KR101866340B1 - 공기투과성 및 방수성이 있는 의류용 원단 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리에스테르 인터로크 니트, 상기 폴리에스테르 인터로크 니트 상에 적층되는 나노섬유 멤브레인 및 상기 나노섬유 멤브레인 상에 적층되는 폴리에스테르 싱글 니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기투과성 및 방수성을 갖는 의류용 원단을 제공한다. 본 발명의 의류용 원단에 사용되는 나노섬유 멤브레인은 상향식 전기방사장치와 하향식 전기방사장치를 함께 사용함으로서 생산성이 높은 효과가 있으며, 이와 같은 나노섬유 멤브레인을 의류에 적용함으로서 공기투과도와 방수성이 뛰어난 의류를 제조할 수 있다.

Description

공기투과성 및 방수성이 있는 의류용 원단{AN AIRPERMEABLE AND WATERPROOF TEXTILE FOR CLOTHES}
본 발명은 공기투과성 및 방수성이 있는 의류용 원단에 관한 것으로, 의류용 원단에 사용되는 나노섬유 멤브레인을 제조함에 있어서 상향식 전기방사장치와 하향식 전기방사장치를 동시에 이용함으로서 생산성이 증가된 나노섬유 멤브레인을 포함하는 의류용 원단에 관한 것으로 나노섬유 멤브레인을 사용함으로서 기존 제품보다 방수성이 우수할 뿐 아니라 공기투과도에 있어서도 우수한 기능을 가지는 의류용 원단에 관한 것이다.
방수 및 투습성 의류란 방수, 방풍 및 투습성의 기능을 가진 원단으로 제작된 의류를 의미한다. 이 원단은 대부분이 덧옷이나 겉감으로 사용되는데 방수 및 투습성 원단은 물 분자보다 작고 수증기 분자보다는 큰 미세한 구멍을 가진 막을 기존 원단에 접착시켜 방수와 통풍을 동시에 해결한 것으로 등산복 뿐 아니라 야외용 의류 원단의 주류를 이루고 있다. 종전의 방수용 원단이 해결하지 못한 몸 안에서 발생하는 땀을 배출하는 발한 기능은 등산 활동 중에도 쾌적함을 유지시켜 준다. 이런 원단은 대표적으로 미국의 W.L.고어가 발명한 고어텍스가 있다. 고어텍스는 테플론 계통의 수지를 가열 확장하여 수많은 작은 기공이 생기도록 만든 엷은 막으로서 가격이 비싸고 수분 배출의 한계가 있으며 세탁의 까다로움 등이 문제가 되어 왔다. 이에 고어텍스에 대체되는 소재로 각광받고 있는 것이 나노섬유 멤브레인으로 우수한 투습성과 기존 섬유 대비 1/5 무게를 지니어 고어텍스의 대체재료로 부상하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 전기방사로 제조된 나노섬유 멤브레인을 포함하는 의류용 원단을 제공하는데 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기 나노섬유 멤브레인을 제조함에 있어서 상향식 전기방사장치와 하향식 전기방사장치를 동시에 이용함으로서 생산량의 증대를 통해 대량생산이 가능한 전기방사장치를 이용하여 제조되는 의류용 원단을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 폴리에스테르 인터로크 니트, 상기 폴리에스테르 인터로크 니트 상에 적층되는 나노섬유 멤브레인 및 상기 나노섬유 멤브레인 상에 적층되는 폴리에스테르 싱글 니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기투과성 및 방수성을 갖는 의류용 원단을 제공한다. 여기서 상기 나노섬유 멤브레인은 2개의 전기방사장치로 구성되고, 전단에 하향식 전기방사장치와 후단에 상향식 전기방사장치가 순서대로 배치되며, 상향식 및 하향식 전기방사장치 사이에는 적층체를 회전시키는 플립장치를 구비한 전기방사장치를 이용해 제조되는 것을 특징으로 한다. 여기서 폴리에스테르 인터로크 니트의 평량은 80 내지 150g/yard2이고, 상기 폴리에스테르 싱글 니트의 평량은 50 내지 100g/yard2이고, 나노섬유 멤브레인은 폴리우레탄, 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성된 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 한다. 또한 나노섬유 멤브레인의 평량은 3 내지 15g/m2이고, 두께는 3 내지 20㎛이며, 공기투과도는 0.1 내지 2cm3/cm2/sec이고, 투습도는 20,000이하인 것을 특징으로 하며, 나노섬유 멤브레인의 일면 또는 양면에 접착제가 도포되고 라미네이팅 되는 것을 특징으로 한다. 상기 나노섬유 멤브레인은 평량이 3 내지 15g/m2인 것이 바람직하며, 제조되는 나노섬유 멤브레인의 두께로는 3 내지 20㎛인 것이 바람직하다. 여기서 평량이 3g/m2미만 또는 두께가 3㎛ 미만인 경우 기계적 물성이 떨어지는 문제가 있으며, 평량이 15g/m2 초과 또는 두께가 20㎛를 초과하면 공기투과도 및 방수도의 물성이 떨어지는 문제가 발생한다. 또한 상기 나노섬유 멤브레인의 공기투과도가 0.1 cm3/cm2/sec 미만 또는 2cm3/cm2/sec 초과이거나, 투습도가 20,000이상인 경우는 의류용 원단으로서 방수성이 적합하지 않아 사용하기에 적합하지 않은 문제점이 있었다.
