KR0160461B1 - 부직포 인공피혁의 제조방법 및 그 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용융지수 40-70g/10min 범위의 폴리에틸렌 수지 25∼45중량%, 나일론 혹은 폴리에스테르를 55∼75중량%로 혼합방사하여 스테이플 섬유로 하고 이를 니들펀칭을 통해 중량 500∼800g/㎡, 두께 2.0∼3.0mm, 펀칭밀도가 3,000회/㎠ 이상인 부직포로 한 후, 이를 특수 연속 용출장치를 통해서 퍼클로로에틸펜 혹은 톨루엔의 용제를 처리하여 상기 폴리에틸렌 성분을 용출시키는 것을 특징으로 하는 구성섬유가 0.005∼0.001 데니어인 부직포 인공피혁의 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 0.005∼0.001 데니어의 극세사 효과에 따른 고급의 인공피혁이 수득되고 용출처리장치에서의 용제의 회수 및 재사용으로 경제성이 높은 제조방법이 제공된다.

Description

부직포 인공피혁의 제조방법 및 그 제조장치
제1도는 본 발명의 실시예 공정도.
제2도는 본 발명의 비교예 공정도.
제3도는 본 발명의 폴리에틸렌 용출장치의 단면 개략도.
제4도는 본 발명의 증류방식 회수장치의 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 부직포 공급 가이더 2 : 부직포 텐션조절 가이드
3 : 에어컷팅장치 4 : 중간 분리용 칸막이
5-1 : 제 1 용출조 5-2 : 제 2 용출조
5-3 : 제 3 용출조 6 : 스퀴징 롤러
7 : 에어 블로우어 8 : 스팀라인
9 : 열풍 건조부 10 : 배기용 휀
11 : 정량펌프 12 : 용제폐액 저장탱크
13 : 발생가스 응축기 14 : 증류기
15 : 폴리에틸렌 추출 밸브 16 : 진공펌프
17 : 증류용제 저장탱크 18 : 컬럼
본 발명은 부직포 펠트 제조시 사용되는 스테이플 섬유를 나일론 또는 폴리에스테르와 폴리에틸렌의 혼합방사를 통한 극세집속형으로 제조하여 니들펀칭에 의해 3차원적으로 교락시킨뒤 피클로로에틸렌 혹은 톨루엔으로 폴리에틸렌 성분을 용출시켜 구성섬유를 극세화시키고 에스테르 타입 혹은 에테르 타입의 폴리우레탄 수지를 함침시켜 탄성을 부여하며 염색 및 고착처리후 최종적으로 표면처리를 거치는 부직포 인공피혁의 제조방법 및 이 과정에서 피클로로에틸렌 혹은 톨루엔으로 폴리에틸렌을 용출시키는 특수 부직포 용출장치 및 폐용제 회수처리 장치제공에 관한 것이다.
종래의 부직포 인공피혁의 제조방법으로서 일반적으로 알려져 있는 공정은 국내 특허 공개번호 제 90-010138호, 90-011937호 및 93-006245호등을 들 수 있는바, 여기에서는 나일론 혹은 폴리에스터와 이용성 폴리머를 사용하여 복합방사를 통해 해도형 극세사 스테이플 섬유를 제조하여 니들펀칭으로 부직포 펠트를 만든뒤 알칼리 수용액으로 이용성 폴리머를 제거하여 구성섬유를 극세화한다. 그리고 나서 에스테르 타입 혹은 에테르 타입의 폴리우레탄 수지를 함침시켜 부직포에 탄성을 부여하고 염색, 고착처리 및 버핑등의 최종 표면마무리 작업을 하게 되는데, 이러한 공정으로 부직포 인공피혁을 제조할 경우에는 복합방사에 의한 경우라 하더라도 그 구성섬유를 0.1∼0.03데니어 범위의 섬도 이하로는 제조가 불가능하다. 따라서 0.001 데니어 전후의 초극세사가 갖는 소프트 터치와 웨트(Wet)감을 갖는 천연피혁과 유사한 제품특성을 살리기가 곤란하다.
