KR101167758B1 - 고강도 경량 터프트 배킹 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특히 1차 또는 2차 카펫 후면으로 사용하기 위한, 스펀 본디드 부직포로 이루어진 고강도 경량 터프트 배킹에 관한 것이며, 상기 고강도 경량 터프트 배킹은 고에너지 워터 제트에 의해 경화된, 멜트-스펀 합성 필라멘트로 이루어진 하나 이상의 층을 포함하며, 상기 고강도 경량 터프트 배킹이 열에 의해서 활성화 가능한 결합제를 함유하고, 상기 결합제가 멜트-스펀된 필라멘트로 이루어진 층 위에 하나 이상의 박층 형태로 제공되는 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 경량 터프트 배킹 및 그의 제조 방법{LIGHT HIGH-STRENGTH TUFT BACKING AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 스펀 본디드 부직포로 이루어진 고강도 경량 터프트 배킹(tuft backing)에 관한 것이며, 상기 고강도 경량 터프트 배킹은 고에너지 워터 제트에 의해 경화된 멜트-스펀 합성 필라멘트로 이루어진 하나 이상의 층을 포함한다.
폴리프로필렌으로 이루어진 스펀 본디드 부직포를 기초로 한 터프트 배킹은 DE PS 17 60 811호에 공지되어 있다. 상기 터프트 배킹을 형성하는 필라멘트는 10dtex 이상의 굵은 단일 역가(titer)를 가지며 특정한 방식으로 분절 드래프팅됨으로써, 동일한 실에서 결정도가 높고 더 길게 드래프팅된 세그먼트에는 약간 더 낮은 용융온도에서 더 적게 드래프팅된 그리고 더 적은 결정의 세그먼트가 이어진다. 상기 필라멘트는 결합시 결합성분으로 사용되고, 상기 결합성분은 이어지는 열 경화시 직접증기에 의해 활성화된다. 상기 문서에 의하면 드래프팅이 우수한 결정 세그먼트의 길이는 약 11인치이며 그 다음으로 더 적게 드래프팅되고 더 적은 결정의 세그먼트의 길이는 약 1인치이다. 그 결과 저 결정 세그먼트의 중량비는 약 8% 이상이다. 상기와 같은 터프트 배킹을 포함하는 특정 부직포 구조물은 상기 관점에서는 오히려 중요하지 않다.
DE PS 22 40 437호 및 DE PS 24 48 299호에는 폴리에스테르로 이루어진 스펀 본디드 부직포를 기초로 하는 터프트 배킹이 공지되어 있다. 상기 특허 문서에 의해서도 터프트 배킹을 제조하기 위해서는 굵은 실이 사용되는데, 더 정확히 말하면 10dtex 이상의 역가를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 매트릭스 실이 사용된다. 상기 간행물에 따르면 용융점이 낮은 코폴리에스테르로 이루어지고, 더 적은 역가를 갖는 결합실은 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 매트릭스 실과 동시에 방적된다. 상기 결합실의 중량비는 약 20%이다.
전술한 특허의 이론에 의하면 터프트 배킹은 매트릭스 실 및 결합으로 이루어진 시스템에서 실 간의 결합은 결합을 통해서 접착된 실보다 항상 더 약하다. 그로 인해 터프트 배킹은 기본 상태에서 충분히 높은 강도에 도달할 수 있다. 다수의 니들이 캐리어를 관통하고 상기 캐리어에 극사(polar filament)를 꿰매어 넣는 후속하는 터프팅 공정에서는 실 간의 결합이 일차적으로 굴절되는데, 이 경우 실의 끊김 현상은 일어나지 않는다. 실은 니들을 관통하여 빠져나가게 되고 인터프팅(in-tufting)된 극사(polar filament) 주변으로 "칼라(collar)"를 형성한다. 따라서, 터프팅된 비가공 카펫의 강도와 인열 강도는 높은 레벨로 유지되며, 터프팅 공정에 의한 손상은 거의 일어나지 않는다.
