KR102685461B1 - 발수성 및 오염방지 성능이 우수한 나노 섬유 및 이를 포함하는 원단 - Google Patents

발수성 및 오염방지 성능이 우수한 나노 섬유 및 이를 포함하는 원단 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발수성 및 오염방지 성능이 우수한 나노 섬유를 포함하는 원단을 제공한다.

Description

발수성 및 오염방지 성능이 우수한 나노 섬유 및 이를 포함하는 원단{Nanofibers with excellent water repellency and anti-pollution performance and fabrics containing them}
본 발명은 발수성 및 오염방지 성능이 우수한 나노 섬유 및 이를 포함하는 원단에 관한 것이다.
섬유(纖維)는 그 구성 원료에 따라 천연섬유와 화학섬유(인조섬유)로 분류된다. 또한 상기 화학섬유 중에서 저분자량의 화합물로부터 합성 및 중합된 합성고분자를 원료로 하는 섬유를 합성섬유라 한다.
또한, 나노섬유는 나노소재기술 중 하나로 섬유의 직경이 나노미터 사이즈인 초미세섬유로 정의된다. 일반적인 머리카락의 굵기인 100 ㎛의 1/100 보다 작은 수준이며, 초미세먼지(2.5 ㎛)보다도 작은 수준이다. 일반 합성섬유를 나노미터 직경의 크기로 제작하는 고분자 나노섬유 외에도 탄소섬유로 제작하는 탄소나노섬유가 있으며, 유리나노섬유, 세라믹나노섬유, 금속나노섬유 등 다양한 나노섬유가 존재한다.
한편, 상기 섬유를 통해 원단이 편성 과정을 통해 제조될 수 있으며, 경사와 위사의 교차에 의해 직조된 원단에 비해, 세로 또는 가로 방향의 실을 이용하여 루프를 계속 연결하는 구조를 가지므로 신축성이 뛰어나 활동 중 몸을 구속하지 않아 매우 편해 거의 모든 스포츠웨어에 적용됨은 물론 내의류, 브레지어, 거들, 타이즈, 양말, 장갑 등의 자재로 사용된다.
그러나, 보통 물을 쉽게 흡수하는 친수성이 있기 때문에, 경우에 따라 습기를 쉽게 머금어 수축된다는 불편이 있다. 특히 스포츠의류의 경우, 경기 중 흘리는 땀에 의해 경기복이 쉽게 젖기 일수 인데. 경기복이 젖으면 몸의 활동성이 저하된다.
특허문헌 1: 대한민국등록특허 10-1469647
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 발수성 및 오염방지 성능이 우수한 나노 섬유와 이를 이용하여 제조되는 원단을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은
발수성 및 오염방지 성능이 우수한 나노 섬유를 포함하는 원단을 제공한다.
또한, 상기 원단은,
제1 나노섬유층;
상기 제1 나노섬유층 상에 형성되는 기재층; 및
상기 기재층 상에 형성되는 제2 나노섬유층;을 포함하고,
상기 기재층은 폴리에스터(polyester), 폴리아미드(polyamide), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride), 폴리케톤(polyketone), 폴리술폰(polysulfone), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리프로필렌(polypropylene), 나일론 및 우레탄 스판덱스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 소재로 이루어진 원단이고,
상기 제1 나노섬유층은,
25℃에서의 점도가 250,000-350,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 29-33 중량부, 25℃에서의 점도가 10,000-12,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 16-20 중량부, 25℃에서의 점도가 800,000-1,000,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 5-9 중량부, 폴리디메틸실록산 고분자 수지 8-12 중량부, 알루미늄하이드레이트 13-17 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 8-12 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 2-6 중량부, 메탄올 2-6 중량부 및 백금촉매 0.5-1.5 중량부를 혼합하고, 700-900 rpm의 회전속도로 교반하여 제1 나노섬유층 형성용 조성물을 제조하는 단계; 상기 제1 나노섬유층 형성용 조성물을 상기 기재층 일면에 전기방사하는 단계; 및 전기방사 후, 가열 및 압착하는 단계;를 수행하여 제조되고,
상기 제2 나노섬유층은,
25℃에서의 점도가 250,000-350,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 29-33 중량부, 25℃에서의 점도가 10,000-12,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 16-20 중량부, 25℃에서의 점도가 800,000-1,000,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 5-9 중량부, 폴리우레탄아크릴레이트 고분자 수지 3-7 중량부, 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물 3-7 중량부, 알루미늄하이드레이트 13-17 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 8-12 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 2-6 중량부, 메탄올 2-6 중량부 및 백금촉매 0.5-1.5 중량부를 혼합하고, 700-900 rpm의 회전속도로 교반하여 제2 나노섬유층 형성용 조성물을 제조하는 단계; 상기 제2 나노섬유층 형성용 조성물을 상기 기재층 타면에 전기방사하는 단계; 및 전기방사 후, 가열 및 압착하는 단계;를 수행하여 제조되고,
