KR20000069184A - 인공 피혁의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

인공 피혁으로 만들어질 섬유질 기재에, 기재에 응축 및 흡착 시 탄성을 나타내는 수성 에멀젼 형태의 중합체 용액을 도포 또는 함침시키고; 그 후 상기 기재에 포함된 중합체 용액을 습열 (수증기의 열을 이용) 및 마이크로파 가열을 병용하여 섬유질 기재 중에 응축 및 흡착시켜서, 유기 용매를 사용하지 않고 인공 피혁을 제조할 수 있다. 그러므로 이 방법은 환경에 유해하지 않고 종래의 열풍 건열 응축 및 고착 방법에 비해 마이그레이션 정도를 감소시킨다. 이 방법은 또한 섬유질 기재 중의 섬유 및 함침시킨 중합체 사이에 형성된 선명한 공극 (비접촉부) 을 가진 제품을 형성하게 하는데, 상기 공극은 인공 피혁의 질감에 있어서 필수불가결하다. 결과의 제품은 중합체의 응축 및 고착 시에 발생하는 수증기의 배출로 형성된 수많은 극세공의 존재로 인해 더 큰 통기성을 갖는다. 또한 섬유질 기재 내에서 응축 및 고착된 중합체에 세공 구조가 존재한다는 것도 관찰하였다. 게다가 이 방법은 종래의 가공 단계에서는 필수적인 수축 단계를 생략하게 해주며, 따라서 생산 공정을 간략화 할 수 있다. 또한 본 발명의 방법은 가공 시간의 단축과 생산효율의 향상을 가능하게 한다.

Description

인공 피혁의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING ARTIFICIAL LEATHER}

고품질 천연 피혁의 질감 및 품질을 가진 인공 피혁을 얻기 위한 개선된 방법으로서 섬유질 기재가 되는 극세섬유에 관한 기술; 섬유질 기재에 도포 또는 함침시키는 중합체에 관한 기술; 및 섬유질 기재에 중합체를 도포 또는 함침시키기 전에 행하는 섬유질 기재의 전처리에 관한 기술 등이 제안되어 왔다. 그리고 이런 기술에서 사용되는 중합체를 희석하기 위한 수단은, 예를 들면 디메틸포름아미드 (DMF) 즉, 인체에 유해한 유기 용매를 사용하는 것이다.

이 유기 용매는 가공 현장 등의 작업 환경에 악영향을 미친다는 문제 외에, 처리 후 고온수 세척 또는 물 세척을 위해 많은 양의 물을 필요로 하고, 그 처리수가 버려질 경우 이것이 수질 오염 및/또는 공기 오염을 일으킨다는 점에서 문제를 겪고 있다. 그러므로 배수 또는 폐가스에 존재하는 유기 용매는 회수해야 하며 이렇게 회수된 용매는 전술한 문제점을 제거하기 위해 후처리를 해야 한다. 따라서 이러한 유기 용매의 사용은 상기 처리를 위해 많은 노동력과 비용이 들어간다는 점에서 문제를 겪고 있다.

게다가 유기 용매를 사용하는 기술은 많은 가공 단계를 필요로 한다는 점에서 더 큰 문제를 겪는데, 이 기술이 도 7 에 나타난 바와 같이 섬유질 기재를 수축시키는 단계; 그 기재에 폴리비닐알코올 (PVA) 을 함침시키는 단계 (즉, 기재를 구성하는 섬유에 중합체가 부착하지 않도록 섬유질 기재를 폴리비닐알코올로 처리하는 단계); 함침된 기재를 건조하는 단계; 중합체를 희석하는 단계; 건조된 기재에 중합체를 도포 또는 함침시키는 단계; 중합체를 응축하는 단계; 기재를 고온수 또는 물로 세척하는 단계; 기재를 압착하는 단계; 그것을 건조하는 단계; 및 기재를 롤링하거나 감아서 제품을 얻는 단계로 이루어지기 때문이다.

상기 문제를 해결하기 위해, 어떠한 유기 용매의 사용도 금하는 것 즉, 수성 에멀젼 형태의 중합체, 예컨대 수성 에멀젼 형태의 폴리우레탄 수지 원액을 적절한 농도까지 물로 희석하는 단계, 부직포와 같은 섬유질 기재에 앞에서 얻은 희석 용액을 함침시키는 단계, 및 유기 용매를 이용하는 종래의 기술처럼 건조 및 경화 (curing) 를 통해 폴리우레탄 수지를 섬유질 기재에 고정시키는 단계로 이루어진 방법을 채택하는 것을 생각할 수 있다.

