KR20100027339A - 심실링 테이프 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 심실링 테이프 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 심실링 테이프는 종이와 같은 고정층 위에 투습방수 성질을 가지는 나노섬유층이 형성되고, 나노섬유층 위에 접착층이 형성되어 있다. 투습방수 성질을 가지는 나노섬유층과 접착층은 전기방사에 의하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 심실링 테이프는 투습방수 성질을 가지므로 아웃도어 의복에 적용 시 의복 전체가 뛰어난 투습방수 기능을 보이고, 봉제선 부분의 촉감이 부드러운 효과를 가진다.
심실링 테이프. 전기방사, 나노섬유, 투습방수

Description

심실링 테이프 및 그의 제조방법{seam sealing tape and manufacturing method thereof}
본 발명은 나노섬유층과 접착층을 포함하는 심실링 테이프과 그의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 고정층, 고정층 위에 형성된 나노섬유층 및 나노섬유층 위에 형성된 접착층을 포함하는 심실링 테이프와 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 투습방수 기능을 하는 아웃도어 의류에 관심이 많아지고 있다. 투습방수 기능이란, 수증기 형태의 물은 통과시키고 액체 상태의 물은 투과시키지 않는 기능을 말한다. 투습방수 기능이 의복에 적용되면, 신체활동으로 발생된 수증기 형태의 땀은 외부로 배출되고 빗물과 같은 물방울 형태의 물은 의복 내부로 침투하지 못하는 효과를 보인다. 이러한 투습방수 기능은 주로 등산복이나 스키복과 같이 야외활동 시에 착용하는 의복에 특별히 요구된다.
투습방수 성질은 다음의 원리로 설명될 수 있다. 물은 기체 상태에서 분자 간 수소결합을 통하여 수증기를 형성하고, 수증기의 직경은 일반적으로 수십에서 수백 나노미터이다. 반면 액체상태의 물은 기체상태보다 많은 양의 분자가 수소결 합으로 결합되어 있으므로 직경이 수백 미크론에 이르는 물방울 형태로 존재한다. 따라서 원단의 표면에 형성된 층이, 수증기는 통과시키고 물방울을 통과시키지 못할 정도의 크기로 형성된 기공을 포함하고 있으면 투습방수 성질을 가지는 것이다.
심실링 테이프는 방수 의류나 텐트의 봉제 처리된 부분에 접착시켜 외부에서 물이 침투하는 것을 방지하기 위하여 사용되는 테이프이다. 방수 의류 등의 봉제선 부분에 심실링 테이프를 접착하면 등산, 스키와 같은 야외 활동 시 외부에서 빗물이 봉제선의 구멍을 통하여 침투하는 것을 방지할 수 있다.
방수용 심실링 테이프는 방수기능을 가지고 있어 외부에서 의복의 내부로 물이 침투하는 것을 방지하지만, 신체에서 방출된 땀 등을 외부로 방출할 수 있는 기능은 가지고 있지 아니하다. 따라서 투습방수 기능을 하는 아웃도어에 적용될 경우 아웃도어의 투습방수 기능을 감소시키는 문제점을 가지고 있다.
한국등록특허 제0748254호는 투습방수 기능을 가지는 필름층과 접착층으로 이루어진 심실링 테이프에 대하여 개시하고 있다. 도 1은 상기 선행문헌의 심실링 테이프의 단면을 도시한 것이다. 도면을 참조하면, 심실링 테이프는 폴리우레탄의 필름층(101) 위에 접착층(102)이 형성되어 있는데, 접착층(102)은 접착성 폴리머(102a) 부분과 친수성 폴리머(102b) 부분으로 이루어진다. 그러나 이 문헌에 개시된 심실링 테이프의 접착층(102)은 투습기능이 없는 접착층 폴리머(102a)와 투습기능을 하는 친수성 폴리머(102b)로 함께 이루어져 있으므로 심실링 테이프의 전체적인 투습기능을 약화시키는 문제점을 가지고 있다. 또한 폴리우레탄의 필름층(101)과 접착층(102)의 두께를 얇게 제조하는 것이 어렵고, 접착층(102)의 형성 을 균일하게 유지하는 것이 어려우므로 심실링 테이프가 접착된 부분에서 의복의 촉감이 현저히 나빠지는 문제점을 가지고 있다.
일반적으로 아웃도어 의류는 의류의 특성 상 전제 원단의 약 30% 이상의 부분에 심실링 테이프를 접착하여야 한다. 따라서 심실링 테이프의 투습방수 성질과 촉감은 의복의 전체적인 기능과 품질에 큰 영향을 미치는 인자가 된다.
