KR20080041776A - 수분산 고분자 수지가 도포된 피복물과 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수분산 고분자수지가 도포된 장갑과 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장갑금형에 면장갑 등을 크기에 맞게 끼우고 응고제에 침지한 다음, 미세구체가 함유된 수분산 고분자수지 혼합액에 함침시키고 대략 90~150℃의 열풍으로 건조하여 제조함으로써, 종래 면장갑 등에 고무나 PVC를 도포한 경우와 달리 착용감이 좋고 작업성이 우수하며, 특히 기존의 습식 폴리우레탄을 도포한 경우에 비해 환경유해물질이 배출되지않고 피막강도가 향상된 환경친화적인 수분산 고분자수지가 도포된 장갑과 그 제조방법에 관한 것이다.

수분산 고분자수지, 미세구체

Description

수분산 고분자 수지가 도포된 장갑과 그 제조방법{Waterborne polymer coated glove and preparation method thereof}

본 발명은 수분산 고분자수지가 도포된 장갑과 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장갑금형에 면장갑 등을 크기에 맞게 끼우고 응고제에 침지한 다음, 미세구체가 함유된 수분산 고분자수지 혼합액에 함침시키고 대략 90~150℃의 열풍으로 건조하여 제조함으로써, 종래 면장갑 등에 고무나 PVC를 도포한 경우와 달리 착용감이 좋고 작업성이 우수하며, 특히 기존의 습식 폴리우레탄을 도포한 경우에 비해 환경유해물질이 배출되지않고 피막강도가 향상된 환경친화적인 수분산 고분자수지가 도포된 장갑과 그 제조방법에 관한 것이다.

통상 산업현장 등에서 작업용 장갑이 많이 사용되는데, 이러한 기존의 장갑들은 크게 세 가지 유형으로 제조되고 있다.

첫 번째 방법은 면장갑 등의 표면에 내구성 등을 보강하기 위하여 고무나 PVC 등을 도포하여 가황 또는 겔화(용융)공법에 의해 제조하는 방법이고, 두 번째 방법은 습식 폴리우레탄 수지를 도포하여 미세 다공상의 피막을 형성시키는 방법이 있다.

첫 번째 방법처럼 면장갑 등에 고무나 PVC등을 도포한 장갑들은 면사와 고무 또는 PVC 간의 접착성이 나빠서 장갑의 내구성이 떨어지고, 고무액 또는 PVC액이 두껍게 코팅이 되거나 장갑의 내부까지 침투하여 촉감이 부드럽지 못하여 따라서 작업자의 피로도를 증가시키며, 작업 시 발생되는 손의 땀을 장갑이 흡수하지 못하여 작업자에게 불쾌한 느낌을 주는 문제점이 있다.

또한, 상기의 방법으로 제조 되어지는 장갑의 경우 폐기 시에 가황된 고무에서 유독물질이 배출되고, PVC 장갑의 경우 혼련시 사용되는 가소제의 이행에 따른 2차 오염, 혹은 환경호르몬 유발에 대한 논란이 계속되어지고 있다. PVC 장갑의 경우에는 생산 후 출고시점이 길어질 경우 가소제의 이행으로 촉감이 매우 딱딱해지는 경향이 있고, 특히 기온이 떨어지는 겨울철에는 더욱 딱딱해지는 경향이 두드러져 장갑을 착용하고 물건을 집을 경우 미끄러지는 현상이 발생할 여지가 많다. 또한, PVC 장갑의 경우 용융온도가 대체로 160℃이상에서 가열해야 내구성 등의 물성이 발현되는 단점이 있다. 그리고, 고무계통의 수지를 사용하여 장갑을 제조 할 경우 반드시 가황 또는 가류라는 공정을 거쳐야 하므로 제조공정이 길어지고, 이러한 생산성의 단점을 보완하기 위해서는 가황제/가류제 혹은 가황촉진제/가류촉진제를 과량으로 사용하여 가류, 건조시간을 단축시킬 수는 있으나 오히려 촉감이나 잉여물질의 잔류로 인하여 최종 폐기 시 환경오염을 유발하게 되는 문제가 발생하게 된다.

