KR101834441B1 - 위킹 발수성이 우수한 친환경 발수 스웨이드 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위킹 발수성이 우수한 친환경 발수 스웨이드 제조방법에 관한 것으로, 친환경적임과 동시에 우수한 발수성을 가질 수 있도록 폴리에스테르 트리코트 기모 원단에 수분산 폴리우레탄을 함침 시키는 1차 함침단계, 수분산 폴리우레탄이 함침된 상기 원단의 수분 함수율을 40~60%로 조절하는 1차 맹글단계, 1차 맹글링된 상기 원단을 스팀 건조기를 통하여 100℃에서 건조하는 스팀 건조단계, 스팀 건조된 상기 원단의 표면을 버핑기로 버핑하는 버핑 가공단계, 버핑된 상기 원단에 그라비아 인쇄를 통하여 원단 표면의 색상을 고르게 하는 프린팅단계, 프린팅된 상기 원단에 수분산 비불소계 발수제를 함침 시키는 2차 함침단계, 수분산 비불소계 발수제가 함침된 상기 원단의 수분 함수율을 40~60%로 조절하는 2차 맹글단계, 2차 맹글링된 상기 원단을 100℃에서 5분 동안 건조하는 건조단계 및 건조된 상기 원단을 145℃~155℃에서 10분 동안 경화시키는 경화단계를 포함하여 발수 스웨이드를 제조한다.

Description

위킹 발수성이 우수한 친환경 발수 스웨이드 제조방법{Eco-friendly water-repellent suede manufacturing method with improved wicking water-repellent performance}

본 발명은 발수 스웨이드 제조방법에 관한 것으로, 수분산 폴리우레탄 및 수분산 비불소계 발수제를 사용하며, 친환경적임과 동시에 우수한 위킹 발수성을 가질 수 있는 발수 스웨이드 제조방법에 관한 것이다.

스웨이드 합성피혁은 주로 기모가 형성된 폴리에스테르 원단 상에 DMF(Dimethylformamide)나 유기용제가 혼합된 유성 폴리우레탄 수지를 함침 시킨 후에 맹글로 압착하고, 이를 DMF 20 내지 30% 농도 수중에서 응고하고 다시 깨끗한 물로 수세하고, 외관이 천연 스웨이드 가죽과 유사하도록 표면 처리하는 버핑 공정, 프린팅 고정 등 추가적인 공정을 통하여 제조된다. 이러한 제조방법은 응고 공정과 수세 공정을 수행하여 제조되는 습식 스웨이드 합성피혁을 제조하는 과정이며, 이러한 스웨이드는 외관 및 촉감이 뛰어나기 때문에 의류용, 신발용, 장갑용 등에 널리 이용되고 있다.

이러한 스웨이드 제작에 관련된 선행기술에는 대한민국 특허청에 출원된 출원번호 제10-2005-0123505호, 제10-2003-0006737호, 제10-2005-0123505호 등이 있다.

하지만, 이와 같은 방법으로 스웨이드를 제조할 경우, 공정이 복잡하며, 응고 공정과 수세 공정에서 추출되는 DMF에 의한 수질 오염의 문제가 있고, 근로자의 안전 문제 및 완제품에 잔존하는 DMF가 문제가 되고 있다.

또한, 발수 스웨이드를 제조하고자 하는 경우, 스웨이드 제조 시, 폴리우레탄 수지에 비불소계 발수제를 첨가한 후, 이를 원단에 함침하여 사용하고 있어 환경오염 및 인체에 유해하다는 문제점이 있다.

또한, 스웨이드 원단의 경우 표면에 공극이 다수 형성되어 있어, 발수 처리하여도 발수성이 현저히 낮다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 친환경적이고 인체에 무해한 위킹 발수성이 우수한 친환경 발수 스웨이드 제조방법을 제시하는 데 그 목적이 있다.

