KR20180079415A - 텍스타일 제품의 제조 방법, 그의 용도, 및 그 방법을 적용하기 위한 장치 - Google Patents

텍스타일 제품의 제조 방법, 그의 용도, 및 그 방법을 적용하기 위한 장치 Download PDF

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KR20180079415A
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디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
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Abstract

본 발명은, 텍스타일 제품의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 텍스타일 제품은 제 1 시트를 포함하되, 상기 제 1 시트는 상기 시트에 고정되어 시트 위에 파일을 형성하는 중합체 얀을 갖고, 상기 방법은, 상기 시트를 제공하는 단계, 상기 중합체 얀을 상기 시트를 통해 스티칭하여 상기 시트의 제 1 표면 상에 파일을 형성하고, 상기 시트의 제 2 표면에 상기 얀의 루프를 형성하는 단계, 및 상기 시트의 제 2 표면을 가열하여 상기 얀의 루프를 적어도 부분적으로 용융시켜 상기 얀을 상기 시트에 고정시키는 단계를 포함하고, 상기 방법은, 상기 적어도 부분적으로 용융된 얀이 고화된 후에 제 2 표면의 조도를 제 2 표면 위의 적어도 부분적으로 용융된 얀의 루프로 측정하고, 만약 상기 조도가 소정의 표면 조도와 다른 경우 텍스타일 제품의 제조 방법을 조절하여 측정된 표면 조도와 다른 제 2 표면의 조도를 수득하는 것을 포함한다. 본 발명은 또한, 상기 방법을 적용하기 위한 장치에 관한 것이다.

Description

텍스타일 제품의 제조 방법, 그의 용도, 및 그 방법을 적용하기 위한 장치
본 발명은, 텍스타일 제품의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 텍스타일 제품은 제 1 시트를 포함하되, 상기 제 1 시트는 상기 시트에 고정되어 시트 위에 파일(pile)을 형성하는 중합체 얀을 갖고, 상기 방법은, 상기 시트를 제공하는 단계, 상기 중합체 얀을 상기 시트를 통해 스티칭(stitching)하여 상기 시트의 제 1 표면 상에 파일을 형성하고 상기 시트의 제 2 표면에 상기 얀의 루프(loop)를 형성하는 단계(이때 제 2 표면은 제 1 표면과 대향됨), 및 상기 시트의 제 2 표면을 가열하여 상기 얀의 루프를 적어도 부분적으로 용융시켜 상기 얀을 상기 시트에 고정시키는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은, 이 신규한 방법으로 수득한 텍스타일 제품을 사용하는 방법, 및 상기 방법을 적용하기 위한 장치에 관한 것이다.
EP 1598476(클리에베릭 헬리(Klieverik Heli))는, 상기에 나타낸 바와 같은 텍스타일 제품의 제조 방법을 기술한다. 특히, 제 1 표면은 제 1 배킹(backing)으로서의 역할을 하고, 이는, 얀이 그에 고정된 후에 제 1 배킹은 카펫 또는 다른 텍스타일 제품의 제조에 대한 중간체로서 작용할 수 있는데, 이 방법에서 배킹은 얀을 제자리에 고정하기 위해 라텍스를 사용하지 않는다. 상기 배킹은 열가소성 얀(섬유로도 지칭됨)의 파일을 포함하고, 상기 얀은 시트의 두께를 통하여 스티칭되고 시트의 윗면으로부터 돌출된다. 낮은 표면에서 상기 얀은 제 2 표면으로부터 연장되고 루프를 형성하여(이는 스티칭 공정 그 자체 또는 단순히 중력으로 인해 초래됨), 시트에 대한 상기 얀의 중간 고정을 제공한다(상기 얀은 단지 손으로 가벼운 당김력을 적용함으로써 배킹으로부터 쉽게 제거될 수 있다). 가열된 롤러 표면을 따라 배킹을 공급하면서(얀이 위로 향함), 그의 밑면을 상기 롤러에 대해 가압하면 얀이 용융될 것이다. 클리에베릭은, 라텍스 중합체에 대한 필요 없이 상기 얀들이 냉각 이후에 서로 및 배킹에 견고하게 고정됨을 기술한다. 일 실시양태는, 상기 배킹의 밑면에 열가소성 접착제(예컨대 핫멜트(hot melt) 접착제)를 분말로서 추가적으로 적용하여, 가열된 표면이 상기 얀 및 접착제를 함께 녹여서 상기 파일, 접착제, 및 배킹 사이에 우수한 접착력을 형성할 수 있게 함을 개시한다. 다른 실시양태에서는, 가열 후에 배킹 표면에 수직인 방향으로(즉, 아래로부터) 배킹 및 파일에 압력을 적용하여(예를 들어, 가압 롤러에 의해) 가소화된 얀들을 함께 스미어링(smearing)하여 상호 접착성을 향상하고, 이로써 가열된 롤러가 얀들이 단지 열에 의해 융합되는 온도보다 더 낮은 온도로 유지되도록 함을 교시한다. 이 방법은, 상기 얀 및 시트가 동일한 중합체로 제조될 수 있어 중간 배킹을 쉽게 재활용할 수 있다는 이점을 제공한다. 섬유 파일 내로 침투된 비상용성 라텍스가 없다. 또한, 종래의 기술과 비교하여 에너지가 절약되고 원자재 비용이 절감된다.
WO 2012/076348(니아가(Niaga))는, 얀의 고정 강도를 더 향상시키는 텍스타일 제품의 제조 방법을 기술한다. 이 방법에서는, 가열된 표면에 대해 제 1 얀-함유 시트를 가압할 때, 상기 시트 및 표면의 상대 속도를 조절하여 이들 사이에 기계 방향(즉, 시트의 운반 방향)의 추가적인 기계적 힘이 제공되고, 이는, 상기 얀이 여전히 용융된 상태에서 얀 물질이 퍼지게 하여 결과적으로 제 1 시트와 얀 사이의 결합을 더 강하게 한다. 이론적으로는, 많은 경우에 추가적인 제 2 지지체 층이 더 이상 요구되지 않을 수 있지만, 이 문헌은, 특히 지지체 층이 텍스타일 제품과 담체 물질 사이의 계면에 존재하는 반응성 분자들 간의 열-가역적인 반응에 의존하는 반응성 접착제를 포함하는 경우, 이러한 지지체 층이 유용할 수 있음을 교시한다.
