KR20190033774A - 인발강력이 향상된 카펫 기포지용 부직포 및 이의 제조방법 - Google Patents

인발강력이 향상된 카펫 기포지용 부직포 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인발강력이 향상된 카펫 기포지용 부직포에 관한 것으로, 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르 필라멘트 50~90 중량% 및 융점이 185℃ 이하인 폴리에스테르 필라멘트 10~50 중량%를 포함한 부직포로 이루어진다.
본 발명에 따르면 융점이 낮은 폴리에스테르 섬유를 포함한 부직포를 기포지로 사용하고 기포지의 후도를 조절하여, 카펫에서 루프의 인발강력을 향상시켜 카펫에서 BCF 사의 빠짐이 억제되는 것이 가능해진다.

Description

인발강력이 향상된 카펫 기포지용 부직포 및 이의 제조방법{Non-woven for carpet backing with improved pull-out strength and manufacturing method thereof}
본 발명은 카펫을 제조할 때에 기포지에 심어지는 비씨에프(BCF, bulked continuous filament) 사(絲)의 빠짐이 억제되는 카펫 기포지용 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
카펫은 호텔, 사무실, 가정, 자동차 등에서 장식뿐만 아니라 쾌적성 제공과 차음 등의 목적으로 사용되고 있다.
카펫용 원단은, 부직포에 비씨에프 사를 심는 터프팅 공정과, 터프팅된 부직포의 후면에 PVC, PE, EVA 또는 SBR 등의 코팅 조액을 코팅하여 경화시키는 백 코팅 공정을 포함한 제조과정을 거쳐 만들어진다.
만들어진 카펫용 원단을, 정사각형(예를 들면 50㎝ × 50㎝)으로 절단하면 호텔, 사무실, 가정 등에서 사용되는 타일카펫이 되고, 자동차 바닥의 형태로 성형을 하면 자동차용 바닥 매트가 된다.
카펫 기포지용 부직포의 기능은 BCF 사를 고정하는 것이다.
터프팅 공정에서 BCF 사는 기포지를 관통하여 기포지와의 마찰력에 의해 기포지에 고정된다.
이러한 관통을 위해 기포지는 바늘(needle)에 의해 최소 160,000 hole/㎡의 구멍(hole)이 뚫린다. 기포지는 이러한 물리적 손상에도 BCF 사의 배열 형태를 유지하고, 고온 환경의 후가공에서 형태의 변형이 없어야 한다.
터프팅 공정을 거친 중간제품은 저장 및 이송 공정에서 심어진 BCF 사가 풀리거나 터프팅 된 원단의 훼손이 발생할 수 있으므로, 상기 중간제품에 대해 우수한 멘딩(Mending) 특성이 요구되고 있다.
이때 멘딩은 터프팅 공정 이후에 BCF 사가 구멍을 빠져나올 경우에 이를 고치는 것을 포함한다.
그러나 카펫 완성제품에 대해서는 멘딩을 하기 어려우므로 카펫에서 BCF 사가 빠져나오지 않도록 하는 것이 요구되고 있다.
미국특허 제7,810,397호(Tuft gripping strength test method and apparatus for carpet primary backing mats) 미국특허 제4,654,247호(Method for improving the tuft bind of textile coverings)
상기와 같은 요구에 대응하기 위해 본 발명은 카펫에서 BCF 사의 고정능력이 향상되는 카펫 기포지용 부직포 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르 제1필라멘트 50~90 중량% 및 융점이 185℃ 이하인 폴리에스테르 제2필라멘트 10~50 중량%를 포함하며, 카펫에서 루프의 인발강력이 2.0~3.0kgf(KS K ISO 4919 법)인, 인발강력이 향상된 카펫 기포지용 부직포를 제공한다.
또한, 본 발명은 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르로 제조되는 제1필라멘트 및 융점이 185℃ 이하인 폴리에스테르로 제조되는 제2필라멘트를 방사하고 혼재시키는 혼섬방사 단계; 상기 혼섬방사된 혼섬사를 이용하여 상기 제1필라멘트가 50~90 중량% 및 상기 제2필라멘트가 10~50 중량%의 함량을 가지도록 혼합하고 적층하여 웹을 형성하는 단계; 상기 웹을 캘린더 롤을 통과시켜 부직포를 제조하는 단계; 및 상기 부직포를 터프팅하고 코팅 조액으로 처리하여 카펫을 제조하는 단계;를 포함한 인발강력이 향상된 카펫 기포지용 부직포의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 융점이 낮은 폴리에스테르 섬유를 포함한 부직포를 기포지로 사용하고 기포지의 후도를 조절하여, 카펫의 인발강력을 향상시켜 카펫에서 BCF 사의 빠짐이 억제되는 것이 가능해진다.
