KR102522833B1 - 매트리스용 방염 부직포 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 매트리스용 방염 부직포에 관한 것으로, 난연 레이온(FR-Rayon) 단섬유 20 ~ 50 중량%, 모다크릴(Modacrylic) 단섬유 30 ~ 60 중량%, 폴리이미드(Polyimide, PI) 단섬유 10 ~ 30 중량% 및 저융점 폴리에스테르(Low Melting Polyester, LM PET) 단섬유 5 ~ 20 중량%를 포함하여 이루어진 매트리스용 방염 부직포가 향산된 방염성과 기계적 특성을 제공한다.

Description

매트리스용 방염 부직포 및 이의 제조방법{flame retarding non-woven for mattress and manufacturing method therof}
본 발명은 침대 매트리스 용도에 적합하도록 여러 섬유로 이루어진 난연성 부직포에 관한 것이다.
매트리스는 일반적으로 각 가정에서 사용되는 침대를 구성하는 침대 프레임에 올려져 사람들이 편안한 숙면과 휴식을 취할 때 사용되는 것이다.
매트리스는 일반적으로 자체의 텐션력을 갖추고 있는 텐션요소의 외주면에 커버부재가 씌워져 구성된다.
일반적으로 매트리스는 보온성, 통풍성, 복원성 및 오랜 시간 사용하더라도 부피를 유지할 수 있는 내구성을 기본성능으로 한다. 즉, 매트리스는 사용자의 체온을 유지하는 보온성과 매트리스 내외부로 공기의 통풍을 원활해야 하고, 사용자의 하중에 의한 수축성과 복원성도 좋아야 한다.
매트리스는 일반적으로 직사각형 모양이며, 일반적으로 심재, 내장재 및 커버로 구성된다.
심재는 매트리스의 느낌에 가장 큰 영향을 주는데, 스프링, 라텍스, 메모리 폼 등이 소재로 사용된다. 내장재는 심재와 커버 사이에서 매트리스의 다양한 기능을 발현한다. 커버는 신체와 직접적으로 접촉되는 부위이다.
내장재와 커버는 인체에 영향을 주기 때문에, 항균, 살균, 탈취 기능을 추구하고 있으므로, 사용시에는 불편함과 문제점이 없다. 그러나 사용 중 예기치 못한 화재가 발생하여 불꽃이 매트리스에 점화되었을 경우, 단순한 섬유소재로 되어 있는 내장재와 커버가 쉽게 소각된다. 또한, 소각시 인체에 유해한 유독가스 등이 발생함에 따라 더 큰 화재와 인명피해가 발생하는 문제가 발생하고 있다.
내장재와 커버는 통상 내부에서 외부로 부직포, 패딩, 원단의 순으로 적층되도록 한 상태에서 공지된 누빔 공법으로 일체화시켜 제작되고 있으며, 매트리스 화재 확산의 주 요인으로 여기에 사용되는 재료가 지목되고 있다.
이에 따라 매트리스에 사용되는 각종 섬유 재료는 난연성 또는 방염성이 요구되고 있다.
부직포는 두께에 대한 자유도가 크고, 주름이 생기지 않고, 보온성을 가질 수 있으므로 매트리스에 이용되고 있다.
대한민국 등록특허 제0756557호에 난연처리된 레이온 단사를 이용한 방염 부직포가 기재되어 있다. 상기 특허에 의하면 난연처리된 레이온 단사, 모다크릴 단사 및 낮은 융점의 폴리에스테르 단사로 이루어진 부직포가 방염성을 나타낸다고 하였으나, 그 효과가 우수하지 못하여 방염성의 향상이 계속해서 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 방염성을 가지면서 침구용 인테리어 소재로 적합한 기능을 가진 매트리스용 부직포 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 난연 레이온(FR-Rayon) 단섬유 20 ~ 50 중량%, 모다크릴(Modacrylic) 단섬유 30 ~ 60 중량%, 폴리이미드(Polyimide, PI) 단섬유 10 ~ 30 중량% 및 저융점 폴리에스테르(Low Melting Polyester, LM PET) 단섬유 5 ~ 20 중량%를 포함하여 이루어진 매트리스용 방염 부직포를 제공한다.
