KR100288734B1

KR100288734B1 - 명반을이용한가죽가공방법

Info

Publication number: KR100288734B1
Application number: KR1019980039162A
Authority: KR
Inventors: 김영한
Original assignee: 라성물산주식회사
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1998-09-22
Publication date: 2002-09-25
Also published as: KR20000020524A

Abstract

본 발명은 동물껍질을 가죽으로 변성시키는 탄닝공정(tanning)에서 크롬을 사용하지 않고 명반으로 가죽을 가공하는 방법으로, 탄닝공정에서 처리되는 가죽중량의 명반 6.5-7.3%를 넣고 300분 동안 교반하여 섞은 후에 중조(NaHCO₃)를 0.2%를 넣고 10분 동안 교반한 다음 다시 중조(NaHCO₃)를 0.2%를 넣고 10분 동안 교반을 6번 반복 실시하는 탄닝하여 명반을 이용한 가죽 가공방법에 관한 것이다.

Description

명반을 이용한 가죽 가공방법

본 발명은 명반(potash alum)을 이용한 가죽 가공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동물껍질을 가죽으로 변성시키는 탄닝 공정에서 크롬을 사용하지 않고 명반으로 탄닝하여 가죽을 가공하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 가죽을 가공하기 위하여는 동물의 갑피나 내피에 부착되어 있는 오물과 혈액등의 부패를 방지하기 위하여 가해진 소금을 제거하면서 피(皮)중의 가용성 단백질을 제거하고 흡수 연화시켜 생피상태로 환원시키는 공정인 수적(soaking)공정, 동물껍질에 있는 털을 제거하는 탈모공정(unhairing), 탈모된 나피를 일정한 두께로 만드는 분할공정(splitting), 베팅(bating)하기 위하여 나피에 잔존한 알카리를 제거하기 위하여 중화시키기 위한 PH조절용 소석회를 용해하는 탈회공정(deliming), 상기 알카리처리된 가죽을 산으로 씻어내기 위한 침산공정(pickling), 동물의 껍질을 가죽으로 만드는 탄닝공정(tanning) 및 중화 재탄닝 및 가지 셋팅공정, 건조공정, 도장공정을 거치고 있다.

동물껍질을 가죽으로 변성시키는 탄닝공정에서는 일반적으로 식물성탄닝, 광물성탄닝등이 많이 사용되고 있는 실정이다.

식물성 탄닝은 탄닝제의 구조가 일정하지 않고 여러 가지 성분이 있으나 반응기는 -OH기로 이 -OH기도 알코올(alcohol)성 -OH기가 단백질내의 폴리펩티드-CO0NH-에 작용하여 폴리펩티드와 탄닝이 가교결합을 이루고 있다.

식물성탄닌에 따른 결합형태는 다음과 같다.

탄닝안된 콜라겐 식물탄닝후의 결합형태

미네랄탄닌은 광물성유성제에 의하여 동물성 단백질이 광물성 단백질로 변성되는 것으로 가장 일반적인 미네랄탄닝은 크롬을 이용하여 탄닝하는 것으로 크롬탄닝(chrome tanning)은 +3로서 수산기(OH^-)를 끌어당기는 강력한 인력이 있어 수산기를 갖는 크롬의 반응은 3단계에 걸쳐 일어난다.

첫번째 생기는 반응의 경향은 상당히 강하여 pH 2에서 조차(용액 내의 OH^-농도가 10^-12) 크롬은 첫번째 OH기를 갖게 된다. pH가 상승(OH^-의 농도가 증가)했을 때 두번째 OH기와의 반응에 들어간다. 이것은 pH2와 4사이에서 일어난다.

세번째 OH기와의 반응은 pH4 부근에서 일어난다. 이때 반응을 끝내기 위해서는 pH를 약 8-9로 상승시키고 비등점까지 용액의 온도를 상승시키는 것이 필요하다. OH기를 동반하는 용액내의 크롬의 주요 원자가 결합하는 비율을 용액의 염기도라 한다.

