KR101885339B1 - 천연 소재와 재활용 소재를 이용한 혼방 원단의 실리콘수지 코팅방법 - Google Patents

천연 소재와 재활용 소재를 이용한 혼방 원단의 실리콘수지 코팅방법 Download PDF

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Abstract

천연소재인 마와 면, 그리고 재생 PET와 PE(폴리에스터) 등의 재활용 소재로 직조한 혼방 원단에 실리콘수지를 코팅방법에 관한 것으로, 천연 소재와 재활용 소재를 이용한 혼방 원단의 실리콘수지 코팅 방법으로서, 상기 혼방 원단의 제곱미터(폭 1m × 길이 1m)를 기준으로 프라이머층을 코팅한 다음, 실리콘수지 코팅액으로 코팅하고, 표면처리제로 코팅한 후 난연처리액으로 마무리코팅함을 포함한다.

Description

천연 소재와 재활용 소재를 이용한 혼방 원단의 실리콘수지 코팅방법{SILICONE RESIN COATING OF THE BLEND FEBRIC USING NATURAL MATERIALS AND RECYCLED MATERIALS}
본 발명은 혼방 원단의 실리콘수지 코팅 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천연소재인 마와 면, 그리고 재생 PET와 PE(폴리에스터) 등의 재활용 소재로 직조한 혼방 원단에 실리콘수지를 코팅방법에 관한 것이다.
일반적으로 삼베, 모시, 천막, 그물이나 밧줄 따위를 만드는 데 사용되는 마는 황마(Jute), 아마(Flex Linen), 대마(Hemp), 저마(Ramie) 등의 외피를 가공한 것을 뜻한다.
상기와 같은 대마 등의 외피를 가공한 마(이하 '마' 라 통칭한다)는 아주 강하면서도 방습성이 우수하며 청량감이 있을 뿐 아니라 세탁성이 좋고 열에 강하다.
그러나 상기의 마는 마디가 있어서 방적 시 세로방적이 어렵고 신도와 탄성이 부족하여 구김이 잘 생김은 물론 촉감이 딱딱하고 표백에 약하며 드래프트성(Drapability, 유연성)이 약하여, 상기한 바와 같은 삼베나 모시 등으로 그 용도가 제한적이었다.
상기와 같은 제한적인 용도를 벗어나 마의 사용 범위를 넓히고 있는 분야가 벽지 등의 인테리어 분야인데, 이때에는 마만을 사용하는 것을 벗어나 마에다 면과 PET(Polyethylene Terephthalate) 등의 재활용소재를 혼방한 혼방 원단을 직조하여 사용하였다.
상기와 같이 직조된 혼방 원단은 마 성분 등으로 인해 가공이 어렵고 상기의 천연소재인 마가 안고 있는 단점 등을 보완하기 위해 일반적으로 실리콘 코팅을 하여 사용하나, 일반적인 실리콘 코팅을 완성한 제품의 표면에 스크래치가 발생하는 등의 문제점이 있어서 벽지 등의 생활용품, 가구 및 각종 피혁제품에 적용하기에는 상당한 어려움이 있어 왔다.
한편, 실리콘은 내광성, 내수성, 내가수성, 내염수성, 방오성, 촉감성, 난연성, 인체친화성 및 친환경성 등에서 우수하나 기계적 강도, 내마모성, 산/알칼리 안전성, 오일/솔벤트 안전성 및 가스투과성 등에서는 약한 면이 있는 물질이다.
따라서, 상기의 실리콘으로 혼방 원단에 코팅하여 인테리어 분야에 사용하는 경우 기계적 강도나 내마모성 등이 약하여 코팅된 혼방 원단에 스크래치 등이 쉽게 발생할 수 있어서 문제점으로 지적되어 왔다.
이에 혼방 원단의 단점을 해결하고 실리콘이 갖고 있는 장점을 살려서 혼방 원단에 실리콘수지를 코팅시켜, 혼방 원단을 벽지 등의 건축물 내장재, 가구 및 각종 피혁제품에 사용할 수 있도록 하는 방법의 개발이 절실한 시점이다.
