초록 ▼

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
○ PFCs free type의 발수제가 적용된 원단에 최적화된 접착성능과 세탁내구성을 가지는 direct coating(D/C) 용 기능성 폴리우레탄(PU) 수지 및 이를 적용한 섬유제품 개발
- 박리강도 및 세탁내구성이 우수한 D/C Base PU 수지 개발
- 개발된 수지의 최적 코팅공정 기술 개발
- 개발된 수지의 pilot 생산 조건 확립
- 개발 수지를 적용한 섬유제품 개발
- ZDHC Level 1 인증 획득

□ 개발내용 및 결과
○

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
○ PFCs free type의 발수제가 적용된 원단에 최적화된 접착성능과 세탁내구성을 가지는 direct coating(D/C) 용 기능성 폴리우레탄(PU) 수지 및 이를 적용한 섬유제품 개발
- 박리강도 및 세탁내구성이 우수한 D/C Base PU 수지 개발
- 개발된 수지의 최적 코팅공정 기술 개발
- 개발된 수지의 pilot 생산 조건 확립
- 개발 수지를 적용한 섬유제품 개발
- ZDHC Level 1 인증 획득

□ 개발내용 및 결과
○ PFCs free type의 발수제 적용 원단의 특성 확인 및 최적의 물성 구현을 위한 base coating용 수지의 설계
- 발수제 처리에 따른 우레탄 수지의 접착특성을 검토하였으며, PFCs free type의 발수제 적용 원단에 최적화된 접착력 및 세탁내구성을 가지는 PU 제품의 개발 방안을 모색 하였다.

○ D/C base PU수지의 투습성, 내수압, 그리고 세탁내구성의 최적화를 위한 polyether polyol의 기본 특성 조절
- D/C base PU수지의 투습성, 내수압, 그리고 세탁내구성의 최적화를 위한 hydrophobic polyol의 종류(PPG, PTMG, PCL)에 따른 수지의 특성 비교 실시 함
- 투습성 및 세탁내구성의 조절을 위한 hydrophilic polyol의 종류(PEG, EO/PO copolymer) 및 분자량(1000, 2000, 3000, 4000)비교 실험을 실시하였으며, 고분자량의 hydrophilic polyol의 적용이 가능한 EO/PO copolymer(Mw=3,000)가 7,000g/㎡·day 이상의 투습도와 양호한 가공성, 점도, 세탁내구성 측면에서 상대적으로 유리함을 확인 함

○ PFCs free type의 발수제가 적용된 원단에 최적화된 접착력 및 세탁내구성의 구현
- 접착력의 향상을 위한 polyester polyol의 종류에 따른 물성 비교를 위해 polyester polyol의 합성실험을 실시하였으며, 상업적으로 판매되는 polyester polyol과 함께 PU에 적용하여 물성평가를 실시하였으며, 최종적으로 접착력, 고내구성의 제품을 위해서 AA/TPA/PA/DEG와 PCL이 적용 가능함을 확인하였으나, 현장 test 결과 세탁 내구성이 충분히 발현되지 않는 것으로 확인됨
- 접착력과 유연성의 향상을 위한 TDI/MDI를 step polymerization 공정을 적용하였으며, 가공성과 접착성이 향상됨을 확인함
- 기계적 강도의 조정을 위해 다가산 type의 chain extender의 적용(1,4BG, BEPD, PCL) 및 비율(hard segment/soft segment)에 따른 기계적 강도 비교 실험을 실시하였으며 이를 통해 PCL을 선정함
- PU/epoxy의 IPNs 구조의 적용을 통한 접착력과 세탁내 구성의 향상을 도모 하였으며 최종적으로 6% BPF와 6%의 aliphatic NCO의 적용을 통해 박리강도 상승과 10,000mmH₂O이상의 세탁내구성을 확보함

○ 제품 상용화를 위한 pilot 제조시험
- 제품 상용화를 위한 pilot 제조시험 실시하였으며 완료된 제품의 유해물질 검출 실험을 통해 BPA 함유 여부와 MRSL유해물질 검출 여부를 확인하였으며, ZDHC level 1인증을 확보 함

○ 개발 공정에 대한 규제물질 검사 및 분석
- 개발원단의 규제물질 검사 및 분석을 위하여 개발공정조건에 있는 원단의 VOCs 방출량 테스트, 프탈레이트계 가소제 함유량 테스트, 중금속함유량 테스트, PFOA/PFOS 검출테스트, 수은검출 테스트, 할로겐이온테스트를 실시하여, 개발공정상 유해물질이 검출되지 않음을 확인함

○ ZDHC 규제에 대응 가능한 염색 최적 공정조건 선정
- 선정된 recycled PET원단에 ZDHC MRSL에 해당사항이 없는 염료 3종을 선정하여 dyeing profile의 선정 및 현장염색조건을 설정하여 피염물 3종을 염색함

○ PFCs free type의 발수제를 적용한 원단의 물성 및 특성분석 DB화
- 일반 PET원단에 제조사 및 계열별 PFCs 발수제 적용테스트를 통하여 C6 type의 발수제와 비교테스트를 진행하여 PFCs type 발수제의 DB를 확보함
- 설계 및 제직된 recycle PET 원단의 PFCs type 발수제를 제조사 및 계열별로 테스트한 결과 C社의 6%농도의 발수제에서 가장 최적의 발수성능을 나타냄을 확인함

