KR100625110B1 - 폴리우레탄함침 스웨이드조 인공피혁의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트리코트 편직물에 PU(POLYURETHANE)코팅을 하여 기존의 부직포에 PU코팅하여 제조한 것보다 수려한 외관과 천연피혁에 가까운 인공피혁을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 마이크로 화이버인 해도사(SEA-ISLAND FIBER), 고수축사 및 스판덱스 원사를 사용하여 3바의 트리코트 편직기를 이용하여 편물을 제조하여 정련축소, 버핑, 열처리후 PU코팅을 실시한 후 버핑, 감량, 염색, 열처리를 통하여 스웨드조 인공피혁을 제조하는 것으로서 기존의 부직포를 사용한 인공피혁(스웨이드류)보다 가격 면에서나 처리방법 면에서나 월등한 장점을 지니고 있다.

본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 스웨드조 인공피혁은 유연성과 신축성이 우수하고 부드러운 촉감을 가지며 수려한 외관을 보유하게 되어 고급의류용 및 가구용으로 사용할 수 있다.

스웨이드, 폴리우레탄, 폴리에스터계 해도사, 인터레이스사, 트리코트

Description

폴리우레탄함침 스웨이드조 인공피혁의 제조방법{Preparation of Suede-like Artificial Polyurethane impregnated Leather}

본 발명은 극세사 편직물을 폴리우레탄(이하 'PU'라 한다.)코팅하고 감량처리하여 스웨드조 인공피혁을 제조하는 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게 말하면 해도사와 고수축사 및 신축성 스판덱스 섬유를 사용하여 편성된 편직물을 후가공 처리를 통하여 천연 스웨드감을 줄 수 있는 폴리우레탄함침 스웨이드조 인공피혁의 제조방법에 대한 것이다.

스웨이드조 인공피혁을 제조함에 있어서, 극세사를 이용하여 보다 천연의 스웨이드에 가까운 촉감을 가진 스웨이드를 제조하는 기술이 개발되어 촉감이나, 색상 및 공정의 개선 등의 관련 기술이 지속적으로 개발되고 있다. 일반적으로 편직물 스웨이드는 극세화가 가능한 추출형, 직방형, 분할형 또는 해도형 복합섬유 원사와 일반적인 합성섬유를 경위사로 사용하여 직물로 제조하거나 편물로 제조하여 복합섬유를 극세화하고 이 극세화된 섬유를 기모 또는 버핑하는 방법이 있고, 나일론이나 폴리에스테르와 같은 불용성의 섬유성분과 이용성(易溶性)의 폴리머 성분을 복합방사한 분할형의 극세사를 스테이플화하여 이 섬유를 혼타, 카딩, 니들 펀칭하 여 부직포 웹을 만든 후, 이를 폴리우레탄 수지 용액에 함침시키고, 수중에서 응고시킨 다음, 알카리 수용액으로 이용성의 폴리에스테르 성분을 제거하여 단사 섬도가 0.01~0.3데니어의 극세사로 이루어진 인공피혁을 제조한 다음, 버핑, 염색, 후가공 처리를 하여 완성하는 방법이 있었다.

그러나 상기의 종래 방법에 의한 부직포로 된 인공피혁은 부직포의 제조 공정 및 구조상 부직포 자체의 섬유의 밀도가 고르게 분포되기 어려워 최종제품인 인공피혁의 염색이 불균일해져 일광견뢰도 및 마찰견뢰도가 낮은 문제점을 가지고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 선행기술의 제반 문제점을 해소할 수 있는 탄력성 및 신축성이 우수하고 부드러운 촉감과 수려한 외관을 보유하고 일광견뢰도와 마찰견뢰도가 우수한 스웨드조 인공피혁의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명자는 기존의 스웨이드를 제조하는 공정에서 해도사와 고수축 폴리에스터계 필라멘트를 인터레이스하여 표면부와 이면부에 배열하여 경편직물을 제조하게 되면 수축율 차이에 의한 볼륨감을 증진시킬 수 있으며, 해도사로 구성된 편직물의 양면사이에 중간사로 스판덱스 섬유를 사용하여 신축성을 부여하게 되면 뻣뻣한 느낌을 줄이고 탄력감을 부여할 수 있으며, 폴리우레탄의 함침 후에 해도사에서 용출성분을 용출시킴으로써 액류 감량기에 의한 마찰로 인하여 훨씬 소프트한 촉감을 부여하며 감량후 염색을 실시함으로써 정확한 색 상을 만들 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

