KR101679532B1 - 장갑용 코팅 조성물, 이를 코팅한 장갑, 및 이를 이용한 장갑 코팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장갑 코팅용 조성물, 이를 코팅한 장갑, 장갑 코팅 방법에 관한 것이다. 장갑 코팅용 조성물은 수분산 폴리우레탄 60~90 중량%, 유동성 조절제 0.1~3 중량%, 물 5~35 중량%, 및 특성 조절제 0.1~4 중량%를 포함한다. 장갑 코팅용 조성물은 임펠러 교반에 의해 세미-발포 또는 미세기공 발포 가공된 후, 장갑에 침지 코팅됨으로써 코팅 장갑이 제조될 수 있다. 이에 따라 유기용제나 전처리응고제를 사용하지 않고, 공정단순화로 생산효율을 높이고, 폐수발생이 없어 원가절감 및 환경보존에 기여하며, 식품·의약품 취급 분야에서도 사용할 수 있는 인체 무해한 새로운 장갑용 코팅 조성물, 이를 코팅한 장갑, 및 이를 이용한 장갑 코팅 방법을 제공할 수 있다.

Description

장갑용 코팅 조성물, 이를 코팅한 장갑, 및 이를 이용한 장갑 코팅 방법 {COATING COMPOSITION FOR GLOVE, COATED GLOVE THEREFROM, AND GLOVE COATING METHOD THEREWITH}

본 발명은 일반적으로 고분자 수지 코팅 장갑에 관한 것으로, 더 상세하게는, 유기용제나 전처리응고제를 사용하지 않고, 공정단순화로 생산효율을 높이고, 폐수발생이 없어 원가절감 및 환경보존에 기여하며, 식품·의약품 취급분야에서도 사용할 수 있는 인체 무해한 새로운 장갑용 코팅 조성물, 이를 코팅한 장갑, 및 이를 이용한 장갑 코팅 방법에 관한 것이다.

기존 산업현장에서 사용되는 장갑을 살펴보면, 일반적으로 습식 폴리우레탄(PU, polyurethane) 코팅장갑, NBR(nitrile butadiene rubber) 라텍스 코팅장갑의 수요가 가장 많으며, 근래 유해 화학 물질의 환경 및 인체위해성에 대한 관심이 높아지고 환경관련 법규·제제가 강화되면서 무용제 타입의 건식 폴리우레탄(PUD) 코팅장갑도 활발하게 개발, 출시되고 있다.

습식 폴리우레탄(PU) 코팅장갑의 경우, 산업용 장갑 중 단가가 가장 저렴한 편이나, 제조시 수지혼합물 내 유기용제인 디메틸포름아마이드(DMF, N,N'-Dimethylformamide)의 함량이 60~80% 이상이며 배합 작업자 및 직접 취급자가 이에 장기 노출시 간, 심장 등에 치명적 손상이 올 수 있고 암, 생식 세포 변이 등이 유발될 수 있다는 문제가 있다. 또한 PU 코팅 공정 중 수조단계에서 응고(고형화) 및 추출·수세 작업이 진행되므로 코팅 공정상 다량의 폐수가 발생하는데, 이는 환경에 유해한 영향을 줄 수 있으며 폐수 처리 비용 및 유해 물질 관리 인력으로 인해 원가상승에도 영향을 준다. 이러한 수세 및 고온증발로 DMF를 제거한 후에도 장갑완제품에 10~1,000ppm 정도 미량의 DMF가 잔존하게 되는데 이 장갑을 작업자가 사용하여 손에 땀이 배출될 경우 DMF가 장갑 기공을 통해 배출되어 나올 수 있으므로 작업자에 피부염, 피부알레르기를 유발할 가능성이 높고, 식품·의약품 제조·취급산업이나 자동차 부품, 반도체 등의 산업현장에서 사용제약을 받는다.

NBR 라텍스 코팅장갑의 경우, 내구성 및 단가 측면에서 적정수준을 유지하여 수요 및 만족도가 높은 편이나, 제조시 코팅 전 발수 처리를 위해 응고제인 염화칼슘 또는 질산칼슘 수용액에 침지하여 1차 건조를 하고 코팅 후 응고제 내 칼슘성분 세척을 위해 수조공정을 거침으로써 공정시간(cycle time)이 길고, 다량의 폐수가 발생한다. 또한 응고제 및 여러 가황성분으로 인해 습식 폴리우레탄(PU) 코팅장갑과 마찬가지로 식품·의약품 제조·취급산업에서 사용이 불가하고 일반산업용으로만 사용이 제한된다.

2액형 건식 폴리우레탄(PUD) 코팅장갑의 경우, 습식과 달리 무용제(DMF-free)타입의 수성 수지혼합물을 사용함으로써 배합 및 코팅공정상의 화학물질(원료) 및 완제품(장갑)으로 인한 환경 및 인체위해성이 현저히 감소한다. 무해한 제조공정을 거친 환경친화형 제품이라는 점에서 기존 PU, NBR과 차별화되는 메리트(merits)가 있으나, 이 또한 일반 수성타입(NBR라텍스) 코팅공정과 동일한 방식으로 포름산, 아세트산, 염산 등의 산성용액에 장갑을 침지하고 1차 건조를 하는 전처리공정을 거침으로써 식품·의약품 제조·취급산업에서 사용제약을 받는다.

