KR100601829B1 - 안전벨트용 폴리에스테르직물의 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 안전벨트용 폴리에스테르직물의 처리방법에 관한 것으로, 폴리에스테르사를 통상의 방법으로 직조한 후, 플라즈마 처리한 다음, 내구성 향상을 위한 수지 코팅을 적어도 2차례 이상 행하되 1차 코팅시에는 수지만으로 코팅하고 2차 코팅시부터는 수지와 이형제를 혼합하여 코팅하므로서 플라즈마 처리로 인하여 직물 표면에 형성되어 있는 유막을 제거함과 아울러 요철을 형성시켜 내구성 향상을 위하여 코팅되는 폴리우레탄 수지 등의 접착력을 향상시키고 염색시에도 심색성이 우수해지도록 하며, 코팅을 2회 이상으로 분할하여 행하므로서 수지의 접착력을 향상시킴과 동시에 많은 양의 수지가 코팅되도록 하여 내구성이 현저히 향상되도록 하는 안전벨트용 폴리에스테르직물의 처리방법에 관한 것이다.

폴리에스테르, 안전벨트, 플라즈마, 자동차용 안전벨트, 폴리우레탄 코팅

Description

안전벨트용 폴리에스테르직물의 처리방법{The treatment method of polyester fabric for the safety belt}

본 발명은 자동차 안전벨트용 폴리에스테르직물의 처리방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 고강력 폴리에스테르사를 통상의 방법으로 직조한 후, 고주파 출력 100∼500W, 주파수 10∼20MHz, 압력 1∼5토르(torr)의 조건으로 1∼10분 정도 동안 플라즈마 처리한 다음, 내구성 향상을 위한 수지 코팅을 적어도 2차례 이상 행하되 1차 코팅시에는 수지만으로 코팅하고 2차 코팅시부터는 수지와 이형제를 혼합하여 코팅하므로서 플라즈마 처리로 인하여 직물 표면에 형성되어 있는 유막을 제거함과 아울러 요철을 형성시켜 내구성 향상을 위하여 코팅되는 폴리우레탄 수지 등의 접착력을 향상시키고 염색시에도 심색성이 우수해지도록 하며, 코팅을 2회 이상으로 분할하여 행하므로서 수지의 접착력을 향상시킴과 동시에 많은 양의 수지가 코팅되도록 하여 내구성이 현저히 향상되도록 하는 안전벨트용 폴리에스테르직물의 처리방법에 관한 것이다.

폴리에스테르는 에스테르기가 연결기로 된 고분자의 총칭이며, 폴리에스테르계 합성섬유는 에틸렌글리콜과 테레프탈산으로 구성된다. 또, 글리세롤과 프탈산으로 만들어지는 도료용 글립탈수지(일반적으로 도료용 폴리에스테르수지를 알키드수지라고 한다)도 폴리에스테르의 일종이고, 디알릴프탈레이트라는 도장판, 전기절연 재료가 되는 플라스틱도 폴리에스테르의 일종이다. 불포화 폴리에스테르는 주요 부분이 말레산과 에틸렌글리콜로 되어 있고, 이중결합이 스티렌과 중합하여 복잡한 구조가 되는데, 그 수지를 유리섬유나 합성섬유와 합하여 매우 강력한 복잡재로 만들 수 있으며, 스키, 장대높이뛰기용 폴이나 욕조, 보트, 소형 선박, 송유관용으로도 사용되고 있고, 폴리에스테르사는 높은 강력, 낮은 흡수성, 열가소성, 내약품성이 우수하며, 내열성이 있고 신장, 굴곡에 대하여 특유의 탄성을 가지고 있는 튿징이 있다.

특히, 자동차용 안전 벨트는 물론 각종 안전벨트는 높은 인장강도가 요구되며, 가볍고 얇아 착용감이 좋아야 하기 때문에 상기와 같은 특징과 부합되는 고강력 폴리에스테사를 주로 이용하고 있다.

한편, 자동차용 안전벨트를 포함한 각종 안전벨트는 고강력 폴리에스테르사를 통상의 방법으로 제직한 후, 내구성 향상을 위하여 표면에 폴리우레탄 등의 수지를 코팅한 것을 사용하고 있지만, 고강력 폴리에스테르사의 제사시 사의 표면에 방사유가 막을 형성하여 존재하여 제직 후, 폴리우레탄 수지 코팅이 용이하지 못할 뿐만 아니라 염색도 잘 이루어지지 않는 단점이 있고, 사의 표면이 아주 평탄하여 상기와 같은 문제점을 가지고 있었다.

