KR100899987B1 - 불연성 인조 가죽 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리실록산, 무기 수산화물, 백금 화합물 및 무기 충진제를 포함하는 연질 시트 재료층 및 불연성 섬유층을 포함하는 불연성 인조가죽 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 불연성 인조가죽은 난연성 재료만을 사용하여 제조됨으로써 고온에서도 연소되지 않고 인화차단 및 화염 확산 방지 기능이 우수하여 V0 등급 이상의 난연성을 가지며, 기존의 난연처방 인조 가죽과 달리 인체에 유해한 다이옥신(dioxine) 및 검은 연기의 배출이 없으므로 환경친화적이다. 따라서, 본 발명에 따른 불연성 인조가죽은 불연성이 요구되는 각종 교통수단의 좌석 커버용 인조가죽뿐만 아니라 건축물의 벽면 불연재 및 단열재와 같은 내장재, 불연성이 요구되는 특수의류, 유아용 놀이매트 등 다양한 용도에 사용될 수 있다.
불연성 인조가죽, 폴리실록산, 백금, 다이옥신, 무기 수산화물, 무기 충진제, 불연성 섬유
Description
본 발명은 불연성 인조 가죽 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온에서도 연소되지 않고 인화차단 및 화염 확산 방지 기능이 우수하여 V0 등급 이상의 난연성을 가지며, 인체에 유해한 다이옥신(dioxine) 및 검은 연기의 배출이 없으므로 환경친화적인 불연성 인조 가죽 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
인조가죽은 자동차, 철도 등의 교통 수단, 건축물 벽면의 인테리어 소재 등에 천연가죽을 대신하여 사용되는데 최근에는 그 제조기술이 발전하여 저렴한 비용으로 제조가 가능하므로 그 수요가 증가하고 있는 상황이다.
그러나, 종래의 인조가죽은 유기화합물과 같은 연소성 물질로부터 제조되는 경우가 많아 화재시 쉽게 연소되고 또한 연소되는 과정에서 인체에 유해한 성분, 특히 다이옥신을 많이 배출함으로써 인체에 매우 유해하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 다양한 연구가 행하여져 왔는데, 인조가죽에 사용될 수 있는 난연성 조성물에 관한 기술을 개시하고 있는 종래기술이 다수 존재한다. 그 중에서 한국공개특허 제2002-0047050호는 난연성 UV 및 UV/수분 경 화성 실리콘 조성물에 관한 것으로 UV 조사에 의해 엘라스토머로 경화할 수 있는 난연성 실리콘 조성물로서 아크릴레이트계의 작용기 및 반응성 폴리오르가노 실록산을 포함하는 반응성 실리콘 수지, 무기충진제, 광개시제, 백금, 및 수산화알루미나 등을 포함하는 조성물에 관하여 개시하고 있고, 일본 공개특허 제2005-188610호는 난연성, 열전도성 실리콘 성형체에 관한 것으로, 규소 원자에 결합한 알케닐기를 가지는 오르가노폴리실록산, 열전도성 충진제, 규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖는 오르가노 수소 폴리실록산, 백금족 금속계 부가 반응 촉매 및 난연제 성분으로 구성되는 시트상 성형체에 관하여 개시하고 있다.
그러나, 상기와 같은 발명에서 개시된 조성물 또는 이를 이용한 성형체는 유기화합물을 일정 정도 함유하고 있으므로 화재시 난연성이 만족할 만한 수준이 아니며, 다이옥신의 발생을 완전히 차단하기 어려울 뿐만 아니라, 일상 생활에서 사용할 때 원적외선 방출 기능과 같은 인체에 유익한 기능은 갖는 것은 현재까지 개발되지 않은 상황이다.
본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 고온에서도 연소되지 않고 인화차단 및 화염 확산 방지 기능이 우수하여 인체에 유해한 다이옥신(dioxine) 및 검은 연기의 배출이 없는 불연성 인조가죽을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 흡음재용 불연성 인조가죽을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 세 번째 기술적 과제는 상기 불연성 인조가죽의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 네 번째 기술적 과제는 상기 흡음재용 불연성 인조가죽의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 첫 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
폴리실록산, 무기 수산화물, 백금 화합물 및 무기 충진제(filler)를 포함하는 불연성 연질 시트 재료층; 및 불연성 섬유층을 포함하는 불연성 인조가죽을 제공한다.
상기 두 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
상기 불연성 인조가죽; 및
상기 인조가죽의 일 표면에 부착된 실리콘 폼 시트;를 포함하는 흡음재용 불연성 인조가죽을 제공한다.
상기 세 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
(a) 폴리실록산, 무기 수산화물 및 가공조제를 포함하는 첨가제를 배합하여 가공함으로써 1차 원료를 생성하는 단계;
(b) 상기 1차 원료에 무기 충진제(filler) 및 백극 화합물을 혼합한 후 기포를 제거함으로써 최종 원료를 생성하는 단계;
(c) 상기 최종 원료를 가공하여 시트를 형성하고 공기건조 양생함으로써 불연성 연질 시트를 제조하는 단계; 및
(d) 상기 불연성 연질 시트 하부에 난연성 접착제를 코팅 또는 함침시키고 불연성 섬유를 부착시킨 후 공기건조 양생하는 단계를 포함하는 불연성 인조가죽의 제조 방법을 제공한다.
