KR102485187B1

KR102485187B1 - 차량 인테리어용 섬유소재 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR102485187B1
Application number: KR1020180161817A
Authority: KR
Inventors: 권일영; 성동훈; 최태이
Original assignee: (주)엘엑스하우시스
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2023-01-06
Also published as: KR20200073542A

Abstract

본 발명은 차량 인테리어용 섬유소재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 섬유소재는 최외각층인 코팅층에 일정 크기의 덴드라이트 형상을 갖는 방사형 굴곡 구조를 일정 빈도로 유도하여 과량의 소광제를 사용하지 않고도 표면 광택도를 현저히 낮출 수 있을 뿐만 아니라 오염물질의 표면 접촉면적을 감소시켜 내오염성 및 내용제성을 향상시키고, 촉감이 우수하여 사용자의 만족도가 우수하므로 차량 내장재, 특히 차량 인테리어용 소재로 유용하게 사용될 수 있다.

Description

차량 인테리어용 섬유소재 및 이의 제조방법{Fabric material for vehicle interior, and preparation thereof}

본 발명은 차량 인테리어용 섬유소재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 표면에 일정한 표면조도를 갖는 방사형 굴곡 구조를 유도하여 과량의 소광제 없이 낮은 광택이 구현되고 내오염성 및 내용제성이 우수한 차량 인테리어용 섬유 소재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

차량용 내장재는 자동차 내부공간에서 운전자 및 승객과 항상 같이 움직이며 호흡하는 제품이기 때문에 최근 생활패턴의 변화로 자동차에서 머무는 시간이 늘어나면서 그 역할과 기능에서 무엇보다도 다양한 기능 및 성능이 요구되고 있다. 특히, 차량 인테리어용으로 사용되는 내장재는 다른 일반적인 자동차 부품에 비해 소비자가 차이점을 쉽게 알고 몸으로 느낄 수 있으므로 감성 요소 및 심미적 요소가 중요하게 대두되고 있으며, 기본적으로 높은 내용제성, 방염성, 견뢰성, 그리고 각각의 용도에 맞는 강도와 내구성 등이 요구되고, 더불어 방오성, 소취성 등의 부가 성능 및 심미성에 관계되는 항목까지 다양한 특성이 요구되고 있다.

그 예로서, 폴리에스테르 원단 상에 스킨 필름층을 도입하여 촉감 및 심미적 효과를 구현하거나, PVC 재질의 원단 표면을 카보디이미드계 화합물을 포함하는 코팅 조성물로 표면 처리하여 내마모성과 내오염성을 향상시킨 인조가죽 관련 기술들이 개발된 바 있다.

그러나 기존에 개발된 기술들은 인조가죽 표면의 광택을 낮추기 위하여 자외선 경화 표면처리제, 즉 소광제로서 실리카를 상당량 사용하게 되는데, 상기 실리카는 다공질로서 겉보기 비중이 매우 낮으므로 함량이 증가할수록 미세먼지, 습기, 기름때 등의 흡착이 용이하게 되어 내오염성이 급격하게 감소하고, 손, 발 땀자국 등의 자국이 표면 처리된 인조가죽의 표면에 남게 되어, 외관이 나빠지는 현상이 발생하게 된다. 또한, 내용제성이 낮아 에탄올 등의 용제가 표면에 접촉된 경우 광택도가 현저히 증가하는 한계가 있다.

따라서, 촉감 등의 감성 요소가 우수할 뿐만 아니라 무기 입자 등을 포함하는 소광제를 배제하거나 소량을 사용하면서 인조가죽의 광택을 낮출 수 있고, 동시에 높은 내오염성 및 내용제성을 구현할 수 있는 차량 인테리어용 내장재의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허 제2018-0045544호 대한민국 공개특허 제2016-0093782호

본 발명의 목적은 촉감 등의 감성 요소가 우수할 뿐만 아니라 무기 입자 등을 포함하는 소광제를 배제하거나 소량을 사용하면서 인조가죽의 광택을 낮출 수 있고, 동시에 높은 내오염성 및 내용제성을 구현할 수 있는 차량 인테리어용 내장재를 제공하는데 있다.

이에, 본 발명은 하나의 실시예에서,

섬유층 및 코팅층을 포함하고,

상기 코팅층은 표면에는 한 점을 중심부로 하고 상기 중심부에서 주변부로 뻗어나가는 방사형 굴곡 구조인 덴드라이트 형상을 포함하며;

글로스 60° 조건 하에서 2 이하이고,

에탄올에 대한 내용제성 평가 시 글로스 60° 광택 변화가 1.5 이하인 차량 내장재용 섬유소재를 제공한다.

또한, 본 발명은 하나의 실시예에서,

섬유층 상에 도포된 아크릴 수지 조성물에, 불활성 기체 조건 하에서 300㎚ 미만 파장의 광을 조사하여 상기 조성물을 활성화시키는 제1 광 조사 단계; 및

활성화된 조성물에, 공기(air) 조건 하에서 200㎚ 내지 400㎚ 파장의 광을 조사하여 조성물을 경화시키는 제2 광 조사 단계를 포함하는 상기 차량 내장재용 섬유소재의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 섬유소재는 최외각층인 코팅층에 일정 크기의 덴드라이트 형상을 갖는 방사형 굴곡 구조를 일정 빈도로 유도하여 과량의 소광제를 사용하지 않고도 표면 광택도를 현저히 낮출 수 있을 뿐만 아니라 오염물질의 표면 접촉면적을 감소시켜 내오염성 및 내용제성을 향상시키고, 촉감이 우수하여 사용자의 만족도가 우수하므로 차량 내장재, 특히, 차량 인테리어용 소재로 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3과 비교예 1의 코팅층 표면을 주사 전자현미경(SEM) 촬영한 이미지이다.
도 2는 본 발명에 따른 코팅층 표면에 형성된 덴드라이트 형태를 도시한 주사전자현미경(SEM) 촬영 이미지 및 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 1과 비교예 2 및 3의 코팅층 표면을 주사 전자현미경(SEM) 촬영한 이미지로서, 코팅층 표면에 형성된 덴드라이트 형상의 미세 굴곡 구조의 단위 면적(0.5㎜ X 0.5㎜, ≒0.5 mm²)당 개수를 도시하였다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 3의 섬유소재를 대상으로 한 내용제성 평가 결과를 촬영한 이미지이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 차량 내장재용 섬유소재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

최근 산업 환경의 변화와 소비자 요구의 증가로 차량 인테리어용 내장재의 친환경화, 고급화, 고물성, 고기능화의 추세에 맞추어 고급스런 천연가죽 표면효과 및 감성을 가지면서 고물성, 고기능성, 유해물질 발생 억제, 및 재활용 가능한 환경 친화성을 가지는 신소재/공법을 적용한 인조피혁 제품의 수요가 꾸준히 증가되고 있다. 그 예로서, 폴리에스테르 원단 상에 스킨 필름층을 도입하여 촉감 및 심미적 효과를 구현하거나, PVC 재질의 원단 표면을 카보디이미드계 화합물을 포함하는 코팅 조성물로 표면 처리하여 내마모성과 내오염성을 향상시킨 인조가죽 관련 기술들이 개발된 바 있다.

