KR101959318B1

KR101959318B1 - 실리콘 코팅 원단의 제조 방법

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Publication number: KR101959318B1
Application number: KR1020180122407A
Authority: KR
Inventors: 정재필; 김도현
Original assignee: 정재필; 김도현
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2019-03-18
Anticipated expiration: 2038-10-15

Abstract

본 발명은 실리콘 코팅 원단의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실리콘 코팅 원단의 제조 방법은, 원단(1)을 준비하는 원단준비단계와; 상기 원단(1)에 코팅할 조성물로써, 액상 실리콘과 용제를 혼합하여 액상 실리콘 조성물을 제조하는 조성물준비단계와; 상기 조성물을 원단 표면에 그라비아 인쇄기를 이용하여 도포하는 조성물도포단계와; 상기 조성물이 도포된 원단(1)을 건조챔버(20)에 투입시켜 건조시키되, 건조챔버(20)를 통과하여 배출되는 원단 상의 조성물이 고착 건조 상태가 되도록 하는 고착건조단계와; 상기 고착건조단계를 거친 원단을 원통형 롤에 감아 롤권취유닛(3)을 제조하는 권취단계와; 상기 롤권취유닛(3)을 원적외선 램프가 내부에 설치되어 있는 숙성건조실에 투입하여 건조시켜 완전 건조 상태가 되도록 하는 숙성단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 실리콘 코팅 원단의 생산 속도를 단축시킬 수 있고, 생산 설비 면적을 소규모활 수 있게 되면서 양질의 실리콘 코팅 원단을 제조할 수 있게 된다.

Description

실리콘 코팅 원단의 제조 방법{Manufacturing method of silicone coating fabric}

본 발명은 코팅 원단의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 작업성이 우수하여 제조 원가를 절감할 수 있으며, 마찰 견뢰도가 우수한, 실리콘 코팅 원단의 제조 방법에 관한 것이다.

실리콘은 규소와 산소의 결합체로써 기본 물질이 석유 부산물이 아닌 석영이 주 성분을 이룬다.

이러한 실리콘은 고 기능성 재료로 유기성과 무기성을 겸비한 특이한 재료이다.

실리콘의 특성으로 고온 및 저온에서 안정적 구조를 취하고, 인체에 무해한 불황성 물질임에 따라 반도체, 의료용품, 화장품, 식품 용기, 인체 보형물 등 다양하게 사용되고 있다.

또한, 난연성, 전기 절연성, 가스 투과성, 내열성, 산화 안정성 및 무독성 특징을 가져 광범위하게 사용되고 있다.

이러한 실리콘을 의류, 인조가죽, 등에 적용하기 위한 기술로, "실리콘이 코팅된 원단의 제조방법"(한국 등록특허공보 제10-0683245호, 특허문헌 1)에는 박리제를 이형지상에 도포하여 박리막을 형성시키는 박리막형성단계; 박리막상에 실리콘을 도포하여 실리콘 표피층을 형성시키는 실리콘 표피층 형성단계; 실리콘 표피층상에 원단을 접합하기 위한 실리콘 접착제층을 형성시키는 실리콘 접착제층 형성단계; 실리콘 접착제층 상에 원단을 150℃ 이상의 조건의 건조실에서 압입로울러로 압압하여 접합시키는 원단접합단계; 실리콘 표피층으로부터 이형지를 박리하는 이형지 박리단계;로 구성된 기술이 공개되어 있다.

상기 특허문헌 1의 경우 건조실에서 완전한 건조를 이루기 위해 건조실 챔버 길이가 50m에 이르며, 원단의 진행 속도는 분당 2 ~ 5m 정도가 된다.

따라서, 원단의 건조 속도가 매우 느리며, 건조실의 길이가 매우 긴 특이한 구조의 생산 설비를 필요로 하는 문제점이 있다.

또, 이형지가 실리콘 접착제층이 부착된 상태로 공정이 진행되기 때문에 이형지를 박리하기 전까지는 작업 상태를 알 수 없는 문제점도 있었다.

더하여, 50m에 이르는 건조실 챔버 내부에서 180℃ 내외의 온도로 분당 2 ~5m 진행되기 때문에 실제 원단은 고온의 건조실 내부에서 10 ~ 25분 정도 체류해야 하기 때문에 열에 약한 원단이나 두께가 얇은 원단의 경우에는 열에 의한 손상 가능성이 높아 결국 얇은 원단에는 실리콘 처리를 어렵게 하게 문제점이 있었다.

KR 10-0683245 (2007.02.08)

본 발명의 실리콘 코팅 원단의 제조 방법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 실리콘과 용제의 혼합 조성물을 그라비아 인쇄 방식을 이용하여 원단에 도포한 후, 건조 챔버를 통과함에 있어서 챔버 내에서 지촉, 검착 에서 고착 건조에까지만 이르도록 한 후, 이후 숙성 공정에서 완전건조에 이르도록 함으로써 건조 챔버의 길이를 매우 짧게 줄여 설비 규모를 소규모화할 수 있게 하려는 것이다.

또한, 상기와 같이 건조 챔버에서의 건조 수준을 고착 건조에까지만 이르도록 목표화함으로써 건조 챔버 내에서의 원단 통과 속도를 높여 생산성을 제고할 수 있게 하려는 것이다.

또, 고착 건조까지 완료된 원단을 롤로 감은 다음 원통형 롤을 통째로 원적외선 램프가 구비된 숙성건조실에서 완전건조가 이루어질 때까지 숙성 건조시킴으로써 좁은 설비 공간에서 빠른 속도로 실리콘 코팅 원단을 제조할 수 있게 하려는 것이다.

