KR20190073166A

KR20190073166A - 투습 경로를 갖는 필름 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20190073166A
Application number: KR1020170174533A
Authority: KR
Inventors: 서영수; 김효선
Original assignee: 세종대학교산학협력단
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2019-06-26
Also published as: KR102063892B1

Abstract

투습 경로를 갖는 필름 및 이의 제조방법을 제공한다. 투습 경로를 갖는 필름은 고분자 매트릭스 및 고분자 매트릭스 내에 구비되고, 표면 상에 친수성 나노입자가 배치된 다수의 나노섬유들을 포함하는 필름이고, 나노섬유들 중 일부는 필름의 상부면과 하부면을 연결하도록 배치된 것일 수 있다. 본 발명에 따르면, 액체 형태의 물과 공기는 투과시키지 않으면서 습한 공기 내의 수증기를 선택적으로 투과시키는 투습성 필름을 제공함에 있다. 또한, 고분자 필름 내에 친수성의 투습 경로를 확보하여 필름의 투습성을 향상시키면서도 필름의 내구성을 증가시킬 수 있다.

Description

투습 경로를 갖는 필름 및 이의 제조방법{Film having moisture permeation path and method for manufacturing the same}

본 발명은 고분자 복합 필름에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 투습 경로를 갖는 필름에 관한 것이다.

의료, 위생 재료, 의복, 일반 생활 재료, 산업 자재 등에 사용되는 필름에 대한 개발이 이루어지고 있다. 이러한 분야에서 사용되는 필름은 특히, 투습성 및 방수성 특성이 요구되며, 종래, 일반적으로 사용되는 필름의 재질로는 다공질 필름 또는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 등의 열가소성 폴리머로 성형된 필름 등이 알려져 있다.

발수성은 물과의 친화력이 적은 성질인 소수성과 일맥 상통하는 성질을 일컫는 말로, 이러한 특성은 일상 생활에서도 관찰할 수 있다. 연꽃잎에 물방울이 떨어졌을 때 잎이 젖지 않고 물방울이 굴러 떨어지도록 하는 것은 발수성의 좋은 예가 될 수 있다.

이러한 발수성을 이용하여 물 분자를 통과시키지 않는 특성을 갖는 발수 필름은 여러 산업분야에서 사용되어 왔다. 특히, 물 분자를 선택적으로 통과시키는 발수 필름은 그 응용 범위가 점점 확대되고 있다. 대표적으로, 고아텍스는 테프론에 고밀도의 수-수십 마이크론의 구멍을 형성한 필름으로 발수의 특성을 갖지만 수증기 분자는 투과시키는 투습의 특성을 갖고 있어, 직물분야뿐 아니라 생활 방수를 구현한 포터블 디바이스(핸드폰)에 까지 다양한 분야에 적용되고 있다.

하지만 상기의 필름은 투습을 위한 구멍으로 공기도 투과하므로, 공기는 투과시키지 않으면서 수증기만을 선택적으로 투과시키는 성능이 필요한 분야에는 사용할 수 없다.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0143398호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 투습성이 향상된 필름을 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 액체 형태의 물과 공기는 투과시키지 않으면서, 습한 공기 내의 수증기 투과율을 향상시킨 필름을 제공함에 있다. 또한, 투습성 및 내구성이 동시에 향상된 필름을 제공함에 있다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 투습 경로를 갖는 필름을 제공한다. 상기 필름은, 고분자 매트릭스 및 상기 고분자 매트릭스 내에 구비되고, 표면 상에 친수성 나노입자가 배치된 다수의 나노섬유들을 포함하는 필름이고, 상기 나노섬유들 중 일부는 상기 필름의 상부면과 하부면을 연결하도록 배치된 것일 수 있다.

상기 친수성 나노입자는 실리카 나노입자일 수 있다. 상기 고분자 매트릭스의 고분자는 소수성 고분자일 수 있다. 상기 소수성 고분자는 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 또는 PET(polyethylene terephthalate, 폴리에틸렌 테레프탈레이트)일 수 있다.