이에, 본 발명은 차량 내장재용 섬유소재 및 이의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 섬유소재는 최외각층인 코팅층에 일정 크기의 덴드라이트 형상을 갖는 방사형 굴곡 구조를 일정 빈도로 유도하여 과량의 소광제를 사용하지 않고도 표면 광택도를 현저히 낮출 수 있을 뿐만 아니라 오염물질의 표면 접촉면적을 감소시켜 내오염성을 향상시키고, 촉감이 우수하여 사용자의 만족도가 우수하므로 이를 포함하는 섬유소재는 가구, 가전제품 등 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

섬유소재

본 발명은 일실시예에서,

섬유층; 및

표면에는 한 점을 중심부로 하고 상기 중심부에서 주변부로 뻗어나가는 방사형의 굴곡 구조인 덴드라이트 형상을 갖는 코팅층을 포함하는 섬유소재를 제공한다.

본 발명에 따른 섬유소재는 아크릴계 올리고머를 포함하는 조성물의 코팅층을 최외각층으로서 포함하고, 상기 코팅층은 표면에 특정 형태를 갖는 굴곡 구조를 갖는다. 구체적으로, 상기 섬유소재는 표면에 미세한 굴곡 구조를 갖는 코팅층을 최외각에 포함하고, 상기 굴곡 구조는 코팅층 표면에 존재하는 임의의 한 점을 중심부로 하며, 상기 중심부에서 주변부로 뻗어나가되 중심부에서 주변부로 갈수록 높이가 낮아지는 방사형의 요철이 랜덤하게 분산된 구조를 갖는다. 예를 들어, 상기 방사형 굴곡 구조는 코팅층 표면의 임의의 한 점을 중심부로 하는 수지상 구조(arborescence structure)나 덴드라이트 구조(dendrite structure)가 랜덤하게 분산된 구조를 포함할 수 있다.

또한, 상기 방사형 굴곡 구조는 그 크기나 높이에 의해 표면 물성, 구체적으로는 표면 광택도, 내오염성, 내용제성, 마찰 계수 등이 조절될 수 있으며, 이를 위하여 상기 방사형 굴곡 구조는 평균 직경이 특정 범위를 갖도록 제어될 수 있다. 구체적으로, 방사형 굴곡 구조의 평균 직경은 코팅층 표면에 존재하는 개별 방사형 굴곡 구조의 평균 크기를 나타내는 것으로서, 상기 평균 직경은 5㎛ 내지 200㎛일 수 있으며, 보다 구체적으로는 5㎛ 내지 180㎛, 5㎛ 내지 150㎛, 5㎛ 내지 100㎛, 5㎛ 내지 50㎛, 50㎛ 내지 200㎛, 50㎛ 내지 100㎛, 100㎛ 내지 200㎛, 80㎛ 내지 150㎛, 20㎛ 내지 100㎛, 25㎛ 내지 60㎛, 40㎛ 내지 80㎛, 80㎛ 내지 120㎛, 90㎛ 내지 110㎛, 20㎛ 내지 100㎛, 30㎛ 내지 90㎛, 40㎛ 내지 80㎛, 40㎛ 내지 70㎛, 10㎛ 내지 70㎛, 45㎛ 내지 120㎛, 40㎛ 내지 90㎛, 45㎛ 내지 65㎛, 50㎛ 내지 60㎛, 5㎛ 내지 40㎛, 5㎛ 내지 30㎛, 5㎛ 내지 25㎛, 5㎛ 내지 20㎛, 5㎛ 내지 15㎛, 5㎛ 내지 10㎛, 10㎛ 내지 30㎛, 15㎛ 내지 30㎛, 15㎛ 내지 25㎛, 20㎛ 내지 30㎛, 1㎛ 내지 10㎛, 2㎛ 내지 10㎛, 4㎛ 내지 10㎛, 5㎛ 내지 10㎛, 7.5㎛ 내지 10㎛, 8㎛ 내지 10㎛¸0.5㎛ 내지 7.5㎛, 1㎛ 내지 5㎛¸1㎛ 내지 3㎛, 1㎛ 내지 2㎛, 2㎛ 내지 5㎛, 2㎛ 내지 3.5㎛, 4㎛ 내지 8㎛, 4㎛ 내지 6㎛, 5㎛ 내지 8㎛, 5㎛ 내지 6.5㎛, 6㎛ 내지 9㎛, 6㎛ 내지 8㎛, 7㎛ 내지 9㎛ 또는 3㎛ 내지 5㎛일 수 있다.

아울러, 상기 코팅층은 방사형 굴곡 구조가 표면에 형성되어 일정한 표면조도를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 코팅층은 표면에 존재하는 방사형 굴곡 구조의 평균 표면조도가 20㎛ 이하일 수 있으며, 보다 구체적으로는 상한가가 19.0㎛ 이하, 18.5㎛ 이하, 18.0㎛ 이하, 17.5㎛ 이하, 17.0㎛ 이하, 16.5㎛ 이하, 16.0㎛ 이하, 15.0㎛ 이하, 14.0㎛ 이하, 13.0㎛ 이하 또는 12.0㎛ 이하 일 수 있고, 하한가가 0.1㎛ 이상, 1.0㎛ 이상, 2.0㎛ 이상, 2.5㎛ 이상, 3.0㎛ 이상, 3.5㎛ 이상, 4.0㎛ 이상, 또는 4.5㎛ 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 방사형 굴곡 구조의 표면조도는 0.1㎛ 내지 20㎛, 1㎛ 내지 18㎛, 1㎛ 내지 16㎛, 1㎛ 내지 15㎛, 2㎛ 내지 13㎛, 4㎛ 내지 12㎛, 5㎛ 내지 14㎛, 8㎛ 내지 17㎛, 10㎛ 내지 15㎛, 0.1㎛ 내지 10㎛, 1㎛ 내지 8㎛, 2㎛ 내지 6㎛, 4㎛ 내지 6㎛, 4.5㎛ 내지 6.5㎛, 5㎛ 내지 10㎛, 6㎛ 내지 9㎛, 3㎛ 내지 7㎛, 2㎛ 내지 5㎛, 5.5㎛ 내지 6.5㎛, 4.8㎛ 내지 5.4㎛, 7㎛ 내지 9㎛, 또는 5㎛ 내지 7㎛일 수 있다. 여기서, 상기 표면조도는 방사형 굴곡 구조 중심부의 높이일 수 있으며, 상기 높이는 코팅층의 표면 및/또는 단면을 주사전자현미경(SEM) 촬영하여 확인할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이와 더불어, 상기 방사형 굴곡 구조는 단위 면적에 일정한 빈도, 예컨대 일정한 개수로 형성될 수 있고, 방사형 굴곡 구조의 개수는 단위 면적에 존재하는 방사형 굴곡 구조의 중심부 개수와 동일할 수 있다. 또한, 상기 방사형 굴곡 구조는 코팅층 표면의 단위 면적(1㎜ X 1㎜)당 30 내지 100개 존재할 수 있으며, 구체적으로는 단위 면적(1㎜ X 1㎜)당 30 내지 80개, 30 내지 70개, 30 내지 60개, 30 내지 50개, 30 내지 40개, 35 내지 100개, 40 내지 100개, 50 내지 100개, 60 내지 100개, 80 내지 100개, 35 내지 90개, 40 내지 80개, 40 내지 70개, 40 내지 60개, 40 내지 50개, 40 내지 57개, 50 내지 65개, 45 내지 55개, 48 내지 71개, 45 내지 85개, 50 내지 80개, 55 내지 75개, 60 내지 80개, 45 내지 55개, 48 내지 54개, 57 내지 62개, 50 내지 70개 또는 55 내지 65개 존재할 수 있다.

