KR101173995B1 - 복합시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합시트 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 극세섬유들이 서로 교락된 부직포내에 고분자 탄성체가 함침되어 있으며 표면에는 상기 극세섬유가 입모(立毛)되어 모우를 형성하고 있는 인공피혁(A)과 상기 인공피혁 이면에 형성되어 있는 고분자 탄성체 층(B)으로 구성되며, 8kgf 하중하에서의 가로방향 정하중신율과 세로방향 정하중신율 각각이 8~25%이고, 내수압이 1,000㎜H2O 이상이고, 상기 고분자 탄성체 층(B)의 단위밀도가 인공피혁(A) 내에 함침된 고분자 탄성체의 단위밀도 보다 상대적으로 높은 것을 특징으로 한다.
본 발명은 방수성과 발수성이 우수하여 액상 오염물이 내부로 쉽게 스며들어 오염되는 것을 효과적으로 방지하고, 표면에 묻은 오염물을 쉽게 제거할 수 있고, 적절한 신율특성을 구비하여 형태안정성과 봉제 및 장착 작업성이 우수하다.
복합시트, 인공피혁, 차량, 내수압, 방수성, 정하중신율, 발수성

Description

복합시트{Composite sheet}
본 발명은 복합시트 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 방수성과 발수성이 우수하여 액상 오염물이 내부로 쉽게 스며들어 오염되는 것을 효과적으로 방지하고, 표면에 묻은 오염물을 쉽게 제거할 수 있고, 적절한 신율특성을 구비하여 형태안정성과 봉제 및 장착 작업성이 우수한 복합시트에 관한 것이다.
극세사들이 3차원적으로 교락되어 있는 부직포와 상기 부직포내에 함침된 고분자 탄성체로 이루어진 인공피혁은 촉감, 라이트 이펙트, 드레이프성 등이 우수하고 천연피혁과 유사한 부드러운 질감과 독특한 외관을 갖고 있어서 자동차, 비행기, 기차, 선박 등의 운송수단(이하 "차량"이라고 약칭한다)의 시트(Seat) 표피재나 인테리어 소재 등으로 널리 사용되고 있다.
차량용 소재로 사용되는 인공피혁(이하 "차량용 인공피혁"이라 약칭한다)은 마찰 및 외력에 대한 내구성 및 형태안정성이 요구됨과 동시에 굴곡이 많은 부위에 사용되는 특성상 봉제 및 장착 작업이 용이하도록 적절한 신율 특성이 요구되고 있다. 또한 차량용 소재는 액상 오염물이 내부로 침투되는 것을 효과적으로 방지하고, 표면에 묻은 액상 오염물을 쉽게 제거할 수 있도록 우수한 방수성과 발수성이 요구되고 있다.
인공피혁에 신축성을 부여하는 종래기술로 대한민국 등록특허 제10-0681377호에서는 부직포내 섬유의 배향구조를 적절하게 제어하여 이방성을 갖도록 제조된 부직포를 사용하여 인공피혁에 신축성을 부여하는 방법을 게재하고 있으나, 상기 종래방법으로 제조된 인공피혁은 부직포의 이방성만으로 신축성이 부여되기 때문에 형태안정성이 낮아 차량용 인공피혁으로는 부적합한 문제가 발생 되었다.
또 다른 종래기술로 대한민국 등록특허 제0349890호 등에서는 인공피혁의 이면에 필름을 라미네이팅시켜 발수성을 개선하는 방법을 게재하고 있으나, 상기 종래방법은 라미네이팅된 필름이 쉽게 박리되어 발수성을 지속적으로 발현하기 어려운 문제가 있었다.
