KR20180086040A - 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름, 그의 제조방법 및 그를 이용한 용도 - Google Patents

무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름, 그의 제조방법 및 그를 이용한 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름, 그의 제조방법 및 그를 이용한 용도에 관한 것이다.
본 발명은 소수성 유공타입의 폴리우레탄으로 형성된 마이크로포러스 폴리우레탄층의 기공과 더불어, 상기 폴리우레탄층의 일면 또는 양면에 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 싱글 멤브레인층이 습식적층에 의해 폴리우레탄 코팅 조성물에 일정두께로 PTFE 싱글 멤브레인층을 부분 함몰시켜 성형함으로써 층간 기공을 유지하면서 촉감과 고투습과 더불어, 물리적 강도, 내스크랫치성과 내수도 성능을 개선하고 특히, 종래 팽윤타입의 투습방수 기능성필름의 단점을 극복할 수 있는 무팽윤성의 기공타입 통기방수성 필름을 제공하고, 그를 이용하여 투습방수 및 통기방수성의 아웃도어용 원단 및 수술가운 또는 환자 드레이프에 유용한 투습방수 및 통기방수성의 메디컬용 프로텍티브 원단으로 유용하게 적용될 수 있다.

Description

무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름, 그의 제조방법 및 그를 이용한 용도{NON-SWELLING POROUS FILM AND MANUFACTURING METHOD TEREOF AND ITS USE USING THE SAME}
본 발명은 무팽윤성(non-swelling) 기공타입의 통기방수성 필름, 그의 제조방법 및 그를 이용한 용도에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소수성 유공타입의 폴리우레탄으로 형성된 마이크로포러스 폴리우레탄층의 기공과 더불어, 상기 폴리우레탄층의 일면 또는 양면에 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, 이하, "PTFE"라 함) 싱글 멤브레인이 습식적층되어, 폴리우레탄 코팅 조성물에 일정두께로 PTFE 싱글 멤브레인을 부분 함몰시켜 성형함으로써 층간 기공을 유지하면서 무팽윤성의 통기방수성 필름을 제공하고, 이를 이용한 투습방수 및 통기방수성의 아웃도어용 원단 및 메디컬용 프로텍티브 원단에 유용한 그 용도에 관한 것이다.
열가소성 폴리우레탄은 저온특성, 내굴곡성, 내마모성, 열가공성 등의 물성이 탁월하여, 신발, 의류, 가방 등의 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 스키, 골프웨어, 하이킹, 등산, 죠깅복 등 각종 액티브 스포츠웨어 및 캐쥬얼 웨어에 널리 사용되고 있는 투습방수원단 소재로서 유용하다.
일반적으로 투습방수원단은 100㎛의 빗방울이 섬유 밖에서 섬유 안으로 통과 못하게 하고 몸의 체내에서 방출되는 0.0004㎛의 수분을 섬유 안에서 섬유 밖으로 나갈 수 있도록 피막층을 직물 위에 형성시켜 투습성과 방수성을 발현하도록 한다.
이러한 투습방수 기능을 부여하는 방법은 다이렉트 코팅방식 또는 트랜스퍼 코팅방식으로 분류할 수 있다.
상기 다이렉트 코팅방식은 원단에 직접 코팅액을 도포한 후 건조기를 통과하여 완성하는 건식코팅법과 상기 건조기 대신에 응고액에 함침시켜 기공을 형성하는 습식코팅법으로 구분된다. 또한, 상기 트랜스퍼 코팅방식은 세미-건식적층 또는 습식적층 방식으로 다시 분류된다.
이때, 폴리우레탄을 이용한 다이렉트 코팅방식에 의한 종래의 투습방수원단은 DMF(디메틸포름아미드) 및 MEK(메틸에틸케톤) 등과 같이 환경에 유해한 솔벤트를 사용함으로써 환경오염을 초래하는 원인이 되어 최근에는 수분산형 폴리우레탄 코팅액을 이용하고 다단 건조하여 건식다공형 투습방수포를 제작하는 방법과 친수무공형의 폴리우레탄을 이용한 건식코팅법이 연구되고 있다.
이에, 대한민국 등록특허 제0795386호에는 폴리에틸렌글리콜 또는 폴리프로필렌글리콜의 소프트세그먼트(soft segment)의 친수성 폴리올(Polyol)을 이용한 친수무공형의 투습방수포를 제시한다.
그러나 상기 발명은 친수무공형의 특성상 코팅층의 두께가 두꺼워질수록 투습도가 낮아지고, 스웰링(swelling) 현상이 많이 일어나고 촉감이 축축(wet)해 지는 등의 문제가 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제2008-0042309호는 투습방수용 코팅조성물, 이를 이용한 건식무공형 투습방수원단 및 이의 제조방법에 관하여, 친수무공형 폴리우레탄을 원단-코팅층의 2단계 제조공정으로 코팅하여 생산성 향상, 환경오염 감소 및 우수한 코팅 품질을 확보할 수 있는 코팅법을 제안하고 있다.
