KR100448722B1

KR100448722B1 - 스판덱스 폐사의 재생 방법 및 이를 이용한 합성피혁 및인공피혁의 제조방법

Info

Publication number: KR100448722B1
Application number: KR10-2001-0051467A
Authority: KR
Inventors: 이영하; 이성구; 최정규
Original assignee: 대진합성화학 주식회사
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2001-08-24
Publication date: 2004-09-13
Also published as: KR20010088717A

Abstract

본 발명은 스판덱스 폐사를 선별, 분쇄 및 건조 공정을 통하여 재생하고, 재생된 스판덱스 폐사를 이용하여 물리적 특성이 우수한 합성피혁 또는 인공피혁 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 스판덱스 폐사의 재생 방법은 스판덱스 폐사를 선별, 분쇄, 건조 및 용해 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 재생된 스판덱스 폐사 수지를 이용한 합성피혁의 제조 방법은 상기 방법으로 재생된 폴리우레탄 수지를 공중합 폴리우레탄 수지로 블랜드함으로써 개질하여 폴리우레탄 코팅조성물을 제조, 원단상에 코팅, 응고, 수세 및 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 재생된 스판덱스 폐사 수지를 이용한 인공피혁의 제조 방법은 상기 방법으로 재생된 폴리우레탄 수지를 개질하여 폴리우레탄 함침용 수지를 제조, 초극세사 부직포를 함침, 응고, 수세, 건조, 감량가공 및 후처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 재생된 스판덱스 폐사 수지를 재활용하여 우수한 물성을 갖는 합성피혁 또는 인공피혁 제품을 제조할 수 있다.

Description

스판덱스 폐사의 재생 방법 및 이를 이용한 합성피혁 및 인공피혁의 제조방법{Regenerating method of waste spandex and manufacturing method of synthetic and artificial leather}

본 발명은 스판덱스 폐사의 재생 및 재생된 스판덱스 폐사 수지를 이용한 합성피혁 및 인공피혁의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스판덱스 폐사를 선별, 분쇄, 건조 및 용해 공정을 통하여 재생하고, 재생된 스판덱스 폐사 수지를 이용하여 물리적 특성이 우수한 합성피혁 또는 인공피혁 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

스판덱스는 폴리우레탄계 탄성섬유를 통칭하는 것으로 염색성, 내열성 및 내화학성이 우수하며 특히 탄성율이 우수하여 신축성이 탁월하며 세탁에 따른 치수의 변화가 거의 없어 스타킹, 수영복 등 의류용으로서 다양한 용도에 적용되고 있다.

스판덱스는 방사법에 따라 다소 차이가 있으나 일반적으로 단량체인 다이올(diol)과 이소시아네이트(isocyanate)의 중합단계, 방사단계 및 후처리단계를 통하여 제조되는 것으로, 제조과정 중에 중합단계에서 발생되는 미반응 이소시아네이트 단량체와 방사단계에서 잔존하는 다량의 유기용제 또한 방사 후 단계에서 원사의 표면에 코팅된 다량의 실리콘계 유제를 포함한 다량의 폐기물이 발생한다.

또한, 이때 발생되는 폐기물들은 독극물로 분류되어 있어 폐기시 많은 부대비용이 발생하며, 매립 또는 소각시 2차 환경오염을 유발할 수 있는 우려가 있다. 또한 생성되는 폴리우레탄 폐사도 특정 폐기물로 관리되고 있어 그 처리에 따른 위험 부담이 매우 큰 실정이다.

이들을 처리하는 방안으로 주로 소각 또는 매립에 의한 처리방식을 취하고 있으나, 종래의 소각처리 방법을 이용하는 경우에는 폴리우레탄 분자내에 함유된 질소에 의한 질소산화물이 발생하며, 난연제가 포함되어 있는 경우에는 할로겐 및 인 화합물이 함유된 연소가스에 의해 소각로의 부식이 촉진되고 그대로 대기 중에 방출될 경우 심각한 대기오염의 원인이 된다. 다른 방법으로 이들 폐기물을 분쇄한 후 매립하는 처리 방식을 주로 사용하고 있다.

