KR102083631B1

KR102083631B1 - 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법 및 그 필름

Info

Publication number: KR102083631B1
Application number: KR1020180098055A
Authority: KR
Inventors: 양준모; 백운천
Original assignee: 주식회사 제일화성
Priority date: 2018-08-22
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2020-03-02

Abstract

본 발명은 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법 및 그 필름에 관한 것으로서 보다 상세하게는 폴리에스터 핫멜트 필름에 액상실리콘고무를 코팅 경화한 복합필름부재을 준비하고, 피혁 무늬가 형성된 이형지에 표면처리층, 베이스층, 프라이머층을 적층되어 이루어진 합성피혁 스킨부재를 적층 후 가압하여 합포시키면 방오성, 내열성, 내한성 등이 우수하고 기재원단과의 접착강도 및 내가수분해성 그리고 내마모도 등이 향상되도록 한 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법 및 그 필름에 관한 것인바, 본 발명은 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법에 있어서, 폴리에스터 핫멜트 필름에 액상실리콘고무를 코팅 경화한 복합필름부재을 준비하는 제1준비공정과; 피혁 무늬가 형성된 표면처리층, 베이스층, 프라이머층을 적층하여 결합한 합성피혁 스킨부재를 준비하는 제2준비공정과; 상기 제1준비공정과 제2준비공정에 의해 형성된 복합필름부재와 합성피혁 스킨부재를 적층 후 가압하여 합포시키는 결합공정에 의해 제조되는 것에 그 특징이 있다.

Description

열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법 및 그 필름{The laminated vinyl film made of synthetic leather and manufacturing method thereof}

본 발명은 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법 및 그 필름에 관한 것으로서 보다 상세하게는 폴리에스터 핫멜트 필름에 액상실리콘고무를 코팅 경화한 복합필름부재을 준비하고, 피혁 무늬가 형성된 이형지에 표면처리층, 베이스층, 프라이머층을 적층되어 이루어진 합성피혁 스킨부재를 적층 후 가압하여 합포시키면 방오성, 내열성, 내한성 등이 우수하고 기재원단과의 접착강도 및 내가수분해성 그리고 내마모도 등이 향상되도록 한 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법 및 그 필름에 관한 것이다.

종래 합성피혁 제조시 코팅재 또는 함침재로는 폴리우레탄이 주로 사용되고 있다. 이는 폴리우레탄의 우수한 탄성과 물성이 합성피혁의 소재로 적합하였기 때문이다.

그러나 일반적인 폴리우레탄 합성피혁 제조는 D.M.F(디메틸포름아미드)나 MEK(메틸에틸케톤)등의 유기용매 하에 우레탄 원료인 폴리올, 사슬연장제, 이소시아네이트를 중합하여 만든 폴리우레탄 수지를 함침재나 코팅재로 이용하여 합성피혁을 제조 하는데, 이렇게 제조되는 합성피혁의 경우, 유기 용제 사용에 따른 작업환경의 문제나, 합성피혁에 잔존하는 유기화합물(VOCs)로 인해 환경적인 문제가 대두되었다.

그래서, 유기용제를 함유하지 않은 수분산형 폴리우레탄이나 무용제형 불포화 폴리우레탄을 이용한 제조 방법 등이 연구 개발되어 제조 되고 있으나, 그 역시 가공성이나 상용화를 위한 경제성과 재활용(Recycle)이나 폐기 문제 등의 여러 이유들로 인해 활용도 및 완전한 친환경 제품이라 하기 어려운 측면이 있다.

따라서 종래 합성피혁 제조시 발생되는 상기와 같은 제반 문제를 해결하기 위하여 소재에 대한 필요성이 크게 대두되고 있어, 여러 대체 소재 중 무기계와 유기계 성질을 모두 가지고 있고, 친환경적이고 유기 용제의 사용이 매우 제한적인 실리콘을 이용한 합성피혁이 주요한 개발 소재로 응용되고 있다.

하지만 실리콘 합성피혁의 경우도 폴리우레탄 합성피혁의 모든 분야를 대체하기에는 실리콘 수지의 기계적 물성의 한계나 가공성과 생산성, 가격 등의 문제로 인해 합성피혁의 여러 분야 중 극히 일부분에서만 활용되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제1108766호(실리콘 코팅층을 포함하는 자동차 내장재용 인공피혁 및 이것의 제조방법, 이하 선행기술1이라 칭함)은 액상실리콘고무를 이용해서 합성피혁을 제조하는 방법을 제시하고 있고, 대한민국 등록특허 제1448133호(폴리우레탄 스킨 원단 및 제조방법)에서는 열접착이 가능한 합성피혁 스킨 원단 제조방법 이하 선행기술2라 칭함)을 제시한 바 있다.

