KR20030064274A - 전이 또는 필름 피복을 위해 바람직한 편직물-탄성중합체복합물 - Google Patents

전이 또는 필름 피복을 위해 바람직한 편직물-탄성중합체복합물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전이 또는 필름 피복시 인조 가죽 기재로서 사용하기 적합한 편직된 섬유 물질을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 (a) 4개 이상의 성분(음이온성 안정화 수성 중합체 분산액, 산-발생 화학물질, 운점 계면활성제 및 발포 안정화 계면활성제)의 탄성중합체 조성물을 제조하는 단계, (b) 분산성 발포체를 형성하기에 충분한 기체를 액체 혼합물에 결합하는 단계, (c) 발포체를 다공성 편직된 섬유 직물 지재 상에 적용하는 단계, (d) 직물 기재상에서 탄성중합체를 응집시킬 때까지 발포된 직물을 가열하는 단계 및 (e) 응집된 구조의 파괴없이 생성된 복합물을 건조하는 단계를 포함한다. 생성된 복합물은 가죽과 유사한 유연성, 압축성 및 드레이프와 인조 가죽을 제조하기 위해 전이 또는 필름 피복에 적합한 표면을 갖는다. 상기 복합물은 가구 또는 자동차에서의 실내장식 직물, 의복 등으로서 사용될 수 있다.

Description

전이 또는 필름 피복을 위해 바람직한 편직물-탄성중합체 복합물{A KNITTED FABRIC-ELASTOMER COMPOSITE PREFERABLE FOR TRANSFER OR FILM-COATING}
중합체 라텍스(예, 폴리우레탄 및 아크릴레이트)는 다양한 방식으로, 가장 뚜렷하게는 직물 표면상의 피복 또는 가공제로서 활용되어 왔다. 상기 라텍스는 예를들면 잠재적인 역 환경 조건에 대해 보호 작용을 한다. 또한, 가죽 대용물은 수성 중합체 라텍스의 사용을 통해 제조되어 왔다. 이러한 대용물은 더욱 값이 비싼 진짜 가죽 제품을 대체한다. 이러한 인조 가죽 대용물은 진짜 가죽의 특성인 부드러움 및 외형을 가져야 하며, 예를들면 자동차 및 가구용 실내 장식에서의 반복적인 심한 사용에 견디어야 한다.
이전의 폴리우레탄계 가죽 대용 제품은 폴리우레탄 라텍스와 산-발생 화학 물질(특히, 하이드로플루오로규산 염)의 반응을 통해 제조된 복합물을 포함한다. 이러한 조성물은 본원에 참고로 인용된 메카트니(McCartney)의 미국 특허 제 4,332,710 호에 기술되어 있다. 매카트니는 하이드로플루오로규산 염과 같은 산-발생 화학 물질 만을 결합한 폴리우레탄 라텍스의 열 활성화 응집을 시사하고 있다. 이러한 조성물 및 방법은 근복적으로 이온 응집을 제공하기 위한 산-발생 화학 물질 단독의 사용에 있어 약간의 어려움이 있다. 상기 두 성분 시스템은 종종 섬유 직물 기재에 불균일한 분포를 초래하고 줄이 많은 구조를 형성하여 스웨드(suede) 가죽 대용물로서 바람직하지 않다. 산업적으로 크게 실망스럽지만 특허권자의 바람직한 산-발생 화학 물질인 하이드로플루오로규산 염의 사용과 관련된 환경적 및 안정성 문제가 특히 관심이 되고 있다.
중합체 라텍스 열 활성화 응집과 관련된 다른 종래 기술은 스펙(Spek) 등의 미국 특허 제 4,886,702 호를 포함한다. 상기 미국 특허 제 4,886,702 호는 수성 중합체 라텍스(폴리우레탄 및 아크릴레이트 포함), 운점 계면활성 응집제 및 발포제(가열동안 기체를 발생)를 포함하는 조성물을 사용하는 방법을 기술하고 있다. 그러나, 이러한 조성물은 발포제의 영향으로 발생하는 경직성 때문에 가죽과 유사한 바람직한 섬유 제품을 생산하지 않는다. 둘째로, 해로운 환경 영향 때문에 그의 생산이 사라지고 있는 프레온이 바람직한 발포제이다. 셋째, 섬유 직물 기재와 접촉하기 전에 라텍스 혼합물을 응집시켜 기재 표면에 불균일한 분산을 초래하는 가능성을 갖는 산 및/또는 염 화합물의 첨가를 응집 공정에 필요로 하고 있다. 마지막으로, 특허권자의 조성물의 저장 수명이 최대 단지 8시간이므로 생산 융통성에 특정한 제한이 있다.
또한, 파커(Parker)의 미국 특허 제 4,171,391 호는 수성 이온 또는 산성 욕에서의 폴리우레탄 라텍스 응집을 시사하고 있다. 결정 요소가 이온 물질(또는 산)의 유형 및 함량, 및 욕으로부터 기재 물질로의 상기 성분의 확산율이기 때문에, 상기 과정은 조절하기 어렵다. 결과적으로, 하나의 섬유 직물 기재로부터 다른 섬유 직물 기재로의 일관적인 균일한 분산 및 응집의 부족이 존재한다. 특히, 더욱 무거운 직물 기재에 있어서, 필요한 접촉 시간이 30분으로 길어서 고가의 비용을 제조자와 궁극적으로 소비자에게 전가하게 된다.
이러한 단점은 산업적으로 비교적 값싸게 제조되고, 전이 또는 필름 피복시 더욱 사실적인 외형 및 향상된 심미적 특성을 가지며, 종래 기술에 비해 전체적으로 우수한 성능을 갖는 가죽과 유사한 향상된 섬유 직물-탄성중합체 복합물에 대한 필요성을 보여준다.