상기 네 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
(a) 폴리실록산, 무기 수산화물 및 첨가제를 배합하여 가공함으로써 1차 원료를 생성하는 단계;
(b) 상기 1차 원료에 무기 충진제(filler) 및 백금 화합물을 혼합한 후 기포를 제거함으로써 최종 원료를 생성하는 단계;
(c) 상기 최종 원료를 가공하여 시트를 형성하고 공기건조 양생함으로써 불연성 연질 시트를 제조하는 단계;
(d) 상기 불연성 연질 시트 하부에 난연성 접착제를 코팅 또는 함침시키고 불연성 섬유를 부착시킨 후 공기건조 양생하는 단계; 및
(f) 상기 불연성 섬유 하부에 실리콘 폼(foam)을 발포 성형 시킨 후, 공기건조 양생하는 단계를 포함하는 흡음재용 불연성 인조가죽의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 불연성 인조 가죽은 난연성 재료만을 사용하여 제조됨으로써 고온에서도 연소되지 않고 인화차단 및 화염 확산 방지 기능이 우수하여 VO 등급 이상의 난연성을 가지며, 기존의 난연처방 인조 가죽과 달리 인체에 유해한 다이옥신(dioxine) 및 검은 연기의 배출이 없으므로 환경친화적이므로, 불연성이 요구되 는 각종 교통수단의 좌석 커버용 인조가죽뿐만 아니라 건축물의 벽면 불연재 및 단열재와 같은 내장재, 불연성이 요구되는 특수의류, 유아용 놀이매트 등 다양한 용도에 사용될 수 있다.
이하, 본 발명에 관하여 첨부도면을 참조하여 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 불연성 인조 가죽은 폴리실록산, 무기 수산화물, 백금 화합물 및 무기 충진제를 포함하는 불연성 연질 시트 재료층 및 불연성 섬유층을 포함한다.
본 발명에서 상기 폴리실록산은 본 발명에 따른 연질 시트 재료층의 난연성을 부여하는 역할 뿐만 아니라 무기 수산화물 및 백금 화합물을 혼합하는 액상 베이스 재료의 역할을 하는 물질로서 그 점도는 1,000 내지 500,000 cps인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10,000 내지 200,000 cps이다. 상기 폴리실록산의 점도가 1,000 cps 미만이면 오일 상태가 되므로 가공이 어려워지는 문제가 있고, 500,000 cps를 초과하면 분산이 어려워져 인조가죽의 물성을 만족하지 못하게 되므로 바람직하지 않다.
본 발명에서 상기 무기 수산화물은 본 발명에 따른 연질 시트 재료층의 난연성을 더욱 향상시키는 기능을 하는 물질로서, 금속의 수산화물은 제한없이 넓게 사용될 수 있으며, 예를 들어 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘 또는 그 혼합물이 사용될 수 있다.
본 발명에서 상기 무기 충진제는 액상의 혼합물의 점도를 높이고 무게를 증 량시키는 동시에 난연성을 더욱 향상시키는 역할을 하는 물질로서, 바람직한 예로는 탄산칼슘, SiO2, Al2O3, Fe2O, CaO, MgO, K2O, Na2O 또는 그 혼합물을 들 수 있으며, 이들은 본 발명의 불연성 인조가죽을 일상생활에서 사용할 경우 인체에 유익한 원적외선을 방출하는 효과도 갖는다.
본 발명에서 상기 백금 화합물은 알코올, 에테르, 알데히드, 비닐실란을 포함하는 염화 백금산 또는 염화 백금산 화합물 및 인산계 백금 등을 사용할 수 있으며, 분산력을 균일하게 함으로써 바람직한 자기소화성을 부여하도록 하기 위하여 알코올, 이소프로필 알코올, 벤젠, 자일렌 등의 유기 용제에 가소화시켜서 사용한다. 구체적인 백금 화합물로는 Pt{P(CH3)3}4, Pt{P(C4H9)3}4, Pt{P(OCH3)3}4, Pt{P(OC6H5)3}3, Pt{P(C6H5)3}3, Pt{P(OC6H5)3}4, Pt{P(C6H5)3}4, Pt{P(C6H5)(C2H5)2}4, Pt{P(OC6H5)(OC2H5)2}4 등을 들 수 있다.
본 발명에서 상기 폴리실록산, 무기 수산화물 및 백금 화합물, 가공조제의 조성비는 불연성 연질 시트 재료층의 난연성을 부여하고 또한 가요성(flexibility)을 유지할 수 있도록 적당한 함량비를 갖는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명에서 상기 폴리실록산:무기 수산화물:백금 화합물:가공조제의 조성비는 2 ~ 97중량% : 1 ~ 50 중량%: 0.01 ~ 0.5 중량%:1.0 ~ 10.0 중량%인 것이 바람직하다. 상기 비율을 벗어나서 폴리실록산의 함량이 너무 적으면 가요성이 부족하게 되고 시트로 제조 시 여러 번의 공정을 거쳐 제조비용 상승과 시트가 뻣뻣해져 상용화될 수 없는 수준이 되고 너무 많으면 가교의 화학적인 반응에 있어서 많은 시간이 소요되며 시 간이 경과함에 따라 가교사슬이 절단되어 퇴행이 일어날 수 있으므로 바람직하지 않다.
