KR20180052424A - 고무 시트의 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조되는 가방용 고무 시트 - Google Patents

고무 시트의 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조되는 가방용 고무 시트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고무층, 접착 고무층 및 섬유 원단층이 차례로 적층되는 고무 시트 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 고무 시트에서 고무층은 NBR계 고무를 주성분으로 이루어지며, 섬유 원단층은 폴리에스터계 섬유의 직물로 이루어지며, 접착 고무층은 이형지 필름에 전사되어 형성되는 액상 고무층에 의해 형성되는 것이다.

Description

고무 시트의 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조되는 가방용 고무 시트{METHOD OF MANUFACTURING A RUBBER SHEET AND THE RUBBER SHEET FOR A BAG MANUFACTURED BY THE METHOD}
본 발명은 고무 시트의 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조되는 가방용 고무 시트에 관한 것으로서, 구체적으로는 고무층과 섬유층으로 구성되어 천연 피혁 또는 인조 피혁을 대체할 수 있으면서 우수한 물리적 특성을 가지고 간단한 공정으로 제조될 수 있는 고무 시트로서 가방의 소재로서 이용되는 고무 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
가방, 특히 아웃도어용 가방의 외피를 이루는 소재는 내마모성, 인장 강도 및 인열 강도에 있어서 높은 물성이 요구되고, 염색 후의 광택 및 심색성 등이 우수할 것이 요구된다.
이러한 요구에 따른 가방 소재로서는 종래로부터 PVC(polyvinyl chloride) 계의 인조피혁, TPU(thermoplastic polyurethanes)계의 인조피혁 또는 TPO(thermoplastic olefin)계의 인조피혁 등이 이용되어 왔다
그러나, PVC계 인조피혁의 경우 다이옥신과 같은 환경 호르몬이 발생하는 문제가 있어 그 사용이 규제되고, TPU계 인조피혁의 경우 원료비가 비싸고 유기용제 사용으로 작업 환경에 문제가 있으며 경도 조절이 어려운 문제점이 있다. TPO계 인조피혁의 경우 내마모성 등의 물성이 낮다는 문제점이 있다.
이러한 종래 기술의 소재의 문제점을 해결하는 대안으로서 가방 소재로서의 물리적 특성이 우수한 고무 시트를 가방의 외피 소재로서 이용하고자 하는 연구가 있어 왔다.
가방용 고무 시트로서는 일반적으로 NBR(Nitrile Butadien Rubber)계 고무층과 폴리에스터계 합성섬유의 원단층 및 NBR계 고무층이 적층되어 결합된 고무 시트가 주로 이용된다.
고무 시트는 우수한 물리적 특성으로 인하여 여러 분야에서 이용되는데, 그러한 고무 시트 및 고무 시트에 관한 제조 방법의 하나의 예로서 본 출원인에 의한 "고속단정 및 공기부양정에 사용되는 방검 튜브용 고무 시트 및 그의 제조 방법"에 관한 특허 제1223661호(문헌 1)의 발명이 있다.
문헌 1에서는 주로 고무 보트에 사용되는 고무 시트 및 그 제조 방법에 대해 개시하는데, 이 문헌 1에서는 섬유 원단과 클로로술폰화 고무(CSM 고무)를 접합하여 형성되어, 섬유 원단의 높은 인열 강도에 더하여 고무층에 의한 내후성, 내마모성이 높은 고무 시트를 개시하고 있다.
문헌 1에서는 이러한 고무 시트에 대해 다음과 같은 제조 방법을 개시하고 있다.
먼저, 고인열성의 섬유 원단을 준비하고 섬유 원단을 접착제로서 (Resorcinol Formaldehyde Liquid)에 침지하여 건조하고, 다시 건조된 고인열 섬유를 액상의 네오프렌에 침지하여 건조하고, 준비된 CSM 고무의 시트와 접합한다.
이와 같이, 문헌 1의 고무 시트 및 그 제조 방법에서는 고무층과 섬유층을 접합하여 고무 시트를 형성하기 위해 섬유층에 접착제층을 형성하고 다시 고무층과의 결합을 위해 중간 접착층을 이루는 네오프렌층으로 섬유층을 덮어야 하므로, 고무 시트의 제조는 여러 단계의 공정을 거쳐야 하는 문제가 있다.
문헌 1에서는 설명하고 있지 않지만, 고무층을 섬유층과 접합하기 위해서는 섬유층만이 아니라 고무층에도 섬유층과의 양호한 접착을 위해 접착제층을 형성하도록 수회의 접착제 물질의 도포 및 건조 과정을 거쳐야 한다.
