KR100745468B1

KR100745468B1 - 모노리스 필름을 라미네이팅한 기능성 포지

Info

Publication number: KR100745468B1
Application number: KR1020060024672A
Authority: KR
Inventors: 손태원; 홍종윤
Original assignee: 주식회사 비 에스 지
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2007-08-02

Abstract

본 발명은 모노리스 필름을 라미네이팅한 기능성 포지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직물 등의 포지 이면에 차광성 수지층이 형성되고, 수지층 위에 단열성의 모노리스 필름이 라미네이팅되어 차광성과 단열성을 갖도록 제작됨으로써 특히 커튼지로서 뛰어난 효용성을 갖는 기능성 포지에 관한 것이다.

차광, 모노리스 필름, 단열, 미립자, 커튼, 수지층, 폴리우레탄, 안막지

Description

모노리스 필름을 라미네이팅한 기능성 포지{Functional cloths laminated with a monolithic film}

도 1은 본 발명에 따른 기능성 포지의 단면모식도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

1. 포지층

2. 차광성 수지층

3. 단열성 모노리스 필름층

본 발명은 모노리스 필름을 라미네이팅한 기능성 포지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직물 등의 포지 이면에 차광성 수지층이 형성되고, 수지층 위에 단열성의 모노리스 필름이 라미네이팅되어 차광성과 단열성을 겸비함으로써 특히 커튼지로서 뛰어난 효용성을 갖는 기능성 포지에 관한 것이다.

커튼은 기본적으로 시야를 차단하는 기능을 갖는 것이지만, 오늘날에는 이러한 기본적인 기능 이외에도 차광성, 차음성, 차열 내지 단열성 등의 기능을 추가적으로 요구하는 경우가 있으며, 이를 위해 커튼지에 이러한 기능성을 부여하기 위한 개발이 이루어지고 있다.

이중, 차광성을 부여한 것으로는 전통적으로 흑색과 적색의 색조를 이용하여 2겹 직물로 만든 이른바 안막지 또는 직물의 이면에 검은색 안료를 코팅하여 차광성을 강화시킨 것이 있다. 오늘날에는, 금속판이나 플라스틱판을 이용한 블라인드 형태의 커튼이 사용되기도 한다.

한편, 커튼지 등의 직포, 부직포 등에 차광성 또는 단열성을 부여하는 방법에 대해서는, 예컨대 일본 특허 제2755521호에 카본블랙, 산화철, 산화티탄, 알루미늄 등의 분말 착색제를 함유하는 수지액을 직물에 코팅함으로써 차광성을 얻는 방법이 제안되어 있으며, 일본특허공개 H11-18588호 공보에는 산화티탄, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 산화아연 등의 태양 복사열의 반사기능을 가지는 미립자를 함유하는 수지 에멀젼을 부직포에 코팅함으로써 차광성을 부여하는 방법이 기재되어 있다. 그러나 이들은 모두 차광성을 부여하는 방법에 관한 것이며, 차광성과 단열성의 양자를 동시에 부여하는 방법은 되지 못하기 때문에 차광성뿐만이 아니라, 단열성을 발휘하는 기능성 커튼지로서 적합한 포지의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 요청에 따른 것으로서, 직물 등의 한 면에 차광성 수지층이 형성되고, 수지층 위에 단열성의 모노리스 필름이 라미네이팅되어 차광성뿐만 아니라 뛰어난 단열성을 갖도록 제작되어, 커튼지의 소재로서, 그리고 벽재나 지붕하지재, 방수재 등의 건축자재 또는 에어필터나 여과재 등의 산업 자재 용도로도 적절히 이용할 수 있는 뛰어난 효용성을 갖는 기능성 포지를 제공하는 것을 목 적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기능성 포지는,

