minutes or more, and acoustic transmission loss of less than 10 dB at 1000 Hz.
상기 나노 멤브레인을 일축 배향시키는 단계는 상기 나노 멤브레인의 폭 방향에 비하여 상기 길이 방향에 1.5 배 내지 20 배의 장력을 인가하여 이루어지는 것인 방수성 통기 시트의 제조 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the uniaxial orientation of the nanomembrane is performed by applying a tensile force of 1.5 to 20 times in the longitudinal direction to the width direction of the nanomembrane.
상기 나노 멤브레인을 일축 배향시키는 단계는 상기 나노 멤브레인의 권취 속도를 0.01 m/min 내지 20 m/min로 조절하고, TR(traverse) 속도를 0.001 m/min 내지 10 m/min로 조절하여 이루어지는 것인 방수성 통기 시트의 제조 방법.10. The method of claim 9,
In the uniaxial orientation of the nanomembrane, the winding speed of the nanomembrane is adjusted to 0.01 m / min to 20 m / min, and the TR (traverse) speed is adjusted to 0.001 m / min to 10 m / min. A method for manufacturing a waterproof breathable sheet.
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