KR102427804B1 - 다층 구조의 친환경 복합 소재 - Google Patents

다층 구조의 친환경 복합 소재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, 접착성 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, PP(Polypropylene) 섬유 및 발수성 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 섬유 소재를 포함하는 부직포 기재; 및 상기 부직포 기재의 일면 또는 양면에 형성되되, 바인더 수지, 탄소 물질, 난연제 및 첨가제를 포함하는 코팅 조성물로 형성된 보호 코팅층;을 포함하는 다층 구조의 복합 소재로서, 경량성, 강도, 강성, 내습성, 내열성, 불연 또는 준불연의 특성이 우수하면서도 친환경적인 복합 소재에 관한 것이다.

Description

다층 구조의 친환경 복합 소재{ECO-FRIENDLY COMPOSITE WITH MULTI-LAYER}
본 발명은 경량하고 준불연 또는 불연의 특성을 가지면서도 고강도, 고강성, 고내습성, 고내열성 등의 특성을 갖는, 다층 구조의 복합 소재에 관한 것이다.
일반적으로 우수한 강도와 강성이 요구되는 전자제품의 외장재 또는 건축용 소재로는, 특정 형태 또는 색을 가지거나, 전처리된 복수개의 강판을 다층으로 적층한 스틸 보드가 주로 사용되었다. 이러한. 스틸 보드의 경우, 강도와 강성이 좋아 사용 수명이 긴 이점 등이 있으나, 그 자체의 무게가 무겁고, 가공이 어려워, 활용이 제한되는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하고자, 최근에는 부직포를 기재로 하고, 부직포의 일면 또는 양면에 알루미늄 판을 적층하여 제조된 알루미늄 보드의 사용이 증가되고 있다. 일례로, 대한민국 등록특허 제10-1433597호에서는 알루미늄 소재를 사용함으로써 패널을 경량화하여 가공 및 운반이 용이한, 건축용 패널에 대해 개시하고 있다. 그러나, 알루미늄 판을 이용할 경우, 굴곡 강도가 좋지 못하여, 다양한 형태로 활용이 어려운 문제가 있었다.
또한, 이러한 문제를 해결하고자, 발포폼을 이용한 소재에 대한 개발이 진행되고 있으나, 그 자체의 강도 및 강성이 약하고, 습기와 열에 약한 문제가 있어, 그 활용이 제한적이다.
이에 따라, 기존의 스틸 보드 및, 알루미늄 판 또는 발포폼을 이용한 경우와 달리, 경량하면서도 고강도, 고강성, 고내습성, 고내열성 등의 물성이 우수하여, 건축, 전자제품 외장재 등 다양하게 활용 가능한, 복합 소재에 대한 개발이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1433597호
본 발명의 목적은 강도, 강성, 내습성, 내열성, 방오성이 우수하면서도 준불연성 또는 불연성의 특성을 가짐과 동시에, 유해 물질의 배출이 최소화되어 친환경적인, 다층 구조의 복합 소재를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 목적은 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 부직포 기재; 및 상기 부직포 기재의 일면 또는 양면에 형성되는 보호 코팅층;을 포함하는 다층 구조의 복합 소재로서, 상기 부직포 기재는 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, 접착성 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, PP(Polypropylene) 섬유 및 발수성 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 섬유 소재를 포함하고, 상기 보호 코팅층은 바인더 수지, 탄소 물질, 난연제 및 첨가제를 포함하는 코팅 조성물로 형성된 것인, 복합 소재를 제공한다.
상기 부직포 기재는 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, 접착성 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, PP(Polypropylene) 섬유 및 발수성 섬유를 포함할 수 있다.
상기 부직포 기재는 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, 접착성 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, PP(Polypropylene) 섬유 및 발수성 섬유를 1 : 0.1 ~ 1 : 0.1 ~ 1 : 1 ~ 3 의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 코팅 조성물은 상기 바인더 수지 100 중량부에 대해 상기 탄소 물질 1 ~ 10 중량부, 상기 난연제 3 ~ 7 중량부 및 상기 첨가제 5 ~ 15 중량부를 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지는 우레탄 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 에틸렌비닐아세테이트 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 탄소 물질은 그래핀, 카본 블랙, 탄소나노튜브 및 그라파이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 난연제는 멜라민폴리포스페이트, 암모늄포스페이트, 암모늄폴리포스페이트, 디암모늄포스페이트, 모노암모늄포스페이트, 폴리인산아미드, 인산아미드, 멜라민포스페이트 및 레드포스페이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 팽창 흑연, 산화 아연, 질화 붕소 및 규산 마그네슘을 포함할 수 있다.
