KR20150143454A - 고밀도 유체를 사용한 지속가능한 발수제의 적용 및 활성화 - Google Patents

고밀도 유체를 사용한 지속가능한 발수제의 적용 및 활성화 Download PDF

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Abstract

고밀도 유체를 이용한 가압된 시스템은 지속가능한 발수제를 적용하고 및/또는 활성화할 수 있다. 옷(clothing)의 물품의 섬유에 결합된 지속가능한 발수제는, 가압된 고밀도 유체 세정 공정을 통해 오염물질을 첫 번째로 제거하고, 그 후에 상기 고밀도 유체와 이의 기체의 린스 주기와 상기 물품의 상호작용을 통해 상기 지속가능한 발수제 내로 에너지를 전가함으로써 활성화될 수 있다.

Description

고밀도 유체를 사용한 지속가능한 발수제의 적용 및 활성{APPLICATION AND ACTIVIATION OF DURABLE WATER REPELLANT USING A DENSIFIED FLUID}
관련된 적용
본 출원은, 만약 본원을 제시된 경우에 모든 목적을 위한 이들의 전체에서 참고문헌에 의해 둘 다 본원에 의해 포함되는, 2013년 2월 28일에 출원된 미국 가출원 특허 출원 61/770,964 및 2014년 2월 27일에 출원된 미국 비-가출원 특허 출원 14/192,545에 대한 우선권의 이익에 관한 것이고 이를 청구한다.
본 발명의 배경
본 발명의 분야
본 발명의 실시형태는, 일반적으로 지속가능한 발수제(durable water repellant) 및 보다 특히 고밀도 이산화탄소(densified carbon dioxide)를 이용하여 지속가능한 발수제의 적용 및/또는 활성화에 관한 것이다.
관련있는 배경
지속가능한 발수제(Durable Water Repellent, DWR)는, 이들이 내수성(water-resistant)(또는 소수성)으로 만들기 위해 섬유에 첨가된 코팅이다. 상기 소수성 효과는 수용액에서 집합하고 물 분자를 제외하도록 무극성 물질의 관찰된 경향이다. 비극성 물질은, 전자의 대칭 배열로 인하여 이원자 분자의 두 개의 원자 사이의 전자의 동일한 분할(equal sharing)을 보유한다. 문자 그대로 "물-두려움(water-fearing)"을 의미하는, 명칭 소수성은, 물 및 비극성 물질 사이의 분리 및 명백한 반발을 칭한다. 소수성 효과는, 이의 두 가지 구성 요소 내로 오일 및 물의 혼합물의 분리, 및 왁스로 만든 잎과 같은 비극성 표면에서 물의 비딩(beading)을 설명한다.
소수성 상호작용은, 비극성 용질(nonpolar solute)에 의해 액체수의 분자들 사이의 매우 동적인 수소 결합의 분열로부터 유래하는 주로 엔트로픽 효과이다. 큰 분자의 유사한 비극성 영역 또는 탄화수소 사슬은 물과 수소 결합을 형성할 수 없고, 이에 따라 물 내로 이러한 비-수소 결합 표면의 도입은, 물 분자들 사이의 수소 결합 네트워크(hydrogen bonding network)의 분열을 야기한다. DWR에서, 상기 수소 결합은, 물 분자의 수소 결합된 3D 네트워크의 분열을 최소화하기 위한 표면과 관계가 없이 새로 적응하고, 따라서 비극성 표면 주위의 물 "케이지(cage)"를 형성한다. "케이지(cage)"[또는 용매화 셀(solvation shell)]을 형성하는 물 분자는 제한된 유동성을 가진다. 이러한 분자와 함께 종합함으로써, 비극성 분자는 물에 대해 노출된 표면적을 감소시키고, 이들의 지장을 주는 효과를 최소화한다. 따라서, 물 응집력은 향상된다.
소수성 효과는 또한, 물 및 비극성 용매 사이의 비극성 분자의 분배 계수를 측정함으로써 또한 수량화될 수 있다. 분배 계수는, 엔탈피 및 엔트로픽 성분(entropic component)을 포함하는 자유 에너지 전이(free energy transfer)에 대해 변형될 수 있다. 엔탈피가 열역학적 시스템의 전체 에너지의 측정인 반면에, 엔트로피는 시스템이 배열될 수도 있는 방식의 수 또는 무질서의 측정임을 상기한다. 상기 소수성 효과는, 비-극성 용질의 용매화 셀에서 물 분자의 감소된 유동성으로 인하여 실온에서 엔트로피-유도된 것이다. 그러나, 전이 에너지의 엔탈피 구성요소는, 명백하게 물 분자의 감소된 이동성으로 인하여, 용매화 셀에서 물-물 수소 결합의 증강이 있음을 의미하는 유리한 것이다(the enthalpic component of transfer energy is favorable, meaning there is a strengthening of water-water hydrogen bonds in the solvation shell, apparently due to the reduced mobility of water molecules). 용매화 셀은, 용매(solvent)로서 작용하고 용질 종(solute species)을 둘러싸는 어떠한 화학 종의 셀이다. 상기 용매가 물인 경우에, 이는 종종 수화 셀(hydration shell) 또는 수화 범위(hydration sphere)로서 나타낸 것이다. 보다 높은 온도에서, 물 분자가 보다 이동하게 되고, 이러한 에너지 증가는 감소하지만, 엔트로피 성분은 그렇지 않다(when water molecules became more mobile, this energy gain decreases, but so does the entropic component). 이러한 엔트로피-엔탈피 보상의 결과로서, 상기 소수성 효과(자유 에너지의 이동에 의해 측정됨)는 힘이 없이 온도-의존적이지만, 보다 낮은 온도에서 보다 작아진다.
역사상으로, 긴 퍼플루오로알킬 사슬을 함유하는 DWR은, 옷감 적용(textile applications)을 위한 선택의 화학적 성질을 가진다. 과불소화 화학약품은, DWR 마감(DWR finish)으로서 사용된 아크릴 또는 우레탄 중합체 내로 퍼플루오로알킬 사슬을 함유하는 원재료를 포함하는데 사용된다. DWR 마감의 유일한 물 및 오일 반발성 특성(repellency properties)은, 아크릴 또는 우레탄 중합체 백본에 부착된 퍼플루오로알킬 사슬로부터 유도된 것이다. DWR의 대부분 공장-적용된 처리는 따라서 불소중합체 기반이다. 불소중합체는, 다수의 강한 탄소-플루오린 결합과 플루오로카본-기반된 중합체이다. 불소중합체는 이들이 탄화수소로서 반데르발스 힘에 민감하지 않는 것인, 플루오로카본의 성질을 공유한다. 이러한 것은 이들의 비-고착 및 마찰을 감소시키는 성질(friction reducing properties)에 기여한다. 또한, 이들은 화합물에 추가된 다수 탄소-불소 결합 안정성으로 인한 안정적이다. 불소중합체는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지로서 기계적으로 특징지어질 수도 있다. 불소중합체는 동종 중합체 또는 공중합체일 수 있고, 용매, 산 및 염기에 대해 높은 저항에 의해 특징지어진다. 본 발명은 불소중합체의 사용에 대해 일반적이고 보다 특이적으로 DWR 처리에 대하여 기재되어 있으면서, 본 분야의 타당한 기술 중의 하나는, 하기에 기재된 획기적인 기술 및 관련된 장치가 퍼플루오로옥탄 술포네이트(PFOS) 및 퍼플루오로옥탄 산(PFOA)을 포함하는 플루오르 화학물질의 다른 유형에 동일하게 해당되는 것으로 인식될 것이다. 게다가, 본 발명은, 짧은 사슬 플루오르화된 DWR 화학에 대해 동일하게 적용된다.
규소는 발수제와 종종 연관된 다른 화학 구조이다. 규소 발수제 또는 방수제(waterproofing agents)는 일반적으로 두 가지 형태에 관여한 것이다. 탄성 중합체 폴리디메틸실록산(Elastomeric polydimethylsiloxanes)은, 유연한, 보호막을 형성하기 위해 보호하고, 기질에 부착하는 탄성중합체 코팅(elastomeric coatings)을 형성한다. 스며드는 발수제 화학물질(Penetrating water-repellent chemicals)은, 교차결합할 수 있는 곁사슬과 반응성 실란 및 실록산 수지를 형성한다. 이러한 물질은, 이들이 화학적으로 결합하는 기질 내로 깊게 침투할 수 있는, 보다 작은 분자 구조를 가진다.
규소는, 이들이 기질의 기공 내로 쉽게 확산되고 담가질 수 있는, 낮은 표면 장력을 가진다. 이들의 매우 유연하고 이동하는 실록산 백본은, 물-방수 메틸 기(water-repelling methyl groups)가 플루오린 기반 화합물과 유사한 방수(waterproof) "우산(umbrella)"을 형성하는 이들 자신을 표면으로 향하게 하도록 할 수 있다. DWR과 같은 발수제는, 섬유의 외부층이 물과 포화되는 것을 예방하도록, 방수의 통기성이 있는 섬유와 함께 일반적으로 사용된다. "습윤(wetting out)"으로 불리는, 이러한 포화는 물에 침수되고, 의복의 통기성을 감소시킬 수 있다(통기성 막을 통한 수분의 이동). DWR 없이, 방수 자켓의 외부가 물을 머금게 될 것이고, 착용한 사람의 몸에 달라붙고, 축축한 섬유의 늘어짐(damp fabric sagging)으로 무거워진다. 게다가, DWR이 표면을 "코팅"시키지 않지만, 온전한 섬유 사이의 공간을 그대로 두는 옷감 섬유에 결합하기 때문에, DWR은 통기성을 저해하지 않는다(DWR does not inhibit breathability since DWR does not "coat" the surface, but rather bonds to the textile fibers leaving the space between the fibers intact).
DWR 처리의 공장 적용을 위한 사전의 방법은, 분무(spraying) 또는 담금(dipping)에 의해 직물의 표면으로 화학물질의 용액을 적용하는 것을 포함한다. 보다 최근에, 상기 화학물질은, 화학적 증기 증착(CVD) 기계를 사용한 기체 상(vapor phase)에 적용된다. 최근의 진전은, 적용 공정으로부터, 미국 환경보건국에 의한 인간 건강에 대한 잠재적인 위험을 고려하여, 퍼-플루오르화된 산(per-fluorinated acids)을 제거한 것이다.