상기 필름은 투습 경로를 갖는 발수 필름일 수 있다. 상기 나노섬유는 친수성 표면을 갖는 것일 수 있다. 상기 나노섬유는 셀룰로오스 나노섬유(CNF)일 수 있다. 상기 필름의 두께는 상기 나노섬유 길이 대비 0.1 내지 3배일 수 있다. 상기 필름의 두께는 상기 나노섬유 길이 대비 0.1 내지 1배일 수 있다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 투습 경로를 갖는 필름을 제조방법을 제공한다. 상기 필름 제조방법은, 나노섬유를 준비하는 단계, 상기 나노섬유의 표면에 친수성 나노입자를 배치시켜 표면에 친수성 나노입자가 배치된 나노섬유를 형성하는 단계, 상기 친수성 나노입자가 배치된 나노섬유, 고분자 및 용매를 혼합하여 코팅액을 형성하는 단계 및 상기 코팅액을 사용하여 필름을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 친수성 나노입자는 실리카 나노입자일 수 있다. 상기 나노섬유는 친수성 표면을 가질 수 있다. 상기 나노섬유는 셀룰로오스 나노섬유(CNF)일 수 있다. 상기 고분자는 소수성 고분자일 수 있다. 상기 필름은 투습경로를 갖는 발수 필름일 수 있다. 상기 필름의 두께는 상기 나노섬유 길이 대비 0.1 내지 3배일 수 있다.

본 발명에 따르면, 투습성이 향상된 필름을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 고분자 필름 내에 친수성의 투습 경로를 확보하여 액체 형태의 물과 공기는 투과시키지 않으면서, 습한 공기 내의 수증기 투과율을 향상시킨 필름을 제공할 수 있다. 또한, 투습성 및 내구성이 동시에 향상된 필름을 제공할 수 있다.

본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 발명의 일 실시예에 따른 투습성 필름의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투습성 필름의 제조방법을 순서대로 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 비교예 1 및 제조예 1의 필름의 투습도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 비교예 1, 비교예 2, 제조예 1 및 제조예 2의 필름의 투습도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제조예 1 및 제조예 2 의 필름의 투습도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 비교예 1 및 제조예 2의 필름의 두께에 따른 투습도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투습성 필름의 구조를 나타낸 모식도 및 투과전자현미경(TEM) 사진이다.

도 1을 참조하면, 고분자 매트릭스(30)를 포함하는 필름(100)을 제공한다. 상기 필름(100)은, 고분자 매트릭스(30) 내에 구비되고, 표면에 친수성 나노입자(20)가 배치된, 다수의 나노섬유(10)가 분산된 구조일 수 있다. 상기 나노섬유(10)들 중 일부는 상기 필름(100)의 상부면(100a)과 하부면(100b)을 연결하도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 친수성 나노입자(20)는 입자 표면상에 친수성 작용기, 일 예로, 하이드록시기를 갖는 것일 수 있다.

이에 따라, 상기 필름(100) 내에서 상기 나노섬유(10), 구체적으로, 상기 나노섬유(10)의 표면에 배치된 다수의 친수성 나노입자(20)의 배열을 따라 투습 경로를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 친수성 나노입자(20)는 실리카(silica) 나노입자일 수 있다.

상기 고분자 매트릭스(30)의 고분자는 친수성 고분자 또는 소수성 고분자일 수 있다. 일 예로써, 상기 고분자는 소수성 고분자일 수 있다. 상기 고분자 매트릭스(30)가 소수성 고분자일 경우에는 상기 필름(100)은 발수(water repellent) 필름으로 사용할 수 있다. 즉, 필름(100)의 전체적인 표면은 소수성 고분자 매트릭스(30)로 이루어져 발수 특성, 즉, 액체인 물을 투과시키지 않을 수 있고, 또한, 물 기타 수증기와 접촉하는 경우에도 필름의 기계적 물성을 유지하면서도, 상기 친수성 나노입자(20)의 배열에 의한 투습 경로 확보로 인하여 투습 특성을 동시에 발휘할 수 있다.

예컨대, 상기 고분자는 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 또는 PET(polyethylene terephthalate, 폴리에틸렌 테레프탈레이트)일 수 있으며, 일 예로, 폴리우레탄일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

상기 나노섬유(10)는 나노미터 사이즈의 폭을 갖는 일차원 형태인 선형물질을 의미하며, 재질에 대하여는 크게 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 나노섬유(10)는 친수성 또는 소수성 표면을 가질 수 있으며, 일 예로써, 상기 나노섬유(10)는 친수성 표면을 가질 수 있다.

