KR20130110794A

KR20130110794A - 인공피혁 및 그 제조방법

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Publication number: KR20130110794A
Application number: KR1020120033039A
Authority: KR
Inventors: 이응민; 박양수; 박종호; 정종석
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-10
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: KR101885253B1

Abstract

고급스러운 외관 품질, 소프트한 터치감, 및 우수한 기계적 물성을 갖는 인공피혁 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 인공피혁은, 복합 부직포; 및 상기 복합 부직포 내에 함침되어 있는 고분자 탄성체를 포함하되, 상기 복합 부직포는, 0.001 내지 0.3 데니어의 섬도를 갖는 제1 단섬유들을 포함하며, 0.15 내지 0.35 g/cm³의 겉보기 밀도를 갖는 극세사 부직포; 및 1 내지 6 데니어의 섬도를 갖는 제2 단섬유들을 포함하며, 0.25 내지 0.45 g/cm³의 겉보기 밀도를 갖는 보강용 부직포를 포함하고, 상기 극세사 부직포 및 보강용 부직포는 교락되어 있다.

Description

인공피혁 및 그 제조방법{Artificial Leather and Method for Manufacturing The Same}

본 발명은 인공피혁 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 고급스러운 외관 품질, 소프트한 터치감, 및 우수한 기계적 물성을 갖는 인공피혁 및 그 제조방법에 관한 것이다.

인공피혁은 극세섬유가 3차원적으로 교락되어 형성된 부직포에 고분자 탄성체가 함침되어 이루어진 것으로서, 천연피혁과 유사하게 부드러운 질감 및 독특한 외관을 가짐으로써, 신발, 의류, 장갑, 잡화, 가구, 및 자동차 내장재 등과 같은 다양한 분야에 널리 이용되고 있다.

이와 같은 인공피혁은 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리아미드 섬유 등 다양한 종류의 섬유를 이용하여 제조되고 있다.

그러나, 인공피혁은 천연피혁에 비해 외관 품질, 충만감 등의 감성 품질은 물론이고 기계적 물성이 다소 떨어지는 것이 사실인데, 이것은 인공피혁이 내부 구조적으로 천연피혁에 비해 콤팩트한 구조를 가지지 못하기 때문이다.

이러한 인공피혁의 한계를 극복하기 위하여, 수축 공정을 통해 인공피혁의 제조에 사용되는 부직포의 밀도를 증가시키는 방법이 제시되었다. 그러나, 인공피혁에 요구되는 기계적 물성을 만족시킬 수 있을 정도로 부직포를 수축시킬 경우, 인공피혁 표면의 밀도도 함께 과도하게 높아짐으로써 버핑 공정에 의해 형성되는 입모가 지나치게 짧게 형성되고, 그 결과 인공피혁의 낮은 벌키 특성으로 인해 외관 품질이 저하된다는 문제점이 있다.

반대로, 인공피혁의 입모 길이를 길게 하기 위하여 부직포의 밀도를 감소시킬 경우에는 인공피혁에 요구되는 기계적 물성을 만족시킬 수 없다는 문제가 발생한다.

한편, 인공피혁의 외관 특성 및 기계적 물성을 동시에 만족시키기 위한 하나의 방편으로서, 직물 또는 편물의 보강용 원단을 부직포와 교락시키는 방안이 본 출원인에 의해 대한민국 특허출원 제10-2007-0124874호로서 특허출원된 바 있다.

그러나, 직물 또는 편물의 보강용 원단을 부직포와 교락시킬 경우, 직물 또는 편물이 갖는 스티프한 특성으로 인해 최종적으로 제조되는 인공피혁에서 소프트한 감촉 및 부드러운 질감이 발현될 수 없고, 특히 굴곡을 갖는 제품에 적용될 때 특히 요구되는 신율을 만족시킬 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 인공피혁 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 측면은 고급스러운 외관 품질, 소프트한 터치감/질감, 및 우수한 기계적 물성을 갖는 인공피혁을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은 고급스러운 외관 품질, 소프트한 터치감/질감, 및 우수한 기계적 물성을 갖는 인공피혁의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면으로서, 복합 부직포; 및 상기 복합 부직포 내에 함침되어 있는 고분자 탄성체를 포함하되, 상기 복합 부직포는, 0.001 내지 0.3 데니어의 섬도를 갖는 제1 단섬유들을 포함하며, 0.15 내지 0.35 g/cm³의 겉보기 밀도를 갖는 극세사 부직포; 및 1 내지 6 데니어의 섬도를 갖는 제2 단섬유들을 포함하며, 0.25 내지 0.45 g/cm³의 겉보기 밀도를 갖는 보강용 부직포를 포함하고, 상기 극세사 부직포 및 보강용 부직포는 교락되어 있는 것을 특징으로 하는 인공피혁이 제공된다.

