KR20170002428A - 플록가공된 소재 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

플록가공된 소재 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표면 및 구조체, 예컨대 자동차 인테리어, 인테리어 장식용 물건(벽, 소파, 안락의자 등), 핸드백, 수트케이스 또는 기타 액세서리, 무기의 커버 또는 케이스, 악기 또는 전자 기기를 코팅하거나, 카펫 및/또는 러그를 제조하기 위한, 플록가공된(flocked, 植毛) 소재의 제조방법에 관한 것으로, 이는 "해도형(island-in-the-sea)" 2성분(bicomponent) 섬유의 사용을 포함한다.
본 발명의 방법은 종래의 플록가공된 제품에 비해 개선된 내마모성 및 보다 매력적인 외관을 특징으로 하는 플록가공된 소재를 얻을 수 있도록 하는, 알칼리성 제거제에 의한 부분적 및 선택적인 바다 성분의 용해 단계를 포함한다.

Description

플록가공된 소재 및 이를 제조하는 방법{FLOCKED MATERIAL AND PROCESS TO PRODUCE IT}
본 발명은 바다-섬 유형(sea-island type)의 2성분(bicomponent) 섬유로부터 출발하여 플록가공된(flocked, 植毛) 소재를 제조하는 방법 및 이러한 방법에 의해 얻어지는 플록가공된 소재에 관한 것이다. 상기 방법에 의해 얻어질 수 있는 플록가공된 소재는 다양한 분야에서, 예를 들어, 표면 및 구조체, 예컨대 자동차 인테리어, 인테리어 장식용 물건(벽, 소파, 안락의자 등), 핸드백, 수트케이스 또는 기타 액세서리, 무기의 커버 또는 케이스, 악기 또는 전자 기기를 코팅하거나, 카펫 및/또는 러그를 제조하는데 사용될 수 있다.
정전 플록가공(Electrostatic flocking)은 다양한 유형의 표면(직물, 종이, 플라스틱, 금속, 나무 등)에 냅트(napped) 유형의 효과를 얻도록 하는 특수 공정이다.
플록가공은 2차원의 압연 소재, 예컨대 종이 또는 직물, 및 3차원의 물건(예컨대, 안경 프레임, 옷걸이, 용기, 자동차 인테리어 부품 등) 상에서 수행될 수 있다.
플록가공에서, 일반적으로 이미 착색된 합성 섬유는 특정 접착제로 예비 처리된 표면에 적용된다. 정전기장을 이용함으로써, 상기 섬유는 접착층을 관통하여 냅트될 표면에 수직으로 배향된다.
섬유가 정전기장에서 배향되기 위해서는, 섬유가 균일하게 절단되어야 하는데, 그 길이는 일반적으로 섬유 크기와 관련된다. 섬유의 직경이 작을수록, 길이는 짧아질 것이다.
플록가공에 앞서 섬유는, 섬유에 전기전도성을 부가하기 위한 목적으로 "활성화"를 위한 전처리가 필요하다. 일반적으로, 금속염 용액이 사용된다; 이 용액이 섬유 표면을 코팅하기 때문에 정전기장에서 섬유의 배향이 용이하다.
활성화 단계 전에 또는 동시에, 플록을 염색하는 공정을 수행할 수 있다.
따라서, 플록 가공은 다음 단계들을 필요로 한다:
- 섬유 절단
- 선택적 염색
- 섬유의 활성화
- 지지층 상에 접착제의 적용
- 섬유를 정확하게 배향하는 정전 부스에 절단된 섬유를 배치함
- 접착제의 건조 및 잠재적 그물형상화(reticulation)
- 과잉 섬유 제거를 위하여 압축 공기에 의한 브러싱.
초극세 섬유(ultrafine fibres)가 실현된 플록가공된 소재를 얻는 것은, 이러한 섬유가 너무 짧은 길이로 절단되어야 하는 것을 고려하면 매우 어려운 일이며, 산업공정에서 불가능하고, 매우 불안정하여 활성화 공정에서 작업하기 어렵다. 더욱이 극세사로 분류될 수 있는 초극세 섬유는 접착성 지지층을 관통하기가 더욱 어려울 것이므로, 그 결과 플록가공된 소재의 내마모성을 위태롭게 한다.
그러나, 표면을 플록가공하기 위한 매우 짧은 섬유를 사용하는 문제는 이 분야에서 이미 해결되었다. 실제로, 바다-섬 유형의 2성분 섬유로부터 출발하여 제조된 플록가공된 소재는 그 길이가 제한되며, 전술한 바와 같이 정전 플록가공을 활용하는 것은 이 분야에 이미 공지되어 있다. 기질 상에 섬유의 플록가공 이후, 접착제가 건조된 다음, 바다-섬 섬유의 바다 성분은 일반적으로 트리클로로에틸렌 또는 염기성 용액과 같은 용매의 사용에 의해 제거된다.
예를 들어, 영국특허 GB1300268호의 실시예 15 및 16은 "해도형(island-in-the-sea)" 유형의 복합 섬유가 정전 공정에 의해 그 위에 플록가공되는, 폴리우레탄 접착제로 코팅된 나일론 태피터(taffeta)로 만들어진 베이스(base)로 구성된 플록가공된 소재의 제조방법을 개시하며; 여기서 섬 성분은 나일론 6.6이고, 바다 성분은 폴리스티렌이다. 정전 공정 전에, 섬유를 3 mm 길이로 절단하고, 소디움 실리케이트 및 암모늄 클로라이드로 전처리한다. 플록가공된 태피터를 건조한 다음 50-60℃ 온도에서 트리클로로에틸렌 배스(bath)에 침지하여 바다 성분을 용해시킨다. 마지막으로, 메탄올로 세척하고 방치하여 건조시킨다.
미국특허 제4574018호는 짧은 바다-섬 2성분 섬유가 정전 공정에 의해 플록가공된 플록가공된 소재를 접착제(예컨대 폴리우레탄 접착제)로 피복된 다양한 유형의 베이스 상에 제조하는 방법을 개시한다. 고온에서 접착제의 그물형상화 이후, 바다 성분은 트리클로로에틸렌 또는 3% NaOH 용액에 침지함으로써 부분적으로 제거된다.
플록가공된 소재를 생성하는 극세사 가공성의 문제는 종래기술에서 "바다-섬" 유형의 섬유의 사용을 통해 해결되었다. 바다 성분의 제거 전에 섬유를 활성시키고 지지층에 배치한다.
그러나, 종래기술의 방법은 바다 성분 제거 단계에 있어서 주요한 단점을 갖는다. 실제로, 출원인은 종래기술에서 공지된 것과 유사한 용매, 예컨대 NaOH 염기용액을 사용할 경우, 바다 성분이 완전히, 즉 심지어 접착층 아래의 부분에서조차 제거된다는 것을 알게 되었다. 이와 관련하여, 도 1a를 참조하면, 종래기술에서 적용된 바와 유사하게 용매를 포함하는 용액 또는 염기성 용액을 사용하여 제거 단계를 수행한 결과를 보여준다. 부호 1은 다양한 유형일 수 있는, 플록가공된 섬유를 위한 지지층을 나타내고, 부호 2는 플록가공에 앞서 지지층 1에 적용되는 (다양한 유형의) 접착층을 나타낸다. 정전 플록가공 중에, 적절한 길이로 이미 절단되고 무기염으로 전처리된 바다-섬 섬유(부호 3은 섬 성분이고, 부호 4는 바다 성분임)는 지지층에 대하여 수직으로 배향되고, 그 길이의 일부는 접착층 내로 관통한다.
