KR100983809B1 - 자동차 내장용 발수성 난연 부직포 및 이의 제조방법 - Google Patents

자동차 내장용 발수성 난연 부직포 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 내장용 발수성 난연 부직포에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불소계 발수제 및 가교제를 포함하는 코팅제 및 이를 이용한 자동차 내장용 발수성 부직포에 관한 것으로, 상기 본 발명의 자동차 내장용 발수성 부직포는 코팅제가 균일하게 살포 및 흡착되어 있고, 아크릴계 바인더가 부직포의 표면을 피복하고 있어서 발수성 및 난연성이 우수하며, 대전 방지성 및 강도가 향상되어 내구성의 한계를 극복할 수 있는 장점이 있다.

Description

자동차 내장용 발수성 난연 부직포 및 이의 제조방법{Manufacturing method for water repellent property nonwovenfabric}
본 발명은 자동차 내장용 발수성 난연 부직포에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불소계 발수제 및 가교제를 포함하는 코팅제 및 이를 코팅한 발수성 부직포에 관한 것이다.
일박적으로 자동차 내장재 섬유가 갖추어야 할 특성은 난연성, 대전성, 발수성, 위생성, 및 관리의 편의성 등이 있는데, 이러한 기능을 동시에 얻으려면 복합 소재의 개발이 필요하다.
또한, 전기누전이나 충돌 또는 충격 등에 의해 화재 발생시 피해를 최소화 하려면 내장재의 난연 가공이 필요하고, 차내에서 음식을 먹을 때 오염피해를 방지하려면 발수 가공도 필요하다.
현재 자동차 내장재용 주요 섬유소재로는 내구성이 우수한 일반적으로 나일론, 아크릴사나 폴리에스테르계의 합성 섬유 원사를 많이 사용하고 있다. 그러나 상기 합성 섬유 원사가 물의 침투를 방지할 만큼의 발수성을 가지고 있지는 않다. 따라서 종래에는 상기 합성 섬유 원사에 발수 기능을 부가하기 위해 상기 합성 섬유 원사를 불소화합물 처리하여 발수성을 갖게 하였다.
그러나 상기와 같은 불소화합물 처리를 통해 발수성을 갖게 된 합성 섬유 원사는 정전기를 축적하기 쉬운 성질을 가지고 있어 제전성이 나쁘다는 문제를 갖고 있다.
이에, 상기 합성 섬유 원사의 제전성을 향상시키기 위해 종래에는 상기 합성 섬유 원사에 친수성 이온을 코팅하는 이온성 표면 가공을 하였는데, 이러한 이온성 표면 가공은 내구성이 약할 뿐만 아니라 발수 가공을 동시에 할 수 없다는 문제가 있었다.
또한, 자동차 내장용 소재로 이용되는 재료에는 여러 가지 성질이 요구되고 있는데 아직까지 복합기능화에 대한 연구가 많이 부족한 상태이며, 특히 난연과 발수가공에 대한 복합기능화는 상당히 까다롭고 어려운 문제로 알려져 있어, 이에 대한 연구는 아직도 부족한 상태이다.
이에 본 발명자들은 발수성 및 난연성에 대한 실용상 만족도를 크게 개선시킨 발수성 부직포에 대한 지속적인 연구를 하던 결과, 효율적이고 간단한 방법으로 발수성 및 난연성을 동시에 가지면서 제전성의 문제점도 해결된 부직포의 제조방법을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 발수성 및 난연성을 동시에 가지면서 대전 방지성에 대한 실용상 만족도를 크게 개선시킨 자동차 내장용 발수성 난연 부직포를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 불소계 발수제 및 가교제를 포함하는 코팅제 및 이를 이용한 자동차 내장용 발수성 난연 부직포의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 발수성 및 난연성을 동시에 가지면서 대전 방지성에 대한 실용상 만족도를 크게 개선시킨 자동차 내장용 발수성 난연 부직포를 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 아크릴계 바인더 30 내지 50 중량%, 난연제 15 내지 25 중량%, 불소계 발수제 10 내지 20 중량% 및 가교제 20 내지 25 중량%를 포함하는 코팅제에 함침한 후, 가열하여 가교된 자동차 내장용 발수성 난연 부직포를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 코팅제는 아크릴계 바인더 30 내지 50 중량%, 난연제 15 내지 25 중량%, 불소계 발수제 10 내지 20 중량% 및 가교제 20 내지 25 중량%는 완성제품에 물리적 화학적인 영향을 미치게 되므로, 각 성분의 함량에 따른 변수가 상당히 많이 나타나게 된다. 본 발명에서 코팅제를 구성하는 아크릴계 바인더, 난연제, 불소계 발수제 및 가교제의 함량은 이러한 영향을 고려한 최적의 수치범위이다.