상기 나노섬유(10)가 친수성 표면을 가질 경우에는 상기 필름(100) 내의 투습 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 나노섬유(10)는 상기 필름(100) 내에서 상기 필름(100)의 상부면(100a)과 하부면(100b)을 연결하도록 배치되고, 상기 나노입자(20)들을 배열시키는 틀로 작용하여 필름 내에 다수개의 투습 경로를 형성할 수 있을 뿐 아니라, 나노섬유(10) 자체의 표면의 친수성과, 나노섬유(10) 표면에 배치된 나노입자(20)들의 친수성이 필름 내 투습 특성에 시너지를 발휘할 수 있다. 상기 투습도 향상 효과에 대하여는 후술되는 도 3 내지 도 6을 통하여 보다 구체적으로 서술될 것이다.

일 예로써, 상기 나노섬유(10)는 셀룰로오스 나노섬유(cellulose nanofibril, CNF)일 수 있다. 상기 나노섬유(10)는 마이크로미터 사이즈의 길이, 예를 들어, 수㎛ 내지 수백㎛의 길이, 예컨대, 0.1㎛ 내지 100㎛, 구체적으로, 0.1㎛ 내지 50㎛, 더 구체적으로, 5㎛ 내지 25㎛, 보다 구체적으로, 10㎛ 내지 18㎛, 일 예로, 10㎛의 길이를 가질 수 있다.

상기 나노섬유(10)들은 상기 고분자 매트릭스(30) 내에서 균일 분산되어 네트워크 구조를 형성할 수 있으며, 이에 따라, 상기 필름(100)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

상기 필름(100)의 두께(d)는 상기 필름(100) 내 나노섬유(10)가 상기 필름(100)의 상부면(100a) 및 하부면(100b)에 접하는 것이 가능하면서도, 필름 내 투습 효과를 극대화시킬 수 있는 범위일 수 있다. 구체적으로, 상기 필름(100)의 두께(d)는 상기 나노섬유(10) 길이의 0.1배 내지 3배, 구체적으로, 0.1배 내지 2배, 더 구체적으로, 0.1배 내지 1배의 길이를 가질 수 있다. 상기 필름의 상부면(100a) 또는 하부면(100b)과 상기 나노섬유(10)가 접하는 각도는 10°내지 170°, 더 구체적으로, 30°내지 150°, 더 구체적으로, 50°내지 130°, 더 구체적으로, 80°내지 100°, 일 예로, 90°일 수 있다.

상기 필름(100)이 발수 필름일 경우에는 제습 장치 또는 냉각 장치 등에서 사용하는 투습성 발수 멤브레인으로 사용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투습성 필름의 제조방법을 순서대로 나타낸 모식도이다.

나노섬유(10)가 준비될 수 있다. 상기 나노섬유(10)는 수용성 용매(11), 일 예로써, 물에 분산된 나노섬유 분산액 형태로 준비될 수 있다.

상기 나노섬유 분산액을 원심분리하여 물을 제거한 후, 상기 나노섬유(10)를 제1 용매(21)에 재분산시킨 다음, 실리카 전구체, 일 예로, 테트라에틸 오르쏘실리케이트(tetraehthyl orthosilicate, TEOS)를 투입하여 상기 나노섬유(10)상에 졸-겔 반응을 통해 나노입자를 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 나노입자(20)는 상기 나노섬유(10)의 표면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 나노입자(20)의 직경은 상기 나노섬유(10)의 두께 대비 0.1배 내지 5배의 비율을 가질 수 있다. 상기 제1 용매(21)는 유기용매, 예를 들어, 알코올, 일 예로, 에탄올일 수 있다.

상기 표면 상에 나노입자(20)가 배치된 나노섬유(10), 고분자(30) 및 제2 용매(31)를 함유하는 코팅액을 준비할 수 있다. 이때, 상기 나노섬유(10)는 상기 코팅액 내에 균질 분산될 수 있다. 이를 위하여, 상기 제2 용매(31)는 상기 고분자(30)는 용해시키면서도 상기 나노입자(20)가 배치된 나노섬유(10)를 균질 분산시킬 수 있는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 용매(31)는 소수성 고분자를 녹일 수 있으면서도 극성을 띄어 친수성 나노입자(20)가 배치된 나노섬유(10)를 상기 소수성 고분자 내에 고루 분산시킬 수 있는 것일 수 있다. 일 예로, 상기 제2 용매(31)는 톨루엔과 다이메틸포름아마이드(DMF)의 혼합용액일 수 있다.

