KR101341054B1 - 코팅 원사의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 버진(Virgin) 형태의 열가소성 폴리우레탄 또는 신발 제조 공정에 사용되고 있는 에어백 패턴에 맞도록 사용하고 남은 스크랩 혹은 기타 열가소성 폴리우레탄 가공 후 남은 스크랩을 수거한 후, 상기 다양한 종류의 열가소성 폴레우레탄과 각종 첨가제를 혼합한 다음, 이를 압출기로 컴파운딩하여 코팅 원사용 열가소성 폴리우레탄 컴파운드를 제조한 다음, 상기 컴파운드를 압출기로 폴리에스테르, 나일론, 스판덱스 등의 원사 표면에 코팅 처리하여 물리적 특성이 우수한 코팅 원사를 제조할 수 있는 방법을 제시한다.

Description

코팅 원사의 제조방법{method of making coating yarn}
본 발명은 폴리에스테르, 나일론, 스판덱스 등의 원사 표면에 코팅층 형성할 때 사용되는 열가소성 폴리우레탄 컴파운드를 이용한 코팅 원사의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열가소성 폴리우레탄 수지와 첨가제를 배합한 다음, 이를 압출기로 컴파운딩(Compounding) 후, 상기 컴파운딩 된 코팅 원사용 열가소성 폴리우레탄 컴파운드를 압출기로 상기 원사(구체적으로는, 폴리에스테르, 나일론, 스판덱스 등의 원사)의 표면에 코팅층을 형성할 수 있도록 하는 코팅 원사의 제조방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 산업용 블라인드 또는 바닥재 등을 만들기 위해 사용되는 원사는 폴리에스테르(Polyester), 나일론(Nylon), 스판덱스(Spandex) 등과 같은 원사를 사용하게 된다. 하지만 상기의 원사들은 강성이 떨어지기 때문에 원사의 표면에 코팅층을 형성하여 사용한다.
이러한 코팅 원사는 폴리에스테르, 나일론, 스판덱스 등으로 이루어진 원사를 선반부측 보빈에 권취시킨 상태에서 통상의 코팅장치를 통과시면서, 구체적으로는 상기 코팅장치의 코어(core)에 원사를 통과시키면서 PVC 또는 PP를 원사의 표면에 코팅 처리하는 방법으로 가공된 원사이다.
*그러나, 상기와 같은 방법으로 제조된 코팅 원사는 내구성 및 내마모성이 떨어지게 되고 또한 기계적 강도 및 화학적 강도 등의 물성이 떨어지는 단점이 있었다. 이로 인해, 상기 코팅 원사로 산업용 블라인드나 바닥재 등을 만들게 되면 산업현장 등에서 오랫동안 사용할 수 없는 문제점이 발생하게 된다.
뿐만 아니라, 하기에서 제시하고 있는 선행기술문헌 중에서 문헌 2의 종래기술(등록번호 제10-0875709호: 이하 "선행기술"이라 함)은 열가소성 폴리우레탄을 원사의 표면에 코팅 처리하여 제조된 코팅 원사 및 상기 코팅 원사로 만들어진 논슬립성 원단이 제시되어 있다.
하지만, 상기 선행기술은 열가소성 폴리우레탄을 사용시 점도가 낮기 때문에 생산성이 저하되고, 특히 얇은 두께의 코팅 원사 생산이 불가능하였고, 또한 코팅 원사의 표면에 광택이 발생하기 때문에 소광 특성을 부여하기 위한 별도의 공정이 필요하였다.
공개특허공보 공개번호 제10-2012-0078630호(발명의 명칭: 폴리에스테르 원사 및 그의 제조방법, 공개일자: 2012년 07월 10일) 등록특허공보 등록번호 제10-0875709호(발명의 명칭: 열가소성 폴리우레탄 코팅 원사를 이용한 논슬립성 원단. 공고일자: 2008년 12월 23일) 공개특허공보 공개번호 제10-2008-0028665호(발명의 명칭: 폴리에스테르 원사를 이용한 피브씨 코팅 원사 제조장치, 공개일자: 2008년 04월 01일) 등록특허공보 등록번호 제10-0749311호(발명의 명칭: 원사의 제조방법, 공개일자: 2007년 05월 16일) 등록특허공보 등록번호 제10-0752272호(발명의 명칭: 광택 및 메탈릭감이 나는 원사 코팅방법 및 원사 제조시 사용되는 그 다이스, 공고일자: 2007년 09월 18일)