또한 기존 크린룸·수술실·약제실 등에서 널리 상용화된 장갑인 라텍스 장갑은 전면이 라텍스로 구성되어 손바닥·손등 피부에 직접적으로 닿는 형태의 장갑으로, 이를 착용 시 라텍스 알레르기로 인해 발진, 부종, 두드러기 형태의 자극성 과민반응 및 알레르기성 접촉피부염과 같은 반응성을 나타낼 수 있으며 통기성이 매우 미흡하기 때문에 장기적으로 사용 시 습진, 피부각화증 및 갈라짐 증상을 유발하는데, 식품·의약품 산업분야 내 라텍스 장갑의 사용빈도가 증가하면서 이러한 부작용으로 병원을 찾는 사례가 점차 증가하는 추세에 있으며, 특히 장시간 라텍스 장갑을 착용하는 외과의사나 수술실 간호사에서 특히 높은 유병율을 나타내고 있다.

비닐장갑의 경우 라텍스장갑과 달리 알레르기 및 피부장벽손상 등의 부작용을 유발하지 않아 더 권장되기는 하나, 이 또한 통기성이 미흡하여 습진 등의 피부염이 발생할 수 있으므로 손바닥 땀을 흡수하기 위해 비닐장갑 안에 면장갑을 착용하는 이중착용의 불편함을 감수해야 한다.

또한 이러한 기존 식품·의약품용 라텍스장갑, PVC비닐장갑은 가교제, 윤활제, 촉진제 및 산도조절제 등의 여러 화학물질 원료를 단계적으로 첨가하므로 지속적으로 중금속 및 환경호르몬에 대한 위험성이 부각·제기되고 있다.

이렇듯 상기 언급된 시중의 식품·의약품용 장갑들 또한 재료 자체의 알레르기반응이 발생할 수 있고 통기성이 미흡하여 습진 및 피부각화증 등의 부작용을 유발할 수 있으며 특유의 하드한 질감이나 작업쾌적성 미흡으로 인해 착용 시 불편함이 있으므로 제품 품질 수준에 한계가 있다.

상술한 바와 같이, 종래의 PU, NBR 및 2액형 PUD 코팅장갑은 제조공정상 장갑의 코팅공정 외에도 전처리(응고제침지·1차건조) 및 수조(추출·수세) 공정 등을 포함하므로 공정시간(cycle time)이 길고 다량의 폐수(waste water)가 발생하여 경제성 및 환경성 측면에서 좋지 않으며, 배합원료로 DMF와 같은 유독물질 또는 질산칼슘·염화칼슘, 포름산·아세트산·염산 등의 화학물질을 사용함으로써 완제품에 인체 및 환경위해성이 있으므로 주로 물류운반작업, 포장작업, 기계·배관작업과 같은 일반 공업용으로 용도가 한정되고 (PUD의 경우 반도체 및 전기·전자산업까지 허용) 식품·의약품 제조·취급산업에서는 사용제약을 받는다는 문제가 있었다.

이에 따라, 유기용제나 전처리응고제를 사용하지 않고, 전처리 및 수조 공정을 없앰으로서 공정단순화로 생산효율을 높이고, 폐수발생이 없어 원가절감 및 환경보존에 기여하며, 식품·의약품 취급분야에서도 사용할 수 있는 인체 무해한 코팅 장갑이 절실히 요구된다.

한국 공개특허 제10-2005-0014337호(2005년02월07일 공개) 한국 등록특허 제10-0960951호(2010년06월03일 공고) 한국 등록특허 제10-0751682호(2007년08월23일 공고)

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고 여러 가지 다른 장점들을 추가하기 위하여 안출된 것으로서, 특히 수분산 폴리우레탄, 유동성 조절제, 특성 조절제 및 물 등을 포함하는 고분자 수지 조성물을 이용하여 직물 장갑의 내면 및/또는 외면에 코팅함으로써, 유기용제나 전처리응고제를 사용하지 않고, 공정단순화로 생산효율을 높이고, 폐수발생이 없어 원가절감 및 환경보존에 기여하며, 식품·의약품 취급 분야에서도 사용할 수 있는 인체 무해한 새로운 장갑용 코팅 조성물, 이를 코팅한 장갑, 및 이를 이용한 장갑 코팅 방법을 제공할 수 있다.

