KR20080054663A - 난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법 및 이에따른 폴리우레탄 인공피혁 - Google Patents

난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법 및 이에따른 폴리우레탄 인공피혁 Download PDF

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Abstract

본 발명은 난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법 및 이에 따른 폴리우레탄 인공피혁에 관한 것으로, 특히 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법에 있어서, 폴리메틸메타크릴레이트, 열 경화형 폴리우레탄, 실리카 또는 아크릴 등의 수지에 난연제를 첨가하여 상기 수지의 내부에 다수의 난연제 입자들이 포함되어 있는 비드형 난연제를 제조한 후, 부직포를 폴리우레탄 수지와 상기 비드형 난연제가 혼합된 함침배합액으로 함침가공하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 의하는 경우, 인공피혁 고유의 상품성을 유지하면서도 안정적인 난연성을 부가할 수 있는 효과가 있다.
난연성, 폴리우레탄 인공피혁

Description

난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법 및 이에 따른 폴리우레탄 인공피혁{Manufacturing Method of Polyurethane Artificial Leather Having incombustibility and Polyurethane Artificial Leather Using The Same}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법을 나타내는 흐름도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비드형 난연제의 형태를 나타낸 단면도이며,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 함침가공 공정을 개략적으로 나타낸 공정도이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 건식 코팅가공된 폴리우레탄 인공피혁의 단면도이며,
도 5는 본 발명의 난연성 판정을 위한 평가 기준점을 설명하기 위한 모식도이다.
본 발명은 폴리우레탄 인공피혁에 관한 것으로, 특히 난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법 및 이에 따른 폴리우레탄 인공피혁에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 수지의 내부에 다수의 난연제 입자들이 포함되어 있는 비드형 난연제를 제조한 후, 부직포를 상기 비드형 난연제가 혼합된 합침배합액으로 함침가공하는 것을 특징으로 한다.
폴리우레탄 인공피혁의 난연성을 확보하기 위한 일반적인 방법으로는 인공피혁 제조시 함침액 내에 난연제를 첨가하여 함침가공을 하거나 난연제를 최종 제품 배면에 스프레이 코팅 또는 그라비아 코팅가공 하는 방법 등이 있다.
먼저, 함침액에 난연제를 첨가하여 함침가공 하는 방법은 인공피혁 제조시 사용되는 폴리우레탄 수지 및 함침액 제조시 사용되는 용매인 디메틸포름알데하이드에 의한 난연제의 1차 침해와 감량가공시의 열(일반적으로 100℃, 30분)과 가성소다에 의한 2차 침해 현상으로 완제품 제조 후 안정적인 난연성 확보가 어려울 뿐 아니라(실제로 이러한 난연제 침해현상을 고려하여 과량의 난연제를 사용하여 난연성을 확보하기도 한다), 할로겐계 난연제를 사용시에는 완제품 제조 후 경시변화에 의한 표면 백화 현상 등의 불량을 발생시키기는 문제점이 있다.
또한, 난연제를 최종 가공된 제품의 배면에 스프레이 코팅 또는 그라비아 코 팅하는 방법은 난연제를 제품 내부에 균일하게 분포시키기가 어려워 난연성 확보가 어려울 뿐 아니라 인공피혁 고유의 감성물성을 저하(뻣뻣해지는 현상)시키는 문제점을 가진다. 또한, 인계 난연제를 사용시에는 경시변화(주로 흡습에 의한 현상)에 의해 난연제가 끈적이는 현상을 나타내게 되어 상품성을 저하시키는 요인이 되기도 한다.
최근에는, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 함침 가공 방법과 스프레이 가공 방법을 병행하여, 1차로는 함침가공시 최소량의 난연제를 이용하여 함침가공을 하고 2차로는 난연제로 스프레이 코팅을 함으로써 인공피혁에 난연성을 부가하고자하는 시도가 있었다. 그러나, 함침가공시 최소량의 난연제를 사용하더라도 용제 및 감량가공 공정에 의한 난연제 침해현상으로 난연성의 저하 및 백화 등의 표면 불량 현상은 여전히 남아있었고, 난연제의 스프레이 가공 처리에 따른 감성 물성 저하 현상 또한 여전히 남아 있었다. 뿐만 아니라, 상기 병행 공정은 추가 공정으로 인한 가공비 상승의 요인이 되었다.
