KR102295974B1 - 폴리우레탄 코팅용 토너 조성물 및 이를 이용한 탄성 직물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리우레탄 수지 6 중량%, 메틸에틸케톤 22.9 중량%, 안료 분산제 0.8중량%, 실리콘 첨가제 0.1 중량%, 습윤 분산제 0.2 중량%, 안료 70 중량%를 포함하는 토너 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 코팅용 토너 조성물은 인체 유해 물질을 배출하는 DMF 등의 유기용제를 사용하지 않아 친환경적이고, 작업성 및 저장안정성이 우수하면서도, 고형성분인 안료가 고농도로 배합되어 우수한 은폐력을 갖는 폴리우레탄 코팅층을 형성할 수 있다.

Description

폴리우레탄 코팅용 토너 조성물 및 이를 이용한 탄성 직물의 제조방법{Toner composition for polyurethane coating and method for manufacturing elastic fabric using the same}

본 발명은 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF) 등과 같이 인체 유해 물질을 배출하는 유기용제를 사용하지 않아 친환경적이고, 작업성 및 저장안정성이 우수하면서도, 안료가 고농도로 배합되어 우수한 은폐력을 갖는 폴리우레탄 코팅층을 형성하는 폴리우레탄 코팅용 토너 조성물에 관한 것이다.

폴리우레탄 수지는 자동차 산업을 비롯한 생활용품, 산업기계, 운송, 토목, 건축, 스포츠, 의료, 합성피혁 등 일상생활용품 및 산업 전 분야에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 합성피혁용 폴리우레탄 수지는 직물, 편물, 부직포 등의 원단에 폴리우레탄 수지를 코팅하여 천연피혁의 외관과 물성을 갖도록 만든 천연피혁의 대체소재로서, 폴리우레탄 수지로 제조한 합성피혁은 의류, 신발, 가구 등을 제조하기 위해 폭넓게 활용되고 있으며, 최근에는, 거실이나 놀이방의 매트용 소재로도 활용범위가 확대되고 있다.

일반적인 합성피혁은 섬유기재에 폴리우레탄 수지를 습식 또는 건식 코팅하여 제조되고, 합성피혁 제조를 위한 코팅 재료로 사용되는 폴리우레탄 수지는 폴리올, 디이소시아네이트, 사슬연장제, 용제 등의 원료를 이용해 제조되고 있으며, 기존의 폴리우레탄 수지는 용해성이 우수한 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF), 톨루엔(toluene) 등의 용제를 사용하며, 이와 같은 용제를 포함하는 용제형 폴리우레탄 수지는 필름 성형가공성이 좋고, 내광성, 내열성, 내마모성 등의 물성이 우수하여 널리 사용되고 있다.

하지만, DMF는 피부, 눈, 점막을 자극하고 간기능 장애를 유발하거나 발암물질로 의심받고 있으며, 톨루엔의 경우 피부염, 두통 등을 유발하고, 만성화되면 빈혈이나 위장 장애를 일으키는 것으로 보고된 바 있어, 최근에는, 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone, MEK) 등과 같은 저독성 용매를 사용하거나, 수성 폴리우레탄 코팅액을 제조하여 기존의 문제점을 보완하기 위한 다양한 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.

일례로, 문헌 1인 한국등록특허 제10-1002714호는, 수성 폴리우레탄 코팅 조성물 및 이를 이용한 투습성과 내마모성이 우수한 수성 폴리우레탄 코팅 장갑의 제조방법에 관한 것으로, 문헌 1에는, 수성 폴리우레탄 분산액에 첨가제를 배합하여 코팅액을 제조하고, 코팅액에 장갑내피가 장착된 몰드를 함침시킨 다음, 코팅된 장갑몰드를 응고액에 침지하는 방법을 통해 수성 폴리우레탄 코팅장갑을 제조하는 방법에 관한 내용이 개시되고 있다.

또 다른 예로, 문헌 2인 한국등록특허 제10-0670025호는 천이나 가죽에 폴리우레탄을 코팅하는 방법에 관한 것으로, 문헌 2에는, 폴리우레탄 고분자 30~70중량%에 용제로써 메틸에틸케톤(MEK) 70~30중량%를 혼합한 폴리우레탄(PU) 수지용액을 제조하고, 원하는 색상의 안료를 PU수지용액에 대하여 10~20중량% 첨가하여 희석한 후 스프레이 기를 이용하여 천이나 가죽원단에 스프레이 한 후 건조하는 것을 특징으로 하는 천이나 가죽에 폴리우레탄(PU)을 코팅하는 방법에 관한 내용을 개시하고 있다.

하지만, 문헌 1에 개시된 바와 같은 수성 코팅액을 이용하는 방법의 경우 코팅액을 코팅한 다음 응고액으로 응고시키는 공정이 필수적으로 도입되어 코팅시간이 장시간 소요되는 문제가 있고, 코팅층의 내구성이 떨어지며, 문헌 2에 개시된 바와 같은 MEK 용제를 이용한 방법의 경우, 코팅액에 고형분인 안료의 배합량이 낮아 은폐력이 떨어지고, 코팅액을 장시간 보관시 겔화와 침전 현상이 쉽게 발생하여 저장 안정성이 크게 떨어지며, 산소에 노출시 표면이 단시간에 경화되는 문제가 있어 이를 보완할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.