그러나 상기의 친수무공형 폴리우레탄을 이용한 건식코팅법은 환경오염 문제뿐만 아니라 세탁 내구성이 약한 단점을 지니고, 코팅 표면에 맺힌 물방울을 친수무공형 폴리우레탄이 흡수하여 팽윤현상을 일으키는 단점을 지니게 된다.
이에, 상기의 친수무공타입의 필름을 이용한 아웃도어용 투습방수원단 및 의류가 양적으로 큰 시장을 차지한 상황이지만, 소비자들을 식상하게 하는 단점을 가지고 있기에, 최근 들어 그 단점인 팽윤성을 극복할 수 있는 무팽윤성(non-swelling) 타입의 기능성 필름의 요구가 점차 높아지고 있다.
따라서 무팽윤성의 기능성 필름의 대체소재로서, 다시 무팽윤성의 유공타입의 기능성필름에 대한 회귀경향을 보이며 그 수요가 꾸준히 늘어나고 있는 추세이다.
그러나 유공타입의 대표적 제품은 습식코팅공법에 의한 필름으로서, 이는 제조공정상 환경 규제대상 물질인 과량의 솔벤트(DMF) 사용에 대한 문제가 다시 제기될 수 밖에 없다.
또한, 습식유공타입은 내수압 성능의 한계로 최고 5,000mmH2O 정도이며, 이를 개선하기 위하여 추가공정으로 표면 탑 처리를 수행하여 8,000mmH2O 수준을 얻을 수 있으나(일본 TORAY사 엔트란트), 결국 표면 탑 처리 수지가 친수 무공타입인 바, 습식유공 본연의 통기성을 잃어버리는 단점이 필연적으로 발생하는 문제점이 있다.
한편, PTFE는 테트라플루오로에틸렌(C2F4)을 중합하여 형성되고, 주로 탄소원자와 불소원자의 조성에 수소가 함유되어있지 않아 산소와 반응하지 않으며, 내열성, 내저온성, 내부식성, 비점착성, 저마찰계수 및 자기윤활성 등의 특성을 보이고, PTFE 자체는 쉽게 다른 물질과 융합하지 않음은 물론 다른 물질이 이것에 쉽게 점착되지 않는다.
이러한 특성으로 인해, PTFE는 다양한 분야에 응용되는데, 일례로 PTFE를 가공한 PTFE 박막에 다공성을 부여하여 직물이나 비직물에 부착하면, 필터재나 다른 용도에 응용하고 있는바 그 예가 미국특허 5,234,739; 6,084,472; 5,750,242와 대만특허공고 제538164호, 592783호에 있다.
특히, PTFE 박막에 다공성을 부여하고 이를 의류에 적용하면, 우수한 통기성, 투습성 및 발수성이 달성되어 투습방수 기능이 요구되는 의류분야에서 각광 받고 있다.
투습방수 기능을 가지도록 하는 또 다른 방법은2축연신 방식에 의한 PTFE 미세다공 성막법이 있다. 상기 2축연신에 이은 적층에 의한 듀오 타입의 PTFE 멤브레인은 PTFE 싱글 멤브레인보다 내스크렛치성, 층 분리에 의한 내세탁성, 내수도성의 물성이 향상된다.
그러나 보강을 위해 친수 무공타입의 폴리우레탄 수지를 사용하여 탑 처리층을 형성할 경우, PTFE의 잘 발달된 기공층을 막아버려, PTFE 기공의 장점을 살리지 못하고, 외관적으로도 수분을 만났을 때 팽윤되어 부푸는 현상과 더불어 그 부분에 외력이 가해졌을 때 강도가 약해지는 단점이 있다.
이에, 대한민국공개특허 제2007-0068417호에 의하면, 우레탄으로 이루어지는 탄성 시트와 PTFE 다공질 시트를 적층하여 형성한 다공질 복합재료가 개시되어 있으나, 그 사이에 기공을 가지는 투습성의 접착부를 더 적층하여 완성한다.
그러나 상기의 복합재료에서 투습성의 접착부에 의해 전체 두께가 두꺼워지며, 공정이 증가하고, 상기 투습성의 접착부가 탄성 시트에 함유되는 상기 반응기를 가지는 물질로서 이소시아네이트기를 가지므로, 필름경화 시 딱딱해지는 문제가 발생한다.
