KR20200145413A

KR20200145413A - 난연성 폴리프로필렌 광폭 염색원단의 제조방법

Info

Publication number: KR20200145413A
Application number: KR1020190074423A
Authority: KR
Inventors: 최경용; 김명찬; 김화영; 백경민; 송철기; 이재년; 고재왕; 박재형
Original assignee: 경은산업 (주); 한국신발피혁연구원
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2020-12-30

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌 염색 원단 및 난연성 폴리프로필렌 염색 원단의 제조에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 (1) 폴리프로필렌(PP) 원사를 이용하여 폴리프로필렌 원단을 제직하는 단계; (2) 상기 원단을 전처리하는 단계; (3) 상기 전처리된 원단을 염액에 함침하고 80~85℃로 1차 승온 및 유지하고, 100~105℃로 2차 승온 및 유지한 다음, 130~135℃로 3차 승온 및 유지한 후, 40~45℃로 냉각하여 염색가공하는 단계; 및 (4) 상기 염색가공된 원단을 열처리하여 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리프로필렌 염색 원단의 제조방법을 개시한다. 상술한 본 발명에 따르면, 폴리프로필렌 원사를 이용하여 원단을 제직함으로서 내오염성, 내마모성, 내화학성 및 내후성 등 기계적 물성이 우수하면서도 후염색이 가능한 염색가공으로 폴리프로필렌 염색원단을 제조할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명에 따르면 폴리프로필렌 원단을 염색가공한 후 난연가공을 통해 난연성을 향상시킴에 따라 종래 폴리프로필렌 염색원단이 가지고 있는 취약점을 극복하고 난연성 폴리프로필렌 염색원단을 제조할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 폴리프로필렌 원단을 현수막이나 옥외광고, 인테리어 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 효과가 있다.

Description

난연성 폴리프로필렌 광폭 염색원단의 제조방법{Method for manufacturing flame retardant polypropylene double width dyed fabrics}

본 발명은 폴리프로필렌 염색 원단 및 난연성 폴리프로필렌 염색 원단의 제조에 관한 것으로, 폴리프로필렌을 이용하여 종래 나일론 소재에 비해 가볍고, 내오염성, 내마모성 및 내후성 등의 기계적 물성이 우수하면서도, 폴리프로필렌의 취약한 후염색성과 난연성을 보완할 수 있는 폴리프로필렌 염색 원단의 제조에 관한 것이다.

폴리프로필렌(Polypropylene; PP) 섬유는 4.5~9.0g/d정도의 강도와 25~60% 정도의 신도를 가지는 섬유로서 현재 가장 보편적으로 사용되고 있는 폴리에스테르 섬유나 나일론 섬유와 대등한 정도의 기계적 특성을 가질 뿐 아니라 내약품성도 뛰어난 우수한 섬유소재이다. 섬유의 비중이 0.90~0.93 정로로서 일반적인 섬유소재의 비중이 최소한 1.1~1.2 이상인 점을 감안하면 모든 섬유 중에서 가장 비중이 낮아 동일한 조건의 직물을 가정할 때 최소 20% 이상의 경량화를 구현할 수 있다.

뿐만 아니라 물의 비중인 1.0보다 작기 때문에 물에 뜨는 섬유소재로도 알려져 있다. 폴리프로필렌섬유는 다른 섬유에 비해 비중이 작기 때문에 직물로 제조 시 가볍고 정전기 발생이 없으며 때가 잘 타지 않을 뿐만 아니라 박테리아 서식이 어려워 위생적이다. 그리고 낮은 열전도율 때문에 보온성이 뛰어나다. 강산, 강알칼리 등 약품에 특히 강하며 벌레나 좀의 피해도 없다. 내약품성이 우수해 염소에 접촉해도 변색되지 않는 특성을 발휘한다. 폴리에스테르 섬유의 경우 비유전율이 3.2 인 반면, 폴리프로필렌섬유의 비유전율은 2.2로 낮아 정전기 발생이 낮기 때문에 편안한 착용감을 제공할 수 있는 소재이다.

