KR101485666B1 - 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자, 이를 이용한 난연성 및 발수방오성 부여방법, 원단 염색 및 가공 방법 - Google Patents

난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자, 이를 이용한 난연성 및 발수방오성 부여방법, 원단 염색 및 가공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자, 이를 이용한 난연성 및 발수방오성 부여방법과 원단 염색 및 가공 방법에 대한 것으로, 특히 난연성분을 포함하는 코어; 및 발수방오성분을 포함하는 쉘;로 이루어진 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자를 특징으로 한다. 이러한 본 발명은 종래와 같이 난연제와 발수방오제를 원단에 별개로 처리하는 것이 아니라, 난연성분과 발수방오성분을 하나의 입자 조성물로 제조하여 한번에 처리함으로써, 원단에 침투성과 결합성 및 안정성을 높일 수 있어서, 원단에 우수한 난연성과 발수방오성을 동시에 부여할 수 있는 효과가 있다.

Description

난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자, 이를 이용한 난연성 및 발수방오성 부여방법, 원단 염색 및 가공 방법{Core-shell particle with flameproof, water repellent and anti-fouling properties, Method of giving the properties using the same, and Method for dyeing and processing fabrics using the same}
본 발명은 원단에 난연성 및 발수방오성을 부여하기 위한 것으로, 특히 원단에 침투성과 결합성 및 안정성을 높임으로서 우수한 난연성과 발수방오성을 동시에 부여할 수 있는 것이며, 더욱 상세하게는 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자, 이를 이용한 난연성 및 발수방오성 부여방법, 그리고 이를 이용한 원단 염색 및 가공 방법에 대한 것이다.
최근, 섬유 원단이 의류용 뿐만 아니라 의료용, 산업용 등 다양한 분야로 확대 적용됨에 따라 다양한 기능성을 갖는 제품 개발이 필요하게 되었고, 그에 따른 기술 개발이 필요하게 되었다.
그 중에서 자동차 내장용 또는 선박 인테리어용 제품 개발에 적용될 원단은 난연 및 일광 조건이 매우 까다롭게 설정되어 있다. 설정된 난연 및 일광 조건은 과거에 비하여 앞으로 계속 강화되는 추세에 있으며, 사용하는 케미칼에 대한 규제 사항도 강화되고 있다. 난연제의 경우 연소될 때 발암 물질을 배출하여 인체에 유해하고 환경오염을 초래하기 때문에 종래에 브롬계나 염소계와 같은 할로겐계의 사용에서 탈피하여 비할로겐계 난연제 개발이 시급히 필요한 사항이다.
그리고, 난연제와 마찬가지로 발수/방오제도 PFOS(perfluoro octane sulfonate), PFOA(perfluoro octane acid)와 같은 독성 물질이나 환경오염을 야기하는 DSDMAS(distearyl dimethyl ammonium chloride)와 같은 비생분해성 물질을 포함하고 있기 때문에 유럽환경연합 등을 중심으로 규제의 대상이 되고 있다.
원단에 난연성을 부여하기 위해 다량의 난연제를 사용할 경우 내광성 저하와 함께 염료 TARRING오염, 불균염이 동반되기 때문에 이를 해결하기 위한 기술 개발이 시급한 실정이다. 난연 성능과 발수/방오 성능을 동시에 만족시키기 위하여 각각의 케미칼을 동일 또는 별개의 처리 공정으로 진행할 경우 난연 성능 및 발수/방오 성능이 떨어지는 것은 물론이고, 상용성, 침투성, 표면 얼룩등 문제점이 발생하게 된다.
이와 함께, 각종 오염, 기름, 때 등에서 자유롭기 위해서는 발수/방오 성능을 요구하는데, 난연성을 충족하면서 발수/방오 성능을 만족하기란 여간 쉬운 일이 아니다.
