KR20180101426A - 중실 다엽형 섬유를 갖는 자동차용 카펫 - Google Patents

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Abstract

중량이 낮을 수 있지만 양호한 내마모성을 갖는 니들펠트 구조를 갖는 자동차용 카펫이 기재된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 자동차용 카펫은 적어도 스테이플 섬유로 제조되는 상부 층으로서의 니들 펀칭된 표면 층으로서, 스테이플 섬유는 적어도 50 중량%의 중실 다엽형 섬유를 포함하는, 표면 층; 및 적어도 부분적인 바인딩을 포함한다. 이러한 자동차용 카펫을 제조하는 공정은, 섬유 카드 웨브를 크로스래핑 기계로 급송하여 카드 웨브를 재료의 배트 내로 크로스래핑하는 단계를 포함하고, 다엽형 부직포 크로스래퍼 이동 거리는 니들 펀칭된 표면 층의 최종 폭보다 10% 초과 내지 20% 미만만큼 크다.

Description

중실 다엽형 섬유를 갖는 자동차용 카펫
본 발명은 부직포 자동차용 카펫 그리고 그것을 제조 및 설치하는 방법에 관한 것이다.
자동차용 카펫은 미적인 이유로 그리고 또한 소음 감쇠, 또는 운전 환경의 편안함 증가를 위해 사용될 수 있는 별개의 종류의 카펫이고, 카펫은 바닥 상에 카펫 또는 매트로서, 내부 측면 트림을 위해, 차량의 트렁크 또는 부트 내에 또는 심지어 루프의 내부 측면 상에 사용될 수 있다. 그러한 카펫은 종래로부터 표면 또는 파일(pile) 층, 1차 배킹(backing) 층, 후방 코팅, 및 기판을 사용한다. 1차 배킹 층은 부직포 재료로부터 제조될 수 있다.
그러한 카펫에 사용되는 섬유는 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 폴리올레핀 예컨대 폴리프로필렌일 수 있다. 그것들은 예컨대 다수의 단일 필라멘트를 포함하는, BCF(bulked continuous filament)(벌크형 연속 필라멘트)일 수 있다. 자동차용 카펫에 사용되는 통상적인 BCF가 폴리아미드(PA)이지만, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리프로필렌(PP) 섬유가 또한 사용될 수 있다.
자동차용 카펫은 예를 들어 내마모성이고, 응력 백화에 내성이고, 용이하게 세척가능하고, 미적으로 만족스럽고, 리사이클링을 허용하여야 한다. 마모 및 응력 백화는 테이버(Taber) 시험기에 의해 측정될 수 있다. 비용 감소가 그러한 카펫의 최우선 요건이다.
전형적으로, 원형 단면 섬유 기반의 부직포가 사용되고, 파일 부분은 표면 층을 형성하는 니들 펀칭된 부직포일 수 있다. 1차 배킹 원단이 위의 파일 부분 아래에 가해질 수 있다. 라텍스가 카펫의 후방 표면을 함침하는 데 사용될 수 있다.
따라서, 자동차 분야에서, 종래의 카펫 대신에 경제적인, 경량의 카펫을 제공하는 것이 최선일 것이다. 카펫을 경량화하는 하나의 잠재적인 방식이 적층될 재료 또는 라텍스와 같은 카펫의 일부를 생략하는 것일 것이다. 그러나, 그러한 구조 재료를 생략하는 것은 강도 및 강성과 같은 카펫의 다양한 중요한 성질의 감소를 수반한다.
니들펠트는 스테이플 섬유 기반의 니들 펀칭된 부직포이고, 부직포는 후속하여 라텍스 화합물, 바인더 섬유 또는 바인더 분말을 사용함으로써 바인딩된다. 통상적으로, 원형 단면 스테이플 섬유가 이러한 형태의 자동차용 카펫에 사용된다. 원형 단면 섬유를 사용한 자동차용 카펫은 대개 400 g/㎡ 초과의 중량 범위를 갖는다.
니들 펀칭된 부직포 표면 층은 산업적인 규모의 니들 펀치 카펫 제조 라인을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 스테이플 섬유는 카딩(소면, carding) 및 크로스-래핑(cross-lapping)을 사용하여 배트 또는 매트 내로 혼합 및 성형된다. 매트는 카펫 표면 층을 형성하도록 플레인 바브드 니들(plain barbed needle)을 사용하여 프리-니들링될 수 있다. 니들링된 매트에는 라텍스 그리고 임의로 배킹이 코팅될 수 있다. 배킹은 펠트 배킹 층을 포함할 수 있다.
자동차용 카펫은 용도가 상이하기 때문에 별개의 종류의 카펫이다. 측면 트림 상의 카펫은 종래의 가정용 카펫보다 훨씬 낮은 하중을 받지만 마모가 있을 수 있다. 바닥 상의 카펫에는 대개 사람의 지속적인 통과가 적용되지 않지만 신발 및 부츠에 의한 그리고 강우 또는 강설 시에 신발 및 부츠로부터 물이 흡수됨으로써 비롯되는 스커핑(scuffing)이 적용된다. 비교 목적을 위해, DIN 53109 또는 동등한 SAE J1530에 따른 테이버 시험을 사용하여 마모에 대해 시험될 수 있는 기준 및 비교 샘플을 제작하는 것이 자동차용 카펫 분야의 관행이다. 기준 샘플은 대개 원형 단면 스테이플 섬유로 제작된다.
비용 측면에서, 원형 단면 스테이플 섬유가 관행적으로 자동차용 카펫에 사용되고, 합리적인 가격으로 용이하게 이용가능하다.
원형 단면 스테이플 섬유의 상황과 달리, 카펫을 위한 3엽형(trilobal) 섬유와 같은 다엽형(multilobal) 섬유의 방사 및 사용과 관련된 기술적인 그리고 상업적인 이견이 있다.
개조 스핀플레이트와 같은 특수 장비가 섬유를 방사하는 데 필요하다.
섬유 출력이 종래의 원형 섬유에 비해 더 낮다.
대개 더 많은 운영 폐기물이 있다.
또한, 동일한 색상 깊이에 도달하는 데 동일한 dtex의 원형 섬유에 비해 더 많은 안료가 필요할 수 있다.
중공 섬유와 같은 다른 중량 감소 기하형상은 방사하기도 더 어렵다.
본 발명은 니들펠트 구조를 갖는 자동차용 카펫 그리고 그것을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 카펫의 이점은 자동차를 위한 요구에 따른 성능의 유지 또는 개선, 및 그에 따른 중량 및/또는 비용의 감소이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 카펫의 이점은 낮은 중량 그러나 양호한 피복성(coverage) 및 내마모성이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 적어도 스테이플 섬유로 제조되는 상부 층으로서의 니들 펀칭된 표면 층으로서, 스테이플 섬유는 적어도 50 중량%의 중실 다엽형 섬유를 포함하는, 표면 층; 및 니들 펀칭된 표면 층의 섬유의 적어도 부분적인 바인딩
을 포함하는, 자동차용 카펫이 제공된다.
자동차용 카펫에서, 표면 층의 중실 다엽형 섬유 함량은 니들 펀칭된 표면 층 내의 총 섬유 함량의 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량% 또는 적어도 90 중량%, 바람직하게는 최대 100 중량%일 수 있다.
표면 층의 섬유는 예컨대 라텍스, 본딩 섬유 또는 본딩 분말에 의해, 적어도 부분적으로 바인딩된다. 바인딩은 별개의 층일 필요가 없다. 그것은 배킹 층일 수 있다. 배킹 층이 전체 제조 비용에 상당한 영향을 미치면 덜 바람직할 수 있고, 별개의 배킹 층 대신에, 니들펠트가 예를 들어 라텍스 화합물, 열 활성화 바인더 섬유 또는 열 활성화 바인더 분말에 의해 바인딩될 수 있다. 따라서, 배킹은 별개의 바인딩 층일 수 있거나 바인딩으로서 부직포 섬유 구조 내로 합체될 수 있다.
다엽형 중실 섬유의 외부 단면은 실질적으로 3엽형 또는 4엽형(십자의 형태) 등일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카펫은 양호한 피복성을 갖고 동시에 낮은 중량을 갖는다. 공지된 부직포에서, 양호한 피복성이 밀집한 섬유 충전에 의해 제공될 수 있는데 이것이 카펫의 임의의 단면에서 투과된 광을 차단할 중합체 재료를 최대한 많이 갖기 때문이다. 그러한 치밀한 섬유 밀도는 양호한 피복성을 제공하지만 중량을 불가피하게 증가시킬 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 섬유의 로브형(lobed) 성질은 "로브 팁-대-인접한 섬유" 및 "로브 팁-대-로브 팁" 접촉을 생성하고, 그에 따라 섬유를 서로 이격시킨다. 이러한 형태의 충전은 공기가 중합체를 대체하는 낮은 중량 및 높은 피복성을 가능케 한다. 로브의 팁은 바람직하게는 볼록 표면을 갖는다. 섬유의 단면 형상은 인접 로브 팁들 사이에 있는 오목 표면을 포함할 수 있다. 이들 오목 부분은 공기로 중합체 재료를 대체함으로써 중량 감소를 가능케 할 것이다. 부직포에서 그리고 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 카펫에서, 75% 초과, 바람직하게는 90-95%의 공기의 공극률이 성취될 수 있다. 이것은 카펫이 모세관 작용에 의해 물을 흡수 및 포획하게 하고 동시에 여전히 물이 시간에 따라 증발되게 하기 때문에 유리하다.
