KR20080095858A - 플라즈마를 이용한 텍스타일의 면-특정 처리 - Google Patents

Abstract

텍스타일 (16) 또는 부직물의 한쪽 면을 선택적으로 가공하는 데 적합한 가스상 활성 화학종을 생성하는 장치 (10) 및 방법이 기재된다. 가공은 예를 들어 코팅의 에칭 또는 스트리핑을 포함한다. 저온 플라즈마 (22)는 라디칼 종, 원자, 이온 및 전자 (이들 중 일부는 코팅의 제거 또는 개질에 적합함)를 함유하는 이온화 가스의 생성에 사용된다. 본 발명의 취지상, 플라즈마는 진공에서 또는 대기압에서 생성될 수 있다. 마이크로파 방전 또는 레이저로 공급된 에너지에 의해 생성된 유전체-배리어 방전, 대기압 플라즈마 제트, 마이크로 공동-음극 방전, 코로나 또는 플라즈마가 필요한 종의 생성에 사용될 수 있다.

텍스타일, 부직물, 저온 플라즈마, 반응성 화학종, 플라즈마-불투과성 면, 선택적 가공

Description

플라즈마를 이용한 텍스타일의 면-특정 처리 {SIDE-SPECIFIC TREATMENT OF TEXTILES USING PLASMAS}

본 발명은 일반적으로는 텍스타일 및 부직포의 마무리 처리에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 제직포, 편직포, 부직포, 펠트 및 카펫의 면-특정 처리를 위한 플라즈마-생성 종의 용도에 관한 것이다.

텍스타일에는 의복 품목, 홈 퍼니싱, 카펫, 및 일회용 의류 및 다용도 와이퍼와 같은 부직포가 포함되며, 이는 일반적으로 2차원적이며, 휘기 쉽고, 천연 또는 인조 성분으로 이루어진 섬유 또는 섬유상 재료로부터 제조된다. 텍스타일의 제작은 섬유 생산 및 제조 뿐만 아니라 제작 공정이 완료될 때쯤 텍스타일에 적용되는 마무리 가공까지 포함한다.

마무리 단계는 주름 방지제의 첨가; 포의 "취급성"을 개선시키는 연화제의 첨가; 제품의 인화성을 감소시키는 난연성 화학물질의 첨가; 또는 텍스타일의 오염 감소 또는 액체 침투 내성 증진을 위한 불소 화합물 또는 탄화수소-기재 처리제의 첨가를 포함할 수 있다. 다수의 마무리 공정이 동시에 적용될 수 있으며, 일부 의복 마무리 작업은 그 단계가 10 단계를 초과할 수 있다. 최근에는, 주름지거나 오염되지 않고, 부드럽고 편안한 촉감을 가지며, 쉽게 세척될 수 있는 포에 대한 소 비자의 요구를 충족시키기 위해, 텍스타일에 여러가지 마무리 처리를 하는 방법이 증가하였다.

일부 마무리는 텍스타일의 제조에 사용되는 섬유의 천연적인 성질에 반대되도록 설계된다. 예를 들어, 면은 천연적으로 흡수성이며 통기성이 좋아서, 착용하기에 시원하고 편안하지만, 또한 이러한 특성으로 인해 면 포는 쉽게 오염되고, 물을 흡수하며, 느리게 건조된다. 또다른 예로서, 폴리에스테르 포는 소수성인 경향이 있으며, 따라서 원래는 방오성이다. 하지만, 폴리에스테르는 땀을 잘 흡수하지 않으며, 따라서 일부 착용자에게는 "덥게" 느껴질 수 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해, 텍스타일 제조업자는 대개 면에 소수성을 부여하여 물 또는 오염물을 덜 흡수하게 하거나, 폴리에스테르에 보다 친수성을 부여하여 보다 편안한 착용감을 갖게 하는 마무리용 화학물질을 첨가한다. 마무리 가공의 이용은 의복에 제한되지 않는다. 커튼은 퇴색되는 경향이 있을 수 있으며, 따라서 내퇴색성 코팅의 부가가 유익할 수 있다. 하지만, 상기 코팅은 내퇴색성이 필요하지 않은 안쪽이 보여지기 때문에 제품의 외관을 열화시킬 수 있다. 부직 와이퍼는 흘려진 물질을 흡수하는 능력을 증가시키기 위해 친수성 화학물질로 처리될 수 있지만, 흡수된 액체가 와이퍼의 다른 면을 관통하는 것을 방지하는 것이 요망될 수 있다.

2차원 텍스타일은 각각의 면에 대해 상이하거나 상이한 성질을 갖는 마무리 처리에 노출될 수 있는 처리 방법의 개발이 요망될 것이다. 예를 들어, 의류 품목은 편안한 착용감을 유지하면서 오염이 방지되도록 외부에는 방오 및 방수 코팅을 가지면서 내부에는 흡수성이게 할 수 있다. 유사하게, 외부로 향하는 면에서는 반 사성이거나 광채가 나는 내퇴색성 코팅을 갖는 커튼이, 내퇴색성이 필요하지 않은 실내로 향하는 면에서는 부드럽고 매끈한 외관을 가질 수 있다.

