KR20240056999A - 바이오매스 tpu섬유사의 고발색 uv 경화코팅방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 우수한 마찰견뢰도 및 소프트한 터치감을 가지도록 하는 바이오매스 TPU섬유사의 고발색 UV 경화코팅방법에 관한 것으로서 본 발명에 의하면, 고발색의 색상을 가지면서도 부드러운 터치감, 우수한 마찰견뢰도 및 경화도를 발현할 수 있는 바이오매스 TPU섬유사의 고발색 UV 경화코팅 방법을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 우수한 마찰견뢰도 및 소프트한 터치감을 가지도록 하는 바이오매스 TPU섬유사의 고발색 UV 경화코팅방법에 관한 것이다.
최근 섬유업계에서는 투습성, 방오성, 박리강도, 내광성, 염색성, 방염성 등의 가양한 기능성을 구현하여 의류, 신발, 가방뿐만 아니라, 홈인테리어 제품, 전자기기 스트랩, 전자제품 하우징등에 널리 이용할 수 있도록 다양한 기능을 가진 폴리머를 방사한 원사를 사용함으로써 섬유제품의 품질과 성능을 높이고 있다.
이러한 합성섬유사의 제조에 있어서 대표적으로 PET, 나일론, PP, PU 등이 활용되고 있으며, 그 중 폴리우레탄 섬유는 높은 탄성을 갖는 특징 때문에 다양한 용도로 활발하게 사용되고 있으며, 그 용도 범위의 확대에 따라 기존의 폴리우레탄 섬유에 새로운 부가적인 특성을 부여하여 개발하고 있다. 그러나 폴리우레탄 섬유는 소각 시 다이옥신과 같은 유해물질을 발생시키고 이산화탄소 발생량이 많아 온실가스효과를 일으키는 문제가 있다.
전 세계적으로 환경문제에 집중하면서 고분자 물질 생산에 있어서 석유기반 원료물질을 재생가능한 식물성 유지로 대체하는 것에 대한 요구가 지속되고 있으며, CO2와 같은 온실가스의 감축에 대한 국내외적인 관심이 증대되고 있다.
이에 바이오 고분자는 원료가 되는 바이오매스로 시작하여 온실가스를 저감시켜 탄소 중립을 달성할 수 있는 해결책으로 떠오르고 있으며, 대표적으로 부각되고 있는 것이 바로 바이오매스 TPU이다.
그러나 바이오매스 TPU를 이용하여 섬유사를 제조하는 경우에는 표면의 균일한 균제도 형성 및 다양한 색상 구현에 있어서 문제점이 발생하여 이의 개선이 요구되고 있는 실정이다.
따라서 본 발명에서는 바이오매스 TPU 원사에 컬러를 부여하기 위하여 적용 가능한 UV 경화 수지로서 분산안정성이 우수한 색소(유기안료)를 사용하여 UV 경화 코팅 이후에 우수한 마찰견뢰도 및 소프트한 터치감을 가지는 UV코팅사를 제공하는 것을 기술적과제로 한다.
그러므로 본 발명에 의하면, 자외선 경화형 올리고머 20~45중량%, 자외선 경화형 모노머 35~70중량%, UV 경화형 잉크 0.1~20중량% 및 광개시제 0.1~10 중량%를 혼합한 자외선 경화 코팅액을 준비한 후,
바이오매스 TPU섬유사를 상기 자외선 경화 코팅액에 패딩한 후,
일정한 압력의 압착롤러를 통과시켜 상기 바이오매스 TPU섬유사표면에 박막 코팅층을 형성시킨 후,
상기 코팅된 바이오매스 TPU섬유사를 지표로부터 수직방향으로 진행시키면서 자외선을 조사하여 상기 자외선 경화 코팅액을 경화시키는 것을 특징으로 하는 바이오매스 TPU섬유사의 고발색 UV 경화코팅방법이 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 우수한 마찰견뢰도 및 소프트한 터치감을 가지도록 한 바이오매스 TPU섬유사의 고발색 UV 경화코팅방법에 관한 것으로서, 바이오매스 TPU로 이루어진 실을 자외선 경화 코팅액에 함침하여 박막 코팅층을 형성시킨 후 자외선 경화 코팅액을 경화시키는 방법으로서 고발색의 색상발현을 위한 안료와 자외선 경화형 수지를 적당한 농도로 배합한 후, 자외선 광을 조사하여 상기 배합액을 경화하여 고발색 색상이 발현된 TPU섬유사를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 컬러코팅의 대상이 되는 바이오매스 TPU섬유사는 바이오매스 TPU를 방사한 모노필라멘트사 또는 멀티필라멘트사인 것으로서 기존의 상용화된 염료 및 기타 첨가제, 열수에 의한 염색공정으로는 색상을 발현하기 어려운 실이다.
본 발명에서 상기 바이오매스 TPU섬유사에 코팅하기 위한 자외선 경화 코팅액은 자외선 경화형 올리고머 20~45중량%, 자외선 경화형 모노머 35~70중량%, UV 경화형 잉크 0.1~20중량% 및 광개시제 0.1~10 중량%를 혼합한 자외선 경화 코팅액을 사용한다.
