KR101198941B1

KR101198941B1 - 무 우레탄 인공피혁 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101198941B1
Application number: KR1020120058724A
Authority: KR
Inventors: 정운구
Original assignee: 주식회사 엠엔제이코퍼레이션
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2012-11-09

Abstract

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 무 우레탄 인공피혁의 제조 방법을 제공한다: (a) 편물을 전처리하는 전처리단계; (b) 상기 단계 (a)의 전처리된 편물을 고수축 약품이 포함된 용액에 함침(含浸)시키는 약품 함침단계: (c) 상기 단계 (b)의 고수축 약품이 함침된 편물을 고밀도로 수축시키는 고밀도 수축단계; 및 (d) 상기 단계 (c)의 고밀도로 수축된 편물을 친환경 수지로 처리하는 수지가공단계. 본 발명의 무 우레탄 인공피혁은 우레탄을 사용하지 않고도 천연피혁의 물성 및 촉감을 구현할 수 있으며, 합성수지가 아닌 친환경 수지를 사용하여 피혁의 촉감을 우수하게 개선시킨 친환경적인 인공피혁 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

무 우레탄 인공피혁 및 그 제조방법{Non-urethane Artificial Leather And Method Of Manufacturing The Same}

본 발명은 터치(touch)감이 향상되어 천연의 가죽과 매우 흡사한 촉감을 구현할 수 있는 무 우레탄 인공피혁 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우레탄 수지를 사용하지 않고도 편물의 고수축 약품에 의해 고밀도로 수축한 후 친환경 수지 처리를 하여 고밀도, 고감성으로 제조할 수 있는 무 우레탄 인공피혁 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

피혁(皮革), 즉 가죽은 예로부터 몸을 감싸는 의료(衣料)로써 대부분 추위 등으로부터 몸을 보호하기 위해 사용되었고, 때로는 술과 물 등을 저장하는 용기로 사용되기도 하였다. 피혁은 내구성과 통기성, 및 내구성이 뛰어나 오래 사용할 수 있고, 그 질감과 촉감이 우수하여 사람들이 선호하는 고급소재로 오래 동안 사용되어 왔다. 피혁의 원료는 주로 소, 말, 양, 뱀, 악어 등의 동물에게서 얻었으나 가공의 까다로움으로 인해 가격이 비싸고 동물보호 및 대량생산 등의 이유로 사람들은 천연피혁을 대체할 수 있는 소재를 인공적으로 만들려고 오래전부터 노력해왔다.

가죽의 주요성분인 단백질과 동일한 결합으로 되어있는 폴리아미드 수지로도 천연피혁과 같은 성질은 얻기가 힘들만큼 인위적인 피혁제품으로 천연가죽의 물성과 촉감을 구현하는 것은 매우 어렵다. 왜냐하면 천연가죽의 조직은 고분자필름처럼 균일한 것이 아니기 때문이다. 천연가죽은 표피층(表皮層)과 진피층(眞皮層)으로 이루어져 있는데, 표피층은 가죽 전체의 두께의 1 % 내외를 차지하는 데 불과하며, 주로 케라틴이라는 단백질로 이루어져 있다. 진피층은 주로 콜라겐이라는 단백질로 이루어진 섬유가 종횡으로 교차해서 섬유구조를 이루며, 모낭(毛囊) ?땀샘 ?피지선(皮脂腺) ?입모근(立毛筋) 등이 존재하는 유두층(乳頭層)이라고 하는 상층부분과 망양층(網樣層)이라고 하는 하층부분으로 구분된다. 바로 이 진피층이 주로 피혁을 이루는 부분인데, 치밀한 섬유조직으로 이루어져 있다. 이와 같은 다중구조(多重構造)가 부드러우면서도 기계적 강도가 크고, 또한 통기성이 있으면서도 물을 잘 통과시키지 않는다는 성질을 가지게 한다.

이와 같이 치밀한 천연피혁의 조직 구조와 유사하게 만들기 위한 사람들의 노력은 지속되어 왔다. 초반 PVC를 Coating한 합성피혁(Synthetic Leather)제조 부터 0.05denier 수준의 초극세사를 (Ultra Micro Fiber)를 고밀도 부직포 형태의 원단으로 제조하여 초극세 섬유 다발이 치밀한 엉김 상태를 형성하고 그 다발사이에 탄성체수지(poly Urethane)를 충진시키는 기술로까지 발전해왔다. 이렇듯 치밀하면서 고밀도로 조직을 구성하는 것은 천연피혁을 재현하는 결정적 기술로 볼 수 있다. 인조피혁의 원단 조직은 교직물, 편물, 부직포 모두의 방법으로 구성할 수 있는데, 교직물은 고밀도로 제조할수록 신축율이 낮아지고 재단(裁斷)함에 불편함이 있어, 고차원의 편물이나 부직포를 원단으로 대부분 사용한다.

