KR102290449B1

KR102290449B1 - 원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단 및 그 가공방법

Info

Publication number: KR102290449B1
Application number: KR1020210058481A
Authority: KR
Inventors: 권도완
Original assignee: 주식회사 케이엘투
Priority date: 2021-05-06
Filing date: 2021-05-06
Publication date: 2021-08-19

Abstract

본 발명은 다양한 종류의 원단 요철감, 룩킹(looking) 및 원단 감성을 유지하면서 표면의 내구성을 향상시킬 수 있는 가공방법으로써 실리콘수지와 이형비닐을 이용하여 원단 표면에 실리콘수지를 압착 가공 후 건조경화하여 다양한 종류의 원단 요철감 및 디자인성을 유지하면서 원단 표면의 내마모성, 내광성 등을 향상시킴으로써, 원단 디자인과 촉감 및 시각으로 느낄 수 있는 감성을 유지하면서 고물성(高物性)을 요하는 자동차 내장재의 각종 분야, 항공기용 각종 내장재 분야 등에 적용할 수 있고, 원단 디자인성을 유지하면서 내마모성이 요구되는 신발용 소재 및 각종 인테리어 용도로도 활용이 가능하며, 엠보 등의 후가공성을 같이 접목하여 디자인성을 유지하면서 표면 내마모성이 우수한 원단을 제조할 수 있다는 것이 특징이다.

Description

원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단 및 그 가공방법{Fabrics having excellent wear resistance keeping concave and convex pattern and method for producing the same}

본 발명은 원단 패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단 및 그 가공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘수지와 이형비닐을 이용하여 원단 표면에 실리콘수지를 압착 가공 후 건조경화함으로써 원단 패턴의 요철과 룩킹(looking) 및 원단 패턴에서 발생하는 감성을 유지하면서 원단 표면의 내마모성, 내광성 등을 향상시키는 원단 및 그 가공방법에 관한 것이다.

각종 산업용 섬유의 원단 표면들은 그라비아 코팅 또는 다이렉트 코팅을 통한 터치 조절, 색상구현 및 기능성 부여 또는 열 엠보를 이용한 요철감 및 다양한 디자인성을 부여함으로써 상품의 가치를 올리거나, 고유의 디자인성을 가미하여 상품의 가치를 극대화하는 가공 방법들이 개발되어 왔고, 섬유 산업이 발전하고 고객의 눈높이와 요구가 상향되면서 고객이 요구하는 다양한 디자인성뿐만 아니라 제조 과정의 친환경성, 인체의 무해성, 용도별 각종 섬유에 요구되는 물성들에 대하여도 상향 요구되고 있다.

특히 인체와 접촉이 많은 가구용, 자동차 내장재, 케이스류의 섬유 응용상품들은 보다 높은 친환경성 및 인체 친화성이 요구되고, 용도에 따라 보다 높은 기능성 및 방오성, 내마모성, 내광성, 난연성 등의 고물성(高物性)이 요구되고 있다.

이러한 시장의 요구에 대응하기 위하여 일반적으로 액상의 실리콘을 이용하여 부분적 입체 무늬를 원단에 인쇄하는 방식을 사용하지만, 원단의 전면에 액상 실리콘을 인쇄하는 경우 액상 실리콘의 상대적으로 낮은 점성으로 원단의 패턴과 무관하게 균일한 평면을 가지게 되므로 원단의 요철감과 룩킹(looking)을 구현하는 것이 불가능하고, 원단의 요철감과 룩킹(looking)을 향상시키기 위하여 원단의 일부에만 액상 실리콘을 인쇄하는 경우 구현할 수 있는 패턴에 한계가 있고, 원단 표면에 볼록 튀어나오는 물방울 형상의 액상 실리콘의 입체무늬 때문에 원단이 축 처지거나 늘어지거나 다림질선이 나타나지 않아서 의류에는 잘 사용되지 못하는 단점이 있고, 액상 실리콘보다 상대적으로 비중이 큰 바이오 세라믹, 토르말린 등의 기능성 소재가 배합된 액상 실리콘을 원단에 입체 물방울 무늬형상으로 인쇄하여 건조 및 고형화하는 과정에서 기능성 소재의 상당수의 입자가 입체 물방울 무늬 속에 가라앉아 기능성 소재의 효과가 반감되는 문제가 있다.