본 발명의 부직포 기재; 및 상기 부직포 기재의 일면 또는 양면에 형성되는 보호 코팅층;을 포함하는 다층 구조의 복합 소재는, 경량하면서도 준불연 또는 불연의 특성을 가지며, 우수한 강도, 강성, 내습성, 내열성, 방오성 등의 특성을 구현할 수 있고, 유해 물질이 검출되지 않아 친환경적일 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 복합 소재는 전자제품의 외장재, 건축용 소재 등으로 다양하게 활용될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, "A 및/또는 B"는, A 또는 B, 또는 A 및 B를 의미한다.
이하에서 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서는 다층 구조의 복합 소재를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서는 부직포 기재; 및 상기 부직포 기재의 일면 또는 양면에 형성되는 보호 코팅층;을 포함하는 다층 구조의 복합 소재로서, 상기 부직포 기재는 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, 접착성 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, PP(Polypropylene) 섬유 및 발수성 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 섬유 소재를 포함하고, 상기 보호 코팅층은 바인더 수지, 탄소 물질, 난연제 및 첨가제를 포함하는 코팅 조성물로 형성된 것임에 따라, 경량하면서도 불연 또는 준불연의 특성을 가짐과 동시에 우수한 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성의 특성을 가지는, 다층 구조의 복합 소재를 제공한다.
이하에서는 복합 소재의 구성에 대해 상세히 설명하도록 하겠다.
본 실시예의 복합 소재는 부직포 기재를 포함한다.
본 실시예의 부직포 기재는 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, 접착성 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, PP(Polypropylene) 섬유 및 발수성 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 섬유 소재를 포함하며, 상기 섬유 소재를 포함하여 공지의 방법으로 제조된 시트 형태의 부직포를 의미할 수 있다.
상기 PET 섬유는 PET 소재로 제조된 공지의 섬유로서, 녹는점은 265 ℃ 이상으로 형성될 수 있다.
상기 접착성 PET 섬유는 일정 온도 이상의 열에 녹는 성질을 가져, 열을 가할 시 접착성을 나타내는 섬유를 의미할 수 있다. 구체적으로, 상기 접착성 PET 섬유는 PTE 소재의 심부(Core) 및 상기 PET 소재의 심부 보다 녹는점이 낮은 저융점 폴리에스테르의 초부(Sheath)로 형성된 복합 섬유를 의미할 수 있다. 상기 저융점 폴리에스테르는 100 ~ 200 ℃ 의 녹는점을 가지는 것일 수 있으며, 이로 형성된 심부는 결정성 및/또는 비결정성일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이때, 상기 접착성 PET 섬유는 직경이 2 ~ 10 Denier 이며, 강도는 3.5 ~ 4.5 g/Denier 이고, 신율은 40 ~ 80 % 인 결정성 및/또는 비결성인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 PP 섬유는 폴리프로필렌 소재로 된 섬유의 총징으로, 상기 PP 섬유는 직경이 2 ~ 15 Denier 이며, 강도는 3.5 ~ 5.0 g/Denier 이고, 신율은 40 ~ 80 % 인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 발수성 섬유는 PET 소재, PP 소재 등 공지의 소재로 형성된 섬유를 불소 또는 실리콘으로 표면 코팅한 것이며, 세탁 후에도 발수 성능이 유지되는 것으로서, 내세탁성, 발수성, 발유성 및 방오성을 갖는 섬유를 의미할 수 있다. 상기 발수성 섬유는 직경이 2 ~ 15 Denier 이며, 강도는 3.5 ~ 5.0 g/Denier 이고, 신율은 40 ~ 80 % 인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체적으로, 본 실시예의 부직포 기재는 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, 접착성 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, PP(Polypropylene) 섬유 및 발수성 섬유를 모두 포함하는 섬유 소재를 포함할 수 있다. 이 경우, 본 실시예에 따르는 복합 소재는 경량하며, 불연 또는 준불연의 특성을 가짐과 동시에 향상된 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성의 특성을 구현할 수 있다.
