KR102141953B1

KR102141953B1 - 재활용이 가능하며, 친환경성이 우수한 코팅을 활용한 아웃도어용 원단 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR102141953B1
Application number: KR1020190029241A
Authority: KR
Inventors: 이장훈; 현재민
Original assignee: 다이텍연구원
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2020-08-13

Abstract

본 발명은 재활용성이 가능하며, 친환경성이 우수한 코팅을 활용한 원단 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 설명하면, 우수한 난연성, 경량성, 내구연한이 강화되는 등 물성이 우수한 친환경 아웃도어용 원단으로서, 리사이클 소재로 재활용이 가능하여 열가소성 플라스틱이나 열가소성 CFRP(carbon fiber reinforced plastic)로 재활용이 가능한 발명에 관한 것이다.

Description

재활용이 가능하며, 친환경성이 우수한 코팅을 활용한 아웃도어용 원단 및 이의 제조방법{Outdoor-fabric using eco-friendly coating with excellent recycle and Manufacturing method thereof}

본 발명은 우수한 난연성, 경량성, 내구연한이 강화되는 등 물성이 우수한 재활용(리사이클)이 가능한 친환경 원단 및 이를 효율적으로 제조하는 방법 및 이를 이용하여 제조한 아웃도어형 텐트에 관한 것이다.

최근 국내외 아웃도어 문화의 확산으로 2016년 기준, 국내 전체 아웃도어 시장규모는 약 8조5000억 원으로 추산되며, 캠핑시장은 약 6,000억원 규모로 매년 급성장 추세(20~30%)에 있으며, 스포츠 레져 및 아웃도어 브랜드들이 지대한 관심을 갖고 있는 시장이다. 과거 아웃도어 활동인 등산, 낚시 등의 레져활동에 수반되는 부수적인 야외 취침의 개념이었다면, 최근에는 휴식을 취하고, 일부 난민 등 사고로 인한 외부생활 등 취사활동을 하는 야외생활 개념의 주거형 아웃도어 문화로 변화하기 있는 추세이다.

최근 아웃도어용 섬유소재로는 PET섬유에 PVC(poly vinylchloride), PU(polyurethane)를 코팅하여 다양한 종류의 제품이 생산되고 있으나 이때 사용되는 PVC, PU 코팅 수지는 폐기시 인체에 유해한 영향을 주는 다이옥신(Dioxin)과 휘발성 유기물질(VOCs) 등을 발생시키며, 가소제로 인한 프탈레이트 규제, 안정제로 인한 중금속 규제 등 환경 및 인체에 유해한 것을 걸러내기 위한 각국의 강화된 수입규제에 저촉되어 대외 수출 경쟁력을 약화시키는 부정적인 결과를 유발하고 있다.

최근에는 저탄소 배출의 녹색성장이 세계적으로 크게 부각되고 있는 시점으로, 이에 부응하여 리사이클 소재와 환경친화적인 수지가 많이 사용되고 있으며, 앞으로는 경량화, 고급화 등 보다 환경친화적이고 다양한 기능성이 발현되는 아웃도어 제품에 대한 요구가 증대하고 있는 실정이다.

한국 공개특허번호 10-2014-0045490호(공개일 2014.04.16)

일반적으로 극성이 있어서 실사 인쇄나 코팅이 잘 되는 PVC, PU에 반해, TPO(올레핀계 열가소성 엘라스토머)는 극성이 없는 관계로 실사 인쇄 및 TOP 코팅이 불가능하나, 본 발명은 이를 해결하면서도 접착력 및 인쇄성이 우수하면서도 아웃도어 제품으로서 요구되는 다양한 물성을 만족 및 향상시킨 아웃도어용 원단을 제공하고자 한다. 즉, 본 발명은 리사이클이 가능한 올레핀계 섬유(PP, PE) 소재로 제직한 직물을 환경 친화형 TPO 수지 및 기능성 물질(자외선차단, 내한성 부여)로 BASE코팅한 후 불소계 수지인 PVDF수지 등으로 방염성, 셀프 클리닝성, 오염물 제거 등이 용이성을 부여할 수 있는 TOP코팅을 실시하여 재활용이 가능한 아웃도어용 원단, 구체적으로는 텐트 소재, 이동형 하우스 소재를 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 친환경 원단은 폴리올레틴계 섬유로 제직된 직물; 상기 직물의 표면에 형성된 플라즈마(corona) 표면 처리된 올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPO) 코팅층; 상기 TPO 코팅층 표면 상부에 형성된 프라이머층; 및 상기 프라이머층 표면 상부에 형성된 불소 코팅층;을 포함하는 다층 구조를 가진다.

본 발명의 다른 목적은 상기 친환경 원단을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 폴리올레핀계 섬유로 제직된 직물을 준비하는 1단계; 상기 직물의 표면에 올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPO) 수지로 코팅 및 건조시켜서 TPO 코팅층을 형성시키는 2단계; 상기 TPO 코팅층의 표면을 플라즈마 처리하여 표면 개질된 프라이머층을 형성하는 3단계; 표면 개질된 TPO층 표면에 프라이머 수지를 코팅 및 건조시켜서 프라이머층을 형성시키는 4단계; 표면개질된 프라이머층 상부에 불소 코팅제를 코팅 및 건조시켜서 불소 코팅층을 형성시키는 5단계;를 포함하는공정을 수행하여 본 발명의 친환경 아웃도어용 원단을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 목적은 상기 친환경 원단을 이용한 텐트 소재, 이동형 하우스 소재 등의 아웃도어 소재를 제공하고자 한다.

본 발명의 친환경 아웃도어용 원단은 경량성, 내후성, 방오성, 발수성, 방염성 및 일광견뢰성이 우수할 뿐만 아니라, 높은 인장강도, 인열강도 등의 우수한 기계적 물성을 가지면서도, 다이옥신(Dioxin)과 휘발성 유기물질(VOCs) 등의 환경 오염 유발 물질이 없거나 매우 적어서 열가소성 플라스틱이나 CFRP(carbon fiber reinforced plastic) 등의 소재로 재활용도 가능하다.

도 1은 실험예 1의 FTIR 분석 결과 그래프이다.
도 2는 실험예 2의 접촉각 테스트 측정한 사진이다.
도 3a 내지 도 3c 각각은 준비예 1, 실시예 1(시료 3) 및 실시예 2의 샘플 사진이다.
도 4는 실험예 4의 DSC 측정 결과 그래프이다.
도 5a는 준비예 1의 FE-SEM 측정사진이고, 도 5b는 도 5a의 스펙트럼 1 및 스펠트럼 2 부분에 대한 EDS 분석 결과이다.
도 6a는 실시예 2의 FE-SEM 측정사진이고, 도 6b는 도 6a의 스펙트럼 5 및 스펠트럼 6 부분에 대한 EDS 분석 결과이다.
도 7은 실시예 3에서 실시한 농도를 달리하여 제조한 불소 코팅 수지를 찍은 사진이다.
도 8은 실시예 4에서 실시한 용매 종류를 달리하여 제조한 불소 코팅 수지를 찍은 사진이다.
도 9는 제조예 1에서 실시한 친환경 아웃도어용 원단을 찍은 사진이다.
도 10은 제조예 1의 원단에 대한 한국화학융합시험연구원의 물성 측정 평가 보고서이다.
도 11a 내지 도 11b는 제조예 1의 원단에 대한 FITI 시험연구원의 물성 측정 평가 보고서이다.