또한, 폴리우레탄 수지 등을 폴리에스테르사로 제직한 직물의 표면에 코팅할 때는 수지에 이형제를 소량 첨가하여 코팅 후에 코팅장치에 의해 수지가 탈리되는 것을 방지하고 있지만 이형제와 수지는 성질이 완전히 상이하여 이형제의 첨가로 인하여 수지의 접착력이 저하되는 등의 단점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 염색시에도 심색성이 우수해지도록 하며, 수지의 접착력을 향상시킴과 동시에 많은 양의 수지가 코팅되도록 하여 내구성이 현저히 향상되도록 하는 안전벨트용 폴리에스테르직물의 처리방법을 제공하는 데 있다.

상술한 목적 뿐만 아니라 용이하게 표출되는 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 폴리에스테르사를 통상의 방법으로 직조한 후, 플라즈마 처리한 다음, 내구성 향상을 위한 수지 코팅을 적어도 2차례 이상 행하되 1차 코팅시에는 수지만으로 코팅하고 2차 코팅시부터는 수지와 이형제를 혼합하여 코팅하므로서 플라즈마 처리로 인하여 직물 표면에 형성되어 있는 유막을 제거함과 아울러 요철을 형성시켜 내구성 향상을 위하여 코팅되는 폴리우레탄 수지 등의 접착력을 향상시키고 염색시에도 심색성이 우수해지도록 하며, 코팅을 2회 이상으로 분할하여 행하므로서 수지의 접착력을 향상시킴과 동시에 많은 양의 수지가 코팅되도록 하여 내구성을 현저히 향상시킬 수 있었다.

본 발명을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 안전벨트용 폴리에스테르직물의 처리방법은 폴리에스테르사를 통상의 방법으로 직조한 후, 플라즈마 처리한 다음, 내구성 향상을 위한 수지 코팅을 적어도 2차례 이상 행하되 1차 코팅시에는 수지만으로 코팅하고 2차 코팅시부터는 수지와 이형제를 혼합하여 코팅하는 것으로 특징지워진다.

본 발명에서 사용되는 폴리에스테르사는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 방법으로 제조된 폴리에스테르사로서 강도가 높은 것이면 어떤 것이라도 사용 가능하며, 시판되는 것을 사용할 수도 있다.

폴리에스테르사를 이용하여 직조하는 방법도 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 사용할 수 있으나 통상의 안전벨트를 직조하는 방법을 사용하는 것이 설비의 변경이나 교체가 없어 경제적인 측면에서 용이하다.

한편, 플라즈마는 고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체상태로서 전하분리도가 상당히 높으면서도 전체적으로는 음과 양의 전하수가 같아서 중성을 띠는 기체 상태를 의미하는 것으로, 저진공 챔버 내부에 아르곤, 수소, 산소 등의 가스를 표면재질에 따라 단독 또는 혼합하여 투입하면서 전기적에너지를 가하면 가속된 전자의 충돌에 의하여 투입된 가스가 플라즈마 상태로 활성화 된다. 이러한 플라즈마 상태에서 발생하는 가스의 이온 또는 라디칼 등이 피처리 재료 표면에 충돌하여 표면의 물리 화학적인 변화를 유도함으로써 각종 접착 밀착력 향상, 플라스틱 사출 도장의 불량 방지, 각종 코팅 밀착력을 증대시키는 역할을 한다.

또한, 저진공 챔버 내부의 가스분자에 전기적 에너지가 가해지면 가속된 전자의 충돌로 인하여 분자, 원자의 최외각 전자가 궤도를 이탈함으로 이온 또는 반응성이 높은 라디칼이 생성된다. 이렇게 생성된 이온, 라디칼은 계속적인 충돌과 전기적 인력에 의해 가속되어 재료 표면에 충돌, 수 ㎛이내의 영역에서 분자 결합을 파괴하여 물리, 화학적인 변화를 유도함으로써 다음 공정인 동 도금의 밀착력을 향상시키는 기술로서 이용되고 있으며, 기존의 약품(KMnO₄)을 사용하는 습식 디스미어(Desmear)의 문제점(공해/원가상승)을 해결할 수 있다.

