KR20210148553A - 경량화 매트 구조체 - Google Patents

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KR20210148553A
KR20210148553A KR1020200065263A KR20200065263A KR20210148553A KR 20210148553 A KR20210148553 A KR 20210148553A KR 1020200065263 A KR1020200065263 A KR 1020200065263A KR 20200065263 A KR20200065263 A KR 20200065263A KR 20210148553 A KR20210148553 A KR 20210148553A
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전현정
권영훈
황해민
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코오롱글로텍주식회사
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Abstract

인발강도를 향상시키면서 무게를 경량화한 매트 구조체가 개시된다. 본 발명은 다수의 원사로 이루어진 다수의 파일부; 상기 다수의 파일부가 터프팅된 기포층; 및 상기 기포층에서 상기 다수의 파일부의 이탈을 방지하는 고정층;을 포함하고, 상기 기포층 하부면 상의 다수의 파일부는 상기 기포층의 하부면에 열에 의해 융착되고, 인접한 상기 파일부 간 서로 융착된 것을 특징으로 하는 매트 구조체를 제공한다.

Description

경량화 매트 구조체{Lightweight mat}
본 발명은 매트 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경량화시킨 매트 구조체에 관한 것이다.
매트는 호텔, 사무실, 가정, 자동차 등에서 장식뿐만 아니라 쾌적성 제공과 차음 등의 목적으로 사용되고 있다.
매트 구조체는, 부직포에 파일을 심는 터프팅 공정과, 터프팅된 부직포의 후면에 라텍스 등의 코팅 조액을 코팅하여 경화시키는 백 코팅 공정을 포함한 제조과정을 거쳐 만들어진다.
만들어진 매트 구조체를 정사각형(예를 들면 50㎝ × 50㎝)으로 절단하면 호텔, 사무실, 가정 등에서 사용되는 타일 카펫이 되고, 자동차 바닥의 형태로 성형을 하면 자동차용 바닥 매트가 된다.
매트 구조체를 만들 때 사용하는 라텍스는 아크릴, EVA, SBR, 탄산칼슘, 물 등을 혼합한 약품을 사용하며 물에 개여 사용하고 이를 파일 안 쪽까지 침투시킨 다음 건조시켜 파일을 완전히 고정할 수 있게 된다.
그러나, 라텍스를 사용하여 파일을 고정시키는 경우, 라텍스의 도포로 인하여 부품 중량이 약 200 g/m2 증가하게 되는데, 라텍스의 중량은 일반적인 자동차 매트 등의 중량의 약 20% 이상을 차지하며, 전기차 등 향후 미래자동차의 연비를 저하시킬 수 있는 문제점이 있다.
또한, 라텍스를 사용 시 물에 젖으면 인발강도가 10 ~ 15 N로 급격하게 저하되어 자동차용 매트 등에 사용되는 매트의 경우, 매트를 세척한 다음 완전히 마르지 않은 상태로 사용하였을 때 운전자의 신발과의 마찰에 의해 파일이 뽑힐 수 있는 문제점이 있으며, 라텍스 약품 사용으로 인한 냄새가 유발되고, 라텍스 내 유기화합물 잔류 성분으로 인한 TVOC 방출량이 증가되는 문제점이 있다.
등록특허 제10-1805809호(2017.12.15) 등록특허 제10-1941430호(2019.01.17)
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 인발강도를 향상시키면서 무게를 경량화한 매트 구조체를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 다수의 원사로 이루어진 다수의 파일부; 상기 다수의 파일부가 터프팅된 기포층; 및 상기 기포층에서 상기 다수의 파일부의 이탈을 방지하는 고정층;을 포함하고, 상기 기포층 하부면 상의 다수의 파일부는 상기 기포층의 하부면에 열에 의해 융착되고, 인접한 상기 파일부 간 서로 융착된 것을 특징으로 하는 매트 구조체를 제공한다.
또한, 상기 원사는 20~300 개의 필라멘트로 이루어진 것을 특징으로 하는 매트 구조체를 제공한다.
