KR101131583B1 - 습기 경화형 접착제를 이용한 핫멜트 적층형 원단의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핫멜트 설비를 이용한 적층형 원단의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 습기 경화형 접착제를 이용한 핫멜트 본딩, 라미네이팅 원단의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 섬유용 핫멜트 설비를 이용하여 제1 면에 습기 경화형 접착제가 형성된 제1 기재를 공급하는 제1 기재 공급 단계; 제2 섬유기재를 공급하는 제2 기재 공급 단계; 상기 제2 섬유기재가 상기 제1 기재의 제1 면과 접한 상태로 상기 제1 기재와 제2 섬유기재를 합포하는 합포 단계; 및 상기 합포 단계에서 합포된 상기 제1 기재와 제2 섬유기재에 습기를 제공하는 가습 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유용 핫멜트 설비를 이용한 적층형 원단의 제조 방법이 제공된다.
핫멜트, 가습, 본딩, 라미네이팅, 배칭

Description

습기 경화형 접착제를 이용한 핫멜트 적층형 원단의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF FABRIC WITH HOTMELT STACKING STRUCTURE USING MOISTURE CURING ADHESIVE}
본 발명은 적층형 원단의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 습기 경화형 접착제를 이용한 핫멜트 본딩, 라미네이팅 원단의 제조방법에 관한 것이다.
기능성 투습방수 원단을 제조하는 종래기술에는 습식, 건식 다이렉트 코팅법과 필름 라미네이팅법이 있다. 습식 다이렉트 코팅법은 폴리우레탄 유기용제인 디메틸포름아마이드를 혼합하여 제조한 수지조성물을 원단 상에 일정한 두께로 코팅한 후, 이를 물속으로 통과시킴으로써 원단 상에 미세한 기공을 갖는 폴리우레탄 코팅층을 형성시켜 투습방수 원단을 제조한다. 건식 다이렉트 코팅법은 폴리우레탄을 메틸에틸케톤, 톨루엔, 아세톤, 이소프로필알코올 등 휘발성의 유기용제에 용해시켜서 제조한 수지조성물을 원단 상에 나이프를 활용해 일정한 두께로 코팅한 후 열처리를 통해 휘발성 유기용제를 휘발시킴으로써 원단 상에 균질의 폴리우레탄 필름층을 형성하여 투습방수 원단을 제조한다.
이런 습식, 건식 다이렉트 코팅법을 이용한 투습방수원단은 폴리우레탄 수지 조성물을 직접 원단에 도포하는 방법으로 수지용액의 원단 내부 침투로 인한 제품의 촉감이 딱딱해 지고, 투습도, 내수압 등 기능성 발현에 한계가 있으며 특히 건식 코팅법은 메틸에틸케톤, 톨루엔, 아세톤, 이소프로필알코올 등의 휘발성 용제를 사용함에 따라 작업 공정 중 열처리 시 유기화학 물질이 대기 중으로 방출되기 때문에 대기오염을 유발하며 작업 중 인체 유해나 폭발, 화재 등의 위험을 안고 있다.
또한 본딩 공정을 활용한 다양한 원단 아이템의 접착 시에도 폴리우레탄 접착제 성분을 유기용제, 이소시아네이트계 경화제와 혼합시켜 제조한 접착수지로 본딩 작업을 하기 때문에 저점도의 접착제로 인해 접착력 약화 문제와 경화시간이 필요하므로 작업속도가 느려져 생산성 저하 및 경화제의 경화반응이 작업 간 계속해서 이루어져 접착제의 점도가 변화하여 작업된 원단 간의 접착력 차가 발생된다.
이에 최근에는 하이드록시말단기(Hydroxyl end group)를 함유하는 폴리올(Polyol)과 양말단에 이소시아네이트기를 함유하는 화합물을 반응시켜 제조된 양말단에 이소시아네이트기를 갖는 반응형 폴리우레탄 핫멜트 (Reactive Polyurethane Hot melt)를 이용한 본딩, 라미네이팅공정으로 인체에 유해한 유기용제를 사용하지 않아 친환경적이며 접착력, 투습도, 내수압 등 제품의 기능성을 향상시키고 있다.