본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열가소성 폴리우레탄 수지와 여기에 각종 첨가제를 배합한 다음, 이를 압출기로 컴파운딩한 후, 상기 컴파운딩 된 코팅 원사용 열가소성 폴리우레탄 컴파운드를 통상의 압출기로 폴리에스테르, 나일론, 스판덱스 등의 원사 표면에 코팅층을 형성함으로써 열가소성 폴리우레탄이 가지는 우수한 내구성 및 내마모성, 기계적 강도, 화학적 강도를 가질 수 있도록 하는 열가소성 폴리우레탄 컴파운드를 이용한 코팅 원사의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 산업용품의 블라인드 또는 바닥재, 스포츠용품, 생활용품 등에 널리 사용할 수 있도록 하는 열가소성 폴리우레탄 컴파운드를 이용한 코팅 원사의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 열가소성 폴리우레탄에 증점제를 배합함으로써 코팅액의 점도를 상승시켜 요구 토출량(바람직하게는, 요구 토출량 600m/min 이상일 때 생산성 및 1,000denier 이하의 원사 생산 가능)을 구현할 수 있도록 하는 열가소성 폴리우레탄 컴파운드를 이용한 코팅 원사의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 열가소성 폴리우레탄과 증점제, 가공활제를 압출기로 컴파운딩 하여 코팅 원사용 열가소성 폴리우레탄 컴파운드를 제조하며, 이때 필요에 따라 색상별 마스터 배치(Master Batch)를 첨가하여 색상을 재현할 수 있고, 이후 상기 코팅 원사용 열가소성 폴리우레탄 컴파운드를 통상의 압출기로 폴리에스테르, 나일론, 스판덱스 등의 원사 표면에 코팅 처리하여 두께별 코팅 원사를 제조할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 상기 코팅 원사용 열가소성 폴리우레탄 컴파운드를 제조할 때 사용되는 증점제로는 실리카(Silica) 또는 탈크(Talc)나 탄산칼슘(CaCO3) 등의 무기질 중에서 어느 하나를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 코팅 원사용 열가소성 폴리우레탄 컴파운드의 조성물 및 상기 열가소성 폴리우레탄 컴파운드를 이용한 코팅 원사의 제조방법은 다음과 같은 많은 효과를 달성한다.
첫 번째로, 본 발명은 코팅 원사용 열가소성 폴리우레탄 컴파운드를 제조할 때 열가소성 폴리우레탄과 증점제(바람직하게는, 실리카 또는 탈크나 탄산칼슘 등의 무기물질)를 압출기로 컴파운딩하기 때문에 종래의 열가소성 폴리우레탄 사용 대비 우수한 생산성(즉, 기존 대비 3~5배)과 소광 특성을 구현할 수 있다.
두 번째로, 본 발명의 코팅 원사로 만들어진 원단은 종래의 원단 대비 우수한 내마모성을 가지고 인장 강도가 높고, 생활방수가 뛰어날 뿐만 아니라 우수한 열 성형성 및 접착성을 구현할 수 있다.
