KR102480713B1 - 천연 필러를 포함하는 천연섬유 기반의 가죽재 및 이의 제조방법 - Google Patents

천연 필러를 포함하는 천연섬유 기반의 가죽재 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연 필러를 포함하는 천연섬유 기반의 가죽재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 연마 슬러리 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 면, 마, 모시, 한지사 섬유 및 목질 섬유로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 천연 소재 기반의 베이스 섬유 기재; 및 상기 베이스 섬유 기재 내에 침투된 알기산, 한천, 식물성 단백질 및 색소를 포함하는 천연 필러; 를 포함하는, 천연섬유 기반의 가죽재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

천연 필러를 포함하는 천연섬유 기반의 가죽재 및 이의 제조방법{NATURAL FIBER-BASED LEATHER COMPRISING NATURAL FILLER AND PREPARING METHOD THEREOF}
본 발명은, 천연 필러를 포함하는 천연섬유 기반의 가죽재 및 이의 제조방법에 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, 천연가죽에 비하여 가격이 저렴하므로, 인공피혁을 이용한 가죽 상품의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
종래의 인공피혁의 제조 시 점착제, 코팅제, 함침제 등으로 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드 (PVC) 등과 같은 합성 고분자, 유기용제 등이 사용되고 있다. 예를 들어, 폴리우레탄, 디메틸포름아미드, 메틸에틸케톤 및 안료를 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 디메틸포름아미드, 메틸에틸케톤을 적정비로 배합한 코팅액으로 코팅한 이후, 접착제로 원단을 접착하여 충분히 경화시킨 후, 이형지를 박리하여 폴리우레탄 인공피혁을 제조하고 있다. 이러한 접착제(예를 들어, 본드, 유성 바인더), 유기용제 등을 이용한 인공피혁은, 제조 및 폐기 시 환경문제 및 인체 유해성 문제가 발생하고 있다. 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 내구성뿐만 아니라 견뢰도 등에서 만족스러운 결과를 갖는 인공피혁의 구현이 어려운 문제점이 있다. 또한, 기존의 유해물질의 사용에 따른 환경문제를 해결하면서 천연 가죽의 품질의 재현이 가능한 인조가죽 및 이의 제조방법의 개발이 필요하다.
본 발명은, 천연소재 기반의 섬유 및 상기 섬유 내에 침투된 천연 필러를 적용하여 친환경적이고, 항균성, 내구성, 통기성, 착색성, 견뢰도(예를 들어, 염색 견뢰도 및 마찰 견뢰도)가 우수한 천연섬유 기반의 가죽재를 제공하는 것이다.
본 발명은, 본 발명의 천연섬유 기반의 가죽재의 친환경적인 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 본 발명에 의한 천연섬유 기반의 가죽재를 포함하는 제품을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 면, 마, 모시, 한지사 섬유 및 목질 섬유로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 천연 소재 기반의 베이스 섬유 기재; 및 상기 베이스 섬유 기재 내에 침투된 알기산, 한천, 식물성 단백질 및 색소를 포함하는 천연 필러; 를 포함하는, 천연섬유 기반의 가죽재에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연 필러 중, 알긴산 40 중량% 내지 50 중량%; 한천 20 중량% 내지 30 중량%; 식물성 단백질 20 중량% 내지 30 중량%; 및 색소 5 중량% 내지 6 중량%인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 알긴산 대 상기 한천의 질량비는, 5 : 2 내지 4 : 3이고, 상기 알긴산 대 상기 식물성 단백질의 질량비는, 5 : 2 내지 4 : 3인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 식물성 단백질은, 밀가루; 콩과 식물, 땅콩, 목화씨 및 평지씨로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나에서 분리 추출된 단백질 및 이들의 분말; 및 글루텐;으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연 필러는, 한천 분말 및 식물성 단백질 분말을 포함하고, 상기 천연 필러는, 상기 천연섬유 기반의 가죽재 중 10 중량% 내지 50 중량%인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 베이스 섬유 기재의 높이 방향으로 두께의 90 %까지 섬유 사이에 솜이 채워진 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 베이스 섬유 기재는, 4합 X 2 원사 및 4합 X 3 원사로 이중 직조된 원단을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 베이스 섬유 기재는, 섬유 사이에 솜이 채워진 직물 또는 부직포를 포함하는 제1층; 및 상기 제1층 상에 형성되고 부직포 표면을 포함하는 제2층; 을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1층 및 상기 제2층은, 각각 단일 또는 복수층이고, 상기 제1층 대 제2층의 두께비는, 12 : 1 내지 14 : 1인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제2층의 높이 방향으로 두께의 90 %까지 섬유 사이에 솜이 더 채워진 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1층의 높이 방향으로 두께의 10 %까지 탈크를 포함하고, 상기 탈크는 상기 천연섬유 기반의 가죽재 중 2 중량% 내지 3 중량%인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 베이스 섬유 기재는 면 및 마를 포함하고, 상기 면은 상기 베이스 섬유 기재 중 50 % 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 베이스 섬유 기재를 준비하는 단계; 상기 베이스 섬유 기재에 천연 필러 혼합액을 처리하는 단계; 상기 천연 필러 혼합액이 처리된 베이스 섬유 기재에 천연 염료로 착색하는 단계; 상기 착색된 베이스 섬유 기재에 알긴산 수용액을 처리하고 건조하는 단계; 및 상기 건조된 베이스 섬유 기재를 가공하는 단계; 를 포함하고, 면, 마, 모시, 한지사 섬유 및 목질 섬유로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 천연 소재 기반의 베이스 섬유 기재; 및 상기 베이스 섬유 기재 내에 침투된 알기산, 한천 및 식물성 단백질을 포함하는 천연 필러; 를 포함하는, 천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 베이스 섬유 기재는, 섬유유연제로 처리되고, 상기 섬유유연제는 알긴산을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연 필러 혼합액을 처리하는 단계는, 상기 천연 필러 혼합액을 상기 베이스 섬유 기재에 분사하거나 또는 상기 천연 필러 혼합액에 상기 베이스 섬유를 침지하는 단계; 상기 천연 필러 혼합액이 침투된 베이스 섬유 기재에 무기염 용액을 처리하는 단계; 및 건조하는 단계; 를 포함하고,
상기 무기염은, 칼슘, 칼륨, 또는 나트륨의 할로겐염, 아세트산염, 인산염, 황산염 및 질산염으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연 필러 혼합액이 처리된 베이스 섬유 기재의 표면을 긁어 보풀을 일으켜 탈크를 투입하는 단계; 및 상기 탈크가 투입된 베이스 섬유 기재를 착색하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 착색하는 단계는, 천연 수성 잉크를 이용하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 가공하는 단계는, 천연 수성 잉크로 상기 건조된 베이스 섬유 기재를 착색하는 단계; 를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 가공하는 단계는, 상기 건조된 베이스 섬유 기재에 천연 수성 방수액을 처리하는 단계; 수성 방수액이 처리된 베이스 섬유 기재를 건조하는 단계; 건조된 베이스 섬유 기재를 롤 압축하고 프레스 압출하는 단계; 연마하는 단계; 및 숙성하는 단계; 를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 연마하는 단계는, 바이브레이션에 의한 수평연마하여 연마무늬를 형성하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 건조하는 단계는, 실온 내지 100 ℃ 온도에서 1 시간 이상 동안 건조하고, 상기 압축하고 프레스 압출하는 단계는, 10톤 내지 100 톤의 압력을 가하고 실온 내지 60 ℃ 온도에서 이루어지는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 천연섬유 기반의 가죽재를 포함하는 제품으로서, 상기 제품은, 가방, 신발, 핸드폰케이스, 자동차 시트, 항공기 시트, 선박 시트 및 의자인 것인, 제품에 관한 것이다.