섬유 원단과 고무층이 결합되는 고무 시트는 높은 내마모성, 내후성, 인열강도 등의 물성이 좋기 때문에 문헌 1에서 언급하는 보트용 소재로서만이 아니라 가방용 시트나 신발용 소재 등과 같이 널리 사용될 수 있으나, 고무와 섬유라는 서로 접합되기 어려운 재료를 접합하기 위하여 여러 단계의 공정을 거쳐야 한다는 문제점이 있다.
가방용 고무 시트에서도 NBR계 고무층과 폴리에스터계 합성섬유의 원단층을 접합하기 위해서는 섬유 원단층에 접착제 및 접합층 형성을 위해 나이프 코팅 및 그라이바 방식의 코팅 등의 통상 8회의 공정을 거쳐 접합을 위한 준비 공정을 수행하고 이어서 카렌다 장비를 이용하여 섬유 원단층에 고무 조성물을 코팅한 후에 NBR계 고무층과 접합하고 로토큐어와 같은 경화 장치에서 경화하여 최종 제품의 고무 시트를 제조하므로, 그 제조에 상당한 비용 및 시간이 소모된다.
특히, 이러한 공정에서 섬유 원단층을 이루는 경사 및 위사 조직에 뒤틀림이 발생하고 접합이 불량하게 되는 문제점이 있다.
특허공보 제1223661호(문헌 1)
본 발명은 섬유층과 고무층이 접합되어 높은 내마모성, 인장 강도 및 내후성 등이 향상된 고무 시트 및 고무 시트의 제조 방법을 제공하려는 것이다.
특히, 본 발명은 가방의 외피 소재로서 이용하기에 적합한 높은 내마모성과 내후성을 갖춘 고무 시트 및 그 제조 방법을 제공하려는 것이다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 고무 시트의 제조 방법의 문제점을 고려하여 간단한 공정으로 제조될 수 있는 고무 시트로서, 섬유 원단층과 고무층이 양호하게 결합되는 고무 시트 및 그 제조 방법을 제공하려는 것이다.
특히, 본 발명은 그 제조 과정에서 환경 유해 물질을 사용하지 않고 간단한 공정으로 제조될 수 있으면서도 섬유 원단층에 뒤틀림이 발생하지 않는 고무 시트의 구성 및 제조 방법을 제공하려는 것이다.
전술한 본 발명의 과제는 고무층, 접착 고무층 및 섬유 원단층이 차례로 적층되는 것인 본 발명에 따른 고무 시트에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 고무 시트에서 고무층은 NBR계 고무를 주성분으로 이루어지며, 섬유 원단층은 폴리에스터계 섬유의 직물로 이루어지며, 접착 고무층은 이형지 필름에 전사되어 형성되는 액상 고무층에 의해 형성된다.
이러한 구성에 따르면, 경화되지 않는 액상 고무층을 형성하고, 이 액상 고무층을 섬유 원단과 고무층 사이에 게재하여 적층하며, 적층된 소재를 경화함으로써 고무 시트가 형성되는데, 이렇게 구성되는 고무 시트는 그 제조 과정에서 섬유 원단에 접착제를 도포하거나 고무 소재를 도포하는 과정이 생략되므로, 제조 과정에서 섬유 원단의 조직이 뒤틀어지는 일이 발생하지 않게 된다.
또한, 본 발명의 고무 시트는 액상 고무층이 경화되면서 섬유 원단과 고무층과 일체화됨으로써 고무층과 섬유 원단의 접합 강도가 높게 형성되므로, 이러한 고무 시트를 가방의 외피 소재로서 사용하는 경우에, 접합 불량에 의해 고무층이 박리되는 일이 발생하지 않는다.
특히, 본 발명의 고무 시트를 가방용 외피 소재로서 사용하는 경우에 고무층이 외피 소재의 표면을 이루도록 함으로써, 가방의 외피가 높은 내마모성과 내후성을 가지는 고무로 이루어지게 된다.
한편, 전술한 구성의 고무 시트는 본 발명에 따른 고무 시트의 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 고무 시트의 제조 방법은, 니트릴부다디엔고무를 주성분으로 하는 고무층 및 직조된 폴리에스터 섬유의 원단을 마련하는 단계; 액상의 고무를 이형지 필름에 도포하여 액상고무층을 마련하는 단계; 액상 고무층에서 이형지 필름을 박리하는 단계; 이형지 필름이 박리된 액상 고무층을 고무층 및 섬유 원단 사이에 배치하여 적층물을 마련하는 단계; 및 적층물을 경화하는 단계를 포함한다.
