KR100225205B1 - 카페트 기포지용 폴리에스터 스판본드 부직포의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융점이 260℃인 레귤러 폴리에스터와 용융점이 230℃인 개질된 코폴리에스터를 블렌딩 방사노즐을 통해 방사하고, 공기분사압을 4.0~5.0Kg/㎠로 하여 웹을 형성하고, 이웹을 기계적으로 결합시키기 위해 펀칭밀도를 45~100회/㎠로 하여 니들펀칭한 다음 제조된 부직포를 압력조건이 2~8kgf/㎠인 롤러를 이용하여 열융착시킨 인장강도, 신도, 벌키성 및 형태안정성이 우수한 카펫트 기포지용 폴리에스터 부직포를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

카페트 기포지용 폴리에스터 스판본드 부직포의 제조방법

본 발명은 카페트 기포작용 폴리에스터 스판본드 부직포의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스판본드 부직포를 사용하여 기포를 형성함으로써 타프팅성과 프레스성이 뛰어난 카페트를 얻을 수 있게 하는 카페트 기포지용 폴리에스터 스판본드 부직포의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 카페트의 기포지는 합성섬유 필라멘트를 스판본드 방식에 의거 제조한 부직포가 사용되어지고 있다. 이 스판본드 방식에 의한 부직포는 일본 특공소 53-32424호에서 다수의 오리피스로 구성된 방사 노즐을 통해서 방사된 여러개의 필라멘트를 에어로서 연신시키고 수평방향으로 이동하는 메탈컨베어로써 소정의 중량으로 집적시켜 웹을 형성한 다음, 이 웹을 접착제로 절착시켜 일체화시키는 방법으로 되어 있다. 그러나 접착제로 결합시킨 부직포는 강도가 미흡하기 때문에 강도를 향상하기 위해서 접착제의 부착량을 증가시키면 타프팅을 할때 바늘의 유통저항이 증가하게 되어 접착점의 파열 및 섬유의 절단이 쉽게 일어나 오히려 강력 유지율이 저하되고 또 형태안정성이 저하되어 사이 이탈 및 염색시 염색편차가 생기며 부직포가 받는 용력이 불균일하게 되어 성형성이 나빠지는 결점이 있다.

또한 이 일본 특공소55-42175호에서는 섬유의 배열을 길이와 폭 방향으로 직교되게 배열시킨 다음 접착제로 접합시킨 웹을 부직포의 카펫트 기포지로 사용하는 것이 소개되고 있다. 이런 구조의 부직포는 강도 및 형태안정성이 양호하므로 사의 이탈 및 염색시 발생하는 염색편차는 개선할 수는 있으나 신장성이 부족하기 때문에 성형성에 제한을 받게 되며 성형공정에서 파단이 발생할 소지가 커서 성형용으로는 적당하지 않다.

그러므로 본 발명에서는 카펫트 기포지로서 충분한 강력 유지율과 형태안정성을 가지며 타프팅성이 양호하여 염색시 염색편차가 거의 발생하지 않도록 하였으며 이 카펫트 기포지는 용융점이 각각 260℃, 230℃인 레귤러 폴리에스터와 개질된 코폴리에스터를 블렌딩하여 방사한 웹을 니들링한 후 열압착 롤러로 적절하게 압착시킨 부직포를 사용하였기 때문에 프레스 형성이 우수하고 성형시 부직포의 파단 발생이 없으며 폴리비닐아크릴레이트 및 라텍스의 코팅성이 우수한 카펫트 기포지용 스판본드 부직포를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하면 웹을 형성하는 필라멘트를 방사하기 위한 폴리머로서 용융점이 260℃인 레귤러 폴리에스터와 용융점이 230℃인 개질된 코폴리에스터를 블렌딩 방사 노즐을 통해 방사하고 공기분사기의 압력을 4.0-5.0Kg/㎠으로 하여 연신성을 향상시킨 필라멘트로서 랜덤루프 조직의 스판본드 부직포 웹을 형성한 후 니들펀칭하여 기계적으로 결합시키고 압착 면적이 11.4-25%인 롤러를 이용하여 열적으로 가압한 부직포를 제조한다. 이 부직포를 유리전이온도가 20℃ 이상인 가교성 접착제를 사용하여 접착시켜 제반 물성 및 형태 안정성을 부여한다.

