KR102459668B1 - 대나무 섬유와 pla 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법 및 대나무 섬유와 pla 섬유를 이용한 천연 인조가죽 - Google Patents

대나무 섬유와 pla 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법 및 대나무 섬유와 pla 섬유를 이용한 천연 인조가죽 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가죽 및 그 제조방법에 관한 것으로서 구체적으로는 천연섬유인 대나무 섬유와 식물유래 생분해성 PLA(PolyLactic Acid) 섬유를 혼합하여 제조함으로서, 인체 및 환경에 해롭지 않은 생분해성 가죽을 제조하여 활용함으로써 피부 접촉에 의한 압축 및 수분 침투에도 복원력 및 통기성이 우수한 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법 및 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽에 관한 것으로서,
본 발명의 구체적인 해결적 수단은,
"대나무를 실과 같이 가늘게 하여 대나무 섬유를 준비하는 대나무 섬유준비단계와 PLA를 실과 같이 가늘게 하여 PLA 섬유를 준비하는 PLA 섬유 준비단계와 상기 실과 같이 가늘게 준비한 대나무 섬유와 PLA 섬유를 혼합하여 스판레이스 또는 니들펀칭하여 형성된 베이스 형성단계와 상기 베이스 상에 수성 우레탄으로 코팅 형성하는 코팅층 형성단계와 상기 코팅층이 형성된 베이스를 샤링 또는 엠보싱 형태로 열압착하는 열압착단계를 포함하고, 상기 PLA 섬유 준비단계에서 PLA 섬유는 평균 분자량(Mw) 100,000g/mol 이상이고, 용융흐름 지수(MI)는 190℃, 2160g에서 3~6g/10min으로 스크류 온도 190~220℃에서 방사하여 1~6데니아 굵기로 PLA 실을 30~50mm 크기로 생산하는 것을 포함하며, 상기 대나무 섬유는 60 ~ 80중량%이며 상기 PLA 섬유는 20 ~ 40중량%로 한정하고, 상기 열압착단계에서 코팅층이 형성된 베이스는 압착롤로 압착하여 생성하되, 170~190℃의 압착롤에 의해 열압착되어 수축됨과 동시에 기공을 밀폐하여 PLA 섬유와 대나무 섬유의 결합력을 강화하여 가죽을 성형하도록 하는 것을 포함하는 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법과,
상기 대나무 섬유 및 PLA 섬유는 굵기 1~4데니아, 길이 40mm인 것을 포함하는 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법과,
상기 베이스의 모노데니아는 1~4데니아인 것을 포함하는 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법과,
상기 방법으로 제조된 천연섬유를 이용한 가죽"을 구성적 특징으로 함으로서,
본 발명은, 폴리페놀성분이 함유된 대나무 섬유와 식물유래 생분해성 PLA(PolyLactic Acid) 섬유와 혼합하여 제조함으로서 사용후 폐기시 자연 분해가 가능하고, 대나무에 함유된 폴리페놀 성분으로 인해 항균력이 있으며 온실 가스 저감 및 미세플라스틱이 발생되지 아니하므로 위생성과 환경적 측면에서 사람과 환경에 유해치 아니하고 지구 온난화 방지등 친환경적인 가죽을 제조할 수 있으며,
신발, 의류, 장갑, 잡화, 가구, 인테리어 내장재 및 자동차 내장재 등과 같은 다양한 분야에 천연피혁을 대체할 소재로 사용하 수 있도록 다양한 제품에 사용 가능하고, 화학적 성분의 접착제를 사용치 아니함으로서 친환경적인 가죽을 제조할 수 있는 효과를 발휘하는 것이다.

