KR101062675B1 - 인공피혁 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인공피혁 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 인공피혁은 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 극세섬유들이 서로 교락된 부직포 내에 고분자 탄성체가 함침되어 있고, 표면에는 상기 극세섬유들이 입모(立毛)되어 모우를 형성하고, 이면에는 전자파차폐제가 함유된 바인더 수지로 이루어진 코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 차량 내부에서 발생하는 전자파를 효과적으로 차단하여 기계 오작동이나 탑승자의 건강이 손상되는 것을 방지하며, 광대역 전자파도 효과적으로 차단할 수 있고, 전자파차폐 가공으로 인한 촉감 및 외관의 저하도 효과적으로 방지할 수 있다.
인공피혁, 차량, 자동차, 전자파차폐, 전도성, 마모강도, 촉감, 페라이트.

Description

인공피혁 및 그의 제조방법 {Artificial leather and method of manufacturing the same}
본 발명은 인공피혁 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 차량 내부에서 발생하는 전자파를 효과적으로 차단하여 기계 오작동이나 탑승자의 건강이 손상되는 것을 방지하며, 광대역 전자파도 효과적으로 차단할 수 있고, 전자파차폐 가공으로 인한 촉감 및 외관의 저하도 효과적으로 방지할 수 있는 인공피혁 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
극세사들이 3차원적으로 교락되어 있는 부직포와 상기 부직포내에 함침된 고분자 탄성체로 이루어진 인공피혁은 촉감, 라이트 이펙트, 드레이프성 등이 우수하고 천연피혁과 유사한 부드러운 질감과 독특한 외관을 갖고있어서 자동차, 비행기, 기차, 선박 등의 운송수단(이하 "차량"이라고 약칭한다)의 시트(Seat) 표피재나 인테리어 소재 등으로 널리 사용되고 있다.
인공피혁은 통상적으로 해도형 복합섬유로 부직포를 제조한 후 상기 부직포 에 고분자 탄성체를 함침하고, 이를 알칼리 수용액으로 처리하여 해도형 복합섬유를 극세화 시키고, 계속해서 버핑 및 염색하는 공정으로 제조된다.
차량용 소재로 사용되는 인공피혁(이하"차량용 인공피혁"이라 약칭한다)은 마찰 및 외력에 대한 내구성 및 형태안정성이 요구됨과 동시에 굴곡이 많은 부위에 사용되는 특성상 봉제 및 장착 작업이 용이하도록 적절한 신율특성이 요구되고 있다. 또한 최근 인공피혁 소재를 고감성 소재로 인식하여 차량용으로의 적용이 날로 증가하는 추세에 있는데, 은은한 라이팅 이펙트와 같은 심미적 요소와 전자파차폐 성능이 매우 중요해지고 있다
자동차의 내부에는 편의성을 위해 다양한 전기장치들이 설치됨에 따라 탑승자가 전자파에 노출되기 쉽다.
향후 전기자동차가 상업화되는 경우에는 탑승자는 더욱더 전자파에 노출되기 쉽다.
전자파는 자동차의 신호 시스템에 노이즈를 발생시켜 기계의 고장이나 오작동을 일으키고, 탑승자에게는 나쁜 영향을 끼쳐 두통, 시력저하, 뇌종양 등의 질병을 유발시키기도 한다.
직물 또는 시트에 전자파차폐 성능을 부여하는 종래기술로서, 대한민국 공개특허 1995-6133호에서는 직물에 금속입자와 도전성 카본을 함유하는 접착제를 코팅하는 방법을 게재하고 있다.
그러나, 상기 방법은 전자파차폐 성능 개선에 한계가 있고, 접착제 코팅으로 촉감 및 외관이 크게 저하되고, 마모에 의해 접착제가 박리되어 전자파차폐 성능의 내구성이 떨어지는 등의 여러 문제가 있었다.
또 다른 종래기술로서 대한민국 등록특허 제0310335호에서는 제직시 도전성 금속사를 경사 및 위사로 사용하여 직물을 제조하는 방법을 게재하고 있으나, 상기 방법은 원하는 전자파차폐 성능을 발현하기 위해서 많은 량의 도전성 금속사를 사용해야하기 때문에 중량이 무겁고, 가격이 상승하고, 공정이 복잡한 문제 등이 있었다.
본 발명은 차량 내부에서 발생하는 전자파를 효과적으로 차단하여 기계 오작동이나 탑승자의 건강이 손상되는 것을 방지하며, 광대역 전자파도 효과적으로 차단할 수 있고, 전자파차폐 가공으로 인한 촉감 및 외관의 저하도 효과적으로 방지할 수 있는 인공피혁을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 인공피혁을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 인공피혁은 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 극세섬유들이 서로 교락된 부직포 내에 고분자 탄성체가 함침되어 있고, 표면에는 상기 극세섬유들이 입모(立毛)되어 모우를 형성하고, 이면에는 전자파차폐제가 함유된 바인더 수지로 이루어진 코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 전자파차폐제는 도전성 분말 또는 전도성 고분자이며, 전자파차폐제의 함량은 차량용 인공피혁 전체중량 대비 0.1~5.0중량% 함유되는 것이 바람직하다.
