KR20080005212A - 섬유 복합재 및 그 제조방법 - Google Patents

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카주시게 야마모토
킨야 후지타
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Abstract

본 발명은 적은 단위 면적당 수지량으로도 낮은 통기도에서부터 높은 통기도 까지 통기도 조정을 광범위하게 할 수 있는 섬유 복합 재료 및 그 제조 방법을 제공한다. 부직포(1)의 표면에 용융 유량이 100~500(g/10분)인 열가소성 수지를 압출 용착한다. 부직포(1)의 구성 섬유(1a)가 필름 재료에 당접하는 다수의 미소점 부분에서 필름 재료(2)의 일부를 부직포(1)에 대하여 부분적으로 함침시킨다. 이에 의해, 부직포(1)와 필름 재료(2)를 연결하는 가교부를 형성함과 아울러, 필름 재료(2)의 함침에 의해 가교부(3) 기부 주변에 있어서의 필름 재료에 통기용의 미소 관통 구멍(4)을 형성한다.
섬유 복합 재료

Description

섬유 복합재 및 그 제조방법{FIBER COMPOSITE MATERIAL AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 건축 내장재료 및 자동차 내장재료에 적합하고 흡음성이 우수한 섬유 복합 재료 및 그 제조방법에 관한 것이다.
자동차의 차내 플로어에 부설되는 플로어 카펫이나 매트는, 인테리어로서 일반적으로 요구되는 성능의 이외에도, 제진성, 차음성 또는 흡음성도 요구된다. 종래의 플로어 카펫이나 매트는 제진성이나 차음성이 중시되어, 예를 들면 플로어 카펫의 표장재(表裝材) 밑에 열가소성 수지로 이루어지는 기밀성 중량층 등을 적층 하는 것이 행해져 왔다. 또한, 최근에는 에너지 절약의 관점에서 경량화가 강하게 요구되고 있고, 그 결과 종래의 차음성 대신에 흡음성이 중요시되고 있다. 흡음성을 중시한 플로어 카펫으로는, 표장재 밑에 기밀성 중량층 대신에 접착 수지층을 개재하여 흡음용의 부직포를 서로 붙게 한 플로어 카펫이 있고, 이 형태의 플로어 카펫은 자동차용으로서 널리 사용되고 있다(특허 문헌 1 참조).
또한, 최근에서는 흡음의 메커니즘이 차츰 해명되고 있고, 플로어 카펫의 표장재 밑에 단지 부직포를 서로 붙이게 할 뿐만 아니라, 부직포를 서로 붙이게 한 후에 전체 카펫의 두께 방향에서의 통기도도 문제시되고 있다(특허 문헌 2 참조).
부직포를 서로 붙게 하는 접착 수지층은, 용융 유량이 1∼100(g/10분)정도인 열가소성수지를 사용하고, 이 수지를 가열 T-다이로부터 연속적으로 압출해서 부직포 표면에 도포함으로써 형성된다. 이 수지층이 경화되기 전에 수지층 위에 표장재를 압착하여 일체형의 플로어 카펫을 형성한다.
