KR100688670B1 - 인공피혁 및 레이저 식각에 의한 인공피혁 제조방법 - Google Patents

인공피혁 및 레이저 식각에 의한 인공피혁 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인공피혁 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본 발명에 따른 인공피혁은 다색다층구조이며 각 층의 색상이 드러나도록 서로 다른 깊이의 홈을 포함하여 구성됨으로써 다양한 무늬와 색상을 발현할 수 있다.
본 발명에 따른 인공피혁의 제조방법은 다색다층구조의 인공피혁 베이스를 제조한 다음, 깊이를 달리하여 레이저 식각을 함으로써 각 층의 색상이 드러나게 하는 것이다. 본 발명에 의한 인공피혁의 제조방법은 종래의 염색이나 날염의 문제점인 폐수의 배출, 촉감의 저하 등을 일으키지 않으며 특히, 초극세사 인공피혁의 경우 넓은 표면적으로 인하여 염색의 균일성을 달성하기 어려운 문제점을 극복할 수 있다.
또한, 본 발명은 레이저 식각전에 가열가압하는 단계를 포함함으로써 인공피혁의 평활성을 증가시켜 레이저 식각이 균일성을 갖도록 한다.
레이저 식각, 인공피혁

Description

인공피혁 및 레이저 식각에 의한 인공피혁 제조방법{SYNTHETIC LEATHER AND MANUFACTURING METHOD OF SYNTHETIC LEATHER BY LASER ETCHING}
도 1은 본 발명인 인공피혁의 단면도,
도 2은 본 발명인 레이저 식각에 의한 인공피혁 제조방법의 공정도,
도 3는 본 발명인 가열가압단계를 포함한 레이저 식각에 의한 인공피혁 제조방법의 공정도,
도 4는 실시예 1에 의하여 제조된 시편의 사진,
도 5은 실시예 2에 의하여 제조된 시편의 사진이다.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
1: 함침부직포층 2: 습식은층용 폴리우레탄층
3: 건식 1액형폴리우레탄층
본 발명은 신발, 가방, 핸드백, 잡화, 가구 등에 사용되는 인공피혁과 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 레이저 식각을 통하여 다양한 무늬와 색상을 표현할 수 있는 인공피혁과 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 인공피혁의 색상을 발현하는 방법에는 염색, 날염 등이 있다.
염색의 경우 원단을 염색액에 침지하여 염료를 원단안에 정착시켜야 하므로,정교한 무늬의 표현이 어렵고, 다량의 폐수가 발생하는 문제점이 있다.
날염의 경우 부분적으로 착색하여 필요한 무늬가 나타나도록 할 수 있으나, 피혁의 표면에 안료가 양각으로 부착되므로 피혁이 굳어져서 촉감이 저하될 뿐만 아니라, 날염의 마찰견뢰도가 불량하며, 안료의 번짐 등이 나타난다.
특히, 일반적으로 극세사로 이루어진 인공피혁은 극세사 특유의 동일 섬도당 높은 표면적과 표면의 광산란현상 때문에 일반원사로 이루어진 직물에 비해 그 겉보기염색 농도가 크게 떨어진다. 이러한 이유 때문에 통상의 인공피혁 염색물은 천연피혁에 비하여 채도 및 투명감이 적었으므로 보다 농색의 인공피혁 염색물을 얻기 위한 많은 방법이 시도되어 왔다. 즉, 염욕중에 디-페닐계의 섬유팽윤제를 사용하는 방법, 원착섬유를 이용하는 방법, 농염성 극세사를 이용하는 방법등이 있었지만 근본적으로 농색의 피염물을 얻기 위해서는 과량의 염료를 사용하여야만 하기 때문에 견뢰도, 특히 세탁견뢰도에 많은 문제가 있었다.
또, 극세사로 이루어진 인공피혁은 섬유표면적이 크기 때문에 포기 염착속도가 대단히 빨라 피염물의 균염성을 달성하기 어렵다. 나아가 여러 종류의 염료를 혼합하여 사용할 경우, 초기흡착속도 및 친화력의 차이에 의해 염료의 불로킹아웃(blocking out) 현상이 쉽게 발생되므로, 인공피혁의 염색시 원하는 색상을 발현하기 어려운 문제점이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본발명의 목적은 염색이나 날염이 아닌 레이저 식각을 통하여 색상이 구현된 인공피혁 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 염색 폐수를 배출하지 않는 친환경적인 인공피혁의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 날염에 의한 촉감의 저하가 없는 인공피혁의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 다양한 무늬와 색상을 발현할 수 있는 인공피혁의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폴리우레탄 배합액에 함침시킨 함침부직포층과 상기 함침부직포층 상부에 형성된 습식은층용 폴리우레탄층 및 상기 습식은층용 폴리우레탄층 상부에 형성된 건식 1액형 폴리우레탄층으로 구성되는 것으로 각층이 다른 색상의 안료를 함유하며 소정의 패턴으로 상기 각 층이 드러나도록 다른 깊이의 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공피혁이다.