더하여, 숙성건조실은 롤권취유닛을 자동으로 공급받아 롤을 좌우로 굴려가면서 숙성 건조시킬 수 있게 구성함으로써 원적외선이 표면에 고르게 닿게 함으로써 숙성 건조 효율이 극대화될 수 있게 하려는 것이다.

본 발명의 실리콘 코팅 원단의 제조 방법은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 실리콘 코팅 원단의 제조 방법에 있어서, 원단(1)을 준비하는 원단준비단계와; 상기 원단(1)에 코팅할 조성물로써, 액상 실리콘과 용제를 혼합하여 액상 실리콘 조성물을 제조하는 조성물준비단계와; 상기 조성물을 원단 표면에 그라비아 인쇄기를 이용하여 도포하는 조성물도포단계와; 상기 조성물이 도포된 원단(1)을 건조챔버(20)에 투입시켜 건조시키되, 건조챔버(20)를 통과하여 배출되는 원단 상의 조성물이 고착 건조 상태가 되도록 하는 고착건조단계와; 상기 고착건조단계를 거친 원단을 원통형 롤에 감아 롤권취유닛(3)을 제조하는 권취단계와; 상기 롤권취유닛(3)을 원적외선 램프가 내부에 설치되어 있는 숙성건조실에 투입하여 건조시켜 완전 건조 상태가 되도록 하는 숙성단계;를 포함하여 구성된다.

상기한 구성에 있어서, 상기 건조챔버(20)는 연속으로 나란히 배치되어 있는 제1건조챔버(2!), 제2건조챔버(22), 제3건조챔버(23)로 이루어져 있으며, 상기 고착건조단계는, 상기 조성물이 도포된 원단을 제1건조챔버(21)를 통과시켜 도포된 조성물이 지촉건조 상태가 되도록 하는 1차건조단계와; 상기 제1건조챔버(21)를 통과한 원단을 제2건조챔버(22)를 통과시켜 도포된 조성물이 점착 건조 상태가 되도록 하는 2차건조단계와; 상기 점착 건조 상태가 된 원단을 제3건조챔버(23)를 통과시켜 도포된 조성물이 고착 건조 상태가 되도록 하는 3차건조단계;로 구성된 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제1건조챔버(21)는 내부 온도가 60 ~ 80℃의 상태를 유지하고, 제2건조챔버(22)는 내부온도 81 ~ 100℃의 상태를 유지하며, 제3건조챔버(23)는 101 ~ 120℃의 온도를 유지하며, 상기 원단은 제1건조챔버(21)의 입구에서 제3건조챔버(23)의 출구까지 분당 14 ~ 16m의 속도로 이동하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 숙성건조실(40)은, 입구측과 출구측에 개구부(41b)가 형성되어 있으며, 개구부(41b)를 개폐시키는 개폐도어(41c)가 설치되어 있는 본체(41)와; 상기 본체(41) 내부에 설치되어 있는 원적외선 램프(42);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 롤권취유닛(3)은 양측에는 지지축(3a)이 원단의 폭 방향 단부로부터 외측으로 돌출되어 형성되어 있고, 상기 본체(41) 양 측벽면에 상기 롤권취유닛(3)의 지지축(3a) 직경보다 높이가 큰슬롯(41a)이 길이방향으로 형성되어 있고, 외부관(43a)과, 상기 외부관(43a)에 끼워져 전후로 이동하고 단부에 절곡돌기(43d)가 형성되어 있는 내부관(43b)의 이중관 구조로 이루어져 있으며, 일측이 상기 본체(41)에 회전 가능하게 연결되어 있고, 상면에는 작동홀(43e)이 형성되어 있는 회전프레임(43)이 구비되어 있으며, 상기 숙성건조실(40)은, 로드가 상기 회전프레임(43)의 일측 하부를 지지하도록 이루어져 있으며, 로드가 상하로 이동하도록 이루어져 상기 회전프레임(43)을 회전시키는 유압승강실린더(60)와; 상기 내부관(43b)과 외부관(43a)에 양측이 연결되어 내부관(43b)을 전,후로 이동시키는 전후진엑츄에이터(70)와; 상기 작동홀(43e)에 삽입되어 있되, 선택적으로 작동홀(43e) 외부로 돌출되어 롤권취유닛(3)의 이동을 억제하는 스톱퍼(80);가 더 구비되어 있어, 회전프레임(43)이 롤권취유닛(3)을 들어올려 롤권취유닛(3)을 숙성저장실(40) 내부로 이동시켜 숙성 건조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 실리콘과 용제의 혼합 조성물을 그라비아 인쇄 방식을 이용하여 원단에 도포한 후, 건조 챔버를 통과함에 있어서 챔버 내에서 지촉, 검착 에서 고착 건조에까지만 이르도록 한 후, 이후 숙성 공정에서 완전건조에 이르도록 함으로써 건조 챔버의 길이를 매우 짧게 줄여 설비 규모를 소규모화할 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 건조 챔버에서의 건조 수준을 고착 건조에까지만 이르도록 목표화함으로써 건조 챔버 내에서의 원단 통과 속도를 높여 생산성을 제고할 수 있게 된다.

또, 고착 건조까지 완료된 원단을 롤로 감은 다음 원통형 롤을 통째로 원적외선 램프가 구비된 숙성건조실에서 완전건조가 이루어질 때까지 숙성 건조시킴으로써 좁은 설비 공간에서 빠른 속도로 실리콘 코팅 원단을 제조할 수 있게 된다.

