KR101969325B1 - 천연피혁의 은면층과 유두층을 구현한 친환경 누벅형 인공피혁의 제조방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 천연피혁의 은면층과 유두층을 구현한 친환경 누벅형 인공피혁의 제조방법에 관한 것으로 부직포 원단을 수성 우레탄 수지 및 라텍스 수지에 순차적으로 함침시키는 제1 함침 공정, 상기 함침된 부직포 원단을 수성 우레탄 수지 및 라텍스 수지의 혼합물에 함침시키는 제2 함침 공정, 상기 부직포 원단을 엠보 롤러로 가압하는 엠보싱 공정, 상기 부직포 원단의 배면을 우레탄 수지 및 라텍스 수지의 혼합물에 함침하는 배면 처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

천연피혁의 은면층과 유두층을 구현한 친환경 누벅형 인공피혁의 제조방법.{Manufacturing Method of Artificial Upper Leather}

본 발명은 천연피혁의 은면층과 유두층을 구현한 친환경 누벅형 인공피혁의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 표면 내구성 및 방수성이 우수하고 유기 용제를 사용하지 않아 친환경적인 누벅형 인공피혁의 제조방법에 관한 것이다.

최근 다양한 인공피혁이 개발되어 천연피혁을 대체할 수 있는 소재로 널리 사용되고 있다. 피혁은 무두질 방법이나 마무리 작업 방법에 따라 저피, 활피, 다지혁, 갑피, 문양피, 상피, 스웨이드, 벨루어, 벅스킨, 누벅 등의 다양한 종류의 제품으로 나뉘게 된다.

이러한 피혁 중 누벅은 가공된 소가죽의 표면에 보풀을 일게 하여 진짜 벅스킨처럼 만든 가죽으로서, 가죽표면의 터치감이 부드러워 고급 가죽으로 적용되고 있다.

천연피혁은 도 1에서와 같이 표피인 은면층 아래로 진피인 은면층과 유두층, 망상층, 피하조직이 적층된 구조로 이루어져 있다. 상기 은면층은 겉감가죽을 형성하고 상기 은면층과 유두층은 안감가죽을 형성하므로 은면층과 유두층을 어떻게 구현하느냐에 따라 인공피혁의 품질이 결정되게 된다.

이러한 누벅형 인공피혁에 대해서는 다양한 선행기술이 개시되어 있는데, 예를 들어, 대한민국 공개특허공보 10-2016-0078366호에서는 극세 장섬유의 낙합체인 부직포를 포함하고, 부직포는 기모 섬유를 형성시킨 기모 처리면을 갖고, 기모 처리면에서 기모 섬유가 가로놓인 상태로 아크릴계 수지에 고착되어 있는 형태의 인공피혁이 개시되어 있다. 그러나 상기와 같은 방법으로 제조된 인공피혁은 방수성이나 내구성이 불충분하여 이에 대한 개선이 필요하다.

또한, 대한민국 등록특허공보 10-0265219호에서는 2층 구조사의 직물을 이용하여 누벅을 제조하는 점이 기재되어 있으나, 이러한 방법으로 제조하기 위하여 원단인 부직포의 가공에 비용이 증가하기 때문에 경제성이 부족하며 방수성이나 내구성도 불충분한 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2016-0078366호 대한민국 등록특허공보 10-0265219호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 유기 용제를 사용하지 않는 친환경적인 공법으로 누벅형 인공피혁을 제조하되 천연피혁의 은면층과 유두층을 구현하여 품질을 향상시킨 누벅형 인공피혁을 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 표면 내구성, 방수성, 투습성, 통기성 등이 우수한 누벅형 인공피혁을 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 제조 공정에서 난연제를 부가함으로써 난연성이 향상된 누벅형 인공피혁을 제조하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 누벅형 인공피혁의 제조방법은 부직포 원단을 수성 우레탄 수지 및 라텍스 수지에 순차적으로 함침시키는 제1 함침 공정, 상기 함침된 부직포 원단을 수성 우레탄 수지 및 라텍스 수지의 혼합물에 함침시키는 제2 함침 공정, 상기 부직포 원단을 엠보 롤러로 가압하는 엠보싱 공정, 상기 엠보싱 처리된 부직포 원단의 상기 부직포 원단의 배면을 우레탄 수지 및 라텍스 수지의 혼합물에 함침하는 배면 처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배면 처리 공정에 의해 배면 처리된 부직포 원단의 배면에 난연제를 부가하는 난연 처리 공정을 추가적으로 포함할 수 있으며, 상기 배면 처리 공정을 거친 부직포 원단의 전면을 발수 가공하는 발수 가공 공정을 추가적으로 포함할 수 있다.

