KR101506007B1

KR101506007B1 - 충전재

Info

Publication number: KR101506007B1
Application number: KR20140061221A
Authority: KR
Inventors: 길신영
Original assignee: 길신영
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2015-04-07

Abstract

본 발명은 충전재에 있어서, 케이폭섬유, 엘라스토머섬유, 고탄성복합섬유를 포함하는 충전재를 제공한다.

Description

충전재{A filler}

본 발명은 충전재에 관한 것으로, 보온성 및 탄성회복력이 우수한 충전재에 관한 것이다.

아웃도어 의류가 대중화되면서, 찬바람이 불면 체온 유지를 위하여 누구나 하나쯤 구스다운 혹은 덕다운 점퍼를 꺼내 입을 정도로 아웃도어 제품은 이미 우리 생활의 깊숙한 곳까지 들어와 있으며, 많은 언론 매체의 아웃도어 제품 바로 알기 등에 대한 정보를 통하여 소비자들은 극한의 환경을 대비한 고기능성 및 보온성의 고가 제품보다 일상생활에 적합한 기능의 아웃도어 제품들을 요구하기 시작했다. 이런 소비 추세에 발맞춰 최근 개발되고 있는 겨울용 아웃도어 제품의 경우, 얇고 가벼우면서도 보온경량방풍투습의 고기능성을 가지는 아웃도어 제품들이 선보여지고 있으며 그 인기는 날이 갈수록 높아지고 있다.

따라서 보온력을 높인 아웃도어 제품들은 인체에서 방출되는 열을 외부로 손실되지 않게 하는 소극적 방법과 외부에서 부여되는 열을 활용하는 적극적 방법으로 제작되어 지고 있다. 전자의 방법으로 이용되는 것은 인체로부터 발생하는 열을 직물의 공기층에 의해 단열 보온하는 방식과 인체에서 발산한 복사열을 의복 외로 발산시키지 않는 적외선 반사소재를 사용하는 방법, 인체 방사 에너지를 흡수하는 소재를 사용하는 방법 등이 제안되고 있고, 후자의 방법으로는 전기 발열소재, 화학반응 발열보온소재, 태양광 축열 보온소재를 피복에 도입하는 방식이 제안되고 있다.

그러나 현재 출시되고 있는 대부분의 방한용 제품은 전자의 방식 중 공기층에 의한 단열보온방식으로, 피복을 구성하는 직물의 두께를 증가시키는 이유가 되어 활동성이 낮아지는 원인이 되며, 내피용 충전재로 사용하는 우모(羽毛, feather)는 세탁시 뭉침현상과 삼출현상으로 보온력이 저하되고 미관상으로 좋지 않다.

또한 상기 우모로써 주로 구스다운(goose-down) 또는 덕다운(duck down)을 사용하는데, 주로 솜털과 깃털 부분을 혼합하여 사용한다. 솜털은 주로 수조의 흉부, 하복부, 목의 하부, 날개 밑에서 얻어지는 털로 방한용 제품의 보온성 증대와 촉감성을 향상하는 역할이며, 깃털은 부피감과 필파워를 향상하여 복원력이 우수하도록 한다. 그러나 약간의 부주의에도 바이러스가 확산되어 조류독감이 빈번하게 발생하고, 조류로부터 한정적으로 제공받을 수 있는 소재라는 점에서 제품을 다량으로 생산하기가 어려워 저렴한 가격대의 제품 공급 또한 불가능한 실정이다.

이에, 다양한 계층의 소비자 욕구를 만족시키기 위해서는 상기 소재보다 우수한 기능성을 가지면서 가격 경쟁력을 지닌 범용적인 아웃도어 제품과 이를 위한 국내 소재의 개발이 요구되어지고 있다.

대한민국 등록특허 10-1183949에는 합성섬유와 포유류의 털을 함께 사용하여 적층시킨 보온용 패딩에 대해 개시하였다. 상기 패딩은 합성섬유층과 포유류의 털 및 합성섬유를 섞은 층을 적층하여 만든 다층구조의 보온재를 만들어 뭉침현상이나 섬유삼출 없이 적정한 두께를 지닌 형태적으로 안정한 보온재를 만들었으나, 종래의 패딩 제작 설비에 포유류의 털 공급을 위한 별도의 설비가 추가되어야 하므로 공정이 번거로우며, 상기 포유류의 털과 같은 우모를 합성섬유와 혼합하여 우모의 장점을 감소시킬 뿐만 아니라 일반적인 합성보온재보다 가격 경쟁력이 매우 낮아진다.