상기 코팅액 내 상기 나노섬유(10)는 상기 고분자(30) 100 중량 대비 1 내지 20, 구체적으로, 3 내지 15, 더 구체적으로, 3 내지 10, 보다 구체적으로, 5 내지 7의 중량으로 함유될 수 있다. 다시 말해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 필름은 상기 나노섬유(10)는 고분자 중량 대비 미량의 첨가만으로도 우수한 투습 효과를 발휘할 수 있다. 이는 상기 나노섬유(10)의 표면에 배치된 친수성 나노입자(20)에 의한 투습도 향상에 의한 것일 수 있다.

상기 코팅액을 도포하여 필름(100)을 형성할 수 있다. 상기 필름(100)의 두께는 0.01㎛ 내지 100㎛, 구체적으로, 0.5㎛ 내지 50㎛, 더 구체적으로, 1㎛ 내지 36㎛, 보다 구체적으로, 5㎛ 내지 15㎛, 일 예로, 10㎛일 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실험예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

<제조예 1 : 나노섬유를 포함하는 필름>

물에 분산된 셀룰로오스 나노섬유(CNF)를 원심 분리기를 이용하여 디메틸포름아마이드(DMF)로 세척하고 물을 제거하였다. 물이 제거된 나노섬유(평균 길이 10㎛) 0.45 g(폴리우레탄 100 중량부 대비 5 중량부)과 DMF 48 g, 톨루엔 10 g을 혼합하고, 폴리우레탄 9 g을 투입하여 30분간 교반하였다. 교반된 용액은 호모게나이저를 이용하여 30분간 처리하여 코팅액을 준비하였다. 상기 코팅액을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 이형필름에 코팅하고, 120℃의 열풍오븐에서 약 1시간 동안 건조하여 두께 약 10 ㎛의 나노섬유-폴리우레탄 필름을 제조하였다.

추후 투습도 측정 실험을 위하여, 상기 코팅액 내의 나노섬유의 양을 0.9g(10 중량부), 1.8g(20 중량부)로 달리하여 필름을 추가로 제조하였다.

<제조예 2: 친수성 나노입자가 배치된 나노섬유를 포함하는 필름>

후술되는 내용을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 물이 제거된 CNF(평균 길이 10㎛) 0.45g과 에탄올 300g을 혼합하고, 1시간 동안 초음파 처리하였다. 상기 용액에 테트라에틸 오르쏘실리케이트(Tetraethyl orthosilicate (TEOS)) 10g과 암모니아수(28%) 2 g을 투입하고, 2시간 동안 교반하였다. 교반 후, 원심분리기를 이용하여 미반응물과 촉매 등을 제거하고, 얻어진 실리카 나노입자가 배치된 CNF를 DMF에 분산하였다. 그런 다음, 100ml 비커에 실리카 나노입자가 배치된 CNF 분산액 (나노섬유 0.45g(폴리우레탄 100중량부 대비 5중량부), DMF 48 g)과 톨루엔 10 g 그리고 소수성 폴리우레탄 9 g을 혼합하고 30분간 교반하였다. 교반한 혼합액은 호모게나이저를 이용하여 30분간 처리하여 코팅액을 준비하였다. 상기 코팅액을 사용하여 제조예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다.

추후 투습도 측정 실험을 위하여, 상기 코팅액 내의 나노섬유의 양을 0.27g(3중량부), 0.63g(7중량부)로 달리하여 필름을 추가로 제조하였다.

<비교예 1: TMSA에 의해 개질된 나노입자를 포함하는 필름>

1 L의 이중자켓 반응용기 내에 실리카 나노입자 10 g과 톨루엔 600 g을 혼합하여 실리카 분산액을 준비하였다. 상기 반응용기에 써큘레이터(circulator)를 장착하여 용액의 온도를 70 ℃로 유지시키면서 130 W 혼 타입 초음파기를 이용하여 30분간 용액을 분산시켰다. 상기 실리카 분산액에 2.1g 의 N-[3-트라이메톡시실릴)프로필]아닐린 (N-[3-trimethoxysilyl)propyl]aniline, TMSA) 를 추가로 투입하여 2시간동안 초음파 처리하여 실리카 표면을 개질하였다. TMSA로 표면개질된 실리카 분산액을 필트레이션(filtration) 방법으로 세척하여 미반응 실란을 제거하였다. 세척된 TMSA-실리카는 톨루엔에 분산하였다. 100 ml 비커에 TMSA-실리카 나노입자 2.7 g(폴리우레탄 100중량부 대비 30중량부), 톨루엔 24 g과 DMF(다이메틸포름아마이드) 24 g을 혼합하였다. 이후, 상기 용액에 폴리우레탄 9 g을 투입하여 30분간 교반한 뒤 호모게나이저를 이용해 30분간 처리하여 코팅액을 준비하였다. 상기 코팅액을 사용하여 제조예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다.