이 방법은 어떤 유기 용매도 사용하지 않으므로, 유기 용매를 사용하는 방법에서 일반적으로 행해지는 PVA 함침 단계 및 이에 부수적인 단계뿐 아니라 고온수 세척 또는 물 세척 단계 및 이에 부수적인 단계를 생략할 수 있게 한다. 이런 이유로 이 방법은 섬유질 기재를 수축시키는 단계, 기재에 에멀젼 형태의 중합체를 도포시키는 단계, 도포된 기재를 예비 건조하는 단계, 건조하는 단계, 이렇게 응축한 중합체를 기재에 고착시키는 단계를 통하여 목적한 제품을 제조할 수 있게 한다. 따라서 이 방법은 유기 용매를 사용하는 방법에 비해, 필요한 단계의 수가 다소 감소될 수 있다는 면에서 이점이 있다.

그러나 이 방법의 보충 실험 결과, 이 방법이 하기의 문제를 가지고 있다는 것이 밝혀졌다.

이런 문제 중의 하나는 건조 초기에, 기재에 함침시킨 에멀젼화 된 수성 폴리우레탄 수지액에 포함된 수분의 증발에 따라, 섬유질 기재에 함침시킨, 수성 에멀젼 형태의 폴리우레탄 수지액 속의 폴리우레탄 수지 고형분이 이동하는 소위 마이그레이션 (migration) 현상이 발생하는 것이다. 이 현상은 이어서 증발하는 수분과 함께 기재 내부로부터의 수지 성분이 섬유질 기재의 앞, 뒤 표면으로 이동하게 만들고, 기재 내부에 함침시킨 폴리우레탄 수지 성분을 감소시킨다. 이는 결과물의 질감을 상하게 하는 주요한 원인이 된다.

게다가 상기 함침된 기재를 건열 건조 후 열풍 (120 ℃ ∼ 150 ℃) 건열 건조를 통해 중합체를 기재에 응축 및 고착시킬 경우, 그리고 수성 에멀젼 형태의 폴리우레탄 수지를 예컨대 함침액으로 사용할 경우, 섬유질 기재의 섬유질에 응축 및 고착된 폴리우레탄 수지의 비율이 10% 이하로, 유기 용매를 사용한 경우에 25 ∼ 50% 인 것에 비해 낮다. 그러므로 만족스러운 질감을 가진 제품을 전혀 수득할 수 없다.

건열 건조 후, 건열 응축 및 고착시키는 단계로 구성되는 종래의 방법을 사용할 때에는 섬유질 기재에 고착되는 중합체의 내용물이 증가하기 때문에, 인공 피혁의 구조을 보여주는, 도면의 대체물로서의 전자 현미경 사진 도 5 에서 볼 수 있듯이, 기재의 섬유에 폴리우레탄 수지 성분이 흡착하여 응고 되고, 따라서 그 후의 가공 단계에서, 예컨대 섬 모양 (island-type) (또는 바다 섬 모양 (sea island-type)) 의 섬유를 마이크로파이버로 가공하는 기술을 이용하는 경우 그 가공 단계에서 또는 그 후의 염색 단계에서 제품의 가공이 곤란하게 되는 문제가 발생한다.

즉, 이 방법에 의해 가공된 인공 피혁은 제트 염색기 또는 패드-스팀 (pad-steam) 염색기에서 용출 가공 단계 및/또는 염색 가공 단계를 행하게 된다. 그러나 이런 유형의 인공 피혁은 예컨대 제트 염색기의 불충분한 운전, 용출 단계에서의 용출로 인한 반점 형성, 염색 단계에서의 염색으로 인한 반점 또는 점 형성을 일으킨다. 패드-스팀 염색 단계에서, 인공 피혁의 시이트가 이 스팀 내에서 서로 접촉하기 쉽고 그들간의 접촉이 색 얼룩의 원인이 되는 등의 불리함이 있다는 사실 또한 관찰했다.

따라서 본 발명의 목적은 환경 오염과 같은 문제를 결코 수반하지 않는 수성 에멀젼 형태의 폴리우레탄 수지 원액을 사용하여, 부드러우면서도 천연 피혁에 거의 근접하는 품질을 가진 인공 피혁을 얻는 것이다.

본 발명은 인공 피혁의 제조 방법에 관한 것이다.

도 1 은 구현예로서 본 발명의 방법에 따라 제조한 인공 피혁의 구조을 보여주는, 도면의 대체물로서의 전자 현미경 사진이다.

도 2 는 비교예 1에서 제조한 인공 피혁의 구조를 보여주는, 도면의 대체물로서의 전자 현미경 사진이다.

