KR100974450B1 - 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 제조 방법 및 상기 인공피혁용 재생폴리우레탄 수지의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리우레탄 직물의 직조 후 보빈에 잔류하는 폴리우레탄 잔사를 재활용하여 인공피혁을 습식 또는 건식으로 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리우레탄 잔사 분말을 용매와 혼합하고 차수(遮水) 상태에서 일정한 온도로 가열하여 재생폴리우레탄 수지를 형성하며, 상기 재생폴리우레탄 수지에 폴리에스테르우레탄 공중합수지, 용매, 안료를 혼합한 폴리우레탄수지 조성물을 원단의 표면에 도포하여 적층체를 형성하고, 상기 적층체를 응고액에서 응고하고 수세 건조하여 인공피혁을 습식 제조하거나, 또는 폴리우레탄 잔사 분말을 수용성 아크릴수지 용융물 또는 수용성 폴리우레탄 용융물 및 증점제를 혼합하여 고분자 조성물을 형성하고, 상기 고분자 조성물을 원단의 표면에 도포하여 적층체를 형성하고, 상기 적층체를 일정한 온도에서 열처리하여 인공피혁을 건식 제조한다. 따라서, 소성이 작아서 폴리우레탄 수지나 고무에 비해 재생이 곤란한 폴리우레탄 잔사를 재활용하여 인공피혁으로 재생함으로써 잔사 처리에 소요되는 비용을 대폭 절감할 수 있으며, 용매를 사용하지 않는 건식 공정에 의해 인공피혁을 제조하는 경우에는 공정이 간단하고 작업자의 건강 및 환경을 보호할 수 있는 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 제조 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 폴리우레탄 직물의 직조 후 보빈에 잔류하는 폴리우레탄 잔사를 재활용하여 인공피혁을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상세하게는 소성이 작아서 폴리우레탄 수지나 고무에 비해 재생이 곤란한 폴리우레탄 잔사를 재활용하여 인공피혁으로 재생함으로써 잔사 처리에 소요되는 비용을 대폭 절감하며, 용매를 사용하지 않는 건식 공정에 의해 인공피혁을 제조하는 경우에는 공정이 간단하고 작업자의 건강 및 환경을 보호할 수 있는 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 제조 방법에 관한 것이다.
폴리우레탄 직물을 직조할 때, 보빈에 감겨진 폴리우레탄 원사를 직조기로 공급하여 직물을 직조한 후에, 상기 폴리우레탄 원사와 직조기 사이의 장력 문제 등과 같은 몇몇 이유로 인하여 상기 보빈에 3∼6 중량% 정도의 폴리우레탄 원사가 잔사로서 잔류하게 되며, 잔류된 폴리우레탄 잔사는 별다른 용도가 없어서 그대로 폐기처분되므로 재활용 방안이 시급한 실정이다.
폴리우레탄은 지정 폐기물로 규정되어 있어, 그 처리에 대한 규제가 매우 까다롭다. 또한, 폴리우레탄은 재용융법에 의해 단순 재활용시키는 것은 기술적으로 극히 곤란하며, 소각하여 폐열을 회수하는 것은 소각할 때 발생하는 유독가스가 2차 오염을 유발할 뿐만 아니라 소각설비까지 부식시키는 문제점이 있어서 그 처리가 결코 용이하지 않다.
종래의 폐폴리우레탄 수지 또는 폐폴리우레탄 발포체의 재처리방법 또는 재활용방법에 관한 선행기술을 살펴보면, 미국특허 제5,451,376호에서는 폐폴리우레탄 발포제를 미세하게 파쇄하고 충전재 또는 폴리우레탄 접착증진제와 함께 사출 또는 압출성형한 제품을 구성하거나, 적당히 파쇄하고 압축하여 재접착 발포재로 활용하는 기계적 재생방법이 개시되어 있다. 그러나 이 방법은 상기 충전재 역시 열경화성 고분자이기 때문에 사출 또는 압출성형 제품을 제조할 때 사용되는 매트릭스 수지와의 계면 사이에 상호작용이 없어서, 상기 압출성형 제품의 기계적 물성이 현저히 저하되는 단점이 있으므로 실제로 상용화하는 것이 곤란하다.