섬유의 수분율도 0.05% 이하의 낮은 값을 보이는데 이러한 극도로 낮은 수분율은 과거 일반 의류용의 전개에 있어서는 단점으로 작용했으나 스포츠, 레져용 의류소재에서는 땀을 신속하게 건조 시키는 속건성이 고도로 요구되고 있어 오히려 장점으로 활용되고 있다. 수분을 섬유 조직을 통해 재빨리 증발시키고 공기는 섬유 조직 내에 그대로 함유하는 위킹(Wicking)성이 뛰어난 특성을 발휘한다. 적당한 소재와의 복합화와 후가공 방법의 응용으로 흡한속건 소재로서의 가능성이 커지고 있다. 또한, 수분을 거의 흡수하지 않으므로 세균 발생 요인 자체가 없어 자체적으로 항균기능을 가지고 있기 때문에 일반적으로 화섬을 꺼리는 용도 분야인 아기 기저귀의 겉 커버, 물통, 여성생리대 등으로 용도전개가 진행되고 있으며, 미국 FDA에서도 인증한 인체 무해 섬유이다. 이에 폴리프로필렌 섬유소재는 최근 경량, 발수가 요구되는 다양한 분야로 개발이 이루어지고 있다.

그리고 섬유 구성 분자구조가 C와 H만으로 이뤄져 있기 때문에 리사이클링시 폴리머의 성능 저하가 없으며 소각시 유해 독성 가스를 발행시키지 않는다는 점 등 다양한 친환경적 요소를 갖추고 있어 환경문제를 중요시하는 선진국 시장에서는 이미 친환경 섬유소재로서 그 용도를 확대하고 있다. 제법에 있어서의 에너지 소비량이 가장 적고, 또 재생을 실시하는 경우에 융점이 낮고, 쉽게 재용해할 수 있다.

그러나 폴리프로필렌 섬유의 비극성 구조와 2/3 이상의 높은 결정영역을 갖는 분자구조의 치밀함으로 인한 후염색의 어려움 때문에, 방사시 안료를 첨가하여 제조하는 원착(또는 선염)방식의 섬유가 대부분을 차지하고 있다. 원착 폴리프로필렌 섬유의 경우 섬유 생산과 동시에 색상이 정해짐에 따라 로트 관리에 어려움이 많고 관리 비용이 많이 필요하다. 또한 색상에 따른 비용 차이가 있고, 단색 직편물 또는 패턴물만 생산이 가능하다. 또한 밝은 빛깔을 달성하기가 쉽지 않다. 안료에 따라서 열분해가 일어나 변색의 위험이 있으며, 각 색상별의 마스터 배치를 만들어야 하는 번거로움 때문에 다양한 색상을 나타내는데 제약을 받고 있다. 따라서 압출 후의 부족한 염색성은 직물 분야에서 폴리프로필렌 섬유의 더 넓은 사용에 방해가 되어 왔고, 방염 및 방오성에 한계를 가져온다. 따라서 패션, 의류, 인테리어 등에 적용되는 섬유로 사용하기 위한 고유의 바람직한 특성에도 불구하고, 폴리프로필렌 섬유는 좀처럼 그 목적으로 사용되지 않고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 패션, 의류, 인테리어 등에 적용가능할 수 있도록 후(後)염색가공이 가능한 폴리프로필렌 염색원단의 제조방법과 이에 의해 제조되는 폴리프로필렌 염색원단을 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.

또한 본 발명은 후염색가공이 가능하면서 폴리프로필렌 원단의 난연성을 향상시킬 수 있도록 한, 난연성 폴리프로필렌 염색원단의 제조방법과 이에 의해 제조되는 난연성 폴리프로필렌 염색원단을 제공하는 것을 다른 기술적 해결과제로 한다.

