KR102360245B1 - 난연성 부직포 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난연성 부직포에 관한 것으로, 보다 구체적으로 난연 레이온 섬유 및 저융점 폴리에스터 섬유를 포함하고, 상기 저융점 폴리에스터 섬유의 함량은 난연 레이온 섬유 100 중량부 대비 20 내지 50 중량부인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 난연성 부직포에 의하면, 우수한 난연성을 가지고 있어 화재가 발생하더라도 쉽게 소각되지 않아 인명 및 재산 피해로 이어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 난연성 부직포는 사용자가 오랜 기간 동안 반복적으로 눕거나 앉게 됨에 따라 스트레스가 누적되더라도 처음 상태의 볼륨감을 최대한 유지할 수 있어 기능적으로나 외관적으로 제품의 품질을 장기간 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

난연성 부직포 및 이의 제조방법{Flame-retardant non-woven fabric and preparation method thereof}

본 발명은 난연성이 우수한 난연성 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 매트리스는 각 가정에서 사용되는 침대를 구성하게 되는 침대틀에 올려져 사람들이 편안한 숙면과 휴식을 취할 때 사용되는 것으로서, 현재 사용되고 있는 매트리스는 자체의 텐션력을 갖추고 있는 텐션요소의 외주면에 커버부재가 씌워지게 된다. 커버부재는 부직포, 패딩솜, 휄트, 원단 등의 소재를 단독 또는 조합하여 공지된 누빔 공법에 일체화되는 커버부재를 생산하여 커버부재를 텐션요소의 외주면에 씌워지도록 하면 되는 것이다.

이러한 종래의 매트리스는 사람이 직접적으로 올라 앉거나 누워서 사용하는 것으로서, 텐션요소는 텐션력의 기능만을 연구 추가하고 있으며, 텐션요소의 외주면에 씌워지게 되는 커버부재는 사람의 신체가 직접적으로 접촉되는 것으로서, 항균과 살균, 그리고 탈취의 기능만을 추구하고 있는 실정이어서, 사용 시에는 아무런 불편함과 문제점이 없으나, 사용도중 예기치 못한 불상사로 인해 집에 화재가 발생하여 불꽃이 매트리스에 점화되었을 경우에는 단순한 섬유소재로 되어 있는 커버부재가 수월하게 소각됨은 물론, 소각 시 인체에 유해한 유독가스 등이 발생됨에 따라 더 큰 화재와 인명 피해를 초래하게 되는 문제가 있다.