상기 니들펀칭의 펀칭밀도는 45-100회/㎠로 단면 펀칭하고 롤러의 가압조건은 2~8kgf/㎠로 하여 220~240℃로 열융착시킨다. 또한 상기 접착제의 고형분 부착량은 4~18%로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 섬유를 랜덤루프 조직으로 하고 또한 섬유는 장섬유를 사용하기 때문에 충분한 신장성이 부여되며 적정한 니들펀칭의 밀도, 열압착 및 접착제의 병용 등 즉 기계적인 결합과 화학적인 결합을 조합하기 때문에 소량의 결합제를 사용하더라도 충분한 형태안정성을 얻을 수 있고 타프팅시 사의 이탈방지 및 염색시 염색편차를 해소시킬 수 있고 프레스성형을 개선시킬 수 있게 된다.

특히 성형성이 우수한 이유로는 용융점이 각각 260℃, 230℃인 레귤러 폴리에스터와 개질된 코폴리에스터를 블렌딩한 필라멘트로 구성된 부직포이므로 성형조건을 만족하는 적절한 모듈러스와 응력을 유지하면거 부직포 시트가 성형하중에 균일하게 변형되기 때문이다.

상기 스판본드 부직포를 구성하는 폴리에스터 필라멘트의 굵기는 3~8데니어가 좋으며 3데니어 이하의 경우는 니들펀칭과 타프팅시에 필라멘트가 파단되어 인열강도의 저하 및 형태안정성이 떨어지고 반대로 필라멘트의 굵기가 8데니어 이상일 경우는 수지가 접착할 수 있는 섬유간 접착 거리가 커지고 인장강도가 불충분하므로 내구성이 저하된다. 또한 상기 폴리에스터 필라멘트를 이젝터의 압력을 5.0Kg/㎠로 하여 충분한 연신에 의해 파단신도가 큰 특성을 지니며 상기 필라멘트로 구성된 웹은 니들링후 열압착 롤러에 의해 두께의 조절을 통하여 부직포의 벌키밀도를 조절하며 접착제에 의해 내구성 및 강도 이방성비가 작은 부직포를 형성하게 한다.

스판본드 부직포의 기초중량은 70~140g/㎡로 한다. 스판본드 부직포의 기초중량이 70g/㎡보다 작은 경우는 아스팔트 방수시트로서 요구하는 물성을 얻는 어려우며, 140g/㎡를 초과하면 아스팔트 방수시트의 중량이 증가하여 비결경제적이고 성형성이 떨어진다.

상기 스판본드 웹의 형태안정성 및 틀성을 유지시키기 위해 기ㅏ계적으로 결합하여 니들링에 의한 적정한 벌키밀도를 부여하고 웹의 층간박리를 방지한다. 니들링의 펀칭밀도는 니들의 종류 및 니들보드의 침밀도에 따라 차이가 있지만 45~100회/㎠로 하는 것이 좋다. 침밀도가 45회/㎠ 보다 작은 경우는 섬유간 결합 부족으로 각종 물성 중 특히, 내열 탄성계수, 파단신도가 떨어져 염색가공시 열수축이 발생하기 쉬우며 부직포의 층간박리가 일어나기 쉽다. 반대로 펀칭밀도가 100회/㎠를 초과하는 경우는 과도한 니들링에 의한 스판본드 부직포를 구성하는 필라멘트의 절단을 증가시켜 형태안정성이 떨어지게 되는 원인이 된다. 열압착은 압착면적이 11.5~25%이고, 온도는 220~240℃인 조건으로 해서 2~8kgf/㎠로 가압하는 것이 바람직하다. 가압이 2kgf/㎠ 보다 작을 경우 가압효과가 없으며 가압이 8kgf/㎠를 초과하면 부직포 표면의 압착이 커져 수지 함침성이 떨어진다.

