KR20190030570A - 경편인 이면층을 포함하는 인조가죽 및 이의 제조방법 - Google Patents

경편인 이면층을 포함하는 인조가죽 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경편인 이면층을 포함하는 인조가죽 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 자동차 시트커버 특히, 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터에 사용되는 인조가죽에 있어서, 가격이 저렴하면서도 상기 자동차 메인 커버 또는 자동사 볼스터로서 요구되는 기계적 물성을 만족시킨 경편인 이면층을 포함하는 인조가죽 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

경편인 이면층을 포함하는 인조가죽 및 이의 제조방법{Artificial leather comprising a backing layer of warp knitting and method manufacting the same}
본 발명은 경편인 이면층을 포함하는 인조가죽 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 자동차 시트커버 특히, 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터에 사용되는 인조가죽에 있어서, 가격이 저렴하면서도 상기 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터로서 요구되는 기계적 물성을 만족시킨 경편인 이면층을 포함하는 인조가죽 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 내부는 제2의 주거공간으로 인식되고 있으며, 최근에는 이러한 자동차 내부 공간에서 편안하고 쾌적한 운전을 위해 기능성 시트가 각광받고 있다.
이러한 자동차 시트커버용 소재로 천연가죽의 감성과 기능적인 면을 만족시킬 수 있는 인조가죽이 꾸준히 개발되어 오고 있다.
구체적으로, 상기 인조가죽은 하부에서 상부로 이면층; 및 표피층; 을 포함한다.
상기 인조가죽에 관한 선행기술문헌의 일 예로, 대한민국 등록특허공보 제10-0616738호(공고일: 2006.08.30)는 상기 이면층으로 부직포를 예시하고 있으며 또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1450604호(공고일: 2014.10.07)에서는 상기 표피층으로 열가소성 폴리우레탄 수지(Thermoplastic Polyurethane, 이하'TPU'라 함)를 예시하고 있다.
그러나, 상기 부직포 및 TPU를 사용한 인조가죽은 기계적 물성이 우수하였으나, 가격이 너무 비싸 고급 차종에만 적용된다는 단점이 있었다.
이에 본 발명은 가격이 저렴하면서도 종래 부직포 및 TPU를 사용한 인조가죽 대비 동등수준의 기계적 물성을 보이며 자동차 시트커버 특히, 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터에 사용되는 인조가죽을 개발하여 이에 대해 기술하고자 한다.
KR 제10-0616738호 B (공고일: 2006.08.30) KR 제10-1450604호 B (공고일: 2014.10.07)
본 발명의 목적은 가격이 저렴하면서도 자동차 시트커버 특히, 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터로서 요구되는 기계적 물성을 만족시킨 경편인 이면층을 포함하는 인조가죽 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 경편인 이면층을 포함하는 인조가죽을 제공한다.
또한, 본 발명은 경편인 이면층을 형성하는 이면층 형성 단계; 를 포함하는 인조가죽 제조방법을 제공한다.
본 발명의 인조가죽은 가격이 저렴하면서도 자동차 시트커버 특히, 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터로서 요구되는 기계적 물성을 만족하는 효과가 있다.
도 1은 자동차 시트커버의 사이드 커버(a), 메인 커버(b) 및 볼스터(c)를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 인조가죽의 적층구조의 일 실시예를 보여주는 측단면도이다.
도 3a는 인장강도 및 신율을 측정하기 위한 시편을 나타낸 도면이다.
도 3b는 정하중신율 및 잔류줄음율을 측정하기 위한 시편에 그어진 표선(ℓ1, ℓ2)을 나타낸다.
도 3c는 인열강도를 측정하기 위한 시편을 나타낸 도면이다.
도 3d는 인장시험기의 일부분을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
자동차 시트커버는 크게 사이드 커버(a), 메인 커버(b), 및 볼스터(c)로 구분될 수 있다(도 1 참조).
상기 사이드 커버(a)는 시트 주위의 사출물, 일 예로 안전벨트 또는 쉴드커버 와의 마찰 및 승/하차 시 발생하는 마모에 견디기 위한 마모성 및 단차로 인한 충격에 견디기 위한 내구성이 필요한 부위이다.
상기 메인 커버(b) 및 볼스터(c)는 인체와 자동차 시트가 가장 접촉이 많은 부위로, 승/하차 시 마찰의 횟수가 많아 내구성이 특히 중요한 부위이다.
한편, 원단은 방적, 제직, 편성과 같은 직포 공정의 유무에 따라, 부직포(Non-woven fabric, 不織布)와 직포(woven fabric, 織布)로 나뉜다.
상기 부직포는 직포 공정 없이 섬유집합체를 화학적 작용이나 기계적 작용 또는 적당한 수분과 열처리에 의해 섬유 상호간을 결합한 포형상을 의미한다.
상기 직포는 섬유집합체를 실로 형성 후 상기 실을 이용하여 직포 공정을 통해 형성된 천을 의미한다.
상기 직포는 제직 방법에 따라 다시 직물과 편물로 구분될 수 있다.
상기 직물(織物)은 2개의 실이 가로와 세로 방향으로 얽힌 원단을 의미하는 것으로, 세로 방향의 실 즉 경사와, 가로 방향의 실 즉, 위사가 서로 얽힌 원단을 말한다. 상기 직물은 제조 방법에 따라서 평직(平織), 능직(綾織), 주자직(朱子織)으로 나뉠 수 있고, 직물은 조직이 견고하나 신축성이 없어 자동차 시트커버로 이용 시 작업성이 저하되는 단점이 있다.
상기 편물(編物)은 한 개 또는 두 개 이상의 실로 고리(loop, 루프)를 연속시켜 짠 원단을 의미하는 것으로 제조 방법에 따라 환편(丸編)과 경편(經編)으로 구분될 수 있고, 직물에 비해 신축성이 좋은 장점이 있다. 상기 환편은 위사 방향으로 실이 급사되어 짠 원단을 의미하고, 경편은 경사 방향으로 실이 급사되어 짠 원단을 의미한다.
상기 편물은 또한 편물 조직의 종류에 따라 환편은 평편(plain stitch), 펄편(purl stitch), 고무편(knitted rib), 테리(knitted terry) 및 양면편(double knit)으로 구분될 수 있고, 상기 경편은 트리코(Tricot), 라셀(Rachel) 및 밀라니즈(Milanese)로 구분될 수 있다.
구체적으로, 상기 평편은 편물의 가장 기본적인 조직으로서, 겉면과 안면이 상이한 외관을 갖는 조직을 의미하며, 상기 펄편은 수평 방향으로 겉뜨기와 안뜨기가 교대로 배열되는 조직으로 겉면과 안면이 동일한 외관을 갖는 조직을 의미한다. 또한, 상기 고무편은 수직 방향으로 겉뜨기와 안뜨기가 교대로 배열되는 조직으로 겉면과 안면이 동일한 외관을 갖는 조직을 의미한다. 상기 테리는 두 개의 실(바탕사 및 루프사)이 공급되어 한 개의 실은 겉면에 나타나고, 다른 한 개의 실은 안면으로 나타나도록 편성되고 편성 후, 상기 루프사가 당겨져 루프파일을 형성하도록 한 조직을 의미한다. 또한, 상기 양면편은 두 겹으로 편성된 것으로 인터록편이라고도 한다.
또한, 상기 트리코는 2올의 실로 편성되며, 겉면에 수직 방향의 줄이 나타나고 안면에 수평 방향의 줄이 나타나는 조직을 의미한다. 상기 라셀은 라셀 편기에서 생산된 것으로, 약 18-53개의 가이드 바를 구비하고 있어 다양한 디자인을 표현할 수 있다. 상기 밀라니즈는 외관은 트리코와 비슷하나 겉면은 코가 두드러진 수직 방향의 줄이 나타나고 안면은 마름모꼴의 패턴이 나타나는 조직을 의미한다.
