KR101250622B1 - 탄성 망형 구조체 - Google Patents

Abstract

가구, 베드 등의 침구, 차량용 좌석, 선박용 좌석 등에 알맞은 내구성과 쿠션성을 갖는 경량이며, 내약품성, 내광성이 우수하고, 소프트 반발성이며, 나아가서는 저온시의 쿠션 특성이 우수한 탄성 망상 구조체를 제공한다.

300 데시텍스 이상의 연속 선상체를 구부러지게 하여 랜덤 루프를 형성하고, 각각의 루프를 서로 용융 상태에서 접촉시켜, 접촉부의 대부분을 융착시켜 이루어지는 3차원 랜덤 루프 접합 구조체이며, 주로 연속 선상체는 비중이 0.94 g/㎤ 이하의 저밀도 폴리에틸렌 수지로 이루어지는 탄성 망형 구조체.

Description

탄성 망형 구조체{ELASTIC MESH STRUCTURE}

본 발명은 가구, 베드 등의 침구, 차량용 좌석, 선박용 좌석 등에 적합한 내구성과 쿠션성을 갖는 경량이며, 내약품성, 내광성이 우수하고, 소프트 반발성이며, 나아가서는 저온시의 쿠션 특성이 우수한 탄성 망상 구조체에 관한 것이다.

현재, 가구, 베드 등의 침구, 전차, 자동차 등의 쿠션재이며, 발포 우레탄, 비탄성 권축 섬유 힐면(詰綿) 및 비탄성 권축 섬유를 접착한 수지면이나 경면 등이 사용되고 있다.

그러나, 발포-가교형 우레탄은 쿠션재로서의 내구성은 양호하지만, 투습 투수성이 뒤떨어지고, 축열성이 있기 때문에 물크러지기 쉬우며, 또한, 열가소성은 아니기 때문에 리사이클이 곤란하게 되어 소각되는 경우, 소각로의 손상이 크고, 또한, 유독 가스 제거에 경비가 든다. 이 때문에 매립되는 일이 많아졌지만, 지반의 안정화가 곤란하기 때문에 매립 장소가 한정되어 경비도 높아지는 문제가 있다. 또한, 가공성은 우수하지만 제조 중에 사용되는 약품 공해 문제 등도 있다. 또한, 열가소성 폴리에스테르 접착 힐면에서는 섬유 사이가 고정되어 있지 않기 때문에, 사용시 형태가 붕괴되거나 섬유가 이동하고, 또한, 권축의 처짐에 의해 숭고성의 저하나 탄력성의 저하가 문제가 된다.

폴리에스테르 섬유를 접착제로 접착한 수지면, 예컨대 접착제에 고무계를 이용한 것(예컨대, 특허 문헌 1, 2, 3 참조), 또한, 가교성 우레탄을 이용한 것(예컨대, 특허 문헌 4 참조)이 있다. 이들 쿠션재는 내구성이 뒤떨어지고, 또한, 열가소성이 아니며, 단일 조성도 아니기 때문에 리사이클도 불가능한 등의 문제 및 가공성의 번잡함이나 제조 중에 사용되는 약품 공해 문제 등도 있다.

폴리에스테르 경면을 이용하고 있는 것(예컨대, 특허 문헌 5, 6 참조)이 있지만, 열접착 섬유의 섬유 성분이 취약한 비결정성 폴리머를 이용하기 때문에 접착 부분이 취약하고, 사용 중에 접착 부분이 간단하게 파괴되어 형태나 탄력성이 저하하는 등의 내구성이 뒤떨어지는 문제가 있다.

또한, 개량법으로서, 교락(交絡) 처리하는 방법(예컨대, 특허 문헌 7 참조)이 제안되어 있지만, 접착 부분의 취약함은 해결되지 않으며, 탄력성 저하의 큰 문제가 있다. 또한, 가공시의 번잡함도 있다. 나아가서는 접착 부분이 쉽게 변형되기 어렵고, 부드러운 쿠션성을 부여하기 어려운 문제도 있다. 이 때문에, 접착 부분을 부드럽게, 또한 변형되어도 회복되는 폴리에스테르엘라스토머를 이용한 열접착 섬유를 이용한 쿠션재가 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 8 참조). 이 섬유 구조물에 사용되는 접착 성분의 폴리에스테르엘라스토머는 융점을 낮게 하기 위해 하드 세그멘트의 산 성분에 테레프탈산을 50∼80 몰% 함유하고, 소프트 세그멘트로서의 폴리알킬렌글리콜의 함유량이 30∼50 중량%를 함유시키며, 다른 산 성분 조성으로서 이소프탈산 등을 함유하여 비결정성을 증가시켜 융점을 180℃ 이하로 하고, 또한, 저용융 점도로서 열접착 부분의 형성을 좋게 하여 아메바 형상의 접착부를 형 성하고 있지만, 심부에 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용한 심초형 복합 섬유이기 때문에, 반발성이 높고, 체형에 피트한 것이 되기 어려워진다는 문제가 있으며, 또한, 복합 방사 섬유를 사용하는 것이나 재가열하여 용융 접착하는 공정을 필요로 하기 때문에 비용이 높아진다는 문제도 있다.

토목 공사용으로 사용하는 열가소성 올레핀 망상체가 제안되어 있지만(예컨대, 특허 문헌 9 참조), 가는 섬유로 구성한 쿠션과는 달리 표면이 요철이며 감촉이 나쁘고, 소재가 직쇄상 올레핀이기 때문에 쿠션성이 뒤떨어진 것이었다. 또한, 염화비닐을 사용한 망상 구조체가 현관 매트용 등에 제안되어 있지만, 압축 변형되기 쉽고, 회복성이 뒤떨어지며, 또한 연소시에 유독 할로겐화 수소가 발생하는 등 쿠션재에는 부적당한 구조체이다.

