KR0125111B1 - 은면조 인공피혁의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 은면조 인공피혁의 제조방법에 관한 것으로, 다음 공정으로 구성된다.

-다 음-

① 극세화가 가능한 복합섬유로 이루어진 니들펀칭된 부직포에 바인더로서 수성 폴리우레탄을 패딩하여 안정화한 후 알칼리 감량으로 부직포 원사를 극세화하여 안정화시키는 공정.

② 극세화된 부직포 기재를 폴리우레탄 탄성체로 함침하는 공정.

③ 수성 폴리우레탄 용액 중량에 대하여 고형분이 4~10중량%인 수성 폴리우레탄 에멀젼으로 피혁상 시트 표면을 코팅하는 고정.

④ 필름으로 성형하여 100% 신장시 모듈러스가 20~40kg/cm²이며, 탄성회복율이 70~80%인 폴리우레탄 고분자 탄성체로 습식코팅하는 공정.

본 발명에 의하면 기재층 내부에 바인더 수지가 존재함으로 촉감과 외관이 뛰어나고 형태안정성이 우수하여 신장시 요철의 발생이나 평활성의 불량이 없는 은면조 인공피혁의 제조가 가능하다.

Description

은면조 인공피혁의 제조방법

본 발명은 유연하고 촉감이 좋으며, 신장시 요철의 발생이나 평활성 불량을 방지한 은면조 인공피혁의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 극세섬유상 구조물에 특정의 바인더 수지를 처리하여 기재(基材)층 내부에 실질적으로 바인더 수지가 존재하게 하여 촉감과 외관이 뛰어나며 형태안정성이 우수하여, 신장시 요철의 발생이나 평활성 불량을 방지한 은면조 인공피혁의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 은면조 인공피혁이 천연피혁과 다른 점은 의류용의 경우 부직포의 신장으로 인해 섬유교락이 늘어져 요철이 발생하기 쉽고, 이것을 방지하기 어렵기 때문에 발생하는 평활성이 불량하다는 점이다.

따라서 이것을 해결하기 위하여 직물의 삽입, 고분자 물질의 함침, 섬유의 수축, 열프레스에 의한 압축공정 등 다양한 방법들이 제안되고 있지만 본질적으로 이러한 요철의 발상을 해결하기는 어렵고 해결하더라도 불충분한 것들이다.

이러한 단점을 해결하기 위하여 일본 특개소 51-51502호에서는 섬유 기재의 표면에 발포한 폴리우레탄층을 만들고 그 위를 코팅(coating)층으로서 표면가공하여 요철의 발생을 방지하였고, 일본 특공소 45-13635호에서는 섬유 기재상에 비발포 우레탄층을 만들어, 착생층, 표면층이 코팅을 시행하는 방법들을 사용하였는바, 이러한 방법으로 행한 은면조 인공피혁은 은면층은 비교적 평활한 표면을 가지지만 유연성, 특히 드레이프(drape)상이 떨어지는 단점과 평활성을 얻기 위해서 행한 비교적 두꺼운 폴리우레탄층과 다공질의 스폰지(sponge) 구조에 의해 고무성질과, 반발탄성이 강한 단점을 갖고 있다.

이러한 단점의 해결방법으로 일본 특개소 58-13785호에서는 0.08데니어 이하의 폴리에스테르 초극세섬유를 이용하여 우레탄 수지가 섬유 중량에 대해 고형분으로 35% 함유된 함침극세 기재를 제조한 뒤 방향족기가 없고, 디올구조로 이루어진 무황변형 폴리우레탄수지를 그라비아 코팅하여 엠보싱가공을 거쳐 은면조 인공피혁을 제조하는 방법이 제시되어 있으나, 이 방법으로 제조된 은면조 인공피혁은 유연성과 외관은 다소 개선 되었으나 촉감은 부드러워지지 않았다.

또한 일본 특개소 60-71776호에서는 섬유 구조물에다가 고분자 탄성체를 충진시켜서 된 피혁상 시트물에 폴리우레탄 탄성체를 30㎛ 이하의 두께로 습식 코팅한 다공질층과 그위에 건식가공법에 의해 폴리우레탄 필름층을 형성시켜서 은면조 인공피혁을 제조하였다.