한국 공개특허번호 제2016-0000193호(2016.01.04)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 도출된 것으로, 화재가 발생하더라도 쉽게 소각되지 않는 난연성이 우수한 난연성 부직포 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적과제들은 하기의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 난연성 부직포에 관한 것으로, 보다 구체적으로 난연 레이온 섬유 및 저융점 폴리에스터 섬유를 포함하고, 상기 저융점 폴리에스터 섬유의 함량은 난연 레이온 섬유 100 중량부 대비 20 내지 50 중량부인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 양태는 난연성 부직포의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 (a) 난연 레이온 섬유 100 중량부에 대해 저융점 폴리에스터 섬유 20 내지 50 중량부를 혼합하여 원료솜을 제조하는 단계; (b) 상기 (a)단계에서 제조된 원료솜에 카딩(carding) 공정을 수행하는 단계; (c) 상기 (b) 단계를 거친 원료솜에 다층으로 적층하는 성형 공정을 수행하는 단계; (d) 상기 (c) 단계를 거친 원료솜에 상부 및 하부를 압축하는 펀칭 공정을 수행하는 단계; 및 (e) 상기 (d) 단계를 거친 원료솜을 건조시켜 부직포를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 난연성 부직포에 의하면, 우수한 난연성을 가지고 있어 화재가 발생하더라도 쉽게 소각되지 않아 인명 및 재산 피해로 이어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 난연성 부직포는 사용자가 오랜 기간 동안 반복적으로 눕거나 앉게 됨에 따라 스트레스가 누적되더라도 처음 상태의 볼륨감을 최대한 유지할 수 있어 기능적으로나 외관적으로 제품의 품질을 장기간 유지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명은 난연성 부직포에 관한 것으로, 보다 구체적으로 난연 레이온 섬유, 저융점 폴리에스터 섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 난연 레이온 섬유는 레이온 섬유를 난연 처리한 것으로서, 상기 레이온 섬유는 인조견이라고도 불리며, 선형의 긴 섬유 형태를 가지는 천연 유래의 섬유로서, 목재펄프 중에서도 α―셀룰로오스 성분이 많은 용해펄프에 가성소다와 이황화탄소를 작용시켜 점성이 강한 비스코스 용액을 만들고, 이 용액을 가느다란 노즐을 통해 사출한 후 다시 섬유소 분자로 결합하여 제조한 것으로 촉감이 부드럽고 흡수성이 좋다. 본 발명은 부직포에 난연성을 부여하기 위해 상기 레이온 섬유를 난연 처리한 난연 레이온 섬유를 사용하는 것을 특징으로 한다. 상기 난연 레이온 섬유는 레이온 섬유를 난연제가 용해된 배스(bath)에 침지 시키고, 상기 배스에서 꺼낸 레이온 섬유를 탈수 및 건조시켜 제조될 수 있으며, 최근에는 레이온 섬유의 최초 섬유 방사시에 난연제 성분을 원재료에 혼합한 상태로 방사하거나 레이온 섬유가 외부로 나오는 방사토출구 부분에서 난연제를 간접 분사하여 코팅하는 방식으로 주로 제조된다. 본 발명에서 상기 난연 레이온 섬유는 난연 처리에 사용되는 난연제로 인계 난연제, 질소계 난연제, 실리카계 난연제 또는 할로겐계 난연제 등이 사용될 수 있으나, 난연성 부직포의 친환경성을 높이고, 인체 유해성을 최소화하기 위해서는 난연제로 실리카계 난연제를 사용하여 난연 처리된 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 난연 레이온 섬유는 단일 종류의 난연 레이온 섬유로 이루질 수도 있으나, 난연성을 더욱 더 높이고, 상기 저융점 폴리에스터 섬유와 혼합하였을 때 속에 솜이 충진된 것과 흡사한 느낌의 볼륨감 있는 형태의 부직포를 형성하기 위해 평균 섬유 길이 30 내지 70mm의 난연 레이온 섬유와 평균 섬유 길이 90 내지 120mm의 난연 레이온 섬유가 중량 기준으로 1 : 0.2 내지 1 : 0.6 비율로 혼합되어 있는 것이 바람직하다. 나아가, 부직포의 볼륨감의 지속성을 한층 더 높이기 위해서는 상기 평균 섬유 길이 30 내지 70mm의 난연 레이온 섬유의 섬도는 2 내지 4 데니어이고, 상기 평균 섬유 길이 90 내지 120mm의 난연 레이온 섬유의 섬도는 5 내지 6 데니어인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에서 상기 저융점 폴리에스터 섬유는 상기 난연 레이온 섬유와 혼합하였을 때 솜이 충진된 것과 흡사한 느낌의 볼륨감 있는 형태의 부직포를 형성하도록 하면서 동시에 접착력이 작용하여 부직포의 볼륨감을 오래도록 지속되도록 하는 역할을 하는 것으로서, 융점이 110 내지 200℃ 이다.

상기 저융점 폴리에스터 섬유는 함량이 상기 난연 레이온 섬유 100 중량부 대비 20 내지 50 중량부인 것이 바람직하다. 이는 상기 저융점 폴리에스터 섬유의 함량이 상기 난연 레이온 섬유 100 중량부에 대해 20 중량부 미만일 경우에는 상기 난연 레이온 섬유와 혼합하였을 때 솜이 충진된 것과 흡사한 느낌의 볼륨감 있는 형태의 부직포를 형성하기 어려운 문제가 있고, 50 중량부를 초과하게 될 경우에는 부직포의 푹신감이 떨어지게 되는 문제가 있기 때문이다.

