KR20090124293A - Moisture permeable and water proof web using nano fiber and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기능성 웹(Web)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 친수성과 소수성을 모두 제공할 수 있는 구조를 가진 나노섬유를 이용한 투습방수성 웹과 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a functional web, and more particularly, to a moisture-permeable waterproof web using a nanofiber having a structure capable of providing both hydrophilicity and hydrophobicity, and a manufacturing method thereof.
투습방수성 소재는 안개, 비, 눈 등의 외부 수분 침투를 차단하고 땀 등의 미세 습기는 투과시키는 기능이 있어 등산복, 침낭, 모자, 장갑 등의 등산용품이나, 아웃도어 의류, 트레이닝복, 스키복, 골프웨어 등의 스포츠용품과 같이 투습방수성와 통기성이 요구되는 다양한 의류 제품에 널리 적용되고 있다.The moisture-permeable waterproof material blocks the penetration of external moisture such as fog, rain and snow, and permeates fine moisture such as sweat, and so on. Mountaineering items such as mountaineering clothes, sleeping bags, hats and gloves, outdoor clothing, training clothes and ski clothes. It is widely applied to various apparel products requiring moisture permeability and breathability, such as sports goods such as golf wear.
투습방수성 소재는 보통 필름형태와 코팅형태의 제품이 사용되고 있다. 코팅형태의 제품은 대개 우레탄계로 형성되어 범용 제품으로 사용되고, 필름형태의 제품은 무공형 또는 다공형 구조를 갖는 고성능의 고가 제품으로 사용된다. 높은 투습성이 요구되는 분야에는 다공형태의 필름이 보다 적합하나, 이러한 필름제품도 높은 기공율(porosity)과 작은 기공 크기를 구현하는 데는 어려움이 많은 것이 사실이다.Water-permeable waterproof materials are usually used in the form of films and coatings. Products in the form of coatings are usually formed of urethanes and used as general purpose products, and products in the form of films are used as high performance and expensive products having a non-porous or porous structure. Porous films are more suitable for applications requiring high moisture permeability, but it is true that such film products also have many difficulties in achieving high porosity and small pore size.
투습방수 기능의 원단은 제조기술에 따라 크게 라미네이팅 방식 제품, 건식 방식 제품 및 습식 방식 제품으로 구분된다. 라미네이팅 방식 제품은 별도로 제조된 투습방수성 필름을 원단에 접합시켜 투습방수 원단을 제조하고, 건식 및 습식 방식 제품은 원단에 투습방수 필름이 될 수지를 직접 코팅하여 투습방수 원단을 제조한 제품이다.Fabrics with moisture-permeable waterproofing are largely classified into laminating type products, dry type products and wet type products according to manufacturing technology. The laminating method product is a moisture-permeable waterproof fabric is manufactured by bonding a separately prepared moisture-permeable film to a fabric, and the dry and wet anti-corrosive products are manufactured by directly coating a resin to be a moisture-permeable film on the fabric.
투습방수성 원단의 제조와 관련하여, 대한민국 특허공개 제2000-0016623호에는 소수성 중합체를 물 또는 수용액에 대하여 습윤성을 부여하기 위해 친수성 물질로 코팅하여 물에 대한 표면장력을 낮추어 흡수력을 높이는 흡수제품에 관한 기술이 개시되어 있다.Regarding the manufacture of a moisture-permeable waterproof fabric, Korean Patent Laid-Open No. 2000-0016623 relates to an absorbent product in which a hydrophobic polymer is coated with a hydrophilic material to impart wettability to water or an aqueous solution, thereby lowering the surface tension of water to increase absorption. Techniques are disclosed.
대한민국 특허공개 제2002-0060876호에는 건식코팅으로 소수성 원단을 제조하고 다시 접착제를 사용하여 친수성 수지층을 접착하여 제조된 건식무공형 투습방수 원단이 개시되어 있다. 이 특허에서 투습방수 필름은 섬유가 아닌 수지를 코팅하여 제조한 다공성 필름막이다.Korean Patent Publication No. 2002-0060876 discloses a dry, non-porous moisture-permeable fabric manufactured by manufacturing a hydrophobic fabric by dry coating and then bonding a hydrophilic resin layer using an adhesive again. In this patent, the moisture-permeable waterproof film is a porous film membrane prepared by coating a resin, not a fiber.