또한 해도형 복합사를 극세화하는 용출공정은 알칼리 수용액을 사용함에 따라 이 때 발생하는 이용성 폴리머가 녹아있는 알칼리 수용액 폐액의 회수 처리에 많은 문제점을 안고 있다. 이는 최근에 관심이 고조되고 있는 환경문제와 관련됨에 따라 신속한 해결책이 요구되고 있다.
이러한 문제들을 해결하기 위해 최근에 나일론 혹은 폴리에스테르와 폴리에틸렌을 혼합 방사한뒤 피클로로에틸렌 또는 톨루엔으로 폴리에틸렌을 용출시키는 안이 일부 제기되고 있으나 구체화된 것이 없고, 설령 이를 실시한다해도 기존의 염색 및 감량등의 후가공 설비로는 폴리에틸렌 용출공정 수행이 불가능한 실정이다.
따라서 본 발명자는 이와 같은 종래의 기술들을 예의 주시분석하고 새롭게 연구안출한 결과 본 발명을 완성하게 되었다. 본 발명의 목적은 신규한 부직포 인공피혁의 제조방법 및 이를 효율적 경제적으로 제조할 수 있는 일련의 장치를 제공하는데 있다.
즉, 본 발명의 제 1 목적은 섬도가 0.005∼0.001 데니어인 초극세사로 구성된 천연피혁과 유사한 부직포 인공피혁을 제공하는 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 용융지수 40-70g/10min 범위의 폴리에틸렌 수지 25∼45중량%, 나일론 혹은 폴리에스테르를 55∼75중량%로 혼합방사하여 스테이플 섬유로 하고 이를 니들펀칭을 통해 중량 500∼800g/㎡, 두께 2.0∼3.0mm, 펀칭밀도가 3,000회/㎠ 이상인 부직포로 한 후, 이를 특수 연속 용출장치를 통해서 퍼클로로에틸펜 혹은 톨루엔의 용제를 처리하여 상기 폴리에틸렌 성분을 용출시키는 것을 특징으로 하는 구성섬유가 0.005∼0.001 데니어인 부직포 인공피혁의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서 나일론 또는 폴리에스테르와 폴리에틸렌을 혼합 방사하여 섬도가 0.005∼0.001데니어 범위에서 분포하는 볼렌딩 타입의 극세집속형 섬유를 제조함에 있어, 도성분을 구성하는 나일론 또는 폴리에스테르의 섬도가 최대한 균일하게 분포할 수 있도록 하기 위해서 폴리에틸렌의 용융지수(MI)가 40-70g/10min 범위를 유지하는 것이 특히 중요하다. 또한 구성섬유의 초극세화를 위해서 해성분을 구성하는 폴리에틸렌과 도성분을 구성하는 나이론 혹은 폴리에스테르와의 구성비를 폴리에틸렌 기준 25∼45중량%로 하는 것도 중요하다.
초극세사 스테이플 섬유는 특별히 한정하는 것은 아니나 용출전 3∼5데니어의 섬도를 유지하고 길이는 45∼60 미리미터, 권축수는 단위길이(inch)당 15∼20개의 범위로 조정하는 것이 좋고, 이 때 스테이플 섬유가 갖는 물성은 강도 2∼4 그램/데니어, 신도 60∼100%가 바람직하다. 준비한 스테이플 섬유는 오프닝, 카아딩, 크로스랩핑 및 니들펀칭을 통해 스테이플 섬유를 3차원적으로 물리적 결합을 시켜 부직포 펠트로 제조한다. 이 때 니들펀칭 과정에서 발생하는 정전기와 기계와의 마찰을 최소화하기 위해서는 대전방지제와 평활제를 스테이플 섬유에 처리함으로써 개선하는 것도 좋다.
