KR20200080488A - Pfpe 방오제를 적용한 친환경 카시트 원단 개발 - Google Patents

Pfpe 방오제를 적용한 친환경 카시트 원단 개발 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방오성 원단 및 그의 제조방법에 관한 것으로 하며, 환경규제 물질인 과불소화화합물(Perfluorinated chemicals, PFCs)를 포함하지 않으며, 발수, 발유 기능이 우수한 방오성 원단 및 그의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 방오성 원단은 내마모 후에도 방오성이 우수하여 운송수단용 시트에 적용이 가능하다.

Description

PFPE 방오제를 적용한 친환경 카시트 원단 개발{Developed environment friendly car seat fabric using antifouling agent including PFPE}
본 발명은 방오성 원단 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
의류, 카펫, 카시트 등 원단의 오염에 대해서 주된 원인은 인체로부터 발생하는 지질(脂質), 식품에 기인하는 유(油)성분과 공기 중의 먼지이다. 또한, 세탁 중에 한번 탈착한 때(오염물)가 섬유에 재부착하여 오염의 원인이 된다. 따라서 섬유용 방오가공은 오염이 부착되기 어렵게 하는 가공과 부착된 오염을 떨어지기 쉽게 하는 가공으로 나눌 수 있다.
특히, 자동차에 사용되는 카시트는 한번 설치 후 세탁이 어려운 문제로 오염물이 카시트에 부착되기 어렵고, 부착된 오염물이 쉽게 떨어지는 방오가공이 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 있다.
일반적으로 오염이 부착되기 어렵게 하는 가공은 C8 또는 C6 타입 과불소화 화합물(Perfluorinated chemicals, PFCs)을 이용하여 섬유표면을 얇은 피막으로 씌우고, 섬유표면의 요철(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 친수화해서 세탁시에 세제액과 쉽게 융합되어 오염물을 쉽게 탈락시킴과 아울러 헹굼시에 유성오염에 의한 재오염을 방지한다.
기존에 방오제로 사용되는 과불소화 화합물(Perfluorinated chemicals, PFCs)은 환경유해 물질로 전세계적으로 규제대상으로 지정되고 있다. 대표적인 PFCs 규제물질은 퍼플루오로옥탄산염(Perfluorooctanoic acid, PFOA), 퍼플루오로옥탄술폰산 (Perfluorooctanesulfonic acid, PFOS) 등이 있다.
PFOA는 지속적이고 생체 축적성 독성물질(PBT)로 확인되었으며, 유럽 연합은 PFOA 및 이와 유사한 물질을 규제할 것으로 제안하고 있으며, 세계무역기구(WTO) 역시 PFOA, 그의 염 및 기타 PFOA 관련 물질을 규제하는 규정초안을 발표하였다.
과불소화 화합물은 사슬내의 모든 C-H가 C-F로 치환된 화합물을 의미하며, 과불화알킬 부분이 과불화되지 않은 원자에 결합하였으나 결국 PFC로 변환 가능성이 있는 전구체(precursor)까지 포함하여 지칭한다. 단, 불소 원자가 폴리머 체인 백본(polymer chain backbone)을 이루는 탄소 원자에 결합되어 있는 불소 고분자, 예를 들면 PTFE, PVDF 등은 과불소화 화합물에서 규제 대상에서 제외된다.
그러나 PFCs를 포함하지 않는 비불소계 발수제는 발수성 및 발유성이 부족하여, 기존의 불소계 발수제와 동일한 공정에 의하여 원단에 적용되는 경우, 원단에 얼룩이 발생하는 등 오염되거나 초기 및 내구 발수 성능이 완전히 발휘되지 않는 문제가 있다.
이에, 국제적 환경 규제 대응 및 세계 시장에서 경쟁력을 확보하기 위하여 친환경성 및 가격경쟁력을 지니고 제품의 규격시험, 사용자 시험, 위해 안정성 평가에 합격할 수 있는 고기능성 친환경 방오성 원단의 제조 기술의 개발이 시급한 실정이다.
대한민국 공개특허 제10-2017-7007580호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 에어텍스쳐링한 혼섬사(ATY)를 이용하여 원단 표면에 돌기를 형성하고, 과불소폴리에스테르(Perfluoropolyether, PFPE) 화합물을 포함하는 방오제를 이용하여 발수성 또는 발유성 효과가 증진된 고기능성 친환경 방오성 원단을 제공하는 데 있다.