대한민국 특허공개 제2006-0022406호에는 고분자 수지 용액인 방사용액에 고전압을 공급하면서 방사노즐을 통하여 컬렉터상에 전기방사하여 나노섬유 부직포를 제조함에 있어서, 방사용액에 발수-발유제를 첨가, 혼합하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 부직포 제조방법이 개시되어 있다. 이 특허에서는 방사용액으로서 발수제와 발유제를 혼합한 후 이 혼합액을 전기방사함으로써 투습성과 방수 성능이 부여된 나노섬유 부직포를 제조하는 기술을 제시하고 있다.In Korean Patent Publication No. 2006-0022406, in the manufacture of a nanofiber nonwoven fabric by electrospinning on a collector through a spinning nozzle while supplying a high voltage to a spinning solution which is a polymer resin solution, a water- and oil-repellent agent is added to and mixed with the spinning solution. Disclosed is a method of manufacturing a nanofiber nonwoven fabric, characterized in that. This patent proposes a technique for producing a nanofiber nonwoven fabric provided with moisture permeability and waterproof performance by mixing a water repellent agent and an oil repellent agent as an spinning solution and then electrospinning the mixture solution.
또한 대한민국 특허등록 제749965호에는 폴리비닐리덴 디플루오라이드(PVDF) 나노섬유에 의해 제조되어 발수성 및 투습방수성이 우수한 원단이 개시되어 있다. 이 특허의 경우 나노섬유의 투습방수성이 좋긴 하나 소수성의 PVDF 고분자 단독으로 원단이 구성되어 수분을 흡수 발산하는 능력에는 한계가 있다.In addition, the Republic of Korea Patent Registration No. 749965 discloses a fabric made of polyvinylidene difluoride (PVDF) nanofibers excellent in water repellency and moisture-permeable waterproof. In this patent, nanofiber has good moisture permeability and water resistance, but the hydrophobic PVDF polymer alone is composed of a fabric, which limits its ability to absorb and dissipate moisture.
이상에서 살펴본 바와 같이 종래의 특허들은 투습방수 원단을 단독의 섬유층으로 구성하거나 섬유형태가 아닌 필름 또는 수지를 코팅하여 형성하는 기술들을 개시하고 있다.As described above, the conventional patents disclose techniques for forming a moisture-permeable waterproof fabric as a single fiber layer or by coating a film or a resin that is not in the form of a fiber.
본 발명은 상기와 같은 종래기술들을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 친수성 고분자층과 소수성 고분자층이 나노섬유로 이루어지고, 내수압 및 투습도와 통기성의 향상을 위해 나노섬유의 직경이 최적화된 구조를 가진 투습방수성 웹 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to improve the prior art as described above, the hydrophilic polymer layer and the hydrophobic polymer layer is made of nanofibers, moisture permeability with the structure of the diameter of the nanofibers optimized to improve the water pressure and moisture permeability and breathability It is an object of the present invention to provide a waterproof web and a method of manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은 내수압 및 투습도와 통기성의 향상을 위해 나노섬유 웹의 두께, 기공 등이 최적화된 구조를 가진 투습방수성 웹 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a water-permeable waterproof web and a method of manufacturing the same having a structure in which the thickness, pores, etc. of the nanofiber web are optimized for improving water pressure, moisture permeability, and breathability.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 평균직경이 50 ~ 3,000nm인 섬유로 이루어진 적어도 한 층 이상의 친수성 고분자 섬유층; 및 상기 친수성 고분자 섬유층에 결합되고, 평균직경이 50 ~ 3,000nm인 섬유로 이루어진 적어도 한 층 이상의 소수성 고분자 섬유층;을 포함하는 투습방수성 웹을 개시한다.The present invention to achieve the above object is at least one layer of hydrophilic polymer fiber layer made of fibers having an average diameter of 50 ~ 3,000nm; And at least one hydrophobic polymer fiber layer bonded to the hydrophilic polymer fiber layer and composed of fibers having an average diameter of 50 to 3,000 nm.
상기 투습방수성 웹의 전체 두께는 3 ~ 20㎛인 것이 바람직하다.The total thickness of the moisture-permeable waterproof web is preferably 3 to 20 μm.