상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위해서 본 발명은 방수성과 발수성이 우수하여 액상 오염물이 내부로 쉽게 스며들어 오염되는 것을 효과적으로 방지하고, 표면에 묻은 오염물을 쉽게 제거할 수 있고, 적절한 신율특성을 구비하여 형태안정성과 봉제 및 장착 작업성이 우수한 복합시트를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 복합시트를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 인공피혁은 도 1에 도시된 바와 같이 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 극세섬유들이 서로 교락된 부직포내에 고분자 탄성체가 함침되어 있으며 표면에는 상기 극세섬유가 입모(立毛)되어 모우를 형성하고 있는 인공피혁(A)과 상기 인공피혁 이면에 형성되어 있는 고분자 탄성체 층(B)으로 구성되며, 8kgf 하중하에서의 가로방향 정하중신율과 세로방향 정하중신율 각각이 8~25%이고, 내수압이 1,000㎜H2O 이상이고, 상기 고분자 탄성체 층(B)의 단위밀도가 인공피혁(A) 내에 함침된 고분자 탄성체의 단위밀도 보다 상대적으로 높은 것을 특징으로 한다.
상기 고분자 탄성체 층(B)의 단위밀도는 인공피혁(A) 내에 함침된 고분자 탄성체의 단위밀도 대비 1.1배 이상인 것이 더욱 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따른 복합시트의 단면 모식도이며, 도 1 중 부호 A는 인공피혁, 부호 B는 고분자 탄성체 층을 나타낸다.
본 발명에 있어서 "차량용 복합시트"라는 용어는 천공된 인공피혁(A) 일면에 고분자 탄성체 층(B)이 형성되어 차량의 표피재나 인테리어 소재로 사용되는 시트물을 의미한다.
상기 인공피혁(A) 내에는 보강용 직물 또는 편물이 추가로 더 포함될 수도 있다.
상기 고분자 탄성체는 폴리우레탄 수지, 폴리우레아 수지 등이나, 가공성 측면에서 폴리우레탄 수지가 가장 바람직하다.
상기 극세섬유는 폴리아미드 섬유 또는 폴리에스테르 섬유 등이나, 본 발명에서는 극세섬유의 종류를 특별하게 한정하는 것은 아니다.
상기 극세섬유의 단사섬도는 0.001~0.3데니어 이다.
단사섬도가 0.001데니어 미만인 경우에는 인공피혁의 강도가 저하되며, 0.3데니어를 초과하면 인공피혁의 촉감 및 라이팅 이펙트가 저하된다.
본 발명에 따른 복합시트는 8kgf 하중하에서의 가로방향 정하중신율이 8~25%이고, 8kgf 하중하에서의 세로방향 정하중신율이 8~25%이다.
가로방향 정하중신율과 세로방향 정하중신율이 8% 미만인 경우에는 신축성이 부족하여 봉제 및 장착 작업성이 어렵게 되고 쿠션감도 저하되고, 25%를 초과하는 경우에는 장기간 사용시 형태안정성이 저하된다.
본 발명은 내수압이 1000㎜H2O 이상이다.
내수압이 1,000㎜H2O 미만이면 방수성과 발수성이 저하된다.
내수압이 상기범위 보다 낮으면 복합시트에 액체가 떨어져도 복합시트 내로 잘 스며들지 않아 이를 제거하기 쉬워 세균 등의 증식을 방지할 수 있다.
또한, 상기 고분자 탄성체 층(B)의 단위밀도는 인공피혁(A) 내에 함침되어 있는 고분자 탄성체의 단위밀도 대비 1.1배 이상이며, 1.1배 미만인 경우에는 내수압이 저하된다.
상기 단위밀도는 단위 부피내에 존재하는 고분자 탄성체의 무게를 나타낸다.
본 발명에 있어서, 극세섬유의 단사섬도와 복합시트의 각종 물성들은 아래와 같은 방법으로 측정한다.
?내수압
KSK 0591의 직물 내수압 측정방법(저수압법)으로 측정한다.
시험실의 조건은 KSK 0901 방법으로 설정한다.
