KR0182628B1 - 인공피혁의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추출성분과 섬유형성성 성분으로 구성된 복합섬유 부직포에 고분자 탄성중합체를 함침하여 인공피혁을 제조함에 있어서, 복합섬유의 추출성분 전체량중 50~95%를 섬유 극세화공정에서 용해, 추출하고, 환원세정공정인 후공정에서 잔여 추출성분을 용해, 추출함을 특징으로 하는 인공 피혁의 제조방법에 관한 것으로, 구조가 치밀하고 유연하며 표면품위와 인열강도, 세탁견뢰도가 우수한 인공피혁을 제조할 수 있다.

Description

인공 피혁의 제조방법

본 발명은 인공피혁의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조가 치밀하고 유연하며, 표면품위와 인열강도, 세탁견뢰도가 우수한 인공피혁의 제조방법에 관한 것이다.

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

즉, 피혁상 시트물을 염색, 표면에 모우층을 형성시키는 후가공을 하면 스웨드형 인공피혁으로 되고, 폴리우레탄 용액을 습식 코팅하고 엠보싱가공하거나 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, 유연성면에서 천연피혁과 유사하거나 오히려 천연피혁의 결점을 보완하는 우수한 장점을 갖고 있다.

종래의 0.3 데니어 이하의 극세섬유 부직포와 폴리우레탄 탄성체로 구성된 피혁상 시트물의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.

극세섬유화가 가능한 2내지 5데니어의 복합섬유(분할형 또는 해도형 단섬유)를 개섬, 카딩하고 크로스래핑하여 웨브를 형성한 다음 니들 펀칭하여 3차원 교락 부직포를 제조한다. 다음, 통상 폴리비닐알코올이나 카르복시메틸 셀룰로오스 등의 수용성 고분자물을 가충전하여 부직포의 형태를 안정시킨다음 폴리우레탄 탄성체의 디메틸포름아미드용액(이하 DMF라함)으로 함침하고 물속에서 응고, 수세하여 부직포 내부에 폴리우레탄 탄성체를 충전시킨다.

다음, 승온하여 가충전된 수용성 고분자물을 완전히 제거하고 건조한 후 복합섬유의 추출성분을 용제하에서 전부 제거하면 복합섬유 중 섬유형성성 성분만 남게 되어 극세화된다.

마지막으로 사포(sand paper)가 장착된 버핑기로 표면의 모우를 정돈해주면 유연한 피혁상 시트물로 된다. 즉, 공지의 제조방법에는 부직포 제조공정, 수용성고분자 전처리공정, 폴리우레탄 함침공정 및 섬유의 극세화 공정이 필수적이며, 이 공정들이 제품의 품질과 특성을 결정짓는 중요한 공정으로 되어 있다.

그러나 상기와 같이 복합섬유를 극세화하는 공정에서 추출성분을 일시에 추출제거함으로써 다음과 같은 문제가 발생하게 된다.

즉, 용출공정중 추출성분을 용출시킬 때 첩째로 극세섬유 형성 성분도 용제에 의하여 취화된다. 이와같은 경우는 추출성분이 공중합 폴리에스터이고, 극세섬유 성분도 일반 폴리에스터일 경우 가성소다 용제에서 극세섬유 성분도 용제에 의해 영향을 받아 취화되므로 물성이 저하되며, 두번째로 용출시 취화된 극세섬유성분이 염색중 마찰에 의해 탈락되므로 외관이 불량해지며, 세번째로 용출 및 염색공정에서 과다하게 신장되어 경사, 위사 방향의 물성이 불균형하게 된다.

따라서 본 발명에서는 상기와 같은 복합섬유의 극세화 공정에서 용제에 의해 추출성분을 제거할 때 극세섬유형성성 성분까지도 용제에 의해 취화되어 그 이후 공정까지 그 영향을 미쳐 공정상, 제품특성상 악영향을 미치므로 1차 극세화 공정에서 후공정에 영향을 미치지 않을 정도로 추출성분을 제거하고 나머지 추출성분은 극세화로 인한 악영향이 제거된 후 후공정에서 실시하여 추출함으로서 종래의 문제점을 해결할 수 있었다.

즉, 본 발명은 부분용출법을 사용함으로써 경,위사방향의 물성 불균형을 완화시키고 물성저하 방지 및 표면품위 개선을 그 목적으로 하고 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 추출성분과 섬유형성성 성분으로 구성된 복합섬유 부직포에 고분자 탄성중합체를 함침하여 인공피혁을 제조함에 있어서, 복합섬유의 추출성분 전체량중 50~95%, 더 바람직하게는 66~92%를 섬유 극세화공정에서 용해, 추출하고, 환원세정공정인 후공정에서 잔여 추출성분을 용해, 추출함을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 추출공정을 크게 나누면 예를 들어 나일론6나 폴리에틸렌테레프탈레이트를 도성분으로 하고 폴리스티렌 또는 포리에틸렌을 해성분으로 한 해도형 복합섬유를 사용하는 경우에는 부직포를 수용성 고분자로 가충전한 후 먼저 섬유의 극세화 공정을 행하고 다음 폴리우레탄 함침공정을 실시하거나 반대로 폴리우레탄 함침공정을 먼저 실시하고 나중에 섬유의 극세화공정을 실시할 수도 있다.여기서 전자를 선용출공법(선극세화공법), 후자를 후용출공법(후극세화공법)이라 부른다.

