KR101755034B1 - 카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포 및 이의 제조방법 - Google Patents

카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카펫 제조과정에서 터프팅(tufting) 공정 및 백 코팅(back coating) 공정 후에도 기포지가 우수한 인열강력을 가지도록 하는 카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포의 제조방법 및 이 방법으로 제조되는 스펀본드 부직포에 관한 것이다.
본 발명에 따른 부직포는 서로 다른 섬도와 용융온도를 갖는 폴리에스테르 필라멘트로 구성되어 카펫 제조과정의 터프팅 공정시 니들에 의한 필라멘트 파손을 최소화하고 백 코팅 공정시 조액이 부직포로 침투되는 것을 억제함으로써 인열강력이 우수한 카펫 기포지용 스펀본드 부직포를 제조할 수 있다.

Description

카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포 및 이의 제조방법{Polyester Spunbonded Nonwoven for Primary Carpet Backing, and Method for Manufacturing the Same}
본 발명은 카펫 제조과정에서 터프팅(tufting) 공정 및 백 코팅(back coating) 공정 후에도 기포지가 우수한 인열강력을 가지도록 하는 카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포의 제조방법 및 이 방법으로 제조되는 스펀본드 부직포에 관한 것이다.
스펀본드 부직포는 생산성이 높고 고강력 및 저후도의 특성이 있어서 산업적으로 많은 분야에 이용되고 있으며, 강도 및 배수성이 우수하다는 점에서 토목 및 건축 용도에 사용되기도 하고 가격 대비 우수한 내구성을 갖는다는 점에서 자동차용으로도 많이 사용되고 있다.
특히, 근래에 와서 스펀본드 부직포가 우수한 형태안정성과 먼지입자 포집 능력을 갖는 것이 밝혀져 필터소재로도 많이 사용되고 있으며, 균제도가 우수하면서 고온 형태안정성이 뛰어난 점을 이용하여 각종 터프팅 카펫의 1차 기포지(primary tufting carpet backing)용으로도 많이 사용되고 있다.
일반적으로 스펀본드 부직포를 구성하는 필라멘트는 통상적으로 한 가지 이상의 폴리에스테르 칩을 사용하는데, 각각 방사된 폴리에스테르 필라멘트가 혼재해 있는 형태인 혼섬방사(matrix & binder)와 두 가지의 폴리에스테르를 동일 필라멘트 제조에 사용하는 복합방사(sheath & core / side by side) 등의 형태가 주를 이루고 있으며, 일반적으로 용융점이 250 ℃ 이상의 일반 폴리에스테르와 아디프산(adipic acid)이나 이소프탈산(isophtalic acid)을 첨가하여 용융점이 그보다 낮게 중합된 저융점 폴리에스테르를 사용하여 제조된다.
이와 같은 부직포를 카펫 기포지에 적용하여 카펫을 제조함에 있어서는 니들(needle)을 이용하여 카펫사를 카펫 기포지에 이식하는 터프팅(tufting) 공정이 필요하고, 이후 백 코팅 공정을 통해 에틸비닐아세테이트(ethyl vinyl acetate, EVA), 스티렌부타디엔고무(styrene butadiene rubber, SBR) 성분 등을 터프팅면에 코팅함으로써 카펫사가 기포지로부터 빠지는 것을 막아준다.
터프팅 공정은 1000 데니어(denier) 이상의 두꺼운 카펫사를 평량 80~120 gsm(grams per square meter) 수준의 약한 부직포에 고속으로 심는 공정으로서, 이 과정에서 부직포를 구성하는 필라멘트 섬유들이 니들에 의해 손상 또는 파손되어 강도, 신도 및 인열강력과 같은 부직포 전체의 물성이 하락하게 된다.
이와 같은 문제를 해결하기 위한 여러 가지 방안들이 제시되어 왔으나, 아직까지 기술적으로나 상업적으로 미흡한 실정으로서, 예를 들어 한국공개특허공보 제1998-0061102호에 카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포를 제조하는 방법이 제시되어 있다.
상기 발명은 용융온도가 260 ℃인 일반폴리에스테르와 일반폴리에스테르보다 용융온도가 다소 낮은 230 ℃의 저융점 코폴리에스테르를 동시에 방사하여 웹(web)을 제조한 후 니들펀칭하고 캘린더롤러를 통과시켜 카펫 기포지용 스펀본드 부직포를 제조하는 방법을 제공하고 있다.
그러나 이 방법은 공정이 복잡할 뿐만 아니라 터프팅 공정 후 필라멘트의 절단율이 높아서 강력, 신도 및 인열강력 유지율이 낮아져 카펫 기포지용으로 적용할 수 없다.