통상적으로 종래의 방법은 각각 별개의 난연, 발수/방오 케미칼을 가지고 별개 처리 공정을 거치거나 동시 처리 공정을 거치는데, 개별 처리를 할 경우 먼저 난연 처리를 한 후 발수처리를 하면 난연성이 저하되는 문제점이 있고, 발수/방오 처리를 한 후 난연 처리를 하면 침투가 용이하지 않아서 작업이 곤란한 문제점이 있다.
동시 처리를 할 경우에는 우선 이온성 확인 후 상용성이 좋은지 확인한 후 진행하는데, 이 경우 특히 2종류의 케미칼이 잘 희석될 수 있도록 충분히 MIXING해 주고, ENDING현상이 일어나지 않도록 작업 중에도 계속 케미칼을 FEED UP해 주어야 한다. 그러나, 이와 같이 동시 처리하는 경우에도 별개 처리하는 것처럼 난연 성능이 좋으면 발수/방오 성능이 떨어지고 발수/방오 성능이 좋으면 난연 성능이 좋지 않은 문제점이 있다.
이에 따라, 종래의 방법으로는 난연과 발수/방오 성능이 서로 적당히 좋은 수준에서 만족할 수 밖에 없는 결과를 얻는다.
한편, 염색가공기술외에 난연성을 부여하는 방법으로 원사 제조 과정에서 난연사를 사용하는 경우가 있는데, 이러한 방법 역시 투입된 비용에 대비하여 난연 성능을 충분히 충족시키지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원단에 침투성과 결합성 및 안정성을 높임으로서 원단에 우수한 난연성과 발수방오성을 동시에 부여할 수 있는 입자 또는 이것을 포함하는 조성물을 제공하는 것이 목적이다.
이와 함께, 본 발명은 원단을 염색 및 가공함에 있어서도 우수한 일광 견뢰도를 가지게 하는 것이 목적이다.
이를 통하여, 본 발명은 자동차 등에 사용되는 내장제 규격을 모두 만족시킬 수 있는 우수한 난연, 발수, 방오, 일광견뢰도를 가지는 복합 기능성 원단을 제조하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자는 난연성분을 포함하는 코어; 및 발수방오성분을 포함하는 쉘;을 포함하여 이루어진 것이 특징이다.
여기서, 상기 난연성분은 유기인(P)계 화합물이고, 상기 발수방오성분은 퍼플루오르아크릴레이트(perfluoroacrylate)계 화합물이며, 상기 입자는 원단 염색용인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 발수방오성분은 음이온성(anion type) 또는 비이온성(non-ion type)을 가지는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 실시형태는, 원단을 염색하는 단계; 및 상기 염색한 원단을 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자에 함침시키는 단계;를 포함하고, 상기 코어쉘 입자는 난연성분을 포함하는 코어; 및 발수방오성분을 포함하는 쉘;로 이루어진 것을 특징으로 하는 난연성 및 발수방오성 부여방법일 수 있다.
여기서, 상기 함침시킨 원단을 170~200℃ 범위 내의 온도를 가지는 드라이기(dry tender)에 분당 20~30m 범위 내의 속도로 이동시키면서 경화하는 단계;를 더 포함하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명은 분산제와 염료를 포함하는 용매에 원단을 함침시키는 1단계; 상기 1단계 함침시킨 용매에 일광증진제와 브롬계 난연제를 투입하는 2단계; 및 상기 2단계를 거친 원단을 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자에 함침시키는 3단계;를 포함하고, 상기 코어쉘 입자는 난연성분을 포함하는 코어; 및 발수방오성분을 포함하는 쉘;로 이루어진 것을 특징으로 하는 원단 염색 및 가공 방법일 수 있다.
여기서, 상기 일광증진제는 벤조트리아진계 화합물과 벤조트라아졸계 화합물의 혼합물인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 2단계는 계면활성제를 투입하는 것을 포함할 수 있다.
