KR102406934B1 - 이차전지용 분리막을 리사이클링한 기능성 원단 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기능성 원단 제조방법 및 그에 의한 기능성 원단에 관한 것으로서, (a) 이차전지 제조를 위한 생산과정에서 불량 처리 또는 과잉 생산으로 인해 폐기된 미세 다공성 구조의 분리막 시트를 준비하는 단계, (b) 상기 분리막 시트와 분리막 시트에 덧대기 위한 직물시트 사이에 접착시트가 개재되도록 각 시트를 공급하는 단계, (c) 상기 분리막 시트와 직물시트가 접착시트의 용융에 의해 접착되도록 라미네이팅하는 단계를 포함하고, 상기 단계(b)에서 각 시트는 일정한 장력을 유지하도록 공급되되, 상기 분리막 시트, 접착시트 및 직물시트는 모두 동일한 속도로 공급되며, 상기 단계(c)에서 분리막 시트, 접착시트 및 직물시트의 순서로 적층된 적층 구조체는 소정의 온도 분위기에서 가압되어 라미네이팅하는 업사이클 기능성 원단 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 기재는 이차전지용 분리막을 리사이클링한 기능성 원단 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 이차전지 제조를 위한 생산 과정에서 폐기된 분리막에 대한 화학 공정을 거치지 않고 리사이클링하여 제조된 기능성 원단 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 다양한 레저활동을 즐기는 사람들이 늘어남에 따라 기능성 원단에 대한 관심이 높아지고 있어 기능성 원단이 사용되는 분야가 다양화되고 규모가 점점 커지고 있는 추세이다.
이러한 기능성 원단 중에서 수증기 형태의 물은 통과시키고 액체 상태의 물은 통과시키지 않는 투습방수 기능을 갖춘 투습방수 원단은 등산복, 스키복, 야외 외출복과 같은 의류에 사용될 뿐만 아니라, 침낭, 텐트와 같은 아웃도어 제품으로 그 활용 범위가 넓어지고 있다.
투습 방수 원단을 사용한 의류는 빗물과 같은 물방울 형태의 물은 의류 내부로 침투하지 못하게 하고 신체활동으로 발생한 수증기 형태의 땀은 외부로 배출시킴으로써 사용자에게 쾌적함과 우수한 착용감을 제공할 수 있기 때문에 투습 방수 기능은 더욱 중요한 기능으로 강조되고 있다.
투습 방수 기능을 갖는 기능성 원단의 소재로서 잘 알려진 고어텍스, 친수무공 폴리우레탄이 코팅된 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE) 필름은 현재 기능성 소재 시장을 주도하고 있으나, 해외에서 수입되는 고가의 소재인 점에서 이를 대체할 수 있는 소재의 개발이 지속적으로 시도되고 있다.
한편, 리튬 이차전지(이하에서는 '이차전지'라 한다)는 높은 에너지 밀도와 방전 전압, 및 출력 안정성을 기반으로 모바일 전자기기 뿐만 아니라 각종 이모빌리티(E-mobility)의 동력원으로서 그 수요가 급격히 증가하고 있으며, 이차전지는 양극재, 음극재, 전해액, 그리고 양극재와 음극재를 분리하는 분리막으로 구성된다.
여기서, 분리막은 절연 소재로 이루어진 필름 또는 시트 형태의 얇은 막으로서 양극재와 음극재의 물리적 접촉을 차단하고, 리튬이온이 두 전극 사이를 이동할 수 있는 통로의 역할을 수행하는 다수 개의 미세한 기공들(pore)을 포함하는 미세 다공성 구조(micro porous)로 이루어져 있다.
이러한 구조의 분리막은 기능성 소재인 고어텍스와 비슷한 구조를 가지고 있어 투습 방수 기능을 구현할 수 있고, 기능성 소재로서 활용이 가능하다.
분리막은 이차전지를 제조하기 위한 생산 과정에서 미세흠집 등의 결함으로 인한 불량 처리되거나 과잉 생산으로 인한 폐기 처리되고 있으며, 이와 같이 폐기물 형태의 분리막은 이차전지의 폭발적인 성장과 함께 그 발생량이 점차 늘어나고 있는 실정이다.