더하여, 숙성건조실은 롤권취유닛을 자동으로 공급받아 롤을 좌우로 굴려가면서 숙성 건조시킬 수 있게 구성함으로써 원적외선이 표면에 고르게 닿게 함으로써 숙성 건조 효율이 극대화될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실리콘 코팅 원단의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 실리콘 코팅 원단의 제조 방법을 보다 구체적으로 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에서 숙성건조로의 일 예를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 구성에 따른 숙성 건조 과정의 일 예를 나타낸 순서도.
도 5 내지 8은 본 발명에서 실시예들의 실험 결과를 나타낸 시험성적서.

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 실리콘 코팅 원단의 제조 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실리콘 코팅 원단의 제조 방법은 크게 원단준비단계, 조성물준비단계, 조성물도포단계, 고착건조단계, 권취단계 및 숙성단계로 구성된다.

1. 원단준비단계

원단을 준비한다.

원단은 인조가죽, 천연가죽, 면직물, 합성직물 등 다양한 소재를 준비할 수 있다.

2. 조성물준비단계

상기 원단에 코팅할 조성물로써 액상 실리콘과 용제를 혼합하여 액상 실리콘 조성물을 제조한다.

액상 실리콘 조성물은 주재료인 실리콘수지에 첨가물로써 접착보강제, 가료제를 첨가하여 구성될 수 있다.

보다 구체적으로는 액상 실리콘 75중량%, 유기용제 24 중량%, 접착보강제로써 시란화합물인 메치토리메톡시시란[CH₃Si(OCH₃)Cl] 0.5 중량%, 가료제로써 시란카플링제인 γ-메타쿠리톡시프로필메칠메톡시시란[CH₂=C(CH₃)COO(CH₂)₃Si(CH₃)(OCH₃)₂] 0.5중량%로 구성될 수 있다.

또는 유기용제를 23 중량%로 구성하고, 접착보강제 0.5 중량%, 가료제 0.5 중량% 및 첨가로 세라믹 미분말을 1 중량% 첨가하여 구성할 수 있다.

상기한 구성에서 접착보강제는 경화 후 원단에 침투하여 친화력을 가짐과 동시에 접착보강력을 가져 원단 표면에서 분리되지 않게 되며, 세라믹 미분말은 원적외선 방사 기능을 발휘할 수 있게 된다.

또다른 조성으로 액상 실리콘에 폴리우레탄 고분자, 이소시아네이트계 가교제 및 유기용제를 포함하여 구성될 수도 있다.

보다 구체적으로 액상 실리콘은 20 ~ 25 중량%로 이루어지고, 폴리우레탄 고분자는 41 ~ 45 중량%로 이루어지며, 이소시아네이트계 가교제는 13 ~ 15 중량%로 이루어지며, 잔량의 유기용제로 구성될 수 있다.

이러한 구성은 실리콘은 발수성이 우수하고 표면에 슬립성을 부여하여 원단 표면의 방오 성능을 향상시킬 수 있게 해주며, 폴리우레탄 고분자는 일종의 바인더 역할을 하고, 이소시아네이트계 가교제는 폴리우레탄 체인을 가교시켜 피막을 강화하여 치밀하고 단단해지도록 해준다.

유기용제는 조성물이 도포 가능하도록 유동성을 부여해주는 것으로 휘발성이 좋은 메틸에틸케톤, 메틸아세테이트 등이 사용될 수 있다.

상기한 조성에서 실리콘의 사용량이 상기 범위의 최저값 미만일 경우 방오 성능이 현저히 줄어들게 되며, 최대값을 초과할 경우 효과 상승은 미미한 반면 원가가 높아져 바람직하지 않다.

이소시아네이트계 가교제의 경우 최저값 미만 사용시 피막 강화 효과가 떨어지는 문제점이 있고, 최고값을 초과할 경우 딱딱한 상태를 만들어 원단의 유연성을 저하시키는 문제점을 일으킨다.

이상과 같은 조성은 다양한 종류의 원단에 적용 가능한 조성이라 할 것이나, 바람직하기로는 폴리우레탄이나 폴리비닐클로라이드 소재의 인조가죽 원단에 적용하는 경우 가장 효과적이라 할 것이다.

3. 조성물도포단계

상기 조성물을 원단 표면에 그라비아 인쇄기를 이용하여 도포한다.

도 1, 2에는 그라비아 인쇄기(10)가 개략적으로 도시되어 있다.

도면을 보면 알 수 있듯이 그라비아 인쇄기(10)는 저장조(13)에 일부 침지되어 있는 하부롤러(11)가 구비되고, 하부롤러(11)에 대향되게 압동롤러(12)가 설치되어 있다.

원단을 하부롤러(11)와 압동롤러(12) 사이로 통과시키되, 압동롤러(12)로 원단 상부를 압착하여 원단 표면에 액상 실리콘 조성물이 도포된다.

만일 원단이 침투성을 띄도록 이루어진 경우 도포된 조성물은 원단의 조직 내부에 침투하게 되어 외부 표면은 물론 내부 조직에까지 액상 실리콘 조성물이 침투하게 된다.

이때, 하부롤러(11)는 고무롤로 이루어지고, 압동롤러(12)는 금속롤로 이루어지되, 표면에는 다양한 무늬가 요철로 형성되도록 하여 문양의 형성이 함께 이루어지도록 할 수도 있다.