?단위밀도
상기 인공피혁(A)의 단위밀도와 고분자 탄성층(B)의 단위밀도를 측정하는 방법은 다음과 같다. 먼저 인공피혁(A)의 부분만이 남도록 고분자탄성층(B)을 시편제작용 칼날등을 사용하여 모두 제거하고 전체적인 두께가 고르게 되도록 한다. 다음으로 고분자 탄성층(B)이 제거된 인공피혁(A)을 최소한 3군데 이상의 두께를 1/100 밀리미터 이하의 단위로 측정한다음 이를 평균하여 평균두께를 구한다. 다음으로 고분자 탄성층(B)이 제거된 인공피혁(B)를 1 제곱 센티미터 이상의 직사각형으로 시료를 만들고 이면적을 측정한다. 다음으로 고분자 탄성층(B)이 제거된 인공피혁(A)을 그램단위로 소수점 4자리까지 측정이 가능한 전자저울을 사용하여 중량을 측정하고 이를 다음의 계산식으로 단위밀도를 구한다.
단위밀도 = 시료의 측정중량 / { (시료의 면적) * (시료의 두께) }
고분자탄성층(B)의 밀도는 인공피혁(A)을 제거해내고 고분자 탄성층(B)을 제거하는 것을 제외하고는 상기의 단위밀도를 구하는 방법과 동일하다.
이렇게 구해진 인공피혁(A)의 단위밀도와 고분자 탄성층(B)의 단위밀도를 이용해 다음의 식으로 단위밀도의 비를 구한다.
단위밀도의 비 = (고분자탄성층의 단위밀도) / (인공피혁의 단위밀도)
?극세섬유의 단사섬도(데니어)
제조된 복합시트의 단면 샘플을 취하여 골드 코팅과 같은 준비공정을 거치고 주사전자현미경[SEM] 분석장비를 통하여 일정한 배율로 차량용 복합시트의 단면사진을 찍었다. 사진상에 나타난 극세섬유 한가닥의 지름을 평가하여 실제값으로 환산한 후 다음과 같은 공식을 통하여 섬도를 구하였다.
섬도(데니어) = 9πD2ρ/4000
상기 식에서 π는 원주율이고, D는 극세섬유 단면 지름(㎛) 이고, ρ는 극세사섬유 밀도값(g/㎤) 이다. 참고로, 나일론의 밀도는 1.14이고, 폴리에틸렌테레프탈레이트의 밀도는 1.38 이다.
?정하중신율(%)
폭 50mm, 길이 250mm 의 차량용 복합시트 시험편을 세로 및 가로 방향에서 각각 3개씩 취하여 그 중앙부에 거리 100mm 의 표선을 긋는다. 이것을 클램프 간격 150mm 로 하여 피로도 시험기(*)에 장착하고, 살며시 78.4N(8kgf)의 하중(하부 클램프의 하중을 포함)을 건다. 하중을 건 그대로 10분간 방치하여, 표선간 거리(ℓ0)를 구한후 다음과 같은 공식에 의하여 정하중신율을 구한다.
정하중신율(%) = ℓ0 - 100
상기 식에서 ℓ0 는 8kg의 하중을 걸고 10분간 방치 후의 표선간 거리(mm)이다.
* 피로도 시험기는 '말렌스 피로도 시험기' 등을 사용한다.
한편, 본 발명에 따른 상기 차량용 복합시트의 제조방법은 단위섬도가 0.001~0.3데니어인 극세섬유들이 서로 교락된 부직포내에 고분자 탄성체가 함침되어 있으며 표면에는 상기 극세섬유가 입모(立毛)되어 모우를 형성하고 있는 인공피혁(A) 이면에 고분자 탄성체를 부가하여 상기 인공피혁내에 함침된 고분자 탄성체의 단위밀도 대비 1.1배 이상의 단위밀도를 갖는 고분자 탄성체 층(B)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기의 인공피혁은 알칼리 이용해성의 해성분과 해성분 용출 후 단사섬도가 0.001~0.3 데니어인 도성분으로 구성된 해도형 복합섬유를 단섬유화 한 후, 이를 카딩, 크로스래핑 및 니들펀칭하여 부직포를 제조한 다음, 상기 부직포에 고분자 탄성체를 함침한 다음, 고분자 탄성체가 함침된 부직포를 알칼리 수용액으로 처리하여 상기 해성분을 용출한 다음, 버핑 및 염색하는 공정으로 제조한다.
