KR20060033478A - 고밀도 스크림 복합부직포 및 인공피혁 스웨이드 제조방법 - Google Patents

고밀도 스크림 복합부직포 및 인공피혁 스웨이드 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 섬도가 1-3데니어의 분할형 극세사(분할 후 0.1-0.2데니어)를 카딩하고, 분할면 시트와 직·편물 스크림을 복합구조로 적층하여 고밀도 부직포를 제조하기 위한 별도의 카렌딩 공정 없이 워터펀칭에 의해 적층 구조의 고밀도 부직포를 제조하여 폴리우레탄 함침, 표면가공 처리공정을 거쳐 제조됨을 특징으로 하며, 이를 통해 고밀도, 고강도 및 표면촉감이 우수한 경량의 인공피혁 스웨이드를 제조함에 있어서, 부직포 제조시 섬유 손상 및 손실을 감소시키고 워터펀칭에 의해 분할사의 부분분할을 유도하여 용출공정에서 처리시간을 감소시킬 수 있다.
부직포, 인공피혁, 스웨이드, 용출, 워터펀칭

Description

고밀도 스크림 복합부직포 및 인공피혁 스웨이드 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF HIGH DENSITY SCRIM COMPOSITE NONWOVEN FABRICS ＆ ARTIFICIAL LEATHER SUEDE}
도 1은 본 발명에서 사용하는 분할형 극세사의 단면 및 워터펀칭(water punching)에 의한 분할과정 모식도;
도 2는 본 발명에 따른 부직포 및 인공피혁 스웨이드를 제조하는 공정도; 및
도 3은 직물스크림 적층부 구조와 결합후의 부직포의 단면구조를 함께 도시한 개략도이다.
본 발명은 인공피혁 스웨이드 제조용 고밀도 스크림 복합 부직포의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 화학적 용출에 의해 분할이 이루어지는 분할형 극세사를 이용하여 부직포를 제조하고 제조된 부직포를 사용하여 스웨이드 조 인공피혁을 제조함에 있어서, 서로 다른 2종류의 고분자 구조로 복합방사된 분할형 단섬유의 손상을 최소화 하면서 물리적 분할을 부분적으로 유도하여 용출공정에서 처리시간을 감소시키고 경량이면서도 표면촉감이 우수하고 고밀도 구조를 갖는 스크 림 복합부직포 및 인공피혁 스웨이드 제조방법에 관한 것이다.
종래에 극세섬유로 된 부직포를 이용하여 천연피혁과 유사한 촉감을 갖는 고품위의 인공피혁을 제조하는 방법에 있어서, 대한민국 공개특허 제97-8857호와 대한민국 공개특허 제98-74188호에서는 해도형 극세사를 일반적으로 사용하고 있으며, 대한민국 공개특허 제00-3012호에서는 물리적 분할형 극세사를 이용하여 부직포 인공피혁을 제조하는 방법이 개시되어 있다.
이러한 방법은 부직포를 제조함에 있어 해도형의 경우 카딩(carding)에 의해 섬유를 시트상으로 제조하여 니들 펀칭(needle punching)에 의해 부직포를 제조한 후 용출방식에 의해 해성분을 제거하여 인공피혁을 제조하며, 물리적 분할형 극세사의 경우에는 해도형과 마찬가지로 니들펀칭에 의해 부직포를 제조하고 부직포 제조공정 중에 카딩, 니들펀칭 등에 의한 물리적 마찰에 의해 섬유의 분할을 유도하여 별도의 용출공정 없이 부직포 인공피혁을 제조한다. 이는 대한민국 공개특허 제00-3012호에 기재된 바와 같이 서로 다른 2종류의 폴리머가 85:15∼70:30의 혼합비로 복합방사한 후 연신 열고정 및 절단공정을 거쳐 10∼30%의 분할도를 갖고 카딩 및 니들펀칭에 의해 90%이상의 분할이 일어나는 것으로 원료섬유가 자체적으로 부분분할이 이미 일어난 경우에 한하는 공정이다.
