KR20110035447A - Ｕｖ 경화형 투습방수용 우레탄 아크릴레이트 조성물 및 이를 이용한 섬유의 가공 처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 UV 경화형 투습방수용 우레탄 아크릴레이트 조성물 및 이를 이용한 섬유의 가공 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화학식 1로 표시되는 실록산을 포함하는 수평균 분자량이 5,000 ~ 20,000의 우레탄 아크릴레이트와 화학식 2로 표시되는 수평균 분자량이 5,000 ~ 20,000의 우레탄 아크릴레이트가 특정 조성비로 혼합되어 제반견뢰도가 우수하고 투습방수력이 높은 우레탄 아크릴레이트 조성물, 이 조성물을 함유하는 투습방수제 및 이를 이용한 섬유의 가공 처리방법에 관한 것이다.
UV 경화, 투습방수, 우레탄 아크릴레이트

Description

ＵＶ 경화형 투습방수용 우레탄 아크릴레이트 조성물 및 이를 이용한 섬유의 가공 처리방법{Synthesis and application of urethane acrylate for breathable water proof textiles as UV fixing agent}
본 발명은 UV 경화형 투습방수용 우레탄 아크릴레이트 조성물, 이 조성물을 함유하는 투습방수제 및 이를 이용한 섬유의 가공 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 섬유에 원하는 투습성과 방수성이 우수한 가공포를 얻기 위해서는, 중합체 사슬 중에 친수성 부분을 도입하거나 저투습성 수지에 고투습성의 친수성 수지를 혼합하여 용제에 녹인 후 섬유에 코팅한다. 건조 및 고온 열 처리를 통해 가공제액을 섬유에 고착시킴으로 에너지 소비가 많으며 유기용제의 사용으로 VOC(Volatile Organic Compounds)가 많이 생성되는 문제점을 갖는다. 따라서, 최근 섬유에 가공제를 경화시키기 위한 수단으로서 UV 조사에 의한 경화를 이용하는 기술이 도입되었다.
섬유용 UV 경화 가공기술 개발은 에너지용수 사용량 및 폐수 발생량을 현저히 줄일 수 있는 미래형 최첨단 염색가공 기술로 ① 열 건조. 열 경화에 비하여 경 화 시간이 짧아 생산성이 좋고, ② 휘발용재가 적어 환경 저부하형(환경 대응형 수지)인 점, ③ 특히, UV 경화는 설비가 콤팩트(compact)하여 면적이 적게 필요하고 설비 투자가 작은 것을 장점이 있으나, 반대로 단점은 ① 열 경화형의 종래의 수지 조성에 비하여 단가가 높고, ② 비교적 작은 분자량의 상태로부터 단시간에 급속히 경화시키기 때문에 가교점이 많고, 그 때문에 경화 수축이 커서 경화물 깨짐과 밀착 불량이 일어나기 쉽고, ③ 용제 사용으로 인한 피부 자극을 유발한다. 특히, 기존에 도료, 잉크, 전자 재료에 사용되는 UV 경화제를 섬유에 적용할 경우 이런 단점이 더욱 부각된다. 섬유의 물성을 손상시키지 않고, 투습 방수성이 우수한 섬유를 제공하기 위한 UV 경화를 이용한 가공법에 관한 연구가 요구되는 실정이다.
이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 다음 화학식 1로 표시되는 수평균 분자량이 5,000 ~ 20,000의 우레탄 아크릴레이트와, 다음 화학식 2로 표시되는 수평균 분자량이 5,000 ~ 20,000의 우레탄 아크릴레이트로 구성된 UV 경화형 투습방수용 우레탄 아크릴레이트 조성물을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
[화학식 1]
Figure 112009060324132-PAT00001
상기 화학식 1에서, P는 수평균 분자량이 1,000 ~ 4,000의 폴리에틸렌글리콜 또는 폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜이고, S는 수평균 분자량이 550 ~ 4,000의 하이드록시 말단화 폴리(디메틸실록산)[Poly(dimethylsiloxane) hydroxy terminated]이며, D는 IPDI(Isophorone diisocyanate), TMXDI(m-Tetramethylxylylene diisocyanate) 또는 H12MDI(4,4‘-Dicyclohexyl-methane diisocyanate)이다.
