KR102362231B1 - 카펫 기포지용 부직포 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양면의 색이 상이하고 기계적 물성이 향상된 카펫 기포지용 부직포의 제조방법에 관한 것으로, 카본블랙을 함유하고 융점이 250℃ 이상인 제1폴리에스테르에 의한 제1필라멘트, 및 융점이 190℃ 이하인 제2폴리에스테르에 의한 제2필라멘트의 혼섬사를 제1열 및 제2열로 적층하고 열접착하여 제조된다.
본 발명에 따르면 부직포의 양면에서 어느 한 면이 흰색에서 회색의 범위로, 그 반대면이 어두운 회색에서 검정색의 범위로 나타나게 되어, 즉 상대적으로 한 면의 밝은 색과 그 반대면의 어두운 색을 나타내게 되므로, 양면의 색상이 차이가 있는 카펫 기포지용 부직포를 제공한다. 이로 인해 카펫 파일사의 어둡고 밝은 색상에 맞추어 부직포의 양면 중 어느 한 면을 선택적으로 용이하게 사용하므로, 카펫의 색상에 따라 다양한 색상의 부직포를 별도로 만드는 것이 필요하지 않아 부직포의 재고 관리가 용이하고, 카펫 파일사와 기포지용 부직포의 색상조화를 이루고, 카펫 제조 공정의 효율성이 향상된다.

Description

카펫 기포지용 부직포 및 이의 제조방법{Non-woven for primary carpet backing and manufacturing method thereof}
본 발명은 양면의 색이 상이하고 기계적 물성이 향상된 카펫 기포지용 부직포의 제조방법에 관한 것이다.
카펫은, 다양한 색상과 패턴을 형성하며 부드러운 촉감으로 인해, 호텔, 사무실, 가정, 자동차 등에서 미적 효과를 나타내는 장식뿐만 아니라 쾌적성, 방오 및 차음 등의 목적으로 사용되고 있다.
카펫은 터프팅(Tufting)공정(부직포에 카펫사(BCF yarn)를 심는 공정)과 카펫사를 고정하고 형태안정성을 부여하는 백 코팅(Back Coating)공정(Tufting된 부직포 후면에 PVC, PE, EVA 또는 SBR 등의 조액을 다양한 Layer 구성으로 코팅 후 경화시키는 공정)을 거쳐 카펫용 원단으로 만들어진다.
카펫 제조에 있어, 기포지는 카펫의 심미적 외관품질을 결정하는 카펫사를 고정하는 역할과 제품의 보행성, 차음 및 보온성 역할을 하는 수지 층(layer)의 지지체로서 카펫의 품질을 좌우하는 중요요소이다.
카펫의 제조공정 전체에서 기포지가 받는 물리적, 열적 외력은 높다. 터프팅공정에서 바늘(Needle)에 의해 구멍이 뚫리며 손상을 입고, 백 코팅 공정에서 수지소재가 묻은 상태에서 가열 및 Cooling 공정을 거치며 열적 외력을 받는다.
따라서 카펫용 기포지는 제품의 불량에 직접적으로 영향을 미치므로 카펫용 기포지는 물리적 손상에도 카펫사의 배열 형태를 유지해야 하며, 열적 환경에서 형태 변형이 없어야 한다.
또한, 심미적 성능 향상을 통해 기존의 카펫과 차별성을 두기 위한 개발 방향으로 다양한 색상의 카펫사를 적용하여 카펫의 색상에 따라 카펫사 사이로 보이는 기포지도 다양한 색상으로 요구되기 때문에 폴리머의 카본블랙(carbon black) 함량을 조절하여 흰색(white)에서 검정색(black) 범위의 제품들을 요구하고 있다. 따라서 카펫 제조업체에서는 카펫 제품에 따라 기포지 또한 색상별로 재고량을 관리해야 하는 문제점을 갖고 있다.
