KR20200036228A - 수분산 폴리우레탄이 함침된 인공피혁의 제조방법 - Google Patents
수분산 폴리우레탄이 함침된 인공피혁의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 감성품질이 향상된 수분산 폴리우레탄이 함침된 인공피혁의 제조방법에 관한 것으로, 수분산 폴리우레탄 함침 전 전처리 단계에서 고검화도 폴리비닐알코올 및 유연제를 함께 사용하여, 고검화도 폴리비닐알코올에 의해 수분산 폴리우레탄 함침공정에서 섬유에서 폴리비닐알코올의 탈락이 억제되어 일부 비접착 구조를 형성하고 유연제에 의해 섬유 전체에 유연성을 부여하므로, 부직포를 구성하는 섬유의 자유도가 향상되어 감성품질이 향상되는 것이 가능해진다.
또한, 상기 전처리 공정에서 고분자 바인더를 더 첨가하여 부직포를 구성하는 섬유에 막을 형성하여 연삭에 의해 균일한 기모를 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 별도의 유연제 처리 후가공이 필요하지 않아 제조 공정과 설비가 간소화되는 것이 가능해진다.
또한, 상기 전처리 공정에서 고분자 바인더를 더 첨가하여 부직포를 구성하는 섬유에 막을 형성하여 연삭에 의해 균일한 기모를 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 별도의 유연제 처리 후가공이 필요하지 않아 제조 공정과 설비가 간소화되는 것이 가능해진다.
Description
본 발명은 감성품질이 향상된 수분산 폴리우레탄이 함침된 인공피혁의 제조방법에 관한 것이다.
인공피혁의 일반적인 제조방법은, 해도형 극세사를 니들펀칭 등의 부직포 제조공정을 통하여 부직포를 형성하고, 고분자 탄성체를 부여한 후, 해성분을 적절한 용매를 이용하여 용출함으로써 극세화를 한 후, 표면 기모를 형성하고, 원하는 색상으로 염색하고, 기능성을 부여하기 위한 목적으로 후가공을 하는 것이다.
이러한 인공피혁의 제조에 있어, 고감성, 고물성의 품질을 발현하기 위하여 다양한 공정 기술들이 개발되어 오고 있는데, 최근 세계적 친환경 추세에 따라 고분자 탄성체를 부여할 때에 수분산 폴리우레탄(PolyUrethane Dispersion, PUD)의 적용이 활발해지고 있다.
그런데 PUD가 적용된 인공피혁은 PU 함침 후 PU와 섬유 사이에 직접적인 접착구조가 형성되므로 섬유 및 PU의 구조가 경직되고 섬유의 자유도가 감소하고 딱딱해지고 꺾임에 의한 오렌지 필(Orange peel)의 발생으로 외관에서 인공피혁의 감성품질이 저하된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 폴리비닐알코올(PVA) 등과 같은 일반적으로 사용되는 전처리용 호제를 이용하여 섬유를 코팅한 후에 PUD를 함침시킴으로써 섬유와 PU 사이에 직접적인 접착구조를 제어하는 기술이 적용되고 있다.
그러나 PVA와 같은 호제는 대부분이 수용성이므로 PUD 함침할 때에 용해되어 호제가 추출되어 접착구조를 제어하지 못하는 문제점이 있다.
한편, 부가적인 유연성을 향상하기 위해 후가공 공정에서 유연제를 이용한 유연처리나 텀블링과 같은 물리적인 후가공을 실시할 수도 있으나, 이는 추가적인 가공공정을 거쳐야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, PUD 함침 인공피혁을 제조할 때에, 함침 공정 이전의 공정을 개선하여 간소화된 공정으로 유연성 및 감성 품질이 향상된 인공피혁의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 해도형 복합섬유로 구성된 부직포를 수분산 폴리우레탄에 침지하여 함침시키고, 상기 해도형 복합섬유의 해성분을 용출시키고, 상기 부직포의 표면에 기모를 형성하고, 상기 부직포를 염색하는 단계를 포함한 인공피혁의 제조방법에 있어서, 상기 함침 이전에 검화도가 90.0~99.9%인 폴리비닐알코올 및 실리콘계 유연제를 포함한 전처리액으로 상기 부직포에 패딩하는 함침전 전처리 단계를 실시하는 것을 특징으로 하는 수분산 폴리우레탄이 함침된 인공피혁의 제조방법을 제공한다.
