KR20200131773A - 인조가죽, 이로부터 제조된 크래쉬 패드 스킨 및 이의 제조방법 - Google Patents
인조가죽, 이로부터 제조된 크래쉬 패드 스킨 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 인조가죽, 이로부터 제조된 크래쉬 패드 스킨 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 이면층, 중간층 및 표면층을 포함하고, 상기 중간층은 기공층 또는 바인더층을 포함하고, 스퀵 지수(SI)가 0.03 내지 0.2인 인조가죽, 이로부터 제조된 크래쉬 패드 스킨 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 감성품질이 우수하고, 특히 고급스러움이 뛰어나 고급 크래쉬 패드 스킨에 이용 가능한 고감성의 인조가죽, 이로부터 제조된 크래쉬 패드 스킨 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 감성품질이 우수하고, 특히 고급스러움이 뛰어나 고급 크래쉬 패드 스킨에 이용 가능한 고감성의 인조가죽, 이로부터 제조된 크래쉬 패드 스킨 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 인조가죽, 이로부터 제조된 크래쉬 패드 스킨 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 감성품질이 우수하고, 특히 고급스러움이 뛰어나 고급 크래쉬 패드 스킨에 이용 가능한 고감성의 인조가죽, 이로부터 제조된 크래쉬 패드 스킨 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
크래쉬 패드(Crash Pad)라 불리우는 차량 내장부품은 전면의 유리 하단에 장착되며, 속도계, 연료계 등의 각종 계기류 등을 일체화시킨 계기판과, 오디오, 네비게이션 등을 부착할 수 있는 형상으로 제작된다.
근래에 크래쉬 패드는 고감성의 촉감, 고급스러운 차량 실내 분위기 발현을 위해 천연피혁과 같은 표피재, 즉 스킨(Skin)으로 감싸기 한 형태로 개발이 진행되고 있는 추세이다.
그러나, 상기 천연피혁의 소재는 일반적으로 소 가죽으로, 고급스러운 실내 분위기를 발현할 수 있는 반면 재료의 특성 상 소의 나이 또는 부위에 따른 편차가 심하고 관리 방법에 따라 주름, 수축 및 변형이 발생하며, 가격이 고가로 고급 차량에만 한정적으로 적용될 수밖에 없는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 감성품질이 우수하고, 특히 고급스러움이 뛰어나 고급 크래쉬 패드 스킨에 이용 가능한 고감성의 인조가죽, 이로부터 제조된 크래쉬 패드 스킨 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있는데, 본 발명의 프로세스 수행은 초기에 1) 문헌 연구 및 필드 조사, 2) VOC 분석 및 전문가 인터뷰, 3) 설계변수 선정 및 샘플 측정, 4) 감성 품질 평가 체계 구축, 5) 감성품질 평가 체계 검증 단계, 6) 감성 평가 및 모형 구축, 7) 포지셔닝 맵 도출, 8) 1차 설계 가이드 제시, 9) 설계 가이드 라인 검증 및 10) 최종 설계 가이드 라인 제시 등을 포함하여 실시되었고, 보다 구체적으로 상기 1)에서는 관련 문헌에서 활용된 핵심 감성 차원을 수집하고, 가죽 감싸기 공법에 대한 전반적 이해와 실험 설계 시 고려할 사항을 리스트화 하며, 상기 2)에서는 텍스트 분석을 통한 주요 감성 어휘 및 니즈를 도출하고, 타겟 제품의 핵심 가치 및 감성 요소를 파악하며 설문지 제작에 전문가 의견을 반영하고, 상기 3)에서는 감성 품질에 영향을 미칠 수 있는 설계 변수를 선정하고, 연구소에서 측정 가능한 설계 변수를 고려하여 감성 평가에 사용할 최종 설계 변수를 선정 및 측정하며, 상기 4)에서는 절대평가, 상대평가, 절대평가/상대평가 결합 방법을 선정하고, 평가 체계 및 전문가 인터뷰/인간공학 전문가 회의에 기반한 최적의 설문지를 개발하고, 상기 5)에서 감성 품질 정량화 체계의 실효성 및 타당성을 검증하며, 평가 체계의 신뢰성 확보를 위한 수정사항을 파악하고, 본 실험에 적용할 감성품질 평가 체계를 확립하며, 상기 6)에서는 일반인과 전문가를 대상으로 총 샘플 12개를 평가하고, 두 일반인 그룹의 고급감 및 고급감 감성 모형과 전문가의 고급감 및 고급감 감성 모형을 도출한 후 두 일반인 그룹의 고급감 및 고급감 예측 모델과 전문가의 고급감 및 고급감 예측 모델을 도출하며, 상기 7)에서 예측 모형 기반 주요 세부 감성 도출 및 요인분석을 통한 세부 감성을 그룹화하고, 유사한 감성을 제공하는 샘플의 포지션 도출 및 주요 설계 변수 측정치를 방탕으로 개발 샘플의 포지션을 예측하며, 상기 8)에서는 예측 모델 기반 컨조인트 분석을 진행하여 각 목표 감성 별 설계 변수를 범위화 하고, 고급감 및 고급감 최적화를 위한 이상 설계치 범위 및 조합을 도출하며, 상기 9)에서는 기존 가이드 라인에 따라 샘플 4종을 개발한 후 전문가 대상 검증 실험을 진행하고 또한 총 8개 샘플 평가 진행(기존 샘플 4종 및 개발 샘플 4종)한 다음, 본 실험 평가 결과를 바탕으로 검증 실험 평가 결과 보정, 기존 가이드 라인에 따른 예측 점수와 실제 평가 점수 비교, 및 실제 평가 점수와 예측 점수간 오차 원인 분석을 진행하고, 상기 10)에서는 개발 샘플의 설계 특성 고려하여 가이드 라인 제안 설계치 범위를 확장하고, 오차 원인을 보완하여 가이드 라인의 타당성 향상을 도모하며, 설계 변수 별 최종 설계치 범위를 구축하여 컨조인트 분석을 재수행하여 기존 가이드 라인과의 일관성 및 차이점 분석, 고급감 및 고급감 최적화를 위한 이상 설계치 범위와 조합을 도출, 및 최종 설계 가이드 라인 도출 및 예측력 검정 등을 수행하였다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이면층, 중간층 및 표면층을 포함하고, 하기 수학식 1로 계산된 스퀵 지수(SI)가 0.03 내지 0.2인 것을 특징으로 하는 인조가죽을 제공한다.
[수학식 1]
SI = △F/Fa
(상기 β는 만능재료시험기를 이용하여 인조가죽 시편을 각각 아래 위로 포개어 4.5Kg의 추로 누르고 100mm/min의 속도로 당기는데 필요한 힘의 편차이고, 상기 Fa는 평균 힘이다.)
또한, 본 발명은 이면층, 중간층 및 표면층을 포함하고, 3D 스케너로 측정된 Ra가 3.43 내지 9.20 ㎛인 것을 특징으로 하는 인조가죽을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 이면층, 중간층 및 표면층을 포함하고, 연성(softness)이 4.40 내지 4.57 mm인 것을 특징으로 하는 인조가죽을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 이면층, 중간층 및 표면층을 포함하고, 영률(Young's modulus)이 132.87 내지 203.51 kgf/cm2인 것을 특징으로 하는 인조가죽을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 인조가죽을 포함하는 것을 특징으로 하는 크래쉬 패드 스킨을 제공한다.
또한, 본 발명은 이면층, 중간층 및 표면층을 포함하는 인조가죽의 제조방법으로서, 상기 중간층을 상기 이면층 또는 표면층 위에 형성시켜 중간 적층체를 제조하는 단계, 및 제조된 중간 적층체와 남아있는 이면층 또는 표면층을 합포하는 단계를 포함하되, 상기 인조가죽은 상기 수학식 1로 계산된 스퀵 지수(SI)가 0.03 내지 0.2인 것을 특징으로 하는 인조가죽의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 기계적 물성 및 감성품질이 우수하고, 특히 시각적으로나 촉각적으로 고급스러움이 뛰어나 고급 크래쉬 패드 스킨에 이용 가능한 고감성의 인조가죽, 이로부터 제조된 크래쉬 패드 스킨 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발포층(Foam) 포함 인조가죽의 일 실시예의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 구조도이다. 여기에서 인조가죽은 위에서부터 표면처리층(Water-borne coating), 표면층(PU Skin), 발포층(Foam), 접착층(Binder) 및 이면층(Backing Cloth)으로 구성된다. 다만, 도시되어 있지는 않으나, 발포층과 접착층은 순서가 바뀔 수 있는데, 일례로 습식발포 공정의 경우 위에서부터 접착층, 발포층 순서이며, 수성캡슐형 발포일 경우에는 위에서부터 발포층, 접착층 순서로 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 인조가죽으로 제조된 크래쉬 패드 스킨의 외관을 실제 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 인조가죽으로 제조된 크래쉬 패드 스킨의 외관을 실제 촬영한 사진이다.
이하에서는, 본 발명의 인조가죽, 이로부터 제조된 크래쉬 패드 스킨 및 이의 제조방법을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 감성품질이 우수하고, 특히 시각적으로나 촉각적으로 고급스러움이 뛰어난 크래쉬 패드 스킨용 인조가죽을 개발하고자 부단히 연구한 결과, 인조가죽의 고급스러움에 중요한 영향을 미치는 소정 파라미터들을 발견하였고, 이를 이면층, 중간층 및 표면층을 포함하는 자동차 크래쉬 패드 스킨에 적용하는 경우, 자체 개발한 사용자 경험 분석 및 감성평가에 따른 감성모형의 최적 설계에 부합하여 고급스러움과 같은 감성품질이 뛰어나고, 주름 방지 등과 같은 기계적 물성 또한 우수함을 확인하고, 이를 토대로 더욱 연구에 매진하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 인조가죽은 이면층, 중간층 및 표면층을 포함하는 인조가죽으로서, 상기 중간층은 발포층, 기공층 또는 바인더층을 포함하고, 하기 수학식 1로 계산된 스퀵 지수(SI)가 0.03 내지 0.2인 것을 특징으로 하고, 이러한 경우 기계적 물성 및 감성품질이 우수하고, 특히 고급스러움이 뛰어난 효과가 있다.
[수학식 1]
SI = △F/Fa
(상기 β는 만능재료시험기를 이용하여 인조가죽 시편을 각각 아래 위로 포개어 4.5Kg의 추로 누르고 100mm/min의 속도로 당기는데 필요한 힘의 편차이고, 상기 Fa는 평균 힘이다.)
상기 스퀵 지수는 바람직하게는 0.07 내지 0.2이고, 보다 바람직하게는 0.07 내지 0.043이며, 이 범위 내에서 시각적 및 촉각적으로 고급스러움이 우수한 효과가 있다.
본 기재에서 스퀵 지수란 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 인정되는 정의를 따를 수 있고, 구체적인 예로 인조가죽과 인체의 마찰 시 발생되는 소음의 정도로 정의될 수 있다.
상기 인조가죽은 3D scanner로 측정된 Ra가 바람직하게는 3.43 내지 9.20 ㎛이고, 보다 바람직하게는 4 내지 9㎛이며, 가장 바람직하게는 4.5 내지 8.5㎛이고, 이 범위 내에서 시각적 및 촉각적으로 고급스러움이 우수한 효과가 있다.
상기 인조가죽은 연성(softness)이 바람직하게 4.40 내지 4.57 mm이고, 보다 바람직하게는 4.40 내지 4.50mm이며, 이 범위 내에서 시각적 및 촉각적으로 고급스러움이 우수한 효과가 있다.
상기 인조가죽은 바람직하게 영률(Young's modulus)이 132.87 내지 203.51 kgf/cm2이고, 보다 바람직하게는 140 내지 200 kgf/cm2이며, 가장 바람직하게는 150 내지 190 kgf/cm2이고, 이 범위 내에서 시각적 및 시각적 및 촉각적으로 고급스러움이 우수한 효과가 있다.
상기 인조가죽은 두께가 바람직하게 0.9 내지 1.3mm이고, 보다 바람직하게는 0.9 내지 1.2mm이며, 가장 바람직하게는 0.9 내지 1.1mm이고, 이 범위 내에서 기계적 물성 및 고급스러움이 우수한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 인조가죽을 구성하는 각 성분을 나누어 상세히 살펴보면 다음과 같다.
이면층
상기 이면층은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 이면층에 사용되는 직물(fabric)로 이루어진 경우 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 열경화성 수지가 함침된 환편포이다. 이와 같이 이면층으로 함침된 환편포를 이용하는 경우 가격이 저렴하면서도 커버링 공정 등에 적합한 강연도(firmness) 및 에어백 전개 등에 용이한 파열강도를 갖는 인조가죽을 제공하는 효과가 있다.
상기 열경화성 수지는 바람직하게 이면층 내 130 내지 600 g/m2로 포함되고, 보다 바람직하게는 200 내지 700g/m2, 더욱 바람직하게는 250 내지 600g/m2, 가장 바람직하게는 300 내지 500g/m2로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 자동차 내장재용 인조가죽은 커버링 공정 시 작업성이 우수하면서도 커버링 공정 후 주름을 방지할 수 있고, 에어백 전개가 용이하며 내구성이 우수한 효과를 구현할 수 있다.
상기 이면층은 바람직하게는 두께가 0.4 내지 1.08 mm이고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.0mm, 더욱 바람직하게는 0.55 내지 0.9mm, 가장 바람직하게는 0.6 내지 0.7mm일 수 있으며, 이 범위 내에서 인장강도 등의 기계적 물성 저하를 방지하면서 원가 상승을 방지함과 아울러 성형성을 유지할 수 있다.
구체적으로, 이면층의 두께가 0.4 mm 미만인 경우 인조가죽의 내구성이 저하되고, 이면층의 두께가 1.08 mm를 초과하는 경우 원가가 상승되고 성형성을 유지하기 어려울 수 있다.
본 기재에서 이면층의 두께는 인조가죽을 수직으로 절단한 후, 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)을 이용하여 절단된 단면에서의 상기 이면층의 두께로 측정할 수 있고, 구체적인 예로 인조가죽을 수직으로 절단한 후, 이면층 상단의 동일 간격의 5개의 지점에서 수직선을 긋고 이 수직선과 만나는 이면층의 하단까지의 거리를 각각 측정한 후 이들의 평균값으로 구할 수 있다.