연구 문헌(RD591084)은 또한, 폴리에스테르 핫멜트 접착제와 함께 전술한 방법을 사용하여 카펫을 제조하는 특정 방법을 기술하고 있으며, 2013 년 6 월 25 일 익명으로 게재되었다.
많은 경우에 있어서, 본원에 기술된 상기 당업계에 공지된 텍스타일 제품은 제 2 시트(제 2 배킹으로서, 예컨대 카펫 타일을 제조할 때) 또는 덮일 표면(예컨대 바닥, 차의 내부, 보트 또는 비행기 등의 내부)에 접착될 것이다.
본 발명의 목적은 텍스타일 제품의 개선된 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 상기 기술분야 문단에서 정의된 텍스타일 제품의 제조 방법이 고안되었으며, 상기 방법은, 적어도 부분적으로 용융된 루프가 고화된 후에(즉, 중합체의 용융 온도 미만의 온도가 수득됨), 적어도 부분적으로 용융된 얀의 루프를 상부에 갖는 제 2 표면의 조도(roughness)를 측정하는 단계, 및 만약 조도가 소정의 표면 조도와 다른 경우 텍스타일 제품의 제조 방법을 조절하여 상기 측정된 표면 조도와 다른 제 2 표면의 조도를 얻는 단계를 포함한다.
본 출원인은, 얀 결합의 1차(primary) 강도(즉, 상기 시트의 제 2 표면의 적어도 부분적으로 용융된 얀에 기인한 제 1 시트에 대한 얀의 결합 강도)가 가장 중요하지만, 텍스타일 제품의 내구성을 결정하는 유일한 인자는 아님을 인식하였다. 특히, 사용중인 제품이 제 2 시트 또는 다른 표면에 부착될 때, 루프가 용융된 이후의 제 2 표면의 표면 질감 또한 상당한 영향을 미치는 것으로 보인다. 특히, 제 2 시트 또는 다른 표면에 대한 접착성의 내구성(이 내구성은 직물 제품의 마모에 상당한 영향을 미침)은 제 1 시트의 제 2 표면의 표면 질감에 의존하는 것으로 보인다. 당업계에서, 이는, 대개 제조업에서는 제조 결과의 재현을 위해 노력하기 때문에, 아마도 중요한 요소로 인식되지 않았을 것이다. 만약 이것이 모든 생산 작업에 대해 동일한 표면 질감을 이끌어낸다면, 표면 질감의 영향이 반드시 인식되지는 않을 것이다. 그러나, 본 출원인은, 수년간의 연속적인 제조 동안, 표면 질감에 영향을 미칠 수 있는 모든 변수를 정확하게 일정하게 유지하는 것은 중합체 얀의 용융으로 인해 거의 불가능함을 인식하였다. 환경적 상황이 변경될 수 있고, (심지어 배취마다) 사용된 재료가 변경될 수 있으며, 공정 장치는 눈에 띄지 않게 변경될 수도 있다. 또한, 본 출원인은, 텍스타일 제품의 각 적용에 대해, 서로 다른 표면 질감이 최적일 수 있음을 인식했다. 현재 공지된 방법으로는 이 모든 것을 고려할 수 없다.
그러나, 본 발명에 따른 방법을 사용하면 상기 사항 모두가 적절히 고려될 수 있다. 표면 조도를 측정하고(표면 조도 지표(indicator) 또는 변수의 측정을 포함함), 이 조도를 소정의 적절한 조도와 비교함으로써, 예를 들어 조도가 소정의 범위 내에 있는지를 확인함으로써, 요구되는 특성, 특히 제 2 시트 또는 다른 표면에 대한 텍스타일 제품의 내구적 접착성에 필요한 특성을 충족하는 상이한 표면 조도를 갖는 제품을 얻기 위해, 표면 질감에 영향을 미치는 임의의 변수를 변화시킴으로써 텍스타일 제품의 제조 방법이 조절될 수 있다. 상기 상이한 표면 조도는 바람직하게는, 선택적으로는 제 2의 또는 추가의 조절 후에, 소정의 표면 조도 또는 소정의 표면 조도 범위를 만족한다.
본 발명은 또한, 건물 또는 임의의 다른 인공 또는 자연 건축물의 표면을 덮기 위한, 전술한 방법과 관련된 수득가능한 텍스타일 제품의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 텍스타일 제품의 제조에 사용하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 텍스타일 제품은 제 1 시트를 포함하되, 상기 제 1 시트는 상기 시트에 고정되어 시트 위에 파일을 형성하는 중합체 얀을 갖고, 상기 얀은 상기 시트를 통해 스티칭되어 상기 시트의 제 1 표면 상에 파일을 형성하고 상기 시트의 제 2 표면에 상기 얀의 루프를 형성하고, 상기 장치는, 상기 얀의 루프를 중합체의 용융 온도보다 높은 온도로 가열할 수 있는 가열 요소, 상기 스티칭된 얀을 갖는 시트를, 상기 제 2 표면이 상기 가열 요소를 향하게 하여, 상기 가열 요소를 따라 운반하는 운반 수단, 및 (상기 얀의 루프가 가열된 이후에) 제 2 표면의 표면 조도를 측정하는 센서를 포함하고, 이때 상기 센서는 상기 가열 요소의 원위부에 위치한, 장치이다.
