KR102289605B1 - 파열강도가 우수한 신발 측포용 부직포 및 그 제조방법 - Google Patents

파열강도가 우수한 신발 측포용 부직포 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파열강도가 우수한 신발 측포용 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 재생 폴리에스테르 섬유 70~90중량%와 저융점 폴리에스테르 섬유 10~30중량%로 이루어진 혼합섬유로 형성된 섬유웹과, 상기 섬유웹의 적층 중간에 개재되어 합지됨으로써 보강하는 망사직물로 이루어진 부직포 생지; 및 탄산칼슘을 함유하는 액상의 수지조성물이 상기 부직포 생지에 침착되어 형성된 수지물을 포함한다.
본 발명에 의하면, 인조피혁의 단점을 극복한 충격강도 즉, 파열강도가 우수한 신발 측포용 부직포가 제공된다. 또한, 천연물질인 탄산칼슘 사용으로 인해 환경이 보호되고 제조공정의 능률이 향상되며, 경제적으로 유리한 장점이 제공된다.

Description

파열강도가 우수한 신발 측포용 부직포 및 그 제조방법{NON WOVEN FABRIC FOR SHOES HAVING EXCELLENT BURSTING STRENGTH AND MANAFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 신발 측포용 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신발용 자재로 사용되는 인조피혁의 단점인 충격강도 즉, 파열강도가 우수한 신발 측포용 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 신발용 인조피혁은 디메틸포름아미드(DMF), 메틸에틸케톤(MEK) 등과 같은 유기용제가 함유된 우레탄 수지 배합액을 이형지 위에 도포하고 건조해 필름을 형성시킨 다음, 그 형성된 우레탄 필름 위에 접착제를 도포하고 가교, 경화시킨 후 단섬유형 극세사 부직포 혹은 직물 섬유 기재와 합포하는 방법으로 제조된다. 관련 선행기술로는 한국 공개실용신안공보 제20-1994-0019366호, 한국 등록특허공보 제10-0367926호 등이 있다.
한국 공개실용신안공보 제20-1994-0019366호는 통상의 폴리우레판 피혁의 이면에 내부성과 내열성이 우수한 아크릴계 등의 수막층을 형성하여, 신발 제조시 유색의 피혁 위에 백색의 폴리우레탄 피혁을 중첩하여 봉착시 이염현상으로 인해 백색의 폴리우레탄 피혁이 오염되는 것을 방지한다.
한국 등록특허공보 제10-0367926호는 폴리에스테르 화이버 : 나이론 화이버 = 45∼55% : 55∼45%의 중량비를 갖는 0.3∼0.6 데니어의 세사부직포를 염색하고, PVA 수용액으로 패딩 건조처리한 후 폴리우레탄 함침액으로 함침하여 응고, 수세 및 건조한 다음, 버핑처리하여, 천연피혁의 특징을 최대한 활용하고자, 천연가죽 같은 볼륨감, 주름 및 외관에 주안점을 두고 원자재 및 제조공정을 특별히 선정, 설계하여, 종래의 고가의 후용출 극세사 부직포의 사용을 배제하므로써 용출공정을 생략하고, 폴리우레탄 함침공정전에 염색공정을 적용하므로써 염료가 많이 사용되고 염색이 어려운 폴리우레탄 함침포 염색공정을 배제할 수 있어, 종래 신발용 스웨드형 인공피혁에 비하여 품질이 우수하고, 비용면에서도 약30∼40%의 저가격대의 제품의 생산이 가능하게 된다.
그러나, 신발용 자재로 사용되는 인조피혁은 내가수성, 강직성, 응집력 및 외부 충격강도에 약하다.
