고분자 바인더에 의하여 재결합된 천연피혁{The leather composed by polymer binder}
본 발명은 신발, 의류 및 가구 등에 사용되는 피혁제품에 있어서 인간이 가장 좋아하는 촉감 중 천연가죽의 촉감 등을 느끼며 내구성은 기존 천연가죽보다 월특히 향상된 제품을 개발하여 천연가죽 및 합성피혁의 단점을 극복하고 장점을 실융화하는 것이다. 피혁의 역사는 인류의 탄생과 동시에 지구의 역사와 함께 한 긴 세월의 시간이었다. 그 만큼 인간이 살아가면서 가장 많이 사용하는 소재중의 하나가 바로 가죽이다 그러나 BC 1550년경 고대 이집트의 돌에 그려진 그림에서 보듯이 동물의 껍질을 벗기는 장면과 이를 용기에 담아 물로 씻어내는 장면, 그리고 가죽의 두께를 조정하기 위한 할피 작업, 가죽의 유연성을 주기 위한 연화 처리하는 모습, 마지막으로 완성된 가죽을 만드는 모습이 지금의 제혁 공정과 별다른 차이가 없음을 알 수 있다. 가죽의 제조공정은 원피에 원피(Raw Hide) → 석회침(Liming) → 제육(Fleshing) → 선별(Sorting) → 탈회(Deliming) → 연화(Bating) →침산(Pickling) → 유제(Tanning) → 선별(Sorting) → 염색(Dyeing) → 가지(Fatliquoring) → 건조(Drying) → 무두질(Milling) → 신장(Toggling) → 도장(Finishing) → (Base coat → Medium coat → Top coat)하여 가죽으로 제조 하는 방법이 일반적이다. 그리고 현대적인 피혁 제작 방법은 보다 과학적이고 체계적인 물리·화학적인 공정 뿐 만 아니라 생물학적 공정 등 다단계 공정을 거치는 데, 물이 요구되는 수작업(Wet process)과 건조상태에서 이루어지는 건조공정(Dry process)으로 크게 구분되어 이루어진다. 먼저 레이스웨이(Raceway)라는 연속 순환되는 물레방아 방식의 원리로 된 용기 내에 소금용액을 녹여 넣고 원료피를 한 장씩 걸어 대량 투입하는데 이는 도살이후 또는 이송중의 원료피내 세균이나 곰팡이의 침입에 의한 부패를 미연에 방지하기 위한 염장 처리(Brine curing)이다. 그 다음 Paddle이나 Drum내 원료피를 투입하여 불필요한 성분을 제거하기 위하여 수세(Soaking process) 그리고 탈모작업(Unhairing process, Liming & Reliming process)을 실시하여 탈모된 나피(Limed pelt)를 생산한다. 탈모 처리된 나피를 요구하는 두께로 일정하게 할피 처리(Band knife splitting treatment)하여 은면(Grain layer)과 육면(Split layer)층으로 나누어 선별하여 고급가죽과 저급가죽을 구분, 등급별 생산한다. 그 다음 드럼(Drum)에 투입하여 규정된 일정한 온수에서 질소계 또는 비질소계 탈회제를 적용, 나피내에 함유되어 있는 석회성분을 제거하는 탈회공정(Deliming process)을 거친다. 탈회된 나피를 연속적으로 단백질 가수분해효소를 이용하여 불필요한 성분을 재차 생물학적 처리방법으로 효해공정(Bating process)을 거친 다음 수세후 산도에 민감하지 않게끔 소금을 투입하여 해리되면서 화학적으로 일종의 완충작용으로 나피 조직을 보호한 다음 황산, 개미산 등으로 산을 추가하여 드럼내 산도를 떨어뜨리는 침산공정(Pickling process)을 거친다. 그 다음 크롬에 의한 유제공정(Tanning process)으로 동물적인 나피상태에서 크롬과 같은 금속성 배위화합물을 적용하여 광물적인 특성을 지닌 청혁(Wet blue)으로 제조한다. 