지속가능한 발수제(DWR) 코팅은 많은 시장 어디에나 있다; 예를 들어, 야외 의류, 기어, 텐트 등. 일반적으로 이러한 코팅은, 단지 몇 가지 예시로 재킷 또는 파카, 침낭, 신발 또는 텐트와 같은 완제품의 일부보다는, 옷감 또는 직물 기판(fabric substrate)에 적용된 것이다. 공업의 수준에서, 상기 섬유 또는 옷감이 처리된 경우에, DWR 제제는, "습윤(wet)" 화학 공정을 통해 적용된 다음에, 공업적인 공정을 통해 또다시, 열을 통해 "활성화(activated)"되거나 또는 "에너지화(energized)"된다. 상기 "활성화된" DWR 처리된 섬유는 그리고 난 다음에, 후속의-완제품(downstream-finished product)(예를 들어, 파카) 내로 포함된다.
이들이 적용된, "활성화된", "재-적용된(re-applied)" 및 "재-활성화된(re-activated)" 것을 통해 공정 및 DWR 제제와 연관된 몇몇의 문제점이 있다. 상기 플루오로카본이 DWR에 존재하는 것인 첫 번째 문제점은, 생물-축적(bio-accumulative)이고(즉, 이들은 이러한 것에 노출된 혈류에 통과하고 남아있는다), 이들은 자연 환경에서 분해되지 않는다. 따라서, 사용된 두 가지의 주요한 DWR은, EPA에 의해 "발암 물질일 가능성이 있는 것"으로 고려되고 있다.
게다가, 이들이 적용되는 것을 통한 공정은 에너지, 시간 및 화학적으로 집중적이고, 문제가 있는 이차적인 폐기물 흐름(problematic secondary waste stream)을 형성한다. 게다가, DWR-처리된 물품(예를 들어, 재킷)의 반복된 사용, 및/또는 몇몇의 세척 및 착용 주기 후에, DWR 코팅이 점점 "불-활성화(de-activated)"되는 것과 같이, DWR 코팅은 쉽게 분해된다. 이러한 불-활성화를 위한 일반적인 매커니즘은, 분자의 레벨에서 실질적인 DWR 반발성 특성(actual DWR repellency properties)을 방해하고 축적하는 원리, 먼지 및 오일이다. 상기 결과적으로 생성된 효과는, 시장성(marketability), 고객 만족에 영향을 미치는 발수성이 줄어들고, 생산물 보증 및/또는 비용에 영향을 미칠 수 있다.
DWR 제제를 가지는 "재-활성화" 및 "재-코팅" 완료된 의류를 위한 홈-기반 방법(home-based methods)이 있지만, 이들은 좋지 못한 수행, 좋지 못한 신뢰도로부터 고통을 받고 있고, 새로 적용된 DWR을 "에너지화"하고, 및/또는 이전에 존재하는 DWR을 "재-활성화"하기 위해 필요한, 길고(long), 노동(labor) 및 에너지 집약적인 단계를 포함한다. 이에 따라, DWR 처리된 물질에서 DWR 특성을 능률적으로 및 효과적으로 DWR 특성을 회복하는 수단을 제공하기 위한 필요성이 있다. 이러한 것 및 이전의 결함은 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시형태에 의해 다루어졌다.
본 발명의 추가적인 장점 및 신규한 특징은, 일부에서 하기의 설명서의 검토에서 본 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이거나 또는 본 발명의 실시에 의해 학습될 수도 있음을, 뒤에 따르는 서술의 부분에 기재될 것이다. 본 발명의 장점은, 첨부된 청구항에서 특히 지적된 수단, 조합, 조성물, 및 방법의 도움으로 인식되고 획득될 수도 있다.
본 발명의 요약
지속가능한 발수제의 활성화 및/또는 적용을 위한 시스템 및 관련된 방법론은 이후에 기재되어 있다. 지속가능한 발수제를 활성화하기 위한 하나의 방법 실시형태는 하나 또는 그 이상의 섬유를 가지는 물품을 압력 용기 내에 두는 것을 포함하고(One method embodiment for activating durable water repellency includes, depositing within a pressure vessel an article having one or more fibers), 상기 물품의 하나 또는 그 이상의 섬유는 지속가능한 발수제와 결합된 것이다. 이후로, 상기 물품은 오염물질을 제거하기 위해 고밀도 유체(densified fluid)와 가공처리된다. 상기 물품이 세정됨과 함께, 상기 공정은 물품의 하나 또는 그 이상의 섬유에 결합된 지속가능한 발수제를 에너지화함으로써 유지된다(With the article clean the process continues by energizing the durable water repellant bound to the one or more fibers of the article).
유사하게, 지속가능한 발수제는, 압력 용기 내에 이를 두고, 그리고 난 다음에 오염물질을 제거하기 위해 고밀도 유체를 가지는 물품을 가공처리함으로써 하나 또는 그 이상의 섬유를 가지는 물품에 적용될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 고밀도 유체는 물품의 섬유에 결합하는 용액에서 지속가능한 발수제를 포함한다. 상기 섬유에 결합된 경우에, 상기 지속가능한 발수제는 하나의 실시형태에서, 높은-압력 기체의 린스 주기를 받도록 함으로써 에너지화된다(Once bound to the fibers the durable water repellant is energized by, in one embodiment, subjecting the article to a high-pressure gaseous rinse cycle).
본 발명은, 또 다른 실시형태에 따라, 지속가능한 발수제를 활성화하기 위한 시스템을 더 포함한다. 이러한 시스템은, 높은 대기압(hyper-atmospheric pressure)에서 고밀도 유체를 유지하도록 작동되는 압력 용기, 상기 고밀도 유체를 저장하기 위한 상기 압력 용기(110)와 유동적으로 연결된 저장 탱크 및 상기 압력 용기 및 상기 저장 탱크와 유동적으로 연결된 증류 시스템을 포함할 수 있다. 상기 증류 시스템은, 고밀도 유체로부터 현탁되고 용해된 오염물질을 제거하기 위해 작동된다. 마지막으로, 상기 시스템은, 상기 물품의 섬유가 지속가능한 발수제와 결합하는 하나 또는 그 이상의 섬유를 가지는 물품을 포함한다. 상기 압력 용기 내의, 고-압력 기체의 린스 주기 동안에 형성된 정전기(static electric)에 대한 노출을 포함하는, 상기 물품과 고밀도 유체 사이의 상호작용은, 상기 지속가능한 발수제를 에너지화한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 지속가능한 발수제는, 높은-대기압에서 고밀도 유체를 유지하도록 작동되는 압력 용기를 포함하는 시스템을 사용한 물품의 섬유에 적용될 수 있고, 상기 고밀도 유체는 용액에서 지속가능한 발수제를 포함한다. 상기 시스템은 또한 상기 압력 용기에 유동적으로 연결된 증류 시스템 및 저장 탱크를 포함할 수 있고, 상기 증류 시스템은, 상기 고밀도 유체로부터 현탁되고 용해된 오염물질을 제거하기 위해 작동되는 것이다. 상기 물품 및 상기 고밀도 유체 사이의 상호작용은, 하나 또는 그 이상의 섬유를 결합하고, 동시에 이의 구조를 에너지화한다.
이러한 문헌 및 하기의 상세한 서술에 기재된 특징 및 장점은 모두-포함된 것이 아니다. 많은 추가적인 특징 및 장점은, 이의 도면, 명세서 및 청구범위를 고려하여 관련된 분야에서 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 게다가, 이는, 본 명세서에서 사용된 언어는 읽기 쉬움(readability) 및 교육적인 목적(instructional purposes)을 위해 원리적으로 선택된 것이고, 독창적인 주제를 기술하거나 제한하기 위해 선택되지 않을 수도 있음을 참고하여야 한다; 상기 청구범위에 대한 참고는 이러한 독창적인 주제를 결정할 필요가 있다.
본 발명의 상기에 언급된 및 그 밖의 특징 및 목적 및 이들을 획득하는 방식은 보다 명백할 것이고, 본 발명 이 자체는, 첨부된 도면과 함께 취해진 하나 또는 그 이상의 실시형태의 하기의 서술에 참고하여 잘 이해될 것이다:
도 1은, 본 발명의 하나의 실시형태에 따라 고밀도 유체 세정 시스템의 높은-정도의 묘사이다; 및
도 2는, 본 발명에 따라 고밀도 세정 시스템을 사용하여 DWR을 적용하고 및/또는 활성화하기 위한 하나의 방법 실시형태의 순서도를 나타낸 것이다.
도면은, 설명의 목적만을 위해 본 발명의 실시형태를 나타낸 것이다. 본 분야에서의 통상의 기술자는, 본원에 기재된 구조 및 방법의 대안적인 실시형태가 본원에 기재된 본 발명의 원리로부터 벗어남이 없이 이용될 수도 있음을 하기의 논의로부터 쉽게 인식될 것이다.
본 발명의 설명
DWR은, 물이 옷감 또는 유사한 표면에 접촉한 경우에 형성된 표면 장력 또는 접촉각을 증가시킴으로써 작용한다. 근본적으로, 높은 접촉각은, 직물의 외부 둘레에서 물방울을 현탁하는, 현미경으로 "뾰족뾰족한(spiky)" 표면을 형성한다. 상기 결과는, 물방울이 반구형 모양의 구슬과 같은 원형을 유지하는 것이다(The result is that the water droplets keep a rounder shape much like a domed shape bead). 물방울이 보다 동그랄수록, 이는 의복 또는 직물에서 굴러떨어지기 쉽다(The rounder the droplet, the more likely it is to roll off the garment or fabric). 보다 낮은 접촉각은 정반대로, 상기 물방울이 옷감에 퍼지고 매달리고, 심지어 스며드는 것을 가능하게 한다. 모든 DWRs에 존재하는 상기 분자 사슬(molecular chain)은, 물리적인 접촉[문지름(rubbing)]에 의해 영향을 받을 수 있고, 먼지 및 오일에 의해 방해될 수 있다. 상기 결과는 표면 장력을 감소시키고, 물이 평평해지거나 상기 직물에 부착하는 것을 가능하게 한다.
