KR20180118386A - 내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법 및 그에 의해 제조된 피혁 - Google Patents

내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법 및 그에 의해 제조된 피혁 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법 및 그에 의해 제조된 피혁에 관한 것이다. 보다 상세하게는 제혁 공정 중 발생되는 피혁 폐기물인 콜라겐 섬유를 이용하여 환경오염을 감소시키며 다양한 환경 규제에 대응이 가능하며, 내가수분해성을 향상시켜 신발, 가방, 지갑, 가구용 소재, 자동차용 시트 등의 다양한 용도로 활용이 가능한 소재를 제공할 수 있도록 하는 내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법 및 그에 의해 제조된 피혁에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 (a) 제혁 공정 중에 발생되는 콜라겐 섬유를 분쇄하여 분말화하는 단계; (b) (a) 단계의 결과물에 물과 중화제를 처리하여 중화하는 단계; (c) (b) 단계의 결과물에 염료를 처리하여 염색하는 단계; (d) (c) 단계의 결과물에 가지제(waterproof fatliquor)를 이용하여 가지 공정을 수행하는 단계; (e) (d) 단계에서 가지 처리한 결과물에 라텍스, 분산제, 응집제를 처리하는 선처리단계; 및 (f) (e) 단계의 결과물에 라텍스, 분산제 및 소포제, 응집제를 추가 투입하여 콜라겐 섬유 분말을 응집하는 단계를 포함하는, 내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법 및 그에 의해 제조된 피혁을 제공한다.