제품으로부터의 오염물을 세척하는, 즉 제거하는 능력은 오염물-방출 과정이 포의 내부로부터 발생되게 함으로써 증진된다. 따라서, 이중-기능성 처리의 달성에서의 어려움은 마무리 처리의 적용에 가장 통상적으로 사용되는 방법인 딥 앤 큐어(dip and cure) 공정, 또는 딥 앤 드라이(dip and dry) 공정으로 인한다. 즉, 대부분의 마무리는 후속 가열 단계에서와 같이 포가 건조되거나 경화될 때 요망되는 마무리를 부여하는 제제를 함유하는 액체 화학물질 조를 통과시켜 포를 잡아당김으로써 적용된다. 액체 화학물질을 포의 한쪽 면에만 유지시키는 용이하거나 저렴한 방법이 없기 때문에, 양쪽 면을 포함한 전체 재료가 동시에 처리된다.

면-특정 기능성을 달성하는 종래의 방법으로는 미국 특허 제5,065,600호, 제5,312,667호 및 제6,151,928호에 기재된 것들을 들 수 있으며, 여기서는 친수성 및 소수성 사를 대향하는 흡수면 및 비-흡수면을 갖는 복합 텍스타일로 편직한다. 상기 방법은 편직포에 특정된 것이며, 매우 특수한 편직 패턴을 요구한다. 소수성 및 친수성 포가 함께 재봉되어, 누출-방지 기능을 제공하는 외부 구역, 및 덩어리와 열이 두 개의 포 사이의 중간 구역에 전달되는 친수성 내부 구역이 형성되는 복합 텍스타일은 미국 특허 제6,955,999호에 기재되어 있다. 상기 방법은 보다 일반적인 형태의 포에 적용가능하지만, 편안함이 감소될 수 있다.

면-특정 마무리를 달성하는 플라즈마-기재 방법은 미국 특허 제6,187,391호에 기재되어 있다. 하지만, 상기 방법은 포의 한쪽 면에 사이징제를 적용하여 상 기 면에 대한 플라즈마 처리의 효과를 마스킹할 것을 요구한다. 마스킹 단계 후 플라즈마 처리가 이어지고, 이어서 마스킹되지 않은 플라즈마-처리된 면에 코팅을 그래프트-중합한다. 마지막으로, 사이징은 마스킹된 면에 원래 기능성을 다시 얻게하기 위해 제거되어야 한다. 사이징의 단일-면 적용은 복잡한 공정이며, 포의 한쪽 면에 선택적으로 기능성 마무리를 적용할 경우 직면하게 되는 동일한 어려움이 나타난다. 더우기, 라디칼로 개시된 중합이 플라즈마 처리 후 포 표면에 남아 있는 잔류 라디칼에 의해 유도되는 그래프트 중합은, 가스상 단량체의 노출에 수십 분 또는 심지어 수 시간이 걸리는 상대적으로 느린 공정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 처리된 포의 한쪽 면을 포의 다른쪽 면이 본질적으로 영향을 받지 않고 남아 있는 방식으로 선택적으로 가공하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 코팅된 포의 한쪽 면으로부터 포의 다른쪽 면 상의 코팅이 본질적으로 영향을 받지 않게 남아 있도록 코팅을 선택적으로 제거하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 코팅된 포 또는 코팅된 부직물의 표면에 한쪽 면에만 화학 관능기를 선택적으로 부착하여 상기 화학 관능기가 상기 면에 원래 존재하였던 것과 상이한 성질을 부여하도록 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 코팅된 텍스타일의 한쪽 면으로부터 소수성 코팅의 일부 또는 전부를 선택적으로 제거하여 비-소수성 면에만 부착되는 제2 코팅으로 텍스타일을 처리할 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적, 이점 및 신규한 특징은 일부는 이하의 기재에서 설명될 것이며, 일부는 하기 실험으로 당업자에게 명백해 지거나 본 발명의 실시에 의해 습득될 수 있다. 본 발명의 목적 및 이점은 첨부된 특허청구범위에 구체적으로 지적된 수단 및 조합에 의해 실현되며 달성될 수 있다.

발명의 요약

상기 및 기타 목적을 달성하기 위해, 그리고 본 발명의 취지에 따라, 본원에서 구현되고 광범위하게 기재된 바와 같이, 양면 코팅된 텍스타일 또는 양면 코팅된 부직물의 소정 면 상의 코팅을 다른쪽 면 상의 코팅에 유의하게 영향을 주지 않으면서 선택적으로 가공하는 방법은, 코팅된 텍스타일 또는 코팅된 부직물의 한쪽 면에 근접한 저온 플라즈마에서 반응성 화학종을 생성하는 단계; 텍스타일 또는 부직물의 소정 면 상의 코팅을 소정 면을 가공하는 데 유효한 시간 동안 플라즈마에 노출시키는 단계; 및 텍스타일 또는 부직물의 소정 면의 다른쪽 면 상의 코팅이 반응성 종에 의해 실질적으로 영향을 받지 않도록 텍스타일 또는 부직물의 다른쪽 면을 플라즈마-불투과성 면에 근접하게 유지하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또다른 측면에서, 그의 목적 및 취지에 따라, 양면 코팅된 텍스타일 또는 양면 코팅된 부직물의 소정 면 상의 코팅을 반대측 면 상의 코팅에 유의하게 영향을 주지 않으면서 선택적으로 가공하는 본원의 장치는, 코팅된 텍스타일 또는 코팅된 부직물의 소정 면에 근접해 있으며 코팅된 텍스타일 또는 코팅된 부직물의 소정 면을 가공하는 데 유효한 반응성 화학종을 생성하기 위한 저온 플라즈마원; 플라즈마 불투과성 면; 및 텍스타일 또는 부직물의 소정 면의 반대측 면이 반 응성 종에 의해 실질적으로 영향을 받지 않고 텍스타일 또는 부직물의 소정 면이 가공되도록, 텍스타일 또는 부직물의 반대측 면을 플라즈마-불투과성 면에 근접하게 유지하는 수단을 포함한다.

