KR102533129B1 - 투습방수 나노섬유 멤브레인, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 제품 - Google Patents
투습방수 나노섬유 멤브레인, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 제품 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 나노섬유 멤브레인, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 제품에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 제1 그리드층; 제2 그리드층; 및 상기 제1 그리드층 및 상기 제2 그리드층 사이에 형성된 나노섬유층; 을 포함하는 것인, 투습방수 나노섬유 멤브레인 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 본 발명에 의한 투습방수 나노섬유 멤브레인을 포함하는 제품에 더 관련된다.
Description
본 발명은, 투습방수 나노섬유 멤브레인 및 이의 제조방법에 관한 것이며, 더욱이, 상기 투습방수 나노섬유 멤브레인을 포함하는 제품에 더 관련된다.
나노섬유(Nano Fiber)는, 원료인 고분자 물질에 고전압의 전기장을 걸어서 원료인 고분자 물질 내부에 전기적인 반발력을 발생시키고, 이로 인해 분자들이 뭉쳐 나노 크기의 실 형태로 가늘게 찢어지게되어 10 ㎚ 내지 1000 ㎚의 가늘기를 갖는다. 전기방사에 의하여 제조된 나노섬유 웹은 부직포, 멤브레인 및 브레이드 등의 제품으로 제작되어 농업용, 의류용 및 산업용 등으로 널리 사용되고, 인조 피혁, 인조 스웨이드, 생리대, 의복, 기저귀, 포장재, 잡화용 소재, 각종 필터소재, 유전자 전달체의 의료용 소재 및 방탄 조끼 등 국방용 소재 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 또한, 전기방사에 의해 제조되는 나노섬유는, 부피에 비하여 표면적이 매우 크고, 수십 내지 수백 나노미터의 섬도로 이루어져 있어 투습방수 기능 등의 장점을 갖기 때문에 이러한 기능을 활용한 섬유 제품이 개발되고 있다.
투습방수 소재는, 물을 침투하지 못하게 하면서 몸에서 나는 땀은 수증기로 되어 바깥으로 배출시킴으로서 쾌적성을 부여하는 소재이다. 투습방수 소재에 적용 시 전기방사 나노섬유 웹은, 기존의 필름 형태의 막(membrane)보다 기계적 물성이 현저하게 떨어지는 단점이 있으며, 나노섬유가 접착되어 고정되어 있지 않기 때문에 강도 등 기계적 물성이 종래의 소재에 비해 현저하게 떨어져 쉽게 박리되거나 스크래치가 발생하고, 내구성이 낮다. 또한, 액상 접착제가 스프레이된 원단과 나노섬유 웹을 열압착하여 제작된 투습방수 원단이 알려져 있으나, 액상 접착제가 불균일한 도포 분포를 가지므로 투습효율이 낮아질 수 있다.
나노 웹에 친수성 PU 코팅 처리를 통하여 표면의 내스크래치성이나 세탁 후 내구성 문제를 극복하려는 시도가 이루어지고 있으나, 이 경우 나노섬유 웹 본래의 장점인 통기성, 투습도, 경량성, 소프트성 등의 성능 저하가 수반되는 문제가 있다.
따라서, 높은 공기투과성과 반복적인 세탁 시 투습도와 같은 성능 저하를 낮출 수 있고, 강도가 개선된 새로운 투습방수 나노섬유 소재의 개발이 필요하다.
본 발명은, 상기 언급한 문제점을 해결하기 위해서, 세탁견뢰도가 우수하고, 향상된 투습방수성을 갖는, 나노섬유 멤브레인을 제공하는 것이다.