공지된 열 결합 시스템에서 결합은 일반적으로 아주 높은 강도를 가지고 결합 강도에 대하여 영향력을 행사하는 것이 매우 어렵다는 사실이 확인되었다. 따라서, 결합 강도 및 실의 강도를 전술한 비율로 설정하기 위해서는 더 굵은 실을 사용함으로써 실의 강도만 상승하게 된다. 그 결과로 상기 간행물에서는 매트릭스 실에 대해 10dtex 이상의 역가가 제안된다. 상기와 같은 굵은 실의 근본적인 단점은 터프트 배킹을 위한 충분한 강도 및 커버링을 달성하기 위해 100 내지 120g/㎡ 크기의 높은 단위 면적당 중량을 필요로 한다는 것이다.
이러한 단점을 극복하기 위해, 동종의 종래 기술을 형성하는 DE PS 198 21 848 C2호에서는 결합제 없이 합성 필라멘트로 이루어진 스펀 본디드 부직포로 가공된 터프트 배킹의 제조가 제안되며, 이 경우 스펀 본디드 부직포는 단지 고에너지 워터 제트의 작용에 의해서만 경화되어야 한다. 워터 제트를 이용하여 필라멘트를 교착(interlacing)시킬 경우에는 다수의 아주 약한 결합이 발생한다. 본질적으로 계면 마찰에만 의존하는 상기와 같은 모든 결합은 아주 약하다 ? 어떠한 경우에든, 교착된 필라멘트보다 약하다. 그 결과 결합이 분리될 수 있는데, 이때 필라멘트는 손상되거나 또는 전혀 굴절되지 않으며, 그로 인해 터프팅 공정시 필라멘트의 가동성이 아무런 문제없이 보장된다. 터프팅시 필라멘트 구조에는 눈에 띄는 손상이 일어나지 않는다. 그러나 다른 한편으로 아주 많은 수의 약한 결합은 경화된 부직포가 전체적으로 반드시 절대 높은 강도에 도달할 정도까지 부가된다. 상기 시스템의 주요한 장점은 부직포의 구성시 더 가느다란 필라멘트가 사용될 수 있다는 것이다. 상기 문서에서는 0.7 내지 6dtex의 역가가 제시된다. 더 적은 단위 면적당 중량을 갖는 스펀 본디드 부직포의 제조가 가능해짐으로써, 충분한 강도를 가질 뿐만 아니라 터프트 배킹으로 사용하기에도 충분해 보인다.
전술한 터프트 배킹의 단점은 터프팅 공정에 의해 강도를 잃지는 않지만, 비가공 카펫의 초기 모듈러스(initial modulus)가 낮고 그로 인해 상기 터프트 배킹이 확대 가공 단계에서 충분히 치수 안정적이지 않다는 것이다.
정련 단계에서 발생되는, 거의 피할 수 없는 응력에 의해서는 특히 길이 드래프트(draft) 및 그와 관련한 비가공 카펫의 폭 스킵이 발생될 수 있다. 상기와 같은 현상을 방지하기 위해서는 예를 들어 응력제어와 같은 상응하는 예방 조치를 취해야 한다.
본 발명의 목적은, 터프팅 이후에도 확대 가공을 위한 충분한 강도 및 그와 더불어 치수 안정성을 가지며, 터프팅시에 공지된 우수한 특성이 나쁜 영향을 받지 않도록, 종래와 같은 유형의 터프트 배킹을 개선하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 모든 특징을 갖는 터프트 배킹에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 터프트 배킹의 제조 방법은 청구항 11에 기술되고, 본 발명의 바람직한 용도는 청구항 15에 기술된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에서 기술된다.
본 발명에 따르면 스펀 본디드 부직포로 가공된 고강도 경량 터프트 배킹은 고에너지 워터 제트에 의해 경화된 멜트-스펀 합성 필라멘트로 이루어진 하나 이상의 층을 포함하며, 상기 고강도 경량 터프트 배킹은 적은 양의 열에 의해서 활성화 가능한 결합제를 함유하며, 상기 결합제는 멜트-스펀된 필라멘트의 층 위에 하나 이상의 층(layer) 형태로 도포된다.
