KR100247080B1 - 고밀도, 고강도 및 유연성이 우수한 인조피혁의 제조방법 - Google Patents

고밀도, 고강도 및 유연성이 우수한 인조피혁의 제조방법 Download PDF

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Abstract

극세화 발현 상태가 서로 다른 2종의 극세화 가능 섬유를 각각 별도의 웹으로 만들고, 열수수축율 15% 이상인 고수축성섬유 단독사를 사용하여 직성한 직편물 보강포(C)를 사용하여, 고분자 배열체 방식의 극세화가능섬유(A)- 직편물 보강포(C) - 고분자 브랜드 방식의 극세화 가능섬유(B)의 순서로 3층으로 적층 배치하여 니들펀칭하고, 통상의 열처리를 통한 수축가공 및 탄성체 중합체의 함침 가공, 후처리가공 과정을 거쳐 제조됨을 특징으로 하는 고밀도, 고강도 및 유연성이 우수한 인조피혁의 제조방법에 관한 것임.

Description

고밀도, 고강도 및 유연성이 우수한 인조피혁의 제조 방법
본 발명은 고밀도, 고강도 및 유연성이 우수한 인조피혁의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 극세화 발현 상태가 서로 다른 2종의 극세화 가능섬유로 구성되는 웹(web) 사이에 직편물 보강포를 삽입하여 3층 구조로 한 후 이들을 니들 펀칭하고 열처리한 후 그 표면을 기모함으로써 고밀도와 고강도를 유지하면서도 유연성이 뛰어난 인조피혁을 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래에 극세 섬유로 된 부직포 시트에 접착제 성분으로 고분자 탄성체를 부여한 복합시트를 사용하여 표면을 기모한 스웨드(suede)형 인조피혁 또는 표면에 고분자 탄성체를 부여한 그레인(Grain)형 인조피혁의 제조기술이 공지되어 왔다. 그러나 이들 인조피혁은 천연피혁과 같은 질감과 우수한 물성을 가질 수 없으므로 이를 개선하고자하는 연구가 활발히 진행되어 왔다. 예를들면, 유연한 인조피혁을 얻기위한 방법으로 용해성이 서로 다른 2종의 중합체 성분으로부터 극세섬유 발생형 복합섬유를 단섬유로 만들고, 니들 펀칭에 의해 3차원 시트로 만든 다음, 폴리우레탄을 부여하고, 사용된 원사의 1성분을 제거하므로써 발생된 공간에 의해 유연한 인조피혁을 얻을 수 있지만, 인장강력, 마찰강력 등의 기계적 특성이 미흡한 결점을 가지고 있다. 이러한 강력 특성을 보완하기 위해 주로 직물이나 편물 등의 보강포를 부직포 형성시 삽입하는 방법들이 시도되고 있으며 그 대표적인 예로써, 일본 공고특허 평3-70028에 따르면, 극세화 가능섬유 웹(web)과 수용성 고분자 물질을 처리한 직편물을 중첩시켜 니들 펀칭하여 복합 시트(Sheet)를 제조한 후, 디메틸포름아마이드에 용해시킨 폴리우레탄을 함침시키고, 극세화 가능섬유의 한성분을 제거하여 극세화한 후, 삽입된 보강포에 처리된 수용성 고분자를 제거하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 직물 보강재를 삽입하면 강력은 향상시킬 수 있지만, 유연성을 부여하기 위해 직물 보강포에 수용성 고분자 물질을 처리하여야하므로 공정이 복잡해지고, 니들펀칭 작업성이 떨어지며, 가공 공정에서 이미 함침된 폴리우레탄층에 의해 장벽 효과가 발생하여 수용성 고분자 물질의 완전한 제거가 어렵게 된다. 만일 수용성 고분자 물질의 제거가 불충분한 경우 완제품 제조 후 시간의 경과에 따라 수용성 고분자 물질에 의한 곰팡이가 발생하는 등의 문제가 있다. 또한, 고밀도의 인조피혁을 제조하기 위해서는 시트를 구성하는 섬유의 결합도를 높일 필요가 있는데, 결합도를 향상시키기 위해서는 니들펀칭 횟수를 많게 해야 하지만, 과도한 펀칭에 의해 직물 보강포를 구성한 섬유가 손상을 받아 강도가 떨어지기 때문에 촉감(Touch) 및 외관이 불량하고 고밀도를 유지 할 수 없는 문제가 있다.
