KR101676323B1 - 친환경 기능성 웨더 스트립 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 친환경 기능성 웨더 스트립 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 설명하면, 휘발성 물질이 발생하지 않는 무용제 접착제 수지를 이용하여 상기 무용제 접착제 수지에 분할형 복합 단섬유를 식모시킨 후, 분할형 복합 단섬유의 끝 부분을 분할시켜 세섬화시켜서 제조한 웨더 스트립 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

친환경 기능성 웨더 스트립 및 이를 제조하는 방법{Eco-friendly weather strip and manufacturing method thereof}
본 발명은 자동차 도어 밸트 몰딩의 기능성 부품인 웨더 스트립 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
웨더 스트립은 차량 도어의 내 외부에 그림과 같이 장착되어 글라스 승하강시 먼지 등의 이물질을 제거하고 승하강의 기능을 원활히 하며 글라스와 도어 판넬 간의 기밀을 유지하여 주행 도중 발생하는 소음을 차단하는 역할을 한다.
자동차 도어의 유리가 승하강하는 도어 밸트 몰딩 접착 면을 보면 기존 자동차용 도어 밸트 몰딩의 플로킹에 적용되는 섬유 소재로는 Nylon 66과 PET의 필라멘트 원사 소재를 모든 자동차에 적용하여 선택 사용하여 왔다. 이는 자동차 산업의 초기부터 지금까지 소재의 변화 없이 유럽, 미국, 일본 등 완성차를 제조하는 모든 나라에서 제품의 특성에 따라 도 1과 같은 공정 플로우(flow)로 현재까지 적용하여 왔다.
위의 웨더 스트립의 제조는 롤포밍(Roll foaming) 공법으로 제조하는 통상적인 이형압출(constant profile extrusion) 제품으로서, 열적 조건을 통하여 압출과 사출이 복합되어 연속 공정의 적용이 요구되는 부품소재이다.
자동차 도어의 유리가 승하강하는 도어 밸트 몰딩 접착면은 일반적으로 플록(flock)을 식모 공정(flocking)을 통하여 고밀도로 접착시킨 것이다. 플록은 식모 공정에 적용하기 위하여 나일론이나 PET(polyethylene phthalate)를 토우(tow)화하여 짧게 절단(0.2 ~ 5mm)한 다음 염색성을 부여하고 분리성과 대전방지성을 부여하기 위한 화학적인 전작처리를 하여 제조하는 식모용 숏컷(short-cut) 섬유 소재이며, 이 단섬유 소재(flock)를 이용하여 고전압 하에 양극과 음극의 정전기적 흡인력을 이용하여 미리 접착수지를 도포한 기재에 단섬유 파일을 식모하는 제조 기술이다.
좀 더 자세하게는 일반적으로 웨더 스트립 제조를 위한 식모 공정은 도 2와 같이 롤 포밍(Roll foaming) 공법의 이형압출(constant profile extrusion) 공정 중에서 이루어진다. 위와 같은 기존 식모 공정에서 접착수지 도포는 300cps 이하의 유기용제형 접착수지를 저점도 스프레이 방식이나 또는 1,000cps의 유기용제형 접착수지를 붓 도포 방식만이 가능하기 때문에, 제조공정상 인체에 유해한 유기용제형 접착수지가 사용되어 온 것이며, 저고형분 접착수지의 사용으로 고물성을 요구하는 자동차 부품소재의 기능 특성에 부합되지 않는 제조 공정이었다.
이러한 자동차 내부 공간에 대하여 중요한 공간 기능의 중요한 부분을 차지하고 있는 웨더 스트립은 내장 부품 소재에 대한 내구 물성과 환경적 요구 수준 향상의 요구를 충족시켜 사람이 거주하는 부분의 쾌적성과 안전성을 추구하는 기술을 중심으로 전개가 진행되고 있고, 이 외에도 내광성, 내마모성 등의 내구성, 승하강 기능성 등 고기능성과 오염 방지, 더러움 방지, 닦임성 및 환경부하가 적은 재료, 작업성 등이 보강된 품질기능 등이 요구되고 있으나, 도어(Door)의 은폐 공간에서 기능하는 소재로서의 중요성에도 불구하고 개발에는 소외되었으며 항상 부품의 경제성 및 공정의 작업성만이 강조되어 왔다.
최근 자동차 메이커(Maker)들은 시각적인 완성도뿐만 아니라, 안전 및 편의를 고려한 디테일한 배려를 중시하여 공기조화시스템 등 다양한 편의사양을 강조하고 있으며, 유해화학물질 규제강화 추세에 따라 VOCs, 냄새 등 신차에서 지속적으로 소비자 불만사례로 지적되고 있는 부분까지 일정수준 이하로 철저히 관리하고 있는 실정이다.
자동차용 내장재에 적용하는 섬유 소재는 여타의 일반섬유와 다르게 자동차 관련된 각종 규제와 안전성 확보 등을 고려해야 하기 때문에 높은 수준의 품질과 그를 뒷받침할 기술력이 요구된다.
국내 자동차 내장 부품 소재로서 시급하게 개발이 필요한 부분 중의 하나가 웨더 스트립 관련 부분으로 현재까지도 국내를 포함한 기술 선진국에서도 많은 문제점을 지니고 있고, 특히 소비자의 측면에서 개선을 요구하고 있으나 그간 개발에서는 소외되어 있는 부분이었다. 이와 같이, 소외된 개발 영역에서 긴박한 현실 개발 요구 영역으로 변화함에 따라서 이에 대응하고자 본 기술 개발을 통하여 접착 공정 적용된 식모(Profile Flocking) 공정을 획기적인 개선을 위하여 무용제타입의 고-고형분(solvent free hi-solid) 식모용 수지(resin)를 적용하는 기존 웨더 스트립을 대체하는 기능성, 내구성, 작업성, 안정성, 환경성 등이 향상된 제품을 개발하는 것이 중요한 완성차 개발의 초점이 맞춰지고 있으며, 분할형 구조의 이형 단면 섬유소재를 고밀도로 식모하고 공정에 활용하는 접착 수지의 적용 공정에서 기존의 인체 유해한 용제타입의 저 고형분 수지(solvent low-solid resin)을 대체하여 무용제타입의 고 고형분 식모용 수지를 제조 공정이나 완제품을 친환경 조건으로 대체 개발하는 동시에 기초 고형분 증가를 증가시켜 용제가 휘발된 부분의 불안전한 수지층 구조를 개선하여 내구성을 확보하여 연관 자동차 부품 소재로 적용 영역을 확대하는 방안에 대한 기술 개발이 시급한 실정이다.
웨더 스트립의 제조 기술 및 설계는 자동차의 은폐된 구조 내에 위치하고 있어 국내외의 모든 제품이 단순한 현장 기술자의 경험에 의존하여 생산되고 있는 추세로 타 부품소재 분야에 비하여 인식이 상당히 미흡하고 소재에 의한 제품의 다양화 역시 소홀하여 왔다.
최근 이에 대한 소비자의 개선 요구가 대두되어 선진 외국에서는 도어(Door)의 디자인을 유리의 승하강시에 복합 기능이 유리한 조건으로 개발하여 적용하고 있으나 근본적인 해결 방안을 제시하지는 못하고 있다.