본 발명은 자동차 시트커버, 특히 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터에 사용되는 인조가죽에 관한 것으로, 경편인 이면층을 포함하는 인조가죽에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명의 이면층은 트리코로 내구성이 우수할 수 있다.
본 발명의 인조가죽은 인장강도가 길이 방향으로 24kgf/30mm 이상, 구체적으로 25-55kgf/30mm, 폭 방향으로 12kgf/30mm 이상, 구체적으로 15-35kgf/30mm일 수 있으며, 상기 범위를 만족함으로써 자동차 시트커버 특히, 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터에 적용되는 인조가죽으로서 기계적 물성이 우수할 수 있다.
본 발명에서 길이 방향이란 기계 방향 즉, Machine Direction(MD)을 의미하고 폭 방향이란 상기 기계 방향에 수직인 Transverse Direction(TD)을 의미한다.
또한, 본 발명의 인조가죽은 신율이 길이 방향으로 25%이상, 구체적으로 30-55%, 폭 방향으로 120%이상, 구체적으로 130-180%일 수 있으며, 상기 범위를 만족함으로써 자동차 시트커버 특히, 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터에 적용되는 인조가죽으로서 기계적 물성이 우수할 수 있다.
또한, 본 발명의 인조가죽은 정하중신율이 길이 방향으로 6%이상, 구체적으로 6-12%, 폭 방향으로 20%이상, 구체적으로 30-55%일 수 있으며, 상기 범위를 만족함으로써 자동차 시트커버 특히, 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터에 적용되는 인조가죽으로서 기계적 물성이 우수할 수 있다.
또한, 본 발명의 인조가죽은 잔류줄음율이 길이 방향으로 4% 이하, 구체적으로 1.5-4%, 폭 방향으로 14%이하, 구체적으로 2-8%일 수 있으며, 상기 범위를 만족함으로써 자동차 시트커버 특히, 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터에 적용되는 인조가죽으로서 기계적 물성이 우수할 수 있다.
또한, 본 발명의 인조가죽은 인열강도가 길이 방향으로 1.5kgf이상, 구체적으로 2-10kgf, 폭 방향으로 1.5kgf이상, 구체적으로 2-15kgf일 수 있으며, 상기 범위를 만족함으로써 자동차 시트커버 특히, 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터에 적용되는 인조가죽으로서 기계적 물성이 우수할 수 있다.
또한, 본 발명의 인조가죽은 박리강도가 길이 방향으로 1.8 kgf/30mm 이상, 구체적으로 1.8-5.0 kgf/30mm, 폭 방향으로 1.8 kgf/30mm 이상, 구체적으로 1.8-6.0 kgf/30mm일 수 있으며, 상기 범위를 만족함으로써 자동차 시트커버 특히, 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터에 적용되는 인조가죽으로서 기계적 물성이 우수할 수 있다.
또한, 본 발명의 인조가죽은 파열강도가 9kgf/cm2이상, 구체적으로 10-30kgf/cm2일 수 있으며, 상기 범위를 만족함으로써 자동차 시트커버 특히, 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터에 적용되는 인조가죽으로서 기계적 물성이 우수할 수 있다.
또한, 본 발명의 인조가죽은 연성이 2.5-5.5mm 또는 3-5mm일 수 있으며, 상기 범위를 만족함으로써 자동차 시트커버 특히, 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터에 적용되는 인조가죽으로서 촉감이 우수할 수 있다.
본 발명의 인조가죽은 가격이 저렴하면서도 자동차 시트커버 특히, 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터로서 요구되는 모든 기계적 물성을 만족하는 효과가 있다.
위에서 서술한 본 발명의 인조가죽의 기계적 물성은 경편인 이면층을 포함함으로써 가질 수 있다.
이하, 이면층인 경편을 제직하기 위해 사용되는 실, 즉, 사(絲)에 대해 설명해보기로 한다.
구체적으로, 본 발명의 이면층은 트리코로 2올의 가연사(a,b)를 사용할 수 있다.
가연사(Draw Textured Yarn)
상기 가연사(Draw Textured Yarn, DTY)는 필라멘트사를 가연(假撚)한 후 열을 가해 고정하여, 가공한 가공사로 벌크(bulk)하고 신축성 및 견고성(stiffness)을 가진다.
상기 가연이란 필라멘트사에 꼬임(twist)을 가한 후에 꼬임을 풀어버리는, 즉, 가연(twisting)과 해연(de-twisting)이 가연 장치에서 동시에 이루어짐으로서 권축(crimp)을 부여하는 방법을 의미한다.
상기 필라멘트사는 무한대의 길이를 가진 섬유로 이루어진 사(絲)로, 견 섬유인 천연 섬유, 레이온 섬유 또는 큐프라 섬유인 재생 섬유, 및 폴리에스터 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리우레탄 섬유 또는 폴리염화비닐리덴 섬유인 합성 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 섬유로 이루어진 단사(single yarn)일 수 있다.
상기 필라멘트사를 가공한 가연사를 사용하지 않고 생사 그대로 사용할 경우 신축성, 터치감, 범용성 및 고급성 등이 저하되어 인조가죽에 적용되는 이면층의 역할에 적합하지 못함과 아울러 상품성이 저하되는 문제점이 있을 수 있어 상기 필라멘트사를 가공하여 가연사를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 2올의 가연사(a,b)는 원착사일 수 있고 또는 후염방식으로 염색될 수 있다.
본 발명에서 상기 2올의 가연사(a,b)는 구체적 일 실시예로 염료의 이행 위험이 없는 원착사일 수 있다.
또한, 상기 2올의 가연사(a,b)의 가연 각(θ)는 40˚내지 55˚, 또는 45˚내지 50˚로 상기 범위 내에서 생산성이 우수할 수 있다.
상기 가연 각은 하기의 식 1로 계산될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, 상기 D는 가연사의 데니어, T는 m당 꼬임 수(turns per meter, tpm), ρ는 가연사의 밀도를 의미한다.
상기 2올의 가연사(a,b)의 데니어(D, denier)는 80-120데니어 또는 90-110데니어일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 두께가 너무 가늘어져서 강도가 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 원가가 상승됨과 아울러 이면층이 너무 무거워져 상용차 내장재용 인조가죽으로서의 신율이 저하될 수 있어 상기 범위 내의 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 m당 꼬임 수(T, tpm)는 300-500 또는 350-450일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 강도가 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 강도가 저하됨과 아울러 딱딱해질 수 있어 상기 범위 내의 꼬임 수를 가질 수 있다.
또한, 상기 가연사의 밀도(ρ)는 0.007-0.09g/m3 또는 0.01-0.04g/m3일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 강도가 저하될 수 있고 상기 범위를 초과할 경우 딱딱해질 수 있어 상기 범위 내의 밀도를 가질 수 있다.
본 발명의 이면층은 기계적 물성을 보조하고, 인조가죽의 형태 유지 및 주름 방지 역할을 수행하는 것으로 경편일 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 이면층은 2올의 가연사(a,b)로 제직되는 트리코일 수 있다.
본 발명에서는 상기 2올의 가연사(a,b)의 구체적 일 실시예로 내열성이 우수한 폴리에스터 섬유로 구성된 필라멘트사를 가연한 후 열을 가해 고정하여, 가공한 2올의 가연사를 사용할 수 있다.
이 경우, 1올의 가연사 (a)는 75-120개, 80-110개 또는 90-100개의 섬유로 이루어질 수 있고, 더욱 바람직하게는 96개의 섬유로 이루어질 수 있다.
또한, 다른 1올의 가연사 (b)는 30-60개, 35-50개 또는 40-55개의 섬유로 이루어질 수 있고, 더욱 바람직하게는 48개의 섬유로 이루어질 수 있다.
상기 1올의 가연사 (a)와 다른 1올의 가연사 (b)는 40-70 : 30-60, 또는 50-65 : 35-50의 중량비로 사용될 수 있다.