또한, 미국특허 제4,159,972호에서는 각종 용매를 사용하여 폴리우레탄 수지를 해중합하는 화학적 재생방법이 개시되어 있다. 상기 화학적 재생방법에는 물에 의한 가수분해 반응, 각종 글리콜류에 의한 해중합 반응, 및 아민류에 의한 해중합반응 등이 포함되어 있는데, 이 방법은 경제성이 높고 실용성이 우수하여 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 화학적 재생방법 중에서 가수분해 방법은 반응전환율이 낮아서 경제적 측면에서 불리한 반면, 글리콜 해중합반응에 의거하여 폴리우레탄 해중합을 실시하여 재생 폴리올을 제조하고, 상기 재생 폴리올을 디이소시아네이트류와 반응시켜서 폴리우레탄 발포체의 원료로 재활용하는 방법이 주목받고 있다.
또한, 상기와 같은 화학적 방법에 의해 폴리우레탄 수지를 분해하고 그 분해 산물을 폴리우레탄 제조에 재활용하는 방법이 보고되어 있다. 예를 들면, 미국특허 제3,404,103호에서는 아민과, 알칼리금속 산화물 또는 수산화물 또는 알칼리토금속 산화물의 존재 하에 폴리우레탄 발포체를 분해하는 방법이 개시되어 있으며, 또한 미국특허 제3,708,440호에서는 폴리이소시안우레이트 발포체 분말을 탄소수 2∼6의 지방족 디올 및 탄소수 4∼8의 디알칸올아민의 혼합물의 존재 하에 175∼250 ℃로 가열하여 분해하는 방법이 개시되어 있으며, 또한 미국특허 제4,110,266호에서는 폴리우레탄 발포체를 암모니아 또는 아민과 반응시켜 분해시킴으로써 폴리올로 전환하고 상기 폴리올, 우레아 및 아민의 혼합물을 함유하는 분해산물을 약 120∼140 ℃의 오토클레이브에서 알킬렌 옥사이드와 반응시켜서 아민을 폴리올로 전환시키는 방법이 개시되어 있다.
이 외에도, 한국 공개특허공보 제2998-32323호에서도 폐폴리우레탄 발포체 분말을 글리콜과 혼합하고 촉매 존재하에 120∼300 ℃로 반응하여 재생폴리올을 생산하고, 상기 재생폴리올을 순 폴리올과 혼합하고 디이소시아네이트와 반응하여 폴리우레탄 발포체를 구성하는 폐 경질폴리우레탄 발포체의 재생방법 및 이로부터 폴리우레탄 발포체를 제조하는 방법이 개시되어 있다.
상기에서 개시된 선행기술들에 의거하여 가소성이 큰 폐폴리우레탄 수지 또는 폐폴리우레탄 발포체를 재처리하거나 또는 재활용하므로써 환경을 보호하고, 폐기에 소요되는 비용이나 폐기공간을 절감할 수 있다.
그러나, 상기에서 개시된 선행기술들은 폴리우레탄 잔사가 아닌, 폴리우레탄 잔사보다 가소성이 커서 용이하게 용해, 해리되는 폐폴리우레탄 수지 또는 폐폴리우레탄 발포체를 재처리하거나 또는 재활용하는 방법에 관한 것들이다. 따라서, 폴리우레탄 수지 또는 폴리우레탄 발포체보다 가소성이 매우 작아서 재처리 또는 재활용이 매우 곤란한 폴리우레탄 잔사를 재활용하기 위하여, 상기에서 개시된 선행기술을 사용하는 것은 현실적으로 극히 곤란하다는 문제점이 있다.
이에 따라, 폴리우레탄 수지 또는 폴리우레탄 발포체에 비하여 가소성이 매우 작은 폴리우레탄 잔사를 재활용하여 유용한 재료로 변환하기 위한 기술 개발이 시급하게 요구되는 실정이다.