본 발명에서 사용되는 수지로는 에폭시 수지계, 불포화 폴리에스터 수지계 또는 이것의 혼합계 등을 예로 들 수 있다. 상기 접착제는 적정한 고형분 함유율을 지닌 액상에 상기 부직포를 함침시켜 예비건조 및 수지 가교를 시키기 위해 185-200℃의 공기가 관통하는 흡입형태의 드럼을 사용한다.

주 접착제의 관능기량, 가교제량, 촉매량 및 건조조건 등을 적절히 선정하는 것이 중요하며, 상기 고형분 부착량은 4~18%가 적정하다. 접착제 부착량이 18%를 초과하면 수지처리 후 부기포 자체의 물성은 증가하나 타프팅 니들의 유통저항이 크게 되어 필라멘트가 파단되어 제품의 강도, 신도등의 물성이 저하되고 성형성이 떨어지고 비경제적이다. 상기 고형분 부착량이 4% 미만일 경우는 요구되는 물성을 얻기가 힘들다. 이와 같이 하여 얻어지는 수지처리 부직포의 벌키밀도는 0.10~0.20g/㎠가 적정하며 0.10g/㎠ 이하인 경우 스판본드부직포 내부에 공극율이 커지게 되어 타프팅성이 저하되고 반대로 0.20g/㎠ 이상이 되면 사의 배열이 불균일해 지는 경향이 크게 된다.

상기 부직포 기포를 타프팅해서 얻어진 중간제품(타프팅 후 나일론 비씨에프사를 제거한 부직포기포)은 표 1에 나타낸 것과 같이 우수한 물성을 나타내어 염색가공 및 프레스성형을 함에 있어서 양호한 특성을 지니고 있어서 최종 제품에 요구되는 인장강도, 인열강도 및 형태안정성 등의 요구성능을 만족시킨다. 상기 중간제품의 물성은 타프팅 이전의 부직포 원단 물성의 영향이 크고, 타프팅 후 가공의 용이성 및 최종 제품물성에 미치는 영향이 크므로 제조조건 설정의 기준으로 적용된다.

[표 1]

단, 인장강도는 정속신장형 시험기를 사용, 시료는 폭 5cm 길이 20cm이며 물림간격은 10cm 인장속도는 20±2cm/min으로 측정하며, 5% 신장시 응력은 상기 인장시험의 S-S 곡선으로 구한다. 상기 물성 평가에 있어서 타프팅 후 중간제품의 인장강도는 본 중간제품에서 나일론 비씨에프사를 제거한 부직포를 시료로 해서 측정하였다. 또 5% 신장시 응력유지율은 중간제품 부직포 기포의 5% 신장응력과 타프팅 이전 원단의 5% 신장시 응력과의 비율(%)이고 인장강도 유지율은 중간제품 부직포 기포의 인장강도와 타프팅 이전 원단의 인장강도와의 비율(%)이다.

이하 본 발명을 실시예 및 비교실시예를 참고로 하여 설명한다.

[실시예 1~4 비교실시예 1~5]

고유점도가 0.62이고 용융온도가 260℃인 폴리에스터 폴리머와 고유점도가 0.62이고 용융온도가 230℃인 폴리에스터 폴리머 2종을 블렌딩 노즐을 이용하여 290℃의 압출기에서 용융시켜 직경이 0.32mm인 구금홀을 통하여 방사하고 상온에서 냉각시켜 공기압이 4.7Kg/㎠인 분사기를 통하여 필라멘트를 연신시킨다. 이 필라멘트를 일정한 각도와 속도로 충돌판에 충돌시켜 이동되는 컨베이어 위에 균일하게 하부의 흡입장치를 이용하여 적층시켜 웹을 형성시킨다. 상기 웹의 기초중량은 70~140g/㎡이며 토출구금의 홀수, 토출량 및 컨베이어의 속도에 의해 조절된다. 상기의 웹을 기계적으로 교락하기 위해 싱거사에서 제조된 휄트용 니들로 펀칭깊이 12mm, 펀칭밀도 45~100회/㎠로 니들링하고 열접착 면적이 11.4~25%이고 표면 온도가 220~240℃인 롤러를 이용하여 가압조건을 2~8kgf/㎠로 하여 열접착으로 시킴으로 인해서 균일한 벌키밀도를 유지시킨 후에 열경화성 폴리에스터계 아크릴수지, 가교촉진제가 혼합된 수지에 함침시켜 예비건조 및 본건조를 시켜 가교경화 반응을 완결시켜서 카페트기포지용 스판본드 부직포를 얻는다. 수지가공에 의한 수지 부착량은 부직포 기초중량 대비 4-18%로 하였다.

