KR20150055404A

KR20150055404A - 방오 성능을 갖는 인조가죽 원단의 제조방법

Info

Publication number: KR20150055404A
Application number: KR1020130137719A
Authority: KR
Inventors: 장용대
Original assignee: 코오롱글로텍주식회사
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2015-05-21
Also published as: KR102054764B1

Abstract

본 발명은 인조가죽 원단에 방오성 제제를 그라비아 처리를 통해서 도포하는 공정 및 상기 방오성 제제가 도포된 인조가죽 원단을 열처리하는 공정을 포함하는 인조가죽 원단의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 인조가죽 원단은 자동차 내장재나 카시트용으로 요구되는 물성에 더하여 우수한 방오 성능을 갖출 수 있다.

Description

방오 성능을 갖는 인조가죽 원단의 제조방법{A manufacturing method of artificial leather with antifouling properties}

본 발명은 자동차 내장재, 특히 카시트용 인조가죽 원단에 내오염성 또는 방오성 부여를 위한 방오성 제제 조성물, 방오 성능을 갖는 인조가죽 원단의 제조방법, 및 방오 처리된 인조가죽 원단에 관한 것이다.

자동차는 현대 사회에서 없어서는 안 될 생활 필수품으로 인식되고 있을 만큼 자동차 내에서 생활하는 시간이 점점 증가하고 있는 추세에 있다. 더불어 자동차에서 생활하는 시간이 증가하면서 오염원이 될 수 있는 물질이나 물품에 자동차 내부가 더 많이 노출되게 되어, 자동차 내부의 오염 가능성도 높아지고 있다.

그런데 자동차 내부, 특히 시트는 자동차 외부와 달리 세탁이 용이하지 않으므로 오염을 방지하기 위한 다양한 접근이 시도되어 오고 있다. 그 중 하나로서, 천 시트에 비해서 상대적으로 오염의 발생이 낮고 오염시 제거가 용이한 것으로 받아들여지는 인조가죽 시트의 적용을 들 수 있다. 그러나 인조가죽 시트의 경우에도 오염원이 될 수 있는 다양한 물질을 가지고 차량 내에서 머무는 시간이 증가함에 따라, 인조가죽 시트의 방오 성능에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.

오염 방지 가공 기술은 의류와 생활 용품을 중심으로 많이 보급되어 있으며, 자동차 분야로는 방오 성능과 관련한 천 시트 사양이 개발되어 적용되고 있다. 천 시트의 오염 방지를 위한 가공법은 인체로부터 발생되는 지질(脂質), 식품에서 기인하는 기름 성분, 및 공기 중의 먼지 등을 부착되기 어렵게 하는 불소계 고분자를 이용하여 섬유 표면을 얇은 피막으로 씌우고, 섬유 표면의 요철(凹凸)을 다소나마 평탄한 상태로 함과 동시에 표면자유에너지를 극도로 저하시켜 섬유와 오염 물질의 접촉을 작게 하는 기술이 사용된다.

이와 같은 자동차용시트의 천(CLOTH) 재질에서 사용하는 방오 기술은 발수성과 발유성을 강화시키는 기술로서, 발수성은 이소프로필알콜 40% 희석액을, 발유성은 n-테트라데칸(n-TETRADECANE)을, 그리고 드롭 테스트(DROP TEST)는 물, 커피, 우유를 사용하여 시트를 젖음 상태로 하여 평가한다. 그런데 인조가죽 재질은 제품 외관이 수지층이라서 자체적으로 발수성 및 발유성을 가지는 특성이 있다. 쉽게 말하면 천 재질에서 방오 처리를 통해서 가지게 되는 방오 성능을 인조가죽 재질은 기본적으로 가지고 있다. 그러나 최근의 인조가죽 재질의 시트를 이용하는 사용자들은 이러한 부분을 넘어서 접촉에 의한 오염에 대해 불만을 가지고 더 향상된 방오 성능을 가지길 요구하고 있는 상황이다. 이러한 고객의 요구를 만족시키기 위해서 인조가죽의 방오성 부여 및 평가를 위한 새로운 솔루션이 필요하며, 자동차 메이커에서도 이러한 성능을 요구하고 있는 바이다. 최근에 현대자동차에서 인조가죽과 관련된 방오 성능을 시험 및 평가하는 방법이 제시된 바 있다.