기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

(1) 폴리프로필렌(PP) 원사를 이용하여 폴리프로필렌 원단을 제직하는 단계;

(2) 상기 원단을 전처리하는 단계;

(3) 상기 전처리된 원단을 염액에 함침하고 80~85℃로 1차 승온 및 유지하고, 100~105℃로 2차 승온 및 유지한 다음, 130~135℃로 3차 승온 및 유지한 후, 40~45℃로 냉각하여 염색가공하는 단계; 및

(4) 상기 염색가공된 원단을 열처리하여 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리프로필렌 염색 원단의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 있어서 상기 폴리프로필렌 원단은 원단폭이 적어도 3M이고, 중량이 180~250 g/sqm인 광폭원단인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서 상기 함침 염액은, 상기 원단의 중량 대비 10~15 wt% 난연제와, 일광견뢰도 증진제 4~5 wt%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

상기 폴리프로필렌 염색 원단의 제조방법으로 제조되는 폴리프로필렌 염색원단을 제공한다.

또한 상기 또다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

(a) 폴리프로필렌(PP) 원사를 이용하여 폴리프로필렌 원단을 제직하는 단계;

(b) 상기 원단을 전처리하는 단계;

(c) 상기 전처리된 원단을 염색하는 단계;

(d) 상기 염색된 원단을 난연바인더 수용액에 함침하여 난연가공하는 단계; 및

(e) 상기 난연가공된 원단을 열처리하여 건조하는 단계를 포함하고,

상기 난연가공 단계에서 상기 함침율이 적어도 7%이고,

상기 난연바인더는 카본계 수분산 우레탄바인더와 폴리디메틸실록산(PDMS)계 수분산 우레탄바인더가 2~3 : 1의 중량비로 혼합된 혼합바인더 100중량부와, 상기 혼합바인더 100중량부 대비 인계 난연제 3~6중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 난연성 폴리프로필렌 염색 원단의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 있어서 상기 난연바인더 수용액은, 상기 난연바인더와 물이 1 : 1 ~ 2.3의 중량부로 혼합된 것이고, 상기 난연제는 상기 혼합바인더 수지 고형분 대비 25~30 wt%로 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서 상기 염색하는 단계는, 상기 전처리된 원단을 염액에 함침하고 80~85℃로 1차 승온 및 유지하고, 100~105℃로 2차 승온 및 유지한 다음, 130~135℃로 3차 승온 및 유지한 후, 40~45℃로 냉각하여 염색가공하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

상기 난연성 폴리프로필렌 염색원단의 제조방법에 따라 제조되는 난연성 폴리프로필렌 염색원단을 제공한다.

상술한 본 발명에 따르면, 폴리프로필렌 원사를 이용하여 원단을 제직함으로서 내오염성, 내마모성, 내화학성 및 내후성 등 기계적 물성이 우수하면서도 후염색이 가능한 염색가공으로 폴리프로필렌 염색원단을 제조할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 종래 후염색의 어려움에 따라 적용범위가 제한되었던 폴리프로필렌 원단을 패션, 의류, 인테리어 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면 폴리프로필렌 원단을 염색가공한 후 난연가공을 통해 난연성을 향상시킴에 따라 종래 폴리프로필렌 염색원단이 가지고 있는 취약점을 극복하고 난연성 폴리프로필렌 염색원단을 제조할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 폴리프로필렌 원단을 현수막이나 옥외광고, 인테리어 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리프로필렌 염색 원단의 제조공정을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 난연성 폴리프로필렌 염색 원단의 제조공정을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 전처리단계에 사용된 전처리제, 전처리 온도 및 전처리 시간에 따른 전처리 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 황색, 적색, 청색 염료를 이용하여 온도별로 염착특성을 확인한 결과사진 및 색지수를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 황색/적색/청색 삼원색의 농도별 폴리프로필렌 원단과 폴리에스테르원단의 농도를 시험한 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 염색가공시 온도 및 시간을 나타낸 염색공정 프로그램을 모식화하여 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 염색가공단계에서 난연처리한 원단에 대한 난연성 시험 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 열처리 온도에 따른 건조상태 및 터치를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 폴리프로필렌 염색원단을 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 카보네이트계 폴리올을 적용한 수분산 폴리우레탄의 제조메커니즘을 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 폴리디메틸실록산계 폴리올을 적용한 수분산 폴리우레탄의 제조메커니즘을 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 카보네이트계 수분산 폴리우레탄과 폴리디메틸실록산계 수분산 폴리우레탄 수지를 배합하여 제조된 바인더 수지를 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 난연바인더를 제조시 사용된 난연제를 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 난연제 종류별 사용량에 따른 난연성능 비교 평가를 위해 사용된 기본 배합비와, 수지고형분 대비 난연제 사용량을 변량하여 실험한 결과를 나타낸 것이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 난연제를 혼합 적용하여 함침후 원단의 난연 성능 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 섬유 원단의 수지 함침율에 따른 난연성능 평가를 진행한 결과를 나타낸 것이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

