KR101740625B1 - 나노산화세륨(Nano CeO2)을 포함하는 표면코팅층을 가지는 기능성 직물 및 그 제조방법 - Google Patents

나노산화세륨(Nano CeO2)을 포함하는 표면코팅층을 가지는 기능성 직물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

원단의 일면에는 나노산화세륨(Nano CeO2)을 포함하는 고기능성 표면처리제가 코팅되고, 원단의 이면에는 마이크로포러스(Micro porous) 코팅된 것을 특징으로 하는 고기능성 직물을 제공한다. 본 발명의 고기능성 직물은 내일광성, 내마모성, 내후성을 필요로 하는 차량용 커버 제품에 적용뿐만 아니라 선박용 또는 요트용 커버 직물 제조시 적용 가능하다.

Description

나노산화세륨(Nano CeO2)을 포함하는 표면코팅층을 가지는 기능성 직물 및 그 제조방법{FUNCTIONAL FABRICS HAVING SURFACE COATING LAYER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 우수한 물리적, 화학적 특성이 부여된 산업용 직물에 관한 것이다.
산업용 섬유는 기술적인 용도와 기능적인 특징에 따라 분류되고, 형태나 감촉보다는 기능과 내구성이 더욱 중요하다. 특수 가공은 의류 및 산업용 덮개(Cover), 천막 등의 섬유에 기능적인 특성을 추가하는 데 효과적으로 사용되며 이러한 특성으로 인해 오늘날의 산업 분야에서 요구되는 우수한 물리적, 화학적 특성을 직물에 부여하게 도와준다. 산업용 섬유시장의 요구를 충족시키기 위해서 다양한 형태의 직물 설계 및 특수가공 기술이 필요하게 되었는데 특히 Nano Chemical의 도입으로 코팅가공 분야에 있어서, 직물에 새로운 기능성 레이어(층)들의 추가로 복합 기능의 부여가 가능하게 되었다.
최근 산업용 섬유들은 물리적 및 화학적 응용 및 기능성에 따라 그 특징이 정해진다. 이는 산업용 섬유의 생산에 있어 중요한 공정이 직물의 코팅에 의한 후 가공에 있다고 볼 수 있다.
기존의 자동차 커버 제품의 경우 일반 폴리에스테르 제품을 사용함으로써 소수성의 특징을 이용한 발수성이나 발유성 및 다양한 Color의 구현, 염색성, 프린트가 가능한 소재로 구성된다. 그러나 폴리에스테르 분산염료 염색법으로 인해 장기간 야외에 노출됨으로써 Car 커버 자체 소재의 변색 혹은 퇴화되며, 짙은 농색의 경우에는 기능성 코팅층을 통해 염료가 이염됨으로서 자동차 외장재에 오염을 유발하여 소비자에게 상당한 불쾌감 및 도색불량에 대한 클레임을 유발하는 극단적인 사태가 많이 발생하고 있다. 이 또한 외부 지역별 환경적인 요인에 따라 발생 빈도가 다르게 집계 되고 있다. 현재 국내 및 해외에 시판되고 있는 커버 직물의 경우, 일반 폴리에스테르 직물을 이용하여 제품을 제작하여 발수성이나 발유성 및 다양한 색상구현, 염색성, 프린트가 가능한 소재로 구성되어져 있지만 분산염료 염색법으로 장기간 야외노출에 의한 소재 변색, 퇴화, 염료 이염 등 자동차 외장재에 오염을 유발하는 등의 극단적인 문제점이 발생되고 있다. 이는 실제 제품을 사용시, 장기적인 보관 등에 의해 쉽게 노후화 되거나 물리적 특성이 저하되어 기능을 유지하기 어렵다.
[선행기술문헌]
등록특허공보 제10-1333452호 : 발수원단 및 상기 발수원단 제작방법, 공고일자 (공개일 2013년11월26일)
공개특허공보 제10-2013-0120682호: 원단코팅용 수지조성물 및 그를 이용하여 표면처리된 원단(공개일 2013년11월05일)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 복합 분산 가공기술을 이용한 내일광성, 내마모성, 내후성이 우수한 Custom Fit CDP(Cationic Dyeable Polyester) 커버 직물을 개발함으로써 일반 폴리에스테르 직물이 가진 단점을 보완하며 복합기능성을 그대로 유지할 수 있는 커버 제품을 개발하는 것을 목적으로 한다.
나노산화세륨(Nano CeO2)의 복합 반응/분산기술을 이용한 고기능성 표면처리제 및 표면처리 공정 기술 개발함을 목적으로 한다.
또한 CDP 絲의 복합 사가공 및 제직성 안정화를 통한 다양한 Custom Color의 커버 직물 개발을 목적으로 한다.
또 Custom 요구 성능에 적합한 High-end level의 Weather-Shield용 커버 직물의 완성 및 판매를 목적으로 한다.
본 발명은 원단의 일면에는 나노산화세륨(Nano CeO2)을 포함하는 고기능성 표면처리제가 코팅되고, 원단의 이면에는 마이크로포러스(Micro porous) 코팅된 것을 특징으로 하는 내일광성, 내마모성, 내후성을 가지는 고기능성 직물을 제공한다.
또한 상기 직물은 일광견뢰도(40시간 경과후) 4~5 등급, 마찰견뢰도 4~5 등급, 인열강도 40N, 인장강도 240~245 cN 인 것을 특징으로 한다.
상기 직물은 어닝, 천막, 자동차 커버, 선박커버, 파라솔, 텐트, 보호복 중 어느 하나의 용도를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 고기능성 직물은 원단의 일면에 나노산화세륨(Nano CeO2) 분산액을 포함하는 고기능성 표면처리제를 코팅하는 단계; 상기 원단의 이면에는 기능성 이면 코팅액으로 마이크로포러스 코팅하는 단계; 및 상기 코팅 후 다단건조하는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 기능성 이면 코팅제로 코팅 후 다단건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 다단처리는 기능성 이면 코팅제로 코팅 후 100℃ 20초, 120℃에서 20초, 160℃에서 20초 다단처리하여 균일한 Cell을 형성할 수 있다.