뿐만 아니라, 양 전극을 일정 간격 띄우고 고전압을 인가해 주면 전극 사이 공간에서 방전이 형성되어 반응가스의 이온화가 이루어 진다. 이렇게 형성된 수많은 각종 기능성 이온들은 재료의 표면을 개질시켜 인쇄, 코팅, 접합시의 밀착력 향상에 놀라운 효과가 있다.

상기와 같은 플라즈마 공정을 본 발명에 도입하여 직물 표면에 형성되어 있는 유막을 제거함과 아울러 요철을 형성시켜 내구성 향상을 위하여 코팅되는 폴리우레탄 수지 등의 접착력을 향상시키고 염색시에도 심색성이 우수해지도록 하였다.

플라즈마 처리 공정에서 사용되는 기체로는 반응성 기체 또는 비반응성 기체로서 공기, 산소, 질소, 수소, 아르곤으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 단독 또는 혼합기체를 사용하였으며, 반응성 기체 중 공기 또는 산소가 가장 효과적이었다. 사용될 수 있는 기체 중에서 직물의 표면에 미세 요철을 형성하지 않는 것은 수지의 접착력 향상이 도움이 되지 않으므로 바람직하지 못하다.

본 발명에서 플라즈마 방전처리 조건은 고주파 출력 100∼500W, 주파수 10 ∼ 20MHz, 압력 1 ∼ 5토르(torr)의 조건으로 1 ∼ 10분 정도 동안 처리하여 직물의 중량 감소율이 3 ∼ 5%가 되도록 하는 것이 바람직하다.

직물의 중량 감소율은 플라즈마 처리의 시간과 주파수출력 및 주파수에 따라 변화될 수 있는 것이므로, 이를 적절히 조절하여 상기 범주 범위에 포함되도록 하는 것이 효과적이며, 중량감소율이 5%를 초과할 경우에는 직물의 강도가 저하되는 단점이 있고, 3% 미만일 경우에는 플라즈마 처리 효과가 미약한 문제점이 있다.

또한, 고주파 출력이 100W 미만이거나 500W를 초과할 경우, 또는 고주파가 10MHz 미만이거나 20MHz를 초과할 경우에는 사의 표면에 형성된 유막의 제거가 효과적이지 못할 뿐만 아니라 직물의 표면에 요철의 형성 정도가 미약하여 수지의 접착력 증대에도 바람직하지 못하다.

플라즈마 처리는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용될 수 있는 장치를 사용하여 행하며, 1회 이상 처리 할 수도 있다.

상기와 같이 플라즈마 처리된 직물의 표면에 폴리우레탄 수지 등을 코팅하여 제조되는 안전벨트의 강도 및 내구성과 촉감이 좋게 하지만, 일반적으로 수지를 로울러를 이용하여 열압착하는 방법으로 코팅하기 때문에 로울러와의 분리를 용이하게 하기 위하여 수지에 이형제를 첨가하여 사용하고 있다.

즉, 수지로는 폴리우레탄수지, 아크릴수지, 멜라민수지 등이 사용 가능하지만 폴리우레탄 수지가 촉감 및 강도와 내구성은 물론 접착력 측면에서 우수하여 이를 주로 사용하고 있으며, 이형제로는 유연제의 기능도 나타내는 실리콘을 주로 사용하고, 통상적으로 수지 중량에 대하여 0.5 ∼ 5중량%의 이형제가 사용된다.

그러나, 본 발명에서는 수지에 이형제가 첨가된 혼합물을 그대로 코팅하지 않고 적어도 2차에 걸쳐 수지 코팅을 행하였다.

즉, 1차 코팅시에는 이형제가 전혀 첨가되지 않은 수지만을 이용하여 코팅하므로서 폴리에스테르 직물과 수지와의 접착력을 향상시켰으며, 그 다음에 이형제가 첨가된 수지를 코팅하여 이형성은 그대로 유지되면서도 수지의 코팅량을 증가시킬 뿐만 아니라 코팅된 수지의 탈리를 방지하므로서 제조되는 안전벨트의 내구성을 향상시키고 촉감이 우수하도록 하였다.

본 발명에 있어서, 직물의 중량감소율은 플라즈마 처리전의 중량을 측정하고 감량된 중량을 측정하여 감량된 중량을 처리전의 중량으로 나누어서 퍼센트(%)로 표시하였다.

