KR20180054949A - 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박막의 다공성 나노 파이버 멤브레인 층과 지지층 사이에 이격된 공간이 형성되게 접합하여 통기도 및 내구성을 향상시킨 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트에 관한 것이다.
본 발명의 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트는 다공성을 가지며, 제 1 베이스 물질을 포함하여 형성되는 나노 섬유 멤브레인 층과; 제 2 베이스 물질을 포함하여 형성되며, 상기 나노 섬유 멤브레인 층의 일측 또는 양측에 형성되어 상기 나노 섬유 멤브레인 층을 지지하는 지지층과; 상기 나노 섬유 멤브레인 층과 상기 지지층이 마주보는 가장자리를 접합하는 접합부를 포함하며, 상기 접합부에 의해 상기 나노 섬유 멤브레인 층과 상기 지지층 사이에 이격된 공간이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트는 다공성을 가지며, 제 1 베이스 물질을 포함하여 형성되는 나노 섬유 멤브레인 층과; 제 2 베이스 물질을 포함하여 형성되며, 상기 나노 섬유 멤브레인 층의 일측 또는 양측에 형성되어 상기 나노 섬유 멤브레인 층을 지지하는 지지층과; 상기 나노 섬유 멤브레인 층과 상기 지지층이 마주보는 가장자리를 접합하는 접합부를 포함하며, 상기 접합부에 의해 상기 나노 섬유 멤브레인 층과 상기 지지층 사이에 이격된 공간이 형성된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박막의 다공성 나노 파이버 멤브레인 층과 지지층 사이에 이격된 공간이 형성되게 접합하여 통기도 및 내구성을 향상시킨 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트에 관한 것이다.
휴대 전화, 노트북, 전자수첩, 디지털 카메라, 게임 기기, 전동 면도기 등의 다양한 전자기기에는 소리를 방출하기 위한 음향 홀 등을 포함하는 통기부가 존재하며, 상기 통기부를 통해 전자기기 하우징체 내에 물, 먼지 등이 침투될 수 있기에 이를 방지하기 위한 방수 통음막이 구비된다.
전자기기의 통기부는 전자기기 내의 스피커 등의 음향부품에 의해 발생되는 소리를 방출하는 것 외에 전자기기 하우징체 내압이 상승하는 것을 억제하는 내압 조정 기능을 갖고 있다.
대부분의 전자기기는 수분에 취약하며, 특히 옥외에서도 사용되는 빈도가 높은 전자기기나 옥외가 아니라도 수분이 많은 장소에서 사용될 가능성이 높은 전자기기에서는, 방수성과 통기성 양쪽을 겸해 구비하는 것이 더욱 중요해진다.
또한, 방수 통음막은 공기의 투과를 저해하지 않도록 박막으로 형성되며 상기와 같은 음향 용도에 이용되는 방수막은, 음을 높은 효율로 통과시킬 필요가 있기 때문에 진동 가능한 상태를 유지하면서 고정성이 요구되어 진다.
방수 통음막은 휴대 전화 등의 전자기기의 케이스의 통음구에 부착되지만, 휴대 전화 등의 전자기기는 점점 더 소형화·박형화되고 있으며, 이에 따라 방수 통음막의 소형화·부착 위치의 고정 등이 요구되고 있다.
한국등록특허 제10-1101687호에서는 전자기기에서 이용되는 전기 음향 변환 장치, 및 이 전기 음향 변환 장치에 이용되는 방수 커버에 관하여 개시되어 있으며, 한국공개특허 제10-2013-0111949호에서는 소유성을 갖는 다공성의 발포 PTFE 가 구비된 음향공급장치가 개시되어 있다.
이처럼 전자기기에는 소수성 및 다공성을 갖는 방수 통음막이 구비되었으나, 장기간 사용시 또는 외부 충격에 대한 찢김, 기공의 커짐 등의 물성 저하를 고려하지 않은 한계가 있었다.
