가죽방수의 기본 개념과 방수 메커니즘

가죽 제품은 고대부터 폭넓은 수요를 가지고 있었습니다. 가죽의 활용은 구석기 시대로 거슬러 올라갑니다. 당시 우리 조상들은 동물 가죽을 꿰맨 가죽옷에 사용할 수 있었습니다. 기술 발전의 끊임없는 혁신과 함께 가죽 제품에 대한 사람들의 요구 또한 꾸준히 향상되었습니다. 단순한 "생가죽"에서 "가공 가죽"으로, 방수, 방유, 난연 등 뛰어난 성능을 갖춘 다기능 가죽 생산을 추구해 왔습니다. 동시에, 특수한 우수한 성능을 갖춘 인조 가죽의 등장은 천연 가죽에 대한 도전을 불러왔습니다.

방수 기능은 현대 가죽의 필수 요소입니다. 가장 널리 사용되는 의류용 가죽과 갑피용 가죽은방수방수 기능은 날이 갈수록 증가하고 있습니다. 많은 가죽 제품의 구매 조건에 "방수"가 추가되고 있습니다. 방수 혁명의 광범위한 적용으로 방수는 가죽 자체의 특성 중 하나로 여겨집니다. 오늘날 다양한 방수 가공 기술이 개발되었습니다. 본 시리즈는 가죽 방수 연구의 관련 내용을 가죽 방수 개념, 방수 메커니즘, 방수 가공 기술의 세 가지 측면에서 체계적으로 정리했습니다. 본 글에서는 방수의 개념과 메커니즘을 주로 설명합니다.

1. 가죽 방수의 기본 개념

가죽 방수의 핵심은 물이 가죽 면을 통해 반대편으로 침투하는 것을 막는 것입니다. 가죽 자체가 친수성이기 때문에 천연 가죽은 일반적으로 무두질 과정을 거치는데, 이 과정을 막을 수 없습니다. 가죽의 친수성은 3차원 공간에 직조된 콜라겐 섬유로 구성되어 있으며, 섬유 사이에는 반경이 다른 수많은 모세관이 있습니다. 무두질 후 화학 물질을 첨가하면 하이드록시, 카르복실, 아미노기와 같은 더 많은 극성기가 생성됩니다. 이러한 극성기는 유사 상용성 원리로 인해 물과 결합할 수 있습니다.

가죽이 물과 접촉하면, 많은 극성기가 존재하여 가죽이 친수성을 띠게 되고, 가죽에 습기가 차게 됩니다. 동시에 가죽 내부에 존재하는 얇은 튜브는 가죽이 물을 흡수할 수 있도록 합니다. 방수는 이러한 과정의 발생을 차단하는 것으로, 방수는 다음 세 가지로 요약할 수 있습니다.

(1) 무보습 : 물 표면에 젖어 있는 상피세포 피브린 표면의 특성을 방해하여 수분기준이 됩니다.

(2) 수분흡수 없음 : 가죽이 물을 흡수하여 내부로 침투하는 것을 방지하는 성능, 즉 수분 분해능.

(3) 정밀방수 : 가죽면에서 반대쪽으로 물이 침투하는 것을 방지하는 성능, 즉 방수성.

위의 내용은 방수 성능의 세 가지 측면입니다. 방수 성능은 이 세 가지 측면을 포함해야 하며, 이는 가죽이 물 흡수, 투수성 및 물에 젖는 것을 방지하는 능력을 의미합니다. 그러나 기존 방수 가죽의 방수 성능은 종종 이 세 가지를 모두 갖추지 못했습니다. 예를 들어, 일부 방수 가죽은 표면이 젖을 수 있지만 물이 가죽으로 침투하는 것을 방지할 수 있습니다. 거부; 일부 방수 가죽은 표면이 젖을 수 없지만 동적 방수성이 좋지 않습니다. 이러한 현상의 존재는 방수 가죽에 대한 사람들의 이해를 더욱 혼란스럽게 만듭니다. 고급 방수 가죽을 준비하려면 먼저 정적 방수와 동적 방수를 모두 구현해야 합니다. 이를 바탕으로 천연 가죽의 우수한 성능, 특히 가죽의 위생 성능을 저하시키지 않고 가죽을 더욱 기능적으로 만듭니다.