본 발명은, 천연 동물가죽의 표면 특성(예 : 밀도, 무늬, 탄성, 유연성)을 재현하고, 천연 식물성 원단(예 : 65%) 및 식물성 물질(예 : 33%)의 천연 소재로 이루어진 천연섬유 기반 가죽재를 제공할 수 있다.
본 발명은, 식물성 단백질, 알긴산, 한천 등의 점성이 있는 복합물을 직물의 섬유 사이 공간을 채우는 천연 필러로 사용함으로써, 본드 등의 유기 접착제나 유성 바인더의 사용 없이 천연 동물 가죽의 착색성이나 견뢰도를 재현할 수 있다.
본 발명은, 천연피혁과 유사한 촉감, 볼륨감 등을 가지면서 인장강도, 공기투과성, 마찰견뢰도 등이 우수하여 천연 및 인조피혁의 대체 소재로 적용될 수 있는 천연섬유 기반의 가죽재를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 천연섬유 기반의 가죽재는, 가공성 및 내구성이 우수하여 직물, 원단, 신발, 의류, 장갑, 잡화, 가구, 인테리어 내장재, 항공기 내장재, 자동차 내장재 등에 다양한 용도로 적용될 수 있다.
도 1은, (a) 천연가죽 및 (b) 본 발명의 일 실시예에 따라, 실시예에서 제조된 천연섬유 기반의 가죽재의 완제품을 촬영한 사진이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은, 천연섬유 기반의 가죽재에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연섬유 기반의 가죽재는, 천연 소재 기반의 베이스 섬유 기재 및 천연 필러를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연 소재 기반의 베이스 섬유는, 친환경적이고, 통기성, 방향성 등을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 천연 소재 기반의 베이스 섬유는, 식물성 섬유를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 식물성 섬유는, 면, 마, 모시, 한지사 섬유 및 목질 섬유로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 마는, 아마, 황마, 대마, 케나프 등에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 목질 섬유는, 파인애플잎 섬유, 대나무 섬유, 바나나 섬유, 옥수수 섬유, 코코넛 섬유, 야자수 섬유로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 베이스 섬유 기재는 2종 이상의 섬유의 혼방이며, 예를 들어, 면 및 마를 포함하고, 상기 면의 혼합율은 50 % 이상; 70 % 이상; 또는 50 % 내지 80 %이고, 상기 마의 혼합율은 30 % 이하일 수 있다. 이는 면 및 마의 혼합율의 제어를 통해서 천연 필러의 침투를 증가시키고, 통기성을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연 소재 기반의 베이스 섬유는, 동물성 섬유를 더 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 동물성 섬유는, 모, 견 및 모헤어로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연 소재 기반의 베이스 섬유는, 장섬유, 준장섬유 및 단섬유 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 베이스 섬유의 굵기는 8 수 이상; 또는 12수 이상일 수 있다. 또한, 상기 베이스 섬유의 원사는 1종 이상; 2종 이상 또는 3종 이상의 2합 이상; 3합 이상 또는 4합 내지 8합(예를 들어, n종 m합, n 및 m은 2 내지 10의 정수에서 선택된다.)이며, 이들의 이중 또는 삼중 원사(예를 들어, m합 X 2, m합 X 3)일 수 있다. 이러한 섬유의 굵기 및/또는 원사의 구성을 통해 천연섬유 기반의 가죽재 내에 천연 필러의 침투율을 증가시키고 알긴산의 표면막의 형성이 잘 이루어지게하여 천연 동물가죽의 표면 특성 재현, 기계적 특성 및 향균성이 개선된 가죽재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 베이스 섬유 기재는, 직물, 원단, 펠트 및 부직포로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 섬유 기재일 수 있다. 상기 섬유 기재 내에 천연 필러, 알긴산 등이 침투되어 베이스 섬유들을 강하게 점착시키고 본드, 유기 바인더와 같은 접착제의 사용 없이 천연 동물 가죽의 착색성 및/또는 견뢰도를 가지면서 내수성과 내열성이 향상된 가죽재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 베이스 섬유 기재는 부직포 직물일 수 있고, 표면층이 부직포 형태를 갖는 것일 수 있다. 또한, 상기 직물은 가로실 및 세로실의 원사가 상이하게 구성되어 직조(예 : 원사의 굵기, 원사의 구성 : m합 X 2 및 m합 X 3의 이중 직조)된 것으로, 즉, 가로실 및 세로실의 인장 강도의 차이를 나타낼 수 있다. 상기 부직포 직물은 표면을 긁어 솜 및/또는 보풀을 일으키고 일정한 압력을 가하여 부직포 표면층이 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 베이스 섬유 기재의 두께는, 1 ㎛ 이상; 100 ㎛ 이상; 100 ㎛ 내지 100 mm; 또는 0.1 mm 내지 20 mm이고, 바람직하게는 0.5 mm 내지 3 mm일 수 있다. 상기 두께 범위에 포함될 경우에 탄성, 유연성과 같은 천연 동물 가죽의 표면 특성 구현이 가능하고, 효과적인 공기 투과도를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 베이스 섬유 기재는 높이 방향으로 두께의 10 % 이상; 50 % 이상; 또는 80 % 내지 90 %까지 상기 섬유 기재의 공간에 솜이 채워질 수 있다. 예를 들어, 상기 솜은 상기 베이스 섬유 기재의 이면층(또는, 하부면)에서 표면층(또는, 상부면)으로 향해 채워지고, 표면층은 부직포 표면을 나타낼 수 있다. 상기 솜은 상기 베이스 섬유 기재의 섬유들 간의 공간(또는, 기공)의 전체 중 30 % 이하를 채우고, 나머지는 천연 필러가 채울 수 있다. 예를 들어, 상기 솜은 천연성분으로 이루어지고, 예를 들어, 상기 베이스 섬유와 동일한 성분(예를 들어, 상기 베이스 섬유를 긁어서 형성된 솜), 천연솜(예 : 목화솜), 및 천연모직(예 : 울)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 베이스 섬유 기재는 복수층으로 구성되고, 예를 들어, 섬유 사이에 솜이 채워진 직물 또는 부직포를 포함하는 제1층; 및 상기 제1층 상에 형성되고 부직포 표면을 갖는 제2층을 포함할 수 있다. 상기 제2층은 상기 제1층의 표면을 긁어서 보풀 및/또는 솜을 일으켜 부직포 표면을 갖도록 제작된 것이다. 