대한민국 등록특허 제1778177호(양면 색상이 다른 부직포의 제조방법)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해, 카본블랙 함량이 다른 필라멘트를 방사하여 부직포의 양면의 색상이 상이하게 구성되며 저융점 코폴리에스테르를 혼섬방사하여 터프팅 이후 기계적 특성이 우수한 부직포를 제조하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 제1면층 및 제2면층을 포함하여 이루어지는 부직포에서, 상기 제1면층 및 제2면층은, 융점이 250℃ 이상인 제1폴리에스테르와 카본블랙을 포함한 제1필라멘트, 및 융점이 190℃ 이하인 제2폴리에스테르를 포함한 제2필라멘트의 함량비가 95:5 ~ 85:15 중량%의 혼섬사를 포함하여 이루어지며, 상기 제1면층에서 상기 카본블랙의 총 함량은 총 0.06~0.15 중량% 이며, 상기 제2면층에서 상기 카본블랙의 총 함량은 0.3~0.5 중량%인 것을 특징으로 하는 카펫 기포지용 부직포를 제공한다.
또한, 제1필라멘트용으로 카본블랙이 0.07~0.15 중량% 포함된 융점이 250℃ 이상인 제1폴리에스테르와 제2필라멘트용으로 융점이 190℃ 이하인 제2폴리에스테르를 각각 용융하고 방사노즐을 통해 토출시켜, 상기 제1필라멘트 대 제2필라멘트의 함량비가 95:5 ~ 85:15 중량%가 되도록 혼섬방사하여, 제1열의 웹용 혼섬사를 제조하는 단계; 제1필라멘트용으로 카본블랙이 0.37~0.5 중량% 포함된 융점이 250℃ 이상인 제1폴리에스테르와 제2필라멘트용으로 융점이 190℃ 이하인 제2폴리에스테르를 각각 용융하고 방사노즐을 통해 토출시켜, 상기 제1필라멘트 대 제2필라멘트의 함량비가 95:5 ~ 85:15 중량%가 되도록 혼섬방사하여, 제2열의 웹용 혼섬사를 제조하는 단계; 상기 제1열의 웹용 혼섬사를 쌓아 제1열의 웹을 형성하고, 그 위에 상기 제2열의 웹용 혼섬사로 제2열의 웹을 쌓아 상기 제1열 및 제2열이 적층된 웹을 형성하는 단계; 및 상기 적층된 웹을 스무스(smooth) 롤에 의한 캘린더 공정을 거치고 열풍으로 열접착 하여 부직포를 제조하는 단계;를 포함하며, 상기 제1열의 웹은 상기 카본블랙을 0.06~0.20 중량% 포함하고, 상기 제2열의 웹은 상기 카본블랙을 0.3~0.5 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 카펫 기포지용 부직포의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 부직포의 양면에서 어느 한 면이 흰색에서 회색의 범위로, 그 반대면이 어두운 회색에서 검정색의 범위로 나타나게 되어, 즉 상대적으로 한 면의 밝은 색과 그 반대면의 어두운 색을 나타내게 되므로, 양면의 색상이 차이가 있는 카펫 기포지용 부직포를 제공한다.
이로 인해 카펫 파일사의 어둡거나 밝은 색상에 맞추어 부직포의 양면 중 어느 한 면을 선택적으로 용이하게 사용하므로, 카펫의 색상에 따라 다양한 색상의 부직포를 별도로 만드는 것이 필요하지 않아 부직포의 재고 관리가 용이하고, 카펫 파일사와 기포지용 부직포의 색상조화를 이루고, 카펫 제조 공정의 효율성이 향상된다.
또한, 본 발명의 부직포에 의해 카펫 제조 공정에서 외력(물리적, 열적)이 가해져도 형태변형이 작아지게 된다.
또한, 저융점 코폴리에스테르의 함량조절에 의해 필라멘트의 자율도를 높여 터프팅 할 때에 필라멘트의 손상을 줄여 부직포와 카펫에서 강도감소율의 저하를 방지한다.