폴리우레탄 폐사를 재활용하는 방안으로 합성피혁의 함침용 수지로 적용한 사례가 다수 있었으나 이들은 폐사를 폴리우레탄 용액으로 제조함에 따라 수지의 함수율에 따라 겔을 형성하거나, 용액의 점도가 경시적으로 변함에 따라 이 재생된 수지 용액으로부터 제조된 폴리우레탄 필름의 면 평활성이 낮아 제품의 상품성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 스판덱스 폐사를 선별, 분쇄, 건조 및 용해 공정을 거쳐 물성이 균일한 폴리우레탄 수지로 재생하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 재생된 스판덱스 폐사 수지를 습식 합성피혁의 코팅용 수지로 적용함으로써 물리적 특성이 우수한 합성 피혁을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법으로 재생된 스판덱스 폐사 수지를 인공피혁의 함침용 수지로 적용함으로써 물리적 특성이 우수한 환경 친화적인 인공피혁을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

도1은 본 발명에 따른 재생 스판덱스 폐사 수지를 이용한 합성피혁 또는 인공피혁의 제조방법을 도시한 공정도이다.

도2는 본 발명에 따른 합성피혁의 제조방법 중 연속가공(CDC; continuously dipping and coating)공정에 의한 제조과정을 도시한 개략도이다.

도3은 본 발명에 따른 인공피혁의 제조과정을 도시한 개략도이다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따라 수득한 습식코팅된 원단의 절단면을 나타내는 25배 현미경사진이다.

도5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 수득된 인공피혁의 절단면을 나타내는 200배 전자현미경사진이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 원단 22 : 코팅기

23 : 응고조 24 : 수세조

31 : 초극세사 부직포 33 : 함침조

34 : 응고조 35 : 수세조

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스판덱스 폐사의 재생 방법은 스판덱스 폐사에서 샘플링하여 유기용제에 용해시켜 용제 가용성인 스판덱스를 선별하는 단계, 상기 선별된 스판덱스 폐사를 30 내지 40 데니아의 굵기, 20 내지 30㎜의 길이로 분쇄하는 단계, 상기 분쇄된 스판덱스 폐사를 100 내지 120℃의 온도에서 30 내지 60분간 1차 건조한 후, 150 내지 180℃에서 30 내지 60분간 2차 건조하는 단계 및 상기 건조된 스판덱스 폐사 고형분 25 내지 30중량%를 용제에 녹여 폴리우레탄 수지로 재생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 용제는 디메틸포름아미드(DMF) 또는 디메틸포름아미드와 메틸에틸케톤(MEK)을 혼합한 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 재생된 스판덱스 폐사 수지를 이용한 합성피혁의 제조 방법은

상기 방법으로 재생된 폴리우레탄 수지 90 내지 50중량부, 폴리에스테르 폴리올과 폴리에테르 폴리올의 공중합 폴리우레탄 수지 10 내지 50중량부, 안료 5 내지 10중량부, 지방족 탄화수소 첨가제 0.5 내지 1.0중량부, 폴리에테르변성실리콘 복합 첨가제 0.8 내지 1.2중량부 및 용제 40 내지 80중량부를 혼합하여 점도 5,000 내지 12,000cps인 폴리우레탄 코팅 조성물을 제조하는 단계, 상기 코팅 조성물을 원단 상에 코팅한 후, 디메틸포름아미드와 물의 혼합액이 들어있는 응고조에 투입하여 응고시키는 단계 및 상기 코팅된 원단을 수세 및 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 폴리에스테르 폴리올과 폴리에테르 폴리올의 공중합비는 단량체의 중량부로 하여 폴리에스테르 폴리올 50 내지 80중량부에 폴리에테르 폴리올 20 내지 50중량부로 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 코팅 및 응고하는 공정은 연속가공(CDC; continuously dipping and coating)공정에 따라 진행되는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 재생된 스판덱스 폐사 수지를 이용한 인공피혁의 제조 방법은 재생된 폴리우레탄 수지 50 내지 90중량부, 폴리카보네이트 폴리올과 폴리에스테르 폴리올의 공중합 폴리우레탄 수지 50 내지 10중량부, 안료 5 내지 10중량부, 지방족 탄화수소 첨가제 0.5 내지 1.0중량부, 폴리에테르변성실리콘 복합 첨가제 0.8 내지 1.2중량부 및 용제 130 내지 200중량부를 혼합하여 점도 500 내지 1,500cps인 폴리우레탄 함침 용액을 제조하는 단계, 상기 폴리우레탄 함침 용액에 초극세사 해도형 부직포를 함침한 후, 디메틸포름아미드와 물의 혼합액이 들어있는 응고조에 투입하여 응고하는 단계, 상기 응고된 부직포를 수세 및 건조하는 단계 및 상기 건조된 부직포를 5 ∼10% 수산화나트륨 수용액에서 80 ∼ 100℃에서 감량가공한 후, 후처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 폴리카보네이트 폴리올과 폴리에스테르 폴리올의 공중합비는 단량체의 중량부로 하여 폴리카보네이트 폴리올 10 내지 50중량부에 폴리에스테르 폴리올 90 내지 50중량부로 혼합되는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 스판덱스 제조 공정에서 발생되는 스판덱스 폐사를 선별, 분쇄 및 건조한 후, 용제에 용해시킴으로써 재생하는 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 재생된 폴리우레탄 수지를 블랜드 기법을 이용하여 개질하여 합성피혁의 습식 가공법에서 코팅용 수지로 적용함으로써 물리적 특성이 우수한 합성 피혁을 제조하는 방법 및 상기 개질된 폴리우레탄 수지를 인공피혁의 함침용 수지로 적용하는 방법에 관한 것이다.