더 구체적으로, 본 실시예의 부직포 기재는 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, 접착성 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, PP(Polypropylene) 섬유 및 발수성 섬유를 모두 포함하되, 이를 1 : 0.1 ~ 1 : 0.1 ~ 1 : 1 ~ 3 의 중량비로 포함하는 섬유 소재를 포함할 수 있다. 이 경우, 본 실시예에 따르는 복합 소재는 경량하며, 불연 또는 준불연의 특성을 가짐과 동시에 더욱 향상된 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성의 특성을 구현할 수 있다.
가장 구체적으로, 본 실시예의 부직포 기재는 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, 접착성 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, PP(Polypropylene) 섬유 및 발수성 섬유를 모두 포함하되, 이를 1 : 0.5 ~ 1 : 0.5 ~ 1 : 1 ~ 2 의 중량비로 포함하는 섬유 소재를 포함할 수 있다. 이 경우, 본 실시예에 따르는 복합 소재는 경량하며, 불연 또는 준불연의 특성을 가짐과 동시에 현저히 우수한 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성의 특성을 구현할 수 있다.
본 실시예의 부직포 기재는 700 ~ 1,200 gsm 의 중량을 가질 수 있으며, 구체적으로는 900 ~ 1,100 gsm 의 중량을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 특히, 본 실시예의 부직포 기재는 900 ~ 1,100 gsm 의 중량을 가질 수 있으며, 이 경우, 본 실시예에 따르는 복합 소재는 경량하며, 불연 또는 준불연의 특성을 가짐과 동시에 향상된 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성의 특성을 구현할 수 있다.
만약, 본 실시예의 부직포 기재 중량이 700 gsm 미만일 경우에는, 강도, 강성 등의 물성이 저하될 수 있다. 반면, 본 실시예의 부직포 기재 중량이 1,200 gsm 초과일 경우에는, 무게가 증가하고, 굴곡 강도 등이 저하되어, 활용이 제한적일 수 있다.
본 실시예의 부직포 기재 두께는 0.1 ㎛ 내지 1,000 ㎜ 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 실시예의 복합 소재는 보호 코팅층을 포함한다.
본 실시예의 복합 소재는 상기 부직포 기재의 일면 또는 양면에 형성되는 보호 코팅층을 포함한다.
본 실시예의 보호 코팅층은 바인더 수지, 탄소 물질, 난연제 및 첨가제를 포함하는 코팅 조성물로 형성되되, 상기 코팅 조성물로 형성된 필름지를 상기 부직포 기재의 일면 또는 양면에 열융착하여 형성되거나, 상기 코팅 조성물을 상기 부직포 기재의 일면 또는 양면에 도포 및 경화함으로써 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 실시예의 코팅 조성물은 바인더 수지를 포함하며, 상기 바인더 수지는 공지의 모든 고분자 바인더를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 바인더 수지는 우레탄 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 에틸렌비닐아세테이트 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 본 실시예의 바인더 수지는 아크릴 수지를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 실시예의 코팅 조성물은 탄소 물질을 포함하며, 상기 탄소 물질은 공지의 모든 탄소 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 탄소 물질은 그래핀, 카본 블랙, 탄소나노튜브 및 그라파이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 실시예의 탄소 물질은 약 50 ~ 300 mesh, 구체적으로는 100 ~ 200 mesh 의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 특히, 본 실시예의 탄소 물질이 약 100 ~ 200 mesh 의 평균 입자 크기로 형성된 것일 때, 본 실시예에 따르는 복합 소재는 경량하면서도 불연 또는 준불연의 특성을 가짐과 동시에 우수한 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성의 특성을 구현할 수 있다.
본 실시예의 코팅 조성물은 상기 바인더 수지 100 중량부에 대해 상기 탄소 물질을 1 ~ 10 중량부, 구체적으로는 3 ~ 9 중량부 및 더 구체적으로는 4 ~ 8 중량부로 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 코팅 조성물이 상기 바인더 수지 100 중량부에 대해 상기 탄소 물질을 4 ~ 8 중량부로 포함할 때, 본 실시예에 따르는 복합 소재는 경량하면서도 불연 또는 준불연의 특성을 구현함과 동시에 우수한 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성의 특성을 구현할 수 있다.
