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KR20110072001A - 차단성 합지 및 이를 이용한 차단성 의류 - Google Patents

차단성 합지 및 이를 이용한 차단성 의류 Download PDF

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KR20110072001A
KR20110072001A KR1020090128756A KR20090128756A KR20110072001A KR 20110072001 A KR20110072001 A KR 20110072001A KR 1020090128756 A KR1020090128756 A KR 1020090128756A KR 20090128756 A KR20090128756 A KR 20090128756A KR 20110072001 A KR20110072001 A KR 20110072001A
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Abstract

본 발명은 차단성 합지 및 이를 이용한 차단성 의류에 관한 것으로서, 톨루엔, 나이트로벤젠, 염소가스, 아세톤 등 인체에 유해한 가스 및 용매를 현저히 차단함으로써 유해 환경의 작업장이나 화생방 전투 등에서 이용할 수 있다.
Figure P1020090128756
차단, 필름, 합지, 원단

Description

차단성 합지 및 이를 이용한 차단성 의류{Barrier materials and clothes made by the same}
본 발명은 차단성 합지 및 이를 이용한 차단성 의류에 관한 것이다.
반도체 생산 현장, 독성 유기용매를 사용하는 공장 등에서는 인체에 해로운 유해가스가 많이 배출된다. 최근에는 모 반도체 회사 및 타이어 회사 등에서 산업 재해로 추정되는 사건이 다수 발생하고, 근무자 중 암으로 인한 사망자수가 계속 증가하고 있어 사회적 문제가 되고 있다.
이와 같은 상황에서 인체에 유해한 기체 및 액체를 차단할 수 있는 재료를 이용하여 작업복을 제조할 필요성이 시급히 요구되고 있다.
본 출원인의 특허 제411835호에 개시된 통기성 합지는 물의 투과를 차단하지만, 기체는 자유롭게 투과되기 때문에 유해한 기체가 발생하는 환경에서는 기체를 차단하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 유해가스 및 유해 용매 등에 관하여 차단성이 향상된 차단성 합지 및 이를 이용한 차단성 의류를 제공하려는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명자는 종래 통기성 작업복 등을 제조하기 위하여 사용되던 통기성 합지에 차단성 필름을 합지함으로써 다양한 유해가스 및 유해용매를 차단할 수 있는 차단성 합지를 제조하고, 또 이를 이용하여 차단성 의류를 제조하였다.
본 발명자는 최외층으로 폴리아마이드, 에틸렌비닐알콜 공중합체(EVOH)와 같은 친수성기를 갖는 차단성 수지와 최내층으로 폴리올레핀계 수지가 포함된 다층 공압출 차단성 필름을 이용하여 이를 통기성 합지에 합지함으로써 산소 외에도 아세톤, 톨루엔, 염소가스 등 유해가스 및 유해 용매 차단율을 현저히 높일 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 차단성 합지는 30~70중량% 폴리올레핀계 수지와 1~70중량% 알파올레핀 공중합체와 20~70중량% 무기충전제를 포함하는 수지 조성물로 형성되는 통기성 필름;
최외층으로 폴리아마이드, 에틸렌비닐알콜 공중합체(EVOH)와 같은 친수성기를 갖는 차단성 수지와 최내층으로 폴리올레핀이 포함된 다층 공압출 차단성 필름;
상기 통기성 필름과 상기 다층 공압출 차단성 필름 사이에 도포되는 접착제;
상기 통기성 필름의 일측면에 접착되는 폴리프로필렌계 보강재; 및
상기 통기성 필름과 상기 보강재 사이에 도포되는 접착제;를 포함한다.
또한, 본 발명의 차단성 합지는 상기 다층 공압출 차단성 필름의 접착되지 않은 일측면에 접착되는 폴리프로필렌계 보강재; 및 상기 다층 공압출 차단성 필름과 상기 폴리프로필렌계 보강재 사이에 도포되는 접착제;를 포함할 수 있다.