본 발명은 이로써 제한되는 것이 아니라, 터프팅 공정에 의해 캐리어에서 약한 결합의 아주 강한 분리가 일어날 수 있음을 추측하게 된다. 이 때문에, 상기 고강도 경량 터프트 배킹은 비가공 카펫이 확대 가공시에 충분히 치수 안정적이지 않을 정도로 비가공 카펫의 초기 모듈러스를 낮추게 된다. 이때, 비가공 카펫의 전술한 드래프트가 일어난다.
멜트-스펀된 합성 필라멘트로 이루어진 층 위에 결합제로 이루어진 하나 이상의 박층을 도포함으로써, 놀랍게도 ?워터 제트 결합에 추가로? 스펀 본디드 부직포 필라멘트 간의 추가 결합 (또는 결합지점)은 후속하는 워터 제트 경화, 건조 및 결합제의 활성화 과정의 조합을 통해 조절됨을 알 수 있으며, 상기 추가 결합은 여전히 약하게 유지되는데, 이는 터프팅시 스펀 본디드 부직포 필라멘트의 가동성에 나쁜 영향을 주지 않기 위해서이다. 터프팅 이후에도 남아 있고 상기 언급한 추가 결합지점에 의해 서로 접착된 다수의 가느다란 스펀 본디드 부직포 필라멘트는 카펫이 높은 초기 모듈러스 값 및 확대 가공을 위한 충분한 치수 안정성을 갖도록 돕는다. 본 발명에 따른 터프트 배킹의 경우 확대 가공시 예를 들어 상기 언급한 응력제어와 같은 치수 안정화에 대한 부가 조치를 필요로 하지 않는다. 이러한 효과는 그 중에서도 특히 결합제의 일부가 고에너지 워터 제트에 의해 부직포 층의 시트 깊은 곳까지 침투되어 그곳에서 결합지점을 형성하는 것이 원인이 될 수 있음을 추측하게 한다.
본 발명에 따른 터프트 배킹은 스펀 본디드 부직포 및 결합제로 이루어진 하나 또는 다수의 층으로도 형성될 수 있다. 또한, 터프팅 공정을 방해하지 않고 확대 가공도 방해하지 않는 한, 그 밖의 다른 추가의 시트도 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 본 발명에 따른 터프트 배킹은 3층 구조를 가지며, 상기 3층 구조에서 중간층은 결합제 그리고 바깥층은 멜트-스펀 합성 필라멘트를 포함한다. 워터 제트 경화는 통상적으로 양 측면에서 이루어지기 때문에, 이러한 워터 제트 경화의 장점은 결합제가 하부면에서 뿐만 아니라 상부면에서도 부직포 층 내부로 침투된다는 것이다.
결합제로는 특히 저용융점 열가소성 중합체가 적합하며, 이 경우 상기와 같은 열가소성 중합체는 그의 용융온도가 스펀 본디드 부직포 필라멘트의 용융온도보다 충분히 더 낮은 것이 바람직하다. 용융온도는 바람직하게 스펀 본디드 부직포 필라멘트의 용융온도보다 10℃ 이상, 특히 바람직하게는 20℃ 이상 더 낮고, 그로 인해 상기 스펀 본디드 부직포 필라멘트는 열 활성화 중에 손상되지 않는다.
바람직하게 저용융점 열가소성 중합체는 연화범위도 넓다. 이러한 넓은 연화범위의 장점은 결합제로 사용된 열가소성 중합체가 이미 자신의 유효 용융점에서보다 더 낮은 온도에서 활성화될 수 있다는 것이다. 과학 기술의 관점에서 보면 결합제는 반드시 완전하게 융화될 필요없이, 충분히 유연하게 한 다음 결합될 필라멘트에 점착시킬 수 있다. 이러한 방식으로 활성화 단계에서 스펀 본디드 부직포 필라멘트와 결합제 간의 결합 정도가 조절될 수 있다.
바람직하게 저용융점 열가소성 중합체는 실질적으로 폴리올레핀(polyolefin), 폴리에틸렌 성분을 다량 함유한 공중합체(copolymer), 폴리프로필렌(polypropylen), 폴리프로필렌 성분을 다량 함유한 공중합체, 코폴리에스테르(copolyester), 폴리아미드(polyamid) 및/또는 코폴리아미드(copolyamid)로 이루어진다.
