KR101950421B1 - 커버 및 케이스 제조용 마이크로섬유성 산물 및 이의 용도 - Google Patents

커버 및 케이스 제조용 마이크로섬유성 산물 및 이의 용도 Download PDF

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카를로 코스타
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Abstract

본 발명은 폴리우레탄 매트릭스에 담겨진 폴리에스테르 또는 폴리아미드 마이크로섬유들에 기반된 마이크로섬유성 부직포의 제조를 위한 공정에 관한 것으로, 상기 부직포는 0.65 mm와 동일하거나 미만의 두께, 평평하거나 또는 약간 얼룩덜룩한 외형, 그리고 350 μm 미만의 털 길이를 가진다. 상기 부직포는 소비재용 커버링의 제조, 특히 전자 제품용 커버 및 케이스의 제조에 이용된다.

Description

커버 및 케이스 제조용 마이크로섬유성 산물 및 이의 용도{MICROFIBROUS PRODUCT AND THE USE THEREOF FOR THE PREPARATION OF COVERS AND CASES}
본 발명의 목적은 스웨이드-유사 외관(suede-like look), 감소된 두께, 그리고 평평하거나 또는 약간 얼룩덜룩한(slightly mottled) 외형을 가지는 마이크로섬유성 부직포(microfibrous non-woven fabrics)로, 상기 부직포는 소비재용 커버링(coverings)의 제조에 이용되고, 바람직하게는 소비재용 커버 및 케이스의 제조에 이용되며, 특히 전자 제품들을 위한 커버링의 제조에 이용된다. 소비재의 예들은 소리 또는 이미지를 기록하거나 또는 재생하기 위한 휴대용 장치, 휴대용 오락 장치, 스포츠용 무기 또는 장비, 개인의 웰빙 또는 건강을 위한 장치, 전화기, 휴대용 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터(laptop) 컴퓨터 또는 노트북 컴퓨터, 및 다른 전자 장치들을 포함한다.
또한, 본 발명은 이러한 부직포, 그리고 이에 의해 얻어질 수 있는 커버링을 얻기 위한 공정에 관한 것이다.
복합 재료(composite material)에서 천연 가죽의 외관을 가지는 부직포는 해당 분야에 공지되어 있지만, 수작업, 경량성(lightweightness), 털 및 내광성(light fastness)과 관련되어 있는 특성들이 천연 가죽보다 훨씬 우수하다.
그러한 부직포는 "해도형(islands in the sea)"이라고 불리는 방사 기술에 의해 폴리머성 마이크로섬유, 바람직하게는 폴리에스테르 또는 폴리아미드 마이크로섬유로부터 시작하여 얻어진다.
공정은 방사노즐(spinneret)을 통해 이성분 다발의 연속적 필라멘트를 분출시키는 것으로 시작한다. 결과적으로, 각 개별 필라멘트는 수많은 매우 가느다란 폴리에스테르 또는 폴리아미드 마이크로필라멘트들, 바람직하게는 16개의 필라멘트들을 포함한다. 상기 마이크로필라멘트들(도들(islands))은 외층(해)(sheath(sea))의 존재가 지지체로서 필요할 정도로 매우 얇고 작업하기 어렵다. 상기 폴리머 폴리스티렌(polystyrene(PS))이 상기 해 성분으로서 이용된다.
따라서, 제조된 상기 섬유는 단일 밴드(토우(tow))를 형성하고 짧은 섬유(플록(flock))이 얻어질 때까지 다림질, 주름내기(crimping) 및 절단 공정을 거친 후 펠트로의 변형으로 구성된 이후 공정을 위한 베일(bales)로 수득된다.
카딩(carding) 공정에 의해, 상기 플록은 매트리스(많은 베일들의 중첩)가 형성될 때까지 많은 횟수로 중첩된 얇은 한 장의 재료(카드 베일(card veil))로 변형된다.
상기 섬유들의 서로 간 결합은 복잡한 바늘-펀칭 공정을 필요로 하는데, 상기 공정은 기계적으로 상기 섬유들을 꼬기 위한 특별한 바늘들을 포함하는 일련의 보드들을 이용하여 실시된다.
이와 같이 얻어진 펠트는 해 성분에 용해시키기 전에 상기 마이크로섬유를 보호하고자 하는 목적으로 접착제, 바람직하게는 폴리비닐 접착제와 함침된다. 이후, 상기 마이크로섬유들의 외층을 구성하는 상기 해 성분은 선택적인 용매, 바람직하게는 트리클로로에틸렌으로 용해된다.
이것은 이후 용매(디메틸포름아미드)에 녹여진 폴리우레탄 결합제와 함침하는 것으로 구성된 단계를 거친다.
마지막으로, 상기 폴리우레탄은 응고되고, 동시에 상기 접착제는 용해된다.
이와 같이 얻어진 중간 산물은 연속적으로 가로절단(cross-cut)되어(스플리팅(splitting)) 하나의 롤로부터 2개의 동일한 절편들(sections)을 창출한다. 이러한 공정의 높은 정밀성은 상기 최종 산물의 두께 및 특징에서의 균일성을 보장하고 이후 다운스트림 공정 단계들의 성공을 위한 필요 조건이다.
결과적으로 얻어진 산물들의 표면은 매우 얇은 신생 마이크로섬유를 제조하기 위한 목적을 위해 특별한 연마지로 가공되어(버핑), 상기 산물에 표면의 모틀링(mottling), 천연 라이팅 효과 및 기분좋은 터치(pleasant touch)에 의해 특징지워지는 외관을 부여한다.