반면에 해성분을 공중합폴리에스터로 한 복합섬유의 경우는 수용성고분자 전처리공정, 폴리우레탄 함침공정, 섬유의 극세화공정을 순차적으로 실시하는 것이 일반적인데, 이는 후용출공법에 해당된다.

본 발명에서는 복합섬유의 추출성분의 추출은 2단계로 나누어지는데 그 내용은 다음과 같다.

예를 들어 추출성분이 공중합 폴리에스터이고, 극세섬유성분이 폴리에스터인 경우, 1차로 극세화공정은 알칼리 감량가공법으로 5 내지9%의 가성소다 수용액으로 95。c에서 20내지 50분간 처리하는 공정에 의해서 추출성분의 50~95%, 더 바람직하게는 66~92%를 추출제거한다. 여기서 추출성분의 조성에 따라 추출속도가 달라질 수 있으므로 본 발명은 용제의 농도 추출시간에 특별히 제한되지 않으며, 단지 추출성분양에 의해서만 제한된다.

이 때 해성분 용출율이 너무 크면 용출, 염색공정에서 장력에 의한 길이 신장이 크고, 염색중 마찰에 의한 탈모가 많아서 외관이 불량해지며, 환원/세정조건을 강화할 수 없기 때문에 염색견뢰도가 개선되지 않으며, 반대로 해성분 용출이 너무 작으면 환원/세정공정에서 과다한 가성소다가 필요하게 되어 농색을 얻기가 어렵고 고농도의 가성소다 중에서 장시간 처리되어 오히려 물성저하가 발생한다.

나머지 추출성분의 제거는 후공정에서 제거되는데, 바람직하게는 염색공정 후 환원/세정공정에서 제거하는 것이 좋다. 예를 들어 추출성분이 공중합 폴리에스터이고 잔여성분량(추출성분)이 5~50%가 있을 경우 용제인 가성소다의 농도는 약 15~40g/ℓ정도가 바람직하다.

환원세정중의 가성소다 농도가 너무 작을 경우에는 잔류 해성분의 용출이 완전히 되지 않고 염색견뢰도의 개선도 되지 않으며, 환원세정중의 가성소다 농도가 너무 높으면 도성분의 취화가 발생하고 농색의 염색물을 얻기가 어렵다.

이하, 본 발명이 적용된 제법을 예를 들어 간단히 설명하면 다음과 같다.

공중합 폴리에스터를 해성분으로 하는 복합섬유 스테이플파이버로 니들펀칭 부직포를 제조한 후 통상의 수용성고분자차리 방법을 부직포에 패딩하고 건조하여 부직포의 형태를 안정시킨다.

다음 폴리에스테르계 폴리우레탄의 DMF용액을 함침하고, 물에서 응고, 수세하여 섬유중량에 대해 20내지 50%가량 충전되게 한다. 다음, 알칼리감량가공법으로 1차로 일부의 해성분을 제거하여 섬유의 극세화공정을 행한다. 다음에 기포의 표면을 사포로 버핑하여 모우를 정돈해 주고 염색을 한 후 환원세정을 한다. 환원세정과 동시에 잔여 해성분을 추출하게 되면 치밀하고 촉감이 유연하면서 염색성, 인열강도가 우수한 인공피혁 기포지로 된다.

본 발명을 공정별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에서 사용하는 복합섬유는 필라멘트를 형성할 수 있는 두 종류의 고분자 물질을 해/도(海/島)형태로 복합방사 또는 혼합방사한 것으로서 도성분(극세섬유형성성 성분)으로는 통상의 나일론-6, 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하 PET라함)등이 사용되고, 해성분으로는 도성분과 용제용해성이 상이한 공중합 폴리에스터, 폴리스티렌,폴리에틸렌 등이 사용가능하나, 특히 본 발명의 목적상 공중합 폴리에스터가 유용하게 사용될 수 있다.

왜냐하면 폴리스티렌이나 폴리에틸렌을 해성분으로 하는 경우는 톨루엔이나 퍼클로로에틸렌을 용제로 사용하기 때문에 폴리비닐알콜과 같은 통상의 수용성 고분자물을 가충전제로 사용하여도 선용출공법이 가능하며, 충분한 형태안정성을 갖기 때문이다.

한편, 본 발명에서 사용하는 복합섬유는 극세화시킨 후의 섬도가 0.5데니어 이하, 특히 0.1데니어 이하인 경우가 기포의 유연성, 강도, 치밀감을 얻는데 유리하다. 이와같은 복합섬유를 통상의 부직포 제조방법으로 개섬, 카딩하고 원하는 부직포 중량으로 웨브를 적층한 다음 니들 펀칭하여 3차원 교락 부직표를 제조하게 된다.

니들 펀칭공정은 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 스팀(steaming)또는 건열에 의해 수축하게 되는데 중량 300g/㎡의 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.