자동차용 시트로서 요구되는 물성을 만족하면서 오염 방지 성능을 부여하기 위해서는 인조가죽 원단의 표면에 방오 처리를 하는 방법이 가장 효율적이다. 방오 성능 부여를 위한 표면 처리를 하였을 때, 인조가죽 표면과의 상용성이 좋지 않으면 내마모 후 벗겨짐이 발생하여, 내광견뢰도, 마찰착색성, 대전성 등의 또 다른 문제를 야기시킨다. 따라서 방오 성능 부여를 위한 표면 처리 후에도 자동차용 시트로서의 물성을 만족시킬 수 있는 것이어야 하며, 특히 고객의 요구 사항이 큰 외관 품질을 만족시킬 수 있는 것이어야 한다.

이에 본 발명은 인조가죽 원단의 방오 성능을 부여를 위한 방오성 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 인조가죽 원단의 자동차 내장재 또는 카시트로서의 물성을 만족시키면서도 우수한 방오 성능을 부여할 수 있는 인조가죽 원단의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 방오 성능을 갖는 인조가죽 원단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리우레탄 고분자, 이소시아네이트계 가교제, 개질 실리콘, 및 유기용제를 포함하는 인조가죽 원단의 방오성 부여를 위한 방오성 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 방오성 조성물은 폴리우레탄 고분자 50 ~ 80 중량%, 이소시아네이트계 가교제 10 ~ 30 중량%, 개질 실리콘 1 ~ 8 중량%, 및 유기용제 9 ~ 31 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 폴리우레탄 고분자는 폴리카보네이트계 이소시아네이트와 폴리올의 코폴리머인 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 방오성 조성물로 표면 처리되어 우수한 방오 성능을 갖는 인조가죽 원단을 제공한다.

본 발명은 또한 인조가죽 원단에 방오성 제제를 그라비아 처리를 통해서 도포하는 단계; 및 상기 방오성 제제가 도포된 인조가죽 원단을 열처리하는 단계;를 포함하는 인조가죽 원단의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 방오성 제제는 폴리우레탄 고분자 50 ~ 80 중량%, 이소시아네이트계 가교제 10 ~ 30 중량%, 개질 실리콘 1 ~ 8 중량%, 및 유기용제 9 ~ 31 중량%를 포함하는 조성물로 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 방오성 제제는 인조가죽에 대해 10 ~ 100g/㎡의 양으로 도포되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 열처리는 80~130℃의 온도로 실시되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 인조가죽은 TPU, PU 또는 PVC 소재로 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명의 인조가죽 원단의 제조방법에 따르면, 자동차 실내의 대부분을 차지하는 카시트 및 내장재에 쓰이는 인조가죽의 제조 시에 오염 방지 성능을 부여하여 여러 가지 오염으로부터 시트를 보호함과 동시에 차량의 청결 상태를 유지할 수 있게 하여 사용자에게 편의를 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 인조가죽 원단의 제조방법에 따르면, 종래의 카시트용 인조가죽 원단의 오염 방지 기술에서 문제가 되었던 내광견뢰도, 마찰착색성, 대전성, 포깅(FOGGING), 냄새 등의 다른 물성이 저하되는 문제점을 해결할 수 있으며, 방오성도 뛰어난 카시트용 인조가죽 원단을 제조할 수 있다. 특히 TPU제품, PU제품, PVC제품 등에 방오 성능을 부여할 수 있어 다양한 소비자의 니즈에 대한 대응이 가능할 것으로 판단된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방오 성능을 갖는 인조가죽 원단의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인조가죽의 방오성을 상온 및 상습하에서 평가한 결과를 나타낸 시편 사진이다.
도 3은 본 발명의 비교예에 따른 인조가죽의 방오성을 상온 및 상습하에서 평가한 결과를 나타낸 시편 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인조가죽의 방오성을 내광 후에 평가한 결과를 나타낸 시편 사진이다.

자동차 내장재 또는 카시트용 인조가죽 원단의 오염 방지 가공 방법은 자동차 시트로서 요구되는 많은 기본적인 물성 요건을 만족시키면서 방오 성능을 가지게 하는 것이어야 한다. 본 발명자들은 이러한 모든 물성과 성능을 만족시킬 수 있는 방오 처리 제제 및 방법을 개발하여 여러 차례 실험한 결과, 최종적으로 자동차 내장재용, 특히 카시트용 인조가죽 원단에 적합한 오염 방지 가공 방법을 발명하게 되었다.