따라서, 본 발명의 소성이 작아서 폴리우레탄 수지나 고무에 비해 재생이 곤란한 폴리우레탄 잔사를 재활용하여 인공피혁으로 재생함으로써 잔사 처리에 소요되는 비용을 대폭 절감하며, 용매를 사용하지 않는 건식 공정에 의해 인공피혁을 제조하는 경우에는 작업자의 건강 및 환경을 보호할 수 있는 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 건식 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는 보빈에 잔류된 폴리우레탄 잔사를 회수하고 절단 파쇄하여 폴리우레탄 잔사 분말을 형성하는 단계; 상기 폴리우레탄 잔사 분말 10∼50 중량%, 디메틸아세트아마이드를 단독으로 사용하는 잔사 용해용 용매 또는 디메틸아세트아마이드에 디메틸포름아마이드 및/또는 메틸에틸케톤을 혼합하여 이루어진 잔사 용해용 용매 50∼90 중량%를 혼합하여 폴리우레탄 잔사 용액을 형성하는 단계; 상기 폴리우레탄 잔사 용액을 차수 상태에서 100∼150 ℃로 가열하여 재생폴리우레탄 수지를 형성하는 단계; 및 상기 재생폴리우레탄 수지를 냉각하여 수득하는 단계를 포함하는 인공피혁용 재생폴리우레탄 수지의 제조 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에서는 상기 인공피혁용 재생폴리우레탄 수지 50∼90 주량부, 폴리에스테르우레탄 공중합수지 10∼50 중량부, 디메틸아세트아마이드를 단독으로 사용하는 수지 용해용 용매 또는 디메틸아세트아마이드에 디메틸포름아마이드 및/또는 메틸에틸케톤을 혼합하여 이루어진 수지 용해용 용매 30∼70 중량부, 및 안료 5∼10 중량부를 혼합하여 폴리우레탄수지 조성물을 형성하는 단계; 상기 폴리우레탄수지 조성물을 원단의 표면에 도포하여 폴리우레탄수지 코팅층이 적층된 적층체를 형성하는 단계; 상기 적층체를 물에 디메틸포름아마이드 및/또는 메틸에틸케톤을 혼합한 응고액에 투입하여 폴리우레탄수지 코팅층을 응고시키는 단계; 및 상기 폴리우레탄수지 코팅층이 응고된 적층체를 수세 건조하는 단계를 포함하는 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 습식 제조 방법이 제공된다.
이와 별도로, 본 발명에서는 보빈에 잔류된 폴리우레탄 잔사를 회수하고 절단 파쇄하여 폴리우레탄 잔사 분말을 형성하는 단계; 상기 폴리우레탄 잔사 분말 10∼15 중량부, 수용성 아크릴수지 용융물 또는 수용성 폴리우레탄 용융물 70∼80 중량부 및 증점제 2∼4 중량부를 혼합하여 고분자 조성물을 형성하는 단계; 상기 고분자 조성물을 원단의 표면에 도포하여 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 적층체를 100∼150 ℃에서 열처리하는 단계를 포함하는 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 건식 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 의한 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 제조 방법은 가소성이 작아서 폴리우레탄 수지나 고무에 비해 재생이 곤란한 폴리우레탄 잔사를 습식 공정 또는 건식 공정에 의해 인공피혁으로 재생함으로써 잔사 처리에 소요되는 비용을 대폭 절감하는 효과를 지니고 있다.
또한, 본 발명의 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 제조 방법은 용매를 사용하지 않는 건식 공정에 의해 인공피혁을 제조하는 경우에는 공정이 간단하고, 작업자의 건강 및 환경을 보호하는 효과를 지니고 있다.
본 발명은 보빈에 잔류하는 폴리우레탄 잔사를 재활용하여 인공피혁을 제조하되, 폴리우레탄 잔사를 회수하여 용매와 혼합하고 차수 상태에서 일정한 온도로 가열하여 재생폴리우레탄 수지를 형성하며, 상기 재생폴리우레탄 수지에 폴리에스테르우레탄 공중합수지, 용매, 안료를 혼합한 폴리우레탄수지 조성물을 원단의 표면에 코팅하여 적층체를 형성하고, 상기 적층체를 응고액에 응고하고 수세 건조하여 인공피혁을 습식 제조하는 방법, 및 폴리우레탄 잔사를 회수하여 용매가 아닌 수용성 아크릴수지 용융물 또는 수용성 폴리우레탄 용융물과 혼합하여 고분자 조성물을 형성하고, 상기 고분자 조성물을 원단의 표면에 코팅하여 적층체를 형성하고, 상기 적층체를 수세하지 않고 일정한 온도에서 열처리하여 인공피혁을 건식 제조하는 방법을 제공하는 것을 기술사상으로 하고 있다.
실시예를 참조하여 인공피혁용 재생폴리우레탄 수지의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명의 인공피혁용 재생폴리우레탄 수지의 제조 방법은 보빈에 잔류된 폴리우레탄 잔사를 회수하고 절단 파쇄하여 폴리우레탄 잔사 분말을 형성하는 단계가 포함된다.
폴리우레탄 직물을 직조할 때, 보빈에 감겨진 폴리우레탄 원사를 직조기로 공급하여 직물을 직조한 후에, 상기 폴리우레탄 원사와 직조기 사이의 장력 문제 등과 같은 몇몇 이유로 인하여 상기 보빈에 3∼6 중량% 정도의 폴리우레탄 원사가 잔사로서 잔류하게 된다.
