KR101184553B1 - 해도형 섬유 및 그를 이용한 인공피혁 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 극세섬유로 구성된 부직포에 고분자 탄성체가 함침되어 이루어지며, 상기 극세섬유의 결정화도가 25 ~ 33% 범위인 것을 특징으로 하는 인공피혁에 관한 것으로서,
본 발명에 따르면 최적의 결정화도 범위를 갖는 극세섬유를 포하하는 인공피혁을 제공함으로써 강도저하를 방지하면서 고신도 특성을 구비한 인공피혁을 얻을 수 있어 자동차 헤드라이너와 같이 굴곡이 많은 제품에 용이하게 사용할 수 있다.
인공피혁, 해도형 섬유, 결정화도, 신도

Description

해도형 섬유 및 그를 이용한 인공피혁{Islands in a sea type fiber and artificial leather using the same}
본 발명은 인공피혁에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 고신도(高伸度) 특성을 구비한 인공피혁에 관한 것이다.
인공피혁은 극세섬유가 3차원적으로 교락되어 형성된 부직포에 고분자 탄성체가 함침되어 이루어진 것으로서, 천연피혁과 유사하게 부드러운 질감 및 독특한 외관을 갖고 있어, 신발, 의류, 장갑, 잡화, 가구, 및 자동차 내장재 등과 같은 다양한 분야에 널리 이용되고 있다.
이와 같은 인공피혁은 사용되는 용도에 따라 유연성, 표면의 품위 특성, 내마모성, 내광성, 또는 신도 특성 등에서 보다 향상된 고기능성이 요구되고 있다. 인공피혁에 요구되는 고기능성 중에서 신도 특성은 굴곡이 있는 제품에서 특히 요구되는데, 그 이유는 굴곡이 있는 제품에 신도 특성이 떨어지는 인공피혁을 적용하게 될 경우 성형공정시 인공피혁에 주름이 많이 발생하기 때문이다.
예를 들어, 자동차 내장재 중에서 자동차 천장에 부착되는 헤드라이너의 경우 차체 형태에 따라 굴곡이 많이 존재하는데, 자동차 헤드라이너에 신도 특성이 떨어지는 인공피혁을 사용하게 되면 성형시 인공피혁에 발생하는 주름으로 인해서 제품의 품위가 떨어지는 문제가 발생하게 된다. 따라서, 자동차 헤드라이너와 같이 굴곡부위가 많이 존재하는 제품에 사용하기 위한 인공피혁은 고신도 특성을 구비해야 한다.
고신도 특성을 구비한 인공피혁을 제조하기 위한 방안으로서, 부직포에 함침되는 고분자 탄성체의 함량을 조절하는 방법이 제안된 바 있다. 구체적으로는, 부직포에 함침되는 고분자 탄성체의 함량을 증가시킴으로써 얻어지는 인공피혁의 신도를 향상시키고자 한 것인데, 그 경우 어느 정도 인공피혁의 신도가 증가되기는 하지만 원하는 만큼의 고신도 특성을 얻지 못하였고 그에 더하여 고분자 탄성체의 함량 증가로 인해서 인공피혁의 촉감이 저하되고 오랜 시간 빛에 노출될 경우 색상이 변색되는 등의 부작용이 발생하였다.
따라서, 다른 특성이 저하되지 않으면서 원하는 수준의 고신도 특성을 구비한 인공피혁에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 다른 특성 저하를 방지하면서 굴곡부위가 많이 존재하는 제품에 적용할 수 있을 정도의 고신도 특성을 구비한 인공피혁, 및 그와 같은 인공피혁의 제조에 사용할 수 있는 해도형 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 고신도 특성을 구비한 인공피혁을 얻기 위해 노력하던 중, 인공피혁 내의 부직포를 구성하는 극세섬유의 결정화도를 최적화할 경우 다른 특성 저하를 방지하면서 고신도 특성을 구비한 인공피혁을 얻을 수 있음을 확인하였고, 나아가 인공피혁 내의 부직포를 구성하는 극세섬유의 결정화도는 인공피혁 제조에 사용되는 원사 섬유의 특성에 의해 크게 좌우됨을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
보다 구체적으로 설명하면, 인공피혁 내의 부직포를 구성하는 극세섬유의 결정화도가 너무 크면 신도 특성이 떨어지게 되므로 고신도 특성을 얻기 위해서는 결정화도를 낮추어야 하는 것이 요구된다. 그러나, 인공피혁 내의 부직포를 구성하는 극세섬유의 결정화도가 너무 낮게 되면 인공피혁의 강도가 떨어져 제품적용에 문제가 발생하게 된다. 결국, 신도 특성 및 강도 특성을 고려하여 결정화도를 최적화할 경우 목적하는 인공피혁을 얻을 수 있게 된다.
