KR100225600B1 - 통기성을 가진 인공피혁 및 그 제조방법 - Google Patents

통기성을 가진 인공피혁 및 그 제조방법

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Abstract

본 발명은 통기성을 가진 인공피혁 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 섬유질 기재에 열팽창성 마이크로캡슐(micro capsule)을 함유하는 수지용액을 함침 및/또는 도포하여, 기본적인 통기공이 형성된 폴리우레탄 미다공질층(스킨층)을 만들고, 이 폴리우레탄 미다공질층 표면에 이 폴리우레탄수지의 주용제(good solvent)를 불연속점상으로 도포하여 다수의 통기공을 만드는 것을 특징으로 하는 통기성을 가진 인공피혁 및 그 제조방법으로서 상기의 인공피혁은 착용시 땀이 차는 문제를 개선할 수 있다.

Description

통기성을 가진 인공피혁 및 그 제조방법
본 발명은 통기성을 가진 인공피혁 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 섬유질기재에 열팽창성 마이크로캡슐(micro capsule)을 함유한 폴리우레탄수지용액을 함침 및/또는 도포한 후, 이를 습식응고하여 기본적인 통기공이 형성된 폴리우레탄 미다공질표면(스킨층)을 만들고, 이 폴리우레탄수지의 주용제를 불연속점상으로 도포해서 다수의 통기공을 만든 후 이 통기공이 막히지 않도록 표면처리한 것을 특징으로 하는 통기성을 가진 인공피혁 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래부터 신발의 외피, 내피, 의류 등의 소재로서 천연피혁을 모방한 인공피혁을 사용하여 왔으나 통기성이 부족하여 착용시 땀이 차는 문제가 있었다.
인공피혁을 사용할 때 땀이 차는 문제를 개선할 목적으로 통기공을 형성하는 방법이 외국의 경우 다수 알려져 있지만 현재까지 만족할만한 수준이 이른 것은 없는 상황이다.
예를 들면, 일본의 특개평 1-124689 공보에는 폴리우레탄수지의 습식응고 미다공질층 표면에 비다공질연속피막을 형성한 후, 이 폴리우레탄수지를 용해시키는 용제를 그라비아도포, 스프레이도포 등의 방식으로 도포해서 통기공을 형성시키는 방법이 있지만, 비다공 등이 형성되어 있기 때문에 용제의 용해성이 충분하지 않고 용제의 도포 방법도 통상의 방법으로 행하기 때문에 규칙적이고 안정한 통기공의 형성은 극히 어렵다.
또, 동일한 방식의, 용제로서 통기공을 형성하는 방법은 국제공개번호 WO94/20665 공보에도 나타나 있지만, 이 방법은 다공질 폴리우레탄수지의 표면에 이 폴리우레탄수지의 주용제(good solvent), 빈용제(poor solvent), 주용제와 반용제(no
n solvent)의 혼합용제 중 어느 한 용제를 점상으로 도포하는 방법으로, 그라비아메시도 70∼200메시가 좋다고 규정되어 있다. 그러나 이 방법도 안정한 통기공을 형성하는 것은 어렵다. 결국, 다공질 폴리우레탄 수지의 표면에 형성된 고밀도표피층(스킨층)은 미세한 가공조건의 변화에 의해 두께, 밀도가 변하기 쉽고 균일하고 안정한 스킨층의 형성은 곤란하다. 따라서 용제로서 통기공을 형성하는 경우에도 스킨층에 처리하는 가공조건을 적절하게 선정하지 않으면 안된다.
또한, 일본이 특개평 8-269875 공보에는 폴리우레탄수지층에 미립자를 첨가해서 통기공을 형성하는 방법이 있지만, 이 미립자의 분산성, 침강성, 수지와의 상용성 등의 영향으로 표면에 균일하고 안정한 통기성을 형성하는 것은 곤란하다.