본 발명의 이익 및 이점은 양쪽 면에 코팅된 포의 한쪽 면을 선택적으로 제거하거나 다르게는 처리하는 것을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.

본 명세서에 도입되며 그의 일부를 형성하는 첨부된 도면은 본 발명의 몇몇 실시양태를 예시하며, 본 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하는 기능을 한다.

도 1은 포가 접지 전극에 대향해 있는, 동심 원통 전극 구조를 이용한, 양쪽 면에 코팅된 포의 한쪽 면 상의 코팅을 선택적으로 제거 또는 처리하는 플라즈마 장치의 개략도이다.

도 2는 포가 접지 전극에 대향해 있는, 불투과성 면을 갖는 평평한 평면 전극을 이용한, 양쪽 면에 코팅된 포의 한쪽 면 상의 코팅을 선택적으로 제거 또는 처리하는 플라즈마 장치의 또다른 실시양태의 개략도이다.

도 3은 포가 플라즈마를 가로질러 이동할 때 본 발명의 플라즈마 절차를 이용하여 양쪽 면에 코팅된 포의 한쪽 면으로부터 코팅을 선택적으로 제거하는 것을 나타내며, 노출된 코팅은 체류 시간이 증가함에 따라 완전히 제거될 때까지 코팅의 두께가 점차 감소하는 반면, 전극에 근접하거나 접촉하는 포의 면 상의 코팅은 포가 플라즈마를 통과하는 동안 실질적으로 변하지 않는다.

도 4는 코팅된 포가 플라즈마를 통과하는 동안 전극에 근접하지 않거나 대향 하여 있는 경우, 플라즈마에 의해 초래되는 코팅 제거를 나타내며, 코팅은 포의 양쪽 면으로부터 제거됨으로써 코팅제거된 포가 노출된다.

도 5는 전극 상에 핀 또는 전극 내에 홀을 추가함으로써 초래되는 다수의 공동-음극 방전으로부터 생성된 플라즈마를 나타내며, 생성된 플라즈마는 핀 또는 홀의 부근에서 증대되고, 이는 증대된 플라즈마에 노출된 코팅을 에칭하여 코팅제거된 노출된 포를 남긴다.

도 6은 도 5에 나타낸 방법을 적용한 후 딥 또는 패딩 기술을 이용하여 스트리핑되거나 처리된 포 상에 염색한 후의 효과를 나타낸다. 즉 소수성 코팅 스트립이 존재하고, 수성 염료 처리에 의한 포의 함침이 방지되는 반면, 코팅은 도 5의 전극 설계에 의해 생성된 플라즈마에 의해 스트리핑되고, 수성 염료 처리는 포를 관통함으로써 스트리핑된 염료 패턴이 생성된다.

간략하게, 본 발명은 코팅된 텍스타일 또는 부직물의 한쪽 면을 선택적으로 가공하는 데 적합한 가스상 활성 화학종을 생성하기 위한 저온 (≤250℃) 플라즈마의 사용을 포함한다. 본원에 사용된 가공은 예를 들어 표면으로부터 코팅을 개질, 에칭 또는 스트리핑하는 것을 포함한다. 플라즈마는 그의 일부가 텍스타일 또는 부직물에 적용된 코팅을 제거하거나 개질하는데 적합한 라디칼 종, 원자, 이온 및 전자를 함유하는 이온화된 가스이다. 본 발명의 취지상, 저온 플라즈마는 진공에서 또는 대기압에서 생성될 수 있다. 마이크로파 방전 또는 레이저로 공급된 에너지에 의해 생성된 유전체-배리어 방전, 대기압 플라즈마 제트, 마이크로 공동-음극 방전, 코로나 또는 플라즈마가 필요한 종을 생성하는데 사용될 수 있다.

통상적인 포 마무리 공정은 포의 양쪽 면 뿐만 아니라 포를 관통하여 적용될 수 있으며, 필름, 중합체 또는 함침된 화학물질을 포함한다. 함침된 화학물질은 포의 외부 표면 상의 표면 코팅을 형성할 수 있거나, 또는 표면 코팅도 형성하고 포의 내부도 충전할 수 있다. 마무리는 예를 들어 난연성 화학물질 처리, 자외선 광에서 포 퇴색을 감소시키는 코팅, 항균 코팅, 방오 또는 방수 코팅, 오염-방출 코팅 또는 흡수 코팅, 및 이들의 조합을 들 수 있다. 포 마무리 공정은 포의 각 면에 상이한 두께 및 상이한 성질을 갖는 코팅을 갖는 포를 제공할 수 있다. 본 발명은 이러한 모든 상황 뿐만 아니라 마무리되지 않은 포 표면의 선택적 처리에 적용될 수 있다.