본 발명은 부직포를 구성하는 2종류의 필라멘트 중 제1필라멘트는 융점 250℃ 이상인 폴리에스테르 열가소성 수지로 형성되며, 제2필라멘트는 융점 190℃ 이하인 코폴리에스테르 열가소성 수지로 형성된다. 특히, 제1필라멘트에 카본블랙을 함유시켜 부직포에서 색상이 조절되게 하여 이루어진다.
이때, 필라멘트 방사는 제1열과 제2열로 구분되어 이루어지며, 제1열과 제2열을 구성하는 제1필라멘트의 카본블랙 함량을 상이하게 조절함으로써 제1열의 웹과 제2열의 웹의 색상차이로 인해 양면의 색이 상이한 부직포 웹이 형성된다.
이하에 본 발명에 따른 양면의 색상이 상이하고 기계적 특성이 향상된 카펫 기포지용 부직포의 제조방법을 설명한다.
제1필라멘트용으로 카본블랙이 0.07~0.15 중량% 포함된 융점이 250℃ 이상인 제1폴리에스테르와 제2필라멘트용으로 융점이 190℃ 이하인 제2폴리에스테르를 각각 용융하고 방사노즐을 통해 토출시켜, 상기 제1필라멘트 대 제2필라멘트의 함량비가 95:5 ~ 85:15 중량%가 되도록 혼섬방사하여, 제1열의 웹용 혼섬사를 제조하는 단계를 실시할 수 있다.
이때 제1필라멘트에서 카본블랙의 함량이 증가할수록 부직포 웹의 색상이 흰색(white)에서 검정색(black)으로 짙어지게 된다.
한편, 제1필라멘트에서 카본블랙의 함량이 0.07 중량% 미만에서부터 감소할수록 부직포 웹의 색상은 흰색(white)으로 변화한다.
본 발명에서 제2필라멘트는 융점이 190℃ 이하인 폴리에스테르로 이루어져 후술하는 열접착 공정에서 열풍에 의해 연화되거나 용융되어 주변의 필라멘트를 결합시켜 부직포에서 강도 및 강성을 부여하게 된다.
이때 제2필라멘트의 함량비가 5 중량% 미만일 경우에 부직포 웹에서 열풍에 의해 필라멘트 간 접착이 되지 않은 부분이 많아져 부직포 형태가 잘 이루어 지지 않으며, 카펫 제조 후에 성형공정에서 균일한 변형이 이루어지지 않아 찢어짐 등의 문제가 발생할 수 있다.
또한, 제2필라멘트의 함량비가 15 중량%를 초과할 경우에 부직포의 접착제 성분 함량이 과다하여 부직포가 탄성이 적어지고(brittle 해짐), 터프팅 할 때에 필라멘트의 손상이 증가하여 터프팅 후에 기포지의 기계적 물성이 급격히 감소할 수 있다.
한편, 제1필라멘트용으로 카본블랙이 0.37~0.5 중량% 포함된 융점이 250℃ 이상인 제1폴리에스테르와 제2필라멘트용으로 융점이 190℃ 이하인 제2폴리에스테르를 각각 용융하고 방사노즐을 통해 토출시켜, 상기 제1필라멘트 대 제2필라멘트의 함량비가 95:5 ~ 85:15 중량%가 되도록 혼섬방사하여, 제2열의 웹용 혼섬사를 제조하는 단계를 실시할 수 있다.
이때 제1필라멘트에서 카본블랙의 함량이 0.5 중량%를 초과하면 카본블랙이 이물질로 작용하여 필라멘트의 형성을 방해하여 절사 등의 문제를 발생시킬 수 있으며, 이로 인해 방사가 가능하지 않을 수 있다. 특히, 제1열의 웹과 제2열의 웹에서 색상의 차이를 발현하기 위해 각각의 열에 함유되는 카본블랙의 함량에 있어 차이를 두어야 한다.