상기 통기성 필름을 구성하는 폴리올레핀계 수지는 에틸렌- 알파-올레핀 공중합 수지, 저밀도 폴리에틸렌 수지, 알파-올레핀 공중합체 또는 공중합 수지로부터 선택될 수 있다. 예컨대, 에틸렌-알파-올레핀 공중합 수지는 밀도가 0.865보다 낮으면 압출 가공시 용융점도가 상승되어 압출 부하가 높게 되므로 가공성이 저하되고 통기성이 저하되며, 그 밀도가 0.950보다 높으면 필름의 충격강도가 저하되고 필름표면이 거칠어 제품성이 저하되고 용도가 제한적이므로, 그 밀도는 적어도 0.865 내지 0.950의 범위에서 선택되는 것이 바람직하다. 여기서, 용융 지수는 1 내지 10인 것을 사용한다. 에틸렌-알파-올레핀 공중합 수지의 알파-올레핀으로는 부텐, 헥센, 옥텐, 옥텐계 메탈로센 등이 사용될 수 있으며, 특히 압출부하를 감소시키고 효과적으로 분산될 수 있도록 펠렛 상태보다는 파우더 상태로 사용되는 것이 바람직하다. 그리고, 저밀도 폴리에틸렌은 밀도가 0.900 내지 0.930이며, 용융지수는 1.0 내지 10.0이 바람직하며, 3.0 내지 7.5인 것이 좀 더 바람직하다. 또한, 알파-올레핀 공중합체는 밀도가 0.890 내지 0.930이며, 용융지수는 2.0 내지 5.0인 것이 바람직하다.
한편, 상기 폴리올레핀계 수지 배합에 있어서 저밀도 에틸렌 함량을 증가시키면 통기성 필름의 압출 가공성은 향상되지만 물리적 강도가 저하되며, 특히 인장강도 및 인열강도가 저하되므로, 저밀도 에틸렌 함량은 제한적인 범위 내에서 증가되어야 한다. 그리고, 알파-올레핀 공중합체의 함량을 일정량까지 증가시키면 무기충전제의 분산 효과 및 그 무기충전제에 의한 핀홀(pinhole) 현상을 효과적으로 개선시킬 수 있으며, 특히, 본 발명의 합지공정에 적용되는 반응성 폴리우레탄계 접착제와의 반응성이 향상되어 접착력이 향상되어, 결과적으로 후술되는 바와 같이 물세탁 및 드라이크리닝과 같은 세척시에도 견고한 접착상태를 유지할 수 있는 것으로 이해된다.
또한, 폴리올레핀계 수지가 적정량 첨가됨으로써 통기성 필름의 표면이 매우 소프트하고 부드러우며, 유연성이 우수하여 외부로부터의 충격에 대한 내충격성이 우수한 제품을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 합지를 제조하기 위한 통기성 필름에 사용되는 알파-올레핀 공중합체는 연화점이 60℃ 이상이고, 용융지수가 1.0 내지 5.0 이며, 밀도가 0.880 내지 0.920인 것이 바람직하다. 이같은 각각의 특성들의 설정범위는 서로 다른 특성을 갖는 올레핀계 수지가 상호 분산이 양호하게 되어 상의 분리 없이 용융되도록 하기 위해 구비해야 할 요건이다. 예컨대, 올레핀의 연화점이 과도하게 높은 경우에는 분산에 영향을 미칠 수 있으며, 용융지수 및 밀도가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 필름의 통기성, 인장강도, 충격강도, 인열강도 등과 같은 통기성 필름의 필수적인 요건에 악영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났다.
이후 선택적으로, 완성된 통기성 필름의 인쇄성 또는 접착성을 향상시키기 위해 인라인(In-line)상태에서 통기성 필름의 단면 또는 양면에 코로나 방전 처리(Corona Discharge Treatment) 또는 플라즈마 처리(Plasma Treatment) 할 수 있다.