따라서, 상기의 방법으로 얻어진 인공피혁은 착용시 땀이 차는 문제를 개선하기는 어려운 상황이며, 현재까지 제안되어 있는 방법으로는 안정하고 균일한 통기공을 형성할 수 없었다.
용제로 다공질 폴리우레탄수지의 표면에 통기공을 형성하는 경우에 이 다공질층에 특별한 배려를 하지않고 단지 표면에 통기공을 형성하려고 하는 경우하던지, 용제를 도포하는 가공장치도 종래의 설비를 사용하는 경우에는 안정하고 균일한 통기공을 형성하는 것은 곤란하다.
또한 폴리우레탄 수지층에 미립자를 첨가하는 것만으로 통기공을 형성하는 방법은 안정하고 균일한 통기공을 형성하는 것이 어렵다.
따라서 본 발명은 종래 인공피혁의 이러한 문제점 즉, 땀이 차는 문제를 해결한 통기성을 가진 인공피혁을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 섬유질기재, 폴리우레탄수지층 및 표면처리층을 가진 인공피혁으로서, 섬유질기재에 평균직경 5-100㎛의 열팽창성 마이크로캡슐을 함유하는 폴리우레탄수지용액을 함침 및/또는 도포한 후 습식응고시켜 기본적인 통기공이 형성된 폴리우레탄 미다공질층 표면을 만들고, 여기에 이 폴리우레탄수지의 주용제를 비연속점상으로 도포하여 미세하고 균일한 통기공을 안정적으로 만든 다음, 이 통기공을 막히지 않도록 비연속 점상으로 표면처리제를 도포하는것을 특징으로 한다.
본 발명은 통기성을 가진 인공피혁 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 섬유질기재에 평균입경 5-100㎛의 열팽창성 마이크로 캡슐을 함유한 폴리우레탄 수지용액을 함침 및/또는 도포한 후, 습식응고시켜 기본적인 통기공이 형성된 폴리우레탄 미다공질표면(스킨층)을 만들고, 여기에 이 폴리우레탄수지의 주용제를 불연속점상으로 도포해서 다수의 통기공을 만든 다음, 이 통기공이 막히지 않도록 표면처리한 것을 특징으로 하는 통기성을 가진 인공피혁 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 통기성을 가진 인공피혁을 제조하는 방법은 섬유질기재에 평균직경 5-100㎛의 열팽창성 마이크로캡슐을 함유하는 폴리우레탄 수지용액을 함침 및/또는 도포한 후, 이를 습식응고시켜 기본적인 통기공이 형성된 폴리우레탄 미다공질층 및 스킨층을 만드는 제1공정, 이 폴리우레탄 미다공질층 표면에 이 폴리우레탄 수지의 주용제를 비연속 점상으로 도포하여 미세하고 균일한 통기공을 안정적으로 만드는 제2공정과 이 통기공을 막히지 않도록 비연속 점상으로 표면처리제를 도포하는 제3공정으로 되어 있다.
이하, 각 공정별로 본 발명을 상세히 설명한다.
(1) 제1공정
섬유질기재에 평균직경 5∼100㎛의 열팽창성 마이크로캡슐을 함유하는 폴리우레탄 수지용액을 함침 및/또는 도포한 후, 이를 습식응고시켜 기본적인 통기공이 형성된 폴리우레탄 미다공질층 및 스킨층을 만든다.
섬유기재로는 천연섬유, 재생섬유, 합성섬유로된 직물, 편물, 부직포 등을 사용할 수 있다. 사용하는 섬유는 특별히 한정되어 있는 것은 아니며, 인공피혁에서 땀이 차는 문제를 해결하기 위해서는 반대면(이면)으로부터의 땀흡수도 중요한 요인이 되므로 가능한한 흡습성이 좋은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 천염섬유로서는 면, 재생섬유로서는 레이온, 합성섬유로서는 폴리아미드섬유를 사용하는 것이 좋다.