부직포 펠트는 제1도에 공정흐름으로 나타낸 바와 같이, 피클로로에틸렌 혹은 톨루엔으로 처리하여 폴리에틸렌을 제거한 뒤 수용성 고분자물질인 PVA를 처리하여 형태를 고정시킨다. 그리고 나서 에스테르 타입 혹은 에테르 타입의 폴리우레탄 수지를 함침시켜 부직포 인공피혁에 탄성을 부여하며, 이 때 폴리우레탄 수지의 함침비율은 고형분 기준으로 20∼50%의 중량비율을 유지할 수 있도록 한다. 그 다음으로 염색과 고견뢰도 확보를 위한 고착처리를 하고 버핑, 유연제처리등을 하여 최종 표면마무리를 하므로써 본 발명의 부직포 인공피혁은 완성된다.
본 발명은 또한 본 발명의 부직포 인공피혁의 제조시에 사용되는 특수한 제조장치를 제공하는 것이다. 즉, 본 발명은 극세섬유의 해성분으로 사용된 폴리에틸렌을 효율적으로 제거 및 회수하기 위한 특수한 용출장치를 제공한다. 제3도에 도시한 바와 같이, 피클로로에틸렌 혼은 톨루엔으로 폴리에틸렌을 제거하기 위한 본 발명의 폴리에틸렌 용출장치는 원단 투입시 좌우 이동을 방지하기 위한 부직포 공급 가이더(1), 부직포 텐션 조절 가이드(2), 작업중 발생하는 자극성 가스가 외부로 누출되지 않도록 공기가 외부에서 내부로 흐르도록 하는 에어컷팅장치(3), 가스누출 방지 효과를 높이기 위한 내부의 중간 분리용 칸막이(4), 실질적인 용출이 일어나는 제 1 용출조(5-1), 재 용출 작용을 하는 제 2 용출조(5-2), 최종 세척 작용을 하는 제 3 용출조(5-3), 스퀴징 롤러(6), 용출조내에서 용출이 효과적으로 일어날 수 있도록 하기 위한 에어블로우어(7), 용제 가열을 위한 스팀라인(8), 원단을 건조하는 열풍건조부(9) 및 배기용 휀(10)등으로 구성되어 있다. 본 발명의 용출설비는 3개의 별도의 용출조가 연속적으로 배열되어 있어 부직포가 제 1 용출조(5-1)에서 제 2 용출조(5-2), 그리고 제 3 용출조(5-3)로 연속적으로 이동하면서 초극세사 스테이플 섬유의 해성분을 구성하는 폴리에틸렌을 완전히 제거하게 된다. 그리고 불순물이 포함되어 있지 않은 용제가 단위 시간당 일정량 제 3 용출조(5-3)로 공급되게 되어 있으며 제 3 용출조(5-3)의 용제는 다시 제 2 용출조(5-2)로, 이는 다시 제 1 용출조(5-1)로 오버 플로우(Over flow)되게 함으로써 용출조의 농도가 뒤로 갈수록 낮아져 용출효과를 극대화할 수 있도록 한다.
또한 제 1 용출조(5-1)에서는 단위 시간당 일정량의 용제가 배출되게 되어 있는데, 배출된 폐액은 제4도의 증류방식 회수장치로 이동하여 열과 진공압에 의해 증류되는데 증류회수장치는 용제가 일정량씩 공급 및 배출될 수 있도록 하기 위한 여러 개의 정량펌프(11), 배출된 용제를 잠시 저장하기 위한 용제폐액 저장탱크(12), 용출장치 내에서 발생하는 가스나 증류공정시 발생하는 가스를 응축시켜 액화하기 위한 두 개의 발생 가스 응축기(13), 폐액을 용제와 폴리에틸렌으로 분리시키는 증류기(14), 증류후 남는 폴리에틸렌을 추출하기 위한 폴리에틸렌 추출밸브(15), 증류 효과를 높이기 위한 진공펌프(16), 증류된 용제를 공급하기 전에 저장하는 증류용제 저장탱크(17)로 구성되어 있다. 증류방식 회수장치에서 회수되는 폴리에틸렌 수지는 폐액의 농도가 10∼30%의 농축 상태에서 추출밸브(15)를 통해 배출되며, 배출된 폴리에틸렌 수지는 고점도의 콜로이드 상태로서 수지와 용제를 완전히 분리하기 위해서는 필터링 방식과 원심분리 방식을 이용한다. 이같은 본 발명에 따른 장치에서 제3도에 도시한 폴리에틸렌 용출장치와 제4도에 도시한 증류방식 회수장치는 상호 일련으로 연결되어 가동됨으로써 용출 및 회수작업이 연속적으로 효율성 있게 이루어지게 된다.