이하 본 발명에 대해여 더욱 구체적으로 설명한다.

본 발명의 재활용성이 가능하며, 친환경성이 우수한 코팅을 활용한 원단(이하, 친환경 원단으로 칭함)은 폴리올레핀계 섬유로 제직된 직물을 준비하는 1단계; 상기 직물의 표면에 올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPO) 수지로 코팅 및 건조시켜서 TPO 코팅층을 형성시키는 2단계; 상기 TPO 코팅층의 표면을 플라즈마 처리하여 표면 개질된 프라이머층을 형성하는 3단계; 표면 개질된 TPO층 표면에 프라이머 수지를 코팅 및 건조시켜서 프라이머층을 형성시키는 4단계; 표면개질된 프라이머층 상부에 불소 코팅제를 코팅 및 건조시켜서 불소 코팅층을 형성시키는 5단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.

1단계의 상기 직물은 폴리프로필렌(PP)사 및/또는 폴리에틸렌(PE)사 중에서 선택된 1종 이상으로 재직한 폴리올레핀계 직물일 수 있다.

2단계의 TPO 수지는 올레핀계 수지와 올레핀계 고무를 주성분으로 하고 이들을 경도로 가교시킨 엘라스토머 수지로서, PVC 대비 내화학성 및 내후성이 우수하여 옥외에서의 장기 사용이 가능하다. 밀도가 매우 낮기 때문에 동일 부피 대비 무게가 가벼워 경량화가 가능하다. 내마모성이 좋아서 형태를 오래 지속할 수 있고 내한성 또한 우수하여 PVC보다 낮은 온도에서도 사용이 가능한 특성이 있다. 그리고, 100% 재활용이 가능하며 가공시 유독물질을 발생하지 않으며, 프탈레이트를 함유하지 않는다. 또한 소각 시 다이옥신을 방출하지 않는 수지로 알려져 있다. 본 발명에서 상기 TPO 수지는 당업계에서 사용하는 일반적인 TPO 수지인 폴리스틸렌계 TPO 수지, 폴리올레핀계 TPO 수지, 엔지니어링 플라스틱계 TPO 수지 중에서 1종 이상을 선택할 수 있으며, 바람직하게는 폴리올레핀계 TPO 수지를 사용할 수 있다. 그리고, 상기 폴리올레핀계 TPO 수지로서, 단순 브랜드 타입(s-TPO) 또는 중합 타입(알파-TPO)의 TPO 수지를 사용할 수 있으며, 상기 TPO 수지는 하드 세그먼트 및 소프트 세그먼트를 1 : 0.2 ~ 0.5 중량비로, 바람직하게는 1 : 0.3 ~ 0.4 중량비로 포함할 수 있다. 그리고, 하드 세그먼트는 폴리프로필렌 수지 및 폴리에틸렌 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 소프트 세그먼트는 에틸렌프로필렌 고무 및 니트로부타디엔 고무(NBR) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

상기 폴리올레핀계 TPO 수지로 코팅되어 형성된TPO 코팅층은 XPS 분석시, S 오비탈에서 탄소(C) 82.2 ~ 85.0 at% 및 잔량의 산소(O)를 포함할 수 있고, 바람직하게는 S 오비탈에서 탄소 82.50 ~ 84.5 at% 및 잔량의 산소를 포함할 수 있다. 또한, TPO 코팅층은 기타 불가피한 불순물인 규소, 질소 등을 미량 포함할 수 있다.

2단계에서 TPO 수지로 코팅되어 형성된 TPO 코팅층은 비극성인 바, TPO 코팅층 표면에 불소 코팅재로 직접 코팅시켜서 불소 코팅층을 형성되기 어렵고, 불소 코팅층과의 결합력이 낮다. 따라서, TPO 코팅층과 불소 코팅층과의 결합력 등의 물성을 향상시키기 위해 프라이머층을 형성시키며, TPO 코팅층과 프라이머층과의 결합력 및 TPO 코팅층, 프라이머층, 불소코팅층의 결합력, 반응성 등을 극대화시키기 위해 하기와 같이 TPO 코팅층을 표면 개질을 수행한 후, 프라이머층을 형성시킨다.

그리고, 형성된 TPO 코팅층의 두께는 0.01 ~ 2.5 mm, 바람직하게는 0.02 ~ 1.5mm, 더욱 바람직하게는 0.05 ~ 0.8mm일 수 있다.

다음으로, 3단계의 플라즈마 처리는 당업계의 일반적인 플라즈마 처리 방법으로 수행할 수 있으며, 바람직하게는 연속 상압 플라즈마 처리기로 아르곤 60 ~ 75 부피% 및 산소 25 ~ 40 부피%를 포함하는 반응 가스 하에서, 바람직하게는 아르곤 60 ~ 70 부피% 및 산소 30 ~ 40 부피%를 포함하는 반응 가스 하에서, 더욱 바람직하게는 아르곤 63 ~ 67 부피% 및 산소 33 ~ 37 부피%를 포함하는 반응 가스 하에서 플라즈마 처리하여 표면을 개질시켜서 무극성이 TPO 코팅층을 극성을 가지는 TPO 코팅층으로 개질할 수 있다. 표면 개질된 TPO 코팅층의 표면에는 C=O, C-O-C, C-OH 등의 작용기가 생기게 되는 것이다. 이때, 반응 가스 내 산소 함량이 25 부피% 미만이면 표면 개질된 TPO 코팅층의 극성이 부족할 수 있고, 산소 함량이 40 부피%를 초과하면 오히려 TPO 코팅층 표면에 C-O-C, C-OH 작용기가 감소하여 프라이머층 및/또는 불소 코팅층과의 반응성, 부착성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.

표면 개질된 TPO 코팅층은 XPS 분석시, S 오비탈에서 탄소(C) 79.0 ~ 82.0 at% 및 잔량의 산소(O)를 포함할 수 있고, 바람직하게는 탄소 79.8 ~ 82.0 at% 및 잔량의 산소를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 탄소 81.0 ~ 82.0 at% 및 잔량의 산소를 포함할 수 있다. 물론, 표면 개질된 TPO 코팅층은 XPS 분석시, S 오비탈에서 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.

이와 같이, 3단계의 표면처리를 통해 TPO 코팅층의 마이그레이션(migration) 및 핑킹(pinking) 현상을 방지할 수도 있다.