상기 불연성 연질 재료 시트층이 폴리실록산 2~97중량%, 무기 수산화물 1~50중량% 및 백금 화합물 0.01 내지 0.5중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는 상기 불연성 연질 재료 시트층이 폴리실록산 45 내지 97중량%, 무기 수산화물 1 내지 35중량% 및 백금 화합물 0.01 내지 0.5중량%를 포함한다.
본 발명에서 상기 무기 충진제는 상기 폴리실록산, 무기 수산화물 및 백금 화합물, 가공조제 등의 첨가제를 포함하는 조성물에 혼합되어 본 발명의 연질 시트 재료층의 무게 및 두께를 향상시키는 동시에 난연성을 더욱 보강하는 역할을 하며, 본 발명에서 상기 무기 충진제의 함량은 전체 연질 재료층 물질 총량의 1 내지 30 중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5 내지 20 중량%이다. 상기 함량이 1 중량% 미만이면 제품의 강도가 약해지거나 원료의 퇴행이 일어날 수 있고 제품으로서의 가치가 미미하고, 30 중량%를 초과하면 시트가 뻣뻣해지는 문제가 있으므로 바람직하지 않다.
따라서, 본 발명에서 상기 불연성 연질 재료 시트층은 폴리실록산 45 내지 97중량%, 무기 수산화물 1 내지 35중량%, 백금 화합물 0.01 내지 0.5중량% 및 무기충진제 1 내지 30 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 폴리실록산 45 내지 97중량%, 무기 수산화물 1 내지 35중량%, 백금 화합물 0.01 내지 0.5중량% 및 무기충진제 1 내지 30 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 불연성 섬유층은 상기 연질 시트 재료층을 지지하며 인장강도, 인열강도 등의 기계적 물성을 향상시키는 역할을 하며, 기본적으로 불연성 섬유로 이루어진 것이어야 한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 불연성 섬유층의 재료로는 탄소섬유, 바솔트 섬유, 방염처리된 면섬유, 알루미나 섬유, 실리카 섬유 또는 그 혼합물을 들 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 불연성 섬유 재료에 관하여 더욱 상세히 설명하면, 탄소섬유는 섬유의 강도와 탄성률이 높으면서도 1,800~3,500 ℃에서도 변형되지 않도록 탄소의 함유율이 85% 이상인 것이 바람직하고, 바솔트 섬유는 900 ℃의 온도에서도 변형되지 않도록 고안된 불연직물 타입의 우수한 접합특성 및 음이온 발생, 원적외선 방사, 항균성, 탈취효과를 갖는 섬유인 것이 바람직하며, 면섬유는 99% 이상의 면으로 구성되어 있으며, 방염 처리를 통하여 불연성을 갖는 섬유인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 불연성 연질 시트 재료층 및 불연성 섬유층으로 이루어진 불연성 인조 가죽에서 상기 불연성 연질 시트 재료층 상에 폴리우레탄 코팅층을 더 포함할 수 있다. 상기 폴리우레탄 코팅층은 천연가죽의 느낌이 나도록 하는 재료로서 내마모성, 내스크래치성 등 인조가죽으로서 필요한 기계적 물성을 향상시키는 역할을 하는 층으로서 본 발명에서 상기 폴리우레탄 코팅층은 두께가 0.01 내지 0.10 mm인 것이 바람직하다. 상기 폴리우레탄 코팅층의 두께가 0.01 mm 미만이면 내마모성, 내스크래치성 등의 기계적 물성 개선 효과가 미미하고, 0.10 mm를 초과하면 난연성이 저하되고 화재시 유해한 물질이 방출될 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 발명의 인조가죽의 물성을 개선하기 위하여 UV 코팅층, 잉크 코팅층 등의 추가적인 층 또는 세라믹 코팅층 등의 프라이머층 등을 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 불연성 연질 시트 재료층 및 상기 불연성 섬유층을 포함하는 불연성 인조가죽의 하부면에는 알루미늄 섬유 및 실리카 섬유로 이루어진 폼(foam)층을 더 포함할 수 있다. 상기 폼층은 본 발명에 따른 불연성 인조가죽의 두께를 두껍게 하고 쿠션성 및 안락성을 증대시키는 역할을 하는 재료이며, 상기 폼층을 포함하는 본 발명에 따른 불연성 인조 가죽은 불연성의 요구되는 유아용 놀이매트 등에 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 불연성 인조가죽은 하기와 같은 유형의 구조를 가질 수 있다.
첫째 유형은 도 1과 같이, 폴리우레탄으로 이루어진 표면처리 재료층/불연성 연질 시트 재료층/탄소섬유지로 이루어진 불연성 섬유층을 포함하는 구조이다.
둘째 유형은 도 2와 같이, 폴리우레탄으로 이루어진 표면처리 재료층/불연성 연질 시트 재료층/바솔트 섬유지로 이루어진 불연성 섬유층을 포함하는 구조이다.