또한, 본 발명은, 난연 레이온 단섬유 20 ~ 50 중량%, 모다크릴 단섬유 30 ~ 60 중량%, 폴리이미드 단섬유 10 ~ 30 중량% 및 저융점 폴리에스테르 단섬유 5 ~ 20 중량%를 포함하여 혼면하는 단계; 상기 혼면하는 단계의 섬유를 카딩하고 적층하여 웹을 제조하는 단계; 상기 웹을 니들펀칭하는 단계, 상기 웹을 열처리를 하는 단계;를 포함하여 이루어지는 매트리스용 부직포의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 난연섬유에 폴리이미드 섬유와 저 융점 폴리에스테르 섬유가 부가되어 이루어지는 부직포는 방염성과 기계적 특성이 함께 향상되는 것이 가능해진다.
본 발명의 매트리스용 부직포는, 난연 레이온(FR-Rayon) 단섬유 20 ~ 50 중량%, 모다크릴(Modacrylic) 단섬유 30 ~ 60 중량%, 폴리이미드(Polyimide, PI) 단섬유 10 ~ 30 중량% 및 저 융점 폴리에스테르(Low Melting Polyester, LM PET) 단섬유 5 ~ 20 중량%를 포함하여 이루어진 부직포이다.
레이온 섬유는 겉옷의 안감이나 속옷 등의 용도로 다양하게 사용되며, 흡습성이 있고, 정전기를 방지하는 대전 방지 기능과 촉감이 탁월하여 정전기로 인한 사용자의 불편을 방지할 수 있는 섬유 재료이다.
난연 레이온 섬유는 레이온 섬유에 난연성이 부여된 섬유로서, 레이온의 방사단계에서 인계 난연제를 첨가함으로써 개질을 하여 제조할 수 있다. 난연 레이온 섬유는 레이온의 드레이프성, 흡수성 및 촉감이 유지되면서, LOI가 28로 발연량이 적고, 유해가스의 발생이 없고, 세탁내구성이 있고, 염색이 가능하다.
상기 난연 레이온 섬유는 섬도가 1~5 데니어(denier)이고 길이가 37~127㎜인인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 부직포에서 난연 레이온 섬유의 함량이 20 중량% 미만이면 부직포를 제조하기 위해 혼면할 때에 정전기가 발생하여 혼면이 균일하게 이루어지지 않고 유연성이 저하하며, 50 중량%를 초과할 경우에 부직포의 탄력성이 저하하고, 쉽게 불을 제거하여도 불이 금방 꺼지지 않으므로 방염성이 저하하게 된다.
모다크릴 섬유는 아크릴로니트릴을 주성분으로 포함하는 중합체로부터 제조된 아크릴 합성 섬유이다. 바람직하게, 중합체는 30 내지 60 중량%의 아크릴로니트릴 및 70 내지 30 중량%의 할로겐-함유 비닐 단량체를 포함하는 공중합체이다. 할로겐-함유 비닐 단량체는, 예를 들어 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 비닐 브로마이드, 비닐리덴 브로마이드 등으로부터 선택된 적어도 하나의 단량체이다. 공중합이 가능한 비닐 단량체의 예는 아크릴산, 메타크릴산, 그러한 산의 염 또는 에스테르, 아크릴아미드, 메틸아크릴아미드, 비닐 아세테이트 등이 있다.
바람직한 모다크릴 섬유는 비닐리덴 클로라이드와 조합된 아크릴로니트릴의 공중합체이며, 이 공중합체는 개선된 난연성을 위해 추가로 안티몬 산화물 또는 안티몬 산화물들을 가질 수 있다.
모다크릴 섬유의 LOI는 25~32이다.
모다크릴은 연소 중에 산소의 차단제로서 난연 가스를 생성한다. 그러나 상당량의 산성 가스도 생성한다.