방수 통음막의 평균 공극 직경을 작게 하면, 방수성이 향상되는 한편, 막의 밀도가 커지기 때문에 통기성이 저하된다. 이처럼, 방수 통음막에 있어서의 방수성과 통기성은 상반 관계에 있기 때문에, 통기성을 저하시키지 않고 방수성을 높이는 것은 용이하지 않다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 박막의 다공성 나노 파이버 멤브레인 층과 지지층을 접합함에 있어, 나노 파이버 멤브레인 층과 지지층 사이에 이격된 공간이 형성되게 접합하여 우수한 통기도를 가지면서 내구성을 향상시킨 통기성 방수시트를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 탁월한 통기도가 필수 요소인 음향 전자 기기에서 음 왜곡 및 음 저하 등의 음 손실 관련하여 송신부에서 수신부로 음 전달시 통기도가 우수함에 따라 음향 효과를 극대화하여 음손실을 최소화하는 통기성 방수 시트를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트는 다공성을 가지며, 제 1 베이스 물질을 포함하여 형성되는 나노 섬유 멤브레인 층과; 제 2 베이스 물질을 포함하여 형성되며, 상기 나노 섬유 멤브레인 층의 일측 또는 양측에 형성되어 상기 나노 섬유 멤브레인 층을 지지하는 지지층과; 상기 나노 섬유 멤브레인 층과 상기 지지층이 마주보는 가장자리를 접합하는 접합부를 포함하며, 상기 접합부에 의해 상기 나노 섬유 멤브레인 층과 상기 지지층 사이에 이격된 공간이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 통기성 방수시트는 나노 섬유 멤브레인 층을 마주보는 지지층의 측면에 방사되어 형성되는 핫멜트 방사층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 나노 섬유 멤브레인 층은 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리우레탄(PU), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리에스테르(PET), 폴리아미드(PA), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리스타이렌(PS) 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹 중 어느 하나의 제 1베이스 물질을 포함하는 방사용액을 전기 방사하여 제조된 갖는 나노 섬유로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 나노 섬유 멤브레인 층은 평균 직경이 30 내지 600 nm 의 나노 섬유를 공공률 60 내지 90%, 공공 사이즈 평균 0.05 내지 5 ㎛, 통기도 0.05 내지 1.5 ㎤/㎠/sec 를 갖도록 전기방사되어 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 방사용액은 색상을 부여하기 위한 안료를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 지지층은 부직포, 편성된 메쉬 및 이들의 조합으로 이루어지는 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 나노 섬유 멤브레인 층 및 상기 지지층은 발수성을 부여하기 위한 발수제, 발유제 및 이들의 조합 중 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 핫멜트 방사층은 0.05 내지 2.0 g/㎡의 평량으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 접합부는 상기 나노 섬유 멤브레인 층과 맞닿는 제 1접합부와; 상기 지지층과 맞닿는 제 2접합부를 포함하되, 상기 제 1접합부는 제 1베이스 물질을 50 내지 99 중량부 포함하여 형성되며, 상기 제 2접합부는 제 2베이스 물질을 50 내지 99 중량부 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 나노 섬유 멤브레인 층의 양면에 지지층이 형성될 경우, 상기 나노 섬유 멤브레인 층은 지지층의 폭보다 좁게 형성되어 접착부가 상기 나노 섬유 층의 측면을 감싸도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트에 의하면, 나노 파이버 멤브레인 층과 지지층 사이에 이격된 공간이 형성되게 접합하여 우수한 통기도, 방수성을 가지면서 내구성을 향상시킨 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 지지층이 나노 섬유 멤브레인 층의 일측에 형성되는 일실시예.
도 2는 본 발명에 따른 지지층을 형성하기 위한 실시예.
도 3은 본 발명에 따른 접합부가 형성되는 실시예.
도 4는 본 발명에 따른 지지층이 나노 섬유 멤브레인 층의 일측에 형성되는 다른 실시예.
도 5는 본 발명에 따른 양측에 지지층이 형성되는 일 실시예.
도 6은 본 발명에 따른 양측에 지지층이 형성되는 다른 실시예.
도 2는 본 발명에 따른 지지층을 형성하기 위한 실시예.
도 3은 본 발명에 따른 접합부가 형성되는 실시예.
도 4는 본 발명에 따른 지지층이 나노 섬유 멤브레인 층의 일측에 형성되는 다른 실시예.
도 5는 본 발명에 따른 양측에 지지층이 형성되는 일 실시예.
도 6은 본 발명에 따른 양측에 지지층이 형성되는 다른 실시예.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박막의 다공성 나노 파이버 멤브레인 층과 지지층 사이에 이격된 공간이 형성되게 접합하여 통기도 및 내구성을 향상시킨 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트는 다공성을 가지며, 제 1 베이스 물질을 포함하여 형성되는 나노 섬유 멤브레인 층(10)과 제 2 베이스 물질을 포함하여 형성되며, 상기 나노 섬유 멤브레인 층의 일측 또는 양측에 형성되어 상기 나노 섬유 멤브레인 층을 지지하는 지지층(20)과 상기 나노 섬유 멤브레인 층과 상기 지지층이 마주보는 가장자리를 접합하는 접합부(30)를 포함하며, 상기 접합부에 의해 상기 나노 섬유 멤브레인 층과 상기 지지층 사이에 이격된 공간(S)이 형성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트에 따른 지지층이 나노 섬유 멤브레인 층의 일측에 형성되는 일실시예를 보여준다. 본 발명에 따른 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트는 지지층(20)이 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)의 일측에 형성될 수 있다.
상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)은 나노 섬유를 전기방사하여 형성되고, 박막의 다공성 구조를 가져 통기성을 가지며, 전자기기에 적용될 때 외부 측으로 노출되는 면이 된다.
또한, 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)은 나노 섬유를 전기방사하여 형성되어 직경, 공공률, 공공 사이즈 등을 제어할 수 있기 때문에 통기도, 방수성을 제어할 수 있는 특징을 갖는다.