본 발명의 다른 측면으로서, 해도형 단섬유들로 제1 부직포를 형성하는 단계; 10% 이상의 비수수축률을 갖는 고수축성 단섬유들로 제2 부직포를 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2 부직포들을 교락시키는 단계; 교락된 상기 제1 및 제2 부직포들을 수축시키는 단계; 상기 제1 및 제2 부직포들 내에 고분자 탄성체를 함침시키는 단계; 및 상기 제1 부직포의 해도형 단섬유들로부터 해성분을 용출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법이 제공된다.

위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 인공피혁은 그 표면에 형성된 입모의 길이가 충분히 길어 벌키한 외관을 가질 뿐만 아니라, 상대적으로 높은 밀도를 갖는 이면층을 포함함으로써 우수한 기계적 물성을 나타낸다.

즉, 해도형 섬유의 제1 부직포와 고수축성 섬유의 제2 부직포를 교락시켜 상기 제1 부직포의 해도형 섬유를 상기 제2 부직포 내로 침투시킨 후 상기 제1 및 제2 부직포들에 대하여 수축 공정을 수행함으로써, 상기 제1 부직포에 비해 상대적으로 높은 수축성을 갖는 제2 부직포가 수축을 통해 그 내부로 침투한 해도형 섬유를 더욱 단단히 잡아주게 되고, 그 결과 인공피혁의 기계적 물성이 향상될 수 있다.

한편, 제1 부직포는 제2 부직포에 비해 상대적으로 낮은 수축성을 갖기 때문에 수축 공정에 의한 밀도 증가가 상대적으로 미미하여 후속의 버핑 공정에 의해 형성되는 입모들이 길게 형성될 수 있고 높은 벌키 특성이 인공피혁에 발현될 수 있다.

또한, 인공피혁에 우수한 기계적 물성을 부여하는 이면층으로서 직물 또는 편물이 아닌 부직포가 채택됨으로써 소프트한 감촉 및 질감을 가지며 굴곡이 많은 제품에 적용될 때 요구되는 충분한 신율 특성을 갖는 인공피혁이 제공될 수 있다.

이와 같이 고급스러운 외관 품질, 소프트한 터치감, 및 우수한 기계적 물성을 갖는 본 발명의 인공피혁은, 신발, 의류, 장갑, 잡화, 가구, 및 자동차 내장재 등과 같은 다양한 분야에 널리 사용될 수 있다.

본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.

이하, 본 발명의 인공피혁 및 그 제조방법의 실시예들을 상세하게 설명한다.

본 발명의 인공피혁은 복합 부직포 및 상기 복합 부직포 내에 함침되어 있는 고분자 탄성체를 포함한다.

상기 복합 부직포는 서로 교락되어 있는 극세사 부직포 및 보강용 부직포를 포함한다.

상기 극세사 부직포는 상기 인공피혁이 소정 제품에 적용될 때 외부에 노출되는 표면층을 형성하며, 그 표면에 기모들이 형성되어 있다.

상기 극세사 부직포는 0.001 내지 0.3 데니어의 섬도를 갖는 제1 단섬유들을 포함하며, 0.15 내지 0.35 g/cm³의 겉보기 밀도를 갖는다. 이와 같은 범위의 섬도를 갖는 단섬유로 이루어진 극세사 부직포는 우수한 촉감을 가지게 된다. 상기 단섬유의 섬도가 0.001 데니어 미만이면 극세사 부직포의 촉감은 좋아지지만 그 제조가 용이하지 않고 세탁 후 염료의 손실 정도를 나타내는 세탁 견뢰도가 저하될 수 있다. 반면, 상기 단섬유의 섬도가 0.3 데니어를 초과할 경우 극세사 부직포의 촉감이 좋지 않을 수 있다.

부직포를 구성하는 단섬유의 섬도는, 골드 코팅 방법을 이용하여 샘플을 채취하고, 주사전자현미경(SEM)을 통하여 일정한 배율로 상기 샘플의 단면사진을 촬영하고, 단섬유의 직경을 측정하며, 이렇게 측정된 단섬유 직경을 아래의 식에 적용함으로써 산출될 수 있다.

* 섬도(데니어) = 9πD²ρ/4000

상기 식에서 π는 원주율 이고, D는 단섬유 단면 지름(㎛) 이고, ρ는 섬유 밀도값(g/㎤) 이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 단섬유들은 5 내지 100 ㎜의 길이를 갖는다. 상기 제1 단섬유의 길이가 5 ㎜ 미만일 경우 극세사 부직포의 제조가 어려울 수 있고 인공피혁의 강도 및 촉감 등이 떨어질 수 있다. 반면, 상기 단섬유의 길이가 100 ㎜를 초과할 경우에도 극세사 부직포 제조 공정이 어려워질 수 있다.

상기 극세사 부직포를 구성하는 제1 단섬유들은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 단섬유, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 단섬유, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 단섬유, 폴리아미드(PA) 단섬유, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.

폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유는 비교적 저렴하면서도 우수한 인장 강도 및 높은 내열성을 갖는다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 극세사 부직포는 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유를 포함할 수 있다.

극세사 부직포와 교락되는 상기 보강용 부직포는 상기 인공피혁이 소정 제품에 적용될 때 상기 제품에 부착되는 이면층을 형성한다. 상기 보강용 부직포는 1 내지 6 데니어의 섬도 및 5 내지 100 ㎜의 길이를 갖는 제2 단섬유들을 포함하며, 0.25 내지 0.45 g/cm³의 겉보기 밀도를 갖는다.

상기 보강용 부직포를 구성하는 제2 단섬유들은 폴리에스테르 단섬유 또는 폴리아미드 단섬유일 수 있다. 더욱 구체적으로는, 상기 보강용 부직포는 10% 이상의 비수수축율을 갖는 고수축성 폴리에스테르 단섬유 또는 고수축성 폴리아미드 단섬유로 형성된 부직포를 수축공정을 통해 수축시킴으로써 제조될 수 있다.

고수축성 단섬유가 상대적으로 높은 수축율로 수축되어 상기 보강용 부직포가 형성되기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 의한 최종 인공피혁에서 상기 극세사 부직포의 겉보기 밀도가 상기 보강용 부직포의 겉보기 밀도보다 작다. 따라서, 교락에 의해 상기 보강용 부직포 내로 침투한 상기 극세사 부직포의 단섬유가 상기 보강용 부직포에 의해 더욱 단단히 고정될 수 있고, 그 결과 우수한 기계적 물성을 갖는 인공피혁이 제조될 수 있다.

즉, 본 발명의 보강용 부직포는 직물/편물 구조를 갖지 않음에도 불구하고 수축 공정에 따른 고밀도화로 인해 최종 인공피혁에 우수한 기계적 물성을 부여할 수 있을 뿐만 아니라, 부직포 고유의 소프트한 특성 덕분에 직물/편물 구조의 보강용 원단과는 달리 인공피혁의 신율, 소프트한 감촉, 및 질감 그 어느 것도 감소시키지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 보강용 부직포의 상기 제2 단섬유가 상기 표면층의 극세사 부직포를 통과하여 돌출되어 있지 않다. 즉, 상기 극세사 부직포의 제1 단섬유들만이 상기 보강용 부직포 내로 침투하고 상기 보강용 부직포의 제2 단섬유들은 상기 극세사 부직포 내로 침투하지 않는 방식으로 상기 극세사 부직포와 상기 보강용 부직포가 교락되어 있다. 이와 같은 일 방향성 교락을 통해, 보강용 부직포를 구성하는 상대적으로 큰 섬도의 제2 단섬유들이 인공피혁의 표면에서 입모됨으로 인해 인공피혁의 외관 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

상기 복합 부직포 내에 함침되는 고분자 탄성체로서 폴리우레탄이 이용될 수 있다. 구체적으로는 폴리카보네이트디올계, 폴리에스테르디올계 또는 폴리에테르디올계 단독 또는 이들을 혼합물이 이용될 수 있다. 선택적으로, 상기 고분자 탄성체로서 폴리실록산이 이용될 수도 있다.

스웨이드 인공피혁 내의 상기 고분자 탄성체 함량은 20 ~ 30 중량%일 수 있다. 상기 고분자 탄성체의 함량이 20중량% 미만이면 원하는 신도를 얻을 수 없고, 상기 고분자 탄성체 함량이 30중량%를 초과하면 인공피혁의 촉감이 저하되고 인공피혁이 변색될 위험이 증가하며 인공피혁의 신도도 저하된다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공피혁의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 인공피혁의 제조방법은, 해도형 단섬유들로 제1 부직포를 형성하는 단계, 10% 이상의 비수수축률을 갖는 고수축성 단섬유들로 제2 부직포를 형성하는 단계, 상기 제1 및 제2 부직포들을 교락시키는 단계, 교락된 상기 제1 및 제2 부직포들을 수축시키는 단계, 상기 제1 및 제2 부직포들 내에 고분자 탄성체를 함침시키는 단계, 및 상기 제1 부직포의 해도형 단섬유들로부터 해성분을 용출시키는 단계를 포함한다. 이하에서는, 본 발명의 인공피혁의 제조방법을 각 단계별로 구체적으로 설명한다.

제1 부직포의 제조

해도형 섬유는 용제에 용해되는 특성이 서로 상이한 제1폴리머 및 제2폴리머로 이루어진다.

상기 제1폴리머는 용제에 용해되어 용출되는 해(海)성분으로서, 공중합 폴리에스테르 또는 폴리스티렌일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1폴리머는 알칼리 용제에 대한 용해성이 우수한 공중합 폴리에스테르이다.

