KR100795386B1

KR100795386B1 - 친수무공형 투습방수포

Info

Publication number: KR100795386B1
Application number: KR1020070106405A
Authority: KR
Inventors: 성 용 양; 진 성 김
Original assignee: 영풍화성(주); (주)텍센플러스; 한국염색기술연구소
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2008-01-17
Also published as: KR20070108494A

Abstract

본 발명은 친수무공형 투습방수포에 관한 것으로서, 원단(1) 상에 소프트 세그멘트의 사슬이 선형(Linear) 구조인 친수무공형 폴리우레탄 수지로 이루어진 1개의 코팅층(2)이 형성되어 ISO 11092 방법으로 측정한 투습도가 5.0~9.9㎡ Pa/watt 인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 코팅층(2)을 이루는 폴리우레탄 수지의 소프트 세그멘트 사슬이 선형구조이기 때문에 수증기를 순간적으로 배출하는 기능이 뛰어나고, 베이스 코팅층 없이 한개의 코팅층만으로 구성되어 생산공정이 간소화되며 두께가 얇아 가볍고 투습도가 우수하다.

투습방수포, 친수무공형, 코일형, 폴리우레탄, 사슬, 선형, 투습도, 경량감.

Description

친수무공형 투습방수포{Hydrophilic and non-porous type fabric with water-proof and vapor-peameable properties}

본 발명은 친수무공형 투습방수포에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 수증기를 순간적으로 배출하는 기능이 뛰어나고 가볍고 생산공정이 간소한 친수무공형 투습방수포에 관한 것이다.

투습방수포는 스포츠웨어, 등산복 및 스키웨어 등과 같이 비교적 가혹한 기상조건 하에서 격렬한 운동을 할 때 착용하는 스포츠용 의류 원단 등으로 널리 사용되고 있다.

종래 투습방수포는 원단상에 유기용제에 용해될 수 있는 습식 폴리우레탄 수지 조성물을 플로팅 나이프(Floating Knife) 또는 나이프 오버 롤(Knife Over Roll) 방식으로 직접도포한 다음 건식 또는 습식공정으로 응고시켜 코팅층 상에 미세기공을 형성하는 방법으로 제조되어 왔다.

이와 같은 종래의 다공형 투습방수포는 인체에 유해하고 수질 및 대기 공해를 유발하는 디메틸포름아마이드, 메틸에틸케톤, 톨루엔 등의 유기용제를 다량 사 용하여 제조함으로 인해 가공 공장의 작업환경을 저해하고 환경오염을 초래하는 원인이 되어 왔다.

최근 이런 문제점들을 해결하기 위하여 원단상에 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 투습방수포를 제조하였다.

상기 방법으로 제조된 종래의 건식다공형 투습방수포는 환경오염의 문제를 해결할 수 있지만, 내수압 및 투습도 등의 기능성이 저하되는 문제가 있다.

상기의 건식무공형 투습방수포의 문제점을 해결하기 위한 또다른 종래 기술로서 원단상에 친수무공형 2액형 폴리우레탄 수지조성물을 코팅하여 베이스층을 형성시킨 다음, 상기 베이스층 위에 다시 친수무공형 일액형 폴리우레탄 수지조성물을 코팅하여 톱(Top)코팅층을 형성하여 친수무공형 투습방수포를 제조하는 방법도 제안된바 있다.

친수무공형 투습방수포는 다공형 투습방수포와는 달리 연속적인 비다공질의 고체상(Solid) 코팅 층으로 구성되어진다. 이러한 비다공질 막은 물에 대하여 내수압이 뛰어나며 투습도는 친수성 피막의 두께에 반비례하는 특징을 가지고있다. 고체상 필름을 통과하는 수증기의 확산은 폴리우레탄 수지 전체 분자쇄에 걸쳐 분포하는 친수성 작용기(-O-, -CO-, -OH, 또는 -NH₂)의 결합에 의해 이루어지며 이러 한 작용기는 물분자와 가역적인 수소결합을 한다.