세 번째로, 본 발명은 내구성과 내마모성이 뛰어나고 기계적 강도가 우수하기 때문에 스포츠 용품이나 생활용품, 산업용품 등에 적용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 열가소성 폴리우레탄과 각종 첨가제를 배합하고 이를 압출기로 컴파운딩하여 코팅 원사용 열가소성 폴리우레탄 컴파운드를 제조하는 과정을 보여주고 있는 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 도 1에서 컴파운딩된 코팅 원사용 열가소성 폴리우레탄 컴파운드를 폴리에스테르, 나일론, 스판덱스 등의 원사 표면에 코팅 처리하는 과정을 보여주고 있는 도면.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.
본 발명에서는 버진(Virgin) 형태의 열가소성 폴리우레탄 또는 신발 제조 공정에 사용되고 있는 에어백 패턴에 맞도록 사용하고 남은 스크랩 혹은 기타 열가소성 폴리우레탄을 가공한 후 남은 스크랩을 수거한 후, 상기 다양한 종류의 열가소성 폴레우레탄과 각종 첨가제를 혼합한 다음, 이를 압출기로 컴파운딩하여 코팅 원사용 열가소성 폴리우레탄 컴파운드(이하 "TPU 컴파운드"라 함)을 제조한 다음, 상기 TPU 컴파운드를 통상의 압출기로 폴리에스테르, 나일론, 스판덱스 등의 원사 표면에 코팅 처리하여 물리적 특성이 우수한 코팅 원사를 제조할 수 있는 방법 및 상기 코팅 원사를 제조할 때 사용되는 열가소성 폴리우레탄 컴파운드의 조성물을 구현하고자 한다.
이때, 본 발명에서는 코팅 원사용 TPU 컴파운드를 제조할 때 색상별 마스터 배치(Master Batch)를 첨가함으로써 다양한 색상의 코팅 원사를 구현할 수 있으며, 또한 원재료의 함량에 따라 경도별로 코팅 원사용 TPU 컴파운드를 제조할 수 있다. 뿐만 아니라, 폴리에스테르, 나일론, 스판덱스 등으로 이루어진 원사의 두께에 따라 코팅 원사의 두께를 감소시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 열가소성 폴리우레탄이 가지는 고유의 물성, 구체적으로는 내구성 및 내마모성이 우수하고, 기계적 강도가 양호하며, 화학적 강도가 양호함에 따라 스포츠 용품, 생활용품, 산업용품 등에 널리 사용될 수 있는 코팅 원사를 제조할 때 사용되는 열가소성 폴리우레탄 컴파운드의 조성물 및 상기 열가소성 폴리우레탄 컴파운드를 이용한 코팅 원사의 제조방법을 구현하고자 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 의거 상세히 설명하겠는 바, 상기 본 발명이 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
{실시 예 1}
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 열가소성 폴리우레탄을 이용한 코팅 원사의 제조방법은 두 단계로 나누어지는데, 첫 번째 단계는 코팅 원사용 TPU 컴파운드를 제조하는 과정, 두 번째 단계는 상기 코팅 원사용 TPU 컴파운드를 원사의 표면에 코팅 처리하는 과정으로 나누어진다. 하기에는 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 제조 방법을 구체적으로 설명하고자 한다.
즉, 첫 번째 단계는 열가소성 폴리우레탄과 각종 첨가제를 배합한 다음 이를 압출기로 컴파운딩하여 코팅 원사용 TPU 컴파운드를 제조하는 단계이며, 이는 도 1에서 구체적으로 제시하고 있다. 두 번째 단계는 상기 코팅 원사용 TPU 컴파운드를 폴리에스테르, 나일론, 스판덱스 등의 원사 표면에 코팅 처리하는 단계이며, 이는 도 2에서 구체적으로 제시하고 있다.