본 발명의 표면처리제에서 상기 나노산화세륨(Nano CeO2) 분산액은 파우더 상태의 나노 CeO2를 MEK 용제를 이용하여 분산하여 30~50w% 농도의 고농축용액 제조하는 단계; 상기 고농축용액을 코팅혼합수지에 직접 투여가 가능하도록 2~5%까지 저농도 화시키는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 고기능성 표면처리제는 2~5% 나노산화세륨(Nano CeO2) 분산액, 실리콘 수지, CAT(촉매), 발수제, 가교제, 발유제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 이면 코팅제는 실리콘 수지, MEK/톨루엔, PU 에멀전, 증점제, 가교제, 촉매 및 방염제를 포함하며, 적정 점도 7000cps 인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 나노산화세륨의 분산기술과 표면처리를 통해 고 일광성 제품을 완성하였고, CDP(Cation Dyeable Polyester)絲 의 제직안정성을 위한 복합 사가공 기술개발을 통해 Custom 요구 성능에 적합한 고기능성의 Weather-Shield 용 커버 직물을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 고기능성 Weather-Shield 용 커버 직물은 내일광성, 내마모성, 내후성을 필요로 하는 차량용 커버 제품에 적용뿐만 아니라 선박용 또는 요트용 커버 직물 제조시 적용 가능하다. 기존의 커버제품의 소재인 경우 단순히 오물과 UV를 막아주는 기능에 머물러 있었으나, CDP사를 이용한 당사의 소재의 경우 차량에 맞는 FIT의 다양한 칼라 커버제품으로 미적으로도 아름다울 뿐 아니라, 강한 발수/발유성 및 고 견뢰도 소재로서 높은 자외선의 차단은 물론이며 비나 안개등으로 발생하는 습기에서도 적절한 공기투과가 가능하다.
그 외 마찰강도, 장기간 UV노출에 의한 인장강도, 인열강도가 요구되는 텐트 직물로 응용이 가능하며, 외부에 유해 물질 및 케미칼에 의해 보호가 필요한 각종 보호복 용도로도 응용분야의 다변화를 추구할 수 있다.
또 다른 외부의 마찰에 대한 인장, 인열 내구성으로 부가적인 기능으로 하나의 패션제품으로 변화될 가능성이 높은 것으로 기대된다. Car 커버 제품의 특성상 일반 폴리에스터 직물로만 사용되어 변색, 퇴화, 이염 등 소재의 단점을 CDP絲를 이용한 선명한 색상구현과 고내일광성, 발수/발유, 다양한 견뢰도의 기능을 골고루 갖춘 소재로 다양한 용도의 시장으로 확대가 확실시 되어진다.
본 과제의 기술개발을 통하여 현재 사용되고 있는 일반 폴리에스터 직물 제품이 가지고 있는 문제점 및 여러 가지 형태의 한계를 뛰어 넘으며 Buyer와 Customer들의 요구 조건을 충족시킬 수 있는 Custom Color를 자유롭게 구사하며, 향후 신축성을 부여할 경우 Custom Fit 제품이 개발됨으로써 커버직물에 대한 관심이 더욱 증폭 될 것으로 보인다. 이와 동시에 이러한 소재가 단순히 보호를 위한 Car 커버 커버제품으로서의 사용 뿐 아니라 보다 기능성 적인 고발수/고발유성을 보유하면서도 높은 투습성능을 보이는 소재로 다양한 산자용 덮개, 천막, 텐트 및 Sleeping bag과 같은 형태로 활용되어 캠핑, 레져 스포츠 활동에 사용도 가능하여 다양한 응용 제품으로 기대된다.
도 1은 나노 CeO2의 SEM 측정 사진이다.

도 2는 나노 CeO2를 표면처리시 AFM 3D 사진이다.
도 3은 나노 CeO2의 저농도화 공정을 나타낸 도면이다.
도 4는 나노 CeO2의 입도 분포 그래프이다.
도 5는 나노 CeO2의 함량에 따른 UV 투과성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 나노 CeO2함량에 따른 내수압의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 나노 CeO2함량에 따른 투습도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 CeO2의 함량별 흡광도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 ASAHI GUARD 발수제 발수 성능 테스트를 나타낸 그래프이다.
도 10은 TG 발수제 발수 성능 테스트를 나타낸 그래프이다.
도 11은 MEK 흡합비율에 따른 점도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12는 코팅 add on 에 따른 공기투과도(CFM) 및 발수도를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 직물의 일광시간별 인열강도 및 인장강도를 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명의 제조공정 중 다단건조 모식도이다.
도 15는 본 발명의 직물의 표면코팅된 SEM 사진 및 이면코팅된 SEM 사진이다.
도 16은 본 발명의 직물의 양면코팅된 측면 SEM 사진이다.
이하 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명한다.
1. 나노입자의 선정
소수성이면서 발수성을 가지는 나노 소재는 다양하다. 특히 나노 산화세륨 CeO 의 경우 직접적으로 빛을 산란하여 UV를 차단해주는 특징이 있다. 또한 나노산화세륨 CeO은 유기화합물로 다양한 코팅 제품에 적용이 가능하다. 특히 이 물질은 강력한 UV흡수제이다. 만약 이 물질이 투과성을 가진다면 이상적인 Clear 코팅제로의 활용이 가능하다. 이러한 소재의 코팅은 나무 혹은 섬유제품에 적용이 탁월하다. 다양한 나노소재 중 섬유의 코팅제로 적용하기에 적합하며 표면 처리 코팅을 위해 가장 중요한 요소인 투명성을 고려하여 이 두 소재 중 어떤 소재가 적합한지를 우선 분석하였다. 자외선(Ultraviolet: UV)은 파장 길이에 따라 A,B,C의 3가지로 나뉘는데, 이 중 UVC는 오존층에서 차단되고, UVA와 UVB가 영향을 미친다. UVA(315~380nm)의 영역과 UVB (280~315nm)이다. UVA는 자외선의 90% 이상을 차지하며 일출부터 일몰 때까지 하루 종일, 사계절 내내 존재한다. 구름 낀 흐린 날, 비오는 날에도 피할 수 없으며 유리도 투과한다.
Nano CeO2의 경우 250nm에서 350nm영역에서 강한 UV흡수성을 가지므로 특정 UV영역의 작업에 필요한 작업복 및 보호복 용도로 전개가 가능하며, 일반아웃도어 의류용 생활환경에 응용에는 UVA와 UVB가 적합하다고 볼 수 있다.
실제 코팅시 이러한 Nano 크기의 CeO2 소재의 경우 얼마만큼 정밀한 분산을 하는가에 의해 투명성(Transparency)을 가능하게 해준다.
Nano 크기의 입자의 소재의 생성을 위해 초기 파우더 상태로 진행하며 안정된 상태를 유지하면서 적절한 액체 용매를 사용해서 Nano 크기로 분산시킨다. 분산된 용액은 코팅이나 필름을 제조할 때까지 지속적으로 분산을 유지하는 분산 안정성이 중요한데 이는 어느 정도 정밀하게 그리고 직접적으로 코팅 매질에 분산을 시킬 수 있는 농도로 저농도화 시키는 기술이 핵심이라 하겠다.
일반적인 코팅용으로 사용이 가능한 CeO2 경우 Gas Phase Synthesis법으로 생산이 가능하며 실제 약 40nm의 입자 크기를 가진다. 도 3의 사진은 파우더 상태의 나노 CeO2의 SEM 사진을 나타내며 나노 CeO2의 사이즈를 실제 분석한 결과 30nm~40nm 에서 대부분의 분포를 보여주고 있다.