본 발명의 목적은 투습방수 기능이 뛰어나고, 의복의 봉제선 부분과 결합력이 높으며, 의복에 적용 시 봉제선 부분의 촉감을 부드럽게 만들 수 있는 심실링 테이프와 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 본 발명의 심실링 테이프는, 나노섬유층 및 나노섬유층의 일면에 형성된 접착층을 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시형태에 따르면, 본 발명의 심실링 테이프는, 나노섬유층이 투습방수 성질을 가진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 본 발명의 심실링 테이프는, 접착층이 전기방사에 의하여 형성된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 본 발명의 심실링 테이프는, 접착층이 형성된 나노섬유층의 타면에 형성된 고정층을 더 포함한다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 본 발명의 심실링 테이프의 제조방법은, 고정층의 일면에 전기방사로 나노섬유층을 형성하는 단계 및 나노섬유층 위에 전기방사로 접착층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 심실링 테이프는 투습방수 기능을 가지는 나노섬유층을 포함하고 전기방사에 의하여 접착층이 형성되므로, 종래 기술의 심실링 테이프보다 투 습방수 기능이 우수하고 봉제선 부분의 촉감이 부드럽다. 또한 본 발명에 따른 심실링 테이프의 제조방법은 나노섬유층과 접착층의 형성이 모두 전기방사에 의하여 이루어질 수 있으므로, 통일된 공정에서 각 층의 물성 제어가 자유로운 유리한 효과를 가진다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면을 참조하고 실시 예를 이용하여 상세하게 설명된다. 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
나노섬유란 일반적으로 평균직경이 50 내지 1000㎚ 이하인 섬유를 의미하며, 전기방사장치를 이용하여 제조가 가능하다.
전기방사장치는 전원공급장치, 방사노즐 및 컬렉터 등을 포함한다. 전원공급장치는 노즐과 컬렉터 사이에 고전압의 전계를 형성시킨다. 방사노즐은 방사공간 쪽으로 방사용액을 공급한다. 컬렉터는 전기방사된 나노섬유를 집속한다. 전기방사장치의 방사공간에서 형성된 필라멘트는 방사조건에 따라 다양한 평균직경을 가질 수 있으며, 50 내지 1000㎚의 평균직경을 가지는 나노섬유일 수 있다.
본 발명의 심실링 테이프는 고정층, 나노섬유층 및 접착층을 포함한다. 고정층은 심실링 테이프를 사용하기 전에 권취하여 보관하기 위한 수단으로 적당한 두께를 가지는 종이 또는 수지로 이루어진 시트(sheet)일 수 있다. 본 발명의 나노섬유층은 투습방수 기능을 가지고 이를 위하여 전기방사 후 부분 용융공정을 거칠 수 있다. 접착층은 전기방사를 통하여 형성될 수 있고, 열에 의하여 용융되어 나노섬 유층을 의복의 봉제선 부분에 결합시킨다. 아래에서 도면을 이용하여 본 발명의 심실링 테이프와 그 제조방법에 대하여 보다 자세히 설명한다.
도 2의 (a)는 본 발명에 따른 심실링 테이프의 단면을 도시한 것이다. 도 2의 (a)를 참조하면, 심실링 테이프는 고정층(201), 고정층(201) 위에 형성된 나노섬유층(202) 및 나노섬유층(202) 위에 형성된 접착층(203)을 포함한다.
고정층(201)은 종이나 수지로 이루어진 시트, 또는 종이 위에 수지가 코팅되어 이루어질 것일 수 있다. 고정층(201)은 얇은 두께의 나노섬유층(202)이 보관 시에 변형되는 것을 방지하고, 의복의 봉제선 부분에 심실링 테이프를 접착할 때 접착 부위에 심실링 테이프를 고정시키는 것을 쉽게 하는 기능을 한다.
나노섬유층(202)은 투습방수 성질을 가질 수 있고, 전기방사에 의하여 제조가 가능하다. 고정층(201)과 나노섬유층(202)간의 결합은, 앞서 설명한 고정층(201)의 기능은 유지하되 심실링 테이프의 접착 후에는 고정층(201)이 나노섬유층(202)과 잘 분리될 수 있을 정도의 적절한 강도로 이루어져야 한다. 나노섬유는 50 내지 1000㎚의 평균직경을 가지는 섬유이므로 그 두께를 조절하면 기공의 크기를 제어할 수 있다. 나노섬유층에 투습방수 성질을 가지기에 적절한 크기로, 즉 직경이 수증기 보다는 크고 액체상태의 물방울보다는 작게 기공을 형성하면 나노섬유층이 투습방수 성질을 가진다. 나노섬유층은 폴리우레탄(polyurethane), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride) 등의 고분자 수지로 이루어질 수 있다. 또한 나노섬유층은 녹는 온도를 달리하는 2 가지 이상의 고분자로 이루어지고, 그 중 하나 이상의 고분자로 이루어진 나노섬유를 용융시켜 기공의 크기를 조절하 는 것도 가능하다.