한편 대한민국 공개특허 제2009-0054265호에서는 카폭섬유에서 초경량 초단섬유의 날림을 방지하는 날림방지단계와, 상기 날림방지단계 후 다양한 길이로 선택되어진 카폭섬유를 초단섬유와 중섬유로 분리하는 분리단계와, 상기 분리된 카폭섬유를 인장강도가 우수한 솜으로의 웨빙(Webbing)을 부가하는 웨빙단계와, 상기 웨빙단계 후 형태 안정을 위한 바인더의 스프레이(Spray) 하는 스프레이단계와, 그리고 상기 바인더의 스프레이 후 흡수고착 및 형태안정을 위한 건조단계를 포함하여 이루어진 카폭섬유를 이용한 친환경 고기능성 안전성 솜의 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 발명은 케이폭 섬유의 경량성과 중공성을 이용하는 점이 특징이 있지만 케이폭 섬유가 극히 단섬유인 점을 극복하기 위해 초단섬유와 중섬유로 분리하는 단계를 설정하고 있지만 케이폭 섬유의 고경량성으로 인해 초단섬유와 중섬유를 분리하는 것이 사실상 불가능하며, 또한 형태안정성을 위해 바인더를 사용하나 이러한 경우 솜이나 부직포 형태에서 케이폭 섬유의 균일분산이 어려워 결국 탄성회복률을 저해할 뿐만 아니라 볼륨감도 낮은 요소가 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 의류 등에 사용되는 우모의 단점을 보완하고 대체할 수 있고 천연소재를 이용하여 충전재를 제공하되, 보온성과 형태안정성이 유지되면서 탄성회복력이 우수한 충진재를 제공하는데 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기 충전재에 저융점섬유가 더 포함되는 충전재를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 섬유들이 고탄성복합섬유의 융착에 의한 제1접착점과 저융점섬유의 융착에 의한 제2접착점으로 서로 결착되어 있는 충전재를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 고탄성복합섬유가 다관능 성분을 함유하는 고점도 폴리에스테르와, 이산화 티탄을 함유하는 저점도 폴리에스테르가 복합방사되어 중공을 형성하는 권축중공복합섬유인 충전재를 제공한다.

삭제

또한 본 발명은 케이폭섬유가 30 내지 70중량%, 엘라스토머섬유가 10 내지 30중량%, 저융점섬유가 10 내지 30중량%, 고탄성복합섬유가 10 내지 20중량%로 포함된 충전재를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 접착점을 형성하는 섬유들이, 섬도가 1.0 내지 15d이며, 섬유장이 30 내지 100mm인 충전재를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 고권축성 중공 복합 섬유인 경우 중공율이 10 내지 50%인 충전재를 제공한다.

또한 본 발명은 충전재의 제조방법에 있어서, 케이폭섬유, 엘라스토머섬유, 고탄성복합섬유를 혼면하는 단계; 혼면된 섬유들의 랜덤분포를 위해 카딩하여 웹을 형성하는 단계; 카딩된 웹을 일정형태의 두께로 성형하는 단계; 선택적으로 니들펀칭을 통해 결착성을 부여하는 단계; 섬유들간 접착점 형성을 위해 열풍으로 접착하는 단계를 포함하는 충전재의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 충전재에 저융점섬유가 더 포함되는 충전재의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 접착단계에서 섬유들이 고탄성복합섬유의 융착에 의한 제1접착점과 저융점섬유의 융착에 의한 제2접착점으로 서로 결착되어 있는 충전재의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 고탄성복합섬유가 다관능 성분을 함유하는 고점도 폴리에스테르와, 이산화 티탄을 함유하는 저점도 폴리에스테르가 복합방사되어 중공을 형성하는 권축중공복합섬유인 충전재의 제조방법을 제공한다.

삭제

또한 본 발명은 케이폭섬유가 30 내지 70중량%, 엘라스토머섬유가 10 내지 30중량%, 저융점섬유가 10 내지 30중량%, 고탄성복합섬유가 10 내지 20중량%로 포함된 충전재의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 접착점을 형성하는 섬유들이, 섬도가 1.0 내지 15d이며, 섬유장이 30 내지 100mm인 충전재의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 고권축성 중공 복합 섬유인 경우 중공율이 10 내지 50%인 충전재의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 충전재는 천연소재를 이용하여 친환경적이면서, 높은 중공율에 유지하여 보온성이 우수한 장점이 있다.