다음으로, 4단계의 프라이머층은 폴리아크릴레이트 수지 및 용제를 포함하는 프라이머 수지로 코팅시킨 후, 건조시켜서 형성시킬 수 있다.

상기 폴리아크릴레이트 수지는 비닐 아세테이트 코폴리머(vinyl acetate copolymer) 및 메틸 메타아크릴레이트(methyl methacrylate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

또한, 프라이머 수지 성분 중 상기 용제는 메틸에틸케톤(MEK), 2-부타논(2-butanone), 이소부틸-메틸-케톤, 메틸벤젠, 부틸아세트산, 2-메틸-2-프로페노익산(2-methyl-2-propenoic acid) 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 메틸에틸케톤 또는 2-부타논(2-butanone)을 사용할 수 있다.

그리고, 프라이머 수지 내 폴리아크릴레이트 수지 함량은 20 ~ 80 중량%, 바람직하게는 30 ~ 60 중량%인 것이 좋으며, 폴리아크릴레이트 수지 함량이 20 중량% 미만이면 농도가 너무 낮아서 프라이머층 형성이 잘 되지 않는 문제가 있을 수 있고, 80 중량%를 초과하면 프라이머 수지의 점도가 너무 높아서 코팅성이 오히려 떨어지는 문제가 있을 수 있다.

4단계의 프라이머층이 형성된 TPO 코팅층은 XPS 분석시, S 오비탈에서 탄소(C) 65.0 ~ 72.0 at% 및 잔량의 산소를 포함할 수 있고, 바람직하게는 탄소 66.5 ~ 71.5 at% 및 잔량의 산소를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 탄소 67.5 ~ 70.5 at% 및 잔량의 산소를 포함할 수 있다. 물론, 기타 불가피한 불순물을 더 포함할 수도 있다.

그리고, 상기 프라이머층은 0.01 ~ 0.5 mm두께로 형성시키는 것이 좋으며, 프라이머 수지를 코팅시에는 당 업계에서 사용하는 일반적인 코팅방법인 그라비아 코팅법, 콤마 코팅법 등으로 코팅시킨 후, 드라이 오븐기에서 10 ~ 20 m/분의 이송 속도로 이송하면서 60 ~ 100℃의 열의 가하여 건조시켜서 프라이머층을 형성시킬 수 있다.

다음으로, 5단계의 불소 코팅 수지는 PVDF(polyvinylidene fluoride) 수지 및 PMMA(Poly(methyl methacrylate) 수지를 포함하는 혼합 수지 15 ~ 30 중량%; 및 잔량의 용매를 포함하는 불소 코팅제로, 바람직하게는 상기 혼합 수지 18 ~ 27 중량% 및 잔량의 용매를 포함하며, 더욱 바람직하게는 상기 혼합 수지 23 ~ 27 중량% 및 잔량의 용매를 포함하는 불소 코팅 수지로 형성된 코팅층일 수 있다. 상기 불소 코팅 수지 내 혼합 수지 함량이 15 중량% 미만이면 제조된 최종 원단의 방수성, 방오성 등의 물성이 저조한 문제가 있을 수 있고, 30 중량%를 초과하면 불소 코팅 수지의 점도가 너무 높아서 코팅성이 오히려 떨어지고, 별도의 점도희석제를 사용해야 하는 문제가 있을 수 있으며, 비경제적인 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위의 중량%가 되도록 혼합 수지를 사용하는 것이 좋다.

그리고, 상기 혼합 수지는 PVDF 수지 및 PMMA 수지를 6 ~ 7.5 : 2.5 ~ 4 중량비로, 바람직하게는 6.5 ~ 7.2 : 2.8 ~ 3.5 중량비로, 더욱 바람직하게는 6.8 ~ 7.2 : 2.8 ~ 3.2 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 좋다.

그리고, 불소 코팅 수지에 사용되는 상기 용매는 DMAc(Dimethyl acetamide)을 단독으로 사용하거나, 또는 DMF(Dimethyl formamide) 및 톨루엔을 5 ~ 7.5 : 2.5 ~ 5 중량비로 포함하는 혼합용매를, 바람직하게는 DMF 및 톨루엔을 6.5 ~ 7.2 : 2.8 ~ 3.5 중량비로 포함하는 혼합용매를 사용하는 것이 적정 점도 유지 및 혼합 수지 용해성 측면에서 유리하다.

상기 혼합 수지 및 용매를 사용하여 제조한 불소 코팅 수지는 점도가 25 ~ 28℃에서 약 7,000 ~ 20,000 cp, 바람직하게는 약 8,000 ~ 18,000 cp인 것이 코팅성 측면에서 바람직하다.

그리고, 상기 불소 코팅 수지를 이용한 코팅 방법은 당업계에서 사용하는 일반적인 코팅방법을 통해 코팅을 수행할 수 있으며, 바람직하게는 산업용 광폭 코팅기를 이용하여 나이프(Knife), 키스롤(Kiss roll), 딥(dip) 등 다양한 코팅법을 통해서 수행할 수 있다.

이러한 방법을 통해서 형성된 불소 코팅층의 적정 두께는 0.60 ~ 1.00 mm, 바람직하게는 0.70 ~ 0.90 mm, 더욱 바람직하게는 0.72 ~ 0.80 mm이다.

이러한, 방법으로 제조된 본 발명의 친환경 원단은 폴리올레핀계 섬유로 제직된 직물; 상기 직물의 표면에 형성된 플라즈마(corona) 표면 처리된 올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPO) 코팅층; 상기 TPO 코팅층 표면 상부에 형성된 프라이머층; 및 상기 프라이머층 상부에 형성된 불소 코팅층;을 포함하며, 직물의 일면 또는 양면에 표면 처리된 TPO 코팅층, 프라이머층, 불소코팅층이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 친환경 원단은ASTM G155에 의거하여 측정시, 내후성이 2,500 hrs 이상, 바람직하게는 2,800 ~ 5,000 hrs를 만족할 수 있다.

또한, 본 발명의 친환경 원단은ASTM D751에 의거하여 측정시 비중이 450 g/㎡ 이하, 바람직하게는 430 ~ 380 g/㎡으로 경량성이 매우 우수할 수 있다.

또한, 본 발명의 친환경 원단은 KS K 22958에 의거하여 측정시 내수성이 3% 이하이고, 바람직하게는 1.0 ~ 2.0%를 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 친환경 원단은 KS K ISO 105 B02에 의거하여 측정시 일광견뢰성(일광견뢰도)이 3급 이상, 바람직하게는 3 ~ 4급, 더욱 바람직하게는 4급 이상일 수 있다.

또한, 본 발명의 친환경 원단은 KS K 0610에 의거하여 측정시 발오성이 4급 이상일 수 있다.

또한, 본 발명의 친환경 원단은 KS K 0610에 의거하여 측정시 KS K 0590에 의거하여 측정시 발수도가 4급 이상일 수 있다.