본 발명은, 옷감 또는 섬유 기판에 존재하는 DWR을 활성화하기 위한 보다 단순하고, 보다 빠르고, 보다 효과적이고 보다 적은 에너지/화학물질 집약적인 방법(less energy/chemical intensive method)을 제공한다. 본 발명의 하나의 실시형태는, 논의가 되고 있는 물품(들)에서 가공처리되는 CO2-기반 세정 시스템(CO2-based cleaning system)을 통해 명확하게, "습윤 공정(wet process)"으로서 농축상(예를 들어, 액체 또는 초임계) 이산화탄소(CO2)를 이용한다.
고압력 기체의 린스 주기를 포함하는 주요한 세정/린스 제제(cleaning/rinsing agent)로서 농축상 CO2 를 사용하는 CO2 세정 공정에 독특한 매커니즘은, DWR 특징의 활성화 및/또는 적용을 결과적으로 나타내는 증진된 DWR 화학 구조를 가능하게 한다.
본 발명의 하나의 실시형태에 따라, CO2 세정 방법은, DWR 구성요소에 존재하는 분자 결합을 에너지화하는 증진된 린스 및 증류 공정(enhanced rinsing and distillation process)을 포함한다. 이러한 것은, 헹굼 & 린스 주기(들)을 통해 순수한, 오염되지 않는 CO2를 생산하는, CO2의 지속적인, 실시간 증류가 오염물질을 분리하도록 하기 위한 충분한 저장 능력을 가지도록 설계된 시스템에서 제공된 적절한 열역학적 균형(냉각을 통한 것과 같은 열 이동)에 의해 가능하게 한다. 보다 명확하게, 본 발명의 상기 지속적인 증류 시스템 및 CO2 공정은, 이의 소수성 특징을 증진하는 DWR 불소중합체 및/또는 규소 결합 내로 에너지를 전가한다(imputes).
CO2 세정 시스템의 이전의 원형은, 부정확하고 일괄 배치된 방식으로 CO2를 증류한다. 몇몇은 부분적으로 증류하여 사용되면서 그 밖의 것들은 전혀 상기 유체를 증류하지 않고, 오히려 CO2를 세정하기 위한 매커니즘으로서 여과에 의지한다. 그 밖의 것들은 증류를 위한 차별적인 압력을 사용한다.
CO2 정화 결과는, 하기를 포함하는 다양한 문제로 인하여 좋지 못하다: 기계의 CO2 부피를 처리하기 위해 여전히 매우 작고, 정확한 공정 조절을 유지하기 위한 능력을 제한하는, 좋지 못한 공정 흐름 및 밸브/파이프 설계. 게다가, 이러한 기계의 농축하는 특성(condensing properties)은 또한, 전체적인 세정 공정을 통해 이용가능한 세정 정제된 형태(clean purified form)로 CO2의 원하는 부피를 유지하기 위해 필요한 증류를 달성하기 위해 매우 낮았다. 본 발명은, 옷감을 세정하는데 도움을 주기 위해 정제된 CO2 를 생산할 뿐만 아니라, 물 분자에서 수소와 결합하는 이의 능력을 추가적으로 저해하도록, 보다 큰 DWR 분자들 사이의 분자 결합을 에너지화하는, 지속적인 증류 및 린스 시스템을 나타낸다. 결과적으로, 물 분자는 물 케이지를 형성하고, DWR 처리된 표면 상에 구슬모양이 된다(As a result, the water molecules form a water cage and bead up on the DWR treated surface).
DWR의 증진된 적용 및/또는 활성화를 야기하는 본 발명의 또 다른 측면은, 세척/린스 공정을 통해, 정전기 발생을 가속화하고 증진하기 위한 정확한 속도 조절을 가지는, 전진한 드라이브 가변 주파수 드라이브(advance drive Variable Frequency Drive), (VFD)의 사용 및 CO2의 하이-스피드 추출(hi-speed extraction)이다. 기체의 린스 주기의 도입을 통한 이러한 정전하 발생은 DWR을 에너지화하고 활성화한다. 게다가, 본 발명의 CO2 세정 공정과 연관된 추가된 압력은, DWR 특징을 궁극적으로 증진시키는 상기 DWR 처리된 섬유 내로 추가적인 에너지를 가한다. 본 발명은, 선행 기술에 적용된 것과 같은 DWR를 "에너지화"하고 활성화하기 위한 매커니즘으로서 열을 사용하지 않음을 참고하라. 따라서, 의복에 궁극적으로 피해를 줄 수 있는 열 대신에, 본 발명은, 이들의 가장 효과적인 배열에 대해 DWR 분자를 재-조정하는 CO2 추출 및 교정 주기(reclamation cycle)에서 에너지(예를 들어, 정전기)를 발생시킨다. 본 발명에 포함된 조절 환경(controlled environment)으로 인하여, DWR 분자는 이들의 매우 효율적인 소수성 형성에 맞춰 조정된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따라, DWR은, 본원에 나타낸 기술을 사용하여 예비-구성된 의복(pre-constructed garments) 및/또는 가공되지 않거나 완성된 직물에 적용될 수 있고, 증진된 발수성 성질을 부여하는 주문자 생산 방식(Original Equipment Manufacturer, OEM) 레벨에서의 보다 좋은 결과를 달성한다. 게다가, 본 발명의 실시형태는, 의복 또는 그 밖의 물품의 서비스 또는 일반적인 수리(re-conditioning)의 일부로서, 동일한 시스템 내의, 이차적인 시장에서 DWR을 재-적용되거나 재-활성화하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시형태는, 대략 30 분 지속하는 세정 공정에서 임계 초과의 CO2 및/또는 이의 지속적으로 세정된/정제된 소스(cleaned/purified source)를 사용하여 폐쇄된 시스템(closed system)을 서술하고 있다. 이차적인 폐기물이 없이, 모든 플루오로카본 및 DWR 제제는 폐쇄된 시스템 내에 함유되고, 물은 세정하는 배지(cleaning medium)로서 사용되지 않는다. 상기 공정은, 본원에 기재된 바와 같은 DWR 특성을 약화시킬 수도 있는 오염물질의 추출뿐만 아니라, 감압 동안에 발생하는 것으로서 정전기 및 에너지 교환과 같은 에너지의 추가적인 형태의 도입을 통해 이의 최적의 형태로 DWR 화학 구조를 재형성한다(변경한다). 측정이 정전기의 생산을 완화시키기 위해 시행하는데 있어서, 통상적인 세정 및 건조 과정과 달리, 본 발명은, DWR 분자의 극(poles)을 조정하도록, DWR을 에너지화한 후에, 정전기의 생산을 증진시키기 위한 기술을 이용한다.
본 발명의 실시형태는, 첨부된 도면에 관하여 이후에 상세하게 기재되어 있다. 본 발명이 특성(particularity)의 특정한 정도로 기재되어 있고 설명되었을지라도, 이는, 본 내용이 단지 하나의 예의 형태로 제조되었고, 본 분야에서의 통상의 기술자가, 본 발명의 본질 및 범위로부터 벗어남이 없이 부분의 배치 및 조합으로 수많은 변화에 의지할 수 있음을 이해할 것이다.
첨부된 도면에 관한 하기의 설명은, 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 대표적인 실시형태 및 이들의 등가물의 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 이는, 단지 대표적인 것으로 간주되지만 이해를 돕기 위해 다양한 특정한 세부사항을 포함한다. 이에 따라서, 본 분야의 통상의 기술자는, 본원에 기재된 실시형태의 다양한 변화 및 변형이 본 발명의 범위 및 본질로부터 벗어남이 없이 제조될 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 잘 알려진 기능 및 구성의 서술은 명확성 및 간결함을 위해 생략되었다.
하기의 서술 및 청구범위에서 사용된 용어 및 단어는, 서지적 의미(bibliographical meanings)로 제한되는 것이 아니고, 본 발명의 명확하고 일관된 이해를 가능하게 하도록, 본 발명자(들)에 의해 단지 사용된 것이다. 이에 따라서, 본 발명의 대표적인 실시형태의 하기의 기술이, 첨부된 청구의 범위에 의해 정의된 것 및 이의 등가물과 같은 본 발명을 제한하는 목적이 아니고, 설명하기 위한 목적으로 제공된 것임을 본 분야의 통상의 기술자에게 분명하여야한다.
지속가능한 발수제(DWR)는, 이의 수행 특성(performance attributes)(영향)이 발수성, 발유성(oil repellency), 얼룩 반발성(stain repellency), 토양 반발성(soil repellency), 얼룩 방출(stain release), 토양 방출 및 내구성(예를 들어, 세탁, 드라이클리닝, 마모, 빛 노출, 비 등)을 포함할 수도 있는 것인, 옷감 마무리(textile finish)이다.
불소중합체는, 중합체 백본의 탄소에 직접적으로 결합하는 플루오린(fluorine)과 중합체를 형성하기 위한 플루오린을 함유하는 단량체의 (공동) 중합반응((co) polymerization)에 의해 제조된 플루오르화된 중합체(fluorinated polymer)이다.
용어 "실질적으로"에 의해, 인용된 특징, 파라미터 또는 가치가 정확하게 달성되는 것을 필요로 하지 않지만, 예를 들어, 내성, 측정오차, 측정 정확도, 제한사항 및 본 분야의 통상의 기술자에 의해 알려진 그 밖의 요소를 포함하는, 편차 또는 변화(variations)가, 특징이 제공되는 것을 의도하는 효과를 불가능하게 하지 않는 양으로 발생할 수도 있음을 의미한다.
동일한 번호는, 도처에 동일한 요소를 나타낸다. 도면에서, 특정한 선, 층, 구성요소, 요소 또는 특성의 크기는 명확성을 위해 과장될 수도 있다.