우레탄의 대체품으로서, 폴리올레핀 수지와 초산비닐 수지, 초비에틸렌 공중합체, 또는 스티렌부타디엔스티렌과의 혼합물로 이루어지는 쿠션재도 검토되고 있다(예컨대, 특허 문헌 10). 그러나 이것은 우레탄에 비해서 꺼짐이 적고, 25% 압축 시 응력이 높으며, 압축과 제압(除壓)시의 응력차가 작기 때문에 반발성이 너무 높고, 타성분과 혼합되어 있기 때문에 내광성이 나쁘고, 비중이 크며, 무거워지기 쉬워지는 등의 문제가 있다.

폴리에스테르계의 열가소성 탄성 수지로 이루어지는 연속 선상체를 구부러지게 하여 랜덤 루프를 형성하고, 각각의 루프를 상호 용융 상태로 접촉시켜 접촉부의 대부분을 융착시켜 이루어지는 3차원 랜덤 루프 접합 구조체가 제안되어 있지만, 비중이 1.3 g/㎤ 이상이 일반적이기 때문에 무거워지기 쉽고, 또한 내약품성이 뒤떨어지기 때문에 제조 관리시나 사용시에 주의하지 않으면 안된다는 문제가 있다.

또한, 폴리에스테르계의 열가소성 수지는 주쇄에 벤젠 고리가 있기 때문에 내광성이 비교적 나쁘고, 태양광에 쬐어지는 환경에서 장시간 사용한 경우에는 탄성 회복성이 뒤떨어진다는 문제, 또한, 폴리에스테르계의 열가소성 수지를 사용한 구조체에서는 회복성이 너무 좋고, 반발력이 너무 강하기 때문에, 체형에 따른 변형은 발생하지만, 꺼진 부분과 나머지 꺼지지 않은 부분에서 받는 압력차가 크고, 장시간 사용하고 있으면 피곤해지기 쉽다는 문제 및 폴리에스테르계의 열가소성 수지의 공중합비를 바꾸어 유리 전이점을 저온측에 설정하면, 부드러움은 증가되지만, 반대로 탄성 회복성은 현저히 저하되어 쿠션체로서의 기능을 만족시키기 어려워진다는 문제가 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 소화 제60-11352호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 소화 제61-141388호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 소화 제61-141391호 공보

[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 소화 제61-137732호 공보

[특허 문헌 5] 일본 특허 공개 소화 제58-136828호 공보

[특허 문헌 6] 일본 특허 공개 평성 제3-249213호 공보

[특허 문헌 7] 일본 특허 공개 평성 제4-245965호 공보

[특허 문헌 8] WO91/19032호 공보

[특허 문헌 9] 일본 특허 공개 소화 제47-44839호 공보

[특허 문헌 10] 일본 특허 공개 제2003-250667호 공보

발명의 개시

본 발명은 종래 기술의 과제를 배경으로 이루진 것으로 내구성, 쿠션성이 우수한 쉽게 물크러지지 않는 망상 구조체로서, 주로 연속 선상체는 비중이 0.94 g/㎤ 이하의 저밀도 폴리에틸렌 수지로 이루어지는 경량이며, 내약품성, 내광성이 우수하고, 소프트 반발성이며, 나아가서는 저온시의 쿠션 특성이 우수한 탄성 망상 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해, 예의 연구한 결과, 결국 본 발명을 완성하는 것에 이르렀다. 즉 본 발명은

1. 300 데시텍스 이상의 연속 선상체를 구부러지게 하여 랜덤 루프를 형성하고, 각각의 루프를 상호 용융 상태로 접촉시켜 접촉부의 대부분을 융착시켜 이루어지는 3차원 랜덤 루프 접합 구조체이며, 주로 연속 선상체는 비중이 0.94 g/㎤ 이하의 저밀도 폴리에틸렌 수지로 이루어지는 탄성 망상 구조체.

2. 망상 구조체의 겉보기 밀도가 0.005∼0.2 g/㎤인 것을 특징으로 하는 상기 1에 기재한 탄성 망상 구조체.

3. 카본아크등(燈)에 의한 내광 시험 후의 압축 변형 유지율이 60% 이상인 것을 특징으로 하는 상기 1 또는 2에 기재한 탄성 망상 구조체.

4. 히스테리시스 로스가 35%∼70%인 것을 특징으로 하는 상기 1 내지 3 중 어느 하나에 기재한 탄성 망상 구조체.

5. 망상 구조체의 0℃에서의 25% 압축 경도가 20℃에서의 25% 압축 경도 대비로 150% 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1 내지 4 중 어느 하나에 기재한 탄성 망상 구조체.

6. 망상 구조체의 0℃에서의 50% 압축 경도가 20℃에서의 50% 압축 경도 대비로 150% 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1 내지 5 중 어느 하나에 기재한 탄성 망상 구조체.

7. 랜덤 루프의 직경이 50 mm 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1 내지 6 중 어느 하나에 기재한 탄성 망상 구조체.

8. 망상 구조체의 두께가 3 mm 이상인 것을 특징으로 하는 상기 1 내지 7 중 어느 하나에 기재한 탄성 망상 구조체.

