KR20050107031A - 이중복합 다공형 투습방수포 및 그의 제조방법 - Google Patents

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KR20050107031A
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Abstract

본 발명은 이중복합 다공형 투습방수포 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 이중복합 다공형 투습방수포는 합섬 직물(A)상에 폴리에스테르계 폴리올과 폴리카프로락톤의 코폴리머(copolymer)로 이루어진 일액형 습식용 폴리우레탄 수지를 주성분으로 하는 제 1의 습식 다공형 접착 코팅층(B)과 유중 수분산형(W/O형) 에멀젼형 폴리우레탄 수지를 주성분으로 하는 제 2의 건식 다공형 표면 처리 코팅층(C)이 차례로 적층되어 있는 3층 구조를 가지며, 내수압이 4,000mmH2O 이상이며, 투습성이 염화칼슘법으로 6,000g/m2 이상, 레트(ret)법으로 10m2 Pa/watt이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이중복합 다공형 투습방수포는 발수처리 후, 시레(cire) 가공된 합섬 직물(A)상에 제 1의 습식 다공형 접착 코팅층(B)과 제 2의 건식 다공형 표면 처리 코팅층(C)을 차례로 형성하는 방법으로 제조되며, 투습성과 내수압이 동시에 우수하고, 촉감이 매우 부드럽고, 박리강도 및 세탁내구성 및 드라이크리닝 내구성 등이 우수하다.

Description

이중복합 다공형 투습방수포 및 그의 제조방법{A breathable and waterproof fabric having dual complex micropore and process of preparing thereof}
본 발명은 투습성과 내수압이 동시에 우수하고, 촉감이 매우 부드럽고, 박리강도 및 세탁내구성이 우수한 이중복합 다공형 투습방수포 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
현대인의 생활에 여유가 생기면서 골프, 스키 등 기상요건에 관계없이 즐길 수 있는 스포츠가 대중화되고 있고, 등산이나 여행이 일상화 되면서 우리나라와 같이 비가 많고 기후변화가 많은 환경에서 특히 우천시에도 이를 가능케하는 투습방수포의 수요가 급격히 증대하고 있다.
상기의 투습성은 수증기의 통과는 용이하게 허용하나 액체상 물의 통과는 허용하지 않는 성질을 의미하고, 상기의 방수성은 모세관작용에 의해서 폭풍우 등 다양한 천연 대기 조건하에 액체의 통과를 방지할 수 있는 성질로서 내수압으로써 평가되는 것을 말한다.
이와 같은 투습방수포를 제조하는 종래기술로서는 건식 또는 습식코팅법이나 라미네이션법에 의해 투습코팅막을 적층시켜 제조하는 것이다. 직물의 적어도 한면에 투습코팅막을 갖는 투습방수포는 사용약제 및 제조공법에 따라 미세공을 갖는 유공질과 미세공이 없는 무공질로 나눌 수 있는데 유공질이 투습성이 우수하며 종래부터 사용되어 왔다. 유공질은 주로 폴리우레탄을 물과 상용성이 좋은 용제에 용해시켜서 된 폴리우레탄 용액을 직물에 코팅하고 이것을 습식응고, 세정함으로써 용제가 물에 의해 제거될 때 형성되는 마이크로포어(micropore)를 통하여 물은 통과하지 않지만 수증기는 통과하도록 한 것이다.
건식코팅법은 포지 표면에 수지 코팅액으로 형성된 무공성 필름을 형성시키는 것으로, 내수압은 양호하나 투습성이 떨어져 이를 향상시키기 위한 다양한 수지와 첨가제가 개발되고 있으나, 무공성 필름이므로 투습성은 제한적일 수 밖에 없다.
이에 비하여, 습식코팅법은 유공성필름을 섬유위에 형성시키는 것으로 건식코팅법에 비해 투습도가 좋으나 내수압과 방수성이 만족스럽지 못하고 환경오염등의 문제가 있었다.
투습성과 방수성(내수압)은 상반되는 기능으로서 방수성을 증가시키기 위해 마이크로포어의 수와 크기를 줄이면 투습성이 저하되고, 투습성을 증가시키기 위하여 마이크로포어의 수와 크기를 늘리면 방수성이 저하하는 난점이 있는 바, 종래의 상기의 기술로는 양 기능을 동시에 올리는 것이 곤란하다. 최근 고투습성과 동시에 고내수압을 갖는 투습 방수포의 요구가 증가함에 따라 이와같은 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 새로운 기술 개발이 요구되고 있다.