편물을 이용하여 인조피혁을 만드는 종래기술로는 대한민국 특허출원 제2001-0034085호 ‘극세사 편성물을 이용한 스웨드조 인공피혁의 제조방법’이 존재한다. 상기특허는 극세사화가 가능하도록 복합방사된 용출형 폴리에스테르섬유와, 단사섬도 1～10 데니어의 멀티필라멘트를 혼용하여 편성물 형태의 기포를 편성한 후; 기모, 염색, 폴리비닐알콜 수용액에 함침, 세팅하고; 폴리우레탄 용액에 함침?응고?건조시켜 유연성, 신축성, 주름, 촉감, 외관 등이 천연 피혁과 거의 유사한 물성을 갖는 인공피혁을 제공한다. 또 다른 종래기술로는 대한민국 특허출원 제 2008- 0034578호 ‘충진감이 풍부한 환편조직의 스웨드조 인공피혁의 제조방법’이 존재한다. 상기 특허는 폴리에스터계 해도사 및 분할복합사 중 어느 하나에 고수축 폴리에스터 필라멘트사를 상호 인터레이스하여 인터록 또는 이중지 조직으로 환편(CIRCULAR KNIT)하고, 선감량, 염색, 환원세정, 제1차열처리, 양면기모, 제2차열처리, 폴리우레탄함침, 제3차열처리, 양면샌딩, 환원세정, 배치식 맹글수세 및 제4차열처리를 하는 것을 특징으로 하는 인공피혁제조법을 제공한다.

이 외에도 다양한 인공피혁제조법이 특허기술로 존재하나, 기술의 차이점이 별로 존재하지 않으며 천연피혁의 느낌을 살리기 위해 우레탄 함침공정이 반드시 포함되어 있다는 것이 한계이다. 우레탄 인조피혁은 제조 공정상 필수적으로 유기용제가 사용되는데, 이러한 유기용제의 사용은 전 세계적으로 환경공해 문제를 일으키고 있다. 또한 유기용제는 발암성 물질로 알려져 있어 최종제품인 인조피혁에 잔류하게 될 경우 인체에 유해하다는 문제점이 있었다. 따라서 무용제 폴리우레탄 인조피혁의 제조에 관해 전 세계적으로 연구가 진행되고 있으나, 적당한 원료제조의 어려움, 원료의 빠른 경화로 인한 제조공정상의 어려움, 제품의 불균일성, 종래 인조피혁과 비교시 제품의 질저하 등의 문제로 실용화되지 못하고 있는 실정이다.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.

종래 인공피혁은 천연피혁과 유사한 감촉 및 물성을 구현하기 위하여 폴리 우레탄 수지를 함침(含浸)하여 제작하였다. 그러나 폴리우레탄의 사용은 함께 사용되는 유기용제에 의해 환경문제를 유발할 수 있는 여러 가지 문제점을 안고 있어 무용제 폴리우레탄 인공피혁의 제조에 관해 전 세계적으로 연구가 진행되고 있다. 그러나 적당한 원료제조의 어려움, 원료의 빠른 경화로 인한 제조공정상의 어려움, 제품의 불균일성, 종래 인공피혁과 비교시 제품의 질저하 등의 문제로 실용화되지 못하고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 편물을 고수축 용액에 함침(含浸)하여 0.3-0.6 g/㎤ 의 겉보기 밀도를 갖도록 고밀도로 수축시켜 제조하고, 친환경 수지 처리하여 보다 우수한 감촉을 갖는 무 우레탄 인공피혁 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명의 무 우레탄 인공피혁은 우레탄을 사용하지 않고도 천연피혁의 물성 및 촉감을 구현할 수 있으며, 합성수지가 아닌 친환경 수지를 사용하여 피혁의 촉감을 우수하게 개선시킨 친환경적인 인공피혁을 제공한다.

본 발명은 편물을 고수축 용액에 함침(含浸)하여 0.3-0.6 g/㎤ 의 겉보기 밀도를 갖도록 고밀도로 수축시켜 제조하고, 친환경 수지 처리하여 보다 우수한 감촉을 갖는 무 우레탄 인공피혁을 제공한다.

본 발명자들은 우레탄수지를 사용하지 않고도 천연피혁과 유사한 감촉을 가질 수 있는 인공피혁을 제조하기 위하여 예의 연구 노력하였다. 그 결과 상술한 장점을 가지는 무 우레탄 인공피혁을 완성하였으며, 편물을 고수축 약품이 포함된 용액에 함침하여 고밀도로 수축하는 과정을 통해, 우레탄을 사용하지 않고도 우수한 촉감을 갖는 인공피혁를 제조할 수 있으며 천연재료에서 추출한 추출물로 수지가공 함으로써 보다 촉감이 우수한 인공피혁이 완성 된다는 것을 확인하였다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 무 우레탄 인공피혁의 제조 방법을 제공한다: (a) 편물을 전처리하는 전처리단계; (b) 상기 단계 (a)의 전처리된 편물을 고수축 약품이 포함된 용액에 함침(含浸)시키는 약품 함침단계: (c) 상기 단계 (b)의 고수축 약품이 함침된 편물을 고밀도로 수축시키는 고밀도 수축단계; 및 (d) 상기 단계 (c)의 고밀도로 수축된 편물을 친환경 수지로 처리하는 수지가공단계.