본 발명은, 본 발명에 의한 나노섬유 멤브레인의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 본 발명에 의한 나노섬유 멤브레인을 포함하는 제품을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 제1 그리드층; 제2 그리드층; 및 상기 제1 그리드층 및 상기 제2 그리드층 사이에 형성된 나노섬유층; 을 포함하는 것인, 투습방수 나노섬유 멤브레인에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 그리드층 및 상기 제2 그리드층은, 각각, 다각형 격자, 허니컴 격자 또는 이 둘을 포함하고, 상기 격자의 기공 내에 상기 나노섬유층이 노출되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 그리드층 및 상기 제2 그리드층은, 각각, 500 ㎛ 내지 10 mm 선두께, 1 mm 내지 50 mm 크기의 기공 및 1 mm 내지 50 mm 대각선 길이를 갖는 기공 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 그리드층 및 상기 제2 그리드층은, 각각, 방수 직물, 방수 부직포 및 방수 필름에서 선택되고, 상기 제1 그리드층 및 상기 제2 그리드층은, 각각, 폴리에스터 (PES), 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리아미드 (PA), 폴리아라미드, 폴리우레탄, 폴리비닐에스테르, 아크릴레이트, 나일론, 폴리에틸렌글리콜 (PEG), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리에틸렌옥사이드 (PEO), 폴리비닐알코올 (PVA), 폴리아크릴산 (PAA), 가수분해된 폴리아크릴아마이드 (PAN), 키토산, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리비닐알콜 (PVA), 폴리비닐아세테이트 (PVAc), 폴리에틸렌글리콜 (PEG), 아크릴계 친수성 고분자 및 가수분해한 셀룰로오스 아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 그리드층 및 제2 그리드층은, 각각, 500 ㎛ 내지 20 mm 두께를 갖고, 상기 나노섬유층은, 100 ㎛ 내지 1000 ㎛ 두께를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 나노섬유층은, 1 g/m2 내지 20 g/m2 중량, 1 % 내지 200 % 수분흡수율 및 0.1 CFM 내지 2 CFM의 공기투과도 중 적어도 하나 이상을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 나노섬유층은, 폴리프로필렌 (PP), 나일론 (Nylon), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리비닐아세테이트 (PVAc), 폴리스타일렌 (PS), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 폴리아크리롤니트릴 (PAN), 폴리우레탄 (PU), 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐리텐클로라이드 (PVDC), 폴리설폰 (PSU), 폴리비닐리덴디플루오르 (PVDF) 및 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 그리드층; 상기 제2 그리드층; 및 상기 제1 그리드층 및 상기 제2 그리드층 사이에 형성된 나노섬유층; 을 포함하는 단위층; 을 포함하고, 상기 단위층이 복수개로 적층된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 투습방수 나노섬유 멤브레인을 포함하고, 투습방수 기능을 갖는, 제품에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제품은, 의류 제품, 또는 인체 분비물, 배설물 또는 이 둘의 흡수 제품이며, 상기 흡수 제품은, 생리대, 요실금방지패드, 성이용 기저귀, 유아용 기저귀, 팬티라이너, 배변 훈련용 속팬티 또는 위생 팬티이며, 상기 의류 제품은, 운동복, 보호의 또는 군복인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 나노섬유층을 준비하는 단계; 및 제1 그리드층 및 제2 그리드층 사이에 상기 나노섬유층을 위치시키고 고정시키는 단계; 를 포함하는, 투습방수 나노섬유 멤브레인의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투습방수 나노섬유 멤브레인은, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 투습방수 나노섬유 멤브레인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투습방수 나노섬유 멤브레인의 제조방법은, 투습방수 나노섬유 멤브레인의 단위층을 제조하는 단계; 및 복수개의 단위층을 적층하고 고정시키는 단계;를 포함하고, 상기 단위층을 제조하는 단계는: 상기 나노섬유층을 준비하는 단계; 및 상기 제1 그리드층 및 상기 제2 그리드층 사이에 상기 나노섬유층을 위치시키고 상기 나노섬유층을 고정시키는 단계; 를 포함하는 것인, 투습방수 나노섬유 멤브레인의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 고정시키는 단계는, 스티치 봉제, 접착제, 니들펀칭, 열압착 및 광조사 중 적어도 하나 이상을 이용하여 고정시키는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 열압착은, 70 ℃ 내지 200 ℃ 온도 및 10초 내지 2 시간 동안 열압착하고, 상기 광조사는, 100 nm 내지 400 nm 파장의 광을 10초 내지 5 시간 동안 조사하는 것일 수 있다.