셋째 유형은 도 3과 같이, 폴리우레탄으로 이루어진 표면처리 재료층/불연성 연질 시트 재료층/방염처리된 면섬유지로 이루어진 불연성 섬유층을 포함하는 구조이다.
넷째 유형은 도 4와 같이, 폴리우레탄으로 이루어진 표면처리 재료층/ 불연성 연질 시트 재료층/알루미나 및 실리카 섬유지로 이루어진 불연성 섬유층을 포함 하는 구조이다.
다섯째 유형은 도 5와 같이, 폴리우레탄으로 이루어진 표면처리 재료층/불연성 연질 시트 재료층/불연성 섬유층/알루미나 및 실리카 섬유로 이루어진 폼층을 포함하는 구조이다.
본 발명에 따른 불연성 인조가죽은 상기 구조에 한정하는 것은 아니며, 상기 구조 외에도 불연성을 확보할 수 있는 다양한 구조를 갖는 불연성 인조가죽이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 불연성 인조가죽; 및 상기 인조가죽의 일 표면에 부착된 실리콘 폼 시트;를 포함하는 흡음재용 불연성 인조가죽을 제공한다. 상기 실리콘 폼 시트가 흡음재 역할을 하므로 흡음재로 사용될 수 있다.
상기 실리콘 폼 시트(silicone foam sheet)는 실리콘 폼을 발포 성형시켜 제조되며, 흡음 기능을 할 수 있는 것이라면 그 재료와 구조에 특별히 한정되지 않는다. 상기 실리콘 폼은 수산화기를 가지는 실록산 화합물과 수소기를 가지는 실록산 화합물을 백금 촉매를 통해 반응시켜 수소 가스를 방출시켜 발포시켜 제조하나 반드시 이러한 방법으로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 알려진 발포 방법이라면 무엇이라도 가능하다.
이하에서는 본 발명에 따른 불연성 인조가죽의 제조 방법에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 불연성 인조가죽의 제조 방법은
(a) 폴리실록산, 무기 수산화물 및 가공조제를 포함하는 첨가제를 배합하여 가공함으로써 1차 원료를 생성하는 단계;
(b) 상기 1차 원료에 충진제(filler) 및 백금 화합물을 혼합한 후 기포를 제거함으로써 최종 원료를 생성하는 단계;
(c) 상기 최종 원료를 가공하여 시트를 형성하고 공기건조 양생함으로써 불연성 연질 시트를 제조하는 단계 및
(d) 상기 불연성 연질 시트 하부에 난연성 접착제를 코팅 또는 함침시키고 불연성 섬유를 부착시킨 후 공기건조 양생하는 단계를 포함한다.
상기 (a)단계에서 사용된 재료인 폴리실록산, 무기 수산화물 및 백금 화합물, 가공조제는 상기 본 발명에 따른 불연성 인조가죽을 설명하는 부분에서 설명된 것과 동일하다.
상기 (a)단계는 폴리실록산, 무기 수산화물 및 가공조제를 포함하는 첨가제를 적당한 비율로 혼합한 조성물을 제조하는 과정이다. 상기 성분들의 혼합은 원료를 압출 및 배합 반응기를 통과시켜 혼합하는 것이 바람직하며, 이 혼합 과정에서 조색을 위하여 상기 성분들 외에 추가적으로 산화티탄, 산화철 등의 물질을 더 포함시킬 수도 있다. 이렇게 제조된 조성물을 본 발명에서는 1차 원료라고 지칭한다.
이어서, 상기 (a)단계에서 제조된 1차 원료에 무기 충진제 및 백금 화합물을 혼합한 후 기포를 제거함으로써 최종 원료를 제조한다. 본 발명에서 상기 무기 충진제는 상기 본 발명에 따른 불연성 인조 가죽에 관하여 설명하는 부분에서 설명된 것과 동일하다. 본 발명에서 상기 1차 원료의 점도는 1,000 내지 500,000 cps 이므로 이러한 점도에서는 기포를 제거하지 않으면 제품 표면에 기포자국으로 인한 공극이 생기거나 두께편차가 발생하는 문제점을 야기하기 때문에 기포 제거기를 통하여 기포를 완전히 제거해야 한다. 이렇게 하여 제조된 원료를 본 발명에서는 최종 원료라고 지칭한다.
이어서, 상기 (c)단계는 상기 최종 원료를 가공하여 시트를 형성하고 공기건조 양생함으로써 본 발명에 따른 불연성 연질 시트를 제조하는 과정이다. 구체적으로는, 코팅칼(coating knife)이나 투 롤 밀을 통해 제품의 두께를 조절하면서 분산화된 상기 최종원료를 가소화한다. 상기 최종원료의 가공은 압출 가공, 투-롤 가공, 캘린더링 가공 또는 건식 코팅 가공에 의해 실시할 수 있다. 이 때, 시트의 두께는 0.01 내지 1.0 mm인 것이 바람직하다. 상기 두께가 0.1 mm 미만이면 시트로서의 물성 및 퇴행이 일어날 수 있고 표면이 분산력이 떨어져 제품으로서의 가치가 없어지는 문제가 있고, 1.0 mm를 초과하면 원료의 가교화가 일어나지 않아 제조가 되지 않는 문제가 있어 바람직하지 않다.
