KR20210077224A - 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법 - Google Patents

난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법에 관한 것으로, 수분산 폴리우레탄 함침, 난연제 함침, 비불소 발수제 함침 순서대로 원단을 제조하므로 난연성 및 위킹발 수성을 모두 극대화할 수 있는 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법에 관한 것이다.

Description

난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법{Eco-friendly artificial suede manufacturing method with improved flammability and wicking water-repellent performance}
본 발명은 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법에 관한 것으로, 난연 처리 후 발수 처리를 진행하여 난연성 및 발수성이 우수하게 나타날 수 있는 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법에 관한 것이다.
스웨이드 합성피혁은 주로 기모가 형성된 폴리에스테르 원단 상에DMF(Dimethylformamide)나 유기용제가 혼합된 유성 폴리우레탄 수지를 함침 시킨 후에 맹글로 압착하고, 이를 DMF 20 내지 30% 농도 수중에서 응고하고 다시 깨끗한물로 수세하고, 외관이 천연 스웨이드 가죽과 유사하도록 표면 처리하는 버핑공정, 프린팅 고정 등 추가적인 공정을 통하여 제조된다. 이러한 제조방법은 응고공정과 수세 공정을 수행하여 제조되는 습식 스웨이드 합성피혁을 제조하는 과정이며, 이러한 스웨이드는 외관 및 촉감이 뛰어나기 때문에 의류용, 신발용, 장갑용등에 널리 이용되고 있다.
이와 같은 방법으로 제조되는 스웨이드 제작에 관련된 선행기술에는 대한민국 특허청에 출원된 출원번호 제10-2005-0123505호, 제10-2003-0006737호, 제10-2005-0123505호가 개시된 적이 있었다.
하지만, 이와 같은 방법으로 스웨이드를 제조할 경우, 공정이 복잡하며, 응고 공정과 수세 공정에서 추출되는 DMF에 의한 수질 오염의 문제가 있고, 작업자의 안전 문제 및 완제품에 잔존하는 DMF가 문제가 되고 있다.
또한, 종래의 방식대로 발수 스웨이드를 제조하고자 하는 경우, 스웨이드 제조 시 불소계 발수제를 사용하며, 이를 원단에 함침하여 사용하고 있어 환경오염 및 인체에 유해하다는 문제점이 있다.
그리고, 발수처리 후 난연처리를 하게 되면 발수성이 현저히 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 발수성 및 난연성이 모두 우수하게 나타낼 수 있는 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 스웨이드 제조방법을 제시하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법은 기모원단을 수분산 폴리우레탄 함침액에 함침시키는 수분산 폴리우레탄 함침 단계, 상기 수분산 폴리우레탄 함침단계에서 수분산 폴리우레탄이 함침된 기모원단을 압착하여 상기 기모원단의 함수율을 40~80%로 조절하는는 제1 맹글단계, 상기 제1 맹글 단계에서 압착된 기모원단을 건조기를 통하여 90℃~110℃에서 5-10분간 열풍건조시키는 제1 건조 단계, 상기 제1 건조 단계에서 건조된 기모원단을 버핑하는 버핑단계, 상기 버핑 단계에서 버핑된 기모원단을 인-질소계 난연제 함침액에 함침시키는 난연제 함침 단계, 상기 난연제 함침 단계에서 상기 인-질소계 난연제가 함침된 기모원단을 압착하여 상기 기모원단의 수분 함수율을 40~80%로 조절하는 제2 맹글 단계, 상기 제2 맹글단계에서 압착된 기모원단을 건조기를 통하여 90℃~110℃에서 5-10분간 열풍 건조열풍건조 시키는 제2 건조 단계, 상기 제2 건조 단계에서 건조된 기모원단을 비불소 발수제 혼합액에 함침 시키는 발수제 함침 단계, 상기 발수제 함침 단계에서 발수제가 함침된 기모원단을 수분 함수율을 40~80%로 조절하는 압착하는 제3 맹글 단계, 상기 제3 맹글 단계에서 압착된 기모 원단을 건조기를 통하여 110℃에서 3분간 열풍 건조하는 제3 건조 단계 및 상기 제3 건조 단계에서 건조된 기모 원단을 경화기에서 경화하는 경화 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 수분산 폴리우레탄 함침액의 수분산 폴리우레탄 수지의 농도는 1내지 10wt%이며, 상기 인-질소계 난연제 함침액의 인-질소계 난연제의 농도는 2 내지 45wt%인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비불소 발수제 혼합액은 물 100 중량부에 대하여 비불소 발수제 12 중량부, 수분산 가교제 0.5 내지 1 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법은 난연 처리 후 발수 처리를 진행하여 스웨이드 원단에 난연성 및 발수성을 모두 우수하게 부여할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 수분산 폴리우레탄 함침액, 난연제 함침액 및 발수제 함침액의 비율을 최적화하여 난연성 및 발수성을 모두 극대화할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 수분산 폴리우레탄, 비불소계 발수제를 사용하므로 유기용제를 사용하는 공정에 비해 친환경적이라는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법의 순서도.