본 발명에 따라 혼섬방사 형태로 방사된 필라멘트는 고압의 공기 연신장치를 이용하여 방사속도가 4,500 내지 5,500m/min이 되도록 충분히 연신시켜 통상의 4 내지 10 데니어의 섬도를 갖는 필라멘트를 제조할 수 있다.
이후에 상기 제1열의 웹용 혼섬사를 컨베이어 네트 위에 웹의 형태로 쌓아 제1열의 웹을 형성하고, 그 위에 상기 제2열의 웹용 혼섬사로 제2열의 웹을 쌓아 상기 제1열 및 제2열이 적층되어 제1면층 및 제2면층으로 구성된 웹을 형성하는 단계를 실시할 수 있다.
이후에 상기 적층된 웹을 가열된 스무스(smooth) 롤에 의한 캘린더 공정을 거쳐 두께를 조절하고, 열풍으로 열접착 하여 부직포를 제조하는 단계를 실시할 수 있다.
본 발명은 이상에서 설명한 바와 같이, 융점이 상이하고, 카본블랙을 함유한 필라멘트와 함유하지 않은 필라멘트의 혼섬방사와, 카본블랙의 함량이 상이한 2층 구조의 웹 적층에 의해 부직포를 제조함으로써, 부직포의 제조가 방사에서부터 연속된 공정으로 이루어지고, 부직포에서 양면의 색상이 상이하면서도 저융점 코폴리에스테르 함량 조절을 통해 터프팅 공정에 의한 기계적 특성이 손상되지 않는 부직포를 제공하는 것이 가능해진다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예와 비교예에 의거하여 좀 더 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]
제1필라멘트를 성형하기 위해 카본블랙의 함량이 0.07 중량%가 되도록 카본블랙을 사이드 피딩한 255℃의 융점의 폴리에스테르 압출용융물 및 제2필라멘트를 성형하기 위해 180℃ 융점의 저융점 코폴리에스테르 압출용융물을 각각 연속압출기의 하단의 방사노즐을 통해 토출시키고 혼섬방사하여 제1열의 웹용 혼섬사를 제조하였다.
제1필라멘트를 성형하기 위해 카본블랙의 함량이 0.5 중량%가 되도록 카본블랙을 사이드 피딩한 255℃의 융점의 폴리에스테르 압출용융물 및 제2필라멘트를 성형하기 위해 180℃ 융점의 저융점 코폴리에스테르 압출용융물을 각각 연속압출기의 하단의 방사노즐을 통해 토출시카고 혼섬방사하여 제2열의 웹용 혼섬사를 제조하였다.
이때 혼섬방사는 제1필라멘트와 제2필라멘트의 함량비가 90:10 wt%가 되도록 하고, 연신하여 제조되는 혼섬사 필라멘트의 섬도가 8 데니어가 되도록 토출량과 구금의 방사노즐 수를 조절하였다.
또한, 방사노즐에서 방출된 연속 필라멘트를 냉각풍으로 고화시킨 후, 고압의 공기 연신장치를 이용하여 방사속도가 5,000 m/min이 되도록 연신시켰다.
이후, 통상의 개섬법에 의해 컨베이어 네트(net) 위에 상기 제1열의 웹용 혼섬사 쌓아 제1열의 카본블랙의 함량이 0.063 중량%가 되도록 제1열의 웹을 형성하고, 그 위에 제2열의 웹용 혼섬사로 제2열의 카본블랙의 함량이 0.45 중량%가 되도록 제2열의 웹을 쌓아 제1열에 의한 제1면층 및 제2열에 의한 제2면층이 적층된 웹을 형성하였다.
이렇게 적층된 웹은 가열된 스무스(smooth) 롤에 의한 캘린더 공정을 거쳐 평활성과 적정한 두께를 부여하고, 열풍으로 열접착 하여 단위면적당 중량이 120 g/㎡인 카펫 기포지용 스펀본드 부직포를 제조하였다.
