KR101189942B1 - 부직포를 기재로 표면과 이면에 단섬유가 수직상으로 식모된 매트와 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 매트(mat)는 ① 스태플 화이바(low melting staple fiber)를 포함하는 부직포를 기재로 함을 특징으로 하고 ② 이 기재를 중심으로 표면인 카페트부가 접착제로 결합된 단섬유로 구성되어 있으며 단섬유는 면에 수직에 가깝게 결합되어 있음을 특징으로 한다. 바닥과 수직상으로 배치한 직선상의 단섬유가 일반 제직 카페트에 비해 이물질의 흡입을 쉽게 하고 세척 시 토출 또한 매우 쉽게 한다. 또 제직으로는 어려운 태사를 식모하여 먼지등 신발에 묻은 이물질을 쉽게 털어내며 내구성이 높고 심미성이 높다. ③ 한편 매트(mat)의 이면 또한 접착제로 전면 또는 부분면적으로 결합된 단섬유로 구성되어 있으며 이는 실내 바닥을 구성하는 섬유류 등의 표면에 강하게 밀착하여 매트가 유동하는 것을 방지하는 역할을 하므로 차량용에 특히 적합하다.

본 발명에 의한 제조방법은 ① 일정비율의 스태플 화이바(low melting staple fiber)를 포함하는 부직포를 준비하는 공정과; ② 부직포를 엔드레스 벨트 또는 모소기를 포함하는 칼렌더기에서 표면과 이면을 융착하여 면을 균등하게 하는 공정과; ③ 표면이 융착된 부직포 표면에 접착제를 도포하고 단섬유 파일(pile)을 식모하여 식모포를 만드는 공정과; ④ 이면에도 전체 또는 부분적으로 접착제를 도포하고 단섬유 파일(pile)을 식모하여 매트포를 만드는 공정을 포함함을 특징으로 한다.

화이바, 칼렌다링, 매트, 식모, 파일

Description

부직포를 기재로 표면과 이면에 단섬유가 수직상으로 식모된 매트와 그 제조방법{the nonwoven base flocking mat and Manufacturing method of that}

도1 본 발명의 공정 흐름도

도2 본 발명의 제품 단면도

도3 본 발명의 칼렌다링 도면도

도4 본 발명의 식모 공정 예시도

도5 본 발명의 부직포 기재 단면사진

도 6 본 발명의 카렌다된 부직포 기재 단면사진

* 도면의 부호 설명

100 : 본 발명의 매트(mat) 단면 2a : 일반 화이바(fiber)

2b : 스태플 화이바(fiber)

2c : 표면 식모 접착제층

2d : 표면 식모 단섬유 파일(PILE)

2e : 염료(염색)

2c' : 이면식모 접착제층

2d' : 이면 식모 단섬유 파일(PILE)

2k, 2k' : 융착면

31 : 부직포 기재 인취 2A : 부직포 기재

32 : 엔드레스 벨트

33 : 칼렌더 롤러 (calendering roller)

34 : 직화 모소기

35 : 히팅부 (heating source)

36 : 압력 조절 롤

37 : 냉각롤 (cooling drum)

38 : 권취부 3A : 융착된 부직포 기재

41 식모용 인취

42 식모용 코타 2c : 식모용 접착제

43 식모실 2d : 단섬유 파일

44 건조실

45 식모 권취 4A : 식모된 매트(mat)기재

본 발명은 매트에 관한 것이다. 본 발명의 매트는 특히 차량용이나 바닥용에 적합하며 그 용도에는 구애를 받지는 않는다. 매트는 그 종류가 매우 많으며 사용하는 소재의 선택이나 제조방법에 따라 다양한 기능과 사용 용도를 갖는다.

이러한 다양한 매트류 중에서도 본 발명은 이 분야의 기술과 소재를 선별하여 새로운 형태의 구조와 기능을 갖는 매트와 그 제조 기술을 발명한 것이다.

매트는 재단이나 성형 등의 일반 공정을 간단히 변화시킴으로써 용도가 다른 매트로 만들 수 있다. 차량용은 물론 일반 현관이나 사무실 등으로 용도가 확장될 수 있는 것이다.

기존의 매트는 구조에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있다.