그러므로 본 발명에 의하면 스웨이드조 인공피혁의 제조방법에 있어서, 용출후 단사섬도가 0.01∼0.3데니아인 폴리에스터계 해도사와 20∼30%의 비수 수축율을 가진 단사섬도 2∼3데니아의 고수축 폴리에스터계 필라멘트의 인터레이스사를 표면사와 이면사로 하고, 상기 표면사와 이면사를 스판덱스 섬유로 연결시켜 편직하여 편직중량 600∼800g/yd, 후도 0.80∼1.1mm의 트리코트 편성물을 편직한 후, 정련축소, 열처리, 버핑, 습식 PU함침 및 알카리 감량하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄함침 스웨이드조 인공피혁의 제조방법이 제공된다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 스웨이드조 인공피혁의 제조방법에서는 표면사와 이면사로 용출성분과 섬유형성 성분으로 구성된 폴리에스터계 해도사를 사용한다. 상기 해도사는 도성분으로는 폴리에스터계 수지를, 해성분으로는 상기 도성분과 용제용해성이 상이한 공중합 폴리에스터계 수지를 사용한 해도사가 바람직하다. 본 발명의 최종제품인 스웨이드조 인공피혁의 특성을 보유하기 위해서는 후가공 공정에서 해성분이 용출됨으로써 도성분의 단사섬유의 용출후 섬도가 0.01∼0.3데니아 정도인 것이 바람직하다.

표면사와 이면사에는 폴리에스터계 해도사와 2.0∼3.0 데니아의 고수축 폴리에스터계 필라멘트를 공기교락(인터레이스)한 교락사를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 고수축 폴리에스터계 필라멘트는 편제직시에는 일반 원사와 동일한 물성을 보이지만 정련 및 염색공정에서 열수(熱水)를 만나면 고수축의 물성을 보이는 원사로서 특히 본 발명에서는 20∼30%의 비수수축율을 보유한 필라멘트를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 일반 폴리에스터계 필라멘트에 비해 2배 이상의 비수수축율을 보이며 폴리에스터계 해도사와 공기교락됨으로써 후의 축소가공에 의하여 폴리에스터계 해도사와 수축도의 차이에 의해 자연스러운 루프를 형성하고 기모공정이 용이해지며 직물의 스웨이드효과가 양호해지기 때문이다.

본 발명에서는 상기 표면사와 이면사를 구성하는 교락사를 신축성이 좋은 스판덱스 섬유로 연결하여 편직물을 제조할 수 있다. 상기 스판덱스섬유는 표면사와 이면사를 적절하게 연결해 주는 역할을 함으로써 편직물전체에 탄력감을 부여하는 역할을 한다. 사용되는 스판덱스 섬유는 30∼70 데니아의 섬도를 가진 것이 바람직하다. 상기 편직은 표면사, 이면사 및 스판덱스의 3바(BAR)형태로 이루어지고 빔은 5개정도로 편직한다.

편직후 액류 감량기나 염색기에서 50℃에서부터 천천히 90℃까지 승온시켜 정련축소 공정을 실시하여 상기 편직원단을 충분히 수축시키고 안정시킨다. 사용약제는 음이온 계면활성제 1g/ℓ와 50% 수산화나트륨 0.5g/ℓ를 사용하여 정련축소한다. 본 정련축소공정에 의하여 원단의 생지폭이 50%정도까지 축소가 되고 후도는 40∼50% 증가가 이루어진다.

정련축소공정은 방사유제 제거 및 직물의 조직을 치밀하게 하여 원하는 후도와 폭을 얻기 위하여 염색기나 액류감량기등을 통하여 90℃에서 20분동안 실시한 다. 정련축소공정 후 감량 및 염색공정에서 지나치게 수축되는 것을 방지하기 위해서 열처리를 해 주는 것이 좋은데, 180~190℃에서 80초 이내 처리를 하여 형태 안정성을 유지해주면 된다.