상기와 같이 보빈에 잔류된 폴리우레탄 잔사를 회수하여 인공피혁의 중간재인 재생폴리우레탄 수지의 제조에 사용하되, 상기 폴리우레탄 잔사 용액에서 폴리우레탄 잔사가 균일하게 분산되도록 보빈에서 회수된 폴리우레탄 잔사를 미세하게 절단 파쇄하여 폴리우레탄 잔사 분말을 형성하고, 상기 폴리우레탄 잔사 분말을 사용하여 재생폴리우레탄 수지를 제조하는 것이다.
또한, 본 발명의 인공피혁용 재생폴리우레탄 수지의 제조 방법은 상기 폴리우레탄 잔사 분말 10∼50 중량%, 디메틸아세트아마이드를 단독으로 사용하는 잔사 용해용 용매 또는 디메틸아세트아마이드에 디메틸포름아마이드 및/또는 메틸에틸케톤을 혼합하여 이루어진 잔사 용해용 용매 50∼90 중량%를 혼합하여 폴리우레탄 잔사 용액을 형성하는 단계가 포함된다.
구체적으로, 폴리우레탄 잔사 분말 10∼50 중량%, 디메틸아세트아마이드를 단독으로 사용하는 잔사 용해용 용매 또는 디메틸아세트아마이드에 디메틸포름아마이드, 메틸에틸케톤 중에서 적어도 하나의 용매가 혼합되어 이루어지는 잔사 용해용 용매 50∼90 중량%를 혼합하고, 균일하게 교반하여 재생폴리우레탄 수지를 제조하기 위한 중간재료인 폴리우레탄 잔사 용액을 구성한다
폴리우레탄 잔사를 분쇄한 폴리우레탄 잔사 분말을 신속 용이하게 용해하기 위해서는 잔사 용해용 용매에 폴리우레탄에 대한 용해도가 매우 우수한 디메틸아세트아마이드가 필수적으로 사용되어야 하며, 디메틸아세트아마이드가 단독으로 사용되어 잔사 용해용 용매가 구성되거나 또는 디메틸아세트아마이드에 디메틸포름아마이드, 메틸에틸케톤 중에서 적어도 하나의 용매가 혼합되어 잔사 용해용 용매가 구성된다.
재생폴리우레탄 수지를 제조하기 위하여 폴리우레탄 잔사 용액에 함유되는 잔사 용해용 용매의 함량이 50 중량% 미만이면 상기 잔사 용해용 용매에 폴리우레탄 잔사가 충분하게 용해되지 않으며, 폴리우레탄 잔사 용액에 함유되는 잔사 용해용 용매의 함량이 90 중량%를 초과하면 상기 잔사 용해용 용매의 함량 과다로 인하여 폴리우레탄 잔사 용액으로부터 제조되는 재생폴리우레탄 수지의 기계적 물성이 대폭 저하된다.
또한, 본 발명의 인공피혁용 재생폴리우레탄 수지의 제조 방법은 상기 폴리우레탄 잔사 용액을 차수 상태에서 100∼150 ℃로 가열하여 재생폴리우레탄 수지를 형성하는 단계가 포함된다.
구체적으로, 폴리우레탄 잔사와 용매로 이루어지는 폴리우레탄 잔사 용액을 차수 상태에서 100∼150 ℃로 23∼25 시간동안 가열하여 재생폴리우레탄 수지를 형성하되, 상기 폴리우레탄 잔사 용액의 가열 공정은 수분을 확실하게 차단하면서 중탕 가열할 수 있는 이중반응기를 사용하여 실시하는 것이, 폴리우레탄 잔사 용액의 가열 온도를 용이하게 조절하여 폴리우레탄 잔사 분쇄물를 안정되게 열분해할 수 있다는 측면에서 바람직하다.
재생폴리우레탄 수지를 형성하도록 폴리우레탄 잔사 용액를 중탕 가열하는 온도가 100 ℃ 미만이면 상기 폴리우레탄 잔사 용액의 폴리우레탄 잔사 분쇄물이 제대로 열분해되지 않으며, 폴리우레탄 잔사 용액을 중탕 가열하는 온도가 150 ℃를 초과하면 상기 폴리우레탄 잔사 용액의 폴리우레탄 잔사 분쇄물이 고온으로 인하여 열화되는 현상이 발생한다. 또한, 재생폴리우레탄 수지를 형성하도록 폴리우레탄 잔사 용액을 중탕 가열하는 시간이 23시간 미만이면 상기 폴리우레탄 잔사 용액의 폴리우레탄 잔사 분쇄물이 충분하게 열분해되지 않으며, 폴리우레탄 잔사 용액를 중탕 가열하는 시간이 25시간을 초과하면 상기 폴리우레탄 잔사 용액의 폴리우레탄 잔사 분쇄물의 열분해가 완료되어 더 이상의 중탕 가열이 무의미하게 된다.
