KR101885365B1 - 비용매 유도 상분리법을 이용한 초소수성직물 제조방법 및 이로부터 제조된 초소수성직물 - Google Patents

비용매 유도 상분리법을 이용한 초소수성직물 제조방법 및 이로부터 제조된 초소수성직물 Download PDF

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KR101885365B1 KR1020170041588A KR20170041588A KR101885365B1 KR 101885365 B1 KR101885365 B1 KR 101885365B1 KR 1020170041588 A KR1020170041588 A KR 1020170041588A KR 20170041588 A KR20170041588 A KR 20170041588A KR 101885365 B1 KR101885365 B1 KR 101885365B1
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Abstract

본 발명은 비용매 유도 상분리법을 이용한 초소수성직물 제조방법에 있어서,(1) 비정질 폴리프로필렌을 사이클로헥세인(cyclohexane)용매에 농도 30~40mg/ml로 투입하고 온도 75~80℃로 30~60분간 처리하는 단계; (2) 상기 처리된 용매를 비용매인 아세톤(acetone)과 부피비 9:1~8:2로 2~4분간 혼합하는 단계; 및(3) 상기 혼합된 용매 및 비용매 용액을 직물에 1~5 초간 침지하고 건조온도 25~35℃로 2~3시간 동안 처리하는 단계로 구성되는 비용매 유도 상분리법을 이용한 초소수성직물 제조방법에 관한 것이다.

Description

비용매 유도 상분리법을 이용한 초소수성직물 제조방법 및 이로부터 제조된 초소수성직물{Preparation For Fabricating Superhydrophobic Fabric Using Nonsolvent Induced Phase Separation Method And Superhydrophobic Fabric Preparation Thereby}
본 발명은 비용매 유도 상분리법을 이용한 초소수성직물 제조방법 및 이로부터 제조된 초소수성직물에 관한 것으로, 1단계 비정질 폴리프로필렌을 용매 단독 처리 후, 2단계의 용매와 비용매의 적절한 혼합비율를 거쳐 최적의 정적접촉각과 기울기각을 구현할 수 있는 비용매 유도 상분리법을 이용한 초소수성 직물제조방법 및 이로부터 제조된 초소수성 직물에 관한 것이다.
고체 표면에 물방울이 접촉했을 때, 물방울의 정적접촉각이 150° 이상인 경우에는 초소수성으로 정의되고 있다. 정적접촉각이 70∼150°의 범위는, 소수성으로 정의된다. 일반적으로 소수성은 표면장력이 낮은 분자 잔기로 표면이 덮여짐으로써 발현하는 것이지만, 초소수성은 표면장력이 낮은 분자 잔기만으로 발현시키는 것은 곤란하다.
한편, 자연계의 생물에는 초소수성을 나타내는 경우가 많다. 예를 들면, 연, 벼, 양배추 등의 잎은 물방울을 완전히 튀기는 초소수성(초발수성)을 갖는다. 예를 들면, 연의 잎의 초소수성은 잎의 표면 구조와 깊게 관계하고 있는 것이 알려져 있다. 즉, 나노파이버가 표면 전체에 퍼지면서 표층을 형성하고, 그 위에 나노파이버의 회합체와 같은 미크론 사이즈의 철기물(凸起物)이 일정 거리로 최표면층을 만들어놓고 있고, 또한 이들 나노파이버의 표면에 소수성 왁스가 존재하는 것이 알려져 있다. 이것은, 초소수성을 발현하기 위해서는 표면거칠기, 즉, 나노차원에서의 표면 구조· 형상의 제어가 최중요한 것을 시사한다.
