KR100403451B1

KR100403451B1 - 건식무공형 투습방수 원단

Info

Publication number: KR100403451B1
Application number: KR10-2001-0002000A
Authority: KR
Inventors: 경 찬 고; 용 태 우
Original assignee: 벤텍스 주식회사; 재호화성주식회사
Priority date: 2001-01-13
Filing date: 2001-01-13
Publication date: 2003-10-30
Also published as: KR20020060876A

Abstract

본 발명은 투습방수 기능이 우수하며, 온도에 따라 투습도가 조절되는 건식무공형 투습방수 원단에 관한 것이다. 본 발명은 소수성인 합성섬유 원단상(1)에 친수성인 2액형 폴리우레탄수지의 접착제층(2)과 일액형 폴리우레탄수지층(3)이 순차적으로 형성되어 있는 건식무공형 투습방수 원단에 있어서, 상기 일액형 폴리우레탄수지층(3)의 밀도가 상기 2액형 폴리우레탄수지의 접착제층(2)의 밀도보다 높은 것을 특징으로 한다. 본 발명의 투습방수 원단은 주로 스포츠용 의류 제조 등에 사용된다.

Description

건식무공형 투습방수 원단 {A dry typed non-porous waterproof and breathable fabric}

본 발명은 내수압 및 투습도 등이 우수하고, 온도에 따라 투습도가 자동으로 조절되는 건식무공형 투습방수 원단에 관한 것이다. 투습방수 원단은 스포츠웨어, 등산복 및 스키웨어 등과 같이 비교적 가혹한 기상조건 하에서 격렬한 운동을 할 때 착용하는 스포츠용 의류 원단으로 사용 되고 있다.

종래 투습방수 원단은 원단상에 유기용제에 용해 될수 있는 습식 폴리우레탄 수지(분자량 15만~20만)조성물 또는 폴리우레탄 수지(분자량 7만~10만)조성물을 플로팅 나이프(Floating Knife) 또는 나이프 오버 롤(Knife Over Roll) 방식으로 직접 도포한 다음 건식 또는 습식공정으로 응고시켜 코팅층 상에 미세기공을 형성하는 방법으로 제조되어 왔다.

이와 같은 종래의 투습방수 원단은 인체에 유해하고 수질 및 대기 공해를 유발하는 디메틸포름아마이드, 메틸에틸케톤, 톨루엔 등의 유기용제를 다량 사용하여 제조함으로 인해 가공 공장의 작업환경을 저해하고 환경오염을 초래하는 원인이 되어왔다. 또한 종래의 투습방수 원단은 미세기공이 형성되어 있기 때문에 내수압이 16,000mmH₂O 이하이고, 투습도가 15,000g/㎡·1일 이하이며, 촉감이 스티프하여 접힘소음이 심하고 드레이프(Drape)성이 나쁜 문제도 있었다.

최근 이런 문제점들을 해결하기 위하여 폴리에스테르, 폴리아미드 또는 이들의 혼섬 포지상에 수분산형 발수제를 함유하는 유중수분산형(이하 w/o형 이라고 한다) 에멀젼 폴리우레탄 수지코팅액, 저분자형 수용성 아크릴수지 코팅액 또는 수용성폴리우레탄수지 코팅액 등을 나이프 오버 롤(Knife Over Roll) 방식으로 코팅한 후 다단 건조하여 건식다공형 투습방수 원단을 제조하였다.

상기 방법으로 제조된 종래의 건식다공형 투습방수 원단은 환경오염의 문제를 해결 할수 있지만, 내수압 및 투습도 등의 기능성이 저하되는 문제가 있다

본 발명은 종래기술의 문제점들을 해결하므로서 환경오염이 없고, 내수압 및 투습성이 우수하고, 특히 온도에 따라 투습도가 자동으로 조절되는 건식무공형 투습방수 원단을 제공하고자 한다.

도 1은 본 발명의 단면 확대도

도 2는 본 발명의 사용상태를 나타내는 단면도

※ 도면중 주요부분에 대한 부호 설명

1 : 합성섬유 원단

2 : 2액형 폴리우레탄수지의 접착제층(친수성)

3 : 일액형 폴리우레탄수지층

이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 건식무공형 투습방수 원단은 소수성인 합성섬유 원단상(1)에 친수성인 2액형 폴리우레탄수지의 접착제층(2)과 일액형 폴리우레탄수지층(3)이 순차적으로 형성되어 있는 건식무공형 투습방수 원단에 있어서, 상기 일액형 폴리우레탄수지층(3)의 밀도가 상기 2액형 폴리우레탄수지의 접착제층(2)의 밀도보다 높은 것을 특징으로 한다.