본 발명은, 격자 기공을 갖는 그리드층과 나노섬유층을 결합시킨 투습방수 기능을 갖는, 다층의 기능성 나노섬유 멤브레인을 제공할 수 있다. 또한, 상기 나노섬유 멤브레인은, 방수, 높은 공기 투과성, 투습성을 가지며 세탁견뢰도 및 강도, 이방성 등의 기계적 물성이 향상되어 일회용뿐만 아니라 다회용 제품을 위한 기능성 소재로 적용할 수 있다. 또한, 상기 나노섬유 멤브레인은, 세탁견뢰도가 우수하여 세탁 가능한 소재로 활용할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 투습방수 나노섬유 멤브레인의 단면을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 투습방수 나노섬유 멤브레인의 그리드층의 구성을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 투습방수 나노섬유 멤브레인의 그리드층의 구성을 예시적으로 나타낸 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 나노섬유 멤브레인, 이의 제조방법 및 이의 활용에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은, 나노섬유 멤브레인에 관한 것으로, 본 발명의 일 예로, 상기 나노섬유 멤브레인은 투습방수 나노섬유 멤브레인에 해당되고, 도 1을 참조하면, 투습방수 나노섬유 멤브레인 (100)은, 나노섬유층(110) 및 그리드층(120, 120')을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 나노섬유층(110)은, 두 개의 그리드층(120, 120') 사이에 위치하고, 그리드층(120, 120')에 접합되어 고정된 것으로, 나노섬유층(110)은, 폴리프로필렌 (PP), 나일론 (Nylon), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리비닐아세테이트 (PVAc), 폴리스타일렌 (PS), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 폴리아크리롤니트릴 (PAN), 폴리우레탄 (PU), 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐리텐클로라이드 (PVDC), 폴리설폰 (PSU), 폴리비닐리덴디플루오르 (PVDF) 및 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 나노섬유층(110)은, 전기방사에 의해서 제조된 다공성 나노섬유 웹이며, 나노섬유층(110)은, 10 nm 내지 1000 nm 직경의 나노섬유, 100 nm 내지 1000 nm의 기공크기, 1 g/m2 내지 50 g/m2의 나노섬유층의 중량, 1 ㎛ 내지 5000 ㎛의 나노섬유층의 두께 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 범위 내에 포함되면 투습방수기능, 통기성 및 경량화를 동시에 실현시킬 수 있다.
본 발명의 일 예료, 나노섬유층(110)은, 수분흡수율 및 공기투과도로 정의될 수 있으며, 상기 수분흡수율은, 50 % 내지 500 %이고, 상기 공기투과도는, 0.2 CFM 내지 1.5 CFM일 수 있다. 상기 수분흡수율 및 상기 공기투과도 범위 내에 포함되면 우수한 투습방수기능을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 도 2를 참조하면, 제1 그리드층(120) 및 제2 그리드층(120')은, 각각, 삼각형, 정사각형, 직사각형, 평행사변형, 마름모 등의 다각형 격자, 원형 격자 및 허니컴 격자 중 적어도 하나 이상을 포함하는 격자 형태를 포함할 수 있다. 이러한 격자는 규칙적으로 패턴화되어 배열되거나 랜덤하게 배열될 수 있다. 상기 격자 형태에 따라 격자 기공을 가지며, 상기 격자 기공 내에 나노섬유층(110)이 노출될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 제1 그리드층(120) 및 제2 그리드층(120')은, 동일하거나 상이할 수 있으며, 예를 들어, 성분, 두께 및 격자 구성 중 적어도 하나 이상이 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 도 2를 참조하면, 제1 그리드층(120) 및 제2 그리드층(120')의 격자 구성은, 각각, 선두께(T), 기공크기(W) 및 기공의 대각선 길이(L) 중 적어도 하나의 정의를 포함할 수 있다. 예를 들어, 선두께(T)는, 500 ㎛ 내지 10 mm이며, 기공크기(W, 직경)는, 1 mm 내지 50 mm일 수 있으며, 상기 기공크기는, 직경, 선과 선 사이의 간격 등을 의미할 수 있다. 