KR101316664B1 - 나노필라멘트를 사용한 폴리우레탄함침 스웨이드조 편직물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나노필라멘트를 폴리우레탄함침 스웨이드조 편직물의 제조방법에 관한 것으로서 본 발명에 의하여 기존의 해도사보다 더 섬도가 가는 원사를 사용하여 염색성, 항필링성 및 염색견뢰도가 우수하면서도 기존의 해도사로 제조된 스웨이드조 편직물보다 얇고 부드러운 물성을 가지는 고품격의 극세사 스웨이드조 편직물을 제공할 수 있어 고급 IT제품의 케이스나 와이퍼(wiping cloth)용 제품등의 용도로 널리 전개할 수 있는 스웨이드조 편직물을 제공할 수 있다.

Description

나노필라멘트를 사용한 폴리우레탄함침 스웨이드조 편직물의 제조방법{Process Of Producing Suede―like Polyurethane―impregnated Textiles Using NanoFilaments}

본 발명은 나노필라멘트를 사용한 폴리우레탄함침 스웨이드조 편직물의 제조방법에 관한 것으로서 고급 IT제품의 케이스나 와이퍼(wiping cloth)용 제품등의 용도로 널리 전개할 수 있는 고품격의 스웨이드조 편직물에 관한 것이다.

나노필라멘트(nanofilament)는 단면직경이 수백 나노미터에서 수십 나노미터 수준인 초극세 장섬유를 말한다. 일반적인 나노섬유를 제조하는 방법은 현재 멜트블로운 공법, 플래쉬방사, 전기방사, 해도형 복합방사등이 개발되어 있는데, 이 중 가장 안정적으로 나노필라멘트를 제조할 수 있는 방법은 해도형 복합방사방법이다.

해도형 복합방사법은 이용출성 해(海)성분 폴리머에 최종적으로 초극세사 필라멘트의 다발이 되는 도(島)성분 폴리머를 심는 다음, 후공정에서 해성분을 용출함으로써 초극세필라멘트를 얻는 방식으로 상기 세가지 방법과는 달리 필라멘트 형태의 섬유제조가 가능하므로 이를 이용하여 우수한 물성과 다양한 형태의 제품제조 및 용도전개가 가능하다는 장점이 있다.

국내의 경우 주요 화섬회사에서 해도형 복합방사로 장섬유 형태의 초극세 섬유를 개발하고 있으나 상용화 수준이 0.01denier 급으로 용도가 의류용에 국한되어 있는 형편이다. 특히 본 출원인은 대한민국특허등록제10-681757호에서 표면사로서 용출 후 단사섬도가 0.03∼0.3데니아인 나일론 해도사를 사용하고, 이면사로서 단사섬도 1∼3데니아의 일반 폴리에스터사를 사용하여 편직한 후, 기모, 샤링, 열처리하고, 염색, 건조 후, 상기 편직물의 이면에 폴리우레탄 용액을 함침, 응고, 버핑 후 감량 및 텀블러 가공하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 스웨드조 인공피혁의 제조방법을 제시하고 있으나, 천연피혁에 버금가는 보다 소프트한 터치와 볼륨감의 발현이 어려운 문제점이 있었으며, 이러한 물성을 얻기 위해서는 0.01 데니아미만의 나노필라멘트를 이용한 편물 인조피혁이나 스웨이드 제품의 개발의 필요성이 대두되고 있으나 나노필라멘트의 사용 및 그에 따른 제공정상의 엄격한 조건설정의 어려움에 따른 최종제품의 형태안정성 저하로 인한 외관 불량, 제품의 강도 저하 및 터치의 불량 등의 문제점을 안고 있었다.

그러므로 본 발명에는 기존의 0.01denier 급미만의 극세사를 사용한 편물 인조피혁이나 스웨이드 제품의 물성을 뛰어넘어 형태안정성이 우수하고, 제품의 강도 및 터치가 우수한 초박지의 고감성 스웨이드조 편직물을 제공함에 필요한 최적의 감량기술, 고품위 염색 및 후가공 기술을 제공하는 것을 기술적과제로 한다.