연의 효과라고도 하는 초소수성 발현의 구조 원리는, 많은 인공 연(lotus) 유사 구조 설계법의 개발의 지침이 되어, 나노 재료의 진보에 수반하여, 수년간, 다양한 초소수성 재료가 수없이 개발되어 왔다. 예를 들면, 카본나노튜브를 기재 표면에 규칙적으로 배열시킴으로써, 정적접촉각을 170° 이상으로 끌어올리는 것이 보고되어 있다. 또한, 백금 코팅된 실리콘 표면에, 전기화학 프로세스에서 폴리피롤의 나노파이버를 성장시켜, 표면 정적접촉각을 170° 이상으로 하는 것이 보고되어 있다. 또한, 유리 기재 표면에 400℃ 이상의 온도에서, 산화아연의 나노결정 시드막을 형성시킨 후, 그 위에서 로드상의 산화아연의 나노파이버를 무수히 성장시킴으로써, 초소수성을 발현하고 있다.
단순한 방법으로서는, 예를 들면, 폴리프로필렌의 용액에 일정한 빈용매를 가하고, 그것을 기재 표면에 캐스트하여, 온도 조정함으로써, 폴리프로필렌의 나노 입자로 이루어지는 네트워크 구조를 형성시키고, 그것에 의해 정적접촉각을 160°까지 올린 것이 보고되어 있다. 또한, 규소, 붕소, 나트륨의 산화물로 이루어지는 유리에 상분리 구조를 갖게 하고, 그것을 또한 화학 처리로 에칭함으로써, 그 표면에 요철 구조를 유도한 후, 마지막으로, 표면에 불소 화합물을 반응시킴으로써 초소수성을 발현할 수 있다(특허문헌 1 참조). 또한, 폴리아릴아민과 폴리아크릴산과의 적층막을 제작한 후, 그 표면을 화학법으로 처리함으로써 표면 다공성 구조를 유도하고, 그 위에 실리카 나노 입자를 고정한 후, 마지막으로 불소화알킬기를 갖는 실란 커플링제로 소수화시킴으로써, 초소수성계 표면을 구축하는 것도 알려져 있다(특허문헌 2 참조).
많은 공지 문헌에서는, 초소수성막 및 그들의 제작법이 빈번하게 거론되고 있지만, 그들은 기재 표면에서의 거칠기(즉, 러프니스(roughness))를 가공하는 방법에 상당하는 경우가 많으며, 그 표면 처리 가공 과정이 번잡하게 되기 쉽고, 비용도 높다.
따라서, 본질적으로 낮은 표면에너지를 가지는 폴리프로필렌 수지를 이용하여 별도의 불소계 화합물 처리과정 없이 기존방법 대비 인체친화성이 향상된 초소수성 직물을 개발할 필요성이 있다.
특허문헌 1 : 일본 특표2008-508181호 특허문헌 2 : 미국 특허 출원 공개 제2006/029808호
본 발명은 불소계화합물을 사용하지 않은 친환경 초소수성 직물을 개발하는데 목적이 있다.
또한 본 발명은 낮은 표면에너지를 갖는 폴리프로필렌 중 비정질 폴리프로필렌을 사용하여 직물에서 초소수성을 나타내는 최적의 용매/비용매 조합 및 처리조건을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 비용매 유도 상분리법을 이용한 초소수성직물 제조방법에 있어서,(1) 비정질 폴리프로필렌을 사이클로헥세인(cyclohexane)용매에 농도 30~40mg/ml로 투입하고 온도 75~80℃로 30~60분간 처리하는 단계; (2) 상기 처리된 용매를 비용매인 아세톤(acetone)과 부피비 9:1~8:2로 2~4분간 혼합하는 단계; 및(3) 상기 혼합된 용매 및 비용매 용액을 직물에 1~5 초간 침지하고 건조온도 25~35℃로 2~3시간 동안 처리하는 단계로 구성되는 비용매 유도 상분리법을 이용한 초소수성직물 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 직물은 평직구조인 폴리에스터인 것에 특징이 있는 비용매 유도 상분리법을 이용한 초소수성직물 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 제1항 또는 제2항의 제조방법으로 제조된 초소수성직물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 초소수성직물은 직물표면에 직경이 350~1000nm인 비정질 폴리프로필렌 나노입자가 분포된 것에 특징이 있는 초소수성직물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 초소수성직물의 표면 젖음성은 정적접촉각(Static contact angle)이 158°이상, 기울기 각(Shedding angle)이 9°이하인 것에 특징이 있는 초소수성직물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 초소수성직물의 투습도는 6,500~7,000 g/m2·24h인 것에 특징이 있는 초소수성직물을 제공한다.