한편, 본 발명은, 부직포에 수분산 폴리우레탄을 함침하기 전에, 검화도가 90.0~99.9%인 폴리비닐알코올 및 실리콘계 유연제를 포함한 전처리액으로 해도형 복합섬유로 구성된 부직포에 패딩하는 함침전 전처리 단계를 수행하여 제조된 부직포에 의해, 실리콘계 유연제를 함유한 수분산 폴리우레탄이 함침된 인공피혁을 제공한다.
본 발명에 따르면, PUD 함침 전 전처리 단계에서 고검화도 PVA 및 유연제를 함께 사용하여, 고검화도 PVA에 의해 PUD 함침공정에서 섬유에서 PVA의 탈락이 억제되어 일부 비접착 구조를 형성하고 유연제에 의해 섬유 전체에 유연성을 부여하므로, 부직포를 구성하는 섬유의 자유도가 향상되어 감성품질이 향상되는 것이 가능해진다.
또한, 상기 전처리 공정에서 고분자 바인더를 더 첨가하여 부직포를 구성하는 섬유에 막을 형성하여 연삭에 의해 균일한 기모를 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 별도의 유연제 처리 후가공이 필요하지 않아 제조 공정과 설비가 간소화되는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공피혁의 강연도를 측정하는 장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공피혁의 기모 균일도를 측정하는 방법의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공피혁의 기모 균일도의 평가 단위(MIU)에 대한 개념을 나타내는 그림이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공피혁의 기모 균일도를 측정하는 방법의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공피혁의 기모 균일도의 평가 단위(MIU)에 대한 개념을 나타내는 그림이다.
본 발명은 해도형 복합섬유로 구성된 부직포를 수분산 폴리우레탄에 침지하여 함침시키고, 상기 해도형 복합섬유의 해성분을 용출시키고, 상기 부직포의 표면에 기모를 형성하고, 상기 부직포를 염색하는 단계를 포함한 인공피혁의 제조방법에 있어서, 상기 함침 이전에 폴리비닐알코올 및 실리콘계 유연제를 포함한 전처리액으로 상기 부직포에 패딩하는 함침전 전처리 단계를 실시하는 것을 특징으로 하는 수분산 폴리우레탄이 함침된 인공피혁의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 폴리비닐알코올은, 폴리비닐알코올의 일반적인 검화도(약 85%)보다 높은 검화도를 가지는 것을 사용한다. 이에 의해 폴리비닐알코올의 분자량이 커져 물리적 성질이 우수하고 건조할 때에 부직포의 표면으로 이동하는 현상(Migration)의 발생이 억제되고 부직포에서 폴리우레탄의 균일한 분포를 형성한다. 이에 따라 균일하게 분포된 폴리비닐알코올에 의해 폴리우레탄과 섬유의 비접착 구조가 형성될 수 있다.
이때 폴리비닐알코올의 검화도는 90.0~99.9%의 범위인 것을 사용하는데, 폴리비닐알코올의 함량이 90.0% 미만이면 수분산 폴리우레탄을 함침하는 공정에서 폴리비닐알코올이 추출되어 섬유로부터 탈락이 되어 수분산 폴리우레탄과 섬유 사이에 직접적인 접착구조를 제어하지 못하여 감성품질이 저하되며, 99.9%를 초과하면 폴리비닐알코올이 고점도화되어 유동성이 저하되어 전처리액으로 부직포를 처리하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 실리콘계 유연제는 실리콘 에멀젼, 자기유화형 실리콘 등이 있는데, 부직포를 구성하는 섬유를 부드럽게 하여 마찰계수가 저하되고 유연성이 부여된다.