특히, 해도형의 경우 용출공정을 거치기 때문에 인공피혁의 인열강도가 급격하게 떨어지는 문제점이 있어 장섬유상 직·편물을 보강용 스크림으로 적용하여 부직포 인공피혁을 제조하고 있다.
한편, 물리적 분할형의 경우 별도의 용출공정을 거치지 않으므로 인열강도는 우수하나 부직포 제조공정시 니들링에 의해 섬유손상과 미세 섬유분진이 발생한다.
특히, 니들펀칭에 의한 극세사 부직포 제조방법은 부직포의 고밀도화 및 표면의 면평활성을 위해 열수축율이 15%이상의 고수축성 섬유나 고수축성 스크림을 보강재로 사용하여 열처리를 통한 수축가공을 행하여 밀도를 높인 다음 통상의 폴리우레탄 함침가공 및 후처리가공 과정을 거쳐 제조된다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 원사특성 및 제조공법에 따라 야기되는 섬유손상이나 공정상의 문제점을 최소화하고 공정을 단순화 할 수 있도록 한 고밀도 스크림 복합부직포 및 인공피혁 스웨이드 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고밀도 스크림 복합부직포 및 인공피혁 스웨이드 제조방법은 극세분할면(PET/E.S.PET)을 원료로 하여 인공피혁 스웨이드 제조용 부직포를 제조하는 방법에 있어서, 상기 극세분할면을 카딩하여 웹(web)을 만드는 단계; 상기 웹을 크로스래핑하여 적층시트를 제조하는 단계; 폴리아미드계 섬유인 직물 스크림을 상기 적층시트의 하단부에 공급하여 압착하는 단계; 상기 시트와 직물 스크림의 복합구조체를 저압의 물로 프리웨팅하는 단계; 상기 프리웨팅 후에 상기 복합구조체를 고압의 물로 여러번에 걸쳐 워터펀칭하는 단계; 및 완성된 부직포를 건조 및 권취시키는 단계;를 한다.
상기 부직포의 MD/CD의 인장강도 비가 0.8∼0.9인 것을 특징으로 하고, 상기 스크림의 중량은 50∼70g/m2, 스크림의 밀도는 40×34본/inch인 것을 특징으로 하며, 상기 워터펀칭단계에서의 압력은 2.5∼200bar인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고밀도 스크림 복합부직포 및 인공피혁 스웨이드 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에서 사용하는 분할형 극세사의 단면 및 워터펀칭(water punching)에 의한 분할과정 모식도이다.
도 1에서 A는 워터펀칭을 받지 않은 분할형 극세사 구조를 나타내고, B는 워터펀칭을 받은 초기의 구조(미세균열 발생)를 나타내며, C는 워터펀칭을 받은 분할형 극세사 구조(미세균열의 전개 및 분할 구조)를 나타낸다.
본 발명에 따른 인공피혁 스웨이드의 원료섬유는 도 1에 나타낸 단면형태를 갖는 용출형 타입의 분할형 복합섬유로 서로 다른 2성분의 폴리머로 구성되며, 일반적으로 PA/PET, PET/E. S. PET 등이 대표적으로 사용될 수 있다. 본 발명에서는 성분 A는 PET, 성분 B는 E. S. PET로 구성되며, 성분 A와 B의 구성비는 70:30으로 하여 방사한 후 연신과 더불어 섬유에 권축을 부여하고 열고정 및 절단공정을 거쳐 섬유장 38mm 또는 51mm의 단섬유로 제조된다. 이렇게 얻어진 단섬유를 이용하여 도 2에 나타낸 순서별 공정을 거쳐 부직포 및 인공피혁 스웨이드로 제조된다.
인공피혁 스웨이드를 제조하는 공정은 크게 상기 원료섬유를 사용하여 부직 포를 제조하는 단계(A)와, 제조된 부직포(A)를 이용하여 스웨이드를 제조하는 단계(B)로 구분된다.
