KR101080054B1 - 생분해성이 개선된 내장용 매트 및 이의 제조방법 - Google Patents

생분해성이 개선된 내장용 매트 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기포지, 상기 기포지 상에 식모된 파일들로 이루어진 파일층, 및 상기 파일층과 대향되는 기포지의 하부에 형성된 지지층을 포함하는 내장용 매트에 관한 것이다.
본 발명에 따른 내장용 매트는 구성성분으로 친환경 생분해성 재료를 일정량 이상 포함하고 있기 때문에 석유계 원료를 기반으로 제조된 재료의 사용량을 획기적으로 줄여 완제품 제조의 전과정평가(Life Cycle Assesment, LCA)시 이산화탄소의 발생량을 저감시킬 수 있다. 아울러, 개선된 생분해성에 의해 사용기한이 지난 후 매립 등의 처리시 토양 오염 등의 유발을 최소화시킬 수 있다. 또한, 소정의 내마모성을 가지기 때문에 특히 종전의 자동차 내장용 매트를 대체할 수 있다.
자동차, 매트, 생분해성, 이산화탄소, 폴리에스터, PLA, PTT, Apexa

Description

생분해성이 개선된 내장용 매트 및 이의 제조방법{Mat with improved biodegradability and manufacturing method thereof}
본 발명은 내장용 매트 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조공정상에서 이산화탄소 발생량이 현저하게 감소된 생분해성 재료를 일정 부분 함유하여 생분해성이 개선되고 친환경적인 내장용 매트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
내장용 매트는 건물이나 자동차의 바닥이 신발에서 떨어진 흙이나 모래, 먼지 등의 이물질에 의해 내부가 더럽혀지는 것을 방지하기 위해 사용되는 것으로서, 상측 부재로는 섬유질의 카펫이나 시트 등이 사용되고, 하측 부재로는 연질의 PVC, 열가소성 고무, 열가소성 엘라스토머 등이 사용되며, 상기 상측 부재와 하측 부재가 접합되어 제작된다. 상기와 같이 제작되는 종래의 보조매트는 하측 부재의 저면에 돌기가 형성된다.
자동차 내장용 매트의 제조과정을 자세히 살펴보면, 자동차 내장용 매트는 원단제조단계, 1차 코팅단계, 2차 코팅단계 및 가공단계를 거쳐 제조된다. 우선, 원단제조단계에서 매트의 일반적인 원재료인 나일론 BCF(Bulk Continuous Filament), 폴리프로필렌 BCF, 폴리에스터 BCF, 또는 폴리에스터 장섬유 등이 폴리에스터(대표적으로 PET) 부직포 또는 폴리프로필렌 직포 등의 기포지에 터프팅(Tufting)이나 니들펀칭(Needle Punching) 등의 방식을 통해 포지 형태로 원단이 제조된다. 상기 제조된 원단에 요구되는 색상 및 형태로 연속염색이 행해질 수 있고, 원착사가 이용되는 경우에는 생략 가능하다. 상기 제조된 원단의 이면에 1차 코팅단계가 진행될 수 있는데, 상기 1차 코팅은 상기 원단 파일이 빠지지 않도록 인발강도를 높여주고, 이후 2차 코팅제의 접착이 잘 되어 박리강도가 향상될 수 있도록 EVA(Etylene Vinyl Acetate) 또는 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 라텍스를 도포해주는 공정이다. 1차 코팅을 위해 라텍스가 도포된 원단을 고화시키기 위해 텐터링(Tentering) 및 롤업(Roll up)을 통해 1차 코팅된 원단을 완성시킨다. 1차 코팅된 원단의 이면에 2차 코팅단계가 진행될 수 있는데, 2차 코팅은 미끄러짐 방지 또는 바닥에 형태 고정을 위해 TPO(Thermo Plastic Olefin), PVC(Poly Vinyl Chloride), SBS(Styrene-butadiene-styrene block copolymer), 고무 등을 결합시키는 단계로 재료에 따라 롤러(Roller)로 연속적으로 진행시키거나 프레스(Press)가 이용될 수도 있다. 2차 코팅단계를 거친 매트 원단에 가공단계가 진행될 수 있는데, 가공단계는 요구되는 크기나 모양으로 재단되거나, 테두리 가공 또는 액세서리 부착을 위해 바인딩 또는 오버로크 등을 통해 자동차 내장용 매트가 완성될 수 있다. 이러한 가공단계는 용도 및 요청에 따라 생략 가능하다.
