KR102636737B1 - 기능성 원단 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리우레탄 수지 매트릭스 및 플라스틱 광학 성형 재료를 포함하는 기능성 원단을 제공한다. 기능성 원단에서, 폴리우레탄 수지 매트릭스의 함량은 48 내지 90 wt%이고, 플라스틱 광학 성형 재료의 함량은 8 내지 50 wt%이다. 기능성 원단은 실리콘 함유 첨가제, 자외선 흡수제 및 항균 첨가제를 더 포함한다. 상기 기능성 원단은 하기의 테스트 표준을 충족한다: (1) 레벨 4의 페놀 황변 테스트를 달성; (2) QUV(ASTM G154) 테스트에서 적어도 60시간 견디고, 원단의 외관이 정상이고 균열이 없음; (3) 테스트 조건이 70℃의 온도 및 95%의 상대 습도인 물 분해 저항 테스트(정글 테스트(Jungle Test))를 적어도 4주 통과; 및 (4) GRS(Global Recycling Standard) 및 RCS(Recycled Claim Standard)의 적어도 하나의 인증을 통과.
Description
본 발명은 기능성 원단에 관한 것으로, 특히 기능성 원단 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
기존의 방수 및 투습성 필름은 다양한 제조 공정 또는 공정 조건의 개선을 통해 더 나은 방수 및 투습 성능을 달성할 수 있어, 많은 방직 제품 또는 기능성 원단에 적용된다.
그러나 기존의 방수 및 투습성 필름은 정글 테스트(Jungle Test)에서 2주(테스트 조건은 70℃의 온도 및 95%의 상대 습도임) 밖에 견디지 못한다. 또한, QUV(ASTM G154) 테스트에서도 기존의 방수 및 투습성 필름은 30시간 밖에 견디지 못하는 문제가 있다. 이에, 최근 방수 및 투습성 필름에 플라스틱 회수 물질을 첨가하기도 하였으나, 이의 인장 강도가 크게 향상되지 않았다.
따라서, 본 발명자는 상기 결함을 개선하고자 집중적인 연구를 수행하였고, 과학적 원리의 적용을 통해 상기 결함을 개선할 수 있는 합리적이고 효과적인 본 발명을 제공한다.
본 발명의 실시예는 선행기술에서 존재하는 결함을 효과적으로 개선할 수 있는 기능성 원단 및 이의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 기능성 원단은, 플라스틱 광학 성형 재료와 용매를 혼합하고, 50 내지 100℃의 온도에서 가열하여, 고분자 용액을 형성하는 단계; 폴리우레탄 수지와 상기 고분자 용액을 혼합하여, 점도가 1,000 내지 4,000 센티포아즈(centipoise) 사이인 페이스트 재료를 형성하는 단계; 상기 페이스트 재료를 담체에 코팅하여, 상기 페이스트 재료를 필름상 재료로 형성하는 단계; 및 상기 필름상 재료 중의 상기 용매를 제거하여, 상기 필름상 재료를 기능성 원단으로 형성하는 단계를 포함하고; 상기 기능성 원단에서, 상기 플라스틱 광학 성형 재료의 중량 백분율의 범위는 8 내지 50 wt%이고, 상기 폴리우레탄 수지의 중량 백분율의 범위는 48 내지 90 wt%이다.
본 발명의 실시예는 하기의 특징을 더 갖는 기능성 원단을 제공한다. 상기 기능성 원단은 이의 중량을 기준으로 중량 백분율의 범위가 48 내지 90 wt%인 폴리우레탄 수지 매트릭스를 포함하고; 및 상기 폴리우레탄 수지 매트릭스에 분산되어 있고, 상기 기능성 원단의 중량을 기준으로 중량 백분율의 범위가 8 내지 50 wt%인 플라스틱 광학 성형 재료를 포함하며; 여기서, 상기 기능성 원단은 하기의 테스트 표준을 충족한다: (1) 레벨 4의 페놀 황변 테스트를 달성; (2) QUV(ASTM G154) 테스트에서 적어도 60시간 견디고, 원단의 외관이 정상이고 균열이 없음; (3) 테스트 조건이 70℃의 온도 및 95%의 상대 습도인 물 분해 저항 테스트(정글 테스트(Jungle Test))를 적어도 4주 통과; 및 (4) GRS(Global Recycling Standard) 및 RCS(Recycled Claim Standard)의 적어도 하나의 인증을 통과.