상기 공중합 폴리에스테르는, 주성분인 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 1-4-사이클로헥산 디카르복실산, 1-4-사이클로헥산디메탄올, 1-4-사이클로헥산디카르복실레이트, 2-2-디메틸-1,3-프로판디올, 2-2-디메틸-1,4-부탄디올, 2,2,4-트리메틸-1,3-프로판디올, 아디프산, 금속 설포네이트 함유 에스테르 단위 또는 이들의 혼합물이 공중합된 것을 이용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제2폴리머는 용제에 용이하게 용해되지 않고 잔존하는 도(島)성분으로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT), 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)일 수 있다.

본 발명에 따른 해도형 섬유는, 추후 공정에서 해성분인 제1폴리머를 용제에 용해시켜 용출시킴으로써 도성분인 제2폴리머만이 잔존하여 극세섬유를 형성하게 된다. 따라서, 원하는 극세섬유를 얻기 위해서는 해성분인 제1폴리머와 도성분인 제2폴리머의 함량 등을 적절히 조절할 필요가 있다.

구체적으로는, 해도형 섬유 내에서, 상기 해성분인 제1폴리머는 10 ~ 60중량%로 포함되고, 상기 도성분인 제2폴리머는 40 ~ 90중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 해성분인 제1폴리머가 10중량% 미만으로 포함될 경우 도성분인 제2폴리머의 함량이 증가되어 극세섬유 형성이 불가능할 수 있다. 반면, 해성분인 제1폴리머가 60중량%를 초과하여 포함될 경우는 용출되어야 할 제1폴리머의 양이 증가함에 따라 제조단가가 상승한다.

해도형 섬유의 단면에서, 상기 도성분인 제2폴리머는 10개 이상이 서로 분리되면서 배열되며, 해성분인 제1폴리머가 용출된 이후에 도성분인 제2폴리머 각각의 섬도는 0.3 데니어 이하인 것이 극세섬유의 촉감증진을 위해 바람직하고, 0.001 데니어 이상인 것이 염색 견뢰도 및 강도 등을 위해 바람직하다.

복합방사를 통해 제조된 해도형 섬유들을 집속한 토우(Tow)를 만들고 2.3 내지 4.5배로 연신한다. 이어서, 상기 연신한 토우에 5 내지 20 개/inch의 크림프(crimp)를 형성하고, 30 내지 150℃의 온도로 가열하여 열고정(heat set)한다. 이어서, 상기 열고정한 토우를 절단하여 5 내지 100 ㎜의 길이를 갖는 해도형 단섬유들을 제조한다.

이어서, 오프닝, 블렌딩, 및, 카딩(carding) 공정을 수행함으로써 상기 해도형 단섬유들을 균일하게 혼섬하여 웹(web)을 제조한다. 이어서, 얻어진 웹들을 크로스래핑(cross lapping) 공정을 통해 적층한 후 니들펀칭을 통해 각 해도형 단섬유들을 교락시키면서 적층된 웹들을 서로 결합시킴으로써 제1 부직포를 완성한다.

상기 해도형 단섬유들을 혼섬하여 웹을 제조하는 공정은 선택적으로, 에어제트를 이용한 에어레이 방법, 수중에서 혼합하는 초지 방법 등을 이용하여 수행될 수 있고, 상기 해도형 단섬유들을 교락시키는 공정은 고속 유체 처리 방법, 케미컬 본드 방법, 또는 핫 에어 스루 방법으로 수행될 수도 있다.

이렇게 제조된 제1 부직포는 100 내지 500 g/㎡의 단위 중량 및 0.14 내지 0.26 g/cm³의 겉보기 밀도를 가질 수 있다.

제2 부직포의 제조

10% 이상의 비수수축율, 1 내지 6 데니어의 섬도 및 5 내지 100 mm의 길이를 갖는 고수축성 폴리에스테르 단섬유 섬유 또는 고수축성 폴리아미드 단섬유들에 대하여 오프닝, 블렌딩, 및, 카딩 공정을 순차적으로 수행함으로써 웹을 제조한다. 이어서, 얻어진 웹들을 크로스래핑 공정을 통해 적층한 후 니들펀칭을 통해 고수축성 단섬유들을 교락시키면서 적층된 웹들을 서로 결합시킴으로써 제2 부직포를 완성한다.

상기 제1 부직포와 마찬가지로, 웹을 제조하는 공정은 선택적으로, 에어제트를 이용한 에어레이 방법, 수중에서 혼합하는 초지 방법 등을 이용하여 수행될 수 있고, 상기 단섬유들을 교락시키는 공정은 고속 유체 처리 방법, 케미컬 본드 방법, 또는 핫 에어 스루 방법으로 수행될 수도 있다.

이렇게 제조된 제2 부직포는 50 내지 300 g/㎡의 단위 중량 및 0.15 내지 0.4 g/cm³의 겉보기 밀도를 가질 수 있다.

