KR101397973B1 - 친환경 고압 호스 원단 및 이를 이용한 친환경 고압 호스 - Google Patents

친환경 고압 호스 원단 및 이를 이용한 친환경 고압 호스 Download PDF

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Abstract

폴리올레핀계 섬유로 제직된 직포; 상기직포의 일면 상에 형성된 제1 코팅층; 상기 직포의 타면 상에 상기 직포의 길이 보다 더 연장되어 형성된 제2 코팅층; 상기 제1 코팅층의 상면과 상기 연장되어 형성된 제2 코팅층의 상면에 걸쳐서 형성된 수지 접착층; 및 상기 수지 접착층의 상면에 상기 제2 코팅층의 길이에 대응되도록 형성된 필름층을 구비하고, 상기 직포의 길이 보다 더 연장되어 서로 적층된 상기 제2 코팅층, 수지 접착층 및 필름층의 말단부가 연장부를 이루는 친환경 고압 호스용 원단 및 이를 이용한 친환경 고압 호스가 제시된다.

Description

친환경 고압 호스 원단 및 이를 이용한 친환경 고압 호스{Textiles for friendly environmental high-tension hose and friendly environmental hightension hose using the same}
본 발명은 친환경 고압 호스 원단 및 이를 이용한 친환경 고압 호스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 높은 압력의 액체 및 기체를 분출하는데 효과적으로 사용될 수 있고, 재활용이 가능한 재료로 이루어진 친환경 고압 호스 원단 및 이를 이용한 친환경 고압 호스에 관한 것이다.
종래에, 농공업용 고압 호스로는 폴리염화비닐(PVC) 호스가 주로 사용되었으며, 그 이유로는 상기 PVC 호스가 원사의 외측에 PVC액을 도포하여 단면이 원형으로 성형되기 때문에 접합면이 발생하지 않아 접합면을 통한 누수가 발생하지 않기 때문이며, 또한 PVC액을 두껍게 도포하여 사용하는 이유로 인장강도가 강하기 때문(약 3kgf/cm2)이다. 이와 같이 PVC 호스는 인장강도가 강하고 누수가 발생하지 않기 때문에 고압호스로 적합하나 PVC 호스는 재활용이 되지 않고 소각 처리 시 발생하는 공해문제로 인하여 사용이 제한되고 있는 실정이므로, 이에 대한 대체품의 개발이 본격적으로 이루어지고 있다.
PVC 호스의 대체품으로 개발되고 있는 호스로는 석유화학제품의 원사를 사용한 교질물의 표면에 PE 및 EVA혼합물을 코팅한 원단을 둥글게 말아주고 서로 겹치는 부분은 수지를 이용하여 접합시킴으로써 호스를 제조하고 있다. 이러한 호스는 원단의 표면을 코팅하여 원단을 통하여 발생되는 누수를 방지하고, 접합면은 수지를 이용하여 접합시키게 되므로 접합면에서의 누수도 방지하고 있으나, 호스에 고압을 걸게 되면 접합면 부위에서 누수가 발생됨을 확인할 수 있었다. 따라서 PVC 호스의 대체품으로 개발된 호스를 농공업용으로 사용하고자 할 때 고압을 걸어줄 수가 없으며, 사용이 제한될 수밖에 없는 것이었다.
특히 상기된 농업용 호스는 열대지방과 같이 자외선이 강하고 송수거리가 장거리일 경우 사용연한이 단축되고, 접착력이 낮아 수압이 많이 걸릴 겨우 접합면이 떨어져 누수가 발생되므로, 통상 열대지방에서는 PVC로 제작된 농업용 통호스를 사용하고 있다.
그러나 PVC제 농업용 통호스는 전술한 바와 같이 PVC 재질로 이루어져 재활용이 안 되므로 폐기물로 남게 되는 문제점이 있으며, 호스의 두께가 두껍고 중량이 무거워 운반, 보관, 설치가 어려운 문제점이 있다
또한, 종래의 내압용 PVC 호스는, 내구성이 우수하다는 장점을 가지나, 대체로 편조층이 여러 가닥의 방적사를 꼬아서 형성된 것이므로, 제작된 호스의 부피가 매우 클 뿐만 아니라, 그 단면이 일정치 않게 되어 호스의 내압성이 불균일한 문제점이 있으며, 특히, 상기 편조층의 양측 표면만이 코팅된 상태로 결합됨으로써, 각 층간의 결합력이 약하게 되어 내압성을 안정적으로 유지하지 못할 뿐만 아니라, PVC 호스가 꺾이게 되는 등의 충격을 받을 경우, 상기 편조층 내부를 구성하는 여러 가닥의 방적사들이 상호 이격되면서 층 분리현상을 발생시켜 전체적으로 균일한 내압성을 유지하기 어려운 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 압력의 액체 및 기체를 수송하는데 효과적으로 사용될 수 있고, 재활용이 가능한 재료로 이루어진 친환경 고압 호스 원단 및 이를 이용한 친환경 고압 호스를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 친환경 고압 호스용 원단은 고압에서도 원단의 누수가 발생하지 않는 등의 구조적으로 우수한 물성을 유지하는 친환경 고압호스 원단 및 이를 이용한 친환경 고압 호스를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 폴리올레핀계 섬유로 제직된 직포; 상기 직포의 일면 상에 형성된 제1 코팅층; 상기 직포의 타면 상에 상기 직포의 길이 보다 더 연장되어 형성된 제2 코팅층; 상기 제1 코팅층의 상면과 상기 제2 코팅층의 연장된 부분의 상면에 걸쳐서 형성된 수지 접착층; 및 상기 수지 접착층의 상면에 상기 제2 코팅층의 길이에 대응되도록 형성된 필름층을 구비하고, 상기 직포의 길이 보다 더 연장되어 서로 적층된 상기 제2 코팅층, 수지 접착층 및 필름층의 말단부가 이루는 연장부; 를 가지는 친환경 고압 호스용 원단을 제공한다.