또한 본 발명은 보온성과 같은 기본 기능을 유지하면서 형태안정성은 물론 탄성회복력이 우수한 장점이 있다.

도 1 및 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 충전재의 확대 사진.
도 3 및 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 충전재의 확대 사진.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 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.

본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 충전재는 케이폭섬유, 저융점섬유, 엘라스토머섬유, 고탄성복합섬유를 포함하여 형성될 수 있다.

케이폭 섬유는 표면이 매끄러우며 엉키는 성질이 없는데다 강력도 비교적 약하기 때문에 방적성이 매우 낮은 것으로 알려져 있다. 섬유의 길이는 대개 18 ~ 27mm, 직경은 약 0.02mm 정도이며 섬유 내부는 완전한 중공으로 되어있다. 또 물의 침투에 견디는 힘이 강하고 부연성이 풍부하며 자체 중량의 35배 정도를 띄울 수 있는 힘이 있다.

본 발명은 케이폭의 이러한 경량성과 중공으로 인한 높은 함기율을 이용하여 의류, 침장 등에 활용될 수 있는 충전재를 제안하는 것이다.

상기 케이폭 섬유는 방적성이 거의 없어 부직포 형태로 이용될 수 있는데, 본 발명에 의한 충전재로 기능을 발현하기 위해서는 높은 함기율과 함께 형태안정성, 벌키성, 탄성회복률이 우수하여야 하며, 촉감 역시 일정이상의 기능을 발현하여야 한다.

이를 위하여 본 발명에 의한 충전재는 저융점섬유를 포함할 수 있다. 저융점섬유를 사용하는 이유는 별도의 바인더 도포 등 바인더로 인해 위해성을 제거함과 동시에 형태안정성에 기여할 수 있다. 상기 저융점섬유의 비제한적인 예로서 폴리에스테르계가 바람직하며, 탄성회복률을 고려하여 용도에 따라 권축저융점섬유를 사용할 수 있다. 한편 상기 저융점섬유는 별도의 바인더 도포 및 건조공정없이 본 발명에 의한 충전재의 형태성을 완성하는데 기여할 수 있는데, 약 130 내지 180℃ 영역에서 열처리를 통하여 복수의 섬유간 접착점을 형성하고, 이러한 접착점이 거시적으로 다수 존재함으로서 형태완성과 형태안정성에 기여할 수 있다. 다만 저융점섬유는 후술할 엘라스토머섬유의 함량에 따라 엘라스토머섬유로 대체될 수 있다.

한편 본 발명에 의한 충전재는 엘라스토머섬유를 포함할 수 있는데, 상기 엘라스토머섬유는 충전재의 탄성회복력을 증가시킴과 더불어 엘라스토머섬유가 다른 섬유와 또 다른 접착점을 형성하여 형태성에 기여할 수 있다. 상기 엘라스토머섬유에 의한 접착점은 형태성과 더불어 탄성회복력이 발현되는 영역에서는 마치 섬유의 무정형영역과 같은 역할을 함으로서 외부의 응력에 대한 회복력을 발현하는 기능을 할 수 있다. 상기 엘라스토머섬유의 비제한적인 예로서 사이드바이사이드형 복합섬유로서 폴리에테르에스테르계와 폴리에스테르계로 이루어진 편심코어형, 사이드바이사이드형 복합섬유로 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 충전재는 탄성회복력을 증가시키기 위해 고탄성복합섬유를 더 포함할 수 있는데 고IV와 저IV로 형성된 복합섬유로 편심중공형일 수 있다. 또한 권축성이 부여되면 탄성회복력을 증대될 수 있다. 상기 고탄성복합섬유의 비제한적인 예로서 고권축성 중공 복합 섬유의 제조방법은 다관능 성분을 함유하는 극한 점도 0.64∼0.80의 고점도 폴리에스테르와, 이산화 티탄을 함유하는 극한 점도 0.50∼0.68의 저점도 폴리에스테르를 중공 사이드 바이 사이드 구조로 복합 방사하되, 상기 고점도 폴리에스테르의 극한 점도(IVa)와 저점도 폴리에스테르의 극한점도(IVb)의 차이(IVa-IVb)가 0.05 ≤(IVa-IVb) ≤0.20이 되도록하고, 상기 고점도 폴리에스테르의 용융 점도(MVa)와 저점도 폴리에스테르의 용융점도(MVb)의 비(MVa/MVb)가 1.5 ≤(MVa/MVb) ≤6.0를 동시에 만족시키는 2종의 폴리에스테르계 폴리머를 사용하여 이루어진 복합섬유를 사용할 수 있다. 상기 다관능 성분은 폴리카르본산, 폴리올 및 폴리옥시카르본산으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되며, 그 함량은 상기 고점도 폴리에스테르에 대하여 10∼10,000ppm일 수 있고, 저점도 폴리에스테르 내의 이산화 티탄의 함량은 0.01∼3.0중량%일 수 있다.