발명의 개요
본 발명은 가죽과 유사한(가죽 유사형) 섬유 직물-탄성중합체 복합물 및 이러한 복합물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 이러한 방법은,
(a) 편직된 섬유 직물을 제조하는 단계,
(b) (i) 수성 음이온성 안정화 중합체 라텍스, (ii) 산-발생 화학물질, (iii) 운점 계면활성제 및 (iv) 발포 안정화 계면활성제를 포함하는 액체 탄성중합체 조성물로편직물을 발포 피복하는 단계(이때, 발포된 탄성중합체 조성물을 제조하기에 충분한 기체가 액체 탄성중합체 조성물에 결합된다),
(c) 피복된 섬유 직물을 초기 온도로 가열시켜 균일한 분산을 실시하고 섬유 직물 상에서 상기 탄성중합체 조성물의 응집을 유발시키는 단계, 및
(d) 직물 상에 응집된 탄성중합체를 건조시키지만 파괴시키지 않도록 단계 (c)에서 사용된 온도보다 높은 온도로 응집된 직물을 계속하여 가열하는 단계를 포함한다.
섬유 직물-탄성중합체 복합물을 계속하여 전이 또는 필름-피복하는 단계 (e)의 첨가로 인해 진짜 가죽 제품의 특성인 압축성, 유연성 및 드레이프를 보여주는 고 품질의 인조 가죽 기재가 산출된다.
본 발명은 탄성중합체 라텍스 조성물로 발포시켜 섬유 직물-탄성중합체 복합물을 산출하는 편직된 섬유 직물에 관한 것으로, 상기 복합물은 특히 인조 가죽 기재를 산출하는 전이 또는 필름 피복에 적합하다. 특히, 편직된 섬유 직물-탄성중합체 복합물은 흔히 고 품질의 가죽과 관련된 특성인, 개선된 압축성, 유연성 및 드레이프(drape)를 갖는다.
따라서, 본 발명의 목적은 더욱 심미적으로 만족하는 개선된 가죽 유사형 직물-탄성중합체 복합물을 제공하는데 있다. 용어 "직물-탄성중합체 복합물"은 탄성중합체 조성물로 적어도 한쪽면이 피복된, 편직된 섬유 직물로 구성된 제품을 지칭한다. 본 발명의 목적은, 전이 또는 필름 피복시 더욱 진짜와 같은 가죽과 유사한 외형을 가지며 더욱 심미적으로 만족하는 복합물을 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 환경적으로 안전하고 비독성이며 불유쾌한 냄새가 낮으며 비연소성 화학물질을 포함하는 가죽 유사형 제품을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 전이 또는 필름 피복시 사용자가 모조 가죽 기재를 필요로 하거나 요망하는 모든 의향 용도에 적합한 가죽 유사형 복합물을 제공하는 것이다.
아마도 가중 중요하게는, 본 발명의 방법 및 조성물은 유기 용매성 시스템(상술된 미국 특허 제 4,886,702 호에 기술된 바와 같은)으로 제조된 가죽 유사형 가공물 보다 더욱 유사하지 않다면, 이에 필적할만한 부드럽고 미세한 구조의 응집형 가죽 유사형 가공성을 직물에 제공한다. 따라서, 본 발명의 방법 및 조성물은 전이 또는 필름 피복시 효과적으로 진짜 가죽 제품처럼 보이는 요망하는 부드러움 및 외형을 갖는 직물-탄성중합체 복합물을 매우 안전한 방식으로 산출하는 수단을 제공한다.
용어 "직물-탄성중합체 복합물"은 제 1 층이 편직된 섬유 직물이고 제 2 층이 편직된 섬유 직물의 적어도 한면에 적용된 탄성중합체 피복물인 두 층으로 이루어진 제품을 지칭한다. 제 2 탄성중합체 층은 부분적으로 편직된 섬유 직물에 결합되어 두 층 사이에 솔기없는 전이를 초래한다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 발포된 탄성중합체 조성물은 5개 물질, 즉 수성 폴리우레탄 라텍스, 산-발생 화학물질, 운점 계면활성제, 발포 안정성 계면활성제 및 발포된 생성물을 산출하기에 충분한 기체를 포함한다.
음이온적으로 안정한 중합체 라텍스는 중합체, 음이온성 계면활성제 및 물로부터 형성된 유화액 또는 분산액이다. 폴리우레탄, 아크릴 수지 또는 폴리우레탄-아크릴 수지 라텍스가 바람직하지만, 음이온적으로 안정한 임의 수성 중합체 라텍스가 사용될 수 있다. 바람직한 라텍스는 30%이상의 고형물 함량을 갖는 것들이다. 하나의 바람직한 폴리우레탄 라텍스의 보기는 스텔(Stahl)로부터 입수할 수 있는 EX-62-655(40% 고형물)이다. 적합한 폴리우레탄-아크릴 수지 라텍스는 파라켐(Parachem)으로부터 입수할 수 있는 파라놀(Paranol) T-6330(50% 고형물)이다. 중합체 분산액에 사용하기 적합한 음이온성 계면활성제 보기로서 폴리아크릴산 공중합체, 나트륨 라우렐 설페이트, 아릴 또는 알킬 벤젠 설포네이트(예, 특허등록 로다칼(Rhodacal) DS-10(로디아(Rhodia)로부터 입수))를 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 음이온성 계면활성제 및 물에 더하여, 비음이온성 계면활성제를 또한 중합체 분산액에 포함할 수 있다. 비이온성 계면활성제의 보기는 폴리비닐 알콜 및 에톡시화 계면활성제(예, 플루로닉(Pluronic) F-68(바스프(BASF)로부터 입수))를 들 수 있다. 라텍스를 안정화시키는 것을 돕기 위해 카복실 또는 설페이트 그룹을 중합체 주쇄에 결합하는 것이 또한 본 기술에 잘 알려져 있다. 잠재적으로 환경적으로 해로운 유기 용매가 탄성중합체 조성물에 존재하지 않는 것을 확실히 하기 위해 일차적으로 본 발명에서 수성 특성이 매우 중요하다.