또한, 상기와 같은 내장재, 가구 및 각종 피혁제품 등은 유사시를 대비하여 난연성을 구비할 필요가 있다.
한국공개특허 제 2008-0058495 (2008. 06. 25) 한국등록특허 제 10-1453367 (2014. 10.15) 한국공개특허 제 2015-0093745 (2015. 08. 18)
본 발명은 상기와 같은 필요에 의해 천연 소재인 마와 면, 그리고 재활용소재인 재생PET사와 PE(폴리에스터) 등으로 혼방하여 직조된 혼방 원단의 사용범위를 확대하여 천연소재인 마와 면의 사용을 증대시키고, 음료수병 등의 PET 등을 재활용하여 자원의 재활용 면에서도 유리하며 난연성을 갖고 있어서 화재시에도 안전한 천연 소재와 재활용 소재를 이용한 혼방 원단의 실리콘수지 코팅방법과 이에 사용되는 실리콘수지용액을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여,
천연 소재와 재활용 소재를 이용한 혼방 원단의 실리콘수지 코팅방법으로서, 상기 혼방 원단에 프라이머층을 형성한 다음, 실리콘수지 코팅액으로 코팅하고, 표면처리제로 코팅한 후 난연처리액으로 마무리코팅함을 포함하는, 천연소재와 재활용소재를 이용한 혼방 원단의 실리콘수지 코팅 방법을 제공한다.
상기에서 혼방 원단은 마, 면, 재생 PET 또는 PE(폴리에스터)사 중에서 선택된 3종 이상으로 직조된 것이 바람직하며, 이는 통상의 것으로 하여도 된다.
또한, 본 발명에서는 천연소재와 재활용소재를 이용한 혼방 원단의 실리콘수지 코팅방법을 행하기 위해, 주제용 액상실리콘 20중량부에 대하여 경화용 액상실리콘 10~30중량부와, 용매 50~70중량부 그리고 실리카 3~7중량부를 함유하고 점도 6,600~7,000cps/25℃인 프라이머층 코팅액을 제공한다.
또한 본 발명에서는 주제용 실리콘수지 30중량부에 대하여 경화용 액상실리콘 20~50중량부, 용매 50~70중량부와 실리카 3~7중량부를 함유하고 점도 28,000~30,000cps/25℃인 실리콘 코팅액을 제공한다.
본 발명에서는 또한 무용제 타입의 탄성중합체 실리콘 100중량부에 대하여 용매 130~160중량부, 실리카 3~7중량부를 함유한 반제품 100중량부에 대하여 경화제 7~13중량부와 경화촉진제 1~5중량부를 함유하고 점도 80~120cps/25℃인 표면처리액을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 혼방원단에 난연성을 제공하기 위하여 난연처리제 100중량부에 대하여 메틸에틸케톤(MEK) 40~60중량부를 함유하며 점도 100~300cps/25℃인 난연처리액을 제공한다.
본 발명에 의하면 천연소재인 마와 면, 그리고 재활용소재인 PET, PE 등으로 혼방하여 직조된 혼방 원단의 사용범위를 확대하여, 천연소재인 마와 면의 생산농가의 경제적 이익을 추구함은 물론, 폐기되는 PET, PE 등을 재활용할 수 있고 환경오염을 줄일 수 있어서 친환경적이며 화재시에도 안전한 혼방 원단을 제공하여 가구, 쇼파, 벽지 및 인테리어소재로 유효하게 사용할 수 있는 효과가 기대된다.
이하에서는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 하기의 설명은 본 발명의 실시와 이해를 돕기 위한 것이지 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다. 당업자들은 이하의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 내에서 다양한 변경이나 수정이 있을 수 있음을 이해할 것이다.
먼저, 본 발명의 천연 소재와 재활용 소재를 이용한 혼방 원단에 실리콘수지 를 코팅하기 위한 코팅액들을 설명한다.
