KR101234043B1 - 자외선 경화형 투습발수 기능을 갖는 코팅직물 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투습발수 기능을 갖는 코팅직물 및 이의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 직물; 및 상기 직물의 일면에 불소를 포함한 친수무공형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지 또는 친수무공형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지에 분자량 200 내지 2000의 PEG와 불소가 합성된 코팅액으로 박막코팅되되, 상기 박막코팅은 UV경화가 가능한 투습발수 기능을 갖는 코팅직물 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

자외선 경화형 투습발수 기능을 갖는 코팅직물 및 이의 제조방법{Ultraviolet-curable type moisture-permeable and water-repellent functional fabrics and preparing the same}
본 발명은 투습발수 기능을 갖는 코팅직물 및 이의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 직물의 일면에 불소를 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 수지를 이용하여 코팅하고 UV 경화처리하여 투습 및 발수성을 동시에 충족하는 직물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
생활 수준의 향상과 야외 스포츠, 레저 활동의 증가로 인하여 고기능성 의류제품에 대한 수요는 계속 증가하고 있다. 이러한 종류의 의류에 필요한 기능으로는 방수성, 투습성, 보온성, 속건성 등이 있으며 이러한 기능은 단독으로 혹은 복합적으로 사용되어 좀더 쾌적한 느낌을 갖도록 하고 있다. 특히 투습성은 체내에서 발생한 땀을 옷 바깥쪽으로 배출시켜 항상 몸을 쾌적한 상태로 만드는데 중요한 특성이다.
투습, 발수 기능을 갖도록 하는 가공 방법에 대해서는 오랫동안 많은 연구가 진행되어 왔고 최근에는 스포츠 의류는 물론, 텐트 상품으로까지 적용범위가 확대되고 있다.
일반적으로 빗방울의 직경은 안개비의 경우 100㎛, 소낙비가 3,000㎛ 정도인 반면에, 수증기의 분자 직경은 0.004㎛에 지나지 않으므로, 종래의 투습, 발수기능을 부여하는 가공방법은 원단에 0.1 내지 10㎛ 정도의 미세공을 갖는 피막층을 형성시켜, 투습성과 발수성을 동시에 얻는 방법이 대표적이다.
또한, 직물, 편물에 발수성 및 발유성을 부여하는 종래의 다른 방법으로는 발수, 발유제가 첨가된 코팅액을 코팅하는 방법을 보편적으로 사용하고 있으며, 이러한 방법으로는 라미네이팅 방식, 건식방식 및 습식방식으로 구분된다.
라미네이팅 방식의 일례로서, 일본국 특개평 제5-124144호에는 폴리에틸렌 다공질 필름과 열 접착성 섬유로 된 부직포를 열과 압력으로 접합시켜 제조된 투습 방수 시트를 개시하고 있고, 일본국 특개평 제3-213581호에는 L-라신(L-lysine)과 유기산의 반응물로 이루어진 분말을 0.1% 이상 함유하는 폴리아미노산계 폴리우레탄으로 제조된 투습 필름을 원단에 라미네이트 방식으로 제조하는 내마모성이 우수한 투습 방수포를 기술하고 있다.
또한, 일본국 특개평 제2-47058호에는 친수화된 폴리아미노산계 우레탄과 폴리우레탄 혼합비가 10:0 내지 2:8이며 이소시아네이트계 화합물, 소수성 유기용제, 친수성 유기용제 및 물로 제조된 수지 조성물을 시트 상에 도포하여 건조한 후 폴리우레탄계 접착제로 라미네이트한 투습성의 방수포가 기재되어 있다.
그러나, 상기 라미네이팅 공법은 저점도의 접착제가 원단 내부로 침투하여, 촉감을 저해하고, 기능성 필름과 원단과의 충분한 접착력을 발휘하기 위해서는 긴 경화 시간이 필요하기 때문에 작업속도가 느리고 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 작업 공정 중 접착제 내에 포함된 이소시아네이트계 경화제에 의한 경화 반응이 지속적으로 진행되기 때문에, 작업시간 중 접착제의 점도가 변화하여 접착력의 불균일을 초래할 뿐 아니라, 이에 따라 최종제품이 열, 세탁 등에 대한 내구성이 열악해지는 문제점이 있다.