그럼에도 불구하고 폴리올레핀계 고분자로 구성되는 분리막은 재생되지 못하고 단순히 소각 또는 파쇄 방식으로 처리되고 있어 자원낭비와 환경오염 문제를 야기하고 있다.
이에, 본 출원인은 폐분리막으로 인한 환경 문제를 해결하고, 고기능성 소재인 분리막을 기능성 원단의 소재로 사용하고자 하였으나 다음과 같은 문제점을 발견하였다.
첫번째로, 분리막에 직물시트를 덧대기 위해 접착하는 과정에서, 분리막의 미세한 기공들이 막힐 수 있으며, 두번째로, 분리막과 직물시트를 접착제를 통해 일정한 박리 강도를 갖도록 접착시켜야 하는데, 이 과정에서 열이 과도하게 공급될 경우, 분리막이 열 경화로 인해 기능성 원단으로 사용할 수 없을 정도로 딱딱해지는 문제가 발생한다. 도 1은 분리막을 직물시트에 접착시키는 과정에서 박리강도가 확보되지 못하여 분리막과 직물시트가 분리된 사진과 이를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
따라서, 분리막의 미세한 기공들로 구성되는 다공성 구조를 손상시키지 않는 동시에 기능성 원단이 부드러운 터치감을 가지며 기능성 원단으로서 사용될 수 있는 박리강도와 부드러운 터치감을 갖는 기능성 원단의 제조방법 및 그에 의한 기능성 원단에 대한 본 발명을 제안하고자 한다.
본 발명의 일 측면은, 이차전지 제조 과정에서 과잉 생산이나 품질 저하로 폐기 처리되어 수거된 분리막을 직물과의 접착이 가능한 최적의 상태로 리사이클링하여 미세 다공형 구조를 통한 기능성을 구현할 수 있는 업사이클 원단 제조 방법 및 그에 의해 제조된 업사이클 원단을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 측면은, 분리막을 라미네이팅 가공을 통해 직물과 접착하는 과정에서 열과 압력에 의해 발생할 수 있는 경화 문제(질감, 촉감, 터치), 박리 강도 구현 등의 문제점을 해결할 수 있는 업사이클 원단 제조 방법 및 업사이클 원단을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 업사이클 기능성 원단을 제조하는 방법은, (a) 이차전지 제조를 위한 생산과정에서 불량 처리 또는 과잉 생산으로 인해 폐기된 미세 다공성 구조의 분리막 시트를 준비하는 단계, (b) 상기 분리막 시트와 분리막 시트에 덧대기 위한 직물시트 사이에 접착시트가 개재되도록 각 시트를 공급하는 단계, (c) 상기 분리막 시트와 직물시트가 접착시트의 용융에 의해 접착되도록 라미네이팅하는 단계를 포함하고, 상기 단계(b)에서 각 시트는 일정한 장력을 유지하도록 공급되되, 상기 분리막 시트, 접착시트 및 직물시트는 모두 동일한 속도로 공급되며, 상기 단계(c)에서 분리막 시트, 접착시트 및 직물시트의 순서로 적층된 적층 구조체는 소정의 온도 분위기에서 가압된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 접착시트는 에틸렌 초산비닐(EVA) 성분으로 이루어지고 다수 개의 기공을 구비하는 웹(web) 형태로 형성되는 핫멜트 웹 접착제일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 직물시트는 상기 분리막 시트와 접착 표면적을 늘리기 위해 분리막 시트와 마주보는 일면에 기모 가공에 의한 극세사의 잔털이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 단계(b)에서 분리막 시트, 직물시트 및 접착시트는 6~10 m/min 의 속도로 공급될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 단계(c)에서 상기 접착시트는 100~120 ℃로 조성되는 온도 분위기에서 용융될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 단계(c)에서 상기 적층 구조체는, 간극을 유지하며 서로 마주보는 압착롤러 사이를 통과하면서 압착 롤러에 의해 2~7 kgf/cm2 의 압력으로 가압될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 상기 제조방법에 의해 제조된 업사이클 기능성 원단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 이차전지 제조를 위한 생산과정에서 불량 처리 또는 과잉 생산으로 인해 폐기된 미세 다공성 구조의 분리막 시트, 상기 분리막 시트층의 일면에 적층되고 다수 개의 기공을 구비하도록 에틸렌 초산비닐(EVA) 성분의 핫멜트 섬유들이 웹 형태로 형성되는 접착시트, 상기 접착시트의 