만약, 본 실시예의 코팅 조성물이 상기 바인더 수지 100 중량부에 대해 상기 탄소 물질을 1 중량부 미만으로 포함할 경우에는, 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성 등의 향상 효과가 미미할 수 있다. 반면, 본 실시예의 코팅 조성물이 상기 바인더 수지 100 중량부에 대해 상기 탄소 물질을 10 중량부 초과로 포함할 경우에는, 경량성이 저하되며, 굴곡 강도 등이 저하되고, 성형 및 가공에 어려움이 있을 수 있다.
본 실시예의 코팅 조성물은 난연제를 포함하며, 상기 난연제는 공지의 모든 종류의 난연제를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 난연제는 멜라민폴리포스페이트, 암모늄포스페이트, 암모늄폴리포스페이트, 디암모늄포스페이트, 모노암모늄포스페이트, 폴리인산아미드, 인산아미드, 멜라민포스페이트 및 레드포스페이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 실시예의 코팅 조성물은 상기 바인더 수지 100 중량부에 대해 상기 난연제를 3 ~ 7 중량부, 구체적으로는 4 ~ 7 중량부로 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 코팅 조성물이 상기 바인더 수지 100 중량부에 대해 상기 난연제를 3 ~ 7 중량부로 포함할 때, 본 실시예에 따르는 복합 소재는 경량하면서도 불연 또는 준불연의 특성을 구현함과 동시에 우수한 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성의 특성을 구현할 수 있다.
만약, 본 실시예의 코팅 조성물이 상기 바인더 수지 100 중량부에 대해 상기 난연제를 3 중량부 미만으로 포함할 경우에는, 불연 또는 준불연의 효과 구현이 어려울 수 있다. 반면, 본 실시예의 코팅 조성물이 상기 바인더 수지 100 중량부에 대해 상기 난연제를 7 중량부 초과로 포함할 경우에는, 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성 등이 저하되고, 성형 및 가공에 어려움이 있을 수 있다.
본 실시예의 코팅 조성물은 첨가제를 포함하며, 상기 첨가제는 본 실시예에 따르는 복합 소재의 경량성 및 불연 또는 준불연성을 유지하면서도 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성 등이 향상되도록 할 수 있다.
본 실시예의 첨가제는 팽창 흑연, 산화 아연, 질화 붕소 및 규산 마그네슘을 모두 포함할 수 있다. 이 경우, 팽창 흑연, 산화 아연, 질화 붕소 및 규산 마그네슘을 모두 포함하지 않는 경우 보다, 더욱 향상된 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성 등을 구현할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 첨가제는 팽창 흑연, 산화 아연, 질화 붕소 및 규산 마그네슘을 1 : 0.1 ~ 1 : 1 ~ 5 : 1 ~ 5 의 중량비로 포함할 수 있다. 이 경우, 본 실시예에 따르는 복합 소재는 경량하면서도 불연 또는 준불연의 특성을 구현함과 동시에 더욱 향상된 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성 등을 구현할 수 있다.
더 구체적으로, 본 실시예의 첨가제는 팽창 흑연, 산화 아연, 질화 붕소 및 규산 마그네슘을 1 : 0.2 ~ 0.5 : 3 ~ 5 : 3 ~ 5 의 중량비로 포함할 수 있다. 이 경우, 본 실시예에 따르는 복합 소재는 경량하면서도 불연 또는 준불연의 특성을 구현함과 동시에 현저히 우수한 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성 등을 구현할 수 있다.
본 실시예의 코팅 조성물은 상기 바인더 수지 100 중량부에 대해 상기 첨가제를 5 ~ 15 중량부, 구체적으로는 7 ~ 13 중량부, 더 구체적으로는 10 ~ 12 중량부로 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 코팅 조성물이 상기 바인더 수지 100 중량부에 대해 상기 첨가제를 10 ~ 12 중량부로 포함할 때, 본 실시예에 따르는 복합 소재는 경량하면서도 불연 또는 준불연의 특성을 구현함과 동시에 더욱 향상된 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성 등을 구현할 수 있다.