이러한 실리콘계 유연제를 수분산 폴리우레탄을 함침시키기 전에 섬유에 부여함으로써, 일반적인 공정에서는 폴리우레탄과 섬유의 계면 사이에 유연제 처리가 불가능 했던 것과 비교하여, 섬유 표면 전체에 유연 성분의 도포가 가능해진다.
이에 의해 섬유가 유연해지는 효과가 극대화되므로, 폴리비닐알코올로 전처리되고 수분산 폴리우레탄으로 함침되어도 섬유의 자유도를 향상시켜, 딱딱하게 하지 않아 감성품질이 향상될 수 있다.
또한, 후가공 유연화 처리 공정이 생략될 수 있다.
상기 전처리액은 폴리비닐알코올의 함량은 1~20 중량%이면서 실리콘계 유연제의 함량은 1~10 중량%이며 잔량의 물로 이루어진 것이 바람직하다.
폴리비닐알코올의 함량이 1 중량% 미만이면 수분산 폴리우레탄이 함침된 인공피혁에서 섬유의 자유도가 저하하여 딱딱해지므로 감성품질이 저하된다.
20 중량%를 초과하면 폴리비닐알코올의 함량이 과다하여 수분산 폴리우레탄이 부직포에 침투가 어려워진다. 이로 인해 인공피혁에서 폴리우레탄의 함량이 감소하여 기모가 지저분하게 형성되는 문제가 있다.
실리콘계 유연제의 함량이 1 중량% 미만이면 인공피혁에서 유연 효과가 나타나지 않고 10 중량%를 초과하면 연삭에 의해 기모를 형성할 때에 기모의 상태가 불균일해져 외관이 지저분해져 감성품질이 저하되고 경제적으로도 바람직하지 않다.
본 발명에서는 상기 실리콘계 유연제에 실리콘계 유연제 100 중량부 대비 0.1~5 중량부의 고분자 바인더를 더 첨가할 수 있다.
실리콘계 유연제가 부직포에서 슬립(slip)성을 향상시켜 부드러운 감성을 발현하지만, 연삭에 의해 기모를 형성할 때에 슬립성에 의해 기모가 불균일하게 짧아지거나 길어지게 형성되어 외관이 지저분해져 감성품질이 저하될 수 있다.
실리콘계 유연제에 첨가된 상기 고분자 바인더가 부직포에서 섬유에 막을 형성하는 것에 의해 강성을 부여하여 뻣뻣한 섬유를 제공한다. 이렇게 뻣뻣해진 섬유는 연삭할 때에 연마지에 의해 섬유가 단번에 용이하게 절삭되므로 균일한 기모를 얻는 것이 가능해진다.
이때 상기 고분자 바인더는 수분산 폴리우레탄 또는 아크릴레이트계 고분자인 것이 바람직하다.
상기 함침에서 상기 부직포를 수분산 폴리우레탄(PUD)의 함량이 20~60 중량%인 함침용액에 10~30초간 침지한 후에 꺼내어 건조시켜 수분산 폴리우레탄이 함침된 부직포를 제조한다.
이때 침지 시간이 30초를 초과하면 폴리비닐알코올이 수성 함침액에 추출될 수 있어 바람직하지 않다.
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 있어 명백할 것이다.
[실시예 1]
1) 해도형 단섬유의 제조
도성분으로 폴리에틸렌테레프탈레이트를, 해성분으로 알칼리 가용성의 공중합 폴리에스테르를 원료로 하여, 상기 도성분 대 해성분이 70 대 30의 중량비가 되도록 복합방사하여 해도형 필라멘트를 제조하였다.
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 실시하여 부직포를 제조하였다.
이후 상기 부직포를 100℃의 물로 열수 수축시켜 섬유의 밀도가 높아진 부직포를 제조하였다.
3) 탄성체 함침전 전처리
검화도가 99.5%인 PVA가 10 중량%, 실리콘계 유연제 8 중량% 및 잔량의 물로 이루어진 전처리액을 준비하였다.