제1 및 제2 부직포들의 교락

위와 같이 제조된 제1 및 제2 부직포를 적층한 후 교락시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 부직포를 하부에 상기 제1 부직포를 상부에 위치시킨 후 니들펀칭을 수행하여 상기 제1 및 제2 부직포들을 결합시킨다. 상기 니들펀칭을 수행할 때 업 스트로크 없이 다운 스트로크만으로 제1 및 제2 부직포들을 교락시킬 수 있다. 이와 같이 다운 스트로크만으로 니들펀칭을 수행함으로써 제1 부직포의 해도형 단섬유들만이 제2 부직포 내로 침투하고 상기 제2 부직포의 고수충성 단섬유들은 제1 부직포 내로 침투하지 않도록 할 수 있다.

이와 같은 일 방향성 교락을 통해, 제2 부직포를 구성하는 상대적으로 큰 섬도의 고수축성 단섬유들이 인공피혁의 표면에서 기모됨으로 인해 인공피혁의 외관 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

수축 공정

이어서, 교락된 제1 및 제2 부직포들에 대하여 수축 공정을 수행한다. 제1 및 제2 부직포들에 대하여 동일 조건 하에서 동일한 수축 공정이 수행되기 때문에 고수축성 단섬유들로 구성된 제2 부직포가 제1 부직포에 비해 상대적으로 많이 수축되어 더 큰 밀도 증가를 나타내게 된다. 그 결과, 교락 공정을 통해 제2 부직포 내로 침투하였던 제1 부직포의 해도형 섬유가 상기 수축 공정을 통해 제2 부직포의 단섬유들 사이에 더욱 단단히 고정된다.

상기 수축 공정은 스팀 또는 열수를 이용하여 수행될 수 있다. 스팀을 이용한 수축 공정은 80 내지 100℃의 온도 및 90% 이상의 상대습도 하에서 실시될 수 있다. 열수를 이용한 수축 공정은 교락된 상기 제1 및 제2 부직포들을 80℃ 이상의 열탕에서 1분 이상 유지시킴으로써 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 수축 단계 후에, 상기 제2 부직포는 0.25 내지 0.45 g/cm³의 겉보기 밀도를 갖게 된다.

고분자 탄성체의 함침

이어서, 수축된 상기 제1 및 제2 부직포들 내에 고분자 탄성체를 함침시킨다.

예를 들어, 고분자 탄성체 용액을 제조하고, 상기 고분자 탄성체 용액에 상기 수축된 제1 및 제2 부직포들을 침지시킨다. 상기 고분자 탄성체 용액은 소정의 용매에 폴리우레탄을 용해시키거나 분산시켜 제조될 수 있다. 예를 들어, 디메틸포름아마이드(DMF) 용매에 폴리우레탄을 용해시키거나 물 용매에 폴리우레탄을 분산시켜 상기 고분자 탄성체 용액을 제조할 수 있다. 다만, 고분자 탄성체를 용매에 용해 또는 분산시키지 않고, 실리콘 고분자 탄성체를 직접 이용할 수도 있다.

선택적으로, 안료, 광안정제, 산화방지제, 난연제, 유연제, 착색제 등이 상기 고분자 탄성체 용액에 첨가될 수 있다.

상기 제1 및 제2 부직포들을 상기 고분자 탄성체 용액에 침지시키기 전에, 폴리비닐알코올 수용액으로 패딩 처리함으로써 그 형태를 안정화시킬 수 있다.

상기 고분자 탄성체 용액의 농도 등을 조절함으로써 상기 제1 및 제2 부직포들에 함침되는 고분자 탄성체의 함침량을 조절할 수 있다. 최종 인공피혁에 포함되는 고분자 탄성체의 함량이 20 ~ 30%임을 고려할 때, 상기 고분자 탄성체 용액의 농도는 5 ~ 20중량% 범위로 조절되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 5 ~ 20중량% 농도의 고분자 탄성체 용액의 온도를 10 ~ 30℃ 범위로 유지한 상태에서 0.5 ~ 15분 동안 상기 제1 및 제2 부직포들을 고분자 탄성체 용액 내에 침지시키는 것이 바람직하다.

상기 고분자 탄성체 용액에 제1 및 제2 부직포들을 침지시킨 후에는 응고조에서 부직포에 함침된 고분자 탄성체를 응고시키고 그 후에 수세조에서 수세하는 공정을 수행하게 된다. 상기 고분자 탄성체 용액이 디메틸포름아마이드 용매에 폴리우레탄을 용해시킴으로써 얻어진 경우에는, 상기 응고조를 물과 소량의 디메틸포름아마이드의 혼합물로 구성하여 상기 응고조에서 고분자 탄성체를 응고시키면서 부직포에 함유된 디메틸포름아마이드가 상기 응고조로 빠져나오도록 할 수 있으며, 상기 수세조에서는 패딩 처리시 사용된 폴리비닐알코올 및 잔존한는 디메틸포름아마이드가 상기 부직포들로부터 제거된다.