기존에 국내외에서 생산되는 모든 자동차용 도어 밸트 몰딩 제품 즉 웨더 스트립은 도어유리(Door Glass) 접촉면에 닦임 성능을 위하여 식모되는 섬유소재는 나일론 66(Nylon 66) 제품을 일반적으로 90% 이상의 업체가 사용하고 있으며 10%의 업체만이 PET 제품을 사용하고 있다. 이는 완성자동차의 가격대, 기능별, 적용 기후, 기존 생산라인의 공정성 등을 고려하여 사용하고 있다. 주요한 선택이유는 기술적으로는 소재의 습윤 마모강도, 소재의 공정수분율, 굴곡 면의 식모 안정성, 흡습 속건 기능성 등이다.
자동차가 고기능화, 다양한 디자인, 승하강 자동화 장치 등이 채택되면서 모든 생산되는 자동차의 도어 글라스 승하강시 닦임성 성능 저하로 인한 문제와 구동모터의 과부화 및 안전성, 도어 디자인 제한성 등의 문제가 심각하게 제기 되고 있다. 특히 우천시 해외 완성 차량에 비해 국내 생산 차량이 글라스 승하강시 잔존 물기, 습기, 먼지 부착 등으로 사이드 미러가 보이지 않는 치명적인 안전상의 문제가 제기되고 있으며, 새로운 친환경 공법의 고기능성 식모형 웨더 스트립 제품의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허번호 10-2013-0063123호(공개일 2013.06.14.) 대한민국 공개특허번호 10-2012-0100318호(공개일 2012.09.12.)
따라서 본 발명은 새로운 친환경 공법을 적용한 고기능성 웨더 스트립 제품을 제공하고자 하며, 이를 위하여 무용제 접착제 수지를 사용하여 섬유의 식모 공정을 수행하며, 분할형 섬유를 도입함으로써, 섬유의 하부는 태사가 되고 상부는 세사인 형태가 되게 함으로써, 고밀도로 섬유를 무용제 접착제층에 식모할 수 있게 한 발명이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 친환경 기능성 웨더 스트립의 제조방법에 관한 것으로서, 기재, 무용제 접착제 수지 및 분할형 복합 단섬유를 각각 준비하는 1단계; 기재 상부에 무용제 접착제 수지를 도포하여 무용제 접착층을 형성한 후, 분할형 복합 단섬유를 정전압 식모시키는 2단계; 무용제 접착제 수지를 가교경화시켜서 분할형 복합 단섬유가 식모된 무용제 접착제층을 형성시키는 3단계; 식모된 분할형 복합 단섬유의 첨단부를 분할시키는 분할공정을 수행하는 4단계; 및 냉풍건조시키는 5단계;를 포함하는 공정을 수행하여 친환경 기능성 웨더 스트립을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조한 친환경 기능성 웨더 스트립에 관한 것으로서, 기재층 상부에 형성된 무용제 접착제층 및 분할형 복합 단섬유를 포함하고, 상기 분할형 복합 단섬유는 무용제 접착제층에 식모되어 있으며, 상기 분할형 복합 단섬유는 무용제 접착제층의 식모된 부위로부터 멀어질수록 섬도가 낮아지며, 상기 분할형 복합 단섬유는 무용제 접착제층에 식모된 접촉면과 75 ~ 105°의 각도로 식모되어 있는 것을 특징으로 하는 친환경 기능성 웨더 스트립을 제공하고자 한다.
본 발명의 친환경 기능성 웨더 스트립은 그 제조과정에서 휘발성이 강하여 인체에 유해한 용매형 접착수지를 사용하지 않으며, 무용제 고-고형분 접착수지를 사용하는 바, 그 제조공정이 친환경적이다. 또한, 분할된 극세 섬유 소재를 활용하여 NVH (Noise, Viration, Harshness) 기능성을 소유한 고기능성, 고물성, 내광성 등이 탁월한 제반 요구 기능을 웨더 스트립을 제공할 수 있으며, 또한, 식모 밀도와 기초 접착 내구성을 확보가 가능하다. 나아가, 본 발명의 웨더 스트립 제조 공법은 친환경성, 경제성, 단순공정성, 생산성이 우수한 바, 호스(Hose), 채널(Channel), 몰딩(Molding) 등의 제조에 적용 범위의 확대가 가능하다.
도 1은 일반적인 도어 밸트 몰딩 공정 흐름을 나타낸 개략도이다.
도 2는 기존 웨더 스트립 제조시 사용된 롤 포밍 공법의 이형압출 공정을 나타낸 개략도이다.
도 3은 실시예 1에서 제조한 웨더 스트립의 단면에 대한 SEM 측정사진이다.
도 4의 A ~ D 각각은 본 발명의 웨더 스트립 제조에 사용되는 분할형 복합 단섬유의 분할 전 단면 형상을 찍은 SEM 사진이다.
도 5는 내마모성 측저에 사용한 마모 테스터기 사진이다.
도 6a 및 도 6b는 실시예 6에서 제조한 분할공정 수행 전 분할형 복합 단섬유의 SEM 측정 사진이다.
도 7a 및 도 7b는 실시예 6에서 제조한 분할공정 수행 후 복합 단섬유의 SEM 측정 사진이다.
도 8의 A 및 B 각각은 실험예 3에서 측정한 접동저항시험에 사용한 기기의 사진이다.
도 9의 A 및 B 각각은 실험예 3에서 측정한 세미드라이 습동성 저항시험에 사용한 기기의 사진이다.
본 발명에서 사용하는 용어인 "식모부"는 분할 복합 단섬유가 무용제 접착제층에 심어져 있는 부분을 의미하며, "첨단부"는 식모부의 반대방향인 분할 복합 단섬유의 끝쪽 부분을 의미한다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 자세하게 설명을 하겠다.
기존 웨더 스트립은 유리 등과의 접촉면 섬유 소재가 거친 수세미 구조였는데, 본 발명은 분할형 이형사로 대체하여 직립 형태로 고밀도 식모된 섬유소재 상층부(첨단부)는 극세사 타입의 섬유인 바, 와이퍼로서 닦임 성능을 크게 증가시켰으며, 접착층 방향 섬유의 하층부는 견고한 태사의 형태를 유지하여 내구성, 안전성, 공정성을 확보하는 웨더 스트립에 관한 것이다.
본 발명의 친환경 기능성 웨더 스트립은 기재, 무용제 접착제 수지 및 분할형 복합 단섬유를 각각 준비하는 1단계; 기재 상부에 무용제 접착제 수지를 도포하여 무용제 접착층을 형성한 후, 분할형 복합 단섬유를 정전압 식모시키는 2단계; 무용제 접착제 수지를 가교경화시켜서 분할형 복합 단섬유가 식모된 무용제 접착제층을 형성시키는 3단계; 식모된 분할형 복합 단섬유의 첨단부를 분할시키는 분할공정을 수행하는 4단계; 및 냉풍건조시키는 5단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.
1단계의 상기 기재는 당업계에서 사용하는 일반적인 열가소성 플라스틱 소재를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane)로 형성시킬 수 있다.
