KR900005057B1 - Air-breathing polyurethane leather and it's production of process and machanism - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 본 발명 제조장치의 개략도.1 is a schematic view of the manufacturing apparatus of the present invention.
제2도는 본 발명 제1도의 요부확대도.Figure 2 is an enlarged view of the main part of Figure 1 of the present invention.
제3a, b도는 종래의 폴리우레탄 합성피혁의 제조장치를 나타낸 개략도.Figure 3a, b is a schematic diagram showing a conventional manufacturing apparatus of polyurethane synthetic leather.
제4도는 본 발명 폴리우레탄 합성의혁의 확대단면도.4 is an enlarged cross-sectional view of the inventive leather synthetic leather.
제5a, b, c도는 종래 폴리우레탄 합성피혁의 확대단면도.5a, b, c is an enlarged cross-sectional view of a conventional polyurethane synthetic leather.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 건조실 2 : 성형실(고온하우징)1: drying chamber 2: forming chamber (high temperature housing)
3 : 코팅부 3a : 호퍼3: coating part 3a: hopper
4 : 히팅드럼 5 : 밀착 프레스로울4: heating drum 5: close press roller
6 : 앤드레스 벨트 6a : 보조 프레스로울6: endless belt 6a: auxiliary press roller
6b : 벨트 7 : 마무리 스레스로울6b: belt 7: finish thread
10 : 기초포지 10a : 기모10: foundation forge 10a: raising
11 : 코팅층 11a : 폴리우레탄 열가소성수지11: coating layer 11a: polyurethane thermoplastic resin
11b : 폴리우레탄 열경화성수지 12 : 이형지11b: polyurethane thermosetting resin 12: release paper
본 발명은 인조피혁에 관한 것으로서, 특히 폴리우레탄계 수지인 열가소성수지와 열경화성수지에 용제, 가교제, 촉진제, 안료 및 기타첨가제를 혼합시킨 액체상태의 혼합형 수지를 기초포지의 기모층에 용도별로 일회 적량 도포·건조시키는 일련의 간단한 단일건식 공정으로 비정형파형다공질층을 형성한 후 건조된 표면에 이형지(Release Paper)를 접면시키고 히팅과 프레싱등의 표면전사 성형공법으로 표면처리를 하여 통기·투습성을 향상시킨 통기·투습성 폴리우레탄 합성의혁과 그 제조방법 및 제조장치(Air-Breathing Polyurethane Leather and It's Production Know-how of Process and Mechanism)에 관한 것이다.The present invention relates to artificial leather, and in particular, a one-time application of a liquid mixed resin obtained by mixing a solvent, a crosslinking agent, an accelerator, a pigment, and other additives with a thermoplastic resin, which is a polyurethane-based resin, and a thermosetting resin, is applied to the brushed layer of the base cloth for each use. · Atypical waveform porous layer is formed by a series of simple single drying process to dry and then release release paper on the dried surface and surface treatment by surface transfer molding method such as heating and pressing to improve air permeability and moisture permeability. Air-Breathing Polyurethane Leather and It's Production Know-how of Process and Mechanism.
종래에는 인조피혁은 조성물과 구조 및 제조공법과 장치에 따라 여러종류가 알려지고 있는 바, 조성물인 합성수지에 따라 구분하면 폴리우레탄수지와 피브이씨(PVC)수지 및 기타의 것으로 구분할 수 있으며 피브이씨수지의 것은 내한성, 외관 및 촉감등이 천연피혁과 유사성이 없어 퇴조되고 있는 반면, 폴리우레탄수지는 다방면으로 광범위하게 이용되는 가운데 유사피혁 부분에는 주종으로 사용되고 있는 추세이다.Conventionally, various kinds of artificial leather are known according to the composition, structure, manufacturing method and device, and according to the synthetic resin which is a composition, it can be classified into polyurethane resin, PVC resin and others. Seed resins are being refluxed because cold resistance, appearance, and touch are not similar to natural leather, whereas polyurethane resins are widely used in a variety of ways, and are mainly used in similar leathers.