또한, 종래의 단일 미세다공층 구조를 지닌 건식다공형 투습방수포는 전반적으로 종이와 같은 질감이 나며, 볼륨감이 부족하고, 약간 딱딱(stiff )하고 드라이한 터치를 느끼는 등 촉감이 불량한 단점이 있다. 한편, 단일 미세다공층 구조를 지닌 습식다공형 투습방수포는 전반적으로 부드러우며(soft) 볼륨감이 우수하지만, 코팅면 촉감이 끈적끈적(tacky)하고 너무 습(wet)한 촉감을 느끼게 하는 단점이 있다.
더욱이, 종래의 투습방수포에 의하면, 방수성을 결정하는 내수압은 일반적으로 별도의 표면처리 없이는 4,000mmH2O 이상을 발현하기 어려우며, 투습도 또한 염화칼슘법으로 6,000g/m2 24hr 수준을 넘지 못하는 단점이 있다. 최근 유럽에서 가장 많이 사용하는 레트(ret)법으로도 습식 다공형 단일구조는 치명적인 단점을 보유해 10m2 Pa/Watt이하의 고 투습을 얻기 불가능하다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술상의 문제점을 극복하므로써 투습성과 방수성이 동시에 우수하면서 3층 구조의 고내수압, 고투습성 보유의 촉감이 매우 우수한 이중복합 다공형 투습방수포 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 종래 문제점을 해결하기 위하여 발수처리 및 시레(cire) 가공된 합섬 직물(A)상에 일액형 습식용 폴리우레탄 수지를 주성분으로 하는 제 1의 습식 다공형 접착 코팅층(B)과 유중 수분산형(이하 "W/O형"이라고 한다) 에멀젼형 폴리우레탄 수지를 주성분으로 하는 제 2의 건식 다공형 표면 처리 코팅층(C)이 차례로 형성시켜 투습성과 내수압이 동시에 우수함과 동시에 슬립(slip)성과 내가수분해성이 우수하고, 종래의 끈적임성(tackiness)과 블로킹(blocking)성도 방지되며, 촉감이 우수한 이중복합 다공형(dual complex micropore)의 투습방수포를 제공하고자 한다.
상기한 바와 같은 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 이중복합 다공형 투습방수포는 합섬 직물(A)상에 폴리에스테르계 폴리올과 폴리카프로락톤의 코폴리머로 이루어진 일액형 습식용 폴리우레탄 수지를 주성분으로 하는 제 1의 습식 다공형 접착 코팅층(B)과 유중 수분산형(W/O형) 에멀젼형 폴리우레탄 수지를 주성분으로 하는 제 2의 건식 다공형 표면 처리 코팅층(C)이 차례로 적층되어 있는 3층 구조를 가지며, 내수압이 4,000mmH2O 이상이며, 투습성이 염화칼슘법으로 6,000g/m2 이상, 레트법으로 10m2 Pa/watt이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 이중복합 다공형 투습방수포는 발수처리 후, 시레 가공된 나일론, 폴리에스터 등의 합섬 직물(A)상에 폴리에스테르계 폴리올과 폴리카프로락톤의 코폴리머로 이루어진 일액형 습식용 폴리우레탄 수지 조성물을 나이프 오버 롤(knife over roll) 코팅 방식으로 코팅한 후 응고, 수세, 건조하여 제 1의 습식 다공형 접착 코팅층(B)을 형성하고; 계속해서 상기 제 1의 습식 다공형 접착 코팅층(B)상에 W/O형 에멀젼형 폴리우레탄 수지 조성물을 나이프 오버 롤 코팅 방식으로 코팅한 후 건조하여 제 2의 건식 다공형 표면 처리 코팅층(C)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하에서 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
이중복합 다공형 투습방수포의 제조 방법은 다음과 같다.
먼저 나일론, 폴리에스테르 등 일반적인 합섬 직물 기포지를 일반적인 방법으로 테프론게 발수제를 사용하여 발수 처리한 후, 평활성을 부여하기 위하여 130℃-150℃의 온도와 40-60kg/cm2의 압력으로 시레 가공하고, 그 위에 폴리에스테르계 폴리올과 폴리카프로락톤의 코폴리머로 이루어진 일액형 습식용 폴리우레탄 수지 조성물을 촉감개선 및 접착용 프라이머를 사용하여 나이프 오버 롤 코팅 방식으로 코팅한 후, 일반적인 습식 공정의 작업조건으로 응고, 수세 후 텐터기에서 건조하여 제 1의 습식 다공형 접착 코팅층(B)을 형성함으로써 단순한 건식다공형 투습방수포 보다 마이크로포어가 수십배 크고 굴곡성이 좋으며 볼륨감이 우수한 초연질의 이중 복합성 투습 방수층을 형성한다. 상기의 일액형 습식용 폴리우레탄 수지 조성물은 아래 조성 1과 같은 성분 및 비율로 이루어지는 것이 바람직하다.