본 발명인 인공피혁 베이스의 제조 방법은 부직포를 폴리우레탄 용액에 함침시켜 함침부직포를 제조하는 함침단계, 함침부직포의 상부에 습식은층용 폴리우레탄 배합액을 도포하여 습식은층용 폴리우레탄층을 형성하는 제 1도포단계, 제 1폴리우레탄층의 상부에 건식 1액형 폴리우레탄 배합액을 도포하여 건식 1액형 폴리우레탄층을 형성하는 제 2도포단계 및 소정의 패턴으로 상기 각 층이 드러나도록 깊이를 달리하여 레이저 식각하는 단계를 포함하는 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 기술적 특징을 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 1에 나타난 바와 같이 본 발명은 다색다층구조로 구성된다. 제 1층(1)은 부직포를 안료를 포함한 폴리우레탄 배합액에 함침시켜 폴리우레탄 수지를 원단 내부에 침투시킨 후 응고조에서 응고시킨 것이다. 제 2층(2)은 습식은층용 폴리우레탄층이다. 제 3층(3)은 건식 1액형 폴리우레탄층이다. 상기 인공피혁은 소정의 패턴으로 상기 각 층이 외면에 드러나도록 제 3층의 두께 깊이의 홈 및 제 2층과 제 3층의 두께를 더한 깊이의 홈을 포함한다.
본 발명의 인공피혁의 제조방법은 도 2에 나타난 바와 같이 부직포를 함침 시켜 함침부직포를 얻는 함침단계(S 10), 제 1도포단계(S 20), 제 2도포단계(S 30) 및 레이저 식각단계(S 40)를 포함한다.
먼저, 본 발명은 부직포를 함침시켜 함침부직포를 얻는 단계(S 10)를 포함한다. 함침단계에서 사용되는 폴리우레탄 탄성체는 분자량 500 내지 3,000의 폴리글리콜, 디이소시아네이트 및 저분자량 디올로 구성된 선상 고분자물로서 디메틸 포름아미드(DMF)에 쉽게 용해된다. 본 발명에 사용되는 폴리글리콜로는 폴리에스테르 글리콜, 폴리에테르 글리콜, 폴리에테르 에스테르 공중합 글리콜, 폴리카보네이트 글리콜등이 가능하며, 디이소시아네이트로는 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 톨리렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 또는 4,4'-디사이클로헥실메탄디이소시아네이트 등이 있다. 본 발명에서 사슬연장제로는 4,4'-부탄디올, 에틸렌글리콜 등이 사용되며 디아민계의 사슬연장제의 사용도 가능하다. 상기의 단량체로부터 중합된 폴리우레탄 탄성체의 DMF용액에 계면활성제, 착색안료 및 산화방지제 등을 첨가하여 함침용액으로 사용한다. 함침과정을 통하여 부직포 내부에 배합액이 침투하면, 폴리우레탄의 비용제계나 비용제 및 비용제혼합계에서 폴리우레탄을 응고시킨다. 그리고 50 내지 70℃의 열수에서 수세한 후 가충진된 수용성 고분자를 완전히 제거하고 나서 건조하면 습식 폴리우레탄 탄성체가 갖는 특유의 유연한 탄성, 치밀감등이 발현되어 천연피혁과 같은 충진감이 부여된다.
상기 부직포는 PVC, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 나일론 6, 나일론 6,6 등 열가소성 합성수지 재질인 것들이 사용될 수 있다. 바람직하게는 영률 이 50kg/mm2∼700kg/mm2 인 것을 사용하는 것이 좋다. 탄성이 높은 부직포는 시트의 평활성을 증가시켜 이후 레이저 엠보싱 공정에서 무늬 및 색상의 균일성을 증가시킨다.
본 발명은 상기 함침부직포에 폴리우레탄 배합액을 도포하여 습식은층용 폴리우레탄층을 형성하는 단계(S 20)를 포함한다. 상기 도포단계에서는 전술한 조성액을 도포한 다음 응고조에 침지시켜 고체상의 은층을 생성시키고 잔여용제를 수세한 후 건조시킨다.