전자파차폐제의 함량이 0.1중량% 미만인 경우에는 전자파차폐 성능이 저하되고, 5.0중량%를 초과하는 경우에는 원사 방사성 또는 촉감 등이 저하될 수 있다.
상기 도전성 분말의 일례로는 직경이 10~500㎚인 페라이트계 분말, 은 분말, 동 분말, 니켈 분말 또는 이들의 혼합물 등이 사용된다.
상기 전도성 고분자로는 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 탄소나노튜브,탄소나노튜브 복합체 필러 또는 이들의 혼합물 등이 사용된다.
상기 극세섬유는 폴리아미드 섬유 또는 폴리에스테르 섬유 등이나, 본 발명에서는 극세섬유의 종류를 특별하게 한정하는 것은 아니다.
상기 극세섬유의 단사섬도는 0.001~0.3데니어 이다.
단사섬도가 0.001데니어 미만인 경우에는 인공피혁의 강도가 저하되며, 0.3데니어를 초과하면 인공피혁의 촉감 및 라이팅 이펙트가 저하된다.
본 발명에 따른 인공피혁의 제조방법은 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 극세섬유들이 서로 교락된 부직포내에 고분자 탄성체가 함침되어 있으며 표면에는 상기 극세섬유들이 입모(立毛)되어 모우를 형성하고 있는 구조를 갖는 인공피혁의 이면에 전자파차폐제가 함유된 바인더 수지를 코팅하는 것을 특징으로 한다.
다음으로는, 본 발명에 따른 상기 인공피혁을 제조하는 방법 일례를 구체적으로 살펴본다.
먼저, 본 발명에서는 알칼리 이용해성 공중합 폴리에스테르인 해성분과 상기 해성분 내에 분산되어 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 도성분 들로 이루어진 해도형 복합섬유를 단섬유화한 후 이를 오프닝, 카팅, 크로스랩핑 및 니들펀칭하여 부직포를 제조한다.
다음으로는, 상기 부직포에 고분자 탄성체 용액을 함침한 후 이를 알칼리 수용액으로 처리하여 상기 해성분을 용출하여 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 극세섬유들이 서로 교락된 부직포 내에 고분자 탄성체가 함침되어 있는 복합시트를 제조한다.
한편, 본 발명에서는 상기와 같이 제조된 부직포를 알칼리 수용액으로 먼저 처리하여 해성분을 용출한 다음, 여기에 고분자 탄성체를 함침할 수도 있다.
상기 해성분인 알칼리 이용해성 공중합 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고, 부가성분으로 분자량 400~20000, 가장 좋기로는 1000~4000의 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 1,4-사이클로헥산디카르복실산, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디카르복실레이트, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2,2-디메틸-1,4-부탄디올, 2,2,4-트리메틸1,3-프로판디올, 아디프산 중 선택된 하나 또는 둘 이상을 25중량%이하 공중합시킨 공중합폴리에스테르 등 이다.
상기 고분자 탄성체로는 폴리우레탄수지, 폴리우레아수지, 폴리아크릴산수지 등을 사용할 수 있지만, 가공정, 내마모성, 내가수분해성 등의 점에서 폴리우레탄수지가 바람직하다.
고분자 탄성체/극세섬유로 구성된 섬유기재의 중량비율이 10/90~70/30이 바 람직하다.
고분자 탄성체의 중량 비율이 10중량% 미만인 경우에는 쿠션성이 너무 낮아지고 70중량%를 초과하는 경우에는 촉감 및 라이트 이펙트가 너무 낮아진다.
고분자 탄성체를 충전처리하는 방법은 부직포에 고분자 탄성체의 유기용제 용액 또는 수성 분산액을 함침 및/또는 도포한 후 습식응고, 또는 건식응고법에 의해 부착시킬 수 있다.
고분자 탄성체의 유기용제로서는 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸술폭시드 등의 극성용매 외 톨루엔, 아세톤, 메틸에틸케톤 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 상기와 같이 제조되어 극세섬유 부직포 내에 고분자 탄성체가 함침되어 있는 복합시트를 버핑 및 염색하여 표면에 모우가 형성된 인공피혁을 제조한다.
다음으로는, 상기 인공피혁의 이면을 앞에서 설명한 전자파차폐제가 함유된 바인더 수지로 코팅하여 인공피혁을 제조한다.
이상에서 설명한 본 발명의 인공피혁은 차량 내부에서 발생하는 전자파를 효과적으로 차단하여 기계 오작동이나 탑승자의 건강이 손상되는 것을 방지하며, 광대역 전자파도 효과적으로 차단할 수 있고, 전자파차폐 가공으로 인한 촉감 및 외관의 저하도 효과적으로 방지할 수 있다.