[화학식 2]
Figure 112009060324132-PAT00002
상기 화학식 1에서, F는 수평균 분자량이 1,000 ~ 4,000의 폴리테트라메틸렌글리콜 또는 카프로락톤계 폴리올이며, I는 DMPA(Dimethylol propionic acid) 또는 DMBA(Dimethylol butyric acid)이고, D는 IPDI, TMXDI 또는 H12MDI이다.
따라서, 본 발명은 실록산을 포함하는 우레탄 아크릴레이트 조성물, 이를 포함하는 투습방수제를 제공하는데 그 목적으로 있다.
또한, 본 발명은 용제를 사용하지 않고 수계화가 가능한 상기 투습방수제를 이용하여, 섬유에 투습방수성을 부여하는 가공 처리방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명은
다음 화학식 1로 표시되는 수평균 분자량이 5,000 ~ 20,000의 우레탄 아크릴레이트와, 다음 화학식 2로 표시되는 수평균 분자량이 5,000 ~ 20,000의 우레탄 아크릴레이트로 구성된 UV 경화형 투습방수용 우레탄 아크릴레이트 조성물을 그 특징으로 한다;
[화학식 1]
Figure 112009060324132-PAT00003
상기 화학식 1에서, P는 수평균 분자량이 1,000 ~ 4,000의 폴리에틸렌글리콜 또는 폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜이고, S는 수평균 분자량이 550 ~ 4,000의 하이드록시 말단화 폴리(디메틸실록산)[Poly(dimethylsiloxane) hydroxy terminated]이며, D는 IPDI(Isophorone diisocyanate), TMXDI(m-Tetramethylxylylene diisocyanate) 또는 H12MDI(4,4‘-Dicyclohexyl-methane diisocyanate)이다.
[화학식 2]
Figure 112009060324132-PAT00004
상기 화학식 1에서, F는 수평균 분자량이 1,000 ~ 4,000의 폴리테트라메틸렌글리콜 또는 카프로락톤계 폴리올이며, I는 DMPA(Dimethylol propionic acid) 또는 DMBA(Dimethylol butyric acid)이고, D는 IPDI, TMXDI 또는 H12MDI이다.
또한, 본 발명은
상기 우레탄 아크릴레이트 조성물 100 중량부, 광개시제 1 ~ 4 중량부 및 가교보조제 2 ~ 5 중량부를 포함하는 투습방수제를 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명은,
투습방수성을 부여할 섬유 시료에 상기 투습방수제를 코팅하는 단계;
코팅된 섬유 시료에 UV를 조사하여 상기 투습방수제가 섬유 시료 표면에 경화되는 단계;
를 포함하는 섬유의 가공 처리방법을 또 다른 특징으로 한다.
본 발명의 투습방수제를 이용한 섬유의 가공 처리방법에 의하면, 열에 의한 섬유 손상을 방지할 수 있으므로 가공제를 섬유에 고착시킨 후에도 해당 섬유의 고유의 특성을 유지할 수 있고, 형태 안정성을 유지할 수 있다. 본 발명의 섬유의 가공 처리방법은 환경 오염이나 인체에 악영향을 미칠 우려가 없고, 종래의 열경화 장치에 비하여 설치 면적을 적게 차지할 뿐 아니라 고온의 열이 요구되지 아니하므로 보다 경제적으로 투습방수성을 제공할 수 있다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 우수한 투습방수성을 가지고 있는 다음 화학식 1로 표시되는 실록산을 포함하는 수평균 분자량이 5,000 ~ 20,000의 우레탄 아크릴레이트와 다음 화학식 2로 표시되는 수평균 분자량이 5,000 ~ 20,000의 우레탄 아크릴레이트 조성물, 이 조성물을 함유하는 투습방수제 및 이를 이용한 섬유의 가공 처리방법에 관한 것이다;
[화학식 1]
Figure 112009060324132-PAT00005
상기 화학식 1에서, P는 수평균 분자량이 1,000 ~ 4,000의 폴리에틸렌글리콜 또는 폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜이고, S는 수평균 분자량이 550 ~ 4,000의 하이드록시 말단화 폴리(디메틸실록산)[Poly(dimethylsiloxane) hydroxy terminated]이며, D는 IPDI, TMXDI 또는 H12MDI이다.