이 같은 본 발명에 따라 수득되는 효과를 정리해보면, 첫번째 나일론 혹은 폴리에스테르와 폴리에틸렌을 혼합 방사함으로써 0.005∼0.001 데니어의 초극세화가 가능하며 이에 따라 천연피혁과 같은 소프트 터치 및 웨트(Wet)감 발현이 가능해지며, 두번째로는 해성분을 구성하는 폴리에틸렌을 피클로로에틸렌 혹은 톨루엔으로 용출시키는 특수 용출설비를 통해서 용출, 탈용제, 건조 및 와인딩 과정을 연속적으로 진행하여 기존의 이용성 폴리머를 알칼리 용액으로 용출하는 경우와 비교하여 작업 생산성이 향상되며, 세번째로는 용출공정에서 발생하는 퍼클로로에틸렌 혹은 톨루엔 폐액은 증류방식 회수장치를 통해 폴리에틸렌을 분리하여 재생함으로써 초기 용제를 일정량 확보한 후에는 용제의 계속적인 투입이 필요치 않게 되며, 네번째로는 용제 이외에도 폴리에틸렌 수지를 분리, 재생함으로써 부직포 인공피혁 제조에 가격경쟁력을 확보할 수 있다. 마지막으로 폴리에틸렌을 이용하여 혼합방사한 초극세사를 사용함에 따라 기존의 이용성 폴리머를 사용한 해도형 복합사 제품에 비하여 부직포 고요유의 심미감과 충진감, 그리고 고급스러움이 최대한 발현되게 된다.
[실시예]
제1도에 나타낸 공정도에 따라 본 실시예를 실시하였다. 즉, 용융지수(MI) 60g/10min인 폴리에틸렌을 나일론과 혼합방사하여 섬도가 약 4데니어, 강도가 약 3그램/데니어, 신도가 약 85%이고, 길이는 약 55 미리미터, 권축수는 단위길이(inch)당 약 18개인 스테이플 섬유를 준비한 후 오프닝, 카아딩, 크로스랩핑 및 니들펀칭을 통해 3차원적으로 물리적 결합을 시켜 부직포 펠트를 제조하였다. 부직포의 중량 약 650g/㎡, 두께 약 2.5mm로 하고 니들펀칭시 PPSC 3,000회 정도 펀칭하여 고밀도 부직포 펠트를 제조하였다. 니들펀칭 과정에서 발생하는 정전기와 기계와의 마찰을 최소화하기 위해서 통상적으로 사용하는 약간의 대전방지제와 평활제를 스테이플 섬유에 처리하였다.
준비된 부직포 펠트는 본 발명의 용제용출장치를 이용하여 초극세사 해성분 폴리에틸렌을 퍼클로로에틸렌으로 분해하고 분해된 폴리에틸렌과 용제는 본 발명의 증류방식 회수장치를 통해 회수하였다. 용출후 수용성 고분자물질인 PVA를 처리하여 형태를 고정시키고 에스테르 타입과 폴리우레탄 수지를 함침시켜 부직포 인공피혁에 탄성을 부여하였으며, 이 때 폴리우레탄 수지의 함침비율은 고형분 기준으로 약 35%의 중량비율로 하였다. 그 다음으로 염색과 고견뢰도 확보를 위한 고착처리를 하고 버핑, 유연제처리 및 슬라이싱(Slicing)을 통해 2분할하여 의료용으로 전개한다.