그러므로 본 발명에 의하면, 용출후 단사섬도가 0.004~0.006dpf(반지름 500nm~700nm)인 폴리에스터계 해도사를 표면사로, 단사섬도 2~3데니어인 폴리에스터계 섬유를 이면사로 사용하여 편직중량 350~600g/yd, 후도 0.4~0.6㎜의 트리코트편성물을 편직한 후, 기모, 제1차열세팅, 염색, 제2차열세팅, 100~150% 웨트픽업율로 유성 폴리우레탄함침후, 제3차열세팅, 버핑후, 알칼리감량하여 용출시킨 후 환원세정, 정련축소 및 제4차열세팅하는 것을 특징으로 하는 나노필라 멘트를 사용한 폴리우레탄함침 스웨이드조 편직물의 제조방법이 제공된다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 나노필라멘트를 사용한 폴리우레탄함침 스웨이드조 편직물의 제조방법에서 편직물의 구성사는 용출성분과 섬유형성 성분으로 구성된 용출후 단사섬도가 0.004~0.006dpf(반지름 500nm~700nm)인 폴리에스터계 해도사와 단사섬도 2∼3데니아의 폴리에스터계 필라멘트를 사용한다. 본 발명의 최종제품인 스웨이드조 편직물의 소프트하고 볼륨감 있으며 구조적으로 치밀하며 얇은 특성을 보유하기 위해서는 후가공 공정에서 해성분이 용출됨으로써 도성분의 단사섬유의 용출후 섬도가 0.004~0.006dpf 정도인 것이 바람직하며, 형태안정성의 향상을 위하여 이면사에 일반 폴리에스터계 필라멘트를 사용한다. 상기 폴리에스터계 해도사와 단사섬도2~3데니어의 폴리에스터계 섬유의 중량비율은 65:35 ~85:15의 비율로 혼합되도록 편직하는 것이 형태안정성 측면에서 좋다.

상기 원사로 편직중량 350~600g/yd, 후도 0.40~0.60㎜의 트리코트 편성물을 편직한 후 기모하고 제1차열세팅하고 염색하는데 염색하기전의 열세팅은 원단에 형태안정성을 부여하기 위함이며, 160~200℃ 조건하에서 속도 20~30m/min 행한다. 160℃미만에서는 편직물의 수축율이 저하하게 되며, 200℃초과시에는 열경화가 일어나 탄성이 저하되어 제품이 딱딱해지고 인열 강도, 인장 강도와 같은 전체적 물성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 이후 120℃~135℃에서 염색을 진행하고 염색 후 제1차열세팅과 같은 방법으로 제2차열세팅을 행한다.

상기 열세팅이후 100~150% 픽업율(Wet)로 유성 폴리우레탄함침을 하게 되는데, 폴리우레탄 함침은 폴리우레탄 탄성체가 갖는 특유의 유연한 탄성, 치밀한 구조 등에 의해 천연피혁에서와 같은 스웨이드조를 부여하기 위하여 수행된다. 폴리우레탄 함침공정은 대체로 기포를 폴리우레탄 수지용액에 함침한 후, 응고액에 침지하여 폴리우레탄을 응고시키고 수세, 건조하는 공정으로 이루어진다. 사용되는 폴리우레탄수지는 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, 특히 함침 이후 용출공정에 강알카리가 투입되기 때문에 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 폴리우레탄수지는 계면활성제를 사용하여 물과 폴리우레탄의 접촉효과를 조절하여 응고속도를 조절하는 것이 바람직하다. 폴리우레탄수지에 계면활성제와 안료를 섞어 얻고자 하는 색상에 맞추어 안료(PIGMENT)를 투입한다. 폴리우레탄수지를 용제인 DMF에 녹인 후 스퀴징 롤러를 사용하여 일정한 압으로 스퀴즈하여 균일하게 폴리우레탄이 침투되어야 하고 그 후 30℃ 정도의 물과 15~30% 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 60~80℃이다. 그 다음 텐터에서 건조시킨 후 사포를 사용하여 과함침된 표피층의 폴리우레탄을 균일하게 연마하여 원단내부에 분포된 선기모된 모우를 표피에 드러나게 해야 후에 감량된 해도사의 분할로 인한 소프트하고 볼륨감있는 스웨이드조가 나타날 수 있다.