이러한 본 발명에 따른 고무 시트의 제조 방법에서는 액상의 고무를 이형지 필름에 전사하여 형성하고, 이를 고무층과 섬유 원단 사이에 게재하여 적층한 후에 적층물을 경화하여 고무층과 섬유 원단이 일체로 되는 것이므로, 섬유 원단을 고무층과 접합하기 위해 섬유 원단에 접착제를 도포하고 건조하는 공정이 생략됨으로써 접착제의 도포 및 건조하는 과정에서 섬유 원단의 조직이 뒤틀리는 문제가 발생하지 않는다.
본 발명에 따른 고무 시트의 제조 방법에서 액상 고무층을 이루는 액상의 고무는 천연 고무, 스티렌부타디엔 고무, 니트릴 부타디엔 고무, 클로로술폰화 고무, 부타디엔 고무, 부틸 고무, 불소고무, 아크릴 고무 및 우레탄 고무 중에서 선택된 하나 이상의 재료를 주성분으로 하는 것일 수 있다.
따라서, 액상 고무층은 다양한 고무 소재 중의 하나를 선택하여 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고무 시트의 적층 구조를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 고무 시트의 제조 공정의 일 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 고무 시트의 제조 방법에 따라 제조되는 하나의 실시예로서의 가방의 외피 소재로서 이용되는 고무 시트의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
본 실시예의 고무 시트는 3개의 층으로 이루어져 있는데, 가방의 외피 소재에서 표면을 이루는 고무층(10) 및 내층을 이루는 섬유 원단(30) 및 고무층(10)과 섬유 원단(30) 사이에 배치되는 접합층(20)으로 이루어져 있다.
고무층(10)은 니트릴부타디엔 고무(NBR)를 주성분으로 하되, 산화마그네슘(MgO), 옥염화와 실리카(silica)로 구성된 충전제, 화이트 오일(white oil)인 가공유, 변색 음폐제로 구성된 황변 개선 첨가제, 가황촉진제 및 가황제가 배합되어 고무 조성물로 형성되며, 시트 형태로 구성되어 제조 공정에 투입된다.
섬유 원단(30)은 폴리에스터계 합성 섬유를 직조하여 형성된 직물로 이루어지며, 고무 시트의 소재로서 사용하기에 적절한 치수로 재단되어 제조 공정에 투입된다.
접합층(20)을 이루는 소재는 고무층(10)과 동일한 니트릴부타디엔 고무를 주성분으로 하여, 여기에 가황 촉진제 및 가황제가 첨가된 조성물이다.
접합층(20)은 고무층(10) 및 섬유 원단(30)과 접합되기에 앞서 이형지 필름에 전사되는 액상 고무층으로서 형성된다.
액상 고무층은 먼저 팰릿이나 분말 형태로 공급되는 고상의 니트릴부타디엔 고무의 원료를 톨루엔과 같은 용제에 용해하여 형성된다.
이렇게 준비된 액상의 니트릴부타디엔 고무 조성물에 가황촉진제 및 가황제를 전체 원료에 대해 2 내지 3 중량부의 비율로 투입하고, 오픈밀에서 약 5분간 믹싱한다. 오픈밀에서의 믹싱 시에는 가황제에 의한 경화 반응이 일어나지 않도록 소재들의 온도가 100 ℃를 넘지 않도록 조절한다.
오픈밀은 2개의 롤러가 서로 다른 속도로 마주하여 회전하는데, 고무 원료 및 첨가제들의 반죽은 오픈밀을 통과하면서 롤러의 속도 차이에 의한 횡력을 받아서 반죽 내에서 첨가제들의 분산이 원할하게 이루어지고, 고무 원료의 점도가 저하하여 다음 공정에서의 도포 작업이 원할하게 이루어질 수 있다.
오픈밀에서 첨가제가 혼합되고 분산된 고무 조성물은 칼렌더에 투입되고 칼렌더에는 롤 형태로 이형지 필름이 공급되며, 롤 형태로부터 풀려나가는 이형지 필름 위에 액상의 고무 조성물이 도포된다.
칼렌더에서는 닥터 블레이드 등에 의해 고무 조성물이 적절한 두께를 이루도록 조절되며, 고무 조성물이 도포된 후에는 소정 시간 이상의 건조 공정을 통하여 용제인 톨루엔이 증발되도록 하고, 적절한 건조 후에 고무 조성물의 상면에 이형지 필름이 덮혀진다.
이와 같은 공정에 의해 이형지 필름 사이에 건조된 고무 조성물이 일정 두께의 고무층을 이루어 배치되는 소재가 완성된다.
이어서, 이형지 필름으로 덮힌 고무 조성물은 섬유 원단 위에 놓이게 된다. 섬유 원단(30)과 접촉하는 표면에 놓인 이형지 필름이 제거되고, 섬유 원단 위에 액상 고무층이 높인다. 이어서 상면의 이형지 필름이 제거되고, 그 위에 고무층(10)을 이루는 고무 시트가 배치된다.