일단 접착제가 그물형태가 되면, 플록가공된 소재가 유기용매(예컨대 트리클로로에틸렌) 또는 염기성 또는 산성 용액에서의 침지 또는 처리에 의한 바다 성분의 제거 단계를 거칠 경우, 도 1b에 도시된 문제가 발생한다: 바다 성분이 접착층에 삽입된 부분에서조차 완전히 제거된다. 이는 접착제와 용해되지 않은 섬유의 섬 성분 사이에 실질적으로 빈 공간이 생성되기 때문에, 이 소재의 구조적 내구성 및 강도에 있어 주요 문제의 원인이다. 따라서, 섬유는 접착층 내에 더 이상 "잠겨(submersed)" 있지 않으므로 기질로부터 분리되기 쉬우며, 이는 플록가공된 소재의 "박리(exfoliation)"로 이어진다. 출원인에 의해 수행된 실시예 7.0을 참조하면, 여기서 제거 단계는 플록가공된 소재를 8% NaOH를 함유하는 배스에 침지함으로써 수행된다. 그 결과, 바다 성분이 접착제에 침투된 부분에서조차 완전히 제거되어, 그 결과 남아있는 섬유가 더이상 안전하게 지지층에 고정되지 않고, 후속 염색 단계에서 분산 염료와 함께 120℃의 온도의 제트 염색기에서 환원되어(reduction), 극세사가 완전히 접착층으로부터 제거될 정도로, 마모에 의해 쉽게 제거될 수 있다.
종래기술에서 바다 성분의 용해 단계와 관련된 상기한 단점은 본 발명에 따른 공정의 개발을 통해 출원인에 의해 해결되었다.
본 발명은 바다-섬 유형의 2성분 섬유로부터 출발하여 플록가공된 소재를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은 점도가 300 mPa.s 내지 100,000 mPa.s, 좋기로는 400 mPa.s 내지 64,000 mPa.s 범위인 제거제를 사용하여 수행하는 바다 성분의 선택적 제거 단계를 포함한다. 상기 제거제는 좋기로는 상기 범위의 점도를 갖는 페이스트 형태이고, 정전 공정에 의해 섬유를 플록가공하고 접착층을 건조시킨 다음 섬유에 도포된다.
상기 제거제는 점도 때문에 바다-섬 섬유가 부분적으로 침투되어 있는 접착층 내로 관통할 수 없고, 따라서 접착층에 침투된 바다 성분 부분에 영향을 끼칠 수 없다. 따라서, 바다 성분의 제거는 선택적 공정이고, 바다-섬 섬유로부터 출발하여 얻어지되 섬유가 접착층에 안전하게 고정되지 않으므로 마모에 의한 섬유 제거에 대한 내성이 부족한 단점을 갖는, 이 분야에 공지된 플록가공된 제품과 달리, 우수한 내마모성 및 섬유 제거에 대한 내성을 제공하는 플록가공된 소재를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 일 구현예에서, 섬유의 하부에 및 심지어 접착층에 침투된 부분에 있는 바다 성분의 부식을 방지하기 위하여 추가적 조치가 채용될 수 있다; 이 조치는 제거제를 적용하기 전에, 도포, 예컨대 에어 스프레이에 의해 적용되는 제거가능한 레진을 사용함으로써 섬유의 전술한 부분을 보호하는 것을 포함한다. 제거가능한 레진은 부식제(이는 부식성 물질, 산 또는 선택적 용매일 수 있음)를 포함하지 않는 한 제거제와 동일한 제형을 가질 수 있다. 예를 들어, 제거가능한 레진은 좋기로는 접촉하게 될 바다 성분과 양립가능한, 일반적으로 폴리비닐 알코올의 용액 또는 증점제의 수용액으로 이루어질 수 있다. 제거가능한 레진의 점도는 이들 사이에 침투 방지를 위하여 부식성 페이스트의 점도보다 크다.
도포되는 제거가능한 레진의 양을 조절하면 용해될 섬유 분획(fraction)의 미세한 조절이 가능하다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 선택적 제거 단계는 접착층에 침투되지 않은 섬유 부분으로부터 바다 성분 4이 부분적으로 제거된 플록가공된 소재를 얻을 수 있을 알 수 있다. 도 2와 도 1b를 비교하거나 도 5와 도 6을 비교하면 알 수 있듯이, 이는 본 발명의 플록가공된 소재와 종래기술의 플록가공된 소재 사이의 실질적인 구조적 차이를 구성한다.
또한, 본 발명은 바다-섬 2성분 섬유의 바다 성분이 접착층에 침투되지 않은 섬유 부분으로부터 부분적으로 제거된(도 2), 전술한 방법에 의해 얻어질 수 있는 플록가공된 소재에 관한 것이다.
접착층 외부의 바다 성분의 용해되지 않은 부분을 유지시키는 것은 섬유를 플록 지점에 더욱 국한하여 유지시킬 수 있으므로, 더 매력적인 외관(냅이 보다 균일한 것으로 인식됨)을 갖는 제품을 생산할 수 있다.
본 발명은 바다-섬 2성분 섬유로부터 출발하여 플록가공된 소재를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- "해도형" 유형의 2성분 섬유를 방적(spinning)하는 단계;
- 섬유를 0.1 mm 내지 3 mm, 좋기로는 0.3 내지 1.25 mm 범위의 길이로 절단하는 단계;
- 선택적으로, 섬유를 착색제, 좋기로는 분산 염료로 염색하는 단계;
- 무기염을 함유하는 수용액을 적용함으로써 섬유를 활성화시키는 단계;
- 지지층, 좋기로는 직물 또는 부직포로 이루어진 지지층 상에 접착제를 적용하는 단계;
- 섬유를 정확하게 배향시키는 정전 도포 방식에 의해, 접착제로 코팅된 지지층 상에 절단된 섬유를 배치하는 단계;
- 접착제를 건조 및 잠재적으로 그물형상화하는 단계;
- 선택적으로, 과잉 섬유를 제거하는 단계;
- 선택적으로, 플록가공된 섬유의 하단을 보호하기 위하여 섬유의 하단에 제거가능한 레진층을 적용하는 단계;
- 점도가 300 mPa.s 내지 100,000 mPa.s, 좋기로는 400 mPa.s 내지 64,000 mPa.s 범위인 제거제를 적용함으로써 섬유의 바다 성분을 선택적 및 부분적으로 제거하는 단계; 및
- 선택적으로, 플록가공된 소재의 염색을 진행하는 단계.
제거제 및 다른 모든 액체의 점도는 달리 특정하지 않는 한 실시예 8.0에서 보고된 바와 같이 측정하였다.
바다-섬 2성분 섬유의 방적은 종래 기술에 따라 수행될 수 있는데, 이는 두가지 폴리머 성분 중 하나("바다")가 다양한 폴리머 필라멘트(좋기로는 원형 및 동일 직경의 16개의 미세필라멘트)로 구성된, 다양한 "섬"을 형성하는 나머지 성분을 완전히 둘러싸도록, 두가지 순수한 폴리머 또는 폴리머들의 두가지 혼합물을 방적 돌기에 공급하는 것을 포함한다. 이와 관련하여, 섬 성분은 다음 중에서 선택될 수 있다: 개질된 폴리에스테르, 양이온성 폴리에스테르, 나일론 또는 다른 폴리아미드(PA) 유형, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET). 후자가 특히 바람직하다.
섬 성분은 원사염색(solution-dyed)될 수 있는데, 즉 방적 공정 중에 첨가되는 특정 착색제 또는 안료의 도움으로 방적 전에 염색되는 것이다.
바다 성분은 다음 중에서 선택될 수 있다: 나일론 6,6, 알칼리에 가용성인 서로 다른 함량의 모노머를 갖는 코폴리에스테르(co-PES 또는 TLAS라 함) 및 사슬에 극성 모노머가 삽입되어 개질된 폴리올레핀(co-PS라 함). 상기 극성 모노머는 좋기로는 비닐 알코올, 비닐 아세테이트 또는 말레산 무수물 중에서 선택된다. 알칼리에 가용성인 모노머의 함량에 따라, co-PES 및 co-PS는 알칼리 용액을 첨가함으로써(저함량의 모노머) 또는 뜨거운 물에서(고함량의 모노머) 용이하게 제거될 수 있다.
