KR101446621B1

KR101446621B1 - 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트) 중공사로 이루어진 압축회복성과 통기성을 가지는 쿠션재용 섬유기재

Info

Publication number: KR101446621B1
Application number: KR1020120144041A
Authority: KR
Inventors: 임대영; 김기영; 정원영; 안효진
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-10-06
Also published as: JP2016505725A; KR20140076004A; WO2014092303A1; DE112013005933B4; DE112013005933T5; JP6151796B2

Abstract

본 발명은 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(Poly 1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate, PCT) 중공사로 이루어진 쿠션재용 섬유기재에 관한 것이다.
본 발명의 PCT 소재로부터 내열성, 화학안정성, 탄력성 및 벌키성이 부여된 PCT 중공사로 이루어진 쿠션재용 섬유기재는 고유물성뿐 아니라, 중공섬유로 인한 경량성을 충족한다. 또한, 본 발명은 융점 280∼290℃을 가지는 PCT 중공사 80 내지 60중량%가 상기 PCT 중공사 대비 용융점이 낮은 바인더 섬유 40 내지 20중량%로 결속된 쿠션재용 섬유기재를 제공함으로써, PCT 소재의 고유물성뿐 아니라, 중공특성이 유지되어 경량성 및 쿠션기능이 최적화된다. 이에, 본 발명의 쿠션재용 섬유기재를 이용하여 경량성 및 우수한 쿠션기능을 갖춘 자동차 내장용 쿠션재를 제공함에 따라 종래 폴리우레탄 소재의 쿠션재를 대체할 수 있다.

Description

폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트) 중공사로 이루어진 압축회복성과 통기성을 가지는 쿠션재용 섬유기재{COMPRESSION-RECOVERABLE AND BREATHABLE FIBROUS CUSHIONING MATERIALS CONTAINING POLY 1,4-CYCLOHEXANEDIMETHYLENE TEREPHTHALATE HOLLOW FIRER}

본 발명은 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(Poly 1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate, 이하 PCT 라 함) 중공사로 이루어진 쿠션재용 섬유기재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PCT 소재의 고유물성과 경량성이 충족되도록 설계된 PCT 중공사로 이루어진 쿠션재용 섬유기재 또는 +융점 280∼290℃을 가지는 PCT 중공사가 상기 PCT 중공사 대비 용융점이 낮은 바인더 섬유로 결속된 쿠션재용 섬유기재에 관한 것이다.

자동차 경량화는 석유 자원 고갈 이슈와 연비 향상을 통한 제품 경쟁력을 모두 높이는 요소로 부각되고 있으며, 자동차 내 경량 소재를 10% 늘리면 연비가 5∼10% 가량 높아지는 것으로 업계에서는 분석하고 있다.

이에 관련업계에서는 자동차의 경량화를 구현하기 위하여, 신규한 엔지니어링 플라스틱에 관한 관심이 높아지고 있다.

엔지니어링 플라스틱은 합성수지(레진, resin)와 유리섬유 등의 충전제(filler)를 배합해 복합화한 플라스틱으로서, 범용 플라스틱의 최대 약점인 열적 특성과 강도, 마모성 등 기계적인 특성을 향상시켜 자동차 부품, 기계부품, 전기ㆍ전자부품 등 다양한 산업용 재료로 널리 사용되고 있다. 또한 금속이나 유리등의 소재 대비 디자인 유연성과 성형 가공성 등의 장점이 있어 활용 폭도 넓은 장점이 있다.

그러한 요구에 따른 자동차 경량화 소재의 일례로 폴리아미드(PA)의 경우, 엔지니어링 플라스틱 중 가장 많이 사용되는 소재 중 하나이며, 동일 중량의 금속과 비슷한 수준의 강도를 가지면서 비중은 금속 대비 20% 수준에 불과해 금속을 대체하는 플라스틱이라 불리기고 한다.