상기 고권축성 중공 복합 섬유인 경우 중공율이 10 내지 50%일 수 있는데, 10%미만인 경우 보온성은 물론 벌키성이 낮아지는 문제가 있고, 50%를 초과하는 경우에는 강도 저하와 같은 기계적 물성이 저하되는 원인이 될 수 있다.

한편 상기 접착점을 형성하는 섬유들은 섬도가 1.0 내지 15d일 수 있는데, 1d 미만인 경우 부직포의 기계적물성 및 형태안정성이 부족한 단점이 발생할 수 있으며, 15d를 초과하는 경우 부직포가 스티프(stiff)해지는 문제가 발생할 수 있다. 또 섬유장의 경우 30 내지 100mm가 바람직한데, 30mm 미만인 경우 단섬유가 제어가 용이하지 않아 공정 중 웹의 불균일 문제 및 기계적물성 불량일 경우가 발생할 수 있으며, 100mm를 초과하는 경우에는 카딩 불량으로 공정 중 웹 제조 불량이 발생할 수 있다.

상기 충전재는 상기 섬유들이 랜덤하게 분포되어 있고, 케이폭섬유의 중공성과 경량성, 고탄성복합섬유의 중공성과 탄성회복력을 기재로 하여 저융점섬유 및 엘라스토머섬유가 이들 섬유간 각각의 접착점을 형성함으로서 고경량성에 기초하며 중공과 섬유간 공간으로 인해 높은 함기율을 확보할 수 있고 섬유간 접착점이 형성됨으로서 형태형성성 및 형태안정성도 확보할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 충전재는 소정의 섬유들을 혼면하는 단계, 혼면된 섬유들의 랜덤분포를 위해 카딩하는 단계, 카딩된 웹을 일정형태의 두께로 성형하는 단계, 선택적으로 니들펀칭을 통해 결착성을 부여하는 단계, 섬유들간 접착점 형성을 위해 열풍으로 접착하는 단계, 권취단계를 통해 제조될 수 있다. 상기 충전재는 소정의 기능을 더 발현하기 위한 추가적인 기능부여공정이 더 포함될 수 있다. 예를 들어 난연, 항균 등의 기능을 부여하기 위해 난연제 등을 상기 공정 중 어느 한 단계에서 추가적으로 도포하는 등의 방식으로 수행될 수 있다.

본 발명에 의한 충전재는 용도에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

이하 본 발명의 실시예를 통해 설명하기로 한다.

실시예 1

인도네시아 자바산 케이폭섬유 40중량%와 5.5d 폴리에테르에스테르계 엘라스토머섬유 50중량%, 6d 고점도 폴리에스테르와, 저점도 폴리에스테르로 이루어진 중공 사이드 바이 사이드형 권축복합섬유 10중량%를 혼섬한 후 카딩, 성형, 접착과정을 통해 부직포를 제조하였다. 이 때 부직포의 중량은 약 152.3g/cm²이였다.

실시예 2

인도네시아 자바산 케이폭섬유 40중량%와 6d 폴리에스테르계 저융점섬유 20중량%, 5.5d 폴리에테르에스테르계 엘라스토머섬유 30중량%, 6d 고점도 폴리에스테르와, 저점도 폴리에스테르로 이루어진 중공 사이드 바이 사이드형 권축복합섬유 10중량%를 혼섬한 후 카딩, 성형, 접착과정을 통해 부직포를 제조하였다. 이 때 부직포의 중량은 약 157.2g/cm²이였다.

비교예 1

인도네시아 자바산 케이폭섬유 40중량%와 6d 폴리에스테르계 저융점섬유 60중량%를 혼섬한 후 카딩, 성형, 접착과정을 통해 부직포를 제조하였다. 이 때 부직포의 중량은 약 170g/cm²이였다.

비교예 2

인도네시아 자바산 케이폭섬유 40중량%와 6d 고점도 폴리에스테르와, 저점도 폴리에스테르로 이루어진 중공 사이드 바이 사이드형 권축복합섬유 60중량%를 혼섬한 후 카딩, 성형, 접착과정을 통해 부직포를 제조하였다. 이 때 부직포의 중량은 약 148.3g/cm²이였다.

