KR20240076557A - 친환경 열가소성 폴리우레탄 압출코팅사의 제조방법 - Google Patents

친환경 열가소성 폴리우레탄 압출코팅사의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바이오매스 함량 25~70%인 열가소성 폴리우레탄 수지를 합성섬유사에 코팅하는 친환경 열가소성 폴리우레탄 압출코팅사의 제조방법에 관한 것으로서 본 발명에 의하면, 친환경 코팅물질인 바이오매스 함량 25~70%인 열가소성 폴리우레탄 수지를 사용하여 합성섬유사에 균일한 코팅두께로 코팅함으로써 균제도가 우수한 코팅사를 제공할 수 있다.

Description

친환경 열가소성 폴리우레탄 압출코팅사의 제조방법{Process Of Producing Eco-friendly Thermoplastic Polyurethane Coating Yarn}
본 발명은 바이오매스 함량 25~70%인 열가소성 폴리우레탄 수지를 합성섬유사에 코팅하는 친환경 열가소성 폴리우레탄 압출코팅사의 제조방법에 관한 것이다.
합성섬유원사에 폴리염화비닐을 압출코팅한 압출코팅사는 탄성이 우수하고 주름이 잘 생기지 않으며, 형태유지성, 항균성, 다양한 색상적용 등이 우수하여, 블라인드, 벽지, 바닥재, 또는 생활용, 데코용, 전자제품용 및 가구용의 소재로서 널리 사용되고 있다.
이와 같은 압출코팅사는 통상적으로 산업용에 적합한 물성을 확보하기 위해 고강도 PET 원사에 300 내지 1,100 m/min의 코팅속도를 발휘하는 압출 코팅기를 이용하며 난연성, 방염성, 항균성 및 기타 기능성을 부가하여 코팅하고 있다.
최근 선진국들의 환경규제에 대한 대응과 생활산업 제품분야에서 친환경 경향에 따라 무독성 고기능성 소재에 대한 요구가 늘어나고 있으며, 이에 따라 친환경 및 고기능성이 가미된 기능성 섬유제품의 개발이 필요성이 증가하고 있는 상황에서 이와 같은 PVC 압출코팅사는 난연성, 방염성, 항균성, 인장강도, 신장율 등이 우수하지만, 압출코팅, 정경 및 제직시 불량품이 발생할 경우 PET 원사와 PVC 코팅층간 분리의 어려움으로 인하여 재활용이 불가능하고 전량 폐기해야 하는 문제점이 있으며, 소각시 PVC 압출코팅사가 연소할 경우 PVC에 존재하는 염소이온과 코팅제에 존재하는 프탈레이트계 가소제가 반응하여 독성유해물질이 발생하는 단점이 있다.
따라서, 친환경 코팅사 제조기술에 있어서 TPU소재의 코팅사, 바이오매스함량이 높은 열가소성 폴리우레탄(TPU)이 친환경성, 내열성, 신축성, 자외선 차단성 등 용도별 기능성이 우수하여 연구개발이 활발히 진행되고 있으나, TPU특유의 형태안정성문제로 압출시 코팅사의 균제도가 저하되는 문제를 안고 있었다.
대한민국공개특허제10-2020-0079137호(2020년07월02일 공개)
따라서 본 발명에서는 친환경 코팅물질인 바이오매스 함량 25~70%인 열가소성 폴리우레탄 수지를 사용하여 합성섬유사에 균일한 코팅두께로 코팅함으로써 균제도가 우수한 코팅사를 제공하는 것을 기술적과제로 한다.
그러므로 본 발명에 의하면, 합성섬유로 이루어진 코어사 및 바이오매스 함량 25~70%인 열가소성 폴리우레탄 수지를 가열하는 가열단계;
압출기를 사용하여 상기 코어사의 표면에 바이오매스 함량 25~70%인 열가소성 폴리우레탄 수지를 코팅하며 압출하는 압출단계;
상기 열가소성 폴리우레탄 수지가 코팅된 코어사를 냉각수가 담긴 냉각조를 통과시키며 냉각하는 냉각단계; 및
상기 냉각된 코팅사를 권취하는 권취단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 열가소성 폴리우레탄 압출코팅사의 제조방법이 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 바이오매스 함량 25~70%인 열가소성 폴리우레탄 수지를 사용하여 합성섬유사 표면에 코팅을 하는 친환경 열가소성 폴리우레탄 압출코팅사의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 친환경 열가소성 폴리우레탄 압출코팅사의 제조방법은 크게 가열단계, 압출단계, 냉각단계 및 권취단계로 나뉘어진다.
가열단계는 합성섬유로 이루어진 코어사 및 바이오매스 함량 25~70%인 열가소성 폴리우레탄 수지를 60~140℃로 가열하는 단계로서 압출단계전에 코팅대상인 코어사와 코팅물질을 가열하여 코어사와 코팅물질의 접착력을 향상시키는 준비단계이다.
상기 코어사는 나일론, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 아크릴 중 어느 하나이상인 합성섬유필라멘트로 이루어진 것을 사용한다. 코팅물질인 바이오매스 함량 25~70%인 열가소성 폴리우레탄 수지는 식물유래 폴리올(polyol)과 이소시아네이트(MDI) 및 쇄연장제를 원료로 얻어진 열가소성 폴리우레탄 수지로서 친환경적인 폴리우레탄 수지로 알려져 있다.