상기 나노 섬유 멤브레인 층(100)은 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리우레탄(PU), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리에스테르(PET), 폴리아미드(PA), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리스타이렌(PS) 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹 중 어느 하나의 제 1베이스 물질과 용매를 혼합한 방사용액을 전기 방사하여 제조된 나노 섬유로 형성된다.
상기 용매는 디메틸아세토아미드, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 테트라하이드로퓨란,디클로로메탄, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, 클로로포름, 아세톤, 물, 포름산, 아세트산, 시클로헥산 등의 용매를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 방사용액에 도전성 향상제 등의 첨가제를 첨가하는 것도 가능하다.
이때, 상기 방사용액은 색상을 부여하기 위한 안료를 더 포함하여 나노 섬유 멤브레인 층(10)을 형성할 수 있다. 이로써, 추후 안료층을 형성하기 위한 별도의 공정이 필요하지 않게 되고, 안료층이 추가적으로 적층함에 따라 발생되는 통음성의 저하 및 공정 제어의 어려움을 해소할 수 있다.
전기 방사는 반송 속도 0.2m/분 내지 100m/분, 인가 전압 10kV 내지 0kV, 방사 구역의 온도 10℃ 내지 40℃, 방사 구역의 습도 20% 내지 60% 의 조건에서 수행될 수 있다.
상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)은 방사용액을 나노 섬유 평균 직경 30 내지 600 nm를 갖도록 방사하여 층을 형성하되, 공공률 60 내지 90%, 공공 사이즈 평균은 0.1 내지 10 ㎛, 통기도 0.05 내지 4.0 ㎤/㎠/sec 를 갖도록 형성된다.
본 발명은 나노 섬유 멤브레인 층을 전기방사로 형성하여 통기성 방수 시트의 섬유 직경 조절이 용이하다.
나노 섬유의 평균 직경은 30 내지 600 nm를 갖도록 전기방사되는데, 상기 평균 직경 미만으로 형성되면 충분한 물성을 확보하기 힘들어 외부 충격에 찢어질 가능성이 있으며, 상기 평균 직경을 초과하여 형성되면 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)의 두께를 박막으로 형성하기 힘들다.
또한, 본 발명에 따른 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트는 나노 섬유의 평균 직경에 따라 통기 특성과 내수압 특성에 영향을 주며, 상기 나노 섬유의 평균 직경 범위 내에서 통기 특성과 내수압 특성이 우수할 수 있다. 나노 섬유의 평균 직경에 따른 통기 특성 및 내수압 특성은 아래의 실시예에서 상세히 설명하도록 한다.
또한, 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)의 인장강도는 10 내지 120 MPa 인 것이 바람직한데, 인장강도가 10 MPa 미만이면 반복된 사용 및 외부 충격시 찢김 및 기공 넓어짐이 발생될 수 있고, 120 MPa 을 초과할 경우에 치밀한 구조에 의해 비표면적이 작아져 상기 지지층(20) 및 접합부(30)와의 접착력이 떨어지고, 통기도 또한 저하되기 때문에 상기 인장강도 범위를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)은 전기방사를 통해 만들어지므로 두께를 박막으로 형성할 수 있고, 두께 조절이 용이하므로, 우수한 통음 및 음향 특성을 구현할 수 있게 되며, 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)은 요구되는 사양에 따라 달라질 수 있지만, 적절한 통기성 및 방수성을 확보하기 위하여 1 내지 100 ㎛ 로 형성될 수 있다.
또한, 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)은 보다 균일한 두께와 일정한 두께를 갖는 나노 섬유 멤브레인 층을 형성하기 위해 라미네이팅 공정을 추가적으로 수행하는 것도 가능하다.
상기 라미네이팅법은 열과 압력을 제공하는 스테인레스로 이루어진 롤을 이용하여 표면 강화 및 표면 처리를 하는 것으로서, 열과 압력 조건은 멤브레인 특성에 따라 상이하며 표면 강화 처리되는 제품 확인 후 결과에 따라 생산 속도 조건도 변경이 가능하다.
이처럼 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)은 박막의 다공성 구조를 가짐으로써 우수한 통기성을 부여할 수 있지만, 단일 구조로 존재할 시, 외부 충격에 찢김이 발생하거나, 기공이 넓어져 물성 및 방수성이 저하될 수 있다.
상기 지지층(20)은 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)을 지지하기 위해 전자기기의 하우징 내부측으로 형성되며, 통기에 영향을 주지 않기 위하여 상기 지지층 또한 다공성으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 지지층(20)을 형성하기 위한 일 실시예로, 부직포, 메쉬 및 이들의 조합 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 부직포의 종류는 한정하지 않으나, 구체적인 예로는 LMP(Low Melting Polyester), 스펀본드, 스펀 레이스, 에어레이드, 케미컬본드, 펠트, 니들펀칭, 패딩 등이 사용될 수 있다.
상기 LMP(Low Melting Polyester)는 낮은 온도에서 별도의 접착제 없이 서로 녹여 붙일 수 있는 폴리에스터 섬유(PSF : Polyester Staple Fiber)을 말하며, 일반 폴리에스터의 융점(Tm)이 255℃인데 비해 융점이 낮은 특징을 활용하여 순수한 열융착 목적으로 사용될 수 있다.