위에서 서술한 본 발명의 경편은 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터의 일 단면의 봉제 작업성을 향상시키 위해 폴리우레탄(Poly urethane, PU) 용액에 함침할 수 있다.
이 때 상기 경편 내에 함침되는 폴리우레탄 수지 함량은 15-55g/m2 또는 20-50g/m2일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 충진감이 저하됨과 아울러 봉제 작업성이 다소 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 인조가죽 제작 공정 중 열 가공 시 상기 폴리우레탄 수지가 용융되어 이면층 외부로 용출되는 현상이 발생할 수 있어 상기 함량 범위 내로 함침될 수 있다.
또한, 본 발명의 경편은 상기 폴리우레탄 용액에 함침 후 버핑 공정을 거칠 수 있다.
상기 버핑 공정을 수행한 본 발명의 경편인 이면층을 포함한 인조가죽을 또 다른 일 예로, 도어 트림 및 콘솔에 적용할 경우 접착성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 이면층은 일 예로, 두께가 0.7-1.0mm 또는 0.8-0.95mm일 수 있다. 상기 범위 미만인 경우 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터로서 요구되는 기계적 물성을 만족할 수 없을 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 필요 이상으로 두껍게 형성됨에 따라 재료비가 많이 소요될 수 있어 상기 범위 내의 두께를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 이면층은 폴리우레탄 용액에 함침 후의 평량이 400-600g/m2 또는 450-550g/m2일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 강도가 저하되어 바람직하지 못할 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 너무 무거워 신율이 저하됨과 아울러 원가가 상승하여 바람직하지 못할 수 있어 상기 범위 내의 평량을 가질 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면 본 발명의 인조가죽은 아래에서부터 순차적으로, 가연사를 포함하는 경편인 이면층(11), 발포층(13b) 및 스킨층(15)을 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 인조가죽의 각 층을 좀 더 구체적으로 설명한다.
상기 이면층(11)은 선택적으로 상부의 발포층(13b)과의 박리강도를 더욱 높이기 위해 일면에 코팅층이 형성된 것일 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 인조가죽은 후술되는 엠보 성형 시 선택적으로, 진공을 이용하여 엠보를 흡착 성형할 수 있는데, 이 경우 압착식 롤 엠보를 이용하여 엠보를 성형하는 경우와 달리 반제품을 큰 압력으로 압착하지 않아 발포층(13b)의 수지가 이면층(11) 내로 함침되지 못해 이면층(11)과 발포층(13b)의 박리강도가 저하되는 단점이 있을 수 있다. 따라서 본 발명의 이면층(11)은 선택적으로 상부의 발포층(13b)과의 박리강도를 높이기 위해 그 일면에 코팅층을 형성한 것일 수 있다.
상기 코팅층은 일 예로 아크릴 접착제, 폴리우레탄 접착제, 및 폴리염화비닐 플라스티졸(Plastisol) 중 선택되는 1종의 코팅 용액을 사용하여 형성된 것일 수 있다. 다만, 상기 아크릴 접착제는 건조 후 딱딱하여 인조가죽의 미소경도가 증가하여 촉감이 부드럽지 못한 단점이 있고, 상기 폴리우레탄 접착제는 비교적 고가로 재료비가 상승하는바, 폴리염화비닐 플라스티졸을 사용할 수 있다.
상기 미소경도란 약 0.5-1.0mm두께와 같은 미소 시편에 대한 국부적 경도로, 압입속도 1mm/s하에서 Asker Micro Durometer, MD-1 capa를 이용하여 상기 시편에 바늘이 접촉한 직후, 즉 바늘의 부하유지시간이 1s일 때의 최대값(피크 홀드)을 의미한다.
상기 폴리염화비닐 플라스티졸은 폴리염화비닐 수지 100중량부에 대해, 가소제 70-130중량부 및 경화제 0.5-10중량부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리염화비닐 수지는 염화비닐의 단독중합체 60-90중량% 및 염화비닐과 비닐 아세테이트의 공중합체 10-40중량%로 이루어진 혼합수지일 수 있다.
상기 염화비닐 단독중합체는 유화 중합으로 제조된 페이스트(Paste) 폴리염화비닐 수지로 상기 혼합수지 내에 60-90중량% 또는 65-85중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 이면층(11)과 발포층(13b)과의 박리강도가 다소 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 냄새가 나는 등 바람직하지 못할 수 있어 상기 범위 내로 포함할 수 있다.
상기 염화비닐과 비닐 아세테이트의 공중합체는 이면층(11)에 우수한 접착력을 부여하는 수지로 상기 공중합체 내의 비닐 아세테이트의 함량은 1-15중량% 또는 3-10중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 접착력이 다소 저하되어 이면층(11)과 발포층(13b)과의 박리강도가 다소 저하될 수 있고 상기 범위를 초과할 경우 가수분해성이 저하될 수 있어 상기 범위 내로 포함 할 수 있다.
또한, 상기 염화비닐 및 비닐 아세테이트의 공중합체는 상기 혼합수지 내에 10-40중량% 또는 15-35중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 이면층(11)과 발포층(13b)의 박리강도가 다소 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 내열성 등의 기계적 물성이 다소 저하될 수 있어 상기 범위 내로 포함할 수 있다.
상기 가소제는 프탈레이트계 가소제, 테레프탈레이트계 가소제, 벤조에이트계 가소제, 시트레이트계 가소제, 포스페이트계 가소제 또는 아디페이트계 가소제 중 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에서는 바람직하게 친환경적이며 내열성이 우수한 테레프탈레이트계 가소제를 사용할 수 있다. 상기 테레프탈레이트계 가소제로 예로 들면 디옥틸테레프탈레이트를 사용할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
상기 가소제는 상기 혼합수지 100중량부에 대하여 70-130중량부 또는 80-120중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 코팅 용액의 점도가 높아져 가공성이 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 가소제의 이행 현상으로 인해 접착력이 저하되므로 상기 범위 내로 포함할 수 있다.
상기 경화제는 에너지 효율 및 생산성을 높이기 위해 저온경화형의 경화제를 사용할 수 있으며, 이소시아네이트기의 일부 또는 전부를 블록화제로 블록화된 블록 이소시아네이트 경화제를 사용할 수 있다.
상기 블록화제는 페놀(phenol), ε-카프로락탐(ε-caprolactam), 메틸에틸케토옥심(methyl ethyl ketone oxime), 1,2-피라졸(1,2-pyrazole), 디에틸 말로네이트(diethyl malonate), 디이소프로필아민(diisopropylamine), 트리아졸(triazole), 이미다졸(imidazole) 및 3,5-디메틸피라졸(3,5-dimethylpyrazole)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
상기 블록 이소시아네이트 경화제는 상온에서는 이소시아네이트기(-NCO)가 수산기(-OH) 또는 아미노기(-NH)와 반응하지 못하도록 이소시아네이트기를 블록킹시켜 놓았다가 일정한 온도 영역에 이르면 블록킹제가 해리되면서 (-NCO)의 반응성이 증가하여 경화반응을 진행한다.
상기 경화제의 해리 온도는 100℃이상 또는 110-130℃일 수 있다.
상기 경화제는 상기 혼합수지 100중량부에 대해 0.5-10중량부 또는 1-5중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 가교도 저하로 인해 이면층(11)과 발포층(13b)과의 박리강도가 다소 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 미반응 경화제가 불순물로 남아 사용성이 저하될 수 있어 상기 범위 내로 사용할 수 있다.
상기 코팅 용액은 필요에 따라 선택적으로 안정제, 충전제, 안료, 점도저하제 및 분산제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기타 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 이의 함량은 상기 코팅 용액의 물성에 영향을 미치지 않는 한이면 제한이 없다.