본원에 사용된 전문용어는, 단지 특정한 실시형태를 서술하는 목적을 위한 것이고, 본 발명을 제한하는 것을 의도하는 것은 아니다. 본원에 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는, 상기 문맥에서 다른 방식으로 명확하게 나타내지 않는 한, 복수 형태도 포함하는 것을 의도한다. 따라서, 예를 들어, "구성요소 표면"에 대한 참조는 하나 또는 그 이상의 이러한 표면에 대한 참조를 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, "하나의 실시형태" 또는 "실시형태"에 대한 어떠한 참조는, 실시형태와 관련하여 기재된 특정한 요소, 특징, 구조 또는 특징이 적어도 하나의 실시형태에 포함됨을 의미한다. 명세서에서 다양한 위치에서 구절 "하나의 실시형태에서"의 출현은, 반드시 동일한 실시형태를 나타내는 모든 것이 아니다.
본원에 사용된 바와 같은, 용어 "포함하다", "포함하는", "함유하다", "함유하는", "가지다", "가지는" 또는 이의 다른 변형은, 비-독점적인 포함(non-exclusive inclusion)을 포함하는 것을 의도하지 않는다. 예를 들어, 요소의 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품 또는 장치는 반드시 그 밖의 요소만으로 제한되는 것은 아니지만, 이러한 공정, 방법, 물품 또는 장치를 내재하거나 분명히 나열되지 않은 다른 요소를 포함할 수도 있다. 게다가, 그 반대를 분명하게 나타내지 않는 한, "또는"은, 포함되거나 또는 독점적이지 않은 것임을 나타낸다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 하기 중의 어떠한 하나에 의해 만족된다: A는 진실이고(또는 존재한다) 및 B는 거짓이다(또는 존재하지 않는다), A는 거짓이고(또는 존재하지 않는다) 및 B는 거짓이다(또는 존재한다), 및 A 및 B 둘 다는 진실이다(또는 존재한다).
다른 방식으로 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 용어(기술적인 및 과학적인 용어)는, 이러한 발명이 속하는 본 분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 것으로서 동일한 의미를 가진다. 사전에 통상적으로 사용된 이러한 정의와 같은 용어가, 명세서 및 관련된 분야의 내용에서 이들의 의미와 일치하는 것인 의미를 가지는 것으로서 해석되어야 하고, 본원에 명확하게 정의되지 않는 한, 이상화된 또는 매우 형식적인 의미로 해석되지 않아야 함을 추가적으로 이해될 것이다. 잘-알려진 기능 또는 구성은 간결성 및/또는 명확성을 위해 상세하게 기재되지 않을 수도 있다.
요소"에(on)", 이에 "부착된", 이에 "접속된(connected)", 이와 "연결된(coupled)", "고정된(mounted)" 등으로 나타내는 경우에, 이는 다른 요소와 직접적으로 위에, 이에 부착된, 이에 접속된, 이에 연결된 또는 이와 접촉될 수도 있거나, 또는 중재하는 요소(intervening elements)가 또한 존재할 수도 있음을 또한 이해될 것이다. 이에 반해서, 요소가 예를 들어, 다른 요소"에 직접적으로", 이에 "직접적으로 부착된", 이에 "직접적으로 접속된(connected)", 이와 "직접적으로 연결된(coupled)" 또는 이와 "직접적으로 접촉하는" 것을 나타내는 경우에, 어떠한 중재하는 요소가 존재하지 않는다. "근접한(adjacent)" 다른 특징을 배치하는 것인 구조 또는 특징에 대한 참조가, 인접한 특징을 겹치게 하거나 또는 기초로 하는 일부를 가질 수도 있음을, 통상의 기술자에 의해 또한 인정될 것이다.
"아래에(under)", "밑에(below)", "아래쪽에(lower)", "위에(over)", "위쪽에(upper)" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는, 도면에서 설명된 바와 같이 다른 요소(들) 또는 특징(들)에 대한 하나의 요소 또는 특징의 관계를 서술하기 위해 기재의 용이성을 위해 본원에 사용될 수도 있다. 공간적으로 상대적인 용어가 도면에 묘사된 방향에 덧붙여 작동 또는 사용에서의 디바이스(device)의 상이한 방향을 포함하는 것을 의도하는 것임이 이해될 것이다. 예를 들어, 만약 상기 도면에서의 디바이스가 뒤집어진 경우에, 다른 요소 또는 특징의 "아래에" 또는 "밑에(beneath)"로서 기재된 요소는 다른 요소 또는 특징의 "위로(over)" 향해질 것이다. 따라서, 대표적인 용어 "아래에"는, "위로" 및 "아래에"의 방향 둘 다를 포함할 수 있다. 상기 디바이스는 다른 방식으로 향해질 수도 있고(회전된 90 도 또는 그 밖의 방향), 이에 따라서, 본원에 사용된 공간적으로 상대적인 기술어가 해석된다. 유사하게, 용어 "위쪽으로(upwardly)", "아래쪽으로(downwardly)", "수직으로(vertical)", "수평으로" 등은, 다른 방식으로 명확하게 나타내지 않는 한, 오직 설명의 목적으로 위해 본원에 사용된 것이다.
CO2를 사용하여 DWR을 활성화하도록 사용될 수도 있는 방법의 예를 설명하는 흐름도는 서술에 포함된다. 하기의 서술에서, 흐름도 실례의 각각의 블록(block) 및 흐름도의 실례의 블록의 조합이, 컴퓨터 프로그램 지시에 의해 시행될 수 있음을 이해할 것이다. 컴퓨터 또는 그 밖의 프로그램 작동이 가능한 장치에서 실행하는 지시가 흐름도 블록 또는 블록들에서 명시된 기능을 시행하기 위한 수단을 형성하도록, 이러한 컴퓨터 프로그램 지시는, 기계를 생산하기 위한 컴퓨터 또는 그 밖의 프로그램 작동이 가능한 장치로 로딩될 수도 있다. 상기 컴퓨터-판독할 수 있는 메모리에 저장된 지시가, 흐름도 블록 또는 블록들에서 명시된 기능을 시행하는 지시 수단을 포함하는 제조의 물품을 생산하도록, 이러한 컴퓨터 프로그램 지시는, 특정한 방식으로 컴퓨터 또는 그 밖의 프로그램 작동이 가능한 장치에 기능을 지시할 수 있는, 컴퓨터-판독가능한 메모리에 저장될 수도 있다. 컴퓨터 또는 그 밖의 프로그램 작동이 가능한 장치에서 실행하는 지시가 흐름도 블록 또는 블록들에 명시된 기능을 시행하기 위한 단계를 제공하도록, 상기 컴퓨터 프로그램 지시는, 컴퓨터 시행된 공정을 생산하기 위한 컴퓨터 또는 그 밖의 프로그램 작동이 가능한 장치에서 실행되도록, 일련의 운영상의 단계를 일으키도록 컴퓨터 또는 그 밖의 프로그램 작동이 가능한 장치로 로딩될 수도 있다.
이에 따라서, 흐름도 설명의 블록은, 명시된 기능을 실행하기 위한 단계들의 조합 및 명시된 기능을 실행하기 위한 수단의 조합을 지원한다. 흐름도 설명의 각각의 블록 및 흐름도 설명에서의 블록의 조합이 특수한 목적 하드웨어 및 컴퓨터 지시의 특정한 기능 또는 단계들, 또는 조합들을 실행하는, 특수한 목적 하드웨어-기초된 컴퓨터 시스템에 의해 시행될 수 있음을 또한 이해할 것이다.
물 분자들 사이의 수소 결합은, 두 가지의 물 특성 사이의 원동력이다: 응집력(cohesion) 및 접착력(adhesion). 응집력은, 이 자체로 부착하기 위한 물의 능력이다. 응집력은 비 후의 원동력이다(Cohesion is the driving force behind rain). 수증기 분자는, 이들이 상기 분자의 결합된 중량이 현재의 대기 조건에 의해 지지될 수 없는 시점에 도달할 때까지 함께 연결된다. 접착력은 다른 표면에 부착하기 위한 물의 능력이다. 이는, 물이 분산되고 필름을 형성할 수 있게 한다(This enables water to spread out and form a film). 물이 이러한 표면과 접촉하는 경우에, 접착력은 물의 응집력보다 더 크다. 물이 함께 달라붙는 대신에, 이는 분산된다.
물은 높은 레벨의 표면 장력을 또한 소유한다. 표면 장력은, 물의 표면에서 분자가 모든 면에서의 유사한 분자에 의해 둘러싸여지지 않는 경우에, 이로 인하여 내부에서 분자로부터 응집력에 의해 당겨지는 것이다(Surface tension is when molecules on the surface of the water are not surrounded by similar molecules on all sides and are thus being pulled only by cohesion forces from molecules in the interior). 표면 장력은, 가능한 가장 작은 표면적을 포함하기 위해 물방울이 동그랗게 되게 하는 것이다. DWR은 물이 좀더 합쳐질 가능성을 만드는 부착력을 감소시키려고 노력한다.
직물의 표면에서, 상기 DWR 입자는, 이러한 것이 적용된 후에 직물의 섬유를 덮기 위해 분산된다. 플루오로알킬 사슬은 직물의 표면에 수직으로 향한다. 이는 중합체 백본에 연결된 미세한 우산(microscopic umbrellas)으로서 추정될 수 있다. 이러한 무수히 많은 "우산"은, 물 또는 오일의 것보다 낮은 표면 에너지(접착력)을 가지는 직물에 낮은 표면 에너지 셀(low surface energy shell)을 형성한다. 따라서, 물 또는 오일이 직물의 표면에 접촉한 경우에, 이들은 상기 직물이 젖게 되는 것을 예방하는 플루오로알킬 사슬과 결합하지 않는다. 물은 높은 "접촉각"을 가지는 구술모양이 된다. 약한 부착력 및 높은 응집력과 함께, 물의 높은 표면 장력은, 물이 DWR 처리된 표면과의 최소한의 접촉을 보유하는 구슬을 형성하는 것을 유도한다. 보다 나은 처리는 물의 구술을 더 동그랗게 한다(The better the treatment, the rounder the beads of water). 최적화된 DWR 마무리는, 지속적인 표면과 같이 작용하도록 서로 충분히 가까워지고, 직물의 표면에 수직인, 세워진 플루오르화된 사슬과 직물의 표면(필름 또는 코팅이 아님)에서 미세한 중합체 도메인의 집합체를 형성하기 위해, 이의 섬유 유형 및 직물의 구성을 기초로 하는 구체적인 직물을 위해 제작되었다(An optimized DWR finish is designed for a specific fabric based on its fiber type and fabric construction to form an array of microscopic polymer domains on the fabric surface (not a film or coating) with the fluorinated chains erect, perpendicular to the fabric surface and close enough to one another to act like a continuous surface). 이미지는, 어떠한 물 또는 오일이 직물의 섬유에 관통될 수 없도록, 팁 터칭(tips touching)을 가지는 표면에서 미세한 우산의 과잉이다. 물 또는 오일은, 이들이 섬유를 미끄러지고, 서있고, 구슬모양이 되도록 강요하는, 분산되지 않을 수도 있다(Water or oil cannot spread out, forcing them to bead up, stand up, and slide off the fabric). 관련된 분야에서의 통상의 기술자는, 규소 기반된 화학물질이 또한 "우산"의 유사한 배열을 형성하는 표면 쪽으로 이들의 메틸기를 향하게 함을 인식할 것이다. 이러한 것들 및 유사한 특징을 보여주는 그 밖의 화학 구조는, 본 발명에 동일하게 적용되고 본 발명에 의해 고려된다.
