KR100324865B1 - 플로어매트및그의연속제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플로어 매트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 플로어 매트(70)는 가황 처리된 열가소성 탄성중합체(36)의 적어도 한 층을 갖는 백킹에 접착제 층(24)에 의해 결합되어 있는 캐리어 패브릭으로부터 연장하는다수의 터프트(14)를 포함하며, 플로어 매트(70)의 제조방법은 예열된 1차 터프팅된 패브릭(10)의 배면에 올레핀계 접착제를 공급하는 단계와, 예열된 접착제로 백킹 처리된 1차 터프팅 된 패브릭(10)에 강화 물질층(40)을 구비하거나 또는 구비하지 않으면서 약 20 내지 40 mil의 두께로 가황 처리된 열가소성 탄성중합체의 시이트(36)를 공급하는 단계를 더 포함하며, 가황 처리된 열가소성 탄성중합체의 제 3 층(60)이 또 다른 가열 단계를 거쳐 공급될 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

플로어 매트 및 그의 연속 제조방법{FLOOR MAT AND CONTINUOUS PROCESS FOR THE MANUFACTURE THEREOF}
융털면과 고무 백킹을 갖는 분진 억제용 매트 및 다른 플로어 피복재는 일반적으로 구내의 다른 지역으로 수분 및/또는 오물이 운반되는 것을 방지하기 위해 사람들이 발을 털거나 문지르는데 사용되었다. 보통, 이들 매트는 문입구와 같은 보행자의 통행이 많은 구역에 배치된다.
1967년 2월 28일에 발행된 톰슨의 미합중국 특허 제 3,306,808 호, 1988년 5월 3일에 발행된 파킨스의 미합중국 특허 제 4,741,065 호; 1989년 12월 12일에 발행된 제어의 미합중국 특허 제 4,886,692 호; 1993년 7월 13일에 발행된 케어의 미합중국 특허 제 5,227,214 호; 1993년 8월 31일에 발행된 핀크의 미합중국 특허 제 5,240,530 호; 및 1994년 4월 26일에 발행된 나가하마의 미합중국 특허 제5,305,565 호 등에는 다양한 플로어 매트의 구성 및 특징이 개시되어 있다.
당해 분야의 숙련가들이 알 수 있는 바와 같이, 플로어 매트는 통상적으로 가황 처리된 열가소성 고무 백킹에 접착된 제 1 백킹에서 다수의 터프트(tuft)로 구성된다. 이와 같은 백킹은 공업적인 세척 공정 도중 매트의 일체성을 유지하면서 패브릭 표면에 일체성을 제공한다. 종래의 세탁가능한 플로어 매트의 제조공정은 니트릴 중합체 화학식을 기본으로하는 열경화성 고무 백킹을 기본으로 한다. 이와 같은 매트는 매우 적절한 성능을 나타내기는 하지만, 이러한 매트의 제조업자들에게는 본 발명에 의해 가능해진 연속적인 공정과는 달리 모듈러 단위이기 때문에 일정한 한계가 존재하여 왔다.
열경화성 고무 백킹을 사용하여 매트를 형성하는 경우 고무 백킹을 가황 처리하여 이것을 패브릭에 부착시키기 위해서는 정치 압축시키고 충분한 열 및 압력을 적용시키는 것이 요구된다. 이러한 배치식 조작은 열경화성 고무의 경화 속도 특성에 의해 제한된다. 또한, 상기 공정은 열경화성 고무를 길이에 따라 절단하고 고무 백킹을 이송 벨트 또는 컨베이어상에 위치시켜 고무 백킹 위에 터프팅된 패브릭을 위치시키고 성분들을 서로 융합시키는 것을 포함한다. 일단 가황 처리를 하면, 열경화성 매트의 최종 특정 치수에 대해 불필요한 여분의 고무를 폐기하는 것이 통상적이나 본 발명에 따르는 경우 상기 폐기되는 고무를 쉽게 재활용할 수 있다. 연속적인 방법으로 패브릭 기재상에 적합한 백킹 물질을 침착시키는 방법을 사용하는 경우 요구되는 치수로 절단할 수 있는 매트 물질을 생성할 수 있기 때문에 당해 기술분야의 유용한 진보로 표현할 수 있다.