상기 제조된 시트는 공기건조 양생을 거치는데, 본 발명에서 공기건조 양생이란 열풍 또는 히터에 의하여 고온에서 건조시키는 것을 말한다. 본 발명에서 상기 공기건조 양생의 건조 온도 조건은 60 내지 200 ℃인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100 내지 150 ℃이다. 상기 온도가 60 ℃ 미만이면 건조 효율이 떨어지고, 200 ℃를 초과하면 건조시간이 단축되는 효과는 있으나 제품의 인열강도, 신율 등 기계적 물성이 약해질 수 있으므로 바람직하지 않다. 또한 상기 공기건조 양생은 1 내지 10 기압의 압력 조건하에서 실시되는 것이 바람직하다. 상기 압력 이 1 기압 미만이거나 10기압을 초과하면 표면 균일성 저하와 가교화의 퇴행이 진행될 수 있으므로 바람직하지 않다.
이어서, 상기 (d)단계는 상기 제조된 불연성 연질 시트 하부에 난연성 접착제를 코팅 또는 함침시킨 후 불연성 섬유를 부착시킨 다음 공기건조 양생함으로써 최종 불연성 인조 가죽을 제조하는 과정이다.
본 단계에서는 사용될 수 있는 난연성 접착제는 특별히 제한하지 않으며 불에 타지 않는 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 본 단계에서는 상기 난연성 접착제를 상기 제조된 불연성 연질 시트 위에 일정 두께로 코팅 또는 함침시킨 후 불연성 섬유지를 접착시킨다. 이때 난연성 접착제를 코팅할 경우에는 그 두께가 0.01 내지 0.4 mm로 유지되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 난연성 접착제의 두께가 0.01 mm 미만이면 접착력이 떨어져 제품간의 박리강도가 떨어져 이형이 일어날 수 있으며, 0.4 mm를 초과하면 건조하는데 시간이 지나치게 오래 걸려 포트라이프(potlife) 품질이 저하될 수 있는 문제가 있어 바람직하지 않다. 불연성 섬유지는 롤(roll) 상에서 압력을 주면서 합판(lamination)함으로써 접착된다. 롤에서 주는 압력은 1.0 kgf 내지 10 kgf인 것이 바람직하며, 상기 범위를 벗어나 너무 낮으면 접착력을 충분히 줄 수 없고, 너무 크면 불연 섬유지 또는 불연성 연질 시트의 파괴를 가져올 수 있으므로 바람직하지 않다.
상기 불연성 섬유지가 부착된 시트는 공기건조 양생함으로써 최종 제품으로 제조된다. 이때, 공기건조 양생 온도는 60 내지 200 ℃인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 80 내지 180 ℃이다. 상기 공기건조 양생 온도가 60 ℃ 미만이면 양 생 기간이 너무 오래 걸려 경제적이지 않고, 200 ℃를 초과하면 인열강도, 신율 등의 기계적 강도가 저하될 수 있으므로 바람직하지 않다.
상기 제조된 최종 제품은 그대로 사용될 수도 있으나, 천연가죽 느낌을 주고 내마모성, 내스크래치성 등의 기계적 물성을 보강하기 위해서는 표면 처리하는 공정을 더 포함할 수 있다.
또한, 두께를 더욱 두껍게 하고 쿠션성 및 안락성을 향상시키기 위해서는 폼층을 부착시키는 과정을 더 포함할 수도 있다. 이 과정은 우선 상기 제조된 불연성 인조가죽의 섬유층에 난연성 접착제를 코팅 또는 함침시킨 후 그 위에 알루미늄 및 실리카 폼을 부착시킨 후 공기건조 양생하는 단계이다. 이때 공기건조 양생 온도는 60 내지 200 ℃인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100 내지 160 ℃이다. 상기 온도가 60 ℃ 미만이면 건조시간이 지나치게 오래 걸려 경제적이지 않으며, 상기 온도가 200 ℃를 초과하면 기계적 물성이 저하될 수 있으므로 바람직하지 않다.
상기와 같이 제조된 본 발명의 불연성 인조가죽은 난연성 재료만을 사용하여 제조됨으로써 불연성 내지 난연성이 우수하고, 화재에 노출되었을 때에도 인체에 유해한 다이옥신(dioxine) 및 검은 연기의 배출이 없으므로 환경친화적인 소재라고 할 수 있다.
또한, 본 발명은 흡음제용 불연성 인조가죽의 제조 방법을 제공한다.
구체적인 제조 방법은 상기 불연성 인조가죽의 제조 방법에서 폼 시트를 형성하는 단계가 추가된다.
