KR20190005416A - 신율이 향상된 부직포 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신율이 향상된 부직포에 관한 것으로, 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르의 제1필라멘트 50 ~ 90 중량% 및 융점이 160℃ 이하인 폴리에스테르의 제2필라멘트 10 ~ 50 중량%를 포함하여 이루어지는 장섬유 부직포에서, 부직포에는 엠보무늬 패턴율이 14 ~ 22%(전체 면적 대비)인 엠보무늬 패턴이 형성되고, 부직포는 상온 신율이 60 ~ 80%인 것 부직포에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 높은 신율의 필라멘트가 얻어지고, 높은 신율의 필라멘트에 의한 부직포가 엠보싱 롤(Embossing Roll, Calendering Roll)에 의해 엠보 패턴이 형성됨으로써, 상온 신율이 향상되어 우수한 성형성을 지니게 되므로, 자동차 섬유제품의 마감재로 사용할 수 있다.

Description

신율이 향상된 부직포 및 이의 제조방법{Non-woven fabric with improved elongation and manufacturing method thereof}

본 발명은 신율이 향상된 부직포에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 상온 신율이 향상되어 성형성이 우수해지므로 자동차 소재로 사용가능한 부직포에 관한 것이다.

자동차 구성품 중에서 섬유제품은, 카시트, 헤드라이너(Headliner), 바닥재(Floor carpet, Option mat), 사이드 트림(Side trim) 등이 있다. 그 중에서 바닥재, 사이드 트림, 헤드라이너 제품의 후면(자동차 철제면과의 접착하는 면)의 마감재로서 부직포가 적용되고 있다.

이 중, 헤드라이너 제품은 인테리어 측면의 심미적 기능과 인체 무해성에 대한 성능이 요구되고 있다. 특히 자동차는 밀폐된 환경이므로 휘발성 물질의 규제가 강화되고 있다. 헤드라이너 제품은 Layer 1(인조피혁 - 접착소재(PE) - 필름)과 Layer 2(부직포 - Glass fiber mat - 필름 - 부직포)의 두 Layer를 합지 및 성형을 하여 최종 제품을 만든다.

이때, Layer 1의 기능은 심미적 기능, Layer 2는 제품의 강성을 부여하는 기능이다. 두 Layer를 합지 및 성형하는 공정의 예열 조건은 100~120℃인데, 이는 인조피혁이 손상되지 않기 위함이다.

열접착 방식의 장섬유 부직포는, 직물 또는 단섬유 부직포보다 낮은 중량, 낮은 후도에도 기계적 물성이 우수하므로 마감재로 사용할 때에 경량화가 가능하며, 부직포를 구성하는 필라멘트 간의 결합 방법으로 열접착 방식을 사용하므로 화학물질에 의한 접착소재를 사용하는 단섬유 부직포(Chemical Bonding)보다 친환경 제품으로 휘발성 유해물질이 적다는 장점을 가지고 있다.

그러나 폴리에스테르를 소재로 한 장섬유 부직포는 단섬유 부직포와 비교하여 상온에서 신율이 부족하여 성형성능이 열위한 점이 있다.

대한민국등록특허 제1212426호(개선된 특성을 갖는 복합 스펀본드 장섬유 다층 부직포 및 그 제조방법)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 장섬유의 물성을 개량하고 동시에 부직포의 제조방법을 개선하여, 신율 및 성형성이 향상된 부직포를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르의 제1필라멘트 50 ~ 90 중량% 및 융점이 160℃ 이하인 폴리에스테르의 제2필라멘트 10 ~ 50 중량%를 포함하여 이루어지는 장섬유 부직포에서, 상기 부직포에는 엠보무늬 패턴율이 14 ~ 22%(전체 면적 대비)인 엠보무늬 패턴이 형성되고, 상기 부직포는 상온 신율이 60 ~ 80%인 것을 특징으로 하는 신율이 향상된 부직포를 제공한다.

또한, 본 발명은, 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르의 제1필라멘트를 연신속도 4,000 ~ 6,000 m/분의 조건으로 제조하는 단계; 융점이 160℃ 이하인 폴리에스테르의 제2필라멘트를 제조하는 단계; 상기 제1필라멘트 50 ~ 90 중량% 및 제2필라멘트 10 ~ 50 중량%를 혼합하고 컨베이어 네트 위에서 웹의 형태로 적층 웹을 제조하는 단계; 및 부직포에 엠보무늬 패턴을 형성하는 엠보가 형성된 캘린더 롤에 상기 웹을 통과시켜 캘린더링하는 단계;를 포함한 신율이 향상된 부직포의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 높은 신율의 필라멘트가 얻어지고, 높은 신율의 필라멘트에 의한 부직포가 엠보가 형성된 캘린더 롤을 통과하여 엠보 패턴이 형성됨으로써, 상온 신율이 향상되어 우수한 성형성을 지니게 되므로, 자동차 섬유제품의 마감재로 사용할 수 있다.