그러나 물성, 가격 등을 고려할 때 폴리에스테르 섬유를 사용하는 것도 좋으며, 실제 사용은 이러한 섬유를 선정혼합해서 사용하는 것이 바람직하다.
섬유기재의 형태로서는 신율의 방향성이 천연피혁에 가까운 부직포를 사용하는 것이 좋다.
상기 섬유기재는 인공피혁의 유연성(SOFTNESS)을 향상시킬 목적으로, 폴리우레탄수지용액을 도포 및/또는 함침하기 전에 폴리비닐알코올(PVA)이나 실리콘 또는 이들의 혼합물 등을 섬유에 고착시킨 것을 사용하는 것이 좋다. 이때의 부착량은 섬유기재에 대해 1∼5중량％정도가 바람직하다.
또한, 표면활성을 향상시킬 목적으로 상기 섬유기재에 면평활가공을 하는 것이 좋다.
필요한 경우 폴리우레탄수지, 합성고무, 폴리아크릴산에스테르수지 등을 함침가공한 것도 사용될 수 있다.
본 발명에 사용되는 폴리우레탄 수지는 소트 세그먼트로서 평균분자량 500∼3000의 폴리올, 예를 들면, 폴리에스테르계 폴리올, 폴리에테르계 폴리올, 폴리에스테르에테르계 폴리올, 폴리카푸로락톤계 폴리올, 폴리카보네이트계 폴리올 등으로부터 선택되는 1종류이상의 폴리올성분을 사용하며; 하드 세그먼트는 방향족 이소시아네이트, 지방족 이소시아네이트, 환상기를 가진 지방족 이소시아네이트 등으로부터 선택되는 1종류 이상의 이소시아네이트 성분을 사용하며; 쇄신장제로서는 활성수소원자를 적어도 2개 가진 저분자화합물, 예를 들면, 지방족디올, 방향족디올, 지방족아민, 방향족아민, 히드라진 유도체 등으로부터 선택되는 1종류 이상의 단분자디올을 반응시켜 얻어진 것을 사용한다. 또한 이러한 폴리우레탄 수지로는, 예를 들면, 아미노산, 실리콘, 불소계 등과 반응해서 얻어진 변성폴리우레탄을 사용하는 것도 바람직하다.
상기의 폴리우레탄수지의 조성은 인공피혁의 용도와 요구되는 품질에 따라 적절히 선택·조정될 수 있다.
상기 폴리우레탄수지에는 필요에 따라 각종 첨가제, 예를 들면, 응고조절제(계면활성제), 착색제, 충진제, 산화방지제, 발수 발유제등을 첨가할 수 있다.
상기 폴리우레탄수지에 첨가하는 열팽창 마이크로캡슐은, 아크릴로니트릴계공중합수지(Acrylonitrile co-polymer), 염화비니리딘공중합수지(Vinylidene chlorid
e-Acrylonitrile co-polymer), 아크릴로니트릴/메틸메타아크릴레이트공중합수지(A
crylonitrile/ Methyl methacrylate co-polymer) 등에, 팽윤제로서 이소부탄(iso-butane), 이소펜탄(iso-pentane), n-펜탄(n-pentane)등을 주입한, 평균입경 5∼10
0㎛의 미립자로서 온도 80∼180℃에서 열팽창되는 1종류이상으로 된 것이다. 이 열팽창성 마이크로캡슐의 첨가에 의해, 습식성형되는 폴리우레탄 미다공질층 및 표면층(스킨층)에 기본적인 통기공이 형성된다.
열팽창성 마이크로캡슐은 사용되는 수지와 제조조건에 따라 내용제성(耐溶劑性)이 다른것도 있지만, 본 발명에서는 폴리우레탄수지의 용제나 극성용제에 용해되기 어려운 것을 사용하는 것이 바람직하다. 열팽창성 마이크로캡슐은 폴리우레탄수지 100중량부에 대해 0.5∼10중량부로 첨가하고, 보다 바람직하게는 1∼4중량부 정도로 첨가한다. 10중량부 이상에서는 박리강도가 저하될 수 있으며, 0.5중량부 이하에서는 목적하는 통기공의 형성이 불가능해 진다.