스판본드 부직포의 기본구성, 니들펀칭밀도 조건, 롤러의 가압조건, 고형분 부척량, 수지가공 후의 카페트기포지용 부직포 물성을 표 2에 나타내었다. 표 2에 있어서 MD는 종방향을 CD는 횡방향을 나타낸다.

[표 2]

상기 실시예 1-4 및 비교실시예 1~5의 기포지에 나일론 비씨에프사 1600데니어를 타프팅하고, 연속 염색공정에서 염색을 실시하여 폴리비닐아크릴레이트를 라미네이팅 방법으로 코팅해서 중량이 350g/㎡인 카펫트를 제조했으며, 타프팅 후의 중간제품 물성과 카펫트제품의 물성 및 성형성을 시험하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.

표 3에서 강도 유지율, 응력 유지율은 인장강도 유지율과 5% 신장시 용력 유지율과의 비율이며 가공시 형태안정성은 타프팅시의 형태안정성으로서 타프팅시 형태안정성, 연속염색시 형태안정성 및 성형성은 작업성을 육안으로 관찰하여 판단을 하였다.

[표 3]

상기 표 2와 표 3에서 알 수 있는 것과 같이 본 발명에 따른 실시예 1~4에 의해 제조된 부직포는 카펫트 기포지의 요구물성인 표 1의 수준을 만족하고 가공시 형태안정성과 연속염색시 형태안정성 그리고 성형성이 양호하다. 특히 실시예 2와 실시예 3은 가공시 형태안정성 그리고 성형성이 아주 우수하였다. 이에 반해서 접착제를 다량 부착시킨 비교실시예 4와 비교실시예 5, 그리고 롤러의 압력을 생략한 비교실시예 1, 니들펀칭을 생략한 비교실시예 3 및 데니어를 낮게 한 비교실시예2는 중간제품의 물성이 전반적으로 낮은 경향을 나타내고 있으며, 가공시 형태안정성, 연속 염색시 형태안정성 및 성형성등이 미흡하거나 불량하였다.

Claims (4)

1. 폴리에스터 장섬유 스판본드부직포를 제조함에 있어서, 용융점이 260℃인 레귤러 폴리에스터와 용융점이 230℃인 개질된 코폴리에스터를 블렌딩 방사노즐을 통해 방사하고, 공기분사압을 4.0~5.0Kg/㎠로 하여 웹을 형성하고, 이 웹을 기계적으로 결합시키기 위해 펀칭밀도를 45-100회/㎠로 하여 니들펀칭한 다음 압력조건이 2~8kgf/㎠인 롤러를 이용하여 열융착시키는 것을 특징으로 하는 카페트 기포지용 폴리에스터 스판본드 부직포의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 니들펀칭한 부직포가 접착제 고형분 4~18%를 함유하도록 하는 것을 특징으로 하는 카페트 기포지용 폴리에스터 스판본드 부직포의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 스판본드를 구성하는 폴리에스터 필라멘트의 굵기를 3~8메니어로 하는 것을 특징으로 하는 카페트 기포지용 폴리에스터 스판본드 부직포의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 열융착온도를 220~240℃로 하는 것을 특징으로 하는 카페트 기포지용 폴리에스터 스판본드 부직포의 제조방법.