예를 들어, 상기 코팅층은 평균 직경이 52 내지 63㎛이고, 표면조도가 8 내지 11㎛인 덴드라이트 형상을 단위 면적(1㎜ X 1㎜)당 50 내지 65개일 수 있다.

본 발명에 따른 섬유소재는 상기와 같은 형태와 빈도를 갖는 방사형 굴곡 구조를 최외각층인 코팅층의 표면에 포함함으로써 표면 광택도, 내오염성, 내용제성, 마찰 계수 등을 보다 용이하게 조절할 수 있다.

하나의 예로서, 본 발명에 따른 섬유소재는 코팅층 표면에 형성된 방사형 굴곡 구조를 통해 표면에 입사되는 광의 산란을 유도함으로써 코팅층 전체 100 중량부 (예컨대, 아크릴 수지 조성물 전체 중량) 기준 5 중량부 이하, 보다 구체적으로는 4 중량부 이하, 3 중량부 이하, 2 중량부 이하, 1 중량부 이하, 또는 1 중량부 미만의 소광제를 포함하거나, 경우에 따라서는 소광제를 포함하지 않고도 현저히 낮은 광택을 구현할 수 있다. 구체적으로, 상기 섬유소재는 광택 측정기(Gloss Meter)를 이용한 60° 광택도(글로스 60° 조건)를 측정 시 표면 광택도가 1.5 이하일 수 있고, 구체적으로, 상한값이 1.4 이하, 1.2 이하, 1.0 이하, 또는 0.9 이하이고, 하한값이 0.1 이상, 0.2 이상, 0.4 이상, 0.6 이상, 0.7 이상, 0.8 이상 또는 0.9 이상일 수 있다. 하나의 예로서, 상기 섬유소재의 표면 광택도는 0.1 내지 1.5, 0.3 내지 1.5, 0.4 내지 1.5, 0.5 내지 1.5, 0.8 내지 1.5, 1.1 내지 1.5, 0.5 내지 1.4, 0.8 내지 1.4, 0.5 내지 1.3, 0.8 내지 1.3, 0.5 내지 1.1, 0.8 내지 1.1, 0.5 내지 1.0, 0.2 내지 0.6, 0.8 내지 1.2 또는 0.6 내지 1.0일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 섬유소재는 내용제성이 우수하여 에탄올 등의 용제를 표면에 가하여도 글로스 60° 광택 변화가 0.5 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 섬유소재는 글로스 60° 광택 측정 후 5㎖의 에탄올 또는 아세톤을 적신 AATCC Crockmeter Squares(가로 5 cm X 세로 5 cm, 면포)로 표면을 30회 왕복 마찰하고 글로스 60° 광택을 재측정하는 경우 에탄올 처리 전과 대비하여 글로스 60° 광택 변화 정도가 0.1 내지 0.5, 0.1 내지 0.4, 0.1 내지 0.3, 0.1 내지 0.2, 0.2 내지 0.4, 0.3 내지 0.5, 0.3 내지 0.4 또는 0.4 내지 0.5일 수 있으며, 경우에 따라서는 광택 변화가 일어나지 않아 광택 변화 정도가 0일 수 있다. 여기서, 상기 광택 변화 정도는 왕복 마찰 전의 광택도를 기준으로 광택이 증가 및 감소된 정도를 나타내는 값으로서 절대값일 수 있으며, 그 값이 작을수록 내용제성이 우수함을 의미한다.

또 다른 하나의 예로서, 본 발명에 따른 섬유소재는 표면의 내오염성이 향상되어 DIN 68861:2011, part1에 따른 내오염성 평가 시, 임의로 선택되는 4종 이상의 오염물에 대한 오염도는 4 등급 이상일 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 본 발명에 따른 경화물을 대상으로 네임펜, 유성 매직펜, 잉크, 머스타드 등으로부터 임의로 선택되는 4종 이상의 오염물에 노출시킨 후 표면의 손상 정도를 육안으로 확인하여 1 등급(심각한 손상) 내지 5 등급(변화 없음)으로 등급화하였다. 그 결과, 상기 경화물은 오염도가 4 등급(광택이나 색상의 극소 변화 발생) 내지 5 등급 범위, 구체적으로는 5 등급인 것으로 확인되었다. 이로부터 본 발명에 따른 경화물은 내오염성이 우수한 것을 알 수 있다.

또한, 상기 코팅층은 유성 매직과 같은 유기 물질에 대한 내오염성이 향상되어 표면에 유성 매직을 칠하고 1분이 경과한 후 세척하는 경우, 세척된 코팅층 표면의 잔류 오염면적이 최초 오염면적 기준 5% 미만일 수 있고, 보다 구체적으로는 4% 미만, 3% 미만 또는 2% 미만일 수 있고, 경우에 따라서는 유성 매직으로 오염된 잔류 면적이 0%에 가까울 수 있다.

다른 하나의 예로서, 본 발명에 따른 섬유소재는 동마찰 계수가 낮아 표면에 대한 촉감이 우수할 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유소재는 25℃, 50% 상대습도, 4.5 kgf 수직항력 조건에서의 동마찰 계수가 0.5 이하일 수 있고, 보다 구체적으로는 상기 조건에서 동마찰 계수가 0.45 이하, 0.4 이하, 0.35 이하, 0.3 이하, 0.25 이하, 또는 0.2 이하일 수 있고, 보다 구체적으로는 0.001 내지 0.3, 0.001 내지 0.25, 0.001 내지 0.2, 0.001 내지 0.15, 0.001 내지 0.1, 0.001 내지 0.8, 0.001 내지 0.6, 0.001 내지 0.5, 0.001 내지 0.4, 0.005 내지 0.1, 0.005 내지 0.08, 0.005 내지 0.6, 0.005 내지 0.05, 0.005 내지 0.045, 0.008 내지 0.02, 0.008 내지 0.025, 0.008 내지 0.03, 0.008 내지 0.04, 0.008 내지 0.045, 0.01 내지 0.03 내지 0.02 내지 0.04, 0.1 내지 0.2, 0.2 내지 0.3, 0.15 내지 0.35, 0.08 내지 0.15, 0.12 내지 0.25, 0.18 내지 0.22, 0.18 내지 0.31, 0.23 내지 0.29, 0.26 내지 3.2, 0.24 내지 0.30, 0.27 내지 0.29, 0.26 내지 0.28 또는 0.275 내지 0.290일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 섬유소재에 구비되는 섬유층은 섬유소재의 베이스가 되는 층으로서, 천연피혁; 또는 폴리염화비닐(PVC), 폴리우레탄(PU) 및 폴리에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 합성 피혁을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유층은 폴리염화비닐(PVC)을 포함하는 합성 피혁일 수 있다. 상기 폴리염화비닐(PVC) 재질의 합성 피혁은 차량 내장재용 섬유소재에 통상적으로 사용되는 것으로서 가공성이 우수하고 가격이 저렴한 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 코팅층의 평균 두께는 내구성에 영향을 미치지 않는 적절한 범위로 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅층은 외부 자극에 찢어지거나 손실되지 않도록 5㎛ 내지 50㎛의 평균 두께를 가질 수 있고, 보다 구체적으로는 5㎛ 내지 30㎛, 5㎛ 내지 15㎛, 10㎛ 내지 20㎛, 10㎛ 내지 30㎛, 25㎛ 내지 50㎛, 30㎛ 내지 50㎛, 20㎛ 내지 40㎛ 또는 15㎛ 내지 20㎛일 수 있다. 본 발명에서 언급되는 코팅층의 평균 두께는 도 2에 나타낸 바와 같이 덴드라이트의 높이를 배제한 코팅층의 평균 두께 (T_aver)를 의미할 수 있고, 경우에 따라서는 덴드라이트의 높이가 배제된 코팅층의 평균 두께 (T_aver)와 덴드라이트의 평균 최대 높이 (R_max)의 1/2 값을 포함하는 두께를 의미할 수 있다.