본 발명에서, 상기 제 1코팅층, 제 2코팅층, 수지 접착층은 고무성분이 폴리올레핀계 매트릭스 내에 분산된 폴리올레핀계 고무 또는 폴리올레핀 고무와 폴리올레핀계 수지의 혼합물인 폴리올레핀계 복합조성물로 형성되고, 상기 필름층은 폴리올레핀계 수지조성물로 형성된다.
본 발명의 폴리올레핀계 고무는 폴리올레핀계 수지 매트릭스 내에 고무성분이 도메인으로 형성되어 있는 수지를 의미하며, 상기 ‘폴리올레핀계 복합조성물’은 상기 폴리올레핀계 고무와 폴리올레핀계 수지의 혼합 조성물을 의미한다. 또한, 상기 ‘폴리올레핀계 수지 조성물’은 폴리올레핀계수지 1종 또는 2종 이상의 폴리올레핀계 수지 혼합물을 의미한다.
특히, 본 발명은 제 1코팅층, 제 2코팅층 및 접착층이 모두 상기 고무성분이 분산된 폴리올레핀계 고무 또는 이를 함유하는 폴리올레핀계 복합조성물을 채택하는 경우, 유연하고, 접착강도가 높으며, 고압에 대한 내성 및 강도와 강성이 매우 우수한 고압 호스용 원단을 제공할 수 있어서 좋다.
또한 본 발명에서 상기 제 1코팅층, 제 2코팅층, 수지 접착층 및 필름층 모두가 폴리올레핀계 복합조성물을 채택하는 경우 더욱 우수한 고압에 내성과 강성 및 유연성을 가지는 고압 호스용 원단을 제공할 수 있어서 더욱 좋다.
본 발명에서 상기 폴리올레핀계 복합조성물에서 폴리올레핀계 고무의 사용량은 제한하지 않지만, 전체 조성물에 대하여 폴리올레핀계 고무 20~100중량%와 폴리올레핀계수지 80~0중량%로서 상기 폴리올레핀계 복합조성물이 상기의 범위를 만족하는 경우, 기계적 성질의 양호한 균형 및 낮은 열 수축율을 여전히 유지하면서, 유연성과 탄성을 증가시키고, 충격 및 천공 저항성이 향상되고, 소프트한 터치감이 부여되고, 표면장력을 향상시켜 고압을 더 잘 견디게 할 수 있다. 본 발명에서 상기 조성은 좋게는 폴리올레핀계고무 30~90중량%와 폴리올레핀계 수지 70~10중량%, 더 바람직하게는 폴리올레핀계고무 50 내지 85 중량부와 폴리올레핀계 수지 50 내지 15 중량부를 포함하는 것이 고압에 대한 내성, 각층의 접착력 및 유연성에서 더욱 우수한 품질의 원단을 제조할 수 있다.
본 발명의 폴리올레핀계 고무는 폴리올레핀계 수지 매트릭스 내에 고무성분이 도메인으로 형성되어 있는 수지를 의미한다. 즉, 상기 폴리올레핀계 고무는 EPR(에틸렌-프로필렌러버)이나 EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체), 에틸렌-에틸 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 등의 고무수지를 폴리올레핀계 수지와 동적 블랜딩을 하여 제조할 수도 있다. 또한 별도의 반응기에서 폴리올레핀을 중합한 후, 다음 반응기에서 EPR등의 고무를 중합하는 방식으로서 제조함으로써 폴리올레핀 매트릭스 내에 매우 미세한 크기의 고무성분이 도메인으로 형성되는 폴리올레핀계 고무이거나 또는 폴리올레핀계 수지와 고무를 별도의 반응기에서 중합한 후, 이를 혼합하여 올레핀중합을 추가로 수행함으로써 제조될 수 있다.
본 발명에서는 상기와 같이 반응기에서 고무성분을 함유하여 중합함으로써 폴리올레핀 매트릭스에 매우 미세한 크기로 분산된 고무성분의 도메인을 가지는 폴리올레핀계 고무를 사용하는 경우, 더욱 우수한 충격강도나 인장강도 및 유연성을 고압호스용 원단을 제공할 수 있다. 이러한 수지의 예로는 ㈜ 바젤의 Adflex CA60A 등이 있다.
본 발명의 상기 폴리올레핀계 복합조성물에서 폴리올레핀계 고무와 혼합되는 폴리올레핀계 수지는 프로필렌과 에틸렌이 주요성분으로 포함되는 것이라면 크게 제한되지 않는다. 이러한 폴리올레핀 수지의 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌 또는 프로필렌을 주요성분으로 하는 폴리에틸렌공중합체, 폴리프로필렌공중합체, 더욱 구체적으로는 에틸렌 또는 프로필렌을 50~99.99중량%함량으로 하며 C2~C16의 알파올레핀, (메타)아크릴산, (메타)아크릴레이트, 비닐아세테이트, 스티렌 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 단량체와 중합한 공중합체 또는 이들의 혼합물을 예로들 수 있다. 상기 공중합체의 구체적인 예로는, 에틸렌-1-부텐 공중합체, 에틸렌-옥텐 공중합체, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-초산비닐 공중합체등을 예로들 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 상기 폴리올레핀계 수지의 예로는 (주)호남석유화학의 270A, FI 150 및 (주)바젤(Basell)의 Q100F 등의 제품을 예로들 수 있다.
본 발명의 상기 고압호스용 원단에 있어서, 상기 직포는 폴리올레핀계 섬유로 제조된 직포라면 크게 제한되지 않지만, 좋게는, 예를 들면 5g/De 내지 9g/De의 강도를 가지는 폴리올레핀계 섬유로 제직된 직포를 사용하는 경우 우수한 물성의 친환경 고압호스용 원단이 제공할 수 있다.
