KR19980075831A - 부직포의 제조공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인조피혁 등의 소재가 되는 밀도가 높은 부직포(不織布)의 제조방법에 대한 것으로 통상적으로 부직포는 천연 또는 화학, 유리 등의 각종 섬유소재를 상호간에 일정한 방향성 없이 엉키게 하여 시트(sheet)형태의 직물을 형성하여 이를 화학, 물리적인 방법으로 결합 안정화시켜서 종이나 천과 같이 제조하여 산업현장이나 생활주변에서 필요에 따라 광범위하게 사용하고 있는데, 이들 중 천연피혁과 유사한 물성을 가지는 인조피혁의 소재로서도 부직포가 이용되고 있는 바 본 발명은 인조피혁을 공업적으로 대량생산하여 소비자에게 제공하고자 부직포로서 인조피혁을 제조하기 위한 소재부직포로서의 조건을 충족시키기 위한 밀도가 높은 고밀도 부직포를 제조하기 위한 공법에 대한 발명이다.

Description

부직포의 제조방법

제1도는 본 발명상으로 실시되는 부직포의 제조공정 블록다이아그램

제2도의 가도는 종래 공법으로 제조된 부직포 확대 단면사진

나도는 본 발명 공법으로 제조된 부직포 확대 단면사진

본 발명은 인조피혁 등의 소재가 되는 고밀도 부직포(不織布)의 제조방법에 대한 것으로 통상적으로 부직포는 천연 또는 화학, 유리 등의 각종 섬유소재를 상호간에 일정한 방향성이 없이 엉키게 하여 시트(sheet) 형태의 직물을 형성한 다음 이를 화학적 또는 물리적인 방법으로 결합, 안정화시켜서 종이나 천과 같이 제조하여 산업현장이나 생활주변에서 사용목적에 따라 광범위하게 사용하고 있다.

그런데, 상기 여러용도로 사용되는 것중 인조피혁용으로 사용되는 부직포는 천연피혁의 대체소재로서 많은 연구가 진행되고 있으며 천연피혁이 주소재로 사용되던 각종 가방, 볼커버 특히 신발 등의 소재는 점차 공해가 적고 대량생산이 용이한 인조피혁으로 대체되고 있는 바, 인조피혁소재로는 직물 또는 부직포를 사용하고 있으나 최근 부직포의 품질향상으로 점차 부직포의 비중이 증대되고 있고 일반적인 인조피혁용 부직포는 나일론, 폴리에스터 등을 주원료로 하여 혼타면, 카딩, 크로스래핑, 니들펀칭, 카렌더링 등의 공정을 거쳐 제조하고 있다. 국내에서 생산되고 있는 부직포는 중량이 210~240g/㎡이며 밀도는 0.15~0.21g/㎤인 부직포가 주종을 이루고 있으나 이는 인조피혁의 품질을 결정하는 필수적인 요소인 꺾임성, 탄력성, 표면평활성, 적절한 강신도 등의 요구조건을 만족시키기에는 한계가 있다.

특히 니들펀칭부직포의 제조시 공정특성상 발생되는 니들마크, 니들트랙 및 표면 평활성의 한계는 고급품질의 인조피혁을 생산하는데 장애요소로 되고 있고 일본 등에서는 장섬유 등으로 스펀-레이스(spun-lace) 등의 공법을 사용하여 부직포를 고밀도화하였으나 중량이 200g/㎡ 이상인 부직포는 결합력이 약하여 별도의 니들펀칭 장치를 이용하여 고밀도 부직포를 생산하고 있는 바 생산공정이 복잡하고 장시간이 소요되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 여러 문제점을 해결하고 보다 간단한 제조공정으로서 인조피혁용 고밀도 부직포가 갖추어야 할 여러조건 즉, 두께가 얇으면서 가볍고 꺾임성, 탄력성, 표면평활성 및 적절한 강도를 가지도록 안출한 발명으로서 이의 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상술하면 다음과 같다.