이와같은 문제를 보완하기 위해, 일본 공고특허 평1-40151에는 시트 제조시 니들펀칭을 하고, 수회의 고속 유제처리를 통해 시트의 겉보기 밀도를 향상시키는 방법이 제안되어 왔다. 이 방법을 활용하면 시트 표면의 겉보기 밀도를 향상시켜 고밀도의 인조피혁을 제조할 수는 있으나, 여러번의 유제처리를 거쳐야 하므로 생산 효율이 크게 저하되며, 균일한 품질을 유지하기 어려운 문제가 있다.
본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 면밀히 연구한 결과, 본 발명에 도달하게 되었다. 본 발명은 고밀도, 고강도 및 유연성이 우수한 인조피혁의 개선된 제조방법을 제공하는 것으로, 이 제조방법에 의하면 공정이 단순해지고, 높은 생산 효율과 균일한 품질의 제품을 생산 할 수 있으며, 완제품에서 곰팡이가 발생하는 문제를 해결하고, 촉감과 외관이 아주 우수한 인조피혁을 얻을 수 있다.
제 1도는 본 발명에 의해 얻은 인조피혁의 단면 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
A : 고분차 배열체 방식의 극세화가능섬유 A-1 : 기모층
B : 고분자 블랜드 방식의 극세화가능섬유 C : 직편물 보강포
이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 달성하기 위한 구체적인 수단의 예로써, 극세화 발현 형태가 서로 다른 2종의 극세화가능섬유(A 및 B) 웹을 제조하고, 이 웹 사이에 직편물 보강포(C)를 삽입하여 3층 구조로 한 후 니들펀칭하여 복합 시트를 제조한다. 이 3층 시트를 형성하고 있는 (A),(B),(C) 층의 사용 비율은 부직포 상태에서 중량비고 (A) : (B) : (C) = 30∼60% : 60∼30% : 40∼10% 로 하는 것이 바람직하다. 3층 시트에서 표면은 고분자 배열체 방식의 극세화가능섬유(A)가 노출되도록 하여 기모 가공시 라이팅(Writing) 효과가 우수하도록 하고, 이면은 고분자 블랜드 방식의 섬유(B)가 노출되도록 하여 부드러운 터치와 유연성 및 착용감을 향상시킨다.
본 발명에서 사용된 극세화 발현 형태가 다른 극세화가능섬유란 2종의 고분자 중합체를 용융시켜 복합방사 할 때 용융된 고분자 중합체의 분배 경로 및 혼합방식의 차이에 기인하여 제조되는 섬유를 말하며, 공지된 바와 같이 2종의 성분이 연속적으로 일정하게 공급되어 섬유로 형성되는 고분자 배열체 방식의 극세화가능 섬유(A)와 2종의 성분이 용융전 또는 용융후에 임의의 중량비로 혼합되어 매트릭스(Matrix) 내에 피브릴이 불연속적으로 혼재되어 있는 형태인 고분자 블랜드 방식의 극세화가능섬유(B)로 구성된다. 이 극세화가능섬유에 사용되는 중합체는 상용성이 없는 공지의 것들을 사용할 수 있으며, 극세화가능섬유(A)와 (B)에서 사용되는 2종의 중합체가 각각 동일하거나 달라도 관계없으나, 다만, 극세화가능섬유(A)와 (B)에 사용되는 2종의 중합체 중 극세화를 위해 추출 제거되어야 하는 피제거성분은 동일한 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 극세화가능섬유의 극세화 처리 후에 남게되는 극세사 중합체는 특별히 한정할 필요는 없으나, 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하 PET라고 함), 폴리부틸렌테레프탈레이트(이하 PBT라고 함), 폴리에테르에스테르계 엘라스토머, 나일론 6, 나일론 66, 폴리우레탄계, 폴리올레핀계, 폴리아크릴로니트릴계 등의 섬유 형성능을 갖는 중합체가 좋다. 그 중에서도 PET, 나일론6 등은 완제품의 태 및 실용성 측면에서 특히 바람직하다. 또한 극세화가능섬유의 극세화 처리시 추출 제거되는 피제거 성분을 예를 들면, 폴리스틸렌 및 그 공중합체, PVA, 폴리에틸렌, 공중합 폴리에스테르, 공중합폴리아미드 등을 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에 사용된 극세화가능섬유의 극세화 처리후의 단사섬도는 0.1데니어 이하가 바람직하다.