이어서, 상기 고분자 탄성체가 함침된 제1 및 제2 부직포들을 열 캘린더링한다. 상기 열 캘린더링은 상기 고분자 탄성체가 함침된 부직포들을 가열된 롤러를 통과시켜 가압함으로써 수행될 수 있다. 상기 가열 롤러의 온도는 80 ~ 200℃ 범위로 유지할 수 있는데, 상기 가열 롤러의 온도가 80℃ 미만일 경우 충분한 열 캘린더링 효과를 얻을 수 없고, 상기 가열 롤러의 온도가 200℃를 초과할 경우 부직포 표면의 단섬유들이 손상될 수 있다.

이와 같은 열 캘린더링 공정을 통해 고분자 탄성체가 재배열되고 부직포들의 표면의 단섬유들이 균일하게 정렬되기 때문에, 후술할 후가공 공정시 균일한 기모가 형성될 수 있다.

극세화 공정

이어서, 알칼리 용제, 예를 들어 약 5 중량% 농도의 가성소다 수용액을 이용하여 제1 부직포의 해도형 단섬유들로부터 해성분을 용출시켜 제거한다. 해성분의 제거로 인해 도성분만이 남게 됨으로써 상기 제1 부직포의 극세화가 이루어진다. 극세화된 제1 부직포는 0.001 내지 0.3 데니어의 섬도를 갖는 도성분 단섬유들로 구성되고, 0.15 내지 0.35 g/cm³의 겉보기 밀도를 갖는다.

선택적으로, 극세화 공정은 고분자 탄성체의 함침 공정 직전에 수행될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 수축 단계, 고분자 탄성체 함침 단계, 및 용출(극세화) 단계 후에, 상기 극세화된 제1 부직포(극세사 부직포)의 겉보기 밀도는 상기 제2 부직포(보강용 부직포)의 겉보기 밀도보다 작다.

기모 및 염색 공정

이어서, 상기 극세사 부직포 및 보강용 부직포를 포함하는 복합 부직포에 대하여 기모(raising) 공정을 수행한다. 상기 기모 공정은 사포와 같은 연마 수단으로 복합 부직포의 표면을 마찰시켜 표면에 다량의 모우들(naps)을 생성시키는 공정이다.

이어서, 상기 기모 처리된 복합 부직포를 염색하고 후처리하여 본 발명에 따른 인공피혁을 완성한다.

이하, 실시예들 및 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐으로 이것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.

실시예 1

폴리에스테르를 도성분으로 하고 금속설포네이트 함유 폴리에스테르 단위가 5몰% 공중합된 공중합 폴리에스테르를 해성분으로 하여 도성분:해성분이 70:30의 중량비를 가지도록 복합 방사 하여 해도형 필라멘트를 얻고 상기의 필라멘트를 연신배율 3.1배로 연신하고 크림프수가 13개/인치가 되도록 크림프 공정을 수행하고, 130℃로 열고정한 후, 51mm로 절단하여 해도형 단섬유들을 제조하였다. 상기 해도형 단섬유들을 카딩 공정 및 크로스 래핑 공정을 통해 웹을 형성한 후 니들펀칭을 실시함으로써 200g/m²의 단위면적당 중량 및 0.160g/cm³의 겉보기 밀도를 갖는 제1 부직포를 제조하였다.

이어서, 12%의 비수수축율, 15개/inch의 크림프율, 및 51mm의 길이를 갖는 고수축성 폴리에스테르 단섬유들을 제조하고, 이를 카딩 및 크로스 래핑 공정을 통하여 웹을 형성한 후 니들펀칭 공정을 통해 150g/m²의 단위면적당 중량 및 0.180g/cm³의 겉보기 밀도를 갖는 제2 부직포를 제조하였다.

이어서, 상기 제2 부직포를 하부에 위치시키고 제1 부직포를 상부에 위치시킨 후 니들펀칭을 실시하되 다운 스트로크만을 이용하여 제1 및 제2 부직포들을 상호 교락시켰다.

교락된 부직포들을 온도 80℃의 열탕에 5분간 침지시킴으로써 열수축시킨 후 건조시켜 수축포를 제조하였다.

이렇게 얻은 수축포를 디메틸포름아마이드(DMF) 용매에 폴리우레탄을 용해시켜 얻은 10중량% 농도 및 25℃의 폴리우레탄 용액에 침지시키고, 15중량% 농도의 디메틸포름아마이드 수용액을 이용하여 폴리우레탄을 응고시키고, 이어서 물로 수세함으로써, 상기 수축포에 폴리우레탄을 함침시켰다.

이어서, 상기 폴리우레탄이 함침된 수축포를 5중량% 농도의 가성소다 수용액으로 처리하여 해성분인 공중합 폴리에스테를 용출시키고 도성분인 폴리에스테르만이 남도록 함으로써 상기 제1 부직포를(제1 부직포의 단섬유들을) 극세화하였다.