한국등록특허 제10-1434918호 (공고일 : 2014.08.29) 한국등록특허 제10-0670025호 (공고일 : 2007.01.16) 한국등록특허 제10-1601447호 (공고일 : 2016.03.09)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF) 등과 같이 인체 유해 물질을 배출하는 유기용제를 사용하지 않아 친환경적이고, 작업성과 저장 안정성이 우수하면서도, 고형성분인 안료를 고농도로 함유하여 단시간에 은폐력이 우수한 코팅층을 형성시킬 수 있는 폴리우레탄 코팅용 토너 조성물에 대한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, 폴리우레탄 수지 6 중량%, 메틸에틸케톤 22.9 중량%, 안료 분산제 0.8 중량%, 실리콘 첨가제 0.1 중량%, 습윤 분산제 0.2 중량%, 안료 70 중량%를 포함하는 토너 조성물을 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 안료 분산제는 산가가 50 내지 100 mgKOH인 것을 사용할 수 있고, 상기 실리콘 첨가제는 산가가 50 내지 100 mgKOH인 것을 사용할 수 있으며, 상기 습윤 분산제는 산가가 100 내지 200 mgKOH인 것을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기에 기재된 토너 조성물을 이용하여 폴리우레탄 코팅층이 형성된 탄성 직물을 제조하는 방법에 있어서, (1) 이형지(release paper, RP) 상에 상기 토너 조성물을 일정 두께로 도포하고, 토너 조성물을 100 내지 150 ℃의 온도로 가열하여 용제를 휘발시킴으로써, 이형지 상에 폴리우레탄층을 형성시키는 단계; (2) 상기 폴리우레탄층의 상면에 접착제 조성물을 도포하고, 100 내지 150 ℃의 온도로 가열하여 접착제층을 형성시키는 단계; 및 (3) 상기 접착제층 상에 직물 원단을 부착하여 폴리우레탄 코팅층이 형성된 탄성 직물을 제조하는 단계;를 포함하는 폴리우레탄 코팅층이 형성된 탄성 직물의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 폴리우레탄 코팅용 토너 조성물은 인체 유해 물질을 배출하는 DMF 등의 유기용제를 사용하지 않아 친환경적이고, 작업성 및 저장안정성이 우수하면서도, 고형성분인 안료가 고농도로 배합되어 우수한 은폐력을 갖는 폴리우레탄 코팅층을 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 토너 조성물을 이용하여 폴리우레탄 코팅층이 형성된 탄성 직물을 제조하는 방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 폴리우레탄 코팅용 토너 조성물의 제조방법을 나타낸 공정도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 토너 조성물은 (1) 폴리우레탄 수지, (2) 안료 분산제, (3) 실리콘 첨가제, (4) 습윤 분산제, (5) 메틸에틸케톤 및 (6) 안료를 포함하며, 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF) 등과 같이 인체 유해 물질을 배출하는 유기용제를 사용하지 않아 친환경적이고, 작업성과 저장 안정성이 우수하며, 고형 성분인 안료를 고농도로 포함하여 은폐력이 우수한 코팅층을 형성시킬 수 있다.

구체적으로, 폴리우레탄 수지는 폴리올(polyol), 이소시아네이트(isocyanate), 사슬 연장제 등의 소재를 용액 중합 방법으로 중합한 중합체로서, 분자 내에 이소시아네이트기(-NCO)와 수산기(-OH)의 반응에 의해서 생성된 우레탄 결합을 갖는 고분자 화합물이며, 탄성, 강도, 내마모성, 내유성, 내용제성 등의 특성이 우수하고, 두께가 얇고 촉감이 부드러운 코팅층을 형성시킬 수 있다.

특히, 폴리우레탄 코팅층은 코팅 소재가 신축성을 가지는 것에 의하여 마찰력을 감소시키면서 이와 동시에 신축성으로 인하여 매트 소재에 대한 접촉 감각이 향상되도록 폴리우레탄 수지로 물과 섞이지 않고 내구성이 우수하며, 완전경화 시에 내수성 및 내유성이 우수한 코팅층을 형성하는 선상 폴리우레탄 수지를 포함하는 혼합용액을 사용하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 폴리우레탄 수지는, 에스테르계 폴리올, 에테르계 폴리올 및 실리콘계 폴리올, 경화제 및 MEK 포함 용매를 반응시켜 제조하여 유연성, 내구성, 내마모성, 내열성 등의 특성이 우수한 폴리우레탄 수지를 사용할 수 있다.

구체적으로, 에스테르계 폴리올은 폴리(3-메틸펜틸 아디페이트), 폴리(1,4-부틸렌 아디페이트), 폴리(에틸렌 아디페이트), 폴리(에틸렌-부틸렌 아디페이트), 폴리(디에틸렌글리콜 아디페이트), 폴리(헥실렌-부틸렌 아디페이트), 폴리(디에틸렌글리콜 아디페이트), 폴리(1,6-헥실렌 아디페이트) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있고, 에테르계 폴리올에는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌 글리콜 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 실리콘계 폴리올은 디메치콘 코 폴리올, 실리콘글리콜 코 폴리올, 폴리디메틸실록산폴리올 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 경화제는 이소시아네이트계 경화제를 사용할 수 있으며, 폴리올 혼합물과 경화제를 MEK와 혼합하여 제조한 폴리우레탄 수지를 사용할 수 있다.

보다 구체적으로, 폴리우레탄 수지는, 폴리(에틸렌 아디페이트) 3 내지 5 중량부, 폴리테트라메틸렌 글리콜 40 내지 60 중량부 및 디메치콘 코 폴리올 2 내지 5 중량부, 디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4-diphenylmethane diisocyanate, MDI) 5 내지 10 중량부, 촉매, 안정제, 자외선 차단제, 안정화제를 포함하는 첨가제 0.5 내지 1 중량부, MEK 용제 20 내지 40 중량부를 혼합한 혼합물을 반응시켜 제조한 용제형 폴리우레탄 수지(상품명 : CB-2100/MEK)를 사용할 수 있다.

메틸에틸케톤(methyk ethyl ketone, MEK)은 폴리우레탄 수지에 대한 용해성이 우수한 용제로서, DMF, 톨루엔 등에 비해 독성이 낮아 친환경성을 확보할 수 있다.

MEK는 비점이 대략 80 ℃로 낮아 단시간에 휘발되는 특성을 보이며, MEK 용제만을 사용할 경우 용해도가 낮아 안료 분산이 어려운 문제가 있어, 본 발명의 토너 조성물은 안료 분산제, 실리콘 첨가제 및 습윤 분산제를 배합하여 고형성분인 안료의 배합량을 크게 증가시킬 수 있도록 한다.

구체적으로, 토너 조성물에서 고형 성분인 안료의 함량을 증가시키기 위해 가장 중요한 요건은 액상의 폴리우레탄 수지에 고형 성분인 안료를 균일하게 분산시키는 것으로, 안료의 분산이 불충분할 경우, 안료의 응집, 광택 저하, 색상 변화, 색분리, 버나드 셀 현상 발생, 침전 등의 현상이 발생되고, 흐름성과 레벨링성이 크게 저하되는 문제가 발생한다.

고형 성분인 안료는 덩어리 형상으로 응집된 응집체를 형성하고 있으며, 폴리우레탄 수지에 분산되는 과정에서 입자크기가 작아지면서 분산된다. 이상적인 안료의 분산은 안료가 1차 입자까지 분산되도록 하는 것이며, 안료가 분산되는 과정에서 안료 응집체에 에너지가 가해지면 안료 응집체의 크기가 점점 작아지게 되며, 안료 입자가 폴리우레탄 수지 용액과 접촉 계면이 더욱 증가하게 된다. 이때, 에너지 수준이 높은 폴리우레탄 수지는 에너지 수준이 낮은 원래의 상태로 복귀하려고 하는 성질을 나타내며, 이에 의해, 안료가 시간이 경과하게 되면 응집되어 색의 강도와 광택이 저하되고, 유통성이 변화되는 특성을 나타낸다.