터프트 배킹의 전체 중량을 기준으로 하는 용융점이 낮은 중합체의 중량 비율은 7%의 수치를 초과할 수 없다. 용융 접착제의 비율이 너무 높게 될 경우에는, 스펀 본디드 부직포가 너무 강하게 열 결합될 위험이 있다. 용융 결합제에 의해 제조된 결합은 어떠한 경우에든 결합에 의해 결합된 필라멘트보다 더 강할 수 있다. 그런 경우 터프팅 공정시 상당한 양의 필라멘트가 손상되어, 찢어지게 되며, 그로 인해 터프팅 이후의 강도, 특히 인열 강도도 아주 심하게 손상된다.
바람직하게 중량비율은 1.5중량% 내지 5중량%이다. 1.5중량% 이하의 중량비에서는 특히 초기 모듈러스의 관점에서 강화효과가 충분히 뚜렷하게 일어나지 않는다. 더 나아가 적은 량 때문에 스펀 본디드 부직포의 횡단면에서는 결합제의 충분히 우수한 분포가 워터 제트 처리에 의해서 달성될 수 없다. 하지만, 용융접착제를 더 낮은 비율로 사용하는 것 자체는 장점이므로 본 발명에 포함될 수 있다.
용융점이 낮은 중합체는 예를 들어 섬유 또는 피브릴(fibril)의 형태로 존재할 수 있다. 섬유로는 특히 2성분 섬유가 사용될 수 있으며, 이 경우 용융점이 낮은 성분은 열에 의해서 활성화 가능한 결합제이다.
본 발명은 스펀 본디드 부직포 필라멘트를 위해서 역가가 더 적은 필라멘트를 사용하는 것을 가능하게 한다. 이 경우에는 적은 단위 면적당 중량에 의해서도 우수한 강도 및 충분한 커버링이 달성된다. 섬유 역가는 바람직하게 0.7 내지 6dtex이다. 1 내지 4dtex의 역가를 갖는 섬유의 장점은, 단위 면적당 중량이 평균일 경우 한 측면에서는 우수한 표면 커버링이 보장되고, 섬유 자체도 여전히 터프팅 공정시 니들 관통에 의해 손상되어 찢어지지 않을 정도로 충분한 전체 강도를 갖는다는 점이다.
본 발명에 따른 터프트 배킹은 바람직하게 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및/또는 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌으로 이루어진 필라멘트를 포함한다. 상기와 같은 재료가 특히 적합한 이유는 상기 재료는 대량의 미정제 재료로 제조되기 때문이며, 상기 대량의 미정제 재료는 언제나 충분한 양과 질로 사용될 수 있다. 폴리에스테르뿐만 아니라 폴리프로필렌 또한 섬유 제조 및 부직포 제조시 그 활용성이 잘 알려져 있다.
본 발명에 따른 터프트 배킹을 제조하기 위한 적합한 방법은 하기와 같은 가공단계를 포함한다:
a) 스펀 본디드 부직포 프로세스를 이용하여 합성 필라멘트로 이루어진 하나 이상의 층을 배치하는 단계;
b) 열에 의해서 활성화 가능한 결합제로 이루어진 하나 이상의 박층을 도포하는 단계;
c) 고에너지 고압력 워터 제트를 이용하여 결합제를 분배하고 스펀 본디드 부직포 필라멘트를 경화하는 단계;
d) 건조 단계; 및
e) 결합제를 활성화하기 위한 열 처리 단계.
스펀 본디드 부직포의 제조, 즉 다양한 중합체, 특히 그 중에서 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르로 이루어진 합성 필라멘트의 방적은 캐리어 위에 불규칙 배향 부직포로 상기 중합체를 부착하는 종래 기술과 같다. 5m의 폭을 갖는 대형 기계 장치는 다수의 기업으로부터 구입될 수 있다. 상기 대형 산업장치는 하나 또는 다수의 방적시스템(방적빔)을 사용할 수 있고 원하는 출력으로 설정될 수 있다. 하이드로인탱글링(hydroentangling) 시스템 또한 종래 기술이다. 상기와 같은 장치도 다수의 제조자에 의해 큰 폭으로 사용되도록 제공될 수 있다. 건조기와 권사기(winder)도 마찬가지이다.