상기 코팅층의 두께는 일 예로 1-10㎛ 또는 2-5㎛일 수 있다. 여기서, 상기 코팅층의 두께란 이면층(11) 내로 함침되는 코팅 용액까지 포함한 두께를 의미한다. 상기 코팅층의 두께가 상기 범위 미만일 경우 상기 이면층(11)과 발포층(13b)의 박리강도가 다소 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 인조가죽의 미소경도가 증가하게 되어 터치감이 저하되므로 상기 범위 내의 두께로 코팅할 수 있다.
상기 이면층(11) 일면에 코팅층을 형성하지 않고 압착식 롤 엠보를 이용하여 엠보를 성형할 경우 상기 이면층(11)과 상부의 발포층(13b)과의 박리강도는 2.5-5kgf/30mm 또는 2.5-4.5kgf/30mm일 수 있다.
또는, 상기 이면층(11) 일면에 코팅층을 형성하지 않고 진공 흡착식 롤 엠보를 이용하여 엠보를 성형할 경우 상기 이면층(11)과 상부의 발포층(13b)과의 박리강도는 1.8-2kgf/30mm 또는 1.9-2kgf/30mm일 수 있다.
또는, 선택적으로 상기 이면층(11) 일면에 코팅층을 형성하고 진공 흡착식 롤 엠보를 이용하여 엠보를 성형할 경우 상기 이면층(11)과 상부의 발포층(13b)과의 박리강도는 2.5-7.0kgf/30mm, 또는 2.5-6.0kgf/30mm일 수 있다.
어떠한 경우든 이면층(11)과 발포층(13b)과의 박리강도의 기준값인 1.8kgf/30mm 이상을 만족할 수 있다.
발포층(13b)
본 발명의 발포층(13b)은 인조가죽에 부드러운 특성 및 쿠션감을 부여하는 것으로, 폴리염화비닐 수지 100중량부에 대해, 가소제 60-120중량부 및 발포제 5-15중량부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리염화비닐 수지는 우수한 쿠션감과 높은 신율 및 우수한 내구성을 동시에 확보할 수 있는 현탁중합으로 형성된 스트레이트(straight) 폴리염화비닐 수지일 수 있다.
상기 폴리염화비닐 수지의 중합도는 900-1250미만, 또는 950-1200일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 내구성이 저하되고 상기 범위를 초과할 경우 발포층(13b)의 경도가 높아져 쿠션감이 저하되므로 상기 범위 내의 중합도를 가진 폴리염화비닐 수지를 사용할 수 있다.
본 발명의 발포층(13b)은 선택적으로 하부의 이면층(11)과의 접착성을 더 부여하기 위해 염화비닐 및 비닐 아세테이트의 공중합체를 상기 폴리염화비닐 수지 100중량부에 대해 5-20중량부 또는 5-15중량부를 더 포함할 수 있다. 상기 범위 미만인 경우 이면층(11)과의 박리강도가 다소 저하되고 상기 범위를 초과할 경우 원재료 값이 상승하여 바람직하지 못하므로 상기 범위 내로 포함할 수 있다.
상기 염화비닐 및 비닐 아세테이트의 공중합체 내 비닐 아세테이트의 함량은 0.5-10중량% 또는 1-5중량%로 포함될 수 있다.
또는, 본 발명의 발포층(13b)은 선택적으로 폴리염화비닐 수지에 열가소성 폴리우레탄(TPU) 수지, 폴리비닐리덴클로라이드(PVDC) 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVF) 수지, 염소화 폴리염화비닐(CPVC) 수지, 폴리비닐알콜(PVA)수지, 폴리비닐아세테이트(PVAc) 수지, 폴리비닐부티레이트(PVB) 수지, 폴리에틸렌(PE) 수지, 폴리프로필렌(PP)수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 가소제는 상기 프탈레이트계 가소제, 테레프탈레이트계 가소제, 트리멜리테이트계 가소제, 및 에폭시계 가소제 중 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 프탈레이트계 가소제는 상기 폴리염화비닐 수지와 상용성이 매우 좋은 가소제로 예로 들면, 디뷰틸프탈레이트, 디에틸헥실프탈레이트, 디이소노닐프탈레이트, 디프로필헵틸프탈레이트, 디이소데실프탈레이트, 및 뷰틸벤질프탈레이트 중 선택되는 1종일 수 있으나, 바람직하게는 저휘발성 가소제인 디이소데실프탈레이트를 사용할 수 있다.
상기 테레프탈레이트계 가소제는 친환경 가소제로, 예로 들면 디옥틸테레프탈레이트를 사용할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
상기 트리멜리트계 가소제는 휘발성, 내유성, 내열성이 우수한 가소제로, 예를 들면 트리에틸헥실 트리멜리테이트, 트리이소노닐 트리멜리테이트, 및 트리이소데실 트리멜리테이트 중 선택되는 1종일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
상기 에폭시계 가소제는 불포화 지방산 글리세롤 에스테르의 이중결합을 과산화수소나 과초산으로 에폭시화한 것으로 예로 들면, 에폭시화 콩기름 또는 에폭시화 아마인유를 사용할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
상기 가소제는 상기 폴리염화비닐 수지 100중량부에 대하여 60-120중량부, 또는 70-100중량부를 사용할 수 있다. 상기 범위 미만인 경우 가공성 및 연성이 저하됨과 아울러 미소경도가 증가하고, 상기 범위를 초과하는 경우 가소제의 블리딩(bleeding) 현상이 발생하므로 우수한 연성을 구현할 수 있는 상기 함량 범위 내로 사용할 수 있다.
상기 발포제는 발포층(13b)에 필요한 탄력성과 두께를 부여하는 미세한 기포를 형성할 수 있는 것이면 특히 제한은 없으며, 일 예로 아조디카본아미드(ADCA, Azodicarbonamide), p,p'-옥시비스벤젠술포닐 하이드라지드 (p,p'-Oxybis(benzenesulfonyl hydrazide)), p-톨루엔술포닐 하이드라지드 (p-toluenesulfonyl hydrazide) 및 소듐바이카보네이트(Sodiumbicarbonate) 등의 화학적 발포제일 수 있다.
상기 발포제는 상기 폴리염화비닐 수지 100중량부에 대해 5-15중량부, 또는 5-10중량부로 사용할 수 있다. 상기 범위 미만일 경우, 인조가죽의 연성 및 쿠션감이 저하되고 상기 범위를 초과할 경우, 발포층(13b)의 발포 셀이 과다 생성되어 표면 물성 및 내구성이 저하되므로 상기 범위 내로 사용할 수 있다.
상기 발포층(13b)은 용융강도 및 물성 조절을 위해 열안정제, 난연제 및 충전제 중 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 발포층(13b)은 220-230℃에서 발포된 후, 100-500% 또는 150-350%의 발포율을 가질 수 있다. 상기 범위의 발포율을 가짐으로써 볼륨감, 쿠션감 및 부드러운 표면 감촉을 확보할 수 있으며, 상기 범위 미만일 경우 인조가죽의 미소경도가 증가하게 되어 딱딱해지고 상기 범위를 초과할 경우 즉, 너무 과량 발포 시 인조가죽의 내구성 및 강도가 약해져 물성이 저하되므로 상기 범위 내의 발포율을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발포 셀은 발포층(13b) 층면의 1mm2의 단위면적 당 10-30개, 또는 15-20개로 포함될 수 있다. 상기 범위 미만인 경우 연성 및 쿠션감이 저하되고, 상기 범위를 초과할 경우 표면 내구성이 저하됨과 아울러 표면 감촉 및 쿠션감 등의 물성이 저하되므로 상기 범위 내의 발포 셀 개수를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발포층(13b)은 발포 후 두께가 0.4-0.8mm 또는 0.4-0.6mm일 수 있으며, 상기 범위 미만인 경우 쿠션감이 저하되며 상기 범위를 초과할 경우 필요 이상으로 두껍게 형성됨에 따라 재료비가 많이 소요됨과 아울러, 굵은 주름이 다수 발생하여 불량이 될 수 있어 상기 두께 범위를 가질 수 있다.