본 발명의 건식무공형 투습방수 원단의 내수압은 20,000mH₂0 이상이고 투습도는 온도에 따라 자동으로 조절된다. 구체적으로 외부온도가 10℃이면 30,000g/㎡·24시간 이상, 20℃이면 35,000g/㎡·24시간 이상, 30℃이면 40,000g/㎡·24시간 이상, 40℃이면 55,000g/㎡·24시간 이상으로 외부온도에 따라 자동적으로 조절 된다.

이하 본 발명인 건식무공형 투습방수 원단의 제조방법을 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.

먼저, 폴리에스테르 및 폴리아미드 등의 소수성인 합성섬유 원단(1)을 테프론계 발수제로 발수처리한 다음 시레(Cire)가공하여 평활성을 부여한다. 이때발수처리는 통상의 방법으로 실시하고, 시레가공은 130℃~150℃의 온도와 60kg/㎠ 정도의 압력하에서 실시하는 것이 바람직하다.

한편, 이형지 상에 친수성이지만 접착제층(2) 보다는 소수성을 갖는 일액형 폴리우레탄 수지를 주성분으로 하는 수지 조성물을 콤마 나이프 코팅방식으로 도포한 후 건조시켜 스킨층인 일액형 폴리우레탄수지층(3)을 형성한다. 상기 일액형 폴리우레탄수지 조성물의 구체적인 예로는 아래 조성(Ⅱ)와 같은 조성물을 사용 할 수 있다.

- 조성(Ⅱ) -

일액형 폴리우레탄 수지(고형분 30%) 64~82중량%

메틸에틸케톤 15~30중량%

백색안료 3~ 6중량%

이때 사용되는 일액형 폴리우레탄 수지는 점도가 70~150포아즈 인것이 바람직하다. 일액형 폴리우레탄수지층(3) 형성시 건조는 120~160℃에서 0.5~2분정도 실시하는 것이 바람직하다. 일액형 폴리우레탄 수지는 용제를 제거하는 중에 강인한 피막이 형성되며, 직쇄상 분자구조를 갖는다. 또한 결정부(우레탄 결합)와 비결정부(장쇄의 폴리올)로 구성되어 있으며 결정부는 우레탄 결합간에 수소결합을 이루고 있어서 이부분을 용해시키기 위해서는 극성이 강한 용제가 필요하다.

일액형 우레탄 수지의 경연도는 결정성의 정도에 의해 결정 된다. 또한 일액형 폴리우레탄 수지는 기본적으로 친수성을 갖고 있지만 접착제층(2)을 형성하는 2액형 폴리우레탄수지 보다는 소수성 이다. 이와 같이 일액형 폴리우레탄수지층(3)은 직쇄상 분자구조를 갖고 있어서 내구성 및 내수압을 증대시키는 역할을 한다.

계속해서 상기 일액형 폴리우레탄수지층(3) 상에 친수성을 갖는 2액형 폴리우레탄 수지를 주성분으로 하는 조성물을 콤마 나이프 코팅방식으로 도포한 후 건조시켜 접착제층(2)을 형성한다. 다음으로 상기 접착제층(2) 상에 발수처리된 합성섬유 원단(1)을 라미네이팅한 후, 70℃에서 1일동안 경화시키고 이형지를 박리하여 투습방수 원단을 제조한다. 상기 친수성의 2액형 폴리우레탄수지 조성물의 구체적인 예로는 아래 조성(Ⅰ)과 같은 조성물을 사용 할 수 있다.

- 조성(I) -

친수성을 갖는 2액형 폴리우레탄 수지

(고형분 40%) 74.0~92.5중량%

메틸에틸케톤 0~10중량%

멜라민포름알데히드계 경화제 2~5중량%

아미노계 촉매 0.5~1.0중량%

백색안료(이산화티타늄) 5~10중량%

이때 사용되는 친수성의 2액형 폴리우레탄 수지는 점도가 300~400포아즈인 것이 바람직하다. 상기 접착제층(2) 형성시 코팅량은 100~200g/㎡인 것이 바람직하며, 건조는 100~140℃에서 0.5~2분정도 실시하는 것이 바람직 하다. 2액형 폴리우레탄 수지는 말단에 -OH를 갖는 우레탄 수지와 말단 이소시아네이트계 가교제를 결합한 것으로 강신도가 우수한 피막제조가 가능하다. 2액형 수지의 물성은 수지와 촉매의 조성량, 큐어링조건, 숙성조건 등에 따라 변한다.