또한, 한국공개특허공보 제2001-0053138호에는 터프팅용 카펫 기포지로 이용되는 스펀본드 부직포의 제법을 소개하고 있으며, 상기 방법은 폴리유산계(PLA) 중합체를 복합방사법을 통해 이형단면사를 제조하고 이를 이용하여 카펫 기포지를 제조하는 과정으로 이루어진다.
그러나 이와 같은 제조법은 폴리유산계 중합체의 특성상 방사공정이 극히 어려워서 절사 및 방사결점이 발생하기 쉬울 뿐만 아니라 고가의 폴리유산계 중합체를 사용하므로 제조원가가 높아지는 단점이 있다.
또한, 미국등록특허공보 제04169176호에는 제조된 폴리에스테르 스펀본드 부직포에 별도의 후가공법으로 아크릴 바인더 처리를 편면에 실시하여 카펫 기포지를 제조하는 방법이 개시되어 있고, 미국등록특허공보 제04210690호에는 저융점 코폴리에스테르를 개질하여 카펫 지포지용 스펀본드 부직포를 제조하는 방법이 개시되어 있으나, 이와 같은 방법으로 제조되는 부직포는 인열강력 등의 물성이 카펫 지포지 용도에 부족하고 제조공정이 복잡하며 별도의 비용이 추가로 필요하므로 상업적으로 바람직하지 않다.
본 발명은 카펫의 제조과정 중 터프팅 및 백 코팅 공정 후에도 기포지가 양호한 물성을 가질 수 있도록 하는 폴리에스테르 소재의 스펀본드 부직포 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것으로서, 특히 터프팅 공정 및 백 코팅 공정 후 우수한 인열강력을 가지도록 하여 카펫 기포지용으로 바람직하게 사용가능하도록 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 섬도가 4~7 데니어이고 융점이 250 ℃ 이상인 일반 폴리에스테르사 80~95 중량%와 섬도가 3~6 데니어이고 융점이 상기 일반 폴리에스테르사보다 30 ℃ 이상 낮은 저융점 폴리에스테르사 5~20 중량%로 이루어지는 표면층; 및 섬도가 8~10 데니어이고 융점이 250 ℃ 이상인 일반 폴리에스테르사 80~95 중량%와 섬도가 3~6 데니어이고 융점이 상기 일반 폴리에스테르사보다 30 ℃ 이상 낮은 저융점 폴리에스테르사 5~20 중량%로 이루어지는 이면층;을 포함하는 부직포로서, 상기 부직포의 평량은 110~130 g/㎡이고 부직포의 총중량 기준 0.3~1.0 중량%의 실리콘계 유제가 도포되어 부직포 표면의 각기 다른 위치에 물방울 적하시 물방울이 부직포에 침투되는 비율이 50 % 이하이며, 상기 이면층에 카펫사가 터프팅되는 카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포를 제공한다.
또한, 본 발명은 융점이 250 ℃ 이상인 일반 폴리에스테르와 융점이 상기 일반 폴리에스테르보다 30 ℃ 이상 낮은 저융점 폴리에스테르를 혼섬방사하여, 섬도 4~7 데니어의 일반 폴리에스테르사 80~95 중량%와 섬도 3~6 데니어의 저융점 폴리에스테르사 5~20 중량%가 혼섬된 표면층 혼섬사를 제조하는 단계; 융점이 250 ℃ 이상인 일반 폴리에스테르와 융점이 상기 일반 폴리에스테르보다 30 ℃ 이상 낮은 저융점 폴리에스테르를 혼섬방사하여, 섬도 8~10 데니어의 일반 폴리에스테르사 80~95 중량%와 섬도 3~6 데니어의 저융점 폴리에스테르사 5~20 중량%가 혼섬된 이면층 혼섬사를 제조하는 단계; 상기 표면층 혼섬사 및 이면층 혼섬사를 상하 적층하여 표면층과 이면층으로 구성된 웹을 형성하는 단계; 상기 웹을 평량 110~130 g/㎡이 되도록 열고정하는 단계; 및 상기 열고정된 웹 표면에 웹의 총중량 기준 0.3~1.0 중량%의 실리콘계 유제를 도포하여 부직포 표면의 각기 다른 위치에 물방울 적하시 물방울이 부직포에 침투되는 비율이 50 % 이하인 부직포를 제조하는 단계;를 포함하며, 상기 제조된 부직포의 이면층에 카펫사가 터프팅되는 카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 부직포는 서로 다른 섬도와 용융온도를 갖는 폴리에스테르 필라멘트로 구성되어 카펫 제조과정의 터프팅 공정시 니들에 의한 필라멘트 파손을 최소화하고 백 코팅 공정시 조액이 부직포로 침투되는 것을 억제함으로써 인열강력이 우수한 카펫 기포지용 스펀본드 부직포를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포의 제조과정의 일례를 개략적으로 보여주는 도면이다.