<비교예 2: TMDA 또는 TMSA가 도입된 나노섬유를 포함하는 필름>

후술되는 내용을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 물이 제거된 CNF(평균 길이 10㎛) 0.45 g과 에탄올 300g, 물 60g을 혼합한 용액을 1시간 동안 초음파 처리하였다. 상기 용액에 0.25 g의 N-[3-(트라이메톡시실릴)프로필]에틸렌다이아민 (TMDA)을 투입하고, 1시간동안 초음파 처리하여 TMDA로 표면 개질된 나노섬유를 얻었다. 원심분리기를 이용하여 TMDA로 표면 개질된 나노섬유를 수득하여 톨루엔에 재분산하였다. 100ml 비커에 상기 TMDA로 표면 개질된 나노섬유 분산액 (나노섬유 0.45g(폴리우레탄 100중량부 대비 5중량부), 톨루엔 24 g)과 DMF 24 g 그리고 소수성 폴리우레탄 9 g을 혼합하고 30분간 교반하였다. 교반한 용액은 호모게나이저를 이용하여 30분간 처리하여 코팅액을 준비하였다. 상기 코팅액을 사용하여 제조예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다.

추후 투습도 측정 실험을 위하여, 상기 TMDA 대신 N-[3-트라이메톡시실릴)프로필]아닐린 (TMSA)을 사용하여 제조된 필름을 추가로 제조하였다.

도 3은 본 발명의 비교예 1 및 제조예 1 필름의 투습도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 투습도 측정방법으로는 ASTM-E96의 규격을 따르는 투습컵에 필름 샘플(비교예 1 및 제조예 1(5중량부, 10중량부, 20중량부))을 장착하여 60 ℃, 상압의 열풍오븐에서 24시간 보관한 후, 무게를 측정하여 측정된 무게를 통해 무게 변화량을 얻고 이를 사용하여 시간 당 투습도를 계산하였다.

도 3을 참조하면, 비교예 1, 즉, 나노섬유없이 TMSA로 개질된 나노입자를 30중량부 포함하는 필름보다 제조예 1, 즉, 나노섬유를 5, 10, 20 중량부 포함하는 필름의 투습도가 월등히 높은 것을 확인하였다. 또한, 나노섬유의 함량이 증가할수록 투습도가 더욱 향상됨을 확인할 수 있다. 이는 필름 내에서 나노섬유가 투습 경로 역할을 하여 필름의 투습도를 크게 향상시킨 것으로 볼 수 있다.

도 4는 본 발명의 비교예 1, 비교예 2, 제조예 1 및 제조예 2의 필름의 투습도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 투습도 측정방법은 전술된 도 3의 설명과 동일한 방법으로 측정되었고, 필름 샘플은 비교예 1, 비교예 2(TMDA, TMSA), 제조예 1(5중량부) 및 제조예 2(5중량부)를 사용하였다.

도 4를 참조하면, 비교예 1, 즉, 나노섬유없이 실란으로 개질된 나노입자만을 포함하는 필름보다 제조예들, 즉, 나노섬유를 포함하는 필름의 투습도가 월등히 높은 것을 확인하였다. 그 중에서도 제조예 2, 즉, 표면에 실리카 나노입자가 배치된 나노섬유를 포함하는 필름의 투습도가 가장 높음을 확인할 수 있다. 다시 말해서, 비교예 2, 즉, 실란(TMDA, TMSA)으로 개질된 나노섬유보다 친수성 나노입자인 실리카가 표면에 배치된 나노섬유의 투습도가 더 높은 것을 보아 실리카 나노입자가 필름 내 투습도를 높이는 데에 크게 기여하는 것으로 볼 수 있다.

도 5는 본 발명의 제조예 1 및 제조예 2 의 필름의 투습도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 투습도 측정방법은 전술된 도 3의 설명과 동일한 방법으로 측정되었고, 필름 샘플은 제조예 1(20중량부), 제조예 2(3중량부, 5중량부, 7중량부)을 사용하였다.

도 5를 참조하면, 제조예 1(20중량부)보다 제조예 2(7중량부)의 투습도가 더 높은 것으로 보아, 제조예 2의 경우 실리카 나노입자가 도입되어 나노섬유를 소량 첨가하여도 높은 투습 특성을 나타냄을 보여준다.