Description

대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법 및 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽{Manufacturing method of natural artificial leather using bamboo fiber and PLA fiber and natural artificial leather using bamboo fiber and PLA fiber}
본 발명은 가죽 및 그 제조방법에 관한 것으로서 구체적으로는 천연섬유인 대나무 섬유와 식물유래 생분해성 PLA(PolyLactic Acid) 섬유를 혼합하여 제조함으로서, 인체 및 환경에 해롭지 않은 생분해성 가죽을 제조하여 활용함으로써 피부 접촉에 의한 압축 및 수분 침투에도 복원력 및 통기성이 우수한 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법 및 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽에 관한 것이다.
인공피혁(합성피혁)은, 천연피혁과 유사하게 부드러운 질감 및 독특한 외관과 천연피혁에서 기대할 수 없는 유연성과 신장성을 제공할 수 있으므로, 신발, 의류, 장갑, 잡화, 가구, 인테리어 내장재 및 자동차 내장재 등과 같은 다양한 분야에 천연피혁을 대체할 소재로 사용되고 있다.
인공 피혁은, 폴리우레탄, 실리콘, 폴리비닐클로라이드 (PVC) 등을 고분자 원료로 사용하여 제조되고, 천연가죽 에 비하여 가격이 저렴하므로, 인공피혁을 이용한 가죽 상품의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
종래의 인공피혁의 제조시 점착제, 코팅제, 함침제 등으로 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드 (PVC) 등과 같은 합성 고분자, 유기용제 등이 사용되고 있다.
예를 들어, 폴리우레탄, 디메틸포름아미드, 메틸에틸케톤 및 안료 를 적정비로 배합한 코팅액을 적어도 1회 이상 이형지 위에 코팅한 후, 상기 이형지를 건조기에 통과시켜서 용매를 휘발하여 필름을 형성한다.
다음으로, 그 위에 다시 폴리우레탄 접착제와 경화제, 경화촉진제 및 디메틸 포름아미드, 메틸에틸케톤을 적정비로 배합한 코팅액으로 코팅한 이후, 접착제로 원단을 접착하여 충분히 경화 시킨 후, 이형지를 박리하여 폴리우레탄 인공피혁을 제조하고 있다.
이러한 접착제, 유기용제 등을 이용한 인공 피혁은, 제조 및 폐기시 환경문제 및 인체 유해성 문제가 발생하고 있다.
최근에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리아미드 섬유 등 합성 섬유를 이용한 인공피혁의 제조기술이 연구되고 있으나, 인테리어 내장재 용도 또는 잡화용도 등 다양한 합성피혁 용도에 적합한 물성, 도색 등과 같은 가공성 및 내구성 등에서 만족스러운 결과를 갖는 인공피혁의 구현이 어려운 문제점이 있다.
한국특허공개 제10-2017-0123431호 한국특허공개 제10-2019-0129519호 한국특허등록 제10-1913812호 한국특허등록 제10-1390865호
본 발명은 종래와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로,
폴리페놀성분이 함유된 대나무 섬유와 식물유래 생분해성 PLA(PolyLactic Acid) 섬유와 혼합하여 제조함으로서 사용후 폐기시 자연 분해가 가능하고, 대나무에 함유된 폴리페놀 성분으로 인해 항균력이 있으며 온실 가스 저감 및 미세플라스틱이 발생되지 아니하므로 위생성과 환경적 측면에서 사람과 환경에 유해치 아니하고 지구 온난화 방지등 친환경적인 가죽을 제조할 수 있도록 한 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법 및 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽을 제공하는데 그 목적이 있고,
신발, 의류, 장갑, 잡화, 가구, 인테리어 내장재 및 자동차 내장재 등과 같은 다양한 분야에 천연피혁을 대체할 소재로 사용하 수 있도록 한 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법 및 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽을 제공하는데 그 목적이 있고,
종래와 달리 화학적 성분의 접착제를 사용치 아니함으로서 친환경적인 가죽을 제조할 수 있도록 한 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법 및 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법 및 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽의 구체적인 해결적 수단은,