본 발명의 아크릴계 바인더는 코팅제의 접착성이 더욱 향상시키고, 내오염성 및 내스크래치성을 향상시키는 효과를 부여한다.
상기 본 발명의 코팅제의 난연제로 인계 난연제 또는 무기계 난연제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 인계 난연제를 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 인계 난연제는 인산에스테르, 할로겐함유 인산에스테르, 축합인산 에스테르, 폴리인산염을 사용할 수 있으며, 상기 무기계 난연제는 삼수산화알루미늄 또는 수산화마그네슘을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 가교제는 아크릴계 단량체, 요소 수지, 폴리우레탄 수지 및 멜라민 수지로부터 선택되는 어느 한 종 이상인 것의 혼합물인 것을 사용한다.
본 발명에 있어서, 열 성형 처리시에 코팅제의 상기 가교제가 가교됨으로써 난연성 및 발수성이 더욱 향상되고, 부직포가 수축되는 일이 없어 부직포 구조가 본질적으로 가지는 특성을 극대화할 수 있는 장점을 부여하므로 중요한 의미를 가진다.
상기 아크릴계 단량체는 (메타)아크릴산, 글리시딜메타크릴레이트(GMA), N-메틸메타아크릴아마이드(NMAM), 아크릴아마이드(AAM)로부터 선택되는 어느 한 종 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 부직포는 저융점 폴리에스터 섬유 및 폴리에스터 섬유, 저융점 폴리에스터 섬유 및 코코넛 섬유, 또는 폴리에스터 섬유, 저융점 폴리에스터 섬유 및 코코넛 섬유로부터 선택되는 1종 이상인 섬유로서, 상기 저융점 폴리에스터 섬유는 융점이 80 내지 120℃이고, 폴리에스터 섬유는 융점이 230 내지 270℃인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 저융점 폴리에스터 섬유는 만일 융점이 80℃ 미만인 경우에는 일상생활에서 필터를 사용하는 경우 필터가 온도의 영향을 많이 받을 우려가있고, 120℃를 초과하면 용융되는 저융점 폴리에스터 섬유의 양이 작아지게 되어 발명의 효과를 제대로 달성하기 어렵게 된다.
또한, 상기 폴리에스터 섬유는 열에 대한 영향을 적게 받아 성형에 유리하며, 만일 융점이 230℃ 미만인 경우에는 용융온도가 낮아 열칼렌더링시 고융점 섬유가 영향을 받을 우려가 있으며, 270℃를 초과하면 성형성, 통기성 및 가공비용이 많이 소모된다.
상기 코코넛 섬유는 합성섬유가 가지는 자체의 항균성, 내약품성 가공성 등의 이점과 천연섬유가 가지는 자연스런 질감과 촉감 등의 장점들을 최대한 살릴 수 있는 장점 뿐 아니라 일차 화염에 대한 방염성 뿐 아니라 이차 화염에 대한 방염성도 가지도록 하는 장점이 있다.
본 발명의 부직포에 있어서, 본 발명의 효과를 감소시키지 않는 범위 내에서 필요하다면 다른 섬유를 혼합하여 사용할 수도 있다. 이때 다른 섬유로는 폴리아미드 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 레이온, 면, 모 등이 사용될 수 있다. 본 발명의 섬유를 다른 섬유와 혼합사용 시 부직포 중량에 대하여 본 발명의 발수성 섬유는 30중량% 이상이 되도록 한다. 만약 본 발명의 발수성 섬유의 양이 30중량% 미만이면 충분한 발수성 및 난연성을 얻을 수 없다.
본 발명의 부직포는 저융점 폴리에스터 섬유; 및 폴리에스터 섬유 또는 코코넛 섬유에서 선택되는 어느 1종 이상의 섬유;의 원사를 사용용도 및 목적에 따라 소정의 배합비로 분섬 및 혼섬공정을 거친다.