또한, 열변형 온도와 금속 수준의 높은 강도, 쉽게 불에 타지 않는 난연성, 질긴 특성 등의 장점이 있어 자동차 중에서도 내부 골격 등에 주로 이용된다. 일례로, PA 소재를 기반으로 자동차 전면부 부품(front-end), 페달보조 브래킷, 브레이크 페달과 같은 초경량 고강도 부품 제조에 적용되고 있다.

또한, 폴리카보네이트(PC)는 엔지니어링 플라스틱 중 유일하게 투명한 성질을 가지고 있어 주로 유리를 대체하는 용도로 널리 사용되고 있다.

반면, 자동차 시트는 고급화 추세에 따라, 시트 쿠션의 승차감을 향상시키기 위해서 반발 탄성, 진동특성, 내구성 등이 요구된다. 이러한 시트 쿠션은 금속 스프링과 연질 폴리우레탄 폼으로 이루어지는 패드재를 조합한 것이 일반적이다. 그러나, 자동차의 경량화 구현에 따른 무게감소는 연비향상 및 이산화탄소 배출감소 효과로 에너지 절감 및 환경보호와 밀접한 관계에 있다.

최근 비용절감이나 경량화 추세에 따라 연질 폼 자체에 스프링 특성을 갖게 함으로써 금속 스프링을 폐지한 이른바 풀 폼 타입이라고 불리는 자동차용 시트가 채용되는 경향이다.

그러나 풀 폼 타입의 시트는 금속 스프링을 병용하지 않기 때문에 연질 폴리우레탄 폼의 두께가 두꺼워지는 결과를 초래하며, 폴리우레탄 폼은 제조공정 상 인체에 유해한 물질로 제조되며, 이를 자동차 내장재로 사용시에 휘발성 유기화합물(VOC)이 발생함에 따라 인체에 유해하다.

또한, 현재 자동차 내장재로 사용되고 있는 폴리우레탄 쿠션재는 통풍성이 나쁘고 땀을 잘 흡수하지 못하여 쾌적성이 취약한 점, 리사이클 할 수 없는 점 등이 지적되면서 대체소재 개발이 활발하다.

이에, 최근 자동차 관련업체 중심으로 폴리에스테르 섬유를 이용한 쿠션재로 대체하기 위한 노력이 진행되고 있다.

폴리에스테르 섬유의 단량체인 이관능성 알코올과 유기산을 모두 방향족 화합물로 대체하여 중합, 방사한 폴레에스테르 섬유를 방향족 폴리에스테르 섬유라 칭한다. 상기 방향족 폴리에스테르는 섬유형성과정에서 분자사슬을 섬유 축에 따라 쉽게 배열할 수 있는 장점이 있어 고강도, 고탄성률 섬유를 제조하는 데 효과적이다. 이외에도 폴리에스테르 섬유는 내열성, 가공성, 역학적 성질들이 우수하다.

특히, 대표적인 폴리에스테르 섬유인 폴리에틸렌테레프탈레이트(Poly ethylene terephthalate, PET)는 디메틸 테레프탈레이트(DMT) 또는 테레프탈릭산(TA)과 에틸렌글리콜(EG)와의 반응에 의해 얻어지며, 물리적, 기계적 성질이 우수한 엔지니어링 플라스틱의 하나로서, 현재 섬유, 필름 및 각종 산업용 소재로 가장 널리 이용되고 있는 고분자이다.

그러나 PET 자체의 성질만으로 고기능성 소재로의 다양한 요구를 충족시키기에는 한계가 있어 PET의 벤젠고리 대신에 나프탈렌 고리로 치환하거나 제 3성분의 2가 알코올을 첨가하여 PET보다 유리전이 온도와 용융 온도가 높고 형태안정성 및 기계적 물성이 우수한 고분자의 개발에 관한 연구가 이루어지고 있다.