이러한 초기 가공 후에 본 발명의 교시에 따른 플라즈마 처리를 이용하여 포의 한쪽 면에 선택적으로 마무리를 개질하거나 스트리핑할 수 있다. 코팅된 텍스타일의 한쪽 면이 플라즈마에 노출되는 반면, 텍스타일의 다른 면은 플라즈마 종에 불투과성인 표면에 근접하게 유지될 경우, 플라즈마는 적용된 코팅의 한쪽 면을 선택적으로 제거하거나 개질할 수 있음이 본 발명자들에 의해 밝혀졌다. 불투과성 면으로 향하는 포의 면은 플라즈마에서 생성된 화학종에 의해 개질 또는 제거로부터 보호된다. 포가 불투과성 면에 대해 약간의 힘으로 가압되는지 또는 표면에 단순히 근접하거나 그 부근에 있는지는, 보호되는 표면이 상기 표면과 가공되거나 제거하고자 하는 표면 사이의 성질을 무시할 정도의 차이로 만들지 않으면서 얼마나 제거되거나 개질될 수 있는가에 의존할 것임이 언급되어야 할 것이다. 다량의 포를 가공하기 위해, 텍스타일은 상기 텍스타일이 플라즈마에서 유효량의 시간을 소비하도록 소정 속도로 플라즈마를 통하여 이동될 수 있다. 일부 상황에서, 플라즈마 처리는 포의 표면에 대해 추가의 요망되는 성질을 갖는 관능성 리간드를 플라즈마로 향하는 면 상에 제공할 수 있으며, 보호되는 면 상의 코팅은 본질적으로 코팅된 대로 유지되어 플라즈마로 가공된 면과 상이한 관능성을 가질 수 있다. 따라서, 본 장치 및 방법은 요망되는 이중-기능성 포를 달성하는데 이용될 수 있다.

일부 상황에서, 코팅된 텍스타일은 전극으로 향하는 텍스타일의 면 상의 코팅이 플라즈마에 의해 유발된 화학물질 제거 또는 스트리핑으로부터 보호되도록, 접지 전극 또는 전기 전력공급 전극과 같은 플라즈마-형성 전극 중 하나에 대해 가압될 수 있다. 플라즈마 내의 포의 체류 시간이 정확하게 선택될 경우, 보호 전극으로 향하는 포의 면 상의 코팅은 본질적으로 접촉되지 않은 채로 남아 있을 것이지만, 플라즈마로 향하는 코팅은 플라즈마 내의 체류 시간이 정확하다면 개질되거나 제거될 것이다. 물론, 플라즈마가 상기 플라즈마로 향하는 포의 면 상의 코팅을 제거하는데 요구되는 시간을 과도하게 초과하면 심지어 대기압에서도 포를 통한 활성 화학종의 확산의 결과로서 포의 보호된 면에 대해 해로운 효과를 가질 수 있다. 유사하게, 포를 플라즈마에 적게 노출시키면 플라즈마로 향하는 면 상의 포의 코팅이 불충분하거나 부분적으로 제거될 것이다. 한쪽 면 상의 포 코팅 만의 선택적 제거의 요망되는 효과를 갖는 플라즈마 내에서의 노출에 요구되는 시간은 플라즈마 내의 활성 화학종의 농도 및 종류, 및 코팅의 두께 및 반응성에 의존한다. 처리 시간은 약 0.1초 내지 50초로 다양할 수 있다. 하지만, 텍스타일 마무리에서 전형적으로 밝혀진 바와 같은 다량 작업에 대해, 포는 전형적으로 50 내지 120 야드/분의 속도로 연속적으로 이동한다. 따라서, 10초의 체류 시간, 및 100 야드/분의 포의 선속도에 대해, 플라즈마의 길이는 포를 가공하기 위해 대략 60 ft가 될 것이며, 체류 시간이 짧거나 선속도가 느릴 수록 유리할 수 있다.

일부 상황에서, 전체 코팅보다는 포의 한쪽 면에서의 코팅의 소정 부분을 제거하거나 처리하는 것이 요망될 수 있다. 이는 예를 들어 포의 소정 영역에만 액체 흡수를 허용하는 것과 같은, 코팅에 제한된 기능성을 부여하기 위해 수행될 수 있으며, 플라즈마로 향하는 면 상의 포의 소정 영역으로부터만 초기에 적용된 소수성 코팅을 선택적으로 제거함으로써 달성될 수 있다. 그 후, 포의 후속 처리는 코팅이 제거되거나 처리된 부분에서만 수행될 수 있는데, 이는 포의 나머지 부분이 초기 방수 처리로 인해 계속 비-흡수성일 것이기 때문이다. 이러한 처리는 예를 들어 포에 선택적으로 패턴을 염색하는데 이용될 수 있다. 하기에 보다 상세히 기재되는 바와 같이, 일련의 홈 또는 새김눈을 갖는 전극을 이용하여 생성된 플라즈마 또는 일련의 공동-음극 방전을 이용하여 생성된 플라즈마는 이러한 부분적 코팅 처리를 얻는데 이용될 수 있다.

