KR101190924B1

KR101190924B1 - 인공피혁 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101190924B1
Application number: KR1020090058426A
Authority: KR
Inventors: 황영남; 박종호
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2012-10-12
Also published as: KR20110001038A

Abstract

본 발명은 극세섬유로 구성된 부직포에 고분자 탄성체가 함침되어 이루어지며, 30%신장시 잔류줄음율이 길이방향은 10%이하이고 폭방향은 20%이하인 것을 특징으로 하는 인공피혁, 및 그 제조방법에 관한 것으로서,

본 발명에 따르면 인공피혁의 잔류줄음율을 최적화함으로써 성형시 늘어난 인공피혁이 용이하게 수축회복되어 굴곡이 많은 제품에 적용할 경우에도 주름 발생이 방지된다.

인공피혁, 신도

Description

인공피혁 및 그 제조방법{Artificial leather and method for manufacturing the same}

본 발명은 인공피혁에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 성형시 주름이 발생하지 않도록 최적의 신도(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 사용할 경우 성형시 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 기본적으로 신도 특성이 우수해야 한다.

또한, 인공피혁의 신도 특성이 우수하다고 하더라도 성형시 인공피혁이 과도하게 늘어나게 될 경우에는 다시 수축되지 않아 성형 후 주름이 생기는 동일한 문제가 발생할 수 있다.

결국, 굴곡이 많은 제품에 사용하기 위한 인공피혁은 기본적으로 신도 특성이 우수하되 성형시 과도하게 늘어나지 않을 정도의 최적화된 신도 특성을 구비해야 하고 또한 성형 후 적절한 수축을 통해 주름이 발생하지 않아야 한다. 그러나, 종래에 개발된 인공피혁의 경우 신도 특성이 떨어지거나, 또는 신도 특성은 우수하더라도 성형시 과도하게 늘어나고 그로 인해서 주름이 생기는 등의 문제가 발생하였다.

예를 들어, 인공피혁을 제조하는 과정에서 부직포를 구성하는 섬유를 극세화하기 위해서 부직포를 구성하는 섬유 일부를 용출하는 공정을 진행하게 되는데, 종래의 경우 상기 용출공정 중에 부직포의 형태안정성을 부여하기 위해서 부직포에 스크림(Scrim)을 부착하였고, 이와 같이 스크림을 부착할 경우 최종적으로 얻어지는 인공피혁의 신도 특성이 매우 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 상기 문제를 해결하기 위해서 부직포에 스크림(Scrim)을 부착하지 않는 방안이 제안되었는데, 이 경우에는 상기 용출공정 중에 부직포가 길이방향 및 폭방향으로 심하게 변형되는 문제점이 있었다. 이에 대해서 도면을 참조로 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 부직포에 스크림을 부착하지 않고 부직포를 구성하는 섬유의 극세화를 위해서 일부 섬유를 용출하는 장비의 개략도이다.

도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 경우 용제(10)를 수용하고 있는 탱크(20) 내에 부직포(1)를 연속방식으로 공급함으로써 부직포(1)를 구성하는 섬유의 일부가 상기 용제(10)에 의해 용해되어 용출되도록 하는 방식이다. 그러나, 이와 같은 방식의 경우 다수의 롤러(30)에 의해서 부직포(1)가 연속적으로 일방향에서 타방향으로 이동하면서 부직포(1)에 큰 장력이 걸리게 되고, 그로 인해서 부직포(1)가 길이방향 및 폭방향으로 심하게 변형을 일으키는 문제가 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 굴곡부위가 많이 존재하는 제품에 적용함에 있어서 성형시 주름이 발생하지 않는 최적화된 신도 특성을 구비한 인공피혁 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 성형시 주름이 발생하지 않는 인공피혁을 얻기 위한 다수의 반복시험을 통해 인공피혁의 최적의 신도 특성 범위를 확인하게 되었다. 또한, 성형공정에 의해 인공피혁이 늘어난 이후 적절한 수축이 이루어지지 않을 경우 제품의 굴곡부위에서 인공피혁에 주름이 발생할 수 있음을 확인하였고, 이에 추가 연구를 통해서 성형공정에 의해 늘어난 이후 적절한 수축이 가능하여 주름이 발생하지 않는 인공피혁을 개발하게 되었다.

