KR20180000889A - 인공피혁 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 성형성을 개선하기 위해 신장률 특성이 향상된 인공피혁 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 인공피혁의 제조과정에서 염색 이후에 건조 대신에 텀블러(Tumbler)에서 함수 상태에서 텀블링을 하여 제조되는 인공피혁에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 염색 이후에 건조 공정을 생략하고 함수 상태에서 텀블링(Tumbling) 가공을 하여 인공피혁의 제조과정에서 저하된 인공피혁의 신장률을 향상하면서도 인장강도가 저하되지 않는 것이 가능해진다.
또한, 함수 상태에서 텀블링 가공하여 인공피혁의 수축이 발생하여 인공피혁의 충만감이 향상되는 것이 가능해진다.

Description

인공피혁 및 이의 제조방법{Artificial leather and method for manufacturing the same}
본 발명은 성형성을 개선하기 위해 신장률 특성이 향상된 인공피혁 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
인공피혁은, 일반적으로, 극세사가 3차원적으로 교락되어 있는 부직포에 폴리우레탄 등과 같은 고분자 탄성체를 함침시키고 기모하고 염색하고 후가공 처리하여 제조되는데, 이러한 인공피혁은 천연피혁과 유사한 부드러운 질감과 독특한 외관을 가져 가구용이나 차량용에 쓰이는 천연가죽을 급속히 대체하는 소재로 널리 사용되고 있다.
차량용 인공피혁은 마찰 및 외력에 대한 내구성과 형태안정성이 요구되면서 동시에 굴곡이 많은 부위에 사용되는 특성상 봉제 및 장착 작업이 용이하도록 적절한 신장률 특성이 요구되고 있다. 특히 인공피혁의 길이 방향과 폭 방향의 신장률이 확보되어야 성형이 용이해 진다.
그런데 인공피혁은 여러 단계의 복잡한 제조공정을 거치게 되는데 이 과정에서 인공피혁이 길이 방향으로 신장이 되어 최종 제품에서 신장률이 크게 저하한다.
인공피혁의 신장률을 향상하기 위해, 부직포 섬유의 배향구조를 제어하여 이방성을 가지게 하거나, 부직포와 직물 또는 편물로 이루어진 복합시트를 이용하는 방법이 있으나, 이 경우 신장률 특성이 향상되지만 제조공정이 부가되고 다른 특성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 부직포의 밀도를 증대시키거나, 길이 신장이 많이 일어나는 염색공정에서 낮은 장력을 부여하거나, 고내열 고분자 탄성체를 적용하는 방법을 시도하고 있으나 제조공정과 조건이 복잡해지고 신장률 향상의 효과가 미미한 문제점이 있다.
이에 따라 기존 제조공정을 이용하여 용이하게 인공피혁의 신장률을 향상하는 기술개발이 요구되고 있다.
한국등록특허 제0963147호(고밀도 부직포 및 그 제조방법 및 그로부터 제조되는 인공피혁)
본 발명은 인공피혁의 제조 단계에서 염색 이후의 최종 단계의 공정을 개선하여 인공피혁의 일반적 특성이 저하되지 않으면서도 신장률 특성이 향상된 인공피혁을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 해도형 섬유를 복합방사하고 연신을 하고 절단하여 해도형 단섬유를 얻는 단계; 상기 해도형 단섬유를 이용하여 부직포를 제조하는 단계; 상기 부직포를 가성소다 수용액으로 처리하여 상기 해도형 단섬유의 해성분을 용출시켜 용출포를 얻는 단계; 상기 용출포에 폴리우레탄 탄성체를 함침시켜 탄성체 함침 부직포를 얻는 단계; 상기 탄성체 함침 부직포의 표면을 버핑을 하여 기모가 형성된 부직포를 얻는 단계; 상기 기모가 형성된 부직포를 염색하여 염색된 부직포를 얻는 단계; 및 상기 염색된 부직포를 텀블링하는 단계;를 포함한 인공피혁의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 정하중 신장률(50N의 하중에서 10분간 방치후 측정)이 길이 방향에서 18~28%이고 폭 방향에서 24~30%인 것을 특징으로 하는 인공피혁을 제공한다.
본 발명에 따르면 염색 이후에 건조 공정을 생략하고 함수 상태에서 텀블링(Tumbling) 가공을 하여 인공피혁의 제조과정에서 저하된 인공피혁의 신장률을 향상하면서도 인장강도가 저하되지 않는 것이 가능해진다.
또한, 함수 상태에서 텀블링 가공하여 인공피혁의 수축이 발생하여 인공피혁의 충만감이 향상되는 것이 가능해진다.
본 발명은, 해도사를 이용하여 부직포를 형성하고, 상기 부직포에 고분자 탄성체의 부여 및 상기 부직포의 해도사의 해성분을 용매를 이용하여 용출함으로써 섬유의 극세화를 한 후, 상기 부직포의 표면에 기모를 형성하고, 상기 부직포에 염색하는 것을 포함하여 이루어지는 인공피혁의 제조방법에서, 염색 이후에 건조 대신에 텀블러(Tumbler)에서 함수 상태에서 텀블링을 하여 제조되는 인공피혁에 관한 것이다.