구체적으로는 (a) 폴리실록산, 무기 수산화물 및 첨가제를 배합하여 가공함으로써 1차 원료를 생성하는 단계; (b) 상기 1차 원료에 무기 충진제(filler) 및 백금 화합물을 혼합한 후 기포를 제거함으로써 최종 원료를 생성하는 단계; (c) 상기 최종 원료를 가공하여 시트를 형성하고 공기건조 양생함으로써 불연성 연질 시트를 제조하는 단계; (d) 상기 불연성 연질 시트 하부에 난연성 접착제를 코팅 또는 함침시키고 불연성 섬유를 부착시킨 후 공기건조 양생하는 단계; 및 (f) 상기 불연성 섬유 하부에 실리콘 폼(foam)을 발포 성형 시킨 후, 공기건조 양생하는 단계를 포함한다.
상기 (c)단계에서 최종원료의 가공이 압출 가공, 투-롤 가공, 캘린더링 가공 또는 건식 코팅 가공에 의해 실시되는 것이 바람직하며, 상기 (c)단계의 공기건조 양생이 60 내지 200 ℃의 온도 및 1 내지 10 기압의 압력 조건에서 실시되는 것이 바람직하다.
상기 (d)단계 이후 (f)단계 전에 (e) 불연성 섬유 하부에 불연성 접착제를 코팅 또는 함침시키고 알루미늄 및 실리카 폼(foam)을 부착시킨 후 공기건조 양생하는 단계를 더 포함하는 것도 바람직하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
10,000~20,000cps의 점도를 갖는 디메틸폴리실록산 60 중량%, 수산화 마그네슘과 수산화 알루미늄의 45:55 중량비 혼합물 35중량% 및 첨가제로서 강도보강제인 실리카 3.4중량%, 가공조제인 저점도 실리콘 폴리머 1.5중량% (디하이드록시폴리디메틸폴리실록산) 및 내부 이형제인 마그네슘염 0.1중량%를 압출 및 배합반응기에서 2시간 동안 혼합하였다.
이어서, 상기 혼합물 100중량부에 대하여 탄산칼슘 10 중량부, 무수규산 15 중량부 및 백금 화합물인 Pt{P(CH3)3}4 0.014 중량부를 로타리 믹서에 투입한 후 1시간동안 혼련한 후 기포 제거기에서 감압 하에 기포를 완전히 제거하였다.
상기 제조된 원료를 분산시킨 다음 투-롤 밀 타입으로 가소화한 후 1.0 mm의 두께를 갖는 시트를 만들고, 170℃, 1기압 하에서 열풍 오븐에서 공기건조 양생시켰다. 이어서 롤타입으로 난연성 접착제를 고루 분산시켜 준 후 불연성 섬유지인 탄소섬유지를 5 kgf의 압력 하에 합판한 후 100℃에서 4시간 동안 공기건조 양생하여 불연성 인조가죽을 제조하였다.
실시예 2
무수규산을 20 중량부 사용하고, 불연성 섬유지로서 바솔트 섬유지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
실시예 3
불연성 섬유지로서 방염처리된 면섬유지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 실시하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서 제조된 인조가죽 시트의 하부에 난연성 접착제를 0.1~0.4mm의 두께로 코팅한 후 알루미나/실리카 폼을 부착한 후 100 ℃에서 8 시간 동안 공기건조 양생함으로써 쿠션성이 향상된 불연성 인조 가죽을 제조하였다.
실시예 5
10,000~20,000cps의 점도를 갖는 디메틸폴리실록산 85 중량%, 수산화 마그네슘 및 수산화 알루미늄의 45:55 중량비 혼합물 10중량%, 첨가제로서 강도보강제인 실리카 충진제 3.4중량%, 가공조제인 저점도 실리콘 폴리머(디하이드록시폴리디메틸폴리실록산) 1.5 중량% 및 내부 이형제인 마그네슘염 0.1중량%를 압출 및 배합반응기에서 2시간 동안 혼합하였다.
이어서, 상기 혼합물 100중량부에 대하여 탄산칼슘 10 중량부, 무수규산 15 중량부 및 백금 화합물인 Pt{P(CH3)3}4 0.014 중량부를 투입한 후 1시간동안 혼련한 후 기포 제거기에서 감압 하에 기포를 완전히 제거하였다.
상기 제조된 원료를 분산시킨 다음 투-롤 밀 타입으로 가소화한 후 1.0 mm의 두께를 갖는 시트를 만들고, 170℃, 1기압 하에서 열풍 오븐에서 공기건조 양생시켰다. 이어서 롤타입으로 난연성 접착제를 고루 분산시켜 준 후 불연성 섬유지인 탄소섬유지를 5 kgf의 압력 하에 합판한 후 100 ℃에서 4 시간 동안 공기건조 양생하여 불연성 인조가죽을 제조하였다.
실시예 6
상기 실시예 1에서 제조된 인조가죽 시트를 일정한 패턴을 지닌 펀칭홀로 구성되어 있는 단발 펀칭 금형을 통해 연속적으로 공급하여 인조가죽의 시트를 펀칭시킨 후, 시중에서 시판되고 있는 범용 실리콘 폼 그레이드(Foam Grade)를 구입하여 성형틀에 주입시켜 폼(foam) 시트를 제조하고 그 상부에 상기 인조가죽으로 덮고 성형시켜 쿠숀용 및 흡음재용 불연성 인조가죽을 제조하였다.
비교예 1
종래의 난연성 인조가죽으로 시판되는 LG화학의 UB010605150002을 구입하여 평가하였다.