도 3 은 또다른 구현예로서 본 발명의 방법에 따라 제조한 인공 피혁의 구조을 보여주는, 도면의 대체물로서의 전자 현미경 사진이다.

도 4 는 도 3 에서 보여주듯이 분섬/분할 (yarn-dividing/dividing) 처리를 실시한 인공 피혁을 보여주는, 도면의 대체물로서의 전자 현미경 사진이다.

도 5 는 종래의 방법으로 제조한 인공 피혁의 구조를 보여주는, 도면의 대체물로서의 전자 현미경 사진이다.

도 6 은 본 발명에 의한 방법의 작업 공정도이다.

도 7 은 종래 방법의 작업 공정도이다.

도 8 은 종래 방법의 작업 공정도이다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 양태]

첨부한 도면을 참고로 본 발명을 더 상세히 기술한다.

여기서 인공 피혁으로 제조될 섬유질 기재는 예컨대 부직포, 직물 및 편물 등일 것이다.

상기 섬유질 기재 중에서 바람직한 것은 폴리아미드 (나일론 섬유) 또는 폴리에스테르 섬유로부터 만들어진 부직포인데 이들은 천연 피혁과 거의 동일한 질감의 최종 제품을 제공할 수 있기 때문이다.

특히 공중합 폴리에스테르 섬유를 함유한 섬유질 기재는 수산화나트륨으로 처리하여 용이하게 분섬/분할이 가능하므로, 공중합 폴리에스테르 섬유로 이루어진 섬유질 기재를 사용하는 것은 부드러운 인공 피혁을 얻기 위한 중요한 요인이 된다.

게다가, 최종 제품의 품질을 더욱 향상시키기 위해 섬유질 기재가 가열 시 스스로 수축가능한 섬유로 이루어지거나, 가열 시 쉽게 수축하는 섬유를 함유하는 것이 바람직하다.

섬유질 기재는 응축 및 고착 시에 탄성을 나타내는 수성 에멀젼 형태의 중합체 (이하, "수성 탄성 중합체"라고 칭한다) 를 섬유질 기재에 도포 또는 함침시킨다. 수성 탄성 중합체를 기재에 도포 및 함침시키는 것은 기재를 분섬/분할 처리 하기 전 또는 후에 기재를 상기 처리하는 방법으로 수행될 것이다.

섬유질 기재에 수성 탄성 중합체를 도포하는 방법으로서 예컨대 직접 도포 (direct coating), 역도포 (reverse coating), 그라비어 도포 (gravure coating), 및 분무 도포 (spray coating) 를 열거할 수 있다. 섬유질 기재에 수성 탄성 중합체를 함침시킨 후, 기재를 스퀴지 롤 (squeegee roll) 에 통과시켜 압착시켜 기재에 포함된 중합체의 함침량을 조절한다.

이와 관련하여, 사용될 수성 탄성 중합체는 폴리우레탄 수지를 수성 매체물에서 수성 분산제를 사용, 분산하여 수성 에멀젼으로 만들어 준비한다.

섬유질 기재에 수성 탄성 중합체를 도포 또는 함침한 후, 수증기의 열 (습열) 및 마이크로파 가열을 병용하는 응축-흡착 장치 (이하 "스티머"라고 칭한다) 를 이용하여 수성 탄성 중합체를 기재에 습열 응축 및 고착시킨다.

이런 점에서, 만약 공중합 폴리에스테르 섬유를 함유한 섬유질 기재를 응축 및 흡착 처리를 한 후 수산화나트륨으로 처리하여 분섬/분할이 일어나면, 내구성과 내알칼리성이 있는 이소시아네이트형 폴리에테르 폴리우레탄 수지 에멀젼을, 상술하자면 말단 이소시아네이트기를 가진 우레탄 중합체를 유화제를 사용하여 강제유화 후, 우레탄 중합체를 폴리아민을 사용하여 연쇄 신장 반응을 일으켜 이소시아네이트형 폴리에테르 폴리우레탄 수지의 에멀젼을 형성하게 하여 제조한 에멀젼을 사용하는 것이 바람직하다.

부수적으로, 만약 섬유질 기재가 수축성이 있으면, 기재는 습열 응축 및 흡착과 동시에 수축을 하고 따라서 기재는 종래의 수성 탄성 중합체를 습열 응축 및 흡착하기 전에 행해졌던 수축 단계를 생략할 수 있다는 점에서 이점이 있다.

습열 응축 및 고착 처리는 습도가 100 부피% 인 수증기 분위기 (포화 증기 분위기) 내에서 수행하는 것이 바람직하다. 그러나 포화 증기 대신 과열 증기를 사용할 수도 있다.