일면에 적층되는 직물시트를 포함하고, 상기 분리막 시트, 접착시트 및 직물시트의 순서로 적층된 적층 구조체가 100~120 ℃로 설정된 온도 분위기에서, 간극을 유지하며 서로 마주보는 압착롤러들 사이를 6~10 m/min의 속도로 통과하되, 상기 압착롤러들에 의해 2~7 kgf/cm2 으로 가압되고 그 과정에서 용융된 접착시트에 의해 분리막 시트와 직물시트가 열 접착되는 업사이클 기능성 원단을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 직물시트는, 친환경 울, 오가닉 코튼, 폴리에스테르, 나일론, 도전사 제품 또는 아라미드 중에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 분리막 시트와 직물시트를 라미네이트 방식에 의해 접착 시, 웹 형태의 핫멜트형 접착시트를 채택함으로써 분리막이 가지고 있는 기능성을 구현할 수 있는 업사이클 원단을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 라미네이트 방식에 의해 분리막 시트와 직물시트를 접착할 때, 분리막 시트, 직물시트와 그 사이에 개재되는 접착시트를 서로 동일한 속도로 공급하고, 소정의 온도 분위기에서 일정한 압력으로 가압함으로써 분리막의 열 경화 현상을 해결하고, 우수한 박리강도를 갖는 업사이클 원단을 제공할 수 있다.
도 1은 분리막을 직물시트에 접착시키는 과정에서 박리강도가 확보되지 못하여 분리막과 직물시트가 분리된 사진과 이를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 업사이클 기능성 원단 제조방법의 공정 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 업사이클 기능성 원단을 제조하기 위한 분리막 시트, 접착시트 및 직물시트의 적층 구조체의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 분리막 시트와 직물시트를 접착시트로 라미네이팅 하는 장치 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 기능성 원단이 의류소재로 적용되는 일련의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 업사이클 기능성 원단 제조방법의 공정 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 업사이클 기능성 원단을 제조하기 위한 분리막 시트, 접착시트 및 직물시트의 적층 구조체의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 분리막 시트와 직물시트를 접착시트로 라미네이팅 하는 장치 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 기능성 원단이 의류소재로 적용되는 일련의 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 업사이클 기능성 원단 제조방법의 공정 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 업사이클 기능성 원단을 제조하기 위한 분리막 시트, 접착시트 및 직물시트의 적층 구조체의 모식도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 분리막 시트와 직물시트를 접착시트로 라미네이팅 하는 장치 구성도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 기능성 원단이 의류소재로 적용되는 일련의 흐름도이다.
업사이클(Upcycle)이라는 용어는, 불용품이나 폐물을 재생하여 이용한다 라는 의미의 리사이클링(Recycling)과 기존 기능에서 새로운 기능의 추가 및 개선을 의미하는 업그레이드(Upgrade)를 포함하는 의미이다.
따라서, 본 명세서에서 사용되는 업사이클은, 버려지는 폴리올레핀계 고분자 필름(폐기물에서 얻을 수 있는 자원)을 재활용하여 고기능성 원단을 생산함으로써 가격 경쟁력을 확보하고 친환경적인 이점을 갖고 있다는 점에서 업사이클 범주에 포함되며, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조되는 기능성 원단을 업사이클 기능성 원단이라 명명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 업사이클 기능성 원단 제조방법은, 분리막 시트 준비단계(S10), 적층시트 공급단계(S20) 및 라미네이팅 단계(S30)를 포함한다.