구체적으로, 본 발명은, 수분산 폴리우레탄 수지에 물과 폴리우레탄의 분리특성을 향상시키는 아크릴계, 아마이드계, 우레탄계, 셀룰로오스계 폴리머 첨가제, 약산성수, 중성수, 약알칼리수 중 1종의 솔벤트를 포함함으로써, 수지배합 시 유기용제가 미사용되고 산·염기 또는 칼슘 함유 응고제로 장갑을 도포하는 전처리공정이 없으며, 이에 따라 상기 물질들을 추출·수세 제거하기 위한 수조공정도 없어 장갑 코팅 공정 내 유해물질 배출이 없도록 한 장갑용 코팅 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가, 본 발명은 장갑 금형에 장갑을 끼운 후, 본 발명에 의해 제공되는 장갑 코팅 조성물에 상기 장갑을 침지 도포하고 고온 건조하여 코팅 장갑을 제조함으로써, 기존의 습식 폴리우레탄, NBR 라텍스 또는 2액형 건식 폴리우레탄이 코팅된 장갑과 달리, 수지배합 시 유기용제가 미사용되고 산·염기 또는 칼슘 함유 응고제로 장갑을 도포하는 전처리공정이 없으며, 이에 따라 상기 물질들을 추출·수세 제거하기 위한 수조공정도 없어 제조공정 내 유해물질 배출이 없으며, 장갑 코팅 피막의 발포기공(cell pore) 타입에 따라 방수·방습성 장갑뿐만 아니라 부드럽고 쾌적한 착용감을 갖춘 통기·투습성 코팅 장갑 및 그 장갑 코팅 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적은 본 발명에 따라 제공되는 장갑용 코팅 조성물, 이를 코팅한 장갑, 및 이를 이용한 장갑 코팅 방법에 의하여 달성된다.

본 발명은, 약품유해성이 없는 원료를 배합·가공한 수지혼합물을 사용하고, DMF 및 산·염기, 칼슘 등의 응고제를 미사용하여, 전처리 및 폐수발생이 없는 제조공정 단순화를 실현하여 공정시간 단축, 전기소모량 감소, 생산성 증대 및 원가 절감 등의 효과를 제공할 수 있는, 장갑용 코팅 조성물을 제공한다.

본 발명은 수분산 폴리우레탄, 물, 및 첨가제를 혼합한 장갑용 코팅 조성물을 제공한다.

실시예에서, 장갑 코팅용 조성물은 수분산 폴리우레탄 60~90 중량%, 유동성 조절제 0.1~3 중량%, 물 5~35 중량%, 및 특성 조절제 0.1~4 중량%를 포함할 수 있다.

실시예에서, 상기 수분산 폴리우레탄은, 카티온(cation)성 또는 아니온(anion)성 1액형 수분산 폴리우레탄 수지이고; 상기 유동성 조절제는, 아크릴(acrylic)계, 아마이드(amide)계, 우레탄(Urethane)계, 셀룰로오스(Cellulose)계 폴리머 중 1종 이상을 포함하며; 상기 물은 약산성(weak-acid)수, 중성(neutral)수, 약알칼리수(weak-alkaline) 중 1종을 포함하고; 상기 특성 조절제는 왁스 및 불소 폴리머 중 1종을 포함할 수 있다.

실시예에서, 장갑 코팅용 조성물은 아니온(anion)계, 카티온(cation)계, 노니온(nonion)계 수성 착색제 중 1종을 포함하는 착색제 0.1~2.5 중량%를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따라, 상술한 장갑 코팅용 조성물을 코팅한 코팅 장갑 및 코팅 방법이 제공된다.

실시예에서, 장갑 코팅 방법은 상기 장갑 코팅용 조성물을 소정 임펠러를 이용하여 소정 속도로 소정 시간 동안 교반함으로써 세미발포(semi-foam) 또는 발포(foam) 가공하는 가공 단계; 및 장갑을 몰드에 착장하여, 상기 세미발포 또는 발포 가공된 장갑용 코팅 조성물에 침지 코팅하고, 고온 건조 및 탈형함으로써 코팅 장갑을 제조하는 코팅 단계를 포함할 수 있다.

상술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 특히 수분산 폴리우레탄, 유동성 조절제, 특성 조절제, 및 물을 포함하는 고분자 수지 조성물을 이용하여 직물 장갑의 내면 및/또는 외면에 코팅함으로써, 유기용제나 전처리응고제를 사용하지 않고, 공정단순화로 생산효율을 높이고, 폐수발생이 없어 원가절감 및 환경보존에 기여하며, 식품·의약품 취급 분야에서도 사용할 수 있는 인체 무해한 새로운 장갑용 코팅 조성물, 이를 코팅한 장갑, 및 이를 이용한 장갑 코팅 방법을 제공할 수 있다.

구체적으로, 본 발명은, 수분산 폴리우레탄 수지, 폴리우레탄의 분리특성을 향상시키는 첨가제, 물을 포함함으로써, 수지배합 시 유기용제가 미사용되고 산·염기 또는 칼슘 함유 응고제로 장갑을 도포하는 전처리공정이 없으며, 이에 따라 상기 물질들을 추출·수세 제거하기 위한 수조공정도 없어 장갑 코팅 공정 내 유해물질 배출이 없도록 한 장갑용 코팅 조성물을 제공할 수 있다.