또한, 기공의 대각선 길이(L)는, 1 mm 내지 50 mm 대각선 길이이며, 상기 선두께, 기공크기 및 대각선 길이의 범위 내에 포함되면 이방성, 기계적 강도를 개선시키고 반복적인 세탁에 의해서 투습방수 기능의 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 제1 그리드층(120) 및 제2 그리드층(120')은, 각각, 500 ㎛ 내지 20 mm 두께를 가지며, 상기 두께 범위 내에 포함되면 기계적 강도를 개선시키고 반복적인 세탁에 의해서 투습방수 기능의 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 제1 그리드층(120) 및 제2 그리드층(120')은, 각각, 방수 직물, 방수 부직포 및 방수 필름 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 예를 들어, 제1 그리드층(120) 및 제2 그리드층(120')은, 각각, 폴리에스터 (PES), 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리아미드 (PA), 폴리아라미드, 폴리우레탄, 폴리비닐에스테르, 아크릴레이트, 나일론, 폴리에틸렌글리콜 (PEG), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리에틸렌옥사이드 (PEO), 폴리비닐알코올 (PVA), 폴리아크릴산 (PAA), 가수분해된 폴리아크릴아마이드 (PAN), 키토산, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리비닐알콜 (PVA), 폴리비닐아세테이트 (PVAc), 폴리에틸렌글리콜 (PEG), 아크릴계 친수성 고분자 및 가수분해한 셀룰로오스 아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하고, 직물 및 부직포는 상기 나열한 성분을 포함하는 섬유 또는 혼방일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투습방수 나노섬유 멤브레인은, 반복단위가 되는 단위층이 복수개(예를 들어, 2개 이상, 3 개 이상 또는 5개 이상) 로 적층된 복합층일 수 있으며, 예를 들어, 도 1의 (b)를 참조하면, 제1 그리드층(120a), 제2 그리드층(120a') 및 나노섬유층(110a)을 포함하는 단위층(100a); 및 제1 그리드층(120b), 제2 그리드층(120b') 및 나노섬유층(110b)을 포함하는 단위층(100b);이 적층되고, 단위층(100a) 및 단위층(100b)은, 서로 부착되어 고정된 것일 수 있다. 단위층(100a) 및 단위층(100b)은, 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 각층의 성분, 두께 및 격자 구성 중 적어도 하나 이상이 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투습방수 나노섬유 멤브레인은, 30회 이상의 세탁 이후에 세탁 전의 투습도에 대하여 50 % 이내; 40 % 이내; 또는 30 % 이내로 감소되며, 이는 상기 투습방수 나노섬유 멤브레인의 세탁견뢰도가 향상되고, 세탁 가능한 투습방수 소재로 활용이 가능할 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 투습방수 나노섬유 멤브레인을 포함하는 제품에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제품은, 투습방수 기능을 갖는 섬유 제품일 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 섬유 제품은, 의류 제품, 위생용품, 체액 및/또는 인체 분비물, 배설물 또는 이 둘의 흡수 제품일 수 있다.
예를 들어, 상기 의류 제품은, 의복, 보호의, 군복, 등산복, 골프웨어, 스키복, 작업복, 수영복, 운동복 등의 기능성 의복 등일 수 있다.
예를 들어, 상기 위생용품은, 체액 및/또는 인체 분비물, 배설물 또는 이 둘의 흡수 제품이며, 즉, 요실금방지패드, 생리대, 생리팬티, 탐폰 등의 여성용 생리용품(sanitary napkin), 성인용 기저귀, 유아용 기저귀, 팬티라이너, 배변 훈련용 속팬티, 위생팬티 등의 기능성 속옷일 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 투습방수 나노섬유 멤브레인의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 제조방법은, 나노섬유층을 준비하는 단계; 및 제1 그리드층 및 제2 그리드층 사이에 상기 나노섬유층을 위치시키고 고정시키는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 나노섬유층을 준비하는 단계는, 전기방사 공정을 이용하여 나노섬유층을 형성하는 것으로, 상기 전기방사는, 전압 20 kV 내지 70 kV, 방사거리 5 cm 내지 30 cm, 용액공급속도 (멀티노즐 사용 시) 10 ml/h 내지 1500 ml/h의 조건에서 수행되는 것일 수 있다. 방사 전압이 20kV 미만일 경우에는 노즐에서 공급되는 고분자용액의 임계표면장력을 이기는 전기장이 생성되지 않아, 섬유형성이 이루어지지 않고, 용액이 불안정한 상태가 된다. 반대로, 방사 전압이 70kV를 초과할 경우에는 생성되는 섬유직경이 얇아지며 형성된 섬유에 과도한 자기장이 부여되어 형태 또한 불규칙하게 생성된다. 또한, 방사 거리가 5 cm 미만일 경우에는 노즐에 의한 간섭으로 막질 특성이 저하될 우려가 있다. 반대로, 방사 거리가 30 cm를 초과할 경우에는 자기장의 안정한 형성을 막아 섬유제조가 되지 않을 수 있다. 또한, 용액공급속도 (멀티노즐 사용 시)가 10 ml/h 미만일 경우에는 공급액이 너무 작아 연속적인 섬유제조가 불가능 하다는 문제점이 있을 수 있으며, 1500 ml/h 초과인 경우에는 섬유직경의 불균일을 발생시키고, 버려지는 용액이 많아 효율 및 경제적인 문제점이 있을 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 용액공급속도는 100 ml/h 내지 500 ml/h일 수 있다.