자외선 경화형 올리고머 20중량%미만에서는 접착력 하락에 의해 마찰에 의한 코팅층의 탈리가 발생할 수 있고, 45중량%를 초과하는 경우에는 자외선 경화 코팅액의 점도 상승에 의한 코팅 균제도 문제가 발생할 수 있다. 자외선 경화형 모노머 35중량%미만에서는 코팅 후 하드한 터치감으로 인한 문제가 발생할 수 있고, 70중량%를 초과하는 경우에는 고발색 및 마찰견뢰도의 문제가 발생할 수 있다.
일반적으로 자외선 경화 코팅액에 사용되는 수지의 경우 대부분 아크릴레이트 계열의 올리고머, 모노머로 조성되어 있는데, 바이오매스 TPU섬유사의 고결정성의 치밀한 분자구조 특성에 따라 다음과 같이 모노머와 올리고머를 사용할 수 있다.
상기 자외선 경화 코팅액 중 자외선 경화형 올리고머는 폴리우레탄계 올리고머, 에폭시계 올리고머, 비닐계 올리고머 중 어느 하나 이상인 것을 사용하는 것이 고견뢰도의 물성을 유지하는데 바람직하다.
상기 자외선 경화 코팅액 중 자외선 경화형 모노머는 퍼퓨릴계 모노머, 에틸렌글리콜계 모노머, 트리메틸올계 모노머, 히드록시기계 모노머 중 어느 하나 이상인 것을 사용하는 것이 섬유 내부로 자외선 경화 코팅액이 침투하여 염착 구조를 형성하는데 바람직하다.
상기 광개시제는 포스핀옥사이드계 광개시제, 히드록시케톤계 광개시제 중 어느 하나인 것을 사용하는 것이 올리고머 및 모노머의 가교도 향상에 의한 경화도 향상에 바람직하다.
상기 자외선 경화 코팅액 중 안료는 UV 경화형 잉크를 사용하는 것이 바람직한데, 상기 UV 경화형 잉크는 1~20㎛ 사이즈의 유기안료 입자가 바인더에 의해 분쇄된 형태로서 코팅 후 마찰견뢰도 및 균제도를 향상시킬 수 있어 바람직하다.
이렇게 준비된 상기 자외선 경화 코팅액에 바이오매스 TPU섬유사를 패딩한 후, 일정한 압력의 압착롤러를 통과시켜 상기 바이오매스 TPU섬유사표면에 박막 코팅층을 형성시키는데, 압착롤러는 섬유 실 표면에 배합액이 일정한 두께의 코팅층이 형성하도록 압착하는 것으로서 코팅층 두께에 따라 색상코팅된 실의 제직가능성을 가늠할 수 있다. 일정한 두께의 코팅층을 형성하기 위한 압착롤러부는 압력조절이 가능한 유연한 재질의 고무 또는 실리콘 재질이어야 한다.
이후 상기 코팅된 난염성 섬유사를 지표로부터 수직방향으로 진행시키면서 파장범위 260~395nm인 자외선을 조사하여 상기 자외선 경화 코팅액을 경화시키는 데, 상기 자외선 조사는 수은 램프에 Fe, Ga, Mg 중 어느 하나이상의 금속물질이 첨가된 메탈 할라이드 램프와 가장 장파장(395nm)의 자외선을 조사시킬 수 있는 자외선 LED를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 수은 램프보다 장파장의 자외선이 조사되어 코팅층의 경화를 수초에서 수분이내에 이룰 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다. 자외선 LED는 조사하였을 경우 상온(20~30℃)에서 경화할 수 있기 때문에 열에 민감한 섬유소재에 적용하기 용이하다. 또한 자외선 조사공정의 전후에 적외선(Infrared) 건조부를 추가로 설치하여 적외선 건조공정을 행할 수 있는데, 이는 함유되어 있는 수분을 건조시키거나 수용성 또는 수분산 배합액을 사용하는 경우 수분 건조를 통한 경화도를 향상시키는데 목적이 있다.
그러므로 본 발명에 의하면, 고발색의 색상을 가지면서도 부드러운 터치감, 우수한 마찰견뢰도 및 경화도를 발현할 수 있는 바이오매스 TPU섬유사의 고발색 UV 경화코팅 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바이오매스 TPU섬유사의 고발색 UV 경화코팅방법에 의해 제조된 실사진이며,
도 2는 본 발명의 바이오매스 TPU섬유사의 고발색 UV 경화코팅방법에 의해 제조된 실의 견뢰도 시험성적서이다.
도 2는 본 발명의 바이오매스 TPU섬유사의 고발색 UV 경화코팅방법에 의해 제조된 실의 견뢰도 시험성적서이다.