정의
"텍스타일 제품"은, 텍스타일(즉, 종종 쓰레드(thread) 또는 얀이라고 지칭되는 천연 또는 합성 섬유로 제조된 물질)과, 선택적으로 다른 구성요소, 예컨대 배킹 층, 담체 층, 및/또는 접착제를 함께 포함하는 제품이다. 텍스타일 제품은 전형적으로 배킹에 부착된 파일의 상부 층을 포함할 뿐만 아니라(이때 세워진 파일 섬유는 제품의 "냅(nap)"이라고도 지칭됨), 평면형 제직물일 수 있다. 이러한 제품은 제직, 니들 펠트(needle felt), 노트화(knotted), 터프트화, 및/또는 엠브로이더화(embroidered)와 같은 다양한 구조일 수 있지만 터프트화된 제품이 가장 일반적인 유형이다. 상기 파일은 (봉제 카펫과 같이) 절단되거나 (베르베르(Berber) 카펫에서와 같이) 루프를 형성할 수 있다.
"중합체 얀"은, 얀 형성 물질이 천연 또는 합성 열가소성 중합체인 얀이다. 텍스타일 제품에 가장 널리 사용되는 중합체 얀은 폴리아미드 및 폴리에스테르 얀이다. 폴리아미드는 대부분 PA6 또는 PA6,6이며, 사용되는 폴리에스테르는 주로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(일반적으로 간단히 PET이라고 함)이다. 일반적으로, 얀에 사용되는 중합체는 약 220 내지 280℃의 융점(Tm) 및 약 150 내지 약 180℃의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는다.
얀의 "루프"는 이 얀의 기본 부분으로부터 떨어져 구부러질 수 있는 이 얀의 길이이다(루프가 주요부 자체보다 긴 경우를 배제하지 않음). 텍스타일 제품의 경우 얀의 기본 부분은, 제품 상단의 보이는 부분을 형성하는 부분이다. 예를 들어, 카펫의 경우 이는 파일을 형성하는 얀 부분이다. 의류의 경우, 이는 의류의 외부 표면 부분을 형성하는 얀 부분이다. 상기 루프는 제품 후면(back surface)으로부터 연장된 부분이다.
"유리 전이 온도"는, 무정형(amorphous) 고체가 가열 시 연질이 되거나 냉각 시 취성(brittle)이 되는 온도이다. Tg는, (가열 시) 중합체가 단단한 유리질 물질에서 연질의 고무 물질로 변하는 온도 영역이다. 유리 전이 온도는 항상 재료의 결정 상태의 융점(Tm)보다 낮다. Tg는, 통상적으로 당업계에 공지된 바와 같이 20 K/분의 속도로 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여, 일반적으로 상기 온도 영역의 중간점을 Tg로 정의함으로써 확인될 수 있다.
"시트"는 실질적으로 2차원의 매스(mass) 또는 물질, 즉 넓고 얇으며, 전형적으로는 (반드시 그런 것은 아니지만) 직사각형 형태의 물질이며, 고유하게 두 개의 대향 표면을 갖는다.
"스티칭"은 스티치에 의해, 또는 스티치에 의한 것처럼, 예를 들어 터프트화, 편직(knitting), 재봉(sewing), 제직(weaving) 등에 의해 대상의 얀 부분을 기계로 형성하는 방법이다.
"인라인(in-line)"으로 수행되는 공정 단계는 이 공정 단계가 연속적인 작업 순서의 일부를 구성함을 의미한다.
"캘린더링(calendering)"은 압력 및/또는 열을 사용하여 표면을 매끈하게 하는 공정이다.
"적층체"는 기계적으로 서로 연결된 복수의 적층된 층을 포함하는 구조체이다.
"핫멜트 접착제"는, 용융되어(즉 가열되어) 고체 상태로부터 액체 상태로 변형되어 고화 후에 재료들을 접착시키도록 설계된 열가소성 접착제를 의미한다. 핫멜트 접착제는 전형적으로 비-반응성이고 결정성이며, 용매를 소량 포함하거나 포함하지 않으므로 적절한 접착력을 제공하기 위해 경화 및 건조를 전형적으로 필요로 하지 않는다.
"중앙 처리 장치(CPU)"는 데이터를 처리하도록 프로그래밍된 하드웨어 시스템이다. 하드웨어는 단일 유닛일 필요는 없고, 예를 들어 무선 접속을 통해 작동가능하게 연결된 몇몇 분포된 유닛들을 포함할 수 있다.
발명의 실시양태
본 발명의 제 1 실시양태에서, 제 2 표면의 조도의 측정 및 텍스타일 제품의 제조 방법의 조절은 인라인으로 일어난다. 일반적으로, 표면 조도의 측정은 오프라인으로 일어난다. 그렇게 하는 주된 이유는 잘 알려진 바와 같이 환경의 진동이 조도 측정에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 따라서, 표면 조도 측정은, 본질적으로 모든 종류의 진동의 영향을 받는 산업 생산 라인이 아닌 제어된 무-진동 환경에서 오프라인으로 일반적으로 수행된다. 그러나, 본 출원인에게 놀랍게도, 표면 조도의 인라인 측정이 공지된 텍스타일 제품의 제조 방법을 개선하기에 적합한 것으로 보였으며, 이는, 자명하게, 텍스타일 제조 장비(주로, 당업계에서 통상적인 반-연속적인(semi-continuous) 텍스타일 제품의 운반을 위한 무거운 프레임에 회전가능하게 연결된 대형 운반 드럼)에 상응하는 진동 유형이 표면 조도와는 완전히 다른 스펙트럼(주파수 및/또는 진폭)으로 진동을 일으키므로 인라인 표면 조도 측정의 적절한 사용을 방해하지 않았기 때문이었다. 이 실시양태에 따른 방법의 주요 이점 중 하나는, 생산될 텍스타일의 완전한 레인(lane)을 기다릴 필요 없이 제조 공정이 인라인으로 즉각적으로 구성될 수 있다는 점이고, 이때 이 레인(최대 수백 미터 길이가 될 수 있음)의 위험성은 소정의 표면 조도 변수를 만족하지 않는다는 것이다. 또한, 인라인 측정은 비-파괴적일 수 있지만, 당업계에서 사용되는 오프라인 측정 장치는 대부분의 경우에 분석될 작은 샘플을 필요로 하고 이때 텍스타일 제품으로부터 샘플이 절단되어야 한다.