본 명세서의 용어 인공피혁은, 천연에서 얻은 가죽이 아닌 합성섬유로 제조한 인조(人造)피혁의 하나로써 표면만 천연피혁과 유사한 합성(合性)피혁과는 달리 조직구조까지 가죽과 유사한 구조를 갖는 피혁을 의미할 수 있다. 보통 불규칙한 3차원 입체구조의 섬유층과 가죽의 그레인층에 해당하는 연속적인 세공이 있는 폴리우레탄을 수지로 코팅한 표면층으로 되어 있고, 표면층과 섬유층만의 2층 구조뿐만 아니라 2층 중간에 직포를 삽입한 3층 구조의 것도 있으며 표면층을 깃털로 덮은 스웨이드형의 것도 있다. 그러나 본 발명에서는 폴리우레탄 수지를 인공피혁의 제조에서 전혀 사용하지 않음을 강조하기 위하여 ‘무 우레탄 인공피혁’이라는 용어를 특별히 사용하고 있다.

본 발명의 용어 ‘편물(編物)’은 제직방법에 있어 한 가지 방향에서 고리를 만들어 그 연결로 원단을 구성하는 것으로, 바람직하게는 편성(編成)물 및 니트류(Knitting)와 동일어일 수 있으며, 보다 바람직하게는 스웨이드조인 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 용어 고수축은 편물의 가로 및 세로방향 신축율이 30-50% 범위를 갖도록 수축시키는 것을 의미하며, 수축 결과 편물의 겉보기 밀도가 0.3-0.6 g/㎤ 되도록 제조되는 과정을 의미할 수 있다.

본 명세서의 용어 겉보기 밀도는 일반적으로 물체 공간 이외의 공간을 유지한 상태로 존재하고 있는 가루, 알갱이 및 섬유상과 같은 물체에서 물체 이외의 공간을 포함한 부피의 밀도를 일컫는데, 본 발명의 관련분야가 섬유로 한정되기 때문에 본 발명에서는 제직된 섬유상에서 섬유 이외 공간을 포함한 부피의 밀도로 한정하여 의미할 수 있다.

본 발명의 용어 함침(含浸)은 가스 상태나 액체로 된 물질을 물체 안에 침투하게 하여 그 물체의 특성을 사용 목적에 따라 개선하는 것을 의미할 수 있다. 본 발명의 관련분야가 섬유이므로 본 명세서에서 함침은 섬유에 특정한 특성 또는 물성을 부여하기 위해 약품을 섬유 구조의 빈 공간 내부에 침투시키는 것을 의미 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 편물의 원사는 폴리에스터계, 나일론계, PCP(Polyester/Co-Polyester), 및 나일론/폴리에스터계를 포함하는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 고분자물질로 방사한 해도사 또는 분할사이며, 상기 해도사 또는 분할사의 단사섬도는 DPF(denier per filament) 0.001- 0.5 Denier일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.005-0.3 Denier일 수 있으며, 가장 바람직하게는 0.01-0.2 Denier일 수 있다.

본 명세서의 용어 PCP는 PET/Co-PET를 나타내는 것으로 Polyester와 Co-Polyeste의 복합사를 의미할 수 있다. 여기서 Co-Polyester는 polyester와 비슷하나 감량가공에 의해 용출되는 성분을 가리키는 것일 수 있다.

본 명세서의 용어 해도사(海島絲)는 원사를 구성하는 성분이 용제에 녹는 부분과 녹지 않는 부분으로 구성되어, 용제에 녹는 부분은 용해되어 사라지고 용제에 녹지 않는 부분만 남아 아주 가는 굵기의 실(絲)이 제조되는 섬유를 의미할 수 있다. 보다 바람직하게는 부드러운 촉감과 보다 우수한 보온성 등의 장점을 최대한 살릴 수 있는 목적으로 제조하는 극세사 또는 초 극세사의 원사를 의미하며, 더욱 바람직하게는 인조 스웨이드(suede)를 제조하기 위한 목적으로 주로 제조되는 원사를 의미할 수 있다.

본 명세서의 용어 분할사(分割絲)는 물의 압력 또는 공기의 압력에 의해 하나의 원사에서 여러 가닥의 실이 제조되는 섬유를 의미하며, 해도사와 마찬가지로 분할사를 통해 아주 가는 굵기의 극세사 또는 초 극세사가 만들어 질 수 있다.