또한, 본 발명의 친환경 원단은 KS K 0705:2016에 의거하여 측정시 내후견뢰도가 4 ~ 5급일 수 있다.

또한, 본 발명의 친환경 원단은 KS K 0521에 의거하여 측정시 인장강도가 1,800 N/5cm 이상을, 바람직하게는 2,000 N/5cm 이상을, 더욱 바람직하게는 2,000 ~ 2,200 N/5cm 일 수 있다.

그리고, 본 발명의 친환경 원단을 ISO 13934-2:2014의 그래브법에 의거하여 인장강도 측정시에는, 경사 2,250 ~ 2,600 N 및 위사 2,100 ~ 2,500 N, 바람직하게는 경사 2,400 ~ 2,560 N 및 위사 2,300 ~ 2,500 N, 더욱 바람직하게는 경사 2,450 ~ 2,550 N 및 위사 2,350 ~ 2,450 N일 수 있다.

또한, 본 발명의 친환경 원단은 KS K 0536(2014)에 의거하여 측정시 인열강도가 50.0N 이상, 바람직하게는 58.0 ~ 75.0 N, 더욱 바람직하게는 62.0 ~ 70.0 N 을 만족할 수 있다.

그리고, 본 발명의 친환경 원단을 ISO 13937-1:2000의 팬들럼법에 의거하여 인열강도 측정시, 경사 145 ~ 175 N 및 위사 160 ~ 185 N, 바람직하게는 경사 150 ~ 170 N 및 위사 162 ~ 180 N, 더욱 바람직하게는 경사 155 ~ 170 N 및 위사 165 ~ 177 N일 수 있다.

또한, 본 발명의 친환경 원단은 KS K ISO 105-B04 시험 규격에 의거하여 난연성 측정시, 탄화면적 12 cm² 이하, 바람직하게는 탄화면적 8.0 ~ 11.5 cm²일 수 있으며, 탄화길이가 5.5 cm 이하, 바람직하게는 3.0 ~ 5.0 cm, 더욱 바람직하게는 3.0 ~ 4.8 cm로 우수한 난연성을 가질 수 있다.

이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 더욱 자세하게 설명을 한다. 그러나, 하기 실시예에 의해 본 발명의 권리범위를 한정하여 해석해서는 안된다.

[실시예]

준비예 1 : 직물-TPO 코팅층

폴리프로필렌 섬유로 평직된 폴리프로필렌 직물을 준비하였다.

중합 타입(알파-TPO)의 TPO 수지로서, 하드 세그먼트 및 소프트 세그먼트를 1 : 0.35 중량비로 포함하고, 하드 세그먼트는 폴리프로필렌 수지 및 폴리에틸렌 수지를 포함하며, 소프트 세그먼트는 에틸렌프로필렌 고무를 포함하는 폴리올레핀계 TPO 수지를 준비하였다.

상기 PP 직물을 일면에 상기 폴리올레핀계 TPO 수지를 그라비아 코팅시켜서 0.66 ~ 0.68 mm 두께의 TPO 코팅층을 형성시켰다.

실험예 1 : FTIR 분석

준비예 1에서 제조한 샘플(직물-표면 개질된 TPO 코팅층-프라이머층)에 대한 FTIR 분석을 수행하였고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.

도 1을 살펴보면, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌 성질의 피크가 나타나는 것을 확인할 수 있는데, 2948cm^-1에서 C-H 알칸 stretch, 1448cm^-1, 1434cm^-1에서 C-H 알칸 벤딩 구조 등 해당 샘플에서 나타나는 대표적인 피크는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌에서 나타나는 일부 피크를 나타냈다.

실시예 1 : 표면 개질된 TPO 코팅층 형성

상압형 플라즈마 처리기를 이용하여 하기 표 1과 같이 반응 가스 조건을 각각 달리하여 준비예 1의 TPO 코팅층 표면을 플라즈마 처리하였다. 이때, 상압하여 플라즈마 처리기의 코팅물 코팅처리면만 플라즈마 처리하기 위해 HEAD #2만 가동하였으며, 밸트 속력은 1 m/분이였다.

구분(부피%)	시료1	시료2	시료3	시료4
아르곤(Ar)	0	80	65	50
산소(O₂)	0	20	35	50

실험예 2 : 접촉각 테스트

플라즈마 처리로 인하여 코팅 표면의 친수성(극성)으로 개질 정도를 파악하고자 상기 실시예 1에서 표면 개질시킨 시료 1 ~ 시료 4의 샘플 각각에 대한 접촉각 테스트를 수행하였고, 그 결과를 하기 표 2 및 도 2에 나타내었다.

시 험 항 목	시 험 결 과				비 고
시 험 항 목	시료1	시료2	시료3	시료4	비 고
접촉각 (°)	100.9	90.5	89.3	96.6	Contact Angle Meter(DSA100) 기기로 사용하여 측정함 - 적하량 : 5 μL - 5회 측정 평균값

접촉각 테스트 결과, 시료 1은 무극성, 즉 비친수성인데 반해 시료2 (Ar 80% O₂ 20%)와 시료3 (Ar 65% O₂ 35%)의 접촉각 값이 시료1 및 시료4보다 낮아 친수성(극성) 성질을 나타내는 것을 확인할 수 있었으며, 접촉각 테스트를 통하여 시료2와3이 우수한 표면 성질을 가지는 것으로 판단된다. 따라서, 플라즈마 처리시, 반응 가스 내 아르곤(Ar) 60 ~ 75 부피% 및 산소(O₂) 25 ~ 40 부피%로 수행하는 것이 TPO 코팅층 표면의 극성 증대 측면에서 유리함을 확인할 수 있었다.

실험예 3 : XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 측정

상기 실시예 1의 시료 1 ~ 시료 4의 XPS 측정을 수행하였고, 그 결과 하기 표 3 에 각각 나타내었다.

시료1		Start BE	Peak BE	End BE	Atomic %
Functional Group	C1s	294.98	284.73	275.18	70.32
	O1s	544.98	532.38	525.18	16.33
	C1s Scan A	294.98	285.89	275.18	10.2
	C1s Scan B	294.98	289.14	275.18	2.07
	O1s Scan A	544.98	533.81	525.18	1.08
시료2		Start BE	Peak BE	End BE	Atomic %
Functional Group	C1s	294.98	284.19	275.18	63.86
	O1s	544.98	531.55	525.18	13.03
	C1s Scan A	294.98	285.25	275.18	16.52
	C1s Scan B	294.98	288.57	275.18	2.61
	O1s Scan A	544.98	532.64	525.18	3.98
시료3		Start BE	Peak BE	End BE	Atomic %
Functional Group	C1s	294.98	284.4	275.18	52.46
	O1s	544.98	531.75	525.18	6.28
	C1s Scan A	294.98	285.38	275.18	26.53
	C1s Scan B	294.98	288.89	275.18	2.84
	O1s Scan A	544.98	532.71	525.18	11.88
시료4		Start BE	Peak BE	End BE	Atomic %
Functional Group	C1s	294.98	284.17	275.18	62.36
	O1s	544.98	531.57	525.18	14.45
	C1s Scan A	294.98	285.27	275.18	16.69
	C1s Scan B	294.98	288.55	275.18	2.71
	O1s Scan A	544.98	532.73	525.18	3.79

XPS 측정 결과 플라즈마 처리 미처리 시료(시료 1)와 달리 전반적으로 플라즈마 처리된 시료2.3.4의 C1s의 원자비율은 하락하였고 반면, C1s scan A의 원자비율이 상승하였다.