분산에 있어서 사용되는 CeO2의 양은 너무 미량일 경우 용해되거나 기능이 소멸되며 적정량이라 하더라도 고형분이 부족하여 기능이 충분하지 못하거나 분산이 안 될 경우가 있으므로 Ultrasonic 혹은 Rotor-Stator로 분산 조절 적절하게 해주었다. 과도한 양을 투여시 분산이 안되어 응고되거나 뭉치는 현상이 발행하며 이럴 경우 Bead Milling을 시도하거나 Ball Milling을 해야 한다. 불안정한 분산은 투명도(Transparency)를 감소시키며 UV 흡수성도 감소시켜 섬유제품의 표면처리로 적용이 용이하지 못하다.
따라서 본 발명자들은 예비 실험상 CeO2 5%, CeO2 15%용액과 MEK를 이용하여 두가지 코팅 혼합 용액을 제조하였다. A의 경우 CeO2 5%와 MEK base의 Silicon 코팅제와의 혼합을 나타내며, B의 경우 CeO2 15% 혼합코팅제이다. B의 경우 불안정한 상 분리를 보이며 투명도가 저하된 모습을 보이고 있다. 이 실험 결과 CeO2 5% 경우 같은 수 분산 및 용제 Base라도 MEK에 분산성이 상당히 우수한 결과를 나타내었다. 따라서 이 결과는 CeO2의 농도가 분산성에 가장 큰 인자이며 추후 제품공정상에서 고발수성/발유성을 고려하여 실리콘 매질의 이용을 위한 중요한 기초 자료가 되었다.
품목 A B
Base 수지 Silicon 100phr Silicon 100phr
Nano Material CeO2(5w%) 5phr CeO2(15w%) 5phr
Solvent MEK 195phr MEK 195phr
CeO2의 농도에 따른 실리콘 매질의 분산용액의 투명도 비교
산화세륨의 농도가 높을수록 UV 노출 후 인장강도 및 신도의 저하가 적게 나타나지만 산화세륨의 농도 증가에 따라 분산성 및 투명도는 저하되므로 적정 산화세륨의 분산 농도를 찾는 것이 투명도 및 분산성을 유지하며 기능성의 저하를 방지하는 가장 중요한 핵심 기술이라고 할 수 있다.
2. 나노 물질( Nano agent)의 분산 및 제조
국내 및 해외에서 시판되고 있는 나노 CeO2의 경우 대부분 Cosmetic 및 전자용으로 99.8%의 순도를 가지며 약 20~50nm의 입도 크기를 가진다. 당사에서 조사된 Nano CeO2를 살펴보면 대부분 고농도화시켜 전자/안료용 및 첨가제용도로 사용이 가능하도록 되어져 있으나, 개발에 필요한 섬유 직물의 표면처리에 적용하기 위해서는 저농도화 및 분산 안정성이 우수한 제품이 필요하다.
그러나 다양한 소재 중 섬유에 적용되는 소재의 경우 저농도까지 안정된 분산을 유지해야 한다. 일반적으로 Nano CeO2는 플라스틱, 세라믹, 유리, 시멘트, 고무, 윤활제, 페인트 및 접착제, 안료와 배터리, 영양분과 방염제와 같은 다양한 산업의 첨가제로 적용되어지고 있다. 전자, Pigment 및 고농도로 이용되는 제품의 경우 약 30~50%정도의 농도까지 분산화를 이룰 경우 충분히 이용이 가능하지만 투명도가 많이 요구되는 섬유용 소재의 경우 2~5%까지 저농도 분산화 여러 차례 이루어져야한다. 이에 적합한 소재로는 건조 상태의 파우더의 경우 부분적으로 소수성 기능기를 이용하여 감싸져 있는 상태이다. 이것은 소수성을 부여하며 개별적 나노 입자 코팅(Individual nano Particle coating)이라고 한다. 각각의 나노 CeO2가 일정한 이온 반발력에 의해 서로 엉기는 현상을 방지하게 되며 쉽게 매질을 통해 분산하게 된다. 적정 분산 농도는 PH 6~10 정도의 영역에서 진행하는 것이 좋으며, 50%정도농도까지 고농도로 분산이 가능하다. 수용성 물에 분산 및 극성이 있는 Solvent 분산이 모두 가능한 제품이 우수하다. 당사에서는 이러한 특성을 감안하여 저농도 분산성이 우수한 제품을 이용하게 되었다. 이는 실제 사용한 CeO2샘플의 SEM의 저배율, 고배율 사진으로 나노입자의 형태를 관찰하기 위해 측정하였다.(도 1)
도 2의 AFM３D 사진은 CeO2를 원단 위 표면처리 후 어떤 형태의 분포를 보이는지를 검증한 사진이다. 표면에 500nm Scale에서 돌출된 면이 Nano CeO2가 원단 표면에 나노형태도 분포되어 있는 것을 확인 할 수 있다.
3. 나노 CeO 2 의 저농도화
나노 파우더의 저농도화를 위한 가장 중요한 요소는 아래와 같다.(도 3 참조)
ⅰ) 파우더 상태의 나노CeO2를 적정농도%의 수준에서 1단계 고농축용액 제조
ⅱ) 코팅혼합수지에 직접 투여가 가능한 2단계 저농도 분산액의 제조
- 1 단계 고농축용액의 제조
1 단계 고농축용액의 제조는 향후 상분리가 안되는 고농도상 에서의 보관의 용이성 및 안정성, 저농도 분산액을 직접 적용하기 전단계의 중요한 단계로서, 이 단계에서 코팅용 조제로의 판매도 가능한 단계이다. 30w% 이하로 될 경우 실제 Solvent의 함유량은 70w% 이상으로 상당히 증가함으로 인해 위험물질로 분류되기 쉬우며, 이는 나노 CeO2의 상분리 및 안정성에도 영향을 미치게 된다. CeO2 고농축액의 상분리 방지 및 저장안정성 향상을 확인하기 위해 Powder 상태의 나노 CeO2는 MEK 용제를 이용하여 분산된다. 실제 사용되어지는 분산제는 경북대학교 연구진에 의해 추천된 분산제를 이용하였으며 각 나노 입자 간에 일정한 거리를 유지하기 위해 SDS, ALS, CTAB 등을 이용하여 분산시켰다. 분산 고농도에서의 저장 안정성을 확인 한 결과 농도가 50% 이상에서는 분산액 제조 후 바로 사용 시 3~4주일 정도 후에는 일부 침전물이 생겨서 아래 부분에 상 분리 현상이 일어났다. 이 경우, 희석을 하여 코팅을 진행하더라도 CeO2 나노입자들끼리 응집되어 코팅 불량이 발생된다. 따라서 상 분리 방지 및 저장안정성 향상을 위해 농도를 조절한 결과 CeO2 농도가 45% 정도에서 상 분리 현상이 발생하지 않고 침전물이 발견되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 CeO2 고 농축액 최고 농도를 45%로 결정하였다.