나아가, 본 발명은 장갑 금형에 장갑을 끼운 후, 본 발명에 의해 제공되는 장갑 코팅 조성물에 상기 장갑을 침지 도포하고 고온 건조하여 코팅 장갑을 제조함으로써, 기존의 습식 폴리우레탄, NBR 라텍스 또는 2액형 건식 폴리우레탄이 코팅된 장갑과 달리, 수지배합 시 유기용제가 미사용되고 산·염기 또는 칼슘 함유 응고제로 장갑을 도포하는 전처리공정이 없으며, 이에 따라 상기 물질들을 추출·수세 제거하기 위한 수조공정도 없어 제조공정 내 유해물질 배출이 없으며, 장갑 코팅 피막의 발포기공(cell pore) 타입에 따라 방수·방습성 장갑뿐만 아니라 부드럽고 쾌적한 착용감을 갖춘 통기·투습성 코팅 장갑 및 그 장갑 코팅 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장갑용 코팅 조성물을 제조하는 과정을 예시하는 흐름도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장갑용 코팅 조성물을 이용하여 코팅 장갑을 제조하는 과정을 예시하는 흐름도.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 실시예1 및 실시예2에 의해 제조된 코팅장갑 표면 및 단면의 SEM(scanning electron microscope, 주사전자현미경) 사진.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 실시예들과 비교를 위하여 종래 방법에 의해 제조된 코팅장갑 표면 및 단면의 SEM 사진.
도 7은 종래 PU 코팅 장갑에서 DMF가 검출되는지 여부를 시험한 시험성적표.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 세미-발포 코팅 장갑의 공기투과도를 시험한 시험성적표.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발포 코팅 장갑의 공기투과도를 시험한 시험성적표.

이하 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 장갑용 코팅 조성물, 이를 코팅한 장갑, 및 이를 이용한 장갑 코팅 방법에 대하여 설명한다.

이하, 본 발명에 따른 수분산 폴리우레탄이 포함된 장갑용 코팅 조성물을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따라 제공되는 장갑용 코팅 조성물은 수분산 폴리우레탄 60~90 중량%, 유동성 조절제 0.1~3 중량%, 물 5~35 중량%, 특성 조절제 0.1~4 중량%, 및 착색제 0.1~2.5 중량%를 포함할 수 있다.

구체적으로 장갑용 코팅 조성물은, 카티온(cation)성 또는 아니온(anion)성 1액형 수분산 폴리우레탄 수지 60~90 중량%; 아크릴(acrylic)계, 아마이드(amide)계, 우레탄(Urethane)계, 셀룰로오스(Cellulose)계 폴리머 중 1종 이상을 포함하는 유동성 조절제 0.1~3 중량%, 약산성(weak-acid)수, 중성(neutral)수, 약알칼리수(weak-alkaline) 중 1종을 포함하는 물 5~35 중량%, 왁스 및 불소 폴리머 중 1종을 포함하는 특성 조절제 0.1~4 중량%, 아니온(anion)계, 카티온(cation)계, 노니온(nonion)계 수성 착색제 중 1종을 포함하는 착색제 0.1~2.5 중량%를 단계적으로 첨가하여 배합·숙성함으로써 수득된다.

종래 수분산 폴리우레탄 코팅 시, 전처리 응고제로 포름산, 아세트산, 염산, 황산 등의 산성용액 또는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 염화나트륨 등의 염기성 용액을 사용하여 장갑 내부로의 수지 침투를 방지하는데 이 과정에서 쓰이는 상기 응고제 성분들이 장갑에 잔류하여 식품용으로는 사용제약이 있었다. 반면, 본 발명은 전처리 공정을 생략하여 상기 응고제를 미 사용함으로서 식품용으로 사용가능한 1액형 수분산 폴리우레탄 수지를 사용한다는 특징을 가진다.

본 발명의 장갑용 코팅 조성물의 주성분으로서 사용되는 수분산 폴리우레탄의 함량은 장갑용 코팅 조성물 총중량 대비 60 내지 90 중량%이며 바람직하게는 70 내지 85 중량%이다. 상기 수분산 폴리우레탄 성분의 사용량이 60 중량% 미만일 경우 총중량 대비 고형분 함량이 하한계(lower limit) 이하로 낮아지므로 우레탄 고유의 탄성 및 마모강도를 갖춘 피막 형성이 어렵고, 90 중량%를 초과할 경우 장갑 내부로의 수지침투 방지효과 및 우수한 착용감(Softness)을 구현할 적정 수준의 첨가제 함량이 덜 투입되어 품질이 저하되는 문제가 발생한다.

본 발명에서 수분산 폴리우레탄 수지의 입자크기, 점도 및 비중을 조절하는 유동성 조절제는 아크릴계, 아마이드계, 우레탄계, 셀룰로오스계 폴리머로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있고, 함량은 장갑용 코팅 조성물 총중량 대비 0.1 내지 3 중량%이며 바람직하게는 0.1 내지 1 중량%이다. 상기 유동성 조절제 성분은 코팅 시(수지혼합물에 함유된 물이 장갑원단에 흡수될 때) 물과 고형분의 흐름 속도차를 증가, 분리속도를 상승하여 물과 폴리우레탄의 분리특성을 향상시키는 동시에 피막 두께를 조절하면서 수분산 폴리우레탄 수지의 장갑 내부 침투를 방지하기 위하여 일정한 점도를 유지하기 위한 첨가제이다. 유동성 조절제가 0.1 중량% 미만일 경우 입자크기, 비중 및 흐름 속도차를 조절하는 효과가 미미하여 물과 폴리우레탄의 분리특성을 향상시키기 어렵고, 3 중량%를 초과할 경우 코팅부착력이 감소하고 피막두께가 과도하게 증가하여 착용감 면에서 밀착성, 터치(touch)감 등이 저하되어 반도체·전자 조립분야와 같이 세심함을 요하는 작업 시 불편함을 줄 수 있다.