본 발명의 카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포는 혼섬방사에 의해 4~10 데니어의 섬도를 갖는 제1필라멘트와 3~6 데니어의 섬도를 갖는 제2필라멘트가 혼섬되어 섬도가 상이한 2 종의 혼섬사를 구성하고 이들 2 종의 혼섬사 각각이 표면과 이면(터프팅 면)의 2 개의 층을 형성하며, 부직포의 표면은 4~7 데니어의 제1필라멘트와 3~6 데니어의 제2필라멘트로 구성되고, 부직포의 이면은 8~10 데니어의 제1필라멘트와 3~6 데니어의 제2필라멘트로 구성된다.
상기 제1필라멘트의 소재는 융점이 250 ℃ 이상인 일반 폴리에스테르이고 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET)이며, 상기 제2필라멘트의 소재는 일반 폴리에스테르에 아디프산이나 이소프탈산을 첨가하여 용융점이 제1필라멘트 보다 30 ℃ 이상 낮게 중합된 저융점 코폴리에스테르(copolyester)이다.
본 발명의 부직포는 일반 폴리에스테르와 저융점 코폴리에스테르를 방사하면서 혼섬하는 혼섬방사를 통하여 혼섬사를 제조한 후 이를 적층하여 웹(web)을 형성하고 저융점 코폴리에스테르의 용융점으로 가열하여 웹을 열고정함으로써 제조되며, 상기 저융점 코폴리에스테르의 제2필라멘트는 가열에 의해 용융되어 일반 폴리에스테르의 제1필라멘트가 웹을 형성하여 고정될 수 있도록 접착하는 역할을 수행한다.
상기 혼섬방사를 통하여 제조되는 혼섬사는 제1필라멘트 80~95 중량% 및 제2필라멘트 5~20 중량%로 이루어지는데, 상기 제2필라멘트의 함량비가 5 중량% 미만일 경우 접착제 역할의 저융점 코폴리에스테르의 양이 적기 때문에 부직포의 강도 및 신율이 낮고, 20 중량%를 초과할 경우 접착성분이 과량인 관계로 필라멘트 간의 과다한 접착으로 인해 터프팅 공정에서 제1필라멘트의 파손이 많이 발생하여 이 또한 부직포의 강도 및 신율이 낮아진다.
본 발명에서 부직포를 서로 다른 데니어로 구성된 표면과 이면의 2 개 층으로 구성하는 방법은 서로 다른 크기의 방사구(spinneret)를 가진 방사구금을 2 열로 배열시킨 후 일반 폴리에스테르와 저융점 코폴리에스테르를 동일한 방사구금에 동시에 투입하면서 서로 다른 방사구로 토출되도록 하여 구금 내 혼섬방사하거나, 각 방사구금에 일반 폴리에스테르와 저융점 코폴리에스테르를 각각 별도로 투입하고 방사하면서 혼섬하는 구금 간 혼섬방사의 방법으로 이루어질 수 있다.
상기와 같이 혼섬방사 형태로 방사된 필라멘트를 고압의 공기연신장치를 이용하여 방사속도가 4500~5000 m/min이 되도록 충분히 연신시켜 제1필라멘트는 4~10 데니어의 섬도를 갖고 제2필라멘트는 3~6 데니어의 섬도를 갖는다.
상기 제1필라멘트가 4 데니어 미만일 경우 필라멘트가 가늘고 단위 면적당 필라멘트 수가 많기 때문에 터프팅 공정에서 필라멘트의 파손이 많이 발생하여 물성저하의 원인이 되고, 반대로 10 데니어를 초과할 경우 부직포를 상업적으로 균일하게 제조하기 어렵다.
이때, 상기 2 열의 방사구금 중 어느 한 열의 구금에서는 일반 폴리에스테르를 방사하여 제조되는 제1필라멘트가 8~10 데니어의 섬도를 갖도록 방사구의 크기를 조절하고 다른 열의 구금에서는 제1필라멘트가 4~7 데니어의 섬도로 제조하며, 굵은 섬도의 제1필라멘트(8~10 데니어)는 제2필라멘트와 혼섬되어 터프팅되는 면인 이면층을 형성하고 가는 섬도의 제1필라멘트(4~7 데니어)는 제2필라멘트와 혼섬되어 표면층을 형성한다.