상기 LMP가 도입되기 전에는 일반적인 부직포나 다른 소재와 접착하여 사용되는 제품에 있어서, 에폭시 수지를 물에 용해 후 열처리하여 사용하였는데, 에폭시 수지를 제조하는 공정이 까다롭고 에폭시 수지를 열처리하게 되면 재사용이 어려우며, 환경 유해성을 갖는 문제점이 있었지만, 상기 LMP는 추가적인 화학 접착 및 코팅이 필요치 않아 친환경적이고 인체에 무해한 특징을 갖는다.
상기 LMP는 일반 PET와 복합 방사(Sheath/Core)하여 비교적 저융점을 갖는 상기 LMP가 열처리에 의해 용융 접착될 수 있으며, 다양한 온도(110-200℃)에서 용융 접착되므로 일정하게 형태를 유지하는 능력이 뛰어나다.
상기 메쉬는 내구성 및 신축성을 부여할 수 있는 원단으로서, 구체적인 예로는 제직, 편성 방법으로 제조된 원단일 수 있다.
제직은 날실(경사)과 씨실(위사)이 직각으로 교차하면서 짜여 조직이 튼튼한 원단으로서, 크게 올의 교차수에 따라 평직, 능직, 수자직으로 분류된다.
편성은 실섬유로 편환을 만들어 편환과 편환을 연결하여 원단을 제조하는 방법으로서, 크게 경방향으로 루프와 루프가 연결된 경편과 위방향으로 루프와 루프가 연결된 위편으로 분류된다. 편성으로 제조된 원단은 다른 방법에 비해 보다 신축성 및 유연성을 부여할 수 있다.
편성을 통한 구체적인 조직 형성 방법은 트리코트(Tricot), 랏셀(Rachel), 말라네즈(Milanese), 자카드, 평편(Plain Stitch), 펄편(Purl Stritch), 고무편(Rib Stitch), 파일편(Pile Stitch), 테리편(Knitted Stitch), 터크편(Tuck Stitch) 등이 있다.
보다 바람직하게는, 트리코트(Tricot) 방법을 사용할 수 있는데, 트리코트는 경편의 일종으로 실을 안내하는 가이드바가 셋으로 이루어진 경편기를 이용하여 편성한 것으로서, 섬세하고 치밀한 조직 형성이 가능하면서 우수한 인장강도 및 신축성을 갖는 특성을 갖는다.
도 2는 본 발명에 따른 지지층을 형성하기 위한 실시예를 보여준다.
상기 지지층을 형성하기 위한 다른 실시예로, 상기 지지층(20)은 편성된 메쉬로 구성된 코어층(21)과 상기 코어층의 일측면 또는 양측면에 형성된 부직포층(22)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
부직포는 다공성을 확보할 수 있지만, 불규칙한 엉킴 구조를 가져 외부 충격에 헤짐이 발생되고, 인장강도 저하 등의 문제가 발생될 수 있다.
이러한 한계를 해소하기 위하여, 편성된 메쉬를 코어층(21)으로 형성하여 외부 충격에 쉽게 인장강도 등의 물성의 저하가 발생되지 않도록 하고, 상기 코어층의 일측면 또는 양측면에 부직포층(22)이 형성되어 다공성을 확보할 수 있게 된다.
상기 코어층(21)에 상기 부직포층(22)을 형성하기 위하여, 상기 코어층의 일측면 또는 양측면에 시트 형태의 부직포를 겹친 후 워터 제트를 분사하여 상기 코어층과 부직포를 상호 결합시킬 수 있다.
워터제트에 의해 1차적으로 상호결합된 상기 지지층은 히팅롤 및 열풍장치에 통과시켜 섬유들을 연화시킴으로써 2차적으로 결합을 강화시킬 수 있다.
워터제트의 분사압력은 섬유 간의 결합성을 고려하여 30 내지 120 bar 가 바람직하다.
연화 공정은 연화 온도 및 시간 30초 내지 90초, 80 내지 120℃ 에서 수행되는데, 상기 연화 온도 및 시간이 상기 범위 미만이면 섬유의 연화가 진행되기 어려워 결합성 향상 효과가 미미하며, 상기 범위를 초과하면 섬유가 지나치게 용융되어 공극을 확보하기 어려워 통기성이 저하될 수 있기 때문에 상기 연화 온도 및 시간을 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
상기 방법은 바인더 및 접착제를 사용하지 않기 때문에, 통기성을 저하시키지 않으면서 상호간의 결합을 향상시킬 수 있는 특징을 갖는다.