본 발명의 목적은 상기 종래의 기술에서 발생한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 핫멜트 본딩, 라미네이팅 설비에 가습(급습)장치를 추가하여 수분과 반응하여 접착력이 강화되는 습기 경화형 폴리우레탄 핫멜트 접착제를 사용한 제품들의 접착력, 박리강도, 내수압 등 품질의 향상을 위한 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따르면,
제1 면에 습기 경화형 접착제가 형성된 제1 기재를 공급하는 제1 기재 공급 단계; 제2 섬유기재를 공급하는 제2 섬유기재 공급 단계; 상기 제2 섬유기재가 상기 제1 기재의 제1 면과 접한 상태로 상기 제1 기재와 제2 섬유기재를 합포하는 합포 단계; 및 상기 합포 단계에서 합포된 상기 제1 기재와 제2 섬유기재에 습기를 제공하는 가습 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 원단의 제조 방법이 제공된다.
상기 적층형 원단의 제조 방법은 상기 합포된 상기 제1 기재와 제2 섬유기재를 권취하는 배칭 단계를 더 포함하며, 상기 가습 단계는 상기 배칭 단계의 전에 수행될 수 있다.
상기 제1 기재로는 본딩 가공의 경우에는 통상의 폴리에스테르, 나일론, 면, 레이온 또는 이를 포함한 복합 직물 또는 편물이 사용될 수 있고, 라미네이팅 가공의 경우에는 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 열가소성PU(TPU)계, 폴리에틸렌계, 또는 ePTFE계 등의 필름이 사용될 수 있으며, 기재의 종류에 영향을 받지는 않는다.
상기 제2 섬유기재는 통상의 폴리에스테르, 나일론, 면, 레이온 또는 이를 포함한 복합 직물 또는 편물이 사용될 수 있으며, 기재의 종류에 영향을 받지는 않는다.
상기 제1 기재가 친수무공형의 필름인 경우 상기 가습 단계에서 습기는 상기 제2 기재 쪽을 향해 제공될 수 있다.
상기 습기 경화형 접착제는 양말단에 이소시아네이트기를 갖는 반응형 폴리우레탄 핫멜트이고, 상기 가습 단계에서의 상대습도는 60% 이상일 수 있다.
본 발명의 구성을 따르면, 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 구체적으로는 습기 경화형 접착제에 의해 합포된 두 기재에 습기를 제공하는 가습단계를 구비하므로 접착력, 박리강도, 내수압 등 품질이 향상되고 별도의 숙성실에서 24시간 이상 이루어지는 숙성시간이 단축될 수 있다. 또한 가습단계가 배칭 공정 전에 이루어지므로 초반에 배칭된 기재와 마지막에 배칭된 기재간의 수분차로 인해 생기는 제품의 물성차이, 로트(Lot) 차이를 감소시킬 수 있다.
본 발명은 섬유 본딩, 라미네이팅용 핫멜트 설비에 가습장치(도 2의 3)를 추가하여 본딩, 라미네이팅 핫멜트 설비로 작업 된 모든 섬유제품의 접착력, 박리강도, 내수압 증대를 위한 제조방법에 관한 것이다.
핫멜트 설비를 이용한 본딩, 라미네이팅 공정은 종래 용제형 폴리우레탄 접 착제 대신 양말단에 이소시아네이트기를 갖는 반응형 폴리우레탄 핫멜트 (Reactive Polyurethane Hot melt)를 사용함을 특징으로 한다.
상기 반응형 폴리우레탄 핫멜트는 하이드록시말단기 (Hydroxyl end group)를 함유하는 폴리올 (Polyol)과 양말단에 이소시아네이트기를 함유하는 화합물을 반응시켜 제조되며, 폴리올 성분에 비해 이소시아네이트 성분을 과량으로 반응시켜서 최종제품의 기본구조가 양말단에 이소시아네이트기를 가지도록 한 열가소성 폴리우레탄이다.
이 반응형 폴리우레탄 핫멜트는 용제를 전혀 사용하지 않는 친환경 접착제로 열로만 용융시켜 점성을 조절해 최종 제품의 품질을 결정한다. 고온의 핫멜트는 원단의 물성을 변화시킬 수 있으므로 통상적으로 상용되는 반응형 폴리우레탄 핫멜트 접착제의 용융점은 80~200℃, 점도는 30~200포아즈(Poise)가 적당하다.