본 발명의 의류용 원단에 사용되는 나노섬유 멤브레인은 상향식 전기방사장치와 하향식 전기방사장치를 함께 사용함으로서 생산성이 높은 효과가 있으며, 이와 같은 나노섬유 멤브레인을 의류에 적용함으로서 공기투과도와 방수성이 뛰어난 의류를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 의류용 원단에 사용되는 나노섬유 멤브레인을 제조하기 위한 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 측면도.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 의류용 원단은 폴리에스테르 인터로크 니트, 나노섬유 멤브레인 및 폴리에스테르 싱글 니트의 구성으로 이루어진다.
먼저 본 발명에서 사용되는 의류용 원단에서 Face용 원단으로 사용되며 외층을 이루는 직물로 폴리에스테르 인터로크 니트가 사용된다. 구체적으로 본 발명에 사용되는 폴리에스테르 인터로크 니트는 100% 폴리에스테르로 구성되어 있다. 일반적으로 폴리에스테르 섬유는 테레프탈산과 에틸렌글리콜의 축합중합체와 같은 폴리에스테르를 방사하여 얻어지는 섬유를 말하는데, 폴리에스테르 섬유는 잡아당겼을 때의 강도가 나일론 다음으로 강하며, 물에 젖었을 때의 강도도 변함이 없다. 흡습성이 약한데다가 신축성이 거의 없고 건조도가 매우 높다. 폴리에스테르의 대표적인 물질로는 폴리에틸렌테레프탈레이트가 있는데, 이는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 축합중합하여 얻을 수 있는 포화 폴리에스테르로서 흔히 PET(Poly Ethylene Terephthalate)라고도 한다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 내열성, 강성 전기적 성질 등이 뛰어나고 높은 온도에 있어도 극한 강도가 약간 줄어드는 점으로 인해 합성섬유의 원료로 많이 이용되는 소재이다.
또한 인터로크란 양면짜기의 일종으로 인터로크 기계로 짜여지는 니트이다. 겉올 한올, 속올 한 올의 고무짜기가 이중으로 된 것같은 편물지로서 스무드 짜기라고도 하며 인터로크 기계는 2열의 침상으로 바늘 배열이 서로 맞댄 식으로 되어 있어, 기본적으로는 길고 짧은 두 종류의 배트를 가진 바늘로 편성(編成)하여 두 구멍의 실로 1코스를 완성한 것을 말한다. 일반적으로 인터로크는 스무드(smooth)라고도 불리는 양면 짜기의 속칭을 의미하며, 적당한 신축성이 있으되 치수는 안정되어 있는 것이 특징이다.
본 발명에 사용되는 폴리에스테르 인터로크 니트는 평량이 바람직하게 80 내지 150g/yard2인 것이 바람직하다. 80g/yard2 미만인 경우 외층에 사용되는 원단으로서 기계적 물성이 다소 떨어지며, 150g/yard2를 초과하는 경우 신축성이 좋지 못한 문제가 있다.
