KR101787150B1 - Tpo 수지를 이용한 난연성 인조가죽 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 난연성, 내마모성 및 딱딱함을 개선한 TPO 수지를 이용한 인조가죽에 관한 것이다.
본 발명의 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽은, 위로부터 표면처리층; TPO(Thermoplastic polyolefine)수지층; 및 직포층; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽 { flame retarding artificial leather using thermoplastic polyolefine }
본 발명은 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 난연성, 내마모성 및 딱딱함을 개선한 TPO 수지를 이용한 인조가죽에 관한 것이다.
일반적으로 쇼파나 자동차용 시트 및 기타 제품의 보호커버로서 사용되는 가죽은, 주로 PVC(Polyvinyl Chloride) 소재의 인조가죽, PU(PolyUrethane)소재의 인조가죽 또는 천연가죽을 사용하고 있다.
그 중 PVC 소재의 인조가죽은 가격이 저렴하고 물성이 좋아 많이 사용되어 지고 있다.
하지만, 이러한 PVC 소재의 인조가죽은, 화재시 염화수소 가스가 발생되어 인체에 해로우며, 더불어 VOC(Volatile Organic Compounds)가 많이 발생되어 친환경적이지 못한 문제점이 있다.
이러한 문제점 해결하기 위해 최근에는 TPO(Thermoplastic polyolefine) 및 TPU(Thermoplastic Polyurethane) 소재의 인조가죽을 제조하려고 연구하고 있다.
일예로 TPO를 이용한 종래의 인조가죽으로는 등록특허공보 제10-0962042호가 게시되어 있다.
그러한 이러한 TPO 소재는 난연성, 내마소성 및 딱딱함 등이 문제가 되어 상품화가 어렵고, TPU 소재는 가격이 높고, 탄성이 높으며, 난연성 등이 문제가 되어 상품화에 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 TPO 소재의 문제점과 난연성, 내마성, 딱딱함을 개선하였으며, 나아가 화재시 염화수소가스의 발생이 거의 없으며, 더불어 VOC(Volatile Organic Compounds)의 발생이 적어 친환경적인 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽은, 위로부터 표면처리층; TPO(Thermoplastic polyolefine) 수지층; 및 직포층; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표면처리층은, 인계 난연제 또는 무기계 난연제를 포함하는 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 TPO 수지층은, TPO(Thermoplastic polyolefine), SEBS(Styrene Ethylene Butylene Styrene), 난연제, PPE(Polyphenylene ether), 나노클레이를 포함하는 수지 조성물로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수지 조성물에서, 상기 TPO(Thermoplastic polyolefine)는 50 ~ 60 중량%, SEBS(Styrene Ethylene Butylene Styrene)는 10 ~ 20 중량%, 난연제는 10 ~ 28 중량% , PPE(Polyphenylene ether)는 10 ~ 20 중량%, 나노클레이는 1 ~ 2 중량% 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 난연제는, 인계 난연제 또는 무기계 난연제로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 직포층은, 불연성 섬유를 인계 난연제에 함침하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 불연성 섬유는 탄소섬유, 바솔트 섬유, 방염처리된 면섬유, 실리카 섬유 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
인조가죽 전체적으로 난연성이 확보되고, 부드러우면서 내마모성이 좋고, 화재시 염화수소 가스의 발생이 거의 없으며, 더불어 VOC의 발생이 적어 친환경적인 인조가죽을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽의 단면도.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽은, 위로부터 표면처리층(10), TPO(Thermoplastic polyolefine) 수지층(20), 직포층(30)으로 이루어진다.
상기 표면처리층(10)은 천연가죽 느낌을 주고 내마모성, 내스크래치성 등의 기계적 물성을 보강하기 위하여 형성된다.
이러한 상기 표면처리층(10)은 다양한 소재로 이루어질 수 있지만, 난연제를 포함하는 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 난연제는 인계 난연제 또는 무기계 난연제를 사용한다.
상기 인계 난연제는 연소시 차르(Char)가 형성되면서 불연소성을 가지게 되고, 상기 무기계 난연제는 연소시 물이 발생하여 불연소성을 가지게 된다.
이러한 상기 인계 난연제와 상기 무기계 난연제에 대한 자세한 설명은 후술한다.
상기 표면처리층(10)의 두께는 4μm ~ 12μm 으로 이루어진다.
이와 같이 상기 표면처리층(10)도 난연성을 갖게 되면서 화재시 VOC의 발생을 최소화 할 수 있다.
상기 TPO(Thermoplastic polyolefine) 수지층(20)은 인조가죽의 기본수지층이다.
이러한 상기 TPO 수지층(20)의 두께는 0.9mm ~ 1.1mm 로 이루어진다.