반응형 폴리우레탄 핫멜트는 양말단의 이소시아네이트기가 원단, 기능성 필름 및 공기중에 함유된 수분과 반응하여 강인한 접착력을 발휘하는 습기 경화형 접착제로서, 본딩, 라미네이팅 공정 이후 습도, 온도 조절이 가능한 숙성실에서 숙성과정을 거쳐 완전 경화를 시켜야 한다. 이 숙성과정에서 온도는 25~40℃, 습도는 60%이상이 적당하다. 온?습도에 따른 숙성속도는 도 3과 같다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 원단의 제조방법을 도시한 순서 도이다. 도 2는 도 1에 도시된 제조방법을 실시하기 위한 제조설비를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은 상대습도에 따른 원단의 숙성정도를 보여주는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 원단의 제조방법은 제1 기재 공급 단계(S10)와, 제2 기재 공급 단계(S20)와, 합포 단계(S30)와, 가습 단계(S40)와, 배칭 단계(S50)를 구비한다. 이하에서 각 단계를 도 2에 도시된 설비와 함께 보다 상세히 설명한다.
제1 기재 공급 단계(S10)는 제1 기재(1)를 합포 롤러(7)까지 공급하는 단계이다. 제1 기재(1)로는 본딩 공정에서는 폴리에스테르 직물 또는 편물, 나일론 직물 또는 편물이 주로 사용되며, 라미네이팅 공정이에서는 폴리에스테르 필름, 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름, 연장형 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)필름 등이 사용될 수 있다. 제1 기재(1)에는 제1 면(1a)와, 제1 면(1a)의 반대면인 제2 면(1b)이 마련된다. 제1 기재 공급 단계(S10)에서 제1 기재(1)의 제1 면(1a)에는 접착제인 반응형 폴리우레탄 핫멜트(9)가 전사된다. 따라서, 제1 기재 공급 단계(S10)에 의해 반응형 폴리우레탄 핫멜트(9)가 전사된 제1 기재(1)가 합포 롤러(7)로 공급된다. 반응형 폴리우레탄 핫멜트(9)가 제1 기재(1)에 전사되는 과정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
드럼 타입의 반응형 폴리우레탄 핫멜트(이하 접착제)를 용융설비(Drum melter)에 의해 용융시킨 후, 가열 가능한 튜브를 통해 온도 조절이 가능한 챔버(Chamber)형 닥터 블레이드(Doctor blade)(4)로 이송한다. 챔버형 닥터 블레이드(4)에 채워진 반응형 폴리우레탄 핫멜트를 일정 무늬가 음각되어 있는 그라비아롤(Gravure roll)(5)의 음각무늬 내부에 채우고 닥터 블레이드(4) 아래에 장착되어 있는 블레이드(blade, knife)를 사용해 그라비아롤(5) 전면을 긁어 음각무늬 내부에 접착제를 일정하게 만들어 준 후 고무성분으로 이루어진 코팅롤러(Coating roller)(9)에 일정한 압력을 가하여 그라비아롤(5)과 코팅롤러(9) 사이를 지나는 제1 기재(1)의 제1 면(1a)에 접착제를 전사시킨다. 전사된 접착제의 도포량은 5~40g/㎡이 적당하며, 5g/㎡ 이하는 접착력이 약하고, 40g/㎡ 이상은 제품 촉감 저하 및 투습도 저하로 이어진다.
제2 기재 공급 단계(S20)는 제2 섬유기재(2)를 합포 롤러(7)까지 공급하는 단계이다. 제2 섬유기재(1)로는 폴리에스테르 직물 또는 편물, 나일론 직물 또는 편물, 부직포류, 천연섬유(면, 레이온, 모 등) 등 대부분의 섬유기재가 사용될 수 있다. 제2 기재 공급 단계(S20)에서 제2 섬유기재(2)는 적외선 가열기(IR-heater)(6)에 의해 표면에 열이 가해질 수도 있다.
합포 단계(S30)는 접착제가 전사된 제1 기재(1)와 제2 섬유기재(2)를 합포하는 단계이다. 제1 기재(1)와 제2 섬유기재(2)는 합포 롤러(7)를 통과하면서 압에 의해 합포된다.