코어사와 상기 코어사를 감싸고 있고 효과사로 형성된 혼섬사를 포함하고, 상기 혼섬사(ATY)에는 에어텍스쳐링(공기가공)을 통해 표면에 물리적으로 돌출된 돌기가 형성되어 있으며, 상기 돌기의 돌출 길이가 0.1 내지 0.5㎜인 것인 방오성 원단을 제공한다.
상기 돌기의 굵기는 0.01 내지 0.1㎜ 일 수 있다.
상기 돌기는 상기 혼섬사의 단위길이(m)당 50 내지 100개가 형성될 수 있다.
상기 에어텍스쳐링은 6 내지 10kgf/cm2의 공기압으로 처리하여 상기 혼섬사 표면에 돌기를 형성될 수 있다.
상기 코어사는 5 내지 30%의 오버피드율로 공급되며, 상기 효과사는 33 내지 45%의 오버피드율로 공급되어 형성될 수 있다.
상기 혼섬사와, 드로 텍스쳐사(DTY) 150 내지 300 데니어인 원사를 함께 사용하여 만들어지는 방오성 원단.
상기 혼섬사는 전체 원사를 기준으로 40 중량% 이상으로 포함될 수 있다.
상기 코어사의 단사섬도가 1 내지 2 데이어이며, 상기 효과사의 단사섬도가 0.5 내지 1.5 데니어일 수 있다.
상기 혼섬사에 과불소폴리에스테르(Perfluoropolyether, PFPE) 화합물을 포함하는 방오제가 코팅될 수 있다.
상기 방오제는 고형분 20 내지 40 중량%의 방오제로 4 내지 6%o.w.s로 코팅될 수 있다.
본 발명의 다른 양태로 상기 방오성 원단으로 제조되는 것인 운송수단용 시트을 제공한다.
본 발명의 또 다른 양태로 코어사를 제1 공급롤러를 통해 5 내지 30%의 오버피드율로 공기가공 노즐에 공급함과 동시에 효과사를 제2 공급롤러를 통해 33 내지 45%의 오버피드율 공기가공 노즐 사이에 공급하는 단계, 상기 공기가공 노즐 내에서 6 내지 10kg/cm2의 공기압으로 에어텍스츄어링(공기가공)하여 혼섬사(ATY)를 제조하는 단계, 그리고 상기 혼섬사를 제직 또는 편성하여 원단을 제조하는 단계를 포함하며 상기 코어사는 폴리에스테르로 형성된 완전연신사(FDY)이며, 상기 효과사는 폴리에스테르로 형성된 완전연신사(FDY)인 원단의 제조방법을 제공한다.
상기 혼섬사에 PFPE 화합물을 포함하는 방오제을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 환경규제 물질을 포함하지 않는 과불소폴리에스테르(Perfluoropolyether, PFPE) 화합물을 포함하는 방오제를 사용하면서 발수성 및 발유성 저하를 개선하여 고기능성 친환경 방오성 원단의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 방오성 원단은 방오 성능이 적용되는 스포츠의류, 운송수단용 시트 또는 카시트 등에 활용이 가능하다.
도 1는 본 발명의 실시예에 따른 에어텍스쳐 가공한 혼섬사(ATY)의 측면사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 혼섬사(ATY)의 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방오성 원단을 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에어텍스츄어링(공기가공) 공정의 개략도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 따른 혼섬사(ATY)의 측면 사진이다. 도 1을 참고하여 본 발명의 혼섬사(ATY)는 표면에 돌출된 돌기가 형성되어 있다.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 혼섬사(ATY)의 도면이다. 도 2를 참고하면 본 발명의 혼섬사(100)는 코어사(10)와 효과사(20)를 포함한다. 코어사(10)는 혼섬사(100)의 중심에 위치하여, 효과사(20)가 코어사(10)를 감싸고 있다. 상기 혼섬사(100)는 표면에 돌기(21)가 형성되어 있다.
상기 돌기(21)는 혼섬사(100)의 표면에서 돌출된 부분으로, 루프형태, 꼬임형태 등의 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 돌기(21)은 에어텍스쳐링(공기가공)하여 혼섬사의 표면에 물리적으로 돌출되어 형성된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방오성 원단(300)의 확대도이다. 도 3은 참고하면, 본 발명의 실시예에서 따른 방오성 원단(300)은 위사와 경사가 교차되어 형성된 직물이다. 상기 위사는 혼섬사(100)이며, 상기 경사는 드로텍스쳐사(DTY)(200)이다.
상기 원단(300)은 위사로 혼섬사(100)를 포함하여 표면에는 돌기(21)가 형성되어 있다.
상기 혼섬사(100)를 직물에 이용할 경우 경사 및 위사 전부에 사용하지 않고 경사 또는 위사 한쪽만 사용하더라도 원단(100) 표면에 돌기(21)가 형성된다.