그 하나는 표면이 수지층으로 되어 있는 중저가의 매트이다. 이는 주로 pvc수지를 사용하여 표면이 피막을 형성하여 청소가 용이하고 가격이 저렴하다.

다른 하나는 표면이 카펫으로 된 즉 섬유모(毛)가 표면에 형성된 카펫형 매트이다. 이는 주로 아크릴사를 제직한 후 조직의 끝부분을 전단하여 카펫형으로 만들고 하부형성지를 합포하는 공정이나 성형하는 공정을 포함하여 매트를 완성한다. 카펫형 매트는 두툼한 섬유모가 있으므로 쿠션감이 좋고 안락감을 주며 먼지 등의 이물질이 섬유모 사이로 포집되는 효과가 있다. 본 발명은 위 두가지 유형중 카펫형 매트와 같은 유형으로 볼 수 있다.

기존의 카펫형 매트는 표면이 아크릴사로 제직한 루프의 첨부를 전단하여 섬유모를 형성하였다. 결과로 두툼한 쿠션으로 안락감을 준다. 또한 신발 등에 묻힌 이물질이 섬유모 사이로 포집된다. 그러나 포집된 먼지나 이물질을 제거하기 위해 털어도 쉽게 이탈되지 않으며 물로 세척 시에도 제거가 쉽지 않은 것은 누구나 경험하는 사실이다.

이렇게 먼지나 이물질이 쉽게 제거되지 않는 것은 표면의 섬유모가 구불구불하여 먼지나 이물질을 잡고 있기 때문으로 청소가 용이하지 않은 것은 카펫형 매트의 단점이라 할 수 있다.

기존의 카펫형 매트는 상부의 카펫원단을 지지하고 형태를 고정하며 매트의 미끄럼을 방지하기 위해 하부 형성지를 합포하거나 성형한다. 하부형성지는 주로 합성고무수지나 pvc합성수지가 사용된다. 이들 성분은 가격이 저렴하기는 하나 수지 자체의 역한 냄새가 계속 발생하며 환경호르몬을 내포한 가소제는 폐기될 때까지 지속적으로 휘산되어 비위생적이고 특히 폐기 시에도 다이옥신과 같은 유해 물질이 발생할 소지가 있다.

기존의 카펫형 매트는 상부 카펫과 하부형성지로 구성되어 특히 하부형성지가 비중이 높은 합성 수지류로 만들어져 매트자체의 중량이 높다. 이는 청소 시 취급을 불편하게 하며 높은 중량은 지속적으로 차량의 연비에도 악영향을 미친다.

본 발명의 매트는 고품격 고기능매트를 높은 생산성과 수율로 경제성이 높은 제조방법으로 제공하여야 한다.

즉 본 발명에 의한 매트는 다음 요건들을 갖추는 것을 목적으로 한다.

① 먼지 등의 이물질 포집이 용이하고 특히 청소나 세차 시 이물질의 제거가 용이하다. ② 하부형성지에 합성수지를 사용하지 않아 역한 냄새가 나지 않으며 가소제 등이 근본적으로 없는 매트를 제공한다. ③ 폐기 시까지 환경이나 위생에 유해한 다이옥신 등의 2차 오염물질도 최소화한다. ④ 하부형성지를 섬유로 된 부직포를 사용하여 상대적으로 가벼워 청소 등에 있어 취급이 용이하고 ⑤지속적으로 경량에 따른 연비향상에 도움이 된다. ⑥ 성형이 용이하여 특정 3차원 형태의 매트를 제공 할 수 있다. ⑦ 일정한 문양 또는 문자, 상호와 상표로 표현되어 고급스러움과 광고 선전효과를 낼 수 있다. ⑧ 일련의 공정을 간결한 제조방법으로 적용한다.

이상의 목적으로 본 발명인의 기 출원중인 10-2009-0084243(매트 하부형성지의 제조방법 및 이를 이용한 매트)와 10-2009-0131390 (저융점 화이바를 포함하는 부직포상에 단섬유가 식모된 매트와 그 제조방법)이 있으며 본 발명은 이들을 복합하여 한층 개선한 것이다.