두 번째 방법인 습식 폴리우레탄 수지를 도포하는 경우에는 고무나 PVC를 도포한 장갑보다는 훨씬 부드러워 착용감이 향상되는 잇점은 있으나, 손의 땀이 과도히 배 출 시에 장갑외부로 수분 또는 가공 시 사용된 첨가제가 빠져나올 수 있는 개방된 미세다공의 구조를 가지고 있기 때문에 오염에 민감한 반도체 장비 등의 운반에는 사용상의 제약을 받게된다.

그리고, 습식 폴리우레탄은 폴리우레탄과 유기용제인 DMF(N,N'-Dimethyl formamide)와 각종 가공 첨가제로 이루어져 있으며, 가공시 습식 폴리우레탄을 장갑에 도포한 후 물과 유기용제인 DMF(N,N'-Dimethyl formamide)가 혼합된 수용액상에서 가공을 함으로써 상대적으로 고농도인 도포된 수지에서 저농도인 수용액으로의 DMF(N,N'-Dimethyl formamide)가 확산되어야 만 미세다공상 피막이 얻어지기 때문에 제조공정 중 유기용제가 포함이 된 폐기물이 발생되며, 최종의 완제품에서도 DMF(N,N'-Dimethyl formamide)의 잔류량에 따라 불량제품이 발생할 확률이 높으며, 인체의 유무해 정도를 떠나 항상 미량의 DMF(N,N'-Dimethyl formamide)가 잔류하게 되어있어 환경적 생물학적으로도 유해한 작용을 할 수가 있다고 보고가 되고 있으며, 도포된 폴리우레탄 수지에서 수용액으로 확산이 되면서 폴리우레탄 수지는 근본적으로 소수성의 성질을 가지고 있는바 DMF(N,N'-Dimethyl formamide)가 확산이 되면서 미세다공상 피막이 형성되는데 그 미세다공의 크기는 수 마이크로미터에서 200마이크로미터에 가까운 다공성이 다양하게 형성되어 폴리우레탄 수지가 원래 가지고 있던 기계적 물성을 어느정도 잃어버리기 때문에 장갑의 피막강도도 약해지는 단점을 지니고 있다. 또한 습식 폴리우레탄 수지 가공에서 미세다공의 크기를 결정하는 것은 기본적으로 폴리우레탄 수지가 가지고 있는 특성과 가공조의 DMF(N,N'-Dimethyl formamide)농도, 온도 등이 크게 좌우하게 되는데 습식우레탄의 가공에서 풀리우레탄의 특성과 가공조의 온도같은 인자는 일정하게 유지할 수 있으나 가공조의 DMF(N,N'-Dimethyl formamide)농도는 일정하게 유지하기가 현실적으로 어려운 부분이 있다. 이러한 가공조내의 DMF(N,N'-Dimethyl formamide)농도에 따라 달라지는 미세기공의 크기차이는 최종완제품의 유연성과 많이 관계가 있기 때문에 현실적으로 습식폴리우레탄을 이용한 작업용 장갑은 항상 다른 조건에서 생산되어지는 다른 제품으로 볼 수도 있다. 도포된 폴리우레탄 수지가 가공조에 입수되면서 도포된 폴리우레탄용액에서 가공조로 DMF(N,N'-Dimethyl formamide)가 서서히 빠져나오기 때문에 항상 똑같은 농도를 유지하기가 어려우며 가공조에 DMF(N,N'-Dimethyl formamide)의 농도가 15~20센트가 넘어가면 가공된 장갑에 다량의 DMF(N,N'-Dimethyl formamide)가 잔류하거나 물성이 현격히 변화되어 제품으로의 가치가 떨어지기 때문에 가공조의 DMF(N,N'-Dimethyl formamide)수용액을 교환해 주어야하는데 이때 폐기되는 DMF(N,N'-Dimethyl formamide)수용액은 비용을 들여 폐기를 하여야하기 때문에 많은 항상 같은 DMF(N,N'-Dimethyl formamide)농도를 유지한다는 것은 막대한 생산비를 투입해야하기 때문에 어려운 점이 있다.