도 2는 도 1은 본 발명에 따른 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법의 개념도.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명에서 위킹(wicking)이란 용어의 의미는 원단이 액체에 의해 젖을 때, 모세관 현상에 의해 액체가 원사를 타고흡수되어 원단의 내부까지 젖는 현상을 말한다.
도 1은 본 발명에 따른 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법의 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법은 수분산 폴리우레탄 함침 단계(S100), 제1 맹글 단계(S200), 제1 건조단계(S300), 버핑단계(S400), 난연제 함침 단계(S500), 제2 맹글 단계(S600), 제2 건조 단계(S700), 발수제 함침 단계(S800), 제3 맹글 단계(S900), 제3 건조(S1000) 단계 및 경화단계(S1100)를 포함한다.
도 2는 본 발명에 따른 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법의 개념도이다. 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법을 설명하면, 먼저 수분산 폴리우레탄 함침 단계가 수행된다.
수분산 폴리우레탄 함침단계(S100)는 폴리에스테르 트리코트 기모원단에 수분산 폴리우레탄 함침액을 함침시키는 단계로, 1차 함침 배스(100)에는 수분산 폴리우레탄 함침액이 담겨있으며, 트리코트 원단에 수분산 폴리우레탄이 함침 된다. 수분산 폴리우레탄을 사용함에 따라, 용제를 사용할 필요가 없으므로, 보다 친환경적으로 스웨이드를 제조할 수 있게 된다.
이때, 수분산 폴리우레탄 함침액은 물 100 중량부에 대하여, 수분산 폴리우레탄 수지 1 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 수분산 폴리우레탄 수지의 함량을 한정하는 것은, 추후에 함침될 난연제의 난연성을 극대화하기 위한 것으로, 수분산 폴리우레탄 수지가 10 중량부 이상으로 첨가되면, 과도하게 함침된 수분산 폴리우레탄에서 연소가 발생하기 때문에 기모원단에 난연성이 부여되기 힘들기 때문이다. 이와 관련해서는 하기한 실험예 2에서 자세히 설명하기로 한다. 그리고 이와 같이 조제된 수분산 폴리우레탄 함침액은 물이 첨가되어 농도를 조절하며 사용될 수 있다.
다음으로, 제1 맹글단계(S200)가 수행된다. 이는, 원단의 수분 함수율을 40~80%로 조절하기 위한 단계로, 수분산 폴리우레탄 함침단계(S100)에서 수분산 폴리우레탄이 함침된 기모원단을 압착하는 단계이다.
그 후, 제1 건조 단계(S300)가 수행된다. 제1 건조 단계(3100)는 제1 맹글 단계(S200)에서 압착된 기모원단을 건조기(200)를 통하여 90℃~110℃에서 5-10분간 열풍건조시키는 단계이다. 이때, 일반 열풍 건조기 대신 스팀 건조기를 사용함으로써 보다 스웨이드의 촉감이 보다 부드러워지게 된다. 이때, 90℃ 미만의 온도에서 기모원단을 건조하면, 건조가 제대로 이루어지지 않을 우려가 있으며, 110℃를 초과하는 온도에서 기모원단을 건조하면 기모 원단이 손상될 우려가 있다.