상기한 선행기술1인 액상실리콘고무를 이용해서 자동차 내장용 인공피혁을 제조하는 방법은, 실제 실리콘고무의 기계적 물성의 특성 중 인열강도나 접착강도가 폴리우레탄에 비해 약하고 또한 밀봉된 고온고압 테스트(내가수분해)에서 실리콘고무의 특성 중 하나인 고온 수증기로 실리콘고무가 연화 되는 성질로 인해 기재원단과의 접착강도 떨어지는 문제로 인해 실제 자동차 내장용테스트인 마모강도 및 내가수분해 테스트에서 불합격되는 등에 문제가 발생하고 있고, 또한 가구, 가방, 신발 등에서 요구하는 내마모 및 접착강도에서도 분명한 문제점이 있다.

또한 다른 선행기술2에서는 폴리우레탄 스킨을 열접착 방식으로 제조하는 방법을 제시하고 있지만, 원단 결합력이나 접착력은 우수해졌으나, 방오, 내열성, 가수분해성 등과 여전히 유기용제를 사용하고 있어 환경친화적 제품을 제조하고 있지는 못하고 있다.

따라서 종래의 합성피혁이나 인피혁은 방오성, 내열성, 내한성 등이 저하되고 기재원단과의 접착강도 및 내가수분해성 그리고 내마모도 등도 현저히 저하되는 등의 문제점이 있다.

대한민국 특허등록 제1108766호 대한민국 특허등록 제1448133호

본 발명은 상기한 종래 문제점을 감안하여 안출한 것으로서 이의 목적은 폴리에스터 핫멜트 필름에 액상실리콘고무를 코팅 경화한 복합필름부재을 준비하고, 피혁 무늬가 형성된 이형지에 표면처리층, 베이스층, 프라이머층을 적층되어 이루어진 합성피혁 스킨부재를 적층 후 가압하여 합포시키면 방오성, 내열성, 내한성 등이 우수하고 기재원단과의 접착강도 및 내가수분해성 그리고 내마모도 등이 향상되도록 한 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법 및 그 필름을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법에 있어서, 폴리에스터 핫멜트 필름에 액상실리콘고무를 코팅 경화한 복합필름부재을 준비하는 제1준비공정과; 피혁 무늬가 형성된 표면처리층, 베이스층, 프라이머층을 적층하여 결합한 합성피혁 스킨부재를 준비하는 제2준비공정과; 상기 제1준비공정과 제2준비공정에 의해 형성된 복합필름부재와 합성피혁 스킨부재를 적층 후 가압하여 합포시키는 결합공정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법에 의하여 달성된다.

상기 제1준비공정은 핫멜트 필름의 일면에 액상실리콘고무를 일정한 두께로 도포한 후 열풍챔버 또는 IR챔버로 100~110℃에서 5~8분 정도로 경화 건조하는 것을 특징으로 하는 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법에 의하여 달성된다.

한편 상기 표면처리층은 음각으로 일정한 피혁 무늬가 형성된 이형지 또는 이형부재에 코팅하여 형성시키는 것을 특징으로 하는 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법에 의하여 달성된다.

상기한 본 발명의 제조방법에 의해 제조되는 제조물인 필름은 열합지가 가능한 합성피혁 필름에 있어서, 폴리에스터 핫멜트 필름에 액상실리콘고무를 코팅 경화한 복합필름부재을 준비하고, 피혁 무늬가 형성된 이형지에 표면처리층, 베이스층, 프라이머층을 적층되어 이루어진 합성피혁 스킨부재를 적층 후 가압하여 합포된 것을 특징으로 하는 열합지가 가능한 합성피혁 필름에 의하여 달성된다.

상기 폴리에스터 핫멜트 필름의 두께는 50~100㎛인 것을 특징으로 하는 열합지가 가능한 합성피혁 필름에 의하여 달성된다.

상기 액상실리콘고무의 두께는 100~200㎛인 것을 특징으로 하는 열합지가 가능한 합성피혁 필름에 의하여 달성된다.

상기 표면처리층은, 액상실리콘고무와 실리콘레진 및 구상 실리콘 수지 미분말(Polymethysilsesquioxane)의 혼합물인 것을 특징으로 하는 열합지가 가능한 합성피혁 필름에 의하여 달성된다.