이에, 본 발명자들은 종래 문제점을 개선하고자 여러 방안으로 검토 연구한 결과, 열가소성 폴리우레탄 조성물로 형성된 마이크로포러스 폴리우레탄층의 일면 또는 양면에 PTFE 싱글 멤브레인을 습식적층 방식으로 부분 함몰시켜 한번에 일체화하여 성형함으로써 층간 기공을 유지하면서도 접착제가 생략되어 경화 시 딱딱해지는 문제를 해소하고, 의복이나 피착 원단의 종류에 따라 적의 선별 적용할 수 있는 통기방수용 필름의 다양한 용도를 제공함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 무팽윤성(non-swelling) 기공타입의 통기방수성 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 원단필름의 제조공정단계에서 열가소성 폴리우레탄 조성물에 PTFE 싱글 멤브레인을 습식적층하여 부분 함몰 성형하는 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름을 포함한 투습방수 및 통기방수성의 아웃도어용 원단 및 고온 살균세탁 후 재사용이 가능한 메디컬용 프로텍티브 원단에 유용한 그 용도를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 열가소성 폴리우레탄 조성물로 형성된 마이크로포러스 폴리우레탄층 및 상기 폴리우레탄층의 형성된 마이크로포러스 폴리우레탄층의 일면 또는 양면에 다공질의 PTFE 싱글 멤브레인층이 부분 함몰되어 불규칙한 형태의 기공이 형성되어 일체화된 무팽윤성(non-swelling) 기공타입의 통기방수성 필름을 제공한다.
본 발명의 통기방수성 필름에 있어서 기공은 0.1 내지 10㎛의 평균 공극크기를 가지는 것이다.
본 발명의 통기방수성 필름에 있어서, 상기 마이크로포러스 폴리우레탄층(21)은 소수성 유공타입의 폴리우레탄인 것이다.
이때, 통기방수성 필름의 전체두께가 100㎛ 이하인 것이 바람직하며, 이상의 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름은 내수도 10,000 mmH2O 이상, 초산칼륨법에 의한 투습도 30,000g/㎡ㆍday 이상 및 투습저항도 10㎡.pa/w 이하의 물성을 구현한다.
이에, 본 발명은 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름의 제조방법으로서, 이형지상에 에멀젼형의 열가소성 폴리우레탄수지 함유 조성물을 제조하는 공정,
별도로 2축 연신법으로 PTFE 싱글 멤브레인을 제작하는 공정,
상기 에멀젼형의 폴리우레탄수지 함유 조성물이 도포 후 건조되면서 마이크로포러스 폴리우레탄층을 형성하는 과정에 상기 폴리우레탄수지 함유 조성물의 진행방향으로 PTFE 싱글 멤브레인이 습식적층되어, 상기 마이크로포러스 폴리우레탄층에 다공질의 PTFE 싱글 멤브레인층이 함몰 성형되어 불규칙한 형태의 기공이 형성되도록 하는 공정 및
상기 성형 후 압축롤러를 통과하면서 건조하여 일체화된 필름을 권취하는 공정으로 이루어진 무팽윤성의 통기방수성 필름의 제조방법을 제공한다.
상기 제조방법은 이형층의 박리공정이 더 수행될 수 있음은 당연히 이해될 것이다.
상기의 함몰 성형공정에서 불규칙한 형태의 기공은 0.1 내지 10㎛의 평균 공극크기를 가지도록 수행되는 것이 바람직하다.
나아가, 본 발명은 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름을 이용한 그 용도로서, 상기 무팽윤성의 통기방수성 필름에 직물 또는 편물이 합포된, 스키, 골프웨어, 하이킹, 등산 및 죠깅복으로 이루어진 군에서 선택되는 액티브 스포츠웨어 또는 캐쥬얼 웨어에서 선택되는 어느 하나에 유용한 투습방수 및 통기방수성의 아웃도어용 원단을 제공한다.
상기에서 직물 또는 편물의 소재는 폴리에스테르계 또는 폴리아미드계의 합성섬유; 면, 양모, 실크를 포함하는 천연섬유; 및 그들간의 혼교직으로 이루어진 것이다.
또한, 본 발명은 상기 무팽윤성의 통기방수성 필름에 폴리에스테르계 또는 폴리아미드계로 이루어진 트리코트 기재가 합포되어 수술가운 또는 환자 드레이프에 유용한 투습방수 및 통기방수성의 고온 살균세탁 후 재사용이 가능한 메디컬용 프로텍티브 원단을 제공한다.
본 발명의 무팽윤성 기공타입의 통기성 필름은 소수성 유공타입의 폴리우레탄을 사용하여 형성된 폴리우레탄층의 기공과 더불어, 상기 폴리우레탄층의 일면 또는 양면에 PTFE 싱글 멤브레인층이 함몰 성형되어 불규칙하게 기공이 형성됨으로써, 별도의 접착제없이 일체화되고 기공크기가 제어됨으로써, 팽윤 현상이 해소될 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법은 마이크로포러스 폴리우레탄층상에 PTFE 싱글 멤브레인층을 습식적층하고 압축롤러에 의해 일체화시켜 건조함으로써, 폴리우레탄층상에 PTFE 싱글 멤브레인층이 자연스럽게 부분 함몰 성형되도록 함으로써, 층간 기공을 유지하면서도 접착제가 생략되어 경화 시 딱딱해지는 문제를 해소하고, 의복이나 피착 원단의 종류에 따라 적의 선별 적용할 수 있는 통기방수용 필름을 다양하게 제공할 수 있다.