안료의 분산 단계는 크게 3단계로 구분할 수 있는데, 안료의 분산 단계는 먼저, 안료 표면에 존재하는 공기와 수분이 제거되면서 폴리우레탄 수지와 접촉되는 1단계(습윤); 충돌 및 전단력과 같은 기계적인 힘에 의해 안료 응집체가 분쇄되면서 안료 입자의 크기가 작아지는 2단계; 안료가 재응집되지 못하도록 분산을 안정화시키는 3단계(안정화)로 구성된다.

안료의 분산에서, 1단계 습윤과 3단계 안정화는 첨가제에 의해 크게 영향을 받으며, 습윤 분산제는 안료 응집체가 폴리우레탄 수지에 습윤되는 속도를 가속화시키고, 안료 분산제는 미립화된 안료의 안정성을 향상시키는 역할을 하기 때문에, 첨가되는 첨가제, 즉, 분산제와 보조 분산제의 성질 및 배합량에 따라 안료의 배합량이 크게 변화하게 된다.

이와 같은 특성을 이용하여, 본 발명의 토너 조성물은 안료 분산제, 실리콘 첨가제 및 습윤 분산제를 배합하여 고형성분인 안료의 배합량을 크게 증가시킬 수 있도록 한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 토너 조성물에서 안료 분산제는, 안료 입자 표면에 흡착되어 정전기적 반발력(electrostatic repulsion) 또는 입체장애 효과(steric hindrance)로 인해 안료 입자들 간의 간격을 일정하게 유지시켜 폴리우레탄 수지와 혼합되는 안료 입자 들이 재응집되는 것을 방지하는 효과를 유도한다.

따라서, 안료 분산제는 안료에 흡착하는 부위와 용제에 친화성이 높은 부위의 구조를 가지며, 안료 입자의 응집을 방지하여 조성물의 유동성과 분산성을 크게 향상시키며, 정전 도장시 우수한 광택 및 선명성을 나타내는 코팅층 도막을 형성시킬 수 있고, 이물질의 발생을 방지하도록 한다. 특히, 안료 분산제는 첨가되는 안료의 소재 종류에 따라 적합한 분산제를 선택하여 사용할 수 있다.

안료 분산제는 시중에 시판되고 있는 통상적인 다양한 상용 제품을 사용할 수 있으며, 상용 제품은 디스퍼빅 P104, 디스퍼빅 P104S, 디스퍼빅 220S, 디스퍼빅 110(BYK-110), 디스퍼빅 111, 디스퍼빅 170, 디스퍼빅 171, 디스퍼빅 174, 디스퍼빅 2095(이상 빅 케미사 제품); EFKA 5010, EFKA 5065, EFKA 5066, EFKA 5070, EFKA 7500, EFKA 7554(이상 지바 스페셜리티사 제품); 솔스퍼스(Sol-sperse) 3000, 솔스퍼스 16000, 솔스퍼스 17000, 솔스퍼스 18000, 솔스퍼스 36000, 솔스퍼스 36600, 솔스퍼스 41000(이상 루브리졸사(Lubrizol) 제품), 4000 series 고분자 분산제(AFCONA사 제품) 또는 이들의 혼합물 등을 대표적인 예로 들 수 있고, 이에 제한받는 것은 아니다.

구체적으로, 안료로 이산화티탄(TiO₂)을 사용하는 경우, 안료 분산제는 카르복실기, 술폰산기, 페놀기, 인산기, 아미노기, 히드록실기, 술폰아미드기 등과 같은 산성 작용기를 포함하는 공중합체를 도입하여 사용하는 것이 좋으며, 산가가 30 내지 300 mgKOH/g인 것을 도입하여 사용할 수 있다.

산가가 30 내지 300 mgKOH/g인 안료 분산제는, 관능기로서 아민기, 수산기 등을 포함하지 않는 분산제를 의미하며, 이와 같은 분산제는 용매 중에 안료 입자의 분산 안정성을 향상시킬 수 있으며, 안료 입자와 상호작용하여 MEK 용제에 안료 입자가 보다 조밀하게 흡착될 수 있도록 하여 높은 분산성을 발현시킬 수 있다.

안료분산제의 산가가 30 미만인 경우 산염기 상호작용에 의한 흡착이 발생되지 않아 분산효과가 미미하고, 300을 초과하는 경우 안료의 분산 안정성을 오히려 저하시키는 문제가 발생할 수 있으며, 산가가 30 내지 80 mgKOH/g인 것을 사용하는 것이 좋다.

바람직하게는, 안료 분산제는 스티렌과 말레산 무수물을 1:4의 중량비로 혼합하여 반응시킨 스티렌 및 말레산 무수물의 공중합체를 폴리에테르 아민과 2:3의 중량비로 혼합한 다음 반응시켜 제조한 안료 분산제(상품명 : BYK-110)를 도입하여 사용할 수 있다.

또는, 폴리에틸렌이민, 폴리비닐아민, 폴리알릴아민 등과 같은 아미노기 포함 유기 고분자 및 2,2-비스(하이드록시메틸)-프로피온산, 2,2-비스(하이드록시메틸)부티르산 또는 이들의 혼합물 등과 같은 폴리하이드록시 모노카르복실산을 1차 반응시켜 제조한 아미노기 함유 폴리하이드록시 카르복실산에 이소시아네이트 경화제를 혼합한 다음 2차 반응시켜 제조한 반응물을 메톡시프로필아세트산 및 알킬 벤젠을 1:1의 중량비로 포함하는 용매와 혼합제조하여 산가가 53 mgKOH/g인 안료 분산제(상품명 : BYK-110)를 도입하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 토너 조성물에서 실리콘 첨가제는 안료 입자의 표면 장력을 감소시키고, 슬립성을 증가시키며, 이로 인해, 토너 조성물을 도포하여 형성시킨 코팅층 표면의 불량을 개선하는 역할을 한다.

구체적으로, 토너 조성물은 유동성이 높은 상태에서 용제가 휘발되고, 폴리우레탄 수지가 경화됨에 따라 유동성이 없는 고체 상태로 변하면서 표면 장력이 변화되게 되며, 실리콘 첨가제는 표면 장력의 차이 또는 표면 장력 자체를 감소시켜 슬립성을 향상시키며, 코팅층의 내마모성과 내점착성 등의 물성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 토너 조성물 표면의 부분적인 농도차이가 발생하면 버나드셀, 줄무늬 현상 등이 발생하게 되며, 이로 인해 코팅층 표면이 균일한 색상을 보이지 않고 점무늬, 줄 같은 현상이 발생하게 되며, 코팅층 표면에 아무런 농도의 차이가 없다면 수직적으로 색분리가 발생할 수도 있는데, 이와 같은 현상의 발생을 실리콘 첨가제를 첨가함으로 개선할 수 있다.