본 발명의 장갑용 코팅 조성물에서 수분산 폴리우레탄의 고형분 함량을 감소하는 용제(Solvent)는 물로서, 약산성수(pH5.0~6.6), 중성수(pH7.0), 약알칼리수(pH7.3~8.9)로 이루어진 군으로부터 1종 선택될 수 있고, 함량은 장갑용 코팅 조성물 총중량 대비 5 내지 35 중량%이며 바람직하게는 10 내지 30 중량%이다. 용제 성분은 물과 고형분의 분리속도, 응고속도 및 흐름성을 조절해주는 용제수로서, 5 중량% 미만일 경우 물과 고형분의 분리속도가 느려지면서 장갑 내부로의 수지침투가 증가하여 착용감이 미흡(hard)해지고, 35 중량%를 초과할 경우 총중량 대비 고형분 함량이 하한계(lower limit) 이하로 낮아지므로 코팅 피막의 탄성 및 마모강도 면에서 기존 수지원액 코팅 피막보다 개선되지 못한 결과를 초래한다.

본 발명의 장갑용 코팅 조성물에서 발수 및 마모 특성을 부여하기 위한 특성 조절제는 왁스 및 불소로 이루어진 군으로부터 1종 선택될 수 있는 폴리머 첨가제이며, 그 함량은 장갑용 코팅 조성물 총중량 대비 0.1 내지 4 중량%이며 바람직하게는 0.1 내지 2.7 중량%이다. 도료, 라텍스에 적용되는 통상의 첨가량을 고려하여 적정함량을 적용한다.

본 발명의 장갑용 코팅 조성물에서 수분산 폴리우레탄 수지혼합물의 색상을 부여해주는 착색제는 아니온(Anion)계, 카티온(Cation)계, 노니온(Nonion)계로 이루어진 군으로부터 1종 선택될 수 있고, 함량은 혼합조성물 총중량 대비 0.1 내지 2.5 중량%이며 바람직하게는 0.3 내지 1.8 중량%이다. 상기 성분은 코팅표면에 원하는 색을 구현하기 위하여 사용되는 것으로, 혼합 안정성을 고려하여 수용성 안료를 사용한다.

본 발명의 장갑용 코팅 조성물을 구성하는 성분들은, 특히 실리콘 성분이 배제된 물질로서, 도 1의 장갑용 코팅 조성물 제조 방법(100)에서 도시된 바와 같이, 배합방법은 5시간 내지 48시간에 걸쳐서 단계적으로 첨가 및 혼합(101~107) 하고, 3시간 내지 24시간 동안 숙성을 통해 안정화 구간을 갖는다(109). 여기서, 도 1에 도시된 성분들의 첨가 순서는 예시적인 것에 불과하며, 각 단계의 순서가 역으로 될 수도 있고, 두 단계가 동시에 이루어질 수도 있으므로, 본 발명에 따른 장갑용 코팅 조성물 제조를 위해 도 1 도시된 것으로 반드시 한정될 필요가 없다는 점은 자명하다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장갑용 코팅 조성물을 장갑에 코팅(200)하기 위하여, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 제조된 장갑용 코팅 조성물은 먼저 세미발포(semi-foam) 또는 미세기공 발포(foam)된다. 세미발포 방법(201) 및 발포 방법(202)을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 장갑용 코팅 조성물의 세미발포방법(201)은, 소정 임펠러가 장착된 호모게나이저 고속교반기를 이용하여 RPM 0.5~2.5로 3~48시간 저속발포 교반하여 발포증가율을 부피(volume) 기준으로 100~125% 유지하는 것으로서 실시되는데, 이는 연포(open cell)를 일부간격으로 형성하여 유연한 착용감을 부여하는 동시에 방수·방습성을 갖춘 Semi-Foam 혼합물로 가공해주는데 적절한 조건이다. 본 발포가공법이 적용된 방수·방습성 장갑은 식품의약품분야에서 사용하기 적합하다.

본 발명에 따른 장갑용 코팅 조성물의 미세기공 발포방법(202)은 소정 임펠러가 장착된 호모게나이저 고속교반기를 이용하여 RPM 3.0~5.5로 20~180분(1차 교반), RPM 0.6~2.8로 2~35시간(2차 교반)을 수행하는 것으로서 실시되는데 이때 발포증가율은 부피(volume) 기준으로 120~170%이고 임펠러의 위치는 교반통(vessel) 높이기준 2분의 1 지점으로, 이는 연포(open cell)와 단포(closed cell)가 촘촘하고 균형적으로 형성되도록 하여 우수한 통기성 및 유연한 착용감을 갖춘 발포(Foam) 조성물로 가공해주는데 적절한 조건이다. 본 발포가공법이 적용된 통기·투습성 장갑은 유·아동용 및 여성용, 기타 산업분야에서 친환경용으로 사용하기 적합하며, 기공(cell pore)을 통한 땀배출 우려가 있으므로 식품의약품용으로는 권장하지 않는다.