본 발명에 따른 카시트용 인조가죽 원단의 오염 방지 가공 방법은 인조가죽 원단의 표면에 소정의 방오성 제제를 그라비아 처리를 통해 도포 및 부착시켜 방오 성능을 부여하는 기술이다.

이하, 도면 및 일 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 카시트용 인조가죽 원단의 표면에 방오 성능을 부여할 수 있는 방오성 제제를 제공한다. 방오성 제제는 인조가죽 원단의 표면에 도포층을 형성한 후에 색상과 외관 품질의 변경을 최소화할 수 있도록 최대한의 투명성을 가져야 하고 박막으로서의 충분한 성능이 발현될 수 있어야 한다.

본 발명에 있어서, 방오성 제제는 폴리우레탄 고분자, 이소시아네이트계 가교제, 개질 실리콘, 및 유기용제를 포함하는 조성물로 이루어진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 방오성 조성물은 폴리우레탄고분자 50 ~ 80 중량%, 이소시아네이트계 가교제 10 ~ 30 중량%, 개질 실리콘 1 ~ 8 중량%, 및 유기용제 9 ~ 31 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

인조가죽 원단에 폴리우레탄계 방오성 제제를 코팅하기 위해서는 바인더 수지가 필요하며, 바인더 수지는 자동차 시트에서 요구되는 내광을 비롯한 물성을 만족시킬 수 있는 물질을 사용해야 한다. 이러한 요건을 만족시키는 성분으로 폴리카보네이트계열의 폴리우레탄 고분자가 사용될 수 있다. 폴리우레탄 고분자는 섬유, 피혁, 플라스틱 등의 코팅제나 접착제, 도료, 방수제 등의 다양한 산업분야에서 광범위하게 사용되는 고분자이다. 폴리우레탄 고분자는 고형분 20 내지 30 중량%인 것을 조성물 전체 중량에 대하여 50~80 중량%로 사용하는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 60~70 중량%로 사용하는 것이다. 50 중량% 미만으로 사용하게 되면, 피막이 약해져서 바람직하지 않으며, 80 중량%를 초과하여 사용하게 되면, 작업성과 방오 효과가 떨어져서 바람직하지 않게 된다.

이소시아네이트계 가교제는 폴리우레탄 체인을 가교시켜 피막을 강화하여 치밀하고 단단해지게 만든다. 이소시아네이트계 가교제이면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 또한, 이소시아네이트계 가교제는 고형분이 90 내지 99 중량%인 것을 조성물 전체 중량에 대하여 10 ~ 30 중량%로 사용할 수 있으며, 바람직하게는 15 ~ 25 중량%로 사용하는 것이다. 10 중량% 미만으로 사용하게 되면, 가교 효과가 떨어져서 바람직하지 않으며, 30 중량%를 초과하여 사용하게 되면, 코팅막이 딱딱해지게 되어 감성 품질이 자동차 시트로는 바람직하지 않게 된다.

개질 실리콘은 발수성이 우수하고 표면에 슬립성을 부여할 수 있어, 인조가죽 표면의 방오 성능을 향상시킬 수 있다. 개질 실리콘은 디메틸폴리실록산의 메틸기에 각종 유기기를 붙여서 이루어진 것으로, 고형분이 89 내지 99 중량% 함유된 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 조성물 내 함량은 전체 중량에 대하여 1 ~ 8 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 2 ~ 4 중량%로 사용하는 것이다. 1 중량% 미만으로 사용하게 되면, 표면에 원하는 효과가 발현되기 어려워 바람직하지 않으며, 8 중량%를 초과하여 사용하게 되면, 효과 상승은 미비한 반면 원가가 높아져서 바람직하지 않게 된다.

유기용제는 방오성 제제의 도포가 가능하도록 방오성 제제에 유동성을 부여하기 위한 것으로, 휘발성이 좋은 메틸에틸케톤, 메틸아세테이트 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 함량은 조성물 전체 중량에 대하여 9 ~ 31 중량%, 바람직하게는 10 ~ 18 중량%로 사용할 수 있다. 9 중량% 미만으로 사용하게 되면, 작업성이 나빠져서 바람직하지 않으며, 31 중량%를 초과하여 사용하게 되면, 방오 성능과 작업 효율이 떨어져 바람직하지 않게 된다.