또한, 상기 수성 우레탄 수지는 수성 우레탄 수지 및 알킬 아미노 실란으로 이루어진 수지 조성물인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 누벅형 인공피혁의 제조방법은 유기 용제를 사용하지 않는 친환경적인 공법으로 누벅형 인공피혁을 제조하되 천연피혁의 은면층과 유두층을 구현하여 품질을 향상시키는 효과를 나타낸다.

또한, 표면 내구성, 방수성, 투습성, 통기성 등이 우수한 누벅형 인공피혁을 제조할 수 있고, 제조 공정에서 난연제를 부가함으로써 난연성이 향상된 누벅형 인공피혁을 제공할 수 있다.

도 1은 천연피혁의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 누벅형 인공피혁의 제조공정을 나타낸 공정도이다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 누벅형 인공피혁의 제조방법은 천연피혁의 은면층과 유두층을 구현하되 친환경적인 제조방법을 채용한 것으로서, 도 1에 도시된 것과 같은 순서로 제조하게 된다.

도 1을 참조하면, 부직포 원단을 준비하는 공정(100), 수지에 순차적으로 함침시키는 제1 함침 공정(200), 함침된 부직포 원단을 용출하는 공정(300), 상기 인쇄된 부직포 원단을 수성 우레탄 수지 및 라텍스 수지의 혼합물에 함침시키는 제2 함침 공정(400), 상기 함침된 부직포 원단을 샌딩하여 표면 처리하는 공정(500), 상기 표면 처리된 부직포를 다시 함침하고 엠보 롤러로 가압하는 엠보싱 공정(600), 상기 부직포 원단을 샌딩하여 표면 처리하는 공정(700), 상기 표면 처리된 부직포 원단을 세정하는 수세 공정(800), 상기 부직포 원단을 우레탄 수지 및 라텍스 수지의 혼합물에 함침시키는 배면 처리 공정(900), 상기 부직포 원단의 배면에 난연제를 부가하여 난연 가공하는 난연 처리 공정(1000), 상기 배면 처리된 부직포 원단 또는 난연 처리된 부직포 원단의 전면을 발수 가공하는 발수 가공 공정(1100)의 순서로 공정을 진행하게 된다.

상기 부직포 원단을 준비하는 공정(100)에서 상기 부직포 원단은 표면 내구성 및 방수성을 향상시키기 위하여 섬유의 용출 시 가성소다에 약한 폴리에스터 원사와 나일론 원사를 함께 제직하여 제조한 것을 사용한다. 이러한 부직포 원단은 통상적으로 사용되는 폴리에스터 부직포 원단에 비해 표면 내구성 및 방수성이 향상되게 된다. 구제적으로는 해도형 부직포 섬유를 준비하고(110) 상기 2종의 부직포 섬유를 함께 제직하여 부직포 원단을 제조하게 된다(120).

또한, 상기 부직포 원단을 함침하기 위한 수지로는 수성 우레탄 수지 및 라텍스 수지를 적용하는데 부직포 원단을 각각의 수지에 순차적으로 함침하는 공정과 상기 수성 우레탄 수지 및 라텍스 수지를 혼합한 혼합물에 함침하는 공정을 혼용함으로써 원하는 두께의 인공피혁을 제조하게 된다.