본 발명에서 고압호스용 원단은 고압에서의 방수성을 가지는 것인데, 이러한 방수성은 제 1코팅층 및/또는 제 2코팅층과 직포의 접착력에서 상기 폴리올레핀계 복합조성물을 채택하는 경우, BS 3424 part 7 method 9B에 의거 95 내지 105 N/5cm인 친환경 고압 호스용 원단을 얻을 수 있으며, 이러한 코팅의 접착력은 충분한 방수성을 확보할 수 있는 것이어서 좋다.
본 발명에서 상기 필름층은 1종 또는 2종 이상의 상기의 폴리올레핀계 수지 혼합물을 사용하는 경우에는 크게 제한되지 않고, 상기 필름층은 단층 또는 복수의 층으로 제조된 필름 모두 사용가능하다. 본 발명에서 상기 필름층은 용융압출과 동시에 용융된 수지가 수지 접착체 층상에 형성되는 것이 아니라, 미리 형성된 필름을 고온의 수지 접착층에 열접착 함으로써 제조되어 본 발명의 원단이 열이력을 감소시켜 열화에 의한 물성을 방지하도록 하는 것이 좋다.
본 발명의 더욱 구체적인 형태는, 5g/De 내지 9g/De의 강도를 가지는 폴리올레핀계 섬유로 제직된 직포; 상기 직포의 일면 상에 형성된 제1 코팅층; 상기 직포의 타면 상에 상기 직포의 길이 보다 더 연장되어 형성된 제2 코팅층; 상기 제1 코팅층의 상면과 상기 연장되어 형성된 제2 코팅층의 연장된 부분의 상면에 걸쳐서 형성된 수지 접착층; 및 상기 수지 접착층의 상면에 상기 제2 코팅층의 길이에 대응되도록 형성된 필름층;을 구비하고, 상기 직포의 길이 보다 더 연장되어 서로 적층된 상기 제2 코팅층, 수지 접착층 및 필름층의 말단부가 연장부를 이루고, 상기 제1 코팅층, 제2 코팅층이 폴리올레핀계 고무 또는 폴리올레핀계 복합조성물로 이루어지는 친환경 고압 호스용 원단 및 이를 이용하여 제조되는 친환경 고압 호스를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 구체적인 형태는, 5g/De 내지 9g/De의 강도를 가지는 폴리올레핀계 섬유로 제직된 직포; 상기 직포의 일면 상에 형성된 제1 코팅층; 상기 직포의 타면 상에 상기 직포의 길이 보다 더 연장되어 형성된 제2 코팅층; 상기 제1 코팅층의 상면과 상기 연장되어 형성된 제2 코팅층의 연장된 부분의 상면에 걸쳐서 형성된 수지 접착층; 및 상기 수지 접착층의 상면에 상기 제2 코팅층의 길이에 대응되도록 형성된 필름층;을 구비하고, 상기 직포의 길이 보다 더 연장되어 서로 적층된 상기 제2 코팅층, 수지 접착층 및 필름층의 말단부가 연장부를 이루고, 상기 제1 코팅층, 제2 코팅층 및 수지 접착층이 폴리올레핀계 고무 또는 폴리올레핀계 복합조성물로 이루어지는 친환경 고압 호스용 원단 및 이를 이용하여 제조되는 친환경 고압 호스를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 구체적인 형태는, 5g/De 내지 9g/De의 강도를 가지는 폴리올레핀계 섬유로 제직된 직포; 상기 직포의 일면 상에 형성된 제1 코팅층; 상기 직포의 타면 상에 상기 직포의 길이 보다 더 연장되어 형성된 제2 코팅층; 상기 제1 코팅층의 상면과 상기 연장되어 형성된 제2 코팅층의 연장된 부분의 상면에 걸쳐서 형성된 수지 접착층; 및 상기 수지 접착층의 상면에 상기 제2 코팅층의 길이에 대응되도록 형성된 필름층;을 구비하고, 상기 직포의 길이 보다 더 연장되어 서로 적층된 상기 제2 코팅층, 수지 접착층 및 필름층의 말단부가 연장부를 이루고, 상기 제1 코팅층, 제2 코팅층, 수지 접착층 및 필름층이 폴리올레핀계 고무 또는 폴리올레핀계 복합조성물로 이루어지는 친환경 고압 호스용 원단 및 이를 이용하여 제조되는 친환경 고압 호스를 제공한다.
또한 본 발명의 또 다른 구체적인 형태들은 상기 각 양태의 발명들이 상기 직포와 제1 코팅층 및 제2 코팅층과의 코팅 접착력은 각각 독립적으로 BS 3424 part 7 method 9B에 의거 95 내지 105 N/5cm인 친환경 고압 호스용 원단 및 이를 이용한 친환경 고압 호스를 제공한다.
상기 연장부의 두께는 제조되는 호스의 크기에 따라 다양하게 조절 가능하지만, 통상적으로 가 180 내지 400㎛일 수 있으며, 상기의 두께의 범위에서는 양수 시 고압에서 충분한 수밀성과 동시에 경제성을 확보할 수 있으므로 좋다.
본 발명에서 상기 폴리올레핀계 직포를 형성하는 상기 폴리올레핀계 섬유는 모노필라멘트, 스테이플, 멀티필라멘트, 슬릿-필름 섬유, 및 스플릿 필름 섬유로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 폴리올레핀계 섬유의 섬도는 크게 제한되지 않지만 예를 들면, 700 내지 3,000De의 섬도를 가지는 것이 유연성 및 내압성 등에서 좋다. 상기 직포의 밀도는 적용되는 호스의 압력에 따라 다양하게 변경할 수 있지만, 예를 들면 경사 인치당 14 내지 30목 및 위사 인치당 14 내지 30목의 제직 밀도를 가지는 직포를 사용하는 것이 본 발명의 목적에서 채택할 수 있다.