그러나 이렇게 하여 제조된 은면조 인공피혁은 기재 자체가 단섬유 부직포이고, 수용성고분자를 함침한후 고분자 탄성체를 함침하고 폴리우레탄에 미세기공을 형성하면서 폴리우레탄을 응고시키는 습식응고법으로 응고시에 또는 표면 피막층을 형성시키는 가공시에 진행방향으로 장력을 받아 3차원적으로 교락된 단섬유가 길이방향으로 이완됨으로써 형태에 대한 안정성이 부족하게 되어 표면에 균열이 발생하는 등 외관이 나빠지는 문제점을 갖고 있었다.

따라서 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위한 연구에서 바인더로서 일반 폴리비닐알코올계 수용성 고분자 대신 수성 폴리우레탄 에멀젼을 작용시켜 가공시 형태안정성을 갖게 하면 유연성과 촉감이 우수하며 외관이 균일한 은면조 인공피혁을 제조할 수 있음을 알게되었다.

그러므로 본 발명에 의하면 극세화가능한 복합섬유로 이루어진 부직포에 바인더로서 수성 폴리우레탄 에멀젼을 패딩하여 형태안정화한 후 알칼리 감량으로 부직포 원사를 극세화시키는 제1공정, 극세화된 부직포 기재를 폴리우레탄 탄성체로 함침하여 피혁상 시트를 형성시키는 제2공정, 피혁상 시트에 고형분 함량이 4~10중량%인 수성 폴리우레탄 에멀젼을 코팅하는 제3공정, 및 상기 제3공정을 거친 시트에 건식가공 필름상태에서 100% 신장시 모듈러스가 20~40kg/cm²이고 탄성회복율이 70~80%인 폴리우레탄 고분자 탄성체를 습식코팅하는 제4공정을 순차적으로 포함하는 은면조 인공피혁의 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 있어서, 상기한 제1공정의 기재가 되는 부직포의 제조에 사용되는 극세화가능한 복합섬유는 연속 피브릴형성이 양호한 고분자 물질을 도성분으로 사용하고, 피브릴을 결합하는 바인더 역할을 하는 고분자 물질을 해성분으로 사용한 고분자 상호 배열체섬유를 말한다. 이때 도성분으로서는 보통 폴리에틸렌테레프탈레이트나 나일론-6 등이 사용될 수 있고, 해상분으로서는 도성분과 용제용해성이 상이한 폴리스틸렌, 폴리에틸렌, 공중합 폴리에스테르 등이 사용될 수 있다. 특히 부직포의 밀도를 증진시키고 피혁상 시트물을 표면가공하고자 할 경우에는 나일론-6이 적합하며, 해성분으로는 폴리에틸렌, 공중합 폴리에스테르 등이 원사 제조의 용이성, 가공성 등에서 적합하다. 극세화후 도성분의 섬도는 1데니어 이하이면 가능하지만, 특히 유연성을 증가시키기 위해서는 0.3데니어 이하가 보다 양호하다. 이것은 유연한 시트물을 얻기 위해서 뿐만 아니라 극세화 처리후에 극세섬유가 3차원적으로 미세한 교락을 이루게 하여 시트의 강력저하를 방지하기 위함이다. 이와 같은 고분자 상호배열체 섬유를 스테이플화하고 통상의 방법으로 카딩, 크로스 래핑, 니들펀칭의 공정을 순차적으로 행하여 3차원적으로 상호 교락된 부직포를 제조한다.

이와 같이 제조된 부직포는 수성폴리우레탄 에멀젼을 패딩하기에 앞서 열수수축을 행하여 시트물에 충실감(compactness)을 줌으로써 밀도를 높여 줄 수 있다. 부직포의 열수수축은 예를 들어 95℃에서 5~10분간 처리하여 면적대비 15~25%의 수축이 일어나도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 준비한 부직포는 수성폴리우레탄 에멀젼으로 패딩처리하여 안정화한후 알칼리감량으로 부직포원사를 극세화시킨다.