이렇게 분섬 및 혼섬된 섬유는 에어(Air) 이송을 통하여 카딩공정(Carding)으로 옮겨져 개면을 행한 다음, 웹을 이송벨트에 의해 성형기로 보내어 성형하는 수단으로 서정 두께 및 폭(넓이)을 갖춘 형태의 안정화된 부직포생지를 수득하는 단계와 상기 부직포생지에 불소계 발수제 및 가교제가 포함된 코팅제를 처리하는 공정을 거친다.
본 발명의 코팅제의 발수제로 불소계 발수제, 실리콘계 발수제, 왁스계 발수제, 또는 알킬에틸렌 발수제에서 선택된 발수제를 사용할 수 있으며, 액상의 물 분자를 차단시키고 기체상의 수증기 분자를 통과시킬 수 있는 특성을 가지는 한 모두 사용될 수 있으나 보다 바람직하게는 불소계 발수제를 이용하는 것이 특징이다.
본 발명의 코팅제의 발수제로서 불소계 발수제는 실리콘계 발수제에 비하여 고도의 발수성, 낮은 이형성 뿐만 아니라, 발유성도 나타내기 때문이다. 따라서, 불소계 발수제를 본 발명에 적용하는 경우 물, 친수성 액체 뿐 아니라 오일, 친유성 액체 등이 부직포 내부로 침입하는 것을 방지할 수 있다.
상기 불소계 발수제는 퍼플루오로카본 또는 퍼플루오로알킬 아크릴레이트의 공중합체인 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 본 발명의 코팅제가 균일하게 살포 및 흡착되어 있고, 아크릴계 바인더가 부직포의 표면을 피복하고 있어서 발수성 및 난연성이 우수하며, 대전 방지성 및 강도가 향상되어 내구성의 한계를 극복할 수 있는 장점이 있다.
또한, 코팅제가 부직포 표면의 접촉면적 최소화하여 방오 효과를 구현할 수 있고 부직포 구조가 본질적으로 가지는 특성을 극대화할 수 있는 장점을 부여하므로 중요한 의미를 가진다.
본 발명에서 사용되는 코팅제의 내수성, 유연성 및 접착성 향상을 위하여 첨가제를 더 포함할 수 있다.
첨가제 중 접착력을 증가시키기 위해 접착보조제로, 카르복시메틸셀룰로오스, 메칠셀룰로오스, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌비닐알콜, 에틸렌비닐아세테이트 아크릴, 우레탄, 라텍스, 멜라민수지, 폴리올, 계면활성제, 실란커플링제 중에서 선택하여 사용할 수 있다.
또, 개질제로, 알카리토금속화합물, 시멘트, 고로슬래그시멘트, 마그네시아시멘트, 석고, 석회, 알코올, 에테르, 케톤, 에스테르화합물, 산 중에서 선택하여 사용할 수 있다.
내열성을 증진시키기 위해 내열성증진제로, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 붕소화합물, 인산에스테르계화합물, 인계, 할로겐계, 안티몬화합물, 에뜨링가이트화합물, 벤토나이트, 몬모릴나이트, 황토, 점토, 퍼라이트, 질석, 플라이애쉬, 탄산칼슘, 산화티탄, 카본블랙, 화이트카본 중에서 선택하여 사용할 수 있다.
또한 내구성과 내수성 증진을 위하여 불화규산소다를 사용할 수 있으며, 필요에 따라 발수제를 사용할 수도 있다.
본 공정에서의 코팅제 처리 방법으로는, 코팅제를 저융점 폴리에스터 섬유 및 폴리에스터 섬유, 저융점 폴리에스터 섬유 및 코코넛 섬유, 또는 폴리에스터 섬유, 저융점 폴리에스터 섬유 및 코코넛 섬유로부터 선택되는 1종 이상인 섬유를 니들펀칭한 후에 코팅제를 스프레이로 살포하여 원부직포를 제조할 수 있으며, 예를 들어 분당 4 m의 속도로 상기 섬유재료를 이송시키면서 단위 원부직포 평방미터 당 100 g의 10 내지 15 중량%의 코팅제를 분사하여 건조하는 방법이 사용될 수 있다.