[화학식 2]
Figure 112009060324132-PAT00006
상기 화학식 2에서, F는 수평균 분자량이 1,000 ~ 4,000의 폴리테트라메틸렌글리콜 또는 카프로락톤계 폴리올이며, I는 DMPA 또는 DMBA이고, D는 IPDI, TMXDI 또는 H12MDI이다.
상기 화학식 1의 화합물은 IPDI, TMXDI, H12MDI와 같은 이소시아네이트에 폴리올, 반응성 폴리디메틸실록산, 아크릴레이트 반응기를 반응시키며, 상기 화학식 2의 화합물은 이소시아네이트와 PTMG 등 소수성 폴리올을 반응시켜 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1의 화합물과 화학식 2의 화합물을 혼합한 우레탄 아크릴레이트 조성물 100 중량부에 대하여, 광개시제 1 ~ 4 중량부 및 가교보조제 2 ~ 5 중량부를 포함하는 투습방수제를 포함한다. 이때, 조성물은 화학식 1의 화합물과 화학식 2의 화합물을 10 ~ 50 : 50 ~ 90의 중량비로 혼합한 것이 바람직하다. 상기 혼합비의 범위를 벗어나면 투습성과 방수성이 불량해지는 문제가 있다.
광개시제는 UV가 조사되면 여기되어 라디칼 또는 이온을 발생하게 하여 광중합을 개시하거나 또는 다른 증감제의 도움으로 광중합을 일으키는 작용을 하며, 바람직하기로는 벤조페논계 화합물, 아실 포스핀 옥사이드 화합물, 아세토페논계 화합물 및 벤조인 에테르계 화합물 중에서 선택된 1종 이상이 적합하다. 바람직하게는 2-하이드록시-2-메틸프로피온페논, 1-하이드록시 사이클로헥실케탈, 디페닐-(2,4,6-트리메틸벤조일) 포스핀 옥사이드 등을 사용하며, 보다 바람직하게는 2-하이드록시-2-메틸프로피온페논과 디페닐-(2,4,6-트리메틸벤조일) 포스핀 옥사이드을 혼합하여 사용한다.
상기 광개시제는 상기 화학식 1의 화합물과 화학식 2의 화합물을 혼합한 우 레탄 아크릴레이트 조성물 100 중량부에 대하여 1 ~ 4 중량부 사용된다. 이때 광개시제의 함량이 1 중량부 미만이면 경화도가 저하되어 투습방수성이 나빠지고, 4 중량부 초과 사용해도 경화도 증가에 도움이 안 된다.
가교보조제는 투습방수성 증가 및 투습방수제의 점도조절 역할을 하며 디아크릴레이트를 포함하는 모노머를 사용한다. 바람직하게는 실리콘 아크릴레이트, PEG 400으로 제조된 디아크릴레이트 등을 사용하며, 보다 바람직하게는 PEG 400으로 제조된 디아크릴레이트를 사용한다.
상기 가교보조제는 상기 화학식 1의 화합물과 화학식 2의 화합물을 혼합한 우레탄 아크릴레이트 조성물 100 중량부에 대하여 2 ~ 5 중량부 사용된다. 2 중량부 미만이면 가교보조제의 역할을 못하며, 5 중량부를 초과하면 투습방수제의 기능을 저하시킨다.