본 발명은 비정질 폴리프로필렌을 이용한 비용매 유도 상분리법을 사용한 초소수성 직물을 제공함에 있어 인체에 무해한 친환경효과가 있다.
또한 본 발명은 비정질 폴리프로필렌을 이용하여 비용매 유도 상분리법을 사용한 초소수성 직물을 제공함에 직물표면에 최적의 나노입자가 분포되는 효과가 있다.
또한 본 발명은 표면 젖음성을 결정하는 적합한 정적접촉각 및 기울기각을 갖는 특징이 있다.
또한 본 발명은 초소수성직물의 특성상 착용자의 쾌적성을 갖도록 일정한 투습도를 갖는 특징이 있다.
도1은 실시예 1,2 및 비교예 1,2,3에 해당되는 비정질 폴리프로필렌 30(mg/ml)에 사이클로헥세인 용매, 아세톤 비용매의 부피비에 해당되는 초소수성 처리전후의 직물표면에 관한 SEM사진이다.
도2는 실시예 3,4 및 비교예 4,5,6에 해당되는 비정질 폴리프로필렌 40(mg/ml)에 사이클로헥세인 용매, 아세톤 비용매의 부피비에 해당되는 초소수성 처리전후의 직물표면에 관한 SEM사진이다.
도3a는 실시예 2, 도3b는 실시예 4의 초소수성직물 표면의 나노사이즈 입자크기를 나타내는 사진이다.
도4는 비교예 7.8의 초소수성 처리전후의 직물표면에 관한 SEM사진이다.
도5는 비교예 9,10의 초소수성 처리전후의 직물표면에 관한 SEM사진이다.
도6a는 비교예 8, 도6b는 비교예 10의 초소수성직물 표면의 나노사이즈 입자크기를 나타내는 사진이다.
도7은 실시예 1~4 및 비교예 1~6에 해당되는 초소수성직물의 정적접촉각을 나타내는 그래프이다.
도8은 비교예 7~10가 포함된 초소수성직물의 정적접촉각을 나타내는 그래프이다.
도9a는 비교예 10의 초소수성특징을 보여주는 사진이며, 도9b는 실시예 4의 초소수성특징을 보여주는 사진이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 비용매 유도 상분리법을 이용한 초소수성직물 제조방법에 관한 것으로 (1) 비정질 폴리프로필렌을 사이클로헥세인(cyclohexane)용매에 농도 30~40mg/ml로 투입하고 온도 75~80℃로 30~60분간 처리하는 단계; (2) 상기 처리된 용매를 비용매인 아세톤(acetone)과 부피비 9:1~8:2로 2~4분간 혼합하는 단계; 및 (3) 상기 혼합된 용매 및 비용매 용액을 직물에 1~5초간 침지하고 건조온도 25~35℃로 2~3시간 동안 처리하는 단계로 구성된다.
초소수성(Superhydrophobicity)은 일반적으로 물방울에 대해 150˚ 이상의 정적접촉각과 10˚ 미만의 기울기각을 보이는 표면으로, 오염물이 쉽게 부착되지 않고 동시에 물방울이 흘러내리면서 오염물를 제거하는 자가세정(self-cleaning) 효과를 가진다. 이는 일반적으로 마이크로/나노 수준의 표면 거칠기를 형성하고 표면 에너지를 낮춤으로써 구현이 가능하다.
본 발명은 본질적으로 낮은 표면에너지(29.4dyne/cm)를 가지는 폴리프로필렌 수지를 이용하여 별도의 불소계 화합물 처리과정없이 인체친화성이 향상된 초소수성직물에 관한 것이다. 구체적으로 직물 고유의 마이크로 수준 거칠기 위에 폴리프로필렌의 비용매 유도 상분리(Nonsolvent Induced Phase Separation, NIPS)를 이용한 나노 사이즈의 코팅액을 도포하여 이중 거칠기를 형성할 수 있다.