변형되지 않은 단계(raw step)는 외형적으로 가장 작은 결점의 확인을 위한 시각적 검사로 끝난다.
염색 공정은 70 내지 2000 미터 사이로 다양한 수용량(capacity)을 가지면서 압력 하에서 작동하는 일련의 JET 염색 기계들에 의해 실시된다. 톤(tone) 및 소망하는 성능을 부여하기 위해 적합하게 선택되는 분산된 염색제(colorants)로 인해 상기 마이크로섬유성 성분의 염색이 일어난다.
상기 염색 공정 이후에, 상기 산물은 유연도(softness), 정전기 방지(antistatic protection) 및 물-저항성 같은 특정 특징들을 주기 위해 도움을 주는 최종 처리에 처해진다.
이와 같이 얻어진 합성 부직포는 많은 표면 및 형태를 덮기 위해 다양한 분야(sectors)에서 이용된다: 자동차 분야(내부 커버링), 인테리어 디자인(주로 천 및 부속품), 요트 분야, 그리고 옷 및 액세서리 분야.
다양한 분야에서 마이크로섬유성 부직포의 광범위한 이용에도 불구하고, 상기 분야들에서 아직까지 이용되지 않은 이러한 소재를 위한 신규한 용도들을 발견하고자 하는 요구가 여전히 남아있다.
따라서, 본 출원인은 소비재용 커버링의 제조를 위한 용도로 알려진 마이크로섬유성 부직포, 바람직하게는 소비재용, 특히 전자 장치용 커버 및 케이스의 제조를 위해 알려진 마이크로섬유성 부직포를 적합하게 하는 방법에 관한 문제를 고심하였다. 소비재의 예들은 소리 또는 이미지를 기록하거나 또는 재생하기 위한 휴대용 장치, 휴대용 오락 장치, 스포츠용 무기 또는 장비, 개인의 웰빙 또는 건강을 위한 장치, 전화기, 휴대용 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터 및 다른 전자 장치들을 포함한다. 그러므로, 해결되어야 할 문제는 소비재용 커버링의 제조, 바람직하게는 소비재용 커버 및 케이스의 제조, 바람직하게는 전자 장치용 커버 및 케이스의 제조에 이용될 수 있는 0.65 mm와 동일하거나 또는 미만의 두께, 바람직하게는 0.60 mm와 동일하거나 또는 미만의 두께를 가지고, 평평하거나 또는 약간 얼룩덜룩한 외형을 가지는 스웨이드-유사 외관의 마이크로섬유성 산물의 실현이다. 그러한 소비재의 예들은 소리 또는 이미지를 기록하거나 또는 재생하기 위한 휴대용 장치, 휴대용 오락 장치, 스포츠용 무기 또는 장비, 개인의 웰빙 또는 건강을 위한 장치, 전화기, 휴대용 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터 및 다른 전자 장치들을 포함한다.
이러한 시장에서, 얇은 두께 및 모틀링의 부재가 중요한 필수 조건이다.
최종 산물의 전체적인 두께를 변화시키지 않으면서 많은 다른 형태를 커버할 수 있고 정상적인 제조공정에 삽입될 수 있기 위한 하드 커버링의 케이스의 경우, 충분한 유연성(pliancy)을 보장하기 위한 소프트 커버링의 케이스의 경우, 그리고 자성 차단(magnetic closures)을 제공하는 특별한 커버 또는 케이스의 경우로, 상기 커버 또는 케이스의 자성 강도가 너무 두꺼운 커버링 재료에 의해 지나치게 감소될 경우에 얇은 두께가 요구된다.
전통적인 페인트된 플라스틱 또는 금속 커버링들이 균일한 외관으로 이용되는 것처럼 소비자가 상기 모틀링을 손상으로서 해석할 수 있는 표준화된 대량 판매 시장에서 모틀링의 부재(또는 확실하지 않은 모틀링)가 중요하다.
알려진 마이크로섬유 부직포는 보통 얼룩덜룩한 외형에 의해 특징에 의해 특징화되는 반면에, 본 발명에 따른 부직포는 본 명세서에서 인용된 적용분야들의 시장에서 소비자에게 보다 호소력 있는 평평하거나 또는 약간 얼룩덜룩한 외형을 가진다.
부직포의 이러한 구분(category)에 있어서, 상기 용어 "표면의 모틀링(mottling of the surface)"은 완전히 임의적인 크기, 형태 및 분포의 밝은/어두운 여러 색조를 띄는 얼룩(blotches)이 존재하는 얼룩무늬의 외형, 그리고 상기 산물에 천연 산물들에서 전형적인 불규칙적 외형(하지만, 본 발명에 따르면 적용분야들에서 결점으로서 해석될 수 있는 외형)을 부여하는 것으로 간주된다.
따라서, 얼룩덜룩한 외형의 부직포는 표면의 모틀링이 아주 명확하고 분산되어 있으며 명암의 대조 효과들이 현저한 부직포로서 정의될 수 있다. 또한, 상기 현상은 상술한 상세 내용의 존재를 명백하게 하는 본 명세서에 첨부된 도 1을 참고로 하여 명확하게 보여질 수 있다.