가습(급습) 단계(S40)는 합포 단계(S30)를 거쳐 합포된 제1 기재(1)와 제2 섬유기재(2)에 습기를 제공하는 단계이다. 본 발명에 사용되는 반응형 폴리우레탄 핫멜트는 원단, 기능성 필름 및 공기중에 함유된 수분과 반응하여 강인한 접착력을 발휘하는 습기 경화형 접착제로서, 합포 단계(S30)와 배칭 단계(S50)의 사이에 수행되는 가습 단계(S40)에 의해 원단 및 필름에 일정량의 수분이 공급되어 접착력, 박리강도, 내수압이 증대될 뿐만 아니라, 배칭 단계(S50)에서 초반에 배칭된 섬유기재와 마지막 배칭된 섬유기재간의 수분차로 인해 생기는 물성차이, 로트(Lot)차이를 감소시키며, 별도의 숙성실에서 24시간이상 이뤄지는 숙성단계를 단축시켜 생산성 향상도 가능하다.
가습 단계(S40)는 합포된 제1 기재(1)와 제2 섬유기재(2)에 습기를 제공하는 가습장치(3)에 의해 수행된다. 가습장치(3)에는 가열방식, 노즐방식, 초음파방식 등의 통상적인 가습장치를 사용할 수 있다. 분무량은 2~5Liter/hr가 적당하며, 섬유기재에 따라 직접분사, 간접분사 할 수 있다. 특히, 제1 기재(1)가 친수무공형 필름인 경우에는 필름면에 직접 가습을 하면 필름의 특성상 수분을 흡수하여 팽윤(swelling)하면서 주름이 발생하기 때문에, 필름면에는 가습하지 않고 제2 섬유기재(2)에만 가습을 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 본딩, 라미네이팅용 핫멜트 설비의 가습장치를 이용한 섬유기재는 접착강도가 ASTM D 2724(Standard Test Method for Bonded, Fused and Laminated Apparel Fabrics) 시험법으로 500g/cm이상이다.
배칭 단계(S50)는 가습단계(S40)를 거친 섬유기재를 권취하여 배칭(8)을 형성하는 단계이다.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
폴리에스테르 직물(PET 75/72 Dewspo)과 폴리에스테르 편물의 본딩 가공에서 반응형 폴리우레탄 핫멜트 접착제(H.B Fuller사의 NP-2090F 제품)를 용융온도 130℃, 점도 80poise가 되도록 하여 닥터블레이드로 이송시켜 그라비아롤과 코팅롤러를 이용하여 폴리에스테르 직물상에 도포량이 25g/㎡가 되도록 전사한 후, 폴리에스테르 편물과 합포 롤러를 통과시켜 압력을 가해 합포시킨 후, 배칭 전 초음파 가습장치를 사용하여 분무량 3Liter/hr로 섬유기재에 급습을 실시하였다. 제조된 섬유기재의 물성평가 결과는 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
실시예 1과 섬유기재 및 공정 조건은 동일하며, 가습장치의 분무량을 8Liter/hr으로 본딩 가공을 실시하였다. 제조된 섬유기재의 물성평가 결과는 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
나일론 직물(Nylon ATY 70D supplex)과 나일론 편물의 본딩 가공에서 섬유기재의 변경 이외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 실시하였다. 제조된 섬유기재의 물성평가 결과는 표 1에 나타내었다.
[실시예 4]
폴리에스테르 직물(PET 75/72 Dewspo)과 필름의 라미네이팅 가공에서 두께 15㎛의 친수무공형의 기능성 TPU(Thermoplastic Polyurethane) 필름(Ding Zing사의 FT1680S-015 제품)을 사용하였다. 반응형 폴리우레탄 핫멜트 접착제(H.B Fuller사의 TL-0697UV 제품)를 용융온도 95℃, 점도 40poise가 되도록 하여 닥터블레이드로 이송시켜 그라비아롤과 코팅롤러를 이용하여 TPU 필름상에 도포량이 11g/㎡가 되도록 전사한 후, 폴리에스테르 직물과 합포 롤러를 통과시켜 압력을 가해 합포시킨 후, 배칭 전 초음파 가습장치를 사용하여 섬유기재에만 분무량 2Liter/hr로 급습을 실시하였다. 친수무공형 필름의 경우 필름면에 가습을 할 경우 필름의 특성상 수분을 흡수하여 팽윤(swelling)하면서 주름이 발생하기 때문에 필름면에는 가습을 가하지 않고 섬유기재에만 가습을 실시하였다. 제조된 섬유기재의 물성평가 결과는 표 1에 나타내었다.