또한, 표면 발수성뿐만 아니라, 위킹(wicking)발수성도 우수한 위킹 발수성이 우수한 친환경 발수 스웨이드 제조방법을 제시하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위킹 발수성이 우수한 친환경 발수 스웨이드 제조방법은 폴리에스테르 트리코트 기모 원단에 수분산 폴리우레탄을 함침 시키는 1차 함침단계, 수분산 폴리우레탄이 함침된 상기 원단의 수분 함수율을 40~60%로 조절하는 1차 맹글단계, 1차 맹글링된 상기 원단을 스팀 건조기를 통하여 100℃에서 건조하는 스팀 건조단계, 스팀 건조된 상기 원단의 표면을 버핑기로 버핑하는 버핑 가공단계, 버핑된 상기 원단에 그라비아 인쇄를 통하여 원단 표면의 색상을 고르게 하는 프린팅단계, 프린팅된 상기 원단에 수분산 비불소계 발수제를 함침 시키는 2차 함침단계, 수분산 비불소계 발수제가 함침된 상기 원단의 수분 함수율을 40~60%로 조절하는 2차 맹글단계, 2차 맹글링된 상기 원단을 100℃에서 5분 동안 건조하는 건조단계 및 건조된 상기 원단을 145℃~155℃에서 10분 동안 경화시키는 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 수분산 비불소계 발수제는 물 100 중량부, 비불소계 발수제 3.5 중량부, 경화제 0.35 중량부, 침투증강제 0.35 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 비불소계 발수제는 아크릴레이트계 또는 우레아계이며, 상기 침투 증강제는 계면활성제인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 위킹 발수성이 우수한 친환경 발수 스웨이드 제조방법은 수분산 폴리우레탄 및 수분산 비불소계 발수제를 사용하므로 친환경적이고 인체에 무해하도록 발수 스웨이드를 제조할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 발수제 함침 후, 원단을 상이한 온도에서 건조 및 경화시켜 발수제의 도막성을 향상시킴으로써 스웨이드 원단의 표면 발수뿐만 아니라, 위킹(wicking)발수성도 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 발수성을 극대화할 수 있는 수분산 비불소 발수제의 조성으로 스웨이드 원단의 발수성의 극대화 시킬 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 위킹 발수성이 우수한 친환경 발수 스웨이드 제조방법의 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 위킹 발수성이 우수한 친환경 발수 스웨이드 제조방법의 개념도.
도 3은 본 발명에 따라 제조된, 비불소계 발수제가 함침된 발수 스웨이드 원단의 단면.
도 4는 물과 비불소계 발수제의 비율에 따른 발수성을 나타낸 그래프.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명에서 위킹(wicking)이란 용어의 의미는 원단이 액체에 의해 젖을 때, 모세관 현상에 의해 액체가 원사를 타고 흡수되어 원단의 내부까지 젖는 현상을 말한다.

도 1은 본 발명에 따른 위킹 발수성이 우수한 친환경 발수 스웨이드 제조방법의 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 위킹 발수성이 우수한 친환경 발수 스웨이드 제조방법은 수분산 폴리우레탄 함침단계, 1차 맹글단계, 스팀 건조단계, 버핑단계, 프린팅단계, 수분산 비불소 발수제 함침단계, 2차 맹글단계, 건조단계, 경화단계를 포함한다.

도 2는 본 발명에 따른 위킹 발수성이 우수한 친환경 발수 스웨이드 제조방법의 개념도이다.

도 2를 참고하여 본 발명에 따른 위킹 발수성이 우수한 친환경 발수 스웨이드 제조방법을 설명하면, 먼저 폴리에스테르 트리코트 기모원단에 수분산 폴리우레탄을 함침 시키는 1차 함침단계가 수행된다. 이때, 1차 함침 배스(10)에는 수분산 폴리우레탄이 담겨있으며, 메시 롤 작업에 의해 원단에 수분산 폴리우레탄이 함침 된다. 수분산 폴리우레탄을 사용함에 따라, 용제를 사용할 필요가 없으므로, 보다 친환경적으로 스웨이드를 제조할 수 있게 된다.

이때, 수분산 폴리우레탄은 폴리카보네이트디올 5 내지 15중량부, 폴리테트라메딜 에테르 글리콜 10 내지 25 중량부, 반응성 실리콘 2 내지 10 중량부, 폴리에테르 아민 1 내지 6 중량부, 테트라메틸자일렌 디이소시아내네이트(TMXDI) 7 내지 20 중량부, 불포화 지방족 이소시아네이트 0.1 내지 2 중량부, 무기염계 겔화제 3 내지 8 중량부를 포함한다. 이와 같은 수분산 폴리우레탄의 조성은 스웨이드 제조 시, 스웨이드 기모면의 촉감을 보다 더 부드럽게 제조할 수 있는 수분산 폴리우레탄의 조성이다.

다음으로 수분산 폴리우레탄이 함침된 원단을 압착하는 1차 맹글단계가 진행된다. 이는, 원단의 수분 함수율을 40~60%로 조절하기 위한 단계이다.

그 후, 맹글링된 원단을 스팀 건조기(30)를 통하여 100℃에서 건조하는 건조단계가 수행된다. 이때, 일반 열풍 건조기 대신 스팀 건조기(30)를 사용함으로써 보다 스웨이드의 촉감이 보다 부드러워지게 된다.

그리고 건조된 원단의 표면을 버핑기(40)로 버핑하는 버핑 가공단계가 수행된다. 이를 통해 스웨이드 원단표면의 기모를 균일하게 생성하고 원단의 표면을 보다 더 부드럽게 제조한다.