용어 "산-발생 화합물"은 실온에서 산성은 아니지만 열원에 노출시 산을 산출하는 화학물질을 의미한다. 이것의 보기로서 황산 암모늄 및 인산 암모늄과 같은 암모늄산 염 및 유기 산 에스테르를 들 수 있으나, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 상기 기술 내용에 부합되고 해로운 환경적 영향이 거의 없거나 아주 없는 우수한 결과를 제공하는 특히 적합한 유형의 화합물은 유기 산 에스테르이다. 특정 유형의 이러한 화합물은 에틸렌 글리콜 디아세테이트, 에틸렌 글리콜 포르메이트, 디에틸렌 글리콜 포르메이트, 트리에틸 시트레이트, 모노스테아릴 시트레이트, 상표명 히포켐(Hipochem) AG-45하에 하이 포인트 케미컬 코포레이션(High Point Chemical Corporation)으로부터 입수할 수 있는 특허등록된 유기 산 에스테르 등이다. 가장 바람직한 화합물은 상표명 아프텍스(APTEX) 도너(Donor) H-플러스(plus)하에 어플라이드 텍스타일 테크놀로지(Applied Textile Technology)로부터 입수가능한 에틸렌 글리콜 디아세테이트이다.
용어 "운점 계면활성제"는 고온에 노출시 물에 대한 가용성이 적은 임의 표면-활성제를 포괄한다. 이러한 유형의 계면활성제는, 겔화시 중합체 라텍스와 쉽게 결합하여 전체 접촉된 섬유 직물 기재에 라텍스의 균일한 응집을 용이하게 한다. 이러한 기준에 부합되는 특정 계면활성제는 폴리(에틸렌) 옥사이드, 폴리(에틸렌/프로필렌) 옥사이드, 폴리티오 에테르, 폴리아세탈, 폴리비닐알킬 에테르, 유기-폴리실록산, 폴리알콕시화 아민 또는 상기 열거된 화합물의 임의 유도체를 들 수 있으며, 상표명 카타픽스(Cartafix) U 하에 클라리언트(Clariant)로부터 입수할 수 있는 폴리알콕시화 아민이 바람직하다.
용어 "발포 안정화 계면활성제"는 공기를 포획하여 보유하는 본 발명의 조성물의 성능을 개선시키는 임의 표면-활성제를 포함한다. 특정 보기로서 나트륨 라우렐 설페이트(또한 스테판 코포레이션(Stepan Corporation)으로부터 상표명 스테파놀(Stephanol) AM하에 시판되고 있음), 나트륨 디옥틸 설포석시네이트, 도데실 벤젠 설포네이트와 같은 알킬 벤젠 설페이트 및 설포네이트(엠카이 케미컬(Emkay Chemical)로부터 입수할 수 있는 렉소프렌(Rexoprene) 계), 알킬 아민 옥사이드(유니켐 코포레이션(Unichem Corp.)으로부터의 유니프로트(Unifroth)계), 알킬 포스페이트(밀리켄 케미컬(Milliken Chemical)로부터의 신팩(Synfac)계), 암모늄 스테아레이트(헨켈(Henkel)), 수용성 셀룰로즈 유도체(허큘레스 인코포레이티드(HerculesInc.)) 및 알카설프(Alkasurf) DAP-9(로디아)를 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 탄성중합체 조성물에서 필요한 비율은 라텍스와 나머지 성분 각각 사이의 중량비에 기초한다. 예를들면, 라텍스와 다른 성분 각각(즉, 산-발생 화합물, 운점 계면활성제 및 발포 안정화 계면활성제) 사이의 비는 5:1 내지 200:1 범위, 바람직하게는 약 10:1 내지 약 50:1이어야 한다. 하기 실시예는 상기 중량비 범위의 활용을 추가로 예시한다.
발포 생성과 관련된 기체는 대기 공기, 산소, 질소 및 수소의 혼합물 등으로 구성된 군으로부터 선택된다. 대기 공기가 저렴하고 쉽게 입수할 수 있는 원료로서 바람직하다. 기체는 약 1파운드/인치2(게이지) 내지 100파운드/인치2(게이지) 범위, 바람직하게는 약 25p.s.i.g 내지 약 50p.s.i.g.의 범위의 압력에서 결합된다. 조성물에서 공기 대 라텍스의 허용가능한 중량비는 0.1:1 내지 50:1, 바람직하게는 3:1 내지 8:1이다.