상기와 같이 카펫사가 터프팅되는 이면층에 굵은 섬도의 제1필라멘트를 사용하는 것은 카펫사를 니들로 터프팅할 때 니들에 의한 필라멘트 파손을 최소화하고 백 코팅 공정에서 조액의 침투량을 높여주어 카펫사를 좀더 견고히 고정하기 위함이며, 표면층에 가는 섬도의 제1필라멘트를 사용하는 것은 상대적으로 백 코팅 조액이 부직포 전체로 침투되는 것을 억제함으로 백 코팅 조액의 과량 침투로 인한 부직포의 인열강력 하락을 방지하기 위함이다.
또한, 제2필라멘트가 3 데니어 미만일 경우 방사성 불량으로 인한 공정 생산성이 낮아지고, 6 데니어를 초과할 경우 필라멘트의 냉각이 불량하여 필라멘트끼리 서로 융착되는 번들(bundle) 현상으로 인하여 부직포의 표면 균일성이 저하된다.
상기와 같이 제조된 필라멘트를 통상의 개섬법으로 웹의 형태로 적층한 후 기존의 부직포 제조에서 사용하는 2 개의 고온·고압의 캘린더롤이나 엠보스롤을 이용하여 접착 및 열고정하거나, 또는 열풍을 이용한 접착법으로 부직포를 제조하며, 이때 열풍장치의 온도는 제2필라멘트 소재인 저융점 코폴리에스테르의 용융점과 동일하게 설정하여 최적의 카펫 부직포 물성이 발현되도록 한다.
본 발명의 스펀본드 부직포는 필라멘트를 열고정하여 제조되므로, 니들 펀치 등의 공정을 별도로 진행하지 않아도 되어 제조공정이 단순하고 필라멘트의 파손을 방지할 수 있으며, 섬유의 접착이 외력이 아닌 열에 의해 이루어지므로 후도의 변화가 수반되지 않아서 벌키(bulky)한 구조의 스펀본드 부직포를 얻을 수 있다.
상기 부직포의 평량(坪量)은 텐터(tenter)와 같이 열풍을 분사하는 열고정 장치를 이용하여 평량 110~130 g/㎡이 되도록 하는 것이 카펫 기포지의 용도에 적당하며, 상기 평량이 110 g/㎡ 미만이면 벌키한 부직포를 얻을 수 있으나 필라멘트들 사이의 접착력이 약하여 강도 및 신도가 낮아지고 130 g/㎡를 초과하면 필라멘트들 사이가 너무 조밀해져서 니들에 의해 필라멘트의 손상이 발생하여 이 또한 터프팅 후 부직포의 강도 및 신도가 하락한다.
다음은 상기 열고정된 부직포의 총중량에 대하여 0.3~1.0 중량%의 유제를 분사하여 균일하게 도포한 후 건조하며, 0.3 중량% 미만으로 유제를 도포할 경우 유제가 부직포를 구성하는 필라멘트 내부로 균일하게 침투하지 못할 뿐만 아니라 절대량이 부족하여 필라멘트 표면에 충분한 유제의 피막을 형성하지 못하므로 터프팅 공정 중 필라멘트가 손상되어 부직포의 강도저하를 가져오고, 1.0 중량%를 초과할 경우 과량의 유제가 터프팅시 니들 바에 점착되고 여기에 터프팅 공정 중 발생하는 분진 등의 이물질이 적층됨에 따라 카펫사가 균일한 간격으로 심어지는데 방해가 된다.
이때 사용하는 유제는 실리콘계와 같은 소수성 특성을 가진 에멀션(emulsion) 형태가 바람직하고, 부직포 위에 물방울을 이용한 적하법 평가에서 침투율이 50 % 이하인 것이 더욱 바람직하며, 상기 적하법 평가는 각기 다른 위치의 부직포 표면에 물방울을 적하했을 경우 부직포에 침투되는 물방울의 비율을 의미한다.
만약, 친수성 특성의 유제를 적용할 경우 100 %의 침투를 가져오고 이는 백 코팅(back coating) 조액의 부직포 내부로의 침투를 용이하게 하기 때문에 부직포의 인열강력의 저하를 초래하므로, 상기와 같이 적하법 평가 결과 50 % 이하의 물방울 침투율을 보이는 소수성 유제를 적용할 경우 백 코팅 조액의 부직포 내부로의 침투를 억제하기 때문에 백 코팅 후 부직포의 인열강력이 우수하다.
또한, 상기와 같이 유제를 부직포 상에 도포하면 터프팅 공정에서 니들의 관통시 발생하는 니들과 부직포와의 마찰을 최소화하기 때문에 섬유의 손상을 최소화할 수 있으며, 아울러 니들의 마찰과 발열이 줄어들어 니들의 수명이 연장된다.