인공피혁(A)의 이면에 고분자 탄성체를 부여하는 방법으로는 코팅공정 또는 함침공정 등이 사용된다.
다음으로는, 본 발명에 따른 상기 복합시트를 제조하는 방법 일례를 구체적으로 살펴본다.
먼저, 본 발명에서는 알칼리 이용해성 공중합 폴리에스테르인 해성분과 상기 해성분 내에 분산되어 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 도성분 들로 이루어진 해도형 복합섬유를 단섬유화한 후 이를 오프닝, 카팅, 크로스랩핑 및 니들펀칭하여 부직포를 제조한다.
다음으로는, 상기 부직포에 고분자 탄성체를 함침한 후 이를 알칼리 수용액으로 처리하여 상기 해성분을 용출하여 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 극세섬유들이 서로 교락된 부직포 내에 고분자 탄성체가 함침되어 있는 복합시트를 제조한다.
한편, 본 발명에서는 상기와 같이 제조된 부직포를 알칼리 수용액으로 먼저 처리하여 해성분을 용출한 다음, 여기에 고분자 탄성체를 함침할 수도 있다.
상기 해성분인 알칼리 이용해성 공중합 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고, 부가성분으로 분자량 400~20000, 가장 좋기로는 1000~4000의 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 1,4-사이클로헥산디카르복실산, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디카르복실레이트, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2,2-디메틸-1,4-부탄디올, 2,2,4-트리메틸1,3-프로판디올, 아디프산 중 선택된 하나 또는 둘 이상을 25중량%이하 공중합시킨 공중합폴리에스테르 등 이다.
상기 고분자 탄성체로는 폴리우레탄수지, 폴리우레아수지, 폴리아크릴산수지 등을 사용할 수 있지만, 가공정, 내마모성, 내가수분해성 등의 점에서 폴리우레탄수지가 바람직하다.
고분자 탄성체/극세섬유로 구성된 섬유기재의 중량비율이 30/70~90/10이 바람직하다.
고분자 탄성체의 중량 비율이 10중량% 미만인 경우에는 쿠션성이 너무 낮아지고 70중량%를 초과하는 경우에는 촉감 및 라이트 이펙트가 너무 낮아진다.
고분자 탄성체를 충전처리하는 방법은 부직포에 고분자 탄성체의 유기용제 용액 또는 수성 분산액을 함침 및/또는 도포한 후 습식응고, 또는 건식응고법에 의해 부착시킬 수 있다.
고분자 탄성체의 유기용제로서는 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸술폭시드 등의 극성용매 외 톨루엔, 아세톤, 메틸에틸케톤 등을 사용할 수 있다.
다음으로는, 상기와 같이 제조되어 고분자 탄성체가 함침되어 있는 부직포를 버핑 및 염색하여 인공피혁(A)을 제조한다.
다음으로는, 상기 인공피혁(A) 이면에 코팅공정 또는 함침공정으로 고분자 탄성체를 부가하여 고분자 탄성체 층(B)을 형성한다.
상기 고분자 탄성체 층(B)의 단위밀도를 인공피혁(A) 내에 함침된 고분자 탄성체의 단위밀도 대비 1.1배 이상으로 한다.
방수성과 발수성이 우수하여 액상 오염물이 내부로 쉽게 스며들어 오염되는 것을 효과적으로 방지하고, 표면에 묻은 오염물을 쉽게 제거할 수 있고, 적절한 신율특성을 구비하여 형태안정성과 봉제 및 장착 작업성이 우수하다.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.
그러나 본 발명은 하기 실시예에 의해 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
알칼리 이용해성 공중합 폴리에스테르의 해성분과 상기 해성분 내에 분산 배열된 폴리에스테르 수지의 도성분 70개로 구성된 해도형 복합섬유(도성분의 단사섬도 : 0.05데니어)를 50㎜의 길이로 절단하여, 단섬유화 하고 카딩 및 크로스 래퍼 공정을 거쳐 상기 해도형 복합 단섬유의 적층웹을 제조한 후, 이를 니들펀칭하여 해도형 복합섬유의 부직포를 제조하였다.