본 발명은 한 면이 융털 표면으로 이루어지고 다른 면이 고무 또는 고무 유사 물질로 이루어진 형태의 세탁가능한 고무 백킹(backing) 처리된 플로어 매트 및 이를 연속적으로 제조하는 방법, 보다 특히 터프팅된 패브릭 복합물(tufted backing material)에 대해 백킹 물질로서 가황 처리된 열가소성 탄성중합체를 압출 성형시키는 것을 포함하는 플로어 매트의 연속적인 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 매트 형성 공정을 도시적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 공정에 따라 형성된 본 발명에 따른 바람직한 매트의 횡단면도이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 목적은 터프팅된 패브릭 기재상에 가황 처리된 열가소성 탄성중합체를 연속 침착시켜 형성된 매트를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 소정의 매트 구성을 달성하기 위한 패브릭 기재상에 가황 처리된 열가소성 탄성중합체를 침착시키는 방법을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 특징은 접착제 및 백킹 물질 층을 터프팅된 패브릭 복합물을 가로지르는 층으로서 연속적으로 침착시키는 것을 포함하는 연속적인 매트 형성방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 1차 베이스에 다수의 터프트를 포함하는 신규한 분진 억제용 매트가 제공된다. 열가소성 접착제 층은 접착제 이면 처리된 패브릭을 가로질러 연속적으로 침착되어 있는 가황 처리된 열가소성 탄성중합체 백킹을 1차 베이스와 인접하게 하는데 사용된다. 가황 처리된 열가소성 탄성중합체의 두께는 약 20 내지 약 40 mil, 바람직하게는 약 30 mil이다. 본 발명의 바람직한 실시 양태에 있어서, 직물 또는 부직물 열가소성 스크림 또는 필름의 안정화 층은 열가소성 탄성중합체 백킹의 하면에 침착될 것이며, 가황 처리된 열가소성 탄성중합체의 제 2 층은 밀봉 방식으로 스크림을 가로질러 침착될 것이다. 상기 가황 처리된 열가소성 탄성중합체의 제 2 층의 두께는 약 20 내지 40 mil, 바람직하게는 약 30 mil이다.
도면을 참조하면, 도 1에는 본 발명에 따른 매트 제품을 제조하기 위한 공정라인이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 1차 패브릭(10)은 다양한 기재층을 적용하기 위한 공급 로울(12)로부터 인출된다. 1차 패브릭(10)은 면, 나일론, 폴리에스테르 또는 직물 또는 부직물 캐리어 층을 통하여 터프팅된 다른 적절한 물질중의 다수의 파일사(14)를 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 캐리어 층(16)은 폴리프로필렌의 부직물 층이다.
실제로, 1차 패브릭(10)을 공급 로울(12)로부터 제 1 가열 단위(17)로 이송 시켜 1차 패브릭(10)의 온도가 약 220℉ 내지 약 260℉의 수준으로 상승하도록 예열시킨다. 제 1 압출기(22)는 접착제 층(24)이 실의 터프트를 확장시키지 않고 캐리어 층(16)의 표면을 가로질러 침착되도록 하는데 사용된다. 바람직한 실시 양태에 있어서, 제 1 압출기를 사용하여 접착제(24)가 제 1 닙 로울과 제 2 캐스팅 로울(28)사이의 통로를 통하여 제 1 닙 로울(25)상에 침착되도록 위치시키게 된다. 캐리어 층(16)의 이면에 대한 접착력이 개선되도록 접착제(24)가 침착됨에 따라 제 1 닙 로울(26)은 바람직하게는 제 1 패브릭의 면에서 약 10 내지 약 20inHg의 진공으로 흡인하는 수단을 포함한다. 접착제(24)는 약 320℉ 내지 560℉ 사이의 온도에서 도포되므로, 약 200℉까지의 온도 또는 그 이상의 온도로 제 1캐스팅 로울(28)을 가열하는 경우 접착제 도포 공정을 더 용이하게 할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 바람직한 실시 양태에 있어서, 접착제(24)는 약 4 내지 약 12mil의 두께로 도포된다. 상기 접착제는 바람직하게는 후속 단계에서 적용되는 가황 처리된 열가소성 탄성중합체 백킹의 접착성을 개선시킬 수 있는 올레핀계 접착제이다. 특히, 가능한 바람직한 백킹의 접착제의 하나는 엑선 코포레이션(EXXON CORPORATION)에서 상표명 ATX-310로 시판되는 폴리에틸렌의 수지계 열가소성 접착제이다. 오로지 예시하기 위한 것이나, 다른 적절한 접착제는 폴리프로필렌의 수지계 열가소성 접착제를 포함할 수 있다. 이러한 폴리프로필렌계 접착제의 하나는 유니로얄 케미칼 캄파니 인코포레이트(UNIROYAL CHEMICAL COMPANY, INC.)에서 상표 Polybond 2006으로 시판되는 것이다. 또 다른 가능한 접착제는 미합중국 오하이오 신시내티 소재의 퀀텀 케미칼 캄파니(QUANTUM CHEMICAL COMPANY)에서 상표명 Plexar PX5298로서 시판되는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 수지이다.