45% 고농축액의 입도 분포도를 확인한 결과 도 6에서와 같이 대부분이 기존 파우더 상태에서 확인하였던 20~50nm에 분포를 하고 있다. 이는 Nano CeO2 45% 고농축액이 개별 나노 CeO2로 잘 분산이 되어 있음을 알려주는 데이터가 된다. 실제 당사에서 가장 안정성이 뛰어나면서 최상의 고농축액의 나노 CeO2 w%는 45w% content로 약간 불투명한 Off White의 색상을 보이고 있다. Gravimetric analysis(중량분석)법으로 밀도를 측정한 결과 7.63g/cc이며 Brookfield 점도계로 측정한 점도는 45cps를 나타내어 타 수지 및 솔벤트 발수제등과 혼합시 엉김 현상이나 고점도로 인한 문제점을 최소화하였다.
- 2단계의 저농도 분산액의 제조
2단계의 저농도 분산액의 제조는 직접적으로 코팅혼합수지에 적용이 가능한 수준으로 저농도화 시키는 과정으로 다음과 같은 실험 조건으로 진행하였다. 단 실험상에서 CeO2가 내수압과 투습도에 미치는 영향 및 UV에 대한 차단성은 원단 표면 처리시 가장 중요한 요인들이다. 이에 대해 조사한 내용을 감안하여 실험 조건을 1~5%이내에서 진행하였다. 아래 내용은 UV 차단성, 내수압, 투습도에 대한 실험 결과를 보여준다.(도 5)
CeO2 함량에 따라 3.5%정도의 함량으로도 충분히 UVA(315~380nm)의 영역과 UVB (280~315nm)을 차단한다. 6.9%로 사용할 경우 380nm영역에 더욱 근접된 차단이 가능하나 그 효과는 미미하다. 따라서 5%이내에서 CeO2 함량을 정하고 첨가하는 것이 바람직하다.
CeO2의 w%농도가 3%이상에서 내수압이 10%이상 저하되는 특징을 보이고 있다.(도 8)
CeO2의 w%농도가 5% 이상에서 투습이 약 10%이상 증가되는 특징을 보이나 내수압을 감안했을 때, 5%이내에서 진행하는 것이 적절하지만 3%이후 투습성이 좋으므로 3%로 진행한다.(도 7)
- 45w% Nano CeO2 농축액 : CeO2 45g MEK 55g을 함유한 농축액을 w%농도(w%농도 = 용질(g)/용액(g) x 100(%))
- CeO2w% = CeO2(g)/(MEK(g) + MEK투여량(g)) x 100(%)
- CeO2 Yw% = 0.45Xg/(X+100)g x 100(%)

 1% CeO2용액 제조 2% CeO2용액 제조 3% CeO2용액 제조 4% CeO2용액 제조 5% CeO2용액 제조
MEK 100g 100g 100g 100g 100g
45w%
CeO2
필요량		 2.27g 4.65g 7.14g 9.75g 12.5g
도 8에서와 같이 육안으로 관찰시 3%에서 4%로 변할 시 탁도가 급격히 변화되는 것을 볼 수 있다. 실제 액체 크로마토그래피를 통해 흡광도를 측정한 결과 0에서 3%까지는 흡광도가 미세하게 상승하지만 4%부터는 급격히 상승하는 것을 볼 수 있다.
4. 발수제의 선정
표면 코팅 처리제중 가장 중요한 발수/발유제의 발수성능 테스트를 위하여 기존에 가장 많이 사용되고 있는 6종의 발수제(ASAHI GUARD AG-E500D, ASAHI GUARD AG-E081, ASAHI GUARD AG-E550D, ASAHI GUARD AG-E100, DAIKIN　TG-581, TG-5546)를 선정하였으며, 발수제의 농도는 60~80g/L로 제조하고 패딩기를 이용하여 압력을 준 후, 건조(200℃x3분)의 공정조건으로 제조 후 발수도를 스프레이법으로 측정하였다.
발수제

투입량		 ASAHI
GUARD
AG-E500D
(이하A)		 ASAHI
GUARD
AG-E081
(이하B)		 ASAHI
GUARD
AG-E550D
(이하C)		 ASAHI
GUARD
AG-E100
(이하D)		 DAIKIN
TG-581
(이하E)		 DAIKIN
TG-5546
(PFOA free)
(이하F)
60g/L 3 5 4 3 5 5
70g/L 4 5 4 3 5 5
80g/L 4.5 5 4.5 3 5 5
※ 자체 테스트 (Internal test)
※ Water Repellency 시험조건 (AATCC 22)
※ 발수제 ASAHI GUARD - 가교제 NEO 사용 (6g고정)
※ 발수제 DAIKIN TG - 가교제 TDX, TDX7 2가지 사용 (발수제 용량의 10%로 고정)
상기 표는 발수제 농도별 평균 발수도 비교한 것으로서 총 6가지 발수제 중, ASAHI GUARD AG-E081, TG-581, TG-5546 의 발수성능이 가장 우수한 것을 알 수 있다. 특히 ASAHI GUARD AG-E081의 경우 발수와 발유에 강한 특성(long-lasting and durable water and oil repellency)을 가지고 있으며 TG-581과 TG-5546은 세탁내구성이 좋으며 박리강도가 탁월한 특성을 가지고 있고 C6로 친환경적이라 할 수 있다.
상기의 6가지 발수제에 맞는 촉매 선정은 기존의 알킬레이티드 아미노 레진(Alkylated Amino Resins)과 하이드록시 기능성 레진(Hydroxy Functional Resins)에 많이 사용되는 촉매를 선정하여 사용하였으며 TG-581, TG-5546의 경우 2가지의 가교제 선택하여 적정농도(발수제 함량의 10%)로 테스트 진행했다. 먼저, ASHAHI GUARD 발수제에 대한 테스트 결과이다.
A-1 A-2 A-3 B-1 B-2 B-3 C-1 C-2 C-3 D-1 D-2 D-3
발수제
ASAHI GUARD		 60g 70g 80g 60g 70g 80g 60g 70g 80g 60g 70g 80g
가교제
NEO		 6g 6g 6g 6g 6g 6g 6g 6g 6g 6g 6g 6g
A : ASAHI GUARD AG-E500D
B : ASAHI GUARD AG-E081
C : ASAHI GUARD AG-E550D
D : ASAHI GUARD AG-E100
※ 영문 다음의 숫자는 발수제 양의 차이를 나타낸다.
ex) A-1 : 발수제 60g / A-2 : 발수제 70g
상기 표 4는 ASAHI GUARD 발수제 배합비제조된 발수제의 성능을 테스트하기 위하여 Polyester 75D, 150D 원단에 세탁 초기, 세탁 1회, 3회, 10회 후 AATCC 22의 스프레이법으로 측정하여 결과를 관찰하였다.

