KR20000071075A - 스폰지 시트 - Google Patents
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Abstract
표면에 막과 미세 연속 기공을 갖는 다공성 구조의 폴리비닐 아세탈 스폰지 시트. 이 스폰지 시트는, 세차후 닦을 때 닦이지 않은 부분을 남기지 않고, 작은 마찰 저항과 좋은 작업성을 갖는 세차용 와이핑 물질로 사용될 수 있다.
Description
폴리비닐 아세탈 다공성 탄성 물질로 만들어진 스폰지가 지금까지 물을 닦기 위한 물질로 사용되어 왔다. 특히, 폴리비닐 아세탈 다공성 탄성 물질로 만들어진 시트 모양의 스폰지, 또는 강화의류를 폴리비닐 아세탈 다공성 탄성 물질 사이에 끼워 넣고 이것을 복합물로 일체화하여 수득된 시트 모양의 물품은, 양호한 흡수력(吸水力)을 갖고 있고, 따라서 비교적 양호하게 평평한 물품의 표면 위의 물방울, 먼지 등을 제거하려고 닦는데 사용되는 와이핑 물질(wiping material)로 사용된다. 즉, 이미 이것은 세차 후에 차체 표면의 물방울을 제거하고, 정밀 기계, 기계 부품, 기기 등의 표면을 닦는데 사용되는 웨이스트로 상업화되어 있다.
그러나, 차체 코팅(coating)의 경우, 아름다운 체색을 수득하도록, 페인트의 여러 코팅막(coat)이 방녹 코팅막 위에 최근 도포되어 왔다. 특히 금속 코팅에서는 맨 위의 코팅막 층으로 클리어 코팅막의 페인트가 금속층 위에 도포된 결과, 첫번째 코팅막을 포함하여 5 층 이상의 칠 형태가 된다.
이 클리어 코팅막은, 비교적 연질이기 때문에 긁히기 쉽고, 종종 세차 후에 수분을 닦는 방식에 따라 미세한 긁힘이 생기기 쉽다. 때때로, 여러 경우에, 코팅막의 광택이 손실된다. 예를 들어, 닦는 천(wiping cloth)의 흡수력이 불충분하면, 수분이 한 번에 완전히 닦일 수가 없고, 차체의 표면이 여러 번 문질러져야 하고, 그것에 의해 긁힘이 생기게 된다. 닦이지 않은 물방울이 코팅된 표면에 남아 있으면, 여름 시기의 태양광선에의 노출에 대해 물방울이 볼록렌즈의 작용과 같은 작용을 일으켜서, 코팅된 막을 태우고, 얼룩을 남기게 된다.
따라서, 세차 후에 차체를 닦을 때는, 긁힘이 생기지 않도록 연질의 표면을 갖는 유연한 것이 바람직하게 사용되고, 더욱 바람직한 것은 양호한 흡수성(吸水性)을 지니고, 닦은 후에 닦이지 않은 부분을 남기지 않는다. 또한, 일단 흡수된 수분을 물질 내에 보유해서, 차체가 젖지 않는 것, 즉 보수성(保水性)이 증진되는 것이 중요하다.
그런데, 폴리비닐 아세탈 스폰지 시트가 상술된 대로 수분을 닦는데 사용되는 이유는 다음과 같다. 즉, 폴리비닐 아세탈 스폰지 시트는 통상적인 타월보다 더 큰 흡수력을 지닐 뿐만 아니라, 수분을 힘차게 빨아들이는 능력도 지니기 때문에, 오직 이것과의 접촉만으로 물방울을 제거할 수 있고, 타월처럼 세게 문지를 필요가 없다.
따라서, 본 발명가들은 흡수성과 보수성을 증진시키기 위해, 스폰지 층을 조밀하게 만들도록 연구해 왔다. 그러나, 상술된 폴리비닐 아세탈 스폰지 시트는 일반적으로 이를 물에 미리 담그고, 젖은 시트를 적당히 짠 후에 사용되지만, 스폰지 층이 조밀하게 만들어지면, 사용시 삐걱거림과 마찰 저항이 증가되어, 그것에 의해 나쁜 작업성과 같은 문제를 일으킨다.