또한, 인공피혁은 해(海)성분 및 도(島)성분으로 이루어진 해도형 섬유를 이용하여 부직포를 제조한 후 상기 부직포에 고분자 탄성체를 함침시키고 상기 해성분을 제거하여 섬유를 극세화하는 공정을 통해 제조되거나 또는 상기 해도형 섬유를 이용하여 부직포를 제조하고 상기 부직포에서 해성분을 제거하여 섬유를 극세화한 후 극세화된 부직포에 고분자 탄성체를 함침하는 공정을 통해 제조될 수 있는데, 상기 부직포에 함침되는 고분자 탄성체는 비결정구조가 일반적이므로 인공피혁 내의 부직포를 구성하는 극세섬유의 결정화도는 부직포 제조를 위한 해도형 섬유에 의해 주로 결정되게 된다. 따라서, 인공피혁 내의 부직포를 구성하는 극세섬유의 결정화도를 최적화하기 위해서는 최적 특성을 구비한 해도형 섬유를 사용해야 하고, 이에, 본 발명자는 해도형 섬유의 신도 또는 결정화도를 적절히 조절할 경우 인공피혁 내의 부직포를 구성하는 극세섬유의 결정화도를 최적화 수 있음을 확인하였다.
또한, 본 발명자는 해도형 섬유의 신도 또는 결정화도의 조절은 해도형 섬유의 제조시 연신공정에서의 연신배율의 조절을 통해 달성할 수 있음을 확인하였다. 즉, 연신공정시 연신배율을 증가시킬 경우 제조되는 해도형 섬유의 신도는 떨어지고 해도형 섬유의 결정화도는 증가되며, 연신배율을 감소시킬 수 경우 제조되는 해도형 섬유의 신도는 증가되고 해도형 섬유의 결정화도는 감소되므로, 연신공정시 연신배율을 적절히 조절하여 원하는 신도 또는 결정화도를 갖는 해도형 섬유를 얻을 수 있게 된다.
결국, 본 발명은 연신공정에서의 연신배율을 조절하여 원하는 신도 또는 결정화도 범위를 갖는 해도형 섬유를 얻고, 그와 같은 해도형 섬유를 이용함으로써 원하는 결정화도 범위를 갖는 인공피혁을 얻게 되어, 자동차 헤드라이너와 같이 굴곡이 많은 제품에 용이하게 사용할 수 있을 정도의 고신도 특성을 구비한 인공피혁을 제공하는 것이다.
이상 설명한 본 발명에 따른 구체적인 과제 해결 수단은 하기와 같다.
본 발명은 용제에 용해되는 특성이 서로 상이한 해성분의 제1폴리머 및 도성분의 제2폴리머로 이루어지며, 신율이 90 ~ 150% 범위인 것을 특징으로 하는 해도형 섬유를 제공한다.
이때, 상기 해도형 섬유는 결정화도가 23 ~ 31% 범위일 수 있다.
이때, 상기 제1폴리머는 공중합 폴리에스테르로 이루어지고, 상기 제2폴리머는 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1폴리머는 10 ~ 60중량%로 포함되고, 상기 제2폴리머는 40 ~ 90중량%로 포함될 수 있다.
본 발명은 복합방사를 통해 용제에 용해되는 특성이 서로 상이한 해성분의 제1폴리머 및 도성분의 제2폴리머로 이루어진 필라멘트를 제조하는 공정; 상기 필라멘트를 집속한 토우를 2.5 ~ 3.3의 연신배율로 연신하는 공정; 및 상기 연신한 토우에 크림프를 형성하고, 소정의 온도로 가열하여 열고정하는 공정을 포함하여 이루어진 해도형 섬유의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 토우를 2.5이상 2.7이하의 연신배율로 연신할 경우 상기 열고정하는 공정은 15℃이상 40℃이하의 온도에서 수행하고, 상기 토우를 2.7초과 3.0이하의 연신배율로 연신할 경우 상기 열고정하는 공정은 40℃초과 50℃이하의 온도에서 수행하고, 상기 토우를 3.0초과 3.3이하의 연신배율로 연신할 경우 상기 열고정하는 공정은 50℃초과 60℃이하의 온도에서 수행할 수 있다.
본 발명은 극세섬유로 구성된 부직포에 고분자 탄성체가 함침되어 이루어지며, 결정화도가 25 ~ 33%범위인 것을 특징으로 하는 인공피혁을 제공한다.
이때, 상기 극세섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트로 이루어지고, 상기 고분자 탄성체는 폴리우레탄으로 이루어질 수 있다. 상기 고분자 탄성체는 15 ~ 35중량%로 포함될 수 있다.