상기 TPO(Thermoplastic polyolefine) 수지층(20)은, TPO(Thermoplastic polyolefine), SEBS(Styrene Ethylene Butylene Styrene), 난연제, PPE(Polyphenyleneether), 나노클레이를 포함하는 수지 조성물로 이루어진다.
상기 수지 조성물 중 상기 TPO(Thermoplastic polyolefine)는, PE(Polyethylene) 수지, PP(Polypropylene) 수지, 폴리부틸렌(Polybutylene) 수지, 에틸렌-프로필렌 공중합체 수지, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 수지 중 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
이러한 상기 TPO(Thermoplastic polyolefine)는, TPO 수지층(20)의 수지 조성물에 50 ~ 60 중량% 함유된다.
상기 수지 조성물 중 상기 SEBS(Styrene Ethylene Butylene Styrene)는 캘린더링 및 압출 공정에서의 용이한 가공을 제공하고, 가소제 없이 양호한 촉각, 유연도, 및 가요성의 조합이 있는 가열밀봉성 필름 및 시트, 그리고 배합, 캘린더링, 및 시트 압출을 위한 블렌드에서의 혼화성을 제공한다.
이러한 상기 SEBS는, TPO 수지층(20)의 수지 조성물에 10 ~ 20 중량% 함유된다.
상기 SEBS의 함량이 10 중량% 미만이면 점착성을 개선하지 못하여 원하는 성형성을 얻을 수 없고, 20 중량% 초과이면 과량의 사용으로 인해 인장 신율의 저하를 가져와 인조가죽의 특성을 살릴 수 없다.
상기 난연제는 특별히 제한하는 것은 아니지만, 할로겐타입의 난연제보다 인계 난연제 또는 무기계 난연제를 사용하는 것이 독성적인 부분에서 바람직하다.
상기 인계 난연제는 아미노기 함유 인산에스테르 난연제가 바람직하며, 그 중에서 비할로겐 계열로는 트리스-(2-디에틸아미노-에틸)포스페이트(tris-(2-diethylamino-ethyl)phosphate), 트리스-(2-디메틸아미노-에틸)포스페이트(tris-(2-dimethylamino-ethyl)phosphate, 트리디메틸아미노메틸 포스페이트(tridimethylaminomethyl phophate), 트리디에틸아미노메틸 포스페이트(tridiethylaminomethyl phosphate), 비스-(2-디메틸아미노-에틸)메틸-포스포네이트(bis-(2-dimethylamino-ethyl)methyl-phosphonate, 비스-(2-디에틸아미노-에틸)메틸-포스포네이트(bis-(2-diethylamino-ethyl)methyl-phophonate), 디-디에틸아미노메틸메틸-포스포네이트(di-diethylaminomethyl methyl-phosphate), 트리에틸아미노포스페이트(triethylamino phosphate), 디에틸아미노 메틸아미노포스페이트(diethylamino methylamino phosphate), 디메틸아미노 에틸아미노포스페이트(dimethylamino ethylamino phosphate), 디에틸아미노메틸 디메틸포스페이트(diethylaminomethyl dimethyl phosphate), 2-디에틸아미노-에틸디메틸포스페이트(2-diethylamino-ethyldimethyl phosphate) 및 2-디메틸아미노-에틸디메틸포스페이트(2-dimethylamino-ethyldimethyl phosphate)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아미노기 함유 인산에스테르는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드와 같은 할로겐으로 치환될 수 있으며, 구체적으로 염소(chlorine) 계열에 속하는 화합물은 트리스-[2-(비스-클로로메틸-아미노)-에틸]포스페이트(tirs-[2-(bis-chloromethyl-amino)-ethyl] phosphate), 트리스-[2-(클로로메틸-에틸-아미노)-에틸]포스페이트(tris-[2-(chloromethyl-ethyl-amino)-ethyl] phosphate), 트리스[(비스-클로로메틸-아미노)-메틸]포스페이트(tris-[(bis-chloromethyl-amino)-methyl] phosphate), 트리스-[(클로로메틸-에틸-아미노)-메틸]포스페이트(tris-[(chloromethyl-ethyl-amino)-methyl] phosphate), 트리 1-클로로프로필 포스페이트(tri 1-chloropropyl phosphate), 트리 3-클로로프로필 포스페이트(tri 3-chloropropyl phosphate), 트리 2-클로로에틸 포스페이트(tri 2-chloroethyl phosphate), 