또한, 인조피혁은 외관상으로 구분하면 피막층이 없는 수에드타입(SUEDE TYPE)과 피막층이 있는 그 레인타입(GRAIN TYPE)으로 구분되고, 이들은 다시 구조면에서 구분하여 보면 인조피혁과 합성피혁으로 구분되는데 인조피혁은 우레탄수지성분과 섬유소가 평면이 아닌 입체적으로 사방팔방으로 얽혀 연결 결합된 상태의 구성으로 비정형파형다공질을 무수히 가지고 있어 이는 구조상 천연피혁가 가장 유사하여 통기·투습성은 양호하게 되는 반면 생산원가가 높고 비경제적인 단점이 있게 되며, 합성피혁은 우레탄수지층과 평면으로 싸여진 섬유층이 층층 결합되어 있는 것으로 생산원가가 저렴하여 경제적인 장점은 있으나 천연피혁과는 여러면에서 유사성이 결여된 문제점이 있었다.In addition, artificial leather is divided into SUEDE TYPE without coating layer and GRAIN TYPE with coating layer.These are divided into artificial leather and synthetic leather. Artificial leather is composed of urethane resin component and fiber entangled in three directions rather than flat and connected in all directions. It has a myriad of atypical waveform porous materials, which is similar in structure to natural leather, so it has good ventilation and moisture permeability while producing cost. There are high and uneconomical disadvantages, and synthetic leather is a layered combination of a urethane resin layer and a fiber layer wrapped in a plane, which is economical due to the low production cost, but has a problem in that it lacks similarities in many respects with natural leather.
한편, 상기와 같은 종래의 인공피혁과 합성피혁들의 제조공법을 볼 때 건식공정과 습식공정으로 분류할 수 있는 바, 독일에서 발명되어 널리 보급되고 있는 건식공정은 이형지면에 액상의 수지를 코팅, 건조시키고 그 피막층에 접착제층을 도포한 뒤 기초포지가 되는 직물 및 부직포등의 섬유질을 접합, 결합시킨 다음 최종적으로 건조시켜 얻게 되는 것으로서 이는 이형지면에 수지와 용제를 반복 코팅시키는 과정에서 용제휘발상 다량의 도포가 곤란하게 되는 동시에 피막층의 중복코팅 및 접착제의 중복 코팅공정을 거쳐야 하는 공정상의 불편함이 있을 뿐만 아니라 피막층이 밀폐성 필름층으로 형성되므로 인해 통기, 투습성이 없게 되는 문제점이 발생하였다.On the other hand, when the manufacturing method of the conventional artificial leather and synthetic leather as described above can be classified into dry process and wet process, the dry process, which was invented and widely spread in Germany, coated a liquid resin on a release surface, It is obtained by drying and applying the adhesive layer to the coating layer, and then joining and bonding the fibers such as the fabric and the nonwoven fabric, which are the basic substrates, and finally drying them, which is obtained by repeatedly coating the resin and the solvent on the release surface. At the same time, a large amount of coating is difficult and at the same time, there are inconveniences in the process of undergoing the overlapping coating process of the coating layer and the overlapping coating process of the adhesive, and the coating layer is formed of the sealing film layer.
또한, 상기 건식공정과 대칭되는 개념의 습식공정은 미국에서 발명된 것으로 응고형 우레탄수지를 디메칠훠마마이드(DMF) 용체에 희석분산시켜 섬유에 도포(코팅) 또는 함침시킨 후에 수중에서 응고시켜 성형하는 것을 말하는데 이는 수중에서 응고시키는 과정에서 디메칠훠마마이드(DMF)가 물에 녹아 그 공간이 미세한 다공질 형태로 형성이 되어 통기투습이 가능하게 되며 수에트타입의 형성은 무난하나 그레인 타입의 형성은 불가능하게 되는 동시에 그 생산원가가 건식에 비해 5-6배가 소요되는 비경제적인 문제점이 노출되었다.In addition, the wet process of the concept symmetrical to the dry process is invented in the United States to dilute and disperse coagulated urethane resin in a dimethyl boehmide (DMF) solution to apply (coating) or impregnation to the fiber and then solidify in water In the process of coagulation in water, dimethylpymamide (DMF) is dissolved in water, and its space is formed into a fine porous form, which allows for breathable permeability. Formation was not possible, and the production costs were exposed to uneconomical problems, which cost 5-6 times that of dry.