본 발명은, 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르의 제1필라멘트 50 ~ 90 중량% 및 융점이 160℃ 이하인 폴리에스테르의 제2필라멘트 10 ~ 50 중량%를 포함하여 이루어지는 장섬유 부직포에서, 상기 부직포에는 엠보무늬 패턴율이 14 ~ 22%(전체 면적 대비)인 엠보무늬 패턴이 형성되고, 상기 부직포는 상온 신율이 60 ~ 80%인 것을 특징으로 하는 신율이 향상된 부직포 및 그제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 제1필라멘트는, 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르를 연속 압출기를 통해 용융시키고 방사구금을 통해 토출시키고 냉각풍으로 고화시키고 고압의 공기 연신장치를 이용하여 4,000 ~ 6,000 m/min의 연신속도로 연신하여 필라멘트로 제조되는, 3 ~ 9 데니어의 섬도와 70 ~ 90 %의 상온 신율을 가지는 것을 사용할 수 있다.

이때, 연신속도가 4,000 m/min 미만이면 방사할 때에 연신의 부족으로 필라멘트의 형태가 정상적으로 만들어지지 않아 부직포를 제조하기 어렵고, 6,000 m/min를 초과하면 방사할 때에 절사가 빈번하게 발생하고 이로 인하여 장섬유 부직포를 형성하기 어려우며 캘린더링 공정에서 부직포에 엠보 성형이 용이하게 이루어지지 않아 작업성이 저하될 수 있다.

본 발명의 제2필라멘트는, 융점이 160℃ 이하인 폴리에스테르를 통상의 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 따라 제조한, 3 ~ 9 데니어의 섬도를 가지는 것을 사용할 수 있다.

부직포에서 상기 제1필라멘트와 제2필라멘트가 3 데니어 미만일 경우에, 필라멘트가 가늘고 강도가 약해지므로 부직포의 강도 또한 낮아져, 고신율이 발현되기도 전에 외력에 의해 부직포가 파손될 수 있어 고신율의 부직포를 제조하기 어렵고, 캘린더링 공정에서 부직포의 표면에서 선명한 엠보가 형성되기 어렵다. 또한, 9 데니어를 초과할 경우에, 필라멘트의 결정화를 위한 냉각 길이가 길어져 부직포를 상업적으로 균일하게 제조하기 어렵다.

본 발명의 부직포는 상기 제1필라멘트 50 ~ 90 중량% 및 제2필라멘트 10 ~ 50 중량%를 혼합하고 혼합된 혼합물을 컨베이어 네트 위에 웹(Web)의 형태로 적층 웹을 형성하고, 상기 웹을 140~150℃로 가열된 캘린더 롤을 통과시키는 캘린더링 공정을 거쳐 웹에 평활성과 적정한 두께를 부여하여 신율이 향상된 부직포를 제조할 수 있다.

상기 혼합물에서 제1필라멘트의 함량이 50 중량% 미만이면, 부직포의 강도 부족으로 신율에 의한 특성이 발현되기 전에 부직포가 찢어질 수 있다. 이는 부직포의 신율은 강도가 높아야 발현되는데 기인한다.

또한, 제2필라멘트의 함량이 10 중량% 미만이면, 부직포에서 섬유간 접착점이 적어 열접착이 견고하게 이루어지지 못하여 우수한 강성이 나타나지 않고, 선명한 엠보무늬 패턴이 형성되지 않아 신율의 향상이 나타나지 않거나 불균일한 향상이 이루어질 수 있다.

상기 캘린더 롤에는 부직포에 엠보무늬 패턴을 형성하기 위한 엠보가 형성되어 있어 부직포에서 엠보무늬 패턴이 형성된 부직포가 제조될 수 있다.

이때 부직포에서 엠보무늬 패턴율(엠보무늬 형성 면적 비율)이 14 ~ 22%(전체 면적 대비)인 것이 바람직한데, 14% 미만이면 섬유간 접착 포인트(point)가 부족하여 부직포의 형태를 견고하게 만들기가 어렵고 강도 부족으로 찢어지기 쉽다. 또한, 22%를 초과하면 접착 포인트가 너무 많아 필라멘트의 신율이 부직포의 신율 향상에 기여하기 어렵다.