[실시예 2~4] 및 [비교예 1~4]
상기 실시예 1에서 상기 혼섬사의 혼섬비율, 제1열 및 제2열의 카본블랙 함량을 하기의 표 1에 나타낸 바와 같이 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 카펫 기포지용 스펀본드 부직포를 제조하였다.
구분 제1필라멘트 함량
(중량%)		 제2필라멘트 함량
(중량%)		 제1열 카본블랙의 함량
(중량%)		 제2열 카본블랙의 함량
(중량%)
제1필라멘트 제1적층웹 제1필라멘트 제2적층웹
실시예 1 90 10 0.07 0.063 0.5 0.45
실시예 2 90 10 0.15 0.135 0.37 0.333
실시예 3 86 14 0.15 0.129 0.37 0.318
실시예 4 94 6 0.15 0.141 0.37 0.347
비교예 1 90 10 0.05 0.045 0.5 0.45
비교예 2 90 10 0.07 0.063 0.6 0.54
비교예 3 96 4 0.07 0.067 0.5 0.48
비교예 4 80 20 0.07 0.056 0.4 0.4
상기 실시예 및 비교예의 카펫 기포지용 스펀본드 부직포 및 터프팅 후의 부직포에 대한 특성을 하기의 시험방법에 따라 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.
이때 터프팅은 루프(Loop) 형태로 게이지(10 ea/inch), BCF yarn 높이(3mm)의 조건으로 실시하였다.
<시험방법>
1. 인장강도(단위: Kg.f/5㎝) 및 인장신률(%)
KS K 0521법을 사용한다.
가로 × 세로 = 5 × 20㎝의 크기의 시편을 인스트론사의 측정장비를 이용하여 상/하 5 × 5㎝ 지그로 물린 후 인장속도 200mm/분으로 측정한다.
2. White Index(WI)
X-rite사의 Color-Eye 7000A 기기를 사용하여 측정한다.
평가 시편은 최소 직경이 40mm 이상을 사용하고, 각각의 시료에 대해 3회 측정을 한 후에 그 평균값을 나타낸다.
측정값(WI)의 수치가 높을수록 백색(white)을 의미한다.
구분 인장강도
MD/CD
(Kg.f/5㎝)		 터프팅 후 인장강도 감소율
MD/CD
(%)		 인장신률
MD/CD
(%)		 White Index
(제1면층/
제2면층)		 최종 색상
(제1면층/
제2면층)		 비고
터프팅 전 터프팅 후
실시예 1 27.2/28.4 11.4/13.1 58/54 56.6/58.1 16.4/4.2 밝은 회색/흑색
실시예 2 26.8/27.3 10.5/10.4 61/62 57.1/57.8 5.7/5.1 회색/어두운 회색
실시예 3 29.5/30.1 9.4/10.2 68/66 51.3/52.8 5.8/5.2 회색/어두운 회색
실시예 4 26.2/26.7 11.5/12.8 56/52 59.4/60.2 5.5/4.9 회색/어두운 회색
비교예 1 27.6/28.4 13.2/13.1 52/54 57.4/58.3 18.3/4.4 흰색/흑색
비교예 2 - - - - - - 방사 불량
비교예 3 17.5/19.5 8.6/9.9 51/49 56.9/58.2 16.4/4.3 밝은 회색/흑색 강도 불량
비교예 4 31.4/33.1 9.1/8.3 71/75 38.6/39.7 16.5/4.3 밝은 회색/흑색 터프팅 불량
상기 표 2의 결과로부터 본 발명에 따른 카펫 기포지용 부직포는, 제1면층이 흰색에서 회색의 범위에, 제2면층이 어두운 회색에서 흑색의 범위로 나타나고, 제1면층과 제2면층에서 뚜렷이 대조되는 상대적으로 밝은 색과 어두운 색의 상이한 색상을 나타내므로, 카펫의 최종 색상에 맞게 밝은 색 또는 어두운 색을 나타내는 면을 선택하여 사용하는 것이 가능해 지는 것이 확인된다.