대신에, 약간 얼룩덜룩한 외형의 부직포는 표면의 모틀링이 존재하지만 덜 명확하고 명암의 대조 효과들이 명백하지 않으며 일반적으로 반점들이 더 드물고 더 큰 크기를 나타내는 부직포로서 정의될 수 있다. 외형에 관한 상술한 상세 내용들은 도 2에서 명백하게 볼 수 있다.
마지막으로, 평평한 외형을 가진 부직포는 거의 전체적으로 표면의 모틀링이 부재한 부직포로 정의될 수 있다: 상기 산물은 어떠한 각의 관찰에서도 색상에서 균일한("평평한(flat)") 것처럼 보인다. 외형에 관한 상술한 상세 내용들은 도 3에서 명백하게 볼 수 있다.
육안 또는 사진상의 제시를 통해 본 명세서에서 상기 인용된 도 1 내지 도 3을 참고하여, 부직포가 "전방(frontal)" 시야로부터가 아니라 "측면(sideways)" 시야로부터 관찰되는 경우, 즉 검사 테이블의 "옆면에(to the side)" 위치된 관찰자에 의해 관찰되는 경우에 상기 부직포의 외형을 더 확실하게 인지할 수 있다.
그러한 제한된 두께를 가지는 합성 부직포의 실현은 알려진 공정에서 가공 동안 중간 제조 산물의 낮은 저항성과 연관된 핵심적인 제품(production)-관련된 이슈들을 포함한다. 특히, 염색 사이클 동안 볼트의 파괴(breakage)와 관련되는 매우 중요한 이슈들이 있다. 더욱이, 두께의 감소는 가공되지 않은 중간 산물들을 더 부드럽게 하는 경향을 나타내는데, 이는 염색 사이클 동안 모틀링 외형을 더 크게 하려는 경향을 의미한다.
본 출원인은 0.65 mm와 동일하거나 또는 미만의 두께, 바람직하게는 0.60 mm와 동일하거나 또는 미만의 두께를 가지고 평평하거나 또는 약간 얼룩덜룩한 외형을 가지는 합성 소재를 얻을 수 있게 하기 위하여 당업계의 제조 공정에 관해 변형된 마이크로섬유성 합성 부직포의 제조용 공정을 개발함으로써 이러한 기술적 문제를 해결하였다. 그러므로, 본 발명의 마이크로섬유성 부직포의 외형은 알려진 부직포의 외형과 비교하여 보다 균일하다.
따라서, 본 발명은 0.65 mm와 동일하거나 또는 미만의 두께, 바람직하게는 0.60 mm와 동일하거나 또는 미만의 두께를 가지고 평평하거나 또는 약간 얼룩덜룩한 외형을 가지는 마이크로섬유성 부직포를 얻기 위한 공정에 관한 것으로, 상기 공정에서 스플리팅 단계는 공정의 마지막 단계로서 실행된다. 이러한 방식에서, 염색 시점이 보다 두꺼운 가공되지 않은 산물로 행해져 파괴에 더 내성을 가질 뿐 아니라 더 딱딱하며, 이로 인해 바람직하지 않은 얼룩덜룩한 외형을 제조하는 데 보다 덜 적합하다. 더 나아가, 상기 공정에서 버핑 조건들은 매우 제한된 털 길이(알려진 공정으로 얻어질 수 있는 털 길이 미만)를 얻기 위해 그러한 방식에서 변형되어 평평하고 약간 얼룩덜룩한 외형을 얻는다. 털 길이는 350 μm와 동일하거나 또는 미만, 바람직하게는 300 μm와 동일하거나 또는 미만이다. 상기 버핑 공정은 함침된 중간 산물의 양 면에서 반복된다. 마지막으로, 최종 조건들은 그러한 방식에 따라 본 발명의 공정에서 변형되어 산물의 양면에서 동일한 외형을 얻는다.
또한, 본 발명은 0.65 mm와 동일하거나 또는 미만의 두께, 바람직하게는 0.60 mm와 동일하거나 또는 미만의 두께를 가지고 평평하거나 또는 약간 얼룩덜룩한 외형을 가지는 마이크로섬유성 부직포라는 점에서 당업계에 알려진 부직포와는 다른 마이크로섬유성 합성 부직포에 관한 것이다. 바람직하게는, 본 발명은 부직포는 바람직하게는 350 μm와 동일하거나 또는 미만, 보다 바람직하게는 300 μm와 동일하거나 또는 미만의 털 길이에 의해 특징지워진다. 이러한 부직포는 본 발명의 공정으로 얻어질 수 있다.
또한, 본 발명의 대상(subject matter)은 본 발명의 부직포를 이용하여 얻어진 소비재용 커버링, 특히 소비재용 커버 및 케이스를 위한 커버링에 관한 것이다. 바람직하게는, 상술한 소비재는 소리 또는 이미지를 기록하거나 또는 재생하기 위한 휴대용 장치, 휴대용 오락 장치, 스포츠용 무기 또는 장비, 개인의 웰빙 또는 건강을 위한 장치, 전화기, 휴대용 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 및 다른 전자 장치들을 포함한다.
또한, 본 발명은 그러한 커버링의 제조를 위한 부직포의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 특징 및 장점은 첨부된 도면들을 참조하여 본 명세서 하기에 상세하게 예시되어 있다.