상기에서 살펴본 바와 같이 종래의 자동차 내장용 매트를 구성하는 재료들은 석유 원료를 기반으로 제조되는 것으로서 제조과정상에서 막대한 양의 이산화탄소 발생을 유발시키고, 이러한 재료로 완성된 자동차 내장용 매트는 복합적인 소재로 구성되어 있어서 재활용이 불가능하고, 이 때문에 사용기한이 지나면 대부분 매립등의 방법으로 처리되는데, 자연적인 분해(생분해)가 거의 이루어지지 않아 토양 오염 등의 문제를 초래한다.
본 발명은 종래의 내장용 매트에서 발생하는 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구성성분으로 친환경 생분해성 재료를 일정량 포함하여 완제품 제조의 전과정평가(Life Cycle Assesment, LCA)시 이산화탄소의 발생량을 저감시킬 수 있고, 개선된 생분해성에 의해 토양 오염 등의 유발을 최소화시킬 수 있는 내장용 매트를 제공하는데에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 상기의 내장용 매트를 제조하는 방법을 제공하는데에 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기포지, 상기 기포지 상에 식모된 파일들로 이루어진 파일층, 및 상기 파일층과 대향되는 기포지의 하부에 형성된 지지층을 포함하는 내장용 매트로서, 상기 기포지는 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사로 형성된 직포, 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사와 황마 원사로 형성된 직포, 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유로 형성된 부직포 또는 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유와 비생분해성 고분자의 단섬유로 형성된 부직포 중에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 파일층의 파일들은 생분해성 폴리에스터계 고분자의 벌크 연속 필라멘트(Bulk Continuous Filament), 적어도 40 중량% 이상의 생분해성 폴리에스터계 고분자를 함유하고 생분해성 폴리에스터계 고분자와 비생분해성 고분자의 블렌딩물로터 제조된 벌크 연속 필라멘트(Bulk Continuous Filament), 또는 20~50 중량%의 생분해성 폴리에스터계 고분자의 장섬유와 50~80 중량%의 비생분해성 고분자의 장섬유를 혼합한 혼합 장섬유 중에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 지지층은 10~40 중량%의 생분해성 폴리에스터 고분자와 60~90 중량%의 탄성중합체(Elastomer)의 블렌딩 수지로 이루어지고, 상기 기포지를 구성하는 비생분해성 고분자는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자이고, 상기 파일층의 파일을 구성하는 비생분해성 고분자는 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자인 것을 특징으로 하는 내장용 매트를 제공한다. 본 발명에 따른 내장용 매트는 바람직하게는 지지층의 하면에 매트의 미끄러짐을 방지하기 위한 다수의 돌기가 형성된 것을 특징으로 하거나, 기포지와 지지층 사이에 파일들이 기포지로부터 이탈하는 것을 방지하기 위한 접착제층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사로 형성된 직포, 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사와 황마 원사로 형성된 직포, 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유로 형성된 부직포 또는 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유와 비생분해성 고분자의 단섬유로 형성된 부직포 중에서 선택되는 어느 하나의 기포지 상에 생분해성 폴리에스터계 고분자의 벌크 연속 필라멘트(Bulk Continuous Filament), 또는 적어도 40 중량% 이상의 생분해성 폴리에스터계 고분자를 함유하고 생분해성 폴리에스터계 고분자와 비생분해 성 고분자의 블렌딩물로터 제조된 벌크 연속 필라멘트(Bulk Continuous Filament)를 터프팅 공법으로 식모하여 파일층을 형성하는 단계; 및 상기 파일층과 대향되는 기포지의 하부에 10~40 중량%의 생분해성 폴리에스터계 고분자와 60~90 중량%의 탄성중합체(Elastomer)의 블렌딩 수지를 적재하고 압착시켜 지지층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 기포지를 구성하는 비생분해성 고분자는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자이고, 상기 파일층의 파일을 구성하는 비생분해성 고분자는 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자인 것을 특징으로 하는 내장용 