KR950007185B1

KR950007185B1 - 통기투습성 습식완제(濕式完製) 폴리우레탄 합성피혁과 그 제조방법 및 제조장치

Info

Publication number: KR950007185B1
Application number: KR1019920005356A
Authority: KR
Inventors: 박종일
Original assignee: 박종일
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1995-07-03
Anticipated expiration: 2012-03-31
Also published as: KR930019926A

Abstract

내용 없음.

Description

통기투습성 습식완제(濕式完製) 폴리우레탄 합성피혁과 그 제조방법 및 제조장치

제1도(a)는 선행기술에 의한 습식공법/후처리 표피가공 공정에 따른 폴리우레탄 합성피혁의 제조를 개략적으로 나타낸 개요도.

제1도(b)는 선행기술에 의한 습식공법/건식공법 혼합공정에 따른 폴리우레탄 합성피혁의 제조를 개략적으로 나타낸 개요도.

제2도는 선행기술의 습식공법/건식공법 혼합공정에 의해 제조된 플리우레탄 합성피혁의 확대단면도.

제3도는 본 발명의 개선된 습식공정 시스템(방법/장치)에 따른 폴리우레탄 합성피혁의 제조를 개략적으로 나타낸 개요도.

제4도는 본 발명의 개선된 습식공정 시스템에 의하여 제조된 폴리우레탄 합성피혁의 확대단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 기초포지(섬유 구조물) CF : 배합원료

200 : 폴리우레탄 피막층 300′ : 접착제층

300 : 건식공법에 의한 표피층

IPL : 선행기술의 습식공정에 의해 제조되는 폴리우레탄 합성피혁의 중간제품

SPL : 선행기술의 습식공정에 의해 제조되는 평평한 표피의 폴리우레탄 합성제품

FPL-P1 : 선행기술의 흡식공법/후처리 표피가공 공정에 의한 폴리우레탄 합성피혁

FPL-P2 : 선행기술의 습식공법/건식공법 혼합공정에 의한 폴리우레탄 합성피혁

IPL-1 : 본 발명의 습식공정에 의해 제조되는 폴리우레탄 합성피혁의 중간제품

FPL-1 : 본 발명의 습식공정에 의한 폴리우레탄 합성피혁

201, 201′, 201″ : 코팅수단 202 : 응고수조

203 : 수세수단 204 : 탈수수단

205 : 건조수단 206 : 표면처리수단

210 : 순환주형벨트 211, 211′ : 건조수단

301 : 이형지 302 : 코팅수단

303 : 건조기

본 발명은 습식공법에 의한 폴리우레탄 합성피혁의 제조, 특히, 천연피혁 같은 무늬를 갖는 표피부를 포함한 폴리우레탄 피막층 전체를 습식공법에 의해 다공질 구조로 제조하여 탁월한 통기, 투습능을 갖도록 성형한 폴리우레탄 합성피혁과 그 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것이다. 좀더 상세히 언급하면, 천연피혁 표면무늬로부터 음각으로 무늬전사형각되어 제작된 벨트형 주조물을 습식공정에 도입사용하여, 합성피혁의 피막층이 된 폴리우레탄 배합원료를 상기 순환 주형벨트에 도포하여 주형벨트와 접하는 피막층 표피부에 천연피혁 표피무늬가 형성되도록 한 다음 합성피혁의 기초부가 되는 섬유구조물을 상기 주형벨트에 도포된 피막층과 접합시키고, 상기 주형 벨트가 수중침수하여 통과하는 동안 섬유구조물과 합포된 피막층 전체가 다공질층으로 응고성형되도록 함으로써, 사후 표피가공을 위한 추가처리단계없이, 천연피혁무늬의 표피부를 가지며 전체적으로 통기투습성이 우수한 피막층을 포함하는 폴리우레탄 합성피혁을 단일공정의 습식방법으로 제조할 수 있도록 구성한 폴리우레탄 합성피혁 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