일 양태로서 본 발명은 폴리프로필렌 염색 원단의 제조방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 폴리프로필렌 염색 원단의 제조방법을 나타낸 흐름도로서 이를 참조하면, 본 발명의 방법은 (1) 폴리프로필렌(PP) 원사를 이용하여 폴리프로필렌 원단을 제직하는 단계; (2) 상기 원단을 전처리하는 단계; (3) 상기 전처리된 원단을 염액에 함침하고 80~85℃로 1차 승온 및 유지하고, 100~105℃로 2차 승온 및 유지한 다음, 130~135℃로 3차 승온 및 유지한 후, 40~45℃로 냉각하여 염색가공하는 단계; 및 (4) 상기 염색가공된 원단을 열처리하여 건조하는 단계를 포함한다. 이러한 본 발명은 종래 폴리프로필렌의 수분 흡수성이 낮아 염착이 되지 않는 점을 해결하기 위하여 순차적으로 온도를 승온하면서 염착 특성을 향상시켜 염색가공이 가능하도록 한 것이다. 이하 단계를 나누어 보다 상세히 설명한다.

먼저 (1) 단계는 폴리프로필렌(PP) 원사를 이용하여 폴리프로필렌 원단을 제직하는 단계이다. 이 경우, 원단의 적용 목적에 따라 원단폭을 달리하여 제직할 수 있으며 특히 홍보물, 외부 광고 등 실내외 인테리어와 관련하여 적용시에는 광폭원단을 제직할 수 있다. 광폭원단의 경우에는 경량성을 나타내면서 물성을 강화할 수 있도록 밀도를 제어하여 원단폭이 적어도 3M이고, 중량이 180~250 g/sqm을 제직하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 광폭 경편 제편기를 이용하여 기존 4,5조직에서 3,4조직으로 변경함으로써 조직이 촘촘하고 암막효과 및 물성을 강화하는 쪽으로 제직하였다.

다음으로 (2)단계는 제직된 폴리프로필렌 원단을 전처리하는 단계이다. 이 단계에서는 다량의 기포에 의한 원단 걸림을 방지하고 제직 유제 및 각종 이물질을 제거하여 색상 염색시 발생될 수 있는 불량을 사전에 제거할 수 있게 된다. 바람직하게는 상기 (1)단계에서 제직된 폴리프로필렌 원단을 전처리액에 함침하여 전처리한다. 보다 바람직하게는 상기 제직한 원단을 60~80℃의 전처리액에 함침하여 20분 동안 전처리한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 전처리단계에 사용된 전처리제, 전처리 온도 및 전처리 시간에 따른 전처리 사진을 나타낸 것으로, 전처리제만 이용한 경우에는 기포가 다량 발생할 수 있으므로, 정련제를 더 포함하여 전처리하는 것이 바람직하고, 전처리 온도를 제어하여 전처리의 효율을 높일 수 있다. 보다 바람직하게는 사용된 상기 전처리액은 물 100 중량부에 대하여, 물 100 중량부와 전처리제 0.1~0.2 중량부 및 정련제 0.1~0.2 중량부 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 전처리시 전처리 온도는 80±5℃인 것이 바람직하다. 또한 상기 전처리액은 정련제를 포함함으로써 기포가 적게 발생하며 주름방지 효과가 뛰어나며, 정련제로는 저기포성 정련제로 인산 도데실 에스테르 나트륨 염(Phosphoricacid dodecyl ester sodium salt) 및 소르비톨을 사용할 수 있다.