본 발명의 제1발명은, ① 일정비율의 스태플 화이바(staple fiber)를 포함하는 부직포를 준비하는 공정과; ② 부직포를 엔드레스 벨트 또는 모소기를 포함하는 칼렌더기에서 표면과 이면을 융착하여 면을 균등하게 하는 공정과; ③ 표면이 융착된 부직포 표면에 접착제를 도포하고 단섬유 파일(pile)을 식모하여 식모포를 만드는 공정과 ④ 이면에도 전체 또는 부분적으로 접착제를 도포하고 단섬유 파일(pile)을 식모하여 매트포를 만드는 공정; 을 포함함을 특징으로 하는 매트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 제2발명은, 제1발명에 있어서, 매트포를 재단하고 테두리 두르기를 하는 공정을 더 포함함을 특징으로 하는 매트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 제3발명은, 제1발명에 있어서 매트포를 성형하여 3차원의 형태를 만드는 공정을 더 포함함을 특징으로 하는 매트 및 그의 제조방법 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 제4발명은, 매트포를 염색하는 공정을 더 포함함을 특징으로 하는 매트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 제5 발명은 매트포를 염색하는 공정과, 매트포를 재단하고 성형하여 3차원의 형태를 만드는 공정과, 매트포를 모서리다듬기나 테두리 두르기를 하는 공정을 더 포함함을 특징으로 하는 매트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 구체적인 설명은 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서 이를 통하여 청구범위를 제한하여 해석하여서는 안 될 것이다.
(1) 부직포 제조 공정

매트를 제조함에 있어 기존의 방식은 상부카페트와 하부형성지를 별도로 제조 후 이들을 합포 또는 성형하는 형태로 진행하였다.

본 발명에서는 하부형성지에 해당하는 부직포(2A)를 제조한 후 이 위에 식모를 하여 카페트부에 해당하는 표면을 형성하고 매트의 유동을 방지할 목적으로 이면에도 전면 또는 부분적으로 식모를 하는 것이다.

식모를 잘 하기 위해 기재표면의 균제성이 요구되며 이를 위해 기존의 합성피혁 제조법으로 수지함침이나 수지 은층코팅을 적용할 수 있다.

그러나 이는 많은 공정과 원료와 공정이 소요되며 과중량을 초래한다.

식모를 잘 하기위해 다른 방법으로 직물이나 얇은 부직포를 수지 처리하여 식모한 후 하부형성지를 합포 등의 방법으로 적층하는 방법이 있다.

이 또한 다수의 추가공정과 원료가 소요된다.

본 발명은 이를 해결하는 방법으로 칼렌다 융착 공정을 적용하는데 칼렌다 융착 효과를 극대화 하기위해 부직포 제조시 스태플 화이바(2b)를 사용하는데 스태플 화이바는 110～180℃ 융점을 갖는 것이 좋다. 110～180℃ 융점을 갖는 스태플 화이바는 자동차 내장재 등의 성형물에 일반 섬유와 혼용으로 많이 사용한다. 칼렌다 가공온도 80℃～230℃의 범위에서 110～180℃ 융점을 갖는 스태플 화이바에 맞게 온도를 설정하여 용융 접착시킬 수 있다. 본 발명에서 스태플 화이바의 사용은 3-20데니아 굵기의 섬유를 52mm 길이로 절단한 것을 사용하였다.

혼용율은 30～70％로 사용하며 바람직하게는 50～60％이다.

또한 부직포의 무게는 m²당 100～800g이 적용되었으며 두께는 1.20mm 내지 6.0mm까지를 시험하였다. 여기서 제시한 수치는 목적에 따라 간단히 변화시킬 수 있으며 이 수치의 범위가 본 발명의 목적인 칼렌다 융착 효과를 효율적으로 달성하기위해 화이바를 혼용한 목적을 우선하지는 않는다.

(2) 칼렌다 융착공정

부직포 상태는 도5)의 사진에서 보는 바와 같이 표면에 많은 모우가 배치되어 있고 밀도가 낮은 즉 공극이 많은 상태이다. 이 상태로 식모공정에서 식모를 시도한다면 거친 표면으로 인해 식모의 결과가 표면이 거칠며 부분적으로 접착제가 원단내로 쉽게 침투하여 섬유파일의 접착강도가 떨어짐은 물론 부위별 편차를 나타내며 돌출된 섬유부위에 단섬유가 첨식(添植)되어 균일한 표면을 형성하지 못한다. 이런 결과를 방지하기 위한 여러 방법 중 가장 경제적이며 효과가 좋은 공정이 칼렌더 융착 공정(도3)이다.