상술한 바를 종합하면, 본 발명의 실시예의 기능성 원단 및 이의 제조 방법은, 플라스틱 광학 성형 재료를 상기 선택된 용매에 미리 용해시킨 다음, 플라스틱 광학 성형 재료와 폴리우레탄 수지를 혼합하여, 농도가 균일하고 특정 점도를 구비한 페이스트 재료를 형성함으로써, 플라스틱 광학 성형 재료와 폴리우레탄 수지 사이의 상용성 및 분산 균일성이 효과적으로 향상되고, 최종 성형된 기능성 원단이 일정한 방수 및 투습도를 유지할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 광학 성형 재료는 회수를 거친 플라스틱 광학 성형 재료를 선택함으로써, 기능성 원단의 제조 비용을 절감할 수 있고, 폐기물의 회수 및 재활용에 의한 환경 보호와 에너지 절약의 목적(기능성 원단은 GRS 인증 및/또는 RCS 인증에 부합됨)을 달성할 수 있다.
본 발명의 특징 및 기술적 해결수단을 더 잘 이해하기 위해, 이하 본 발명과 관련된 상세한 설명과 도면을 참조한다. 그러나 이러한 설명과 도면은 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이고 본 발명의 보호 범위에 대해 아무런 한정도 하지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기능성 원단의 제조 방법의 흐름도이다.
이하 특정된 구체적 실시예를 통해 본 발명에서 공개되는 실시형태를 설명할 것이며, 본 발명의 기술분야에 속하는 통상의 기술을 가진 자는 본 발명에서 공개되는 내용을 통해 본 발명의 장점 및 효과를 이해할 수 있다. 본 발명은 다른 구체적 실시예를 통해 구현되거나 적용될 수 있으며, 본 명세서 중의 각 세부 사항은 다른 관점 또는 응용에 기반할 수 있고, 본 발명의 구상을 벗어나지 않는 전제 하에서 다양한 수정 및 변경을 할 수 있다. 이 밖에, 본 발명의 도면은 단지 간단하고 예시적인 설명이고, 실제 사이즈에 따라 그린 것이 아님을 미리 명시한다. 이하 실시형태는 본 발명의 관련 기술적 해결수단을 더 상세하게 설명하지만, 공개된 내용은 본 발명의 보호 범위를 한정하기 위한 것이 아니다.
본문에서 “제1”, “제2”, “제3”과 같은 용어를 사용하여 다양한 소자 또는 신호를 설명할 수 있지만, 이러한 소자 또는 신호는 이러한 용어에 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이러한 용어는 주로 하나의 소자와 다른 하나의 소자, 또는 하나의 신호와 다른 하나의 신호를 구분하기 위해 사용된다. 이 밖에, 본문에서 사용되는 용어 “또는”은 실제 상황에 따라 관련된 열거 항목 중의 어느 하나 또는 다수의 조합을 포함할 수 있다.
기능성 원단의 제조 방법
본 실시예에 따른 기능성 원단의 제조 방법을 도 1에 도시하였다.
상기 기능성 원단의 제조 방법은 단계 S110, 단계 S120, 단계 S130, 단계 S140 및 단계 S150을 포함할 수 있다. 본 실시예의 각 단계의 순서와 실제 조작 방식은 필요에 따라 조정될 수 있고, 본 실시예에 한정되지 않는다.