이에, 본 발명은 무팽윤성 기공타입의 통기성 필름을 이용하여 쾌적성뿐만 아니라 착용감이나 촉감, 내스크렛치성이 우수하고 특히, 기존의 팽윤타입의 투습방수 기능성필름의 단점을 극복할 수 있는 무팽윤성의 기공타입 통기방수성 필름을 제공함으로써, 이를 이용한 투습방수 및 통기방수성의 아웃도어용 원단 및 수술가운 또는 환자 드레이프에 유용한 투습방수 및 통기방수성의 고온 살균세탁 후 재사용이 가능한 메디컬용 프로텍티브 원단을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일구성인 마이크로포러스 폴리우레탄층의 표면 이미지이고,
도 2는 본 발명에 따른 무팽윤성 기공타입의 통기성 필름의 단면 이미지이고,
도 3은 본 발명의 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름 제조의 공정도를 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 무팽윤성 기공타입의 통기성 필름을 이용한 투습방수 및 통기방수 원단의 내수도 평가에 관한 결과이다.
이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 열가소성 폴리우레탄 조성물로 형성된 마이크로포러스 폴리우레탄층 및 상기 폴리우레탄층의 일면 또는 양면에 다공질의 PTFE 싱글 멤브레인층이 부분 함몰되어 일체화된 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름을 제공한다.
본 발명의 통기방수성 필름에 있어서, 상기 PTFE 싱글 멤브레인층은 마이크로포러스 폴리우레탄층상에 적층 또는 부분 함몰된 적층구조로 일체화되어 불규칙한 기공이 형성되는 구조의 통기방수성 필름을 제공한다.
본 발명의 통기방수성 필름(1)에 있어서, 마이크로포러스 폴리우레탄층은 소수성 유공타입의 폴리우레탄인 것이다.
도 1은 본 발명의 통기방수성 필름에서, 마이크로포러스 폴리우레탄층의 표면 이미지로서, 건식공정에 의해 기공을 형성하며 소수성 유공타입의 폴리우레탄을 사용함으로써, 종래 친수무공타입에 의한 팽윤 현상의 문제점을 근본적으로 해소할 수 있다.
이러한 마이크로포러스 폴리우레탄층(11)의 기공과 더불어, PTFE 싱글 멤브레인층(31)이 습식적층에 의해 부분 함몰 성형되어 일체화됨으로써, 자연스럽게 불규칙한 형태의 기공이 형성되면서 기공크기를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 0.1 내지 10㎛의 평균 공극크기를 가지는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 3㎛의 평균 공극크기를 가지도록 제어할 수 있다.
또한, 도 2를 통해, 본 발명에 따른 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름의 단면을 나타낸 것으로서, 도 2에서 가장 상층은 마이크로포러스 폴리우레탄층이고, 중간층에 얇은 PTFE 싱글 멤브레인층과 맨 아래 하층에는 섬유원단층 형성을 확인할 수 있다.
이때, 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름은 전체두께 100㎛ 이하이며, 본 발명의 실시예에서는 35∼50㎛ 두께를 제시하고 있으나, 이에 한정되지 아니할 것이다.
이상의 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름은 1) 내수도 10,000 mmH2O 이상 및 2) 초산칼륨법에 의한 투습도 30,000g/㎡ㆍday 이상 및 투습저항도 10㎡.pa/w 이하의 물성을 충족한다.
도 3은 본 발명의 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름 제조의 공정도를 도시한 것으로서, 본 발명은 이형지상에 에멀젼형의 열가소성 폴리우레탄수지 함유 조성물을 제조하는 제1공정,
별도로 2축 연신법으로 PTFE 싱글 멤브레인을 제작하는 제2공정,
상기 에멀젼형의 폴리우레탄수지 함유 조성물이 도포 후 건조되면서 마이크로포러스 폴리우레탄층을 형성하는 과정에 상기 폴리우레탄수지 함유 조성물의 진행방향으로 PTFE 싱글 멤브레인이 습식적층되어, 상기 마이크로포러스 폴리우레탄층에 다공질의 PTFE 싱글 멤브레인층이 함몰 성형되어 불규칙한 형태의 기공이 형성되도록 하는 제3공정 및
상기 성형 후 압축롤러를 통과하면서 건조하여 층간 일체화된 필름을 권취하는 제4공정으로 이루어진 무팽윤성의 통기방수성 필름의 제조방법을 제공한다.
이하 각 제조공정별로 상세히 설명하면 하기와 같다.