--- 조 성 1 ---
습식용 폴리우레탄 수지(고형분 30%) 60.0-73.0 중량%
디메틸포름아미드(DMF) 20.0-28.0 중량%
경화제(멜라민 포름알데하이드계) 2.0-4.0 중량%
백색안료(이산화티타늄) 5.0-8.0 중량%
상기 나이프 오버 롤 코팅방식이란 기재의 진행 방향법에 직각으로 독터나이프를 고정하여 나이프의 앞부분에 피막형성물질을 공급하고, 기포의 진행에 따라 코팅을 행하는 방법으로써, 페이스트상 도료의 코팅에 가장 많이 이용된다.
상기 시레가공이란 정리가공법의 일종으로써, 열 캘린더를 사용하여 직물을 평활하게 해주는 공정이다.
일액형 습식용 폴리우레탄 수지 조성물을 코팅시 도포량은 50-150g/m2인 것이 바람직하다.
또한, 응고처리는 10-20℃에서 30초-3분간 실시하고, 수세처리는 40초-50℃에서 30초-2분간 실시하고, 건조처리는 140-160℃에서 30초-2분간 실시하는 것이 더욱 바람직하다.
응고 및 수세처리 후 텐더기에서 건조하기 전에 수세처리된 코팅 직물을 맹글(mangle)사이로 통과시켜서 주름을 펴고 수분을 제거해 주는 것이 더욱 좋다.
다음으로는, 상기와 같이 형성된 제 1의 습식 다공형 접착 코팅층(B)위에 W/O형 에멀젼형 폴리우레탄 수지 조성물을 나이프 오버 롤 코팅 방식으로 코팅한 후 건조하여 제 2의 건식 다공형 표면 처리 코팅층(C)을 형성시켜 본 발명의 이중복합 다공형 투습방수포를 제조한다.
이때 상기 W/O형 에멀젼형 폴리우레탄 수지 조성물은 아래 조성 2와 같은 성분 및 비율로 이루어지는 것이 바람직하다.
--- 조 성 2 ---
W/O형 에멀젼형 폴리우레탄수지 50-63.5 중량%
메틸에틸케톤/톨루엔 혼합액(혼합비 15/18) 15-18 중량%
가교제(헥사디메틸이소시아네이트,HDI) 0.5-1.5 중량%
발수제(플루오르화탄소) 0.5-1.5 중량%
촉감개선제(실리콘 오일) 0.5-1.5 중량%
물/메틸에틸케톤 혼합액(혼합비 45/5) 20-27.5 중량%
상기 W/O 에멀젼형 폴리우레탄 수지 조성물을 코팅한 후 건조처리는 60℃, 80℃, 100℃, 120℃, 150℃에서 각각 30초-3분 간씩 처리하는 것이 좋다.
제 1의 습식 다공형 접착 코팅층(B)만을 형성시킨 투습방수포는 촉감이 매우 우수하고 투습도는 양호하나, 코팅면이 끈적끈적하고 블록성이 나쁜 단점이 있으므로, 본 발명에서는 상기 제 1의 습식 다공형 접착 코팅층(B)상에 포어가 매우 적어 내수압에 유리하며 드라이하며 실크같이 부드러운 촉감을 발현하는 제 2의 건식 다공형 표면 처리 코팅층(C)을 형성시켜 준다.
그 결과 본 발명의 이중 복합 다공형 투습 방수포는 실시예로 부터 알 수 있는 바와 같이, 내수압 5,000mmH2O이상, 투습도 7,000-9,000g/m2 24hr(염화칼슘법), 10m2 Pa/Watt(레트법)이하로 촉감이 매우 부드럽고, 박리강도 및 세탁내구성, 드라이크리닝 내구성 등도 우수한 특징을 갖는다.
상술한 바와 같은 본 발명의 특징 및 기타 장점들은 후술되는 비한정적인 실시예의 기재로 부터 보다 명백하게 될 것이다.
본 발명에 있어서 투습도, 내수압, 박리강도, 세탁시험 및 촉감의 측정방법은 아래와 같다:
1)투습도: JIS L1099 A-1법으로 측정하였다.
2)내수압: ISO 811으로 측정하였다.
3)박리강도: ASTM D 751으로 측정하였다.