1단계의 상기 무용제 접착제 수지는 폴리염화비닐 졸(PVC sol), 이소시아네이트계 화합물, 열안정제, 점도저하제 및 첨가제를 혼합, 교반하여 제조할 수 있다.
상기 폴리염화비닐 졸은 폴리염화비닐 페이스트 45 ~ 55 중량% 및 디옥틸테레프탈레이트 55 ~ 45 중량%를 혼합하여 디옥틸테레프탈레이트에 폴리염화비닐 페이스트를 용해시켜서 폴리염화비닐 졸(PVC sol)을 제조한다. 이때, 폴리염화비닐 페이스트 함량이 45 중량% 미만이면 점도가 낮아지고 고형분이 적어 스킨 형성시 코팅이 불가하거나 물성 저하 현상이 발생한다. 폴리염화비닐 페이스트 함량이 55 중량%를 초과하면 디옥틸테레프탈레이트에 용해되지 않아서 고형분 형태로 잔존하여 접차 수지층에 미반응 으로 인한 크랙이 발생하거나 스킨 형성시 수지의 형태가 딱딱하고 신축성이 없어 플로킹 접착제로서 성능이 현저히 저하되며 식모된 숏컷 화이버들이 탈락되는 현상이 발생하여 내구성이 떨어질 수 있다. 그리고, 폴리염화비닐 졸은 균점도 10,000 ~ 30,000cps(25℃), 바람직하게는 14,000 ~ 27,000cps(25℃), 더욱 바람직하게는 16,000 ~ 24,500cps(25℃)일 수 있다.
따라서 상기의배합비의 내구물성의 문제점을 해결하기 위하여 가교 결합제인 이소시아네이트계 화합물로 적용하였다. 상기 이소시아네이트계 화합물은 상기 폴리염화비닐 졸 100 중량부에 대하여 6 ~ 25 중량부를, 바람직하게는 10 ~ 20 중량부를 사용하는 것이 좋은데, 이때, 이소시아네이트계 화합물 사용량이 6 중량부 미만이면 충분한 접착력 확보가 어려울 수 있고, 25 중량부를 초과하여 사용하는 것은 미반응 이소시아네이트계 화합물의 양이 증가하는 문제가 있고 점도의 급격한 상승으로 겔화가 진행되어 작업이 불가능해질 수 있다.
따라서 본 발명에서는 이소시아네이트 화합물을 매개로 하여 PVC와 DOPT 의 중량을 40 ~ 60 : 60 ~ 40 중량비 범위 내에서 교반하고 이소시아네이트 화합물을 혼합하여 PVC 졸을 형성하여 바람직한 점도와 내구성을 확보하였다. 그리고, 상기 이소시아네이트계 화합물은 우레탄 접착제 제조시 당업계에서 사용하는 일반적인 이소시아네이트계 화합물을 사용할 수 있고, 바람직하게는 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트(TDI), 디시클로헥실메탄-4,4-디이소시아네이트(H12MDI) 및 폴리이소시아네이트화합물 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
이러한 방법으로 확보된 PVC 졸에 PVC 열안정제를 조제로 첨가 하면 PVC 열안정제는 고온에서의 열안정성, 형태 안정성, 황변 현상 방지 의 기능을 얻을 수 있다. 스테아르산 아연계 열안정제, 칼륨 아연 복합 열안정제 및 징크계 열안정제 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 안정제의 사용량은 기 폴리염화비닐 졸 100 중량부에 대하여 3 ~ 5 중량부로 사용할 수 있다.
또한, 상기 점도저하제는 생산 공정의 기계적 조건에 최적화 되도록 제조된 무용제 접착제 수지의 점도를 조절하기 위한 것으로서, 점도조절제의 사용량은 폴리염화비닐 졸 100 중량부에 대하여 1 ~ 3 중량부로 사용할 수 있다.
그리고, 그 외에도 첨가제는 가교 경화 촉매, 정포제, UV 안정제, 충진제, 충격보강제 등에서 선택된 1종 이상을 포함하여 내구성을 향상 시킬수 있었다.
이렇게 제조한 무용제 접착제 수지는 상온에서의 점도 변화를 고려하면 평균점도 16,000 ~ 24,500cps(25℃)인 것이, 바람직하게는 18,000 ~ 23,000cps(25℃) 것이 최적화된 작업성을 확보할 수 있다.
1단계의 상기 분할형 복합 단섬유는 나일론 및 PET(polyethylene phthalte)를 6 ~ 8 : 2 ~ 4 중량비로, 바람직하게는 6.5 ~ 7.5 : 2.5 ~ 3.5 중량비로 복합방사하여 제조한 이형단면사로서, 단면 형태가 도 4의 A ~ D에 나타낸 것과 같이, 편평형, 삼각형, 십자형, 아령형, 삼엽형, 눈꽃형 등일 수 있으며, 바람직하게는 편평형일 수 있고, 더욱 바람직하게는 제1열가소성 고분자(나일론)로 이루어진 세그먼트와 제2열가소성 고분자(PET)로 이루어진 세그먼트를 교호적으로 적층된 편평형 구조일 수 있다. 이때, 상기 제2 열가소성 고분자 (PET)의 중량비가 6 중량비 미만이면 마모성과 고압 염색성이 저하 하는 문제가 있을 수 있고, 8 중량비를 초과하면 일정한 세그먼트 형성이 어려워 기계적이고 물리적인 분할성이 어려우지는 문제가 있을 수 있다.
이와 같이 복합 단섬유가 2가지 소재의 세그멘트로 나뉘어서 결합되어 있고, 상이한 고분자들이 불안정한 결합되어 있는 바, 물리적, 열적 및/또는 화학적 방법으로 제1열가소성 고분자 세그먼트 및 제2열가소성 고분자 세그먼트로 용이하게 분할시킬 수 있다. 그리고, 단섬유의 단면형태는 노즐 형태에 따라 결정되면, 9 ~ 23 분할사 방사노즐을 사용할 수도 있다.
구체적인 예로, 분할형 복합 단섬유의 단면형상은 나일론 세그먼트 및 폴리에스테르 세그먼트가 교호로 반복되는 편평형이며, 편평상 세그먼트 수가 9 ~ 23개일 수 있다. 그리고, 분할형 복합 단섬유는 횡단면 편평비(횡단면 중 긴 변의 길이/짧은 변의 길이)가 2.0 ~ 3.0이고, KSK 0521:2011 방법에 의거하여 측정시, 신도가 40 ~ 70%일 수 있다.
복합방사를 통해 제조한 분할형 복합 단섬유는 평균섬도가 1 ~ 10D(데니어)이고, 평균섬유장이 0.5 ~ 5mm일 수 있고, 바람직하게는 평균섬도가 1.2 ~ 8D이고, 평균섬유장이 2 ~ 4mm일 수 있다. 이때, 평균섬도가 1D 미만이면 너무 얇아서 충분한 세그먼트 형성이 어려울 수 있고, 식모 후 탈모되는 문제가 있을 있으며, 10D를 초과하면 분할시킨 섬유의 첨단부 쪽 섬유의 섬도가 너무 작아서 내마모성이 좋지 않을 수 있고, 촉감이 나빠지며 의도한 기능 수행이 어려우므로, 상기 범위 내의 평균섬도를 가지는 것이 좋다.