이와 함께, 본 발명은 상술한 원단 염색 및 가공 방법에 의해 염색 및 가공된 것을 특징으로 하는 염색 원단인 것도 가능하다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
이러한 본 발명은 종래와 같이 난연제와 발수방오제를 원단에 별개로 처리하는 것이 아니라, 난연성분과 발수방오성분을 하나의 입자 조성물로 제조하여 한번에 처리함으로써, 원단에 침투성과 결합성 및 안정성을 높일 수 있어서, 원단에 우수한 난연성과 발수방오성을 동시에 부여할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 원단을 염색 및 가공함에 있어서, 일광증진제와 함께 질소인계 난연제가 아닌 브롬계 난연제를 사용함으로서 우수한 일광 견뢰도를 가지게 할 수 있다.
이를 통하여, 본 발명은 자동차 등에 사용되는 내장제 규격을 모두 만족시킬 수 있는 우수한 난연, 발수, 방오, 일광견뢰도를 가지는 복합 기능성 원단을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자를 이용하여 제조한 니트(KNIT) 원단에 대한 자동차 규격 성능 평가 결과이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자를 이용하여 제조한 직물(WOVEN) 원단에 대한 자동차 규격 성능 평가 결과이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 자동차나 선박 등에 사용되는 내장제 또는 인테리어용 원단에 난연성과 발수성 및 방오성을 부여하기 위한 것이다. 특히 원단에 침투성과 결합성 및 안정성을 높임으로서 우수한 난연성과 발수방오성을 동시에 부여하기 위한 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자이다.
이를 위한 본 발명에 따른 난연성 및 발수방오성 입자는 코어쉘 구조로 이루어져 있고, 특별히 코어에는 난연성분이 포함되고, 쉘에는 발수방오성분이 포함되어 있는 것이 특징이다.
원단의 난연/발수/방오 성능을 동시에 만족시키기 위하여, 종래에는 1차 난연처리 후 2차로 발수/방오처리를 하거나, 또는 1차 발수/방오처리 후 2차로 난연처리를 하였다. 그러나, 난연성분과 발수방오성분은 서로의 성질이나 특성을 상쇄하는 기능이 있기 때문에, 종래와 같은 개별 처리 공정으로는 난연/발수/방오 성능을 동시에 만족시킬 수가 없었다.
이에 본 발명자들은 난연성분과 발수방오성분을 물리적으로 분산시키고 화학적으로 결합시켜서 난연성분과 발수방오성분을 하나의 혼합 케미칼로 제조하였고, 특별히 CORE-SHELL 구조의 CHEMICAL로 제작함으로서 하나의 공정에 의해 우수한 난연성과 발수방오성을 동시에 발현 가능하게 하였다.
상기 난연성분은 이 기술분야에 널리 알려진 다양한 난연물질 또는 난연제를 포함하고, 상기 발수방오성분 역시 이 기술분야에 널리 알려진 다양한 발수물질 또는 발수제와 방오물질 또는 방오제, 또는 이들이 혼합된 것을 모두 포함한다. 그리고, 이러한 난연성분과 발수방오성분을 이용하여 코어쉘 구조를 가지는 입자를 제조하는 방법은 이 기술분야에 알려진 다양한 방법을 이용할 수 있다.
바람직하게는 상기 난연성분이 유기인(P)계 화합물이고, 상기 발수방오성분은 퍼플루오르아크릴레이트(perfluoroacrylate)계 화합물인 것이 코어쉘 구조를 형성하기에 적합하다. 즉, 발수제의 일반적인 원료인 불소계 성분과 난연제의 성분인 유기인 성분간에는 상용성이 좋지 않은데, 이를 물리적, 화학적으로 공중합시켜서 나노 입자 형태의 코어쉘 구조로 제작함으로서 원단에의 침투성, 결합성, 안정성을 높일 수 있었고, 강력한 소수성을 발휘하게 하였다. 또한, 본 발명에서는 발수방오성분인 퍼플루오로아크릴레이트 공중합체와 난연성분의 친화력을 향상시킬 수 있도록 난연제를 고농도화하였고, 상기 공중합체와의 물리적 분산 안전성을 개선하였으며, 화학적으로 결합시켜서 난연성과 발수방오성을 극대화하였다.
