KR960006123B1 - 투습성 방수포 및 그 제조방법 - Google Patents

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Description

투습성 방수포 및 그 제조방법

본 발명은 격렬한 운동시 의복내부에 습기가 맺히는 현상(結露 현상)을 방지하여 쾌적감을 향상시킴과 동시에 우수한 투습성을 부여하는 투습성 방수포 및 그 제조방법에 관한 것이다.

현재 상품화되고 있는 투습성 방수소재의 대부분은 미세다공질의 수질피막을 이용한 형태로 이의 공통적인 원리는 물과 수증기 입자의 크기 차이를 이용한 것이라고 할 수 있다.

종래의 투습 방수 가공소재의 제조방법은 라미네이팅(laminating)형식에 의한 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 미세다공피막법과 직접코팅(direct coating)형식에 의한 폴리우레탄 미세다공피막법, 그리고 초고밀도 직편물에 의한 방법등 크게 세가지로 구분할 수 있다. 그러나 종래의 방법에 의한 투습방수 가공포는 방수성과 통기성 및 투습성을 적절히 조화시키지 못하었기 때문에 실용화후에도 상당한 결점을 나타냈다. 즉 방수성을 중시하게 되면 투습성이 떨어져서 인체에서 발산되는 땀과 열등을 외부로 방출하지 못하고 투습성에 역점을 두어, 미세기공을 크게 하면 방수성이 떨어지거나 필요로 하는 내수압을 얻을 수 없었다.

그래서 요즘에는 투습성을 보다 크게 하기 위해 아미노산을 이용한 투습성 방수포가 많이 개발되었는데, 이들은 아미노산과 폴리우레탄의 공중합 수지로 습식 피막을 형성하여 섬유포지에 라미네이팅한 것(일본국특개소 6l-68237), 건식 피막을 형성하여 신축성 표면에 라미네이팅한 것(일본국 특개소 62-97986), 또아미노산 수지와 폴리우레탄 수지의 블렌드(blend)를 섬유포지에 습식코팅한 것(일본국 특개소 62-156363)등이다. 이와 같은 종래의 방법들에서 언급하고 있는 투습성은 피막의 양면간에 어떤 수증기압 차가 주어졌을 때 수증기 통과도를 나타내는 것으로서 아래와 같은 식으로 나타낼 수 있다는 점을 볼 때

투습성 α D·S·(P₁-P₂)/ι

단, P₁-P₂:피막 양면간의 수증기압 차

D : 확산계수(Diffusion coefficient) 기공의 크기 및 구조, 고분자쇄간의 응집력, 결정화도, 피막의 밀도와 관련

S : 용해계수(Solubility coeff.) 고분자쇄와 수분의 분자간 친화력과 관련

ι : 피막의 두께

S값을 크게하여 투습성을 증가시키는 데는 성공하였으나 격렬한 운동으로 발한량이 급증하는 경우 이를 신속히 방출하기는 어려워 사용자가 불쾌감을 느끼는 경우가 많았다.