극세화된 제1 부직포(극세사 부직포) 및 제2 부직포(보강용 부직포)로 구성된 복합 부직포의 표면을 130℃로 가열된 롤을 이용하여 열캘린더링하고, 조도 #300번 사포를 이용하여 표면을 버핑함으로써 표면에 기모를 형성한 후, 분산염료를 이용하여 고압 래피드 염색기에서 염색한 후 세정하고 건조한 후, 유연제 및 대전방지제 처리를 하여 인공피혁을 얻었다.

실시예 2

제1 및 제2 부직포들의 단위면적당 중량이 각각 250g/m² 및 200g/m²이었다는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인공피혁을 제조하였다.

실시예 3

상기 수축 공정을 100℃의 온도 및 95%의 상대습도 하에서 스팀 열수축기를 이용하여 수행하였다는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인공피혁을 제조하였다.

실시예 4

제1 및 제2 부직포들을 교락시키기 위하여 니들펀칭을 수행할 때 다운 스트로크 및 업 스트로크를 교대로 번갈아 수행하였다는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인공피혁을 제조하였다.

비교예 1

상기 제2 부직포 대신에 고수축성 폴리에스테르 필라멘트로 밀도 25×25본/inch가 되도록 직조된 보강용 직물을 사용하였다는 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 인공피혁을 제조하였다.

비교예 2

상기 제2 부직포 대신에 일반 폴리에스테르 단섬유로 이루어진 200g/m²의 단위면적당 중량을 갖는 부직포를 사용하였다는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인공피혁을 제조하였다.

비교예 3

상기 제2 부직포를 사용하지 않고 상기 제1 부직포만을 이용하였다는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인공피혁을 제조하였다.

이와 같이 제조된 실시예들 및 비교예들에 대하여 극세사 부직포 및 보강용 부직포 각각의 겉보기 밀도, 인공피혁들의 인장강도, 파단신도, 인열강도, 외관 품질, 질감, 표면 촉감을 다음과 같은 방법들로 각각 측정하였다.

극세사 부직포 및 보강용 부직포 각각의 겉보기 밀도 측정

10cm×10cm 크기로 인공피혁 샘플을 준비하였다. 이어서, 슬라이스 기계를 이용하여 인공피혁 샘플을 상부의 극세사 부직포 부분과 하부의 보강용 부직포 부분으로 분할한 후, 각 부분들의 두께를 다이알 두께 게이지[(주)오자키세이사쿠소, 상품명: 피코크H]로 측정하였다. 이어서, 상기 극세사 부직포 부분과 보강용 부직포 부분을 60℃의 디메틸포름알데히드(DMF) 용액에 24시간 침지시켜 그 안에 함침되어 있던 폴리우레탄 성분을 모두 추출하였다. 이어서, 수세 및 건조 공정을 수행한 후, 각 부분들의 단위중량을 JIS L 1096 8. 4. 2(1999) 방법으로 측정하였다. 각 부분들의 단위중량을 위에서 측정한 각 부분들의 두께로 각각 나눔으로써 극세사 부직포와 보강용 부직포의 겉보기 밀도를 각각 산출하였다.

한편, 제2 부직포 없이 제조된 비교예 3의 인공피혁에 대해서는, 분할 공정 없이 그 전체에 대하여 위와 동일한 방법으로 인공피혁의 두께 및 극세사 부직포의 단위중량을 각각 측정한 후, 상기 단위중량을 상기 두께로 나눔으로써 극세사 부직포의 겉보기 밀도를 산출하였다.

인장강도 및 파단신도 측정

제조된 인공피혁 원단을 규격에 맞추어 가로, 세로 방향으로 각각 5매 절취한 후 인장시험기를 이용하여 미국재료시험협회규격 ASTM D 5035에 따른 인장강도 및 파단 신도를 각각 측정하여 그 평균값을 취하였다.

인열강도 측정

제조된 인공피혁 원단을 규격에 맞추어 가로, 세로 방향으로 각각 5매 절취한 후 인장시험기를 이용하여 미국재료시험협회규격 ASTM D 2261에 따른 인열강도를 각각 측정하여 그 평균값을 취하였다.

인공피혁의 외관 품질 테스트

전문가 5인으로 구성된 평가단이 입모 및 색상의 균일성, 주름, 바닥비침, 벌키감 및 고급감의 5개 항목들에 대하여 관능 시험을 실시하였다. 각 전문가는 각 항목 별로 1점 단위로 평가하여 0점~5점(5점: 최우수)을 부여하였고, 전문가 별로 5개 항목들에 대한 점수들을 합산한 후, 5인의 전문가들의 점수를 다시 합산하여 총점을 구하였다. 이어서, 아래의 표 1의 기준에 의해 인공피혁의 외관이 평가되었다.