이와 같이 제조된 본 발명에 따른 입자 또는 이것을 포함하는 조성물은 우수한 난연성과 함께 우수한 발수방오성을 동시에 가지고 있어서, 원단에 난연성과 발수방오성을 동시에 부여할 수 있는 효과가 있다.
즉, 이러한 본 발명을 이용하면 종래와 같이 난연제와 발수방오제를 원단에 별개로 처리하는 것이 아니라, 난연성분과 발수방오성분을 하나의 입자 조성물로 제조하여 한번에 처리함으로써, 원단에 침투성과 결합성 및 안정성을 높일 수 있어서, 원단에 우수한 난연성과 발수방오성을 동시에 부여할 수 있는 효과가 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자는 난연성 및 발수방오성 부여용으로 사용될 수 있고, 나아가 원단을 염색하거나 염색 및 가공처리하는 과정 중에 사용할 수도 있다.
본 발명의 다른 특징은 상기 발수방오성분이 음이온성(anion type) 또는 비이온성(non-ion type)을 가지는 것이 더욱 바람직하다. 일반적으로 발수방오제의 경우 Cation Type을 주로 사용하고, 원단 염색에서 사용되는 다른 케미컬들은 주로 An-ion/Non-ion Type 이다. 그래서, 다른 케미컬들로 염색 및 가공 처리한 후 발수방오제 처리할 때에는, 피염물에 미반응되어 잔존하는 An-ion/Non-ion 성분과 Cation Type의 발수방오제가 이온 Trouble을 발생시키고, 이로 인해 Ending 및 Listing 현상과 같은 이색현상(異色現像) 및 발수방오 얼룩이 발생하게 되는 단점이 있다. 본 발명은 이러한 현상을 개선하기 위하여 발수방오성분을 음이온성(anion type) 또는 비이온성(non-ion type)으로 변경한 것을 이용하는 것이 특징이고, 그 중에서도 소수성인 발수제를 An-ion/Non-ion Type으로 변경하여 사용하는 것이 바람직하다. 이를 통하여, 가공 처리 공정에서 발생하는 난연/발수/방오성의ENDING 현상과 LISTING 현상 등을 개선할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시형태는 원단을 염색하는 단계(S10); 및 상기 염색한 원단을 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자에 함침시키는 단계(S20);를 포함하고, 상기 코어쉘 입자는 난연성분을 포함하는 코어; 및 발수방오성분을 포함하는 쉘;로 이루어진 것을 특징으로 하는 난연성 및 발수방오성 부여방법일 수 있다.
상기 원단을 염색하는 단계(S10)는 특별히 제한되지 않고, 이 기술분야에 알려진 모든 방법을 포함한다. 상기 원단은 PET으로 이루어질 수 있고, PET 내부에 비결정 영역이 존재하는 PET 염착좌석일 수 있으며, TWO-TONE 효과를 부여하기 위하여 PET 70% + CDP 30% 혼용된 원단을 이용할 수도 있다.
그리고는 상기 염색한 원단을 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자 또는 이것을 포함하는 조성물에 함침시키는 단계(S20)를 포함하고, 상기 코어쉘 입자는 난연성분을 포함하는 코어; 및 발수방오성분을 포함하는 쉘;로 이루어진 것이 바람직하다. 즉, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자 또는 이것을 포함하는 조성물을 이용하여 염색한 원단에 우수한 난연성 및 발수방오성을 함께 부여할 수 있다.
이러한 본 발명은 일욕 상에서 난연/발수/방오 복합 가공이 1STEP으로 가능한 것이고, 난연처리와 발수방오처리를 별개로 수행하는 2STEP 처리시(난연 Padding, Spray) 야기 될 수 있는 Yellowing 현상, 원단의 Hard Touch 우려를 덜 수 있고, 제품의 제반 견뢰도가 저하되지 않도록 할 수 있으며, 제조 과정을 단축할 수도 있다.