이러한 투습방수제는 상기 성분 이외에 공지의 소광제, 증점제, 광분해 안정제 등을 첨가제로 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 투습방수제는 투습도가 3,000 ~ 7,000g/m2 24 hr이고, 내수압이 1,000 ~ 8,000 mmH2O으로서, 기존 열경화 투습방수제와 유사한 효과를 가진다.
또한, 본 발명은
투습방수성을 부여할 섬유 시료에 상기 투습방수제를 코팅하는 단계; 및
상기 코팅된 섬유 시료에 UV를 조사하여 상기 투습방수제를 섬유 시료 표면에 경화시키는 단계
를 포함하여 이루어진 섬유의 가공 처리방법을 포함한다.
이때, 사용되는 섬유 시료는 천연섬유와 합성섬유 모두 사용할 수 있으며, 직물, 편물 및 부직포도 투습방수 처리의 대상이 될 수 있다.
UV는 가시광선보다 짧은 파장을 가진 전자파로서 조사 파장에 따라 조사표면 유기물의 분자결합을 절단하고 산화시킬 수 있을 뿐 아니라 용이하게 광경화성 모노머를 중합 및 가교화시킬 수 있다.
이러한 UV의 방출은 전자파를 방출하기 쉬운 원자구조를 갖는 물질을 가열하여 증기 상태로 만들고 동시에 외부로부터 큰 에너지를 가함으로써 이루어진다. 대표적으로 수은램프를 많이 사용하는데 수은 기체원자가 에너지를 받으면 수은 전자가 들뜨게 되고 그 후 전자가 안정된 상태로 돌아가면서 우리 눈에 보이지 않는 UV를 방출하게 된다. 일반적으로 UV 램프는 살균용 및 UV 경화용 등으로 나누어지며 방사되는 에너지의 세기와 파장의 범위에 따라 용도별로 다양하게 사용되고 있다.
UV 경화를 이용한 섬유의 가공방법에 있어서, UV 경화 메커니즘은 라디칼 반응과 양이온 반응으로 크게 구분할 수 있다. 라디칼 반응의 경우 UV에 의해 가공제에 포함된 광개시제가 활성화되어 자유 라디칼이 생성되고, 생성된 라디칼은 다시 반응형 올리고머를 활성화시켜 거대한 망상 구조를 형성시킨 다음, 정지 반응을 통해 경화 반응이 종료되어 가공이 완료된다.
본 발명에서는 섬유 시료를 상기 UV경화형 투습방수제로 코팅시킨 후 60 ~ 100 ℃에서 약 1 ~ 5분간 건조 과정을 거친다. 건조 과정을 거침으로써 경화반 응의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
이때, 코팅은 롤 온 나이프나 그라비아를 이용하여 코팅하며, 코팅 두께는 20 ~ 50 ㎛ 되도록 함이 바람직하다. 코팅 두께가 20 ㎛ 미만이면 부가되는 투습방수제 양이 적어 투습방수도가 저하되고, 50 ㎛를 초과하면 과량의 투습방수제로 섬유 촉감이 뻣뻣하여 피막이 깨질 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 투습방수제를 섬유 시료에 코팅 시 투습방수제의 코팅량이 15 ~ 50 g/m2가 바람직하며, 이 범위를 벗어나면 물성이나 촉감에 문제가 있다.
이후 UV 조사기를 이용하여 건조된 시료에 UV를 조사한다. 가공제의 경화를 위한 UV 조사에는 주파장이 UV-A 영역인 금속할로겐 램프나 갈륨 램프를 사용함이 바람직하다.
UV 조사량은 섬유의 투습방수도에 영향을 미치는데, 0.5 ~ 2 J/cm2 범위에서 조사함이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1.0 ~ 1.5 J/cm2 범위로 조사한다. 0.5 J/cm2 미만이면 광개시제의 활성화가 잘 이루어지지 않아 경화 반응의 진행이 활발하지 않게 되어 투습방수도가 떨어지는 문제가 있으며, 2 J/cm2를 초과하면 섬유가 취화된다.