일반적으로 임의의 고분자를 용해하는 유기 화합물을 용매(solvent), 용해하지 못하는 유기 화합물을 비용매(nonsolvent)라고 부른다. 비용매 유도 상분리법이란 균일한 고분자 용액에 비용매를 첨가하여 고분자를 분별 침전하는 방법이다.
먼저 고분자를 용매에 녹이면 균일한 1상(one-phase) 용액이 형성되는데, 여기에 비용매를 첨가하면 이미 녹았던 고분자가 다시 침전되면서 고분자 농후 상(rich phase)과 희박 상(lean phase)의 2상(two-phase)으로 상분리(phase separation)가 일어난다. 이때 용매와 비용매는 혼합할 수 있다는(miscible) 필요조건을 가진다.
만일 고분자 용액을 평판 또는 중공사 형태로 성형시킨 후에 비용매에 침지하게 되면, 고분자 농후 상(rich phase) 내에 고분자 희박 상(lean phase)의 작은 핵들이 생성되고, 이 핵들은 주위의 고분자 농후 상이 결정화, 겔화 등을 통해 고화될 때까지 계속해서 성장한다. 이때, 핵들이 합체 또는 응집되어 증발하면서 기공을 형성하는데, 용매/비용매 혼합 정도에 따른 구조 차이가 나타난다.
본 발명에 있어서 비용매 유도 상분리법을 이용한 초소수성직물 제조방법은 3단계로 구성되며, (1)단계는 비정질 폴리프로필렌를 용매에 용해시키는 단계로 상기 비정질 폴리프로필렌은 결정화도가 동일배열(Isotactic) 폴리프로필렌보다 낮기 때문에 상대적으로 독성이 낮은 용매인 사이클로헥세인(cyclohexane)용매에 농도 30~40mg/ml로 투입하고, 온도 75~80℃로 30~60분간 처리한다. 상기 조건에서는 비정질 폴리프로필렌은 겔화가 일어나지 않는다. 또한 사이클로헥세인(cyclohexane) 용액의 끓는점이 81℃이므로 용매가 휘발하지 않도록 유의해야 한다.
(2)단계는 상기 (1)단계로 겔화가 되지 않게 용해된 비정질 폴리프로필렌 용액에 비용매를 첨가하면 하얗게 뭉침이 관찰되면서 상분리가 일어나는데 이런 상분리가 일어나기위해 용매와 비용매는 혼합할 수 있어야 한다. 폴리프로필렌이 극성화합물에 반응하지 않고 비극성 화합물에 반응하는 점에 착안하여 비정질 폴리프로필렌의 비용매로 아세톤(acetone)을 사용한다. 특히, 아세톤은 독성이 낮고 휘발성이 좋아 섬유 표면에 정교한 거칠기를 형성될 수 있다.
마지막으로 (3)단계는 (2)단계에서 상분리가 된 비정질 폴리프로필렌 용액을 직물에 1~5초간 침지시켜 코팅되도록 한 후 건조온도 25~35℃로 2~3시간 동안 처리한다. 35℃ 초과인 온도에서는 (2)단계에 의해 상분리된 비정질 폴리프로필렌 용액이 점성(viscosity)를 가지는 상태가 되어 상기 용액이 섬유표면에 두껍게 엉겨붙으면서 표면 거칠기가 상쇄될 수 있다.
(1)단계에서 비정질 폴리프로필렌을 사이클로헥세인(cyclohexane)용매에 온도 75~80℃로 용해하였으며 25~35℃의 건조온도에서는 용액이 흐름성 없이 다소 안정적으로 부착되어 섬유 표면에 정교한 거칠기를 발현할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리 범위가 이들 실시예에 반드시 한정되는 것으로 해석되어 져서는 아니된다.
1. 초소수성직물 제조
실시예 1~4
표1과 같이 비정질 폴리프로필렌을 사이클로헥세인(cyclohexane)용매에 농도 30~40mg/ml로 투입하고 온도 80℃로 60분간 처리한 후, 상기 처리된 용매를 비용매인 아세톤(acetone)과 부피비 9:1~8:2로 4분간 혼합한다. 이후 상기 혼합된 용액을 직물에 3초가 침지하여 코팅하고 건조온도 30℃로 2시간 동안 처리한다.