또한, 본 발명의 인공피혁용 재생폴리우레탄 수지의 제조 방법은 상기 재생폴리우레탄 수지를 냉각하여 수득하는 단계가 포함된다.
상기와 같이 폴리우레탄 잔사 분쇄물과 용매로 이루어지는 폴리우레탄 잔사 용액을 가열함으로써 형성된 재생폴리우레탄 수지를 냉풍으로 냉각하여 인공피혁용 재생폴리우레탄 수지를 제조한다.
상기 제조된 인공피혁용 재생폴리우레탄 수지를 재활용하여 인공피혁을 구성할 수 있다.
상기와 같이 구성된 재생폴리우레탄 수지를 사용하여 인공피혁을 습식으로 제조하는 방법에 대하여, 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명의 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 제조 방법은 폴리우레탄 잔사가 재생 형성된 인공피혁용 재생폴리우레탄 수지 50∼90 중량부, 폴리에스테르우레탄 공중합수지 10∼50 중량부, 디메틸아세트아마이드를 단독으로 사용하는 수지 용해용 용매 또는 디메틸아세트아마이드에 디메틸포름아마이드 및/또는 메틸에틸케톤을 혼합하여 이루어진 수지 용해용 용매 30∼70 중량부, 및 안료 5∼10 중량부를 혼합하여 폴리우레탄수지 조성물을 형성하는 단계가 포함된다.
구체적으로, 폴리우레탄 잔사를 재생하여 형성된 재생폴리우레탄 수지 50∼90 중량부, 상기 재생폴리우레탄 수지로부터 제조되는 인공피혁의 신도, 인장강도 등의 물성을 향상하기 위한 폴리에스테르우레탄 공중합수지 10∼50 중량부, 디메틸아세트아마이드를 단독으로 사용하는 수지 용해용 용매 또는 디메틸아세트아마이드에 디메틸포름아마이드, 메틸에틸케톤 중에서 적어도 하나의 용매가 혼합되어 이루어지는 수지 용해용 용매 30∼70 중량부, 인공피혁에 색상을 제공하기 위한 안료 5∼10 중량부를 혼합하고 균일하게 교반하여 폴리우레탄수지 조성물을 형성한다.
폴리우레탄수지 조성물을 형성하기 위하여 재생폴리우레탄 수지 50∼90 중량부에 혼합되는 폴리에스테르우레탄 공중합수지의 함량이 10 중량부 미만이면 상기 재생폴리우레탄 수지로부터 제조되는 인공피혁의 신도, 인장강도 등의 물성 개선을 기대할 수 없으며, 재생폴리우레탄 수지 50∼90 중량부에 혼합되는 폴리에스테르우레탄 공중합수지의 함량이 50 중량부를 초과하면 상기 재생폴리우레탄 수지의 상대적인 함량 저하로 인하여 폴리우레탄 잔사를 재활용하여 형성된 인공피혁을 제공하는 본 발명의 목적을 달성하는 것이 곤란하게 된다. 또한, 폴리우레탄수지 조성물을 형성하기 위하여 재생폴리우레탄 수지 50∼90 중량부에 혼합되는 수지 용해용 용매의 함량이 30 중량부 미만이면 상기 수지 용해용 용매에 재생폴리우레탄 수지가 제대로 용해되지 않으며, 재생폴리우레탄 수지 50∼90 중량부에 혼합되는 수지 용해용 용매의 함량이 70 중량부를 초과하면 상기 수지 용해용 용매의 함량이 과다하여 폴리우레탄수지 조성물로부터 제조되는 인공피혁의 신도, 인장강도 등의 물성이 저하된다. 그리고, 폴리우레탄수지 조성물을 형성하기 위하여 재생폴리우레탄 수지 50∼90 중량부에 혼합되는 안료의 함량이 5 중량부 미만이면 상기 안료의 함량이 과소하여 폴리우레탄수지 조성물로부터 제조되는 인공피혁의 색상이 제대로 발현되지 않으며, 재생폴리우레탄 수지 50∼90 중량부에 혼합되는 안료의 함량이 10 중량부를 초과하면 상기 안료의 함량 과다로 인하여 폴리우레탄수지 조성물로부터 제조되는 인공피혁의 제조원가가 상승하고 신도, 인장강도 등의 물성이 저하된다.