열에 의해서 활성화 가능한 결합제는 다양한 방법을 이용하여 제공될 수 있는데, 예를 들면 분말도포에 의해서, 분산액의 형태로도 제공될 수 있다. 그러나 결합제는 바람직하게 멜트-블로운(melt blown) 방법 또는 분산집적(airlaying) 방법을 이용하여 섬유 또는 피브릴의 형태로 제공될 수 있으며, 문헌에 다양하게 기술되었다.
멜트-블로운 방법 또는 분산집적 방법은 특히 바람직하게 상기 스펀 본디드 부직포 필라멘트를 위한 방적 시스템과 임의로 조합될 수 있다.
DE 198 21 848 C2호에 공지된 바와 같이, 워터 제트 경화는 면적 단위 g/㎡ 당 4.3N/5cm 이상의 종방향 고유 강도에 도달하도록 그리고 응력으로서 종방향으로 측정된 초기 모듈러스가 5% 연신시 면적 단위 g/㎡ 당 0.45N/5cm 이상에 도달하도록 실행될 수 있다. 따라서, 터프트 배킹의 충분한 강도 및 스펀 본디드 층의 결합제의 우수한 분포가 보장된다.
본 발명의 관점에서 활성화는 결합제를 이용하여 결합지점을 발생시키는 것을 의미하는데, 예를 들면 결합제로 사용된 용융점이 낮은 중합체의 융화 또는 용융에 의해 결합지점을 발생시키는 것을 의미한다. 건조뿐만 아니라 활성화를 위한 열 처리 또한 스펀 본디드 부직포 필라멘트의 손상이 예를 들어 융화 또는 용융을 통하여 확실히 방지될 정도로 아주 낮은 온도에서 실행된다. 경제적인 공정을 이유로 결합제의 건조 및 열 활성화 단계는 바람직하게 하나의 공정단계에서 이루어진다. 용융점이 낮은 중합체의 건조 및 활성화를 위해 텐터(tenter), 컨베이어 건조기(conveyor drier) 또는 표면 건조기와 같은 다양한 유형의 건조기가 사용될 수 있으나, 바람직하게는 드럼 건조기가 적합하다. 건조온도는 마지막 단계에서 대략 용융점이 낮은 중합체의 용융온도에 맞추어 조절될 수 있으며, 그 결과에 따라 최적화될 수 있다. 이 경우에는 특히 결합제의 전체 용융 비율이 고려될 수 있다. 현저히 넓은 연화범위를 사용하는 상기와 같은 결합제의 경우에는 용융점의 물리적 조작이 필요하지 않다. 오히려 연화범위 내에서 이미 결합 효과에 대한 최적화가 충족된다. 그로 인해 기계 부품에 결합성분이 접착되는 것 그리고 과잉 경화와 같은 바람직하지 않은 지엽적인 문제이 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 터프트 배킹은 1차 카펫 후면뿐만 아니라 2차 카펫 후면에도 적합하다. 터프트 배킹의 아주 우수한 기계적 특성로 인해 본 발명에 따른 터프트 배킹은 특히 자동차 내부 공간에 적용하기 위한 특히 3차원으로 변형 가능한 카펫의 제조에 적합하다.
본 발명은 실시예를 참고하여 이하에서 상세하게 설명된다.
<실시예 1>
스펀 본디드 부직포을 제조하기 위한 시험장치는 1200mm 폭을 가졌다. 상기 시험장치는 장치의 전체 폭에 걸쳐 있는 방사 노즐, 방사 노즐의 반대편에 평행하게 배치된 2개의 블로우벽(blow wall), 후속하는 배출 슬롯으로 이루어지며, 상기 배출 슬롯은 하부 영역에서 확산체(diffuser)까지 확장되어 부직포 형성챔버를 형성하였다. 방적된 필라멘트는 부직포 형성 영역 내에서 아래쪽으로부터 흡인 여과된 수집밴드 상에 균일한 평면 구조물, 즉 스펀 본디드 부직포를 형성하였다. 상기 스펀 본디드 부직포를 2개의 롤러 사이에서 함께 압축시켜 롤업시켰다.
