KR20210156498A - 수분산 폴리우레탄 수지를 이용한 난연성이 우수한 트리코트 원단 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수분산 폴리우레탄 수지를 이용한 난연성이 우수한 트리코트 원단 제조방법은 트리코트 원단을 제편하는 제편단계와, 상기 제편단계를 거친 트리코트 원단의 표면에 기모기를 활용하여 기모를 가공하는 기모 가공단계와, 상기 기모 가공단계를 거친 트리코트 원단의 표면에 가공된 기모의 길이를 일정하게 커팅시키는 샤링단계와, 상기 샤링단계를 거친 트리코트 원단을 정련하는 정련단계와, 상기 정련단계를 거친 트리코트 원단을 180 내지 190℃의 온도로 열처리하는 열처리 단계와, 상기 열처리 단계를 거친 트리코트 원단에 CELL조절제로 코팅하는 1차 코팅단계와, 상기 1차 코팅단계를 거친 트리코트 원단을 수분산 폴리우레탄 수지로 재코팅하는 2차 코팅단계와, 상기 2차 코팅단계를 거친 트리코트 원단을 100℃의 열수에서 20분간 감량하여 CELL조절제 성분을 제거하는 감량단계와, 상기 감량단계를 거친 트리코트 원단을 가공기로 건조한 후 원단의 표면을 버핑하는 버핑단계와, 상기 버핑단계를 거친 트리코트 원단을 분산염료, 욕중난연제 및 일광견뢰도 증진제가 혼합된 염색액에 130 내지 140℃온도에서 40분간 염색시키는 염색단계 및 상기 염색단계를 거친 트리코트 원단을 건조하고, 건조한 트리코트 원단을 가공난연제에 함침 및 탈수하여 가공하는 가공 단계를 포함한다.

Description

수분산 폴리우레탄 수지를 이용한 난연성이 우수한 트리코트 원단 제조방법{Tricot fabric manufacturing method with excellent flame retardancy using water-dispersible polyurethane resin}

본 발명은 수분산 폴리우레탄 수지를 이용한 난연성이 우수한 트리코트 원단 제조방법에 관한 것이다.

차량 내장재 및 기타 산자 자재로 주로 사용되는 스웨이드 원단은 터치감 및 심미성을 향상시키기 위하여 코팅처리를 실시하고 있는데, 일반적으로 유성 폴리우레탄 수지를 사용하고 있다.

하지만, 유성 폴리우레탄 수지를 사용하여 스웨이드 원단을 코팅할 경우, 코팅 단계 중 과량의 유기 용제를 사용함으로, 제조 공정상의 문제와 사용시 잔류 유해물질(VOC)이 검출되는 문제가 있어 자동차 내장재 적용에 제한이 있으며, 또한 연소 시 유독 가스인 시안화 가스 발생으로 승객 안전 문제 및 폐기 시 환경 문제가 발생하고 있다.

본 기술에서는 잔류 유해물질(VOC)을 없애기 위해 수분산 폴리우레탄 수지를 사용하여 스웨이드 원단을 제조하였다. 수분산 폴리우레탄 수지내에서는 CELL이 없으므로 원단내에 심미성 및 터치감을 부여하기 위해 수지내 CELL조절제를 이용하여 CELL(공극)을 만들었다. 하지만 이 CELL(공극)에 의해 난연성능이 떨어진다. 이에 난연성능을 보완하기 위해 염색공정 및 가공공정에서 난연기술을 보완하여 난연성을 높였다.

고분자의 난연성 부여 원리는 다음과 같다. 첫째, 연소과정에서 유지되어야 하는 열에너지를 소비시킴으로써 연소를 억제한다. 둘?, 고분자의 열분해 경로를 변경하여 가연성 기체의 양을 감소시키고 잔존 탄화물의 양을 증가시켜 난연성을 부여한다. 셋째, 연소시 고분자 표면에 막을 형성하여 가연성 기체와 공기 중의 산소를 차단하여 연소가 일어나지 않게 하거나, 발열량을 줄인다. 넷째, 연소 반응에 참여하는 H·, OH·와 같은 활성 라디칼을 난연제가 흡수해서 연속반응을 억제한다.