선행기술의 습식공법에 의한 폴리우레탄 합성피혁의 제조에 있어서는, 폴리우레탄 수지, 용제, 가교제, 촉진제, 안료 및 기타 첨가제를 혼합한 배합원료(CF ; composit e feed)를 기초부가 되는 섬유구조물(기초포지) 상에 직접 도포(코팅) 또는 합침시킨 후 배합원료 피막층을 수중응고시켜 제조하는데, 수중응고 과정에서 용제(주로 디메틸포름아미드(DMF)가 사용됨)가 물에 용해 추출되고 용제가 차지하던 공간이 미세한 기공으로 되어 피막층이 다공질 형태로 형성됨으로써 통기투습성을 가진 합성피혁 성형물이 제조된다. 그러나, 이와같이 제조되는 피막층의 표피부가 천연피혁의 무늬를 갖지 못하므로 합성피혁으로서의 여러가지 용도에 적합하지 못한 결점을 갖는다.

따라서, 그 표피부에 무늬를 형성하는 엠보싱 처리 또는 건식공법에 의한 별도의 표피층 접합처리 등의 후처리가 행하여졌다. 즉, 첨부 제1도(a) 및 제1도(b)에 도시되어 있듯이, 선행기술의 습식공법에 의한 폴리우레탄 합성피혁의 제조에서는 로울들(별도로 번호를 부가하지 않음)에 의하여 이송되는 기초포지(100)상에 코팅수단들(201, 201′)에 의해 배합원료(CF)를 적정회수 직접 도포한 후, 이를 응고수조(202)중에 침수 이동시켜 배합원료중 폴리우레탄수지에 대한 수용성 용제(주로 DMF)를 용출치환하여 도포층(폴리우레탄 피막층)을 수중응고시킨 다음, 결과 산출되는 중간제품(IPL)을 수세수단 (203)을 통하여 수세하고 탈수수단(204)을 통하여 탈수하고 건조수단(205)를 통하여 건조시켜 기초포지(100)에 평평한 미세 다공질 피막층(200)이 접합된 폴리우레탄 합성제품(SPL)을 성형한다. 그 다음, 피막층의 표피부에 가죽효과의 무늬를 형성하기 위하여, 미세 다공질 층으로 도포성형된 폴리우레탄 수지의 열가소성을 이용하여, 표면처리수단(206)에 의해 피막층(200)을 가열가소시키고 엠보싱 로울등으로 그 표면을 가압하여 무늬를 양각함으로써 피혁무늬 표면처리된 폴리우레탄 합성피혁(FPL-P1)을 제조하였다. 이와는 달리, 제1도(b)에 도시되어 있듯이, 표면이 평평한 폴리우레탄 합성제품(S PL)을 별도의 건식공법의 공정으로 연계하여 처리하는 방법이 널리 행하여지고 있는데, 여기서는 이형지(301)에 코팅수단(302)를 사용하여 표피층용 배합원료(C F)를 도포하고 적정수단(도시하지 않음)에 의하여 표피층 피막 표면에 피혁무늬를 형성한 다음 건조기(303)을 통해 건조시키고 이와같이 형성된 표피층(300)을 상기 습식공정의 폴리우레탄 합성제품(SPL)의 피막층(200)에 접합시키는데, 일반적으로 접합성을 높이기 위하여 피막층(200)에 접착제(300′)를 적용한 후 상기 표피층(300)을 접합시키고 이형지(301)을 박리해내는 과정을 통하여 최종적인 폴리우레탄 합성피혁(FPL-P2)을 제조하였다.

따라서, 이러한 습식/건식 혼합공정에 의해 제조되는 폴리우레탄 합성피혁(FPL -P2)은 제2도에 도시된 바와같이 기초포지(100), 폴리우레탄 피막층(200), 접착제층(3 00') 및 표피층(300)으로 구성된다.