본 발명에서 사용되는 프라이머층 코팅액은 실리콘수지 20중량부에 대하여 경화용 액상실리콘 10~30중량부와, 용매 50~70중량부, 그리고 실리카 3~7중량부를 함유하고, 점도는 6,600~7,000cps/25℃ 인 것을 사용한다.
본 발명에서 사용하는 상기 코팅액은 혼방원단의 프라이머층을 형성시켜 이후의 코팅을 원활하게 하기 위한 것이다.
상기에서의 실리콘수지와 액상실리콘은 섬유와 원단에 적용가능한 것이면 모두 사용가능하다.
상기에서의 프라이머층 코팅액은 상기와 같은 주제용 실리콘수지를 용기에 넣고 저속교반하면서 경화제용 액상실리콘을 넣고 500~700rpm으로 약 30~40분간 교반함과 동시에, 수지의 점도조절 및 고형분 조절을 위한 용매 50~70중량부와 실리카 3~7중량부를 넣고 500~700rpm으로 약 50~70분간 교반하여 점도 6,600~7,000cps/25℃인 용액으로 만드는데, 경화제용 액상실리콘양이 너무 적으면 코팅 후 경화시간이 길게 되어 비경제적이고 너무 많으면 원하는 경화정도를 벗어나 너무 딱딱해질 염려가 있으므로 상기와 같이하여 프라이머층 코팅액을 만든다.
상기와 같이 만들어진 프라이머코팅액의 고형분은 약 40~50%가 된다.
상기와 같은 프라이머층 코팅액으로 혼방원단에 프라이머층을 형성시키는데, 상기 혼방 원단의 제곱미터를 기준하여 약 140~170g으로 코팅한 다음 약 130~200℃에서 약 1~5분간 건조한다.
상기에서 코팅액이 너무 적으면 실리콘 양이 적게 되어 실리콘의 특성을 발휘할 수가 없으며 이후 2차 코팅시 수지와의 접착력에 문제가 될 수 있고 코팅액이 너무 많으면 원단에 딱딱한 현상이 발생됨은 물론 원가상승의 요인이 되기로 하기 때문에 상기와 같이 프라이머층을 형성시킨다.
또한 상기에서의 프라이머층코팅은 다이렉트코팅법으로 행함이 바람직한데, 이는 상기코팅량을 상기 크기인 제곱미터당 고르게 하기 위한 것으로 속도가 너무 느리거나 빠르면 고르게 코팅이 되지 않기 때문이다.
그 다음 본 발명에서는 실리콘 코팅액으로 다시 코팅하는데, 상기 실리콘코팅액은 주제용실리콘수지 30중량부에 대하여 경화용 액상실리콘 20~50중량부, 용매 50~70중량부와 실리카 3~7중량부를 함유하고 점도 28,000~30,000cps/25℃인 실리콘코팅액으로 코팅한다.
상기에서의 실리콘수지나 액상실리콘은 원단에 소프트니스(softness), 마모성능의 개선 및 방오성능을 부여할 수 있는 것이면 사용가능하다.
상기에서 실리콘 코팅액으로의 코팅은 상기 프라이머층 위에 하는 것으로 120~160g/㎡으로 다이렉트코팅하고 130~200℃에서 1~5분간 건조한다.
상기에서 실리콘코팅액이 너무 적으면 방오성이 저하될 우려가 있고 160g/㎡이상으로 많게 되면 외관 불량과 단가 상승의 요인이 될 수 있기 때문에 상기 범위로 한다.
상기와 같은 실리콘코팅액은 주제용실리콘수지 30중량부에 대하여 경화용액실리콘 20~50중량부를 용기에 넣고 500~700rpm으로 약 30~40분간 교반하고 수지의 점도조절 및 고형분조절을 위한 용매 50~70중량부와 실리카 3~7중량부를 첨가하여 500~700rpm를 약 40~70분 교반하여 제조할 수 있으며, 이렇게 제조되는 코팅액의 고형분은 약 20~27%이다.
