KR101291573B1 - 고탄성 쿠션용 부직포 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 융점 150 내지 160℃, 고유점도 1.0 내지 2.0의 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머와 융점 255 내지 265℃, 고유점도 0.45 내지 0.80의 폴리에스테르로 형성되는 열접착성 복합섬유 또는 열접착성 복합섬유와 일반 폴리에스테르 단섬유로 제조되는 고탄성 쿠션용 부직포에 관한 것이다.

Description

고탄성 쿠션용 부직포 및 그 제조 방법{THE HIGH ELASTIC NONWOVEN FABRIC FOR CUSHION, AND ITS PREPARATION METHOD}
본 발명은 부피를 압축하여 장시간 보관하여 사용할 수 있는 여행용 쿠션 제품을 제조할 수 있는 고탄성 쿠션용 부직포에 관한 것으로 탄성력 및 탄성회복력이 우수한 고탄성 쿠션용 부직포에 관한 것이다.
일반적으로 부직포는 이불, 침대 매트리스 등의 침장용, 자동차, 건설분야에서 많이 사용되고 있다. 이러한 부직포는 사용 목적에 따라 원료, 제법, 가공방법 등을 선택할 수 있으며 폭넓게 많은 분야에서 사용되고 있다.
부직포는 기계조작에 의하거나 열접착 혹은 화학 약품을 사용하여 섬유를 접착시키거나 엉키게 하여 만든 직물을 가리킨다. 직물로 하는 과정에서 실의 단계를 거치지 않는 것으로 펠트, 수지접착의 부직포, 니들 펀치, 스펀본드, 스펀 레이스, 엠보스 필름, 습식(濕式) 부직포 등이 있다. 좁은 뜻으로는 랜덤에 겹친 웨브로 하고, 섬유끼리의 접점을 수지로 접착해서 심지 등에 사용하는 것을 가리키며, 최근에는 우레탄을 대체하는 소재로서 폴리에스테르계 단섬유들을 사용하는 부직포가 침구류, 쿠션, 방음재, 단열재 및 필터 등 광범위한 용도로 사용되고 있으며, 점차 그 용도가 확장되고 있다. 그러나 용도의 확장에 따라 특히 내구성을 포함하여 형태안정성, 탄성회복률 및 압축반발특성 등과 같은 높은 물성을 갖는 부직포의 개발이 더욱 요구되고 있는 것이 현실이다.
일반적으로 쿠션용 소재로 폴리우레탄 발포재가 가볍고 탄성이 우수하며, 다른 소재 대비 저렴하다는 장점은 있으나 특유의 냄새가 있고, 시간이 경과함에 따라 황변 현상이나 광원이나 열원에 의해 부식이 발생되는 등 장기 형태안정성이 부족하고, 특히 상기 용도와 같이 장시간 접히거나 말려진 형태로 파우치에 보관될 경우, 냄새, 부식 등이 더 빠르게 진행되어 장시간 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
또한 폴리우레탄의 경우, 성형 시 발포된 폼의 부분적인 밀도차이에 의해서 밀도가 낮은 부위가 금형에 눌려서 밀도가 낮은 부위가 함몰되는 불량이 많이 발생하고 있다.
이러한 문제점들을 개선하기 위하여, 최근 유럽을 중심으로 부직포 쿠션재의 개발이 진행되고 있으나 단층구조의 부직포를 표피재에 접착 시키거나, 베리어층과 쿠션층을 별도로 각각 제조하고, 접착 시켜 쿠션재로 사용하는 경우가 있으나, 이러한 경우에는 부직포의 중량이 높고, 제조비용이 많이 소요되는 문제점이 있으며, 기존의 폴리우레탄 폼과 폴리에틸렌 폼에 비해서 쿠션성이 상대적으로 낮다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0553957호에는 자동차 천정(Headliner), 도어트림(Door trim), 시트(Seat) 등의 표피재 이면에 접착하여 쿠션재로 유용하게 사용할 수 있도록 한 자동차 내장재 및 그 제조방법이 개시되어 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제0125494호에는 바인더 섬유를 사용한 부직포는 감촉이 부드럽고 장기간 혹은 고온분위기하에서 사용했을 때도 좀처럼 피로에 의한 영구변형이 없고, 접착력이 저하하지 않기 때문에 특히 쿠션재로서 적당한 바인더 섬유를 사용하는 부직포가 개시되어 있다.