바다 성분 및 섬 성분은 둘다 섬 성분용 무기 안료 및 바다 성분용 양립가능한 폴리머 중에서 선택된 성분이 첨가된 혼합물로 사용될 수 있다. 섬 성분용으로 첨가되는 무기 안료 중에서, 카본블랙이 특히 바람직하다. 이는 단지 소량의 착색제를 첨가함으로써, UV 분해에 대하여 특히 내성이 있는 것으로 증명된 착색으로, 회색에서 검은색의 그늘에서 착색된 "플록"을 달성하는 것을 가능하게 한다.
바다 성분용으로 첨가된 양립가능한 성분 중에서, co-PES를 위하여 폴리비닐 알코올 및 co-PS을 위하여 평균 분자량 10,000 내지 20,000 g/mol인 폴리에틸렌 글리콜이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 일 구현예에서, 본 발명에 사용되는 섬유는 PET로 이루어진 섬 성분 및 PA 6,6 또는 co-PES로 이루어진 바다 성분으로 구성된다.
2성분 섬유에서 바다 성분에 대한 섬 성분의 비율은 방적돌기에 의해 신속하고 효율적으로 두 성분을 방적할 수 있도록 하는 것이다. 상기 섬/바다 비율은 좋기로는 20/80 내지 80/20 범위, 더욱 좋기로는 50/50 내지 80/20 범위이다. 단면을 보면, 섬유는 섬 성분의 개수가 8 내지 96, 좋기로는 8 내지 40 범위를 나타낸다.
방적 단계 후, 2성분 섬유는 타이터(titre)가 6.5 내지 19.4 dtex, 좋기로는 9.2 내지 17 dtex 범위로부터 타이터 3 내지 5 dtex 범위로 감소하도록 연신 공정을 거친다. 연신은 좋기로는 연신율(drawing ratio)이 일반적으로 4-1 범위, 좋기로는 3-1 범위, 더욱 좋기로는 2.5-1 범위에서 수행된다.
연신 단계 후, "토우(tow)"가 용기에 수집되며, 이 연속 섬유는 절단 공정을 거쳐 0.1 mm 내지 3.0 mm 범위의 길이가 된다. 섬유의 길이는 좋기로는 0.3 내지 1.25 mm 범위이다.
절단된 섬유는, 좋기로는 무기염, 예컨대 알류미늄 설페이트 및/또는 칼슘 클로라이드를 함유하는 수용액 배스에 침지시킴으로써, 활성화 단계를 거친다. 절단되고 활성화된 섬유는 "플록"이라고 정의된다. 플록에서 길이/직경 비율은 10:1 내지 100:1, 좋기로는 20:1 내지 50:1 범위이어야 한다.
이러한 활성화 단계는 절단된 섬유를 정전 도포 단계 중에 적용되는 정전기장에 더욱 민감하도록 만들므로, 기질 및 접착층에 대하여 수직 방향으로 섬유를 더욱 정확하게 배향할 수 있도록 해준다.
좋기로는, 플록은 방치되어 건조되고, 건조 후 플록의 무기염 함량은 초기 중량에 대하여 0.5% 내지 2% 범위이다.
접착층이 적용되는 지지층은 직교 직물 또는 니트 직물, 또는 부직포, 예컨대 스펀-본드 나일론 부직포 또는 폴리프로필렌 부직포, 또는 탄성 복합 부직포(이하, "EVN 베이스"라 함), 예컨대 폴리우레탄 매트릭스 중의 폴리에스테르 극세사일 수 있다. 전술한 지지층은 그대로 사용될 수 있고, 또는 기공률을 제거하기 위하여 표면 코팅 처리를 거칠 수 있는데, 이 경우 그 표면에 적용되는 접착층의 두께가 달라질 것이다; 또한 표면 코팅 처리는 지지층 표면에 접착제의 고정을 용이하게 할 수 있다. 대안적으로, 지지층은 폴리올레핀으로 이루어진 필름, 예컨대 표면을 친수성으로 만들기 위하여 플라즈마로 전처리되어 쉽게 접착제로 습윤가능한 폴리프로필렌일 수 있고, 또는 지지층은 종이일 수 있다.
지지층은 단위 중량이 40 g/m2 내지 500 g/m2, 좋기로는 80 g/m2 내지 350 g/m2 범위이고, 두께가 0.10 mm 내지 2.0 mm, 좋기로는 0.20 mm 내지 1.10 mm이다.
지지층 상에 배치되는 접착제는 좋기로는 다음 중에서 선택된다: (용매 또는 물 중의) 폴리우레탄 접착제, 수성 아크릴 접착제, 및 실리콘 접착제; 실리콘 접착제 및 폴리우레탄 접착제가 특히 바람직하다.
안료 - 및/또는 2성분 섬유와의 접착을 용이하게 해주는 첨가제 - 는 최종 플록가공된 소재에 특정 색 그림자를 제공하는 목적으로 접착제에 첨가될 수 있다. 후속 플록가공을 용이하게 할 수 있는 전도성 안료(지지층을 전도성으로 만들어서, 플록으로부터 이동한 전하를 중화할 수 있으므로, 적용된 정전기장을 일정하게 유지시킴)가 바람직하다. 접착 촉진제라고도 부를 수 있는 이들 첨가제는 접착제와 양립가능한 관능기(또는 접착제의 관능기와 반응하는 관능기) 및 접착제로 관통하도록 만들어진 2성분 섬유의 바다 성분과 양립가능한 관능기(또는 바다 성분의 관능기와 반응하는 관능기)를 포함하는 분자이다. 접착층은 지지층의 전체 표면(전체 적용) 또는 단지 일부(패턴 적용)를 0.05 mm 내지 0.50 mm, 좋기로는 0.10 mm 내지 0.35 mm 범위의 두께로 코팅함으로써 적용될 수 있다. 패턴 적용의 경우, 플록은 접착제가 있는 영역에서만 안정적으로 도포되므로, 지지층의 표면에 패턴을 실현한다.
접착층 상에 플록을 정전 플록가공하는 것은 좋기로는 접착층 상의 절단된 섬유의 상기 정전 플록가공은 조절된 일정 수준의 습도가 60% 내지 90%, 좋기로는 70% 내지 80% 범위인 환경에서 수행된다. 적용되는 정전기장은 좋기로는 20 내지 50 kV, 좋기로는 20 내지 40 kV 범위이다.
패턴 도포의 경우에 접착제가 존재하는 영역에 대하여, 도포되는 플록의 양은 50 내지 250 g/cm2, 좋기로는 140 내지 190 g/cm2이다.
바다-섬 섬유의 타이터는 1.5 dtex 내지 10 dtex 범위, 좋기로는 3.0 dtex 내지 7 dtex 범위이다.
도포 속도는 2 내지 7 m/min, 좋기로는 2 내지 4 m/min이다.
플록 섬유는 사용되는 접착제, 그 점도 및 적용되는 정전기장에 따라 40 마이크론 내지 접착층 전체 두께의 깊이로 접착층 내로 관통한다.
도포가 완료되면, 2 내지 10분, 좋기로는 3 내지 5분 동안 소재를 오븐에 배치하여 접착제를 경화시키고 고정한다. 오븐 온도는 좋기로는 110℃ 내지 200℃, 좋기로는 120 내지 190℃ 범위이다.
바다 성분의 선택적 제거는 플로가공된 섬유 상에 제거제, 좋기로는 페이스트 형태이고 전술한 점도를 갖는 제거제를 적용함으로써 수행된다. 제거제는 염기, 예컨대 NaOH, 또는 산, 예컨대 포름산을 포함하며, 좋기로는 다당류, 좋기로는 잔탄과 같은 다당류와 혼합된 것을 포함한다. 대안적으로, 제거제는 바다 성분에 대한 선택적 용매를 포함할 수 있다. co-PS계 바다 성분을 용해시키기에 적합한 용매의 예로는 할로겐화 용매, 예컨대 트리클로로에틸렌, 퍼클로로에틸렌, 클로로포름, 탄화수소 용매, 예컨대 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠, 시클로헥산, 및 다른 극성 용매, 예컨대 N,N-디메틸포름아미드, 아세톤, 디옥산, 테트라하이드로퓨란, 메틸 에틸 케톤, 아세토니트릴, 디메틸 설폭사이드, 메탄올 및 에탄올을 들 수 있다.