폴리우레탄함침은 상기와 같은 방법으로 폴리우레탄이 픽업율(Wet) 100~150% 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.

습식함침 후 원단을 텐터에서 130 ∼ 150℃에서 100~130초정도 열처리하여 제3열세팅을 행한다. 폴리우레탄은 열경화성 수지이므로 온도가 150℃초과시에서는 황변되며 경화되어 터치가 하드해지므로 특히 주의해야 한다. 이후 버핑공정을 시행하여 폴리우레탄이 깎이면서 내부의 해도사가 도출될 수 있을 정도로 버핑을 실시한다. 버핑공정은 연동방법이 작업성이 뛰어나고 작업효율이 좋아 널리 보급되어 있다. 사포작업을 #180에서 부터 시작하여 점점 고운 #320으로 끝내는 방법이 효과적인데, 필요에 따라 이면은 #220으로 약하게 처리하는 것이 좋다.

이후 액류 감량기나 염색기에서 50℃에서부터 천천히 90℃까지 승온시켜 알카리 감량을 실시한다. 여기서 감량공정은 해도사의 극세화를 결정하는 중요 공정이기 때문에 알카리의 투입량 및 처리 시간 등이 중요하다. 일반 직물의 경우에는 로타리 와셔에서 가성소다를 1~10중량% 사용하여 95℃, 30분정도 처리하지만, 본 발명의 편직물의 경우에는 액류감량기에서 실시하여 형태안정성 유지에 도움을 주고, 알카리의 침투가 용이한 점이 있지만 고농도의 알카리를 사용할 경우 용출시 원사가 과도하게 감량되어 전체적인 품질의 저하를 일으킬 수 있으므로 0.5~1.5%(O.W.S)이내에서 가성소다 사용량을 결정하고, 처리온도는 직물의 경우와 동일한 85~95℃, 20~40분 정도로 처리해주어 해도사에서의 해성분을 녹여 내어 도성분만을 남기어 아주 미세한 스웨이드조 표면이 생성되도록 한다.

이때 감량율을 15%~40% 내에서 조절하는 것이 바람직한데 15%미만에서는 감량에 따른 극세화 효과가 제대로 발현되지 않아 해도사 특유의 감촉이 발현되지 않으며, 40%초과시에는 지나친 감량에 따른 형태안정성 저하로 인하여 외관 불량 및 제품의 강도 저하 등을 초래하므로 주의를 하여야 한다. 감량이 끝나면 우레탄수지에 잔존해있는 알카리잔존물과 co-pet잔존물, 염료등을 제거시키기위해 환원세정을 실시해준다. 환원세정제를 투여하고 80~90℃온도에서 20~30분간 처리해주고 환원세정제의 잔존은 완성지의 견뢰도 및 탈색에 영향을 미칠 수 있으므로 잔존환원세정제의 완벽한 제거를 위해 온수세 (60~70℃ × 20분)를 실시한다.

이후, 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 후도의 증가가 이루어진다. 정련축소공정은 방사유제 제거 및 직물의 조직을 치밀하게 하여 원하는 후도와 폭을 얻기 위하여 염색기나 액류감량기등을 통하여 90℃에서 20분동안 실시한다. 이후 제4차열세팅을 125~140℃에서 진행하여 완성한다.

그러므로 본 발명에 의하면 기존의 해도사보다 더 굵기가 가는 0.004~0.006dpf급의 세섬도원사를 사용하여 염색성, 항필링성 및 염색견뢰도가 우수하면서도 기존의 해도사로 제조된 스웨이드조 편직물보다 얇고 부드러운 물성을 가지는 고품격의 극세사 스웨이드조 편직물을 제공할 수 있어 고급 IT제품의 케이스나 와이퍼(wiping cloth)용 제품등의 용도로 널리 전개할 수 있다.