상기 제1층 및 상기 제2층은 각각 단일 또는 복수층일 수 있고, 상기 제1층 대 제2층의 두께비는, 12 : 1 내지 14 : 1인 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1층은 상기 베이스 섬유 기재의 이면층에 해당되고, 상기 제2층은 표면층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제2층의 높이 방향으로 두께의 90 %까지 섬유 사이에 솜이 더 채워질 수 있다. 즉, 이는 제1층에 연속하여 제2층이 솜이 채워짐으로써 솜이 채워지는 높이를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연 필러는, 알기산, 한천, 식물성 단백질 및 색소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 섬유 기재 내에 침투하여 섬유들 사이에 연결하는 점착제의 기능과 적절한 점성을 유지하여 내구성을 향상시키고, 염색 등과 같은 후가공 공정에서 가죽재에 크랙 등의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 적절한 밀도를 부여하고, 탄성 및 유연성과 같은 기계적 특성이 천연 동물가죽과 유사한 표면 특성을 제공할 수 있다. 또한, 상기 천연 필러는, 항균성, 방오성, 공기 투과성 등을 제공하고, 가죽재의 수분함유량을 향상시킬 수 있다. 또한, 인체 무독성이고, 가공성이 좋아 천연 동물 가죽와 유사한 수준의 착생성 및 견뢰도를 구현시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 알긴산(alginic acid)은 상기 천연 필러 중 40 중량% 내지 50 중량%;일 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 상기 천연섬유 기반의 가죽재 내부에 천연 필러의 침투율이 높아 섬유들 간의 강한 결합을 형성하고, 착색 등과 같은 후가공 공정에서 크랙 등의 발생 및 기계적 강도 저하 등을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 알긴산은 홍조류, 갈조류, 녹조류, 클로렐라 및 스피루리나 등의 해조류에서 획득한 추물물이며, 상기 홍조류는, 우뭇가사리, 김, 코토니, 개도박, 둥근돌김, 개우무, 새발, 참풀가사리, 꼬시래기, 진두발, 참도박, 가시우무, 비단풀, 단박, 돌가사리, 석목 및 지누아리 등일 수 있다. 상기 갈조류는, 미역, 다시마, 헛가지말, 민가지말, 패, 고리매, 미역쇠, 감태, 곰피, 대황, 쇠미역사촌, 모자반, 괭생이 모자반, 지충이 및 톳 등일 수 있다. 상기 녹조류는, 청태, 해캄, 파래, 청각, 구슬청각, 옥덩굴 및 염주말 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 알긴산은, 미역, 다시마 등의 갈조류에서 추출되는 물질이며, 마누론산 블록과 글루론산 블록 및 그 중간형의 블록이 1,4-글리코시드로 결합된 공중합체이다. 상기 알긴산은, 상기 천연섬유 기반의 가죽재 내에 침투하여 섬유들 사이 및/또는 섬유들 내에서 높은 밀도와 적절한 점성을 갖는 점착제로 작용할 수 있다. 또한, 상기 알긴산은, 분자 속에 카르복시기를 가지고 있으므로, 항균 기능성을 제공하고, 수분함유량이 높아 공기 투과도 등을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 알긴산은, 해조류를 물 및/또는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알콜; 헥산; 아세톤 등의 케톤; 등의 유기 용매로 추출하여 농축하거나 또는 분말한 것, 가압하여 오일로 추출한 것, 분쇄 장치를 이용하여 획득한 분말 등일 수 있다. 상기 알긴산은, 본 발명의 기술 분야에서 알려진 방법을 이용하여 획득할 수 있고, 예를 들어, 해조류를 알칼리 수용액에 일정시간 침지시킨 후 물로 세척하고, 상기 세척된 해조류를 추출 용매에 침지시키고 추출할 수 있다. 이때, 추출 온도는, 적절하게 선택될 수 있고, 50 ℃내지 150 ℃일 수 있다. 상기 추출용매는, 상기 언급한 용매; 및 H2SO4, HCl, HBr, HNO3, CH3COOH, HCOOH, HClO4 (perchloric acid), H3PO4 (phosphoric acid), PTSA (para-toluene sulfonic acid), 상용 고체산 등의 산;을 포함할 수 있고, 상기 알칼리 수용액은, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 암모니아 수용액 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 알긴산은 알긴산염 (alginate)과 더 혼합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 한천은, 상기 천연 필러 중 20 중량% 내지 30 중량%일 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 상기 천연섬유 기반의 가죽재 내부에 침투율이 높고, 이의 점성에 의해서 섬유들 사이 공간을 채우는 천연 필러로 작용하여 착색성 및/또는 견뢰도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 범위를 벗어나면 이러한 기능 및 개선 효과를 얻는 것이 어렵고, 과량의 투입에 따른 크랙이 증가하거나 기계적 강도 저하 등이 발생될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 한천은, 본 발명의 기술 분야에서 알려진 방법 또는 제품으로 구입될 수 있으며, 예를 들어, 상기 언급한 홍조류를 물에 넣고 가열하여 한천분을 추출하고 응고, 동경, 융해 및 탈수/건조 공정을 거쳐 한천분으로 획득할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 식물성 단백질은, 상기 천연 필러 중 20 중량% 내지 30 중량%일 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 상기 천연섬유 기반의 가죽재 내부에 침투율이 높고, 이의 점성에 의해서 섬유들 사이 공간을 채우는 천연 필러로 작용하여 착색성 및/또는 견뢰도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 범위를 벗어나면 이러한 기능 및 개선 효과를 얻는 것이 어렵고, 과량의 투입에 따른 크랙이 증가하거나 기계적 강도 저하 등이 발생될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 식물성 단백질은, 점성을 제공할 수 있는 식물성 단백질에 해당되고, 예를 들어, 상기 식물성 단백질은, 밀가루; 콩과 식물, 땅콩, 목화씨 및 평지씨로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나에서 분리 추출된 단백질 및 이들의 분말; 및 글루텐;으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 "콩과식물"은 보다 구체적으로 파필리오나세애(Papilionaceae) 과에 해당되며, 콩(예를 들어, 대두, 납작콩, 서리태, 서목태, 흑태, 청태, 황태, 울타리콩, 적두, 거두 또는 신화콩), 완두, 렌즈콩, 잠두, 자주개자리, 토끼풀 및 루피너스일 수 있다. 