9. 쿠션용인 것을 특징으로 하는 상기 1 내지 8 중 어느 하나에 기재한 탄성 망상 구조체.

발명의 효과

본 발명에 의한 탄성 망상 구조체는, 주로 연속 선상체는 비중이 0.94 g/㎤ 이하의 저밀도 폴리에틸렌 수지로 이루어지기 때문에, 취급성이나 용도 제한이 적은 경량이며, 내약품성, 내광성이 우수하고, 소프트 반발성이며, 나아가서는 저온시의 쿠션 특성이 우수한 탄성 망상 구조체를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 탄성 망상 구조체에 있어서의 압축·제압 테스트의 모식적인 그래프.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에서 말하는 탄성 망상 구조체란 75% 압축·제압 테스트에 있어서 측정되는 탄성 회복률이 95% 이상인 것을 의미한다. 탄성 회복률은 바람직하게는 97% 이상, 더욱 바람직하게는 98% 이상이다. 종래의 실질 직쇄상의 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌으로 만들어진 경우, 탄성 회복률은 80% 전후로서, 20% 전후의 변형이 남게 되어 버리기 때문에, 이들은 본 발명에 있어서 탄성 망상 구조체에 포함시키지 않는다.

본 발명의 탄성 망상 구조체는 주로 열가소성 수지로 이루어지는 300 데시텍스 이상의 연속 선상체를 구부러지게 하여 다수의 루프를 형성하고, 각각의 루프를 상호 용융 상태로 접촉시켜 접촉부 대부분이 서로 융착하여 3차원 랜덤 루프로 이루어지는 망상 구조를 형성하고 있다. 이러하기 때문에, 매우 큰 응력으로 대변형을 부여하여도 융착 일체화된 3차원 랜덤 루프로 이루어지는 망상 구조 전체가 변형되어 응력을 흡수하고, 응력이 해제되면, 구조체는 조금 시간을 들여 본래의 형태로 회복할 수 있다. 공지의 폴리에스테르, 폴리아미드, 직쇄상 폴리올레핀 등의 수지로 이루어지는 연속 선상체로 구성된 망상 구조체를 쿠션재로 이용한 경우, 연속선상태의 섬도가 크거나 혹은 망상 구조체의 겉보기 밀도가 높은 경우 등은 망상 구조체가 쿠션성을 갖지 않게 되기 쉽고, 가령 갖고 있다고 해도 소성 변형을 발생시키거나 혹은 파괴되거나 하여 이러한 회복이 일어나지 않는다. 융착하고 있지 않는 경우는 형태 유지를 할 수 없고, 구조체가 일체로 변형되지 않기 때문에, 응력 집중에 의한 피로 현상이 발생하여 내구성이 뒤떨어지는 동시에, 형태가 변형되어 버리기 때문에 바람직하지 못하다. 본 발명의 보다 바람직한 융착 정도는 접촉 부분이 전부 융착된 상태이다.

또한, 본 발명의 연속 선상체의 섬도는 300 데시텍스 이하에서는 강도가 낮아지고, 반발력이 저하하기 때문에 바람직하지 못하다. 본 발명의 연속 선상체의 바람직한 섬도는 반발력이 얻어지는 400 데시텍스 이상 100000 데시텍스 이하이며, 100000 데시텍스 이상에서는 선상체의 구성 개수가 적어지며, 압축 특성이 나빠지기 때문에 사용 부분이 한정되는 경우가 있다. 보다 바람직하게는 500∼50000 데시텍스이다. 단면 형상은 특별히 한정되지 않지만, 가는 섬도의 연속 선상체로 할 경우, 이형 단면이나 중공 단면은 반발력이 향상되기 때문에 바람직하다.

또한, 연속 선상체의 3차원 랜덤 루프 접합 구조체가 아닌 경우, 예컨대 시스부에 저융점 폴리머를 이용한 복합 섬유나 접착 섬유와 혼합한 단섬유로 이루어지는 면 구조체를 열처리하여 접착시킨 경우는 아메바형으로 접합하여 2차원적으로는 균정(均整)이 취해진 넓이와 섬유의 방향성을 갖고 있지만, 두께 방향으로 나열되는 섬유는 거의 없고, 전단 방향의 회복력만 이용하여, 섬유축 방향의 회복력을 이용할 수 없으며, 평면 물체의 탄성을 나타내고, 변위의 제곱에 비례하는 스프링 변형과 같이, 반발성이 큰 것으로 되어 버리기 때문에 바람직하지 못하다.

본 발명의 탄성 망상 구조체를 형성하는 열가소성 수지로 이루어지는 연속 선상체는 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서 다른 열가소성 수지와 조합한 복합 형태로서도 좋다. 복합 형태로서는 선상체 자신을 복합화한 경우로서, 시스·코어형, 사이드바이바이드형, 편심 시스·코어형 등의 선상체를 들 수 있다.

탄성 망상 구조체층을 복합화(일체 접착 구조)한 것으로서, 엘라스토머층/비엘라스토머층/엘라스토머층의 샌드위치 구조, 엘라스토머층/비엘라스토머층의 2층 구조, 매트릭스의 엘라스토머층 내부에 부분적으로 비엘라스토머층을 배치한 복합화 구조를 들 수 있다.

본 발명의 탄성 망상 구조체는 요구 성능과의 관계에서, 루프의 크기가 다른 것, 데시텍스가 다른 것, 조성이 다른 것, 밀도가 다른 것 등의 각각의 망상 구조체를 적절하게 선택하여 적층 혹은 혼합하여도 좋다.