그리고, 직물인 폴리프로필렌 원단은 (-CH2-)의 올레핀계 사슬로 이루어져 있으며, TPO수지 또한 알파 올레핀으로 이루어진 공중합체 형태의 분자 구조를 갖는다. 따라서 표 3에서 보는 바와 같이 C-C 혹은 C-H를 나타내는 C1s의 비율이 높은 것을 확인할 수 있다. 그리고, 피크 위치상 C1s 는 C-C 혹은 C-H이며 C1s Scan A는 C-O-C 혹은 C-OH의 확률이 크며 이는 플라즈마 처리 후 탄소와 산소가 결합하여 상대적으로 이에 해당하는 C1s Scan A의 atomic %가 상승하였다. 또한 시료2,3,4를 비교하였을 때 시료 3이 시료 2,4에 비해 C-O-C혹은 C-OH의 함량이 상대적으로 높은 것을 볼 수 있다. C=O (C1s scan B)는 4개의 샘플 모두 동일한 것을 확인할 수 있었다. 따라서 시료3(Ar:O₂ = 65 부피%:35 부피%)이 가장 효과적임을 확인할 수 있었다.

실시예 2 : 프라이머층 형성

비닐 아세테이트 코폴리머 및 메틸 메타아크릴레이트를 1 : 0.5 중량비로 포함하는 혼합수지인 폴리아크릴레이트 수지 38.4 중량% 및 잔량의 2-부타논을 혼합하여 프라이머 수지를 준비하였다.

다음으로, 상기 프라이머 수지를 준비예 1의 TPO 코팅층 상부에 콤마 코팅시킨 후, 드라이 오븐기에서 15~16 m/분의 이송 속도로 이송하면서 85 ~ 90℃의 열의 가하여 건조시켜서 0.04 ~ 0.05 mm 두께의 프라이머층을 형성시켰다.

도 3a ~ 도 3c에 차례대로 준비예 1, 실시예 1(시료 3) 및 실시예 2의 표면 개질된 TPO 코팅층에 프라이머층이 형성된 샘플 각각의 사진을 나타내었다.

실험예 4 : DSC(주사열량분석) 측정

실시예 2에서 제조한 샘플(직물-표면 개질된 TPO 코팅층-프라이머층)에 대한 DSC 분석을 측정하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.

DSC 분석 결과로 유리전이온도(Tg), 결정화온도(Tc), 용융온도(Tm) 구간이 명확하게 나타났다. 51℃ 부근에서 흡열반응을 통한 유리전이온도 (glass transition temperature) 구간이 보이며 108℃ 부근에서 발열반응에 의한 결정화 온도 (crystalline temperature)가 발견되었다. 그리고, 직물의 원사에는 폴리프로필렌이 그리고 표면의 TPO코팅층에는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌으로 구성되어 있어 DSC 그래프와 같이 용융 온도가 157℃, 166℃로 각각 폴리에틸렌, 폴리프로필렌으로 추정되는 온도 값을 보임을 확인할 수 있었다.

실험예 5 : XPS 분석

준비예 1, 실시예 1(시료 3) 및 실시예 2(프라이머층 형성)에서 제조한 샘플 각각에 대한 XPS 측정 결과를 하기 표 4에 나타내었으며, 탄소와 산소 원자비율을 합산하여 정리한 내용을 표 5에나타내었다.

준비예 1		Start BE	Peak BE	End BE	Atomic %
Functional Group	C1s	294.98	284.73	275.18	70.32
	O1s	544.98	532.38	525.18	16.33
	C1s Scan A	294.98	285.89	275.18	10.2
	C1s Scan B	294.98	289.14	275.18	2.07
	O1s Scan A	544.98	533.81	525.18	1.08
실시예 1(시료 3)		Start BE	Peak BE	End BE	Atomic %
Functional Group	C1s	294.98	284.4	275.18	52.46
	O1s	544.98	531.75	525.18	6.28
	C1s Scan A	294.98	285.38	275.18	26.53
	C1s Scan B	294.98	288.89	275.18	2.84
	O1s Scan A	544.98	532.71	525.18	11.88
실시예 2		Start BE	Peak BE	End BE	Atomic %
Functional Group	C1s	298.18	284.73	279.368	45.13
	O1s	545.18	531.92	525.38	17.34
	C1s Scan A	298.18	286.36	279.38	15.66
	C1s Scan B	298.18	288.75	279.38	9.13
	O1s Scan A	545.18	533.26	525.38	12.74

샘플명	C1s (%)	O1s (%)
준비예 1	82.59	17.41
실시예 1	81.83	18.17
실시예 2	69.92	30.08

폴리프로필렌 그리고 폴리에틸렌 (올레핀 구조)으로 구성된 분석 시료에서 C1s으로부터 단일결합인 C-C을 확인할 수 있으며 O1s는 C-OH, C-O-C 등으로 판단된다. 그리고, 준비예 1의 표면분석 시 나타나는 O1s는 TPO수지에 첨가된 산소로 볼 수 있으며 나머지는 TPO수지 그리고 미량의 원단에 존재하는 탄소원자로 판단된다.

그리고, 플라즈마 처리한 실시예 1의 경우, 준비예 1과 비교할 때, 탄소 함량이 줄고, 산소 함량이 증가하는 경향을 보였으며, 실시예 2의 경우, 준비예 1 및 실시예 2와 비교할 때, 산소 함량이 크게 증가한 결과를 보였다.이는 활성화가 가능한 산소 원자가 크게 증가함을 의미한다.

실험예 6 : FE-SEM 및 EDS 분석

준비예 1, 및 실시예 2 각각에 대한 FE-SEM 측정 및 EDS 분석을 실시하였고 그 결과를 도 5 내지 도 6에 나타내었다.

도 5a는 준비예 1의 FE-SEM 측정사진이고, 도 5b는 도 5a의 스펙트럼 1 및 스펠트럼 2 부분에 대한 EDS 분석 결과이다.

도 5b를 살펴보면, TPO 코팅층 부분은 기본적으로 C,O,F,Ca의 관측이 주로 이뤄졌으며 탄소가 절반 가까이 차지하고 있었다. 이에 반해 폴리프로필렌으로 구성된 원사는 대부분 C만 검출되었으며, 극미량의 Ca는 TPO 코팅수지로 예상된다.

