KR101561890B1 - 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드 및 이를 코팅한 코팅 원사의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드 및 이를 이를 코팅한 코팅 원사의 제조방법에 관한 것으로서, 원사 코팅용 컴파운드에 있어서, 상기 컴파운드는 수성 열경화성 우레탄 수지를 포함하고 기공을 가지며, 수성 열경화성 우레탄 수지 100중량부, 증점제 1.5~2.5중량부, 가공활제 6~12중량부로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하고, 특히 폼믹서기나 화학 발포제를 사용하여 기공을 형성하게 하는 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드 및 상기 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 원사 표면에 코팅하는 제조방법을 그 기술적 요지로 한다. 이에 의해 수성 열경화성 우레탄 수지를 기본으로 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 제조하여 이를 원사 표면에 단층 혹은 다층으로 코팅하여 물리적 특성이 우수하고, 저밀도의 코팅 원사를 제공할 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드 및 이를 코팅한 코팅 원사의 제조방법에 관한 것으로서, 수성 열경화성 우레탄 수지를 기본으로 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 제조하여 이를 원사 표면에 단층 혹은 다층으로 코팅하여 물리적 특성이 우수하고, 저밀도의 코팅 원사를 제공하기 위한 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드 및 이를 코팅한 코팅 원사의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 산업용 소재로 쓰이는 원사의 경우 강도를 높이기 위해 원사의 표면에 열가소성 수지를 코팅한 것이 사용되고 있다.
이러한 코팅사는 통상적으로 폴리에스테르나 나일론과 같은 원사에 열가소성 수지인 PVC, PP 또는 열가소성폴리우레탄(TPU)을 압출기를 이용하여 다이스에서 코팅하는 방법으로 가공된다.
통상적인 열가소성 수지를 사용한 경우 도포량의 조절이 어렵고, 특히 적은 량의 도포가 어려워 1,000데니아 이상의 굵기를 가진 코팅사를 제조할 수 밖에 없는 한계를 가지며, 이 또한 내구성이나 내마모성이 떨어지는 단점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래기술로써, 등록특허공보 등록번호 제10-1318135호는 "코팅 원사용 열가소성 폴리우레탄 컴파운드의 조성물"에 관한 것으로서, 코팅 원사를 제조할 때 사용되는 열가소성 폴리우레탄 컴파운드의 조성물에 있어서, 열가소성 폴리우레탄과 증점제와, 올레핀 베이스의 커플링제로 이루어진 코팅 원사용 폴리우레탄 컴파운드의 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
그리고, 등록특허공보 등록번호 제10-1341055호, "열가소성 폴리우레탄 원사의 조성물 및 그 제조방법" 은 열가소성 폴리우레탄과 증점제 및 가공활제를 혼합한 다음, 이를 용융하고 혼련시킨 후, 이를 다시 건조 및 숙성시켜 컴파운드로 제조하고, 상기 컴파운드를 공압출기에 투입하고, 이와 동시에 열가소성 폴리우레탄, 폴리에스테르, 나일론 및 아크릴 중 어느 하나의 수지를 다른 공압출기에 투입하여 내부는 상기 수지 중 어느 하나의 수지로 형성되고, 외부는 상기 열가소성 폴리우레탄 컴파운드로 형성된 다층 구조의 열가소성 폴리우레탄 원사를 제조하고자 하는 것이다.
상기 종래기술들은 비교적 얇은 두께의 코팅사를 제조할 수는 있지만, 밀도가 높아 경량화를 구현하기 어렵고, 다양한 칼라나 기능성(메탈릭감, 변온, 축광, SHIFT COLOR 등)을 가진 코팅사의 제조가 어려운 문제점이 여전히 존재하고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수성 열경화성 우레탄 수지를 기본으로 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 제조하여 이를 원사 표면에 단층 혹은 다층으로 코팅하여 물리적 특성이 우수하고, 저밀도의 코팅 원사를 제공하기 위한 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드 및 이를 이를 코팅한 코팅 원사의 제조방법의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 원사 코팅용 컴파운드에 있어서, 상기 컴파운드는 수성 열경화성 우레탄 수지를 포함하여 이루어지며, 기공을 가지는 것을 특징으로 하며, 특히 수성 열경화성 우레탄 수지 100중량부, 증점제 1.5~2.5중량부, 가공활제 6~12중량부로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 기술적 요지로 한다.