상기 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물은,
그래핀산화물 1-3 중량부 및 정제수 97-99 중량부를 혼합한 후, 28-32분 동안 초음파처리하여 그래핀산화물 분산액을 제조하는 단계; 상기 그래핀산화물 분산액에 테트라에틸오르쏘실리케이트를 첨가하고, 28-32분 동안 초음파처리하여 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 혼합용액에 수화 암모니아(NH3·H2O)를 첨가하고, 28-32℃의 온도에서 22-26시간 동안 반응시키는 단계; 및 반응 후, 원심분리하고, 에탄올로 세척한 후, 건조하는 단계;를 수행하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은
25℃에서의 점도가 250,000-350,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 29-33 중량부, 25℃에서의 점도가 10,000-12,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 16-20 중량부, 25℃에서의 점도가 800,000-1,000,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 5-9 중량부, 폴리디메틸실록산 고분자 수지 8-12 중량부, 알루미늄하이드레이트 13-17 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 8-12 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 2-6 중량부, 메탄올 2-6 중량부 및 백금촉매 0.5-1.5 중량부를 혼합하고, 700-900 rpm의 회전속도로 교반하여 제1 나노섬유층 형성용 조성물을 제조하는 단계;
그래핀산화물 1-3 중량부 및 정제수 97-99 중량부를 혼합한 후, 28-32분 동안 초음파처리하여 그래핀산화물 분산액을 제조하는 단계; 상기 그래핀산화물 분산액에 테트라에틸오르쏘실리케이트를 첨가하고, 28-32분 동안 초음파처리하여 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 혼합용액에 수화 암모니아(NH3·H2O)를 첨가하고, 28-32℃의 온도에서 22-26시간 동안 반응시키는 단계; 및 반응 후, 원심분리하고, 에탄올로 세척한 후, 건조하는 단계;를 포함하는 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물을 제조하는 단계;
25℃에서의 점도가 250,000-350,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 29-33 중량부, 25℃에서의 점도가 10,000-12,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 16-20 중량부, 25℃에서의 점도가 800,000-1,000,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 5-9 중량부, 폴리우레탄아크릴레이트 고분자 수지 3-7 중량부, 상기 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물 3-7 중량부, 알루미늄하이드레이트 13-17 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 8-12 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 2-6 중량부, 메탄올 2-6 중량부 및 백금촉매 0.5-1.5 중량부를 혼합하고, 700-900 rpm의 회전속도로 교반하여 제2 나노섬유층 형성용 조성물을 제조하는 단계;
3-(트리메톡시실릴) 메타크릴레이트(3-(trimethoxysilyl)propyl methacryalte) 단량체 단위 23-27 중량부, 메틸메타크릴레이트 단량체 단위 23-27 중량부 및 6-클로로헥실 메타크릴레이트(6-chlorohexyl methacrylate) 단량체 단위 48-52 중량부를 포함하는 아크릴계 공중합체 28-32 중량부, 실리콘알콕사이드 5-9 중량부, 에틸렌디아민 1-5 중량부, 프로필렌글리콜 28-32 중량부 및 정제수 28-32 중량부를 혼합하고, 500-700 rpm의 회전속도로 교반하여 발수 조성물을 제조하는 단계;
나일론 원단으로 이루어진 기재층을 준비하는 단계;
상기 기재층 일면에 상기 제1 나노섬유층 형성용 조성물을 전기방사하는 단계;
상기 기재층 타면에 상기 제2 나노섬유층 형성용 조성물을 전기방사하는 단계;
전기방사 후, 가열 및 압착하는 단계;
가열 및 압착 후, 상기 발수 조성물에 침지하는 단계; 및
침지 후, 건조하는 단계;를 포함하는 원단의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 나노섬유를 포함하는 원단은 발수성 및 오염방지 성능이 우수하다. 또한, 본 발명에 따른 나노섬유를 포함하는 원단은 발수성에 대한 지속력이 우수하다.
