KR101570979B1 - 천연 피혁 유사 시트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재생 피혁의 제조방법에 관한 것으로, 천연 피혁의 가공 공정에서 발생하는 쉐이빙 스크랩(Shaving Scrap), 섬유, 및 실온에서 고체 상태이고 비닐아세테이트 단량체 함량 33% 이상의 바인더를 가열 혼합하고 시트화하는 것으로 이루어진다.

Description

천연 피혁 유사 시트의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF LEATHER LIKE SHEET}

본 발명은 피혁 가공 공정에서 발생하는 쉐이빙 스크랩 및 섬유 페기물을 이용한 천연 피혁 유사 시트의 제조방법에 관한 것으로, 특히 용제를 전혀 사용하지 않아 공해 발생이 적은 건식 제조방법에 관한 것이다.

합성피혁은 주로 폴리우레탄 수지로 제조되는데, 폴리우레탄 수지의 제조방법에 따라 크게 유계 방식과 수계 방식으로 나눌 수 있다. 상기 유계 방식은 층 제조용 원료에 DMF(dimethylformamide)와 같은 용제를 첨가한 상태에서 기재섬유에 도포한 뒤, 이를 물에 침지하여 경화시키면서 용제를 물로 치환한 후, 잔류하는 물

을 휘발시킴으로써 다공성 구조를 형성한다. 물에 침지하는 과정으로 인해 습식법이라고 칭하기도 한다.

반면에, 수계 방식은 폴리우레탄 프리폴리머의 제조시 친수성 성분을 첨가 또는 합체시켜 생성된 프리폴리머를 물에 분산시킨 상태에서 쇄연장시키고, 그렇게 제조된 수계 폴리우레탄 수지를 기재섬유에 도포하여 건조 및 경화시킴으로써 용제를 사용하지 않고 물에 침지하지 않고 층을 제조하며, 물에 침지하는 과정이 없으므로 건식법이라고 칭하기도 한다.

그러나, 상기와 같이 폴리우레탄을 이용하여 합성피혁을 제조하는 종래의 방법에는 필수적으로 유기 용매가 사용되는데, 이러한 유기용매가 공해 발생으로 원인이 되기도 하며 작업자에게도 유해할 수 있다. 특히, 폴리우레탄 수지로 제조된 합성피혁은 사용 후 잘 썩지도 않고 소각시 유해 가스가 발생되어 폐자재로 처리하기가 곤란한 단점이 있다.

이러한 단점을 극복하기 위해 한국 특허등록 10-1248276 호에서는 천연피혁 스크랩, 폴리우레탄 스킨 스크랩, 합성피혁 스크랩, 섬유 스크랩 등을 일정크기로 분쇄한 다음, 이를 폴리우레탄 수지층에 뿌리고, 이를 다시 건조하고, 압착하는 과정으로 재생 합성피혁을 제조하는 방법을 게시하고 있다.

그러나, 이 방법 역시 폴리 우레탄 수지를 사용하고 있고, 물리적인 강도가 부족하여 장기적인 사용이 어렵고 유연성이 부족한 단점이 있었다.

또한, 한국 특허등록 10-322139호에서는 쉐이빙 스크랩 등의 피혁 고형 폐기물 및 기타 산업 폐기물을 비팅시킨 다음, 이를 중화시키고; 이를 리탠닝제를 사용하여 처리하고 오일로 처리하여 유연성을 부여하는 섬유화 공정을 거친 다음, 폴리비닐 아세테이트 또는 폴리아크릴레이트 계통의 바인더와 라텍스로 처리하여 천연 피혁과 유사한 재생 피혁을 제조하는 방법이 게시되어 있다.

그러나, 이 방법 또한 물리적인 강도 및 유연성이 부족하여 실제 적용이 어려운 단점이 있었다.

특허문헌 1: 한국 특허등록 제10-1248276호 특허문헌 2: 한국 특허등록 제10-322139호

따라서, 본 발명의 목적은 물리적인 강도 및 유연성이 우수한 천연 피혁 유사 시트를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 천연 피혁 유사 시트의 제조방법은 천연 피혁의 가공 공정에서 발생하는 쉐이빙 스크랩(Shaving Scrap), 폐 섬유, 및 실온에서 고체 상태이고 비닐아세테이트 함량 33% 이상의 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 바인더를 니더를 사용하여 가열 혼합하여 시트화 하는 것으로 이루어진다.