상기와 같이 프라이머층 위에 실리콘코팅액으로 코팅되어 건조한 다음에는 표면처리액으로 표면처리코팅을 하는데, 상기 표면처리액은 탄성중합체실리콘 100중량부에 대하여 점도조절 및 고형분조절을 위한 용매 130~160중량부와 실리카 3~7중량부를 첨가하여 2,000~3,000rpm으로 약 15~25분간 교반하여 점도 약 80~120cps/25℃인 반제품을 제조한 다음, 상기 반제품 100중량부에 대하여 경화제 7~13중량부와 경화촉진제 1~5중량부를 투입하여 500~700rpm으로 약 15~25분간 교반처리하여 제조할 수 있는데, 이렇게 제조된 표면처리액의 점도는 약 80~120cps/25℃이다. 상기 표면처리코팅은 표면처리를 하는 것으로 경화촉진제가 너무 적은 것을 사용하면 경화시 시간이 많이 걸릴 뿐 아니라 필요강도를 얻지 못하고, 너무 많이 사용하면 굳기가 너무 세어져서 파손 등의 우려가 있으므로 상기와 같이 제조하여 사용한다.
상기와 같은 표면처리액은 약 30~42g/㎡으로 그라비아코팅하고 130~200℃에서 약 3분~6분간 건조한다.
상기와 같이 프라이머층 위에 실리콘코팅액으로 코팅되고 표면처리층이 코팅된 다음 건조한 후 난연처리제액으로 혼방원단의 배면에 마무리 코팅을 하는데 상기 난연처리액은 난연처리제 100중량부에 대하여 MEK 40~60중량부를 함유하고 점도 100~300cps/25℃인 것으로 함이 바람직하다. 상기에서 난연처리제를 너무 많이 사용하면 배합제가 스며나오는 블루밍(Blooming) 현상이 발생하며 또한 표면의 부착력도 나빠지며, 너무 적게 사용하면 난연의 효과를 기대할 수 없기 때문에 상기와 같이 한다.
상기와 같은 난연처리제액은 약 20~35g/㎡으로 그라비아코팅하고 130~200℃에서 약 3~6분간 건조한다.
상기의 난연처리제액은 난연처리제 100중량부에 대하여 MEK 40~60중량부를 용기에 넣고 500~700rpm의 중속에서 15~25분간 교반하여 만들 수 있다.
본 발명에서의 코팅두께 등은 경제성과 각 코팅물질의 특성을 살리기 위해 고려된 것이며 교반속도, 건조시간 및 온도 등도 최적의 코팅제를 만들고 코팅의 최적효과를 위한 것이다.
본 발명에서는 상기와 같이 혼방원단에 실리콘을 이용한 프라이머층, 코팅층, 표면처리층, 난연층으로 네번 코팅하는데, 이는 한번에 코팅할 경우 그 층이 두꺼워지기만할 뿐 실리콘의 장점을 나타내기 어렵고, 따라서 본 발명에서와 같이 4회에 걸쳐나누어 도포하면 점착력이 좋아질 뿐 아니라, 혼방 원단에 코팅액이 골고루 코팅되게 되어 프라이머층을 형성하고 그 다음층이 평활한 층을 만들고 이에 따라 마무리층인 표면처리층과 혼방원단의 배면에 난연층으로 원활하고 효과적으로 형성되게 해줄 수 있고, 한번에 과량으로 코팅하는 경우 프라이머층이 원단의 내부로 너무 많이 치고 들어가서 원단의 원단감을 떨어뜨릴 수 있는 문제점도 해결할 수가 있게 된다.
[원단의 제조]
중량으로 마 45%, 면 40%, 그리고 나머지 재생 PET 15%의 비율로 후도 450㎛, 중량210g/m2의 원단을 제작하였다.