공기 또는 기타 기체는 기계적 교반에 의해 발포체에 결합된다. 흔히 발포화(foaming)라 불리우는 공기 결합 공정은 임의 허용된 절차를 통해 실시될 수 있다. 보기로서 호바트(Hobart) 혼합기 또는 가스톤(Gaston) 시스템 기계적 발포기로의 휘핑(whipping)을 들 수 있는데, 이것으로 한정되지는 않는다. 발포된 탄성중합체 조성물은 그후 스크린 피복, 나이프 피복, 포물선 발포 피복 등으로 적용될 수 있는데, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명 조성물로의 공기의 결합(발포화)은 통상의 적용 방법에 비해 몇몇의 잇점을 제공한다는 것을 알게 되었다. 첫째, 섬유 직물 기재에 적용된 탄성중합체의 양은 딥 적용에 사용되는 양보다 적어서 제조 비용이 절감된다. 둘째, 결합된 공기가 본 발명 조성물의 밀도를 감소시키기 때문에, 응집 후 산출된 기재가 가죽과 더욱 유사한 심미적 특성을 갖는다. 또한, 발포체에 결합된 공기는 피복의 부피를 증가시켜 적용성을 개선시키고 전이 피복을 위한 개선된 표면을 초래한다. 마지막으로, 제조자는 탄성중합체의 적용에 대해 더욱 우수한 조절성을 갖게 된다. 그 결과, 딥 적용에서와 같이 직물의 양면에 발포 혼합물이 적용될 필요가 없다. 또한, 섬유 직물 기재로의 발포체의 침투 정도가 조절될 수 있다.
이어서, 탄성중합체-피복된 섬유 직물을 가열시킨다. 이러한 가열단계는 산을 발생시키고 운점 계면활성제를 겔화시켜 본 발명의 라텍스를 전체 기재에 균일하게 응집시킨다. 반응을 개시하는데 필요한 온도는 사용된 특정 산-발생 화합물에 따라 다르다. 그러나, 일반적으로 필요한 온도는 80℃ 이상이어야 하며 높은 온도는 약 130℃이다.
특히, 스팀 적용(가장 바람직하게는 100 내지 110℃의 포화된 스팀 적용)이 사용되는 경우, 물의 비점이 바람직한 온도이다. 수분 가열(스팀)이 가장 효과적인 노출을 탄성중합체 조성물에 제공하기 때문에 상기 조건이 바람직하다. 건조 열의 첨가가 일반적으로 본 발명의 라텍스의 수성 부분을 기화시켜 바람직하지 않은 연속적인 중합체 필름의 형성을 촉진하기 때문에, 수분의 존재는 반응에 대해 더욱 우수한 조절을 가능하게 한다. 적절하고 균일한 응집을 위해 라텍스는 수분을 보유해야 한다. 그러므로, 바람직하게는 탄성중합체 조성물은 전 반응 동안 물을 함유해야 한다. 스팀 적용에서 약 1분 내지 약 10분의 노출 시간이 사용될 수 있다. 바람직한 노출 시간은 스팀 적용에서 약 2분이다. 스팀 가열 단계의 사용으로 수성 용매 반응 조건을 엄격하게 유지함으로써 종래 기술에 비해 뚜렷한 잇점을 제공한다.
다르게는, 피복된 직물은 마이크로파 열원 또는 고주파 열원에 의한 빠른 가열에 노출될 수 있어 감지가능한 수분 손실을 전체 탄성중합체 조성물에 제공하지 않는다. 마이크로파 적용에서 약 1초 내지 약 1분의 노출 시간이 사용될 수 있다.
또한, 다른 방법은 피복된 직물을 대류 열원에 의한 가열에 노출하는 것이다. 바람직하게는, 건조하기 전에 피복이 응집되도록 온도를 천천히 상승시켜 피복물이 깨지는 것을 방지해야 한다. 대류 오븐에서 약 10초 내지 약 10분의 노출시간이 사용될 수 있다.
첫 번째의 가열 단계 후, 직물 표면에서의 연속적인 필름 형성을 방지하기 위해 섬유 직물-탄성중합체 복합물은 바람직하게는 고 대류, 낮은 온도 가열(바람직하게는 130℃ 미만(이 온도로 한정되는 것은 아님)) 또는 마이크로파 가열에 의해 건조된다. 이러한 두 번째 가열 단계는, 탄성중합체 조성물의 응집을 파괴하지 않고 복합물이 건조되도록 설계된다.
본 발명에 사용되는 편직된 섬유 직물은 임의의 합성 섬유로 구성되어야 한다. 단지 예시적인 것으로, 섬유 직물은 폴리에스테르, 나일론(-6 또는 -6,6), 폴리올레핀, 폴리락트산 및 스판덱스 등의 섬유로부터 구성될 수 있으나, 이것은 한정되는 것은 아니다. 바람직한 편직물은 폴리에스테르로 구성되며, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 실이 가장 바람직하다. 편직된 섬유 직물은 날실 편직 구성(예, 라쉘 및 트리코트) 및 씨실 편직 구성(예, 원형 및 평면 편직)을 비롯한 다양한 구성을 사용하여 제조될 수 있다. 가장 바람직한 구성은 3개의 바(bar)를 사용하여 직물을 산출하는 트리코트 구성이다. 각 바에 대한 가장 바람직한 실 크기 및 유형은 다음과 같다: 바 1 및 2는 300 데니어 이하의 데니어를 갖는 모노필라멘트 실이고, 바 3은 300데니어 이하의 조합된 데니어를 갖는 멀티필라멘트 실을 함유한다. 비제한적인 보기를 들자면, 바 3은 두 겹 실로 결합될 수 있으며, 이때 각 겹은 두 겹의 데니어가 조합될 때 멀티필라멘트 실에 대한 조합된 데니어가 300 데니어 이하이도록 하는 데니어이다. 바 3은 가공된 직물의 면을 제조하는 반면, 바 1 및 2는 가공된 직물의 바탕면에서 "그라운드" 실로서 작용한다. 인치당 바람직한 코스(course) 수는 60이고, 인치당 바람직한 골(wale)의 수는 약 40이다. 그러나 코스 및 골의 번수는 상술된 바람직한 값으로부터 + 또는 - 40%일 수 있다.