수성 우레탄 수지는 탄성, 내마모성, 내열성, 유연성, 접착성 등의 특성이 우수하며, 이형성과 인장력이 우수하기 때문에 인공피혁의 제조시 바인더로서 널리 사용되고 있다. 또한, 상기 수성 우레탄 수지는 함침, 도포, 엠보싱, 표면 처리 공정에서 사용되는 것으로서, 제조된 인공피혁의 표면 내구성이나 방수성에 직접적인 영향을 주는 원료이다.

또한, 상기 라텍스 수지는 탄성력이 우수하므로 수성 우레탄 수지와 병용함으로써 인공피혁의 접착력, 내구성 및 질감을 향상시킬 수 있게 되므로 상기 수성 우레탄 수지 및 라텍스 수지를 병용할 때 상승된 효과를 얻을 수 있게 된다.

최근 대한민국 등록특허공보 10-1861086호에서는 수성 우레탄 수지에 실리카 성분을 첨가시킴으로써 접착력을 향상시켜 인공피혁의 제조에 적용하고 있다. 이는 VOC 방출을 막기 위해 무용제 또는 수성 타입의 수지와 접착제를 사용할 때 선 처리제 사용 없이도 충분한 접착 성능을 확보하기 위하여 적용된 것으로서 우레탄 수지 제조시 아미노프로필 트리에톡시실란을 반응시키나, 이러한 제조 과정에서 트리에틸아민, 아세톤 등의 유기용제가 사용되며, 수성 우레탄 수지의 제조 단가가 상승하여 가격 경쟁력이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서 본 발명에서는 상기 수성 우레탄 수지를 사용한 함침 공정에서 알킬 아미노 실란을 혼합한 수지 조성물을 적용함으로써 접착력 향상과 함께 최종적으로 제조된 인공피혁의 표면 내구성과 방수성을 향상시키고 있다.

상기 알킬 아미노 실란은 수성 우레탄 수지와 혼합되는 것이 바람직하며, 상기 수성 우레탄 수지와 라텍스 수지를 병용할 경우, 수성 우레탄 수지와 알킬 아미노 실란이 혼합된 수지 조성물을 먼저 제조한 후 상기 수지 조성물에 라텍스 수지를 배합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이때 상기 수성 우레탄 수지와 라텍스 수지는 1:1 내지 1:0.5의 중량비로 배합하는 것이 바람직하다.

상기 알킬 아미노 실란은 대한민국 등록특허공보 10-1861086호에서와 같이 3-아미노프로필 트리에톡시실란을 사용할 수도 있으나, 수성 우레탄 수지와 반응시키는 것이 아니라 수지 조성물 형태로 사용하기 때문에 아미노기의 분자량이 큰 알킬 아미노 실란을 적용하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.

이러한 알킬 아미노 실란의 구체예로는 3-(2-아미노에틸아미노)프로필 트리메톡시실란, 3-(2-아미노에틸아미노)프로필 디메톡시메틸실란, 3-(2-아미노에틸아미노)프로필 트리에톡시실란, [3-(6-아미노헥실아미노)프로필] 트리메톡시실란 중 어느 하나의 아미노알킬아미노기를 가진 실란을 적용할 때 본 발명에서 목적하는 효과를 얻을 수 있는 것으로 나타났다.

또한, 상기 수지 조성물은 수성 우레탄 수지 100 중량부에 대하여 알킬 아미노 실란 10 내지 15 중량부의 비율로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 알킬 아미노 실란의 함량이 너무 적으면 수성 우레탄 수지를 단독으로 사용했을 때와 접착력에서 차이가 없고, 알킬 아미노 실란의 함량이 지나치게 많으면 실란 성분의 함량이 지나치게 많아 인공피혁의 물성이 저하되는 것으로 나타났다.