상기 단계에서 도포량은 1000~1500g/m2가 적당하고, 습식은층용 폴리우레탄 조성액은 평균분자량 50,000~80,000인 폴리우레탄 수지(고형분 30%) 100중량부에 대해 폴리올과 실리콘유로된 계면활성제 2중량부, 지방산변성 계면활성제 1중량부, 디메틸포름아미드 200~300중량부, 안료 5 내지 20중량부로 배합하는 것이 바람직하다.
이와같이 배합된 조성액의 점도는 2,000~4,000cps로 조절하는 것이 바람직하다. 점도가 2,000cps 이하로 되면, 조성액내의 디메틸포름아미드의 함량이 과다한 관계로 유동이 심해지기 때문에 은층 생성시 성막성이 나빠지며 급격한 디메틸포름아미드와 물분자의 치환이 급격히 이루어지므로 셀 생성이 불균일해져 은층자체가 분리되는 현상이 발생한다. 조성액의 점도가 4,000cps 이상이 되면 층의 두께가 불균일해지는 현상이 발생한다.
다음으로 본 발명은 상기 습식은층용 폴리우레탄층의 배면에 건식 1액형 폴리우레탄 배합액을 도포하여 건식 1액형 폴리우레탄 층을 형성하는 단계(S 30)를 포함한다. 상기 단계에서 도포량은 300~600g/m2이 바람직하며 상기 단계는 건식 폴리우레탄 수지를 사용하므로 가열을 통하여 폴리우레탄 수지를 응고시킨다. 1액형 폴리우레탄이란 그물구조가 아닌 선상구조를 갖는 폴리우레탄으로서, 이를 사용하는 것은 후술할 레이저 식각공정에서 열에 의하여 용융되는 것을 방지하기 위함이다. 도포하는 조성액은 일반적으로 건식 1액형 폴리우레탄 수지 100중량부에 대하여 디메틸포름아미드 5내지 20중량부, 메틸에틸케톤 10 내지 50중량부, 안료 10내지 30중량부를 배합하는 것이 바람직하다.
다음으로 본 발명은 소정의 패턴으로 상기 각 층이 드러나도록 상기 건식 1액형 폴리우레탄층의 상면 방향으로부터 깊이를 달리하여 레이저로 식각하는 단계(S 40)를 포함한다. 상기의 각 층은 서로 다른 색상을 가지고 있다. 따라서, 건식 1액형 폴리우레탄층을 식각하면 습식은층용 폴리우레탄층의 색상이 나타나게 되고, 건식 1액형 폴리우레탄층과 습식은층용 폴리우레탄층을 함께 식각하면 함침부직포층의 색상이 나타나게 된다. 전술한 방식의 색상구현은 레이저를 이용하여 에칭할 때 빛이 조사되는 시간 및 출력을 달리하여 식각되는 깊이를 조절함으로써 가능하다.
상기 소정의 패턴은 2차원 또는 3차원의 무늬로서, 회사의 로고 및 심미감을 불러 일으키는 다양한 모양 등을 포함한다.
본 발명의 제조방법에 의하면 종래의 염색이나 날염을 통하여 얻을 수 없었던 세밀한 무늬를 얻을 수 있으며 염색에 의한 폐수가 배출되지 않고 날염에 의한 촉감의 저하도 없다.
상기 각 단계에서 안료의 투입비율은 수지의 중량을 100으로 하였을 때, 함침단계에서는 10 내지 30중량부, 제 1도포단계에서는 5 내지 20 중량부, 제 2도포단계에서는 10 내지 30 중량부가 적당하다.
상기 비율 미만일 경우 명도가 낮아 색상이 뚜렷하지 않으며, 초과일 경우 부분적으로 얼룩이 지거나 레이저 식각에 의하여 가공된 면이 고르지 못한 현상이 나타난다.
본 발명의 제조방법은 레이저로 식각하기 전에 가열롤러를 이용하여 열과 압력을 가하는 가열가압단계(S 50)를 포함할 수 있다(도 3). 이는 일종의 다림질과 같은 단계를 거치는 것으로서 시트에 열과 압력이 가해져 잔존용제가 신속하게 배출되고, 시트의 층간 결합이 단단하게 되며, 시트에 평활성을 부여하여 균일한 심도의 레이저 식각을 가능하게 한다. 상기 가열가압단계의 가공조건은 120 내지 140℃에서, 2 내지 4kgf/cm2인 것이 바람직하다.
하기는 본 발명에 의하여 제조된 합성피혁 제품의 도면을 포함한 실시예이다.