다음에 부직포의 형태를 안정시키기 위해, 폴리비닐알콜(PVA)용액을 부직포에 패딩하고, 100내지 120℃에서 건조한 후 150내지 170℃에서 1내지 5분간 열처리하게 되면 부직포의 형태가 고정되게 된다.

다음에 폴리우레탄 습식함침가공을 행한다.

이 공정에서 사용되는 폴리우레탄 탄성체는 분자량 500내지 3,000의 매크로 글리콜, 디이소시아네이트 및 저분자량의 디올로 구성된 선상고분자물로서 대개 디메틸포름아미드에 쉽게 용해된다.

본 발명에서 사용가능한 폴리우레탄 탄성체는 매크로 글리콜로서 폴리에테르글리콜, 폴리카보네이트글리콜 등이 적용 가능하며, 디이소시아네이트로는 통상 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 톨리렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 또는 4,4'-디사이클로헥실메탄디이소시아네이트 등이 있고 저분자량의 디올로는 4,4'-부탄디올, 에틸렌글리콜 등이 가능하다.

이러한 폴리우레탄 탄성체의 디메틸포름아미드 용액에 계면활성제 및 착색안료, 산화방지제 등을 첨가하여 함침용액으로 사용하게 된다. 함침한 후 폴리우레탄의 비용제계나 비용제 및 용제 혼합계에서 폴리우레탄을 응고시키고 50~70℃의 열수에서 수세하고 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 최종 기포의 요구특성에 적합하게 조절하는 것이 필요한데 대개 섬유중량에 대해 고형분으로 20내지 50%로 하는 것이 바람직하다.

다음에 섬유의 극세화공정을 행하게 되는데 해성분이 공중합 폴리에스터인 경우 5~9%의 가성소다 수용액이 사용되며, 이 때 해성분이 추출되는 양은 전체 해성분량의 50~95%정도이다. 연속적 또는 배치(batch)방식 모두 가능하다.

예를 들어 5%농도의 가성소다 수용액으로 처리할 경우 95。C에서 20내지 50분간 처리한다. 가성소다의 농도/시간/온도는 해성분의 추출속도에 따라 조절할 수 있다. 이때, 부직포는 해성분의 제거에 의해 다소의 두께 감소가 있지만 형태가 유지되고 기계적인 장력에 의한 길이방향의 신장도 크지 않게 된다.

피혁상 시트물은 섬도 0.5내지 0.001데니어의 섬유성분과 3내지 15㎛크기의 미세다공질의 폴리우레탄 탄성체로 구성되어 구조가 치밀하고 유연하며 고무탄성이 적고 굴곡특성이 우수한 인공피혁용 기포지를 만든 후, 염색시키고 염색기포를 환원세정시키기 위한 공정에서 가성소다를 15~40 g/ℓ를 첨가시켜 환원세정과 동시에 해성분 잔여성분을 완전히 제거하였다.

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 1~6 및 비교예 1~5]

폴리에틸렌테레프탈레이트를 도성분으로 하고 공중합 폴리에스터를 해성분으로 한 3.5데니어, 53mm 길이의 단섬유를 카딩, 크로스래핑, 니들펀칭하여 중량 250g/m²의 3차원 교락부직포를 얻고 밀도향상을 위해 스팀수축을 실시하였다. 폴리비닐알코올 10%수용액을 처리한 후 건조하여 형태안정성을 얻었다. 폴리에테르계 폴리우레탄을 DMF에 녹인 13%농도의 용액에 함침시킨 후 응고, 수세, 건조하였다.

표 1과 같은 조건으로 용출하고 사포로 표면을 다듬어준 다음 염색후 표 1과 같은 조건으로 환원세정을 실시하고 건조후 사포로 표면을 정리하고 유연제,발수제, 대전방지제 등을 처리하였다.

● 용출조건:가성소다 픽업(pick up) 120~150%,100℃,10분,스티밍(steaming)법

● 염료: Resolin Yellow Brown 3GL : 4% o.w.f.

Taido Rubine D-2GF : 4% o.w.f.

Sumikalon Navy Blue S-2GL : 4% o.w.f.

● 염색온도 및 시간 :130℃×60분

● 환원세정조건 : 80℃×30분

※ 표면품위 평가는 인공피혁전문가 5인에게 1∼5점의 평가를 받아 20점 이상은 ◎, 15점 이상은 ○, 10점 이상은 △, 10점 미만은 ×로 하였음.

※ 인열강도 측정규격 : KS K 0536

※ 세탁견뢰도 측정규격 : KS K 0430(A-1법).

Claims (2)

1. 추출성분과 섬유형성성 성분으로 구성된 복합섬유 부직포에 고분자 탄성중합체를 함침하여 인공피혁을 제조함에 있어서, 복합섬유의 추출성분 전체 중량중 50~95%를 섬유 극세화공정에서 용해, 추출하고 후공정에서 잔여추출성분을 용해, 추출함을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 후공정은 염색후에 행하는 환원세정공정이며, 환원세정공정에서의 복합섬유 추출 용제함량이 15~40g/ℓ임을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.