상기 직물은 일례로 부직포(Non-woven fabric), 직포(woven fabric) 및 편포(circular knit)일 수 있다.
상기 부직포는 섬유집합체를 화학적 작용이나 기계적 작용 또는 적당한 수분과 열처리에 의해 섬유 상호간을 결합한 직물을 의미한다.
상기 직포는 2개의 실이 가로와 세로 방향으로 얽힌 원단을 의미하는 것으로, 세로 방향의 실 즉 경사와, 가로 방향의 실 즉, 위사가 서로 얽힌 원단을 말한다.
상기 편포는 한 개 또는 두 개 이상의 실로 고리(loop, 루프)를 연속시켜 짠 원단을 의미하는 것으로 환편포와 경편포로 구분될 수 있고, 상기 환편포는 위사 방향으로 실이 급사되어 짠 원단이고, 경편포는 경사 방향으로 실이 급사되어 짠 원단이다.
본 발명에서 상기 이면층(10)을 형성하기 위한 직물의 구체적 일 실시예로, 신율이 우수한 편포 중에서도 경편포에 비해 더 신율이 우수한 환편포를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 편포는 일례로 두께가 120 내지 170 데니어(denier), 바람직하게는 130 내지 160 데니어인 실을 이용하여 형성한 것일 수 있으며, 이 범위 내에서 강도가 우수한 효과가 있다.
상기 직물은 일례로 천연 섬유, 재생 섬유 및 합성 섬유 중 선택된 1종 이상으로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 신율이 우수한 폴리에스터 섬유일 수 있다.
상기 천연 섬유는 일례로 면 섬유, 마 섬유, 모 섬유, 견 섬유 또는 울 섬유일 수 있고, 상기 재생 섬유는 레이온 섬유 또는 큐프라 섬유일 수 있으며, 상기 합성 섬유는 폴리에스터 섬유, 나일론 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리우레탄 섬유 또는 폴리염화비닐리덴 섬유일 수 있다.
상기 함침은 반복적인 신축에 견딜 수 있는 형태 유지성을 가지고, 커버링 공정에 적합한 강연도를 부여하기 위한 것인데, 구체적으로 폴리우레탄 수지나 이의 공중합체를 포함하는 함침 용액에 상기 직물을 함침한 후 디메틸포름아마이드 수용액에서 응고 및 물에서의 수세 공정을 수행하는 것일 수 있다.
상기 함침 용액은 일례로 수성 폴리우레탄 용액일 수 있고, 이러한 수정 폴리우레탄은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용 가능한 수성 폴리우레탄 용액인 경우 특별히 제한되지 않으며, 구체적인 예로 폴리우레탄, 물 및 계면활성제가 포함된 에멀젼(emulsion)일 수 있다.
상기 함침 용액은 구체적인 일 실시예로, 폴리우레탄 수지 등과 같은 열가소성 수지 100 중량부에 용매 200 내지 400 중량부, 바람직하게는 220 내지 290 중량부를 포함하는 폴리우레탄 용액일 수 있다.
상기 용매는 바람직하게는 디메틸포름아마이드, 메틸에틸케톤, 디메틸아세트아미드, N-메틸피로리돈, 디메틸설폭사이드 및 아세트산에틸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 함침 용액은 선택적으로, 난연제, 분산제 또는 안료 등의 기타 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 이들에 대한 구체적인 종류 및 함량은 제한되지 않는다.
상기 디메틸포름아마이드 수용액은 일례로 디메틸포름아마이드 2 내지 10 중량%, 바람직하게는 3 내지 8 중량%; 및 물 90 내지 98 중량%, 바람직하게는 92 내지 97 중량%를 포함할 수 있다.
상기 이면층은 상기 폴리우레탄 용액에 함침된 환편포를 이용할 경우 인조가죽이 반복적인 신축에 견디어 품질저하를 방지하면서도 부드러운 감촉 및 충진감 등의 감성과 커버링 공정에 적합한 강연도와 에어백 전개에 용이한 파열강도를 유지할 수 있다.
또한, 상기 이면층은 선택적으로, 일면 또는 양면에 기모가 형성된 환편포를 이용할 수 있으며, 이 경우 접착성 및 감성이 우수한 효과가 있다.
보다 구체적인 예로, 상기 이면층은 후술되는 기공층 또는 바인더층과 맞닿는 부위인 표면과, 자동차 시트와 맞닿는 배면 중 선택되는 어느 하나 이상의 면에 기모가 형성된 환편포를 함침한 것일 수 있다.
중간층
상기 중간층은 일례로 발포층, 기공층 또는 바인더층을 포함할 수 있다.
상기 중간층은 바람직하게는 기공크기(cell size)가 50 내지 240 ㎛인 미세 기공을 포함하거나, 입자크기(particle size)가 30 내지 120 ㎛인 중공 미세입자를 포함하고, 이 범위 내에서 효과적인 감성과 모듈러스(modulus) 및 연성(softness) 등에 개선되는 영향이 있다.
상기 이면층과 중간층의 두께 비는 바람직하게 0.5 내지 1.5:1일 수 있고, 이 범위 내에서 소프트해지는 효과가 있다.
또한, 상기 중간층과 표면층 사이에 접착층을 더 포함할 수 있고, 이 경우 내구성이 뛰어난 효과가 있다.
이하에 중간층에 포함되는 발포층, 기공층 또는 바인더층을 나누어 상세히 설명한다.
(1) 발포층
본 발명의 발포층은 인조가죽에 부드러운 특성 및 쿠션감을 부여하는 것으로, 일례로 폴리염화비닐 수지 100 중량부에 대해, 가소제 60 내지 120 중량부 및 발포제 5 내지 15 중량부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리염화비닐 수지는 우수한 쿠션감과 높은 신율 및 우수한 내구성을 동시에 확보할 수 있는 현탁중합으로 형성된 스트레이트(straight) 폴리염화비닐 수지일 수 있다.
상기 폴리염화비닐 수지의 중합도는 일례로 900 내지 1200, 바람직하게는 950 내지 1150일 수 있고, 이 범위 내에서 내구성이 우수하고, 발포층의 경도가 높지 않아 쿠션감이 개선되는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 발포층은 일례로 이면층과의 접착성을 더 부여하기 위해 염화비닐 및 비닐 아세테이트의 공중합체를 상기 폴리염화비닐 수지 100 중량부에 대해 5 내지 20 중량부, 바람직하게는 5 내지 15 중량부를 더 포함할 수 있으며, 상기 범위 내에서 이면층과의 박리강도가 우수한 효과가 있다.
상기 염화비닐 및 비닐 아세테이트의 공중합체 내 비닐 아세테이트의 함량은 일례로 0.5 내지 10 중량%, 바람직하게는 1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
또는, 본 발명의 발포층은 선택적으로 폴리염화비닐 수지에 열가소성 폴리우레탄(TPU) 수지, 폴리비닐리덴클로라이드(PVDC) 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 수지, 염소화 폴리염화비닐(CPVC) 수지, 폴리비닐알콜(PVA)수지, 폴리비닐아세테이트(PVAc) 수지, 폴리비닐부티레이트(PVB) 수지, 폴리에틸렌(PE) 수지 및 폴리프로필렌(PP)수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함한 혼합수지일 수 있다.
상기 가소제는 일례로 프탈레이트계 가소제, 테레프탈레이트계 가소제 및 에폭시계 가소제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 프탈레이트계 가소제는 상기 폴리염화비닐 수지와 상용성이 매우 좋은 가소제로 예로 들면, 디뷰틸프탈레이트, 디에틸헥실프탈레이트, 디이소노닐프탈레이트, 디이소데실프탈레이트 및 뷰틸벤질프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종일 수 있으나, 바람직하게는 저휘발성 가소제인 디이소데실프탈레이트를 사용할 수 있다.
상기 테레프탈레이트계 가소제는 친환경 가소제로, 예로 들면 디옥틸테레프탈레이트를 사용할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
상기 에폭시계 가소제는 불포화 지방산 글리세롤 에스테르의 이중결합을 과산화수소나 과초산으로 에폭시화한 것으로 예로 들면, 에폭시화 콩기름 또는 에폭시화 아마인유를 사용할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
상기 가소제는 상기 폴리염화비닐 수지 100 중량부에 대하여 일례로 60 내지 120 중량부, 바람직하게는 70 내지 100 중량부를 사용할 수 있고, 이 범위 내에서 가공성 및 연성이 우수하면서 아울러 미소경도가 낮고, 가소제의 블리딩(bleeding) 현상이 일어나지 않아 우수한 연성을 구현할 수 있다.
상기 발포제는 발포층에 필요한 탄력성과 두께를 부여하는 미세한 기포를 형성할 수 있는 것이면 특히 제한은 없으며, 일 예로 아조디카본아미드(ADCA, Azodicarbonamide), p,p'-옥시비스벤젠술포닐 하이드라지드 (p,p'-Oxybis(benzenesulfonyl hydrazide)), p-톨루엔술포닐 하이드라지드 (p-toluenesulfonyl hydrazide) 또는 소듐바이카보네이트(Sodiumbicarbonate) 등의 화학적 발포제일 수 있다.
상기 발포제는 상기 폴리염화비닐 수지 100 중량부에 대해 일례로 5 내지 15 중량부, 바람직하게는 5 내지 10 중량부로 사용할 수 있고, 이 범위 내에서 인조가죽의 연성 및 쿠션감이 우수하며, 발포층의 발포 셀이 알맞게 생성되어 표면 물성 및 내구성이 우수한 이점이 있다.
상기 발포층은 일례로 용융강도 및 물성 조절을 위해 열안정제, 난연제 및 충전제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 발포층은 220 내지 230℃에서 발포된 후, 일례로 100 내지 500%, 바람직하게는 150 내지 300%의 발포율을 가질 수 있고, 이 범위 내에서 볼륨감, 쿠션감 및 부드러운 표면 감촉을 확보할 수 있으며, 미소경도가 낮아 쿠션감이 뛰어나고, 적당한 양으로 발포되어 인조가죽의 내구성 및 강도 등의 물성이 뛰어난 효과가 있다.
상기 발포층에 형성된 발포 셀(cell)은 일례로 구형의 발포 셀일 수 있다. 상기 구형의 발포 셀이란 외부 압력에 의해 찌그러지거나, 뾰족한 형상을 갖게 된 발포 셀의 형상과 대비되는 표현으로서, 반드시 기하학적으로 완벽한 구형을 의미하는 것은 아니며, 통상적으로 개개의 발포 셀에 대하여 구형이라 칭할 때 포괄할 수 있는 수준을 다 아우르는 개념으로 이해되어야 한다. 따라서, 본 명세서에서 구형의 발포 셀은 물리적인 외력에 의해 모양이 변형되지 않고, 형성 시의 구 형상을 유지하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 상기 발포 셀은 발포층 측단면 또는 평단면에서의 1mm2의 단위면적 당 일례로 10 내지 30개, 바람직하게는 15 내지 20개로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 연성 및 쿠션감이 좋고, 내구성, 표면 감촉 및 쿠션감 등의 물성이 우수한 효과가 있다.
상기 발포 셀의 개수는 인조가죽을 수직 방향 또는 수평 방향으로 절단한 후, 발포층 측단면 또는 평단면의 1mm2의 단위면적에 형성된 발포 셀의 개수를 광학 현미경을 사용하여 측정한다.
또한, 상기 발포 셀의 평균 직경은 일례로 120 내지 250㎛, 바람직하게는 135 내지 200㎛일 수 있다. 상기 평균 직경이란 하나의 발포 셀이 가질 수 있는 직경의 평균치를 나타내는 것으로, 보다 구체적으로 상기 발포 셀이 기하학적으로 구형인 경우는 지름의 평균을 의미하고, 기하학적인 구형 외의 다른 형상인 경우 장축과 단축으로 구분시 장축의 평균 길이를 의미한다.
상기 발포 셀의 평균 직경이 상기 범위를 만족하며, 구형의 형상을 유지함으로써, 상기 인조가죽이 높은 연성 및 가공성을 확보할 수 있고, 우수한 쿠션감을 나타낼 수 있다.
상기 발포 셀의 평균 직경은 인조가죽을 수직 방향 또는 수평 방향으로 절단한 후, 발포층 측단면 또는 평단면의 1mm2의 단위면적에 형성된 발포 셀의 평균 직경을 광학 현미경의 Scale bar를 사용하여 측정하였다.
상기 발포층은 비중이 일례로 0.7 내지 0.9, 바람직하게는 0.7 내지 0.8일 수 있고, 이 범위 내에서 내구성, 연성 및 쿠션감이 우수한 이점이 있다.
바람직한 일 실시예로, 상기 발포층은 구형의 발포 셀이 외부 압력에 의해 구조가 변형되지 않고, 상기 발포 셀이 발포층 측단면 또는 평단면의 1㎟의 단위면적 당 10 내지 30개로 포함되어 비중이 0.7 내지 0.9인 특성을 모두 가질 수 있어, 상기 인조가죽이 현저히 향상된 쿠션감 및 부드러운 표면 감촉을 구현할 수 있다.
또한, 상기 발포층은 두께가 일례로 0.4 내지 0.8mm, 바람직하게는 0.4 내지 0.7mm이고, 이 범위 내에서 쿠션감이 우수하고, 재료비가 적게 소모되어 경제성이 뛰어난 효과가 있다.
(2) 기공층
상기 기공층은 층 내에 균일한 기공이 형성되어 있어 자동차 내장재, 특히 자동차 시트커버의 요철 전사를 방지함과 아울러, 인조가죽에 부드러운 촉감, 볼륨감 등의 감성, 커버링 공정 등에 적합한 강연도, 및 에어백 전개 등를 위한 파열강도를 부여하는 역할을 하는 것으로, 구체적 일 실시예로 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대해 용매 20 내지 50 중량부 및 기공 조절제 2.5 내지 5 중량부를 포함하는 기공층 조성물을 포함하여 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 기공층은 상기 기공층 조성물을 이면층 상부에 코팅한 후 디메틸포름아마이드 수용액에서 응고 및 물에서의 수세 공정을 거쳐 형성될 수 있다.