따라서, 폴리우레탄 인공피혁 고유의 감성 물성을 유지하면서 안정적인 난연성을 확보할 수 있는 새로운 소재의 개발 또는 가공 방법 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 폴리우레탄 인공피혁에 있어서, 수지의 내부에 다수의 난연제 입자들이 포함되어 있는 비드형 난연제를 제조한 후, 상기 비드형 난연제와 폴리우레탄 수지가 혼합된 합침배합액에 부직포를 함침가공하는 것을 특징으로 하는 난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법 및 이에 따른 폴리우레탄 인공피혁을 제공하기 위한 것이다.
본 발명자들은 종래의 난연제 침해로 인한 난연성 저하, 백화 등의 표면 불량 및 난연제의 스프레이 가공 등에 의한 감성물성 저하 등의 문제점을 개선하기 위하여 예의 노력한 결과, 난연제를 비드화하여 함침가공하면 난연제 입자들이 수지의 내부에 싸여있어 가공 중에 일어나는 난연제의 침해로 인한 문제점이 개선되고, 폴리우레탄 인공피혁에 효과적으로 난연성을 부가할 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하였다.
이러한 본 발명에 의하여, 인공피혁 고유의 감성물성을 유지하고 경시변화에 의한 문제점을 나타내지 않으면서 안정적인 난연성을 부여하는 것이 본 발명의 목적이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법에 있어서, 폴리메틸메타크릴레이트, 열 경화형 폴리우레탄, 실리카 또는 아크릴 수지에 다수의 난연제 입자를 첨가하여 상기 수지의 내부에 상기 난연제 입자들이 포함되어 있는 비드형 난연제를 준비하는 단계; 및 상기 준비된 비드형 난연제와 폴리우레탄 수지가 혼합된 함침배합액에 부직포를 함침가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법이다.
또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 다른 실시형태는 상술한 바와 같은 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법에 의하여 제조된 것으로써, 상기 비드형 난연제가 상기 부직포 내에 함침되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 인공피혁이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부된 도면을 참고로 하여, 상세하게 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법을 나타내는 흐름도이다. 여기에 도시된 본 발명은 난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기한 방법을 수행하기에 적합한 폴리우레탄 인공피혁 제조장치 또는 시스템에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
먼저, 도 1에 나타난 본 발명에 따른 제조방법의 첫 번째 단계(S110)는 비드 형 난연제를 준비하는 것이다. 도 2는 단계(S110)을 거쳐 제조된 비드형 난연제의 단면도이다. 상기 비드형 난연제는 수지(220)의 내부에 다수의 난연제 입자(210)들이 함침되어 있는 구형 비드의 형태이다. 상기 비드형 난연제는 다수의 난연제 입자들이 수지의 내부에 포함된 비드형으로 제조되고, 또한 이러한 형태로 부직포의 함침가공 중에 함침되므로, 종래의 함침가공 중에 일어나는 폴리우레탄 수지에 의한 난연제 침해, 함침액 제조시 사용되는 디메틸포름알데하이드 등의 용매에 의한 난연제 침해 및 해도형 극세섬유로 제조된 부직포의 감량가공시의 열과 가성소다에 의한 난연제 침해로 인한 난연성 저하 및 백화 등의 표면 불량, 그리고 난연제를 최종 가공된 제품의 배면에 스프레이 코팅 또는 그라비아 코팅함으로써 인공피혁 고유의 감성물성을 저하시키는 문제점 등을 개선하게 하는 효과가 있다.