본 발명의 다른 양태는 난연성 부직포의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 (a) 난연 레이온 섬유 100 중량부에 대해 저융점 폴리에스터 섬유 20 내지 50 중량부를 혼합하여 원료솜을 제조하는 단계; (b) 상기 (a)단계에서 제조된 원료솜에 카딩(carding) 공정을 수행하는 단계; (c) 상기 (b) 단계를 거친 원료솜에 다층으로 적층하는 성형 공정을 수행하는 단계; (d) 상기 (c) 단계를 거친 원료솜에 상부 및 하부를 압축하는 펀칭 공정을 수행하는 단계; 및 (e) 상기 (d) 단계를 거친 원료솜을 건조시켜 부직포를 제조하는 단계;를 포함한다.

상기 (a) 단계에서 상기 난연 레이온 섬유는 단일 종류의 난연 레이온 섬유로 이루질 수도 있으나, 난연성을 더욱 더 높이고, 상기 저융점 폴리에스터 섬유와 혼합하였을 때 속에 솜이 충진된 것과 흡사한 느낌의 볼륨감 있는 형태의 부직포를 형성하기 위해 평균 섬유 길이 30 내지 70mm의 난연 레이온 섬유와 평균 섬유 길이 90 내지 120mm의 난연 레이온 섬유가 중량 기준으로 1 : 0.2 내지 1 : 0.6 비율로 혼합되어 있는 것이 바람직하다. 나아가, 부직포의 볼륨감의 지속성을 한층 더 높이기 위해서는 상기 평균 섬유 길이 30 내지 70mm의 난연 레이온 섬유의 섬도는 2 내지 4 데니어이고, 상기 평균 섬유 길이 90 내지 120mm의 난연 레이온 섬유의 섬도는 5 내지 6 데니어인 것이 보다 바람직하다.

상기 (b) 단계는 상기 (a)단계에서 제조된 원료솜에 카딩(carding) 공정을 수행하는 단계로서, 상기 카딩 공정은 원료솜을 구성하는 엉클어져 있는 섬유를 한 올씩 분리될 때까지 개섬하거나, 섬유 중에 불순물을 제거하거나, 섬유를 잡아 늘여서 어느 정도 나란하거나, 슬라이버(sliver)를 만드는 공정으로서, 추후 제조되는 난연성 부직포의 난연성 및 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 공정이다. 즉, 상기 카딩 공정은 원료솜을 카드기에 공급하여, 상호 빗질 작용을 받아가면서 섬세하게 개면되어 얇은 거미줄 상태의 포(web)형태로 탈리 즉, 원료솜에 포함된 섬유를 한가닥씩 분리시키는 공정이다.

상기 (c) 단계는 상기 (b) 단계의 카딩공정을 거친 원료솜에 다층으로 적층하는 성형공정을 수행하는 단계로서, 상기 성형공정은 카딩공정을 거친 원료솜에 대한 웹 포밍(web forming)공정으로, 카팅공정을 거친 원료솜은 얇은 포(web) 한겹 상태로, 한겹 상태는 너무 얇으므로 제품의 두께와 폭에 따라 필요한 겹 수대로 겹치도록 얇은 포(web) 상태의 원료솜을 적층시키는 과정이다.

상기 (d)단계는 상기 (c)단계에서 성형공정을 거친 원료솜에 상부 및 하부를 압축하는 펀칭공정을 수행하는 단계로서, 성형공정을 거친 원료솜은 성형된 웹(web)상태의 개개의 섬유올이 서로 단단하게 결착되어 있지 않고 자연 상태로 쌓여만 있는 상태이므로, 펀칭공정은 본 발명의 난연성 부직포의 인장강도, 신도 및 두께를 조정하기 위해 상부 및 하부를 펀칭하여 개개의 섬유 가닥들을 서로 엉키도록 하여 결착시키는 공정이다. 상기 펀칭공정은 동일 기술 분야에서 통상적으로 적용되는 펀칭 공정 조건으로 수행될 수 있으며, 가령 바늘이 달린 펀칭기를 540 ~ 660 RPM으로 30 ~ 60초 동안 원료솜의 하부를 펀칭하여 원료솜의 하부를 압축하고, 540 ~ 660 RPM으로 30 ~ 60초 동안 원료솜의 상부를 펀칭하여 원료솜의 상부를 압축할 수 있다.