먼저, 도 2를 참조하여 부직포를 제조하는 단계(A)에 대해 살펴보면, 베일(Bale) 상태의 PET/E. S. PET의 원료섬유는 개포되어 개섬 및 혼섬되고(S1), 상기 일부 개섬된 원료섬유는 개섬 및 정섬조작을 행하는 카딩(carding)공정을 거쳐(S2), 웹(web)상태로 제조된다(S3). 이렇게 제조된 웹은 크로스래핑(cross lapping)공정에서 요구중량에 적합하도록 적층된다(S4).
즉, 원료섬유인 단섬유는 카딩 공정에 의해 시트(sheet)상으로 제조되고 성형기에서 175g/m2 이상의 부직포가 제조되도록 적층수, 연신 및 오버랩을 조정하여 워터펀칭공정으로 이송된다. 이때 직물 스크림이 도 3에 도시된 바와 같이 적층된 시트의 하단부에 최소한의 장력을 받으면서 동시에 공급된다(S5). 이때 적용된 스크림의 중량은 50∼70g/m2, 스크림의 밀도는 40×34본/inch이 적합하며, 후공정에서 용출시 물성에 영향을 최소화하기 위해서 폴리아미드계 스크림을 사용한다. 공급된 분할면 시트와 직물스크림 복합 구조체는 프리웨팅(pre-wetting)을 받고 수류결합에 의해 부직포로 제조된다(S6). 이렇게 제조된 부직포는 건조공정(S7)을 통해 최종적으로 고밀도 스크림 부직포가 완성된다(S8). 따라서 별도의 카렌딩(calendering)공정이 요구되지 않는다.
이때 처리되는 고압의 워터펀칭(2.5-200bar)에 의해 성분 A와 B사이에 물리적 충격이 6차례에 걸쳐 각각 다른 압력으로 전달되며, 초기 수류압력 하에서는 성 분 A와 B사이에 미세 크랙(crack)이 부분적으로 발생하고 지속적인 수류압력에 의해 미세 크랙이 균열을 발생시켜 폴리머간 부분 분할이 진행되고 이로 인해 섬유별 20-30%의 분할도를 얻을 수 있다.
특히, 제조된 부직포의 MD/CD의 인장강도 비는 0.8∼0.9범위에 있어야 하며, 스웨이드 제조후의 인장강도 비는 0.9∼1.1를 나타내는 것이 중요하다.
이때, MD(Machine direction)는 기계 진행방향을 나타내고, CD(Cross direction)는 그 진행방향에 대한 횡방향을 나타낸다.
도 3을 보다 상세히 설명하면, 웹상의 시트와 스크림이 함께 투입되어 압착된 후에 프리웨팅(pre-wetting : P0) 단계를 거치면서 저압의 물로 적셔진다. 그 후에 실질적인 고압의 워터펀칭이 진행되는데, 이때의 워터펀칭이 총 6단계(P1...6)로 진행되며, 각각의 단계는 사용 원료나 요구되는 부직포의 물성에 따라 압력을 달리할 수 있다. 그렇게 해서 완성된 부직포의 단면구조가 도면에 나타나 있다. 도 3에서 N-N'는 부직포 제조공정 중의 부직포 단면구조를 나타낸다.
이와 같이 제조된 부직포는 스웨이드 제조단계(B)로 이송되어 공정을 거치게된다. 먼저, 폴리비닐알콜(PVA)을 함침하는 전처리 공정을 거친다(S11). 그 후에, 폴리우레탄 함침공정을 거치면서(S12) 보다 분할되어 용출공정에서 처리조건 즉, 처리액의 농도 및 처리시간을 감소시킬 수 있는 장점을 갖는다. 폴리우레탄의 함침 후에 응고 및 수세공정(S13)을 거치고 건조공정(S14)을 수행하게 된다.