특히, 본 발명자는 인공피혁의 제조공정 중 부직포를 구성하는 섬유를 극세화하기 위해서 부직포를 구성하는 섬유 일부를 용출하는 공정시 부직포에 가해지는 장력을 최소화할 수 있는 방안을 고안함으로써 전술한 특성을 갖는 인공피혁을 얻을 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다.

이상 설명한 본 발명에 따른 구체적인 과제 해결 수단은 하기와 같다.

본 발명은 극세섬유로 구성된 부직포에 고분자 탄성체가 함침되어 이루어지 며, 30%신장시 잔류줄음율이 길이방향은 10%이하이고 폭방향은 20%이하인 것을 특징으로 하는 인공피혁을 제공한다.

상기 인공피혁은 40%신장시 잔류줄음율이 길이방향은 13%이하이고 폭방향은 25%이하일 수 있다. 또한, 상기 인공피혁은 5kg 정하중 신도가 길이방향은 20 ~ 40%이고, 폭방향은 40 ~ 80% 범위일 수 있다.

상기 고분자 탄성체는 20 ~ 30 중량%로 포함될 수 있다.

상기 극세섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어지고, 상기 고분자 탄성체는 폴리우레탄으로 이루어질 수 있다.

상기 극세섬유는 0.3 데니어 이하의 섬도 범위를 가질 수 있다.

본 발명은 또한, 용제에 용해되는 특성이 서로 상이한 해성분의 제1폴리머 및 도성분의 제2폴리머로 이루어진 해도형 섬유를 제조하는 공정; 상기 해도형 섬유를 이용하여 부직포를 제조하는 공정; 상기 부직포를 고분자 탄성체 용액에 침지하여, 상기 부직포에 고분자 탄성체를 함침하는 공정; 및 상기 부직포에서 해성분인 제1폴리머를 용출시켜 제거하는 공정을 포함하여 이루어지며, 이때, 상기 부직포에서 해성분인 제1폴리머를 용출시켜 제거하는 공정은, 소정량의 용제를 수용하고 있는 탱크 내에서 상기 부직포의 일부분은 상기 용제에 침지되도록 하고 상기 부직포의 나머지 부분은 상기 용제에 침지되지 않도록 한 상태에서 상기 부직포를 회전시키는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법을 제공한다.

상기 부직포를 회전시키는 공정은 상기 부직포가 감겨진 롤러를 회전시키는 공정으로 이루어지고, 이때, 상기 용제에 침지되는 부직포의 일부분이 상기 롤러와 접촉하지 않도록 상기 롤러를 상기 용제 밖에 설치할 수 있다. 또한, 상기 롤러는 구동부에 의해 구동되는 구동롤러, 및 부직포의 회전을 가이드하기 위한 가이드롤러로 이루어지고, 이때, 상기 부직포가 회전하여 용제에 침지된 상태에서 침지되지 않은 상태로 진행하게 될 때 상기 구동롤러와 최초로 접촉할 수 있다. 또한, 상기 롤러는 70 m/분 ~ 110 m/분의 회전속도로 회전시킬 수 있다.

상기 부직포에서 해성분인 제1폴리머를 용출시켜 제거하는 공정은, 상기 부직포에 고분자 탄성체를 함침하는 공정 이전 또는 이후에 수행할 수 있다.

