KR20030039405A

KR20030039405A - 천연피혁개질 플라즈마장치 그리고 플라즈마로 처리한천연피혁 및 그 처리방법

Info

Publication number: KR20030039405A
Application number: KR1020010070305A
Authority: KR
Inventors: 백홍구; 이응석; 최재혁
Original assignee: 이규용
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2003-05-22

Abstract

본 발명의 천연피혁개질 플라즈마장치 그리고 플라즈마로 처리한 천연피혁 및 그 처리방법은, 천연피혁의 가공과정시 상압이나 저압 플라즈마(plasma)의 처리공정을 도입하여 표면층의 미세 기공(micro pore)의 사이즈 및 표면 형태(morphology)의 선택적으로 조절하는 장치 및 처리방법 그리고 이러한 과정에 의해 처리한 천연피혁에 관한 것이다.

본 발명에 따른 플라즈마로 처리한 천연피혁의 처리방법은, 코팅공정, 밀링공정, 다림질공정의 어느 하나 이상을 포함하는 처리공정을 수반하는 채취한 천연피혁의 처리에 있어서 처리공정 사이의 어느 하나 이상에, 전극으로부터 생성되는 플라즈마를 채취한 천연피혁의 표면에 방사시키는 플라즈마처리공정을 포함시켜 그 표면상태를 개질 처리하는 과정으로 진행하며, 본 발명의 플라즈마로 처리한 천연피혁은, 이러한 방법에 의해 처리한 천연피혁을 의미한다.

아울러 본 발명의 천연피혁개질 플라즈마장치는, 평판형의 제1극과 제2극, 그리고 전원장치를 포함하며, 제1극 및 제2극은 미세공음극을 가질 수 있는 전극이다.

Description

천연피혁개질 플라즈마장치 그리고 플라즈마로 처리한 천연피혁 및 그 처리방법{The Plasma equipment for reforming full grain leather and a full grain leather processed by plasma and the method of that}

본 발명은 천연피혁제품에 관한 것으로, 자세하게는 천연 피혁의 가공과정시상압이나 저압 플라즈마(plasma)의 처리공정을 도입하여 표면층의 미세 기공(micro pore)의 사이즈 및 표면 형태(morphology)의 선택적으로 조절함으로써 천연 피혁의 우수한 내부특성에는 영향이 없으면서도 통기 특성 및 방수성, 방오성 등의 특성을 향상시킨, 천연피혁개질 플라즈마장치 그리고 플라즈마로 처리한 천연피혁 및 그 처리방법을 제시한 것이다.

천연피혁이란 일반적으로 소, 말, 돼지, 양을 비롯하여 염소, 토끼, 뱀, 악어, 상어 등 거의 모든 동물로부터 채취한 가죽의 피혁이다. 이러한 다양한 천연피혁의 제품가운데 가장 일반적으로 사용되고 있는 것은 소가죽이며, 염소도 대체적으로 많이 사용되고 있다.

천연피혁에는 구두와 같이 피혁의 은면(銀面)을 이용하는 경우와, 피혁의 안쪽을 말려 미세한 입모(立毛)를 세운 스웨이드(suede)와 같은 경우가 있으며, 각각에 있어서 그 기본적인 천연피혁으로서의 성질은 동일하다.

동물의 피부(껍질)는 보통 상피층(上皮層), 진피층(眞皮層), 육면층(肉面層)으로 크게 구분할 수 있다. 먼저 상피층은 가죽의 최종면으로서 전체의 1/200 정도에 지나지 않는 것이다. 털(毛), 발톱, 발굽 등은 이 층이 화생(化生)한 것으로 보통은 무두질의 준비단계에서 제거된다. 진피층은 은면층과 망양층(網樣層)으로 나뉘어 지며 무두질 가죽으로서 최종적으로 남는 부분이다. 여기서 은면층은 미세한 콜라겐 섬유속이 극히 치밀하게 서로 엉킨 것으로 모수(毛隨), 땀샘(汗腺)이 오목한 공간인데, 그것이 잔주름으로서 피혁표면의 우미(優美)한 모양을 내고 있다. 망양층은 은면층의 1.5∼2배 두껍다. 아울러 보다 굵은 콜라겐 섬유속이 보다 성근상태로 망상(網狀)으로 배열되어 있으며, 이 콜라겐섬유는 19종의 아미노산으로 이루어지며 염착좌석도 많아 염착속도는 빠르다.