만약, 본 실시예의 코팅 조성물이 상기 바인더 수지 100 중량부에 대해 상기 첨가제를 5 중량부 미만으로 포함할 경우에는, 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성 등의 특성이 저하될 수 있다. 반면, 본 실시예의 코팅 조성물이 상기 바인더 수지 100 중량부에 대해 상기 첨가제를 15 중량부 초과로 포함할 경우에는, 강도, 강성, 내습성, 내열성 및 방오성 등의 특성이 저하될 수 있다.
본 실시예의 코팅 조성물은 계면활성제, 분산제, 소포제, 산화 방지제, 노화 방지제, 가소제, 피막 형성제, 색소 및 안료로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 실시예에 따르는, 코팅층의 두께는 0.1 ㎛ 내지 1,000 ㎜ 일 수 있으며, 상기 부직포 기재의 두께 보다 얇게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
이하 실시예, 비교예, 및 실험예를 통하여 본 발명의 다층 구조의 복합 소재에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
[ 실시예 ]
실시예 1 내지 5
(1)부직포 기재
표 1[단위 : 중량비]로 각 섬유가 혼합된 섬유 소재로 부직포 기재를 형성하였다. 이때, 상기 부직포 기재는 950 ~ 1,000 gsm 의 중량으로 형성되었으며, 두께는 30 mm 로 형성되었다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
PET 섬유 1 1 1 1 1
접착성 PET 섬유 0.01 0.1 0.5 1 1.5
PP 섬유 0.01 0.1 0.5 1 2
발수성 섬유 0.5 1 2 3 4
(2)보호 코팅층
표 2[단위 : 중량부]에 따라 각 성분이 혼합된 코팅용 조성물을 상기 부직포 기재의 양면에 스프레이 코팅하고, 열건조하여, 보호 코팅층을 형성함으로써, 복합 소재를 제조하였다.
이때, 보호 코팅층 각각은 약 3 mm 로 형성되었다.
실시예 1 내지 5
바인더 수지 100
탄소 물질 6
난연제 7
첨가제 10
*바인더 수지 : 에틸렌비닐아세테이트수지(고형분 20 %)
*탄소 물질 : 그래핀 및 카본 블랙을 1 : 1의 중량비로 혼합한 것을 사용(평균 입자 크기 : 100 ~ 200 mesh)
*난연제 : 암모늄포스페이트
*첨가제 : 팽창 흑연, 산화 아연, 질화 붕소 및 규산 마그네슘을 1 : 0.4 : 4 : 4 의 중량비로 혼합한 것을 사용
실시예 6 내지 7
표 3[단위 : 중량비]에 따라 각 성분이 혼합된 첨가제를 이용하여 코팅 조성물을 형성한 것 이외에는, 실시예 3과 동일하게 복합 소재를 제조하였다.
이때, 표 3에는 실시예 1의 첨가제 중량비를 함께 기재하였다.
실시예3 실시예6 실시예7
팽창 흑연 1 1 1
산화 아연 0.4 0.01 2
질화 붕소 4 0.1 7
규산 마그네슘 4 0.1 7
[ 비교예 ]
비교예 1 내지 6
표 4에서 '○'로 표기된 섬유만을 이용하여 부직포 기재를 제조한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 복합 소재를 제조하였다.
이때, 복수의 성분에 '○' 표기된 경우, 복수의 성분을 모두 동량 혼합하여 사용하였다.
비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6
PET 섬유 ○ x X X ○ X
접착성 PET 섬유 ○ ○ X X ○ ○
PP 섬유 X X ○ ○ X ○
발수성 섬유 x x X ○ ○ ○
비교예 7 내지 12
표 5에서 '○'로 표기된 것만을 첨가제로 포함하도록 코팅 조성물을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 복합 소재를 제조하였다.
이때, 복수의 성분에 '○' 표기된 경우, 복수의 성분을 모두 동량 혼합하여 사용하였다.
비교예7 비교예8 비교예9 비교예10 비교예11 비교예12
팽창 흑연 ○ X X X ○ X
산화 아연 X ○ X X ○ ○
질화 붕소 X X ○ X X ○
규산 마그네슘 X X X ○ X ○
비교예 13 내지 18
코팅 조성물의 제조에 있어서, 표 6[단위 : 중량부]에 따라 각 성분을 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 복합 소재를 제조하였다.