이러한 상황에서 본 발명가들은 집중적으로 연구하여 왔다. 그 결과, 특정한 구조를 갖는 폴리비닐 아세탈 스폰지 시트가, 세차 후 닦을 때 작업성과 흡수성을 양립시킬 수 있다는 것을 발견함으로써 본 발명을 완성했다. 본 발명의 목적은, 세차후 닦을 때 닦이지 않은 부분을 남기지 않고, 작은 마찰 저항과 좋은 작업성을 갖는 세차용 물질로 사용하기에 적합한 스폰지 시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 수분을 닦는 성능이 개선된 폴리비닐 아세탈 스폰지 시트, 더욱 상세하게는, 차체 표면 위의 물방울을 제거하고 정밀 기계, 기계 부품, 기기 등의 표면을 닦기 위한 웨이스트(waste)로 사용하기에 적합하고, 인체를 닦기에 적합한 폴리비닐 아세탈 스폰지 시트에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 스폰지 시트의 막의 표면 모양을 보여주는 SEM 현미경 사진이다 ; 또,
도 2 는 본 발명에 따른 스폰지 시트 내부의 3 차원 망상구조를 보여주는 SEM 현미경 사진이다.
본 발명은, 적어도 표면 위에 폴리비닐 아세탈 스폰지층을, 그리고 상기 폴리비닐 아세탈 스폰지층의 표면의 적어도 일부분 위에 막을 함유하는, 폴리비닐 아세탈 스폰지 시트를 제공한다.
본 발명의 스폰지 시트에서, 막의 개구율은 바람직하게는 10 내지 60 % 이고, 더욱 바람직하게는 폴리비닐 아세탈 스폰지층이, 50 내지 80 % 의 아세탈화도를 갖는 폴리비닐 아세탈 수지로 만들어지고, 10 내지 160 ㎛ 의 평균 기공 지름과 80 내지 95 % 의 기공율의 미세 연속 기공을 갖는 다공성 구조로 구성되어 있다.
본 발명의 폴리비닐 아세탈 스폰지는, 촉매의 존재하에 알데히드와 함께 폴리비닐 알코올과 기공 형성제를 가교시키고 기공 형성제를 제거하여 수득되는 미세 연속 기공을 갖는 다공성 구조를 가리킨다.
본 발명의 청구 범위 제 1 항의 발명에 따르면, 스폰지의 보수력(保水力)은 스폰지 표면에 막을 형성함으로써 증진될 수 있다. 제 2 항의 발명에 따르면, 막의 개구율이 10 내지 60 % 이기 때문에 삐걱거리는 느낌이 없고, 높은 보수력을 갖는 스폰지 시트를 수득할 수 있다. 즉, 개구율이 10 % 미만이면, 작업시 삐걱거리는 느낌이 강해진다. 반대로, 개구율이 60 % 를 초과하면, 보수력이 저하되기 때문에, 일단 보유된 수분이 코팅된 표면에 흘려지기 쉽고, 그것에 의하여 닦이지 않은 부분이 남게 된다. 본 발명에서 막의 "개구율"이라는 용어는 기공의 비율을 가리키는데, 이것은 표면 비율의 견지에서 스폰지층 위의 표면막층에 노출된, 더 낮은 층인 다공성 물질의 구조를 말한다.
개구율 (%) = (기공이 노출된 면적) / (다공성 물질의 총 표면적) × 100
100 % 의 개구율은 다공성 물질의 표면 위에 막이 존재하지 않은 상태를 의미하고, 0 % 는 모든 표면이 막으로 덮어진 상태를 의미한다.
제 3 항의 발명에 따르면, 높은 유연성과 높은 흡수성을 지닌 스폰지 시트를 수득할 수 있다. 즉, 본 발명의 폴리비닐 아세탈 스폰지는 50 내지 80 % 의 아세탈화도를 지닌다. 아세탈화도가 80 % 를 초과하면, 물에 젖어도 역시 딱딱하기 때문에 생성된 스폰지는 사용에 적합하지 않다.
본 발명의 스폰지 시트의 평균 기공 지름은 10 내지 160 ㎛ 이다. 평균 기공 지름이 10 ㎛ 미만이면, 작업시 삐걱거리는 느낌이 강해진다. 반면에, 평균 기공 지름이 160 ㎛ 를 초과하면, 흡수성이 나빠지고, 보수력이 낮아져서, 일단 보유된 수분이 코팅된 표면에 흘려지기 쉽고, 그 결과 작업성이 나빠진다.
본 발명의 스폰지 시트의 기공율은 80 내지 95 % 이다. 기공율이 80 % 미만이면, 상술한 보수력이 낮아진다. 반면에, 기공율이 95 % 를 초과하면, 시트의 강도가 낮아져서, 바람직하지 않다.