스판덱스 제조공정은 방사법에 따라 다소 차이가 있으나 일반적으로 중합단계, 방사단계 및 후처리단계로 이루어지며, 방사법으로 용융방사, 화학방사, 건식방사 또는 습식방사로 나누어지며, 합성피혁의 가공 공정은 수지층의 건조방식에 따라 건식과 습식 제조법으로 구분된다.

본 발명에서는 상기 스판덱스의 제조공정과 합성피혁의 제조공정이 유사한 것에 착안하여 스판덱스의 제조공정에서 발생되는 스판덱스 폐사를 용제에 용해시켜 습식 합성피혁의 코팅용 수지로 적용시키거나 인공피혁의 함침용 수지로 적용시킨 결과 기존의 제품에 비하여 물리적 특성이 우수한 제품을 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.

일반적으로 스판덱스 폐사는 중합, 방사, 연신 또는 출하단계 등 다양한 공정에서 발생되며 혼합된 상태에서 폐기되므로, 스판덱스 폐사내의 구성 성분이나 화학적 조성을 선별하여 정련하는 것은 거의 불가능하다. 따라서, 본 발명에서는 각 공정에서 회수된 스판덱스 폐사에서 적량의 샘플을 채취하여 유기용제에 용해시켜 용제 가용성인 스판덱스를 선별한 후 분쇄 및 건조 단계를 거침으로써 정련할 수 있다. 이때 용제는 디메틸포름아미드(DMF) 또는 디메틸포름아미드와 메틸에틸케톤(MEK)을 혼합하여 사용할 수 있다.

선별된 스판덱스 폐사는 분쇄기를 이용하여 30 내지 40데니어의 굵기로 20 내지 30㎜의 길이 정도로 분쇄하여 용제에 쉽게 용해될 수 있도록 한다.

일반적으로 스판덱스 섬유는 대기 중의 수분을 흡입하는 흡습성이 매우 강하여 폴리우레탄 용액 제조시 분자쇄간의 인력을 유도하여 응집체를 형성하며, 비용매로 작용하는 수분이 폴리우레탄 용액에 혼입되는 경우 또한 응고되므로, 스판덱스 폐사를 재활용하기 위하여 함수율의 조정은 무엇보다 중요하다.

따라서, 본 발명에서는 상기 분쇄된 스판덱스 폐사를 100 내지 120℃ 온도에서 30 내지 60분간 1차 열풍건조하여 수분을 제거하여 함수율을 3% 이하로 조정한다. 함수율이 3%를 넘는 경우에는 코팅 가공시 필름형성이 잘 안되며, 쉽게 응고되어 저장 안정성이 나쁘다. 1차 건조된 스판덱스 폐사를 150 내지 180℃ 온도에서 30 내지 60분간 2차 열풍건조하여 수분 이외의 유제 및 기타 불순물을 제거한다.

상기 건조된 스판덱스 폐사 고형분 조성비 25 내지 30%를 용제에 용해시킴으로써 점도 50,000 내지 100,000cps인 폴리우레탄 수지로 재생할 수 있다. 이때 초음파 발생기를 사용하여 교반함으로써 스판덱스 폐사의 분산 안정성 및 고형분 함량을 증가시킬 수 있으며, 사용 가능한 용제로는 디메틸포름아미드(DMF)가 대표적이며, 디메틸포름아미드와 메틸에틸케톤(MEK)을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에서는 상기 방법으로 재생된 스판덱스 폐사를 합성피혁 또는 인공피혁의 가공 공정에 적용함으로써 재활용할 수 있는 방법을 개발하였다.

