KR100873655B1

KR100873655B1 - 방염 피이브이시 발포 인조가죽 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100873655B1
Application number: KR1020070075494A
Authority: KR
Inventors: 성재우
Original assignee: (주)아이앤에스
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2008-12-12

Abstract

본 발명은 표면 혹은 2차 가공을 통한 방염성 부여가 아닌, 원료혼합에서부터 방염화하여 제조하여, 종래의 제품의 물성을 재현하며 연기밀도, 방염시험 등을 만족시키는 최적의 배합비를 찾고 그 성능을 배가시킬 수 있는 제품 구조 선정하도록 피이브이시(PVC)수지를 사용하여 Casting 공법으로 이형지 위에 표지층, 발포층, 접착제층의 순차적 적층시켜, 겔링(gelling), 발포(Foaming) 시켜 접착제층 코팅 후 직물의 합판 작업 공정을 거쳐 제조하며 방염성능을 발휘하는 피이브이시(PVC)발포 인조가죽 및 그 제조방법에 관한 것이다.

피이브이시발포 인조가죽.

Description

방염 피이브이시 발포 인조가죽 및 그 제조방법{Flame retarded PVC foam artificial leather and manufacturing method thereof}

본 발명은 가구/벽/도어 등 인테리어, 가정/사무용 가구원단, 가방, 자동차 시트카바, 제화용 원단으로 사용되는 피이브이시(PVC)발포 인조가죽의 수지조성물 및 가공, 제조방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 소방법령의 방염성능, FMVSS 302, UL94V, NFPA-701에 부합하는 방염 피이브이시(PVC)발포 인조가죽 및 그 제조방법에 관한 것이다.

피이브이시(PVC)발포 인조가죽은 그 용도가 광범위하여 벽지, 가구표면재, 인테리어 내장재 등으로 다양하게 사용이 되어지고 있다.

방염에 대한 의식강화와 관련법령의 강화로 특정대상물(공공시설물)에 한정적으로 제한이 이루어지고 있던 규제가 점점 규제의 범위가 광범위해 지고 있다. 또한, 기존의 방염성능에 연기밀도항목이 추가 적용되어 방염에 대한 규제가 점점 강화되며 안전의식이 높아지고 있어 인테리어 내장재의 불연화가 주목을 끌고 있다.

특히, 기존의 가구 표면재용의 피이브이시 발포 시트에 대한 특정 규정이 마 련되지 않아 별다른 제약이 없었으나 방염에 대한 인식 및 안전의식 강화로 인하여 피이브이시 발포 인조가죽에 대한 방염화가 요구되어 지고 있다. 이들 규격을 만족시키는 피이브이시 발포 인조가죽에 대한 연구 개발이 진행되고 있으나, 실제 개발된 제품은 거의 없는 실정이다.

일반적으로 열가소성 수직발포체는 특히 폴리올레핀계 수지로부터 만들어진 가교발포체로서 우수한 충격 흡수성, 쿠션성 등을 가지고 진공성형틀에서 2차 가공이 용이하게 사용해지고 표피재 등을 적층하여 차량용 내장재, 장식성 상감바닥 도는 벽 피복물로 많이 사용되고 있다.

예를 들면, 국내특허공보 공고번호 특1996-6787호에는 장식성 상감바닥 또는 벽피복물, 지지체와 접착제로 된 접착성 매트릭스층 및 피복물이 공개되어 있고,

동 공보 공고번호 특1995-7557호에는 폴리올레핀계수지를 포함하는 내장재에 있어서, 폴르프로피렌수지와 무기충전제 및 섬유필라멘트로 이루어지는 기재에 전자선에 의해 가교 및 화학제에 의해 가교시킨 선형-저밀도폴리에틸렌폼으로 이루어지는 쿠션재를 적층하고 상기 쿠션재에는 항균성 및 난연성이 첨가된 폴리에틀린, 폴리프로필렌필름 또는 천중 어느 하나로 이루어지는 표피재를 일체로 적층 형성시킨 차량 내장재가 공개되어 있으나,