매트의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 내장용 매트의 다른 제조방법으로서, 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사로 형성된 직포, 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사와 황마 원사로 형성된 직포, 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유로 형성된 부직포 또는 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유와 비생분해성 고분자의 단섬유로 형성된 부직포 중에서 선택되는 어느 하나의 기포지 상에 20~50 중량%의 생분해성 폴리에스터계 고분자의 장섬유와 50~80 중량%의 비생분해성 고분자의 장섬유를 혼합한 혼합 장섬유를 카딩(Carding) 하고 니들펀칭 공법으로 식모하여 파일층을 형성하는 단계; 및 상기 파일층과 대향되는 기포지의 하부에 10~40 중량%의 생분해성 폴리에스터계 고분자와 60~90 중량%의 탄성중합체(Elastomer)의 블렌딩 수지를 적재하고 압착시켜 지지층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 기포지를 구성하는 비생분해 성 고분자는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자이고, 상기 파일층의 파일을 구성하는 비생분해성 고분자는 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자인 것을 특징으로 하는 내장용 매트의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 내장용 매트 제조방법들은 바람직하게는 지지층을 형성하기 전에 파일층과 대향되는 기포지의 하면에 접착제를 코팅하고 건조하여 접착제층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 또한,지지층을 형성하는 단계는 바람직하게는 적재된 탄성중합체(Elastomer)의 블렌딩 수지를 다수의 홈 패턴이 형성된 압착기로 압착하여 지지층의 하면에 매트의 미끄러짐을 방지하기 위한 다수의 돌기를 형성하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 내장용 매트 및 그 제조방법에서, 기포지, 파일층의 파일, 및 지지층을 구성하는 생분해성 폴리에스터계 고분자는 바람직하게는 폴리유산(Polylatic acid, PLA), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(Polytrimethylene terephthalate, PTT), 폴리하이드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL), 및 아펙사(Apexa)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자인 것을 특징으로 하거나, 지지층을 구성하는 탄성중합체는 바람직하게는 연질 폴리비닐클로라이드(PVC), 스티렌-부타디엔 고 무(Styrene-butadiene Rubber, SBR), 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체(styrene-butadiene-styrene block copolymer, SBS), 및 열가소성 올레핀(Thermoplastic olefins, TPO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 중합체인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 내장용 매트는 구성성분으로 친환경 생분해성 재료를 일정량 이상 포함하고 있기 때문에 석유계 원료를 기반으로 제조된 재료의 사용량을 획기적으로 줄여 완제품 제조의 전과정평가(Life Cycle Assesment, LCA)시 이산화탄소의 발생량을 저감시킬 수 있다. 아울러, 개선된 생분해성에 의해 사용기한이 지난 후 매립 등의 처리시 토양 오염 등의 유발을 최소화시킬 수 있다. 또한, 소정의 내마모성을 가지기 때문에 특히 종전의 자동차 내장용 매트를 대체할 수 있다.
본 발명은 친환경 생분해성 재료를 일정량 포함하여 완제품 제조의 전과정평가(Life Cycle Assesment, LCA)시 이산화탄소의 발생량을 저감시킬 수 있고, 개선된 생분해성에 의해 토양 오염 등의 유발을 최소화시킬 수 있는 내장용 매트 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내장용 매트의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 1에서 보이는 바와 같이 본 발명의 내장용 매트(100)는 기포지(10), 상기 기포지 상에 식모된 파일(21)들로 이루어진 파일층(20), 및 상기 파일층과 대향되는 기포지의 하부에 형성된 지지층(30)을 포함한다. 아울러, 도면에는 도시하지 않았으나, 본 발명에 따른 내장용 매트는 기포지와 지지층 사이에 파일들이 기포지로부터 이탈하는 것을 방지하기 위한 접착제층을 더 포함할 수 있다.