모다크릴 섬유는 그 자체적으로 강도, 탄성, 방염성 및 내약품성이 우수하다. 또한, 난연성을 가지는 섬유 중에서도 가격이 비교적 저렴하여, 작업복, 난연실험복, 카펫, 커튼 등에 널리 사용된다. 그러나 일광에 노출되면 변색이 일어나기 쉽고, 염색성이 나쁘고, 염색시 신축성이 떨어져 단독으로 사용하는데 제약이 따른다.
상기 부직포에서 모다크릴 섬유가 30 중량% 미만일 경우에 연소할 때에 인화성 물질과 산소와의 접촉을 억제하는 공기보다 무거운 난연가스의 발생이 적어지므로 난연성과 방염성(플레임 지연)이 저하하고 탄력성이 저하하며, 60 중량%를 초과할 경우에 연소할 때에 열 저항성이 낮고 탄소화(char)의 길이가 늘어나고 유해연기가 많이 발생하여 공해를 유발시켜서 인체에 유해하고, 혼면하는 단계에서 넵(nep)이 발생하기 용이하다.
폴리이미드 섬유는 450℃ 이상의 온도에서 분해되므로 내열성과 열 차단성이 우수하고 열 안정성이 있으며, 산과 염기에 대한 내화학성이 있으며, 강도가 우수하다.
폴리이미드 섬유의 LOI는 37이다.
본 발명의 부직포에서 폴리이미드 섬유는, 열적 안정성, 열 차단 특성 및 치수 안정성을 향상한다. 이로 인하여 본 발명의 부직포는 탄소화가 좀 더 빠르게 이루어지므로 난연성과 방염성이 향상된다.
폴리이미드는 열 저항성이 우수하여 탄화된 막에서 유연한 보강재(flexible stiffener)로서 기능을 하는 것에 의해 탄화된 막이 파손되지 않도록 한다. 이로 인해 부직포에서 더 이상의 연소를 억제하고 탄화되는 길이를 감소시키게 된다.
또한, 탄화된 막이 견고하게 유지되므로 열이나 연소가 내부로 전달되지 않도록 하여 더 이상의 연소가 일어나지 않게 한다.
상기 부직포에서 폴리이미드 섬유가 10 중량% 미만이면 열적 특성이 저하되어 탄화된 부분이 증가하게 되고 연소가 빨리 중단되지 않고 니들펀칭을 할 때에 섬유의 절단이 많이 발생하여 부직포의 형태 안정성과 기계적 특성이 저하하며, 30 중량%를 초과하면 방염 효과의 상승이 미미하고 경제적으로 바람직하지 않게 된다.
저 융점 폴리에스테르(Low Melting Polyester, LM PET) 섬유는 150 ~ 200℃의 융점을 가지는 것으로서, 상기 온도 범위에서 용융되어 융착의 기능을 나타낸다.
상기 부직포를 제조할 때에 니들 펀칭 이후에 열이 가해지는 경우에 저융점 폴리에스테르 섬유가 융착에 의해 접착제로서 역할을 한다. 이로 인해 부직포의 기계적 강도와 내구성을 향상한다.
또한, 연소할 때에 먼저 용융되어 열분해 되는 것에 의해 부직포에서 탄화 막을 형성한다. 이 탄화 막이 부직포의 수축을 억제하고 부직포의 공극을 메우는 막을 형성하므로 부직포에서 난연성과 방염성이 향상된다.
상기 부직포에서 저 융점 폴리에스테르 섬유가 5 중량% 미만이면 부직포의 기계적 강도와 내구성이 저하하며, 20 중량%를 초과하면 열 융착에 의해 부직포가 딱딱해지고 열에 의한 수축이 발생하여 급격하게 난연성과 방염성이 저하한다.
이때 저 융점 폴리에스테르 섬유의 융점이 150℃ 미만이면 하기의 습열처리에 의해 저 융점 폴리에스테르 섬유의 특성 저하와 탈리가 발생할 수 있다.
상기 저 융점 폴리에스테르 섬유는 그래핀이 코팅된 것을 사용하는 것이 좀 더 좋을 수 있다.