상기 비드형 난연제는 단량체 중합반응을 이용하여 수지의 중합반응시 난연제를 첨가하여 제조할 수 있다. 상기 중합반응시 사용되는 물질로는 메틸메타크릴레이트, 폴리올과 유기 폴리이소시아네이트, 실리카 또는 아크릴 단량체가 바람직하다. 상기 비드형 난연제에 첨가되는 난연제로는 질소계, 금속 수산화물, 적색인, 실리콘 등의 난연제보다 인계, 할로겐계, 멜라민계 난연제의 경우 그 효과가 현저히 우수함을 확인하였다. 또한, 상기 난연제는 상기 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리우레탄, 실리카 또는 아크릴 등의 수지의 100 중량대비 30 내지 50 중량부 정도 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 난연제가 수지의 100 중량대비 30 중량부보다 더 작은 경우 난연성이 저하되었으며, 50 중량부보다 더 큰 경우에는 비드형으로 제조하기에 부적합하였다.
또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 비드형 난연제의 크기는 20 ㎛ 내지 100 ㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 ㎛ 내지 50 ㎛이다. 가장 바람직하게는 20 ㎛ 내지 30 ㎛의 크기로 제조하는 것이다. 입자가 작을수록 부직포에 잘 스며들 수 있기 때문이다.
이어서, 본 발명은 단계(S120)을 거치고, 상기 단계(S120)는 상기 준비된 비드형 난연제와 폴리우레탄 수지가 혼합된 함침배합액에 부직포를 함침가공하는 것이다. 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 함침가공의 공정도를 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 함침가공 공정은 함침배합액이 담긴 함침조(320)에서 부직포에 함침배합액을 함침시키고 압착시킨 다음, 응고조(330)에서 상기 부직포 원단 내에 침투된 함침배합액을 응고시키고, 수세조(340)를 통해 잔여 용제를 수세한 후 건조시키는 것이다. 상기 함침가공을 통해 단계(S110)에서 준비된 비드형 난연제가 폴리우레탄 수지와 함께 부직포에 함침된다. 상기의 응고조(330) 및 수세조(340)는 폴리우레탄 인공피혁의 제조시 통상적으로 사용되는 가공 조건을 적용할 수 있다. 도 3에 나타난 언와인더(310)와 와인더(350)는 상기 함침가공 공정의 속도를 조절할 수 있게 한다.
본 발명에 있어서, 상기 함침가공시 사용되는 부직포는 특별히 제한되지 않 으나, 해도형 섬유로 제조되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 부직포가 폴리에스테르와 나일론이 3 대 7의 비율로 구성된 해도형 섬유로 제조되는 것이다. 상기 해도형(海島型) 섬유란 서로 다른 두가지 성분의 폴리머로 구성된 복합섬유를 말한다. 상기 해도형 섬유는 극세섬유에 수반하는 가공단계에서의 섬유의 사절(絲切) 등의 문제를 회피할 수 있는 장점이 있다. 즉, 가공단계에서는 통상의 굵은 복합섬유이므로 통상의 섬유와 같은 취급을 하여 가공하고, 공정상 문제가 없는 단계에서 화학적 처리를 하여 상기 해도형 섬유의 해(海)성분을 용출시킴으로써 극세섬유화를 가능하게 한다. 본 발명에서는, 상기 해도형 섬유로 제조된 부직포의 해(海)성분을 용출시켜 극세섬유화 하는 단계를 감량가공 단계라고 한다.
이와 더불어, 상기한 본 발명에 따른 함침가공시 적용되는 폴리우레탄 수지는 감량가공시 견딜 수 있는 에테르 타입의 폴리올로 합성된 폴리우레탄 수지인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시 형태는 감량가공 하는 단계(S130)를 더 포함할 수 있고, 상기 단계(S130)는 상기 해도형 섬유로 제조된 후, 함침가공된 부직포를 가성소다를 이용하여 상기 부직포의 해(海)성분을 용출시킴으로써 극세섬유화하는 감량가공 단계이다. 즉, 본 발명의 바람직한 일 실시예로써 폴리에스테르와 나일론으로 구성된 부직포를 함침가공 후, 가성소다를 이용한 감량가공 방법으로 섬유 내의 해(海)성분인 폴리에스테르를 제거하는 것이다. 상기 해성분이 제거된 나일론 극 세섬유는 극세섬유로서의 특징을 살려 천연피혁의 뒷면과 같은 외관 및 촉감을 부여할 수 있도록 한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예로서, 상기와 같이 함침가공 및 감량가공된 부직포를 나일론 염색시 통상적으로 사용되는 산성염료로 염색가공하여 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하거나(S140), 상기 함침가공 및 감량가공된 부직포를 합포가공하여 건식 코팅형의 폴리우레탄 인공피혁을 제조하여(S150) 난연성이 부가된 최종 제품을 형성한다.