이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.
그러나 본 발명은 하기 실시예에 의해 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
알칼리 이용해성 공중합 폴리에스테르의 해성분과 상기 해성분 내에 분산 배열된 폴리에스테르 수지의 도성분 70개로 구성된 해도형 복합섬유(도성분의 단사섬도 : 0.05데니어)를 50㎜의 길이로 절단하여, 단섬유화 하고 카딩 및 크로스 래퍼 공정을 거쳐 상기 해도형 복합 단섬유의 적층웹을 제조한 후, 이를 니들펀칭하여 해도형 복합섬유의 부직포를 제조하였다.
다음으로는 제조된 상기 부직포에 폴리우레탄 수지를 부직포 중량대비 40중량%를 함침한 후 습식응고하고, 이를 알칼리 수용액(가성소오다 수용액으로 처리하여 해도형 복합섬유 내 해성분을 용출하여 복합시트를 제조하였다.
다음으로는 기모기를 사용하여 상기 복합시트를 버핑 및 염색하여 인공피혁을 제조하였다.
다음으로는 상기 인공피혁의 이면에 직경이 100㎚인 페라이트 분말이 차량용 인공피혁 전체중량 대비 0.5중량% 첨가된 수성 바인더 수지 용액을 코팅하여 인공피혁을 제조하였다.
제조된 인공피혁의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
실시예 2
실시예 1의 인공피혁 이면에 탄소나노튜브가 차량용 인공피혁 전체중량대비 0.3중량% 함유된 수성 바인더 수지 용액을 코팅한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 인공피혁을 제조하였다.
제조된 인공피혁의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.
비교실시예 1
인공피혁 이면에 실시예 1의 수성 바인더 수지 용액을 코팅하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 인공피혁을 제조하였다.
제조된 인공피혁의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.
비교실시예 2
인공피혁의 이면에 구리입자가 0.5중량% 함유된 수성 바인더 수지 용액을 코팅한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 인공피혁을 제조하였다.
제조된 인공피혁의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.
구분 전자파 차폐율(%) 촉감
실시예 1 56±2 우수
실시예 2 45±2 우수
비교실시예 1 12±1 우수
비교실시예 2 47±2 불량
표 1에서 전자파 차폐효과는 입사전력에 대해 시편을 통과해 수신되는 수신전력의 비로서 정의된다. 재료를 통과해 수신되는 전력을 P1이라 하고 재료가 없는 상태에서의 수신전력을 P2라 하면 재료의 전자파 차폐효과(dB)는 아래식으로 계산되어질 수 있다.
dB = 10 × logP1/P2
측정방법은 ASTM(D4935-89) 규격의 플랜지형 동축선 측정치구(flanged circular coaxial transmission line sample holder)를 사용하였다. 이 측정기구는 원역장의 전자파 차폐효과를 측정하는데 사용되며, 측정 신뢰도가 높고 반복적인 실험 결과를 얻을 수 있어 재료의 원역장 차폐 특성을 측정하는 기준 측정기구로 사용할 수 있다. 두개의 큰 동축형 플렌지 사이에 디스크형의 시편을 넣고 전자파를 입사시키면 두 값의 차로부터 시편 재료의 전자파 차폐효과를 구할 수 있다. 이 측정기구를 사용할 때의 측정 주파수 대역은 1MHz ~ 1.8GHz 정도인데 주파수 하한은 측정기기의 주파수 한계에 의해 제한되며, 주파수 상한은 치구의 물리적 크기에 의한 공진 주파수에 의해 제한된다.
촉감은 전문가 10명의 관능시험을 거쳐 10명 중 8명 이상이 촉감이 좋다고 평가하면 우수로, 5~7명이 촉감이 좋다고 평가하면 보통으로, 4명 이하가 촉감이 좋다고 평가하면 불량으로 각각 구분하였다.
본 발명은 차량 내부에서 발생하는 전자파를 효과적으로 차단하여 기계 오작동이나 탑승자의 건강이 손상되는 것을 방지하며, 광대역 전자파도 효과적으로 차단할 수 있고, 전자파차폐 가공으로 인한 촉감 및 외관의 저하도 효과적으로 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 극세섬유들이 서로 교락된 부직포 내에 고분자 탄성체가 함침되어 있고, 표면에는 상기 극세섬유들이 입모(立毛)되어 모우를 형성하고, 이면에는 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 탄소나노튜브 및 탄소나노튜브 복합체 필러 중에서 선택된 1종의 전도성 고분자인 전자파차폐제가 함유된 바인더 수지로 이루어진 코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 인공피혁.
  2. 제1항에 있어서, 전자파차폐제의 함량이 차량용 인공피혁 전체중량 대비 0.1~5.0중량%인 것을 특징으로 하는 인공피혁.
  3. 삭제
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