이하에서는 다양한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서 개시된 특정 실시예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1차, 2차, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.
본 발명은
발수성 및 오염방지 성능이 우수한 나노 섬유를 포함하는 원단을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 원단에 대하여 상세히 설명한다.
상기 원단은 제1 나노섬유층; 상기 제1 나노섬유층 상에 형성되는 기재층; 및 상기 기재층 상에 형성되는 제2 나노섬유층;을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기재층은 폴리에스터(polyester), 폴리아미드(polyamide), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride), 폴리케톤(polyketone), 폴리술폰(polysulfone), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리프로필렌(polypropylene), 나일론 및 우레탄 스판덱스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 소재로 이루어진 원단으로, 바람직하게는 나일론 원단이다.
상기 제1 나노섬유층은,
25℃에서의 점도가 250,000-350,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 29-33 중량부, 25℃에서의 점도가 10,000-12,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 16-20 중량부, 25℃에서의 점도가 800,000-1,000,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 5-9 중량부, 폴리디메틸실록산 고분자 수지 8-12 중량부, 알루미늄하이드레이트 13-17 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 8-12 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 2-6 중량부, 메탄올 2-6 중량부 및 백금촉매 0.5-1.5 중량부를 혼합하고, 700-900 rpm의 회전속도로 교반하여 제1 나노섬유층 형성용 조성물을 제조하는 단계; 상기 제1 나노섬유층 형성용 조성물을 상기 기재층 일면에 전기방사하는 단계; 및 전기방사 후, 가열 및 압착하는 단계;를 수행하여 제조되는 것을 사용한다.
먼저, 25℃에서의 점도가 250,000-350,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 29-33 중량부, 25℃에서의 점도가 10,000-12,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 16-20 중량부, 25℃에서의 점도가 800,000-1,000,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 5-9 중량부, 폴리디메틸실록산 고분자 수지 8-12 중량부, 알루미늄하이드레이트 13-17 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 8-12 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 2-6 중량부, 메탄올 2-6 중량부 및 백금촉매 0.5-1.5 중량부를 혼합하고, 700-900 rpm의 회전속도로 교반하여 제1 나노섬유층 형성용 조성물을 제조한다.
상기 제1 나노섬유층 형성용 조성물은 25℃에서의 점도가 250,000-350,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 30-32 중량부, 25℃에서의 점도가 10,000-12,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 17-19 중량부, 25℃에서의 점도가 800,000-1,000,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 6-8 중량부, 폴리디메틸실록산 고분자 수지 9-11 중량부, 알루미늄하이드레이트 14-16 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 9-11 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 3-5 중량부, 메탄올 3-5 중량부 및 백금촉매 0.8-1.2 중량부를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 제1 나노섬유층 형성용 조성물은 25℃에서의 점도가 250,000-350,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산을 포함한다. 상기 조성물로, 상기 점도 범위를 나타내며, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산을 포함하여 우수한 접착성, 내열성 및 발수성을 확보할 수 있다. 상기 알케닐기는 비닐, 알릴, 프로페닐, 이소프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐 등일 수 있으며, 바람직하게는 5-헥세닐이다.
상기 제1 나노섬유층 형성용 조성물은 25℃에서의 점도가 10,000-12,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산을 포함한다. 상기 조성물로, 상기 점도 범위를 나타내며, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산을 포함하여 조성물의 내구성을 높인다. 상기 폴리다이오가노실록산은 폴리다이오가노실록산의 알케닐기와 반응하여 경화될 수 있다. 상기 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산은 트라이메틸실록시-종결된 폴리다이메틸실록산-메틸하이드로겐실록산 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제1 나노섬유층 형성용 조성물은 25℃에서의 점도가 800,000-1,000,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산을 포함한다. 상기와 같이 고점도의 가교결합제를 추가 적용하여 조성물의 전기방사를 통한 나노섬유 형성 시 결합력을 높일 수 있다. 상기 폴리다이오가노하드로겐실록산은 폴리다이오가노실록산의 알케닐기와 반응하여 경화될 수 있다.
상기 폴리디메틸실록산 고분자 수지는 내구성과 신축성을 향상시켜주며, 상기 실록산 성분과 함께 적용되어 촉감이 우수하다.
상기 알루미늄하이드레이트는 나노섬유의 내열성 및 내구성을 더욱 보강시켜준다.
상기 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무는 나노섬유의 내열성 및 내구성을 보강시켜준다.
상기 소듐디헥실술포숙시네이트는 고무 첨가제와 함께 도입되어 나노섬유의 인장신도, 열안정성을 개선하여 준다.