스킨층(15)
본 발명의 스킨층(15)은 표면 평활도를 확보하고 색상을 구현하기 위한 것으로, 폴리염화비닐 수지 100중량부에 대해, 가소제 60-120중량부 및 안료를 포함할 수 있다.
상기 스킨층(15)에 포함되는 폴리염화비닐 수지는 상기 발포층(13b)에 사용되는 폴리염화비닐 수지에 비해 중합도가 높은 것을 사용하는 것이 발포 성형 또는 엠보 성형 시 스킨층이 터지는 것을 방지할 수 있어 바람직하다.
구체적으로, 상기 스킨층(15)에 포함되는 폴리염화비닐 수지는 현탁중합으로 형성된 스트레이트(straight) 폴리염화비닐 수지를 이용할 수 있다.
상기 폴리염화비닐 수지는 중합도가 1250-3000, 또는 1250-2000일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 발포 또는 엠보 성형 시 스킨층(15)이 터질 우려가 있으며, 상기 범위를 초과할 경우 표면 감촉 및 연성이 저하되므로 상기 범위 내의 중합도를 가지는 폴리염화비닐 수지를 사용할 수 있다.
또한, 상기 스킨층(15)은 용융강도 및 물성 조절을 위해 열안정제, 난연제 및 충전제 중 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 스킨층(15)에 포함되는 가소제, 열안정제, 난연제, 충전제 등은 상기 발포층(13b)과 동일한 것을 사용할 수 있다.
상기 스킨층(15)의 두께는 100-300㎛, 또는 120-200㎛일 수 있다. 상기 범위 미만인 경우 표면 평활도 및 가공성이 저하됨과 아울러 색을 구현하기 위한 안료의 첨가량 증가로 재료비가 증가하고, 상기 범위를 초과할 경우 인조가죽의 쿠션감이 저하됨과 아울러 필요 이상으로 두껍게 형성됨에 따라 재료비가 많이 소요될 수 있다.
선택적으로, 본 발명의 인조가죽은 내오염성을 향상시킴과 아울러, 스퀵 지수 및 동마찰 계수를 동시에 만족시켜 부드러운 터치감 및 착좌감을 향상시키기 위해 상기 스킨층(15) 상부에 표면처리층을 더 포함할 수 있다.
상기 표면처리층은 주제 100중량부에 대해, 경화제 1-25중량부, 수성 용매 1-25중량부 및 실리콘 화합물 1-15중량부를 포함하는 2액형 수성 표면처리제를 이용하여 형성된 것일 수 있다.
상기 주제는 수 분산된 폴리카보네이트계 폴리우레탄 수지일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
상기 경화제는 한 분자당 아지리딘기, 이소시아네이트기, 및 카보디이미드기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 작용기를 포함할 수 있다.
상기 실리콘 화합물은 폴리실록산이 물에 분산되어 있는 액상 형태이거나 혹은 비드 형태의 폴리실록산일 수 있으나, 바람직하게는 표면 감촉이 더 우수한 물에 분산되어 있는 액상 형태일 수 있다.
상기 수성 용매는 물 또는 알코올 또는 물과 알코올의 혼합물일 수 있다.
상기 실리콘 화합물은 폴리실록산이 물에 분산되어 있는 액상 형태이거나 혹은 비드 형태의 폴리실록산일 수 있으나, 바람직하게는 표면 감촉이 더 우수한 물에 분산되어 있는 액상 형태일 수 있다. 상기 실리콘 화합물의 함량이 상기 범위 미만 시 방오성이 저하되고, 상기 범위 초과 시 표면 감촉이 과도하게 슬립해져 스퀵 지수를 최소화시킬 수 있으나, 적정 수준의 동마찰 계수를 만족하지 못해 착좌감이 좋지 못하므로 상기 함량 범위 내로 사용할 수 있다.
즉, 본 발명의 표면처리층은 상기 특정 범위의 실리콘 화합물을 포함함으로써 인조가죽이 스퀵 지수와 동마찰 계수를 동시에 만족할 수 있다.
상기 스퀵 지수는 0.15미만, 또는 0.14이하로 상기 범위를 만족함으로써, 소음이 적고 터치감이 부드럽다. 상기 범위를 초과할 경우 노이즈(noise)가 심하고 진동을 동반하는 마찰 현상인 스틱 슬립(stick slip) 특성이 강할 수 있어 상품성이 저하되므로 상기 스퀵 지수는 상기 범위 내일 수 있다.
보다 상세하게, 상기 스퀵 지수는 인조가죽과 인체, 즉 탑승자와의 마찰에 있어서 발생되는 소음의 수치인 것으로 만능재료시험기(Universal Testing Machine)를 이용하여 인조가죽 시편을 각각 아래 위로 포개어 4.5Kg의 추로 누르고, 100mm/min의 속도로 당기는데 필요한 힘의 편차(△F) 및 평균힘(Fa)을 측정하여, △F/ Fa으로 스퀵 지수를 계산할 수 있다.
상기 동마찰 계수(μ)는 0.2-0.5 또는 0.25-0.5일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 슬립성을 잡아주지 못해 착좌감이 좋지 못할 수 있고 상기 범위를 초과할 경우 인조가죽과 탑승자와의 마찰에 의해 스퀵 지수가 증가할 수 있어 상기 동마찰 계수는 상기 범위 내일 수 있다.
상기 동마찰 계수(μ)는 물체가 다른 물체에 미끄럼 접촉하면서 운동할 때 슬립성을 잡아주는 것으로, 만능재료시험기를 이용하여 인조가죽 시편을 각각 아래 위로 포개어 4.5kg(W)의 추로 누르고 300mm/min 속도로 당기는데 필요한 평균 힘(Fa)을 측정하여 Fa/W으로 동마찰 계수를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 수성 표면처리제는 작업성 및 물성을 위해 소포제 0.1-0.5중량부 및 레벨링제 1-5중량부를 더 포함할 수 있으며, 선택적으로 우레탄 비드, 아크릴 비드 및 불소첨가 왁스로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 우레탄 비드, 아크릴 비드 및 불소첨가 왁스로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함함으로써 소수성에 의하여 방오성을 구현할 수 있고, 상기 수성 표면처리제의 표면 장력을 감소시킴으로써 슬립성을 더 부여할 수 있다.
또한, 상기 수성 표면처리제의 역할에 따라 계면활성제, 조용매, 변형제, 소광제, 광택상승제, 농축제 및 소광제 중 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있으며, 이들의 종류 및 함량은 특별히 제한하지 않는다.
상기 표면처리층의 표면가교밀도는 70-98%, 또는 75-95%으로 상기 범위의 표면가교밀도를 확보함으로써, 오염물이 표면처리제에 침투하지 못해 우수한 방오성을 가질 수 있다.
상기 표면가교밀도는 인조가죽 시편을 화학 천칭으로 1mg까지 칭량 후(m1) 망위나 구멍난 금속 판으로 된 용기 위에 놓은 후 상기 용기를 끓는 자일렌이나 데카하이드로 나프탈렌에 넣은 후 6-8시간 방치한다. 이 후, 잔유물이 있는 용기를 끓는 용매에서 꺼내고 실온으로 냉각 후 건조시키고 잔류량(m2)를 1mg까지 칭량하여 m2/m1 x100으로 계산하여 측정한다.
또한, 상기 표면처리층의 표면장력은 90-130˚ 또는 95-120˚로 상기 범위의 표면장력을 유지함으로써, 유성 표면처리제로 형성한 표면처리층에 비해 우수한 방오성을 가질 수 있다.
상기 표면장력은 20˚ 내지 60˚의 특정 장력을 가진 액을 포함하는 펜(다인펜) 이용하여 이를 인조가죽에 펴바를 때, 액의 장력이 인조가죽의 표면장력보다 크면 액이 발리지 않고 액이 맺히게 되어 구형의 모양을 유지하며 액의 장력이 인조가죽의 표면장력보다 작으면 액이 납작하게 퍼지면서 잘 발리게 된는데, 이 때 액의 내각을 측정하여 표면장력을 나타내었다(다인테스트).