또한 상기 투습방수성 웹의 공극율(porosity)은 50 ~ 90%인 것이 바람직하다.In addition, the porosity (porosity) of the moisture-permeable waterproof web is preferably 50 to 90%.
상기 투습방수성 웹에는 직경 0.5 ~ 3㎛의 크기를 갖는 다수의 기공이 형성되는 것이 바람직하다.The water-permeable waterproof web is preferably formed with a plurality of pores having a size of 0.5 ~ 3㎛ diameter.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 친수성 고분자 용액(또는 소수성 고분자 용액)을 이용하여 적어도 한 층 이상의 제1 섬유층을 형성하는 단계; 및 소수성 고분자 용액(또는 친수성 고분자 용액)을 이용하여 상기 제1 섬유층에 결합되는 적어도 한 층 이상의 제2 섬유층을 형성하는 단계;를 포함하고, 섬유의 평균직경이 50 ~ 3,000nm가 되도록 상기 제1 섬유층과 제2 섬유층을 형성하는 것을 특징으로 하는 투습방수성 웹의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the invention, the step of forming at least one layer of the first fibrous layer using a hydrophilic polymer solution (or hydrophobic polymer solution); And forming at least one second fiber layer bonded to the first fiber layer by using a hydrophobic polymer solution (or a hydrophilic polymer solution), wherein the first fiber has an average diameter of 50 to 3,000 nm. Provided is a method for producing a moisture-permeable waterproof web, wherein the fiber layer and the second fiber layer are formed.
상기 제1 섬유층과 제2 섬유층은 웹의 전체 두께가 3 ~ 20㎛가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.The first fiber layer and the second fiber layer is preferably formed so that the total thickness of the web is 3 ~ 20㎛.
또한, 상기 제1 섬유층과 제2 섬유층은 직경 0.5 ~ 3㎛의 크기를 갖는 다수의 기공이 웹에 형성되도록 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the first fiber layer and the second fiber layer is preferably formed so that a plurality of pores having a size of 0.5 ~ 3㎛ diameter formed in the web.
상기 제1 섬유층과 제2 섬유층을 결합하기 위한 공정으로는 전기방사법, 초음파 본딩법, 열융착법, 압착법 및 접착제에 의한 접합법 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상이 채택될 수 있다.As a process for bonding the first fiber layer and the second fiber layer, any one or two or more selected from an electrospinning method, an ultrasonic bonding method, a thermal fusion method, a compression method, and a bonding method by an adhesive may be adopted.
본 발명에 따라 평균직경이 50 ~ 3,000nm인 나노섬유로 이루어진 친수성 고 분자 섬유층과 소수성 고분자 섬유층으로 구성된 투습방수성 웹은 의류에 적용 시, 통기성이 뛰어나 피부에서 배출되는 땀을 친수성 고분자 섬유층에서 신속히 흡수하여 모세관 현상을 통해 외부로 배출하고, 안개, 비, 눈 등의 외부 수분 침투를 소수성 고분자 섬유층에서 차단하여 피부의 쾌적함을 유지할 수 있다.According to the present invention, the moisture-permeable waterproof web composed of a hydrophilic high molecular fiber layer and a hydrophobic polymer fiber layer made of nanofibers having an average diameter of 50 to 3,000 nm has excellent breathability when applied to clothing, and quickly absorbs sweat emitted from the skin from the hydrophilic polymer fiber layer. By discharging to the outside through the capillary phenomenon, it is possible to maintain the comfort of the skin by blocking the penetration of external moisture such as fog, rain, snow in the hydrophobic polymer fiber layer.
또한 본 발명에 따른 투습방수성 웹은 친수성 고분자층과 소수성 고분자층이 모두 나노섬유층으로 구성되므로 종래의 필름이나 수지 코팅 웹에 비해 내수압과 투습도 특성을 향상시킬 수 있으며, 경량화가 가능하고 통기성이 우수한 장점이 있다.In addition, the moisture-permeable waterproof web according to the present invention has both hydrophilic polymer layer and hydrophobic polymer layer composed of nanofiber layers, so that it is possible to improve the water pressure and moisture permeability characteristics compared to the conventional film or resin coated web, and it is light in weight and has excellent breathability. There is this.