이하에, 본 발명의 본 바람직한 실시양태를 보다 상세히 설명할 것이며, 그 예가 첨부된 도면에 예시된다. 유사하거나 동일한 구조는 동일한 부호로 표시한다. 이제 도면으로 돌아가면, 도 1은 원통 전극에 의해 생성된 플라즈마에 의해 생성된 반응성 종에 노출시킴으로써 코팅을 선택적으로 제거하는 본 발명의 장치 (10)의 일 실시양태의 측면의 개략도이다. 본 발명의 방법 및 장치는 전반적으로 플라즈마를 이용하여 수행되는 공정으로서 코팅 제거를 이용하는 것으로 기재될 것이지만, 플라즈마를 이용한 다른 코팅 처리도 고려됨이 또한 언급되어야 한다. 대기압에서 또는 진공하에서 작동될 수 있는 가공 챔버 (12)는 이를 통해 포 (16)가 각각 챔버 (12)를 출입하는 포트 (14a 및 14b)를 갖는다. 이전에 적용된 코팅을 갖는 포 (16)는 축 (20) 주위를 회전하는 회전가능한 접지 전극인 불투과성 원통 (18)에 대향하여 잡아당겨지는 것으로 나타내어진다. 플라즈마 (22)는 전형적으로 전기 전류 또는 무선주파수 전원 (26)을 교대함으로써 전력공급될 수 있는 전극 (18)과 동심 전극 (24) 사이에 폐쇄되는데, 전원의 출력은 공급관 (28)을 통하여 챔버 (12)로 들어간다. 공급 가스 (30)는 튜브 (32)를 통하여 챔버 (12)에 들어가는데, 이 튜브 또한 공급관 (28)을 통하여 지나간다. 튜브 (32)는 압축 가스의 공급부 (도시되지 않음)에 연결되고, 플라즈마가 부분 진공에서 작동될 경우, 가스-밀봉은 공급관 (28)이 챔버 (12)로 들어가는 곳에서 이루어질 것이다. 전극 (24)에의 전기 접속 (34)이 도 1에 도시된다. 하지만, 전극 (24)이 접지될 경우에는 전극 (18)이 전력공급될 수 있다. 전원 (26)은 10 내지 100 W/in²의 전력 밀도로, 전형적으로 50 KHz 내지 100 MHz 범위의 ac 전력을 제공할 수 있다. 13.56 내지 27.1 MHz의 주파수는 본 발명의 방법의 실시에 유용한 것으로 시험 및 판명되었다. 40.1 MHz는 또한 유용할 것으로 고려된다. 도 1에 도시되지 않은 것은 포 코팅 처리로부터 생성된 가스의 소모이다. 상기 가스는 플라즈마가 대기압에서 작동되는 경우 포트 (14a 및 14b)를 통하여 소모될 수 있다.

전극 (18)의 직경은 포가 플라즈마 (22)에 노출되어 소비하는 시간이 플라즈마에서 생성된 활성 종이 코팅을 완전히 처리하기에 충분하도록 선택된다. 포의 선속도가 크고, 플라즈마에의 노출 시간이 실제 전극 직경에 대해 코팅을 처리하기에 너무 짧을 경우, 다중 가공 챔버를 사용하여 포가 플라즈마에 노출되어 소비하는 시간을 증가시킬 수 있거나, 선속도를 감소시킬 수 있다. 일반적으로, 전극 (18)은 연속적 방식으로 회전될 것이다. 하지만, 특정 효과를 달성하기 위해 간헐성 이동이 이용될 수 있음이 고려된다. 따라서, 강도와 같은 플라즈마 성질 및 존재하는 종은 또한 특정한 요망되는 효과를 달성하기 위해 포 구동 동안 변경될 수 있다. 유전체 배리어 방전에 대해, 전극 (18 및 24) 중 어느 하나 또는 둘다는 유리, 세라믹 또는 테플론과 같은 유전체 표면 코팅을 가질 것이다.

본 발명의 장치의 제2 실시양태의 측면은 도 2에 개략적으로 나타나 있다. 이전에 코팅된 포 (16)는 각각 포트 (14a 및 14b)를 통하여 가공 챔버 (12)를 출입한다. 평면 전극 (36 및 38)은 플라즈마 (22)를 생성한다. 도 1에서와 같이, 전기 전력은 공급관 (28)을 통해 가공 챔버 (12)로 들어가는 와이어 (34) (용량성 커플링으로 도시됨)를 통해 무선주파수 생성기 (26)에 의해 하나의 전극 (36)에 공급된다. 공정 가스 (30)는 가스선 (32)에 의해 가공 챔버 (12) 내로 도입되는데, 이 가스선은 또한 공급관 (28)을 통해 가공 챔버 (12)로 들어간다. 롤러 (40a 및 40b)는 접지될 수 있는 전극 (불투과성) 표면 (38)에 대향해 포 (16)를 유지한다. 도 1에 나타낸 실시양태와 유사하게, 플라즈마에의 포의 노출 시간이 포의 보호되지 않은 면으로부터의 코팅을 완전히 가공하기에 불충분할 경우, 다중 플라즈마원 또는 가공 챔버를 사용하여 총 플라즈마 시간을 증가시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 교시에 따른 면-특정 코팅 제거 공정의 시간 의존성을 나타낸다. 포 (16)는 확대된 크기로 예시되며, 코팅 (16a 및 16b)은 초기에 포의 양쪽 면 상에 나타난다. 포 (16)는 평면 전극 (36 및 38) 사이의 플라즈마 (22)를 통하여 좌에서 우로 (화살표) 이동하며, 포 (16)의 코팅 (16b)은 전극 (38)의 가스 불투과성 면에 근접하게 위치되고, 플라즈마 (22)에 노출된 코팅 (16a)은 에칭되어 코팅제거된 포 (16c)가 노출된다. 전극 (38)으로 향하는 면 상에서, 코팅 (16b)은 플라즈마에의 포의 노출 전반에 걸쳐 실질적으로 변하지 않은 채 남아 있다. 코팅제거된 포 (16)는 코팅된 포의 성질과 상이한 성질, 예를 들어 물을 흡수할 수 있는 성질을 가질 수 있는 반면, 표면 (16b)은 또한 예를 들어 물을 반발할 수 있다.