또한, 본 발명은, 코팅 원사의 제조방법에 있어서, 수성 열경화성 우레탄 수지에 증점제 및 가공활제를 혼합하여, 기공이 형성된 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 제조하는 제1단계와, 상기 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 원사 표면에 코팅하는 제2단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수성 열경화성 우레탄 코팅 원사의 제조방법을 또 다른 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 수성 열경화성 우레탄 컴파운드에는, 폼 믹서기 또는 화학 발포제를 이용하여 밀도 0.3~0.6g/cm3으로 조절되어 기공을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수성 열경화성 우레탄 수지는, 수성 열경화성 실리콘 변성우레탄, 수성 열경화성 폴리우레탄 및 수성 열경화성 폴리 아크릴우레탄 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 증점제는, 폴리아크릴레이트(Polyacrylate)를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 가공활제는, 소광제, 폼안정제, 분산제, 가교제로 이루어지고, 이 중 소광제는 2.5~3.5중량부를 포함하며, 실리카를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드에는, 안료가 8~15중량부 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명은 수성 열경화성 우레탄 수지를 기본으로 점도의 조절이 용이하며, 고온의 압출방식이 아닌 실온의 통상의 노즐을 가진 코터를 이용하기 때문에 설비가 간단하고 생산성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 원사에 비해 우수한 내마모성을 가지고, 기계적 물성 및 내구성을 향상시킬 수 있으며, 우수한 열 성형성 및 접착을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기존의 코팅 원사에 비해 코팅층에 기공이 형성되어 있기 때문에 밀도가 낮아 가벼워 경량화가 가능하며, 양호한 촉감 및 신축성을 구현할 수 있는 장점이 있으며 다층구조의 코팅 원사를 제조할 경우 다양한 칼라나 기능성이 구현가능하기 때문에 다양한 산업용 소재로의 활용이 가능한 장점이 있다.
도 1 - 본 발명의 일실시예에 따른 제조방법에 대한 모식도.
도 2 - 도 1의 방법에 의해 제조된 코팅 원사의 단면도(( a)폼 믹서기를 사용한 경우, (b)화학 발포제를 사용한 경우, (c)기공 형성 과정을 거치지 않은 경우)
도 3 - 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조방법에 대한 모식도.
도 4 - 도 3의 방법에 의해 제조된 코팅 원사의 단면도.
도 2 - 도 1의 방법에 의해 제조된 코팅 원사의 단면도(( a)폼 믹서기를 사용한 경우, (b)화학 발포제를 사용한 경우, (c)기공 형성 과정을 거치지 않은 경우)
도 3 - 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조방법에 대한 모식도.
도 4 - 도 3의 방법에 의해 제조된 코팅 원사의 단면도.
본 발명은 수성 열경화성 우레탄 수지를 기본으로 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 제조하여 이를 원사 표면에 단층 혹은 다층으로 코팅하여 물리적 특성이 우수하고, 저밀도의 코팅 원사를 제공하기 위한 것이다.
또한, 기공을 형성한 컴파운드와 상대적으로 기공이 적게 형성된 컴파운드를 혼용하여 밀도를 낮추면서 유연성은 확보되고 표면 강도는 향상시켜 물리적 특성이 더욱 우수하고, 다양한 분야에 적용할 수 있는 코팅 원사를 제공하기 위한 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 제조방법에 대한 모식도이고, 도 2는 도 1의 방법에 의해 제조된 코팅 원사의 단면도((a)폼 믹서기를 사용한 경우, (b)화학 발포제를 사용한 경우, (c)기공 형성 과정을 거치지 않은 경우)이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조방법에 대한 모식도이며, 도 4는 도 3의 방법에 의해 제조된 코팅 원사의 단면도이다.
본 발명에 따른 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드는, 수성 열경화성 우레탄 수지를 포함하여 이루어지며, 기공을 가지는 것을 특징으로 하며, 특히, 수성 열경화성 우레탄 수지 100중량부, 증점제 1.5~2.5중량부, 가공활제 6~12중량부로 이루어진 것을 특징으로 한다. 여기에 소광제 2.5~3.5중량부가 더 포함하여 형성할 수도 있다.