본 발명의 제 2 실시양태에서, 제 2 표면의 조도의 측정은, 용융된 루프의 중합체가 그의 유리 전이 온도 미만으로 냉각된 이후에 수행된다. 본 출원인은, 얀의 용융된 중합체가 고화된 후에도, 즉 그의 온도가 상기 중합체 물질의 유리 전이 온도 초과로 유지되는 한, 표면 질감이 여전히 변할 수 있음을 인식했다. 그러므로, 표면 조도를 측정함으로써 그 질감을 평가하기 전에 표면이 충분히 냉각되기를 기다리는 것이 유리하다.
본 발명의 다른 실시양태에서, 조도의 측정은 비-접촉식 측정 방법을 사용하여 수행된다. 접촉 유형의 측정이 본 발명의 목적을 충족하는 방법에 이르기에 좋을 수도 있지만, 센서와 텍스타일 제품 사이의 접촉에 의존하지 않는 측정 방법이 유리한 것으로 확인되었다. 특히, 인라인 측정을 사용할 때에는 접촉식 측정이 텍스타일 제품에 손상을 줄 수 있고 환경 진동에도 더 민감하다. 이는, 비-접촉식 측정, 예를 들어 광학적인 측정 방법을 사용하면 적어도 상당한 정도로 방지될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 시트의 제 2 표면은 이 제 2 표면과 접촉하는 가열체(hot body)를 사용하여 가열된다. 이 실시양태에서, 용융 단계는 본질적으로 캘린더링 작용을 포함한다. 이는, 표면 조도의 범위를 감소시킴과 함께 측정 방법의 신뢰성을 증가시키며, 이는 또한 제조 방법을 개선한다. 또 다른 실시양태에서, 가열체의 표면은 제 1 시트의 제 2 표면에 대하여 상대 속도를 갖는다(따라서 0 m/s보다 빠른 상대 속도로 이동한다). 예로써, 얀의 용융 과정 동안 제 2 표면에 대하여 상대 속도를 갖는 가열체의 사용은 WO 2012/076348에 공지되어있다. 이 특징은 증가된 캘린더링 작용을 유도하고, 따라서 본 방법에서 사용하기에 이상적으로 적합한 것으로 보인다. 이러한 특징의 조합은, 제 2 시트에 대해 내구적인 접착성 특성을 갖는 내구성 있는 텍스타일 제품을 제공할 수 있다. 다른 실시양태에서, 가열체의 표면은 고정되어 있는 반면, 제 1 시트는 가열체를 따라 운반된다.
본 방법의 일 실시양태에서, 텍스타일 제품의 제조 방법은 전술한 제 2 표면의 가열을 조절함으로써 및/또는 적어도 부분적으로 용융된 얀의 루프가 고화된 후에 캘린더링 단계(사실상 부가적인 캘링더링 단계로서 여겨질 수 있음)를 수행함으로써 조절된다. 본 출원인은, 소정의 규격이 충족되지 않으면 가열 단계 자체를 조절함으로써 표면 질감이 가장 편리하게 변경된다는 것을 발견했다. 그러나, 1차 가열 단계가 조절될 여지는 아주 크지 않은데, 그 이유는 얀이 기본 결합 성질을 충족해야 하기 때문이다(뒷면은 요구되는 표면 조도를 정확히 충족시키지만 용융되고 느슨해진 얀을 가져 최종 제품에 요구되는 특성을 충족하지 못할 것임). 따라서, 제 2 평활화(smoothing) 작용을 수행하기 위해 추가의 캘린더링 단계가 제공될 수 있다. 전형적으로, 이러한 부가적인 캘린더링 단계는, 캘린더링을 용이하게 하기 위해, 용융된 중합체가 유리 전이 온도를 여전히 상회하는 동안 수행된다. 가열 단계의 조절과 관련하여, 이는 유리하게는, 제 2 표면이 가열되는 시간을 변화시킴으로써 조절된다. 이론적으로, 온도 자체를 변경할 수 있지만, 그러한 변경은 종종 즉각적으로는커녕 아주 신속하게 수행될 수도 없다. 예를 들어 제조 라인에서 제품의 운반 속도를 변경하거나 가열 공정의 길이를 기계적으로 변경하여 가열 시간을 매우 빠르게 변경할 수 있다. 자세한 내용은 실시예 부분에서 설명된다.
텍스타일 제품이 적층된 텍스타일 제품(즉 제 1 시트와 제 2 시트의 적층체)인 실시양태에서, 제 1 시트의 제 2 표면이 전술한 실시양태들 중 어느 하나에 따라 처리된 후, 상기 제 2 표면에 접착제가 적용되고 이 접착제에 제 2 시트가 부착된다. 추가의 실시양태에서, 접착제는 핫멜트 접착제, 예를 들어 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리(에스테르-아미드), 폴리올레핀, 이들의 혼합물 및/또는 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체를 50 중량% 이상 포함한다.