이와 같은 난연 원리를 이용하여 범용 고분자 제품에 난연성을 부여 하는 방법은 다음과 같다. 첫째, 분자구조 변경을 통한 난연성 고분자의 제조, 둘째 반응형 난연제를 고분자 구조내에 화학적으로 결합시키는 방법, 셋째 첨가형 난연제를 고분자 내에 물리적으로 첨가시키는 방법, 넷째 난연제 코팅 또는 페인팅을 하거나 제품 디자인 변경을 통한 내열성 향상 방법이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-2092532호 "스웨이드의 함침 코팅용 난연성 수분산 폴리우레탄 수지조성물 및 그 제조방법" 대한민국 등록특허공보 제10-0625110호 "폴리우레탄함침 스웨이드조 인공피혁의 제조방법"

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스웨이드 원단의 기재를 부직포가 아닌 트리코트(TRICOT)로 대체하여 기계적 물성을 보완하고 조직 간 결속력을 확보하고 제품의 강도 및 우수한 촉감을 부여하며, 수분산 폴리우레탄 수지를 이용한 난연성이 우수한 트리코트 원단 제조방법을 제시하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 수분산 폴리우레탄 수지를 이용한 난연성이 우수한 트리코트 원단 제조방법은 트리코트 원단을 제편하는 제편단계와, 상기 제편단계를 거친 트리코트 원단의 표면에 기모기를 활용하여 기모를 가공하는 기모 가공단계와, 상기 기모 가공단계를 거친 트리코트 원단의 표면에 가공된 기모의 길이를 일정하게 커팅시키는 샤링단계와, 상기 샤링단계를 거친 트리코트 원단을 정련하는 정련단계와, 상기 정련단계를 거친 트리코트 원단을 180 내지 190℃의 온도로 열처리하는 열처리 단계와, 상기 열처리 단계를 거친 트리코트 원단에 CELL조절제로 코팅하는 1차 코팅단계와, 상기 1차 코팅단계를 거친 트리코트 원단을 수분산 폴리우레탄 수지로 재코팅하는 2차 코팅단계와, 상기 2차 코팅단계를 거친 트리코트 원단을 100℃의 열수에서 20분간 감량하여 CELL조절제 성분을 제거하는 감량단계와, 상기 감량단계를 거친 트리코트 원단을 가공기로 건조한 후 원단의 표면을 버핑하는 버핑단계와, 상기 버핑단계를 거친 트리코트 원단을 분산염료, 욕중난연제 및 일광견뢰도 증진제가 혼합된 염색액에 130 내지 140℃온도에서 40분간 염색시키는 염색단계 및 상기 염색단계를 거친 트리코트 원단을 건조하고, 건조한 트리코트 원단을 가공난연제에 함침 및 탈수하여 가공하는 가공 단계를 포함한다.

그리고, 상기 2차 코팅단계에 있어서, 수분산 폴리우레탄 수지의 점도는 1,000 내지 200,000cps이며, 상기 수분산 폴리우레탄 수지가 상기 트리코트 원단 표면에 코팅되는 두께는 10

이상인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 스웨이드 원단의 기재를 부직포가 아닌 트리코트로 대체하여 조직 간 결속력을 확보하고 제품의 강도 및 우수한 촉감을 부여하였으며, 트리코트 원단을 통해 기존 스웨이드 원단보다 기계적인 물성을 개선할 수 있다. 또한 기존 유성 폴리우레탄 수지가 아닌 수분산 폴리우레탄을 사용하여 잔류 유해물질(VOC)가 없으며, 난연성이 SE 수준으로 개선되어 자동차 내장재 용도로 적용이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 수분산 폴리우레탄 수지를 이용한 난연성이 우수한 트리코트 원단 제조방법의 순서도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따른 수분산 폴리우레탄 수지를 이용한 난연성이 우수한 트리코트 원단 제조방법의 순서도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제편단계(S10), 기모 가공단계(S20), 샤링단계(S30), 정련단계(S40), 열처리 단계(S50), 1차 코팅단계(S60), 2차 코팅단계(S70), 감량단계(S80), 버핑단계(S90), 염색단계(S100) 및 가공 단계(S110)를 포함하여 이루어진다.