Description

내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법 및 그에 의해 제조된 피혁{Method for manufacturing leather for having good hydrolysis resistant using regenerated collagen material}
본 발명은 내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법 및 그에 의해 제조된 피혁에 관한 것이다. 보다 상세하게는 제혁 공정 중 발생되는 피혁 폐기물인 콜라겐 섬유를 이용하여 환경오염을 감소시키며 다양한 환경 규제에 대응이 가능하며, 내가수분해성을 향상시켜 신발, 가방, 지갑, 가구용 소재, 자동차용 시트 등의 다양한 용도로 활용이 가능한 소재를 제공할 수 있도록 하는 내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법 및 그에 의해 제조된 피혁에 관한 것이다.
재생 콜라겐 피혁 소재는 천연 피혁의 제조 공정에서 부산물로 발생되는 천연 피혁 폐기물을 활용하여 이를 피혁과 유사한 특성을 갖도록 가공하여 만든 재활용 소재를 일컫는다. 이러한 재생 콜라겐 피혁 소재는 신발용 갑피, 가방, 지갑, 가구용 소재, 자동차용 시트 등으로 사용되어 진다.
현재 국내의 재생 피혁의 제조 기술은 내가수분해성이 떨어져 고온다습한 조건 하에서 물성 저하가 현저하게 발생하는 단점이 있어 빗물 등 물에 노출이 쉬운 신발용 소재에 적용 시에는 문제가 발생할 수 있다.
선행기술문헌 : KR 공개특허공보 제1999-012286호(1999.2.25.공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 천연 피혁의 제조 공정에서 부산물로 발생되는 천연 피혁 폐기물인 콜라겐 섬유를 이용하여 소정의 처리를 통해 천연 피혁의 형태 및 느낌을 모방하고, 내가수분해성이 우수한 피혁 제조방법 및 그에 의해 제조된 피혁을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법은 (a) 제혁 공정 중에 발생되는 콜라겐 섬유를 분쇄하여 분말화하는 단계; (b) (a) 단계의 결과물에 물과 중화제를 처리하여 중화하는 단계; (c) (b) 단계의 결과물에 염료를 처리하여 염색하는 단계; (d) (c) 단계의 결과물에 가지제(waterproof fatliquor)를 이용하여 가지 공정을 수행하는 단계; (e) (d) 단계에서 가지 처리한 결과물에 라텍스, 분산제, 응집제를 처리하는 선처리단계; 및 (f) (e) 단계의 결과물에 라텍스, 분산제 및 소포제, 응집제를 추가 투입하여 콜라겐 섬유 분말을 응집하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, (e) 단계는 (d) 단계에서 가지 처리한 결과물에 전체 혼합물의 0.1~5 중량% 라텍스 및 분산제를 처리하고, 라텍스 및 분산제를 처리한 결과물에 원료 함량 대비 0.1~10 중량% 응집제를 선 처리하고, (f) 단계는 (e) 단계의 결과물에 전체 혼합물의 1~50 중량%의 라텍스, 0.1~10 중량%의 분산제 및 소포제, 응집제를 투입하여 콜라겐 섬유 분말을 응집하는 것을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법에 의해 제조된 피혁을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 제혁 공정 중 발생되는 피혁 폐기물인 콜라겐 섬유를 이용하여 환경오염을 감소시키며 다양한 환경 규제에 대응이 가능하며, 내가수분해성을 향상시켜 신발, 가방, 지갑, 가구용 소재, 자동차용 시트 등의 다양한 용도로 활용이 가능한 소재를 제공할 수 있도록 하는 데 그 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법의 흐름도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법은 도 1을 참조하면, 원료분쇄단계(S10), 중화단계(S20), 염색단계(S30), 가지처리 단계(S40), 선처리 단계(S50), 응집단계(S60), 및 건조단계(S70)를 포함하여 구성된다.
이하, 원료분쇄단계(S10)부터 설명한다.
원료분쇄단계(S10)는 제혁 가공 공정 중에 발생되어 폐기되는 콜라겐 섬유를 수득하여 제품의 용도에 따라 적정 섬유 길이로 이용하기 위하여 습식 분쇄하여 분말화한다.
중화단계(S20)는 원료분쇄단계(S10)를 거친 결과물을 혼합탱크(Stirred tank)에서 물, 중화제를 처리하여 10~240분간 중화하는 공정으로, 콜라겐 섬유 분말 함량의 2000~10000 중량%의 물, 0.1~10 중량%의 중화제가 투입되는 것이 바람직하다.
이 때, 투입되는 중화제는 중탄산나트륨(NaHCO3), 탄산나트륨(Na2CO3)를 포함하는 군 중 선택된 1종 또는 그 이상을 선택 혼합하여 사용할 수 있다.
콜라겐 섬유 분말은 천연 피혁의 제혁 공정 중에서 폐기되어지는 원료로서 이후 천연 피혁과 유사한 공정으로 화학약품이 처리되어지기 때문에 콜라겐 섬유에 약품이 침투하도록 적정 시간동안 처리되어진다. 이 때, 충분한 약품 침투를 위해 최소 10분 이상 약품처리를 하며, 240분이 초과될 경우 콜라겐 섬유에서 용출되는 산(Acid)에 의해 pH 조절이 어려우며 작업소요 시간이 길어 생산성 및 작업성이 떨어지는 문제점이 있으므로, 상술한 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
염색단계(S30)는 중화단계(S20)의 결과물에 염료를 처리하여 염색하는 공정으로, 투입되는 염료는 전체 혼합물의 0.1~3 중량%를 넣고 10~240분간 처리시키는 것이 바람직하다.
이 때, 충분한 약품 침투를 위해 최소 10분 이상 약품처리를 하며, 240분이 초과될 경우 콜라겐 섬유에서 용출되는 산(Acid)에 의해 pH 조절이 어려우며 작업소요 시간이 길어 생산성 및 작업성이 떨어지는 문제점이 있으므로, 상술한 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
가지처리단계(S40)는 염색 처리한 결과물에 가지제를 처리하는 공정으로, 전체 혼합물의 1~30 중량% 가지제를 이용하여 10~240분간 가지 공정을 실시한다.
이 때, 충분한 약품 침투를 위해 최소 10분 이상 약품처리를 하며, 240분이 초과될 경우 콜라겐 섬유에서 용출되는 산(Acid)에 의해 pH 조절이 어려우며 작업소요 시간이 길어 생산성 및 작업성이 떨어지는 문제점이 있으므로, 상술한 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
이 때, 투입되는 가지제는 콜라겐 피혁 소재의 유연성 및 방수성을 향상시키기 위하여 방수 가지제(Waterproof fatliquor)를 이용하는 것이 바람직하며, 방수 가지제는 불소계(Fluoro), 실리콘계(Silicon), 폴리머계(Polymer) 및 기타 방수 가지제(Waterproof fatliquor)를 포함하는 군 중 선택된 1종 또는 그 이상을 선택 혼합하여 사용할 수 있다.