표면 층은 인쇄, 예컨대 바람직하게는 디지털 방식으로 인쇄될 수 있고 그에 따라 자동차용 카펫은 대량의 사전-제작된 카펫을 보관하는 대신에 요구 시에 제작될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 카펫은 적색, 청색, 녹색 등과 같은 표준 색상을 선택하여 보관될 수 있고, 마지막으로 작업될 인쇄는 표준 색상의 카펫 상으로 가해질 특정 디자인 또는 패턴과 관련된다.
본 발명의 실시예에 사용될 때의 니들펠트는 스테이플 섬유 기반의 니들 펀칭된 부직포이고, 부직포는 후속하여 라텍스 화합물, 바인더 섬유 또는 바인더 분말을 사용함으로써 적어도 부분적으로 바인딩된다. 카펫에는 별개의 배킹 층이 제공될 수 있지만 이것은 덜 바람직할 수 있다.
본 발명의 실시예는 최대 6, 바람직하게는 2 내지 4의 개질 비율을 보유한 3엽형과 같은 다엽형 단면을 갖는 스테이플 섬유를 사용한다.
바람직한 실시예에서, 부직포 니들펠트 상부 또는 표면 층의 중량(기본 중량)은 100 내지 300 g/㎡, 예를 들어 더 바람직하게는 150-275 g/㎡이다. 섬유 선형 질량 밀도는 바람직하게는 3.3 내지 17 dtex이고, 하나의 카펫 내에 선형 질량 밀도들의 섬유의 혼합물이 있을 수 있다. 예를 들어, 평탄형 및 구조화 자동차용 카펫은 8.9 dtex의 섬유로 제조될 수 있고, 백색 평탄형 및 구조화 자동차용 카펫은 3.3, 6.7 및 8.9 dtex의 혼합물을 가질 수 있다. 최대 17 dtex의 섬유가 예를 들어 내부 측면 트림으로서 사용될 수 있는, 벨루어 품질(velour quality), 예컨대 7 내지 17 또는 9 내지 17 dtex를 갖는 자동차용 카펫에 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카펫의 기술적인 이점은 중실 3엽형과 같은 중실 다엽형 섬유를 갖는 부직포 표면 층의 질량 균질성일 수 있다.
또한, 피복성(투시를 방지할 수 있는 능력)은 중량-대-중량으로 비교될 때에 3엽형과 같은 다엽형 카펫에서 더 양호하다.
또 다른 이점은 동일한 스티치 밀도의, 니들링 효율성 효과로써 사용되면, 3엽형과 같은 다엽형 섬유를 사용할 때에, 원형 섬유에 비해 더 높은 모듈러스가 성취될 수 있다는 것이다. 더 높은 섬유-섬유 마찰이 또한 성취될 수 있다.
또 다른 기술적인 이점은 바인딩 또는 배킹 공정 전체를 통한 더 높은 치수 안정성이고, 그에 따라 더 적은 구김 및 비틀림과 같은 치수 안정성의 관점에서 일관되게 더 양호한 최종 제품으로 이어진다.
또한, 웨브는 더 근접하고, 더 고른 표면을 갖고, 더 양호한 중량 균질성을 갖는다.
본 발명의 실시예의 이점은 3엽형 섬유와 같은 다엽형 섬유의, 원형 스테이플 섬유에 비해 더 높은 피복성 대 중량 비율일 수 있고, 그 결과 동일한 dtex의 원형 섬유 또는 동일한 피복성(그러나 그에 따라 상이한 dtex)의 원형 섬유에 비해 적어도 10%, 바람직하게는 15% 초과, 예컨대 최대 25% 또는 30%만큼의 중량 감소를 발생시킨다.
본 발명의 실시예의 이점은 더 높은 니들링 효율성일 수 있고, 이것은 예를 들어 동일한 기본 중량의 원형 단면 기반의 니들펠트에 비해 동일한 니들링 파라미터에서의 더 높은 웨브 모듈러스를 의미한다.
본 발명의 실시예의 이점은 더 양호한 크로스래퍼 거동, 예컨대 카펫의 특정 최종 폭에 필요한 더 낮은 크로스래핑 폭일 수 있다.
본 발명의 실시예의 이점은 프리코트 배킹 재료의 더 낮은 흡수율일 수 있고 그에 따라 기존의 원형 섬유 카펫과 동일한 니들링 설정에서 예컨대 평탄형 자동차용 카펫에 대한, 더 낮은 전체 카펫 중량으로 이어진다. 이러한 효과는 최종 제품의 상당히 더 낮은 중량으로 이어질 수 있다.
본 발명의 실시예의 이점은 다른 배킹 방법에 비해 더 낮은 최종 중량일 수 있다.
본 발명의 실시예의 이점은 카펫의 더 높은 균질성일 수 있고, 이것은 기계 및 횡단 기계 방향으로의 더 낮은 중량 변화를 의미한다.
본 발명의 실시예의 이점은 기존의 버전에 비해 더 낮은 카본 풋프린트(carbon footprint)일 수 있다.
자동차용 카펫의 다엽형 섬유는 바람직하게는 각각이 팁을 갖는 별개의 개수의 로브를 포함하는 로브형 단면 기하형상부, 및 섬유를 통해 축방향으로 연장하는 중실 중심 코어 섹션을 갖고, 섬유의 각각의 외부 측면은 각각의 팁과 인접 팁 사이에서 연장하는 곡선형 외형을 한정한다.
다엽형 섬유의 각각의 측면은 인접 팁들 사이의 대략 중간지점에 위치되는 오목 영역을 포함할 수 있다. 오목 영역은 중량 감소를 향상시킨다. 그러나, 섬유 단면 내의 삼각형 그리고 심지어 볼록 곡선이 특정 분야에 유용할 수 있다.
자동차용 카펫의 다엽형 섬유는 바람직하게는 각각이 팁을 갖는 별개의 개수의 로브를 포함하는 로브형 단면 기하형상부, 및 섬유를 통해 축방향으로 연장하는 중실 중심 코어 섹션을 갖고, 섬유의 각각의 외부 측면은 각각의 팁과 인접 팁 사이에서 연장하는 외형을 한정하고, 각각의 그러한 외형은 직선, 오목 형상 또는 볼록 형상 중 어느 하나를 포함한다.
볼록 형상의 경우에, 볼록 형상은 2개의 인접 팁 사이에 그려진 선을 넘어 연장하는 것과 같이 코어로부터 외부로 연장하지 않는다.
섬유의 코어는 바람직하게는 축방향 구멍 또는 공동을 포함하지 않는다.
본 발명의 또 다른 양태는, 적어도 스테이플 섬유로 제조되는 상부 층으로서의 니들 펀칭된 표면 층을 갖는 자동차용 카펫을 제조하는 공정이며, 스테이플 섬유는 적어도 50 중량%의 중실 다엽형 섬유를 포함하고, 상기 공정은,
섬유 카드 웨브를 크로스래핑 기계로 급송하여 카드 웨브를 재료의 배트 내로 크로스래핑하는 단계를 포함하고, 다엽형 부직포 크로스래퍼 이동 거리는 니들 펀칭된 표면 층의 최종 폭보다 10% 초과 내지 20% 미만만큼 크다.
또한, 라텍스, 바인딩 분말 또는 바인딩 섬유와 같은 바인딩이 가해질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 종속 청구항에서 한정된다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 대한 광 투과 수치(T190, T210, T225, T240) 그리고 비교 수치(R300)를 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 대한 최종 프리코트 배킹된 자동차용 카펫 중량(T210) 그리고 비교 수치(R300)를 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 중량 감소를 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 대한 프리코트 배킹된 카펫 모듈러스(T210) 그리고 비교 수치(R300)를 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 대한 풀 배스(full bath) 카펫 모듈러스(T210) 그리고 비교 수치(R300)를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 대한 두께 및 두께 변화(T210, T260) 그리고 비교 수치(R300)를 보여주는 표이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 사용될 때의 다엽형 섬유 특히 3엽형 섬유와 관련된 다양한 치수를 도시한다. 도 7b는 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 3엽형 섬유의 있을 수 있는 단면 형상을 도시한다. 도 7c는 3엽형 섬유의 형상의 변화를 보여주는 본 발명의 실시예에 따른 3엽형 섬유로 제조되는 부직포를 통한 절단부를 도시한다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 3엽형 섬유의 단면을 보여주는 다수의 절단된 3엽형 섬유를 도시한다.