또한, 본 발명의 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 제조 방법은 상기 폴리우레탄수지 조성물을 원단의 표면에 도포하여 폴리우레탄수지 코팅층이 적층된 적층체를 형성하는 단계가 포함된다.
폴리우레탄수지 조성물을 원단의 일 표면 또는 양 표면에 일정한 두께로 코팅하여, 상기 원단과 폴리우레탄수지 코팅층으로 이루어지는 적층체를 형성한다.
상기와 같이 원단 및 폴리우레탄수지 코팅층으로 이루어지는 적층체의 폴리우레탄수지 코팅층을 습식으로 응고하여 인공피혁을 형성하는 것이다.
또한, 본 발명의 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 제조 방법은 상기 적층체를 물에 디메틸포름아마이드 및/또는 메틸에틸케톤을 혼합한 응고액에 투입하여 폴리우레탄수지 코팅층을 응고시키는 단계가 포함된다.
원단 및 폴리우레탄수지 코팅층으로 이루어지는 적층체를 응고액에 투입하여 폴리우레탄수지 코팅층을 습식으로 응고시켜서 인조가죽 형태가 갖춰진 적층체를 구성한다.
상기와 같이 적층체의 폴리우레탄수지 코팅층을 습식 응고하는 응고액은 물에 폴리우레탄의 용매인 디메틸포름아마이드, 메틸에틸케톤을 적어도 하나 이상 혼합하여 구성한다. 그리고, 응고액에 디메틸포름아마이드 또는 메틸에틸케톤의 함량을 조절함으로써 적층체로부터 구성되는 인공피혁의 물성을 임의 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 제조 방법은 상기 폴리우레탄수지 코팅층이 응고된 적층체를 수세 건조하는 단계가 포함된다.
적어도 일 표면의 폴리우레탄수지 코팅층이 응고되어 인조가죽 형태가 갖춰진 적층체를 물로 세정하고, 상기 세정된 적층체를 자연 건조하거나, 또는 일정한 온도의 열풍으로 건조하므로써, 폴리우레탄 잔사를 주원료로 하는 인공피혁을 제조한다.
상기와 같이 기술된 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 제조 방법은 소성이 작아서 폴리우레탄 수지나 고무에 비해 재생이 곤란한 폴리우레탄 잔사를 재활용하여 인공피혁으로 재생하므로써 환경을 보호하고 잔사 처리에 소요되는 비용을 대폭 절감할 수 있다.
이와 달리, 별도의 실시예를 참조하여, 본 발명의 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁을 건식으로 제조하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명의 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 건식 제조 방법은 보빈에 잔류된 폴리우레탄 잔사를 회수하고 절단 파쇄하여 폴리우레탄 잔사 분말을 형성하는 단계가 포함된다.
보빈에 잔류된 폴리우레탄 잔사를 회수하여 인공피혁의 건식 제조에 사용하되, 상기 인공피혁, 그 중간재인 고분자 조성물에서 폴리우레탄 잔사가 균일하게 분산되도록 보빈에서 회수된 폴리우레탄 잔사를 미세하게 절단 파쇄하여 폴리우레탄 잔사 분말을 형성하고, 상기 폴리우레탄 잔사 분말을 사용하여 인공피혁을 제조하는 것이다.
또한, 본 발명의 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 건식 제조 방법은 상기 폴리우레탄 잔사 분말 10∼15 중량부, 수용성 아크릴수지 용융물 또는 수용성 폴리우레탄 용융물 70∼80 중량부 및 증점제 2∼4 중량부를 혼합하여 고분자 조성물을 형성하는 단계가 포함된다.
본 실시예에서는 폴리우레탄 잔사 분말을 용매로 용해하는 것이 아니라, 폴리우레탄 잔사 분말을 인공피혁 소재인 아크릴수지의 용융물에 혼합하여 인공피혁의 중간재인 고분자 조성물을 형성한다.
구체적으로, 폴리우레탄 잔사 분말 10∼15 중량부, 수용성 아크릴수지를 용융하여 형성되는 수용성 아크릴수지 용융물 또는 수용성 폴리우레탄 용융물 70∼80 중량부 및 증점제 2∼4 중량부를 혼합하고 교반하는 건식 공정에 의해 용매가 함유되지 않는 고분자 조성물을 형성하며, 이 때 폴리우레탄 잔사 분말은 수용성 폴리우레탄 용융물에 균일하게 분산되어 용융된다.