본 발명의 카펫 기포지용 부직포는 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르 필라멘트 50~90 중량% 및 융점이 185℃ 이하인 폴리에스테르 필라멘트 10~50 중량%를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 카펫 기포지용 부직포의 제조방법은, 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르 필라멘트를 방사하여 제1필라멘트를 방사하고, 융점이 185℃ 이하인 폴리에스테르를 방사하여 제2필라멘트를 방사하고, 방사된 제1필라멘트와 제2필라멘트를 혼재시키는 혼섬방사(Matrix & Binder)를 할 수 있다.
제1필라멘트는 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르를 압출기에 공급하여 용융시킨 후 방사구금의 토출공을 통해 토출시키고 냉각풍으로 고화시키며, 고압의 공기 연신장치를 이용하여 방사속도 4,000~6,000 m/min이 되도록 연신하여, 4~10 데니어(denier)의 섬도를 가지도록 할 수 있다.
제2필라멘트는 제1필라멘트의 제조와 동일하게 하되, 1~5 데니어(denier)의 섬도를 가지도록 할 수 있다.
본 발명에서 제1필라멘트의 섬도가 4 데니어 미만이면 터프팅을 할 때에 섬유의 손상이 발생하여 BCF 사를 고정하는 능력이 저하될 수 있고, 10 데니어를 초과하면 마찰계수가 낮아져 인발강력의 향상이 어려울 수 있다.
본 발명에서 제2필라멘트의 섬도가 1 데니어 미만일 경우에 필라멘트가 너무 가늘어지고 강도가 약해지며, 5 데니어를 초과하는 경우에 혼섬방사공정에서 냉각문제로 인해 방사성이 나빠지고 이로 인해 부직포에서 품위를 저하할 수 있다.
이후 방사된 제1필라멘트 및 제2필라멘트를 컨베이어 네트 위에서 혼합되게 쌓아 웹 형태로 적층을 할 수 있다.
제2필라멘트가 카펫 제조공정의 건조 온도 이하의 융점을 가지므로 카펫 제조공정에서 용융되어 터프팅 된 BCF 사를 좀 더 견고하게 고정시킬 수 있다.
이때 바람직하게 상기 부직포 웹에서 제1필라멘트는 50~90 중량% 및 제2필라멘트는 10~50 중량%의 함량을 갖도록 할 수 있다.
제2필라멘트의 함량이 10 중량% 미만이면 카펫에서 인발강력이 향상이 미미하고, 50 중량%를 초과하면 혼섬방사공정에서 제2필라멘트의 냉각이 충분하지 않아 거친 상태의 필라멘트를 형성하므로 부직포에서 외관 불량 등 품위문제(결점, 필라멘트 뭉침, 표면의 거칠기 등)를 발생시키고 경제적으로도 좋지 않다.
이후 상기 웹을 140~160℃로 가열된 캘린더 롤(calender roll) 장치를 통과시키는 캘린더 롤 공정과 열 접합 공정을 통과시켜 필라멘트간 접합과 평활성 및 후도가 조절된 부직포를 제조할 수 있다.
열 접합 공정은 170~190℃의 공기 기류를 사용하는 열풍(Hot air through)법에 의해 부직포 웹의 섬유를 용융시켜 결합시킨다. 이때 제2필라멘트의 융점보다 높은 온도로 인해 제2필라멘트가 제1필라멘트 사이에서 결합이 이루어지도록 할 수 있다.
이때 바람직하게 부직포의 후도는 0.33~0.46mm인데, 후도가 0.33mm 미만이면 부직포의 밀도가 높아져 코팅 조액이 침투하기 어려워지므로 카펫의 인발강력이 낮아지며, 0.46mm를 초과하면 적층 웹의 층 분리에 따른 박리가 일어나 하나의 층으로 완성되는 부직포가 제조되기 어렵다.
이와 같이 본 발명의 후도는, 제1필라멘트 및 제2필라멘트를 포함하는 부직포에서 제2필라멘트의 열 접합 기능에 의해 밀도와 성형성에 영향을 준다. 부직포의 밀도에 의해 코팅 조액이 부직포로 침투하여 결합 및 고정되는 능력에 영향을 줄 수 있다. 이에 따라 부직포의 후도가 증가함에 따라 밀도가 낮아지고, 이로 인해 코팅 조액의 침투성이 증가하여 BCF 사의 고정능력이 향상된다.
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>
제1필라멘트로 융점이 260℃인 섬유용 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 제2필라멘트로 융점이 180℃인 폴리에틸렌테레프탈레이트 공중합체(Co-PET)를 각각의 압출기에서 288℃에서 용융시켜 방사구금의 모세공을 통해 토출시키고, 토출된 폴리에스테르를 냉각풍을 이용하여 고화시킨 후에 연신장치를 이용하여 연신하면서 방사속도가 5,000m/min가 되도록 혼섬방사하였다. 이때 제1필라멘트의 섬도가 7 데니어, 제2필라멘트와 섬도가 3 데니어가 되도록 토출량과 방사구금의 모세공 수를 조절하였다.