다음, 상기 제1 나노섬유층 형성용 조성물을 상기 기재층 일면에 전기방사한다. 일례로, 전기방사 장치를 이용하여 20,000-30,000 V의 전압이 걸려 있는 노즐을 통해 20,000-30,000 V의 전압이 걸려 있는 컬렉터 상을 통과하는 기재층인 나일론 원단 상에 전기방사하여 평균직경 100-500 nm이고, 두께가 10-20 ㎛인 제1 나노섬유층을 형성할 수 있다.
다음, 전기방사 후, 가열 및 압착한다. 상기 제1 나노섬유층이 형성된 기재층을 가열 및 압착하여 제1 나노섬유층을 제조한다. 상기 가열은 100-120℃의 온도에서 수행할 수 있고, 상기 압착은 롤러를 이용하여 수행할 수 있다.
상기 제2 나노섬유층은,
25℃에서의 점도가 250,000-350,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 29-33 중량부, 25℃에서의 점도가 10,000-12,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 16-20 중량부, 25℃에서의 점도가 800,000-1,000,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 5-9 중량부, 폴리우레탄아크릴레이트 고분자 수지 3-7 중량부, 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물 3-7 중량부, 알루미늄하이드레이트 13-17 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 8-12 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 2-6 중량부, 메탄올 2-6 중량부 및 백금촉매 0.5-1.5 중량부를 혼합하고, 700-900 rpm의 회전속도로 교반하여 제2 나노섬유층 형성용 조성물을 제조하는 단계; 상기 제2 나노섬유층 형성용 조성물을 상기 기재층 타면에 전기방사하는 단계; 및 전기방사 후, 가열 및 압착하는 단계;를 수행하여 제조되는 것을 사용한다.
상기 제2 나노섬유층 형성용 조성물은 25℃에서의 점도가 250,000-350,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 30-32 중량부, 25℃에서의 점도가 10,000-12,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 17-19 중량부, 25℃에서의 점도가 800,000-1,000,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 6-8 중량부, 폴리우레탄아크릴레이트 고분자 수지 4-6 중량부, 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물 4-6 중량부, 알루미늄하이드레이트 14-16 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 9-11 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 3-5 중량부, 메탄올 3-5 중량부 및 백금촉매 0.8-1.2 중량부를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 폴리우레탄아크릴레이트 고분자 수지를 적용하여 우수한 신축성을 나타낸다. 상기 폴리우레탄 아크릴레이트 고분자 수지는 폴리에스테르폴리올, 디메틸올프로피온산(DMPA), N-메틸피놀리돈(NMP) 용액 및 톨루엔디이소시아네이트(TDI)를 혼합하여 프리폴리머를 제조하고, N-메틸피놀리돈(NMP) 용액에 희석시킨 트리에틸아민(TEA)으로 상기 프리폴리머를 중화시키고, 상기 중화된 프리폴리머에 증류수를 투입하여 수분산시킨 후, 사슬 연장제로 에틸렌디아민(EDA)을 첨가하여 수분산 폴리우레탄을 제조하고, 상기 수분산 폴리우레탄에 2-하이드록시프부틸 아크릴레이트 및 아조비스이소부티로니트릴(2,2'-azobisisobutyronitrile; AIBN)을 첨가한 후 교반하는 공정을 수행하여 제조되는 것을 사용한다.
상기 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물은,
그래핀산화물 1-3 중량부 및 정제수 97-99 중량부를 혼합한 후, 28-32분 동안 초음파처리하여 그래핀산화물 분산액을 제조하는 단계; 상기 그래핀산화물 분산액에 테트라에틸오르쏘실리케이트를 첨가하고, 28-32분 동안 초음파처리하여 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 혼합용액에 수화 암모니아(NH3·H2O)를 첨가하고, 28-32℃의 온도에서 22-26시간 동안 반응시키는 단계; 및 반응 후, 원심분리하고, 에탄올로 세척한 후, 건조하는 단계;를 수행하여 제조되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물을 적용하여 발수성이 우수하고, 특히 발수성 유지력이 우수하다.