분리막 시트 준비단계(S10)
먼저, 분리막 시트 준비단계(S10)에서는 투습 방수 기능을 갖는 분리막 시트(10)를 준비할 수 있다.
상기 분리막 시트(10)는 이차전지 제조를 위한 생산 과정에서 과잉 생산되어 폐기 처리된 분리막, 또는 이차전지용으로 사용할 수 없는 품질(미세한 흠집이나 스크래치 등으로 불량 처리 판정받거나 상품성이 떨어지는 품질)의 분리막을 포함할 수 있다.
여기서, 분리막은 그 상태가 이차전지의 기능을 구현하기는 어려우나, 투습 방수 기능성을 구현하기에 충분한 미세 다공성 구조로 이루어진 분리막을 의미하며, 분리막에 형성된 다수의 기공들의 크기나 배열 상태가 균일하거나 불균일한 경우를 모두 포함한다.
상기 분리막 시트(10)는 얇은 박막 형태로서, 다수 개의 기공들을 포함하는 미세 다공성 구조로 이루어지고, 폴리에틸렌(polyethylene)이나 폴리프로필렌(polypropylene)과 같은 폴리올레핀계 고분자 필름으로 구성될 수 있다. 상기 분리막 시트(10)에는 폴리우레탄 재질로 이루어진 고분자 필름이나 폴리에스테르 필름은 포함되지 않는다.
상기 분리막 시트(10)의 미세 다공성 구조를 구성하는 다수 개의 기공들은 0.1~1 ㎛의 직경을 가질 수 있으며, 이러한 기공들을 통해 투습 방수 기능을 구현할 수 있다.
상기 분리막 시트(10)의 기공들은 그 직경이 물방울(100~3,000 ㎛)보다 작고, 수증기(약 0.0004 ㎛)보다 크기 때문에 물방울은 통과시키지 않고 수증기는 통과시킬 수 있다.
예를 들면, 분리막을 활용한 기능성 원단을 소재로 의류를 제작할 경우, 외부의 물 분자는 신체 내부로 침투하지 못하며, 신체에서 발생한 땀은 수증기 형태로 바깥으로 배출될 수 있다. 여기서, 수증기가 일 방향(바깥 방향)으로만 이동하는 것은 땀이 열에 의해 기화되면서 생기게 되는 기능성 원단의 내부와 외부 사이에 압력 차 때문이며, 이와 같은 투습 방수 기능이 구현된 기능성 원단은 사용자에게 쾌적함과 우수한 착용감을 제공할 수 있다.
본 명세서에서 분리막 시트(10)는 과잉 생산되어 버려질 예정인 폴리올레핀계 고분자로 구성된 분리막으로서, 이산화탄소 절감, 재생비용 절감 및 친환경성 확보를 위해 별도의 화학적 공정을 거치지 않은 분리막을 의미하며, 폴리올레핀 필름에 충전제를 함유하고 이를 적어도 1축 이상 연신하여 다공화시키는 폴리올레핀계 투습성 필름과는 다름을 밝혀둔다.
또한, 본 명세서에서 분리막 시트(10)는 이차전지를 구성하는 전지셀과 전지 케이스 중에서 전지셀을 구성하는 분리막을 생산하는 과정에서 얻어지는 분리막을 의미하며, 전지 케이스(폐전지 케이스를 포함)에서 얻어지는 폴리올레핀 고분자 필름이 아님을 밝혀둔다.
적층시트 공급단계(S20)
다음으로, 적층시트 공급단계(S20)에서는 분리막 시트(10), 분리막 시트에 덧대기 위한 직물시트(30) 및 상기 분리막 시트(10)와 직물시트(30)를 접착시키기 위한 접착시트(20)를 공급할 수 있다.
상기 접착시트(20)는 분리막 시트(10)와 직물시트(30) 사이에 개재되도록 공급될 수 있고, 분리막 시트(10), 접착시트(20) 및 직물시트(30)의 순서로 적층된 적층 구조체를 이루도록 공급될 수 있다.