도 6은 본 발명의 비교예 1 및 제조예 2의 필름의 두께에 따른 투습도를 측정한 결과를 나타낸 것이다. 투습도 측정방법은 전술된 도 3의 설명과 동일한 방법으로 측정되었고, 필름 샘플은 비교예 1 및 제조예 2(5중량부)의 필름의 두께를 5㎛, 7㎛, 10㎛, 15㎛ 및 20㎛로 각각 제작하여 투습도를 비교하였다.

도 6을 참조하면, 나노섬유 평균 길이(10㎛)와 1:1의 비율을 갖는 10㎛의 두께의 필름을 기점으로 필름의 두께가 낮아질 때 그래프의 기울기가 급격히 증가, 즉, 투습도가 크게 향상되는 것을 확인할 수 있다. 다시 말해서, 필름의 두께는 나노섬유가 필름의 두께방향의 양끝단을 잇게 배치될 수 있을 정도의 매우 얇은 두께, 구체적으로, 나노섬유 평균 길이 대비 1배 이하의 두께, 예를 들어, 0.5배 내지 1배의 두께를 가질 때, 높은 투습도를 나타냄을 알 수 있다. 이는 필름의 두께방향의 양 단면을 잇게 배치된 나노섬유가 투습 경로의 역할을 하여 필름의 투습도를 월등히 향상시킨 것으로 해석될 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10: 나노섬유 11: 수용성 용매
20: 친수성 나노입자 21: 제1 용매
30: 고분자 매트릭스 31: 제2 용매
100: 필름 100a, 100b: 상부면 및 하부면

Claims

고분자 매트릭스; 및
상기 고분자 매트릭스 내에 구비되고, 표면 상에 친수성 나노입자가 배치된 다수의 나노섬유들을 포함하는 필름이고,
상기 나노섬유들 중 일부는 상기 필름의 상부면과 하부면을 연결하도록 배치된 것인, 투습 경로를 갖는 필름.
제1항에 있어서,
상기 친수성 나노입자는 실리카 나노입자인 것인, 투습 경로를 갖는 필름.
제1항에 있어서,
상기 고분자 매트릭스의 고분자는 소수성 고분자인 것인, 투습 경로를 갖는 필름.
제3항에 있어서,
상기 소수성 고분자는 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 또는 PET(polyethylene terephthalate, 폴리에틸렌 테레프탈레이트)인 것인, 투습 경로를 갖는 필름.
제3항에 있어서,
상기 필름은 투습 경로를 갖는 발수 필름인 것인, 투습 경로를 갖는 필름.
제1항에 있어서,
상기 나노섬유는 친수성 표면을 갖는 것인, 투습 경로를 갖는 필름.
제6항에 있어서,
상기 나노섬유는 셀룰로오스 나노섬유(CNF)인 것인, 투습 경로를 갖는 필름.
제1항에 있어서,
상기 필름의 두께는 상기 나노섬유 길이 대비 0.1 내지 3배인 것인, 투습 경로를 갖는 필름.
제8항에 있어서,
상기 필름의 두께는 상기 나노섬유 길이 대비 0.1 내지 1배인 것인, 투습 경로를 갖는 필름.
나노섬유를 준비하는 단계;
상기 나노섬유의 표면에 친수성 나노입자를 배치시켜 표면에 친수성 나노입자가 배치된 나노섬유를 형성하는 단계;
상기 친수성 나노입자가 배치된 나노섬유, 고분자 및 용매를 혼합하여 코팅액을 형성하는 단계; 및
상기 코팅액을 사용하여 필름을 형성하는 단계를 포함하는, 투습 경로를 갖는 필름 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 친수성 나노입자는 실리카 나노입자인 것인, 투습 경로를 갖는 필름 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 나노섬유는 친수성 표면을 갖는 것인, 투습 경로를 갖는 필름 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 나노섬유는 셀룰로오스 나노섬유(CNF)인 것인, 투습 경로를 갖는 필름 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 고분자는 소수성 고분자인 것인, 투습 경로를 갖는 필름 제조방법.
제14항에 있어서,
상기 필름은 투습 경로를 갖는 발수 필름인 것인, 투습 경로를 갖는 필름 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 필름의 두께는 상기 나노섬유 길이 대비 0.1 내지 3배인 것인, 투습 경로를 갖는 필름 제조방법.