이때, 상기 지지층(20)은 제 2베이스 물질을 포함하는 섬유에 의해 형성되며, 상기 제 2베이스 물질은 레이온, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스타이렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 지지층(20)은 평량 1 내지 60 g/㎡, 두께 10 내지 300㎛ 갖는 것이 바람직한데, 상기 평량 및 두께 미만이면 인장 강도가 약해 지지체 역할을 하기 힘들고, 상기 범위를 초과하면 통기성이 저하되기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
상기 코어층(21)과 상기 부직포층(22)이 형성되는 경우, 상기 코어층(21)은 30 내지 150 Mpa 인장강도를 갖는 것이 바람직하며, 상기 코어층과 상기 부직포층의 두께비는 지지층의 인장강도, 내수압 및 통기도를 고려하였을 때 1: 2 내지 3 로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10) 및 상기 지지층(20)은 발수제, 발유제 및 이들의 조합 중 어느 하나를 더 포함하여 발수성을 부여하는 것도 가능하다.
상기 나노 섬유 멤브레인 층(10) 및 상기 지지층(20)에 발수성 및 발유성을 부여하기 위한 방법으로는, 섬유를 제조하기 위한 방사용액에 첨가하여 섬유에 자체적으로 포함되도록 하거나, 섬유를 제조한 후 코팅처리를 하는 방법이 있을 수 있다.
상기 발수제 및 발유제는 파라핀 왁스, 불소계 화합물, 실리콘계 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
불소계 화합물 발수 발유제의 경우 불소가 지닌 낮은 표면 자유 에너지와 폴리머 특성에 의해 발수성은 물론, 비불소계에서는 얻을 수 없는 발유성을 기재에 부여할 수 있다.
불소계의 경우 경도의 발수를 비롯해 내세탁성이 뛰어난 가공, 코팅 가공, 라미네이션 가공 등의 고기능 가공에 이르기까지 모든 용도에 이용할 수 있을 정도로 성능이 우수하며, SR제에서는 오염 제거성 기능도 발휘 된다.
불소계 화합물 발수 발유제는 불소의 특성을 살려, 물뿐만이 아닌 기름(유성)에서도 기능이 뛰어나 비불소계 발수제에 비해 발유성도 나타난다.
불소계 화합물 발수 발유제의 경우 환경 규제가 심화되어 사용상 제재가 있지만 기능 발휘면에서 대체품 개발이 전 세계적으로 낮아 불소계 화합물을 사용하되 C8 Type에서 C6 Type 전환을 요구하고 있다.
실리콘(silicone)은 유기기를 함유한 규소(oranosilicone)와 산소 등이 실록산 결합(si-o-si)으로 연결된 모양으로 된 폴리머로서, 상기 실리콘을 포함하는 실리콘계 화합물 발수제는 분자 구조상 무기적 특징과 유기적 특징을 동시에 가지게 된다.
즉, 실리콘계 화합물 발수제는 분자 구조상 실록산 결합에 기인하는 무기적 특성 때문에 내열성, 화학적 안정성, 전기절연성, 내마모성, 광택성 등이 우수하며, 측쇄의 유기적 특성에 의하여 우수한 반응성, 용해성 작업성을 갖는다.
이때, 실리콘계 화합물 발수제는 oil, rubber, resin의 형태를 가질 수 있으며, 사용목적에 따라 변형 배합되어 사용되어질 수 있다.
상기 접합부(30)는 상기 나노 섬유 멤브레인층(10)과 상기 지지층(20)을 접합하는데, 이때 상기 접합부는 상기 나노 섬유 멤브레인층과 상기 지지층의 가장자리를 따라 형성된다.
상기 접합부(30)는 상기 나노 섬유 멤브레인층(10)과 상기 지지층(20)이 맞닿는 전체 계면을 따라 형성되는 것이 아니라 가장자리를 따라 형성됨으로써, 상기 나노 섬유 멤브레인층(10)과 상기 지지층(20) 이격된 상태로 존재하도록 하여 통기성을 보다 높일 수 있게 된다.
만약, 상기 나노 섬유 멤브레인층(10)과 상기 지지층(20)의 맞닿는 계면을 따라 접착제 및 바인더가 도포될 경우 통기성이 저하될 수 있으며, 상기 나노 섬유 멤브레인층(10)과 상기 지지층(20) 서로 간의 재질, 두께, 공극률 등의 물리 화학적 특성의 차이로 인해 접착 정도가 다르기 때문에 시간의 흐름에 따라 계면에 들뜸이 발생될 수 있다.
또한, 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)과 상기 지지층(20)이 서로 맞닿아 형성되어 있는 경우, 수분 침투시 계면 및 섬유를 따라 수분이 이동하여 전자기기에 침투될 가능성이 높지만, 이격되어 있는 경우 이를 방지할 수 있다.
상기 접합부(30)는 반응성 접착제, 핫멜트 접착제, 반응성 핫멜트 등의 접착제를 사용할 수 있다.
상기 반응성 접착제는 SGA(Second generation acrylic adhesive)가 사용될 수 있으며, 상기 핫멜트 접착제는 폴리에틸렌계, 폴리아미드계, 폴리에스테르계, 아크릴계가 사용될 수 있다.
상기 핫멜트 접착제는 열가소성을 갖는 베이스 수지와, 왁스, 점착 부여 수지, 가소제, 충전제, 산화방지제 등의 첨가제를 배합하여 제조되며, 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)과 상기 지지층(20)과의 접착성을 고려하여 선택되어 질 수 있다.