생분해성 고분자
본 발명에서 따른 내장용 매트의 기포지, 파일층, 및 지지층은 모두 동일한 생분해성 고분자 재료를 포함한다. 생분해성 고분자(Biodegradable Polymer)란 곰팡이, 박테리아 등과 같은 미생물에 의해 물과 이산화탄소, 메탄 등으로 완전히 분해되는 고분자를 말하는데, 본 발명에 따른 내장용 매트의 기포지, 파일층, 및 지지층을 형성하는 데 사용되는 생분해성 고분자는 내마모성, 다양한 형태의 원사로의 성형성, 및 다른 비생분해성 고분자와의 양립성을 고려할 때 생분해성 폴리에스터계 고분자인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 내장용 매트의 기포지, 파일층의 파일, 및 지지층을 구성하는 생분해성 폴리에스터계 고분자는 그 종류가 크게 제한되지 않으나, 보다 바람직 하게는 폴리유산(Polylatic acid, PLA), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(Polytrimethylene terephthalate, PTT), 폴리하이드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL), 및 아펙사(Apexa)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자이다.
폴리유산(Polylatic acid, PLA)은 일반적으로 옥수수 전분, 사탕수수와 같은 재생자원으로부터 제조되고, 생분해성 및 열가소성의 특징을 가진 지방족 폴리에스터로서, PLA는 단독 또는 다른 재료와 블렌딩 된 상태에서 섬유로 성형될 수 있다. 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(Polytrimethylene terephthalate, PTT)는 생분해성 특징을 가진 방향족 폴리에스터로서, 옥수수, 코코넛 등으로부터 제조될 수 있으며, 폴리에틸렌테레프탈레이트와 나일론의 중간 특성을 가지며, 방사에 의해 장섬유를 얻을 수 있으며, 1년 내에 재생이 가능하여 석유 고갈을 해결할 수 있는 차세대용 소재로 각광받고 있다.
폴리하이드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA)는 생분해성 특성을 가진 선형 폴리에스터로서, 탄소원이 존재하고 영양분이 제한된 조건에서 미생물의 발효에 의해 생성된다. PHA는 물성면에서 폴리프로필렌과 유사하고, 물과 냄새의 투과를 방지하고, 고온과 태양 노출에서 견딜 수 있는 것으로 알려져 있으며, 대표적인 종류로 폴리-3-하이드록시부티레이트(Poly-3-hydroxybutyrate)가 있다. 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL)은 낮은 녹는 점을 가진 생분해성 폴리에스터로서, 비교적 저렴하고 기계적 물성이 우수하며, 폴리에틸렌과 상용성이 뛰어나다.
아펙사(Apexa)는 듀퐁(Dupont)에서 개발된 생분해성 폴리에스터의 상품명으 로서, 통상적인 폴리에스터와 거의 같은 내열성, 강도, 내구성 등을 가지는 것으로 알려져 있다.
상기의 생분해성 폴리에스터계 고분자 중에서 폴리유산, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 아펙사가 다섬유, 장섬유, 실 등으로서 성형성 및 석유계 원료를 기반으로 제조된 재료의 사용량을 획기적으로 줄여 완제품 제조의 전과정평가(Life Cycle Assesment, LCA)시 이산화탄소의 발생량을 저감시키고, 개선된 생분해성에 의해 사용기한이 지난 후 매립 등의 처리시 토양 오염 등의 유발을 최소화시키는 본 발명의 목적을 고려할 때, 보다 바람직하다.
기포지(10)
본 발명에 따른 내장용 매트에서, 기포지(10)는 ① 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사만으로 형성된 직포, ② 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사와 황마 원사로 형성된 직포, ③ 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유로 형성된 부직포 또는 ④ 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유와 비생분해성 고분자의 단섬유로 형성된 부직포 중에서 선택되는 어느 하나이다.