접착제층(2)을 구성하는 2액형 폴리우레탄 수지는 3차원 망상구조를 갖는다. 접착제층(2)에는 습기를 확산시킬 수 있는 초미세 간격이 형성되어 있고, 친수성 분자를 갖고 있어서 투습도를 증가시키는 역할을 하게 된다. 본 발명에서는 소수성의 합성섬유 원단(1)을 저밀도로, 친수성인 2액형 폴리우레탄수지의 접착제층 (2)을 중간밀도로, 소수성인 일액형 폴리우레탄수지층(3)을 고밀도로 형성한다.

본 발명의 투습방수 원단은 저밀도의 소수성인 합성섬유 원단(1), 중간밀도의 친수성인 2액형 폴리우레탄수지의 접착제층(2) 및 합성섬유 원단(1)보다는 친수성이고 2액형 폴리우레탄 접착제층(2) 보다는 소수성인 고밀도의 일액형 폴리우레탄수지층(3)이 순차적으로 배열되어 있기 때문에, 다시말해 저밀도의 소수성 재료-중간밀도의 친수성 재료-고밀도의 소수성 재료 순으로 배열되어 있어서. 이들간의 유기적인 상호작용으로 투습기능이 더욱 우수하게 된다.

보다 구체적으로 고밀도·소수성인 일액형 폴리우레탄수지층(3)과 중간밀도·친수성인 2액형 폴리우레탄 수지의 접착제층(2) 사이에서는 이들간의 밀도차이에 의한 삼투압이 발생된다. 피부에서 발산된 땀은 먼저 피부와 접촉하고 있는 고밀도의 일액형 폴리우레탄수지층(3)에 흡습된 후 상기 삼투압에 의해 신속하게 중간밀도인 2액형 폴리우레탄수지의 접착제층(2)으로 이동하게 된다. 이와 같은 현상은 유체가 고밀도에서 저밀도로 이동하는 열역학 제2법칙에 기인한 것이다.

또한 고밀도·소수성인 일액형 폴리우레탄수지층(3)과 중간밀도·친수성인 2액형 폴리우레탄수지의 접착제층(2) 사이에서는 친수성/소수성에 기인한 분자간 인력이 상호작용하게 된다. 다시말해 소수성인 일액형 폴리우레탄수지층(3)에는 피부에서 발산된 땀을 밖으로 밀어내려는 힘이 작용하게 되고, 친수성인 2액형 폴리우레탄수지층(3)으로 부터 땀을 끌어당기려는 힘이 작용하게 된다. 이와 같은 삼투압 및 분자간 인력(반데르 발스 포스)에 의해 피부로 부터 발산된 땀은 일액형 폴리우레탄수지층(3)을 통과하여 2액형 폴리우레탄수지 접착제층(2)으로 신속하게 흡수된다.

한편, 중간밀도·친수성의 2액형 폴리우레탄수지의 접착제층(2)과 저밀도·소수성의 합성섬유 원단(1) 사이에는 밀도차이로 인해 앞에서 설명한 바와 같이 삼투압이 작용한다. 그 결과 접착제층(2)으로 흡수된 땀은 신속하게 합성섬유 원단(1)으로 이동하게 된다. 계속해서 합성섬유 원단(1)으로 이동한 땀은 합성섬유 원단의 소수성에 기인하여 대기중으로 신속하게 배출되어 빨리 건조 된다.

또한, 본 발명의 투습방수 원단은 외부온도에 따라 투습도가 자동으로 조절된다. 그 이유는 3차원 망상구조를 갖는 상기 2액형 폴리우레탄수지의 분자쇄가 외부온도에 따라 민감하게 브라운 운동을 하기 때문이다. 구체적으로 외부온도가 상승하게 되면 접착제층(2)을 구성하는 2액형 폴리우레탄수지의 분자 브라운 운동이 활발하게 진행되고, 그 결과 분자구조 내 미세기공이 보다 많이 형성되어 투습도가 향상하게 된다.

이와 같이 제조된 본 발명의 투습방수 원단은 내수압이 20,000mH₂O이상이고, 투습도는 온도에 따라 자동조절 되며 10℃에서 30,000g/㎡·24시간 이상이다. 또한 20℃에서의 투습도는 35,000g/㎡·24시간 이상, 30℃에서의 투습도는 40,000g/㎡·24시간 이상, 40℃에서의 투습도는 55,000g/㎡·24시간 이상이다.