크롬 처리된 청혁을 가지고 중화(Neutralizing), 재유제(Retanning), 염색 및 가지공정(Dyeing & Fatliquoring process)을 거치면 수작업은 일단락 된다. 염색처리된 원단(Dyed crust)은 수작업 중에 피혁약품과 섬유단백질간 완벽한 화학적 결합을 위하여 80∼90℃ 정도의 열풍에 의하여 건조단계(Drying process)를 거친 다음 적당한 습도조절(Conditioning)과 유연성을 부여해 주기 위하여 연화공정(Milling/Staking process)를 실시한다. 가죽원단의 평활한 상태를 유지하기 위하여 팽팽하게 원단 주위를 돌아가며 집게로 당겨주는 쟁단계(Toggling process)를 거친다. 이후 여러 가지 도장기법을 통하여 원단 표면을 분사(Spraying) 또는 덧칠(Padding) 그리고 롤코팅(Roll coater)방법 등에 의해서 건조작업은 끝이 나고 최종 원하는 상품인 천연가죽(Natural leather, Genuine leather)이 만들어진다. 하지만 이러한 공정 중에는 인체에 해를 끼칠수 있는 공정이 포함되어 있으며 이러한 공정들은 현재 세계각국에서 많은 환경단체들과 그리고 세계기구(UN), 경제협력기구(OECD)등 국제 기구를 중심으로 한 선진국의 환경규제가 날로 강화되고 있으며 그린라운드(Green Round)에 대한 개도국의 동참을 강요하고 있을 뿐만 아니라, 특히 규제의 대상이 최종 생산제품 뿐만 아니라 원료에서부터 생산공정, 유통, 소비, 폐기, 회수에 이르기까지 기업활동 전반에 걸쳐 확대하여 환경을 고려하지 않는 상품의 연구개발, 생산, 판매, 수출은 국제적으로 완전 도태될 것으로 전망해도 과언이 아니다. 원료피혁을 사용 가능한 피혁으로 제조하기 위해서는 많은 화학약품이 투입되며, 제조과정에서의 폐기물 발생 등의 많은 환경 유해요소가 발생되고 또한 특히 가죽의 가치를 높이기 위해 가죽표면처리에 사용되는 우레탄코팅이라든지 아니면 스프레이를 사용한 도장공정에서 DMF 또는 유해성 용제등의 환경유해물질이 사용되어 환경적으로 매우 위험한 상황도 종종 발생한다. 또한 일반적으로는 천연피혁은 자체 내구성만으로는 소비자들이 원하는 소재의 내구성을 만족할 수 없어 천연가죽의 표면에 우레탄 시트 및 기타 다른 고분자 물질을 코팅하여 사용하므로서 사용자들은 천연가죽의 질감을 느낄수 없으며 마치 저급한 천연피혁으로 인식되기도 한다. 그리고 가죽표면에 다른 물질을 코팅하기해서는 접착제를 사용해야 하며 이러한 접착제 역시 대부분 유해물질이나 유해요소등으로 구성되며 작업공정중 유해가스가 대기 중으로 비산되어 사람의 인체에 유해한 해를 입혀 많은 문제점이 되고 있으며, 현재 이러한 문제점을 해결하기 위하여 많은 기술자들이 노력하고 있다.
본 발명은 신발, 의류 및 가구용으로 사용되는 가죽으로 구성된 제품에 있어서 천연가죽이나 합성피혁을 제조할 때 발생되는 유해물질로 인한 인간의 피해를 최소화하고 또한 천연가죽의 질감과 감촉 그리고 합성피혁 가공의 자유로움과 높은 내구성을 유지하도록 천연피혁을 분말화한 후 분말화된 천연피혁을 다시 고무등의 고분자 화합물로 바인더를 형성시켜 고분자를 가공 공정을 거쳐 분자고리를 형성시켜 새로운 개념의 가죽 신소재로 만들어 제조시 인체에 대한 유해성을 최소화하고 또한 가공의 자유로움으로 다양한 가축의 표현이 가능하게 하며 사람이 사용시 천연가죽의 느낌을 가지며 사용할 때 발생되는 위험한 요소에도 충분한 내구성을 주어 그 기능을 원활히 수행하도록 함으로서 고 부가가치의 새로운 신소재 개념의 천연가죽 제품� � 제조하는데 있다.