상기 프라이머층의 두께는 30~50㎛인 것을 특징으로 하는 열합지가 가능한 합성피혁 필름에 의하여 달성된다.

이와 같은 본 발명은 종래기술 및 선행기술로 제조된 실리콘 합성피혁과 비교하면 원단 표면층의 미끄러짐(Slip)성과 촉촉한 감촉을 가지면서도 자동차 내장재나, 가구, 가방, 신발 등에서 요구하는 접착강도, 내가수분해, 내마모도를 핫멜트층으로 보안하여 실리콘의 기계적 물성을 보안, 종래에 접근이 어려웠던 자동차 내장제, 신발, 가구, 가방 등에 제공하여 실리콘 인공피혁의 상용분야를 확대할 수 있게 된다.

또한 본 발명으로, 친환경적인 소재의 코팅이 필요로 했던 천연피혁의 표면처리층을 실리콘으로 사용할 수 있게 됨에 따라 일반적인 실리콘의 장점(방오, 내구성, 내열성, 내한)등과 결합되어 천연피혁의 장점과 실리콘 피혁이 결합된 새로운 시장, 실리콘코팅 천연피혁이란 상용분야가 새롭게 생기는 계기를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법을 보여주는 제조공정도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 구조를 보여주는 단면예시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 1은 본 발명의 기술이 적용된 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법을 보여주는 제조공정도로써 이에 따른 본 발명인 합성피혁 필름(1)의 제조방법은 먼저 폴리에스터 핫멜트 필름(50)에 액상실리콘고무를 코팅 경화한 복합필름부재(A)를 준비하는 제1준비공정(S100)을 수행한다.

한편 피혁 무늬가 형성된 표면처리층(10), 베이스층(20), 프라이머층(30)을 적층하여 결합한 합성피혁 스킨부재(B)를 준비하는 제2준비공정(S200)도 수행한다. 상기 제1준비공정(S100)과 제2준비공정(S200)은 각각 개별적으로 순서 없이 공정을 수행할 수 있는 것으로 설명의 편의상 순서를 지칭한 것이며, 상기 제1준비공정(S100)과 제2준비공정(S200)에 의해 형성된 복합필름부재(A)와 합성피혁 스킨부재(B)를 적층 후 가압하여 합포시키는 결합공정(S300)에 의해 제조된다.

상기에 있어서 제1준비공정(S100)은 첨부된 도 1에 도시된 바와 같이 핫멜트 필름(50)과 결합력이 우수한 액상실리콘고무를 핫멜트 필름(50) 위에 그라비아, 나이프, 롤 등의 방법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 코팅 또는 도포하며 코팅은 100~200㎛ 두께로 코팅하며, 열풍챔버 또는 IR챔버로 핫멜트가 녹는점 보다 낮은 온도인 100~110℃에서 5~8분 정도로 경화 건조하여 액상실리콘고무층(40)을 형성시킨다.

여기에 사용되는 핫멜트 필름(Hotmelt film)(50)은 주로 폴리에스터 핫멜트(Copolyester Hotmelt)가 사용된다. 상세한 이유는 메톡시 실란이 함유된 액상실리콘고무와 폴리에스터와 결합강도가 가장 우수하기 때문이며, 폴리에스터 핫멜트 필름의 두께는 바람직하게 50~100㎛ 두께의 필름을 이용해야 한다.

상기 폴리에스터 핫멜트 필름(50)의 두께가 50㎛ 이하이면,　실제 열에 의해 함침되는 두께가 낮아져 기재원단과의 결합력이 약해지는　문제가 있으며, 상기 폴리에스터 핫멜트 필름의 두께가 100㎛ 이상이면,　코팅 전반적으로 유연하지 못하고 딱딱해지게　되며 원단이 접히거나 굽혀질때 구김현상이 발생하는　문제가 있기 때문이다.

기재원단 종류에 따라 접착강도를 고려해 핫멜트 필름(50) 두께가 결정되어야 한다. 통상은 0.5~0.8mm 두께의 기재원단과 열합지시에는 60㎛ 정도의 핫멜트 필름(50)을, 0.8~1.2mm 두께의 기재원단이나 천연가죽과의 합지시에는 80㎛ 이상의 핫멜트 필름(50)을 사용하여 제조하는 것이 바람직하다.