상기와 같은 종래의 기술들은 제조된 제품에 난연재를 코팅하여 사용하는 기술로서, 코팅된 난연재에서 발생하는 휘발성유기화합물로 인체에 해를 끼치고, 장기간 사용시 코팅된 난연재의 감소로 난연효과를 얻지 못하는 문제점이 있어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 기존제품의 물성을 재현하며 연기밀도, 방염성능검사 기준(두꺼운포 시험기준), FMVSS 302, UL94V, NFPA-701 등을 만족시키는 최적의 배합비를 찾고 그 성능을 배가시킬 수 있는 제품의 구조를 선정하며, 피이브이시 수지를 사용하여 캐스팅(Casting) 가공공법에 의한 PVC발포 인조가죽 및 그 제조방법을 제공하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제인 것이다.

상기와 같은 본 발명은 표면 혹은 2차가공을 통한 방염성 부여가 아닌, 원료혼합에서부터 방염화하여 제조하여, 종래의 제품의 물성을 재현하며 연기밀도, 방염시험 등을 만족시키는 최적의 배합비를 찾고 그 성능을 배가시킬 수 있는 제품 구조 선정하도록 피이브이시(PVC) 수지를 사용하여 Casting 공법으로 이형지(Release Paper) 위에 표지층, 발포층, 접착제층을 순차적 적층시켜, 겔링(gelling), 발포(Foaming) 시켜 접착제층 코팅 후 직물의 합판 작업 공정을 거쳐 제조하여 방염성능을 발휘하는 장점이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 표면 혹은 2차가공을 통한 방염성 부여가 아닌, 원료혼합에서부터의 방염화로 제조하여, 종래의 제품의 물성을 재현하며 연기밀도, 방염시험, 난연성능 등을 만족시키는 최적의 배합비를 찾고 그 성능을 배가시킬 수 있는 제품구조의 선정으로 피이브이시(PVC) 수지를 사용하여 캐스팅(Casting) 가공공법으로 이형지(Release Paper) 위에 표지층, 발포층을 순차적 적층시켜, 겔링(gelling), 발포(Foaming) 시켜 접착제층 코팅 후 직물의 합판 작업 공정을 거쳐 제조하며 방염성능을 발휘하는 피이브이시(PVC)발포 인조가죽 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 표지, 층, 바인더, 직물 4개층으로 이루어지며 직물을 제외한 층별 자체 방염성을 부여하여 제품을 제조한다. 직물은 별도의 방염처리를 하지않고 폴리에스터(POLYESTER), 레이온(RAYON), 면(COTTON)으로 제직되어진 직물을 사용하며 전체적 방염성 부여는 피이브이시(PVC)층으로 보완한다.

사용원재료 중 주원료인 피이브이시(PVC)는 자체 산소지수가 47가량으로 수지 자체의 방염(난연)성은 매우 높은 원재료이다. 피이브이시(PVC)는 중합도에 따라 산소지수 및 난연성 등의 차이가 발생하며(중합도가 높을수록 산소지수 및 난연성 강함), 각기 물성적(경도, 강도, 마모도 등) 차이가 나타나므로 분류하여 적용한다.

표지층에 사용되어지는 피이브이시(이하, "PVC" 라 한다) 는 1,500 이상의 중합도를 가지는 PVC수지로서 난연성 강화 및 전체적 제품의 외관을 표현하며, 표면외관 요구물성(경도, 강도, 마모도 등)을 충족시키며 전체적 발화 억제의 효과를 나타낸다. 발포폼층에 사용된 PVC 수지는 방염성 부여 이전의 제품 특성(SOFTNESS, CUSHION, 무늬성형성 등)을 유지키 위하여 중합도 900의 PVC수지를 사용하였다. 제품생산에 사용된 직물은 별도의 방염(난연)처리가 되지 않은 직물을 사용하므로 전 면의 PVC층에서 직물의 방염(난연)성도 보존해 주어야 하므로 직물 접착 바인더는 1,600인 고중합도 PVC수지와 1,350의 중합도를 가지는 PVC수지를 혼합 사용하여 방염성 및 접착력을 유지하였다.