동일한 조건으로 유제액을 조제한 경우에는 염기도가 낮을수록 분자가 작고, 또 가죽과의 반응성이 적어 가죽과의 친화성이 적어져서 침투하기 쉽다. 염기도가 높을수록 분자가 커져 가죽과의 결합이 쉽기 때문에 침투가 늦다.

〔Cr〕⁺3 + OH^-↔〔Cr - OH〕⁺²33% 염기도

pH 2.0 와 pH 2.0이하인 경우

〔Cr - OH〕⁺²+ OH^-↔ 〔Cr(OH)₂〕⁺66% 염기도

pH 2.0∼pH4.0- 사이인 경우

〔Cr)OH)₂〕⁺+ OH^-→〔Cr(OH)₃〕⁰↓ppt 100% 염기도

pH 4.0∼pH8 또는 10 열을 가할시에

이상과 같이 크롬(Cr)을 이용하여 탄닝된 가죽은 내열성 내구성등 물리적 화학적성질이 뛰어나 가죽으로 사용하기에 적합하다.

그러나 크롬을 이용하는 탄닝은 +3가를 이용하여 탄닝하지만 오랜 기간을 보관하거나 태우면 +3가의 크롬이 산화되어 인체에 해로운 +6가의 크롬이 되는 경우 인체에 해롭게 되고 또 중금속인 크롬을 이용하여 탄닝하므로 환경오염을 일으키는문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로 가죽을 장기간 보관하거나 소각하는 경우에도 인체에 무해하고 환경 오염을 일으키지 않는 탄닝방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적은 크롬을 사용하지 않고 인체에 무해한 명반을 사용하여 탄닝함으로써 달성된다.

본 발명의 일 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

가죽 가공방법은

1. 수적(soaking)공정

동물의 갑피나 내피에 부착되어 있는 오물과 혈액등의 부패를 방지하기 위하여 가한 소금을 제거하고, 혈액, 피 중의 수용성 단백질을 제거하고 흡수 연화시켜 생피상태로 환원시키는 공정으로, 동물껍질의 무게의 1.4-1.7배의 30-38℃의 물을 탱크에 넣고 약 30분 동안 회전시키면서 일측에서는 물을 공급하고 타측에서는 물을 배수하여 물을 청결하게 유지하면서 교반하여 세척한다.

물이 1.4배 이하일 경우에는 동물껍질 양에 비하여 물의 량이 적어 세척이 더디고 1.7배 이상일 경우에는 물의 소비가 많게 된다.

따라서 물은 동물껍질 중량의 1.4-1.7배가 적합하다.

온도가 30℃이하일 경우에는 수적시간이 많이 소요되고

38℃이상일 경우에는 동물껍질의 세균에 의하여 세균의 번식이 많게되어 물의 온도는 30-38℃가 적합하다.

2. 탈모공정(unhairing)및 석회적(liming)

동물껍질에 있는 털을 제거하는 공정으로 동물껍질의 털을 제거하기 위하여 소석회(CaOH₂)등의 강알칼리를 이용하여 털을 용해 용출시켜 탈모한다. 따라서 일반적인 방법인 석회유에 원료 피를 침적하여 처리하는 방법으로 탈모효과를 높이고 처리시간을 단축하기 위하여 황화나트륨(Na₂S)이나 디메틸아민(Dimethylamine)과 같은 탈모촉진제를 첨가한 석회액을 사용하는 것이 탈모를 촉진하게 된다.

소석회(CaOH₂)의 량은 PH가 11-13이 되도록 하여 사용한다.

석회적에 의하여 표피가 진피로 부터 박리되어 모근이 이완되어 탈모작업이 용이하게 되면서 부수적으로는 알칼리를 사용하여 탈모하므로 동물껍질 속에 존재하는 지방질을 비누화시켜 지방질을 제거함과 동시에 콜라겐(collagen)은 팽윤되어 콜라겐 섬유속이 섬유로 분리되어 섬유구조가 이완되는 효과도 있다

3. 분할공정(splitting)

탈모된 나피의 육모층을 깍아 일정한 두께로 만드는 것을 말하고 상피는 가죽의 재료로 사용하고 찌꺼기는 제라틴이나 아교의 원료로 사용한다.