즉, 본 발명에 따른 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드는, 수성 열경화성 우레탄 수지를 기본으로 하여 증점제와 가공활제를 혼합하여 형성된 것으로서, 이를 폴리에스테르나 나일론 등의 원사 표면에 단층 또는 다층으로 코팅하고자 하는 것이다.
상기 수성 열경화성 우레탄 수지는 수성을 사용하기 때문에 특별한 용제가 필요없으며, 필요한 고형분을 유지하면서 증점제를 첨가하는 것을 통해 원하는 점도를 용이하게 조절할 수 있다.
여기에서, 상기 수성 열경화성 우레탄 수지는, 수성 열경화성 실리콘 변성우레탄, 수성 열경화성 폴리우레탄 및 수성 열경화성 폴리 아크릴우레탄 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용하며, 상기 증점제는, 폴리아크릴레이트(Polyacrylate)를 사용하고, 상기 가공활제는, 소광제, 폼안정제, 분산제, 가교제로 이루어지고, 이 중 소광제는 2.5~3.5중량부를 포함하며 실리카를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 증점제는, 상기 수성 열경화성 우레탄 컴파운드의 점도를 조절하기 위한 것으로서, 원사에 코팅되는 코팅층의 두께 등에 따라 원하는 양을 첨가한다.
상기 증점제는 수성 열경화성 우레탄 수지 100중량부에 대해 1.5~2.5중량부(PHR)로 사용되는 것이 바람직한데, 이 범위가 비교적 코팅 작업성이 우수하고, 점도가 이보다 높은 경우에는 일정하게 코팅이 되지 않으며, 그 이하의 경우에는 점도가 낮아 코팅이 제대로 되지 않는다.
그리고 상기 가공활제는 수성 열경화성 우레탄 수지에 첨가되는 것으로서, 코팅 원사가 노즐 상에서 빠져나올 때 노즐과 수성 열경화성 우레탄 컴파운드 코팅층 간의 마찰계수를 줄여 노즐 상에 잔여물이 남지 않도록 하여 불량율을 감소시킬 수 있도록 하며, 수성 열경화성 우레탄 컴파운드와 원사 간의 접착력을 향상시켜 코팅성을 좋게 하는 것이다.
상기 가공활제는 수성 열경화성 우레탄 수지 100중량부에 대해 6~12중량부로 사용되는 것이 상기 물성 유지에 가장 큰 이점이 있으며, 일반적으로, 소광제, 폼안정제, 분산제, 가교제로 이루어지고, 이 중 소광제는 본 발명에서는 2.5~3.5중량부로 사용되며, 나머지 폼안정제, 분산제, 가교제는 수성 열결화성 우레탄 수지의 양이나 종류에 따라 적정량 가감하여 사용한다.
또한, 상기 소광제는 수성 열경화성 우레탄 수지에 첨가되는 것으로서, 상기 수성 열경화성 우레탄 수지 100중량부에 대해 소광제 2.5~3.5중량부가 첨가되는 것이 바람직하다.
상기 소광제는 코팅 원사 표면에서의 반사광을 소광시키기 위한 것으로, 평균 입경이 20㎛ 이하의 무정형의 무기 실리카를 사용하여, 코팅 원사 표면에 미세 요철을 형성함으로써 입사광을 산란 또는 소광시키게 되어, 코팅 원사 표면의 광택을 양호하게 만든다.
이와 같이, 수성 열경화성 우레탄 수지를 기본으로 하고, 증점제 및 가공활제를 적정량 혼합하여 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 제작하게 된다.
본 발명에 따른 수성 열경화성 우레탄 컴파운드는 상대적으로 기공이 적게 형성된 컴파운드와 기공이 형성된 컴파운드가 있다.
여기에서 기공이 적게 형성된 컴파운드는 상기 조성물들을 혼합한 것을 의미하며, 기공이 형성된 컴파운드의 경우에는 다음과 같은 두 가지의 방법에 의해 제조된다.