4)세탁시험: KS K 0430 A-1법으로 측정하였다.
5)촉감: 전문가 10명의 관능 검사 방법으로 평가 하였다. 전문가 8명 이상이 부드럽다고 판단한 경우 A로, 전문가 5~7명이 부드럽다고 판단한 경우 B로, 전문가 4명 이하가 부드럽다고 판단한 경우 C로 각각 구분하였다.
이하의 실시예는 단지 예시적인 것을 뿐이므로 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어서는 안 될 것이다.
실시예 1
경사가 75데니어/24필라멘트의 나일론 멀티 필라멘트이고, 위사가 320데니어/192필라멘트의 나일론 공기 교락사이고, 경사 밀도가 150본/인치이고, 위사밀도가 60본/인치인 나일론 직물을 일반적인 방법에 의해 테프론계 발수제로 발수처리 하고, 150℃의 온도와 60kg/cm2의 압력으로 시레 가공한 후, 조성 3의 일액형 습식용 폴리우레탄 수지 조성물을 나이프 오버 롤 코팅 방식으로 코팅한 후, 15℃에서 1분간 응고하고, 30℃에서 1분간 수세하고, 150℃ 에서 40초간 건조하여 제 1의 습식 다공형 접착 코팅층(B)을 형성하였다. 계속해서 제 1의 습식 다공형 접착 코팅층(B)위에 조성 4의 W/O형 에멀젼형 폴리우레탄 수지 조성물을 나이프 오버 롤 코팅 방식으로 코팅한 후 60℃, 80℃, 100℃, 120℃, 150℃에서 각각 50초씩 건조하여 제 2의 건식 다공형 표면 처리 코팅층(C)을 형성하여 이중복합 다공형 투습방수포를 제조하였다. 제조한 이중복합 다공형 투습방수포의 내수압, 투습도, 박리 강도, 촉감(코팅면 촉감 및 전체 촉감), 세탁내구성 등의 물성을 평가하여 표 1에 그 결과를 제시하였다.
--- 조 성 3 ---
습식용 폴리우레탄 수지(고형분 30%) 65.0 중량%
디메틸포름아미드(DMF) 25.0 중량%
경화제(멜라민 포름알데하이드계) 3.0 중량%
백색안료(이산화티타늄) 7.0 중량%
--- 조 성 4 ---
W/O형 에멀젼형 폴리우레탄수지 57 중량%
메틸에틸케톤/톨루엔 혼합액(혼합비 15/18) 16 중량%
가교제(헥사디메틸이소시아네이트,HDI) 1.0 중량%
발수제(플루오르화탄소) 0.7 중량%
촉감개선제(실리콘 오일) 1.0 중량%
물/메틸에틸케톤 혼합액(혼합비 45/5) 24.3 중량%
실시예 2
조성 3에 있어서, 습식용 폴리우레탄 수지의 양을 70중량%로, 디메틸포름아미드(DMF)의 양을 20.0 중량%로 각각 변경하고, 조성 4에 있어서, W/O형 에멀젼형 폴리우레탄수지의 양을 60중량%로, 물/메틸에틸케톤 혼합액의 양을 21.3 중량%로 각각 변경 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 이중복합 다공형 투습방수포를 제조하였다. 제조한 이중복합 다공형 투습방수포의 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 제시하였다.
실시예 3
조성 3에 있어서, 경화제의 양을 4.0중량%로, 습식용 폴리우레탄 수지의 양을 64중량%로 각각 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 이중 복합 다공형 투습방수포를 제조하였다. 제조한 이중복합 다공형 투습방수포의 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 제시하였다.
실시예 4
조성 4에 있어서, 촉감개선제의 양을 1.5중량%로, W/O형 에멀젼형 폴리우레탄수지의 양을 56.5중량%로 각각 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 이중 복합 다공형 투습방수포를 제조하였다. 제조한 이중복합 다공형 투습방수포의 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 제시하였다.
비교 실시예 1
조성 4의 수지로된 제 2의 건식 다공형 표면 처리 코팅층(C)을 생략한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건으로 투습방수포를 제조하였다. 제조한 투습방수포의 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 제시하였다.
비교 실시예 2
조성 3의 수지로된 제 1의 습식 다공형 접착 코팅층(B)을 생략한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건으로 투습방수포를 제조하였다. 제조한 투습방수포의 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 제시하였다.
