KR101602420B1

KR101602420B1 - 이형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포

Info

Publication number: KR101602420B1
Application number: KR1020140148469A
Authority: KR
Inventors: 권오혁; 이윤정; 오승진
Original assignee: 주식회사 휴비스
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2016-03-11

Abstract

본 발명은 이형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포에 있어서, 상기 섬유는 중공부, 형태유지부, 부피제어부로 이루어지되, 상기 부피제어부는 섬유 중심의 반대 방향으로 돌출된 형태일 수 있으며, 말단부는 라운드 형상으로 이루어진 이형단면 중공섬유를 제공하고, 상기 부피제어부에 의한 섬유간 이격현상에 따른 데드에어의 확보로 우수한 보온성을 제공한다.

Description

이형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포{Nonwoven fabric for heat-retaining including shaped cross-section hollow fiber}

본 발명은 이형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포에 관한 것으로 보다 상세하게는 부피제어요소가 형성되어 보온성능이 향상된 이형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포에 관한 것이다.

일반적으로 보온성 등 기능성을 요구하는 섬유집합체에 사용되는 합섬섬유는 대부분 중공단면 구조를 가지고 있으며 대표적인 다음과 같은 방법에 의해 제조되고 있다.

단독 폴리머를 사용한 중공단면 구조의 섬유를 이용하는 것이다. 중공구조로 인해 데드에어의 증가로 단열성이 증가하며 냉각 및 배향결정화 공정에서 단면내 배향성 차를 중공구조에서 극대화 할 수 있기 때문에 자발 크림프가 발현되고 이로 인해 볼륨감이 있는 제품을 제조할 수 있다. 이 방식은 냉각효과를 극대화하기 위해 생산성이 떨어지고, 크림프 발현에 한계가 있는 단점이 있다.

또 다른 방법은 2종의 폴리머 수축차를 이용한 중공단면 구조의 섬유를 이용하는 것이다. 단독 폴리머에 비해 일반적으로 중공율은 작지만 2종의 폴리머 수축차에 의해 크림프 발현성이 우수하여 볼륨감 및 탄력성이 지속되는 장점이 있다. 이 방식 또한 수축차에 의한 크림프 발현을 위해서 점도가 낮은 제품을 사용하기 때문에 중공율 향상에 제약이 있을 뿐만 아니라 복합방사에서만 가능하다는 단점이 있다.

이러한 기술들 중 대한민국 특허발명 제1387465호에서는 이형단면의 다분할 방사노즐은 중공사 내측에 적어도 3개 이상의 중공들이 형성되고, 섬유 외측이 내측의 중공이 분할된 수와 동일한 수로 분할되어 외측슬릿이 형성되어 이형단면이 형성될 수 있도록 설계되며, 상기 이형단면의 다분할방사노즐을 통해 얻어진 이형단면의 다분할 중공사는 높은 중공율에도 외력에 의해 중공단면이 쉽게 찌그러지거나 변형되지 않으므로, 경량화와 볼륨감은 유지되면서, 중공사 고유물성뿐만 아니라, 이형단면 형상과 이형단면에 표면요철을 부가하여 흡한속건성을 극대화함으로써, 이형단면의 다분할 중공사의 경량성, 보온성 및 흡한속건성을 이용할 수 있는 섬유가 개시되었다.

본 발명자들의 다수의 시험결과 상기 기술은 다분할 중공사를 형성할 수 있기는 하나 도 10 에서 보듯 외측슬릿(22)의 돌출된 형태가 섬유집합체에서 다른 섬유간을 이격시키는 역할을 하기 보다는 섬유간 외측슬릿의 간섭에 의해 집합체 내에서 섬유의 이동을 저해시켜 균제도에 불균일성을 야기하기도 하며, 오히려 섬유간 밀착성을 유발하여 집합체 내의 섬유간 공간 형성을 저해시켜 중공부가 형성한 벌키성이나 보온성을 저해하는 요소로서 작용함을 알게 되었다.