제 1 압출기(22)와 1차 패브릭(10)상의 적용 지점 사이의 공기 공간은 매우 중요한 것으로 밝혀졌다. 특히 상기 공기 공간은 약 4in 이하, 바람직하게는 약 1 in 이하이어야 하는 것으로 밝혀졌다.
제 1 압출기(22)에서 접착제(24) 층을 도포한 후, 접착제가 도포된 1차 패브릭(10)을 제 2 가열 단위로 이송시켜 약 220℉ 내지260℉의 온도로 가열시킨다. 가열된 복합 구조물을 제 2 압출기(32)로 이송시켜 제 1 가황 처리된 열가소성 탄성 중합체 층(36)(도 2)을 도포시킨다.
바람직한 실시 양태에 있어서, 직물 또는 부직물인 폴리올레핀계 강화 스트림(40)층이 제 2닙 로울(42)과 제2 캐스팅 로울(44) 사이의 닙으로 이송시킴으로써, 가황 처리된 열가소성 탄성중합체가 접착제(24)의 예비 침착된 층을 가로질러 침착되고 스크림이 열가소성 탄성중합체 백킹에 침착되는 층상 구조물을 형성시킨다. 물론, 강화 스크림(40)은 원한다면 제거될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
제 2 닙 로울(42)과 제 2 캐스팅 로울(44)사이의 닙에 물질 층들을 결합시키는 경우 복합 물질에 충분한 압력을 적용시키게 된다. 터퍼트 복합물이 닙을 통하여 압축됨에 따라 연장되는 터프트가 존재하지 않는 매트 물질의 가장자리가 손상될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 문제점을 감소시키기 위해, 제 2 닙 로울(42)는 약 40 내지 약 80 사이의 쇼어 경도, 바람직하게는 약 50 쇼어 경도를 갖는 비교적 연질의 고무로 형성된다. 상기와 같은 연질 고무로 닙 로울(42)을 형성하는 경우 상기 닙 로울(42)가 보다 고도의 프로파일 터프팅된 영역의 매트 물질 둘레를 이형시킴으로써 로울 사이의 닙을 통해 복합물이 통과되는 압력 분포를 균일하게 한다. 닙 로울(42)은 또한 이의 한 똑 말단에 벨트 구조물(도시되지 않음)이 장착될 수 있으며 이러한 벨트 구조물은 복합 물질을 가로질러 적용되는 응력을 균일하게 하는 역할을 한다. 상기 벨트 구조물의 폭은 매트 물질의 터프팅되지 않은 경계의 가장자리의 폭과 실질적으로 동등하다. 이들 벨트의 위치를 닙 로울의 가장자리에 위치시키는 것에 의해 응력은 패브릭 복합 구조물을 가로질러 더욱 균일하게 분산되며, 이에 의해 터프팅되지 않은 가장자리에서의 가능한 손상을 매우 감소시킨다.