칼렌더에 의한 표면의 융착은 표면을 균일하게 하여 식모가 용이하게 할 뿐만 아니라 부직포의 섬유 간 결속력을 올려 형태안정에도 도움을 준다.

도 3에서와 같이 부직포(2A)가 인취되어 칼렌다부(33)를 통과하는데 칼렌다 롤은 표면온도를 전열 또는 열매의 히팅소스(35)를 통해 80℃에서 280℃까지 조절할 수 있다.

칼렌다 롤의 표면 대부분은 엔드레스 벨트(32)로 접촉되어 있으며 칼렌다 롤과의 압착력은 압력조절롤(36)에 의해 유압 또는 공압으로 조절된다.

이때 엔드레스 벨트는 열원인 칼렌다 롤을 감싸 안고 통과하므로 장시간 접촉하여 융착 효과를 최대한 올릴 수 있다. 또한 압착력이 벨트의 완충 역할로 극단적인 압착이 되지 않아 부직포의 두께변화를 적게 하면서 표면만 융착되는 효과를 낸 다. 한편 융착 효과를 극대화 하기위해 칼렌다 직전 가스불꽃에 의한 모소장치(34)를 설치 부직포의 면을 직화로 가열함으로써 융착 효과를 극대화 할 수 있으며 이를 적용시 엔드레스 벨트와 칼렌다 롤의 압착에 의한 융착은 물론 압착롤과 카렌다롤에 의한 융착도 가능하다.

본 발명의 설명은 융착 효과를 강조하는 것으로 그 장치를 한정적로 설명하는 것은 아닌 것이다.

본 발명은 표면과 이면에 각각 식모 공정을 행하므로 양면을 융착한다.

도 6)의 사진은 도5)의 부직포를 칼렌다 처리한 단면으로 표면에 모우가 식모가 용이하게 되도록 대부분 융착되었으며 균일한 표면을 나타냄을 알 수 있다.

(3) 표면 식모공정

식모공정(도4)의 인취부(41)에서 인취하면서 식모용 코타(42)에서 준비된 식모용 접착제(2c)를 450g/㎡ 정도로 도포하고 식모실(43)을 통과하면서 통상의 정전식 식모방법으로 표면에 25데니어에 길이가 4.0mm인 nylon 단섬유 파일(2d)을 450g/㎡량으로 식모하고 건조(44)하고 권취(45)하여 매트기재가 되는 식모포(4A)를 제조하였다. 식모시 정전압은 45,000kv로 하고 특히 태(太)데니어의 섬유파일이 자중(自重)에 의해 식모되지 않은 상태에서 접착제 면에 적체되지 않도록 유의 하였다.

(4) 이면 식모공정

이면 식모는 매트의 고정을 주목적으로 하며 이의 설명은 기 출원중인 10-2009-0084243 에 설명되어 있다.

매트의 고정목적으로 전면을 식모할 수 있으나 바람직하게는 미적효과나 홍보 선전효과를 낼 수 있는 특정 문양이나 문구를 적용하는 것이 좋다.

식모공정(도3)의 인취부(41)에서 인취하면서 식모용 코타(42)에서 준비된 식모용 접착제(2c')를 150g/㎡ 정도로 정해진 문양대로 도포하였다.

이때 코타는 부분식모용으로 접착제 도포가 용이하도록 고안된 그라비아 롤 코타로 이때 gravure roll조각은 통조각으로 깊이 0.35mm를 하였고 알파벳으로 표기된 문양은 단면적이 2mm 내로 별도의 액밀림 방지용 보를 조각하지는 않았다. 작업이 진행되면서 통상의 doctor knife로 액을 전단하여 roll의 凹부에 적치시키고 凸부는 잔액이 남지 않도록 하였다.

凹부에 적치된 접착제가 원단에 전이되도록 일정하게 적당한 압력으로 압착하여 접착제(2d')를 원단으로 전이시켜 도포한다.