[실시예 5]
나일론 직물(Nylon ATY 70D supplex)에 실시예 4와 동일한 TPU필름, 접착제 및 조건으로 필름 라미네이팅 가공을 실시하였다. 제조된 섬유기재의 물성평가 결과는 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
실시예 1과 동일한 섬유기재를 사용하여 가습장치를 사용하지 않은 것을 제외하곤 동일 조건으로 본딩 가공을 실시하였다. 제조된 섬유기재의 물성평가 결과는 표 1과 같다.
[비교예 2]
실시예 3과 동일한 섬유기재를 사용하여 가습장치를 사용하지 않은 것을 제외하곤 동일 조건으로 본딩 가공을 실시하였다. 제조된 섬유기재의 물성평가 결과는 표 1과 같다.
[비교예 3]
실시예 4와 동일한 섬유기재를 사용하여 가습장치를 사용하지 않은 것을 제외하곤 동일 조건으로 라미네이팅 가공을 실시하였다. 제조된 섬유기재의 물성평가 결과는 표 1과 같다.
[비교예 4]
실시예 5와 동일한 섬유기재를 사용하여 가습장치를 사용하지 않은 것을 제외하곤 동일 조건으로 라미네이팅 가공을 실시하였다. 제조된 섬유기재의 물성평가 결과는 표 1과 같다.
구 분 박리강도(g/cm) 세탁 5회 후
박리강도(g/cm)		 외 관
실시예 1 780 750 양호
실시예 2 760 740 물 얼룩
실시예 3 690 650 양호
실시예 4 630 620 양호
실시예 5 560 540 양호
비교실시예 1 520 510 양호
비교실시예 2 470 450 양호
비교실시예 3 410 400 양호
비교실시예 4 400 390 양호
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 원단의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제조방법을 실시하기 위한 제조설비를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 상대습도에 따른 원단의 숙성정도를 보여주는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 제1 기재 2 : 제2 섬유기재
3 : 가습장치 4 : 닥터 블레이드
5 : 그라비아롤 6 : 가열기
7 : 합포 롤러 8 : 배칭
9 : 코팅 롤러 10 : 접착제

Claims (4)

  1. 제1 면에 습기 경화형 접착제가 형성된 제1 기재를 공급하는 제1 기재 공급 단계;
    제2 섬유기재를 공급하는 제2 기재 공급 단계;
    상기 제2 섬유기재가 상기 제1 기재의 제1 면과 접한 상태로 제1 기재와 제2 섬유기재를 합포하는 합포 단계; 및
    상기 합포 단계에서 합포된 상기 제1 기재와 제2 섬유기재에 습기를 제공하는 가습 단계; 및
    합포된 제1 기재와 제2 섬유기재를 권취하는 배칭 단계를 포함하며,
    상기 가습 단계는 상기 배칭 단계의 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 핫멜트 설비를 이용한 적층형 원단의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 기재로는 본딩 가공의 경우에는 통상의 폴리에스테르, 나일론, 면, 레이온, 또는 이를 포함한 복합 직물 또는 편물이 사용되고, 라미네이팅 가공의 경우에는 통상의 섬유 라미네이팅 가공에 사용되는 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 열가소성 폴리우레탄(TPU)계, 폴리에틸렌계, 또는 연장형 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)계의 필름이 사용되며, 상기 제2 기재로는 통상의 폴리에스테르, 나일론, 면, 레이온 또는 이를 포함한 복합 직물 또는 편물이 사용되는 것을 특징으로 하는 핫멜트 설비를 이용한 적층형 원단의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 습기 경화형 접착제는 양말단에 이소시아네이트기를 갖는 반응형 폴리우레탄 핫멜트이고, 상기 가습 단계에서의 상대습도는 60% 이상인 것을 특징으로 하는 핫멜트 설비를 이용한 적층형 원단의 제조 방법.
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