[비교예]
제2도의 공정흐름도에 따라 통상적인 방법인 본 비교예를 실시하였다. 즉, 나일론과 이용성 폴리머를 복합방사를 통해 해도형 극세사로 방사한 후 섬독 약 4데니어, 강고다 약 3 그램/데니어, 신도가 약 85%이고, 길이는 약 55 미리미터, 권축수는 단위길이(inch)당 약 18개인 스테이플 섬유를 준비한 후 오프닝, 카아딩, 크로스랩핑 및 니들펀칭을 통해 3차원적으로 물리적 결합을 시켜 부직포 펠트를 제조하였다. 부직포는 중량 약 650g/㎡, 두께 약 2.5mm로 하고 니들펀칭시 PPSC 3,000회 정도 펀칭하여 고밀도 부직포 펠트를 제조하였다. 니들펀칭 과정에서 발생하는 정전기와 기계와의 마찰을 최소화하기 위해서 통상적으로 사용하는 약간의 대전방지제와 평활제를 스테이플 섬유에 처리하였다.
준비된 부직포는 써큘라 가공기에서 알칼리 2% 수용액으로 처리 이용성 폴리머를 용출시켜 단섬유를 약 0.05 데니어의 극세사로 전환시킨뒤 PVA 처리하여 형태를 고정시키고, 초연질 타잎인 에스테르계 수지를 폴리우레탄과 디메틸포름아마이드 혼합용제와의 비율 100:200으로 조정하여 습식코팅을 하였다. 그리고 나서 버핑과정을 통해 부직포 표리의 입모 상태를 균일하게 하였으며 표면의 후도편차를 개선하였다. 그 다음으로 슬라이싱을 통해 부직포의 표리를 후도편차 5% 이내의 범위로 상하 분리하고 고압 윈치(WINCH) 염색기에서 함금속염료와 고착제를 사용하여 극세사 부직포를 염색하였다. 마지막으로 염색된 부직포의 표면을 버핑처리하여 표면 입모상태를 최종 마무리하였다.
이상의 실시예 및 비교예에 의하여 수득된 부직포 인공피혁 제품의 특성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

Claims (3)

  1. 용융지수 40-70g/10min 범위의 폴리에틸렌 수지 25∼45중량%, 나일론 혹은 폴리에스테르를 55∼75중량%로 혼합방사하여 스테이플 섬유로 하고 이를 니들펀칭을 통해 중량 500∼800g/㎡, 두께 2.0∼3.0mm, 펀칭밀도가 3,000회/㎠ 이상인 부직포로 한 후, 이를 3개의 용출조를 구비하고 제 1 용출조에는 회수처리장치를 설치한 연속 용출장치를 통해서 피클로로에틸렌 혹은 톨루엔의 용제를 처리하여 상기 폴리에틸렌 성분을 용출시키는 것을 특징으로 하는 구성섬유가 0.005∼0.001데니어인 부직포 인공피혁의 제조방법.
  2. 제 1항에서 용제용출공정시 자극성 가스가 외부로 누출되지 않도록 부직포 출구 및 입구에 에어컷팅장치(3)를 각각 설치하고 용출조(5) 3개를 연속적으로 배열시켜 용제가 단위시간당 일정량 제 3용출조(5-3)에서 제 2용출조(5-2)를 거쳐 제 1용출조(5-1)로 오버플로우되어 용출조의 농도를 관리할 수 있도록 하고, 오버플로우된 용제폐액은 제 1용출조(5-1)에 연속한 회수처리장치에서 재생, 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 부직포 인공피혁의 제조장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 회수처리장치에서의 폴리에틸렌의 재생분리는 제1용출조에서 발생한 폐액을 용제폐액 저장탱크(12)에 저장하고, 이를 용제를 공급 및 배출될 수 있도록 하기 위한 정량펌프(11)를 통하여 증류기(14)에 공급하여 진공압에 의해 증류한 후 폴리에틸렌 밸브(15)로 배출되어 원심분리 또는 필터링 방식에 의해 폴리에틸렌으로 재생, 분리하는 것을 특징으로 하는 부직포 인공피혁의 제조장치.
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