"대나무를 실과 같이 가늘게 하여 대나무 섬유를 준비하는 대나무 섬유준비단계와 PLA를 실과 같이 가늘게 하여 PLA 섬유를 준비하는 PLA 섬유 준비단계와 상기 실과 같이 가늘게 준비한 대나무 섬유와 PLA 섬유를 혼합하여 스판레이스 또는 니들펀칭하여 형성된 베이스 형성단계와 상기 베이스 상에 수성 우레탄으로 코팅 형성하는 코팅층 형성단계와 상기 코팅층이 형성된 베이스를 샤링 또는 엠보싱 형태로 열압착하는 열압착단계를 포함하고, 상기 PLA 섬유 준비단계에서 PLA 섬유는 평균 분자량(Mw) 100,000g/mol 이상이고, 용융흐름 지수(MI)는 190℃, 2160g에서 3~6g/10min으로 스크류 온도 190~220℃에서 방사하여 1~6데니아 굵기로 PLA 실을 30~50mm 크기로 생산하는 것을 포함하며, 상기 대나무 섬유는 60 ~ 80중량%이며 상기 PLA 섬유는 20 ~ 40중량%로 한정하고, 상기 열압착단계에서 코팅층이 형성된 베이스는 압착롤로 압착하여 생성하되, 170~190℃의 압착롤에 의해 열압착되어 수축됨과 동시에 기공을 밀폐하여 PLA 섬유와 대나무 섬유의 결합력을 강화하여 가죽을 성형하도록 하는 것을 포함하는 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법과,
상기 대나무 섬유 및 PLA 섬유는 굵기 1~4데니아, 길이 40mm인 것을 포함하는 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법과,
상기 베이스의 모노데니아는 1~4데니아인 것을 포함하는 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법과,
상기 방법으로 제조된 천연섬유를 이용한 가죽"을 구성적 특징으로 함으로서 상기의 목적을 달성할 수 있다.
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상기와 같이 구성된 본 발명은,
폴리페놀성분이 함유된 대나무 섬유와 식물유래 생분해성 PLA(PolyLactic Acid) 섬유와 혼합하여 제조함으로서 사용후 폐기시 자연 분해가 가능하고, 대나무에 함유된 폴리페놀 성분으로 인해 항균력이 있으며 온실 가스 저감 및 미세플라스틱이 발생되지 아니하므로 위생성과 환경적 측면에서 사람과 환경에 유해치 아니하고 지구 온난화 방지등 친환경적인 가죽을 제조할 수 있으며,
신발, 의류, 장갑, 잡화, 가구, 인테리어 내장재 및 자동차 내장재 등과 같은 다양한 분야에 천연피혁을 대체할 소재로 사용하 수 있도록 다양한 제품에 사용 가능하고, 화학적 성분의 접착제를 사용치 아니함으로서 친환경적인 가죽을 제조할 수 있는 효과를 발휘하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법을 도시한 공정도.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하며, 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않음은 물론, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 점에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아닌바, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 가능하거나 존재할 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
또한, 본 발명의 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 따른 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법 및 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법을 도시한 공정도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 대나무를 실과 같이 가늘게 하여 대나무 섬유를 준비하는 대나무 섬유준비단계; PLA를 실과 같이 가늘게 하여 PLA 섬유를 준비하는 PLA 섬유 준비단계; 상기 실과 같이 가늘게 준비한 대나무 섬유와 PLA 섬유를 2 : 8 또는 4 : 6 비율로 혼합하여 스판레이스 또는 니들펀칭하여 형성된 베이스 형성단계; 상기 베이스 상에 수성 우레탄으로 코팅 형성하는 코팅층 형성단계; 상기 코팅층이 형성된 베이스를 샤링 또는 엠보싱 형태로 열압착하는 열압착단계; 를 포함하는 것을 구성적 특징으로 한다.
[대나무 섬유 준비단계]
본 단계는 대나무를 재단하여 섬유와 같이 즉, 실과 같이 가늘게 준비하는 대나무 섬유 준비단계로서, 상기 대나무 섬유는 굵기 1~4데니아, 길이 40mm인 것이다.