상기 해도형 섬유를 제조하는 공정은, 상기 제1폴리머는 10 ~ 60중량%로 포함되고, 상기 제2폴리머는 40 ~ 90중량%로 포함되도록 하며, 제1폴리머로는 공중합 폴리에스테르를 이용하여, 상기 제2폴리머로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트를 이용할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 인공피혁의 잔류줄음율을 최적화함으로써, 구체적으로는 30%신장시 잔류줄음율이 길이방향은 10% 이하이고 폭방향은 20% 이하로 최적화함으로써, 성형시 늘어난 인공피혁이 용이하게 수축회복되어 굴곡이 많은 제품에 적용할 경우에도 주름 발생이 방지된다. 또한, 본 발명은 인공피혁의 신도 특성을 최적화함으로써, 구체적으로는 5kg 정하중 신도가 길이방향은 20 ~ 40%이고, 폭방향은 40 ~ 80% 범위로 최적화함으로써, 성형시 주름 발생이 방지된다. 따라서, 본 발명에 따른 인공피혁은 자동차 헤드라이너와 같이 굴곡이 많은 제품에 용이하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

1. 인공피혁

본 발명에 따른 인공피혁은 극세섬유로 구성된 부직포에 고분자 탄성체가 함침되어 이루어진다.

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 쉽게 늘어나는 특성을 갖기 때문에, 고분자 탄성체의 함량을 증가시킬 경우 인공피혁의 신도를 향상시킬 수 있다. 그러나, 고분자 탄성체의 함량이 너무 커질 경우 성형시 과도하게 늘어나 주름이 발생할 수 있다. 따라서, 최적화된 신도 특성을 갖는 인공피혁을 얻기 위해서는 고분자 탄성체의 함량을 최적화할 필요가 있다. 따라서, 본 발명에 따른 인공피혁은 상기 고분자 탄성체를 20 ~ 30 중량%로 포함한다. 즉, 상기 고분자 탄성체가 20중량% 미만으로 포함될 경우 원하는 신도를 얻을 수 없고, 상기 고분자 탄성체가 30중량%를 초과하여 포함될 경우 성형시 인공피혁에 주름이 발생할 수 있다.

상기 부직포는 나일론 또는 폴리에스테르 극세섬유로 이루어질 수 있고, 상 기 폴리에스테르 극세섬유의 구체적인 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등을 들 수 있다. 상기 부직포를 구성하는 극세섬유는 0.3데니어 이하의 섬도범위를 갖는 것이 인공피혁의 촉감증진을 위해 바람직하다.

인공피혁을 소정 비율만큼 신장한 후 방치하게 되면 인공피혁이 다시 수축되어 신장하기 전의 모습으로 회복되게 되는데, 신장하기 전 최초의 인공피혁(이하 '신장 전 인공피혁'이라 함)과 신장한 후 더이상 수축되지 않을 때까지 방치한 이후의 인공피혁(이하 '신장 후 인공피혁'이라 함) 사이의 변화율(이하, '신장 전후의 변화율'이라 함)을 보여주는 특성값을 잔류줄음율이라 정의한다. 다만, 데이타의 신뢰성을 위해서 상기 '신장 후 인공피혁'은 일정 길이만큼 신장한 채 10분 동안 유지하고, 신장 제거 후 1시간 동안 방치한 직후의 인공피혁으로 정의한다.

구체적으로, A% 신장시 잔류줄음율은 하기 식1과 같이 계산된다.

[식 1]

A%신장시 잔류줄음율 = (L₂ - L₁)/L₁ × 100

(여기서, L₁은 신장 전 인공피혁의 길이, L₂는 A%신장 후 인공피혁의 길이)

예를 들어, 신장전 길이방향의 길이가 50cm인 인공피혁 샘플을 20%신장하여 길이방향의 길이가 60cm가 되도록 신장한 채 10분 동안 유지하고 신장 제거 후 1시간 동안 방치한 직후 길이방향의 길이가 55cm가 되었다고 가정할 경우, 20%신장시 길이방향의 잔류줄음율은 (55-50)/50 × 100 = 10%가 되는 것이다.

따라서, 잔류줄음율 값이 크다는 것은 신장전후의 변화율이 크다는 것을 의미하여 신장된 후 회복이 잘 되지 않게 되어 성형시 주름이 발생할 가능성이 크게 되는 것이고, 잔류줄음율 값이 작다는 것은 신장전후의 변화율이 작다는 것을 의미하여 신장된 후 회복이 잘 되어 성형시 주름이 발생할 가능성이 적게 되는 것이다.