그러나, 여전히 내구성을 포함하여 형태안정성, 탄성회복률 및 압축반발특성 등과 같은 높은 물성을 갖는 부직포 및 이러한 부직포의 제조를 가능하게 하는 복합섬유의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로융점 150 내지 160℃, 고유점도 1.0 내지 2.0의 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머와 융점 255 내지 265℃, 고유점도 0.45 내지 0.80의 폴리에스테르로 형성되는 열접착성 복합섬유를 사용하여 탄성력과 탄성회복률이 우수한 고탄성 쿠션용 부직포를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 열접착성 복합섬유와 일반 폴리에스테르 단섬유를 이용하여 제조가 용이하고 비용이 절감되는 고탄성 쿠션용 부직포를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 30%이하로 축소하여 보관할 수 있으며, 장시간 보관에도 우수한 반발탄성이 좋은 여행용 쿠션이나 베게를 제조할 수 있는 고탄성 쿠션용 부직포를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 융점 150 내지 160℃, 고유점도 1.0 내지 2.0의 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머와 융점 255 내지 265℃, 고유점도 0.45 내지 0.80의 폴리에스테르의 열접착성 복합섬유로 제조되는 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포를 제공한다.
또한, 본 발명은 융점 150 내지 160℃, 고유점도 1.0 내지 2.0의 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머와 융점 255 내지 265℃, 고유점도 0.45 내지 0.80의 폴리에스테르의 열접착성 복합섬유와 일반 폴리에스테르 단섬유로 제조되는 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포를 제공한다.
또한, 상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머는 테레프탈릭산(TPA), 이소프탈릭산(IPA), 디메틸테레프탈레이트(DMT), 디메틸이소프탈레이트(DMI) 중 어느 하나 또는 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 산성분과 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG), 1,4-부탄디올(1,4-BD), 에틸렌글리콜(EG) 중 어느 하나 또는 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 디올성분을 중합시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포를 제공한다.
또한, 상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머의 산성분이 70 내지 80몰%의 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트와 20 내지 30몰%의 이소프탈산 또는 디메틸이소프탈레이트의 혼합물이고, 디올성분이 80 내지 95몰%의 1,4-부탄디올, 5 내지 20몰%의 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜의 혼합물임을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포를 제공한다.
또한, 상기 복합섬유가 원형의 편심 사이드-바이-사이드형의 열접착성 복합섬유임을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포를 제공한다.
또한, 상기 복합섬유가 이형중공의 편심 사이드-바이-사이드형의 열접착성 복합섬유임을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포를 제공한다.
또한, 상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머가 85 내지 100%의 범위 이내의 탄성회복률을 갖는 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포를 제공한다.
또한, 상기 열접착성 복합섬유 40~90 중량%, 일반 폴리에스테르 단섬유 10~60 중량%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포를 제공한다.
또한, 상기 열접착성 복합섬유의 섬유장은 5~130㎜인 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포를 제공한다.
또한, 상기 일반 폴리에스테르 단섬유의 섬유장은 5~130㎜인 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포를 제공한다.
또한, 상기 부직포의 두께는 10~100㎜인 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포를 제공한다.