상기 접착시트(20)는 분리막 시트(10)의 미세 기공들을 막지 않기 위해 웹 형태로 이루어질 수 있는데, 구체적으로 다수 개의 기공들(22)을 갖도록 고체 상태의 핫멜트 섬유(21)들로 구성된 시트 형태의 핫멜트 웹(20)일 수 있다.
이러한 핫멜트 웹(20)은 폴리올레핀계 고분자로 구성된 분리막 시트(10)에 적합한 저온 용융성(저온 접착성)을 갖도록 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA) 성분으로 구성될 수 있다.
다만, 본 명세서의 접착시트(20)에는 폴리우레탄 성분으로 이루어진 접착제는 포함되지 않음을 밝혀둔다.
상기 직물시트(30)는 분리막 시트(10)와 마주보는 일면에 기모 가공에 의한 극세사의 잔털들이 형성될 수 있다. 이러한 잔털들은 직물시트(30)와 분리막 시트(10)의 접착 표면적을 늘림으로써 후술하는 라미네이팅 단계(S30)를 거쳐 제조된 기능성 원단의 박리강도를 개선(분리막 시트가 직물시트로부터 박리되는 현상을 방지)시킬 수 있을 뿐만 아니라 기능성 원단에 부드러운 촉감 내지 터치감을 부여할 수 있다.
상기 직물시트(30)는 기능성 원단이 적용되는 분야를 고려하여 그 종류가 달라질 수 있다.
예를 들어, 기능성 원단이 의류 소재로 적용될 경우, 직물시트(30)로는 친환경 울, 오가닉 코튼 등이 쓰일 수 있으며, 기능성 원단이 텐트 등과 같은 레저용품 소재로 적용될 경우, 리사이클로 생산된 폴리에스터나 나일론 등이 쓰일 수 있으며, 기능성 원단이 특수 작업복이나 방호복과 같은 산업 용품의 소재로 적용될 경우, 도전사 제품 또는 아라미드와 같은 내열성 소재가 쓰일 수 있다.
상기 분리막 시트(10), 접착시트(20) 및 직물시트(30)가 공급되는 속도는 후술하는 온도 분위기, 가압력과 함께 분리막의 열 경화 문제를 해결할 수 있는 중요한 과제 해결수단이므로 상기 분리막 시트(10), 접착시트(20) 및 직물시트(30)는 모두 동일한 속도로 공급되되, 각 시트는 일정한 장력이 유지된 상태로 공급되어야 한다.
상기 분리막 시트(10), 접착시트(20) 및 직물시트(30)는 모두 6~10 m/min의 속도로 공급될 수 있다. 상기 공급 속도가 6 m/min 보다 작을 경우 후술하는 라미네이팅 단계(S30)에서 접착시트를 용융하는 과정에서 분리막 시트(10)에 가해지는 열량이 많아져 경화되어 기능성 원단의 소재로서 사용할 수 없는 터치감을 갖게 되고, 10 m/min 보다 클 경우, 접착력이 낮아져 분리막 시트가 직물시트로부터 쉽게 박리되는 문제점이 존재한다.
본 명세서에서 접착시트(20)는 핫멜트 섬유들이 웹 형태로 이루어져 수많은 기공을 포함하는 얇은 시트 형상의 핫멜트 웹을 의미하며, 분리막 시트나 직물시트 중 어느 하나의 일면에 액상 접착제(핫멜트 접착제 포함)를 도포하는 방식(스프레이에 의한 도포 포함)이 아니며, 특히, 분리막 시트와 직물 시트 사이에 핫멜트형 접착제를 일정 비율로 도포하여 적층면의 일정 구획 당 적어도 하나의 접착점을 갖도록 하는 방식(도트형 도포 방식)이 아님을 밝혀둔다. 이에 따라, 본 발명에 따른 기능성 원단 제조 시에는 핫멜트형 접착제의 분사를 위한 노즐이나 노즐의 분사 압력에 관한 구성들이 요구되지 않는다.