코팅 (16a 및 16b)을 갖는 포 (16)가 전극 (36 또는 38) 중 하나에 근접하여 있지 않은 경우, 결과는 도 4에 나타내어지며, 코팅 (16a 및 16b) 둘다는 포의 양쪽 면으로부터 실질적으로 동등하게 제거됨으로써 코팅제거된 포 표면 (16c 및 16d)이 노출됨이 언급되어야 한다. 플라즈마에 노출되지 않은 면의 플라즈마 가공을 회피하기 위해 포 (16)가 플라즈마-가스 불투과성 면에 대향해 있어야 하는 압력의 크기는 이용되는 플라즈마의 종류에 대한 실험에 의해 결정된다. 즉, 일부 환경 하에서는 코팅된 포 표면이 불투과성 면에 단순히 근접한 위치도 충분할 것이지만, 다른 경우에는 코팅과 표면 사이의 접촉이 요구된다.

도 5는 본 발명의 플라즈마 장치의 제3 실시양태를 나타내며, 여기서 전극 (42)은 다수의 핀 (44) (또는 홀; 도시되지 않지만, 핀 (44)의 작동과 동등함)이 맞춰질 수 있거나, 슬롯 또는 홈을 가질 수 있다. 상기 전극 형태는 핀 또는 홈 (44) 부근에서 공동-음극 효과라 불리는 증대된 플라즈마를 생성하며, 이는 상기 국소 증대 영역 (46)에서 보다 빠른 제거 또는 다른 코팅 가공을 야기한다. 도 5에서 전극 (38 또는 42) 중 하나는 전력공급될 수 있으며, 다른 전극은 접지될 수 있다. 일반적으로, 가장 바람직한 가공 결과를 달성하기 위해, 처리될 포의 보호된 면은 평평한 플라즈마-불투과성 면 부근에 있거나 그와 접촉된다. 접지된 및 전력공급된 평평한 플라즈마-불투과성 전극 둘다는 상기 목적에 사용될 수 있다. 포의 이동이 도 5의 지면 안 또는 바깥으로 향할 경우, 코팅 (16a)의 스트립은 플라즈마로 향하는 포 (16)의 표면으로부터 제거되어 코팅제거된 포 (16c)의 노출된 스트립이 남을 것이다. 포는 이러한 방식으로 패턴화될 수 있으며, 별도의 디자인 또는 음영화 (이어서 염색될 경우)는 전극 (42)의 구조 및 형태를 다양화시킴으로써 수행될 수 있다.

예를 들어, 도 5에서 생성된 포가 스트립에서 제거된 방수 코팅을 원래 가지고, 생성된 포가 이어서 화학물질 조 또는 염료 조 내로 디핑된 경우, 결과는 도 6에 예시되어 있다. 도 6에서, 소수성 코팅 (16a)은 도 5에서의 불투과성 면의 전극으로 향하는 면으로부터의 염료 또는 수성 화학물질의 흡수를 방지한다. 코팅제거된 포 (16c)의 스트립이 도 5에서 증대된 플라즈마 (46)으로 향하는 포 (16)의 면 (16a) 상에서 생성되기 때문에, 액체의 흡수가 상기 영역에서 일어나, 염색되거나 처리된 부분 (16d)을 생성할 것이다. 상기 패턴화는 패션 디자인에 이용될 수 있다. 처리에 사용된 화학물질의 일부 수평 이동이 예상되며, 도 6에 나타나 있음이 언급되어야 한다. 교대로 존재함으로써, 포에서 규칙적인 색상 변화를 가시적으로 관찰하기 쉬울 것이며, 사용자의 신체에 대해 착용된 포의 면 상의 코팅 (16b)은 포를 함침시키는데 사용된 화학물질에의 노출로부터 착용자를 보호하는 기능을 할 수 있다.

도 3, 4 및 5에서 전기 또는 가스 접속은 이들이 도 1 및 2에 대한 것과 동일할 수 있기 때문에 도시되지 않음이 언급되어야 한다. 또한, 가공 챔버 및 전극을 통하여 포를 이동시키는 수단은 도시되지 않는다.

본 장치를 일반적으로 기재하였으며, 그의 작동은 하기 실시예에서 기재된다.