그리고, 분할형 복합 단섬유의 평균섬유장이 0.5mm 미만이면 너무 짧아서 후 공정에서 무용제 접착제층에 식모되고 나고 남은 섬유 길이가 너무 짧아서 복합 단섬유의 분할이 어려울 수 있고, 평균섬유장이 5mm를 초과하면 너무 길어서 직립된 복합 단섬유가 너무 적어서 웨더 스트립 기능을 못할 수 있고, 정전압 식모공정을 통한 식모시 마찰력과 간섭에 의해 고밀도로 식모되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 범위 내의 섬유장이 되로록 복합방사를 수행하여 분할형 복합 단섬유를 제조하는 것이 좋다.
그리고, 상기 분할형 복합 단섬유는 2단계의 정전 식모공정을 수행하기 전에 분할형 복합 단섬유를 염색공정 및 대전성을 부여하는 화학적 전작처리 공정을 수행할 수 있다.
기존의 자동차용 웨더 스트립의 섬유 소재는 상압 염색의 간단한 설비와 간편한 공정성 및 공정수분율에 따른 정전압 식모의 전작처리 용이성으로 나일론 소재를 단독으로 이용되고 있었다. 그러나 일반 직물 염색가공에 비하여 절단된 식모용 단섬유 집합체(또는 파일, pile)의 경우는 전체 표면적의 증가로 염료 흡진율의 증가로 염색 필요 염료량이 많고, 특히 농색에서는 그 영향이 매우 크다. 또 분체 상의 물질을 염색하는 원리이기 때문에 파일의 염색가공은 피염물의 표면적이 매우 넓어 직물에 비해 염료의 흡착이 대단히 빠르고 파일의 길이에 따라서 염색성이 크게 변화한다. 예를 들면, 나일론 섬유 직물의 z-블랙(z-black)을 염색하려면 3.5 ~ 4.5%(o.w.f.)가 필요하지만 파일(pile)에서는 3De' × 1.0 ㎜의 경우에 6-7%를 필요로 하고, 1.5De' × (0.5 ~ 0.8)㎜에서는 8.0 ~ 9.0%(o.w.f.)를 필요하다.
이러한 염색 조건하에서도 환경성이 강화된 자동차 검사기준으로 견뢰도와 내광성을 위한 나일론 소재의 염색 가공을 위하여 환경관련한 문제의 소지가 있는 함금속형 염료를 웨더 스트립에 사용하여 왔으나 상압 염색 가공의 한계와 수세 및 고착 후의 잔존 염료에 존재하는 6가 크롬의 유해성 문제로 인하여 견뢰도와 환경성에 치명적인 문제가 될 수 있다.
또한 저온에서 염료가 거의 흡진되어 보기에는 100℃ 부근까지 승온하여 염색이 완료된 것처럼 보이지만 염료의 염착조건을 충족시키지 못하면 파일(Pile)의 표면만 염색이 되어 염색견뢰도의 저하를 초래하기에 Nylon 섬유소재의 산성 염료에 의한 상압염색은 현재까지의 웨더 스트립의 적용된 섬유소재로서 근본적인 문제가 있어 왔으며 외국의 경우 대부분 PET 섬유 소재를 사용하고 있다.
플로킹 파일(Flocking pile) 염색은 피염물의 중량을 정확히 계량이 가능한 사염, 포염과 달리 방사성과 컷팅(cutting)성을 위하여 수분과 유제가 포함되어 피염물의 중량계산이 어렵고 같은 중량의 피염물이라도 컷팅된 성향에 따라서 변화하는 표면적 크기 때문에 염료의 사용량이 변화되는 특성이 있기에 정밀한 염색 온도로 진행하는 염색 프로그램을 수행하는 파일(Pile) 전용의 고압 염색기의 적용이 필요하다.
본 발명에서는 나일론과 PET의 복합 단섬유를 분산 염료를 이용한 고압 염색조를 이용하여 130℃ 이상에서 정밀한 염색 프로그램에 의하여 재현 가능한 염색가공을 할 수 있다.
그리고, 정전 식모 공정의 정전압 대응을 위하여 복합 단섬유, 즉 파일(Pile)에 대전성을 부여하는 화학적 전작처리 공정을 수행하는데, 본 발명은 화학적 전착처리와 염색 가공의 상호관계를 충분히 반영하는 1욕 방식의 전용 고압의 염색 및 화학 전작 처리조를 통해 수행할 수 있다. 구체적인 예를 들면, IR 파일럿(IR pilot) 염색기와 파일럿(pilot) 전작처리기를 통합 및 스케일업(scale up)한 고압의 염색 및 화학 전작처리조의 양산 공정 조건을 수행하는 기존의 상압처리조가 아닌 고압의 염색조 및 화학처리조를 적용하여 수행할 수 있다.
다음으로 2단계에서 대하여 설명을 하면, 기재 상부에 상기 무용제 접착제 수지를 당업계의 일반적인 방법으로 도포를 한다. 이때, 무용제 접착제 수지의 도포량은 160 ~ 240g/㎡인 것이, 바람직하게는 180 ~ 220g/㎡인 것이 좋은데, 이때, 무용제 접착제 수지의 도포량이 160g/㎡ 미만이면 무용제 접착제층이 너무 얇아서 식모된 분할형 복합 단섬유를 단단히 고정시키지 못할 수 있고, 240g/㎡를 초과하는 것은 비경제적인 바, 상기 범위 내로 도포시키는 것이 좋다. 이러한 본 발명의 접착제층 형성공정은 인체에 유해한 휘발성 용제를 사용하지 않는 바, 친환경적이다. 이때, 상기 분할형 복합 단섬유는 염색 및 대전성을 부여하는 화학전 전작처리 공정을 수행한 것이다.
그리고, 기재에 무용제 접착제 수지를 도포하여 기재 상부에 무용제 접착제층을 형성시킨 후, 이를 식모실에 투입한다. 그리고, 화학적 전작처리하여 대전성이 부여된 분할형 복합 단섬유를 호퍼에 투입한 후, 호퍼의 투하부의 브러쉬 솔을 통해 자유낙하시킨다. 그리고, 자유낙하되는 분할형 복합 단섬유가 (+)극성의 고압존을 통과하게 되면 정전기의 영향으로 인해 단섬유의 극성이 증가하게 되고, 비터링 바(beatering bar)를 운동하게 하는 플로킹 정전식모 공법으로 식모 하여 상기 분할형 복합 단섬유가 60 ~ 120°의 각도로, 바람직하게는 70 ~ 110°, 더욱 바람직하게는 75 ~ 105°각도로 식모되게 한다. 이때, 상기 고압존은 30,000 ~ 70,000V의 정전압이, 바람직하게는 35,000 ~ 55,000V 정전압, 더욱 바람직하게는 40,000 ~ 50,000V의 정전압이 흐른다. 그리고, 상기 정전압이 30,000V 미만이면 고압존을 통과하는 운동양이 부족하여 수직 방향으로 식모공정에 작용하지 못하여 식모 파일 각도가 45° 이하로 떨어지며 접착제 층에 수직식모되지 못하는 문제가 있을 수 있고, 70,000V를 초과하면 분할형 복합단섬유가 한쪽으로 몰리는 현상이 발생하여 균일한 식모가 되지 못하고 또한 스파크가 발생하여 화재가 발생하는 문제가 있을 수 있다.