도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 3엽형 섬유로 제조되는 부직포를 통한 단면도를 도시한다.
도 8c는 도 8b의 부직포의 평면도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 카펫의 개략 단면도를 도시한다.
정의
용어 "섬유" 및 "필라멘트"는 원사(yarn) 직편물 및 부직포 텍스타일 제조에 사용될 수 있는 필라멘트형 재료를 말한다. 하나 이상의 섬유가 원사를 제조하는 데 사용될 수 있다. 원사는 본 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 방법에 따라 충분히 연신 또는 가연될 수 있다.
용어 "원사"는 연속적인 스트랜드 또는 번들의 섬유를 말한다. 원사가 벌크형 연속 필라멘트(BCF)로 제조될 수 있다. 카펫을 위한 BCF 원사를 제조하는 방법은 전형적으로 가연, 열-경화, 터프팅, 염색 및 마감의 단계를 포함한다.
용어 "중공 섬유"는 튜브형 구조의 내측 공동 공간을 갖는 섬유에 관련된다. 중공 섬유는 섬유 내에 중심 루멘을 생성하는 다이를 사용하여 방사될 수 있다.
용어 "중실 섬유"는 튜브형 구조의 내측 공동 공간을 갖지 않는 섬유에 관련된다. 따라서, 중실 섬유를 절단한 슬라이스는 튜브형 구조 또는 섬유 내의 루멘을 나타내지 않는다. 따라서, 섬유 내에는 축방향 구멍 또는 공동이 없고 다엽형 섬유의 로브 중 어느 로브의 내측에도 구멍 또는 공동이 없다.
용어 "스테이플"은 실질적으로 20-120 ㎜, 또는 50-80 ㎜와 같은, 짧고 한정된 길이의 원사 또는 스트랜드를 의미한다.
"벌크"는 섬유 또는 원사의 표면 피복 능력과 관련된 그러한 섬유 또는 원사의 성질이다.
본 발명에 사용될 수 있는 "부직포"는 몇 ㎝ 길이의 절단된 섬유를 제공하고, 이것들을 덩어리로 뭉치고, 컨베이어 벨트 상에 적층하고, 웨트레이드(wetlaid), 에어레이드(airlaid), 또는 카딩/크로스래핑 공정에 의해 균일한 웨브로 확산, 예컨대 전개됨으로써 제조되는 스테이플 부직포일 수 있다.
본 발명에 사용하는 바람직한 섬유는 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에스테르(PET) 섬유이다. 부직포는 웨트레이드 공정에 의해 매트, 거즈, 스크림(scrim) 등으로 제조될 수 있다. PET 또는 폴리프로필렌 섬유는 코로나 또는 플라즈마 처리에 의해 처리되고 그에 따라 인쇄 및/또는 접착 성질을 개선할 수 있다.
부직포의 섬유는 열적으로 또는 수지를 사용함으로써 본딩될 수 있다. 본딩은 수지 포화에 의해 웨브 전체에 걸쳐 제공될 수 있거나, 예를 들어 전체 열 본딩이 사용될 수 있다. 대안으로서, 본딩은 수지 인쇄 또는 열 스폿 본딩을 통해 별개의 패턴으로 제공될 수 있다.
스펀레이드 부직포는 섬유를 방사하고 이어서 섬유를 디플렉터에 의해 웨브로 바로 분산함으로써 하나의 연속적인 공정으로 제조되거나 공기 스트림으로 유도될 수 있다.
스펀본딩 부직포는 멜트블로운 부직포와 결합될 수 있다.
임의의 부직포가,
ㆍ열 본딩
ㆍ열 봉합기의 사용
ㆍ가열된 롤러를 통해 캘린더링됨(스펀레이드 웨브와 결합될 때에 스펀본드로 불림)
ㆍ물-엉킴(hydro-entanglement): 스펀레이스로 불리는 물 제트에 의한 섬유의 기계적 뒤얽힘
ㆍ초음파 패턴 본딩
ㆍ니들 펀칭 또는 니들펠팅(바람직한 방법): 니들에 의한 섬유의 기계적 뒤얽힘
ㆍ화학적 본딩(공정): 섬유를 화학적으로 접합하는 바인더(라텍스 에멀션 또는 용액 중합체 등)의 사용 또는 연화 및 용융되어 다른 비-용융 섬유를 함께 보유하는 분말 또는 상이한 섬유의 사용
중 임의의 방법 또는 조합과 같은 것에 의해 본딩될 수 있다.
부직포 시트는 대개 매우 균일한 원단이 아니다. 기계 방향(machine direction)(MD) 및 횡단 기계 방향(cross machine direction)(CD) 사이에 차이가 있을 수 있다. 이들 차이는 인장 강도, 신율, 인열 강도, 및 섬유 배향의 차이로서 나타난다. 본 발명의 실시예에 따르면, 부직포가 더 양호하게 균일하게 제조될 수 있다.
본 발명의 실시예에 사용될 때의 "니들펠트"는 스테이플 섬유 기반의 니들 펀칭된 부직포이고, 부직포에는 후속하여 라텍스 화합물, 바인더 섬유 또는 바인더 분말을 사용함으로써 결합되거나 압출 층에 의해 결합되는 것과 같이 배킹이 제공된다.
용어 "니들 펀칭된(부직포)"는 부직포를 반복적으로 관통하여 기계적으로 엉킨 구조를 형성하는 수천 개의 니들을 보유하는 하나 이상의 니들보드를 통해 부직포를 통과시킴으로써 압밀되는 부직포를 의미한다.
용어 "카펫"은 텍스타일 구조와 관련되고, 텍스타일 구조는 부직포 표면 층 그리고 내부에 라텍스, 바인딩 분말 또는 바인딩 섬유와 같은 바인딩 또는 배킹 층과 같은 배킹을 포함한다. 카펫은 1차 배킹을 포함할 수 있고, 1차 배킹의 하측 상에, 하나 이상의 재료 층(예컨대, 코팅 층, 접착 층, 2차 배킹, 또는 유사한 것)이 가해질 수 있다. 이들 추가적인 층은 스티치를 감추고, 음향 성질을 개선하고, 카펫의 강성을 증가시키고, 카펫의 강도를 증가시킬 수 있다. 직포 카펫은 본 발명과 무관하다. 용어 "카펫"은 터프팅된 카펫을 포함할 수 있다.
용어 "자동차용 카펫"은 바람직하게는 자동차 분야를 위한 니들링된 바닥 커버링을 말하고, 본 발명의 실시예에서,
a) 하나의 관찰가능 층(균질한 제품);
b) 상부 마모 표면에 도달하지 않는 바인딩 화합물을 갖는, 하나 초과의 관찰가능 층; 및
c) 두께 전체를 통해 존재하는 바인딩 화합물을 갖는, 하나 초과의 관찰가능 층
중 임의의 층을 가질 수 있다.
본 명세서에 사용될 때의 "팁 직경"(Dt)은 로브의 팁에서 로브의 하나의 측면으로부터 다른 측면까지의 거리를 말한다. 용어 "직경"은 팁이 원형의 외형을 반드시 가져야 하는 것을 의미하지 않지만 팁이 볼록한 경우가 바람직하다.
"개질 비율"은 단면 내의 (반경(Rc)을 갖는) 내접원에 대한 섬유의 단면 주위의 (반경(Ro)을 갖는) 외접원의 비율로서 정의된다. 이러한 정의는 원형 단면이 1의 최소 수치를 갖는다는 것을 의미한다. 측면이 성형된 섬유는 1 초과의 개질 비율을 갖는다. 본 발명의 실시예는 적어도 1.5, 바람직하게는 1.9 초과 또는 2 초과 그리고 최대 6 또는 4의 개질 비율을 보유한 3엽형과 같은 다엽형 단면을 갖는 스테이플 섬유를 사용한다. 이들 섬유에 사용되는 개질 비율에 대한 실제적인 제한이 있을 수 있는데, 섬유 단면의 로브가 과도하게 길어질 때에, 처리량이 감소될 수 있거나, 단면이 인장, 권축, 포장 또는 다른 작업 중에 손상될 수 있기 때문인 것으로 추정된다. 제조 허용오차에 의해 유발되는 섬유의 형상 및 크기의 변화로 인해, 개질은 평균으로서 표현된다. 도 8a로부터 파악될 수 있는 바와 같이, 평균 개질 비율(modification ratio)(MR)은 예를 들어 5.5 dtex를 갖는 3엽형 섬유에 대해 2.15로 측정되고, 범위 4.4 dtex 내지 6.7 dtex에 걸쳐 상당히 일정하다.