상기 가열단계후에는 도 1에 도시된 압출기(1)를 사용하여 상기 코어사의 표면에 바이오매스 함량 25~70%인 열가소성 폴리우레탄 수지를 코팅하며 압출하는 압출단계를 행한다.
상기 압출기는 통상의 사코팅시스템의 압출기를 사용할 수 있으며, 상부의 호퍼로는 바이오매스 함량 25~70%인 열가소성 폴리우레탄 수지를 투입하며, 후단의 코어사투입부를 통해 코어사가 투입되어 코어사의 표면에 용융된 열가소성 폴리우레탄 수지가 코팅되어 압출되게 된다.
상기 압출단계의 압출기는 토출압력 10~350 kgf/㎠이며, 압출속도는 1~60m/분이며, 상기 권취단계에서 권취속도는 200~700m/분인 것이 제조되는 코팅사의 균제도 및 형태안정성 측면에서 바람직하다.
통상적으로 압출량이 일정할 때 권취속도가 빨라질수록 코팅사의 굵기가 가늘어 지게 되는데, 압출기의 토출압력이 높아 압출량이 많을때에는 그에 따라 권취속도도 높아져야 코팅사의 단연이 안정화되어 균일한 굵기를 가지는 코팅사가 제조될 수 있다.
이렇게 압출되는 코팅사(10)는 160~190℃의 고온상태로서 표면에 코팅된 열가소성 폴리우레탄 수지가 고화가 되지 않은 상태이므로 고화를 시키기 위해 냉각단계를 행하게 된다.
냉각단계는 상기 열가소성 폴리우레탄 수지가 코팅된 코어사를 냉각수가 담긴 냉각조(2)를 통과시키며 냉각하는데, 상기 냉각조는 15~19℃의 냉각수가 담긴 냉각조가 바람직하다. 냉각수의 온도가 높으면 코팅사에 "눌림현상"이 발생하여 불량의 원인이 되므로 15~19℃의 냉각수에서 냉각을 하여야 안정된 단면형태를 가진 코팅사가 제조된다. 또한, 냉각조의 냉각길이가 너무 짧으면 충분히 냉각되지 않음에 따라 안정된 형태의 코팅사가 제조되기 위해서는 길이 1미터이상의 냉각조를 사용하는 것이 좋다.
이렇게 냉각된 코팅사는 권취기(3)를 사용하여 권취단계를 통해 권취되는데, 전술한 바와 같이 압출기의 토출압력 및 속도에 따라 권취속도를 조절하여야 한다.
그러므로 본 발명에 의하면, 친환경 코팅물질인 바이오매스 함량 25~70%인 열가소성 폴리우레탄 수지를 사용하여 합성섬유사에 균일한 코팅두께로 코팅함으로써 균제도가 우수한 코팅사를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 친환경 열가소성 폴리우레탄 압출코팅사의 제조방법에 사용되는 코팅장치의 모식도이며,
도 2는 본 발명의 친환경 열가소성 폴리우레탄 압출코팅사의 제조방법에 의해 제조된 코팅사의 표면사진이며,
도 3은 본 발명의 친환경 열가소성 폴리우레탄 압출코팅사의 제조방법에 의해 제조된 코팅사의 단면사진이다.
다음의 실시예에서는 본 발명의 친환경 열가소성 폴리우레탄 압출코팅사의 제조방법의 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
폴리에스테르로 이루어진 코어사 및 바이오매스 함량 70%인 열가소성 폴리우레탄 수지(삼부정밀화학(주)産)를 60℃로 가열하는 가열단계를 거친 후, 압출기를 사용하여 상기 코어사의 표면에 열가소성 폴리우레탄 수지를 코팅하여 코팅사를 압출하는 압출단계를 행한다. 압출단계의 압출기는 토출압력 150 kgf/㎠이며, 압출속도는 20m/분이며, 알출단계 후 코팅사를 19℃의 냉각수가 담긴 냉각조를 통과시키며 냉각하는 냉각단계를 거친 후, 권취속도 500m/분으로 권취하는 권취단계를 거쳐 본발명의 코팅사를 제조하였다. 제조된 코팅사의 물성은 하기 표 1에 표시하였다.
구 분 실시예 1
권취속도 (mpm) 500
중량 (g/m) 0.065
데니아 (De) 500
사경(Φ-mm) 0.20
1 : 압출기 2 : 냉각조
3 : 권취기 10 : 코팅사

Claims (3)

  1. 합성섬유로 이루어진 코어사 및 바이오매스 함량 25~70%인 열가소성 폴리우레탄 수지를 가열하는 가열단계;
    압출기를 사용하여 상기 코어사의 표면에 바이오매스 함량 25~70%인 열가소성 폴리우레탄 수지를 코팅하며 압출하는 압출단계;
    상기 열가소성 폴리우레탄 수지가 코팅된 코어사를 냉각수가 담긴 냉각조를 통과시키며 냉각하는 냉각단계; 및
    상기 냉각된 코팅사를 권취하는 권취단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 열가소성 폴리우레탄 압출코팅사의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 압출단계의 압출기는 토출압력 10~350 kgf/㎠이며, 압출속도는 1~60m/분이며, 상기 권취단계에서 권취속도는 200~700m/분인 것을 특징으로 하는 친환경 열가소성 폴리우레탄 압출코팅사의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각조는 15~19℃의 냉각수가 담긴 냉각조인 것을 특징으로 하는 친환경 열가소성 폴리우레탄 압출코팅사의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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