상기 원단(300)은 물리적인 돌기(21)가 형성으로 표면장력이 상승하고, 따라서 오염물질의 탈착이 양호하다.
상기 코어사(10)는 완전연신사(FDY)일 수 있으며, 구체적으로 FDY 150/48 를 2합을 이용할 수 있다.
상기 효과사(20)는 완전연신사(FDY)일 수 있으며, 구체적으로 FDY 150/144 1합을 이용할 수 있다.
상기 돌기(21)의 돌출 길이는 0.1 내지 0.5㎜이다.
원활한 가공성과 제직성을 균일한 입모의 원단을 얻기 위해서 돌기의 길이도 중요하다. 본 발명의 혼섬사(100)에는 형성되어 있는 0.1㎜ 이상의 돌기(21)들이 95% 이상이 0.1 내지 0.5㎜의 길이를 갖는다. 0.1㎜ 미만의 돌기(21)가 많아지면 원단과 오염물질의 거리가 상대적으로 가까워지게 되어 오염원의 제거 후 흔적이 보일 수 있어 방오 효과성이 떨어진다. 0.5㎜을 초과하는 돌기(21)가 많아지면 마찰력이 높아지게 되고, 이로 인해 공정성이 떨어지고, 또한 직편물 적용 후 입모 길이가 불균일해져 우수한 원단을 얻을 수 없다.
상기 돌기(21)의 굵기는 0.01 내지 0.1㎜ 이다.
상기 돌기(21)가 굵기가 0.01㎜ 미만이 경우 방오 효과가 낮으며, 0.1㎜ 초과인 경우, 원단의 돌기의 밀도가 낮아져 방오 효과가 낮아지며, 원단의 표면 소프트(Soft)감도 저하된다.
상기 돌기(21)는 상기 혼섬사(100)의 단위 길이(m)당 50 내지 100개가 형성된다.
상기 돌기(21)가 혼섬사(100)의 단위길이(m)당 50개 미만이 경우 돌기의 밀도가 낮아 방오 효과가 낮으며, 100개 초과인 경우 사주행시 큰 마찰력으로 인해 가공성과 제직성이 불량하게 된다.
상기 에어텍스쳐링은 6 내지 10kg/cm2의 공기압으로 처리하여 혼섬사(100)의 표면에 돌기(21)를 형성할 수 있다.
공기압이 6kgf/㎠ 미만이면 표면의 돌기(21)가 충분히 형성되지 않아 방오 효과가 떨어지며, 공기압이 10kgf/㎠를 초과하는 경우에는 과도한 공기압으로 인해 코어사(10)와 효과사(20)가 손상되어 혼섬사(ATY)의 물성이 저하된다.
상기 혼섬사(100)는 에어텍스츄어링 가공시 효과사(20)와 코어사(10)의 가공조건 설정에 따라 돌기 개수와 돌기 길이가 달라지게 되고, 이에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 효과사(20)와 코어사(10)의 오버피드율이다.
효과사(20)와 코어사(10)의 오버피드율이 높아짐에 따라 돌기(21) 길이와 돌기(21)의 수는 비례적으로 증가하게 된다. 그러나 효과사(20)와 코어사(10)의 오버피드율이 증가함에 따라 혼섬사(100)의 강도도 비례적으로 감소하게 된다. 따라서 지나친 오버피드율 설정은 혼섬사(100)의 급격한 강도 저하를 가져오기 때문에 공정성을 떨어뜨리게 된다.
상기 혼섬사(100)는 코어사(10)가 5 내지 30%의 오버피드율 공급되며, 효과사(20)가 33 내지 45%의 오버피드율로 공급되어 형성된다.
상기 코어사(10)의 오버피드율이 5% 미만에서는 방오성능 문제는 크지 않으나 원단 직조시 사절에 의한 제직성이 떨어진다, 오버피드율 30% 초과에서는 에어텍스쳐링의 사가공시 사절에 의한 작업성능이 저하 된다.
상기 효과사(20)의 오버피드율이 33% 미만에서는 돌기(21)의 형성의 저해되어 원단의 방오성의 떨어지고, 오버피드율 45% 초과에서는 사가공의 권취속도가 떨어지고, 제직시 표면 모우가 많아 작업성이 떨어진다.
상기 원단(300)은 상기 혼섬사(100), 그리고 드로 텍스쳐사(DTY)(200) 150 내지 300 데니어인 원사를 함께 사용하여 만들어질 수 있다.