세 번째 방법으로 근래에 들어 수분산계 수지에 화학적 발포제를 첨가하거나 기계적인 발포를 통하여 습식 폴리우레탄장갑과 유사한 특성을 지닌 장갑들이 보고되고 있으나 화학적 발포의 경우 많이 사용될 수 있는 것이 아조디카본아마이드(Azodicarbonamide, ADCA), 엔엔디니트로소펜타메틸렌테트라민(N,N'-Dinitroso pentamethylene tetramine, DPT) 또는 P-Toluene sulfonyl hydrazide (TSH)등이 사 용될 수 있으나 발포제의 분해온도가 적어도 150도씨 이상되어야만 하지만 실제 장갑의 소재로 사용되는 나일론이나 다이니마같은 소재의 경우 150도씨에서 장기간 노출될 때 열에 의한 노화가 발생이되며 균일한 발포가 이루어지지않아서 제품으로 이용되기가 어려운 문제점을 안고 있다. 기계적인 발포의 경우에는 우선 고가의 장치비가 소요가 되며 기계적으로 만들어진 기포의 응집에 따른 미세기공의 크기편차가 매우 커서 미세기공의 균일도를 유지하기가 매우 힘든 단점을 지니고 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 단점과 결함을 해결할 수 있도록, 즉 작업자의 피로도를 최대한 줄이고, 제조공정 시 발생되는 공해유발물질을 최소화하며, 사용 후 폐기 시에도 안전하게 폐기할 수 있게 하고, 생산과정이 항상 같은 조건을 유지할 수 있게 하여 항상 같은 품질의 제품이 생산되도록 하며, 작업자가 장갑을 끼고 물건을 잡을 때 손에서 잘 미끄러지지 않도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 작업용 장갑의 제조에 있어 황이나 산화아연의 필수적으로 첨가되는 기존의 천연고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(Acrylonitrile Butadiene rubber, NBR) 또는 디오피(D.O.P) 등이나, 가소제가 첨가되는 PVC를 사용하지 않고, 우수한 촉감과 수분흡수성능을 지닌 환경친화적인 소재인 수분산 고분자수지를 사용하여 장갑의 표면에 도포시킨 특징이 있다.

또한, 본 발명에서는 특정 조건의 응고제로 장갑을 전 처리한 다음 미세구체가 함유된 수분산 고분자수지를 도포하는바, 수분산 고분자수지의 안정성을 저해하는 방 법을 통해 수지를 응고시켜 수지가 장갑내부로 침투하는 것을 막는 응고기법을 사용하는 것을 특징으로 한다. 이때, 응고제의 pH 및 온도의 조절, 응고제와 수분산 고분자수지의 비상용성 등을 통하여 수분산 고분자수지와 응고제가 접하는 계면에서 수지의 응고가 진행됨에 따라 수지가 장갑내부로 침투하는 것을 방지함으로써 작업자가 장갑을 착용 했을 때 이질감과 피로감이 들지 않게 한다.

또한, 본 발명에 따라 미세구체가 함유된 수분산 고분자수지를 장갑에 도포하는 경우 제조공정이 매우 단순화 될 수 있다. 천연고무 혹은 아크릴로니트릴 부타디엔 라바의 경우에는 반드시 수지 코팅 후 수분건조, 가황/가류의 두 단계로 이루어져야 하지만, 본 발명의 경우 수분건조 단계만 있으면 되므로 제조공정에 필요한 시간을 단축시켜 제조효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 습식 폴리우레탄 수지가 미세기공의 크기를 조절할 수 없고, 수분산 고분자수지를 인공적인 기계적, 화학적인 발포를 하는 경우 미세기공의 균일도를 유지할 수 없을뿐더러 많은 장치비가 소요되는 것과 달리 일정한 미세기공의 크기를 유지하기 위하여 일정한 크기로 팽창하거나 이미 팽창되어있는 미세구체를 사용하여 원하는 미세기공의 크기를 조절할 수 있는 것이 최대의 장점이라고 할 수 있다. 이러한 미세구체에 의해 장갑표면의 탄성을 부여하게 됨으로써 탄성에 따른 미끄럼방지성이 더욱 강화되어 작업용 장갑으로서의 성능이 강화되는 장점이 있다.