마지막으로, 상기 (e) 단계는 상기 (d)단계의 펀칭공정을 거친 원료솜을 건조시켜 부직포를 제조하는 단계로서, 상기 건조는 120 내지 200℃의 온도에서 2 내지 15분 동안 이루어질 수 있다. 다만, 본 발명에 따른 부직포의 볼륨감을 보다 더 팽팽하게 구현하고, 형성된 볼륨감이 지속적으로 견고하게 유지될 수 있도록 하기 위해서는 초기 1 내지 5분 동안은 120 내지 150℃에서 건조시키고, 15초 내지 3분 동안 냉각시킨 후 다시 1 내지 5분 동안은 건조 온도를 더 높여 150 내지 180℃로 건조시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 따른 난연성 부직포는 우수한 난연성을 가지고 있어 화재가 발생하더라도 쉽게 소각되지 않아 인명 및 재산 피해로 이어지는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 난연성 부직포는 사용자가 오랜 기간 동안 반복적으로 눕거나 앉게 됨에 따라 스트레스가 누적되더라도 처음 상태의 볼륨감을 최대한 유지할 수 있어 기능적으로나 외관적으로 제품의 품질을 장기간 유지할 수 있다.

본 발명에 따른 난연성 부직포는 용도가 다양하며, 예를 들면 매트리스와 같은 침구류, 의류 등에 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 설명하도록 한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 일 예에 지나지 않으며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.

실시예 : 난연성 부직포의 제조

하기 표 1에 나타난 함량으로 난연 레이온 섬유 및 저융점 폴리에스터 섬유를 혼합하여 원료솜을 제조하였다. 상기 제조된 원료솜을 카드기에 투입하여 카딩 공정을 수행한 후, 성형기에 투입하여 원료솜을 적층하는 성형공정을 수행하였다. 상기 성형공정이 완료된 원료솜에 대해 바늘이 달린 펀칭기를 이용하여 580RPM으로 50초 동안 원료솜의 하부를 펀칭하여 원료솜의 하부를 압축하고, 역시 580RPM으로 350초 동안 원료솜의 상부를 펀칭하여 원료솜의 상부를 압축하는 펀칭 공정을 수행하였다. 상기 펀칭 공정을 거친 원료솜에 대해 하기 표 1의 조건으로 건조시켜 부직포를 제조하였다.

상기 난연 레이온 섬유는 실리카계 난연제로 난연 처리된 것을 사용하였다.

비교예 : 난연성 부직포의 제조

상기 실시예와 동일한 방법으로 제조하되, 하기 표 1에 나타난 조건으로 부직포를 제조하였다.

구분	섬도 (데니어)	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	비교예
평균 섬유 길이 35mm의 난연 레이온 섬유와 평균 섬유 길이 105mm의 난연 레이온 섬유가 중량 기준으로 1 : 0.4 중량 비율로 혼합된 난연 레이온 섬유	섬도가 4.5로 균일	100g		100g
	평균 섬유 길이 35mm의 난연 레이온 섬유 섬도는 3, 평균 섬유 길이 105mm의 난연 레이온 섬유의 섬도는 6		100g		100g
평균 섬유길이 60mm의 난연 레이온 섬유	4.5					100g	100g
저융점 폴리에스터 섬유	4.5	30g	30g	30g	30g	30g	15g
건조 조건	150℃에서 8분 동안 건조	○	○			○	○
	초기 4분 동안은 130 ℃에서 건조시키고, 2분 동안 냉각시킨 후 다시 4분 동안은 160℃로 건조			○	○

실험예

1. 난연성

상기 실시예 1 내지 5와 비교예에 대해 KS M3032 규격에 의거한 한계산소지수법을 이용하여 난연성능을 시험하였으며, 시험 결과느 하기 표 2에 나타난 바와 같다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	비교예
난연성능	32	34	33	34	29	27

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 5는 비교예에 비해 대체적으로 난연성능이 우수함을 알 수 있다. 특히, 평균 섬유의 길이가 상이한 난연 레이온 섬유를 혼합하여 사용한 부직포가 평균 섬유의 길이가 동일한 한 종류의 난연 레이온 섬유를 사용한 부직포에 비해 난연 성능이 더욱 더 우수함을 알 수 있다.