그래핀이 코팅된 저 융점 폴리에스테르 섬유는, 혼면할 때에 정전기 발생을 억제하여 혼면을 용이하게 하고, 본 발명의 열처리 단계에서 캘린더 롤을 통과할 때에 열전달을 촉진하여 균일한 열접착과 외표면을 제공하고, 항균성 부직포를 제공할 수 있다.
본 발명의 부직포는 별도의 난연제 처리를 하지 않아도 방염성과 함께 기계적 특성이 향상된다.
본 발명의 부직포의 제조방법은, 난연 레이온(FR-Rayon) 단섬유 20 ~ 50 중량%, 모다크릴(Modacrylic) 단섬유 30 ~ 60 중량%, 폴리이미드(Polyimide, PI) 단섬유 10 ~ 30 중량% 및 저 융점 폴리에스테르(Low Melting Polyester, LM PET) 단섬유 5 ~ 20 중량%를 포함하여 혼면하는 단계; 상기 혼면하는 단계의 섬유를 카딩하고 적층하여 웹을 제조하는 단계; 상기 웹을 니들펀칭하는 단계; 상기 웹을 열처리를 하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 단섬유의 각각의 섬도는 1~5d(denier)이고 길이는 37~127㎜인 것이, 혼면이 용이하고 고밀도 부직포가 제조되고 유연성과 탄력성을 가지면서 인장강도가 향상된 부직포를 제공할 수 있다.
각각의 단섬유의 섬도가 1d 미만이면 니들펀칭을 할 때에 섬유의 절단이 발생하기 쉬어 부직포의 기계적 강도가 저하하고, 5d를 초과하면 니들펀칭에 의한 섬유간 결속력의 향상이 어렵고 부직포의 탄력성이 저하하고 고밀도 부직포를 얻기 어렵다.
상기 단섬유의 각각의 길이가 37㎜ 미만이면 기계적 강도가 저하하고 127㎜를 초과하면 기계적 강도가 증가하나 혼면이 균일하게 이루어지지 않고 혼면 작업성이 나빠지게 된다.
폴리이미드 단섬유는 표면이 매끄럽고 저 모듈러스, 고 신도의 특성을 나타내 다른 섬유와 혼면이 용이하지 않다.
본 발명에서는 폴리이미드 단섬유 고유의 기계적 특성이 부직포에서 발현하도록 하기 위해, 폴리이미드 단섬유의 권축수가 3~12회/인치인 것이 바람직한데, 권축수가 3회/인치 미만이면 부직포의 탄력성이 저하하고, 12회/인치를 초과하면 카딩할 때에 균일한 웹을 제조하기 어렵다.
폴리이미드 섬유는 가공과정에서 기계 등에서 마찰이 발생하게 되는데 이러한 마찰에 의해 피브릴화되기 쉽고 이로 인해 가공과정에서 섬유의 탈락이 발생하기 쉽다.
또한, 합성섬유이므로 정전기가 용이하게 발생하여 혼면과 카딩을 할 때에 가공성이 저하하고 니들 펀칭을 할 때에 바늘의 손상 등 작업성이 나빠지는 문제가 있다.
본 발명에서는 이를 해결하기 위해 유제 처리가 된 폴리이미드 단섬유를 사용할 수 있다.
상기 유제 처리가 된 폴리이미드 단섬유는, 유제 부착량이 섬유 중량대비 0.5~1.0 중량%인 단섬유이다.
상기 유제 처리가 된 폴리이미드 단섬유를 사용함으로써, 혼면할 때와 카딩을 할 때에 정전기의 발생을 억제하여 균일한 웹이 형성될 수 있고, 니들펀칭을 할 때에 바늘에 의해 섬유가 절단되는 것과 이로 인해 부직포의 강력이 저하하는 것을 억제할 수 있다.
상기 유제는 (A)분자량 200~500의 지방산 에스테르 20~60 중량%, (B) 디메틸 실리콘 0.5~5 중량%, (C) 제4급 암모늄염형 또는 아민형의 양이온 활성제 5~30 중량% 및 (D) 비이온 활성제 15~50 중량%를 포함하여 이루어진 것이 좋다.