건식방식의 일례로서, 일본국 특개평 제4-249142호에는 제전성 섬유로 만든 원단에 미세 다공질 피막을 코팅하며, 코팅 수지의 내층에는 소취성을 지닌 물질이 함유되어, 코팅막의 공극율이 20 내지 70%인 소취 제전성 투습발수포가 기재되어 있다. 일본국 특개평 제4-146275호에는 섬유표면에 불소 변성 폴리우레탄 수지로 이루어진 다공질 투습막을 형성시키고 여기에 에멀젼계 폴리우레탄 수지 중합체로 다공질 투습막을 형성시킨 투습 방수포가 기재되어 있다.
습식방식으로는, 일본국 특개평 제5-78984호에 평균입자의 직경이 0.1㎛ 이하의 미세 분말을 1% 이상 함유한 폴리우레탄 수지 용액을 원단에 습식 코팅하여 제조하는 발명을 기술하고 있다. 또한 일본국 특개평 제8-13352호에는 폴리우레탄 수지를 원단에 코팅하여 공극율이 40% 이상인 다공 수지층이 있고, 그 수지층 내에는 1.5㎛ 이하의 소취성을 가진 미세 분말이 1 내지 40 중량% 함유된 소취성 투습, 방수포가 기재되어 있다.
그러나, 상기 건식방식 및 습식방식은 원단 상에 직접 폴리우레탄 수지 조성물을 도포하는 방법이므로 수지 용액이 원단 내부로 침투하여 제품의 촉감이 딱딱해질 우려가 있어, 투습성 발수성 등의 기능성 발현에도 한계가 있다. 또한, 높은 온도로 발수제를 경화시킴으로써 발수제에 포함되어 있는 휘발성 물질로 인하여, 화재 위험이 있으며 높은 온도에서 열처리함으로써 염색 직물의 염색성 저하를 초래한다.
특히, 습식 코팅방식은 응고욕의 물과 용매의 치환 과정에서, 미세 기공이 생겨 투습도는 양호하나 생산공정 중에 많은 폐수를 발생시키고 일정기간 응고시켜야 하므로 생산성이 떨어지는 단점이 있다.
반면에, 건식 코팅방식은 용매가 직접 휘발하므로 미세 기공이 존재하지 않는 관계로 습식 코팅방식에 비해 투습도가 저하된다.
또한, 기존의 발수처리된 원단의 경우에는 양면에 모두 발수처리가 되어 있기 때문에 땀흡수가 곤란하여 불쾌감을 부여하는 단점이 있다.
따라서, 가공이 간단하면서도 직물의 외부면에서는 발수기능이 내부에서는 땀을 흡수할 수 있는 흡수기능이 우수한 직물의 개발이 소망되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 투습기능이 우수하면서도 편발수기능을 부여한 코팅직물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 가공이 간단하면서도 직물의 외부면에서는 발수기능이 내부에서는 땀을 흡수할 수 있는 흡수기능이 우수한 코팅직물의 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 직물; 및 상기 직물의 일면에 불소를 포함한 친수무공형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지 또는 친수무공형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지에 분자량 200 내지 2000의 PEG와 불소가 합성된 코팅액으로 박막코팅되되, 상기 박막코팅은 UV경화가 가능한 투습발수 기능을 갖는 코팅직물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 박막코팅의 두께가 5 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 투습발수 기능을 갖는 코팅직물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 UV 경화가 0.6 내지 4.0J/㎠의 조사에너지로 경화하는 것을 특징으로 하는 투습발수 기능을 갖는 코팅직물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 직물이 나일론6 및 나일론66로 이루어진 폴리아미드계 합성섬유; 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리프로필렌테레프탈레이트로 이루어진 폴리에스테르계 합성섬유; 폴리아크릴니트릴계 합성섬유; 폴리비닐알코올계 합성섬유; 트리아세테이트의 반합성섬유 및 폴리에틸렌테레프탈레이트와 천연섬유의 혼합섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 투습발수 기능을 갖는 코팅직물을 제공한다.