최대성분인 수용성 아크릴수지 용융물 또는 수용성 폴리우레탄 용융물 70∼80 중량부가 포함된 고분자 조성물에 함유되는 폴리우레탄 잔사 분말의 함량이 10 중량부 미만이면 폴리우레탄 잔사 분말의 상대적인 함량이 저하되므로 폴리우레탄 잔사를 재활용하여 제조된 인공피혁을 제공하는 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 되며, 고분자 조성물에 함유되는 폴리우레탄 잔사 분말의 함량이 15 중량부를 초과하면 상기 고분자 조성물을 사용하여 제조되는 인공피혁의 기계적 물성이 저하된다. 또한, 최대성분인 수용성 아크릴수지 용융물 또는 수용성 폴리우레탄 용융물 70∼80 중량부가 포함된 고분자 조성물에 함유되는 증점제의 함량이 2 중량부 미만이면 상기 고분자 조성물을 사용하여 제조되는 인공피혁의 신도, 인장강도 등의 기계적 물성이 저하되며, 고분자 조성물에 함유되는 증점제의 함량이 4 중량부를 초과하면 상기 증점제의 함량 과다로 인하여 고분자 조성물에서 폴리우레탄 잔사 분말이 균일하게 분산되지 않는다.
상기와 같이 조성된 고분자 조성물을 중간재로 사용하여 인공피혁을 구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 건식 제조 방법은 상기 고분자 조성물을 원단의 표면에 도포하여 적층체를 형성하는 단계가 포함된다.
고분자 조성물을 부직포 등과 같은 원단의 일 표면 또는 양 표면에 일정한 두께로 코팅하여, 상기 원단과 합성수지 코팅층으로 이루어지는 적층체를 형성한다.
상기와 같이 원단 및 합성수지 코팅층으로 이루어지는 적층체의 합성수지 코팅층을 응고하여 인공피혁을 형성하는 것이다.
또한, 본 발명의 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 건식 제조 방법은 상기 적층체를 100∼150 ℃에서 열처리하는 단계가 포함된다.
본 발명에서는 원단 및 합성수지 코팅층으로 이루어지는 적층체를 응고액에 투입하여 합성수지 코팅층을 습식으로 응고시켜서 인공피혁을 형성하는 것이 아니라, 적층체를 열처리하여 합성수지 코팅층을 응고시킴으로써 인공피혁을 구성하는 것이다.
구체적으로, 원단 및 합성수지 코팅층으로 이루어지는 적층체를 오븐에 거치하거나 열풍을 가하여 100∼150 ℃에서 열처리하여 인공피혁을 제조한다. 인공피혁을 제조하도록 적층체를 열처리하는 온도가 100 ℃ 미만이면 상기 적층체가 제대로 건조 및 정착되지 않으며, 적층체를 열처리하는 온도가 150 ℃를 초과하면 상기 열처리온도가 과도하여 적층체로부터 제조되는 인공피혁이 열화되는 현상이 발생한다.
상기와 같이 기술된 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 건식 제조 방법은, 폴리우레탄 잔사의 재생 방법은 소성이 작아서 폴리우레탄 수지나 고무에 비해 재생이 곤란한 폴리우레탄 잔사를 재활용하여 인공피혁으로 재생함으로써 잔사 처리에 소요되는 비용을 대폭 절감하며, 용매를 사용하지 않는 건식 공정에 의해 인공피혁을 제조하므로 공정이 간단하고 용매로 인하여 야기되는 작업자의 건강 악화 및 환경파괴를 방지할 수 있다.
이하 바람직한 실시예를 참조하여, 본 발명의 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 건식 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 단, 다음의 실시예는 본 발명을 상세하게 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니며, 본 발명은 오직 특허청구범위에 의해서만 제한된다.
< 실시예 >
1. 보빈에 잔류된 폴리우레탄 잔사를 회수하고 절단 파쇄하여 폴리우레탄 잔사 분말을 형성하였다.
2. 상기 폴리우레탄 잔사 분말 12 중량부, 수용성 아크릴수지(유니테크주식회사 제품, 모델명 UT-5025) 용융물 74 중량부, 증점제(유니테크주식회사 제품) 2 중량부를 혼합 교반하여 고분자 조성물을 형성하였다.
3. 상기 고분자 조성물을 원단인 부직포의 일 표면에 두께 0.3 ㎜로 도포하여 적층체를 형성하였다.