나아가서는, 적층 구조체 표면에 필요에 따라 열접착층(저융점 열접착 섬유 또는 저융점 열접착 필름)을 배치하고, 측지나 와딩(wadding)층과 접착 일체화하여 좌석용 쿠션으로 하는 방법이나 단단한 쿠션(바람직하게는 엘라스토머를 사용한 열접착 섬유로 이루어진 것)을 와딩층으로서 병용하여 측지와 열접착 일체화하여 쿠션으로 하는 것도 포함한다.

본 발명의 탄성 망상 구조체를 구성하는 폴리머는 비중이 0.94 g/㎤ 이하의 저밀도 폴리에틸렌 수지인 것이 바람직하고, 특히, 에틸렌과 탄소수 3 이상의 α-올레핀으로 이루어지는 에틸렌·α-올레핀 공중합체 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명의 에틸렌·α-올레핀 공중합체는 일본 특허 공개 평성 제6-293813 호 공보에 기재되어 있는 공중합인 것이 바람직하고, 에틸렌과 탄소수 3 이상의 α-올레핀을 공중합하여 이루어지는 것이다. 여기서, 탄소수 3 이상의 α-올레핀으로서는, 예컨대 프로필렌, 부텐-1, 펜텐-1, 헥센-1, 4-메틸-1-펜텐, 헵텐-1, 옥텐-1, 노넨-1, 데센-1, 운데센-1, 도데센-1, 트리데센-1, 테트라데센-1, 펜타데센-1, 헥사데센-1, 헵타데센-1, 옥타데센-1, 노나데센-1, 에이코센-1 등을 들 수 있고, 바람직하게는 부텐-1, 펜텐-1, 헥센-1, 4-메틸-1-펜텐, 헵텐-1, 옥텐-1, 노넨-1, 데센-1, 운데센-1, 도데센-1, 트리데센-1, 테트라데센-1, 펜타데센-1, 헥사데센-1, 헵타데센-1, 옥타데센-1, 노나데센-1, 에이코센-1이다. 또한, 이들 2 종류 이상을 이용할 수도 있고, 이들 α-올레핀은 통상 1∼40 중량% 공중합된다.

이 공중합체는 특정한 메탈로센 화합물과 유기 금속 화합물을 기본 구성으로 하는 촉매계를 이용하여 에틸렌과 α-올레핀을 공중합함으로써 얻을 수 있다.

비중이 0.94 g/㎤를 초과하는 원료를 이용하면, 쿠션재가 딱딱해지기 쉬워 바람직하지 못하다. 보다 바람직하게는 0.935 g/㎤ 이하이며, 나아가서는 0.93 g/㎤ 이하가 한층 바람직하다. 하한으로서는 강도 유지 관점으로부터 0.8 g/㎤ 이상, 보다 바람직하게는 0.85 g/㎤ 이상이 바람직하다.

이 공중합체는 열용융성을 갖는 것이 바람직하다. 열용융성을 가지면, 재용융에 의해 재생이 가능해지기 때문에 리사이클이 용이해진다.

본 발명의 탄성 망상 구조체는 겉보기 밀도가 하한으로서 0.005 g/㎤ 이상, 보다 바람직하게는 0.007 g/㎤ 이상, 나아가서는 0.01 g/㎤ 이상이 한층 바람직하다. 상한으로서는 0.2 g/㎤ 이하, 보다 바람직하게는 0.1 g/㎤ 이하, 나아가서는 0.08 g/㎤ 이하가 한층 바람직하다. 겉보기 밀도가 0.005 g/㎤ 미만에서는 반발력을 잃게 되기 때문에 쿠션재로 부적당하며, 0.2 g/㎤를 초과하면 탄발성이 강해지고, 앉는 느낌이 나빠지기 때문에, 쿠션재로는 부적당한 것이 된다.

본 발명의 탄성 망상 구조체는 카본아크등에 의한 내광 시험에 있어서, 압축 변형 유지율이 60% 이상, 보다 바람직하게는 75% 이상, 나아가서는 85% 이상이 바람직하다. 또한, 카본아크등으로써 500시간 폭로 시험을 한 후에도 본래의 망상 구조를 유지하고 있는 것이 바람직하다. 카본아크등 500시간의 폭로는 일반적으로 1년간 옥외에 방치한 경우와 동등한 자외선 조사량이 된다고 말해지고 있기 때문이다.

리사이클성으로부터 그 밖의 소재가 섞여 있지 않은 탄성 망상 구조체를 노출시킨 상품이 개발되고 있으며, 그 경우, 종래의 공중합 폴리에스테르나 공중합 폴리아미드로서는 옥외 방치시에 쿠션성이 저하되기 쉬운 것이나 황변되기 쉽다는 문제가 있었다. 본 발명의 탄성 망상 구조체는 바람직하게는 폴리에틸렌계 수지를 이용함으로써 이 과제를 해결할 수 있다.

본 발명의 탄성 망상 구조체는 히스테리시스 로스가 35% 이상, 커도 70% 이하인 것이 바람직하다. 히스테리시스 로스가 크다는 것은 해방 후의 복귀력이 약하다는 것이며, 예컨대 체중을 가했을 때에 균일하게 힘을 가함으로써 피곤하지 않게 되는 효과가 있다. 히스테리시스 로스가 35% 미만이면 회복력이 크고, 본 발명이 목적으로 하는 부드러운 반발성이 아니기 때문에 바람직하지 못하다. 70%를 초과하면, 탄성을 느낄 수 없게 되기 때문에 바람직하지 못하다. 보다 바람직하게는 40∼ 60%, 나아가서는 45%∼55%가 한층 바람직하다. 공중합 폴리에스테르로서는 응력 변형 곡선의 응력이 전체적으로 낮아지게 되기 때문에, 큰 히스테리시스 로스는 얻어지지 않는다.