본 발명은 신발, 의류, 가구 등에 사용되는 가죽제품에 있어서 천연가죽을 물리적으로 분해하여 분말상태로 만든 후 천연가죽을 연결할 수 있는 고분자화합물인 바인더에 의해 화학적으로 천연가죽 분말을 재결합하여 천연가죽을 인간인체와의 친화성과 고분자 화합물의 내구성을 특징으로 하는 새로운 소재를 개발하여 환경친화적으로 가죽소재를 인간생활에 사용되도록 하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 이론은 아래와 같다. 신발, 의류, 가구 등에 사용되는 가죽제품에 있어서 천연가죽을 물리적으로분해하여 분말상태로 만든 후 다시 고분자 화합물에 의하여 바인더를 형성시켜 화학적으로 천연가죽 분말을 재결합하는 것으로 염장처리 되어 수분이 제거된 천연가죽원피나 탄팅처리된 가죽원피, 우레탄 코팅등 다른 표면처리 등을 하지 않은 천연가죽을 분쇄기 및 전단력을 발휘하는 롤에 넣어서 작은 입자로 분해하여 천연가죽분말로 만들어 두고, 고분자 화합물(예 고무, 우레탄 수지계열 고분자 화합물 등), 기타 다른 첨가약품들을 천연가죽분말과 혼합기에서 잘 혼합하여 분산시킨 후 고분자에 적용 가능한 반응 조건으로 온도와 압력을 조절하여 고분자화합물의 분자를 서로 화학적 결합시켜 천연가죽분말을 고정시키도록 하여 신소재로서의 새로운 가죽 소재를 제조� �는 것이다. 상기 소재는 천연가죽분말을 고분자화합물을 이용하여 다시 연결고리를 결속시켜 가죽제품으로 사용 가능하게 함으로서 엄밀하게 표현하자면 천연가죽과 합성피혁의 성질을 동시에 가진다. 수분흡수나 인체친화도는 천연가죽으로서의 특성을 보이며 내구성, 탄성조절 가공성, 시트의 표현성에서는 물리적특성이 우수한 고분자 화합물의 특징을 보임으로서 인류에 필요한 새로운 소재로서의 제조가 용이하고, 특히 천연고무, 합성고무, 고무라텍스, 액상고무, 우레탄수지, 이브에이(Ethylene Vinyl Acetate), 에스비에스(Styrene Butadiene Styrene)와 같은 고분자를 바인더로 사용할 때는 환경유해요소와 인체에 유해한 물질, 가공시 발생되는 환경오염 및 작업자의 건강에 치명적인 유해요소를 거의 없앨 수 있으며, 이때 천연가죽을 고분자화합물 대비 1%~300%까지 첨가할 수 있으며 요구물성에 따라 500%까지도 가능하며 이때 중요한 것은 제품이 상용되는 요구물성이 어떻게 되는가에 따라 고분자의 양을 조절하여 사용할 수 있다. 상기 내용에서처럼 제작된 고분자화합물을 바인더로 인체가 느끼는 측면에서는 천연가죽의 느낌을 사용시 가지는 내구력은 고분자물질의 내구력을 제조하는데 용이성은 합성피혁의 장점을 가지는 것을 특징으로 한다. 또한 고분자화합물로 바인더된 천연피혁하부에 보강재료를 접착하여 가죽시트 제품을 만들 수 있다. 보강재료의 재질은 천연섬유 및 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴, 폴리우레탄, 레이온등의 합성섬유로 구성되어 지며, 형태로는 편직물, 능직물, 교직물, 부직포 등으로 제직된 형태를 사용한다. 이러한 보강재료를 접착함으로 고강도의 천연피혁 제품을 얻을 수 있다.
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이 신발, 의류 및 가구 등에 사용되는 피혁제품에 있어서 인간이 가장 좋아하는 촉감 중 천연가죽의 촉감 등을 느끼며 내구성은 기존 천연가죽보다 월등히 향상된 새로운 소재의 고분자화합물로 바인더로 구성된 천연가죽은 기존가죽제품이나 합성피혁과는 확실한 차이가 나며 우수한 성능을 아래와 같이 보인다. 첫째 합성피혁에서는 느낄 수 없는 천연가죽의 우수한 그립감이나 터치감 그리고 촉감 등을 느낄 수 있어 사용시 인체와 친화적이며 천연가죽의 질감 및 장점을 그대로 적용할 수 있다. 둘째 일반 천연가죽에 비하여 매우 높은 내구성을 가진다. 셋째 천연가죽을 가공하는데 사용되는 유해물질을 사용하지 않아 환경친화적이며 작업자가 작업시 인체에 무해하다. 넷째 가죽가공시 발생되는 스크랩 부위를 재활용할 수 있어서 자원 재활용도가 높다. 다섯째 다양한 색상과 무늬가 가능하므로 새로운 디자인적용이 가능하다. 여섯째 천연가죽보다 비용이 적게 든다. 일곱째 기존 가죽에서는 볼수 없던 탄성, 크립등의 외형적 변화에 대한 소재의 거동적 특성을 원하는데로 부여할수 있다. |