적층된 텍스타일 제품의 다른 실시양태에서, 제 1 시트와 제 2 시트 사이에 중간 층이 제공되고, 이 중간 층은 제 1 시트의 제 2 표면을 따라 또는 중간 층에 인접한 제 2 시트의 표면을 따라 이 층의 국부적 변형을 허용할 만큼 탄성적이다. 이 실시양태는, 적층된 텍스타일 제품의 공통적인 문제점인 적층체의 내부 스트레인(internal strain), 특히 습기, 온도, 또는 다른 환경적인 변수의 영향으로 인한 스트레인을 방지하거나 적어도 완화하는데 적합한 것으로 보인다. 발생한 내부 스트레인은 여러 가지 문제를 초래할 수 있다. 예를 들어 카펫 타일의 경우, 내부 스트레인으로 인해 컬(curl)이 생기는 문제가 발생할 수 있다. 즉, 타일의 모서리나 가장자리가 컬링(curling)되는(말려 올라가는) 경향이 있다. 모서리 또는 가장자리의 컬링은 일반적으로, 덮이는 표면의 가장자리와 상기 가장자리가 일치하지 않기 때문에 문제가 되며, 따라서 컬링된 모서리 또는 가장자리는 덮인 표면의 중앙 영역에 불규칙성을 초래할 수 있다. 광폭 카펫의 경우, 내부 스트레인이 변형을 초래하여 카펫의 두 영역의 연결 부위에서 간극이 형성되게 할 수 있다. 또한, 임의의 적층된 텍스타일 제품의 경우, 내부 스트레인으로 인해 팽창 및 국부적인 과도한 마모가 발생할 수 있다. 내부 스트레인이 발생하는 중요한 이유는, 상기 적층체가, 텍스타일 제품(이하 “카펫”으로도 지칭되며, 이는, 덮개(upholstery), 의류, 및 벽 벽지를 제외하지 않음)에 매우 다른 특성을 제공하기 위해 필요한 다른 층들을 본질적으로 포함한다는 것에 있다(주: "층" 또는 "시트"라는 용어는 이 층 또는 시트가 실제로는 다른 하위 층으로 구성되는 것을 배제하지 않음). 제 1 시트(제 1 배킹이라고도 지칭됨)는 파일 얀을 안정적으로 지지해야 한다. 제 2 시트(제 2 배킹이라고도 지칭됨)는 일반적으로 텍스타일 제품에 치수 안정성을 제공한다. 이러한 이유로 서로 다른 층의 구조는 본질적으로 다르다. 따라서, 예를 들어, 제 1 및 제 2 시트가 동일한 물질로 제조되더라도, 습기 및 온도의 작용에 의한 상이한 변형에 기인한 내부 스트레인의 발생이 본질적으로 존재할 수 있다. 시트의 구성에 상이한 물질이 사용되는 경우, 특히 습기 및/또는 온도로 인해 이들 물질 자체가 다르게 팽창하고 수축되는 경우에 문제가 더 커진다. 예를 들어, 카펫 제조에 사용되는 일반적인 중합체는 폴리아미드, 폴리에스테르, 및 폴리알킬렌이다. 이러한 중합체는 습기 및 온도로 인한 변형 특성이 완전히 다르다. 놀랍게도, 본 발명에서, 제 1 시트와 제 2 시트 사이에 전술한 바와 같은 탄성 층을 사용할 때 상기 문제점이 해결되거나 적어도 완화될 수 있음이 발견되었다. 이론에 구애됨 없이, 상기한 바와 같은 탄성 특성으로 인해, 각각의 시트가 다른 시트의 팽창 또는 수축과 독립적으로 수평 방향으로 팽창 또는 수축("변형")할 수 있고, 따라서 내부 스트레인(컬 또는 기타 변형을 초래할 수 있음)이 발생하지 않을 (또는 단지 적을) 수 있는 것으로 여겨진다. 이는 다음과 같이 이해될 수 있다: 적어도 하나의 시트의 표면을 따라 중간 층에서 물질의 국부적인 변형을 허용하는 중간 층의 탄성으로 인해, 기계적 힘이 제 1 시트로부터 제 2 시트로 또는 그 반대로 직접 전달되지 않고 (하나의) 시트(들)의 수평 변형이 중간 층에 의해 국부적으로 흡수될 수 있다.
추가의 실시양태에서, 중간 층은 편직(knitted) 층이다. 편직 층은 본질적으로 섬유가 끝이 없지만 국부적인 변형만 허용하는 데 완전히 적합한 것으로 보인다. 발의 모든 곡선에 맞는 관형의 편직 양말과 같이, 편직 층은 인접한 영역으로 힘을 전달하지 않고 국부적으로 쉽게 변형될 수 있다. 본 발명에 사용되는 편직 층은 예를 들어, TWE(독일 엠스데텐)으로부터 입수가능한 칼리웹(Caliweb)®이다.
본 발명에 따른 장치의 제 1 실시양태에서, 이 장치는 제조 공정을 제어하는 중앙 처리 장치(CPU)를 포함하고, 이때 센서가 CPU에 작동가능하게 연결되고, 상기 CPU는 센서로부터 표면 조도 데이터를 수신하도록 구성되고, 상기 CPU는 상기 표면 조도 데이터를 사용하여 제조 방법을 조절하도록 프로그래밍된다.
이 장치의 또 다른 실시양태에서, 장치의 가열 요소(heating element)는 상기 가열체 및 가열체를 시트의 제 2 표면과 접촉시키는 수단을 포함한다.
본 발명은 이하의 도면 및 실시예에 기초하여 추가적으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 텍스타일 제품의 단면을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 텍스타일 제조 공정의 세부사항을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 텍스타일 제조 공정의 개요를 개략적으로 나타낸다.
도 4는 적층 공정 구성을 개략적으로 나타낸다.
실시예
실시예 1은 표면 조도를 측정하는 예를 기술한다.
도 1
도 1은, 본 발명에 따라 제조된 적층된 텍스타일 제품, 이 경우에는 카펫 타일의 일 실시양태의 각 층의 개략도이다. 상기 타일은 제 1 시트(2), 소위 제 1 배킹를 포함하고, 상기 제 1 시트는 터프트화된 부직 밀봉 폴리에스테르 배킹일 수 있다. 폴리에스테르 얀(5)은 상기 제 1 시트의 제 1 표면(3)으로부터 연장되고, 도 2를 참조하여 기술된 얀 용융 방법을 사용하여 시트의 제 2 표면(4)에 고정된다. 상기 제 1 시트의 중량은 일반적으로 약 500 내지 800 g/m2이다. 기계적 안정성을 제공하기 위해, 타일(1)은 제 2 시트(6)(이 경우에는 폴리에스테르 니들 펠트 배킹)를 포함한다. 상기 제 2 시트의 중량은 일반적으로 약 700 내지 900 g/m2이다. 제 1 및 제 2 시트 사이에는 선택적인 탄성 층(10)(예를 들어, 330 g/m2의 중량을 갖는 폴리에스테르 팽창 플리스일 수 있으며, TWE(독일 엠스데텐)로부터 Abstandsvliesstof로 입수가능함)이 있다. 세 층(제 1 및 제 2 시트, 및 중간 층)은, 층(11 및 12)으로서 적용된 접착제(폴리에스테르 핫멜트 접착제일 수 있으며, DSM(네덜란드 헬레인)으로부터 입수가능함) 약 300 g/m2 중량을 사용하여 함께 적층된다.