염기 또는 산 농도는 1.5 중량% 내지 20 중량%, 좋기로는 4 중량% 내지 18 중량% 범위일 수 있다. 다당류, 특히 잔탄은 좋기로는 페이스트에 0.5 중량% 내지 7 중량% 범위로 함유된다.
제거제는 80 내지 150 g/m2 범위의 양으로 플록가공된 섬유 상에 적용된다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 제거제를 적용하기 전에, 제거가능한 레진이, 섬유의 하부에 및 심지어 접착층에 침투된 부분에 있는 바다 성분의 부식을 방지하기 위한 추가적 조치로서, 코팅에 의해 적용될 수 있다. 제거가능한 레진은 부식제(이는 부식성 물질, 산 또는 선택적 용매일 수 있음)를 포함하지 않는 한 제거제와 동일한 제형을 가질 수 있다. 예를 들어, 제거가능한 레진은 일반적으로 폴리비닐 알코올의 용액 또는 증점제의 수용액으로 이루어질 수 있으며, 접촉하게 될 바다 성분과 양립가능한 것이 바람직하다. 제거가능한 레진의 점도는 이들 사이에 침투 방지를 위하여 부식성 페이스트의 점도보다 크다. 제거가능한 레진의 점도는 좋기로는 1,000 mPa.s 내지 150,000 mPa.s 범위이다.
도포되는 제거가능한 레진의 양을 조절하면 용해될 섬유 분획의 미세한 조절이 가능하다.
제거제의 적용 후, 소재는 바다 성분의 용해가 용이하도록 포화 증기 흐름(saturated vapor current)에 의해, 무선주파수(radio frequency)에 의해, 마이크로파에 의해 처리되거나, 또는 열풍에 의해 열처리될 수 있다. (열처리인 경우 70-100℃의 온도에서) 5 내지 15분간 지속될 수 있는 이러한 선택적 처리 후, 제거제 및 제거가능한 레진은 물로 세척하여 제거될 수 있다. 이러한 방식으로, 섬 성분의 선택적이고 부분적인 제거가 일어난다: 접착층에 침투되지 않은 바다 성분 중 일부만이 제거되는 반면, 접착층에 침투된 부분은 남아서 플록가공된 섬유가 기질에 안전하게 고정된 상태로 유지될 수 있다 (도 3-5 참조, 이들 도면은 섬 섬유와 접착층 사이에 빈 공간이 부재함을 보여준다).
절차의 일 변형에 따르면, 제거제의 적용 후, 포화 증기 흐름, 무선주파수 또는 마이크로파에 의해 처리된 소재는 물로 세척하기 전에 제거제의 표면에 보호벽을 형성하려는 목적으로 오븐에서 열풍으로 추가 처리된다.
이러한 방식으로, 이는, 예를 들어 최종 플록가공된 소재의 품질을 위태롭게 하지 않으면서 세척 라인까지 안전하게 전송하기 위하여, 플록가공된 소재를 롤업(roll up)이 가능하도록 만든다.
바다 성분 제거를 거친 섬유 분획은 각각의 타이터가 0.04 dtex 내지 0.30 dtex 범위인 섬 성분을 구성하는 극세사로 드러난다. 이러한 방식으로, 플록가공된 소재는 섬유의 제거를 야기할 수 있는 잠재적 마모에 대하여 내성이 커지고, 이 극세사는 부식된 섬유 부분을 기반으로 플록 지점에 더욱 국한되므로, 더 매력적인 외관(냅이 보다 균일한 것으로 인식됨)을 갖는 제품을 생산하는 것으로 증명된다.
또한, 플록가공된 소재는 제트 염색기에서 염색될 수 있으며, 그 후 과잉의 염료는 플록가공된 섬유를 손실할 위험 없이 제거된다. 대안적으로, 얼룩 효과(평면 모양) 없이 플록가공된 소재를 생산하기 위하여, 외피 염색 또는 보다 일반적으로 "오픈-폭 염색(open-width dyeing)" 기계에서 염색될 수 있는데, 오픈-폭 염색은 상당한 기계적 스트레스를 거치지 않으면서 특히 섬세한 소재의 가압 염색을 허용한다(소재는 세로 또는 가로 접힘 없이 전체 폭에 대하여 오픈하여 펼쳐진 상태를 유지한다).
따라서, 본 발명의 방법을 통해 얻어진 플록가공된 소재는, 후속 염색 단계에서 종래 소재의 열악한 내성 및 일반적으로 열악한 내마모성에 기여할 수 있는 섬유와 접착층 사이의 빈 공간이 나타나지 않는다는 점에서 종래기술에 공지된 소재와는 다르다.
본 발명의 플록가공된 소재는 종래기술에 비해 더 섬세한 소재로 나타나며, 시간에 따라 더 우수한 내구성을 제공한다.
따라서, 본 발명의 목적은 본 발명의 방법에 의해 얻을 수 있는 플록가공된 소재를 제공하는 것이다.
본 발명의 플록가공된 소재는 다음을 포함한다:
- 지지층, 좋기로는 직물 또는 부직포로 이루어진 지지층;
- 지지층 상에 적용된 접착층;
- 좋기로는 지지층에 대하여 수직 방향으로 배향되고, 접착층에 부분적으로 침투되어 있으며, 접착층 내에 침투된 섬유 부분에 바다 성분이 여전히 존재하는 복수의 바다-섬 섬유를 포함하는 섬유층. 대신에, 접착층에서 벗어난 섬유 부분에는 바다 성분이 완전히 또는 부분적으로 부재한다.
접착층은 전체 표면에 존재하거나, 그 일부(패턴 플록가공)에 존재한다.
상기 접착층은 두께가 0.05 mm 내지 0.50 mm, 좋기로는 0.10 mm 내지 0.35 mm 범위이다.
상기 복수의 바다-섬 섬유는 40 마이크론 내지 접착층 전체 두께의 깊이로 접착층 내에 포함된다.
바다-섬 섬유의 섬 성분은 타이터가 0.04 내지 0.30 dtex 범위이다.
본 발명의 플록가공된 소재는 자동차, 가구 및 가전 분야에서 직물, 부직포 또는 가죽으로 현재 코팅되어 있는 모든 부품을 교체하는데 사용될 수 있다.
특히, 본 발명의 플록가공된 소재는 다양한 분야, 예를 들어, 표면 및 구조체, 예컨대 자동차 인테리어, 인테리어 장식용 물체(벽, 소파, 안락의자 등), 핸드백, 수트케이스 또는 기타 액세서리, 무기의 커버 또는 케이스, 악기 또는 전자 기기를 코팅하거나, 카펫 및/또는 러그를 제조하는데 사용될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 기술한다.
도 1a는 바다 성분을 제거하기 전의 본 발명의 플록가공된 소재를 도시한다.
도 1b는 종래의 용매 용액 및/또는 염기 용액으로 제거한 후 바다-섬 2성분 섬유를 갖는 플록가공된 소재를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제거제에 의해 바다 성분의 선택적 제거 후 본 발명의 플록가공된 소재를 도시한다.
도 3은 바다 성분을 제거하기 전의 본 발명의 플록가공된 소재의 SEM(주사전자현미경) 이미지이다.
도 4는 바다 성분의 선택적 표면 제거 후 플록가공된 소재의 SEM 이미지이다.
도 5는 도 4의 세부도로서, 바다 성분은 선택적 용해에 의해 상부에서 제거된 반면, 드러난 플록 섬유의 하단에는 온전한 구조가 명백히 나타난다.