[PLA 섬유 준비단계]
본 단계는 상기 단계와 별도로 식물유래 생분해성 PLA(PolyLactic Acid) 레진을 섬유와 같이 즉, 실과 같이 가늘게 준비하는 단계로서,
상기 PLA 섬유는 굵기 1~4데니아, 길이 40mm인 것이다.
한편, 상기 식물유래 생분해성 PLA(PolyLactic Acid)는 옥수수나 사탕수수, 카사바와 같은 식물에서 전분을 추출하여 원재료로 사용하는 친환경수지로서 폐기시 온도 60℃, 습도 80%, 미생물이 활성화된 토지에서 180일 내에 90% 이상 분해되는 친환경 성분으로서 본 단계에서 상기 PLA의 용융흐름지수(MI)는 240℃, 2160g에서 38g/10min인 것이며,
더 나아가서, 상기 PLA 섬유는 평균 분자량(Mw) 100,000g/mol 이상이고, 용융흐름 지수(MI)는 190℃, 2160g에서 3~6g/10min으로 스크류 온도 190~220℃에서 방사하여 1~6데니아 굵기로 PLA 실을 30~50mm 크기로 생산하는 것이다.
바람직하게는, 상기 대나무 섬유는 60 ~ 80중량%이며 상기 PLA 섬유는 20 ~ 40중량%인 것이다.
여기서 PLA 단섬유가 20중량% 이하이면 열압착 즉 엠보싱 후 모양과 형태가 변형되거나 사용시 평면화되어 엠보싱된 모양과 형태가 없어지게 되고, 또한 PLA 단섬유가 80중량% 이상이면 열압착 즉 엠보싱 후 모양과 형태 변형이 없고 탄성력과 복원력이 우수해지지만 PLA 소재의 브리틀한 특성으로 인해 피부와의 접촉면이 거칠어지게 되고 피부 발진을 유발하고, PLA 단섬유가 녹거나 딱딱하게 뭉쳐지는 현상으로 인해 피부에 자극을 줄 수 있고 또한 가죽 특성을 상실할 수 있다.
[베이스 형성단계]
본 단계는 상기 대나무 섬유와 PLA 섬유를 2 : 8 또는 4 : 6 비율로 혼합하여 스판레이스 또는 니들펀칭하여 베이스를 형성하는 단계로서,
상기 베이스의 모노데니아는 1~4데니아인 것이 바람직하다.
[코팅층 형성단계]
본 단계는 상기 생성된 베이스 상에 수성 우레탄으로 코팅하는 단계를 지칭하는 것으로서, 수성은 물론이고 유성 기타 수분산 코팅, 아크릴 코팅 등 다양한 코팅방법을 선택적으로 활용 할 수 있는 것이다.
[열압착 단계]
본 단계는 상기 코팅층이 형성된 베이스를 샤링 또는 엠보싱 형태로 열압착하는 단계로서,
본 단계는,
상기 코팅층이 형성된 베이스는 압착롤로 압착하여 생성하되, 170~190℃의 압착롤에 의해 열압착되어 수축됨과 동시에 기공을 밀폐하여 PLA 섬유와 대나무 섬유의 결합력을 강화하여 가죽을 성형하도록 하는 것으로,
여기서 압착롤의 온도가 170℃ 이하이면 PLA 섬유의 수축 및 결정화가 약화되어 대나무 섬유의 결합 및 조직이 저하되고, 가죽의 변형이 발생할 수 있으며, 압착롤의 온도가 190℃ 이상이면 PLA 섬유가 용융되어 가죽이 뭉치거나 달라붙는 현상으로 가죽제품자체의 기능이나 역할 등이 상실될 수 있다.
PLA 소재의 결정화 온도는 60~110℃이고, 융점은 165℃이지만, 우레탄 코팅층으로 인해 열압착롤 생산시 열전달이 느려지는 문제점과 순간 롤텃치 생산 및 속도를 감안하여 압착롤의 온도는 다소 차이가 있을 수 있다.