도 2는 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사만으로 형성된 직포를 개략적으로 나타낸 것인데, 직포는 생분해성 폴리에스터계 고분자로부터 제조한 실을 각각 위사와 경사로 하여 형성된다. 도 3은 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사와 황마 원사로 형성된 직포를 개략적으로 나타낸 것인데, 직포는 기본적으로 생분해성 폴리에스터계 고분자로부터 제조한 실을 각각 위사와 경사로 하고 위사와 위사사이에 황마 원사를 위사로 첨가하거나(도면에 도시되지 않음), 경사와 경사 사이에 황 마 원사를 경사로 첨가하여 형성된다. 이때 황마 원사는 위사 또는 경사, 또는 위사와 경사로 첨가될 수 있으며, 그 함량은 크게 제한되지 않으나, 바람직하게는 50 중량% 이하인 것을 특징으로 한다. 황마는 천연 생분해성 재료로서 생분해성 폴리에스터계 고분자보다 내마모성이 떨어져서 황마 원사로 직포지를 형성하는 경우 미세한 섬유 형태의 먼지를 발생시킬 염려가 있고, 색깔 또한 미려하지 않기 때문에 50 중량 % 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 도 2 또는 도 3에서 보이는 바와 같이 직포를 형성하기 위한 원사는 일반적으로 실(Yarn)의 형태를 가진다.
생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유로 형성된 부직포 또는 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유와 비생분해성 고분자의 단섬유로 형성된 부직포는 일반적으로 단섬유를 열결합(Thermal bonding) 공법으로 융착시켜 제조되는데, 이때 비생분해성 고분자는 단섬유를 제조할 수 있는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 한다. 한편, 강도, 내마모성 등을 높이기 위해 기포지를 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유와 비생분해성 고분자의 단섬유로 형성된 부직포로 선택하는 경우 비생분해성 고분자의 함량은 크게 제한되지 않으나, 석유계 원료를 기반으로 제조된 재료의 사용량을 획기적으로 줄여 완제품 제조의 전과정평가(Life Cycle Assesment, LCA)시 이산화탄소의 발생량을 저감시키고, 개선된 생분해성에 의해 사용기한이 지난 후 매립 등의 처리시 토양 오염 등의 유발을 최소화시키는 본 발명의 목적을 고려할 때 바람직하게는 50 중량% 이하인 것을 특징으로 한다.
파일층 (20)
파일층(20)은 내장용 매트에 쿠션을 부여하는 기능을 하는 것으로서, 도 1 에서 보이느 바와 같이 기포지 상에 식모된 파일(21)들로 이루어지는데, 이때 파일층의 파일들은 ① 생분해성 폴리에스터계 고분자의 벌크 연속 필라멘트(Bulk Continuous Filament), ② 적어도 40 중량% 이상의 생분해성 폴리에스터계 고분자를 함유하고 생분해성 폴리에스터계 고분자와 비생분해성 고분자의 블렌딩물로터 제조된 벌크 연속 필라멘트(Bulk Continuous Filament), 또는 ③ 20~50 중량%의 생분해성 폴리에스터계 고분자의 장섬유와 50~80 중량%의 비생분해성 고분자의 장섬유를 혼합한 혼합 장섬유 중에서 선택되는 어느 하나이다.
파일층이 생분해성 폴리에스터계 고분자의 벌크 연속 필라멘트(Bulk Continuous Filament)를 포함하는 경우 터프팅 공법에 의해 기포지에 식모되는데, 이때 벌크 연속 필라멘트(Bulk Continuous Filament)는 장섬유보다 더 내마모성이 크고 터프팅 공법이 후술하는 니들펀칭보다 파일을 기포지에 더 견고하게 식모시키기 때문에 이 경우 파일층은 생분해성 폴리에스터계 고분자의 벌크 연속 필라멘트(Bulk Continuous Filament)만으로 구성될 수 있다. 다만, 보다 더 큰 내마모성을 요구하는 환경에 사용되기 위해서 파일층은 생분해성 폴리에스터계 고분자와 비생분해성 고분자의 블렌딩물로터 제조된 벌크 연속 필라멘트(Bulk Continuous Filament)로 구성되는데, 이때에도 내마모성 보강의 효과와 동시에 석유계 원료를 기반으로 제조된 재료의 사용량을 획기적으로 줄여 완제품 제조의 전과정평가(Life Cycle Assesment, LCA)시 이산화탄소의 발생량을 저감시키고, 개선된 생분해성에 의해 사용기한이 지난 후 매립 등의 처리시 토양 오염 등의 유발을 최소화시키는 본 발명의 목적을 고려할 때 생분해성 폴리에스터의 함량은 적어도 40 중량% 이상인 것이 바람직하다. 한편, "생분해성 폴리에스터계 고분자와 비생분해성 고분자의 블렌딩물로터 제조된 벌크 연속 필라멘트(Bulk Continuous Filament)"란 생분해성 폴리에스터계 고분자와 비생분해성 고분자를 용융시키고 이를 연속적으로 방사시켜 제조한 장섬유와 동일 또는 이상의 길이와 장섬유보다 더 두꺼운 두께를 가진 섬유 또는 실을 말한다.