패딩은 부직포를 수성 폴리우레탄 에멀젼 수용액에 침지하고 적당한 압력으로 스퀴징한 뒤 100~120℃의 온도에서 건조시키는 것에 의해 수행될 수 있다. 사용되는 수성 폴리우레탄 에멀젼은 3~10%의 농도가 적당하며, 패딩정도는 건조후에 섬유무게에 대해 3 내지 15중량%의 고형분의 섬유 표면과 섬유와 섬유의 교차점에 충전되는 정도가 적당하다. 패딩에 의한 폴리우레탄 충전정도가 3중량% 미만이면 섬유교락부에 충전되는 양이 적고 체결력이 약해서 후속의 극세화공정에서 기계적인 장력에 의해 부직포 형태를 안정화시키는데 불충분하며, 15중량%를 초과하면 부직포의 섬유교락부에 부착되는 양이 많아 기포의 유연성이 저하될 우려가 있다.

이와 같이 형태안정화시킨 부직포는 더욱 유연한 성질을 갖도록 하기 위하여 알칼리 감량가공으로 극세화시킨다. 알칼리 감량가공액으로는 가성소다 5~15중량%와 침투제들이 첨가된 용액을 이용할 수 있다.

이때 만약 바인더를 사용하지 않거나 폴리비닐알코올이나 카르복실메틸셀룰로오스 등의 고분자 수지를 사용할 때에는 가공시 진행방향으로 이완되어 작업이 어렵고, 은면조 인공피혁에 적용시 형태에 대한 안정성이 부족하여 신장시 요철이 극도로 발생하는 또 다른 문제점이 발생한다. 그러나 본 발명에서와 같이 바인더로서 수성 폴리우레탄 에멀젼을 사용할 경우에는 부직포의 극세화가공중에 섬유주의에 달라 붙어 교락부분을 잡아주기 때문에 극세화가공시 길이방향으로 이완되지 않을 뿐 아니라 형태가 안정화되어 이로 말미암아 촉감이 향상된다.

이와 같이 극세화가공된 기포는 후속 제2공정에서 폴리우레탄 탄성체 용액에 함침시켜 피형상 시트로 형성시킨다. 이러한 함침용 폴리우레탄 탄성체는 폴리에스테르형, 폴리에테르형, 또는 폴리에스테르와 에테르 공중합형의 어느 것도 사용해도 좋으나, 유연성을 향상의 관점에서 볼 때 폴리에스테르계 폴리우레탄을 사용하는 것이 보다 유리하다. 폴리우레탄 탄성체 용액은 예를 들어 디메틸포름아미드를 용제로 하여 완전히 용해한 후 계면활성제나 착색안료 등을 첨가하여 용액 중의 농도가 10~20중량% 정도가 되도록 하는 것이 적당하다. 폴리우레탄 탄성체의 함침정도는 함침액의 농도, 함침롤의 간극, 함침할 부직포의 밀도에 따라 달라지므로 기포의 특성에 따라 조절하여야 한다. 함침되는 폴리우레탄 탄성체의 양은 피혁상 시트 중량에 대해 고형분으로 20~50%가 되게 하는 것이 바람직하다. 함침후에는 응고조의 온도 30~40℃, 응고조내의 디메틸포름아미드 농도 5~30%로 하고 온도가 50~60℃인 온수에서 디메틸포름아미드를 완전히 추출시키고, 건조하여 피혁상 시트물을 제조한다.

이와 같이 준비한 후에는 제3공정에 들어가기에 앞서 표면을 버핑(buffing)처리하여 표면을 다듬어 주는 것이 좋다. 이러한 버핑처리에는 300~400메쉬(mesh)의 샌드페이퍼(sand paper)를 이용할 수 있다.

이와 같이 하여 얻은 피혁상 시트물은 후속 제3공정에서 시트 표면을 더욱 매끄럽게 하기 위하여 수성 폴리우레탄 에멀젼으로 표면을 그라비아 코팅법으로 코팅한다. 제3공정에서 사용되는 수성 폴리우레탄 에멀젼은 고형분 함량이 4~10중량%인 것이 적당하다. 만일 고형분이 4중량% 미만이 되면 표면코팅시 모우를 잡아주지 못하여 요철의 발생과 함께 반점이 생기게 되며, 고형분이 10중량%를 초과하면 표면의 주름발생이 과다해지며 표면촉감이 딱딱해진다.

