KR100626798B1 - 염화비닐계 인조모발의 표면처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 염화비닐계 수지로 제조된 인조모발의 표면처리방법에 관한 것으로,
염화비닐계 수지 100 중량부를 기준으로, 안정제 0.5 내지 10 중량부, 활제 0.5 내지 5 중량부 및 염소화 염화비닐수지 또는 염소화 폴리에틸렌 수지 1 내지 20 중량부를 포함하는 염화비닐계 수지 조성물을 용융방사하여 인조모발을 제조하는 단계; 및
용융방사된 인조모발에 실리카를 포함하는 자외선 경화형 조성물을 표면에 도포한 후 경화시켜 소광효과를 부여하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 인조모발의 표면처리 방법에 관한 것이다.
인조모발, 염화비닐계 수지, 소광효과, 자외선 경화

Description

염화비닐계 인조모발의 표면처리방법{Method for the surface treatment of artificial hair made of vinyl chloride based resin}
본 발명은 염화비닐계 인조모발의 표면처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 염화비닐계 수지를 사용하여 성형한 인조모발 표면에 실리카를 포함하는 자외선 경화형 조성물을 도포하여 소광효과를 부여하는 표면처리방법에 관한 것이다.
최근 염화비닐계 수지 인조모발 제품은 표면광택도를 낮추고 피부와 접촉할 때 끈적임이 느껴지지 않도록 하는 소광처리가 요구되고 있다. 염화비닐계 인조모발의 소광처리는 일반적으로 표면을 불균일하게 성형하는 방법, 무기계 화합물을 혼합하여 성형하는 방법, 강한 산 또는 염기성 용매를 이용하여 인조모발 표면을 식각하는 방법 등이 이용되고 있다.
압출 성형 다이의 형태를 조절하여 인조모발 표면을 불균일하게 성형하여 소광처리하는 경우에 염화비닐계 수지 자체의 점탄성에 의해 소광효과가 감소하거나 다이의 형태가 복잡하여 성형 다이가 쉽게 오염되는 문제가 있다. 이산화티타늄 등의 무기계 화합물을 혼합하여 압출하는 방법은 광택도 제어는 비교적 용이하나 무기계 화합물의 혼합에 따라 기계적 물성이 저하되는 문제가 있다. 고중합도 염화비닐수지와 일반 염화비닐수지와 혼합 성형하여 소광효과를 구현하는 방법도 널리 사용되고 있으나 성형이 어렵고 소광효과가 크지 않다.
미합중국특허 제6,303,554호는 강염기를 알콜과 혼합 사용하여 고분자 성형물 표면을 에칭하여 소광효과를 부여하는 방법을 개시하고 있으나, 에칭 후 세척공정의 도입이 불가피하고 강염기 사용에 따른 환경문제가 발생하게 되는 문제가 있다.
미합중국특허 제5,422,399호는 부분가교 염화비닐수지를 균일 염화비닐수지와 혼합 사용하여 성형물에 소광효과를 부여하는 방법을 개시하고 있으나, 이와 같은 기술은 부분 가교 염화비닐수지의 혼합비율이 증가할수록 가공 부하가 증가하고 표면이 거칠어지며 고온가공에서 소광효과가 떨어지는 문제가 있다.
유럽특허 제0,127,149 B1호는 열가소성 고분자 재료를 저온 상압에서 플라즈마를 조사하여 에칭함으로써 소광효과를 부여하는 방법을 개시하고 있으나, 이와 같은 경우 소광효과와 접착성을 높일 수 있으나 인장강도 등의 기계적 물성저하를 초래할 수 있다.
종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명자는 염화비닐계 수지를 용융 방사하여 성형한 인조모발 표면에 실리카를 포함하는 자외선 경화 조성물을 도포하여 경화시킴으로써 소광효과는 물론 기계적 물성의 저하를 개선시킬 수 있다는 것을 밝혀내어 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 실리카 입자를 포함하는 자외선 경화 조성물을 이용한 염화비닐계 인조모발 표면의 소광처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 소광처리법으로 제조된 인조모발을 제공하는 것이다.