본 발명의 엠보무늬 패턴율을 구현하기 위해, 부직포에 형성된 엠보무늬 패턴에서 단위 엠보무늬의 면적이 0.4 ~ 0.6 ㎟이고, 엠보무늬의 갯수가 25 ~ 40개/㎠가 되도록 하는 것이 좀 더 바람직하다.

본 발명의 부직포에서 상기 단위 엠보무늬의 면적이 0.4 ㎟ 미만이면, 캘린더 롤의 엠보 양각의 크기가 너무 작아 부직포에서 엠보 형상이 제대로 나타나지 않아 생산 작업성이 저하하고 엠보 형상이 제대로 나타나더라도 부서지기 쉬워 신율의 향상이 이루어지기 어렵다.

또한, 0.6 ㎟를 초과하면, 부직포의 표면의 평활성이 낮아져 다른 소재와의 접착강도가 약해질 수 있다.

본 발명의 부직포에서 엠보무늬 갯수가 25개/㎠ 미만이면, 접착지점의 수가 감소하여 부직포에서 모우가 발생하기 쉽고 강도의 발현이 어렵게 될 수 있다.

또한, 40개/㎠를 초과하면, 엠보무늬 면적이 작아도 엠보무늬 갯수가 많아짐에 따라 필라멘트 형태로 남아있는 길이가 짧아져 신율의 향상이 어렵게 될 수 있다.

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]

(1) 장섬유의 제조

융점이 255℃인 폴리에스테르를 연속 압출기를 통해 288℃에서 용융시키고 방사하여 섬도 8 데니어(De)의 필라멘트가 되도록 방사구금의 모세공의 형태를 조절하였다.

이렇게 조절된 방사구금을 통해 방출된 필라멘트를 냉각풍으로 고화시키고, 고압의 공기 연신장치를 이용하여 4,000 m/min의 연신속도로 연신하여 8 데니어의 섬도를 가지는 제1필라멘트를 제조하였다.

한편, 융점이 160℃인 공중합 폴리에스테르를 이용하여 8 데니어의 섬도를 가지는 제2필라멘트를 제조하였다.

(2) 부직포의 제조

상기 제1필라멘트 70 중량%와 상기 제2필라멘트 30 중량%를 통상의 개섬법으로 개섬하여 혼합하고, 컨베이어 네트 위에서 600g/㎡로 웹(Web)의 형태로 적층하고, 적층된 웹을 엠보(embo)무늬가 형성되고 140℃로 가열된 캘린더 롤을 통과시키는 캘린더링 공정을 수행하여 평활성과 적정한 두께를 부여한 부직포를 제조하였다.

이때 제조된 부직포에서 형성된 단위 엠보무늬의 면적이 0.5 ㎟, 엠보무늬의 갯수가 35개/㎠, 엠보무늬 패턴율(엠보무늬 형성 면적 비율)이 17.5%가 형성되도록 캘린더링 공정을 수행하였다.

[실시예 2] 내지 [실시예 6], [비교예 1] 내지 [비교예 4]

상기 실시예 1에서 상기 제1필라멘트의 연신속도 및 캘린더링 공정에서 부직포의 엠보무늬 형성의 조건을 하기 표 1과 같이 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 부직포를 제조하였다.

구분	제1필라멘트의 연신속도 (m/분)	제1필라멘트 : 제2필라멘트 혼합비율 (중량%)	부직포에서 엠보무늬 형성 조건
			단위 엠보무늬 면적(㎟)	엠보무늬 갯수 (개/㎠)	엠보무늬 패턴율 (%)
실시예 1	4,000	70 : 30	0.5	35	17.5
실시예 2	5,000	70 : 30	0.5	35	17.5
실시예 3	6,000	70 : 30	0.5	35	17.5
실시예 4	5,000	70 : 30	0.4	35	14.0
실시예 5	5,000	70 : 30	0.6	35	21.0
실시예 6	4,000	60 : 40	0.5	35	17.5
비교예 1	3,000	70 : 30	0.5	35	17.5
비교예 2	7,000	70 : 30	0.5	35	17.5
비교예 3	5,000	70 : 30	0.5	20	10.0
비교예 4	5,000	70 : 30	0.7	35	24.5

상기 실시예와 비교예에서 제조한 시료를 이용하여 하기의 평가방법을 이용하여 특성을 평가하고 그 결과를 하기의 표 2에 나타낸다.