먼저, 폼 믹서기를 사용하여 밀도 0.3~0.6g/cm3으로 조절되어 기공이 형성시키거나, 화학 발포제를 사용하여 후발포를 통해 밀도 0.3~0.6g/cm3으로 조절되어 기공이 형성시킨다.
상기 폼 믹서기는 상기 수성 열경화성 우레탄 컴파운드의 내부에 기공을 형성시키면서 고속으로 회전시키는 것이며, 화학 발포제는 상기 수성 열경화성 우레탄 컴파운드에 유기 또는 무기 발포제를 첨가하여 열분해 등의 반응에 의해 가스를 발생시켜 기공을 형성시키는 방법이다. 유기 발포제는 ADAC(Azodicarbonamide) 또또는 SH(benzene sulfonyl hydrazide) 등을 사용하고, 무기 발포제는 NaHCO3 또는 팽창성 흑연 등을 사용한다.
이렇게 폼 믹서기 또는 화학 발포제를 이용하여 수성 열경화성 우레탄 컴파운드에 기공을 형성하여 적당한 밀도로 제공되는 것이 본 발명에 따른 기공이 형성된 수성 열경화성 우레탄 컴파운드에 해당하며, 이에 비해 이러한 공정을 거치지 않고 조성물 간에 혼합 과정만 거친 것이 상대적으로 기공이 적게 형성된 수성 열경화성 우레탄 컴파운드에 해당된다.
이러한 기공의 양, 즉 수성 열경화성 우레탄 컴파운드의 밀도에 따라 제작된 다양한 컴파운드를 적절히 혼용하여 원사에 코팅함으로써, 다양하게 코팅 원사를 활용할 수 있도록 하는 것이다.
즉, 원사 표면에 단층 또는 다층의 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 코팅할 수 있으며, 단층으로 형성하는 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 호퍼로 공급된 수성 열경화성 우레탄 컴파운드가 코팅되어 노즐로 빠져나와 건조 후, 냉각, 권취 과정을 거침으로써 코팅 원사의 제작이 완료되게 된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예로, 다층으로 형성하는 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 호퍼로 공급된 기공이 형성된 수성 열경화성 우레탄 컴파운드가 1차로 코팅되어 노즐로 빠져나와 건조된 후, 다시 기공이 상대적으로 적게 형성된 수성 열경화성 우레탄 컴파운드가 2차로 코팅되어 노즐로 빠져나와 건조 후, 냉각, 권취 과정을 거침으로써, 복합적인 코팅 원사를 제공하게 된다.
즉, 기공을 형성한 수성 열경화성 우레탄 컴파운드와 상대적으로 기공이 적게 형성된 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 혼용하여, 내부는 밀도를 낮추면서 유연성은 확보되고, 외부로는 표면 강도를 향상시켜 물리적 특성이 더욱 우수하고, 다양한 분야에 적용할 수 있는 코팅 원사를 제공하게 되는 것이다.
또한, 고온의 압출방식이 아닌 실온의 통상의 노즐을 가진 코터를 이용하기 때문에 설비가 간단하고 생산성이 향상되는 이점이 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예로 코팅 원사를 생산하기 위하여 수성 열경화성 실리콘 변성우레탄, 수성 열경화성 폴리우레탄, 수성 열경화성 폴리아크릴 우레탄을 단독으로 사용하거나 이를 배합하여 사용하고, 이들의 조성물을 원하는 얇은 두께의 원사를 제조하기 위해 증점제를 사용하여 원하는 점도를 맞추고, 적절한 노즐을 사용하여 필요한 만큼의 코팅 두께를 자유자재로 조절할 수 있도록 하였다.
특히 250데니어 이하의 수성 열경화성 폴리우레탄 코팅 원사를 제조할 수 있도록 하였다.
여기에서, 다층 구조의 수성 열경화성 폴리우레탄 코팅 원사를 제조할 때 내부에는 폼 믹서기를 사용하여 에어를 혼입하여 기공을 형성하거나, 화학발포제를 첨가하여 후발포하여 기공을 형성하여 밀도를 낮추고 경량화와 유연성을 확보한 후, 외부에는 표면 강도를 향상시키거나 다양한 기능성 효과를 구현할 수 있도록 하였다.