상기 준비된 고밀도 부직포 원단을 수성 우레탄 수지에 함침시키고(210) 연속적으로 라텍스 수지에 함침시키는(220) 과정을 통해 제1 함침 공정(200)을 수행한다.

또한, 상기 제1 함침 공정(200)을 마친 부직포 원단은 용출 공정(300)을 수행하는데, 상기 용출 공정은 3~5 중량%의 가성소다 수용액으로 80℃에서 40분 간 수행하는 것이 바람직하다. 용출 공정 후 전면 및 배면을 샌딩할 수도 있다.

상기 부직포 원단을 다시 수지에 함침하여 제2 함침 공정(400)을 수행하는데, 상기 제2 함침 공정(400)에서는 수성 우레탄 수지 조성물과 라텍스 수지의 혼합물에 함침함으로써 함침 공정을 수행한다. 이러한 함침 공정을 통해 인공피혁 전체 두께의 30 내지 40%에 해당하는 수지층(제1 함침 공정 및 제2 함침 공정에 의해 형성된 수지층)이 형성되게 된다.

다음으로 함침 처리된 부직포 원단을 샌딩하여 표면 처리하는 공정(500)을 수행한다. 상기 샌딩은 사포 기계를 사용하여 원단을 사포하는 방법으로 수행할 수 있다. 이러한 표면 처리 공정을 통해 표면에 형성된 털을 짧고 곱게 샌딩하여 천연피혁의 효과를 구현하게 된다.

상기 샌딩된 부직포 원단에 엠보싱 공정(600)을 수행하여 표면 엠보싱 패턴을 형성하는데, 상기 수지 혼합물에 다시 함침한 후 150℃에서 엠보 롤러를 사용하여 30 내지 50㎏/㎠의 압력으로 가압함으로써 엠보싱 공정(600)을 수행한다.

상기 엠보싱 공정(600)이 종료되면 상기 부직포 원단을 건조하고, 상기 엠보싱 처리된 부직포 원단은 다시 샌딩하여 표면 처리하는 공정(700)을 수행하고, 수세 공정(800)을 통해 세정 작업을 하게 된다.

이와같이 제조된 부직포 원단은 배면 처리 공정(900)을 수행하는데, 부직포 원단의 배면을 우레탄 수지 조성물 및 라텍스 수지의 혼합물에 함침하고 권취하여 수행되는데, 인쇄 롤러를 사용하여 함침하고 건취한 후 3일 간 자연경화함으로써 배면 처리를 할 수 있다. 상기 우레탄 수지는 전술한 바와 같이 알킬 아미노 실란을 포함하는 수지 조성물로 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 인공피혁에 난연성을 부여하기 위하여 배면 난연 공정(1000)을 통해 난연제를 부가할 수 있는데, 이 경우 경화된 원단을 원단 뒷면에 난연제를 인쇄 롤러에서 2회 함침시키고 100 내지 120℃에서 건조하여 권취하는 공정을 통해 난연성을 부여할 수 있다.

상기 난연제로는 인산암모늄, 트리에틸포스페이트, 인산에스텔 등의 인계 난연제 또는 적린, 산화주석, 삼산화안티몬, 수산화지르코늄, 수산화알미늄, 메타붕산바륨 등의 무기계 난연제를 사용할 수 있으며, 배면 처리 효율을 향상시키기 위하여 인계 난연제를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 수지 또는 수지 조성물에 함침하는 공정은 부직포 원단을 인쇄 롤러로 공급하여 연속식으로 수행할 수 있다. 수성 우레탄 수지와 라텍스 수지에 순차 함침하는 경우, 부직포 원단을 제1 인쇄 롤러에서 수성 우레탄 수지(수지 조성물)에 1차 함침시키고, 제2 인쇄 롤러에서 라텍스 수지에 2차 함침시킨 후 60~100℃의 건조기를 통과시키면서 2 내지 5분 간 건조시킴으로써 함침 공정을 수행할 수 있다. 또한, 수성 우레탄 수지와 라텍스 수지의 혼합물에 함침하는 공정은 건조된 부직포 원단을 3차 인쇄 롤러에 공급하여 수지 혼합물에 함침시키고 이를 100 내지 120℃의 건조기를 통과시키면서 2 내지 5분 간 건조하는 과정을 통해 수행할 수 있다.