본 발명의 스폰지 시트는 하기 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 폴리비닐 알코올, 알데히드, 산 및 전분의 미세 분말을 혼합하여 제조된 원액을, 층층인 형태의 종이로 분획되어 있는 상태에서 반응시키고, 반응의 완료 후에 반응하지 않은 알데히드, 산, 및 전분의 미세 분말을 물로 씻어서 제거하고, 상술한 세퍼레이트용 (seperator) 종이의 부분에서 분리하여 스폰지 시트를 수득할 수 있다.
본 발명에서 사용된 폴리비닐 알코올은 300 내지 2000 의 중합도를 갖는, 완전히 또는 부분적으로 비누화된 것일 수 있는데, 여기서 수산기의 일부분은 다른 작용기로 치환되어 있고, 이 폴리비닐 알코올은 단독으로 또는 그것을 배합시켜서 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 알데히드는, 폴리비닐 알코올을 폴리비닐 아세탈로 전환시킬 수 있는 지방족 또는 방향족의 가교제로서 작용하는데, 이 역시 1 가 또는 다가일 수 있다. 특히, 포름알데히드와 아세트알데히드가 폴리비닐 아세탈 다공성 물질로서의 물리적 성질을 제공하기에 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 염은 촉매로서 작용하는 것으로, 예를 들어 염산, 황산, 질산 등과 같은 무기산 ; 옥살산, 시트르산, 말레산 등과 같은 유기산 ; 또는 수용액에서 산성인, 강산과 약염기의 염이 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 전분의 미세 분말은 식물의 분리/추출로 수득된 과립성의 물질(전분 과립)를 가리키고, 전분이 유도되는 식물은 예를 들어 쌀, 밀, 옥수수 등과 같은 곡물 ; 및 감자, 고구마, 토란 등과 같은 구경 식물을 포함한다. 소수성 작용기를 이 전분 과립의 수산기에 혼입시켜서 수득된, 소위 변성된 전분 분말도 사용될 수 있다. 전분의 이러한 미세 분말은 폴리비닐 아세탈 다공성 물질의 제조에서 기공 형성제로 작용할 수 있고, 기공의 지름과 기공율은 전분의 종류와 양을 변화시켜서 조절할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 종이는 세퍼레이터로서 사용되고, 바람직하게는 반응의 완료 후에 완전히 붕해, 분산되고, 결합제, 첨가제 등을 함유하지 않는 종이이다. 소정의 개구율을 갖는 스폰지 시트를 얻기 위해, 일정한 통수성(通水性)을 갖는 것들이 사용된다. 즉, 일정한 면적을 갖는 종이에 500 ㎖ 의 물을 통과시키기 위해 요구되는 통수 시간을 적당한 범위 내에 갖는 것들이 사용된다. 통수 시간이 길면, 스폰지 시트의 개구율이 작아진다. 반면에, 통수 시간이 짧으면, 개구율이 커진다.
하기 실시예들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 그것의 범위를 한정하는 것으로 해석되는 것은 아니다.
본 발명의 구현예의 하나로 스폰지 시트가 하기에 기술될 것이다.
본 발명의 스폰지 시트의 제조 방법이 하기에 자세히 기술될 것이다. 우선, 폴리비닐 알코올을 뜨거운 물에 용해시켜서, 약 5 내지 15 중량 % 농도의 폴리비닐 알코올 수용액을 제조했다. 생성된 용액에, 기공 형성제로서의 전분을 물에 분산시켜서 제조된 용액을 첨가한다. 이 용액을 전분의 젤라틴화 온도 부근까지 가열한 후, 포름알데히드 수용액과 황산을 첨가하고, 교반과 함께 더욱 충분히 혼합해서, 균일한 슬러리 원액을 생성한다.
일정량의 이 원액을 소정의 보전틀(retaining mold)에 주입한다. 종이를 그 위에 놓고, 이어서 일정량의 원액을 추가로 주입한다. 종이와 원액을 번갈아가면서 주입하는 작업을 같은 방식으로 반복하면, 세퍼레이터용 종이에 의해 각각 분리된 여러 층이 적층된다.
적층물을 그대로 약 60 ℃ 에서 10 시간 이상동안 반응시킨다. 반응의 완료 후에, 생성물을 압착하고 물로 씻으면, 반응하지 않은 알데히드, 산 및 전분의 미세 분말이 제거된다. 이어서, 본 발명의 폴리비닐 아세탈 다공성 물질의 스폰지 시트가 종이 부분에서 분리함으로써 수득된다.