상기 디메틸포름아마이드 수용액은 일 예로 디메틸포름아마이드 2 내지 10 중량%, 바람직하게는 3 내지 8 중량%; 및 물 90 내지 98 중량%, 바람직하게는 92 내지 97 중량%를 포함할 수 있다.
폴리우레탄 수지(A)
상기 폴리우레탄 수지는 일례로 폴리올을 디이소시아네이트 및 사슬 연장제와 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
본 기재에서 폴리올은 2개 이상의 하이드록시기를 갖는 화합물을 의미하고, 일례로 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 폴리카르보네이트 폴리올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 폴리에테르 폴리올은 일례로 2 내지 15개의 탄소원자를 갖는 폴리올일 수 있고, 구체적인 예로는 알킬 디올 또는 글리콜과 2 내지 6개의 탄소원자를 지닌 알킬렌 옥사이드, 바람직하게는 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드를 반응시켜 유래된 것일 수 있다.
상기 폴리에스테르 폴리올은 일례로 하나 이상의 글리콜을 하나 이상의 디카르복실산 또는 이의 무수물과 에스테르화 반응시킴으로써 형성될 수 있다.
상기 글리콜은 일례로 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 및 글리세린 중 선택되는 1종 이상일 수 있고, 상기 디카르복실산은 아디픽산, 프탈산 및 말레인산 중 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 폴리올은 구체적인 예로 락톤 또는 그 유도체에 소량의 디올, 트리올 또는 아민류를 개시제로 사용하여 개환 중합 시킴으로써 형성될 수 있다. 구체적 예로, ε-카프로락톤(CL)에 디에틸렌 글리콜을 개시제로 사용하여 개환중합시켜 합성된 폴리카프로락톤(PCL)일 수 있다.
상기 폴리카보네이트 폴리올은 일례로 글리콜 및 카보네이트의 반응으로부터 유래된 것일 수 있고, 일 실시예로 폴리에스테르 폴리올 100 중량부, 폴리에테르 폴리올 100 내지 150 중량부 및 폴리카르보네이트 폴리올 110 내지 200 중량부를 포함하는 혼합물일 수 있으며, 상기 범위 내에서 우수한 기계적 물성을 구현하면서도 내가수분해성 및 내약품성이 우수한 효과가 있다.
상기 디이소시아네이트는 본 발명이 속한 기술분야에서 일반적으로 사용되는 것인 경우 특별히 한정되지 않고, 구체적인 예로 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 크실렌 디이소시아네이트(XDI), 1,5-나프탈렌디이소시아네이트 등의 벤젠 고리를 갖는 방향족 디이소시아네이트; 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 프로필렌디이소시아네이트 등의 지방족 디이소시아네이트; 및 1,4-시클로헥산디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트(IPDI), 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트(H12MDI) 등의 지환족 디이소시아네이트;로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 및 디시클로헥실 메탄 디이소시아네이트(H12MDI)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 사슬 연장제는 본 발명이 속한 기술분야에서 일반적으로 사용되는 것인 경우 특별히 한정되지 않으나, 바람직한 예로 결정화도를 높이는데 유리한 짝수 개의 반복 단위를 갖는 저분자량 디올 화합물 또는 디아민 화합물일 수 있다.
상기 사슬 연장제는 바람직하게는 에틸렌글리콜(EG), 디에틸렌글리콜(DEG), 프로필렌글리콜(PG), 1,4-부탄디올(1,4-BD), 1,6-헥산디올(1,6-HD), 메틸펜탄디올 및 이소포론디아민(IPDA)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 사슬 연장제는 일례로 폴리올 100 중량부에 대하여 1 내지 15 중량부, 바람직하게는 2 내지 10 중량부로 사용될 수 있다.
용매(B)
상기 용매는 일례로 디메틸포름아마이드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피로리돈, 디메틸설폭사이드 및 아세트산에틸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 용매는 일례로 상기 폴리우레탄 수지(A) 100 중량부에 대하여 20 내지 50 중량부, 바람직하게는 30 내지 45 중량부일 수 있고, 이 범위 내에서 균일한 기공 형성 및 우수한 코팅성에 적합한 기공층 조성물의 점도를 갖는 효과가 있다.
기공 조절제(C)
상기 기공 조절제는 기공층에 균일한 기공을 형성시키기 위한 것으로, 음이온(Anion)계 기공 조절제 및 비이온(Nonion)계 기공 조절제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 시간경과에 따른 안정성이 뛰어난 비이온계 기공 조절제를 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 폴리에테르로 개질된 폴리실록산을 사용할 수 있다. 이때 기공 조절제는 친수성의 머리부분과 소수성의 꼬리부분으로 이루어져 있어 수용액 내에서 자기조립현상을 통해 다양한 구조의 마이셀(micelle) 또는 액정(liquid crystal) 구조를 이룰 수 있다.
상기 음이온계 기공 조절제는 구체적인 예로 올레인산, 팔미틴산, 올레인산나트륨염, 팔미틴산칼륨염, 올레인산트리에탄올아민염 등의 지방산(염); 히드록시초산, 히드록시초산칼륨염, 젖산, 젖산칼륨염 등의 히드록실기 함유 카르본산(염); 폴리옥시에틸렌트리데실에테르초산(나트륨염) 등의 폴리옥시알킬렌알킬에테르초산(염); 트리멜리트산칼륨, 피로멜리트산칼륨 등의 카르복실기 다치환 방향족 화합물의 염; 도데실벤젠술폰산(나트륨염) 등의 알킬벤젠술폰산(염); 폴리옥시에틸렌 2-에틸헥실에테르술폰산(칼륨염) 등의 폴리옥시알킬렌알킬에테르술폰산(염); 스테아로일메틸타우린(나트륨), 라우로일메틸타우린(나트륨), 미리스토일메틸타우린N(나트륨), 팔미토일메틸타우린(나트륨) 등의 고급지방산 아미드술폰산(염); 라우로일사르코신산(나트륨) 등의 N-아실사르코신산(염); 옥틸포스포네이트(칼륨염) 등의 알킬포스폰산(염); 페닐포스포네이트(칼륨염) 등의 방향족 포스폰산(염); 2-에틸헥실포스포네이트 모노2-에틸헥실에스테르(칼륨염) 등의 알킬포스폰산알킬인산에스테르(염); 아미노에틸포스폰산(디에탄올아민염) 등의 함질소 알킬포스포산(염); 2-에틸헥실설페이트(나트륨염) 등의 알킬황산에스테르(염); 폴리옥시에틸렌 2-에틸헥실에테르설페이트(나트륨염) 등의 폴리옥시알킬렌황산에스테르(염); 라우릴포스페이트(칼륨염), 세틸포스페이트(칼륨염), 스테아릴포스페이트(디에탄올아민염) 등의 알킬인산에스테르(염); 폴리옥시에틸렌라우릴에테르포스페이트(칼륨염), 폴리옥시에틸렌올레일에테르포스페이트(트리에탄올아민염) 등의 폴리옥시알킬렌알킬(알케닐)에테르인산에스테르(염); 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르포스페이트(칼륨염), 폴리옥시에틸렌도데실페닐에테르포스페이트(칼륨염) 등의 폴리옥시알킬렌알킬페닐에테르인산에스테르(염); 디-2-에틸헥실술포호박산나트륨, 디옥틸술포호박산나트륨 등의 장쇄 술포호박산염, N-라우로일글루타민산나트륨모노나트륨, N-스테아로일-L-글루타민산디나트륨 등의 장쇄 N-아실글루타민산염;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 비이온계 기공 조절제는 구체적인 예로 폴리옥시에틸렌헥실에테르, 폴리옥시에틸렌옥틸에테르, 폴리옥시에틸렌데실에테르, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌세틸에테르 등의 폴리옥시알킬렌 직쇄 알킬에테르; 폴리옥시에텔렌 2-에틸헥실에테르, 폴리옥시에틸렌이소세틸에테르, 폴리옥시에틸렌이소스테아릴에테르 등의 폴리옥시알킬렌 분지 제1급 알킬에테르; 폴리옥시에틸렌 1-헥실헥실에테르, 폴리옥시에틸렌 1-옥틸헥실에테르, 폴리옥시에틸렌 1- 헥실옥틸에테르, 폴리옥시에틸렌 1-펜틸헵틸에테르, 폴리옥시에틸렌 1-헵틸펜틸에테르 등의 폴리옥시알킬렌 분지 제2급 알킬에테르; 폴리옥시에틸렌올레일에테르 등의 폴리옥시알킬렌알케닐에테르; 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌도데실페닐에테르 등의 폴리옥시알킬렌알킬페닐에테르; 폴리옥시에틸렌트리스티릴페닐에테르, 폴리옥시에틸렌디스티릴페닐에테르, 폴리옥시에틸렌스티릴페닐에테르, 폴리옥시에틸렌트리벤질페닐, 폴리옥시에틸렌디벤질페닐에테르, 폴리옥시에틸렌벤질페닐에테르 등의 폴리옥시알킬렌알킬아릴페닐에테르; 폴리옥시에틸렌모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌모노올레이트, 폴리옥시에틸렌모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌모노미리스틸레이트, 폴리옥시에틸렌디라우레이트, 폴리옥시에틸렌디올레이트, 폴리옥시에틸렌디미리스틸레이트, 폴리옥시에틸렌디스테아레이트 등의 폴리옥시알킬렌 지방산 에스테르; 소르비탄모노팔미테이트, 소르비탄모노올레이트 등의 소르비탄 에스테르; 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노올레이트 등의 폴리옥시알킬렌렌소르비탄 지방산 에스테르; 글리세린모노스테아레이트, 글리세린모노라우레이트, 글리세린모노팔미테이트 등의 글리세린 지방산 에스테르; 폴리옥시알킬렌소르비톨 지방산 에스테르; 자당 지방산 에스테르; 폴리옥시에틸렌 피마자유 에테르 등의 폴리옥시알킬렌 피마자유 에테르; 폴리옥시에틸렌 경화피마자유 에테르 등의 폴리옥시알킬렌 경화피마자유 에테르; 폴리옥시에틸렌라우릴아미노에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴아미노에테르 등의 폴리옥시알킬렌알킬아미노에테르; 옥시에틸렌-옥시프로필렌 블록 또는 랜덤 공중합체; 옥시에틸렌-옥시프로필렌 블록 또는 랜덤 공중합체의 말단 알킬 에테르화물; 옥시에틸렌-옥시프로필렌 블록 또는 랜덤 공중합체의 말단 자당 에테르화물;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 기공 조절제는 일례로 상기 폴리우레탄 수지(A) 100 중량부에 대하여 2.5 내지 5 중량부, 바람직하게는 3 내지 4.5 중량부로 사용될 수 있으며, 이 범위 내에서 기공층에 기공이 균일하게 충분히 형성되고, 이면층 상단에 대한 기공의 접촉률이 높아 인조가죽의 연성, 볼륨감 등 감성이 높음과 아울러 강연도가 너무 높지 않아 성형성이나 커버링 등과 같은 공정 시 작업성이 저하되지 않으며, 공정을 완료한 후 곡면부에도 주름이 발생하지 않고, 파열강도도 적당하여 에어백 전개 등이 용이하며, 내마모성, 내굴곡마찰성 등의 표면물성이 우수한 효과가 있다.
상기 기공층 조성물은 선택적으로, 난연제, 분산제, 안료 등의 기타 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 이의 종류 및 함량은 제한되지 않는다.
한편, 본 기재에서 기공이란, 적어도 크기가 50㎛ 이상인 것을 의미하는 것으로, 크기가 50㎛ 미만인 것은 기공에서 제외한다. 구체적으로, 상기 기공은 크기가 50 내지 240 ㎛, 바람직하게는 60 내지 180㎛, 보다 바람직하게는 70 내지 150㎛일 수 있으며, 상기 범위 내에서 자동차 내장재의 요철 전사 방지, 인조가죽의 부드러운 촉감, 볼륨감 등의 감성 및 연성을 구현할 수 있다.
본 발명에서 기공의 크기는 하나의 기공이 가질 수 있는 직경의 평균 길이를 의미하는 것으로, 상기 기공이 구 형상인 경우는 지름의 평균을 의미하고, 구 형상 외의 다른 형상인 경우 장축의 길이의 평균값을 의미하는 것일 수 있다. 또한, 상기 기공은 그 형상이 열린 형상의 기공(open cell)이거나, 또는 닫힌 형상의 기공(closed cell)일 수 있다.
상기 기공은 기공층의 0.15 mm2의 단면적 내에 일례로 5 내지 20개, 바람직하게는 7 내지 15개, 보다 바람직하게는 9 내지 13개로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 자동차 내장재의 요철 전사를 방지함과 아울러, 인조가죽에 부드러운 촉감, 볼륨감 등의 우수한 감성을 부여할 수 있다.
또한, 상기 기공은 일례로 기공층의 0.15 mm2의 단면적 내에 포함된 기공의 60% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 보다 바람직하게는 80% 이상이 열린 형상의 기공(open cell)일 수 있으며, 상기 범위 내에서 자동차 내장재의 요철 전사를 방지함과 아울러, 인조가죽에 부드러운 촉감, 볼륨감 등의 우수한 감성을 부여할 수 있다.
상기 기공의 크기, 기공의 개수 및 열린 형상의 기공의 비율은 인조가죽을 수직으로 절단한 후 주사전자현미경을 이용하여 절단된 단면에서 기공층의 0.15 mm2의 단면적(가로: 0.5mm, 세로: 0.3mm) 내에서 측정할 수 있다.
상기 기공층은 상기 이면층 상단에서 기공의 접촉률이 일례로 50% 내지 80%, 바람직하게는 55% 내지 75%, 보다 바람직하게는 60% 내지 70%일 수 있고, 이 범위 내에서 인조가죽의 연성, 볼륨감 등과 같은 감성품질이 우수하고, 기공이 균일하고 강연도가 적당해 성형성 및 커버링 등과 같은 공정 시 작업성이 좋으며, 공정을 완료한 후 곡면부의 인조가죽에 주름이 발생하지 않고, 파열강도가 적당해 에어백 전개 등도 용이하며, 내마모성, 내굴곡마찰성 등의 표면물성이 우수한 효과가 있다.
본 기재에서 기공의 접촉률이란, 기공층 하단의 열린 형상의 기공과 이면층의 상단이 접촉하는 비율을 의미한다.