실시예 1
코팅 원사용 수성 열경화성 폴리우레탄 컴파운드를 제조할 때 사용되는 조성물, 구체적으로는 수성 열경화성 폴리우레탄, 증점제, 가공활제의 조성물들을 각각 살펴보면 다음과 같다.
상기 수성 열경화성 폴리우레탄은 폴리에스터 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리 카보네이트 폴리올, 폴리 카프로락톤 등을 사용하여 단분자 디아민 또는 글리콜을 쇄연장제로 하고, 방향족 이소시아네이트 및 지방족 이소시아네이트 등으로 중합하여 물에 분산시켜놓은 형태의 수성 열경화성 폴리우레탄을 말한다.
그리고 본 발명에서는 수성 열경화성 폴리우레탄 컴파운드를 제조할 때 생산성과 소광성을 개선하기 위하여 증점제를 사용하게 되는데, 상기 증점제는 폴리아크릴레이트(Polyacrylate)를 사용한다. 또한, 소광의 효과를 얻기 위해 실리카 파우더를 사용하며, 이러한 첨가제들을 혼합하여 사용할 수 있다.
하기의 표 1에서는 본 발명에 따른 수성 열경화성 폴리우레탄 컴파운드를 이용하여 코팅 원사를 제조할 때 증점제로 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 가공활제 중 소광제로 실리카를 사용한 경우를 나타낸 것이다.
| 수성 열경화성 폴리우레탄 컴파운드 | 고형분(%) | 점도(cps,25도) | Md100(100% modulus)(kgf/cm) | 코팅작업성 | 작업속도(m/min) | 표면택기 | 증점제함량(PHR) | 소광제함량(PHR) |
| A | 60 | 500-1000 | 5 | 작업불가 | 작업불가 | 강함 | 0 | 0 |
| B | 30 | 200-300 | 50 | 작업불가 | 작업불가 | 보통 | 0 | 0 |
| A-1 | 60 | 20,000 | 5 | 나쁨 | 30 | 양호 | 1.2 | 3 |
| A-2 | 60 | 45,000 | 5 | 좋음 | 300 | 양호 | 2.0 | 3 |
| B-2 | 30 | 45,000 | 50 | 좋음 | 150 | 양호 | 5.0 | 3 |
| A-3 | 60 | 60,000 | 5 | 나쁨 | 30 | 양호 | 3.0 | 3 |
| B-3 | 30 | 60,000 | 50 | 나쁨 | 20 | 양호 | 9.5 | 3 |
상기 표 1에서 나타낸 바와 같이 증점제의 함량 증가에 따라 증점이 됨을 알 수 있으며, 코팅 작업성 평가 결과 증점제 함량이 2.0PHR일 때 점도는 45,000cps로 가장 작업성이 양호한 결과를 얻을 수 있었다.
그리고 증점제 함량이 2.0PHR 이상일 경우에는 점도가 너무 높아 일정하게 코팅이 되지 않으며, 그 이하의 경우에는 점도가 너무 낮아 코팅이 제대로 되지 않았다.
소광제의 경우 3.0PHR 정도에서 표면 택기나 광택이 양호해짐을 알 수 있었다.
부가적으로 표 1에서 제시되고 있는 A와 B는 일반적으로 사용하는 수성 열경화성 폴리우레탄 수지이며, A-1,2,3나 B-2,3은 본 발명에 따른 조성물 및 제조방법에 따라 실시한 것이다.
또한 작업성을 고려할 경우 고형분이 높은 경우 상대적으로 함유한 물의 양이 작아 건조 속도면에서 유리하여 작업 속도도 향상되는 결과를 얻을 수 있다.