상기 콩과식물에서 분리 추출된 단백질 분말 또는 상기 콩과식물의 분말일 수 있다. 바람직하게는 콩분말일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 색소(또는, 염료)는 잔량으로 포함될 수 있으며, 예를 들어, 상기 천연 필러 중 5 중량% 내지 6 중량%일 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 시각적인 발색 기능을 제공하고, 과량의 첨가에 따른 천연 필러의 기능 또는 가죽재의 착생성 및 견뢰도의 개선효과를 얻는 것이 어려울 수 있다. 상기 색소는 본 발명의 기술 분야에서 가죽 및/또는 섬유에 적용 가능한 것이라면 제한없이 적용될 수 있으며, 예를 들어, 천연 색소, 식용 색소 또는 이 둘에서 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 알긴산 대 상기 한천의 질량비는, 5 : 2 내지 4 : 3일 수 있다. 상기 알긴산 대 상기 식물성 단백질의 질량비는, 5 : 2 내지 4 : 3인 것일 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 천연가죽의 표면 특성 구현과 내구성, 기계적 특성, 유연성 및 견뢰도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연 필러는, 한천 분말 및 식물성 단백질 분말을 포함하고, 상기 천연 필러는, 상기 천연섬유 기반의 가죽재 중 10 중량% 내지 50 중량%인 것일 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 상기 천연섬유 기반의 가죽재 내부에 침투율이 높고, 이의 점성에 의해서 섬유들 사이 공간을 채우는 천연 필러로 작용하여 착색성 및/또는 견뢰도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 가죽재는 이면층(또는, 하단면)에 탈크를 더 포함할 수 있는 이는 이면층에서 높이 방향으로 두께의 10 %(예 : 약 0.1 mm)까지 탈크가 채워지거나 상기 상기 탈크는 상기 천연섬유 기반의 가죽재 중 2 중량% 내지 3 중량%인 것일 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 가죽재의 밀도를 조절하여 원단의 두께 증가를 조절할 수 있다. 상기 탈크는 상기 수치 범위로 채워져 가죽재의 밀도를 조절할 수 있다. 상기 탈크는 10 nm 내지 0.1 mm; 또는 100 nm 내지 50 마이크로 입자 크기를 갖는 분말일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 가죽재는 방수처리된 것일 수 있고, 이는 수용성 방수재로 처리되어 방수성을 나타낼 수 있다. 상기 수용성 방수재는 본 발명의 기술 분야에서 알려진 방수재(예 : 천연 성분의 수성 방수재)를 적용할 수 있으며, 본 문서에는 구체적으로 언급하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연섬유 기반의 가죽재는, 적용 분야에 요구되는 기능, 물성 등을 제공하기 위해서 섬유 및 가죽재에 적용 가능한 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는, 염료, 방수제, 염색제, 항균성 성분, 항균제, 광택제 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한하는 것을 아니다. 상기 첨가제는, 상기 가죽재 100 중량부에 대해 0 초과 내지 10 중량부; 0.1 중량부 내지 5 중량부; 또는 0.1 중량부 내지 1 중량부로 포함될 수 있다.
예를 들어, 상기 항균성 성분은, 향균성 물질, 식물 추출물, 목초액, 약초 추출물 등을 포함할 수 있고, 예를 들어, 키토산, 은나노, 화산재, 기약토, 피톤치드, 세라미드, 황토, 게르마늄, 맥반석, 옥 및 숯 등의 향균성 물질; 및 녹나무과, 측백나무과, 소나무과, 삼나무과, 두릅나무과, 녹차나무과, 동백나무과, 향나무과, 장비과, 허브과, 물푸레나무과 (Oleaceae), 은행나무과, 인동과, 녹나무과, 아마과 (Linaceae), 벼과 (Poaceae), 운향과, 백합과, 연잎과, 꿀풀과, 국화과, 참나무과 및 옻나무과 등의 식물 추출물; 나무에서 얻은 수액 또는 진액 등의 목초액; 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한하는 것을 아니다.
예를 들어, 상기 약초 추출물은, 감국, 감초, 강활, 계지, 구기자, 당귀, 독활, 두충, 마황, 만형자, 모과, 목향, 박하, 반하, 방풍, 백복령, 백작약, 백지, 생강, 생지황, 석고, 세신, 속단, 숙지황, 시호, 오약, 우슬, 원두충(초), 육계, 인삼, 죽여, 지각, 지골피, 지모, 진교, 진피, 창출, 천궁, 치자, 향부자, 황금, 황련, 황백, 황기, 홍화, 하수오, 삼백초, 어성초, 약쑥 및 맥문동 등의 추출물 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한하지 않는다. 상기 추출물은, 잎, 줄기, 꽃, 뿌리, 열매 또는 씨앗 등을 물로 끓이거나 또는 알콜, 헥산 등의 용매로 추출하여 농축하거나 또는 분말로 한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연섬유 기반의 가죽재는, 천연피혁과 유사한 촉감, 볼륨감, 유연성 등을 나타내고, 우수한 인장 강도를 나타내면서, 5 내지 60 % 압축률(두께 방향) 및 10 % 신장 시 탄성회복율은 80 % 이상(복원율, 두께 방향)을 나타낼 수 있다. 상기 압축률 및 탄성회복율의 범위 내에 포함 시 가죽재의 우수한 촉감을 가지면서 형태 안정성, 충만감 등을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연섬유 기반의 가죽재를 포함하는 제품에 관한 것이다. 상기 제품은, 가죽재가 적용 가능한 것이라면 제한 없이 적용될 수 있고, 예를 들어, 유아용 제품 (예 : 신발, 가방, 의자, 소파), 신발(예 : 구두, 운동화), 의류, 가방, 잡화(예 : 액세서리, 핸드폰 케이스, 벨트, 모자, 지갑, 장갑) 등의 패션 가죽 제품, 가구(예 : 의자, 소파), 침구, 장식재, 인테리어 내장재, 항공 내장재(예 : 시트), 선박 내장재(예 : 시트), 자동차 내장재(예 : 시트), 등일 수 있으나, 이에 제한하는 것을 아니다.
본 발명은, 본 발명에 의한 천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제조방법은, 베이스 섬유 기재를 준비하는 단계; 베이스 섬유 기재에 천연 필러 혼합액을 처리하는 단계; 천연 필러 혼합액이 처리된 베이스 섬유 기재에 식용 염료로 착색하는 단계; 착색된 베이스 섬유 기재에 알긴산 수용액을 처리하고 건조하는 단계; 및 건조된 베이스 섬유 기재를 가공하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 베이스 섬유 기재 및 상기 천연 필러는 상기 천염섬유 기반의 가죽재에서 언급한 바와 같다.