투습방수포 물성 평가 결과
내수압(mmH2O) 투습도(g/m224hr) 박리강도(g/cm) 전체촉감 코팅면촉감 세탁내구성(10회 세탁후)
내수압(mmH2O) 코팅층외관
실시예1 5,600 8,500 600 A 슬립성 우수 4,900 변형없음
실시예2 5,300 8,800 600 A 슬립성 우수 4,500 변형없음
실시예3 5,800 7,900 700 A 슬립성 우수 5,100 변형없음
실시예4 5,100 8,400 650 A 슬립성 매우 우수 4,400 변형없음
비교실시예1 1,300 9,600 580 B 끈적임 500 코팅층손실
비교실시예2 2,100 8,800 550 C 슬립성 우수 400 코팅층손실
본 발명의 이중복합 다공형 투습방수포는 단일의 건식 또는 습식 투습방수포에 비하여 촉감이 매우 부드럽고, 박리강도 및 세탁내구성 등이 우수하고, 투습성과 내수압이 동시에 우수하다.
본 발명은 이상과 같이 기재된 구체예에 대하여만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위내에서 변경이나 변형 할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며 이러한 변경이나 변형은 첨부된 특허 청구범위에 의하여 제한되어져야 한다.
도 1은 본발명에 의한 이중복합 다공형 투습방수포의 3층구조의 확대단면을 나타내는 현미경사진이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
A : 직물 (①:경사, ②: 위사)
B : 제 1의 습식 다공형 접착 코팅층
C : 제 2의 건식 다공형 표면 처리층

Claims (6)

  1. 합섬 직물(A)상에 폴리에스테르계 폴리올과 폴리카프로락톤의 코폴리머(copolymer)로 이루어진 일액형 습식용 폴리우레탄 수지를 주성분으로 하는 제 1의 습식 다공형 접착 코팅층(B)과 유중 수분산형(W/O형) 에멀젼형 폴리우레탄 수지를 주성분으로 하는 제 2의 건식 다공형 표면 처리 코팅층(C)이 차례로 적층되어 있는 3층 구조를 가지며, 내수압이 4,000mmH2O 이상이며, 투습성이 염화칼슘법으로 6,000g/m2 이상, 레트(ret)법으로 10m2 Pa/watt이하인 것을 특징으로 하는 이중복합 다공형 투습방수포.
  2. 발수처리 후, 시레(cire) 가공된 합섬 직물(A)상에 폴리에스테르계 폴리올과 폴리카프로락톤의 코폴리머로 이루어진 일액형 습식용 폴리우레탄 수지 조성물을 나이프 오버 롤(knife over roll) 코팅 방식으로 코팅한 후 응고, 수세, 건조하여 제 1의 습식 다공형 접착 코팅층(B)을 형성하고; 계속해서 상기 제 1의 습식 다공형 접착 코팅층(B)상에 유중 수분산형(W/O형) 에멀젼형 폴리우레탄 수지 조성물을 나이프 오버 롤 코팅 방식으로 코팅한 후 건조하여 제 2의 건식 다공형 표면 처리 코팅층(C)을 형성하는 것을 특징으로 하는 이중복합 다공형 투습방수포의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 일액형 습식용 폴리우레탄 수지 조성물은 습식용 폴리우레탄 수지(고형분 30%) 60.0-73.0 중량%, 디메틸포름아미드(DMF) 20.0-28.0 중량%, 경화제(멜라민 포름알데하이드계) 2.0-4.0 중량%, 백색안료(이산화티타늄) 5.0-8.0 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중복합 다공형 투습 방수포의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 W/O형 에멀젼형 폴리우레탄 수지 조성물은 W/O 에멀젼형 폴리우레탄수지 50-63.5 중량%, 메틸에틸케톤/톨루엔 혼합액(혼합비 15/18) 15-18 중량%, 가교제(헥사디메틸이소시아네이트,HDI)0.5-1.5 중량%, 발수제(플루오르화탄소) 0.5-1.5 중량%, 촉감개선제(실리콘 오일) 0.5-1.5 중량%, 물/메틸에틸케톤 혼합액(혼합비 45/5) 20-27.5 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중복합 다공형 투습방수포의 제조방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 일액형 습식용 폴리우레탄 수지 조성물을 코팅한 후 10-20℃, 40-50℃, 140-160℃ 에서 30초-3분씩 각각 응고, 수세, 건조처리하는 것을 특징으로 하는 이중복합 다공형 투습방수포의 제조방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 W/O형 에멀젼형 폴리우레탄 수지 조성물을 코팅한 후 60℃, 80℃, 100℃, 120℃, 150℃에서 각각 30초-3분씩 건조처리하는 것을 특징으로 하는 이중복합 다공형 투습방수포의 제조방법.
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