용어 "3엽형"은 3개의 로브로 구성되고 본 발명의 실시예에 대해 1 초과, 예컨대 1.5 초과, 바람직하게는 1.9 초과 또는 2 초과 그리고 최대 6 또는 4의 개질 비율을 나타내는 섬유 단면을 말한다.
용어 "다엽형"은 복수의 로브로 구성되고 본 발명의 실시예에 대해 1 초과, 예컨대 1.5 초과, 바람직하게는 1.9 초과 또는 2 초과 그리고 최대 6 또는 4의 개질 비율을 나타내는 섬유 단면을 말한다.
3엽형 섬유는 3개의 팁에 의해 한정되는 3개의 로브를 포함하는 3엽형 단면 기하형상부, 및 섬유를 통해 축방향으로 연장하는 대체로 중실의 중심 코어 섹션을 갖는다. 다엽형 섬유는 3개 초과의 별개의 개수의 로브를 포함하고 그에 따라 3개 초과의 팁에 의해 한정되는 로브형 단면 기하형상부, 및 또한 섬유를 통해 축방향으로 연장하는 대체로 중실의 중심 코어 섹션을 갖는다. 섬유의 각각의 외부 측면은 바람직하게는 각각의 팁과 인접 팁 사이에서 연장하는 매끄러운 곡선형 외형을 한정하고, 각각의 측면은 바람직하게는 인접 팁들 사이의 대략 중간지점에 위치되는 오목 영역을 포함한다(도 7c 또는 도 8a 참조). 이것은 중량 감소를 향상시킨다. 그러나, 삼각형 또는 심지어 볼록 곡선이 특정 분야에 유용할 수 있다. 따라서, 다른 형상이 본 발명의 범주 내에 포함되지만, 임의의 형상에서, (3개 또는 4개의 로브와 같은) 다수의 별개의 로브가 있는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 섬유의 각각의 외부 측면은 바람직하게는 각각의 팁과 인접 팁 사이에서 연장하는 외형을 한정하고, 각각의 그러한 외형은 직선, 오목 형상 또는 볼록 형상 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 볼록 형상의 경우에, 볼록 형상은 바람직하게는 2개의 인접 팁 사이에 그려진 선을 넘어 연장하는 것과 같이 코어로부터 외부로 연장하지 않는다.
섬유의 코어는 축방향 구멍 또는 공동을 포함하지 않고, 즉 코어는 중실 재료이다. 다엽형 섬유의 다면 형상은 카펫에 높은 광택성 및 양호한 피복성을 제공할 수 있다.
도 7a를 참조하면, 각각의 섬유는 섬유의 기하학적 중심으로부터 외접 외부 원까지 연장하는 외부 반경(Ro) 그리고 섬유의 기하학적 중심으로부터 오목 영역의 대략 중간지점까지 연장하는 코어 반경(Rc)을 갖는다. 본 발명의 실시예에서, 코어 반경(Rc)에 대한 외부 반경(Ro)의 비율은 1.55 초과, 바람직하게는 1.9 초과, 예컨대 2 초과 또는 최대 4 또는 6의 개질 비율을 한정한다. 로브의 각각의 팁은 팁 직경(Dt)을 갖고, 본 발명의 실시예에서, 팁 직경(Dt)에 대한 외부 반경(Ro)의 비율은 예를 들어 2.0 내지 약 10.0의 비율을 한정한다. 로브 길이는 (Ro)와 동일하고, 2.15의 평균 개질 비율을 갖는 3엽형 섬유에 대해:
ㆍ중심으로부터의 로브 길이가 5.5 dtex에 대해 21 ㎛이고,
ㆍ중심으로부터의 로브 길이가 4.4 dtex에 대해 17.5 ㎛인,
것으로 측정되었다.
용어 "바인딩"에 대해, 상이한 수준의 바인딩이 설명될 수 있다:
ㆍ화학적 바인딩, 예컨대 분자의 가교-결합
ㆍ물리적 바인딩: '미시적인' 기계적 바인딩을 생성하는 재료의 용융, 분자가 기계적으로 얽힘
ㆍ기계적 바인딩: 섬유가 기계적으로 얽히지만, 분자 수준에서는 그렇지 않은 '거시적인' 기계적 바인딩.
바인딩 섬유 또는 폴리올레핀 분산체는 물리적 본딩과 관련되고, 그 재료가 함께 용융된다. 폴리에틸렌이 그러한 본딩을 실현하는 데 사용될 수 있는데 폴리에틸렌의 용융 온도가 폴리프로필렌의 용융 온도보다 낮기 때문이다. 폴리에틸렌 섬유 또는 폴리에틸렌 분산체는 용융되어 다른 섬유들 사이 내로 유동한다. 이러한 형태의 바인딩의 결과는 2개의 상이한 재료가 본딩하는 데 필요하다는 점이다. 일부의 섬유가 용융되지 않게 하는데 이것들은 재료가 용융되면 손실되는 기계적 성질을 제공하여야 하기 때문이다.
본 발명의 실시예에서 상이한 재료가 본딩을 실현하는 데 사용되지 않는 것이 바람직하다. 대신에, 다엽형 섬유의 형상은 결국 섬유들 사이의 더 큰 접촉 표면을 발생시키고, 특히 다엽형 섬유에서 점 또는 선 접촉 대신에 접촉 면적이 있다. 이러한 이유로, 본 발명의 바람직한 실시예는 2-성분 기능이 본 발명의 실시예에 의해 성취되는 기계적 특징에 필수적이지 않기 때문에 단-성분 섬유일 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 2-성분 섬유를 갖지 않고 단지 단-성분 섬유를 갖는 부직포를 포함한다.
용어 "피복성" 및 "피복 거리"는 도 7a에 도시된 바와 같이 중실 재료의 섬유를 횡단하는 직경을 말한다. 이러한 거리는 광이 섬유의 중실 물질에 의해 차단되는 정도와 관련되고 그에 따라 부직포 카펫이 카펫 아래에 있는 것을 그것이 무엇이든 감출 수 있는 능력과 관련된다. 피복 거리는 3엽형 섬유에서 5.5 dtex에 대해 37.5 ㎛이고, 4.4 dtex에 대해 31 ㎛인 것으로 측정되었다.
허용오차를 갖는 시험 방법
하기의 시험 방법이 사용될 수 있다.
치수: CEN/TS 14159
총 두께, ㎜: ISO 1765, 허용오차는 명목상 ± 15%
단위 면적당 총 질량, g/㎡: ISO 8543, 허용오차는 명목상 질량 ± 15%.
강성의 계산
0.5% 내지 1.5%의 변형률(ε)에 필요한 200 ㎜의 폭을 갖는 샘플에 대한 힘(F)을 결정한다.
Figure pct00001
ㆍ힘, N
ㆍ변형률의 차이 Δε = 1%
부직포의 중량에 대한 보정
강성은 부직포의 중량과 선형 관계를 나타낸다.
유사한 중량을 갖는 샘플을 비교하는 것이 바람직하다.
강성은 하기와 같이 300 g/㎡로 정규화되어 제공되는 정규화된 강성을 결정함으로써 중량에 대해 보정된다:
정규화된 강성 = 강성 × 300 (g/㎡) / 측정된 샘플의 중량 (g/㎡)
강성 그 자체에 대한 공식은 위에서 제공된다.
예시적인 실시예의 설명
본 발명은 중량이 낮을 수 있지만 양호한 내마모성 그리고 양호한 피복성을 갖는 니들펠트 구조를 갖는 자동차용 카펫을 제공한다. 이러한 경량 카펫은 자동차의 분야 중 임의의 분야에 적절하다. 그것은 부직포 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르 섬유로부터 제조된다. 카펫은 또한 익일 영업일 배송과 같은 단기 물류 수요를 충족시킬 수 있다.