현재 세계 천연피혁생산량은 연간 10∼12억 평방미터(㎡)로 추정되고 있을 정도로 많이 사용되고 있으며, 이러한 천연피혁은 단열효과가 높으며 흡습한 경우 늘어나기 쉽고 건조하면 줄어드는 성질은 제화(製靴)하기 쉬울 뿐만아니라, 착용시 발에 딱 맞아 구두로서 아주 적합하면서도 우수한 소재가 된다. 또한 천연피혁은 제화뿐만 아니라 원단의 제조, 의류 등 각종 피혁제품에 다양하게 사용된다.

아울러 최근에는 천연피혁의 희소 가치성에 입각한 소비자의 선호도가 날로 증가함에 따라서 피혁 품질 개선을 위한 많이 요청이 있음에도 불구하고 아직도 제품을 만드는 데 사용되는 천연피혁의 표면처리에 대한 기술은 부족한 실정이다.

따라서 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 천연 피혁의 가공과정시 상압이나 저압 플라즈마(plasma)의 처리공정을 도입하여 표면층의 미세 기공(micro pore)의 사이즈 및 표면 형태(morphology)의 선택적으로 조절함으로써 천연 피혁의 우수한 내부특성에는 영향이 없으면서도 통기 특성 및 방수성, 방오성 등의 특성을 향상시킨, 천연피혁개질 플라즈마장치 그리고 플라즈마로 처리한 천연피혁 및 그 처리방법에 대한 기술을 제공함에 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마로 처리한 천연피혁 및 그 처리방법을 설명하기 위해 처리전의 상태(A)와 처리후의 상태(B)에 대한 확대사진을 각각 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 플라즈마를 이용한 처리장치를 나타낸 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10A : 양극(Anode)10C : 음극(Cathode)

20 : 전원장치

X : 천연피혁

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 플라즈마로 처리한 천연피혁은,

코팅, 밀링, 다림질의 어느 하나 이상을 포함하는 처리공정을 수반하는 채취한 천연피혁의 처리에 있어서 처리공정 사이의 어느 하나 이상에, 전극으로부터 생성되는 플라즈마를 채취한 천연피혁의 표면에 방사시켜 그 표면상태를 개질 처리하는 것을 특징으로 한다.

그리고 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 플라즈마로 처리한 천연피혁의 처리방법은,

코팅공정, 밀링공정, 다림질공정의 어느 하나 이상을 포함하는 처리공정을 수반하는 채취한 천연피혁의 처리에 있어서 처리공정 사이의 어느 하나 이상에, 전극으로부터 생성되는 플라즈마를 채취한 천연피혁의 표면에 방사시키는 플라즈마처리공정을 포함시켜 그 표면상태를 개질 처리하는 것을 특징으로 한다.

아울러 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 천연피혁개질 플라즈마장치는, 천연피혁의 처리에 있어서,

평판형의 제1극, 천연피혁이 깔려 가공될 수 있는 대면형태의 거리만큼 평판형의 제1전극으로부터 이격되고 천연피혁이 놓이는 평판형의 제2극, 및 천연피혁에 플라즈마를 방사시키기 위해 제1극 및 제2극에 전원을 인가하기 위한 전원장치를 포함하며, 제1극 및 제2극은 어느 하나 이상이 미세공음극을 가진 상태의 전극이며 제1극 및 상기 제2극의 대응으로 대면상태의 내부에서 플라즈마가 방사되어 천연피혁의 표면을 개질하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른, 천연피혁개질 플라즈마장치 그리고 플라즈마로 처리한 천연피혁 및 그 처리방법을 자세히 설명한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마로 처리한 천연피혁 및 그 처리방법을 설명하기 위해 처리전의 상태(A)와 처리후의 상태(B)에 대한 확대사진을 각각 나타낸 것이다.