4. 고착건조단계

상기 조성물이 도포된 원단을 건조챔버(20)에 투입시켜 건조시키되, 건조챔버(20)를 통과하여 배출되는 원단 상의 조성물이 고착 건조 상태가 되도록 한다.

고착 건조라 함은 도료를 칠한 후 건조되어 가는 중 그 상태에 따라 분류된 여러 단계 중 한 단계를 의미한다.

보다 구체적으로 도료의 건조 상태에 따른 분류로 순차적으로, 지촉건조(set to touch), 점착건조(dust free), 고착건조(tack free), 고화건조(dry-hard), 경화건조(full-throufg), 완전건조(full hardness)가 있다.

지촉건조는 도료를 칠한 다음 어느 정도 시간이 지난 후 최초의 건조 상태로 도막에 손가락을 가볍게 터치했을 때 접착성은 있으나 손가락에 도료가 묻지 않고 도막에 지문 정도가 생기는 때를 말한다.

점는 손가락 끝에 힘을 주지 않고 도막면을 가볍게 좌우로 스칠 때 손 끝 자국이 심하게 나타나지 않는 상태를 말한다.

고착건조는 도막면에 손 끝이 닿는 부분이 1.5cm가 되도록 가볍게 눌렀을 때 도막면에 지문 자국이 남지 않게 되는 상태를 말한다.

고화건조라 함은 엄지와 인지 사이에 시험편을 물리되 도막이 엄지 쪽으로 가게 하여 힘껏 눌렀다가 떼어내어 부드러운 헝겊으로 가볍게 문질렀을 때 도막에 지문자국이 없는 상태가 됨을 의미하며, 경화건조는 도막면에 팔을 수직으로 하여 힘껏 엄지 손가락으로 누르면서 90도 각도로 비틀어 볼 때 도막이 늘어나거나 주름이 생기지 않고 다른 이상이 없게 되는 상태를 말한다.

마지막으로 완전 건조라 함은 도막을 손톱이나 칼 끝으로 긁었을 때 흠이 나지 않고 힘들다고 느끼는 상태를 말한다.

통상적으로 종래에는 실리콘 조성물을 인조가죽과 같은 원단에 코팅하는 경우 특허문헌 1에 설명한 바와 같이 이형지에 실리콘 조성물을 도포한 상태에서 원단 상측으로 실리콘 조성물이 도포되도록 한 다음 50m 내외의 매우 긴 건조로를 통과시켜 완전 건조에 이르게 한 다음 이형지를 박리시키는 공정으로 진행되어 왔으나, 이 경우 건조 챔버의 길이가 매우 길게 형성될 뿐만 아니라, 완전 건조를 위해 느린 속도로 원단이 진행되므로 생산성이 매우 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 이형지의 사용을 배제하였을 뿐만 아니라, 실리콘 코팅 조성물을 도포한 후 롤투롤 방식으로 진행되는 건조챔버에서 고착건조(tack free) 상태에 이르도록만 하는 것을 특징으로 한다.

이때, 도포에서부터 고착건조까지만 롤투롤 방식으로 진행함으로써 종래와 같이 분당 2 ~ 5m의 저속으로 진행하지 않고 분당 15m 내외의 고속으로 원단을 진행시키기 때문에 생산성을 5배 내외로 향상시킬 수 있게 된다.

본 출원의 발명자는 롤투롤 진행 방식으로 조성물의 도포 및 건조가 이루어짐에 있어서 고착 건조 상태까지만 롤투롤 방식으로 건조한 후, 롤에 감긴 원단을 별도의 원적외선 램프가 구비된 숙성실에서 약 24시간 동안 숙성 건조시키게 되면 중간 과정에서 도막의 품질 저하를 방지하면서 최종적으로 완전건조 상태에까지 이르게 되어 생산성을 극대화시킬 수 있게 됨을 알 수 있었다.

고착건조 이후의 상태인 고화건조까지 건조챔버에서 진행할 수 있으나, 이 경우 챔버 길이가 길어져 생산성이 떨어지며, 만일 점착건조 상태까지만 롤투롤 방식으로 이루어진 공정에서 건조시킬 경우 도막면에 손상이 발생하게 되는 문제점이 발생하게 된다.

이를 위한 건조챔버는 하나의 챔버로 구성될 수도 있으나, 이 경우 챔버 길이가 길어지게 되며, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 별도의 챔버들이 연속으로 배치된 구성이 적합하다.

즉, 건조챔버(20)는 롤투롤 설비를 따라 연속으로 나란히 배치되어 있는 제1건조챔버(21), 제2건조챔버(22), 제3건조챔버(23)로 이루어져 있으며, 각 챔버는 외기를 끌여들여 가열하는 버너(24)와 배관 연결되어 버너(24)에 의해 가열된 공기가 각 챔버 내부로 개별적으로 공급되도록 이루어지도록 구성됨이 바람직하다.

도면에서 배관은 분기된 형태로 도시되어 있다.

더하여, 각 배관의 종단 즉, 챔버들과 연결되는 지점은 배관 단부의 개구부면적이 차별화된다.

일예로 제3챔버(23)와 연결되는 배관 단부의 개구율이 100%라 하였을 때, 제1챔버(21)와 연결되는 배관 단부의 개구율은 50%, 제2챔버(22)와 연결되는 배관 단부의 개구율은 75%로 이루어지는 방식으로 이루어질 수 있다.

즉, 버너(24)로부터 공급되는 데워진 공기의 공급양을 챔버별로 차별화시킴으로써 각 챔버 내부의 온도를 다르게 할 수 있다.