도포된 원단은 식모실(43)을 통과하면서 통상의 정전식 식모방법으로 표면에 30데니어에 길이가 2.0mm인 nylon 단섬유 파일(4b)을 150g/㎡량으로 식모하고 건조(44)하고 권취(45)하여 표면은 전면식모, 이면은 부분식모된 매트기재가 되는 식모포(4A')를 제조하였다.

(5) 부분염색, 성형, 엠보싱, 테두리 두르기 등

이상의 공정을 거쳐 제조된 식모포는 매트의 기본 요소를 갖추었다. 즉 지지대 역할을 하는 하부형성지에 카페트 효과를 내는 상부와 유동을 방지하는 하부가 결합된 형태로 된 것이다.

이를 규격에 맞추어 재단하고 테두리 두르기나 모서리 다듬기 등의 공정을 거쳐 매트를 완성하는 것이다.

보다 고급화 또는 필요 용도에 따라 도 1에서 예시한대로 부분염색, 성형, 엠보싱 공정을 추가하거나 조합하여 고품격의 매트를 제조 할 수 있다.

이렇게 제조된 매트는

①표면의 구성이 단섬유가 직선상으로 수직에 가깝게 식모되어 배치됨으로써 먼지 등의 이물질 포집이 용이하고 특히 청소나 세차 시 이물질의 제거가 용이하다.

② 하부형성지에 합성수지를 사용하지 않아 역한 냄새가 나지 않으며 가소제등이 근본적으로 없는 매트를 제공한다. 또 폐기 시까지 환경이나 위생에 유해한 다이옥신 등의 2차 오염물질도 최소화한다.

③ 하부형성지를 섬유로 된 부직포를 사용하여 상대적으로 가벼워 청소 등에 있어 취급이 용이하다.

④ 섬유를 사용하여 경량화로 차량용 카매트에 적용 시 연비 향상효과를 얻을 수 있다.

⑤ 기재가 포함한 110～180℃ 융점을 갖는 스태플 화이바로 인해 성형이 용이하여 특정 3차원 형태의 매트를 제공할 수 있다.

⑥ 매트하부면의 전면 또는 일부분이 수직 내지는 수직에 가깝게 돌출되어 결합 구성된 단섬유에 의해 미끄럼을 방지한다.

⑦ 흡음효과를 가진다.

⑧ 이면은 부분적으로 일정한 문양 또는 문자, 상호와 상표로 표현되어 고급스러움과 광고 선전효과를 낼 수 있다.

⑨ 이러한 매트를 만드는 일련의 공정을 간결한 제조방법으로 적용한다.

따라서 고품격 고기능매트를 높은 생산성과 수율로 경제성이 높은 제조방법으로 제조 할 수 있었다.

Claims (7)

1. 삭제
2. ① 일정비율의 110～180℃ 융점을 갖는 스태플 화이바(staple fiber)를 포함하는 부직포를 준비하는 공정과;

   ② 부직포를 엔드레스 벨트 또는 모소기를 포함하는 칼렌더기에서 표면과 이면을 융착하여 면을 균등하게 하는 공정과;

   ③ 표면이 융착된 부직포 표면에 접착제를 도포하고 단섬유 파일(pile)을 식모하여 식모포를 만드는 공정과;

   ④ 이면에도 전체 또는 부분적으로 접착제를 도포하고 단섬유 파일(pile)을 식모하여 매트포를 만드는 공정;

   을 포함함을 특징으로 하는 매트의 제조방법
3. 제2항에 있어서, 매트포를 재단하고 테두리 두르기를 하는 공정을 더 포함함을 특징으로 하는 매트의 제조방법
4. 제2항에 있어서, 매트포를 성형하여 3차원의 형태를 만드는 공정을 더 포함함을 특징으로 하는 매트의 제조방법
5. 제 2항에 있어서, 매트포를 염색하는 공정을 더 포함함을 특징으로 하는 매트의 제조방법
6. 제2항에 있어서, 매트포를 염색하는 공정과, 매트포를 재단하고 성형하여 3차원의 형태를 만드는 공정과, 매트포를 모서리다듬기나 테두리 두르기를 하는 공정을 더 포함함을 특징으로 하는 매트의 제조방법
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 제조된 매트

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