또 섬유집합체의 보온성, 벌키성 등을 향상시키기 위해 대한민국 공개특허 제2011-0069474호에서는 원료를 기준으로, 폴리에스테르, 아크릴, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 우레탄, 레이온류 및 아세테이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 단섬유(Staple Fiber)로 이루어진 직경 4 내지 15 ㎛의 극세 섬유 60 내지 98 중량%, 직경 15 내지 40 ㎛의 중공섬유, 이형단면섬유, 시스/코어(Sheath/core)형 섬유, 콘쥬게이트(Conjugate) 소재 섬유 또는 이들의 혼합 섬유 1 내지 30 중량%, 및 저융점 섬유 1 내지 12 중량%를 포함하고, 저융점 섬유는 히팅에 의해 녹아서 극세 섬유 및 중공섬유, 이형단면섬유, 시스/코어형 섬유, 콘쥬게이트 소재섬유 또는 이들의 혼합 섬유를 결합시키며, 소면기법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 고보온성 부직포가 개시되었다.

상기 기술은 일부 중공섬유를 사용하여 경량성 및 보온성을 추구하고 저융점 섬유의 융착에 의해 형태안정성을 기하고자 하는 통상의 요소기술은 있으나 극세섬유의 함량이 지나치게 높아 섬유간 공간에 의한 벌키성 등을 확보할 수 없는 단점이 있다.

이에 중공부의 형태유지성을 확보하여 데드에어를 확보하면서 섬유집합체에서 섬유간 공간도 유지할 수 있고 더불어 자발 크림프도 형성할 수 있어 보온성, 탄력성 및 큐션성까지 확보할 수 있는 복합기능성 부직포가 간절히 요청되었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명의 목적은 중공부의 형태성이 안정적으로 확보되면서 섬유집합체에서 부피를 제어하기 위한 요소가 형성되어 섬유간 데드에어의 확보를 통해 보온성능이 향상되는 등 다양한 기능을 발현할 수 있는 부직포를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 부피제어요소를 다양하게 제어하여 형성된 부직포를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 자발 크림프 발현을 통해 다양한 기능을 발현할 수 있는 부직포를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 벌키성, 보온성이 확보되면 탄력성이 우수한 부직포를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이형단면 중공섬유를 포함하는 부직포에 있어서, 상기 섬유는 중공부, 형태유지부, 부피제어부로 이루어지되, 상기 부피제어부는 섬유 중심의 반대 방향으로 돌출된 형태일 수 있으며, 말단부는 라운드 형상으로 이루어진 이형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 부피제어부 말단부의 최상부를 피크로, 부피제어부 사이를 밸리로 정의할 때 하기 조건을 만족하는 이형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포를 제공한다.

(1) -3 ≤ Z ≤ 4

(2) 0.9 ≤

≤ 1.8

여기서,
Z : 피크의 곡률반경(R)과 밸리의 곡률반경(r)의 편차

R : 피크의 곡률반경

r : 밸리의 곡률반경

또한 본 발명은 하기 조건을 만족하는 이형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포를 제공한다.

(3)

≥ 0.80

(4)

≥ 0.30

여기서,

T1 : 중심점(M)으로부터 피크(310)까지의 거리가 가장 큰 값

T2 : 중심점(M)으로부터 피크(310)까지의 거리가 가장 작은 값

t1 : 중심점(M)으로부터 밸리(330)까지의 거리가 가장 큰 값

t2 : 중심점(M)으로부터 밸리(330)까지의 거리가 가장 작은 값

CTmax : T1을 기준으로 중심점(M)으로부터 피크(310)까지의 거리가 다음 차순위 큰 값을 갖는 부피제어부(300)의 접선을 연결하여 형성된 원

CTmin : T2를 중심점(M)으로부터 피크(310)까지의 거리가 다음 차순위 작은 값을 갖는 부피제어부(300)의 접선을 연결하여 형성된 원

Ctmax : t1을 기준으로 중심점(M)으로부터 밸리(330)까지의 거리가 다음 차순위 큰 값을 갖는 부피제어부(300)의 접선을 연결하여 형성된 원

Ctmin : t2를 중심점(M)으로부터 밸리(330)까지의 거리가 다음 차순위 작은 값을 갖는 부피제어부(300)의 접선을 연결하여 형성된 원

CTmax-R : CTmax의 중심점(CTmaxM)과 중심점(M)간의 차이값

CTmin-R : CTmin의 중심점(CTminM)과 중심점(M)간의 차이값

Ctmax-r : Ctmax의 중심점(CtmaxM)과 중심점(M)간의 차이값

Ctmin-r : Ctmin의 중심점(CtminM)과 중심점(M)간의 차이값

또한, 상기 부직포는 열접착 공정 또는 멜트블로잉 공정으로 제조되며, 상기 부피제어부에 의해 확보된 데드에어로 보온성이 향상되는 것을 특징으로 하는 이형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포를 제공한다.