또한, 근래의 순수습식으로 표면에 그레인피막형성이 어려운 점을 건식으로 최종 피막처리를 하는 습식과 건식을 복합시킨 제조공정이 개발되었으나 결국 미세한 다공질층으로 인해 감촉, 유연성, 회복력등을 보강한 것 외에는 건식의 제품과 다를 바가 없는 것이었다.In addition, recently, the manufacturing process that combines wet and dry, which is the final coating treatment, has been developed by the fact that it is difficult to form a grain film on the surface by pure wet method recently, but the microporous layer reinforces the texture, flexibility, resilience, etc. Other than the dry product was no different.
상기와 같은 일반적인 선행기술중 본 발명과 연관되는 종래의 건식공정에 따른 그레인타입의 합성피혁 제조장치와 제조방법의 구체적인 예를 살펴보면 다음과 같다.Looking at a specific example of the grain type synthetic leather manufacturing apparatus and manufacturing method according to the conventional dry process associated with the present invention of the prior art as described above are as follows.
제3a도는 일반적인 공정의 제조장치이고 (b)는 비교적 강인한 물성(신발, 시트류)을 요구하는 제품의 제조장치로의 이들 모두의 구성을 볼 때 이형지에 수지코팅을 하게 되며 1-3차의 코팅부 사이사이에 건조기가 설치 나열되어 있어 설치와 작업공간 및 동력의 소모가 많게 되는 한편, 상기 제조장치들에 의한 제조방법에 있어서는 폴리우레탄 열가소성수지와 열경화성수지를 구분하여 코팅조성물을 조성하여 제1코팅부에서 이형지위에 상기의 열가소성수지를 1차 코팅하여 제1건조기에서 건조하고 [제3b도에서는 1차 코팅위에 2차로 열가소성수지를 제2코팅부에서 재차 코팅하여 제2건조기에서 건조함]상기 1차코팅에 의하여 건조 성형되는 열가소성의 필름층 (표피층) 위에 별도의 열경화성수지(접착제)를 코팅하여 건조되기 전에 기초포지를 압착시키고 제2건조기에서 건조한 후 숙성시켜 폴리우레탄 합성피혁을 제조하게 되는데 이때, 코팅 조성물은 열가소성수지(필름층)와 열경화성수지(접착층)를 분리하여 각각 배합 조성해야 하며 이들을 수차에 걸친 별도의 코팅공정으로 가공해야 하는 공정상의 번거로움이 발생되는 동시에 기초포지의 압착시에 코팅량, 용제함유율 기모상태, 프레스조건등에 따라 여러형태의 접착불량이 유발되어 생산성이 떨어지고 임의적인 물성(부드럽고 강한)조절생산이 불가능하게 될 뿐만 아니라, 코팅, 건조가 반복되어 설치 및 작업공간과 아울러 동력 및 운전비가 많이 들게 되므로 생산원가가 높아지는 등의 양산체계상의 불합리한 점이 노출되었던 것이었다.Figure 3a is a manufacturing apparatus of a general process (b) is a resin coating on the release paper in view of the configuration of all of them into a manufacturing apparatus of a product that requires relatively strong physical properties (shoes, sheets) Dryers are installed between the coating sections, which increases installation, work space, and power consumption. Meanwhile, in the manufacturing method using the manufacturing apparatuses, a coating composition is formed by distinguishing a polyurethane thermoplastic resin and a thermosetting resin. In the first coating part, the thermoplastic resin is first coated on the release paper and dried in the first dryer. [In FIG. 3b, the thermoplastic resin is coated again in the second coating part in the second coating part on the first coating and dried in the second dryer.] A separate thermosetting resin (adhesive) is coated on the thermoplastic film layer (epidermal layer) which is dry-molded by the primary coating to compress the base paper before drying. After drying in the second dryer to mature to prepare a polyurethane synthetic leather, the coating composition is to separate the thermoplastic resin (film layer) and the thermosetting resin (adhesive layer) to each of the formulation composition and these as a separate coating process over a number of The process has to be processed and at the same time, various types of adhesion defects are caused by coating amount, solvent content raising condition, press condition, etc. when crimping the base paper, resulting in decreased productivity and control of arbitrary physical properties (soft and strong). Not only was it impossible, but the coating and drying were repeated, which caused a lot of power and operating costs as well as installation and work space, which exposed the unreasonable point of mass production system such as higher production cost.