상기 유제는 주 성분인 (A) 성분에 (B) 성분이 소량 혼합되는 것에 의해 평활성이 향상되고, (C) 성분에 의해 제전성이 발현되고, (D) 성분에 의해 한정적인 에멀젼 형태를 가지는 것이 가능해진다.
상기 (A) 성분은 단섬유에 평활성을 부여하고, 니들 펀칭을 할 때에 바늘의 부러짐을 억제할 수 있다.
상기 (A) 성분의 분자량이 200 미만이면 점도가 낮아 휘발하기 쉽고, 500을 초과하면 점도가 높아져 평활성을 제공하기 어렵다.
상기 유제에서 (A) 성분의 함량이 20 중량% 미만이면 평활성을 제공하기 어렵고, 60 중량%를 초과하면 유화가 균일해지지 않아 에멀젼을 섬유에 제공하기 어렵다.
상기 (A) 성분의 일 예로 메틸팔미테이트, 메틸스테아레이트, 메틸올레이트, 부틸라우레이트, 라우릴라우레이트 등이 있다.
상기 유제에서 (B) 성분의 함량이 0.5 중량% 미만이면 평활성 향상의 효과가 미미하고, 5 중량%를 초과하면 유화가 균일해지지 않을 수 있다.
상기 유제는 (B) 성분이 소량 함유되는 것에 의해 평활성이 좀 더 향상되고 (A) 성분의 함유 비율을 낮출 수 있다. 이로 인해 다른 성분의 함량을 증가시켜 카딩을 할 때에 정전기 발생을 억제하고 유제 에멀젼의 안정성을 향상할 수 있다.
상기 유제에서 (C) 성분의 함량이 5 중량% 미만이면 정전기 억제 효과가 작고, 30 중량%를 초과하면 점도가 커져 평활성이 저하할 수 있다.
상기 (C) 성분의 일 예로 라우릴트리메틸암모늄클로라이드, 라우릴디메틸에틸암모늄클로라이드, 라우릴디메틸에틸암모늄브로마이드 등을 들 수 있다.
상기 유제에서 (D) 성분이 15 중량% 미만이면 유제를 수계 에멀젼으로 제조하기 어렵고, 50 중량%를 초과하면 평활성이 저하하여 가이드와 마찰에 의해 보풀이나 단사가 발생할 수 있어 섬유의 품질을 나쁘게 한다.
상기 (D) 성분은, 고급 알코올의 에틸렌 옥사이드 부가물, 알킬 페놀의 에틸렌 옥사이드 부가물, 지방산의 에틸렌 옥사이드 부가물, 유지의 에틸렌 옥사이드 부가물, 다가 알코올의 지방산 에스테르 등을 들 수 있다. 예를 들면, 라우릴 알코올과 올레일 알코올의 에틸렌 옥사이드 부가물, 노닐 페놀과 벤질 페닐 페놀, 트리 스틸렌화 페놀의 에틸렌 옥사이드 부가물, 라우린산과 스테아린산의 에틸렌옥사이드 부가물, 피마자유와 경화 피마자유의 에틸렌 옥사이드 부가물, 글리세린과 소르비탄과 라우린산 에스테르의 에틸렌 옥사이드 부가물 등을 들 수 있다.
상기 유제에 의해 처리된 단섬유는 평활성이 높아 제조 공정 중에 실린더에 감기거나 롤러에 감기는 것을 억제할 수 있다. 이로 인해 카딩할 때에 통과성이 향상되고 두께 얼룩이 없는 웹을 만들 수 있다.
또한, 웹의 동마찰계수를 작게 할 수 있으므로 니들펀칭 가공성이 우수해져 바늘의 절단이 적고 섬유의 교락을 크게 하고 밀도가 증대한 부직포를 얻을 수 있다. 또한, 공정 중에 정전기의 발생이 적고 가공성이 우수한 단섬유가 제공된다.
본 발명의 난연 레이온 단섬유, 모다크릴 단섬유 및 저 융점 폴리에스테르 단섬유 각각은 상기 유제로 처리된 것을 사용할 수 있다.