본 발명의 실시예에서 혼섬사와 DTY를 이용하여 원단을 제조하였다. 따라서 구체적으로 상기 원단(300)은 혼섬사(100)와 DTY(200)를 함께 사용하여 만들어질 수 있다.
본 발명의 실시예에서 경사로 드로 텍스쳐사(DTY) 300 데니어를 전체 원사의 60%중량, 위사로 FDY 520 데이어를 전체 원사 40 중량%로 이용하여 원단을 제조하였다. 또한 상기 원단에 PFPE 화합물을 포함하는 조성물을 처리한 후, 발수성 및 발유성을 확인한 결과, 내마모 후 방오성이 저하되는 것을 확인하였으나, 경사로 드로 텍스쳐사(DTY) 300 데니어를 전체 원사의 60%중량, 위사로 ATY 520 데이어는 전체 원사 40 중량%을 이용하여 원단을 제조한 후, PFPE 화합물을 포함하는 조성물을 처리한 경우, 내마모 후에도 발수성 및 발유성이 우수하게 유지됨을 확인하였다.
또한, 혼섬사(ATY)를 20%로 포함하는 원단에 PFPE 방오제 처리한 후 발수성 및 발유성을 테스트 한 결과, 내마모 후 발수성 및 발유성이 현저하게 저하되어 카시트 등에 적용되는 방오성능에 적합하지 않음을 확인하였다.
따라서 상기 혼섬사를 전체 원사의 40 중량% 이상으로 포함한다. 바람직하게는 상기 혼섬사를 전체 원사의 40 내지 70 중량%를 포함할 수 있다.
ATY가 40 %중량 미만에서는 표면에 일정이상의 돌기가 균일하게 형성되지 못해 방오 성능이 떨어지고, 70 중량% 초과에서는 과다한 돌기에 의한 제직 성능 저하가 있다.
상기 코어사(10)의 단사섬도가 1 내지 2 데이어이며, 상기 효과사(20)의 단사섬도가 0.5 내지 1.5 데니어이다.
코어사(10)의 단사 섬도가 1 데니어 미만인 경우 직편물 적용시 드레이프성이 떨어지고 코어사(10)의 단사섬도가 2 데니어를 초과하면 사가공성이 떨어지고 반발탄성이 너무 켜져 봉제성이 나쁘고 원단의 품위가 떨어지는 단점이 발생할 수 있다.
효과사(20)가 0.5 데니어 미만인 경우 상기 돌기가 반발탄성이 충분히 형성되지 않아 방오 기능이 낮으며, 단사섬도가 1.5 데니어를 초과하면 사가공성이 떨어지고 반발탄성이 너무 켜져 봉제성이 나쁘고 원단의 품위가 떨어지는 단점이 발생할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 “원단”은 제직 또는 편성에 의해 제조되는 물품, 부직포 및 섬유상 웹 등을 모두 포함하는 의미이다.
본 발명의 실시예에서는 제직하여 직물원단을 이용하였다. 상기 원단은 바람직하게는 직물일 수 있다.
상기 원단은 플랫 우븐(Flat Woven), 플랫 트리코트(Flat Tricot), 더블라셀(Double Raschel), 트리코트 스웨 이드(Tricot Suede), 트리코트(Tricot Cut), 써클라니트(Circular Knit), 메쉬(Mesh), DNB 메쉬(Space Fabric) 또는 싱커파일(Sinker Pile)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
또한 원단의 재질은 천연섬유, 인조섬유, 합성섬유로 제조되는 원단을 사용할 수 있으며, 상기 섬유들을 혼방한 섬유로 제조되는 원단을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서 따른 방오성 원단은 표면에 PFPE 화합물 포함된 방오제로 코팅된다.
상기 원단에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
상기 과불소폴리에스테르(Perfluoropolyether, PFPE) 화합물은 구체적으로 일반식 [CFCF3CF2O]n으로 표기되는 화합물을 포함한다.
상기 PFPE 화합물은 과불소폴리에테르-아크릴레이트(Perfluoropolyether(PFPE)-Acrylate)계 화합물일 수 있다.
상기 PFPE-Acrylate 화합물은 PFPE-RCH=CH2를 포함한다.
상기 R은 C1 내지 C24의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다.
상기 과불소폴리에스테르(Perfluoropolyether, PFPE)는 화학구조에서 유래되는 유연성(flexibility)으로 인해 매우 부드러운 표면 촉감(touch)을 나타내며, 오염 방지성과 오염 제거성이 동시에 만족되는 성능을 가진다.
또한 본 발명의 Perfluoropolyether-Acrylate계 화합물은 다양한 중합체 형성이 가능하다.