4. 탈회공정(deliming)

효해(bating)를 하기 위하여 석회적(liming)하는 공정에서 가죽에 남아 있는 알칼리(NaOH,(Ca(OH)₂)를 제거하여 주는 공정으로, 가죽의 콜라겐을 파괴하지 않고단계적으로 조직을 정화하여 석회처리된 가죽은 그 섬유조직이 알칼리를 흡수하여 더욱 팽윤되어 가죽에 손실을 가져오게 되므로 팽윤을 방지하면서 효해하기 위하여 나피에 잔존한 알칼리를 제거하기 위하여 중화하여 PH가 8-9사이에서 실시하며 흡수된 알카리처리를 용해하는 과정으로 동물껍질의 무게의 1.4-1.7배의 30-38℃ 물과 베이몰-에이티(Baymol-AT)와 같은 세척제를 0.2%, 중성염인 유안((NH₄)₂SO₄) 1.1%, 탈회촉진제인 디이시-알(DEC-R)을 0.6%(가죽중량기준) 탱크에 넣고 약 50-75분 동안 회전시키면서 탈회한다.

5. 효해공정(bating)

탈회 작업 후에 가죽에 남아 있는 상피층이나 털을 제거하여 가죽에 유연성을 주고 은면을 충실하게 하기 위하여 트립신, 판크리아제등과 같은 효소를 사용하여 동물껍질에 있는 혈관, 힘줄을 이루고 있는 불용성단백질을 제거하여 가죽을 정화시키는 공정으로 탈회공정을 행한 용기와 동일한 용기에서 실시하며 PH를 7-8을 유지시켜야 하고 물의 온도가 30-36℃의 온도의 물에 효소인 커트린-케이(Cutrin-K)를 1.0%를 넣은 후에 80-100분 동안 행한다.

물의 온도가 30℃이하일 경우에는 효소의 활동 중단되고 36℃이상일 시에는 효소 활동이 급진적으로 증가하여 콜라겐섬유나 은면(Grain)의 손상을 가져오는 문제점이 있다

따라서 30-36℃의 물을 사용하는 것이 좋다.

가동시간이 80분 이하일 경우에는 은면에 금이 가며 깨끗하지 못하여 거친면이 생기고, 100분 이상일 시에는 은면이 뜨고 속이 비게 된다.

따라서 베팅을 행하는 시간은 80-100분이 좋다.

6 . 침산공정(pickling)

상기에서 효해공정 처리하여 수세처리된 가죽은 약 알칼리이므로 산으로 씻어내기 위한 공정으로 산은 황산(H₂SO₄)과 염(NaCl)을 사용하며 황산은 H⁺을 주고 염은 섬유의 팽윤을 억제한다. 즉 염이 없는 산속에 가죽을 넣어두면 섬유조직은 산과 물에 의하여 팽윤이 일어나 탄닌공정중에 가죽이 부풀어 올라 약하게 되므로 충분한 염속에 산을 넣게되면 가죽은 산속의 H⁺와 반응하여도 팽윤이 일어나지 않게 된다.

6. 탄닝공정(tanning)

동물의 나피 즉 생피가 가죽으로 만들어지는 공정으로 가죽세포안에 동물성 단백질이 섬유 단백질로 변성되는 것이다.

온도가 20-22℃인 물을 가죽의 중량 기준으로 80wt%를 넣고 NaCl를 6.5-7.5wt% 넣은 후 10분 동안 침적하여 가동시키고 개미산(HCOOH)을 0.5wt%를 넣고 10분동 교반하면서 침적 후에 다시 개미산 0.5wt%를 넣고 10분 동안 교반하면서 침적하여 가동시키고 황산(H₂SO₄)은 0.4wt%를 넣고 10분 동안 교반하면서 침적한 후 황산을 다시 0.4wt%를 넣고 10분 동안 교반하면서 침적한 후에 60분 동안 교반하면서 처리한다. 개미산 및 황산을 넣은 후 pH는 2-3으로 되게 하여 행한다.