이하, 본 발명은 다음 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발 명이 이에 한정되는 것은 아니다.
참조예 : NCO 측정
250 ml 삼각 플라스크에 시료를 2 ~ 3 g 채취하였다. 톨루엔 25 ml을 가하여 용해(톨루엔에 용해되지 않을시 이소프로판올 사용가능)시켰다. 2N n-디부틸아민([CH3(CH2)3] 2NH = 129.25,1L, Assay:99%) 용액 20 ml 피펫으로 가하였다. 15 ~ 20분 방치 후, 이소프로판올 100 ml를 메스실린더로 가하였다. 브로크레솔 그린(Bromocresol green) 지시약을 약 5 ~ 10 방울 가한 후, 1N 염산 수용액으로 적정 시작하였다. 2 g 브로크레솔 그린(C21H13Br4O5SNa=720:시약명)을 에탄올에 녹여 100 ml 되게 하였다. 청색에서 황색으로 변할 때를 종말점으로 하고 동시에 공시험을 수행하였다.
[수학식 1]
NCO % = [(A-B) X F x 4.2] / S
A : 공시험의 1N 염산수용액의 사용량
B : 본시험의 1N 염산수용액의 사용량
F : 1N 염산 수용액의 농도 계수
S : 시료의 무게 (g)
제조예 1 : 화학식 1a의 화합물 제조
500 ml 4-네크 플라스크에 메카니컬(mechanical) 교반기, 건조 튜브가 연결된 콘덴서, 온도계 및 질소 투입장치를 장착하였다. 상기 장착된 플라스크를 맨틀(mantle)에 넣고 먼저 플라스크 안을 진공 상태에서 가열하여 잔여 수분을 제거하였다. 선정된 PEG/PPG(Mn 1,000 ~ 4,000), Poly(dimethylsiloxane) hydroxy terminated(Mn 550 ~ 4,000)을 평량한 후 플라스크에 투입하였다. 0.1%(w/w) 촉매(dibutyl tin dilaurate)가 들어있는 IPDI(외 TMXDI나 H12MDI 사용 가능)를 천천히 적가(발열반응)하고 적가가 모두 완결되면 75 ~ 80 ℃로 승온시켰다(NCO : OH 비율 = 1.4~1.8:1). 승온 후 2시간부터 NCO 함량을 측정하면서 예상 함량이 나오면(4 ~ 5%) 50 ℃로 냉각하고 NCO 말단을 캡핑하기 위한 2-하이드록시에틸 아크릴레이트 반응기를 도입하였다. 반응 진행은 NCO 측정법이나 FT-IR로 확인하면서[도 1 참조] NCO 특성 피크인 2270 cm-1 피크가 사라지면 물로 30 ~ 40% 고형분이 되게 농도 조절을 하였다.
다음 화학식 1a로 표시되는 우레탄 아크릴레이트를 제조하였다(수평균 분자량이 1,000인 폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜과 수평균 분자량이 550인 하이드록시 말단화 폴리(디메틸실록산)을 사용한 경우, 수평균 분자량: 6,880);
[화학식 1a]
Figure 112009060324132-PAT00007
상기 화학식 1a에서, P는 수평균 분자량이 1,000 ~ 4,000의 폴리프로필렌글리콜/폴 리에틸렌글리콜이고, S는 수평균 분자량이 550 ~ 4,000의 하이드록시 말단화 폴리(디메틸실록산)[Poly(dimethylsiloxane) hydroxy terminated]이며, D는 IPDI(Isophorone diisocyanate)이다.