본 발명에서 사용되는 가소제는 난연가소제로 알려져있는 인계(PHOSPHATE계) 가소제를 사용하여 난연성을 부여하였다. 인계(PHOSPHATE계) 가소제는 연소시 숯(CHAR)을 형성하여 연소열의 차단 및 산소공급의 차폐효과를 지니고 있다. 또한, 연소시 발생하는 연기를 최소화/억제 하기 위하여 인계(PHOSPHATE계) 가소제 중 연기밀도에 우수한 성능을 나타내는 알킬아릴포스페이트(ALKYL ARYL PHOSPHATE) 가소제를 선정사용 하였다.

방염(난연)성 및 연기밀도의 성능을 만족시키기 위하여 사용되어진 첨가제는 방염성능과 연기밀도를 고려하여 적용 배합되어졌다.

우선 방염(난연)성 및 독성, 피부장해성 등의 유해성시험을 통하여 무독성 방염제의 사용으로 방염(난연)성을 부여하였다.

방염(난연)제로는 산소차폐효과 및 탈수반응에 의한 온도 저하효과 및 연기밀도 저감효과 등의 특성을 지니는 방염제(난연제) Al(OH)3 (Aluminium Hydroxide), Mg(OH)2 (Magnesium Hydroxyde), AOM (Ammonium OctaMolybdate),

(삼산화안티몬) , ZHS (Zinc Hydroxy Stannate)를 하기 하기와 같은 비율로 배합하여 사용하여 방염성능 및 연기밀도 성능을 부여한다.

표지층		발포층		바인더(접착제)
원재료	함량(%)	원재료	함량(%)	원재료	함량(%)
PVC	43	PVC	45	PVC-1	36
가소제	33	가소제	30	PVC-2	24
안정제	1	발포제(ADCA)	1	가소제	39
Al(OH)3	9	안정제	1	안정제	1
Mg(OH)2	9	Al(OH)3	9
AOM	1.5	Mg(OH)2	9
	1.5	AOM	1.5
ZHS	2		1.5
		ZHS	2

Al(OH)3(수산화알루미늄)는 산소차폐효과 및 연소시 탈수반응으로 인한 온도저하 효과를 지니며, Mg(OH)2(수산화마그네슘) 또한 산소차폐효과 및 연소시 탈수반응으로 인한 온도저하 효과와 더불어 무독하며 연기를 거의 발생치 않아 연기밀도 향상에 효과적이다. AOM(Ammonium OctaMolybdate)은 고온에서 산소와 격렬히 반응하여 연소시 산소 차단 및 반응화합물의 억제로 억연 효과가 탁월하다.

(삼산화안티몬) 는 무기계 방염(난연)제로서 산소 차폐효과를 지니며, 특히 인계 등 다른 방염(난연)제와의 상승작용이 크다. ZHS(수산화아연 주석산염)는 비할로겐계 금속수산화물로서 방염(난연)성이 우수함.

여러 가지 방염(난연) 원재료를 적용함에 있어 상기 예시와 같은 비율로 혼합하여 배합적용 시 요구물성 재현이 가능하다.

본 발명은 상기의 원재료 배합비에 따라서 성능의 차이가 발생하며, 또한 제품구조에 의한 방염(난연)성능의 차이 발생이 크게 나타난다.

캐스팅(Casting) 가공공법에 의하여 제조되는 본 발명의 표지층은 비발포층으로 상기 표지층 처방으로 두께 0.10 ~ 0.20㎜코팅하여 밀도 1.30g/㎤의 비발포 표지층으로 제품 외관 물성을 부여한다. 중합도 1,500 이상인 피이브이시(PVC) 수 지를 사용한 고밀도 비발포 피이브이시 시트(PVC SHEET)로서 제품의 하부를 보호하도록 비발포층은 두께 0.10 ~ 0.20㎜가 적당하다.