본 발명의 탄성 망상 구조체의 0℃에서의 25% 압축 경도가 20℃에서의 25% 압축 경도 대비로 150% 이하, 보다 바람직하게는 140% 이하, 나아가서는 130% 이하가 한층 바람직하다. 본 발명의 탄성 망상 구조체의 특징은 저온시에서도 적절한 탄성을 갖는 점에 있으며, 공지의 탄성 망상 구조체는 폴리에스테르계 공중합물이 주체로서, 이들은 상온시(20∼30℃)에 적절한 탄성을 갖도록 설계되어 있으며, 0℃ 전후에서는 쿠션성이 뒤떨어지게 된다. 특히 25% 압축하였을 때의 응력을 의미하는 압축 경도는 쿠션체로서 사용하는 경우에 있어서의 체중을 가하기 시작하는 감촉을 나타내고 있으며, 그 쿠션체의 부드러운 이미지에 크게 영향을 주는 지표이다. 상온시에 대하여, 저온시의 압축 경도가 50% 이상 상승하면, 감촉의 위화감이 현저해지기 때문에, 바람직하지 못하다.

본 발명의 탄성 망상 구조체의 0℃에서의 50% 압축 경도가 20℃에서의 50% 압축 경도 대비로 150% 이하, 보다 바람직하게는 140% 이하, 나아가서는 130% 이하가 한층 바람직하다. 50% 압축하였을 때의 응력을 의미하는 압축 경도는 쿠션체로서 사용하는 경우에 있어서의 체중을 가하고 있을 때의 비율을 나타내고 있다. 상온시에 대하여, 저온시의 압축 경도가 50% 이상 상승하면, 지나치게 딱딱해지기 때문에 쿠션체로서 부적당하다.

본 발명의 탄성 망상 구조체는 랜덤 루프의 직경이 50 mm 이하, 보다 바람직 하게는 40 mm 이하, 나아가서는 30 mm 이하가 한층 바람직하다. 50 mm를 초과하면 두께 방향으로 루프가 넓어지며, 공극률에 불균일이 발생하기 쉬워지며 쿠션성이 불균일해지는 경우가 있다.

본 발명의 탄성 망상 구조체는 두께가 3 mm 이상, 보다 바람직하게는 10 mm 이상, 나아가서는 20 mm 이상이 한층 바람직하다. 3 mm 미만에서는 변형된 스트로크가 지나치게 짧아져 바닥에 닿는 느낌이 생기기 쉬워지기 때문에 바람직하지 못하다. 제조 장치의 관계로부터 상한으로서는 300 mm 이하이며, 바람직하게는 200 mm이하, 나아가서는 150 mm 이하가 한층 바람직하다.

본 발명의 탄성 망상 구조체는 쿠션용인 것이 바람직하다. 본 발명의 탄성 망상 구조체를 쿠션재로 이용하는 경우, 그 사용 목적, 사용 부위에 따라 사용하는 수지, 섬도, 루프 직경, 부피 밀도를 선택해야 한다. 예컨대, 표층의 와딩에 이용하는 경우는 부드러운 감촉과 적당한 꺼짐과 팽팽한 부풀어오름을 부여하기 위해 저밀도이며, 가는 섬도, 미세한 루프 직경으로 하는 것이 바람직하고, 중층의 쿠션체로서는 공진 진동수를 낮게 하여, 알맞은 경도와 압축시의 히스테리시스를 직선적으로 변화시켜 체형 유지성을 좋게 하고, 내구성을 유지시키기 위해 중밀도로 굵은 섬도, 약간 큰 루프 직경이 바람직하다. 또한, 3차원 구조를 손상시키지 않을 정도로 성형형 등을 이용하여 사용 목적에 있었던 형상으로 성형하여 측지를 씌워 차량용 좌석, 선박용 좌석, 베드, 의자, 가구 등에 이용할 수 있다. 물론, 용도와의 관계에서 요구 성능에 맞도록 다른 힐물(詰物)체, 예컨대 단섬유 집합체로 이루어지는 쿠션재, 부직포와 조합하여 이용하는 것도 가능하다. 또한, 폴리머의 제조 과정에서 성형체로 가공하는 임의의 단계에서 난열화, 방충항균화, 내열화, 발수발유화, 착색, 방향 등의 기능 부여를 약제 첨가 등의 처리 가공으로 할 수 있다.