본 발명에 따른 인공피혁은 30%신장시 잔류줄음율이 길이방향은 10% 이하이고 폭방향은 20% 이하이며, 이 범위 내일 경우 성형시 주름이 발생할 가능성이 적어 굴곡있는 제품에 용이하게 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 인공피혁은 40%신장시 잔류줄음율이 길이방향은 13%이하이고 폭방향은 25%이하로서, 30%신장시의 잔류줄음율과 큰 차이가 없다.

또한, 본 발명에 따른 인공피혁은 5kg 정하중 신도가 길이방향은 20 ~ 40%이고, 폭방향은 40 ~ 80% 범위가 바람직하다. 상기 길이방향의 신도가 20%미만이거나 상기 폭방향의 신도가 40%미만일 경우에는 신도 특성이 떨어져 성형시 주름이 발생할 수 있고, 상기 길이방향의 신도가 40%를 초과하거나 상기 폭방향의 신도가 80%를 초과할 경우에는 성형시 너무 과도하게 신장되어 마찬가지로 주름이 발생할 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 인공피혁은 복합방사공정을 통해 해도(海島)형 섬유를 제조하고 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 수 도 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 해도형 섬유를 이용하여 인공피혁을 제조하는 방법에서, 상기 해도형 섬유는 용제에 용해되는 특성이 서로 상이한 제1폴리머 및 제2폴리머로 이루어진다.

상기 제1폴리머는 용제에 용해되어 용출되는 해(海)성분으로서, 공중합 폴리에스테르, 폴리스티렌 또는 폴리에틸렌 등으로 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 나일론 또는 폴리에스테르 등으로 이루어질 수 있고, 상기 폴리에스테르의 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT) 등을 들 수 있다. 특히, 상기 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리부틸렌 테레프탈레이트의 중간 정도의 탄소수를 갖고 폴리아미드와 유사한 탄성회복율을 가지면서 내알칼리성이 매우 우수하여, 도성분으로 바람직하다.

상기 해도형 섬유를 제조함에 있어서, 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 제2폴리머의 섬도는 0.3데니어 이하 범위인 것이 극세섬유의 촉감증진을 위해 바람직하다.

이와 같은 해도형 섬유는, 추후 공정에서 해성분인 제1폴리머를 용제에 용해시켜 용출시킴으로써 도성분인 제2폴리머만이 잔존하여 극세섬유를 형성하게 된다.

여기서, 해성분인 제1폴리머를 용제에 용해시켜 용출시키는 공정을 전술한 도 1과 같은 연속방식을 이용하여 수행하게 되면, 부직포에 큰 장력이 걸려서 원하는 신도 특성 및 잔류줄음율 특성을 구비한 인공피혁을 얻지 못할 수 있다. 따라서, 해성분인 제1폴리머를 용출시키는 공정시 부직포에 걸리는 장력을 최소화하는 것이 바람직하며 이를 위해서 도 1과 같은 연속방식이 아닌 도 2 또는 도 3과 같은 배치방식을 적용하는 것이 바람직하다. 상기 배치방식에 대해서는 후술하기로 한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 인공피혁의 일예에 따른 제조방법을 설명하면 하기와 같다.

우선, 해도형 섬유를 제조한다.

상기 해도형 섬유는 스테이플 형태로 제조할 수 있으며, 구체적으로는 전술한 해성분인 제1폴리머 및 도성분인 제2폴리머 각각의 용융액을 준비한 후 소정의 방사구금을 통해 각각의 용융액을 통과시키는 복합방사를 통해 필라멘트를 얻고, 얻은 필라멘트를 연신하고, 크림프(crimp)를 형성하고, 열고정(heat set)한 후, 절단하는 공정을 통해 제조할 수 있다.

이때, 상기 복합방사를 통해 얻은 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, 필라멘트의 단면에서, 상기 도성분인 제2폴리머가 10개 이상이 서로 분리되면서 배열되며, 상기 도성분인 제2폴리머의 섬도가 0.3 데니어 이하 범위가 될 수 있도록 하는 것이, 추후 해성분을 용출한 후 원하는 극세섬유를 얻을 수 있어 바람직하다.