도1에 재생된 스판덱스 폐사 수지를 이용하여 합성피혁 또는 인공피혁을 제조하는공정을 도시하였다. 도1에서 도시한 바와 같이 스판덱스 폐사를 선별, 분쇄 및 건조 과정을 거친 후, 용제에 용해시켜 폴리우레탄 수지로 재생한 후, 용도에 따라 합성피혁 또는 인공피혁의 제조에 재활용될 수 있다.

먼저, 합성피혁의 코팅용 수지로 재활용하는 경우에는 스판덱스 폐사 수지의 낮은 가공특성을 향상시키기 위하여 블랜드에 의한 개질화 단계가 필요하다. 일반적으로 스판덱스 폐사는 주로 폴리테트라메틸렌 글리콜(PTMG)로 구성되어 있어 이들을 단독으로 합성피혁의 코팅 가공에 사용할 경우 필름 형성이 제대로 되지 않기 때문이다.

본 발명에서는 스판덱스 폐사로부터 재생된 폴리우레탄 수지와 공중합(copolymer) 폴리우레탄 수지를 90:10 내지 50:50의 조성비로 블랜딩함으로써 물리적 특성을 개선하여 가공을 용이하게 할 수 있다. 이때 재생된 폴리우레탄 수지의 비율이 90%를 초과하는 경우에는 코팅 용액의 안정성이 매우 떨어지며 코팅된 필름의 면 평활성이 매우 낮아지고 셀(cell)층이 제대로 형성되지 않으며, 50% 미만으로 할 경우에는 스판덱스 폐사의 재활용의 의미가 없게 된다.

상기 공중합 폴리우레탄은 폴리올 성분으로서 폴리에스테르 폴리올(polyester polyol)과 폴리에테르 폴리올(polyether polyol)을 사용한 것으로, 상기 폴리에스테르 폴리올로는 아디프산(AA; adipic acid)과 에틸렌글리콜(EG; ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(DEG; diethylene glycol), 1,4-부탄디올(1,4-BD; 1,4-butane diol), 네오펜틸글리콜(NPG; neopentyl glycol) 또는 1,6-헥산디올(1,6-HD; 1,6-hexane diol) 등의 글리콜(glycol)과의 축합반응에 의해 수득된 것 또는 카프로락톤(caprolactone)의 중합체 형태를 갖는 폴리카프로락톤(PCL; polycaprolactone)이 사용될 수 있다.

또한, 상기 폴리에테르 폴리올로는 에틸렌옥사이드(EG; ethylene oxide)와 글리콜을 축합시킨 폴리에틸렌글리콜(PEG; polyethylene ether glycol), 프로필렌옥사이드(PG; prophylene oxide)와 글리콜을 축합시킨 폴리프로필렌에테르글리콜(PPG; polypropylene ether glycol) 또는 테트라히드로푸란(THF; tetrahydrofuran)과 글리콜을 축합시킨 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMG; polytetramethylene ether glycol) 등이 사용될 수 있다.이때 상기 폴리에스테르 폴리올과 폴리에테르 폴리올의 공중합비는 단량체의 중량부로 하여 폴리에스테르 폴리올 50 내지 80중량부에 폴리에테르 폴리올 20 내지 50중량부로 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 폴리우레탄 블랜드 용액에 지방족 탄화수소 첨가제(Aliphatic hydrocarbon additives) 0.5 내지 1.0중량부, 디메틸포름아미드 용제를 물속에서 추출을 촉진시키는 폴리에테르변성실리콘 복합 첨가제 0.8 내지 1.2중량부, 착색제로서 안료 5 내지 10중량부 및 용제로서 디메틸포름아미드 40 내지 80중량부를 가하여 점도 5,000 내지 12,000cps인 폴리우레탄 코팅 조성물을 제조할 수 있다.

상기 지방족 탄화수소 첨가제로는 비이온성 계면활성제가 사용될 수 있으며, 이는 탈용제를 원활하게 함으로써 필름형성이 잘 되도록 하는 역할을 한다.

상기 안료는 상분리나 색빠짐 현상이 없도록 파우더형 안료를 사용하는 것이 바람직하며, 코팅 조성물의 제조시에 파우더형 안료의 분산성을 좋게 하기 위하여 용제에 먼저 혼합한 후 사용하는 것이 바람직하다.