다음으로 본 발명의 방오성 제제로 표면 처리된 인조가죽을 제조하는 방법에 대해 설명한다.

방오 성능을 갖는 인조가죽 원단의 제조방법은, 인조가죽 원단에 방오 처리를 한 후에도 자동차용 내장재나 시트로서 요구되는 광택 등의 외관 품질을 만족시킬 수 있어야 한다. 특히 인조가죽 원단에 방오 성능을 부여하기 위해서는 방오성 제제를 이용하여 도포하는 등의 표면 처리를 하게 되며, 이 경우 인조가죽 원단의 표면에는 박막이 형성되게 된다. 이러한 박막의 상태는 인조가죽 원단의 외관 품질에 큰 영향을 주게 되므로, 본 발명은 폴리우레탄계 방오성 제제를 그라비아 처리를 통해서 박막으로서의 편차를 현저하게 줄일 수 있게 하였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방오 성능을 갖는 인조가죽 원단의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 흐름도이다.

이에 따르면, 방오 성능을 갖는 인조가죽 원단의 제조 방법은 인조가죽 원단에 방오성 제제를 그라비아 처리를 통해서 도포하는 공정; 및 방오성 제제가 도포된 인조가죽 원단을 열처리하는 공정;을 포함한다.

인조가죽은 자동차용 내장재나 카시트 용도로 사용될 수 있는 것이면, 특별한 제한은 없으나, 열가소성 폴리우레탄(TPU, Thermoplastic Polyurethane), 폴리우레탄(PU), 폴리비닐클로라이드(PVC) 소재가 바람직하게 사용될 수 있다.

그라비아 처리는 통상의 그라비아 장치를 이용해서 할 수 있으며, 예를 들면 두 개의 롤러로 인조가죽 원단을 압착하여 방오성 제제를 도포하는 망글머신(MANGLE MACHINE)을 이용할 수 있다.

그라비아 처리를 통해서 도포되는 방오성 제제의 양은 인조가죽 원단에 웨트(wet) 상태에서 10 ~ 100g/㎡으로 하는 것이 바람직하다. 너무 적은 양이 도포되면, 방오 성능을 얻을 수 없어 바람직하지 않으며, 너무 많은 양이 도포되면 투명성이 저하되어 카시트 용도로서의 물성을 만족할 수 없게 되어 바람직하지 않다.

열처리는 90~130℃의 온도로 예열된 오븐에서 실시하는 것이, 인조가죽 원단의 물성을 유지하면서 방오성 제제의 고정성도 높일 수 있어 바람직하다.

열처리를 통해 건조된 인조가죽 원단은 권취 등의 통상의 후공정을 거칠 수 있다.

이러한 제조 방법을 통해 제조되는 인조가죽 원단은 자동차용 시트로서 요구되는 물성에 손상을 주지 않는 방오성 제제 및 방오 처리 방법을 거쳤기 때문에 우수한 외관 품질과 방오 성능을 갖추고 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정이나 변형이 가능함은 물론이다.

실시예

폴리우레탄고분자 65 중량%, 이소시아네이트계 가교제 20 중량%, 개질 실리콘 2 중량%, 및 유기용제 13 중량%를 배합하여 방오성 제제를 제조하였다. TPU 원단에 방오성 제제를 망글머신을 이용하여 그라비아 처리로 도포하였다. 이때 도포량은 TPU 원단에 웨트 상태에서 방오성 제제 30 g/㎡로 되게 하였다. 110℃의 온도로 예열된 오븐을 10~15m/min의 속도로 거치게 하여 건조한 후, 권취하였다.

얻어진 인조가죽 원단의 물성은 하기와 같다.

구분	규격 기준	실시예	구분		규격 기준	실시예
내광견뢰도	3 이상	3	표면마찰계수		0.95 이하	0.31
연소성(mm/min)	80 이하	SE	마찰착색성	건포마찰	4 이상	4
				한포마찰	4 이상	4
내접착제 오염성	4 이상	4	오염성	상태시	4 이상	4
				내열 후	4.5 이상	4.5
내마모성	4 이상	4	청정성	상태시	4 이상	4
				내열 후	4.5 이상	4.5
박리강도 (kgf/30mm)	1.8 이상	측정 불가	유기물 휘발도 (ppm)	포름알데히드	2.0 이하	0.01
				Total VOC	2.0 이하	1.8

비교예

실시예에서 사용한 TPU 원단을 그대로 방오성 테스트에 적용하였다.