상기 단계 S110은 플라스틱 광학 성형 재료(plastic optical molding material)를 용매와 혼합하여 고분자 용액을 형성하는 단계이다. 이때, 적절한 함량의 플라스틱 광학 성형 재료를 용매에 균일하게 분산 및 용해시키기 위해, 상기 플라스틱 광학 성형 재료 및 용매는 사용되는 함량 범위에서 바람직한 비율로 혼합될 수 있다. 이때, 혼합은 적절한 온도에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 단계 S110에서 8 내지 50 wt%의 플라스틱 광학 성형 재료와 48 내지 90 wt%의 용매를 혼합하고, 상기 플라스틱 광학 성형 재료 및 용매가 포함되는 혼합물을 50 내지 100℃의 온도에서 가열 및 교반하여 상기 플라스틱 광학 성형 재료가 용매에서 균일하게 분산 및 용해됨으로써, 고분자 용액을 형성할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 플라스틱 광학 성형 재료는 8 내지 50 wt%, 상기 용매는 48 내지 90 wt%의 함량으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
재료 종류 측면에서, 상기 플라스틱 광학 성형 재료는 사이클로올레핀 중합체(cycloolefin polymer, COP), 사이클로올레핀 공중합체(cycloolefin copolymer, COC), 폴리메틸메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 및 폴리스티렌(polystyrene, PS)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 플라스틱 광학 성형 재료는 사이클로올레핀 중합체, 사이클로올레핀 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리카보네이트로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 플라스틱 광학 성형 재료는 사이클로올레핀 중합체 및 사이클로올레핀 공중합체로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
물리적 특성 측면에서, 상기 플라스틱 광학 성형 재료의 굴절률은 1.45 내지 1.60, 구체적으로 1.48 내지 1.55일 수 있다. 상기 플라스틱 광학 성형 재료의 아베수(Abbe's number)는 30 내지 60, 구체적으로, 50 내지 60일 수 있다. 상기 플라스틱 광학 성형 재료의 가시광선 투과율은 85% 이상, 구체적으로, 88% 이상일 수 있다. 상기 플라스틱 광학 성형 재료의 열팽창 계수는 50 내지 70, 구체적으로, 60 내지 70일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라스틱 광학 성형 재료는 광학 렌즈의 제조에 적합한 플라스틱 재료일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 플라스틱 광학 성형 재료는 예를 들어 회수를 거친 플라스틱 광학 성형 재료일 수 있다. 더 구체적으로는, 상기 회수를 거친 플라스틱 광학 성형 재료는 예를 들어 플라스틱 광학 성형 재료의 원료로부터 생산 제조 과정에서 발생된 불량 제품, 자투리, 부스러기, 또는 임의의 폐기된 플라스틱 광학 성형 재료의 성형 제품일 수 있다.
용매의 선택 측면에서, 상기 용매는 상기 플라스틱 광학 성형 재료를 균일하게 용해시키고, 플라스틱 광학 성형 재료와 하기 폴리우레탄 수지 사이의 상용성 및 분산 균일성을 향상시킬 수 있는 용매일 수 있다. 본 실시예에서, 상기 용매는 구체적으로 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone, MEK), 톨루엔(toluene, TOL), 이소프로판올(isopropanol, IPA) 및 에틸아세테이트(ethyl acetate, EAC)로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 용매의 선택은 플라스틱 광학 성형 재료를 용해시키고, 동시에 플라스틱 광학 성형 재료와 폴리우레탄 수지 사이의 상용성 및 분산 균일성을 향상시킬 수 있다면, 본 발명의 보호사상에 부합되며, 본 발명의 보호 범위에 속한다.
상기 단계 S120은 폴리우레탄 수지(정식 명칭은 폴리우레탄(polyurethane)) 및 상기 고분자 용액을 교반 방식으로 혼합하여, 페이스트 재료(슬러리 재료 또는 펄프 재료라고도 함)를 형성하는 단계이다.
상기 페이스트 재료가 후속의 공정 단계(예를 들어, 단계 S130)에서 쉽게 가공될 수 있도록, 상기 페이스트 재료의 점도는 구체적으로 1,000 내지 4,000 센티포아즈(cP) 사이로 조절될 수 있고, 더 구체적으로 1,500 내지 3,000 센티포아즈 사이로 조절될 수 있다. 상기 페이스트 재료 점도의 조절 방식은 예를 들어 폴리우레탄 수지와 고분자 용액 사이의 혼합 비율을 조절하거나, 적절한 함량의 증점제를 첨가하여 구현될 수 있다.