상기 수축포를 상기 전처리액에 침지하고 꺼내어 건조시켜 패딩된 전처리액의 성분을 경화시켜 픽업(Pick-up)율 100%(부직포의 무게 대비)의 전처리된 부직포를 제조하였다.
4) 탄성체가 함침된 부직포의 제조
이후 상기 부직포를 수분산 폴리우레탄(PUD)의 함량이 40 중량%인 수성 함침용액에 30초간 침지한 후에 꺼내어 건조시켜 PUD가 함침된 부직포를 제조하였다.
5) 극세섬유화된 부직포의 제조
상기 부직포를 10 중량% 농도의 가성소다 수용액으로 처리하여 해성분을 용출시킴으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 극세섬유회된 부직포를 제조하였다.
6) 기모 형성 및 열처리
상기 부직포의 표면을 연삭을 통해 1.0mm의 인공피혁을 제조하고 140℃에서 4분간 열처리 공정을 거쳐 기모가 형성된 부직포를 제조하였다.
5) 염색
상기 기모가 형성된 부직포를 분산 염료를 사용하여 고압 래피드 염색기에서 염색을 하고 환원 세정을 하였다.
[실시예 2] 내지 [실시예 4]
상기 실시예 1에서 전처리액을 하기 표 1에 나타낸 조건으로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 인공피혁을 제조하였다.
[비교예 1] 내지 [비교예 5]
상기 실시예 1에서 전처리액을 하기 표 1에 나타낸 조건으로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 인공피혁을 제조하였다.
| 전처리액 조성 | ||||
| PVA | 실리콘계 유연제 함량(중량%) | 고분자 바인더 함량(중량%) | ||
| 검화도(%) | 함량(중량%) | |||
| 실시예 1 | 99.5 | 10 | 8 | - |
| 실시예 2 | 99.5 | 10 | 8 | 0.4 |
| 실시예 3 | 99.5 | 3 | 2 | 0.1 |
| 실시예 4 | 91.0 | 15 | 9 | - |
| 비교예 1 | - | - | - | - |
| 비교예 2 | 99.5 | 10 | - | - |
| 비교예 3 | - | - | 8 | - |
| 비교예 4 | 85 | 10 | - | - |
| 비교예 5 | 85 | 10 | 8 | - |
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 인공피혁에 대해 하기 평가방법에 따라 그 특성을 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1. 강연도
폭 25 mm, 길이 200 mm의 시험편을 준비한다.
하기 도 1과 같은 측정장비를 이용하여, 한 끝이 45°의 경사면을 가지는 표면이 매끄러운 수평대 위에서 시험편과 동일한 크기의 누름판으로 시험편을 눌러 경사면의 방향으로 10 mm/초의 속도로 미끄러지게 하여, 시험편의 한 끝이 경사면과 접한 때의 다른 끝의 위치(B)를 측정하여, 하기 도 1에 나타낸 바와 같이 (A)와 (B)사이의 이동거리(mm)를 강연도로 나타낸다.
2. 정하중 신율
폭 50mm, 길이 250mm의 시험편을 세로 및 가로 방향에서 각각 3매씩 취하여, 그 중앙부에 거리 100mm의 표선을 긋는다. 이것을 클램프 간격 150mm로 하여 말텐스 피로도 시험기에 장착하고, 천천히 78.4N(8 Kgf)의 하중(하부 클램프의 하중을 포함)을 건다. 하중을 건 그대로 10분간 방치하여 표선간 거리를 구한다. 다음에 시험편을 클램프에서 떼어내어 하중을 제거하고 편평한 대 위에 10분간 방치하여 표선간의 거리를 구한다(ℓ1). 정하중 신율은 다음과 같은 공식에 의하여 산출한다.
정하중 신율(%) = ℓ1 - 100
3. 기모 균일성
표면 시험기(모델명 KES SE-SR Surface tester, KATO Tech.Co.Ltd., 일본)를 사용하여 마찰계수를 이용하여 측정한다.