1. 코팅 원사용 TPU 컴파운드 제조 단계
도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 1) 열가소성 폴리우레탄과 각종 첨가제(바람직하게는, 증점제, 가공활제)를 혼합하고 이를 통상의 컴파운드용 압출기의 호퍼에 투입하는 과정과, 2) 상기 컴파운드용 압출기의 실린더 내부에서 열가소성 폴리우레탄과 각종 첨가제를 150~250℃의 온도에서 50~150kgf의 압력으로 용융시키고 혼련하여 컴파운드하는 과정과, 3) 상기 컴파운드용 압출기의 다이스를 통해 토출되는 코팅액(즉, 컴파운딩된 열가소성 폴리우레탄 코팅액)을 냉각수의 내부에서 커팅하여 펠렛(pellet)을 형성하는 과정과, 4) 이와 같이 제조된 열가소성 폴리우레탄 펠렛을 60~80℃에서 4~6시간 동안 건조시킨 다음, 이를 다시 30~50℃의 온도에서 7일 이상 숙성시키는 과정으로 이루어진다.
아래에서는 코팅 원사용 TPU 컴파운드를 제조할 때 사용되는 조성물, 구체적으로는 열가소성 폴리우레탄, 증점제, 가공활제의 조성물들을 각각 살펴보면 다음과 같다.
즉, 상기 열가소성 폴리우레탄은 폴리에스터 폴리올(Polyester Polyol), 폴리에테르 폴리올(Polyether Polyol), 폴리카프로락톤(Polycarprolactone) 등을 사용하여 단분자 글리콜(Short chain glycol: ex. 1.4 Butanediol)을 쇄연장제(Chain Extender)로 하고 방향족 이소시아네이트(Aliphatic Isocyanate) 및 지방족 이소시아네이트(Aliphatic Isocyanate) 등과 중합하여 만든 버진(Virgin) 형태의 열가소성 폴리우레탄을 말한다.
한편, 본 발명에서는 버진 형태의 열가소성 폴리우레탄을 사용하지 않고 신발 제조 후 남은 스크랩을 사용할 수 있는데, 구체적으로는 신발용 에어백 가공 후 발생하는 에어백 스크랩이나 클리어(Clear) 또는 세미 클리어 타입(semi clear type)의 열가소성 폴리우레탄 스크랩을 사용한다.
그리고, 본 발명에서는 열가소성 폴리우레탄 코팅액을 제조할 때 생산성과 소광성을 개선하기 위하여 증점제를 사용하게 되는데, 상기 증점제는 실리카 파우더(Silica Powder) 또는 증점을 목적으로 하는 무기물(예를 들어, Talc, CaCO3)을 사용한다. 또한 상기 증점제로는 스티렌 부타디엔 스티렌 블록 코폴리머(SBS), 스티렌 에틸렌/부틸렌 스텔렌 수지(SEBS), 폴리아세탈 수지(POM), 스티렌 아크릴로니트릴 수지(SAN) 등과 같이 열가소성 폴리우레탄과 상용성을 부여할 수 있는 수지와의 얼로이(Alloy)를 사용한다.
한편, 본 발명에서는 생산성 개선을 위하여 가공활제를 사용하는데, 구체적으로는 몬탄 왁스(Montane Wax), 지방산 에스테르(Fatty Acid(C=5-9) Esters with Pentaery Thritol) 등을 사용한다.
또한, 본 발명에서는 코팅 원사로 매쉬 직조 후, 접착을 위한 첨가제를 사용하게 되는데, 상기 첨가제로는 올레핀(Oleffine: PE, PP, EVA 등) 베이스(Base)의 커플링제(무수말레인산 2~20% 함유)를 사용한다.
하기의 표 1에서는 본 발명에 따른 열가소성 폴리우레탄을 이용한 코팅 원사를 제조할 때, 증점제로 실리카를 사용하여 증점한 결과를 구체적으로 제시하고 있다.
TPU 컴파운드
(제품명)
용융지수
(g/10min)
유동점
(℃)
유동점도(Pa.s) 압출
작업성
실리카
함량
165℃ 170℃
ESTANE58277
(Lubrizol)