또한, 상기 필라멘트는 섬도가 2~50 데니어인 것을 특징으로 하는 매트 구조체를 제공한다.
또한, 상기 원사는 섬도가 700~3,000 데니어인 것을 특징으로 하는 매트 구조체를 제공한다.
또한, 상기 파일부는 1 내지 8개의 원사로 이루어진 것을 특징으로 하는 매트 구조체를 제공한다.
또한, 상기 파일부는 중량이 200~1,600g/m3인 것을 특징으로 하는 매트 구조체를 제공한다.
또한, 상기 파일부는 가로로 1m당 원사가 200~650개 터프팅되고, 세로로 1m당 원사가 100~750개 터프팅되는 것을 특징으로 하는 매트 구조체를 제공한다.
또한, 상기 기포층은 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르 제1필라멘트 40~80 중량% 및 융점이 185℃ 이하인 폴리에스테르 제2필라멘트 20~60 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트 구조체를 제공한다.
또한, 상기 제1필라멘트는 섬도가 4~10 데니어이고, 상기 제2필라멘트는 섬도가 1~10 데니어인 것을 특징으로 하는 매트 구조체를 제공한다.
또한, 상기 매트 구조체는 파일 인발강도가 15N 이상인 것을 특징으로 하는 매트 구조체를 제공한다.
본 발명은 매트 구조체에 있어서, 라텍스를 사용하지 않고, 다수의 파일부를 기포층 하면에 융착시키고, 파일부를 서로 융착시켜 파일 인발강도를 향상시킴으로서 경량화된 매트 구조체를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 라텍스를 사용한 매트 구조체를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매트 구조체를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따라 인접한 파일부 간 융착된 모습을 촬영한 사진,
도 4는 본 발명에 따라 파일부와 기포층 하면과의 열 융착 및 인접한 파일부 간의 열 융착을 촬영한 사진이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였으며, 본 발명의 세부구성 방향은 도면을 기준으로 하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명자들은 경량화 매트 구조체에 있어서, 라텍스(10)를 사용하여 제조된 도 1에 따른 종래의 매트 구조체는 라텍스의 사용으로 인해 중량이 증가하고, 매트를 세척한 다음 완전히 마르지 않은 상태로 사용하였을 때 운전자의 신발과의 마찰에 의해 파일이 뽑힐 수 있는 문제점이 있으며, 라텍스 약품 사용으로 인한 냄새가 유발되고, 라텍스 내 유기화합물 잔류 성분으로 인한 TVOC 방출량이 증가되는 문제점이 있다는 사실에 직시하여, 경량화를 위해 라텍스를 사용하지 않고도 우수한 파일 인발강도를 나타내는 매트 구조체에 대하여 연구를 거듭한 결과, 파일부와 기포층 하부면과의 열 융착 및 인접한 파일부 간의 열 융착을 통해 라텍스의 사용 없이도, 파일 인발강도를 향상시킬 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매트 구조체를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 다수의 원사(111)로 이루어진 다수의 파일부(110); 상기 다수의 파일부(110)가 터프팅된 기포층(120); 및 상기 기포층(120)에서 상기 다수의 파일부(110)의 이탈을 방지하는 고정층(130);을 포함하고, 상기 기포층 하부면 상의 다수의 파일부(110a)는 상기 기포층의 하부면에 열에 의해 융착되고, 인접한 상기 파일부(110a) 간 서로 융착된 것을 특징으로 하는 매트 구조체(100)를 개시한다.
본 발명에서 상기 원사(111)는 20~300개의 필라멘트로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 30~200개의 필라멘트로 이루어질 수 있고, 더욱 바람직하게는 40~150개의 필라멘트로 이루어질 수 있으며, 상기 필라멘트의 섬도는 2~50데니어일 수 있고, 바람직하게는 3~40데니어일 수 있고, 더욱 바람직하게는 6~30데니어일 수 있으며, 상기 필라멘트는 나일론, 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르 재질일 수 있으며, 상기 폴리에스테르는 폴리에틸렌 테레프탈레이트일 수 있다.