상기와 같이 제조되는 본 발명의 부직포는 인장강도 20~30 ㎏.f/5㎝, 인열강력이 9~11 ㎏.f, 신율이 25~35 %의 물성을 지니고, 이를 이용하여 카펫을 제조하는 과정에서 터프팅 공정 후 인장강도 15~19 ㎏.f/5㎝, 인열강력이 7~8 ㎏.f, 신율이 26~33 %의 물성을 나타내며, 백 코팅 후에는 인열강력 6~8 ㎏.f를 가질 수 있어서 강도와 내구성이 우수한 특성을 가진다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예, 비교예 및 시험예에 의거하여 좀더 상세하게 설명한다.
단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
<실시예 1>
원료로서 제1필라멘트는 융점이 250 ℃ 이상이고 고유점도(intrinsic viscosity, IV)가 0.655인 일반 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하였고, 제2필라멘트는 아디프산이나 이소프탈산을 첨가하여 용융점이 제1필라멘트 보다 30 ℃ 이상 낮게 중합된 저융점 코폴리에스테르를 사용하였다.
도 1에는 본 발명에 따른 부직포 제조과정의 일례가 개략적으로 도시되어 있는데, 288 ℃로 운전되는 2 열의 연속 압출기 각각에 상기 제1필라멘트와 제2필라멘트의 수지를 90:10 중량% 비율로 투입하여 용융시킨 후 각 연속 압출기의 방사빔(1, 1')에 설치된 방사구금(2, 2')의 다른 방사구를 통하여 제1 및 제2필라멘트를 사출하였다.
연신 후 제조되는 제1필라멘트는 첫 번째 열의 방사구금에서는 10 데니어가 되도록 하고 두 번째 열의 방사구금에서는 4 데니어가 되도록 하였으며, 제2필라멘트는 첫 번째 열 및 두 번째 열의 방사구금에서 모두 3 데니어가 되도록 토출량과 방사구의 구경을 조절하였다.
이어서 사출된 연속 필라멘트를 통상의 방법과 같이 냉각풍으로 고화시킨 후 고압의 공기연신장치(3)를 이용하여 방사속도 5000 m/min로 충분히 연신하면서 혼섬하여, 첫 번째 열 및 두 번째 열의 방사구금을 통하여 섬도가 상이한 2 종의 혼섬사를 제조하였다.
상기 혼섬사를 통상의 개섬법으로 연속 이동하는 금속제 네트컨베이어(4, net conveyor) 상에 웹 형태로 적층하되, 첫 번째 열과 두 번째 열의 방사구금을 통하여 제조되는 2 종의 혼섬사가 각각 웹을 형성한 상태에서 서로 상하로 적층될 수 있도록 한 다음 캘린더롤러(5)에서 접착 및 열고정시키고 열풍건조기(6)를 이용하여 제2필라멘트의 용융점 온도로 열접착하였으며, 장력조절장치(7)에서 부직포의 장력을 조정하여 단위면적당 중량이 120 g/㎡인 스펀본드 부직포를 제조한 후 부직포 표면에 유제를 도포하고 권취기(8)에 권취하였다.
상기 유제는 부직포 표면의 각기 다른 위치에 물방울 100 회를 적하할 경우 물방물이 부직포 내부로 전혀 침투하지 않도록 부직포 표면에 소수성의 실리콘계 유제를 분사하여 균일하게 도포한 다음 건조하여 부직포 총 중량의 0.5 중량%의 양으로 유제가 피막을 형성하도록 하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조한 다음 유제를 도포하였으며, 이때 부직포 표면의 물방물 적하시험에서 물방물이 100 회 중 50 회 부직포 내부로 침투하도록 부직포 총 중량의 0.5 중량%의 양으로 실리콘계 유제를 도포하고 건조하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1에서, 제1필라멘트와 제2필라멘트의 수지를 95:5 중량% 비율로 하고, 제1필라멘트는 첫 번째 열의 방사구금에서 10 데니어, 두 번째 열의 방사구금에서 7 데니어가 되도록 토출량과 방사구의 구경을 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 유제를 도포하였다.
<실시예 4>
상기 실시예 1에서, 제1필라멘트와 제2필라멘트의 수지를 85:15 중량% 비율로 하고, 제1필라멘트는 첫 번째 열의 방사구금에서 8 데니어, 두 번째 열의 방사구금에서 7 데니어가 되도록 하였으며, 제2필라멘트는 6 데니어가 되도록 토출량과 방사구의 구경을 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 유제를 도포하였다.