특허 문헌 1: 일본 특허공개 제2003-341406호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 제3359645호 공보
종래의 접착 수지층은 균일하고 충분한 접착 작용을 얻기 위해서 소정의 단위 면적당 질량이 필요하지만, 상기 소정의 단위 면적당 질량이 최적의 통기도와 반드시 양립할 수 있는 것은 아니다. 카펫의 통기도는 부직포의 겉보기 밀도, 두께, 섬도 등에 의해도 변하지만, 종래의 접착 수지층은 그 존재 자체로 통기도를 지극히 낮게 하고 있다. 상기 특허 문헌 1에서는 접착 수지를 T-다이로부터 다수의 열사(列絲) 형태로 압출하여 부직포 표면에 도포함으로써 통기도를 향상시키는 것을 연구하고 있지만, 통기도 조정의 자유도는 낮고, 사용 수지량도 비교적 많기 때문에 경량화에는 한계가 있다. 경량화와 흡음성을 양립시키기 위해서는, 적은 단위 면적당 수지량에서도 자유롭게 통기도 조정을 가능하게 할필요가 있지만, 종래의 접착 수지층에서는 이것을 실현할 수 없었다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 창안한 것이며, 그 목적은 적은 단위 면적당 수지량으로 낮은 통기도부터 높은 통기도까지의 광범위한 통기도 조정을 가능하게 하는 섬유 복합 재료 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 청구항 1의 발명은, 부직포의 표면에, 용융 유량(MFR)이 100~500(g/10분)인 열가소성 수지의 필름 재료를 압출 용착하고, 상기 부직포의 구성 섬유가 필름 재료에 당접(當接)하는 다수의 미소점(微小点) 부분에서 상기 필름 재료의 일부를 부직포에 대하여 부분적으로 함침시킴으로써 상기 부직포와 필름 재료를 연결하는 가교부를 형성함과 아울러, 상기 필름 재료의 함침에 의해 가교부 기부 주변에 있어서의 필름 재료에 통기용의 미소 관통 구멍을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이러한 높은 MFR의 열가소성 수지는, 종래 자동차용 카펫 등의 섬유 복합 재료에는 전혀 사용할 여지가 없었지만(특허 문헌 1의 [0011]의 기재를 참조), 본 발명자들은, 필름 재료를 부직포에 압출 용착할 때에 필름 재료에 자연스럽게 형성되는 다수의 미소 관통 구멍이 섬유 복합 재료의 통기도 조정에 지극히 효과적인 것을 발견하고, 본 발명을 완성하게 된 것이다.
즉, 100∼500의 높은 MFR의 열가소성 수지의 필름 재료를 부직포에 압출 용착하면, 필름 재료가 접촉하는 부직포의 구성 섬유의 부분에서, 필름 재료의 일부가 그 자체의 표면장력에 의해 부직포의 구성 섬유에 함침된다. 이에 의해, 필름 재료와 부직포를 연결하는 가교부가 형성되는 동시에, 구성 섬유에 함침된 수지량만큼 필름 재료로부터 수지가 흡수되고, 이 결과 가교부 기부 주변에서 필름 재료에 통기 가능한 미소 관통 구멍이 형성된다. 이러한 미소 관통 구멍이 필름 재료에 다수형성되는 결과, 섬유 복합 재료에 통기성이 생긴다. 한편, 부직포의 겉보기 밀도나 섬도 등을 조정함으로써 미소 관통 구멍의 양을 미세하게 조정할 수 있고, 나아가서는 통기도를 미세하게 조정할 수 있다.
또, 청구항 2의 발명은 부직포와 표장재를 용융 유량이 100~500(g/10분)인 열가소성 수지의 필름 재료를 개재하여 용착하고, 상기 부직포의 구성 섬유가 필름 재료에 당접하는 다수의 미소점 부분에서 상기 필름 재료의 일부를 부직포에 대하여 부분적으로 함침시킴으로써 상기 부직포와 필름 재료를 연결하는 가교부를 형성함과 아울러, 상기 필름 재료의 함침에 의해 가교부의 기부 주변에 있어서의 필름 재료에 통기용의 미소 관통 구멍을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이러한 발명은 청구항 1의 발명에 표장재를 첨가한 것이며 필름재는 통기도 조정재료로서 기능할 뿐만 아니라, 부직포와 표장재를 접착하는 접착층으로서도 기능한다. 상기 청구항 2의 발명은, 카펫에 일반적으로 적용할 수 있다.