그러나, 상술한 바와같이 선행기술의 습식공법에 의한 폴리우레탄 합성피혁의 제조에서는 기초포지에 배합원료를 직접 도포하므로 기초포지와 배합원료의 종류에 따라서 도포기술상 상당부분 제약 조건이 수반되고 ; 도포된 기초포지자체가 장력을 받은 상태로 구동되며 침수하여 도포된 피막층이 응고되는 관계로 칫수 안정성에 따른 품질상 문제가 야기되고 더우기 신축율이 높은 편물을 기초포지로 할 경우에는 별도 직물의 합포없이는 공정처리가 불가능하며 ; 별도의 표피무늬 가공처리가 후속 수반되어 하므로 전체적인 공정이 복잡해져 제조단가가 높아짐은 물론 ; 후속 공정중 엠보싱 로울에 의한 표피무늬 가압 양각 방식은 다공질층으로 폴리우레탄 수지가 비록 열가소성이기는 하나 천연피혁의 섬세한 무늬 효과를 재생하기에는 열가소성이 미흡하여 충분한 효과를 기대할 수 없고, 가열온도와 시간 및 가압정도에 따라 다공질 층이 훼손되어 통기투습기능이 상당히 저하되며 열에 의한 열화로 물성이 저하되는 경향이 있다. 또한 일반적으로 널리 사용되는 건식공법 연계공정에 의하여 표피층을 제조하고 이를 습식 공정의 폴리우레탄 합성제품에 접착시키는 방법에서도, 건식공법에 의해 제조된 표피층을 제조하고 이를 습식 공정의 폴리우레탄 합성제품에 접착시키는 방법에서도, 건식공법에 의해 제조된 표피층과 접착층이 밀폐 필름 상태이기 때문에, 비록 최종 합성피혁에 피혁조의 외형 및 질감을 부여할 수 있으나 값비싼 습식공정에 의해 성형된 다공질 피막층의 통기투습능을 막아버리는 치명적 결점을 야기시키는 바 통기투습성이 요구되는 다양한 용도에의 적용에 문제를 갖는 것이다. 이로 인하여 최근에는 표피층과 접착층에 젤라틴, 단백질등을 배합하여 기능향상을 꾀하고 있으나 경비의 과다한 증가 및 불충분한 통기투습성 개선등의 문제가 여전히 존재한다.