실시예 1

표 1은 본 발명의 교시에 따른 플라즈마에 노출된 오염물 반발/방출 물질 (듀폰(DuPont) HT 또는 나노텍스(Nanotex))로 이전에 처리된 100％ 면 하부중량(bottomweight) 포의 몇몇 샘플에 대한 공정 가스 (모든 경우, He가 주요 가스였음), 무선주파수 전력, 소수성 코팅, 플라즈마 내의 체류 시간, 및 소수도 및 친수도를 나타낸다. 포는 접지 전극에 대향해 있었다. 샘플의 소수도를 측정하기 위해, 3M 방수 시험 III을 이용하였다. 상기 시험은 상이한 농도의 이소프로필 알코올 및 물을 이용하여 기지의 표면 장력을 갖는 혼합물을 생성하였다. 그 후, 혼합물을 샘플 상에 놓아서 관통하는 오염물을 모방하게 하고, 샘플을 특정 표면 장력에 반발하는 그의 능력을 기초로 등급화하였다. 등급이 12인 샘플은 가장 소수성 이고, 등급이 0인 샘플은 최소의 소수성으로 물을 흡수할 것이다.

^*는 5초 후 물 방울 흡수 직경 (㎖)을 나타낸다. '^*'를 갖는 모든 포는 3M 등급 시스템에 따라 0이다.

갭 카키스 팬츠(Gap Khakis Pant)는 나노-케어(Nano-care)로 처리되었다.

도커스 프로스타일 셔츠(Dockers Prostyle Shirt)는 '스테인 디펜더(Stain Defender)', 컬러본드(Colorbond)' 및 '노 링클(No Wrinkles)'로 처리되었다.

캠브리지 클래식스 팬츠(Cambridge Classics Pant)는 듀폰 테플론(Dupont Teflon) HT로 처리되었다.

테플론(Teflon)은 듀폰 캄파니(DuPont Company)의 등록상표이다.

도커스(Dockers)는 레비 스트라우스 앤 캄파니(Levi Strauss and Co.)의 등록상표이다.

해거(Haggar)는 해거 클로딩 캄파니(Haggar Clothing Co.)의 등록상표이다.

표 2는 포가 전극에 대향해 있거나 그렇지 않은 경우, 포의 양쪽 면에 대한 플라즈마 처리 전후의, 듀폰 HT 또는 나노텍스로 이전에 처리된 100％ 면 하부중량 포의 소수성 성질을 나타낸다. 전극으로부터의 거리에 따라 플라즈마로 향하는 면 및 접지 전극으로 향하는 면에 대해 실험 오차 내에서 유사한 결과가 수득된다.

실시예 2

본 발명의 플라즈마에 5초 동안 노출시킨 후 듀폰 HT 반발/방출 물질로 이전에 처리된 포에서 물 방울이 관찰되었다. 한쪽 면은 전극에 대향해 있고, 다른쪽 면은 플라즈마에 접해 있었다. 보호되는 면은 포 상에 물 방울이 구슬모양으로 맺힌 것을 나타낸 반면, 플라즈마로 향하는 면에 대해서는 물이 포로 흡수된다. 플라즈마가 포의 일부에 제한되는 공간-특정 플라즈마 처리가 나타났다. 포가 플라즈마에 노출된 경우, 물은 포로 흡수된 반면, 물이 플라즈마에 의해 개질되지 않은 포의 일부 상에 떨어진 경우, 구슬모양으로 맺히는 것이 관찰되었다.

하부중량 포인 능직 바지에 대해 입증된 결과 이외에, 동일한 공정을 예를 들어 상부중량(topweight), 셔츠 재료, 홈 퍼니싱, 예를 들어 커튼 및 침대 덮개 재료; 부직물 및 카펫에 대해 이용할 수 있다.

본 발명의 상기 기재는 예시 및 설명의 목적으로 제시되었으며, 본 발명을 개시된 정확한 형태로만 예외적으로만 제한하려는 것은 아니며, 명백히 여러가지 변형 및 변경이 상기 교시에 비추어 가능한 것이다. 실시양태는 본 발명의 원리 및 그의 실제 적용을 가장 잘 설명함으로써, 당업자가 고려하는 특정 용도에 따라 본 발명을 다양한 실시양태로 다양한 변형으로 가장 잘 이용하도록 하기 위해 선택 및 기재되었다. 본 발명의 범위는 본원에 첨부된 특허청구범위에 의해 한정된다.

Claims (34)

1. 텍스타일 또는 부직물의 소정 면에 근접해 있으며 텍스타일 또는 부직물의 소정 면을 가공하는 데 유효한 저온 플라즈마를 이용하여 반응성 화학종을 생성하는 단계;

   텍스타일 또는 부직물의 소정 면을 상기 소정 면을 가공하는 데 유효한 시간 동안 플라즈마에 노출시키는 단계; 및

   텍스타일 또는 부직물의 소정 면의 반대측 면이 반응성 종에 의해 실질적으로 영향을 받지 않도록 텍스타일 또는 부직물의 반대측 면을 플라즈마-불투과성 면에 근접하게 유지하는 단계