스테이플 형태의 해도형 섬유의 길이는 20mm이상인 것이 바람직한데, 그 이유는 20mm 미만일 경우 인공피혁을 제조하기 위해서 부직포를 제조할 때 카딩 공정이 어려워질 수 있기 때문이다.

한편, 인공피혁을 제조함에 있어서 필라멘트와 같은 장섬유를 이용할 경우에는 상기 열고정한 필라멘트를 절단하는 공정을 수행하지 않게 된다.

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 혼합물로 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.

이와 같은 공정은 도 2 또는 도 3과 같은 배치방식을 이용하여 수행하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 설명하면, 도 2 또는 도 3에서와 같이, 소정량의 용제(100)를 수용하고 있는 탱크(200) 내에서 부직포(1)의 일부분은 상기 용제(100)에 침지되도록 하고 상기 부직포(1)의 나머지 부분은 상기 용제(100)에 침지되지 않도록 한 상태에서 상기 부직포(1)를 회전시킨다. 그리하면, 상기 부직 포(1)가 상기 용제(100)에 침지되는 상태와 침지되지 않는 상태가 반복되면서 부직포(1) 내의 해성분이 용출된다.

이와 같이, 본 발명의 경우는 전술한 도 1에서와 같이 부직포(1)를 일방향에서 타방향으로 이동시키는 연속방식을 채택하지 않고, 부직포(1)를 탱크(200) 내에서 회전시키는 배치방식을 채택하기 때문에 부직포(1)에 큰 장력이 걸리지 않게 되고 그에 따라 부직포(1)의 형태변형이 심하게 일어나지 않게 된다.

상기 부직포(1)는 롤러(300a, 300b)에 감겨진 상태로 상기 탱크(200) 내부에서 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하게 된다. 상기 롤러(300a, 300b)는 구동부(미도시)에 의해 구동되는 구동롤러(300a), 및 구동되지는 않고 부직포(1)의 회전을 가이드하는 가이드롤러(300b)로 이루어질 수 있으며, 이 경우, 상기 구동롤러(300a)의 회전력에 의해서 상기 부직포(1)가 회전하게 된다.

상기 부직포(1)의 형태변형은 부직포(1) 내에서 해성분이 용출되는 과정에서 주로 발생할 수 있고, 부직포(1) 내에서 해성분이 용출되는 과정은 부직포(1)가 용제(100)에 침지된 상태에서 주로 이루어지므로, 부직포(1)가 용제(100)에 침지된 상태에서 부직포(1)에 걸리는 장력을 최소화하는 것이 부직포(1)의 형태변형을 최소화하는데 바람직하다. 따라서, 상기 부직포(1)에 장력이 걸리게 하는 롤러(300a, 300b)를 상기 용제(100) 밖에 설치함으로써 상기 용제(100)에 침지되는 부직포(1)의 일부분이 상기 롤러(300a, 300b)와 접촉하지 않도록 할 수 있다.

상기 부직포(1)에 걸리는 장력을 최소화하기 위해서는 상기 구동롤러(300a)를 70 m/분 ~ 110 m/분의 회전속도로 회전시키는 것이 바람직하다. 즉, 구동롤 러(300a)의 회전속도가 110 m/분을 초과하게 되면 부직포(1)에 걸리는 장력이 커져서 부직포(1)가 심한 형태변형을 일으킬 우려가 있고, 구동롤러(300a)의 회전속도가 70 m/분 미만일 경우 생산성이 떨어질 수 있다.