또한, 본 발명은 열접착성 복합섬유로 제조되는 고탄성 쿠션용 부직포 제조방법에 있어서, 상기 열접착성 복합섬유 또는 열접착성 복합섬유와 일반 폴리에스테르 단섬유의 혼합단섬유를 카딩하여 웹을 형성하는 카딩공정; 상기 카딩된 웹을 2층 이상으로 중첩하는 중첩공정; 상기 중첩된 웹을 카딩된 니들펑칭으로 교락하여 웹을 고정시키는 섬유교락공정; 및, 상기 교락된 웹을 열처리하는 열처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 열접착성 복합섬유는 융점 150 내지 160℃, 고유점도 1.0 내지 2.0의 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머와 융점 255 내지 265℃, 고유점도 0.45 내지 0.80의 폴리에스테르로 형성되며, 원형의 편심 사이드-바이-사이드형 또는 이형중공의 편심 사이드-바이-사이드형인 복합섬유인 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 열접착성 복합섬유와 일반 폴리에스테르 단섬유의 섬유장은 5~130㎜인 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
도 1은 본 발명에 따른 고탄성 쿠션용 부직포의 제조방법 공정도이고, 도 2는 본 발명인 고탄성 쿠션용 부직포에 사용되는 복합섬유의 바람직한 일시예에 따른 원형의 편심 사이드-바이-사이드형 복합섬유의 단면을 촬영한 사진이며, 도 3은 본 발명인 고탄성 부직포에 사용되는 복합섬유의 바람직한 또다른 일시예에 따른 이형중공의 편심 사이드-바이-사이드형 복합섬유의 단면을 촬영한 사진이고, 도 4 및 도 5는 각각 도 2 및 도 3의 복합섬유가 가열가압에 의하여 섬유들 사이에서 접착이 발생한 상태를 촬영한 사진이다.
본 발명은 열접착성 복합섬유를 포함하여 형성되는 고탄성 쿠션용 부직포에 관한 것이다.
본 발명의 고탄성 쿠션용 부직포는 상기의 열접착성 복합섬유만으로 형성될 수 있으며, 또는 열접착성 복합섬유와 일반 폴리에스테르 단섬유가 혼합되어 제조될 수 있다.
상기 열접착성 복합섬유는 융점 150 내지 160℃, 고유점도 1.0 내지 2.0의 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머와 융점 255 내지 265℃, 고유점도 0.45 내지 0.80의 폴리에스테르로 형성되는 복합섬유로 일반 폴리에스테르 단섬유가 혼섬되어 제조될 수 있다.
상기 열접착성 복합섬유는 융점 150 내지 160℃, 고유점도 1.0 내지 2.0의 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머와 융점 255 내지 265℃, 고유점도 0.45 내지 0.80의 폴리에스테르로 제조된다.
상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머는 중합 단량체의 말단에 -COOH 또는 -COOR(상기에서, R은 C1 내지 C10의 알킬기 또는 아릴알킬기이다)를 가지는 테레프탈릭산(TPA), 이소프탈릭산(IPA), 디메틸테레프탈레이트(DMT), 디메틸이소프탈레이트(DMI)로 이루어진 군에서 어느 하나 또는 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 산성분과 산성분과 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG), 1,4-부탄디올(1,4-BD), 에틸렌글리콜(EG) 중 선택되는 하나 또는 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 디올성분을 중합시켜서 이루어지며, 따라서 가열가압에 의한 열융착성을 가짐과 동시에 높은 탄성회복율을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 열접착성 복합섬유를 구성하는 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머와 폴리에스테르의 이성분으로 구성되며 섬유 단면 형상 및 폴리머의 고유점도 차이 또는 후속하는 열처리 공정 조건에 의하여 복합섬유에 권축이 형성되는 잠재권축성 발현으로 스테이플 파이버 상태에서 구조적인 탄성을 갖게 되며, 이 외에 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머의 하드세그먼트와 소프트세그먼트의 구조에 의한 화학구조적인 탄성 및 탄성회복율을 발현하게 된다.
여기에서 복합섬유의 경우, 단면 형상에 의한 크림프 발현성에 차이를 나타낼 수 있으며, 일반적으로 시스-코어 구조, 편심 사이드-바이-사이드 구조의 순으로 크림프 발현성이 보다 우수하게 나타난다.