그 후, 원단에 그라비아 인쇄기(50)를 통하여 원단 표면의 색상을 고르게 하는 프린팅단계가 수행된다.

다음으로, 수분산 비불소계 발수제를 프린팅된 원단에 함침 시키는 2차 함침단계가 수행된다. 즉, 반제품 스웨이드 원단에 추가로 발수코팅을 수행하는 단계이다. 수분산 비불소계 발수제가 담겨있는 2차 함침 배스(60)에 매시 롤 작업을 통해 원단을 함침 시킨다. 이때, 수분산 비불소계 발수제는 물 100 중량부, 비불소계 발수제 3.5 중량부, 경화제 0.35 중량부, 침투증강제 0.35 중량부를 포함한다. 이는 발수성을 극대화할 수 있는 발수제의 조성이다. 비불소계 발수제의 경우, 발수제 첨가량과 발수성이 비례하지 않으므로 원단의 발수성을 극대화하기 위해, 물 100 중량부에 대해 비불소계 발수제 3.5 중량부 만큼 첨가되는 것이 바람직하다. 수분산 비불소계 발수제의 조성에 따른 발수성은 하기 실험에서 추후 설명하기로 한다.

또한, 비불소계 발수제는 아크릴레이트계 또는 우레아계이며, 계면활성제를 함유하고 있다. 계면활성제는 비불소계 발수제의 표면장력을 낮추기 위해 첨가되는 것으로, 계면활성제가 첨가됨에 따라 발수제가 스웨이드 원단 내부로 침투되어 위킹 발수성을 향상시킬 수 있게 된다.

다음으로, 비불소계 발수제가 함침된 원단의 수분 함수율을 40~60%로 조절하는 2차 맹글단계가 수행된 후, 맹글링된 원단을 100℃에서 5분간 건조기(80)로 건조하는 건조단계가 수행된다. 이때, 건조는 완전 건조로 원단에 남아있는 수분을 모두 제거하게 된다.

그 후, 건조된 원단을 145℃~155℃에서 10분 동안 경화기(90)에서 경화시키는 경화단계가 수행된다. 이는 발수제가 원단 내부까지 침투하여 균일한 발수피막을 형성할 수 있도록 하는 단계이다. 이때, 경화 온도가 145℃ 미안이면, 경화가 제대로 수행되지 않아 위킹 발수성이 저하되며, 경화 온도가 155℃를 초과하는 경우 스웨이드 원단표면이 변색될 우려가 있다. 이에 따라, 공극이 많은 스웨이드 기모 원단에도 우수한 위킹 발수성을 구현할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따라 제조된 발수 스웨이드의 단면이다. 도 3과 같이 본 발명에 따라 제조된 발수 스웨이드는 표면에 기모층이 형성되어 있으며, 발수코팅 후에도 기모층이 유지되는 것을 확인할 수 있다.

경화 단계 유무에 따른 발수성 실험 및 수분산 비불소계 발수제의 조성비에 따른 발수성 실험의 결과는 아래와 같다.

<실험예 1>

본 실험예 1에서는 경화단계 유무에 따른 스웨이드 원단의 발수성을 실험하였다.

본 실험예 1에서는 본 발명에 따라 1차 함침단계 내지 프린팅 단계까지 단계를 수행하여 제조된 반제품 스웨이드에 물 100 중량부, 비불소계 발수제 3.5 중량부, 경화제 0.35 중량부, 침투증강제 0.35 중량부가 혼합된 수분산 비불소계 발수제를 함침 시킨 후, 100℃에서 5분간 건조만 수행한 스웨이드 원단(실시예 1)과 100℃에서 5분간 건조한 후, 150℃에서 10분간 경화시킨 스웨이드 원단(실시예 2)을 제조하였다. 그 후, 각각의 원단의 일단을 색소를 첨가한 액체에 담근 후 액체가 원단을 타고 올라가는 정도로 위킹 발수성을 실험하였다. 그리고 스웨이드 원단의 표면에 물방울을 떨어트려 표면 발수성을 실험하였다.

번호	실시예 1	실시예 2
건조 공정	100℃ / 5분	100℃ / 5분
경화 공정	미수행	150℃ / 10분
실험결과

상기 표 1에 도시된 바와 같이, 실시예 2의 스웨이드 원단이 액체가 타고 올라오는 높이가 낮았으며, 표면에 떨어진 물방울의 형상도 더 동그란 형태를 취하고 있으므로, 건조 후 경화단계를 수행한 스웨이드 원단이 표면 발수성 및 위킹 발수성이 모두 우수한 것을 알 수 있다.

<실험예 2>

본 실험예 2에서는 경화온도에 따른 스웨이드 원단의 변색 및 발수성을 실험하였다.