본 발명은 다음의 단계를 포함하는 폴리우레탄 매트릭스에 담겨진 폴리에스테르 또는 폴리아미드 마이크로섬유들에 기반된 마이크로섬유성 부직포를 얻기 위한 공정에 관한 것이다:
A) 도 성분(island component)은 마이크로섬유성이고 이와 혼합되지 않는 해 성분(sea component)은 용매에 용해가능한 해도형(island in the sea) 구조를 가지는 이성분(bicomponent) 섬유를 방사시키는 단계;
B) 상기 이성분 섬유에 대한 기계적 바늘 또는 워터 펀칭(water punching) 공정을 통해 펠트(felt)를 제조하는 단계;
C) 상기 펠트를 폴리비닐 접착제로 함침시키는 단계;
D) 상기 해 성분을 선택 용매에 용해시키는 단계;
E) 상기 펠트를 폴리우레탄 결합제 용액에 함침시키고 유기용매 또는 물에 용해시켜 상기 폴리비닐 접착제를 제거하는 단계;
F) 단계 E)에서 수득된 펠트의 양면을, 양면과 함께 동일 방향으로 연마지 띠들(abrasive paper strips)을 회전시킴으로써 버핑(buffing)하는 단계;
G) 상기 단계 F)에 따른 펠트(가공되지 않은 펠트)를 염색시키는 단계;
H) 이렇게 얻어진 염색된 펠트의 양면을, 양면 함께 섬유가 동일 방향으로 배향하도록 브러싱하는 단계;
I) 상기 단계 H)의 산물을 두께의 방향으로 절단하여 각각 상기 두께의 반을 가지는 두 개의 동일한 라미네이트(laminates)를 생산하는 단계.
상기 이성분 섬유는 폴리에스테르 또는 폴리아미드 마이크로섬유들, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)(도 성분) 및 바람직하게는 폴리스티렌(PS)으로 구성된 해 성분을 포함한다. 상기 폴리에스테르 마이크로섬유는 바람직하게는 0.10 내지 0.25 dtex 범위의 섬유 수(fibre count), 보다 바람직하게는 0.12 내지 0.20 dtex 범위의 섬유 수를 가진다.
단계 A)에서 얻어진 이성분 섬유는 이후 다림질, 컬링 및 절단되어 짧은 섬유(플록), 바람직하게는 3.5 내지 4.5 dtex 범위의 섬유 수, 40 내지 60 mm 범위의 길이, 및 3 내지 7 주름/cm 범위의 주름 빈도(crimp frequency)를 가지는 짧은 섬유(플록)를 생산한다.
바람직한 구현예에서, 상기 플록 섬유는 중량으로 50% 내지 70%의 폴리에스테르, 및 중량으로 30% 내지 50%의 폴리스티렌을 포함한다. 바람직하게는, 상기 섬유 절편은 폴리스티렌에 둘러싸인 16개의 폴리에스테르 마이크로섬유들로 구성된다.
바늘 펀칭 공정에 의해 단계 B)에서 얻어진 중간 펠트 산물은 0.1 내지 0.3 g/cm3 사이의 밀도 및 300 내지 550 g/m2 사이의 단위 중량을 가진다.
단계 C)에서, 상기 폴리비닐 접착제는 바람직하게는 폴리비닐 알코올(PVA)의 수용성 용액이다. 함침(impregnation)은 섬유의 크기 수축(dimensional shrinkage)을 허용하는 온도, 바람직하게는 95℃ 내지 98℃에서 실시된다. 이후에, 상기 펠트는 광내기(calendering)를 거쳐서 8% 이상의 두께에서 수축된다.
단계 D)에서, 상기 폴리스티렌 해 성분은 바람직하게는 트리클로로에틸렌에 용해된다. 바람직하게는, 상기 잔여 펠트는 0.2 g/cm3를 초과하는 밀도에 도달할 때까지 점진적인 광내기에 처해진다.
단계 E)는 유기 용매, 바람직하게는 디메틸포름아미드(DMF)에 용해된 탄성중합체성(elastomeric) 폴리우레탄을 제조함으로써 시작한다. 탄성중합체성 폴리우레탄을 제조하기 위한 과정은 해당 분야에 알려져 있으며, 특히 특허출원 제EP 0584511호에 기재되어 있다.
상기 탄성중합체성 폴리우레탄이 얻어지면, 상기 펠트의 함침 및 상기 폴리우레탄의 응고를 위한 단계들이 바람직하게는 50℃ 아래의 온도에서 30분부터 2시간까지의 범위의 시간 기간 동안 실시된다.
이후, 상기 폴리비닐 접착제는 뜨거운 물, 바람직하게는 끓는 물로 세척함으로써 제거된다. 이후 단계는 폴리우레탄에 함침된 펠트를 건조시킴으로써 진행된다.
단계 F)에서, 이와 같이 얻어진 펠트는 연마지 띠로 위쪽 면에서 버핑되어 마이크로섬유들을 자유롭게 하고 털을 생산한다; 상기 펠트는 되감겨서 아래쪽 면에서 버핑되고, 이에 따라 상기 연마지 띠들의 회전 방향이 위쪽 및 아래쪽 표면 간에 공존하는 방향을 가지는 털을 발생시킨다. 상기 연마지는 바람직하게는 500 메쉬 미만의 메쉬 값을 가지고, 보다 바람직하게는 400 메쉬 미만의 메쉬 값을 가진다. 이와 같이 제조된 공정의 중간 산물이 가공되지 않은 산물(raw product)로서 정의된다.
