KR20240050909A - 재생 소재를 적용한 테니스화 갑피용 재생 피혁의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 재생 피혁 - Google Patents
재생 소재를 적용한 테니스화 갑피용 재생 피혁의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 재생 피혁 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 가죽의 두께 조절을 위해 발생되는 셰이빙 더스트(shaving dust)와 대규모 신발 제조 공장에서 발생되는 신발 갑피 재단의 레더 스크랩(leather scrap)을 천연 섬유(즉, 천연 셀룰로오스)와 함께 원료로 활용한 테니스화 갑피용 재생 피혁을 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 테니스 갑피용 재생 피혁을 구현하고자 한다.
Description
본 발명은 테니스화 갑피용 재생 피혁을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가죽의 두께 조절을 위해 발생되는 셰이빙 더스트(shaving dust)와 대규모 신발 제조 공장에서 발생되는 신발 갑피 재단의 레더 스크랩(leather scrap)을 천연 섬유와 함께 원료로 활용한 테니스화 갑피용 재생 피혁을 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 테니스 갑피용 재생 피혁에 관한 것이다.
통상적으로 인조피혁이나 천연피혁, 각종 섬유 등의 제조 공정 중에 발생하는 피혁 폐기물과 신발 갑피 재단 시 발생하는 레더 스크랩(leather scrap)은 각각 연간 60,000톤 및 10,000톤 이상이며, 대부분 소각 또는 무분별한 매립과 해양투기로 폐기물 처리가 이루어지고 있다. 이에 따른 환경 문제가 크게 대두되고 있으며 각 기업에서 폐기물 처리비용 또한 막대한 실정이다.
특히, 천연피혁은 동물의 몸을 감싸고 있는 질긴 껍질로 뛰어난 물성으로 인해 가방, 신발, 가구 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 천연피혁은 동물의 몸으로부터 분리된 후 화학적, 물리적인 가공과정을 통해 제품으로 제조되는데, 여러 단계의 가공과정 중 원하는 제품의 디자인에 맞게 재단하는 공정이 필수이다. 그런데 재단공정을 거치면서 다량의 피혁 폐기물이 발생되며, 피혁 폐기물의 대부분은 소각 및 매립으로 처리되고 있어 이로 인한 환경적인 문제가 심각한 실정이다.
이와 같이 천연피혁이나 인조피혁, 각종 섬유 등의 폐기물 및 스크랩이 환경문제를 유발시키는 가장 큰 이유는 재활용률 저하로 인해서 소각, 매립 등의 방법으로 폐기물과 스크랩을 재자원화하지 못하는 것이 주원인으로 주목되고 있다.
한편, 위와 같은 각종 폐기물 중에서 천연피혁의 두께를 조절하기 위해 제혁 공정 중에 발생하는 피혁 분쇄물인 셰이빙 더스트(shaving dust)는 재생 피혁(또는, ‘재조합 피혁’이라고도 함)을 만드는 원료로 사용되며, 이를 바인더와 함께 처리한 후 시트화하여 재생 피혁을 제조한다.
이러한 재생 피혁(또는 재조합 피혁, 이하에서는 “재생 피혁”이라고 용어를 통일함)은 천연피혁 폐기물을 활용하므로 환경문제를 해결함은 물론 피혁과 유사한 특성을 구현함으로써 기존의 천연피혁을 대체할 수 있는 자원 순환 아이템으로 각광받고 있다. 뿐만 아니라, 재생 피혁은 합성피혁 또는 합성 직물 원단과는 차별화되는 천연 단백질 기반 short leather fiber를 사용함으로써 다양한 기능성과 함께 천연피혁과 유사한 ‘Leather-like’ 터치감을 나타낼 수 있어 다양한 소재 생산 업계에서 관심을 보이고 있다.
또한, 나이키, 아디다스, 뉴발란스 등 글로벌 신발 업체들이 주축이 되어 ECO working group(EWG)에서 친환경 평가지수를 제정하여 친환경 가이드라인을 시행하고 있으며, 다양한 국제 환경 규제에 대한 대응과 기업 이미지 재고가 가능하여 재생 소재에 대한 관심도가 높아지고 있는 실정이다.