상기 핫멜트 접착제는 필름상, 펠렛상, 액상, 파우더 상을 가질 수 있으며, 필름상의 경우, 전기 방사되어 형성될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 접합부(30)는 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)과 상기 지지층(20)과의 접착성을 향상시키기 위하여 2중 구조의 필름상의 핫멜트 접착제를 사용할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)과 맞닿는 접합부를 제 1접합부(31), 상기 지지층(20)과 맞닿는 접합부를 제 2접합부(32)로 2 등분하여, 상기 제1접합부와 상기 제2접합부를 구성하는 핫멜트 접착제의 종류를 달리할 수 있다.
상기 제 1접합부(31)는 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)과의 상호 접합성을 높이기 위하여 제 1베이스 물질을 50 내지 99 중량부 포함하여 형성될 수 있다.
상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)을 구성하는 제 1베이스 물질이 폴리아크릴이라면 상기 제 1접합부(31)를 구성하는 핫멜트 접착제는 전체 100중량부에 대하여 폴리아크릴을 50 내지 99중량부 포함하도록 제조되어 상기 나노 섬유 멤브레인 층과의 상호 접합성을 높일 수 있다.
상기 제 2접합부(32)의 경우에도 마찬가지로, 상기 지지층(10)과의 상호 접합성을 높이기 위하여 제 2베이스 물질을 50 내지 99 중량부 포함하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)이 폴리아크릴계로 구성되고, 상기 지지층(20)이 폴리에스터계로 구성될 경우, 상기 제 1접합부(31)는 폴리아크릴계 핫멜트 접착제로 구성되고, 상기 제 2접합부(32)는 폴리에스테르계 핫멜트 접착제로 형성될 수 있다.
상기와 같이 이중구조의 접합부가 구비됨으로써, 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)과 상기 지지층(20)의 재질 및 특성의 차이로 인한 접착성 차이를 완충시킬 수 있어 접착성을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
상기 접합부의 두께는 1 내지 50 ㎛로 형성되는데, 상기 접합부의 두께가 1㎛ 미만이면 접착성을 부여하기 힘들거나 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)과 상기 지지층(20) 사이에 이격된 공간(S)을 형성하기 힘들고, 50 ㎛을 초과하여 형성되면 이격된 공간(S)의 높이가 높아져, 외부 충격이 가해질 시 서로 완충 작용을 하기 힘들어 찢김이 발생될 수 있기 때문에 상기 두께 범위를 벗어나지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트에 따른 지지층이 나노 섬유 멤브레인 층의 일측에 형성되는 다른 실시예를 보여준다.
본 발명에 따른 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트는 나노 섬유 멤브레인 층(10), 지지층(20), 접합부(30)를 포함하되, 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)을 마주보는 지지층(20)의 측면에 방사되어 형성되는 핫멜트 방사층(40)을 포함하며, 상기 접합부(30)에 의해 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)과 상기 지지층(20) 사이에 이격된 공간(S)이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 핫멜트 방사층(40)은 상기 지지층의 하측면, 즉, 상기 나노 섬유 멤브레인층을 마주보는 측면에 방사되어 형성된다.
상기 핫멜트 방사층(40)은 상기 접합부(30)가 상기 나노 섬유 멤브레인층(10)과 상기 지지층(20)이 마주보는 가장자리를 접합하는 것에 기인하여 발생되는 상기 접합부 주변에 집중되는 응력을 분산시키는 역할을 한다.
보다 상세하게는, 통기성 방수시트에 대한 외력 발생시, 상기 나노 섬유 멤브레인층(10)과 상기 지지층(20)이 접합되는 상기 접합부(30) 주변부는 그 접착력에 의해 외력이 분산되지 못하여 찢김이나 부분적인 기공 넓어짐이 발생될 수 있다.
하지만, 상기 핫멜트 방사층(40)에 의해 상기 나노 섬유 멤브레인층과 상기 지지층 사이에 부분적인 접합이 이뤄질 수 있도록 하여 상기 나노 섬유 멤브레인층과 상기 지지층의 접합력을 보다 높이고, 상기 접합부(30) 주변부의 물성 변화를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 상기 핫멜트 방사층(40)이 형성됨으로써 통기성 방수시트의 방수 성능을 더 부여할 수 있게 된다.
상기 핫멜트 방사층(40)은 상기 지지층의 하측면 전면을 따라 박막으로 도포되어 형성되거나, 형성된 패턴을 따라 부분적으로 도포되어 형성될 수 있다.
상기 핫멜트 방사층(40)의 두께는 상기 지지층 두께에 대하여 5 내지 20 % 의 두께로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 지지층(20) 두께가 100 ㎛ 로 형성될 경우, 상기 핫멜트 방사층의 두께는 5 내지 20 ㎛로 형성될 수 있다.