상기 각 단계 및 이의 순서는 사용용도나 사용환경 등에 따라 적절히 조정할 수 있으며, 반드시 상기 단계 및 순서에 한정되는 것은 아니다.

먼저, 상기 제편단계(S10)는, PET(polyethylene terephthalate) 일반사를 이용하여 트리코트 원단을 제조하는 단계이다. 이때, PET 원단은 범용적으로 사용하고 있으며, 제품 특성에 맞게 제직하여 사용 가능한 것이 특징이다.

상기 기모 가공단계(S20)는, 제편된 트리코트 원단의 표면에 기모를 가공하는 단계로써, 제편된 트리코트 원단 표면에 냅(nap)을 긁어 기모를 가공한다.

이어서, 샤링단계(S30)가 수행된다. 상기 샤링단계(S30)는 기모 가공단계(S20)를 거친 트리코트 원단의 표면에 형성된 기모의 길이를 일정하게 커팅 시키는 단계로써, 샤링기를 사용하여 원단 표면의 길이를 일정하게 커팅하며, 샤링기는 회전하는 나이프인 회전도와 수평으로 고정된 평도화의 마찰에 의해 원단 표면의 길이를 일정하게 커팅하게 된다.

이후, 정련단계(S40)가 수행되며, 상기 정련단계(S40)는 샤링단계(S30)를 진행한 원단을 가지고 깨끗하게 하기 위해 섬유에 함유된 색소 이외의 불순물, 경사 가호제, 방적유, 기계기름 등을 제거하여 염색가공을 효과적으로 행하기 위한 전처리 공정이다.

다음으로, 상기 열처리 단계(S50)는 원단의 폭, 밀도 등을 맞추고 형태 안정성을 높이기 위한 공정으로 180 내지 190℃의 온도에서 진행되는 것이 바람직하다. 만약, 열처리 온도가 180℃ 미만일 경우 원단의 형태 안정성이 저하될 우려가 있고, 190℃를 초과하는 경우 원단이 손상될 우려가 있다. 또한 보다 구체적으로, 열처리 시 트리코트 원단은 원단 전체에 열이 골고루 전달되기 위해 48m/min의 속도로 공급되며 원단의 공급속도가 48m/min 보다 작을 경우 원단의 표면에 열이 과도하게 전달되어 원단 표면이 손상될 우려가 있고, 원단의 공급속도가 48m/min 보다 빠른 경우, 원단 표면에 열이 골고루 전달되지 않아 원단의 형태안정성이 저하될 우려가 있다.

그리고, 상기 1차 코팅단계(S60)는 열처리된 트리코트 원단에 CELL조절제를 코팅하는 단계로써, 롤 코팅방식을 적용하며 보다 구체적으로는 배스(Bath)안에 코팅액을 부어 진행하였다.

그리고, 2차 코팅단계(S70)는 1차 코팅된 트리코트 원단에 수분산 폴리우레탄 수지를 코팅하는 단계로써, 1차 코팅 방식과 동일한 방식으로 적용하였다.

상기 2차 코팅단계(S70)에 있어서, 수분산 폴리우레탄 수지의 점도는 1,000 내지 10,000cps이며, 상기 수분산 폴리우레탄 수지가 상기 트리코트 원단 표면에 코팅되는 두께는 10㎛이상 코팅되는 것이 바람직하다.