또한, 본 발명은
25℃에서의 점도가 250,000-350,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 29-33 중량부, 25℃에서의 점도가 10,000-12,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 16-20 중량부, 25℃에서의 점도가 800,000-1,000,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 5-9 중량부, 폴리디메틸실록산 고분자 수지 8-12 중량부, 알루미늄하이드레이트 13-17 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 8-12 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 2-6 중량부, 메탄올 2-6 중량부 및 백금촉매 0.5-1.5 중량부를 혼합하고, 700-900 rpm의 회전속도로 교반하여 제1 나노섬유층 형성용 조성물을 제조하는 단계;
그래핀산화물 1-3 중량부 및 정제수 97-99 중량부를 혼합한 후, 28-32분 동안 초음파처리하여 그래핀산화물 분산액을 제조하는 단계; 상기 그래핀산화물 분산액에 테트라에틸오르쏘실리케이트를 첨가하고, 28-32분 동안 초음파처리하여 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 혼합용액에 수화 암모니아(NH3·H2O)를 첨가하고, 28-32℃의 온도에서 22-26시간 동안 반응시키는 단계; 및 반응 후, 원심분리하고, 에탄올로 세척한 후, 건조하는 단계;를 포함하는 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물을 제조하는 단계;
25℃에서의 점도가 250,000-350,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 29-33 중량부, 25℃에서의 점도가 10,000-12,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 16-20 중량부, 25℃에서의 점도가 800,000-1,000,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 5-9 중량부, 폴리우레탄아크릴레이트 고분자 수지 3-7 중량부, 상기 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물 3-7 중량부, 알루미늄하이드레이트 13-17 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 8-12 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 2-6 중량부, 메탄올 2-6 중량부 및 백금촉매 0.5-1.5 중량부를 혼합하고, 700-900 rpm의 회전속도로 교반하여 제2 나노섬유층 형성용 조성물을 제조하는 단계;
3-(트리메톡시실릴) 메타크릴레이트(3-(trimethoxysilyl)propyl methacryalte) 단량체 단위 23-27 중량부, 메틸메타크릴레이트 단량체 단위 23-27 중량부 및 6-클로로헥실 메타크릴레이트(6-chlorohexyl methacrylate) 단량체 단위 48-52 중량부를 포함하는 아크릴계 공중합체 28-32 중량부, 실리콘알콕사이드 5-9 중량부, 에틸렌디아민 1-5 중량부, 프로필렌글리콜 28-32 중량부 및 정제수 28-32 중량부를 혼합하고, 500-700 rpm의 회전속도로 교반하여 발수 조성물을 제조하는 단계;
나일론 원단으로 이루어진 기재층을 준비하는 단계;
상기 기재층 일면에 상기 제1 나노섬유층 형성용 조성물을 전기방사하는 단계;
상기 기재층 타면에 상기 제2 나노섬유층 형성용 조성물을 전기방사하는 단계;
전기방사 후, 가열 및 압착하는 단계;
가열 및 압착 후, 상기 발수 조성물에 침지하는 단계; 및
침지 후, 건조하는 단계;를 포함하는 원단의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 원단의 제조방법에 대하여 각 단계별로 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 원단의 제조방법은 25℃에서의 점도가 250,000-350,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 29-33 중량부, 25℃에서의 점도가 10,000-12,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 16-20 중량부, 25℃에서의 점도가 800,000-1,000,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 5-9 중량부, 폴리디메틸실록산 고분자 수지 8-12 중량부, 알루미늄하이드레이트 13-17 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 8-12 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 2-6 중량부, 메탄올 2-6 중량부 및 백금촉매 0.5-1.5 중량부를 혼합하고, 700-900 rpm의 회전속도로 교반하여 제1 나노섬유층 형성용 조성물을 제조하는 단계를 포함한다.
다음으로, 본 발명에 따른 원단의 제조방법은 그래핀산화물 1-3 중량부 및 정제수 97-99 중량부를 혼합한 후, 28-32분 동안 초음파처리하여 그래핀산화물 분산액을 제조하는 단계; 상기 그래핀산화물 분산액에 테트라에틸오르쏘실리케이트를 첨가하고, 28-32분 동안 초음파처리하여 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 혼합용액에 수화 암모니아(NH3·H2O)를 첨가하고, 28-32℃의 온도에서 22-26시간 동안 반응시키는 단계; 및 반응 후, 원심분리하고, 에탄올로 세척한 후, 건조하는 단계;를 포함하는 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물을 제조하는 단계를 포함한다.