다음의 실시예 및 비교예는 본 발명을 좀 더 상세히 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

실시예 1

단사 섬도가 0.5데니어이면서 인장강도가 0.91kgf/㎟인 고강력 폴리에스테르 사를 이용하여 자동차 안전벨트용의 폭 50㎜의 평직을 제직한 후, 고주파 출력 300W, 주파수 14MHz, 압력 3토르(torr)의 조건으로 3분 동안 플라즈마 처리하여 직물의 중량 감소율이 3%가 되도록 하고, 로울러 코팅의 방법으로 단위 직물 표면적당(㎡) 실리콘이 1중량% 첨가된 폴리우레탄 수지를 2kg 코팅하였다.

제조된 안전벨트의 촉감을 관능 평가로 평가하고, 폴리우레탄 수지의 박리 정도 및 인장강도를 측정하여 표 1에 기재하였다.

실시예 2

실리콘이 첨가되지 않은 폴리우레탄 수지를 코팅한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 행하고, 제조된 안전벨트의 촉감을 관능 평가로 평가하고, 폴리우레탄 수지의 박리 정도 및 인장강도를 측정하여 표 1에 기재하였다.

실시예 3

플라즈마 처리 후에 실리콘이 첨가되지 않은 폴리우레탄 수지를 단위 직물 표면적당(㎡) 1kg 코팅하고 또 다시 실리콘이 1중량% 첨가된 폴리우레탄 수지를 2kg 코팅한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 행하고, 제조된 안전벨트의 촉감을 관능 평가로 평가하고, 폴리우레탄 수지의 박리 정도 및 인장강도를 측정하여 표 1에 기재하였다.

비교예 1

플라즈마 처리를 행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 행하고, 제조된 안전벨트의 촉감을 관능 평가로 평가하고, 폴리우레탄 수지의 박리 정도 및 인장강도를 측정하여 표 1에 기재하였다.

비교예 2

플라즈마 처리를 행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 행하고, 제조된 안전벨트의 촉감을 관능 평가로 평가하고, 폴리우레탄 수지의 박리 정도 및 인장강도를 측정하여 표 1에 기재하였다.

비교예 3

플라즈마 처리를 행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 행하고, 제조된 안전벨트의 촉감을 관능 평가로 평가하고, 폴리우레탄 수지의 박리 정도 및 인장강도를 측정하여 표 1에 기재하였다.

표 1

	인장강도	박리강도(g/cm)	촉감
실시예 1	349kgf/㎟	417	○
실시예 2	362kgf/㎟	431	○
실시예 3	370kgf/㎟	450	◎
비교예 1	298kgf/㎟	375	○
비교예 2	308kgf/㎟	403	○
비교예 3	321kgf/㎟	416	◎

* 촉감 평가 방법

◎ : 매우 부드럽다. ○ : 부드럽다. △ : 약간 딱딱하다. × : 딱딱하다

* 박리강도는 KS K 0533에 준하여 측정하였다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 폴리에스테르사를 통상의 방법으로 직조한 후, 플라즈마 처리한 다음, 내구성 향상을 위한 수지 코팅을 적어도 2차례 이상 행하되 1차 코팅시에는 수지만으로 코팅하고 2차 코팅시부터는 수지와 이형제를 혼합하여 코팅하므로서 플라즈마 처리로 인하여 직물 표면에 형성되어 있는 유막을 제거함과 아울러 요철을 형성시켜 내구성 향상을 위하여 코팅되는 폴리우레탄 수지 등의 접착력을 향상시키고 염색시에도 심색성이 우수해지도록 하며, 코팅을 2회 이상으로 분할하여 행하므로서 수지의 접착력을 향상시킴과 동시에 많은 양의 수지가 코팅되도록 하여 내구성을 현저히 향상시킬 수 있었다.

Claims (2)

1. 폴리에스테르사를 직조하고, 이를 플라즈마 처리한 다음, 내구성 향상을 위한 수지 코팅을 적어도 2차례 이상 행하되 1차 코팅시에는 수지만으로 코팅하고 2차 코팅시부터는 수지와 이형제를 혼합하여 코팅함을 특징으로 하는 안전벨트용 폴리에스테르직물의 처리방법.
2. 제1항에 있어서, 플라즈마처리는 고주파 출력 100 ∼ 500W, 주파수 10 ∼ 20MHz, 압력 1 ∼ 5토르(torr)의 조건으로 1 ∼ 10분 동안 행함을 특징으로 하는 안전벨트용 폴리에스테르직물의 처리방법.