열처리공정 후의 버핑공정은 연동방법이 작업성이 뛰어나고 작업효율이 좋아 널리 보급되어 있다. 사포작업을 #100에서부터 시작하여 점점 고운 #180으로 끝내는 방법이 효과적인데, 필요에 따라 이면은 #180으로 약하게 처리하는 것이 좋다.

버핑공정 후 텐터에서 열처리를 실시하여 감량 및 염색처리와 같은 고온의 습열처리시의 구김 및 주름방지를 위하여 처리한다. 그 후 이면과 표면을 사포를 통한 버핑공정을 실시하여 표면을 전체적으로 다듬어준다. 버핑 공정 후 습식 PU코팅을 실시하는데, PU무게의 150 ∼ 200%정도의 DMF(DIMETHYFORMAMIDE)이 용제에 녹인 후 스퀴징 롤러를 사용하여 픽업율 30 ∼ 50%정도로 맞추는 것이 바람직하다.

폴리우레탄 함침은 폴리우레탄 탄성체가 갖는 특유의 유연한 탄성, 치밀한 구조 등에 의해 천연피혁에서와 같은 스웨이드조 인공피혁에 부여하기 위하여 수행된다. 폴리우레탄 함침공정은 대체로 기포를 폴리우레탄 수지용액에 함침한 후, 응고액에 침지하여 폴리우레탄을 응고시키고 수세, 건조하는 공정으로 이루어진다. 인공피혁의 제조에서 사용되는 폴리우레탄 수지는 폴리올과 디이소시아네이트로 이루어진다. 상기 폴리올로서는 폴리에스테르계, 폴리에테르계, 폴리에테르에스테르 공중합계, 폴리카보네이트계 등을 들 수 있다. 폴리에테르계의 폴리올로서는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등이 있으며, 이들 중에서도 용융온도 및 2차전이온도가 낮고, 탄성회복 및 기계적 성질이 우수하고, 특 히 내알카리성이 강한 폴리테트라메틸렌글리콜이 가장 바람직하다. 폴리에스테르계 폴리올은 폴리에테르계에 비해 가격이 저렴하고 염소수에 대한 내성이 강한 장점을 가지지만, 내가수분해성이 약하다는 단점이 있다.

그리고 본 발명의 인공피혁 제조방법에서 사용되는 PU수지는 계면활성제를 사용하여 물과 PU의 접촉효과를 조절하여 응고속도를 조절하는 것이 바람직하다. PU수지에 계면활성제와 안료를 섞어 얻고자 하는 색상에 맞추어 안료(PIGMENT)를 투입한다. PU수지를 용제인 DMF에 녹인 후 일정한 압으로 스퀴즈하여 균일하게 PU가 침투되어야 하고 그 후 30℃ 정도의 물과 DMF의 혼합용액에서 응고시키면서 동시에 응고를 시킨다. 온도가 너무 낮으면 탈 DMF가 되지 않고 응고 또한 지연되므로 온도조절에 주의해야 한다.

응고후 수세조에서 5∼7개의 망글로 스퀴즈하고 수세를 반복하여 완전한 수세와 탈 DMF를 완전히 한다. 수세조 온도는 60℃ 이상을 요한다. 그 다음 텐터에서 건조시킨 후 사포를 사용하여 과함침된 표피층의 폴리우레탄을 균일하게 연마하여 원단 내부에 분포된 선버핑된 모우를 표피에 드러나게 해야 후에 감량된 해도사의 분할로 인한 고운 스웨이드조의 인공피혁이 나타날 수 있다.

PU코팅은 상기와 같은 방법으로 PU가 픽업율 30∼50%되게 하고 응고, 수세시킨다. 탈 DMF가 되면서 DMF가 용출된 입자 크기는 약 0.2 ∼ 50 마이크로미터가 되어 일종의 투습방수효과도 나타낼 수 있다. 즉 빗물등은 입자크기가 수백 마이크로미터이고 인체에서 나오는 수증기는 0.005 마이크로미터 정도의 미세한 크기이므로 투습방수 효과가 있는 것이다.