상기 이면층 상단에서 기공의 접촉률은 인조가죽을 수직으로 절단한 후 주사전자현미경을 이용해 수직 절단면의 이면층 상단 너비와, 상기 이면층 상단에 접촉하는 기공층 하단의 열린 형상의 기공의 너비를 각각 측정하여 하기 수학식 3에 의거하여 계산할 수 있다.
<수학식 3>
기공 접촉률(%) = T1/T2 x 100
T1: 이면층 상단에 접촉하는 열린 형상의 기공의 너비
T2: 수직 절단면의 이면층 상단 너비
상기 기공층은 두께가 일례로 0.2 내지 0.5mm, 바람직하게는 0.2 내지 0.4mm, 보다 바람직하게는 0.25 내지 0.35mm일 수 있으며, 상기 범위 내에서 자동차 내장재의 요철 전사를 방지함과 아울러, 인조가죽의 커버링 공정 등에 적합한 강연도 및 에어백 전개 등에 용이한 파열강도를 부여할 수 있으며, 인조가죽에 부드러운 촉감, 충진감, 연성 및 볼륨감을 부여하는 효과가 있다.
본 기재에서 기공층의 두께는 자동차 내장재용 인조가죽을 수직으로 절단한 후, 주사전자현미경을 이용하여 절단된 단면에서 기공층 상단의 동일 간격의 5개 지점에서 수직선을 그어 상기 기공층의 하단까지의 거리를 측정하여, 이들의 평균값으로부터 구할 수 있다.
본 기재에서 동일 간격의 5개 지점이란 별도로 정의되지 않은 이상 전체를 6등분했을 때 양 끝 지점을 제외한 동일 간격의 5개 지점을 의미할 수 있다.
(3) 바인더층
상기 바인더층은 바인더 수지를 포함하여 이면층과 표면층 사이의 우수한 접착력을 부여함과 아울러, 중공 미세입자를 포함하여 열전도율을 낮춤으로써 인조가죽 표면의 쿨링감 등을 개선시키는 역할을 한다.
상기 바인더층은 바람직하게는 바인더 수지, 중공 미세입자 및 가교제를 포함하거나, 필요에 따라 분산매로 수성 용매 또는 유기 용매를 더 포함하는 바인더 조성물로부터 형성될 수 있다.
상기 바인더 수지는 일례로 폴리우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 에틸렌 비닐 아세테이트 수지, 에틸렌 에틸 아세테이트 수지, 스틴렌계 열가소성 엘라스토머, 폴리에스테르 수지, 에틸렌-아크릴계 공중합체 및 폴리올레핀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 폴리우레탄일 수 있다.
상기 폴리우레탄 수지는 일례로 폴리에스테르 폴리우레탄, 폴리에테르 폴리우레탄, 폴리카보네이트 폴리우레탄, 폴리아세탈 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트 폴리우레탄, 폴리에스테르 아미드 폴리우레탄, 폴리티오에테르 폴리우레탄 및 폴리올레핀 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 폴리에테르 폴리우레탄 또는 폴리카보네이트 폴리우레탄이며, 이 경우 내가수분해성 및 내열성이 우수한 효과가 있다.
상기 중공 미세입자는 내부에 진공층 또는 공기층을 포함하고 있는 것으로 인조가죽의 열전도율을 낮춰 자동차 부품으로부터 전달되는 열을 차단함으로써 인조가죽 표면에 더욱 우수한 쿨링감을 부여하는 효과가 있다.
상기 중공 미세입자의 형상은 특별히 제한되는 것은 아니고, 일례로, 판 형상(비늘 조각 형상을 포함함), 구 형상, 바늘 형상, 막대 형상 및 섬유 형상으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직한 일 실시예로 구 형상일 수 있다.
상기 중공 미세입자가 구 형상일 경우 표면적이 최소화되어 입자 간의 접촉 면적이 작아지며 따라서 열전도율이 낮을 뿐 아니라 표면이 매끄러운 구 형태이기 때문에 반사에 의해 복사를 최소화하여 효과적으로 열전달을 차단함으로써 우수한 단열 효과를 나타낼 수 있다.
상기 중공 미세입자는 입자크기(particle size)가 일례로 30 내지 120㎛, 바람직하게는 40 내지 100㎛일 수 있고, 상기 범위 미만인 경우 중공 미세입자의 비중 또는 평균 진밀도가 커져 열전도율이 높아짐에 따라 인조가죽에 쿨링감 부여가 미미할 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 중공 미세입자의 분산성이 저하됨과 아울러, 층의 균일성을 확보하기 어려울 수 있다.
본 기재에서 입자크기란 상기 중공 미세입자가 구 형상인 경우는 지름을 의미하고, 구 형상 외의 다른 형상인 경우는 장축과 단축으로 구분 시 장축의 길이를 의미하는 것일 수 있다.
상기 중공 미세입자의 입자크기는 입도분석기(S3500, Microtrac社)를 이용하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 중공 미세입자는 20 내지 23℃, 일례로 21℃에서 열전도율이 바람직하게는 0.02 내지 0.10W/m·K, 보다 바람직하게는 0.03 내지 0.08W/m·K일 수 있고, 이 범위 내에서 인조가죽에 우수한 쿨링감 등을 부여할 수 있다.
또한, 상기 중공 미세입자는 상기 바인더 수지 100 중량부에 대해 일례로 5 내지 20 중량부, 바람직하게는 7 내지 15 중량부로 사용될 수 있고, 상기 범위 미만인 경우 인조가죽에 쿨링감 등의 부여가 미미할 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 가공성이 저하됨과 아울러 바인더층의 접착력이 저하될 수 있다.
상기 중공 미세입자의 구체적 일 예로, 세라믹 분말 또는 글라스 버블 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 내부에 단일 또는 복수개의 중공이 형성되어 있는 어떠한 미세입자도 이용할 수 있다.
상기 세라믹 분말은 바람직하게는 알루미늄 실리게이트를 포함하는 분말일 수 있고, 특히 용융점이 1700 내지 2300℃이며, 피막의 압축강도가 2800 내지 3500 N/㎠인 것일 수 있고, 이러한 경우 내구성이 뛰어난 효과가 있다.
상기 세라믹 분말은 바람직하게는 겉보기 밀도가 0.5 내지 1.0g/cm3, 보다 바람직하게는 0.7 내지 0.9g/cm3일 수 있으며, 상기 범위 내에서 생산성 및 단열성이 우수한 효과가 있다.
상기 밀도는 ASTM D 1895의 겉보기 밀도 시험을 이용하여 측정할 수 있다.
상기 글라스 버블은 일례로 소다-라임-보로실리케이트 유리(soda-lime-borosilicate glass)를 적어도 90 중량% 이상, 바람직하게는 94 중량% 이상, 보다 바람직하게는 97 중량% 이상 포함할 수 있다.
상기 소다-라임-보로실리케이트 유리는 구체적인 예로 50 내지 90 중량%의 SiO2, 2 내지 20 중량%의 알칼리금속 산화물, 1 내지 30 중량%의 2가 금속 산화물, 1 내지 30 중량%의 B2O3, 및 0.005 내지 1.5 중량%의 황 또는 황산화물을 포함할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 소다-라임-보로실리케이트 유리는 70 내지 80 중량%의 SiO2, 3 내지 8 중량%의 Na2O, 8 내지 15 중량%의 CaO, 2 내지 6 중량%의 B2O3, 및 0.125 내지 1.5 중량%의 SO3를 포함할 수 있다.
상기 글라스 버블은 평균 진밀도(ture density)가 일례로 0.08 내지 0.25g/cc, 바람직하게는 0.10 내지 0.20g/cc일 수 있고, 상기 범위 미만인 경우 바인더층 내에 중공 미세입자의 분산성이 저하되어 생산성에 문제가 있을 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 진공층 또는 공기층의 부피가 줄어들어 열전도율이 높아짐에 따라 인조가죽에 쿨링감 부여 등이 미미할 수 있다.
본 기재에서 평균 진밀도란 중공 미세입자의 샘플의 질량을 기체 비중병에 의해 측정된 그 질량의 중공 미세입자의 진부피(true volume)로 나눔으로써 얻어진 몫(quotient)을 의미한다. 구체적으로, 평균 진밀도는 ASTM D2840-69(중공 미소구체의 평균 입자 진밀도, Average True Particle Density of Hollow Microspheres))에 의거하여 비중병(구체적 일례로, 마이크로메리틱스社의 AccuPcy 1330)을 이용하여 측정할 수 있다.
상기 가교제는 일례로 이소시아네이트계 가교제, 카보디이미드계 가교제 또는 아지리딘계 가교제 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 가교제는 바인더 수지 100 중량부에 대해 일례로 1 내지 25 중량부, 바람직하게는 10 내지 25 중량부, 보다 바람직하게는 15 내지 20 중량부로 사용될 수 있으며, 또 다른 예로 1 내지 10 중량부, 바람직하게는 2 내지 6 중량부로 사용될 수 있고, 이 범위 내에서 내수성 및 내용제성이 우수한 효과가 있다.
상기 수성 용매는 일례로 물, 알코올, 또는 물과 알코올의 혼합일 수 있다.
상기 유기 용매는 일례로 디메틸포름아마이드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피로리돈, 디메틸설폭사이드, 메틸에틸케톤 및 아세트산에틸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 수성 용매나 유기 용매는 바인더 수지 100 중량부에 대해 일례로 20 내지 60 중량부, 바람직하게는 25 내지 50 중량부로 사용될 수 있고, 상기 범위 내에서 후술되는 표면층 상부에 코팅성이 우수한 효과가 있다.
상기 바인더 조성물은 일 실시예로, 폴리우레탄 수지 100 중량부, 유기 용매 20 내지 60 중량부, 가교제 10 내지 25 중량부 및 중공 미세입자 5 내지 20 중량부를 포함할 수 있다.
상기 바인더층은 일례로 근적외선 비흡수성 안료를 더 포함할 수 있고, 상기 근적외선 비흡수성 안료는 바람직하게 350 내지 2500nm 파장을 반사하는 안료일 수 있으며, 보다 바람직하게는 400 내지 1500nm, 더욱 바람직하게는 700 내지 1100nm 파장을 반사하는 안료이고, 이 경우 인조가죽의 평균 반사율을 높임으로써 인조가죽 표면의 온도변화율 및 열전도율을 낮추어 쿨링감 등을 개선시키며, 또한 표면층을 투과한 가시광선 영역의 파장을 반사하여 다시 상부의 표면층에 흡수되도록 함으로써 인조가죽에 우수한 착색성을 부여하는 효과가 있다.
구체적으로, 상기 바인더층은 바인더 수지 단독 또는 바인더 수지와 용매를 포함하는 주제 총 100 중량부에 가교제 1 내지 10 중량부, 중공 미세입자 5 내지 20 중량부 및 상기 안료 5 내지 20 중량부를 포함하는 바인더 조성물을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 주제는 바람직하게는 지방족(Aliphatic) 폴리우레탄 수지가 수성 용매에 분산된 것일 수 있고, 이 경우 자외선에 의한 변색 및 노화가 없는 내후성이 우수한 효과가 있다.
상기 주제는 바인더 수지(고형분 기준)의 함량이 일례로 40 내지 60 중량%, 바람직하게는 45 내지 55 중량%일 수 있고, 상기 범위 내에서 표면층과 이면층에 우수한 접착성을 부여하는 효과가 있다.
상기 근적외선 비흡수성 안료는 상기 파장에 대한 평균 반사율이 일례로 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 보다 바람직하게는 90% 이상이고, 이의 상한치는 제한하지 않으나 일례로 100% 이하, 바람직하게는 98% 이하, 보다 바람직하게는 95% 이하일 수 있다.
상기 근적외선 비흡수성 안료는 일례로 무기 안료이고, 바람직하게는 상기 바인더 조성물 내에서 액상 형태를 갖는 것일 수 있으며, 이 경우 분산성이 우수한 효과가 있다.
상기 무기 안료는 일례로 금속 산화물, 금속 황산염, 금속 황화물, 금속 불화물, 금속 규산염 및 금속 탄산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 산화티탄, 산화지르코늄, 산화알루미늄, 산화규소, 황산바륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘 및 활석 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 산화티탄이고, 이 경우 쉽게 입수 가능하며 반사율이 뛰어난 이점이 있다.
상기 산화티탄은 일례로 루틸형(Rutile Structure) 및 아나타제형(Anatase Structure)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있고, 바람직하게는 루틸형이며, 이 경우 내후성 및 은폐력이 우수한 이점이 있다.
상기 근적외선 비흡수성 안료는 일례로 상기 바인더 수지 100 중량부를 기준으로 5 내지 20 중량부, 바람직하게는 6 내지 15 중량부로 사용될 수 있으며, 이 범위 내에서 바인더층의 접착력이 저하되지 않으면서 인조가죽 표면의 쿨링감 등이 우수한 이점이 있다.
상기 바인더층은 일례로 350 내지 2500nm, 400 내지 1500nm 또는 700 내지 1100nm인 파장에서 평균 반사율이 55% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 보다 바람직하게는 70% 이상일 수 있으며, 이의 상한치는 제한하지 않으나 일례로 90 %이하, 바람직하게는 87% 이하, 보다 바람직하게는 85% 이하일 수 있고, 이 범위 내에서 인조가죽에 우수한 착색성을 구현함과 아울러, 인조가죽 표면의 온도변화율 및 열전도율을 낮추어 인조가죽 표면의 쿨링감 등이 우수한 효과가 있다.
상기 바인더층은 두께가 일례로 0.1 내지 1mm, 바람직하게는 0.2 내지 0.8mm일 수 있으며, 상기 범위 내에서 이면층과 표면층의 접착력이 우수함과 아울러, 인조가죽 표면에 쿨링감 등을 부여하는 효과가 있다.
표면층
상기 표면층은 천연가죽과 유사한 질감을 구현하는 것으로, 일례로 폴리우레탄 수지 및 안료를 포함하여 형성되고, 일 실시예로 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대해 용매 10 내지 60 중량부 및 안료(이하, '제1안료'라 함) 10 내지 40 중량부를 포함하는 표면층 조성물을 이용하여 형성될 수 있으며, 또 다른 실시예로 폴리우레탄 수지와 용매를 포함하는 주제 총 100 중량부에 700 내지 2500nm 파장을 반사 또는 투과하는 안료(이하, '제2안료'라 함) 10 내지 30 중량부 및 가교제 1 내지 10 중량부를 포함하는 표면층 조성물을 이형지 상부에 도포 및 건조시켜 형성할 수 있다.