가황 처리된 열가소성 탄성중합체(가황 처리된 TPE)층(36)은 약 450℉의 온도, 바람직하게는 500℉ 또는 그 이상의 온도로 승온되어 제 2 압출기로부터 공급된다. 가황 처리된 열가소성 탄성중합체는 바람직하게는 코란의 미합중국 특허 제 4,130,535호, 애브도우-사베트의 미합중국 특허 제 4,311,628호 및 애브도우-사베트의 미합중국 특허 제 4,594,390호에 개시된 것과 같은 EPDM계 올레핀계 열가소성 가황 처리된 탄성중합체가 유용하다.
가황 처리된 TPE는 열가소성 물질의 연속 매트릭스(즉, 고무상과 플라스틱상)를 통하여 분산된 가교결합된 고무 입자를 포함한다. 본 발명에 이용하기 위한 탄성중합체내의 평균 고무 입자 크기는 1미크론 또는 그 이하가 바람직하다. 가황 처리된 TPE의 고무상은 바람직하게는 EPDM이지만, 니트릴, 부틸 네츄럴 또는 스티렌 부타딘 고무 폴리머로부터 형성될 수 있다. 이러한 가황 처리된 TPE는 미합중국 오하이오 아크론의 어드밴시드 일레스토머 시스템즈 엘.피.의 상표 Santoprene로부터 이용가능하다.
이러한 가황 처리된 TPE의 사용은 폴리머의 특정 도포 두께를 제어할 수 있다. 특히, 가황 처리된 열가소성 탄성중합체(36) 층의 두께는 제 2 압출기에 의해 20 mil 이상, 바람직하게는 약 20 내지 40 mil, 더욱 바람직하게는 약 30 mil로 공급된다.
매트의 제품은 제 2 압출기(32)로부터 가황 처리된 TPE의 제 1층의 침착후에 마무리될 수 있으며, 바람직한 실시에 있어서 복합물은 제 2 닙 로울(42)과 캐스팅 로울(44)사이의 닙에서 성형되어 제 3 가열 단위(50)으로 이송된다. 제 3 가열 단위(50)은 제 2 압출기에서 형성된 복합물을 약 220℉ 내지 약 260℉사이의 값으로 가열한다. 가열된 복합물은 그 후 제 3 닙 로울(52)과 제 3 캐스팅 로울(54)사이로통과된다. 바람직한 실시 양태에 있어서, 제 3 닙 로울(52)은 또한 변형가능하거나 또는 터프팅되지 않은 가장자리 물질을 보호하도록 전술한 바와 같은 벨트 구조물이 제공되어 있다.
가황 처리된 열가소성 탄성중합체(36)과 강화 스트림(40)의 층을 포함하고 있는 복합 물질이 제 3 닙 로울(52)과 캐스팅 로울(54) 사이에 통과되는 동안, 가황 처리된 TPE의 제 2 층(60)은 바람직하게는 제 3 압출기(62)에 의해 침착된다. 바람직한 실시에 있어서, 복합물과 가황 처리된 TPE의 온도는 약 450℉, 바람직하게는 약 500℉이며, 합성 층의 두께는 약 20 내지 약 40 mil일 것이다. 최종 매트 구조물(70)은 권취 로울(72)에 전달되어 소정 길이의 매트로 절단된다.
따라서, 본 발명은 매트 구조의 제품을 위해 고효율과 쉽게 제조된 생산품을 공급하는 연속 제조방법을 제공할 수 있다. 특별한 실시예와 특징은 본 발명에 따라 도시되고 기술되었지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 다양한 변형이 가능하다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 사상과 특허청구범위를 일탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.

