KR101286607B1 - 제전성이 우수한 인공피혁 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제전성이 우수한 인공피혁에 관한 것으로서 극세사로 이루어진 부직포와 상기 부직포 내에 함침되어 있는 폴리우레탄 탄성체로 구성되는 인공피혁에 있어서, 상기 폴리우레탄 탄성체 중량 대비 1~10중량%의 나노 클레이와 1~50중량%의 염을 함유하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 촉감 저하나 색상변화 없이도 제전성(대전성능)이 우수하며 생산공정 단축으로 제조원가가 절감된다.

제전성, 대전성능, 인공피혁, 나노 클레이, 염, 전하

Description

제전성이 우수한 인공피혁{Artificial leather with excellent anti-static property}

도 1은 본 발명에 따른 인공피혁의 단면 모식도.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호 설명

1 : 나노 클레이 2 : 이온 3 : 폴리우레탄 탄성체

본 발명은 제전성이 우수한 인공피혁에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 촉감 저하나 색상 변화 없이도 제전성이 우수하며 생산공정이 단축되어 제조원가가 저렴한 인공피혁에 관한 것이다.

인공피혁에 제전성(대전성능)을 부여하는 종래 방법으로는 미국특허 제4,833,012호 등에 기재된 바와 같이 제전사를 인공피혁 내에 포함시키는 방법과, 일본공개특허 제2000-336581호 등에 기재된 바와 같이 인공피혁을 대전방지 약제로 처리하는 방법과, 일본 공개특허제2000-303365호 등에 기재된 바와 같이 전도성 입자를 인공피혁 내에 포함시키는 방법 등이 주로 사용되고 있다.

제전사를 사용하는 방법은 가장 좋은 제전성을 나타내나 일반적인 제전성능 발현 방법중 가장 높은 생산 원가를 가지는 것이 단점으로 나타나며 만약 생산원가를 낮추기 위해서 제전사를 일부만 사용한다면 당장에 제전성능의 저하를 가져온다. 또 다른 문제점으로는 제품의 색깔이 제약이 있다는 것이다. 즉 높은 생산원가를 위해서 적은 양으로 대전성능을 나타내기 위해서는 카본블랙과 같은 높은 유전율을 가지는 제전사 물질을 사용하여야 하는데 그런 경우에는 블랙이라는 색깔의 한계를 가져오기 마련이다. 또한 낮은 가격을 가지는 제전사를 다량 첨가하여 대전성능 및 낮은 생산원가를 가지는 방법도 있으나 생산성이 나오지 않아서 불가능하다.

약제 처리를 하는 방법은 낮은 생산 원가를 가지고 공정의 단순화등 생산 프로세스적으로는 높은 장점을 가진다. 하지만 제품의 사용기간이 길어짐에 따라서 사용에 따른 마찰로 인해서 대전방지 약제의 탈착이 이루어져 점차적으로 대전성능의 저하가 이루어진다. 이에 따른 해결방법으로는 바인더를 첨가하여 마찰에 의해 대전방지 약제의 탈착을 막는 방법이 일반적이다. 그러나 이런 방법은 대체적으로 유색의 고분자 물질이며 딱딱한 촉감을 가지는 바인더를 사용하므로 더욱 큰 문제를 일으킬 수 있다. 즉 바인더의 독특한 색깔로 인해 후처리 공정에서 제품의 색깔이 변할 수 있으며 바인더의 딱딱한 촉감으로 인해서 처리 후 제품의 촉감이 거친 듯한 느낌을 받아 처리전 제품과는 상이한 제품이 나올 수 있기 때문이다.

전도성 입자의 사용은 높은 유전율을 가지는 입자를 직접 제품의 표면에 부착함으로써 마찰시 발생하는 정전기를 제거하다는 의미에서 아주 우수하다. 또한 이와 같은 경우에는 마찰에 의한 입자의 탈착이 없으므로 아주 오랜기간동안 높은 대전 성능을 발현할수 있을것이다. 하지만 큰 입자를 선택 하였을시에는 입자가 표면에 돌출되어 거친 표면이 나타나게 되며 또한 입자의 색깔이 한정 되어있을시에는 그로인해 제품의 색깔이 영향을 받게 될 것이다.

본 발명은 인공피혁의 구성성분중 하나인 폴리우레탄(Polyurethane) 탄성체에 대전방지제인 나노 클레이와 염을 첨가하여 인공피혁을 제조하는 방식이다.

본 발명은 제전성능을 가지는 대전입자를 사용하는 방법으로서 제전사를 사용하지 않음으로써 높은 생산원가 및 제품의 색상에 대한 제약으로부터 자유스럽다. 또한 약제 처리 제품에 비해서 바인더처리에 따른 제품의 색상 변화 및 거친 표면 특성을 나타내지 않으며 초기의 제품의 특성이 변할 위험성이 없다. 본 발명은 대전입자를 사용하나 입자의 크기가 나노 크기이기 때문에 촉감의 영향이 없으며 또한 표면적이 넓어 소량사용으로도 대전성능을 발현하며 폴리우레탄(Polyurethane) 탄성체에 첨가되는 형상이므로 입자에 의한 색상의 영향도 극히 적다. 또한 염의 첨가로 인해서 대전성능의 조절이 가능하기 때문에 제품마다 선택적인 성능을 발현시킬 수 있다.