이와 더불어 자동차 내장재, 케이스류, 판넬류 등의 다양한 시장에서는, 직물 자카드류 등의 원단 자체의 디자인성 및 감성을 유지하면서 원단 자체가 가지는 낮은 내마모성, 방오성을 향상시키기 위해 원단 소재와 코팅 소재의 하이브리드 형태의 제품에 대한 고객 요구가 많이 발생하고 있지만, 기술적 한계로 시장과 고객의 요구를 충족시키지 못하고 있는 실정이다.

이와 관련하여 대한민국 등록특허 제10-0755406호 “입체원단의 실리콘 처리방법”, 대한민국 등록특허 제10-1789886호 “실리콘 고무를 이용한 합성 피혁 제조 방법”등이 공개되어 있지만, 실리콘을 균일하게 주입하지 못해 과다주입된 실리콘을 밀대로 밀어제거해야 하거나, 실리콘 도포 후 이형비닐 없이 압착되므로 원단 패턴에 실리콘이 모두 충진되지 않아 표면이 불균일하게 되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1789886호 대한민국 등록특허 제10-0755406호

본 발명은 종래기술들이 가진 상기 문제점을 극복하기 위하여 발명된 것으로, 원단 표면에 실리콘수지와 이형비닐을 이용하여 원단 표면에 실리콘수지을 압착 가공 후 건조경화함으로써 원단 표면에 실리콘의 특성이 부여됨으로써 방오성, 내마모성, 내광성, 난연성 등의 물리·화학적 특성을 향상시키면서 원단 자체의 요철감 및 디자인성 그리고 감성을 유지할 수 있도록 하여 종래 원단이 사용되던 분야에서도 높은 성능으로 활용도를 높일 뿐만 아니라 자동차 내장재, 각종 판넬, 케이스류, 신발용, 의류용 등의 다양한 산업분야에의 접목이 가능하다.

또한 실리콘 소재의 친환경성(무용제형, 인체친화형 등)으로 친환경성에 대한 요구가 증대하는 각종 일반용 및 산업용 시장에 적합할 뿐만 아니라, 원단 자체에 실리콘의 고물성 특성을 접목함으로써 원단의 고물성에 대한 요구가 증대하는 시장에의 대응에도 유리하게 원단을 가공할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 원단의 일측면에 실리콘수지를 밀착하여 이형비닐로 압착한 이후 열건조기로 경화하는 원단 가공방법에 있어서, 상기 원단의 일측면에 상시 실리콘수지를 밀착하기 위하여 로딩하는 단계; 상기 원단의 일측면에 상기 실리콘수지를 밀착하는 단계; 상기 실리콘수지가 밀착된 상기 원단의 일측면에 상기 이형비닐을 압착롤로 압착하는 단계; 상기 원단의 일측면에 상기 이형비닐이 압착된 상태로 상기 열건조기로 상기 원단을 건조경화하는 단계; 상기 원단의 일측면에 압착된 상기 이형비닐을 제거하는 단계; 상기 실리콘수지가 상기 원단의 일측면에 압착 경화된 상태를 검사하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단 및 그 가공방법을 제공한다.

본 발명에 따른 원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단 및 그 가공방법은, 원단패턴의 요철감 및 디자인성 그리고 감성을 유지하면서도 원단 표면에 실리콘 특성을 부여하여 방오성, 내마모성, 내광성, 난연성 등의 물리·화학적 특성을 향상시켜 자동차 내장재, 각종 판넬, 케이스류, 신발용, 의류용 등의 다양한 산업분야에의 접목이 가능한 효과를 가진다.

또한 본 발명은 원단 표면에 실리콘수지를 이용하여 실리콘 코팅층을 단시간에 형성함으로써 액상 실리콘보다 상대적으로 비중이 큰 바이오세라믹, 토르말린, 금속분말 등의 기능성 소재가 실리콘 시트 표면에 많이 분포하게 되어 압착무늬의 표면에서 기능성이 효과적으로 발현되는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단 가공방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단 가공방법의 제조단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단 가공방법에 따라 제작된 원단의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 두께조정부의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압착롤로 원단에 이형비닐을 압착하는 제조 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 압착하는 단계(S3)에 엠보기를 추가한 제조 단면도이다.

이하, 본 발명을 첨부도면에 도시한 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 설명에 앞서, 이하에서 설명하는 실시예는 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예에 불과한 것으로서 본 발명은 본 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 포함한다고 할 것이다.