기존의 친수무공형 투습방수포 제조에 사용되었던 친수무공형 폴리우레탄 수지의 경우 소프트 세그멘트(Soft segment)의 폴리올(Polyol)로 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene Glycol)/ 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene Glycol)의 랜덤 공중합체(Random copolymer)를 주로 사용하였다. 따라서 형성된 폴리우레탄의 소프트세그멘트 사슬은 도 4에 도시된 바와 같이 마구잡이로 엉켜있는 코일(Coil)형의 구조로 되어있어서 흡수된 수분이 투과되는데 시간이 오래 걸린다. 도 4는 소프트 세그멘트 사슬이 코일 구조인 폴리우레탄 수지의 모식도이다. 이 경우 ASTM E96-00 BW법과 같이 코팅 층과 물이 직접 접촉하는 방식의 투습도 측정방법에서는 우수한 투습도를 가질 수 있으나, ISO 11092법과 BS 7209법과 같이 코팅 원단이 수증기를 배출할 수 있는 순간적인 능력이나 실제 투습정도를 측정하는 방법에서는 우수한 투습도를 가질 수 없는 문제가 있었다. 구체적으로 종래의 친수무공형 투습방수포는 도 2에 도시된 바와 같이 원단(1) 상에 소프트 세그멘트의 사슬이 코일형 구조인 2액형의 폴리우레탄 수지의 베이스 코팅층(3)이 코팅되어 있고, 상기 베이스 코팅층(3) 상에 일액형의 폴리우레탄 수지의 톱 코팅층(4)이 코팅된 단면 구조를 갖는다.

도 2는 종래 친수무공형 투습방수포의 단면 개략도이다.

투습도는 투습방수포의 기능을 평가하는 가장 기본적인 항목으로 인체가 배출하는 땀을 얼마나 효과적으로 빠른시간에 방출할 수 있는가를 나타내는 지표이다. 투습도는 단위면적당 하루에 방출하는 총 수증기량(g/㎡ day)을 측정하 는 방법이 일반적이나, 현재 유럽을 중심으로 코팅하지 않은 표준시료의 투습능력대비 보유 투습량(%)을 평가하거나, 일정한 수증기 분압하에서 수증기의 투과에 대한 저항값(㎡ Pa/W)을 평가하는 방법이 사용되고 있다.

상기의 투습도 측정방법 각각을 보다 구체적으로 살펴보면 아래와 같다.

▶ ASTM E96-00 BW법

현재 미주 지역과 아시아 지역에서 친수무공형 투습방수포의 투습도를 측정하는데 주로 사용하는 규격으로서 Inverted cup 방식으로 친수무공형 코팅제품에 유리한 방식이다. 항온·항습기의 온도는 32℃, 상대습도는 50%RH의 상태에서 측정을 한다.

▶ ISO 11092법

최근 각 국가별 표준 시험법이 국제적으로 통합되는 추세에서 주목을 받고 있는 투습도 측정 방법이며, 특히 유럽지역에서는 ASTM E96-00 BW법을 크게 신뢰하지 않으며 이 규격을 신뢰하고 있다. 종래의 방법이 표준조건하에서 수증기의 총 투과량을 측정하는 방식인데 반해 이 방법은 인체의 실제적 발한 작용에 근거해서 의복이 수증기를 배출할 수 있는 순간적 능력을 측정하는 방법이다. 측정 결과는 의복의 수증기 투과 저항(Water Vapour Resistance, R_et)로 표시되는데 R_et값이 작을수록 투습능력이 우수하다고 볼 수 있다.

▶ BS 7209법

영국의 투습도 측정 규격으로 유럽에서 ISO 11092법과 함께 투습방수포의 투습도 측정 규격으로 많이 사용되고 있다. 이 규격은 물의 증발을 측정하는 워터법으로서 코팅하지 않은 표준시료와 코팅된 시료를 동일한 조건(20±2℃, 65±5%RH)에서 측정하여 투습능력대비 보유 투습량(%)을 평가하는 방법이다.

한편, 기존의 친수무공형 투습방수포는 코팅제와 섬유와의 접착력 향상을 위해 앞에서 설명한 바와 같이 2액형의 베이스(Base) 코팅을 먼저 한 후, 그 위에 1액형의 톱(Top) 코팅을 실시하여 제조한다. 이 경우 베이스/톱의 2번의 코팅에 의해 완성이 되기 때문에 생산공정이 복잡하게되고, 코팅층이 두꺼워지고, 친수무공형의 특성상 코팅층의 두께가 두꺼워질수록 투습도가 낮아지고, 스웰링(Swelling) 현상이 많이 일어나고 촉감이 축축해 지는 (Wet해 지는)등 여러문제가 발생 되었다.

본 발명은 코팅층(2)을 이루는 폴리우레탄 수지의 소프트 세그멘트 사슬이 선형구조이기 때문에 수증기를 순간적으로 배출하는 기능이 뛰어나고, 베이스 코팅층 없이 한개의 코팅층만으로 구성되어 생산공정이 간소화되며 두께가 얇아 가볍고 투습도가 우수한 친수무공형 투습방수포를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 스웰링(Swelling) 현상이 적고, 경량감이 우수하고, 드라 이(Dry)한 촉감이 뛰어난 친수무공형 투습방수포를 제공하고자 한다.