도 6은 NaOH 배스에 침지함으로써 바다 성분을 비선택적으로 제거한 후의 플록화된 소재의 SEM 이미지이다.
도 7 및 8은 도 6의 세부도로서, 바다 성분이 제거된 극세사가 일부 지점에서 접착층에 고정되지 않은 것을 볼 수 있다; 이 효과는 표면 상에서 특히 명백한데(도 8), 여기서 바다 성분의 용해 후 접착력을 잃은 섬유에 의해 남겨진 구멍을 접착층 상에서 볼 수 있다.
구현예의 실시예 및 비교실시예
실시예 0.1: PET/ TLAS 2성분 섬유를 갖는 백색 플록 - 1.0 mm
"해도형"의 2성분 섬유 플록을 실현하였는데, 여기서 섬 성분은 PET로 실현되었고, 바다 성분은 TLAS(알칼리에 가용성인 코폴리에스테르)로 실현되었다. 섬유 중 섬 성분 대비 바다 성분의 비는 57:43 이다.
섬유의 단면은 동일 직경의 원형 16 PET 미세필라멘트로 나타난다.
플록은 후속적으로 연신하고, 용기에서 토우를 수집하며, 연속적인 바다-섬 섬유를 원하는 길이로 절단하는 과정에 의해 얻어진다.
섬유 및 플록의 특성은 다음과 같다:
1- 연신율 2.5 / 1
2- 타이터 4.3 dtex
3- 길이 1.0 mm
이렇게 정의된 플록은 알루미늄 설페이트 수용액 배스에 침지함으로써 활성화를 거친다; 건조 후, 플록 중 알루미늄 설페이트 함량은 초기 중량의 1%에 해당한다.
이렇게 실현된 플록을 스레드(Thread) 1이라 한다.
실시예 0.1.1: (PET+분산 염료)/ TLAS 2성분 섬유를 갖는 흑색 플록
활성화 공정 전에 종래 기술에 따라 120℃의 온도에서 물에 분산된 흑색 염료로 플록을 염색한 것을 제외하고는, 스레드 1에 대하여 사용된 것과 동일한 방법으로 플록을 실현하였다.
후속의 활성화는 플록에 대하여 1 중량% 알루미늄 설페이트를 남긴다. 이렇게 실현된 플록을 스레드 2라 한다.
실시예 0.2: 용액 염색된 PET/ TLAS 2성분 섬유를 갖는 흑색 플록 - 0.3 mm
"해도형"의 2성분 섬유 플록을 실현하였는데, 여기서 섬 성분은 7% 양의 카본블랙이 첨가된 PET로 실현되었고, 바다 성분은 TLAS(알칼리에 가용성인 코폴리에스테르)로 실현되었다. 섬유 중 섬 성분 대비 바다 성분의 비는 57:43 이다.
섬유의 단면은 동일 직경의 원형 16 PET 미세필라멘트로 나타난다.
플록은 후속적으로 연신하고, 용기에서 토우를 수집하며, 연속적인 바다-섬 섬유를 원하는 길이로 절단하는 과정에 의해 얻어진다.
섬유 및 플록의 특성은 다음과 같다:
1- 연신율 2.5 / 1
2- 타이터 4.3 dtex
3- 길이 0.3 mm
이렇게 정의된 플록은 알루미늄 설페이트 수용액 배스에 침지함으로써 활성화를 거친다; 건조 후, 플록 중 알루미늄 설페이트 함량은 초기 중량의 1%에 해당한다.
이렇게 실현된 플록을 스레드 3이라 한다.
실시예 0.3: PET/PA6. 6 2성분 섬유를 갖는 백색 플록 - 0.5 mm
"해도형"의 2성분 섬유 플록을 실현하였는데, 여기서 섬 성분은 PET로 실현되었고, 바다 성분은 PA 6,6으로 실현되었다. 섬유 중 섬 성분 대비 바다 성분의 비는 57:43 이다.
섬유의 단면은 동일 직경의 원형 16 PET 미세필라멘트로 나타난다.
플록은 후속적으로 연신하고, 용기에서 토우를 수집하며, 연속적인 바다-섬 섬유를 원하는 길이로 절단하는 과정에 의해 얻어진다.
섬유 및 플록의 특성은 다음과 같다:
1- 연신율 3.0 / 1
2- 타이터 3.8 dtex
3- 길이 0.5 mm
이렇게 정의된 플록은 알루미늄 설페이트 수용액 배스에 침지함으로써 활성화를 거친다; 건조 후, 플록 중 알루미늄 설페이트 함량은 초기 중량의 1%에 해당한다.
이렇게 실현된 플록을 스레드 4라 한다.
실시예 0.4: PET/ HWS 2성분 섬유를 갖는 백색 플록 - 1.0mm
"해도형"의 2성분 섬유 플록을 실현하였는데, 여기서 섬 성분은 PET로 실현되었고, 바다 성분은 HWS 폴리에스테르로 실현되었다. 섬유 중 섬 성분 대비 바다 성분의 비는 57:43 이다.
섬유의 단면은 동일 직경의 원형 16 PET 미세필라멘트로 나타난다.
플록은 후속적으로 연신하고, 용기에서 토우를 수집하며, 연속적인 바다-섬 섬유를 원하는 길이로 절단하는 과정에 의해 얻어진다.
섬유 및 플록의 특성은 다음과 같다:
1- 연신율 2.5 / 1
2- 타이터 4.3 dtex
3- 길이 1.0 mm
이렇게 정의된 플록은 0.5% 칼슘 클로라이드가 존재하는 알루미늄 설페이트 수용액 배스에 침지함으로써 활성화를 거친다; 건조 후, 알루미늄 플록은 1 중량%의 증가가 일어난다.
이렇게 실현된 플록을 스레드 5라 한다.
실시예 0.5: PET/ TLAS 2성분 섬유를 갖는 백색 플록 - 1.0 mm A형
다음 특성을 갖는 플록을 실현하기 위한 2성분 섬유가 사용된 것을 제외하고는, "해도형" 2성분 섬유를 실시예 0.1에 보고된 것과 유사하게 실현하였다:
1- 전체 연신율 3.5 /1
2- 타이터 3.1 dtex
3- 길이 0.5 mm
4- 섬 성분 대비 바다 성분의 비 55:45
5- 섬유의 단면은 동일 직경의 원형 36 PET 미세필라멘트를 함유
이렇게 정의된 플록은 0.5% 칼슘 클로라이드가 존재하는 알루미늄 설페이트 수용액 배스에 침지함으로써 활성화를 거친다; 건조 후, 알루미늄 플록은 1 중량%의 증가가 일어난다.
이렇게 실현된 플록을 스레드 6이라 한다.
실시예 1.0: EVN 베이스 - 실리콘 접착제 - 1.0 mm
두께가 0.2 mm이고 점도가 50,000 mPa.s인 2성분 ALAPATEC 30340 접착제(100% 실리콘 글루, CHT 공급) 층을 30%의 폴리우레탄 메트릭스를 갖는 PET 극세사로 이루어진 1.10 mm 두께의 복합 소재로 실현된 지지층에 적용한다.
스레드 1로 표시되는 플록을 도포하기 위하여 정전 및 기계적 플록가공을 수행한다; 플록은 평균 60 마이크론까지 접착층을 관통한다.
플록가공은 3.0 m/min의 라인 속도에서 144 g/cm2의 플록 도포가 가능하도록, 65%로 조절된 일정 수준의 습도 및 30 kV의 정전기장에 노출되는 환경에서 수행된다.
식별된 중간 생성물을 컨벡션 오븐에 넣고 150℃에서 4분 동안 그물형상화였고, 이를 FK 01 .0라고 한다.