도 2
도 2는 본 발명에 따른 텍스타일 제조 공정의 세부사항을 개략적으로 나타낸다. 도 2에 도시된 구성에서, 제 1 가열 블록(500) 및 제 2 가열 블록(501)이 존재하여 가열 블레이드(blade) 또는 가열체로 각각 지칭되는 가열 요소(505 및 506)를 가열한다. 이들 가열 요소는 작업 표면(515 및 516)을 각각 갖고, 상기 표면은 공정처리될 제품, 전형적으로는 스티칭 공정(예컨대 터프트화)을 통해 얀이 적용되는 제 1 담체와 접촉하게 된다. 상기 작업 표면은 모두 작업 폭이 18 mm이고 중간 거리는 26 mm이다. 가열 요소의 작업 표면에 상기 제품의 후면(즉, 도 1을 참조로 하여 기술된 바와 같은 제 1 시트의 제 2 표면)이 접촉한다. 공정처리될 제품에 대해 적절한 압력을 가할 수 있도록 하기 위해, 가열 요소에 가해지는 가압력에 대항하기 위해 사용되는 테프론 배킹(520)이 존재한다. 작동 시, 상기 가열 요소는 고정되어 있고, 제품(2)(도 2에 점선으로 표시되지 않음)은 X로 표시된 방향으로 상기 가열 요소에 대하여 상대적으로 움직여 제품(20)(점선으로 표시됨)이 된다.
상기 구성으로 공정처리되는 (중간) 텍스타일 제품은, 시트 내로 터프트화된 폴리에스테르 얀의 절단 파일을 갖는 제 1 시트로 이루어진다. 상기 얀은 일반적으로 약 260 내지 280℃의 용융 온도를 갖는다. 상기 제품을 예열하기 위해 이 제품은 200 내지 220℃의 가열 요소(506)의 온도로 공정처리된다. 다른 (원위) 가열 요소(505)는 폴리에스테르 얀의 용융 온도보다 약 15℃ 높은 온도로 유지된다. 필요한 수준으로 온도를 유지하기 위해, 가열 블록 및 가열 요소에는 절연 물질 층(510, 511, 512, 및 513)이 각각 제공된다. 상기 제품은 12 mm/초(0.72 미터/분) 이상의 속도로 공급되며, 가열 요소에 의해 가해지는 압력은 약 1.35 N/cm2이다. 이러한 방식으로, 상기 시트의 제 2 표면에서 얀의 루프가 부분적으로 용융되고 제 2 표면 위에 기계적으로 퍼져 반-연속적인 용융된 물질의 층을 형성하고, 이는 상기 얀을 제 1 시트에 단단히 결합시킨다. 가열 요소의 온도, 적용된 압력, 공정 속도에 따라 이는 약간의 현저한 표면 질감의 다소 매끄러운 표면을 갖는 제 2 표면을 제공할 것이다.
가열 블록의 (원위) 하류측에 용융된 물질이 충분히 고화되는 영역에 광학적인 표면 조도 측정 센서(300)(제품(20)의 제 2 표면과 관련됨)가 있다. 이 센서를 통해 제 2 표면의 2D 표면 조도가 측정될 수 있고, 이 표면 조도에 상응하는 데이터는 라인(315)을 통해 CPU(320)으로 전송된다. 이 CPU에서, 실질적인 표면 조도 데이터는 소정의 값과 비교된다. 만약 상기 데이터가 이 값과 일치하면 제조 공정의 조절이 후속되지 않을 것이다. 그러나 만약 상기 데이터가 조도가 너무 작거나(표면이 너무 매끄러움) 너무 큰 경우(표면이 너무 거침), 제품의 다음 영역이 소정의 표면 조도 데이터를 충족하도록 하기 위해 상기 두 개의 블록의 가열 시간 및/또는 가열 온도가 조절될 수 있다. 또한, 플레이트(520)가 가열 블록에 대해 가압되는 압력이 조절될 수도 있다.
도 3
도 3은 본 발명에 따른 텍스타일 제조 공정의 개요를 개략적으로 도시한다. 이 실시양태에서, 원형 지지체(520') 주위에 가열체(505 및 506)가 배열된다. 중간 텍스타일 제품(2)은, 회전 지지 드럼(520') 상에 제 1 표면(실질적으로는, 제 1 표면으로부터 연장되는 파일)이 접촉하도록 놓여 제 2 표면(4)과 함께 가열체를 향해 운반된다. 상기 드럼(520')의 하류측에서 상기 중간 제품은 운반 경로(200)를 따라 운반되고 냉각 빔(beam)(305)을 만난다. 이 실시양태에서, 상기 냉각 빔은 테프론(Teflon)®-코팅된 알루미늄 고정된 거대한 빔(305)으로, 상기 빔은 20 ㎜의 두께를 갖고 폴리에스테르 얀의 유리 전이 온도보다 낮은 온도, 전형적으로 120℃보다 낮은 온도로 유지된다. 상기 빔은 운반 방향으로 80 ㎜의 길이(L1)를 갖고 가열체(505)로부터 76 ㎜의 거리(L2)에 위치한다. 상기 공정 속도에 따라, 상기 빔은 온도가 너무 많이 오르는 것을 방지하기 위해 능동적으로 냉각된다. 공정 속도가 1 내지 2 m/분인 경우에는 상기 빔의 능동적인 냉각이 일반적으로 요구되지 않는다. 공정 속도가 3 m/분을 초과하는 경우에는 능동적인 냉각이 일반적으로 요구된다. 상기 빔은, 회전하는 카운터 롤러(306)을 이용하여 제품(2)의 제 2 표면(4)에 대해 가압되어 추가적인 캘린더링 작용을 제공한다. 원위부에 제 2 표면에 대한 표면 조도 센서(300)가 위치한다. 이 실시양태에서, 가열 요소 및 추가적인 캘린더링 작용을 위한 빔/롤러 조합은 둘 다 센서(300)로부터 수신한 표면 조도 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 CPU(표시되지 않음)에 의해 조절된다.