한편, 상기 공정에 의하여 제조된 폴리우레탄피혁은 제5a, b도에서와 같은 코팅층이 표피층과 접착층들의 2-3개층으로 조성되어 프라스틱과 같은 촉감과 외관을 형성하게 되며 두께가 20-40미크론 정도로 얇게 되어 마모 및 가수분해현상에 의해 쉬 손상되는 문제점이 야기되었으며 더욱이 상기 접착층은 열경화성수지의 단독층으로 조성되어 있어 표피층(필름)과 상호 보완성이 미약하며 물성유지가 미약한 동시에 굳은 성질을 갖고 있어 잘 꺽어지는 결함이 노출되었다.On the other hand, the polyurethane leather produced by the above process is a coating layer as shown in Figs. 5a, b is composed of 2-3 layers of the skin layer and the adhesive layer to form a plastic-like feel and appearance and the thickness is about 20-40 microns Thinning caused a problem of being easily damaged by abrasion and hydrolysis phenomenon. Moreover, the adhesive layer is composed of a single layer of thermosetting resin, so that it is weakly complementary with the epidermal layer (film) and has a weak physical property and a hard property. There were well broken defects exposed.
또한, 상기 폴리우레탄 합성피혁의 공법상 접착층 코팅 후 기초포지를 건조전에 프레스 접착하므로서 제5a도에 예시한 바와 같이 접착층이 기초포지에 함침되거나 기모에만 접착되어 들뜸현상이 유발되는 등의 불량율이 높아 생산상의 문제점 역시 적지 않았던 것이었다.In addition, in the construction method of the polyurethane synthetic leather, after pressing the adhesive layer coating, the base fabric is press-bonded before drying, and as illustrated in FIG. 5a, the defect rate of the adhesive layer is impregnated into the base fabric or adhered to only the brushed surface, resulting in the lifting phenomenon. Production problems were not too small.
본 발명은 상기의 선행기술에 따른 폴리우레탄 합성피혁과 그 제조방법 및 제조장치에서의 결함과 문제점을 감안하여 통기·투섭성이 우수하고 균일성있는 고급제품을 단일건식으로 양산할 수 있도록 함에 목적이 있는 것으로 이하 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention has been made in view of the deficiencies and problems in the polyurethane synthetic leather and its manufacturing method and manufacturing apparatus according to the prior art in order to mass-produce high-quality products with excellent ventilation and permeability and uniformity in a single dry type. This will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows.
본 발명의 제조장치는 제1도와 제2도에 도시한 바와 같이 건조실(1)과 성형실(2 : 고온하우징)을 설치하며 상기 건조실(1)의 전방측(기초포지 공급부)에 통상의 코팅부(3)를 구성하되 상기 코팅부(3)는 필요에 따라 복수개의 호퍼(3a)를 설치할 수도 있도록 하고 상기 성형실(2)은 이형지(12 : RELEASE PARER)가 공급되게 하며 내측에 히팅드럼(4 : HEATING DRUM)을 설치하고 이를 중심으로 밀착프레스로울(5 : PRESS ROLL)과 보조프레스로울(6a)및 벨트(6b)를 구비한 앤드레스 벨즈(6 : ENDLESS BELT)과 마무리 프레스로울(7 : FINISH PRESS ROLL)을 설치하였다.In the manufacturing apparatus of the present invention, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, a drying chamber 1 and a forming chamber (2: high-temperature housing) are installed, and a normal coating is provided on the front side (base foam supply part) of the drying chamber 1. The part 3 may be configured, but the coating part 3 may be provided with a plurality of hoppers 3a as needed, and the
또한, 상기 코팅부(3)에 주입되는 기초재료 즉, 코팅조성물은 통상의 폴리우레탄 열가소성수지(11a)와 열경화성수지(11b)를 주원료로 하여 용체, 가교체, 촉진체, 안료, 기타첨가제(필요에 따라 첨가)를 아래 도표와 같이 적량 배합시킨 혼합형으로 조성한다.In addition, the base material that is injected into the coating unit 3, that is, the coating composition is made of a conventional polyurethane thermoplastic resin (11a) and thermosetting resin (11b) as a main raw material solution, crosslinked product, accelerator, pigment, other additives ( Add as needed) into a mixed form in which the appropriate amounts are blended as shown in the diagram below.