한편, 본 발명의 또 다른 특징은, 인공피혁의 가공 공정 중의 난연제의 침해현상으로 인한 문제점을 개선할 수 있는 비드형 난연제를 적용하여 함침가공 함으로써, 난연제가 비드화 되어 부직포 원단 내에 함침되어 있는 폴리우레탄 인공피혁을 제공하는 것이다. 난연제를 비드화 하여 부직포에 함침시키는 경우, 기존의 난연제를 함침액 내에 직접 첨가하거나, 스프레이 가공함으로써 나타나는 난연제의 침해 현상이나 경시변화에 의한 표면 백화 현상 등의 불량, 뻣뻣해지는 등의 감성물성 저하 등을 나타내지 않아, 폴리우레탄 인공피혁 고유의 감성 물성을 유지하면서 안정적인 난연성을 확보할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 인공피혁은 자동차 내장재, 철도 차량용 좌석, 비행기용 좌석, 선박용 좌석, 쿠션, 시트, 의자류 등의 인테리어 제품의 표면재로 서 매우 적합하게 이용될 수 있다. 또한 본 발명에서와 같은 비드형 난연제를 함침 가공 중에 첨가하여 사용하는 방법 이외에 가공 특성상 내화학성이 요구되는 다양한 코팅, 압출, 사출 등의 다양한 산업 분야에서 상기 제조방법의 응용 접목이 가능하다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 잘 이해될 수 있고, 하기의 실시예는 본 발명의 예시를 위한 것이며, 첨부되는 특허 청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1: 메틸메타크릴레이트 단량체와 인계 난연제로 제조된 비드형 난연제를 적용하여 함침가공한 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁의 제조
실시예1 -1: 부직포의 제조
폴리에스테르와 나일론이 3 대 7의 비율로 구성된 3.5 데니어의 해도형 원사를 제조한 후, 상기 해도형 원사를 니들펀칭 가공하여 부직포를 제조하였다.
실시예1 -2: 비드형 난연제의 제조
메틸메타크릴레이트 단량체, 가교제, 개시제 등을 혼합한 후, 혼합액의 100 중량대비 난연제를 30 중량부 첨가하여 중합반응시키고, 탈수건조시킴으로써 비드형 난연제를 제조하였다.
상기 가교제 및 개시제는 폴리메틸메타크릴레이트 제조시 사용되는 통상의 가교제 및 개시제를 사용하였다.
실시예1 -3: 함침배합액의 제조
에테르 타입의 폴리올과 방향족 이오시아네이트를 합성하여 제조된 폴리우레탄 수지에 용제인 디메틸포름알데하이드 130 중량부, 블랙 안료 1 중량부를 첨가하여 1차 배합 후, 상기 제조된 비드형 난연제 15 중량부를 1차 배합액에 첨가하여 함침 배합액을 제조하였다.
실시예1 -4: 함침가공
상기 제조된 함침 배합액을 상기 부직포에 함침후, 망글 압력 2.5 kg/cm2로 압착하여 상기 부직포의 중량대비 상기 함침 배합액이 80 내지 100 중량부로 포함되도록 하였다.
그리고, 응고조(330)에서 상기의 부직포 원단 내에 침투된 함침 배합액을 응고시키었다. 또한, 응고시킨 후의 잔여 용제를 수세 및 건조시키었다.
상기 적용되는 응고조(330), 수세조(340)는 통상적으로 폴리우레탄 인공피혁 제조시 사용되는 가공 조건을 적용하였다.
실시예1 -5: 감량가공
상기 함침가공된 부직포를 10%의 가성소다 수용액에 100℃에서 30분간 유지하면서 해성분인 폴리에스테르를 용출시키었다.
