Science of Emotion and Sensibility (감성과학)

Korean Society for Emotion and Sensibility (한국감성과학회)
권호 표지

Comparison of Mechanical Properties of Electrospun Nanofiber Web Layered Systems and Conventional Breathable Waterproof Fabrics

전기방사한 나노섬유 웹 처리소재와 상용 투습방수소재의 역학적 특성 비교

  • Youn, Bo-Ram (Department of Clothing and Textiles, Yonsei University) ;
  • Lee, Seung-Sin (Department of Clothing and Textiles, Yonsei University)
  • 윤보람 (연세대학교 생활과학대학 의류환경학과) ;
  • 이승신 (연세대학교 생활과학대학 의류환경학과)
  • Received : 2010.05.24
  • Accepted : 2010.06.22
  • Published : 2010.06.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this study, breathable waterproof materials were prepared by electrospinning. Five kinds of electrospun nanofiber web layered systems with different levels of nanofiber web density, as well as different substrates and layer structures were fabricated, and their mechanical properties (tensile, bending, shear, compression, surface, and thickness & weight) were measured by the KES-FB system and compared with those of conventional breathable waterproof fabrics (densely woven fabric, PTFE laminated fabric and PU coated fabric). The KES-FB measurements demonstrate that the lab-scale nanofiber web layered systems are more flexible and fuller than commercial nanofiber web layered systems, which have a more compact structure than the lab-scale nanofiber web layered systems. Densely woven fabrics and lab-scale nanofiber web layered systems showed lower values of tensile linearity (LT), bending stiffness (B), and shear stiffness (G) than those of PU coated and PTFE laminated fabric. These results indicate that they are more flexible and have less resistance to the shearing movement, corresponding to a more pliable material having a better drape, than PU coated fabrics and PTFE laminated fabrics.

전기방사한 나노섬유 웹은 가는 섬유직경과 수많은 미세공극 구조로 인해 우수한 투습성 및 차단 성능을 나타내며, 초박막 초경량의 특성을 갖는다. 이러한 특성 때문에 새로운 투습방수 소재로서 전기방사한 나노섬유 웹을 이용하고자 하는 시도가 이루어지고 있으며, 본 연구에서는 나노섬유 웹 처리소재의 역학적 특성을 측정하고 이를 기존 투습방수 소재와 비교함으로써 기능적 성능과 더불어 감성적 성능을 만족시키는 새로운 투습방수 소재 개발을 위한 기초자료를 제시하고자 하였다. 실험실 제작(lab-scale) 나노섬유 웹과 대량생산(commercial) 나노섬유 웹을 이용하여 웹 밀도와 기반 직물, 적층 구조, 라미네이팅 여부 등에 차이를 두어 다양한 전기방사 나노섬유 웹 처리소재를 제작하였다. 이들 시료에 대해 KES-FB system을 이용하여 역학적 특성을 평가하고, 이를 기존 투습방수 소재인 고밀도 직물, PTFE 라미네이팅 직물, PU 코팅 직물의 역학적 특성치와 비교하였다. 연구 결과, 실험실에서 제작한 나노섬유 웹 처리소재는 부피감이 있으면서 유연하였고, 대량생산된 나노섬유 웹을 라미네이팅한 소재는 신장 변형이 적은, 치밀한 구조의 소재인 것으로 나타났다. 또한 고밀도 직물과 실험실 제작 나노섬유 웹 처리소재는 낮은 인장선형성과 굽힘강성, 전단강성으로 유사한 거동을 나타내어, 기존 PU 코팅이나 PTFE 라미네이팅 직물에 비해 뻣뻣함이 덜하면서 유연하고 부드러운 태를 가지는 것으로 해석되었다. 따라서 전기방사 나노섬유 웹 처리소재가 일정 수준의 방수성을 확보한다면 기능적 성능과 감성적 성능을 모두 충족시키는 새로운 투습방수 소재로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 학술진흥재단

References

  1. 강연경 (2007). 전기방사 폴리우레탄의 멤브레인 특성과 응용에 관한 연구. 서울대학교 대학원 박사학위 논문.
  2. 구영희 (2006). 전기방사된 나노섬유 멤브레인 본딩직물의 투습방수성. 단국대학교 대학원 석사학위 논문.
  3. 권명숙, 정기수 (2007). 실리콘이 라미네이팅 된 신축성 소재의 위생 및 안전성과 역학적 성능. 한국의류학회지, 31(1), 77-84.
  4. 김찬호 (2005). 등산객의 기능성 소재 등산복 구매행동. 중앙대학교 예술대학원 석사학위 논문.
  5. 전미선, 박기윤, 고순영, 김미진, 정승령, 박명자 (2006). 리브편과 리브변화조직 편성물의 역학적 특성과 태 평가. 한국생활환경학회지, 13(4), 336-347.
  6. 정원영, 안승국 (2001). 습건식 코팅법으로 제조한 투습방수직물의 물성 및 역학특성. 한국섬유공학회지, 38(9), 460-467.
  7. 최희 (1995). 면직물의 DP가공에 따른 역학적 성질의 변화. 전남대학교 대학원 석사학위 논문.
  8. 허미 (2008). 표면처리 전기방사 나노웹의 내구성과 투습방수 성능. 서울대학교 대학원 석사학위 논문.
  9. Buer, A., Ugbolue, S. C., & Warner, S. B. (2001). Electrospinning and properties of some nanofibers, Textile Research Journal, 71(4), 323-328. https://doi.org/10.1177/004051750107100408
  10. Gibson, P., Schreuder-Gibson, H., & Pentheny, C. (1998). Electrospinning technology: Direct application of tailorable ultrathin membranes. Journal of Coated Fabrics, 28(7), 63-72. https://doi.org/10.1177/152808379802800305
  11. Graham, K., Gogins, M., & Schreuder-Gibson, H. (2004). Incorporation of elecrospun nanofibers into functional structures. International Nonwovens Journal, Summer, 21-27.
  12. Jeong, W. Y., & An, S. K. (2002). A study on physical and mechanical properties of breathable waterproof fabrics manufactured with PTFE membrane-fabric composite. Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles, 26(12), 1685-1693.
  13. Kang, Y. K., Park, C. H., Kim, J., & Kang, T. J. (2007). Application of electrospun polyurethane web to breathable water-proof fabrics. Fibers and Polymers, 8(5), 564-570. https://doi.org/10.1007/BF02875881
  14. Lee, S., & Obendorf, S. K. (2007a). Transport properties of layered fabric systems based on electrospun nanofibers. Fibers and Polymers, 8(5), 501-506. https://doi.org/10.1007/BF02875872
  15. Lee, S., & Obendorf, S. K. (2007b). Use of electrospun nanofiber web for protective textile materials as barriers to liquid penetration. Textile Research Journal, 77(9), 696-702. https://doi.org/10.1177/0040517507080284
  16. Lee, S. G., Choi, S. S., & Joo, C. W. (2002). Nanofiber formation of Poly(etherimide) under various electrospinning conditions. Journal of the Korean Fiber Society, 39(1), 1-13.
  17. Mukhopadhyay, A. & Midha, V. K. (2008). A review on designing the breathable waterproof fabrics part I: Fundamental principles and designing aspects of breathable fabrics. Journal of Industrial Textiles, 37(3), 224-262.