본 발명의 제전성이 우수한 인공피혁은 극세사로 이루어진 부직포와 상기 부직포 내에 함침되어 있는 폴리우레탄 탄성체로 구성되는 인공피혁에 있어서, 상기 폴리우레탄 탄성체 중량 대비 1~10중량%의 나노 클레이와 1~50중량%의 염을 함유하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 극세사 부직포와 폴리우레탄 탄성체로 이루어진 인공피혁 내에 나노 클레이(1)와 염이 함유되어 있다.

도 1은 본 발명의 단면 모식도이다.

상기 나노클레이(1)의 함량은 폴리우레탄 탄성체(3) 중량대비 1~10중량%이고, 상기 염의 함량은 폴리우레탄 탄성체(3) 중량 대비 1~50중량%이다.

나노클레이(1) 및 염의 함량이 상기 범위들을 벗어내는 경우에는 항구적인 제전성을 발현하기 어렵게 된다.

그 이유는 다음과 같이 설명할 수 있다. 정전기가 발생하면 전체적으로 전하의 불균일이 일어나고 그것을 해결하기 위해서는 전하를 균일하게 맞추어야하며, 그 전하의 균일은 전하가 자유로이 이동할 수 있는 거리에 이온(2)이 있어야 하며, 그 이온과 이온 결합을 하는 나노 클레이가 골고루 분산되어 있어야 한다. 나노 클레이의 함량이 작으면 정전기 발생으로 발생하는 전하의 불균일을 해결할 수 없다. 또한 염으로부터 발생하는 이온(2)의 양이 적으면 전자가 이동할 수 있는 장소가 부족하여 제전성능을 발현할 수 없다. 나노 클레이의 다른 역할은 세탁시 이온의 소멸을 막아주는데 있다. 따라서 우수한 항구 제전성을 나타내기 위해서는 나노 클레이의 분포를 균일하게 맞추어 주어야한다. 그러나 나노 클레이의 과다한 사용은 폴리 우레탄의 물성을 높여 탄성적인 물성을 억제함으로 바람직하지 못하다.

또한 나노 클레이 단독 사용시 이온의 양이 적어 전자의 흐름을 막는 경우가 있다. 이런 경우에는 염의 첨가로 이온의 양을 인위적으로 증가시켜 나노 클레이 주위를 이온으로 둘러싸게 하여 전자의 흐름을 더욱 원활하게 할 수 있으나 과도한 사용은 첨가제의 응집을 가져오는 원인이 되므로 바람직하지 못하다.

상기의 염은 유기용매에 녹아 해리되는 화합물이다.

상기 염의 구체적인 예로는 NaCl, KCl, AgCl, NaCN, KCN, NaSCN, Na₂SO₄, CaCl₂, MaCl₂, CuCl₂ 등이 있고, 이 중에서 용제에 잘 녹고 이온성이 좋은 NaSCN인 것이 가장 바람직하다.

인공피혁 내 부직포를 이루는 극세사들은 서로 교락되어 있으며, 본 발명은 인공피혁의 표면에는 극세사들이 기모되어 있는 것을 포함한다.

상기 나노 클레이의 평균 입자 직경은 200㎚이하인 것이 촉감저하를 방지하는데 바람직하다.

나노 클레이의 구체적인 예로는 Closite-93A(상품명), Closite 30B(상품명), Na-MMT(상품명) 등이 있다.

본 발명은 온습도가 20℃/40%RH일 때 세탁 전 마찰 대전압과 세탁 후 마찰 대전압이 각각 3,000V 이하이고, 세탁 전 누전저항과 세탁 후 누전저항 각각이 10¹⁰ Ω이하 이다.

본 발명에 있어서, 각종 물성은 아래와 같은 방법으로 측정하였다.

마찰 대전압 및 반감기

일정한 크기의 시료를 먼저 이물을 제거하기 위하여 흐르는 물에 수차례 세정한 후, 카네보 엔지니어링(Kanebo Engineering)회사의 EST-7 Rotary Static tester 등을 이용하여 한국공업시험규격 KS K 0555 B법으로 실시하였고, 면 마찰포의 결과로서 마찰대전압을 평가하였다.

한편, 반감기는 초기 마찰대전압이 절반(1/2)로 떨어지는데 걸리는 시간을 측정하여 구한다.