비교예13 비교예14 비교예15 비교예16 비교예17 비교예18
바인더 수지 100 100 100 100 100 100
탄소 물질 0.1 15 6 6 6 6
난연제 7 7 1 12 7 7
첨가제 10 10 10 10 1 20
[ 실험예 ]
실험예 1 : 강도, 내습성, 내열성 평가
하기 시험법에 따라 인장 강도, 굴곡 강도, 내습성, 내열성을 평가하고, 그 결과를 표 7에 나타내었다.
(1)인장 강도(㎫) : ISO 527에 의거하여 측정하였다.
(2)굴곡 강도(㎫) : ISO 527에 의거하여 측정하였다.
(3)내습성 : 한국의류시험연구원 MS 341-20의 4.6항에 규정한 내용에 따라 시험하였다. 시편을 50 ± 2 ℃의 온도 및 상대습도 95 % 이상에서 336 시간 동안 방치한 후, 외관 변형 등을 조사하였다.
(4)내열성 : 한국의류시험연구원 MS 341-20의 4.4항에 규정한 내용에 따라 시험하였다. 시편을 90 ± 2 ℃의 온도에서 50 시간 동안 방치한 후, 외관 변형 등을 조사하였다.
이때, 내습성 및 내열성 평가를 실시한 후, 박리, 부풀음, 변형, 균열, 변색 등 외관상 현저한 변화가 없는 경우 '안정'으로 기재하였고, 외관상 변화가 나타난 경우 '불안정'으로 표기하였다.
인장 강도 굴곡 강도 내습성 내열성
실시예1 28 1.7 안정 안정
실시예2 33 1.9 안정 안정
실시예3 40 2.3 안정 안정
실시예4 33 1.9 안정 안정
실시예5 29 1.7 안정 안정
실시예6 28 1.7 안정 안정
실시예7 29 1.7 안정 안정
비교예1 22 1.0 불안정 불안정
비교예2 22 1.2 불안정 불안정
비교예3 22 1.2 불안정 불안정
비교예4 22 1.2 불안정 불안정
비교예5 23 1.0 불안정 불안정
비교예6 23 1.2 불안정 불안정
비교예7 21 1.0 불안정 불안정
비교예8 22 1.2 불안정 불안정
비교예9 21 1.2 불안정 불안정
비교예10 21 1.0 불안정 불안정
비교예11 22 1.2 불안정 불안정
비교예12 22 1.2 불안정 불안정
비교예13 13 1.2 불안정 불안정
비교예14 24 1.5 안정 안정
비교예15 33 1.2 안정 안정
비교예16 22 1.2 불안정 불안정
비교예17 20 1.2 불안정 불안정
비교예18 23 1.7 안정 안정
표 7을 보면, 본 실시예에 따르는 복합 소재는 인장 강도, 굴곡 강도, 내습성, 내열성이 우수함을 알 수 있다.
실험예 2 : 방오성 평가
MS343-16 : 2019 시험법에 따라, 실시예 3에 따르는 부직포 기재의 방오성을 평가하고, 그 결과를 표 8에 나타내었다.
이때, 결과의 등급은 하기 조건을 따른다.
-A : 젖지 않고 명확한 방울의 경계를 가지는 것
-B : 경계선의 약간의 젖음이 있는 것
-C : 명확한 젖음이 있거나, 1/3 이상 젖음이 있는 것
-D : 완전히 젖음
증류수 캔커피 우유 콜라
실시예3 A A A A
표 8을 보면, 본 실시예에 따를 경우, 방오성이 우수함을 알 수 있다.
실험예 3 : 친환경성 평가
실시예 3에 따르는 복합 소재의 중금속, 브롬화 난연제, 프탈레이트 및 할로겐 검출 여부를 평가한 후, 그 결과를 표 9에 나타내었다. 이때, 표 9에서 MDL은 Method Detection Limit의 약자이다.
성분 단위 시험법 MDL 결과
Heavy
Metals		 Cadmium(Cd) mg/kg IEC 62321-5 :2013(ICP-OES) 0.5 N.D.
Lead(Pb) mg/kg IEC 62321-5 :2013(ICP-OES) 5 N.D.
Mercury(Hg) mg/kg IEC 62321-4 :2013 + A1 : 2017(ICP-OES) 2 N.D.