<실시예 5>
상기 실시예 1에서, 제1필라멘트와 제2필라멘트의 수지를 80:20 중량% 비율로 하고, 제1필라멘트는 첫 번째 열의 방사구금에서 8 데니어, 두 번째 열의 방사구금에서 4 데니어가 되도록 하였으며, 제2필라멘트는 6 데니어가 되도록 토출량과 방사구의 구경을 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 유제를 도포하였다.
<비교예 1>
상기 실시예 1에서, 제1필라멘트와 제2필라멘트의 수지를 95:5 중량% 비율로 하고, 제1필라멘트는 첫 번째 열과 두 번째 열의 방사구금에서 모두 10 데니어가 되도록 하였으며, 제2필라멘트는 3 데니어가 되도록 토출량과 방사구의 구경을 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 유제를 도포하였다.
<비교예 2>
상기 실시예 1에서, 제1필라멘트와 제2필라멘트의 수지를 80:20 중량% 비율로 하고, 제1필라멘트는 첫 번째 열과 두 번째 열의 방사구금에서 모두 4 데니어가 되도록 하였으며, 제2필라멘트는 6 데니어가 되도록 토출량과 방사구의 구경을 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 유제를 도포하였다.
<비교예 3>
상기 실시예 1에서, 제1필라멘트와 제2필라멘트의 수지를 80:20 중량% 비율로 하고, 제1필라멘트는 첫 번째 열의 방사구금에서 7 데니어, 두 번째 열의 방사구금에서 3 데니어가 되도록 하였으며, 제2필라멘트는 6 데니어가 되도록 토출량과 방사구의 구경을 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 유제를 도포하였다.
<비교예 4>
상기 실시예 1에서, 제1필라멘트와 제2필라멘트의 수지를 연속 압출기 각각에 96:4 중량% 비율로 투입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 유제를 도포하였다.
<비교예 5>
상기 실시예 1에서, 제1필라멘트와 제2필라멘트의 수지를 연속 압출기 각각에 79:21 중량% 비율로 투입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 유제를 도포하였다.
<비교예 6>
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조한 다음 유제를 도포하였으며, 이때 부직포 표면의 물방물 적하시험에서 물방물이 100 회 중 60 회 부직포 내부로 침투하도록 부직포 총 중량의 0.5 중량%의 양으로 유제를 도포하고 건조하였다.
상기 실시예 1~5 및 비교예 1~6의 부직포 제조조건을 하기 표 1에 정리하였다.
부직포 제조
구 분 제1필라멘트 섬도
(데니어)		 제2필라멘트
섬도
(데니어)		 제1필라멘트
/제2필라멘트
수지의 혼합비
(중량%)		 부직포 중량
(g/㎡)		 물방물
적하시험
(%)
첫 번째 열
방사구금		 두 번째 열
방사구금
실시예 1 10 4 3 90/10 120 0
실시예 2 10 4 3 90/10 50
실시예 3 10 7 3 95/5 0
실시예 4 8 7 6 85/15 0
실시예 5 8 4 6 80/20 0
비교예 1 10 10 3 95/5 0
비교예 2 4 4 6 80/20 0
비교예 3 7 3 6 80/20 0
비교예 4 10 4 3 96/4 0
비교예 5 10 4 3 79/21 0
비교예 6 10 4 3 90/10 60
<시험예> 부직포의 물성평가
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 부직포에 대하여, 터프팅 전후의 인장강도, 신율, 인열강력 및 백 코팅 후의 인열강력을 측정하였으며, 부직포의 상태를 육안관찰하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
터프팅 전의 인장강도는 KS K 0521 법을 이용하였는데, 구체적으로 가로×세로=5×20 ㎝ 크기의 시편을 INSTRON사(미국)의 측정장비를 이용하여 상·하 5×5 ㎝의 지그에 고정하고 인장속도 200 ㎜/min에서 측정하였으며, 터프팅 후의 인장강도는 GPI(gage per inch) 1/10, SPI(stroke per inch) 1/10의 조건으로 상기와 같이 KS K 0521 법을 이용하여 측정하였다.
터프팅 전후의 신율은 JIS L 1906 장섬유부직포 평가방법에 의해 측정하였고 터프팅 전후의 인열강력은 KS K 0536(Single Tongue)법을 이용하였는데, 인열강력의 측정방법은 구체적으로 가로×세로=7.6×20 ㎝ 크기의 시편 가운데 부분을 7 ㎝ 길이로 절개한 후 INSTRON사(미국)의 측정장비를 이용하여 인장속도 300 ㎜/min에서 측정하였다.
백 코팅 후의 인열강력은 부직포에 백 코팅 물질로서 에틸비닐아세테이트 조액을 그라비아롤을 이용하여 200 g/㎡의 양으로 도포한 후, 상기와 같이 KS K 0536 법을 이용하여 측정하였다.