본 발명은 전술한 방법으로 해도형 섬유를 제조하는 공정; 상기 해도형 섬유를 이용하여 부직포를 제조하는 공정; 및 상기 부직포에 고분자 탄성체를 함침하고 상기 부직포에서 해성분인 제1폴리머를 용해시켜 제거하는 공정을 포함하여 이루어진 인공피혁의 제조방법을 제공한다. 여기서, 상기 부직포에서 해성분인 제1폴리머를 용출시켜 제거하는 공정은, 상기 부직포에 고분자 탄성체를 함침하는 공정 이전 또는 이후에 수행할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 최적의 결정화도 범위를 갖는 인공피혁을 제공함으로써 강도저하를 방지하면서 고신도 특성을 구비한 인공피혁을 얻을 수 있어 자동차 헤드라이너와 같이 굴곡이 많은 제품에 용이하게 사용할 수 있다.
본 발명은 최적의 신도 또는 결정화도 범위를 갖는 해도형 섬유를 제공함으로써, 그와 같은 해도형 섬유를 이용하여 최적의 결정화도 범위를 갖는 인공피혁을 얻을 수 있다.
본 발명은 연신공정에서의 연신배율을 조절하고, 그에 더하여 연신배율에 따른 최적의 열고정 온도를 적용함으로써 원하는 신도 또는 결정화도 범위를 갖는 해도형 섬유를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
1. 해도(海島)형 섬유
본 발명에 따른 해도형 섬유는, 용제에 용해되는 특성이 서로 상이한 제1폴리머 및 제2폴리머로 이루어진다.
상기 제1폴리머는 용제에 용해되어 용출되는 해(海)성분으로서, 공중합 폴리에스테르 또는 폴리스티렌으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 알칼리 용제에 대한 용해성이 우수한 공중합 폴리에스테르로 이루어진다.
상기 공중합 폴리에스테르는, 주성분인 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 1-4-사이클로헥산 디카르복실산, 1-4-사이클로헥산디메탄올, 1-4-사이클로헥산디카르복실레이트, 2-2-디메틸-1,3-프로판디올, 2-2-디메틸-1,4-부탄디올, 2,2,4-트리메틸-1,3-프로판디올, 아디프산, 금속 설포네이트 함유 에스테르 단위 또는 이들의 혼합물이 공중합된 것을 이용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2폴리머는 용제에 용해되지 않고 잔존하는 도(島)성분으로서, 알칼리 용제에 용해되지 않는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT)로 이루어질 수 있다. 특히, 상기 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리부틸렌 테레프탈레이트의 중간 정도의 탄소수를 갖고 폴리아미드와 유사한 탄성회복율을 가지면서 내알칼리성이 매우 우수하여, 도성분으로 바람직하다.
본 발명에 따른 해도형 섬유는, 추후 공정에서 해성분인 제1폴리머를 용제에 용해시켜 용출시킴으로써 도성분인 제2폴리머만이 잔존하여 극세섬유를 형성하게 된다. 따라서, 원하는 극세섬유를 얻기 위해서는 해성분인 제1폴리머와 도성분인 제2폴리머의 함량 등을 적절히 조절할 필요가 있다.
구체적으로는, 해도형 섬유 내에서, 상기 해성분인 제1폴리머는 10 ~ 60중량%로 포함되고, 상기 도성분인 제2폴리머는 40 ~ 90중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 해성분인 제1폴리머가 10중량% 미만으로 포함될 경우 도성분인 제2폴리머의 함량이 증가되어 극세섬유 형성이 불가능할 수 있으며, 해성분인 제1폴리머가 60중량%를 초과하여 포함될 경우는 용출하여 제거되는 제1폴리머의 양이 증가되어 제조단가가 증가되기 때문이다. 또한, 해도형 섬유의 단면에서, 상기 도성분인 제2폴리머는 10개 이상이 서로 분리되면서 배열되며, 해성분인 제1폴리머가 용출된 이후에 도성분인 제2폴리머 각각의 섬도는 0.005 ~ 0.25데니어 범위인 것이 극세섬유의 촉감증진을 위해 바람직하다.
본 발명에 따른 해도형 섬유는 고분자 탄성체와 함께 인공피혁 제조에 사용되는데, 해도형 섬유의 특성이 최종적으로 제조되는 인공피혁의 신도 및 강도에 영향을 미치게 된다.
구체적으로는 해도형 섬유의 신도가 인공피혁의 신도 및 강도에 영향을 미치게 되는데, 고분자 탄성체가 인공피혁에서 차지하는 함량비가 15 ~ 35 중량% 정도임을 고려할 때, 상기 해도형 섬유의 신도(伸度)는 90 ~ 150% 범위가 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기 해도형 섬유의 신도가 110 ~ 140% 범위이다. 상기 해도형 섬유의 신도가 90% 미만일 경우 그와 같은 신도를 갖는 해도형 섬유를 이용하여 인공피혁을 제조할 경우 고신도의 인공피혁을 얻을 수 없게 되며, 해도형 섬유의 신도가 150%를 초과할 경우 그와 같은 신도를 갖는 해도형 섬유를 이용하여 제조된 인공피혁은 지나치게 낮은 강도를 가지게 된다.