섬유 직물은 염료, 착색제, 안료, 자외선 흡광제, 연화제, 오염 재처리제, 윤활제, 산화 방지제, 난염제, 유동제(rheology agent) 등으로 발포 전에 또는 후에 처리될 수 있으며, 상기 물질의 첨가는 발포 전에 하는 것이 바람직하다. 탄성중합체 조성물에 임의 상기 열거된 직물 첨가제 및 윤활제 또는 가교제를 결합시킬 수 있다. 특히 요망되는 시약은 롱-프랑(Rhone-Poulenc)으로부터 입수할 수 있는 연화/오염 재처리/윤활 첨가제 루브릴(Lubril) QCXTM이다. 요망되는 안료는 스텔로부터 입수할 수 있는 PP14-912 및 PP14-905이다.
탄성중합체 조성물의 적용전에 직물을 샌딩(sanding) 또는 네핑(napping)하면 직물-탄성중합체 복합물의 감촉을 개선시키고 직물 및 조성물 사이의 접착을 개선시킨다는 것을 알게 되었다. 또한, 샌딩 또는 네핑 공정은 직물-탄성중합체 복합물에서 복합물의 유효 바탕면에 스웨드 유사형 느낌을 부여한다는 것을 알게 되었다. 샌딩이 편직물에 가장 바람직하다고 믿어진다.
또한, 경우에 따라, 가공된 직물을 캘린더링 공정에 처리하는 것이 바람직할 수 있다. 캘린더링은 최종 제품(즉, 또한 전이 피복되어 있는 3층의 직물-탄성중합체 복합물)의 접착 특성을 개선시킨다. 캘린더링 공정은 또한 전이-피복된 직물-탄성중합체 복합물의 유효 바탕면에 스웨드와 유사한 느낌을 산출한다. 캘린더링은 약 20인치의 가열된 드럼 너비를 갖는 브리엠(Briem) 캘린더(이것으로 한정되는 것은 아님)를 비롯한, 상기 목적을 위해 설계된 임의 장비에서 달성될 수 있다. 온도, 압력, 및 속도에 대한 설정치가 서로 모두 관련되기 때문에, 요망하는 효과를 달성하기 위해 적절한 설정치가 사용될 수 있다. 예를들면, 하나의 바람직한 설정치는 150℃의 온도, 40kg/㎠의 압력 및 2야드/분의 속도이다.
캘린더링 후, 직물-탄성중합체 복합물이 전이 또는 필름 피복되어 외형과 촉감 모두가 진짜 가죽과 유사한 3층 복합 구조를 산출한다. 전이 및 필름 피복 모두에 있어서, 탄성중합체 피복물과 접촉하여 부가적인 피복이 적용된다. 섬유 직물의 기술적 면은 3층 복합물의 유효 바탕면이 된다. 전이 피복 공정은 폴리우레탄의 다수 각개 층(전형적으로, 2 내지 5 또는 이 이상 까지)의 종이 벡킹에의 적용을 포함한다. 다음, 피복물이 직물-탄성중합체 복합물에 접착되고, 종이 벡킹이 제거되어 3층의 가죽 유사형 제품을 산출하는데, 이때 제 3의 층은 이미 제조된 2층 복합물에 함께 적용된 다수의 각개 층을 지칭한다. 필름 피복 공정은, 시트형 필름 기재를 직물-탄성중합체 복합물에 라미네이트시키기 위해 전형적으로 접착제 및 열을 사용하여 시트형 필름 기재를 직물-탄성중합체에 접착하는 것을 포함한다. 용어 "필름"은 금속 기재, 중합체 또는 플라스틱 필름이나 펠트형 또는 플럭된(flocked) 섬유 직물 기재를 포함하는 임의 얇은 시이트형 기재를 의미하는데 사용된다.
본 발명의 복합물은 가구용 또는 자동차용 실내 장식 직물; 가멘트 또는 의복으로; 또는 섬유 직물 가죽 대용물이 요망되는 임의 다른 목적을 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 방법 및 조성물의 바람직한 양태를 하기 실시예에 기술한다.
실시예 1
바 1에서 20 데니어 모노필라멘트 폴리에스테르, 바 2에서 20 데니어 모노필라멘트 및 바 3에서 한겹 100 데니어, 100 필라멘트(1/100/100) 폴리에스테르 실을 사용하여 인치당 60 코스 및 인치당 39 골을 갖는 트리코트 편직을 형성하였다. 0.028 인치 갭을 갖는 기술적인 바탕면에서 직물을 샌딩하였다. 직물의 기술적인 면은 0.018 인치 갭으로 샌딩되었다. 분산 염료를 사용하여 직물을 염색하여 바라는 색을 얻었다. 이어서, 직물의 기술적인 바탕면을 습윤시키고 본원에 기술된 탄성중합체 조성물(즉, 폴리우레탄)으로 발포 피복시켰다. 핀 피복기로부터 나이프-오버-슬롯(knife-over-slot) 방법으로 발포 피복물을 적용하였다. 적용 속도는 15야드/분(ypm)이었다. 탄성중합체 발포의 적용 후, 직물을 9개의 온도 대역을 갖는 텐터 오븐에 통과시켜 직물의 과도한 건조없이 직물 표면에서 탄성중합체 발포체를 균일하게 응집시켰다. 대역의 온도는 다음과 같이 설정되었다: 대역 1에서는 250℉, 대역 2 및 3에서는 275℉, 대역 4에서는 300℉, 대역 5 내지 8에서는 350℉, 대역 9에서는 275℉이다. 팬 속도는 대역 1 내지 5에서는 낮게, 그리고 대역 6 내지 9에서는 높게 설정되었다. 산출된 직물-탄성중합체 복합물의 박리 강도를 ASTM 시험 방법 D413(Book 9.01)에 따라 신텍크(Sintech) 1/S 기계를 사용하여 시험하였다. 시험 결과는 2파운드/인치 미만의 박리 강도를 보여 주었다.