이러한 과잉의 미세한 우산을 형성하기 위해, 상기 중합체 도메인은 정확하게 정렬되어야 한다. 이러한 정렬은, 각각의 분자의 극 내에 함유된 에너지에 의해 부분적으로 유도된다. 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시형태는, 극의 이의 최적의 정렬을 결과적으로 야기하는 DWR 분자에 에너지를 전가하기 위한 CO2 세정 공정을 사용하고, 따라서 발수 구조(water resistant structure)를 생산한다. 대부분의 DWR 화합물과 연관된 불소중합체는 옷감의 개별적인 섬유와 결합한다. 이러한 분자는, 물에 대하여 직물의 접착력을 감소시키는 뾰족한 수직 형태(spiky perpendicular formation) 내로 이들을 정렬하는 경향이 있다. 다시 말해서, 상기 불소중합체 분자(극)이 에너지화된 경우에, 상기 우산은 팁 터칭과 함께 모두 서있는 것이다. 그러나, 시간이 흐름에 따라, 이러한 분자 내의 에너지는, 우산이 약해지는 것을 야기하는, 오일 및 먼지와 같은 이질적인 제제에 의해 손상되거나 감소될 수 있다. 분자가 "누워지는" 경우에, 이들의 소수성 효과가 약해진다(As the molecules "lay down" their hydrophobic effect diminishes).
본 발명의 하나의 측면은, 초기의 DWR 처리를 적용하기 위한 능력이다. CO2의 액체/초임계/기체의 형태는, 수용액보다 직물에 보다 쉽게 침투한다. 이에 따라서, 불소중합체 분자에 대한 전달 제제(delivery agent)로서 작용하는, CO2 는 통상적인 기술보다 DWR 물질을 보다 균일하고 깊이 적용할 수 있다. DWR 물질은 CO2 와 용액 내로 보내지고, CO2 세정 주기(CO2 cleaning cycle) 동안에 처리되지 않은 직물에 도입된다. 상기 정상적인 세정 공정 동안에, DWR 물질은, 상기 직물에 스며들고, 상기 직물 섬유에 접착된다. 상기 세정 주기의 지속 및 농도에 따라, DWR 적용의 상이한 정도(differing degrees)는 달성될 수 있다. 관련된 분야에서 합리적인 기술 중의 하나가 인정될 것임으로써, 규소 기반 및 플루오로카본 기반 DWR 구성요소는, 본 발명의 액체/초임계/기체의 CO2 전달 시스템의 사용에 의해 동일하게 높아진다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 및 도 1에 추가적으로 관련하여, DWR 스며든 직물 내의 DWR 분자는, 고밀도 CO2 세정 공정 및 장치를 사용하여 활성화된다(에너지화된다). 본 발명의 하나의 버전에서, 세정 시스템(100)은, 교반 바스켓(agitation basket)(120)을 포함하고, 압력 용기(110) 내에 동봉된다. 압력 용기는, 고밀도 유체를 사용하여, 만족스럽고 성공적인 세정 결과를 수득하기 위해 사용될 수도 있는 다양한 추가적인 구성요소와 연결된다. 예를 들어, 상기 압력 용기(110)는, 고밀도 유체의 기체의 형태가 세정 환경 및 압력 용기(110)로부터 및 이로 데려올 수 있는 것으로부터 퍼지 탱크(purge tank)(160)과 연결될 수 있다(the pressure vessel 110 can be coupled to a purge tank 160 from which a gaseous form of a densified fluid can be brought to and from the pressure vessel 110 and the cleaning environment). 게다가, 압력 용기(110)는, 고밀도 유체가 필요에 따라서 상기 세정 공정에 일시적으로 저장되고 공급될 수 있는 것으로부터, 하나 또는 그 이상의 저장 탱크(170)에 결합될 수 있다.
본 발명의 CO2 세정 시스템은 추가적으로, 더러워진 물품으로부터 제거되는, 고밀도 유체에서 어떠한 현탁되고 용해된 오염물질을 제거한 다음에, 세정 공정에서 추가적인 사용에 대해 상기 고밀도 유체의 기체 형태가 이의 액체 형태 내로 재응결되기 위해, 고밀도 유체가 이의 기체의 형태로 전환되는, 증발(130) 및 응축(condensation)(140) 구성요소로 구성된 증류 시스템(135)을 더 포함한다. 도 1에 추가적으로 나타낸 것과 같이, 상기 더러워진 물품(soiled articles)(125)으로부터 얻어진 다양한 오염물질을 함유하는 압력 용기로부터 수집된 고밀도 유체는, 일련의 기계적인 필터(124), (128)을 통해 통과하고, 결국 증발기(130)[증류기(distiller)]로 통과되고, 여기서 상기 고밀도 유체는, 열의 추가 및/또는 압력의 조절을 통해 에너지에서의 어떠한 변화에 의해 이의 고밀도 형태에서 이의 기체의 형태로 변환되고, 이로 인하여 어떠한 현탁되고 용해된 오염물질이 실질적으로 제거된다. 그리고 난 다음에, 현재 클린 기체(clean gas)는, 압력 용기 내에서 나중에 사용을 위해, 저장 용기(150)로 통과되기 전에, 응축기(140)에서 액체 형태로 재-응결된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 증류 시스템(135)의 증발기(130)은 내부의 열 교환기(internal heat exchanger)를 포함한다. 상기 열 교환기(나타내지 않음)는, 상기 고밀도 유체로 열 전달을 위해 배열된 발열 요소(heating elements)의 코일을 포함할 수 있다. 발열 코일로부터의 에너지원(energy source)은, 이로 제한되지 않는 고밀도 유체, 증기, 뜨거운 물, 전기, 뜨거운 공기 및/또는 냉각제(refrigerant)와 같은, 다양한 매체(media)로부터 유도될 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 증기는 열의 소스(source)로서 사용될 수 있다. 발열 코일은, 상기 코일이 상기 고밀도 유체에 잠겨지는 것과 같은 이러한 방식에서, 보일링 용기(boiling vessel)에서 또한 배열될 수 있다. 본 분야의 통상의 기술자가 열 교환기에 대한 다른 디자인이 동일한 결과를 달성하기 위해 사용될 수 있음을 인식할지라도, 나선형 또는 핀 코일 디자인(spiral or finned coil design)이, 발열 표면을 최대화함으로써 가열 능력을 증가시킴이 밝혀졌다.
관련된 분야에서 합리적인 기술 중의 하나가 인정될 것과 같은 증류는, 끓는 액체 혼합물(boiling liquid mixture)에서 구성요소의 휘발성에서의 차이를 기초로 혼합물을 분리하는 방법이다. 증류는 물리적인 분리 공정이고 화학적인 반응이 아니다. 상기 액체의 증기압이 액체에서의 압력과 동일한 온도인 경우에만, 용액으로 압착됨이 없이 거품 형태이다(Only when the temperature at which the vapor pressure of the liquid equals the pressure on the liquid do bubbles form without being crushed back into solution). 기본적인 레벨에서, 물질 A 및 B의 휘발성 혼합물(여기서 물질 A 는 보다 낮은 끓는점을 가진다)의 이의 끓는점으로의 가열은, A 및 B의 혼합물을 함유하는 증기를 결과적으로 나타낸다. 그러나, 증기에서 A 대 B의 비율은, 액체에서의 A 대 B의 비율보다 상이할 것이다. 이러한 경우에, 상기 증기는 A가 보다 낮은 끓는점을 가지기 때문에, 보다 높은 농도의 A 를 보유할 것이다. 상기 증기는 유체 형태로 응결될 수 있고, 상기 공정은 A의 원하는 순도의 액체가 달성될 때까지 반복된다.
증류 공정, 기체의 린스 및 정전기의 도입은, 세정 환경을 에너지화하기 위해 공급된다. 이러한 에너지의 일부는, 상기 직물의 섬유에 결합하는 DWR 분자의 분자 구조에 이동한다. 이러한 현재 에너지화된 DWR 분자는, 섬유/물 접착력을 약화시키는 호스트 섬유(host fiber)에 대하여 직각이거나 많은 뾰족뾰족한 방향(perpendicular or spikey orientation)을 형성한다. 상기 다르게, 상기 에너지화된 DWR 분자는, 물의 응집력이 섬유 및 물 사이의 접착력보다 큼으로써 물 저항 표면(water resistant surface)을 형성한다. 상기 결과는, 상기 물이 구술모양이 되고 궁극적으로 직물에서 굴러 떨어지게 되는 것이다.
도 2는, 본 발명의 하나의 실시형태에 따라 물품에 DWR 적용하고, 및/또는 물품 내에 DWR 활성화하기 위한 하나의 방법에 대한 흐름도를 나타낸 것이다. 상기 공정은, 세정 또는 교반 바스켓 내에 물품을 두는 것(210)으로 시작한다(205). 상기 압력 용기 내에 위치된 바스켓은, 상기 고밀도 용액의 분포에 도움을 주기 위해, 상기 압력 용기 내의 상기 물품을 교반하도록 조작할 수 있다. 상기 바스켓의 교반 및 처리는, DWR의 적용 및/또는 DWR의 활성화를 위해 상기 물품 내로 고밀도 용액의 침투를 증진시킨다. 관련된 분야에서의 합리적인 기술 중의 하나는, 압력 용기 내에 배치된 물품이, 그 다음 처리로 의복으로 변형될 수 있는, 옷, 의복 또는 대부분의 옷감 및 직물의 물품일 수 있음을 인식할 것이다.