본 발명의 일실시예에서 과불소폴리에스테르(Perfluoropolyether, PFPE) 화합물을 포함하는 방오제 고형분 30.6%롤 4-6%o.w.s로 처리하였을 때 내마모 후에도 발수성 및 발유성이 우수하게 유지되는 것을 확인하였으나, PFPE계 화합물을 포함하는 방오제를 3.5% o.w.s로 처리하였을 때, 내마모 후 방오성 원단의 발수성 및 발유성이 현저하게 저하되는 것을 확인하였다
따라서, 상기 조성물은 과불소폴리에스테르(Perfluoropolyether, PFPE) 화합물을 포함하는 방오제의 사용량이 고형분 20 내지 40 중량%의 방오제로 4 내지 6%o.w.s를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 4%o.w.s 미만일 경우 방오성 효과가 유지되지 않으며, 6% o.w.s를 초과하면 촉감이 나빠지기 때문이다.
본 발명의 실시예에 따른 방오성 원단을 발수성, 발유성이 뛰어나고 특히 마모 후의 방어성이 저하되지 않는 특성을 가지는 바, 자동차 및 배나 비행기 등의 모든 운송 수단용 시트로 사용할 수 있다.
구체적으로 상기 운송 수단용 시트는 카시트 일수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 혼섬사의 개략적 공정도이다.
도 4을 참고하여 본 발명의 방오성 원단의 제조방법을 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 방오성 원단의 제조방법은 코어사를 제1 공급롤러를 통해 5 내지 30%의 오버피드율로 공기가공 노즐에 공급함과 동시에 효과사를 제2 공급롤러를 통해 33 내지 45%의 오버피드율 공기가공 노즐 사이에 공급하는 단계, 상기 공기가공 노즐 내에서 6 내지 10kg/cm2의 공기압으로 에어텍스츄어링(공기가공)하여 혼섬사(ATY)를 제조하는 단계, 그리고 상기 혼섬사를 제직 또는 편성하여 원단을 제조하는 단계를 포함한다.
상기 코어사(B)는 폴리에스테르로 형성된 완전연신사(FDY)이며, 상기 효과사(A)는 폴리에스테르로 형성된 완전연신사(FDY)이다.
상기 효과사(A) 및 코어사(B)의 오버피드율은 제 1 공급롤러(1) 및 제 2 공급롤러(2)의 회전 선속도와 제 3 공급롤러(5)의 회전 선속도 간의 비로 결정된다. 다시 말해, 효과사(A) 및 코어사(B)의 오버피드율이 0%를 초과한다는 것은 제 1 공급롤러(1) 및 제2 공급롤러(2)의 회전 선속도가 제 3 공급롤러(5)의 회전 선속도 보다 빠르다는 것을 의미 한다.
상기 제 1 공급롤러(1) 및 제 2 공급롤러(2)의 회전선속도를 200 내지 600m/분으로 설정하는 것이 바람직하다. 상기 회전선속도가 600m/분을 초과하면 공기가공시 효과사와 코어사가 공기와 터치되는 시간이 짧아지기 때문에 돌기의 형태가 불량하게 되고, 고속주형에 따른 장력 증가로 사가공성도 저하된다. 따라서, 혼섬사에 균일한 밀도의 돌기가 형성하는 데는 상기 회전선속도가 낮을수록 유리하지만, 너무 낮은 경우 생산성이 저하되는 문제도 있다. 상기 코어사(B)를 공기가공 노즐(3)에 공급하기 직전에, 보다 구체적으로 제 2 공급롤러(2)와 공기가공 노즐(3) 사이에 위치하는 급수장치(4)에서 코어사(B)에 충분한 량의 물을 급수하여 준다. 이때 디이온화 처리되고, 2가 칼슘 및 2가 마그네슘 등과 같은 2가 무기질염이 포함되지 않은 물을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
코어사와 효과사를 에어텍스츄어링(공기가공)하는 공기압은 6 내지 10kgf/㎠으로 조절한다. 공기압이 6kgf/㎠ 미만이면 혼섬사(ATY) 표면에 형성되지 않고, 단순히 효과사와 코어사가 혼섬사 길이방향을 따라 불규칙하게 교락된 형태가 되어 직편물 제조시 방오 효과가 저하된다. 공기압이 10kgf/㎠를 초과하는 경우에는 과도한 공기압으로 인해 코어사와 효과사가 손상되어 혼섬사(ATY)의 물성이 저하된다.
상기 코어사는 폴리에스테르로 형성된 완전연신사(FDY)이며, 상기 효과사는 폴리에스테르로 형성된 완전연신사(FDY)이다.