본 발명은 직물 원단, 경편 원단, 환편 원단 등의 모든 섬유 원단에 적용하여 제조할 수 있고, 공정상 장력을 감안하여 신율이 있는 원단의 경우는 신율이 없는 직물 원단과 합포하여 제조할 수 있고, 실리콘수지와의 접착력을 향상시키기 위하여 코팅전 원단에 전처리 공정을 가질 수도 있으며, 원단 자체에 패턴이 부여되지 않은 원단에 본 발명을 적용하는 경우에는 기존의 가공방법인 열엠보 또는 고주파 엠보 등을 접목하여 인위적으로 구현하여 표면 패턴을 만든 후 본 발명을 적용하여서도 제조가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단 가공방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단 가공방법의 제조단면도로, 원단의 일측면에 실리콘수지를 밀착하여 이형비닐로 압착한 후 열건조기로 건조경화하는 원단 가공방법에 있어서, 원단(10)의 일측면에 상기 실리콘수지(20)를 밀착하기 위하여 로딩하는 단계(S1)와 상기 원단의 일측면에 상기 실리콘수지를 밀착하는 단계(S2)와 상기 실리콘수지가 밀착된 상기 원단의 일측면에 상기 이형비닐(30)을 압착롤(100)로 압착하는 단계(S3)와 상기 원단의 일측면에 상기 이형비닐이 압착된 상태로 상기 열건조기(200)로 상기 원단을 건조경화하는 단계(S4)와 상기 원단의 일측면에 압착된 상기 이형비닐을 제거하는 단계(S5)와 상기 실리콘수지가 상기 원단의 일측면에 압착 건조경화된 상태를 검사하는 단계(S6)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

앞서 설명한 다양한 제직 방법으로 제조되어 원단패턴의 요철감, 룩킹(looking) 등을 가진 원단(10)의 일측면에 실리콘수지(20)을 밀착하기 위하여 로딩하는 단계(S1)를 거친 원단은 원단패턴의 요철과 원단의 사용처에 따라 원단(10)의 일측면에 실리콘수지(20)를 밀착하는 단계(S2)를 통해 원단의 일측면에 실리콘수지가 균일하게 밀착되는 단계를 거치는데, 실리콘수지는 원단의 패턴과 사용자의 요구에 따라 5~300㎛ 사이의 두께로 조절되어 원단의 일측면에 균일하게 밀착된다.

일측면에 실리콘수지(20)가 균일하게 밀착된 원단(10)에 대하여 실리콘수지가 밀착된 원단의 일측면에 이형비닐(30)을 압착롤(100)로 압착하는 단계(S3)를 진행하는데, 압착롤(100)로 실리콘수지(20)가 균일하게 밀착된 원단(10)의 일측면에 이형비닐(30)을 압착할 때 압착롤의 압착력에 의해 이형비닐이 압착됨과 동시에 원단 표면에 균일하게 밀착된 실리콘수지가 원단패턴의 골 부분에 골고루 침투하도록 하고, 실리콘수지(20)가 밀착된 원단(10)의 일측면에 압착롤(100)에 의해 압착된 이형비닐(30)은 원단의 일측면에 균일하게 밀착된 실리콘수지가 완전 경화되기 전에 가지는 유동성에 의해 유동하지 않도록 실리콘수지를 원단 표면에 고정하는 역할을 하게 된다.

원단(10)의 일측면에 균일하게 밀착된 실리콘수지(20)을 건조경화시키기 위하여 이형비닐(30)이 압착된 상태에서 열건조기(200)로 원단을 건조경화하는 단계(S4)를 진행하는데, 원단패턴과 실리콘수지(20)의 두께에 따라 열건조기(200)의 온도와 시간을 조정할 수 있는데, 실리콘수지를 원단의 일측면에 밀착하는 단계(S2)에서 실리콘수지의 두께를 5~300㎛의 범위로 밀착하는 경우 열건조기(200)는 100~170℃의 온도에서 30초~3분 정도 경화건조함으로써 원단의 일측면에 압착된 실리콘수지를 완전히 경화건조시킬 수 있고, 이형비닐(30)은 실리콘수지(20)를 열건조기(200)에서 경화건조되는 동안 안정적인 형태로 경화건조되고 원단 및 원단의 패턴에 더욱 침투하여 경화건조되는 역할을 수행한다.