본 발명에 사용된 직편물 보강포는 강도 향상 및 고밀도 시트를 만드는 중요한 하나의 수단이 된다. 보강포를 구성하는 원사는 경위사에 구별없이 동일하게 사용할 수 있으며, 중합체는 섬유 형성능이 있는 중합체를 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으나, 고밀도 시트 제조를 위해 원사 상태에서 열수수축율이 15% 이상인 고수축성 섬유의 단독사를 사용하는 것이 바람직하다. 고수축성 섬유의 중합체로서는 특별히 한정할 필요는 없으나 PET 또는 그 공중합물, PBT, 폴리에스테르계 엘라스토머, 나일론6 및 그 공중합물, 나일론 66 및 그 공중합물, 폴리우레탄계 등의 섬유 형성능을 갖는 중합체가 좋다. 그 중에서도 PET 또는 그 공중합물, PBT, 나일론 6 및 그 공중합물, 폴리에테르에스테르계 엘라스토머 등이 특히 바람직하다. 또한 고수축성섬유와 합사하는 섬유의 성분은 특별히 한정하지 않고 공지된 모든 섬유를 사용 할 수 있다. 합사를 할 경우, 그 방법은 공지된 공기교락처리, 합연 및 커버링등을 들수 있다. 합사된 복합사의 경우 무연사로 사용하거나 연사된 상태로도 사용할 수도 있으며, 꼬임수나 배열은 특별히 한정하지 않고 보통 직편물에서 사용되는 경우와 같더라도 무방하다. 본 발명에서 보강포의 조직 역시 특별히 한정할 필요가 없으나 직물의 경우 평직이나 트윌(Twill) 등 단순한 것이 좋으며 밀도 또한 한정할 필요는 없다.
본 발명에서 복합 시트를 제조하는 방법은 카딩, 크로스랩퍼를 거쳐 니들 펀칭을 하는 통상의 공정에 준해도 무방하다. 펀칭침의 밀도는 목적하는 시트의 두께에 따라 다르기 때문에 일괄적으로 한정 할 수는 없지만 통상 1000-5000분/㎠의 범위로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 제조된 복합 시트의 열처리는 건열 또는 습열로 할 수 있으며, 연속 또는 비연속식으로 해도 무방하다. 처리 온도는 특별히 한정할 필요 없으나 사용되는 보강포의 구성 원사가 가지고 있는 수축특성을 완전히 발혈 할 수 있는 조건으로 습열 섭씨 50도∼100도, 건열 섭씨 80도∼130도 범위가 좋다.
수축 과정을 거친 부직포 시트에 고분자 탄성 중합체로 주로 폴리우레탄을 함침시키지만, 폴리우레탄 이외에도 천연 고무, 클로르프렌고무, SBR, NBR, 아크릴계 고무상 물질, 불소계 고무상 물질, 실리콘계 고무상 물질 등 각종의 여러가지 고무상 물질을 혼용해도 좋다. 또한 이러한 고분자 탄성 중합체에는 소염제, 안료, 염료, 활제, 평활제, 가소제, 산화방지제, 자외선 흡수제, 내가수분해제, 방향제 등을 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 혼합 사용할 수도 있다.
본 발명 인조피혁 중의 탄성체 중합체의 비율은 전체 중량 대비 10∼70%가 좋으며, 더 바람직하게는 20∼50% 범위로 처리하는 것이 좋다.
본 발명에서 탄성체 중합체는 통상 수중에서 응고하므로 탄성체 중합체를 요해시키는 요매는 물에 친화성이 있는 물질들이 좋다. 그러한 예로써, 공지된 디메틸포름아미드(DMF) 외에 디메틸아세트아미드(DMAC), 디에틸포름아미드(DEF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 테트라히드로푸란, 디옥산디에틸포름아미드, 헥사메틸포스포르아미드 등을 사용 할 수 있다.
본 발명에서 극세화가능섬유를 극세화하는 방법은 매트릭스 성분(또는 해도형섬유에서 해성분)을 제거하는 제거제를 사용할 수 있다. 그러한 예로써, 피브릴 성분(도는 해도형섬유에서 도성분) - 매트릭스 성분(또는 해도형섬유에서 해성분) - 매트릭스 성분 제거제(또는 해도형섬유에서 해성분 제거제)의 순서로 열거해 보면, PET - 이소프탈산소디움설포네이트 공중합체 또는 PET - 수산화나트륨, PET 또는 그 공중합체 - 폴리스틸렌계 - 트리클로르에틸렌, PET 또는 그 공중합체 - 나일론6 또는 나일론66 - 개미산, 폴리에테르에스테르계 엘라스토머 - 폴리에틸렌 - 톨루엔 또는 트리클로르에틸렌, 폴리우레탄계 - 폴리에틸렌 - 톨루엔 또는 트리클로르에틸렌 등을 사용할 수 있다.
