KR20140028963A - 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 및 제조방법 - Google Patents

구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원단을 방오 처리하는 제 방오단계, 상기 방오 처리된 상기 원단의 일면에 구리 및 카본 파우더을 함유하는 코팅제로 코팅하는 코팅단계, 코팅단계 후 140~170℃로 열처리하는 열처리단계를 포함하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 및 제조방법에 관한 것이다.

Description

구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 및 제조방법{Antifouling fabric having copper and carbon, and producting methodf thereof}
본 발명은 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 및 제조방법관한 것으로, 보다 구체적으로는 구리와 카본 파우더를 사용하여 정전기 방지 기능을 갖는 방오원단 및 제조방법에 관한 것이다.
의류, 카페트, 카시트 등 원단의 오염에 대해서 주된 원인은 인체로부터 발생되는 지질(脂質), 식품에 기인하는 유(油)성분과 공기 중의 먼지이다. 한가지 더 오염의 원인으로서는 세탁중에 한번 탈착한 때(오염물)가 섬유에 재부착 하는 현상이 있다.
섬유용 방오 처리는 오염이 부착되기 어렵게 하는 가공과 부착된 오염을 떨어지기 쉽게 하는 가공으로 나눌 수 있다.
일반적으로 오염이 부착되기 어렵게 하는 가공은 불소계 고분자를 이용하여 섬유표면을 얇은 피막으로 씌우고, 섬유표면의 凹凸을 다소나마 평탄한 상태로 함과 동시에 표면자유 에너지를 극도로 저하시켜 섬유와 유성오염의 접촉을 작게 한다.
부착된 오염을 떨어지기 쉽게 하는 가공은 친수성 고분자로 섬유표면을 친수화 해서 세탁시에 세제액과 쉽게 융합되어 오염물을 쉽게 탈락시킴과 아울러 헹굼시에 유성오염에 의한 재오염을 방지하였다.
특히, 자동차에 사용되는 카시트는 한번 설치 후 세탁이 어려운 문제로 오염물이 카시트에 부착되기 어렵고, 부착된 오염물이 쉽게 떨어지는 방오 처리가 매우 중요하다.
따라서, 어느 정도 규모가 있는 자동차 기업들은 카시트에 대한 각 기업에 적합한 방오 규격을 별도로 규정하여 카시트의 오염 접근성과 오염 제거성능의 방오 성능을 평가하고 있는 실정이다.
이와 관련하여 종래의 차량용 방오 처리된 원단은 Yes essential이라는 오염방지가공처리가 된 제품이 자동차에 최근 상용화되어 북미에서 자동차에 적용되고 있었으나 해당 제품은 전세계 자동차 회사의 방오 규격을 모두 만족시킬 수 없었고 특히, 현대자동차의 방오 규격의 내마모(Taber) 후 발수, 발유성을 만족시키지 못하고 있는 실정이다.