본 발며의 일 실시예에 따라, 상기 베이스 섬유 기재를 준비하는 단계는, 상기 상기 천염섬유 기반의 가죽재에서 언급한 베이스 섬유 기재를 준비하는 단계이며, 상기 베이스 섬유 기재는 섬유유연제로 처리되거나 및/또는 수분으로 전처리될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 전처리는 상기 베이스 섬유 기재에 미스트 등으로 물을 분무 또는 도포하거나 또는 물 내에 침지하여 상기 베이스 섬유의 수분율을 높이는 단계이다. 상기 전처리하는 단계는, 0 ℃ 이상의 온도; 상온 내지 200 ℃온도; 상온 내지 100 ℃ 온도에서 실시될 수 있다. 상기 미스트는, 물을 초음파 분무하여 생성되거나 또는 증기일 수 있다. 상기 전처리는 1초 이상; 1초 내지 5시간; 1분 내지 2시간; 또는 1분 내지 1시간 동안 실시될 수 있다. 상기 온도 및 시간 범위 내에 포함될 경우에, 천연 필러의 수용성이 증가하여 천연 필러의 기재 내부 침투를 향상시킬 수 있다. 상기 수분으로 전처리할 경우에, 물에 상기 언급한 첨가제를 더 첨가하여 실시될 수 있으며, 예를 들어, 식물 추출물, 목초액, 알긴산 등을 첨가하여 항균력을 증가시키거나 또는 염료 등으로 염색할 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유유연제는 천연 소재이며, 예를 들어, 알기산 수용액(1 내지 20 중량%의 알긴산 농도)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연 필러 혼합액을 처리하는 단계는, 천연 필러 혼합액을 상기 베이스 섬유 기재 내에 침투시키고 응고시키는 단계이며, 예를 들어, 천연 필러 혼합액을 준비하는 단계; 천연 필러 혼합액을 상기 베이스 섬유 기재에 분사하거나 또는 상기 천연 필러 혼합액에 베이스 섬유를 침지하는 단계; 천연 필러 혼합액이 침투된 베이스 섬유 기재에 무기염 용액을 처리하는 단계; 및 건조하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 천연 필러 혼합액을 준비하는 단계는, 상기 천염섬유 기반의 가죽재에서 언급한 천연 필러 및 용매를 포함하는 혼합액을 준비하는 것으로, 상기 천연 필러는 상기 천연 필러 중 알긴산 40 중량% 내지 50 중량%; 한천 20 중량% 내지 30 중량%; 식물성 단백질 20 중량% 내지 30 중량%; 및 색소 5 중량% 내지 6 중량%를 포함하고, 물(탈이온수 또는 증류수)로 희석된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 알긴산, 한천 및 식물성 단백질 고형분 대 상기 물의 혼합비는 1:10 내지 1:500 (질량비); 또는 1:100 내지 1:300 (질량비)일 수 있으며, 상기 혼합비 내에 포함되면 천연 필러의 내부 침투율을 높이면서 적절한 점성을 제공하여 가죽재의 유연성, 내구성과 견뢰도를 향상시킬 수 있고, 상기 알긴산의 겔화를 유도할 수 있다.
또한, 상기 알긴산, 한천 및 식물성 단백질은 분말 형태로 적용되고 상기 혼합액 내에 분산되거나 겔화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연 필러 혼합액을 상기 베이스 섬유 기재에 분사하거나 또는 상기 천연 필러 혼합액에 상기 베이스 섬유를 침지하는 단계는, 상기 수분으로 전처리된 베이스 섬유 기재에 천연 필러 혼합액을 분사 또는 도포하거나 또는 상기 천연 필러 혼합액에 상기 베이스 섬유 기재를 침지하여 상기 천연 필러 혼합액을 침투시킬 수 있다. 예를 들어, 롤투롤 코팅과 같이 일정한 압력을 가하여 천연 필러 혼합액을 침투시키거나 초음파 스프레이 분사, 도포 또는 침지 이후에 일정한 압력(예를 들어, 롤, 밀링기 등을 이용)을 가하여 천연 필러 혼합액의 침투를 증가시키고, 균일한 침투를 유도할 수 있다. 또한, 스프레이 방식을 이용하여 적절한 공기투과도를 부여할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 천연 필러 혼합액이 침투된 베이스 섬유 기재에 무기염 용액을 처리하는 단계는, 천연 필러 혼합액이 처리된 베이스 섬유 기재에 무기염 용액을 처리하여 상기 천연 필러의 응고를 유도하여 상기 베이스 섬유들 사이에 상기 천연 필러의 충진 밀도를 증가시키고, 상기 천연 필러들 간에 적절한 점성을 유지하면서 점착력을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 무기염 용액을 적용하여 가죽재의 탄성회복율, 유연성 등을 조절할 수 있다.
상기 무기염은, 금속의 할로겐염, 아세트산염, 인산염, 황산염 및 질산염으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 금속은, 칼슘, 칼륨, 및/또는 나트륨일 수 있다. 예를 들어, 칼슘의 염화염, 아세트산염, 인산염; 칼륨의 염화염, 아세트산염, 인산염; 및 나트륨의 염화염, 아세트산염, 인산염 등에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 무기염은, 1 중량% 내지 30 중량% 농도의 수용액으로 처리될 수 있다. 상기 무기염의 농도 범위 내에 포함되면 가죽재의 점성 조절이 유리하고 가죽재의 내구성, 촉감 등을 개선시킬 수 있다. 바람직하게는 상기 무기염은 염화칼슘일 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 건조하는 단계는, 상기 무기염이 처리된 베이스 섬유 기재를 건조하는 것으로, 실온 이상; 실온 내지 100 ℃ 또는 50 ℃내지 80 ℃에서 1초 이상; 1 분 이상; 1 시간 이상; 10 시간 이상; 20 시간 이상; 또는 20 시간 내지 30 시간 동안 건조할 수 있다. 상기 건조는 바람이 통하는 실내에서 자연건조하거나 또는 오븐에서 건조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연 필러 혼합액이 처리된 베이스 섬유 기재의 표면을 긁어 보풀을 일으켜 탈크를 투입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 쇠솔 등과 같은 마찰을 일으키는 장치를 이용하여 상기 기재의 이면층(또는, 하부면)에 보풀 및/또는 미세한 솜털을 발생시키고 탈크를 투입할 수 있다. 상기 탈크는 착색 전에 표면의 밀도를 조절하여 가죽재의 두께 증가를 제어할 수 있다. 상기 탈크는 상기 천연소재 기반의 가죽재에서 언급한 바와 같다. 상기 탈크는 분말 또는 슬러리 형태로 적용되고, 스프레이 분사 또는 도포될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 천연 필러 혼합액이 처리된 베이스 섬유 기재에 염료로 착색하는 단계는, 염료를 상기 베이스 섬유 기재의 일부분 또는 전체에 걸쳐 스프레이 분사하여 착색시키는 단계이다. 상기 염료는 본 발명의 기술분야에서 알려진 천연 염료 예를 들어, 식용 색소, 천연 색소 또는 이 둘이라면 제한없이 적용될 수 있으며, 본 문서에는 구체적으로 언급하지 않는다. 예를 들어, 상기 착색하는 단계는 수성잉크를 이용하고, 상기 수성 잉크는 착색을 위한 천연 잉크이며, 예를 들어, 식용 색소, 천연 색소 또는 이 둘을 포함하고, 천연 바인더를 더 포함하여 착색을 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 착색하는 단계는, 탈크를 투입하는 단계에서 획득한 탈크가 투입된 베이스 섬유 기재를 착색할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 착색된 베이스 섬유 기재에 알긴산 수용액을 처리하고 건조하는 단계는, 상기 알긴산 수용액을 상기 베이스 섬유 기재에 분사 또는 도포하거나 또는 상기 알긴산 수용액에 상기 베이스 섬유 기재를 침지하여 상기 알긴산 수용액을 침투시킬 수 있다. 예를 들어, 롤투롤 코팅과 같이 일정한 압력을 가하여 알긴산 수용액을 침투시키거나 초음파 스프레이 분사, 도포 또는 침지 이후에 일정한 압력(예를 들어, 롤, 밀링기 등을 이용)을 가하여 알긴산 수용액의 침투를 증가시키고, 균일한 침투를 유도할 수 있다. 또한, 스프레이 방식을 이용하여 적절한 공기투과도를 부여할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 알긴산 수용액에서 상기 알긴산 대 물의 혼합비는, 1:10 내지 1:500 (질량비); 또는 1:100 내지 1:300 (질량비)일 수 있으며, 상기 혼합비 내에 포함되면 알긴산의 내부 침투율을 높이고 상기 베이스 기재의 표면층의 적어도 일부분 또는 전체에 알긴산 표면막을 형성하여 향균 기능 및 방오 기능을 제공할 수 있다. 또한, 상기 알긴산이 처리된 베이스 섬유 섬유에 무기염 용액을 처리하여 알긴산의 응고를 유도할 수 있다. 상기 무기염 용액은 상기 언급한 바와 같다.