섬유질 기재에 존재하는 수성 탄성 중합체로서의 폴리우레탄 수지는 마이크로파로 상기 기재를 조사하여 그 내부로부터 가열될 수 있고, 이런 이유로 수성 탄성 중합체는 비교예 1에서 습열만을 사용하여 응축 및 고착 처리를 하는 것에 비해 훨씬 짧은 시간 내에 기재에 응축 및 고착될 수 있다.

더 나아가, 마이크로파의 조사는 섬유질 기재에 수성 탄성 중합체로서의 폴리우레탄 수지가 훨씬 균일하게 응축 및 고착되게 하고, 흡착된 폴리우레탄 그 자체 내에 수많은 공극 또는 세공 (pore) 을 형성하게 하며 (예컨대 다공성 수지의 형성), 따라서 습열 응축 및 흡착 직후의 피혁상 시이트의 질감은 종래의 건식 응축 및 흡착 (경화) 으로 제조한 시이트에서보다 더 유연하고 만졌을 때 부드럽다. 이어서, 피혁상의 시이트를 습윤 상태 그대로 염색한다.

시이트를 염색하는 방법으로서는 예컨대 패드-스팀 염색법 및 제트 염색법을 열거할 수 있는데, 후자의 염색법은 시이트가 염색조 중에서 구김이 가면서 염색되므로 질감의 면에서 더 바람직하다.

이렇게 염색한 피혁상 시이트를 필요에 따라 버핑 (buffing) 과 같은 마감 처리를 하여, 인공 피혁을 수득한다. 이런 점에서, 상기 방법으로 제조한 인공 피혁은 수지의 응축 및 흡착 동안에 수증기의 증발을 통해 폴리우레탄 수지 내에 형성된 수많은 미세공 때문에 뛰어난 통기성을 나타낸다.

상술의 설명에서, 습열 응축 및 흡착 직후의 피혁상 시이트가 어떤 건조 처리도 하지 않고 최종 제품으로 형성되는 경우를 기술하였다. 그러나 만약 습열 응축 및 흡착 직후의 피혁상 시이트를 직접 버핑 처리하면, 이 시이트를 버핑 처리 전, 먼저 습열 응축 및 흡착 후 건조시킨다.

수성 분산제를 사용하여 수성 매체물에서 폴리우레탄 수지를 분산하여 제조한 에멀젼은 전술한 구현예에서 수성 탄성 중합체로 사용하지만, 본 발명은 이런 특정 수성 탄성 중합체의 사용에 제한되지 않는다.

본 발명에 따르면, 인공 피혁의 제조 방법 즉, 섬유질 기재에 응축 및 고착될 때, 중합체가 탄성을 나타내는 수성 에멀젼 형태의 중합체 용액을 인공 피혁으로 제조될 섬유질 기재에 도포 또는 함침시키는 단계 ; 및 그 후 습열 및 마이크로파 조사 (마이크로파 가열) 를 병용하여 기재에 포함된 중합체 용액 내의 중합체를 섬유질 기재에 응축 및 고착시키는 단계로 이루어지는 인공 피혁을 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법으로 인공 피혁을 제조하는 것은 가공 시간을 현저히 단축시킨다. 게다가 상기 방법에 따라 제조한 인공 피혁은 종래의 수성 에멀젼 형태의 중합체 수용액을 사용하여 제조한 피혁에 비해 매우 부드럽고 탄성이 강하며, 습열 응축 및 고착뿐 아니라 수축에도 잘 견디며, 종래의 열풍 건열 응축 및 고착으로 제조한 인공 피혁에 비해 마이그레이션 정도가 낮다. 상기 방법은 섬유와 함침된 중합체 용액 사이에 형성된 공극 (void, 비접촉부) 을 가진 제품을 형성하게 하는데, 공극은 인공 피혁의 질감에 있어서 필수불가결한 것이다. 또한 수득한 제품은 기재에 중합체를 응축 및 고착시키는 동안 발생하는 수증기의 방출로 형성되는 수많은 미세공의 존재로 인해 통기성을 또한 가진다. 게다가 상기 방법은 가공 과정 중에서 종래의 방법에서는 필수적인 수축 단계를 생략할 수 있게 한다.

(실시예 1)

폴리아미드 섬유 50 % 및 폴리에스테르 섬유 50 %로 이루어지고, 분할 후의 단섬유 섬도가 0.2 데니르 (denier) 가 되는 원면 (raw cotton) 을 사용하여 니들 펀칭 (needle punching) 기술에 따라, 두께가 1.4 mm 이고, 기본 중량이 300 g/m²의 부직포 (섬유질 기재) 를 제조한다.