상기 전기방사에 사용되는 고분자 용액은, 상기 멤브레인에서 언급한 나노섬유의 구성 성분에 해당된다.
본 발명의 일 예로, 상기 나노섬유층을 위치시키고 고정시키는 단계는, 제1 그리드층(120) 및 제2 그리드층(120') 사이에 나노섬유층(110)을 위치시키고 물리적, 화학적 또는 이 둘에 의한 접착 공정으로 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 스티치 봉제, 접착제, 니들펀칭, 열압착 및 광조사 중 적어도 하나 이상을 이용하여 접착하고 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 나노섬유층(110); 제1 그리드층(120) 및 제2 그리드층(120'); 또는 이 둘;의 접촉되는 면에 도트 형태로 접착제를 도포한 이후에 적층하고 압력을 가하거나 열압착할 수 있으며, 다른 예로, 광조사하여 접착제를 광경화시키면서 압력을 가하거나 열압착할 수 있다.
예를 들어, 상기 접착제는, 각층의 면적 당 0.1 내지 1 g/cm2 또는 0.1mm 내지 10mm 크기의 도트로 적용될 수 있다.
예를 들어, 상기 열압착은, 70 ℃ 내지 200 ℃온도 및 10 초 내지 2 시간 동안 열압착하고, 상기 광조사는, 100 nm 내지 400 nm 파장의 광을 10 초 내지 5 시간 동안 조사할 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 접착할 수 있어 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 투습방수 나노섬유 멤브레인의 제조방법은, 복수개의 단위층으로 이루어진 투습방수 나노섬유 멤브레인의 제조방법을 제공할 수 있으며, 예를 들어, 투습방수 나노섬유 멤브레인의 단위층을 제조하는 단계; 및 복수개의 단위층을 적층하는 고정시키는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 단위층을 제조하는 단계는, 나노섬유층을 준비하는 단계; 및 제1 그리드층 및 제2 그리드층 사이에 상기 나노섬유층을 위치시키고 상기 나노섬유층을 고정시키는 단계; 를 포함할 수 있으며, 상기 단위층을 제조하는 단계는, 나노섬유층을 준비하는 단계; 및 제1 그리드층 및 제2 그리드층 사이에 상기 나노섬유층을 위치시키고 고정시키는 단계;를 포함할 수 있으며, 이는 상기 투습방수 나노섬유 멤브레인의 제조방법에서 언급하 바와 같다.
본 발명의 일 예로, 상기 복수개의 단위층을 적층하는 고정시키는 단계는, 복수개의 단위층을 적층하고 물리적, 화학적 또는 이 둘에 의한 접착 공정으로 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 스티치 봉제, 접착제, 니들펀칭, 열압착 및 광조사 중 적어도 하나 이상을 이용하여 접착하고 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 복수개의 단위층을 적층하는 단계는, 각 단위층 상에 도트 형태로 접착제를 도포한 이후에 적층하고 압력을 가하거나 열압착할 수 있으며, 다른 예로, 광조사하여 접착제를 광경화시키면서 압력을 가하거나 열압착할 수 있다.
예를 들어, 상기 열압착은, 70 ℃ 내지 200 ℃ 온도 및 10 초 내지 2 시간 동안 열압착하고, 상기 광조사는, 100 nm 내지 400 nm 파장의 광을 10 초 내지 5 시간 동안 조사할 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 접착할 수 있어 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위, 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다.