다음에 본 발명의 제법에 대해서 설명한다. 본 발명에 있어서 일반적인 용융압출기를 이용하여 용융한 예컨대, 일본 특허 공개 소화 제55-120626호 공보 등의 공지의 방법에서 얻은 열가소성 수지를 융점보다 10∼80℃ 높은 온도로 가열하여 용융 상태로 하고, 복수의 오리피스를 갖는 노즐로부터 하향으로 토출시켜 자연 강하시켜 루프를 형성시킨다. 이 때, 노즐면과 수지를 고화시키는 냉각 매체 상에 설치한 리시브 컨베이어와의 거리, 수지의 용융 점도, 오리피스의 구멍 직경과 토출량 등에 의해 루프 직경과 선상체의 섬도가 결정된다. 냉각 매체 상에 설치한 간격이 조정 가능한 한 쌍의 인취 컨베이어로 용융 상태의 토출 선상체를 끼워 정류시킴으로써 루프가 발생하고, 오리피스의 구멍 간격을 발생 루프가 접촉할 수 있는 구멍 간격으로 해 둠으로써 발생한 루프를 상호 접촉시켜 접촉함으로써, 루프가 랜덤한 3차원 형태를 형성하면서 접촉부는 융착한다. 계속해서 랜덤한 3차원 형태를 형성하면서 접촉부가 융착한 연속 선상체를 연속하여 냉각 매체 중에 끌어당겨 넣어 고화시켜 망상 구조체를 형성한다. 계속해서 원하는 길이나 형상으로 절단하여 필요에 따라 적층 성형 가공하여 쿠션재로 이용한다. 본 발명은 열가소성 수지를 융점보다 10∼80℃ 높은 온도로 가열하여 용융 상태로서 복수의 오리피스를 갖는 노즐보다 하향으로 토출시킨다. 열가소성 수지를 융점보다 10℃ 미만 높은 온도에서는 토출된 선상체가 차가워져 유동하기 어려워지게 되며 선상체끼리의 접촉부의 융착이 불충분해져 바람직하지 못하다. 한편, 융점보다 80℃를 초과하는 온도로 용 융시키면 열가소성 수지의 용융 점도가 지나치게 저하되어 랜덤 루프의 루프 직경이 불안정해지며, 3차원 형태를 형성하기 어렵게 되기 때문에 바람직하지 못하다. 토출시의 용융 온도를 열가소성 수지의 융점보다 30∼50℃ 높은 온도로 함으로써 용융 점도를 비교적 높게 유지할 수 있기 때문에, 루프 형성이 양호하므로 랜덤한 3차원 형태를 형성하기 쉬워지며, 또한 접촉부는 융착하기 쉬운 상태를 유지할 수 있기 때문에 바람직하다.

본 발명의 방법에 있어서의 바람직한 실시형태로서는 랜덤한 3차원 형태를 형성하면서 접촉부가 융착한 연속 선상체를 연속하여 냉각 매체 중에 끌어당겨 넣어 고화시켜 망상 구조체를 형성할 때 냉각 매체의 온도를 20℃ 전후의 어닐링 온도로 하는 것을 들 수 있다.

본 발명의 쿠션용 망상 구조체를 구성하는 연속 선상체의 루프 직경과 선상체의 섬도는 노즐면과 수지를 고화시키는 냉각 매체 상에 설치한 인취 컨베이어와의 거리, 수지의 용융 점도, 오리피스의 구멍 직경과 토출량 등에 의해 결정된다. 예컨대, 열가소성 수지의 토출량을 적게 하거나, 토출시의 용융 점도를 낮게 하는 조건에서는 선상체의 섬도가 가늘어지며, 또한 랜덤 루프의 평균 루프 직경도 작아진다. 또한, 노즐면과 수지를 고화시키는 냉각 매체 상에 설치한 인취 컨베이어와의 거리를 짧게 하면, 선상체의 섬도는 조금 굵어지며, 또한 랜덤 루프의 평균 루프 직경도 커진다. 이러한 조건을 조합시켜 본 발명의 바람직한 범위인 연속 선상체의 섬도가 500 데시텍스로부터 50000 데시텍스, 랜덤 루프의 평균 직경을 50 mm 이하, 보다 바람직하게는 2∼25 mm가 되도록 조건을 결정하는 것이 바람직하다. 상 기 컨베이어의 간격을 조정함으로써, 융착한 망상체가 용융 상태에 있는 동안에 두께 조절이 가능해지며, 나아가서는 끼워진 면이 플랫화된 원하는 두께의 것을 얻을 수 있다. 컨베이어 속도가 지나치게 빠르면, 융착될 때까지 냉각되고, 접촉부가 융착되지 않게된다. 또한, 속도가 지나치게 느리면 용융물이 너무 체류되어 밀도가 높아지기 때문에, 본 발명의 바람직한 원하는 겉보기 밀도가 되도록 컨베이어의 간격이나 컨베이어 속도를 설정하는 것이 바람직하다. 이리하여 얻어지는 본 발명의 망상 구조체는 쿠션재로 한 경우, 종래의 단섬유 집합체로 이루어지는 쿠션재에서는 보이지 않는 우수한 소프트 반발성을 갖는다. 이와 같이 바람직한 예를 들었지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

이하에, 실시예를 예시하여, 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예 중에 있어서의 특성값의 측정 및 평가는 하기와 같이 행하였다.

(1) 섬도

시료를 20 cm×20 cm의 크기로 절단하여, 10개 지점으로부터 선상체를 채집한다. 10개 지점에서 채집한 선상체의 40℃에서의 비중을 밀도 구배관을 이용하여 측정한다. 또한, 상기 10개 지점에서 채집한 선상체의 단면적을 현미경으로 30배로 확대한 사진으로부터 구하고, 그것으로부터 선상체의 길이 10000 m 분의 체적을 구한다. 얻어진 비중과 체적을 곱한 값을 섬도(선상체 10000 m 분의 중량)로 한다.(n＝10의 평균값)

(2) 융착

시료를 눈으로 관찰함으로써 판단하여 융착하고 있는지 여부를 접착하고 있는 섬유끼리를 손으로 잡아당겨 떨어지지 않는지 여부로 떨어지지 않는 것을 융착하고 있다고 판단한다.