한편, 상기 통기성 필름 제조시 그 용도에 따라 수지 첨가제와 같은 다양한 성분이 포함될 수 있다. 또한, 페놀계 또는 인계의 산화방지제, 가공안정제, 또는 스테아린산 아연, 스테아린산 칼슘 및 스테아린산 금속염 등과 같은 활성제가 포함될 수 있다. 예컨대, 산업용 의류, 털 또는 모의 포장재, 건축물의 결로방지를 위한 하우스 랩이나 루핑재료, 유실수용으로 사용되는 합지제품에 적용되는 통기성 필름에는 산화방지제인 자외선 안정제 열 안정제 등이 첨가되는 것이 바람직하다. 또한, 경우에 따라 산업용 의류는 대전 방지제, 난연제, 산화방지제 등이 첨가되는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 다층 공압출 차단성 필름에서 친수성기를 갖는 차단성 수지로는 폴리아마이드 또는 에틸렌-비닐알코올 공중합체 등이 있으며, 구체적으로는 폴리아마이드-6, 폴리아마이드-6/66, 폴리아마이드-12, 또는 폴리아마이드-6/12의 폴리아마이드와 에틸렌과 비닐아세테이트의 공중합에 의하여 생성된 에틸렌-비닐아세테이트를 검화시킨 에틸렌-비닐알코올의 공중합체 또는 이들을 혼합한 EVOH가 사용될 수 있다. 상기 폴리아마이드는 그 성분에 있어서 5 내지 95중량%가 사용되는 것이 바람직하다. EVOH의 검화도는 95%를 초과하는 것이 바람직하며, EVOH의 검화도가 95% 이하일 때는 산소 차단성이 충분하지 않고, 검화도가 높을수록 산소 차단 성이 우수하다.
상기 본 발명의 다층 공압출 차단성 필름에서 사용 가능한 폴리올레핀으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 에틸렌계 공중합체 등이 있으며, 구체적으로는 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도폴리에틸렌(LDPE) 또는 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 및 에틸렌-알킬(메타)아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-(메타)아크릴산 공중합체 및 에틸렌-(메타)아크릴산 공중합체의 금속염(아이오노머), 폴리프로필렌 등을 그 예로 들 수 있으며 하나 또는 그 이상의 혼합물이 사용된다.
한편, 상기 다층 공압출 차단성 필름 제조시에도 그 용도에 따라 차단성 필름의 원 기능인 기체 및 액체 차단성에 영양을 미치지 않는 범위 내에서 수지 첨가제와 같은 다양한 성분이 포함될 수 있다. 또한, 페놀계 또는 인계의 산화방지제, 가공안정제, 또는 스테아린산 아연, 스테아린산 칼슘 및 스테아린산 금속염 등과 같은 활성제가 포함될 수 있다. 예컨대, 산업용 의류, 털 또는 모의 포장재, 건축물의 결로방지를 위한 하우스 랩이나 루핑재료, 유실수용으로 사용되는 합지제품에 적용되는 차단성 필름에는 산화방지제인 자외선 안정제 열 안정제 등이 첨가되는 것이 바람직하다. 또한, 경우에 따라 산업용 의류는 대전 방지제, 난연제, 산화방지제 등이 첨가되는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 다층 공압출 차단성 필름의 구성은 특별한 제한은 없으나, 통상 3~6개층으로 형성된다. A를 친수성기를 갖는 차단성수지, B를 접착성 수지, C를 EVOH, E를 폴리올레핀계 수지라고 할 때, A/B/E, A/B/E/E, A/A/B/E, A/A/B/E/E, A/B/A/B/E, A/B/C/B/E, A/C/B/E, A/C/B/E/E, A/B/E/B/A/B/E, A/B/A/C/A/B/E, C/B/E, C/B/A/B/E 등의 층 구성을 갖는 다양한 다층 필름들이 가능하다.