이러한 방식에 따라 상기 고착건조단계는 상기 조성물이 도포된 원단을 제1건조챔버를 통과시켜 도포된 조성물이 지촉건조 상태가 되도록 하는 1차건조단계와, 상기 제1건조챔버를 통과한 원단을 제2건조챔버를 통과시켜 도포된 조성물이 점착 건조 상태가 되도록 하는 2차건조단계와, 상기 점착 건조 상태가 된 원단을 제3건조챔버를 통과시켜 도포된 조성물이 고착 건조 상태가 되도록 하는 3차건조단계로 구성될 수 있다.

인조가죽 원단을 예로 하여 전술한 액상 실리콘 조성물이 액상 실리콘 20 ~ 25 중량%, 폴리우레탄 고분자 41 ~ 45 중량%, 이소시아네이트계 가교제 13 ~ 15 중량%, 잔량의 유기용제로 이루어지는 경우 1차건조챔버(21)는 내부 온도가 60 ~ 80℃의 상태를 유지하고, 제2건조챔버(22)는 내부온도 81 ~ 100℃의 상태를 유지하며, 제3건조챔버(23)는 101 ~ 120℃의 온도를 유지하도록 할 수 있다.

이 경우 원단은 제1건조챔버(21)의 입구에서 제3건조챔버(23)의 출구까지 분당 14 ~ 16m의 속도로 이동하도록 이루어질 수 있다.

더하여, 각 챔버(21,22,23)의 길이는 350 ~ 450cm로 이루어지도록 함이 바람직하다.

이 경우 각 챔버 내부에서 원단이 체류하는 시간이 16초에 불과하게 되며, 각 챔버를 모두 통과하는 데에 48초 밖에 안걸리게 된다.

이러한 속도로 진행함에 따라 원단이 건조 과정에서 열에 의해 손상되는 현상을 최소화할 수 있게 되며, 열에 약한 원단이나 두께가 얇은 원단의 손상을 최소화하면서 실리콘 코팅을 실시할 수 있게 된다.

도 2에서 도면기호 2는 고착 건조까지의 과정이 끝난 상태에서 원단(1) 표면에 실리콘 코팅층(2)이 형성되어 있는 상태를 의미한다.

5. 권취단계

상기 고착건조단계를 거친 원단을 원통형 롤에 감아 롤권취유닛(3)을 제조한다.

도면에 도시되어 있지는 않으나 롤권취유닛(3)에는 공급되는 원단을 감는 모터가 착탈식으로 설치된다.

롤권취유닛(3)은 중앙에 원단이 권취되는 원통형 롤이 형성되고 원통형 롤의 양측에는 지지축(3a)이 원단의 폭 방향 단부로부터 외측으로 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 지지축(3a)은 도시된 바와 같이 상부에 지지축(3a)이 끼워지는 홈이 형성되어 있는 거치대(50)에 의해 거치 지지된다.

6. 숙성단계

상기 롤권취유닛을 원적외선 램프가 내부에 설치되어 있는 숙성건조실에 투입하여 건조시켜 완전 건조 상태가 되도록 한다.

숙성건조실의 간단한 구성 예로는 내부에 원적외선 램프가 벽면, 천정면에 설치되어 있으며, 일측과 타측에 입구와 출구가 형성되고, 내부에는 상기 지지축(3a)을 지지하는 지지부재가 설치된 구성으로 이루어질 수 있다.

이때, 보다 바람직한 구성이 도 2, 3에 개략적으로 도시되어 있다.

도면의 구조는 본체(41)의 일측과 타측에 개구부(41b)가 설치되어 있고, 개구부(41b)에는 힌지식 개폐도어(41c)나 커텐식 차단막 등이 설치되어 있다.

또한 본체(41)의 측벽면에는 상기 롤권취유닛(3)의 지지축(3a)이 끼워짐이 가능하도록 길이방향으로 슬롯(41a)이 형성되어 있다.

이때, 슬롯(41a)은 높이가 지지축(3a)의 직경보다 크게 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 본체(41)의 측벽면 양측에는 도시된 것처럼 회전프레임(43)이 설치되어 있다.

회전프레임(43)의 일측은 본체(41)의 벽면에 회전 가능하도록 연결되어 있다.

더하여, 회전프레임(43)의 하부에는 유압승강실린더(60)가 지면에 대해 수직으로 설치되어 회전프레임(43)의 하부를 지지하도록 설치되어 있다.

유압승강실린더(60)의 로드가 상향 이동하는 경우 회전프레임(43)은 회전축(43c)을 기준으로 상방향으로 경사지게 움직이게 되며, 반대의 경우 하방으로 경사지게 움직이게 된다.

더하여, 회전프레임(43)은 내부관(43b)과 외부관(43a)의 이중관 구조로 이루어진 것을 특징으로 하여 내부관(43b)이 외부관(43a) 단부측에서 길이방향으로 이동하도록 이루어져 있다.

더하여, 외부관(43a) 일측과 내부관(43b) 일측에는 유압실린더 등과 같은 전후진엑츄에이터(70)가 연결되어 있어 전후진엑츄에이터(70)의 작동에 따라 내부관(43b)이 전후로 이동하게 된다.

또한, 내부관(43b)의 단부에는 상방향으로 절곡된 절곡돌기(43d)가 설치되어 있어 내부관(43b) 위에 안착된 지지축(3a)이 바깥쪽으로 이탈하는 것을 방지하도록 이루어져 있다.