나노섬유층(202) 위에 형성된 접착층(203)은 전기방사에 의하여 형성될 수 있다. 접착층은 나노섬유층과 의복의 소재에 따라 다양한 재료로 이루어질 수 있다. 심실링 테이프의 접착은 열풍을 이용하거나 가열 로울러(heat roller)를 이용하여 이루어지므로 접착층의 재료는 나노섬유층과 의복의 소재보다는 낮은 온도에서 용융이 가능한 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 심실링 테이프의 투습방수 성질을 유지하기 위하여 접착층은 나노섬유층에 부분적으로 형성되어야 한다. 접착층의 부분적 형성에 대하여 도면을 이용하여 아래에서 설명한다.
도 2의 (b)는 나노섬유층 위에 형성된 접착층을 개념적으로 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 나노섬유층(202) 위에 접착층이 불규칙하게 형성된 섬유(203a)의 형태로 형성되어 있다. 실제로는 나노섬유층(202)도 섬유의 형태로 이루어져 있으나, 도 2의 (b)는 접착층의 형성 구조를 설명하기 위한 도면이므로 나노섬유층(202)은 매끈한 표면으로 도시하였다.
접착층은 전기방사를 이용하여 형성할 수 있다. 접착층을 이루는 섬유의 평균 직경과 길이는 전기방사가 가능한 모든 조건에서 형성될 수 있는 다양한 범위에 있을 수 있으며, 전기방사로 형성된 섬유는 나노섬유일 수 있다. 접착층의 섬유들은 불규칙한 형상으로 나노섬유층 위에 형성된다. 접착층으로 기능하기 위하여 중요한 인자는 나노섬유층 위에 접착층이 형성된 부분들 간의 평균거리이다. 이러한 평균거리는 나노섬유층에 접착층이 얼마나 균일하게 도포되어 있는가를 의미하는 인자로서, 평균거리가 짧을수록 나노섬유층과 의복의 봉제선 부분의 결합이 균일하 게 이루어질 수 있다. 이러한 결합의 균일도는 심실링 테이프의 전체적인 물성과 관계된다. 균일도가 증가하면 나노섬유층과 봉제선 부분의 전체적인 결합력이 증가하고 심실링 테이프가 접착된 부분의 촉감이 우수하다. 나노섬유층의 단위 면적당 도포되는 접착재료의 평균 면적도 중요하다. 이러한 평균 면적은 앞서 언급한 접착층의 균일도와 섬유의 평균직경에 각각 비례하는 인자로서, 나노섬유층과 봉제선 부분의 결합력 및 심실링 테이프로 실링된 부분의 투습도와 관련된다. 또한 접착층의 두께 또한 중요한데, 이는 접착층 섬유들의 평균직경과 관련될 수 있으며 두께가 얇을수록 의복으로 제작 시 촉감이 우수하다. 이러한 인자들은 방사용액의 선택, 전기방사 공간의 설계, 방사공간에 형성되는 전계의 세기 및 방사 시간 등과 같은 다양한 공정변수를 이용하여 조절이 가능하다.
도 3은 본 발명의 심실링 테이프의 제조과정을 나타내는 순서도이다. 도면을 참조하면, 먼저 고정층을 포함하는 기재를 전기방사장치에 공급한다(S11). 이어서, 전기방사를 이용하여 공급된 기재의 고정층 위에 나노섬유층을 형성한다(S12). 이어서, 전기방사를 이용하여 나노섬유층 위에 접착층을 형성한다(S13). 마지막으로 나노섬유층과 접착층이 형성된 기재를 권취한다(S14). 이 때, 전기방사로 나노섬유층을 형성하는 단계(S12)와 전기방사로 접착층(S13)을 형성하는 단계는 단속적으로 또는 연속적으로 진행하는 것이 모두 가능하다. 아래에서 전기방사장치를 포함하는 제조장치의 도면을 이용하여 본 발명의 심실링 테이프의 제조방법에 대하여 좀 더 자세히 설명한다.