다음으로는 제조된 상기 부직포에 폴리우레탄 수지를 부직포 중량대비 40중량%를 함침한 후 습식응고하고, 이를 알칼리 수용액(가성소오다 수용액으로 처리하여 해도형 복합섬유 내 해성분을 용출한 후 버핑 및 염색하여 인공피혁(A)을 제조하였다.
다음으로는, 상기 인공피혁(A) 이면에 폴리우레탄 수지를 코팅하여 폴리우레탄 수지층(B)을 형성하여 차량용 복합시트를 제조하였다.
이때, 상기 폴리우레탄 수지층(B)의 단위밀도를 상기 인공피혁(A) 내에 함침된 폴리우레탄 수지의 단위밀도 대비 1.3배로 하였다.
제조한 차량용 복합시트의 8kgf 하중하에서의 가로방향 정하중신율과 8kgf 하중하에서의 세로방향 정하중신율을 측정한 결과는 표 1와 같다.
비교실시예 1
실시예 1의 인공피혁(A) 이면에 폴리우레탄 수지층(B)을 형성하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 차량용 복합시트를 제조하였다.
제조한 차량용 복합시트의 8kgf 하중하에서의 가로방향 정하중신율과 8kgf 하중하에서의 세로방향 정하중신율을 측정한 결과는 표 1와 같다.
차량용 복합시트 물성평가 결과
구분
 차량용 복합시트(C)의 8kgf 하중하에서의 정하중 신율(%) 내수압
(㎜H2O)
가로방향 세로방향
실시예 1 13 17 1,800
비교실시예 1 5 6 830
도 1은 본 발명에 따른 복합시트의 단면 모식도.
* 도면 중 주요부분에 대한 부호 설명
A : 인공피혁 B : 고분자 탄성체 층

Claims (8)

  1. 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 극세섬유들이 서로 교락된 부직포내에 고분자 탄성체가 함침되어 있으며 표면에는 상기 극세섬유가 입모(立毛)되어 모우를 형성하고 있는 인공피혁(A)과 상기 인공피혁 이면에 형성되어 있는 고분자 탄성체 층(B)으로 구성되며, 8kgf 하중하에서의 가로방향 정하중신율과 세로방향 정하중신율 각각이 8~25%이고, 내수압이 1,000㎜H2O 이상이고, 상기 고분자 탄성체 층(B)의 단위밀도가 인공피혁(A) 내에 함침된 고분자 탄성체의 단위밀도 보다 상대적으로 높은 것을 특징으로 하는 복합시트.
  2. 제1항에 있어서, 고분자 탄성체가 폴리우레탄 수지 및 폴리우레아 수지 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 복합시트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고분자 탄성제 층(B)의 단위밀도가 인공피혁(A) 내에 함침된 고분자 탄성체의 단위밀도 대비 1.1배 이상인 것을 특징으로 하는 복합시트.
  4. 제1항에 있어서, 인공피혁(A) 내에 보강용 직물 및 보강용 편물 중에서 선택된 1종이 추가로 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 복합시트.
  5. 단위섬도가 0.001~0.3데니어인 극세섬유들이 서로 교락된 부직포내에 고분자 탄성체가 함침되어 있으며 표면에는 상기 극세섬유가 입모(立毛)되어 모우를 형성하고 있는 인공피혁(A) 이면에 고분자 탄성체를 부가하여 상기 인공피혁내에 함침된 고분자 탄성체의 단위밀도 대비 1.1배 이상의 단위밀도를 갖는 고분자 탄성체 층(B)을 형성하는 것을 특징으로 하는 복합시트의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 고분자 탄성체가 폴리우레탄 수지 및 폴리우레아 수지 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 복합시트의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 인공피혁(A)의 이면에 고분자 탄성체를 코팅방식으로 부여하는 것을 특징으로 하는 복합시트의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서, 인공피혁(A)의 이면에 고분자 탄성체를 함침방식으로 부여하는 것을 특징으로 하는 복합시트의 제조방법.
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