상기 용제는 폴리우레탄 코팅 조성물의 점도를 조정하기 위해 첨가되는 것으로 본 발명에서 합성피혁의 코팅액 점도는 5,000 내지 12,000cps로 하는 것이 바람직하다. 점도가 12,000cps를 넘는 경우 코팅 공정에서 가공성이 낮아지며, 점도가 5,000cps보다 낮은 경우 형성되는 셀의 크기가 증가한다.

도2은 본 발명에 따라 재생된 스판덱스 폐사를 이용하여 습식 합성 피혁을 제조하는 공정을 개략적으로 도시한 것이다.

도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 코팅 조성물을 원단(21) 상에 통상의 코팅기(22)로 코팅한 후, 디메틸포름아미드와 물이 혼합된 응고조(23)에 투입하여 응고시킴으로써 미세기공을 형성하고 수세조(24)에서 수세한 후, 건조 과정을 거쳐 습식 코팅된 합성피혁(25)을 제조할 수 있다.

상기 폴리우레탄 코팅 조성물의 원단(21)에의 코팅량은 바람직하게는 800 내지 1,200g/㎡의 양이 될 수 있다. 코팅량이 800g/㎡ 미만인 경우에는 피막이 약해지고, 볼륨감이 없어 질감이 좋지 못한 문제점이 있으며, 코팅량이 1,200g/㎡를 초과하는 경우에는 기공층이 두꺼워져 고무질감이 나는 문제점이 있다.

상기 응고조(23)내의 디메틸포름아미드의 농도는 코팅 수지의 침투효과에 영향을 미치는 것으로 15 내지 30%가 바람직하며, 보다 바람직하기로는 20 내지 25%로 하여 5 내지 10분 정도로 응고시키는 것이 바람직하다. 디메틸포름아미드의 농도가 15% 미만으로 너무 낮거나 응고조의 온도가 너무 낮으면, 미세기공을 이루는 셀의 형상이 커지게 되며, 디메틸포름아미드의 농도가 30%를 초과하거나 응고조의 온도가 너무 높으면 미세기공을 이루는 셀의 형상이 너무 작아지는 문제점이 있다. 응고 후의 수세에 있어서 수세조(24)내의 디메틸포름아미드의 농도는 0 내지 5%가 바람직하며, 수온은 50 내지 60℃의 범위로 하는 것이 바람직하다. 상기 수세에 있어서 수세조내의 디메틸포름아미드의 농도가 5%로부터 0%로 점차 낮아지도록 농도 조절된 다수의 수세조들에 순차적으로 적용시켜 수세할 수 있다. 이로써 폴리우레탄 조성물 중에 포함된 용제가 수세조에서 물에 침적될 때 이들 용제성분이 완전하게 추출된다. 수세 후의 건조에서는 통상의 텐터에서 80 내지 120℃의 범위로 열풍 건조하는 것이 안정적이다. 건조온도가 너무 높을 경우에는 폴리우레탄층의 열에 의한 수축 현상이 생기고 접착 저항도 급격히 감소하게 된다.

본 발명에서 재생된 스판덱스 폐사 수지를 이용한 합성피혁의 제조 공정은 종래의 습식 가공공정과는 달리 함침 후 간이응고(wet pick up) 과정을 거치지 않는 연속가공(CDC; continuously dipping and coating) 공정을 적용함으로써 현장 라인에서의 연속적 폴리우레탄 용액의 공급 및 공기의 유입에 대한 안정성 확보로 수지 고형분의 함량 뿐 아니라 코팅 도포량에서도 절감 효과를 얻을 수 있다.

다음으로 본 발명에서 재생된 스판덱스 폐사 수지를 인공피혁의 바인더 수지로 재활용하는 경우 스판덱스 폐사는 인공피혁내부 조건에서 폴리머간의 상호응집력이 강하여 피혁으로서의 충만감, 벤딩성 등이 극히 저조하게 나타난다. 따라서, 폴리머간의 상호응집력이 약한 폴리우레탄을 일부 블랜드하여 개질화 단계를 거치는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 스판덱스 폐사로부터 재생된 폴리우레탄 수지와 폴리카보네이트 폴리올과 폴리에스테르 폴리올의 공중합 폴리우레탄 수지를 90:10 내지 50:50의 조성비로 블랜딩함으로써 충만감 및 기타 물리적 특성을 개선하여 가공을 용이하게 할 수 있다.