한편, 상기 외층으로 사용되는 신축성 직물 아래에는 중간층으로 나노섬유 멤브레인이 위치하고, 나노섬유 멤브레인 아래에는 내층으로 폴리에스테르 싱글 니트가 사용된다. 싱글 니트란 홑겹으로 짠 것을 의미하는데 더블 니트에 비해 얇은 편직물을 얻을 수 있다. 상기와 같은 싱글 니트는 본 발명에서는 폴리에스테르 100%로 구성된 것으로 사용하는 것이 바람직하며, 그 평량의 범위는 50 내지 100g/yard2인 것이 바람직하다. 50g/yard2 미만이거나 100g/yard2를 초과하는 경우 내층으로서의 기계적 물성이 적합하지 않은 문제가 있다.
한편, 본 발명에 사용되는 나노섬유 멤브레인은 전기방사에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다. 이하 전기방사장치를 이용하여 제조하는 나노섬유 멤브레인을 설명한다.
본 발명의 전기방사장치는 방사용액을 보관하는 방사용액 주탱크, 방사용액을 정량으로 공급하기 위한 계량펌프, 다수개의 핀으로 구성되는 다중관형노즐이 블록형태로 조합되어 있으며 방사액을 섬유상으로 토출하는 노즐블록, 상기 노즐블록에 대응하는 위치에서 방사되는 단섬유들을 집적하는 컬렉터, 고전압을 발생시키는 전압 발생장치 및 노즐 블록의 최상부에 연결된 방사 용액 배출 장치 등을 포함하여 구성된다.
우선 고분자를 용매에 용해시킨 방사용액을 제조하고, 방사용액 주탱크 내에 상기 고분자 방사용액을 보관하고 별도의 계량펌프로 계량하여 정량씩 방사용액 드롭장치로 공급한다.
이와 같이 방사용액 드롭장치 내로 공급된 방사용액은 방사용액 드롭장치를 통과하면서 불연속적으로 높은 전압이 걸려있고 교반기가 설치된 노즐블록의 방사 용액 공급판으로 공급된다. 상기 방사용액 드롭장치는 방사용액의 흐름을 차단하여 방사용액 주탱크에 전기가 흐르지 못하도록 하는 역할도 한다.
계속해서 상기 노즐블록에서는 방사액을 노즐을 통해 높은 전압이 걸려있는 상부의 컬렉터로 토출하여 나노섬유를 제조한다. 방사용액 공급관으로 이송된 방사용액은 노즐을 통해 컬렉터로 토출되어 섬유를 형성한다. 이때, 노즐로부터 전기방사되는 나노섬유는 공기공급용 노즐에서 분사되는 공기에 의해 넓게 퍼지면서 컬렉터상에 포집되어 포집면적이 넓어지고 집적밀도가 균일해진다. 노즐에서 섬유화되지 못한 과잉 방사용액은 오버플로 제거용 노즐에서 모아져 오버플로액의 임시저장판을 거쳐 방사용액 공급판으로 다시 이동하게 된다.
그리고, 나노섬유 멤브레인의 두께, 섬유의 직경, 섬유의 형상, 분리막의 기계적 특성 등은 인가되는 전압의 세기, 고분자 용액의 종류, 고분자 용액의 점도, 토출 유량 등과 같은 전기방사 공정 조건을 변경함으로써 임의로 조절할 수 있다.
이때 전기력에 의한 섬유형성을 촉진하기 위하여 노즐블록 하단부에 설치된 도전체판과 컬렉터에는 전압발생장치에서 발생된 1kV 이상, 더욱 좋기로는 20kV 이상의 전압을 걸어준다. 상기 컬렉터로는 앤드레스 (Endless) 벨트를 사용하는 것이 생산성 측면에서 더욱 유리하다. 상기 컬렉터는 나노섬유의 밀도를 균일하게 하기 위하여 좌우로 일정거리를 왕복운동하는 것이 바람직하다.