다음으로는 버핑단계(S400)가 수행된다. 버핑단계(S400)는 제1 건조 단계(S300)에서 건조된 기모원단을 버핑기(300)로 버핑하는 단계로 이를 통해 스웨이드 원단표면의 기모를 균일하게 생성하고 원단의 표면을 보다 더 부드럽게 제조한다.
그 후 난연성 부여를 위해 난연제 함침단계(S500)가 수행된다. 난연제 함침단계(S500)는 버핑단계(S400)에서 버핑된 기모원단을 인-질소계 난연제 함침액에 함침시키는 단계이다. 2차 함침배스(400)에 인-질소계 난연제 함침액이 담겨져 있으며, 버핑단계에서 버핑된 기모원단에 인-질소계 난연제 함침액이 함침된다. 이때 인-질소계 난연제를 사용하는 것은, 수분산 폴리우레탄 및 비불소 발수제가 함침된 원단에서 난연성을 극대화할 수 있는 난연제로 다수의 실험 끝에 선택된 난연제이다.
또한, 인-질소계 난연제 함침액은 인-질소계 난연제 40 중량부, 물 55 내지 59 중량부, 비이온계 분산제 1 내지 5중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 조성비는 난연제의 분산 입도가 균일하고 공정작업 중 침전이 발생하지 않는 난연제 함침액의 조성비다. 인-질소계 난연제가 40 중량부를 초과하여 첨가되면 함침액에 침전이 발생하여 원단에 균일하게 난연성을 부여할 수 없게 된다. 그리고 이와 같이 조제된 인-질소계 난연제 함침액은 물이 첨가되어 농도를 조절하며 사용될 수 있다.
그리고, 수분산 폴리우레탄 함침단계(S100)에서 사용되는 상기 수분산 폴리우레탄 함침액의 수분산 폴리우레탄 수지의 농도는 1 내지 10wt%이며, 난연제 함침단계(S500)에서 사용된 상기 인-질소계 난연제 함침액의 인-질소계 난연제의 농도는 2 내지 45wt%인 것이 바람직하다. 이는, 상기에서 언급한 바와 같이 수분산 폴리우레탄 함침액의 비율이 높아지면, 수분산 폴리우레탄의 연소가 발생하여 난연성이 떨어질 우려가 있기 때문이다. 이와 관련하여서는 하기한 실험예 2에서 자세히 설명하기로 한다.
다음으로는 제2 맹글단계(S600)가 수행된다. 제2 맹글단계(S600)는 제1 맹글단계(S200)와 유사하게 원단의 수분 함수율을 40~80%로 조절하기 위한 단계로 인-질소계 난연제가 함침된 기모원단을 압착하는 단계이다.
그리고 제2 건조단계(S700)가 수행된다. 제2 건조단계(S700)는 제1 건조단계(S300)와 마찬가지로 제2 맹글 단계(S600)에서 압착된 기모원단을 건조기(200)를 통하여 90℃~110℃에서 5-10분간 열풍건조시키는 단계이다.
그 후 발수제 함침단계(S800)가 수행된다. 발수제 함침단계(S800)는 제2 건조단계(S700)에서 건조된 기모원단을 비불소 발수제 혼합액에 함침시키는 단계로, 원단에 발수성을 부여하는 단계이다. 즉, 반제품 스웨이드 원단에 추가로 발수코팅을 수행하는 단계이다. 3차 함침배스(500)에 비불소 발수제 함침액이 담겨져 있으며, 제2 건조단계(S700)에서 건조된 기모원단에 비불소 발수제 함침액이 함침된다.
이때, 비불소 발수제 혼합액은 수분산으로, 물 100 중량부에 대하여 비불소 발수제 12 중량부, 수분산 가교제 0.5 내지 1 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 혼합비는 난연성을 극대화하기 위한 것으로, 비불소 발수제가 12 중량부 이상 첨가되는 경우, 비불소 발수제에 의해 연소가 일어날 수 있기 때문이다.