본 발명은 천연피혁 부산물인 셰이빙 더스트(shaving dust)와 레더 스크랩(leather scrap), 천연 섬유를 원료로 재생 피혁을 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 테니스화 갑피용 재생 피혁을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 셰이빙 더스트 및 레더 스크랩을 베이스로 하여 테니스화 갑피용 재생 피혁을 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 테니스화 갑피용 재생 피혁을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 천연 섬유 혼합 및 발포 필름, 바인더 사용으로 중량감 및 공기투과성이 개선된 테니스화 갑피용 재생 피혁 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 테니스화 갑피용 재생 피혁의 제조방법은, (a) 제혁 공정 중 가죽의 후도 조절을 위해 발생되는 콜라겐 섬유인 셰이빙 더스터 및 레더 스크랩과 천연 셀룰로오스를 분쇄하여 분말화하는 단계; (b) 상기 (a)단계의 결과물에 물과 중화제로 소다회를 처리하여 중화하는 단계; (c) 상기 (b)단계의 결과물에 염색 및 가지 공정을 처리하는 단계; (d) 상기 (c)단계에서 가지 처리한 결과물에 라텍스, 분산제, 소포제를 혼합하여 처리하는 단계; (e) 상기 (d)단계의 결과물에 응집제를 투입하여 콜라겐 섬유 분말과 라텍스를 응집시키는 단계; (f) 상기 (e)단계의 결과물에 진공 탈수 및 롤 프레스 압착 탈수 후, 열풍 건조를 통해 건조시켜 재생 피혁 원단을 제조하는 단계; (g) 상기 (f)단계의 재생 피혁 원단에 통기성 필름을 라미네이트하여 공기투과성을 부여하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 세이빙 더스트 및 레더 스크랩, 천연 셀룰로오스를 원료로 사용하고 발포 필름을 라미네이팅하여 재생 피혁을 제조함으로써 고기능성 및 고내구성을 구현함은 물론 친환경 제품으로 경량성과 공기투과성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점으로 인해 본 발명의 재생 피혁은 테니스화 갑피용으로 사용할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.
본 발명에서는 재생 자원을 원료로 하는 재생 피혁의 경량화, 투습성 증진, 고유연성 및 물성 개선을 통해 기존의 북 바인더 및 안전화용 갑피 원단에서 벗어나 고기능성(Air permeability & Light weight) 및 고내구성(Tear strength & Abrasion resistance)을 중요시하는 테니스화용 갑피 소재로 적용 가능한 재생 피혁 및 상기 테니스화 갑피용 재생 피혁을 제조하는 방법을 구현하고자 한다.
바람직하게는, 본 발명에서는 자연 순환 원료인 콜라겐 섬유 기반의 피혁 폐기물인 셰이빙 더스트(shaving dust) 및 신발 갑피 재단의 레더 스크랩(leather scrap)과 천연 섬유(즉, 천연 셀룰로오스)를 원료로 하는 친환경 제품으로 경량성과 공기투과성(투습성)을 개선시킨 테니스화 갑피용 환경 친화형 재생 피혁(ECO Composite leather)을 제조하는 방법을 구현하고자 하는 것이다.
아래에서는 본 발명의 구체적인 제조방법, 즉 테니스화 갑피용 재생 피혁을 제조하는 방법을 ‘실시 예’에서 상세하게 설명하고자 한다.
{실시 예}
1. 제1 제조공정
제1 제조공정은 (a) 제혁 공정 중 가죽의 후도 조절을 위해 발생되는 콜라겐 섬유인 셰이빙 더스터 및 레더 스크랩과 천연 셀룰로오스를 분쇄하여 분말화하는 단계; (b) 상기 (a)단계의 결과물에 물과 중화제로 소다회를 처리하여 중화하는 단계를 포함한다.