본 발명에 의한 차단성 합지는 톨루엔, 나이트로벤젠, 염소가스, 아세톤 등 인체에 유해한 가스와 액체를 현저히 차단함으로써 유해 환경의 작업장에서 작업복으로 이용할 수 있고, 화생방 전투에서 전투복 등으로 다양하게 이용할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 좀 더 구체적으로 살펴본다. 그러나, 본 발명의 범위가 아래 실시예의 기재에 의하여 한정되는 것이 아님은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
실시예 1: 통기성 필름 제조
밀도 0.90, 용융지수 5인 파우더상의 에틸렌-알파-올레핀 공중합 수지 40중량%, 밀도 0.90, 용융지수 3.0인 알파-올레핀 공중합체 30중량%, 무기충전제 40중량%를 포함하는 수지조성물을 1축 압출기로 압출하여 다이를 통하여 캐스팅 롤러로 캐스팅 가공한 후 냉각시켜 시트 형태의 통기성 필름을 성형 가공하였다.
실시예 2: 다층 공압출 차단성 필름 제조
각기 다른 압출기를 갖는 4층 필름 제조장비의 각 압출기에 폴리아마이드/폴리아마이드/접착성수지/폴리에틸렌을 투입하여 공압출용 원형 다이에서 필름을 성형하면서 인취롤을 거쳐 나오는 편평한 상태의 폭 1,000mm 두 겹 필름을 특허 제815605호의 컬링제거장치에 통과시켰다. 이때 폴리아마이드는 고유점도가 4.0인 폴리아마이드-6, 접착성수지로는 용융점도가 2.0( 190℃, 10kg)인 무수말레인산 변성 폴리에틸렌을 사용하였으며, 폴리에틸렌으로는 용융점도가 1.0인 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 사용하였다. 필름의 두께는 각각의 층이 10/10/10/50㎛로 총 80㎛로 제조하였다. 이때 상기 컬링제거장치는 50℃~98℃의 열수가 유입되는 유입관과 상기 열수가 유출되는 유출관을 가진 수조; 상기 수조의 내외부에 설치되어 공압출 다층필름과 접촉하며 그 진행경로를 안내하는 다수개의 가이드 롤; 상기 수조의 내부에 설치된 2개의 가이드 롤과 기구적으로 각각 접속되며, 회전모터의 구동력을 가이드 롤에 전달하는 제 1 및 제 2 구동롤; 상기 수조를 통과한 공압출 다층필름의 양면을 압착 탈수하는 적어도 한쌍의 압착롤; 상기 압착롤의 하류에 설치되며, 압착롤을 통과한 공압출 다층필름의 양면에 고온의 공기를 취입하는 건조장치; 및 상기 건조장치를 통과한 공압출 다층필름을 권취하는 권취롤;을 포함하여 구성된다. 이때 수조 내 물의 온도는 90℃로 유지하였으며, 필름의 물 통과시간은 3.7초로 하였다. 통과된 필름을 각각 한 겹의 필름으로 나눈 후 권취하여 필름롤 상태로 얻었다.
실시예 3: 차단성 합지 제조
상기 실시예 1과 같이 제조된 통기성 필름은 접착제 도포장치로 유입되어 양측면에 도포롤러에 의해 접착제가 도포된다. 상기 접착제가 도포된 통기성 필름은 건조 챔버 내로 이송되면서 일정 수준으로 건조된 다음, 상기 실시예 2와 같이 제조된 다층 공압출 차단성 필름과 폴리프로필렌계 보강재로서 폴리프로필렌 부직포가 각각 합지장치로 이송되면서 상기 통기성 필름의 양측면으로 공급되고, 압축롤러에 의해 상호 압착되어 접착 및 합지된다.
이와 같이, 다층 공압출 차단성 필름과 통기성 필름 및 보강재층 사이에 각각 접착제가 게재되어 본 발명의 일 실시예에 의한 차단성 합지가 제조된다.