한국 공개실용신안공보 제20-1994-0019366호 한국 등록특허공보 제10-0367926호
본 발명의 목적은 신발용 자재로 사용되는 인조피혁의 단점인 충격강도 즉, 파열강도가 우수한 신발 측포용 부직포 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부직포는 재생 폴리에스테르 섬유 70~90중량%와 저융점 폴리에스테르 섬유 10~30중량%로 이루어진 혼합섬유로 형성된 섬유웹과, 상기 섬유웹의 적층 중간에 개재되어 합지됨으로써 보강하는 망사직물로 이루어진 부직포 생지; 및 탄산칼슘을 함유하는 액상의 수지조성물이 상기 부직포 생지에 침착되어 형성된 수지물을 포함한다.
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본 발명의 부직포 제조방법은 재생 폴리에스테르 섬유 70~90중량%와 저융점 폴리에스테르 섬유 10~30중량%로 이루어진 혼합섬유를 혼합하여 혼합섬유를 만드는 제1 단계; 상기 혼합섬유로 섬유웹을 만들되, 그 섬유웹 사이에 망사직물을 개재하는 제2 단계; 상기 섬유웹과 상기 망사직물을 합지하여 부직포 생지를 만드는 제3 단계; 및 탄산칼슘을 함유하는 액상의 수지조성물을 상기 부직포 생지에 침착시켜 건조하는 제4 단계를 포함하며,
본 발명에 의하면, 인조피혁의 단점을 극복한 충격강도 즉, 파열강도가 우수한 신발 측포용 부직포가 제공된다. 또한, 천연물질인 탄산칼슘 사용으로 인해 환경이 보호되고 제조공정의 능률이 향상되며, 경제적으로 유리한 장점이 제공된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 부직포는 2종의 섬유를 호퍼기에 투입하여 혼합하는 혼합(Mixing)공정, 조합(Blending)공정을 거친 후 혼합섬유를 빗질하듯이 나열시키는 카딩(Carding)공정, 나열된 혼합섬유의 크기 및 두께를 조절하기 위해 펼쳐서 겹쳐 섬유웹을 성형(Lapping)하는 동시에 그 섬유웹(Web) 간에 망사직물을 개재하는 공정, 섬유웹과 망사직물을 결속시켜 합지하는 니들 펀칭(Needle Punching)공정, 표면을 고르게 하기 위한 아이롱(Ironing)공정, 검침(Metal Detecting)공정 및 권취(Wrapping)공정을 거쳐 부직포 생지를 만들고, 그 부직포 생지에 수지조성물을 침착시켜 건조함으로써 제조된다.
본 발명의 부직포는 페트병(PET bottle)을 파쇄하여 만든 PET 후레이크(flake, 박편상 고체)를 이용한 100% 재생 폴리에스테르 섬유(Recycled Polyester Fiber)를 사용할 수 있다.
섬유의 혼합은 부직포의 형태 안전성을 높이는데 매우 중요하다. 재생 폴리에스테르 섬유만(단섬유)으로 성형되면, 부직포의 형태 안전성이 감소하게 되므로, 재생 폴리에스테르 섬유와 저융점 섬유(Low Melting Fiber;LM Fiber)를 적정 비율로 혼합해야 한다.
혼합섬유는 부직포의 형태 안정성을 높이기 위해, 재생 폴리에스테르 섬유 70~90중량%와 저융점 섬유 10~30중량%로 이루어지는 것이 좋다. 재생 폴리에스테르 섬유는 6~20데니어인 것이 바람직하며, 저융점 섬유는 아이롱(Ironing) 공정시 용융되어 섬유웹(Web) 간 기계적인 본딩으로 결합력을 높여 부직포의 형태 안전성을 높인다.
저융점 섬유는 2~10데니어인 것이 좋고, 융점이 재생 폴리에스테르 섬유보다 150℃ 이상 낮은 저융점 폴리에스테르 섬유(Low Melting Polyester Fiber)일 수 있다.
이때, 혼합섬유 총 중량 대비 재생 폴리에스테르 섬유의 함량이 70중량% 미만이면, 부직포의 내구성이 저하되고, 90중량%를 초과하면, 부직포가 형태를 유지하는데 문제가 있다.