19.58

155.2

30,950

10,830

나쁨

0.0 phr
AK-92A-4 13.50 154.6 34,380 12,030 좋음 1.5 phr
AK-92A-5 8.45 156.5 40,570 14,930 좋음 3.0 phr
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실리카 함량 증가에 따라 용융지수가 낮아지고 유동 점도가 올라가므로 증점이 됨을 알 수 있었다. 또한 압출 작업성 평가 결과 실리카 함량 1.5phr 이상 들어갔을 때는 작업성이 양호함을 알 수 있었다. 그리고 상기 실리카를 3.0phr 투입한 제품의 경우에는 압출 작업성은 양호하였으나 블루밍(blooming)이 발생하여 적용이 어려웠다.
부가적으로, 상기 표 1에서 제시하고 있는 제품명 "AK-92A-4"와 "AK-92A-5"는 본 발명의 조성물 및 제조방법으로 만들어진 코팅 원사용 TPU 컴파운드를, 바람직하게는 증점제로 실리카를 사용했을 때의 코팅 원사용 TPU 컴파운드를 말한다. 이때 상기 표 1의 "ESTANE58277(Lubrizol)"은 종래기술의 방법으로 제조된 코팅 원사용 컴파운드를 말한다.
한편, 표 2에서는 코팅 원사용 TPU 컴파운드(구체적으로는, 표 1에서 제시하고 있는 "AK-92A-4"와 "AK-92A-5")을 제조할 때 첨가되는 각 조성물과 조성비를 구체적으로 제시하고 있다.
본 발명의 조성물 AK-92A-4(중량%) AK-92A-5(중량%)
신발 에어백 스크랩 50.0 50.0
버진 형태의 TPU 43.0 41.5
폴리에틸렌 베이스의 커플링제 5.0 5.0
실리카(증점제) 1.5 3.0
몬탄 왁스 0.2 0.2
지방산 에스테르 0.3 0.3
하기의 표 3에서는 본 발명의 조성물 및 제조방법으로 만들어진 코팅 원사용 TPU 컴파운드(바람직하게는, 상기 표 2에서 제시하고 있는 "AK-92A-4"와 "AK-92A-5"의 컴파운드)의 물성과 종래기술로 만들어진 코팅 원사용 컴파운드(예를 들어, 상기 표 1에서 제시하고 있는 "ESTANE58277(Lubrizol)")의 물성을 대비하여 구체적으로 제시하고 있다.
비교항목 본 발명의 코팅 원사용
TPU 컴파운드
종래의 코팅 원사용 컴파운드 비 고
품 명 AK-92A-4 AK-92A-5 ESTANE58277
(Lubrizol)
TPU 용융점도
(g/10min)
13.5 8.45 15.2 200℃,
2.16 kgf
TPU 유동점(℃) 154.6 156.5 155.2
Core 원사 Polyester 원사 Polyester 원사 Polyester 원사
TPU 인장강도 250 kgf/㎠ 230 kgf/㎠ 350 kgf/㎠
TPU 인열강도 110 kgf/cm 105 kgf/cm 120 kgf/cm
TPU 비중 1.20~1.21 1.20~1.21 1.21~1.22 g/cc
TPU 경도 91±2A 91±2A 92±2A Shore A
최소 코팅 원사 두께 0.2Ø 0.2Ø 0.4Ø PVC: 0.2Ø
코팅 원사
생산성
500~600 rpm/min 500~600 rpm/min 100~150 rpm/min PVC: 600~700 rpm/min
코팅 원사 사용 직조 메쉬
접착강도
2.5~3.0 kgf 1.5~2.0 kgf 0.5~1.0 kgf Reflective Film접착(Glass beed 사용)
상기의 표 3에서 제시하고 있는 결과를 보면, 실리카를 투입하여 증점한 제품(즉, "AK-92A-4"와 "AK-92A-5")의 경우 생산성이 일반 TPU를 사용한 제품(즉, "ESTANE58277(Lubrizol)")에 비해 월등히 좋고 코팅 원사의 두께도 얇으며, 접착강도 또한 양호한 것을 알 수 있다. 단지, "AK-92A-5" 컴파운드의 경우 실리카의 과량 사용으로 인해 블루밍(Blooming)이 발생하여 접착강도가 떨어지는 것을 알 수 있다. 아울러 실리카의 특성에 따라 소광 효과까지 얻을 수 있다.
한편, 아래의 표 4에서는 증점제로 무기물(예를 들어, Talc)을 사용했을 때의 증점한 결과를 구체적으로 제시하고 있다.
TPU 컴파운드
(제품명)
용융지수
(g/10min)
유동점
(℃)
유동점도(Pa.s) 압출
작업성
Talc
함량
165℃ 170℃
ESTANE58277
(Lubrizol)