본 발명온 이와 같은 종래의 문제점, 즉 결로현상을 해소하고 투습성을 더욱 향상시키는 측면에서 S 항뿐 아니라 피막부분에 따라 D항과 P₁-P₂항을 향상시키기 위하여 아미노산과 폴리우레탄 공중합수지(이하PAU 수지라고 칭함)의 극성유기용제용액, 계면활성제, 실리카 겔 및 폴리이소시아네이트를 포함한 용액을 섬유포지에 코팅함에 있어서 피막을 이중구조로 하고 각 피막의 기공구조와 아미노산 비율이 다르도록 함으로써 결로현상을 방지하여 쾌적성을 높이고 우수한 투습성과 방수성, 피막과 포지와의 적절한 접착력을 동시에 갖는 투습성 방수포 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 아미노산의 비율이 10-45%인 PAU수지의 고형분이 12-30%, 비이온 계면활성제가 2-5%, 음이 계면활성제가 0.1-2%, 실리카 겔이 0.1-10% 그리고 폴리이소시아네이트가 0.2-5% 함유된 극섬유기용계용액을 20-70g/m₂의 액량으로 섬유포지상에 코팅한 다음 물속에서 습식 응고시켜 초미세기공을 형성시킨 다음 알칼리 수용액중에서 극섬유기용제를 추출하고 실리카 겔을 용출시킨 후 건조한 다음, 그 위에 아미노산의 비율이 50-70%인 PAU 수지의 고형분이 12-30%, 비이온 계면활성제가 0.1-2%, 음이온 계면활성제가 2-5%, 실러카 겔이 0.1-10% 그리고 폴리이소시아네이트가 0.2-5% 함유된 극섬유기용제 용액을 50-150g/m²의 액량으로 코팅한 다음 하부 코팅과 동일한 방법으로 습식응고, 추출하여 미세기공을 형성한 후 건조함으로써 결로현상을 방지하고 우수한 투습성과 방수성을 동시에 갖는 투습성 방수포를 제조하는 것이다(%는 중량%임).

본 발명에서 하부 코팅피막에 형성된 기공의 크기는 0.1-1μψ이고 기공의 평균밀도는 2,500만개/㎠ 이상이며 상부 코팅피막에 형성된 기공의 크기는 2-10μψ이고 평균밀도는 1,500만개/㎠ 이상이었다.

본 발명에 의해서 제조되는 투습성 방수포는 내수압이 1,500mm H₂O 이상이 되고 아미노산의 α-helix구조의 영향으로 투습도가 8,000g/m²·24hrs이상인 것을 특징으로 하며 동시에 아미노산 내의 친수성이 부분에서 수분을 흡수함으로써 흡수율이 15% 이상이 되어 의복내부에 맺히는 땀을 빨리 흡수하여 착용자의 쾌적감을 향상시켜 준다.

본 발명에 사용되는 PAU 수지는 다음과 같은 방법으로 제조된다. 폴리에스테르 또는 폴리에테르폴리올(Polyether polyo1)에 디이소시아네이트(Diisocyanate) 화합물을 가하여 말단 이소시아네이트기를 가지는 우레탄 프리폴리머(Urethane prepolymer)를만든다. 여기에 디아민(Diamine)화합물을 반응시켜 쇄연장을 하고 말단에 아미노기(-NH₂)를 갖는 폴리우레탄을 만든다. 말단 아미노기를 갖는 폴리우레탄에 L-글루타민산-γ-메틸에스테르-N-카르본산 무수물(L-glutamic acid-γ-methylester-N-carboxy anhy-dride)을 가하고 제3급 아민을 촉매로 사용하여 PAU 수지를 얻는다.

본 발명에 사용되는 PAU 수지는 아미노산 성분이 하부코팅의 경우 10-45%인데 10% 이하로 사용하면 투습성이 저하되고 45% 이상이면 생지와의 접착력에 문제가 생긴다. 상부 코팅의 경우에는 아미노산 성분이 50-70%인데 50% 이하로 사용되면 피막내의 아미노산 비율이 작아져 흡수율이 저하되고 70% 이상이 되면 촉감이 딱딱해지는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 폴리이소시아네이트류는 디이소시아네이트류, 트리이소시아네이트류등의 이소시아네이트기를 2개 이상 가진 화합물이다. 폴리이소시아네이트는 미세기공피막과 포지와의 접착성을 향상시키는데 폴리이소시아네이트의 양이 0.2% 이하인 경우 효과가 불충분하고, 5% 이상인 경우에는 접착효과는 우수하지만 촉감이 나빠진다.