상기 표면처리층은 두께가 4-30㎛ 또는 4-20㎛일 수 있다. 상기 표면처리층의 두께를 상기 범위 내로 유지함으로써 인조가죽의 유연성을 유지한 상태로 내오염성을 동시에 확보할 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 두께가 너무 얇아 내구성이 저하되며, 상기 범위를 초과할 경우 수성 표면처리제 소요가 증가하여 재료비가 많이 소요될 수 있으므로 상기 범위 내의 두께를 가질 수 있다.
또한 선택적으로, 본 발명의 인조가죽은 입체효과를 구현하기 위해 상기 스킨층 및 표면처리층 상부에 엠보를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 경편인 이면층을 형성하는 이면층 형성 단계; 를 포함하는 인조가죽 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로, 상기 이면층 형성 단계는 2올의 가연사를 트리코트로 편직하여 경편을 형성하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 이면층 형성 단계는 상기 편직된 경편을 폴리우레탄 용액에 함침하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리우레탄 용액은 일 예로 폴리우레탄 수지 20-35중량%, 디메틸포름아마이드 55-70중량%, 및 안료 4-7중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이면층 형성 단계는 상기 폴리우레탄 용액에 경편을 함침하는 단계 후에 버핑(buffing) 공정을 수행하여 기모를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이면층 및 이에 사용되는 사에 대한 기타 특성은 위에서 설명한 바와 동일하므로 중복된 기재는 생략하도록 한다.
또한, 상기 이면층 형성 단계는 선택적으로, 상기 이면층과 상부의 발포층과의 박리강도를 더욱 높이기 위해 이면층 일면을 코팅 용액으로 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 코팅 용액의 점도는 ?컵(Zahn cup, #3번 cup) 점도로 25℃에서 80-140초 또는 100-120초일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 코팅 용액이 흘러내려 코팅 효율이 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 코팅 시 코팅 용액이 뭉쳐 이면층(11) 내로 함침이 잘 이루어지지 않을 수 있어 상기 점도 범위 내에 있는 경우, 안정적인 가공성을 확보할 수 있다.
이 외 기타 코팅 용액은 위에서 설명한 바와 동일하므로 중복된 기재는 생략하도록 한다.
본 발명의 인조가죽 제조방법은 상기 ⅰ)이면층 형성 단계 이후, ⅱ)예비발포층 및 스킨층을 캘린더 성형하는 단계, ⅲ)예비발포층 저면에 상기 이면층을 적층한 후, 상기 이면층이 적층된 예비발포층의 상부에 스킨층을 적층하는 단계, 및 ⅳ)예비발포층을 발포시켜 발포층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하 각 단계에 대해 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
상기 ⅱ)단계에서 상기 예비발포층 및 스킨층은 예비발포층 및 스킨층 조성물을 각각 혼련 후 160-170℃의 캘린더롤에 통과시켜 형성되는 것일 수 있다.
상기 예비발포층은 발포 성형 시 발포되어 발포층으로 형성되는 것인바, 예비발포층 조성물은 위에서 설명한 발포층의 구성과 동일하므로 중복된 기재는 생략하도록 한다. 또한, 상기 스킨층 조성물도 위에서 설명한 스킨층의 구성과 동일하므로 중복된 기재는 생략하도록 한다.
또한, 상기 ⅲ)단계에서 열합판은 150-180℃의 온도에서 수행할 수 있다.
구체적으로, 예비발포층의 저면에 이면층을 열합판 하고 이후에 상기 이면층이 적층된 예비발포층의 상부에 스킨층을 적층하는 이유는 상기 이면층이 기계적 강도가 우수하여 공정 시 각 층이 물성을 잡아주기 때문이다. 만약, 예비발포층과 스킨층을 먼저 적층하면 열합판 시 기포가 생기거나 또는 층이 휘는 등의 컬링이 발생하는 문제점이 있으므로 우선적으로 예비발포층 저면에 기계적 강도가 우수한 이면층을 열합판하는 것일 수 있다.
상기 ⅳ)단계는 하부에서 상부로 이면층; 예비발포층; 스킨층이 적층된 반제품을 220-240℃ 오븐에 통과시켜 상기 예비발포층을 발포시킴으로써 발포층을 형성하는 단계일 수 있다.
본 발명의 인조가죽의 제조방법은 선택적으로, 상기 발포과정을 거친 반제품의 스킨층 상부에 수성 표면처리제를 도포 및 건조하여 표면처리층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 수성 표면처리제는 위에서 서술한 바와 동일하므로 중복된 설명은 생략하도록 한다.
상기 수성 표면처리제를 도포하는 방법은 그라비아 코팅, 나이프 코팅 또는 바 코팅 등의 방법일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 건조 공정은 110-150℃ 또는 130-150℃에서 80-120초 동안 건조시킴으로써 수성 용매를 증발시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 인조가죽의 제조방법은 선택적으로 엠보 형성 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 엠보는 압착식 롤 엠보 또는 진공 흡착식 롤 엠보를 이용하여 형성될 수 있다.
일 실시예로, 상기 압착식 롤 엠보를 이용하여 엠보를 형성할 경우, 상기 ⅳ)발포층을 형성하는 단계 이후에 적외선을 조사하여 스킨층을 연화시킨 후 상기 압착식 롤 엠보를 이용하여 2-10Mpa 또는 3-6Mpa의 압력 하에서 엠보를 형성한 후에 수성 표면처리제를 도포하여 표면처리층을 형성하는 단계를 수행할 수 있다.
이는 상기 표면처리층을 형성 후 압착식 롤 엠보를 이용하여 엠보를 형성하면 매우 얇은 표면처리층이 압착식 롤 엠보의 압력에 의해 손상될 수 있기 때문인 것으로, 압착식 롤 엠보를 사용하는 경우에는 엠보를 형성한 후에 표면처리층을 형성하는 것이 바람직하다.
또 다른 실시예로, 상기 진공 흡착식 롤 엠보를 이용하여 엠보를 형성할 경우, 상기 표면처리층을 형성하는 단계 이후에 적외선을 조사하여 가열한 후 상기 진공 흡착식 롤 엠보를 이용하여 0.02-0.08Mpa, 또는 0.04-0.07Mpa의 진공계 압력하 및 150-180℃, 또는 160-180℃의 온도 하에서 엠보를 형성할 수 있다.
상기 엠보 형성 전에 진행되는 적외선 조사단계는 스킨층 또는 스킨층 및 표면처리층을 연화시켜 엠보가 잘 형성되도록 하는 것으로, 150-180℃에서 5-15초 또는 10-15초 동안 적외선을 조사하는 단계일 수 있다. 상기 온도 및 시간 미만으로 적외선을 조사할 경우 스킨층이 연화되지 못해 엠보가 잘 형성되지 못하고, 상기 온도 및 시간을 초과하여 적외선을 조사할 경우 스킨층이 녹을 수 있으므로 상기 시간 내로 적외선을 조사할 수 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
1. 인조가죽 제조
<실시예 1>
(1) 이면층(11)
96개의 폴리에스터 섬유로 이루어진 100데니어의 꼬임수가 400tpm인 가연사(a)와 48개의 폴리에스터 섬유로 이루어진 100데니어의 꼬임수가 400tpm인 가연사(b)를 58:42의 중량비로 트리코트기에 넣어 제직하여 형성된 경편을 폴리우레탄 용액에 함침한 후 버핑 공정을 통해 기모를 형성하여 경편인 두께 0.88mm, 평량 480g/m2의 이면층을 준비한다.
상기 폴리우레탄 용액은 폴리우레탄 수지 20-35중량%, 디메틸포름아마이드 55-70중량%, 및 안료 4-7중량%를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 경편에 함침되는 폴리우레탄 수지 함량은 15-55g/m2이다.