이와 같이 컬렉터 상에 형성된 나노섬유는 웹 지지로울러를 거쳐서 권취로울러에 권취하면 나노섬유 제조공정이 완료된다. 상기 고분자는 별도로 제한받지 아니하나, 예를 들면 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리비닐리덴플루라이드, 나일론, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리우레탄(PUR), 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT), 폴리비닐부틸랄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌이민, 폴리올레핀, 폴리유산(PLA), 폴리초산비닐(PVAc), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아미드(PA), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌이미드(PEI), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리유산글리롤산(PLGA), 실크, 셀룰로오스, 키토산 등이 있으며, 그 중 폴리프로필렌(PP)재질의 소재와 내열성 고분자 물질인 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리트리메틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 방향족 폴리에스터, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리디페녹시포스파젠, 폴리 비스[2-(2-메톡시에톡시)포스파젠]과 같은 폴리포스파젠류, 폴리우레탄 및 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등의 폴리머로 이루어진 군이 상용적으로 사용되는 것이 바람직하다.
더 바람직하게는 폴리우레탄, 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성된 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다.
먼저 폴리우레탄은 알코올기와 아이소사이안산기의 결합으로 만들어진 우레탄 결합으로 결합된 고분자 화합물을 총칭한다. 대표적으로는 합성섬유로 만들어진 스판덱스가 있고, 우레탄계 합성고무도 널리 사용된다. 다시 말해, 폴리우레탄은 주사슬의 반복당위 중에 우레탄 결합(-NHCOO-)기를 갖는 고분자 화합물을 총칭한다. 상기와 같은 폴리우레탄은 폴리아미드와 폴리에스테르 중간의 성질을 보이는데, 흡습성은 폴리아미드보다 작고, 상대습도 65%에서 1 내지 1.5%를 나타낸다. 내마모성, 내약품성, 내용제성이 좋고 내노화성, 산소에 대한 안정성이 뛰어난 장점이 있다.
한편, 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVDF; 이하 PVDF라 칭한다)는 플루오로계열의 고분자 중 하나로, 플루오로 수지는 플루오린을 함유하여 열적, 화학적 성질이 뛰어나다.
Figure 112016096456045-pat00001
반응식1. PVDF의 제조
PVDF는 상기 반응식 1과 같은 과정으로 제조되며, 다른 플루오로 수지에 비해 녹는점(177)과 밀도(1.78)가 낮고, 단가가 싸며, 화학적으로 매우 안정하여, 전기줄의 절연에 이용되며, 건물의 외벽을 바르는 고급 페인트로도 쓰인다.
또한, PVDF는 압전성을 나타내는 대표적인 유기물질로 1960년대부터 많은 연구가 진행되어 왔다. PVDF 고분자 내에는 4가지 종류의 결정이 혼재하는데, 이것은결정형태에 따라 α,β,γ 그리고 δ형의 최소 4가지의 형태로 구분 할 수 있다. 그 중 PVDF의 β형 결정은 트랜스형 분자쇄가 평행으로 충진된 것으로 모노머가 갖는 영구쌍극자가 모두 한 방향으로 배열되어 큰 자발 분극을 나타낸다. 이는 연신을 통하여 PVDF 분자를 규칙적으로 배열하여 집합상태에 이방성을 부여함으로써 압전성을 가질 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 압전 특성을 향상시키기 위하여, PVDF 섬유 내 β형 결정을 증가시키는 다양한 방법들이 연구되고 있다.
또한 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 흔히 PET(Polyethylene terephthalate)라고도 하는데, 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 축합중합하여 얻을 수 있는 포화 폴리에스터이다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 테레프탈산다이메틸과 에틸렌글리콜을 150~230℃에서 가열하여 에스터교환 반응으로 Bis(β-하이드록시에틸)테레프탈레이트를 얻는다. Bis(β-하이드록시에틸)테레프탈레이트를 1토르(torr) 이하에서 270∼300℃로 가열하면 중축합이 이루어지면서 에틸렌글리콜을 내보내며 PET가 얻어진다. Bis(β-히드록시에틸)테레프탈레이트를 얻는 다른 방법은 고순도 테레프탈산과 에틸렌글리콜에 압력을 가하면서 약 230℃에서 반응시키는 것이다. 이러한 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 내열성, 강성, 전기적 성질 등이 뛰어나고, 높은 온도에 오랫동안 있어도 극한강도가 약간만 줄어드는 이점이 있다.