또한 본 발명은 투습발수용 코팅직물의 제조방법에 있어서, 직물 준비단계; 상기 직물상에 불소를 포함한 친수무공형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지 또는 불소 및 분자량 200 내지 2000의 PEG가 포함한 폴리우레탄 수지로 코팅하는 박막코팅단계; 및 상기 코팅된 직물에서 코팅층을 자외선으로 경화시키는 UV경화단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투습발수 기능을 갖는 코팅직물의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 박막코팅의 두께가 5 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 투습발수 기능을 갖는 코팅직물의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 UV 경화가 0.6 내지 4.0J/㎠의 조사에너지로 경화하는 것을 특징으로 하는 투습발수 기능을 갖는 코팅직물의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 직물이 나일론6 및 나일론66로 이루어진 폴리아미드계 합성섬유; 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리프로필렌테레프탈레이트로 이루어진 폴리에스테르계 합성섬유; 폴리아크릴니트릴계 합성섬유; 폴리비닐알코올계 합성섬유; 트리아세테이트의 반합성섬유 및 폴리에틸렌테레프탈레이트와 천연섬유의 혼합섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 투습발수 기능을 갖는 코팅직물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 투습발수 기능을 갖는 코팅직물은 투습기능이 우수하면서도 편발수기능을 갖는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 투습발수 기능을 갖는 코팅직물은 가공이 간단하면서도 직물의 외부면에서는 발수기능이 내부에서는 땀을 흡수할 수 있는 흡수기능이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예에 따른 투습발수용 코팅직물의 제조 공정도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예에 따른 투습발수용 코팅직물의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투습발수 코팅직물의 원리도이다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 투습발수 기능을 갖는 코팅직물에 관한 것으로 직물; 및 상기 직물의 일면에 불소를 포함한 친수무공형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지 또는 친수무공형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지에 분자량 200 내지 2000의 PEG와 불소가 합성된 코팅액으로 박막코팅되되, 상기 박막코팅은 UV경화가 가능한 투습발수 기능을 갖는 코팅직물을 제공한다.
상기의 코팅직물은 직물의 일면에 코팅처리된 면은 발수기능을 갖게되며 코팅처리되지 않은 면은 투습기능이 우수해지는 장점이 있다. 따라서 편발수 기능을 하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예에 따른 투습발수용 코팅직물의 제조 공정도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 일실시예에 따른 투습발수용 코팅직물의 단면도를 나타낸 것이다.
본 발명은 직물 준비단계, 박막코팅단계, UV 경화단계로 이루어진다.
본 발명은 코팅층을 형성하여 직물 110상에 코팅하는 것으로 코팅층을 형성하기 위한 코팅액을 준비한다.
상기 코팅액으로는 불소를 포함한 친수무공형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지 또는 친수무공형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지에 분자량 200 내지 2000의 PEG와 불소가 합성된 코팅액을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 코팅액은 불소가 포함되어 있어 발수기능을 향상시키고, PEG의 존재로 인해 투습기능이 좋아지며, 아크릴레이트의 존재로 인해 자외선을 조사할 경우 경화가 잘 일어날 수 있는 장점이 있다.
상기 코팅액을 이용하여 직물 110의 일면에 코팅시 코팅의 두께는 5 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 상기 박막코팅 120이 5㎛ 미만인 경우에는 코팅층의 얇아 발수성능이 떨어질 수 있으며, 10㎛를 초과하는 경우 투습성이 저하되는 문제가 있다.
박막코팅 120이 이루어지지 않은 직물 110의 이면에는 코팅처리가 되지 않아 피부와 접촉하게 되는 직물 110층에는 투습기능이 우수해진다.