즉, 본 발명의 함침 공정에서는 3차에 걸친 함침을 통해 부직포 원단에 수지를 도포하는데, 상기와 같은 함침 공정의 반복에 의해 제조된 인공피혁의 밀도가 향상되는 것으로 나타났다. 예를 들어, 1차 함침 시 수성 우레탄 수지 조성물에 함침하고 2차 함침에서 라텍스 수지에 함침한 후 3차 함침 시 수성 우레탄 수지 조성물로 함침하여 2차 함침에서 혼합 수지를 사용하지 않은 경우 제조된 인공피혁의 밀도가 약 20 내지 30% 감소하는 것으로 나타나 함침 공정의 순서와 혼합 수지의 사용여부가 인공피혁의 특성에 영향을 미치는 것을 확인하였다.

배면 처리된 부직포 원단은 전면 발수 가공(1100)을 수행함으로써 방수성을 향상시키게 된다.

본 발명에 따른 누벅형 인공피혁의 특성을 확인하기 위하여 다음과 같은 방법으로 누벅형 인공피혁을 제조하였다.

수성 우레탄 수지 100 중량부에 대하여 12 중량부의 3-(2-아미노에틸아미노)프로필 트리메톡시실란을 배합하여 수성 우레탄 수지 조성물을 제조하였다.

또한, 부직포 원단은 나일론 원사와 폴리에스터 원사를 함께 제직하되 통상의 직조기를 이용하여 제직하여 제조하였다.

직조된 부직포 원단을 제1 인쇄 롤러에서 수성 우레탄 수지 조성물 및 라텍스 수지에 순차적으로 함침하여 1차 함침 공정을 수행하였다. 상기 부직포 원단은 건조 공정을 거친 후 제2 인쇄 롤러에서 수성 우레탄 수지 조성물 및 라텍스 수지를 수성 우레탄 수지와 라텍스 수지의 중량비가 1:0.6이 되도록 혼합한 수지 혼합물에 함침시키고 약 80℃에서 3분 동안 건조하였다. 또한, 각 공정이 종료되면 샌딩 처리를 하였다.

다음으로 제3 인쇄 롤러를 통과시키면서 전술한 것과 동일한 수성 우레탄 수지 조성물 및 라텍스 수지의 수지 혼합물에 함침시켰다. 이후 140℃에서 엠보 롤러를 사용하여 40㎏/㎡의 압력을 인가하여 엠보싱 처리한 후 권취하였다.

엠보싱 처리된 부직포 원단을 샌딩 처리한 후 수세하고 얻어진 부직포 원단의 배면에 우레탄 수지 조성물 및 라텍스 수지의 수지 혼합물을 인쇄 롤러에서 함침하고 권취한 후 3일 동안 자연경화시켰다.

경화된 부직포 원단의 배면에 인산 암모늄을 인쇄 롤러를 사용하여 2회에 걸쳐 함침하고 110℃에서 건조한 후 권취하였고, 권취된 원단의 전면을 발수 가공하여 누벅형 인공피혁을 완성하였다(실시예 1).

또한, 비교를 위하여 실시예 2에서는 수성 우레탄 수지 100 중량부에 대하여 10 중량부의 3-(2-아미노에틸아미노)프로필 디메톡시메틸실란을 배합하여 수성 우레탄 수지 조성물을 제조하였고, 실시예 1에서와 같은 공정을 거쳐 누벅형 인공피혁을 제조하였다.