또한, 카시트 원단에 방오 처리로 방오성이 강화되면 그 반대 성질을 갖는 연소성이 떨어지고 나아가 내광견뢰도, 마찰착색성, 대전성, FOGGING, 냄새 등의 다른 물성이 저하되는 문제점이 있었으며, 특히 마찰대전압 성능이 떨어져 정전기가 쉽게 발생한는 문제점이 있다. 이는 방오 원단이 물과 반대되는 성질을 갖고 있어 정전기 현상에 대하여 취약한 성능을 나타내고 있다. 특히 자동차에 사용되는 카시트의 경우 내부에서 발생하는 먼지 및 이물질이 쉽게 시트에 부착되어 오염이 되거나 운전자가 시트에 앉을 때 먼지를 발생시키거나 겨울에는 자동차 내부에서 정전기가 발생되는 불편함이 있어 방오성과 정전기 방지가 동시에 만족하는 카시트용 원단에 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 자동차 실내의 대다수를 차지하는 카시트 원단 및 다양한 장소의 실내에 사용되는 원단에 대한 방오 처리를 통해 실내의 여러 가지 오염을 방지하여 청결상태를 유지할 수 있으며, 특히 원단에서 발생 되는 정전기를 방지할 수 있는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 종래의 카시트 원단 및 실내용 원단의 오염방지 기술개발을 통해 종래에 문제가 되었던 연소성, 내광견뢰도, 마찰착색성, FOGGING, 냄새 등의 다른 물성이 저하되는 문제점을 해결하면서 자동차 및 실내 환경에 적합한 오염 방지 효과가 있는 정전기 방지 기능을 갖는 방오원단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 방오원단의 제조방법에 있어서, 원단을 방오 처리하는 방오단계; 상기 방오 처리된 원단의 일면에 구리 및 카본을 함유하는 코팅제로 코팅하는 코팅단계; 및 상기 코팅단계 후 140~170℃로 열처리하는 열처리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 원단은 플랫 우븐, 플랫 트리코트, 더블라셀, 트리코트 스웨이드, 트리코트, 써클라니트, 메쉬, DNB 메쉬, 또는 싱커파일로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 방오단계는 불소수지계 방오제로 방오처리하는 것을 특징으로 하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 구리 및 카본을 함유하는 코팅제는 바인더, 분산제, 물, 구리, 카본으로 조성되며, 상기 구리 및 카본은 상기 코팅제에 0.1~10 중량%로 함유되는 것을 특징으로 하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 구리 및 카본 혼합물은 구리 60~90중량%, 카본 10~40 중량%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 구리 및 카본 파우더는 입자크기 0.2~5㎛인 것을 특징으로 하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 코팅단계에서 코팅제를 상기 원단에 45~120g/㎡로 코팅되는 것을 특징으로 하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단을 제공한다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 구리 및 카본 파우더를 이용하여 정전기 방지기능 및 방오기능을 갖는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 및 그의 제조방법에 관한 것으로 본 발명은 방오단계, 코팅단계, 열처리단계를 포함하여 제조된다.
상기 본 발명의 방오단계는 원단에 방오기능을 부여하는 단계로 시중에서 판매되는 방오제를 이용한 딥핑(Dipping)공정, 방오코팅공정 등의 공정으로 진행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로 방오단계에서 사용하는 방오제는 발수성 및 발유성이 뛰난 불소수지로 제조되는 방오제를 사용하는 것이 바람직할 것이다. 불소수지계 방오제는 불소수지의 주쇄를 이루는 탄소의 수와 화학적 구조에 따라 방오특성에서 차이가 큼으로 탄소가 수가 6개 이상의 불소수지계 방오제를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 불소수지계 방오제의 사용량은 고형분 20~30중량%의 방오제로 1.5~10%o.w.s(on the weight of solution)를 사용하는 것이 바람직하며, 가교제로는 내마모성을 향상시키는 이소시아네이트계 가교제를 사용하는 것이 바람직하고, 그 사용량은 고형분 20~30 중량%의 가교제로 0.3~1.0%o.w.s를 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 방오제와 가교제를 이용하여 원단에 방오처리를 하는 방오단계는 상기 원단을 불소수지계 방오제, 이소시아네이트계 가교제가 함유된 조성물에서 일정시간 침지하는 딥핑(Dipping)공정, 상기 딥핑된 원단을 일정 함수율로 탈수하는 탈수공정, 상기 탈수된 원단을 건조하는 건조공정 및 상기 건조된 원단을 열처리하는 열처리 공정으로 진행할 수 있다.
상기 딥핑공정은 상기 조성물이 상기 원단 내로의 완전한 침투를 위해 여러 차례 수행될 수 있으며, 원단을 조성물에 2~10초간 2회 이상 딥핑공정하는 것이 바람직할 것이다.