특히, 실리콘 첨가제는 첨가되는 안료의 소재 종류에 따라 적합한 실리콘 분산제를 선택하여 사용할 수 있다.

실리콘 첨가제는 실리콘 오일을 대표적인 예로 들 수 있으며, 기본구조가 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)인 통상적인 다양한 소재를 도입하여 사용할 수 있다. 바람직하게는, 실리콘 첨가제는 폴리디메틸실록산, 폴리디메틸디페닐실록산(polydimethyldiphenyl siloxane) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있고, 산가가 30 내지 100 mgKOH/g인 것을 도입하여 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 폴리 에테르 변성 폴리 디메틸 실록산을 자일렌 및 이소부탄올을 4:1의 중량비로 포함하는 용매와 혼합하여 제조하여 산가가 40 내지 60 mgKOH/g인 실리콘 첨가제(상품명 : BYK-300)를 사용할 수 있다.

습윤 분산제는, 안료 입자의 표면과 폴리우레탄 수지의 계면 장력을 조절하여, 수지 용액이 단시간에 고형성분인 안료 입자 사이로 침투하도록 하며, 이로 인해 분산 시간을 줄여 단시간에 토너 조성물을 제조할 수 있도록 한다.

구체적으로, 토너 조성물은 용제의 휘발 및 수지의 경화 과정 중에 안료 입자가 대류되는 현상이 발생되며, 밀도, 온도, 표면 장력 차이가 발생하면서 안료 입자 들이 유동하여 불균일하게 분포되고 버나드셀 현상이 발생하게 되는데, 습윤 분산제는 안료 입자의 슬립성과 레벨링성을 향상시켜 버나드셀 현상의 발생을 방지하는 효과를 나타내며, 색분리를 방지하고, 코팅층의 방청력을 향상시킬 수 있으며, 특히, 습윤 분산제는, 첨가되는 안료의 소재 종류에 따라 적합한 분산제를 선택하여 사용할 수 있다.

습윤 분산제는, 시중에 시판되고 있는 통상적인 다양한 상용 제품을 사용할 수 있으며, 상용 제품으로 BYK-P104, BYK-P104S, Anti-Terra-203, Anti-Terra-204(이상 BYK Chemie USA Incorporated사 제품)을 대표적인 예로 들 수 있고, 응집형 습윤 분산제를 사용할 수 있다.

구체적으로, 안료로 무기 안료인 이산화티탄(TiO₂)을 사용하는 경우, 습윤 분산제는, 소량의 폴리실록산(실리콘) 및 저분자량의 불포화 폴리카르복실산 고분자를 자일렌 용제와 함께 혼합하여 제조한 혼합용액을 사용할 수 있으며, 폴리실록산 0.1 내지 10 중량부, 분자량 300 내지 5,000 g/mol인 불포화 폴리카르복실산 100 중량부 및 자일렌, 디이소부틸케톤 또는 이들의 혼합물을 포함하는 용매 10 내지 500 중량부를 포함하는 폴리카르복실산 또는 이의 유도체를 사용할 수 있다. 상기 습윤 분산제는, 산가가 30 내지 200 mgKOH/g인 것을 사용할 수 있고, 바람직하게는, 분자량 2,000 내지 8,000인 저분자량의 불포화 폴리카르복실산 수지를 자일렌 및 디이소부틸케톤을 9:1의 중량비로 포함하는 용매와 혼합하여 제조하여 산가가 120 내지 180 mgKOH/g인 습윤 분산제(상품명 : BYK-P 104S)를 도입하여 사용할 수 있다.

상기와 같은 습윤 분산제는, 안료 입자 사이에 연결 고리를 형성하여 3차원 적인 입체 망상 구조를 형성하도록 하고, 이와 같은 구조를 형성한 안료 입자들은 침전, 흘러내림 등이 방지되며, 안료의 색분리가 발생되지 않도록 한다.

또한, 상기와 같은 안료 분산제, 실리콘 첨가제 및 습윤 분산제는 산가(acid value)가 중요하며, 참고로, 산가는, 검체 1g을 중화시키는데 필요한 KOH의 mg수(규격 : KS M 5000-2231)를 의미하며, 고형 성분인 안료의 배합량을 증가시키기 위해 산가가 중요한 역할을 한다.

구체적으로, 안료 입자는 표면이 산성 또는 염기성 등의 이온화 경향을 보이며, 인접하는 안료 입자들과 상호작용 하기 위한 산성 부위, 염기성 부위, 불활성 부위 등을 포함한다. 일반적으로, 안료 입자 표면의 산성 부위는 인접하는 안료 입자의 염기성 부위를 끌어당기는 역할을 하고, 반대로 염기성 부위는 산성 부위를 끌어당기는 역할을 한다. 이때, 안료 입자의 산도(acidity)와 염기도(basicity)는 안료의 분산성에 큰 영향을 미치는 요인으로 작용한다.

보다 구체적으로, 안료로 시중에 시판되는 R-930, R-820 등과 같은 이산화티탄 상용 안료를 사용하는 경우, 이산화티탄 안료 입자는 산도가 9 내지 12 정도이고, 염기도는 14 내지 18 정도로 약한 염기성을 띄게 되며, 안료에 특정 산도를 갖는 안료 분산제, 실리콘 첨가제 및 습윤 분산제를 각각 첨가하여 토너 조성물에 산가를 조절함에 따라, 안료 입자와 분산제 및 첨가제의 반응을 촉진시켜 고형 성분인 안료의 배합량을 크게 증가시키도록 하여 고형 성분인 안료의 함량을 60 내지 80 중량% 까지 증가시킬 수 있도록 하며, 특히, 안료 입자가 쉽게 침강되거나, 재응집되지 않도록 하여 저장 안정성이 우수한 토너 조성물을 형성시킬 수 있도록 한다.

한편, 토너 조성물에 포함되는 안료는 토너 조성물로 형성시키는 코팅층 도막에 색채와 은폐력(불투명성)을 부여하고, 도막의 내구성, 기계적 강도 등의 특성을 보강하며, 도막의 색상, 물성 등을 조절하기 위해 배합량을 조절할 수 있다.