이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 살펴본다. 그러나 본 발명이 아래 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

폴리에스테르 직물(밀도 : 150×60, 경위사 : 75데니어/72필라멘트)를 테프론계 발수제로 발수처리한 다음, 150℃의 온도와 60kg/㎠의 압력으로 시레가공 한다. 한편, 이형지 상에 아래 조성(Ⅳ)와 같이 구성되어 주성분이 일액형 폴리우레탄 수지인 조성물을 콤머 나이프 코팅 방식으로 도포(코팅량 : 100g/㎡)하고 120℃에서 1분간 건조하여 일액형 폴리우레탄수지층(3)을 형성 한다. 계속해서 상기 일액형 폴리우레탄수지층(3) 상에 아래 조성(Ⅲ)과 같이 구성된 친수성의 2액형 폴리우레탄 수지 조성물을 콤머 나이프 코팅방식으로 1회 도포(코팅량 : 100g/㎡)하고 120℃에서 1분간 건조하여 1층의 접착제층(2)을 형성한다. 다음으로, 상기 접착제층(2) 상에 발수처리 및 시레가공 처리된 폴리에스테르 직물을 라미네이팅 한 후, 70℃에서 24시간 경화시키고 이형지를 박리하여 건식무공형 투습방수 원단을 제조한다. 제조한 투습방수 원단의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.

- 조성(Ⅲ) -

친수성을 갖는 2액형 폴리우레탄 수지(고형분 50%) 90중량%

메틸에틸케톤 2.5중량%

멜라민포름알데히드계 경화제 2.0중량%

아미노계 촉매 0.5중량%

백색안료(이산화티타늄) 5.0중량%

- 조성(Ⅳ) -

일액형 폴리우레탄 수지(고형분 30%) 82중량%

메틸에틸케톤 10중량%

백색안료 3중량%

비교실시예 1

이형지 상에 조성(Ⅲ)의 친수성 2액형 폴리우레탄수지 조성물을 콤머 나이프 코팅 방식으로 1회 도포(코팅량 100g/㎡)하고 120℃에서 1분간 건조하여 코팅층을 형성한다. 그 위에 실시예 1의 폴리에스테르 직물을 라미네이팅 한 후, 70℃에서 24시간 동안 경화시키고 이형지를 박리하여 건식무공형 투습방수 원단을 제조한다. 제조한 투습방수 원단의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.

비교실시예 2

이형지 상에 조성(Ⅳ)의 일액형 폴리우레탄수지 조성물을 콤머 나이프 코팅 방식으로 1회 도포(코팅량 100g/㎡)하고 120℃에서 1분간 건조하여 코팅층을 형성한다. 그 위에 실시예 1의 폴리에스테르 직물을 라미네이팅 한 후, 70℃에서 24시간 동안 경화시키고 이형지를 박리하여 건식무공형 투습방수 원단을 제조한다. 제조한 투습방수 원단의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.

물성 평가 결과

구 분	실시예 1	비교실시예 1	비교실시예 2
내수압(mmH₂O)	23,000	12,000	13,000
투습도(g/㎡·24시간)	10℃	32,000	8,500	6,500
	20℃	37,000	8,500	6,500
	30℃	43,000	8,500	6,500
	40℃	56,000	8,500	6,500

본 발명에 있어서 투습도는 ASTM E 96-95 B 방법으로, 내수압은 JIS L 1096방법으로 평가 하였다.

본 발명의 건식무공형 투습방수 원단은 내구성 및 투습성이 우수하며, 온도에 따라 적절하게 투습도가 자동으로 조절된다.

Claims

소수성인 합성섬유 원단상(1)에 친수성인 2액형 폴리우레탄수지의 접착제층(2)과 일액형 폴리우레탄수지층(3)이 순차적으로 형성되어 있는 건식무공형 투습방수 원단에 있어서, 상기 일액형 폴리우레탄수지층(3)의 밀도가 상기 2액형 폴리우레탄수지의 접착제층(2)의 밀도보다 높은 것을 특징으로 하는 건식무공형 투습방수 원단.
1항에 있어서, 내수압이 20,000~23,000mH₂0인 것을 특징으로 하는 건식무공형 투습방수 원단.
1항에 있어서, 10℃의 대기온도 하에서 투습도가 30,000~32,000g/㎡·24시간인 것을 특징으로 하는 건식무공형 투습방수 원단.
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