또한, 상기 부직포(1)에 걸리는 장력은 상기 구동롤러(300a)에 의해 크게 좌우되므로 상기 구동롤러(300a)를 적절히 배치함으로써 부직포(1)에 걸리는 장력을 최소화할 수 있다. 즉, 도 2는 구동롤러(300a)를 최상단에만 배치하고 그 외의 부분에 가이드롤러(300b)를 배치한 경우로서, 도 2에 따르면 용제(100)에 침지되어 무거운 상태의 부직포(1)의 일부분이 비교적 거리가 먼 상기 최상단에 배치된 구동롤러(300a)에 의해 끌어올려지게 되므로 상기 부직포(1)에 가해지는 장력이 비교적 커지게 된다. 그에 반하여, 도 3은 상기 부직포(1)가 회전하여 용제(100)에 침지된 상태에서 침지되지 않은 상태로 진행하게 될 때 최초로 구동롤러(100a)와 접촉하게 함으로써, 용제(100)에 침지되어 무거운 상태의 부직포(1)의 일부분이 비교적 거리가 가까운 구동롤러(300a)에 의해 끌어올려지게 되므로 상기 부직포(1)에 가해지는 장력이 작아지는 이점이 있다.

다음, 상기 극세섬유로 이루어지며 고분자 탄성체가 함침되어 있는 부직포에 기모처리한 후 염색하고 후처리를 하여 본 발명에 따른 인공피혁의 제조를 완성한다.

2. 실시예 및 비교예

실시예 1

주성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트에 금속설포네이트 함유 폴리에스테르 단 위가 5몰% 공중합된 공중합 폴리에스테르를 용융하여 해(海)성분의 용융액을 준비하고, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 용융하여 도(島)성분의 용융액을 준비한 후, 상기 해성분의 용융액 50중량% 및 상기 도성분의 용융액 50중량%를 이용하여 복합방사하여 단사섬도가 3데니어이고, 단면에서 상기 도성분이 16개로 구성된 필라멘트를 얻었고, 상기 필라멘트를 연신배율 3.5로 하여 연신한 후, 크림프수가 15개/인치가 되도록 크림프 공정을 수행하고, 130℃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, 및 두께 2.0mm의 부직포를 제조하였다.

그 후, 상기 부직포를 5중량% 농도의 폴리비닐알코올 수용액으로 패딩한 후 건조하고, 상기 건조한 부직포를 디메틸포름아마이드(DMF) 용매에 폴리우레탄을 용해시켜 얻은 10중량% 농도 및 25℃의 폴리우레탄 용액에 3분 동안 침지시킨 후, 15중량% 농도의 디메틸포름아마이드 수용액에서 폴리우레탄을 응고시키고 물로 수세하여, 상기 부직포에 폴리우레탄을 함침시켰다.

그 후, 도 2에 따른 배치방식의 장비를 이용하여, 상기 폴리우레탄이 함침된 부직포에서 해성분인 공중합 폴리에스테르를 용출시켜 도성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)만으로 섬유를 극세화하였다.

구체적으로는, 용제(100)로서 5중량% 농도의 가성소다 수용액을 이용하였고, 구동롤러(300a)를 75 m/분의 회전속도로 30분 동안 회전시켰다. 그 후, 부직포를 꺼내어 수세 및 건조공정을 거쳐 용출공정을 완료하였다.

그 후, 조도 #300번 사포를 이용하여 최종 두께가 0.6mm가 되도록 기모처리하고, 산성염료를 이용하여 고압래피드 염색기에서 염색한 후 고착 세정하고 건조한 후, 유연제 및 대전방지제 처리를 하여 인공피혁을 얻었다.

실시예 2

전술한 실시예 1에서, 해성분인 공중합 폴리에스테르를 용출시키는 공정시 구동롤러(300a)를 90 m/분의 회전속도로 회전시킨 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 인공피혁을 얻었다.

실시예 3

전술한 실시예 1에서, 해성분인 공중합 폴리에스테르를 용출시키는 공정시 구동롤러(300a)를 105 m/분의 회전속도로 회전시킨 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 인공피혁을 얻었다.

실시예 4

전술한 실시예 1에서, 도성분의 용융액으로서 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT)를 이용하여 해도형 섬유를 제조한 것과 도 3에 따른 배치방식의 장비를 이용하여 상기 폴리우레탄이 함침된 부직포에서 해성분인 공중합 폴리에스테르를 용출시켜 도성분인 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT)만으로 섬유를 극세화한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 인공피혁을 얻었다.