방오성 평가 실험

방오성 테스트는 현대기아자동차에서 만든 규격에 따라 실시하였으며, 시험방법은 하기와 같다.

1) 시험시편을 직경 11cm의 원형으로 자른 뒤, 시편 틀에 고정시킨다.

2) 시험시편과 접촉시킬 오염포를 길이 15cm, 너비 3~4cm로 자른 뒤, 빠지지 않도록 시험 시편 상부의 고정부에 고정시킨다.

3) 예비압력을 6psi로 두 번 준 후, 공기압을 2~2.5psi로 두고, 시험을 500회 진행한다.

4) 시험이 진행되면, 오염포 장착 부위는 앞뒤로 움직이고, 시험시편 장착 부위는 360°로 계속해서 회전을 하게 된다.

5) 오염포의 장착 위치를 바꾸어 다시 500회를 진행한다.

6) 시험시편을 분리하여 측색장비를 이용하여 오염 정도를 평가하였다.

실시예 및 비교예에 따른 인조가죽의 시편에 대해 상술한 방오성 테스트를 하였다. 현대기아자동차 MS 321-08에서 요구하는 방오성 관련 규격은 오염 부위와 비오염 부위의 반사율과 관련하여, "상태시(상온·상습)/내광후"의 값으로서 17% 이하가 되어야 한다. 상태시 및 내광후의 반사율은 "(비오염 부위 상하좌우 4지점의 평균 반사율 - 오염 부위 반사율)/비오염 부위 상하좌우 4지점의 평균 반사율"로 계산한다. 이와 관련하여 실시예의 인조가죽의 경우에는 13~14%로, 위 방오성 규격을 충분히 만족하고 있다. 반면, 비교예의 인조가죽의 경우에는 30~32%로 현저하게 방오성이 떨어지는 것으로 나타났다.

한편, 실시예 및 비교예에 따른 인조가죽의 시편에 대해 상술한 방오성 테스트를 한 후 시편 상태를 도2 내지 도 4에 나타내었다.

도 2는, 상온 및 상습하에서 실시예에 따른 인조가죽의 방오성을 평가한 것으로, 오염포의 접촉 후에도 거의 변화가 생기지 않은 것을 확인할 수 있다. 반면 비교예에 시편인 도 3을 보면, 오염포와 접촉이 된 가운데가 선명하게 오염된 것을 확인할 수 있다.

또한 내광 후 인조가죽의 방오성을 평가한 결과를 나타낸 도 4를 보면, 내광후에 방오성 테스트를 한 시편에서도 현저하게 오염이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 제조된 인조가죽 원단은 방오 성능이 부여된 것으로, 방오성을 만족시키는 것은 물론 연소성, 마찰착색성, 내광성, 내마모성, VOC 등 MS 규격을 만족시키는 것을 알 수 있다.

Claims

폴리우레탄 고분자, 이소시아네이트계 가교제, 개질 실리콘, 및 유기용제를 포함하는 인조가죽 원단의 방오성 부여를 위한 방오성 조성물.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 폴리우레탄 고분자 50 ~ 80 중량%, 이소시아네이트계 가교제10 ~ 30 중량%, 개질 실리콘 1 ~ 8 중량%, 및 유기용제 9 ~ 31 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 방오성 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리우레탄 고분자는 폴리카보네이트계 이소시아네이트와 폴리올의 코폴리머인 것을 특징으로 하는 방오성 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항의 방오성 조성물을 포함하는 방오 성능을 갖는 인조가죽 원단.
인조가죽 원단에 방오성 제제를 그라비아 처리를 통해서 도포하는 공정; 및
상기 방오성 제제가 도포된 인조가죽 원단을 열처리하는 공정을 포함하는 인조가죽 원단의 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 방오성 제제는 폴리우레탄 고분자 50 ~ 80 중량%, 이소시아네이트계 가교제10 ~ 30 중량%, 개질 실리콘 1 ~ 8 중량%, 및 유기용제 9 ~ 31 중량%를 포함하는 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 인조가죽 원단의 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 방오성 제제는 인조가죽 원단에 10 ~ 100g/㎡의 양으로 도포하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 열처리는 80~130℃의 온도로 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 인조가죽은 TPU, PU 또는 PVC 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.