또한, 상기 부직포가 열접착 공정으로 제조되는 경우 부직포가 이형단면 중공섬유 60 내지 90 중량%와 결속재 40 내지 10 중량%를 포함하며, 상기 이형단면 중공섬유의 길이는 51 내지 64 mm이며 섬유의 굵기 6 내지 8데니어인 이형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포를 제공한다.

또한, 상기 부직포가 멜트블로잉 공정으로 제조되는 경우 부직포가 이형단면 중공섬유 20 내지 60 중량%와 세섬의 PP 섬유가 80 내지 40 중량%를 포함하며, 상기 이형단면 중공섬유의 길이는 32 내지 51mm이며 섬유의 굵기는 6 내지 8데니어인 이형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의한 이형단면 중공섬유는 중공율이 비교적 높으면서 형태가 안정된 섬유를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 부피제어부의 간섭효과로 부직포의 벌키성이 확보되는 장점이 있으며, 이로 인해 데드에어를 보다 많이 확보할 수 있어 높은 단열성 및 보온성을 나타낼 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은 중공부와 더불어 자발크림프 구조에 의해 벌키성 및 탄력성과 함께 경량성이 우수한 장점이 있다.

도 1 내지 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 섬유 단면 개념도.
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 부피제어부에 대응되는 방사구금의 개념도.
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 보온용 부직포의 단면 개념도.
도 9는 본 발명의 바람직한 일실시예에 의해 확보된 데드에어층의 단면 개념도.
도 10은 종래기술에 의한 방사구금의 개념도.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 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.

본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 이형단면 중공섬유는 섬유상으로 형성될 수 있는 모든 소재로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 나일론 등이 사용될 수 있다. 상기 용융 방사되는 PET 폴리머의 용융점도는 0.60 내지 0.64가 바람직하며, 냉각 효과를 극대화 시킬 수 있는 In-out 형태의 방사통이 적합하다. 섬유의 굵기는 4 내지 15De로 다양하게 적용될 수 있으며, 섬유장은 22 내지 64mm일 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 보온용 이형단면 중공섬유의 개념도로서 상기 섬유(10)는 중공부(100), 형태유지부(200), 부피제어부(300)로 형성될 수 있다. 상기 중공부(100)의 중공율은 섬유 전체 면적에서 약 15 내지 30%임이 바람직하다. 상기 범위를 초과하는 경우 섬유형성성에 문제가 될 수 있고, 상기 범위 미만인 경우 중공유지성과 본 발명의 다양한 기능성을 발현하는데 한계를 가질 수 있다. 상기 형태유지부(200)는 중공부(100)에서부터 부피제어부(300) 사이의 섬유상을 의미한다.

상기 부피제어부(300)는 섬유 중심 반대 방향으로 돌출된 형태일 수 있으며 말단부는 라운드 형상으로 이루어질 수 있다. 이 때 말단부의 최상부를 피크(310)로, 부피제어부 사이를 밸리(330)로 정의할 수 있다. 이 때 피크의 곡률반경을 R, 밸리의 곡률반경을 r로 정의할 수 있으며, 각 부피제어부마다 서로 다르거나 같은 R과 r 값이 결정될 수 있다.(도 2)