이는 원단의 터치감을 극대화시키기 위한 조건으로, 수분산 폴리우레탄 수지의 점도가 1,000cps 미만인 경우 점도가 낮아 원단 내부에 흡착되어 유지되기 어려우며, 반면 수분산 폴리우레탄 수지의 점도가 10,000cps를 초과하는 경우, 수분산 폴리우레탄 수지의 점도가 높아 수분산 폴리우레탄 수지가 트리코트 원단에 골고루 코팅되기 어렵기 때문이다. 또한, 원단의 기모면에 수분산 폴리우레탄 수지가 10㎛ 미만의 두께로 코팅되는 경우 원단의 터치감을 향상시키기 어려우며, 수분산 폴리우레탄 수지가 10㎛를 초과하는 두께로 코팅되는 경우, 수지가 뭉쳐 오히려 트리코트 원단의 터치감을 저하시킬 우려가 있다.

이어서, 감량단계(S80)가 수행된다. 감량단계(S80)는 2차 코팅된 트리코트 원단에 열수감량을 하여 CELL조절제를 제거한 후 수분산 폴리우레탄 내 공극을 만들어 주는 단계로, 상기 감량단계(S80)는 100℃의 열수에서 20분간 수행되는 것이 바람직하다.

100℃를 초과하는 온도에서, 20분을 초과하여 트리코트 원단을 감량하는 경우, 원단의 표면이 손상될 우려가 있으며, 100℃ 미만의 온도에서 20분 미만으로 트리코트 원단을 감량하는 경우, 원단의 고감성을 저해할 우려가 있기 때문이다.

다음으로, 버핑단계(S90)가 수행된다. 버핑단계(S90)는 수분산 폴리우레탄 수지가 코팅된 트리코트 원단을 버핑하여 원단의 기모면을 정돈하는 단계이다. 이때, 버핑단계(S90)는 연마기 및 사포를 이용하여 트리코트 원단의 기모면을 연마하는데, 코팅 후의 외관 및 입모 개선을 위해 1,000 ~ 1,500 rpm의 조건으로 연마하는 것이 바람직하다. 이는 1,000rpm 미만의 속도로 트리코트 원단의 기모면을 버핑하는 경우, 기모면이 제대로 정돈되지 않을 우려가 있으며, 1,500rpm을 초과하는 조건으로 기모면을 버핑하는 경우 기모면이 지나치게 손상될 우려가 있기 때문이다.

이후, 염색단계(S100)가 수행되며, 상기 버핑단계(S90)를 거친 트리코트 원단을 분산염료, 욕중난연제 및 일광견뢰도 증진제가 혼합된 염색액에 130 내지 140℃온도에서 40분간 염색하되, 염색 및 건조 후에 염색 투입량 과다 및 냉각조건, 포속에 의한 표면 DEFO 편차로 재기모를 해야 되는 경우를 예방하기 위하여 염색 시 작업조건은 아래 [표 1]과 같이 진행한다.

구분	염색
투입량	2,388M
메인 스피드	1600RPM
릴 스피드	200RPM
액비	5500L
수세방법	OVER FLOW(5초)
욕중유연제	2g/l

한편, 상기 일광견뢰도 증진제는 견뢰도 측면에서 유리한 S 타입 염료가 사용되며, 상기 S 타입 염료는 아래 [표 2]에서와 같이 이미 공지된 염료 타입의 하나이다.

염료 타입	분자량	활성화 에너지	색상	균염성	견뢰도
E	소	저	담색	○	X
SE	중	중	중색	△	△
S	대	고	농색	X	○

한편, 염색조건에서 130℃ 미만의 온도에서 35분 미만으로 수행될 경우, 원단 표면에 염색이 고루 이루어지지 않을 우려가 있으며, 트리코트 불균염으로 원단외관이 손상될 우려가 있다. 그리고 140℃를 초과하는 온도에서 45분을 초과하여 염색이 수행되는 경우, 트리코트 원단 표면이 손상될 우려가 있기 때문에 130 ~ 140℃의 온도에서 35 ~ 45분간 염색하는 것이 바람직하다.