밀링time 		발수제 초기 세탁 1회 세탁 3회 세탁 10회
10min A-1 A-2 A-3 3, 4, 4 3, 4, 4 3, 4, 4 3, 3.5, 3
30min A-1 A-2 A-3 3.5, 4.5, 4 3.5, 4.5, 4 3.5, 4.5, 4 3, 3, 3.5
10min B-1 B-2 B-3 5, 5, 5 5, 5, 5 5, 5, 5 3.5, 4, 4.5
30min B-1 B-2 B-3 5, 5, 4 5, 5, 4 5, 5, 4 4, 4, 4
10min C-1 C-2 C-3 4.5, 5, 3 4.5, 5, 3 4.5, 5, 3 2.5, 2, 3
30min C-1 C-2 C-3 3.4, 4, 3 3.4, 4, 3 3.4, 4, 3 3, 3.5, 3
10min D-1 D-2 D-3 3, 3, 3 3, 3, 3 3, 3, 3 3, 3, 3
30min D-1 D-2 D-3 3, 3, 3 3, 3, 3 3, 3, 3 3, 2.5, 3
A : ASAHI GUARD AG-E500D
B : ASAHI GUARD AG-E081
C : ASAHI GUARD AG-E550D
D : ASAHI GUARD AG-E100
※ 자체 테스트 (Internal test)
※ Water Repellency 시험 조건 (AATCC 22)
※ 영문 다음의 숫자는 발수제 양의 차이를 나타낸다.
ex) A-1 : 발수제 60g / A-2 : 발수제 70g
표 5에서와 같이 ASAHI GUARD 발수제를 사용한 A, B, C, D 의 발수도를 체크해 본 결과, 초기 발수도, 1회, 3회 발수도는 거의 변화가 없었고 약 10회 이후 발수도는 약간 저하됨을 보여주고 있으며 발수제의 함량이 높다고 하여 발수도가 무조건 높지 않다는 것을 증명해줌과 동시에 발수제와 가교제의 적정 비율이 높은 발수도를 보여주며 밀링시간이 발수도에 영향을 미치는 것으로 확인되었다.(도 9)
다음은 TG 발수제에 관한 테스트 결과이다.
E-1-1 E-2-1 E-3-1 F-1-1 F-2-1 F-3-1 E-1-2 E-2-2 E-3-2 F-1-2 F-2-2 F-3-2
발수제
DAIKIN TG		 60g 70g 80g 60g 70g 80g 60g 70g 80g 60g 70g 80g
가교제
TDX		 6g 7g 8g 6g 7g 8g - - - - - -
TDX7 - - - - - - 6g 7g 8g 6g 7g 8g
E : DAIKIN TG-581
F : DAIKIN TG-5546
※ 자체 테스트 (Internal test)
※ Water Repellency 시험 조건 (AATCC 22)
※ 영문은 발수제를 나타내고 두 번째 숫자는 발수제 함량, 세 번째 숫자는 가교제를 나타낸다. 가교제는 발수제의 10%로 고정 시킨다.
ex) E-1-1 , 발수제 TG-581 (60g) + 가교제TDX 6g 의 의미
TG 발수제와 가교제 배합비
위와 동일하게 제조된 발수제의 성능을 테스트하기 위하여 Polyester 75D, 150D 원단에 세탁 초기, 세탁 1회, 3회, 10회 후 AATCC 22의 스프레이법으로 측정하여 결과를 관찰하였다. 이때, TDX-7의 경우 점도가 높고 공기와의 반응성이 커서 접촉시 쉽게 응고되므로 테스트시 공기와의 접촉을 최소화해야 하는 주의가 필요하다. 따라서 당사에서는 이러한 악영향을 차단하기 위해 TDX-7의 경우 미리 주 발수 용액과 혼합하기 전 가는 매쉬망에 걸러서 미리 혼합용액의 농도에 적합하도록 산출된 물의 양의 일부분을 분리하여 TDX-7 용액을 사전에 희석 후 투입하였다. 이를 통해 고농도의 TDX-7첨가제가 혼합용액 내부에서 응고되거나 미분산으로 인한 원단 표면의 오염 방지를 가능하게 하였다.(도 10)
밀링time 발수제 초기 세탁 1회 세탁 3회 세탁 10회
10분 E-1-1 E-2-1 E-3-1 5, 5, 5 5, 5, 4 5, 5, 5 4.5, 3.5, 4
E-1-2 E-2-2 E-3-2 4.5, 5, 5 4.5, 5, 5 4.5, 5, 5 3.5, 4, 4
30분 E-1-1 E-2-1 E-3-1 5, 4, 5 5, 4, 5 5, 4, 5 4.5, 4, 4
E-1-2 E-2-2 E-3-2 5, 5, 5 4.5, 5, 5 4.5, 5, 5 4, 4, 4
10분 F-1-1 F-2-1 F-3-1 5, 5, 5 4.5, 5, 5 4.5, 5, 5 3.5, 4, 3.5
F-1-2 F-2-2 F-3-2 4.5, 4.5, 5 4.5, 4.5, 5 4.5, 4.5, 5 4, 4, 4
30분 F-1-1 F-2-1 F-3-1 4.5, 4, 5 4.5, 4, 5 4.5, 4, 5 3.5, 4, 4
F-1-2 F-2-2 F-3-2 4.5, 4.5, 4.5 4, 4.5, 4.5 4, 4, 4.5 4, 4, 4
E : DAIKIN TG-581
F : DAIKIN TG-5546
※ 자체 테스트 (Internal test)
※ Water Repellency 시험 조건 (AATCC 22)
※ 영문은 발수제를 나타내고 두 번째 숫자는 발수제 함량, 세 번째 숫자는 가교제를 나타낸다. 가교제는 발수제의 10%로 고정 시킨다.
ex) E-1-1 , 발수제 TG-581 (60g) + 가교제TDX 6g 의 의미
TG 발수제 발수 성능 테스트
본 실험을 통해 가장 우수한 세탁내구성을 보이며 발수도를 유지할 수 있는 친환경 발수제는 DAIKIN사의 TG-581에 TDX-7첨가제를 약 30분간 밀링한 제품으로 향후 표면처리제 및 모든 공정상에 적용키로 하였다. 발수처리로 인한 CDP사 직물의 인열강도 변화를 확인한 결과 경위사 방향으로 다음과 같은 결과를 나타내었다.
발수처리 75D 인열강도(N)
경사 위사
초기 23 33
A 21.5 31
B 22 32.5
C 23 33.2
D 23.5 32
E 25 34
발수처리 150D 인열강도(N)
경사 위사
초기 31 42
A 32.5 41.5
B 31.5 42.5
C 33.2 43
D 33.5 42
E 32.3 42.5
초기 발수처리가 되지 않은 직물과 다양한 종류의 발수제가 처리된 직물의 인열강도를 비교한 결과 발수제 처리에 의한 인열강도의 저하는 없는 것으로 확인 되었다. 따라서 당사가 선정한 DAIKIN사의 TG-581의 경우 물리적 특성을 저하하지 않으면서 세탁내구성이 우수한 발수제임을 확인하였다.