한편, 회전프레임(43)의 상면에는 다수 개의 작동홀(43e)이 형성되어 있으며, 이 작동홀(43e) 내부에는 스톱퍼(80)가 회전프레임(43) 내부 벽면에 회전축에 결합되어 회전축의 회전에 따라 스톱퍼(80)가 회전프레임(43) 상면으로 돌출되거나, 내부로 삽입되도록 이루어진다.

더하여, 각 스톱퍼(80)들은 회전축의 단부에 원통형 체인기어(81)가 설치되어 있으며, 이 체인기어(81)들은 도시된 바와 같이 체인(82)에 의해 연결되며, 일측 체인기어(81)에 모터(83)가 설치되어 모터(83) 작동에 의해 체인(82)이 구동되면서 각 스톱퍼(80)들이 한꺼번에 회전프레임(43) 상면 내측으로 숨거나 상부로 돌출된다.

이러한 구조의 숙성건조실(40)의 작동 상태는 도 4에 도시되어 있다.

먼저, 거치대(50)에 롤권취유닛(3)이 안착되어 있는 상태에서 도면에 나타난 바와 같이 원단을 커팅하는 커팅장치(30)가 원단을 커팅하고, 원단 커팅면을 간단히 테이핑하여 원단의 늘어짐을 방지한다.

이 상태에서 전후진엑츄에이터의 작동에 의해 내부관(43b)이 롤권취유닛(3) 측으로 전진한다.

이 상태에서 내부관(43b)의 단부는 지지축(3a)의 하부에 위치하여 롤권취유닛(3)과의 연결 상태를 유지하지는 않는다.

이때, 유압승강실린더(60)의 로드가 상향 이동하여 회전프레임(43)은 회전축(43c)을 기준으로 상방향으로 경사지게 움직이게 되고, 내부관(43b)의 상면이 롤권취유닛(3)의 지지축(3a)을 거치대(50)로부터 상측으로 들어올리게 된다.

이렇게 되면 롤권취유닛(3)은 자연스럽게 경사진 회전프레임(43)의 상면을 타고 출구측으로 경사지게 굴러 이동하게 되는데, 이때, 모터(83) 작동에 따라 체인(82)이 구동되면서 각 스톱퍼(80)가 회전프레임(43) 상측으로 돌출하여 지지축(3a)이 스톱퍼(80)에 걸리게 된다.

이 상태에서 지정된 시간 동안 원적외선 램프(42)를 작동시켜 숙성건조실(40) 내부에서 코팅된 원단이 롤로 감겨 있는 상태로 일정 시간 동안 건조가 이루어지게 된다.

원적외선 램프(42)를 사용하는 이유는 원적외선 램프의 복사열을 이용하여 롤권취유닛(3) 심부 측까지 건조가 이루어질 수 있게 되며, 롤에 감겨 있는 원단을 건조시키게 되므로 소요 면적을 최소화할 수 있게 된다.

이러한 숙성건조실에서 롤권취유닛(3)을 숙성 건조하는 동안 거치대(50)에는 별도의 새 롤을 거치하고, 새롭게 조성물이 도포되고 고착 건조된 원단을 별도의 롤에 권취시키게 되면 사실상 연속적으로 원단에 실리콘 코팅이 이루어지게 되는 것이다.

더하여, 숙성건조실 내부에 도면과 같이 스톱퍼(80)를 다수 설치하는 경우 고착 건조까지 끝난 새 롤권취유닛(3)을 숙성건조시키려 할 때 회전프레임(43)의 회전 및 스톱퍼(80)의 회전을 통해 먼저 숙성건조실 내부로 유입된 롤권취유닛(3)을 연속으로 설치된 내부측 스톱퍼(80)에 걸려지도록 하고, 입구측 스톱퍼(80)에 새 롤권취유닛(3)을 거치하여 숙성 건조시키면 된다.

그런데, 숙성건조실 내부에 원적외선 램프(42)를 균일하게 설치하게 되지 못하는 것이 일반적이고, 램프(42)의 직하방에 위치한 표면과, 반대편 사이에는 복사에너지의 침투량이 달라질 수 밖에 없다.

즉, 전체적으로 균일한 건조가 이루어지지 못하는 일이 발생할 수 있는데, 전술한 숙성건조실의 구성을 이용할 때 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 회전프레임(43)을 일정 시간마다 시계방향과 반시계방향을 번갈아가면서 회전시키게 되면 회전프레임(43) 상부면을 따라 롤권취유닛(3)의 지지축(3a)이 구르는 현상이 발생하게 되고, 이 경우 롤권취유닛(3)에 원적외선 램프의 조사가 균일하게 이루어질 수 있게 된다.

즉, 거치대로부터 롤권취유닛(3)을 숙성건조실로 인입시키는 장치를 이용하여 롤권취유닛(3)을 회전시켜 균일한 숙성 건조가 이루어질 수 있게 할 수 있게 된다.

이때, 롤권취유닛(3)이 회전프레임(43) 상면을 따라 구름이 발생할 때 저속으로 굴러갈 수 있도록 하기 위해 회전프레임(43) 상면에 마찰돌기(43f)를 미세하게 형성할 경우 일측과 타측의 스톱퍼(80) 사이를 굴러가는 속도를 더디게 하여 보다 균일하게 숙성 건조가 이루어지도록 할 수 있다.

이러한 숙성건조단계는 건조된 원단의 상태에 따라 숙성 시간은 24시간에서 72시간 등 다양하게 할 수 있으며, 내부 온도는 70 ~ 80℃ 정도가 되도록 함이 바람직하다.