이때 사용되는 압착롤은 2개의 스틸 열압착롤을 사용하거나, 또는 스틸 열압착롤과 일반 고무롤을 사용할 수 있다. 하나의 스틸 압착롤은 일정한 모양과 형태 등이 조각된 스틸 압착롤이고, 또 다른 롤은 평면 스틸롤 또는 고무롤을 사용할 수 있으며, 이때 스틸 압착롤의 온도는 170~190℃로 2개의 압착롤을 통과시켜 가죽표면에 일정한 모양과 형태의 엠보싱이 되도록 하거나, 또는 2개의 스틸 평면 열압착롤을 사용하여 가죽 표면이 엠보싱 없이 평면으로 제조할 수도 있으며, 코팅 후 표면을 샤링하여 제조할 수도 있다.
상기와 같은 제조방법으로 제조된 가죽 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명은,
폴리페놀성분이 함유된 대나무 섬유와 식물유래 생분해성 PLA(PolyLactic Acid) 섬유와 혼합하여 제조함으로서 사용후 폐기시 자연 분해가 가능하고, 대나무에 함유된 폴리페놀 성분으로 인해 항균력이 있으며 온실 가스 저감 및 미세플라스틱이 발생되지 아니하므로 위생성과 환경적 측면에서 사람과 환경에 유해치 아니하고 지구 온난화 방지등 친환경적인 가죽을 제조할 수 있으며,
신발, 의류, 장갑, 잡화, 가구, 인테리어 내장재 및 자동차 내장재 등과 같은 다양한 분야에 천연피혁을 대체할 소재로 사용하 수 있도록 다양한 제품에 사용 가능하고, 화학적 성분의 접착제를 사용치 아니함으로서 친환경적인 가죽을 제조할 수 있는 효과를 발휘하는 것이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.
따라서 본 발명에서의 기술적 사상은 아래에 기재되는 청구범위에 의해 파악되어야 하되 이의 균등 또는 등가적 변형 모두 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속함은 자명하다 할 것이다.

Claims (8)

  1. 대나무를 실과 같이 가늘게 하여 대나무 섬유를 준비하는 대나무 섬유준비단계와 PLA를 실과 같이 가늘게 하여 PLA 섬유를 준비하는 PLA 섬유 준비단계와 상기 실과 같이 가늘게 준비한 대나무 섬유와 PLA 섬유를 혼합하여 스판레이스 또는 니들펀칭하여 형성된 베이스 형성단계와 상기 베이스 상에 수성 우레탄으로 코팅 형성하는 코팅층 형성단계와 상기 코팅층이 형성된 베이스를 샤링 또는 엠보싱 형태로 열압착하는 열압착단계를 포함하고,
    상기 PLA 섬유 준비단계에서 PLA 섬유는 평균 분자량(Mw) 100,000g/mol 이상이고, 용융흐름 지수(MI)는 190℃, 2160g에서 3~6g/10min으로 스크류 온도 190~220℃에서 방사하여 1~6데니아 굵기로 PLA 실을 30~50mm 크기로 생산하는 것을 포함하며,
    상기 대나무 섬유는 60 ~ 80중량%이며 상기 PLA 섬유는 20 ~ 40중량%로 한정하고,
    상기 열압착단계에서 코팅층이 형성된 베이스는 압착롤로 압착하여 생성하되, 170~190℃의 압착롤에 의해 열압착되어 수축됨과 동시에 기공을 밀폐하여 PLA 섬유와 대나무 섬유의 결합력을 강화하여 가죽을 성형하도록 하는 것을 포함하는 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 대나무 섬유 및 PLA 섬유는 굵기 1~4데니아, 길이 40mm인 것을 포함하는 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스의 모노데니아는 1~4데니아인 것을 포함하는 대나무 섬유와 PLA 섬유를 이용한 천연 인조가죽 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항, 제 3 항, 제 5 항 중 어느 하나의 방법으로 제조된 천연섬유를 이용한 가죽.
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