또 중공부(100)의 중심점(M)으로부터 피크(310)까지의 거리가 가장 큰 값을 T1, 중심점(M)으로부터 피크(310)까지의 거리가 가장 작은 값을 T2라 하고, 중심점(M)으로부터 밸리(330)까지의 거리가 가장 큰 값을 t1, 중심점(M)으로부터 밸리(330)까지의 거리가 가장 작은 값을 t2으로 정의할 수 있다. 한편 T1을 기준으로 중심점(M)으로부터 피크(310)까지의 거리가 다음 차순위 큰 값을 갖는 부피제어부(300)의 접선을 연결하여 형성된 원을 CTmax라 하고, T2를 중심점(M)으로부터 피크(310)까지의 거리가 다음 차순위 작은 값을 갖는 부피제어부(300)의 접선을 연결하여 형성된 원을 CTmin라 하고, t1을 기준으로 중심점(M)으로부터 밸리(330)까지의 거리가 다음 차순위 큰 값을 갖는 부피제어부(300)의 접선을 연결하여 형성된 원을 Ctmax라 하고, t2를 중심점(M)으로부터 밸리(330)까지의 거리가 다음 차순위 작은 값을 갖는 부피제어부(300)의 접선을 연결하여 형성된 원을 Ctmin라 할 때; CTmax의 중심점(CTmaxM)과 중심점(M)간의 차이값을 CTmax-R라 하고, CTmin의 중심점(CTminM)과 중심점(M)간의 차이값을 CTmin-R라 하고, Ctmax의 중심점(CtmaxM)과 중심점(M)간의 차이값을 Ctmax-r라 하고, Ctmin의 중심점(CtminM)과 중심점(M)간의 차이값을 Ctmin-r라 규정할 때, 본 발명에 의한 섬유는 하기 조건을 만족할 수 있다.(도 3 내지 6)

피크의 곡률반경(R)과 밸리의 곡률반경(r)의 편차를 Z로 규정할 때 상기 Z는 하기 조건(1), (2)로 이루어질 수 있다.

(1) -3 ≤ Z ≤ 4

(2) 0.9 ≤

≤ 1.8

여기서,

R : 피크의 곡률반경

r : 밸리의 곡률반경

섬유단면 형태분석을 통한 본 발명자들의 다수의 시험결과 상기 범위 외에서 일 섬유의 부피제어부가 인접한 다른 섬유의 부피제어부 사이의 밸리에 삽입되어 마치 기어가 맞물려 있는 것과 같은 구조적 특성을 나타내었고, 삽입된 후 유동 등에 의해 이탈되지 못해 섬유 집합체의 균제도에 나쁜 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 상기 범위 내에서 섬유들간 부피제어부가 서로 간섭을 하여 벌키성이 유지되고 부피제어부가 인접한 섬유의 밸리에 삽입되더라도 유동 등에 의해 용이하게 이탈될 수 있어 섬유 집합체에서 균제도를 향상시키는 요소가 될 수 있다.

또한 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 섬유는 CTmax-R, CTmin-R, Ctmax-r, Ctmin-r이 다음 조건을 만족할 수 있다.

(3)

≥ 0.80

(4)

≥ 0.30

여기서,

T1 : 중심점(M)으로부터 피크(310)까지의 거리가 가장 큰 값

T2 : 중심점(M)으로부터 피크(310)까지의 거리가 가장 작은 값

t1 : 중심점(M)으로부터 밸리(330)까지의 거리가 가장 큰 값

t2 : 중심점(M)으로부터 밸리(330)까지의 거리가 가장 작은 값

CTmax-R : CTmax의 중심점(CTmaxM)과 중심점(M)간의 차이값

CTmin-R : CTmin의 중심점(CTminM)과 중심점(M)간의 차이값

Ctmax-r : Ctmax의 중심점(CtmaxM)과 중심점(M)간의 차이값

Ctmin-r : Ctmin의 중심점(CtminM)과 중심점(M)간의 차이값

상기 조건 (3), (4)는 본 발명의 일실시예에 의한 섬유의 형성성에 관한 것일 수 있다. 이상적으로 상기 값은 1이 되어야 하나, 고분자의 레올로지적 특성에 의해 1이 될 수 없다. 조건 (3)은 부피제어부 형성에 관한 것일 수 있는데 상기 범위 외에서는 부피제어부의 편차가 커지고 r 값의 편차도 커질 수 있어 공정상 카딩성이나 섬유 집합체에서 벌키성에 영향을 미칠 수 있다. 조건 (4)는 섬유형태성으로 해석될 수 있는데 중공부(100)와 형태유지부(200)의 형성성에 영향을 줄 수 있다. 상기 범위 외에서는 중공형성성과 섬유의 형태유지가 불안정할 수 있다.