즉, 폴리에스테르 섬유의 단량체인 이관능성 알코올과 유기산과의 반응에 있어서, 상기 반응화합물 또는 그의 잔기를 변경하여 다양한 폴리에스테르 소재를 개발할 수 있다.

일례로, 미국특허출원 제1990-5447747호에서는 특정의 촉매시스템의 존재 하에서 디메틸 테레프탈레이트와 1,4-사이클로헥산디메탄올(1,4-cyclohexanedimethanol)과 최고 40몰％의 에틸렌 글리콜이 함유된 1,4-사이클로헥산디메탄올간의 컴비네이션(combinations) 반응에 의한 폴리(1,4-사이클로헥센디메틸렌 테레프탈레이트)의 제조방법을 개시하고 있다.

이후, 미국특허출원 제1994-205014호에서는 1.4-사이클로헥산디메탄올로 개질된 PET 섬유가 내화학성, 마모저항성, 탄성 및 기계적 강도 물성이 개선된 공중합체 섬유를 보고하고 있고, 미국특허출원 제1988-187004호에서는 1,3- 또는 1,4-시클로 헥산 디메탄올 및 에틸렌글리콜을 포함한 글리콜 성분 및 적어도 1 종의 디카르복실산 성분으로부터 형성된 코폴리에스테르에 관한 것으로서, 상기 코폴리에스테르는 다양한 제품，특히 부직포，직물 및 공업용사 및 복합 재료용의 바인더 섬유의 형태에 적용된다고 기술하고 있다.

이에, 본 발명자들은 종래 폴리우레탄 쿠션재를 대체하고, 쿠션재 용도에 적합한 물성을 충족할 수 있는 소재를 얻고자 노력한 결과, 폴리에스테르 섬유의 반응화합물의 잔기를 변경하여 얻은 PCT 소재의 고유물성을 유지하고 경량성 요구를 충족하도록 PCT 중공사로 이루어진 쿠션재용 섬유를 제공하여 종래 폴리우레탄 소재의 쿠션재를 대체할 수 있을 정도의 물성을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 PCT 중공사로 이루어진 신규한 쿠션재용 섬유기재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 PCT 중공사가 융점이 낮은 바인더 섬유에 의해 결속된 쿠션재용 섬유기재를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 제1실시형태는 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(Poly 1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate, PCT) 중공사로 이루어진 쿠션재용 섬유기재를 제공한다.

상기에서, PCT 중공사는 중공률 10 내지 35% 및 단사섬도가 2 내지 15 데니어인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 제2실시형태로서, 융점 280∼290℃을 가지는 PCT 중공사 80 내지 60중량%가 상기 PCT 중공사 대비 용융점이 낮은 바인더 섬유 40 내지 20중량%로 결속된 쿠션재용 섬유기재를 제공한다.

이상의 제1실시형태 및 제2실시형태의 쿠션재용 섬유기재는 압축회복률 70% 이상 및 공기통기도 180㎤/㎠/sec 이상을 충족한다.

상기 제2실시형태의 쿠션재용 섬유기재에 있어서, PCT 중공사는 중공률 10 내지 35% 및 단사섬도가 2 내지 15 데니어인 것이 바람직하며, 융점 280∼290℃을 가지는 것이다.

또한, 제2실시형태의 쿠션재용 섬유기재에서, 바인더 섬유는 상기 융점 280∼290℃을 가지는 PCT 중공사 대비 용융점이 낮은 소재가 바람직하며, PCT 중공사 대비, 용융온도차가 20℃ 이상인 것이 바람직하다. 이에, 상기 소재간 융점의 차이로 인하여, 열접착방식 단독; 또는 열접착방식 및 니들펀칭방식의 조합;에 의해 결속되도록 한다.

이에, 바인더 수지로는 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(Low Melting PET, LM-PET) 또는 래피드 멜팅 폴리에틸렌테레프탈레이트(Rapid Melting PET, RM-PET)에서 선택되거나 폴리프로필렌/폴리에틸렌(PP/PE)의 복합섬유가 바람직하다.