실시예 1
< 나노섬유층의 제조 >
나노섬유층을 제조하기 위하여 고분자 용액을 준비하였다. 방사를 위하여 DMAc 등의 유기용매에 TPU 을 10 wt% ~ 30 wt%로 하여 준비하였다. 전기방사장비는 1) High Voltage Power Supply, 2) Syringe Pump, 3) Collector Units로 구성된 것을 사용하였다. 방사는 50 kV의 전압으로 5 cm 내지 30 cm 거리에서, 50 ml/hr 방사속도 (멀티노즐 사용)인 조건 하에서 수행되었다. 제조된 제1 다공성 층은 10mm 두께로 절단한 후, 공극의 크기를 측정하였으며, 평균적으로 50 ㎛의 크기로 측정되었다.
< 그리드층의 준비 >
허니컴 격자패턴으로 이루어진 방수 부직포를 준비하였다. 상기 격자 패턴의 선두께는, 2 mm 이고, 대각선 길이(또는, 직경)는 10 mm인 허니컴 격자패턴를 포함하고, 상기 방수 부직포는, 소수성고분자 성분을 포함하고, 두께는 10 mm이다.
< 다층의 나노섬유 멤브레인의 제조 >
두 개의 방수 부직포 사이에 나노섬유층을 위치시키고 라미네이팅하여 다층의 나노섬유 멤브레인을 제작하였다. 100 ℃ 온도에서 30 초 동안 라미네이팅하였다.
< 다층의 나노섬유 멤브레인의 투습도 측정 >
상기 나노섬유 멤브레인을 지름 약 6cm 의 원형으로 절단한 후, 흡습제 (염화칼슘 KS M 8040) 33g 담긴 투습컵에 설치하였다. (투습컵은 KS 표준에 따른 투습도 측정방법에 사용되는 것으로서, 흡습제로부터 3mm 위치에 실험편이 위치되며 너트 등으로 봉합 가능한 장치이다). 온도 약 40 ℃, 상대습도 약 90 %의 항온 항습 장치에 넣고 1 시간 동안 방치한 후 꺼내어 무게 a1를 측정하였다. 다시 항온 항습 장치에 넣고 1 시간 동안 방치한 후 무게 a2를 측정하였다. 이와 같은 과정을 각각 3회 반복하고 평균값을 구하여 투습도를 계산하였다.
P= 24hr * (a1-a2)/S
P=투습도 (g/m2·24h), S=투습면적 m2 (0.002826m2)
본 발명의 다층 멤브레인의 투습도는 평균 000 g/m2·24h으로 측정되어 투습도가 우수한 것을 확인할 수 있다.
< 다층의 나노섬유 멤브레인의 세탁견뢰도>
상기 투습도 측정과 동일한 샘플을 제작하고, 30회 이상 세탁을 진행하고 건조한 이후에 투숩도를 측정하였다.
본 발명의 다층 멤브레인의 세탁후 투습도는, 평균 3,000 g/m2·24h으로 측정되며, 이는 세탁전 투습도에 비하여 50 % 이내에 해당된다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (15)
- 제1 그리드층;
제2 그리드층; 및
상기 제1 그리드층 및 상기 제2 그리드층 사이에 형성된 나노섬유층;
을 포함하고,
상기 나노섬유층의 수분흡수율은 50 % 내지 500 %이고,
상기 제1 그리드층 및 상기 제2 그리드층은, 각각, 500 ㎛ 내지 10 mm 선두께, 1 mm 내지 50 mm 크기의 기공 및 1mm 내지 50 mm 대각선 길이를 갖는 기공 중 적어도 하나를 포함하는 것인,
투습방수 나노섬유 멤브레인.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 그리드층 및 상기 제2 그리드층은, 각각, 다각형 격자, 허니컴 격자 또는 이 둘을 포함하고,
상기 격자의 기공 내에 상기 나노섬유층이 노출되는 것인,
투습방수 나노섬유 멤브레인.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 그리드층 및 상기 제2 그리드층은, 각각, 방수 직물, 방수 부직포 및 방수 필름에서 선택되고,
상기 제1 그리드층 및 상기 제2 그리드층은, 각각, 폴리에스터 (PES), 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리아미드 (PA), 폴리아라미드, 폴리우레탄, 폴리비닐에스테르, 아크릴레이트, 나일론, 폴리에틸렌글리콜 (PEG), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리에틸렌옥사이드 (PEO), 폴리비닐알코올 (PVA), 폴리아크릴산 (PAA), 가수분해된 폴리아크릴아마이드 (PAN), 키토산, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리비닐알콜 (PVA), 폴리비닐아세테이트 (PVAc), 폴리에틸렌글리콜 (PEG), 아크릴계 친수성 고분자 및 가수분해한 셀룰로오스 아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것인,
투습방수 나노섬유 멤브레인.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 그리드층 및 제2 그리드층은, 각각, 500 ㎛ 내지 20 mm 두께를 갖고,
상기 나노섬유층은, 100 ㎛ 내지 1000 ㎛ 두께를 갖는 것인,
투습방수 나노섬유 멤브레인.