단계 G)에서, 상기 가공되지 않은 산물은 합성 가죽들에 대해 전통적으로 실시되는 기술들에 따라 염색된다. 상술한 염색 공정들은 예를 들어 다음의 특허출원들에 기재되어 있다: 제EP 0584511호 및 제EP 1323859호.
단계 H)에서, 염색된 반제품(semi-finished product)은 바람직하게는 두 번 브러싱된다: 젖은 상태(wet state)에서의 첫 번째 브러싱 및 건조 후 두 번째 브러싱이 그것이다. 상기 첫 번째 브러싱은 양면 모두에 대해 실시되며, 바람직하게는 상기 섬유의 방향과 동일 방향으로 회전하는 부시-망치 롤러(bush-hammered rollers)를 이용하여 실시된다. 두 번째 브러싱은 건조 후에 적용되고, 이 경우에도 섬유의 방향과 동일 방향으로 회전시켜 양면 모두에 대해 실시된다.
상술한 공정의 끝에, 0.65 mm와 동일하거나 또는 미만의 두께, 바람직하게는 0.60 mm와 동일하거나 또는 미만의 두께, 그리고 평평하거나 또는 약간 얼룩덜룩한 외형에 의해 특징지워지는 폴리우레탄에 함침된 폴리에스테르 또는 폴리아미드 기반된 마이크로섬유성 부직포가 얻어진다. 털 길이는 바람직하게는 350 μm와 동일하거나 또는 미만, 보다 바람직하게는 300 μm와 동일하거나 또는 미만이다. 이와 같은 부직포는 매우 얇은 질감, 및 평평하거나 또는 약간 얼룩덜룩한 외형을 가지는 균일한 표면을 가진다.
상술한 특징들로 인해, 상기 부직포는 소비재용 커버링의 제조, 바람직하게는 소비재용 커버 및 케이스의 제조에 이용되기에 이상적이며, 상기 소비재는 예를 들어 소리 또는 이미지를 기록하거나 또는 재생하기 위한 휴대용 장치, 휴대용 오락 장치, 스포츠용 무기 또는 장비, 개인의 웰빙 또는 건강을 위한 장치, 전화기, 휴대용 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터 및 다른 전자 장치들을 포함한다. 따라서, 본 발명의 대상은 또한 상기 커버링들, 특히 소비재용 커버 및 케이스에 관한 것이다.
- 도 1은 본 명세서 앞에서 제공된 정의에 따른 얼룩덜룩한 외형을 가지는 부직포를 보여준다;
- 도 2는 본 명세서 앞에서 제공된 정의에 따른 약간 얼룩덜룩한 외형을 가지는 부직포를 보여준다;
- 도 3은 본 명세서 앞에서 제공된 정의에 따른 평평한 외형을 가지는 부직포를 보여준다;
- 도 4는 주사형 전자현미경(SEM)으로 찍어진 실시예 1의 부직포의 사진이다; 상기 사진은 털 길이의 측정을 보여준다;
- 도 5는 주사형 전자현미경(SEM)으로 찍어진 실시예 2의 부직포의 사진이다; 상기 사진은 털 길이의 측정을 보여준다;
실시예들
실시예 1
A) 이성분 플록이 폴리스티렌(PS)의 해성분 중에 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)(0.14-0.16 dtex)의 마이크로섬유들로 구성되도록 제조되고, 다음의 특징들을 가진다:
1. 섬유 번수: 4.2 dtex
2. 길이: 51 mm
3. 컬링 빈도(curling frequency): 4-5/cm
특히, 플록의 중량에 따른 상기 구성은 57% PET 및 43% PS이다. 상기 섬유 절편은 PS에 의해 둘러싸인 16개의 PET 마이크로섬유들로 구성된다.
B) 중간 펠트 산물이 상기 이성분 플록의 펀칭에 의해 제조되어 0.170 내지 0.210 g/cm3 사이의 밀도 및 400 내지 480 g/m2 사이의 단위 중량을 가지는 산물을 얻는다.
C) 상기 중간 펠트 산물은 12% 농도의 PVA 수용성 용액에 함침되고 건조된다; 이후, 상기 PS 해 성분이 완전히 제거될 때까지 트리클로로에틸렌 용기에 담겨지고 건조된다.
D) 탄성중합체성 폴리우레탄은 디메틸포름아미드(DMF) 용액에서 별도로 제조된다. 첫 번째 단계(전-중합(pre-polymerisation))에서, 2000 amu의 분자량을 가지는 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL) 및 폴리테트라하이드로퓨란(polytetrahydrofuran, PTHF)이 교반 하에서 2.7/1의 이소시아네이트/디올 몰 비율의 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI)와 함께 63℃에서 반응된다. 2.5시간의 반응 후, DMF가 첨가되어 1.46%의 자유 NCO 함량을 가지는 25% 프리-폴리머 용액을 얻는다.
E) 단계 D)에서 얻어진 프리-폴리머 용액을 38℃에서 유지하기 위해, 물과 디부틸아민(dibutylamine, DBA)이 첨가되어 15000 amu의 분자량을 가지는 폴리우레탄-폴리우레아를 얻는다. 상기 용액은 63℃의 온도까지 가열되고 20℃에서 20,000 cP의 최종 점도(viscosity)에 도달할 때까지 8시간 동안 교반 하에서 유지된다. 상기 용액이 중량으로 14%까지 DMF로 희석된 후, 티누빈®(Tinuvin®) 622와 티누빈® 234가 상기 용액에 첨가된다. 물에서의 응고 후, 상기 용액에 포함된 상기 폴리머는 고-다공성(high-porosity) 구조를 발생시킬 수 있다.