본 발명의 무팽윤성의 통기방수성 필름의 제조방법에 있어서, 제1공정은 이형지(11)상에 에멀젼형의 열가소성 폴리우레탄수지 함유 조성물을 코팅하여 마이크로포러스 폴리우레탄층(21)을 형성하는 공정으로서, 본 발명의 열가소성 폴리우레탄 조성물은 건식응고법, 습식응고법에 의해 형성될 수 있으며, 폴리우레탄을 솔벤트에 녹여 건식 또는 습식응고에 의해 미세 공극을 형성하는 방법이다. 이렇게 형성된 미세공의 직경(2∼20㎛)은 물방울 직경(100㎛ 이상) 보다는 대단히 적고 수증기 분자 직경(0.0004㎛) 보다는 대단히 크기 때문에 방수 투습성이 발현된다.
또한, 점도가 20Pa.s/25℃이고, 방향족이고 일 성분의 폴리에테르를 기반한 폴리우레탄수지를 함유한 조성물을 사용하여 유공 특성의 폴리우레탄층을 형성할 수 있다. 이때, 건조 온도에 따라 용제 및 물의 선택증발법의 원리에 따라 순차적으로 배출되며 이로 인해 마이크로포러스가 형성된다.
또한, 건식방법은 1액형 또는 2액형 폴리우레탄수지와 비이온성 계면활성제를 혼합하여 제조된 유중수분산(w/o) 에멀젼형 수지를 메틸에틸케톤 및 톨루엔이 중량비로 1:1로 혼합된 혼합 용매에 첨가하고 피막방지제, 발수제, 슬립제, 소포제, 안료 및 물을 첨가하고 교반한 후 20 내지 24시간 방치하여 제조된 혼합 용액에 가교제를 투입하여 코팅조성물을 제조한 후, 코팅조성물을 이형지 상에 코팅하고 열풍건조기로 건조함으로써, 상기 용제 및 수분을 건조해 제거하여 마이크로포러스한 기공을 제조할 수 있다. 이때, 폴리우레탄층은 1 내지 10㎛ 평균기공크기의 마이크로포러스가 형성된다[도 1].
본 발명의 무팽윤성의 통기방수성 필름의 제조방법에 있어서, 제2공정은 PTFE 싱글 멤브레인층(31)을 별도로 준비하는 공정으로서, 상용필름을 사용하거나, 공지의 PTFE 미세다공 성막법에 의해 제조할 수 있다.
본 발명의 제3공정은 제1공정의 에멀젼형의 폴리우레탄수지 함유 조성물이 도포 후 건조되면서 마이크로포러스 폴리우레탄층(21)을 형성하는 과정에, 상기 폴리우레탄수지 함유 조성물의 진행방향으로 제2공정의 PTFE 싱글 멤브레인을 공급 부재(30)을 통해 수직으로 내려 습식적층되어, 상기 마이크로포러스 폴리우레탄층(21)에 다공질의 PTFE 싱글 멤브레인층(31)이 부분 함몰 성형되어 자연스럽게 불규칙한 형태의 기공이 형성되도록 한다[도 2].
이때, 불규칙한 형태의 기공은 0.1 내지 10㎛의 평균 공극크기를 가지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 3㎛의 평균 공극크기를 가지도록 제어할 수 있다.
이후, 제4공정은 제3공정의 성형 후 압축롤러(40)를 통과하면서 냉각롤러(60)를 거쳐 건조하여 층간 일체화된 필름을 와인딩 롤러(70)로 권취한다.
이상의 제조방법에 있어서, 최종 제품에 적용하는 경우, 이형층(11)의 박리공정이 더 수행할 수 있음은 당연히 이해될 수 있다.
나아가, 본 발명은 폴리우레탄층 상에 PTFE 싱글 멤브레인층이 자연스럽게 부분 함몰 성형된 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름은 층간 기공을 유지하면서도 접착제가 생략되어 경화 시 딱딱해지는 문제를 해소하고, 의복이나 피착 원단의 종류에 따라 적의 선별 적용할 수 있다.
이에, 본 발명은 무팽윤성의 통기방수성 필름에, 직물 또는 편물이 합포된, 스키, 골프웨어, 하이킹, 등산 및 죠깅복으로 이루어진 군에서 선택되는 액티브 스포츠웨어 또는 캐쥬얼 웨어에서 선택되는 어느 하나에 유용한 투습방수 및 통기방수성의 아웃도어용 원단을 제공한다.
상기에서 직물 또는 편물의 소재는 폴리에스테르계 또는 폴리아미드계의 합성섬유; 면, 양모, 실크를 포함하는 천연섬유; 및 그들간의 혼교직으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 투습방수 및 통기방수성의 아웃도어용 원단은 2-레이어, 2,5-레이어 또는 3-레이어용의 원단으로 적용할 수 있다.
상기에서, 무팽윤성 기공타입의 통기성 필름을 이용함으로써 쾌적성뿐만 아니라 착용감이나 촉감, 내스크렛치성이 우수하고 특히, 기존의 팽윤타입의 투습방수 기능성필름의 단점을 극복할 수 있다.