본 실시예에서 사용하는 천연피혁은 소나 양 등의 동물에서 채취한 피부(skin)를 이용하게 된다. 도 1의 (A)와 같이, 채취한 천연피혁은 그 표면에 구멍(10h)이 형성되어 있거나 그 표면이 평평하지 못함을 알 수 있다. 이러한 천연피혁을 플라즈마를 이용하여 처리하면 도 1의 (B)와 같이 그 표면이 평평한 상태가 된다.

도 2는 천연피혁의 표면에 기본 코팅(base coating)을 실시한 후에 플라즈마로 처리하기 전(A)과 후(B)의 상태를 나타낸 것이다.

그리고 도 3은 기본 코팅(base coating)을 실시한 다음 플라즈마로 처리하기 전(A)과 후(B)의 천연피혁에 상부코팅(top coating)과 다림질(iron)을 연속적으로 처리한 상태를 각각 비교한 것이고, 도 4는 기본 코팅(base coating)을 실시한 다음 플라즈마로 처리하기 전(A)과 후(B)의 천연피혁에 상부코팅(top coating)과 밀링(milling ; 표면갈기)을 처리한 상태를 각각 비교한 것이다.

(1) 먼저 필요한 정도의 크기로 자른 천연피혁을 준비한다. 일단 처리공정라인으로 인입된 천연피혁은 표면의 코팅하기 좋도록 처리한 것이다.

(2) 이후 이러한 천연피혁의 표면에 기본 코팅(base)을 실시하게 된다. 기본코팅은 전처리된 천연피혁의 표면에 아크릴이나 왁스 등으로 코팅하게 된다. 이렇게 되면 천연피혁의 표면의 거친(rough) 상태를 많이 평편하도록 할 뿐만 아니라 다음의 염료착색 등을 돕게 된다. 아울러 천연픽혁 제품의 용도에 따라서 필요한 염료, 안료, 접착제 등을 도포하여 처리하는 것이 가능하다.

(3) 기본 코팅이 수행된 천연피혁에는 염료착색 공정을 수행하게 된다. 이 공정은 피혁의 표면에 아름다움을 주기 위해 각각의 염료를 착색하는 과정이다.

(4) 이후 상부 코팅(top coating)을 실시하게 된다. 이러한 상부코팅(top coating)은 착색시킨 염료를 상태를 오래 지속시킴은 물론 천연피혁의 표면상태를 보다 평편하게 하고 품질을 우수하게 만드는 공정이다.

(5) 이 후 필요에 따라 밀링(milling)이나 다림질을 실시한다. 밀링은 표면을 갈아 내는 것이다. 이러한 밀링을 실시하는 이유는 천연피혁제품의 표면을 보다 평편하게 하기 위한 것으로 이는 천연피혁의 처리공정을 마무리하는 것이 아니라, 다시 필요한 몇가지의 후처리 공정을 연속해 줌으로써 제품의 질을 높이기 위한 것이다. 밀링(milling)을 실시하지 않는 경우에는 다림질(iron)을 하여 피혁의 표면을 마감하게 된다.

이러한 각 공정에 있어서 하나의 단계에서 다음의 단계로 넘어가는 과정의 사이에 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 처리방법(과정)을 수행하게 된다.

즉 도 1과 같이 제1단계의공정에서 제2단계의 공정으로 넘어가는 사이에 본 실시예에 따라 플라즈마로 처리해 주면 도 1의 (B)와 같이 표면의 특성을 우수하게 개질(改質) 시킬 수가 있게 된다.