한편, 혼섬사에서 제2필라멘트의 함량이 적어지면(비교예 3 참조) 부직포의 인장강도가 저하하고, 많아지면(비교예 4 참조) 터프팅 후에 인장강도의 감소율이 커져 터프팅 후 물성이 저하된다.
또한, 제1필라멘트에서 카본블랙의 함량이 많아지면(비교예 2 참조) 절사와 방사노즐의 막힘이 발생하여 방사가 제대로 되지 않고 이로 인해 부직포 웹의 성형이 이루어지지 않는 것이 확인된다.

Claims (5)

  1. 제1면층 및 제2면층을 포함하여 이루어지는 부직포에서,
    상기 제1면층 및 제2면층은, 융점이 250℃ 이상인 제1폴리에스테르와 카본블랙을 포함한 제1필라멘트, 및 융점이 190℃ 이하인 제2폴리에스테르를 포함한 제2필라멘트의 함량비가 95:5 ~ 85:15 중량%의 혼섬사를 포함하여 이루어지며,
    상기 제1면층에서 상기 카본블랙의 총 함량은 총 0.06~0.15 중량% 이며,
    상기 제2면층에서 상기 카본블랙의 총 함량은 0.3~0.5 중량%인 것을 특징으로 하는 카펫 기포지용 부직포.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1면층을 구성하는 제1필라멘트는 상기 카본블랙을 0.07~0.15 중량% 포함하고,
    상기 제2면층을 구성하는 제1필라멘트는 상기 카본블랙을 0.37~0.5 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 카펫 기포지용 부직포.
  3. 제 1항에 있어서,
    White Index가 상기 제1면층은 5.3~17.0이고, 상기 제2면층은 4.0~5.2인 것을 특징으로 하는 카펫 기포지용 부직포.
  4. 제 1항에 있어서,
    카펫을 제조하기 위해 터프팅을 하는 경우에 터프팅 전·후의 인장강도 감소율이 70% 이하인 것을 특징으로 하는 카펫 기포지용 부직포.
  5. 제1필라멘트용으로 카본블랙이 포함된 융점이 250℃ 이상인 제1폴리에스테르와 제2필라멘트용으로 융점이 190℃ 이하인 제2폴리에스테르를 각각 용융하고 방사노즐을 통해 토출시켜, 상기 제1필라멘트 대 제2필라멘트의 함량비가 95:5 ~ 85:15 중량%가 되도록 혼섬방사하여, 제1열의 웹용 혼섬사를 제조하는 단계;
    제1필라멘트용으로 카본블랙이 포함된 융점이 250℃ 이상인 제1폴리에스테르와 제2필라멘트용으로 융점이 190℃ 이하인 제2폴리에스테르를 각각 용융하고 방사노즐을 통해 토출시켜, 상기 제1필라멘트 대 제2필라멘트의 함량비가 95:5 ~ 85:15 중량%가 되도록 혼섬방사하여, 제2열의 웹용 혼섬사를 제조하는 단계;
    상기 제1열의 웹용 혼섬사를 쌓아 제1열의 웹을 형성하고, 그 위에 상기 제2열의 웹용 혼섬사로 제2열의 웹을 쌓아 상기 제1열 및 제2열이 적층된 웹을 형성하는 단계; 및
    상기 적층된 웹을 스무스(smooth) 롤에 의한 캘린더 공정을 거치고 열풍으로 열접착 하여 부직포를 제조하는 단계;를 포함하며,
    상기 제1열의 웹은 상기 카본블랙을 0.06~0.15 중량% 포함하고, 상기 제2열의 웹은 상기 카본블랙을 0.3~0.5 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 카펫 기포지용 부직포의 제조방법.
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