파일층이 생분해성 폴리에스터계 고분자의 장섬유를 포함하는 경우 파일층은 기포지 상에 20~50 중량%의 생분해성 폴리에스터계 고분자의 장섬유와 50~80 중량%의 비생분해성 고분자의 장섬유를 혼합한 혼합 장섬유를 카딩(Carding) 하고 니들펀칭 공법으로 식모하여 형성된다. 한편, "생분해성 폴리에스터계 고분자의 장섬유와 비생분해성 고분자의 장섬유를 혼합한 혼합 장섬유"란 블렌딩과 달리 각각의 장섬유를 물리적으로 단순 혼합한 것을 말한다.
파일층을 형성하는 과정에서 사용되는 비생분해성 고분자는 벌크 연속 필라멘트(Bulk Continuous Filament) 또는 장섬유를 제조할 수 있는 것이라면 그 종류는 크게 제한되지 않으며, 바람직하게는 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자인 것을 특징으로 한다.
접착제층
본 발명에 따른 내장용 매트에서 접착제층은 선택적으로 추가될 수 있는 것으로서 파일들이 기포지로부터 이탈하는 것을 방지, 즉 파일이 기포지로부터 빠지지 않도록 인발강도를 높여주는 역할을 한다. 또한, 본 발명에 따른 내장용 매트가 접착제층을 포함하는 경우 후술하는 지지층은 접착제층의 하면에 형성되는데, 이때 접착제층은 본래의 기능 외에 부가적으로 지지층의 결합력을 높여 박리강도를 향상시키는 역할을 한다. 접착제층을 형성하는 과정은 지지층을 형성하기 전에 파일층과 대향되는 기포지의 하면에 접착제를 코팅(또는 도포)하고 건조하는 것으로 이루어지는데, 이때 사용되는 접착제의 종류는 크게 제한되지 않으며, 박리강도를 향상시키기 위해 바람직하게는 에틸렌-비닐아세테이트EVA(Etylene-Vinyl Acetate, EVA) 라텍스접착제 또는 스티렌-부타디엔 고무(Styrene-Butadiene Rubber, SBR) 라텍스접착제에서 선택된다.
지지층(30)
지지층(30)은 내장용 매트에 형태 안정성을 부여하거나 미끄러지는 것을 방지하는 역할을 하는 일정 두께의 층으로서, 내장용 매트가 접착제층을 포함하지 않는 경우 파일층과 대향되는 기포지의 하면에, 내장용 매트가 접착제층을 포함하는 경우 접착제의 하면에(이하, 통합적인 개념으로 기포지의 하부라 한다.) 형성된다. 또한, 내장용 매트가 접착제층을 포함하지 않는 경우 지지층이 파일이 기포지로부터 빠지지 않도록 인발강도를 높여주는 역할을 한다.