[표 1]TABLE 1
(PT=PART)(PT = PART)
상기와 같은 본 발명 제조장치에 따른 제조공정을 제1도 및 제2도에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.The manufacturing process according to the present invention manufacturing apparatus as described above in detail with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.
기초포지(10)는 코팅부(3), 고조실(1), 성형실(2)로 공급되어 상기 성형실(2)의 히팅드럼(4), 밀착 프레스로울(5), 앤드레스 벨트(6), 마무리 프레스로울(7)을 경유하게 되며 이형지(12)는 상기 성형실(2)로 이송되어 기초포지(10)와 같은 경로로 통과되도록 하였다. 이때 상기 코팅부(3)에서 혼합형으로 배합된 코팅조성물이 기초포지(10)의 기모(10a)면위에 코팅이 되는데 필요에 따라 코팅두께를 두껍게 할 경우에는 복수개의 호퍼(3a)를 이용하여 1-3회의 코팅을 순차적으로 실시할 수도 있다.The
상기와 같이 열가소성수지(11a)와 열경화성수지(11b)의 혼합형 코팅조성물을 기초포지(10)의 기모(10a)면에 직접 코팅하여 기모(10a)섬유질과 코팅조성물이 얽히면서 비정형파형다공질상태의 코팅층(11)이 형성되도록 한 후 적정온도하에서 적정속도로 이송되는 건조실(2)에서 건조시킨다. 이후 상기 코팅공정을 거친 기초포지(10)를 성형실(2)로 이송시키게 되면 상기 성형실(2)로 동시에 이송되어지는 표면전사성형용 이형지(12 : 필요에 따라 엠보싱표면처리를 함)가 접면되며 엠보스 전사성형공정이 이루어져 코팅층(11)표면이 그레인타입(GRAIN TYPE)으로 형성되게 되는데 이때 상기 엠보스 전사성형공정은 성형실(2)내의 히팅드럼(4)에서 항시 적정온도로 가열하는 상태(분자의 안정온도 이상의 온도)하에서 1차 밀착프레스로울(5)로 압점시키고 다수의 보조프레스로울(6a)들이 연동되도록 설치한 압착 앤드레스벨트(6)로 재차 지속적으로 프레싱작업을 한 후 마무리 프레스로울(7)에서 삼차프레싱을 한다. 따라서 상기 앤드레스벨트(6)에서 연계적이며 지속적인 프레싱이 이루어지므로서 표면의 프레스 전사성형이 사출성형과 같은 수준으로 완숙하게 이루어져 그레인타입의 표면이 완벽하게 표출된다. 이상과 같이 프레스 전사성형공정을 거친 후에는 이형지(12)를 분리 제거시키고 그레인타입의 코팅층(11)이 형성된 기초포지(10)를 통상적인 방법으로 최종 숙성시켜 통기·투습성이 우수한 폴리우레탄 합성피혁을 제조하게 되는 것이다.As described above, the mixed coating composition of the thermoplastic resin 11a and the
한편, 상기와 같은 본 발명의 제조장치와 제조공법에 따른 폴리우레탄 합성의혁은 제4도에 예시한 바와 같이 폴리우레탄의 열가소성수지(11a)와 열경화성수지(11b)가 균일하게 분산배합되며 표면까지 표출되는 기초포지(10)의 기모(10a)섬유질과 함께 비정형파형다공질의 그레인타입 코팅층(11)을 형성하게 되어 천연 피혁과 같은 통기·투습성 구조를 갖게 되는 것이다.On the other hand, the polyurethane synthetic leather according to the manufacturing apparatus and manufacturing method of the present invention as described above, as shown in Figure 4, the thermoplastic resin 11a and the
이상에서 상술한 바와 같은 본 발명의 작용 및 효과를 이하 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation and effects of the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
코팅조성물을 기초포지(10)의 기모(10a)면에 필요에 따라 적량 1회 코팅시켜 코팅층(11)을 구성하고 엠보싱 표면처리된 이형지(12)를 접면시켜 프레스 전사성형시키므로서 그레인타입의 표면형성이 완벽하게 되는 동시에 상기 코팅층(11)은 코팅조성물의 자증과 점도에 의해 기모층 바닥면에 이상적으로 도포, 접착이 기능하며 건조 후 이형지(12)로 프레스 전사하게 되므로 코팅층(11)와 두께와 촉감(부드럽고 강한)의 임의 조절이 가능하게 될 뿐만 아니라 종래의 접착코팅층에서 야기됐던 함침 또는 들뜸현상을 완벽하게 배제할 수 있게 되는 것이다.The coating composition is coated on the brushed surface 10a of the