또한, 청구항 3의 발명은 청구항 1 또는 2의 발명에 있어서, 상기 부직포의 겉보기 밀도가 0.01~0.5(g/㎤)인 것을 특징으로 한다. 겉보기 밀도가 0.01(g/㎤)보다도 작으면, 열가소성 수지의 대부분이 부직포 측으로 흘러 내려서 필름재의 형태가 형성될 수 없어서, 통기도 조정이 불가능해진다. 또한, 겉보기 밀도가 0.5(g/㎤)보다도 크면, 미소 관통 구멍이 거의 형성되지 않고, 통기도가 실질적으로 0이 되기 때문에 흡음성을 얻을 수 없게 된다. 또한, 부직포의 섬도는 1~30(dtex)이면 적당한 수지의 함침이 얻어지는 동시에, 흡음성에 적합한 통기도의 범위를 얻을 수 있다. 또한, 부직포의 두께는 1~15(mm)로 하는 것이 섬유 복합 재료의 제조를 원활하게 하는 점에서 바람직하다.
또한, 청구항 4의 발명은 청구항 1 또는 2의 발명에 있어서, 상기 열가소성 수지가 에틸렌-아크릴 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 또는 폴리올레핀 공중합체이거나, 이들 중 임의의 혼합체인 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 5의 발명은 청구항 1 또는 2의 발명에 있어서, 상기 열가소성 수지의 단위 면적당 질량이 50~1000(g/㎡)인 것을 특징으로 한다.
열가소성 수지의 단위 면적당 질량이 50(g/㎡) 이하이면, 실질적으로 필름재의 형태가 될 수 없고, 이와 반대로 열가소성 수지의 단위 면적당 질량이 1000(g/㎡) 이상이면, 미소 관통 구멍이 수지로 메워져서 실질적으로 통기성 및 흡음성이 없게 된다. 따라서, 열가소성 수지의 단위 면적당 질량은 50~1000(g/㎡)일 필요가 있다.
또한, 청구항 6의 발명은 청구항 1 또는 2의 발명에 있어서, 섬유 복합 재료의 두께 방향의 통기도가 1~50(cc/㎠·초)인 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 7의 제조 방법은, 부직포의 표면에, 용융 유량이 100~500(g/10분)인 열가소성 수지의 필름 재료를 50~1000(g/㎡)의 단위 면적당 질량으로 압출 용착하고, 상기 부직포의 구성 섬유가 필름 재료에 당접하는 다수의 미소점 부분에서 상기 필름 재료의 일부를 부직포에 대하여 부분적으로 함침시킴으로써 상기 부직포와 필름 재료를 연결하는 가교부를 형성함과 아울러, 상기 필름 재료의 함침에 의해 가교부 기부 주변에 있어서의 필름 재료에 통기용의 미소 관통 구멍을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 8의 제조방법의 발명은, 부직포와 표장재를, 용융 유량이 100~500(g/10분)이고 단위 면적당 질량이 50~1000(g/㎡)인 열가소성 수지의 필름 재료를 개재하여 용착하고, 상기 부직포의 구성 섬유가 필름 재료에 당접하는 다수의 미소점 부분에서 상기 필름 재료의 일부를 부직포에 대하여 부분적으로 함침시킴으로써 상기 부직포와 필름 재료를 연결하는 가교부를 형성함과 아울러, 상기 필름 재료의 함침에 의해 가교부 기부 주변에 있어서의 필름 재료에 통기용의 미소 관통 구멍을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 9의 발명은, 청구항 7 또는 8의 발명에 있어서, 상기 부직포의 겉보기 밀도가 0.01~0.5(g/㎤)인 것을 특징으로 한다.
겉보기 밀도가 0.01(g/㎤)보다도 작으면, 열가소성 수지의 대부분이 부직포 측으로 흘러내려서 필름재의 형태가 될 수 없게 된다. 겉보기 밀도가 0.5(g/㎤)보다도 크면, 미소 관통 구멍이 대부분 형성되지 않고, 통기도가 실질적으로 0이 되기 때문에 흡음성을 얻을 수 없다. 또한, 부직포의 섬도는 1~30(dtex)이면 적절한 수지의 합침을 얻을 수 있다. 또한, 부직포의 두께는 1~15(mm)로 하는 것이 섬유 복합 재료의 제조를 원활하게 하는 점에서 바람직하다.