본 발명의 일 예로, 상기 알기산이 처리된 베이스 섬유 기재는 무기염 수용액 처리 이후에 물로 수회 세척하고, 세척된 베이스 섬유 기재를 건조하는 것으로, 실온 이상; 실온 내지 100 ℃ 또는 50 ℃ 내지 80 ℃에서 1초 이상; 1 분 이상; 1 시간 이상; 10 시간 이상; 20 시간 이상; 또는 20 시간 내지 30 시간 동안 건조할 수 있다. 상기 건조는 바람이 통하는 실내에서 자연건조하거나 또는 오븐에서 건조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 가죽재의 적용방법, 적용처에 따라 본 발명의 기술 분야에서 알려진 적절한 가공 공정을 진행할 수 있으며, 예를 들어, 수성잉크 등으로 도색, 염색, 표면 처리, 밀링 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 천연 필러 혼합액을 처리하는 단계를 거친 베이스 기재 상에 수성 잉크로 착색하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 수성 잉크는 착색을 위한 천연 잉크이며, 예를 들어, 식용 색소, 천연 색소 또는 이 둘을 포함하고, 천연 바인더를 더 포함하여 착색을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 탈포하는 단계를 더 포함하고, 상기 건조하는 단계 이전, 이후 또는 이 둘에서 감압 분위기를 형성하여 용액을 증발시키고 기포를 제거하는 단계이다. 바람직하게는, 건조하는 단계 이전에 진행될 수 있다. 탈포하는 단계는, 상온 내지 100 ℃ 또는 실온(rt) 내지 40 ℃에서 1초 이상; 1 분 내지 5 시간; 1 분 내지 1 시간 동안 탈포할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 제조방법은, 상기 가공하는 단계를 포함하고, 상기 가공하는 단계는, 상기 언급한 공정을 거쳐 건조된 베이스 섬유 기재에 수성 방수액을 처리하는 단계; 수성 방수액이 처리된 베이스 섬유 기재를 건조하는 단계;
건조된 베이스 섬유 기재를 롤 압축하고 프레스 압출하는 단계; 연마하는 단계; 및 숙성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 방수액은 천연 성분의 수성 방수재를 이용하여 스프레이 분사, 도포 및/또는 침지 방식으로 처리될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 건조하는 단계는, 실온 이상; 실온 내지 100 ℃ 또는 50 ℃ 내지 80 ℃에서 1초 이상; 1 분 이상; 1 시간 이상; 10 시간 이상; 20 시간 이상; 또는 20 시간 내지 30 시간 동안 건조할 수 있다. 상기 건조는 바람이 통하는 실내에서 자연건조하거나 또는 오븐에서 건조될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 압축하고 프레스 압출하는 단계는, 건조된 베이스 기재를 실온으로 냉각한 이후에 10 톤 내지 100 톤의 압력을 가하고 실온 내지 60 ℃ 온도에서 이루어지고, 탈포, 디자인에 따라 다양한 무늬를 형성할 수 있다.
예를 들어, 롤 압축하여 탈포시키고 상기 롤링 속도는 10 m/분 내지 20 m/분일 수 있다.
예를 들어, 상기 프레스 압축에 의해서 모공, 무늬, 표면 디자인이 이루어질 수 있다.
예를 들어, 롤 압축 (예를 들어, 10톤 및 실온 내지 30 ℃) 이후에 프레스 (예를 들어, 40톤 내지 50통 및 50 ℃ 내지 60 ℃ 온도) 및/또는 롤 압축(예를 들어, 40톤 내지 50통 및 50 ℃ 내지 60 ℃ 온도)이 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 연마하는 단계는, 바이브레이션에 의한 수평연마하여 연마무늬를 형성할 수 있고, 또는 엠보싱 무늬를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 숙성하는 단계는, 실온에서 1일 이상; 3일 이상 보관하면서 자연 숙성 공정을 진행할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
실시예
모시 및 면 혼용섬유(혼용률: 모시 30 % 및 면 70 %)의 베이스 섬유 원단인 부직포 직물(두께 : 0.9 mm, 무게 : 58 g)을 준비하였다. 부직포 직물은, 원사 (4합×2, 4합×3)×2의 이중 제작된 것이다.(즉, 직물 원단이 (4합×2, 4합×2)×2의 방식으로 제작하여 가로 세로 사이에 인장 강도의 차이가 있음). 상기 부직포 직물은 하부면에서 직물(제1층) 섬유 사이 공간은 솜이 어느 정도 채우면서(높이의 90 %까지) 상부면의 표면은 부직포 형태이다. 상기 부직포 직물은 섬유유연제(알긴산, 100 중량%의 수용액)로 처리된 것이다. 천연 필러 용액(알긴산: 37 중량%, 한천(가루): 30 중량%, 식물성 단백질(가루, 콩가루) 30 중량%, 및 색소(천연 식용색소, 3 중량%)를 혼합한 이후에 100 배의 증류수로 희석한 이후에 혼합하여 준비하였다.
상기 부직포 직물을 수증기로 1분 동안 처리한 이후 상기 천연 필러 용액에 5분 동안 침지하여 천연 필러 용액을 상기 부직포 직물 내로 침투시켰다. 다음으로, CaCl2 수용액(20 중량%)에 1분 30초 동안 처리하여 침투된 천연 필러 용액을 응고시키고 이후 물을 이용하여 한차례 세척하였다. 그 후, 실온에서 바람이 통하는 환경에서 자연 건조 방식으로 24 시간 동안 건조하였다.