제조예 2 : 화학식 2의 화합물 제조
500 ml 4-네크 플라스크에 메카니칼 교반기, 건조 튜브가 연결된 콘덴서, 온도계 및 질소 투입장치를 장착하였다. 상기 장착된 플라스크를 맨틀에 넣고 먼저 플라스크 안을 진공 상태에서 가열하여 잔여수분을 제거하였다. 하기 반응식 1에 따라 선정된 PTMG(Polytetramethylene glycol, Mn 1,000~4,000, 205BA(Caprolactone계 glycol)들을 평량한 후 플라스크에 투입하였다. 90 ℃에서 폴리올들을 모두 혼합한 후 60 ℃로 냉각시킨 후 DMBA(Dimethylol butyric acid) 넣고 용해시켰다. 0.1%(w/w) 촉매(dibutyl tin dilaurate)가 들어있는 IPDI를 천천히 적가(발열반응임)하고 적가가 모두 완결되면 75 ~ 80 ℃로 승온시켰다. 승온 후 2시간부터 NCO 함량을 측정하면서 예상 함량이 나오면(4 ~ 5%) 50 ℃로 냉각하고 NCO 말단을 캡핑하기 위한 아크릴 반응기(2-HEMA, 2-HEA, Glycidol)를 도입하였다. 반응 진행은 NCO 측정법이나 FT-IR로 확인하였다[도 2 참조]. 반응이 종결되면 물로 희석한 트리에틸아민을 적가하여 50 ℃에서 1시간 동안 중화하였다. 30 ~ 40% 고형분이 되게 농도 조절을 하였다.
다음 화학식 2a로 표시되는 우레탄 아크릴레이트를 제조하였다(수평균 분자량이 4,000의 폴리테트라메틸렌글리콜을 사용한 경우, 수평균 분자량 9,200);
[화학식 2a]
Figure 112009060324132-PAT00008
상기 화학식 2a에서, F는 수평균 분자량이 1,000 ~ 4,000의 폴리테트라메틸렌글리콜 또는 카프로락톤계 폴리올이며, I는 DMBA(Dimethylol butyric acid)이고, D는 IPDI이다.
[반응식 1]
Figure 112009060324132-PAT00009
상기 반응식 1에서, F는 폴리테트라메틸렌 글리콜 또는 카프로락톤계 글리콜, D는 이소포론 디이소시아네이트, I는 디메틸올 부티릭 에시드, R은 H 또는 메틸기이다.
실시예 1 : 섬유의 투습방수제의 제조 및 가공 처리
상기 제조예 1에서 제조한 화합물과 상기 제조예 2에서 제조한 화합물을 1 : 1의 중량비로 혼합한 우레탄 아크릴레이트 조성물 100 g, 2-하이드록시-2-메틸프로피온페논과 디페닐-(2,4,6-트리메틸벤조일) 포스핀 옥사이드를 3:1로 혼합한 광개시제 4 g 및 가교보조제로서 PEG 400으로 제조된 디아크릴레이트 5 g을 넣어 투습방수제를 제조하였다.
투습방수 처리할 시료로서 발수 처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물(83데시테스-36필라멘트사 중량 70 g/m2) 30cm × 20cm 크기로 잘라 준비하였고 이를 상기 희석된 투습방수제로 롤 온 나이프 코팅하였다.
코팅된 시료를 80 ℃에서 2분간 건조한 다음, 메탈램프(Fe)를 장착한 UV 경화기를 이용하여 조사량을 1.1 J/cm2로 하여 UV를 조사하였다.
투습방수 가공이 완료된 섬유 시료의 투습성과 방수성의 평가는 다음과 같은 방법으로 측정하였다.
1. 평가방법
(1) 투습성(KS K 0594, JIS L 1099, ASTM E 96)
의복을 착용할 때 인체의 체온조정 작용에 의해서 발한 시 땀의 증발에 의한 수증기는 의복을 구성하는 천, 천의 층을 통하여 수증기압이 낮은 외부로의 발산을 해야만 한다. 이때, 수증기는 천을 구성하는 실과 실 사이의 섬유와 섬유 간의 공간을 통과하지만 섬유가 친수성인 경우에는 섬유에 흡착 흡수되어 섬유 내로 들어간다. 이와 같이 천이 수증기를 통과시키는 성질을 투습성이라 하며 측정방 법에는 워터법(증발법)과 염화칼슘법, 초산칼슘법(흡수법)이 있으며, 본 발명에서는 워터법 중 인버터 워터컵법으로 측정했으며 투과된 수분의 양을 g/m2 24hr로 표시하였다
(2) 방수도 (내수압 KS K 5091/ ISO 811/ JIS L 1092)
시험편 표면에 물방울이 3개 보이기 시작할 때의 수위를 mm 단위로 나타냄.