도 9는 적어도 니들 펀칭된 층인 표면 층(2)을 포함하는 자동차용 카펫(1)의 개략 단면도를 도시한다. 본 발명의 실시예에 따른 니들 펀치 자동차용 카펫은 바인딩 재료에 의해 본딩되는 니들 펀치 표면 층(2)만을 포함할 수 있다. 자동차용 카펫은 임의적인 배킹 층(3)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예는 열에 의해 표면 층(2) 내의 섬유를 바인딩하도록 활성화될 수 있는 바인딩 섬유를 사용하거나 바인딩 분말을 갖거나, 라텍스에 의한 함침에 의해 제공되는 것과 같은 적어도 부분적인 바인딩과, 본 발명의 실시예에 따른 니들 펀칭된 표면 층(2)의 조합을 포함한다. 대안으로서, 다공성 배킹 층 또는 단일의 배킹 층과 같은 하나 이상의 배킹 층(3)이 가해질 수 있다. 배킹(3)은 예를 들어 라텍스 층, 열가소성 필름 층, 열가소성 압출 층, 발포체 층, 또는 펠트 층 예컨대 니들펠트 층과 같은 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 접착 층(4)이 니들 펀치 표면 층(2)을 다른 층에 바인딩하는 데 사용될 수 있다. 이들 층의 조합이 예컨대 니들 펀칭에 의해, 적층에 의해, 또는 접착 층에 의해 함께 조립될 수 있다. 그러한 다중층 배킹은 피복성을 개선하거나 음향 성질을 향상시키도록 형성될 수 있는데, 이것은 자동차 용도에서 유리하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 자동차용 카펫은,
적어도 스테이플 섬유로 제조되는 상부 층으로서의 니들 펀칭된 표면 층으로서, 스테이플 섬유는 적어도 50 중량%의 중실 다엽형 섬유를 포함하는, 표면 층; 및 표면 층 내의 섬유의 적어도 부분적인 바인딩
을 포함한다.
다엽형 중실 섬유의 외부 단면은 3엽형 또는 4엽형, 또는 실질적으로 3엽형 또는 4엽형(십자의 형태) 등일 수 있다. 3엽형 섬유는 폴리프로필렌 섬유 또는 폴리에스테르(PET) 섬유일 수 있다.
자동차용 카펫에서, 표면 층의 중실 다엽형 섬유 함량은 표면 층의 총 섬유 함량의 적어도 60 중량%, 70 중량%, 80 중량% 또는 90 중량%, 바람직하게는 총 섬유 함량의 최대 100 중량%일 수 있다.
원형 섬유를 갖는 카펫에 비교될 때의 카펫의 성질의 개선을 위한 역치는 4엽형 또는 3엽형 섬유와 같은 중실 다엽형 섬유인 본 발명에 따른 니들 펀칭된 표면 층에 사용되는 전체 섬유의 적어도 50 중량% 이상일 것으로 예측된다.
본 발명의 실시예에 사용될 때의 니들펠트는 스테이플 섬유 기반의 니들 펀칭된 부직포이고, 부직포에는 후속하여 라텍스 화합물, 바인더 섬유, 바인더 분말 또는 바인더 층을 사용함으로써 바인딩되는 것과 같은 바인딩 또는 배킹이 제공된다.
본 발명의 실시예는 적어도 1.5, 바람직하게는 1.9 초과, 예컨대 2 내지 3, 및 바람직하게는 6 미만, 예컨대 4 미만의 개질 비율을 보유한 3엽형과 같은 다엽형 단면을 갖는 스테이플 섬유를 사용한다. 3엽형 섬유는 폴리프로필렌 섬유 또는 폴리에스테르(PET) 섬유일 수 있다.
바람직한 실시예에서, 부직포 니들펠트 상부 또는 표면 층의 중량(기본 중량)은 100 내지 300 g/㎡, 예를 들어 150-275 g/㎡이다. 섬유 선형 질량 밀도는 바람직하게는 3.3 내지 17 dtex이고, 상이한 선형 질량 밀도를 갖는 섬유의 혼합물이 있을 수 있다. 예를 들어, 평탄형 및 구조화 자동차용 카펫은 8.9 dtex의 섬유로 제조될 수 있고, 백색 평탄형 및 구조화 자동차용 카펫은 3.3, 6.7 및 8.9 dtex의 혼합물을 가질 수 있다. 최대 17 dtex의 섬유가 벨루어 품질을 갖는 자동차용 카펫에 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카펫은 자동차 부품, 정원 의자 및 쓰레기 봉투와 같은, 많은 분야에서 회수 및 재사용될 수 있다.
통상적으로, 원형 단면 스테이플 섬유가 자동차용 카펫에 사용된다. 본 발명의 실시예는 적어도 1.5, 예컨대 1.5 내지 6, 바람직하게는 1.9 이상, 예를 들어, 2 내지 4의 개질 비율을 갖는 다엽형, 예컨대 3엽형 단면 스테이플 섬유로 제조되는 부직포와 관련된다.
1.5 초과의 개질 비율을 갖는 3엽형과 같은 다엽형 섬유의 사용은 자동차용 카펫 제조에 사용되는 원형 단면 섬유 기반의 부직포에 비해 상당한 중량 감소를 가능케 하고, 그에 따라 섬유 비용을 낮추고, 이러한 제품의 ㎡당 환경 풋프린트를 대폭적으로 감소시킨다.
원형 단면 섬유를 대신한 3엽형과 같은 다엽형 단면 섬유의 사용은 부직포 수준에서 동일한 dtex의 원형 섬유 또는 동일한 피복성(그러나 그에 따라 상이한 dtex)의 원형 섬유에 비해 적어도 10%, 바람직하게는 15% 이상, 예컨대 최대 25% 또는 30%의 중량 감소를 만들어낸다. 예를 들어, 5.5 dtex 3엽형 섬유로 제조되는 부직포는 180 g/㎡의 중량을 발생시키고 반면에 5.5 dtex 원형 단면 섬유로 제조되는 부직포는 205 g/㎡의 중량을 발생시키고, 그 결과 14%의 중량 감소를 발생시킨다. 도 3은 최종 카펫에 대한 최대 26%의 중량 감소를 보여준다. 더 낮은 카펫 중량은 공급 체인에서 자동차용 카펫의 ㎡당 비용을 추가로 감소시킨다.
본 발명의 실시예는 3엽형 섬유 단면을 갖는 것과 같은 특정 다엽형 섬유(dtex, 절단 길이, 단면), 및 이러한 섬유에 기초하는 부직포(특정 중량 범위, 니들링 파라미터, 빌드업, ...) 니들펠트 구조의 사용의 조합과 관련되고, 이것은 특정 최소 모듈러스를 갖는 자동차용 카펫의 제조에 사용된다. 3엽형 섬유는 폴리프로필렌 섬유 또는 폴리에스테르(PET) 섬유일 수 있다. 이것은 결국 원형 섬유를 사용한 카펫에 비해 더 양호한 또는 동일한 성능을 갖는 제품을 발생시킨다.
본 발명의 실시예는 더 높은 니들링 효율성을 나타내고, 이것은 동일한 기본 중량의 원형 단면 기반의 니들펠트에 비해 동일한 니들링 파라미터에서의 더 높은 웨브 모듈러스를 의미한다. 따라서, 특정의 요구된 모듈러스에 대해, 더 낮은 스티치 밀도 또는 스티치 깊이가 적용될 수 있다. 이것은 결국 니들링이 속도 제한 인자인 경우에 더 높은 제조 속도를 발생시킨다.
본 발명의 실시예에 따른 카펫을 제조하는 공정은 전형적으로 배치(batch)를 색상에 그리고 섬유 형태(데니어, 길이, 권축, 조성)에 따라 등급화함으로써 그것을 균질화하는 "베일-브레이커(bale-breaker)"에서 예비 처리를 받은 베일로서 수용되는 중실 다엽형 섬유의 사용을 기초로 한다. 다엽형 섬유는 폴리프로필렌 섬유 또는 폴리에스테르(PET) 섬유로부터 제조될 수 있다. 다엽형 섬유는 바람직하게는 3엽형 섬유이다. 베일 내측에 있음으로써 압밀되는, 섬유 스테이플의 거친 제1 개섬이 카딩 윌로우(carding willow)에서 수행된다.
섬유는 저장 챔버 내측에서 공기에 의해 반복적으로 급송된다. 균질화된 섬유는 카딩기로 보내지고, 카딩기는 섬유를 수용하여 그것을 균질하게, 컨베이어 상에 매트의 형상으로, 적층하는 급면기를 포함한다. 카딩기는 섬유를 평행하게 하고 그것을 가볍고 균질한 카드 웨브로서 컨베이어 상으로 적층하는 작업을 제공하는 일련의 다양한 직경의 톱니형 실린더에 의해 형성된다. 섬유 웨브는 크로스래핑 기계로 급송되고 그에 따라 카드 웨브는 재료의 배트 내로 크로스래핑될 수 있다. 배트를 구성하는 층 또는 랩(lap)의 개수는 부직포 층의 요구된 중량에 의해 결정된다. 랩 롤러가 카드 웨브를 수용하여 그것을 컨베이어 상으로 다중층으로서 적층하고 이어서 니들 펀칭 장치로 급송한다. 니들 펀칭은 급송된 섬유 매트에 직각으로 왕복 운동으로 이동하는 동안에 섬유를 파지하여 섬유 덩어리를 통해 끌어가고, 그에 따라 바인딩 및 압밀되는 복수의 니들의 작용에 의해 수행된다. 마지막으로, 바인더가 가해지고, 예컨대 라텍스, 바인딩 분말 또는 바인딩 섬유가 열에 의해 활성화된다. 대안으로서, 하나 이상의 배킹 층이 하측 상에 가해질 수 있다.