상기 압력 용기의 바스켓 내에 둔 물품과 함께, 상기 압력 용기는 밀봉되고(220), 고밀도 세정 용액은 상기 바스켓 내에 도입된다(230). 본 발명의 하나의 실시형태에 따라, 상기 고밀도 용액은 액화된/기체의 이산화탄소(liquefied/gaseous carbon dioxide)(CO2)이다. 본 출원의 목적을 위해, 용어 유체 및/또는 고밀도 유체는, 물질 또는 이의 어떠한 조합의 기체, 액체 및/또는 초임계 상태를 기재하기 위해 사용된 것이다.
일반적으로, 물질은 세 가지 구별되는 상(three distinct phases)으로 존재하는 것으로 생각될 수 있다. 이러한 상(phases) 또는 상태는 고체, 액체 또는 기체로서 일반적으로 알려진 것이다. 상평형도(phase diagram)는, 온도 및 압력의 상이한 조건 하에서 물질의 물리적인 상태의 그래프적인 표시이다. 일반적인 상평형도는, Y 축에서 압력 및 X 축에서 온도를 가진다. 그래프에서 선 또는 곡선을 가로질러 이동함에 따라, 물질의 상은 하나에서 그 다음으로 변한다. 게다가, 물질의 두 가지의 인접한 상은, 이러한 영역을 분리하는 선에서 평형하거나 또는 동시에 있을 수 있다. 상기 그래프에서 임계점은, 온도 및 압력이 상기 물질의 액체 및 기체상이 구분되지 않는 상평형도에서의 지점이다. 이러한 지점 이후에, 상기 온도 및 압력은, 있는 그대로 초임계 유체로 알려진 융합된 단일-상이 존재하게 된다. 유체 및 기체 사이의 구분은 이러한 지점 이후에 존재하는 것이 멈출 것이고, 상기 물질은 초임계 유체로서 나타낸 것이다.
초임계 유체는, 기체와 같이 고체를 통해 확산될 수 있고, 액체와 같은 용해된 물질을 통해 확산될 수 있다. 게다가, 임계점 가까이에, 압력 또는 온도에서의 작은 변화는, "미세-조정(fine-tuned)"되도록, 초임계 유체의 다양한 특성을 가능하게 하는, 밀도에서의 큰 변화를 야기한다. 초임계 유체는, 산업의 실험실 공정(industrial laboratory processes)의 범위에서 유기 용매에 대한 대체물로서 사용된다. 일반적으로, 초임계 유체는, 기체 및 액체 둘 다의 특성을 가진다: 초임계 유체[및 물질 고밀도 유체에 대해(for that matter densified fluids)]는, 이산화탄소, 물, 메탄, 에탄, 프로판, 프로필렌, 에탄올, 아세톤, 및 에틸렌을 포함할 수 있다. 초임계 유체의 하나의 중요한 특징은, 액체/기체 상 경계선 사이에 어떠한 표면 장력도 없는 것이다. 상기 유체의 압력 및 온도를 변화시킴으로써, 상기 특징은 보다 많은 액체 또는 보다 많은 기체가 되도록 조정될 수 있다.
초임계 유체 추출의 장점(액체 추출과 비교된)은, 옷감으로부터의 추출이 낮은 점착성 및 높은 열확산성 때문에 상대적으로 빠른 것이다. 추출은, 매질(medium)의 밀도를 조절함으로써 몇몇 정도로 선택될 수 있다. 게다가, 초임계 유체를 감압하고, 초임계 유체가 기체 상으로 가도록 하는 것은, 상기 추출된 물질을 쉽게 회복한다(Moreover, depressurizing super critical fluid and allowing the super critical fluid to return to a gas phase easily recovers the extracted material). 증발 공정은 그 후에 약간의 고체 잔여물을 남긴다.
압력 및 온도에서의 변화는 액체 이산화탄소와 같은 물질의 밀도를 또한 변화시킬 수 있다. 압력이 증가하는 것은 물질의 밀도를 항상 증가시키는 반면에, 온도를 서서히 증가시키는 것은, 몇몇의 주목할 만한 예외를 제외하고, 밀도를 서서히 감소시킨다. 예를 들어, 물의 밀도는 0 ℃ 및 4 ℃에서의 이의 녹는점 사이를 증가시킨다. 일반적으로 알려져 있는 바와 같이, 물의 밀도는 얼음의 밀도보다 높다.
액체 및 고체의 밀도에서의 압력 및 온도의 효과는 작다. 통상적인 액체 또는 고체에 대한 압축성은 0-6　bar-1(1　bar = 0.1　MPa)이고, 통상적인 열팽창률은 10-5:K-1이다. 이러한 것은 대략 1 퍼센트로 물질의 부피를 감소시키기 위해, 대략 만 배 이상의 대기압을 필요로 하는 것으로 해석된다(This roughly translates into needing around ten thousand times more atmospheric pressure to reduce the volume of a substance by one percent). 부피의 1 퍼센트 팽창은 일반적으로, 수천의 섭씨 온도에 따른 온도 증가를 필요로 한다. 따라서, 액체의 밀도에서의 변화가 실질적으로 사소한 반면에, 이를 액체에서 기체로 이행하는 지점은, 압력 및 온도 둘 다에 의해 현저하게 영향을 받을 수 있다. 따라서, 고밀도 유체(기체, 액체 또는 초임계)는, 온도 또는 압력을 기초로, 기체, 액체 및 초임계 상태 사이에 다양한, 이러한 적용의 목적을 위해 물질 또는 용액을 포함한다. 본 분야에서 합리적인 기술 중의 하나는, 고밀도 유체는, 이의 액체 상태에서, 예를 들어, 압력 용기와 같은, 자유 표면(free surface)을 가지는 영역에서 유체의 기체 형태와 공존될 것임을 인식할 것이다.
압력 용기가 높은 대기압으로 가압되고, 물품이 고밀도 세정 용액 내에 도입되면서, 상기 물품은 DWR의 능력을 변경할 수도 있는 어떠한 오염물질, 오일, 토양, 먼지 또는 그 밖의 불순물을 제거하기 위해, 바스켓 내 및 고밀도 유체 내에서 가공처리된다(240)(With the pressure vessel pressurized to hyper-atmospheric pressure and the articles within introduced to a densified cleaning solution, the articles are processed 240 within the basket and within the densified solution to remove any contaminants, oil, soil, dirt or other impurities that might alter the DWR's ability). 고밀도 유체 공정의 마무리에 반응하는, 높은 압력 기체의 린스는, 상기 바스켓 내에 둘러싸여진 물품으로 추가적인 에너지를 부여할 수 있는 것을 개시한다(270). 상기 기체의 높은-압력 린스는, DWR 분자를 활성화하고 에너지화하는, 정전기의 실질적인 양을 발생시킨다.
린스와 함께, 완료된 압력 용기는 감압되고(280), 상기 활성화된 DWR 스며든 물품은 상기 공정의 끝(ending)에서 제거된다(290). 상기 고밀도 용액을 사용한 세정 공정은, 존재하는 DWR 특징을 방해할 수도 있는 어떠한 토양 또는 오염물질을 제거함으로써 이의 원래의 조건으로 물품이 돌아올 뿐만 아니라, 이는 물 부착에 대한 보다 높은 응집 및 효과적인 저항을 형성하기 위해, 이들의 구조를 조절하는 DWR 분자를 에너지화한다.
상기 고밀도 세정 시스템(100)은 또한, 물품, 의복, 옷감 등에 DWR 구성성분을 적용하는데 사용될 수 있다. 이전의 방법과 함께, 상기 처리되지 않은 물품은 압력 용기의 바스켓 내에 둔다(210). 상기 압력 용기는 밀봉되고(220) 상기 세정 공정이 시작한다.
물품으로부터 어떠한 오염물질 및 불순물을 제거하기 위해 고밀도 세정 용액을 단순하게 도입하는 것보다, 가압된 고밀도 DWR 용액은 상기 압력 용기 내로 도입될 수 있다(250). 용액이 상기 물품을 세정함으로써(260), 상기 DWR 구성요소는 상기 세정 공정 완료 시에, 상기 DWR 분자가 스며든 물품이 되도록, 옷감의 섬유와 결합한다(As the solution cleans the article 260, the DWR component binds with the fibers of the textile so that upon completion of the cleaning process, the articles within are impregnated with the DWR molecules). 상기 물품이 DWR 고밀도 용액뿐만 아니라 DWR 농도를 받는 동안의 시간이, 환경의 온도 및 용기의 압력이 최적 및 원하는 DWR 주입 결과(desired DWR impregnation result)에 도달하기 위해 매우 다양할 수도 있음을 관련된 분야에서 통상의 기술자 중의 하나는 인식할 것이다.
DWR 특성은, 나머지가 상기 압력 용기의 바스켓 내의 물품의 섬유에 결합하는 DWR 분자를 에너지화하고 활성화하는 고-압력 기체의 린스 주기의 사용을 통해 또 다시 증진된다(270). 린스의 완료 시, 상기 압력 용기는 감압되고(280), 새로 주입되고 활성화된 DWR 물품은 제거된다(290)(Upon completion of the rinse the pressure vessel is depressurized 280 with the newly impregnated and activated DWR articles being removed 290).
DWR 구성요소를 적용하고 활성화하기 위한 이러한 및 그 밖의 실행 방법은, 본 발명의 고밀도 세정 시스템(100)에 의해 성공적으로 이용될 수 있다. 이러한 실행 방법 및 본 발명의 문맥 내의 이들의 적용의 세부사항은, 이러한 명세서에 비추어 관련된 분야에서 통상의 기술 중의 하나에게 있어서 쉽게 명백할 것이다.