열건조기(200)에서 원단(10)의 일측면에 균일하게 밀착된 실리콘수지(20)가 완전히 경화건조한 이후 원단의 일측면에 압착된 이형비닐(30)을 제거하는 단계(S5)와 실리콘수지가 원단의 일측면에 압착되어 경화건조된 상태를 검사하는 단계(S6)를 거치게 된다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단 가공방법에 따라 제작된 원단의 단면도인데, 종래 기술로 제작된 원단은 패턴에 실리콘이 모두 충진되어 표면이 균일하게 형성되는 반면 본 발명에 의한 경우 원단이 가진 패턴이 실리콘수지를 경화건조한 이후에도 확연히 나타나는 것을 확인할 수 있다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 두께조정부의 단면도인데, 원단(10)의 일측면에 실리콘수지(20)를 밀착하는 단계(S2)에서는 원단(10)의 패턴과 사용자의 요구에 따라 실리콘수지(20) 두께를 5~300㎛로 조절하여 원단(10)의 일측면에 밀착하기 위하여 실리콘수지의 두께를 조절할 수 있는 두께조절장치(43)가 포함되어 있는 2개 이상의 두께조정롤러(41, 42)로 구성된 두께조정부(40)를 포함하고, 두께조정부(40)는 두께조절장치(43)를 이용하여 상기 두께조정롤러(41, 42) 사이에 주입되는 실리콘수지(20)의 두께를 5~300㎛으로 조절하여 원단(10)의 일측면에 실리콘수지(20)을 밀착할 수 있게 한다.

도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압착롤로 원단에 이형비닐을 압착하는 제조 단면도인데, 실리콘수지(20)가 밀착된 원단(10)의 일측면에 이형비닐(30)을 압착롤(100)로 압착하는 단계(S3)에서 압착롤(100)의 표면에 탄성이 없는 경우 압착롤의 압착력에 의해 원단 가장자리 부분에 밀착된 실리콘수지(20)가 원단 밖으로 밀려나가 원단의 가공공정 이후 원단 가장자리를 사용할 수 없거나, 이형비닐이 압착되면서 실리콘수지를 원단 패턴의 골 부분에 골고루 침투하도록 하지 못해 열건조기(200)에서 원단을 건조경화하는 단계(S4)에서 불량이 발생하거나, 원단을 건조경화한 이후 원단과 건조경화된 실리콘 사이에 박리가 발생하는 등의 불량이 발생하는데, 압착롤(100)의 표면을 원단패턴의 요철 깊이 이상으로 눌리는 탄성을 가지도록 탄성부(110)를 구성하는 경우 압착롤(100)로 이형비닐(30)을 실리콘수지(20)가 밀착된 원단(10)에 압착하더라도 원단패턴에 따라 압착롤(100)의 표면이 탄성을 가지며 이형비닐(30)을 원단의 패턴에 맞추어 골고루 눌러주게 되므로 이러한 문제점들을 해결할 수 있다.

도6은 본 발명의 일 실시예에 따라 압착하는 단계(S3)에 엠보기(300)를 추가한 제조 단면도로, 실리콘수지(20)가 밀착된 원단(10)의 일측면에 이형비닐(30)을 압착롤(100)로 압착하는 단계(S3)에서, 압착롤(100)로 실리콘수지(20)가 밀착된 원단(10)의 일측면에 이형비닐(30)을 압착한 이후 엠보기(300)를 추가 구성하여 실리콘수지(20)가 밀착된 원단(10)의 일측면에 이형비닐(30)이 압착된 상태로 엠보기(300)를 통해 추가 패턴을 형성하거나 원단의 패턴이 더욱 부각될 수 있게 추가 압착하도록 구성할 수 있다.

본 발명을 이용하여 제조한 원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단은 아래 표 1과 같이 내구성(내가수분해성, 세탁견뢰도, 드라이클리닝, 계면접착력) 및 내마모성이 우수할 뿐만 아니라, 내광성, 방오성, 내이염성 등의 우수한 물성을 가진 실리콘 소재 특성이 부여된 원단 제품을 제조할 수 있다.

항목	평가 방법	평가 결과 표시 (횟수 또는 급수)	결과	비고
내마모성	ASTM 4157-02	횟수	10만	높을수록 좋음
내가수분해성	NaOH 10% 수용액 24시간법	급수(1~5)	5	높을수록 좋음
내광성	AATCC 16 200hr	Class	4.5	높을수록 좋음
방오성	CFFA-141	급수(1~5)	4~5	높을수록 좋음
내이염성	NIKE G97	급수(1~5)	4~5	높을수록 좋음

본 발명에 사용되는 실리콘수지(20)는 부가반응형 실리콘 또는 Peroxide cure 형 실리콘을 단독으로 또는 혼합하여 사용하는 것이 본 발명의 기술적 특징인데, 적용되는 실리콘수지(20)는 부가반응형의 실리콘 고무로 Vinyl 관능기를 가진 실리콘 고무 100중량부에, Methyl hydrogen 관능기(SiH)를 가진 경화제 10~200중량부, 백금 촉매(Pt catalyst) 0.1~20 중량부, 반응지연제 0.01~5 중량부, Silica 1~20중량부, Silica bead 1~20중량부, Cyclic silicone 5~50중량부로 혼합되어 조성된 것을 특징으로 하며, 최종 완제품의 감성 및 원단과의 부착력을 감안하여 경화제 및 충진제의 함량을 조절하면서 작업이 가능하고, 공정 조건에 따라 촉매와 반응지연제도 사용할 수 있으며, 적용되는 경화제 함량과 생산 작업 가능 시간(가사 시간)을 감안하여 적용량을 조절하여 사용할 수 있다.