또한, 해도형 섬유의 결정화도도 인공피혁의 신도 및 강도에 영향을 미치게 되는데, 고분자 탄성체가 인공피혁에서 차지하는 함량비가 15 ~ 35 중량% 정도임을 고려할 때, 상기 해도형 섬유의 결정화도는 23 ~ 31% 범위인 것이 바람직하다.
이상과 같은 신도 범위 및 결정화도 범위를 갖는 본 발명에 따른 해도형 섬유는 제조공정 중 연신배율을 조절함으로써 얻을 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 해도형 섬유는 상기 제1폴리머 및 제2폴리머를 이용하여 복합방사공정을 통해 필라멘트를 제조하고, 제조한 필라멘트를 연신하는 공정 등을 통해 얻을 수 있는데, 이때, 연신공정시 연신배율을 적절히 조절함으로써 전술한 신도 범위 및 결정화도 범위를 갖는 해도형 섬유를 얻을 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 연신공정은 전단(前段) 롤러의 속도보다 후단(後段) 롤러의 속도를 크게 함으로써 섬유에 인장력이 가해지도록 하는 공정인데, 이때 전단 롤러의 속도에 대한 후단 롤러의 속도의 비율을 연신배율이라 하며, 본 발명에서는 연신배율을 2.5 ~ 3.3 범위로 함으로써, 90 ~ 150%의 신도 범위 또는 23 ~ 31% 범위의 결정화도 범위를 갖는 해도형 섬유를 얻도록 한 것이다. 상기 연신배율을 3.3 보다 크게 할 경우에는 얻어지는 해도형 섬유의 신도가 90% 미만이 되고 결정화도는 31%를 초과하게 될 수 있으며, 상기 연신배율을 2.5 보다 작게 할 경우에는 얻어지는 해도형 섬유의 신도는 150%를 초과하게 되고 결정화도는 23% 미만이 될 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 해도형 섬유의 일 실시예에 따른 제조방법을 설명하면 하기와 같다.
우선, 전술한 해성분인 제1폴리머 및 도성분인 제2폴리머 각각의 용융액을 준비한 후 소정의 방사구금을 통해 각각의 용융액을 토출하여 복합방사함으로써 필라멘트를 제조한다. 이때, 제조된 필라멘트의 단사섬도는 10 데니어 이하가 되도록 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 필라멘트의 단사섬도가 10 데니어를 초과하게 되면 인공피혁을 제조하기 위해서 해도형 섬유로 부직포를 제조할 때 카딩 공정이 어려워질 수 있기 때문이다. 보다 바람직한 필라멘트의 단사섬도는 2 ~ 5 데니어 범위이다. 또한, 제조된 필라멘트의 단면에서, 상기 도성분인 제2폴리머가 10개 이상이 서로 분리되면서 배열되며, 상기 도성분인 제2폴리머 각각의 섬도가 0.005 ~ 0.25데니어 범위가 될 수 있도록 하는 것이, 추후 해성분을 용출하여 원하는 극세섬유를 얻을 수 있어 바람직하다.
다음, 상기 제조된 필라멘트를 집속하여 토우(Tow)를 만들고 상기 토우(Tow)를 연신한다. 이때, 연신배율이 2.5 ~ 3.3 범위가 되도록 전단롤러 및 후단롤러의 속도를 조절한다.
다음, 상기 연신한 토우에 크림프(crimp)를 형성하고, 소정의 온도로 가열하여 열고정(heat set)한다. 이때, 상기 크림프는 8 ~ 15개/인치 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 열고정은 이전 공정인 연신공정시 연신배율을 고려하여 가열 온도를 적절히 변경하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 연신배율을 2.5 이상 2.7 이하로 조절한 경우 상기 열고정 온도는 30℃ 이상 40℃ 이하의 범위가 바람직하고, 상기 연신배율을 2.7 초과 3.0 이하로 조절한 경우 상기 열고정 온도는 40℃ 초과 50℃ 이하의 범위가 바람직하고, 상기 연신배율을 3.0 초과 3.3 이하로 조절한 경우 상기 열고정 온도는 50℃ 초과 60℃ 이하의 범위가 바람직하다.
이와 같은 연신배율에 따라 열고정 온도 범위를 다르게 설정하는 이유는 연신배율이 낮아짐에 따라 결정화도가 저하되어 연신된 토우의 열적 특성, 구체적으로는 내열성이 감소하게 되어 열고정 온도가 적정하지 않을 경우 토우 내의 해도형 섬유가 서로 융착되는 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
다음, 상기 열고정한 토우를 절단하여 스테이플(staple) 섬유를 제조한다. 이때, 상기 스테이플 섬유의 길이는 20mm이상이 되도록 절단하는 것이 바람직한데, 그 이유는 스테이플 섬유의 길이가 20mm 미만일 경우 인공피혁을 제조하기 위해서 부직포를 제조할 때 카딩 공정이 어려워질 수 있기 때문이다.