본 발명에 사용되는 계면활성제로는 비이온 계면활성제와 음이온 계면활성제가 사용되는데 비이온 계면활성제로서는 에틸렌 옥사이드(Ethylene oxide)와 프로필렌 옥사이드(Propylene oxide)의 혼성 중합체를 사용한다. 비이온 계면활성제는 첨가물들의 상용성을 높이고 동시에 물의 급격한 침투과 유기용제의 급격한 유출을 억제하는 작용을 한다. 음이온 계면활성제는 술폰산염(ROSO₃Na, R=C_nH_zn+l, n=12-l5)을 사용하는데 이는 첨가제들의 상용성을 높이고 습식층에 대한 물의 침투력을 향상시켜 유기용제의 유출속도를 증가시킨다,

본 발명에 사용되는 실리카 겔은 친수성 비결정성 실리카 겔을 사용하는 바, PAU 미세기공 피막중의 극성유기용제 추출단계인 알칼리 수용액 중에서 극성유기용제 추출과 동시에 미세기공 피막중에 포함된 실리카 겔을 20-70% 용출해 내어 공극과 공극사이에 미세기공이 다수 생기고 미세기공 피막은 남아있는 실리카 겔로 인하여 친수성이 된다.

본 발명에 있어서 하부 코팅과 상부 코팅이 다른 점은 도포 액량외에 계면활성제의 양과 PAU 수지내의 아미노산의 비율이다. 하부 코팅에는 비이온 계면활성제의 양을 크게 함으로써 유기용제의 유출속도를 작게해 기공의 지름을 작게 하고 기공의 밀도는 크게 하였다. 이에 반해 상부 코팅에는 음이온 계면활성제의 양을 크게 함으로써 응고액의 급속한 침투와 유기용제의 급격한 유출을 도와주어 기공의 크기를 크게 하고 밀도를 작게 하였고 아미노산의 비율을 크게 함으로써 피막내에 친수성 부분의 함량이 많도록 하였다. 상부피막은 지름이 큰 기공을 통하여 증기 상태의 땀을 쉽게 통과시키고 또한 아미노산의 친수성 부분으로 인하여 액상의 땀도 흡수함으로써 쾌적성을 향상시킨다. 일단 상부 피막에 흡수된 땀은 하부 피막 양표면의 수증기압차를 높이게 되어, 앞부분의 투습 이론에 따라, 수분이 쉽게 방출됨으로써 전체적인 투습도가 크게향상되는 것이다. 또한 하부 피막의 초미세기공 구조는 내수압 향상에 기여하게 된다.

본 발명에서는 PAU 수지 피막이 응고된 직포를 0.1-5% 알칼리성 수용액이 30-60℃로 유지된 추출조에 5-30분간 침지하여 극성유기 용제를 추출해 낸다. 이때 추출조의 조건이 알칼리성 물질의 농도가 0.1%이하, 온도가 30℃ 이하, 침지시간 5분 이하인 경우에는 실리카 겔과 극성유기용제가 너무 많이 남아 투습도가 낮아지고 알칼리성 물질의 농도가 5% 이상, 온도가 60℃ 이상, 침지시간이 30분 이상인 경우에는 내수압이 낮아지는 경향을 보인다.

본 발명의 전처리 단계에서 발수제는 불소계 또는 실리콘계 발수제를 사용한다. 발수처리로서는 고형분을 0.5-7%로 하여 패드-드라이-큐어(pad-dry-cure)방법으로 처리한다. 본 발명은 선발수처리만을 행하고 후발수처리를 하지 않았기 때문에 모든 가공이 끝났을 때 한쪽면만이 발수성을 나타내게 되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

(실시예 1-25)

70d 나이론 직물(경사밀도 120을/in, 위사밀도 90올/in)을 불소계 발수제 3% 농도의 수용액에 침지하여 150℃에서 열처리한 다음 직물의 한면에 표(1)과 같은 수지조성물을 나이프 오버 롤 고터를 이용하여 60g/m²의 액량으로 도포하고 15℃로 유지된 응고조에 3분간 침지한 후 다시 50℃로 유지되고 4% NaCH 수용액으로된 추출조에서 20분간 추출하고 100℃에서 2분간 건조한다.