본 발명에 따른 섬유소재는 최외각층으로 표면에 덴드라이트 형상의 방사형 굴곡 구조가 유도된 코팅층을 포함함으로써 과량의 소광제를 사용하지 않고도 표면 광택도를 현저히 낮고, 오염물질의 표면 접촉면적이 좁아 내오염성 및 내용제성이 우수한 이점이 있다. 뿐만 아니라, 동마찰 계수가 작아 촉감이 우수하므로 높은 감성 요소 및 심미적 요소가 요구되는 차량 인테리어용 소재로 용이하게 사용될 수 있다.

섬유소재의 제조방법

또한, 본 발명은 일실시예에서,

활성화된 조성물에, 공기(air) 조건 하에서 200㎚ 내지 400㎚ 파장의 광을 조사하여 조성물을 경화시키는 제2 광 조사 단계를 포함하는 차량 내장재용 섬유소재의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 섬유소재의 제조방법은 아크릴 수지 조성물을 서로 다른 조건 하에서 단계적으로 경화시킴으로써 수행될 수 있다.

구체적으로, 제1 광 조사 단계는 섬유층 상에 도포된 아크릴 수지 조성물에 광을 조사하는 첫 번째 단계로서, 조사된 광에 의해 발생된 엑시머(excimer)가 도포된 조성물 및/또는 코팅층의 표면을 수축시켜 주름을 형성함으로써 표면에 입사되는 빛의 산란율 및/또는 난반사율을 증가시키는 단계이다. 본 발명은 엑시머를 이용하여 아크릴 수지 조성물 및/또는 코팅층의 표면을 상술된 방사형 굴곡 구조로 수축시킴으로써 빛의 산란율 및/또는 난반사율을 증가시킬 수 있으므로 소광제를 사용하지 않고도 코팅층의 광택도를 감소시킬 수 있다. 이를 위해 상기 제1 광 조사 단계는 고에너지를 갖는 300㎚ 미만, 구체적으로는 100 내지 200㎚ 또는 150 내지 195㎚의 파장을 광을 사용하여 산소(O₂)를 소량 포함하는 질소(N₂) 분위기에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 제1 광 조사 단계에서 질소(N₂)에 포함된 산소(O₂)의 농도는 100 내지 4,000ppm일 수 있고, 구체적으로는 100 내지 3,500ppm, 100 내지 3,000ppm, 100 내지 2,500ppm, 100 내지 1,300 ppm, 100 내지 1,000ppm, 1,000 내지 2,000ppm, 1,000 내지 1,500ppm, 1,500 내지 2,000ppm, 2,000 내지 3,000ppm, 2,000 내지 2,500ppm, 2,500 내지 3,000ppm, 3,000 내지 3,500ppm, 3,500 내지 4,000ppm, 2,000 내지 4,000ppm, 1,500 내지 3,000ppm, 100 내지 200ppm, 150 내지 250ppm, 200 내지 300ppm, 300 내지 400ppm, 400 내지 500ppm, 500 내지 600ppm, 600 내지 700ppm, 700 내지 800ppm, 800 내지 900ppm, 900 내지 1,000ppm, 100 내지 2,000ppm, 100 내지 500ppm, 100 내지 300ppm, 700 내지 2,500 ppm, 500 내지 1,800 ppm, 1,100 내지 1,600 ppm, 1,400 내지 1,900 ppm, 1,200 내지 1,700 ppm, 1,700 내지 2,800 ppm, 1,900 내지 2,600 ppm, 2,200 내지 3,100 ppm, 2,300 내지 2,800 ppm, 2,400 내지 3,500 ppm, 또는 2,400 내지 2,600ppm일 수 있다.

또한, 제1 광 조사 단계에서 조성물과 광원의 거리는 5~100㎜일 수 있고, 구체적으로는 5~80㎜, 5~60㎜, 5~40㎜, 10~70㎜, 10~50㎜, 10~30㎜, 20~80㎜, 20~60㎜, 20~50㎜, 20~30㎜, 25~75㎜, 50~80㎜, 40~60㎜ 또는 45~55㎜일 수 있다.

아울러, 상기 제1 광 조사 단계에서 광 조사량은 1 mJ/㎠ 내지 200 mJ/㎠일 수 있고, 구체적으로는 1 mJ/㎠ 내지 180 mJ/㎠, 1 mJ/㎠ 내지 160 mJ/㎠, 1 mJ/㎠ 내지 140 mJ/㎠, 1 mJ/㎠ 내지 120 mJ/㎠, 1 mJ/㎠ 내지 100 mJ/㎠, 1 mJ/㎠ 내지 80 mJ/㎠, 1 mJ/㎠ 내지 60 mJ/㎠¸1 mJ/㎠ 내지 40 mJ/㎠, 1 mJ/㎠ 내지 35 mJ/㎠, 1 mJ/㎠ 내지 30 mJ/㎠¸1 mJ/㎠ 내지 20 mJ/㎠, 1 mJ/㎠ 내지 10 mJ/㎠, 5 mJ/㎠ 내지 10 mJ/㎠, 5 mJ/㎠ 내지 15 mJ/㎠, 5 mJ/㎠ 내지 20 mJ/㎠, 5 mJ/㎠ 내지 25 mJ/㎠, 5 mJ/㎠ 내지 35 mJ/㎠, 5 mJ/㎠ 내지 50 mJ/㎠, 15 mJ/㎠ 내지 25 mJ/㎠, 25 mJ/㎠ 내지 35 mJ/㎠, 25 mJ/㎠ 내지 50 mJ/㎠, 40 mJ/㎠ 내지 60 mJ/㎠, 70 mJ/㎠ 내지 100 mJ/㎠, 15 mJ/㎠ 내지 30 mJ/㎠, 5 mJ/㎠ 내지 33 mJ/㎠, 10 mJ/㎠ 내지 25 mJ/㎠, 12 mJ/㎠ 내지 19 mJ/㎠, 16 mJ/㎠ 내지 24 mJ/㎠ 또는 15 mJ/㎠ 내지 21 mJ/㎠일 수 있다.

하나의 예로서, 상기 제1 광 조사 단계는 아크릴 수지 조성물 내에 엑시머를 형성하기 위하여 조성물에 172±2㎚ 파장을 갖는 광을 100ppm의 산소(O₂)를 포함하는 질소(N₂) 조건에서 10~60 mJ/㎠의 광량으로 1~2초의 매우 짧은 시간 동안 조사하여 수행될 수 있다.

본 발명은 제1 광 조사 단계 수행 시 가스 조건, 아크릴 수지 조성물과 광원의 거리, 및 광 조사량을 상기 범위로 제어함으로써 코팅층의 표면에 형성되는 랜덤 방사형의 미세 굴곡 구조의 평균 직경, 높이 및/또는 빈도를 용이하게 제어할 수 있다.