원단을 제조하는 단계는 상기에서 제조된 혼섬사를 이용하여 제직 또는 편성하여 직물 또는 편물을 제조하는 것을 의미한다.
상기 혼섬사(ATY)를 제직하여 직물을 제조한 경우 상기 혼섬사(ATY)를 경사 및 위사 전부에 사용하지 않고 경사 또는 위사 한쪽만 사용할 수 있다.
상기 원단은 상기 혼섬사와, 드로 텍스쳐사(DTY) 150 내지 300 데니어인 원사를 함께 사용하여 제조될 수 있다.
상기 혼섬사는 표면에 돌기가 형성되어 있어, 상기 혼섬사를 이용하여 제조된 원단의 표면에 돌기가 형성된다. 상기 돌기는 원단에 오염물이 탈착이 용이하도록 만들어 준다. 상기 돌기가 균일하게 형성되기 위해서 상기 혼섬사는 전체 원사의 40% 중량 이상으로 이용하는 것이 바람직하다.
상기 혼섬사에 PFPE 화합물을 포함하는 방오제를 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 “PFPE 화합물”에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
상기 코팅은 통상에 알려진 코팅 방법을 이용할 수 있으며, 구체적으로 망글패딩을 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 망글압은 4.5㎏/㎠로, 텐터(tenter) 온도를 170℃으로 설정하였으며, 포속 15M/m로 망글패딩을 수행하였다. 따라서 상기 코팅하는 단계는 망글압은 4.5㎏/㎠로, 텐터(tenter) 온도를 170℃으로 설정하였으며, 포속 15M/m로 망글패딩하는 것 일수 있다.
다음으로 조성물이 코딩된 원단을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 건조하는 단계는 방오제가 원단에 견고히 고착될 수 있도록 원단의 함수율을 낮추고 원단을 예열시켜 급속한 온도 변화에 따른 방오제의 화학적, 물리적 변형을 방지하는 공정이다. 일반적으로 사용하는 논터치 건조기, 루프건조기, 무장력 롤러형 건조기, 실린더 건조기를 사용할 수 있으며 강한 장력이 걸리면 촉감이 불량해 질 수 있으므로 무장력 상태 건조하는 것이 바람직할 것이다.
상기 건조공정의 건조온도는 160℃ 미만인 경우, 건조시간이 길어져서 생산성이 떨어질 수 있으며, 175℃를 초과할 경우에는 원단위 급격한 온도변화에 의해 방오제가 화학적, 물리적으로 변형되어 방오성이 저하될 수 있으므로 건조온도는 160 내지 175℃인 것이 바람직하다.
상기 건조공정 후 방오성 원단에 난연성을 더 부여하기 위한 난연 공정을 추가적으로 실시할 수 있다.
<제조예1> ATY 원단의 제조
원단 표면에 물리적 돌기를 구현하기 위해 벌키성이 강한 혼섬사(Air Textured Yarn, ATY)를 이용하여 원단을 제조하였다.
상기 ATY는 코어사(core)로 FDY 150/ 48 SD 2합과 효과사로 FDY 150/ 144로 1합을 이용하였다. 코어사는 오버피드율 15%로 공급하였고, 효과사(Effect)는 오버피트율 33.3%로 공급하였으며, 에어텍스쳐노즐에서 공기압 10kg/cm2 로 에어텍스쳐링한 후, 200m/분으로 권취하여 혼섬사(ATY) 제조하였다.
도 1은 본 발명의 실시예의 따른 ATY의 측면사진이다. 도 1을 보면 원사에 돌기가 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
준비한 원사는 정경하고 직물로 직조하여 원단을 제조하였다. 경사로 드로 텍스쳐사(Draw Textured Yarn, DTY) 300 데니아/96 SD를 60 중량%, 위사로 상기에서 제조한 ATY 520 데니아를 40 중량%로 이용하여 제조하였다.
제직된 원단은 170℃ 열고정하여 직물의 폭 및 밀도를 조정하였다.
<비교 제조예1> FDY 원단의 제조
제조예 1에서 혼섬사(ATY)를 동일한 굵기의 FDY(520 데니아)로 달리한 것을 제외하고 동일한 방법으로 원단을 제조하였다.
상기 완전연신사(FDY) 520 데니아 원사는 FDY(150/48) 2 합과 FDY (150/144) SD 1합을 이용하여 제조하였다.
<비교 제조예2> ATY 20% 원단의 제조
제조예 1에서 혼섬사(ATY)의 함량을 20 중량%로 조절하고, 나머지 20 중량% 원사는 FDY(520 데니아)를 사용하는 것을 제외하고 동일한 방법으로 원단을 제조하였다.