5. 발수 및 항균처리
항균제의 경우 발수처리 과정에서 패딩방식으로 처리하는 것이 적합하며 발수제와 혼합트러블이 없는 것을 확인하는 것이 중요하다. 당사가 사용한 고농축 항균제는 캐나다 SILPURE제품으로 lap 실험 결과 0.5P 즉, 발수제의 농도 대비 6%에서 혼합성 및 항균성을 부여할 수 있는 것으로 확인되었다. 실제 제조사가 지정한 2%는 원단에 처리시 순원료 pick up율을 50%로 감안했을 때 4% 수준이며 이는 항균도 발현이 어려운 것으로 확인되었다. 실제 발수처리된 원단의 경우 공인기관에서 균의 침투가 어려워 항균테스트가 불가능하여 당사에서는 항균처리의 경우 별도로 미 발수처리 된 cation 사 직물에 테스트를 검증 하였다. 실제 사용되어지는 Car커버 직물의 경우에도 고내구성 발수처리가 되어있어 항균처리를 하지 않더라도 균의 침투가 어려우므로 향후 양산시 비용적인 측면에서 항균 처리는 의미가 없음을 확인하였다.
ITEM Phr
Water - 100P
발수제 TG-5546 8P
가교제 TDX 7 0.8P
항균제 TH 22-27 0.5P
원단 발수 및 항균처리 레시피
6. 표면 처리용 혼합 수지 코팅액 제조
UV 내구성에 가장 중요한 요소인 표면처리용 코팅액의 제조를 위해서는 원단 표면에 박막 코팅이 가능한 혼합 수지 액의 점도를 설정하는 것이 중요한 요소이다.(도 11)
현재 나노 CeO2의 경우 MEK Base로 저 농도화 되어 있으므로 적정 점도의 혼합 코팅액을 만들기 위해 어느 정도의 MEK phr을 혼합해야 하는지에 대한 결정이 상당히 중요한 요소이다. 표면처리 코팅제의 매질인 실리콘의 점도를 작업성에 용의하도록 7,000cp로 고정시켜 진행한다. 1~3 micron 이하의 박막의 코팅을 위해서는 line speed를 30~40m/분으로 설정하는 것이 중요하며 knife의 두께는 0.5mm~1.0mm가 적합하며 7,000-8,000cps 정도의 점도가 적당하다. 이는 다양한 예비 실험을 통해 이미 검증된 바 있다. 따라서 Silicon base 50phr기준 MEK 함량의 적정 기준은 60phr로 배합을 할 경우 약 7,000cps 정도의 점도를 얻을 수 있다. 이러한 결과를 토대로 당사에서는 아래와 같이 Silicon 50phr기준으로 MEK 60phr의 배합 조건이 가능하도록 혼합수지 코팅용액을 제조하였다.
A B C D E F
Silicon 100 100 100 100 100 100
가교제 1 1 1 1 1 1
CAT(촉매) Tin Free 1 1 1 1 1 1
3% CeO2 용액 0 20 40 60 80 100
MEK 100 80 60 80 20 0
예상 CeO2 Solid 함량(%) 0 0.3% 0.6% 0.9% 1.2% 1.5%
MEK 용매량에 따른 Nano CeO2 solid 함량의 변화
예상 CeO2 고체 함량(%)의 경우 각 배합 후 코팅시 용제가 제거된 후 표면 코팅제 내부에 함유되는 Solid 함량으로서 표면상에 얼마만큼의 CeO2가 분산되어 있는지를 나타내어 준다. 이는 원가 적인 측면과 기능을 감안하여 중요한 요소이다.
실제 혼합 수지액 100g당 원가는 CeO2 3%를 사용 시 792.36원으로 고체 함량을 30g이라고 볼 경우 코팅제가 원단 표면상에 30g 코팅된 경우 약 237.7원을 나타낸다. 또한 표면처리 코팅의 경우 5g/gsm의 박막 코팅이므로 솔벤트를 제외한 원료 단가는 실제 로스를 감안 하더라도 40원 미만으로 미미하다.
또한 원료상에서 CeO2의 함량이 만약 6%가 되더라도 그 원가는 1원 정도의 수준으로 상업적인 비용 측면을 보면 솔벤트의 비중이 가장 큰 부분으로 나타나며 이는 솔벤트 회수 및 재활용 기술이 상업적인 측면에서 가장 중요한 원가비중을 차지한다. 그러나 기타 원료의 원가비중은 미미하며 원료 양에 관계없이 기술적으로 투명도를 저하시키지 않고 기능을 발현할 수 있으며, 공정비용을 최소화시킬 수 있는 적정 농도를 찾는 것이 가장 중요한 요소이다.
7. 표면 처리 코팅 공정
표면 코팅층의 적정 Add on을 조사하기 위해 아래와 같은 결과를 도출하였다. 실제 Coating이 너무 미세하게 Add on 될 경우 발유도는 4급 이상으로 유지되나 발수도의 경우 세탁 후 내구성이 소실되어 낮은 수치를 나타내게 되었다. 하지만 코팅 Add on이 발수내구성에 적합한 5.5g/sqm 이상 증대시킬 경우 공기투과도와 발수도는 만족시키지만 표면처리 코팅제의 성분상 Oil 계통의 유제로써 발유도의 저하가 급격하게 일어나게 되어 3가지 기능성을 만족시키는 표면처리 코팅은 불가능 한 것으로 확인되었다. 이에 당사에서는 제품의 개발을 용도에 따라 2가지 측면으로 양분화 시키면서 고발유 제품과 고발수 제품으로 나누는 것이 적합하다고 확인 하였다. 즉, 고발수 및 적정 공기투과도 제품의 경우 코팅 Add on이 5g/sqm 이상이 되어야 하며, 고발유 제품의 경우 적정 코팅Add on은 3g/sqm내외가 되는 것이 적합하다. 이에 최종 제품개발의 목표가 고내구성 발수제품에 더욱 부합됨으로서 코팅 Add on을 5.5g/sqm이상으로 설정하고 발유도의 경우 향후 특정 용도의 자동차 커버 제품의 개발을 위해 분리하여 제품테스트를 진행 및 Data base화 하였다.
Coating add on(g/sqm) 3.2 4.3 5.5 6.2 7.1
공기투과도(CFM) 3.8 0.6 0.2 0.1 0.1
발수도(10회 세탁 후 %) 80 90 100 100 100
발유도(10회 세탁 후, 급) 4 2 1 - -
도포량에 따른 공기투과도 및 발수도
따라서 고내구성 발수를 위해 설정된 데이터를 분석해보면 Coating add on이 5gsm 이상에서는 공기투과도가 급격히 저하하는 특징을 보이고 있으며, 발수도는 현저하게 강화되는 것을 보여주고 있다.(도 12)
이러한 결과치를 이용하여 약 5g~6g/sqm solid 함량을 가지는 표면처리 코팅을 다음과 같은 Recipe와 실험 조건으로 진행하였다.