한편, 인공피혁을 제조함에 있어서 필라멘트와 같은 장섬유를 이용할 수도 있으며, 이 경우에는 상기 열고정한 토우를 절단하는 공정을 수행하지 않게 된다.
2. 인공피혁
본 발명에 따른 인공피혁은 극세섬유로 구성된 부직포에 고분자 탄성체가 함침되어 이루어진다.
본 발명에 따른 인공피혁은 복합방사공정을 통해 해도(海島)형 섬유를 제조 하고 해도형 섬유를 이용하여 부직포를 제조하고 부직포에 고분자 탄성체를 함침시킨 후 해성분를 제거하여 섬유를 극세화하는 공정을 통해 얻을 수도 있고, 상기 해도형 섬유를 이용하여 부직포를 제조하고 상기 부직포에서 해성분을 제거하여 섬유를 극세화한 후 극세화된 부직포에 고분자 탄성체를 함침하는 공정을 통해 얻을 수도 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 방사공정을 통해 극세섬유를 바로 제조하고 극세섬유를 이용하여 부직포를 제조한 후 부직포에 고분자 탄성체를 함침하여 인공피혁을 얻을 수도 있다.
상기 부직포는 스테이플 섬유와 같은 단섬유를 카딩(carding)공정 및 크로스래핑(cross lapping)공정을 통해 웹(Web)을 형성한 후 니들펀치 또는 워터젯펀치 등을 이용하여 제조할 수 있다. 다만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 필라멘트와 같은 장섬유를 스판 본딩(span bonding) 공정을 통해 웹(Web)을 형성한 후 니들펀치 또는 워터젯펀치 등을 이용하여 부직포를 제조할 수도 있다.
상기 인공피혁에 포함되는 극세섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT)로 이루어질 수 있다.
상기 고분자 탄성체는 폴리우레탄을 이용할 수 있고, 구체적으로는 폴리카보네이트디올계, 폴리에스테르디올계 또는 폴리에테르디올계 단독이나 또는 이들을 조합하여 이용할 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 고분자 탄성체는 인공피혁에서 15 ~ 35 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 고분자 탄성체가 15중량% 미만으로 포함될 경우 원하는 신도 및 강도의 인공피혁을 제조할 수 없고, 상기 고분자 탄성체가 35중량%를 초과할 경우 인곡피 혁의 촉감이 저하되고 오랜 시간 빛에 노출될 경우 색상이 변색될 수 있기 때문이다.
이상과 같은 본 발명에 따른 인공피혁 내의 부직포를 구성하는 극세섬유의 결정화도는 25 ~ 33% 범위이다.
상기 인공피혁 내의 부직포를 구성하는 극세섬유의 결정화도가 33%를 초과하게 되면 신도가 떨어져 굴곡부위가 많이 존재하는 제품에 적용할 수 없고, 상기 결정화도가 25% 미만이 되면 강도가 떨어져 제품 적용시 손상될 우려가 있기 때문이다.
극세섬유가 상기와 같은 결정화도 범위를 갖는 본 발명에 따른 인공피혁은, 상기 고분자 탄성체의 함량 범위를 고려할 때, 전술한 바와 같이 90 ~ 150%의 신도 범위 또는 23 ~ 31%의 결정화도 범위를 갖는 해도(海島)형 섬유를 이용하여 얻을 수 있다.
즉, 전술한 특성을 갖는 해도형 섬유를 필라멘트 또는 스테이플 상태로 하여 부직포를 제조하고 부직포에 고분자 탄성체를 함침시킨 후 해성분를 제거하여 섬유를 극세화하거나 또는 상기 필라멘트 또는 스테이플 상태의 해도형 섬유를 이용하여 부직포를 제조하고 상기 부직포에서 해성분을 제거하여 섬유를 극세화한 후 극세화된 부직포에 고분자 탄성체를 함침하는 공정을 통해 상기 결정화도 범위의 인공피혁을 얻을 수도 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 인공피혁의 일 실시예에 따른 제조방법을 설명하면 하기와 같다.
우선, 스테이플 상태의 해도형 섬유를 준비한다.
이는 전술한 바와 동일한 방법을 통해 제1폴리머 및 제2폴리머로 이루어지며 90 ~ 150%의 신도 범위 또는 23 ~ 31%의 결정화도 범위를 갖는 해도형 섬유를 제조 하는 공정으로 이루어진다.
다음, 상기 해도형 섬유를 이용하여 부직포를 제조한다.
상기 부직포는 스테이플 상태의 해도형 섬유를 카딩(carding)공정 및 크로스래핑(cross lapping)공정을 통해 웹(Web)을 형성한 후 니들펀치를 이용하여 제조한다. 상기 크로스 래핑 공정은 대략 20 ~ 40매로 적층하여 웹을 형성한다.
다음, 상기 부직포에 고분자 탄성체를 함침한다.