도 4는 본 발명의 무팽윤성 기공타입의 통기성 필름을 이용한 투습방수 및 통기방수 원단의 내수도 평가 결과로서, 왼쪽은 비교예 1의 팽윤타입의 투습방수 원단이고, 오른쪽은 본 발명의 실시예 2에서 제조된 무팽윤성 기공타입의 투습방수 및 통기방수성 원단이다.
그 결과, 종래의 투습방수 원단은 수분 접촉시 팽윤되어 퍼짐이 관찰되는 반면, 본 발명의 원단은 팽윤성이 관찰되지 않아 부푸는 현상없이 투습방수 기능을 확인할 수 있다.
이에, 상기 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름은 1) 내수도 10,000 mmH2O 이상 및 2) 초산칼륨법에 의한 투습도 30,000g/㎡ㆍday 이상 및 투습저항도 10㎡.pa/w 이하의 물성을 충족하고, 상기 통기방수성 필름에 직물 또는 편물이 합포된 원단의 경우에는 세탁내구성이 확보된다[표 3 내지 표 5].
나아가, 본 발명은 무팽윤성 기공타입의 통기성 필름에, 폴리에스테르계 또는 폴리아미드계로 이루어진 트리코트 기재가 합포된 원단의 경우, 수술가운 또는 환자 드레이프에 유용한 투습방수 및 통기방수성의 고온 살균세탁 후 재사용이 가능한 메디컬용 프로텍티브 원단을 제공한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 통기방수성 필름의 제조
1. 코팅 조성물 제조공정
고형분 함량 30중량%의 방향족 1 액형 메틸에틸케톤에 용해된 폴리에테르타입의 폴리우레탄 용액형 수지를 준비하고 하기와 같은 처방으로 조액하여 코팅액을 제조하였다.
수지 100 중량부
MEK/TOL 31 중량부
무황변 가교제 2 중량부
발수제 2 중량부
슬립제 2 중량부
물/MEK (40/4) 44 중량부
점도가 20Pa.s/25℃이고, 방향족이고 일성분의 폴리에테르를 기반한 폴리우레탄수지를 함유한 조성물을 사용하여 유공 특성의 폴리우레탄층을 형성하고, 이때, 건조 온도에 따라 용제 및 물의 선택증발법의 원리에 따라 순차적으로 배출되며 이로 인해 마이크로포러스가 형성되었다. 상기 1 액형 폴리우레탄수지와 비이온성 계면활성제를 혼합하여 제조된 유중수분산(w/o) 에멀젼형 수지를 메틸에틸케톤 및 톨루엔이 중량비로 1:1로 혼합된 혼합 용매에 첨가하고 피막방지제, 안료 및 물을 첨가하고 교반한 후 20 내지 24시간 방치하여 제조된 혼합용액에 가교제를 투입하여 코팅 조성물을 제조하였다.
2. 마이크로포러스 폴리우레탄층의 제조공정
이형지 공급장치(10)에서 제공된 이형지(11)에 코팅액 공급부재(20)을 통해 상기 제1공정의 코팅 조성물을 콤마나이프로 균일하게 도포한 후 코팅하여 열풍건조기로 건조함으로써, 상기 용제 및 수분을 건조하여 마이크로포러스 기공을 제조하였다. 이때, 0.1 내지 5㎛ 평균기공크기의 마이크로포러스 폴리우레탄층(21)을 형성하였다.
3. 통기방수성 필름의 제조공정
상기 이형지 공급장치(10)에서 제공된 이형지(11)의 일면에 형성되는 마이크로포러스 폴리우레탄층(21) 상에, 별도 제작된 PTFE 싱글 멤브레인(31)을 공급 부재(30)을 통해 수직으로 내려 습식적층시킨 후 압착롤러(40)를 통과하여 상기 마이크로포러스 폴리우레탄층(21)에 합치시킨 후 20m로 연장된 챔버(50)를 통과하면서 냉각롤러(60)를 거쳐 건조하였다. 상기에서 이형지(11)상에 필름이 합치되어 형성된 이후 60~70에서 숙성(aging)시킨 후 와인딩 롤러(70)를 통해 롤 형상으로 통기방수성 필름을 권취하고, 이형지(11)는 제품 적용 시 박리 제거하였다. 이에, 마이크로포러스 폴리우레탄층(21)상에 PTFE 싱글 멤브레인층(31)이 일체화된 구조의 통기방수성 필름(1)을 제조하였다. 이때, 상기 통기방수성 필름의 전체두께는 50㎛이었다.