그리고, 무용제 접작제층에 식모되는 분할형 복합 단섬유는 50 ~ 100g/㎡의 양으로, 바람직하게는 60 ~ 100g/㎡의 양으로, 더욱 바람직하게는 70 ~ 100g/㎡의 양으로 식모되는 것이 좋다. 이때, 식모양이 50g/㎡ 미만이면 식모된 분할형 복합 단섬유의 양이 적어서 제조된 웨더 스트립의 상품성이 떨어지고, 100g/㎡을 초과하는 것은 비경제적이고 기술적으로 어려운 점이 있다.
다음으로, 3단계는 가교경화시켜서 분할형 복합 단섬유가 식모된 무용제 접착제층을 형성시키는 공정으로서, 이때, 상기 가교경화는 130 ~ 170℃의 온도를 가하여, 바람직하게는 140 ~ 160℃의 열을 가하여 수행할 수 있다.
다음으로, 4단계의 식모된 분할형 복합 단섬유의 첨단부를 분할시키는 분할공정에 대하여 설명을 하면, 상기 분할공정을 물리적, 열적 및/또는 화학적으로 처리하여 수행할 수 있다.
물리적 방법을 통한 분할공정을 설명하면, 무용제 접착제층에 식모된 분할형 복합 단섬유의 첨단부를 브러쉬 롤러(brush roller)로 마찰시켜서 수행할 수 있다. 상기 브러쉬롤러는 100 ~ 500데니어의 나일론 브러쉬의 거칠기로 되어 있어 회전면에 접촉시 강한 마찰력을 일으키며 그 물리적 힘으로 분할형 복합 단섬유의 첨단부가 분할하게 된다. 그리고, 회전하는 롤러는 복합 단섬유 표면에만 작용하므로 첨단부만 나일론으로 구성된 세그먼트 부분과 PET 로 구성된 세그먼트 부분으로 분할하게 되며, 식모부쪽은 분할하지 않게 된다.
다음으로, 열적 방법을 통한 분할공정을 설명하면, 식모된 분할형 복합 단섬유의 첨단부에 100 ~ 120℃의 열풍 또는 열프레스를 가하여 복합 단섬유의 신도 차이로 인할 분할을 유도하는 방법으로서, 나일론으로 구성된 세그먼트 부분과 PET 로 구성된 세그먼트 부분이 서로 신도차가 크기 때문에 식모된 복합 단섬유의 첨단부가 분할하게 되는 것이다.
다음으로, 화학적 방법을 통한 분할공정을 설명하면, 40 ~ 120 메쉬의 그라비아 인쇄롤을 이용하여 식모된 분할형 복합 단섬유의 첨단부를 10 ~ 20 중량% 농도의 가성소다액으로 처리한 후, 80 ~ 95℃의 열을 가하면, 첨단부의 나일론으로 구성된 세그먼트 부분과 PET 로 구성된 세그먼트 부분으로 나뉘어진다.
위와 같은 방법(물리적, 열적 또는 화학적 방법)을 통해 분할된 복합 단섬유의 첨단부는 평균섬도가 0.08 ~ 1D, 바람직하게는 0.1 ~ 0.8D인 섬유, 즉 극세사로 구성되게 된다.
즉, 하나의 섬유이되, 식모부는 태사 형태이고, 첨단부쪽은 다수개의 극세사로 구성된 섬유로서, 상기 첨단부쪽의 극세사는 다수개의 나일론 세그먼트 및 다수개의 PET 세그먼트가 혼합되어 있는 형태가 된다. 이와 같이, 적정 섬도와 적정 길이로 복합 단섬유를 식모한 후, 닦임성 기능을 소유한 표면 형상과 도어 유리의 승하강 용이성을 개선하도록 식모된 단섬유의 상부 일정만을 분할시키고, 복합 단섬유의 하부 부분은 분할되지 않은 굵은 상태로 탄성과 내구성을 유지하도록 하여 웨더 스트립의 기능성과 내구 물성을 충족하게 되는 것이다.
다음으로, 4단계에서 제조한 기재층-무용제 접착제층-식모된 분할형 복합 단섬유 형태의 웨더 스트립을 냉풍건조시켜서 웨더 스트립 최종 제품을 제조할 수 있다.
이렇게 제조한 본 발명의 웨더 스트립은 기재층 상부에 형성된 무용제 접착제층 및 분할형 복합 단섬유를 포함하고, 상기 분할형 복합 단섬유는 무용제 접착제층에 식모되어 있으며, 상기 분할형 복합 단섬유는 무용제 접착제층의 식모된 부위로부터 멀어질수록 섬도가 낮아지며, 상기 분할형 복합 단섬유는 무용제 접착제층에 식모된 접촉면과 수직방향으로 직립되어 식모된 형태이다.
이러한, 본 발명의 웨더 스트립은 도어의 승하강 유리 접촉면의 표면적 증가에 따른 흡습성과 닦임성 향상되고, 태사 식모에 따른 고밀도로 내구성과 형태 안정성 등 다양한 기능성 효과가 있으며, 초극세 분할가공을 통한 극세 섬유화에 따른 차음, 흡음성 강화 효과가 있다. 또한, 웨더 스트립 제품의 부드러운 섬유의 질감과 외관으로 고부가가치화가 가능하며, 분할형 이형단면 섬유소재의 섬유장 선택이 확대되어 도어 디자인성을 확대시킬 수 있다.
이하에서는 하기 실시예에 의거하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명은 한다. 그러나, 하기 실시예에 의해 본 발명의 권리범위를 한정하여 해석해서는 안되며, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이다.
[실시예]
준비예 1 : 무용제 접착제 수지의 준비
PVC(폴리염화비닐) 페이스트(paste) 40 중량%를 친환경 가소제인 DOTP(디옥틸테레프탈레이트) 60 중량%에 용해시켜서 18,500cps(25℃)의 PVC 졸(sol)을 제조하였다.
다음으로, 상기 PVC 졸 100 중량부에 대하여, 이소시아네이트계 화합물인 톨루엔디이소시아네이트(TDI) 16 중량부를 고속반응 성형기에 투입한 후, 별도의 라인을 통해서 고속반응 성형기 내에 PVC 졸 100 중량부에 대하여 PVC 열안정제인 스테아르산아연을 4.3 중량부, 지방산 에스테르계 점도저하제를 2.1 중량부, 가교 경화 촉매인 은(Ag)촉매를 1.2 중량부, 아크릴계 레벨링제를 1 중량부를 투입한 후, 고속으로 교반 및 혼합하여, 무용제 접착제 수지를 제조하였다. 제조한 무용제 접착제 수지의 점도는 21,600cps(25℃)였다.