만약 코팅량이 10 중량% 미만이면 대전 방지성이 개선되지 못하고, 15 중량%를 초과하면 권축(券縮) 부여성이 저하되는 등 카드공정(card process)시 가공성이저하되는 문제가 있다.
상기 코팅제가 침투된 부직포는 건조 장치에서 이를 건조시키는 수단으로 본 발명에 따른 자동차 내장재용 발수성 난연 부직포를 제조한다.
본 발명은 아크릴계 바인더 30 내지 50 중량%, 인계 난연제 15 내지 25 중량%, 퍼플루오로카본 또는 퍼플루오로알킬 아크릴레이트의 공중합체인 불소계 발수제 10 내지 20 중량% 및 아크릴계 단량체, 요소 수지, 폴리우레탄 수지 및 멜라민 수지로부터 선택되는 어느 한 종 이상인 것의 혼합물을 포함하는 가교제 20 내지 25 중량%를 포함하는 코팅제에 함침한 후, 가열하여 가교된 자동차 내장용 발수성 난연 부직포를 제공한다.
상기 아크릴계 단량체는 (메타)아크릴산, 글리시딜메타크릴레이트(GMA), N-메틸메타아크릴아마이드(NMAM), 아크릴아마이드(AAM)로부터 선택되는 어느 한 종 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 코팅제는 단일 물질이 아닌 다성분의 물질들을 필요로 하게 되며, 이 경우 각각의 성분들이 완성제품에 물리적 화학적인 영향을 미치게 되므로, 각 성분의 함량에 따른 변수가 상당히 많이 나타나게 된다. 본 발명에서 코팅제를 구성하는 아크릴계 바인더, 난연제, 불소계 발수제 및 가교제의 함량은 이러한 영향을 고려한 최적의 수치범위이다.
본 발명에 따른 자동차 내장용 발수성 난연 부직포는 제조된 부직포 내에 본 발명의 코팅제가 균일하게 살포 및 흡착되어 있고, 아크릴계 바인더가 부직포의 표면을 피복하고 있어서 발수성 및 난연성이 우수하며, 대전 방지성 및 강도가 향상되어 내구성의 한계를 극복할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동차 내장용 발수성 난연 부직포는 부직포 표면의 접촉면적 최소화로 방오 효과를 구현할 수 있어 부직포 구조가 본질적으로 가지는 특성을 극대화할 수 있는 것을 확인 할 수 있었다.
본 발명은 하기 실시예에 의하여 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 어떤 의미로든 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
[ 실시예 1]
아크릴산 에스테르와 메타크릴산 에스테르의 공중합체의 고형분 함량이 35중량%인 아크릴계 바인더((주)대한 고분자 B579), 인계 난연제로 폴리인산암모늄멜라민 20 중량%, N-메틸메타아크릴아마이드(NMAM) 15 중량%, (메타)아크릴산 5 중량%, 불소계 발수제 KF GUARD 95C[제조사 (주)니카 코리아] 20 중량% 및 물 5 중량%로 이루어진 코팅제를 제조하였다.
상기 제조한 코팅제에 폴리에스터 섬유로 제조된 부직포를 침지하여 30분간 침지시킨 후 200℃로 가열하였다.
이렇게 제조된 자동차 내장용 난연 부직포를 이용하여 발수능, 표면발수성(%), 난연성(탄화면적, ㎠) 및 대전 방지성(정전기 전압, V)을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
상기 발수능은 부직포에 물방울을 떨어뜨려 육안으로 검사하였다. 발수능의 결과에서 "○"는 물방울이 부직포의 표면에 부착되지 않고 바로 떨어지는 것을 의미하고, "△"는 물방울이 부직포의 표면에서 바로 떨어지지는 않으나, 부직포가 물에 젖지 않는 것을 의미하며, "×"는 부직포가 물에 젖는 것을 의미한다.
상기 부직포의 표면발수성은 시편 크기를 20×20 cm 크기로 만든 후 45℃ 경사지게 설치하고 증류수 250 cc를 뿌린 다음 표면에 잔존하는 수분의 량을 KSK 0590으로 측정하였으며, 상기 부직포의 난연성은 45°경사법을 이용하였으며, 탄화면적이 30 ㎤ 이하이면 합격인 것이다.