본 발명은 작업성을 부여하기 위하여 장갑표면에 고분자 수지가 도포된 작업용 장 갑에 있어서, 장갑표면에 응고제로서 산성 또는 염기성 용액으로 전처리한 다음, 그 위에 수분산 고분자수지, 증점제 및 착색제가 함유된 고분자수지 혼합액이 도포된 장갑을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 장갑을 제조하는 방법은, 금형에 장갑을 끼운 다음, 응고제로서 산성 또는 염기성 용액을 장갑에 분무하거나, 이 용액에 장갑을 함침 시키는 전 처리 공정. 그리고, 수분산 고분자수지, 증점제 및 착색제로 이루어진 수지 혼합액에 상기 전 처리된 장갑을 함침 시킨 다음, 건조하고 금형으로부터 장갑을 탈형 시키는 공정으로 이루어질 수 있다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 수분산 고분자수지가 도포된 장갑에 사용되는 성분으로는, 수분산 고분자수지, 수분산 고분자수지의 장갑내부 침투와 두께 및 흐름성을 제어하기 위한 응고제, 피막의 두께를 조절하면서 수분산 고분자수지의 장갑내부 침투를 방지하기 위하여 일정한 점도를 유지시키는 증점제, 착색을 위한 수분산 착색제와 미세기공의 크기를 조절하는 미세구체 등이 있다.

상기 응고제로서 산성 또는 염기성 용액을 사용하며 그pH는 1.0~5.0 또는 10.0~14.0이 바람직하다.

여기서, 산성 용액은 포름산, 아세트산, 염산, 황산, 유산 및 인산 등을 사용하여 제조하고, 염기성 용액은 수산화칼륨, 수산화나트륨, 및 염화나트륨등을 사용하여 제조한다. 상기 응고제에는 응고속도의 조절을 위하여 산/염기의 농도를 조절함으로써 가능하다. 응고제의 경우 원료의 기본상이 고상을 용해하거나 용액화 시켜서 사용할 경우에는 최종 제품에 응고액이 잔류할 수 있으므로 적정한 응고액으로는 액상의 휘발가능한 응고액을 선택하는 것이 바람직하다. 상기 수분산 고분자수지, 증점제 및 착색제, 발포체로 이루어지는 수지 혼합액은 각각 수분산 고분자수지 50~98.9중량%, 증점제 0.1~2.0중량% 및 착색제 1.0~10.0중량%, 미세구체 0.05~10중량%로 함유시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 증점제는 도포되는 수지의 두께, 함침의 정도, 착색의 정도에 따라 점도를 조절 및 유지시키는 역할을 하는데, 수지의 두께는 용도별로 0.1~2.0mm 범위로 조절되도록 한다. 이때, 증점제로는 아크릴계 증점제, 아마이드계증점제, 우레탄계 증점제 및 셀룰로즈계 증점제 등을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 수분산 착색제는 원하는 색을 얻기 위하여 사용하는데, 여기서 착색제로는 혼합 안정성을 위하여 수계안료 등을 사용한다.