그리고 부직포를 수성 탄성 중합체의 에멀젼인 폴리우레탄 수지 에멀젼 (고형분 40 %) 을 포함하는 10 %의 폴리우레탄 수지 수용액에 함침을 위해 침액하고, 스퀴지 롤로 섬유를 압착하여 부직포에 포함된 수용액 함량을 조절한다. 이 때 섬유의 함수율은 160.3 % 였다.

중합체 용액을 건조 없이 하기 조건 하에 습열 및 마이크로파 가열을 병용하여 섬유에 응축 및 고착시킨다.

습열 응축 및 흡착 조건

수증기 온도: 100 ∼ 110 ℃

가공 시간: 1 분

마이크로파 출력: 10 KW

습열 응축 및 고착 후 관찰된, 부직포로부터의 수분 증발율은 31.6 % 였다. 또한 섬유의 경도 (hardness) 및 수축율이 하기의 표 1 및 2 에 각각 열거되어 있다.

그리고 상기 방법으로 제조한 피혁상 시이트를 건조없이 제트 염색기에 투입하였는데, 시이트가 기계에 부드럽게 투입가능하고, 결반 (cloth sewing) 후에도 기계 노즐의 엉김없이 부드럽게 주행한다는 것이 밝혀졌다.

이 상태의 시이트를 하기의 조건 하에 갈색으로 염색한다:

Kayanol Brown RX 2 % o.w.f.

(Nihon Kayaku K.K.제)

Ionet SAD 0.5 % o.w.f.

(Sanyo Chemical Industries, Ltd제)

아세트산 나트륨 0.5 g/ℓ

아세트산 0.3 cc/ℓ

염색 온도 98 ℃

염색 시간 60 분

염색된 시이트를 건조한 후, 일정 면적의 시이트 한 장의 염색 단계 전후의 중량을 조사하였는데, 염색 단계 후의 폴리우레탄 수지 중량이 3 % 감소한 것이 밝혀졌다.

피혁상 시이트를 건조한 후, 사포로 버핑 처리 하여, 스웨이드같은 외양의 인공 피혁을 얻는다.

이렇게 제조한 인공 피혁은 수축 단계를 생략했음에도 불구하고 종래의 인공 피혁에 비해 매우 부드럽고 탄력성이 강하다.

게다가 피혁상 시이트는 습열 응축 및 고착과 동시에 수축을 견디고, 종래의 열풍 건열 흡착으로 제조한 인공 피혁에 비해 중합체의 마이그레이션 정도가 낮다. 도면의 대체물로서의 전자 현미경 사진 도 1 (함침 후 분섬/분할 처리를 실시하지 않은 제품) 에서 보여지듯이, 섬유와 폴리우레탄 수지 즉, 탄성 중합체 사이에 형성된 수많은 공극 (비접촉부) 의 형성이 관찰되었고, 상기 공극의 형성은 인공 피혁의 질감에 있어서 필수불가결한 것이다. 세공 구조를 갖는 탄성 중합체의 형성도 관찰되었다.

또한, 폴리우레탄 수지가 기재에 응축 및 고착되는 비율도 표 3에서 볼 수 있듯이 매우 빠르다.

(비교예 1)

실시예 1 과 동일한 방법으로 제조한 부직포를 실시예 1 에서 사용된 동일한 수성 폴리우레탄 에멀젼 포함 수용액에, 섬유를 용액으로 함침하기 위해 침액하고, 스퀴지 롤로 섬유를 압착하여 부직포에 포함된 수용액 함량을 조절한 후, 실시예 1 에서 사용된 스티머 처리 대신, 하기 조건 하에 섬유를 습열 응축 및 고착시킨다. 이 때 섬유의 함수량은 156.4 % 였다.

부직포를 건조없이 하기 조건 하에 습열 응축 및 고착시킨다.

수증기 온도: 100 ∼ 110 ℃

가공 시간: 4 분

습열 응축 및 흡착 후 관찰된, 부직포로부터의 수분 증발율은 30.9 % 였다. 또한 그 경도 및 수축율이 하기의 표 1 및 2 에 각각 열거되어 있다.

이어서 상기 방법으로 제조한 피혁상 시이트를 실시예 1 과 동일한 방법으로 건조 없이 염색하여 마감한다.