시험결과

* 두께 : 저융점사를 포함한 실시예 2가 중량은 상대적으로 더 많으나, 두께가 더 작은 것으로 보아 접착점이 실시예 1보다 더 형성됨으로서 두께가 상대적으로 작게 형성된 것으로 판단된다.

구분	두께(mm)
실시예 1	2.41
실시예 2	2.02

* 보온성(KS K 0560 : 2011, 항온법)

보온성은 실시예 1이 77.7%, 실시예 2가 78.5%로 나타났는데, 두께가 상대적으로 더 두껍고, 중공율이 높아 이에 의해 함기율이 높아진 것에 기인한 것으로 판단된다.

구분	보온율(%)
실시예 1	77.7
실시예 2	78.5

* 영구압축줄음률

형태복원성을 평가하기 위해 70mm X 70mm의 시험편을 사전에 두께를 측정하고 50%까지 압축고정하여 70℃에서 22시간 가열 후 압축판을 떼고 상온에서 30분동안 방치 한 후 두께를 측정하였다.

구분	세탁 전(%)	세탁 후(%)
실시예 1	21.6	22.0
실시예 2	17.3	20.1
비교예 1	25.8	27.3
비교예 2	43.3	42.7

실시예들 모두 비교예들에 비해 변형율이 낮게 분석되어서 결국 형태성이 우수하였다. 또한 실시예들은 세탁 전후에서도 형태변형이 적은 것으로 분석되었다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims

충전재에 있어서,
케이폭섬유, 엘라스토머섬유, 고탄성복합섬유를 포함하는 충전재.
제1항에 있어서,
상기 충전재에 저융점섬유가 더 포함되는 충전재.
제2항에 있어서,
상기 섬유들은 고탄성복합섬유의 융착에 의한 제1접착점과 저융점섬유의 융착에 의한 제2접착점으로 서로 결착되어 있는 충전재.
제1항에 있어서,
상기 고탄성복합섬유는 다관능 성분을 함유하는 고점도 폴리에스테르와, 이산화 티탄을 함유하는 저점도 폴리에스테르가 복합방사되어 중공을 형성하는 권축중공복합섬유인 충전재.
삭제
제2항에 있어서,
충전재는 케이폭섬유가 30 내지 70중량%, 엘라스토머섬유가 10 내지 30중량%, 저융점섬유가 10 내지 30중량%, 고탄성복합섬유가 10 내지 20중량%로 포함된 충전재.
제3항에 있어서,
상기 접착점을 형성하는 섬유들은, 섬도가 1.0 내지 15d이며, 섬유장이 30 내지 100mm인 충전재.
제4항에 있어서,
상기 권축중공복합섬유인 경우 중공율이 10 내지 50%인 충전재.
충전재의 제조방법에 있어서,
케이폭섬유, 엘라스토머섬유, 고탄성복합섬유를 혼면하는 단계;
혼면된 섬유들의 랜덤분포를 위해 카딩하여 웹을 형성하는 단계;
카딩된 웹을 일정형태의 두께로 성형하는 단계;
선택적으로 니들펀칭을 통해 결착성을 부여하는 단계;
섬유들간 접착점 형성을 위해 열풍으로 접착하는 단계를 포함하는 충전재의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 충전재에 저융점섬유가 더 포함되는 충전재의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 접착단계에서 섬유들은 고탄성복합섬유의 융착에 의한 제1접착점과 저융점섬유의 융착에 의한 제2접착점으로 서로 결착되어 있는 충전재의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 고탄성복합섬유는 다관능 성분을 함유하는 고점도 폴리에스테르와, 이산화 티탄을 함유하는 저점도 폴리에스테르가 복합방사되어 중공을 형성하는 권축중공복합섬유인 충전재의 제조방법.
삭제
제10항에 있어서,
충전재는 케이폭섬유가 30 내지 70중량%, 엘라스토머섬유가 10 내지 30중량%, 저융점섬유가 10 내지 30중량%, 고탄성복합섬유가 10 내지 20중량%로 포함된 충전재의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 접착점을 형성하는 섬유들은, 섬도가 1.0 내지 15d이며, 섬유장이 30 내지 100mm인 충전재의 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 권축중공복합섬유인 경우 중공율이 10 내지 50%인 충전재의 제조방법.