바람직한 바인더 섬유의 다른 일례로서, 폴리락트산(Polylactic acid, PLA) 섬유 또는 지방족 폴리에스테르 섬유인 것이 바람직하다.

또한, 또 다른 바인더 섬유의 일례로는 PCT 소재의 주성분에, PBT 섬유, co-PCT 섬유 및 PP 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 섬유소재가 포함된, PCT/PBT, PCT/co-PCT 또는 PCT/PP에서 선택되는 복합섬유인 것이다.

이때, 제2실시형태의 쿠션재용 섬유기재에서, 바인더 섬유는 비중공섬유 또는 중공섬유일 수 있으며, 경량화 추세에 따라, 중공률 10 내지 35% 및 단사섬도가 2 내지 15 데니어인 중공섬유를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 PCT 중공사로 이루어진 쿠션재용 섬유기재는 PCT 소재의 구조적 특징에 따른 내열성, 화학안정성, 탄력성 및 벌키성의 우수한 고유물성뿐 아니라, 경량성을 충족한다.

또한, 본 발명은 PCT 중공사를 주요골격으로 하고, 융점이 낮은 바인더 섬유에 의해 결속된 쿠션재용 섬유기재를 제공함으로써, PCT 중공사의 내열성, 화학안정성, 탄력성 및 벌키성의 고유물성과 더불어 중공특성으로 인한 경량 및 쿠션기능이 강화되므로, 종래 폴리우레탄 소재의 쿠션재를 대체할 수 있다.

특히, 중공사 특유의 진동소음 제거효과와 더불어, 압축회복률이 70% 이상이고, 통기도가 180㎤/㎠/sec이상의 물성을 충족함으로써, 자동차 흡음재 또는 쿠션재로 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

본 발명의 바람직한 제1실시형태는 PCT 중공사로 이루어진 쿠션재용 섬유기재를 제공한다.

통상의 폴리에스테르 섬유의 단량체인 이관능성 알코올과 유기산과의 반응에 있어서, 반응화합물의 잔기를 변경하여 다양한 소재를 개발할 수 있는데, 본 발명은 상기 이관능성 알코올로서, 1,4-사이클로헥산디메탄올(CHDM)을 사용하고 디메틸 테레프탈레이트(DMT) 또는 테레프탈릭산(TA)과의 반응에 의해 얻어진 하기 화학식 1로 표시되는 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(PCT) 를 사용한다.

화학식 1

상기 PCT 소재의 섬유는 사이클릭 구조로 인해, 종래 PET 소재 대비, 내열성, 내화학성, 탄력성 및 벌키성이 향상된다. 구체적으로는, 종래 PET 소재의 섬유웹의 비중이 1.38인 반면, 본 발명의 PCT 소재의 섬유웹의 비중은 1.23으로서, 벌키성이 10% 이상 향상되며, 종래 PET 소재의 섬유웹의 용융점이 235℃인 반면, 본 발명의 PCT 소재의 섬유웹의 용융점은 280∼290℃로서, 높은 열 안정성을 구현한다.

즉, 종래 PET 소재의 골격 대비, 사이클릭 구조적 특성에 따라, 조밀도가 낮아 우수한 벌키성을 제공받고, 용융점이 높고, 화학안정성이 우수하다. 이에, 본 발명의 쿠션재용 섬유기재는 소재자체의 물성 개선으로 경량성 요구를 충족하므로, 자동차 내장용 쿠션부재로서의 요건을 만족한다.

또한, 본 발명은 상기 PCT 소재의 중공형의 섬유를 사용하여 경량화 요구를 최적화한다.

이때, PCT 중공사는 중공률 10 내지 35%이고, 단사섬도가 2 내지 15 데니어인 것이 바람직하다.