최종적으로 성형된 기능성 원단의 재료 특성을 향상시키기 위해, 상기 기능성 원단의 제조 방법은 상기 기능성 원단이 성형된 후 상기 실리콘 함유 첨가제가 포함되도록, 상기 페이스트 재료에 실리콘 함유 첨가제를 혼합하는 단계 S130을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 최종적으로 성형된 기능성 원단의 표면 평탄성을 향상시키기 위해, 상기 실리콘 함유 첨가제는 분자 구조에 알콕시실란(alkoxysilane)을 포함하는 유기 실리콘 함유 첨가제일 수 있고, 상기 유기 실리콘 함유 첨가제는 폴리디메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 폴리에테르 폴리에스테르 변성 유기 실록산 및 알킬 변성 유기 실록산으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 실리콘 함유 첨가제의 재료는 상기 서술된 재료로부터 간단하게 선택되거나, 또는 상기 재료 종류로부터 두 가지 이상의 조합으로 선택될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 실리콘 함유 첨가제는 필름의 표면 평탄성을 향상시키는 폴리디메틸실록산 및 필름의 접착 방지 특성을 향상시키는 이산화규소 모두로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 실리콘 함유 첨가제의 재료 종류의 선택에 관계없이, 최종적으로 성형된 기능성 원단 중의 상기 실리콘 함유 첨가제의 중량 백분율의 범위는 구체적으로 0.01 내지 5 wt%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 최종적으로 성형된 기능성 원단의 자외선 저항성을 향상시키기 위해, 상기 기능성 원단의 제조 방법은 상기 기능성 원단이 성형된 후 자외선 흡수제가 포함되도록, 상기 페이스트 재료에 자외선 흡수제를 혼합하는 단계 S130을 더 포함할 수 있다.
최종적으로 성형된 기능성 원단 중의 상기 자외선 흡수제의 중량 백분율의 범위는 구체적으로 0.1 내지 5.0 wt%일 수 있다. 상기 자외선 흡수제는 구체적으로, 벤조페논(Benzophenone), 벤조트리아졸(Benzotriazole), 트리아진(Triazine), 포름아미딘(Formamidine), 말로네이트(Malonate) 및 벤조옥사진(Benzoxazine)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 자외선 흡수제는 폴리우레탄 수지 혼합 플라스틱 광학 성형 재료의 고분자 혼합물에 첨가하기에 특히 적합할 수 있다. 즉, 상기 자외선 흡수제는 고분자 혼합물과 우수한 상용성 및 분산성을 가지므로, 기능성 원단은 우수한 자외선 저항성을 가질 수 있다. 다른 종류의 자외선 흡수제를 사용하면, 기능성 원단의 자외선 저항성이 좋지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 최종적으로 성형된 기능성 원단의 항균력을 향상시키기 위해, 상기 기능성 원단의 제조 방법은 상기 기능성 원단이 성형된 후 상기 항균 첨가제가 포함되도록, 상기 페이스트 재료에 항균 첨가제를 혼합하는 단계 S130을 더 포함할 수 있다.
최종적으로 성형된 기능성 원단 중의 상기 항균 첨가제의 중량 백분율의 범위는 구체적으로 0.2 내지 8.0 wt%일 수 있다. 상기 항균 첨가제는 항균성을 갖는 금속 이온과 같은 무기물과, 은 이온 및 아연 이온과 같은 무기 담체와의 복합체일 수 있다. 따라서, 상기 기능성 원단은 2.0 이상의 항균 활성값을 가질 수 있다(FTTS-FA-027, AATCC-100, JIS-L1902, ASTM-E2149, 또는 ISO-20743의 항균 방직품 검증 사양 충족).
단계 S140는 상기 페이스트 재료를 담체에 코팅하여, 상기 페이스트 재료를 필름상 재료로 형성하는 단계이다. 상기 페이스트 재료는 예를 들어 스크레퍼(scraper), 스프레이, 또는 롤러 코팅의 방식으로 담체에 코팅될 수 있다. 또한, 상기 페이스트 재료를 담체에 코팅하는 코팅량은 담체 1 ㎡ 당, 구체적으로 15 내지 60 g, 더욱 구체적으로 15 내지 50 g일 수 있고, 상기 담체는 구체적으로 종이 및 천으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
이때, 상기 필름상 재료는 페이스트 재료를 담체에 코팅하여 형성된 것이므로, 상기 필름상 재료의 조성 성분은 페이스트 재료의 조성 성분과 같을 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 필름상 재료의 조성 성분은 플라스틱 광학 성형 재료, 폴리우레탄 수지, 및 용매(경우에 따라 선택적으로 실리콘 함유 첨가제, 자외선 차단 첨가제 또는 항균 첨가제를 포함함)를 포함할 수 있다.