본 발명의 직포에 대하여 구체적으로 살피면, 본 발명에서 상기 직포를 형성하는 폴리올레핀계 섬유라 함은 에틸렌과 프로필렌, 부텐, 펜텐 및 헥센 등과 같은 올레핀 단량체가 적어도 85% 이상인 긴 사슬을 갖는 섬유 형성능 고분자 폴리올레핀으로부터 제조된 섬유를 말한다. 대부분의 결정성 폴리올레핀은 섬유형 성능을 가지며, 이들 중 폴리프로필렌과 폴리에틸렌이 섬유로서 중요하다.
폴리올레핀계 섬유는 구성분자가 탄화수소로만 이루어져 있으므로 극성이 없어 소수성이 크고 따라서, 흡수율이 극히 작아 양수 시에 누수 될 가능성이 작고, 극성 오염 물질에 대한 저항성이 크고, 내용제성, 내약품성, 내후성 등이 우수하다. 또한, 상기 폴리올레핀계 섬유는 5g/De 내지 9g/De, 더 바람직하게는 6.5 내지 9g/De의 강도를 가질 수 있다. 상기 폴리올레핀계 섬유는 높은 압력에도 파단되지 않고 내구성을 유지하면서도 취급하기에 중량감이 크지 않으며 굴곡성을 가질 수 있고, 강력한 인장, 인열, 파열강도를 보유할 수 있다.
따라서 본 발명의 일 측면에 따른 친환경 고압 호스용 원단은 종래와는 달리 고강도의 폴리올레핀계 섬유로 제직된 직포를 기재로 사용하고 있기 때문에 양수 시 내압이 반복적으로 작용하게 되더라도 직포 상에 형성된 코팅층 및 필름층이 파괴되기 전에는 박리될 염려가 없다. 본 발명의 상기 폴리올레핀계 섬유는 용융 방사 공정을 거쳐서 제조되며, 구체적인 제조 공정에 따라서, 모노필라멘트, 스테이플, 멀티필라멘트, 슬릿-필름 섬유, 및 스플릿 필름 섬유 등의 형태로 적용될 수 있다. 모노필라멘트는 폴리올레핀 펠렛을 건조, 용융, 방사를 거쳐서 연신 및 권축시킴으로써 제조되고, 스테이플은 건조, 용융, 방사 이후에 필라멘트 집속, 연식, 권축, 절단 등을 거쳐서 제조될 수 있다. 또한, 멀티필라멘트는 건조, 용융, 방사 이후에 권취, 연신/가연 공정을 거침으로써 얻어지고, 슬릿-필름 섬유 및 스플릿 필름 섬유는 T-방사구금을 이용하여 용융압출된 필름을 커팅 또는 슬리팅하거나 기계적 혹은 화학 기계적으로 피브릴화함으로써 얻을 수 있다. 상기 폴리올레핀계 섬유는 예를 들면, 700 내지 3,000 De, 좋게는 850 내지 2,500 De, 더욱 좋게는 1,000 내지 2,000 De의 섬도를 가질 수 있다. 상기 De, 데니어는 섬유의 굵기를 나타내는 단위로서, 길이 9,000m가 1g일 경우 1 데니어로 한다. 상기 폴리올레핀계 섬유의 섬도가 이러한 범위를 만족하는 경우, 얻어지는 직포의 굵기가 과다하게 증가하여 취급이 곤란하고, 생산 단가가 증가하는 문제를 방지하면서, 직포에 유연성을 부가할 수 있고, 동시에 고압 호스의 기재로서 요구되는 강도를 유지하고, 제조된 호스의 보관 및 이송이 용이하고, 보다 높은 수압을 감당할 수 있어서 더욱 좋다.
상기 직포의 경사 및 위사의 제직 밀도, 즉 경사 밀도 및 위사 밀도는 각각 예를 들면, 14 내지 30 목/인치, 좋게는 16 내지 26 목/인치, 더욱 좋게는 18 내지 22 목/인치로 제직될 수 있다. 상기 직포가 이러한 제직 밀도를 갖는 경우, 코팅과정에서 균일한 열수축이 일어나며, 호스로 적용 시에 내압성을 안정적으로 유지하고, 내경이 균일하게 형성되고, 높은 물성(인장, 인열, 파열 강도)을 보유할 수 있어서 더욱 좋다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 하나의 구조를 나타내고 있다. 도 1을 참조하면, 상기 친환경 고압 호스용 원단에는 직포(1)의 일면 및 타면 상에 제1 코팅층(2) 및 제2 코팅층(3)이 각각 형성되어 있고, 상기 제1코팅층(2) 및 연장되어 형성된 제2 코티층(3)의 상면에 수지 접착층(4)이 위치하고 있으며, 상기 수지 접착층(4)의 상면에 필름층(5)이 구비되어 있다.
상기 제1 코팅층은 직포 상에 형성되어 직포를 구성하는 폴리올레핀계 섬유를 제직된 형태가 유지되어, 위사와 경사간의 간격이 일정하게 유지되도록 고정시키는 역할을 하고, 또한 원하는 규격에 맞도록 직포를 절단함에 있어서 작업을 정밀하고 용이하게 해주고, 필름과 직포의 단단한 가교를 가능케 하는 역할을 한다. 상기 제1 코팅층의 직포의 단위면적당 피복량은 예를 들면 30 내지 200g/m2, 좋게는 80 내지 160g/m2, 더욱 좋게는 90 내지 120g/m2일 수 있다.
상기 피복량이 이러한 범위를 만족하는 경우, 직포에 대한 기밀성을 충분히 확보할 수 있고, 얻어지는 원단의 중량 및 부피의 과도한 증가를 막아 고압호스 적용 시 폴딩성(folding properties) 및 내압성을 향상시킬 수 있다.