원액 주입 후에 의류를 놓고, 이어서 원액을 다시 주입하면, 강화 물질로서 끼워진 의류를 포함하는 스폰지 시트를 수득할 수 있다.
이러한 경우에 사용되는 의류는 양측의 폴리비닐 아세탈 다공성 물질과 일체화가 가능한, 빅토리아 론(victoria lawn) 과 같은 다공성 의류가 바람직하다.
(실시예 1)
완전히 비누화된, 750 g의 Kuraray Corp.에서 제조된 폴리비닐 알코올 117 을 뜨거운 물에 용해시켜서, 총량 8 리터를 만들었다. 옥수수 전분 입자를 기공 형성제로 선택하고, 700 g 의 옥수수 전분 입자를 물에 분산시켰다. 생성된 현탁액을 상술한 폴리비닐 알코올 수용액에 첨가한 후, 교반과 함께 혼합해서, 총량 10 리터를 만들었다.
포름알데히드를 가교제로 선택하고, 황산을 촉매로 선택하였다. 35% 포르말린 1 리터와 50 % 황산 1 리터의 혼합 용액을 상술한 폴리비닐 알코올과 전분의 혼합 용액에 가해서, 균일한 혼합 용액을 제조하였는데, 이것을 반응 원액으로 택했다.
780 ㎜ 길이 ×490 ㎜ 너비 ×100 ㎜ 깊이의 크기를 갖는 수지 용기를 제조하고, 이어서 반응 원액과 세퍼레이터용 종이를 그 안에 번갈아 가면서 채워서 층을 형성했다. 이 경우에, 한 층에 주입되는 반응 용액의 양은 600 ㎖ 로 조정하고, 170 초의 통수 시간을 갖는 종이를 종이로 사용하였다. 즉, 반응 원액의 각층이 상술된 용기와 같거나 약간 작은 종이를 사용하여 완전하게 단리되도록 하는 방식으로 적층화를 처리해서, 그것에 의해서 복수층을 형성하였다.
적층의 완료 후에, 용기를 60 ℃ 의 온도로 조절되는 열처리 기구에 넣고, 반응을 약 하룻밤동안 처리했다.
반응의 완료 후에, 내용물을 용기에서 꺼내고, 물로 충분히 씻어서 반응하지 않은 포름알데히드, 황산 및 전분을 제거했다. 그리고 또한, 반응 생성물을 종이의 부분에서 분할하여 약 1.5 ㎜ 의 두께를 갖는 각각의 스폰지 시트를 수득했다. 스폰지 시트는 표면에 막을 갖는다. 생성된 스폰지 시트의 성질과 다양한 특징은 표 2 에 나타나 있다.
차의 코팅된 표면과 같은 평활성을 갖는 판의 표면에 물방울을 산포하고, 이어서 생성된 스폰지 시트를 사용하여 닦은 결과, 마찰 저항이 작고, 삐걱거림이 없고, 작업성이 좋고, 닦이지 않은 부분이 없었다.
스폰지 시트의 특징의 평가 방법이 하기에 나타나있다.
(마찰 저항치의 측정)
본 발명에서 마찰 저항치는 닦기의 용이함을 양적으로 나타낸다. 구체적으로, 이것은 다음과 같은 방식에 의해 결정된다. 100 ㎜ ×100㎜ 의 크기를 갖는 스폰지 시트를, 같은 크기의 바닥 표면을 갖는 플라스틱 상자의 바닥 표면에 양면 테이프를 사용하여 붙이고, 1.2 ㎏ 의 무게를 상자위에 균일하게 놓는다. 평활한 표면 위에 스폰지 시트를 내려 놓고, 상자의 측면을 스프링 저울에 고정시킨다. 스프링 저울을 수평으로 잡아당기고, 상자에 부착된 스폰지 시트가 움직이기 시작할 때 스프링 저울의 하중을 읽는다. 하중이 3.0 ㎏ 이하이면, 작업시 저항이 작다고 평가된다. 반면에 하중이 3.0 ㎏ 이상이면 작업시 저항이 크고, 삐걱거리는 느낌이 존재한다고 평가된다.
(흡수력 및 닦이지 않은 부분의 존재/부재)
청색 안료를 사용하여 염색된 물을 화이트 보드에 분무한 후에, 100 ㎜ ×100 ㎜ 의 크기를 갖는 스폰지 시트를 두번 접힌 상태로 그 위에 놓고, 스폰지 시트에 접촉된 플라스틱 자를 사용하여 부드럽게 잡아당긴다. 이 경우에 화이트 보드위에 남아 있는 물방울의 양을 판정한다.