직물, 편물 또는 부직포로 이루어진 포지층의 이면에, 카본블랙, 활성탄, 산화철, 산화티탄, 칼리 온, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 실리카, 활석, 광촉매, 탄소나노튜브 중에서 선택되는 한 종류 이상의 기능성 미립자를 함유하는 합성수지 조성물로 코팅된 차광성의 수지층이 형성되고, 수지층의 이면에는 필름의 앞뒤 양면이 치밀하고 양면에 직경 0.1 ㎛ 이상의 미세공을 갖지 않으며, 또한 동 필름의 단면에 있어서도 직경 0.1 ㎛ 이상의 미세공이 없고 두께 방향으로 균일한 모노리스 멤브레인으로, 투습도가 5,000~50,000g/㎡/hr이고, 내수압이 3,000~30,000㎜H₂O이며, 통기도가 5~100초 사이인 단열성의 모노리스 폴리우레탄 필름층이 라미네이팅되어 차광성과 단열성을 갖는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 기능성 포지의 단면의 모식도로서, 이를 참조하여 상기 본 발명에 따른 기능성 포지의 구조를 설명하면, 포지층(1)의 이면에 기능성 미립자를 함유한 차광성 수지층(2)이 코팅에 의해 형성되어 있고, 상기 수지층(2)의 이면에는 단열성 모노리스 필름층(3)이 라미네이팅되어 포지에 단열성을 부여하게 된다.

즉 상기 구성에 있어서, 상기 기능성 미립자를 포함하는 수지층(2)은 빛을 차단하고 태양광의 투과를 방지하여 차광성을 나타낼 뿐만 아니라, 표면의 포지층(1)과 라미네이팅된 모노리스 필름층(3)에 존재하는 미세한 공간에 의해 열전도성이 낮은 성질을 나타내므로 우수한 단열성을 갖게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서 사용되는 포지층을 구성하는 포지는 상기와 같이 직물, 편물 및 부직포가 모두 사용가능하지만, 커튼지로 사용할 경우에는 직물형태의 포지가 적당하다. 그리고, 포지의 두께는 1㎜ 이상인 것이 바람직한데, 두께가 상기 범위 미만이면 수지처리공정인 코팅처리에 의해 포지의 섬유간의 빈틈이 적어지고 단열효과가 감소해 버릴 염려가 있다. 또한 양호한 섬유간의 빈틈을 얻기 위해 단사섬도는 3 데니어 이상이고, 단위 중량이 100g/㎥ 이상인 것이 바람직하다.

그리고 여기서, 상기 수지층에 사용되는 합성수지는, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌비닐알코올(ethylene vinyl alcohol, EVOH) 등의 열가소성 수지의 용융상이거나, 아크릴계, 우레탄계 또는 고무계 라텍스 수지 등의 에멀션 수지이거나, 또는 이들을 용매에 용해한 혼합수지가 사용되며, 상기 수지를 직포의 한 면에 차광성 코팅함으로써 수지층이 형성된다.

차광성 코팅은 차광성을 가지는 카본블랙, 활성탄, 산화철, 산화티탄, 칼리 온, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 실리카, 활석, 광촉매, 탄소나노튜브 등의 차광성을 가지는 미립자를 상기와 같은 수지액에 혼합하고 직포의 이면에 코팅에 의해 형성된다.

이때 상기 수지가 열가소성 수지의 용융상인 경우는 폴리우레탄 등의 상기 열가소성 수지를 열융해 상태로 하여, 이 용융수지로 얇은 피막을 형성시키면서 포지에 수지를 전사시키는 칼렌더링(calendering) 방식의 코팅법인 키스코팅(kiss coating) 방법에 의해 코팅이 이루어질 수 있으며, 상기 수계 에멀션 수지의 수지액, 용제 가용성 수지의 수지용액 등을 사용하는 경우에는 나이프 코터(knife coater), 리버스롤 코터(reverse roll coater) 그라비아 코터(gravure coater), 키스 코터(kiss coater) 등을 이용하여 코팅하게 된다.