실시예 1.1: EVN 베이스 - 실리콘 접착제 - 1.0mm
2성분 TUBICOAT PROTECT LSR 접착제(100% 실리콘 글루, CHT 공급)를 사용하여 FK 01 .0(실시예 1.0)으로 식별된 것과 유사한 중간 생성물을 실현하였다. 상기 접착제는 흑색 염료를 함유하고 점도가 35,000 mPa.s인데, 이는 ALPATEC 30340의 점도 보다 낮은 것으로서, 스레드 1로 표시되는 플록의 관통이 0.2 mm의 접착제 두께에 해당하여 플록이 지지층의 표면에 접촉할 정도이다.
이 중간 생성물을 FK 01 .1라고 한다.
실시예 1.2: EVN 베이스 - 폴리우레탄 접착제 - 1.0 mm
가열에 의해 그물형상화될 수 있는 방향족 2성분 폴리에스테르계 폴리우레탄 접착제를 사용하여 FK 01 .0(실시예 1.0)으로 식별된 것과 유사한 중간 생성물을 실현하였다. 상기 접착제는 흑색 염료를 함유하고 점도가 30,000 mPa.s인데, 이는 선행하는 실시예들의 점도 보다 낮은 것으로서, 스레드 1로 표시되는 플록의 관통이 0.2 mm의 접착제 두께에 해당하여 플록이 지지층의 표면에 접촉할 정도이다.
식별된 중간 생성물을 컨벡션 오븐에 넣고 150℃에서 4분 동안 그물형상화였고, 이를 FK 01 .2라고 한다.
실시예 1.3: EVN 베이스 - 폴리우레탄 접착제 - 0.5 mm
스레드 1 대신 스레드 6으로 표시된 플록을 사용하고, 가열에 의해 그물형상화될 수 있는 방향족 2성분 폴리에스테르계 폴리우레탄 접착제를 사용하여, FK 01.0(실시예 1.0)으로 식별된 것과 유사한 중간 생성물을 실현하였다. 상기 접착제는 점도가 29,000 mPa.s이고, 스레드 6으로 표시되는 플록의 관통이 0.2 mm의 접착제 두께에 해당하여 플록이 지지층의 표면에 접촉한다.
식별된 중간 생성물을 컨벡션 오븐에 넣고 150℃에서 4분 동안 그물형상화였고, 이를 FK 01 .3이라고 한다.
실시예 2.0: EVN 베이스 - 접착 촉진제를 함유하는 실리콘 접착제 - 1.0 mm
흑색 염료 및 TLAS에 대하여 특이적인 접착 촉진제를 이미 함유하고 있는 2성분 TUBICOAT PROTECT LSR 접착제(100% 실리콘 글루, CHT 공급)를 사용하여 FK 01 .0(실시예 1.0)으로 식별된 것과 유사한 중간 생성물을 실현하였다. 상기 접착제는 점도가 35,000 mPa.s이고, 스레드 3으로 표시되는 플록의 관통이 0.2 mm의 접착제 두께에 해당한다(따라서, 플록이 지지층의 표면에 접촉함).
이 중간 생성물을 FK 02 .0이라고 한다.
실시예 3.0: 섬유 베이스 - 아크릴 접착제 - 1.0 mm
0.15 mm 두께의 TUBVINIL 401H 접착층(수성 아크릴계, CHT 공급)을 82g/m2의 단위중량을 갖는 100% PET 직물 지지층에 배치하고, 스레드 2로 표시되는 플록을 가지고 정전 플록가공을 수행한다.
플록가공은 3.5 m/min의 라인 속도에서 165 g/cm2의 플록 도포가 가능하도록, 65%로 조절된 일정 수준의 습도 및 30 kV의 정전기장에 노출되는 환경에서 수행된다.
이후, 생성물을 170℃의 컨벡션 오븐에 3분 동안 두어 건조시키고 접착제를 고정한다.
플록은 직물 기저층에 접촉하는 지점까지 접착제 내로 관통한다.
이 중간 생성물을 FK 03 .0이라고 한다.
실시예 4.0: 제거가능한 베이스 - 실리콘 접착제 - 1.0 mm
흑색 염료(실시예 1.1 참조)를 함유하는 두께 0.4 mm의 2성분 TUBICOAT PROTECT LSR 접착층(100% 실리콘 글루, CHT 공급)을 표면이 거친 Teflon 스트립에 배치한다.
그런 다음, 스레드 1로 표시되는 플록을 가지고 정전 플록가공을 수행한다.
플록가공은 2.2 m/min의 라인 속도에서 210 g/cm2의 플록 도포가 가능하도록, 65%로 조절된 일정 수준의 습도 및 40 kV의 정전기장에 노출되는 환경에서 수행된다.
이후, 생성물을 140℃의 컨벡션 오븐에 6분 동안 두어 건조시키고 접착제를 고정한다.
플록은 기저 필름에 접촉하는 지점까지 접착제 내로 관통한다.
이 중간 생성물을 FK 04 .0이라고 한다.
실시예 4.1: PP 베이스 - 폴리우레탄 접착제 - 1.0 mm
방향족 2성분 폴리에스테르계 폴리우레탄 접착제를 사용하여, FK 01 .0(실시예 1.0)으로 식별된 것과 유사한 중간 생성물을 실현하였다.
흑색 염료를 함유하고 두께가 0.4 mm인, 가열에 의해 그물형상화될 수 있는 방향족 2성분 폴리에스테르계 폴리우레탄 접착층을, 표면에 친수성을 형성하기 위하여 플라즈마로 전처리된, 두께가 120 마이크론인 PP 필름 위에 배치한다.
그런 다음, 스레드 1로 표시되는 플록을 가지고 정전 플록가공을 수행한다.
플록가공은 2.2 m/min의 라인 속도에서 210 g/cm2의 플록 도포가 가능하도록, 65%로 조절된 일정 수준의 습도 및 40 kV의 정전기장에 노출되는 환경에서 수행된다.
이후, 생성물을 140℃의 컨벡션 오븐에 3분 동안 두어 건조시키고 접착제를 고정한다.
플록은 기저 필름에 접촉하는 지점까지 접착제 내로 관통한다.
이 중간 생성물을 FK 04 .1이라고 한다.
실시예 5.0: 스펀 -본드 베이스 - 실리콘 접착제 - PA 6,6 - 0.5 mm
두께가 0.2 mm인 2성분 TUBICOAT PROTECT LSR 접착층(100% 실리콘 글루, CHT 공급)을 단위 중량이 90 g/m2인 스펀-본드 PP 직물 위에 배치한다.
그런 다음, 스레드 4로 표시되는 플록을 가지고 정전 플록가공을 수행한다.
플록가공은 2.5 m/min의 라인 속도에서 191 g/cm2의 플록 도포가 가능하도록, 80%로 조절된 일정 수준의 습도 및 22 kV의 정전기장에 노출되는 환경에서 수행된다.
이후, 생성물을 150℃의 컨벡션 오븐에 5분 동안 두어 건조시키고 접착제를 고정한다.
플록은 150 마이크론까지 접착제 내로 관통한다.
이 중간 생성물을 FK 05 .0이라고 한다.
실시예 6.0: 직물 베이스 - PUD 접착제 - HWS - 1.0 mm
두께가 0.2 mm인 2성분 TUBICOAT PROTECT LSR 접착층(100% 실리콘 글루, CHT 공급)을 단위 중량이 82 g/m2인 100% PET 직물 위에 배치한다.
그런 다음, 스레드 5로 표시되는 플록을 가지고 정전 플록가공을 수행한다.
플록가공은 3.0 m/min의 라인 속도에서 150 g/cm2의 플록 도포가 가능하도록, 75%로 조절된 일정 수준의 습도 및 25 kV의 정전기장에 노출되는 환경에서 수행된다.
이후, 생성물을 150℃의 컨벡션 오븐에 4분 동안 두어 건조시키고 접착제를 고정한다.
플록은 150 마이크론까지 접착제 내로 관통한다.
이 중간 생성물을 FK 06 .0이라고 한다.