C
Silicon 100
실리콘계 발수제 TG-5546 3
실리콘 가교제 syl-off297 1
TDX-7 0.3
CAT(촉매) Tin Free 1
3% CeO2 mek 분산액 100
표면처리 코팅용 레시피
Line Speed: 30~40m/분와 Knife는 0.5mm 작업으로 최종 제품에 표면 처리 코팅 시 5g/gsm 정도 올라가도록 임의로 여러 번 연습 후 작업 진행하였다. Temp & Residual time: Solvent계 발수제의 완벽한 경화를 위한 Chamber 온도 및 잔류시간의 조건은 170도씨 40초이며 실리콘의 경우 150도 이상에서 40초 정도 경화조건을 요구함으로 Pilot Chamber 내부의 온도를 170℃에서 약 3분 정도 세팅하여 진행하였다.
제조된 시편의 일광견뢰도를 측정해 본 결과 장기간 노출로 인한 CeO2의 영향을 알아보기 위해 다음과 같이 20hr 와 40hr로 노출시 C 이상에서는 급격히 내 일광 견뢰성이 장기 노출에서도 좋은 결과를 나타내었다.
일광견뢰도 A B C D E F 비고
변퇴색
(20시간)		 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 KS K ISO 105-B02 : 2010
63℃ × 20h
GREY SCALE에 의한 판정
Water-cooled xenon-arc lamp
continuous light
변퇴색
(40시간)		 3.5 3.5 4-5 4-5 4-5 4-5 KS K ISO 105-B02 : 2010
63℃ × 40h
GREY SCALE에 의한 판정
Water-cooled xenon-arc lamp
continuous light
배합비율별 일광견뢰도
일광노출 후 인열 강도의 변화를 측정한 결과 아래 데이터와 같이 미처리 제품의 경우 40시간 노출 후 53%로 급격한 저하를 보였으나 미량의 CeO2가 들어가더라도 약 10% 이상의 인열저하를 미처리 제품에 비해 안정성을 보였다. 이는 나노 CeO2의 입자가 자외선 영역에서 빛을 산란시켜 그 영향을 최소한 한 것으로 보여 진다. 하지만 농도가 변함에 따라 그 영향에 대한 경향성은 잘 나타나지 않고 있다.
인열강도
(N)
경사방향		 A B C D E F 비고
초기 23 21.5 22 23 23.5 25
KS K 0535 : 2009
물의 인열강도 시험방법:펜듈럼법
20시간 일광후
(초기대비
감소율%)		 16.1
(30%)		 15.8
(26.4%)		 16.3
(26.0%)		 17.1
(27.3%)		 17.5
(25.9%)		 18.4
(27.2%)
40시간 일광후
(초기대비
감소율%)		 10.8
(53%)		 13.4
(37.7%)		 13.2
(40.0%)		 13.3
(42.0%)		 14.7
(37.5%)		 14.6
(41.6%)
배합비율별 인열강도
일광시간 단면적 인장강도 표점 최대변위
hr cm² N cm cm
0hr 150 615.4 10 2.212
20hr 150 460.9 10 1.758
40hr 150 333.8 10 1
실험예 1 : UV 노출 시간에 따른 인열강도의 변화 시험
UV 노출 시간에 따른 인열강도의 변화는 노출시간에 따라 약 20시간 단위로 약 25%의 손실을 보이며 CeO2의 농도를 증가시킬 경우 그 손실을 막을 수 있지만 투명도에 영향을 최소화시키기 위해 이정도의 손실은 적정하다고 하겠다.(도 13)
실험예 2 : CeO2의 농도별 원단 표면 처리시 색상의 변화 시험
CeO2의 농도별 원단 표면 처리시 색상의 변화를 알아보기 위해 측색을 진행하였다. 실제 표면처리 저농도 액상에서는 육안으로 판정시 약간의 색상 변화를 볼 수 있으나 측색에는 Total K/S, L, a, b, △L, △E 중 주로 Total K/S, L, △E를 확인하였다. A를 기준으로 나머지 시편을 측색해본 결과 이론상은 CeO2의 파우더 색상이 흰색에 가까우므로, 함량이 증가할수록 표면의 코팅 층이 흰색에 가까워진다는 가정하에, A에서 F로 갈수록, 색상강도는 감소하고, L은 증가하고, △E(색차)도 증가해야 하지만 실제 원단에 표면처리시 박막의 코팅으로 인해 색상의 변화가 Data 상으로 나타나지 않는다.
Total K/S L △E 비고
A
(Standard)		 263.72 23.33
B -
-
258.62
271.40
268.99		 23.03
23.16
23.56
22.99
22.99		 0.37
0.22
0.24
0.38
C 269.73
262.77
262.81		 23.01
23.31
23.32		 0.35
0.09
0.14
D 256.67
261.40
259.35		 23.58
23.37
23.48		 0.32
0.08
0.17
E 263.24
262.92
258.78
-		 23.36
23.26
23.29
23.49		 0.12
0.15
0.20
0.19
F 260.99
270.00
258.71
-
-		 22.99
22.97
23.44
23.06
23.51		 0.36
0.45
0.12
0.33
0.19
7. 기능성 부여를 위한 Micro porous 이면 코팅
원단 내 투습, 방수 성능을 부여하기 위해 요구 성능에 맞는 친환경적인 실리콘을 선정하여 투습 성능을 최대한 극대화 할 수 있는 수지를 사용하였다. 실리콘 수지는 D사의 산자용 섬유전용 실리콘(FC 227TS)을 이용하여 코팅에 적합한 점도로 선정한 후 사용이 가능하다. 이때 매질은 MEK을 사용하여야 점도를 조절할 수 있다. 실험을 통해 설정된 이면코팅제의 조성은 아래와 같다.
Recipe
Silicon 60phr
MEK/톨루엔 12/18
PU 에멀전 40
가교제 3
방염제 3
이면 코팅제의 레시피
Figure 112015070622164-pat00001
실리콘의 기본 물성
배합 방법은 MEK/Toluen 용액을 먼저 투입하고 FC 227TS 수지를 투입한다. 증점제와 가교제, 촉매, PU 에멀전 및 방염제를 투입 후 적정 점도 7000cps가 될 때까지 믹싱을 한다. 투입한 약제가 균일한 믹싱이 되도록 조절하여 실리콘 에멀젼을 완성하였다.
Line Speed의 경우 20m/min으로 진행 조건을 잡고 Back의 경우 1.0mm Test coating의 경우 Hand manual 작업으로 최종 제품에 표면 처리 코팅 시 3~5g/gsm정도 올라가도록 임의로 여러번 연습 후 작업 진행하였다.
