KR0175166B1 - 인공피혁의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극세섬유와 폴리우레탄수지로 구성된 인공피혁을 제조함에 있어서, 폴리우레탄수지 함침 전, 후에 걸쳐 복합섬유의 이용성 성분을 용출하여 섬유를 극세화하므로써 구조가 치밀하고 유연하며 굴곡특성이 우수한 피혁상 시트물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

인공피혁의 제조방법

제1도는 추출형 복합섬유의 이용성 폴리에스터 추출전의 횡단면도.

제2도는 극세섬유.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 이용성 공중합 폴리에스터 B : 난용성 부분(섬유형성성 폴리머)

본 발명은 구조가 치밀하고 유연하며 굴곡특성이 우수한 피혁상 시트물의 제조방법에 관한 것이다.

극세섬유 부직포의 내부에 미세다공질의 폴리우레탄 탄성체를 습식가공법으로 함침시킨 피혁상 시트물(皮革狀 Sheet物)은 인공피혁의 기본소재로서 널리 사용된다.

즉, 피혁상 시트물을 염색, 후가공하면 스웨드형 인공피혁으로 되고, 폴리우레탄 용액을 습식 코팅하고 엠보싱 가공하거나 폴리우레탄 필름을 라미네이팅 가공하면 은면형 인공피혁으로 된다. 은면형 인공피혁은 운동화의 외피용을 비롯하여 공(Ball)의 외피, 시트커버 등에 천연피혁의 대체 소재로서 널리 적용되고 있는데, 특히 극세섬유를 사용한 부직포타입 인공피혁이 그 구조와 기능성, 유연성 면에서 천연피혁과 유사하거나 오히려 천연피혁의 결점을 보완하는 우수한 장점을 갖고 있다.

본 발명은 극세섬유를 사용하고 부직포를 기포(基布)로 하는 피혁상 시트물의 신규한 제조방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 종래의 극세섬유를 사용한 피혁상 시트물의 제조공법을 변경시켰는데 주변경 제조공법은 인공피혁용 섬유의 극세화 공정을 2단계로 처리하는 것이다.

상세히 설명하면, 1차적으로 복합섬유중의 용출성분을 30∼80% 정도 용출시키고 난 후 폴리우레탄을 함침시키고 그 다음에 나머지 용출성분을 용출 제거하는 것이다.

0. 3 데니어 이하의 극세섬유 부직포와 폴리우레탄 탄성체로 구성된 피혁상 시트물의 종래의 제조방법과 본 발명의 제조방법을 비교하면 다음과 같다.

먼저, 종래의 제조방법을 살펴보면, 극세섬유화가 가능한 2 내지 5데니어의 분할형 또는 해도형 복합단섬유를 개섬, 카딩하고 크로스래핑하여 웨브를 형성한 다음 니들 펀칭하여 3차원 교락 부직포를 제조한다.

다음, 통상 폴리비닐알코올이나 카르복시메틸 셀룰로오스 등의 수용성 고분자물을 가충전하여 부직포의 형태를 안정시킨 다음 플리우레탄 탄성체의 디메틸포름아미드용액 (이하 DMF라 함)으로 함침하고 물속에서 응고, 수세하여 부직포 내부에 폴리우레탄 탄성체를 충전시킨다.

다음, 승온하여 가충전된 수용성 고분자물을 완전히 제거하고 건조한 후 해성분의 용제하에서 해성분을 완전히 제거하면 섬유가 극세화된다.

마지막으로 사포(sand paper)가 장착된 버핑기로 표면의 모우를 정돈해 주면 유연한 피혁상 시트물로 된다. 즉, 공지의 제조방법에는 부직포 제조공정, 수용성 고분자 전처리공정, 폴리우레탄 함침공정 및 섬유의 극세화 공정이 필수적이며, 이 공정들이 제품의 품질과 특성을 결정짓는 중요한 공정으로 되어 있으며, 특히 복합섬유의 용출성분(해도형 복합섬유의 경우 해성분)을 한 공정에서 완전히 용출시켜 섬유를 극세화시킨다.

해도형 복합사의 경우, 나일론-6나 폴리에틸렌테레프탈체이트를 도성분으로 하고 폴리스틸렌 또는 폴리에틸렌을 해성분으로 한 해도형 복합섬유를 사용하는 경우에는 부직포를 수용성 고분자로 가충전한 후 먼저 섬유의 극세화 공정을 행하고 다음 폰리우레탄 함침공정을 실시하거나 반대로 폴리우레탄 함침공정을 먼저 실시하고 나중에 섬유의 극세화공정을 실시하는 방법이 있다. 여기서 전자를 선용출공법(선극세화공정), 후자를 후용출공법(후극세화공정) 이라 부른다.

반면에 해성분을 폴리에틸렌글리콜 또는/및 금속술포네이트염의 공중합 폴리에스터로 한 복합섬유의 경우는 수용성 고분자 전처리공정, 폴리우레탄 함침공정, 섬유의 극세화공정을 순차적으로 실시라는 것이 일반적인데, 이는 후용출공법에 해당된다.