<평가방법>

1. 필라멘트 형성성

방사구금에서 토출되어 방사되는 필라멘트의 최종 형성 여부를 육안으로 관찰한다.

2. 필라멘트의 상온 신율

인스트론을 이용하여 초기 하중 500 mg의 조건으로 상온 신율을 측정한다.

3. 부직포의 신도 및 강도

KS K 0521법을 이용하여 가로 × 세로 = 5 × 20 ㎝ 크기의 부직포 시편을 인스트론사의 측정장비를 이용하여 5 × 5 ㎝의 지그에 물린 후 인장속도 200 ㎜/분의 조건으로 측정한다.

	필라멘트 형성성	제1필라멘트의 상온신율(%)	부직포의 상온신율(%)	부직포의 상온강도(kgf/5㎝)
실시예 1	양호	75.2	63.9	25.4
실시예 2	양호	81.5	65.2	27.3
실시예 3	양호	84.9	68.1	29.6
실시예 4	양호	82.7	72.1	31.0
실시예 5	양호	81.1	61.5	22.4
실시예 6	양호	75.8	60.7	21.6
비교예 1	정상적이지 못한 필라멘트가 형성됨	필라멘트가 정상적이지 않아 부직포가 제대로 형성되지 않음
비교예 2	절사 발생	필라멘트가 정상적이지 않아 견고한 부직포가 제대로 형성되지 않음
비교예 3	양호	82.4	부직포 제조 불가
비교예 4	양호	79.6	56.7	35.8

표 2의 결과로부터, 본 발명에 따른 연신속도로 제조된 제1필라멘트를 사용하면서 본 발명의 엠보패턴율을 적용한 실시예의 부직포에서, 상온 신율이 향상되는 것이 확인되므로 본 발명의 부직포는 자동차용 섬유제품의 마감재로 사용이 가능해진다.

본 발명의 연신속도 범위에서 벗어나는 경우(비교예 1 ~ 2)에 필라멘트의 형성이 정상적으로 이루어지지 않았고, 본 발명의 연신속도 범위에 있더라도 부직포에서 엠보무늬 패턴율이 적은 경우(비교예 3)에는 엠보가 충분히 이루어지지 않아 부직포가 형성되기 어렵고, 엠보무늬 패턴율이 많은 경우(비교예 4)에는 강성이 향상되지만 오히려 상온 신율의 향상이 이루어지지 않는 것이 확인되었다.

Claims (6)

1. 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르의 제1필라멘트 50 ~ 90 중량% 및 융점이 160℃ 이하인 폴리에스테르의 제2필라멘트 10 ~ 50 중량%를 포함하여 이루어지는 장섬유 부직포에서,
   상기 부직포에는 엠보무늬 패턴율이 14 ~ 22%(전체 면적 대비)인 엠보무늬 패턴이 형성되고,
   상기 부직포는 상온 신율이 60 ~ 80%인 것을 특징으로 하는 신율이 향상된 부직포.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1필라멘트의 상온 신율은 70 ~ 90%인 것을 특징으로 하는 신율이 향상된 부직포.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 엠보무늬 패턴에서,
   단위 엠보무늬의 면적이 0.4 ~ 0.6 ㎟이고, 엠보무늬의 갯수가 25 ~ 40개/㎠인 것을 특징으로 하는 신율이 향상된 부직포.
4. 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르의 제1필라멘트를 연신속도 4,000 ~ 6,000 m/분의 조건으로 제조하는 단계;
   융점이 160℃ 이하인 폴리에스테르의 제2필라멘트를 제조하는 단계;
   상기 제1필라멘트 50 ~ 90 중량% 및 제2필라멘트 10 ~ 50 중량%를 혼합하고 컨베이어 네트 위에서 웹의 형태로 적층 웹을 제조하는 단계; 및
   부직포에 엠보무늬 패턴을 형성하는 엠보가 형성된 캘린더 롤에 상기 웹을 통과시켜 캘린더링하는 단계;를
   포함한 신율이 향상된 부직포의 제조방법.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제1필라멘트의 상온 신율은 70 ~ 90%이고, 섬도는 3 ~ 9 데니어가 되도록 한 것을 특징으로 하는 신율이 향상된 부직포의 제조방법.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 캘린더링하는 단계에서 캘린더 롤의 온도는 140~150℃인 것을 특징으로 하는 신율이 향상된 부직포의 제조방법.