둘째, 가죽 방수 메커니즘

외관상으로는 코팅과 가죽의 두 가지 층으로 나눌 수 있습니다. 정악(鄭惡)의 경우, 우리는 레비 리그(Levy League)라고 부르는 데 익숙합니다. 앞서 설명한 방수는 가죽이 물 흡수, 투수성, 그리고 물에 젖는 것을 방지하는 능력을 의미합니다. 방수의 첫 번째 단계는 가죽 표면이 가죽 표면에 젖는 것을 방지하는 것으로, 이는 고체 표면의 습기 문제를 포함합니다. 젖음의 상호작용은 액체와 고체 사이의 상호작용으로, 기(氣), 액체, 그리고 고체의 접촉을 포함합니다. 3상 접촉 표면의 표면 장력은 표면 장력을 가지고 있습니다. 젖음 현상의 발생 여부는 표면 장력으로 판단할 수 있습니다. 액체의 표면 장력이 고체의 표면 장력보다 낮으면 액체는 고체 표면에 평평하게 놓여 고체를 적실 수 있습니다. 표면 장력이 작용하면 액체는 고체 표면에서 물방울 형태로 수축하여 퍼지거나 젖지 않습니다. 즉, 표면 장력이 높은 물질은 낮은 장력으로 물질을 적실 수 없습니다. 따라서 가죽이 물에 젖는 것을 방지하기 위해서는 가죽의 표면장력이 물의 표면장력보다 낮아야 합니다.

고체의 습도는 일반적으로 접촉각으로 표현됩니다. 영국의 과학자 토마스 영은 유명한 영 방정식을 제안하며 이 문제를 설명했습니다. 액체가 고체 표면에 부착될 때, 고체 표면의 습도는 접촉각 θ(또는 습도각)로 나타낼 수 있습니다. cosθ = vs -g-vl-g vs-l

공식 1에서: θ — 기-액체-고체 세 상이 만나는 점 사이의 각도, 기-액체와 기체-고체 계면 사이의 장력 사이의 각도; 액체-기-기 사이의 표면 장력; 고체-액체-기-기 사이의 표면 장력. 자세한 내용은 아래를 참조하십시오.

그림 1은 접촉각과 표면 장력의 관계를 나타낸 그림입니다. A는 액체가 고체에 젖는 상태이고, B는 젖지 않은 경우입니다. 접촉각의 크기를 측정하면 고체 표면의 젖음을 알 수 있으며, 일반적으로 90°입니다. 그림 1 A에서 보듯이 친수성 고체와 액체 사이의 상호작용입니다. 접촉각 θ <90°이면 액체가 고체 표면에 놓여 액체가 젖기 쉽고 고체가 젖기 쉽다는 것을 나타냅니다. 고체 표면에 수축 경향이 있어 구형 액체 방울을 형성합니다. 접촉각 θ > 90°는 액체가 고체를 젖기 쉽지 않음, 즉 소수성 고체 표면과 액체 사이의 상호작용을 나타냅니다. 접촉각이 작을수록 젖음이 좋습니다. θ = 0°이면 고체 표면이 완전히 젖어 있고, θ = 180°이면 전혀 젖지 않음을 나타냅니다. 따라서 가죽 표면을 젖지 않고 물을 거부하도록 만들기 위해서는 직관에 따라 접촉각 θ > 90°가 되도록 해야 하며, 이는 가죽 표면의 표면 장력을 낮춤으로써 달성할 수 있습니다. 가죽 표면이 젖는 것을 방지하기 위해 접촉각을 변화시키는 것 외에도, 가죽 자체가 다양한 반경의 무수한 콜라겐 섬유로 구성되어 있다는 점에 유의해야 합니다. 모세관 현상이 매우 쉽게 발생하여 가죽의 수분 흡수율을 더욱 증가시킵니다. 따라서 가죽을 방수 처리해야 하며, 가죽의 섬유 소수성 성능 향상도 고려해야 합니다.

모세관 현상은 분자 접착층의 접착력과 응축력으로 인해 액체 표면이 휘어지기 때문입니다. 동시에 표면 장력이 작용하여 휘어진 액체 표면에 추가적인 압력이 가해져 액체 표면이 휘어지고, 수평 액체 표면 아래의 액체는 압력 차이를 만듭니다. 이 압력 차이는 모세관 내 액체의 압력을 상승시키거나 감소시켜 추가적인 압력을 상쇄하고 압력 차이를 평형 상태로 만듭니다. 모세관 내 액체는 상승하거나 감소합니다. 이는 영-라플라스 방정식으로 판단할 수 있습니다. 영-라플라스 방정식은 유형 2에서 볼 수 있듯이 휘어진 액체의 추가적인 압력과 액체의 표면 장력 및 곡률 반경 사이의 관계를 설명합니다. △ P = γ (1 R1 + 1 R2) 유형 2: △ P — 액체 표면의 내부와 외부 사이의 압력 차이; γ — 표면 장력 계수; R1 및 R2 — 액체의 주요 곡률 반경. 자세한 내용은 아래를 참조하십시오.