본 발명에 사용되는 열접착성 복합섬유는 도 2, 3에 나타난 바와 같이 원형의 편심 사이드-바이-사이드형이거나 이형중공의 편심 사이드-바이-사이드형으로 제조되는 것이 바람직할 것이다.
상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머는 150 내지 160℃의 융점과 1.0 내지 2.0의 고유점도를 갖는 것이 될 수 있다. 이러한 엘라스토머는 수득되는 복합섬유에 탄성을 부여하는 기능과 가열가압공정에 의하여 인접하는 복합섬유들과 접착되는 자착기능을 갖도록 한다.
상기 폴리에스테르는 255 내지 265℃의 융점과 0.45 내지 0.8의 고유점도를 갖는 것이 될 수 있다. 이러한 폴리에스테르는 수득되는 복합섬유 및 부직포 제품에 후가공 작업이 가능한 수준의 강도 및 형태안정성을 부여하는 기능을 갖도록 한다.
상기 폴리에스테르로는 신생 폴리에스테르 대신 폴리에스테르 제품의 생산과정 동안에 발생하는 스크랩으로서의 폐폴리에스테르를 재생한 재생 폴리에스테르가 사용될 수도 있다.
또한 본 발명의 고탄성 쿠션용 부직포를 형성하는 상기 복합섬유는 복합섬유를 구성하는 섬유성분들 간, 즉 상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머와 상기 폴리에스테르 간에는 0.5 내지 1.6의 범위의 고유점도의 차이가 있으며, 이러한 고유점도의 차이는 후속하는 열처리공정에 의하여 복합섬유에 권축이 형성되도록 하는 잠재권축성을 부여하는 기능을 한다. 이러한 열처리에 의한 권축의 형성은 특히 본 발명에 따라 수득되는 복합섬유가 부직포 등의 제조에 사용하는 경우에 높은 탄성과 벌키성(bulkiness)을 부여하도록 할 수 있다.
상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머는 테레프탈산, 디메틸테레프탈레이트, 이소프탈산, 디메틸이소프탈레이트 중 어느 하나 또는 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 산성분과 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜, 1,4-부탄디올, 에틸렌글리콜 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 디올성분을 중합시켜서 이루어지며, 상기 산성분과 상기 디올성분은 반응몰비로 1 : 1 반응하며, 일반적으로 중합 반응성 향상을 위해 일부 디올성분을 과잉 투입한다. 일반적으로 테레프탈산을 사용하는 공법의 경우 1 : 1.2 내지 1.4, 디메틸테레프탈레이트를 사용하는 공법의 경우 1 : 1.4 내지 1.8의 비율로 투입하여 중합 반응성을 향상시키며, 과잉 투입된 디올성분은 축중합반응 중 감압공정을 통해 대부분 회수한다. 상기 투입몰비보다 적은 양의 디올성분을 투입할 경우에는 중합반응이 매우 더디게 진행되며 산성분과 디올성분의 1 : 1 반응이 불가능하여 충분한 에스테르화 반응이 진행되지 않아 폴리머의 중합도가 일정 수준 이상으로 향상되지 않을 수 있다.
특히, 상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머는 85 내지 100%의 범위 이내의 탄성회복률을 갖는 것이 될 수 있다. 상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머의 탄성회복률이 85% 미만으로 되는 경우, 본 발명에 따라 수득되는 복합섬유 및 복합섬유가 적용된 부직포 제품의 탄성 및/또는 탄성회복률, 형태안정성 등이 낮아지게 되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머를 구성하는 산성분은 70 내지 80몰%의 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트와 20 내지 30몰%의 이소프탈산 또는 디메틸이소프탈레이트의 혼합물이고, 디올성분은 80 내지 95몰%의 1,4-부탄디올, 5 내지 20몰%의 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜 및 에틸렌글리콜(EG)의 혼합물이 될 수 있다.