19.58

155.2

30,950

10,830

나쁨

0.0 phr
TC-92A-3 9.50 157.8 43,380 15,030 좋음 10 phr
TC-92A-6 5.65 158.5 60,550 18,880 좋음 20 phr
상기 표 4에서 보는 바와 같이, 탈크 함량 증가에 따라 용융지수가 낮아지고 유동 점도가 올라가므로 증점이 됨을 알 수 있었다. 또한 압출 작업성 평가 결과 탈크 함량 10phr 이상 들어갔을 때는 작업성이 양호함을 알 수 있었다. 그리고 상기 탈크를 30phr 투입한 제품의 경우에는 압출 작업성은 양호하였으나 블루밍(blooming)이 발생하여 적용이 어려웠다.
한편, 상기 표 4에서 제시하고 있는 제품명 "TC-92A-3"과 "TC-92A-6"은 본 발명의 조성물 및 제조 방법에 따라 만들어진 코팅 원사용 TPU 컴파운드를, 바람직하게는 증점제로 무기물인 탈크를 사용했을 때의 코팅 원사용 TPU 컴파운드를 말한다. 이때 상기 표 3의 "ESTANE58277(Lubrizol)"은 종래기술의 방법으로 제조된 코팅 원사용 컴파운드를 말한다.
한편, 표 5에서는 코팅 원사용 TPU 컴파운드(구체적으로는, 표 4에서 제시하고 있는 "TC-92A-3"과 "TC-92A-6")를 제조할 때 첨가되는 각 조성물과 조성비를 구체적으로 제시하고 있다.
본 발명의 조성물 TC-92A-3(중량%) TC-92A-6(중량%)
신발 에어백 스크랩 40.0 40.0
버진 형태의 TPU 44.5 34.5
폴리에틸렌 베이스의 커플링제 5.0 5.0
Talc(증점제) 10.0 20.0
몬탄 왁스 0.2 0.2
지방산 에스테르 0.3 0.3
하기의 표 6에서는 본 발명의 조성물 및 제조방법으로 만들어진 코팅 원사용 TPU 컴파운드(바람직하게는, 상기 표 5에서 제시하고 있는 "TC-92A-3"와 "TC-92A-6")의 물성과 종래기술로 만들어진 코팅 원사용 컴파운드(예를 들어, 상기 표 4에서 제시하고 있는 "ESTANE58277(Lubrizol)")의 물성을 대비하여 구체적으로 제시하고 있다.
비교항목 본 발명의 코팅 원사용
TPU 컴파운드
종래의 코팅 원사용 컴파운드 비 고
품 명 TC-92A-3 TC-92A-6 ESTANE58277
(Lubrizol)
TPU 용융점도
(g/10min)
9.50 5.65 15.2 200℃,
2.16 kgf
TPU 유동점(℃) 157.8 158.5 155.2
Core 원사 Polyester 원사 Polyester 원사 Polyester 원사
TPU 인장강도 200 kgf/㎠ 160 kgf/㎠ 350 kgf/㎠
TPU 인열강도 100 kgf/cm 90 kgf/cm 120 kgf/cm
TPU 비중 1.21~1.22 1.22~1.23 1.21~1.22 g/cc
TPU 경도 92±2A 93±2A 92±2A Shore A
최소 코팅 원사 두께 0.2Ø 0.25Ø 0.4Ø PVC: 0.2Ø
코팅 원사
생산성
300~400 rpm/min 300~400 rpm/min 100~150 rpm/min PVC: 600~700 rpm/min
코팅 원사 사용 직조 메쉬
접착강도
1.5~2.0 kgf 1.0~1.5 kgf 0.5~1.0 kgf Reflective Film접착(Glass beed 사용)
상기의 표 6에서 제시하고 있는 결과를 보면, 탈크를 투입하여 증점한 제품(즉, "TC-92A-3"와 "TC-92A-6")의 경우 생산성이 일반 TPU를 사용한 제품(즉, "ESTANE58277(Lubrizol)")에 비해 좋고 코팅 원사의 두께도 얇으나 증점제로 실리카를 사용한 제품(즉, "TC-92A-3"와 "TC-92A-6")에 비해서는 생산성이 다소 떨어지고 접착력 또한 좋지 않음을 알 수 있다. 또한 "TC-92A-6" 컴파운드의 경우에는 탈크의 과량 사용으로 인해 블루밍(Blooming)이 발생하여 접착강도가 떨어지는 것을 알 수 있다.
하기의 표 7에서는 본 발명의 열가소성 폴리우레탄을 이용한 코팅 원사를 제조할 때, 증점제로 폴리아세탈 수지(POM)를 사용하여 증점한 결과를 구체적으로 제시하고 있다.
TPU 컴파운드
(제품명)
용융지수
(g/10min)
유동점
(℃)
유동점도(Pa.s) 압출
작업성
POM
함량
165℃ 170℃
ESTANE58277
(Lubrizol)