F) 단계 C)에서 얻어진 펠트가 상기 폴리우레탄 용액에 함침되고 48℃ 미만의 온도에서 약 1시간의 잔류 시간 후 상기 펠트는 응고된 산물을 발생시킨다. 후자는 PVA 함량을 완전히 제거시키기 위해 끓는 물의 수조에서 세척된 후 건조된다. 이와 같이 얻어진 재료는 연마지 띠들로 위쪽 면에 버핑되어 마이크로섬유들을 자유롭게 풀어주어 털을 발생시킨다; 상기 재료는 되감겨서 아래쪽 면에서 버핑되고, 그에 따라 상기 연마지 띠들의 회전 방향에 의해 상면과 하면에서 동일 방향의 털을 발생된다.
G) 단계 F)에서 얻어진 상기 가공되지 않은 중간 산물은 합성 가죽들에 대해 전통적으로 실시되는 기술들에 따라 염색된다.
H) 상기 습식 염색된 산물은 섬유 방향과 동일 방향으로 회전하는 부시-망치 롤러를 이용하여 양면 모두에서 브러싱된다. 건조 후, 두 번째 브러싱이 적용되고 이 경우에도 브러쉬의 회전은 섬유 방향과 동일하며 양면 모두에 대해 실시된다.
I) 단계 H)에서 얻어진 산물은 두께의 방향에서 반으로 절단되어 각각 상기 두께의 반을 가지는 두 개의 동일한 라미네이트를 얻는다.
L) 얻어진 최종 산물은 평평한 외형의 균일한 표면, 그리고 135 내지 170 μm 사이의 털 길이를 가진다; 상기 털 길이는 도 4에 나타나는 사진에서 보여진다.
실시예 2
A) 이성분 플록이 PS의 해 성분 중에 PET(0.19-0.21 dtex)의 마이크로섬유들로 구성되도록 제조되고, 다음의 특징들을 가진다:
1. 섬유 번수: 4.2 dtex
2. 길이: 51 mm
3. 컬링 빈도: 5-6/cm
특히, 플록의 중량에 따른 상기 조성물은 80% PET 및 20% PS이다. 상기 섬유 절편은 PS에 의해 둘러싸인 16개의 PET 마이크로섬유들로 구성된다.
B) 중간 펠트 산물이 상기 이성분 플록의 펀칭에 의해 제조되어 0.170 내지 0.210 g/cm3 사이의 밀도 및 400 내지 480 g/m2 사이의 단위 중량을 가지는 산물을 얻는다.
C) 상기 중간 펠트 산물은 12% 농도의 PVA 수용성 용액에 함침되고 건조된다; 이후, 상기 PS 해 성분이 완전히 제거될 때까지 트리클로로에틸렌 용기에 담겨지고 건조된다.
D) 탄성중합체성 폴리우레탄은 디메틸포름아미드(DMF) 용액에서 별도로 제조된다. 첫 번째 단계(전-중합)에서, 2000 amu의 분자량을 가지는 PCL 및 PTHF가 교반 하에서 2.7/1의 이소시아네이트/디올 몰 비율의 MDI와 함께 63℃에서 반응된다. 2.5시간의 반응 후, DMF가 첨가되어 1.46%의 자유 NCO 함량을 가지는 25% 프리-폴리머 용액을 얻는다.
E) 단계 D)에서 얻어진 프리-폴리머 용액을 38℃에서 유지하기 위해, 물과 DBA가 첨가되어 15000 amu의 분자량을 가지는 폴리우레탄-폴리우레아를 얻는다. 상기 용액은 63℃의 온도까지 가열되고 20℃에서 20,000 cP의 최종 점도에 도달할 때까지 8시간 동안 교반 하에서 유지된다. 상기 용액이 중량으로 14%까지 DMF로 희석된 후, 티누빈® 622와 티누빈® 234가 상기 용액에 첨가된다. 물에서의 응고 후, 상기 용액에 포함된 상기 폴리머는 고-다공성 구조를 발생시킬 수 있다.
F) 단계 C)에서 얻어진 펠트가 상기 폴리우레탄 용액에 함침되고 48℃보다 아래의 온도에서 약 1시간의 잔류 시간 후 상기 펠트는 응고된 산물을 발생시킨다. 후자는 PVA 함유물을 완전히 제거시키기 위해 끓는 물의 수조에서 세척된 후 건조된다. 이와 같이 얻어진 재료는 연마지 띠들로 위쪽 면에 버핑되어 마이크로섬유들을 자유롭게 풀어 털을 발생시킨다; 상기 재료는 되감겨서 아래쪽 면에서 버핑되고, 그에 따라 상기 연마지 띠들의 회전 방향에 의해, 상면과 하면 모두에서 동일 방향의 털을 발생시킨다.
G) 단계 F)에서 얻어진 상기 가공되지 않은 중간 산물은 합성 가죽들에 대해 전통적으로 실시되는 기술들에 따라 염색된다.
H) 상기 습식 염색된 산물은 섬유 방향과 동일 방향으로 회전하는, 부시-망치 롤러를 이용하여 양면 모두에서 브러싱된다. 건조 후, 두 번째 브러싱이 수행되고 이 경우에도 브러쉬의 회전은 섬유 방향과 동일한 방향으로 일어나 양면 모두에 대해 실시된다.