안료는 도막에 은폐력과 착색력을 부여하는 유기안료와 무기안료를 포함하는 (1) 착색 안료, 은폐력, 착색력은 없으나 도막을 충진하고, 기계적 강도를 향상시키는 충진제로서의 역할을 하는 (2) 체질 안료, 도막에 방청성을 부여하는 (3) 방청 안료, 발광안료나 금속분말 안료를 포함하는 (4) 특수 안료 또는 형광성 염료를 포함하는 (5) 형광 안료, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

구체적으로, 체질 안료는 탄산칼슘, 고령토, 규산알루미늄, 이산화티탄, 새틴화이트, 돌로마이트(dolomite), 운모(mica), 금속 플레이크, 벤토나이트(bentonite), 금홍석(rutile), 수산화마그네슘, 석고, 탈크, 규산칼슘 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

착색 안료는 착색 및 포장재의 내구성 증진 효과를 동시에 달성하기 위하여, 적색산화철, 황산화철, 흑산화철, 산화구리 등과 같은 금속 산화물, 크롬 오렌지, 크롬 그린, 크롬 옐로우 등과 같은 크롬산염, 크로뮴옥사이드그린 등의 유산염, 탄산염, 수산화물, 크롬산염, 아연황, 티탄백, 황연, 카본블랙 또는 이들의 혼합물을 포함하는 무기 안료를 사용하거나, 선영성과 내후성 등이 우수한 시아닌 그린, 시아닌 블루 포함 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈계 등의 유기안료를 사용할 수 있다.

바람직하게는, 상기 안료는 황산염 공정을 통해 지르코니아 및 알루미나로 처리한 루타일(rutile)형 이산화티탄 안료(상품명 : R-996)를 사용할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 토너 조성물은 폴리우레탄 수지 6 중량%, 메틸에틸케톤 22.9 중량%, 안료 분산제 0.8 중량%, 실리콘 첨가제 0.1 중량%, 습윤 분산제 0.2 중량%, 안료 70 중량%를 포함한다.

폴리우레탄 수지의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 코팅층의 기계적 물성, 탄성, 접착성 등이 저하되거나 안료의 분산성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

MEK 용제의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 안료 및 폴리우레탄 수지의 분산성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 휘발이 빨라 충분한 작업시간을 확보하기 힘들며, 접착성, 코팅층의 광택, 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

안료분산제, 실리콘 첨가제 및 습윤 분산제의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 토너 조성물의 물성이 저하되고, 코팅층 도막의 표면 불량 개선 효과, 광택, 슬립성과 레벨링성, 기계적 물성 등의 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 특히, 저장안정성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고 해당 범위를 초과하는 경우 추가적인 물성 향상을 기대하기 힘든 문제가 있다.

안료의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 은폐력이 불충분하며, 분산성, 작업성, 저장 안정성이 크게 저하되고, 안료가 응집되어 찌꺼기가 발생되는 문제가 발생할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 폴리우레탄 코팅용 토너 조성물은 인체 유해 물질을 배출하는 DMF 등의 유기용제를 사용하지 않아 친환경적이고, 작업성 및 저장안정성이 우수하면서도, 고형성분인 안료가 고농도로 배합되어 우수한 은폐력을 갖는 폴리우레탄 코팅층을 형성할 수 있다.

따라서, 상기와 같은 토너 조성물은 친환경 매트 제조를 위한 용도로 활용될 수 있으며, 토너 조성물은 코팅의 대상이 되는 원단에 코팅하여 폴리우레탄 코팅층을 형성시킬 수 있으며, 원단은 폴리에스테르, 나일론 등의 합성섬유, 면 등의 천연섬유는 물론 혼방 원사로 제직한 사이징(sizing) 직물을 호발, 정련, 표백 및 염색 처리와 같은 전처리, 염색을 하지 않은 생지, 전처리, 염색을 한 가공지에 대해 모두에 적용이 가능하고, 섬유원사로 만든 제품, 예를 들어 직물(woven), 편물(knitted), 펠트 등을 모두 포함할 수 있고, 직물 원단과 비슷한 물성이나 조직을 갖는 이종재질의 지류나 종이류 등에도 코팅이 가능하므로 폭넓은 직물 소재에 적용가능하다.

토너 조성물의 코팅은 다음과 같은 방법으로 수행할 수 있으며, 이에 의해 폴리우레탄 코팅층이 형성된 직물 원단을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 토너 조성물을 이용하여 폴리우레탄 코팅층이 형성된 탄성 직물을 제조하는 방법을 나타낸 공정도이다.

도 1을 참조하면, 폴리우레탄 코팅층이 형성된 직물 원단의 제조방법은, (1) 이형지(release paper, RP) 상에 상기 토너 조성물을 일정 두께로 도포하고, 토너 조성물을 100 내지 150 ℃의 온도로 가열하여 용제를 휘발시킴으로써, 이형지 상에 폴리우레탄층을 형성시키는 단계; (2) 상기 폴리우레탄층의 상면에 접착제 조성물을 도포하고, 100 내지 150 ℃의 온도로 가열하여 접착제층을 형성시키는 단계; 및 (3) 상기 접착제층 상에 직물 원단을 부착하여 폴리우레탄 코팅층이 형성된 직물 원단을 제조하는 단계;를 포함하는 방법을 통해, 표면에 폴리우레탄 코팅층이 형성된 직물 원단을 제조할 수 있다.

폴리우레탄 코팅층이 형성된 직물 원단의 제조방법은, 이형지가 권취된 이형지 공급롤에서 이형지를 연속적으로 권출시켜 공급하는 이형지 공급부, 토너 조성물을 이형지의 상면에 도포하는 토너 공급부, 이형지의 상면에 도포된 토너 조성물을 가압하여 일정한 두께의 폴리우레탄층을 형성시키는 제1 상부 회전 롤러 및 제1 상부 회전 롤러와 대응되는 제1 하부 회전 롤러를 포함하는 제1 가압부, 폴리우레탄층을 가열하는 제1 가열 챔버를 포함하는 제1 가열부, 폴리우레탄층의 상면에 접착제 조성물을 도포하는 접착제 공급부, 접착제 조성물을 가열하여 접착제층을 형성시키는 제2 가열 챔버를 포함하는 제2 가열부, 직물 원단이 권취된 원단 공급롤에서 직물 원단을 연속적으로 권출시켜 공급하는 직물 원단 공급부, 접착제층과 직물 원단을 가압하여 표면에 폴리우레탄 코팅층이 형성된 직물 원단을 제조하는 제2 상부 회전 롤러 및 제2 상부 회전 롤러와 대응되는 제2 하부 회전 롤러를 포함하는 제2 가압부 및 상기 폴리우레탄 코팅층이 형성된 직물 원단을 연속적으로 권취시켜 가공 원단롤을 형성하는 토너 코팅 장치를 이용해 폴리우레탄 코팅층이 형성된 직물 원단을 연속적으로 대량 제조할 수 있다.

구체적으로, 폴리우레탄 코팅층이 형성된 직물 원단은, 이형지 공급부를 통해서 이형지가 권취된 이형지 공급롤에서 이형지를 연속적으로 권출시켜 공급하고, 토너 공급부는 공급되는 이형지(release paper, RP) 상에 상기 토너 조성물을 도포할 수 있다.