19.58

155.2

30,950

10,830

나쁨

0.0 phr
PA-95A-3 10.20 178.2 52,240 27,830 좋음 10 phr
PA-95A-5 6.65 185.1 63,580 37,880 좋음 20 phr
상기 표 7에서 보는 바와 같이, POM 함량 증가에 따라 용융지수가 낮아지고 유동 점도가 올라가므로 증점이 됨을 알 수 있었다. 또한 압출 작업성 평가 결과 POM 함량 10phr 이상 들어갔을 때는 작업성이 양호함을 알 수 있었다. 그리고 상기 POM을 20phr 투입한 제품의 경우에는 압출 작업성은 양호하였으나 경도가 높아져 딱딱한 느낌이 많아짐을 알 수 있다.
부가적으로, 상기 표 7에서 제시하고 있는 제품명 "PA-95A-3"과 "PA-95A-5"는 본 발명의 조성물 및 제조 방법에 따라 만들어진 코팅 원사용 TPU 컴파운드를, 바람직하게는 증점제로 폴리아세탈 수지(POM)를 사용했을 때의 코팅 원사용 TPU 컴파운드를 말한다. 이때 상기 표 7의 "ESTANE58277(Lubrizol)"은 종래기술의 방법으로 제조된 코팅 원사용 컴파운드를 말한다.
한편, 표 8에서는 코팅 원사용 TPU 컴파운드(구체적으로는, 표 7에서 제시하고 있는 "PA-95A-3"과 "PA-95A-5")을 제조할 때 첨가되는 각 조성물과 조성비를 구체적으로 제시하고 있다.
본 발명의 조성물 PA-95A-3(중량%) PA-95A-5(중량%)
버진 형태의 TPU 84.5 74.5
POM 수지 10.0 20.0
폴리에틸렌 베이스의 커플링 5.0 5.0
몬탄 왁스 0.2 0.2
지방산 에스테르 0.3 0.3
하기의 표 9에서는 본 발명의 조성물 및 제조방법으로 만들어진 코팅 원사용 TPU 컴파운드(바람직하게는, 상기 표 8에서 제시하고 있는 "PA-95A-3"과 "PA-95A-5")의 물성과 종래기술로 만들어진 코팅 원사용 컴파운드(예를 들어, 상기 표 7에서 제시하고 있는 "ESTANE58277(Lubrizol)")의 물성을 대비하여 구체적으로 제시하고 있다.
비교항목 본 발명의 코팅 원사용
TPU 컴파운드
종래의 코팅 원사용 컴파운드 비 고
품 명 PA-95A-3 PA-95A-5 ESTANE58277
(Lubrizol)
TPU 용융점도
(g/10min)
10.2 6.65 15.2 200℃,
2.16 kgf
TPU 유동점(℃) 178.2 185.1 155.2
Core 원사 Polyester 원사 Polyester 원사 Polyester 원사
TPU 인장강도 300 kgf/㎠ 250 kgf/㎠ 350 kgf/㎠
TPU 인열강도 150 kgf/cm 160 kgf/cm 120 kgf/cm
TPU 비중 1.20~1.21 1.19~1.20 1.21~1.22 g/cc
TPU 경도 95±2A 97±2A 92±2A Shore A
최소 코팅 원사 두께 0.2Ø 0.2Ø 0.4Ø PVC: 0.2Ø
코팅 원사
생산성
350~450 rpm/min 300~400 rpm/min 100~150 rpm/min PVC: 600~700 rpm/min
코팅 원사 사용 직조 메쉬
접착강도
2.5~3.0 kgf 2.0~2.5 kgf 0.5~1.0 kgf Reflective Film접착(Glass beed 사용)
상기의 표 9서 제시하고 있는 결과를 보면, POM 수지를 투입하여 증점한 제품(즉, "PA-95A-3"과 "PA-95A-5")의 경우 생산성이 일반 TPU를 사용한 제품(즉, ESTANE58277(Lubrizol))에 비해 좋고 코팅 원사의 두께도 얇으나, 실리카를 사용한 제품에 비해 생산성이 다소 낮음을 알 수 있다. 또한 "PA-95A-5" 컴파운드의 경우에는 POM 수지의 과다 함량으로 인해 경도가 높아 코팅 원사 가공 후 원단 제직시 딱딱한 느낌이 많이 드는 것을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 각각의 증점제의 사용 결과를 살펴보면, 실리카를 사용하였을 경우 생산성이 가장 좋았고 소광 효과까지도 뛰어나 최상의 제품(코팅 원사)을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