라미네이팅 단계(S40)
다음으로, 라미네이팅 단계(S30)에서는 라미네이팅 가공을 통해 분리막 시트(10)와 직물시트(30)를 접착시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 기능성 원단으로서 적합한 박리강도와 터치감을 구현하기 위해 분리막 시트(10), 접착시트(20) 및 직물시트(30)의 적층 구조체를 소정의 온도 분위기에서 열풍 건조시키고, 소정의 압력으로 가압하여 라미네이팅할 수 있다.
상기 라미네이팅 단계(S30)에서 적층 구조체는 100~120 ℃로 조성되는 온도 분위기에서 열풍 건조될 수 있고, 간극을 유지하며 서로 마주보는 압착롤러(R) 사이를 통과하면서 압착롤러(R)에 의해 2~7 kgf/cm2의 압력으로 가압될 수 있다.
본 출원인은 이러한 단계들을 거쳐 제조되는 기능성 원단은 분리막 시트와 직물시트가 접착시트에 의해 라미네이팅되는 과정에서 발생할 수 있는 낮은 박리강도로 인해 분리막 시트와 직물시트가 박리되는 문제점이 해결될 뿐만 아니라, 재생비용 절감을 위해 채택된 분리막 시트가 열 경화로 인해 딱딱해지는 문제점이 해결됨을 확인하였다.
이하에서는 발명의 구체적인 실시예를 통해 발명의 작용 및 효과를 보다 구체적으로 설명한다.
| 구분 | 실시 예 | 비교 예 |
| 내수압(mmH2O) | 4,870 | 4,820 |
| 투습도(g/m224h) | 9,312 | 2,457 |
| 공기투과도(mm/s) | 1미만 | 1미만 |
상기 <표 1>의 내수압은 KS K ISO 811(수압법, 2015)으로 측정하였고, 투습도는 KS K 0594(투습도 시험방법, 2015)으로 측정하였으며, 공기투과도는 KS K ISO 9237 : 1995 으로 측정하였다.
상기 <표 1>을 참조하면, 실시 예에 따른 기능성 원단은 내수압이 4,870 mmH2O 이고 투습도가 9,312 g/m224h 이며 공기투과도는 1 mm/s 미만인 것을 알 수 있고, 비교 예에 따른 원단은 내수압이 4,820 mmH2O 이고 투습도가 2,457 g/m224h 이며 공기투과도는 1 미만인 것을 알 수 있었다.
위 <표 1>을 통해서 실시 예에 따른 원단은 비교 예에 따른 원단과 비교하여 월등히 높은 투습도와, 비교 예에 상당하는 내수압과 공기투과성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
<공급속도, 온도 및 압력에 따른 박리강도 및 터치감>
실시 예
과잉 생산 후 폐기 처리된 폴리올레핀계 고분자 필름인 분리막, 시트 형태의 울과 EVA 성분으로 이루어진 접착시트(시트형 핫멜트 웹)를 준비한다. 공급롤에 권취된 분리막, 접착시트 및 울을 라미네이팅 공정을 위해 8 m/min 의 속도로 일정하게 공급한다. 여기서, 공급되는 분리막, 접착시트, 울은 장력이 일정하게 유지된다. 라미네이팅은 110 ℃의 열풍 건조 분위기에서 분리막, 접착시트 및 그 사이에 개재되는 접착시트의 적층 구조체를 2 kgf/cm2 의 압력으로 가압하여 라미네이팅을 진행한다.
이 때, 압착롤러가 인가하는 압력에 의한 하중의 영향을 최대한 낮추고자 서로 마주보는 압착롤러들 사이의 간극을 확보한 상태에서 라미네이팅을 진행하였다.
비교 예
과잉 생산 후 폐기 처리된 폴리올레핀계 고분자 필름인 분리막, 시트 형태의 울과 EVA 성분으로 이루어진 접착시트(시트형 핫멜트 웹)를 준비한다. 분리막과 접착시트, 직물시트를 각각 장력이 유지된 상태로 공급하면서 세 시트 모두 공급되는 속도를 5, 7, 8, 9, 11 m/min 로 설정하였다. 온도는 110~125 ℃로 설정하고 분리막, 접착시트, 직물시트의 적층 구조체를 구조체를 7 kgf/cm2 의 압력으로 가압하여 라미네이팅 하여 원단을 제조하였으며, 제조된 원단의 박리강도와 터치감은 아래 <표 2>과 같았다.