그밖에, 본 발명에 따른 투습방수성 웹은 미세입자 제어능력이 뛰어나므로 클린룸의 작업복으로 유용하게 적용될 수 있으며, 유독성 생물/화학물질로부터 인체를 보호하는 용도 등 다양한 산업 분야에 응용될 수 있다.In addition, the moisture-permeable waterproof web according to the present invention can be usefully applied as work clothes in a clean room because it has excellent microparticle control ability, and can be applied to various industrial fields such as uses for protecting the human body from toxic biological / chemical substances.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들 이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 투습방수성 웹의 구성을 도시한 단면도이다.1 to 4 are cross-sectional views showing the configuration of the water-permeable waterproof web according to the embodiments of the present invention.
도 1 내지 도 4에 나타난 바와 같이 투습방수성 웹은 적어도 한 층 이상의 친수성 고분자 섬유층(100)과 적어도 한 층 이상의 소수성 고분자 섬유층(101)이 결합된 구조를 갖는다.1 to 4, the moisture-permeable waterproof web has a structure in which at least one hydrophilic
구체적으로, 도 1에는 친수성 고분자 섬유층(100) 위에 소수성 고분자 섬유층(101)이 적층된 구조가 도시되어 있으며, 도 2에는 소수성 고분자 섬유층(101) 사이에 친수성 고분자 섬유층(100)이 적층된 구조가 도시되어 있고, 도 3에는 친수성 고분자 섬유층(100) 사이에 소수성 고분자 섬유층(101)이 적층된 구조가 도시되어 있다. 또한 도 4에는 친수성 고분자 섬유층(100)과 소수성 고분자 섬유층(101)이 번갈아 가며 적층되고, 일부에는 조성이 이질적인 친수성 고분자 섬유층(100')과 소수성 고분자 섬유층(101')이 적층된 구조가 도시되어 있다.Specifically, FIG. 1 illustrates a structure in which a hydrophobic
투습방수성 웹을 이루는 친수성 고분자 섬유층(100)과 소수성 고분자 섬유층(101)은 평균직경이 50 ~ 3,000nm인 나노섬유에 의해 구성된다. 이러한 수치범위를 갖는 나노섬유들에 의해 투습방수성 웹에는 직경 0.5 ~ 3㎛의 무수히 많은 기공들이 존재하게 된다. 따라서, 친수성 고분자 섬유층(100)과 소수성 고분자 섬유층(101)을 포함하는 투습방수성 웹은 인체에서 발생하는 직경 0.0004㎛의 수증기나 습기는 통과시키고, 자연상태에서 발생하는 직경 50 ~ 600㎛의 안개나 빗방울 등의 수분 입자는 차단하여 투습 기능과 방수 기능을 모두 제공하게 된다.The hydrophilic
투습방수 성능을 감안할 때, 친수성 고분자 섬유층(100)과 소수성 고분자 섬유층(101)에 의해 형성되는 웹의 공극율(porosity)은 50 ~ 90%인 것이 바람직하다.In view of the moisture-permeable waterproof performance, the porosity of the web formed by the hydrophilic
투습방수성 웹을 이루는 섬유의 원료가 되는 고분자 물질로는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오르 프로필렌 공중합체, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐리덴 클로라이드-아크릴로니트릴 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리우레탄, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 레이온, 폴리아마이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리비닐알콜, 폴리술폰, 폴리이서술폰 등의 천연 또는 합성 고분자 물질이 채용될 수 있다. 또한, 고분자에 카르복시기, 수산기, 하이드록시기, 아미노의 친수기 및 사슬모양 탄화수소기, 방향족탄화수소기, 할로겐화알킬기, 유기규소기, 플루오르기 등의 친수성기 및 소수성기를 부분 또는 모두 개질 반응시켜 사용할 수 있다.Polymeric materials used as the raw material of the fibers forming the moisture-permeable waterproof web include polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyacrylonitrile, polyvinylidene chloride-acrylonitrile copolymer, and polyethylene oxide. , Polyurethane, polymethylacrylate, polymethylmethacrylate, polyacrylamide, polyvinylchloride, polyvinylacetate, polyvinylpyrrolidone, polytetraethylene glycol diacrylate, polyethyleneglycol dimethacrylate, cellulose, Natural or synthetic high molecular materials such as cellulose acetate, rayon, polyamide, polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyimide, polyphenylene sulfide, polyvinyl alcohol, polysulfone and polyisulfone Can be adopted have. In addition, the polymer may be used by partially or both modifying a hydrophilic group such as a carboxyl group, a hydroxyl group, a hydroxyl group, an amino hydrophilic group and a chain hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, an halogenated alkyl group, an organosilicon group, and a fluorine group.