부직포의 물성 측정결과
구 분 터프팅 전주1 ) 터프팅 후주1 ) 백 코팅 후 인열강력
(㎏.f)주1) 		육안평가
주2)
인장강도
kg.f/5㎝)		 신율
(%)		 인열강력
(㎏.f)		 인장강도
(kg.f/5㎝)		 신율
(%)		 인열강력
(㎏.f)
실시예 1 25.0/25.3 29.2/32.1 10.0/9.8 16.8/17.2 28.8/31.2 7.8/8.1 7.0/6.7 ◎
실시예 2 24.9/25.2 28.8/32.5 10.2/9.8 17.0/17.2 28.6/30.8 7.5/7.9 6.2/6.4 ◎
실시예 3 21.2/21.5 26.4/27.1 11.1/10.3 14.8/15.2 26.2/26.8 8.0/7.8 6.5/6.2 ◎
실시예 4 26.5/26.1 29.5/30.4 9.5/9.1 18.2/19.0 28.8/33.2 8.1/7.9 8.2/7.5 ◎
실시예 5 29.8/30.2 30.1/34.2 9.8/9.4 17.2/16.3 28.1/30.5 7.5/7.3 7.2/7.1 ◎
비교예 1 22.5/21.0 26.2/25.2 10.5/11.0 14.2/13.7 23.5/22.1 7.1/7.8 5.9/6.0 ○
비교예 2 25.1/27.5 28.3/30.7 7.5/7.9 9.5/7.7 17.6/18.9 4.2/3.8 6.8/7.1 △
비교예 3 26.2/29.2 30.9/30.4 8.2/7.5 11.2/10.6 22.2/20.9 4.5/4.0 6.2/6.5 △
비교예 4 19.0/19.3 23.2/25.1 10.0/9.5 10.0/9.2 16.3/18.9 5.0/4.1 5.2/5.0 △
비교예 5 30.7/31.8 34.7/35.9 7.1/6.8 10.1/9.5 17.9/18.1 4.8/4.2 4.9/4.8 △
비교예 6 25.5/24.9 28.7/31.2 9.8/9.9 15.9/17.8 28.7/30.8 7.7/8.2 5.9/4.9 △
주1) MD/CD (MD:mechanical direction, CD:cross direction)
주2) ◎:우수, ○:양호, △:불량
상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 부직포를 이용하여 제조된 카펫은 인장강도와 인열강도 평가에서 비교예에 비하여 전체적으로 우수한 특성을 나타내었다.
좀더 상세히 살펴보면, 터프팅 전 부직포의 인장강도와 신율은 실시예와 비교에 간에 유의적인 차이를 나타내지 않았으나, 터프팅 후에는 인장강도의 경우 실시예가 14.8~18.2/15.2~19.0 ㎏.f/5㎝(MD/CD)이고 비교예는 9.5~15.9/7.7~17.8 ㎏.f/5㎝(MD/CD)로 측정되었고, 신율은 실시예가 26.2~28.8/26.8~33.2 %(MD/CD)이고 비교예는 16.3~28.7/18.1~30.8 %(MD/CD)로 측정되어 터프팅 공정 중 비교예의 부직포는 실시예의 부직포에 비하여 인장강도와 신율이 저하됨을 알 수 있다.
인열강력의 경우에도 실시예의 부직포에 비하여 비교예의 부직포는 터프팅 전에 비하여 터프팅 후 및 백 코팅 후의 인열강력이 급격히 저하됨을 알 수 있다.
특히, 제1필라멘트의 섬도가 4 데니어로 작은 비교예 2는 터프팅 후 인열강력이 4.2/3.8 ㎏.f(MD/CD)로 가장 낮았는데, 이는 필라멘트가 가늘어서 단위 면적당 필라멘트 수가 많아지고 이로 인해 터프팅 공정에서 필라멘트의 파손이 많이 발생한데서 기인한 것으로 판단된다.
또한, 비교예 5는 접착제 역할을 하는 저융점 폴리에스테르의 함량이 20 중량%를 초과함으로 인하여 필라멘트들이 서로 과다하게 접착되고 이는 터프팅 공정에서 제1필라멘트의 보다 많은 파손을 유발하며, 이로 인해 백 코팅 후의 인열강력이 4.9/4.8 ㎏.f(MD/CD)의 매우 낮은 결과로 나타났다.