이와같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 친수무공형 투습방수포는 원단(1) 상에 소프트 세그멘트의 사슬이 선형(Linear) 구조인 친수무공형 폴리우레탄 수지로 이루어진 1개의 코팅층(2)이 형성되어 ISO 11092 방법으로 측정한 투습도가 5.0~9.9㎡ Pa/watt 인 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 원단(1) 상에 소프트 세그멘트의 사슬이 선형 구조인 친수무공형 폴리우레탄 수지로 이루어진 1개의 코팅층(2)이 형성된 단면 구조를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 친수무공형 투습방수포의 단면 개략도이다.

도 3은 소프트 세그멘트의 사슬이 선형(Linear) 구조인 친수무공형 폴리우레탄 수지의 모식도이다.

본 발명은 상기와 같이 코팅층(2)이 1개만 형성되어 있기 때문에 생산공정이 간소화되고, 최종제품의 두께가 얇아져 투습도가 향상되고, 경량감과 드라이(Dry)한 촉감도 뛰어나다.

상기 코팅층(2)을 이루는 친수무공형 폴리우레탄 수지는 도 3과 같이 소프트세그멘트의 사슬이 선형(Linear) 구조로서, (ⅰ) 폴리에틸렌글리콜과 폴리테트라메틸렌글리콜의 공중합 폴리올, (ⅱ) 톨리엔디이소시아네이트와 4,4디페닐메탄디이소시아네이트로 구성된 폴리이소시아네이트 및 (ⅲ) 부탄디올과 에틸렌글리콜로 구성 된 쇄연장제(Chain extender)의 부가 중합반응으로 제조된 1.5액형 하이브리드(Hybrid) 타입 폴리우레탄 수지이다.

상기 코팅층(2) 두께는 30~40㎛이고, 원단(1) 상에 도포된 상기의 친수무공형 폴리우레탄 수지의 도포량은 30~40g/㎡인 것이 경량감 및 투습도 등의 개선에 바람직하다.

그러나, 본 발명에서는 상기 코팅층(2)의 두께 및 폴리우레탄 수지의 도포량을 특별하게 한정하는 것은 아니며, 원단(1)의 물성 및 조직에 따라 이들을 적절하게 조절할 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 코팅층(2)을 이루는 폴리우레탄 수지의 소프트 세그멘트 사슬의 선형구조이기 때문에 수증기를 순간적으로 배출하는 능력이 뛰어나 ISO 11092 방법으로 측정한 투습도가 5.0~9.9㎡ Pa/watt 이다.

이에 반해, 소프트 세그멘트의 사슬이 코일구조인 폴리우레탄 수지로 이루어진 베이스 코팅층과 톱 코팅층을 포함하는 종래의 친수무공형 투습방수포는 ISO 11092 방법으로 측정한 투습도가 10~15 Pa/watt 수준에 불과하다.

본 발명에 따른 친수무공형 투습방수포는 원단(1) 상에 아래와 같은 조성을 갖는 코팅액을 나이프 오버롤 방식 등으로 30~40㎛의 두께 및 30~40g/㎡의 도포량으로 도포한 후 건조하는 방법으로 제조할 수 있다.

코팅액의 조성예

성분	조성비
상기 1.5액형 하이브리드 타입 폴리우레탄 수지(소프트 세그멘트의 사슬이 선형구조임)	100 중량부
멜라민 가교체	2~3 중량부
무황변 가교제(수용성 블록크드(Blocked)이소시아네트 등)	2~3 중량부
유기용제(디메틸포름아미드 등)	10~20 중량부
백색안료(TiO₂ 등)	5~10 중량부

또한, 본 발명은 경량감이 우수하고, 드라이(Dry)한 촉감도 우수하다.

이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.

그러나, 본 발명은 하기 실시예에 의해 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

경사밀도×위사밀도가 160본×90본/인치인 75데니어/72필라멘트로 구성된 폴리에스테르 원단을 테프론계 발수제로 발수처리한 다음 140℃의 온도와 60kg/㎠의 압력으로 시레가공한다.

다음으로는, 상기와 같이 시레가공된 폴리에스테르 원단 상에 아래 조성(Ⅰ)의 폴리우레탄 조성물을 나이프 오버롤 방식으로 30g/㎡의 도포량으로 코팅하여 친수무공형 투습방수포를 제조하였다.