본 발명의 천연 피혁 유사 시트의 제조방법에 의해 제조된 시트는 접착력, 걱임성 등이 양호하며, 외관과 감촉이 천연 피혁과 매우 유사한 특징이 있다.

도 1은 본 발명의 천연 피혁 유사 시트의 제조방법의 공정 개요도

본 발명의 천연 피혁 유사 시트의 제조방법은 피혁 가공 공정에서 발생하는 쉐이빙 스크랩(Shaving Scrap), 섬유, 및 바인더를 가열 혼합하고 시트화 하는 것으로 이루어진다.

본 발명에 사용되는 상기 섬유는 경제적인 면과 인정 강도 등 강도 면을 고려하여 면 또는 나일론 폐 섬유를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 폐 섬유는 쉐이빙 스크랩과 폐 섬유 전체 중량의 20 내지 30중량%의 양으로 사용되는 것이 바람직하다.

상기 바인더는 실온에서 고체이고 비닐 아세테이트 함량이 33% 이상인 것이 바람직하다. 액상 바인더의 경우 접착력이 떨어지거나 지나치게 딱딱해지거나 꺽임성이 불량한 문제가 발생한다. 펠렛 형태로 사용가능한 고체 바인더 중에서 접착력이 우수한 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 등의 비닐아세테이트계통의 바인더를 선별하였다. 이 가운데서도, 비닐 아세테이트 함량이 33% 미만인 바인더를 사용하는 경우, 접착력이 떨어지거나 지나치게 딱딱해지거나 꺽임성이 불량한 문제가 발생한다.

비닐 아세테이트 함량이 40%인 에틸렌비닐아세테이트 공중합체가 특히 바람직하고, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체와 비닐아세테이트 중합체의 혼합물을 사용할 수도 있다.

바인더는 쉐이빙 스크랩과 섬유, 바인더를 합한 전체 양의 30~50중량%의 양으로 사용되는 것이 바람직하다. 바인더의 양이 이보다 적으면 접착에 문제가 생기고 섬유간의 결합력의 저하로 신장률이 떨어지는 문제점이 있고, 이 범위 이상으로 사용되는 경우 고무 느낌이 나서 상품성이 떨어지는 문제점이 있다.

니더를 사용하여, 미세화 공정을 거친 섬유와 쉐이빙 스크랩 혼합물, 그리고 펠렛 형태의 바인더 수지를 혼합하고 가열하여 세 원료가 서로 균일하게 반죽되도록 한 다음, 롤 밀을 사용하여 시트 형상으로 제조한다.

니더의 가열 온도는 사용하는 바인더의 용융 온도를 고려하여 수지가 용융될 수 있는 온도로 한다. 예를 들어, 비닐 아세테이트 함량 40%의 에틸렌비닐아세테이트 공중합체를 사용하는 경우 70~95℃의 온도로 니더의 온도를 셋팅한다. 롤 밀 작업시에도 바인더의 용융온도 이상으로 셋팅하여 작업하는 것이 바람직하다. 롤 밀 작업은 1 및 및 2차 또는 그 이상의 횟수로 나누어 실시할 수 있고, 80~90℃의 온도에서 시트화 할 수 있다. 이 공정은 도 1에 도시되어 있다.

이후에 코팅 공정을 거칠 수 있는데, 종래 용매를 사용하는 유성 코팅 공정은 휘발성 유기 물질을 함유하고 대기 및 수질 오염 등의 환경 오염 우려가 있고, 인체에 유해하였다. 따라서, 본 발명에서는 수성 코팅 공정으로 인체 및 환경에 무해한 코팅 공정을 사용하였다. 코팅 수지로 수용성 1액형 폴리우레탄 혼합액을 사용하였다. 방오, 산화 방지를 위한 첨가제를 포함해도 좋다. 특히 자동차용 소재는 코팅층의 노화 촉진으로 열화에 의한 가수분해가 발생할 수 있으므로, 폴리우레탄 우레탄 제조시 예를 들어 산화방지제, 사슬 연장제, 가수분해 안정제 등을 포함해도 좋다.