전술한 바와 같이 부직포를 원재료로 한 인조피혁으로서 갖추어야 할 여러 조건을 만족하기 위하여서는 천연피혁의 물성과 유사하도록 하기 위한 부직포의 기본 조건으로서 섬유의 밀도가 높아야 하는데 본 발명상으로 실시되어 얻어진 부직포의 섬유밀도가 0.3g/㎤ 이상으로 고밀도화되어야 인조피혁의 소재로서 사용되는 부직포의 조건을 만족할 수 있으며 상기와 같은 여러 조건을 만족하는 고밀도 부직포 원단을 제조하기 위하여서 우선, 원료의 최적혼면에 관하여 고수축성 섬유의 혼용물과 부직포의 수축율의 상관성과 부직포의 최적 강신도, 꺾임성, 탄력성을 검토하고 밀도를 높이기 위한 수축장치 및 처리방법과 수축처리후의 형태 안정성 및 사용처에 알맞은 두께를 얻기 위한 카렌더링 방법을 검토하였으며 부직포 자체의 제조기술연구로서 카드(card)와 크로스레퍼(cross lapper)에 의한 절적한 웹(web)형성, 그리고 표면 평활성의 향상, 니들마크 감소를 위한 적절한 니들 펀칭 조건(AD, PD, PPSC 및 니들타입)의 결정 등을 고려하여 본 발명을 안출함에 있어서, 본 발명상의 부직포 제조공정은 크게 다음과 같은 공정을 거치게 되는 바 이를 블록도로 표시하면;

원료→혼타면→카딩(CARDING)→니들펀칭(NEEDLE PUNCHING)→니들펀칭부직포→릴렉스(RELAX)→수축→탈수→건조→카렌더링(CALENDRING)→와인딩(WINDING)→고밀도 부직포를 얻게 되는 공정을 거치게 되는데 각 공정별 자세한 설명은 다음과 같다.

국내외의 각종 고수축 폴리에스터(polyester)섬유와 나일론(nylon)섬유의 혼용율을 변경시켜서 부직포를 제조한 후 열수축을 시켜 고밀도 부직포를 제조하였으며 그 결과 폴리에스터섬유의 혼용율이 50% 이상이 되면 폴리에스터섬유의 단점인 딱딱한 촉감이 나타나고 수축을 관리가 어려워지며 폴리에스터섬유의 혼용율이 낮아지면 수축율이 급격히 저하되게 되므로 고수축 폴리에스터의 혼용율을 약 40%~50% 범위정도로 결정하였다.

이제 고밀도 부직포를 제조하기 위하여;

적정비율의 고수축 폴리에스터와 나일론을 혼합하여 혼타면기에 원료를 투입하여 원료를 균일하게 혼합하고 터프트 오프너(tuft opener)의 와이어(wire)에 의해 원료를 개섬하고 피드복스(feed box)에서 원료를 저정한 후 항상 일정한 양을 슈트(chute)에 공급한다.

슈트에서 원료의 중량이 일정하게 공급된 후 평량장치(belt weighter)에서는 카드(card)에 공급되는 랩(lap)의 중량이 일정범위로 콘트롤된다. 이렇게 하여 얻어진 혼타면 원료가 카드(card) 기계의 각종 롤러를 거친 후 일정한 중량의 웹(web)이 형성되도록 하며 크로스 래퍼(cross lapper)에서는 카딩(carding)된 웹(web)을 평편포(sheet)상태로 포개어준다. 이렇게 조성된 평편포상의 웹(web)을 상하의 바늘로 4~5회 찍어줌으로써 부직포가 만들어지고 이 부직포는 본 발명상으로 실시되는 열수축처리과정으로 진행되는 바 열수축공정은 다음과 같다.