또한 이러한 플라즈마를 이용한 처리는 필요에 따라 실시해 줄 수 있는 것으로, 도 2 내지 도 4에서와 같이 제1단계(천연피혁의 상태)와 제2단계(기본코팅 상태)에서는 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 처리를 수행하지 않고 바로 기본 코팅을 실시(제2단계)한 후에 플라즈마를 이용한 처리를 수행한 다음, 후속공정 즉 상부코팅(top coat)을 실시하는 것도 가능하다. 아울러 제1단계와 제2단계, 제2단계와 제3단계의 사이사이에 본 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 처리를 각각 실시해 주는 것도 가능하다.

본 발명은 대기압(atomsphere pressure) 플라즈마를 실시하는 것과 저압(low pressure) 플라즈마를 실시하는 것 등 다양한 압력상태에서 플라즈마를 실시해 주는 것이 가능하다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마장치를 나타낸 것이다.

도시한 바와 같이 본 일실시예에 따른 천연피혁개질 플라즈마장치에는, 평판형태의 양극(10A ; Anode)과 음극(10C ; Cathode)이 있으며, 이 들 전극에 전원을 공급하기 위한 전원장치(20)가 있다.

본 설명에 있어서는 전원장치(20)를 직류로 사용한 상태를 예로 하고 있기 때문에 하부를 양극(10A ; Anode)으로 상부를 음극(10C ; Cathode)으로 설치된 구조를 예로 하고 있으나, 본 발명에서는 상하부가 서로 바꾸어져도 좋다. 아울러 본 발명에서는 전원장치(20)으로 일반적인 전원의 교류나, 주파수가 수십 내지 수백만 KHz 대의 RF(Radio Frequency)를 사용하는 것도 가능하므로, 상부 및 하부 전극의 극성이 고정되지 않아도 좋다. 여기에 전원장치(20)의 전원에너지 크기를 변화시키므로써 양호한 천연피혁을 생산할 수 있게 된다.

이러한 본 실시예의 천연피혁개질 플라즈마장치가 전술한 바와 같이, 일반적인 천연피혁 처리공정라인의 중간중간에 설치됨으로써 전술한 바와 같은 효과를 발휘하게 된다.

아울러 본 실시예의 천연피혁개질 플라즈마장치는 대기압(atomsphere pressure) 및 저압(low pressure)에서 작동시키는 것이 가능하다.

대기압(atomsphere pressure)에서는 이러한 플라즈마장치를 개방된 상태로 천연피혁 처리공정라인의 중간에 위치시켜 작동시키게 된다. 이렇게 되면 두 개의 전극(10A, 10C) 사이에서 공기중의 질소(N₂)성분이 작용하여 인입된 천연피혁(X)의 표면의 상태를 개질시키게 된다. 아울러 본 실시예에서는 플라즈마의 효율적인 방사를 위해 헬륨(He), 아르곤(Ar), 테트라플루오르카본(CF₄) 등의 가스를 넣어 플라즈마를 방사시키게 되며 산소(O₂)도 보조적으로 사용된다.

두 개의 전극(10A, 10C)은 미세 공음극(hollow cathode)이 형성되어 있다. 즉 전극의 표면에 미세하게 홀(hole)을 형성한 구조로 형성시킨 전극이다. 이렇게 미세공음극에서는 미세공음극효과(hollow cathode effect)가 발생하기 때문에 전자의 방출과 진동을 증가시켜 발생되는 플라즈마의 밀도를 향상시키게 된다. 또한 표면에서의 표면 에너지(surface energy)의 조절을 통한 친수성과 소수성 특성을 조절하여 원단과 안료 및 도포제와의 상호 밀착성(adhesion)을 증가시켜 방수성 및 세탁 견뢰도를 크게 증가시킬 수 있게 된다. 그리고 이로 인하여 부가적으로 발생하는 색감 조절을 통한 광택 개선 및 염색성 향상을 도모할 수 있게 된다.