도 6a는 실시예 2의 FE-SEM 측정사진이고, 도 6b는 도 6a의 스펙트럼 5 및 스펠트럼 6 부분에 대한 EDS 분석 결과이다.

도 6b를 살펴보면, 케톤(C=O)와 에스테르(C-O-O) 등으로 구성되기에 산소가 23%이상 함유되어 있으며 염소가 12% 존재하는 것은 폴리아크릴레이트(아크릴) 수지에 함유된 것을 확인할 수 있다.

실험예 7 : 접촉각 테스트

준비예 1, 실시예 1(시료 3) 및 실시예 2 각각에 대한 접촉각 테스트를 수행하였고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

시 험 항 목	시 험 결 과			비 고
시 험 항 목	준비예 1	실시예1 (시료3)	실시예 2	비 고
접촉각 (°)	100.9	89.3	62.5	Contact Angle Meter(DSA100) 기기로 사용하여 측정함 - 적하량 : 5 μL - 5회 측정 평균값

상기 표 6의 실험결과를 살펴보면, 프라이머층이 형성된 실시예 2가 접촉각이 가장 낮으면, 실시예 1 보다도 극성(친수성)이 크게 증대됨을 확인할 수 있었다.

실시예 3 : 불소 코팅 수지 제조 1

PVDF 수지(Solvay사의 상품명 : SOLEF 21216/1001) 및 PMMA(Poly(methyl methacrylate, LG MMA사 제품) 수지를 준비하였다.

다음으로, DMAc 용매에 교반기 온도 약 20℃(현장 코팅 Test를 위한 최적의 온도) 및 교반속도 약 800rpm의 조건에서 PMMA를 DMAc 용매에 먼저 놓고 약 1시간 교반하여 완전히 용해시켰다.

다음으로, PMMA가 용해된 용액에 PVDF 수지를 투입한 후, 20℃ 및 속도 약 800rpm의 조건에서 약 11시간 교반하여 하기 표 7과 같은 농도로 불소 코팅 수지를 각각 제조하였다.

총 수지 500ml 기준
농도	혼합 수지 (7:3 중량비)		용매
농도	PVDF	PMMA	DMAc (밀도 : 0.94)
20 중량%	70	30	400
30 중량%	105	45	350
40 중량%	140	60	300
50 중량%	175	75	250

혼합 수지 20 중량% 농도인 경우, 졸(sol) 상태를 유지하였으나, 혼합 수지 농도가 30 ~ 50 중량%일 때, 겔(gel)상태가 진행되는 문제가 있었으며, 이는 DMAc 용매에 PVDF 및/또는 PMMA가 완전히 용해되지 않는 문제가 있음을 의미했다(도 7 참조). 이를 통해서, 용매를 DMAc를 사용하는 경우, 15 ~ 25 중량% 농도로 혼합수지를 사용하는 것이 바람직하게는 15 ~ 22 중량% 정도의 농도로 사용하는 것이 유리함을 확인할 수 있었다.

실시예 4 : 불소 코팅 수지 제조 2

다음으로, 용매로서, DMF 및 톨루엔을 5:5 중량비 및 7:3 중량비로 혼합한 용매를 각각 준비하였다. 이하, DMF 및 톨루엔을 5:5 중량비로 혼합한 용매를 용매 1로 칭하며, 7:3 중량비로 혼합한 용매를 용매 2로 칭한다.

용매 1 및 용매 2 각각에 교반기 온도 약 20℃(현장 코팅 Test를 위한 최적의 온도) 및 교반속도 약 800rpm의 조건에서 PMMA를 먼저 투입한 후, 약 1시간 교반하여 완전히 용해시켰다.

다음으로, PMMA가 용해된 용액 1및 용매 2 각각에 PVDF 수지를 투입한 후, 20℃ 및 속도 약 800rpm의 조건에서 약 11시간 교반하여 하기 표 8과 같은 농도로 불소 코팅 수지를 각각 제조하였다.

총 수지 500ml 기준
구분	혼합 수지 농도	혼합 수지 (7:3 중량비)		용매
구분	혼합 수지 농도	PVDF	PMMA	DMF (밀도 : 0.95)	Toluene (밀도 : 0.87)
용매 1	20 중량%	70	30	211	230
용매 2	20 중량%	70	30	295	138

용매 1 및 용매 2를 사용하여 제조한 불소 코팅 수지 모두 용해가 잘 되었으며, 적정 점도인 8,000 ~ 10,000 cp를 가졌다(도 8 참조).

실시예 5: 불소 코팅 수지 제조 3 및 점도 변화 측정

상기 실시예 4의 용매 2(DMF:톨루엔=7:3 중량비)에 대한 혼합 수지를 20 중량% 및 25 중량%가 되도록 불소 코팅 수지를 각각 제조하였다.

또한, DMAc에 대해 혼합 수지가 20 중량% 및 25 중량%가 되도록 농도가 되도록 불소코팅 수지를 각각 제조하였다.

다음으로, 불소 코팅 수지가 제조된 후, 시간 경과에 따른 수지의 점도 변화를 측정하였고 그 결과를 하기 표 9에 나타내었다.

배합조건(%)	배합 후 경과 시간(hour)	점도(cp, 25℃)
혼합수지(PVDF:PMMA=7:3 중량비) 및 용매 2, 혼합수지 농도 20 중량%	배합 즉시	8,000
	1	9,500
	6	12,600
	12	13,800
혼합수지(PVDF:PMMA=7:3 중량비) 및 용매 DMAc, 혼합수지 농도 20 중량%	배합 즉시	33,200
	1	34,300
	6	34,400
	12	34,200
배합조건(%)	배합 후 경과시간(hour)	점도(cp)
혼합수지(PVDF:PMMA=7:3 중량비) 및 용매 2, 혼합수지 농도 25 중량%	배합 즉시	11,000
	1	12,500
	6	15,600
	12	16,800
혼합수지(PVDF:PMMA=7:3 중량비) 및 용매 DMAc, 혼합수지 농도 25 중량%	배합 즉시	38,200
	1	39,300
	6	39,400
	12	39,200

시간의 변화(배합 즉시, 1, 6, 12시간)에 따른 서로 다른 농도(20, 25 중량%)의 불소 코팅 수지의 점도 측정 결과, DMAc 용매의 경우 시간의 변화에 관계없이 20 중량% 및 25 중량% 용액의 점도가 각각 33,000~34,000 cp및 38,000~39,000 cp사이에서 일정하게 유지되는 것을 확인 할 수 있었으며, DMF/Toluene 혼합용매의 경우 시간의 변화에 따라 20 중량%, 25 중량% 용액의 점도가 최소 8,000 cp에서 최대 17,000 cp까지 증가하는 것을 확인 할 수 있었음.