본 발명은 전술한 선행기술들이 갖는 결점들, 즉, 습식공법/후처리 표피가공 공정은 전체공정이 사실상 습식완제공정이 아니며 제품의 품질 및 수율상 문제점이 존재하고 습식공법/건식공법 혼합공정은 제조된 제품의 전체적인 통기 투습성에 치명적 결함이 존재하는 점을 감안하여 창안한 것으로서, 천연피혁 표피무늬로부터 음각으로 그 무늬가 전사되어 형각된 별도의 벨트형 주조물을 습식공정에 도입사용하여, 합성피혁의 피막층이 될 폴리우레탄 배합원료를 상기 순환 주형 벨트상에 도포하여 주형벨트와 접하는 피막층 표피부에 천연피혁 표피무늬가 형성되도록 한 다음 합성피혁의 기초부가 되는 섬유구조물(기초포지)을 상기 주형 벨트에 도포된 피막층과 접찹시키고, 상기 주형 벨트가 수중 침수하여 통과하는 동안 기초포지와 합포된 피막층을 응고시켜 주형벨트로부터 피막층에 전사된 표피무늬가 습식공정중에 그대로 유지되면서 피막층 전체가 다공질 층으로 응고성형되도록 함으로써, 사후 표피가공을 위한 추가 처리단계없이, 천연피혁무늬의 표피부를 가지며 전체적으로 통기투습성이 우수한 피막층을 포함하는 폴리우레탄 합성피혁을 단일공정의 습식공법으로 가지며 전체적으로 통기투습성이 우수한 피막층을 포함하는 폴리우레탄 합성피혁을 단일공정의 습식공법으로 제조할 수 있도록 구성한 폴리우레탈 합성피혁의 제조방법과 장치 및 그러한 방법에 의하여 제조된 통기투습성 폴리우레탄 합성피혁을 제공하고자 하는바, 이러한 본 발명을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도에 도시되어 있듯이, 본 발명의 습식공정에 의한 폴리우레탄 합성피혁의 제조방법에서는, 천연피혁 표피무늬로부터 음각으로 그 무늬가 전사되어 형각된 별도 제작된 벨트형 주조물(바람직하게는 실리콘 주형 벨트)(210)을 로울들(별도로 번호를 부가하지 않음)에 의해 응고수조(202)의 상부로부터 응고수조(202)의 수중으로 순환되도록 설치 도입하고, 폴리우레탄수지, 용제, 가교제, 촉진제, 안료 및 기타 첨가제를 혼합한 배합원료(CF)를 코팅수단들(201, 201', 201"등)에 의해 상기 주형벨트(210) 상에 적정회수 도포하는데, 이때 각각의 도포과정에서 물리적으로 피막층의 다공성을 극대화시키고 후속 도포를 용이하게 하기 위하여 건조수단들(211, 211'등)에 의해 선행 도포된 피막층을 건조시킨 다음 후속도포를 행하는 것이 바람직하다. 이와같이 주형벨트(21 0)상에 배합원료(CF)를 적정회수 도포하여 주형벨트와 접하는 배합원료(CF)의 피막층 표피부에 천연피혁 표피무늬가 전사되도록 한 다음 통상의 수단에 의하여 공급되는 기초포지(100)를 로울압착등에 의해 상기 주형 벨트에 도포된 배합원료(CF)의 피막층(20 0)과 접합시키고 ; 상기 주형벨트(210)가 응고수조(202)내에서 수중 침수하여 통과하는 동안 기초포지(100)와 합체된 피막층(200)을 응고시켜, 주형벨트(210)으로부터 전사된 표피무늬가 유지되면서 다공질 층으로 응고성형된 피막층(200)을 갖는 중간제품(I PL-1)을 산출한다. 그후 이 중간 제품(IPL-1)을 선행기술의 습식공정에서와 마찬가지로 수세수단(203)을 통하여 수세하고 탈수수단(204)을 통하여 탈수하고 건조수단(205 )을 통하여 건조시켜 천연피혁과 같은 표피무늬를 갖는 다공질 피막층(200)이 기초포 지(100)에 접합된 폴리우레탄 합성피혁(FPL-1)을 제조하는 것이다.

앞서 언급한 바와같이, 피막층을 형성하는 배합원료(CF)는 공정조건에 따라 순환 주형벨트(210)상에 적정 회수 및 적정 두께로 분할, 중첩도포되고 각각 도포후 적정 수준으로 건조될 수 있는데, 이러한 처리는 후속 도포되는 배합 원료중 용제가 선행 도포층을 팽윤시켜 최종 피막층의 다공성이 극대화되는 장점을 제공한다. 기초포지(100)는 통상적인 습식공정에서와 마찬가지로 공정조건에 따라 물과 용제로 조성된 용액으로 전처리된다. 수중응고 과정에서 주형벨트(210)가 응고수조(202)의 수중을 통과하는 시간은 공정조건에 따라 피막층(200)의 충분한 응고가 이루어지기에 적절한 시간으로 조절되는데 일반적으로 약 5-15분 정도이며, 주형벨트(210)으로부터 박리되는 기초포지/피막층은 박리된 피막층의 표피부가 물에 노출됨에 따라 잔류용제가 수중으로 신속히 용출되면서 응고수조(202)안에서 회송, 권취되는 동안 응고 완결된다.