Temp & Residual time은 아래 그림과 같이 다단 건조를 이루어야 Micro cell이 형성되므로 약 20초씩 세 번에 걸쳐 Lab상에서도 다단 건조 조건을 유지한다. 약 100도에서 20초, 120도에서 20초, 160도에서 20초 처리하여 균일한 Cell이 형성 될 수 있도록 한다. 실제 이 조건은 양산에 그대로 적용되어야 하므로 중요하다.(도 14)
8. 양산 샘플 제작
양산 조건은 기존 Pilot test 방법과 동일한 조건으로 준비된 5가지 color의 원단을 연속적으로 연결하여 진행하였다. 단 코팅 라인이 15m 정도로 짧은 관계로 이차 Tentering 기계를 이용하여 MEK와 Toluen 건조 공정을 재현하였다.
Back Calendaring 표면코팅 이면코팅 다단건조
온도: 120도
압력: 60kPa.
Speed: 60m/min		 온도: 120/160도씨
Knife: 0.5mm
점도: 약 500cps
speed: 30m/min		 온도: 100도씨
Knife: 0.5mm
점도: 15,000cps
speed: 25m/min		 온도: 120/170도씨
Speed: 40min/min
양산용 시 생산 공정 조건
제조공정 : 배합 - 코팅액 제조 - 표면처리 코팅 - 이면처리 코팅- 건조
표면처리 코팅 및 이면처리 코팅의 경우 당사의 외주 협력업체인 청우에스아이에서 위탁 생산하였으며 제품공정 조건에 대한 모든 데이터는 향후 양산을 위해 공장 관계자가 숙지하도록 협의하였다.
코팅된 제품의 표면사진 도 15의 c에서 하얀색 부분이 Nano CeO2가 원단 표면에 분산된 것을 확인할 수 있다. 이면 코팅은 원단에 피막을 입히는 형태가 아니라 기존 원단의 원사 사이로 투습 Channel을 해치지 않는 형태로 Cell Channel이 도 16의 사진과 같이 나타난다. 양면 코팅된 측면 SEM 사진을 살펴보면 양면에 코팅제가 균일하게 도포되어 있는 모습을 확인 할 수 있다.
시가공 테스트 결과 Nano CeO2 3w% 용액을 이용해 표면처리 코팅을 진행하였으며 Polyester 75d, 150d 제품 모두에서 세탁 20회 이후 고발수성을 유지하는 결과를 나타내었다. 폴리에스터 75d 직물(5color)에서 Bundesmann Method로 수분 흡수율을 측정한 결과 목표치인 5%이하로 우수한 결과를 나타내었는데 이는 최종 개발된 제품의 소수성이 아주 우수함을 입증하는 자료이다. 특히 마찰 견뢰도의 경우 4-5은 FITI에 문의한 결과 5급은 아무리 우수한 제품에도 등급을 발급을 안 해주는 수치로서 최종 목표의 설정에 대해 100% 마찰견뢰도를 설정한 것은 문제가 있는 것으로 확인 되었고 4-5급을 경우 가장 우수한 등급으로 생각할 수 있다. 또한 건조속도의 경우 수분이 초기부터 전혀 접촉이나 흡수가 일어나지 않아 0의 건조속도를 보여준 아주 우수한 결과이며 공기투과도는 0.1CFM이하로 거의 0에 가까운 수치로 확인 할 수 있다. 항균성의 경우 소수성 양면코팅이 된 제품의 경우 균의 침투가 어려워 항균성 테스트가 불가능하여 당사에서는 미처리된 Car 커버직물에 항균 처리를 하여 추후 특별한 바이어를 위해 항균 처리를 할 시 소수성의 기능은 약화시키며 항균성을 부여 판매 하는 것이 중요하다고 하겠다. 또한 일광 견뢰도의 경우 Nano CeO2분이 표면에 잘 분산되었다는 증거이며 40시간 노출이후 4급을 획득하여 우수한 표면 처리된 Car 커버제품이라는 결과를 확보 하였다.
주요 성능지표 단 위 최종 개발목표 최종
개발수치 		가중치 3)
(%) 		객관적 측정방법
시료 수 4)
(n≥5개) 		시험규격 5 )
일광
견뢰도 		After 40hr Xenon Arc
Exposure		 Grade 4
(40hr Exposure)		 4 20 5 AATCC 16E
Xenon Arc method
마찰
견뢰도 		Grade 5 4-5 10 5 ISO 105
Water Repellency Test(Bundesmann method) % 5% 4.9% 15 5 ISO 9865:1991
발유도 Grade 4 5 5 5 KS-K 0526
건조속도 Min 200 0
(200 이하) 		10 5 KS K 0815(6.28.1. A)
공기투과도 CFM 0 Below
0.1-0.2 		5 5 ASTM　D737
인열강도 N 20N Warp: 41.64
Weft: 15.7 		10 5 KS K 0537-04
(After 40hr
Xenon Arc Exposure)
CDP 絲 인장강도 cN 70 241 10 5 KS K 0412
꼬임수 T/M 800~850 607.1 5 5 KS K ISO 17202
항균성-정규감소율 % 80~90 99.9 10 5 AATCC 100
□ 시료수 5개 미만( n<5개)시 사유
해당사항 없음
□ 측정결과의 증빙방법
주요 성능지표는 공인 시험인증기관(FITI 시험 연구원 및 기타)의 시험성적서로 증빙

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 원단의 일면에 나노산화세륨(Nano CeO2) 분산액을 포함하는 고기능성 표면처리제를 코팅하는 단계;
    상기 원단의 이면에는 기능성 이면 코팅액으로 마이크로포러스 코팅하는 단계; 및
    상기 코팅 후 다단건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고기능성 직물의 제조방법으로,
    상기 나노산화세륨(Nano CeO2) 분산액은 파우더 상태의 나노 CeO2를 MEK 용제를 이용하여 분산하여 30~50w% 농도의 고농축용액을 제조하는 단계;
    상기 고농축용액을 코팅혼합수지에 직접 투여가 가능하도록 2~5%까지 저농도화시키는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 기능성 직물의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 기능성 이면 코팅액으로 코팅 후 다단건조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 직물의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 다단건조는 기능성 이면 코팅액으로 코팅 후 100℃ 20초, 120℃에서 20초, 160℃에서 20초 건조하는 것을 특징으로 하는 기능성 직물의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 고기능성 표면처리제는 2~5% 의 나노산화세륨을 가지는 나노산화세륨(Nano CeO2)을 분산액, 실리콘 수지, CAT(촉매), 발수제, 및 가교제를 포함하는 것을 특징으로 하는 직물의 제조방법.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 이면 코팅액은 실리콘 수지, MEK 또는 톨루엔, PU 에멀전, 증점제, 가교제, 촉매 및 방염제를 포함하는 것을 특징으로 하는 직물의 제조방법.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 이면 코팅액은 적정 점도 7000cps 인 것을 특징으로 하는 직물의 제조방법.
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