실시예 2
실시예 1에서와 동일한 구성 및 실시예 1에서와 동일한 방식으로 편직물 샘플을 제조하였다. 다음, 편직물을 약 20인치의 너비를 갖는 드럼으로 브리엠(Briem) 캘린더 상에서 캘린더링 공정으로 처리하였다. 캘린더링 공정은 2야드/분의 속도, 40kg/㎠의 압력 및 150℉의 온도에서 수행되었다. 산출된 캘린더링된 직물-탄성중합체 복합물의 박리 강도를 ASTM 시험 방법 D413(Book 9.01)에 따라 신텍크(Sintech) 1/S 기계를 사용하여 시험하였다. 실시예 1에 기술된 바와 같이, 비캘린더링된 샘플의 박리강도의 거의 세 배 이상인 6.4파운드/인치의 박리 강도를 시험 결과로부터 볼 수 있었다.
카와바타( Kawabata ) 평가 시스템
유연성, 압축성 및 부드러움에 대한 특정 정량적 측정법-카와바타 평가 시스템-을 사용하였으며 다음과 같이 기술된다:
카와바타 평가 시스템("카와바타 시스템")는 섬유 직물의 "감촉"을 구체적이고 재현적인 방식으로 측정하기 위한 과학적 수단으로서 일본 쿄토(Kyoto) 대학의 중합체 화학 교수인 수에오 카와바타 박사에 의해 개발되었다. 이것은 감촉과 관련된 심미적 특성(예, 매끄러움(slickness), 충실도(fullness), 경직도(stiffness), 부드러움(softness), 가요성(flexibility) 및 크리스프니스(crispness))과 상관관계에 있는 기본적 기계 특성을 측정함으로써 이루어진다. 이러한 심미적 특성과 관련된 기계 특성은 카와바타 분석을 위해 5개의 기본 카테고리로 분류된다: 굽힘력, 표면 특성(마찰 및 거칠기), 압축 특성, 전단 특성 및 인장 특성. 이러한 카테고리 각각은 별도로 측정될 수 있는 관련 기계 특성 그룹으로 구성된다.
카와바타 시스템은 크게 특정화되고 맞춤적으로 개발된 4개의 측정 장치를 사용한다. 이러한 장치는 다음과 같다:
카와바타 인장 및 전단 시험기(KES FB1)
카와바타 순수 굽힘 시험기(KES FB2)
카와바타 압축 시험기(KES FB3)
카와바타 표면 시험기(KES FB4)
KES FB 1 내지 3은 일본 쿄토 소재의 카토 아이온 웍스 컴패니 리미티드 디비죤 오브 인스트루멘테이션(Kato Iron Works Co., Ltd., Div. of Instrumentation)에 의해 제작된다. KES FB 4(카와바타 표면 시험기)는 일본 쿄토 소재의 카토 테코 컴패니 리미티드 디비죤 오브 인스트루멘테이션(Kato Tekko Co., Ltd., Div. of Instrumentation)에 의해 제작된다. 여기에 기록된 결과는 KES FB1, KES FB2 2 및 FB 4의 사용을 필요로 한다.
본원에 기술된 압축성, 유연성 및 드레이프 특성과 관련된 시험을 위해, 압축, 굽힘 및 전단 경직도의 특성과 관련된 카와바타 시스템 파라미터 만을 사용하였다.
완전한 카와바타 평가 시스템은, 다음의 미국 기관을 비롯한 세계 전체를 통해 여러 곳에서 직물 평가를 위해 설치되어 이용되고 있다.
노스 캐롤라이나 주립 대학
칼리지 오브 텍스타일
디파트먼트 오브 텍스타일 엔지니어링 케미스트리 및 사이언스
(미국 노스 케롤라이나 27695 랄라이 센테니얼 캠퍼스)
죠지아 인스티튜트 오브 테크놀로지
스쿨 오브 텍스타일 앤드 파이버 엔지니어링
(미국 죠지아 30332 아틀란타)
더 필라델피아 칼리지 오브 텍스타일 앤드 사이언스
스쿨 오브 텍스타일 앤드 메트리얼스 사이언스
(미국 펜실베니아 19144 필라델피아 스쿨하우스 랜 앤드 헨리 애버뉴)
또한, 더 텍스타일 테크놀로지 센터(카나다 퀴벡 세인트-햐신트); 더 스웨디시 인스티튜트 포 파이버 앤드 폴리머 리서치(스웨덴 뫼른달); 및 더 유니버시티 오브 맨체스터 인스티튜트 오브 사이언스 앤드 테크놀로지(영국 맨체스터)를 포함한다.
미국 사우스 케롤라이나 스파탠버그 소재의 밀리켄 리서치 코포레이션의 텍스타일 테스팅 래보러토리(Textile Testing Laboratory) 실험실에 설치된 카와바타 평가 시스템을 사용하여 본원에 기록된 수치값을 얻었다.
카와바타 굽힘 시험 절차
시험될 직물 웹으로부터 20㎝ x 20㎝의 샘플을 절삭하였다. 접히거나 주름지거나 구겨지거나 혹은 그렇지 않으면 샘플을 변형시는 방식으로 샘플이 취급되는 것을 피하기 위해 주위깊게 다룬다. 샘플을 절삭하는데 사용된 다이는 측정치의 정밀도를 향상시키기 위해 직물에서의 실과 일렬로 배열되었다. 특별한 언급이 없는 한, 시험 전에 샘플을 주위 실내 조건과 평형되게 하였다.