상기 탈수공정, 건조공정, 열처리공정은 통상적으로 사용하는 방법으로 실시할 수 있다. 즉, 상기 탈수공정은 두 개의 롤러(Roller)를 사용한 압착방식, 원단을 회전하는 드럽을 이용한 원심력 방식 등 다양한 방법으로 실시할 수 있으며, 상기 건조공정은 일반적으로 사용하는 논 터치 건조기, 루프건조기, 무장력 롤러형 건조기 및 실린더 건조기를 사용할 수 있으며, 상기 열처리공정도 다양한 방식 및 장비를 이용하여 수행될 수 있음은 물론이다.
상기 본 발명의 코팅단계는 상기의 방오단계를 통해 방오 처리된 상기 원단의 일면에 구리 및 카본 파우더를 함유하는 코팅제로 코팅하는 단계이다.
상기 구리 및 카본 파우더을 함유하는 코팅제는 바인더, 분산제, 물, 구리, 카본으로 조성되며, 상기 구리 및 카본 파우더는 상기 코팅제의 총 중량의 0.1~10 중량%가 함유되는 것이 바람직할 것이다.
상기 구리 및 카본의 중량이 0.1 중량% 미만이면 대전기능이 충분하지 않으며, 10중량%를 초과하면 사용량에 비례하여 효율이 높지 않으며 원단의 촉감을 저해될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 구리 및 카본을 함유하는 코팅제는 바인더 10~20 중량%, 구리 및 카본 0.1~10 중량%, 물 20~50 중량%, 분산제 1~3 중량%, 난연제 파우더 20~50중량%로 혼합될 수 있다.
상기 바인더는 아크릴계 바인더, 우레탄계 바인더, 실리콘계 바인더를 사용할 수 있으며, 아크릴계 바인더를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
상기 구리(Cu)는 대전 성능을 높이기 위한 것이나 이를 구리만으로 사용될 경우 코팅제 내부에서 구리분자간의 연결성이 없어 충분한 대전기능이 발휘되지 못하므로 구리분자가의 연결성을 강화하기 위해 카본을 함께 사용하여 구리 분자간의 연결성을 강화시키는 것이다.
상기 구리 및 카본 혼합물에서 상기 구리의 함량이 60 중량%미만일 경우 발생되는 전기를 신속히 전도시키지 못해 대전기능이 저하되고 90 중량%를 초과하면 구리 분자간에 연결성이 약해 발생된 전기 전도성이 저하되어 대전기능이 저하되므로 상기 구리와 카본의 혼합물은 혼합비는 구리 60~90중량%, 카본 10~40 중량%로 혼합되는 것이 바람직할 것이다.
상기 구리 및 카본 파우더는 코팅 후 원단의 촉감을 저해하지 않도록 미립자형태의 파우더인 것이 바람직하며, 본 발명에서 사용되는 구리 및 카본 파우더는 입자크기는 0.2~5㎛인 파우더가 바람직할 것이다.
상기의 구리 및 카본을 함유하는 코팅제는 다양한 방식으로 원단의 일면에 코팅할 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서는 원단에 30~120g/㎡의 양으로 코팅하는 것이 바람직할 것이다.
상기 코팅되는 코팅제의 양이 30g/㎡ 미만이면 충분한 대전기능 및 난연성을 기대하기 할 수 없으며, 120g/㎡을 초과하면 코팅제로 인한 원단의 촉감저하 및 물성이 저하될 수 있다.
상기 열처리단계는 상기 코팅된 구리 및 카본을 함유하는 코팅제를 원단에 견고히 고착시키는 단계로 140~170℃에서 열처리하면 열처리 방식은 열풍 대류식 열처리장치 및 적외선 열처리장치를 포함하는 다양한 방식으로 수행될 수 있으나, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서는 텐터를 이용하여 열처리하는 것이다.