본 발명에서 원사의 굵기는 중요할 수 있다. 왜냐하면 일반적인 굵기의 원사로 인조피혁을 천연피혁의 촉감으로 구현하기는 무리가 있기 때문에 인조피혁의 제조에는 아주 가는 굵기의 극세사 또는 초 극세사를 사용하기 때문이다. 아직 극세사 또는 초 극세사의 국제적인 공인 규격이 정해져 있지 않은바, 본 명세서에서는 0.001-0.5 Denier의 섬도를 갖는 원사를 상기 편물을 구성하는 극세사 또는 초 극세사로 정의한다. 극세사 또는 초극세사를 통해 편물을 제조할 경우 부드러운 촉감이 구현 될 수 있기 때문에 천연피혁의 촉감을 갖는 인공피혁의 제조가 가능하며, 원단의 제직 구조의 밀도를 높일 수 있는 장점이 있기 때문에 본 발명에서 원사로써 극세사 또는 초극세사를 사용하는 것은 중요 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 단계 (a)의 전처리는 정련(scouring, 精練)공정, 감량(weight reduction, 減量)공정, 기모(napping, 起毛)공정, 수세(pre-washing)공정, 및 이들의 혼합 공정으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있으며 바람직하게는 정련 및 감량은 동시에 처리할 수 있으며, 보다 바람직하게는 기모공정을 반드시 전처리 단계에 포함할 수 있다.

본 명세서의 용어 정련은 본래 섬유가 가지고 있던 불순물, 또는 방적, 제직, 편성공정에서 첨가된 풀이나 유제(油劑) 등을 제거하는 공정을 의미할 수 있다.

본 명세서의 용어 감량은 주로 폴리에스테르 직물에 적용하는 것으로, 가성소다(NaOH)처리를 하여 섬유 표면이 가수분해되고, 그 결과 표면에 불규칙적이고 미세한 요철이 무수히 많이 생겨 촉감이 우수해지는 가공법을 의미할 수 있다. 본 발명에서는 촉감이 우수한 인공피혁을 제공하므로 감량가공이 전처리에 포함되는 것은 중요할 수 있다.

본 명세서의 용어 기모는 편직물의 표면에서 깃털을 긁어내는 가공법으로 부드러운 감촉과 시각적 미려감을 부여하기 위하여 실시하는 가공법을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 전처리 공정으로 기모가공을 포함하는 것은 중요할 수 있다. 왜냐하면 기모가공을 통해 표면에 미세 보풀이 발생하면 보다 부드러운 천연피혁의 촉감을 구현할 수 있기 때문이다.

본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 정련공정 및 감량공정은 물 중량 대비 0.1-5.0% (o.w.s)의 정련제, 0.1-5.0% (o.w.s)의 탈유제, 및 0.1-10.0% (o.w.s)의 가성소다(NaOH)를 혼합하여 80-100℃에서 10-60분간 이루어질 수 있으나, 약품함량, 온도, 및 시간조건은 유동적으로 조절 될 수 있다.

본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 단계 (b)의 약품 함침은 맹글(mangle)압력 0.1-5.0 kgf 및 Pick up율 50-150%의 조건으로 이루어지며, 보다 바람직하게는 맹글(mangle)압력 0.5-4.0kgf 및 Pick up율 90-120%의 조건, 가장 바람직하게는 맹글(mangle)압력 1.0-3.0 kgf 및 Pick up율 100-110%의 조건에서 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 편물의 겉보기 밀도를 0.3-0.6 g/㎤의 범위로 수축하기 위해 상기 조건은 유동적으로 선택될 수 있다.

본 명세서의 용어 맹글(mangle)은 용액을 짜내는 롤러를 포함하는 기계류를 의미하는 것으로, 처리액에 함유되는 염료?약제를 직물에 균일하게 압입, 투여하는 데 사용되는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 단계 (c)의 고밀도 수축은 온도조건 30-100℃ 및 압력조건 1.0-2.5 kgf에서 10-50분 동안 이루어질 수 있으며, 보다 바람직하게는 온도조건 50-80℃ 및 압력조건 1.5-2.0 kgf에서 20-40분 동안일 수 있으며, 가장 바람직하게는 온도조건 60℃ 및 압력조건 1.8 kgf에서 30분 동안 이루어 질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 편물의 겉보기 밀도를 0.3-0.6 g/㎤의 범위로 수축하기 위해 상기 조건은 유동적으로 선택될 수 있다.

본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 고밀도 수축은 수축 결과 상기 편물이 0.3-0.6 g/㎤의 겉보기 밀도를 갖게 될 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.35-0.55 g/㎤의 겉보기 밀도를, 가장 바람직하게는 0.4-0.5g/㎤의 겉보기 밀도를 갖게 될 수 있다. 본 발명에서 겉보기 밀도가 0.3-0.6 g/㎤인 것은 굉장히 중요할 수 있다. 왜냐하면 겉보기 밀도가 0.3-0.6 g/㎤범위에서는 인공피혁이 천연피혁의 물성 및 질감을 갖게 되는데, 본 발명은 4.2 g/㎤ 이상으로 고밀도화 시킬 수 있기 때문에 종래의 기술과 비교하여도 우수한 인공피혁을 제조할 수 있기 때문이다. 따라서 본 발명이 천연피혁이 가까운 우수한 촉감을 우레탄 수지를 함침하지 않고도 구현할 수 있는 이유는 상기 겉보기 밀도를 0.3-0.6 g/㎤로 제작하기 때문 이므로 겉보기 밀도는 본 발명의 무 우레탄 인공피혁을 구성하는 가장 중요한 물성 특징일 수 있다.