다음으로 (3)단계는 상기 전처리된 원단을 염액에 함침하여 염색가공하는 단계이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 황색, 적색, 청색 염료를 이용하여 온도별로 염착특성을 확인한 결과사진 및 색지수를 나타낸 것으로, 100℃이상에서 급격하게 염료가 염착되는 특성을 확인할 수 있고, 염색온도별 흡진율은 130℃에서 농도가 가장 높은 것으로 나타났다.

도 5는 황색/적색/청색 삼원색의 농도별 폴리프로필렌 원단과 폴리에스테르원단의 농도를 시험한 결과를 나타낸 것으로 염색 수율의 차이는 크게 없었음을 확인할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 120℃X40min, 130℃X40min 염색을 실시하여 CCM측색기를 통하여 농도를 확인하고 염색온도별 원단의 Touch 상태 및 물성을 확인한 결과, 폴리프로필렌 원단에서 130℃까지 염색을 실시할 때 색상, Touch, 물성 모두 양호한 것으로 확인되었다. 따라서 바람직하게는 상기 전처리된 원단을 염액에 함침하고 80~85℃로 1차 승온 및 유지하고, 100~105℃로 2차 승온 및 유지한 다음, 130~135℃로 3차 승온 및 유지한 후, 40~45℃로 냉각하여 염색가공이 이루어진다. 이와같이 순차적으로 승온 및 유지하여 염색가공을 함으로써 염료가 폴리프로필렌 원단에 효율적으로 염착될 수 있다.

도 6은 본 발명의 염색가공시 온도 및 시간을 나타낸 염색공정 프로그램을 모식화하여 나타낸 것으로, 보다 바람직하게 상기 염색가공단계는, 상기 전처리된 원단을 염액에 함침한 다음 80℃까지 1℃/분의 속도로 승온시켜 20분 동안 1차 염색하고, 상기 염액를 100℃까지 1℃/분의 속도로 승온시켜 20분 동안 2차 염색한다. 다음으로 상기 염액를 130℃까지 1.5℃/분의 속도로 승온시켜 40분 동안 3차 염색 및 상기 액을 40℃까지 60분 동안 냉각하여 이루어진다. 이러한 과정을 통해 폴리프로필렌 원단의 고유의 특징인 온도에 취약한 점과 물에 대한 흡수력이 나빠 색감이 좋지 않은 점을 보완하고 원단에 균일한 염착 특성을 부여 할 수 있게 된다. 관련하여 상기 염액은 물 100 중량부에 대하여, 물 100중량부와 분산제 0.1~0.2 중량부, pH조정제 0.05~0.1 중량부 및 유연제 0.1~0.2 중량부를 포함한 것을 사용할 수 있다.

또한 상기 염색가공단계에서 난연성 및 일광견뢰도를 향상하기 위해서는 상기 염액에 난연제 및 일광견뢰도 증진제를 더 포함할 수 있다. 이 때, 바람직하게는 폴리프로필렌이 온도에 취약하고 물에 대한 흡수력이 약하기 때문에 원단에 균일한 난연성을 부여할 수 있도록 염색동욕 난연처리를 실시한다. 보다 바람직하게는 상기 상기 원단의 중량 대비 10~15 wt% 난연제와, 일광견뢰도 증진제 4~5 wt%를 포함하도록 하되, 분산제, pH 조정제, 유연제 등의 조제를 투입한 후 난연제, 일광견뢰도증진제를 순차적으로 투입하고 마지막으로 염료를 투입하여 40~45℃ 및 pH 5~5.5의 조건에서 10~20분 동안 혼합하여 함침 염액을 제조하는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 염색가공단계에서 난연처리한 원단에 대한 난연성 시험 결과를 나타낸 것으로, 난연성이 양호한 것으로 평가되었다.