본 발명 인조피혁은 공지된 방법으로 기모 및 염색 가공 할 수 있으며, 보다 부가가치를 높이기 위해서 부분 융착 처리 후 기모하거나, 유연가공, 난연가공 등 특수가공을 병행하여도 좋다.
본 발명의 인조피혁은 의류용, 가구용, 인테리어 가방 등의 용도에 널리 사용되어진다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 상세히 설명한다.
[실시예]
본 발명에 있어서 제품의 성능 평가는 하기 방법에 따라 평가하였다.
(1) 인장강력, 인장신도 : JIS-L1079의 5 및 12.1
(2) 유연성 : JIS-L1079-5.17B법
(3) 강연도 : JIS-L1079의 5.17의 A법
(4) 외관 평가 : 인조피혁 전문가 5명의 육안검사
[실시예1]
도성분을 고유점도 0.72의 PET, 해성분을 MI 16의 폴리에틸렌으로 하여, 성분비 60 : 40, 도본수 37개로 방사하고, 2.8배로 연신, 권축, 절단하여 3데니어, 51㎜, 권축수 15개/in의 고분자 배열체 방식의 극세화가능섬유(또는 해도형섬유) (A)를 얻었다.
이와는 별도로 비프릴 성분을 고유점도 0.70의 PETㅡ 매트릭스 성분을 MI 14의 폴리에틸렌으로 하여, 성분비 55:45로 방사하고, 2.8배로 연신, 권축, 절단하여 3데니어, 51㎜, 권축수 15개/in의 고분자 블랜드 방식의 극세화가능섬유(또는 피브릴 접속형섬유)(B)를 얻었다. 이 극세화가능섬유들은 극세화 처리 후에 단사섬도 0.05 데니어 수준이 된다. 이들 극세화가능섬유를 각각 카드, 크로스랩퍼를 거쳐 균일한 웹을 만들었다.
직물 보강포(C)를 제조하기 위해 이소프탈릭에시드(IPA)를 10몰% 공중합 시켜 제조한, 고유점도 0.60의 고수축성 PET를 180도로 스핀드로우 방식으로 용융 방사하여 50데니어 24 필라메트의 장섬유를 얻었다. 이 장섬유를 경사 및 위사로 사용하여 중량 80g/㎡, 경사 및 위사밀도를 각각 74본/in, 48본/in의 평직물을 제조하였다.
다음으로, 중량 90g/㎡의 극세화가능섬유(A) 웹이 표면에 노출되도록 하고, 중량 90g/㎡의 극세화가능섬유(B) 가 이면에 위치하면서 (A)와 (B) 사이에 중량 50g/㎡의 직물 보강포(C)를 삽입하여 3층 시트가 되도록 적층한 후, 침심도 7㎜, 3,000본/㎤으로 니들펀칭하여 중량 200g/㎡, 겉보기 밀도 0.245g/㎤의 3층 복합시트를 제조하였다.
이 복합 시트를 90도의 열수중에 3분간 침적하여 시트의 면적 수축율이 45%되도록하여 중량 290g/㎡, 겉보기 밀도 0.355g/㎤의 고밀도 시트를 얻었다. 이 고밀도 시트를 15% 폴리우레탄(이하 PU라 함) - 디메틸포름아미드(이하 DMF라 함) 용액에 함침하고 50도로 유지시킨 10% DMF 수용액 중에서 응고하여, 85도로 유지시킨 톨루엔에 통과시켜 폴리에틸렌을 제거한 후 95도의 열수중에서 수세하여 시트내부의 DMF를 제거하여 PU의 부착량이 전체 섬유에 대하여 40%인 탄성중합체 함침 극세섬유 복합시트를 얻었다. 이렇게 얻은 시트는 중량 285g/㎡, 겉보기 밀도 0.383g/㎤ 이었다.
이 시트를 샌딩기에서 #150의 샌드페이퍼를 사용하여 기모하였는데, 중량 265g/㎡, 겉보기 밀도 0.455g/㎤ 이었으며, 액류염색기에서 블루계 분산염료를 사용하여 125도 60분간 염색한 후 환원세정, 온수세, 수세하여 건조하고 유연제, 대전방지제 처리를 하여 두께 0.65㎜, 중량 270g/㎡, 겉보기 밀도 0.425g/㎤의 스웨드 타입의 인조피혁을 얻었다.
얻어진 인조피혁 시트는 우아한 외관 및 촉감을 가지고 있으며 유연성 및 강력 특성도 표 1에 나타낸 바와 우수하였다.