다음으로, 본 발명에 따른 원단의 제조방법은 25℃에서의 점도가 250,000-350,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 29-33 중량부, 25℃에서의 점도가 10,000-12,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 16-20 중량부, 25℃에서의 점도가 800,000-1,000,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 5-9 중량부, 폴리우레탄아크릴레이트 고분자 수지 3-7 중량부, 상기 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물 3-7 중량부, 알루미늄하이드레이트 13-17 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 8-12 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 2-6 중량부, 메탄올 2-6 중량부 및 백금촉매 0.5-1.5 중량부를 혼합하고, 700-900 rpm의 회전속도로 교반하여 제2 나노섬유층 형성용 조성물을 제조하는 단계를 포함한다.
다음으로, 본 발명에 따른 원단의 제조방법은 3-(트리메톡시실릴) 메타크릴레이트(3-(trimethoxysilyl)propyl methacryalte) 단량체 단위 23-27 중량부, 메틸메타크릴레이트 단량체 단위 23-27 중량부 및 6-클로로헥실 메타크릴레이트(6-chlorohexyl methacrylate) 단량체 단위 48-52 중량부를 포함하는 아크릴계 공중합체 28-32 중량부, 실리콘알콕사이드 5-9 중량부, 에틸렌디아민 1-5 중량부, 프로필렌글리콜 28-32 중량부 및 정제수 28-32 중량부를 혼합하고, 500-700 rpm의 회전속도로 교반하여 발수 조성물을 제조하는 단계를 포함한다.
상기 단계에서는 원단에 도포 또는 침지하기 위한 발수 조성물을 제조한다.
상기 아크릴계 공중합체는 3-(트리메톡시실릴) 메타크릴레이트(3-(trimethoxysilyl)propyl methacryalte) 단량체 단위, 메틸메타크릴레이트 단량체 단위 및 6-클로로헥실 메타크릴레이트(6-chlorohexyl methacrylate) 단량체 단위를 포함하여 우수한 결합력을 가질 뿐만 아니라, 초발수 특성을 가질 수 있으며, 유지력이 우수하다.
상기 실리콘알콕사이드를 적용하여 소수성을 증가시켜 발수성을 향상시킬 수 있다.
상기 에틸렌디아민을 적용하여 용액의 안정성을 향상시켜 원단에 고르게 도포할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 원단의 제조방법은 나일론 원단으로 이루어진 기재층을 준비하는 단계를 포함한다.
다음으로, 본 발명에 따른 원단의 제조방법은 상기 기재층 일면에 상기 제1 나노섬유층 형성용 조성물을 전기방사하는 단계를 포함한다.
상기 전기방사는 전기방사 장치를 이용하여 20,000-30,000 V의 전압이 걸려 있는 노즐을 통해 20,000-30,000 V의 전압이 걸려 있는 컬렉터 상을 통과하는 기재층인 나일론 원단 상에 수행할 수 있고, 전기방사하여 평균직경 100-500 nm이고, 두께가 10-20 ㎛인 제1 나노섬유층을 형성할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 원단의 제조방법은 상기 기재층 타면에 상기 제2 나노섬유층 형성용 조성물을 전기방사하는 단계;
상기 전기방사는 전기방사 장치를 이용하여 20,000-30,000 V의 전압이 걸려 있는 노즐을 통해 20,000-30,000 V의 전압이 걸려 있는 컬렉터 상을 통과하는 기재층인 나일론 원단 상에 수행할 수 있고, 전기방사하여 평균직경 100-500 nm이고, 두께가 10-20 ㎛인 제1 나노섬유층을 형성할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 원단의 제조방법은 전기방사 후, 가열 및 압착하는 단계를 포함한다.
상기 가열은 100-120℃의 온도에서 수행할 수 있고, 상기 압착은 롤러를 이용하여 수행할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 원단의 제조방법은 가열 및 압착 후, 상기 발수 조성물에 침지하는 단계를 포함한다.
상기 침지는 38-42℃의 온도에서 5-7시간 동안 수행될 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 원단의 제조방법은 침지 후, 건조하는 단계를 포함한다.
상기 건조는 58-62℃의 온도에서 5-7시간 동안 수행될 수 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의해 보다 상세하게 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 발명의 범위가 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<제조예 1> 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물의 제조
그래핀산화물 2 중량부 및 정제수 98 중량부를 혼합한 후, 30분 동안 초음파처리하여 그래핀산화물 분산액을 제조하였다. 상기 그래핀산화물 분산액 100 중량부에 테트라에틸오르쏘실리케이트 15 중량부를 첨가하고, 30분 동안 초음파처리하여 혼합용액을 제조하였다. 상기 혼합용액 100 중량부에 수화 암모니아(NH3·H2O) 2 중량부를 첨가하되, 3시간에 걸쳐 천천히 적가하여 첨가하고, 30℃의 온도에서 24시간 동안 반응시켰다. 반응 후, 원심분리하고, 에탄올로 세척한 후, 건조하여 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물을 제조하였다.