비교예 1

전술한 실시예 1에서, 해성분인 공중합 폴리에스테르를 용출시키는 공정을 도 1에 따른 연속방식의 장비를 이용한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 인공피혁을 얻었다. 구체적으로는, 도 1에 따른 장비에서 용제(10)로서 5중량% 농도의 가성소다 수용액을 이용하였고, 롤러(30)를 10 m/분의 회전속도로 회전시켰다.

비교예 2

전술한 실시예 1에서, 해성분인 공중합 폴리에스테르를 용출시키는 공정을 도 1에 따른 연속방식의 장비를 이용한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 인공피혁을 얻었다. 구체적으로는, 도 1에 따른 장비에서 용제(10)로서 5중량% 농도의 가성소다 수용액을 이용하였고, 롤러(30)를 20 m/분의 회전속도로 회전시켰다.

이상과 같은, 실시예 및 비교예 들의 주요공정조건을 요약하면 하기 표 1과 같다.

	도성분	용출방식	롤러회전속도(m/분)
실시예 1	PET	배치식(도2)	75
실시예 2	PET	배치식(도2)	90
실시예 3	PET	배치식(도2)	105
실시예 4	PTT	배치식(도3)	75
비교예 1	PET	연속식(도1)	10
비교예 2	PET	연속식(도1)	20

3. 실험예

용출전후 변화율

전술한 실시예 및 비교예에 따른 인공피혁을 제조하는 공정 중 해성분을 용출하기 전과 해성분을 용출한 후의 변화율을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2와 같다.

	용출전(mm)		용출후(mm)		변화율(%)
	폭	길이	폭	길이	폭(축소)	길이(신장)
실시예 1	1500	205	1450	210	3.3	2.4
실시예 2	1500	205	1470	207	2.0	1.0
실시예 3	1500	205	1440	212	4.0	3.4
실시예 4	1450	210	1400	218	3.4	3.8
비교예 1	1500	205	1350	226	10.0	10.2
비교예 2	1500	205	1310	235	12.7	14.6

잔류줄음율 측정

전술한 실시예 및 비교예에 따른 인공피혁을 폭방향 길이 100mm 및 길이방향 길이 100mm로 잘라 샘플을 준비한 후, 각각의 샘플을 30% 및 40% 신장한 채 10분 동안 유지하고, 신장 제거 후 1시간 동안 방치한 직후 폭방향 및 길이방향 길이를 측정하여 전술한 식 1에 따라 잔류줄음율을 측정하였다. 그 결과는 각각 하기 표 3 및 표 4와 같다.

	신장 전(mm)		30% 신장 후(mm)		잔류줄음율(%)
	폭	길이	폭	길이	폭	길이
실시예 1	100	100	115	107	15	7
실시예 2	100	100	113	105	13	5
실시예 3	100	100	117	108	17	8
실시예 4	100	100	119	110	19	10
비교예 1	100	100	128	115	28	15
비교예 2	100	100	139	122	39	22

	신장 전(mm)		40% 신장 후(mm)		잔류줄음율(%)
	폭	길이	폭	길이	폭	길이
실시예 1	100	100	118	110	18	10
실시예 2	100	100	116	109	16	9
실시예 3	100	100	119	111	19	11
실시예 4	100	100	121	112	21	12
비교예 1	100	100	134	118	34	18
비교예 2	100	100	143	124	43	24

5kg 정하중 신도 측정

전술한 실시예 및 비교예에 따른 인공피혁 샘플 각각에 대해서 5kg 정하중 신도를 측정하였다. 그 측정방법은 다음과 같다.

폭 50 mm, 길이 250 mm 의 시험편을 세로 및 가로의 방향에서 각각 3매씩 취하여, 그 중앙부에 거리 100 mm 의 표선을 긋는다. 이것을 크램프 간격 150 mm로 하여, 말텐스 피로시험기에 장착하고, 천천히 49N (5 kgf)의 하중(하부 크램프의 하중 포함)을 건다. 하중을 건 상태로 10분간 방치하여 표선간 거리를 구한다. 정하중 신도는 다음 식2에 의해 산출한다.