이러한 플라즈마 발생용 가스 중에서 먼저 질소(N₂)가 사용되는 과정을 살펴보면, ① 질소(N₂) 자체만 사용하는 경우, ② 질소(N₂)와 산소(O₂)를 혼합한 상태에서 사용하는 경우, ③ 질소(N₂)와 테트라플루오르카본(CF₄)을 혼합한 상태에서 사용하는 경우, ④ 질소(N₂)에 산소(O₂)와 테트라플루오르카본(CF₄)을 혼합한 상태에서 사용하는 경우 등 다양한 상태의 플라즈마가스로 사용하는 것이 가능하다. 아울러 헬륨(He)이나 아르곤(Ar)도 질소(N₂)와 같은 방식으로 사용하는 것이 가능하다.

이외에도 산소(O₂)와 테트라플루오르카본(CF₄)을 혼합한 상태의 가스를 플라즈마가스로 사용하는 것도 가능하다.

여기서 혼합된 상태의 플라즈마가스는 개질하고자 하는 천연피혁의 표면처리 특성에 따라 그 비율을 조정한다. 예를 들어 질소(N₂)와 테트라플루오르카본(CF₄)의 혼합가스를 플라즈마가스로 사용하는 경우, 천연피혁의 표면을 개질하고자 하는 특성에 따라 두 가스의 혼합비율을 달리하여 사용하게 된다.

이러한 플라즈마 가스는 후술할 다음의 저압 플라즈마에서도 역시 사용 가능하다.

저압(low pressure) 플라즈마는 본 실시예의 천연피혁개질 플라즈마장치를 챔버(chamber)내에 위치시키고 밀폐된 상태에서 플라즈마를 발생시키는 것이다. 이러한 저압플라즈마는 밀폐된 챔버내에 위치시키므로 플라즈마를 형성시키기 위해주입하는 가스의 조절이 용이한 잇점이 있다.

또한 저압(low pressure) 플라즈마는 일정한 공간에 처리중인 천연피혁을 위치시키고 빼내야 하는 번거로움이 있긴 하지만 저압플라즈마에서는 저압플라즈마 처리만의 장점을 가지고 있으므로 이러한 저압 플라즈마역시 천연피혁의 표면을 개질하는 하나의 우수한 기술이 될 수 있다.

아울러 본 발명은 인체에 해롭고 환경에 유해한 화학 약품(염료 및 가공재)의 사용을 줄일 수 있고 대기압 및 저압에서의 플라즈마의 방사를 실시하는 것이 가능하며 플라즈마의 방사를 위한 내부의 주입가스를 다양하게 사용할 수 있는 등, 본 발명의 기술개념을 바탕으로 보다 다양하게 실시하는 것이 가능하다.

본 발명은 천연 피혁의 우수한 내부특성에는 영향이 없으면서도 통기 특성 및 방수성, 방오성 등의 특성을 향상시킴으로써 양호한 품질의 천연피혁을 생산하는 데 기여하는 효과를 제공한다.

그리고 본 발명은 천연피혁의 친수성과 소수성 특성을 조절하여 원단과 안료 및 도포제와의 상호 밀착성(adhesion)을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 방수성, 방오성 및 세탁 견뢰도를 크게 증가시킬 수 있고 광택 개선 및 염색성 향상을 도모하는 효과도 제공한다.

아울러 인체에 해롭고 환경에 유해한 화학 약품의 사용을 줄이고자 하는 환경친화형 표면 개질 기술이면서도 적은 설비 투자비용으로도 기존 생산라인과의 접목이 가능하게 함으로써 천연피혁의 생산성을 제고하는 데 기여할 것으로 예상된다.