<제조예 2> 발수 조성물의 제조
3-(트리메톡시실릴) 메타크릴레이트(3-(trimethoxysilyl)propyl methacryalte) 단량체 25 중량부, 메틸메타크릴레이트 단량체 25 중량부 및 6-클로로헥실 메타크릴레이트(6-chlorohexyl methacrylate) 단량체 50 중량부 및 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 0.05 중량부를 1 L 반응기에 질소가스를 1시간 동안 퍼징하면서 혼합하고, 온도를 60℃로 유지하면서 9시간 동안 반응하여 아크릴계 공중합체를 제조하였다.
상기 아크릴계 공중합체 30 중량부, 실리콘알콕사이드 7 중량부, 에틸렌디아민 3 중량부, 프로필렌글리콜 30 중량부 및 정제수 30 중량부를 혼합하고, 600 rpm의 회전속도로 교반하여 발수 조성물을 제조하였다.
<실시예 1> 나노섬유를 포함하는 원단의 제조-1
나일론 원단으로 이루어지는 기재층 양면에 25℃에서의 점도가 300,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 31 중량부, 25℃에서의 점도가 11,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 18 중량부, 25℃에서의 점도가 900,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 7 중량부, 폴리디메틸실록산 고분자 수지 10 중량부, 알루미늄하이드레이트 15 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 10 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 4 중량부, 메탄올 4 중량부 및 백금촉매 1 중량부를 혼합한 제1 나노섬유층 형성용 조성물을 이용해 전기방사하여 제1 나노섬유층을 형성하고, 110℃의 온도에서 10분 동안 롤러를 이용하여 가열 및 압착하여 원단을 제조하였다.
<실시예 2> 나노섬유를 포함하는 원단의 제조-2
나일론 원단으로 이루어지는 기재층 양면에 25℃에서의 점도가 300,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 31 중량부, 25℃에서의 점도가 11,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 18 중량부, 25℃에서의 점도가 900,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 7 중량부, 폴리우레탄아크릴레이트 고분자 수지 5 중량부, 상기 제조예 1에서 제조한 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물 5 중량부, 알루미늄하이드레이트 15 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 10 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 4 중량부, 메탄올 4 중량부 및 백금촉매 1 중량부를 혼합한 제2 나노섬유층 형성용 조성물을 이용해 전기방사하여 제2 나노섬유층을 형성하고, 110℃의 온도에서 10분 동안 롤러를 이용하여 가열 및 압착하여 원단을 제조하였다.
<실시예 3> 나노섬유를 포함하는 원단의 제조-3
나일론 원단으로 이루어지는 기재층 일면에 25℃에서의 점도가 300,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 31 중량부, 25℃에서의 점도가 11,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 18 중량부, 25℃에서의 점도가 900,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 7 중량부, 폴리디메틸실록산 고분자 수지 10 중량부, 알루미늄하이드레이트 15 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 10 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 4 중량부, 메탄올 4 중량부 및 백금촉매 1 중량부를 혼합한 제1 나노섬유층 형성용 조성물을 이용해 전기방사하여 제1 나노섬유층을 형성하고, 110℃의 온도에서 10분 동안 롤러를 이용하여 가열 및 압착한 후, 기재층을 뒤집어 기재층 타면에 25℃에서의 점도가 300,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 31 중량부, 25℃에서의 점도가 11,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 18 중량부, 25℃에서의 점도가 900,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 7 중량부, 폴리우레탄아크릴레이트 고분자 수지 5 중량부, 상기 제조예 1에서 제조한 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물 5 중량부, 알루미늄하이드레이트 15 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 10 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 4 중량부, 메탄올 4 중량부 및 백금촉매 1 중량부를 혼합한 제2 나노섬유층 형성용 조성물을 이용해 전기방사하여 제2 나노섬유층을 형성하고, 110℃의 온도에서 10분 동안 롤러를 이용하여 가열 및 압착하여 원단을 제조하였다.
상기 원단을 상기 제조예 2에서 제조한 발수 조성물에 침지하되, 40℃의 온도에서 6시간 동안 침지하여 원단을 제조하였다.