전술한 본 발명의 폴리우레탄 합성피혁 제조방법에서는 첫째, 배합원료가 기초포지에 직접 도포되지 않고 주형벨트 상에 도포됨으로써 배합원료의 점도 및 도포량 설정이 비교적 자유롭고 사용되는 기초포지가 주형벨트상에 도포된 피막층과 접합되므로 사용될 수 있는 기초포지의 종류가 거의 비한정적이며 ; 둘째, 배합원료의 피막층과 접합된 기초포지가 주형벨트에 실어져 응고 수조내로 침수이동하므로 공정상의 구동 및 물리적 장력의 상당부분이 주형벨트에 전가되어 수중응고 과정중 피막층과 합체된 기초포지는 물리적 응력을 별로 받지 않게 되어 공정관리가 용이함과 동시에 제품의 수율과 품질 안정성이 향상될 수 있으며 ; 사후 표면처리단계 또는 별도의 건식공법에 의한 처리단계없이, 습식공정 자체로서 천연피혁과 같은 표피외관을 가지며 통기투습능이 우수한 피막층이 성형된 폴리우레탄 합성피혁이 제공될 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명은 선행기술의 습식공정에 의한 폴리우레탄 합성피혁의 제조장치에 있어서, 천연피혁 표피무늬로부터 음각으로 그 무늬가 전사되어 형각된 표면을 갖는 벨트형 주조물(210)을, 폴리우레탄 배합원료(CF)가 상기 벨트형 주조물(210)의 표면상으로 직접도포되고 그 도포된 피막층에 기초포지(100)가 접합되면서 상기 벨트형 주조물(210)과 함께 구동되도록, 응고수조(202)의 상부로부터 응고수조(202)의 수중으로 순환하는 방식으로 도입, 설치함으로써, 사후 표피가공을 위한 추가처리단계없이, 천연피혁 무늬와 같은 표피부를 가지며 전체적으로 통기투습성이 우수한 피막층을 포함하는 폴리우레탄 합성피혁을 단일공정의 습식방법으로 제조할 수 있는 장치를 제공한다. 본 발명의 제조장치에서 새로운 공정매체로 도입되는 순환 주형벨트(210)는 그 표면부가 천연피혁 표피무늬부터 전사되어 음각 표피무늬의 모형으로 형각된 것으로서, 피혁표피 효과를 충분하게 가질수 있도록 모형성이 우수하고 주형성 및 박리성이 적절하며 내용제성과 내열성이 강한 동시에 형과 질에 변화가 없고 출수후 물의 제거가 용이하여 공정에 연속적용될 수 있는 다양한 물질로 제작될 수 있다. 바람직하게, 순환 주형벨트(210)는 실리콘 고무로 제작되며, 장력을 비롯한 사용시의 물리적 작용에 지탱할 수 있도록 유리섬유 또는 합성섬유 구조물이 그에 합포된다. 주형벨트(210)의 두께는 일반적으로 0.4-0.7㎜ 정도가 적절하며, 그 폭과 길이는 공정조건 및 생산라인의 설비크기에 따라 조절된다.

또한, 본 발명은 전술한 본 발명의 방법 및 장치에 의하여 제조된 새로운 통기 투습성의 습식완제(濕式完製) 폴리우레탄 합성피혁을 제공한다. 제4도에 도시된 바와같이, 본 발명에 의하여 제공되는 폴리우레탄 합성피혁은 천연피혁과 같은 무늬의 표피부를 갖는 다공질 피막층(200) 및 그에 접합된 기초포지(100)로 구성되어, 전체적으로 통기투습성이 탁월하고 훌륭한 피혁외관을 나타내므로 의류, 슈즈, 가구등과 같은 다양한 용도에의 적용에 매우 적합한 것이다.

[실시예들]

폴리우레탄 수지 70-80중량부, 디메틸포름아미드(용제) 13-18중량부, 상용 가교제 4-7중량부, 상용촉진제 2-3중량부, 및 안료와 기타 첨가제 5-8중량부로 구성된 여러가지 조성의 배합원료들(CF)를 사용하여, 전술한 본 발명의 방법 및 장치에 의하여 폴리우레탄 합성피혁들을 제조하였다. 제조공정들에 있어서, 순환 주형벨트(210)상에의 배합원료(CF)코팅은 3-4회로 분할하여 중복도포 처리하였는데, 최종 코팅전의 각각의 코팅후에는 건조처리를 행하였다. 응고수조(202)중의 합성물의 침수 구동시간은 15-25분으로 조절하였다.