< 실시예 2> 투습방수 및 통기방수 원단의 제조
아웃도어용 투습방수 및 통기방수 기능성 코팅 원단상의 표피(face) 원단으로서 99g/㎡ 중량의 나일론 186 타슬란 원단을 별도로 준비하고, 상기 실시예 1에서 제조한 통기방수성 필름에 그라비아 롤 중 CP152 롤을 적용하여 도트 핫 멜트 적층기계를 통해 합포시켜 2 레이어 구조의 투습방수 및 통기방수 원단을 제조하였다.
< 실시예 3> 투습방수 및 통기방수 원단의 제조
상기 실시예 2에서 사용된 도트 롤 대신에, CP200 롤로 변경하여 가공한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일하게 수행하여, 2 레이어 구조의 투습방수 및 통기방수 원단을 제조하였다.
< 실시예 4∼6> 투습방수 및 통기방수 원단의 제조
상기 실시예 2에서 사용된 도트 롤 대신에, 각각 T PYRAMID, NEWDIA, NET으로 변경하여 가공한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일하게 수행하여, 2 레이어 구조의 투습방수 및 통기방수 원단을 제조하였다.
< 실시예 7> 투습방수 및 통기방수 원단의 제조
아웃도어용 투습방수 및 통기방수 기능성 코팅 원단상의 표피(face) 원단으로서 154 g/㎡ 중량의 PP micro twill 원단을 별도 준비하고, 상기 실시예 1에서 제조한 필름을 통기방수성 필름에 그라비아 롤 중 CP152 롤을 적용하여 도트 핫 멜트 적층기계를 통해 합포시켜 2 레이어 구조의 투습방수 및 통기방수 원단을 제조하였다.
< 실시예 8> 투습방수 및 통기방수 원단의 제조
아웃도어용 투습방수 및 통기방수 기능성 코팅 원단상의 표피(face) 원단으로서 160 g/㎡ 중량의 나일론 75D 평직 스판을 별도 준비하고, 상기 실시예 1에서 제조한 필름을 통기방수성 필름에 그라비아 롤 중 CP152 롤을 적용하여 도트 핫 멜트 적층기계를 통해 합포시켜 2 레이어 구조의 투습방수 및 통기방수 원단을 제조하였다.
< 비교예 1>
물성 평가시 다공질의 PTFE 싱글 멤브레인 상에, 친수 무공타입의 폴리우레탄층이 적층된 팽윤타입의 투습방수 원단(고어텍스; 상표명GORE-TEX Paclite Shell)을 사용하였다.
< 실험예 1> 통기방수성 필름 및 그를 이용한 원단의 투습도 및 내수도 평가
상기 실시예 1에서 제조된 통기방수성 필름을 멤브레인으로 사용하고, 통상의 습기경화형 핫 멜트 접착제를 이용하여, 상기 실시예 2 내지 실시예 6에서 제시된 표피 원단과 접착시켜 투습방수 및 통기방수 원단 제조하였다. 이후, 하기 표 1의 테스트 조건과 표 2에 제시된 그라비아 롤러를 이용하여, 핫 멜트 적층 가공조건으로 수행하였다.
Figure pat00001
Figure pat00002
상기 실시예 1에서 제조된 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름 및 그를 이용하여, 제조된 실시예 2 내지 6에서 제조된 투습방수 및 통기방수 원단에 대한 투습도(water vapor permeability) 및 내수도(water resistance)를 측정하여 하기 표 3에 기재하였다.
Figure pat00003
상기 표 3의 결과로부터, 실시예 1에서 제조된 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름은 초산칼륨법에 의한 투습도 30,000g/㎡ㆍday 이상의 물성을 충족하였으며, 이를 이용한 투습방수 및 통기방수 원단의 경우, 내수도 물성은 10,000mmH2O 이상을 유지하면서, 무팽윤성을 갖는 고기능성능의 통기방수 원단을 얻을 수 있음을 확인하였다.
< 실험예 2> 통기방수성 필름 및 그를 이용한 원단의 박리강도 평가
상기 실시예 1에서 제조된 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름 및 그를 이용한 실시예 2 내지 6에서 제조된 투습방수 및 통기방수 원단에 대한 박리강도를 측정하여 하기 표 4에 기재하였다.
Figure pat00004
상기 표 4의 결과로부터, 실시예 1에서 제조된 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름 및 그를 이용한 실시예 2 내지 6에서 제조된 투습방수 및 통기방수 원단은 아웃도어 용도로서 적용 가능한 충분한 박리강도를 발현하였다.
< 실험예 3> 투습방수 및 통기방수 원단의 소재별 투습도 및 내수도 평가
상기 실시예 2, 실시예 7 및 실시예 8에서 제조된 투습방수 및 통기방수 원단에 대한 투습도 및 내수도를 각각 측정하여 하기 표 5에 기재하였다.
Figure pat00005
상기 표 5의 결과로부터, 표피원단별 제조된 투습방수 및 통기방수 원단의 경우, 원단별 내수도 성능은 모두 10,000mmH2O 이상을 보였으며, 투습도는 원단종류 및 조직밀도 차에 따라 다소 상이한 경향을 보였다.