이때 폴리카보네이트 폴리올과 폴리에스테르 폴리올의 공중합비는 단량체의 중량부로 하여 폴리카보네이트 폴리올 10 내지 50중량부에 폴리에스테르 폴리올 90 내지 50중량부로 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 폴리우레탄 블랜드 용액에 지방족 탄화수소 첨가제(Aliphatic hydrocarbon additives) 0.5 내지 1.0중량부, 디메틸포름아미드 용제를 물속에서 추출촉진시키는 폴리에테르변성실리콘 복합 첨가제 0.8 내지 1.2중량부, 착색제로서 안료 5 내지 10중량부 및 용제로서 디메틸포름아미드 130 내지 200중량부를 가하여 점도 500내지 1,500cps인 폴리우레탄 함침 용액을 제조할 수 있다.

상기 지방족 탄화수소 첨가제로서 친수성 계면활성제를 사용함으로써 스판덱스 폐사의 친수성을 부여하여 다공체의 형상을 충분히 발현시킬 수 있다.

도3은 본 발명에 따라 재생된 스판덱스 폐사 수지를 이용하여 인공 피혁을 제조하는 공정을 개략적으로 도시한 것이다.

도3에 도시된 바와 같이, 초극세사 해도형 부직포(31)를 상기 함침 용액이 들어있는 함침조(32)에 함침한 후, 응고조(33)에 투입하여 응고시킴으로써 미세기공을 형성하고 수세조(34)에서 수세하고 건조 과정을 거친 후, 5 내지 10%의 수산화나트륨 수용액에서 80 내지 100℃의 온도로 30 내지 60분간 감량가공하고, 염색 및 버핑(buffing) 등의 후처리를 거쳐 가공성과 충만감이 우수한 인공피혁 제품(35)을 제조할 수 있다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명할 것이다. 그러나, 이하의 실시예는 단지 예시를 위한 것이므로, 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

[실시예 1]

각 공정에서 회수한 스판덱스 폐사에서 샘플링하여 디메틸포름아미드에 녹여 가용성인 스판덱스 폐사를 선별한 후, 분쇄기로 30 내지 40데니어의 굵기, 20 내지 30㎜의 길이로 분쇄하였다. 분쇄된 스판덱스 폐사를 100 내지 120℃의 건조기에서 30 내지 60분간 1차 건조하고 건조기의 온도를 150 내지 180℃로 하여 30 내지 60분간 2차 건조하였다. 건조된 스판덱스 폐사 25중량%를 디메틸포름아미드에 용해하여 재생하였다.

재생된 폴리우레탄 수지의 물리적 특성을 아래의 표1에 나타내었다.

[실시예 2]

부직포에 실시예1의 재생된 스판덱스 폐사 수지 70중량부, 폴리에스테르 폴리올과 폴리에테르 폴리올의 공중합 폴리우레탄 30중량부, 디메틸포름아미드 40중량부, 지방족 탄화수소 첨가제 0.5중량부, 폴리에스테르변성실리콘 복합첨가제 1.0중량부, 안료 10중량부를 혼합한 후 충분히 탈포한 폴리우레탄 코팅조성물을 1,000g/㎡의 코팅량으로 습식코팅하고, 디메틸포름아미드가 23%의 농도로 혼합된 30℃의 응고조에서 10분간 응고시킨 후, 55℃의 물이 담긴 수세조에서 40분간 수세하고, 100℃의 온도로 열풍건조시켜 습식코팅된 원단을 제조하였다.

제조된 합성피혁의 물리적 특성을 아래의 표2에 나타내었으며 내부구조를 알아보기 위하여 25배 현미경사진을 촬영하여 도4에 나타내었다.

[실시예 3]

실시예1의 재생된 스판덱스 폐사 수지 80중량부, 폴리카보네이트 폴리올과 폴리에스테르 폴리올의 공중합 폴리우레탄 20중량부, 디메틸포름아미드 130중량부, 지방족 탄화수소 첨가제 0.5중량부, 폴리에스테르변성실리콘 복합첨가제 1.0중량부, 안료 10중량부를 혼합하여 폴리우레탄 함침 용액을 제조하였다. 원단으로 초극세사 해도형 부직포를 상기 폴리우레탄 함침 용액에 함침하고 실시예2와 동일한 방법으로 응고, 수세 및 건조 단계를 거친 후, 10% 수산화나트륨 용액을 첨가하고 80∼100℃의 온도에서 30 내지 60분간 가열하면서 감량가공하고 염색 및 표면 버핑하여 인공피혁을 제조하였다.