토너 공급부를 통해 토너 조성물이 도포된 이형지는 제1 상부 회전 롤러 및 제1 상부 회전 롤러와 대응되는 제1 하부 회전 롤러를 포함하는 제1 가압부를 통과시켜 일정한 두께를 갖는 코팅층을 형성시킨 다음, 제1 가열부의 제1 가열 챔버에 도입하여 폴리우레탄층을 100 내지 150 ℃의 온도로 가열하여 용제를 휘발시킴으로써, 이형지 상에 폴리우레탄층을 형성시킬 수 있다.

상기와 같은 방법을 통해 폴리우레탄 코팅층이 형성된 이형지를 접착제 공급부로 공급하여 폴리우레탄층의 상면에 접착제 조성물을 도포하고, 접착제 조성물을 도포한 이형지를 제2 가열 챔버를 포함하는 제2 가열부에 공급한 다음 50 내지 150 ℃의 온도로 가열하여 폴리우레탄층의 상면에 접착제층을 형성킬 수 있다.

상기와 같은 방법을 통해 접착제층을 형성시킨 폴리우레탄층 포함 이형지를 직물 원단이 권취된 원단 공급롤에서 직물 원단을 연속적으로 권출시켜 공급하는 직물 원단 공급부에 공급하고, 접착제층과 직물 원단을 가압하여 표면에 폴리우레탄 코팅층이 형성된 직물 원단을 제조하는 제2 상부 회전 롤러 및 제2 상부 회전 롤러와 대응되는 제2 하부 회전 롤러를 포함하는 제2 가압부를 통해 접착제층과 직물 원단을 가압하여 접착제층 상에 직물 원단을 부착하여 폴리우레탄 코팅층이 형성된 직물 원단을 제조할 수 있다.

한편, 본 발명은 폴리우레탄 코팅용 토너 조성물의 제조방법을 제공한다.

도 2는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 폴리우레탄 코팅용 토너 조성물의 제조방법을 나타낸 공정도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 폴리우레탄 코팅용 토너 조성물의 제조방법은, (a) 폴리우레탄 수지, 안료 분산제, 실리콘 첨가제, 습윤 분산제, 메틸에틸케톤 및 안료의 순서로 배합하고, 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; (b) 분산 장치를 이용해 상기 혼합물을 분산시켜 분산물을 제조하는 단계; (c) 상기 분산물에 메틸에틸케톤을 배합하고, 혼합하여 토너 조성물을 제조하는 단계; 및 (d) 상기 토너 조성물을 포장하는 단계;를 포함하되, 상기 토너 조성물은 폴리우레탄 수지 6 중량%, 메틸에틸케톤 22.9 중량%, 안료 분산제 0.8 중량%, 실리콘 첨가제 0.1 중량%, 습윤 분산제 0.2 중량%, 안료 70 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 폴리우레탄 코팅용 토너 조성물의 제조방법에서, MEK 용제의 배합은 링밀 장치 등과 같이 고속 교반 및 일정한 분산이 가능한 배합 장치를 이용해 수행할 수 있으며, 링밀은 회전축 임펠라, 세라믹 비드, 바스켓, 고속 교반기 및 배합탱크를 포함하는 구조를 갖는 것을 사용할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 폴리우레탄 코팅용 토너 조성물의 제조방법에서는, (1) 배합, (2) 혼합, (3) 분산, (4) 혼합 및 (5) 포장의 순서로 토너 조성물을 제조할 수 있다.

상기 단계 (a)는, 폴리우레탄 수지, 안료 분산제, 실리콘 첨가제, 습윤 분산제, 메틸에틸케톤 및 안료를 순서대로 배합하고, 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계이다.

배합 및 분산은 링밀용 배합용기를 사용하여 수행하고, 배합용기에 폴리우레탄 수지 6 중량%, 안료 분산제 0.8 중량%, 실리콘 첨가제 0.1 중량%, 습윤 분산제 0.2 중량%, 메틸에틸케톤 순으로 공급한 다음 배합하여 배합물을 제조하고, 제조한 배합물을 2 내지 5분 정도 교반하여 혼합물을 제조할 수 있다.

상기 단계 (b)는, 분산 장치를 이용해 상기 혼합물을 분산시켜 분산물을 제조하는 단계이다.

분산물을 제조하는 단계는 링밀용 배합용기가 설치되는 분산장치를 이용해 분산 공정을 수행하며, 혼합물을 일정시간 동안 교반하여 분산물을 제조할 수 있다. 분산에 사용하는 링밀은 50HP, 1800 RPM의 Basket Mill 형태의 분산장치로서 미세 Beads가 충진된 분산 vessel (basket) 내부에서 분산 Rotor를 강하게 회전시켜 분산 용기내의 배합물 입자를 연속적으로 분쇄시켜 분산을 한다. 분산은 1,200 내지 1,400 RPM의 속도로 2 내지 3시간 동안 교반 공정을 수행하여 분산물을 제조할 수 있으며, 이때, 분산물은 60 ℃를 초과하지 않도록 온도를 제어하면서 수행할 수 있다.

상기 단계 (c)는 상기 분산물에 메틸에틸케톤을 배합하고, 혼합하여 토너 조성물을 제조하는 단계이다.

상기와 같은 방법으로 제조한 분산물은 용제가 휘발되어 중량 손실이 발생하기 때문에, 분산이 완료된 분산물에는 휘발된 중량만큼 메틸에틸케톤(methyk ethyl ketone, MEK)을 추가로 공급하여 혼합할 수 있으며, 20 내지 30분 동안 교반 혼합하여 토너 조성물을 제조할 수 있다.

상기 단계 (d)는, 상기 토너 조성물을 포장하는 단계로서, 제조한 토너 조성물에 포함되어 있는 불순물과 링밀 등을 메쉬망(150 메쉬망) 등을 통해 걸러 제거하고, 순수한 토너 조성물을 분리할 수 있으며, 분리한 토너 조성물을 포장 필름, 포장백 또는 포장 용기 등을 이용해 포장단위에 맞게 포장하여 토너 조성물을 포함하는 제품을 제조할 수 있다.

상기와 같은 방법으로 분리한 토너 조성물은 폴리우레탄 수지 6 중량%, 메틸에틸케톤 22.9 중량%, 안료 분산제 0.8 중량%, 실리콘 첨가제 0.1 중량%, 습윤 분산제 0.2 중량%, 안료 70 중량%를 포함를 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 제조방법은, 인체 유해 물질을 배출하는 DMF 등의 유기용제 대신 MEK를 사용하여 고형성분인 안료를 고농도로 배합할 수 있고, 작업성 및 저장안정성이 우수하면서도, 우수한 은폐력을 갖는 폴리우레탄 코팅층을 형성하는 폴리우레탄 코팅용 토너 조성물을 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다.