습식코팅 후 원단을 텐터에서 130 ∼ 150℃에서 120초정도 처리하여 건열세팅을 행한다. PU는 열경화성 수지이므로 온도가 150℃이상에서는 황변되며 경화되어 터치가 하드해지므로 특히 주의해야 한다. 상기에서 행한 버핑공정을 PU코팅후 한번 더 시행하여 PU가 깎이면서 내부의 표면사가 도출될 수 있을 정도로 버핑을 실시한다.

다음으로는 감량 및 염색을 행하게 되는데, 여기서 감량공정은 해도사의 극세화를 결정하는 중요 공정이기 때문에 알카리의 투입량 및 처리 시간 등이 중요하다. 일반 직물의 경우에는 로타리 와셔에서 가성소다를 1~10%중량 % 사용하여 95℃, 30분 처리하지만, 편직물의 경우에는 액류감량기에서 실시하며 형태안정성 유지에 도움을 주고, 알카리의 침투가 용이한 점이 있어 2~4%(O.W.S)이내에서 가성소다 사용량을 결정하고, 처리온도는 직물의 경우와 동일한 95℃, 30분 정도로 해주어 해도사에서의 해성분을 녹여 내어 도성분 만을 남기어 아주 미세한 스웨이드조 표면이 생성되도록 한다.

이때 감량율을 13~25% 범위 내에서 조절하는 것이 바람직한데 10% 미만에서는 감량에 따른 극세화 효과가 제대로 발현되지 않아 해도사 특유의 감촉이 발현되지 않으며, 25%초과시에는 지나친 감량에 따른 형태안정성 저하로 인하여 외관 불량 및 제품의 강도 저하 등을 초래하므로 주의를 하여야 한다.

상기 극세화된 편직물은 PU코팅시 안료의 색상에 따라 동일한 솔리드염색을 할 수 있고 경우에 따라서는 미염색하거나 안료와 다른 색상으로 염색하여 멜란지 효과를 얻을 수 있다. 고압 래피드 염색기에서 분산염료를 사용하여 염색할 수 있 으며, 이때 분산염료는 PU를 심하게 오염시키므로 환원세정을 수차례 실시하여 견뢰도 상승을 기할 수 있다.

상기 염색이 완료된 염색지를 130 ∼ 150℃에서 120초 이내에서 대전방지제 경우에 따라서는 발수제, 유연제등을 첨가하여 건조할 수 있다. 건조공정이 끝난 인공피혁으로 그대로 완성을 하는 경우도 있고, 경우에 따라 표면을 한번 더 버핑처리를 하여 완성할 수 있다.

이하에서는 이상 설명한 본 발명의 스웨이드조 인공피혁의 제조방법의 비한정적인 실시예를 통해 설명하도록 한다.

[실시예 1]