특히, 최근 유럽 등 선진국의 바이어가 가장 많이 요구하는 스킨모델(Skin model)법에 따른 투습저항도 측정결과, 본 발명의 투습방수 및 통기방수 원단은 무팽윤성 필름이 발현하기 어려운 투습저항도가 10 ㎡.pa/w 이하의 측정결과를 확인하였다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 소수성 유공타입의 폴리우레탄으로 형성된 마이크로포러스 폴리우레탄층에 PTFE 싱글 멤브레인을 습식적층 방식으로 부분 함몰시켜 성형함으로써 층간 기공을 유지하면서도 종래 팽윤타입의 투습방수 기능성 필름의 단점을 극복할 수 있는, 본 발명의 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름을 제공하였다.
또한, 본 발명의 필름은 투습방수원단 소재의 폴리우레탄과 벌키한 PTFE 싱글 멤브레인층을 습식적층에 의해 일체화함으로써, 촉감(wet touch)과 고투습과 더불어, 물리적 강도, 내스크랫치성과 내수도 성능을 보완할 수 있다.
이에, 본 발명의 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름의 특성을 이용한 투습방수 및 통기방수 원단은 아웃도어용도 및 메디컬용 프로텍티브 원단으로 유용한 용도를 제공하였다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1: 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름
11: 이형지
21: 마이크로포러스 폴리우레탄층
31: PTFE 싱글 멤브레인층
10: 이형지 공급롤러
20: 폴리우레탄 코팅액 공급부재
30: PTFE 싱글 멤브레인 공급부재
40: 압착 롤러
50: 챔버,
60: 냉각롤러
70: 와인딩 롤러

Claims (9)

  1. 열가소성 폴리우레탄 조성물로 형성된 마이크로포러스 폴리우레탄층 및
    상기 폴리우레탄층의 일면 또는 양면에 다공질의 폴리테트라플루오로에틸렌 싱글 멤브레인층이 부분 함몰되어 불규칙한 형태의 기공이 형성되어 일체화된 무팽윤성(non-swelling) 기공타입의 통기방수성 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 불규칙한 형태의 기공이 0.1 내지 10㎛의 평균 공극크기를 가지는 것을 특징으로 하는 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 마이크로포러스 폴리우레탄층이 소수성 유공타입의 폴리우레탄인 것을 특징으로 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 통기방수성 필름이
    내수도 10,000 mmH2O이상, 초산칼륨법에 의한 투습도 30,000g/㎡ㆍday 이상 및 투습저항도 10㎡.pa/w 이하의 물성을 구현한 것을 특징으로 하는 무팽윤성 기공타입의 통기방수성 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 통기방수성 필름의 전체두께가 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 무팽윤성의 기공타입의 통기방수성 필름.
  6. 이형지상에 에멀젼형의 열가소성 폴리우레탄수지 함유 조성물을 제조하는 공정,
    별도로 2축 연신법으로 폴리테트라플루오르에틸렌 싱글 멤브레인을 제작하는 공정,
    상기 에멀젼형의 폴리우레탄수지 함유 조성물이 도포 후 건조되면서 마이크로포러스 폴리우레탄층을 형성하는 과정에 상기 폴리우레탄수지 함유 조성물의 진행방향으로 폴리테트라플루오르에틸렌 싱글 멤브레인이 습식적층되어, 상기 마이크로포러스 폴리우레탄층에 다공질의 폴리테트라플루오르에틸렌 싱글 멤브레인층이 함몰 성형되어 불규칙한 형태의 기공이 형성되도록 하는 공정 및
    상기 성형 후 압축롤러를 통과하면서 건조하여 층간 일체화된 필름을 권취하는 공정으로 이루어진 무팽윤성의 통기방수성 필름의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 불규칙한 형태의 기공이 0.1 내지 10㎛의 평균 공극크기를 가지는 것을 특징으로 하는 무팽윤성의 통기방수성 필름의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 무팽윤성의 통기방수성 필름에 폴리에스테르계 또는 폴리아미드계의 합성섬유, 면, 양모, 실크에서 선택되는 천연섬유 및 그들간의 혼교직으로 이루어진 직물 또는 편물이 합포된, 스키, 골프웨어, 하이킹, 등산 및 죠깅복으로 이루어진 군에서 선택되는 액티브 스포츠웨어 또는 캐쥬얼 웨어에서 선택되는 어느 하나에 유용한 투습방수 및 통기방수성의 아웃도어용 원단.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 무팽윤성의 통기방수성 필름에, 폴리에스테르계 또는 폴리아미드계로 이루어진 트리코트 기재가 합포되어 수술가운 또는 환자 드레이프에 유용한 투습방수 및 통기방수성의 고온 살균세탁 후 재사용이 가능한 메디컬용 프로텍티브 원단.
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