상기 핫멜트 방사층(40)의 두께가 상기 지지층 두께에 대하여 5 % 미만으로 형성되면 상기 지지층(20)을 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)에 접합시키기 위한 접합력을 부여하기 힘들고, 20 %를 초과하여 형성되면 통기성 저하가 발생될 수 있기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
또한, 상기 핫멜트 방사층(40)은 접합력의 부여 및 통기성을 고려하여 0.05 내지 2.0 g/m2 의 평량으로 형성됨이 바람직하다.
상기 핫멜트 방사층(40)은 핫멜트 용액을 상기 지지층(20)에 직접적으로 전기방사하여 형성하거나, 이형 처리가 된 기재에 핫멜트 방사 필름을 형성한 후, 상기 지지층에 올리는 방법도 가능하다.
상기 핫멜트 방사층(40)을 전면 도포가 아닌, 특정 패턴을 갖도록 방사하기 위하여서는 상기 지지층의 하면에 상기 패턴 형상을 갖는 전극판을 갖다댄 후, 핫멜트 용액을 전기 방사하는 방법을 이용할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 양측에 지지층이 형성되는 일 실시예를 보여주는 것으로서, 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트는 지지층이 상기 나노 섬유 멤브레인 층의 양측에 형성되어, 지지층(20), 접합부(30), 나노 섬유 멤브레인 층(10), 접합부(30), 지지층(20) 순으로 적층될 수 있다.
상기와 같이 지지층(20)이 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)의 양측에 형성됨으로써, 외부 충격으로부터 나노 섬유 멤브레인 층(10)을 보호함과 동시에 내구성 및 방수성을 강화할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 양측에 지지층이 형성되는 다른 실시예로서, 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트는 지지층이 상기 나노 섬유 멤브레인 층의 양측에 형성되어, 지지층(20), 접합부(30), 나노 섬유 멤브레인 층(10), 접합부(30), 지지층(20) 순으로 적층되되, 상기 나노 섬유 멤브레인 층(10)이 지지층(20)의 폭보다 좁게 형성되어 접합부(30)가 상기 나노 섬유 멤브레인 층의 측면을 감싸도록 배치되도록 할 수 있다.
상기와 같이 나노 섬유 멤브레인 층(10)의 폭을 지지층(20)의 폭보다 좁게 형성함으로써 핫멜트 등의 접합부(30)가 용융시 상기 나노 섬유 멤브레인 층의 측면을 감싸게 되어, 지지층, 접합부, 나노 섬유 멤브레인 층의 접합 단면 및 이들의 접합 불량 및 이격 등이 발생하더라도 수분, 먼지 등의 이물질이 침투되는 것을 방지할 수 있는 이점을 가진다.
본 발명에 따른 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트는 전자기기에 적용되어, 먼지, 수분 등의 이물질이 전자기기의 하우징 내에 침투되는 것을 방지함과 동시에, 우수한 통기성을 가져 전자기기의 음성 출력 및 입력 기능을 효과적으로 수행할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트는 음성 출력 및 입력 수단을 갖는 전자기기, 예를 들어, 스피커 및 마이크를 갖는 전자기기의 통기부를 갖는 전자기기라면 제한하지 않고 적용될 수 있다. 보다 바람직하게는, 휴대 전화기에 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
하기의 실시예는 나노 섬유 멤브레인 층을 형성함에 있어 나노 섬유의 평균 직경에 따른 통기 특성과 내수압 특성을 보여준다.
내수압
나노 섬유 멤브레인 층의 내수압은, JIS L1092 B (고수압법) TEST Method 에 기재되어 있는 내수도 분석기(고수압법)를 사용하여 진행했다.
표 1은 본 발명에서 동일 평량(5.0g/㎡)에서 나노 섬유의 평균 직경에 따른 내수압과 통기성의 변화를 보여준다.
| 단위 | 100nm | 200nm | 300nm | 400nm | 500nm | |
| 평량 | g/㎡ | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
| 통기성 | ㎤/㎠/s | 0.05 | 0.3 | 0.7 | 1.0 | 2.0 |
| 내수압 | mmH2O | 25,000 | 20,000 | 18,000 | 15,000 | 12,000 |
나노 섬유 멤브레인 층의 통기성은 동일한 평량에서 나노 섬유 평균 직경이 커질수록 통기도가 높아지고, 나노 섬유 평균 직경이 작아질수록 통기도가 낮아졌는데, 이로부터 나노 섬유 평균 직경이 작아질수록 공극이 작아지므로 공기의 이동이 원활하지 않아 통기도가 낮아진다는 것을 확인할 수 있었다.
반면에, 나노 섬유 멤브레인 층의 내수압은 나노 섬유 평균 직경이 커질수록 내수압이 낮아지고, 나노 섬유 평균 직경이 낮아질수록 내수압이 높아졌는데, 이로부터 나노 섬유 평균 직경이 작아질수록 공극이 작아지므로 물의 유입이 원활하지 않아 내수압이 높아지는 것을 확인할 수 있었다.