[프라이머 코팅액의 제조]
플라스크에 다우코닝(DOW CORNING)사의 섬유와 원단에 적용할 수 있는 액상실리콘DC-9332(A파트) 20중량부를 넣고 저속 교반하면서 다우코닝(DOW CORNING)사의 섬유와 원단에 적용할 수 있는 액상실리콘DC-9332(B파트) 20중량부를 넣고 교반기를 500~700rpm 중속에서 30분간 교반하면서 수지의 점도조절 및 고형분조절을 위한 용매 DC-245 30중량부와 용매 SR-8020 30중량부, 그리고 실리카 C-503 6중량부를 투입하고 교반기를 500~700rpm으로 유지하면서 60분간 교반하여 고형분 43%이고, 점도 약 6,600~7,000cps/25℃인 프라이머 코팅액을 제조하였다.
[실리콘 코팅액의 제조]
플라스크에 천연혼방원단의 소프트니스(softness), 마모성능의 개선과 방오성능을 부여하는 실리콘수지인 다우코닝사의 LCF-8500A 30중량부와 상기 동일사의 LCF-8500B 30중량부를 투입후 교반기에서 500~700rpm으로 30분간 교반하고 수지의 점도조절 및 고형분 조절을 위한 용매인 DC245 60중량부와 실리카 C-503 4중량부를 첨가하여 교반기를 500~700rpm의 중속으로하여 1시간 교반하여 고형분 22%이고 점도 29,000cps/25℃ 인 코팅액을 제조하였다.
[표면처리액의 제조]
플라스크-1에 탄성중합체 실리콘인 다우코닝사의 DC-5600 100중량부에 점도조절 및 고형분조절을 위한 용매 DC-245 150중량부, 그리고 실리카 C-503 5중량부를 투입하고 교반기를 2,000~3,000rpm의 고속교반기에서 20분간 교반하여 점도 100cps/25℃인 1차반제품을 제조하였다.
플라스크-2에 1차반제품 100중량부에 대하여 경화제 T-2 10중량부와 경화촉진제 CAT-200MD 2중량부를 투입하여 500~700rpm인 중속교반기에서 20분간 교반하여 점도 105cps/25℃인 표면처리제를 제조하였다.
[난연처리액의 제조]
플라스크에 난연처리제인 Amgard사 Fr-Cu 100중량부 MEK 50중량부를 투입하여 교반기를 500~700rpm의 중속으로하여 20분간 교반하여 점도 150cps/25℃인 난연처리액을 제조하였다.
준비된 원단에 제조된 프라이머 코팅액을 다이렉트코터를 이용하여 150g/m2로 코팅하여 130~200℃구간에서 4분간 건조한 후, 프라이머 코팅층 상부에 상기 제조된 실리콘 코팅액을 다이렉트코터를 이용하여 140g/m2로 코팅하고 130~200℃구간에서 4분간 건조하였다. 상기 실리콘 코팅층 상부에 그라비아코터를 이용하여 표면처리액을 36g/m2 로 코팅한 후 130~200℃구간에서 5분간 건조하였다.
상기 프라이머층, 실리콘코팅층, 표면처리층이 형성된 혼방원단의 배면에 그라비아코터를 이용하여 제조된 난연처리액을 28g/m2으로 코팅한 후 130~200℃구간에서 4분간 건조하였다.
상기의 공정을 모두 완료한 후의 제품을 육안적으로 천연소재의 질감이 잘 구현되어 매우 자연스럽고 실리콘수지의 영향으로 오염제거 기능이 부여 되었으며 ASTM D4966 마모 시험 결과 20만회 이상의 우수한 물성을 나타내었다. 또한 자외선에 의한 변색, 내가수분해 등의 물성도 매우 우수한 것으로 평가되어 가구, 소파, 벽지 및 인테리어 소재로 사용하기에 적합한 것으로 평가되었다.
[원단의 제조]
중량으로 마 21%, 면 62%, 그리고 나머지 폴리에스터(Polyester) 17%의 비율로 후도 1,000㎛, 중량 480g/㎡의 원단을 제작하였다.
[프라이머 코팅액의 제조]
실시예 1의 프라이머 코팅액의 제조방법과 동일하게 프라이머 코팅액을 제조하였다.