실시예 4: 차단성 합지 제조
상기 실시예 3과 같이 제조된 차단성 합지 중 다층 공압출 차단성 필름 측에 도포롤러로 접착제를 도포한 후 건조 챔버 내로 이송하여 일정 수준으로 건조한 다음 폴리프로필렌계 보강재로서 폴리프로필렌 부직포가 합지장치로 이송되면서 상기 실시예 3의 차단성 합지 중 다층 공압출 차단성 필름 면과 압축롤러에 의해 상호 압착되어 접착 및 합지된다.
이와 같이, 가장 바깥층은 폴리프로필렌계 보강재가 있고, 그 내부에는 통기성 필름 및 다층 공압출 차단성 필름이 있으며, 보강재 2개층과 상기 2개층의 필름 사이에 각각 접착제가 게재되어 본 발명의 다른 실시예에 의한 차단성 합지가 제조된다.
실시예 5: 차단성 합지를 이용한 작업복 제작
상기 실시예 4의 차단성 합지를 이용하여 작업복의 상의와 하의가 각각 별도로 분리 제작되고, 상의와 하의에 작업자의 신체 사이즈에 따라 소매와 기장이 형성되며, 상기 소매와 기장의 하단 위에 각각 지퍼가 부착되어 소매와 기장의 하단이 각각 탈부착 가능한 작업복을 제조하였다.
비교예: 타사의 차단성 합지
D사의 특수 차단성 필름과 부직포를 합지한 S 제품을 비교예로 선택하였다.
실험예: 액체와 기체 투과성 시험
상기 실시예 3의 차단성 합지와 상기 비교예의 차단성 합지를 대상으로 ASTM F 739 지속적인 접촉 조건 하에서 보호용 의복재료의 액체 및 기체 투과에 대한 표준 시험방법(Standard Test Method for Permeation of Liquids and Gases through Protective Clothing Materials under Conditions of Continuous Contact)에 따라 아세톤, 아세토나이트릴, 1,3-부타디엔, 이황화탄소, 염소 가스, 다이클로로메탄, 다이에틸아민, N, N-다이메틸포름아마이드, 에틸아세트산, 에틸렌 옥사이드, n-헥산, 메틸 클로라이드, 나이트로벤젠, 수산화나트륨(50%), 테트라클로로에틸렌, 테트라하이드로퓨란 및 톨루엔에 대하여 투과성을 시험하였다.
그 결과는 도 1에 나타낸 바와 같이, 시험 대상인 거의 모든 유해성 기체와 액체에 대하여 투과성을 나타내지 않았다.
도 1은 ASTM F739 방법에 의한 투과성 시험의 결과를 나타낸다.

Claims (5)

  1. 30~70중량% 폴리올레핀계 수지와 1~70중량% 알파올레핀 공중합체와 20~70중량% 무기충전제를 포함하는 수지 조성물로 형성되는 통기성 필름;
    최외층으로 친수성기를 갖는 차단성 수지와 최내층으로 폴리올레핀이 포함된 다층 공압출 차단성 필름;
    상기 통기성 필름과 상기 다층 공압출 차단성 필름 사이에 도포되는 접착제;
    상기 통기성 필름의 일측면에 접착되는 폴리프로필렌계 보강재; 및
    상기 통기성 필름과 상기 보강재 사이에 도포되는 접착제;를 포함하는 차단성 합지
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다층 공압출 차단성 필름의 접착되지 않은 일측면에 접착되는 폴리프로필렌계 보강재; 및
    상기 다층 공압출 차단성 필름과 상기 폴리프로필렌계 보강재 사이에 도포되는 접착제;를 부가적으로 포함하는 차단성 합지
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 친수성기를 갖는 차단성 수지는 폴리아마이드 및 에틸렌-비닐알코올 공중합체 중 1종 이상임을 특징으로 하는 차단성 합지
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리올레핀은 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도폴리에틸렌(LDPE), 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌-알킬(메타)아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-(메타)아크릴산 공중합체, 에틸렌-(메타)아크릴산 공중합체의 금속염 및 폴리프로필렌 중 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 차단성 합지
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 선택된 어느 한 항의 차단성 합지로 제조되는 차단성 의류
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