제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

<실시예 1>

하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 토너 조성물을 제조하였다. 폴리우레탄 수지, 메틸에틸케톤, 안료 분산제, 실리콘 첨가제 및 안료를 링밀 분산기에 투입하여 혼합한 다음 습윤 분산제를 추가로 배합하고 교반하는 방법을 통해 제조하였다. 참고로, 안료 분산제, 실리콘 첨가제 및 습윤 분산제는 시중에서 시판되는 재료를 사용하였다.

토너 조성물은 링밀용 배합용기에 폴리우레탄 수지, 안료 분산제, 실리콘 첨가제, 습윤 분산제, 메틸에틸케톤 및 안료의 순서로 배합하여 배합물을 제조하고, 제조한 배합물을 2 내지 5분 정도 교반하여 혼합물을 제조하였다.

링밀용 배합용기가 설치되는 분산장치를 이용해 분산 공정을 수행하였으며, 분산에 사용하는 링밀은 50HP, 1800 RPM의 Basket Mill 형태의 분산장치로서 미세 Beads가 충진된 분산 vessel(basket) 내부에서 분산 Rotor를 강하게 회전시켜 분산 용기내의 배합물 입자를 연속적으로 분쇄시켜 분산을 수행하였고, 분산은 1,200 내지 1,400 RPM의 교반 속도로 2 내지 3시간 동안 교반 공정을 수행하여 분산물을 제조하였으며, 이때, 분산물은 60 ℃를 초과하지 않도록 온도를 제어하면서 수행하였다.

제조한 분산물은 용제가 휘발되어 중량 손실이 발생하여, 분산이 완료된 분산물에 휘발된 중량만큼 MEK를 추가로 공급하여 혼합하였고, 20 내지 30분 동안 교반 혼합하여 토너 조성물을 제조하였다.

제조한 토너 조성물을 150 메쉬망으로 걸러 불순물과 링밀 부재를 제거하였으며, 걸러진 토너 조성물을 포장백에 공급하고 포장하여 토너 제품을 제조하였다.

<비교예>

실시예 1과 동일한 조성의 원료를 사용하여 하기 표 2에 나타낸 바와 같은 조성으로 토너 조성물을 제조하였다.

<실험예 1> 토너 조성물의 저장 안정성 평가

실시예 및 비교예 4에 따른 방법으로 제조한 토너 조성물의 점도를 E형 점도계를 측정하였으며, 제조 직후 초기 점도 및 제조 후 1개월 경과한 시점의 토너 조성물의 점도(mPaㅇs)를 각각 측정하여 저장 안정성을 평가하였다. 실온(25℃)에서, 10 rpm의 회전수로 로터를 회전시켜 점도를 측정하였으며, 「제조 후 1개월 경과한 시점의 점도/초기 점도(%)」를 산출하여 저장 안정성을 평가하였다.

점도 측정 결과가 110% 이하인 경우 저장 안정성이 우수한 것이고, 점도 측정 결과가 110 내지 130%인 경우 보통, 130%을 초과하는 경우 불량으로 판정하였으다.

그 결과, 실시예에 따른 방법으로 제조한 토너 조성물의 경우, 점도 변화가 107%인 것으로 확인되어 점도 변화가 크게 발생되지 않아 저장 안정성이 매우 우수하다는 사실을 확인할 수 있었던 반면에, 비교예 4에 따른 방법으로 제조한 토너 조성물의 경우, 안료 배합량이 20%로 낮음에도 불구하고, 점도 변화가 135%인 것으로 확인되어 저장 안정성이 크게 낮다는 사실을 확인할 수 있었다.

<실험예 2> 폴리우레탄 코팅층의 물성 평가

실시예 1 및 비교예 1 내지 3에 따른 방법으로 제조한 토너 조성물 및 아크릴 접착제를 각각 나일론 직물의 상면에 도포하여 두께가 1 mm인 폴리우레탄 코팅층이 형성된 탄성 직물 시편을 제조하였다.

탄성 직물 시편의 제조는 (1) 이형지(release paper, RP) 상에 상기 토너 조성물을 일정 두께로 도포하고, 토너 조성물을 120 ℃의 온도로 가열하여 용제를 휘발시킴으로써, 이형지 상에 폴리우레탄층을 형성시키는 단계; (2) 상기 폴리우레탄층의 상면에 접착제 조성물을 도포하고, 120 ℃의 온도로 가열하여 접착제층을 형성시키는 단계; 및 (3) 상기 접착제층 상에 직물 원단을 부착하여 폴리우레탄 코팅층이 형성된 직물 원단을 제조하는 단계;를 포함하는 방법을 이용하였다.

(1) 막 두께의 균일성 평가

실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 탄성 직물 시편에 대하여, 동일한 간격의 120곳의 점에 있어서 코팅층의 두께를 구하고, 구해진 값으로부터 표준편차(σ)를 구하여 다음의 5단계의 기준에 따라 평가하였으며, 그 결과를 하기의 표 3에 나타내었다. 표준편차(σ)가 작을수록 코팅층의 균일성에 있어서 우수하다고 할 수 있다.

A : 표준편차(σ)가 0.8 μm 미만

B : 표준편차(σ)가 0.8 내지 1.3μm 미만

C : 표준편차(σ)가 1.3 내지 1.8μm 미만

D : 표준편차(σ)가 1.8 내지 3.0μm 미만

E : 표준편차(σ)가 3.0 내지 이상

(2) 코팅층의 색상 균일성 평가

실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 탄성 직물 시편에 대하여, 코팅층의 색상 균일성을 평가하였으며, 그 결과를 상기 표 3에 나타내었다. 색상 균일성 평가는 육안으로 관찰하여 수행하였으며, 코팅층 각 부위에서의 색의 불균일성, 색상의 불균일성의 발생 상황을 다음의 4단계의 기준에 따라 평가하였다.

A : 색상 농도가 매우 균일함

B : 색상 농도가 거의 균일함

C : 색상 농도가 조금 불균일함

D : 색상 농도가 매우 불균일함

(3) 폴리우레탄 코팅층의 글로스 평가

실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 탄성 직물 시편에 대하여, 코팅층의 글로스를 평가하였으며, 그 결과를 상기 표 3에 나타내었다. 글로스 평가는 글로스 미터를 사용하여 수행하였으며, 다음의 3단계의 기준에 따라 평가하였다.