본 발명의 실시예는 더 양호한 크로스래퍼 거동, 및 카펫의 특정 최종 폭에 필요한 더 낮은 크로스래핑 폭을 나타낸다. 크로스래퍼 이동 거리는 3엽형 또는 다엽형 섬유에 비해 원형 섬유에서 더 높다. 원형 섬유에서, 이동 거리와 최종 카펫 폭 사이의 차이는 전형적으로 >20%이고, 3엽형 섬유에서 그것은 20% 미만으로 떨어뜨리는 것이 가능하다. 이것은 3엽형 또는 다엽형 섬유의 앵커링(anchoring) 증가를 확인시킨다.
따라서, 본 발명의 실시예의 이점은 더 양호한 크로스래퍼 거동, 예컨대 카펫의 특정 최종 폭에 필요한 더 낮은 크로스래핑 폭일 수 있다.
크로스래퍼와 권취기 사이에서의 몇몇의 인장 단계는 폭 감소를 유도한다. 4.30 m 폭의 최종 부직포를 목표로, 크로스래퍼가 300 g/㎡ 원형 섬유에 대해 5.60 m의 폭을 기준으로 하여 이동하였다. 5.60 m의 다엽형 예컨대 3엽형 부직포의 크로스래퍼 이동 거리는 4.30 m보다 넓은 부직포를 만들어냈다. 이동 거리를 (최종 부직포 폭보다 20% 큰) 5 m까지 감소시켜도 결국 만족스러운 폭을 발생시켰다. 따라서, 이동 거리는 최종 부직포 폭보다 20%미만만큼 커도 된다. 이러한 효과의 이점에 따르면, 크로스래퍼가 원형 섬유로 작업 시에 (관성력에 의해 제한되는) 최대 속도로 이동 중인 경우에, 동일한 속도 설정에서 3엽형과 같은 다엽형 섬유로 작업 시의 이동은 크로스래퍼의 하류에서, 더 높은 기계 속도가 가능하다는 것을 의미할 수 있고, 이것은 부직포의 단위 시간당 더 큰 ㎡을 의미한다. 3엽형 섬유와 같은 다엽형 섬유를 가공할 때에 단점으로 간주되었던 것과 반대로, 이것은 공정 이점을 나타낸다.
비교 시험
다양한 실시예에서, 부직포가 원형 및 중실 3엽형 섬유를 사용하여 제조되었다. 중실 3엽형 및 중실 원형 섬유 둘 모두를 갖는 부직포 카펫이 동일한 설정에서 제조되었다.
제1 실시예
부직포가 폴리프로필렌 4.4 dtex 3엽형 섬유 및 6.7 dtex 원형 섬유로 제조되었다. 이들 2개의 섬유는 현미경 하에서 관찰될 때에 동일한 피복 거리를 갖는다. 4.4 dtex 3엽형 섬유에 대해, 피복 거리(중실 재료의 섬유를 횡단하는 거리)는 6.7 dtex 선형 질량 밀도 원형 단면 섬유와 거의 대응한다.
각각의 섬유로써, 5층의 부직포가 하기의 파라미터를 사용하여 구성되었다:
ㆍ제1 니들 보드: 하향으로 75 스티치/㎠, 11.5 ㎜ 관통 깊이, 입구에서 4500 니들/m, 출구에서 7000 니들/m, 니들 타입 15×18×36 3,5 R222 G3037.
ㆍ제2 니들 보드: 상향으로 100 스티치/㎠, 11 ㎜ 관통 깊이, 전체 보드에 대해 7000 니들/m, 니들 타입 15×18×36 3,5 R222 G3037.
ㆍ제3 니들 보드: 하향으로 100 스티치/㎠, 8 ㎜ 관통 깊이, 전체 보드에 대해 7000 니들/m, 니들 타입 15×18×36 3,5 R222 G3037.
ㆍ300 및 350 g/㎡의 기본 중량을 갖는 원형 섬유로써 부직포가 제조되었다.
ㆍ190, 210, 225, 240, 260 및 280 g/㎡의 기본 중량을 갖는 3엽형 섬유로 제조된 부직포는 원형 섬유로 제조된 부직포의 품질과 일치하였다.
본 발명의 실시예가 더 높은 피복성 대 중량 비율을 나타낸다(도 1). 피복성을 측정하기 위해, 샘플이 상부에 유리 판을 갖는 박스 상에 놓인다. 광속 센서(럭스 미터)가 박스 내에 놓인다. 샘플이 유리 판의 상부에 놓이고, 샘플을 통해 투과되는 광이 센서에 의해 검출된다. 300 g/㎡의 기본 중량의 원형 섬유를 사용한 백색 부직포 층이 기준 샘플로서 사용되었다. 210 g/㎡ 그리고 2의 평균 개질 비율을 갖는 3엽형 섬유를 사용한 본 발명의 실시예는 원형 섬유를 사용한 기준 샘플과 동일한 광 투과 수치를 갖는다. 따라서, 210 g/㎡ 3엽형 섬유 기반의 부직포는 3엽형 부직포의 밀도가 더 작지만 피복성 면에서 원형 기준 샘플과 비교하여 동일하다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 카펫의 기술적인 이점은 피복성(투시를 방지할 수 있는 능력)일 수 있고, 피복 거리는 3엽형과 같은 다엽형 카펫에서 더 양호하다. 3엽형 섬유는 바람직하게는 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르(PET)로부터 제조된다. 본 발명의 실시예의 이점은 3엽형 섬유와 같은 다엽형 섬유의, 원형 스테이플 섬유에 비해 더 높은 피복성 대 중량 비율일 수 있고, 그 결과 부직포 또는 카펫 수준에서 동일한 dtex 또는 동일한 피복성의 원형 섬유에 비해 적어도 20%, 바람직하게는 최대 25%, 더 바람직하게는 최대 30%만큼의 중량 감소를 발생시킨다.
본 발명의 실시예의 이점은 프리코트 배킹 재료의 더 낮은 흡수율일 수 있고 그에 따라 기존의 원형 섬유 카펫과 동일한 니들링 설정에서 예컨대 평탄형 자동차용 카펫에 대한, 더 낮은 전체 카펫 중량으로 이어진다. 이러한 효과는 최종 제품의 상당히 더 낮은 중량으로 이어질 수 있다.
본 발명의 실시예의 이점은 다른 배킹 방법에 비해 더 낮은 최종 중량일 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 이러한 실시예는 프리코트 배킹 재료의 더 낮은 흡수율을 나타내고 그에 따라 더 낮은 전체 카펫 중량으로 이어진다(도 2 참조). 이것은 기존의 원형 카펫과 동일한 니들링 설정에서 3엽형 섬유와 같은 다엽형 섬유를 사용한 평탄형 자동차용 카펫에 대해 유효하다. 이러한 효과는 최종 제품의 상당히 더 낮은 중량으로 이어진다.
본 발명의 실시예는 다른 배킹 방법에 비해 최종 제품의 더 낮은 중량을 나타낸다(도 3 참조).
본 발명의 이러한 실시예는 카펫의 더 높은 균질성을 나타내고, 이것은 더 낮은 g/㎡ 섬유 중량에서의 기계 및 횡단-기계 방향으로의 더 낮은 중량 변화(표 1)를 의미한다.
따라서, 본 발명의 실시예의 이점은 카펫의 더 높은 균질성일 수 있고, 이것은 더 낮은 g/㎡ 섬유 중량에서의 기계 및 횡단-기계 방향으로의 더 낮은 중량 변화를 의미한다.
평균 중량 [g/㎡] 표준 편차
300 g/㎡ 원형 섬유 292.58 18.35
350 g/㎡ 원형 섬유 343.94 19.5
200 g/㎡ 3엽형 섬유 204.93 13
225 g/㎡ 3엽형 섬유 228.33 12.22
250 g/㎡ 3엽형 섬유 246.65 12.89
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 카펫의 기술적인 이점은 더 낮은 g/㎡ 섬유 중량의 사용에도 불구하고 획득되는 중실 3엽형과 같은 중실 다엽형 섬유를 갖는 부직포 표면 층의 질량 균질성일 수 있다. 또한, 웨브는 더 근접하고, 더 고른 표면을 갖는다.
본 발명의 실시예는 기존의 버전에 비해 더 낮은 카본 풋프린트를 나타낸다. 재료 영향은 실현된 중량 감소에 정비례한다. 공급 체인에 대한 영향은 실현된 중량 감소에 정비례한다.
이들 결과는 자동차용 카펫 제조 중에 기존에 사용되었던 것과 동일한 니들링 설정에서 획득되었다.