- 제1항에 있어서,
상기 나노섬유층은, 1 g/m2 내지 20 g/m2 중량, 및 0.1 CFM 내지 2 CFM의 공기투과도 중 적어도 하나 이상을 갖는 것인,
투습방수 나노섬유 멤브레인.
- 제1항에 있어서,
상기 나노섬유층은, 폴리프로필렌 (PP), 나일론 (Nylon), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리비닐아세테이트 (PVAc), 폴리스타일렌 (PS), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 폴리아크리롤니트릴 (PAN), 폴리우레탄 (PU), 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐리텐클로라이드 (PVDC), 폴리설폰 (PSU), 폴리비닐리덴디플루오르 (PVDF) 및 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것인,
투습방수 나노섬유 멤브레인.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 그리드층;
상기 제2 그리드층; 및
상기 제1 그리드층 및 상기 제2 그리드층 사이에 형성된 나노섬유층; 을 포함하는 단위층;
을 포함하고,
상기 단위층이 복수개로 적층된 것인,
투습방수 나노섬유 멤브레인.
- 제1항 내지 제2항 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항의 투습방수 나노섬유 멤브레인
을 포함하고,
의류 제품, 또는 인체 분비물, 배설물 또는 이 둘의 흡수 제품인,
투습방수 기능을 갖는, 제품.
- 제9항에 있어서,
상기 흡수 제품은, 생리대, 요실금방지패드, 성이용 기저귀, 유아용 기저귀, 팬티라이너, 배변 훈련용 속팬티 또는 위생 팬티이며,
상기 의류 제품은, 운동복, 보호의 또는 군복인 것인,
제품.
- 나노섬유층을 준비하는 단계; 및
제1 그리드층 및 제2 그리드층 사이에 상기 나노섬유층을 위치시키고 고정시키는 단계;
를 포함하는,
제1항 내지 제2항 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항의 투습방수 나노섬유 멤브레인의 제조방법.
- 삭제
- 제11항에 있어서,
상기 투습방수 나노섬유 멤브레인의 제조방법은,
투습방수 나노섬유 멤브레인의 단위층을 제조하는 단계; 및
복수개의 단위층을 적층하고 고정시키는 단계;
를 포함하고,
상기 단위층을 제조하는 단계는:
상기 나노섬유층을 준비하는 단계; 및
상기 제1 그리드층 및 상기 제2 그리드층 사이에 상기 나노섬유층을 위치시키고 상기 나노섬유층을 고정시키는 단계;
를 포함하는 것인,
투습방수 나노섬유 멤브레인의 제조방법.
- 제11항에 있어서,
상기 고정시키는 단계는,
스티치 봉제, 접착제, 니들펀칭, 열압착 및 광조사 중 적어도 하나 이상을 이용하여 고정시키는 것인,
투습방수 나노섬유 멤브레인의 제조방법.
- 제14항에 있어서,
상기 열압착은, 70 ℃ 내지 200 ℃ 온도 및 10초 내지 2 시간 동안 열압착하고,
상기 광조사는, 100 nm 내지 400 nm 파장의 광을 10초 내지 5 시간 동안 조사하는 것인,
투습방수 나노섬유 멤브레인의 제조방법.
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| KR1020210106193A KR102533129B1 (ko) | 2021-08-11 | 2021-08-11 | 투습방수 나노섬유 멤브레인, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 제품 |
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| KR101157514B1 (ko) * | 2010-05-28 | 2012-06-20 | 중앙대학교 산학협력단 | 두께관통형 미세기공을 가지는 고분자 또는 고분자복합재료 멤브레인 및 그 제조방법 |
| KR102001003B1 (ko) * | 2017-06-08 | 2019-07-18 | 주식회사 아모그린텍 | 자연 환기형 멤브레인 및 이를 이용한 시스템 창호 |
-
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Patent Citations (1)
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