본 발명이 상세한 사항의 특정한 정도로 기재되고 설명될지라도, 본 내용은 단지 하나의 예로서 만들어질 수 있고, 일부의 조합 및 방식에서의 조합으로 수많은 변화가 아래에 청구된 바와 같이, 본 발명의 범위 및 본질로부터 벗어남이 없이 본 분야에서의 통상의 기술자에 의해 의지될 수 있다고 생각되고 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태는 하기에 서술된 것이다. 지속가능한 발수성을 활성화하기 위한 하나의 방법 실시형태는 하기를 포함한다:
● 하나 또는 그 이상의 섬유를 가지는 물품을 압력 용기 내에 두는 단계로서, 상기 물품의 하나 또는 그 이상의 섬유는 지속가능한 발수제와 결합된 것인, 단계;
● 오염물질을 제거하기 위해 고밀도 유체와 상기 물품을 가공처리하는 단계; 및
● 물품의 하나 또는 그 이상의 섬유에 결합된 상기 지속가능한 발수제를 에너지화하는 단계.
지속가능한 발수성을 활성화하기 위한 방법의 그 밖의 바람직한 특성은 하기를 포함한다:
● 상기 지속가능한 발수제는 퍼플루오로알킬 사슬이다.
● 상기 지속가능한 발수제는 플루오린 화학에 기반하는 것이다.
● 상기 지속가능한 발수제는 규소 화학에 기반하는 것이다.
● 상기 지속가능한 발수제는 불소중합체 기반이다.
● 상기 지속가능한 발수제는 퍼플루오로옥탄 술포네이트 기반이다.
● 청구항 제1항의 지속가능한 발수성을 활성화하기 위한 방법으로, 상기 지속가능한 발수제는 퍼플루오로옥탄 산 기반이다.
● 상기 고밀도 유체는 초임계 이산화탄소이다.
● 상기 고밀도 유체는 액체 이산화탄소이다.
● 가공처리하는 단계는, 액체 이산화탄소로 상기 물품을 세정하는 것을 포함한다.
● 에너지화하는 단계는, 상기 지속가능한 발수제가 정전기를 받도록 하는 것을 포함한다(wherein energizing includes subjecting the durable water repellant to static electricity).
● 에너지화하는 단계는, 상기 물품이 상기 지속가능한 발수제에 에너지를 부여하는 가압된 기체의 린스 주기를 받도록 하는 것을 포함한다.
● 에너지화하는 단계는, 상기 고밀도 유체에서 상기 지속가능한 발수제로 에너지를 이동시키는 것을 포함한다.
● 에너지화하는 단계는, 기체의 린스 주기에서 상기 지속가능한 발수제로 에너지를 이동시키는 것을 포함한다.
지속가능한 발수제 적용을 위한 또 다른 바람직한 실시형태는 하기를 포함한다:
● 하나 또는 그 이상의 섬유를 가지는 물품을 압력 용기 내에 두는 단계;
● 오염물질을 제거하기 위해 고밀도 유체로 상기 물품을 가공처리하는 단계로서, 상기 고밀도 유체는 지속가능한 발수제를 포함하는 것인, 단계; 및
● 상기 물품의 하나 또는 그 이상의 섬유에 결합된 상기 지속가능한 발수제를 에너지화하는 단계.
지속가능한 발수제 적용을 위한 상기 방법의 추가적인 특징은 하기를 포함한다:
● 가공처리하는 단계는, 상기 물품의 하나 또는 그 이상의 섬유로 상기 지속가능한 발수제를 결합시키는 것을 포함한다.
● 상기 지속가능한 발수제는 퍼플루오로알킬 사슬이다.
● 상기 지속가능한 발수제는 플루오린 화학에 기반하는 것이다.
● 상기 지속가능한 발수제는 규소 화학에 기반하는 것이다.
● 상기 지속가능한 발수제는 불소중합체 기반이다.
● 상기 지속가능한 발수제는 퍼플루오로옥탄 술포네이트 기반이다.
● 상기 지속가능한 발수제는 퍼플루오로옥탄 산 기반이다.
● 상기 고밀도 유체는 액체 이산화탄소이다.
● 상기 고밀도 유체는 초임계유체이다.
● 가공처리하는 단계는, 액체 이산화탄소로 상기 물품을 세정하는 것을 포함한다.
● 에너지화하는 단계는, 상기 지속가능한 발수제가 정전기를 받도록 하는 것을 포함한다.
● 에너지화하는 단계는, 상기 물품이 상기 지속가능한 발수제에 에너지를 부여하는 가압된 기체의 린스 주기를 받도록 하는 것을 포함한다.
● 에너지화하는 단계는, 상기 고밀도 유체에서 상기 지속가능한 발수제로 에너지를 이동시키는 것을 포함한다.
지속가능한 발수제 활성화를 위한 시스템은, 본 발명의 다른 바람직한 실시형태를 나타낸다. 지속가능한 발수제 활성화를 위한 이러한 시스템은 하기를 포함할 수 있다:
● 높은-대기압에서 고밀도 유체를 유지하도록 작동되는 압력 용기;
● 상기 고밀도 유체를 저장하기 위한 상기 압력 용기와 유동적으로 연결된 저장 탱크;
● 상기 압력 용기 및 상기 저장 탱크와 유동적으로 연결된 증류 시스템으로서, 상기 증류 시스템은 상기 고밀도 유체로부터 현탁되고 용해된 오염물질을 제거하기 위해 작동되는 것인, 증류 시스템; 및
● 하나 또는 그 이상의 섬유를 가지는 물품으로서, 상기 물품의 하나 또는 그 이상의 섬유는 지속가능한 발수제와 결합하고, 상기 압력 용기 내의 상기 고밀도 유체와 상기 물품 사이의 상호작용은, 상기 지속가능한 발수제를 에너지화하는 것인, 물품.
지속가능한 발수제 활성화를 위한 시스템의 그 밖의 특징은 하기를 포함할 수 있다:
● 상기 증류 시스템은, 고-압력 기체를 사용하여 상기 물품을 린스하기 위해 작동되는 것이다.
● 고-압력 기체로 상기 물품을 린스하는 것은, 지속가능한 발수제를 에너지화하는 것이다.
● 상기 압력 용기에 의해 발생된 정전기는 상기 지속가능한 발수제를 에너지화하는 것이다.
● 상기 지속가능한 발수제는 퍼플루오로알킬 사슬이다.
● 상기 지속가능한 발수제는 불소중합체 기반이다.
● 상기 고밀도 유체는 이산화탄소이다.
● 상기 압력 용기 내의 교반 바스켓을 더 포함하고, 상기 압력 용기 내의 상기 물품을 작동가능하게 조정한다(further comprising an agitation basket within the pressure vessel and operable manipulate the article within the pressure vessel).
다른 실시형태에서, 지속가능한 발수제 적용을 위한 시스템은 하기를 포함한다:
● 높은 대기압에서 고밀도 유체를 유지하도록 작동되는 압력 용기로서, 상기 고밀도 유체는 용액에서 지속가능한 발수제를 포함하는 것인, 압력 용기;
● 상기 고밀도 유체를 저장하기 위한 상기 압력 용기와 유동적으로 연결된 저장 탱크;
● 상기 압력 용기 및 상기 저장 탱크와 유동적으로 연결된 증류 시스템으로서, 상기 증류 시스템은, 상기 고밀도 유체로부터 현탁되고 용해된 오염물질을 제거하기 위해 작동되는 것인, 증류 시스템; 및
● 하나 또는 그 이상의 섬유를 가지는 물품으로서, 상기 물품의 하나 또는 그 이상의 섬유는 지속가능한 발수제와 결합하고, 상기 압력 용기 내의 상기 고밀도 유체와 상기 물품 사이의 상호작용은, 상기 하나 또는 그 이상의 섬유에 결합된 상기 지속가능한 발수제를 에너지화하는 것인, 물품.
상기 표시된 지속가능한 발수제 적용 시스템을 위한 추가적인 특징은 하기를 포함한다:
● 상기 압력 용기 내의 교반 바스켓을 더 포함하고, 상기 압력 용기 내의 상기 물품을 작동가능하게 조정한다.
● 상기 증류 시스템은 고-압력 기체를 사용하여 상기 물품을 린스하기 위해 작동가능한 것이다.
● 고-압력 기체로 상기 물품을 린스하는 것은, 상기 지속가능한 발수제를 에너지화하는 것이다.
● 상기 압력 용기에 의해 발생된 정전기는 상기 지속가능한 발수제를 에너지화하는 것이다.
● 상기 지속가능한 발수제는 퍼플루오로알킬 사슬이다.
● 상기 지속가능한 발수제는 불소중합체 기반이다.
● 상기 고밀도 유체는 이산화탄소이다.
DWR의 적용 및 활성화와 함께, 본 발명의 원리가 상기에 기재되어 있으면서, 상기의 설명은 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라, 단지 한 예로서 제조됨을 명확하게 이해할 것이다. 특히, 상기에 기재된 내용이 관련된 분야에서 통상의 기술자들에게 그 밖의 변형을 시사할 것임을 인식될 것이다. 이러한 변형은, 본원에 이미 기재된 특징에 더하여 또는 상기 특징 대신에 사용될 수도 있고, 그 자체로 이미 알려져 있는 그 밖의 특징을 포함할 수도 있다. 청구항이 특징의 특정한 조합에 대한 이러한 적용으로 공식화될지라도, 이러한 것이 어떠한 청구항에서 현재 청구된 바와 같은 동일한 발명에 관한 것인지 아닌지 및 이러한 것이 본 발명에 의해 직면된 바와 같은 동일한 기술적 문제의 모든 것 또는 어떠한 것을 완화시키는 것인지 아닌지가, 관련된 분야에서 통상의 기술자에게 명백할 것인, 본원의 내용의 범위가 또한 어떠한 신규한 특징 또는 명쾌하게 또는 함축적으로 나타낸 특징의 어떠한 신규한 조합 또는 이의 어떠한 일반화 또는 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이에 의하여 출원인은, 새로운 청구항이 이것으로부터 유도된 어떠한 추가적인 적용의 또는 본 적용의 추진 동안에 이러한 특징 및/또는 이러한 특징의 조합으로 만들어 내기 위한 권리를 보유한다.