본 실험예 2에서는 본 발명에 따라, 1차 함침단계 내지 건조단계를 거쳐 제조된 스웨이드 원단을 140℃, 150℃, 160℃(실시예 3 ~ 실시예 5)에서 각각 10분 동안 경화시킨 원단을 제조하였다. 그 후 제조된 원단의 변색을 확인하였으며, 실험예 1과 동일한 방법으로 원단의 발수성을 실험하였다.

번호	실시예 3	실시예 4	실시예 5
경화 온도(℃)	140	150	160
경화 시간	10분
실험결과
			-

상기 표 2에 기재된 바와 같이, 160℃에서 경화를 수행하는 경우, 스웨이드 원단 표면이 변색되는 것을 확인할 수 있었으며, 140℃ 및 150℃에서 경화를 수행한 스웨이드 원단은 변색이 없었으나, 140℃에서 경화된 스웨이드 원단은 발수성이 현저히 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.

이에 따라, 비불소계 발수제가 함침된 스웨이드 원단은 150℃에서 10분간 경화되는 것이 가장 바람직한 것을 알 수 있다.

<실험예 3>

본 실험예 3에서는 수분산 비불소계 발수제의 조성에 따른 발수성을 실험하였다.

실험예 3에서는 본 발명에 따라 발수 스웨이드 원단을 제조하되, 수분산 비불소계 발수제 조성을 물 100중량부에 대하여 비불소계 발수제 2 중량부, 3.5 중량부, 5 중량부, 6.5 중량부(실험예 6 ~ 실험예 9)별로 다르게 하고, 경화제 및 침투 증가제를 비불소계 발수제의 첨가량에 따라 첨가하여 제조한 수분산 비불소계 발수제를 스웨이드 원단에 함침하여 스웨이드 원단을 제조하였다. 그 후 제조된 스웨이드 원단의 발수성을 실험예 1과 동일한 방법으로 실험하였다.

	실시예 6	실시예 7	실시예 8	실시예 9
물 (중량부)	100
비불소계 발수제 (중량부)	2	3.5	5	6.5
경화제 (중량부)	0.2	0.35	0.5	0.65
침투 증강제 (중량부)	0.2	0.35	0.5	0.65
실험결과
침투 높이 (mm)	17	3	7	29

표 3에 개시된 바와 같이, 비불소계 발수제를 물 100 중량부에 대해 3.5 중량부만큼 첨가하였을 때, 수분 침투 높이가 가장 낮았다.

또한, 도 4는 물과 비불소계 발수제의 첨가비율에 따른 액체의 침투높이를 나타낸 그래프이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 비불소계 발수제의 첨가량과 발수성은 비례하지 않으며, 물 100 중량부에 대해, 비불소계 발수제가 3 내지 4 중량부 사이일 때, 수분의 침투 높이가 가장 낮음을 알 수 있다.

이에 따라, 비불소계 발수제는 물 100 중량부에 대해 3.5 중량부 만큼 첨가되는 것이 가장 바람직함을 알 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

10: 1차 함침 배스
20: 1차 맹글기
30: 스팀 건조기
40: 버핑기
50: 그라비아 인쇄기
60: 2차 함침 배스
70: 2차 맹글기
80: 건조기
90: 경화기

Claims (3)

1. 폴리에스테르 트리코트 기모 원단에 수분산 폴리우레탄을 함침 시키는 1차 함침단계;
   수분산 폴리우레탄이 함침된 상기 원단의 수분 함수율을 40~60%로 조절하는 1차 맹글단계;
   1차 맹글링된 상기 원단을 스팀 건조기를 통하여 100℃에서 건조하는 스팀 건조단계;
   스팀 건조된 상기 원단의 표면을 버핑기로 버핑하는 버핑 가공단계;
   버핑된 상기 원단에 그라비아 인쇄를 통하여 원단 표면의 색상을 고르게 하는 프린팅단계;
   프린팅된 상기 원단에 수분산 비불소계 발수제를 함침 시키는 2차 함침단계;
   수분산 비불소계 발수제가 함침된 상기 원단의 수분 함수율을 40~60%로 조절하는 2차 맹글단계;
   2차 맹글링된 상기 원단을 100℃에서 5분 동안 건조하는 건조단계; 및
   건조된 상기 원단을 145℃~155℃에서 10분 동안 경화시키는 경화단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위킹 발수성이 우수한 친환경 발수 스웨이드 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 수분산 비불소계 발수제는 물 100 중량부, 비불소계 발수제 3.5 중량부, 경화제 0.35 중량부, 침투증강제 0.35 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위킹 발수성이 우수한 친환경 발수 스웨이드 제조방법.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 비불소계 발수제는 아크릴레이트계 또는 우레아계이며, 상기 침투 증강제는 계면활성제인 것을 특징으로 하는 위킹 발수성이 우수한 친환경 발수 스웨이드 제조방법.

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