한편, 위에서 제시하고 있는 표3, 표 6, 표 9를 기술함에 있어서, TPU 용융점도, TPU 유동점, TPU 인장강도, TPU 인열강도, TPU 비중, TPU 경도는 본 발명에서 구현하고자 하는 코팅 원사용 TPU 콤파운드의 물성을 말한다.
2. 코팅 원사 제조 단계
상기 코팅 원사 제조 단계는 전술한 코팅 원사용 TPU 컴파운드로 원사(폴리에스테르, 나일론, 스판덱스 등의 원사)의 표면에 코팅 처리하는 단계를 말한다.
즉, 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 1) 통상의 압출기로 컴파운딩된 코팅 원사용 TPU 컴파운드(즉, 위에서 제시한 펠렛 타입의 열가소성 폴리우레탄)와 색상별 마스터 배치를 혼합하여 원사 코팅용 압출기의 호퍼에 투입하는 과정과, 2) 상기 코팅 원사용 TPU 컴파운드와 색상별 마스터 배치를 혼합하여 원사 코팅용 압출기의 실린더 내부에서 150~250℃의 온도에서 50~150kgf의 압력으로 용융시키는 과정과, 3) 통상의 니플과 다이스를 통과하는 폴리에스테르, 나일론, 스판덱스 등의 원사 표면에 용융된 코팅 원사용 TPU 컴파운드로 코팅 처리하여 코팅 원사를 제조하는 과정과, 4) 통상의 권취기를 이용하여 상기 코팅 원사를 보빈에 권취하는 과정으로 이루어진다.
즉, 도 2에 도시한 바와 같이. 본 발명의 제조방법 및 조성물로 이루어진 코팅 원사용 TPU 컴파운드(구체적으로는, 건조되고 숙성된 펠렛 타입의 열가소성 폴리우레탄)를 폴리에스테르, 나일론, 스판덱스 등의 원사 표면에 코팅 처리함으로써 본 발명에서 구현하고자 하는 열가소성 폴리우레탄을 이용한 코팅 원사를 얻을 수 있다.

Claims (6)

  1. 코팅 원사의 제조방법에 있어서,
    열가소성 폴리우레탄와 증점제를 혼합한 다음, 이를 용융하고 혼련시킨 후, 이를 다시 건조 및 숙성시켜 컴파운드로 제조하는 단계와;
    상기 컴파운드를 용융시킨 다음, 폴리에스테르, 나일론, 스판덱스 중에서 선택된 어느 하나의 원사 표면에 상기 용융된 컴파운드를 코팅 처리하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 코팅 원사의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 폴리우레탄과 증점제를 혼합할 때, 가공활제를 첨가하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 코팅 원사의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    올레핀 베이스의 커플링제를 더 첨가하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 코팅 원사의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 증점제는 실리카 또는 무기물 또는 상기 열가소성 폴리우레탄과 상용성을 부여할 수 있는 수지와의 얼로이 중에서 어느 하나임을 특징으로 하는 코팅 원사의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 무기물은 탈크 또는 탄산칼슘임을 특징으로 하는 코팅 원사의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 조건은,
    150~250℃의 온도에서 50~150kgf의 압력으로 용융시키는 것을 특징으로 하는 코팅 원사의 제조방법.
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