또한, 청구항 10의 발명은, 청구항 7 또는 8의 발명에 있어서, 상기 열가소성 수지가 에틸렌-아크릴 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 또는 폴리올레핀 공중합체이거나 이들 중 임의의 혼합체인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 부직포의 표면에 용융 유량이 100~500(g/10분)인 열가소성 수지의 필름 재료를 압출 용착하고, 상기 부직포의 구성섬유가 필름 재료에 당접하는 다수의 미소점 부분에서, 상기 필름 재료의 일부를 부직포에 대하여 부분적으로 함침시킴으로써 상기 부직포와 필름 재료를 연결하는 가교부를 형성하는 것과 동시에, 상기 필름 재료의 함침에 의해 가교부 기부 주변에 있어서의 필름 재료에 통기용 미소 관통 구멍을 형성하는 것으로부터, 필름 재료의 사용 수지량이 적을 때에도, 상기 범위 내로 용융 유량을 조정하는 것과 동시에 부직포의 겉보기 밀도 또는 섬도를 조정함으로써 가교부 또는 미소 관통 구멍의 형성량을 넓은 범위에서 조정할 수 있고, 나아가서, 통기도를 넓은 범위에서 조정할 수 있어서 흡음성이 우수한 섬유 복합 재료를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 섬유 복합 재료의 단면도;
도 2는 본 발명의 섬유 복합 재료의 부분 확대 단면도;
도 3은 본 발명의 다른 섬유 복합 재료의 단면도;
도 4는 본 발명의 섬유 복합 재료의 MFR이 다른 열가소성 수지 각각의 통기도를 나타내는 도표;
도 5는 도 4의 도표를 그래프화 한 것이다.
부호의 설명
1 부직포
1a 구성 섬유
2 필름 재료
3 가교부
4 미소 관통 구멍
5 표장재
이하에, 본 발명의 실시 형태를 도 1~도 5에 기초하여 설명한다. 도 1에 표시한 바와 같이, 본 발명의 섬유 복합 재료는 부직포(1)와 필름 재료(2)로 구성된다. 부직포(1)의 소재나 제조방법에 특별한 제한은 없고, 임의의 소재로부터 임의의 제법에 의해 제조된 부직포를 사용할 수 있고, 예를 들면, 습식 또는 건식의 부직포이며, 화학 본딩, 열 본딩, 니들 펀칭 또는 스티치 본딩에 의해 제조된 부직포를 사용할 수도 있고, 또한 스펀 본디드 부직포, 용융 블로우 부직포, 플래시 방사 부직포 등을 사용할 수도 있다.
필름 재료(2)는 용융 점도(MFR)가 100~500(g/10분)인 열가소성 수지를 가열 T-다이로부터 시트 형태로 압출한 것이며, 예를 들면, T-다이로부터 아래쪽을 향해서 시트 형태로 압출한 직후에 부직포(1)의 표면에 용착시킨다. 필름 재료에 사용하는 열가소성 수지는, 에틸렌-아크릴 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 또는 폴리올레핀 공중합체, 또는 이들 중 임의의 혼합체를 사용할 수 있다.
부직포(1)에 시트 형태의 열가소성 수지를 압출 용착하면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 열가소성 수지가 그 자체의 표면장력 또는 모세관 현상에 의해, 다수의 미소점 부분에서 부직포(1)의 구성 섬유에 부분적으로 함침한다. 이 결과, 필름 재료(2)로부터 함침한 수지량만큼 필름 재료(2)의 수지가 흡수되어, 통기용의 미소 관통 구멍(4)이 필름 재료(2)에 형성된다. 한편, 구성 섬유(1a)의 주변에 함침한 수지에 의해, 부직포(1)와 필름 재료(2)를 연결하는 가교부가 형성된다.