(2) 예비발포층(13a)
중합도가 1000인 스트레이트 폴리염화비닐 수지(LS100, LG화학社) 100중량부에 대해 비닐 아세테이트의 함량이 3중량%인 염화비닐 및 비닐 아세테이트의 공중합체(LC070, LG화학社) 10중량부, 프탈레이트계 가소제①(DIDP, LG화학社) 80중량부, 에폭시계 가소제②(우창실업社) 5중량부, 발포제(ADCA) 6중량부, 열안정제(KBZ-270G, 케이디켐社) 2중량부를 포함한 발포층 제조용 조성물을 혼련 후 반죽상태의 원재료를 160-170℃의 캘린더롤을 통과시켜 두께 0.3mm의 예비발포층(13a)을 제조하였다.
(3) 스킨층(15)
중합도가 1300인 스트레이트 폴리염화비닐 수지(LS130S, LG화학社) 100중량부에 대해 프탈레이트계 가소제①(DIDP, LG화학社) 90중량부, 에폭시계 가소제②(우창실업社) 5중량부, 안료(카본블랙) 2 중량부, 열안정제(KBZ-270G) 2중량부를 포함한 스킨층 제조용 조성물을 혼련 후 반죽상태의 원재료를 160-170℃의 캘린더롤을 통과시켜 두께 150㎛의 스킨층을 제조하였다.
이어서, 예비발포층(13a) 저면에 이면층(11)을 150-180℃에서 열합판한 후 상기 이면층(11)이 적층된 예비발포층(13a)의 상부에 스킨층(15)을 150-180℃에서 열합판하였다.
이어서, 상기 이면층(11); 예비발포층(13a); 스킨층(15)이 적층된 반제품을 220℃의 오븐에 통과시켜 상기 예비발포층(13a)을 170-250%의 발포율로 발포시켜줌으로써 이면층(11); 두께가 0.6mm인 발포층(13b); 스킨층(15)이 적층된 반제품을 제조하였다.
이어서, 상기 반제품 표면에 150-180℃에서 14초 동안 적외선을 조사하여 170℃정도로 가열해주었다.
(4) 엠보 성형
엠보 무늬를 갖는 압착식 롤 엠보를 이용하여 4Mpa의 압력하에서 스킨층(15) 표면에 롤 프레싱을 수행하여 엠보를 형성하였다.
(5) 표면처리층(17)
상기 엠보 상에 주제로 수 분산된 폴리카보네이트계 폴리우레탄 수지(WF-13-549, Stahl社) 100중량부에 대하여 경화제(XR-78-017, Stahl社) 5중량부, 수성 용매(물 15중량부 및 이소프로필알코올 5중량부) 20중량부, 실리콘 화합물(HM-13-118, Stahl社) 5중량부, 소포제(DF-2459, Stahl社) 0.2중량부 및 레벨링제(RU-91-120, Stahl社) 2중량부를 포함하는 2액형 수성 표면처리제를 그라비아 코팅한 후 140℃에서 80-120초 동안 건조시켜 수성 용매를 증발시킴으로써 15㎛ 두께의 표면처리층을 형성해주어 실시예 1의 인조가죽의 제조가 완성되었다.
<실시예 2>
(1)이면층(11)
실시예 1에서 상기 이면층의 일면에 코팅층이 형성된 것을 제외하고, 동일한 방법으로 이면층을 준비하였다.
구체적으로, 페이스트 염화비닐 단독중합체(PB900, LG화학社) 75중량% 및 비닐 아세테이트의 함량이 6중량%인 염화비닐과 비닐 아세테이트의 공중합체(LK130, LG화학社) 25중량%로 이루어진 혼합수지 100중량부에 대해, 가소제(GL300, LG화학社) 100중량부 및 경화제(block-NCO, Stahl社) 3중량부를 포함한 코팅 조성물을 상온에서 완전히 교반시켜 ?컵 점도(Zahn cup, #3번 cup)로 25℃에서 110초인 코팅 용액을 상기 이면층 일면에 그라비아 코팅 방식으로 3㎛의 두께로 코팅한 후 130℃의 온도에서 열을 가해 겔화(gelling)시켜 두께 0.90mm, 평량 485g/m2의 이면층을 준비한다.
(2) 예비발포층(13a)
실시예 1과 동일하게 제조하였다.
(3) 스킨층(15)
실시예 1과 동일하게 제조하였다.
이어서, 예비발포층(13a) 저면에 이면층(11)을 150-180℃에서 열합판한 후 상기 이면층(11)이 적층된 예비발포층(13a)의 상부에 스킨층(15)을 150-180℃에서 열합판하였다.
이어서, 상기 이면층(11); 예비발포층(13a); 스킨층(15)이 적층된 반제품을 220℃의 오븐에 통과시켜 상기 예비발포층(13a)을 170-250%의 발포율로 발포시켜줌으로써 이면층(11); 두께가 0.6mm인 발포층(13b); 스킨층(15)이 적층된 반제품을 제조하였다.
(4) 표면처리층
상기 반제품 상에 주제로 수 분산된 폴리카보네이트계 폴리우레탄 수지(WF-13-549, Stahl社) 100중량부에 대하여 경화제(XR-78-017, Stahl社) 5중량부, 수성 용매(물 15중량부 및 이소프로필알코올 5중량부) 20중량부, 실리콘 화합물(HM-13-118, Stahl社) 5중량부, 소포제(DF-2459, Stahl社) 0.2중량부 및 레벨링제(RU-91-120, Stahl社) 2중량부를 포함하는 수성 표면처리제를 그라비아 코팅한 후 140℃에서 건조시켜 수성 용매를 증발시킴으로써 15㎛ 두께의 표면처리층을 형성하였다.
이어서, 상기 표면처리층이 형성된 반제품 표면에 150-180℃에서 14초 동안 적외선을 조사하여 170℃정도로 가열해주었다.
(5) 엠보 성형
이어서, 0.06Mpa의 진공계 압력하에서 스킨층(15) 및 표면처리층 표면에 엠보를 흡착 성형해주어 실시예 2의 인조가죽의 제조가 완성되었다.
<비교예 1>
(1) 이면층
나일론과 폴리에스테르가 60-80 : 40-20의 중량부 비율인 단섬유 해도사로 웹을 형성한 후, 이를 폴리우레탄 용액에 함침한 후 응고, 수세, 건조시킨 후 이를 액상 가성소다에 넣어 해도사의 폴리에스테르를 감량한 후 수세 및 건조시켜 두께 1.0mm, 평량 300-400g/m2인 부직포인 이면층을 준비한다.
(2) 엠보가 형성된 이형지 상부에 유성 폴리카보네이트계 폴리우레탄을 포함하는 스킨층 조성물을 도포 및 건조시킨 후, 이의 상부에 다시 유성 폴리카보네이트계 폴리우레탄을 포함하는 스킨층 조성물을 2차 도포한 후 건조시켰다.
이 후, 그 상면에 바인더를 도포하여 건조시킨 후, 상기 이면층을 적층시켰다.
(3) 이어서, 40℃에서 48시간 동안 상기 스킨층 조성물을 경화시킨 후 이형지를 제거하여 엠보가 형성된 2층의 스킨층; 및 이면층이 적층된 반제품을 제조하였다.
(4) 이 후, 엠보가 형성된 상기 스킨층 상에 우레탄 아크릴레이트 95중량%, 경화제로 메틸렌 디사이클로헥실 디이소시아네이트 5중량%를 포함한 유성 표면처리제를 그라비아 코팅한 후 140℃에서 건조시켜 용매를 증발시킴으로써 15㎛ 두께의 표면처리층을 형성해주어 비교예 1의 인조가죽의 제조가 완성되었다.
2. 인조가죽의 기계적 물성 측정
상기에서 제조한 실시예 1, 2 및 비교예 1의 인조가죽의 인장강도, 신율, 정하중신율, 잔류줄음율, 인열강도, 박리강도 및 파열강도를 측정하여 그 결과값을 하기의 표 1에 나타내었다.