지지층은 10~40 중량%의 생분해성 폴리에스터 고분자와 60~90 중량%의 탄성중합체(Elastomer)의 블렌딩 수지로 이루어지는데, 일반적으로 생분해성 폴리에스터 고분자만으로 이루어진 수지는 고화되는 경우 경질성이 너무 커서 충격을 받는 경우 부러지기 쉽고 사용자가 내장용 매트를 밟는 경우 매우 딱딱한 느낌을 주는 등을 문제가 발생하는데, 이를 해결하기 위해 일정 범위 함량의 탄성 중합체를 첨가한다. 이때 지지층을 구성하는 탄성중합체는 생분해성 폴리에스터와 용융되어 양립할 수 있는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 바람직하게는 연질 폴리비닐클로라이드(PVC), 스티렌-부타디엔 고무(Styrene-butadiene Rubber, SBR), 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체(styrene-butadiene-styrene block copolymer, SBS), 및 열가소성 올레핀(Thermoplastic olefins, TPO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 중합체인 것을 특징으로 한다.
지지층을 형성하는 과정은 파일층과 대향되는 기포지의 하부에 10~40 중량%의 생분해성 폴리에스터계 고분자와 60~90 중량%의 탄성중합체(Elastomer)를 용융시켜 제조한 블렌딩 수지를 적재하고 롤러(Roller)나 프레스와 같은 압착기로 압착시키는 것으로 이루어지는데, 이때 기포지의 하부에 적재된 블렌딩 수지의 온도가 너무 낮은 경우 바람직하게는 열압착시키는 것이 바람직하다.
한편, 지지층의 하면에는 미끄러지는 것을 방지하기 위하여 다수의 돌기(31)가 형성되는 것이 바람직한데, 돌기는 블렌딩 수지를 다수의 홈 패턴이 형성된 압착기로 압착하여 형성되며, 이때 형성되는 돌기의 패턴은 압착기의 홈 패턴과 동일하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내장용 매트의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사만으로 형성된 직포를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 3은 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사와 황마 원사로 형성된 직포를 개략적으로 나타낸 것이다.

Claims (15)

  1. 기포지, 상기 기포지 상에 식모된 파일들로 이루어진 파일층, 및 상기 파일층과 대향되는 기포지의 하부에 형성된 지지층을 포함하는 내장용 매트로서,
    상기 기포지는 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사로 형성된 직포, 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사와 황마 원사로 형성된 직포, 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유로 형성된 부직포 또는 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유와 비생분해성 고분자의 단섬유로 형성된 부직포 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 파일층의 파일들은 생분해성 폴리에스터계 고분자의 벌크 연속 필라멘트(Bulk Continuous Filament), 적어도 40 중량% 이상의 생분해성 폴리에스터계 고분자를 함유하고 생분해성 폴리에스터계 고분자와 비생분해성 고분자의 블렌딩물로터 제조된 벌크 연속 필라멘트(Bulk Continuous Filament), 또는 20~50 중량%의 생분해성 폴리에스터계 고분자의 장섬유와 50~80 중량%의 비생분해성 고분자의 장섬유를 혼합한 혼합 장섬유 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 지지층은 10~40 중량%의 생분해성 폴리에스터 고분자와 60~90 중량%의 탄성중합체(Elastomer)의 블렌딩 수지로 이루어지고,
    상기 기포지를 구성하는 비생분해성 고분자는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자이고,
    상기 파일층의 파일을 구성하는 비생분해성 고분자는 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자인 것을 특징으로 하는 내장용 매트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기포지, 파일층의 파일, 및 지지층을 구성하는 생분해성 폴리에스터계 고분자는 폴리유산(Polylatic acid, PLA), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(Polytrimethylene terephthalate, PTT), 폴리하이드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL), 및 아펙사(Apexa)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자인 것을 특징으로 하는 내장용 매트.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 지지층을 구성하는 탄성중합체는 연질 폴리비닐클로라이드(PVC), 스티렌-부타디엔 고무(Styrene-butadiene Rubber, SBR), 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체(styrene-butadiene-styrene block copolymer, SBS), 및 열가소성 올레핀(Thermoplastic olefins, TPO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 중합체인 것을 특징으로 하는 내장용 매트.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지층은 하면에 매트의 미끄러짐을 방지하기 위한 다수의 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 내장용 매트.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기포지와 지지층 사이에 파일들이 기포지로부터 이탈하는 것을 방지하기 위한 접착제층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내장용 매트.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기포지는 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사와 적어도 50 중량% 이하의 황마 원사로 형성된 직포인 것을 특징으로 하는 내장용 매트.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기포지는 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유와 적어도 50 중량% 이하의 비생분해성 고분자의 단섬유로 형성된 부직포인 것을 특징으로 하는 내장용 매트.