상기 발포/세미발포 시 사용하는 소정 임펠러는, 예컨대, 원형평면 중심에 수직으로 부착된 로드(rod) 1개, 사다리꼴형의 블레이드(blade) 16개 (상단 8개, 하단 8개의 교차구조; 길이가 작은 직선이 임펠러 평면 가장자리에 수직으로 부착), 임펠러평면 위에 원형 홀(hole) 32개 (medium size 16개, small size 16개의 이중원형구조)로 이루어진 구조로서, 이는 화학발포제를 사용하지 않아도 균일한 형태의 기공을 갖는 Foam 혼합물로 가공할 수 있도록 하는 적합한 구조이다.

한편, 본 발명에 따른 장갑용 코팅 조성물의 세미발포 또는 발포가공(201, 202) 이후, 장갑 착장(203), 침지코팅(205), 고온건조(207) 및 탈형(209) 공정을 포함하는 코팅 장갑의 제조공정(200)을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 상기 조건으로 발포/세미발포된 코팅 조성물을 준비하고 장갑을 코팅 공정용 몰드(장갑금형)에 착장한다. 여기서 장갑은 면, 폴리에스테르, 나일론, 또는 이들을 혼합한 혼방 직물로 제조한 장갑일 수 있다.

이때 몰드(장갑금형)의 온도는 40℃ 내지 70℃이고, 바람직하게는 45℃ 내지 65℃이다. 상기 몰드 온도는 응고속도를 조절하고 그에 따른 수지부착력, 흐름속도를 좌우하는 요인으로서, 40℃ 미만일 경우 코팅 시 응고속도가 느려지면서 흘러내림 불량이 발생할 가능성이 높아지고, 70℃를 초과할 경우 코팅 시 응고속도가 빨라지면서 맺힘자국 및 손끝코팅 불량이 발생할 가능성이 높아진다. 수지의 온도 및 점도 조건에 따라 몰드온도가 45℃ 내지 65℃를 유지할 때 맺힘자국, 손끝코팅, 흘러내림 면에서의 전반적인 불량률이 가장 낮다.

그 다음, 몰드에 착장된 장갑에 세미발포 또는 발포 가공을 거친 코팅 조성물을 침지코팅하는데, 침지시간은 0.1초 내지 10초이고, 바람직하게는 0.5초 내지 5초이다. 침지시간이 0.1초 미만일 경우 코팅부위에 고르게 도포되지 않아 울퉁불퉁한 표면이 될 수 있고, 10초를 초과할 경우 장갑 내부로의 수지침투량 및 코팅피막의 두께가 증가하여 착용감이 불편하다.

이때 코팅라인 실내온도는 7℃ 내지 35℃이고, 바람직하게는 11℃ 내지 25℃이다. 실내온도는 수지흐름성에 영향을 주는 인자로, 7℃ 미만일 경우 수지 흐름속도가 느려지면서 코팅면 중간에 볼록한 흐름자국을 형성할 가능성이 높아지고, 35℃를 초과할 경우 수지 흐름속도가 빨라지는데 이로 인해 직접적으로 불량이 발생할 가능성은 미미하나 지속적으로 수지온도를 상승시켜 손끝맺힘 및 흐름자국 불량이 발생함에 있어 간접적인 요인이 될 수 있다.

또한 이때 코팅수지 온도는 8℃ 내지 36℃이고, 바람직하게는 12℃ 내지 26℃이다. 코팅수지 또한 수지흐름성에 영향을 주는 인자로, 코팅수지 온도가 8℃ 미만일 경우 수지가 고점도 겔(gel)상이 되어 수지흐름이 무거워지므로 코팅선 불량을 유발할 수 있고, 수지의 응고속도는 느린 반면 흐름속도는 빠르므로 코팅 후 흘러내림 불량이 발생할 가능성이 높으며, 36℃를 초과할 경우 수지흐름이 가벼워 장갑섬유에 닿는 즉시 얇은 도막형태로 응고하면서 방향변경 시 볼록한 흐름자국 불량이 발생할 수 있고, 응고속도는 빠른 반면 흐름성은 매우 미흡하여 코팅 후 경계에 있는 수지가 흘러내리지 않아 손끝맺힘 불량이 발생할 가능성이 높다. 수지온도가 12℃ 내지 26℃를 유지할 때 코팅선 및 손끝맺힘 면에서 불량률이 가장 낮다.

상기 조건 하에 코팅된 장갑은 고온건조공정을 거쳐 탈형함으로서 완료되는데, 이때 건조기 조건은 75℃ 내지 110℃의 1차구간에서 5~20분이고, 110℃ 내지 130℃의 2차구간에서 8~45분이며, 이 조건을 충족하지 못할 경우 코팅피막의 탄성 및 마모강도가 저하됨을 보인다.

이하 본 발명의 구체적인 실시예로서 수분산 폴리우레탄을 이용한 방수·방습성 또는 통기·투습성 코팅장갑의 제조에 대하여 기술한다.

<실시예1>

건식 1액형 수분산 폴리우레탄 기반 코팅 조성물에 의한 방수·방습성 세미-발포 코팅장갑 (본 발명)

총중량 대비 수분산 폴리우레탄 75~85중량%, 메틸셀룰로오스 (삼성정밀화학 Mecellose; FMC-60150) 0.1~0.6중량%, 아크릴계 유동성 조절제 (다우코닝 RM-825) 0.1~0.8중량%, 중성수(pH6.9~7.0) 15~25중량%, 왁스 (제이스켐 Wax) 0.2~1.2중량%, 아니온계 착색제 0.4~1중량%를 22시간에 걸쳐 단계적으로 첨가 혼합하고 16시간 안정화하여 장갑용 코팅 조성물을 제조하였다.