그림 2에서 보인 바와 같이 모세관 용량 내의 α, β, σ 3상 공존 시스템. 반경 R의 모세관에서 3상 평형이 발생하면 α의 접촉각은 θ입니다. 영-라플라스 방정식의 모식도에서 θ <90 °이면 △ P <0이고 모세관 내의 액체 표면은 오목하고, 아래의 액체에 가해지는 힘은 액체를 끌어당겨 모세관에 들어가 고체를 적십니다. θ > 90 °이면 △ P > 0입니다. 모세관의 액체 표면은 볼록합니다. 본질 따라서 모세관 효과가 발생하지 않도록 하려면 본질적으로 접촉각을 <90 °로 만드는 것이지만 모세관의 내부 표면의 표면을 줄여 표면 장력을 변경하여 달성할 수 있습니다.

셋째, 가죽코팅 방수 메커니즘

가죽 표면은 물에 가장 먼저 노출됩니다. 가죽 표면을 변화시켜 습기로부터 물을 차단하는 것 외에도, 가죽 표면에 방수 코팅층을 추가하여 가죽 방수의 최전선 역할을 하도록 가죽 표면을 대체할 수 있습니다. 핵심: 이 코팅을 추가하는 핵심은 가죽의 습기, 코팅의 접착력, 그리고 펄프의 침투력입니다. 바닥 코팅은 전체 코팅의 기본이며, 끈적임은 바닥 코팅에 중요하므로 코팅의 점착성이 필수적입니다. 코팅에 미치는 영향은 물리적 및 화학적 측면에서 논의될 수 있습니다. 매끄러운 표면은 마모 표면보다 코팅의 접착력에 더 불리합니다. 그 이유는 마모 표면에 많은 주름, 작은 돌출부, 그리고 불규칙성이 있기 때문입니다. 마모 표면은 점착성이 더 높습니다. 화학적 가교제를 사용하면 코팅의 방수성과 점착성을 향상시킬 수 있습니다. 바닥 슬러리의 침투력 또한 중요한 영향 요인입니다. 가죽 자체는 섬유 구조를 가진 다공성 물질입니다. 습윤 및 접착의 법칙에 따르면, 펄프가 가죽 본체에 침투하는 속도는 여러 요인과 관련이 있습니다.

샌드마이어 공식은 침투 속도와 표면 장력, 점도, 접촉각 간의 관계를 설명합니다.

공식 4: 침투 속도 = 기공도 × 표면장력 × cosθ 점도

방정식 4에서 다음을 확인할 수 있습니다.

(1) 습윤각(COSθ)의 함수값(COSθ)은 펄프의 침투속도에 비례하여 습윤이 저면펄프의 침투에 중요한 역할을 함을 알 수 있다.

(2) 기공의 증가, 표면장력의 증가, 접촉각의 스트링 값(COSθ)의 증가, 액체의 점도 감소는 액체의 습윤 속도를 증가시키는 데 도움이 됩니다. 동시에 바닥의 침투도 침투 깊이로 고려해야 합니다. 침투 깊이에 영향을 미치는 요인은 침투 속도에 영향을 미치는 요인과 기본적으로 동일하지만, 증가된 펄프의 침투 깊이는 점도를 낮추고 습윤 각도를 줄이고 펄프의 표면 장력을 증가시키는 것입니다. 습윤 각도를 줄이고 표면 장력을 향상시키는 것은 모순입니다. 따라서 펄프가 더 깊이 침투하도록 표면 장력을 적절하게 조절해야 합니다. 침투 속도는 표면 장력에 비례하지만 표면 장력이 클수록 침투 속도가 빨라지고 표면 장력이 커집니다.

위에서 언급한 요인 외에도 가죽 표면 바닥의 침투는 농도, 가죽의 상태(수분 함량, 기공 정도, 전하 극성 등) 및 코팅 방법과도 관련이 있습니다.