온습도조건 : 20℃, 40%RH

누전 저항

시료의 양 끝의 단면을 자르고 시료와 전극 간의 접촉을 원활히 하기 위하여 시료 끝의 단면 부위에 은 성분(Dotite)을 바른 후, 상온(25℃ 정도)에서 두 시간 이상 방치하여 용제를 휘발시킨 후 비저항을 측정하였다. 비 저항을 측정할 수 있는 장비는 어떠한 것이든 크게 상관이 없다. 본 발명에서는 도레이(Toray) 회사의 Tera-Ohm Meter를 사용하여 25℃에서 비저항을 측정하였다.

이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.

그러나, 본 발명이 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

니들펀칭으로 제조된 해도형 극세사 부직포를 평균 입자 직경이 150㎚인 나노 클레이(상품명 : Closite 93A) 3중량%와 염(NaSCN) 30중량% 첨가된 폴리우레탄(Polyurethane) 탄성체에 함침시킨 후 습식응고시켜 건조한다. 그후 용출공정을 거쳐 표면을 연삭하여 스웨이드조 외관을 나타내는 인공피혁을 제조한다.

실시예 2

니들펀칭으로 제조된 해도형 극세사 부직포를 평균 입자 직경이 150㎚인 나노 클레이(상품명 : Closite 93A) 3중량%와 염(NaSCN) 20중량% 첨가된 폴리우레탄(Polyurethane) 탄성체에 함침시킨 후 습식응고시켜 건조한다. 그후 용출공정을 거쳐 표면을 연삭하여 스웨이드조 외관을 나타내는 인공피혁을 제조한다.

비교실시예 1

니들펀칭으로 제조된 해도형 극세사 부직포를 대전제가 첨가되지 않은 폴리우레탄(Polyurethane) 탄성체에 함침시킨 후 습식응고시켜 건조한다. 그후 용출공정을 거쳐 표면을 연삭하여 스웨이드조 외관을 나타내는 인공피혁을 제조한다.

실시예 1, 실시예 2 및 비교실시예 1에서 제조한 인공피혁의 각종 물성을 평가한 결과는 아래 표 1과 같다.

구분	실시예 1		실시예 2		비교실시예 1
	세탁 전	세탁 후	세탁 전	세탁 후	세탁 전	세탁 후
마찰대전압(V)	1050	1920	2400	2500	8200	8300
반감기(sec)	1.0	1.1	1.3	1.4	2.5	2.8
누전저항(Ω)	1.5×109	3.1×109	5.3×109	6.8×109	5.8×1012	9.1×1012

본 발명에서 일반적인 대전방지 입자의 크기 대비 나노클레이의 입자가 200㎚ 이하의 크기를 가지므로 입자를 첨가 하였을시에 발생하는 촉감 저하가 개선되며 또한 일반적인 대전입자가 가지는 색상이 없으므로 폴리우레탄에 첨가 하였을시에 색상의 변화가 없다. 또한 더욱 우수한 대전성능이 발현되도록 원한다면 염의 농도 변화로 충분히 그와 같은 성능을 나타낼 수 있다.

그 이외에도 일반적으로 대전성능을 발현하기 위해서는 기본적인 공정 이외에 추가가공이 반드시 필요하게 되어 원가를 상승시키는 요인이되나 이와 같이 폴리우레탄에 나노클레이 및 염을 첨가하는 공정은 추가적인 공정없이 함침액의 제조시 용이하게 첨가만 시켜주면 최종 제품에서 충분한 대전 성능이 발현되며 이와 더불어 생산공정의 단축으로 인한 원가의 하락도 추가적으로 가져오게 된다.

Claims (7)

1. 극세사로 이루어진 부직포와 상기 부직포 내에 함침되어 있는 폴리우레탄 탄성체로 구성되는 인공피혁에 있어서, 상기 폴리우레탄 탄성체 중량 대비 1~10중량%의 나노 클레이와 1~50중량%의 염을 함유하는 것을 특징으로 하는 제전성이 우수한 인공피혁.
2. 제1항에 있어서, 염은 유기용매에 녹아 해리되는 화합물인 것을 특징으로 하는 제전성이 우수한 인공피혁.
3. 제1항에 있어서, 부직포를 이루는 극세사들이 서로 교락되어 있는 것을 특징으로 하는 제전성이 우수한 인공피혁.
4. 제1항에 있어서, 표면에 극세사들이 기모되어 있는 것을 특징으로 하는 제전성이 우수한 인공피혁.
5. 제1항에 있어서, 온/습도가 20℃/40%RH일 때 세탁 전 마찰 대전압과 세탁 후 마찰 대전압이 각각 3,000V 이하인 것을 특징으로 하는 제전성이 우수한 인공피혁.
6. 제1항에 있어서, 온/습도가 20℃/40%RH일 때 세탁 전 누전저항과 세탁 후 누전 저항이 각각 10¹⁰Ω 이하인 것을 특징으로 하는 제전성이 우수한 인공피혁.
7. 제1항에 있어서, 나노 클레이의 평균입자 직경이 200㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 제전성이 우수한 인공피혁.

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