(실시예 2, 3)
실시예 1 에서 사용된 종이의 통수 시간을 100 초 또는 80 초로 변화시키는 것 이외에는 실시예 1 에서와 같은 방식으로, 1.5 ㎜ 의 두께를 갖는 스폰지 시트를 각각 얻는다.
(실시예 4)
실시예 1 에서 사용된 전분을 쌀 전분으로 변화시키는 것 이외에는 실시예 1 에서와 같은 방식으로, 1.5 ㎜ 의 두께를 갖는 스폰지 시트를 얻는다.
(실시예 5)
실시예 1 에서 사용된 전분을 감자 전분으로 변화시키는 것 이외에는 실시예 1 에서와 같은 방식으로 1.5 ㎜ 의 두께를 갖는 스폰지 시트를 얻는다.
(비교예 1)
실시예 1 에서 사용된 종이의 통수 시간을 500 초로 변화시키는 것 이외에는 실시예 1 에서와 같은 방식으로, 1.5 ㎜ 의 두께를 갖는 스폰지 시트를 얻는다.
(비교예 2, 3)
비교예 1 에서 사용된 전분을 쌀 전분 또는 감자 전분으로 변화시키는 것 이외에는 비교예 1 에서와 같은 방법으로 1.5 ㎜ 의 두께를 갖는 스폰지 시트를 각각 얻는다.
(비교예 4)
비교예 1 에서 사용된 종이의 통수 시간을 50 초로 변화시키는 것 이외에는 비교예 1 에서와 같은 방법으로 1.5 ㎜ 의 두께를 갖는 스폰지 시트를 얻는다.
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4와 관하여, 상술한 평가 방법의 결과가 표 2 에 나타나 있다. 부수적으로, 제조 조건이 표 1 에 요약되어 있다.
| 항목 | 평균 기공 지름(㎛) | 전분의 종류 | 기공율(%) | 통수 시간(초) |
| 실시예 1실시에 2실시예 3실시예 4실시예 5 | 50505020100 | 옥수수 전분옥수수 전분옥수수 전분쌀 전분감자 전분 | 8888888692 | 17010080170170 |
| 비교예 1비교예 2비교예 3비교예 4 | 502010050 | 옥수수 전분쌀 전분감자 전분옥수수 전분 | 88869288 | 50050050050 |
| 항목 | 개구율(%) | 마찰 저항치(㎏) | 작업성 | 닦이지 않은 부분의존재/부재 | 평가 |
| 실시예 1실시예 2실시예 3실시예 4실시예 5 | 1836491818 | 2.62.42.22.82.1 | 좋음좋음좋음좋음좋음 | 무무소량무소량 | ooooo |
| 비교예 1비교예 2비교예 3비교예 4 | 66670 | 3.43.63.22.1 | 나쁨나쁨나쁨좋음 | 무무무일부 닦이지 않은부분이 남음 | ×××× |
표 2 에서 명확한 것처럼, 스폰지 시트의 표면의 막의 개구율이 60 % 를 초과하면 일부 닦이지 않은 부분이 남고, 반면에 개구율이 10 % 이하이면 작업성이 낮아진다.
본 발명의 스폰지 시트는, 스폰지 시트의 표면의 막의 개구율을 최적의 범위내에 설정해서 닦이지 않은 부분을 남기지 않고 좋은 작업성을 갖는 세차용 와이핑 물질을 제공할 수 있다. 이 스폰지 시트는 또한 수영한 후에 인체의 물기를 닦는 데 사용될 수도 있다.
Claims (3)
- 적어도 표면 위에 폴리비닐 아세탈 스폰지 층을, 그리고 상기 폴리비닐 아세탈 스폰지 층의 표면의 적어도 일부분 위에 막을 포함하는 폴리비닐 아세탈 스폰지 시트.
- 제 1 항에 있어서, 막의 개구율이 10 내지 60 % 인 스폰지 시트.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 폴리비닐 아세탈 스폰지 층이 50 내지 80 % 의 아세탈화도를 갖는 폴리비닐 아세탈 수지로 만들어지고, 80 내지 95 % 의 기공율과 10 내지 160 ㎛ 의 평균 기공 지름의 미세 연속 기공을 갖는 다공성 구조로 이루어진 스폰지 시트.
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