이와 더불어, 섬유층 상에 아크릴 수지 조성물을 도포하는 방법은 기술분야에서 공지된 방법에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들어, 메이어(Mayer), 디-바(D-bar), 고무롤(rubber roll), G/V 롤(G/V roll), 에어나이프(air knife), 슬롯다이(slot die) 등을 이용하여 수행될 수 있다.

또한, 제2 광 조사 단계는 표면이 수축된 조성물 및/또는 코팅층에 자외선(UV) 에너지를 가하여 가경화시키는 단계로서, 200 내지 400㎚의 파장, 구체적으로는 250 내지 380㎚, 280 내지 380㎚, 250 내지 350㎚, 또는 280 내지 320㎚ 파장의 광을 공기(air) 조건에서 조사하여 수행될 수 있다. 본 발명은 제2 광 조사 단계를 공기(air) 조건에서 200~400nm 파장의 광을 이용함으로써 아크릴 수지 조성물 및/또는 코팅층의 경화율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 산소 분자(O₂)의 오존(O₃) 전환을 통해 코팅층의 표면을 세정하는 효과를 유도할 수 있다. 이때, 가경화된 조성물 및/또는 코팅층의 표면 온도는 20 내지 90℃, 구체적으로는 20 내지 80℃ 또는 30 내지 70℃일 수 있다.

하나의 예로서, 상기 제2 광 조사 단계는 조성물 및/또는 코팅층에 250㎚ 내지 400㎚ 파장을 갖는 광을 공기 조건에서 250 mJ/㎠ 내지 310 mJ/㎠의 광량으로 1~2초의 매우 짧은 시간 동안 조사하여 수행될 수 있고, 이때 아크릴 수지 조성물 및/또는 코팅층과 광원 사이의 거리는 0.5 내지 10㎜일 수 있다.

본 발명에서 조사되는 광은 각 단계에서 요구되는 파장의 광을 조사할 수 있는 공지된 방법에 따라 조사될 수 있다. 예를 들어, UV 영역인 400㎚ 이하의 파장을 갖는 광은 수은 또는 메탈 할라이드 램프 등을 이용하여 조사될 수 있다.

또한, 본 발명에서 광이 조사되는 시간은 1~2초의 매우 짧은 시간일 수 있고, 이러한 광 조사 시간은 광 조사 시 아크릴 수지 조성물이 이동하는 속도, 예컨대 섬유층 상에 코팅된 아크릴 수지 조성물의 이동 속도에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 아크릴 수지 조성물 및/또는 상기 조성물이 코팅된 섬유층의 이동 속도는 1 내지 50 m/min일 수 있고, 구체적으로는 5 내지 40 m/min, 10 내지 40 m/min, 20 내지 40 m/min, 30 내지 40 m/min, 15 내지 25 m/min, 5 내지 15 m/min, 15 내지 20 m/min, 35 내지 40 m/min 또는 18 내지 22 m/min일 수 있다.

한편, 상기 아크릴 수지 조성물은 우레탄 아크릴계 올리고머, 반응성 관능기를 1개 이상 포함하는 모노머, 다관능성 모노머 및 개시제를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 우레탄 아크릴계 올리고머는 우레탄기와 함께 중합성 관능기로서 아크릴기를 포함하는 올리고머를 의미하는데, 이러한 올리고머는 광 개시제의 개시반응에 의한 라디칼 중합 반응이 빠르게 일어나고, 탄성 및 강인성이 우수한 도막을 제조하며, 폴리염화비닐(PVC) 등으로 구성되는 섬유층과의 밀착력이 우수한 이점이 있다. 상기 우레탄 아크릴레이트는 폴리이소시아네이트, 폴리올, 하이드록시 (hydroxy)기를 가진 아크릴레이트 화합물로 합성할 수 있으며, 이때 폴리이소시아네이트로는 5-이소시아네이트-1-(이소시아네이트메틸)-1,3,3-트리메틸사이클로헥산, 4,4-디사이클로헥실메탄디이소시아네이트, 1,6-디이소시아네이트헥산, 1,6-디이소시아네이트헥산 유도체 등을 사용할 수 있고, 폴리올로는 폴리에스테르폴리올, 폴리에테르폴리올, 폴리카보네이트폴리올 등을 사용할 수 있으며, 하이드록시기를 가진 아크릴레이트 화합물로는 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 2-하이드록시프로필아크릴레이트 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 중합 가능한 관능기를 2 이상 포함하는 다관능성 올리고머일 수 있다. 구체적으로, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머로서 2 관능성 올리고머를 사용할 수 있고, 경우에 따라서는 3 관능성 올리고머, 4 관능성 올리고머 및 6 관능성 올리고머 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 우레탄 아크릴계 올리고머의 중량평균 분자량은 100 내지 10,000일 수 있고, 보다 구체적으로는 500 내지 5,000, 1,000 내지 3,000 또는 1,500 내지 2,000일 수 있다. 본 발명은 우레탄 아크릴계 올리고머의 중량평균 분자량을 상기 범위로 조절함으로써 섬유소재의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.

아울러, 반응성 관능기를 1개 이상 포함하는 모노머는 아크릴계 모노머일 수 있고, 구체적으로는 하이드록시기, 아민기, 카르복실기, 탄소수 1 내지 20을 갖는 알콕시 등의 관능기를 함유하는 아크릴계 모노머일 수 있다.

예를 들어, 상기 모노머는 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시프로필아크릴레이트, 4-하이드록시부틸아크릴레이트, 6-하이드록시헥실아크릴레이트, 8-하이드록시옥틸아크릴레이트, 2-하이드록시에틸렌글리콜아크릴레이트, 2-하이드록시프로필렌글리콜아크릴레이트 및 카프로락톤 변성 하이드록시아크릴레이트(caprolactone modified hydroxyl acrylate, CHA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 하이드록시 함유 아크릴계 모노머를 포함할 수 있다.

또한, 상기 모노머는 1,3-디메틸아밀아민, 3-아미노 에틸아크릴레이트, 2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트 및 2-(디에틸아미노)에틸 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 아미노기 함유 아크릴계 모노머를 포함할 수 있다.

아울러, 상기 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시부틸산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레산 및 말레산 무수물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 카르복실기 함유 아크릴계 모노머를 포함할 수 있다.

나아가, 상기 모노머는 에톡시에틸 아크릴레이트, 에톡시에톡시에틸 아크릴레이트 및 메톡시에톡시에틸 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 하이드록시 함유 아크릴계 모노머를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 반응성 관능기를 1개 이상 포함하는 모노머는 아크릴계 올리고머 100 중량부에 대하여, 30 내지 80 중량부로 포함될 수 있고, 구체적으로는 아크릴계 올리고머 100 중량부와 함께, 모노머 30 내지 75 중량부, 30 내지 70 중량부, 30 내지 45 중량부, 30 내지 40 중량부, 35 내지 80 중량부, 40 내지 80 중량부, 50 내지 80 중량부, 60 내지 80 중량부, 70 내지 80 중량부, 45 내지 70 중량부, 35 내지 55 중량부, 40 내지 60 중량부, 36 내지 44 중량부, 39 내지 52 중량부, 31 내지 42 중량부, 39 내지 42 중량부, 35 내지 70 중량부, 55 내지 70 중량부, 65 내지 75 중량부, 또는 52 내지 66 중량부로 포함될 수 있다.