상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머를 구성하는 산 성분에서 이소프탈산 또는 디메틸이소프탈레이트의 함량이 20몰% 미만으로 되는 경우, 엘라스토머의 융점이 170℃ 이상으로 일반적인 부직포 열처리 공정조건(180~190℃, 10~20분) 하에서 파이버간의 접착이 충분히 이루어지지 않아 부직포의 형태안정성이 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 30몰%를 초과하는 경우, 엘라스토머의 융점이 150℃ 이하로 고온의 부직포 제조 공정 중 열화 발생 가능성이 높고 엘라스토머 내 비결정영역의 비중이 높아 낮은 Tg로 인해 상온에서의 변형 가능성 및 보관성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다. 또한 상기 디올 성분에서 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜의 함량이 5몰% 미만으로 사용되는 경우, 엘라스토머 내 하드세그먼트의 비중이 높아 복합섬유의 탄성이 저하되는 문제점이 있을 수 있고 반대로 20몰%를 초과하는 경우, 복합섬유의 강도가 저하되어 부직포 후공정성 및 형태안정성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 복합섬유는 도 2, 3에 나타난 바와 같이 원형의 시스-코어형의 열접착성 복합섬유, 원형의 편심 사이드-바이-사이드형의 열접착성 복합섬유 또는 이형중공의 편심 사이드-바이-사이드형의 열접착성 복합섬유가 될 수 있다. 그러나 이들은 바람직한 구체예로서 열거한 것으로서, 본 발명이 이들의 단면형상으로 제한되는 것은 아니며, 적절한 다른 복합섬유로의 복합방사가 가능함은 당업자에게는 이해될 수 있는 것이다
특히, 본 발명에 사용되는 열접착성 복합섬유의 제조에 있어서 복합섬유를 구성하는 섬유성분 중의 하나인 폴리에스테르를 신재 폴리에스테르로 사용하는 것은 물론 신재 폴리에스테르 대신 재생 폴리에스테르를 사용함으로써 자원의 절약과 생산비의 저감 뿐만 아니라 폴리에스테르의 재생 및 재활용에 따른 친환경 제품의 제조를 가능하게 하는 장점이 있다.
상기와 같은 열접착성 복합섬유와 일반 폴리에스테르 단섬유를 혼합하여 본발명의 고탄성 쿠션용 부직포를 제조할 경우 상기 일반 폴리에스테르 단섬유는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 축합중합하여 제조되는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate)로 이용한 단섬유를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 열접착성 복합섬유와 일반 폴리에스테르 단섬유의 혼합율은 40~90 중량%, 일반 폴리에스테르 단섬유 10~60 중량%로 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 열접착성 복합섬유의 혼합율이 40중량%미만이면 탄성력 및 탄성회복력이 저하될 수 있으며, 90%를 초과하면 일반 폴리에스테르 단섬유를 사용한 강도 등의 물성효과를 기대하기 어려워진다.
상기 열접착성 복합섬유와 일반 폴리에스테르 단섬유의 섬유장은 5~130㎜로 형성하여 고탄성 쿠션용 부직포를 제조하는 것이 바람직하다.
상기 섬유장이 5㎜ 미만이거나 130㎜를 초과하면 카딩공정에서 불량이 생길 수 있으며, 물성이 저하될 수 있다.
상기와 같이 본발명인 고탄성 쿠션용 부직포의 두께는 제조과정에서 조절할 수 있으나, 제조의 편의성, 사용상의 편의성, 탄성력 등을 고려하여 부직포의 두께를 10~100㎜로 제조되는 것이 바람직하다.
상기 부직포의 두께가 10㎜ 이하이면 두꺼운 쿠션을 제조시 너무 많은 부직포가 사용되어 사용상에 불편함이 있으며, 탄성력이 저하될 수 있고, 부직포의 두께가 100㎜를 초과하면 제조시 불량이 발생될 수 있고, 다양한 용도로 사용될 수 없다.