도 4
도 4는, 도 2와 함께 전술한 방법으로 제조된 제 1 시트의 후면에 제 2 시트(이 경우에는 치수적으로 안정한 제 2 배킹 시트)를 적용하기 위한 적층 공정 구성을 개략적으로 나타낸다. 이 실시양태에서, 용어 "목표 시트"는, 순차적으로 차례로 적용되는 개별 탄성 층 및 제 2 시트, 또는 제 1 시트에 적용된 이들 둘 다 함께 적용된 조합된 적층체를 나타낸다. 제 2 시트 및 탄성 층은 둘 다 폴리에스테르일 수 있다. 이 도면에서는 제 1 롤러(600)가 도시되어 있고, 상기 롤러에는 도 2와 관련하여 전술한 방법에 따라 제조된 상기 (예비-제작된) 제품의 2 미터 너비의 웹(web)에 감겨있다. 제품은 상기 롤러(600)로부터 풀려나와 그의 후면(217)을 갖고 제 2 롤러(601)와 접촉한다. 이 롤러는, 핫멜트 접착제(HMA)(219)의 층을 후면(217)에 적용하기 위해 제공된다. 이를 위해 대량의 HMA(219)가 롤러들(601 및 602) 사이에 존재하고 가열된다. 이 층의 두께는 이들 롤러 2 개 사이의 간극을 조절함으로써 조절될 수 있다. HMA가 적용되는 위치의 하류측에 목표 시트(215)가 있는데, 이 시트는 롤러(603)로부터 풀린다. 이 시트는 핫멜트 점착성 접착제에 대해 가압되고 유닛(700)에서 냉각된다. 이 유닛은 2 개의 벨트(701 및 702)로 이루어지고, 목표 시트(215)를 주 제품(즉, HMA(219)의 층이 적용된 도 2의 제품을 포함함)에 대해 가압하면서 다른 한편으로는 상기 접착제를 고화 온도 아래로 냉각시킨다. 수득되는 최종 제품(201)(도 1의 텍스타일 제품(1)에 상응함)은 그 후 롤러(604) 상에 감긴다. 대안적인 실시양태에서는, 도 2와 관련하여 기술된 바와 같은 섬유-결합 공정과 적층 공정이 인라인으로 일어난다. 이 경우, 도 2에 도시된 바와 같은 섬유-결합 셋업(set-up)이 롤러(600)와 롤러(601) 사이에 위치될 수 있다. 이 실시양태에서, 적용된 HMA는, 본원에 전술된 연구 문헌 RD591084에 기재된 실시예 D의 폴리에스테르이다. 이 HMA가 제 1 배킹의 후면에 적용되는 위치에서 롤러(601)의 적합한 온도는 140℃이다. 2 ㎜의 간극을 가짐으로써, HMA는, 2 m/분의 웹 속도, 회전하지 않는 롤러(602) 및 원주 속도 ±1.6 m/분의 롤러(601)의 경우, 약 500 g/m2의 두께로 적용될 것이다. 이는 목표 시트(215)를 제 1 배킹(즉, 제 1 시트)에 접착시키는 데 적합하다.
상기 핫멜트 접착제는, 1 mm 미만, 바람직하게는 0.5 mm 미만, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 0.4 mm의 두께를 갖는 층으로서 선택적으로 제공될 수 있다. 시판되는 선행 기술의 카펫에서 핫멜트 층은 전형적으로 1 mm를 훨씬 초과하는 두께를 갖는데, 본 출원인은, 이 층의 두께를 1 mm 이하로 감소시킬 때 여전히 적절한 접착력을 얻을 수 있음을 발견했다. 따라서, 본 발명의 텍스타일 제품에 존재하는 접착제 층은 바람직하게는 50 미크론 내지 1 mm, 더 바람직하게는 0.1 mm 내지 0.8 mm, 가장 바람직하게는 0.2 mm 내지 0.4 mm의 평균 두께를 가질 수 있다. 본 발명의 텍스타일 제품에서 접착제 층을 형성하는데 사용되는 HMA의 양은 0.01 내지 1000 g의 HMA/접착제 층의 면적(㎡)일 수 있다. 또 다른 실시양태에서, HMA는 0.05 내지 800 g/㎡의 양으로 적용될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, HMA는 0.1 내지 600 g/㎡의 양으로 적용될 수 있다.
실시예 1
이 실시예에서는 표면 조도를 측정하는 방법을 설명한다. 배경 기술 문단에서 기술한 바와 같은 방법(즉, 중합체 얀을 시트를 통해 스티칭하여, 이 시트의 표면 상에 파일을 형성하고 이 시트의 뒷면에 얀의 루프를 형성하고, 이후에 상기 시트를 열처리하여 상기 얀의 루프를 적어도 부분적으로 용융시키는 방법, 도 3과 관련하여 기술된 방법 참조)을 사용하여 3 개의 텍스타일 제품을 제조했다. 이 시험에서, 3 개의 제품을 각각 다른 가열 공정을 겪게 하였다. 즉, 용융 및 퍼짐(spreading) 공정을 다르게 수행하여 "우수", "중간", 및 "불량"에 이르는 상이한 내구성 특성을 갖는 3 가지 제품을 수득하였다. 이러한 특성 차이가 표면 조도 지표(indicator)에서 포착될 수 있는지 여부를 결정하였다.