상기 폴리우레탄 수지는 일례로 폴리에스테르 폴리우레탄, 폴리에테르 폴리우레탄, 폴리카보네이트 폴리우레탄, 폴리아세탈 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트 폴리우레탄, 폴리에스테르 아미드 폴리우레탄, 폴리티오에테르 폴리우레탄 및 폴리올레핀 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 폴리우레탄 수지일 수 있고, 바람직하게는 폴리카보네이트 폴리우레탄 수지이며, 이 경우 내가수분해성 및 내열성이 우수한 이점이 있다.
상기 용매는 일례로 디메틸포름아마이드, 메틸에틸케톤, 디메틸아세트아미드, N-메틸피로리돈, 디메틸설폭사이드 및 아세트산에틸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 용매는 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대해 일례로 10 내지 60 중량부, 바람직하게는 20 내지 55 중량부로 사용될 수 있으며, 상기 범위 내에서 코팅성이 우수한 효과가 있다.
상기 제1안료는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것을 이용할 수 있으며, 그 함량은 제한하지 않으나, 일례로 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대해 5 내지 30 중량부, 바람직하게는 10 내지 25 중량부로 사용될 수 있다.
상기 표면층은 선택적으로 UV방지제, 광안정제, 산화방지제, 난연제, 슬립제, 대전방지제, 분산제 및 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함할 수 있고, 이들의 함량 및 종류는 본 발명에 영향을 미치지 않는 한도 내에서 크게 제한되지 않는다.
상기 표면층은 두께가 일례로 0.01 내지 0.3mm, 바람직하게는 0.02 내지 0.1mm일 수 있으며, 상기 범위 내에서 천연가죽과 유사한 질감을 구현하면서도 우수한 신율을 가지는 이점이 있다.
바람직한 일 실시예로, 상기 표면층은 두께가 0.01 내지 0.08mm, 바람직하게는 0.02 내지 0.07mm일 수 있으며, 이 범위 내에서 표면층의 색상이 선명하고 쿨링감 등이 우수한 효과가 있다.
상기 주제는 바람직하게는 폴리우레탄 수지가 용매 중에 분산된 것이고, 이때의 폴리우레탄 수지로는 지방족(Aliphatic) 폴리우레탄 수지가 바람직하며, 이 경우 자외선에 의한 변색 및 노화가 없는 내후성이 우수한 효과가 있다.
상기 지방족 폴리우레탄 수지는 일례로 지방족 디이소시아네이트를 폴리올 및 사슬 연장제와 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
상기 지방족 디이소시아네이트는 일례로, 이소포론 디이소시아네이트, 1,6 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 4,4-디시클로메탄 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-시클로헥실 디이소시아네이트, 데칸-1,10-디이소시아네이트, 및 디시클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 폴리올은 일례로 폴리에테르(ether) 폴리올, 폴리에스테르(ester) 폴리올 및 폴리카보네이트(carbonate) 폴리올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 폴리에테르 폴리올은 2 내지 15개의 탄소원자를 갖는 디올 또는 폴리올, 구체적인 예로는 알킬 디올 또는 글리콜;과 2 내지 6개의 탄소원자를 지닌 알킬렌 옥사이드, 구체적인 예로는 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드;를 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 폴리에스테르 폴리올은 일례로 하나 이상의 글리콜을, 하나 이상의 디카르복실산 또는 이의 무수물과, 에스테르화 반응시켜 제조하거나, 락톤 또는 그 유도체에 소량의 디올, 트리올 또는 아민류를 개시제로 사용하여 개환 중합시켜 제조할 수 있다.
상기 폴리올은 또 다른 실시예로 폴리에스테르 폴리올과 폴리카보네이트 폴리올의 반응 생성물인 폴리에스테르-폴리카보네이트 폴리올일 수 있으며, 이 경우 가수분해 안정성 및 산화 안정성이 우수한 효과가 있다.
상기 글리콜은 일례로 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 및 글리세린 중 선택되는 1종 이상일 수 있고, 상기 디카르복실산은 일례로 아디픽산, 프탈산 및 말레인산 중 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 폴리카보네이트 폴리올은 일례로 알칸 디올과 카보네이트 화합물을 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 사슬 연장제는 일례로, 사슬에 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 지방족 직쇄 및 분지쇄 디올일 수 있고, 구체적인 예로는 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸 글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 히드로퀴논비스-(히드록시에틸)에테르, 시클로헥실렌디올, 시클로헥산올, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 에탄올아민 및 N-메틸디에탄올아민으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 주제 내 폴리우레탄 수지(고형분)의 함량은 일례로 20 내지 50 중량%, 바람직하게는 30 내지 45 중량%일 수 있고, 상기 범위 내에서 인조가죽에 우수한 노화방지 및 내스크래치성을 부여하는 효과가 있다.
상기 수성 용매는 일례로 물, 알코올 또는 물과 알코올의 혼합일 수 있고, 상기 알코올은 일례로 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 부탄올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 제2안료는 일례로 700 내지 2500nm, 바람직하게는 700 내지 1500nm, 보다 바람직하게는 700 내지 1100nm 파장의 평균 투과율이 일례로 60% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 보다 바람직하게는 75% 이상이고, 이의 하한치는 제한되지는 않으나 일례로 95% 이하, 바람직하게는 90% 이하, 보다 바람직하게는 88% 이하일 수 있으며, 이 경우 표면층에서는 근적외선의 일부를 투과시키고 근적외선 비흡수성 안료를 포함하는 바인더층에 의해 근적외선이 반사되도록 한 후 상기 반사된 근적외선을 다시 표면층을 투과하여 외부로 방출시키고 또한 표면층에서 일부 근적외선을 직접 반사하여, 인조가죽 표면의 쿨링감 등이 우수한 효과가 있다.
또 다른 예로, 상기 제2안료는 색상에 따라 350 내지 700nm, 바람직하게는 400 내지 700nm 파장의 평균 흡수율 및/또는 반사율이 일례로 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 우수한 착색성을 구현할 수 있다.
상기 제2안료는 일례로 흑색계 안료, 갈색계 안료, 백색계 안료 및 베이지색계 안료로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이들 각각은 본 발명의 정의를 따르는 이상 본 발명이 속한 기술분야에서 일반적으로 사용되는 것인 경우 특별히 제한되지 않는다.
상기 흑색계 안료는 일례로 350 내지 700nm, 바람직하게는 400 내지 700nm 파장의 평균 흡수율이 일례로 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상일 수 있다.
상기 갈색계 안료는 일례로 350 내지 700nm, 바람직하게는 500 내지 700nm 파장의 평균 흡수율이 일례로 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상일 수 있다.
상기 백색계 안료는 일례로 350 내지 700nm, 바람직하게는 400 내지 700nm 파장의 평균 반사율이 일례로 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상일 수 있다.
상기 베이지색계 안료는 일례로 350 내지 700nm, 바람직하게는 500 내지 700nm 파장의 평균 반사율이 일례로 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 보다 바람직하게는 65% 이상일 수 있다.
본 기재에서 안료의 평균 투과율, 평균 반사율 및 평균 흡수율은 별도로 정의하지 않는 이상 투명한 폴리에틸렌 백에 안료를 채운 후, ASTM E 903에 의거하여 분광계(Shimadzu社, SolidSpec-3700)를 이용하여 파장 범위 내에서 각 파장의 투과율 또는 반사율을 측정한 후 이를 평균한 값(평균 투과율, 평균 반사율)일 수 있고, 이 평균 투과율 및 평균 반사율로부터 하기 수학식 4를 이용하여 평균 흡수율을 구할 수 있다.
<수학식 4>
평균 흡수율(%) = 100 - (평균 반사율 + 평균 투과율)
상기 제2안료는 일례로 유기 안료일 수 있고, 바람직하게는 액상 유기 안료일 수 있으며, 이 경우 표면층 조성물 내에서 분산성이 우수하고 착색성이 뛰어난 효과가 있다.
본 기재에서 액상이란 별도로 정의되지 않는 이상 상온에서 액체 상태인 것, 보다 구체적으로는 23℃에서 액체 상태인 것을 의미한다.
상기 유기 안료는 일례로 아조계, 안트라퀴논계, 프탈로시아닌계, 페리논계, 페릴렌계, 인디고계, 티오인디고계, 디옥사딘계, 퀴나크리돈계, 이소인돌리논계, 이소인돌린계, 디케토피로로피롤계, 아조메틴계 및 아조메틴아조계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또 다른 예로, 상기 제2안료는 백색 안료를 상기 유기 안료의 군에서 선택되는 1종 이상의 안료로 피복한 복합안료일 수 있고, 이때 유기 안료의 분산액과 백색 안료의 분말 또는 분산액을 혼합한 후 건조하여 제조할 수 있다.
상기 백색 안료는 일례로 산화티탄, 아연화, 탄산칼슘, 황산바륨, 알루미나, 실리카, 크레이, 활성백토, 함수규산, 무수규산, 알루미늄 분말, 스테인레스 분말 및 플라스틱 안료로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또한, 상업적으로 입수 가능한 제2안료로는 TFL사의 Roda cool series(black, blue, brown, dark green, light ochre 등), BASF사의 Paliogen series(Black L 0086, Black S 0084, Black EH 0788 등)와 Sicopal series(Black K 0090 Black K 0095, Black L 00095, Browm K 2595, Brown K 2795, Brown K 2795FG 등) 등을 예로 들 수 있다.
상기 제2안료는 일례로 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대해 10 내지 30 중량부, 바람직하게는 15 내지 25 중량부로 포함될 수 있으며, 이 범위 내에서 표면층에 우수한 착색성이 구현되고 표면층 조성물 내 분산성이 우수하며 인조가죽 표면의 쿨링감 등이 뛰어난 효과가 있다.
상기 가교제는 이소시아네이트계, 카보디이미드계, 아지리딘계 등을 예로 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 가교제는 일례로 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대해 1 내지 10 중량부, 바람직하게는 2 내지 5 중량부로 포함될 수 있고, 상기 범위 내에서 내수성, 내용제성 및 내구성이 우수한 효과가 있다.
상기 표면층은 일례로 700 내지 2500nm, 바람직하게는 700 내지 1500nm, 보다 바람직하게는 700 내지 1100nm 파장의 평균 투과율이, 일례로 60 내지 85%, 바람직하게는 65 내지 80%, 보다 바람직하게는 70 내지 75%일 수 있으며, 상기 범위 내에서 인조가죽 표면의 쿨링감 등이 우수한 효과가 있다.
상기 표면층은 일례로 700 내지 2500nm, 바람직하게는 700 내지 1500nm, 보다 바람직하게는 700 내지 1100nm 파장의 평균 반사율이, 일례로 15% 이상, 바람직하게는 20% 이상, 보다 바람직하게는 25% 이상일 수 있으며, 이의 상한치는 제한하지 않으나, 일례로 40% 이하, 바람직하게는 35% 이하, 보다 바람직하게는 30% 이하일 수 있고, 상기 범위 내에서 인조가죽 표면의 쿨링감 등이 우수한 효과가 있다.
또한, 상기 표면층은 일례로 350 내지 700nm, 바람직하게는 400 내지 700nm 파장의 평균 흡수율 및/또는 평균 반사율이 일례로 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상일 수 있고, 이 범위 내에서 착색성이 우수한 효과가 있다.
상기 표면층은 일례로 색상에 따라 흑색 계열, 갈색 계열, 백색 계열 또는 베이지색 계열일 수 있고, 이들 각각은 본 발명의 정의를 따르는 이상 본 발명이 속한 기술분야에서 일반적으로 분류되는 것인 경우 특별히 제한되지 않는다.
상기 흑색 계열 표면층은 일례로 350 내지 700nm, 바람직하게는 400 내지 700nm 파장의 평균 흡수율이 일례로 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상일 수 있다.
상기 갈색 계열 표면층은 일례로 350 내지 700nm, 바람직하게는 500 내지 700nm 파장의 평균 흡수율이 일례로 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상일 수 있다.
상기 백색 계열 표면층은 일례로 350 내지 700nm, 바람직하게는 400 내지 700nm 파장의 평균 반사율이 일례로 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상일 수 있다.
상기 베이지색 계열 표면층은 일례로 350 내지 700nm, 바람직하게는 500 내지 700nm 파장의 평균 반사율이 일례로 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 보다 바람직하게는 65% 이상일 수 있다.
상기 표면층의 평균 투과율, 평균 반사율 및 평균 흡수율은 표면층을 150mm x 150mm인 시편으로 제작한 후, ASTM E 903에 의거하여 분광계(Shimadzu사 SolidSpec-3700)를 이용하여 파장 범위 내에서 각 파장의 투과율 또는 반사율을 측정한 후 이를 평균한 값(평균 투과율, 평균 반사율)일 수 있고, 이 평균 투과율 및 평균 반사율로부터 평균 흡수율을 구할 수 있다.
구체적으로, 상기 평균 반사율은 각 파장의 반사율을 측정하고 이를 알루미늄 미러(mirror) 대비, 하기 수학식 5에 의거하여 상대 반사율로 환산한 후 이를 평균한 값일 수 있다. 이때, 상기 알루미늄 미러(mirror)의 반사율은 전 영역의 파장에서 100%로 가정하였다. 참고로, 상기 투과율은 상대 투과율로 환산하여도 동일하다.
<수학식 5>
상대 반사율(%) = 파장에서 측정된 반사율 X (동일한 파장에서의 알루미늄 미러 반사율/100)
또한, 상기 평균 흡수율은 하기 수학식 6에 의해 구할 수 있다.
<수학식 6>
평균 흡수율(%) = 100 - (평균 반사율 + 평균 투과율)
표면처리층
상기 표면처리층은 인조가죽의 내광성, 내가수분해성, 내약품성 등의 기능을 향상시키기 위한 역할을 하는 것으로, 상기 표면층 상부에 표면처리제를 코팅하여 형성될 수 있고, 상기 표면처리제는 분산매인 용매의 성질(수성 또는 유성)에 따라 수성 표면처리제 또는 유성 표면처리제로 분류될 수 있다.