또한, 상기한 본 발명에 따른 원단에 난연성 및 발수방오성 부여방법은, 상기 함침시킨 원단을 170~200℃ 범위 내의 온도를 가지는 드라이기(dry tender)에 분당 20~30m 범위 내의 속도로 이동시키면서 경화하는 단계(S30);를 더 포함하는 것도 가능하다. 즉, 염색과 난연성 및 발수방오성 부여가 끝난 원단을 경화시킴에 있어서, 드라이기(Dry Tenter)에 진입 및 진출시까지 내부 Dry 온도를 고온(185℃)으로 유지하면, 앞서 처리된 코어쉘 입자의 발수방오제와 피염물간의 CURING(가교화)를 더욱 높일 수 있어서 바람직하다. 이와 함께, 드라이기(Dry Tenter) 내부에서 원단의 이동 속도를 Low Speed(분당 25M로)로 Curing시에는 안정적으로 발수방오제와 피염물간의 가교반응이 이루어질 수 있어서 발수방오 성능을 극대화시킬 수 있다.
나아가, 원단의 가공 처리 과정 중에서 별도의 발수방오제를 약품조(Bath)에 투입하여 지속적으로 FEED UP(3,000cc/min)해 주면, 발수/방오제에 피염물을 연속 Dipping 처리시에도 초입부터 끝까지 동일한 성능을 유지할 수 있게 하는 것이 가능하다. 또한, 원단의 가공 처리 과정 중에 습윤제(WETTING AGENT)를 함께 Dipping 해서 사용하면, 피염물에 가공 Chemical이 침투되는 성능을 더욱 용이하게 발현시킬 수 있어서 바람직하다.
상기와 같은 발수방오제의 FEED UP(3,000cc/min)과 습윤제의 추가, 최상의 Curing 온도(185℃) 및 SPEED(25M/MIN)를 적용하면, 가공 처리 공정에서 케미컬의 침투성과 난연/발수/방오 효과 등을 더욱 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 분산제와 염료를 포함하는 용매에 원단을 함침시키는 1단계(S100); 상기 1단계 함침시킨 용매에 일광증진제와 브롬계 난연제를 투입하는 2단계(S200); 및 상기 2단계를 거친 원단을 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자에 함침시키는 단계(S300);를 포함하고, 상기 코어쉘 입자는 난연성분을 포함하는 코어; 및 발수방오성분을 포함하는 쉘;로 이루어진 것을 특징으로 하는 원단 염색 및 가공 방법일 수 있다.
상기 1단계(S100)는 분산제와 염료를 포함하는 용매에 원단을 함침시키는 것이다. 원단을 염색을 하는데 있어서 기본적으로 염료와 분산제, ph 조절제 등을 함침시키는 것이다. 상기 염료는 TARRING에 의한 오염을 방지하기 위하여 고온 분산성이 우수하고, 균염성, BUILD UP성이 양호한 분산염료를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 색을 이루는 발색계 및 조색계 염료로서 고일광 안트라퀴논계 분산 염료를 이용하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 분산제는 염료와의 상용성이 높은 것이 바람직한데, 다양한 분산제 TEST를 통해 타몰계 분산제가 가장 바람직한 것으로 확인하였다.
상기 2단계(S200)는 1단계에서 함침시킨 용매에 일광증진제와 브롬계 난연제를 투입하는 것이다. 염욕 중 난연제와 일광증진제는 염료, 조제간 고온 분산성을 측정함으로서 상용성이 양호한 난연제와 일광증진제 조합을 선정하였다. 그 결과, 벤조페논, 벤조트리아졸 혼합 일광 증진제는 질소인계 난연제와의 상용성은 좋지 않으나, 브롬계 난연제와는 양호한 고온 분산성을 나타내었다. 이에 따라, 상기 일광증진제는 벤조트리아진계 화합물과 벤조트라아졸계 화합물의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명은 욕중 난연제와 일광증진제를 염색 공정으로 일욕 처리 가능한 것이 특징이며, 효율적인 분산이 가능하여 TARRING 오염 발생이 없고, 균염성 및 BUILD UP성이 양호한 욕중 난연제와 일광증진제를 적용함으로서 난연성능과 일광견뢰도를 동시에 만족시킬 수 있다.