(3) 카본아크등에 의한 내광 시험 후의 압축 변형 유지율 및 내광 열화 평가

시료를 20 cm×20 cm의 크기로 절단한 샘플을 2개 준비하고, 그 중 하나를 오리엔텍스사제 텐실론으로 φ150 압축판으로 50%의 두께까지 시료를 압축하여 24시간 홀드한다. 압축 개방 후의 샘플을 21시간 방치한 후의 두께(a)를 구한다. 또 하나의 샘플에는 선샤인 웨더 미터를 사용하여 JIS L-0843의 A법에 준하고, 방사 조도 38.5 W/㎡(300 nm∼400 nm), 조사 온도 63±3℃에서 샘플에 10시간 조사를 행하였다. 조사한 샘플을 동일한 압축 시험을 행하고, 압축 개방한 후 샘플을 21시간 방치한 후의 두께(b)를 다음 수학식에 의해 구한다.

압축 변형 유지율＝b/a×100: 단위%(n＝3의 평균값)

또한, 내광 열화 평가로서, 7 cm×15 cm의 크기로 절단한 샘플을 상기와 동일한 조사 조건으로써 500시간 조사하여, 망상 구조가 유지되고 있는지 여부를 하기와 같이 평가하였다.

○: 본래의 망상 구조를 유지하고 있다.

×: 망상 구조가 붕괴되고, 형태를 유지하고 있지 않음.

(4) 시료 두께 및 겉보기 부피 밀도

시료를 15 cm×15 cm의 크기로 절단하고, 무하중으로 24시간 방치한 후, 4개 지점의 높이를 측정하여 평균값을 시료 두께로 한다. 또한 시료 두께로부터 체적을 구하고, 시료의 무게를 체적으로 나눈 값으로 나타낸다(각각 n＝4의 평균값)

(5) 랜덤 루프의 평균 직경

시료를 20 cm×20 cm의 크기로 절단하여, 길이 방향으로 형성한 불규칙한 형상의 랜덤 루프의 360°선회점까지의 그린 루프의 내접원과 외접원의 평균 직경을 구하였다(n＝20의 평균값).

(6) 탄성 회복률

시료를 20 cm×20 cm의 크기로 절단하여, 20℃의 환경하에서 1시간 방치하고, 25℃의 환경하에 있는 오리엔텍스사제 텐실론으로 φ150 mm 압축판으로 50 mm/min의 속도로 75% 압축하고, 홀드 타임 없이 동일한 속도로 본래의 위치까지 압축판을 복귀하여, 압축 전의 두께(a) 및 압축·제압 후의 두께(b)로부터 하기 수학식에 의해 구한다.

탄성 회복률(%)＝b/a×100

(7) 20℃에서의 25% 혹은 50% 압축 경도

시료를 20 cm×20 cm의 크기로 절단하여, 무하중으로 24시간 방치한 후, 20℃의 환경하에 1시간 방치하고, 20℃의 환경 하에 있는 오리엔텍스사제 텐실론으로 φ150 mm 압축판으로 50 mm/min의 속도로 25% 혹은 50% 압축하고, 그 때의 하중을 측정하였다(n＝3의 평균값)

(8) 0℃에서의 25% 혹은 50% 압축 경도

시료를 20 cm×20 cm의 크기로 절단하여, 무하중으로 24시간 방치한 후, 빙수 중에 1시간 침지하고, 3분 이내에 20℃의 환경하에 있는 오리엔텍스사제 텐실론 으로 동일하게 얼음물 속에 1시간 침지한 φ150 mm 압축판으로써 50 mm/min의 속도로 25% 혹은 50% 압축하여 그 때의 하중을 측정하였다(n＝3의 평균값)

(9) 히스테리시스 로스

시료를 20 cm×20 cm의 크기로 절단하여, 20℃의 환경하에서 1시간 방치하고, 25℃의 환경하에 있는 오리엔텍스사제 텐실론으로 φ150 mm 압축판으로, 50 mm/min의 속도로 75% 압축하며, 홀드 타임 없이 동일 속도로 본래의 위치까지 압축판을 복귀하고(제1회째의 응력 변형 곡선), 계속하여 홀드 타임 없이 동작업(압축과 복귀)을 반복한다(2회째의 응력 변형 곡선). 2회째의 압축시 응력 곡선이 나타내는 압축 에너지(WC), 2회째의 제압시 응력 곡선이 나타내는 압축 에너지(WC')로 하여, 하기 수학식에 따라 히스테리시스 로스를 구한다.

히스테리시스 로스(%)＝(WC-WC`)/WC×100

WC＝∫PdT(0%부터 75%까지 압축하였을 때의 일량)

WC`＝∫PdT(75%부터 0%까지 제압하였을 때의 일량)

간이적으로는, 예컨대 도 1과 같은 응력 변형 곡선이 얻어지면, 사선 부분의 면적을 WC로 하고, 망 걸이 부분의 면적을 WC`로 한다. 그 면적비를 잘라낸 부분의 무게로부터 구할 수 있다(n＝3의 평균값).