제조된 인공피혁의 물리적 특성을 아래의 표2에 나타내었으며, 내부구조를 나타내는 200배 전자현미경사진을 촬영하여 도5에 나타내었다.

[비교예 1]

부직포에 폴리에스테르계 폴리우레탄 100중량부, 디메틸포름아미드 40중량부, 지방족 탄화수소 첨가제 0.5중량부, 폴리에스테르변성실리콘 복합첨가제 1.0중량부, 안료 10중량부를 혼합한 후 충분히 탈포한 폴리우레탄 코팅조성물을 1,000g/㎡의 코팅량으로 습식코팅하고, 디메틸포름아미드가 23%의 농도로 혼합된 30℃의 응고조에 담가 10분간 응고시킨 후, 55℃의 물이 담긴 수세조에서 40분간 수세하고, 100℃의 온도로 열풍건조시켜 습식코팅된 원단을 제조하였다.

제조된 합성피혁의 물리적 특성을 아래의 표2에 나타내었다.

표1

구 분	실시예1(재생된 폴리우레탄 수지의 특성)
성 상	미황색 용액
고형분(%)	25
용해도	쉽게 용해됨
100% 모듈러스(kg/㎡)	35 ∼ 40
점 도(cps/25℃)	50,000 ∼ 100,000

상기 실시예1에 따라 스판덱스 폐사를 선별, 분쇄, 건조 및 용해 단계를 거쳐 점도 50,000 내지 100,000cps인 폴리우레탄 수지(고형분 25%)를 제조하였다.

상기 재생된 스판덱스 폐사 수지는 주로 폴리테트라메틸렌 글리콜(PTMG)로 구성되어 있어 인장특성, 염색성, 내후성 등 물리적 특성이 기존수지에 비하여 우수하다.

표2

구 분	실시예2(합성피혁)	실시예3(인공피혁)	비교예1
인장강도(kgf/㎠)	230 ∼ 250	250 ∼ 280	210
신장율(%)	50 ∼ 120	70 ∼ 150	50 ∼ 100
인열강도(kgf/㎠)	35 ∼ 45	40 ∼ 50	30
파열강도(kgf/㎠)	20 ∼ 30	25 ∼ 35	20
내마모율(mg)	80 ∼ 40	80 ∼ 40	130
내가수분해성(24시간)	합격	합격	불합격

얻어진 합성피혁과 인공피혁의 인장강도는 만능시험기(UTM)을 이용하여 측정하였으며, 내마모율은 내마모율 시험기를 이용하여 태버(taber)법으로 측정하였다. 또한, 내가수분해성은 10% 수산화나트륨 수용액에 상온에서 24시간동안 방치한 후 세척하고 필름의 상태를 확인하여 나타내었다.

표2에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 방법에 의하여 재생된 스판덱스 폐사 수지를 이용하여 합성피혁을 제조한 경우 기존의 합성피혁(비교예1)에 비해 내마모율과 내가수분해성이 크게 향상되었으며, 이를 이용하여 균일한 밀도와 연속성을 갖는 우수한 제품을 얻을 수 있다.

또한, 인공피혁을 제조한 경우에도 특히 감량가공시 내알칼리성이 매우 향상되었으며, 이로 인해 가공성과 충만감이 우수한 인공피혁을 얻을 수 있다.

본 발명에서 스판덱스 폐사를 재생하여 습식 가공법에 적용시킴으로써 합성피혁 또는 인공피혁 제품으로 재활용이 가능하다.

본 발명에 따르면 스판덱스 폐사를 재생하여 합성피혁이나 인공피혁의 제조에 재활용함으로써 그동안 폴리우레탄 섬유의 제조시 문제점으로 제시되었던 미반응 단량체, 잔류용매 및 스판덱스 폐사의 처리에 관한 새로운 대안을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따라 재생된 스판덱스 폐사는 주로 폴리테트라메틸렌 글리콜(PTMG)로 구성되어 있어 기존의 에테르형 폴리올인 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 또는 폴리프로필렌 글리콜(PPG)등으로 구성된 폴리우레탄 수지에 비하여 인장특성, 염색성 및 내후성 등 제반특성이 탁월하여 이를 재활용하여 우수한 물성을 갖는 합성피혁 또는 인공피혁 제품을 제조할 수 있으며, 기존의 폴리우레탄 수지를 적용하는 것보다 약 100%의 원가절감의 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