4. 상기 적층체를 오븐에 거치하고 130 ℃에서 1시간동안 열처리한 후에 30분간 자연냉각하여 인공피혁을 제조하였다.
< 비교예 >
보빈에 잔류된 폴리우레탄 잔사를 회수하고 절단 파쇄하여 길이 1.0 ㎜의 폴리우레탄 잔사 파쇄물을 형성하고, 상기 폴리우레탄 잔사 파쇄물 5 중량부, 수용성 아크릴수지 용융물 94 중량부, 증점제 1 중량부를 혼합하여 고분자 조성물을 형성하는 것 이외에는 상기 실시예와 동일하다.
< 실험예 >
상기 실시예, 비교예에 의하여 제조된 각각의 인공피혁 및 상기 인공피혁의 기재인 부직포를, KS M 6518 규격에 의거하여 시료로 준비하고, 상기 각 시료를 만능재료시험기(모델명 HUC-CM2-169)에서 200 m/min의 속도로 이동시키면서 신도, 인장강도를 측정하였으며, 그 측정 결과를 다음의 표 1에 나타낸다.
| 구 분 | 실시예 | 비교예 | 부직포 |
| 신도(%) | 45 | 38 | 40 |
| 인장강도(㎏f/㎟) | 0.42 | 0.40 | 0.32 |
상기 표 1에서 실시예에 의한 인공피혁이 비교예의 인공피혁 및 부직포에 비하여 기계적 물성이 우수하여, 실용적인 인공피혁으로서 적합한 것으로 나타났다.
Claims (4)
- 보빈에 잔류된 폴리우레탄 잔사를 회수하고 절단 파쇄하여 폴리우레탄 잔사 분말을 형성하는 단계;
상기 폴리우레탄 잔사 분말 10∼50 중량%, 디메틸아세트아마이드를 단독으로 사용하는 잔사 용해용 용매 또는 디메틸아세트아마이드에 디메틸포름아마이드 및/또는 메틸에틸케톤을 혼합하여 이루어진 잔사 용해용 용매 50∼90 중량%를 혼합하여 폴리우레탄 잔사 용액을 형성하는 단계;
상기 폴리우레탄 잔사 용액을 차수(遮水) 상태에서 100∼150 ℃로 가열하여 재생폴리우레탄 수지를 형성하는 단계; 및
상기 재생폴리우레탄 수지를 냉각하여 수득하는 단계를 포함하는 인공피혁용 재생폴리우레탄 수지의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 재생폴리우레탄 수지를 형성하는 단계는 23∼25 시간동안 실시되는 것을 특징으로 하는 인공피혁용 재생폴리우레탄 수지의 제조 방법.
- 상기 제 1 항의 인공피혁용 재생폴리우레탄 수지 50∼90 중량부, 폴리에스테르우레탄 공중합수지 10∼50 중량부, 디메틸아세트아마이드를 단독으로 사용하는 수지 용해용 용매 또는 디메틸아세트아마이드에 디메틸포름아마이드 및/또는 메틸에틸케톤을 혼합하여 이루어진 수지 용해용 용매 30∼70 중량부, 및 안료 5∼10 중량부를 혼합하여 폴리우레탄수지 조성물을 형성하는 단계;
상기 폴리우레탄수지 조성물을 원단의 표면에 도포하여 폴리우레탄수지 코팅층이 적층된 적층체를 형성하는 단계;
상기 적층체를 물에 디메틸포름아마이드 및/또는 메틸에틸케톤을 혼합한 응고액에 투입하여 폴리우레탄수지 코팅층을 응고시키는 단계; 및
상기 폴리우레탄수지 코팅층이 응고된 적층체를 수세 건조하는 단계를 포함하는 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 제조 방법. - 보빈에 잔류된 폴리우레탄 잔사를 회수하고 절단 파쇄하여 폴리우레탄 잔사 분말을 형성하는 단계;
상기 폴리우레탄 잔사 분말 10∼15 중량부, 수용성 아크릴수지 용융물 또는 수용성 폴리우레탄 용융물 70∼80 중량부 및 증점제 2∼4 중량부를 혼합하여 고분자 조성물을 형성하는 단계;
상기 고분자 조성물을 원단의 표면에 도포하여 적층체를 형성하는 단계; 및
상기 적층체를 100∼150 ℃에서 열처리하는 단계를 포함하는 폴리우레탄 잔사를 이용한 인공피혁의 제조 방법.
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