이때, PCT 중공사의 함량이 60중량% 미만이면, PCT 중공사에 비해 바인더 섬유가 과량 포함되어 있어 형성된 섬유기재가 딱딱해지고, PCT 중공사 고유의 중공율 감소로 인한 소음진동 감소효과가 미흡하다. 반면에, PCT 중공사가 80중량%를 초과하면, 바인더 섬유간의 결속정도가 낮아 섬유기재의 강도가 약하여 내구성이 취약하므로 폭넓은 분야에 응용하는데 한계가 있다.

이에, 본 발명에 원사로 사용되는 PCT 중공사는 강도 및 중공률이 우수해야 하며, 바람직한 PCT 중공사로는 섬도가 2 내지 20 데니어이고 중공률 10 내지 30%인 것을 사용한다.

이에 본 발명은 상기 물성을 충족하는 PCT 중공사를 최소량의 바인더 섬유에 의해 효과적으로 결속하여 PCT 중공사 부직포를 제공함에 따라, 상기 PCT 중공사 고유물성을 유지한다.

본 발명의 바인더 섬유는 상기 융점 280∼290℃을 가지는 PCT 중공사 대비 용융점이 낮은 소재가 바람직하며, PCT 중공사 대비, 용융온도차가 20℃ 이상, 바람직하게는 20 내지 100℃인 것이 바람직하다. 이때, 용융 온도차가 20℃ 미만이면, 고융점 및 저융점간의 온도차가 근접하여 바인더 섬유로서의 역할을 수행할 수 없으므로 바람직하지 않다.

이에, 상기 소재간 융점의 차이로 인하여, 열접착방식 단독; 또는 열접착방식 및 니들펀칭방식의 조합;에 의해 결속되도록 하는 것이다. 즉, 부직포 제조공정에서 섬유간 결속시 용융점이 낮은 바인더 섬유의 표면이 먼저 용융되어 상기 PCT 중공사와 바인더 섬유간 결속시킬 수 있다.

본 발명에 사용되는 바인더 섬유로서 바람직하게는 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM-PET), 폴리프로필렌/폴리에틸렌(PP/PE), 래피드 멜팅 폴리에틸렌테레프탈레이트(RM-PET)로 이루어진 섬유에서 선택 사용한다.

상기 바인더 섬유로 사용할 경우, PCT 중공사가 골격이 되고 100℃ 이상의 온도에서 LM-PET가 먼저 용융되는 결속사 역할을 수행한다.

반면에, 폴리프로필렌/폴리에틸렌(PP/PE)로 이루어진 복합사를 바인더 섬유로 사용할 경우, 그 섬유는 사이드-바이-사이드형(Side-by-Side), 심초형(Sheath/Core), 해도형(Islands-in-Sea)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 이형단면을 가진다.

이때, 폴리프로필렌/폴리에틸렌(PP/PE)로 이루어진 이형단면의 복합사의 경우, 이형단면 중 PCT 중공사와 접촉되는 성분이 160℃ 이상의 온도에서 먼저 용융되어 섬유간 결속시키도록 설계된다.

본 발명의 저융점 바인더 중공섬유로 사용되는 다른 일례로는 폴리락트산(Polylactic acid, PLA) 섬유 또는 지방족 폴리에스테르 섬유를 사용하는 것이다.

또한, 본 발명의 저융점 바인더 중공섬유로 사용되는 또 다른 일례로는 PCT 소재의 주성분에, PBT 섬유, co-PCT 섬유 및 PP 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 섬유소재가 포함된, PCT/PBT, PCT/co-PCT 또는 PCT/PP에서 선택되는 복합섬유를 사용하는 것이다. 상기 co-PCT의 일례로는 PCT와 PET의 공중합체, PCT와 PBT의 공중합체 및 PCT와 PEG의 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용한다.

이상의 바인더 섬유는 비중공섬유 또는 중공섬유가 사용될 수 있으나, 경량화 추세에 따라, 중공률 10 내지 35% 및 단사섬도가 2 내지 15 데니어인 중공섬유를 사용하며, 섬유장 20㎜ 이상의 섬유를 사용하는 것이 바람직하다.