마찰계수 측정방법은 하기 도 2와 같이 피아노선 10개를 요철을 위한 접촉자와 같게 만든 후 압축력 50 g을 가한 후 접촉자의 상하동을 측정하여 MIU(하기 도 3 참조)로 나타낸다.(조건은 Speed : 1.0mm/sec, Static load : 50g, Friction sensor : Wire임)
| 구분 | 강연도(mm)*1) | 정하중 신율(%) | 기모 균일성 MIU(㎛) MD*2) |
| 실시예 1 | 85 | 25 | 3.980 |
| 실시예 2 | 82 | 23 | 3.050 |
| 실시예 3 | 95 | 21 | 3,420 |
| 실시예 4 | 80 | 28 | 4,150 |
| 비교예 1 | 135 | 12 | 3.570 |
| 비교예 2 | 125 | 18 | 3.680 |
| 비교예 3 | 108 | 25 | 4.120 |
| 비교예 4 | 115 | 18 | 3.800 |
| 비교예 5 | 120 | 24 | 4.250 |
| *1) 강연도 수치가 낮을수록 부드럽게 느껴지고 높을수록 뻣뻣하게 느껴진다. 단, 60mm 이하이면 탄성이 부족하다. *2) 기모 균일성지수가 낮을수록 균일성이 우수해진다. |
|||
상기 표 2로부터, 본 발명에 따른 실시예의 제품은 강연도, 저하중 신율 및 기모 균일성의 특성이 모두 우수한 균형을 이루고 있는 것이 확인된다.
반면에 검화도가 낮은 PVA를 사용한 경우(비교예 4)에 강연도의 향상이 부족하여 섬유간 자유도에 의한 유동에 의해 감성품질이 향상되는 것이 미미하며, 유연제를 사용하지 않은 경우(비교예 2)에도 부드러움에 의해 감성품질이 향상되는 것이 미미해 지는 것이 확인된다.
Claims (7)
- 해도형 복합섬유로 구성된 부직포를 수분산 폴리우레탄에 침지하여 함침시키고, 상기 해도형 복합섬유의 해성분을 용출시키고, 상기 부직포의 표면에 기모를 형성하고, 상기 부직포를 염색하는 단계를 포함한 인공피혁의 제조방법에 있어서,
상기 함침 이전에 검화도가 90.0~99.9%인 폴리비닐알코올 및 실리콘계 유연제를 포함한 전처리액으로 상기 부직포에 패딩하는 함침전 전처리 단계를 실시하는 것을 특징으로 하는 수분산 폴리우레탄이 함침된 인공피혁의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 전처리액에서 폴리비닐알코올의 함량은 1~20 중량%이고 실리콘계 유연제의 함량은 1~10 중량%인 것을 특징으로 하는 수분산 폴리우레탄이 함침된 인공피혁의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 침지는 10~30초간 실시하는 것을 특징으로 하는 수분산 폴리우레탄이 함침된 인공피혁의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 전처리액에서 실리콘계 유연제 100 중량부 대비 0.1~5 중량부의 고분자 바인더를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 수분산 폴리우레탄이 함침된 인공피혁의 제조방법. - 제 4항에 있어서,
상기 고분자 바인더는 수분산 폴리우레탄 또는 아크릴레이트계 고분자인 것을 특징으로 하는 수분산 폴리우레탄이 함침된 인공피혁의 제조방법. - 부직포에 수분산 폴리우레탄을 함침하기 전에, 검화도가 90.0~99.9%인 폴리비닐알코올 및 실리콘계 유연제를 포함한 전처리액으로 해도형 복합섬유로 구성된 부직포에 패딩하는 함침전 전처리 단계를 수행하여 제조된 부직포에 의해, 실리콘계 유연제를 함유한 수분산 폴리우레탄이 함침된 인공피혁.
- 제 6항에 있어서,
상기 인공피혁은 강연도가 100㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 수분산 폴리우레탄이 함침된 인공피혁.
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| KR1020180115613A KR102654341B1 (ko) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | 수분산 폴리우레탄이 함침된 인공피혁의 제조방법 |
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- 2018-09-28 KR KR1020180115613A patent/KR102654341B1/ko active IP Right Grant
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