이후 코팅 조성물을 RPM 1.7로 18~20시간 저속발포 교반함으로써 세미-발포(Semi-Foam) 가공하였다.

그런 다음 세미 발포 가공된 코팅 조성물을 실내온도가 22℃인 코팅기로 이송하고, 온도가 49~51℃인 몰드에 착장된 장갑을 1~1.5초 동안 침지하고, 침지 코팅된 장갑을 80~90℃에서 14분, 115~120℃에서 30분 고온 열풍 건조한 후, 완성된 코팅 장갑을 몰드로부터 탈형함으로써, 방수·방습성 세미-발포 코팅장갑을 제조하였다.

<실시예2>

건식 1액형 수분산 폴리우레탄 기반 코팅 조성물에 의한 통기·투습성 발포 코팅장갑 (본 발명)

실시예1과 동일한 성분비의 코팅 조성물을 제조하였다.

이후 코팅 조성물을 RPM 4.0로 50~60분(1차), RPM 1.9로 16~18시간(2차) 발포 교반하여 발포(Foam) 가공하였다.

그런 다음 발포 가공된 코팅 조성물을 이용하여, 실시예1과 동일조건의 코팅 장갑 제조 공정을 통해 통기·투습성 발포 코팅장갑을 제조하였다.

<비교예1>

건식 1액형 수분산 폴리우레탄 코팅장갑

3M tekk 식품가공용 클린 장갑 (종래방법에 의해 제조된 코팅장갑)

<비교예2>

습식 폴리우레탄 코팅장갑

PU Palm 코팅장갑 (종래방법에 의해 제조된 코팅장갑)

<시료확인 시험>

1. 공기투과도

시험면적 : 38㎠ / 5㎠, 시험압력 : 125㎩, ASTM D 7372012.

2. 재질〔카드뮴, 납, 수은, 크롬〕

기구 및 용기포장의 기준 및 규격 (식품의약품안전처고시 제2015-7호)

3. 용출〔납, 이소시아네이트, 4,4’-메틸렌디아닐린, 과망간산칼륨소비량, 총용출량〕

기구 및 용기포장의 기준 및 규격 (식품의약품안전처고시 제2015-7호), 침출용액 : 납- 4%초산, 4,4’-메틸렌디아닐린- 4%초산, 이소시아네이트- 증류수, 총용출량- 4%초산/물/n-헵탄

4. DMF (Dimethyl Formamide) 함량

시료를 메탄올로 추출한 후, GC-MSD로 분석하였음.

5. 실리콘수지 확인

시료량 : 5.0g, 용매 : n-haxane 50mL, 전처리 : 시료를 30분간 초음파추출 후 추출액을 휘발 농축시킨 후 FT-IR(ATR)로 분석하였음.

이상의 분석 결과는 아래 포 1에 요약되어 있으며, 도 7 내지 도 9에 일부 데이터를 포함하는 시험성적표가 도시된다. 도 7은 종래 폴리우레탄 팜 손바닥 코팅 장갑(비교예2)에서 DMF가 검출되는지 여부를 분석 시험한 시험성적표를 보여준다. 분석 결과 585 mg/kg임을 알 수 있다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 세미-발포 코팅 장갑(실시예1)의 공기투과도를 시험한 시험성적표이고. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발포 코팅 장갑(실시예2)의 공기투과도를 시험한 시험성적표이다.

본 발명에 따라 제조된 식품용 코팅장갑은 종래의 습식 폴리우레탄(PU), NBR라텍스, 2액형 습식 폴리우레탄(PUD) 코팅장갑보다 환경친화성, 공정단순성 측면에서 개선된 것으로, 종래 사용분야인 반도체 및 전기·전자산업에 사용할 수 있을 뿐만 아니라 제조공정상 전처리응고제가 사용되지 않기 때문에 식품·의약품을 제조 또는 취급하는 크린룸·의료실·약제실 등에서도 종래의 라텍스장갑이나 PVC비닐장갑을 대체하여 사용할 수 있다.

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비교예 1 (3M PUD)에서 제시된 건식 PUD 코팅장갑 (대한민국등록특허 제 10-0751682; 수분산폴리우레탄의 제조방법, 이에 의해 제조된 수분산폴리우레탄 조성물 및 이를 이용한 제품의 제조방법 참조)의 경우, 알레르기 유발물질 및 중금속에 대한 우려가 없을 뿐만 아니라 전처리 없이 코팅 시에도 물과 고형분이 분리가능한 1액형 PUD수지를 사용함으로서 전처리응고제를 미 사용하여 식품용으로 사용가능하다. 하지만 분리특성향상물질 첨가·배합이나 용도별 맞춤발포 등의 2차 가공 없이 폴리우레탄수지 단독원료로 코팅하여 제조된 장갑은 내피 속 수지침투율이 높아 착용감이 딱딱할 뿐만 아니라, 도 5에 도시된 바와 같이, 코팅표면에 기공(cell)이 전혀 없어 표면/단면의 비표면적이 작으므로 코팅면 유연하지 않고 신축성이 좋지 않으며, 공기투과도를 조절하지 못하여 통기·투습성이 미흡하여 작업쾌적성이 저하될 뿐만 아니라 품질대비 단가도 높으므로 현실적인 상용화 가능성이 낮다.