상기 제2 코팅층은 상기 직포의 양면 중에서 제1 코팅층이 형성되지 않은 면 상에 도입되며, 이때 상기 제1 코팅층은 직포의 길이에 대응되게 형성된 것과는 달리, 상기 직포의 길이 보다 더 연장되어 직포의 양 말단 모두에 여유 부분이 구비될 수 있도록 오버 코팅하여 형성된다. 상기 제2 코팅층의 직포의 단위면적당 도포량은 직포의 기밀성을 충분히 확보할 수 있는 두께라면 크게 제한되지 않지만, 예를 들면 30 내지 200g/m2일 수 있으며, 좋게는 50 내지 200g/m2, 더욱 좋게는 65 내지 200g/m2일 수 있다. 상기 도포량은 직포에 대한 기밀성을 충분히 확보할 수 있고, 얻어지는 원단의 중량 및 부피의 과도한 증가를 막아 고압호스 적용 시 폴딩성 및 내압성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 필름층은 상기 제1 코팅층의 상면에 상기 제2 코팅층의 길이에 대응되도록 형성되고, 상기 직포의 길이 보다 연장되어 서로 대향하는 제2코팅층 및 필름층의 양 말단부가 열접착 등에 의해 수지 접착된다.
이때, 상기 제1 코팅층과 필름층 사이에 수지접착층이 게재된다. 즉, 수지 접착층이 없이 필름층만으로 두꺼운 코팅층을 형성할 때, 과도한 열화를 줄 수 있어서 이를 회피하기 위하여 수지 접착층을 게재하고 된다. 즉, 수지접착층을 별개로 형성하는 단계를 도입함으로써, 제1 코팅층과 필름층을 합한 두꺼운 두께를 한 번에 형성할 때에 발생하는 직포의 열화 현상도 방지할 수 있게 되어 좋다. 상기와 같이 수지 열화를 감소하는 공정을 도입하는 방안으로서, 필름층은 제1 코팅층과 달리 이미 성형이 된 소정 두께의 필름으로 제조되어 적층되고 접착되어야 하는데, 이미 냉각된 제1 코팅층에 부가할 경우 필름층과 제1 코팅층 간에 접착이 되지 않아 실질적으로 충분한 접착력을 가지는 상태로 적층할 수 없다. 따라서 제1 코팅층과 필름층을 단단히 접착하기 위해서는 이 두 층 사이에 제1 코팅층과 동일한 배합으로 이루어진 수지를 압출기로부터 코팅하거나 또는 용융된 수지를 흘려 내리면서 기 제조한 필름층을 적층하고 가압하여 접착하여야 한다. 따라서 본 발명의 제 1코팅층과 필름층을 충분히 접착시키기 위하여 또한 본 발명의 두께정도로 두껍게 원단을 제조할 때, 열에 의한 열화를 방지하면서 표면의 평활도를 유지할 수 있도록 하기 위하여 제1 코팅층과 필름층 사이에 제 1코팅층과 동일하거나 유사한 수지 접착층을 형성하게 되는 것이다. 수지 접착층의 도포량은 제 1코팅층과 같은 범주의 함량으로 도포하는 것이 좋다.
또한 본 발명에서 전술한 바와 같이, 직포의 길이 보다 더 길게 오버 코팅하여 양 말단에 제2 코팅층, 수지 접착층 및 필름층의 여유 부분을 도입하여 이들 세 층을 열접합시키는 것은, 직포의 말단부분은 작업상 코팅이 완벽하게 되지 않아 이후 고압호스에 적용 시 이러한 직포 말단의 섬유 간 공극을 통하여 삼투압에 의해 수송되는 물 등의 액체나 기체가 누설되는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 상기 제2 코팅층, 수지 접착층 및 필름층은 직포의 양 말단부를 감쌀 수 있도록 연장되어 형성되고 열접착됨으로써 직포 말단부의 공극이 완전히 밀봉되어 고압 호스의 적용 시에도 누수 등의 문제가 확실히 해소될 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 친환경 고압 호스용 원단에서와 같이 코팅층과 별개로 별도의 필름을 제조한 후 이를 적층하여 필름층으로 형성한다. 필름층은, 필름층에 해당하는 두께를 제 1코팅층이나 제 2코팅층 등과 같이 추가적인 코팅층을 형성하는 것에 비하여 직포층의 열화를 방지하여 직포의 물성을 그대로 유지하는 장점이외에 생성된 원단에 열이력을 적게 주어 표면의 평활성을 향상시켜 품질을 향상시키는 효과를 거둘 수 있기 때문이다. 즉, 이미 성형이 완료된 별도의 필름을 이용하여 필름층으로 도입함으로서 호스 원단의 양 말단부를 막고, 이 말단부가 호스 가공 시에 손상되지 않고, 물이 고압 상태에서도 원단 말단부에 침투하지 못하는 효과를 거둘 수 있기 때문이다. 만일 필름층의 해당 두께를 다른 코팅층처럼 압출이나 용융 등에 의한 용융물에 의한 코팅층으로 만 달성하려면 원단이 열화에 의해 심한 물성 손실을 입어서 물성이 현저히 감소하기 때문에 이를 방지하기 위하여 필름층을 도입하게 된 것이다.
또한, 통상 호스 원단이 높은 수압(7~12 bar까지)을 버티려면 코팅층의 중량이 최소한 300 내지 320g/m2이상으로 하는 것이 좋다. 그러나 이 정도의 중량을 코팅층으로만 달성하려면 원단이 열화에 의해 심한 물성 손실을 입기 때문에 이를 방지하고, 코팅층의 중량 증가에 공헌하여 파열강도를 향상시키기 위해 필름층을 도입하게 된 것이다.