트리스-(2,2-디클로로-에틸)포스페이트(tris-(2,2-dichloro-ethyl) phosphate), 트리스-(1,2-디클로로-에틸)포스페이트(tris-(1,2-dichloro-ethyl) phosphate), 트리스-(3,3-디클로로-프로필)포스페이트(tris-(3,3-dichloro-proyl) phosphate), 트리스-(2,3-디클로로-프로필)포스페이트(tris-(2,3-dichloro-propyl) phosphate), 트리스-(1,3-디클로로-프로필)포스페이트(tris-(1,3-dichloro-propyl) phosphate), 3-클로로-프로필-디프로필 포스페이트(3-chloro-proyl-dipropyl phosphate), 2-클로로-프로필-디프로필 포스페이트(2-chloro-propyl-dipropyl phosphate), 디 3-클로로-프로필-프로필 포스페이트(di 3-chloro-propyl-propyl phosphate), 디 2-클로로-프로필-프로필 포스페이트(di 2-chloro-propyl-propyl phosphate), 2-클로로-에틸-디에틸 포스페이트(2-chloro-ethyl-diethyl phosphate) 및 디 2-클로로-에틸-에틸 포스페이트(di 2-chloro-ethyl-ethyl phosphate)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 상기 무기계 난연제로는, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화바륨, 수산화칼슘, 백운석, 히드로탈사이트, 염기성 탄산마그네슘, 수소화지르코늄, 산화주석의 수화물 등의 무기 금속 화합물의 수화물, 산화알루미늄, 산화철, 산화티탄, 산화망간, 산화마그네슘, 산화지르코늄, 산화아연, 산화몰리브덴, 산화코발트, 산화비스무스, 산화크롬, 산화주석, 산화니켈, 산화구리, 산화텅스텐 등의 금속 산화물, 알루미늄, 철, 구리, 니켈,티탄, 망간, 주석, 아연, 몰리브덴, 코발트, 비스무스, 크롬, 텅스텐, 안티몬 등의 금속분, 탄산아연, 탄산마그네슘, 탄산칼슘, 탄산바륨 등의 탄산염 등을 들 수 있으며, 이들 중에서 어느 1종 또는 복수종을 혼합하여 사용하는 것이 가능하다.
또한, 상기 무기계 난연제 중에서도 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 마그네슘의 함수 규산염인 활석, 염기성 탄산마그네슘, 운모, 히드로탈사이트, 알루미늄 등이 난연성이나 경제성 관점에서 바람직하다. 또한, 사용을 끝낸 회수재나 공장 내에서 배출된 단재 등을 무기계 난연제로서 사용할 수 있다. 바람직하게는 연소시 물이 발생하여 난연성을 갖는 수산화 마그네슘 또는 수산화 알루미늄을 포함하는 무기계 난연제를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 상기 난연제는, TPO 수지층(20)의 수지 조성물에 10 ~ 28 중량% 함유된다.
상기 난연제의 함량이 10 중량% 미만이면 난연성에 문제가 있고, 28 중량% 초과이면 너무 많이 포함되어 경화성에 영향을 미치게 된다.
상기 수지 조성물 중 상기 PPE(Polyphenylene ether)는 메탄올과 페놀을 원료로 하여 합성되는 2,6-자이레놀(xylenol)을 산화 중합시켜 얻어지는 수지이다
상기 PPE(Polyphenyleneether)는 TPO(Thermoplastic polyolefine)보다도 난연성이 높아 난연제의 첨가량을 저감할 수 있다.
따라서, 상기 PPE에 의해 난연제의 대량 첨가에 따른 인장 특성의 저하를 억제할 수 있게 된다.
이러한 상기 PPE는, TPO 수지층(20)의 수지 조성물에 10 ~ 20 중량% 함유된다.
상기 PPE의 함량이 10 중량%미만이면 내열성, 난연성에 문제가 있고, 20 중량% 초과이면 분산성에 문제가 발생하여 물성저화를 야기할 수 있다.
상기 나노클레이 상기 TPO(Thermoplastic polyolefine)을 강화하고, 그의 난연성 및 장벽 특성을 증가시키는 잠재성을 가진 나노화합물들 의한 클래스이다.
이러한 상기 나노클레이는 실란(silane)으로 처리된 나노클레이 및 4급 암모늄(quaternary ammonium)으로 처리된 나노클레이 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 나노클레이로 이루어질 수 있다.
상기 나노클레이는 통상의 점토계열의 화합물이 사용될 수 있고, 팽윤 또는 비팽윤성 점토일 수 있으며, 이에 대한 특별한 제약은 없다.
상기 팽윤성 점토는 물흡수력을 갖는 층상 유기물로서, 몬모릴나이트, 사포나이트, 논트로나이트, 라포나이트, 베이델라이트, 헥토라이트, 질석, 마가다이트 등을 사용할 수 있고, 상기 비팽윤성 점토는 카올린, 사문석, 운모 광물 등을 사용할 수 있으며, 이들의 조합을 사용할 수 있다.