실시예1 -6: 염색가공
상기 감량가공되어 극세섬유화된 부직포를 나일론 염색시 통상적으로 사용되는 블랙염료 10 중량부 및 염료 분산첨가제 1 내지 2 g/L 와 함께 염색기 내에 넣어 염색가공을 진행하여 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하였다. 이 때 100℃에서 40분간 균염시간을 주었으며 욕비는 20 : 1 이었다.
실시예2 : 메틸메타크릴레이트 단량체와 인계 난연제로 제조된 비드형 난연제를 적용하여 함침가공한 건식 코팅형 폴리우레탄 인공피혁의 제조
실시예 1에서 감량가공 공정까지 진행된 부직포를 이용하여 건식 코팅 가공을 하였다.
먼저, 이형지 위에 폴리우레탄 건식 코팅형 인공피혁 제조시 통상적으로 사용되는 폴리우레탄 수지로 1차 코팅 및 2차 코팅 후, 그 위에 액형 폴리우레탄 접착제를 도포하고 상기 부직포에 합포하였다. 합포된 부직포를 70 내지 80℃ 정도 의 숙성실에서 24시간 숙성후, 이형지를 박리하여 난연성이 부가된 건식 코팅형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하였다. 이때 제품의 타입에 따라 이형지를 박리만 하는 경우, 박리 후 표면 처리하는 경우, 박리 후 인쇄 및 표면처리를 하는 3가지 방법이 있으나 원리는 마찬가지이며, 이 공정을 끝으로 제품에 대한 가공이 완료된다.
도 4는 상기 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 제조된 건식 코팅 가공형 폴리우레탄 인공피혁의 단면을 나타낸 것이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 감량가공된 극세 부직포 원단(440)의 상부에 접착제층(430)이 있고, 그 위에 1차 스킨 코팅층(410)과 2차 스킨 코팅층(420)이 있다.
실시예 3: 메틸메타크릴레이트 단량체와 할로겐계 난연제로 제조된 비드형 난연제를 적용하여 함침가공한 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁의 제조
실시예 1에 있어서, 상기 인계 난연제 대신 할로겐계 난연제를 적용하여 비드형 난연제를 제조하였으며, 기타 제조 공정은 실시예 1과 동일하게 하여 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하였다.
실시예 4: 메틸메타크릴레이트 단량체와 할로겐게 난연제로 제조된 비드형 난연제를 적용하여 함침가공한 건식 코팅형 폴리우레탄 인공피혁의 제조
실시예 2에 있어서, 상기 인계 난연제 대신 할로겐계 난연제를 적용하여 비드형 난연제를 제조하였으며, 기타 제조 공정은 실시예 2와 동일하게 하여 건식코 팅형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하였다.
실시예 5: 메틸메타크릴레이트 단량체와 멜라민계 난연제로 제조된 비드형 난연제를 적용하여 함침가공한 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁의 제조
실시에 1에 있어서, 상기 인계 난연제 대신 멜라민계 난연제를 적용하여 비드형 난연제를 제조하였으며, 기타 제조 공정은 실시예 1과 동일하게 하여 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하였다.
실시예 6: 메틸메타크릴레이트 단량체와 멜라민계 난연제로 제조된 비드형 난연제를 적용하여 함침가공한 건식 코팅형 폴리우레탄 인공피혁의 제조
실시예 2에 있어서, 상기 인계 난연제 대신 멜라민계 난연제를 적용하여 비드형 난연제를 제조하였으며, 기타 제조 공정은 실시예 2와 동일하게 하여 건식 코팅형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하였다.
실시예 7: 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트와 인계 난연제로 제조된 비드형 난연제를 적용하여 함침가공한 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁의 제조
실시예 1에 있어서, 상기 메틸메타크릴레이트 단량체 대신에 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트를 적용하여 비드형 난연제를 제조하였으며, 기타 제조 공정은 실시예 1과 동일하게 하여 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하였다.
상기 비드형 난연제는 폴리올과 유기 폴리이소시아네이트를 이용하여 프리폴리머를 제조한 후, 상기 프리폴리머를 현탁 안정제와 난연제가 용해된 극성용매에서 교반시키고, 가열 경화시킴으로써 제조하였다.