마지막으로 (4)단계는 상기 염색가공된 원단을 열처리하여 건조하는 단계이다. 이 경우, 폴리프로필렌 원단은 온도에 취약하므로 물성 및 터치에 영향을 주지 않는 열처리 온도에서 건조시키는 것이 중요하다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 열처리 온도에 따른 건조상태 및 터치를 나타낸 것으로, 바람직하게는 상기 열처리는 130~140℃에서 60~90초간 수행하도록 한다.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조되는 폴리프로필렌 염색원단을 나타낸 것이다. 즉, 상술한 방법을 통해, 온도에 취약하고 물에 대한 흡수력이 약해 후 염색가공이 어려운 폴리프로필렌 원단을 염색가공함으로써 폴리프로필렌 염색원단을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.

따라서 본 발명은 다른 양태로서 상술한 방법으로 제조되는 폴리프로필렌 염색 원단을 제공한다.

또한 본 발명의 또다른 양태로서, 상기 폴리프로필렌 염색원단에 난연가공을 더한 난연성 폴리프로필렌 염색 원단을 제조하는 방법을 제공한다. 도 2는 본 발명에 따른 난연성 폴리프로필렌 염색원단의 제조공정을 나타낸 것으로, 이를 참조하면 본 발명의 방법은 (a) 폴리프로필렌(PP) 원사를 이용하여 폴리프로필렌 원단을 제직하는 단계; (b) 상기 원단을 전처리하는 단계; (c) 상기 전처리된 원단을 염색하는 단계; (d) 상기 염색된 원단을 난연바인더 수용액에 함침하여 난연가공하는 단계; 및 (e) 상기 난연가공된 원단을 열처리하여 건조하는 단계를 포함하고, 상기 난연가공 단계에서 상기 함침율이 적어도 7%이고, 상기 난연바인더는 카본계 수분산 우레탄바인더와 폴리디메틸실록산(PDMS)계 수분산 우레탄바인더가 2~2.5 : 1의 중량비로 혼합된 혼합바인더 100중량부와, 상기 혼합바인더 100중량부 대비 인계 난연제 3~6중량부를 포함하여 이루어진다.

상기 본 발명은 상기 폴리프로필렌 염색원단 제조방법에서 상기 염색가공된 원단을 난연가공하는 (d) 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 단계에서는, 상기 염색된 원단을 난연바인더 수용액에 함침하여 난연가공을 하게 되는데, 이때 상기 함침율은 적어도 7%이고, 상기 난연바인더는 카본계 수분산 우레탄바인더와 폴리디메틸실록산(PDMS)계 수분산 우레탄바인더가 2~3 : 1의 중량비로 혼합된 혼합바인더 100중량부와, 상기 혼합바인더 100중량부 대비 인계 난연제 3~6중량부를 포함한다.

이때 사용되는 수분산 바인더는 우레탄 바인더로 카보네이트(Carbonate)계 폴리올을 적용한 수분산 폴리우레탄 바인더는 내구성을 부여하고, 폴리디메틸실록산(PDMS)계 수분산 우레탄바인더는 내오염성을 부여한다. 이와 같이 내구성과 내오염성을 부여하는 수분산 우레탄 바인더에 난연제를 포함함으로써 난연가공을 통해 내구성, 방오성 및 난연성을 부여하게 된다. 특히 폴리프로필렌 원단에서 부족한 방오성능을 높이기 위해서는 내오염성이 효과적으로 발휘되어야 하는 바, 바인더 수지의 접촉각이 높을수록 우수한 방오성능을 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 난연바인더는 카본계 수분산 우레탄바인더와 폴리디메틸실록산(PDMS)계 수분산 우레탄바인더가 2~3 : 1로 중량비로 혼합되는 것이 중요하다. 더욱 바람직하게는 2: 1의 중량비로 혼합된 것을 사용하도록 한다.