예를 들어, 상기 나노클레이는 입자 크기가 50㎛ 이하, 바람직하게는 25㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 10 ㎛ 이하인 몬모릴로나이트, 헥토라이트, 벤토라이트 등의 스멕타이트계 클레이로부터 선택되는 층상 클레이를 물과 혼합함으로써 층상을 파괴하여 슬러리를 제조한 후 이를 고압 분무 건조함으로써 제조할 수 있다.
또한, 상기 나노 클레이는, 제조 과정에서 층상 클레이를 C12-36의 알킬기 또는 방향족기가 치환된 유기 인산염 또는 유기 암모늄염으로 처리하거나, 나노 클레이에 존재하는 하이드록시기 및 매트릭스인 수지와 화학적으로 결합이 가능한 관능기들을 나노 클레이 표면에 제공함으로써, 고분자 수지 등의 유기 매질에 대한 분산성을 향상시킬 수 있다.
이러한 상기 나노클레이는, TPO 수지층(20)의 수지 조성물에 1 ~ 2 중량% 함유된다.
상기 나노클레이의 함량이 1 중량%미만이면 난연성 문제가 있고, 2 중량% 초과이면 분산문제로 인해 물성저하되게 된다.
한편, 상기 직포층(30)은 상기 TPO 수지층(20)을 지지하며 인장강도, 인열강도 등의 기계적 물성을 향상시키는 역할을 한다.
이러한 상기 직포층(30)은 기본적으로 불연성 섬유로 이루어지며, 필요에 따라서는 인계 난연제를 함침하여 사용한다.
상기 불연성 섬유층의 재료로는 탄소섬유, 바솔트 섬유, 방염처리된 면섬유, 알루미나 섬유, 실리카 섬유 또는 그 혼합물을 들 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 불연성 섬유 재료에 관하여 더욱 상세히 설명하면, 탄소섬유는 섬유의 강도와 탄성률이 높으면서도 1,800~3,500 ℃에서도 변형되지 않도록 탄소의 함유율이 85% 이상인 것이 바람직하고, 바솔트 섬유는 900 ℃의 온도에서도 변형되지 않도록 고안된 불연직물 타입의 우수한 접합특성 및 음이온 발생, 원적외선 방사, 항균성, 탈취효과를 갖는 섬유인 것이 바람직하며, 면섬유는 99% 이상의 면으로 구성되어 있으며, 방염 처리를 통하여 불연성을 갖는 섬유인 것이 바람직하다.
이러한 상기 직포층(30)의 두께는 0.3mm ~ 0.5mm 로 이루어진다.
이와 같은 TPO수지를 이용한 난연성 인조가죽은, 전체적으로 난연성이 확보되고, 부드러우면서 내마모성이 좋은 인조가죽을 제공하게 된다.
본 발명인 TPO수지를 이용한 난연성 인조가죽은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
10: 표면처리층 20: TPO 수지층 30: 직포층

Claims (10)

  1. 위로부터 표면처리층;
    TPO(Thermoplastic polyolefine) 수지층; 및
    직포층; 을 포함하는 것을 특징으로 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽으로, 상기 TPO 수지층은 TPO(Thermoplastic polyolefine), SEBS(Styrene Ethylene Butylene Styrene), 난연제, PPE(Polyphenylene ether), 나노클레이를 포함하는 수지 조성물로 형성되는 것을 특징으로 하는 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 표면처리층은,
    인계 난연제 또는 무기계 난연제를 포함하는 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수지조성물은,
    상기 TPO(Thermoplastic polyolefine)는 50 ~ 60 중량%, SEBS(Styrene Ethylene Butylene Styrene)는 10 ~ 20 중량%, 난연제는 10 ~ 28 중량% , PPE(Polyphenylene ether)는 10 ~ 20 중량%, 나노클레이는 1 ~ 2 중량% 을 포함하는 것을 특징으로 하는 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽.
  5. 청구항 1항에 있어서,
    상기 난연제는,
    인계 난연제 또는 무기계 난연제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 직포층은,
    불연성 섬유에 인계 난연제를 함침한 것을 특징으로 하는 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 불연성 섬유는 탄소섬유, 바솔트 섬유, 방염처리된 면섬유, 실리카 섬유 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 표면처리층의 두께는 4μm ~ 12μm 인 것을 특징을 하는 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 TPO 수지층의 두께는 0.9mm ~ 1.1mm 인 것을 특징을 하는 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 직포층의 두께는 0.3mm ~ 0.5mm 인 것을 특징을 하는 TPO 수지를 이용한 난연성 인조가죽.
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