실시예 8: 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트와 인계 난연제로 제조된 비드형 난연제를 적용하여 함침가공한 건식 코팅형 폴리우레탄 인공피혁의 제조
실시예 2에 있어서, 상기 메틸메타크릴레이트 단량체 대신 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트를 적용하여 비드형 난연제를 제조하였으며, 기타 제조 공정은 실시예 2와 동일하게 하여 건식 코팅형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하였다.
실시예 9: 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트와 할로겐계 난연제로 제조된 비드형 난연제를 적용하여 함침가공한 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁의 제조
실시예 3에 있어서, 상기 메틸메타크릴레이트 단량체 대신 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트를 적용하여 비드형 난연제를 제조하였으며, 기타 제조 공정은 실시예 1과 동일하게 하여 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하였다.
실시예 10: 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트와 할로겐계 난연제로 제조된 비드형 난연제를 적용하여 함침가공한 건식 코팅형 폴리우레탄 인공피혁의 제조
실시예 4에 있어서, 상기 메틸메타크릴레이트 단량체 대신 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트를 적용하여 비드형 난연제를 제조하였으며, 기타 제조 공정은 실시예 2와 동일하게 하여 건식 코팅형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하였다.
실시예 11: 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트와 멜라민계 난연제로 제조된 비드형 난연제를 적용하여 함침가공한 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁의 제조
실시예 5에 있어서, 상기 메틸메타크릴레이트 단량체 대신 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트를 적용하여 비드형 난연제를 제조하였으며, 기타 제조 공정은 실시예 1과 동일하게 하여 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하였다.
실시예 12: 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트와 멜라민계 난연제로 제조된 비드형 난연제를 적용하여 함침가공한 건식 코팅형 폴리우레탄 인공피혁의 제조
실시예 6에 있어서, 상기 메틸메타크릴레이트 단량체 대신 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트를 적용하여 비드형 난연제를 제조하였으며, 기타 제조 공정은 실시예 2와 동일하게 하여 건식 코팅형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하였다.
비교예 1: 할로겐계 난연제를 적용하여 함침가공한 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁의 제조
실시예 1에 있어서, 상기 비드형 난연제 대신 기존의 할로겐계 난연제를 적용하여 상기의 함침가공을 하였고, 기타 제조 공정은 실시예 1과 동일하게 하여 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하였다.
비교예 2: 할로겐계 난연제를 적용하여 함침가공한 건식 코팅형 폴리우레탄 인공피혁의 제조
실시예 2에 있어서, 상기 비드형 난연제 대신 기존의 할로겐계 난연제를 적용하여 상기의 함침가공을 하였고, 기타 제조 공정은 실시예 2와 동일하게 하여 건식 코팅형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하였다.
비교예 3: 인공피혁의 최종제품 배면에 인계 스프레이 난연제로 스프레이 코팅한 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁의 제조
실시예 1에 있어서, 상기 난연제를 함침가공 중에 첨가하지 않고, 염색가공된 스웨이드형 인공피혁의 최종제품 배면에 인계 스프레이 난연제로 스프레이 코팅을 하였다. 가공속도 및 분사속도를 조절하여 최종제품에 포함되는 난연제 함량을 실시예 1과 동일하게 하여 스웨이드형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하였다.
비교예 4: 인공피혁의 최종제품 배면에 인계 스프레이 난연제로 스프레이 코팅한 건식 코팅형 폴리우레탄 인공피혁의 제조
실시예 2에 있어서, 상기 난연제를 함침가공 중에 첨가하지 않고, 건식 코팅 가공된 최종제품 배면에 인계 스프레이 난연제로 스프레이 코팅을 하였다. 가공속도 및 분사속도를 조절하여 최종 제품에 포함되는 난연제 함량을 실시예 2와 동일하게 하여 건식 코팅형 폴리우레탄 인공피혁을 제조하였다.
상기의 실시예에 의해 제조된 폴리우레탄 인공피혁의 난연성, 경시변화 및 상품성의 측정 또는 평가는 아래와 같은 방법에 의하여 행하여졌다.