구체적으로는, 가죽의 두께 조절을 위해 발생되는 셰이빙 더스트(shaving dust)와 신발 제조 공장에서 발생되는 신발 갑피 재단의 레더 스크랩(leather scrap)과 다공성 천연 셀룰로오스(cellulose)를 10~120분 동안 분쇄하여 분말화한 다음, 이를 혼합탱크에서 혼합액의 pH가 6~7이 되도록 소다회를 처리한다.
이때, 상기 셰이빙 더스트와 레더 스크랩에는 50~100%의 콜라겐 섬유가 포함되어 있으며, 상기 천연 셀룰로오스의 함량은 콜라겐 섬유의 함량에 따라 달라지는데 천연 셀룰로오스와 콜라겐 섬유의 합이 100%가 되어야 한다. 상기 콜라겐 섬유로는 셰이빙 더스트와 레더 스트랩 모두 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용되는 천연 셀룰로오스는 처리량이 0~50%이며, 황마(黃麻, jute), 양마(洋麻, kenaf), 볏집, 왕겨 중에서 선택될 수 있으며, 이들은 다공성 천연 섬유로써 재생 피혁 시트의 경량화를 위해 사용된다. 이때, 상기 천연 셀룰로오스의 처리량이 증가함에 따라 경량성은 증대되지만, 섬유사 두께 차이에 따른 콜라겐 섬유와의 얽힘(curl) 형성이 어려워 물성이 저하되어 50% 이상 적용하는 데에는 한계가 있다.
한편, 전술한 제1 제조공정에서 pH가 6~7이 되도록 소다회를 처리하는 이유는, 원료인 셰이빙 더스트의 경우 산성이며 라텍스의 경우 pH가 산성이 되면 응집이 일어나기 때문에 급격한 응집으로 인해 재생 피혁 제조에 문제가 생길 수 있어 중화를 맞추는 것이다.
2. 제2 제조공정
제2 제조공정은 (c) 상기 (b)단계의 결과물에 염색 및 가지 공정을 처리하는 단계를 포함한다.
즉, 상기 제1 제조공정을 거친 전체 혼합물 대비 0.1~5중량부의 염료와 1~30중량부의 가지제를 처리한 후, 10~120분 동안 염색 가지공정을 거쳐 미려한 색상과 유연성을 부여한다.
3. 제3 제조공정
제3 제조공정은 (d) 상기 (c)단계에서 가지 처리한 결과물에 라텍스, 분산제, 소포제를 혼합하여 처리하는 단계; (e) 상기 (d)단계의 결과물에 응집제를 투입하여 콜라겐 섬유 분말과 라텍스를 응집시키는 단계; (f) 상기 (e)단계의 결과물에 진공 탈수 및 롤 프레스 압착 탈수 후, 열풍 건조를 통해 건조시켜 재생 피혁 시트를 제조하는 단계를 포함한다.
구체적으로는, 상기 제2 제조공정을 거친 결과물에 접합물질로써 10~50중량부의 라텍스와 1~10중량부의 분산제 및 소포제를 혼합하여 처리한 후, 여기에 다시 0.1~30중량부의 응집제인 황산알루미늄[aluminium sulfate: Al2(SO4)3]을 처리하여 응집시킨 다음, 이를 시트화하여, 진공, 압착, 탈수, 및 건조 공정을 거쳐 재생 피혁 시트를 제조한다.
상기 제3 제조공정에서 접합물질로 사용되는 라텍스의 함량은 원료 대비 10~50중량부를 혼합하는데, 10중량부 보다 적을 시에는 물성 저하로 인해 생산 라인에서 재생 피혁을 시트화할 수 없으며, 50중량부 보다 많을 시에는 최종 생산제품의 형태나 터치감이 가족보다는 고무 시트의 특성을 나타내어 이를 초과할 수 없다. 또한, 응집제인 황상알루미늄(Al2(SO4)3)의 경우 0.1중량부 이하의 적은 양에서는 라텍스가 응집되지 않으며, 30중량부 이상 처리하였을 때는 과량의 응집제 처리로 더 이상 효과가 없으므로 30중량부 이하로 처리하는 것이 바람직하다.