바람직하게, 본 발명에 있어서 '소수성'의 기준은 KS K0301 규격에서 공정수분율이 2.5% 이하인 경우로 정의되고, '친수성'은 소수성과의 공정수분율 차이가 0.5% 이상(바람직하게는 1% 이상 차이)인 경우로 정의될 수 있다.Preferably, in the present invention, the criterion of 'hydrophobicity' is defined as a case where the process water content is 2.5% or less in the KS K0301 standard, and the 'hydrophilicity' has a process water content difference of 0.5% or more (preferably 1% or more difference) with hydrophobicity. May be defined as).
친수성 고분자 섬유층(100)과 소수성 고분자 섬유층(101)의 두께는 섬유의 적층량에 의해 결정된다. 바람직하게, 웹의 전체 두께 범위는 투습방수성 웹의 투 습도와 내수압 특성을 고려하여 1 ~ 100㎛, 보다 바람직하게는 3 ~ 20㎛로 결정된다. 본 발명에서는 평균직경이 50 ~ 3,000nm인 나노섬유를 이용하여 웹을 제조함으로써 직경 0.5 ~ 3㎛의 기공 조건과 3 ~ 20㎛의 두께 범위 조건을 모두 만족시킬 수 있다.The thickness of the hydrophilic
투습방수성 웹의 특성 중 투습도는 24시간 동안 단위면적(㎡)당 통과하는 수증기양을 중량(mg)으로 표시한 것이며, 내수압은 물을 투과시키지 않고 견딜 수 있는 압력을 높이(mm)로 표시한 것이다. 일반적으로 투습도는 6,000(g/㎡) 이상이 고투습형으로 분류되고, 내수압은 저내수압형(300 ~ 800mm/H2O), 중내수압형(1,000 ~ 2,500mm/H2O), 고내수압형(5,000 ~ 30,000mm/H2O) 등으로 분류된다.The water vapor permeability among the characteristics of the water-permeable waterproof web is expressed in weight (mg) the amount of water vapor passing per unit area (m 2) for 24 hours, and the water pressure is expressed in height (mm) that can withstand water without permeating water. will be. Generally, the moisture permeability is classified into high moisture permeability of more than 6,000 (g / ㎡), and the water resistance is low water resistance type (300 ~ 800mm / H 2 O), medium water resistance type (1,000 ~ 2,500mm / H 2 O), high water resistance Molds (5,000 to 30,000 mm / H 2 O).
투습방수성 웹의 제조를 위해 친수성 고분자 섬유층(100)과 소수성 고분자 섬유층(101)을 상호 결합하는 방법으로는 바람직하게 전기방사법이 사용될 수 있으며, 그밖에 초음파 본딩법, 열융착법, 압착법, 접착제에 의한 접합법 등 다양한 방법이 채택될 수 있다.Electrospinning may be preferably used as a method of bonding the hydrophilic
이하에서는 투습방수성 웹을 이루는 친수성 고분자 섬유층(100)과 소수성 고분자 섬유층(101)의 층수 및 두께에 따른 투습도와 내수압 특성을 실시예 1 내지 8을 통해 살펴보기로 한다. 여기서, 투습도 특성은 KS K0594 규격으로 평가하였으며, 내수압 특성은 KS K0591 규격으로 평가하였다.Hereinafter, the moisture permeability and water resistance characteristics according to the number and thickness of the hydrophilic
실시예Example 1 ~ 2 1 to 2
친수성 고분자 재료인 CYTEC사의 UCECOAT AB7300을 용매에 희석하여 16%(wt/wt) 친수성 용액을 제조하였으며, 소수성 고분자 재료인 DOW CHEMICAL사의 PELLETHANE을 용매에 녹여 16%(wt/wt) 소수성 용액을 제조하였다.CYTEC's UCECOAT AB7300, a hydrophilic polymer material, was diluted in a solvent to prepare a 16% (wt / wt) hydrophilic solution, and PELLETHANE, a hydrophobic polymer material, was dissolved in a solvent to prepare a 16% (wt / wt) hydrophobic solution. .