다음의 실시예에서는 본 발명의 바이오매스 TPU섬유사의 고발색 UV 경화코팅방법의 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
표 1에 나타낸 바와 같이 폴리우레탄계 올리고머와 에폭시계 올리고머를 혼합한 올리고머 40중량%, 단관능 퍼퓨릴계와 2관능 에틸렌글리콜계, 3관능 트리메틸올계를 혼합한 모노머 50중량%, 포스핀옥사이드계 광개시제 3중량%, UV 경화형 잉크 7중량%를 혼합하여 자외선 경화 코팅액을 준비한 후 바이오매스 TPU섬유사(200D 모노필라멘트)를 상기 코팅액이 담긴 함침부로 진행시켜 패딩하여 일정량의 코팅액을 도포한 후 두 개의 압착롤러에 일정한 압력(1MPa)으로 압착하여 박막 코팅층을 형성시킨 후, 지표로부터 수직방향으로 파장범위 260~395nm인 자외선을 조사하여 액상의 코팅액을 광경화를 통해 경화하고 리와인더부에서 감아서 마감하였다. 코
UV 사코팅 장비의 가공조건은 패딩압(0.2Mpa)과 함께 100W/cm 메탈할라이드 Lamp에서 10m/min의 속도로 가공하였다. 제조된 코팅사의 터치감, 마찰견뢰도, 경화도를 측정하여 표 2에 평가하였으며, 그 시험성적서는 도 2(＃2)에 나타내었다.
| UV 경화형 수지 | Line 작업 조건 (사코팅 Lab. 장비) |
|||
| 올리고머 | IRR/V51001) | 40% | 패딩압 | 0.2MPa |
| 모노머 | THFA2 ) | 30% | Line speed | 10m/min |
| CHTM-21803) | 15% | |||
| TMPTA4 ) | 5% | |||
| 광개시제 | TPO5 ) | 3% | ||
| UV power | 100W/cm x 1EA | |||
| 색소 | Red UV 경화형 잉크 | 7% | ||
1) 폴리우레탄계 올리고머 : IRR-591 , 에폭시계 올리고머 : V-5100
2) 퍼퓨릴계 모노머 : Tetra hydro furfuryl acrylate(THFA)
3) 에틸렌글리콜계 모노머 : CHTM-2180
4) 트리메틸올계 모노머 : Trimethylol propane triacrylate(TMPTA)
5) 포스핀옥사이드계 광개시제 : TPO(2,4,6-trimethylbenzoyldiphenyl phosphine oxide)
| 구분 |
마찰견뢰도 | 터치감 |
경화도 |
평가방법 |
|
| 건 | 습 | ||||
| 실시예 1 |
4 |
3-4 |
우수 |
우수 |
마찰견뢰도 평가 방법 : KS K ISO 0650에 따라 1kg 하중으로 면직물에 대한 10회 마찰 터치감 평가 방법 : 20cm x 20가닥 원사 터치감 평가 경화도 평가 방법 : 코팅사 와인딩 간 tacky 평가 |
Claims (6)
- 자외선 경화형 올리고머 20~45중량%, 자외선 경화형 모노머 35~70중량%, UV 경화형 잉크 0.1~20중량% 및 광개시제 0.1~10 중량%를 혼합한 자외선 경화 코팅액을 준비한 후,
바이오매스 TPU섬유사를 상기 자외선 경화 코팅액에 패딩한 후,
일정한 압력의 압착롤러를 통과시켜 상기 바이오매스 TPU섬유사표면에 박막 코팅층을 형성시킨 후,
상기 코팅된 바이오매스 TPU섬유사를 지표로부터 수직방향으로 진행시키면서 자외선을 조사하여 상기 자외선 경화 코팅액을 경화시키는 것을 특징으로 하는 바이오매스 TPU섬유사의 고발색 UV 경화코팅방법. - 제 1항에 있어서,
상기 자외선 경화형 올리고머는 폴리우레탄계 올리고머, 에폭시계 올리고머, 비닐계 올리고머 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 바이오매스 TPU섬유사의 고발색 UV 경화코팅방법. - 제 1항에 있어서,
상기 자외선 경화형 모노머는 퍼퓨릴계 모노머, 에틸렌글리콜계 모노머, 트리메틸올계 모노머, 히드록시기계 모노머 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 바이오매스 TPU섬유사의 고발색 UV 경화코팅방법. - 제 1항에 있어서,
상기 광개시제는 포스핀옥사이드계 광개시제, 히드록시케톤계 광개시제 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바이오매스 TPU섬유사의 고발색 UV 경화코팅방법. - 제 1항에 있어서,
상기 UV 경화형 잉크는 고형분 20~30%의 UV 경화형 잉크인 것을 특징으로 하는 바이오매스 TPU섬유사의 고발색 UV 경화코팅방법. - 제 1항에 있어서,
상기 바이오매스 TPU섬유사는 바이오매스 TPU를 방사한 모노필라멘트사 또는 멀티필라멘트사인 것을 특징으로 하는 바이오매스 TPU섬유사의 고발색 UV 경화코팅방법.
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| KR1020220137188A KR20240056999A (ko) | 2022-10-24 | 2022-10-24 | 바이오매스 tpu섬유사의 고발색 uv 경화코팅방법 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020081604A (ko) | 2001-04-19 | 2002-10-30 | 주식회사 코오롱 | 폴리우레탄계 탄성섬유 및 그의 제조방법 |
-
2022
- 2022-10-24 KR KR1020220137188A patent/KR20240056999A/ko unknown
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