방오성 원단의 제조
C6계 과불소화합물 조성물을 포함하는 방오제와 PFPE 계 화합물을 포함하는 방오제를 이용하여 방오성 원단을 제조하였다. PFPE의 발수성과 발유성 저하를 개선하기 위해 ATY 원단을 이용하여 방오제를 처리하였다.
<실시예 1> PFPE계 방오제를 적용한 방오성 ATY 원단
제조예 1의 원단에 Perfluoropolyether(PFPE)-Acrylate계 화합물을 포함하는 방오제를 사용하였다. 상기 방오제는 고형분 30.6%을 이용하는 방오제 4 내지 6%o.w.s(on the weight of solution)로 처리하였다.
원단에 방오제를 망글패딩을 이용하여 처리하였다. 이때 망글압은 4.5㎏/㎠로, 텐터(tenter) 온도를 170℃으로 설정하였으며, 포속 15M/m로 수행하였다.
<비교예1> PFPE 방오제를 적용한 방오성 FDY 원단
비교 제조제1의 원단을 이용하는 것을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 방오성 원단을 제조하였다.
<비교예2> C6 방오제를 적용한 방오성 FDY 원단
C6계 방오제를 이용하는 것을 제외하고 비교예1과 동일한 방법으로 방오성 원단을 제조하였다.
<비교예3> PFEP 방오제를 적용한 방오성 FDY 원단
Perfluoropolyether(PFPE)-Acrylate 방오제를 3.5%로 처리하는 것을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 방오성 원단을 제조하였다.
<비교예4> PFEP 방오제를 적용한 방오성 ATY 원단
비교 제조예2의 원단을 이용하는 것을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 방오성 원단을 제조하였다.
방오성 테스트 방법
상기에서 제조된 방오성 원단의 방오성(발유, 발수성)을 측정하였다. 또한, 마모후의 방오성을 시험하기 위해 방오성 원단을 Taber 형 마모시험기에 장착하고 마모륜 번호 CS-10으로 500회 작동 시켜 마모를 가한 후 방오성을 시험하였다.
발유성 실험 방법
발유성을 측정하기 위해 n-TETRADECANE (표면장력 26 Dyne/cm)을 시약으로 사용하였다.
200 × 200㎜ 크기의 시편을 수평면에 놓고 상기 n-TETRADECANE 시약을 피펫으로 시편 위의 5㎜ 크기의 액적을 놓는다
이때 피펫과 시편이 닿지 않도록 하고, 시약을 똑똑 떨어뜨리지 않는다. 여러 위치에 3방울의 시약을 떨어뜨리고 30초 후 시약의 상태를 관찰하고 표 1과 같이 A, B, C, D 등급으로 판정하였다.
발수성 실험방법
발수성을 측정하기 위해 물/이소프로필알콜(60/40) (표면장력 26.6 Dyne/cm)을 시약으로 사용하였다.
200×200㎜ 크기의 시편을 수평면에 놓고 상기 물/이소프로필알콜(60/40) 시약을 피펫으로 시편 위의 5㎜ 크기의 액적을 놓는다
이때 피펫과 시편이 닿지 않도록 하고 시약을 똑똑 떨어뜨리지 않는다. 여러 위치에 3방울의 시약을 떨어뜨리고 30초 후 시약의 상태를 관찰하고 표 1과 같이 A, B, C, D 등급으로 판정하였다.
합격은 방울 모양이 A2B1 이상이 경우이며, 경계 합격은 B3 일 경우 사용시약의 급수에서 0.5를 감하여 표현한다.
Figure pat00001
방오성 실험 결과
표 2는 각 원단의 발수성 분석결과이고, 표 3은 각 원단의 발유성 분석결과이다.
발수성 비교 결과, 동일한 FDY 원단에 PFPE 방오제를 처리한 비교예1이 C6 과불화 화합물을 포함하는 방오제를 처리한 비교예2와 초기 발유성 및 발유성이 유사하여 발유성 및 발수성이 우수함을 확인하였으나, 내마모를 가한 후 PFPE 방오제를 처리한 비교예1의 방오성이 현저하게 감소하는 것을 확인하였다.
반면, PFPE 방오제를 처리한 ATY 원단(실시예1)은 내마모 후에도 과불화 화합물(C6계 방오제)과 유사한 수준으로 발수성 및 발유성을 유지함을 확인하였다.
다음으로 PFPE 방오제를 3.5% 처리한 원단(비교예3)에서 방오성을 비교한 결과 역시 내마모 후 방오성이 현저하게 감소하는 것을 확인하였다.