물의 누수 또는 침수에 대한 직물의 저항성을 내수도라고 하며 우의, 우산지, 천막지 등 방수가공직물의 방수 정도를 측정하기 위한 시험이다. 의류용이나 산업재료로 사용되는 섬유제품 중에서 방수성, 방우성, 투수성 등 용도에 따라 여러 가지 형태의 물에 대한 저항성이 요구되며 시험 방법도 각기 다르며, 단위는 mmH2O로 표시하였다.
투습방수 처리된 섬유와 미처리된 섬유는 내수압에서 크게 차이가 남을 확인할 수 있었다.
[표 1]
투습방수 처리 여부 내수압
(mmH2O)
가공처리(1.1J/cm2 UV 조사) 3,500
미처리 0
실시예 2 : 투습방수 가공제의 분자구조에 따른 투습방수성 측정
상기 실시예 1과 동일하게 섬유 가공 처리를 하되, 이소시아네이트의 종류를 달리하며 투습방수 처리를 한 뒤, 이에 따른 투습방수도를 측정하여 이를 다음 표 2에 나타내었다.
[표 2]
시료명 이소시아네이트 알킬 지방산 화학식 1a의 P 화학식 2a의 P 투습성
g/m2 24 hr 		내수압
mmH2O
UAI-PEG IPDI DMBA PEG PTMG 7,000 1,000
UAI-PEG/PPG IPDI DMBA PEG/PPG PTMG 6,000 3,500
UAT-PEG/PPG TMXDI DMBA PEG/PPG PTMG 3,000 2,500
UAH-PEG/PPG H12MDI DMBA PEG/PPG PTMG 3,500 2,500
분자구조에 변화에 따른 투습방수력이 크게 차이가 났으며 3종의 이소시아네이트 중 IPDI(Isophorone diisocyanate)가 반응할 때도 점도도 증가되지 않고 투습방수성도 우수하였다.
실시예 3 : 코팅막 두께에 따른 내수압 측정
투습방수제에서 첨가되는 물의 양을 조절하여 희석된 농도를 달리하면서 코팅막 두께를 조절하여 방수도를 측정하였고, 이를 다음 표 3에 나타내었다.
[표 3]
코팅막 두께(㎛)
(후도계로 측정)		 내수압
(mmH2O)		 촉감
20 2,800 ○
32 3,500 ○
45 4,200 ○
55 4,500 △
상기 표 3과 같이, 코팅막 두께가 증가할수록 방수도는 좋아지나 코팅막 두께가 50 ㎛를 초과하면 섬유가 뻣뻣해져 촉감이 나빠지는 것을 확인하였다.
실시예 4 : 광개시제의 농도에 따른 내수압 측정
상기 실시예 1의 우레탄 아크릴레이트 조성물 100 g에 대한 광개시제의 농도를 달리하면서 이에 따른 내수압을 측정하여 이를 다음 표 4에 나타내었다.
[표 4]
광개시제 농도 내수압
(mmH2O)
0 0
1 g 1,800
2 g 2,500
4 g 3,500
비교예 1: 투습방수제 제조
상기 실시예 1에서 우레탄 아크릴레이트 조성물 대신 제조예 1에서 제조된 화합물만을 사용하여 투습방수제를 제조하였다.
내수압과 투습성을 상기 실시예 1과 같은 방법으로 측정한 결과, 다음 표 5에 나타내었다.
비교예 2: 투습방수제 제조
상기 실시예 1에서 우레탄 아크릴레이트 조성물 대신 제조예 2에서 제조된 화합물만을 사용하여 투습방수제를 제조하였다.