이상의 제1실시형태 및 제2실시형태의 쿠션재용 섬유기재는 중공사 특유의 진동소음 제거효과와 더불어 압축회복률이 70% 이상이고, 통기도가 180㎤/㎠/sec이상인 물성을 충족하므로 자동차 내장재로서 적합하다. 이에, 자동차 내장재에서 자동차 쿠션재 또는 흡음재로 사용되는 폴리우레탄 폼을 대체할 수 있다.

나아가, 본 발명의 제2실시형태의 쿠션재용 섬유기재는

1) 융점 280∼290℃을 가지는 PCT 중공사 80 내지 60중량% 및 상기 PCT 중공사 대비 용융점이 낮은 바인더 섬유 40 내지 20중량%를 카딩하여 웹을 형성하고,

2) 상기 웹을 적층하여 중량을 제어하고,

3) 상기 적층된 웹을 열접착방식 단독; 또는 열접착방식 및 니들펀칭방식의 조합;에 의해 결속시키는 것으로 수행되어 제조된다.

상기 제조방법에서, 단계 1)의 PCT 중공사 및 바인더 섬유에 대한 설명은 상기에서 기술한 바와 동일하여 기재를 생략하고, 단계 2)의 적층방식은 통상의 당업자에게 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다.

이에, 본 제조방법에서, 단계 3)에 대하여 구체적으로 설명하면, 융점 280∼290℃을 가지는 PCT 중공사와 상기 PCT 중공사 대비 용융점이 낮은 바인더 섬유간의 결속방법을 최적화함으로써 최소한의 바인더 중공섬유를 사용하면서도 중공섬유간 결속을 최적화하고, 중공섬유의 고유물성 및 중공특성을 유지할 수 있다.

단계 3)에서 열접착방식은 배향된 웹을 융점 280∼290℃을 가지는 PCT 중공사에 상기 상기 PCT 중공사 대비 용융점이 낮은 바인더 섬유 표면이 먼저 용융되면서 결속되도록 하는 방법이다. 이에, 열접착온도는 바인더 중공섬유의 용융점 또는 연화점 이상의 온도에서 수행할 수 있으며, 바람직하게는 100℃ 이상 최대 210℃ 온도범위에서 수행하는 것이다. 이때, 열접착온도가 100℃ 미만이면, 섬유가 용융되기까지 도달시간이 길어지고 결속시간이 연장되므로 생산성이 저하되고, 반면에 210℃가 초과되는 온도에서 수행되면, 급속히 빠른 용용 및 결속에 의해 융점 280∼290℃을 가지는 PCT 중공사 결속면의 표면이 거칠고, 융점 280∼290℃을 가지는 PCT 중공사의 중공율이 손상될 우려가 있다.

상기에서 열접착방식은 더블벨트프레스, 열풍접착, 적외선 조사에 의한 접착, 초음파 접착방식 등에서 선택하여 사용할 수 있다.

본 발명의 3)공정의 결속방법에서 더욱 바람직하게는 니들펀칭후 열접착방식을 혼용하는 방법으로 수행하는 것이며, 상기 니들펀칭 접착방식은 통상의 방법으로 수행된다.

더욱 구체적으로 본 발명의 실시예에서는 배향된 웹을 니들펀칭 후, 더블벨트프레스로 접착하는 방법; 및 니들펀칭 후, 열풍접착하는 방법;을 바람직한 일례로 설명하고 있다.

이때, 열풍접착방식은 바인더 섬유가 용융될 수 있는 100℃이상에서 수행할 수 있으며, 선택되는 바인더 섬유의 소재 및 형태에 따라, 열풍접착시 수행온도가 달라질 수 있다. 본 발명의 바람직한 일례로 설명하고 있는 실시예에서는 200℃에서 수행하고 있으며, 열풍접착 온도 조건은 바인더 섬유의 용융온도를 고려하여 선정되고, 생산성 및 최종 중공사 부직포의 표면과 물성유지를 고려하여 최적의 범위로 결정됨은 당연히 이해될 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.