한편 표 2에서는 본 발명에 따른 수성 열경화성 폴리우레탄 컴파운드에 폼 믹서기를 사용하여 에어를 혼입, 기공을 형성하는 경우와 화학 발포제를 첨가하여 후발포로 기공을 형성한 결과를 기공을 형성하지 않은 것(상대적으로 기공이 적게형성된 것)과 비교하여 구체적으로 제시하고 있다.
| 비교항목 | 본 발명의 코팅 원사용 A-2 컴파운드 | 원사 | 비고 | |||
| 기계발포 | 화학발포 | 무발포 | ||||
| 원사 | 폴리에스테르 | 폴리에스테르 | 폴리에스테르 | 폴리에스테르 | 150데니어 | |
| 필름물성 | 인장강도 | 47.45 | 33,85 | 85.10 | Kgf/cm2 | |
| 신율 | 503.33 | 435.00 | 545.00 | % | ||
| 밀도 | 0.6109 | 0,5054 | 1.0016 | g/cm3 | ||
| 코팅 원사의 물성 | 인장강도 | 27 | 26 | 32 | 2 | Kgf/cm2 |
| 마모강도 | 110-120 | 110-120 | 130-140 | 20-30 | Stoll(횟수) | |
| 비중 | 1.0315 | 1.0128 | 1.1394 | 1.000 | g/cc | |
| 코팅 원사 사용 직조 메쉬의 접착 강도 | 2.5-3.0 kgf/cm | 2.0-2.5 kgf/cm | 2.5-3.5 kgf/cm | Reflective film 접착 | ||
상기 표 2에서 보는 바와 같이 기공을 형성하지 않은 코팅 원사에 비해 화학 발포제를 사용한 코팅 원사의 경우 밀도는 약 50%가 감소한 결과를 얻었다. 또한 폼 믹서기를 사용한 코팅 원사의 경우 기공을 형성하지 않은 코팅 원사에 비해 밀도는 40%가 감소한 결과를 얻었다.
한편, 기공을 형성한 코팅 원사의 경우 형성하지 않은 코팅 원사에 비해 메쉬를 직조하여 원사와의 접착강도를 확인한 결과 약간의 강도 저하는 있었지만 상용 가능한 수치를 확인할 수 있었다.
따라서, 코팅 원사의 밀도나 경도, 접착 강도의 결과를 종합하면 폼 믹서기를 사용한 코팅 원사의 경우 원하는 목표에 가장 우수한 결과를 보였다.
이와 같이 본 발명은 기존의 일반적인 원사(폴리에스테르, 나일론 등으로 만들어진 원사)에 비해 우수한 내마모성을 가지고, 기계적 물성 및 내구성을 향상시킬 수 있으며, 우수한 열 성형성 및 접착을 구현할 수 있는 장점이 있다.
다음 표 3에서는 코팅 원사용 수성 열 경화성 폴리우레탄 컴파운드(구체적으로는 표 1에서 제시하고 있는 A-2)를 제조할 때 첨가되는 각 조성물과 조성비를 구체적으로 제시하고 있다.
| 본 발명의 조성물(중량부) | 폼 믹서기 사용 | 화학 발포제 사용 | 기공 미형성 |
| 수성 열경화성 폴리우레탄 수지 | 90 | 90 | 90 |
| 수성 열경화성 실리콘변성 우레탄 수지 | 10 | 10 | 10 |
| 폼 안정제 | 3 | - | - |
| 분산제 | 2 | - | - |
| 화학 발포제 | - | 3 | - |
| 안료 | 10 | 10 | 10 |
| 증점제 | 2 | 2 | 2 |
| 소광제 | 3 | 3 | 3 |
| 가교제 | 3 | 3 | 3 |
상기 표 3에 제시한 폼 믹서기를 사용한 컴파운드의 경우 밀도는 에어 혼합율에 따라 조정할 수 있으며, 밀도가 0.3 이하의 경우 코팅시 기공 형성이 어렵고 0.6 이상의 경우 상대적으로 점도의 조절이 어려워 가장 이상적인 밀도는 0.3~0.6g/cm3일때 가장 양호한 물성치를 얻을 수 있었다.
이러한 조성을 갖는 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 원사에 코팅하여 코팅 원사를 제조하게 된다.
전술한 코팅 원사용 수성 열경화성 폴리우레탄 컴파운드를 원사(폴리 에스테르, 나일론 등의 원사)의 표면에 코팅처리한다.