예비 경화된 스펀 본디드 부직포를 워터 제트 경화를 위한 시험장치에서 언롤링(unrolling)시켰다. 분산집적시키기 위한 시스템에 의해 시스템의 표면에 짧은 결합섬유의 얇은 시트를 도포하였고, 이어서 2개의 시트로 된 평면 구조물을 다수의 고에너지 워터 제트에 의해 처리하였으며, 그로 인해 교착(hydroentangle) 및 경화가 이루어졌다. 그와 동시에 결합제를 평면 구조물 내에 분배하였다. 그 다음에 경화된 합성 부직포를 드럼 건조기 안에서 건조시켰으며, 이 경우에는 건조기의 마지막 구역에서의 온도를 결합섬유가 활성화되어 추가 결합이 야기되도록 설정하였다.
상기 시험에서는 스펀 본디드 부직포를 폴리프로필렌으로 제조하였다. 전술한 폭에 걸쳐서 5479개의 방사 구멍을 갖는 방사 노즐을 적용하였다. 원료로는 36개의 MFI를 갖는 Exxon Mobile(Achieve PP3155)사의 폴리프로필렌그라눌레이트를 사용하였다. 방적온도는 272℃였다. 배출 슬롯의 폭은 25mm였다. 필라멘트 역가는 스펀 본디드 부직포 내 지름에 따라 측정된 2.1dtex였다. 생산 속도는 41m/min으로 설정된다. 획득되는 스펀 본디드 부직포는 78g/㎡의 단위 면적당 중량을 갖는다. 워터 경화를 위한 장치에서는 우선 부직포 형성 장치에 의해 공기 흐름으로 3g/㎡의 매우 짧은 2성분 섬유의 시트가 코어/쉘(core/shell)-구성체에 도포되고, 상기 구성체에서 코어는 폴리프로필렌으로 이루어지고 쉘은 폴리에틸렌으로 이루어진다. 성분의 중량비는 50/50%이다. 그리고 나서 스펀 본디드 부직포를 워터 제트 경화시켰다. 경화를 6개의 빔에 의해 실행하였고, 상기 6개의 빔은 양 측면으로부터 교대로 작용시켰다. 각각 사용된 수압은 이하와 같았다.
빔 번호 1 2 3 4 5 6
수압(바) 20 50 50 50 150 150
워터 제트 경화의 경우에는 단섬유를 전반적으로 스펀 본디드 부직포 내부로 삽입시킴으로써, 상기 단섬유는 순수한 표면 시트를 형성하지 않았다.
그 다음 워터 제트에 의해 가공된 스펀 본디드 부직포는 드럼 건조기 안에서 건조시켰다. 이 경우에는 마지막 구역의 대기 온도를 123℃로 설정함으로써, 폴리에틸렌이 쉽게 융화되어 열 결합을 형성하였다. 그와 같이 경화된 스펀 본디드 부직포는 80g/m2의 단위 면적당 질량에서 다음과 같은 기계적인 수치를 가졌다:
최고 인장력
[N/5cm]		 최고 연신력
[%]		 5% 연신시 작용하는 힘
[N/5cm]		 10% 연신시 작용하는 힘
[N/5cm]
세로 396 85 45 75
가로 70 105 4.5 9.8
종방향으로의 고유 강도는 g/㎡당 4.95N/5cm였고, 고유 시컨트 계수(secant modulus)는 5% 연신시 g/㎡당 0.56N/5cm였다.
경화된 스펀 본디드 부직포는 일반적인 기계 분리시 우수하게 터프팅될 수 있었다. 1/64인치의 기계 분리시에 터프팅된 상태에서의 기계적인 수치는 다음과 같았다.