또한, 비교예 1에서는 알킬 아미노 실란의 배합 없이 수용성 우레탄 수지 및 라텍스 수지를 사용하였고, 실시예 1에서와 같은 공정을 거쳐 누벅형 인공피혁을 제조하였다.

비교예 2에서는 수성 우레탄 수지 100 중량부에 대하여 10 중량부의 3-아미노프로필 트리에톡시실란을 배합하여 수성 우레탄 수지 조성물을 제조하였고, 실시예 1에서와 같은 공정을 거쳐 누벅형 인공피혁을 제조하였다.

또한, 비교예 3에서는 실시예 1과 동일한 제조방법으로 누벅형 인공피혁을 제조하되 부직포 원단으로 통상의 폴리에스터 부직포 원단을 사용하였다.

제조된 인공피혁은 부직포 원단의 단위중량이 250g/㎡이었으며, 겉보기 밀도는 측정된 인공피혁의 두께 및 용해 후의 부직포 원단의 단위 중량으로부터 계산되었다. 비교예 3의 부직포 원단은 단위중량이 240g/㎡이었다.

방수성을 평가하기 위하여 JIS L1099A-1에 의한 투습도를 측정하였다. 그 결과는 표 1과 같다.

	겉보기밀도(g/㎤)	투습도(㎜H2O)
실시예1	0.49	13,400
실시예2	0.48	12,800
비교예1	0.34	12,500
비교예2	0.37	12,700
비교예3	0.46	9,800

표 1의 결과를 살펴보면, 본 발명의 제조방법에 따른 갑피용 인공피혁은 겉보기 밀도가 비교예 1, 2에 비해 상대적으로 높아 표면 내구성이 향상되는 것으로 나타났으며, 나일론 원사와 폴리에스터 원사를 함께 제직한 부직포 원단을 적용하는 경우 일반적인 부직포 원단을 사용한 비교예 3에 비해 방수성이 향상되는 것으로 나타났다. 비교예 3에서는 수성 우레탄 수지 조성물을 사용하여 표면 내구성은 높은 것으로 나타났으나 방수성은 불충분한 결과를 얻었다.

또한, 알킬 아미노 실란으로서 3-아미노프로필 트리에톡시실란을 사용한 경우, 표면 내구성이 오히려 저하되는 것으로 파악되어 수성 우레탄 수지와의 상용성을 고려한 알킬 아미노 실란의 선택이 인공피혁의 내구성에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따라 제조된 누벅형 인공피혁과 천연피혁을 비교하면 도 3에서와 같이 천연피혁의 은면층과 유두층이 구현되어 고품질의 인공피혁을 얻을 수 있는 것으로 나타났으며, 표면 내구성, 인쇄성 등의 물성이 우수한 인공피혁을 얻을 수 있는 것으로 나타났다.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (4)

1. 부직포 원단을 수성 우레탄 수지 조성물 및 라텍스 수지에 순차적으로 함침시키는 제1 함침 공정;
   상기 함침된 부직포 원단을 수성 우레탄 수지 조성물 및 라텍스 수지의 중량비가 1:0.6이 되도록 혼합한 혼합물에 함침시키는 제2 함침 공정;
   상기 부직포 원단을 엠보 롤러로 가압하는 엠보싱 공정;
   상기 엠보싱 처리된 부직포 원단의 상기 부직포 원단의 배면을 우레탄 수지 조성물 및 라텍스 수지의 혼합물에 함침하는 배면 처리 공정;
   상기 배면 처리 공정에 의해 배면 처리된 부직포 원단의 배면에 난연제를 부가하는 난연 처리 공정;
   상기 난연 처리 공정을 거친 부직포 원단의 전면을 발수 가공하는 발수 가공 공정;
   을 포함하며,
   상기 수성 우레탄 수지 조성물은 수성 우레탄 수지 100 중량부에 대하여 3-(2-아미노에틸아미노)프로필 트리메톡시실란 12 중량부가 함유되는 것을 특징으로 하는 누벅형 인공피혁의 제조방법.
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