A : 매우 양호

B : 양호

C : 불량

(4) 코팅층에 찌꺼기 발생 여부 평가

실시예 및 각 비교예의 탄성 직물 시편에 대하여, 형성된 코팅층의 표면(도포면)을 200배로 관찰하여 이물의 유무를 확인하여, 찌꺼기 발생 여부를 평가하였으며, 다음의 3단계의 기준에 따라 평가하였다.

A : 찌꺼기 없음

B : 약간의 찌꺼기가 있음

C : 찌꺼기가 다수 있음

표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 토너 조성물을 이용해 제조한 탄성 직물은 막 두께와 색상이 균일하고, 글로스가 높아 은폐력이 충분하며 코팅층에 찌꺼기가 발생되지 않아 고품질의 폴리우레탄 코팅층을 형성하였음을 확인할 수 있었던 반면에, 비교예 1 내지 4에 따른 토너 조성물을 이용해 형성시킨 탄성 직물은 막 두께와 색상 균일성이 다소 불균일하거나 완전히 불균일하고, 은폐력이 불충분하며, 코팅층에 찌꺼기가 다수 발생하여 저품질의 폴리우레탄 코팅층을 형성하였음을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

Claims (5)

1. 폴리우레탄 수지 6 중량%, 메틸에틸케톤 22.9 중량%, 안료 분산제 0.8 중량%, 실리콘 첨가제 0.1 중량%, 습윤 분산제 0.2 중량%, 안료 70 중량%를 포함하고,
   상기 폴리우레탄 수지는,
   폴리(에틸렌 아디페이트) 3 내지 5 중량부, 폴리테트라메틸렌 글리콜 40 내지 60 중량부 및 디메치콘 코 폴리올 2 내지 5 중량부, 디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4-diphenylmethane diisocyanate, MDI) 5 내지 10 중량부, 첨가제 0.5 내지 1 중량부, 메틸에틸케톤 20 내지 40 중량부를 혼합한 혼합물을 반응시켜 제조한 것을 특징으로 하고,
   상기 안료 분산제는,
   스티렌과 말레산 무수물을 1:4의 중량비로 혼합하여 제조한 스티렌 및 말레산 무수물의 공중합체와, 폴리에테르 아민을 2:3의 중량비로 혼합해 제조하여 산가가 30 내지 80 mgKOH인 제1 안료 분산제, 또는 아미노기 포함 유기 고분자 및 2,2-비스(하이드록시메틸)-프로피온산 및 2,2-비스(하이드록시메틸)부티르산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 폴리하이드록시 모노카르복실산을 1차 반응시켜 제조한 아미노기 함유 폴리하이드록시 카르복실산에 이소시아네이트 경화제를 혼합한 다음 2차 반응시켜 제조한 반응물을 메톡시프로필아세트산 및 알킬 벤젠을 1:1의 중량비로 포함하는 용매와 혼합해 제조하여 산가가 30 내지 80 mgKOH인 제2 안료 분산제를 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 실리콘 첨가제는,
   폴리 에테르 변성 폴리 디메틸 실록산을 자일렌 및 이소부탄올을 4:1의 중량비로 포함하는 용매와 혼합해 제조하여 산가가 40 내지 60 mgKOH인 것을 특징으로 하고,
   상기 습윤 분산제는,
   분자량 2,000 내지 8,000 g/mol인 불포화 폴리카르복실산 수지 100 중량부를 자일렌 및 디이소부틸케톤을 9:1의 중량비로 포함하는 용매 10 내지 500 중량부와 혼합해 제조하여 산가가 120 내지 180 mgKOH인 것을 특징으로 하는 토너 조성물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 기재된 토너 조성물을 이용하여 폴리우레탄 코팅층이 형성된 직물 원단을 제조하는 방법에 있어서,
   (1) 이형지(release paper, RP) 상에 상기 토너 조성물을 일정 두께로 도포하고, 토너 조성물을 100 내지 150 ℃의 온도로 가열하여 용제를 휘발시킴으로써, 이형지 상에 폴리우레탄층을 형성시키는 단계;
   (2) 상기 폴리우레탄층의 상면에 접착제 조성물을 도포하고, 100 내지 150 ℃의 온도로 가열하여 접착제층을 형성시키는 단계; 및
   (3) 상기 접착제층 상에 직물 원단을 부착하여 폴리우레탄 코팅층이 형성된 탄성 직물을 제조하는 단계;를 포함하고,
   상기 토너 조성물은,
   폴리우레탄 수지 6 중량%, 메틸에틸케톤 22.9 중량%, 안료 분산제 0.8 중량%, 실리콘 첨가제 0.1 중량%, 습윤 분산제 0.2 중량%, 안료 70 중량%를 포함하고,
   상기 폴리우레탄 수지는,
   폴리(에틸렌 아디페이트) 3 내지 5 중량부, 폴리테트라메틸렌 글리콜 40 내지 60 중량부 및 디메치콘 코 폴리올 2 내지 5 중량부, 디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4-diphenylmethane diisocyanate, MDI) 5 내지 10 중량부, 첨가제 0.5 내지 1 중량부, 메틸에틸케톤 20 내지 40 중량부를 혼합한 혼합물을 반응시켜 제조한 것을 특징으로 하고,
   상기 안료 분산제는,
   스티렌과 말레산 무수물을 1:4의 중량비로 혼합하여 제조한 스티렌 및 말레산 무수물의 공중합체와, 폴리에테르 아민을 2:3의 중량비로 혼합해 제조하여 산가가 30 내지 80 mgKOH인 제1 안료 분산제, 또는 아미노기 포함 유기 고분자 및 2,2-비스(하이드록시메틸)-프로피온산 및 2,2-비스(하이드록시메틸)부티르산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 폴리하이드록시 모노카르복실산을 1차 반응시켜 제조한 아미노기 함유 폴리하이드록시 카르복실산에 이소시아네이트 경화제를 혼합한 다음 2차 반응시켜 제조한 반응물을 메톡시프로필아세트산 및 알킬 벤젠을 1:1의 중량비로 포함하는 용매와 혼합해 제조하여 산가가 30 내지 80 mgKOH인 제2 안료 분산제를 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 실리콘 첨가제는,
   폴리 에테르 변성 폴리 디메틸 실록산을 자일렌 및 이소부탄올을 4:1의 중량비로 포함하는 용매와 혼합해 제조하여 산가가 40 내지 60 mgKOH인 것을 특징으로 하고,
   상기 습윤 분산제는,
   분자량 2,000 내지 8,000 g/mol인 불포화 폴리카르복실산 수지 100 중량부를 자일렌 및 디이소부틸케톤을 9:1의 중량비로 포함하는 용매 10 내지 500 중량부와 혼합해 제조하여 산가가 120 내지 180 mgKOH인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 코팅층이 형성된 탄성 직물의 제조방법.

Images