저융점 섬유는 섬유간 용융을 통한 결속을 위해 10~30중량%의 함량을 갖는 것이 바람직하며, 혼합섬유 총 중량 대비 저융점 섬유의 함량이 10중량% 미만이면, 재생 폴리에스테르 섬유의 결속력이 약해 부직포의 형태를 유지하는데 문제가 있고, 30중량%를 초과할 경우에는 섬유웹 간의 결합력이 너무 높아져서 부직포가 매우 안정된 형태를 유지하나 재생 폴리에스테르 섬유의 적은 함량으로 인해 물성이 저하된다.
섬유웹의 적층 중간에 개재되는 망사직물은 경사 및 위사 모두 420 데니어이고 경사 18목×위사 20목의 밀도로 이루어지는 것이 바람직하며, 섬유웹의 물리적 특성을 높여 부직포의 형태 안정성을 견고히 유지한다.
부직포 생지 총 중량 대비, 혼합섬유 90~95중량%에 망사직물 5~10중량%을 보강한 부직포 생지로 제조된 부직포는 형태 안정성이 높고 강도 등 물성이 동시에 높아질 수 있다. 이때, 부직포 생지 총 중량 대비 망사직물의 함량이 5중량% 미만이면 보강성이 약하고, 10중량%를 초과하면 부직포 생지의 물성에 영향을 주어 내구성 등이 낮아지게 된다.
섬유웹과 망사직물을 결속시켜 합지하여 부직포 생지를 만드는 니들 펀칭 공정은 일반적인 부직포의 니들 펀칭 공정 조건을 변경하여 작업하는 것이 좋다. 바늘판의 바늘 개수를 10~30% 적게 하여 지그재그형태로 배열하고, 바늘의 심도(Depth of Needle)는 기존 바늘 심도의 50~70% 깊이로 펀칭하는 것이 좋다. 기존의 니들 펀칭 공정은 부직포를 구성하는 섬유의 기계적 교략이 치밀하게 제조되어 부직포의 밀도가 높아지면서 두께가 감소하여 내구성이 줄어드는 결과로 이어지기 때문이다.
상/하 바늘판으로 구성된 니들 펀칭기가 2대가 있으며 1차 공정(하에서 상으로), 2차 공정(상에서 하로)으로 진행된다. 바늘이 부직포 통과하는 속도는 본래의 펀칭속도보다 약 10~30%으로 늦춰서 1차 공정의 속도를 300~350rpm으로, 2차 공정은 800~850rpm으로 하여 물리적 훼손을 최소화하여 결속시킨다.
본 발명의 부직포는 수지물에 의해 우수한 충격강도 즉, 파열강도를 가진다. 이 때문에, 본 발명의 부직포는 인조피혁을 대체할 수 있다. 수지물은 수지와 탄산칼슘(CaCO₃)으로 이루어진 수지조성물을 부직포 생지에 침착시켜 형성되며, 종래 인조피혁의 단점인 우수한 파열강도를 본 발명의 부직포가 가진다.
수지는 탄산칼슘을 결착시키는 바인더 역할을 하고, 무기질인 탄산칼슘은 부직포 생지가 파열강도를 갖는데 중요한 역할을 한다. 탄산칼슘이 부직포 생지의 기공들에 충진되고 수지가 그 충진된 상태를 결착시켜 유지함으로써, 본 발명의 부직포가 우수한 파열강도를 가질 수 있는 것이다. 탄산칼슘은 부직포 생지의 기공들에 원활히 충진되고 수지와의 혼합시 분산성을 가지도록 70㎛ 이하의 입도를 가지는 것이 바람직하다.
수지는 수성 폴리에스테르 수지, 수성 아크릴 수지, 수성 폴리 우레탄 수지 중 어느 하나(1종)일 수 있고, 수지조성물은 수지와 탄산칼슘을 1:0.6~1 중량비율로 혼합하여 이루어지는 것이 가장 바람직하다. 이와 같이 조성된 액상의 수지조성물은 부직포 생지에 침착되고 170~180℃에서 6~7분 동안 건조됨으로써 수지물을 형성한다. 수지로는 결착력이 높고, 내변색성, 내약품성, 내수성이 우수하며, 유리전이온도(Glass Transition Temperature, Tg) -30℃ 부근에서 Tacky성이 작은 소프트(Soft) 물성을 가진 수성 아크릴 수지가 가장 바람직하다.