상기 액상실리콘고무층(40)은 100~200㎛ 두께를 형성한다. 그 이유는 상기 액상실리콘고무층(40)의 두께가 100㎛ 이하이면 코팅층이 너무 얇아 내마모도 및 내구성이 떨어지고 칼라 은폐도 약해지는 문제가 있으며, 상기 액상실리콘고무층(40)의 두께가 200㎛ 이상이면 코팅이 포함한 원단 무게가 중량이 무거워 지고, 또한 생산단가도 올라가 적절한 가격의 상품상품성이 떨어지는 문제가 있기 때문이다. 　

한편 합성피혁 스킨부재(B)의 형성 방법은 먼지 표면처리층(10)을 형성시킨 후 상기 표면처리층(10) 상부에 베이스층(20)과 프라이머층(30)을 순차적으로 적층하는 방법으로 제조하며 상기 표면처리층(10)의 형성방법은 경도 60~75도인 액상실리콘고무와 실리콘레진의 합성물 100부를 기준으로 실리콘 점도 조절용인 희석제 D5(cyclopentasiloxane), Isoparaffin, IPA 등의 용매 30~50부에 구상 실리콘 수지 미분말(Polymethysilsesquioxane)을 3~7부, 첨가제로는 부가형 실리콘 경화제인 백금촉매(Platinum catalyst)0.2~0.5부와 분산제 0.1~2부, 그리고 기타 산화방지제, 지연제(Indicator) 등을 첨가하여 교반하며, 상기 혼합물(표면코팅제)의 가공 특성을 고려해서 점도를 5,000 ~ 10,000 cps /25℃로 조성하는 것이 바람직하다.

상기 준비된 표면처리층(10)을 형성시키고자 표면코팅제를 이형지 위에 적정 도포량(20~30 g/m²)으로 1차 도포한 후 100~120℃의 열풍챔버 또는 IR 챔버에서 1~2분 이상 경화한다. 가공 속도는 6~10m/min으로 가공하는 것이 적정하다.

한편 상기 구상 실리콘 수지 미분말이 적정한 요철을 구성할 수 있도록 코팅두께는 5~10㎛로, 나이프 코팅이나 스프레이 코팅 방식을 이용하는 것이 가장 적합하다.

상기 베이스층(20)은 액상실리콘고무로 이루어지며 상기 베이스층(20)에 안료를 혼합하여 사용할 수 있으며 상기 액상실리콘고무 100부에 실리콘토너(색상안료)를 10~20 부 교반하여 색상을 갖도록 할 수 있다.

상기 베이스층(20)의 형성은 표면처리층(10)을 경화 건조 후 상기한 표면처리층(10) 위에 일정량 도포하여 코팅한다. 베이스층(20)을 형성하기 위한 액상실리콘고무의 도포량은 100~200 g/m²으로, 가공성을 고려하면 점도는 50,000~80,000 cps /25℃ 가 가장 적합하다.

또한 베이스층(20) 두께는 실리콘 인공피혁의 은폐(색상농도)를 고려해서 100~200㎛로 코팅해야 하며, 코팅방식은 두께 및 코팅제 평활성을 고려해 롤러 코팅 방법을 사용, 130~140℃에서 3~5분에서 경화하는 것이 가장 적합하다.

상기 프라이머층(30)은 핫멜트 필름(50)에 코팅된 액상실리콘고무와 같은 종류를 사용해야 하며, 상기 액상실리콘고무와 같은 종류를 사용하는 이유는 실리콘고무 같은 결합력을 안정적으로 유지하기 위함이며, 경화된 베이스층(20) 위에 롤코팅법 코팅하며 코팅 두께는 30~50㎛이 적정하다.

이때 상기 프라이머층(30)은 경화 이전 상태를 유지하여야 한다. 그 이유는 프라이머 도포 후 WET(액상상태)에서 실리콘이 코팅된 복합필름부재(A)를 합포한다. 합포시 프라이머층(30)과 같은 재질의 액상실리콘고무층(40)이 서로 합포되도록 적층시킨 후 압력을 가하여 결합시킨다.

상기 가압 방법은 압력이 조절되는 고무롤러를 이용해 압착하며, 고무롤러의 압력은 프라이머층(30) 두께의 2~3배의 압력이 적정하다. 압력이 너무 작거나 너무 크면 기재원단과 기공층이나 액상 밀림이 일어날 수 있기 때문이다.

이와 같이, 복합필름부재(A)와 합포 후 피혁무늬가 음각으로 새겨진 이형지(Release paper)를 표면처리층(10)으로부터 박리하여 본 발명이 제시한 필름을 얻을 수 있다(이형지제거공정 S400 참조).