상기 니들펀칭을 하는 단계는 통상의 방법을 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 니들 펀칭시 니들 길이 70~120 ㎜인 바브(barb) 타입의 니들로 스크로크 200~650 회/㎡로 펀칭하여 단일층의 두께 3~7 ㎜, 평량 100~1000 g/㎡인 부직포를 형성할 수 있다.
상기 니들펀칭을 하는 단계 이후에 저 융점 폴리에스테르에 의해 부직포를 구성하는 섬유의 결속력을 향상하기 열 처리를 할 수 았다.
본 발명의 열 처리는, 부직포를 캘린더 롤 장치에서 가압을 하면서 통과시키는 것에 의해, 부직포에 평활성을 부여하고 부직포를 구성하는 섬유 사이에 열접착이 이루어지게 한다. 이로 인해 최종제품인 부직포의 형태가 안정적으로 유지될 수 있다.
상기 열접착 온도는 저 융점 폴리에스테르 섬유의 용융온도보다 높게 설정하여 저 융점 폴리에스테르 섬유가 용융하여 난연섬유를 결합하도록 한다.
상기 열 처리는 니들펀칭된 웹을 캘린더 롤에 적어도 3회 이상 반복 통과시키는 것이 바람직하다. 이때 캘린더 롤의 온도를 순차적으로 높여주어 저 융점 폴리에스테르 섬유의 용융온도보다 10~20 ℃(1차 캘린더 롤), 20~30 ℃(2차 캘린더 롤) 및 30~40 ℃(3차 캘린더 롤) 높게 열접착시키는 것이 좀 더 바람직하다.
본 발명은 니들 펀칭을 하는 단계 이후와 열처리하는 단계 이전에 탈유하는 단계를 더 실시함으로써, 부직포에서 유제의 부착량이 부직포를 구성하는 섬유의 중량대비 0.3% 이하로 조절하여 제조할 수 있다.
0.3%를 초과하면 섬유 사이에 마찰력이 작아져 기계적 특성이 저하할 수 있다. 즉, 상기 탈유에 의해 유제의 부착량이 저하되므로 섬유 간 마찰력이 커져 부직포의 기계적 특성이 더 향상되게 된다.
탈유하는 방법은 세척, 열수 세척, 캘린더 고온 처리의 방법 등을 제한이 없이 사용할 수 있지만, 높은 습도 분위기에서 130~145℃, 10~90분의 습열처리를 하는 것이 좀 더 바람직하다.
이때 상기 습열처리는 오토클레이브에서 고압 증기를 이용하거나 고압 염색기에서 실시할 수 있다.
상기 습열처리로 인해, 부직포를 구성하는 난연 레이온 단섬유와 모다크릴 단섬유가 수분에 의해 팽창하고 부드러워져 가소화되므로, 부직포가 열처리 단계에서 캘린더 장치를 통과할 때에 부직포를 구성하는 각각의 섬유의 특성 차이로 인해 발생하는 주름이 억제될 수 있다.
본 발명의 부직포는 평량이 200 ~ 1,000 g/㎡인 것이 경량이면서 기계적 강도와 내구성을 발현하게 된다.
상기한 바와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 매트리스용 부직포는 폴리이미드 섬유에 의해 유독가스의 발생 저감과 탄화길이의 저감이 이루어지므로 난연성과 방염성이 향상된다. 또한, 저 융점 폴리에스테르 섬유에 의해 부직포의 구성 섬유 사이의 접합강도가 증가하므로 부직포의 기계적 강도와 내구성을 향상한다.
한편, 권축수가 3~12회/인치인 폴리이미드 단섬유에 의해 부직포 제조의 섬유 가공 공정에서 가공성이 향상되므로 섬유 제품으로서의 특성이 향상한다.