상기 필름층의 직포의 단위면적당 중량은 예를 들면 30 내지 200g/m2, 좋게는 80 내지 150g/m2, 더욱 좋게는 90 내지 150g/m2일 수 있다. 상기 필름층의 중량이 이러한 범위를 만족하는 경우, 직포에 대한기밀성을 충분히 확보할 수 있고, 얻어지는 원단의 중량 및 부피의 과도한 증가를 막아 고압 호스 적용 시 폴딩성 및 내압성을 향상시킬 수 있으며, 이후 고압 호스로 적용 시에 보관 및 이송이 용이할 수 있다.
본 발명은 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 직포의 길이 보다 더 연장되어 서로 적층된 상기 제2 코팅층(3), 수지 접착층(4) 및 필름층(5)의 말단부가 일체가 되어 연장부를 이루게 된다.
본 발명에서 상기 연장부의 두께(t)는 필요에 의해 적절히 조절 가능한 것으로서, 예를 들면 180㎛이상, 좋게는 180㎛ 내지 400㎛의 두께로 하는 경우, 과도한 원가 부담 없이, 호스로 적용 시에 고압에서도 누수 등의 문제가 해소될 수 있으며, 보다 구체적으로 열용착이나 수지 용착을 통한 호스 가공 시에 연장부가 열에 의해 손상을 입지 않아 원단의 말단부에 물이 침투하지 못하도록 하여 누수 등의 문제를 완벽하게 해결할 수 있지만, 두께는 양수 시 압력 등을 고려하여 필요에 의해 적절히 조절할 수 있다. 또한, 상기 연장부의 길이(e)는 특별히 한정하지 않지만, 예를 들면 3mm이상, 좋게는 3 내지 10mm일 수 있고, 고수압용 호스 적용 시에 물이 고압 상태에서도 원단 말단부에 침투하지 못하게 하는 기능을 확보할 수 있는 정도의 길이라면 좋다.
본 발명에서 상기 폴리올레핀계고무, 폴리올레핀계 복합조성물 및 폴리올레핀계 수지 조성물은 자외선 방지 흡수제, 산화 방지제, 및 카본 블랙 등을 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 폴리올레핀계고무, 폴리올레핀계 복합조성물 또는 폴리올레핀계 수지 조성물의 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부, 좋게는 0.5 내지 5 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 측면에 따른 친환경 고압 호스용 원단의 제조 방법을 설명한다. 편의를 위하여 제 1코팅층, 제 2코팅층, 수지 접착층 및 필름층이 모두 폴리올레핀계 복합조성물을 채택한 경우를 예로 들어 설명한다.
먼저, 폴리올레핀계 섬유로 직조된 직포를 준비하고, 상기 직포의 상면에 폴리올레핀계 복합조성물을 용융 또는 용융 압출 코팅하여 제1 코팅층을 형성한다. 이후 제1 코팅층이 형성되지 않은 면이 위로 향하도록 직포를 배치하고, 다시 동일한 방법으로 직포의 타면 상에 제2코팅층을 형성한다. 이때 제2 코팅층의 길이 방향의 양 말단부가 직포의 말단부 보다 더 길게 연장되어 여유 부분을 갖도록 형성한다. 이때, 제2 코팅층을 형성하기 전에 최종 제품에 적합한 길이로 직포를 절단하는 과정을 더 거칠 수도 있다. 다음으로, 다시 제1 코팅층이 형성된 면을 상면으로 향하게 직포를 배치하고, 상기 제 1코팅층 상면에 수지접착층을 용융 또는 용융압출하여 코팅하여 수지 접착층을 형성하면서, 기 성형하여 제조한 필름층을 형성하는 폴리올레핀계 필름을 적층하여 수지 접착층의 상면에 바로 접합시킨다. 상기 필름층의 필름은 상기 제2 코팅층의 길이와 폭에 대응되게 한다. 최종적으로 열압축 롤러를 통과시키면서 직포의 상하면에 형성된 제1 코팅층, 제2 코팅층, 수지 접착층 및 필름층이 견고하게 접합하도록 하여 고압 호스용 원단을 제조하게 된다. 특히 이러한 원단의 제2 코팅층 및 필름층의 양 말단부를 충분히 열접착시킴으로써 이후 호스로 적용 시에 말단면을 통해서 액체 등이 누설되는 것을 방지할 수 있다.
상기 코팅층을 압출 성형할 때, 압출물이 흘러내리는 T-다이의 입구(립(lip))와 직포의 거리가 멀면 고온의 압출물이 공기에 의해 냉각되어 코팅접착력이 현저하게 저하되는 현상이 발생하므로, 직포와 T-다이 립(lip)과의 거리를 15cm이하, 바람직하게는 6 내지 12cm, 더 바람직하게는 약 8 내지 8.5cm로 하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 상기 제조된 호스용 원단에 있어서, 직포와 제1 코팅층 및 제2 코팅층과의 코팅 접착력은 각각 시험방법 BS 3424 part 7 method 9B 에 의거 80 내지 120 N/5cm, 더 바람직하게는 95 내지 105 N/5cm 를 가진다. 상기 코팅 접착력이 상기의 범위에서는, 호스용 원단을 호스로 적용 시 높은 수압에 견딜 수 있고, 고압 호스로 장기간 사용할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전술한 친환경 고압 호스용 원단의 양말 단이 서로 중첩되어 성형된 친환경 고압 호스가 제공된다.