선처리 단계(S50)는 피혁 소재의 물성을 증진시키기 위한 공정으로, 라텍스, 분산제, 응집제를 처리하여 미분화된 콜라겐 섬유 분말을 일정 크기 이상으로 응집시켜 후술할 응집단계(S60)에서 진행될 응집체 간에 원활한 결합을 유도하도록 한다.
본 발명의 원료로 사용되는 콜라겐 섬유는 일반 피혁에 비해 물성이 떨어지므로, 인장강도, 인열강도 등 물성을 증진시키는 공정이 필요한 데, 이를 선처리 단계(S50)에서 수행하게 된다.
보다 구체적으로, 선처리 단계(S50)는 가지처리단계(S40)에서 가지 처리한 결과물에 전체 혼합물의 0.1~5 중량% 라텍스 및 분산제를 처리하고, 라텍스 및 분산제를 처리한 결과물에 전체 혼합물의 0.1~10 중량% 응집제를 10~240분간 선 처리한다.
이 때, 충분한 약품 침투를 위해 최소 10분 이상 약품처리를 하며, 240분이 초과될 경우 콜라겐 섬유에서 용출되는 산(Acid)에 의해 pH 조절이 어려우며 작업소요 시간이 길어 생산성 및 작업성이 떨어지는 문제점이 있으므로, 상술한 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 선처리 단계(S50)에서 투입되는 응집제는 염화칼슘(CaCl2), 질산칼슘(Ca(NO3)2)를 포함하는 군(칼슘 염(Calcium salt)) 중 선택된 1종 또는 그 이상을 선택 혼합하여 사용할 수 있다. 선처리 단계(S50)에서 투입되는 응집제인 칼슘염은 응집속도가 느리나, 응집체 간 결속력을 높여주는 특성이 있다.
응집단계(S60)는 선처리 단계(S50)의 결과물에 라텍스, 분산제, 소포제를 추가 투입하여 응집체 간 결합이 본격적으로 이루어지도록 하는 공정으로, 전체 혼합물의 1~10 중량%의 분산제 및 소포제와 1~50 중량%의 라텍스와 혼합하여 처리하는 것이 바람직하다.
응집단계(S60)에서 투입되는 분산제는 접착물질로 사용되는 라텍스의 원활한 분산을 위함이며, 소포제는 기포 생성 방지를 위함이다.
응집단계(S60)에서 투입되는 라텍스는 선처리 단계(S50)에서보다 상대적으로 많은 양이 투입되며, 라텍스와 콜라겐 섬유 분말의 원활한 응집과 결합을 위해 반응속도가 빠른 산성을 띠는 응집제를 투입하여 라텍스와 콜라겐 섬유 분말 간에 원활한 결합을 유도한다.
응집단계(S60)에서 투입되는 응집제는 산성을 띠는 알루미늄 염(Aluminium salt) 응집제를 사용하는 것이 바람직하며, 0.01~20% 알루미늄 염 응집제를 전체 혼합물의 0.1~30 중량%로 처리하는 것이 바람직하다.
이 때, 투입되는 응집제는 황산알루미늄(Aluminium sulfate)를 포함하는 군(알루미늄 염(Aluminium salt) 중 선택된 1종 또는 그 이상을 선택 혼합하여 사용할 수 있다.
건조단계(S70)는 응집단계(S60)의 결과물을 각형 시트 제조 장치를 이용하여 시트화한 후 진공 압착 건조 장치 및 열풍 건조 장치를 이용한 건조과정을 수행하여 재생 콜라겐 피혁 소재를 제조한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 피혁 제품의 전반적인 공정에 적용 가능함을 밝혀둔다.
1. 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제품의 제조
[실시예 1]
제혁 공정 중 발생되는 콜라겐 섬유를 10~120분 간 습식 분쇄하여 콜라겐 섬유 분말을 제조한 다음, 이를 혼합탱크에서 콜라겐 섬유 분말 함량의 0.1~10 중량%의 Na2Co3를 처리하여 중화처리한다. 그 다음, 전체 혼합물의 0.1~3 중량%의 염료와 1~30 중량%의 아황산화 가지제 및 방수 가지제(Waterproof fatliquor)를 적정 비율로 처리한 후 10~120분 간 염색 가지공정을 거쳐 미려한 색상과 유연성을 부여한다. 그 다음, 전체 혼합물의 0.1~10 중량% CaCl2 를 선 처리하여 응집체 간의 결합을 유도하고, 이를 1~50 중량%의 접착물질과 0.1~30 중량%의 응집제인 Al2(SO4)3)를 처리하여 이를 시트화하여 진공, 압착, 탈수, 및 건조 공정을 거쳐 피혁 제품을 제조하였다.
상술한 실시예 1의 공정에 따라 제조되는 피혁은 가방, 핸드백용 소재가 제조될 수 있으며, 이를 특정 제품을 제조하는 소재로 한정하는 것은 아니다.
[실시예 2]
제혁 공정 중 발생되는 콜라겐 섬유를 10~180분간 습식 분쇄하여 콜라겐 섬유 분말을 제조한 다음, 이를 혼합탱크에서 콜라겐 섬유 분말의 0.1~10 중량%의 Na2CO3를 처리하여 중화처리한다. 중화처리된 콜라겐 섬유를 방수가지제를 이용하여 60분간 염색 가지공정을 거쳐 유연성과 방수성을 부여한다. 그 다음, 전체 혼합물의 1~10 중량% 염화칼슘(CaCl2)를 선 처리하여 응집체 간의 결합을 유도하고, 전체 혼합물의 1~50 중량%의 접착물질과 0.1~30 중량%의 응집제인 Al2(SO4)3)를 처리하여 응집시킨 후, 이를 시트화하여 진공, 압착, 탈수, 및 건조 공정을 거쳐 피혁 제품을 제조하였다.
상술한 실시예 2의 공정에 따라 제조되는 피혁은 신발용 소재가 제조될 수 있으며, 이를 특정 제품을 제조하는 소재로 한정하는 것은 아니다.
[비교예]
상기 실시예 1과 실시예 2와 동일한 방법에 의해 처리하되, 아황산가지제를 사용하여 가지 공정을 진행하며, 염화칼슘(CaCl2)을 선 처리하지 않았다는 조건 이외에는 모든 공정 및 제품은 동일한 조건에서 진행하여 피혁을 제조하였다.
2. 콜라겐 섬유를 이용하여 제조된 피혁의 물성 평가
실시예 1, 실시예 2, 및 비교예에 의하여 제조된 피혁 소재를 준비하고, 유연성시험기로 유연성을 측정하였으며, 상기 각 시료를 내가수분해 후 인장강도, 인열강도, 및 물 흡수도 측정 장치로 측정하였으며, 그 측정결과를 아래 [표 1]에 나타내었다. 여기서, 내가수분해 조건은 70℃, 습도 90%, 72시간에서 수행되었다.
구분 실시예 1 실시예2 비교예
유연성(mm) 1.7 1.8 1.5
물흡수도(%) 48 38 82
내가수분해 후 인장강도(kgf/mm2) 2.1 2.2 1.3
내가수분해 후 인열강도(kgf/mm)) 1.9 2.1 0.7
위 [표 1]에 의하면, 본 발명에 따른 일 실시예와, 2 실시예는 비교예와 비교하여 유연성, 물흡수도, 내가수분해 후 인장강도, 내가수분해 후 인열강도와 같은 물리적 특성이 보다 우수한 효과를 나타내어 아황산 가지제에 비해 방수 가지제를 이용하여 가지 공정을 수행하고, 염화칼슘을 선 처리하지 않은 것에 비해 염화칼슘을 처리하는 것이 물리적인 특성이 양호함을 나타내었다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
S10 - 원료분쇄단계 S20 - 중화단계
S30 - 염색단계 S40 - 가지처리 단계
S50 - 선처리 단계 S60 - 응집단계
S70 - 건조단계