중합도 1,500인 PVC 수지를 사용하여 제품외관물성(경도, 강도, 마모도 등) 표현 및 연소시 드립번(DRIP BURN)의 발생 억제를 꾀하였으며, 연소시 최외곽 표면에서 불꽃과 맞닿기 때문에 물리적 강도 및 방염(난연)성이 보다 우수하여야 한다.

표지층 겔링(Gelling)은 150 ~ 200℃에서 약 30초가량 가공이 적당하다.

발포층은 상기 표지층의 표면에 적층되며 발포하여 밀도 0.45~0.85g/㎤ 유지하며, 이로 인하여 제품의 부드러움(Softness)을 부여하며, 중합도 900인 PVC 수지를 이용하여 아조디카본아미드(Azo Di-Carbonamide)로 발포. 발포층은 0.12 ~ 0.20㎜ 코팅이 적당하며, 발포배율은 300%이하(밀도 0.43~0.85g/㎤)가 적당하다. 발포가공온도는 190 ~ 230℃ 의 고온으로 60 ~ 90초 발포가공이 적당하다.

직물 접착층은 직물과 발포층과의 접착을 위해 사용되며, 이 또한 피이브이시(PVC) 플라스틱졸(Plastisol)을 이용하여 접착한다. 바인더층은 직물과 PVC폼과의 접착력이 가장 중요하며, 또한 직물의 방염(난연)화에도 크게 작용한다.

따라서, 상기 바인더 처방을 사용하여 0.07 ~ 0.10㎜ 코팅하여 직물의 합판 후 150 ~ 170℃로 가열 가공하여 PVC 수지의 겔링(Gelling)에 의한 접착을 이룬다.

직물은 폴리에스터(POLYESTER), 레이온(RAYON), 면(Cotton) 등의 직물을 사용하며, 직물의 두께는 방염제품 두께에 대한 직물의 두께 기여도는 1/2 가량이 적당하다.

이렇게 하여 생산된 방염 피브이시(PVC) 발포 반제품은 표면인쇄, 처리, 엠 보공정을 거쳐 다양한 패턴의 제품으로 제조되어 진다.

이하 본 발명을 실시예 및 도2를 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

제1공정 (표지층 적층)

중합도 1,500 이상인 피이브이시(PVC) 수지 43kg, 인계 난연가소제로 알킬아릴포스페이트33kg, K-Zn계 안정제 1kg, Al(OH)₃ 9kg, Mg(OH)2 9kg, AOM(Ammonium OctaMolybdate) 1.5kg,

(삼산화안티몬) 1.5kg, 수산화아연 주석산염(Zinc Hydroxy Stannate;ZHS) 2kg으로 조성된 밀도 1.30g/㎤, 중합도 1,500 이상인 피이브이시(PVC) 수지를 이형지위에 두께 0.10 ~ 0.20㎜ 로 코팅한 다음, 150 ~ 200℃에서 30초 가열하여 표지층을 겔링(Gelling)화 시킨 다음,

제2공정 (발포층 적층)

중합도 900인 피이브이시(PVC) 수지 45kg, 인계 난연가소제로 알킬아릴포스페이트 30kg, 아조디카본아미드(발포제) 1kg, K-Zn계 안정제 1kg, Al(OH)₃ 9kg, Mg(OH)2 9kg, AOM(Ammonium OctaMolybdate) 1.5kg,

(삼산화안티몬) 1.5kg, 수산화아연 주석산염(Zinc Hydroxy Stannate;ZHS) 2kg으로 조성된 밀도 1.30g/㎤의 플라스티졸(Plastisol)을 상기 표지층의 상부에 적층한 다음, 190 ~ 230℃에서 60초 ~ 90초 발포배율 300%이하(밀도 0.43~0.85g/㎤)로 하여 두께 0.17 ~ 0.40㎜ 로 발포 시켜 적층한 다음,