(2) 제2공정
제1공정에서 만들어진 폴리우레탄 미다공질층 표면에 이 폴리우레탄수지의 주용제제(good solvent)를 비연속 점상으로 도포하여 미세하고 균일한 통기공을 안정적으로 만든다.
폴리우레탄수지의 주용제는 사용하는 폴리우레탄수지의 특성에 따라, 디메틸포름아미드(Dimethyl formamide : DMF), 테트라하이드로푸란(Tetrahydrofuran : THF), 디옥산(Dioxane)등의 극성용제, 메틸에틸케톤(MEK)등의 케톤류, 톨루엔(TO
L)등의 방향족계 용제, 이소프로필 알코올(IPA)등의 알코올류 등으로부터 1종류 이상을 선택하여 비연속점상으로 도포한다. 도포는 다음에서 설명하는 특수하게 제작된 그라비아메시롤을 사용해서 비연속점상으로 도포하는 방법으로 행하며, 그 결과 규칙적이고 일정한 통기공이 안정적으로 만들어 진다.
상기 그라비아메시는 CELL면적율 40∼90％, 50∼200 메시, 심도 5㎛이상, 100㎛이하의 것을 사용한다. 단, CELL면적율은 다음에 규정된 요(凹)부분의 면적비율(％)로 정한다.
CELL면적율(％) = 凹 부분면적 / 표면적 × 100
그라비아메시의 CELL면적율이 90％ 이상인 것, 200메시 이상인 것을 명확한 형상의 통기공을 형성하기 어렵다. 또한 凹부분의 심도가 5㎛이하인 경우에는 통기공이 작고 불안정하게 되며, 100㎛이상인 경우에는 통기공이 너무 커서 외관이 좋지 않게 된다.
(3) 제3공정
제2공정에서 만들어진 통기공이 막히지 않도록 비연속 점상으로 표면처리제를 도포한다.
표면처리제로는 착색제와 각종 첨가제를 함유한 폴리우레탄수지용액을 사용하며, 폴리우레탄수지는, 예를 들면, 아미노산, 실리콘, 불소계 등과 반응하여 얻어진 변성폴리우레탄수지, 또는 이 변성폴리우레탄수지를 혼합한 것을 사용한다. 사용되는 폴리우레탄수지용액에 극성용제가 많이 함유되어 있으면 폴리우레탄 미다공질층의 표면이 용해되어 형성된 통기공이 형상이 변하든가 막힐 위험이 있다. 따라서, 폴리우레탄 미다공질층의 내용제성(耐溶劑性)은 그 수지의 조성에 따라 크게 달라지기 때문에 일정하지는 않지만, 극성용제의 함유율은 통상 50중량％ 이하가 바람직하며, 보다 바람직하게 20중량％ 이하이다.
또한 도포방법은 통상의 그라비아메시를 사용하여 비연속점상으로 도포하며, 통기공이 막히지 않도록 하기 위해서는 가능한한 가는 메시를 사용하는 것이 좋으며, 통상 80메시 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 120메시 그라비아롤을 사용한다.
상기 표면처리제는 표면의 마모강도 향상, 자외선이나 산화질소가스의 변색방지, 표면광택이나 감촉의 개선을 위해 적어도 1회 이상 도포한다.
외관의 변화를 위해 표면처리 전·후에 엠보스 가공을 하는 것도 가능하지만, 엠보스 가공조건에 따라 형성된 통기공이 용융해서 변형된다든지 축소된다든지 할 수 있기 때문에 주의를 요한다. 따라서 엠보스롤의 온도는 사용되는 폴리우레탄 수지의 열연화점 이하, 120∼200℃의 온도에서 가공을 실시하여야 한다.