도 1은 본 발명의 나노필라멘트를 사용한 폴리우레탄함침 스웨이드조 편직물의 30분 감량 후 구성사의 표면사진(×500)이며,
도 2는 본 발명의 나노필라멘트를 사용한 폴리우레탄함침 스웨이드조 편직물의 30분 감량 후 구성사의 단면사진(×500)이며,
도 3은 본 발명의 나노필라멘트를 사용한 폴리우레탄함침 스웨이드조 편직물의 30분 감량 후 구성사의 단면사진(×1,500)이며,
도 4는 본 발명의 나노필라멘트를 사용한 폴리우레탄함침 스웨이드조 편직물의 사진이며,
도 5 내지 도 10은 본 발명의 나노필라멘트를 사용한 폴리우레탄함침 스웨이드조 편직물의 물성에 관한 시험성적서이다.

이하 다음의 실시 예에서는 본 발명의 나노필라멘트를 사용한 폴리우레탄함침 스웨이드조 편직물의 제조방법에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.

[실시예 1]

단사섬유의 용출후 도성분의 섬도가 0.004~0.006dpf급인 폴리에스터계 해도사(70d/18fila)를 2합하여 최종섬도를 100d/24fila가 되는 원사를 표면사로 사용하고, 단사섬도 2.5데니어인 폴리에스터계 섬유(50d/24fila)를 이면사로 사용하여 중량 515g/yd, 후도 0.5㎜, 폭 105"인 트리코트편성물을 편직한 후, 기모하여 200℃에서 제1차열세팅하고 염색하여 다시 200℃에서 제2차열세팅하고 120% 웨트픽업율로 유성 폴리우레탄함침을 한 후 원단을 텐터에서 130℃에서 120초정도 제3차열처리하여 건열세팅을 행한 후 사포를 사용하여 과함침된 표피층의 폴리우레탄을 균일하게 연마하여 원단내부에 분포된 모우를 표피에 드러나게 하고 가성소다를 중량 1.5%사용하여 95℃ 30분간 처리하여 감량율을 30.5%로 용출시킨 후 환원세정하고 정련한 후 130℃로 제4차열세팅하고 표면 브러쉬하고 마무리열세팅하여 마무리 하였다.

상기 실시예 1의 스웨이드조 편직물의 물성을 측정하여 다음 표 1에 나타내었다.

평가 항목			단위	수 치	평가방법
실시예 1	용출후 단면분할율		%	70이상	SEM 분석
	세탁 견뢰도	변퇴	급	3급이상	ISO 105-C06
		오염(PET)	급	2급이상
	일광견뢰도		급	2급	ISO 105-B02
	마찰견뢰도		급	3급이상	ISO 105-X12
	필링성(1,000/5,000/10,000)		급	(4.0/3.5/3.0)	ASTM D4966
	마모강도		cycle	20,000이상	ASTM D4966
	후도		㎜	0.80	후도계법

Claims (3)

1. 용출후 단사섬도가 0.004~0.006dpf(반지름 500nm~700nm)인 폴리에스터계 해도사를 표면사로, 단사섬도 2~3데니어인 폴리에스터계 섬유를 이면사로 사용하여 편직중량 350~600g/yd, 후도 0.4~0.6㎜의 트리코트편성물을 편직한 후, 기모, 제1차열세팅, 염색, 제2차열세팅, 100~150% 웨트픽업율로 유성 폴리우레탄함침후, 제3차열세팅, 버핑후, 알칼리감량하여 용출시킨 후 환원세정, 정련축소 및 제4차열세팅하는 것을 특징으로 하는 나노필라 멘트를 사용한 폴리우레탄함침 스웨이드조 편직물의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 알칼리감량은 0.5~1.5%(o.w.s) NaOH로, 85~95℃하 30~40분간 감량율 15~40%로 하는 것을 특징으로 하는 나노필라멘트를 사용한 폴리우레탄함침 스웨이드조 편직물의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제1차열세팅 및 제2차열세팅은 160~200℃에서 , 제3차열셋팅은 130~150℃에서 100~130초, 제4차열셋팅은 125~140℃에서 처리하는 것을 특징으로 하는 나노필라멘트를 사용한 폴리우레탄함침 스웨이드조 편직물의 제조방법.

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