본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 단계 (d)의 친환경 수지는 라놀린수지인 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 라놀린은 양모에 부착된 분비물을 양모 세정시 회수정제한 것이며, 그 특성은 담황색 또는 미황색의 지방과 같은 연한 덩어리로 강한 점성이 있다. 거의 무취이며 지방과 비슷하고 에틸, 크로로포름, 및 석유벤진에 녹기 쉬우며 알콜에는 약간 녹는다. 또한 수용상에서 가열하면 용융하여 유층과 수층으로 분리되고 의약, 화장품, 유제, 및 샴푸 등의 원료로 사용될 수 있다. 본 발명에서 라놀린 수지를 후가공으로 처리하는 것은 매우 중요할 수 있다. 왜냐하면 라놀린 수지가 본디 양모에서 추출한 오일이기 때문에 라놀린 수지를 처리한 인공피혁은 무엇보다도 천연 양피의 느낌을 극대화 할 수 있기 때문이다.

본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 친환경 수지는 촉감보조제로 카제인 또는 콜라겐을 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 라놀린 수지만으로도 양피 촉감의 구현은 가능하지만 촉감보조제로 카제인 또는 콜라겐을 함유하면 촉감이 훨씬 부드럽고 우수해 질 수 있으므로 본 발명에서 카제인과 콜라겐을 추가적으로 포함하는 것은 중요할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 무 우레탄 인공피혁을 제공한다.

본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 무 우레탄 인공 피혁은 다음의 특성을 포함할 수 있다:

(a) 밀도(겉보기밀도) : 0.3-0.6 g/㎤;

(b) 일광견뢰도 : 4-5 급;

(c) 절단강도 : 60-90 kg/25mm;

(d) 두께 : 0.5-3.0 mm;

(e) 통기성 : 15-25 ㎤/sec;

(f) 섬도 : 0.05-0.3 denier; 및

(g) 분할율 : 70-100 %.

본 명세서의 용어 분할율은 해도사 및 분할사의 감량 후 분할정도를 의미 하며 수치가 클수록 미세한 굵기로 분할되는 것이므로, 좀 더 부드러운 촉감을 나타낼 수 있다.

상기 무 우레탄 인공피혁에 관한 설명은 당업자들에게 일반적으로 해석될 수 있고, 본 명세서의 설명의 중복 및 과도한 복잡성을 고려하여 생략하도록 한다.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:

(a) 하기 단계를 포함하는 무 우레탄 인공피혁의 제조 방법을 제공한다: (ⅰ) 편물을 전처리하는 전처리단계; (ⅱ) 상기 단계 (ⅰ)의 전처리된 편물을 고수축 약품이 포함된 용액에 함침(含浸)시키는 약품 함침단계: (ⅲ) 상기 단계 (ⅱ)의 고수축 약품이 함침된 편물을 고밀도로 수축시키는 고밀도 수축단계; 및 (ⅳ) 상기 단계 (ⅲ)의 고밀도로 수축된 편물을 친환경 수지로 처리하는 수지가공단계.

(b) 본 발명은 종래 인공피혁에서 사용된 우레탄 수지 함침법을 탈피하여 새로운 방향으로 제조된 인공피혁이 제공되므로 우레탄 사용에 있어 고려되었던 환경문제를 극복할 수 있다.

(c) 본 발명은 고밀도의 인공피혁에 친환경 수지를 구현하게 됨으로써 천연피혁에 더욱 가까워진 촉감을 얻을 수 있게 된다.

(d) 본 발명에 의한 고수축 및 고밀도 편물은 표면적이 커 흡수성 및 닦임성이 우수하고, 또한 항균 및 편발수성 등의 특성도 우수하다. 및

(e) 본 발명에 의한 고수축 및 고밀도 편물은 원천적으로 정전기를 차단하고, 대전방지성, 도전성 등이 우수하여 스크레치가 거의 없는 고청정 크리너 등의 다기능 니트 스웨이드로 개발될 수 있다.

도 1 본 발명의 원사인 해도사 단면을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 전처리 가운데 감량 시 발생하는 극세사 수축의 전후 비교사진을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 편물이 고수축 약품에 의하여 고밀도로 수축된 전후 비교사진을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 친환경 수지의 자체개발 개요도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 포함된 무 우레탄 고밀도 편물을 제조하는 연속식 고밀도 수축 시스템을 나타낸다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명 하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예

실시예 1 : 피혁 백킹(backing)용 원단의 준비공정

원단을 만들기 위해 적합한 원사 선정에 있어서, 단사 섬도가 0.3 내지 0.05 데니어(Denier, 이하 D로 표기)인 폴리에스터계(PET), 나일론계(Nylon), PCP(PET/Co-PET) 및 이들의 복합사로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 해도사 및 분할사를 선택할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 원사로 PCP 80D(국내 휴비스 및 대만 SHINKONG SYNTHETIC FIBERS CORPORATION의 100% polyester의 50D PCP와 30D 고신축사를 인팅)를 선택하여 적용하였고, 이때 분할사의 분할형은 단사섬도는 DPF(denier per filament) 0.185D였다. 상기 선택한 원사를 환편기 42G(독일 마야사)를 이용하여 인터록 조직으로 제직하였고, 이로써 피혁 백킹(backing)용 원단을 준비하였다.