이하 실시예와 비교예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 다음의 실시예는 본 발명이 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 아니되며 본 발명의 범위내에서 당업자에 의해 통상적인 변화가 가능함은 물론이다.
이하에서 인공피혁의 통기성과 투습성은 다음의 시험방법으로 시험한다.
[시험방법]
(1) 통기성
'JIS P 8117에 규정된 방법에 준하여 걸리타입 덴소메타(GURLY TYPE DENSOMETER)를 사용하여 측정하며, 시간당 통과하는 공기량(L/㎠·hr)으로 환산한다.
(2) 투습도
JIS Z 0208에 규정된 조건 B로 시험하여, 투습도(g/㎡·24hr)를 측정한다.
[실시예 1]
나일론/폴리에틸렌테르프탈레이트(NY/PET)(50/50)으로 된, 분할후 단섬유도가 1.0D, 섬유장이 30∼40㎜인 분할섬유의 섬유웹을 펀칭 가공한 후 얻어진 부직포(중량 250g/㎡, 밀도 0.25g/㎤)를 PVA수용액(GL-05; 日本合成化學)에 침적하여 190％ 픽업(pick up)하여 열풍건조기에서 150℃, 10분간 건조한 후 180℃로 가열한 롤라에서 2분간 가압압착하여 면평활성 가공을 실시한 섬유기재를 만들었다. 얻어진 섬유기재에 표1에 조성을 가진 폴리우레탄수지용액을 함침(도포량 700g/㎡)한 후, 표2의 조성을 가진 폴리우레탄수지용액을 나이프코타를 사용해서 도포(도포량 800g/㎡)하였다.
[표 1]
Figure kpo00001
[표 2]
Figure kpo00002
다음에 DMF 20중량％ 수용액 중에 침적, 응고한 후, 60℃의 온수중에서 60분간 탈용매, 수세해서 100∼130℃의 열풍건조기에서 10분간 건조해서 폴리우레탄 미다공질층을 형성했다.
형성된 미다공질층 표면에 폴리우레탄수지의 주용제로서 DMF를 사용하고, 개구면적율 60％, 170메시, 심도 35㎛의 그라비이 메시를 사용해서 1회 도포하였다. 그 결과 170메시에 상당하는 17000개/㎠의 양호한 통기공이 형성되었다.
통기공이 형성된 표면에 표3의 조성을 가진 폴리우레탄수지용액을 120메시의 그라비아메시로 3회 도포했다. 표3의 폴리우레탄수지*의 조성은 표4에 나타내었다.
[표 3]
Figure kpo00003
[표 4]
Figure kpo00004
그런 다음에, 표면에 가죽모양의 엠보스가공(온도 150℃)을 행했다.
얻어진 인공피혁은 일체감이 있고 부드러우며 통기성, 투습성이 우수하였다. 이 인공피혁의 투습도와 통기도를 표5에 나타내었다.
[비교예 1]
열팽창성 마이크로캡슐을 표2에 나타낸 폴리우레탄 수지용액에 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 공정으로 인공피혁을 만들었다. 만들어진 인공피혁은 일체감이 있고 부드러웠지만 통기성과 투습성은 작았다. 이 인공피혁은 투습도와 통기도를 표5에 나타내었다.