내수압과 투습성을 상기 실시예 1과 같은 방법으로 측정한 결과, 다음 표 5에 나타내었다.
비교예 3: 투습방수제 제조
상기 실시예 1에서 우레탄 아크릴레이트 조성물 대신 제조예 1에서 제조된 화합물와 제조예 2에서 제조된 화합물이 95 : 5의 중량비로 혼합한 우레탄 아크릴레이트 조성물을 사용하여 투습방수제를 제조하였다.
내수압과 투습성을 상기 실시예 1과 같은 방법으로 측정한 결과, 다음 표 5에 나타내었다.
[표 5]
구분 내수압
(mmH2O)		 투습성
g/m2 24 hr
비교예 1 220 9,240
비교예 2 6,900 500
비교예 3 350 1,840
도 1은 화학식 1a의 화합물에 대한 FT-IR이다.
도 2는 화학식 2a의 화합물에 대한 FT-IR이다.
도 3은 투습방수제 처리 전의 섬유의 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 투습방수제로 코팅한 섬유의 SEM 사진이다.

Claims (9)

  1. 다음 화학식 1로 표시되는 우레탄 아크릴레이트와, 다음 화학식 2로 표시되는 우레탄 아크릴레이트로 구성된 것을 특징으로 하는 UV 경화형 투습방수용 우레탄 아크릴레이트 조성물;
    [화학식 1]
    Figure 112009060324132-PAT00010
    상기 화학식 1에서, P는 수평균 분자량이 1,000 ~ 4,000의 폴리에틸렌글리콜 또는 폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜이고, S는 수평균 분자량이 550 ~ 4,000의 하이드록시 말단화 폴리(디메틸실록산)[Poly(dimethylsiloxane) hydroxy terminated]이며, D는 IPDI(Isophorone diisocyanate), TMXDI(m-Tetramethylxylylene diisocyanate) 또는 H12MDI(4,4‘-Dicyclohexyl-methane diisocyanate)이다.
    [화학식 2]
    Figure 112009060324132-PAT00011
    상기 화학식 1에서, F는 수평균 분자량이 1,000 ~ 4,000의 폴리테트라메틸렌글리콜 또는 카프로락톤계 폴리올이며, I는 DMPA(Dimethylol propionic acid) 또는 DMBA(Dimethylol butyric acid)이고, D는 IPDI, TMXDI 또는 H12MDI이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 우레탄 아크릴레이트와 화학식 2로 표시되는 우레탄 아크릴레이트가 10∼50 : 50∼90의 중량비로 구성된 것임을 특징으로 하는 우레탄 아크릴레이트 조성물.
  3. 청구항 1 또는 2의 우레탄 아크릴레이트 조성물 100 중량부, 광개시제 1 ~ 4 중량부 및 가교보조제 2 ~ 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 투습방수제.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 광개시제는 벤조페논계 화합물, 아세토페논계 화합물 및 벤조인 에테르계 화합물 중에서 선택된 1종 이상이고, 가교보조제는 디아크릴레이트를 포함하는 모노머인 것을 특징으로 하는 투습방수제.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 광개시제는 2-하이드록시-2-메틸프로피온페논과 디페닐-(2,4,6-트리메틸벤조일) 포스핀 옥사이드를 혼합한 것이고, 상기 가교보조제 는 PEG 400으로 제조된 디아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 투습방수제.
  6. 청구항 3 내지 5 중에서 선택된 어느 한 항의 투습방수제를 섬유 시료에 코팅하는 단계; 및
    코팅된 섬유 시료에 UV를 조사하여 투습방수제를 섬유 시료 표면에 경화시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유의 가공 처리방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 투습방수제의 코팅량이 15 ~ 50 g/m2인 것을 특징으로 하는 처리방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 UV는 0.5 ~ 2 J/cm2로 조사하는 것을 특징으로 하는 처리방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 투습방수제를 코팅 시 코팅두께막은 20 ~ 50 ㎛인 것을 특징으로 하는 처리방법.
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