하나의 양태로서, 본 발명은 염화비닐계 수지 100 중량부를 기준으로, 안정제 0.5 내지 10 중량부, 활제 0.5 내지 5 중량부 및 염소화 염화비닐수지 또는 염소화 폴리에틸렌 수지 1 내지 20 중량부를 포함하는 염화비닐계 수지 조성물을 용융방사하여 인조모발을 제조하는 단계; 및 용융방사된 인조모발에 실리카를 포함하는 자외선 경화형 조성물을 표면에 도포한 후 경화시켜 소광효과를 부여하는 단계를 포함하는, 인조모발의 표면처리방법에 관한 것이다.
상기 방법에서 염화비닐계 수지 조성물의 인조모발 제조 단계는, 구체적으로 염화비닐계 수지 조성물을 혼합기에서 혼합하는 단계; 상기 단계에서 혼합된 혼합물을 135 내지 200℃에서 압출하여 펠렛을 제조하는 단계; 및 펠렛을 대상으로 용융방사 및 연신하여 인조모발을 성형하는 단계를 포함하는, 당업계에 공지된 인조모발의 성형 단계를 포함할 수 있다.
바람직한 양태로서, 상기 염화비닐계 수지는 단일 염화비닐계 수지, 아세테 이트계 공중합 염화비닐계 수지, 아크릴로나이트릴계 공중합 염화비닐계 수지 및 아크릴레이트계 공중합 염화비닐계 수지로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
공중합 염화비닐계 수지 중에서 비닐아세테이트계 염화비닐계 수지를 적용하는 경우, 비닐아세테이트계 염화비닐계 수지의 비닐아세테이트 함량은 3 내지 20 중량%인 것이 바람직하다.
염화비닐계 수지의 중합도는 500 내지 1200 이며, 염화비닐계 수지 입자의 평균크기는 100 내지 250 ㎛이다. 중합도가 클수록 용융부하가 커 성형이 어려우나 인장강도 및 인장신률 등의 기계적 물성이 우수하고 광택도가 낮아지는 특성이 있다.
안정제는 유기주석계, 칼슘계 및 아연계 안정제로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 활제는 저분자량 폴리에틸렌, 지방산, 알킬 및 방향족 알콜로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
인조모발의 표면처리에 사용하는 자외선 경화형 조성물은 소광제, 자외선 경화형 아크릴레이트계 올리고머, 반응형 희석제 및 광중합 개시제를 포함한다.
소광제는 인조모발 표면에서 미세요철을 형성하여 입사광을 산란 및 소광하는 역할을 한다. 바람직하게는 실리카가 사용된다. 실리카는 평균입경이 20㎛ 이하인 무정형의 실리카로 실리카의 혼합량이 증가할수록 소광효과가 우수하다.
자외선 경화형 올리고머는 분자량이 500 내지 5000이며 점도 및 물성에 따라 반응성 희석제로 희석하여 사용한다. 자외선 경화형 올리고머는 말단이 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트로 구성되어 있으며 주쇄의 구조에 따라 우레탄 아크릴레 이트, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트, 아크릴릭 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트, 아미노 아크릴레이트 등으로 구분할 수 있다. 우레탄 아크릴레이트는 반복단위가 우레탄이며 이소시아네이트의 종류에 따라 2 내지 6개의 관능기를 갖는 반응성이 빠른 방향족 우레탄 아크릴레이트로 구분할 수 있으며 가교밀도를 조절하여 표면경도를 제어할 수 있다.