상기 표면처리층은 바람직하게는 폴리우레탄 베이스 수지에 가교제 및 실리콘 화합물을 포함하여 형성된 것일 수 있고, 보다 바람직하게는 폴리우레탄 베이스 수지에 가교제, 반응성 실리콘 화합물, 폴리올레핀 왁스 및 폴리우레탄 비드를 포함하여 형성된 것일 수 있으며, 이러한 경우 흡음력 및 고급스러움이 더욱 우수한 효과가 있다.
상기 가교제는 바람직하게는 폴리우레탄 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 1 내지 30 중량부, 보다 바람직하게는 5 내지 20 중량부, 더욱 바람직하게는 5 내지 10 중량부이고, 이 범위 내에서 흡음력 및 고급스러움이 우수한 효과가 있다.
상기 가교제는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 가교제인 경우 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 분자 내에 아지리딘기, 이소시아네이트기 및 카보디이미드기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 포함된 화합물 중 선택될 수 있고, 이 경우 흡음력 및 고급스러움이 더욱 우수한 이점이 있다.
상기 실리콘 화합물은 바람직하게는 폴리우레탄 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부, 보다 바람직하게는 3 내지 10 중량부, 더욱 바람직하게는 5 내지 8 중량부이고, 이 범위 내에서 표면 감촉이 우수한 이점이 있다.
상기 실리콘 화합물은 바람직하게는 폴리실록산일 수 있고, 보다 바람직하게는 상온에서 액상인 폴리실록산, 비드 형태의 폴리실록산 또는 이들의 혼합일 수 있으며, 보다 바람직하게는 상온에서 액상인 폴리실록산이고, 이 경우 표면 감촉이 우수한 이점이 있다.
상기 반응성 실리콘 화합물은 폴리우레탄 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 일례로 1 내지 10 중량부, 바람직하게는 3 내지 9 중량부, 보다 바람직하게는 4 내지 8중량부이고, 이 범위 내에서 흡음력 및 고급스러움이 더욱 우수한 효과가 있다.
상기 반응성 실리콘 화합물은 바람직하게는 히드록시기(-OH) 및/또는 카르복시산기(-COOH)를 하나 이상 포함하는 실리콘 화합물일 수 있고, 이 경우 흡음력 및 고급스러움이 더욱 우수한 효과가 있다.
상기 폴리올레핀 왁스는 폴리우레탄 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 일례로 1 내지 5 중량부, 바람직하게는 1.5 내지 4 중량부, 보다 바람직하게는 2 내지 4 중량부이고, 이 범위 내에서 흡음력 및 고급스러움이 더욱 우수한 효과가 있다.
상기 폴리올레핀 왁스는 바람직하게는 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스 또는 이들 모두를 포함할 수 있고, 이 경우 흡음력 및 고급스러움이 더욱 우수한 효과가 있다.
상기 폴리올레핀 왁스는 바람직하게는 평균입자크기가 5 내지 20 ㎛, 보다 바람직하게는 10 내지 15 ㎛일 수 있고, 이 범위 내에서 흡음력 및 고급스러움이 우수한 효과가 있다.
상기 폴리우레탄 비드는 폴리우레탄 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 일례로 1 내지 10 중량부, 바람직하게는 2 내지 9 중량부, 보다 바람직하게는 3 내지 8 중량부이고, 이 범위 내에서 흡음력 및 고급스러움이 더욱 우수한 효과가 있다.
상기 폴리우레탄 비드는 바람직하게는 평균입자크기가 5 내지 20㎛, 보다 바람직하게는 5 내지 10 ㎛일 수 있고, 이 범위 내에서 흡음력 및 고급스러움이 더욱 우수한 효과가 있다.
상기 폴리올레핀 왁스와 폴리우레탄 비드의 평균입자크기는 본 발명이 속한 기술분야에서 측정하는 방법에 의하는 경우 특별히 제한되지 않고, 구체적인 예로 입자분석기 또는 SEM 방법에 의하여 측정할 수 있다.
상기 표면처리제는 구체적인 일 실시예로 폴리우레탄 수지 100 중량부에; 가교제 1 내지 30 중량부, 바람직하게는 1 내지 25 중량부; 수성 용매 1 내지 30 중량부, 바람직하게는 1 내지 25 중량부; 및 실리콘 화합물 1 내지 10 중량부, 바람직하게는 1 내지 5 중량부;를 포함하는 2액형 수성 표면처리제일 수 있고, 보다 바람직한 일 실시예로 폴리우레탄 수지 100 중량부에, 가교제 5 내지 10 중량부, 반응성 실리콘 화합물 5 내지 10 중량부, 폴리올레핀 왁스 3 내지 8 중량부 및 폴리우레탄 비드 3 내지 8 중량부를 포함하는 2액형 수정 표면처리제일 수 있으며, 이 범위 내에서 흡음력 및 고급스러움이 우수한 효과가 있다.
상기 폴리우레탄 수지는 바람직하게는 폴리카보네이트계 폴리우레탄 수지일 수 있다.
상기 수성 용매는 일례로 물, 알코올 또는 물과 알코올의 혼합일 수 있다.
상기 유성 용매는 본 발명에 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 유성 용매인 경우 특별히 제한되지 않고, 바람직하게는 디메틸포름아마이드, 메틸에틸케톤, 디메틸아세트아미드, N-메틸피로리돈, 디메틸설폭사이드 및 아세트산에틸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 표면처리층은 일례로 두께가 4 내지 25㎛, 바람직하게는 4 내지 10㎛일 수 있으며, 상기 범위 내에서 적절한 원가를 유지하면서 내마모성, 내광성, 내가수분해성 및 내약품성이 우수한 효과가 있다.
접착층
본 발명은 선택적으로 상기 이면층과 중간층 사이에 접착층을 더 포함할 수 있고, 이러한 접착층은 상기 바인더층에서 설명한 내용을 모두 포함한다.
상기 접착층은 바람직하게는 상기 바인더층의 구성에서 설명된 중공 미세입자를 포함하지 않을 수 있다.
위에서 서술한 각 층은 선택적으로 UV방지제, 광안정제, 산화방지제, 난연제, 슬립제, 대전방지제, 분산제 및 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있고, 이들의 함량 및 종류는 본 발명에 영향을 미치지 않는 한도 내에서 제한되지 않는다.
크래쉬 패트 스킨
본 발명의 크래쉬 패드 스킨은 상기 인조가죽을 포함하는 것을 특징으로 하고, 이러한 경우 쾌적한 상태를 유지시키기 위한 기능적인 물성과 감성품질이 우수하고, 특히 고급스러움이 뛰어난 효과가 있다.
인조가죽의 제조방법
본 발명의 인조가죽 제조방법은 이면층, 중간층 및 표면층을 포함하는 인조가죽의 제조방법으로서, 상기 중간층을 상기 이면층 또는 표면층 위에 형성시켜 중간 적층체를 제조하는 단계, 및 제조된 중간 적층체와 남아있는 이면층 또는 표면층을 합포하는 단계를 포함하되, 상기 중간층은 발포층, 기공층 또는 바인더층을 포함하고, 상기 인조가죽은 상기 수학식 1로 계산된 스퀵 지수(SI)가 0.03 내지 0.2인 것을 특징으로 하며, 이러한 경우 기계적 물성 및 감성품질이 우수하고, 특히 고급스러움이 뛰어난 인조가죽을 제조할 수 있다.
상기 인조가죽 제조방법은 일례로 이형지를 제거하는 이형지 제거단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 인조가죽 제조방법은 선택적으로 상기 이형지를 제거한 후 표면층 상부에 표면처리층을 형성하는 표면처리층 형성 단계를 더 포함할 수 있다.
이하에 본 발명의 인조가죽 제조방법을 단계별로 구체적으로 설명하나, 상술한 내용과 중복되는 내용은 생략한다.
(1) 이면층 형성단계
상기 이면층 형성단계는 일례로 편포 또는 직포를 함침 용액에 함침하는 단계일 수 있다.
구체적인 예로, 상기 이면층 형성 단계는 편포나 직포를 함침 용액(일례로, 폴리우레탄 용액)에 함침한 후 이를 디메틸포름아마이드 수용액에서 응고 및 물에서의 수세 공정을 통해 폴리우레탄 수지가 편포나 직포 내에 소정 함량으로 함침하는 단계일 수 있고, 이 경우 인조가죽이 부드러운 감촉 및 충진감 등의 감성과, 반복적인 신축에 견딜 수 있는 형태 유지성을 가지며, 커버링 공법에 적합한 신율을 유지하는 효과가 있다.
상기 이면층 형성단계는 선택적으로 편포나 직포를 함침 용액에 함침하기 전에, 상기 편포나 직포의 일면 또는 양면에 기모를 형성하는 버핑(buffing) 공정 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 접착성 및 감성품질이 우수한 효과가 있다.
상기 편포, 직포, 함침 용액 및 디메틸포름아마이드 수용액에 대해서는 상술하였으므로, 이에 대한 반복적인 설명은 생략한다.
(2) 중간층 형성단계
상기 중간층 형성단계는 상술한 발포층, 기공층 또는 바인더층을 형성하는 단계로 상술한 모든 내용을 공유하고, 따라서 상술한 내용과 중복되는 내용은 생략한다.
(a) 발포층 형성단계
상기 발포층 형성단계는 일례로 예비발포층을 압출 성형 또는 캘린더링 성형하는 단계일 수 있다.
상기 압출 성형은 일례로 예비발포층을 구성하는 발포층 제조용 조성물을 압출기에서 용융한 후, T-die 압출기를 이용하는 T-die 압출 공정일 수 있으며, 상기 캘린더링 성형은 일례로 상기 예비발포층을 구성하는 발포층 제조용 조성물을 믹서에서 혼련한 후 160 내지 170℃의 캘린더롤을 통과시키는 캘린더링 공정일 수 있다.
상기 예비발포층은 압출 성형 또는 캘린더링 성형을 통해 시트 형상으로 제조된 후에 발포되어 발포층을 형성하는 것으로, 상기 예비발포층은 두께가 일례로 0.2 내지 0.35mm, 바람직하게는 0.25 내지 0.3mm일 수 있다.
또한, 상기 예비발포층은 일례로 압출 성형 또는 캘린더링 성형을 통해 시트 형상으로 제조한 후, 220 내지 260℃ 오븐을 통과한 후 발포가 완료되어 발포층이 완성될 수 있다.
상기 발포층 제조용 조성물은 위에서 서술한 발포층의 조성과 동일하므로 중복된 기재는 생략하도록 한다.
(b) 기공층 형성단계
상기 기공층 형성단계는 상기 이면층 상부에 기공층을 형성하는 단계일 수 있다.
구체적인 예로, 상기 기공층 형성단계는 상기 이면층 상부에 기공층 조성물을 코팅한 후, 이를 디메틸포름아마이드 수용액에서 응고 및 물에서의 수세 공정을 통해 미세 기공이 균일하게 형성된 습식 코팅층을 먼저 형성시키고 이를 건조시켜 기공층을 형성하는 단계일 수 있다.
본 기재에서 미세 기공이란 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 인정되는 미세 기공을 의미할 수 있고, 구체적 예로 30 내지 80 ㎛ 크기로 정의될 수 있다.
본 발명에서 습식 코팅층이란 상기 기공층 조성물을 이면층 상부에 얇게 도포한 후 디메틸포름아마이드 수용액에 침수시켜 응고시킨 후, 물에서의 수세 공정을 거친, 미세한 기공이 형성된 층을 의미한다.
상기 기공층 조성물의 구체적인 설명은 위에서 서술한 바와 동일하므로 중복된 기재는 생략하도록 한다.
한편, 상기 기공층 형성단계는 표면층 형성단계와 독립적이므로 선후를 바꾸어 수행할 수 있다.
(c) 바인더층 형성 단계
상기 바인더층 형성 단계는 표면층 상부에 바인더층 조성물을 도포 및 건조하여 바인더층을 형성하는 단계일 수 있다.
상기 건조는 일례로 100 내지 140℃, 바람직하게는 110 내지 130℃에서, 일례로 1 내지 5분, 바람직하게는 2 내지 4분 동안 수행될 수 있으며, 이 범위 내에서 바인더층 조성물이 반건조 상태가 되어 접착력이 우수한 효과가 있다.
상기 바인더층은 선택적으로 상기 바인더층 형성 단계 이후, 제 2 바인더층 형성 단계를 더 포함할 수 있고, 이러한 경우 접착력이 우수한 효과가 있다.
상기 제2 바인더층은 일례로 바인더층의 구성과 동일할 수 있고, 바람직하게는 중공 미세입자를 포함하지 않을 수 있다.
(3) 표면층 형성단계
상기 표면층 형성 단계는 이형지 상부에 표면층 조성물을 도포 및 건조시켜 표면층을 형성하는 단계일 수 있다.
상기 이형지는 일례로 엠보 무늬가 형성된 것일 수 있으며, 이 경우 인조가죽의 외관 품질이 우수한 효과가 있다.
본 기재에서 도포는 일례로 바 코팅, 나이프 코팅, 롤 코팅, 슬릿 코팅, 스크린 프린팅 또는 스프레이 코팅 중 선택되는 1종의 방식으로 실시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 건조는 일례로 100 내지 140℃, 바람직하게는 110 내지 135℃에서 일례로 1 내지 5분, 바람직하게는 2 내지 4분 동안 수행될 수 있다.
상기 표면층 조성물 등은 위에서 서술한 표면층의 내용과 동일하므로 중복된 기재는 생략한다.
(4) 합포단계
상기 합포단계는 각각 별도로 형성된 층을 접합하는 단계로, 상기 중간 적층체와 이면층 또는 표면층을 합포하는 단계이고, 구체적인 예로 발포층과 이면층을 포함하는 중간 적층체와 표면층을 접합하는 단계, 이면층과 기공층을 포함하는 중간 적층체와 이형지 위에 형성된 표면층을 접합하는 단계, 또는 이형지, 표면층 및 바인더층을 포함하는 중간 적층체와 이면층을 접합하는 단계일 수 있고, 이렇게 합포된 적층체는 순차적으로 이형지, 표면층, 중간층 및 이면층을 포함할 수 있다.