나아가, 상기 다관능성 모노머는 중합 가능한 반응기를 2개 이상 포함하는 아크릴계 모노머로서, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 헥사메틸렌글리콜 디아크릴레이트, 테트라메틸렌글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판에톡시트리아크릴레이트, 트리사이클로데칸디메탄올 디아크릴레이트 및 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 아크릴계 모노머를 포함할 수 있다.

이러한 다관능성 모노머는 우레탄 아크릴계 올리고머 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부로 포함될 수 있고, 구체적으로는 아크릴계 올리고머 100 중량부와 함께 1 내지 25 중량부, 1 내지 20 중량부, 1 내지 15 중량부, 1 내지 10 중량부, 5 내지 30 중량부, 10 내지 30 중량부 15 내지 30 중량부, 20 내지 30 중량부, 25 내지 30 중량부, 10 내지 20 중량부, 15 내지 25 중량부, 5 내지 15 중량부, 6 내지 17 중량부, 1 내지 9 중량부, 3 내지 13 중량부, 6 내지 26 중량부, 19 내지 29 중량부, 24 내지 29 중량부, 14 내지 29 중량부, 또는 24 내지 26 중량부로 포함될 수 있다.

한편, 상기 아크릴 수지 조성물은 탄소수 6 내지 20의 직쇄 또는 측쇄 알킬기를 갖는 아크릴계 모노머를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 아크릴계 모노머로는 예를 들어, 헥실(메트)아크릴레이트(hexyl(meth)acrylate, 탄소수 6~7의 알킬기 포함), 헵틸(메트)아크릴레이트(heptyl(meth)acrylate, 탄소수 7~8의 알킬기 포함), 옥틸(메트)아크릴레이트(octyl(meth)acrylate, 탄소수 8~9의 알킬기 포함), 운데실(메트)아크릴레이트(undecyl(meth)acrylate, 탄소수 10~11의 알킬기 포함), 이소데실(메트)아크릴레이트(isodecyl(meth)acrylate, 탄소수 10~11의 알킬기 포함), 라우릴(메트)아크릴레이트(lauryl(meth)acrylate, 탄소수 12~13의 알킬기 포함), 트리데실(메트)아크릴레이트(tridecyl(meth)acrylate, 탄소수 13~14의 알킬기 포함), 미리스틸(메트)아크릴레이트(myristyl(meth)acrylate, 탄소수 14~15의 알킬기 포함), 팔미틸(메트)아크릴레이트(palmic(meth)acrylate, 탄소수 17~18의 알킬기 포함), 스테아릴(메트)아크릴레이트(steayl(meth)acrylate, 탄소수 18~19의 알킬기 포함), 옥틸데실(메트)아크릴레이트(octyldecyl(meth)acrylate, 탄소수 19~20의 알킬기 포함), 노나데실(메트)아크릴레이트(nonacecan(meth)acrylate, 탄소수 18~19의 알킬기 포함) 및 라우릴테트라데실 메타크릴레이트 (lauryl testradecyl (meth)acrylate, 탄소수 12~13의 2개 알킬기 포함)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

이때, 상기 탄소수 6 내지 20의 직쇄 또는 측쇄 알킬기를 갖는 아크릴계 모노머는 우레탄 아크릴계 올리고머 100 중량부에 대하여 10 내지 25 중량부로 포함될 수 있고, 구체적으로는 아크릴계 올리고머 100 중량부와 함께 15 내지 25 중량부, 또는 18 내지 22 중량부로 포함될 수 있다.

또한, 상기 아크릴 수지 조성물은 우레탄 아크릴계 올리고머, 반응성 관능기를 1개 이상 포함하는 모노머, 및 다관능성 모노머를 포함하는 조성물 100 중량부에 대하여 10 중량부 이하, 구체적으로는 8 중량부 이하, 6 중량부 이하, 3 중량부 이하, 3 중량부 미만, 2 중량부 이하, 2 중량부 미만 또는 1 중량부 이하의 개시제를 포함할 수 있다. 본 발명은 조성물의 경화 시 특정 범위의 단파장 광을 서로 다른 조건 하에서 단계적으로 사용함으로써 개시제를 상기 범위로 소량 포함하여도 높은 경화율을 나타낼 수 있다. 그 예로서, 본 발명에 따른 코팅층의 경화율은 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 70% 내지 95%, 80% 내지 99%, 75% 내지 85%, 85% 내지 90%, 88% 내지 93%, 90% 내지 95%, 87 내지 92%, 또는 93% 내지 98%일 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 조성물은 경화 후 코팅층의 광택에 영향을 미치지 않으면서 코팅층 표면에 형성된 덴드라이트 형상의 씨드(seed) 역할을 수행하는 필러를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 필러로서 콜로이달 실리카, 알루미나, 글래스 비드, 유기물 비드(고분자 입자 등) 등을 사용할 수 있으며, 이들의 평균 입도는 1㎛ 내지 10㎛, 구체적으로는 3㎛ 내지 7㎛일 수 있다. 본 발명은 필러의 평균 입도를 상기 범위로 제어함으로써 수지 조성물 내의 과도한 필러로 인해 점도가 높아져 작업성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 코팅층의 광택에 영향을 미치지 않으면서 코팅층의 크랙 발생을 방지하며, 코팅층과 다른 층간의 접착력을 증가시켜 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 필러는 코팅층의 광택도와 내오염성 및 내용제성을 저해하지 않도록 조성물 100 중량부에 대하여 10 중량부 이하로 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 필러는 조성물 100 중량부에 대하여 9 중량부 이하, 7.5 중량부 이하 또는 5 중량부 이하를 포함할 수 있고, 보다 구체적으로 상기 필러의 함량은 상한가가 9 중량부 이하, 8 중량부 이하, 7 중량부 이하, 6.5 중량부 이하, 6 중량부 이하, 5.5 중량부 이하, 5 중량부 이하, 4.5 중량부 이하, 4 중량부 이하, 3.5 중량부 이하, 3 중량부 이하, 2.5 중량부 이하 또는 2 중량부 이하일 수 있고, 하한가가 0.01 중량부 이상, 0.05 중량부 이상, 0.1 중량부 이상, 0.5 중량부 이상, 또는 1 중량부 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 필러는 0.1 내지 10 중량부, 0.1 내지 8 중량부, 0.1 내지 7.5 중량부, 0.1 내지 6 중량부, 1 내지 5.5 중량부, 4 내지 9.5 중량부, 6 내지 8 중량부, 4 내지 8 중량부, 5 내지 7 중량부, 2 내지 4 중량부, 0.1 내지 4 중량부, 0.1 내지 3 중량부, 0.1 내지 2.5 중량부, 0.5 내지 2.5 중량부, 1 내지 3 중량부, 1.5 내지 3 중량부, 2.5 내지 3 중량부, 2.5 내지 4 중량부, 3 중량부 내지 4.8 중량부, 4.0 내지 4.5 중량부, 1.5 내지 3.5 중량부, 2.2 내지 3.3 중량부, 또는 2.9 내지 3.2 중량부로 포함될 수 있다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 아크릴 수지 조성물은 기존의 조성물과 대비하여 코팅층의 광택 저감을 위한 소광제를 포함하지 않아 25℃에서 500 cps 이하, 구체적으로는 400 cps 이하, 300 cps 이하, 250 cps 이하, 200 cps 이하, 100 내지 500 cps, 100 내지 400 cps, 100 내지 300 cps, 100 내지 250 cps, 100 내지 400 cps, 150 내지 350 cps, 200 내지 350 cps, 250 내지 350 cps, 280 내지 300 cps, 180 내지 250 cps, 200 내지 280 cps, 210 내지 260 cps 또는 320 내지 370 cps의 낮은 점도를 가질 수 있으며, 코팅층의 내구성 향상을 위하여 필러를 일부 포함하여도 500 cps 이하의 낮은 점도를 나타낼 수 있다. 본 발명에 따른 아크릴 수지 조성물은 500 cps 이하의 낮은 점도를 가져 용제를 혼합하지 않고도 작업성이 용이하므로, 환경 친화적인 이점이 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 3.