상기 1단계(S100)와 2단계(S200)는 이 기술분야에 알려진 다양한 방법에 의해 수행될 수 있지만, 염색공정에 있어서 분산제와 염료 및 난연제와 일광 증진제는 동시에 투입하는 것보다, 물과 같은 용매를 먼저 50℃ 내외로 승온 후 충분히 희석된 염료와 타몰계 분산제를 먼저 투입하여 우선적으로 PET 염착좌석에 염료입자를 침투시킨 후에, 난연제와 일광증진제 순으로 순차적으로 투입하는 것이 COLOR 재현성 및 균염성이 양호한 제품을 얻을 수 있어서 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 2단계(S200)가 계면활성제를 투입하는 것을 포함할 수 있다. 일반적으로 일욕 상에서 염색과 동시에 난연제 및 일광증진제를 처리하면 첨가 분산제의 분산력이 저하되어 불균염에 영향을 끼칠 우려가 있다. 욕중 난연제 현장 처리시 불균염 발생우려가 크며, 일부는 욕중 난연 후 불균염 부분은 수정 염색하는 경우도 있다. 따라서, 욕중 염색 동시 난연처리를 위해서는 분산제와 염료, 내광제 등이 상용성이 있어야 하며, 욕중 난연제가 처리된 후 일부 남은 욕중 난연제가 원단 표면과 염색기 외벽에 묻지 않고 폐수로 잘 처리될 수 있도록 고온분산 TYPE의 특수 계면활성제 성분인 유화분산제를 함께 적용하는 것이 염료/난연제/일광증진제의 TARRING 오염을 방지하는 방법이고, 다음 작업에서 오염이 발생하는 것을 방지할 수 있는 방법이다. 즉, 일욕 처리가 가능하도록 효율적인 분산을 위해 분산성이 뛰어난 유화분산제를 함께 처리해 주면, 염료와 욕중난연제의 TARRING 오염을 방지할 수 있고, 염색기 외벽에 잔존하는 오염을 제거하여 후속 작업시 오염 문제를 방지할 수 있다.
상기 3 단계(S300)는 2단계를 거친 원단을 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자에 함침시키는 것이다. 즉, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자 또는 이것을 포함하는 조성물을 이용하여 염색 및 일광증진제와 난연제 처리한 원단에 우수한 난연성 및 발수방오성을 함께 부여할 수 있다.
일반적으로 난연제와 일광증진제를 동시 또는 별개 공정에서 처리할 경우 난연 성능과 일광증진 효과가 저하되는 문제점이 있고, 난연제와 방오제를 동시 또는 별개 공정에서 처리할 경우에도 난연 성능과 방오 효과가 저하되는 문제점이 있다. 그러나, 본 발명은 첫번째 염색 공정에서 동욕 처리가 가능한 고일광 분산염료, 고일광증진제와 일광견뢰도 저하가 미미한 욕중 난연제를 선택하여 최적 처리 조건을 설정함으로써 난연성 및 일광견뢰도를 동시에 만족시키고, 두번째 가공 공정에서는 난연 성능과 발수방오 성능을 동시에 갖는 난연/발수/방오 증진제를 개발하여 최적 처리 조건을 설정함으로써 난연성 및 발수방오성을 동시에 만족시키는 복합 염색가공기술을 완성하였다.
이와 함께, 본 발명은 상술한 원단 염색 및 가공 방법에 의해 염색 및 가공된 것을 특징으로 하는 염색 원단인 것도 가능하다.
종래의 방법으로는 난연/발수/방오/일광을 모두 만족시키는 원단을 제조하기 어려웠지만 본 발명은 성능이 뛰어난 케미칼 개발과 염색가공 기술개발을 통하여 난연/발수/방오/일광 성능을 동시에 갖는 복합 가공기술 제품을 개발한 것이다.