준비예 2 ~ 준비예 4 및 비교준비예 1 ~ 2
상기 준비예 1과 동일한 방법으로 무용제 접착제 수지를 제조하되, 하기 표 1과 같은 조성으로 무용제 접착제 수지를 각각 제조하였다.
구분 PVC/DOTP졸
(중량비)		 이소시아네이트
(중량부)		 안정제
(중량부)		 점도저하제
(중량부)		 촉매 레벨
링제		 가교/건조
조건
준비예 1 40/60 20 5 3 1 1 165℃ 가온 경화
준비예 2 45/55 20 5 3 1 1 165℃ 가온 경화
준비예 3 50/50 20 5 3 1 1 165℃ 가온 경화
준비예 4 55/45 20 5 3 1 1 165℃ 가온 경화
비교준비예 1 34/66 20 5 3 1 1 165℃ 가온 경화
비교준비예 2 68/32 20 5 3 1 1 165℃ 가온 경화
실험예 1
상기 준비예 1 ~ 4 및 비교준비예 1 ~ 2에서 제조한 무용제 접착제 수지 각각의 점도, 필름내열성, 표면내마모성, 180℃에서의 내열성 및 내황변성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
이때, 필름 내열성은 필름 형성 후 필름을 전기 오븐 165℃ 온도에서 20분 유지 후 형상 변화 확인을 통해 하여 측정한 것이고, 표면 내마모성은 KS M ISO 17076:2007 시험방법으로 측정한 것이며, 내열성은 전기 오븐 180℃ 온도에서 20분 유지 후 형상 변화 확인하여 측정한 것이다. 또한 내황변성은 ASTM D 1148 시험방법으로 측정한 것이다.
구분 점도(cps, 25℃) 필름내열성 표면내마모성 내열성(180℃) 내황변성
준비예 1 19,370 165℃ 이상 3.5급 이상 양호함 4급
준비예 2 20,240 165℃ 이상 3.5급 이상 양호함 4급
준비예 3 20,950 165℃ 이상 4급 이상 매우양호함 4급
준비예 4 22,580 165℃ 이상 4급 이상 매우양호함 4급
비교준비예 1 15,050 165℃ 이상 3.5급 이상 나쁨 4급
비교준비예 2 28,430 165℃ 이상 4급 이상 매우양호함 3급
상기 표 2의 실험 결과를 살펴보면, PVC와 DOTP를 40 ~ 60 : 60 ~ 40 중량비로 혼합하여 사용한 준비예 1 ~ 4의 무용제 접착제 수지는 전반적으로 적정 점도, 우수한 내열성, 표면 내마모성 및 내황변성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
그러나, 비교준비예 1의 경우, 점도가 18,000cps 미만으로 너무 낮고, 내열성이 좋지 않은 결과를 보였으며, 비교준비예 2의 경우, 점도가 23,000cps를 초과하여 너무 높은 문제가 있었으며, 준비예 1 ~ 4와 비교할 때, 내황변성이 다소 떨어지는 문제가 있었다.
실시예 1
(1) 식모용 분할형 복합 단섬유 소재 준비
9분할사 방사노즐을 설계하여 나일론/PET(polyethylene phthalate)= 70 : 30 중량비율로 단면이 편평형으로 복합방사하여 실시하였다. 복합방사된 분할형 복합 단섬유는 평균섬도가 7데니아이고, 평균섬유장이 3.5mm였다. 그리고, 복합 단섬유의 단면은 도 4의 A와 같은 편평형 타입으로서, 나일론 세그먼트 및 PET 세그먼트로 구성되며, 총 세그멘트 수가 9였다. 그리고, 횡단면 편평비(횡단면 중 긴 변의 길이/짧은 변의 길이)가 2.5이고, KSK 0521:2011 방법에 의거하여 측정시, 신도가 68%이다.
다음으로, 제조한 분할형 복합 단섬유를 분산염료로 고압 염색하고 화학적 전작처리로 대전처리하여 분산성과 전도성이 확보된 식모에 적합한 분할형 복합 단섬유(pile)로 가공하였다.
(2) 플로킹 정전식모 공정
연속 사출되는 웨더 스트립 구조물인 폴리우레탄 소재의 기재를 식모공정의 인취부에서 인취하면서, 식모용 코타에서 준비된 식모용 접착제인 상기 준비예 2의 무용제 접착제 수지를 200g/m2 정도로 상기 기재에 붓도포 방식으로 도포하고 식모실을 통과시키면서 플로킹 정전식모 방법으로 표면에 분할형 복합 단섬유를 82g/m2 양으로 식모시켰다.
이때, 대전성이 부여된 분할형 복합 단섬유를 호퍼에 투입한 후, 호퍼의 투하부의 브러쉬 솔을 통해 자유낙하시켰으며, 자유낙하되는 분할형 복합 단섬유는 고압존을 통과하여 식모실을 통과하는 무용제 접착제에 식모시켰다.
그리고, 식모시 고압존에 가해진 정전압은 31,000 ~ 31,500v로 하고 특히 식모되지 않은 잔존 복합 단섬유가 자중에 의해 식모되지 않은 상태에서 접착제 면에 적체되지 않도록 유의하였다.
(4) 가교경화 공정
다음으로, 분할형 복합 단섬유가 식모된 무용제 접착층(수지)을 150℃의 온도를 열풍과 적외선 조사 방법으로 열적조건에 노출시켜 무용제 접착층을 가교 경화시켜서, 식모된 분할형 복합 단섬유의 식모부를 고정시켰다.
(5) 식모된 분할형 복합 단섬유의 첨단부 분할공정
다음으로, 식모된 분할형 복합 단섬유의 식모면의 상층부인 첨단부를 320 ~ 340 데니어 나일론 브러쉬롤러로 브러싱하여 첨단부를 나일론으로 구성된 세그먼트 부분과 PET 로 구성된 세그먼트 부분으로 분할시켰다. 분할된 첨단부는 세섬화되어 각 세그먼트의 평균섬도는 0.16 데니어였다.
다음으로, 차가운 공기로 열가소된 무용제 접착층을 냉각시켜서 웨더 스트립을 제조하였다.
그리고, 제조한 웨더 스트립 단면의 SEM 측정 사진을 도 3에 나타내었다.
실시예 2 ~ 실시예 5 및 비교예 1 ~ 비교예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 웨더 스트립을 제조하되, 플로킹 정전식모 공정 수행 시, 고압존에 하기 표 3과 같은 정전압을 가하여 정전식모 공정을 수행하여 웨더 스트립을 각각 제조하여, 실시예 2 ~ 실시예 5 및 비교예 1 ~ 비교예 2를 각각 실시하였다.