선용출공법으로 행하게 되면 처리된 수용성고분자물이 용출공정, 이경우에는 알칼리 감량가공공정에서 용해되어 제거되므로 부직포의 형태안정성이 없어져 부직포가 종이와 같은 양상으로 될 뿐 아니라 용출공정에서 기포는 기계적인 장력을 받아 신장될 우려가 많아지는 단점이 있다.

후용출공법에서는 폴리우레탄 함침후 해성분을 추출하게 되므로 해성분이 있던 부분이 공극으로 잔존하게 되어 충실감이 떨어지며, 두께가 얇은 박지제품 제조가 곤란하다.

본 발명은 이와같은 종래의 섬유의 극세화를 위한 선용출공법과 후용출공법과 같이 해성분을 한번에 용출시킴으로써 발생하는 문제점 해결을 위해 예의 검토한 결과, 다음과 같은 발명에 도달하게 되었다.

간단히 요약하면 폴리우레탄수지 함침전 해도형 섬유의 경우 용출성분인 전체 해성분중 30∼80%를 용출시키고 난 후 폴리우레탄수지를 함침하고 나머지 용출성분을 제거함으로써 종래의 문제점을 해결하였다.

본 발명의 구성을 상세히 설명하면 폴리우레탄 함침전 용출성분의 30∼80%를 용출한 후 폴리우레탄을 함침함으로써 종래의 선용출공법으로 인해 발생하는 종이와 같은 감촉을 없앨 수 있으며, 그 이유는 용출되지 않는 20∼70% 해성분이 아직 잔존하고 있기 때문에 이부분 폴리우레탄이 함침되고 난후에 추출되어 공극으로 작용하게 되므로 종이와 같은 딱딱한 촉감을 없앨 수 있다.

1차 용출에서 30% 미만으로 용출할 경우에는 잔존 미용출 해성분이 너무 많아 종래의 후용출공법에서 발생하던 충실감이 부족해지며, 80%를 초과하여 용출시킬 경우에는 종래의 선용출공법에서 발생했던 종이와 같은 딱딱한 촉감이 발현되는 문제가 있다.

1차 용출방법으로 용출성분이 공중합 폴리에스터인 경우 50∼80℃, 5∼15% 농도의 가성소다 수용액으로 2∼10분간 열수 용출시키거나 2∼7% 농도의 가성소다 수용액으로 패딩한 후, 5∼10분간 증기(steam) 처리하면 해성분을 30∼80% 용출할 수 있다.

1차로 해성분을 용출시키고 난 후 폴리비닐알콜 또는 카르복시메틸셀룰로오스 등의 수용성 고분자액을 패딩하고 건조한다. 이 공정은 기포의 형태를 안정시키는 것은 물론이고 이후 폴리우레탄 함침에 의해 폴리우레탄이 섬유속과 과도하게 접착되어 촉감을 딱딱하게 하는 것을 방지하는데 효과적 이다.

건조후 폴리우레탄 습식함침가공을 행하는 바, 이 공정에서 사용되는 폴리우레탄 탄성체는 분자량 500 내지 3,000의 매크로글리콜, 디이소시아네이트 및 저분자량의 디올로 구성된 선상 고분자물로서 대개 DMF에 쉽게 용해된다.

본 발명에 사용되는 용제형 플리우레탄 탄성체는 매크로글리콜로서 폴리에테르글리콜, 폴리에테르폴리에스터 공중합글리콜, 폴리카보네이트글리콜, 폴리실록산글리콜 등이 적용가능하며, 디이소시아네이트로는 통상 4, 4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 톨리렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 4, 4'-디사이클로헥실메탄디이소시아네이트 등이 있고, 저분자량의 디올로는 4, 4'-부탄디올, 에틸렌글리콜 등이 있으며, 디아민계의 쇄신장제도 적용이 가능하다.

이러한 폴리우레탄 탄성체의 DMF 용액에 계면활성제 및 착색안료, 산화방지제 등을 첨가하여 함침용액으로 사용하게 된다.

함침한 후 폴리우레탄의 비용제계나 비용제 및 용제혼합계에서 폴리우레탄을 응고시키고 60 내지 80℃의 열수에서 수세하여 가충전된 수용성 고분자를 완전히 제거한 후 건조하면 습식 폴리우레탄 탄성체가 갖는 특유의 유연한 탄성, 치밀감 등이 발현된다. 이때 부여하는 폴리우레탄의 함량은 함침액의 농도, 패딩롤의 간극, 처리할 부직포의 밀도 등에 따라 달라지므로 최종기포의 요구특성에 적합하게 조절하는 것이 필요한데 대개 섬유중량 100부에 대해 35∼100 중량부로 하는 것이 바람직하다.