이와 같은 공정을 통하여 고무층(10), 액상 고무층 및 섬유 원단(30)이 적층된 소재가 완성된다.
적층된 소재에서 액상 고무층 및 고무층(10)의 가교 반응이 일어나도록 로터리식 경화기에서 경화 처리를 수행한다. 고무 시트의 가교 반응은 온도, 압력 및 시간에 따라 좌우되므로, 고무 시트의 두께와 소재에 맞추어 그 온도와 압력 및 시간을 조절하여야 한다.
이상과 같은 공정에 의해 섬유 원단(30) 및 고무층(10)과 섬유 원단(30) 사이에 배치되는 접합층(20)으로 이루어지는 고무 시트를 얻었다. 가교 반응에 의해 액상의 고무층이 경화되면서 접합층(20)을 형성하였다.
접합층(20)을 이루는 액상의 고무는 경화 단계에서 그 상면의 고무 시트를 이루는 소재와 가교 결합하여 일체화되고, 또한 섬유 원단(30)을 이루는 섬유의 조직 사이에 침투하여 경화됨으로써 섬유 원단과 일체화된다.
이상의 공정에 따라 형성되는 고무 시트는 그 제조 과정에서 고무 시트에 접착제를 인가하거나 이들 재료에 변형이 가는 반응이 이루어지지 않고 단지 이들 소재의 가교 결합을 촉진하는 수준의 열과 압력만이 가해지므로 고무층(10)의 변형이나 섬유 원단(30)의 비틀림 등은 발생하지 않는다.
이와 같이 형성된 고무 시트에 대하여 다양한 항목에 대한 테스트를 행하였고, 그 결과는 아래의 표 1과 같다.
테스트 항목(단위) 종래 기술 본 실시예
두께 (mm) 1.0 1.0
중량 (g/㎡) 1000 1000
인장강도(경사/위사)(N/5㎝) 2000/1800 2200/2000
인열 강도 (N) 70/50 80/60
접착 강도(N/5㎝) 75 90
접착 처리 공정 수 8 2
위 표에서 종래 기술은 본 출원인의 회사에서 종래 기술에서 설명한 바에 따른 제조 공정에 의해 동일한 소재로 제조한 고무 시트에 대한 것이다.
위 표에 기재한 테스트 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 고무 시트는 종래 기술에 의해 제조된 고무 시트에 비해 두께와 중량이 동일한 경우에도 인장 강도 및 인열 강도가 향상된 것을 확인할 수 있으며, 특히 섬유 원단과 고무층의 접착 강도의 개선이 이루어진 것을 확인할 수 있다.
특히, 종래 기술에 따른 제조 방법에서는 총8단계의 공정을 통하여 접합을 하는 것에 비하여 본 발명에 따른 제조 방법에서는 총2단계의 공정만으로 고무층과 섬유 원단을 접합을 하였음에도 불구하고, 고무 시트에 요하는 물성들이 개선되었다.
10: 고무층 20: 접합층
30: 섬유 원단

Claims (3)

  1. 고무층, 접착 고무층 및 섬유 원단층이 차례로 적층되는 고무 시트로서,
    고무층은 NBR계 고무를 주성분으로 이루어지며, 섬유 원단층은 폴리에스터계 섬유의 직물로 이루어지며, 접착 고무층은 이형지 필름에 전사되어 형성되는 액상 고무층에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 고무 시트.
  2. 청구항 1에 따른 고무 시트의 제조 방법으로서,
    니트릴부다디엔고무를 주성분으로 하는 고무층 및 직조된 폴리에스터 섬유의 원단을 마련하는 단계;
    액상의 고무를 이형지 필름에 도포하여 액상고무층을 마련하는 단계;
    액상 고무층에서 이형지 필름을 박리하는 단계;
    이형지 필름이 박리된 액상 고무층을 고무층 및 섬유 원단 사이에 배치하여 적층물을 마련하는 단계; 및
    적층물을 경화하는 단계
    를 포함하는 것인 고무 시트의 제조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    액상 고무층을 이루는 액상의 고무는 천연 고무, 스티렌부타디엔 고무, 니트릴 부타디엔 고무, 클로로술폰화 고무, 부타디엔 고무, 부틸 고무, 불소고무, 아크릴 고무 및 우레탄 고무 중에서 선택된 하나 이상의 재료를 주성분으로 하는 것인 고무 시트의 제조 방법.
KR1020160149711A 2016-11-10 2016-11-10 고무 시트의 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조되는 가방용 고무 시트 KR20180052424A (ko)

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