[표 5]
Figure kpo00005
상기 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 통기성을 가진 인공피혁은, 미세하고 균일한 통기공이 안정적으로 형성되어, 종래 인공피혁에 비해 통기도와 투습도가 크게 향상되므로 종래의 문제점인 인공피혁의 땀이 차는 문제를 해결할 수 있다. 특히 표5로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 인공피혁은 열팽창성 마이크로캡슐을 함유함으로써 그렇지 않은 경우에 비해 훨씬 높은 통기도와 투습도를 나타내는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 섬유질기재, 폴리우레탄수지층 및 표면처리층을 가진 인공피혁에 있어서, 섬유질기재에 평균입경 5∼100㎛의 열팽창성 마이크로캡슐을 함유한 폴리우레탄수지용액을 함침 및/또는 도포하여, 기본적인 통기공이 형성된 폴리우레탄 미다공질층을 만들고, 이 폴리우레탄 미다공질층 표면에 이 폴리우레탄수지의 주용제(good solvent)를 비연속점상으로 도포해서 다수의 통기공을 만든 후, 이 통기공이 막히지 않도록 표면처리한 것을 특징으로 하는 통기성을 가진 인공피혁의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열팽창성 마이크로캡슐은, 아크릴로니트릴계공중합수지(
    Acrylonitrile co-polymer), 염화비닐리딘공중합수지(Vinylidene chloride-Acrylonitrile co-polymer), 아크릴로니트릴/메틸메타아크릴레이트공중합수지(Acry
    lonitrile/ Methyl methacrylate co-polymer) 및 이들의 혼합물로 된 그룹으로부터 선택되는 물질에, 이소부탄(iso-butane), 이소펜탄(iso-pentane), n-펜탄(n-penta
    ne) 및 이들의 혼합물로 된 그룹으로부터 선택되는 물질을 팽윤제로서 주입한, 평균입경 5∼100㎛의 미립자로서, 1종류이상으로 된 것이며, 폴리우레탄수지 100중량부에 대해 0.5∼10중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 통기성을 가진 인공피혁의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리우레탄수지의 주용제(good solvent)는 사용하는 폴리우레탄수지의 특성에 따라 디메틸포름아미드(Dimethyl formamide : DMF), 테트라하이드로푸란(Tetrahydrofuran : THF), 디옥산(Dioxane)등의 극성용제, 메틸에틸케톤(MEK)등의 케톤류, 톨루엔(TOL) 등의 방향족계 용제, 이소프로필 알코올(IPA)등의 알코올류 및 이들의 혼합물로 된 그룹으로부터 1종류 이상을 선택하여 비연속점상으로 도포하는 것을 특징으로 하는 통기성을 가진 인공피혁의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 비연속점상으로 도포하는 방법은 그라비아메시를 사용하며, 상기 그라비아메시는 CELL 면적율 40∼90％, 50∼200메시, 심도 5㎛이상, 100㎛이하의 것임을 특징으로 하는 통기성을 가진 인공피혁의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 표면처리는 폴리우레탄 수지를 주성분으로 한 수지용액을 그라비아메시를 사용하여 비연속점상으로 도포함으로써 행하며, 상기 수지용액은 DMF, THF, 디옥산 등의 극성용제 함유율이 50중량％ 이하, 보다 바람직하게는 20중량％ 이하이며, 상기 수지용액에는 상기 극성용제외에 메틸에틸케톤 등의 케톤류, 톨루엔 등의 방향족계 용제, 이소프로필 알코올 등의 알코올류 등의 폴리우레탄수지의 빈용제(poor solvent), 또는 비용제(non solvent)가 1종류 이상 혼합되는 것을 특징으로 하는 통기성을 가진 인공피혁의 제조방법.
  6. 섬유질기재, 폴리우레탄수지층 및 표면처리층을 가진 인공피혁에 있어서, 섬유질 기재에 평균입경 5∼100㎛의 열팽창성 마이크로캡슐을 함유한 폴리우레탄 수지용액을 함침 및/또는 도포하여, 기본적인 통기공이 형성된 폴리우레탄 미다공질층을 만들고, 이 폴리우레탄 미다공질층 표면에 이 폴리우레탄수지의 주용제를 비연속점상으로 도포해서 다수의 통기공을 만든 후, 이 통기공이 막히지 않도록 표면처리한 것을 특징으로 하는 통기성을 가진 인공피혁.
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