스판덱스 폐사에서 샘플링하여 유기용제에 용해시켜 용제 가용성인 스판덱스를 선별하는 단계;

상기 선별된 스판덱스 폐사를 30 내지 40 데니아의 굵기, 20 내지 30㎜의 길이로 분쇄하는 단계;

상기 분쇄된 스판덱스 폐사를 함수율이 3%이하가 되도록 100 내지 120℃의 온도에서 30 내지 60분간 1차 건조한 후, 150 내지 180℃에서 30 내지 60분간 2차 건조하는 단계; 및

상기 건조된 스판덱스 폐사 고형분 25 내지 30중량%를 상기 용제에 녹여 폴리우레탄 수지로 재생하는 단계;

를 포함하는 스판덱스 폐사의 재생 방법.
제 1항에 있어서,

상기 용제는 디메틸포름아미드(DMF) 또는 디메틸포름아미드와 메틸에틸케톤(MEK)을 혼합한 것임을 특징으로 하는 상기 스판덱스 폐사의 재생 방법.
제1항의 방법으로 재생된 폴리우레탄 수지 90 내지 50중량부, 폴리에스테르 폴리올과 폴리에테르 폴리올의 공중합 폴리우레탄 수지 10 내지 50중량부, 안료 5 내지 10중량부, 지방족 탄화수소 첨가제 0.5 내지 1.0중량부, 폴리에테르변성실리콘 복합 첨가제 0.8 내지 1.2중량부 및 용제 40 내지 80중량부를 혼합하여 점도 5,000 내지 12,000cps인 폴리우레탄 코팅 조성물을 제조하는 단계;

상기 코팅 조성물을 원단 상에 코팅한 후, 디메틸포름아미드와 물의 혼합액이 들어있는 응고조에 투입하여 응고시키는 단계; 및

상기 코팅된 원단을 수세 및 건조하는 단계;

를 포함하는 재생된 스판덱스 폐사 수지를 이용한 습식 합성피혁의 제조 방법.
제 3항에 있어서,

상기 폴리에스테르 폴리올과 폴리에테르 폴리올의 공중합비는 단량체의 중량부로 하여 폴리에스테르 폴리올 50 내지 80중량부에 폴리에테르 폴리올 20 내지 50중량부로 혼합됨을 특징으로 하는 상기 재생된 스판덱스 폐사 수지를 이용한 습식 합성피혁의 제조 방법.
제 3항에서,

상기 코팅 및 응고하는 공정은 연속가공(CDC; continuously dipping and coating)공정에 따라 진행됨을 특징으로 하는 상기 재생된 스판덱스 폐사 수지를 이용한 습식 합성피혁의 제조 방법.
제1항의 방법으로 재생된 폴리우레탄 수지 50 내지 90중량부, 폴리카보네이트 폴리올과 폴리에스테르 폴리올의 공중합 폴리우레탄 수지 50 내지 10중량부, 안료 5 내지 10중량부, 지방족 탄화수소 첨가제 0.5 내지 1.0중량부, 폴리에테르변성실리콘 복합 첨가제 0.8 내지 1.2중량부 및 용제 130 내지 200중량부를 혼합하여 점도 500 내지 1,500cps인 폴리우레탄 함침 용액을 제조하는 단계;

상기 폴리우레탄 함침 용액에 초극세사 해도형 부직포를 함침한 후, 디메틸포름아미드와 물의 혼합액이 들어있는 응고조에 투입하여 응고하는 단계;

상기 응고된 부직포를 수세 및 건조하는 단계; 및

상기 건조된 부직포를 5 ∼10% 수산화나트륨 수용액에서 80 ∼ 100℃에서 감량가공한 후, 후처리하는 단계;

를 포함하는 재생된 스판덱스 폐사 수지를 이용한 인공 피혁의 제조 방법.
제 6항에 있어서,

상기 폴리카보네이트 폴리올과 폴리에스테르 폴리올의 공중합비는 단량체의 중량부로 하여 폴리카보네이트 폴리올 10 내지 50중량부에 폴리에스테르 폴리올 90 내지 50중량부로 혼합됨을 특징으로 하는 상기 재생된 스판덱스 폐사 수지를 이용한 인공피혁의 제조 방법.