[실시예 1]
PVC재질의 부직포를 디메틸포름아미드 250 중량부 및 안료 10중량부를 포함한 폴리우레탄 배합액에 함침시켜 배합액을 원단 내부에 침투시킨 다음, 응고조에서 상기 배합액을 응고시켜 함침부직포를 제조하였다.
상기 함침부직포의 상부에 디메틸포름아미드 50중량부 및 안료 15중량부를 포함한 습식은층용 폴리우레탄 배합액을 1200g/m2으로 도포하여 이를 응고시키고 잔여용제를 수세한 후 건조시켰다.
상기 습식은층용 폴리우레탄층의 상부에 디메틸포름아미드 15중량부, 메틸에틸케톤 40중량부 및 안료 20중량부를 포함한 건식 1액형 폴리우레탄 배합액을 500g/m2으로 도포한 다음, 응고시켰다.
상기 인공피혁 베이스를 준비한 도안에 따라 레이저를 이용하여 식각하여 도 5의 무늬와 색상을 얻었다.
[실시예 2]
폴리우레탄 재질의 부직포를 디메틸포름아미드 250 중량부 및 안료 10중량부 를 포함한 폴리우레탄 배합액에 함침시켜 배합액을 원단 내부에 침투시킨 다음, 응고조에서 상기 배합액을 응고시켜 함침부직포를 제조하였다.
상기 함침부직포의 상부에 디메틸포름아미드 50중량부 및 안료 15중량부를 포함한 습식은층용 폴리우레탄 배합액을 1200g/m2으로 도포하여 이를 응고시키고 잔여용제를 수세한 후 건조시켰다.
상기 습식은층용 폴리우레탄층의 상부에 디메틸포름아미드 15중량부, 메틸에틸케톤 40중량부 및 안료 20중량부를 포함한 건식 1액형 폴리우레탄 배합액을 500g/m2으로 도포한 다음, 응고시켰다.
상기 인공피혁 베이스를 롤러로 가압하여 무늬를 부여하였다.
상기 인공피혁 베이스를 준비한 도안에 따라 레이저를 이용하여 식각하여 도 6의 무늬와 색상을 얻었다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 레이저 가공에 의한 인공피혁 제조방법은 다색다층구조의 인공피혁 베이스를 깊이를 달리하여 레이저 식각함으로써 종래의 기술로 구현하기 어려운 세밀한 무늬와 색상의 구현을 가능하게 한다.
본 발명은 염색공정을 필요로 하지 않아 염색폐수의 배출이 없어 친환경적이며, 특히 초극세사 인공피혁의 경우 균일한 염색이 곤란하다는 점을 극복할 수 있다.
본 발명은 날염공정을 필요로 하지 않아 인공피혁의 촉감의 저하를 방지할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 인공피혁은 날염 또는 염색에 의할 경우 얻기 어려운 우수한 색상견뢰도를 갖는다.

Claims (5)

  1. 폴리우레탄 용액에 함침된 함침부직포층;
    상기 함침부직포층 상부에 형성된 습식은층용 폴리우레탄층; 및
    상기 습식은층용 폴리우레탄층 상부에 형성된 건식 1액형 폴리우레탄층을 포함하여 구성되는 것으로서, 상기 각 층이 다른 색상의 안료를 함유하며, 소정의 패턴으로 상기 각 층이 드러나도록 깊이를 달리하는 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공피혁
  2. 부직포를 폴리우레탄 배합액에 함침시켜 함침부직포층을 제조하는 함침단계;
    상기 함침부직포층의 상면에 습식은층용 폴리우레탄 배합액을 도포하여 습식은층용 폴리우레탄층을 형성하는 제 1도포단계;
    상기 습식은층용 폴리우레탄층의 상면에 건식 1액형 폴리우레탄 배합액을 도포하여 건식 1액형 폴리우레탄층을 형성하는 제 2도포단계; 및
    소정의 패턴으로 상기 각 층이 드러나도록 깊이를 달리하여 레이저 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법
  3. 제2항에 있어서, 상기 각 단계의 폴리우레탄 배합액은 폴리우레탄 수지 100 중량에 대하여 함침단계에서 10 내지 30 중량부, 제 1도포단계에서 5 내지 20 중량부, 제 2도포단계에는 10 내지 30 중량부의 각각 다른 색상의 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법
  4. 제2항에 있어서, 상기 부직포는 열가소성 수지 재질이며 영률이 50kg/mm2∼700kg/mm2 인 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법
  5. 제2항에 있어서, 상기 레이저 식각단계전에 롤러를 이용한 가열가압단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법
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