그리고, 상기 차광성 수치층에 있어서의 수지량은 20~150g/㎡ 가 바람직하 며, 차광성을 부여하는 기능성 미립자의 양은 수지량의 30~120중량%의 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 특히 부직포에 대해 코팅할 경우, 수지액의 점도를 조정하여, 부직포의 내부에 수지액이 침투하지 않는 상태로 코팅하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 모노리스 필름으로는 필름의 앞뒤 양면이 치밀하고 양면에 직경 0.1 ㎛ 이상의 미세공을 갖지 않으며, 또한 동 필름의 단면에 있어서도 직경 0.1 ㎛ 이상의 미세공이 없고 두께 방향으로 균일한 모노리스 멤브레인으로, 투습도가 5,000~50,000g/㎡/hr이고, 내수압이 3,000~30,000㎜H₂O이며, 통기도가 5~100초 사이인 모노리스 폴리우레탄 필름을 사용한다.

이러한 모노리스 폴리우레탄 필름의 제조방법은, 폴리우레탄 수지를 저비점과 저표면장력을 가지는 유기용제, 상기 유기용제보다 비점이 높고 저표면장력을 가지는 희석제 및 상기 희석제보다 비점이 높고 표면장력이 큰 용해제의 혼합액에 용해시켜 얻어진 폴리우레탄 수지 혼합용액을 상기 폴리우레탄 수지 혼합용액보다 표면장력이 크고 용해제보다 표면장력이 작은 기재에 캐스트하여, 먼저 유기용제를 우선적으로 증발시키고, 다음으로 희석제를 우선적으로 증발시키고, 그 후 잔존 희석제 및 용해제를 증발시켜 폴리우레탄 필름을 응고시키는 과정을 거쳐 제조된다.

여기서 상기 폴리우레탄 수지로는 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene)기를 포함하는 우레탄 중합체와 폴리옥시에틸렌기를 포함하지 않은 우레탄 중합체의 혼합물을 주성분으로 하는 폴리우레탄 수지가 바람직하게 사용되며, 폴리테트라메틸글 리콜(polytetramethyleneglycol)이 포함된 우레탄 중합체를 일부 혼합시킬 수 있다.

그리고 상기 폴리우레탄 수지와 혼합되는 유기용매로는 유기용제, 희석제 및 용해제의 혼합용매가 사용되는데, 바람직하게는 상기 유기용제로는 메틸에틸케톤(methylethylketone, MEK), 아세톤(acetone) 등의 케톤계 유기용제, 테트라하이드로퓨란(tetarhydrofuran, THF)과 같은 에테르계 유기용제 및 석유 에테르를 사용하며, 희석제로는 톨루엔, 자일렌, 벤젠 등의 방향족계 희석제를, 그리고 용해제로는 디메틸포름아미드(N,N-dimentylformamide, DMF), 디메틸아세트아미드(N,N-dimethylacetamide, DMA), 메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone, NMP) 등의 아미드계 용해제를 사용할 수 있으며, 이러한 유기용매에 사용되는 각 유기용제, 희석제 및 용해제는 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

이러한 성분들로 이루어지는 상기 폴리우레탄 수지 혼합용액은 기재에 도포한 직후에는 기재상의 캐스트 필름에 기포가 발생하지 않는 것이고, 폴리우레탄 수지를 이들 유기용매 혼합액에 용해시켜 혼합용액을 제조할 때의 조성비는 폴리우레탄수지 20~50중량%, 유기용제 15~30중량%, 희석제 20~40중량% 및 용해제 15~30중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 혼합용액에는 필요에 따라 폴리우레탄 수지혼합용액의 계가 파괴되지 않고, 기재에 도포한 직후에 기재상에 기포가 발생하지 않는 상태를 지키는 범위에서 2~3 중량% 정도 범위의 염료, 안료, 계면활성제, 가교제, 안정제, 충전제 등의 공지의 첨가제를 사용할 수 있다.