감량공정을 거쳐 최종 섬도가 0.04데니어인 해도사와 단사섬도 2.5데니어인 고수축사(비수 수축율 24%)를 미터당 70개의 교락수를 가지도록 교락하여 인터레이스사를 만들어 최종 섬도를 105데니어가 되도록 준비하여 표면사와 이면사로 공급하고 40데니어 스판덱스를 중간사로 사용하여 중량 660g/yd이며 후도는 0.85㎜인 28게이지 105인치의 경편지를 제조하였다. 정련축소 공정을 90℃에서 20분간 처리하는데 이때 사용약품은 액체 가성소다 50%를 0.5g/ℓ, 음이온계면활성제 1g/ℓ를 사용하여 액류감량기에서 정련축소한다. 원심탈수후 열처리를 185℃에서 70초간 실시하고 폭은 60인치로 조절한다. 다음으로 3연동방법의 버핑공정으로 처음에는 사포가 #100에서부터 시작하여 중간에는 #150 최종에는 #180으로 끝냈다. 필요에 따라 이면은 #180으로 약하게 버핑 처리하였다. 다음은 습식 PU코팅으로 PU는 폴리에테르계 폴리올을 사용한 수지를 사용하고 음이온 계면활성제를 PU무게 대비 2% 혼합하고 색상에 맞게 안료를 혼합한 후 PU무게 대비 160%의 DMF에 용해한 후 맹글의 간격은 기포 두께의 90%가 되도록 조정하여 스퀴즈하고 20%의 DMF를 함유한 수용액에서 온도 30℃에서 응고시킨 후 60℃에서의 열탕으로 탈 DMF 및 수세시켰다. 이때 후도는 1.2㎜가 되도록 하였고 후에 텐터를 사용하여 150℃에서 70초간 건조시켰다. 건조후 버핑을 같은 조건으로 실시하여 과함침된 PU 및 표피층의 PU를 제거함으로써 용출전에 일단 표면상태를 정리하여 후도를 1.0㎜로 조절하였다. 그 후 알카리 감량은 2%(O.W.S)의 가성소다를 사용하여 감량을 실시하고, 그 후 안료색상과 동일하게 표면에 돌출된 미염색된 원사를 컬러매칭(color matching)하여 일광견뢰도 및 마찰견뢰도가 우수한 분산염료로 130℃에서 염색하고 수세, 환원세정(REDUCTION CLEANING)하여 PU와 원단에 미염착된 염료를 제거한다. 원심탈수 후 150℃, 70초간 건조하여 완성중량 700g/yd, 후도 0.9㎜의 스웨이드조 인공피혁을 완성하였다. 이와 같이 제조된 경편지 스웨이드는 촉감이 뛰어나고, 표면의 라이팅 효과가 풍부하여 스웨이드조 천연피혁과 동일한 효과를 얻을 수 있었다.

[비교예 1]

제 1성분을 나일론으로 하고, 제 2성분을 알카리 용해가 용이한 이용성 폴리에스테르계를 사용하여 1성분과 2성분의 중량비가 70:30으로 복합방사된 해도사로 스테이플 화이버를 제조하여 카딩, 랩핑, 니들펀칭하여 중량 490g/㎡의 고밀도의 부직포 펠트를 제조하였다. 우선 실시예1과 동일한 조건으로 습식 PU코팅을 실시하고 버핑, 감량을 실시하고 산성염료로 안료색상과 동일하게 염색, 고착처리하여 실 시예 1과 동일 중량 및 후도를 가지는 부직포를 이용한 스웨이드조 인공피혁을 제조하였다.

상기 실시예 1과 비교예 1에서 각각 얻은 스웨이드조 인공피혁을 AATCC16E에 따라 일광견뢰도를, AATCC8에 따라 마찰견뢰도를 측정하여 표 1에 각각 나타내었다.

	일광견뢰도		마찰견뢰도		터치
실시예 1	20시간	4.0	건	3.5	◎
	40시간	3.5	습	3.0
비교예 1	20시간	3.0	건	2.5	○
	40시간	2.0	습	1.5

◎ : 우수 , ○ :양호 , × : 불량

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 기존의 인공 스웨이드 및 부직포 스웨이드에서 볼 수 없었던 부드러운 촉감과 스판덱스와 PU의 사용으로 인한 탄력감을 부여할 수 있으며, 표면사와 이면사를 구성하는 섬유간의 수축율 차이에 의한 볼륨감을 증진시켜 신축성이 우수하며, 부드러운 촉감을 가지며 수려한 외관을 보유하고 일광견뢰도와 마찰견뢰도가 우수한 고급의류용 및 가구용 등 고급외장재로 사용가능한 제조원가면에서도 경쟁력있는 폴리우레탄함침 스웨이드조 인공피혁을 제조할 수 있게 되었다.

Claims (3)

1. 스웨이드조 인공피혁의 제조방법에 있어서,

   용출후 단사섬도가 0.01∼0.3데니아인 폴리에스터계 해도사와 20∼30%의 비수 수축율을 가진 단사섬도 2∼3데니아의 고수축 폴리에스터계 필라멘트의 인터레이스사를 표면사와 이면사로 하고, 상기 표면사와 이면사를 스판덱스 섬유로 연결시켜 편직하여 편직중량 600∼800g/yd, 후도 0.80∼1.1㎜의 트리코트 편성물을 편직한 후, 정련축소, 열처리, 버핑, 30∼50% 픽업율로 습식 PU함침 및 감량율 13~25%로 알카리 감량하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄함침 스웨이드조 인공피혁의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제