한편 상기와 같은 섬유단면을 형성하기 위해 상기 부피제어부(300)의 방사구금은 도 7에 도시된 바와 같이 방사상 형태로 이루어질 수 있다. 이 때 중심점(M)을 기준으로 각(θ) 10 내지 17°로 형성될 수 있다. 본 발명자들의 다수의 시험결과 상기 범위내에서 중공성도 유지되면서 이형단면의 부피제어요소로서 상기 부재(300)가 기능을 발현하기 위한 위 조건들을 만족할 수 있는 섬유 단면 형상이 구현되었다.

본 발명에서 사용되는 보온용 이형단면 중공섬유의 단면 형상은 섬유 표면에 부피제어부가 4 내지 12개로 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 일실시예에 의한 섬유는 비제한적인 예로서 열가소성 수지인 폴리에스테르로 이루어질 수 있고, 냉각 및 고화 공정에서 결정화 속도차로 인한 자발크림프 발현을 통해 단섬유 상태나 부직포 형태에서 벌키성 및 탄력성을 향상시키는데 기여할 수 있다.

본 발명에 의한 섬유는 본 발명에 의한 섬유만으로 또는 섬유간의 결속 구조를 형성하기 위한 결속재가 포함된 섬유 집합체를 니들 펀칭 공정, 열 접착 공정 또는 멜트블로링 공정을 통해 부직포 형태로 성형하여 제조할 수 있다.

본 발명에 의한 부직포는 상기 부피제어부에 의해 확보된 데드에어로 보온성이 향상될 수 있다.

상기 부직포는 열접착 공정 또는 멜트블로잉 공정으로 제조되며, 부직포 50~300gsm에서 보온율이 80% 이상이고, 상기 부직포 200~300gsm에서는 보온율이 90% 이상이 된다.

본 발명에 의한 보온용 이형단면 중공섬유를 적용한 부직포는 섬유간의 결속을 위해 일반적으로 사용되는 결속재로 단섬유 형태로는 열접착 공정에서는 시스-코어형태의 저융점 PET 단섬유가 사용될 수 있고, 멜트 블로잉 공정에서는 세섬의 PP섬유가 사용될 수 있다.

열접착 공정에서 제조되는 소재는 이형단면 중공섬유 60 내지 90 중량%와 결속재 40 내지 10 중량%를 포함하는 조성으로 구성되며, 여기서 이형단면 중공섬유의 길이는 51 내지 64 mm를 가지는 것이 사용될 수 있고, 섬유의 굵기(섬도)는 6 내지 8데니어일 수 있다. 열접착 공정에서 이형단면 중공섬유의 길이가 51 ㎜ 미만이 되면 섬유 간의 간극이 넓어져서 매트릭스 구조를 형성하기가 힘들고, 부직포로의 형성 및 생산이 힘들게 된다. 또한 과도한 공극률로 인하여 흡음 및 차음 성능이 저하되는 결과를 초래할 수 있다.

보온용 이형단면 중공섬유와 결속재의 조성 중량비는 6:4 내지 9:1 바람직하다. 여기서 이형단면 중공섬유의 함량이 60 중량% 미만인 경우에는 섬유의 표면적이 축소되어 제반 물성을 구현할 수 없으며, 특히 열접착 공정에 사용되는 저융점 PET의 함량이 상대적으로 함량이 높아지기 때문에 공극이 큰 벌키성을 유지하지 못하고 부직포가 단단해지게 된다. 반면 이형단면 중공섬유의 함량이 90 중량%를 초과하게 되면 상대적으로 바인더 섬유, 즉 결속재의 함량이 10% 미만이 되어, 섬유 간의 충분한 결속력을 유지하지 못하게 되며, 이로 인해 부직포를 임의의 모양으로 성형하기가 어렵게 된다.

멜트 블로잉 공정에서 제조되는 소재는 이형단면 중공섬유 20 내지 60 중량%와 세섬의 PP 섬유가 80 내지 40 중량%를 포함하는 조성으로 구성되며, 여기서 이형단면 중공섬유의 길이는 32 내지 51mm를 가지는 것이 사용될 수 있고, 섬유의 굵기(섬도)는 6 내지 8데니어인 것이 사용될 수 있다. 51 mm를 초과하는 경우에는 개섬후 공기에 의해 블로잉공정에서 섬유간 엉킴 발생으로 불균일한 웹을 형성하게 된다. 따라서 흡음재 및 충전재에 적용되는 후공정에 따라 32 ~ 64 ㎜ 섬유장 범위에서 적합한 섬유장 선택이 필요하다.