시험 장비는 카와바타 편람의 지시에 따라 설치하였다. 샘플을 시험하기 전에 기계를 15분 이상 동안 가온시켰다. 상기 편람에 지시한 바와 따라 증폭기 감도를 검정하고 "0"로 하였다. 옷감이 약간 저항성을 보이지만 너무 당겨지지 않도록 카와바타 중질 순수 굽힘 시험기(Heavy Duty Pure Bending Tester)(KES FB2)에 샘플을 놓았다. 줄과 골 방향 모두에서 직물을 시험하고, 개인용 컴퓨터에서 작동하는 데이터 수집 프로그램에 의해 데이터을 자동적으로 기록하였다. 각 샘플에 대한 굽힘력 계수는 카와바타에 의해 특정화된 규정 데이터 처리를 단지 자동화한 개인용 컴퓨터 기재의 프로그램에 의해 계산하고 샘플이 반대 방향으로 굴곡될 때 취해진 측정치로 결과를 기록했다.
실시예 3-종래기술
중질 굽힘 시험(KES FB2)를 사용하여 직물-탄성중합체 복합물을 약 150도로 굽히는데 필요한 힘을 측정하였다. 직물 1의 구성을 사용하여 직물 샘플을 제조하지만, 직물의 한면에 탄성중합체 조성물을 발포시키기 보다는 직물을 탄성중합체 조성물에 담그고 닙 롤 사이를 닙화시켜 침투 및 픽업 조절을 실시하고 건조시켰다. 여기서 제조된 딥-피복된 직물-탄성중합체는 코스(씨실) 방향에서 1.9gf㎠/㎝ 및 골(날실) 방향에서 1.5gf㎠/㎝의 힘을 필요로 했다.
실시예 4
상술된 중질 굽힘 시험에 따라 실시예 1의 직물-탄성중합체 복합물(한면 만을 발포 피복처리함)을 시험하였다. 발포-피복된 직물-탄성중합체 복합물은 단지 코스 방향에서 0.9gf㎠/㎝ 및 골 방향에서 0.9gf㎠/㎝의 힘을 필요로 했다. 이러한 결과는 실시예 1의 발포-피복된 직물-탄성중합체가 실시예 3의 딥-피복된 직물-탄성중합체 보다 더욱 부드럽고 더욱 유연하다는 것을 보여주는 것이다.
실시예 5-종래기술
실시예 3에 기술된 딥-피복된 직물-탄성중합체를 "표준 측정" 기술을 사용하여 카와바타 압축 시험기(KES FB3)에서 압축 시험하였다. 레드 기어의 기어 속도는 1mm/50초이고, Fm 속도는 5.0이며, 스트로크(stroke) 선택은 5mm이며, 센스(sens) 속도는 2 X 5이며, 시간 레그(leg)는 "표준"이다. 2.5의 갭 거리가 사용되었다. 압축 시험은, 압축되지 않은 직물 샘플의 게이지와 조절된 압축하의 직물 샘플의 게이지 사이의 차이(%)를 비교함으로써 직물 샘플의 레질리언스 또는 "바디(body)"를 측정하는 것이다. 직물-탄성중합체 복합물은 13.7%의 압축비를 보여준다.
실시예 6
실시예 1의 직물-탄성중합체 복합물을 "표준 측정" 기술을 사용하여 카와바타 압축 시험기(KES FB3)에서 압축 시험하였다. 레드 기어의 기어 속도는 1mm/50초이고, Fm 속도는 5.0이며, 스트로크(stroke) 선택은 5mm이며, 센스(sens) 속도는 2 X 5이며, 시간 레그(leg)는 "표준"이다. 2.5의 갭 거리가 사용되었다. 압축 시험은, 압축되지 않은 직물 샘플의 게이지와 조절된 압축하의 직물 샘플의 게이지 사이의 차이(%)를 비교함으로써 직물 샘플의 레질리언스 또는 "바디(body)"를 측정하는 것이다. 직물-탄성중합체 복합물은 39.6%의 압축비를 보여준다(실시예 3의 직물-탄성중합체 복합물에 비해 약 300%의 개선이 있음).
실시예 7-종래기술
실시예 3의 직물-탄성중합체 복합물 샘플 200g을 카와바타 기계에서 전단 시험(KES FB1)의 "표준 측정"으로 처리하였다. 센스(sens) 콘트롤(control)은 2 X 5로 설정되었고 신장 측정치는 25mm이었다. 전단 콘트롤은 "가변(variable)" 위치보다는 "고정(set)" 위치에 있다. 전단 시험은 반대 평행 힘으로 처리될 때 샘플이 갖는 경직도 및 저항성을 나타낸다. 날실 및 씨실 방향에서 측정시, 본 시험에서 수득된 수치는 직물의 경직도에 직접 비례로 증가한다(값이 클수록 경직도가 크다). 실시예 3의 직물-탄성중합체 복합물은 씨실 방향에서 10.5gf㎠/㎝ 도의 측정 경직도 및 날실 방향에서 7.0gf㎠/㎝ 도의 측정 경직도를 보여준다.
실시예 8
실시예 1의 직물-탄성중합체 복합물 샘플 200g을 카와바타 기계에서 전단 시험(KES FB1)의 "표준 측정"으로 처리하였다. 센스(sens) 콘트롤(control)은 2 X 5로 설정되었고 신장 측정치는 25mm이었다. 전단 콘트롤은 "가변(variable)" 위치보다는 "고정(set)" 위치에 있다. 전단 시험은 반대 평행 힘으로 처리될 때 샘플이 갖는 경직도 및 저항성을 나타낸다. 날실 및 씨실 방향에서 측정시, 본 시험에서 수득된 수치는 직물의 경직도에 직접 비례로 증가한다(값이 클수록 경직도가 크다). 실시예 4의 직물-탄성중합체 복합물은 씨실 방향에서 6.7gf㎠/㎝ 도의 측정 경직도 및 날실 방향에서 9.0gf㎠/㎝ 도의 측정 경직도를 보여준다. 특히 씨실 방향에서의 이러한 차이는 더욱 낮은 도의 경직도(즉, 더욱 부드러운 복합물)를 나타낸다.