상기 박막코팅한 직물 110은 UV 경화처리를 하는 단계를 거치는 데, 상기 박막코팅 120이 이루어진 코팅층에 자외선을 조사하여 경화시킨다. 상기 UV 경화단계에서 자외선 출력강도는 0.6 내지 4.0J/cm2의 조사에너지로 경화하는 것이 바람직하다.
상기 UV 경화단계를 거치면서 본 발명을 완성하게 되는 데, 완성된 코팅직물은 박막코팅 120으로 인해 발수기능을 갖게 되고, 코팅처리가 되지 않은 부분으로 인해 투습기능이 우수하게 된다.
본 발명의 코팅직물에서 사용하는 직물은 특별히 제한없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 나일론6 및 나일론66로 이루어진 폴리아미드계 합성섬유; 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리프로필렌테레프탈레이트로 이루어진 폴리에스테르계 합성섬유; 폴리아크릴니트릴계 합성섬유; 폴리비닐알코올계 합성섬유; 트리아세테이트의 반합성섬유 및 폴리에틸렌테레프탈레이트와 천연섬유의 혼합섬유 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 코팅직물은 직물 110에 코팅액을 박리코팅하고 다른 가공을 할 경우 코팅층이 박리되고 내구성이 떨어질 가능성이 있으므로 박리코팅하기 전에 직물 110에 발수처리와 시레가공을 먼저 실시할 수 있다. 상기 발수처리는 테프론 발수제로 처리할 수 있고, 130 내지 150℃, 50 내지 70kg/㎠의 압력으로 시레(Cire)가공을 할 수 있다.
도 3는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투습발수 코팅직물의 원리도이다. 도 3을 참조하면, 투습발수 코팅직물은 직물 110 및 박막코팅 120 으로 구성되며, 상기 투습발수 코팅직물은 피부층의 상부에 위치하여 외부에서 침투되는 물분자를 코팅층이 막아 내부로 들어오지 못하게 하며, 피부층에서 발산되는 수분(땀)이 수증기의 형태로 직물 110, 박막코팅 120을 거쳐 외부로 나가게 되는 편발수 기능을 하게 되어 쾌적함을 느끼게 할 수 있다.
본 발명의 제조방법으로 제조된 발수기능을 갖는 코팅직물은 발수도 시험기로 인한 발수기능 시험시 코팅층에서 직물방향으로의 발수기능은 5급으로 우수하며, 직물에서 코팅층으로의 발수기능은 거의 일어나지 않아 1급으로 편발수 기능이 우수한 장점이 있다. 또한 상기 본 발명의 내수압은 15,000 내지 20,000g/㎡/24hr의 성능을 갖는다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 하기 실시예로 의해 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
본 발명의 제조방법에 있어서는 사용된 직물은 경사, 위사 밀도가 157과 119본이며 경위사 원사는 50 데니어 144 필라멘트의 폴리에스테르원단을 이용한다. 직물에 코팅을 하는 코팅 수지는 불소를 포함한 친수무공형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지를 이용하여 10㎛ 두께로 박막코팅하였다. 코팅 후에 UV 경화기에 4.0J/㎠ 의 자외선 조사에너지로 조사하여 코팅직물을 제조하였다.
실시예 2
실시예 1과 동일하게 실시하되, 박막코팅의 두께를 5㎛로 하여 코팅직물을 제조하였다.
실시예 3
폴리에틸렌테레프탈레이트와 천연섬유의 혼합섬유를 이용한 직물을 이용하여 상기 직물에 박막코팅을 실시하였는 데, 코팅액은 친수무공형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지에 분자량 200 내지 2000의 PEG와 불소가 합성된 것을 이용하였다. 상기 박막코팅의 두께는 10㎛ 두께로 박막코팅하였으며, 코팅 후에 UV 경화기에 4.0J/㎠ 의 자외선 조사에너지로 조사하여 코팅직물을 제조하였다.
실시예 4
실시예 3과 동일하게 실시하되, 박막코팅의 두께를 5㎛로 하여 코팅직물을 제조하였다.