이후 상기 친수성 용액과 소수성 용액에 55kV의 고전압을 공급하여 전기방사함으로써 친수성 고분자 섬유층(100)과 소수성 고분자 섬유층(101)을 가진 투습방수성 웹을 제조하였다.Then, by supplying a high voltage of 55kV to the hydrophilic solution and the hydrophobic solution was electrospun to prepare a moisture-permeable waterproof web having a hydrophilic
전기방사는 일정 두께의 친수성 고분자를 컬렉터(Collector) 위에 방사하여 쌓음으로써 친수성 고분자 섬유층(100)을 형성하고 그 위에 다시 일정 두께의 소수성 고분자를 방사하여 쌓음으로써 소수성 고분자 섬유층(101)을 형성하였으며, 이때 고분자 섬유층과 소수성 고분자 섬유층(101)의 두께 합은 20㎛가 되도록 하였다.Electrospinning formed a hydrophilic
모든 전기방사 공정을 완료한 후에는 제조된 투습방수성 웹을 50℃ 온도에서 건조하였다.After all electrospinning processes were completed, the prepared moisture-permeable waterproof web was dried at a temperature of 50 ° C.
실시예Example 3 ~ 4 3 to 4
친수성 고분자 재료인 CYTEC사의 UCECOAT AB7300을 용매에 희석하여 16%(wt/wt) 친수성 용액을 제조하였으며, 소수성 고분자 재료인 ARKEMA사의 KYNAR761을 용매에 녹여 16%(wt/wt) 소수성 용액을 제조하였고, 그밖의 제조 공정조건은 실시예 1 및 2와 동일하게 하였다.A 16% (wt / wt) hydrophilic solution was prepared by diluting CYTEC's UCECOAT AB7300 hydrophilic polymer material in a solvent, and a 16% (wt / wt) hydrophobic solution was prepared by dissolving ARKEMA's KYNAR761 in a solvent. Other manufacturing process conditions were the same as in Examples 1 and 2.
실시예Example 5 ~ 8 5 to 8
친수성 고분자 재료로는 CYTEC사의 UCECOAT AB7300을 용매에 희석하여 16%(wt/wt) 용액을 제조하였으며, 소수성 고분자로는 DOW CHEMICAL사의 PELLETHANE 을 용매에 녹여 16% (wt/wt) 용액을 제조하였다. 섬유층의 반복 횟수와 층의 두께를 제외한 공정조건은 실시예 1 및 2와 동일하게 하였다.As a hydrophilic polymer material, CYTEC's UCECOAT AB7300 was diluted in a solvent to prepare a 16% (wt / wt) solution, and as a hydrophobic polymer, DOW CHEMICAL's PELLETHANE was dissolved in a solvent to prepare a 16% (wt / wt) solution. Process conditions except the number of repetitions of the fiber layer and the thickness of the layer were the same as in Examples 1 and 2.
평가결과를 정리한 위의 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 8의 투습방수성 웹은 투습도가 15,000g/㎡/day를 모두 상회하여 고투습형의 특성을 나타내고, 내수압이 6,000㎜H2O를 모두 상회하여 고내수압형의 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, which summarizes the evaluation results, the moisture-permeable waterproof webs of Examples 1 to 8 exhibit high moisture-permeability characteristics with a moisture permeability of more than 15,000 g / m 2 / day and a water pressure of 6,000 mmH 2 O. It can be confirmed that the characteristics of the high pressure resistance type exceed all of them.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전기방사법을 이용하여 투습방수성 웹을 제조하는 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a moisture-permeable waterproof web using an electrospinning method according to a preferred embodiment of the present invention will be described.
전기방사법을 수행하기 위한 장치로는 고분자 용액을 공급하는 용액 펌프와, 단수 또는 다수의 방사노즐을 구비한 방사부와, 상기 고분자 용액을 전기방사하기 위한 고전압을 공급하는 고전압발생부와, 전기방사되는 나노섬유를 포집하는 컬렉터를 포함하는 공지의 전기방사장치가 사용될 수 있다. 전기방사장치에 대해서는 본 출원인이 기출원하여 특허받은 대한민국 특허등록 제436602호, 제458946호 등에 개시되어 있으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.Apparatus for performing the electrospinning method includes a solution pump for supplying a polymer solution, a spinning unit having a single or multiple spinning nozzles, a high voltage generator for supplying a high voltage for electrospinning the polymer solution, electrospinning Known electrospinning apparatus including a collector for collecting nanofibers can be used. The electrospinning apparatus is disclosed in Korean Patent Registration Nos. 436602 and 458946, which are filed by the present applicant, and the detailed description thereof will be omitted.