이 공정은 고분자 탄성체 용액을 제조한 후, 제조한 고분자 탄성체 용액에 상기 부직포를 침지시키는 공정으로 이루어진다. 상기 고분자 탄성체 용액은 소정의 용매에 폴리우레탄을 용해시키거나 분산시켜 제조할 수 있으며, 예로서 디메틸포름아마이드(DMF) 용매에 폴리우레탄을 용해시키거나 물 용매에 폴리우레탄을 분산시켜 제조할 수 있다. 다만, 고분자 탄성체를 용매에 용해 또는 분산시키지 않고, 실리콘 고분자 탄성체를 직접 이용할 수도 있다.
또한, 상기 고분자 탄성체 용액에는 용도에 따라 안료, 광안정제, 산화방지제, 난연제, 유연제, 착색제 등이 추가로 포함될 수 있다.
상기 부직포를 상기 고분자 탄성체 용액에 침지시키기 전에, 상기 부직포를 폴리비닐알코올 수용액으로 패딩처리하여 형태를 안정화시킬 수 있다.
상기 고분자 탄성체 용액에 부직포를 침지시킨 후에는 응고조에서 부직포에 함침된 고분자 탄성체를 응고하고 그 후에 수세조에서 수세하는 공정을 수행하게 된다. 이때, 상기 고분자 탄성체 용액이 디메틸포름아마이드 용매에 폴리우레탄을 용해시켜 얻은 경우에는, 상기 응고조를 물과 소량의 디메틸포름아마이드의 혼합물 로 구성하여 상기 응고조에서 고분자 탄성체를 응고시키면서 부직포에 함유된 디메틸포름아마이드가 상기 응고조로 빠져나오도록 할 수 있으며, 상기 수세조에서는 부직포에 패딩처리한 폴리비닐알코올 및 잔류할 수 있는 디메틸포름아마이드를 부직포로부터 제거하게 된다.
다음, 고분자 탄성체가 함침된 부직포에서 해성분을 제거하여 섬유를 극세화한다.
이 공정은 가성 소다 수용액과 같은 알칼리 용제를 이용하여 해성분인 제1폴리머를 용출시킴으로써 도성분인 제2폴리머만이 잔존하여 부직포를 구성하는 섬유를 극세화시키는 공정이다. 다만, 부직포에서 해성분을 먼저 제거하고 그 후에 고분자 탄성체를 함침할 수도 있음은 전술한 바와 같다.
다음, 상기 극세섬유로 이루어지며 고분자 탄성체가 함침되어 있는 부직포에 기모처리한 후 염색하고 후처리를 하여 본 발명에 따른 인공피혁의 제조를 완성한다.
3. 실시예 및 비교예
실시예 1
주성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트에 금속설포네이트 함유 폴리에스테르 단위가 5몰% 공중합된 공중합 폴리에스테르를 용융하여 해(海)성분의 용융액을 준비하고, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 용융하여 도(島)성분 용융액을 준비한 후, 상기 해성분의 용융액 30중량% 및 상기 도성분의 용융액 70중량%를 이용하여 복합방사하여 단사섬도가 3데니어이고, 단면에서 상기 도성분이 16개로 구성된 필라멘트를 얻었고, 상기 필라멘트를 집속한 토우를 연신배율 2.5로 하여 연신한 후, 크림프수가 12개/인치가 되도록 크림프 공정을 수행하고, 30℃로 열고정한 후, 51mm로 절단하여 스테이플 형태의 해도형 섬유를 제조하였다.
그 후, 상기 해도형 섬유를 카딩 공정 및 크로스 래핑 공정을 통해 웹을 형성한 후 니들펀치를 이용하여 단위중량 350g/m2, 두께 1.1mm, 및 폭 1920mm의 부직포를 제조하였다.
그 후, 상기 부직포를 4.5%농도의 폴리비닐알코올 수용액으로 패딩한 후 건조하고, 상기 건조한 부직포를 디메틸포름아마이드(DMF) 용매에 폴리우레탄을 용해시켜 얻은 13%농도의 폴리우레탄 용액에 침지시켜 폴리우레탄을 상기 부직포에 함침시킨 후, 수세하여 DMF 및 폴리비닐알코올을 제거하였다. 이때, 이후 공정에서 해성분이 용출된 후 인공피혁에서 차지하는 폴리우레탄의 함량이 25중량%가 될 수 있도록 상기 부직포에 폴리우레탄의 함침량을 조절하였다.
그 후, 상기 폴리우레탄이 함침된 부직포를 4%농도의 가성소다 수용액으로 처리하여 상기 부직포에서 해성분인 공중합 폴리에스테를 용출시켜 도성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)만으로 섬유를 극세화하였다.
그 후, 조도 #300번 사포를 이용하여 두께가 0.7mm가 되도록 기모처리하고, 산성염료를 이용하여 고압래피드 염색기에서 염색한 후 고착 세정하고 건조한 후, 유연제 및 대전방지제 처리를 하여 인공피혁을 얻었다.