최고 인장력
[N/5cm]		 최고 연신
[N/5cm]		 인열 강도
[N]
세로 460 85 220
가로 110 100 ./.
<실시예 2>
실시예 1에서 기술된 것과 동일한 시험장치에서 폴리에스테르그라눌레이트를 사용하였다. 상기 폴리에스테르그라눌레이트는 Ⅳ=0.67의 고유 점도(intrinsic viscosity)를 가졌다. 물의 잔류함량이 0.01% 미만이 되도록 완전히 건조시킴으로써 285℃의 온도에서 방적이 이루어졌다. 이때에도 실시예 1에서와 같이 1200mm의 폭에 걸쳐서 5479개의 구멍을 갖는 방사 노즐을 사용하였다. 중합체 처리량은 320kg/h였다. 필라멘트는 스펀 본디드 부직포 내에서 광학적으로 검출된 2dtex의 역가 및 아주 적은 수축 상태를 가졌다. 장치의 속도를 55m/min으로 설정함으로써, 예비 경화된 스펀 본디드 부직포는 80g/㎡의 단위 면적당 중량을 가졌다.
상기 예비 경화된 스펀 본디드 부직포를 워터 제트 경화를 위한 동일한 장치에 제공하였다. 예비 경화된 스펀 본디드 부직포의 표면 위에 2성분 단섬유(PP/PE 50/50)로 된 3g/㎡의 시트를 올려놓았다. 그리고 나서 콤파운드 패브릭(compound fabric)을 아래와 같이 설정된 6개의 빔을 이용하는 워터 제트 경화 과정에 도입하였다.
빔 번호 1 2 3 4 5 6
수압(바) 20 50 80 80 200 200
워터 제트 경화의 경우에는 짧은 결합섬유이 대부분 스펀 본디드 부직포 내 부에 삽입됨으로써, 상기 짧은 결합섬유는 순수한 표면시트를 형성하지 않았다.
그 다음 워터 제트에 의해 가공된 스펀 본디드 부직포를 드럼 건조기 안에서 건조시켰다. 이 경우에는 마지막 구역에서 대기 온도를 123℃로 설정함으로써, 폴리에틸렌이 쉽게 융화되어 열적 결합을 형성하였다. 그와 같이 경화된 스펀 본디드 부직포는 82g/㎡의 단위 면적당 중량에서 이하와 같은 기계적인 수치를 가졌다:
최고 인장력
[N/5cm]		 최고 연신
[%]		 5% 연신시 작용하는 힘
[N/5cm]		 10% 연신시 작용하는 힘
[N/5cm]
세로 395 88 59 80
가로 75 100 4.9 10.2
종방향으로의 고유 강도는 g/㎡당 4.82N/5cm였고, 고유의 시컨트 계수는 5% 연신시 g/㎡당 0.59 N/5cm였다.
경화된 스펀 본디드 부직포는 다양하게 분할하여 상이한 분리시 우수하게 터프팅될 수 있었다. 1/64인치로 기계를 설정할 경우 터프팅된 상태에서의 기계적인 수치는 다음과 같았다.
최고 인장력
[N/5cm]		 최고 연신
[N/5cm]		 인열 강도
[N]
세로 468 80 225
가로 120 95 ./.
추가 작동시에는 터프팅된 카펫의 특성이 안정적으로 표시되었다.

Claims (15)

1차 또는 2차 카펫 후면으로 사용하기 위한, 스펀 본디드 부직포로 이루어진 고강도 경량 터프트 배킹(light high-strength tuft backing)으로서,
상기 고강도 경량 터프트 배킹은 고에너지 워터 제트에 의해 경화된 멜트-스펀(melt-spun)된 합성 필라멘트로 이루어진 하나 이상의 층을 포함하며,
상기 고강도 경량 터프트 배킹은 열에 의해서 활성화 가능한 결합제를 함유하고, 상기 결합제는 멜트-스펀 필라멘트로 이루어진 층 위에 하나 이상의 박층 형태로 제공되며, 상기 고에너지 워터 제트를 이용한 경화는 상기 결합제가 멜트-스펀 필라멘트로 이루어진 층 위에 박층 형태로 제공된 이후에 수행됨을 특징으로 하는, 고강도 경량 터프트 배킹.