상기 처리한 후에 지방분해제로서 에스티오(STO:독일 스칠 앤드 세일러쳐(Schill & Seilacher)사제 상품명)를 가죽중량기준으로 1.5-2.3wt%넣고 55-65분 동안 교반한 후에 침적한 상태로 하루 밤을 그대로 놔두고 글루타르알데히드(GTW:glutaraldehyde)를 1.9-2.1wt% 넣고 20분 동안 교반후에 명반 6.5-7.3wt%를 넣고 290-320분 동안 교반하여 섞은 다음 중조(NaHCO₃)를 0.2wt%를 넣고 10분 동안 교반하고 다시 중조를 0.2wt%를 넣고 10분 동안 교반을 6번 반복 실시한 후에 240분 동안 다시 교반하여 실시하여 하루밤을 세운다.

염은 탄닝하기 위하여 넣은 강산에 의하여 동물껍질이 급격히 팽창되는 것을 방지하기 위한 것으로 개미산 및 황산을 넣기 전에 미리넣는다.

염이 6.5wt%이하일 경우에는 동물껍질이 팽윤되는 억재하는 효과가 떨어지고 7.5wt%이상일 경우에는 pH가 낮아지는 것을 방지하게 되므로 염은 6.5-7.5wt%를 첨가하는 것이 좋다.

지방분해제는 가죽을 만든 후에 그 가죽에 부드러움을 부여하기 위하여 첨가하는 것으로 2.3wt%이상 사용하였을시에는 은면이 단단하지 못하여 은면이 뜨게되고 1.5wt%이하일 경우에는 가죽의 부드러움이 부족하게되는 단점이 있다.

따라서 지방분해제는 1.5-2.3wt%를 첨가하는 것이 좋다.

글루타르알데히드는 가죽을 강하게 하는 인장강도(tensile strength)와 가죽이 찌져지는 것을 방지하는 인열강도(tear strength)를 주기 위한 것으로 1.9wt%이하일 경우에는 가죽이 인장강도와 가죽이 찌져지는 인열 강도가 약하게 되는 문제점이 있고 2.1wt%이상일 경우에는 가죽이 너무 강하여 가죽이 딱딱하게 되는 문제점이 있다.

따라서 글루타르알데히드를 1.9-2.1wt%를 넣는 것이 좋다.

중조를 여러번으로 나누어 넣는 것은 pH가 낮으면 명반의 분자의 크기가 작아져서 명반이 세포내로의 침투는 용이하나 결합력이 약하고, pH가 높으면 분자의 크기가 커져서 결합력은 크나 침투가 용이하지 않게 된다. 따라서 처음에는 pH를 낮추어 세포 내로 명반의 침투를 용이하게 하면서 점차로 pH를 높여 결합력을 크게하여 처음에는 세포내에 충진되는 명반의 침투가 용이하게 하고 나중에는 명반의 침투는 적지만 결합력을 강하게 하기 위한 것이다.

명반은 동물껍질의 세포내에서 제거된 동물성단백질 대신에 세포내에 섬유단백질로 충진하기 위한 것으로 명반이 6.5wt%이하일 경우에는 탄닝이 일어나는 충분한 량이 되지 못하고 탄닝이 충분하게 일어나지 못하고 7.3wt%이상일 경우에는 명반의 잔여분이 많이 남아 비경제적이다.

따라서 명반은 6.5-7.3wt%가 좋다.

7. 중화 재탄닝 및 가지

탄닝이 끝난 후의 산을 중화 처리하는 것으로 산 상태로 두면 기계적 강도가 약하고 은면이 깨끗하지 못하며 특히 염색등의 공정에서 가지제나 염료가 표면에만 반응하여 얼룩이 형성되므로 알카리성으로 중화시키는 공정이다.

재탄닝은 착화감, 치수 안정성을 좋게 하고, 견고하고 충진효과를 증가하고 천연피혁과 같이 은면이 평평하고 미세하게 하기 위함을 목적으로 탄닝을 다시하는것이다.