비교예 1~6
표1과 같이 실시예 1~4와 동일한 조건이되, 용매 대 비용매 혼합비율을 달리하였다.
비교예 7~10
표1과 같이 동일배열(isotactic) 폴리프로필렌을 p-자일렌(p-xylene)용매에 농도 20~30mg/ml로 투입하고 온도 130℃로 60분간 처리한 후, 상기 처리된 용매를 비용매인 MEK과 부피비 7:3~6:4로 4분간 혼합한다. 이후 상기 혼합된 용액을 직물에 3초가 코팅하고 건조온도 70℃로 2시간 동안 처리한다.
실시예 비교예

구분

 비정질 폴리프로필렌에 사이클로헥세인 용매, 아세톤 비용매 사용 비정질 폴리프로필렌에
사이클로헥세인 용매,
아세톤 비용매 사용		 동일배열 폴리프로필렌에 p-자일렌 용매,
MEK 비용매 사용
1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
용매 농도
(mg/ml)		 30 30 40 40 30 30 30 40 40 40 20 20 30 30
용매
처리온도(℃)		 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 130 130 130 130
용매:비용매
혼합비(ml)		 9:1 8:2 9:1 8:2 10:0 7:3 6:4 10:0 7:3 6:4 7:3 6:4 7:3 6:4
건조온도(℃) 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 70 70 70 70
표면입자
평균 크기(nm)		 461 778 573 678 0.72㎛ 1.32㎛ 47.29㎛ 0.94㎛ 90.1㎛ 170.1㎛ 712 483 634 468
표면
젖음성
 정적
접촉각(°)		 158.
3		 158.
9		 160.6 163.
6		 155.7 159.
3		 146.
7		 158.4 158.5 148.9 163.
1		 166.
8		 169.
0		 173.
2
기울기 각(°) 9 9 9 8 >10 >10 >10 >10 >10 >10 8 6 6 4
투습도
(g/m2·24h)		 6620 6521 6759 6810 5861 5654 5231 5974 5468 5962 6852 6589 6489 6370
*직물은 폴리에스터 100% 평직으로, 영풍필텍스(한국)에서 구매하여 정련한 뒤 사용하였다. 정련 용액은 액량비(liquer ratio) 1:30으로, 음이온 계면활성제 5g/L, 무수탄산나트륨 5g/L를 첨가하여 준비했다. 정련 용액을 55-60℃로 승온한 뒤 시료를 45분간 처리하였고, 처리가 끝난 시료는 흐르는 증류수에 충분히 수세하고 상온에서 24시간동안 자연 건조하였다. (표2)
Yarn count 75d/72f (warp) +150d/144f (weft)
Figure 112017031722502-pat00001

Magnification: x500
Yarn types Draw textured yarn
Weight (g/m2) 108.0
Thickness (mm) 0.21
Fabric density (/inch) 144 x 80
Weave type plain
2. 평가방법 및 결과
(1) 표면형태 및 입자크기 측정
초소수성 코팅에 의한 시료 표면을 관찰하고자, 주사전자현미경(FE-SEM, SUPRA 55VP, Carl Zeiss, Germany)을 이용하였다. 이때 시료 표면에 전자가 축적되는 charge-up 현상을 방지하고자 180초간 백금코팅을 실시하였고, 측정 전의 시료는 진공데시케이터에서 보관하였다.
또한 폴리프로필렌 결정의 크기를 정량적으로 측정하고자, 이미지 처리 프로그램인 Image J (Image J 1.51j8, National Institutes of Health, USA)를 이용하여 SEM 이미지를 분석하였다. 먼저 Image J로 SEM 이미지 하단에 있는 scale bar의 길이와 폴리프로필렌 결정의 길이를 측정하였고, 이 때 scale bar에 대한 폴리프로필렌 결정 길이의 비율로 실측값을 환산하였다. 이는 조건마다 3개씩 측정하여 평균값으로 나타내었다.