상기 열접착 공정 또는 멜트 블로잉 공정에 의해 제조된 부직포는 상기 이형단면 섬유의 부피제어부(300)가 이웃한 섬유와 접하여 만들어지는 섬유 간 공간으로 데드에어층(400)을 확보할 수 있다. 상기 데드에어층(400)은 섬유의 피크(310)와 이웃한 섬유의 피크(310)가 접하여 섬유 간 공간이 형성될 수록 더 넓은 데드에어층(400)을 확보할 수 있다.

상기 데드에어층에 의한 보온성은 섬유사이의 공극에 대량의 공기를 간직하는 것을 이용하는 것이다. 상기 데드에어층에 의해 확보된 데드에어는 움직이지 않는 공기로서 섬유에 의해 지지되어 유동성이 적으며, 열을 전하지 않고 열을 차단하는 기능을 가지기 때문에 보온성을 가질 수 있다.

상기 부피제어부(300)는 일정범위로 제한됨으로써 섬유들간 부피제어부(300)가 인접한 섬유의 밸리(330)에 삽입이 용이하지 않도록 하였고, 삽입되더라도 용이하게 이탈될 수 있어 데드에어층(400)의 확보에 유리할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 이형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포의 보온성은 비교예에 의한 원형단면섬유 또는 원형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포에 대비하여 더 많은 데드에어층(400)을 확보함으로써 보온성을 향상시킨다.

원형의 구조는 이형구조에 비하여 밀집도가 우수하여 이웃한 섬유 간 배치가 더 가까워져 데드에어층(400)을 넓게 확보하기가 어렵다.

또한, 중공섬유의 구조는 섬유마다 중공층(100)을 가짐으로써 데드에어층(400)을 더욱 확보하게 된다. 중공층(100)에 공기가 존재함으로써 공기의 열전도율이 낮은 것을 이용해 보온성을 유지할 수가 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 이형단면 중공섬유를 포함하는 부직포는 이형단면구조 및 부피제어요소에 의하여 상대적으로 밀집도가 떨어져 더 많은 데드에어층(400)을 확보함과 동시에 중공층을 통한 데드에어층(400)의 보유로 보온성을 더욱 향상시킬 수 있다.

보온성의 측정방법은 KS K 0560 (2011 항온법)을 이용할 수 있다.

상기 KS K 0560 방법 중 하나인 항온법은, 적당한 성능을 가진 보온성 시험기를 사용하여 시험편에 초하중을 가한 다음, 항온 발열체에 부착한다. 낮은 온도의 바깥공기로 유출되는 열량이 일정해져서 발열체의 표면온도가 일정값을 나타내면서부터 2시간 후에 시험편을 투과하여 방산되는 열손실을 구한다. 이 수치와 시험편이 없는 상태에서의 같은 온도차 및 같은 시간에 방산되는 열손실을 구하여 이 두 값의 차이로 보온력을 측정한다.

보온율은 상기 KS K 0560에 의거하여 다음의 식으로 계산될 수 있다.

보온율(%) = (1-α2 /α1)×100 이며, 여기에서 α1은 발열체에 시험편이 없을 때의 방열량(cal/㎠/초 또는 w/시간)이고, α2는 발열체에 시험편을 부착하였을 때의 방열량이다.

이하 실시예로서 설명한다.

실시예 1

극한 점도 0.64의 폴리에스테르를 사용하여 형성된 이형단면 중공섬유 55중량%와 세섬의 PP섬유 45중량%를 사용하여 멜트블로잉 공정을 거쳐 부직포를 제조하였다. 방사온도 285℃에서 방사속도를 1,000m/min로 방사후 섬도 6De인 부직포를 제조하였다.

비교예 1 내지 2

실시예 1과 동일하되, 원형 단면 섬유 및 원형 중공 단면 섬유를 제조하였다.

* 보온성

측정 샘플 : Melt blown = PP 45% + Fiber 55%

측정방법 : KS K 0560 (2011 항온법)

구분		비교예 1	비교예 2	실시예 1
단면형상		원형단면	원형중공단면	이형중공단면
중공율(%)		-	21	22
보온율(%)	100gsm	71.3	75.2	81.5
	170gsm	75.3	82.2	88.1
	250gsm	82.3	86.7	93.2

* gsm : 제곱미터당 그램수를 의미한다.