또한 수분산 고분자수지의 용도에 따른 물성 개질용 수분산 고분자수지로는 수분산 폴리우레탄 수지, 수분산 아크릴수지, 수분산 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 라텍스, 수분산 스타일렌 부타디엔 고무(SBR) 라텍스, 수분산 천연고무, 수분산 클로로프렌 라텍스, 수분산 PVA 수지 등을 사용할수 있다. 그 밖에, 상기 장갑은 면, 나일론, 아크릴, 케브라, 폴리에틸렌 및 폴리에스테르 중에서 선택된 1종 또는 2종이상의 혼합재질로 이루어질 수 있다.

이와 같은 본 발명의 수분산 고분자수지가 도포된 장갑의 구체적인 제조공정은 다음과 같다.

먼저, 이미 성형된 장갑을 금형에 장착한 다음, 장갑을 응고제에 함침 시키거나 응 고제를 장갑에 분무하고, 증점과 착색이 되어있는 수분산 고분자수지에 함침시킨 후, 온도가 90~150℃정도 되는 열풍이 있는 건조로에서 20~50분 정도 건조시키고 장갑을 금형에서 탈형 하여 완성할 수 있다.

이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 더욱 구체화하여 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 의하여 한정 되는 것은 아니다.

실시예 1 : 음이온계 수분산 폴리우레탄 수지가 도포된 장갑의 제조

나일론(실두께 : 데니어)을 금형에 장착한 다음, 이를 2% 포름산 수용액(pH 3.0)에 1초간 함침 시키고 60℃ 건조로에서 4분간 건조시켰다. 별도의 용기에 음이온계 수분산 폴리우레탄 수지(분자량 30,000) 100g을 넣고, 증점제로서 아크릴계 증점제(롬 앤 하스, RM-2020)를 0.15g, 착색제로서 수분산 백색 토너(국제상역, 705K)를 2.35g 첨가하여 교반한 다음 상기 장갑을 2초간 함침 시켰다. 함침 후 온도가 110℃ 정도 되는 열풍이 있는 건조로에서 35분간 건조시킨 다음 장갑을 금형에서 탈형 하여 완성하였다.

실시예 2 : 미세구체 함유 수분산 폴리우레탄 수지가 도포된 장갑의 제조

실시예와 같은 조건에서 수분산 폴리우레탄 100g에 대하여 100℃에서 40마이크로미터까지 팽창하는 미세구체를 2g 추가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법 및 조건으로 장갑을 제조하였다.

비교예 1 : NBR 수지가 도포된 장갑의 제조

나일론(실두께 : 280데니어)을 금형에 장착한 다음, 이를 2% 포름산 수용액(pH 3.0)에 2초간 함침 시켰다. 별도의 용기에 NBR 수지(니폰 제온, 분자량 30,000) 100g을 넣고, 증점제로서 아크릴계 증점제(롬 앤 하스, RM-2020)를 0.15g, 가황제로 산화아연, 골드유황등이 함유된 가류가공제(티앤엘 ADT.C101S) 1g, 착색제로서 수분산 백색 토너(국제상역, 705K)를 2.35g 첨가하여 교반한 다음 상기 장갑을 2초간 함침 시켰다. 함침 후 온도가 120℃ 정도 되는 열풍이 있는 건조로에서 35분간 건조시킨 다음 장갑을 금형에서 탈형 하여 완성하였다.

비교예 2 : PVC 가 도포된 장갑의 제조

나일론(실두께 : 280데니어)을 금형에 장착한 다음, PVC 100 중량부와 가소제 디오피(DOP) 100 중량부를 균일하게 혼합한 혼합물에 2초간 함침 시켰다. 함침 후 온도가 160℃ 정도 되는 열풍이 있는 건조로에서 35분간 건조시킨 다음 장갑을 금형에서 탈형 하여 완성하였다.

비교예 3 : 습식 폴리우레탄 장갑의 제조

나일론(실두께 : 280데니어)을 금형에 장착한 다음, 별도의 용기에 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여 DMF 140 중량부, 습식가공조제 3 중량부, 습식용 백색안료 1 중량부를 균일하게 교반한 다음, 탈로과정을 거처 폴리우레탄수지 배합물에 함유되어 있는 기포를 제거한 후 상기 장갑을 2초간 함침 시켰다. 상기 장갑을 5% DMF 수용액에 넣어 5분간 응고시키고, 50℃의 물에 20분간 수세한 후, 온도가 100℃ 정도 되는 열풍이 잇는 건조로에서 45분간 건조시킨 다음 장갑을 금형에서 탈형 하여 완성하였다.