상기와 같이 본 발명에 따른 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법을 적용할 수 있는 원단 조직으로는 그 종류에 있어서 크게 제한받지 아니하나 본 발명의 일실시 예로는 플랫 우븐(Flat Woven), 플랫 트리코트(Flat Tricot), 더블라셀(Double Raschel), 트리코트 스웨이드(Tricot Suede), 트리코트(Tricot Cut), 써클라니트(Circular Knit), 메쉬(MESH), DNB MESH(Space Fabric), 싱커파일(Sinker Pile)로 이루어진 원단에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있을 것이다.
상기에서 설명된 것과 같이 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법으로 제조된 원단은 자동차 실내의 대다수를 차지하는 카시트 원단 및 다양한 장소의 실내에 사용되는 원단에 대한 방오 처리를 통해 실내의 여러 가지 오염으로부터 차량 및 사용자를 보호함과 동시에 차량 및 실내의 청결상태를 유지할 수 있으며, 특히 원단에서 발생 되는 정전기를 방지할 수 우수한 효과가 있다.
또한, 종래의 카시트 원단 및 실내용 원단의 오염방지 기술개발을 통해 종래에 문제가 되었던 대전성, 연소성, 내광견뢰도, 마찰착색성, FOGGING, 냄새 등의 다른 물성이 저하되는 문제점을 해결하면서 자동차 및 실내 환경에 적합한 고 내구성 오염 방지 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제조방법으로 제조되는 원단은 방오성이 뛰어날 뿐만 아니라 방오성과 반대 속성이라 할 수 있는 연소성도 우수하며 내광견뢰도, 마찰 착생성이 우수하며 특히 대전방지 성능 및 항균성, 소취성이 매우 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법의 공정도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 하기 실시예로 의해 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예
폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)로 제조된 플랫 우븐, 플랫 트리코트, 싱글라셀, 더블라셀, 트리코트, 써클라니트를 원단으로 선택하여 방오단계, 코팅단계, 열처리단계를 실시하였다.
1. 방오단계
불소수지계 방오제의 사용량은 고형분 25중량%의 방오제 3%o.w.s, 이소시아네이트계 가교제 고형분 28 중량%의 가교제로 0.3%o.w.s가 함유된 조성물에 8초간 2회 딥핑공정을 실시하고
탈수공정은 두 개의 롤러(Roller)를 사용한 압착방식으로 실시하였으며, 건조공정은 무장력 롤러형 건조기에서 건조하였고 열처리공정은 텐터를 이용하여 170℃의 온도에서 수행하였다.
2. 코팅단계
구리 및 카본 파우더 4중량%, 아크릴계 바인더 19중량%, 물 30% 중량%, 분산제 2중량%, 난연제 파우더 45중량%로 혼합하여 구리 및 카본 파우더을 함유하는 코팅제를 제조하였다.
상기 구리 및 카본 파우더는 입자크기 0.5~1㎛인 구리 및 카본 파우더를 구리/카본 혼합비를 7:3으로 혼합하였다.
상기의 제조된 구리 및 카본 파우더을 함유하는 코팅제를 원단의 일면에 70g/㎡의 양으로 코팅하였다.
3. 열처리 단계
상기 구리 및 카본 파우더을 함유하는 코팅제가 일면에 코팅된 원단을 텐터를 이용하여 150℃에서 열처리하였다.
◈ 마찰대전압에 따른 정전기 방지 평가
실시예를 통해 제조된 플랫 우븐, 플랫 트리코트, 싱글라셀, 더블라셀, 트리코트, 써클라니트의 원단의 본 발명에 따른 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단(표 1에 대전으로 표시)과 비교예로 방오단계만으로 제조된 원단(표 1에 방오로 표시)을 준비하여 마찰대전압을 측정하여 표 1에 나타내었으며, 이를 통해 정전기 방지기능을 평가하였다.