-상기 인장강도 및 신율은 인장시험기(Instron, Shimadzu社)을 사용하였으며, MS 300-31에 의거하여 도 3a의 시편을 가로, 세로 방향 각각 5개를 채취하여 표선(ℓ) 100mm을 그은 후, 시험기에 물려서 200mm/min으로 인장하여 시편이 파단할 때의 최대 중량을 구한다.
신율은 다음식에 따라 산출한다.
[식 1]
L= (L1-L0)/L0 X 100
(단, L : 신율(%), L0 : 시험 전의 표점간의 거리, L1 : 시험 후 표피 또는 기포가 파단한 때의 표점간의 거리)
-정하중신율 및 잔류줄음율은 잔류줄음율은 MS 300-31에 의거하여 인조가죽을 각각 폭 50mm, 길이 250mm의 시편으로 제조한 후, 길이 방향(MD)을 폭으로 한 경우 및 폭 방향(TD)을 폭으로 한 경우를 각각 3개씩 취하여 그 중앙부에 거리 100mm의 표선(ℓ1 및 ℓ2)을 긋는다(도 3b 참조). 이것을 크램프 간격 150mm로 하여 피로도시험기에 정하중을 건 그대로 10분간 방치하여 표선 간 거리(L1)를 구한다. 또한, 상기 시험편을 크램프에서 떼어내고 하중을 제거하고 평평한 대 위에 10분가 방치하여 표선 간 거리(L2)를 구한다. 하기 식에 따라 정하중신율 및 잔류줄음율을 산출하였다.
[식]
정하중신율(%) = L1 - 100
잔류줄음율(%) = L2 - 100
L1 : 하중을 건 10분 후 표선의 거리
L2 : 하중을 제거한 10분 후 표선의 거리
-인열강도는 MS 300-31에 의거하여 인조가죽을 각각 폭 40mm, 길이 150mm의 시편으로 제조한 후(도 3c 참조), 길이 방향(MD)을 폭으로 한 경우 및 폭 방향(TD)을 폭으로 한 경우를 각각 5개씩 취하여 인장시험기(Instron, Shimadzu社)의 클램프(도 3d 참조)에 시편을 물리고 200mm/min으로 표선(ℓ)까지 인열할 때의 하중을 극대치의 평균치에서 구한다.
-박리강도는 MS 300-31에 의거하여 인조가죽을 폭 30㎜, 길이 150㎜의 시편을 제조하여 가로, 세로 방향 각각 5개를 채취하여 기포 측에 메틸에틸케톤(MEK) 등의 용제를 함침시킨 후 표피(발포층)에 응력이 걸리지 않도록 주의하면서 짧은 변과 평행하게 길이 50㎜ 만큼 표피(발포층)와 기포(이면층)를 강제적으로 박리한다.
박리 후 시험편을 실내에 2시간 이상 방치하여 용제를 충분히 휘발시킨 후 박리한 표피(발포층)와 기포(이면층)를 각각 인장시험기(Instron, Shimadzu社)의 클램프에 고정한 후, 200㎜/min 으로 50㎜ 박리한 때의 하중을 극대치의 평균치로 구한다.
시험성적은 5개의 시편의 평균치를 구한다.
-파열강도는 MS 300-31에 의거하여 파열시험기(MULLEN형 파열강도 시험기)를 사용하여 상기 인조 가죽을 폭 100mm, 길이 100mm의 시편을 제조하여 가로, 세로 방향 각각 3개를 채취하여 파열시험기에 피막면을 아래로 하여 장착하고 압력을 가한다.
파열강도는 고무격막이 시험편을 돌파하는 때의 압력으로 나타내고, 결과는 3개 시편의 평균치를 가지고 나타낸다.
Figure pat00002
상기 표 1에서 확인된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 인조가죽은 종래 이면층으로 부직포를 사용하며, PU를 사용한 비교예 1에 비해 가격이 저렴하면서도, 자동차 시트커버 특히, 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터로서 요구되는 기계적 물성이 동등수준인 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 1의 인조가죽은 실시예 1 내지 2와 달리 표면처리제로 유성 표면처리제를 사용함으로써 휘발성 유기 화합물(VOC) 발생량이 많고 냄새 또한 좋지 못하였다.
1 : 인조가죽 11 : 이면층
13b : 발포층 15 : 스킨층

Claims (25)

  1. 경편인 이면층을 포함하는 인조가죽.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이면층은 2올의 가연사(a,b)를 포함하는 트리코인 것인 인조가죽.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 인조가죽은 인장강도가 길이 방향으로 24kgf/30mm 이상이고, 폭 방향으로 12kgf/30mm 이상인 것인 인조가죽.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 인조가죽은 신율이 길이 방향으로 25%이상이고, 폭 방향으로 120%이상인 것인 인조가죽.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 인조가죽은 정하중신율이 길이 방향으로 6%이상이고, 폭 방향으로 20%이상인 것인 인조가죽.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 인조가죽은 잔류줄음율이 길이 방향으로 4% 이하이고, 폭 방향으로 14%이하인 것인 인조가죽.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 인조가죽은 인열강도가 길이 방향으로 1.5kgf이상이고, 폭 방향으로 1.5kgf이상인 것인 인조가죽.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 인조가죽은 박리강도가 길이 방향으로 1.8 kgf/30mm 이상이고, 폭 방향으로 1.8 kgf/30mm 이상인 것인 인조가죽.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 인조가죽은 파열강도가 9kgf/cm2이상인 것인 인조가죽.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 2올의 가연사(a,b)는 천연 섬유, 재생 섬유, 및 합성 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 섬유로 이루어진 필라멘트사인 것인 인조가죽.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 2올의 가연사(a,b)의 가연 각(θ)는 40˚내지 55˚ 인 것인 인조가죽.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 2올의 가연사(a,b)의 데니어(D, denier)는 80-120데니어이고, m당 꼬임 수(T, tpm)는 300-500인 것인 인조가죽.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 2올의 가연사(a,b)는 폴리에스터 섬유로 이루어진 것인 인조가죽.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 1올의 가연사(a)는 75-120개의 섬유로 이루어진 것인 인조가죽.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 다른 1올의 가연사(b)는 30-60개의 섬유로 이루어진 것인 인조가죽.
  16. 제 2항에 있어서,
    상기 이면층 내에 가연사(a): 가연사(b)는 40-70 : 30-60의 중량비로 포함되는 것인 인조가죽.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 경편에 함침되는 폴리우레탄 수지 함량은 15-55g/m2인 것인 인조가죽.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 이면층의 두께는 0.7-1.0mm이고, 평량은 400-600g/m2인 것인 인조가죽.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 이면층 상부에 순차척으로 발포층 및 스킨층을 포함하는 것인 인조가죽.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 이면층은 일면에 형성된 코팅층을 더 포함하는 것인 인조가죽.
  21. 제 1항에 있어서,
    상기 인조가죽은 자동차 메인 커버 또는 자동차 볼스터용인 것인 인조가죽.
  22. 경편인 이면층을 형성하는 이면층 형성 단계; 를 포함하는 인조가죽 제조방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 이면층 형성 단계는 폴리우레탄 용액 함침 공정을 더 포함하는 것인 인조가죽 제조방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 이면층 형성 단계는 버핑 공정을 더 포함하는 것인 인조가죽 제조방법.
  25. 제 22항에 있어서,
    상기 ⅰ)이면층 형성 단계 이후, ⅱ)예비발포층 및 스킨층을 캘린더 성형하는 단계, ⅲ)예비발포층 저면에 상기 이면층을 적층한 후, 상기 이면층이 적층된 예비발포층의 상부에 스킨층을 적층하는 단계, 및 ⅳ)예비발포층을 발포시켜 발포층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인 인조가죽 제조방법.
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