반응성 희석제는 조성물의 점도를 조절하는 기능을 하며 분자량이 500 이하인 일관능성, 다관능성 및 이들의 혼합물을 사용한다. 하이드록시에틸아크릴레이트과 같은 1 관능성 희석제는 접착성과 유연성이 우수하나 과량 사용시 점성이 크다. 2 관능성 희석제는 점도, 유연성 및 반응성이 적당하며, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 트리메틸롤프로판아크릴레이트 등의 3 관능성 희석제는 반응성이 우수하다. 4 내지 6 관능성 희석제는 반응성이 뛰어나 가교밀도가 높아 경도가 우수하나 유연성이 떨어지며 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트가 대표적이다.
광중합개시제는 자외선을 흡수하여 라디칼을 형성하여 중합반응을 개시하며 종류에 따라 흡수파장이 다르다. 흡수파장이 다른 2가지 이상의 광중합 개시제를 혼합하여 사용하면 반응성을 촉진할 수 있다. α-하이드록시알킬페논계 화합물이 광중합 개시제로 주로 사용된다.
용제는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 또는 이들의 혼합물을 주로 사용하나 특별히 이들 화합물로 제한하지는 않는다.
자외선 경화형 조성물을 도포하는 방법은 다양하나 인조모발을 기재로 하는 경우에는 침적이나 스프레이 방법이 적절하다.
자외선 경화형 조성물을 인조모발에 도포한 후 열풍을 이용하여 건조한 다음 자외선을 조사하여 경화시킨다. 자외선 조사에 사용하는 적외선 램프는 고압수은등, 초고압수은등, 무전극램프 및 메타할라이드 램프등과 같이 출력이 60 내지 240W/cm2 수준의 램프를 사용한다. 자외선 램프와 기재인 인조모발과의 거리를 10 내지 300 mm의 범위에서 유지하며 조사량을 조절한다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
중합도가 1000인 염화비닐수지 100 중량부, 중합도가 800인 염화비닐수지 20 중량부, 염소화 염화비닐수지 20 중량부, 유기주석계 안정제 10 중량부, 활제로서 저분자량 폴리에틸렌 1 중량부, 스테아린산 0.5 중량부 및 이산화티타늄 0.5 중량부를 혼합기를 이용하여 1시간 동안 100℃에서 교반하였다. 배합한 원료는 압출가공을 통해 펠렛으로 제조하였으며 펠렛은 용융방사 및 연신공정을 거쳐 인조모발을 제조하였다. 압출기의 부분별 온도는 135 내지 200℃ 이었으며, 다이의 온도는 180 내지 200℃ 이었다.
광택도 측정을 위한 시이트는 용융방사한 인조모발을 프레스를 이용하여 190 내지 200℃에서 두께가 3mm 이고, 가로와 세로가 각각 250mm× 250mm가 되도록 10분간 압착하여 제조하였다.
인조모발과 시이트의 표면처리는 씨씨텍사의 자외선 경화 조성물인 CH-1205에 평균 입자크기가 10㎛인 실리카를 0 중량부, 0.5 중량부, 1 중량부, 2 중량부 및 3 중량부를 혼합하여 교반한 후 스프레이 방식으로 도포하고 50℃에서 60초 동안 건조한 다음 자외선 조사장치(Fusion사)와 무전극형 자외선 램프(Fusion사)를 이용하여 경화하였다. 이때 자외선 램프와 피사체의 거리는 50mm이었으며 자외선 조사 총량은 1J/cm2 이었다. 광택도는 시이트를 대상으로 KS M ISO 2813에 의거하여 측정하였으며 60도에서의 광택도를 나타내었다. 인조모발의 강도와 신률은 KS K 7211에 따라 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1
실리카(중량 %) 0 0.5 1 2 3
광택도(%) 105 80 30 6 5
강도(g/den) 2.0 1.9 1.8 1.7 1.7
신률(%) 90 87 83 78 76
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실리카의 혼합량이 증가할수록 표면광택도, 강도 및 신률이 낮아지는 경향을 나타내었으며 실리카를 2 중량 ％ 이상 혼합할 때 광택도가 임계점에 도달하였다.