I) 단계 H)에서 얻어진 산물은 두께의 방향에서 반으로 절단되어 각각 상기 두께의 반을 가지는 두 개의 동일한 라미네이트를 얻는다.
L) 얻어진 최종 산물은 약간 얼룩덜룩한 외형의 표면, 175 내지 220 μm 사이의 다양한 털 길이, 및 선행하는 실시예와 비교하여 덜 밀집되고 균일한 털을 가진다; 상기 털 길이는 실시예 2의 사진에서 보여진다.
실시예 3( 비교예 )
A) 이성분 플록이 PS의 해성분 내에 PET(0.14-0.16 dtex)의 마이크로섬유들로 구성되도록 제조되고, 다음의 특징들을 가진다:
1. 섬유 번수: 4.2 dtex
2. 길이: 51 mm
3. 컬링 빈도: 4-5/cm
특히, 플록의 중량에 따른 상기 조성물은 57% PET 및 43% PS이다. 상기 섬유 절편은 PS에 의해 둘러싸인 16개의 PET 마이크로섬유들로 구성된다.
B) 중간 펠트 산물이 상기 이성분 플록의 펀칭에 의해 제조되어 0.170 내지 0.210 g/cm3 사이의 밀도 및 400 내지 480 g/m2 사이의 단위 중량을 가지는 산물을 얻는다.
C) 상기 중간 펠트 산물은 12% 농도의 PVA 수용성 용액에 함침되고 건조된다; 이후, 상기 PS 해 성분이 완전히 제거될 때까지 트리클로로에틸렌 용기에 담겨지고 건조된다.
D) 탄성중합체성 폴리우레탄은 DMF 용액에서 별도로 제조된다. 첫 번째 단계(전-중합)에서, 2000 amu의 분자량을 가지는 PCL 및 PTHF가 교반 하에서 2.7/1의 이소시아네이트/디올 몰 비율의 MDI와 함께 63℃에서 반응된다. 2.5시간의 반응 후, DMF가 첨가되어 1.46%의 자유 NCO 함량을 가지는 25% 프리-폴리머 용액을 얻는다.
E) 단계 D)에서 얻어진 프리-폴리머 용액을 38℃에서 유지하기 위해, 물과 DBA가 첨가되어 15000 amu의 분자량을 가지는 폴리우레탄-폴리우레아를 얻는다. 상기 용액은 63℃의 온도까지 가열되고 20℃에서 20,000 cP의 최종 점도에 도달할 때까지 8시간 동안 교반 하에서 유지된다. 상기 용액이 중량으로 14%까지 DMF로 희석된 후, 티누빈® 622와 티누빈® 234가 상기 용액에 첨가된다. 물에서의 응고 후, 상기 용액에 포함된 상기 폴리머는 고-다공성 구조를 발생시킬 수 있다.
F) 단계 C)에서 얻어진 펠트가 상기 폴리우레탄 용액에 함침되고 48℃ 미만의 온도에서 약 1시간의 잔류 시간 후 상기 펠트는 응고된 산물을 발생시킨다. 후자는 PVA 함유물을 완전히 제거시키기 위해 끓는 물의 수조에서 세척된 후 건조된다.
G) 단계 F)에서 얻어진 상기 산물은 두께의 방향에서 반으로 절단되어 각각 상기 두께의 반을 가지는 두 개의 동일한 라미네이트를 얻는다.
H) 이와 같이 얻어진 재료는 연마지 띠들로 위쪽 면에 버핑되어 마이크로섬유들을 자유롭게 풀어 털을 발생시킨다.
I) 단계 H)에서 얻어진 가공되지 않은 산물은 합성 가죽들에 대해 전통적으로 실시되는 기술들에 따라 염색되지만, 제조 수율(manufacturing yield)을 현저하게 감소시키는 스플리팅 및 티어링(tearing)의 발생률이 높기 때문에 상기 재료의 감소된 물리적 기계적 특징들은 이 단계를 특히 중요하게 만든다.
L) 상기 습식 염색된 산물은 상기 섬유들의 오리엔테이션과 동시 회전 방향을 가지는 부시-망치 롤러를 이용하여 브러싱된다. 건조 후, 두 번째 브러싱이 상기 섬유들의 오리엔테이션과 공존하는 브러쉬들의 회전 방향으로 적용된다.
M) 얻어진 최종 산물은 매우 얼룩덜룩한 효과(모틀링)를 가진 표면 및 당업계의 마이크로섬유성 재료에서 전형적으로 보이는 털 길이를 가진다.
본 발명의 공정으로 얻어진 가공되지 않은 반제품(실시예 1), 당업계의 알려진 공정으로 얻어진 반제품(실현된 산물에서 두께의 증가 없이 실시예 3에 기재된 반제품과 유사한 두께를 가짐) 및 비교예 3의 공정으로 얻어진 반제품에 대한 기계적 특성들이 측정되었다.