또한, ATY의 원사가 전체 원단의 20% 포함된 원단을 이용한 비교예4에서 역시 발수성 및 발유성이 현저하게 감소하는 것을 확인하였다.
따라서 ATY사가 40 중량% 이상 포함된 원단이 PFPE의 발수성 및 발유성의 내마모에 의한 방오 효과의 저하를 막아 방오성을 증진시킴을 확인하였다.
구분 방오사양
실시예1 비교예1 비교예2 비교예3 비교예 4
발수성 초기 A1B2 A3 A3 A3 A1B2
내마모 A1B2 B1C2 A1B2 B1C2 B2C1
구분 방오사양
실시예1 비교예1 비교예2 비교예3 비교예 4
발유성 초기 A1B2 A2B1 A2B1 A1B2 A1B2
내마모 A1B2 C3 A1B2 B1C2 B2C1
A, 20 : 효과사
B, 10 : 코어사
1 : 제 1 공급롤러
2,: 제 2 공급롤러
3 : 공기가공 노즐
4 : 급수장치
5 : 제 3 공급롤러
6 : 중공히터
7 : 제 4 공급롤러
8 : 권취롤러
21 : 돌기
100 : 혼섬사(ATY)
200 : 드로 텍스쳐사(DTY)
300 : 원단

Claims (13)

  1. 코어사와 상기 코어사를 감싸고 있고 효과사로 형성된 혼섬사를 포함하고, 상기 혼섬사(ATY)에는 에어텍스쳐링(공기가공)을 통해 표면에 물리적으로 돌출된 돌기가 형성되어 있으며, 상기 돌기의 돌출 길이가 0.1 내지 0.5㎜인 것인 방오성 원단.
  2. 제 1항에서
    상기 돌기의 굵기는 0.01 내지 0.1㎜ 인 것인, 방오성 원단
  3. 제 1항에서
    상기 돌기는 상기 혼섬사의 단위길이(m)당 50 내지 100개가 형성된 것인 방오성 원단.
  4. 제 1항에서
    상기 에어텍스쳐링은 6 내지 10kg/cm2의 공기압으로 처리하여 상기 혼섬사 표면에 돌기를 형성한 것인 방오성 원단.
  5. 제 1항에서
    상기 코어사는 5 내지 30%의 오버피드율로 공급되며, 상기 효과사는 33 내지 45%의 오버피드율로 공급되어 형성되는 것인 방오성 원단.
  6. 제 1항에서
    상기 혼섬사와,
    드로 텍스쳐사(DTY) 150 내지 300 데니어인 원사를 함께 사용하여 만들어지는 방오성 원단.
  7. 제 6항에서
    상기 혼섬사는 전체 원사를 기준으로 40 중량% 이상으로 포함되어 있는 방오성 원단.
  8. 제 1항에서
    상기 코어사의 단사섬도가 1 내지 2 데이어이며, 상기 효과사의 단사섬도가 0.5 내지 1.5 데니어인 것인, 방오성 원단.
  9. 제 1항에서
    상기 혼섬사에 과불소폴리에스테르(Perfluoropolyether, PFPE) 화합물을 포함하는 방오제가 코팅된 것인, 방오성 원단.
  10. 제 9항에서
    상기 방오제는 고형분 20 내지 40 중량%의 방오제로 4 내지 6%o.w.s로 코팅되는 것인, 방오성 원단.
  11. 제 1항 내지 10항 중 어느 한 항의 방오성 원단으로 제조되는 것인 운송수단용 시트.
  12. 코어사를 제1 공급롤러를 통해 5 내지 30%의 오버피드율로 공기가공 노즐에 공급함과 동시에 효과사를 제2 공급롤러를 통해 33 내지 45%의 오버피드율 공기가공 노즐 사이에 공급하는 단계,
    상기 공기가공 노즐 내에서 6 내지 10kg/cm2의 공기압으로 에어텍스츄어링(공기가공)하여 혼섬사(ATY)를 제조하는 단계, 그리고
    상기 혼섬사를 제직 또는 편성하여 원단을 제조하는 단계,
    를 포함하며,
    상기 코어사는 폴리에스테르로 형성된 완전연신사(FDY)이며, 상기 효과사는 폴리에스테르로 형성된 완전연신사(FDY)인
    원단의 제조방법.
  13. 제 12항에서
    상기 혼섬사에 과불소폴리에스테르(Perfluoropolyether, PFPE) 화합물을 포함하는 방오제를 코팅하는 단계를 더 포함하는 원단의 제조방법.
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