제2 실시예
추가적인 실시예에서, 실시예 1에 한정된 것과 같이 제조되는 샘플이 3개의 상이한 배킹 방법을 사용하여 바인딩되었다:
1. 프리코트 배킹
2. 풀 배스 수지 배킹
프리코트 배킹 실시예
물속의 라텍스 및 초크의 현탁액이 키스 롤 시스템을 통해 300 g/㎡의 중량을 갖는 원형 니들펠트 폴리프로필렌 섬유 그리고 260 g/㎡ 및 210 g/㎡의 중량을 갖는 폴리프로필렌 3엽형 니들펠트의 가장 털이 많은 측면 상에 가해진다. 현탁액의 밀도에 대한 설정치는 1200 g/리터이다. 카펫은 이어서 140℃의 제1 오븐을 통해 그리고 두 번째로 120℃의 오븐을 통해 진행되었다. 그 후, 카펫의 모서리가 절단되고, 남아 있는 4 m 폭의 카펫이 약 2 m의 폭의 2개의 부분으로 절단된다.
하기의 카펫이 배킹되었고, 최종 롤 중량이 관찰되었다(표 2 - 4 m 폭의 카펫에 대해 수행됨):
웨브 중량 [g/㎡] # 선형 미터 롤 중량 [kg] ㎡당 카펫 중량 [g/㎡] 섬유 중량 [kg] 배킹 및 포일 중량 [kg] ㎡당 배킹 및 포일 중량 [g/㎡] 배킹 중량 [g/㎡]
원형
300 g/㎡		 33.5 97.0 716.7 40.6 56.4 416.7 386.7
3엽형
260 g/㎡		 37.0 85.0 568.6 38.9 46.1 308.6 278.6
3엽형
210 g/㎡ 		57.3 122.5 529.2 60.2 62.3 269.2 239.2
3엽형 카펫은 원형 섬유 카펫보다 초크-라텍스 현탁액을 적게 흡수한다. 210 g/㎡는 심지어 260 g/㎡보다 적게 흡수하는데 210 g/㎡ 웨브가 260과 동일한 니들링 파라미터에서 제조되었고, 그에 따라 그것이 더 집중적으로 니들링된 구조이고, 그에 따라 더 근접할 것으로 예측될 수 있기 때문이다. 라텍스는 카펫 내로 깊게 침투되지 않았다. 이것은 배킹을 통한 타격의 가능성이 더 낮다는 이점을 갖는다.
테이버 시험이 50 사이클, 100 사이클, 150 사이클 및 200 사이클만큼 실행되어 성능을 비교하였다. 필링(pilling) 면에서 관찰가능한 큰 차이가 없었지만, 50 사이클 및 100 사이클에서, 폴리프로필렌 3엽형 섬유 기반의 카펫이 약간 더 양호한 성능을 나타내었다.
3엽형 카펫은 원형 섬유 카펫보다 균질하고 광택이 있다.
풀 배스 라텍스 배킹을 갖는 실시예
245g/㎡ 중량의 침윤된 라텍스가 프리코트 배킹에 대한 설정과 동일한 설정을 사용하여 카펫 샘플 상에 가해졌다. 풀라드(foulard)가 사용되어 부직포를 통해 라텍스를 가압하고 그에 따라 완전 함침을 확보하였다. 모서리를 트리밍한 후의 카펫 폭은 정확하게 4 m였다.
하기의 카펫이 배킹되었고, 최종 롤 중량이 관찰되었다(표 3):
웨브 중량 [g/㎡] # 선형 미터 롤 중량 [kg] ㎡당 카펫 중량
[g/㎡]		 섬유 중량 [kg] 배킹 및 포일 중량 [kg] ㎡당 배킹 및 포일 중량 [g/㎡] 배킹 중량 [g/㎡]
원형 300 g/㎡ 35.50 52.00 366.20 42.60 9.40 66.20 36.20
3엽형 260 g/㎡ 67.45 96.50 357.67 70.15 26.35 97.67 67.67
3엽형 210 g/㎡ 70.00 82.00 292.86 58.80 23.20 82.86 52.86
폴리프로필렌 3엽형 섬유를 사용한 자동차용 카펫 특히 3엽형 210 g/㎡ 기반의 자동차용 카펫은 충분한 강성 및 피복성을 나타내었다. 또한, 3엽형 카펫은 카펫의 풍성함을 나타내는 순백색을 가졌다.
기계적 결과
원형 단면 섬유 기준 카펫 및 그 3엽형 등가물이 하기의 성질에 대해 비교된다(도 4-8).
도 4는 기준 카펫(R300) 그리고 더 높은 모듈러스의 개선을 나타내는 본 발명의 프리코트 실시예(T210)의 모듈러스에 대한 비교 예를 도시한다.
도 5는 기준 카펫(R300) 그리고 더 높은 모듈러스의 개선을 나타내는 본 발명의 풀 배스 실시예(T210)의 모듈러스에 대한 비교 예를 도시한다.
모든 배킹 방법에 대해, 자동차용 카펫이 마모 거동과 직접적으로 상호관련될 때의 그것에 대한 중요한 기계적 파라미터인, 모듈러스는 3엽형 섬유에서 더 높다. 따라서, 본 발명의 실시예의 또 다른 이점은 동일한 스티치 밀도의, 니들링 효율성 효과로써 사용되면, 3엽형과 같은 다엽형 섬유를 사용할 때에, 원형에 비해 더 높은 모듈러스가 성취될 수 있다는 것이다. 더 높은 섬유-섬유 마찰이 또한 성취될 수 있다.
실시예에 따른 자동차용 카펫은 150 N/% 초과의 표면 층의 모듈러스를 성취한다.
도 6은 기준 카펫(R300) 그리고 균일성의 개선을 나타내는 본 발명의 실시예(T260, T210)의 두께 및 두께 변화에 대한 비교 예를 도시한다.
더 높은 니들링 효율성은 3엽형 섬유 기반의 부직포의 더 낮은 두께 그리고 더 근접한 구조로 이어진다. 이것은 풀 배스 배킹된 자동차용 카펫에 대해 측정되었다.
도 8a를 참조하면, 3엽형 섬유는 3개의 팁에 의해 한정되는 3개의 로브를 포함하는 3엽형 단면 기하형상부, 및 섬유를 통해 축방향으로 연장하는 대체로 중실의 중심 코어 섹션을 갖고, 섬유의 외부 측면이 각각의 팁과 인접 팁 사이에서 연장하는 매끄러운 곡선형 외형을 한정하고, 각각의 측면은 인접 팁들 사이의 대략 중간지점에 위치되는 오목 영역을 포함한다. 그러나, 삼각형 그리고 심지어 볼록 곡선이 특정 분야에 유용할 수 있다.
도 8b는 본 발명의 실시예에 따라 제조되는 부직포를 통한 단면도를 도시한다. 지면을 횡단하여 연장하고, 관찰자를 향해(그리고 그에 따라 지면을 횡단하는 섬유에 직각으로 그리고 그에 따라 카딩 작업의 결과 방향으로) 연장하고, (니들링으로부터 기인하여) 지면 아래로 연장하는 폴리프로필렌 섬유가 관찰될 수 있다.
도 8c는 도 8b에서와 동일한 부직포의 평면도를 도시한다. 모든 방향으로 연장하는 섬유 그리고 또한 부직포의 본체 내로 하강하는 니들링된 섬유가 관찰될 수 있다. 그것은 본 발명의 실시예에 의해 생성되는 광 차단 섬유 엉킴을 나타낸다.
하나의 섬유의 로브 팁은 또 다른 섬유와 접촉하고, 그에 따라 낮은 중량/m의 섬유를 사용하면서 섬유를 이격시키고, 이것은 우수한 피복성 그러나 낮은 중량을 갖는 양호한 기계적 성질의 니들 펀칭된 카펫을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 섬유 구조는 원형 단면을 갖는 섬유로 제조되는 부직포에 비해 부직포를 통한 라인을 따라 광에 더 불투과성이다. 이것은 결국 원형 섬유로 제조되는 부직포와 중량 대 중량으로 비교될 때에 본 발명의 실시예에 따른 부직포 구조에서 예측된 것보다 양호한 피복성을 발생시킨다.
추가적인 비교 시험
흑색 중실 원형 5.5 dtex(흑색) 및 백색 5.8 dtex 중실 3엽형으로 제조되는 폴리프로필렌 부직포로써 시험이 수행되었다. 동일한 기본 중량에 대해, 변동 계수(coefficient of variation)(CV)는 3엽형에 대해 6.1이고, 원형에 대해 6.3이다. 3엽형이 원형에 비해 더 양호한 질량 균질성이 있다. 얇은 스폿이 더 양호한 질량 균질성으로써 피해지기 때문에, 이러한 효과는 더 높은 피복성 대 중량 비율과 동반 상승효과를 일으킨다.