비교예 6의 경우, 터프팅 전후의 인열강력 변화는 실시예와 비슷한 결과를 보였으나 백 코팅 후에는 비교예의 수준으로 급격하게 저하되었는데, 부직포 표면에 친수성의 유제를 도포하여 백 코팅 조액이 부직포 내부로 많이 침투할 경우 부직포의 인열강력이 저하됨을 알 수 있다.
백 코팅 후의 카펫을 육안관찰한 결과, 본 발명의 실시예는 기포지의 상태나 파일사의 형태가 안정적으로 형성되어 전체적으로 우수한 결과를 나타내었으나, 비교예는 대부분 외관이 불량하였고 비교예 1은 표면층의 제1필라멘트의 섬도가 커서 외관이 비교적 양호하였으나 인열강력이 낮아서 사용 중에 기포지의 파손이 우려된다.
1, 1':방사빔, 2, 2':방사구금, 3:공기연신장치, 4:네트컨베이어, 5:캘린더롤러, 6:열풍건조기, 7:장력조절장치, 8:권취기

Claims (11)

  1. 섬도가 4~7 데니어이고 융점이 250 ℃ 이상인 일반 폴리에스테르사 80~95 중량%와 섬도가 3~6 데니어이고 융점이 상기 일반 폴리에스테르사보다 30 ℃ 이상 낮은 저융점 폴리에스테르사 5~20 중량%로 이루어지는 표면층; 및 섬도가 8~10 데니어이고 융점이 250 ℃ 이상인 일반 폴리에스테르사 80~95 중량%와 섬도가 3~6 데니어이고 융점이 상기 일반 폴리에스테르사보다 30 ℃ 이상 낮은 저융점 폴리에스테르사 5~20 중량%로 이루어지는 이면층;을 포함하는 부직포로서,
    상기 부직포의 평량은 110~130 g/㎡이고 부직포의 총중량 기준 0.3~1.0 중량%의 실리콘계 유제가 도포되어 부직포 표면의 각기 다른 위치에 물방울 적하시 물방울이 부직포에 침투되는 비율이 50 % 이하이며, 상기 이면층에 카펫사가 터프팅되는 카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 표면층과 이면층의 저융점 폴리에스테르사는 아디프산이나 이소프탈산이 공중합된 폴리에스테르 공중합체로 제조되는 것을 특징으로 하는 카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 부직포의 인장강도는 20~30 ㎏.f/5㎝이고 인열강력은 9~11 ㎏.f이며 신율은 25~35 %인 것을 특징으로 하는 카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 융점이 250 ℃ 이상인 일반 폴리에스테르와 융점이 상기 일반 폴리에스테르보다 30 ℃ 이상 낮은 저융점 폴리에스테르를 혼섬방사하여, 섬도 4~7 데니어의 일반 폴리에스테르사 80~95 중량%와 섬도 3~6 데니어의 저융점 폴리에스테르사 5~20 중량%가 혼섬된 표면층 혼섬사를 제조하는 단계;
    융점이 250 ℃ 이상인 일반 폴리에스테르와 융점이 상기 일반 폴리에스테르보다 30 ℃ 이상 낮은 저융점 폴리에스테르를 혼섬방사하여, 섬도 8~10 데니어의 일반 폴리에스테르사 80~95 중량%와 섬도 3~6 데니어의 저융점 폴리에스테르사 5~20 중량%가 혼섬된 이면층 혼섬사를 제조하는 단계;
    상기 표면층 혼섬사 및 이면층 혼섬사를 상하 적층하여 표면층과 이면층으로 구성된 웹을 형성하는 단계;
    상기 웹을 평량 110~130 g/㎡이 되도록 열고정하는 단계; 및
    상기 열고정된 웹 표면에 웹의 총중량 기준 0.3~1.0 중량%의 실리콘계 유제를 도포하여 부직포 표면의 각기 다른 위치에 물방울 적하시 물방울이 부직포에 침투되는 비율이 50 % 이하인 부직포를 제조하는 단계;를 포함하며,
    상기 제조된 부직포의 이면층에 카펫사가 터프팅되는 카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 표면층 혼섬사와 이면층 혼섬사를 제조하는 단계의 저융점 폴리에스테르는 아디프산이나 이소프탈산이 공중합된 폴리에스테르 공중합체인 것을 특징으로 하는 카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포의 제조방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 표면층 혼섬사와 이면층 혼섬사를 제조하는 단계의 혼섬방사는 방사속도 4500~5000 m/min으로 연신되는 것을 특징으로 하는 카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포의 제조방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 표면층 혼섬사와 이면층 혼섬사는 방사구금 내 혼섬되거나 방사구금 간 혼섬되어 제조되는 것을 특징으로 하는 카펫 기포지용 폴리에스테르 스펀본드 부직포의 제조방법.
  11. 삭제
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