(성능평가)
상기 실시예 1 내지 4에서 제조된 불연성 인조가죽 및 비교예 1의 시판 난연성 인조가죽에 대하여 아래 항목별로 성능을 평가하였다.
<난연성 평가>
KS F 2271-2003의 건축물 내장 재료 및 구조의 난연성 성능 시험 방법에 따라 표면시험 및 부가시험, 및 가스 유해성 시험법에 의하여 난연성을 평가하였다.
표면시험 및 부가시험
시험체를 로(furnace)에 넣고 난연 1급 및 2급은 10분(프로판가열 3분, 전열선 가열 7분), 난연 3급은 6분(프로판 가열3분, 전열선가열 3분)간 가열하여 위의 항목을 측정하여 각 급수별 하기 표 1의 기준에 맞는지 판정하여 합격여부를 판단 하였다.
<표 1>
| 측정항목 | 난연 1급 | 난연 2급 | 난연 3급 |
| 시험체 변형 | 변형없을 것 | 변형없을 것 | 변형없을 것 |
| 균열 | 시험체 뒷면의 균열폭이 전체 두께의 1/10이하 | 시험체 뒷면의 균열폭이 전체 두께의 1/10이하 | 시험체 뒷면의 균열폭이 전체 두께의 1/10이하 |
| 용융 | 용융없을 것 | 용융없을 것 | 용융없을 것 |
| 잔염 | 가열종료후 30초 이상 없어야 함 | 가열종료후 30초 이상 없어야 함 (부가시험 90초) | 가열종료후 30초 이상 없어야 함 |
| 배기온도 | 표준온도 초과없어야 함. | 3분이내 표준온도 초과없어야 함 | 3분이내 표준온도 초과없어야 함 |
| 온도시간 면적 | 0 | 100이하 (부가시험 150이하) | 350이하 |
| 발연계수 | 30 | 60 | 120 |
| 기타 유해가스 | 없어야 함 | 없어야 함 | 없어야 함 |
가스 유해성 시험
회전 바구니 속에 흰쥐(ICR계 암컷, 생후 5주, 체중 15~22g)를 8마리 넣은 다음 가열로 속에 시험체를 넣고 6분간(프로판 3분, 전열성 3분) 가열한 후, 시험체가 타면서 나온 연소가스가 교반 상자를 거쳐 회전바구니 상자까지 도달하여 그 속에 있는 흰쥐에게 미치는 영향을 관찰하였다. 가열을 시작해서 시험용 흰 쥐가 행동을 정지할 때까지의 시간(행동정지시간)을 가열 시작 후 15분간 각 실험을 흰 쥐마다 기록하고 평균 행동정지시간이 9분 이상이 될 경우를 합격으로 하고 그렇지 않은 경우를 불합격으로 판정하였다.
<원적외선 방사 시험>
KFIA-F1-1005의 규정에 의거하여 평가하였다.
본 시험은 37 ℃에서 시험하였으며, FT-IR 스펙트로미터를 이용한 블랙바 디(black body)와 대조하여 측정한 결과치이다. 그 결과를 도 6에 나타내었다.
<인열강도>
40mm(가로) X 150mm(세로)로 제작된 시험편을 인장강도 시험기의 클립에 상하로 정확하게 고정을 시켜 작동시킨다. 이때 인장강도 시험기의 속도는 200ㅁ2㎜/min로 작동시킨다. 시험편의 하중 및 늘어난 길이를 기록한다. 시험중 상하부 클립에서 시편이 미끄러지거나 중앙부분이 아닌 바깥쪽부분에서 파단이 일어나면 그 시험결과는 버리고 재시험한다. 인열강도는 시험편이 파단시 받은 최대의 하중을 인열강도라 한다.
상기 성능평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<표 2>
| 구분 | 실시예 | 비교예 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | |
| 표면시험 | 합격 | 합격 | 합격 | 합격 | 불합격 |
| 부가시험 | 합격 | 합격 | 합격 | 합격 | 불합격 |
| 가스유해성시험(분) | 13:00 | 12:33 | 12:45 | 12:27 | 2:05 |
| 인열강도(kg) | 3.42 | 3.34 | 3.45 | 3.31 | 3.45 |
| 원적외선 방사 | 0.892 | 0.890 | 0.891 | 0.890 | 0.81 |
상기 표 1의 결과로부터 위의 합격여부를 가늠하는 표와 비교해 본 결과, 실시예 1 내지 4의 경우는 표면시험 및 부가시험에서 합격하였고 가스 유해성 시험결과에서도 모두 12분 이상의 결과를 보여 난연성이 뛰어남을 알 수 있다. 또한, 인열강도도 종래의 인조가죽 대비 동등수준이었으며, 원적외선의 방사효과도 탁월하여 일상 생활에서 사용할 때 인체에 유익한 기능은 갖도록 함은 물론, 생체리듬을 원활할 수 있는 것임을 알 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 실시예를 통하여 설명되었지만, 본 발명의 기술 사상의 범위 안에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 불연성 인조가죽의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 불연성 인조가죽의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 불연성 인조가죽의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 불연성 인조가죽의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 불연성 인조가죽의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 불연성 인조가죽의 원적외선 방출도를 나타낸 도면이다.