우레탄 아크릴레이트 올리고머 (분자량: 5,000) 50 중량부, 1,3-디메틸아밀아민(1,3-dimethylamylamine) 13 내지 17 중량부, 라우릴아크릴레이트 8 내지 12 중량부, 에톡시에톡시에틸 아크릴레이트 14 내지 16 중량부, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트 5 내지 10 중량부, 개시제로서 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤(1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone) 3 중량부, 및 필러로서 무정형의 흄드 실리카 (fumed silica, 평균 직경: 7±0.5 ㎛)를 포함하는 조성물을 가로 30 ㎝ X 세로 30 ㎝의 폴리염화비닐(PVC) 재질의 섬유시트에 도포하고 광 경화장치에 고정시켰다. 그 후 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 20±1 m/min의 이동속도로 섬유층을 이동시키면서 단계적으로 광 조사를 수행하여 섬유소재를 제조하였다. 이때, 상기 코팅층의 평균 두께는 8±5㎛이였다.

		실시예 1	실시예 2	실시예 3
필러 함량 [조성물 전체 100 중량부 기준]		3 중량부	3 중량부	3 중량부
조성물의 점도		350 cps	350 cps	350 cps
제1 광 조사	파장범위	172±5 ㎚	172±5 ㎚	172±5 ㎚
	조사량	18 mJ/㎠	18 mJ/㎠	18 mJ/㎠
	광원과의 거리	50±1㎜	50±1㎜	50±1㎜
	가스 조건	N₂ 조건(O₂ 200 ppm)	N₂ 조건 (O₂ 1,500 ppm)	N₂ 조건 (O₂ 2,500 ppm)
제2 광 조사	파장 범위	200~400 ㎚	200~400 ㎚	200~400 ㎚
	조사량	280 mJ/㎠	280 mJ/㎠	280 mJ/㎠
	광원과의 거리	2±1㎜	2±1㎜	2±1㎜
	가스 조건	공기 조건	공기 조건	공기 조건
경화율		>80%	>80%	>80%

비교예 1 내지 3.

하기 표 2에 경화조건으로 조성물을 경화하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 섬유소재를 제조하였다. 비교예 3의 경우 아크릴 수지 조성물의 점도가 높아 섬유층에 도포 시 조성물이 표면에 균일하게 도포되지 않아 작업성이 현저히 떨어지는 것을 확인하였다.

		비교예 1	비교예 2	비교예 3
필러 함량[조성물 전체 100 중량부 기준]		3 중량부	3 중량부	15 중량부
조성물의 점도		350 cps	350 cps	960 cps
제1 광 조사	파장범위	-	172±5 ㎚	172±5 ㎚
	조사량	-	18 mJ/㎠	18 mJ/㎠
	광원과의 거리	-	50±1㎜	50±1㎜
	가스 조건	-	N₂ 조건(O₂ 7,500 ppm)	N₂ 조건 (O₂ 200 ppm)
제2 광 조사	파장 범위	200~400 ㎚	200~400 ㎚	200~400 ㎚
	조사량	280 mJ/㎠	280 mJ/㎠	280 mJ/㎠
	광원과의 거리	2±1㎜	2±1㎜	2±1㎜
	가스 조건	N₂ 조건	공기 조건	공기 조건
경화율		≤50%	≤60%	>80%

실험예 1

본 발명에 따른 섬유소재의 최외각층인 코팅층의 표면 구조를 확인하기 위하여 실시예 1 및 3과 비교예 1 내지 3에서 제조된 섬유소재를 대상으로 주사 전자현미경(SEM) 분석을 수행하였으며, 그 결과는 도 1 내지 3에 나타내었다.

도 1 내지 3을 살펴보면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 섬유소재는 표면에 일정 크기와 빈도로 방사형 굴곡 구조를 포함하는 것으로 나타났으며, 상기 방사형 굴곡 구조는 중심부에서 주변부로 갈수록 높이가 낮아지는 덴드라이트 구조를 갖는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 3의 섬유소재는 코팅층 표면에 평균 크기가 40~70 ㎛이고, 중심부의 높이가 5~11 ㎛인 덴트라이트 형상이 단위 면적(1㎜ X 1㎜)당 120 내지 200개 포함하는 것으로 확인되었다.

이와 비교하여, 제1 광 경화 단계를 수행하지 않은 비교예 1의 섬유소재의 코팅층은 표면에 미세 굴곡 구조를 갖지 않는 것으로 나타났다. 또한, 질소 가스 내 산소 가스(O₂)의 농도가 현저히 높은 비교예 2의 섬유소재의 경우, 덴드라이트 형상의 표면 전반에 불규칙적으로 나타날 뿐만 아니라, 산소 가스의 농도가 증가함에 따라 덴드라이트 형상의 크기 및 높이가 증가하면서 덴드라이트 형상의 빈도가 단위 면적(1㎜ X 1㎜)당 120개 미만으로 급격히 감소하며, 결국에는 미세 굴곡 구조가 없는 편편한 구조를 갖는 것으로 나타났다. 더불어, 비교예 3의 섬유소재는 과량의 필러로 인해 조성물의 점도가 높아져 미세굴곡 구조의 깊이가 낮아지는 것을 확인하였다.

이러한 결과로부터, 200 ㎚ 미만 파장의 광을 조사하는 제1 광 조사 단계는 엑시머를 발생시키고, 발생된 엑시머는 단파장 UV를 발생시켜 조성물 및/또는 코팅층의 표면 경화를 빠르게 촉진시키며, 이에 따라 조성물 및/또는 코팅층의 표면에는 수축이 발생되어 덴드라이트 형상의 방사형 미세 굴곡 구조가 형성됨을 알 수 있다. 또한, 상기 제1 광 조사 단계의 수행 조건, 특히 가스 조건을 특정 조건으로 조절함으로써 미세 굴곡 구조의 형태 및 빈도를 제어할 수 있음을 알 수 있다.

실험예 2.

본 발명에 따른 섬유소재의 표면 광택도, 내오염성, 내용제성, 촉감 등의 감성 요소를 평가하기 위하여, 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에서 제조된 섬유소재를 대상으로 다음과 실험을 수행하였으며, 그 결과는 하기 표 3 및 도 4에 나타내었다:

가) 광택도 평가

광택 측정기(Gloss Meter)를 이용하여 ASTM D2457에 따른 섬유소재의 60° 광택도(글로스 60° 조건)를 측정하였다.