여기에서, 도 1에 도시한 바와 같이, 단층 구조의 코팅 원사를 제조할 경우에는 표 2와 표 3에서 제시한 방법과 같이 기공이 형성된 수성 열경화성 폴리우레탄 컴파운드나 기공이 적게 형성된 수성 열경화성 폴리우레탄 컴파운드(기공 형성 과정을 거치지 않은 경우) 중 어느 하나를 택하여 통상의 노즐에 호퍼를 통해 투입하여 코팅을 하고 건조 냉각을 거쳐 통상의 인취기로 권취한다.
도 2는 도 1의 방법에 의해 제조된 코팅 원사의 단면도((a)폼 믹서기를 사용한 경우, (b)화학 발포제를 사용한 경우, (c)기공 형성 과정을 거치지 않은 경우)를 나타낸 것이다.
그리고 본 발명의 다른 실시예로 도 3에 도시한 바와 같이, 다층 구조의 코팅 원사를 제조할 경우는 전술한 단층구조의 코팅 원사(기공을 형성한 것과 기공이 적게 형성된 것) 중 한 가지로 코팅하고, 추가로 상대적으로 기공을 많이 형성한 수성 열경화성 폴리우레탄 컴파운드나 기공을 형성하지 않은 수성 열경화성 폴리우레탄 컴파운드 중 어느 하나를 택하여 코팅하고 건조, 냉각을 거쳐 통상의 인취기로 권취한다.
도 4는 2층 구조의 코팅 원사 단면 사진으로 도 3에 도시한 방법으로 진행하였으며, 1차 코팅은 폼 믹서기를 이용하여 블랙 칼라 안료를 첨가하여 컴파운드의 밀도를 450g/cm3로 맞추어 0.28mm 노즐로 코팅하고 건조 후 2차로 기공을 형성하지 않은 컴파운드를 골드펄 안료를 첨가하고 0.3mm 노즐로 코팅하여 건조 냉각한 이층구조의 코팅 원사이다.
이 경우 일반적인 골드펄 안료와 블랙 안료를 혼합하여 한번 코팅한 것과 비교하여 외관 상의 골드감은 확연히 좋아지는 결과를 보였다.
이때 1차 코팅과 2차 코팅 컴파운드는 각각 다른 칼라로 작업을 할 수도 있으며, 필요한 기능성 안료를 원하는 목적에 따라 1차 또는 2차 컴파운드에 넣어 코팅하는 것이 가능하다.
또한, 1차로 기공을 형성한 컴파운드로 코팅을 하는 경우 1차에서는 기공을 형성하지 않은 컴파운드로 코팅을 하면 표면의 마모강도나 기계적 물성을 더욱 좋게 할 수 있으며, 이는 표 2의 결과로 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 기존의 코팅 원사(TPU, PVC, PP 등의 수지로 코팅된 코팅 원사로 만든 원단)에 비해 코팅층에 기공이 형성되어 있기 때문에 밀도가 낮아 가벼워 경량화가 가능하며, 양호한 촉감 및 신축성을 구현할 수 있는 장점이 있으며 다층구조의 코팅 원사를 제조할 경우 다양한 칼라나 기능성이 구현가능하기 때문에 다양한 산업용 소재로의 활용이 가능한 장점이 있다.
Claims (23)
- 원사 코팅용 컴파운드에 있어서,
상기 컴파운드는 수성 열경화성 우레탄 수지를 포함하여 이루어지며, 기공을 가지는 것을 특징으로 하는 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드. - 제 1항에 있어서, 상기 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드는,
수성 열경화성 우레탄 수지 100중량부, 증점제 1.5~2.5중량부, 가공활제 6~12중량부로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드. - 제 1항에 있어서, 상기 수성 열경화성 우레탄 컴파운드는,
폼 믹서기를 사용하여 밀도 0.3~0.6g/cm3으로 조절되어 기공이 형성된 것을 특징으로 하는 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드. - 제 1항에 있어서, 상기 수성 열경화성 우레탄 컴파운드는,
화학 발포제를 사용하여 후발포를 통해 밀도 0.3~0.6g/cm3으로 조절되어 기공이 형성된 것을 특징으로 하는 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드. - 제 1항에 있어서, 상기 수성 열경화성 우레탄 수지는,
수성 열경화성 실리콘 변성우레탄, 수성 열경화성 폴리우레탄 및 수성 열경화성 폴리 아크릴우레탄 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드. - 제 2항에 있어서, 상기 증점제는,
폴리아크릴레이트(Polyacrylate)인 것을 특징으로 하는 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드. - 제 2항에 있어서, 상기 가공활제는,
소광제, 폼안정제, 분산제, 가교제로 이루어진 것을 특징으로 하는 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드. - 제 7항에 있어서, 상기 가공활제 중 소광제는 2.5~3.5중량부가 포함되는 것을 특징으로 하는 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드.