수지와의 중량비율 대비 탄산칼슘이 0.6 미만이면, 부직포의 파열강도가 낮고, 1을 초과하면, 부직포의 물성에서 유의미한 변화가 없다.
탄산칼슘을 함유하는 수지조성물은 함침공정 또는 분사 공정을 통해 부직포 생지에 침착될 수 있다. 함침 공정은 부직포 생지를 수지통에 담그어서 수지조성물을 흡수시킨 후 일정한 압력의 롤러로 짜내는 과정을 통해 이루어질 수 있고, 분사 공정은 노즐을 통해 분사하여 이루어질 수 있다.
수지조성물의 분사 공정시 부직포 생지 상단에는 미세 노즐을 통해 액상의 수지조성물이 부채꼴 스프레이 패턴으로 분무될 때 동시에 압축 공기를 에어건으로 분사시켜 수지조성물이 부직포 생지에 균일하게 도포 및 침투될 수 있도록 한다. 이는 부직포 생지의 섬유 간의 기공 사이로 조밀하게 수지와 탄산칼슘이 침착 도포되어 뛰어난 내구성을 갖게 된다.
<실시예 1>
6 데니어인 재생 폴리에스테르 섬유 90중량%와 2 데니어인 저융점 폴리에스테르 섬유 10중량%를 카딩하여 혼합섬유를 만들고, 그 혼합섬유 95중량%에 경사 및 위사 모두 420 데니어이고 경사 18목×위사 12목의 밀도를 가지는 망사직물 5중량%를 니들펀칭공정을 거쳐 합지하여 부직포 생지를 제조하고, 수성 아크릴 수지와 탄산칼슘을 1:1 중량비율로 혼합한 수지조성물에 부직포 생지를 함침하고 170~180℃에서 6분 동안 건조하여 부직포를 제조하였다.
<실시예 2>
6 데니어인 재생 폴리에스테르 섬유 90중량%와 2 데니어인 저융점 폴리에스테르 섬유 10중량%를 카딩하여 혼합섬유를 만들고, 그 혼합섬유 95중량%에 경사 및 위사 모두 420 데니어이고 경사 18목×위사 20목의 밀도를 가지는 망사직물 5중량%를 니들펀칭공정을 거쳐 합지하여 부직포 생지를 제조하고, 수성 아크릴 수지와 탄산칼슘을 1:1 중량비율로 혼합한 수지조성물에 부직포 생지를 함침하고 170~180℃에서 6분 동안 건조하여 부직포를 제조하였다.
<실시예 3>
실시예 2와 동일한 제조방법으로 부직포를 제조하되, 수성 아크릴 수지와 탄산칼슘을 1:0.6 중량비율로 혼합한 수지조성물에 부직포 생지를 함침하여 부직포를 제조하였다.
<실시예 4>
실시예 2와 동일한 제조방법으로 부직포를 제조하되, 수성 아크릴 수지와 탄산칼슘을 1:0.3 중량비율로 혼합한 수지조성물에 부직포 생지를 함침하여 부직포를 제조하였다.
<실시예 5>
실시예 2과 동일한 제조방법으로 부직포를 제조하되, 수성 아크릴 수지와 탄산칼슘을 0.6:1 중량비율로 혼합한 수지조성물에 부직포 생지를 함침하여 부직포를 제조하였다.
<비교예 1>
인조피혁(H사, Pu Synthetic)을 준비하였다.
<시험예 1>
실시예 1 내지 5, 비교예 1의 물성을 각각 시험하여 비교하였다. 인열강도, 인장강도, 신율, 파열강도를 시험하였다. 시험방법은 표 1과 같다.