이와 같이 가공된 시트에는 후속 제4공정에서 폴리우레탄 고분자 탄성체를 습식코팅한다. 이러한 습식코팅은 예를 들어 폴리우레탄 수지에 디메틸포름아미드와 착색아뇰, 성막형성 조제 등을 첨가시켜 만든 코팅 용액을 코팅 나이프로 도포하고 상온의 물에서 응고시키는 방법으로 수행할 수 있다. 습식코팅에 의한 폴리우레탄 고분자 탄성체의 도포량은 섬유중량에 대해 고형분으로 20~50중량%가 되게 하는 것이 바람직한바, 20중량% 미만인 경우는 천연피혁의 촉감과 외관이 나타나지 않을 뿐만 아니라 모우가 드러나거나 표면이 거칠어지며, 50중량% 이상인 경우에는 고무와 같은 촉감을 갖게 되어 바람직스럽지 않다. 습식코팅으로 도포되는 폴리우레탄 고분자 탄성체는 이 수지를 건식가공하여 필름으로 성형했을 때 100% 신장시 모듈러스가 20~40kg/cm²이고, 내열성이 우수하여야 하며, 탄성회복율이 70~80%이고, 무늬형성을 좋게 하기 위하여 엠보스 셋팅(Emboss setting)성의 요구조건을 만족시켜 주어야 한다. 이때 모듈러스가 20kg/cm²미만이면 은면조 표면의 내마모성이 저하되어 외관이 나빠지며, 40kg/cm²를 초과하면 고무와 같은 딱딱한 촉감을 갖게 된다.

이와 같은 공정들을 순차적으로 거친 후에는 원할 경우, 표면피막층을 형성시킬 수 있다. 이와 같은 표면 피막층은 폴리우레탄간의 강한 가교결합으로 표면내구성을 향상시키기 위한 것으로, 2액형의 폴리에테르에스테르 공중합형 폴리우레탄과 표면광택을 최소화하기 위해 미립자를 배합한 것이 바람직하다. 첨가될 수 있는 미립자로는 실리카, 탄화칼슘 등이 있으며, 이러한 미립자는 분산을 용이하게 하고, 표면 평활성을 저하시키지 않게 하기 위하여 0.01~0.1㎛ 정도의 크기를 갖는 것이 적당하다. 도포되는 층의 두께는 습식코팅층을 충분히 도포하는 정도가 좋으며, 그라비아 방식으로 도포하여 건조한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

나일론-6 65부를 도성분으로 하고 공중합 폴리에스테르 35부를 해성분으로 하여 3.5데니어, 길이 51mm, 크림프수 12~18/인치의 복합섬유 스테이플을 제조하였다. 이렇게 얻어진 스테이플을 카딩하고 니들펀칭하여 중량 250g/m²의 부직포를 제조한 뒤 95℃의 열수에서 5분간 수축하였다. 이때 면적수출율은 17%였다.

이것을 고내구성 무황변성 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG)계 수성 폴리우레탄(100% 모듈러스 18kg/cm², 인장신도 480%)인 수성 폴리우레탄 에멀젼 5% 수용액으로 패딩(padding), 건조하여 섬유 무게에 대해 고형분함량 7%가 되도록 충전시켰다. 이와 같이 형태안정화한 기재가 더욱 유연한 성질을 갖도록 하기 위해 가성소다 15% 수용액, 이온성 침투제 1% 수용액에 8분 동안 감량하여 해성분을 용출시켜 극세화한 후, 80℃의 물에서 충분히 수세하고 건조하였다. 이때 바인더로서 사용한 수성 폴리우레탄 에멀젼은 기재속에 그대로 존재함을 전자현미경으로 확인하였다.