-조성(Ⅰ)-

1.5액형 하이브리드 타입 폴리우레탄 수지 100중량부

(소프트 세그멘트의 사슬의 선형구조 임)

멜라민 가교제 3중량부

수용성 블록크드(Blocked) 이소시아네이트 3중량부

(무황변 가교제)

디메틸포름아미드(유기용제) 15중량부

TiO₂ (백색안료) 7중량부

상기 1.5액형의 하이브리드 타입 폴리우레탄 수지는 (ⅰ) 폴리에틸렌글리콜과 폴리테트라메틸렌글리콜의 공중합 폴리올, (ⅱ) 톨리엔디이소시아네이트와 4,4디페닐메탄디이소시아네이트로 구성된 폴리이소시아네이트 및 (ⅲ) 부탄디올과 에틸렌글리콜로 구성된 쇄연장제(Chain extender)의 부가 중합반응으로 제조하였다.

제조된 친수무공형 투습방수포의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.

비교실시예 1

다음으로는, 상기와 같이 시레가공된 폴리에스테르 원단 상에 2액형의 폴리우레탄 조성물을 나이프 오버롤 방식으로 60g/㎡의 도포량으로 코팅하여 베이스(Base) 코팅층을 먼저 형성한 다음, 계속해서 상기 베이스(Base) 코팅층 위에 일액형 폴리우레탄 조성물을 나이프 오버롤 방식으로 40g/㎡의 도포량으로 코팅하여 톱(Top) 코팅층을 형성하여 친수무공형 투습방수포를 제조하였다.

상기 일액형 및 2액형 폴리우레탄 수지는 (ⅰ) 폴리에틸렌글리콜과 폴리프로필렌글리콜의 랜덤 코폴리머 인 폴리올, (ⅱ) 4,4디메틸메탄디이소시아네이트의 폴리이소시아네이트 및 (ⅲ) 부탄디올과 에틸렌글리콜로 이루어진 쇄연장제(Chain extender)의 부가중합반응으로 제조하였다.

물성평가 결과

구분	실시예 1	비교실시예 1
ISO 11092 방법으로 측정한 투습도(㎡ Pa/watt)	7.0	12.0
코팅층의 두께(㎛)	32	50
전문가의 관능검사로 평가한 촉감	Dry	Wet
전문가의 관능검사로 평가한 경량감	양호	보통

도 1은 본 발명에 따른 친수무공형 투습방수포의 단면 개략도.

도 2는 종래 친수무공형 투습방수포의 단면 개략도.

도 3은 소프트 세그멘트 사슬이 선형(Linear) 구조인 친수무공형 폴리우레탄 수지의 모식도.

도 4는 소프트 세그멘트 사슬이 코일(Coil) 구조인 친수무공형 폴리우레탄 수지의 모식도.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호설명

1 : 원단

2 : 소프트 세그멘트의 사슬이 선형(Linear) 구조인 하이브리드형 폴리우레탄 수지 코팅층.

3 : 소프트 세그멘트의 사슬이 코일(Coil) 구조인 2액형 폴리우레탄 수지의 베이스(Base) 코팅층

4 : 소프트 세그멘트의 사슬이 코일(Coil) 구조인 1액형 폴리우레탄 수지의 톱(Top) 코팅층

Claims

원단(1) 상에 소프트 세그멘트의 사슬이 선형(Linear) 구조인 친수무공형 폴리우레탄 수지로 이루어진 1개의 코팅층(2)이 형성되어 ISO 11092 방법으로 측정한 투습도가 5.0~9.9㎡ Pa/watt 인 것을 특징으로 하는 친수무공형 투습방수포.
제1항에 있어서, 소포트 세그멘트의 사슬이 선형구조인 친수무공형 폴리우레탄 수지는 (ⅰ) 폴리에틸렌글리콜과 폴리테트라메틸렌글리콜의 공중합 폴리올, (ⅱ) 톨리엔디이소시아네이트와 4,4디페닐메탄디이소시아네이트로 구성된 폴리이소시아네이트 및 (ⅲ) 부탄디올과 에틸렌글리콜로 구성된 쇄연장제(Chain extender)의 부가 중합반응으로 제조된 것임을 특징으로 하는 친수무공형 투습방수포.
제1항에 있어서, 상기 코팅층(2)의 두께가 30~40㎛인 것을 특징으로 하는 친수무공형 투습방수포.
제1항에 있어서, 원단(1) 상에 상기의 친수무공형 폴리우레탄 수지가 30~40g/㎡ 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 친수무공형 투습방수포.