최종적으로 성형된 기능성 원단에서, 상기 각 성분의 중량 백분율 총합은 100 wt%일 수 있다(폴리우레탄 수지 매트릭스 및 플라스틱 광학 성형 재료와, 실리콘 함유 첨가제, 자외선 흡수제 및 항균 첨가제와 같은 다른 첨가제를 모두 포함).
구체적으로, 본 실시예는 상기 페이스트 재료를 담체에 코팅하는 단계 이전에, 탈포 처리 단계를 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 탈포 처리 단계는 진공 탈포기 또는 탈포제를 이용하여 상기 페이스트 재료에 대해 탈포 처리를 진행하여, 상기 페이스트 재료 중의 기포를 제거하는 단계일 수 있다. 탈포 처리된 기능성 원단은 방수 및 투습 성능이나 다른 물리적 특성에 기포가 영향을 미치는 것을 방지할 수 있고, 상기 기능성 원단의 제품 수율을 향상시킬 수 있다.
단계 S150는 상기 필름상 재료 중의 용매를 제거하여, 상기 필름상 재료를 기능성 원단으로 형성하는 단계이다.
상기 기능성 원단에서, 상기 플라스틱 광학 성형 재료의 중량 백분율의 범위는 구체적으로 8 내지 50 wt%일 수 있고, 상기 폴리우레탄 수지의 중량 백분율의 범위는 구체적으로 48 내지 90 wt%일 수 있다. 또한, 상기 용매의 잔류 농도는 구체적으로 50 내지 400 ppm, 더욱 구체적으로 100 내지 300 ppm일 수 있다.
상기 기능성 원단은 무공질의 방수 및 투습성 필름일 수 있다. 상기 기능성 원단의 방수도는 5,000 내지 20,000 ㎜H2O, 구체적으로 10,000 내지 20,000 ㎜H2O일 수 있고, 투습도는 50,000 내지 150,000 g/㎡/day, 구체적으로 60,000 내지 130,000 g/㎡/day일 수 있으며, 인장 강도(tensile strength)는 50 내지 350 ㎏/㎠, 구체적으로 60 내지 350 ㎏/㎠, 더욱 구체적으로 120 내지 350 ㎏/㎠일 수 있다. 본 발명의 기능성 원단은 무공질의 방수 및 투습성 필름에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 기능성 원단은 다공성의 방수 및 투습성 필름일 수 있다.
상기 구성에 따라, 상기 기능성 원단은 하기의 테스트 표준을 충족한다: (1) 레벨 4의 페놀 황변 테스트를 달성; (2) QUV(ASTM G154) 테스트에서 적어도 60시간 견디고, 원단의 외관이 정상이고 균열이 없음; (3) 테스트 조건이 70℃의 온도 및 95%의 상대 습도인 물 분해 저항 테스트(정글 테스트(Jungle Test))를 적어도 4주 통과; 및 (4) GRS(Global Recycling Standard) 및 RCS(Recycled Claim Standard)의 적어도 하나의 인증을 통과.
또한, 단계 S150에서 필름상 재료 중의 용매를 제거하는 방법은 예를 들어 건식 처리 단계를 통해 용매를 제거하는 것일 수 있다.
건식 처리 단계
상기 건식 처리 단계는, 상기 필름상 재료를 건조기를 이용하여 적절한 온도(예를 들어, 60 내지 180℃)에서 건조시켜, 상기 필름상 재료 중의 용매를 제거하고, 상기 필름상 재료를 방수 및 투습 성능을 가진 기능성 원단으로 형성시키는 단계이다. 상기 건식 처리 단계는 최종 제품의 응용을 용이하게 하기 위해 상기 기능성 원단과 담체를 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 본 실시예의 건식 처리 단계에서 형성된 기능성 원단은 무공질 필름이지만, 이에 한정되지 않고, 상기 기능성 원단은 다공성 필름일 수도 있다.
기능성 원단
본 발명에 따른 기능성 원단은 또한 상기 기능성 원단의 제조 방법을 통해 제조된 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 기능성 원단은 폴리우레탄 수지 매트릭스 및 상기 폴리우레탄 수지 매트릭스에 분산된 플라스틱 광학 성형 재료를 포함할 수 있다. 상기 기능성 원단에서, 상기 폴리우레탄 수지 매트릭스의 중량 백분율의 범위는 구체적으로 48 내지 90 wt%일 수 있고, 상기 플라스틱 광학 성형 재료의 중량 백분율의 범위는 구체적으로 8 내지 50 wt%일 수 있다.