또, 염색이 필요한 경우, 바인더 수지에 마스터 배치 형태로 혼합하는 것이 바람직하다.

이하 실시예를 통해 본 발명을 더 상세하게 설명한다.

실시예 1

쉐이빙 스크랩 10g, 면섬유 폐기물 2g을 kneader m/c에 투입하여 5분간 미세화 과정을 거쳤다. EVA 1540(비닐 아세테이트 함량 40%, 용융점 57℃, 한화 케미컬 제품) 8g을 다시 kneader m/c에 부가하였다. 85℃의 온도로 니더의 온도를 셋팅하여 15분간 니더에서 혼합하였다. 80℃에서 1차 롤밀 작업을 하고, 85℃에서 2차 롤밀 작업한 후 결과를 표 1에 게시하였다. 물성 분석 결과는 표 4에 게시하였다.

실시예 2

쉐이빙 스크랩 8g, 면섬유 폐기물 2g을 kneader m/c에 투입하여 5분간 미세화 과정을 거쳤다. VA 810(비닐 아세테이트 함량 33%, 용융점 62℃) 8g 및 EVA 1834((비닐 아세테이트 함량 33%, 용융점 61℃) 2g을 다시 kneader m/c에 부가하였다. 85℃의 온도로 니더의 온도를 셋팅하여 15분간 니더에서 혼합하였다. 80℃에서 1차 롤밀 작업을 하고, 85℃에서 2차 롤밀 작업한 후 결과를 표 1에 게시하였다.

비교예 1-7

바인더를 하기 표 1에 게시한 것을 사용한 것으로 바꾸고, 니더와 롤 밀의 온도를 각 바인더의 용융 온도에 맞추어 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시트를 제조하여 결과를 표 1 및 표 2에 게시하였다.

		수지 종류/VA 함량/융점
실시예 1	EVA 1540	EVA/40%/57℃	접착력 양호, 꺽임성 양호
실시예 2	VS 810+EVA 1834	EVA/33%/61~62℃	접착력 보통, 꺽임성 양호
비교예 1	A-700	Acrylic, Tg:-17℃	시트제조 불가능/ 쉐이빙 스크랩과의 접착력 저하
비교예 2	901-A	Acrylic, 실온에서 액상	시트제조 불가능/ 쉐이빙 스크랩과의 접착력 저하
비교예 3	EP706	EVA, 실온에서 액상	시트제조 불가능/ 쉐이빙 스크랩과의 접착력 저하
비교예 4	KSL 106	SB latex, Tg: -16℃	시트제조 가능/ 딱딱한 문제 발생/꺽임성 불량
비교예 5	KSL 103	SB latex, Tg: -12℃	시트제조 가능/ 딱딱한 문제 발생/꺽임성 불량
비교예 6	S-107	SB latex, Tg -5℃	시트제조 가능/ 딱딱한 문제 발생/꺽임성 불량
비교예 7	TAN ST	우레탄, 실온에서 액상	시트제조 가능/ 딱딱한 문제 발생/꺽임성 불량

		바인더 상태	시트 상태
실시예 1	EVA 1540
실시예 2	VS 810+EVA 1834	+
비교예 1	A-700
비교예 2	901-A
비교예 3	EP706
비교예 4	KSL 106
비교예 5	KSL 103
비교예 6	S-107
비교예 7	TAN ST

비교예 1-7의 경우 롤 작업 시에 모든 접착제가 롤과의 접착성이 우수하여 박리에 어려움이 발생하였다. 또한, 1차 롤 밀 작업시에 쉐이빙 스크랩과 접착제의 혼합을 위해 투입된 약품과 물이 롤 압착에 의해 탈수되고, 대부분의 약품이 롤 압착과정에서 용출되는 문제가 발생하였다.