건조된 부직포 직물의 일면을 쇠솔로 긁어 부직포 형태의 솜(또는, 보풀)을 일으켜 탈크를 형성하였다. 다음으로 식용색소를 상기 부직포 직물 전체에 스프레이 분사하여 염료 착색하였다. 이 때 부직포 직물의 두께는 0.9 mm이고 무게는 88 g이다.
다음으로, 알긴산 수용액 내에 5분 동안 침지한 이후 CaCl2 수용액(20 중량%)에 1분 30초 동안 처리하여 응고 공정을 진행하였다.
부직포 직물을 물을 이용하여 3회 세척(10m×3)하고 가열한 이후 실온에서 자연 바람으로 12 시간 동안 건조시켰다. 건조된 부직포 직물에 천연 수성 방수액을 스프레이 분사하고 50 ℃로 가열한 이후에 실온에서 자연 바람으로 1시간 동안 건조시켰다. 다음으로, 밀링기에 부직포 직물을 투입하여 롤압축(10 톤, 30 ℃)하였다. 이 때 부직포 직물의 두께는 1.3 mm이고 무게는 90 g이다.
다음으로, 프레스 압출(50 톤, 50 ℃)하여 모공 및 모늬를 디자인하였다. 다음으로, 바이브레이션 수평연마를 통해서 표면을 디자인하였다. 이 때 부직포 직물의 두께는 1.1 mm이고 무게는 90 g이다. 최종적으로 실온에서 3일간 보관하면서 자연 숙성을 진행하여 천연섬유 기반의 가죽 소재(두께 : 1.2 mm, 무게 : 90 g)를 제작하였다. 이 때 부직포 직물의 이다.
* 두께 및 무게는 각각 가로 30cm 및 세로 30cm 기준으로 측정된 것이다.
특성 분석
(1) 유해성분
실시예에서 제조된 가죽재 시편에서 유해성분을 분석하였다.
i) 아릴아민계 유해성분
표 1은 'KS K 0147 : 2015, KS K 0739 : 2017”기준으로 유해성분의 분석 결과를 나타낸 것이다.
표 1에서 *검출한계 : 5 mg/Kg이며, < 5 mg/Kg일 경우에 “검출안됨”으로 표시된다.
유해성분 기준(mg/Kg) 결과
4-aminobiphenyl 5 mg/Kg 이하 검출안됨
benzidine 5 mg/Kg 이하 검출안됨
4-chloro-o-toluidine 5 mg/Kg 이하 검출안됨
2-naphthylamine 5 mg/Kg 이하 검출안됨
o-aminoazotoluene 5 mg/Kg 이하 검출안됨
2-amino-4-nitrotoluene 5 mg/Kg 이하 검출안됨
4-chloroaniline 5 mg/Kg 이하 검출안됨
2,4-diaminoanisole 5 mg/Kg 이하 검출안됨
4,4'-diamino-diphenylmethane 5 mg/Kg 이하 검출안됨
3,3'-dichlorobenzidine 5 mg/Kg 이하 검출안됨
3,3'-dimethoxybenzidine 5 mg/Kg 이하 검출안됨
3,3'-dimethylbenzidine 5 mg/Kg 이하 검출안됨
4,4'-methylenedi-o-toluidine 5 mg/Kg 이하 검출안됨
p-cresidine 5 mg/Kg 이하 검출안됨
4,4'-methylene-bis(2-chloroaniline) 5 mg/Kg 이하 검출안됨
4,4'-oxydianiline 5 mg/Kg 이하 검출안됨
4,4'-thiodianiline 5 mg/Kg 이하 검출안됨
o-toluidine 5 mg/Kg 이하 검출안됨
2,4-toluylenediamine 5 mg/Kg 이하 검출안됨
2,4,5-trimentylaniline 5 mg/Kg 이하 검출안됨
o-anisidine 5 mg/Kg 이하 검출안됨
4-aminoazobenzene 5 mg/Kg 이하 검출안됨
2,4-xylidine 5 mg/Kg 이하 검출안됨
2,6-xylidine 5 mg/Kg 이하 검출안됨
ii) 유기주석화합물(TBT, 검출한계 : 0.5 mg/kg), 염소화페놀류(검출한계 : 0.5 mg/kg), 6가 크로뮴(검출한계 : 3.0 mg/kg) 및 다이메틸푸마레이트 (검출한계 : 0.1 mg/kg)의 분석하였으며, 실시예에서 제조된 가죽재는 모두 검출되지 않았다.
(2) 마모강도
ASTM D3884-09(R2013) el 법의 규정에 따라 100 회 측정하여 마모강도를 측정하였으며, 색변화 5 급으로 평가되었다.
(3) 방오성
KS K 0610 : 2017 법(교반식 세탁이 12분(온도 약 41 (± 3) ℃, 정상사이클, AATCC 1993 WOB 세제, 질량보정용 천 I형 건조질량)에 따라 옥수수 기름에 대해 방오성을 평가하였으며, 4.0 급으로 평가되었다.
(4) 인장 절단 하중
KS M 6888 : 2016. 6 법에 따라 시험편의 두께 0.96 mm에 대해 인장 절단 하중을 측정하였으며, 인장 절단 하중은, 각각 방향 1 : 158 (N) 및 방향 2 : 371 (N)으로 측정되었다.
(5) 마찰견뢰도
KS K 0650 : 2011 법의 규정에 따라 마찰견뢰도를 측정하였으며, 그 결과는 건식(4-5급) 및 습식(4-5급)로 측정되었다.
(6) pH 평가
시편에 대해 KS K ISO 3071 : 2005 법에 따라 pH=6.3으로 확인되었다.
(7) 공기투과도
KS K ISO 9237:2011 법 규정에 따라 125 Pa 압력하에서 공기투과도를 측정하였으며, 그 결과 2.0 이상 (mm/s)로 측정되었다.
(8) 항균성
향균성(정량, KS K 0693 : 2016)을 평가하였다. Staphylococcus aureus ATCC6538 황색포도상구균 및 Klebsiella pneumoniae ATCC4352 폐렴균을 이용한(접종 후 배양) 항균성 테스트를 통해서, 18 시간 배양 후 본 발명의 실시예의 가죽재 시편의 경우 대조군 간의 관계에서 각각, Staphylococcus aureus ATCC6538은 99.5 % 및 Klebsiella pneumoniae ATCC4352 99.9 %의 살균 감소율(%)이 확보됨을 확인하였다.