상기 기능성 원단은 폴리우레탄 수지 매트릭스 및 플라스틱 광학 성형 재료에 남아있는 용매를 더 포함할 수 있고, 이때 상기 용매의 잔류 농도는 50 내지 400 ppm일 수 있다.
상기 기능성 원단은 상기 폴리우레탄 수지 매트릭스 및 플라스틱 광학 성형 재료를 포함할 수 있고, 상기 플라스틱 광학 성형 재료는 실리콘 함유 첨가제, 자외선 흡수제 및 항균 첨가제로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 기능성 원단에서, 상기 실리콘 함유 첨가제의 중량 백분율의 범위는 0.01 내지 5 wt%일 수 있고, 상기 자외선 흡수제의 중량 백분율의 범위는 0.1 내지 5.0 wt%일 수 있으며, 상기 항균 첨가제의 중량 백분율의 범위는 0.2 내지 8.0 wt%일 수 있다.
상기 기능성 원단은 무공질의 방수 및 투습성 필름이며, 상기 기능성 원단의 방수도는 5,000 내지 20,000 ㎜H2O일 수 있고, 투습도는 50,000 내지 150,000 g/㎡/day일 수 있으며, 인장 강도는 50 내지 350 ㎏/㎠일 수 있다.
또한, 상기 기능성 원단은 하기의 테스트 표준을 충족한다: (1) 레벨 4의 페놀 황변 테스트를 달성; (2) QUV(ASTM G154) 테스트에서 적어도 60시간 견디고, 원단의 외관이 정상이고 균열이 없음; (3) 테스트 조건이 70℃의 온도 및 95%의 상대 습도인 물 분해 저항 테스트(정글 테스트)를 적어도 4주 통과; 및 (4) GRS 및 RCS의 적어도 하나의 인증을 통과.
본 발명의 기능성 원단은 특히 다양한 방직 제품 또는 기능성 원단의 제조에 적합할 수 있다.
실시예
실시예
1. 기능성 원단의 제조
본 발명에 따른 기능성 원단을 다음과 같이 제조하였다.
먼저, 플라스틱 광학 성형 재료인 사이클로올레핀 중합체를 디메틸포름아미드 용매에 용해시키고 잘 혼합하여 고분자 용액을 제조하였다. 제조된 고분자 용액에 폴리우레탄 수지를 첨가하고, 1,000 내지 2,500 rpm의 회전 속도로 약 2분 동안 교반하여 점도가 1,000 내지 4,000 cP인 페이스트 재료를 수득하였다. 수득된 페이스트 재료에 자외선 흡수제 및 항균 첨가제를 혼합하고, 이를 담체에 코팅하여, 두께가 50 내지 120 ㎛인 필름상 재료를 얻었다. 상기 필름상 재료를 연속형 다단식 건조 기기를 이용하여 60 내지 180℃의 온도로 건조시킴으로써, 기능성 원단(무공질 필름)을 제조하였다.
비교예
1. 일반 원단의 제조
플라스틱 광학 성형 재료를 첨가하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 수지만 함유하는 일반 원단을 제조하였다.
실험예
1. 방수도 확인
상기에서 제조된 기능성 원단의 방수도를 고압법(JIS L1092)을 이용하여 확인하였다. 그 결과 수득된 값은 하기 표 1에 나타내었다.
실험예
2. 투습도 확인
상기에서 제조된 기능성 원단의 투습도를 아세트산칼륨 방법(JIS L1099B1)을 이용하여 확인하였다. 그 결과 수득된 값은 하기 표 1에 나타내었다.
실험예
3. 인장강도 확인
상기에서 제조된 기능성 원단의 인장강도를 다음과 같은 방법으로 확인하였다.
구체적으로, 기능성 원단에 항복 현상을 유발시킨 뒤, 계속하여 상기 기능성 원단에 응력을 가하여, 가해진 응력이 최고점에 도달하는 경우를 기능성 원단의 최대 인장강도(ultimate tensile strength, σUTS)로 확인하였다. 최대 인장강도는 하기 수학식 1에 따라 계산되었고, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[수학식 1]
상기 식에서, Pmax는 기능성 원단이 최대 인장강도에서 받는 하중이고,
A0는 기능성 원단의 원래 단면적이다.