니들펀칭 부직포→리렉스(relax)장치→수축장치(고온의 온수에 1차 함침, 2차 함침)→탈수장치→건조장치→칼렌더→고밀도 부직포

상기와 같은 공정으로 부직포를 열수축하여 본 발명상의 고밀도 부직포를 완성하게 되는 바 우선 공급되는 원단에 장력이 걸리지 않도록 부직포를 오버피이드(overfeed)시켜서 수축장치(고온의 온수탱크)에 장입되게 하는 바 상기 수축장치는 2개의 열탕조로서 구성되며 첫번째 열탕조에서 온도를 80~90℃로 하여 예비수축시킨 후 두번째 열탕조에서 온도를 90~98℃로 하여 완전 수축을 시킨다. 수축작업이 종료된 부직포는 한쌍의 롤러를 통과시켜서 부직포의 수분을 30~40%가 될 수 있도록 조정한다. 이제 일정함수율을 가진 수축된 부직포의 수분을 제거하기 위하여 건조장치에 인입시킨다. 건조장치는 챔버식과 실린더식의 건조장치를 사용하여 건조온도를 90~100℃로 관리한다. 건조장치로부터 건조된 부직포는 두께 및 표면을 평활하게 하기 위하여 일정한 간격으로 배열된 상하 한쌍의 가열된 로울러사이로 통과하게 하되, 로울러의 온도를 120~180℃로 가열하여 부직포의 두께를 조절하며 표면 평활성을 향상시킴으로써 본 발명상의 고밀도 부직포가 제조된다.

상기와 같은 본 발명상의 공정으로 얻어진 고밀도 부직포의 수축(고밀도화)처리전과 후의 물성변화에 대한 데이터를 220g/㎡×0.7m/m T와 240g/㎡×0.8m/m T 및 280g/㎡×1.0m/m T 등의 세가지 종류의 시제품 부직포를 표준적으로 시험한 도표는 아래 표 1과 같다.

[표 1]

상기 시험 도표 1에 나타난 바와 같이 240g/㎡의 부직포의 경우 밀도는 수축전 0.14g/㎤에서 수축후 0.3g/㎤ 정도로 고밀도화되었음을 알 수 있다. 그리고 수축후에는 인장강도, 인열강도, 신도 등의 물성치가 인조피혁으로 사용할 수 있을 정도에 근접하게 개선됨을 알 수 있다. 여기서 상기와 같은 본 발명상의 제조공정으로 생산을 하여 얻어진 고밀도 부직포와 일반 포직포와의 물성시험을 한 데이터는 다음 표 2와 같다.

[표 2]

표 2에서 알 수 있는 바와 같이 고밀도 부직포는 일반 부직포보다 밀도는 38% 증가되고 공기투과도는 42.5% 감소되어 부직포 섬유의 구조가 치밀(고밀도)하게 되었음을 알 수 있다.

상기와 같이 본 발명상으로 얻어진 고밀도 부직포는 꺾임성이 향상되고 구성섬유의 구조가 치밀하게 되므로 니들마크, 니들트랙이 감소되어 표면의 평활성이 향상되며 따라서 인조피혁 가공시 폴리우레탄 수지의 사용량을 줄일 수 있어 천연 피혁의 촉감을 낼 수 있게 될 뿐아니라 제조공정중의 함침과 코팅 공정에서도 폴리우레탄 수지 사용량이 줄어들게 됨에 따라 무게가 경량인 인조피혁을 만드는 소재인 고밀도 부직포를 생산할수 있게 된다.

참고로 국내의 자사 일반 부직포와 고밀도 부직포 및 국내 타사의 일반부직포의 비교 시험테이터를 표 3에 나타낸다.

[표 3] 부직포 시험 data

또한 표 4는 자사의 일반 부직포(240g/㎡)와 고밀도 부직포(240g/㎡) 그리고 타사의 일반부직포(220g/㎡)를 사용하여 인조피혁을 제조하였을 때의 시험결과 데이터를 나타내었다.