다음으로는, 제3 맹글단계(S900) 및 제3 건조단계(S1000)가 수행된다. 제3 맹글단계(S900)는 제1 내지 2 맹글단계(S600)와 유사하게 원단의 수분 함수율을 40~80%로 조절하기 위한 단계로 비불소계 발수제가 함침된 기모원단을 압착하는 단계이다.
제3 건조단계(S1000)는 제1 내지 2 건조단계(S700)와 유사하게 제3 맹글 단계(S900)에서 압착된 기모원단을 건조기(200)를 통하여 90℃~110℃에서 5-10분간 열풍건조시키는 단계이다.
마지막으로, 경화단계(S1100)가 수행된다. 경화단계는 제3 건조단계(S1000)에서 건조된 기모원단을 경화기(500)에서 경화하는 단계로, 145℃~155℃에서 10분 동안 경화기(500)에서 경화시키는 것이 바람직하다. 이는 발수제가 원단 내부까지 침투하여 균일한 발수피막을 형성할 수 있도록 하는 단계이다. 이때, 경화 온도가 145℃ 미안이면, 경화가 제대로 수행되지 않아 위킹 발수성이 저하되며, 경화 온도가 155℃를 초과하는 경우 스웨이드 원단표면이 변색될 우려가 있다. 이에 따라, 공극이 많은 스웨이드 기모 원단에도 우수한 위킹 발수성을 구현할 수 있게 된다.
난연제 함침 순서에 따른 난연성 및 위킹 발수성에 대한 실험과, 수분산 폴리우레탄 수지의 함량 및 난연제 함량에 따른 난연성 및 위킹 발수성을 실험하였으며, 하기한 실험예 1 내지 2에 나타내었다.
<실험예 1>
본 실험예 1에서는 난연제 함침 순서에 따른 난연성 및 위킹 발수성을 실험하였다.
본 실험예 1의 실시예 1에서는 수분산 폴리우레탄 함침, 비불소 발수제 함침, 난연제 함침의 순서로 본 발명에 따른 스웨이드 원단을 제조하였으며, 실시예 2에서는 수분산 폴리우레탄 함침, 난연제 함침, 비불소 발수제 함침의 순서로 본 발명에 따른 스웨이드 원단을 제조하였다.
이때, 수분산 폴리우레탄 함침액의 수분산 폴리우레탄 함량은 2wt%이며, 난연제 함침액의 난연제 함량은 8wt%, 비불소 발수제 함침액의 비불소 발수제 함량은 12wt%인 것을 사용하였다.
실시예 1 내지 2에 따라 제조된 스웨이드 원단의 난연성 및 위킹 발수성을 실함한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
공정순서 실시예 1 실시예 2
공정순번 1 폴리우레탄 함침액
2wt%		 폴리우레탄 함침액
2wt%
공정순번 2 비불소 발수제 함침액
12wt%		 난연재 함침액
8wt%
공정순번 3 난연재 함침액
8wt%		 비불소 발수제 함침액
12wt%
결과 난연성 위킹 발수성 난연성 위킹 발수성
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
양호 불량 양호 양호
상기 표 1에 도시된 바와 같이, 실시예 1과 같이 발수처리 후 난연제를 함침 시키는 경우 발수성이 떨어지는 것을 확인할 수 있었으며, 실시예 2와 같이, 난연제 함침 후 발수제를 함침 시키는 것이 난연성 및 발수성을 모두 극대화할 수 있음을 알 수 있다.
<실험예 2>
본 실험예 2에서는 수분산 폴리우레탄 및 난연제 함량비에 따른 난연성 및 위킹 발수성을 실험하였다.