도 4는 전기방사 장치를 이용하여 심실링 테이프를 제조하는 장치와 방법을 도시한 것이다. 도면을 참조하면, 제 2전기방사장치(301b)의 일측에 제 1전기방사장치(301a)가 설치되고, 제 2전기방사장치(301b)의 다른 일측에 권취장치(310)가 설치된다. 제 1전기방사장치(301a)와 제 2전기방사장치(301b)는 제 1방사노즐(303a)과 제 2방사노즐(303b), 제 1컬렉터(304a)와 제 2컬렉터(304b) 및 제 1이송로울러(305a)와 제 2이송로울러(305b)를 포함하고, 각각의 전기방사장치들(301a, 301b)의 방사노즐들(303a, 303b)과 컬렉터들(304a, 304b) 사이에는 제 1방사공간(306a)과 제 2방사공간(306b)이 형성되어 있다. 심실링 테이프의 제조를 위하여, 먼저 고정층을 포함하는 기재(307)가 제 1전기방사장치의 제 1이송로울러(305a)를 따라 제 1전기방사장치의 방사공간(306a)으로 공급된다. 제 1전기방사장치의 방사공간(306a)에서는 기재(307) 위에 나노섬유층(308) 형성을 위한 전기방사가 이루어진다. 제 1방사공간(306a)을 통과한 기재(307)의 일면에는 나노섬유층(308)이 형성되고, 나노섬유층(308)이 형성된 기재(307)는 연속적으로 제 2방사공간(306b)으로 공급된다. 제 2방사공간(306b)에서는 접착층(309) 형성을 위한 전기방사가 이루어지고, 제 2방사공간(306b)을 통과하여 최종적으로 완성된 심실링 테이프는 권치장치(310)에서 권취된 테이프 형태로 감긴다.
도 3에서는 제 1전기방사장치와 제 2전기방사장치가 연속적으로 설치되고 각각의 전기방사장치에서의 전기방사가 시간적·공간적으로 연결되어 진행되는 것으로 도시하였지만, 제 1전기방사장치와 제 2전기방사장치를 시간적·공간적으로 분리시켜 전기방사를 진행하는 것도 가능하다. 이 경우 제 1전기방사장치를 통하여 고정층 위에 형성된 나노섬유층을 포함하는 기재를 권취하였다가, 다시 제 2전기방 사장치로 공급하여 나노섬유층 위에 접착층을 형성하는 것도 가능하다. 또한 제 1전기방사장치와 제 2전기방사장치의 구분없이 하나의 전기방사장치를 이용하고, 나노섬유층 형성용 방사노즐과 접착층 형성용 방사노즐의 위치를 다르게 배열하여 나노섬유층과 접착층을 형성하는 것도 가능하다.
본 발명의 심실링 테이프는 다양한 방법으로 의복의 봉제선 부분에 접착될 수 있다. 한 가지 방법은 심실링 테이프를 적당한 크기로 절단하여 의복의 봉제선 부위에 밀착시키고 열풍으로 접착시키는 것이다. 열풍의 온도는 나노섬유층과 의복의 소재는 변형시키지 않으면서 실질적으로 접착층만을 용융시킬 수 있는 범위에서 선택될 수 있다. 다만 열풍에 심실링 테이프를 노출시키는 시간을 조절하는 것으로도 동일한 효과를 얻을 수도 있다. 또한 나노섬유층의 일면에 결합한 고정층은 열풍에 의하여 심실링 테이프의 밀착된 위치가 흔들리거나 나노섬유층이 구겨지는 것을 방지할 수 있도록 적당한 두께를 가지는 것이 바람직하다. 의복의 봉제선 부분에 심실링 테이프를 접착시키는 또 다른 방법은 가열로울러를 이용하는 것이다. 이 경우에도 가열로울러의 가열 온도 또는 심실링 테이프와 의복의 봉제선 부분이 가열로울러를 통과하는 시간을 조절하여 나노섬유층과 의복의 소재는 변형시키지 않으면서 실질적으로 접착층만을 용융시킬 수 있다. 이와 같이, 열풍을 이용한 방법 또는 가열로울러를 이용한 방법으로 심실링 테이프의 나노섬유층을 의복의 봉제선 부분에 접착시킨 후 나노섬유층에서 고정층을 제거함으로서, 의복의 봉제선 부분에 투습방수 성질을 가지는 나노섬유층을 접착하는 심실링을 완료할 수 있다.
위에서 본 발명은 실시 예를 사용하여 상세하게 설명이 되었다. 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예로부터 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 다양한 변형 또는 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 이러한 변형 또는 수정 발명에 의하여 제한되지 않는다.
도 1은 종래 기술에 따른 심실링 테이프의 단면을 도시한 것이다.
도 2의 (a)는 본 발명에 따른 심실링 테이프의 단면을 도시한 것이다.
도 2의 (b)는 본 발명에 따른 심실링 테이프의 나노섬유층 위에 형성된 접착층의 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 심실링 테이프를 제조하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 심실링 테이프의 제조장치와 제조방법을 도시한 것이다.

Claims (5)

  1. 나노섬유층; 및
    상기 나노섬유층의 일면에 형성된 접착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 심실링 테이프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착층은 전기방사에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 심실링 테이프.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 나노섬유층은 투습방수 성질을 가진 것을 특징으로 하는 심실링 테이프.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착층이 형성된 나노섬유층의 타면에 형성된 고정층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심실링 테이프.
  5. 고정층의 일면에 전기방사로 나노섬유층을 형성하는 단계; 및
    상기 나노섬유층 위에 전기방사로 접착층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심실링 테이프의 제조방법.
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