나) 내용제성 평가

실시예 및 비교예에서 제조된 각 섬유소재들을 대상으로 ASTM D2457에 따른 섬유소재의 60° 광택도(글로스 60° 조건)를 측정하였다. 그런 다음, 5㎖의 에탄올 또는 아세톤을 적신 AATCC Crockmeter Squares(가로 5 cm X 세로 5 cm, 면포)를 AATCC Crock-meter의 Acrylic finger에 고정하고, 측정하고자 하는 섬유소재를 하부 고정대에 위치시켜 표면을 30회 왕복 마찰(하중: 0.5 kgf)시켰다. 고정대의 측정 시편을 회수하여 10분 경화 후 섬유소재의 60° 광택도를 재측정하여 왕복 마찰 전후의 광택도 편차를 산출하였다.

다) 동마찰 계수 평가

실시예 및 비교예에서 제조된 섬유소재를 8㎝ X 10㎝ 및 15㎝ X 30㎝로 각각 2개의 시편으로 재단하고, 25℃, 상대습도 50%의 분위기 하에서, 15㎝ X 30㎝로 재단된 시편은 코팅면이 위를 향하게 고정하고 8㎝ X 10㎝로 재단된 시편은 코팅면을 아래로 향하게 고정한 후 4.5 kgf의 수직항력을 갖는 추를 얹어 부착하였다. 그런 다음 두 시편의 코팅면이 서로 마주보는 상태에서 100 ㎜/분의 이동 속도로 이동시켜 상단의 시편을 움직일 때의 두 마찰면 사이에 작용하는 힘을 측정함으로써 시편의 이동 시 적용되는 힘의 진폭을 측정하였다. 또한, 시편의 이동 시 20 mm 내지 120 mm의 변위 구간에서 상부의 시편을 일정한 속도로 이동시키는데 필요한 힘을 측정하였으며, 측정된 힘의 평균값과 하기 식 1을 사용하여 섬유소재의 동마찰 계수를 산출하였다:

[식 1] 동마찰 계수 = Fa/W

상기 식 1에서,

Fa는 상부의 시편을 일정한 속도로 이동시키는데 필요한 평균 힘 (단위: kgf)이고,

W는 상부의 시편에 가해지는 수직항력 (4.5 kgf)이다.

	광택도	내용제성 [광택도 편차]		동마찰 계수
	광택도	에탄올	아세톤	동마찰 계수
실시예 1	0.9	≤+0.2	≤+0.2	0.41
실시예 2	0.9	≤+0.2	≤+0.2	0.41
실시예 3	0.9	≤+0.2	≤+0.2	0.38
비교예 1	73.6	-21.9	-27.3	1.56
비교예 2	1.0	+0.3	+0.9	0.37
비교예 3	1.1	+2.1	+0.4	0.34

상기 표 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 섬유소재는 특정 범위의 단파장 광을 서로 다른 조건 하에서 단계적으로 조사하여 경화시킴으로써 조성물에 소광제를 포함하지 않아도 낮은 광택도를 나타내고, 높은 내용제성을 구현하며, 촉감 등의 감성 요소가 우수한 것으로 알 수 있다.

구체적으로, 실시예 1 내지 3의 섬유소재들은 소광제를 소량 사용하여도 글로스 60° 조건에서의 광택도가 1.0 미만이며, 용제에 대한 저항성이 뛰어나 표면에 에탄올을 가하여도 글로스 60° 조건에서의 광택도가 육안으로 확인이 어려운 0.2 이하로 나타났다.

또한, 상기 섬유소재들은 광택 및 색상의 변화가 없는 것으로 나타났으며, 4.5 kgf 수직항력 조건에서의 동마찰 계수이 각각 0.5 이하인 것으로 확인되었다.

이러한 결과로부터 조성물의 광 경화 시 특정 범위의 단파장 광을 서로 다른 조건 하에서 단계적으로 조사하여 경화하는 경우 아크릴 수지 조성물의 경화율이 향상될 뿐만 아니라 코팅층 표면에 형성되는 덴드라이트 형상의 방사형 굴곡 구조의 평균 크기, 중심부의 높이 및 단위 면적당 빈도 등이 제어되어 섬유소재의 물성, 예컨대, 표면 광택도, 내용제성, 촉감 등의 감성 요소가 조절됨을 알 수 있다.

110: 코팅층
120: 섬유층
111: 덴드라이트

Claims

섬유층 및 코팅층을 포함하고,
상기 코팅층은 표면에는 한 점을 중심부로 하고 상기 중심부에서 주변부로 뻗어나가는 방사형 굴곡 구조인 덴드라이트 형상을 포함하며;
글로스 60° 조건 하에서 광택도가 2 이하이고,
에탄올에 대한 내용제성 평가 시 글로스 60° 광택 변화가 1.5 이하이며,
상기 코팅층은 아크릴 수지 조성물로 구성되고,
상기 아크릴 수지 조성물은 우레탄 아크릴계 올리고머 100 중량부; 반응성 관능기를 1개 이상 포함하는 모노머 30 내지 80 중량부; 다관능성 모노머 1 내지 30 중량부; 및 탄소수 6 내지 20의 직쇄 또는 측쇄 알킬기를 갖는 아크릴계 모노머 10 내지 25 중량부를 포함하며,
상기 반응성 관능기를 1개 이상 포함하는 모노머는 아미노기를 함유하는 아크릴계 모노머, 및 탄소수 1 내지 20을 갖는 알콕시기를 함유하는 아크릴계 모노머를 포함하는 차량 내장재용 섬유소재.
제1항에 있어서,
상기 방사형 굴곡 구조는 표면의 단위 면적 (1㎜ X 1㎜)당 30 내지 100개 존재하는 차량 내장재용 섬유소재.
제1항에 있어서,
방사형 굴곡 구조의 평균 직경은 5㎛ 내지 200㎛인 차량 내장재용 섬유소재.
제1항에 있어서,
코팅층의 표면조도는 평균 0.1㎛ 내지 20 ㎛인 차량 내장재용 섬유소재.
제1항에 있어서,
코팅층의 평균 두께는 5㎛ 내지 50㎛인 차량 내장재용 섬유소재.
제1항에 있어서,
섬유층은 천연피혁; 또는 폴리염화비닐(PVC), 폴리우레탄(PU), 폴리에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 합성 피혁을 포함하는 차량 내장재용 섬유소재.
섬유층 상에 도포된 아크릴 수지 조성물에, 불활성 기체 조건 하에서 300㎚ 미만 파장의 광을 조사하여 상기 조성물을 활성화시키는 제1 광 조사 단계; 및
활성화된 조성물에, 공기(air) 조건 하에서 200㎚ 내지 400㎚ 파장의 광을 조사하여 조성물을 경화시키는 제2 광 조사 단계를 포함하는 제1항에 따른 차량 내장재용 섬유소재의 제조방법.
제7항에 있어서,
제1 광 조사 단계는 1 mJ/㎠ 내지 200 mJ/㎠의 광 조사량으로 수행되는 것을 특징으로 하는 차량 내장재용 섬유소재의 제조방법.
삭제
제7항에 있어서,
아크릴 수지 조성물은 실리카, 알루미나, 글래스 비드 및 유기물 비드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 필러를 더 포함하는 차량 내장재용 섬유소재의 제조방법.
제10항에 있어서,
필러의 평균 직경은 1 ㎛ 내지 10 ㎛인 차량 내장재용 섬유소재의 제조방법.
제10항에 있어서,
필러의 함량은 아크릴 수지 조성물 100 중량부에 대하여 5 중량부 이하인 차량 내장재용 섬유소재의 제조방법.
제7항에 있어서,
아크릴 수지 조성물의 점도는 500 cps 이하인 차량 내장재용 섬유소재의 제조방법.