2. 부직포 볼륨감 지속성

상기 실시예 1 내지 5와 비교예에 대해, 볼륨감의 팽팽한 정도와 팽팽한 볼륨감의 지속 정도를 시험하였다. 시험 방법은 압축 테스트 전에 볼륨감의 팽팽한 정도를 1차적으로 확인한 후, 압축 테스트기를 이용하여 상기 각각의 부직포에 압축률 60%, 5 Hz 조건에서 1만회 반복적으로 압축을 가한 후 볼륨감의 팽팽한 정도를 육안으로 평가하였다(매우 팽팽함 : 5점, 팽팽함 : 4점, 보통 : 3점, 나쁨 : 2점, 매우 나쁨 : 1점). 시험 결과는 하기 표 3에 나타난 바와 같다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	비교예
압축 테스트 전 볼륨감의 팽팽한 정도	4	4	5	5	3	2
압축 테스트 후 볼륨감의 팽팽한 정도	3	4	4	5	2	1

상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4는 비교예 1 및 2에 비해 대체적으로 볼륨감의 팽팽한 정도가 우수하며, 팽팽한 볼륨감의 지속성도 우수한 것을 알 수 있다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술할 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

1. 난연 레이온 섬유 및 저융점 폴리에스터 섬유를 포함하고,
   상기 저융점 폴리에스터 섬유의 함량은 난연 레이온 섬유 100 중량부 대비 20 내지 50 중량부이되,
   상기 난연 레이온 섬유는 평균 섬유 길이 30 내지 70mm의 난연 레이온 섬유와 평균 섬유 길이 90 내지 120mm의 난연 레이온 섬유가 중량 기준으로 1 : 0.2 내지 1 : 0.6 비율로 혼합되어 있으며,
   상기 평균 섬유 길이 30 내지 70mm의 난연 레이온 섬유의 섬도는 2 내지 4 데니어이고, 상기 평균 섬유 길이 90 내지 120mm의 난연 레이온 섬유의 섬도는 5 내지 6 데니어인 난연성 부직포.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. (a) 난연 레이온 섬유 100 중량부에 대해 저융점 폴리에스터 섬유 20 내지 50 중량부를 혼합하여 원료솜을 제조하는 단계;
   (b) 상기 (a)단계에서 제조된 원료솜에 카딩(carding) 공정을 수행하는 단계;
   (c) 상기 (b) 단계를 거친 원료솜에 다층으로 적층하는 성형 공정을 수행하는 단계;
   (d) 상기 (c) 단계를 거친 원료솜에 상부 및 하부를 압축하는 펀칭 공정을 수행하는 단계; 및
   (e) 상기 (d) 단계를 거친 원료솜을 건조시켜 부직포를 제조하는 단계;를 포함하되,
   상기 난연 레이온 섬유는 평균 섬유 길이 30 내지 70mm의 난연 레이온 섬유와 평균 섬유 길이 90 내지 120mm의 난연 레이온 섬유가 중량 기준으로 1 : 0.2 내지 1 : 0.6 비율로 혼합되어 있으며,
   상기 평균 섬유 길이 30 내지 70mm의 난연 레이온 섬유의 섬도는 2 내지 4 데니어이고, 상기 평균 섬유 길이 90 내지 120mm의 난연 레이온 섬유의 섬도는 5 내지 6 데니어인 난연성 부직포의 제조방법.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 4항에 있어서,
   상기 (e) 단계의 건조는 초기 1 내지 5분 동안은 120 내지 150℃에서 건조시키고, 15초 내지 3분 동안 냉각시킨 후 다시 1 내지 5분 동안은 건조 온도를 더 높여 150 내지 180℃로 건조시키는 것을 특징으로 하는 난연성 부직포의 제조방법.