또한 상기 인계 난연제로는 당업계에서 통상적으로 알려진 난연제를 활용할 수 있으며, 이 경우 상기 난연제가 3 중량부 미만으로 포함되면 요구되는 난연성을 발휘하지 못하는 문제점이 있으며, 상기 난연제가 6 중량부 초과인 경우 원단의 기계적 물성이 감소하게 되는 문제가 있으므로 3~6 중량부로 포함하는 것이 중요하다.

도면을 참고하여 보다 상세히 설명한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 카보네이트계 폴리올을 적용한 수분산 폴리우레탄의 제조메커니즘을 나타낸 것으로, 카보네이트계 폴리올인 Polycarbonate diol (#2,000, #1,000)과 ether계 폴리올인 Poly(1,4-butanediol)을 혼합 사용하여 제조하였다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 폴리디메틸실록산계 폴리올을 적용한 수분산 폴리우레탄의 제조메커니즘을 나타낸 것으로, Siloxane계 폴리올인 Poly(dimethylsiloxane) , hydroxy terminated (#550)과 Poly (dimethylsiloxane) , bis(hydroxyalkyl) terminated (#5,600)을 PTMG와 혼합하여 우레탄을 제조하였다.

도 12는 도 10 및 도 11에 제시한 메커니즘에 의거하여 제조된 우레탄 수지 중 제품의 보관 안정성과 기능성(내오염성 및 열적 특성)을 고려하여 카보네이트계 수분산 폴리우레탄과 폴리디메틸실록산계 수분산 폴리우레탄 수지를 배합하여 제조된 바인더 수지를 나타낸 것으로, 혼합비가 2:1 내지 3:1일 때 접촉각이 약 75°이상인 것을 확인할 수 있다. 따라서 이러한 혼합바인더를 이용할 경우 폴리프로필렌 원단에 우수한 방오성능을 부여하게 된다.

폴리프로필렌 원단의 난연가공을 위하여 상기 도 12에서 나타낸 혼합바인더 수지에 인계 난연제를 혼합하여 난연바인더를 제조한다. 도 13은 상기 난연바인더 제조에 있어서 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 난연바인더를 제조함에 있어서 사용된 난연제를 나타낸 것이다.

도 14는 난연제 종류별 사용량에 따른 난연성능 비교 평가를 위해 사용된 기본 배합비와, 수지고형분 대비 난연제 사용량을 변량하여 실험한 결과를 나타낸 것으로, 단독 난연제 적용시 사용한 난연제 총량이 25% 이상이거나 분말형 난연제 적용시 고형화 및 침전물 형성 등 유화 안정성이 미흡한 것을 확인할 수 있었다. 난연제 성능은 다음과 같이 확인되었다.

난연 성능: L1 > L3 > L2 > S2 > L4, L5, S1

도 15는 난연제 단독 실험시 우수한 난연성과 보관 안정성을 갖는 난연제 4종을 선별하여, 다양한 비율로 난연제를 혼합 적용하여 함침후 원단의 난연 성능 평가 결과를 나타낸 것이다. 이를 참고하면, 난연제 종류별 혼용 실험 결과, 난연제 L1과 L3를 혼합 적용한 No. KY-30, KY-40, KY-46 시편이 가장 우수한 난연 특성을 보임. 수지 고형분 대비 난연제 함량이 가장 높으면서 유화 안정성이 우수한 KY-46을 최적 난연 바인더 수지인 것으로 확인되었다.

또한 난연제 총량이 바인더 수지 대비 35% 이상이거나 (No. KY-49~54), 개별 난연제 사용량이 25% 이상일 경우 (KY-47~48), 수지의 고형화 및 미세 입자 형성 (Coagulation)으로 유화 안정성이 미흡하고, 난연제 함량이 높음에도 불구하고 낮은 난연 성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다.

도 16은 상기 도 14 및 도 15로부터 도출된 최적의 난연 바인더인 KY-46을 이용하여, 섬유 원단의 수지 함침율에 따른 최적특성을 확인(난연성, 유연성 등) 하기 위하여 일정 비율의 물로 희석하여 함침율에 따른 난연성능 평가를 진행한 결과를 나타낸 것이다.