가지(Fatliquoring)는 피혁섬유를 그대로 건조하면 딱딱하게 되므로 윤활작용으로 부드러움을 유지할 수 있고 보호작용등을 목적으로 피혁을 건조하기 전에 피혁의 섬유와 섬유속 사이에 다시 유지분을 넣어 주는 공정이다.

8. 건조

이상의 공정을 마친 가죽은 젖어 있으므로 건조한다.

<실시예>

동물껍질 무게의 1.5배양의 35℃의 물을 탱크에 넣고 약 30분 동안 회전시키면서 일측에서는 물을 공급하면서 타측에서는 물을 배수하여 물을 청결하게 유지하면서 교반하여 세척한 후에, 소석회를 넣어 pH가 11-12가 되도록 하고 탈모작용을 촉진하기 위하여 황화나트륨(Na₂S, NaSH)등과 같은 탈모촉진제를 넣고, 탈모된 천연가죽의 무게의 1.5배에 해당하는 35℃의 물과 베이몰-에이티(Baymol-AT)와 같은 세척제를 0.2%, 유안((NH₄)₂SO₄) 1.1%, 탈회촉진제(DEC-R)를 0.6%(중량기준)를 탱크에 넣고 약 50-75분 동안 회전시키면서 탈회하고 그 탈회된 가죽을 90분 동안 베팅을 행하였다.

상기 베팅을 마친 가죽을 온도가 20℃인 물을 가죽 중량기준으로 80%를 넣고 염화나트륨(NaCl)을 7% 넣은 후 10분 동안 교반하면서 침적하고 개미산(HCOOH)을 0.5%를 넣고 10분 동안 교반하면서 침적 후에 다시 개미산 5.0%를 넣고 10분 동안 교반하면서 침적하고 황산은 0.4%를 넣고 10분 침적 한 다음 황산을 다시 0.4%를넣고 10분 동안 침적하고 그 후에 60분 동안 교반하면서 처리하여 pH는 2.4로한 후에 지방분해제인 에스티오(STO:독일 스칠 앤드세일러쳐사제 상품명)를 가죽중량비의 2.0%넣고 60분동안 교반한 후에 하루밤을 그대로 놔두고 글루타르알데히드를 2.0%를 넣고 20분 동안 교반한 후에 명반 7.0%를 넣고 300분 동안 교반하여 섞은 후에 중조(NaHCO₃)를 0.2%를 넣고 10분 동안 교반한 다음에 다시 중조(NaHCO₃)를 0.2%를 넣고 10분 동안 교반을 6번 반복 실시한 후(%는 모두 중량비임), 또 240분 동안 다시 교반하여 탄닝을 실시하여 하루 밤을 방치후에 건조하였다.

이상과 같이 크롬을 사용하지 않고 명반을 사용하여 탄닝하므로 중금속에 의한 환경을 오염시키지 않게 됨은 물론 오랜기간 사용으로도 인체에 해가없는 가죽을 생산할 수 있는 효과가 있다.

Claims

미 가공 동물껍질을 수적공정, 탈모공정, 탈회공정, 효해공정, 침산공정, 탄닝공정, 중화 재탄닝 및 가지공정과 건조공정으로 처리하는 가죽 가공방법에 있어서,

상기 탄닝공정에서, 처리되는 가죽중량기준으로 명반 6.5-7.3wt%를 넣고 290-320분 동안 교반하여 섞은 후에 중조를 0.2wt%를 넣고 10분 동안 교반한 다음 다시 중조를 0.2wt% 넣고 10분 동안 교반을 6번 반복 실시하여 탄닝하는 것을 특징으로 하는 명반을 이용한 가죽 가공방법.
제1항에 있어서, 상기 탄닝공정을 실시하기 전에 지방분해제로서 에스티오 (STO : 독일 스칠 앤드세일러쳐사제 상품명)를 가죽중량기준으로 1.5-2.3wt% 넣고 55-65분 동안 교반한 후에 하루밤을 그대로 방치하는 것을 특징으로 하는 명반을 이용한 가죽 가공방법.