실시예 7.0 - NaOH 배스에서의 용해 + 염색 ( 비교실시예 )
플록 내 바다 성분으로서 TLAS를 포함하는 중간 생성물 FK 01.0, FK 01.1, FK 01.2, FK 02.0, FK 03.0, FK 04.0 및 FK 04.1를 80℃의 8% NaOH (w/w)를 함유하는 배스에서 15분 동안 세척한 다음, 찬물로 세척하고, 컨벡션 오븐에 넣어 건조시켰다.
중간 생성물 FK 01.0 및 FK 03.0의 경우, 플록이 접착층으로부터 분리되어 접착제와 기질만이 존재하는 넓은 노출 영역을 남긴다는 것을 알 수 있었다.
중간 생성물 FK 01.1, FK 01.2, FK 02.0, FK 04.0 및 FK 0.041의 경우, 플록이 생성물 표면에 남아 있고, 접착제에 잠긴 부분을 포함하여 바다 성분이 완전히 제거되었다; 따라서, 접착 표면은 극세사의 하단에만 국한된다. 그 때문에, 상기 극세사 플록가공된 생성물은, 후속 염색 단계의 분산 염료에 의한 120℃ 온도의 제트 염색기에서 환원되어 극세사가 접착제로부터 완전히 제거될 정도로, 마모에 의해 쉽게 제거되는 경향이 있다.
실시예 8.0: 공기 중 NaOH 페이스트에 의한 용해 + 염색
플록 내 바다 성분으로 TLAS를 포함하는 중간 생성물 FK 01.0, FK 01.1, FK 01.2, FK 02.0, FK 03.0, FK 04.0 및 FK 04.1의 플록 면에 점증된 NaOH(제거제) 제제를 닥터 블레이드를 사용하여 100 g/m2의 속도로 분배하였다.
16%는 NaOH로 구성되고, 0.5%는 DENIMCOL SPEC FTL(잔탄 다당류, CHT 공급)로 구성된 부식성 페이스트는 유사가소성(pseudoplastic) 거동을 갖고, 적용 조건 하에서 점도가 약 400 mPa.s이다.
점도는 Small Sample Adapter 액세서리 및 SC4-28 스핀들을 갖는 Brookfield DVIII 회전점도계를 사용하여 20℃에서 전단속도 5 s-1에 해당하는 약 5 rpm의 속도로 측정하였다.
부식성 페이스트로 코팅된 중간 생성물을 80℃ 오븐에서 10분 동안 열처리한 다음, 찬물로 세척하고, 컨벡션 오븐에 넣어 건조시켰다.
SEM 분석은 바다 성분이 단지 표면적으로만 영향을 받았다는 것을 보여준다 (도 3, 시료 FK 01.1의 SEM 이미지).
실시예 9.0 : 증기 중 NaOH 페이스트에 의한 용해
플록 내 바다 성분으로 TLAS를 포함하는 중간 생성물 FK 01.0, FK 01.1, FK 01.2, FK 01.3, FK 02.0, FK 04.0 및 FK 04.1의 플록 면에 점증된 NaOH(제거제) 제제를 닥터 블레이드를 사용하여 100 g/m2의 속도로 분배하였다.
4%는 NaOH로 구성되고, 2%는 DENIMCOL SPEC FTL(잔탄 다당류, CHT 공급)로 구성된 부식성 페이스트는 유사가소성 거동을 갖고, 적용 조건 하에서 점도가 약 28,000 mPa.s이다.
부식성 페이스트로 코팅된 중간 생성물을 대기압에서 포화 증기 흐름으로 3분 동안 처리한 다음, 찬물로 세척하고, 컨벡션 오븐에 넣어 건조시켰다.
중간 생성물 FK 01.1, FK 01.2, FK 01.3, FK 02.0, FK 04.0 및 FK 04.1에 있어서, 부식성 페이스트와 접촉한 플록의 잠기지 않은 부분에서 바다 성분이 완전히 제거되어 극세사가 드러난 반면, 나머지 부분은 극세사 성질을 가지고 있으며 지지층에 대하여 일괄적 접착이 확보되었다(도 4 및 4, 시료 FK 01.1의 SEM 이미지).
중간 생성물 FK 01.0은 실리콘 접착제로 플록이 충분히 관통하지 않기 때문에 표면 상에 플록이 결여된 좁은 지면(patch)들이 나타났다.
중간 생성물 FK 03.0은 대부분의 표면에서 플록 및 접착제 손실을 나타냈다.
다음으로, 중간 생성물 FK01.1, FK 01.2, FK 01.3, FK 02.0, FK 04.0 및 FK 04.1에 대해서만, 120℃에서 분산 염료에 의해 제트 염색기에서 염색을 수행한 후, 과잉의 염료를 환원시켰다.
실시예 9.1 - 증기 중 NaOH 페이스트에 의한 용해 + 오픈-폭 염색
중간 생성물 FK 01.1, FK 01.2, FK 01.3, FK 02.0, FK 04.0 및 FK 04.1의 바다 성분을 실시에 9.0에 기술한 바와 같이 제거하였다. 다음으로, 중간 생성물을 오픈-폭 염색용 염색기에 의해 120℃에서 물 중의 분산 염료를 사용하여 염색한 후, 과잉의 염료를 환원시켰다. 이러한 방식으로, 더욱 균일하고 고른 외관을 특징으로 하는 염색된 플록가공된 소재를 얻었다.
실시예 10.0: 듀얼 코팅 및 증기
플록가공된 섬유의 하단에만 30 g/m2의 용액 층을 적용하기 위하여, 중간 생성물 FK 01.1, FK 01.2, FK 02.0 및 FK 04.0 상에 점도 54,000 mPa.s의 물 중의 PVA 제제를 에어 닥터 플레이드를 사용하여 적용하였다.
다음으로, 중간 생성물 FK 01.1의 플록 면에 점증된 NaOH 제제를 실린더 닥터 블레이드를 사용하여 100 g/m2의 속도로 분배하였다.
4%는 NaOH로 구성되고, 2%는 DENIMCOL SPEC FTL(잔탄 다당류, CHT 공급)로 구성된 부식성 페이스트는 유사가소성 거동을 갖고, 적용 조건 하에서 점도가 약 28,000 mPa.s이다.
부식성 페이스트로 코팅된 중간 생성물 FK 01.1, FK 01.2, FK 02.0 및 FK 04.0을 대기압에서 포화 증기 흐름으로 3분 동안 처리한 다음, 찬물로 세척하고, 컨벡션 오븐에 넣어 건조시켰다.
바다 성분은 플록 섬유의 꼭대기 부분에서만, 즉 드러난 길이의 약 1/5 만큼 가수분해되었음을 입증하였다.
실시예 11.0 - 물에서의 용해 및 RF - HWS
중간 생성물 FK 06.0의 플록 면에 1.5% DENIMCOL SPEC FTL(잔탄 다당류, CHT 공급)의 수용액을 닥터 블레이드를 사용하여 120 g/m2의 속도로 분배하였다. 적용 조건 하의 용액의 점도는 약 20,000 mPa.s이었다.
그런 다음, 중간 생성물을 전위차가 1.0 kV에 해당하는 평행 필드로 무선주파수 처리한 다음 찬물로 세척하였다.
다음으로, 접착제에 잠겨 있는 플록의 일부에 잔류하는 바다 성분(HWS)을 불용성으로 만들기 위하여 50℃의 10% 칼슘 클로라이드 용액에 8분 동안 침지시키고, 경화 염이 없는 물로 세척하였으며, 컨벡션 오븐에서 건조시켰다.
제트 염색기에서 120℃의 분산 염료로 염색하는 후속 염색 단계 및 과잉 염료를 제거하기 위한 환원을 거친 후, 중간 생성물은 온전하게 남았다.