구분 단위 시험방법 비교예 1 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
두께 mm ASTM
D-1777		 1.8~1.9 1.8~1.9 1.8~1.9 1.8~1.9 1.8~1.9 2.3~2.5
중량 g/㎡ ASTM
D-3776		 860 860 870 810 680 1100
인열강도
(L)		 kg ASTM
D-2261		 13 13 14 12 15 11
인열강도
(W)		 kg ASTM
D-2261		 15 7 18 17 24 11
인장강도
(L)		 kg/2.54cm ASTM
D-2209		 53 90 95 78 76 82
인장강도
(W)		 kg/2.54cm ASTM
D-2209		 52 35 55 50 48 60
신율(L) % ASTM
D-2209		 65 18 25 19 19 19
신율(w) % ASTM
D-2209		 79 16 17 17 16 16
파열강도
(Mullen Brust)
kg/㎠
ASTM D-3786
25
24
29
29
23
25
시험결과, 실시예 2 및 실시예 3의 부직포가 비교예 1의 인조피혁 보다 파열강도가 더 우수함이 입증되었다. 따라서, 실시예 2 및 실시예 3의 부직포를 신발 측포용으로 사용하는데 매우 뛰어남이 확인되었고, 제조공정의 단순성과 경제적으로 유리한 장점이 제공될 수 있다.
상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 재생 폴리에스테르 섬유 70~90중량%와 저융점 폴리에스테르 섬유 10~30중량%로 이루어진 혼합섬유로 형성된 섬유웹과, 상기 섬유웹의 적층 중간에 개재되어 합지됨으로써 보강하는 망사직물로 이루어진 부직포 생지; 및
    탄산칼슘을 함유하는 액상의 수지조성물이 상기 부직포 생지에 침착되어 형성된 수지물을 포함하며,
    상기 재생 폴리에스테르 섬유는 6 데니어이고, 상기 저융점 폴리에스테르 섬유는 2 데니어이며,
    상기 부직포 생지는 혼합섬유 90~95중량%와 망사직물 5~10중량%로 이루어지고,
    상기 수지조성물은 수성 아크릴수지와 탄산칼슘을 1:1 또는 1:0.6 중량비율로 혼합하여 이루어지고,
    상기 망사직물은 경사 및 위사 모두 420 데니어이고 경사 18목×위사 20목의 밀도로 이루어지고,
    상기 탄산칼슘은 70㎛ 이하의 입도를 가지는 것을 특징으로 하는 신발 측포용 부직포.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 재생 폴리에스테르 섬유 70~90중량%와 저융점 폴리에스테르 섬유 10~30중량%로 이루어진 혼합섬유를 혼합하여 혼합섬유를 만드는 제1 단계;
    상기 혼합섬유로 섬유웹을 만들되, 그 섬유웹 사이에 망사직물을 개재하는 제2 단계;
    상기 섬유웹과 상기 망사직물을 합지하여 부직포 생지를 만드는 제3 단계; 및
    탄산칼슘을 함유하는 액상의 수지조성물을 상기 부직포 생지에 침착시켜 건조하는 제4 단계를 포함하며,
    상기 재생 폴리에스테르 섬유는 6 데니어이고, 상기 저융점 폴리에스테르 섬유는 2 데니어이며,
    상기 부직포 생지는 혼합섬유 90~95중량%와 망사직물 5~10중량%로 이루어지고,
    상기 수지조성물은 수성 아크릴수지와 탄산칼슘을 1:1 또는 1:0.6 중량비율로 혼합하여 이루어지고,
    상기 망사직물은 경사 및 위사 모두 420 데니어이고 경사 18목×위사 20목의 밀도로 이루어지고,
    상기 탄산칼슘은 70㎛ 이하의 입도를 가지고,
    상기 제4 단계에서 상기 수지조성물이 노즐을 통해 부채꼴 스프레이 패턴으로 분무되는 동시에 그 분무를 에어건을 통한 압축 공기로 분사시키는 것을 특징으로 하는 신발 측포용 부직포 제조방법.
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