Claims (3)

  1. (a) 제혁 공정 중에 발생되는 콜라겐 섬유를 분쇄하여 분말화하는 단계;
    (b) (a) 단계의 결과물에 물과 중화제를 처리하여 중화하는 단계;
    (c) (b) 단계의 결과물에 염료를 처리하여 염색하는 단계;
    (d) (c) 단계의 결과물에 가지제(waterproof fatliquor)를 이용하여 가지 공정을 수행하는 단계;
    (e) (d) 단계에서 가지 처리한 결과물에 라텍스, 분산제, 응집제를 처리하는 선처리단계; 및
    (f) (e) 단계의 결과물에 라텍스, 분산제 및 소포제, 응집제를 추가 투입하여 콜라겐 섬유 분말을 응집하는 단계
    를 포함하는, 내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    (e) 단계는 (d) 단계에서 가지 처리한 결과물에 전체 혼합물의 0.1~5 중량% 라텍스 및 분산제를 처리하고, 라텍스 및 분산제를 처리한 결과물에 전체 혼합물의 0.1~10 중량% 응집제를 선 처리하고,
    (f) 단계는 (e) 단계의 결과물에 전체 혼합물의 1~50 중량%의 라텍스, 0.1~10 중량%의 분산제 및 소포제, 응집제를 투입하여 콜라겐 섬유 분말을 응집하는 것
    을 더 포함하는, 내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 따른 내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법에 의해 제조된 피혁.














KR1020170051634A 2017-04-21 2017-04-21 내가수분해성이 우수한 콜라겐 섬유를 이용한 피혁 제조방법 및 그에 의해 제조된 피혁 KR20180118386A (ko)

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