실시예 2
전술한 실시예 1에서, 상기 복합방사공정을 통해 얻은 필라멘트를 연신배율 2.7로 하여 연신하고, 크림프 공정 이후 40℃로 열고정하여 해도형 섬유를 제조한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법에 의해 인공피혁을 얻었다.
실시예 3
전술한 실시예 1에서, 상기 복합방사공정을 통해 얻은 필라멘트를 연신배율 3.0으로 하여 연신하고, 크림프 공정 이후 50℃로 열고정하여 해도형 섬유를 제조한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법에 의해 인공피혁을 얻었다.
실시예 4
전술한 실시예 1에서, 상기 복합방사공정을 통해 얻은 필라멘트를 연신배율 3.3으로 하여 연신하고, 크림프 공정 이후 60℃로 열고정하여 해도형 섬유를 제조한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법에 의해 인공피혁을 얻었다.
실시예 5
전술한 실시예 1에서, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)를 용융하여 도(島)성분의 용융액을 준비한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법에 의해 인공피혁을 얻었다.
실시예 6
전술한 실시예 5에서, 상기 복합방사공정을 통해 얻은 필라멘트를 연신배율 2.7로 하여 연신하고, 크림프 공정 이후 40℃로 열고정하여 해도형 섬유를 제조한 것을 제외하고, 전술한 실시예 5와 동일한 방법에 의해 인공피혁을 얻었다.
실시예 7
전술한 실시예 5에서, 상기 복합방사공정을 통해 얻은 필라멘트를 연신배율 3.0으로 하여 연신하고, 크림프 공정 이후 50℃로 열고정하여 해도형 섬유를 제조한 것을 제외하고, 전술한 실시예 5와 동일한 방법에 의해 인공피혁을 얻었다.
실시예 8
전술한 실시예 5에서, 상기 복합방사공정을 통해 얻은 필라멘트를 연신배율 3.3으로 하여 연신하고, 크림프 공정 이후 60℃로 열고정하여 해도형 섬유를 제조한 것을 제외하고, 전술한 실시예 5와 동일한 방법에 의해 인공피혁을 얻었다.
비교예 1
전술한 실시예 1에서, 상기 복합방사공정을 통해 얻은 필라멘트를 연신배율 3.6으로 하여 연신하고, 크림프 공정 이후 140℃로 열고정하여 해도형 섬유를 제조한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1와 동일한 방법에 의해 인공피혁을 얻었다.
비교예 2
전술한 실시예 1에서, 상기 복합방사공정을 통해 얻은 필라멘트를 연신배율 2.0으로 하여 연신하고, 크림프 공정 이후 30℃로 열고정하여 해도형 섬유를 제조한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1와 동일한 방법에 의해 인공피혁을 얻었다.
비교예 3
전술한 실시예 5에서, 상기 복합방사공정을 통해 얻은 필라멘트를 연신배율 3.6으로 하여 연신하고, 크림프 공정 이후 130℃로 열고정하여 해도형 섬유를 제조한 것을 제외하고, 전술한 실시예 5와 동일한 방법에 의해 인공피혁을 얻었다.
비교예 4
전술한 실시예 5에서, 상기 복합방사공정을 통해 얻은 필라멘트를 연신배율 2.0으로 하여 연신하고, 크림프 공정 이후 15℃로 열고정하여 해도형 섬유를 제조한 것을 제외하고, 전술한 실시예 5와 동일한 방법에 의해 인공피혁을 얻었다.
이상과 같은, 실시예 및 비교예 들의 주요공정조건을 요약하면 하기 표 1과 같다.

해도형 섬유 연신배율
열고정 온도(℃)
해성분 도성분
실시예 1 공중합 폴리에스테르 PET 2.5 30
실시예 2 공중합 폴리에스테르 PET 2.7 40
실시예 3 공중합 폴리에스테르 PET 3.0 50
실시예 4 공중합 폴리에스테르 PET 3.3 60
실시예 5 공중합 폴리에스테르 PTT 2.5 30
실시예 6 공중합 폴리에스테르 PTT 2.7 40
실시예 7 공중합 폴리에스테르 PTT 3.0 50
실시예 8 공중합 폴리에스테르 PTT 3.3 60
비교예 1 공중합 폴리에스테르 PET 3.6 140
비교예 2 공중합 폴리에스테르 PET 2.0 30
비교예 3 공중합 폴리에스테르 PTT 3.6 130
비교예 4 공중합 폴리에스테르 PTT 2.0 30
4. 실험예
해도형 섬유의 신도 및 인장강도 측정
전술한 실시예 1 ~ 8, 및 비교예 1 ~ 4에 따른 해도형 섬유에 대해서 각각의 신도 및 인장강도를 측정하였다. 해도형 섬유의 신도 및 인장강도는 렌찡 회사의 바이브로스코프(Vibroskop)로 초하중 50mg을 부여하여 데니어를 측정하고 초하중 100mg을 부여한 상태에서 인스트롱 회사의 인장시험기로 20회 측정(시료 측정길이 20mm, 인장속도 100mm/min)하여 평균값을 구하였으며, 그 결과는 하기 표 2와 같다.