DMF/Toulene 혼합용매의 경우 시간의 변화에 따라 용액의 점도가 다소 증가하지만 나이프 코팅을 하기 위한 최적의 코팅 용액 점도 조건(약 8,000~18,000 cp)에 포함되는 결과로 PVDF 코팅 테스트를 위한 최적의 점도라는 결과를 얻을 수 있었다.

DMAc 용매의 경우 나이프 코팅을 진행하기에는 점도가 다소 높은 단점이 존재하지만, 시간의 변화에 따른 점도의 변화가 거의 일정하여 DMF/Toulene 용매에 비하여 활용할 수 있는 폭이 넓은 장점이 존재하기 때문에, 희석재(DMAc 등)를 활용하여 코팅에 적합한 용액의 점도가 되도록 조절하여 사용해야 할 것으로 판단된다.

제조예 1 : 친환경 원단의 제조

준비예 1과 동일한 방법으로 직물의 일 표면에 0.66 ~ 0.68 mm 두께의 TPO 코팅층을 형성시켰다.

다음으로, 상압형 플라즈마 처리기를 이용하여 반응 가스(Ar:O2=65:35 부피비) 하에서 플라즈마 처리하여 TPO 코팅층을 표면 개질시켰다.

다음으로, 비닐 아세테이트 코폴리머 및 메틸 메타아크릴레이트를 1 : 0.5 중량비로 포함하는 혼합수지 25 중량% 및 잔량의 2-부타논을 혼합하여 프라이머 수지를 준비한 후, 상기 표면 개질된 TPO 코팅층 상부 면에 상기 프라이머 수지를 콤마 코팅시킨 후, 드라이 오븐기에서 15~16 m/분의 이송 속도로 이송하면서 85 ~ 90℃의 열의 가하여 건조시켜서 0.04 ~ 0.05 mm 두께의 프라이머층을 형성시켰다.

다음으로, 실시예 5와 같이 혼합수지(PVDF:PMMA=7:3 중량비) 25 중량% 및 용매 2(DMF:톨루엔=7:3 중량비)를 포함하는 불소 코팅 수지를 제조한 후, 상기 불소 코팅 수지를 상기 프라이머층에 코팅 및 건조시켜서 0.73 ~ 0.75 mm 두께의 불소 코팅층을 형성시켰다.

이때 코팅 방법은 하기 표 10에 나타낸 사양을 가지는 산업용 광폭 코팅기를 이용하여 나이프 코팅을 수행하였다. 그리고, 나이프 코팅 조건은 하기 표 11과 같다.

로라 폭 : 3200㎜	웹의 평균장력 : 300daN(표시)
가공 폭 : 3000㎜	열원 : thermal oil
기계 속도 : 30m/min	설비 열량 : 110만 ㎉/hr
조절 범위 : 1:10	에어 : 600kpa-6bar-드라이, 무급유 에어
속도 콘트롤 : 벡터 인버터	냉각 : 물
전압 : 380v/60㎐, 조작전원 220v/60㎐	냉각수 온도 : 15~18℃
설비용량 : 200 ㎾	수압 : 250~400kpa : 입구주시 구동측 좌측

가공속도		5m/min
텐터온도	버티컬	x	x	x	x
	수평펜터	119℃	129℃	140℃	140℃
텐터폭		Front : 2,690, Tenter : 2,700
나이프 두께		1.0mm
나이프 높이		좌 : -0.2, 우 : -0.2 mm
구간별 속도비율 및 장력		Coater : 0.0%		Cooling Cyclinder : -1.0%
		Cylinder Tension : 0.4		출구배칭장력 : 40~42kg/㎠

그리고, 제조한 원단의 사진을 도 9에 나타내었다.

실험예 8 : 친환경 원단의 물성 측정 실험

제조예 1에서 제조한 친환경 원단의 물성을 하기 표 12에 나타낸 방법에 의거하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 13 및 표 14에 나타내었다.

측정 물성	시험규격
발수도(급)	KS K 0590(2008, 스프레이법)
방오성(급)	KS K 0610(2011)
인장강도(N/5cm)	KS K 0521(2017)
인열강도(N)	KS K 0536(2014)
내후성(급)	KS K ISO 105-B04(2014)
난연성	KS K ISO 105-B04

측정 물성	제조예 1
발수도	4급
방오성	4.25급
인장강도	2,000 N/5cm
인열강도	63.5 N
내후성	3-4급

시험법	시험결과
잔염시간(s)	0	0	0
잔진시간(s)	0	0	0
탄화면적(cm²)	9.9	10.5	11.5
탄화길이(cm)	4.4	4.5	4.8
판정	합격

표 13의 물성 측정 결과를 살펴보면, 4급의 우수한 발수도를 가지며, 개발 목표치(3-4급)를 초과한 4.25급의 우수한 방오성을 보였다. 또한, 2,000N/5cm의 매우 높은 인장강도를 가지면서, 50.0 N을 초과한 63.5N의 매우 높은 인열강도를 가짐을 확인할 수 있었다. 그리고, 3-4급의 내후성을 보였다.

또한, 표 14의 난연성(국민안전처고시 제2016-138호) 시험 결과를 살펴보면, 잔염시간, 잔진시간, 탄화면적, 탄화길이 등의 모든 항목에서 기준치를 넘어서는 우수한 결과를 확인하였으며, 본 기술개발과제의 개발 목표치(Pass)를 달성하는 결과값임을 확인할 수 있었다.

실험예 9 : 친환경 원단의 재질 측정

제조예 1의 원단의 재활용성 평가를 위해 제조한 원단의 재질시험을 한국화학융합시험연구원에 의뢰(접수일 2018.11.07, 시험완료일 2018.11.15)하였고, 그 결과를 도 10에 나타내었다.

본 발명 원단의 주 재질이 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로서 재활용 가능한 소재임을 확인할 수 있었다.

실험예 10 : 친환경 원단의 추가 물성 측정

제조예에서 제조한 친환경 원단의 물성확인을 위해 FIFI 시험연구원에 의뢰하였고, 이의 물성 측정 결과를 도 11a ~ 도 11c에 나타내었다.