상기 원사(111)를 이루는 필라멘트의 섬도가 2데니어 미만이고, 개수가 20개 미만이면, 원사(111)의 섬도가 너무 작아 터프팅 시에 원사가 끊어져 터프팅이 용이하지 않을 수 있어며 원사의 강도가 저하되어 제품의 내구성을 만족시킬 수 없고, 섬도가 50데니어를 초과하고, 개수가 300개를 초과하면, 원사(111)의 섬도가 너무 커져 제품의 촉감이 저하되며 터프팅이 용이하지 않을 수 있다.
또한, 상기 원사(111)의 섬도는 700~3,000데니어일 수 있고, 바람직하게는 800~2,800데니어일 수 있고, 더욱 바람직하게는 900~2,500데니어일 수 있고, 상기 원사의 섬도(111)가 700데니어 미만이면, 상기 원사(111)의 섬도가 작아 기포층(120)에 터프팅 시 쉽게 원사가 끊어 질 수 있고, 원사(111)의 섬도가 3,000데니어를 초과하면, 기포층(120) 이 파열되어 터프팅이 용이하지 않을 수 있다.
본 발명에서 상기 다수의 원사(111)로 이루어진 파일부(110)는 상기 기포층(120)에 터프팅되고, 상기 터프팅되는 형태는 크게 제한되지 않으며, 구체적으로 기포층을 2번 관통하는 "U"자 형태, 기포층을 4번 관통하는 "W"자 형태일 수 있다.
본 발명에서 상기 다수의 원사(111)로 이루어진 파일부(110)는 기포층(120) 상부에 일부분이 돌출되어 완충력을 갖게 되어 사용자에게 안락함을 제공하는 것으로서, 상기 기포층(120)에 터프팅되어 조밀하게 식모되어 있다.
도 3은 본 발명에 따라 인접한 파일부 간 융착된 모습을 촬영한 사진, 도 4는 본 발명에 따라 파일부와 기포층 하면과의 열 융착 및 인접한 파일부 간의 열 융착을 촬영한 사진이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에서 상기 파일부(110)의 일부분은 상기 기포층(120)의 하면에 위치하고, 상기 기포층 하부면 상의 다수의 파일부(110a)는 상기 기포층(120)의 하부면에 열에 의해 융착되고, 인접한 상기 파일부(110a) 간 서로 융착되어 파일 인발강도를 향상시킬 수 있다.
상기 파일부(110)는 1~8개의 원사(111)로 이루어지고, 바람직하게는 1~6개의 원사(111)로 이루어지고, 더욱 바람직하게는 1~4개의 원사(111)로 이루어지고, 상기 파일부(110)는 중량이 200~1,600g/m2일 수 있으며, 바람직하게는 250~1400g/m2일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 400~1,000g/m2일 수 있다.
상기 파일부(110)를 구성하는 원사(111)의 개수가 8개를 초과하고, 파일부(110)의 중량이 1,600g/m2를 초과하면 터프팅이 용이하지 않아 기포층(120) 하부면 상에 위치하는 파일부(110a) 간의 융착이 용이하지 않고, 파일부의 중량이 200g/m2 미만이면, 기포층(120) 하부면 상에 위치하는 파일부(110a) 간의 거리가 멀어 파일부(110a) 간의 융착이 용이하지 않을 수 있다.
본 발명에서 상기 파일부(110)는 가로로 1m 당 상기 원사(111)가 200~650개 터프팅될 수 있고, 바람직하게는 250개~600개 터프팅될 수 있고, 더욱 바람직하게는 300~550개 터프팅될 수 있다. 또한, 상기 파일부(110)는 세로로 1m 당 상기 원사(111)가 100~750개 터프팅될 수 있고, 바람직하게는 150~650개 터프팅될 수 있고, 더욱 바람직하게는 200~600개 터프팅될 수 있다.
가로로 1m 당 200개 미만의 원사(111)가 터프팅되면 원사와 원사 간의 거리가 멀어 기포층이 열에 과도하게 노출되어 손상될 수 있으며, 세로로 1m 당 100개 미만의 원사(111)가 터프팅되면, 파일부(110a) 간의 거리가 짧아 서로 열에 의해 융착되지 못해 파일 인발강도가 저하될 수 있고, 가로로 1m 당 650개를 초과하여 원사(111)가 터프팅되고, 세로로 1m 당 750개를 초과하여 원사(111)가 터프팅되면, 터프팅이 용이하지 않아 매트 구조체(110)의 제조가 용이하지 않을 수 있다.