또한, 제4도에 예시한 바와 같이 코팅층(11)이 두꺼운 단일층으로 형성되어 종래의 2-3개층(접착층, 필름층)으로 구성되던 것에 비하여 내구성, 내충격성이 우수하게 되며 내노화성과 내열 및 내용제성도 양호하게 될 뿐만 아니라 열가소성수지(11a)와 열경화성수지(11b)의 혼합형 코팅조성물이 균일하게 분산배합되어 표면까지 표출되는 기초포지(10)의 기모(10a)섬유질과 함께 비정형파형다공질층을 형성하게 됨으로써 천연 피혁과 같이 통기·투습성이 우수하게 되었으며 촉감 및 굴곡성도 크게 향상되어 종래의 열경화성수지로 형성된 단독접착층에 의해 잘 꺽어지는 결점도 완벽하게 해소할 수 있게 되는 것이다.In addition, as illustrated in FIG. 4, the coating layer 11 is formed of a thick single layer, and thus has excellent durability and impact resistance as compared with the conventional 2-3 layers (adhesive layer, film layer). And not only good solvent resistance but also amorphous fiber with the brushed 10a fibers of the
또한, 본 발명은 코팅 및 건조공정을 종래의 중복공정에 비해 단일의 연계 공정으로 이루어지도록 함으로써 작업공간과 인건비 및 동력비등의 생산비용을 대폭 절감시켜 생산효율을 크게 향상시킬 수 있게 되는 것이다.In addition, the present invention is to be able to significantly improve the production efficiency by significantly reducing the production cost, such as work space, labor costs and power costs by making the coating and drying process in a single linked process compared to the conventional overlapping process.
상기와 같은 본 발명 폴리우레탄 합성의혁의 물성을 종래와 비교하면 다음의 대비표와 같다.Compared with the conventional physical properties of the polyurethane synthetic leather of the present invention as described above is as follows.
[표 2]TABLE 2
이상에서와 같이 본 발명은 히팅드럼을 중심으로 앤드레스벨트와 프레스로울등을 설치한 성형실과 코팅부에 연계되는 건조실을 일련의 단일건식 제조장치로 간소화하여 설치공간 및 운영비를 줄이고 양산체계를 이루어 경제적인 효과를 도모할 수 있으며 제조공법에서 기초포지에 직접적으로 단일 코팅, 건조를 실시하여 비정형파형다공질층의 코팅층을 형성한 후에 이형지에 의한 엠보스 전사성형방법의 후처리 과정으로 코팅층이 균일하게 접합되는 그레인타입의 고급 합성의혁을 얻을 수 있게 될 뿐만 아니라 물성에서도 통기·투습성을 비롯한 합성의혁에서 요구되는 모든 점을 충족시킬 수 있게 되는 매우 우수한 발명인 것이다.As described above, the present invention simplifies the installation chamber and the drying chamber connected to the coating unit by installing the answering belt and the press roller around the heating drum as a series of single dry manufacturing apparatus to reduce the installation space and operation cost and achieve mass production system. Phosphorus effect can be achieved, and the coating layer is uniformly bonded by the post-treatment process of embossed transfer molding method using a release paper after forming a coating layer of an atypical waveform porous layer by directly coating and drying the base paper directly in the manufacturing method. It is a very excellent invention that can not only obtain the grain type of high-grade synthetic leather, but also satisfy all the points required for synthetic leather including breathability and moisture permeability in physical properties.
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