- 제 8항에 있어서, 상기 소광제는,
실리카인 것을 특징으로 하는 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드. - 제 1항 내지 제 9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드에는,
안료가 8~15중량부 첨가되는 것을 특징으로 하는 원사 코팅용 수성 열경화성 우레탄 컴파운드. - 코팅 원사의 제조방법에 있어서,
수성 열경화성 우레탄 수지에 증점제 및 가공활제를 혼합하여, 기공이 형성된 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 제조하는 제1단계;
상기 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 원사 표면에 코팅하는 제2단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수성 열경화성 우레탄 코팅 원사의 제조방법. - 제 11항에 있어서, 상기 제1단계의 수성 열경화성 우레탄 컴파운드는,
폼 믹서기를 사용하여 밀도 0.3~0.6g/cm3으로 조절되어 기공이 형성된 것을 특징으로 하는 수성 열경화성 우레탄 코팅 원사의 제조방법. - 제 11항에 있어서, 상기 제1단계의 수성 열경화성 우레탄 컴파운드는,
화학 발포제를 사용하여 밀도 0.3~0.6g/cm3으로 조절되어 기공이 형성된 것을 특징으로 하는 수성 열경화성 우레탄 코팅 원사의 제조방법. - 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 상기 제2단계는,
상기 원사 표면에 상기 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 단층 또는 다층으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 수성 열경화성 우레탄 코팅 원사의 제조방법. - 제 14항에 있어서, 상기 원사 표면에 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 다층으로 형성하는 경우에는,
상기 기공이 형성된 수성 열경화성 우레탄 컴파운드와 이에 비해 상대적으로 기공이 적게 형성된 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 혼용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 수성 열경화성 우레탄 코팅 원사의 제조방법. - 제 15항에 있어서, 상기 원사 표면에는 기공이 형성된 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 코팅하고, 그 외부에는 기공이 적게 형성된 수성 열경화성 우레탄 컴파운드를 순차적으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 수성 열경화성 우레탄 코팅 원사의 제조방법.
- 제 11항에 있어서, 상기 제1단계의 수성 열경화성 우레탄 컴파운드는,
수성 열경화성 우레탄 수지 100중량부, 증점제 1.5~2.5중량부, 가공활제 6~12중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 수성 열경화성 우레탄 코팅 원사의 제조방법. - 제 11항에 있어서, 상기 수성 열경화성 우레탄 수지는,
수성 열경화성 실리콘 변성우레탄, 수성 열경화성 폴리우레탄 및 수성 열경화성 폴리 아크릴우레탄 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수성 열경화성 우레탄 코팅 원사의 제조방법. - 제 11항에 있어서, 상기 증점제는,
폴리아크릴레이트(Polyacrylate)인 것을 특징으로 하는 수성 열경화성 우레탄 코팅 원사의 제조방법. - 제 11항에 있어서, 상기 가공활제는,
소광제, 폼안정제, 분산제, 가교제로 이루어진 것을 특징으로 하는 수성 열경화성 우레탄 코팅 원사의 제조방법. - 제 11항에 있어서, 상기 가공활제 중 소광제는 2.5~3.5중량부가 포함되는 것을 특징으로 하는 수성 열경화성 우레탄 코팅 원사의 제조방법.
- 제 21항에 있어서, 상기 소광제는,
실리카인 것을 특징으로 하는 수성 열경화성 우레탄 코팅 원사의 제조방법. - 제 11항에 있어서, 상기 수성 열경화성 우레탄 컴파운드에는,
안료가 8~15중량부 첨가되는 것을 특징으로 하는 수성 열경화성 우레탄 코팅 원사의 제조방법.
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