실험예
4. 페놀
황변
(phenolic yellowing) 테스트
상기에서 제조된 기능성 원단을 이용하여 페놀 황변 테스트를 ISO105-X18에 규정된 방법에 따라 수행하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실험예
5.
QUV
테스트
상기에서 제조된 기능성 원단을 이용하여 QUV 테스트를 ASTM G154 국제 표준 테스트에 규정된 방법에 따라 수행하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실험예
6. 정글 테스트(Jungle test)
상기에서 제조된 기능성 원단을 이용하여 하기와 같이 정글 테스트를 수행하였다.
구체적으로, 기능성 원단 샘플을 70℃의 온도 및 95%의 상대습도 조건으로 오븐에 방치하면서, 외관을 육안으로 관찰하여 물 분해에 저항성을 나타내는 기간을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
| 비교예 1 | 실시예 1 | |
| 방수도(㎜H2O) | 17,000 이상 | 5,000 ~ 20,000 |
| 투습도(g/㎡/day) | 100,000 이상 | 50,000 ~ 150,000 |
| 인장 강도(㎏/㎠) | 200 ~ 350 | 50 ~ 350 |
| 필름 중량(g) | 10 ~25 | 10 ~ 30 |
| 두께(㎛) | 10 ~ 30 | 10 ~ 30 |
| 페놀 황변 테스트(레벨) | 3 | 4 |
| QUV 테스트(시간) | 30 | 60 |
| 정글 테스트(주) | 2 | 4 |
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 실시예에 따른 기능성 원단의 방수도는 5,000 내지 20,000 ㎜H2O이었고, 투습도는 50,000 내지 150,000 g/㎡/day이었으며, 인장 강도는 50 내지 350 ㎏/㎠였다.
또한, 상기 기능성 원단은 하기의 테스트 표준을 충족하였다: (1) 레벨 4의 페놀 황변 테스트를 달성; (2) QUV(ASTM G154) 테스트에서 적어도 60시간 견디고, 원단의 외관이 정상이고 균열이 없음; (3) 테스트 조건이 70℃의 온도 및 95%의 상대 습도인 물 분해 저항 테스트(정글 테스트)를 적어도 4주 통과; 및 (4) GRS 및 RCS의 적어도 하나의 인증을 통과.
상술한 바를 종합하면, 본 발명의 실시예의 기능성 원단 및 이의 제조 방법은, 플라스틱 광학 성형 재료를 상기 선택된 용매에 용해시킨 다음 플라스틱 광학 성형 재료와 폴리우레탄 수지를 혼합하여, 농도가 균일하고 특정 점도를 가진 페이스트 재료를 형성함으로써, 플라스틱 광학 성형 재료와 폴리우레탄 수지 사이의 상용성 및 분산 균일성이 효과적으로 향상되었다. 또한, 최종적으로 성형된 기능성 원단이 일정한 방수 및 투습도를 유지하는 경우, 바람직한 인장 강도를 가지도록 하여, 이러한 재료를 관련 분야에 유용하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 플라스틱 광학 성형 재료는 사이클로올레핀 고분자의 회수 재료를 사용함으로써, 기능성 원단의 제조 비용을 절감할 수 있고, 폐기물의 회수 및 재활용에 의한 환경 보호와 에너지 절약의 효과를 가질 수 있다.
이상은 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이고, 본 발명의 보호 범위를 한정하기 위한 것이 아니며, 본 발명의 특허 출원 범위에 따라 이루어진 동등한 변경 및 수정은 모두 본 발명의 청구 범위의 보호 범위에 속한다.