[실시예 2]
소광제로 사용한 실리카의 평균 입지크기가 5㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 인조모발과 시이트를 표면처리하여 광택도와 강도 및 신률을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 2
실리카(중량 %) 0 0.5 1 2 3
광택도(%) 104 85 42 25 20
강도(g/den) 2.0 1.9 1.9 1.8 1.7
신률(%) 90 88 86 83 80
평균입자크기가 5㎛로 실시예 1에서보다 작은 실리카를 소광제로 사용한 경우에 소광제 증량에 따라 광택도가 낮아지나 평균입자 크기가 10㎛인 실리카를 소광제로 사용할 때보다 소광효과가 떨어졌다. 그러나, 실리카의 평균 입자크기가 작아짐에 따라 강도와 신률은 증가하며 실리카 혼합량이 증가함에 따른 강도와 신률의 감소 경향은 동일하였다.
[실시예 3]
소광제로 사용한 실리카의 평균 입자크기가 0.5㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 인조모발과 시이트를 표면처리하여 광택도와 강도 및 신률을 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.
실시예 3
실리카(중량 %) 0 0.5 1 2 3
광택도(%) 104 95 83 72 67
강도(g/den) 2.0 1.9 1.9 1.9 1.8
신률(%) 91 89 87 86 84
평균입자크기가 0.5㎛인 실리카를 소광제로 사용한 결과, 소광효과가 실시예 1과 2와 비교할 때 미미한 수준이었으며 강도와 신률은 증가하였다. 실리카 혼합량 증가에 따른 강도와 신률 감소 현상은 동일하나 감소 정도는 실시예 1과 2와 비교할 때 낮았다.
[비교예 1]
자외선 경화형 조성물을 이용한 표면처리를 배제한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시이트와 인조모발을 대상으로 광택도, 강도 및 신률을 측정하였으며 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
비교예 1
광택도(%) 106
강도(g/den) 1.7
신률(%) 75
본 발명에 의한 실리카를 포함하는 자외선 경화형 조성물을 이용한 인조모발의 표면처리방법은 소광효과 제어가 용이하고 표면처리에 따른 강도와 신률의 저 하를 억제할 수 있다.

Claims (9)

  1. 염화비닐계 수지 100 중량부를 기준으로, 안정제 0.5 내지 10 중량부, 활제 0.5 내지 5 중량부 및 염소화 염화비닐수지 또는 염소화 폴리에틸렌 수지 1 내지 20 중량부를 포함하는 염화비닐계 수지 조성물을 용융방사하여 인조모발을 제조하는 단계; 및
    용융방사된 인조모발에 실리카를 포함하는 자외선 경화형 조성물을 표면에 도포한 후 경화시켜 소광효과를 부여하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 인조모발의 표면처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 염화비닐계 수지는 단일 염화비닐수지, 아세테이트계 공중합 염화비닐수지 및 아크릴레이트계 공중합 염화비닐수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 인조모발의 표면처리방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 염화비닐계 수지의 중합도는 500 내지 1200 임을 특징으로 하는 인조모발의 표면처리방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 안정제는 유기주석계 안정제, 칼슘계 안정제 및 아연계 안정제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 인조모발의 표면처리방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 활제는 저분자량 폴리에틸렌, 지방산, 알킬 및 방향족 알콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 인조모발의 표면처리방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 자외선 경화형 조성물은 아크릴레이트 올리고머가 30 내지 70 중량％, 반응성 희석제 1 내지 40 중량％, 광중합 개시제 0.1 내지 10 중량％, 소광제 0.1 내지 5 중량％ 및 용제로 구성되는 것을 특징으로 하는 인조모발의 표면처리방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 아크릴레이트 올리고머가 수평균 분자량이 1,000 내지 50,000인 우레탄 아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 인조모발의 표면처리 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 소광제가 무정형이고 평균입경이 0.5 내지 20㎛ 인 무기 실리카인 것을 특징으로 하는 인조모발의 표면처리 방법.
  9. 제1항의 방법으로 제조된 염화비닐계 인조모발.
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