[표 4] 인조피혁 시험 data

이상의 각 실험데이터를 얻기 위하여 선택한 시험 항목별 관련 기준 및 공인시험방법

[표 5]

표 3에서와 같이 동일한 중량(240g/㎡)의 경우 일반 부직포에 비하여 고밀도 부직포의 밀도가 37.6% 상승하였으며 후도는 27.2% 낮아졌고 공기투과도는 42.5%가 감소되었다. 동일한 두께(0.8mm)에서 인장강도는 MD(메카니칼 디렉션) 방향으로 36.8% 증가하고, CD(크로스 디렉션) 방향으로 6.3% 감소하였으며, 인열강도는 MD방향으로 47.7%, CD방향으로 23.3%의 증가율을 보였다. 파열강도에서는 차이를 볼 수 없었으며 공기투과도는 12.1% 감소되었다.

표 4에서 알 수 있는 것처럼 일반 부직포를 사용할 때에 비해 고밀도 부직포를 사용한 인조피혁에서는 중량이 16.3%가 감소하고 두께는 31.2% 낮게 되었으며 내굴곡성은 향상되었음을 알 수 있다. 즉 표면평활성과 밀도가 충실하므로 함침시 폴리우레탄 수지의 고형분을 적게 잔존시킬 수 있고 표면의 잔털이 적으므로 폴리우레탄 수지의 코팅층을 얇게 하므로 경량화 추세에 부응하는 제품을 만들 수 있다.

* 고밀도 부직포는 일반 부직포에 비해 다음과 같은 장점이 있다.

일반 부직포의 경우 꺾으면 종이를 꺾을 때와 같이 각이 지면서 꺾이나(∧) 고밀도 부직포의 경우에는 곡선 형태의 완만한 꺾임(⌒)이 발생되므로 꺾은 후의 꺾임회복성이 향상된다. 그 결과 이를 백킹(backing)재로 사용한 인조피혁의 꺾임성도 개선된다. 그리고 부직포를 고밀도화 시키면 구성섬유의 구조가 치밀하게 되므로 니들마크, 니들트랙이 감소되고 표면평활성이 향상된다. 이로 인해 인조피혁 가공시 폴리우레탄(polyurethane) 수지의 사용량을 줄일 수 있게 됨으로써 고무 느낌의 촉감이 없어지게 되어 천연피혁에 가까운 감촉을 낼 수 있게 된다. 또한 고밀도화가 이루어짐으로써 부직포의 탄력성, 부드러움, 체적감이 향상되므로 이를 사용한 인조피혁의 촉감이 크게 개선될 뿐 아니라 고밀도 부직포는 밀도가 높아지고 부직포의 두께가 얇고 균일하게 된다. 그러므로 인조피혁 가공시 함침과 코팅공정에서 폴리우레탄의 사용량을 적게 할 수 있으므로 인조피혁의 경량화가 가능하다. 그리고 고밀도 부직포를 사용하면 표면평활성과 꺾임성이 향상되므로 인조피혁 가공시에 약제를 적게 사용할 수 있게 되어 원가절감이 되는 고밀도 부직포를 얻을 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 인조피혁 등의 소재가 되는 나일론 고수축 화이버 6:4의 비율로 부직포의 섬유밀도가 0.3g/㎤ 이상인 고밀도의 부직포를 제조하기 위하여 부직포 제조공정, 나일론과 고수축폴리에스터를 60%~50% 대 40%~50%의 비율로 혼합하여 부직포상태로 만든 후 중의 열탕수축공정작업을 함에 있어 2개의 열탕수조를 구비하되 첫번째 열탕수조의 수온을 80℃~90℃로 하여 부직포를 예비수축시킨 다음 두번째 열탕수조에서 수온을 90℃~98℃로 하여 부직포를 완전수축을 한 다음 탈수장치에 의하여 수분을 30%~40% 정도 남게 한 다음 건조온도 90℃~100℃로 건조한 후 120℃~180℃의 온도를 유지하는 1쌍의 가열된 로울러를 통하여 부직포의 두께와 표면 평활도를 부여하여서 되는 부직포의 제조공법.