이 발명은 자동차 내장제용 및 선박 인테리어용 뿐만 아니라 다양한 용도로 적용되어 난연성/발수성/방오성/고일광견뢰도 등이 우수한 복합 기능성 제품이다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해 될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1: 원단의 준비
염색전 생지는 PET 또는 PET+CDP 혼용으로 이루어진 것을 사용하였으며, 방사유제라든지 기타 불순물을 제거하기 위해 정련 공정을 거쳤다. 정련 조제로는 NaOH 및 탈호제를 사용하였고, 정련 온도는 85℃~40℃, 연속 Dipping식으로 처리하였으며, 염색전 피염물의 형태 안정성을 부여하기 위해 가공기 Setting(고온 185℃, 열처리) 처리를 하였다.
실시예 2: 원단의 염색 및 가공 처리
상기 실시예 1에 따라 준비한 원단을 물이 담긴 욕조에 넣고, 타몰계 분산제(1g/L)와 pH 조절제로서 초산나트륨, 물 및 초산이 혼합된 BFN(1)을 투입한 다음 50℃로 승온한 후, 안트라퀴논계 염료를 넣고, 100℃에서 CDP용 염료로 균염하였으며, 130℃에서 시트용 분산염료로 균염하였다.
그런 다음, 온도를 약 60℃로 낮추고 브롬계 난연제와, 벤조트리아진계 화합물 및 벤조트라아졸계 화합물의 혼합물을 5%(o.w.f) 투입하였다. 이 때, 고온분산 TYPE의 특수 계면활성제인 Ethoxylated Aliphatic Alcohols를 약 1g/L 정도 함께 투입하였다.
그리고, 이와 같이 염색한 원단을 세척 및 탈수시키고, 건조시킬 때 본 발명에 따른 코어쉘 입자(유기인(P)계 화합물을 코어로 포함하고, 퍼플루오르아크릴레이트(perfluoroacrylate)계 화합물을 쉘로 포함하는 입자)를 이용하여 함침시켰다.
이어서는, 상기 함침시킨 원단을 Curing 온도(185℃)와 SPEED(25M/MIN)로 경화시켰다.
실험예 : 일광견뢰도 , 방오성, 발수성, 발유성 , 난연성 테스트
상기 실시예 2에 의해 염색 및 가공 처리된 원단을 대상으로 자동차 seat용 내장제 및 선박용 인테리어에 적합한 일광견뢰도, 방오성, 발수성, 발유성, 난연성를 가지는지 여부를 테스트하였다.
일광 견뢰도(GMW3414)는 광원램프의 조사세기 2.2±0.02W /m2 , 조사량을 1204kJ/m2 로 하고 상대습도 25±5% 조건에서 연속조사 하는 방법으로 171시간 진행 후에 Color Change 상태를 표준 등급으로 나타내었다.
방오성 Test인 GMW3402-A는 13종의 오염물(Code A~M을 일 정량으로 각각 피염물 표면에 처리 후에 1시간 방치 후 오염물 제거 순서(Soil Code A~L)에 따라 Cleaning Agents(Code 0~5)로 제거를 실시하였다. 제거된 표면 상태에 따라 등급을 2, 4, 6, 8, 10 등급으로 나눠서 합격 유무를 판단하였다(최고치 10등급).
※ 아래 예는 대표적인 것 3개 정도만 표시하였다.
예) 오염물(Code A~M)
1. Code A = Sewing maching oil (3 to 4 drop)
2. Code B = Petroleum jelly, colorless (0.05g)
3. Code H = Potting Soil (1g mixed with 5mL distilled water)
예) 오염물 제거 순서(Soil Code A~L)
1. Soil Code A = 0, 1, 2, 4, 3
2. Soil Code B = 0, 1, 2, 4, 3
3. Soil Code H = 0, 2, 4, 1
예) Cleaning Agents(Code 0~5)
1. Code 0 = De-ionozed water
2. Code 1 = Naphta, CAS 64742-49-0
3. Code 2 = Soap detergent, CAS 9004-82-4
방유성(Oil Repellency AATCC 118 : 2002)은 원단 표면에 표준시약을 순차적으로 떨어뜨린 후 일정시간 후의 표면 흡수 및 Drop된 시약의 표면현상을 관찰하여 등급으로 표기하였다.