※ 시험방법
1. 발수기능 시험
발수도 시험기를 이용하여 기울기가 45°기울어진 지름 15cm인 원형면에 코팅직물을 올려놓고 물을 뿌려 발수도 실험을 하였다.
각 실시예에서 박막코팅, 직물순으로 이루어지도록 하여 박막코팅층에 물을 분사하여 실험하며, 동일한 조건으로 뒤집어서(직물, 박막코팅순) 직물층에 물을 분사하여 실험하였다.
이에 대한 평가는 다음과 같다.
(1) 1급 : 표면이 완전히 습윤된 것
(2) 2급 : 전 표면에 걸쳐 부분적으로 습윤을 나타내는 것
(3) 3급 : 물이 떨어진 자리에 습윤을 나타내는 것
(4) 4급 : 표면에 약간의 부착 또는 습윤을 나타내는 것
(5) 5급 : 표면에 부착 또는 습윤이 없는 것
2. 투습도-JIS L 1099 A1(염화칼슘법)
24시간 동안 1 ㎠의 면적을 통해 통과된 습기의 양을 측정한다.
최초 무게를 측정하고, 항온항습실에 방치(24 ℃, 65%)한 후, 24시간 후에 무게를 측정하여 습기가 빠져나가는 정도를 확인한다.
구 분 발수기능 투습도(g/㎡/24hr)
박막코팅층에 물분사 직물층에 물분사
실시예 1 5급 1급 18,000
실시예 2 5급 1급 15,000
실시예 2 5급 1급 19,000
실시예 3 5급 1급 17,000
상기 표 1의 결과에서 나타나듯이 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 투습발수 기능을 갖는 코팅 직물은 투습도가 우수하며 편발수 기능을 부여되면서도 가공이 간단한 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (8)

  1. 직물; 및
    상기 직물의 일면에 불소를 포함한 친수무공형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지 또는 친수무공형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지에 분자량 200 내지 2000의 PEG와 불소가 합성된 코팅액으로 박막코팅되되, 상기 박막코팅은 UV경화가 가능한 자외선 경화형 투습발수 기능을 갖는 코팅직물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 박막코팅의 두께는 5 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 투습발수 기능을 갖는 코팅직물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 UV 경화는 0.6 내지 4.0J/㎠의 조사에너지로 경화하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 투습발수 기능을 갖는 코팅직물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 직물은 나일론6 및 나일론66으로 이루어진 폴리아미드계 합성섬유; 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리프로필렌테레프탈레이트로 이루어진 폴리에스테르계 합성섬유; 폴리아크릴니트릴계 합성섬유; 폴리비닐알코올계 합성섬유; 트리아세테이트의 반합성섬유 및 폴리에틸렌테레프탈레이트와 천연섬유의 혼합섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 투습발수 기능을 갖는 코팅직물.
  5. 투습발수용 코팅직물의 제조방법에 있어서,
    직물 준비단계;
    상기 직물상에 불소를 포함한 친수무공형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지 또는 불소 및 분자량 200 내지 2000의 PEG가 포함한 폴리우레탄 수지로 코팅하는 박막코팅단계; 및
    상기 코팅된 직물에서 코팅층을 자외선으로 경화시키는 UV경화단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 투습발수 기능을 갖는 코팅직물의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 박막코팅의 두께는 5 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 투습발수 기능을 갖는 코팅직물의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 UV 경화는 0.6 내지 4.0J/㎠의 조사에너지로 경화하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 투습발수 기능을 갖는 코팅직물의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 직물은 나일론6 및 나일론66으로 이루어진 폴리아미드계 합성섬유; 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리프로필렌테레프탈레이트로 이루어진 폴리에스테르계 합성섬유; 폴리아크릴니트릴계 합성섬유; 폴리비닐알코올계 합성섬유; 트리아세테이트의 반합성섬유 및 폴리에틸렌테레프탈레이트와 천연섬유의 혼합섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 투습발수 기능을 갖는 코팅직물의 제조방법.
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