실시예 2 : 정련(scouring), 감량 및 기모공정

섬유의 제직공정에서 유제(油劑)를 포함한 여러 불순물이 원단에 존재할 수 있으므로 먼저 0.1 내지 1.0% (o.w.s)의 정련제(SC-700;세계로 케미칼, BK-500;백광산업), 0.1 내지 1.0% (o.w.s)의 탈유제(SC-1000;세계로 케미칼, SEQ-T;엔텍스코리아, 올리고마;불순물, 재부착 방지제 SG-45;세계로 케미칼), 및 0.5 내지 3.0% (o.w.s)의 가성소다(NaOH)(원일케미칼, 대영화공)를 혼합하여 80-100℃에서 약 10 내지 40분간 전처리를 실시하였다. 이때, NaOH는 정련과 동시에 알칼리 감량가공이 수반될 수 있게 첨가한 것이며, 전처리 공정의 경우 극세사의 제조사, 꼬임수, 질감 및 제직상태에 따라 전처리 약품과 온도를 달리 할 수 있음을 참고로 하였다.

정련 및 감량가공을 하고 난 후에는, 선택적으로 기모기계(NAPPING MACHINE 회전수(RPM) ; 500-1,500, 횟수 ; 4-18회)에 원단을 투입하여 편물의 골이 보이지 않도록 인위적으로 기모(起毛)작업을 하였다. 기모가공은 이 후에 감촉을 결정할 수 있기 때문에 용도에 따라 기모 길이를 달리 할 수 있음을 참고로 하였다.

실시예 3 : 고밀도 수축 약품에 의한 저온 고밀도 수축 공정

실시예 1 및 실시예 2에 따라 처리된 원단을 고밀도로 수축하기 위한 작업이 이루어졌다. 이 때 사용된 기계는 연속식 저온 고밀도 수축기로써, 투입구, pre-washer조, 약품조, 체류조(축소조 및 축소챔버), 수세조, 초음파 수세조, 및 Plating조로 구성되어 있는데, 각 공정이 연속적으로 이루어지므로 장력이나 용출 등에 의하여 밀도저하가 발생하지 않는 장점이 있어 본 발명에서 특별히 선택하여 제조한 장치이다. 원단이 투입되기 전, 미리 약품조의 약품탱크에는 하기 표 1과 같은 함량비로 혼합하여, 물(water)대비 약품고형분 10 내지 30% 정도로 희석해 두었다.

상기 실시예 1 내지 실시예 2에서 처리된 원단을 확포상태로 수축기에 투입하였고, pre-washer조에서 구김이 발생하지 않도록 수세과정을 거치게 하였다. 수세과정 다음 원단이 약품조를 지날 때는 맹글(mangle)의 압력은 2.5kgf이었고, 약품이 100% pick up율로 원단에 침투되게 하였다. 다음 원단의 고밀도 정도가 결정될 수 있는 체류조에서는 60℃의 온도와 1.8 kgf 압력조건하에서 원단을 30 분간 체류시켰다.

용도	성분	함량 (%)
수축제	벤질알콜	20-80
	dipentene	5-30
	benzoic acid	5-30
보존제	polyethylene glycol	1-5
유화제	sorbitan monostearate	1-5
유화제	turkey redoil	3-10
침투제	fatty alcohol sulfate	0.1-2
침투제	tidecyl	0.1-2
개질화제	polyglycol diglycidyl ether	0.2-2
유화중화제	ethylamine	0.2-2
유화중화제	alkyl etherphosphate	0.2-2
분산제	alkyl benzene sulfonate	0.2-2

실시예 4 : 초음파수세를 포함한 수세공정 및 Plating

체류조를 거쳐 고밀도 수축된 원단을 4개의 수세조에 통과 시켰다. 적어도 하나의 수세조에는 초음파 장치가 설치되어 있어 미세 particle도 제거 할 수 있었으며, 각 수세조는 컨베이어시스템으로 연결되어있어 원단에 걸리는 장력이 최소화 될 수 있었다. 수세과정까지 모두 마친 원단은 확포된 상태로 Plating조에 회수하였다.

실시예 5 : 친환경수지의 제조

상기 실시예 1 내지 5의 방법에 의해 고밀도로 수축시킨 편물을 최종적으로 천연피혁과 같은 느낌을 부여하기 위해서 친환경 수지 처리가 필요하였다. 따라서 친환경수지를 제조하였고, 그 방법은 양모 oil 성분인 라놀린 수지를 base로 하여 지방산계 콜라겐 수지, 식물에서 추출되는 카제인 수지를 혼합하여 유화공정을 통해 불용성을 수용성화 한 후에 내구성을 올리기 위해 가교제를 혼합하는 것이었다.