다음으로, 본 발명을 카펫에 적용한 실시 형태를 도 3에 기초하여 설명한다. 본 실시형태는 도 1의 필름 재료(2) 상에 표장재(5)를 배치한 것으로서, 표장재는 부직포, 편물(파일 편물, 메리야스 편물) 및 직물(1중 직물, 다중 직물, 파일 직물, 레노 위빙직물(leno weaving fabric), 능직물, 레이스 직물) 등이고, 용도에 따라 임의의 표장재를 사용할 수 있다. 필름 재료(2)가 부직포(1)의 표면과 표장재(5)의 이면에 용착하여 양자를 결합하는 동시에 도 2와 같이 필름 재료(2)에 형성된 미소 관통 구멍(4)에 의해 통기성 또는 흡음성을 얻을 수 있다. 또한, 필름 재료(2)가 냉각 경화되기 전에, 필름 재료(2)를 향해 표장재(5)를 적당히 가압함으로써 통기도를 감소시키는 조정을 할 수 있다. 이는 주로 가압에 의해 미소 관통 구멍의 크기와 수가 줄어들기 때문이다.
도 3의 섬유 복합 재료를 제조하는 경우, 가열 T-다이로부터 시트형 열가소성 수지층을 아래쪽을 향해서 연속적으로 압출하고, 그 양측으로부터 부직포(1)와 표장재(5)를 시트형 열가소성 수지의 앞뒤로 따라가도록 연속적으로 공급한다. 필름 재료(2)에 사용하는 열가소성 수지는 에틸렌-아크릴 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 또는 폴리올레핀 공중합체, 또는 이들 중 임의의 혼합체를 사용할 수 있다.
본 발명의 섬유 복합 재료의 실시예로서, MFR이 다른 열가소성 수지 각각의 통기도를 도 4에 나타낸다. 열가소성 수지로는 에틸렌-메타크릴 공중합체를 사용하였다. 상기 열가소성 수지를 용착한 부직포는 섬도 6(dtex)에서 단위 면적당 질량이 300(g/㎡)이다. 종렬의 MFR은 45부터 500까지의 7종류이다. 횡렬의 열가소성 수지의 단위 면적당 질량은 50(g/㎡)부터 1000(g/㎡)까지의 6단계이다. 50(g/㎡) 란 의 "-"은 단위 면적당 질량이 지나치게 적기 때문에, 필름 재료(2)를 형성할 수 없고, 통기도 측정이 불가능함을 나타낸다. 통기도의 단위는 (cc/㎠·초)이다. 여기서 "통기도" 값은, JISL 1096-1999의 827.1의 A법에 의해 측정한 값이다.
도 4로부터 MFR 500에서 단위 면적당 질량이 100g/㎡인 열가소성 수지에 의한 높은 통기도 50.00(cc/㎠·초)로부터, MFR 100에서 단위 면적당 질량이 1000g/㎠인 열가소성 수지에 의한 낮은 통기도 1.10(cc/㎠·초)까지, MFR과 단위 면적당 질량에 의해 광범위하게 통기도를 조정할 수 있음을 알 수 있다. 1~50(cc/㎠·초)의 통기도 범위는 흡음 작용을 발휘하기 위한 유효한 범위이며 특히, 자동차용 플로어 카펫으로서 필요한 흡음성을 만족시키는 범위이다. 한편, MFR이 500(g/10분)을 초과하면 필름 재료(2)를 형성할 수 없기 때문에 통기도를 제어할 수 없게 된다. 또한, MFR이 50(g/10분) 미만이면 단위 면적당 수지량을 50(g/㎡)까지 감소시켜도 통기도가 실질적으로 0이 되어서, 흡음성이 있는 섬유 복합 재료를 제조할 수 없음을 알 수 있다.