| 구분 | 온도(℃) | 공급속도(m/min) | 압력(kgf/cm2) | 박리강도 | 터치 |
| 실시예 | 110 | 8 | 2 | O(양호) | O(양호) |
| 비교예 1 | 110 | 9 | 7 | O(양호) | Δ(미흡) |
| 비교예 2 | 110 | 11 | 7 | O(양호) | Δ(미흡) |
| 비교예 3 | 115 | 7 | 7 | O(양호) | Δ(미흡) |
| 비교예 4 | 120 | 7 | 7 | O(양호) | Δ(미흡) |
| 비교예 5 | 125 | 5 | 7 | X(불가) | X(불가) |
위 <표 2>를 통해서 실시 예에 따른 원단은 비교 예에 따른 원단과 비교할 때, 분리막이 직물시트로부터 박리되지 않고, 분리막이 열 경화로 인해 딱딱해지지 않고 부드러운 터치감을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
Claims (8)
- 업사이클 기능성 원단을 제조하는 방법으로서,
(a) 이차전지 제조를 위한 생산과정에서 불량 처리 또는 과잉 생산으로 인해 폐기된 미세 다공성 구조의 분리막 시트 준비 단계로서, 상기 분리막 시트는 얇은 박막 형태의 폴리올레핀계 고분자 필름으로 구성되는 분리막 시트 준비 단계;
(b) 상기 분리막 시트와 분리막 시트에 덧대기 위한 직물시트 사이에 에틸렌 초산비닐(EVA) 성분으로 이루어지고 다수 개의 기공을 구비하는 웹(web) 형태로 형성되는 핫멜트 웹 접착제인 접착시트가 개재되도록 각 시트를 공급하는 단계; 및
(c) 상기 분리막 시트와 직물시트가 접착시트의 용융에 의해 접착되도록 라미네이팅하는 단계;
를 포함하고,
상기 단계(b)에서,
각 시트는 일정한 장력을 유지하도록 공급되되, 상기 분리막 시트, 접착시트 및 직물시트는 모두 동일한 6~10 m/min의 속도로 공급되며,
상기 단계(c)에서,
상기 분리막 시트, 접착시트 및 직물시트의 순서로 적층된 적층 구조체는, 100~120℃로 조성되는 온도 분위기에서 간극을 유지하며 서로 마주보는 압착롤러 사이를 통과하면서 2~7 kgf/cm2의 압력으로 가압되며,
상기 직물시트는,
상기 분리막 시트와 접착 표면적을 늘리기 위해 분리막 시트와 마주보는 일면에 기모 가공에 의한 극세사의 잔털이 형성되는,
업사이클 기능성 원단 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 따른 업사이클 기능성 원단 제조방법에 따라 제조되는 업사이클 기능성 원단으로서,
이차전지 제조를 위한 생산과정에서 불량 처리 또는 과잉 생산으로 인해 폐기된 미세 다공성 구조의 분리막 시트;
상기 분리막 시트층의 일면에 적층되고 다수 개의 기공을 구비하도록 에틸렌 초산비닐(EVA) 성분의 핫멜트 섬유들이 웹 형태로 형성되는 접착시트;
상기 접착시트의 일면에 적층되는 직물시트;
를 포함하고,
상기 분리막 시트, 접착시트 및 직물시트의 순서로 적층된 적층 구조체가 100~120 ℃로 설정된 온도 분위기에서, 간극을 유지하며 서로 마주보는 압착롤러들 사이를 6~10 m/min의 속도로 통과하되,
상기 압착롤러들에 의해 2~7 kgf/cm2 으로 가압되고 그 과정에서 용융된 접착시트에 의해 분리막 시트와 직물시트가 열 접착되는, 업사이클 기능성 원단.
- 제7항에 있어서,
상기 직물시트는, 친환경 울, 오가닉 코튼, 폴리에스테르, 나일론, 도전사 제품 또는 아라미드 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 업사이클 기능성 원단.
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