한편, 상기 방사용액은 고분자를 용매에 용해시켜 제조하는데, 용매의 종류 또한 고분자를 용해시킬 수 있는 것이라면 제한되지 않으며, 예를 든다면 페놀, 포름산, 황산, m-크레솔, 티플루오르아세트앤하이드라이드/다이클로로메테인, 물, N-메틸모폴린 N-옥시드, 클로로폼, 테트라히드로푸란과 지방족 케톤군인 메틸이소부틸케톤, 메틸에틸케톤, 지방족 수산기 군인 m-부틸알콜, 이소부틸알콜, 이소프로필알콜, 메틸알콜, 에탄올, 지방족 화합물인 헥산, 테트라클로로에틸렌, 아세톤, 글리콜군으로서 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 할로겐 화합물군으로 트리크롤로에틸렌, 다이클로로메테인, 방향족 화합물 군인 톨루엔, 자일렌, 지방족 고리 화합물군으로서 사이클로헥사논, 시클로헥산과 에스테르군으로 n-부틸초산염, 초산에틸, 지방족에테르군으로 부틸셀로살브, 아세트산2-에톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 아미드로 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등을 사용할 수 있으며, 복수 종류의 용매를 혼합하여 이용할 수 있다. 방사용액에는 도전성 향상제 등의 첨가제를 함유하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 사용되는 전기방사장치를 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
본 발명에 사용되는 전기방사장치는 상향식 전기방사장치 및 하향식 전기방사장치를 포함하여 구성된다. 상향식 전기방사장치와 하향식 전기방사장치가 일정간격 이격되어 배열설치되어 있으며, 하향식 또는 상향식 전기방사장치를 전단에, 상향식 또는 하향식 전기방사장치를 후단에 위치시키는 것이 바람직하나, 순서가 반대가 되는 것도 바람직하다.
또한 바람직하게는 본 발명에 사용되는 전기방사장치가 3개 이상의 전기방사장치로 구성되고, 하향식 또는 상향식 전기방사장치와 상향식 또는 하향식 전기방사장치가 교대로 배치되며 각 전기방사장치 사이에는 플립장치를 구비하고 있는 것도 바람직하다. 그리고, 3개 이상의 전기방사장치가 교대로 배치되는 경우 상향식 전기방사장치를 먼저 전단에 두고 교대로 배치하는 것이 가능하나, 하향식 전기방사장치를 먼저 전단에 두고 이후 교대로 배치하는것도 가능하다.
각 전기방사장치를 구성하는 구성요소로, 고분자 방사용액을 내부에 충진하는 방사용액 주탱크, 방사용액을 토출하되 핀 형태로 이루어지는 노즐이 다수개 배열설치되는 노즐블록 및, 상기 노즐의 마주보는 맞은 편에 위치하여 고분자 방사용액을 집적하기 위해 노즐로부터 일정간격 이격되는 컬렉터 및 컬렉터에 전압을 발생시키는 전압 발생장치를 포함한다. 여기서, 상기 상향식 전기방사장치 및 하향식전기방사장치에서 고분자 방사용액이 적층되는 지지체로는 상기에서 설명한 지지체로 사용 할 수 있는 기재를 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 각 전압 발생장치는 일반적인 전기방사장치와 동일한 구조로 노즐을 통하여 컬렉터에 높은 전압을 발생시키고, 전기력에 의한 나노섬유의 생성을 촉진시키기 위하여 노즐과 노즐블록의 하부 또는 상부에 위치한 컬렉터에서 1kV 이상의 전압을 걸어주는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20kV 이상의 전압을 걸어준다. 전압 발생장치의 전압 세기를 다르게 하면 나노섬유 멤브레인의 직경을 다르게 하는 것이 가능하다. 즉, 전압 세기가 세지면 직경이 작아지며, 전압 세기가 작아지면 직경이 상대적으로 커지므로 이를 이용하여 나노섬유 멤브레인의 직경을 다르게 하는 것도 가능하다.