보다 자세한 방법은 다음과 같았다.

먼저 라놀린(Anhui leafchem Co., Ltd.) 420 kg을 66度보-메 황산(대영화공) 125 kg로 35℃이하에서 황산화시켰다. 황산화 반응 후 500 kg의 물을 사용하여 씻어낸 다음, 35度보-메 가성소다(원일케미칼, 대영화공) 190 kg로 온도에 주의하면서 중화하여 수용성 라놀린 수지를 얻었다. 여기에 카세인 수지(화남상사)와 콜라겐수지(삼미산업)를 촉감보조제로 첨가하고, 보습효과를 위해 글리세린(우주산업)과 PEG(polyethylene glycol, 우주산업)을 첨가하였으며, 내구성을 높이기 위해 이소시아네이트(대진이화)를 가교제로 첨가하여 친환경 수지를 완성하였다. 보다 자세한 함량은 하기 표 2와 같았다.

약품	용도	함량
라놀린 수지	유연제-촉감조절제	40-60
카세인	촉감보조제	10-15
콜라겐	촉감보조제	5-10
글리세린	보습제	10-15
PEG(polyethylene glycol)	보습제	10-15
이소시아네이트	가교제	5-8
물	-	4-8

실시예 6 : 염색 및 친환경 수지처리를 포함한 후가공 공정

마지막 단계로, 고밀도 수축된 원단의 표면적인 느낌(시각적촉각적 느낌)까지 인공피혁과 유사하도록 하기 위하여 염색 및 친환경수지처리를 하였다. 염색은 1:10-1:30의 욕비로, pH 4-5정도의 산 염색(acid dye)을 하였다. 염색 조건은 120-130℃에서 40-100분 동안 처리하였으며 염색에 사용된 약품은 하기 표 3과 같았다.

약품	용도	함량
BLACK AMP(대영산업)	분산염료	15%(o.w.f)
바리톨(세계로케미칼)	침투제	1-3%(o.w.s)
disper N-3(대영무역)	극세사용 분산제	0.1-1%(o.w.s)
disper VG-1000(대영무역)	균염성용 분산제	0.1-1%(o.w.s)
SG-45(세계로케미칼)	불순물 재부착 방지제	0.5-3%(o.w.s)
초산 또는 구연산	pH 조절제	0.5-3%(o.w.s)

염색에 있어 산 염색은 일반적으로 분산염료를 사용하며 내용제성이나 일광견뢰도, 세탁견뢰도의 중요성에 따라 염료 선별해야 했다. 염색을 마친 후 R/C(Reduction Clearing ; 환원세제) 및 수세를 통하여 미고착된 염료를 제거하였다.

다음으로 건조 및 열처리를 포함한 후가공(tenter, 150-180℃ × 30 m/min)으로 마무리하였는데, 이때 양피 느낌의 촉감을 부여하기 위하여 수지가공을 하였다. 상기 실시예 5의 방법으로 제조한 친환경 수지를 pick up율 80-150%로 가공 처리하였고, padding, dry(건조), curing(열고착)순으로 후처리하였다.

실험예 1 : 인공피혁 물성실험

본 발명의 상기 실시예 1 내지 실시예 5에 따라 제조된 인공 피혁의 물성을 다음과 같이 측정하여 그 결과를 하기 표 4에 기재하였다.

밀도 : 고밀도 전후를 동일사이즈로 중량과 두께를 측정하여 KS K0521 시험규격에 따라 밀도를 측정하였다. 밀도가 0.4 g/㎤ 이상이 되면 천연피혁과 유사한 터치(touch)와 특징을 기대할 수 있어 품질의 많은 비중을 차지하며 기계적으로의 한계를 나타내고 있어 여러 업체에서 가장 연구에 치중하고 있다.

일광견뢰도 : 태양광에 의한 컬러(color)의 변화 정도를 파악하기 위하여, 인공광과 열, 습도의 조절을 통하여 내후성을 파악하는 항목으로 KS K105B02 시험규격에 따라 측정하였다.

절단강도 : 원단을 파열시킬 때 드는 힘을 말하며 폭 100 mm 길이 100 mm의 시험편을 3매 취하여 MULLEN형 절단강도 시험기를 사용하여 KS K 0520 시험규격에 따라 측정하였다.

두께 : KS K 0506 시험규격에 따라 측정하였다. 보통 두께에 따라 용도가 달라지는데 1.2 이상은 CAR-SEAT용 0.8 이하는 자동차 내장용 등의 용도에 사용되며 의류용은 더 얇은 것이 사용되며 터치(touch)나 밀도의 상관관계가 있다.

통기성 : MS257-13 시험규격에 따라 측정하였다. 섬유제품의 공기 투과 정도를 말하며 공기 통과량을 측정하는 시험이며 공기투과도 정도는 보온성, 방수성, 방습성 등의 위생성에 영향을 미치고 쾌적감과 밀접한 관계가 있다.

섬도( denier ) : Warp reel 및 현미경을 이용하여 측정하였다.