여기서 일광증진제 함량은 10% + 욕중난연제 함량은 15% 투입시 가장 양호하였다.

이어서, 가공단계(S110)는 트리코트 원단의 난연성 확보를 위해 진행하는 단계로써, 물 100 중량부에 대하여, 가공난연제 10% 내외 중량부에 원단을 함침한 후, 롤러를 이용하여 탈수하여 가공시킨다.

상기 염색단계(S100) 및 가공단계(S110)에서 사용된 난연제는 아래 [표 3]과 같다.

구분	성분	고형분	투입량
욕중난연제	아미노 포스페이트	35%	15%
가공난연제	인산구아니딘	35%	10%

난연성 결과는 아래 [표 4]와 같다.

먼저, 분산염료 및 일광증진제 1번(주성분 : 벤조트리아진계)을 혼합한 염색액에 트리코트 원단을 염색한 후 가공 처리를 하지 않은 (1)번 시편의 경우, 비-자기소화성(자기소화, SE: Self Extinguish)으로 확인되었으며, 가공난연제를 첨가한 시편의 경우, 시편이 60mm 이상 연소함으로써 측정기준점 이상으로 연소하여 난연성이 떨어지는 것으로 확인되었다.

그리고, 분산염료, 일광증진제 1번 및 욕중난연제를 혼합한 염색액에 트리코트 원단을 염색한 후 가공 처리를 하지 않은 (2)번 시편의 경우, 시편이 60mm 이상 연소함으로써 측정기준점 이상으로 연소하여 난연성이 떨어지는 것으로 확인되었으며, 가공난연제를 첨가한 시편의 경우 자기소화성이 발현되어 매우 우수한 난연성을 가지는 것으로 확인되었다.

즉, 본 발명에 따라 염색단계(S100) 및 가공단계(S110)를 거친 (2)번 시편은 난연성이 우수하여 자동차 내장재로 유리하게 이용할 수 있을 것이다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (2)

1. 트리코트 원단을 제편하는 제편단계;
   상기 제편단계를 거친 트리코트 원단의 표면에 기모기를 활용하여 기모를 가공하는 기모 가공단계;
   상기 기모 가공단계를 거친 트리코트 원단의 표면에 가공된 기모의 길이를 일정하게 커팅시키는 샤링단계;
   상기 샤링단계를 거친 트리코트 원단을 정련하는 정련단계;
   상기 정련단계를 거친 트리코트 원단을 180 내지 190℃의 온도로 열처리하는 열처리 단계;
   상기 열처리 단계를 거친 트리코트 원단에 CELL조절제로 코팅하는 1차 코팅단계;
   상기 1차 코팅단계를 거친 트리코트 원단을 수분산 폴리우레탄 수지로 재코팅하는 2차 코팅단계;
   상기 2차 코팅단계를 거친 트리코트 원단을 100℃의 열수에서 20분간 감량하여 CELL조절제 성분을 제거하는 감량단계;
   상기 감량단계를 거친 트리코트 원단을 가공기로 건조한 후 원단의 표면을 버핑하는 버핑단계;
   상기 버핑단계를 거친 트리코트 원단을 분산염료, 욕중난연제 및 일광견뢰도 증진제가 혼합된 염색액에 130 내지 140℃온도에서 40분간 염색시키는 염색단계; 및
   상기 염색단계를 거친 트리코트 원단을 건조하고, 건조한 트리코트 원단을 가공난연제에 함침 및 탈수하여 가공하는 가공 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성이 우수한 수분산 폴리우레탄 수지를 이용한 트리코트 원단 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 2차 코팅단계에 있어서, 수분산 폴리우레탄 수지의 점도는 1,000 내지 200,000cps이며, 상기 수분산 폴리우레탄 수지가 상기 트리코트 원단 표면에 코팅되는 두께는 10

   

   이상인 것을 특징으로 하는 난연성이 우수한 수분산 폴리우레탄 수지를 이용한 트리코트 원단 제조방법.
   

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