4. 제4 제조공정
제4 제조공정은 (g) 상기 (f)단계의 재생 피혁 시트에 통기성 필름을 라미네이트하여 공기투과성을 부여하는 단계를 포함한다.
즉, 전술한 제3 제조공정을 거친 재생 피혁 시트를 80~130℃의 열처리를 통해 건조시켜 재생 피혁 시트를 제조한 후, 상기 재생 피혁 시트에 발포 바인더 및 발포 필름을 라미네이트(laminate)하여 통기성이 우수한 테스화용 경량 재생 피혁을 제조한다.
상기 제4 제조공정에서는 재생 피혁 시트를 열처리 건조하는데, 열처리 건조의 경우 80℃ 이하에서는 건조가 원활하게 진행되지 않으며, 130℃ 이상에서는 콜라겐 섬유(콜라겐 단백질) 특성상 열 변형이 발생할 수 있기 때문에 130℃ 이하에서 건조시키는 것이 바람직하다.
한편, 상기와 같은 실시 예1의 제조공정에 따라 제조된 재생 피혁은 테니스화용 갑피 소재로 사용하는 것이 가장 바람직할 것이며, 또한 위에서 제시한 고기능성 및 고내구성을 필요로 하는 모든 제품에 적용할 수 있다. 예를 들어, 가방용 소재, 차량용 카시트, 인테리어용 가죽 등 천연 피혁을 대체할 수 있는 제품에 적용할 수 있다.
{비교 예}
전술한 실시 예와 동일한 방법에 의해 처리하되, 다공성 천연 셀룰로오소를 처리하지 않았다는 조건 및 발포 바인더와 발포 필름이 아닌 일반 필름을 적용하였으며, 이외에는 모든 공정 및 제품은 동일한 조건에서 진행하여 재생 피혁을 제조하였다.
아래의 표 1에서는 경량성 천연 셀룰로오스 및 통기성 필름이 처리된 본 발명의 재생 피혁의 물성 평가를 구체적으로 보여주고 있다.
즉, 실시 예 및 비교 예에 의하여 제조된 테니스화 갑피용 재생 피혁 소재를 각각 준비하고, 상기 각 시료의 비중 및 통기성을 분석하였으며, 그 측정결과를 아래의 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 실시 예 | 비교 예 |
| 비중 | 0.29 | 0.45 |
| 통기성(g/㎡/day) | 600 | 100 |
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 재생 피혁(실시 예의 재생 피혁)은 천연 셀룰로오스 및 통기성 필름을 사용함으로써 비교 예의 재생 피혁에 비해 비중이 낮을 뿐만 아니라 통기성 역시 비교 예에 비해 훨씬 좋은 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 테니스화용 갑피의 경량화를 구현하기 위해, 바람직하게는 재생 피혁의 경량화를 구현하기 위해 천연 셀룰로오스를 사용하는데, 위에서 보았듯이 황마(jute), 양마(kenaf), 볏집, 왕겨 등의 다공성 천연섬유를 사용할 수 있다.
본 발명에서는 상기 다공성 천연섬유를 혼합 적용한 재생 피혁의 경량성 증진에 대한 실험을 하였으며, 즉 처리량에 따른 물성 및 기능성을 비교분석하였다. 아래의 표 2에서는 실험 방법 및 결과를 나타내었다.
| 황마(Jute) | 양마(Kenaf) | |
| 단면 | ||
| 섬유사 | ||
| 특성(밀도) | 1.30g/㎤ | 1.40g/㎤ |
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 황마(jute) 및 양마(kenaf) 섬유 모두 섬유 내부에 홀(hole)이 관찰됨으로써 재생 피혁의 경량화를 구현할 수 있다.
또한, 재생 피혁의 밀도를 분석한 결과, 본 발명과 같이 셀룰로오스 섬유가 적용된 재생 피혁의 경우 셰이빙 더스트 및 레더 스크랩 단독 재생 피혁에 비해 약 20~40% 가량 경량화된 것을 확인할 수 있었다.