도 2를 참조하면, 직포(1)의 일면 및 타면 상에 제1 코팅층(2) 및 제2 코팅층(3)이 각각 형성되어 있고, 상기 제1 코팅층(2) 및 연장되어 형성된 제2코팅층(3)의 상면에 수지 접착층(4)이 형성되고, 상기 수지 접착층 상에 필름층(5)이 구비되어 있는 원단을 원통형으로 말아서 원단의 양 말단의 소정 부분이 서로 중첩되도록 위치시키고, 중첩된 부분에 열압착을 가하여 호스가 제조될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 호스는 전술한 호스용 원단을 열풍용착기의 장치를 이용하여 좋게는 400 내지 600℃, 더욱 좋게는 500 내지 600℃, 용착 속도 8 내지 12m/분의 조건에서 성형하여 제조될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 종래에 사용하던 PVC 재료에 비하여 소각 시에 회분이 적고, 유독 가스가 발생하지 않고, 용이하게 소각 처리하거나 또는 용융을 통한 재활용이 가능하며, 경량화 하여 취급이 용이하고, 고수압이 걸리는 경우에 사용할 때의 내구성이 뛰어난 친환경 고압 호스용 원단 및 이를 이용한 고압호스를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 고압 호스용 원단을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 고압 호스를 도시한 개략도이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
[실시예 1]
7.2 내지 7.8g/De의 강도 및 1,000De의 섬도를 갖는 폴리프로필렌 섬유를 이용하여, 20 목/인치의 경사 밀도 및 22 목/인치의 위사 밀도를 갖도록 제직된 직포를 준비하였다. 상기 직포의 일 면 상에 폴리올레핀계 수지로서 ㈜호남석유화학의 폴리프로필렌 DL-270A 25 중량부 및 폴리올레핀계 고무로서 ㈜바젤의 Adflex CA60A 75 중량부로 배합된 폴리올레핀계 복합조성물을 이용하여 압출 코팅기에서 T-die 온도 265 내지 270℃, 코팅 속도 17m/분, 토출량 100g/m2의 조건으로 제1 코팅층을 형성하였다. 이때 제1 코팅층의 두께는 109.9㎛이었다.
이어서, 상기 직포의 타면 상에 폴리올레핀계 수지로서 ㈜호남석유화학의 폴리프로필렌 270A 25 중량부 및 폴리올레핀계 고무로서 ㈜바젤의 Adflex CA60A 75 중량부로 배합된 폴리올레핀계 복합조성물을 이용하여 압출 코팅기에서 T-die 온도 265 내지 270℃, 코팅 속도 17m/분, 토출량 100g/m2의 조건으로 제 2 코팅층을 형성하였고, 이때 직포의 길이보다 양 말단부에서 7mm 연장하여 여유 부분을 가지도록 하였다. 또한, 제2 코팅층의 두께는 109.9㎛이었다.
이어서, 상기 제1 코팅층 상에 폴리올레핀계 수지로서 ㈜호남석유화학의 폴리프로필렌 270A 25 중량부 및 폴리올레핀계 고무로서 ㈜바젤의 Adflex CA60A 75 중량부로 배합된 폴리올레핀계 복합조성물을 이용하여 압출 코팅기에서 T-die 온도 265 내지 270℃, 코팅 속도 17m/분, 토출량 70g/m2의 조건으로 수지 접착층을 형성하였다. 이때 수지 접착층의 두께는 약 76.9㎛ 이었다.
이후, 상기 수지 접착층 상에 3개 층으로 블로운(blown) 공정으로 제조하고 공냉하여 두께 100㎛로 형성하였고, 이때, 필름층의 길이는 제2 코팅층에 대응되도록 하였다. 상기 3층 필름의 첫째 층은 ㈜호남석유화학 FI150 80% 및 ㈜바젤 Q100F 20%이 혼합수지를 사용하였고, 둘째 층은 ㈜바젤 Q100F 80% 및 ㈜호남석유화학 FI150 20%의 혼합조성물로 형성하였고, 셋째 층은 ㈜호남석유화학 FI150 80% 및 ㈜바젤사 Q100F 20%를 포함하고, 필름의 전체 두께는 100㎛이고, 각 층의 압출량은 동일하게 하였으며, 전체 무게는 90g/m2이었다.
이후 표면 온도 약 22℃의 냉각 롤러를 통과시켜 직포와 제1코팅층, 제2 코팅층, 수지 접착층 및 필름층이 일체가 되도록 성형하여 고압 호스용 원단을 제조하였다. 이때, 고압 호스용 원단의 연장부의 두께는 286.8㎛이고, 연장부의 길이는 7mm이었다.
상기에서 제조된 원단을 이용하여 원단 폭 36cm의 원단을 열풍기에서 530℃, 용착 속도 10.5m/분의 조건에서 성형하여 직경 10.16cm 규격의 고압 호스를 제조하였다. 이때, 열풍기를 이용하여 원단 양 말단부를 서로 약 3.5cm겹치도록 권취한 후 용착하는 성형 과정을 거쳤다.
[실시예 2]
8.0 내지 8.5g/De의 강도 및 1,500De의 섬도를 갖는 폴리프로필렌섬유를 이용하여, 18 목/인치의 경사 밀도 및 18 목/인치의 위사 밀도를 갖도록 제직된 직포를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고압 호스용 원단을 제조하였다. 상기에서 제조된 원단을 이용하여 원단 폭 36cm의 원단을 열풍기에서 530℃, 용착 속도 10.5m/분의 조건에서 성형하여 직경 10.16cm 규격의 고압 호스를 제조하였다. 이때, 열풍기를 이용하여 원단 양 말단부를 서로 약 3.5cm겹치도록 권취한 후 용착하는 성형 과정을 거쳤다.
[비교예 1]
7.2 내지 7.8g/De의 강도 및 1,000De의 섬도를 갖는 폴리프로필렌 섬유를 이용하여, 20 목/인치의 경사 밀도 및 22 목/인치의 위사 밀도를 갖도록 제직된 직포를 준비하였다. 상기 직포의 일 면 상에 폴리올레핀계 수지로서 ㈜호남석유화학의 폴리프로필렌 270A 25 중량부 및 폴리올레핀계 고무로서 ㈜ 바젤의 CA60A 75 중량부로 배합된 폴리올레핀계 복합조성물을 이용하여 압출 코팅기에서 T-die 온도 265 내지 270℃, 코팅 속도 17m/분, 토출량 70g/m2의 조건으로 제1코팅층을 형성하였다. 이때 제1 코팅층의 두께는 76.9㎛ 이었다.