본 발명의 공정으로 얻어진 가공되지 않은 반제품
(실시예 1)		 당업계의 공정으로 얻어진 가공되지 않은 반제품 실시예 3의 가공되지 않은 반제품
두께(mm) 1.03 0.74 0.57
단위 중량
(g/m2)		 354 242 180
밀도
(g/cm3)		 0.344 0.327 0.315
20% 모듈러스
(Kg/cm)		 L 6.1 3.8 2.4
T 1.4 0.9 0.5
엘멘도르프
인열강도(Kg)		 L 2.9 1.1 1.5
T 1.2 0.7 0.8
강도
(Kg/cm)		 L 15.7 8.1 6.0
T 9.5 6.2 3.6
파단신율
(%)		 L 76.2 64.4 71.1
T 135.2 120.5 112.4
[주석: L = 세로 방향 - C = 가로 방향]
스플리팅 단계가 염색 단계를 선행하는 공정을 제공하는 당업계의 공정으로 얻어진 반제품은 염색 공정에 대해 충분한 내성을 허용하는 모듈러스 및 강도(tenacity) 값들을 가진다. 두께를 동일한 공정에 따라 적용분야에 요구되는 두께로 감소시키기 위해, 세로 방향(부직포의 감기는 방향) 및 무엇보다도 가로 방향(실시예 3 참조)에서의 강도 특징이 염색 공정 동안 가해진 스트레스들에 대한 산물의 충분한 내성을 허용하기에 너무 낮은 레벨까지 떨어진다. 상기 문제는 본 발명의 대상을 구성하는 공정(실시예 1 참조)으로 해결될 수 있는데, 상기 공정에서 가공되지 않은 반제품은 알려진 공정의 모듈러스 및 강도 값들보다 훨씬 더 높아서 염색 공정의 스트레스들을 견디기에 매우 적합한 모듈러스 및 강도 값들을 가진다.

Claims (16)

  1. A) 도 성분(island component)은 마이크로섬유성이고 이와 혼합되지 않는 해 성분(sea component)은 용매에 용해가능한 해도형(island in the sea) 구조를 가지는 이성분(bicomponent) 섬유를 방사시키는 단계;
    B) 상기 이성분 섬유에 대한 기계적 바늘 또는 워터 펀칭(water punching) 공정을 통해 펠트(felt)를 제조하는 단계;
    C) 상기 펠트를 접착제로 함침시키는 단계;
    D) 상기 해 성분을 선택 용매에 용해시키는 단계;
    E) 상기 펠트를 폴리우레탄 결합제 용액에 함침시키고 유기용매 또는 물에 용해시켜 상기 접착제를 제거하는 단계;
    F) 단계 E)에서 수득된 펠트의 양면을, 양면과 함께 동일 방향으로 연마지 띠들(abrasive paper strips)을 회전시킴으로써 버핑(buffing)하는 단계;
    G) 상기 단계 F)에서 수득된 펠트를 염색시키는 단계;
    H) 염색된 펠트의 양면을, 양면 모두 섬유와 동일 방향으로 배향하도록 브러싱(brushing)하는 단계;
    I) 상기 단계 H)의 산물을 두께의 방향으로 절단하여 각각 상기 두께의 반을 가지는 두 개의 동일한 라미네이트(laminates)를 생산하는 단계
    를 포함하는 폴리우레탄 매트릭스에 담겨진 폴리에스테르 또는 폴리아미드 마이크로섬유들에 기반된 마이크로섬유성 부직포를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이성분 섬유는 폴리에스테르 또는 폴리아미드 마이크로섬유들을 포함하고, 상기 해 성분은 폴리스티렌(polystyrene, PS)을 포함하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 단계 A)에서 얻어진 상기 이성분 섬유는 다림질, 컬링 그리고 절단되어 플록 섬유(flock fibre)를 생산하는 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 단계 B)에서 기계적 바늘 또는 워터 펀칭 공정을 통해 얻어진 상기 펠트는 0.1 내지 0.3 g/cm3 사이의 밀도를 가지고 300 내지 550 g/m2 사이의 단위 무게를 가지는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 단계 C)에서 상기 접착제는 폴리비닐 접착제인 것인 방법.
  6. 제2항에 있어서, 단계 D)에서 상기 폴리스티렌 해 성분은 트리클로로에틸렌에 용해되는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 단계 F)에서 상기 버핑은 500 메쉬(mesh) 미만의 메쉬값을 가지는 연마지로 실시되는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 단계 H)에서 상기 염색된 반제품(semi-finished product)은 젖은 상태(wet state)에서 첫 번째 브러싱되고 건조 후 두 번째 브러싱되는 것인 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 첫 번째 브러싱은 상기 섬유들의 오리엔테이션과 동시 회전 방향을 가지는 부시-망치 롤러(bush-hammered rollers)를 이용하여 양쪽 면에서 실시되는 것인 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 두 번째 브러싱은 건조 후 브러싱을 섬유 방향과 동일한 방향으로 회전시켜 양면에 대하여 적용하는 것인 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 방법으로 얻어질 수 있는, 0.65 mm와 동일하거나 또는 미만의 두께를 가지고, 350 μm와 동일하거나 또는 미만의 털 길이(nap length)를 가지는 마이크로섬유성 부직포.
  12. 제11항에 따른 부직포에 의해 얻어질 수 있는 소비재용 커버링(covering).
  13. 제12항에 있어서, 상기 커버링은 전자 제품을 위한 커버 또는 케이스인 것인 커버링.
  14. 제12항에 있어서, 상기 소비재는 소리 또는 이미지를 기록하거나 또는 재생하기 위한 휴대용 장치, 휴대용 오락 장치, 스포츠용 무기 또는 장비, 개인의 웰빙 또는 건강을 위한 장치, 전화기, 휴대용 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터(laptop), 및 다른 전자 장치들로부터 선택되는 것인 커버링.
  15. 삭제
  16. 삭제
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