상기 텀블러는 염색, 수세, 정련, 탈수 등의 일괄 공정을 거쳐 제조된 섬유 원단을 건조함과 동시에 다듬이질과 유사한 기능을 하는 기계장치이다.
텀블러는 일반적으로 텀블링을 위한 드럼부, 외부 구조, 구동을 위한 구동부, 흡기와 배기를 위한 흡배기부 등으로 구성된다.
텀블러는 섬유 원단의 건조와 더불어 촉감을 부드럽게 하기 위해서 원단과 텀블러 내부의 드럼과의 마찰력을 이용하는데, 이러한 드럼은 우측과 좌측으로 회전하면서 투입된 섬유 원단이 드럼을 따라 이동하다가 상부에서 아래로 낙하하도록 구성되고 드럼을 둘러싼 부분에서 열풍이 내부로 유입되는 구조이다.
본 발명에 사용되는 텀블러는 상기 기능을 할 수 있는 장치를 제한 없이 사용할 수 있다.
본 발명은 염색된 인공피혁을 특정의 함수율을 가진 상태에서 텀블러에서 특정의 텀블링 온도에서 텀블링시켜, 건조와 동시에 유연성을 부여하고 수축을 발생시켜 신장률과 충만감이 향상되어 우수한 성형성과 감성품질을 가지도록 한 것이다.
이때 상기 함수율은 인공피혁 원단 100 중량부 대비 수분이 100~150 중량부로 함유된 것이 바람직한데, 수분이 100 중량부 미만이면 수축이 충분히 일어나지 않고 150 중량부를 초과하면 텀블링이 되지 않아 바람직하지 못하다.
상기 텀블링 온도는 100~140℃인 것이 바람직한데, 100℃ 미만이면 수축이 충분히 일어나지 않고 건조시간이 장시간 소요되고 140℃를 초과하면 인장강도가 저하되어 바람직하지 못하다.
이하에 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 구체적으로 설명한다. 단, 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
[실시예 1]
1) 해도형 단섬유의 제조
도성분으로 폴리에틸렌테레프탈레이트를, 해성분으로 금속설포네이트를 함유하는 폴리에스테르 공중합체가 5 몰% 공중합된 폴리에스테르를 준비하고, 상기 도성분 : 해성분이 70:30의 중량비를 가지도록 복합방사하여 해도형 필라멘트를 얻었다.
이어서 상기 해도형 필라멘트를 연신하고, 크림핑을 하고 열고정을 한 후, 51mm로 절단하여 해도형 단섬유를 제조하였다.
2) 부직포의 제조
상기 해도형 단섬유를 카딩 공정 및 크로스 래핑 공정을 통해 다층의 웹을 형성한 후 니들펀칭을 실시함으로써 700g/㎡의 단위면적당 중량을 갖는 부직포를 제조하였다.
3) 수축포의 제조
상기 부직포를 100℃의 물로 열수 수축을 하여 수축율 12%의 수축포를 제조하였다.
4) 용출포의 제조
이어서 상기 수축포를 10 중량% 농도의 가성소다 수용액으로 처리하여 해성분인 공중합 폴리에스테르를 용출시키는 용출공정을 거쳐 도성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트 극세 부직포를 형성하는 용출포를 제조하였다.
5) 인공피혁의 제조
상기 용출포를 디메틸포름아마이드(DMF) 용매에 폴리우레탄을 용해하여 얻은 15 중량% 농도의 폴리우레탄 고분자 탄성체 용액에 침지하고, 25 중량% 농도의 디메틸포름아마이드 수용액에서 폴리우레탄을 응고시키고, 이어서 수세하여 폴리우레탄이 함침된 부직포를 제조하였다.
이후 130℃로 가열된 롤을 이용하여 상기 폴리우레탄이 함침된 부직포를 열 캘린더링을 하고, 조도 #150번 사포를 이용하여 상기 폴리우레탄이 함침된 부직포의 표면을 버핑을 하여 기모를 형성한 후, 분산염료를 이용하여 고압 래피드 염색기에서 염색한 후 세정하였다.
6) 후가공
염색된 인공피혁을 패딩(Padding) 공정을 통해 인공피혁 100 중량부 대비 수분이 120 중량부가 되도록 함수율을 맞추고, 텀블러에서 온도를 120℃, 좌회전시간 55초, 정지 시간(Pausing time) 5초, 우회전시간 55초, 정지시간 5초의 조건으로 30분간 텀블링을 하여 최종적으로 인공피혁을 제조하였다.
[실시예 2 ~ 6]
상기 실시예 1에서 후가공 조건을 하기 표 1에 나타낸 것과 같이 실시한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 인공피혁을 제조하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서 염색된 인공피혁을 상기 후가공을 실시하지 않는 대신에 열풍건조기(Tenter)에서 120℃에서 10분간 건조를 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 인공피혁을 제조하였다.
[비교예 2 ~ 4]
상기 실시예 1에서 후가공 조건을 하기 표 1에 나타낸 것과 같이 실시한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 인공피혁을 제조하였다.