Claims (45)

  1. 하기를 포함하는, 지속가능한 발수성을 활성화시키기 위한 방법:
    하나 또는 그 이상의 섬유를 가지는 물품을 압력 용기 내에 두는 단계 (depositing)로서, 상기 물품의 하나 또는 그 이상의 섬유는 지속가능한 발수제(durable water repellant)와 결합된 것인, 단계;
    오염물질을 제거하기 위해 고밀도 유체(densified fluid)와 상기 물품을 가공처리하는 단계; 및
    상기 물품의 하나 또는 그 이상의 섬유에 결합된 상기 지속가능한 발수제를 에너지화하는 단계(energizing).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지속가능한 발수제는 퍼플루오로알킬 사슬인 것인, 지속가능한 발수성을 활성화시키기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지속가능한 발수제는 플루오린 화학에 기반하는 것인, 지속가능한 발수성을 활성화시키기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지속가능한 발수제는 규소 화학에 기반하는 것인, 지속가능한 발수성을 활성화시키기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지속가능한 발수제는 불소중합체 기반(fluoropolymer based)인 것인, 지속가능한 발수성을 활성화시키기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지속가능한 발수제는 퍼플루오로옥탄 술포네이트 기반(perfluorooctane sulfonate based)인 것인, 지속가능한 발수성을 활성화시키기 위한 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지속가능한 발수제는 퍼플루오로옥탄 산 기반(perfluorooctane acid based)인 것인, 지속가능한 발수성을 활성화시키기 위한 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고밀도 유체는 초임계 이산화탄소인 것인, 지속가능한 발수성을 활성화시키기 위한 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고밀도 유체는 액체 이산화탄소인 것인, 지속가능한 발수성을 활성화시키기 위한 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    가공처리하는 단계는 액체 이산화탄소로 상기 물품을 세정(cleaning)하는 것을 포함하는 것인, 지속가능한 발수성을 활성화시키기 위한 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    에너지화하는 단계는, 상기 지속가능한 발수제가 정전기(static electricity)를 받도록 하는 것을 포함하는 것인, 지속가능한 발수성을 활성화시키기 위한 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    에너지화하는 단계는, 상기 물품이 상기 지속가능한 발수제에 에너지를 부여하는 가압된 기체의 린스 주기를 받도록 하는 것을 포함하는 것인, 지속가능한 발수성을 활성화시키기 위한 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    에너지화하는 단계는, 상기 고밀도 유체에서 상기 지속가능한 발수제로 에너지를 이동시키는 것을 포함하는 것인, 지속가능한 발수성을 활성화시키기 위한 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    에너지화하는 단계는, 기체의 린스 주기에서 상기 지속가능한 발수제로 에너지를 이동시키는 것을 포함하는 것인, 지속가능한 발수성을 활성화시키기 위한 방법.
  15. 하기를 포함하는, 지속가능한 발수제 적용을 위한 방법:
    하나 또는 그 이상의 섬유를 가지는 물품을 압력 용기 내에 두는 단계;
    오염물질을 제거하기 위해 고밀도 유체로 상기 물품을 가공처리하는 단계로서, 상기 고밀도 유체는 지속가능한 발수제를 포함하는 것인, 단계; 및
    상기 물품의 하나 또는 그 이상의 섬유에 결합된 상기 지속가능한 발수제를 에너지화하는 단계.
  16. 제15항에 있어서,
    가공처리하는 단계는, 상기 물품의 하나 또는 그 이상의 섬유로 상기 지속가능한 발수제를 결합시키는 것을 포함하는 것인, 지속가능한 발수제 적용을 위한 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 지속가능한 발수제는 퍼플루오로알킬 사슬인 것인, 지속가능한 발수제 적용을 위한 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 지속가능한 발수제는 플루오린 화학에 기반하는 것인, 지속가능한 발수제 적용을 위한 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 지속가능한 발수제는 규소 화학에 기반하는 것인, 지속가능한 발수제 적용을 위한 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 지속가능한 발수제는 불소중합체 기반인 것인, 지속가능한 발수제 적용을 위한 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 지속가능한 발수제는 퍼플루오로옥탄 술포네이트 기반인 것인, 지속가능한 발수제 적용을 위한 방법.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 지속가능한 발수제는 퍼플루오로옥탄 산 기반인 것인, 지속가능한 발수제 적용을 위한 방법.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 고밀도 유체는 초임계 이산화탄소인 것인, 지속가능한 발수제 적용을 위한 방법.
  24. 제15항에 있어서,
    상기 고밀도 유체는 초임계 유체인 것인, 지속가능한 발수제 적용을 위한 방법.
  25. 제15항에 있어서,
    가공처리하는 단계는 액체 이산화탄소로 상기 물품을 세정하는 것을 포함하는 것인, 지속가능한 발수제 적용을 위한 방법.
  26. 제15항에 있어서,
    에너지화하는 단계는, 상기 지속가능한 발수제가 정전기를 받도록 하는 것을 포함하는 것인, 지속가능한 발수제 적용을 위한 방법.
  27. 제15항에 있어서,
    에너지화하는 단계는, 상기 물품이 상기 지속가능한 발수제에 에너지를 부여하는 가압된 기체의 린스 주기를 받도록 하는 것을 포함하는 것인, 지속가능한 발수제 적용을 위한 방법.
  28. 제15항에 있어서,
    에너지화하는 단계는, 상기 고밀도 유체에서 상기 지속가능한 발수제로 에너지를 이동시키는 것을 포함하는 것인, 지속가능한 발수제 적용을 위한 방법.
  29. 제15항에 있어서,
    에너지화하는 단계는, 기체의 린스 주기에서 상기 지속가능한 발수제로 에너지를 이동시키는 것을 포함하는 것인, 지속가능한 발수제 적용을 위한 방법.
  30. 하기를 포함하는, 지속가능한 발수제 활성화 시스템:
    높은 대기압(hyper-atmospheric pressure)에서 고밀도 유체를 유지하도록 작동되는 압력 용기(110);
    상기 고밀도 유체를 저장하기 위한 상기 압력 용기(110)와 유동적으로 연결된 저장 탱크(150);
    상기 압력 용기(110) 및 상기 저장 탱크(150)와 유동적으로 연결된 증류 시스템(135)으로서, 상기 증류 시스템(135)은 상기 고밀도 유체로부터 현탁되고 용해된 오염물질을 제거하기 위해 작동되는 것인, 증류 시스템; 및
    하나 또는 그 이상의 섬유를 가지는 물품(125)으로서, 상기 물품의 하나 또는 그 이상의 섬유는 지속가능한 발수제와 결합하고, 상기 압력 용기 내의 상기 고밀도 유체와 상기 물품 사이의 상호작용은, 상기 지속가능한 발수제를 에너지화하는 것인, 물품.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 증류 시스템은 고-압력 기체를 사용하여 상기 물품을 린스하기 위해 작동되는 것인, 지속가능한 발수제 활성화 시스템.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 고-압력 기체로 상기 물품을 린스하는 것은, 상기 지속가능한 발수제를 에너지화하는 것인, 지속가능한 발수제 활성화 시스템.
  33. 제30항에 있어서,
    상기 압력 용기에 의해 발생된 정전기는 상기 지속가능한 발수제를 에너지화하는 것인, 지속가능한 발수제 활성화 시스템.
  34. 제30항에 있어서,
    상기 지속가능한 발수제는 퍼플루오로알킬 사슬인 것인, 지속가능한 발수제 활성화 시스템.
  35. 제30항에 있어서,
    상기 지속가능한 발수제는 불소중합체 기반인 것인, 지속가능한 발수제 활성화 시스템.
  36. 제30항에 있어서,
    상기 고밀도 유체는 이산화탄소인 것인, 지속가능한 발수제 활성화 시스템.
  37. 제30항에 있어서,
    상기 압력 용기 내의 교반 바스켓을 더 포함하고, 상기 압력 용기 내의 상기 물품을 작동가능하게 조종하는 것인(further comprising an agitation basket within the pressure vessel and operable manipulate the article within the pressure vessel), 지속가능한 발수제 활성화 시스템.
  38. 하기를 포함하는, 지속가능한 발수제 적용 시스템:
    높은 대기압에서 고밀도 유체를 유지하도록 작동되는 압력 용기(110)로서, 상기 고밀도 유체는 용액에서 지속가능한 발수제를 포함하는 것인, 압력 용기;
    상기 고밀도 유체를 저장하기 위한 상기 압력 용기와 유동적으로 연결된 저장 탱크(150);
    상기 압력 용기(110) 및 상기 저장 탱크(150)와 유동적으로 연결된 증류 시스템(135)으로서, 상기 증류 시스템은, 상기 고밀도 유체로부터 현탁되고 용해된 오염물질을 제거하기 위해 작동되는 것인, 증류 시스템; 및
    하나 또는 그 이상의 섬유를 가지는 물품(125)으로서, 상기 물품의 하나 또는 그 이상의 섬유는 지속가능한 발수제와 결합하고, 상기 압력 용기 내의 상기 고밀도 유체와 상기 물품 사이의 상호작용은, 상기 하나 또는 그 이상의 섬유에 결합된 상기 지속가능한 발수제를 에너지화하는 것인, 물품.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 압력 용기 내의 교반 바스켓을 더 포함하고, 상기 압력 용기 내의 상기 물품을 작동가능하게 조종하는 것인, 지속가능한 발수제 적용 시스템.
  40. 제38항에 있어서,
    상기 증류 시스템은 고-압력 기체를 사용하여 상기 물품을 린스하기 위해 작동가능한 것인, 지속가능한 발수제 적용 시스템.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 고-압력 기체로 상기 물품을 린스하는 것은, 상기 지속가능한 발수제를 에너지화하는 것인, 지속가능한 발수제 적용 시스템.
  42. 제38항에 있어서,
    상기 압력 용기에 의해 발생된 정전기는 상기 지속가능한 발수제를 에너지화하는 것인, 지속가능한 발수제 적용 시스템.
  43. 제38항에 있어서,
    상기 지속가능한 발수제는 퍼플루오로알킬 사슬인 것인, 지속가능한 발수제 적용 시스템.
  44. 제38항에 있어서,
    상기 지속가능한 발수제는 불소중합체 기반인 것인, 지속가능한 발수제 적용 시스템.
  45. 제38항에 있어서,
    상기 고밀도 유체는 이산화탄소인 것인, 지속가능한 발수제 적용 시스템.
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