도 5는 도 4의 데이터를 그래프화 한 것으로서, 상술한 통기도의 광범위한 분포 상황을 알 수 있다. 이들 데이터에 근거하여, 단지 열가소성 수지가 대응하는 MFR과 단위 면적당 질량을 선택하는 것에 의해, 특정 용도의 섬유 복합 재료에 필요한 소정의 통기도를 간단히 구체화할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명이 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 청구의 범위에 기재한 기술적 사상에 근거하여 각종 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (10)

  1. 부직포의 표면에 용융 유량이 100~500(g/10분)인 열가소성 수지의 필름 재료를 압출 용착하고, 상기 부직포의 구성 섬유가 필름 재료에 당접하는 다수의 미소점 부분에서 상기 필름 재료의 일부를 부직포에 대하여 부분적으로 함침시킴으로써 상기 부직포와 필름 재료를 연결하는 가교부를 형성함과 아울러, 상기 필름 재료의 함침에 의해 가교부 기부 주변에 있어서의 필름 재료에 통기용의 미소 관통 구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 섬유 복합 재료.
  2. 부직포와 표장재를 용융 유량이 100~500(g/10분)인 열가소성 수지의 필름 재료를 개재하여 용착하고, 상기 부직포의 구성 섬유가 필름 재료에 당접하는 다수의 미소점 부분에서 상기 필름 재료의 일부를 부직포에 대하여 부분적으로 함침시킴으로써 상기 부직포와 필름 재료를 연결하는 가교부를 형성함과 아울러, 상기 필름 재료의 함침에 의해 가교부 기부 주변에 있어서의 필름 재료에 통기용의 미소 관통 구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 섬유 복합 재료.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 부직포의 겉보기 밀도가 0.01~0.5(g/㎤)인 것을 특징으로 하는 섬유 복합 재료.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 에틸렌-아크릴 공중 합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 또는 폴리올레핀 공중합체이거나, 이들 중 임의의 혼합체인 것을 특징으로 하는 섬유 복합 재료.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열가소성 수지의 단위 면적당 질량이 50~1000(g/㎡)인 것을 특징으로 하는 섬유 복합 재료.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 두께 방향의 통기도가 1~50(cc/㎠·초)인 것을 특징으로 하는 섬유 복합 재료.
  7. 부직포의 표면에 용융 유량이 100~500(g/10분)인 열가소성 수지의 필름 재료를 50~1000(g/㎡)의 단위 면적당 질량으로 압출 용착하고, 상기 부직포의 구성 섬유가 필름 재료에 당접하는 다수의 미소점 부분에서 상기 필름 재료의 일부를 부직포에 대하여 부분적으로 함침시킴으로써 상기 부직포와 필름 재료를 연결하는 가교부를 형성함과 아울러, 상기 필름 재료의 함침에 의해 가교부 기부 주변에 있어서의 필름 재료에 통기용의 미소 관통 구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 섬유 복합 재료의 제조방법.
  8. 부직포와 표장재를 용융 유량이 100~500(g/10분)이고 단위 면적당 질량이 50~1000(g/㎡)인 열가소성 수지의 필름 재료를 개재하여 용착하고, 상기 부직포의 구성 섬유가 필름 재료에 당접하는 다수의 미소점 부분에서 상기 필름 재료의 일부 를 부직포에 대하여 부분적으로 함침시킴으로써 상기 부직포와 필름 재료를 연결하는 가교부를 형성함과 아울러, 상기 필름 재료의 함침에 의해 가교부 기부 주변에 있어서의 필름 재료에 통기용의 미소 관통 구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 섬유 복합 재료의 제조방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 부직포의 겉보기 밀도가 0.01~0.5(g/㎤)인 것을 특징으로 하는 섬유 복합 재료의 제조방법.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 에틸렌-아크릴 공중합체, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 또는 폴리올레핀 공중합체이거나, 이들 중 임의의 혼합체인 것을 특징으로 하는 섬유 복합 재료의 제조방법.
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