그 결과 실시예 1 에 비해 응축 및 고착 시간이 오래 걸린다는 것이 밝혀졌다. 도면의 대체물로서의 전자 현미경 사진 도 2 (함침 후 분섬/분할 처리를 하지 않은 제품) 에서 보여지듯이, 섬유와 폴리우레탄 수지, 즉 탄성 중합체 사이에 형성된 공극 (비접촉 부분) 의 형성이 관찰되었고, 상기 공극의 형성은 인공 피혁의 질감에 있어서 필수불가결한 것이다. 그러나 공극 형성 속도는 실시예에서보다 더 느리고, 결과의 인공 피혁은 촉감 및 탄성의 면에서 실시예보다 열등하다. 또한 기재에 흡착한 폴리우레탄의 다공도 및 부드러운 촉감에서도 실시예의 인공피혁보다 열등하다.

(비교예 2)

실시예 1 과 유사한 부직포를 비교예 1 과 동일한 온도 및 습도 하에 습열 응축 및 고착을 위해 수축 처리 한다. 이 때 부직포의 수축율을 측정하고 하기의 표 2 에 나타내었는데 이것은 비교예 1 에서 습열 응축 및 고착에서 관찰된 값에 가깝다.

수축 처리를 실시한 부직포를 비교예 1 (실시예 1 과도 동일) 과 동일한 조건 하에 수성 폴리우레탄 에멀젼 포함 수용액에 섬유의 함침을 위해 침액한다. 이 때 섬유의 함수율은 150.3 % 였다.

이어서 부직포를 핀 텐터 (pin tenter) 로 반송하면서 하기 조건 하에 건조하고 경화한다 (열풍을 이용한 건열 시스템에서).

건조: 120 ∼ 150 ℃ 3 분

경화: 150 ℃ 3 분

이렇게 가공한 피혁상 시이트의 경도는 하기의 표 1 에 열거된 데이터에서 보여지듯이 실시예 1 에 비해 상당히 크다. 피혁상 시이트를 제트 염색기에 투입하려 했으나, 시이트의 부피가 커서 노즐의 직경이 증가한 때에도 투입이 매우 어려웠다. 이런 이유로 시이트를 전혀 염색할 수 없었다.

(실시예 2)

두께가 1.3 mm 이고, 기본 중량이 255 g/m²인 부직포 (섬유질 기재) 를 수축성 및 3 데니르의 섬도를 가진 폴리에스테르 원면을 사용하여 니들 펀칭 기술에 따라 제조한다.

이어서 부직포를 실시예 1 과 동일한 조건 하에 수성 폴리우레탄 에멀젼 포함 수용액, 즉 수성 탄성 중합체에 함침을 위해 침액한 후, 스퀴지 롤로 섬유를 압착하여 부직포에 포함된 수용액 함량을 조절한다. 이 때 섬유의 함수율은 145.9 % 였다.

이어서 부직포를 실시예 1 과 동일한 조건 하에 습열 응축 및 고착시킨다.

습열 응축 및 고착 후 관찰된, 부직포로부터의 수분 증발율은 37.4 % 였다. 또한 그 경도 및 수축율이 하기의 표 1 및 2 에 각각 열거되어 있다.

그리고 습열 응축 및 고착 직후 관찰한 섬유의 경도 및 수축율이 하기의 표 1 및 2 에 각각 열거되어 있는데, 미처리 부직포에 비해 섬유가 매우 부드럽다는 것이 밝혀졌다.

그리고 상기 방법으로 제조한 피혁상 시이트를 건조 없이 제트 염색기에 투입하였는데, 실시예 1 의 피혁상 시이트에 비해 시이트가 기계에 부드럽게 투입된다는 것이 밝혀졌다. 또한 결반 후에도 기계 노즐의 엉김없이 부드럽게 주행한다는 것 또한 밝혀졌다.

피혁상 시이트를 하기 조건 하에 염색하였다:

Dianix brown 3B-FS 2 % o.w.f

(Mitsubishi Chemical Industries-Hoechst제)

아세트산 0.2 cc/ℓ

SUNSOLT SN-30 0.25 g/ℓ

(Nikka chemical CO., Ltd제)

염색 온도 130 ℃

염색 시간 30 분

염색된 시이트를 건조한 후, 일정 면적의 시이트 한 장의 염색 단계 전후의 중량을 조사하였는데, 염색 단계 후의 폴리우레탄 수지 중량이 5 % 감소한다는 것이 밝혀졌다.

건조시킨 피혁상 시이트를 사포로 버핑 처리하여 벨로아같은 외양의 인공 피혁을 얻는다.