이를 참고하면, 난연가공시 함침율이 적어도 7%일 때 난연 특성을 나타낼 수 있고, 난연바인더와 물이 1 : 1~2.3의 중량비로 혼합·희석하여 사용할 수 있음을 확인할 수 있다.

도면을 참고하여 설명한 바와 같이 본 발명은 난연가공단계에서 난연성 및 방오성을 향상시킬 수 있게 되고, 이러한 난연가공 후 열처리하여 건조하는 (e)단계를 거쳐 원단을 최종적으로 제조하게 된다.

따라서 본 발명은 또다른 양태로서 상기 방법으로 제조되는 난연성 폴리프로필렌 염색 원단을 제공한다. 이러한 본 발명의 염색 원단은 폴리프로필렌 원단이 갖는 후염색의 어려움을 극복하고 염색가공이 가능하면서, 난연성 및 방오성을 부여한 난연 원단을 제공할 수 있게 되어, 실내외의 인테리어 제품에 두루 적용되는 것이 가능하다.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 본직적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능 할 것이다. 따라서 본 발명에 개신된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

(1) 폴리프로필렌(PP) 원사를 이용하여 폴리프로필렌 원단을 제직하는 단계;
(2) 상기 원단을 전처리하는 단계;
(3) 상기 전처리된 원단을 염액에 함침하고 80~85℃로 1차 승온 및 유지하고, 100~105℃로 2차 승온 및 유지한 다음, 130~135℃로 3차 승온 및 유지한 후, 40~45℃로 냉각하여 염색가공하는 단계; 및
(4) 상기 염색가공된 원단을 열처리하여 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리프로필렌 염색 원단의 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 폴리프로필렌 원단은 원단폭이 적어도 3M이고, 중량이 180~250 g/sqm인 광폭원단인 것을 특징으로 하는, 폴리프로필렌 염색 원단의 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 함침 염액은, 상기 원단의 중량 대비 10~15 wt% 난연제와, 일광견뢰도 증진제 4~5 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리프로필렌 염색 원단의 제조방법.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는, 폴리프로필렌 염색 원단.
(a) 폴리프로필렌(PP) 원사를 이용하여 폴리프로필렌 원단을 제직하는 단계;
(b) 상기 원단을 전처리하는 단계;
(c) 상기 전처리된 원단을 염색하는 단계;
(d) 상기 염색된 원단을 난연바인더 수용액에 함침하여 난연가공하는 단계; 및
(e) 상기 난연가공된 원단을 열처리하여 건조하는 단계를 포함하고,
상기 난연가공 단계에서 상기 함침율이 적어도 7%이고,
상기 난연바인더는 카본계 수분산 우레탄바인더와 폴리디메틸실록산(PDMS)계 수분산 우레탄바인더가 2~3 : 1의 중량비로 혼합된 혼합바인더 100중량부와, 상기 혼합바인더 100중량부 대비 인계 난연제 3~6중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 난연성 폴리프로필렌 염색 원단의 제조방법.
제5 항에 있어서,
상기 난연바인더 수용액은, 상기 난연바인더와 물이 1 : 1 ~ 2.3의 중량비로 혼합된 것이고, 상기 난연제는 상기 혼합바인더 수지 고형분 대비 25~30 wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는, 난연성 폴리프로필렌 염색 원단의 제조방법.
제5 항에 있어서,
상기 염색하는 단계는
상기 전처리된 원단을 염액에 함침하고 80~85℃로 1차 승온 및 유지하고, 100~105℃로 2차 승온 및 유지한 다음, 130~135℃로 3차 승온 및 유지한 후, 40~45℃로 냉각하여 염색가공하는 것을 특징으로 하는, 난연성 폴리프로필렌 염색 원단의 제조방법.
제5 항에 있어서,
상기 함침 염액은, 상기 원단의 중량 대비 10~15 wt% 난연제와, 일광견뢰도 증진제 4~5 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 난연성 폴리프로필렌 염색 원단의 제조방법.
제5 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는, 난연성 폴리프로필렌 염색 원단.