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]
난연 레이온 단섬유(1d x 51 ㎜) 32 중량%, 모다크릴 단섬유(2d x 51 ㎜) 45 중량%, 폴리이미드 단섬유(1d x 51 ㎜, 권축수 8회/인치) 15 중량% 및 융점이 150℃인 LM PET 단섬유(2d x 51 ㎜) 8 중량%의 원료를 혼타면 공정에서 혼합하였다. 이후에 롤러 카드기에서 속도 30m/분으로 카딩을 하여 시트상의 웹을 만들고, 크로스 레이 장치에서 여러 층으로 적층하였다. 이후에 니들펀칭 공정에서 니들 길이 100㎜인 바브(barb) 타입의 니들이 20,000본 부착된 니들 보드를 이용하여 스트로크 500회/㎡로 펀칭하여 섬유들을 교락하였다.
이후에 캘린더 롤 장치를 이용하여 각각 160℃, 170℃, 180℃의 1차 내지 3차 캘린더 롤을 순차적으로 통과시키는 열처리에 의해, 500g/㎡의 방염 부직포를 제조하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서, 난연 레이온 단섬유(1d x 51 ㎜) 28 중량%, 모다크릴 단섬유(2d x 51 ㎜) 35 중량%, 폴리이미드 단섬유(1d x 51 ㎜, 권축수 8회/인치) 25 중량% 및 융점이 150℃인 LM PET 단섬유(2d x 51 ㎜) 12 중량%의 원료를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 방염 부직포를 제조하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서, 각각의 단섬유에 메틸스테아레이트 40 중량%, 점도 10㎟/s의 디메틸실리콘 3 중량%, 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 25 중량% 및 라우릴에테르의 에틸렌옥사이드 5몰 부가물 32 중량%로 이루어진 유제가 섬유의 총 중량대비 0.8% 부착된 것을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 방염 부직포를 제조하였다.
[실시예 4]
상기 실시예 3에서 니들펀칭 공정 이후에 열처리하기 전에 140℃에서 30분간 습열처리하여 유제가 부직포를 구성하는 섬유 중량대비 0.25% 부착되도록 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 방염 부직포를 제조하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서, 난연 레이온 단섬유(1d x 51 ㎜) 40 중량%, 모다크릴 단섬유(2d x 51 ㎜) 47 중량%, 폴리이미드 단섬유(1d x 51 ㎜, 권축수 8회/인치) 5 중량% 및 융점이 150℃인 LM PET 단섬유(2d x 51 ㎜) 8 중량%의 원료를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 방염 부직포를 제조하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서, 난연 레이온 단섬유(1d x 51 ㎜) 20 중량%, 모다크릴 단섬유(2d x 51 ㎜) 35 중량%, 폴리이미드 단섬유(1d x 51 ㎜, 권축수 8회/인치) 20 중량% 및 융점이 150℃인 LM PET 단섬유(2d x 51 ㎜) 25 중량%의 원료를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 방염 부직포를 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예에 의한 부직포 및 이를 제조하기 위한 작업성에 대해 하기와 같이 평가하여 표 1 내지 표 3에 나타내었다.
<평가방법>
1. 방염성
한국 방염 성능 기준인 KOFEIS 1001에 의해 측정한다.
2.카드기(carding equipment) 통과성
카딩할 때에 실린더에 섬유가 감긴 상태와 얻어지는 웹의 균일성을 관찰하여 평가한다.
웹이 매우 불량하여 니들펀칭을 원활하게 할 수 없을 경우는 ×, 원활하게 하는 경우는 ○, 중간의 것은 △로 판정하였다.
3. 카드기(carding equipment) 정전기 발생
25℃, 45%RH의 조건에서 도퍼(Doffer)와 인취 롤러 사이의 웹으로부터 10㎝ 떨어진 거리에서 정전기 측정기로 정전기량(kV)을 측정하였다.
4. 니들펀칭성
니들펀칭을 할 때에 니들 보드 상에 손상된 니들의 수를 시간당 본수로 측정하여 니들펀칭성을 평가한다.
5. 인장강도
한국공업표준규격 KS G 4300 : 2020에 의해 측정한다.