이렇게 제조한 인공 피혁은 수축 단계를 생략했음에도 불구하고 종래의 인공 피혁에 비해 부드럽고 탄성이 강하다는 것이 밝혀졌다. 이는 폴리우레탄 수지가 습열 응축 및 흡착 단계에서 충분히 수축되고, 종래의 건열 응축 및 흡착으로 제조한 인공 피혁에 비해 피혁상 시이트의 마이그레이션 정도가 낮고, 도면의 대체물로서의 전자 현미경 사진 도 3 (분섬/분할 처리를 실시하지 않은 제품) 에서 보여지듯이, 섬유와 폴리우레탄 수지 즉, 탄성 중합체 사이에 형성된 수많은 공극 (비접촉부) 의 형성이 관찰된다는 사실로 증명될 수 있는데, 상기 공극의 형성은 인공 피혁의 질감에 있어서 필수불가결한 것이다.

부수적으로, 도면의 대체물로서의 전자 현미경 사진 도 4 는 실시예 2 의 도면의 대체물로서의 전자 현미경 사진 도 3 과 동일한 배율에서 찍은, 분섬/분할 처리를 실시한 제품의 전자 현미경 사진이다.

(비교예 3)

실시예 2 와 동일한 방법으로 제조한 부직포를 실시예 2 와 동일한 온도 및 습도 하에 습열 응축 및 고착을 위해 수축 처리 한다. 이 때 부직포의 수축율을 측정하고 하기의 표 2 에 나타내었는데, 이는 실시예 2 에서 습열 응축 및 고착에서 관찰된 값에 가깝다.

수축 처리를 실시한 부직포를 실시예 1 과 동일한 조건 하에 수성 폴리우레탄 에멀젼을 포함한 수용액에 함침을 위해 침액한다. 이 때 섬유의 함수율은 145.9 % 였다.

이어서 부직포를 핀 텐터로 반송하면서 비교예 1과 동일한 조건 하에 건조하고 경화한다 (열풍을 이용한 건열 시스템에서).

이렇게 가공한 피혁상 시이트의 경도는 하기의 표 1 에 열거된 데이터에 보여지듯이 실시예 1 에 비해 상당히 크다. 피혁상 시이트를 제트 염색기에 투입하려 했으나, 시이트의 부피가 커서 노즐의 직경이 증가한 때에도 투입이 매우 어렵다는 것이 밝혀졌다. 이런 이유로 시이트를 전혀 염색할 수 없었다.

(실시예 3)

전술한 실시예 전부에서 10 % 농도의 수성 폴리우레탄 수지 수용액을 사용했지만, 수용액의 수지 농도를 증가시키고, 수용액에 유전 물질을 첨가하여, 가공 시간을 더 단축할 수 있었다.

이는 이번 실시예에서 증명된다. 실시예 1 과 동일한 방법으로 제조한 부직포를 본 실시예에 사용하고, 세 종류의 수성 에멀젼 포함 수용액 즉 실시예 1 과 동일한 수성 에멀젼 (고형분 40 % ) 의 10 %, 15 % 및 20 % 수성 폴리우레탄 수지 수용액을 준비하고, 상기 수용액에 마이크로파 에너지를 열로 쉽게 변환시키는 유전 물질을 첨가하고, 상기 부직포를 각 수용액에 함침을 위해 침액한 후, 스퀴지 롤로 섬유를 압착하여 부직포에 포함된 수용액 양을 조절하여, 다음으로 실시예 1 과 동일한 스티머를 사용해서 섬유에 용액을 응축 및 고착시킨다.

수증기 온도: 100 ∼ 110 ℃

가공 시간: 15 초

마이크로파 출력: 10 KW

이렇게 얻은 결과가 표 3 에 나타나 있고, 이 데이터는 유전 물질이 첨가된 수성 폴리우레탄 에멀젼 (고형분: 40 %) 의 15 % 폴리우레탄 수용액을 사용 시에 96 % 이상의 폴리우레탄 수지가 부직포에 응축 및 고착될 수 있다는 것을 보여준다.

부수적으로, 표 3 에는 비교로서 상기와 동일한 조건 하에서, 수성 폴리우레탄 에멀젼 (고형분: 40 % ) 의 20 % 폴리우레탄 수용액을 사용하고, 부직포를 건열로 건조시킬 때 얻은 수치 또한 열거되어 있다.

이 점에 관해 유전 물질로서 예컨대 산화티탄, 티탄산바륨, 실리카, 탄산마그네슘 및 디에틸렌 글리콜 등을 사용할 수 있다.

또 수지 농도를 증가시켜 사용하면 응축 및 고착에 필요한 시간이 단축되고, 생산 효율이 향상된다는 이점과 같은 성취뿐 아니라, 침액/함침 후 스퀴지 롤로 압착 후 섬유 함수량의 감소를 가능하게 한다. 그 결과 부직포 내에 수지의 처짐 (sag) 이나 흐름 (run) 이 감소하여, 수지가 섬유에 더 균일하게 응축 및 고착된 인공 피혁을 제조할 수 있다.