제 1 항에 있어서, 고강도 경량 터프트 배킹이 3층 구조로 형성되며, 3층 구조에서 중간층이 결합제로 이루어지고, 바깥의 2개 층이 합성 필라멘트로 이루어지는, 고강도 경량 터프트 배킹.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 결합제가 저용융점 열가소성 중합체를 포함하는, 고강도 경량 터프트 배킹.
제 3 항에 있어서, 저용융점 열가소성 중합체가 합성 필라멘트의 용융 온도보다 10℃ 내지 170℃ 낮은 용융 온도를 갖는, 고강도 경량 터프트 배킹.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 합성 필라멘트가 0.7 내지 6.0dtex의 역가(titer)를 갖는, 고강도 경량 터프트 배킹.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 합성 필라멘트가 폴리에스테르, 폴리올레핀, 또는 폴리에스테르 및 폴리올레핀을 포함하는, 고강도 경량 터프트 배킹.
제 3 항에 있어서, 저용융점 열가소성 중합체가 실제로 폴리올레핀, 폴리에틸렌 성분을 다량 함유하는 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌 성분을 다량 함유하는 공중합체, 코폴리에스테르, 폴리아미드, 코폴리아미드 또는 폴리아미드 및 코폴리아미드인, 고강도 경량 터프트 배킹.
제 3 항에 있어서, 저용융점 열가소성 중합체가 터프트 배킹의 전체 중량을 기준으로 1.5% 내지 5%의 중량비를 차지하는, 고강도 경량 터프트 배킹.
제 3 항에 있어서, 저용융점 열가소성 중합체가 방적(spun) 또는 멜트-블로운된 섬유(fabril)의 형태 또는 피브릴(fibril) 형태로 제공되는, 고강도 경량 터프트 배킹.
제 9 항에 있어서, 섬유가 2성분 섬유이며, 이 경우 열에 의해서 활성화 가능한 결합제가 용융점이 낮은 성분을 구성하는, 고강도 경량 터프트 배킹.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 고강도 경량 터프트 배킹을 제조하기 위한 방법으로서,
a) 스펀 본디드 부직포 프로세스를 이용하여 합성 필라멘트로 이루어진 하나 이상의 층을 배치하는 단계;
b) 열에 의해서 활성화 가능한 결합제로 이루어진 하나 이상의 박층을 도포하는 단계;
c) 고에너지 고압력 워터 제트를 이용하여 스펀 본디드 부직포 필라멘트를 경화하고 결합제를 분배하는 단계;
d) 건조시키는 단계; 및
e) 결합제를 활성화하기 위한 열 처리 단계를 포함함을 특징으로 하는, 고강도 경량 터프트 배킹을 제조하기 위한 방법.
제 11 항에 있어서, 건조 및 열에 의한 활성화 단계를 하나의 가공단계로 수행하는, 고강도 경량 터프트 배킹을 제조하기 위한 방법.
제 11 항에 있어서, 고강도 경량 터프트 배킹이 면적 단위 g/㎡ 당 4.3 N/5cm 내지 4.95 N/5cm의 종방향 고유 강도에 도달하도록, 그리고 고강도 경량 터프트 배킹이 응력으로서 종방향으로 측정된 5% 연신 시 면적 단위 g/㎡ 당 0.45 N/5cm 내지 0.56 N/5cm의 고유 초기 모듈러스(initial modulus)에 도달하도록 상기 워터 제트 경화 과정을 수행하는, 고강도 경량 터프트 배킹을 제조하기 위한 방법.
제 11 항에 있어서, 열에 의해서 활성화 가능한 결합제를 교착 방법 또는 멜트-블로운 방법의 적용하에 제공하는, 고강도 경량 터프트 배킹을 제조하기 위한 방법.
3차원으로 변형 가능한 카펫을 제조하기 위해 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 고강도 경량 터프트 배킹을 자동차 내부 공간에 적용하기 위한 고강도 경량 터프트 배킹의 사용 방법.
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