총점	외관
0 ~ 25	×
26 ~ 50	△
51 ~ 75	○
76 ~ 100	◎
101 ~ 125	☆

인공피혁의 질감 테스트

전문가 5인으로 구성된 평가단이 유연성, 충만감, 및 꺾임성의 5개 항목들에 대하여 관능 시험을 실시하였다.각 전문가는 각 항목 별로 1점 단위로 평가하여 0점~5점(5점: 최우수)을 부여하였고, 전문가 별로 5개 항목들에 대한 점수들을 합산한 후, 5인의 전문가들의 점수를 다시 합산하여 총점을 구하였다. 이어서, 아래의 표 2의 기준에 의해 인공피혁의 질감이 평가되었다.

합계	질감
0 ~ 15	×
16 ~ 30	△
31 ~ 45	○
46 ~ 60	◎
61 ~ 75	☆

인공피혁의 표면 촉감 테스트

전문가 5인으로 평가단을 구성하였다. 각 전문가는 인공피혁 표면의 부드러움을 1점 단위로 평가하여 0점~5점(5점: 최우수)을 부여하였고, 5인의 전문가들의 점수를 합산하여 총점을 구하였다. 이어서, 아래의 표 3의 기준에 의해 인공피혁의 표면 촉감이 평가되었다.

합계	질감
0 ~ 5	×
6 ~ 10	△
11 ~ 15	○
16 ~ 20	◎
21 ~ 25	☆

실시예들 및 비교예의 극세사 부직포 및 보강용 부직포 각각의 겉보기 밀도, 인공피혁들의 외관, 질감, 표면 촉감, 및 부직포 겉보기 밀도에 대한 측정 결과를 아래의 표 4에 나타내었다.

		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비교예3
극세사 부직포의 겉보기 밀도 (g/cm³)		0.185	0.203	0.192	0.216	0.220	0.165	0.185
보강용 부직포의 겉보기 밀도 (g/cm³)		0.295	0.312	0.305	0.288	0.302	0.220	-
인장강도 (kgf/cm)	가로	3.8	4.3	3.7	3.5	8.0	2.5	2.3
인장강도 (kgf/cm)	세로	2.8	3.8	2.8	2.8	7.5	2.1	1.8
파단신도 (%)	가로	62	52	60	58	52	55	60
파단신도 (%)	세로	83	72	82	78	71	75	82
인열강도 (단위?)	가로	3.5	4.3	3.4	3.2	3.5	1.8	1.5
인열강도 (단위?)	세로	3.2	3.3	3.1	3.1	3.7	1.3	1.2
외관품질		☆	☆	☆	△	◎	△	△
질감		◎	◎	◎	○	△	△	△
표면 촉감		☆	◎	☆	○	○	○	○

Claims

복합 부직포; 및
상기 복합 부직포 내에 함침되어 있는 고분자 탄성체를 포함하되,
상기 복합 부직포는,
0.001 내지 0.3 데니어의 섬도를 갖는 제1 단섬유들을 포함하며, 0.15 내지 0.35 g/cm³의 겉보기 밀도를 갖는 극세사 부직포; 및
10 내지 6 데니어의 섬도를 갖는 제2 단섬유들을 포함하며, 0.25 내지 0.45 g/cm³의 겉보기 밀도를 갖는 보강용 부직포를 포함하고,
상기 극세사 부직포 및 상기 보강용 부직포는 교락되어 있는 것을 특징으로 하는 인공피혁.
제1항에 있어서,
상기 극세사 부직포의 겉보기 밀도가 상기 보강용 부직포의 겉보기 밀도보다 작은 것을 특징으로 하는 인공피혁.
제1항에 있어서,
상기 극세사 부직포는 상기 인공피혁이 소정 제품에 적용될 때 외부에 노출되는 표면층을 형성하고,
상기 보강용 부직포는 상기 인공피혁이 상기 제품에 적용될 때 상기 제품에 부착되는 이면층을 형성하고,
상기 보강용 부직포의 상기 제2 단섬유가 상기 표면층을 통과하여 돌출되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 인공피혁.
해도형 단섬유들로 제1 부직포를 형성하는 단계;
10% 이상의 비수수축률을 갖는 고수축성 단섬유들로 제2 부직포를 형성하는 단계;
상기 제1 및 제2 부직포들을 교락시키는 단계;
교락된 상기 제1 및 제2 부직포들을 수축시키는 단계;
상기 수축된 제1 및 제2 부직포들 내에 고분자 탄성체를 함침시키는 단계; 및
제1 부직포의 해도형 단섬유들로부터 해성분을 용출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 고수축성 단섬유들은 고수축성 폴리에스테르 단섬유들인 것을 특징으으로 하는 인공피혁의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 수축 단계 후에, 상기 제2 부직포는 0.25 내지 0.45 g/cm³의 겉보기 밀도를 갖게 되고,
상기 용출 단계 후에, 상기 제1 부직포의 겉보기 밀도가 상기 제2 부직포의 겉보기 밀도보다 작게 되는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 제1 및 제2 부직포들을 교락시키는 단계는 니들펀칭에 의해 수행되고,
상기 니들펀칭은 상기 제1 부직포로부터 상기 제2 부직포로의 방향의 스트로크만에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.