함수율(중량부) 텀블러 온도(℃)
실시예 1 120 120
실시예 2 100 100
실시예 3 120 100
실시예 4 140 100
실시예 5 100 120
실시예 6 140 140
비교예 1 - -
비교예 2 0 100
비교예 3 80 150
비교예 4 120 150
<시험방법>
1. 정하중 신장률 측정방법
폭 50mm, 길이 250mm 의 시험편을 세로 및 가로 방향에서 각각 3매씩 취하여, 그 중앙부에 거리 100mm의 표선을 긋는다. 이것을 클램프 간격 150mm로 하여 말텐스 피로도 시험기에 장착하고, 천천히 50N의 하중(하부 클램프의 하중을 포함)을 건다. 하중을 건 그대로 10분간 방치하여, 표선간 거리를 구한 후 다음과 같은 공식에 의하여 정하중 신장률을 산출한다.
정하중 신장률(%) = ℓ1 - 100
상기 식에서 ℓ1 는 하중을 걸고 10분간 방치 후의 표선간 거리(mm)이다.
2. 인장강도
인공피혁 원단을 규격에 맞추어 가로, 세로 방향으로 각각 5매를 절취한 후, 인장시험기를 이용하여 미국재료시험협회규격 ASTM D 5035에 따라 인장강도를 측정하고 평균값을 취한다.
3. 인공피혁의 질감
전문가 5인으로 구성된 평가단이 충만감에 대하여 관능 시험을 실시한다.
각 전문가는 각 항목별로 1점 단위로 평가하여 0~5점(5점이 최우수)을 부여하고, 전문가별로 항목들에 대한 점수를 합산한 후, 5인의 전문가의 점수를 다시 합산하여 총점을 구하여 하기 표 2와 같이 평가한다.
총점 질감 평가
0 ~ 15 매우 나쁨
16 ~ 30 나쁨
31~ 45 보통
46 ~ 60 우수
61 ~ 75 매우 우수
실시예 및 비교예에서 제조된 인공피혁에 대해 상기 시험방법으로 평가한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
정하중 신장률(%) 인장강도(Kgf/cm)) 충만감
MD CMD MD CMD
실시예 1 19.7 25.2 9.0 10.4 매우 우수
실시예 2 18.8 24.6 9.3 10.2 우수
실시예 3 19.0 25.0 9.1 10.2 매우 우수
실시예 4 18.7 25.0 8.9 9.9 매우 우수
실시예 5 18.6 24.8 9.2 9.9 우수
실시예 6 19.1 25.5 9.1 9.7 매우 우수
비교예 1 14.0 20.3 9.0 10.2 나쁨
비교예 2 14.1 21.0 9.2 10.1 보통
비교예 3 16.2 23.2 9.0 9.5 보통
비교예 4 19.5 25.3 7.0 8.3 보통
상기 표 3으로부터 본 발명에 따른 인공피혁(실시예 1~6)은, 텀블링 가공을 실시하지 않은 인공피혁(비교예 1)에 대하여, 인장강도가 저하되지 않으면서 정하중 신장률이 향상되었으므로, 인공피혁이 완제품으로의 성형성이 향상될 수 있다. 또한, 충만감도 향상됨을 확인할 수 있다.
한편, 함수율이 본 발명의 범위보다 낮을 경우 정하중 신장률의 향상이 되지 못하며(비교예 2 및 3), 함수율이 본 발명의 범위에 있더라도 텀블링 온도가 높을 경우 인장강도가 저하되는 부작용이 발생(비교예 4)함을 확인할 수 있다.

Claims (5)

  1. 해도형 섬유를 복합방사하고 연신을 하고 절단하여 해도형 단섬유를 얻는 단계;
    상기 해도형 단섬유를 이용하여 부직포를 제조하는 단계;
    상기 부직포를 가성소다 수용액으로 처리하여 상기 해도형 단섬유의 해성분을 용출시켜 용출포를 얻는 단계;
    상기 용출포에 폴리우레탄 탄성체를 함침시켜 탄성체 함침 부직포를 얻는 단계;
    상기 탄성체 함침 부직포의 표면을 버핑을 하여 기모가 형성된 부직포를 얻는 단계;
    상기 기모가 형성된 부직포를 염색하여 염색된 부직포를 얻는 단계; 및
    상기 염색된 부직포를 텀블링하는 단계;를 포함한 인공피혁의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 텀블링하는 단계는 상기 염색된 부직포를 패딩 공정을 통해 함수하도록 한 후에 텀블링하는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 함수에 의한 인공피혁의 함수율은 인공피혁 100 중량부 대비 수분이 100~150 중량부로 함유된 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 텀블링하는 단계에서의 텀블링 온도는 100~140℃인 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.
  5. 폴리우레탄 고분자 탄성체가 함침되고 표면에 기모가 형성된 폴리에스테르 해도사 부직포로 이루어진 인공피혁에 있어서,
    상기 인공피혁을 100~140℃에서 텀블링 한 이후에 정하중 신장률(50N의 하중에서 10분간 방치후 측정)이 길이 방향에서 18~28%이고 폭 방향에서 24~30%인 것을 특징으로 하는 인공피혁.
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