Claims (19)
- 폴리실록산, 무기 수산화물, 백금 화합물 및 무기 충진제(filler)를 포함하는 불연성 연질 시트 재료층; 및 불연성 섬유층을 포함하며,상기 불연성 섬유층이 탄소섬유, 바솔트 섬유, 방염처리된 면섬유, 알루미나 섬유, 실리카 섬유 또는 그 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 인조가죽.
- 제1항에 있어서,상기 폴리실록산의 점도가 1,000 내지 500,000 cps인 것을 특징으로 하는 불연성 인조가죽.
- 제1항에 있어서,상기 무기 수산화물이 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 불연성 인조가죽.
- 제1항에 있어서,상기 무기 충진제가 SiO2, Al2O3, Fe2O, CaO, MgO, K2O, Na2O 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 불연성 인조가죽.
- 제1항에 있어서,상기 불연성 연질 재료 시트층이 폴리실록산 2~97중량%, 무기 수산화물 1~50 중량% 및 백금 화합물 0.01 내지 0.5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 인조가죽.
- 제1항에 있어서,상기 무기 충진제의 함량이 전체 불연성 연질 시트 재료층 함량의 1 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는 불연성 인조가죽.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 불연성 연질 시트 재료층 상에 폴리우레탄 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 인조가죽.
- 제1항에 있어서,상기 불연성 섬유층 하부에 알루미늄 섬유 및 실리카 섬유로 이루어진 폼(foam)층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 인조가죽.
- 제8항에 있어서,상기 불연성 섬유층 하부에 알루미늄 섬유 및 실리카 섬유로 이루어진 폼(foam)층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 인조가죽.
- 제 1 항 내지 제 6 항 및 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 불연성 인조가죽; 및상기 인조가죽의 일 표면에 부착된 실리콘 폼 시트;를 포함하는 흡음재용 불연성 인조가죽.
- (a) 폴리실록산, 무기 수산화물 및 가공조제를 포함하는 첨가제를 배합하여 가공함으로써 1차 원료를 생성하는 단계;(b) 상기 1차 원료에 무기 충진제(filler) 및 백금 화합물을 혼합한 후 기포를 제거함으로써 최종 원료를 생성하는 단계;(c) 상기 최종 원료를 가공하여 시트를 형성하고 공기건조 양생함으로써 불연성 연질 시트를 제조하는 단계; 및(d) 상기 불연성 연질 시트 하부에 난연성 접착제를 코팅 또는 함침시키고 불연성 섬유를 부착시킨 후 공기건조 양생하는 단계;를 포함하며,상기 (d)단계 이후 (e) 불연성 섬유 하부에 불연성 접착제를 코팅 또는 함침시키고 알루미늄 및 실리카 폼(foam)을 부착시킨 후 공기건조 양생하는 단계를 더 포함하는 불연성 인조가죽의 제조 방법.
- 제12항에 있어서,상기 (c)단계에서 최종원료의 가공이 압출 가공, 투-롤 가공, 캘린더링 가공 또는 건식 코팅 가공에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 불연성 인조가죽의 제조 방법.
- 제12항에 있어서,상기 (c)단계의 공기건조 양생이 60 내지 200 ℃의 온도 및 1 내지 10 기압의 압력 조건에서 실시되는 것을 특징으로 하는 불연성 인조가죽의 제조 방법.
- 삭제
- (a) 폴리실록산, 무기 수산화물 및 가공조제를 포함하는 첨가제를 배합하여 가공함으로써 1차 원료를 생성하는 단계;(b) 상기 1차 원료에 무기 충진제(filler) 및 백금 화합물을 혼합한 후 기포를 제거함으로써 최종 원료를 생성하는 단계;(c) 상기 최종 원료를 가공하여 시트를 형성하고 공기건조 양생함으로써 불연성 연질 시트를 제조하는 단계;(d) 상기 불연성 연질 시트 하부에 난연성 접착제를 코팅 또는 함침시키고 불연성 섬유를 부착시킨 후 공기건조 양생하는 단계; 및(f) 상기 불연성 섬유 하부에 실리콘 폼(foam)을 발포 성형 시킨 후, 공기건조 양생하는 단계를 포함하는 흡음재용 불연성 인조가죽의 제조 방법.
- 제16항에 있어서,상기 (c)단계에서 최종원료의 가공이 압출 가공, 투-롤 가공, 캘린더링 가공 또는 건식 코팅 가공에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 흡음재용 불연성 인조가죽의 제조 방법.
- 제16항에 있어서,상기 (c)단계의 공기건조 양생이 60 내지 200 ℃의 온도 및 1 내지 10 기압의 압력 조건에서 실시되는 것을 특징으로 하는 흡음재용 불연성 인조가죽의 제조 방법.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 (d)단계 이후 (e) 불연성 섬유 하부에 불연성 접착제를 코팅 또는 함침시키고 알루미늄 및 실리카 폼(foam)을 부착시킨 후 공기건조 양생하는 단계를 더 포함하는 흡음재용 불연성 인조가죽의 제조 방법.
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