실험조건 및 방법
1) 시험실 온도 20 ℃, 시험실 습도 40 %RH
2) 시험방법 (test method) : KS K 0555 B 법 (method B)
구분 플랫 우븐 플랫
트리코트		 싱글라셀 더블라셀 트리코트 써클라니트
방오 제품 방오 제품 방오 제품 방오 제품 방오 제품 방오 제품
방오 대전 방오 대전 방오 대전 방오 대전 방오 대전 방오 대전
1(V) 773 164 1,444 176 361 29 390 373 691 33 871 41
2(V) 978 150 1,541 207 423 21 432 439 772 42 947 64
3(V) 707 192 1,257 182 354 24 495 413 852 24 1,158 67
4(V) 818 125 1,628 191 604 21 407 443 914 35 1,068 59
평균
(V)		 820 160 1,470 190 440 20 430 420 810 30 1,010 60
표 1에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 원단은 플랫 우븐, 플랫 트리코트, 싱글라셀, 더블라셀, 트리코트, 써클라니트에서 모두 방오단계만 적용된 원단에 비효 마찰대전압이 매우 낮게 측정되었으며, 싱글라셀, 트리코트. 써클라니트에서는 방오단계만 적용된 원단에 비해 마찰대전압이 90%이상의 감소율을 나타내고 있는 것으로 본 발명에 따른 원단은 정전기 방지가 매우 우수한 것을 알 수 있다.
◈ 소취성 평가
실시예에서 제조된 원단 중 싱글라셀, 플랫 우븐(표2에서 대전으로 표시)으로 시험을 실시하였으며, 비교예로 아무런 처리가 되지 않은 원단(표 2에서 Blank로 표시)을 사용하여 소취성을 평가하여 표 2에 나타내었다.
1) 시험방법 (FITI Method_검지관법)
5L 테드라백에 3L 공기 주입한 다음 시험편을 넣고 일정량의 시험가스 주입
→ 상온에서 2시간 방치 후 시험가스 잔류량을 가스검지관법으로 측정하여 제거율을 계산함
처리 원단 시험 가스 초기 농도
(ppm)		 시료 종류 제시상태
초기 2시간 후 소취율(%)
싱글라셀 암모니아 100 Blank 97 90 -
대전 82 13 86.6
아세트산 50 Blank 50 41 -
대전 32 14 72.0
플랫 우븐 암모니아 100 Blank 97 90 -
대전 78.5 10 89.7
아세트산 50 Blank 50 41 -
대전 27.5 8.5 83.0
표 2에 나타난 바와 같이 본 발명의 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단은 2시간 후 소취율이 최소 70%이상인 것을 알 수 있으며, 암모니아의 경우89.7%의 소취율이 나오는 것으로 소취율이 매우 우수한 것을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 방오원단의 제조방법에 있어서,
    원단을 방오 처리하는 방오단계;
    상기 방오 처리된 원단의 일면에 구리 및 카본 파우더를 함유하는 코팅제로 코팅하는 코팅단계; 및
    상기 코팅단계 후 140~170℃로 열처리하는 열처리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원단은 플랫 우븐, 플랫 트리코트, 더블라셀, 트리코트 스웨이드, 트리코트, 써클라니트, 메쉬, DNB 메쉬, 또는 싱커파일로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방오단계는 불소수지계 방오제로 방오처리하는 것을 특징으로 하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구리 및 카본을 함유하는 코팅제는 바인더, 분산제, 물, 구리, 카본으로 조성되며, 상기 구리 및 카본은 상기 코팅제에 0.1~10 중량%가 함유되는 것을 특징으로 하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구리 및 카본 혼합물은 구리 60~90중량%, 카본 10~40 중량%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구리 및 카본 파우더는 입자크기 0.2~5㎛인 파우더인 것을 특징으로 하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코팅단계에서 코팅제를 상기 원단에 45~120g/㎡로 코팅되는 것을 특징으로 하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단 제조방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 구리와 카본을 함유하는 정전기 방지기능을 갖는 방오원단.
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