이어서 표(2)와 같은 수지조성물을 100g/m²의 액량으로 도포하고 하부 코팅과 똑같은 조작을 한다. 실시예 1-25의 투습방수성을 측정한 결과는 표(3)과 같다.

[표1] : 하부 코팅용 수지조성예

[표2] : 상부 코팅용 수지조성예

주 ; 비이온계면활성계 ; HO(EO)₁₀(PO)₃₀(EO)₁₀H

EO : 에틸렌옥사이드체인

PO : 프로필렌옥사이드체인

음이온계면활성제 : 폴리프로필렌술폰산염

가교제 : 2,4-톨루엔이소시아네이트

[표3]

(비교예 1)

실시예 1에서와 같이 발수처리된 나이론 직물 편면에 아래와 같은 B 수지액을 나이프 오버 롤 코머를 이용하여 140g/m²의 액량으로 도포하고 15℃로 유지된 응고조에 3분간 침지한 후, 다시 50℃로 유지하고 4% NaOH 수용액으로된 추출조에서 20분간 추출하고 100℃에서 2분간 건조한다.

(비교예 2)

C 수지액을 사용하여 비교예1과 같은 방법으로 투습 방수포를 제조하였다.

(비교예 3)

D 수지액을 사용하여 비교예1과 같은 방법으로 투습 방수포를 제조하였다.

(비교예 4)

E 수지액을 사용하여 비교예1과 같은 방법으로 투습 방수포를 제조하였다.

비교예 1-4 에 의하여 제조된 투습성 방수포의 물성을 측정한 결과는 표(4)와 같다.

[표4]

상술한 바와 같이 본 발명으로 제조된 투습성 방수포지는 높은 흡수성때문에 의복 내부의 결로현상을 방지해 줌으로써 쾌적성을 높이고 투습성과 방수성이 우수하여 각종의 스포츠 및 레저웨어, 방한복, 우의등의 광범위한 용도에 사용될 수 있다.

Claims (5)

1. 아미노산과 폴리우레탄의 공중합수지를 코팅처리한 투습성 방수포에 있어서, 그 코팅층이 하부 코팅층과 상부 코팅층으로 형성되어 있음을 특징으로 하는 투습성 방수포.
2. 제1항에 있어서, 하부 코팅층은 미세기공이 01∼1μψ, 기공 평균밀도가 2,500만개/㎠ 이상이고, 상부 코팅층은 미세기공이 2∼10μψ, 기공평균밀도가 1,50만개/㎠ 이상인 것을 특징으로 하는 투습성 방수포.
3. 폴리아미노산우레탄수지, 비이온계면활성제, 음이온계면활성제, 실리카겔 그리고 폴리이소시아네이트가 함유된 극성유기용제용액을 도포, 처리하여서 투습성 방수포를 제조함에 있어서, 도포층을 하부층과 상부층의 2층구조로 형성시키며, 하부코팅층의 아미노산비율을 상부층의 것보다 적게하여, 하부코팅층의 비이온계면활성제의 함량을 상부코팅층의 것보다 크게하며, 그리고 하부 코팅층의 음이온계면활성제의 함량을 상부 코팅층의 것보다 적게함을 특징으로 하는 투습성 방수포의 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 하부 코팅에 사용되는 수지액이 다음의 조성으로 한 것을 특징으로 하는 투습성 방수포의 제조방법.

   다음

   - 폴리우레탄수지(아미노산 비율 : 10-45중량%)

   : 12 -30중량%

   -비이온 계면활성제 : 2-5중량%

   -음이온 계면활성제 : 0.1-2중량%
5. 제3항에 있어서, 상부코팅에 사용되는 수지액이 다음의 조성으로 한 것을 특징으로 하는 투습성 방수포의 제조방법.

   다음

   -폴리우레탄수지(아미노산 비율 : 50-70중량%)

   : 12-30중량%

   -비이온 계면활성제 : 0.1-2중량%

   -음이온 계면활성제 : 2-5중량%