실시예 3에서는 수분산 폴리우레탄 함침액의 수분산 폴리우레탄 함량은 20wt%이며, 난연제 함침액의 난연제 함량은 40wt%, 비불소 발수제 함침액의 비불소 발수제 함량은 12wt%인 것을 사용하였고, 실시예 4에서는 수분산 폴리우레탄 함침액의 수분산 폴리우레탄 함량은 10wt%이며, 난연제 함침액의 난연제 함량은 40wt%, 비불소 발수제 함침액의 비불소 발수제 함량은 12wt%인 것을 사용하였다. 그리고, 실시예 5에서는 수분산 폴리우레탄 함침액의 수분산 폴리우레탄 함량은 2wt%이며, 난연제 함침액의 난연제 함량은 8wt%, 비불소 발수제 함침액의 비불소 발수제 함량은 12wt%인 것을 사용하여 본 발명에 따른 스웨이드 제조방법으로 스웨이드를 제조하였으며, 난연성 및 위킹 발수성을 시험한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
공정순서 실시예 3 실시예 4 실시예 5
공정순번 1 폴리우레탄 함침액
20%		 폴리우레탄 함침액
중량부 10%		 폴리우레탄 함침액
중량부 2%
공정순번 2 난연재 함침액
중량부 40wt%		 난연재 함침액
중량부 40wt%		 난연재 함침액
중량부 8wt%
공정순번 3 비불소 발수제 함침액
중량부 12%		 비불소 발수제 함침액
중량부 12%		 비불소 발수제 함침액
중량부 12%
비 고 난연성 위킹 발수성 난연성 위킹 발수성 난연성 위킹 발수성
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
불량 양호 불량 양호 양호 양호
표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 5의 경우 난연성 및 위킹 발수성이 모두 우수한 것으로 나타난 바, 분산 폴리우레탄의 함침액의 수분산 폴리우레탄의 함량이 2wt%이며, 난연제 함침액의 난연제 함량은 8wt%, 비불소 발수제 함침액의 비불소 발수제 함량은 12wt%으로 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법은 난연성 및 위킹 발수성을 모두 극대화할 수 있다는 이점이 있으며, 수분산 폴리우레탄 및 비불소계 발수제를 사용하므로 친환경적이라는 이점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100: 1차 함침배스
200: 건조기
300: 버핑기
400: 2차 함침배스
500: 3차 함침배스
500: 경화기

Claims (3)

  1. 기모원단을 수분산 폴리우레탄 함침액에 함침시키는 수분산 폴리우레탄 함침 단계;
    상기 수분산 폴리우레탄 함침단계에서 수분산 폴리우레탄이 함침된 기모원단을 압착하여 상기 기모원단의 함수율을 40~80%로 조절하는는 제1 맹글단계;
    상기 제1 맹글 단계에서 압착된 기모원단을 건조기를 통하여 90℃~110℃에서 5-10분간 열풍건조시키는 제1 건조 단계;
    상기 제1 건조 단계에서 건조된 기모원단을 버핑하는 버핑단계;
    상기 버핑 단계에서 버핑된 기모원단을 인-질소계 난연제 함침액에 함침시키는 난연제 함침 단계;
    상기 난연제 함침 단계에서 상기 인-질소계 난연제가 함침된 기모원단을 압착하여 상기 기모원단의 수분 함수율을 40~80%로 조절하는 제2 맹글 단계;
    상기 제2 맹글단계에서 압착된 기모원단을 건조기를 통하여 90℃~110℃에서 5-10분간 열풍 건조열풍건조 시키는 제2 건조 단계;
    상기 제2 건조 단계에서 건조된 기모원단을 비불소 발수제 혼합액에 함침 시키는 발수제 함침 단계;
    상기 발수제 함침 단계에서 발수제가 함침된 기모원단을 수분 함수율을 40~80%로 조절하는 압착하는 제3 맹글 단계;
    상기 제3 맹글 단계에서 압착된 기모 원단을 건조기를 통하여 110℃에서 3분간 열풍 건조하는 제3 건조 단계; 및
    상기 제3 건조 단계에서 건조된 기모 원단을 경화기에서 경화하는 경화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수분산 폴리우레탄 함침액의 수분산 폴리우레탄 수지의 농도는 1내지 10wt%이며,
    상기 인-질소계 난연제 함침액의 인-질소계 난연제의 농도는 2 내지 45wt%인 것을 특징으로 하는 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 비불소 발수제 혼합액은 물 100 중량부에 대하여 비불소 발수제 12 중량부, 수분산 가교제 0.5 내지 1 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 및 위킹 발수성이 우수한 친환경 인조 스웨이드 제조방법.
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