   를 포함하는, 양면 텍스타일 또는 양면 부직물의 한쪽 면을 그의 반대측 면에 실질적으로 영향을 주지 않으면서 선택적으로 가공하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 텍스타일 또는 부직물의 소정 면을 노출시키는 단계가 텍스타일 또는 부직물을 반응성 화학종을 통하여 이동시킴으로써 달성되는 것인 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 가공이 텍스타일 또는 부직물의 소정 면으로부터 코팅을 실질적으로 제거하는 것을 포함하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 반응성 화학종이 헬륨 및 산소를 포함하는 가스 혼합물로부터 생성되는 것인 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 반응성 화학종이 헬륨 및 암모니아를 포함하는 가스 혼합물로부터 생성되는 것인 방법.
6. 제1항에 있어서, 저온 플라즈마가 2개의 전극간의 무선주파수 방전을 이용하여 생성되며, 제1 전극은 접지되고 제2 전극은 전력공급되는 것인 방법.
7. 제6항에 있어서, 플라즈마-불투과성 면이 접지 전극을 포함하는 것인 방법.
8. 제7항에 있어서, 텍스타일 또는 부직물의 반대측 면이 접지 전극과 접촉하여 놓이는 것인 방법.
9. 제6항에 있어서, 플라즈마-불투과성 면이 전력공급 전극을 포함하는 것인 방법.
10. 제9항에 있어서, 텍스타일 또는 부직물의 반대측 면이 전력공급 전극과 접촉하여 놓이는 것인 방법.
11. 제6항에 있어서, 무선주파수 방전이 50 KHz 내지 100 MHz의 무선주파수 에너지에 의해 유도되는 것인 방법.
12. 제1항에 있어서, 저온 플라즈마가 전력공급 전극과 접지 전극 사이에서 무선주파수 공동-음극 효과를 이용하여 소정 영역에서 증대되는 것인 방법.
13. 제12항에 있어서, 플라즈마-불투과성 면이 접지 전극을 포함하는 것인 방법.
14. 제13항에 있어서, 텍스타일 또는 부직물이 접지 전극과 접촉하여 놓이는 것인 방법.
15. 제12항에 있어서, 플라즈마-불투과성 면이 전력공급 전극을 포함하는 것인 방법.
16. 제15항에 있어서, 텍스타일 또는 부직물이 전력공급 전극과 접촉하여 놓이는 것인 방법.
17. 제12항에 있어서, 무선주파수 방전이 50 KHz 내지 100 MHz의 무선주파수 에너지에 의해 유도되는 것인 방법.
18. 제12항에 있어서, 소정 영역이 코팅된 포 또는 코팅된 부직물의 소정 면 상에 패턴이 형성되도록 이격되어 있는 것인 방법.
19. (a) 텍스타일 또는 부직물의 소정 면에 근접해 있으며 텍스타일 또는 코팅된 부직물의 소정 면을 가공하는 데 유효한, 반응성 화학종을 생성하기 위한 저온 플라즈마원;

    (b) 플라즈마 불투과성 면; 및

    (c) 텍스타일 또는 부직물의 소정 면의 반대측 면이 반응성 종에 의해 실질적으로 영향을 받지 않고 텍스타일 또는 부직물의 소정 면이 가공되도록, 텍스타일 또는 부직물의 반대측 면을 플라즈마-불투과성 면에 근접하게 유지하는 수단

    을 조합하여 포함하는, 양면 텍스타일 또는 양면 부직물의 소정 면을 그의 반대측 면에 실질적으로 영향을 주지 않으면서 선택적으로 가공하는 장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 텍스타일 또는 상기 부직물의 소정 면을 소정의 시간 동안 반응성 종에 노출시키는 수단을 추가로 포함하는 장치.
21. 제19항에 있어서, 상기 가공이 상기 텍스타일 또는 상기 부직물의 소정 면으로부터 코팅을 실질적으로 제거하는 것을 포함하는 것인 장치.
22. 제19항에 있어서, 상기 반응성 화학종이 헬륨 및 산소를 포함하는 가스 혼합 물로부터 생성되는 것인 장치.
23. 제19항에 있어서, 상기 반응성 화학종이 헬륨 및 암모니아를 포함하는 가스 혼합물로부터 생성되는 것인 장치.
24. 제19항에 있어서, 상기 저온 플라즈마원이

    (a) 제1 전극;

    (b) 제2 접지 전극; 및

    (c) 상기 제1 전극과 전기적으로 연결된 무선주파수 전원

    을 포함하는 것인 장치.
25. 제24항에 있어서, 상기 플라즈마-불투과성 면이 상기 제2 전극을 포함하는 것인 장치.
26. 제25항에 있어서, 상기 텍스타일 또는 상기 부직물의 반대측 면이 상기 제2 전극과 접촉하여 놓이는 것인 장치.
27. 제24항에 있어서, 상기 플라즈마-불투과성 면이 상기 제1 전극을 포함하는 것인 장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 텍스타일 또는 상기 부직물의 반대측 면이 상기 제1 전극과 접촉하여 놓이는 것인 장치.
29. 제24항에 있어서, 무선주파수 전원이 50 KHz 내지 100 MHz의 무선주파수 에너지를 생성하는 것인 장치.
30. 제24항에 있어서, 상기 저온 플라즈마원이 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에서 무선주파수 공동-음극 방전에 의해 소정 영역에서 증대되는 것인 장치.
31. 제30항에 있어서, 상기 플라즈마-불투과성 면이 상기 제1 전극을 포함하는 것인 장치.
32. 제31항에 있어서, 상기 텍스타일 또는 상기 부직물이 상기 제1 전극과 접촉하여 놓이는 것인 장치.
33. 제30항에 있어서, 상기 플라즈마-불투과성 면이 상기 제2 전극을 포함하는 것인 장치.
34. 제33항에 있어서, 상기 텍스타일 또는 상기 부직물이 상기 제2 전극과 접촉하여 놓이는 것인 장치.

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