한편, 이렇게 하여 제조된 폴리우레탄 수지 혼합용액은 기재에 캐스트하는 시점에서 점도를 500~20,000cps로 조정하여, 표면장력이 용해제보다 낮은 기재에 캐스트하여, 유기용제와 희석제를 순차적으로 우선 증발시키고 마지막으로 잔존 희석제와 용해제를 증발시킴으로써, 혼합용액 캐스트 필름의 표면장력을 증가시키고, 캐스트한 기재상에 캐스트한 혼합용액이 치밀하게 응고되는 과정을 거쳐서 본 발명에서 사용하는 모노리스 폴리우레탄 필름으로 제조한다.

여기서 폴리우레탄 수지 혼합용액의 캐스트방법은 특별히 한정되지 않으며, 탁터나이프 코터(doctor knife coater)나 롤 코터(roll coater) 등 적절한 수단을 이용할 수 있다.

그리고 상기 캐스트의 기재로서는, 예컨대 표면장력이 50dyne/㎝인 용해제보다 낮은 기재로서 표면장력이 22dyne/㎝인 실리콘 표면층이나, 32dyne/㎝인 폴리프로필렌 표면층을 갖는 이형지나, 32dyne/㎝인 폴리프로필렌 필름, 37dyne/㎝인 폴리에스테르필름 등이 사용될 수 있다. 이때 가능한 한 낮은 표면장력의 기재에 폴리우레탄 수지 혼합용액을 캐스트하면, 도포 직후에는 수지혼합용액의 표면장력이 낮기 때문에 수지 혼합용액이 기재상에 균일하게 퍼진 캐스트필름이 형성되고, 건조과정 중에 있어서 유기용제와 희석제 성분이 우선적으로 증발되고, 캐스트 필름의 표면장력이 오르고 응집력이 상승되어서 캐스트 필름의 스킨층이나 내부층이 치밀하게 응고됨으로써 필름 단면의 두께 방향에 있어서 균일한 모노리스 멤브레인이 형성되는 것이다.

일단 도포된 직후에는, 상기 폴리우레탄 수지 혼합용액은 기재상에 균일하게 도포되어 있는 상태이다. 이 상태에서 초기 건조공정에서는 유기용제의 비점 이하 예컨대 건조온도 90℃미만, 바람직하게는 건조온도 50~90℃사이에서 건조시간 30~120초 사이로 건조시킨다. 이렇게 하면, 저비점의 유기용제(예를 들면 MEK)가 우선적으로 증발하고 도포된 기재상의 폴리우레탄 수지 혼합용액이 농축되기 시작하며, 수지 혼합용액은 희석제(예를 들면 톨루엔)가 많이 존재하게 되고 유동성 캐스트 필름 상태로 된다. 다음으로 중기 건조공정에서는 희석제의 비점 이하, 예컨대 건조온도 110℃미만, 바람직하게는 80~110℃사이의 온도에서 30~120초간 건조시킨다. 이 중기 건조공정 동안에 수지 혼합용액이 농축되고 표면장력이 오르며 수지 혼합용액의 응집력이 상승된다. 그리고 후기 건조공정에서는 건조온도 100℃ 이상, 바람직하게는 100~130℃에서 30~120초간 건조시킨다. 후기 건조공정 동안에 잔존하는 희석제 및 용해제를 증발시키고, 치밀하게 응고되면서 균일한 무공질의 모노리스 멤브레인이 형성되고 고화되어서 모노리스 폴리우레탄 필름이 고정 안정화된다.

이상 설명한 방법에 의해 얻어지는 본 발명의 모노리스 폴리우레탄 필름은 필름의 앞뒤 양면이 치밀하고 양면에 직경 0.1㎛이상의 미세공을 갖지 않으며, 또한 동필름의 단면에 있어서도 직경 0.1㎛이상의 미세공을 갖지 않고 두께 방향으로 균일한 무공질의 모노리스 멤브레인을 형성하게 된다.