본 발명의 상기한 충진제(Filler)는 통상의 고분자 합성 시에 사용되는 통상의 충진제를 사용할 수 있고, 실리콘고무의 표면 터치 및 난연 특성을 보강·조절하기 위하여 실리카, 탄산칼슘, 실리카 비드, 우레탄 비드, MMA(MethylMetaAcrylate) 비드, 알루미늄하이드레이트(Alumina hydrate), 티타늄다이옥사이드(Titanium dioxide), 유기인산에스테르화합물, 지방족유기산금속염, 하이드로탈 사이트(hydrotalcite), 분말규산 등을 0.1~30 중량부를 혼합하여 실리콘수지(20)를 제조하여 이용하는 것이 바람직하며, 색상 구현을 위해서 실리콘 안료를 사용할 수 있다.

10 : 원단 20 : 실리콘수지 30 : 이형비닐
40 : 두께조정부
41, 42 : 두께조정롤러 43 : 두께조절장치
100 : 압착롤 110 : 탄성부
200 : 열건조기
300 : 엠보기

Claims

원단의 일측면에 실리콘수지를 밀착하여 이형비닐로 압착한 후 열건조기로 건조경화하는 원단 가공방법에 있어서,
상기 원단의 일측면에 상기 실리콘수지를 밀착하기 위하여 로딩하는 단계;
상기 원단의 일측면에 상기 실리콘수지를 밀착하는 단계;
상기 실리콘수지가 밀착된 상기 원단의 일측면에 상기 이형비닐을 압착롤로 압착하는 단계;
상기 실리콘수지가 밀착된 상기 원단의 일측면에 상기 이형비닐이 압착된 상태로 상기 열건조기로 상기 원단을 건조경화하는 단계;
상기 실리콘수지가 밀착된 상기 원단의 일측면에 압착된 상기 이형비닐을 제거하는 단계;
상기 실리콘수지가 상기 원단의 일측면에 건조경화된 상태를 검사하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단 가공방법.
제1항에 있어서,
상기 원단의 일측면에 상기 실리콘수지을 밀착하는 단계는,
상기 실리콘수지의 두께를 조절할 수 있는 두께조절장치가 포함되어 있는 2개 이상의 두께조정롤러로 구성된 두께조정부를 포함하고,
상기 두께조정부는 상기 두께조절장치를 이용하여 상기 두께조정롤러 사이에 주입되는 상기 실리콘수지의 두께를 5~300㎛로 조절하는 것을 특징으로 하는 원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단 가공방법.
제1항에 있어서,
상기 실리콘수지가 밀착된 상기 원단의 일측면에 상기 이형비닐을 압착롤로 압착하는 단계는,
상기 압착롤의 표면이 상기 원단패턴의 요철 깊이 이상으로 눌리는 탄성을 가지도록 탄성부를 구성하는 것을 특징으로 하는 원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단 가공방법.
제1항에 있어서,
상기 원단의 일측면에 상기 이형비닐이 압착된 상태로 상기 열건조기로 상기 원단을 건조하는 단계는,
상기 열건조기의 온도를 100~170℃로 유지하고 건조시간을 30초~3분으로 설정하는 것을 특징으로 하는 원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단 가공방법.
제1항에 있어서,
상기 실리콘수지가 밀착된 상기 원단의 일측면에 상기 이형비닐을 압착롤로 압착하는 단계는,
상기 압착롤로 상기 실리콘수지가 밀착된 상기 원단의 일측면에 상기 이형비닐을 압착한 이후 엠보기를 구성하여, 상기 실리콘수지가 밀착된 상기 원단의 일측면에 상기 이형비닐이 압착된 상태로 상기 엠보기를 이용하여 추가 패턴을 형성하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단 가공방법.
청구항 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 원단 가공방법에 의해 가공된 것을 특징으로 하는 원단패턴 요철감을 가지면서 마모강도가 우수한 원단.