100gsm은 1제곱미터당 100g이며, gsm수치가 증가할수록 그램수가 증가하여 무게가 증가되고, 두께가 두꺼워진다. 단위면적당 부직포의 두께가 두꺼워져 섬유 사이 데드에어층의 총합도 더 넓어지므로 보온성이 극대화되는 것이다.

상기 표 1에서와 같이 본 발명에 의한 섬유는 이형중공섬유의 부피제어부 간섭효과로 인해 확보된 데드에어층에 의하여 보온성이 우수한 것으로 시험되었다.

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

이형단면 중공섬유를 포함하는 부직포에 있어서,
상기 섬유는 중공부, 형태유지부, 부피제어부로 이루어지되,
상기 부피제어부는 섬유 중심의 반대 방향으로 돌출된 형태일 수 있으며, 말단부는 라운드 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이형단면 중공섬유를 포함하되,
상기 부피제어부 말단부의 최상부를 피크로, 부피제어부 사이를 밸리로 정의할 때 하기 조건을 만족하는 이형단면 중공섬유를 포함하며
(1) -3 ≤ Z ≤ 4
(2) 0.9 ≤
≤ 1.8
여기서,
Z : 피크의 곡률반경(R)과 밸리의 곡률반경(r)의 편차
R : 피크의 곡률반경
r : 밸리의 곡률반경

하기 조건을 만족하는 이형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포.
(3)
≥ 0.80
(4)
≥ 0.30

여기서,
T1 : 중심점(M)으로부터 피크(310)까지의 거리가 가장 큰 값
T2 : 중심점(M)으로부터 피크(310)까지의 거리가 가장 작은 값
t1 : 중심점(M)으로부터 밸리(330)까지의 거리가 가장 큰 값
t2 : 중심점(M)으로부터 밸리(330)까지의 거리가 가장 작은 값
CTmax : T1을 기준으로 중심점(M)으로부터 피크(310)까지의 거리가 다음 차순위 큰 값을 갖는 부피제어부(300)의 접선을 연결하여 형성된 원
CTmin : T2를 중심점(M)으로부터 피크(310)까지의 거리가 다음 차순위 작은 값을 갖는 부피제어부(300)의 접선을 연결하여 형성된 원
Ctmax : t1을 기준으로 중심점(M)으로부터 피크(310)까지의 거리가 다음 차순위 큰 값을 갖는 부피제어부(300)의 접선을 연결하여 형성된 원
Ctmin : t2를 중심점(M)으로부터 피크(310)까지의 거리가 다음 차순위 작은 값을 갖는 부피제어부(300)의 접선을 연결하여 형성된 원
CTmax-R : CTmax의 중심점(CTmaxM)과 중심점(M)간의 차이값
CTmin-R : CTmin의 중심점(CTminM)과 중심점(M)간의 차이값
Ctmax-r : Ctmax의 중심점(CtmaxM)과 중심점(M)간의 차이값
Ctmin-r : Ctmin의 중심점(CtminM)과 중심점(M)간의 차이값
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 부직포는 열접착 공정 또는 멜트블로잉 공정으로 제조되며,
상기 부피제어부에 의해 확보된 데드에어로 보온성이 향상되는 것을 특징으로 하는 이형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포.
제4항에 있어서,
상기 부직포가 열접착 공정으로 제조되는 경우
부직포가 이형단면 중공섬유 60 내지 90 중량%와 결속재 40 내지 10 중량%를 포함하며, 상기 이형단면 중공섬유의 길이는 51 내지 64 mm이며 섬유의 굵기 6 내지 8데니어인 이형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포.
제4항에 있어서,
상기 부직포가 멜트블로잉 공정으로 제조되는 경우
부직포가 이형단면 중공섬유 20 내지 60 중량%와 세섬의 PP 섬유가 80 내지 40 중량%를 포함하며, 상기 이형단면 중공섬유의 길이는 32 내지 51mm이며 섬유의 굵기는 6 내지 8데니어인 이형단면 중공섬유를 포함하는 보온용 부직포.