상기와 같은 제조 방법을 위한 코팅 설비는 도 2 내지 4에 도시되어 있는 바와 같이 롤투롤 설비로 이루어져 있으며, 원단(1)에 액상 실리콘 조성물을 도포하는 그라비아 인쇄기와, 상기 그라비아 인쇄기에서 액상 실리콘 조성물이 도포된 원단을 공급받아 가열된 공기로 건조하되, 연속으로 제1건조챔버(21), 제2건조챔버(22), 제3건조챔버(23)가 연설되어 구성된 건조챔버(20)와, 상기 건조챔버(20)를 통과하여 배출된 원단을 권취하는 권취롤과, 권취롤과 한 세트를 이루는 롤권취유닛(3)을 공급받아 숙성 건조시키는 숙성건조실(40)로 이루어지며,

상기 숙성건조실(40)은, 입구측과 출구측에 개구부(41b)가 형성되어 있으며, 개구부(41b)를 개폐시키는 개폐도어(41c)가 설치되어 있는 본체(41)와;

상기 본체(41) 내부에 설치되어 있는 원적외선 램프(42);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하되,

특히, 상기 롤권취유닛(3)은 양측에는 지지축(3a)이 원단의 폭 방향 단부로부터 외측으로 돌출되어 형성되어 있고, 상기 본체(41) 양 측벽면에 상기 롤권취유닛(3)의 지지축(3a) 직경보다 높이가 큰슬롯(41a)이 길이방향으로 형성되어 있고, 외부관(43a)과, 상기 외부관(43a)에 끼워져 전후로 이동하고 단부에 절곡돌기(43d)가 형성되어 있는 내부관(43b)의 이중관 구조로 이루어져 있으며, 일측이 상기 본체(41)에 회전 가능하게 연결되어 있고, 상면에는 작동홀(43e)이 형성되어 있는 회전프레임(43)이 구비되어 있으며, 상기 숙성건조실(40)은, 로드가 상기 회전프레임(43)의 일측 하부를 지지하도록 이루어져 있으며, 로드가 상하로 이동하도록 이루어져 상기 회전프레임(43)을 회전시키는 유압승강실린더(60)와; 상기 내부관(43b)과 외부관(43a)에 양측이 연결되어 내부관(43b)을 전,후로 이동시키는 전후진엑츄에이터(70)와; 상기 작동홀(43e)에 삽입되어 있되, 선택적으로 작동홀(43e) 외부로 돌출되어 롤권취유닛(3)의 이동을 억제하는 스톱퍼(80);가 더 구비되어 있어, 회전프레임(43)이 롤권취유닛(3)을 들어올려 롤권취유닛(3)을 숙성저장실(40) 내부로 이동시켜 숙성 건조하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하지만, 아래 실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.

<실시예 1>

인조가죽을 원단으로 준비하였다.

액상 실리콘 수지 23 중량%, 폴리우레탄 43 중량%, 이소시아네이트계 가교제 14 중량%, 잔량의 메틸아세테이트를 혼합하여 액상 실리콘 조성물을 제조하였다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이 롤투롤 설비를 준비하고, 그라비아 인쇄기를 이용하여 연속으로 액상 실리콘 조성물을 원단에 도포하였다.

더하여, 각각 4m 길이로 이루어져 있는 제1건조챔버, 제2건조챔버, 제3건조챔버로 이루어진 건조챔버를 준비한 후, 제1건조챔버는 내부 온도가 60 ~ 80℃의 상태를 유지하고, 제2건조챔버(22)는 내부온도 81 ~ 100℃의 상태를 유지하며, 제3건조챔버(23)는 101 ~ 120℃의 온도를 유지하도록 버너에서 가열된 공기를 공급하여 유지하였다.

상기 조성물이 도포된 원단을 제1건조챔버로부터 제3건조챔버까지 연속으로 분당 15m의 속도로 통과시킨 후 거치대에 의해 지지된 롤에 권취시켜 롤권취유닛을 제조하였다.

제조된 롤권취유닛은 커팅키로 커팅한 다음 내부온도 75℃를 유지하도록 적외선램프가 설치되어 있는 숙성건조실에 투입하여 24시간 동안 숙성 건조시켜 실시예 1의 실리콘 코팅 원단을 제조하였다.

제조된 실리콘 코팅 원단을 섬유 직물의 마모 저항에 대한 표준 시험 방법(ASTM D 4157) 실험 의뢰한 결과, 500,000회에 걸쳐 직물 표면을 금속으로 마찰시킨 결과 "No Ya가" 로 판정받아 이 시험 성적서를 도 5, 6에 도시하였다.

<실시예 2>

실시예 1과 동일하게 제조하되, 도 4에 도시된 숙성건조를 이용하여 롤권취유닛을 인접한 스톱퍼 사이에서 왕복 이동하도록 회전프레임을 경사지게 하여 실시예 2의 코팅 원단을 제조하였다.

제조된 원단을 한국섬유소재연구원에 제공하여 마찰견뢰도, 일광견뢰도, 마틴데일 마모도, 박리강도 등에 대한 실험을 하여 실험 결과를 수득하였다.

실험 결과는 도 7 및 도 8로 제출하며, 실험 결과 마찰견뢰도 건 4급, 습 4-5급을 획득하였고, 일광견뢰도 4급으로 높게 나타났으며, 기타 유해물질은 발견되지 않는 것으로 나타났다.