실험예 8 ~ 실험예 9에서 확인한 바와 같이, FITI 시험연구원에 의뢰한 결과, 우수한 인장강도, 인열강도, 내한성, 내수도, 일광견뢰도, 내후견뢰도, 내후도 및 방염성을 가진 것을 재확인할 수 있었다.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

폴리올레핀계 섬유로 제직된 직물을 준비하는 1단계;
상기 직물의 표면에 올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPO) 수지로 코팅 및 건조시켜서 TPO 코팅층을 형성시키는 2단계;
상기 TPO 코팅층의 표면을 플라즈마 처리하여 표면 개질된 TPO 코팅층을 형성하는 3단계;
표면 개질된 TPO층 표면에 프라이머 수지를 코팅 및 건조시켜서 프라이머층을 형성시키는 4단계;
표면개질된 프라이머층 상부에 불소 코팅제를 코팅 및 건조시켜서 불소 코팅층을 형성시키는 5단계;를 포함하며,
2단계의 TPO 코팅층 표면은 비극성이고, 4단계의 표면 개질된 프라이머층의 표면은 극성이고,
2단계의 상기 TPO 코팅층은 XPS 분석시, S 오비탈에서 탄소(C) 82.2 ~ 85.0 at% 및 잔량의 산소(O)를 포함하며,
3단계의 표면 개질된 TPO 코팅층은 XPS 분석시, S 오비탈에서 탄소(C) 79.0 ~ 82.0 at% 및 잔량의 산소(O)를 포함하고,
4단계에서 프라이머층이 형성된 TPO 코팅층은 XPS 분석시, S 오비탈에서 탄소(C) 65.0 ~ 72.0 at% 및 잔량의 산소를 포함하며,
상기 플라즈마 처리는 연속 상압 플라즈마 처리기로 아르곤 60 ~ 75 부피% 및 산소 25 ~ 40 부피%를 포함하는 반응 가스 하에서 수행하며,
상기 TPO 수지는 중합 타입(알파-TPO)의 TPO 수지이고,
상기 중합 타입의 TPO 수지는 하드 세그먼트 및 소프트 세그먼트를 1 : 0.2 ~ 0.5 중량비로 포함하며, 상기 하드 세그먼트는 폴리프로필렌 수지 및 폴리에틸렌 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 소프트 세그먼트는 에틸렌프로필렌 고무 및 니트로부타디엔 고무 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
상기 프라이머 수지는 폴리아크릴레이트 수지 및 용제를 포함하고,
상기 폴리아크릴레이트 수지는 비닐 아세테이트 코폴리머(vinyl acetate copolymer) 및 메틸 메타아크릴레이트(methyl methacrylate)를 포함하는 혼합수지를 포함하며,
상기 용제는 메틸에틸케톤(MEK), 2-부타논(2-butanone), 이소부틸-메틸-케톤, 메틸벤젠, 부틸아세트산, 2-메틸-2-프로페노익산(2-methyl-2-propenoic acid) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 불소 코팅제는 PVDF(polyvinylidene fluoride) 수지 및 PMMA(Poly(methyl methacrylate) 수지를 6 ~ 7.5 : 2.5 ~ 4 중량비로 포함하는 혼합 수지 15 ~ 30 중량%; 및 용매 70 ~ 85 중량%;를 포함하며,
상기 불소 코팅제의 용매는 DMAc이거나, 또는 DMF 및 톨루엔을 5 ~ 7.5 : 2.5 ~ 5 중량비로 포함하는 혼합용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용이 가능하며, 친환경성이 우수한 코팅을 활용한 아웃도어용 원단의 제조방법.
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제1항에 있어서, 상기 TPO 코팅층은 0.01 ~ 2.5 mm두께로 형성되고,
상기 프라이머층은 0.01 ~ 0.5 mm두께로 형성되며,
상기 불소 코팅층은 0.01 ~ 1 mm 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 재활용이 가능하며, 친환경성이 우수한 코팅을 활용한 아웃도어용 원단의 제조방법.
폴리올레핀계 섬유로 제직된 직물;
상기 직물의 표면에 형성된 플라즈마(corona) 표면 처리된 올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPO) 코팅층;
상기 TPO 코팅층 표면 상부에 형성된 프라이머층; 및
상기 프라이머층 상부에 형성된 불소 코팅층;을 포함하며,
상기 TPO 코팅층은 중합 타입(알파-TPO)의 올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPO) 수지로 코팅하여 형성된 것이고,
상기 프라이머층은 폴리아크릴레이트 수지 및 용제를 포함하는 프라이머 수지로 코팅하여 형성된 것이며,
상기 불소 코팅층은 불소 코팅제로 코팅하여 형성된 것이고,
상기 중합 타입의 TPO 수지는 하드 세그먼트 및 소프트 세그먼트를 1 : 0.2 ~ 0.5 중량비로 포함하며, 상기 하드 세그먼트는 폴리프로필렌 수지 및 폴리에틸렌 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 소프트 세그먼트는 에틸렌프로필렌 고무 및 니트로부타디엔 고무 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
상기 폴리아크릴레이트 수지는 비닐 아세테이트 코폴리머(vinyl acetate copolymer) 및 메틸 메타아크릴레이트(methyl methacrylate)를 포함하는 혼합수지를 포함하며, 상기 용제는 메틸에틸케톤(MEK), 2-부타논(2-butanone), 이소부틸-메틸-케톤, 메틸벤젠, 부틸아세트산, 2-메틸-2-프로페노익산(2-methyl-2-propenoic acid) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 불소 코팅제는 PVDF(polyvinylidene fluoride) 수지 및 PMMA(Poly(methyl methacrylate) 수지를 6 ~ 7.5 : 2.5 ~ 4 중량비로 포함하는 혼합 수지 15 ~ 30 중량%; 및 용매 70 ~ 85 중량%;를 포함하며,
상기 불소 코팅제의 용매는 DMAc이거나, 또는 DMF 및 톨루엔을 5 ~ 7.5 : 2.5 ~ 5 중량비로 포함하는 혼합용매를 포함하고,
원단을 ASTM G155에 의거하여 측정시, 내후성이 2,500 hrs 이상이고, ASTM D751에 의거하여 측정시 비중이 450 g/㎡ 이하이며, KS K 22958에 의거하여 측정시 내수성이 3% 이하이고, KS K ISO 105 B02에 의거하여 측정시 일광견뢰성이 3급 ~ 4급이며, KS K 0610에 의거하여 측정시 발오성이 4급 이상이고, KS K 0590에 의거하여 측정시 발수도가 4급 이상인 것을 특징으로 하는 재활용이 가능하며, 친환경성이 우수한 코팅을 활용한 아웃도어용 원단.
제8항에 있어서, 플라즈마 처리된 TPO 코팅층의 표면은 극성이며,
상기 TPO 코팅층은 두께가 0.01 ~ 2.5 mm두께 이고, 상기 프라이머층은 두께가 0.01 ~ 0.5 mm이며, 상기 불소 코팅층은 두께가 0.01 ~ 1 mm인 것을 특징으로 하는 재활용이 가능하며, 친환경성이 우수한 코팅을 활용한 아웃도어용 원단.
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제8항에 있어서, KS K 0521에 의거하여 측정시 인장강도가 2,000 N/5cm 이상을 만족하며,
KS K 0536(2014)에 의거하여 측정시 인열강도가 50.0N 이상을 만족하는 것을 것을 특징으로 하는 재활용성이 가능하며, 친환경성이 우수한 코팅을 활용한 아웃도어용 원단.
제8항의 원단을 포함하는 아웃도어형 텐트.