제1필라멘트 및 제2필라멘트를 컨베이어 네트(net) 상에서 혼합하여, 제1필라멘트와 제2필라멘트의 함량이 80중량%와 20중량%가 되도록 웹의 형태로 적층을 하였다. 동시에 상기 네트의 이동속도를 조절하여 평량이 90gsm이 되도록 하였다.
이후 가열된 캘린더 롤을 통과시켜 캘린더링을 실시하고, 180℃의 공기 열풍을 가하는 열접합 공정을 거쳐, 평활성을 가지면서 후도 0.36mm의 부직포를 제조하였다.
제조된 부직포를 터프팅하여 파일(Pile) 높이 5mm의 single level loop를 갖도록 하였다.
이후 터프팅된 부직포를 점도 24,000cP의 PVC 조액과 함께 1kgf/㎠의 압력이 가해지는 맹글 롤(Mangle roll)을 통과시켜 열 접합시켰다.
이후 180℃의 건조 온도에서 건조하여 카펫을 제조하였다.
<실시예 2~6>
상기 실시예 1에서 하기 표 1의 조건으로 카펫을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 카펫을 제조하였다.
<비교예 1~6>
상기 실시예 1에서 하기 표 1의 조건으로 카펫을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 카펫을 제조하였다.
실시예와 비교예에서 제조된 카펫에 대하여 인발강력을 하기와 같은 방법으로 측정하여 하기의 표1에 나타내었다.
<인발강력 측정시험>
KS K ISO 4919(카펫-터프트 인발력 측정)의 규격에 따라 측정한다.
터프팅된 샘플에서 측정하고자 하는 하나의 루프(loop)를 측정장치에 고정한다. 측정할 루프와 이웃하는 양쪽의 루프는 절단한다. 인스트론(Instron) 측정장치를 이용하여 측정할 루프를 샘플과 수직 방향으로 당겼을 때에 나타나는 강도(Peak)값을 취한다. 이를 5회 반복하여 평균값을 취한다. 샘플은 3개로 준비하여 반복 평가한다.
구분 제2필라멘트의
융점(℃)		 제2필라멘트의
함량(중량%)		 부직포 후도
(mm)		 인발강력
(kgf)
실시예 1 180 20 0.36 2.59
실시예 2 180 15 0.36 2.30
실시예 3 180 13 0.36 2.20
실시예 4 180 11 0.36 2.06
실시예 5 180 13 0.33 2.14
실시예 6 180 13 0.40 2.31
비교예 1 180 9 0.36 1.82
비교예 2 180 60 0.44 -
비교예 3 190 11 0.36 1.98
비교예 4 200 11 0.36 1.92
비교예 5 180 13 0.30 1.83
비교예 6 180 13 0.48 2.41
비교예 2의 제2필라멘트는 방사성이 불량하여 부직포의 품위가 열위해 졌음
비교예 6의 부직포에서 박리가 발생함
상기 표 1의 결과로부터 본 발명에 따른 실시예의 카펫이 비교예의 카펫보다 인발강력이 우수해지는 것이 확인된다.
또한, 실시예 5, 3, 6의 결과로부터 부직포의 후도가 높아질수록 카펫의 인발강력이 향상되는 것도 확인된다.
이와 같이 본 발명에 따라 카펫의 인발강력이 향상되므로 카펫에서 BCF 사의 빠짐이 억제되어 카펫의 품질 향상이 가능해 진다.

Claims (4)

  1. 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르 제1필라멘트 50~90 중량% 및 융점이 185℃ 이하인 폴리에스테르 제2필라멘트 10~50 중량%를 포함하며, 카펫에서 루프의 인발강력이 2.0~3.0kgf(KS K ISO 4919 법)인, 인발강력이 향상된 카펫 기포지용 부직포.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 부직포는 후도가 0.33~0.46mm인 것을 특징으로 하는 인발강력이 향상된 카펫 기포지용 부직포.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1필라멘트의 섬도는 4~10 데니어이고, 상기 제2필라멘트의 섬도는 1~5 데니어인 것을 특징으로 하는, 인발강력이 향상된 카펫 기포지용 부직포.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 부직포는 170~190℃의 공기 기류에 의한 열풍으로 상기 제1필라멘트와 제2필라멘트가 열접합된 것을 특징으로 하는, 인발강력이 향상된 카펫 기포지용 부직포.
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