Claims

코팅, 밀링, 다림질의 어느 하나 이상을 포함하는 처리공정을 수반하는 채취한 천연피혁의 처리에 있어서 상기 처리공정 사이의 어느 하나 이상에, 전극으로부터 생성되는 플라즈마를 상기 채취한 천연피혁의 표면에 방사시켜 그 표면상태를 개질 처리하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마로 처리한 천연피혁.
코팅공정, 밀링공정, 다림질공정의 어느 하나 이상을 포함하는 처리공정을 수반하는 채취한 천연피혁의 처리에 있어서 상기 처리공정 사이의 어느 하나 이상에, 전극으로부터 생성되는 플라즈마를 상기 채취한 천연피혁의 표면에 방사시키는 플라즈마처리공정을 포함시켜 그 표면상태를 개질 처리하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마로 처리한 천연피혁의 처리방법.
천연피혁의 처리에 있어서,

평판형의 제1극;

상기 천연피혁이 깔려 가공될 수 있는 대면형태의 거리만큼 상기 평판형의 제1극으로부터 이격되고 상기 천연피혁이 놓이는 평판형의 제2극; 및

상기 천연피혁에 플라즈마를 방사시키기 위해 상기 제1극 및 제2극에 전원을인가하기 위한 전원장치를 포함하며,

상기 제1극 및 제2극은 어느 하나 이상이 미세 공음극을 가진 상태의 전극이며 상기 제1극 및 제2극의 대응으로 상기 대면상태의 내부에서 플라즈마가 방사되어 상기 천연피혁의 표면을 개질하는 것을 특징으로 하는, 천연피혁개질 플라즈마장치.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 플라즈마는

대기압에서 개방된 상태로 플라즈마를 형성하는 대기압플라즈마인 것을 특징으로 하는, 천연피혁개질 플라즈마장치 그리고 플라즈마로 처리한 천연피혁 및 그 처리방법.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 플라즈마는

챔버(chamber)에서 위치시켜 플라즈마를 발생시키는 저압플라즈마인 것을 특징으로 하는, 천연피혁개질 플라즈마장치 그리고 플라즈마로 처리한 천연피혁 및 그 처리방법.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

상기 플라즈마를 효율적으로 발생시키기 위해 질소(N₂), 헬륨(He), 아르곤(Ar) 가운데 어느 하나를 주입하여 플라즈마를 방사시키는 것을 특징으로 하는, 천연피혁개질 플라즈마장치 그리고 플라즈마로 처리한 천연피혁 및 그 처리방법.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

상기 플라즈마를 효율적으로 발생시키기 위해 질소(N₂), 헬륨(He), 아르곤(Ar) 가운데 어느 하나에, 산소(O₂) 및 테트라플루오르카본(CF₄) 중 어느 하나 이상을 혼합한 가스를 주입하여 플라즈마를 방사시키는 것을 특징으로 하는, 천연피혁개질 플라즈마장치 그리고 플라즈마로 처리한 천연피혁 및 그 처리방법.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

상기 플라즈마를 효율적으로 발생시키기 위해 산소(O₂) 및 테트라플루오르카본(CF₄)의 혼합 가스를 주입하여 플라즈마를 방사시키는 것을 특징으로 하는, 천연피혁개질 플라즈마장치 그리고 플라즈마로 처리한 천연피혁 및 그 처리방법.
제3항에 있어서, 상기 전원장치는

직류전원를 공급하는 직류전원공급장치인 것을 특징으로 하는, 천연피혁개질 플라즈마장치.
제3항에 있어서, 상기 전원장치는

교류전원를 공급하는 교류전원공급장치인 것을 특징으로 하는, 천연피혁개질 플라즈마장치.
제3항에 있어서, 상기 전원장치는

수십 내지 수백만 KHz 대의 주파수를 갖는 RF(Radio Frequency)를 공급하는 RF공급장치인 것을 특징으로 하는, 천연피혁개질 플라즈마장치.