수축 시험이 180 g/㎡의 5.5 dtex 3엽형 섬유, 205 g/㎡의 5.5 dtex 원형 단면 그리고 235 g/㎡의 8.9 dtex 원형 단면으로 제조되는 폴리프로필렌 부직포로 수행되었다. 샘플의 준비는 하기와 같았다:
20℃ 및 65% 습도에서 조절
60℃의 오븐 내에서 2 시간 + 냉각
20℃의 물속에서 2 시간
60℃의 오븐 내에서 24 시간, 및
20℃ 및 65% 습도에서 조절.
기계 방향 및 횡단 방향을 따른 수축률이 측정되었다. 모든 샘플이 1.2% 미만 수축률의 요건을 충족시켰다. 시험된 샘플들 사이의 최대 및 최소 수축률들 사이의 비율은 하기와 같았다:
180 g/㎡의 5.5 dtex 3엽형 섬유 - 기계: 1.1, 횡단: 1.13
205 g/㎡의 5.5 dtex 원형 단면 - 기계: 1.5, 횡단: 1.17
235 g/㎡의 8.9 dtex 원형 단면 - 기계: 1.06, 횡단: 1.04.
이들 결과는 3엽형 제품의 균일성이 결국 동일한 dtex를 갖지만 더 높은 g/㎡을 갖는 원형 단면 섬유로 제조되는 부직포에 비해 샘플들 사이의 더 작은 변화를 발생시킨다는 것을 보여준다. 5.5 dtex의 섬유로부터 제조되는 3엽형 제품은 더 높은 dtex 및 중량의 원형 단면 섬유로 제조되는 부직포와 유사하였다.

Claims (35)

  1. 자동차용 카펫이며,
    적어도 스테이플 섬유로 제조되는 상부 층으로서의 니들 펀칭된 표면 층으로서, 스테이플 섬유는 적어도 50 중량%의 중실 다엽형 섬유를 포함하는, 표면 층, 및
    니들 펀칭된 표면 층의 섬유의 적어도 부분적인 바인딩을 포함하는, 자동차용 카펫.
  2. 제1항에 있어서, 중실 다엽형 섬유 함량은 총 섬유 함량의 적어도 60 중량%, 70 중량%, 80 중량% 또는 90 중량%, 바람직하게는 최대 100 중량%인, 자동차용 카펫.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다엽형 중실 섬유의 외부 단면은 실질적으로 3엽형인, 자동차용 카펫.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 표면 층의 모듈러스는 150 N/중량% 초과인, 자동차용 카펫.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 다엽형 섬유는 1.5 내지 6, 더 바람직하게는 2 내지 4의 평균 개질 비율을 갖는, 자동차용 카펫.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 다엽형 섬유는 2.0 내지 10.0의 팁 직경(Dt)에 대한 외접 외부 반경(Ro)의 비율을 갖는, 자동차용 카펫.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 부분적인 바인딩은 라텍스 화합물, 바인더 섬유, 바인더 분말 또는 바인더 층을 포함하는, 자동차용 카펫.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 표면 층은 100 내지 300 g/㎡, 바람직하게는 150-275 g/㎡의 중량을 갖는, 자동차용 카펫.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 중실 다엽형 섬유의 선형 질량 밀도는 3.3 내지 17 dtex인, 자동차용 카펫.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 중실 다엽형 섬유는 선형 질량 밀도들의 섬유의 혼합물을 갖는, 자동차용 카펫.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 카펫은 벨루어 카펫이고, 중실 다엽형 섬유는 최대 17 dtex인, 자동차용 카펫.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 다엽형 섬유는 각각이 팁을 갖는 별개의 개수의 로브를 포함하는 로브형 단면 기하형상부, 및 섬유를 통해 축방향으로 연장하는 중실 중심 코어 섹션을 갖고, 섬유의 각각의 외부 측면은 각각의 팁과 인접 팁 사이에서 연장하는 곡선형 외형을 한정하는, 자동차용 카펫.
  13. 제12항에 있어서, 다엽형 섬유의 각각의 측면은 인접 팁들 사이의 대략 중간지점에 위치되는 오목 영역을 포함하는, 자동차용 카펫.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 다엽형 섬유는 각각이 팁을 갖는 별개의 개수의 로브를 포함하는 로브형 단면 기하형상부, 및 섬유를 통해 축방향으로 연장하는 중실 중심 코어 섹션을 갖고, 섬유의 각각의 외부 측면은 각각의 팁과 인접 팁 사이에서 연장하는 외형을 한정하고, 각각의 그러한 외형은 직선, 오목 형상 또는 볼록 형상 중 어느 하나를 포함하는, 자동차용 카펫.
  15. 제14항에 있어서, 볼록 형상의 경우에, 볼록 형상은 2개의 인접 팁 사이에 그려진 선을 넘어 연장하는 것과 같이 코어로부터 외부로 연장하지 않는, 자동차용 카펫.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유의 코어는 축방향 구멍 또는 공동을 포함하지 않는, 자동차용 카펫.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 카드 웨브를 크로스래핑 기계로 급송하여 카드 웨브를 재료의 배트 내로 크로스래핑하는 단계로서, 다엽형 부직포 크로스래퍼 이동 거리는 니들 펀칭된 표면 층의 최종 폭보다 10% 초과 내지 20% 미만만큼 큰, 단계
    를 포함하는 방법에 의해 획득가능한, 자동차용 카펫.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 중실 다엽형 섬유는 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에스테르(PET)로부터 제조되는, 자동차용 카펫.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 자동차 내에 설치되는, 자동차용 카펫.
  20. 적어도 스테이플 섬유로 제조되는 상부 층으로서의 니들 펀칭된 표면 층을 갖는 자동차용 카펫을 제조하는 방법이며, 스테이플 섬유는 적어도 50 중량%의 중실 다엽형 섬유를 포함하고, 상기 방법은
    섬유 카드 웨브를 크로스래핑 기계로 급송하여 카드 웨브를 재료의 배트 내로 크로스래핑하는 단계로서, 다엽형 부직포 크로스래퍼 이동 거리는 니들 펀칭된 표면 층의 최종 폭보다 10% 초과 내지 20% 미만만큼 큰, 단계
    를 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 중실 다엽형 섬유 함량은 총 섬유 함량의 적어도 60 중량%, 70 중량%, 80 중량% 또는 90 중량%, 바람직하게는 최대 100 중량%인, 방법.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 다엽형 중실 섬유의 외부 단면은 실질적으로 3엽형인, 방법.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 다엽형 섬유는 1.5 내지 6, 더 바람직하게는 2 내지 4의 평균 개질 비율을 갖는, 방법.
  24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 다엽형 섬유는 2.0 내지 10.0의 팁 직경(Dt)에 대한 외접 외부 반경(Ro)의 비율을 갖는, 방법.
  25. 제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 라텍스 화합물, 바인더 섬유, 바인더 분말 또는 바인더 층을 가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  26. 제20항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 표면 층은 100 내지 300 g/㎡, 바람직하게는 150-275 g/㎡의 중량을 갖는, 방법.
  27. 제20항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 중실 다엽형 섬유의 선형 질량 밀도는 3.3 내지 17 dtex인, 방법.
  28. 제20항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 카펫은 벨루어 카펫이고, 중실 다엽형 섬유는 최대 17 dtex의 선형 질량 밀도를 갖는, 방법.
  29. 제20항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 다엽형 섬유는 각각이 팁을 갖는 별개의 개수의 로브를 포함하는 로브형 단면 기하형상부, 및 섬유를 통해 축방향으로 연장하는 중실 중심 코어 섹션을 갖고, 섬유의 각각의 외부 측면은 각각의 팁과 인접 팁 사이에서 연장하는 곡선형 외형을 한정하는, 방법.
  30. 제29항에 있어서, 다엽형 섬유의 각각의 측면은 인접 팁들 사이의 대략 중간지점에 위치되는 오목 영역을 포함하는, 방법.
  31. 제20항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 다엽형 섬유는 각각이 팁을 갖는 별개의 개수의 로브를 포함하는 로브형 단면 기하형상부, 및 섬유를 통해 축방향으로 연장하는 중실 중심 코어 섹션을 갖고, 섬유의 각각의 외부 측면은 각각의 팁과 인접 팁 사이에서 연장하는 외형을 한정하고, 각각의 그러한 외형은 직선, 오목 형상 또는 볼록 형상 중 어느 하나를 포함하는, 방법.
  32. 제31항에 있어서, 볼록 형상의 경우에, 볼록 형상은 2개의 인접 팁 사이에 그려진 선을 넘어 연장하는 것과 같이 코어로부터 외부로 연장하지 않는, 방법.
  33. 제20항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유의 코어는 축방향 구멍 또는 공동을 포함하지 않는, 방법.
  34. 제20항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 카펫을 자동차 내에 설치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  35. 제20항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 중실 다엽형 섬유는 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에스테르(PET)로부터 제조되는, 방법.
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