비교실시예 12.0: NaOH에서의 용해 및 MW (마이크로웨이브)
중간 생성물 FK 01.1의 플록 면에 점증된 NaOH 제제를 닥터 블레이드를 사용하여 100 g/m2의 속도로 분배한 다음, 5 KW에 해당하는 전력으로 마이크로웨이브 오븐에서 2분 동안 가열하고, 차가운 연수로 세척하고 컨벡션 오븐에서 건조시켰다.
1.0%는 NaOH로 구성되고, 2.0%는 DENIMCOL SPEC FTL(잔탄 다당류, CHT 공급)로 구성된 부식성 페이스트는 유사가소성 거동을 갖고, 적용 조건 하에서 점도가 약 2,000 mPa.s이다.
마이크로웨이브 처리 후, 접착제에서 벗어난 섬유 부분에서 바다 성분이 완전히 제거되어 극세사를 드러낸 반면, 지지층에 고정된 부분은 남아있는 것으로 입증되었다. 다음으로, 120℃에서 분산 염료로 제트 염색기에서 염색을 수행하고, 후속적으로 과잉 염료의 환원을 수행하였다.

Claims (21)

  1. 바다-섬 2성분 섬유로부터 출발하여 플록가공된 소재를 제조하는 방법으로서, 다음의 단계들을 포함하는 것인 방법:
    - "해도형(island-in-the-sea)" 유형의 2성분 섬유를 방적(spinning)하는 단계;
    - 섬유를 0.1 mm 내지 3 mm, 좋기로는 0.3 내지 1.25 mm 범위의 길이로 절단하는 단계;
    - 선택적으로, 섬유를 착색제로 염색하는 단계;
    - 무기염을 함유하는 수용액을 적용함으로써 섬유를 활성화시키는 단계;
    - 지지층, 좋기로는 직물 또는 부직포로 이루어진 지지층 상에 접착제를 적용하는 단계;
    - 섬유를 정확하게 배향시키는 정전(electrostatic) 도포 방식에 의해, 접착제로 코팅된 지지층 상에 절단된 섬유를 배치하는 단계;
    - 접착제를 건조 및 선택적으로 그물형상화하는 단계;
    - 선택적으로, 과잉 섬유를 제거하는 단계;
    - 선택적으로, 섬유 하단을 보호하기 위하여 섬유 하단에 제거가능한 레진층을 적용하는 단계;
    - 점도가 300 mPa.s 내지 100,000 mPa.s, 좋기로는 400 mPa.s 내지 64,000 mPa.s 범위인 제거제(removal agent)를 적용함으로써 섬유의 바다 성분을 선택적 및 부분적으로 제거하는 단계; 및
    - 선택적으로, 플록가공된 소재의 염색을 진행하는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 2성분 섬유의 섬 성분은 다음으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법: 개질된 폴리에스테르, 양이온성 폴리에스테르, 나일론 또는 다른 폴리아미드(PA) 유형, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2성분 섬유의 바다 성분은 다음으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법: 나일론 6,6 및 알칼리에 가용성인 서로 다른 함량의 모노머를 갖는 코폴리에스테르 및 사슬에 극성 모노머가 삽입되어 개질된 폴리올레핀[상기 극성 모노머는 좋기로는 비닐 알코올, 비닐 아세테이트 또는 말레산 무수물 중에서 선택됨].
  4. 선행하는 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 방적 단계 후, 2성분 섬유는 좋기로는 연신율(drawing ratio)이 4-1 범위, 좋기로는 3-1 범위, 더욱 좋기로는 2.5-1 범위에서 수행되는 연신 단계를 거치는 것인 방법.
  5. 선행하는 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 활성화 단계는 절단된 섬유를 무기염을 함유하는 수용액 배스(bath)에 침지시키는 것을 포함하는 것인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 활성화 처리 후, 절단된 섬유는 건조되도록 방치하고, 건조 후 절단된 섬유는 무기염 함량이 초기 중량에 대하여 0.5% 내지 2% 범위인 것인 방법.
  7. 선행하는 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 접착층이 적용될 지지층은 직교 직물 또는 니트 직물, 또는 부직포, 좋기로는 스펀-본드 나일론 부직포 또는 폴리프로필렌 부직포, 또는 탄성 복합 부직포, 좋기로는 폴리우레탄 매트릭스 중의 폴리에스테르 극세사, 또는 폴리올레핀으로 이루어진 필름, 좋기로는 폴리프로필렌, 또는 종이로 이루어지는 것인 방법.
  8. 선행하는 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 지지층에 배치되는 접착제는 수성 또는 용매 분산물 중의 폴리우레탄 접착제, 수성 아크릴 접착제 및 실리콘 접착제 중에서 선택되는 것인 방법.
  9. 제8항에 있어서, 안료, 좋기로는 후속의 플록가공을 용이하게 할 수 있는 전도성 안료 및/또는 2성분 섬유와의 접착을 용이하게 할 수 있는 첨가제를 상기 접착제에 첨가시키는 것인 방법.
  10. 선행하는 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 접착층 상에 절단된 섬유를 정전 플록가공하는 것은 조절된 일정 수준의 습도가 60% 내지 90%, 좋기로는 70% 내지 80% 범위이고, 정전기장의 적용이 20 내지 50 kV, 좋기로는 20 내지 40 kV 범위인 환경에서 수행되는 것인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 기질에 도포되는 절단된 섬유의 양은 50 내지 250 g/cm2, 좋기로는 140 내지 190 g/cm2 범위인 것인 방법.
  12. 선행하는 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제거제는 염기, 좋기로는 NaOH, 또는 산, 좋기로는 포름산, 좋기로는 다당류와 혼합된 것을 포함하는 것인 방법.
  13. 선행하는 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제거제는 80 내지 150 g/m2 범위의 양으로 플록가공된 섬유 상에 적용되는 것인 방법.
  14. 선행하는 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 제거제의 적용 후, 상기 소재는 포화 증기 흐름(saturated vapor current)에 의해 열처리되거나, 무선주파수(radio frequency)에 의해 처리되거나, 마이크로파에 의해 처리되거나, 또는 열풍에 의해 열처리되는 것인 방법.
  15. 선행하는 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 제거가능한 레진층의 점도는 제거제의 점도보다 크며, 좋기로는 1,000 mPa.s 내지 150,000 mPa.s 범위인 것인 방법.
  16. 다음을 포함하는 플록가공된 소재:
    - 지지층, 좋기로는 직물 또는 부직포로 이루어진 지지층;
    - 지지층의 표면 또는 그 일부 상에 적용된 접착층;
    - 좋기로는 지지층에 대하여 수직 방향으로 배향되고, 접착층에 부분적으로 침투된 복수의 바다-섬 섬유를 포함하는 섬유층으로서, 여기서 접착층 내에 침투된 섬유 부분에 바다 성분이 여전히 존재하고, 접착층에서 벗어난 섬유 부분에는 바다 성분이 완전히 또는 부분적으로 부재하는 것인 섬유층.
  17. 제16항에 있어서, 상기 접착층은 두께가 0.05 mm 내지 0.50 mm, 좋기로는 0.10 mm 내지 0.35 mm 범위인 것인 플록가공된 소재.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 복수의 바다-섬 섬유는 40 마이크론 내지 접착층 전체 두께의 깊이로 접착층 내에 포함되는 것인 플록가공된 소재.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 하나의 항에 있어서, 바다-섬 섬유의 섬 성분은 타이터(titre)가 0.04 내지 0.30 dtex 범위인 것인 플록가공된 소재.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 기재된 플록가공된 소재가 자동차, 가구 및 가전 분야에서 직물, 부직포 또는 가죽으로 현재 코팅되는 모든 부품을 대체하는데 사용되는 용도.
  21. 제16항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 기재된 플록가공된 소재가 자동차 인테리어, 인테리어 장식용 물체(벽, 소파, 안락의자 등), 핸드백, 수트케이스 또는 기타 액세서리, 무기의 커버 또는 케이스, 악기 또는 전자 기기의 표면 및 구조체를 코팅하거나, 또는 카펫을 제조하는데 사용되는 용도.
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