해도형 섬유의 결정화도 측정
전술한 실시예 1 ~ 8, 및 비교예 1 ~ 4에 따른 해도형 섬유에 대해서 각각의 결정화도를 측정하였다. 해도형 섬유의 결정화도는 시료의 밀도(ρ)값을 바탕으로 이론적인 폴리에스테르의 완전 결정영역의 밀도값(ρc=1.457g/㎤)과 비결정영역의 밀도값(ρa=1.336g/㎤)을 이용하여 아래 식1로 구한다.
식1
Figure 112009033981568-pat00001
이때 시료의 밀도는 해도형 복합섬유를 노말헵탄과 카본테트라클로라이드 혼합용매로 구성된 밀도계(일본 시바야마 회사제품, 모델명 : Model SS)에 투입하여 23℃에서 1일 동안 방치 후, 해성분과 도성분이 통합된 벌크한 상태의 해도형 섬유의 밀도를 측정한다. 그 결과는 하기 표 2와 같다.
인공피혁의 신도 및 인장강도 측정
전술한 실시예 1 ~ 8, 및 비교예 1 ~ 4에 따른 인공피혁에 대해서 각각의 신도 및 인장강도를 측정하였다. 인공피혁의 신도 및 인장강도는 인스트롱 회사의 인장시험기로 10회 측정(시료 측정길이 50mm, 인장속도 300mm/min)하여 평균값을 구하였으며, 그 결과는 하기 표 2와 같다.
인공피혁 내의 부직포를 구성하는 극세섬유의 결정화도 측정
전술한 실시예 1 ~ 8, 및 비교예 1 ~ 4에 따른 인공피혁들에 대해서 그 각각의 부직포를 구성하는 극세섬유의 결정화도를 측정하였다. 극세섬유의 결정화도는 인공피혁에 포함되어 있는 폴리우레탄을 상온에서 디메틸포름아미드 용액에 2시간 침지하여 제거한 후 30℃의 증류수로 수세하여 상온에서 1일 건조한 시료를 해도형 섬유의 결정화도 측정 방법과 동일하게 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2와 같다.
이상과 같은 실험예를 통한 실험값을 정리하면 하기 표 2와 같다.

해도형 섬유 인공피혁
결정화도
(%)
신도
(%)
인장강도
(g/d)
극세섬유의
결정화도
(%)
신도(%)
(길이×폭)
인장강도(Kg/cm)
(길이×폭)
실시예 1 25.2 130.6 3.08 26.9 27×78 1.8×2.6
실시예 2 27.0 117.6 3.21 29.2 25×67 2.1×2.9
실시예 3 28.5 108.1 3.45 30.3 23×55 2.4×3.2
실시예 4 30.6 93.8 3.60 32.5 19×45 2.8×3.6
실시예 5 23.7 145.5 2.78 25.2 33×85 1.5×2.3
실시예 6 25.4 131.2 3.05 27.0 31×72 1.7×2.5
실시예 7 27.3 122.2 3.23 29.5 29×63 2.1×2.8
실시예 8 29.2 107.6 3.37 30.8 24×54 2.4×3.1
비교예 1 34.1 64.3 3.78 34.8 17×32 3.0×3.8
비교예 2 21.3 165.4 2.65 23.8 37×92 1.3×1.8
비교예 3 32.5 79.3 3.56 33.9 24×60 2.6×3.2
비교예 4 19.8 190.8 2.34 22.5 44×102 1.1×1.6

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 복합방사를 통해 용제에 용해되는 특성이 서로 상이한 해성분의 공중합 폴리에스테프 및 도성분의 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트로 이루어진 필라멘트를 제조하는 공정;
    상기 필라멘트를 집속한 토우를 2.5 ~ 3.0의 연신배율로 연신하는 공정;
    상기 연신한 토우에 크림프를 형성하고, 소정의 온도로 가열하여 열고정하여 90 ~ 150 %의 신율 및 23 ~ 31 %의 결정화도를 갖는 해도형 섬유를 제조하는 공정;
    상기 해도형 섬유를 이용하여 부직포를 제조하는 공정; 및
    상기 부직포에서 상기 해성분을 용출시켜 제거함으로써 25 ~ 33 %의 결정화도를 갖는 상기 도성분의 극세섬유만을 남기는 공정을 포함하여 이루어진 인공피혁의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 부직포에 고분자 탄성체를 함침하는 공정을 더 포함하고,
    상기 부직포에서 상기 해성분을 용출시켜 제거하는 공정은, 상기 부직포에 상기 고분자 탄성체를 함침하는 공정 이전 또는 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.
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