이를 위해, 마이크로캐드(MikroCad) 프리미엄 표면 조도 측정 장치(LMI 테크놀로지스(Technologies)(캐나다 델타)로부터 입수가능함)를 사용하여 각 제품의 표면 조도(얀의 융점 미만으로 냉각한 이후)를 측정했다. 이 장치는 측정 영역이 60x80 mm2이고, 높은 처리 속도(8 m/분 이상)로 표면 조도를 측정할 수 있다. 다른 장치로는 Gocator 레이저 스캐너(마찬가지로 LMI 테크놀로지스에서 입수가능)가 있지만 이 실험에서는 이 장치를 사용하지 않았다.
마이크로캐드 장치는 여러 유형의 표면 조도 지표를 생성할 수 있다. 아래의 표 1에서 다음 지표에 대한 결과를 나타냈다.
- Spk: 이 값은 최고 피크 변동을 요약한다. 얀이 잘 녹고 용융된 물질이 잘 퍼지면 이 값이 낮을 것으로 예상된다.
- Sk: 이는 물질의 벌크(bulk) 조도를 나타내는 값이다.
- Svk: 이 값은 밸리(valley)의 피크를 나타낸다.
[표 1] 3 종류의 품질에 대한 표면 조도 지표(표준편차 포함)
Figure pct00001
이 결과로부터, 이 특성의 경우에 Spk 및 Svk 지표가 제품의 품질과 잘 대응되는 것을 알 수 있다. 또한, 표준편차는 상대적으로 작다. 이는 이들 변수 중 하나가 소정의 표면 조도(예를 들어 이들 지표 중 하나에 대해 허용된 범위에 해당)를 설정하는 데 사용될 수 있음을 의미한다. 제조 중에 상기 조도가 이 소정의 표면 조도와 다르다는 것이 확인되면, 상기 소정의 표면 조도를 충족시키는 표면 조도가 얻어지도록 상기 방법이 조절될 수 있다.

Claims (15)

  1. 텍스타일(textile) 제품의 제조 방법으로서,
    상기 텍스타일 제품은 제 1 시트를 포함하되, 상기 제 1 시트는 상기 시트에 고정되어 시트 위에 파일(pile)을 형성하는 중합체 얀을 갖고,
    상기 방법은
    - 상기 시트를 제공하는 단계,
    - 상기 중합체 얀을 상기 시트를 통해 스티칭(stitching)하여 상기 시트의 제 1 표면 상에 파일을 형성하고 상기 시트의 제 2 표면에 상기 얀의 루프(loop)를 형성하는 단계, 및
    - 상기 시트의 제 2 표면을 가열하여 상기 얀의 루프를 적어도 부분적으로 용융시켜 상기 얀을 상기 시트에 고정시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 방법은, 상기 적어도 부분적으로 용융된 루프가 고화된 후에 제 2 표면의 조도(roughness)를 제 2 표면 위의 적어도 부분적으로 용융된 얀의 루프로 측정하고, 만약 상기 조도가 소정의(predetermined) 표면 조도와 다른 경우 텍스타일 제품의 제조 방법을 조절하여 측정된 표면 조도와 다른 제 2 표면의 조도를 수득하는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 표면의 조도의 측정 및 상기 텍스타일 제품의 제조 방법의 조절이 인라인(in-line)으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    용융된 루프의 중합체가 그의 유리 전이 온도 미만으로 냉각된 후에 제 2 표면의 조도의 측정을 수행하는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    조도의 측정이 비접촉식(non-contact) 측정 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    조도의 측정이 광학적인 측정 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시트의 제 2 표면이, 제 2 표면과 접촉하는 가열체(hot body)를 사용하여 가열되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가열체가 제 1 시트의 제 2 표면에 대하여 상대적인 속도를 갖는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    텍스타일 제품의 제조 방법은 상기 제 2 표면의 가열을 조절함으로써 및/또는 적어도 부분적으로 용융된 얀의 루프가 고화된 후에 캘린더링 단계를 수행함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제 2 표면의 가열은 제 2 표면이 가열되는 시간을 변화시킴으로써 조절되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    텍스타일 제품은 제 1 시트 및 제 2 시트의 적층체이고, 제 1 시트의 제 2 표면이 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따라 공정처리된 후에 상기 제 2 표면에 접착제를 적용하고, 상기 접착제에 제 2 시트를 부착하는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 접착제는 핫멜트(hot melt) 접착제인 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  12. 건물 또는 임의의 다른 인공 또는 자연 건축물의 표면을 덮기 위한, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 텍스타일 제품의 용도.
  13. 텍스타일 제품의 제조에 사용하기 위한 장치로서,
    상기 텍스타일 제품은 제 1 시트를 포함하되, 상기 제 1 시트는 상기 시트에 고정되어 시트 위에 파일을 형성하는 중합체 얀을 갖고, 상기 얀은 상기 시트를 통해 스티칭되어 상기 시트의 제 1 표면 상에 파일을 형성하고 상기 시트의 제 2 표면에 상기 얀의 루프를 형성하고,
    상기 장치는
    - 상기 얀의 루프를 상기 중합체의 용융 온도보다 높은 온도로 가열할 수 있는 가열 요소(heating element),
    - 상기 스티칭된 얀을 갖는 시트를, 제 2 표면이 상기 가열 요소를 향하게 하여, 상기 가열 요소를 따라 운반하는 운반 수단
    을 포함하고,
    상기 장치는 제 2 표면의 표면 조도를 측정하는 센서를 포함하고, 이때 상기 센서는 상기 가열 요소의 원위부에 위치하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 장치는 제조 공정을 제어하는 중앙 처리 장치(CPU)를 포함하고, 상기 센서는 CPU에 작동가능하게 연결되고, 상기 CPU는 상기 센서로부터 표면 조도 데이터를 수신하도록 구성되고, 상기 CPU는 상기 표면 조도 데이터를 사용하여 제조 방법을 조절하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는, 장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 가열 요소는 가열체, 및 상기 시트의 제 2 표면과 상기 가열체를 접촉시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
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