  8. 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사로 형성된 직포, 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사와 황마 원사로 형성된 직포, 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단 섬유로 형성된 부직포 또는 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유와 비생분해성 고분자의 단섬유로 형성된 부직포 중에서 선택되는 어느 하나의 기포지 상에 생분해성 폴리에스터계 고분자의 벌크 연속 필라멘트(Bulk Continuous Filament), 또는 적어도 40 중량% 이상의 생분해성 폴리에스터계 고분자를 함유하고 생분해성 폴리에스터계 고분자와 비생분해성 고분자의 블렌딩물로터 제조된 벌크 연속 필라멘트(Bulk Continuous Filament)를 터프팅 공법으로 식모하여 파일층을 형성하는 단계; 및 상기 파일층과 대향되는 기포지의 하부에 10~40 중량%의 생분해성 폴리에스터계 고분자와 60~90 중량%의 탄성중합체(Elastomer)의 블렌딩 수지를 적재하고 압착시켜 지지층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 기포지를 구성하는 비생분해성 고분자는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자이고,
    상기 파일층의 파일을 구성하는 비생분해성 고분자는 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자인 것을 특징으로 하는 내장용 매트의 제조방법.
  9. 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사로 형성된 직포, 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사와 황마 원사로 형성된 직포, 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단 섬유로 형성된 부직포 또는 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유와 비생분해성 고분자의 단섬유로 형성된 부직포 중에서 선택되는 어느 하나의 기포지 상에 20~50 중량%의 생분해성 폴리에스터계 고분자의 장섬유와 50~80 중량%의 비생분해성 고분자의 장섬유를 혼합한 혼합 장섬유를 카딩(Carding) 하고 니들펀칭 공법으로 식모하여 파일층을 형성하는 단계; 및 상기 파일층과 대향되는 기포지의 하부에 10~40 중량%의 생분해성 폴리에스터계 고분자와 60~90 중량%의 탄성중합체(Elastomer)의 블렌딩 수지를 적재하고 압착시켜 지지층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 기포지를 구성하는 비생분해성 고분자는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자이고,
    상기 파일층의 파일을 구성하는 비생분해성 고분자는 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자인 것을 특징으로 하는 내장용 매트의 제조방법.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 기포지, 파일층의 파일, 및 지지층을 구성하는 생분해성 폴리에스터계 고분자는 폴리유산(Polylatic acid, PLA), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(Polytrimethylene terephthalate, PTT), 폴리하이드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL), 및 아펙사(Apexa)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자인 것을 특징으로 하는 내장용 매트의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 지지층을 구성하는 탄성중합체는 연질 폴리비닐클로라이드(PVC), 스티렌-부타디엔 고부(Styrene-butadiene Rubber, SBR), 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체(styrene-butadiene-styrene block copolymer, SBS), 및 열가소성 올레핀(Thermoplastic olefins, TPO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 중합체인 것을 특징으로 하는 내장용 매트의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 지지층을 형성하기 전에 파일층과 대향되는 기포지의 하면에 접착제를 코팅하고 건조하여 접착제층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내장용 매트의 제조방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 지지층을 형성하는 단계는 적재된 탄성중합체(Elastomer)의 블렌딩 수지를 다수의 홈 패턴이 형성된 압착기로 압착하여 지지층의 하면에 매트의 미끄러짐을 방지하기 위한 다수의 돌기를 형성하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내장용 매트의 제조방법.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 기포지는 생분해성 폴리에스터계 고분자의 원사와 적어도 50 중량% 이하의 황마 원사로 형성된 직포인 것을 특징으로 하는 내장용 매트의 제조방법.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 기포지는 생분해성 폴리에스터계 고분자의 단섬유와 적어도 50 중량% 이하의 비생분해성 고분자의 단섬유로 형성된 부직포인 것을 특징으로 하는 내장용 매트의 제조방법.
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