그리고 천연 섬유 종류별로 보았을 때 전반적으로 황마(jute)를 적용한 재생 피혁이 밀도가 더 낮게 측정되었으며, 상기 표 2와 같이 황마(jute) 1.30g/㎤로 약 10%가량 낮기 때문인 것으로 보이며, 이에 따라 경량성이 유리한 것으로 나타났다.
또한, 천연 섬유의 처리량이 증가함에 따라 유연성이 증진되는 경량을 나타내었는데, 이는 내부 공극을 가지는 천연 섬유가 처리됨에 따라 재생 피혁의 두께가 두꺼워지고 소프트(soft)해지는 것으로 판단되었다.
한편, 황마(jute) 및 양마(kenaf) 모두 천연 섬유 처리량이 많아질수록 물성은 모두 저하되는 경향을 나타내었는데, 이는 얇은 콜라겐 파이버(collagen fiber)와 상대적으로 두꺼운 천연 섬유 간의 얽힘(curl) 형성이 원활하지 않기 때문인 것으로 보인다. 상기 황마(jute) 및 양마(kenaf) 두 가지 섬유 처리량에 따른 물성을 분석해보면, 황마(jute)가 상대적으로 더 높은 물성을 나타내는 것을 확인하였으며, 이에 따라 황마(jute)를 30% 처리하였을 때 물성 저하가 상대적으로 낮으며 경량성을 증진시켜준다는 것을 확인할 수 있었다.
Claims (6)
- 테니스화 갑피용 재생 피혁을 제조하는 방법에 있어서,
(a) 제혁 공정 중 가죽의 후도 조절을 위해 발생되는 콜라겐 섬유인 셰이빙 더스터 및 레더 스크랩과 천연 셀룰로오스를 분쇄하여 분말화하는 단계;
(b) 상기 (a)단계의 결과물에 물과 중화제로 소다회를 처리하여 중화하는 단계;
(c) 상기 (b)단계의 결과물에 염색 및 가지 공정을 처리하는 단계;
(d) 상기 (c)단계에서 가지 처리한 결과물에 라텍스, 분산제, 소포제를 혼합하여 처리하는 단계;
(e) 상기 (d)단계의 결과물에 응집제를 투입하여 콜라겐 섬유 분말과 라텍스를 응집시키는 단계;
(f) 상기 (e)단계의 결과물에 진공 탈수 및 롤 프레스 압착 탈수 후, 열풍 건조를 통해 건조시켜 재생 피혁 시트를 제조하는 단계;
(g) 상기 (f)단계의 재생 피혁 시트에 통기성 필름을 라미네이트하여 공기투과성을 부여하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 재생 소재를 적용한 테니스화 갑피용 재생 피혁의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 천연 셀룰로오스는 황마(jute), 양마(kenaf), 볏집, 왕겨 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 재생 소재를 적용한 테니스화 갑피용 재생 피혁의 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 천연 셀룰로오스는 콜라겐 섬유 대비 1~50% 처리하는 것을 특징으로 하는 재생 소재를 적용한 테니스화 갑피용 재생 피혁의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (f)단계에서 열풍 건조 조건은 80℃~130℃인 것을 특징으로 하는 재생 소재를 적용한 테니스화 갑피용 재생 피혁의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 응집제는 황산알루미늄(Al2(SO4)3)인 것을 특징으로 하는 재생 소재를 적용한 테니스화 갑피용 재생 피혁의 제조방법.
- 상기 제1항 내지 제5항의 방법으로 제조된 테니스화 갑피용 재생 피혁.
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| KR101248276B1 (ko) | 2011-11-08 | 2013-03-27 | 박희대 | 스크랩을 이용한 재생 합성피혁 및 그 제조방법 |
| KR101996175B1 (ko) | 2018-05-30 | 2019-07-03 | 주식회사 이앤알 | 안전화 갑피용 경량 발포 재생 피혁의 제조방법 |
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