상기와 같은 본 발명에 따른 고탄성 쿠션용 부직포는 도 1에 나타난 바와 같이 카딩공정, 중첩공정, 섬유교락공정, 열처리 공정으로 제조되며, 열접착성 복합섬유와 일반 폴리에스테르 단섬유를 사용할 경우 혼섬공정이 실시될 수 있다.
상기 혼섬공정은 공기분류등으로 여러 섬유를 균일하게 혼합하는 공정으로 일반적인 부직포 제조시의 혼섬공정과 동일하게 실시할 수 있을 것이다.
상기 카딩(Carding)공정은 본 발명에 사용되는 열접착성 복합섬유 ,또는 열접착성 복합섬유와 일반 폴리에스테르 단섬유를 제조될 부직포의 면방향의 수평방향으로 단섬유가 배향된 웹(web)을 형성하는 공정으로 일반적인 부직포 제조시의 카딩공정과 동일하게 실시할 수 있을 것이다.
상기 카딩공정을 원활하게 하고 불량율을 줄이기 위해 섬유장이 5~130㎜인 상기 열접착성 복합섬유와 일반 폴리에스테르 단섬유를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
상기 중첩공정은 부직포의 사용처 및 사용목적에 따라 부직포의 두께를 조절하는 공정으로 카딩된 웹을 2층이상으로 적층하여 중첩시키는 공정이다. 상기 중첩공정으로 제조되는 고탄성 쿠션용 부직포의 두께를 조절할 수 있다.
상기 고탄성 쿠션용 부직포의 두께는 제조의 편의성, 사용상의 편의성, 탄성력 등을 고려하여 부직포의 두께를 10~100㎜로 제조되는 것이 바람직하다.
상기 섬유교락공정은 상기의 중첩된 웹을 니들펀칭(Needle punching)으로 중첩된 부직포의 표면 또는 이면에서 여러 종류의 니들을 사용하여 반복적으로 상하운동에 의해 펀칭함으로써 기계적으로 서로 엉켜 일정한 두께와 밀도를 갖도록하는 공정으로 일반적인 니들펀칭과 동일하게 실시할 수 있다.
상기 열처리 공정은 상기 섬유교락공정으로 교락된 웹을 열처리하여 웹상의 단섬유를 고착시켜 탄성 부직포를 완성하는 공정으로 열처리 공정으로 도 4,5와 같이 열접착성 복합섬유를 용융시켜 단섬유들을 융착시킴으로써 부직포를 제조한다. 상기 열처리 공정은 일반적인 부직포 제조시의 열처리 공정과 동일하게 실시할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 고탄성 쿠션용 부직포는 산성분으로서 테레프탈산(TPA) 또는 디메틸테레프탈레이트(DMT)와 이소프탈산(IPA) 또는 디메틸이소프탈레이트(DMI)을, 그리고 디올성분으로서 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG)과 1,4-부탄디올(1,4-BD)을 포함하여 이루어지는 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머와 폴리에스테르를 포함하여 이루어지는 열접착성 복합섬유를 포함하여 고탄성의 부직포를 제공하는 효과가 있다.
또한, 열접착성 복합섬유를 함유하는 본 발명의 고탄성 쿠션용 부직포는 본래 크기의 30% 이하 수준의 파우치에 접어 넣어서 보관할 수 있으며, 열접착성 복합섬유의 고탄성, 형태안정성 등에 의해 원래의 형태로의 쉽게 복원되며 장시간 사용에도 우수한 반발탄성을 나타내는 베게 또는 쿠션 제품을 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고탄성 쿠션용 부직포의 제조방법 공정도이다.
도 2는 본 발명인 고탄성 쿠션용 부직포에 사용되는 복합섬유의 바람직한 일시예에 따른 원형의 편심 사이드-바이-사이드형 복합섬유의 단면을 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명인 고탄성 부직포에 사용되는 복합섬유의 바람직한 또다른 일시예에 따른 이형중공의 편심 사이드-바이-사이드형 복합섬유의 단면을 촬영한 사진이다.