본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1>

단사섬도 7 데니어이고, 섬유장이 64 mm이고, 중공률 30%이고 290℃의 융점을 가지는 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(PCT) 중공사와 단사섬도 4 데니어이고, 섬유장이 64 mm인 PCT/co-PCT 섬유를 8:2의 중량 혼섬비로 카딩하여 네트상에 정렬하여 웹을 형성하였다. 상기 웹을 적층하고, 상기 적층된 웹을 상하온도가 200℃로 유지되고, 벨트속도 1.0m/min인 더블벨트프레스에서 열접착한 섬유기재를 제조하였다. 상기 섬유상기재로 이루어진 쿠션재의 중량은 310 g/㎡이었고, 두께는 10.2 mm이었다.

< 실시예 2>

상기 실시예 1에서 사용된 바인더 섬유 대신에, 단사섬도 4 데니어이고, 섬유장이 64 mm, 중공률 10%인 PCT/co-PCT 중공섬유를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 섬유기재를 제조하였다.

< 실시예 3>

상기 실시예 1에서 사용된 바인더 섬유 대신에, 단사섬도 4 데니어이고, 섬유장이 64 mm이고, 중공률 10%인 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM-PET) 중공섬유를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 섬유기재를 제조하였다.

< 실시예 4>

상기 실시예 1에서 사용된 바인더 섬유 대신에, 심초형 PCT/PBT(poly-butylene-terephthalate) 섬유(융점 225℃)를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 섬유기재를 제조하였다.

< 비교예 1>

단사섬도 7 데니어이고, 섬유장이 64 mm이고, 중공률 34%인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 중공섬유[웅진케미칼㈜]와 단사섬도 6 데니어이고, 섬유장이 64 mm이고, 중공률 10%인 PLA 중공사[휴비스㈜]를 8:2의 중량 혼섬비로 카딩하여 네트상에 정렬하여 웹을 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

< 실험예 1> 물성측정

실시예 1 내지 4에서 제조된 쿠션부재에 대한 경도, 압축영구줄음율, 공기투과도, 압축회복률 등을 측정하여 쿠션재에 활용가능한지 여부를 판정하였다.

이때, 경도는 부직포 두께의 70%까지 압축하는데 필요한 하중을 측정한 것이며, 압축영구줄음율은 KS M 6672에 의거하여 70℃에서 22시간 동안 부직포 두께의 50%까지 가압한 후, 실온에서 30분 회복시킨 후의 잔류영구변형을 측정한 수치이다.

또한, 공기통기도는 프라지어법(Frazier Method)에 의해 125Pa의 압력에서 공기투과량을 측정하였으며, 압축회복률은 측정기기(Kawabata Evaluation System-FB3)를 이용하여 부직포를 50gf/cm²으로 압축한 후 회복정도를 측정한 수치이다.

상기 결과로부터, 본 발명의 실시예 1 내지 4에서 제조된 PCT 소재의 섬유웹을 기재로 사용한 경우, 쿠션부재로서의 모든 물성부문에서 개선되었음을 확인하였다.

또한 동일방법으로 제조된 비교예 1과 실시예 1 내지 4의 결과를 검토하였을 때, PCT 중공사를 채택한 실시예의 경우, 경량이면서도 경도와 압축영구줄음율이 낮고 압축회복률은 높게 나타나 부드러운 쿠션감과 함께 고온고압의 장시간 압축에 대한 영구변형은 적으며 순간적인 회복성은 뛰어나서 쿠션재로서의 가능성을 확인하였다.