(a) 발포층을 포함하는 중간 적층체와 표면층의 합포단계
상기 중간 적층체와 표면층의 합포단계는 일례로 이면층이 적층된 발포층의 상부에 표면층을 합판하는 단계일 수 있고, 이 경우 이면층이 기계적 강도가 우수하여 공정 시 각 층의 물성을 잡아 주기 때문으로, 열합포 시 기포나 컬링(curling)이 발생이 억제되는 이점이 있다. 상기 합판은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 이용하는 합판방법인 경우 특별히 제한되지 않으나, 구체적인 예로 열합판일 수 있다.
또한, 상기 합포단계에서 예비발포층을 이용할 경우 상기 합포단계 이후에 예비발포층을 220 내지 230℃ 오븐에 통과시켜 발포시킴으로써 이면층; 발포층; 표면층이 적층된 인조가죽을 형성할 수 있다. 본 기재에서 예비발포층은 발포층 제조용 조성물이 도포된 후부터 발포가 완료되기 전 상태까지의 층을 의미한다.
(b) 기공층을 포함하는 중간 적층체와 표면층의 합포단계
상기 중간 적층체와 표면층의 합포단계는 일례로 중간 적층체의 기공층과 별도로 형성된 표면층이 접합하도록 합포하는 단계이고, 구체적인 예로 중간 적층체의 기공층과 별도로 형성된 표면층을 맞닿게 쌓고 60 내지 95℃, 바람직하게는 70 내지 90℃의 온도에서 40 내지 60시간, 바람직하게는 45 내지 55시간 동안 숙성시키는 단계일 수 있으며, 이 범위 내에서 접착 및 건조 효율이 우수한 효과가 있다.
상기 중간 적층체와 표면층의 합포단계는 선택적으로, 표면층과 기공층이 잘 접합하도록 합포단계 이전에 표면층에 접착제를 도포 및 건조하여 접착층을 형성하는 접착층 형성단계를 더 포함할 수 있고, 이 경우 인조가죽의 내구성이 우수한 효과가 있다. 이때의 건조는 일례로 70 내지 120℃, 바람직하게는 75 내지 110℃에서 일례로 30초 내지 5분, 바람직하게는 1분 내지 3분 동안 실시할 수 있다.
(c) 바인더층을 포함하는 중간 적층체와 이면층의 합포단계
상기 중간 적층체와 이면층의 합포단계는 일례로 중간 적층체의 바인더층에 이면층을 접합하도록 합포하는 단계이고, 구체적인 예로 중간 적층체의 바인더층에 이면층을 적층시킨 후 90 내지 140℃, 바람직하게는 100 내지 130℃에서 1 내지 5분, 바람직하게는 2 내지 4분 동안 건조시켜 바인더층에 이면층을 접합함과 동시에, 바인더층을 건조하는 단계일 수 있다.
상기 중간 적층체와 이면층의 합포단계는 선택적으로, 바인더층과 이면층이 잘 접합하도록 합포단계 이전에 바인더층에 접착제를 도포 및 건조하여 접착층을 형성하는 접착층 형성단계를 더 포함할 수 있고, 이 경우 인조가죽의 내구성이 우수한 이점이 있다.
(5) 이형지 제거단계
상기 이형지 제거단계는 이형지가 존재하는 경우 선택적으로 상기 표면층 일면에 위치한 이형지를 박리하는 단계로, 상기 단계를 거쳐 하부에서 상부로 이면층; 중간층; 및 표면층을 포함하는 본 발명에 따른 인조가죽이 완성된다.
(6) 표면처리층 형성단계
상기 표면처리층 형성단계는 일례로 표면층 상부에 표면처리제를 도포 및 건조하는 단계일 수 있다.
상기 표면처리층은 일례로 단층 또는 2층 이상의 다층으로 도포하는 것일 수 있다.
상기 단층으로 도포할 경우, 위에서 서술한 수성 표면처리제가 도포될 수 있으며, 다층으로 도포할 경우 베이스로 위에서 서술한 수성 표면처리제에서 실리콘 화합물을 제외한 조성물이 도포될 수 있고, 상기 베이스 상부에는 위에서 서술한 바와 같은 수성 표면처리제가 도포될 수 있다.
상기 건조는 일례로 110 내지 150℃, 바람직하게는 130 내지 150℃에서 80 내지 120초 동안 수행할 수 있고, 이 범위 내에서 수성 용매가 모두 증발하여 미경화에 의한 인조가죽 표면 백화 현상이 발생하지 않고, 아울러 표면물성이 우수하며, 내열성이 좋아 변색 위험이 적은 이점이 있다.
상기 백화 현상이란 상기 수성 표면처리제를 도포 후 인조가죽 표면 중간 중간에 나타나는 흰색 점(dot) 형상의 백색 불량을 의미한다.
상기 표면처리제의 구체적인 설명은 상술한 바와 동일하므로 중복된 기재를 생략한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1 : 바인더층 포함 인조가죽 제조
(1) 표면층 형성 단계
엠보 무늬가 형성된 이형지 상부에 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대해 디메틸포름아마이드 15 중량부, 메틸에틸케톤 30 중량부 및 근적외선 비흡수성 안료(TFL社, Roda cool Black) 17 중량부를 포함하는 표면층 조성물을 도포한 후, 120℃에서 3분간 건조시켜 두께가 0.04mm인 표면층을 형성하였다.
(2) 바인더층 형성 단계
상기 표면층 상부에 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대해 디메틸포름아마이드 15 중량부, 메틸에틸케톤 15 중량부, 가교제 15 중량부, 및 중공 미세입자로 글라스 버블(3M社, K1) 10 중량부를 포함하는 폴리우레탄계 접착제를 0.1mm로 도포한 후, 120℃에서 2분간 건조시켜 두께가 0.06mm인 바인더층을 형성하였다.
(3) 이면층 합포 단계
상기 바인더층을 반건조한 후 상부에 면 또는 레이온과 폴리에스테르를 30-40: 60-70의 중량비로 포함하는 직포인 두께가 0.7mm인 이면층을 적층시킨 후 120℃에서 3분간 완전 건조시켜 이면층을 합포하고, 48시간 숙성시켰다.
(4) 이형지 박리 단계 및 표면처리층 형성 단계
상기 48시간 숙성 후 표면층 일면에 위치한 이형지를 박리한 후, 상기 이형지가 박리된 표면층 상부를 그라비아 코팅기를 이용하여 수분산 폴리우레탄(PUD) 100 중량부, 경화제 1-25 중량부, 수성 용매 1-25 중량부, 및 실리콘 화합물 1-5 중량부를 포함하는 2액형 수성 표면처리제으로 코팅하여 두께가 1mm인 자동차 시트용 인조가죽을 제조하였다.
실시예 2 : 기공층층 포함 인조가죽 제조
(1) 이면층 형성단계
120-170데니어의 폴리에스터 사(絲)를 제직하여 형성한 환편포를 함침 용액에 함침한 후 이를 5%의 디메틸포름아마이드 수용액에서 응고 및 물에서의 수세 공정을 시켜, 폴리우레탄 수지가 함침된 두께가 0.65mm인 이면층을 형성하였다.
상기 함침 용액은 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대해 디메틸포름아마이드 250 중량부, 난연제 25 중량부 및 안료 30 중량부를 포함한 폴리우레탄 용액이다.
(2) 기공층 형성단계
상기 이면층 상부에 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대해 디메틸포름아마이드 35 중량부, 기공 조절제(유니소재社, BYK-L 9525) 3 중량부, 난연제 10 중량부, 분산제(BYK 코리아社, DISPERBYK-130) 0.5 중량부 및 안료 10 중량부를 포함하는 기공층 조성물을 코팅한 후, 이를 5%의 디메틸포름아마이드 수용액에서 5분 응고 및 물에서의 7분 동안의 수세 공정을 거쳐 기공이 균일하게 형성된 습식코팅층을 형성시키고 이를 열 텐더를 통해 건조시켜 상기 이면층 상부에 두께가 0.1~0.5mm인 기공층을 형성하였다. 이때, 상기 이면층 상단의 기공의 접촉률이 60%였다.
(3) 표면층(=스킨층) 형성단계
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 표면층을 제조하였다.
(4) 접착층 형성단계
상기 표면층 상부에 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대해 디메틸포름아마이드 5-20 중량부, 메틸에틸케톤 20-40 중량부 및 가교제 10-15 중량부를 포함하는 폴리우레탄계 접착제를 도포한 후 90℃에서 1분간 경화시켜 두께가 0.06mm인 접착층을 형성하였다.
(5) 표면층 합포단계 및 이형지 제거단계
상기 표면층 상부의 접착층과 상기 기공층을 접합하고, 80℃의 온도에서 48시간 동안 숙성한 후 표면층 저면의 이형지를 박리하였다.
(6) 표면처리층 형성단계
상기 이형지가 박리된 표면층 상부를 그라비아 코팅기를 이용하여 수분산 폴리우레탄(PUD)(진광社) 100 중량부, 경화제 1-25 중량부, 수성 용매 1-25 중량부, 및 실리콘 화합물 1-5 중량부를 포함하는 2액형 수성 표면처리제로 코팅하여 두께가 1mm인 자동차 시트용 인조가죽을 제조하였다.
실시예 3
(1) 표면층(=스킨층) 형성 단계
엠보 무늬가 형성된 이형지 상부에 고형분 함량이 28 내지 32 중량%인 수성 폴리우레탄 수지(동성화학社, W-ACE 3000) 100 중량부에 대해 토너 30 중량부를 포함하는 스킨층 조성물을 도포한 후, 120℃에서 3분간 건조시켜 두께가 40㎛인 스킨층을 형성하였다.
(2) 발포층 형성 단계
이어서, 상기 스킨층 상부에 고형분 함량이 58 내지 62 중량%인 수성 폴리우레탄 수지(Covestro社, Impranil DLU) 100 중량부에 대해 이소시아네이트계 경화제(Covestro社, Desmodur N3900) 3 중량부, 기 팽창된 캡슐형 중공비드(Matsumoto社, MFL-100MCA) 2 중량부 및 증점제 1 중량부를 포함하는 발포층 조성물을 도포한 후, 근적외선(NIR)을 이용하여 140℃에서 10초간 1차 건조시키고, 열풍을 이용하여 120℃에서 3분간 건조시켜 두께가 450㎛인 발포층을 형성하였다.
(3) 이면층 적층단계
이어서, 상기 발포층 상부에 이면층으로 굵기가 130 내지 160데니어인 사(絲)로 제직한 두께 500㎛인 편포를 적층시킨 후 120℃에서 2분간 건조 및 80℃에서 48시간 동안 숙성시켰다.
(4) 이형지 제거 단계
이어서, 상기 스킨층 일면에 위치한 이형지를 박리하였다.
(5) 표면처리층 형성 단계
상기 이형지가 박리된 스킨층 상부에 수성 폴리우레탄 수지(진광社) 100 중량부에 대해, 이소시아네이트계 경화제(Covestro社, Desmodur N3900) 5 중량부, 카르보디이미드계 경화제 2 중량부, 레벨링제 0.5 중량부 및 습윤제 0.5 중량부를 포함하는 베이스 표면처리제 조성물을 도포하고, 120℃에서 2분간 건조시켜 1도 표면처리층을 형성하였다.
이어서, 상기 수성 폴리우레탄 수지(진광社) 100 중량부에 대해, 이소시아네이트계 경화제 5 중량부, 카르보디이미드계 경화제 2 중량부, 카르복시기 작용기를 포함한 실리콘 화합물(Dow corning社, 16-880) 5 중량부, 평균 입자 크기가 10 내지 15㎛인 폴리에틸렌 왁스(Micro powders社, Auatex 325) 2 중량부, 평균 입자 크기가 5 내지 10㎛인 폴리우레탄 비드(Micro powders社, Microtouch 800vf) 2 중량부, 레벨링제 0.5 중량부 및 습윤제 0.5 중량부를 포함하는 탑 표면처리제 조성물을 도포하고, 120℃에서 2분간 건조시켜 2도 표면처리층을 형성하였다. 총 표면처리층의 두께는 10㎛였다.
실시예 4
상기 실시예 3에서 이형지(아사히 롤 이형지) 엠보의 Ra 값이 3.43~9.2 사이의 값인 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 두께가 1mm인 자동차 시트용 인조가죽을 제조하였다. 이때 샤프니스(sharpness)는 3.43~9.2이였다.
비교예 1
상기 실시예 3의 표면처리층 형성 단계에서 실리콘 화합물을 20 중량부 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법을 사용하여 두께가 1mm인 자동차 시트용 인조가죽을 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 3의 표면처리층 형성 단계에 실리콘 화합물을 2 중량부 사용하고 왁스를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법을 사용하여 두께가 1mm인 자동차 시트용 인조가죽을 제조하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 인조가죽의 특성을 하기의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 신율: 인장시험기(Instron社)를 사용하였으며, 인조가죽 시편에 표선(ｌ) 100mm을 그은 후, 시험기에 물려서 200mm/min으로 인장하여 시편이 파단할 때의 신율을 하기 식 1에 따라 산출하였다.
[식 1]
L= (L1-L0)/L0 X 100
(단, L: 신율(%), L0: 시험 전의 표점간의 거리, L1: 시험 후 표피 또는 기포가 파단한 때의 표점간의 거리)
(2) 인장강도: 인장시험기(Instron社)를 사용하였으며, 인조가죽 시편에 표선(ｌ) 100mm을 그은 후, 시험기에 물려서 200mm/min으로 인장하여 시편이 파단할 때의 최대 중량을 구하였다.
(3) 요철 전사 방지 여부: 상기 인조가죽으로 자동차 내장재의 커버링 공정을 완료한 후, 요철 전사의 유/무를 육안으로 확인하였다.
요철 전사가 전면적으로 있을 경우 X, 요철 전사가 부분적으로 있을 경우 △, 요철 전사가 없을 경우 ○로 표시하였다.
(4) 주름 발생 방지 여부: 상기 인조가죽으로 자동차 내장재의 커버링 공정을 완료한 후, 주름 발생의 유/무를 육안으로 확인하였다.
주름이 전면적으로 발생할 경우 X, 주름이 부분적으로 발생할 경우 △, 주름이 발생하지 않을 경우 ○로 표시하였다.
(5) 감성: 상기 인조가죽으로 자동차 내장재의 커버링 공정을 완료한 후 부드러운 감촉 및 충진감을 인조가죽 전문가들이 직접 만져보아 확인하였다.