[비교예1]
도성분을 고유점도 0.71의 PET, 해성분을 MI 16의 폴리에틸렌으로 하여, 성분비 60:40, 도본수 37개로 방사하고, 2.8배로 연신, 권축, 절단하여 3데니어, 51㎜, 권축수 15개/in의 고분자 배열체 방식의 극세화가능섬유(또는 해도형섬유)(A)를 얻었다.
이 극세화가능섬유는 극세화 처리 후에 단사섬도0.05 데니어 수준이 된다. 이 극세화가능섬유를 카드, 크로스랩퍼를 거쳐 균일한 웹을 만들었다.
직물 보강포(D)를 제조하기 위해 고유점도 0.63의 PET를 185도로 스핀드로우 방식으로 용융 방사하여 50데니어 24 필라메트의 장섬유를 얻었다. 이 장섬유를 경사 및 위사로 사용하여 중량 80g/㎡, 경사 및 위사밀도를 각각 74본/in, 48본/in의 평직물을 제조하였다.
다음으로, 중량 95g/㎡의 극세화가능섬유(A) 웹이 표면과 이면에 각각 노출되도록 하고, 그 사이에 중량 50g/㎡의 직물 보강포(D)를 삽입하여 3층 시트가 되도록 적층한 후, 침심도 7㎜, 3,000본/㎤으로 니들펀칭하여 중량 220g/㎡, 겉보기 밀도 0.245g/㎤의 3층 복합 시트를 제조하였다.
이 복합 시트를 90도의 열수중에 3분간 침적하면 시트의 면적 수축율20% 되도록하여 중량 280g/㎡, 겉보기 밀도 0.294g/㎤의 시트를 얻었다. 이 시트를 15% 폴리우레탄(이하 PU라 함) - 디메틸포름아미드(이하 DMF라 함) 용액에 함침하고 50도로 유지시킨 10% DMF 수용액 중에서 응고하여, 85도로 유지시킨 톨루엔에 통과시켜 폴리에틸렌을 제거한 후 95도의 열수중에서 수세하여 시트 내부의 DMF를 제거하여 PU의 부착량이 전체 섬유에 대하여 40%인 탄성중합체 함침 극세섬유 복합시트를 얻었다. 이렇게 얻은 시트는 중량 280g/㎡, 겉보기 밀도 0.302g/㎤ 이었다.
이 시트를 샌딩기에서 #150의 샌드페이퍼를 사용하여 기모하였는데, 중량 265g/㎡, 겉보기 밀도 0.345g/㎤ 이었으며, 액류염색기에서 블루계 분산염료를 사용하여125도 60분간 염색한 후 환원세정, 온수세, 수세하여 건조하고 유연제, 대전방지제 처리를 하여 두께 0.7㎜, 중량 275g/㎡, 겉보기 밀도 0.354g/㎤의 스웨드 타입의 인조피혁을 얻었다.
얻어진 인조피혁 시트는 거친 외관 및 불량한 터치를 가지고 있으며 유연성 및 강력 특성도 평가하여 표 1에 나타내었다.
[표 1]
본 발명은 해도형 극세화 가능섬유와 고분자 블랜드 방식의 극세화 가능섬유를 극세화 처리한 후 랩(Lap)을 각각 형성하고, 이 2종의 극세화 간으 섬유로 구성되는 웹에 보강포를 삽입시켜 3층 시트를 형성한 다음 이를 니들펀칭하고 열처리 수축시킨 기포의 극세화가능섬유(A)표면을 샌딩기로써 기모하였으므로 얻어진 인조피혁은 기모의 밀도가 치밀하고 인장강도가 높으며 우아한 외관과 유연성이 뛰어나 촉감이 우수한 인조피혁을 얻을 수 있게 된다.

Claims (1)

  1. 극세화 발현 형태가 서로 다른 2종의 극세화 가능 섬유로 구성된 웹(Web) 사이에 열수수축율이 15%이상인 고수축성 섬유 단독사로 직성된 직편물 보강포(C)를 삽입하여, 고분자 배열체 방식의 극세화가능섬유(A)-직편물 보강포(C)-고분자 브랜드 방식의 극세화 가능섬유(B) 순서로 3층 구조로 적층한 다음, 이를 니들펀칭하고 통상의 방법으로 열처리 수축시킨 다음, 고분자 배열체 방식의 극세화 가능섬유(A)의 표면층을 기모시키는 것을 특징으로 하는 고밀도, 고강도 및 유연성이 우수한 인조피혁의 제조방법.
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