이상의 결과로부터, 본 발명의 쿠션재용 섬유기재는 중공사 특유의 진동소음 제거효과와 더불어, 압축회복률이 70% 이상이고, 공기통기도가 180㎤/㎠/sec이상인 물성을 충족하므로 자동차 내장재로 유용하다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 PET 소재 대비, 내열성, 내화학성, 탄력성 및 벌키성이 우수한 PCT 소재의 고율물성을 유지하고 경량성 요구를 충족하도록 설계된 PCT 중공사로 이루어진 쿠션재용 섬유기재를 제공하였다.

특히, 본 발명은 바람직한 다른 형태의 쿠션재용 섬유기재로서, 융점 280∼290℃을 가지는 PCT 중공사가 상기 PCT 중공사 대비 용융점이 낮은 바인더 섬유로 결속되도록 하여, 중공사 고유의 물성을 손상시키지 않고 결속하여 물성을 개선하였다.

나아가, 본 발명의 쿠션재용 섬유기재는 중공사 특유의 진동소음 제거효과와 더불어, 압축회복률이 70% 이상이고, 통기도가 180㎤/㎠/sec이상인 물성을 충족하므로, 자동차 내장재로 적합하다. 이에, 이러한 우수환 물성에 따라, 종래 자동차 내장재에서 자동차 쿠션재 또는 흡음재로 사용되는 폴리우레탄 폼을 대체할 수 있다.

또한, 본 발명의 쿠션재용 섬유기재는 경량성에 의해 연비향상 및 이산화탄소 배출감소 효과로 에너지를 절감할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

융점 280∼290℃를 가지는 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(PCT) 중공사로 구성되어,
압축회복률 76% 이상 및 공기통기도 180㎤/㎠/sec 이상을 충족하고,
압축영구줄음율이 30% 이하인 것을 특징으로 하는 쿠션재용 섬유기재.
융점 280∼290℃를 가지는 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(PCT) 중공사 80 내지 60중량% 및 상기 PCT 중공사 대비 용융점이 낮은 바인더 섬유 40 내지 20중량%로 결속되어,
압축회복률 76% 이상 및 공기통기도 180㎤/㎠/sec 이상을 충족하고,
압축영구줄음율이 30% 이하인 것을 특징으로 하는 쿠션재용 섬유기재.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 PCT 중공사가 중공률 10 내지 35% 및 단사섬도가 2 내지 15 데니어인 것을 특징으로 하는 상기 쿠션재용 섬유기재.
제2항에 있어서, 상기 쿠션재용 섬유기재가 열접착방식 단독 또는 열접착방식 및 니들펀칭방식의 조합에 의해 결속된 것을 특징으로 하는 상기 쿠션재용 섬유기재.
제2항에 있어서, 상기 바인더 섬유가 PCT 중공사 대비, 용융온도차가 20℃이상 인 것을 특징으로 하는 상기 쿠션재용 섬유기재.
제2항에 있어서, 상기 바인더 섬유가 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM-PET) 또는 래피드 멜팅 폴리에틸렌테레프탈레이트(RM-PET)에서 선택되거나 폴리프로필렌/폴리에틸렌(PP/PE)의 복합섬유인 것을 특징으로 하는 상기 쿠션재용 섬유기재.
제2항에 있어서, 상기 바인더 섬유가 폴리락트산(Polylactic acid, PLA) 섬유 또는 지방족 폴리에스테르 섬유인 것을 특징으로 하는 상기 쿠션재용 섬유기재.
제2항에 있어서, 상기 바인더 섬유가 PCT 소재의 주성분에, PBT 섬유, co-PCT 섬유 및 PP 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 섬유소재가 포함된, PCT/PBT, PCT/co-PCT 또는 PCT/PP에서 선택되는 복합섬유인 것을 특징으로 하는 상기 쿠션재용 섬유기재.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바인더 섬유가 중공률 10 내지 35% 및 단사섬도가 2 내지 15 데니어인 중공사인 것을 특징으로 하는 상기 쿠션재용 섬유기재.