또한, 상기 직포의 타 면 상에 폴리올레핀계 수지로서 ㈜호남석유화학의 폴리프로필렌 270A 25 중량부 및 폴리올레핀계 고무로서 ㈜ 바젤의 CA60A 그레이드 75 중량부로 배합된 폴리올레핀계 복합조성물을 이용하여 압출 코팅기에서 T-die 온도 265 내지 270℃, 코팅 속도 17m/분, 토출량 85g/m2의 조건으로 제2코팅층을 형성하였고, 이때 직포의 길이보다 양 말단부에서 7mm 여유 부분을 가지도록 하였다. 이때 제2 코팅층의 두께는 93.4㎛ 이었다.
이어서, 상기 제1 코팅층 상에 폴리올레핀계 수지로서 ㈜호남석유화학의 폴리프로필렌 270A 25 중량부 및 폴리올레핀계 고무로서 ㈜ 바젤의 CA60A 그레이드 75 중량부로 배합된 폴리올레핀계 복합조성물을 이용하여 압출 코팅기에서 T-die 온도 265 내지 270℃, 코팅 속도 17m/분, 토출량 85g/m2의 조건으로 제3코팅층을 형성하였고, 이때, 제3 코팅층의 길이는 제2 코팅층에 대응되도록 하였다. 또한, 제3 코팅층의 두께는 약 93.4㎛ 이었다.
이후 표면 온도 약 22℃의 냉각 롤러를 통과시켜 직포와 제1코팅층, 제2 코팅층, 제3 코팅층이 일체가 되도록 성형하여 필름층이 없는 고압 호스용 원단을 제조하였다.
상기에서 제조된 원단을 이용하여 원단 폭 36cm의 원단을 열풍기에서 530℃, 용착 속도 10.5m/분의 조건에서 성형하여 직경 10.16cm 규격의 고압 호스를 제조하였다. 이때, 열풍기를 이용하여 원단 양 말단부를 서로 약 3.5cm겹치도록 권취한 후 용착하는 성형 과정을 거쳤다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서 제 1코팅층, 제 2코팅층 및 수지접착층으로, 호남석유화학(주)의 DL-270A 100% 사용하여 동일한 함량으로 코팅한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다.
[비교예 3]
상기 실시예 1에서 제 1코팅층 만을 호남석유화학(주)의 DL-270A 100wt%로 동일 함량으로 코팅한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
호스용 원단의 코팅 접착력 평가
실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 원단의 직포와 코팅층 간의 접착력을 BS 3424 part 7 method 9B의거하여 측정하여 하기 표 1로 나타내었다.
[표 1]
Figure 112012056356811-pat00001
호스의 누수 내압 평가
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1 및 2에서 제조된 호스를 약 60cm 내지 80cm 길이로 절단하여 양끝을 각각 철제 호스 로터리 조인트에 집어넣은 후 철밴드로 리베트를 사용하여 아주 단단히 고정시켜 물이 일절 새어 나오지 못하도록 하였다. 그 후 물을 계속 주입시켜 수압을 테스트하였다. 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 고압 호스는 7 내지 8.5 bar의 압력 하에서도 누수 현상이 일어나지 않고, 고압에 견디는 특성을 나타내었다. 반면에, 비교예 1 내지 3의 호스는 2 bar 이하의 압력에서도 누수 현상이 일어나 고압의 성능을 보유할 수 없었다.
1: 직포, 2: 제1 코팅층, 3: 제2 코팅층, 4: 수지 접착층, 5: 필름층

Claims (9)

  1. 폴리올레핀계 섬유로 제작된 직포; 상기 직포의 일면 상에 형성된 제1 코팅층; 상기 직포의 타면 상에 상기 직포의 길이 보다 더 연장되어 형성된 제2 코팅층; 상기 제1 코팅층의 상면과 상기 연장되어 형성된 제2 코팅층의 상면에 걸쳐서 형성된 수지 접착층; 및 상기 수지 접착층의 상면에 필름층을 구비하고, 상기 직포의 길이 보다 더 연장되어 서로 적층된 상기 제2 코팅층, 수지 접착층 및 필름층의 말단부가 연장부를 이루고, 상기 제1 코팅층, 제2 코팅층 및 수지 접착층이 각각 독립적으로 폴리올레핀계 고무 또는 폴리올레핀계 고무와 폴리올레핀계 수지의 혼합물로 이루어지고, 상기 필름층이 폴리올레핀계 고무, 폴리올레핀계 수지 조성물 또는 폴리올레핀계 고무와 폴리올레핀계 수지의 혼합물로 이루어지고 상기 직포와 제1 코팅층 및 제2 코팅층과의 코팅 접착력은 각각 독립적으로 BS 3424 part 7 method 9B에 의거 95 내지 105 N/5cm인 친환경 고압 호스용 원단.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 직포는 5g/De 내지 9g/De의 강도를 가지는 폴리올레핀 섬유에 의해 제조된 것인 친환경 고압 호스용 원단.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연장부의 두께가 180 내지 400㎛인 친환경 고압 호스용 원단.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 고무는 폴리올레핀계 수지 매트릭스 내에 고무성분이 도메인으로 형성되어 있는 수지인 친환경 고압 호스용 원단.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 수지는 에틸렌 또는 프로필렌을 50~99.99중량%함량으로 하며 C2~C16의 알파올레핀, (메타)아크릴산, (메타)아크릴레이트, 비닐아세테이트, 스티렌에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 단량체와 중합한 공중합체 또는 이들의 혼합물인 친환경 고압 호스용 원단.
  8. 제 1항, 제 3항 내지 제 5항 및 제 7항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 원단의 양 말단이 서로 중첩되어 성형된 친환경 고압 호스.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 친환경 고압 호스의 제 1코팅층, 제 2코팅층, 수지접착층 및 필름층의 도포량이 30 내지 200g/m2 인 친환경 고압 호스.
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