Claims (14)

  1. 캐리어층에 배치된 다수의 터프트;
    상기 캐리어층의 측부에 배치되고 이로부터 터프트가 확장되지 않은 열가소성 접착제 층; 및
    열가소성 접착제의 제 1 층 위로 배치된 열가소성 물질의 매트릭스 형태로 분산되어 있는 가교결합된 고무입자를 포함하되, 두께가 20 내지 40 mil 이상인 가황 처리된 열가소성 탄성중합체의 제 1 층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 공업용 세탁기에 의한 세탁에 적합한 가요성을 갖는 세탁가능한 플로어 파복 매트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 접착제는 올레핀계 중합체인 것을 특징으로 하는 세탁가능한 플로어 피복 매트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가황 처리된 열가소성 탄성중합체는 EPDM의 고무상을 포함하는 올레핀계 열가소성 탄성중합체인 것을 특징으로 하는 세탁가능한 플로어 피복 매트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 열가소성 접착제 층이 4 mil 이상의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는세탁 가능한 플로어 피복 매트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가황 처리된 열가소성 탄성중합체 층을 가로질러 배치된 열가소성 물질의 강화층, 및 상기 열가소성 물질의 강화층에 대해 밀봉하도록 침착된 가황 처리된 열가소성 탄성중합체의 제 2 층을 추가로 포함하되, 상기 가황 처리된 열가소성 탄성중합체의 제 2 층은 상기 가황 처리된 열가소성 탄성중합체의 제 1 층과 실질적으로 동일한 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 세탁가능한 플로어 피복 매트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가황 처리된 열가소성 탄성중합체의 제 2 층이 20 내지 40 mil의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 세탁가능한 플로어 피복 매트.
  7. (a) 1차 터프팅된 패브릭을 예열하는 단계;
    (b) 접착제로 백킹 처리된 복합물을 성형하기 위해 상기 단계 (a)에서 예열된 1차 터프팅된 패브릭의 배면상에 열가소성 접착제 층을 압출시키는 단계;
    (c) 상기 단계 (b)에서 형성된 접착제로 백킹 처리된 복합물을 가열하는 단계; 및
    (d) 상기 단계(c)에서 가열된 접착제로 백킹 처리된 복합물상에 열가소성 물질의 매트릭스내에 분산된 가교결합된 고무입자를 포함하고 있는 가황 처리된 열가소성 탄성중합체 층을 20 mil 이상의 두께로 압출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁가능한 플로어 피복 매트의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 압출 단계(b) 도중 단계(a)에서 예열된 1차 터프팅된 패브릭을 통하여 부분진공을 적용하는 것을 특징으로 하는 세탁가능한 플로어 피복 매트의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 압출 단계(d) 도중 단계(c)에서 가열된 상기 접착제로 백킹 처리된 복합물이 닙 로울과 캐스팅 로울사이를 통과하며, 상기 닙 로울은 접착제로 백킹 처리된 복합물의 터프팅된 부분 및 터프팅되지 않은 부분을 가로질러 적용된 압력을 균일하게 분산시키는 것을 특징으로 하는 세탁가능한 플로어 피복 매트의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 압출 단계(d) 도중 단계(c)에서 가열된 상기 접착제로 백킹 처리된 복합물이 닙 로울과 캐스팅 로울사이를 통과하며, 상기 닙 로울에는 접착제로 백킹 처리된 복합물의 터프팅되지 않은 가장자리 부분을 덮도록 벨트 수단을 제공하는 것을 특징으로 하는 세탁가능한 플로어 피복 매트의 제조방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    (e) 강화재로 백킹 처리된 복합물을 형성하도록 단계(d) 도중 압출된 상기 가황 처리된 열가소성 탄성중합체 층에 강화 물질층을 연속적으로 공급하는 단계;
    (f) 상기 강화재로 백킹 처리된 복합물을 가열하는 단계; 및
    (g) 상기 단계(e)에서 가열된 강화재로 백킹 처리된 복합물상에 열가소성 물질의 매트릭스내에 분산되어 있는 가교결합된 고무입자를 포함하는 가황 처리된 열가소성 탄성중합체 층을 최소한 20 mil의 두께로 압출하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁가능한 플로어 피복 매트의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서 열가소성 접착제 층을 4 mil 이상의 두께로 압출시키는 것을 특징으로 하는 세탁가능한 플로어 피복 매트의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서 열가소성 접착제 층을 4 내지 12 mil의 두께로 압출시키는 것을 특징으로 하는 세탁가능한 플로어 피복 매트의 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 단계 (d) 및 (f)에서 가황 처리된 열가소성 탄성중합체 층을 20 내지40 mil의 두께로 압출시키는 것을 특징으로 하는 세탁가능한 플로어 피복 매트의 제조방법.
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