[식2]

정하중 신도 (%) = ℓ1 - 100

여기서, ℓ1 : 하중을 건 10분 후의 표선간 거리

상기 방법에 의해 측정된 결과는 하기 표 5와 같다.

	길이방향 신도(%)	폭방향 신도(%)
실시예 1	24	62
실시예 2	20	54
실시예 3	25	66
실시예 4	32	70
비교예 1	15	82
비교예 2	12	90

도 1은 종래 부직포를 구성하는 섬유의 극세화를 위해서 일부 섬유를 용출하는 연속방식의 장비의 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 부직포를 구성하는 섬유의 극세화를 위해서 해성분를 용출하는 배치방식의 장비의 개략도이다.

<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>

1: 부직포 10, 100: 용제

20, 200: 탱크 30: 롤러

300a: 구동롤러 300b: 가이드롤러

Claims

인공피혁에 있어서,

부직포만으로 구성된 기재; 및

상기 기재 내에 함침된 고분자 탄성체를 포함하고,

상기 부직포는 폴리에스테르 극세섬유만으로 구성되고,

상기 인공피혁은 30% 시장시 잔류줄음율이 길이방향은 10% 이하이고 폭방향은 20% 이하인 것을 특징으로 하는 인공피혁.
제1항에 있어서,

상기 인공피혁은 40%신장시 잔류줄음율이 길이방향은 13% 이하이고 폭방향은 25%이하인 것을 특징으로 하는 인공피혁.
제1항에 있어서,

상기 인공피혁은 5kg 정하중 신도가 길이방향은 20 ~ 40%이고, 폭방향은 40 ~ 80% 범위인 것을 특징으로 하는 인공피혁.
제1항에 있어서,

상기 고분자 탄성체는 20 ~ 30 중량%로 포함된 것을 특징으로 하는 인공피혁.
제1항에 있어서,

상기 극세섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어지고, 상기 고분자 탄성체는 폴리우레탄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인공피혁.
제1항에 있어서,

상기 극세섬유는 0.3 데니어 이하의 섬도 범위를 갖는 특징으로 하는 인공피혁.
용제에 용해되는 특성이 서로 상이한 해성분의 제1폴리머 및 도성분의 제2폴리머로 이루어진 해도형 섬유를 제조하는 공정;

상기 해도형 섬유를 이용하여 부직포를 제조하는 공정;

상기 부직포를 고분자 탄성체 용액에 침지하여, 상기 부직포에 고분자 탄성체를 함침하는 공정; 및

상기 부직포에서 해성분인 제1폴리머를 용출시켜 제거하는 공정을 포함하여 이루어지며,

이때, 상기 부직포에서 해성분인 제1폴리머를 용출시켜 제거하는 공정은, 소정량의 용제를 수용하고 있는 탱크 내에서 상기 부직포의 일부분은 상기 용제에 침지되도록 하고 상기 부직포의 나머지 부분은 상기 용제에 침지되지 않도록 한 상태에서 상기 부직포를 회전시키는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 부직포를 회전시키는 공정은, 상기 부직포가 감겨진 롤러를 회전시키는 공정으로 이루어지고, 이때, 상기 용제에 침지되는 부직포의 일부분은 상기 롤러와 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 롤러는 구동부에 의해 구동되는 구동롤러, 및 부직포의 회전을 가이드하는 가이드롤러로 이루어지고, 이때, 상기 부직포가 회전하여 용제에 침지된 상태에서 침지되지 않은 상태로 진행하게 될 때 상기 구동롤러와 최초로 접촉하는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 롤러를 70m/분 ~ 110m/분의 회전속도로 회전시키는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 부직포에서 해성분인 제1폴리머를 용출시켜 제거하는 공정은, 상기 부직포에 고분자 탄성체를 함침하는 공정 이전 또는 이후에 수행하는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 해도형 섬유를 제조하는 공정은, 상기 제1폴리머는 10 ~ 60중량%로 포함되고, 상기 제2폴리머는 40 ~ 90중량%로 포함되도록 하며, 제1폴리머로는 공중합 폴리에스테르를 이용하여, 상기 제2폴리머로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트를 이용하는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.