<실험예 1> 성능 분석
상기 실시예 1-3에서 제조한 원단을 사용하여 발수성 및 발유성을 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 1-3에 나타내었다. 구체적으로, AATCC 22 실험방법(발수성: 스프레이 시험), AATCC 118 실험방법(발유성: 항탄화수소 시험) 및 AATCC 193 실험방법(습성액체 발수성: 내수알콜 용액 시험)을 수행하였으며, 각각의 실험결과를 표 1-3에 나타내었다.
반복 세탁 0회 30회 60회 90회
실시예 1 100% 90% 75% 60%
실시예 2 100% 100% 95% 85%
실시예 3 100% 100% 100% 100%
반복 세탁 0회 30회 60회 90회
실시예 1 4등급 4등급 3등급 3등급
실시예 2 5등급 4등급 4등급 3등급
실시예 3 5등급 5등급 5등급 4등급
반복 세탁 0회 30회 60회 90회
실시예 1 5등급 4등급 3등급 3등급
실시예 2 5등급 5등급 4등급 4등급
실시예 3 5등급 5등급 5등급 5등급
상기 표 1-3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 원단은 우수한 발수성 및 발유성을 나타내어 오염방지능력이 우수하고, 유지력 또한 뛰어난 것을 확인할 수 있었다.

Claims (3)

  1. 제1 나노섬유층;
    상기 제1 나노섬유층 상에 형성되는 기재층; 및
    상기 기재층 상에 형성되는 제2 나노섬유층;을 포함하고,
    상기 기재층은 폴리에스터(polyester), 폴리아미드(polyamide), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride), 폴리케톤(polyketone), 폴리술폰(polysulfone), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리프로필렌(polypropylene), 나일론 및 우레탄 스판덱스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 소재로 이루어진 원단이고,
    상기 제1 나노섬유층은,
    25℃에서의 점도가 250,000-350,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 29-33 중량부, 25℃에서의 점도가 10,000-12,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 16-20 중량부, 25℃에서의 점도가 800,000-1,000,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 5-9 중량부, 폴리디메틸실록산 고분자 수지 8-12 중량부, 알루미늄하이드레이트 13-17 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 8-12 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 2-6 중량부, 메탄올 2-6 중량부 및 백금촉매 0.5-1.5 중량부를 혼합하고, 700-900 rpm의 회전속도로 교반하여 제1 나노섬유층 형성용 조성물을 제조하는 단계; 상기 제1 나노섬유층 형성용 조성물을 상기 기재층 일면에 전기방사하는 단계; 및 전기방사 후, 가열 및 압착하는 단계;를 수행하여 제조되고,
    상기 제2 나노섬유층은,
    25℃에서의 점도가 250,000-350,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 2개의 규소-결합된 알케닐기를 갖는 폴리다이오가노실록산 29-33 중량부, 25℃에서의 점도가 10,000-12,000 mPaㆍs이고, 분자 내에 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 폴리다이오가노실록산 16-20 중량부, 25℃에서의 점도가 800,000-1,000,000 mPaㆍs인 폴리오가노하이드로겐실록산 5-9 중량부, 폴리우레탄아크릴레이트 고분자 수지 3-7 중량부, 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물 3-7 중량부, 알루미늄하이드레이트 13-17 중량부, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 8-12 중량부, 소듐디헥실술포숙시네이트 2-6 중량부, 메탄올 2-6 중량부 및 백금촉매 0.5-1.5 중량부를 혼합하고, 700-900 rpm의 회전속도로 교반하여 제2 나노섬유층 형성용 조성물을 제조하는 단계; 상기 제2 나노섬유층 형성용 조성물을 상기 기재층 타면에 전기방사하는 단계; 및 전기방사 후, 가열 및 압착하는 단계;를 수행하여 제조되고,
    상기 실리카 나노입자가 코팅된 그래핀산화물은,
    그래핀산화물 1-3 중량부 및 정제수 97-99 중량부를 혼합한 후, 28-32분 동안 초음파처리하여 그래핀산화물 분산액을 제조하는 단계; 상기 그래핀산화물 분산액에 테트라에틸오르쏘실리케이트를 첨가하고, 28-32분 동안 초음파처리하여 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 혼합용액에 수화 암모니아(NH3·H2O)를 첨가하고, 28-32℃의 온도에서 22-26시간 동안 반응시키는 단계; 및 반응 후, 원심분리하고, 에탄올로 세척한 후, 건조하는 단계;를 수행하여 제조되는 것을 특징으로 하는 원단.
  2. 삭제
  3. 삭제
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