○ PFCs free type의 발수제가 적용된 원단의 base coating 특성 분석
- 개발 수지의 코팅중량 및 건조시간에 따른 공정조건 lab. test결과 코팅중량 40g/㎡, 건조온도 150℃, 건조시간 90sec 이상에서 최적의 물성을 갖는 것으로 확인함

○ Green market 대응형 원단 설계기술 개발
- Recycled PET 50D 원사를 사용한 경량 아웃도어용 원단 개발을 위해 중량 80g/㎡ 이하, 두께 0.3㎜를 만족하는 기존 직물원단에 대한 분석을 실시하여, 발수, 코팅공정에 적합한 아웃도어용 원단을 제조함

○ PFCs free type 발수가공 기술개발
- 제조된 원단에 대해 발수제 선정을 위해 기존 불소계 발수제와 PFCs free type 발수제의 비교평가, 최적의 가공 조건 설계, 성능평가를 통해 PFCs free type 발수제를 선정하고, 10회 세탁 후 3급 이상의 발수도를 유지할 수 있는 발수가공 조건을 확립함

○ PFCs free type 발수제 적용 원단의 direct coating 가공기술 개발
- 제조된 발수가공 원단에 대해 주관기관에서 개발된 base 수지의 최적 배합조건 및 공정조건을 설계하여 초기 및 10회 세탁 후 내수도 10,000㎜H₂O의 성능 발현이 가능한 코팅원단을 제조함
- Recycled PET 원단에 PFCs free type 발수제, 개발 base용 PU 수지가 적용된 개발원단은 ZDHC MRSL v1.1의 17개 규제대상 물질분류에 대해 모든 항목에서 검출한계 이하로 확인되었으며, 특히, 규제물질 중 PFCs의 시험결과 값이 검출한계(0.1ppm) 이하로 확인되어 PFCs free type 발수제가 적용되었음을 확인함

□ 기술개발 배경
○ 현재 기능성 아웃도어 섬유제품 제조시 ZDHC규제 대상 물질이 확대 되고 있으며 특히 PFCs 발수제 사용이 국제적으로 규제되고 있다. 이에 대응하기 위해 주요 섬유제품에 대하여 기존의 발수제가 비불소계 발수제로 대체 되고 있음

○ 이러한 경향에 따라 기존의 PFC 계 발수제를 대체하여 다양한 비불소계 발수제(실리콘, 왁스, 파라핀(Ecorepel), 폴리우레탄(Purtex), 덴드리머(Bionic Finish Eco)가 발수가공에 적용되고 있으나 폴리우레탄 코팅가공 시 접착력 문제로, 세탁 후 코팅층의 박리현상과 투습·방수 성능 저하(내구성 감소)등의 문제점이 발생됨

○ 이에 폴리우레탄 수지의 조성과 배합ž경화 조건 등의 공정 개발을 통해서 비불소계 발수제에 대하여 우수한 접착 특성 및 세탁내구성을 가지는 기능성 폴리우레탄 수지의 개발을 실시함

□ 핵심개발 기술의 의의
○ 환경 규제의 강화에 따라 PFCs free type 발수제의 사용이 어려워지고 있으나 친환경 발수제 들이 기존의 PFC type 발수제보다 낮은 발수성과 물성특성을 보임에 따라 국내외 코팅제품에서 낮은 세탁내구성, 초크마크, 낮은 접착력 등, 여러 개선이 필요한 문제가 확인되고 있음
○ 본 연구를 통해 우수한 세탁내구성과 접착력을 확보하였으며, 동시에 촉감, 투습도, 등의 기타 문제점을 해결하였다. 이를 통해 환경규제에 저촉되지 않는 섬유제품의 개발이 가능해졌으며, 환경 문제로 인해 규제가 심해지고 있던 기존의 국내 외 코팅시장에서 친환경 시장으로의 규모 확대가 가능하며, 난접착 소재에 대한 특성 조정에 따른 용도별 기능성 차별화를 통해 매출확대 및 시장선점을 유도할 수 있을 것으로 판단됨

□ 적용 분야
섬유산업 (outdoor_breathable fabric, upholstery, leather finishing)
화학 산업(adhesive, functional coating resin)

(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 14
• 목차 ... 18
• 제 1 장 서론 ... 19
• 제 1 절 과제의 개요 ... 19
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 21
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 21
• 제 2 절 연차별 개발 계획 및 개발 범위 ... 27
• 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 34
• 제 4 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 34
• 제 3 장 결과 ... 35
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 35
• ○ 연구개발 추진 일정 ... 35
• ○ 연구개발 추진 실적 ... 36
• ○ 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 116
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 119
• ○ 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 119
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 119
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 121
• 제 5 절 안전관리 이행 현황 ... 122
• ○ 연구실 안전조치 ... 122
• 제 4 장 사업화 계획 ... 123
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 123
• 제 2 절 사업화 계획 ... 127
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획 ... 131
• 부록 ... 132
• 끝페이지 ... 145