- 살균 감소율(%) = 100(Y-X)/Y
- X : 실시예에 제조된 가죽재 시편에서 18시간 배양 후 생균 수(CFU/ml)
- Y : 대조편의 접종 직후의 생균 수
도 1은, (a) 천연가죽 및 (b) 본 발명의 일 실시예에 따라 실시예에서 제조된 천연섬유 기반의 가죽재의 완제품을 촬영한 사진이다. 본 발명에 의한 가죽재는 부드럽고 광택을 갖는 표면을 제공하고, 천연 색소에 의해 색 구현이 잘 이루어진 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예의 가죽재는 유해성분이 검출되지 않거나 기준치 이하로 검출되어 유해성이 낮고, 친환경성을 갖는 것을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예의 가죽재는 천연 필러를 적용하여 천연피혁과 유사한 촉감 및 착생성을 가지며, 인장강도, 공기투과성 및 마찰견뢰도에서 모두 우수항 물성을 가지므로, 천연피혁 및 인조피혁을 대체할 수 있는 친환경적이 천연소재로 적용하고, 친환경적인 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은, 천연섬유 기반 가죽재의 적어도 일부분에 알기산 막이 형성되어 항균성을 부여하고, 종래의 인조 가죽에서 사용하는 방식인 도포, 합포, 합성의 방식 대신 스프레이 방식을 사용하여 적절한 공기 투과도를 갖는 천연섬유 기반 가죽재를 제공할 수 있다.
본 발명은, 천연 필러를 적용하여 가공, 보관 및 사용 환경 등에서 크랙 등과 같은 손상 발생이 적은 내구성이 향상된 천연섬유 기반의 가죽재를 제공하고, 제조공정 및 폐기 시 유해 물질의 발생이 적고, 인체에 안전한 천연섬유 기반의 가죽재를 제공할 수 있다.
본 발명은, 간단하고 비용 경제적인 제조방법으로 천연 가숙의 품질을 재현하고 친환경적인 공정으로 천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법을 제공할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (21)

  1. 베이스 섬유 기재를 준비하는 단계;
    상기 베이스 섬유 기재에 천연 필러 혼합액을 처리하는 단계;
    상기 천연 필러 혼합액이 처리된 베이스 섬유 기재에 천연 염료로 착색하는 단계;
    상기 착색된 베이스 섬유 기재에 알긴산 수용액을 처리하고 건조하는 단계; 및
    상기 건조된 베이스 섬유 기재를 가공하는 단계;
    를 포함하고,
    면, 마, 모시, 한지사 섬유 및 목질 섬유로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 천연 소재 기반의 베이스 섬유 기재; 및
    상기 베이스 섬유 기재 내에 침투된 알기산, 한천 및 식물성 단백질을 포함하는 천연 필러; 를 포함하는, 천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법이고,
    천연섬유 기반의 가죽재는, 상기 면, 마, 모시, 한지사 섬유 및 목질 섬유로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 천연 소재 기반의 베이스 섬유 기재; 및 상기 베이스 섬유 기재 내에 침투된 알기산, 한천, 식물성 단백질 및 색소를 포함하는 천연 필러;를 포함하는 것이고,
    상기 베이스 섬유 기재의 높이 방향으로 두께의 90 %까지 섬유 사이에 솜이 채워지는 것이고,
    상기 베이스 섬유 기재는, 섬유 사이에 솜이 채워진 직물 또는 부직포를 포함하는 제1층; 및 상기 제1층 상에 형성된 부직포 표면을 포함하는 제2층; 을 포함하는 것이고,
    상기 제1층의 높이 방향으로 두께의 10 %까지 탈크를 포함하고, 상기 탈크는 상기 천연섬유 기반의 가죽재 중 2 중량% 내지 3 중량%인 것이고,
    상기 가공하는 단계는, 상기 건조된 베이스 섬유 기재에 천연 수성 방수액을 처리하는 단계; 천연 수성 방수액이 처리된 베이스 섬유 기재를 건조하는 단계; 건조된 베이스 섬유 기재를 롤 압축하고 프레스 압출하는 단계; 연마하는 단계; 및 숙성하는 단계;를 포함하는 것인,
    천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 천연 필러 중,
    알긴산 40 중량% 내지 50 중량%;
    한천 20 중량% 내지 30 중량%;
    식물성 단백질 20 중량% 내지 30 중량%; 및
    색소 5 중량% 내지 6 중량%
    인 것인,
    천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 알긴산 대 상기 한천의 질량비는, 5 : 2 내지 4 : 3이고,
    상기 알긴산 대 상기 식물성 단백질의 질량비는, 5 : 2 내지 4 : 3인 것인,
    천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 식물성 단백질은,
    밀가루; 콩과 식물, 땅콩, 목화씨 및 평지씨로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상에서 분리 추출된 단백질 및 이들의 분말; 및 글루텐;으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것인,
    천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 천연 필러는, 한천 분말 및 식물성 단백질 분말을 포함하고,
    상기 천연 필러는, 상기 천연섬유 기반의 가죽재 중 10 중량% 내지 50 중량%인 것인,
    천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 섬유 기재는,
    4합 X 2 원사 및 4합 X 3 원사로 이중 직조된 원단을 포함하는 것인,
    천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1층 및 상기 제2층은, 각각 단일 또는 복수층이고,
    상기 제1층 대 제2층의 두께비는, 12 : 1 내지 14 : 1인 것인,
    천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2층의 높이 방향으로 두께의 90 %까지 섬유 사이에 솜이 더 채워진 것인,
    천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 섬유 기재는 면 및 마를 포함하고,
    상기 면은 상기 베이스 섬유 기재 중 50 % 이상인 것인,
    천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 섬유 기재는, 섬유유연제로 처리되고,
    상기 섬유유연제는, 알긴산을 포함하는 것인,
    천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 천연 필러 혼합액을 처리하는 단계는,
    상기 천연 필러 혼합액을 상기 베이스 섬유 기재에 분사하거나 또는 상기 천연 필러 혼합액에 상기 베이스 섬유를 침지하는 단계;
    상기 천연 필러 혼합액이 침투된 베이스 섬유 기재에 무기염 용액을 처리하는 단계; 및
    건조하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 무기염은, 칼슘, 칼륨, 또는 나트륨의 할로겐염, 아세트산염, 인산염, 황산염 및 질산염으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것인,
    천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 천연 필러 혼합액이 처리된 베이스 섬유 기재의 표면을 긁어 보풀을 일으켜 탈크를 투입하는 단계; 및 상기 탈크가 투입된 베이스 섬유 기재를 착색하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 착색하는 단계는, 천연 수성 잉크를 이용하는 것인,
    천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 가공하는 단계는,
    천연 수성 잉크로 상기 건조된 베이스 섬유 기재를 착색하는 단계;
    를 더 포함하는 것인,
    천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 연마하는 단계는, 바이브레이션에 의한 수평연마하여 연마무늬를 형성하는 것인,
    천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 건조하는 단계는, 실온 내지 100 ℃ 온도에서 1 시간 이상 동안 건조하고,
    상기 압축하고 프레스 압출하는 단계는, 10 톤 내지 100 톤의 압력을 가하고 실온 내지 60 ℃ 온도에서 이루어지는 것인,
    천연섬유 기반의 가죽재의 제조방법.
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