시험예 : 착용감, 온도에 따른 작업성, 피막강도 등의 비교

상기 실시예 1~2 및 비교예 1~3에 대하여 물성을 축정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

[표 - 1]

구분	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3
착용감	보통	양호	보통	딱딱함	양호
내마모성	2	4	2	2	4
저온작업성	양호	양호	양호	불량	양호
생산시폐기물	없음	없음	없음	없음	폐기물발생
투습성	불량	비교적 양호	불량	불량	양호
미끄럼 방지성	양호	양호	양호	양호	양호
제품의 친환경성	친환경적	친환경적	중금속 함유	가소제 사용	유기용제잔류

내마모성은 수치가 높을 수록 좋은 것이며 유럽규격 EN388을 기준으로 작성한 것이며 최하의 수치가 1이며 최고수치가 4이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 미세구체가 포함된 수분산 고분자수지가 도포된 장갑과 그 제조방법은 장갑을 응고제로 전처리한 다음 수분산 고분자수지 혼합액에 함침 시켜 제조함으로써, 고무나 PVC 또는 아크로니트릴 부타디엔 고무 라텍스를 사용한 장갑에 비해 가볍고 촉감이 좋으며, 작업자가 장갑을 착용하고 사용할 시에 발생되는 땀의 흡수력이 향상되는 쾌적한 작업환경을 제공하고, 장갑 착용 중 물건을 잡을 때 미끄러짐이 없으며, 사용 중 또는 사용 후 폐기 시에 발생되는 환경오염 유발물질이 상대적으로 적은 효과가 있다.

Claims (7)

1. 작업성을 부여하기 위하여 장갑표면에 수분산 고분자 수지가 도포된 작업용 장갑에 있어서, 미세구체가 함유된 수분산 고분자수지, 증점제 및 착색제가 함유된 수지 혼합액이 도포 되어 있는 것임을 특징으로 하는 장갑.
2. 제 1항에 있어서, 수분산 고분자수지는 수분산 폴리우레탄 수지, 수분산 아크릴수지, 수분산 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 라텍스, 수분산 스타일렌 부타디엔 고무(SBR) 라텍스, 수분산 천연고무, 수분산 클로로프렌 라텍스, 수분산 PVA 수지 등의 단독 또는 혼합물에 미세구체가 함유가 되어있는 것임을 특징으로 하는 장갑.
3. 제 1항에 있어서, 상기 수지 혼합액은 수분산 고분자수지 50~98.9 중량%, 증점제 0.1~2.0 중량%, 착색제 1.0~10.0 중량% 및 미세구체 0.05~10중량%으로 이루어진 것임을 특징으로 하는 장갑.
4. 팽창되어져있거나 열에 의해 팽창될 수 있는 미세구체가 포함된 수분산 고분자수지가 도포되어있는 것임을 특징으로하는 장갑.
5. 제 4항에 있어서, 미세구체의 조성은 이소부탄 또는 이소펜탄을 발포제로하고 그 외벽은 비닐리덴 클로라이드, 아크릴로니트릴과 메틸메타아크릴레이트 등의 모노머 들에 의한 공중합체인 것을 특징으로하는 장갑.
6. 제 4항에 있어서, 미세구체의 크기가 팽창되기 전 직경이 5에서 100마이크로미터이거나 열에의해 팽창된 후 직경이 10에서 200마이크로미터인 구체인 것을 특징으로하는 장갑.
7. 제 4항에 있어서, 미세구체는 이미 팽창되어진 경우 그 직경이 10에서 200마이크로미터인 구체인 것을 특징으로하는 장갑.