분할율 : 분할사 및 해도사의 분할정도를 판단하는 측도로써, 전자현미경을 이용하여 측정하였다. 분할율이 높을수록 미세 섬유가 가능해지므로 부드러운 촉감을 나타낼 수 있었다.

평가항목	측정값
밀도 (g/㎤)	0.42
일광견뢰도 (급)	4-5
절단강도 (kg/25mm)	60-150
두께 (mm)	1.2
통기성 (㎤/sec)	20
데니어 (denier)	0.2
분할율 (%)	90

실험예 2 : 선호도 실험

본 발명의 상기 실시예 1 내지 실시예 5에 따라 제조된 인공 피혁을 이용하여 소파 시트(sofa sheet)를 제작, 사용자들의 사용감 및 선호도를 조사해 보았다. 비교대상은 천연피혁으로 100% 만들어진 시트(대조군 1) 및 우레탄 함침으로 만들어진 합성피혁(대조군 2)였다. 본 실험에 참여한 인원은 20-30 대 남녀 각각 50명을 대상으로 이루어졌으며 실험 참여자들에게는 소파시트의 재질에 대한 어떠한 정보도 제공하지 않았다. 소파시트를 사용해보고, 각 가죽시트의 촉감과 시각적 느낌을 비교하여 선호도를 조사한 결과는 하기 표 5와 같았다.

평가항목	대조군 1 (천연피혁)	대조군 2 (우레탄 함침 합성피혁)	본 발명 (무 우레탄 고밀도 합성피혁)
감 촉	45 명	14 명	41 명
시각적 느낌	48 명	15 명	37 명

상기 결과와 같이 우레탄 함침 합성피혁은 선호도가 낮은 반면, 본 발명인 무 우레탄 고밀도 합성피혁은 천연피혁만큼 선호도가 우수한 것으로 나타났다. 이 결과로써, 본 발명이 천연피혁과 구별이 어려울 만큼 천연피혁에 가까운 감촉과 시각적 느낌을 제공할 수 있음을 입증할 수 있었다.

Claims

하기 단계를 포함하는 무 우레탄 인공피혁의 제조 방법;
(a) 편물을 전처리하는 전처리단계;
(b) 상기 단계 (a)의 전처리된 편물을 고수축 약품이 포함된 용액에 함침(含浸)시키는 약품 함침단계:
(c) 상기 단계 (b)의 고수축 약품이 함침된 편물을 고밀도로 수축시키는 고밀도 수축단계; 및
(d) 상기 단계 (c)의 고밀도로 수축된 편물을 친환경 수지로 처리하는 수지가공단계.
제 1 항에 있어서,
상기 편물의 원사는 폴리에스터계, 나일론계, PCP(Polyester/Co-Polyester), 및 나일론/폴리에스터계를 포함하는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 고분자물질로 방사한 해도사 또는 분할사이며, 상기 해도사 또는 분할사의 단사섬도는 DPF(denier per filament) 0.001-0.5 Denier인 것을 특징으로 하는 무 우레탄 인공피혁의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (a)의 전처리는 정련(scouring, 精練)공정, 감량(weight reduction, 減量)공정, 기모(napping, 起毛)공정, 수세(pre-washing)공정, 및 이들의 혼합 공정으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무 우레한 인공피혁의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 정련공정 및 감량공정은 물 중량 대비 0.1-5.0% (o.w.s)의 정련제, 0.1-5.0% (o.w.s)의 탈유제, 및 0.1-10.0% (o.w.s)의 가성소다(NaOH)를 혼합하여 80-100℃에서 10-60분간 이루어지는 것을 특징으로 하는 무 우레탄 인공피혁의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (b)의 약품 함침은 맹글(mangle)압력 0.1-5.0 kgf 및 Pick up율 50-150%의 조건으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무 우레탄 인공피혁의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (c)의 고밀도 수축은 온도조건 30-100℃ 및 압력조건 1.0-2.5 kgf에서 10-50분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 무 우레탄 인공피혁의 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 고밀도 수축은 수축 결과 상기 편물이 0.3-0.6 g/㎤의 겉보기 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 무 우레탄 인공피혁의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (d)의 친환경 수지는 라놀린수지인 것을 특징으로 하는 무 우레탄 인공피혁의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 친환경 수지는 촉감보조제로 카제인 또는 콜라겐을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 무 우레탄 인공피혁의 제조 방법.
상기 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 무 우레탄 인공피혁.
제 10 항에 있어서,
상기 무 우레탄 인공 피혁은 다음의 특성을 포함하는 것을 특징으로 하는 무 우레탄 인공피혁;
(a) 밀도(겉보기밀도) : 0.3-0.6 g/㎤;
(b) 일광견뢰도 : 4-5 급;
(c) 절단강도 : 60-90 kg/25mm;
(d) 두께 : 0.5-3.0 mm;
(e) 통기성 : 15-25 ㎤/sec;
(f) 섬도 : 0.05-0.3 denier; 및
(g) 분할율 : 70-100 %.