KOFEIS 1001 기준 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
잔염시간(초)
(Afterflame time)		 5초 이내 2 1 2 2 4 6
잔신시간(초)
(Afterglow time)		 20초 이내 2 2 3 3 8 18
탄화면적(㎠)
(Carbonized area)		 40㎠ 이내 18.3 13.7 20.5 19.1 42.9 45.8
탄화길이(㎝)
(Char length)		 20㎝ 이내 12.3 10.4 13.8 12.9 22.3 18.6
상기 표 1의 방염성 시험 결과로부터 난연섬유에 폴리이미드 섬유와 저 융점 폴리에스테르 섬유가 부가될 경우에 방염성이 향상되는 것이 확인된다. 또한, 폴리이미드 섬유가 과량으로 부가될 경우는 오히려 방염성이 저하되는 것도 확인된다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
카드기
통과성		 △ △ ○ ○ △ △
카드기 정전기 발생(kV) 2.3 2.5 0.5 0.5 1.5 2.9
니들펀칭성(본) 46 58 9 9 35 62
상기 표 2의 실시예 3 및 4의 결과로부터 본 발명의 유제가 처리된 섬유를 사용한 경우에 카딩이 용이하고 및 니들펀칭을 할 때에 니들의 손상이 적어지는 것이 확인된다.
반면에 유제처리를 하지 않은 단섬유를 사용할 경우에 개섬성이 나빠지고 롤에 달라붙는 현상이 발생하여 불균일한 웹이 형성되는 것이 관찰되었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
길이방향
(N/50㎜)		 111.5 116.2 115.2 118.3 101.3 112.5
폭방향
(N/50㎜)		 70.4 74.5 72.9 75.3 65.6 71.2
상기 표 3의 인장강도 측정 결과로부터 유제처리된 단섬유를 사용하여 니들펀칭을 할 경우에 단섬유의 손상이 적어지고 교락의 정도가 향상하여 오히려 인장강도가 증가되는 것이 확인된다.
또한, 실시예 4의 결과로부터 탈유하는 것이 유제의 부착량이 저하됨으로써 섬유 간 마찰력이 커지므로 부직포의 인장강도를 증가시키는 것이 확인된다.
한편, 실시예 4에서 부직포의 외표면에서 주름의 발생이 현저히 억제되고 균일한 표면을 나타내는 부직포가 제조되었다. 이로부터 부직포를 구성하는 각각의 섬유가 캘린더 장치를 통과할 때에 이전의 습열처리에 의해 가소화된 것에 기인한 것이 확인된다.
또한, 본 발명의 부직포는 세섬도의 섬유로 구성되어 부직포의 밀도를 향상하면서도 강력이 나타나는 것이 확인된다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 난연 레이온(FR-Rayon) 단섬유 20 ~ 50 중량%, 모다크릴(Modacrylic) 단섬유 30 ~ 60 중량%, 폴리이미드(Polyimide, PI) 단섬유 10 ~ 30 중량% 및 저융점 폴리에스테르(Low Melting Polyester, LM PET) 단섬유 5 ~ 20 중량%를 포함하여 혼면하는 단계; 상기 혼면하는 단계의 섬유를 카딩하고 적층하여 웹을 제조하는 단계; 상기 웹을 니들펀칭하는 단계; 상기 웹을 열처리를 하는 단계;를 포함하며,
    상기 혼면하는 단계에서 각각의 단섬유는 유제로 처리된 것을 사용하고,
    상기 유제는 메틸스테아레이트 20~60 중량%, 디메틸실리콘 0.5~5 중량%, 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 5~30 중량% 및 라우릴에테르의 에틸렌옥사이드 5몰 부가물 15~50 중량%를 포함하여 이루어진 것이고,
    상기 니들펀칭하는 단계 이후에 탈유하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하여, 이루어지는 매트리스용 방염 부직포의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 폴리이미드 단섬유는 권축수가 3~12회/인치인 것을 특징으로 하는 매트리스용 방염 부직포의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 탈유하는 단계 이후에 상기 유제의 부착량이 부직포를 구성하는 섬유의 중량대비 0.3% 이하인 것을 특징으로 하는 매트리스용 방염 부직포의 제조방법.
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