극세화한 기재를 고형분 30%인 폴리에스테르계 폴리우레탄 탄성체(100% 모듈러스 60kg/cm², 인장강도 600%) 100중량부, 계면활성제 2.0중량부, 착색안료 0.02중량부, 디메틸포름아미드 128중량부로 구성된 함침액에 완전히 용해하여 함침액의 농도가 13중량%인 용액에 함침시킨 뒤 이를 온도가 30℃, 물 90중량부, 디메틸포름아미드 10중량부로 된 응고조에서 습식응고하고 온도가 50~60℃인 온수에서 디메틸포름아미드를 완전히 추출시킨다. 이때 섬유대 폴리우레탄의 무게비는 67대 33이었다. 이와 같이 제조된 피혁상 시트물을 샌드페이퍼 300메쉬로 표면을 다듬었다.

이렇게 제조된 피혁상 시트물에 수성 폴리우레탄 에멀젼 6중량% 용액을 그라비아 코팅법으로 코팅하여 표면모우를 다듬어 준다.

이와 같이 처리된 시트에 폴리에테르에스테르 공중합형 폴리우레탄(건식가공 필름상태에서 100% 신장시 모듈러스 20kg/cm², 탄성회복율 80%) 40중량부, 계면활성제 1.6중량부, 충전제 1.0중량부, 착색안료 1.0중량부를 디메틸포름아미드 55중량부에 완전히 용해하여 코팅액의 농도가 12중량%인 용액을 사용하여 두께가 20㎛인 다공질층을 형성시킨다. 40℃인 물속에서 습식가공법으로 응고시키고 디메틸포름아미드를 완전히 추출하기 위하여 온도가 50~60℃인 온수에서 충분히 수세하고 건조하였다.

이렇게 도포된 착색층위에 2액형 폴리우레탄 34중량부, 착색안료 9.3중량부, 무광처리제 5.7중량부, 메틸에틸케톤(MEK) 51중량부를 배합하여 그라비아 방식으로 도포한 뒤 건조하였다. 동일한 방법으로 2회 더 실시하였다.

그 후, 양각의 카프(calf) 무늬가 조작된 엠보스롤로 표면온도 148℃, 압력 3.5kg/cm²하에서 엠보싱하였다. 얻어진 은면조 인공피혁은 촉감성과 유연성이 양호하며 형태안정성이 우수하여 신장시 요철의 발생이 없었으며, 외관이 균일하였다.

[비교예 1]

상기 실시예 1과 동일하게 피혁상 시트물을 제조한 뒤 수성 폴리우레탄 에멀젼으로 그라비아 코팅을 하지 않고, 실시예 1과 동일한 조건으로 습식코팅 및 엠보싱하였다. 이때 외관은 모우가 존재하여 평활성이 떨어지며 요철의 발생으로 말미암아 얼룩이 발생하였다.

[비교예 2]

상기 실시예 1과 동일하게 부직포를 제조하고 수성 폴리우레탄 에멀젼을 바인더로 사용하지 않고, 실시예 1과 동일한 조건으로 가공을 행하였다. 이때 겉보기는 요철의 발생없이 평활하였으나 신장시 형태안정성이 미비하여 주름 발생이 크며, 촉감이 딱딱하였으며 유연성이 저하되었다.

Claims (2)

1. 인공피혁의 제조방법에 있어서, 극세화가능한 복합섬유로 이루어진 부직포에 바인더로서 수성 폴리우레탄 에멀젼을 패딩하여 형태안정화한 후 알칼리 감량으로 부직포 원사를 극세화시키는 제1공정, 극세화된 부직포 기재를 폴리우레탄 탄성체로 함침하여 피혁상 시트를 형성시키는 제2공정, 피혁상 시트에 고형분 함량이 4~10중량%인 수성 폴리우레탄 에멀젼을 코팅하는 제3공정 및 상기 제3공정을 거친 시트에 건식가공 필름상태에서 100% 신장시 모듈러스가 20~40kg/cm²이고 탄성회복율이 70~80%인 폴리우레탄 고분자 탄성체를 습식코팅하는 제4공정을 순차적으로 포함하는 은면조 인공피혁의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1공정에서 극세화가능한 복합섬유 부직포에 대한 수성 폴리우레탄의 패딩은 건조후 폴리우레탄 함량(고형분 기준)이 섬유무게에 대하여 3~15중량% 충전되는 정도로 수행하는 것을 특징으로 하는 은면조 인공피혁의 제조방법.