상기와 같은 방법에 의해 제조된 모노리스 폴리우레탄 필름을 직물, 편물 또는 부직포의 이면에 형성된 차광성의 수지층상에 겹쳐 접착시키면 차광성 수지층에 포함된 기능성 미립자에 의해 차광성을 발휘할 뿐만 아니라, 섬유간의 공간과 라미네이팅된 모노리스 필름층의 전도성이 낮은 미세한 공간에 의해 단열성을 발휘하여 본 발명에 따른 차광성과 단열성을 겸비한 기능성 포지가 형성되는 것이다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예를 통해 좀 더 상세하게 설명하지만, 이들 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

그리고, 이하의 각 실시예에서 제시된 물성치는 아래와 같은 측정방법에 의한 것이다.

(1) 차광률

JIS L1906에 준한 장치에 광원으로서 리플렉스 카메라 램프 컬러(reflex camera lamp color) 500W를 이용하고, 시료 설치 부분으로부터 30cm의 거리에 두고 광원의 광도가 조도계로 10000룩스를 나타내도록 조정하고, 시료 설치 부분에 시료를 설치하여, 그때의 조도계 값 A를 읽고 차광률을 다음 식에 의하여 산출한다.

차광률(%)=((10000-A)/10000)×100

(2) 단열률

차가운 판에 0.8cm의 공기 간격을 두고 시료를 설치하여 시료로부터 30cm 위로부터 빛을 조사할 때 차가운 판의 소비 열량 A를 측정하고, 또 시료를 설치하지 않은 때의 차가운 판의 소비 열량 B를 측정하여, 다음 식에 의하여 단열율을 산출한다.

단열율(%)=((B-A)/B)×100

그리고, 측정 조건은 다음과 같이 설정한다.

환경조건:20℃×65%RH

라이트(light):리플렉스 카메라 램프 컬러(reflex camera lamp color) 이용하고 500W(풍번:PR F-500)

방사 조도:7000Lx

차가운 판의 크기:12cm×12cm

시료의 크기:13cm×13cm

측정 시간:15분간

실시예 1

A : 모노리스 폴리우레탄 필름의 제조

폴리우레탄 수지(Cytec ucecoat) 100중량부, 가교제 1.0중량부, MEK 70중량부, 톨루엔 100중량부 및 DMF 70중량부를 혼합하여 점도 5,000cps의 폴리우레탄 수지 혼합용액을 만든 다음에 상기 폴리우레탄 수지 혼합용액을 폴리프로필렌 필름 이형지 위에 닥터 나이프 코터(docter knife coater)로 두께 50㎛로 캐스트했다. 그리고, 먼저 70℃에서 1분간 건조시키고, 다음 105℃에서 1분간 건조시키며, 그 뒤 130℃에 1분간 건조시켜서 모노리스 폴리우레탄 필름을 얻었다.

이 필름을 관찰하니, 필름의 앞뒤 양면이 치밀하고 양면에는 직경 0.1㎛이상의 미세공을 찾아볼 수 없었고, 또 필름의 단면에서 두께 방향으로 균일한 모노리스 멤브레인을 형성하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 필름의 투습도는 20,000g/m2/24hr이고, 통기도는 10초이고, 내수압은 8000mmH2O 이었다.

B : 모노리스 필름을 라미네이팅한 기능성 커튼지의 제조

폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate) 단사 섬도가 3.5데니어이고 중량이 200인 폴리에스테르 장섬유 직물에 아크릴(acryl)계 수계 에멀션 수지(유효 성분 45%)에 산화티탄을 수지의 유효 성분량과 등량 혼합한 수지액을 사용하여, 직포의 편면에 닥터 나이프 코터(docter knife coater)로 유효 성분량 20을 코팅 처리하여 차광성 수지 층을 형성시켰다. 그리고 차광성 수지층의 반대 면에 상기 A단계에서 제조한 모노리스 폴리우레탄 필름을 라미네이팅하여 단열성 모노리스 필름 층을 형성시켜 차광 단열성의 기능성 커튼지를 얻었다. 얻어진 기능성 커튼지의 차광률 및 단열율을 상기한 방법에 의해 측정한 결과, 차광률 99%, 단열률 80%인 것으로 나타났다.