도1은 실시예 1,2 및 비교예 1,2,3에 해당되는 비정질 폴리프로필렌 30(mg/ml)에 사이클로헥세인 용매, 아세톤 비용매의 부피비에 해당되는 초소수성 처리전후의 직물표면에 관한 SEM사진이고, 도2는 실시예 3,4 및 비교예 4,5,6에 해당되는 비정질 폴리프로필렌 40(mg/ml)에 사이클로헥세인 용매, 아세톤 비용매의 부피비에 해당되는 초소수성 처리전후의 직물표면에 관한 SEM사진이며, 도3a는 실시예 2, 도3b는 실시예 4의 초소수성직물표면의 나노사이즈 입자크기를 나타내는 사진이다.
도1~3a,3b를 보면 실시예 1~4에 해당되는 조건에서는 직물표면에 직경이 350~1000nm인 비정질 폴리프로필렌 나노입자가 분포된 것을 알 수 있으며 반면에 비교예 1~6은 입자가 뭉친 덩어리로 입자가 수에서 수십 ㎛ 사이즈 크기로 됨을 알 수 있다. 따라서 실시예 1~4의 조건일 때 나노사이즈의 입자가 직물 표면에 분포됨을 알 수 있다.
도4는 비교예 7,8의 초소수성 처리전후의 직물표면에 관한 SEM사진이고 도5는 비교예 9,10의 초소수성 처리전후의 직물표면에 관한 SEM사진이며, 도6a는 비교예 8, 도6b는 비교예 10의 초소수성직물표면의 나노사이즈 입자크기를 나타내는 사진이다.
도4~6a,6b를 보면 비교예 7~10의 해당조건에서는 실시예의 입자크기와 유사한 크기의 나노입자가 직물표면에 분포됨을 알 수 있다. 따라서, 지금까지 알려진 초소수성직물에 사용되는 동일배열 폴리프로필렌을 사용하여 p-자일렌 용매, MEK 비용매 사용한 비교예 7~10의 입자 크기와 형태가 실시예 1~4와 유사함을 알 수 있다.
(2) 표면 젖음성
가. 정적접촉각(Static contact angle)
시료의 젖음성은 정적접촉각과 동적접촉각(shedding angle)으로 평가하였고, 접촉각 측정 장비(Theta Lite Optical Tensiometer, KSV Instruments, Finland)를 이용하였다. 먼저 측정하고자 하는 시료를 슬라이드 글라스 위에 스카치™ 테이프로 편평하게 고정하였고, 3.5㎕의 증류수를 시료의 각기 다른 다섯 군데에 떨어뜨려 1초가 지난 후의 접촉각을 측정하였다. 모든 시료의 접촉각은 5회 측정치의 평균값으로 나타내었다.
나. 기울기각(shedding angle)
동적 접촉각이라고도 하며 Zimmermann 의 연구에서 제안한 방법에 따라 기울기각(shedding angle)을 측정하였고, 장비는 Attension Theta Lite(Biolin Scientific, Sweden)를 이용하였다. 미리 기울여 놓은 샘플 받침대 위에 준비한 시료를 장착하고 1cm 떨어진 높이에서 12.5㎕의 증류수를 떨어뜨렸을 때, 물방울이 2cm 이상 굴러가는 최소 기울기각을 측정하였다. 슬라이드 글라스 뒷면에 양면테이프를 붙여 샘플 받침대에 고정하였고, 모든 시료의 기울기각(shedding angle)은 5회 측정치의 평균값으로 나타내었다.
초소수성의 기준은 정적접촉각(Static contact angle)이 150°이상 기울기각(shedding angle)이 10° 미만을 경우에 해당된다.
도7은 실시예 1~4 및 비교예 1~6에 해당되는 초소수성직물의 정적접촉각을 나타내는 그래프이다. 그래프를 보면 비교예 3,6인 용매:비용매가 6:4의 혼합비율에 해당되는 것 이외에는 초소수성의 기준인 정적접촉각 150°이상의 조건은 만족한다. 다만 동시에 만족되야 하는 기울기각(shedding angle)은 실시예 1~4만이 초소수성 기준인 10°미만 값인 9°을 갖는다.