다음에는 섬유의 2차 극세화공정을 행하게 된다. 이 공정은 1차 해성분 추출공정에서 용출되지 않는 20∼70%의 해성분을 전부 용출하는 것이다. 2차 용출을 함으로써 해성분이 용출된 부분이 공극으로 작용하여 종래의 선용출공법에서 발생했던 종이와 같은 딱딱한 촉감을 개선할 수 있다. 2차 해성분의 용출방법으로는 5∼15% 농도의 가성소다 용액을 패딩한 후 증기처리하여 완전 용출시킬 수 있다.

다음에 이렇게 하여 만들어진 피혁상 시트물의 표면을 240 내지 320번의 사포로 표면을 버핑하고 다시 더욱 미세한 사포로 동일한 방향으로 표면모우를 정돈한다.

앞부분에서 설명이 부족했던 부분을 간단히 추가적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 사용하는 복합섬유는 필라멘트를 형성할 수 있는 두 종류의 고분자물질을 해/도(海/島)형태로 복합방사 또는 혼합방사한 것으로서 도성분으로는 통상의 나일론-6, 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하 PET라함) 등이 사용되고, 해성분으로는 도성분과 용제용해성이 상이한 공중합 폴리에스터, 폴리스틸렌, 폴리에틸렌 등이 사용가능하나, 특히 본 발명에서는 공중합 폴리에스터가 유용하게 사용될 수 있다.

왜냐하면 폴리스틸렌이나 폴리에틸렌을 해성분으로 하는 경우는 톨루엔이나 퍼클로로에틸렌을 용제로 사용하기 때문이다.

한편, 본 발명에서 사용하는 복합섬유는 제1도와 같으며, 섬유단면 모양에는 제한받지 않는다. 복합섬유는 극세화시킨 후의 섬도(즉, 불용성 성분의 섬도)가 0. 5 데니어 이하, 특히 0, 1데니어 이하인 경우가 기포의 유연성, 강도, 치밀감을 얻는데 유리하다.

특히, 본 발명에 적용되는 복합섬유는 제1도의 해도형 복합섬유가 유용하다. 이와같은 복합섬유를 통상의 부직포 제조방법으로 개섬, 카딩하고 원하는 부직포 중량으로 웨브를 적층한 다음 니들 펀칭하여 3차원 교락 부직포를 제조하게 된다.

니들펀칭 공정은 부직포의 밀도와 외관의 품위를 결정하는데 중요한 공정으로 바늘의 종류, 펠트의 진행속도, 침심의 깊이 등에 따라 물성과 밀도 등이 크게 영향을 받는다.

한편, 인공피혁 제조공정에서는 통상 니들펀칭 부직포를 열수나 증기(steaming) 또는 건열에 의해 수축하게 되는데, 중량 300 g/m²의 나일론-6/공중합 폴리에스터 부직포는 열수에서 5분간 수축했을 경우, 약 10%의 면적수축이 일어나고, PET/공중합 폴리에스터 부직포의 경우는 약 20%의 면적수축이 일어나 부직포의 겉보기 밀도가 향상되어 보다 치밀한 상태로 된다.

이와같이 본 발명으로 제조된 피혁상 시트물은 섬도 0. 5 이하의 섬유성분과 미세다공질의 폴리우레탄 탄성체로 구성되어 구조가 치밀하고 유연하며 고무탄성이 적고 굴곡특성이 우수한 인공피혁용 기포지가 된다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

단, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 사용한 % 및 부는 모두 중량에 대한 값을 의미한다.

[실시예 1∼5, 비교예 4∼2]

나일론-6 65부를 도성분으로 하고 공중합 폴리에스터 35부를 해성분으로 제1도의 (a)와 같은 단연의 해도형 섬유를 제조하여 3데니어, 길이51mm, 크림프수 12∼18개/인치의 복합섬유 스테이플을 제조하였다.

이를 개섬, 카딩하고 니들펀칭하여 중량 250 g/m²의 3차원 교락부직포를 제조하였다. 상기 부직포를 100℃의 증기에서 3분간 수축한 결과 면적수축율은 10%였다. 이를 아래의 조건으로 1차 용출하고 폴리비닐 알코올 5% 용액에 침지, 건조후 카렌더링하여 표면균일성 및 형태안정성을 부여한 후 10%의 폴리에테르계 폴리우레탄의 DMF용액으로 함침하고 물에 응고시킨 후 통상의 방법으로 수세하고 건조하였다.

다음에 농도 15%의 가성소다 수용액에 패딩하고 스퀴징한 후 100℃의 증기로 5분간 처리하여 나머지 해성분을 용출하였다. 다음 사포로 표면을 정리하고 통상의 방법으로 염색, 후가공을 실시하였다.

Claims (2)

1. 극세섬유와 폴리우레탄 수지로 구성된 인공피혁을 제조함에 있어서, 폴리우레탄수지 함침 전, 후에 걸쳐 복합섬유의 이용성 성분을 용출하여 섬유를 극세화하는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 폴리우레탄수지 함침전 복합섬유의 이용성 성분 30∼80%를 용출하여 제거함을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.