(1) 난연성 측정방법 :
제조된 폴리우레탄 인공피혁을 100 × 356 mm 크기로 자른 샘플의 표면(스웨이드형 : 입모면, 건식 코팅형 : 폴리우레탄 건식 코팅면)을 위로하여 수평법 난연성 시험을 진행하였으며, 하기의 3개의 기준(SE, SENBR, B)으로 난연성을 판정하였다. 도 5는 하기의 난연성 판정을 위한 평가 기준점을 나타낸 것이다.
[난연성의 평가기준]
SE : 불은 붙었으나 '시작점'의 표선(38 mm) 이전에서 불이 꺼진 것.
SENBR : 연소가 시작하여 '시작점'에서 시간을 측정하여 60초 이전에 꺼지고 탄화거리가 50 mm 미만인 것.
B : '시작점'에서 불이 붙기 시작하여 '끝점'의 표선(254 mm) 이후까지 지속적으로 연소가 되는 것.
(2) 경시변화 측정방법 :
인공피혁 20 × 20 cm 크기의 시편을 준비한 후 대기 중에 6개월간 방치하여 대기 중의 습도 및 온도 변화에 따른 표면 변화를 관찰하였다.
제품의 표면 관찰을 통하여 흡습에 의한 제품 표면의 백화현상 또는 첨가된 난연제의 이행현상에 의한 표면 백화현상을 관찰하여, 백화현상이 발생된 정도를 '없음', '보통', '아주많음'의 3단계로 구분하여 평가하였다.
본 시험 방법은 정형화된 시험방법이 없어 동일 시편을 폴리우레탄 인공피혁 제조업종에 10년 이상의 경력을 가진 전문가 3명의 의견을 조합하여 평가 진행하였다.
(3) 상품성
인공피혁 20 × 20 cm 크기의 시편을 준비한 후 난연제가 첨가되지 않은 기존의 폴리우레탄 인공피혁 제품과 감성 물성으로 상품성을 비교하였다.
상품성 평가는 기존의 난연제가 첨가되지 않은 폴리우레탄 인공피혁을 기준으로 하여 '유사함', '딱딱함', '끈적임'의 3가지로 구분하였다.
상기 3가지로 평가 구분하는 것은 난연제가 첨가됨으로써 기존 상품의 상품성에 영향을 미칠 수 있는 부분을 선별하여 적용하였다.
본 시험 방법 또한 정형화된 시험 방법이 없어 동일 시편을 폴리우레탄 인공피혁 제조업종에 10년 이상의 경력을 가진 전문가 3명의 의견을 조합하여 평가 진행하였다.
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 폴리우레탄 인공피혁의 난연성, 경시변화 및 상품성을 상기의 평가 기준에 따라 판단 및 비교하여 하기의 표1에 나타내었다.
[표 1 : 인공피혁의 특성]
구분 내용 인공피혁의 특성값
단량체 난연제 인공피혁 상품구분 난연성 경시변화 (백화현상) 상품성 (기존비고)
실시예 1 메틸메타크릴레이트 인계 스웨이드형 SENBR 없음 유사함
실시예 2 메틸메타크릴레이트 인계 건식 코팅형 SENBR 없음 유사함
실시예 3 메틸메타크릴레이트 할로겐계 스웨이드형 SE 없음 유사함
실시예 4 메틸메타크릴레이트 할로겐계 건식 코팅형 SE 없음 유사함
실시예 5 메틸메타크릴레이트 멜라민계 스웨이드형 SENBR 없음 유사함
실시예 6 메틸메타크릴레이트 멜라민계 건식 코팅형 SENBR 없음 유사함
실시예 7 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트 인계 스웨이드형 SENBR 없음 유사함
실시예 8 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트 인계 건식 코팅형 SENBR 없음 유사함
실시예 9 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트 할로겐계 스웨이드형 SE 없음 유사함
실시예10 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트 할로겐계 건식 코팅형 SE 없음 유사함
실시예11 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트 멜라민계 스웨이드형 SENBR 없음 유사함
실시예12 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트 멜라민계 건식 코팅형 SENBR 없음 유사함
비교예 1 - 할로겐계 스웨이드형 SENBR 아주많음 유사함
비교예 2 - 할로겐계 건식 코팅형 SENBR 아주많음 유사함
비교예 3 - 인계 스웨이드형 SENBR 없음 딱딱함
비교예 4 - 인계 건식 코팅형 SENBR 없음 딱딱함
상기 표1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 4에서 모두 'SENBR(연소가 시작하여 '시작점'에서 시간을 측정하여 60초 이전에 꺼지고 탄화거리가 50 mm 미만인 것)' 이상의 난연성을 나타내었다. 이 중, 메틸메타크릴레 이트 단량체와 할로겐계 난연제로 비드형 난연제를 제조한 실시예 3 및 실시예 4와 폴리올 및 유기 폴리이소시아네이트와 할로겐계 난연제로 비드형 난연제를 제조한 실시예 9 및 실시예 10은 'SE(불은 붙었으나 '시작점' 이전에 불이 꺼진 것)' 등급의 우수한 난연성을 나타내었다.