기재	샘플	길이(mm)	너비(mm)
50 % 폴리아미드 섬유 + 50 % 폴리에스테르 섬유	미가공 샘플	77	50
	실시예 1; 마이크로파 조사; 습열 응축 및 고착	119	106
	비교예 1; 습열 응축 및 고착	117	105
	비교예 2; 건열 응축 및 고착	141	141
폴리에스테르섬유	미가공 샘플	108	118
	실시예 2; 마이크로파 조사; 습열 응축 및 고착	68	56
	비교예 3; 건열 응축 및 고착	141	141

기재	샘플	길이(%)	너비(%)
50 % 폴리아미드 섬유 + 50 % 폴리에스테르 섬유	실시예 1; 마이크로파 조사; 습열 응축 및 고착	3.1	2.9
	비교예 1; 습열 응축 및 고착	3.2	2.8
	비교예 2; 건열 응축 및 고착	3.6	3.2
폴리에스테르 섬유	실시예 2; 마이크로파 조사; 습열 응축 및 고착	16.8	19.4
	비교예 3; 건열 응축 및 고착	17.7	20.7

농도조건	10 %(25 % 수용액)	15 %(37.5 % 수용액)	20 %(50 % 수용액)
	M	S	M	S	M	S	D.H.
기재 중량 (kg)	55.47	57.47	55.34	56.68	55.39	57.12	57.80
수성 에멀젼 용액 함침 후 중량 (kg)	144.41	147.11	143.67	147.85	142.16	174.40	150.80
수취율 (%)	160.30	155.9	159.6	160.8	156.6	205.3	159.87
폴리우레탄 고형분(계산치; kg)	8.89	8.96	13.24	13.67	17.35	23.45	18.48
물 세척 및 건조 후의 중량 (kg)	62.85	63.29	68.12	62.23	72.37	73.68	58.9
폴리우레탄 고형분 (kg)	7.38	5.82	12.78	5.55	16.98	16.56	1.1
폴리우레탄 고형분 (%)	11.74	9.19	18.76	8.91	23.46	22.47	1.86
폴리우레탄 흡착율 (%)	83.0	64.9	96.5	65.17	97.75	70.61	5.95

M: 마이크로파 가열 및 습열을 병용한 응축 및 고착

S: 습열만 이용한 응축 및 고착

D.H.: 건열을 이용한 응축 및 고착

본 발명의 방법에 따르면, 유기 용매를 사용하지 않고 인공 피혁을 제조할 수 있다. 그러므로 이 방법은 환경에 유해하지 않고 결과의 인공 피혁은 종래의 인공 피혁에 비해 매우 부드럽고 탄성이 강하다. 또한 본 발명의 방법은 습열로 폴리우레탄을 기재에 응축 및 고착시키는 것과 동시에 섬유질 기재의 수축을 허용하여, 종래의 열풍을 이용한 건열 응축 및 고착 방법에 비해 마이그레이션 정도를 감소시킨다. 이 방법은 또한 섬유질 기재 중의 섬유 및 함침시킨 중합체 사이에 형성된 선명한 공극 (비접촉부) 을 가진 제품을 형성하게 하는데, 상기 공극은 인공 피혁의 질감에 있어서 필수불가결하다. 결과의 제품은 중합체의 응축 및 고착 시에 발생하는 수증기의 배출로 중합체에 형성된 수많은 극세공의 존재로 인해 더 큰 통기성을 갖는다. 또한 섬유질 기재 내에서 응축 및 고착된 중합체에 세공 구조가 존재한다는 것도 관찰하였다. 게다가 이 방법은 종래의 가공 단계에서는 필수적인 수축단계를 생략하게 해주며, 따라서 생산 단계를 간략화할 수 있다. 또한 본 발명의 방법은 가공 시간의 단축과 생산 효율의 향상을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 방법으로 제조된 인공 피혁은 예를 들면 신사화 및 숙녀화, 스포츠화 및 캐주얼화의 갑피 소재; 가방의 소재; 및 소파와 차시트의 표피; 블레이저 코트와 장갑의 소재 및 배구공과 같은 공의 소재로 사용할 수 있다.

Claims (1)

1. 인공 피혁으로 만들어질 섬유질 기재에, 섬유질 기재에 응축 및 흡착 시, 탄성을 나타내는 수성 에멀젼 형태의 중합체 용액을 도포 또는 함침시키는 단계,

   및 상기 기재에 포함된 중합체 용액을 습열 및 마이크로파 가열을 병용하여 섬유질 기재 중에 응축 및 흡착시키는 단계로 이루어지는, 인공 피혁의 제조 방법.