먼저, 용액 펌프를 이용해 친수성 고분자 용액을 방사노즐로 공급하면서 상기 방사노즐과 컬렉터에 고전압을 가하여 전기방사를 수행하게 되면 컬렉터 상에 나노섬유가 집적되어 친수성 고분자 섬유층(100)에 해당하는 제1 섬유층이 형성된다.First, when the electrospinning is performed by applying a high voltage to the spinning nozzle and the collector while supplying a hydrophilic polymer solution to the spinning nozzle using a solution pump, the first fiber layer corresponding to the hydrophilic
제1 섬유층을 형성한 후, 제1 섬유층의 용매가 완전히 건조되기 전에 용액 펌프를 이용해 소수성 고분자 용액을 공급하면서 전기방사하여 제1 섬유층 위에 소수성 고분자 섬유층(101)에 해당하는 제2 섬유층을 형성하게 되면 친수성과 소수성의 섬유층들이 적층된 투습방수성 웹이 제조된다. 여기서, 제1 섬유층의 용매가 완전히 건조되기 전에 제2 섬유층을 형성하게 되면 제1 섬유층과 제2 섬유층의 용매가 동시에 증발하면서 친수성 고분자와 소수성 고분자 섬유 간에 접합작용이 진행되어 실질적으로 일체형 웹을 이루게 되므로 별도의 접합공정이 요구되지 않는다.After forming the first fibrous layer, before the solvent of the first fibrous layer is completely dried, it is electrospun while supplying a hydrophobic polymer solution using a solution pump to form a second fibrous layer corresponding to the hydrophobic
위와 같은 전기방사법을 수행함에 있어서 방사노즐은 친수성 고분자 섬유층(100)을 이루는 나노섬유의 평균직경이 50 ~ 3,000nm가 되도록 용액을 토출할 수 있는 규격을 갖는 것이 바람직하다. 또한 방사노즐의 토출량이나 컬렉터의 이송속도는 제1 섬유층과 제2 섬유층의 두께의 합이 3 ~ 20㎛가 되도록 설정되는 것이 바람직하다.In performing the electrospinning method as described above, the spinning nozzle preferably has a specification capable of discharging the solution such that the average diameter of the nanofibers forming the hydrophilic
상기 제1 섬유층과 제2 섬유층은 요구되는 섬유층수에 따라 반복적으로 형성될 수 있다.The first fibrous layer and the second fibrous layer may be repeatedly formed according to the required number of fibrous layers.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings, which are attached to this specification, illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention includes matters described in such drawings. It should not be construed as limited to.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 친수성 고분자 섬유층 위에 소수성 고분자 섬유층이 적층된 구조를 가진 투습방수성 웹의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a moisture-permeable waterproof web having a structure in which a hydrophobic polymer fiber layer is stacked on a hydrophilic polymer fiber layer according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 소수성 고분자 섬유층 사이에 친수성 고분자 섬유층이 적층된 구조를 가진 투습방수성 웹의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a moisture-permeable waterproof web having a structure in which a hydrophilic polymer fiber layer is stacked between hydrophobic polymer fiber layers according to another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 친수성 고분자 섬유층 사이에 소수성 고분자 섬유층이 적층된 구조를 가진 투습방수성 웹의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a moisture-permeable waterproof web having a structure in which a hydrophobic polymer fiber layer is stacked between hydrophilic polymer fiber layers according to another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 친수성 고분자 섬유층과 소수성 고분자 섬유층이 번갈아 가며 적층된 구조를 가진 투습방수성 웹의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a moisture-permeable waterproof web having a structure in which a hydrophilic polymer fiber layer and a hydrophobic polymer fiber layer are alternately stacked according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명><Description of Major Reference Marks in Drawings>
100,100': 친수성 고분자 섬유층 101,101': 소수성 고분자 섬유층100,100 ': hydrophilic polymer fiber layer 101,101': hydrophobic polymer fiber layer
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