할로겐계 난연제를 첨가하여 비드형 난연제를 제조한 비교예 1 및 비교예 2는 경시변화(백화현상)에 있어서 '아주많음'을 나타내었지만, 본 발명의 실시예 1 내지 12 모두 경시변화를 나타내지 않았다.
또한, 인계 스프레이 난연제로 스프레이 코팅한 비교예 3 및 비교예 4는 상품성에 있어서 '딱딱함'을 나타내었으나, 본 발명의 실시예 1 내지 12 모두 난연제가 첨가되지 않은 기존의 폴리우레탄 인공피혁의 제품과 유사한 감성 물성을 나타내었다.
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 가공 중에 난연제의 침해 현상이 없어 안정적인 난연성의 확보는 물론, 함침가공으로 비드형 난연제가 원단 내에 균일하게 분포되어 인공피혁 고유의 감성물성을 유지할 수 있었으며 경시변화에 의한 상품성 저하 현상이 없어, 인공피혁 고유의 상품성을 유지하면서 안정적인 난연성을 부가할 수 있는 우수한 효과가 있다.
따라서, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 폴리우레탄 인공피혁은 자동차 내장재, 철도 차량용 좌석, 비행기용 좌석, 선박용 좌석, 쿠션, 시트, 의자류 등의 인테리어 제품의 표면재로서 매우 적합하게 이용될 수 있다. 또한 본 발명에서와 같은 비드형 난연제를 함침 가공 중에 첨가하여 사용하는 방법 이외에 가공 특성상 내화학성이 요구되는 다양한 코팅, 압출, 사출 등의 다양한 산업 분야에서 상기 제조방법의 응용 접목이 가능하다.

Claims (7)

  1. 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법에 있어서,
    ⅰ) 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리우레탄, 실리카 또는 아크릴 수지에 다수의 난연제 입자를 첨가하여 상기 수지의 내부에 상기 난연제 입자들이 포함되어 있는 비드형 난연제를 준비하는 단계; 및
    ⅱ) 상기 준비된 비드형 난연제와 폴리우레탄 수지가 혼합된 함침배합액에 부직포를 함침가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 난연제는 인계 난연제, 할로겐계 난연제 및 멜라민계 난연제로 이루어진 군에서 하나 이상이 선택된 것임을 특징으로 하는 난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비드형 난연제는 상기 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리우레탄, 실리카 또는 아크릴 수지의 100 중량대비 상기 난연제 입자들이 30 내지 50 중량부로 포함되 어 있는 것을 특징으로 하는 난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비드형 난연제의 크기가 20 ㎛ 내지 50 ㎛인 것을 특징으로 하는 난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 함침가공된 부직포를 반응성 염료로 염색가공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 함침가공된 부직포 표면에 폴리우레탄 수지로 건식 코팅 가공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁의 제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조되어, 상기 비 드형 난연제가 상기 부직포 내에 함침되어 있는 것을 특징으로 하는 난연성이 부가된 폴리우레탄 인공피혁.
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