1 : 원단 2 : 코팅층
3 : 롤권취유닛 3a : 지지축
10 : 그라비아 인쇄기 11 : 하부롤러
12 : 압동롤러 13 : 저장조
20 : 건조챔버 21 : 제1건조챔버
22 : 제2건조챔버 23 : 제3건조챔버
24 : 버너 30 : 커팅장치
40 : 숙성건조실 41 : 본체
41a : 슬롯 41b : 개구부
41c : 개폐도어
42 : 램프 43 : 회전프레임
43a : 외부관 43b : 내부관
43c : 회전축 43d : 절곡돌기
43e : 작동홀 43f : 마찰돌기
50 : 거치대 60 : 유압승강실린더
70 : 전후진엑츄에이터 80 : 스톱퍼
81 : 체인기어 82 : 체인
83 : 모터

Claims

실리콘 코팅 원단의 제조 방법에 있어서,
원단(1)을 준비하는 원단준비단계와;
상기 원단(1)에 코팅할 조성물로써, 액상 실리콘과 용제를 혼합하여 액상 실리콘 조성물을 제조하는 조성물준비단계와;
상기 조성물을 원단 표면에 그라비아 인쇄기(10)를 이용하여 도포하는 조성물도포단계와;
상기 조성물이 도포된 원단(1)을, 60 ~ 80℃의 내부온도를 유지하는 제1건조챔버(21), 81 ~ 100℃의 내부온도를 유지하는 제2건조챔버(22), 101 ~ 120℃의 내부온도를 유지하는 제3건조챔버(23)가 연속으로 나란히 배치되어 구성된 건조챔버(20)로 투입하여 제1건조챔버(21)의 입구에서 제3건조챔버(23)의 출구까지 분당 14 ~ 16m의 속도로 이동시켜 제1건조챔버(21) 통과시 도포된 조성물이 지촉건조 상태가 되도록 하는 제1건조단계와, 제2건조챔버(22) 통과시 도포된 조성물이 점착 건조 상태가 되도록 하는 제2건조단계와, 제3건조챔버(23) 통과시 도포된 조성물이 고착 건조 상태가 되도록 하는 3차건조단계로 구성된 고착건조단계와;
양측에는 지지축(3a)이 원단의 폭 방향 단부로부터 외측으로 돌출되어 형성되어 있는 원통형 롤에 상기 고착건조단계를 거친 원단을 감아 롤권취유닛(3)을 제조하는 권취단계와;
입구측과 출구측에 개구부(41b)가 형성되어 있으며, 개구부(41b)를 개폐시키는 개폐도어(41c)가 설치되어 있고, 양 측벽면에 상기 롤권취유닛(3)의 지지축(3a) 직경보다 높이가 큰슬롯(41a)이 길이방향으로 형성되어 있는 본체(41)와, 상기 본체(41) 내부에 설치되어 있는 원적외선 램프(42)와, 외부관(43a)과, 상기 외부관(43a)에 끼워져 전후로 이동하고 단부에 절곡돌기(43d)가 형성되어 있는 내부관(43b)의 이중관 구조로 이루어져 있으며, 일측이 상기 본체(41)에 회전 가능하게 연결되어 있고, 상면에는 다수 개의 작동홀(43e)이 형성되어 있고, 상면에 마찰돌기(43f)가 형성되어 있는 회전프레임(43)과, 로드가 상기 회전프레임(43)의 일측 하부를 지지하도록 이루어져 있으며, 로드가 상하로 이동하도록 이루어져 상기 회전프레임(43)을 회전시키는 유압승강실린더(60)와, 상기 내부관(43b)과 외부관(43a)에 양측이 연결되어 내부관(43b)을 전,후로 이동시키는 전후진엑츄에이터(70)와, 상기 각 작동홀(43e)에 삽입되어 있되 회전프레임(43) 내부 벽면에 회전축을 통해 회전 가능하게 결합되어 회전에 따라 작동홀(43e)을 통해 회전프레임(43) 상면으로 돌출되거나, 내부로 삽입되어 롤권취유닛(3)의 이동을 억제하는 스톱퍼(80)와, 각 스톱퍼(80)의 회전축 단부에 설치되어 있는 체인기어(81)와, 각 체인기어(81)를 연결하는 체인(82)과, 일측 체인기어(81)에 설치되어 있는 모터(83)를 포함하여 구성된 숙성건조실(40)을 준비하여 상기 롤권취유닛(3)에 권취된 원단이 숙성건조실(40)의 본체(41) 내부에서 원전외선 램프(42)에 의해 건조되도록 하되, 유압승강실린더(60)의 작동에 따라 상기 회전프레임(43)이 롤권취유닛(3)을 들어올려 롤권취유닛(3)을 숙성저장실(40) 내부로 이동시켜 숙성 건조하고, 모터(83)의 작동에 따라 스톱퍼(80)들이 회전하여 회전프레임(43) 상면으로 돌출하여 롤권취유닛(3)의 지지축(3a)이 걸리도록 하여 롤권취유닛(3)을 스톱핑시키도록 하되, 유압승강실린더(60)를 이용하여 상기 회전프레임(43)을 일정 시간 간격으로 시계방향과 반시계방향을 번갈아가면서 회전시켜 롤권취유닛(3)의 지지축(3a)이 회전프레임(43) 상부면을 따라 좌우로 굴러 롤권취유닛(3)에 원적외선 램프의 조사가 균일하게 이루어지도록 하여 완전 건조 상태가 되도록 하는 숙성단계;를 포함하여 구성된,
실리콘 코팅 원단의 제조 방법.
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