상기한 제조방법에 의해 제조된 본 발명인 합성피혁 필름의 구조는 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이 폴리에스터 핫멜트 필름(50)에 액상실리콘고무를 도포 후 경화한 액상실리콘고무층(40)이 적층되어 이루어진 복합필름부재(A)를 준비하고, 피혁 무늬가 형성된 이형지에 표면처리층(10), 베이스층(20), 프라이머층(30)을 적층되어 이루어진 합성피혁 스킨부재(B)를 적층 후 가압하여 합포된 구조이다.

이와 같은 본 발명은 폴리에스터 핫멜트 필름(50)에 액상실리콘고무를 도포하여 형성시킨 액상실리콘고무층(40)을 형성시켜 복합필름부재(A)을 준비하고, 피혁 무늬가 형성된 이형지에 표면처리층, 베이스층, 프라이머층을 적층되어 이루어진 합성피혁 스킨부재(B)를 적층 후 가압하여 합포시키면 방오성, 내열성, 내한성 등이 우수하고 기재원단과의 접착강도 및 내가수분해성 그리고 내마모도 등이 향상되는 효과가 있는 유용한 발명이다.

한편 상기와 같이 제조된 필름의 사용방법은 본 발명의 필름의 폴리에스터 핫멜트 필름(50)과 기재원단(미도시된)을 열합지 공정을 통해 결합한다. 기재원단과 본 발명인 필름을 열합지 공정을 통해 합지 할 시, 열롤러의 적절한 온도는 핫멜트의 녹는점 보다 조금 높은 120~130℃ 정도이며, 합지 속도는 5~7m/min 정도로 핫멜트가 충분히 녹아 기재원단층에 녹아 접착력을 가질 수 있게 조절해야 한다. 이후 쿨링 공정을 거치면 본 발명에서 제시한 ‘실리콘 피혁의 제조가 완성된다.

A : 복합필름부재 B : 스킨부재
S100 : 제1준비공정 S200 : 제2준비공정
S300 : 결합공정 1 : 합성피혁 필름
10 : 표면처리층 20 : 베이스층
30 : 프라이머층 40 : 액상실리콘고무층
50 : 핫멜트 필름

Claims

열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법에 있어서,
폴리에스터 핫멜트 필름에 액상실리콘고무를 코팅 경화한 복합필름부재을 준비하는 제1준비공정과;
피혁 무늬가 형성된 표면처리층, 베이스층, 프라이머층을 적층하여 결합한 합성피혁 스킨부재를 준비하는 제2준비공정과;
상기 제1준비공정과 제2준비공정에 의해 형성된 복합필름부재와 합성피혁 스킨부재를 적층 후 가압하여 합포시키는 결합공정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제1준비공정은 핫멜트 필름의 일면에 액상실리콘고무를 일정한 두께로 도포한 후 열풍챔버 또는 IR챔버로 100~110℃에서 5~8분 정도로 경화 건조하는 것을 특징으로 하는 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 표면처리층은 음각으로 일정한 피혁 무늬가 형성된 이형지 또는 이형부재에 코팅하여 형성시키는 것을 특징으로 하는 열합지가 가능한 합성피혁 필름의 제조방법.
열합지가 가능한 합성피혁 필름에 있어서,
폴리에스터 핫멜트 필름에 액상실리콘고무를 코팅 경화한 복합필름부재을 준비하고, 피혁 무늬가 형성된 이형지에 표면처리층, 베이스층, 프라이머층을 적층되어 이루어진 합성피혁 스킨부재를 적층 후 가압하여 합포된 것을 특징으로 하는 열합지가 가능한 합성피혁 필름.
제 4 항에 있어서,
상기 폴리에스터 핫멜트 필름의 두께는 50~100㎛인 것을 특징으로 하는 열합지가 가능한 합성피혁 필름.
제 4 항에 있어서,
상기 액상실리콘고무의 두께는 100~200㎛인 것을 특징으로 하는 열합지가 가능한 합성피혁 필름.
제 4 항에 있어서,
상기 표면처리층은, 액상실리콘고무와 실리콘레진 및 구상 실리콘 수지 미분말(Polymethysilsesquioxane)의 혼합물인 것을 특징으로 하는 열합지가 가능한 합성피혁 필름.
제 4 항에 있어서,
상기 프라이머층은 액상실리콘고무이며 두께는 30~50㎛인 것을 특징으로 하는 열합지가 가능한 합성피혁 필름.