제3공정(직물 적층)

중합도 1,600인 피이브이시(PVC) 수지 36kg, 중합도 PVC 수지 24kg, 알킬아릴포스페이트 39kg, K-Zn계 안정제 1kg으로 조성된 접착제를 상기 발포층 하부에 적층 시킨 다음,

상기 접착제층의 하부에 직물을 접착하고, 이형지를 제거한 다음, 표면가공(인쇄, 엠보, 처리)하여 피이브이시(PVC) 발포인조가죽을 제조하였다.

본 발명의 피이브이시(PVC)발포 인조가죽은 도1을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

상부에 형성된 표지층(1)과, 상기 표지층(1)의 하부에 형성된 발포층(2)과, 상기 발포층(2)의 하부에 적층된 접착제층(3)과, 상기 접착제층(3)의 하부에 접착 고정된 직물(4)로 구성된 피이브이시(PVC)발포 인조가죽의 구조인 것이다.

실험예

본 발명의 실시예1에 의해 제조된 피이브이시(PVC)발포 인조가죽을 샘플로 하여 실험하여 다음과 같이 실험결과를 얻었다.

방염(난연)성능 시험

항목	관련규격	물성기준		성능
연기밀도	ASTM E 662	D₁ _.5	100이하	Pass
		D₄ _.0	200이하
		D_MAX	300이하
독성	BS 6853 B2	1.0이하		Pass
방염성능	KOFEIS 1001	잔염시간	5초이내	Pass
		잔신시간	20초이내
		탄화면적	40cm2이내
		탄화길이	20cm이내
		연기밀도	D_MAX ₌200이하
난연성	UL 94V	잔염시간(T1 or T2)	성능에 따른 등급판정 V-0(최우수) V-1(우수) V-2(합격수준)	V-0등급
		총잔염시간(T1 + T2)
		T2 + T3
		125㎜ 표시선까지 연소유무
		낙하물에 의한 cotton 발화유무
	NFPA 701	중량감소	40%이하	Pass
		잔염시간	2초이하

도1 본 발명의 방염 피이브이시 발포 인조가죽 상세도

도2 본 발명의 방염 피이브이시 발포 인조가죽의 제조공정 상세도

<도면의 부호설명>

표지층(1), 발포층(2), 접착제층(3), 직물(4).

Claims

피이브이시(PVC)발포 인조가죽에 있어서,

상부에 중합도 1,500 이상인 피이브이시(PVC)수지 43kg, 인계 난연가소제로 알킬아릴포스페이트 33kg, K-Zn계 안정제 1kg, Al(OH)3 9kg, Mg(OH)2 9kg, AOM(Ammonium OctaMolybdate) 1.5kg,
(삼산화안티몬) 1.5kg, 수산화아연 주석산염(Zinc Hydroxy Stannate;ZHS) 2kg 으로 조성된

밀도 1.30g/㎤, 중합도 1,500 이상인 PVC수지를 이형지의 상부에 두께 0.10 ~ 0.20㎜ 로 적층한 다음, 150 ~ 200 에서 30초 가열하여 겔링(Gelling)화 시킨 난연성 물질이 함유된 표지층(1)과;,

상기 표지층(1)의 하부에 난연성 물질이 함유된 발포층(2)과, 상기 발포층(2)의 하부에 적층되며, 중합도 1,600인 피이브이시(PVC)수지 36kg, 중합도 1,350인 피이브이시( PVC) 수지 24kg, 알킬아릴포스페이트 39kg, K-Zn계 안정제 1kg 로 조성된 접착제층(3)과;,

상기 접착제층(3)의 하부에 접착고정된 직물(4)을; 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 피이브이시(PVC)발포 인조가죽.
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