한편, 본 발명에서의 상향식 전기방사장치와 하향식 전기방사장치 사이에는 플립장치가 구비되는 것을 특징으로 하는데, 플립장치는 각 전기방사장치 사이에 위치하여 지지체를 180도 회전시켜 지지체의 상부면을 하부면으로, 하부면은 상부면으로 회전시키는 역할을 한다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 본 발명에 사용되는 전기방사장치는 상기 하향식 또는 상향식 전기방사장치의 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자 방사용액이 노즐을 통하여 컬렉터 상의 지지체 상에 분사되고, 상기 컬렉터의 지지체 상에 분사된 고분자 방사용액이 집적되면서 제1 나노섬유 멤브레인을 형성한 후 나노섬유 멤브레인이 적층형성된 지지체는 플립장치에 의하여 제1 나노섬유가 적층형성된 지지체의 하부면이 상부면으로 180도 회전된다. 그 이후 상향식 또는 하향식 전기방사장치의 컬렉터 상으로 이송되고, 상향식 또는 하향식 전기방사장치의 컬렉터 상으로 이송된 제1 나노섬유 멤브레인이 적층된 지지체에 상향식 또는 하향식 전기방사장치의 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자 방사용액이 노즐을 통하여 전기방사되어 제1 나노섬유 멤브레인 상에 제2 나노섬유 멤브레인이 적층된다.
이후, 상기 상향식 및 하향식 전기방사장치를 통하여 제작되는 나노섬유 멤브레인의 양면에 폴리에스테르 싱글니트 및 폴리에스테르 인터로크 니트를 위치시키고 라미네이팅하기 위한 라미네이팅 장치에 의해 후공정을 수행한다.
본 발명에서는 상향식 및 하향식 전기방사장치 사이에 플립장치를 구비함으로서 각 전기방사장치의 배치를 수평방향에 대하여 일직선에 평행하게 배치되거나, 각 전기방사장치가 층별로 위치되는 수직방향으로 배치되거나, 동일한 층 내에 각 전기방사장치를 U자 방향으로 배치되는 것이 가능하게 하며, 상향식 전기방사장치를 이용함으로서 품질이 개선되고 하향식 전기방사장치를 이용함으로서 생산성이 높아지며, 플립장치를 이용함으로서 지지체의 일면에 연속적인 나노섬유 멤브레인의 적층이 가능해지는 이점이 있다.
이하에서는 본 발명에 실시예에 따른 의류용 원단에 관한 제조방법을 설명한다.
지지체를 준비하는 단계, 상기 기재를 하향식 또는 상향식 전기방사장치에 이동시켜 기재의 하부면에 고분자 방사용액을 전기방사하여 제1 나노섬유 멤브레인을 적층하는 단계, 상기 하부면에 나노섬유 멤브레인이 적층된 지지체를 플립장치를 통해 하부면이 상부면이 되도록 회전시키는 단계, 상기 지지체를 상향식 또는 하향식 전기방사장치에 이동시켜, 상기 나노섬유 멤브레인 상에 고분자 방사용액을 전기방사하여 제2 나노섬유 멤브레인을 적층하는 단계 및 상기 기재 상에 제1 나노섬유 멤브레인과 제2 나노섬유 멤브레인이 적층된 적층체의 양면에 각 폴리에스테르 인터로크 니트와 폴리에스테르 싱글 니트를 적층하고 라미네이팅 하는 단계;를 통해 의류용 원단을 제조한다.
여기서 고분자 방사용액은 폴리우레탄, 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성된 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다. 여기서 나노섬유 멤브레인의 일면 또는 양면에는 접착제가 도포되고 라미네이팅 되는 것도 가능하다.
상기 접착제로는 저융점 폴리머 또는 접착제를 도포함으로서 사용하는 것이 가능하며, 접착제로 사용되는 물질을 별도로 전기방사하는 방식도 가능하다.
이와 같이 제조된 의류용 원단은 방수성과 공기투과성을 동시에 만족함으로서 의류에 적용하기에 적합하다.