결과 산출된 폴리우레탄 합성피혁들을 육안 검사한 결과 그 외관이 천연피혁과 극히 유사하였으며, 물을 수방울 적용한 후 관찰한 결과 수분이 그 내부로 스며든 다음 수분내에 증발 건조된 바, 통기 투습성도 상당히 우수함을 알 수 있었다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명은 선행기술의 습식공법/후처리 표피가공 공정 및 습식공법/건식공법 혼합공정이 갖는 여러가지 결점들을 해소하여, 사후 표피가공을 추가 처리단계를 필요로 함이 없이, 천연피혁무늬의 표피부를 가지며 전체적으로 통기투습성이 탁월한 피막층을 포함하는 폴리우레탄 합성피혁을 단일공정의 습식공법으로 제조할 수 있도록 구성한 우수한 발명인 것이다.

Claims

습식공정에 의한 폴리우레탄 합성피혁의 제조에 있어서, 천연피혁 표피무늬로부터 음각으로 그 무늬가 전사되어 형각된 별도의 벨트형 주조물(주형벨트, 210)을 로울들에 의해 응고수조(202)의 상부로부터 응고수조(202)의 수중으로 순환되도록 도입하고, 합성피혁의 피막층이 될 폴리우레탄 배합원료(CF)를 상기 주형벨트(210)상에 도포하여 주형벨트와 접하는 피막층 표피부에 천연피혁 표피무늬가 형성되도록 한 다음 합성피혁의 기초부가 되는 기초포지(100)를 상기 주형벨트(210)상에 도포된 배합원료(C F)의 피막층(200)과 접합시키고, 상기 주형벨트(210)가 응고수조(202)내에서 수중 침수하여 통과하는 동안 기초포지(100)과 합체된 피막층(200)을 응고시켜 주형벨트(210 )로부터 피막층(200)에 전사된 표피무늬가 습식공정중에 그대로 유지되면서 피막층(20 0) 전체가 다공질 층으로 응고성형되도록 하는 것을 특징으로 하는 사후 표피 가공을 위한 추가 처리 단계 없이, 천연피혁 무늬의 표피부를 가지며 전체적으로 통기투습성이 우수한 다공질 피막층(200) 및 그와 합체된 기초포지(100)로 이루어진 폴리우레탄 합성피혁을 단일 공정의 습식공법으로 제조하는 방법.
기초포지 공급수단, 배합원료 코팅수단(201, 201′, …), 응고수조(202), 중간제품 수세수단(203), 탈수수단(4) 및 건조수단(205)을 포함하여 구성되는 습식공정에 의한 폴리우레탄 합성피혁의 제조장치에 있어서, 천연피혁 표피무늬로부터 음각으로 그 무늬가 전사되어 형각된 표면을 갖는 벨트형 주조물(주형벨트, 210)을, 폴리우레탄 배합원료(CF)가 상기 벨트형 주조물(210)의 표면상으로 직접 도포되고 그 도포된 피 막층(200)에 기초포지(100)가 접합되면서 상기 벨트형 주조물(210)과 함께 구동되도록, 응고수조(202)의 상부로부터 응고수조(202)의 수중으로 순환하는 방식으로 도입 설치함을 특징으로 하는 사후 표피 가공을 위한 추가처리를 필요로 함이 없이, 천연피혁 무늬와 같은 표피부를 가지며 전체적으로 통기투습성이 우수한 다공질 피막층(200) 및 그와 함체된 기초포지(100)로 이루어진 폴리우레탄 합성피혁을 단일공정의 습식공법으로 제조하는 장치.
청구범위 제1항의 방법에 의하여 제조되는, 천연피혁 무늬와 같은 표피부를 가지며 전체적으로 통기투습성이 우수한 다공질 피막층(200) 및 그와 합체된 기초포지(1 00)로 이루어진 폴리우레탄 합성피혁.