도 4 및 도 5는 각각 도 2 및 도 3의 복합섬유가 가열가압에 의하여 섬유들 사이에서 접착이 발생한 상태를 촬영한 사진이다.
이하 본 발명에 따른 고탄성 쿠션용 부직포 제조방법의 실시예들을 나타내지만, 본 발명이 이들 실시예들로 한정되는 것은 아니다.
◈ 열접착성 복합섬유 제조
1. 원형의 편심 사이드-바이-사이드형의 열접착성 복합섬유
섬유성분으로서 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머와 재생 폴리에스테르를 포함하는 복합섬유의 제조를 위하여,
먼저 산성분으로서 테레프탈산 75몰%와 이소프탈산 25몰%를 혼합한 혼합물을 사용하고, 디올성분으로서 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜 8.0몰%, 1,4-부탄디올 92.0몰%를 혼합한 혼합물을 사용하여 상기 산성분과 상기 디올성분을 몰비 1 : 1로 혼합하여 중합시켜 155℃의 융점과 1.4의 고유점도 및 85%의 탄성회복률를 갖는 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머를 준비하고,
이와는 별도로 폐폴리에스테르를 재생하여 수득되는 것으로서, 260℃의 융점과 0.65의 고유점도를 갖는 재생 폴리에스테르를 준비한 후, 상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머와 상기 재생 폴리에스테르들을 2성분의 중합체들을 복합방사 할 수 있는 복합방사구금을 이용하여 방사온도 275℃, 권취속도 1,000m/min로 방사 및 77℃에서 3.3배 연신 처리하고 140℃에서 최종 열처리하여 도 1에 나타낸 바와 같은 원형의 편심 사이드-바이-사이드형의 열접착성 복합섬유를 수득하였다.
도 2에서 A로 표시된 부분이 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머이고, B로 표시된 부분이 재생 폴리에스테르 부분이다. 수득된 복합섬유는 섬도 6데니어, 강도 3.0g/데니어, 신도 80%, 크림프수 12개/인치, 섬유장 64㎜의 스테이플 파이버를 수득하였다.
2. 이형중공의 편심 사이드-바이-사이드형의 열접착성 복합섬유
도 2에 나타낸 바와 같은 원형의 편심 사이드-바이-사이드형의 열접착성 복합섬유 대신 도 3에 나타낸 바와 같은 이형중공의 편심 사이드-바이-사이드형의 열접착성 복합섬유로 방사하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 도 2에서 A로 표시된 부분이 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머이고, B로 표시된 부분이 재생 폴리에스테르 부분이다. 수득된 복합섬유는 섬도 7데니어, 강도 2.6g/데니어, 신도 64%, 크림프수 12개/인치, 섬유장 64mm의 스테이플 파이버를 수득하였다.
◈ 고탄성 쿠션용 부직포 제조
실시예 1
상기에서 제조된 원형의 편심 사이드-바이-사이드형의 열접착성 복합섬유를 이용하여 본 발명의 탄성 쿠션용 부직포를 제조하였다.
상기 열접착성 복합섬유를 웹을 형성하는 카딩공정하고 중첩공정으로 두께를 조절하였으며, 니들펑칭으로 섬유교락공정을 행하였으며, 열처리하여 부직포를 제조하였다.
상기 제조된 부직포를 쉽게 접힐 수 있도록 가로, 세로 중심부에 스티치 가공을 하였다.
실시예 2
실시예 1과 동일하게 제조하였으며, 사용된 섬유는 상기에서 제조된 원형의 편심 사이드-바이-사이드형의 열접착성 복합섬유와 일반 폴리에틸렌테레프탈레이트를 중량비 70:30으로 혼섬하여 사용하였다.
상기의 실시예 1, 2에서 제조된 부직포의 크기와 압축에 따른 회복율을 측정하여 표 1에 나타내었다. (실험규격 KS K ISO 9073-2 (부직포의 두께 측정 방법))
상기 스티치된 선을 따라 원본크기를 접어 원본 크기의 1/2, 1/4의 크기로 실험을 진행하였다.