내수압
유지 시험
나노 섬유 멤브레인의 내수압 유지 시험법은 내수압 시험과 동일하게 JIS L1092 B (고수압법) TEST Method 에 기재되어 있는 내수도 분석기(고수압법)를 사용하여 진행했다. 구체적으로는, 10,000 mmH2O의 수압(심도 15m의 수압에 상당함)을 나노 섬유 멤브레인에 인가하고, 30분 유지한 후에 누수의 유무를 관찰하여 불량 판정을 진행했다. 또한 유지 후 누수가 생기지 않은 샘플은 누수가 생길 때까지 수압을 인가하여 내수압을 확인한다. 불량의 판정 기준은 다음과 같다.
◎: 누수 없음
○: 20분 내지 30분 사이에 매우 약간 누수가 발생
△: 10분 이내에 누수가 발생
X : 파열
표 2는 나노 섬유 직경 300nm, 평량 5.0g/㎡ 를 갖는 나노 멤브레인 층의 내수압 유지력을 측정한 결과(8회 측정)를 보여준다.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | ||
| 10min | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | |
| 20min | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | |
| 30min | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | |
| 1 Drop | 18,000 | 18,000 | 18,000 | 18,000 | 18,000 | 20,000 | 18,000 | 20,000 | |
나노 섬유 멤브레인 층에 수압을 인가하고 10분경과 후 누수가 발생하지 않으면 30분 경과 후에도 발생하지 않았으며, 8회 측정한 결과, 모두 최종 누수지점이 18,000mmH2O 이상으로 측정됨을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
10 : 나노 파이버 멤브레인층
20 : 지지층
21 : 코어층
22 : 부직포층
30 : 접합부
31 : 제 1접합부
32 : 제 2접합부
40 : 핫멜트 방사층
S : 나노 파이버 멤브레인층과 지지층 사이에 이격된 공간
20 : 지지층
21 : 코어층
22 : 부직포층
30 : 접합부
31 : 제 1접합부
32 : 제 2접합부
40 : 핫멜트 방사층
S : 나노 파이버 멤브레인층과 지지층 사이에 이격된 공간
Claims (10)
- 통기성과 방수성을 갖는 전자기기용 시트에 있어서,
다공성을 가지며, 제 1 베이스 물질을 포함하여 형성되는 나노 섬유 멤브레인 층과;
제 2 베이스 물질을 포함하여 형성되며, 상기 나노 섬유 멤브레인 층의 일측 또는 양측에 형성되어 상기 나노 섬유 멤브레인 층을 지지하는 지지층과;
상기 나노 섬유 멤브레인 층과 상기 지지층이 마주보는 가장자리를 접합하는 접합부를 포함하며,
상기 접합부에 의해 상기 나노 섬유 멤브레인 층과 상기 지지층 사이에 이격된 공간이 형성된 것을 특징으로 하는
나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트.
- 제 1항에 있어서,
상기 통기성 방수시트는
나노 섬유 멤브레인 층을 마주보는 지지층의 측면에 방사되어 형성되는 핫멜트 방사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트.
- 제 1항에 있어서,
상기 나노 섬유 멤브레인 층은
폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리우레탄(PU), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리에스테르(PET), 폴리아미드(PA), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리스타이렌(PS) 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹 중 어느 하나의 제 1베이스 물질을 포함하는 방사용액을 전기 방사하여 제조된 갖는 나노 섬유로 형성된 것을 특징으로 하는
나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트.
- 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 나노 섬유 멤브레인 층은
평균 직경이 30 내지 600 nm 의 나노 섬유를 공공률 60 내지 90%, 공극 사이즈 평균 0.1 내지 10 ㎛, 통기도 0.05 내지 8.0 ㎤/㎠/sec 를 갖도록 전기방사되어 형성된 것을 특징으로 하는
나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트.
- 제 3항에 있어서,
상기 방사용액은
색상을 부여하기 위한 안료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트.
- 제 1항에 있어서,
상기 지지층은
부직포, 편성된 메쉬 및 이들의 조합으로 이루어지는 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는
나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트.
- 제 1항에 있어서,
상기 나노 섬유 멤브레인 층 및 상기 지지층은
발수성을 부여하기 위한 발수제, 발유제 및 이들의 조합 중 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트.
- 제 2항에 있어서,
상기 핫멜트 방사층은
0.05 내지 2.0 g/㎡ 의 평량으로 형성되는 것을 특징으로 하는
나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트.
- 제 1항에 있어서,
상기 접합부는
상기 나노 섬유 멤브레인 층과 맞닿는 제 1접합부와;
상기 지지층과 맞닿는 제 2접합부를 포함하되,
상기 제 1접합부는 제 1베이스 물질을 50 내지 99 중량부 포함하여 형성되며, 상기 제 2접합부는 제 2베이스 물질을 50 내지 99 중량부 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는
나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트.
- 제 1항에 있어서,
상기 나노 섬유 멤브레인 층의 양면에 지지층이 형성될 경우,
상기 나노 섬유 멤브레인 층은 지지층의 폭보다 좁게 형성되어 접착부가 상기 나노 섬유 층의 측면을 감싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는
나노섬유 멤브레인을 적용한 투습방수시트.
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