실시예 2

폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate) 단사 섬도가 3.5데니어이고 중량이 200인 폴리에스테르 장섬유 직물에 아크릴(acryl)계 수계 에멀션 수지(유효 성분 45%)에 카본블랙을 수지의 유효 성분량의 10% 해당량을 혼합한 수지액을 사용하여, 직포의 편면에 닥터 나이프 코트(docter knife coater)로 유효 성분량 30을 코팅 처리하여 차광성 수지층을 형성시켰다. 그리고 이 차광성 수지층의 반대 면에 실시예 1의 A단계에서 제조한 동일한 모노리스 폴리우레탄 필름을 라미네이팅하여 단열성 모노리스 필름층을 형성시킴으로써, 차광률 99.9%, 단열률 81%인 기능성 커튼지를 얻었다.

본 발명에 따른 기능성 포지는 표면의 직포와 모노리스 필름층에 의해 뛰어난 단열성을 발휘하고, 중간에 형성된 기능성 미립자를 포함한 수지층에 의해 우수한 차광성을 나타내므로 차광성과 단열성을 겸비하게 되어, 특히 기능성 커튼지로서의 뛰어난 효용성을 갖는다.

그리고 상기와 같은 기능성으로 인해, 본 발명에 따른 기능성 포지는 벽재나 지붕하지재, 방수재 등의 건축자재 또는 에어필터나 여과재 등의 산업 자재 용도로도 적절히 이용할 수 있는 뛰어난 효용성을 갖게 된다.

Claims

직물, 편물 또는 부직포로 이루어진 포지층의 이면에, 카본블랙, 활성탄, 산화철, 산화티탄 칼리 온, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 실리카, 활석, 광촉매, 탄소나노튜브 중에서 선택되는 한 종류 이상의 기능성 미립자를 함유하는 합성수지 조성물로 코팅된 차광성의 수지층이 형성되고, 수지층의 이면에는 필름의 앞뒤 양면이 치밀하고 양면에 직경 0.1 ㎛ 이상의 미세공을 갖지 않으며, 또한 동 필름의 단면에 있어서도 직경 0.1 ㎛ 이상의 미세공이 없고 두께 방향으로 균일한 모노리스 멤브레인으로, 투습도가 5,000~50,000g/㎡/hr이고, 내수압이 3,000~30,000㎜H₂O이며, 통기도가 5~100초 사이인 단열성의 모노리스 폴리우레탄 필름층이 라미네이팅되어 차광성과 단열성을 갖는 것을 특징으로 하는 모노리스 필름을 라미네이팅한 기능성 포지.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 포지의 두께는 1㎜ 이상이고, 단사섬도는 3 데니어 이상의 섬유를 사용하며, 단위 중량이 100g/㎥ 이상인 것을 특징으로 하는 모노리스 필름을 라미네이팅한 기능성 포지.
제 1항에 있어서, 상기 차광성 수지층은, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌비닐알코올(ethylene vinyl alcohol, EVOH)과 같은 열가소성 수지의 용융상 또는 아크릴계, 우레탄계 또는 고무계의 라텍스 수지의 에멀션 수지, 또는 이들을 용매에 용해한 혼합수지에, 상기 기능성 미립자를 혼입한 합성수지 조성물을 포지의 이면 쪽에 코팅하여 이루어진 것을 특징으로 하는 모노리스 필름을 라미네이팅한 기능성 포지.