또한 대전 방지성은 제조된 JIS L 1094를 이용하여 정전기 전압을 측정하였다. 전압이 500V 이하면 부직포의 실용성이 있는 것이다.
[ 실시예 2]
아크릴산 에스테르와 메타크릴산 에스테르의 공중합체의 고형분 함량이 30 중량%인 아크릴계 바인더((주)대한 고분자 B579), 인계 난연제인 폴리인산암모늄멜라민 20 중량%, N-메틸메타아크릴아마이드(NMAM) 15 중량%, (메타)아크릴산 5 중량%, 불소계 발수제 KF GUARD 95C[제조사 (주)니카 코리아] 10 중량% 및 물 20 중량%로 이루어진 코팅제를 제조하였다.
상기 제조한 코팅제에 폴리에스터 섬유로 제조된 부직포를 침지하여 30분간 침지시킨 후 200℃로 가열하였다.
이렇게 제조된 자동차 내장용 부직포를 이용하여 측정방법은 상기 실시예 1과 동일하게 발수능, 표면발수성(%), 난연성(탄화면적 ㎠) 및 대전 방지성(정전기 전압, V)을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[ 비교예 1]
아크릴산 에스테르와 메타크릴산 에스테르의 공중합체의 고형분 함량이 30 중량%인 아크릴계 바인더((주)대한 고분자 B579), 인계 난연제인 폴리인산암모늄멜라민 40 중량% 및 물 30 중량%로 이루어진 코팅제를 제조하였다.
상기 제조한 코팅제에 폴리에스터 섬유로 제조된 부직포를 침지하여 30분간 침지시킨 후 200℃로 가열하였다.
이렇게 제조된 자동차 내장용 부직포를 이용하여 측정방법은 상기 실시예 1과 동일하게 발수능, 표면발수성(%), 난연성(탄화면적 ㎠) 및 대전 방지성(정전기 전압, V)을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112010015724408-pat00001
상기 표 1의 결과에서도 확인 할 수 있듯이, 본 발명에 따른 발수성 난연 부직포는 코팅제가 균일하게 살포 및 흡착되어 있고, 아크릴계 바인더가 부직포의 표면을 피복하고 있어서, 발수성 및 난연성이 우수하며, 대전 방지성 및 강도가 향상되어 내구성의 한계를 극복할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
이는 부직포 표면의 접촉면적 최소화로 방오 효과를 구현할 수 있는 것으로, 부직포 구조가 본질적으로 가지는 특성을 극대화할 수 있는 장점을 확인한 결과이기도 하다.

Claims (7)

  1. 아크릴계 바인더 30 내지 50 중량%; 난연제 15 내지 25 중량%; 불소계 발수제 10 내지 20 중량%; 및 (메타)아크릴산, 글리시딜메타크릴레이트(GMA), N-메틸메타아크릴아마이드(NMAM), 아크릴아마이드(AAM)로부터 선택되는 어느 한 종 이상의 아크릴계 단량체, 요소 수지, 폴리우레탄 수지 및 멜라민 수지로부터 선택되는 어느 한 종 이상인 것의 혼합물인 가교제 20 내지 25 중량%;를 포함하는 코팅제에 함침한 후, 가열하여 가교된 자동차 내장용 발수성 난연 부직포.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 난연제는 인계 난연제인 자동차 내장용 발수성 난연 부직포.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 불소계 발수제는 퍼플루오로카본 또는 퍼플루오로알킬 아크릴레이트의 공중합체인 자동차 내장용 발수성 난연 부직포.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 아크릴계 바인더 30 내지 50 중량%; 인계 난연제 15 내지 25 중량%; 퍼플루오로카본 또는 퍼플루오로알킬 아크릴레이트의 공중합체인 불소계 발수제 10 내지 20 중량%; 및 (메타)아크릴산, 글리시딜메타크릴레이트(GMA), N-메틸메타아크릴아마이드(NMAM) 및 아크릴아마이드(AAM)로부터 선택되는 어느 한 종 이상의 아크릴계 단량체, 요소 수지, 폴리우레탄 수지 및 멜라민 수지로부터 선택되는 어느 한 종 이상인 것의 혼합물을 포함하는 가교제 20 내지 25 중량%;를 포함하는 코팅제에 함침한 후, 가열하여 가교된 자동차 내장용 발수성 난연 부직포.
  7. 삭제
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