감성이 우수할 경우 ○, 감성이 밋밋할 경우 △, 감성이 좋지 않을 경우 X로 표시하였다.
(6) 연성(Softness): 온도 23±2℃ 및 상대습도 50±5% 조건에서, 연성 측정 기기(SDL Atlas, ST300D)를 이용하여 파이(ð)가 100㎜인 인조가죽 시편을 준비한 후, ST300D 기기로 눌러서 15초 동안 눈금이 움직인 수치를 읽어 측정하였다.
(7) 인조가죽을 구성하는 각 층의 두께
인조가죽을 구성하는 각 층의 두께는 인조가죽을 수직으로 절단한 후, 주사전자 현미경(Hitachi社, SU8010)을 이용하여 300배율로 절단된 단면을 촬영한 사진을 이용하여 각 층의 두께를 측정하였다.
그 중 비교적 두께가 균일한 표면처리층, 스킨층, 접착층은 어느 부분의 두께를 측정하여도 비슷한 값을 나타내므로, 각 층의 상단의 임의의 지점에서 수직선을 긋고 이 수직선과 만나는 각 층의 하단까지의 거리를 측정한 값을 그 층의 두께로 하였다.
한편, 이면층의 두께는 이면층의 상단의 임의의 5개의 지점에서 수직선을 긋고 이 수직선과 만나는 이면층의 하단까지의 거리를 각각 측정한 후 이들의 평균값을 구하여 이면층의 두께로 하고, 기공층의 두께는 기공층의 상단의 임의의 5개 지점에서의 비기공부 및 기공부의 두께를 합한 값들의 평균값을 구하여 기공층의 두께로 하였다.
또한 상기 이면층 및 기공층의 두께로 두께 비를 계산하였다.
(8) 기공층 내 비기공부와 기공부의 두께
인조가죽을 수직으로 절단한 후, 주사전자 현미경(Hitachi社, SU8010)을 이용하여 300배율로 절단된 단면을 촬영한 사진을 이용하여 기공부 및 비기공부의 두께를 측정하였다.
구체적으로, 자동차 내장재용 인조가죽을 수직으로 절단한 후, 기공층의 상단의 임의의 지점에서 상기 기공부의 기공 중 최하부에 위치하는 기공의 최저점을 통과하는 수직선을 그은 후, 상기 기공층의 상단에서 상기 기공의 최저점까지의 거리를 측정하여 기공부의 두께로 하였다.
또한, 자동차 내장재용 인조가죽을 수직으로 절단한 후, 기공층의 상단의 임의의 지점에서 상기 기공부의 기공 중 최하부에 위치하는 기공의 최저점을 통과하는 수직선을 그은 후, 상기 기공의 최저점에서 기공층의 하단까지의 거리를 측정하여 비기공부의 두께로 하였다.
또한 상기 비기공부 및 기공부의 두께로 두께 비를 계산하였다.
(9) 이면층 내 폴리우레탄 수지의 함침량 측정
이면층을 디메틸포름아마이드에 함침시켜 이면층 내 폴리우레탄 수지를 녹인 후, 상기 디메틸포름아마이드를 증발시켜, 감소된 이면층의 중량(g/m2)을 측정하여 이를 이면층 내 폴리우레탄 수지의 함침량으로 하였다.
(10) 인조가죽 표면의 온도변화율: 상기 자동차 내장재용 인조가죽을 가로, 세로가 150mm x 150mm인 시편으로 제작한 후, 상기 시편에 세기가 500W인 광원(GE Lighting Korea, LTd, Q500T3)을 20cm의 거리에서 180분동안 조사한 후 열화상카메라를 이용하여 상기 시편의 표면 온도 변화를 통해 계산하였다.
온도변화율 = (조사 후 시편 표면온도(℃) - 조사 전 시편 표면온도(℃))/단위 시간(180분)
광원 조사 전의 시편의 표면온도는 26℃였다.
(11) 열전도율: 상기 자동차 내장재용 인조가죽을 가로, 세로가 150mm x 150mm인 시편으로 제작한 후, ASTM C 518에 의거하여 Heat flow meter(EKO Instruments社, HC-074)를 이용하여 상기 시편의 열전도율을 측정하였다.
(12) 이면층과 표면층의 박리강도: 상기 자동차 내장재용 인조가죽을 폭 30㎜, 길이 150㎜의 시편을 제조하여 가로, 세로 방향 각각 5개를 채취하여 이면층 측에 메틸에틸케톤(MEK) 등의 용제를 함침시킨 후 표면층에 응력이 걸리지 않도록 주의하면서 짧은 변과 평행하게 길이 50㎜ 만큼 표면층과 이면층을 강제적으로 박리한다.
박리 후 시편을 실내에 2시간 이상 방치하여 용제를 충분히 휘발시킨 후 박리한 표면층과 이면층을 각각 인장시험기의 클램프에 고정한 후, 200㎜/min으로 50㎜ 박리한 때의 하중의 극대치의 평균치로 구한다.
(13) 후열차단율: 상기 자동차 내장재용 인조가죽을 가로, 세로가 150mm X 150mm인 시편으로 제작한 후, 70℃로 고정된 핫플레이트(DAIHAN SCIENTIFIC社, HP-20D)에 표면이 위로 가도록 시편을 올려둔 후, 접촉식 온도계를 인조가죽 표면 중앙에 고정시킨 후 1시간 후의 온도를 기록하였으며, 하기의 식을 이용하여 계산하였다.
후열차단율(%) = (T0-T1)/T0 X 100
T0: 핫플레이트 온도
T1: 1시간 후의 인조가죽 표면의 온도
(14) 평균 투과율: 표면층, 바인더층 및 상기 자동차 내장재용 인조가죽 각각을 가로, 세로가 150mm x 150mm인 시편으로 제작한 후, ASTM E 903에 의거하여 분광계(Shimadzu社 SolidSpec-3700)를 이용하여 특정 파장 범위 내에서 각 파장의 투과율을 측정한 후 이의 평균값을 계산하였다.
(15) 평균 반사율: 표면층, 바인더층 및 상기 자동차 내장재용 인조가죽 각각을 가로, 세로가 150mm x 150mm인 시편으로 제작한 후, ASTM E 903에 의거하여 분광계(Shimadzu社 SolidSpec-3700)를 이용하여 특정 파장 범위 내에서 각 파장의 반사율을 측정하고 이를 알루미늄 미러(mirror) 대비, 하기 식에 의거하여 상대 반사율로 환산한 후 이의 평균값을 계산하였다. 이 때, 상기 알루미늄 미러(mirror)의 반사율은 전 영역의 파장에서 100%로 가정하였다.
상대 반사율(%) = 파장에서 측정된 시편의 반사율 X (동일한 파장에서의 알루미늄 미러 반사율/100)
(16) 평균 흡수율(%): 평균 반사율 및 평균 투과율을 이용하여 하기 식에 의해 구하였다.
평균 흡수율(%) = 100 - (평균 반사율 + 평균 투과율)
(17) 이면층 상단의 기공의 접촉률: 인조가죽을 수직으로 절단한 후 주사전자현미경을 이용해 수직 절단면의 이면층 상단 너비와, 상기 이면층 상단에 접촉하는 기공층 하단의 열린 형상의 기공의 너비를 각각 측정하여 하기 식 1에 의거하여 계산할 수 있다.
<식 1>
기공 접촉률(%) = T1/T2 x 100
T1: 이면층 상단에 접촉하는 열린 형상의 기공의 너비
T2: 수직 절단면의 이면층 상단 너비
(18) 강연도: 폭 25mm, 길이 200mm의 인조가죽 시편을 가로 및 세로방향에서 각각 5개씩 취하여 GMW3390에 의거하여 수평대 위에 짧은 변을 SCALE 기선(A)에 맞춰 놓은 후, 45° 경사면의 방향으로 약 600㎜/min의 속도로 미끌어지게 하여 시험편의 한 쪽 끝이 경사면과 접촉한 때의 다른 끝의 위치(B)를 SCALE로 읽는다. 강연도는 이동거리(B점의 눈금)(㎜)로 나타내며 세로, 가로 모두 5개의 시편을 측정하여 평균치로 구하였다.
(19) 파열강도: 폭 100mm, 길이 100mm의 인조가죽 시편을 가로 및 세로방향에서 각각 3개씩 취하여 MS 300-32에 의거하여 파열시험기(MULLEN형 파열강도 시험기)에 피막면을 아래로 하여 장착하고 압력을 가한다. 파열강도는 고무격막이 시험편을 돌파하는 때의 압력으로 나타내고, 결과는 3개 시편의 평균치로 구하였다.
(20) 스퀵 지수(Squeak Index): MS300-31규격의 인조가죽 시편(아래 시편 200*500mm/위 시편 80*200mm)에 대하여 만능재료시험기를 이용하여 힘의 편차(△F) 및 평균 힘(Fa)을 측정한 후 하기 수학식 1로 계산하였다.
[수학식 1]
SI = △F/Fa
(상기 β는 만능재료시험기를 이용하여 인조가죽 시편을 각각 아래 위로 포개어 4.5Kg의 추로 누르고 100mm/min의 속도로 당기는데 필요한 힘의 편차이고, 상기 Fa는 평균 힘이다.)
(21) Ra: 3D scanner로 측정하였다.
(22) 영률(TD): 인장기(200mm/m)를 사용하여 MS300-31 크램프 간격 90mm, 표점거리 40mm, 폭 10 mm dogbone 조건으로 측정하였다.
| 구분 | 실시예 | 비교예 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | |
| 중간층 | 바인더층 | 기공층 | 발포층 | 발포층 | 발포층 | 발포층 |
| 스퀵지수 | 0.04 | 0.043 | 0.03 | 0.043 | 0.02 | 0.02 |
| Ra | 7 | 6 | 5.5 | 7 | 7.5 | 8 |
| 연성 | 3.8 | 4.5 | 4.4 | 4.4 | 4.5 | 4.5 |
| 영률 | 200 | 175 | 153 | 180 | 170 | 172 |
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 모듈러스(modulus)와 연성(softness)에 유리하고 스퀵지수가 높아 감성이 뛰어남을 확인할 수 있었다.
반면, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예는 상기 표 1에 나타낸 값으로도 알 수 있는 바와 같이 만져보았을 때 뻣뻣하다는 느낌과 값싼 인조가족임이 쉽게 느껴지는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 하기 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 인조가죽으로 제조된 크래쉬 패드 스킨은 감성품질이 우수하며, 성형성에도 이상이 없음을 확인할 수 있었다.
결론적으로, 인조가죽에 있어서 촉각적으로 천연가죽과 같은 고급스러움은 인조가죽의 스퀵 지수, Ra, 연성(softness) 및 영률(TD) 순으로 크게 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.
Claims (16)
- 이면층, 중간층 및 표면층을 포함하고,
하기 수학식 1로 계산된 스퀵 지수(SI)가 0.03 내지 0.2인 것을 특징으로 하는
인조가죽.
[수학식 1]
SI = △F/Fa
(상기 β는 만능재료시험기를 이용하여 인조가죽 시편을 각각 아래 위로 포개어 4.5Kg의 추로 누르고 100mm/min의 속도로 당기는데 필요한 힘의 편차이고, 상기 Fa는 평균 힘이다.) - 제 1항에 있어서,
상기 인조가죽은 3D 스케너로 측정된 Ra가 3.43 내지 9.20 ㎛인 것을 특징으로 하는
인조가죽. - 제 1항에 있어서,
상기 인조가죽은 연성(softness)이 4.40 내지 4.57 mm인 것을 특징으로 하는
인조가죽. - 제 1항에 있어서,
상기 인조가죽은 영률(Young's modulus)이 132.87 내지 203.51 kgf/cm2인 것을 특징으로 하는
인조가죽. - 제 1항에 있어서,
상기 이면층은 열가소성 수지가 함침된 환편포인 것을 특징으로 하는
인조가죽. - 제 5항에 있어서,
상기 열가소성 수지는 이면층 내 130 내지 600 g/m2로 포함되는 것을 특징으로 하는
인조가죽. - 제 1항에 있어서,
상기 이면층은 두께가 0.4 내지 1.08 mm인 것을 특징으로 하는
인조가죽. - 제 1항에 있어서,
상기 중간층은 기공크기(cell size)가 50 내지 240 ㎛인 미세 기공을 포함하거나, 입자크기(particle size)가 30 내지 120 ㎛인 중공 미세입자를 포함하는 것을 특징으로 하는
인조가죽. - 제 1항에 있어서,
상기 이면층과 중간층의 두께 비는 0.5 내지 1.5:1인 것을 특징으로 하는
인조가죽. - 제 1항에 있어서,
상기 중간층과 표면층 사이에 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
인조가죽. - 제 1항에 있어서,
상기 표면층 위에 표면처리층이 형성되는 것을 특징으로 하는
인조가죽. - 제 11항에 있어서,
상기 표면처리층은 폴리우레탄 베이스 수지에 가교제, 반응성 실리콘, 폴리올레핀 왁스 및 폴리우레탄 비드를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는
인조가죽. - 제 1항에 있어서,
상기 표면층은 근적외선 비흡수성 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는
인조가죽. - 제 1항에 있어서,
상기 인조가죽은 두께가 1.34 내지 1.73 mm인 것을 특징으로 하는
인조가죽. - 제 1항 내지 제 14항의 인조가죽을 포함하는 것을 특징으로 하는
크래쉬 패드 스킨. - 이면층, 중간층 및 표면층을 포함하는 인조가죽의 제조방법으로서,
상기 중간층을 상기 이면층 또는 표면층 위에 형성시켜 중간 적층체를 제조하는 단계, 및 제조된 중간 적층체와 남아있는 이면층 또는 표면층을 합포하는 단계를 포함하되,
상기 인조가죽은 하기 수학식 1로 계산된 스퀵 지수(SI)가 0.03 내지 0.2인 것을 특징으로 하는
인조가죽의 제조방법.
[수학식 1]
SI = △F/Fa
(상기 β는 만능재료시험기를 이용하여 인조가죽 시편을 각각 아래 위로 포개어 4.5Kg의 추로 누르고 100mm/min의 속도로 당기는데 필요한 힘의 편차이고, 상기 Fa는 평균 힘이다.)
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