Hexavalent chromium(Cr VI)* mg/kg IEC 62321-7-2 : 2017/ICE 62321-5 : 2013(ICP-OES) 8 N.D.
Flame retardant-PBBs/PBDEs Monobromobiphenyl mg/kg IEC 62321-6 : 2015(GC-MS) 5 N.D.
Dibromobiphenyl mg/kg 5 N.D.
Tribromobiphenyl mg/kg 5 N.D.
Monobromobiphenyl ether mg/kg 5 N.D.
Dibromobiphenyl ether mg/kg 5 N.D.
Tribromobiphenyl ether mg/kg 5 N.D.
Phthalates Di-(2-ethylhexyl) phthalate(DEHP) mg/kg IEC 62321-8 : 2017 50 N.D.
Di-butyl phthalate(DBP) mg/kg 50 N.D.
Benzyl butyl phthalate(BBP) mg/kg 50 N.D.
Di-isobutyl phthalate(DIBP) mg/kg 50 N.D.
Halogen Bromine(Br) mg/kg EN 14582 : 2016 30 N.D
Chlorine(Cl) mg/kg 30 N.D
표 9를 보면, 본 실시예에 따르는 복합 소재는 중금속, 브롬화 난연제, 프탈레이트, 할로겐 등을 포함하지 않음을 알 수 있다. 즉, 본 실시예의 복합 소재는 유해 물질을 배출하지 않는 바, 친환경적임을 알 수 있다.
실험예 4 : 준불연성 평가
실시예 3에 따르는 복합 소재의 가스 유해성 시험 및 열방출율 시험을, 하기 시험법으로 실시하고, 그 결과를 표 10에 나타내었다.
이때, 준불연 재료의 성능을 만족시키는 경우에는 '○'로 표기하였으며, 준불연 재료의 성능을 만족시키지 못한 경우에는 'X'로 표기하였다.
- 가스 유해성 시험: 시험방법 KS F 2271
- 열방출율 시험: 시험방법 KS F ISO 5660-1
가스 유해성 시험 열방출율 시험
실시예3 ○ ○
표 10을 보면, 본 실시예에 따르는 복합 소재는 준불연 재료의 성능을 만족함을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 부직포 기재; 및 상기 부직포 기재의 일면 또는 양면에 형성되는 보호 코팅층;을 포함하는 다층 구조의 복합 소재로서,
    상기 부직포 기재는
    PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, 접착성 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 섬유, PP(Polypropylene) 섬유 및 발수성 섬유를 1 : 0.1 ~ 1 : 0.1 ~ 1 : 1 ~ 3 의 중량비로 포함하는 섬유 소재를 포함하고, 900 ~ 1,100 gsm 의 중량을 가지며,
    상기 접착성 PET 섬유는 PET 소재의 심부(Core) 및 상기 PET 소재의 심부 보다 녹는점이 낮은 100 ~ 200 ℃ 의 녹는점을 가지는 저융점 폴리에스테르의 초부(Sheath)로 형성된 복합 섬유를 포함하고,
    상기 발수성 섬유는 불소 또는 실리콘으로 표면 코팅한 섬유를 포함하고,
    상기 보호 코팅층은
    바인더 수지 100 중량부에 대해 탄소 물질 1 ~ 10 중량부, 난연제 3 ~ 7 중량부 및 첨가제 5 ~ 15 중량부를 포함하는 코팅 조성물로 형성되며,
    상기 첨가제는 팽창 흑연, 산화 아연, 질화 붕소 및 규산 마그네슘을 1 : 0.4 : 4 : 4 의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 구조의 복합 소재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에서 있어서,
    상기 바인더 수지는
    우레탄 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 에틸렌비닐아세테이트 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 구조의 복합 소재.
  6. 제 1 항에서 있어서,
    상기 탄소 물질은
    그래핀, 카본 블랙, 탄소나노튜브 및 그라파이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 구조의 복합 소재.
  7. 제 1 항에서 있어서,
    상기 난연제는
    멜라민폴리포스페이트, 암모늄포스페이트, 암모늄폴리포스페이트, 디암모늄포스페이트, 모노암모늄포스페이트, 폴리인산아미드, 인산아미드, 멜라민포스페이트 및 레드포스페이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 구조의 복합 소재.
  8. 삭제
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