폴리우레탄 20중량%를 N-N-디메틸아세트아마이드(DMAc) 용매 80중량%를 사용하여 용해시켜 농도가 20%, 점도 1000cps인 방사용액을 제조하고 원료탱크에 구비하였다. 이후 상기 원료탱크로부터 방사용액을 노즐블록으로 이동시킨 후 노즐블록과 컬렉터 간의 거리를 20cm, 인가전압 15kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 50℃, 습도 50%로 지지체 상에 전기방사 하여 나노섬유 멤브레인을 얻었다. 상기 나노섬유 멤브레인의 평량은 7g/m2이고, 두께는 14㎛였다. 이후 나노섬유 멤브레인 일면에는 폴리에스테르 100%로 구성되고 평량이 100g/yard2이고 폭이 58인치인 30데니어 폴리에스테르 인터로크 니트를 적층시켰다. 상기 폴리에스테르 인터로크 니트는 30D/48F DTY로 구성되면서 방수처리(water resistance) 처리 되어 있었다. 한편 상기 나노섬유 멤브레인의 다른 일면에는 평량이 70g/yard2이고, 50데니어의 폴리에스테르 싱글 니트를 위치시킨다. 여기서 상기 폴리에스테르 싱글 니트는 50D/72F DTY 사를 이용하고, 폭은 58인치였다. 상기와 같이 나노섬유 멤브레인의 양면에 각각 폴리에스테르 인터로크 니트와 폴리에스테르 싱글 니트를 위치시켜 적층된 적층체를 라미네이팅하여 의류용 원단을 제조하였다.
방사용액으로 사용되는 고분자로 폴리우레탄을 폴리비닐리덴 플루오라이드로 변경하는 것 외에는 실시예 1과 동일하게 의류용 원단을 제조하였다.
방사용액으로 사용되는 고분자로 폴리우레탄을 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 변경하는 것 외에는 실시예 1과 동일하게 의류용 원단을 제조하였다.
나노섬유 멤브레인 양면에 에폭시 접착제를 도포한 후 각각 폴리에스테르 인터로크 니트와 폴리에스테르 싱글 니트를 위치시켜 적층된 적층체를 라미네이팅 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 의류용 원단을 제조하였다.
[비교예 1]
나노섬유 멤브레인 대신에 두께가 10㎛인 폴리테트라플루오로에틸렌 필름을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 의류용 원단을 제조하였다.
실시예와 비교예에 의해 제조된 의류용 원단의 공기투과도 및 투습도를 측정하였다.
1. 공기투과도의 측정
공기투과도는 가스투과분석기(GPA-2001, B,S chem. Co,. LTD)로 측정하였다.
2. 투습도 측정
투습도는 JIS L1099A-1에 의하여 측정하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1
공기투과도(cm3/cm2/sec) 2 0.9 0.6 0.2 -
투습도(mmH2O) 10000 13500 12000 9500 25000
이에, 본 발명의 실시예 1 내지 4는 비교예 1에 비하여 공기투과도가 우수한 반면 비교예는 공기투과도 측정이 불가하였다. 투습도에 있어서도 실시예는 비교예에 비하여 낮은 특성을 보임에 따라 방수성이 더 우수한 것으로 나타났다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 의류용 원단은 상기한 바와 같이 설명된 실시예의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1: 전기방사장치
10: 하향식 전기방사장치
20: 플립장치
30: 상향식 전기방사장치
40: 라미네이팅 장치

Claims (6)

  1. 폴리에스테르 인터로크 니트;
    상기 폴리에스테르 인터로크 니트 상에 적층되는 나노섬유 멤브레인; 및
    상기 나노섬유 멤브레인 상에 적층되는 폴리에스테르 싱글 니트;를 포함하는 의류용 원단에 대하여,
    상기 폴리에스테르 인터로크 니트의 평량은 80 내지 150g/yard2이고, 상기 폴리에스테르 싱글 니트의 평량은 50 내지 100g/yard2이고,
    상기 나노섬유 멤브레인은 폴리우레탄, 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성된 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상이고, 평량은 3 내지 15g/m2이고, 두께는 3 내지 20㎛이며, 공기투과도는 0.1 내지 2cm3/cm2/sec이고, 투습도는 20,000mmH2O 이하인 것을 특징으로 하는 공기투과성 및 방수성을 갖는 의류용 원단.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 나노섬유 멤브레인은 2개의 전기방사장치로 구성되고, 전단에 하향식 전기방사장치와 후단에 상향식 전기방사장치가 순서대로 배치되며, 상기 상향식 및 하향식 전기방사장치 사이에는 적층체를 회전시키는 플립장치를 구비한 전기방사장치를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 공기투과성 및 방수성을 갖는 의류용 원단.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 나노섬유 멤브레인의 일면 또는 양면에 접착제가 도포되고 라미네이팅되는 것을 특징으로 하는 공기투과성 및 방수성을 갖는 의류용 원단.
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