구분 정전압(Volt)
실시예 1 31,000 ~ 31,500
실시예 2 35,500 ~ 36,000
실시예 3 40,500 ~ 41,000
실시예 4 49,500 ~ 50,000
실시예 5 64,500 ~ 65,000
비교예 1 27,500 ~ 28,000
비교예 2 71,000 ~ 71,500
실험예 2
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 웨더 스트립의 식모 밀도, 식모각도 및 표면 내마모성을 측정하였고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
이때, 내마모성은 MS261-21 시험 방법으로 마모 테스터기(도 5 참조)에 장착하여 1만회 왕복 마찰을 실시하여 기재의 노출이 보이거나 분할형 복합 단섬유의 현저한 마모가 없을 때 합격 판정 받음.(합격은 4.0 급 이상임)
구분 식모밀도(g/㎡) 식모각도(°) 표면 내마모성
실시예 1 72 60 ~ 120 4.0급
실시예 2 75 65 ~ 115 4.0급
실시예 3 98 70 ~ 110 4.5급
실시예 4 100 75 ~ 105 4.5급
실시예 5 95 70 ~ 110 4.5급
비교예 1 65 40 ~ 140 3.0급
비교예 2 67 70 ~ 110 3.0급
상기 표 4의 실험결과를 살펴보면, 정전압이 강해질 수록 식모각도가 증가하여 수직방향으로 식모되는 단섬유 양이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
그러나, 정전압이 50,000V를 초과하면 오히려 식모각도가 줄어드는 경향을 실시예 5를 통해서 확인할 수 있었다. 또한 정전압이 30,000V 미만인 비교예 1의 셩우 식모각도가 매우 낮은 문제가 있었으며, 비교예 2의 경우, 식모각도는 높으나, 식모밀도가 실시예와 비교할 때 매우 낮아지는 문제가 있었다.
실시예 6
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 웨더 스트립을 제조하되, 평균섬도 2.59D의 분할형 복합 단섬유(평균섬유장 3.5mm)를 제조한 후, 이를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 플로킹 정전식모 공정 및 복합 단섬유의 첨단부 분할공정을 수행하여 첨단부를 나일론으로 구성된 세그먼트 부분과 PET 로 구성된 세그먼트 부분으로 분할시켰다. 분할된 첨단부는 세섬화되어 각 세그먼트의 평균섬도는 0.15데니어였다.
이때, 상기 평균섬도 2.59D의 분할형 복합 단섬유 및 이의 단면을 SEM 측정한 사진을 도 6a 및 도 6b에 각각 나타내었다.
또한, 분할형 복합 단섬유의 첨단부 분할공정을 수행한 후의 단섬유 및 이의 단면을 SEM 측정한 사진을 도 7a 및 도 7b에 각각 나타내었다.
실시예 7 ~ 실시예 9 및 비교예 3
상기 실시예 6과 동일한 방법으로 웨더 스트립을 제조하되, 하기 표 5와 같은 평균섬도를 가지는 분할형 복합 단섬유 각각을 이용하여 이를 플로킹 정전식모 공정 및 복합 단섬유의 첨단부 분할공정을 수행하여 하기 표 5와 같은 평균섬도를 가지는 복합 단섬유가 식모된 웨더 스트립을 각각 제조하여 실시예 7 ~ 실시예 9를 각각 실시하였다.
그리고, 비교예 3의 경우, 나일론과 PET의 복합 단섬유가 아닌, 나일론만을 사용하여 9분할사 방사노즐로 방사시켜서 제조한 단섬유를 식모공정 및 분할공정을 수행하여 웨더 스트립을 제조하였다.
구분 분할 전 단섬유의 평균섬도 분할 후 단섬유의 평균섬도
비교예 3 1.5D 나일론 단섬유 1.5D
실시예 7 1.5D 분할형 단섬유 0.14D
실시예 8 2.0D 분할형 단섬유 0.15D
실시예 6 2.59D 분할형 단섬유 0.16D
실시예 9 4.0D 분할형 단섬유 0.5D
실험예 3
상기 실시예 6 ~ 9 및 비교예 3에서 제조한 웨더 스트립의 내마모성, 접동저항시험 및 습동성 저항시험을 측정하였고 그 결과를 하기 표 6 ~ 표 8에 각각 나타내었다.
1) 내마모성 측정
상기 실험예 2와 동일하게 MS261-21 시험 방법으로 수행하였다.
2) 접동저항시험
실시예 6 ~ 9 및 비교예 3에서 제조한 웨더 스트립 100mm을 시편으로 준비한 후, 접동 저항 측정기에 부착하여 아래쪽 유리판의 왕복운동을 통해 마찰값을 측정하였다. 차량 내 장착 후 유리 창문의 왕복운동시 발생하는 마찰계수를 측정하는 장치로서, 측정값이 작을수록 마찰력 저하로 전동 장치에 무리가 없는 것을의미한다. 접동저항시험에 사용한 기기의 사진을 도 8의 A 및 B에 나타내었다.
3) 세미드라이 습동성 저항시험
실시예 6 ~ 9 및 비교예 3에서 제조한 웨더 스트립 100mm을 시편으로 준비한 후, 이를 마모 테스터기에 장착하여 아래쪽 유리판에 습기를 뿌리고 100회 왕복운동시 마찰값을 측정하였다. 우천시 유리 창문의 왕복운동시 발생하는 마찰계수를 측정하는 장치로 측정값이 작을수록 마찰력 저하로 전동 장치에 무리가 없는 것을 의미하다. 세미드라이 습동성 저항시험에 사용한 기기의 사진을 도 9의 A 및 B에 나타내었다.
종류 왕복회수 내마모성 판정
비교예 3 10000회 1만회 마모후 기재에 마모 없음 합격
실시예 7 10000회 1만회 마모후 기재에 마모 없음 합격
실시예 8 10000회 1만회 마모후 기재에 마모 없음 합격
실시예 6 10000회 1만회 마모후 기재에 마모 없음 합격
실시예 9 10000회 1만회 마모후 기재에 마모 없음 합격
종류 최대 하중(kgf) 1회 최대 하중(kgf) 2회 최대 하중(kgf) 3회 평균(kgf)
비교예 3 0.11 0.13 0.12 0.12
실시예 7 0.07 0.01 0.09 0.05
실시예 8 0.1 0.08 0.07 0.08
실시예 6 0.07 0.06 0.08 0.07
실시예 9 0.12 0.1 0.08 0.10
표 7의 접동 실험 결과, 실시예 6 ~ 실시예 9의 웨더 스트립이 나이론 1.5 단섬유를 사용한 웨더 스트립(비교예 3) 보다 접동저항시 마찰계수가 낮았으며, 이는 차량 조립 후 작동시 접동 저항증가로 발생하는 전장 부품들의 고장을 막을 수 있는 우수한 성능을 보유하고 있음을 확인할 수 있는 것이다.
종류 최대 마찰(Mu) 평균 마찰(Mu)
비교예 3 0.142 0.13094
실시예 7 0.086 0.07660
실시예 8 0.099 0.08744
실시예 6 0.103 0.09414
실시예 9 0.097 0.08953
표 8의 습동 저항성 실험 결과를 살펴보면, 나이론 1.5 단섬유를 사용한 웨더 스트립(비교예 3)의 평균 마찰값은 0.13094Mu이며, 실시예 6 ~ 9의 웨더 스트립은 평균 마찰값이 0.07 ~ 0.095Mu였다. 이는 본 발명의 분할형 단섬유 웨더스트립 제품이 세미드라이 습동성에서도 우수한 물성을 확보하고 있음을 확인할 수 있는 것이다.