본 발명에서 상기 기포층(120)은 매트 구조체(100)의 형태 안정성을 부여하고 다수의 원사(111)로 이루어진 파일부(110)를 견고히 안착시켜 고정하는 역할을 하는 것으로서, 폴리에스테르 필라멘트의 직포 또는 부직포일 수 있으며, 바람직하게는 보다 뛰어난 형태 안정성을 부여하기 위해 폴리에스테르 필라멘트의 부직포일 수 있다.
또한, 상기 기포층(120)은 다수의 원사(111)로 이루어진 파일부(110)의 일부분(110a)과 열 융착되어 파일 인발강도를 향상시킬 수 있다.
상기 기포층(120)은 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르 제1필라멘트 40~80 중량% 및 융점이 185℃ 이하인 폴리에스테르 제2필라멘트 20~60 중량%를 포함할 수 있고, 바람직하게는 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르 필라멘트 50~70 중량% 및 융점이 185℃ 이하인 폴리에스테르 필라멘트 30~50 중량%를 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르 제1필라멘트는 섬유용 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)일 수 있고, 상기 폴리에스테르 제2필라멘트는 폴리에틸렌테레프탈레이트 공중합체(Co-PET)일 수 있다.
상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 공중합체(Co-PET)는 중합 단량체의 말단에 -COOH 또는 -COOR(상기에서, R은 C1 내지 C10의 알킬기 또는 아릴알킬기이다)를 가지는 테레프탈릭산(TPA), 이소프탈릭산(IPA), 디메틸테레프탈레이트(DMT), 디메틸이소프탈레이트(DMI)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 산성분과 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG), 1,4-부탄디올(1,4-BD),에틸렌글리콜(EG)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 디올성분을 중합시켜서 제조될 수 있다.
상기 기포층(120)은 상기 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르 제1필라멘트가 40중량% 미만이면, 기포층(120)이 열에 의해 손상되어 파일 인발강도를 측정할 수 없고, 상기 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르 제1필라멘트가 80중량%를 초과하면, 혼섬방사공정에서 제2필라멘트의 냉각이 충분하지 않아 거친 상태의 필라멘트를 형성하므로 기포층(120)에서 외관 불량 등 품위문제(결점, 필라멘트 뭉침, 표면의 거칠기 등)를 발생시키고 경제적으로도 좋지 않다.
또한, 폴리에스테르 제2필라멘트의 융점이 185℃를 초과하면 폴리에스테르 제2필라멘트가 쉽게 용융되지 않아 파일 인발강도가 저하될 수 있으며, 고온코팅, 열처리, 건조공정 또는 성형공정에서 기포층의 유연성이 낮아져 잘 늘어나지 않으므로 찢어짐이 발생할 수 있다.
상기 폴리에스테르 제1필라멘트는 섬도가 4~10데니어일 수 있고, 상기 폴리에스테르 제2필라멘트는 섬도가 1~10데니어일 수 있다.
본 발명에서 상기 제1필라멘트의 섬도가 4 데니어 미만이면 터프팅을 할 때에 섬유의 손상이 발생하여 파일부(110)를 고정하는 능력이 저하될 수 있고, 10 데니어를 초과하면 마찰계수가 낮아져 인발강력의 향상이 어려울 수 있다.
또한, 상기 제2필라멘트의 섬도가 1 데니어 미만일 경우에 필라멘트가 너무 가늘어지고 강도가 약해지며, 10 데니어를 초과하는 경우에 혼섬방사공정에서 냉각문제로 인해 방사성이 나빠지고 이로 인해 기포층(120)의 외관이 불량할 수 있다.