[실리콘 코팅액의 제조]
실시예 1의 실리콘 코팅액의 제조방법과 동일하게 실리콘 코팅액을 제조하였다.
[표면처리액의 제조]
실시예 1의 표면처리액의 제조방법과 동일하게 표면처리액을 제조하였다.
[난연처리액의 제조]
실시예 1의 난연처리액의 제조방법과 동일하게 난연처리액을 제조하였다.
준비된 원단에 제조된 프라이머 코팅액을 다이렉트코터를 이용하여 160g/㎡로 코팅하여 130~200℃구간에서 4분간 건조한 후, 프라이머 코팅층 상부에 상기 제조된 실리콘 코팅액을 다이렉트코터를 이용하여 150g/㎡로 코팅하고 130~200℃구간에서 4분간 건조하였다. 상기 실리콘 코팅층 상부에 그라이바코터를 이용하여 표면처리액을 38g/㎡로 코팅한 후 130~200℃구간에서 4분간 건조하였다.
상기 프라이머층, 실리콘코팅층, 표면처리층이 형성된 혼방원단의 배면에 그라이바코터를 이용하여 제조된 난연처리액을 30g/㎡으로 코팅한 후 130~200구간에서 4분간 건조하였다.
상기의 공정을 모두 완료한 후의 제품을 육안적으로 천연소재의 질감이 잘 구현되어 매우 자연스럽고 실리콘수지의 영향으로 오염제거 기능이 부여되었으며 ASTM D4966 마모 시험 결과 20만회 이상의 우수한 물성을 나타내었다. 또한 자외선에 의한 변색, 내가수분해 등의 물성도 매우 우수한 것으로 평가되어 가구, 소파, 벽지 및 인테리어 소재로 사용하기에 적합한 것으로 평가되었다.

Claims (10)

  1. 천연소재와 재활용소재를 이용한 혼방 원단의 실리콘 코팅방법으로서,
    원단에 프라이머층을 형성한 다음, 실리콘 코팅액으로 코팅하고, 표면처리액으로 코팅한 다음 배면을 난연처리액으로 추가코팅하는 것으로,
    상기 혼방 원단은 마, 면, 재생PET와 PE(폴리에스터) 중에서 선택되는 3가지 이상의 소재를 사용하며,
    상기 프라이머층은, 주제용액상실리콘 20중량부에 대하여 경화용액상실리콘 20중량부와, 용매 30중량부 그리고 실리카 6중량부를 함유하고 고형분 43중량%이며, 점도 6,600~7,000cps/25℃인 프라이머층코팅액으로 코팅하는데,
    상기 프라이머층은 150g/㎡으로 코팅하고, 130~200℃ 온도구간에서 4분간 건조하는 것이며,
    상기 실리콘코팅액은 주제용 실리콘수지 30중량부에 대하여 경화용 액상실리콘 30중량부, 용매 60중량부 그리고 실리카 4중량부를 함유하고 고형분 22중량%이며, 점도 28,000~30,000cps/25℃인 것이고,
    상기 실리콘 코팅액의 사용은 140g/㎡으로 하고 130~200℃의 온도구간에서 4분간 건조하는 것이며,
    상기 표면처리액은 탄성중합체실리콘 100중량부에 대하여 용매 150중량부와 실리카 5중량부를 포함하는 반제품 100중량부에 대하여, 경화제 10중량부와 경화촉진제 2중량부를 함유하여 점도 105cps/25℃인 것으로,
    상기 표면처리액은 36g/㎡으로 사용되며 코팅 후 130~200℃의 온도구간에서 5분간 건조하는 것이며,
    상기 난연처리액은 난연처리제 100중량부에 대하여 메틸에틸케톤(MEK) 50중량부를 함유하고 점도 150cps/25℃인 것으로, 상기 난연처리액은 28g/㎡으로 코팅하며 코팅 후 130~200℃의 온도구간에서 4분간 건조함을 특징으로 하는, 천연소재와 재활용소재를 이용한 혼방 원단의 실리콘수지 코팅방법.



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