이러한 본 발명의 웨더 스트립은 복합 단섬유는 이의 제조 공정에 분산염료를 활용하는 고압 염색 공정을 적용하여 염색 견뢰도 측면에서 마찰견뢰도, 일광견뢰도, 공정간 색차 발생 문제 등이 개선되었으며, 식모 가공 공정에 친환경 접착 수지를 활용하여 웨더 스트립의 RoHS 및 VOCs에 해당하는 친환경 요소가 확보되었다. 또한, 표면의 각 단섬유의 배치는 상부가 열려 있으면서 직선 고밀도형이므로 도어 유리의 먼지 등의 이물질을 효과적으로 제거하고 우천 시에 수분을 쉽게 흡습하는 특성에 따라 닦임성을 향상되었고 부드러운 상층부의 구조로 도어 유리의 승하강성이 개선되어 전동 모터의 내용년수 증대 및 과부하를 방지할 수 있다.
또한, 표면의 각 단섬유의 배치는 하부가 태사 형태로 식모되기에 시공성이 향상되고 단위 면적당 식모 밀도가 증가하여 웨더 스트립의 섬유 표면의 고물성화되었으며,또한, 표면의 각 단섬유의 배치는 하부가 태사 형태로 식모되기에 플록의 섬유장을 길게하거나 섬도를 조정하는 것이 가능하여 완성차 도어 디자인 측면에서 곡면성이 강조하는 디자인이 용이하다.

Claims (17)

  1. 기재, 무용제 접착제 수지 및 분할형 복합 단섬유를 각각 준비하는 1단계;
    기재 상부에 무용제 접착제 수지를 도포하여 무용제 접착층을 형성한 후, 분할형 복합 단섬유를 정전압 식모시키는 2단계;
    무용제 접착제 수지를 가교경화시켜서 분할형 복합 단섬유가 식모된 무용제 접착제층을 형성시키는 3단계;
    식모된 분할형 복합 단섬유의 첨단부를 분할시키는 분할공정을 수행하는 4단계; 및
    냉풍건조시키는 5단계;를 포함하며,
    4단계의 분할공정을 수행한 분할형 복합 단섬유는 무용제 접착제층에 식모된 식모부는 나일론 및 PET가 결합되어 일체화된 형태이고, 식모부와 반대방향인 첨단부는 다수개의 나일론 세크먼트 및 다수개의 PET 세그먼트로 갈라져 있으며,
    상기 분할형 복합 단섬유는 무용제 접착제층에 식모된 식모부의 평균섬도가 1 ~ 10D(데니어)이고, 식모부와 반대방향인 첨단부의 다수개의 나일론 세그먼트 및 다수개의 PET 세그먼트 각각은 평균섬도가 0.1 ~ 0.8D인 것을 특징으로 하는 친환경 기능성 웨더 스트립의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 정전압 식모는 플로킹 정전압 가공 방식을 응용 수행하여, 기재 상부에 도포된 무용제 접착제층에 60 ~ 120°의 각도로 분할형 복합 단섬유를 식모시키는 것을 특징으로 하는 친환경 기능성 웨더 스트립의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 분할형 복합 단섬유는 무용제 접착층에 50 ~ 100g/㎡ 양으로 식모되는 것을 특징으로 하는 친환경 기능성 웨더 스트립의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 4단계의 분할공정은 식모된 분할형 복합 단섬유의 첨단부를 브러쉬롤러(brush roller)로 마찰시켜서 수행하는 것을 특징으로 하는 친환경 기능성 웨더 스트립의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 4단계의 분할공정은 식모된 분할형 복합 단섬유의 첨단부에 100 ~ 120℃의 열풍 또는 열프레스를 가하여 복합 단섬유의 신도차이로 분할시키는 것을 특징으로 하는 친환경 기능성 웨더 스트립의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 4단계의 분할공정은 40 ~ 120 메쉬의 그라비아 인쇄롤을 이용하여 식모된 분할형 복합 단섬유의 첨단부를 10 ~ 20 중량% 농도의 가성소다액으로 처리한 후, 열을 가하여 수행하는 것을 특징으로 하는 친환경 기능성 웨더 스트립의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 1단계의 분할형 복합 단섬유는 나일론 및 PET를 6 ~ 8 : 2 ~ 4 중량비로 포함하는 이형단면사이고,
    1단계의 분할형 복합 단섬유는 평균섬도가 1 ~ 10D(데니어)이고, 평균섬유장이 0.5 ~ 5mm인 것을 특징으로 하는 친환경 기능성 웨더 스트립의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 무용제 접착제 수지는 폴리염화비닐 페이스트 및 디옥틸테레프탈레이트를 40 ~ 60 : 60 ~ 40 중량비로 혼합하여 디옥틸테레프탈레이트에 폴리염화비닐 페이스트를 용해시켜서 폴리염화비닐 졸(PVC sol)을 제조하는 단계;
    상기 폴리염화비닐 졸, 이소시아네이트계 화합물, 열안정제, 점도저하제 및 첨가제를 혼합 및 교반하여 평균점도 16,000 ~ 24,500cps(25℃)의 무용제 접착제 수지를 제조하는 단계;를 수행하여 제조한 것을 특징으로 하는 친환경 기능성 웨더 스트립의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 기재층 상부에 형성된 무용제 접착제층 및 분할형 복합 단섬유를 포함하고,
    상기 분할형 복합 단섬유는 무용제 접착제층에 식모되어 있으며,
    상기 분할형 복합 단섬유는 무용제 접착제층의 식모된 부위로부터 멀어질수록 섬도가 낮아지며,
    상기 분할형 복합 단섬유는 무용제 접착제층에 식모된 접촉면과 60 ~ 120°의 각도로 식모되어 있으며,
    분할형 복합 단섬유는 무용제 접착제층에 식모된 식모부는 나일론 및 PET가 결합되어 일체화된 형태이고, 식모부와 반대방향인 첨단부는 다수개의 나일론 세크먼트 및 다수개의 PET 세그먼트로 갈라져 있으며,
    상기 분할형 복합 단섬유는 무용제 접착제층에 식모된 식모부의 평균섬도가 1 ~ 10D(데니어)이고, 식모부와 반대방향인 첨단부의 다수개의 나일론 세그먼트 및 다수개의 PET 세그먼트 각각은 평균섬도가 0.1 ~ 0.8D인 것을 특징으로 하는 친환경 기능성 웨더 스트립.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서, 상기 분할형 복합 단섬유는 섬유장이 0.5 ~ 5mm인 것을 특징으로 하는 친환경 기능성 웨더 스트립.
  15. 제12항에 있어서, 상기 무용제 접착제층은 폴리염화비닐 졸(PVC sol), 이소시아네이트계 화합물, 열안정제, 점도저하제 및 첨가제를 포함하는 무용제 접착수지의 가교경화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 기능성 웨더 스트립.
  16. 제12항에 있어서, 상기 무용제 접착제층은 기재층 상부에 160 ~ 240g/㎡으로 형성되어 있고,
    상기 분할형 복합 단섬유는 무용제 접착층에 50 ~ 100g/㎡ 양으로 식모되어 있는 것을 특징으로 하는 친환경 기능성 웨더 스트립.
  17. 삭제
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