분 미 압착 시 압착 시 부피 감소율(%) 회복율(%)
실시예 1 원본 크기 100*100*15mm 100*100*1.5mm 90% 100%
1/2 크기 50*100*30mm 50*100*4.5mm 85% 98%
1/4 크기 50*50*60mm 50*50*11mm 82% 95%
실시예 2 원본 크기 100*100*15mm 100*100*1.5mm 90% 100%
1/2 크기 50*100*30mm 50*100*4.5mm 95% 97%
1/4 크기 50*50*60mm 50*50*11mm 82% 95%
표 1에 나타난 바와 같이 실시예 1, 2의 본 발명에 따른 고탄성 쿠션용 부직포는 80%이상의 압착시에도 95%가 넘는 회복율을 가진 것으로 우수한 쿠션제를 제조할 수 있는 부직포이다.

Claims (14)

  1. 융점 150 내지 160℃, 고유점도 1.0 내지 2.0의 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머와 융점 255 내지 265℃, 고유점도 0.45 내지 0.80의 폴리에스테르로 형성되는 열접착성 복합섬유로 제조되는 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포.
  2. 융점 150 내지 160℃, 고유점도 1.0 내지 2.0의 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머와 융점 255 내지 265℃, 고유점도 0.45 내지 0.80의 폴리에스테르로 형성되는 열접착성 복합섬유와 일반 폴리에스테르 단섬유로 제조되는 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머는 테레프탈릭산(TPA), 이소프탈릭산(IPA), 디메틸테레프탈레이트(DMT), 디메틸이소프탈레이트(DMI) 중 어느 하나 또는 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 산성분과 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG), 1,4-부탄디올(1,4-BD), 에틸렌글리콜(EG) 중 어느 하나 또는 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 디올성분을 중합시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머의 산성분이 70 내지 80몰%의 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트와 20 내지 30몰%의 이소프탈산 또는 디메틸이소프탈레이트의 혼합물이고, 디올성분이 80 내지 95몰%의 1,4-부탄디올, 5 내지 20몰%의 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜의 혼합물임을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복합섬유가 원형의 편심 사이드-바이-사이드형의 열접착성 복합섬유임을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복합섬유가 이형중공의 편심 사이드-바이-사이드형의 열접착성 복합섬유임을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머가 85 내지 100%의 범위 이내의 탄성회복률을 갖는 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 열접착성 복합섬유 40~90 중량%, 일반 폴리에스테르 단섬유 10~60 중량%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열접착성 복합섬유의 섬유장은 5~130㎜인 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 일반 폴리에스테르 단섬유의 섬유장은 5~130㎜인 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 부직포의 두께는 10~100㎜인 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포.
  12. 열접착성 복합섬유로 제조되는 고탄성 쿠션용 부직포 제조방법에 있어서,
    상기 열접착성 복합섬유 또는 열접착성 복합섬유와 일반 폴리에스테르 단섬유의 혼합단섬유를 카딩하여 웹을 형성하는 카딩공정;
    상기 카딩된 웹을 2층 이상으로 중첩하는 중첩공정;
    상기 중첩된 웹을 카딩된 니들펑칭으로 교락하여 웹을 고정시키는 섬유교락공정; 및,
    상기 교락된 웹을 열처리하는 열처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 열접착성 복합섬유는 융점 150 내지 160℃, 고유점도 1.0 내지 2.0의 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머와 융점 255 내지 265℃, 고유점도 0.45 내지 0.80의 폴리에스테르로 형성되며, 원형의 편심 사이드-바이-사이드형 또는 이형중공의 편심 사이드-바이-사이드형인 복합섬유인 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포 제조방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 열접착성 복합섬유와 일반 폴리에스테르 단섬유의 섬유장은 5~130㎜인 것을 특징으로 하는 고탄성 쿠션용 부직포 제조방법.
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