Claims (20)

  1. (a) 기술적인 면과 기술적인 바탕면을 갖는 편직된 섬유 직물을 제조하는 단계,
    (b) (i) 수성 음이온성 안정화 중합체 라텍스, (ii) 산-발생 화학물질, (iii) 하나이상의 운점 계면활성제 및 (iv) 하나이상의 발포 안정화 계면활성제를 포함하며, 발포 탄성중합체 조성물을 제조하기에 충분한 기체가 탄성중합체 조성물에 도입되는, 발포된 탄성중합체 조성물을 제조하는 단계,
    (c) 단계 (a)의 섬유 직물의 기술적인 바탕면에 단계 (b)의 발포된 탄성중합체 조성물을 적용하는 단계,
    (d) 상기 직물을 초기 온도로 가열시켜 상기 탄성중합체 조성물의 균일한 분산을 실시하고 섬유 직물 상에서 상기 탄성중합체 조성물의 응집을 산출하는 단계, 및
    (e) 상기 섬유 직물 상에 응집된 탄성중합체를 건조시키지만 파괴하지 않도록 상기 초기 온도보다 높은 제 2 온도로 상기 섬유 직물을 가열하는 단계를 포함하는, 가죽과 유사한 직물-탄성중합체 복합물을 제조하는 방법.
  2. 편직물로 구성된 섬유 직물-탄성중합체 복합물에 있어서,
    직물의 한면 이상이 탄성중합체 조성물로 피복되고, 탄성중합체 조성물이 직물에 부분적으로 결합되어 직물과 탄성중합체 사이에 솔기없는 전이가 산출되는,
    섬유 직물-탄성중합체 복합물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    직물이 합성 섬유로 구성된 그룹으로부터 선택된 섬유로 구성되는, 직물-탄성중합체 복합물.
  4. 제 2 항에 있어서,
    섬유 직물이 폴리에스테르, 나일론 6, 나일론 6/6, 폴리락트산, 폴리올레핀, 스판덱스 또는 이러한 섬유의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 합성 섬유로 구성되는, 직물-탄성중합체 복합물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    섬유 직물이 폴리에스테르를 포함하는, 직물-탄성중합체 복합물.
  6. 제 4 항에 있어서,
    섬유 직물이 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 포함하는, 직물-탄성중합체 복합물.
  7. 제 4 항에 있어서,
    섬유 직물이 편직 구성을 갖는, 직물-탄성중합체 복합물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    직물이 날실-편직 구성을 갖는, 직물-탄성중합체 복합물.
  9. 제 8 항에 있어서,
    직물이 트리코트 구성을 갖는, 직물-탄성중합체 복합물.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 직물이 트리코트 구성을 가지며, 이때 트리코트 구성은 제 1 바를 통과하는 다수의 제 1 실, 제 2 바를 통과하는 다수의 제 2 실 및 제 3 바를 통과하는 다수의 제 3 실에 의해 제조되며, 상기 제 1 실은 모노필라멘트 실이며, 제 2 실은 모노필라멘트 실이며, 제 3 실은 멀티필라멘트 실인, 직물-탄성중합체 복합물.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 바 및 제 2 바의 모노필라멘트 실은 약 300 데니어 이하의 데니어를 가지며, 상기 제 3 바의 멀티필라멘트 실은 약 300 데니어 이하의 조합된 데니어를 갖는, 직물-탄성중합체 복합물.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 직물이 라쉘 구성을 갖는, 직물-탄성중합체 복합물.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 직물이 씨실 편직 구성을 갖는, 직물-탄성중합체 복합물.
  14. 제 11 항에 있어서,
    직물이 원형 편직 구성을 갖는, 직물-탄성중합체 복합물.
  15. (i) 수성 음이온성 안정화 중합체 라텍스, (ii) 필수적으로 하나이상의 유기 에스테르로 구성된 그룹으로부터 선택된 산-발생 화학물질, (iii) 하나이상의 운점 계면활성제, (iv) 하나이상의 발포 안정화 계면활성제 및 (v) 탄성중합체 조성물에 도입될 때 발포를 형성하기에 충분한 기체를 포함하는 탄성중합체 조성물로 피복된 편직된 섬유 직물로 구성되는,
    가죽의 외형을 갖는 물질을 제조하기 위해 전이 피복에 적합한 직물-탄성중합체 복합물.
  16. 적어도 제 1 물질, 제 2 물질 및 제 3 물질을 갖는 복합물에 있어서,
    제 1 물질은 편직물을 포함하며, 제 2 물질은 직물에 적어도 부분적으로 결합된 탄성중합체를 포함하며, 제 3 물질은 전이 피복, 필름 피복 및 중합체 또는 플라스틱 필름으로 구성되는 그룹으로부터 선택되며, 이때 제 3 물질은 제 2 물질과 접촉하지만 제 1 물질과는 접촉하지 않는 복합물.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 필름 피복은 펠트화 또는 플럭된 섬유 기재를 포함하는 복합물.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 필름 피복은 금속성 기재를 포함하는 복합물.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 필름 피복은 중합체 또는 플라스틱 필름을 포함하는 복합물.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 전이 피복은 다수의 각개 층을 포함하는 복합물.
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