발수성(Water Repellency GMW4726:2011)은 증류수 250ml를 Tension이 부여된 원단 표면에 Spray 직하(直下) 방식으로 분사한 후에 원단 표면 상태를 0에서 10등급으로 나눠 육안 판정하였다.
난연성(Flammability, GMW3232)은 수평 난연법으로 시편 Size는 330ⅹ100mm으로하여 특정 거리 내에서의 탄화거리와 연소시간을 속도로 환산하여 표기하였다.
Test 규격은 화원(火源) 높이 38mm이고, 화원(火源) 시간 15초를 기준으로 난연 Test 진행 후 아래와 같이 표기하였다.
1. SE = Self Extinguish (측정기준점38mm 이내 자기소화)
2. SENBR= Self Extinguish No Burn Rate (측정 기준점38mm 지나서 거리 50mm, 시간 60s이내 자기소화)
3. 연소속도 = 탄화거리 50mm, 시간 60s 이후로 계산 (거리/시간ⅹ60) = 분당 연소속도
그 결과는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자를 이용하여 제조한 PET 100% KNIT 원단에 대한 자동차 규격 SR 성능 평가 결과이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자를 이용하여 제조한 PET 100% WOVEN 원단에 대한 자동차 규격 SR 성능 평가 결과이다.
도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 염색 및 가공 처리된 원단은 모두 일광견뢰도, 방오성, 발수성, 발유성 및 난연성이 우수하여, 자동차 내장제 조건인 GMW14231에 만족하는 결과를 가지고 있는 것으로 확인되었다.
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

Claims (9)

  1. 난연성분을 포함하는 코어; 및
    발수방오성분을 포함하는 쉘;로 이루어지며,
    상기 난연성분은 유기인(P)계 화합물이고,
    상기 발수방오성분은 퍼플루오르아크릴레이트(perfluoroacrylate)계 화합물인 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자.
  2. 제1항에 있어서,
    원단 염색용인 것을 특징으로 하는 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발수방오성분은 음이온성(anion type) 또는 비이온성(non-ion type)을 가지는 것을 특징으로 하는 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자.
  4. 원단을 염색하는 단계; 및
    상기 염색한 원단을 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자에 함침시키는 단계;를 포함하고,
    상기 코어쉘 입자는 난연성분을 포함하는 코어; 및 발수방오성분을 포함하는 쉘;로 이루어지며,
    상기 난연성분은 유기인(P)계 화합물이고,
    상기 발수방오성분은 퍼플루오르아크릴레이트(perfluoroacrylate)계 화합물인 난연성 및 발수방오성 부여방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 함침시킨 원단을 170~200℃ 범위 내의 온도를 가지는 드라이기(dry tender)에 분당 20~30m 범위 내의 속도로 이동시키면서 경화하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 및 발수방오성 부여방법.
  6. 분산제와 염료를 포함하는 용매에 원단을 함침시키는 1단계;
    상기 1단계 함침시킨 용매에 일광증진제와 브롬계 난연제를 투입하는 2단계; 및
    상기 2단계를 거친 원단을 난연성 및 발수방오성 코어쉘 입자에 함침시키는 3단계;를 포함하고,
    상기 코어쉘 입자는 난연성분을 포함하는 코어; 및 발수방오성분을 포함하는 쉘;로 이루어지며,
    상기 난연성분은 유기인(P)계 화합물이고,
    상기 발수방오성분은 퍼플루오르아크릴레이트(perfluoroacrylate)계 화합물이며,
    상기 일광증진제는 벤조트리아진계 화합물과 벤조트리아졸계 화합물의 혼합물로 이루어지는 원단 염색 및 가공 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 2단계는 계면활성제를 투입하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 원단 염색 및 가공 방법.
  9. 제6항 또는 제8항에 따른 방법에 의해 염색 및 가공된 것을 특징으로 하는 염색 원단.
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