실시예 3-9, 비교예 8-16

실시예 1과 같이 펠렛 형태의 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체를 사용하되, 비닐아세테이트의 함량과, 바인더의 함량을 하기 표 3에 게시한 것으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시트를 제조하여 결과를 표 3에 게시하였다. 또한 바인더의 함량에 따른 물성 분석 결과를 표 4에 게시하였다.

	바인더 종류	바인더 중의 비닐아세테이트 함량	시트 조성물 중의 바인더 함량 (중량%)	결과
실시예 3	EVA-1540	40%	30	접착력 양호, 꺽임성 양호
실시예 1			40	접착력 양호, 꺽임성 양호
실시예 4			50	접착력 양호, 꺽임성 양호
실시예 5			60	접착력 양호, 꺽임성 양호, 고무 느낌
실시예 6			70	접착력 양호, 꺽임성 양호, 고무 느낌
실시예 7	EVA-1533	33%	30	접착력 보통, 꺽임성 양호
실시예 8			40	접착력 보통, 꺽임성 양호
실시예 9			50	접착력 보통, 꺽임성 양호
비교예 8	EVA-1529	28%	30	접착력 불량, 꺽임성 불량
비교예 9			40	접착력 불량, 꺽임성 불량
비교예 10			50	접착력 불량, 꺽임성 불량
비교예 11	EVA-1520	19%	30	접착력 불량, 꺽임성 불량
비교예 12			40	접착력 불량, 꺽임성 불량
비교예 13			50	접착력 불량, 꺽임성 불량
비교예 14	EVA-1519	19%	30	접착력 불량, 꺽임성 불량
비교예 15			40	접착력 불량, 꺽임성 불량
비교예 16			50	접착력 불량, 꺽임성 불량

	단위	실시예 3	실시예 1	실시예 4	실시예 5	실시예 6
유연성(KS M ISO 17235)	-	3.1	3.0	2.9	2.7	2.6
인장강도(KS M 6882)	kgf/㎟	0.25	0.3	0.4	0.6	0.4
인열강도(KS M 6882)	kgf/㎟	0.4	0.6	0.9	1.0	1.9
신장률(KS M 6882)	%	12.6	42	45.1	30.2	31.3
Kiedahl	P:%	62.4	57.1	51.8	49.8	50.8
두께	㎜	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9
상온 굴곡	cycle	100↓	100↓	100↓	300↓	400↓
무게	g/㎡	684.6	592.1	721.9	732.1	752.1

비닐 아세테이트 함량이 33% 미만인 비교예 8 내지 비교예 16의 경우 꺽을 시에 터지는 문제가 발생하였다. 또한 시트를 제조할 때 접착력도 약하였다. 실시예 7의 경우 섬유간 결합력이 약해 표면 균질화도가 떨어졌다.

따라서, 꺽임성, 접착력, 고무 느낌 등을 고려할 때, 실시예 1,3,4,7,8,9가 바람직하고, 그 가운데서도 1,3,4,8,9가 더욱 바람직하고, 실시예 1,3이 가장 바람직하였다.

Claims (8)

1. 천연 피혁의 가공 공정에서 발생하는 쉐이빙 스크랩(Shaving Scrap)과 폐 섬유를 혼합하여 미세화한 다음, 실온에서 고체 상태이고 비닐아세테이트 단량체 함량 33 내지 40%의 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 바인더를 부가하여 가열 혼합하고, 시트화 하는 것으로 이루어지고,
   상기 미세화 및 가열 혼합은 용제를 사용하지 않고 건식으로 니더 장치 내에서 이루어지고, 상기 시트화는 롤밀을 사용하여 이루어지며,
   상기 니더 장치 내에서의 가열 혼합은 70 내지 95℃의 온도에서 수행되고, 상기 롤밀을 사용한 시트화는 80 내지 90℃의 온도에서 적어도 2회의 롤밀 작업으로 수행되고,
   상기 바인더는 전체 중량의 30 내지 50중량%의 양으로 사용되며,
   상기 섬유는 면 또는 나일론 폐 섬유이고, 상기 쉐이빙 스크랩과 섬유 총량을 기준으로 20 내지 30중량%의 양으로 사용되는 것
   을 특징으로 하는 천연 피혁 유사 시트의 건식 제조방법.
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