실시예

(실시예 1)

메탈로센 화합물을 촉매로서 헥산, 헥센, 에틸렌을 공지의 방법으로 중합하고, 얻어진 에틸렌·α-올레핀 공중합체(비중 0.919 g/㎤)를 용융하여, 폭 50 cm, 길이 5 cm의 노즐 유효면에 구멍 직경 0.5 mm의 오리피스를 구멍간 피치 5 mm 간격으로 배열한 노즐로부터 이 공중합체 원료를 단구멍 당 0.7 g/min 용융하여 토출시켜 노즐면하에서 250 cm의 위치에 냉각수를 배치하고, 폭 60 cm의 스테인레스제 앤드레스 네트를 평행하게 50 mm 간격으로 한 쌍의 인취 컨베이어를 수면 상으로 일부 나오도록 배치한 후에 인취하고, 접촉 부분을 융착시키면서, 양면을 끼우면서 매분 1.0 m의 속도로 25℃의 수중으로 끌어당겨 넣어 고화시키고, 소정의 크기로 절단하여 망상 구조체를 얻었다. 얻어진 면이 플랫화된 망상 구조체의 특성을 표 1에 나타낸다.

(실시예 2∼실시예 6)

단구멍 토출량, 인취 속도, 구멍간 피치, 노즐 동일면 냉각수 거리, 앤드레스 네트 간격을 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외는 실시예 1에 따라 표 1에 기재한 물성을 갖는 망상 구조체를 얻었다.

(비교예 1)

에틸렌·α-올레핀 공중합체 대신에 디메틸테레프탈레이트, 디메틸나프탈레이트, 1·4 부탄디올, 폴리테트라메틸렌글리콜로 이루어지는 폴리에테르에스테르블록 공중합체 엘라스토머(비중 1.15 g/㎤)를 사용한 것 이외는 실시예 1에 따랐다. 망상 구조체의 특성을 표 1에 나타낸다.

(비교예 2)

에틸렌·α-올레핀 공중합체 대신에 폴리프로필렌(비중 0.91 g/㎤)을 사용한 것 이외는 실시예 1에 따랐다. 망상 구조체의 특성을 표 1에 나타낸다.

[표 1]

	탄성 회복율 (%)	섬도 (dtex)	겉보기 밀도 (g/㎤)	내광시험 후의 압축경도유지율 (%)	히스테리시스 로스 (%)	25% 압축경도비 @0℃ /@20℃ (%)	50% 압축경도비 @0℃ /@20℃ (%)	랜덤 루프 직경 (mm)	두께 (mm)	내광열화평가	종합 평가
실시예1	99	3500	0.04	92	48	105	105	8.3	50	○	◎
실시예2	99	3700	0.03	79	49	106	106	9.9	100	○	○
실시예3	99	3000	0.008	78	52	103	104	10.2	90	○	○
실시예4	99	2500	0.02	82	55	103	103	1.2	30	○	△
실시예5	99	8000	0.18	93	60	107	109	5.3	50	○	△
실시예6	99	3000	0.07	97	45	109	112	2.7	9	○	△
비교예1	98	3500	0.04	55	32	165	170	8.1	50	×	×
비교예2	70	3500	0.04	74	30	130	130	9.3	50	×	×

[표 2]

	단구멍 토출량 (g/min·H)	인취속도 (m/min)	Nz 구멍간 피치 (mm)	노즐면-냉각수 거리 (cm)	앤드레스 네트 간격(mm)
실시예1	0.7	1.0	5	250	50
실시예2	1.0	1.9	5	250	100
실시예3	0.6	1.0	10	250	90
실시예4	0.1	0.5	2	250	30
실시예5	1.4	1.0	5	250	50
실시예6	0.3	0.5	2	250	9
비교예1	0.7	1.0	5	250	50
비교예2	0.7	1.0	5	250	50

가구, 베드 등의 침구, 차량용 좌석, 선박용 좌석 등에 알맞은 내구성과 쿠션성을 갖는 경량이며, 내약품성, 내광성이 우수하고, 소프트 반발성이며, 나아가서는 저온시의 쿠션 특성이 우수한 망상 구조체를 제공할 수 있다.

Claims (9)

1. 300 데시텍스 이상의 연속 선상체를 구부러지게 하여 랜덤 루프를 형성하고, 각각의 루프를 상호 용융 상태로 접촉시켜 접촉부를 융착시켜 이루어지는 3차원 랜덤 루프 접합 구조체이며, 비중이 0.94 g/㎤ 이하의 저밀도 폴리에틸렌 수지로서 에틸렌과 탄소수 3 이상의 α-올레핀으로 이루어지는 에틸렌·α-올레핀 공중합체 수지인 연속선상체를 포함하고, 75% 압축·제압 테스트에서 측정되는 탄성 회복률이 95% 이상인 탄성 망상 구조체.
2. 제1항에 있어서, 망상 구조체의 겉보기 밀도가 0.005∼0.2 g/㎤인 것을 특징으로 하는 탄성 망상 구조체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 카본아크등(燈)에 의한 내광 시험 후의 압축 변형 유지율이 60% 이상인 것을 특징으로 하는 탄성 망상 구조체로서,

   상기 내광 시험은 38.5 W/㎡(300 nm∼400 nm)의 방사 조도, 63±3℃의 조사 온도, 10시간의 조사 시간으로 실시되는 것인 탄성 망상 구조체.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 히스테리시스 로스가 35%∼70%인 것을 특징으로 하는 탄성 망상 구조체.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 망상 구조체의 0℃에서의 25% 압축 경도가 20℃에서의 25% 압축 경도 대비로 150% 이하인 것을 특징으로 하는 탄성 망상 구조체.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 망상 구조체의 0℃에서의 50% 압축 경도가 20℃에서의 50% 압축 경도 대비로 150% 이하인 것을 특징으로 하는 탄성 망상 구조체.
7. 삭제
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 망상 구조체의 두께가 3 mm 이상인 것을 특징으로 하는 탄성 망상 구조체.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 쿠션용인 것을 특징으로 하는 탄성 망상 구조체.

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