그후에 용출공정(S15)를 수행하는데, 특히 스웨이드 제조시 폴리우레탄의 도 포량이 30%가 되도록 하며, 용출 조건으로는 니들펀칭 부직포의 경우 3% NaOH용액에서 60분 처리하는 경우가 일반적인데, 본 발명에 의한 공정으로 제조된 부직포의 경우에는 3% NaOH용액으로 30분 이내로 처리하면 동일한 감량 효과를 나타낸다.
이후 1차 버핑(buffing)공정(S16), 염색공정(S17), 2차 버핑공정(S18) 및 마감공정(S19) 등의 표면처리공정을 거쳐 인장강도 및 인열강도가 우수하고 용제 이염이 없는 고품위의 극세 인공피혁을 얻을 수 있다(S20).
이하 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하나 본 발명이 하기 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
PET/E. S. PET(70/30) 복합방사된 분할형 단섬유를 사용하여 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 부직포 및 인공피혁 스웨이드를 제조한 후 인장강도와 인열강도를 측정하여 표 1에 나타내었다. 인장강도 및 인열강도 시험은 ASTM 법에 준하여 실험하였다.
<실시예 2>
PET/E. S. PET(70/30) 복합방사된 분할형 단섬유를 사용하여 본 발명의 제조방법에 따라 부직포 인공피혁 스웨이드를 제조한 후 인장강도와 인열강도를 표 1에 나타내었으며, 실시예 1과 다른 점은 용출 공정상 처리시간을 30분으로 적용한 예 이다.
물성 부직포 스웨이드
실시예1 (30분 용출) 실시예2 (60분 용출)
인장강도 (kgf/cm) MD 8.0 7.8 7.6
CD 9.9 8.8 8.3
인열강도 (kgf/cm) MD 7.12 4.04 3.64
CD 6.58 3.75 3.25
상기 표 1에 나타낸 스웨이드의 경우 부직포를 구성하는 분할형 극세사의 분할은 완전분할된 상태이며, 용출시간에 따라 비교할 때 최종 스웨이드의 물성이 감량시간을 30분처리한 경우의 인장강도와 인열강도 모두 60분 처리한 경우보다 우수한 것을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하여 제조된 스웨이드조 인공피혁은 부직포 제조공정에서 고압의 수류에 의해 분할형 극세사의 분할을 부분적으로 유도함으로써, 후공정에서 용출 처리시간을 짧게 가져갈 수 있으며, 부직포 제조공정상 부직포의 고밀도화 및 표면처리를 위한 카렌더링공정을 생략할 수 있는 장점으로 공정의 단순화 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 극세분할면(PET/E.S.PET)을 원료로 하여 인공피혁 스웨이드 제조용 부직포를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 극세분할면을 카딩하여 웹(web)을 만드는 단계;
    상기 웹을 크로스래핑하여 적층시트를 제조하는 단계;
    폴리아미드계 섬유인 직물 스크림을 상기 적층시트의 하단부에 공급하여 압착하는 단계;
    상기 시트와 직물 스크림의 복합구조체를 저압의 물로 프리웨팅하는 단계;
    상기 프리웨팅 후에 상기 복합구조체를 고압의 물로 여러번에 걸쳐 워터펀칭하는 단계; 및
    완성된 부직포를 건조 및 권치시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 스크림 복합부직포 및 인공피혁 스웨이드 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 부직포의 MD/CD의 인장강도 비가 0.8∼0.9인 것을 특징으로 하는 고밀도 스크림 복합부직포 및 인공피혁 스웨이드 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스크림의 중량은 50∼70g/m2, 스크림의 밀도는 40×34본/inch인 것을 특징으로 하는 고밀도 스크림 복합부직포 및 인공피혁 스웨이드 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 워터펀칭단계에서의 압력은 2.5∼200bar인 것을 특징으로 하는 고밀도 스크림 복합부직포 및 인공피혁 스웨이드 제조방법.
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