Claims (6)
- 플라스틱 광학 성형 재료와 용매를 혼합하고, 50 내지 100℃의 온도에서 가열하여 고분자 용액을 형성하는 단계;
폴리우레탄 수지와 상기 고분자 용액을 혼합하여, 점도가 1,000 내지 4,000 cP인 페이스트 재료를 형성하는 단계;
상기 페이스트 재료를 담체에 코팅하여, 상기 페이스트 재료를 필름상 재료로 형성하는 단계; 및
상기 필름상 재료 중의 상기 용매를 제거하여, 상기 필름상 재료를 기능성 원단으로 형성하는 단계를 포함하는 기능성 원단의 제조 방법으로서,
상기 플라스틱 광학 성형 재료는 회수를 거친 사이클로올레핀 중합체(cycloolefin polymer, COP) 및 회수를 거친 사이클로올레핀 공중합체(cycloolefin copolymer, COC)로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이고,
상기 용매는 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF)이며,
상기 고분자 용액 총 중량 100 wt%를 기준으로 상기 플라스틱 광학 성형 재료의 중량 백분율의 범위는 8 내지 50 wt%이고, 상기 용매의 중량 백분율의 범위는 48 내지 90 wt%이며,
상기 기능성 원단에서 상기 플라스틱 광학 성형 재료의 중량 백분율의 범위는 8 내지 50 wt%이고, 상기 폴리우레탄 수지의 중량 백분율의 범위는 48 내지 90 wt%이며,
상기 기능성 원단에서 상기 용매의 잔류 농도는 50 내지 400 ppm인 기능성 원단의 제조 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 기능성 원단에 실리콘 함유 첨가제, 자외선 흡수제 및 항균 첨가제로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이 포함되도록, 페이스트 재료에 실리콘 함유 첨가제, 자외선 흡수제 및 항균 첨가제로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 혼합하는 단계를 더 포함하고;
상기 실리콘 함유 첨가제의 중량 백분율의 범위는 0.01 내지 5 wt%이며;
상기 자외선 흡수제의 중량 백분율의 범위는 0.1 내지 5.0 wt%이고, 상기 항균 첨가제의 중량 백분율의 범위는 0.2 내지 8.0 wt%이고;
상기 자외선 흡수제는 벤조페논(Benzophenone), 벤조트리아졸(Benzotriazole), 트리아진(Triazine), 포름아미딘(Formamidine), 말로네이트(Malonate) 및 벤조옥사진(Benzoxazine)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이며; 및
상기 항균 첨가제는 상기 항균 첨가제는 항균성을 갖는 무기물과, 은 이온 및 아연 이온과 같은 무기 담체와의 복합체인, 기능성 원단의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 기능성 원단은 무공질의 방수 및 투습성 필름이며;
상기 기능성 원단의 방수도는 5,000 내지 20,000 ㎜H2O이고, 투습도는 50,000 내지 150,000 g/㎡/day이며, 인장 강도는 50 내지 350 ㎏/㎠이고;
상기 기능성 원단은,
(1) 레벨 4의 페놀 황변 테스트를 달성;
(2) QUV(ASTM G154) 테스트에서 적어도 60시간 견디고, 원단의 외관이 정상이고 균열이 없음;
(3) 테스트 조건이 70℃의 온도 및 95%의 상대 습도인 물 분해 저항 테스트(정글 테스트(Jungle Test))를 적어도 4주 통과; 및
(4) GRS(Global Recycling Standard) 및 RCS(Recycled Claim Standard)의 적어도 하나의 인증을 통과한, 기능성 원단의 제조 방법.
- 기능성 원단 중의 폴리우레탄 수지 매트릭스의 중량 백분율의 범위가 48 내지 95 wt%이고; 및
상기 폴리우레탄 수지 매트릭스에 분산되어 있고, 상기 기능성 원단 중의 플라스틱 광학 성형 재료의 중량 백분율의 범위가 5 내지 50 wt%이며;
상기 기능성 원단은,
(1) 레벨 4의 페놀 황변 테스트를 달성;
(2) QUV(ASTM G154) 테스트에서 적어도 60시간 견디고, 원단의 외관이 정상이고 균열이 없음;
(3) 테스트 조건이 70℃의 온도 및 95%의 상대 습도인 물 분해 저항 테스트(정글 테스트)를 적어도 4주 통과; 및
(4) GRS 및 RCS의 적어도 하나의 인증을 통과한 기능성 원단으로서,
상기 플라스틱 광학 성형 재료는 회수를 거친 사이클로올레핀 중합체(cycloolefin polymer, COP) 및 회수를 거친 사이클로올레핀 공중합체(cycloolefin copolymer, COC)로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이고,
상기 기능성 원단은 폴리우레탄 수지 매트릭스 및 플라스틱 광학 성형 재료에 용매를 더 포함하고,
상기 용매는 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF)이며,
상기 용매의 잔류 농도는 50 내지 400 ppm인 기능성 원단.
- 삭제
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