비교예 2 (PU)에서 제시된 습식 PU 코팅장갑의 경우, 일반산업용 및 공업용으로 수요가 높은 제품으로 코팅표면 내 유독물질인 DMF (Dimethyl Formamide) 함량이 검출한계를 초과하므로 식품용으로 사용할 수 없다. 또한 도 6에 도시된 바와 같이, 코팅표면에 기공(cell)이 전혀 없어 표면/단면의 비표면적이 작으므로 코팅면 유연하지 않고 신축성이 좋지 않으며, 공기투과도를 조절하지 못하여 통기·투습성이 미흡하여 작업쾌적성이 저하된다.

실시예 1,2(본 발명)에서 제시된 건식 PUD 코팅장갑의 경우, PUD수지 자체적으로 분리특성을 띄는 부분도 있지만 이를 2차 가공하는 단계에서 물과 폴리우레탄의 분리특성을 향상시키는 폴리머를 첨가하여 고형분의 장갑내피 침투율을 최소화하도록 배합된 가공수지혼합물을 원하는 통기수준에 따라 세미발포 또는 발포하여 기공을 형성함으로서 용도별 맞춤수지혼합물을 도포한 장갑으로, 기존보다 개선된 형태의 제품이다.

실시예 1에서 제시된 방수·방습성 장갑의 경우, 식품취급분야 및 크린룸, 의료실 등에서 사용 가능한데 이는 세미발포(Semi-Foam)를 거침으로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 코팅표면 일부가 스폰지 구조의 반-기공 형태로 된 장갑으로 비교예 1에서 제시된 장갑 대비 비표면적이 크므로 신축성이 우수하고 유연한 착용감을 보인다.

실시예 2에서 제시된 통기·투습성 장갑은 미세다공성 발포(Foam)를 거쳐 코팅 전면이 스폰지 구조의 미세기공 형태로 됨으로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 공기투과도가 높아 통기성이 우수하고 쾌적한 착용감을 부여할 뿐만 아니라 실시예 1 대비 기공(cell) 형성이 선명하고 촘촘하게 증가함으로서 착용감도 유연하고 부드러워 실시예 1보다 품질 면에서 향상된 제품이다. 단, 기공을 통한 땀 배출이 우려되므로 식품의약품을 제외한 다른 산업분야에 사용이 권장된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 코팅 조성물을 이용하여 코팅한 코팅장갑은 식품의약품용 외에도 다양한 분야에서 현실적인 상용화가능성이 높고 종래의 미흡한 점을 보완·향상한 것으로 기존제품을 효과적으로 대체할 수 있어 그 효과가 기대된다.

위에서 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법이 실시예들을 참조하면 설명되었다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것이 아니라 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위에서 다양한 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 개시된 실시예에 의해서 한정되지 않으며, 아래의 청구범위에 의해 한정된다.

Claims (5)

1. 장갑을 몰드에 착장하여, 별도의 전처리 과정 없이, 세미발포 또는 발포 가공된 장갑용 코팅 조성물에 침지 코팅한 후, 75℃ 내지 110℃의 1차구간에서 5~20분 동안 및 110℃ 내지 130℃의 2차구간에서 8~45분 동안 고온 건조시킴으로써 코팅 장갑을 제조하기 위한 장갑 코팅용 조성물로서,
   카티온(cation)성 또는 아니온(anion)성 1액형 수분산 폴리우레탄 60~90 중량%;
   아크릴(acrylic)계, 아마이드(amide)계, 우레탄(Urethane)계, 셀룰로오스(Cellulose)계 폴리머 중 1종 이상을 포함하는 유동성 조절제 0.1~3 중량%;
   중성(neutral)수 5~35 중량%;
   왁스 및 불소 폴리머 중 1종을 포함하는 특성 조절제 0.1~4 중량%; 및
   아니온(anion)계, 카티온(cation)계, 노니온(nonion)계 수성 착색제 중 1종을 포함하는 착색제 0.1~2.5 중량%를
   포함하는 것을 특징으로 하는 장갑 코팅용 조성물.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 기재된 장갑 코팅용 조성물을 코팅한 코팅 장갑.
   
5. 제 1 항에 기재된 장갑 코팅용 조성물을 장갑에 코팅하는 코팅 방법으로서,
   상기 장갑 코팅용 조성물을 소정 임펠러를 이용하여 소정 속도로 소정 시간 동안 교반함으로써 세미발포(semi-foam) 또는 발포(foam) 가공하는 가공 단계;
   장갑을 몰드에 착장하여, 상기 세미발포 또는 발포 가공된 장갑용 코팅 조성물에 침지 코팅하고, 75℃ 내지 110℃의 1차구간에서 5~20분 동안 및 110℃ 내지 130℃의 2차구간에서 8~45분 동안 고온 건조하고 및 탈형함으로써 코팅 장갑을 제조하는 코팅 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장갑 코팅 방법.

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