또한 도8은 비교예 7~10가 포함된 초소수성직물의 정적접촉각을 나타내는 그래프이다. 그래프를 보면 비교예 7~10에 해당되는 용액 대 비용매 비율7:3~6:4에서 다른 조건과 달리 160° 이상의 값을 갖는다. 그리고 기울기각(shedding angle)이 8~4°로 상당히 우수한 값을 갖음을 알 수 있다. 따라서, 실시예 1~4는 표면 젖음성에서 비교예 7~10과 근접한 효과를 갖으며 초소수성의 기준에 만족한 특징을 갖는다.
도9a는 비교예 10의 초소수성특징을 보여주는 사진이며, 도9b는 실시예 4의 초소수성특징을 보여주는 사진이다. 초소수성직물표면에서 물방울이 원형을 유지할 수록 정적접촉각이 크다. 도9b는 실시예 4의 사진으로 도9a의 비교예 10의 정적접촉각보다는 다소 낮은 값을 보이나, 표1와 같이 초소수성 특징인 정적접촉각 150° 이상의 조건을 만족한다.
(3) 투습도
코팅 처리한 시료의 수분 투과성능을 측정하기 위해 KS K 0594:2015 염화칼슘법에 따라 평가를 진행하였다. 실험의 절차는 다음과 같다. 먼저, 약 40℃로 예열한 투습컵에 염화칼슘(CaCl2) 33g을 넣고 컵을 약하게 흔들어 균일하게 한 후, 염화칼슘과 시험편의 아랫면과의 거리가 3mm가 되도록 조절한다.
다음으로, 지름 약 7cm의 원형 시험편을 3매 준비하고 시험편의 표면을 흡습제 쪽으로 하여 시험편이 투습컵에 동심원이 되도록 한 후, 패킹과 링을 순차적으로 올려놓고 나비너트(fly nut)로 고정한다. 이 때 완전한 밀봉을 위해 측면을 테이프로 봉합하였다.
마지막으로, 이 시험체를 온도 40±2℃, 상대습도 90±5℃의 공기가 순환하는 항온항습 장치에 넣고 1시간 후에 시험체를 꺼내어 곧바로 질량 a1을 1mg까지 측정하였고, 이 시험체를 다시 항온항습 장치에 넣어서 1시간 후의 시험체를 꺼내어 바로 질량 a2를 1mg까지 측정하였다.
이는 1시간 동안 염화칼슘이 시료를 통해 수분을 흡수한 양으로, 본 발명에서는 24시간 동안의 투습량으로 환산하여 단위 면적당 투습량을 구하였다. 모든 시료의 투습도(P)는 3회 측정치의 평균값으로 나타내었다.
Figure 112017031722502-pat00002
P: 투습도[(g/m2·24h)]
a2-a1: 1시간 경과 후 시험체의 질량 변화(g/h)
S: 투습면적(m2)
실시예 1~4는 비교예7~10과 유사한 값을 갖으며 반면에 비교예 1~6보다는 월등한 투습도를 갖음을 알 수 있다. (미처리 시료의 투습도 6089g/m2·24h와 비슷함, 이는 코팅처리로 인해 투습도가 급격히 저하되지 않았음을 뜻함)
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (6)

  1. 비용매 유도 상분리법을 이용한 초소수성직물 제조방법에 있어서,
    (1) 비정질 폴리프로필렌을 사이클로헥세인(cyclohexane)용매에 농도 30~40mg/ml로 투입하고 온도 75~80℃로 30~60분간 처리하는 단계;
    (2) 상기 처리된 용매를 비용매인 아세톤(acetone)과 부피비 9:1~8:2로 2~4분간 혼합하는 단계; 및
    (3) 상기 혼합된 용매 및 비용매 용액을 직물에 1~5초간 침지하고 건조온도 25~35℃로 2~3시간 동안 처리하는 단계로 구성되는 비용매 유도 상분리법을 이용한 초소수성직물 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직물은 평직구조인 폴리에스터인 것에 특징이 있는 비용매 유도 상분리법을 이용한 초소수성직물 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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