상기 기포층(120)은 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르 필라멘트를 방사하여 제1필라멘트를 방사하고, 융점이 185℃ 이하인 폴리에스테르를 방사하여 제2필라멘트를 방사하고, 방사된 제1필라멘트와 제2필라멘트를 혼재시키는 혼섬방사(Matrix & Binder)를 통해 제조될 수 있다.
상기 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 제조될 수 있다.
이후 방사된 제1필라멘트 및 제2필라멘트를 컨베이어 네트 위에서 혼합되게 쌓아 웹 형태로 적층을 할 수 있다.
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 기포층을 제조할 수 있다.
상기 열 접합 공정은 170~190℃의 공기 기류를 사용하는 열풍(Hot air through)법에 의해 부직포 웹의 섬유를 용융시켜 결합시킨다. 이때 상기 제2필라멘트의 융점보다 높은 온도로 인해 상기 제2필라멘트가 상기 제1필라멘트 사이에서 결합이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명에서 상기 기포층(120) 하부면에 위치한 파일부(110a)와 상기 기포층(120)의 하부면은 열 처리를 통해 용융되어 융착될 수 있으며, 상기 기포층(120) 하부면에 위치한 파일부(110a)는 인접한 파일부(110a) 간 열 처리를 통해 용융되어 융착될 수 있다.
또한, 상기 열 처리 시의 온도는 상기 원사(111)의 재질에 따라 조절될 수 있으며, 상기 원사(111)의 재질이 폴리프로필렌인 경우, 상기 열 처리의 온도는 140~200℃이고, 바람직하게는 150~190℃일 수 있다.
상기 원사(111)의 재질이 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트인 경우 상기 열 처리의 온도는 190~240℃일 수 있고, 바람직하게는 200~230℃일 수 있다.
상기 열 처리의 온도가 상기 원사(111)의 재질에 따라 140℃ 또는 190℃ 미만이면 파일부(110a) 및 기포층(120) 하면이 용융되지 않아 인발강도가 저하될 수 있고, 200℃ 또는 240℃를 초과하면 기포층(120)이 탄화되어 제품이 손상될 수 있다.
본 발명에서 상기 고정층(130)은 상기 기포층(120) 하면에 위치하고, 상기 파일부(110)가 상기 기포층(120)에서 이탈되는 것을 방지한다.
상기 고정층(130)은 접착제를 이용하여 상기 기포층(120) 하면에 부착될 수 있으며, 상기 접착제는 용액형 접착제, 수용액형 접착제, 에멀전 접착제, 무용제형 접착제, 고형 접착제 등이 있다.
상기 고정층(130)은 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐클로라이드(PVC), 부직포, 열가소성폴리올레핀(TPO), 스티렌부타디엔스티렌(SBS) 등의 재질일 수 있으며, 중량은 100~2,000g/m3일 수 있다. 상기 고정층(130)의 중량이 100g/m2 미만이면, 상기 파일부(110)의 이탈을 방지하는 것이 어려울 수 있고, 2,000g/m2를 초과하면 매트 구조체(100)의 무게가 증가할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 매트 구조체(100)는 인발강도(현대기아자동차 표준시험방법 MS 300-35)가 15N 이상일 수 있으며, 바람직하게는 18N 이상일 수 있다. 상기 인발강도가 15N 미만이면 인발강도가 낮아 터프팅된 파일부가 쉽게 기포층에서 이탈될 수 있다.
상기 매트 구조체(100)는 자동차용 카매트, 실내용 카페트 등에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 매트 구조체(100)는 하기와 같은 방법으로 제조될 수 있다.
먼저, 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르 제1필라멘트와 융점이 185℃ 이하인 폴리에스테르 제2필라멘트로 구성된 기포층(120)에 다수의 원사(111)로 이루어진 파일부(110)를 터프팅한다. 이후 상기 파일부(110)가 터프팅된 기포층(120)을 가이드롤을 통해 평탄화 작업을 진행한 후, 가열 장치를 통해 가열하여 파일부(110a)와 기포층(120) 하면을 융착시키고, 인접한 파일부(110a) 간 융착시킨다. 이때, 상기 가열 장치는 복사열을 전달시키는 것으로서, 상기 복사열은 원사(111)의 재질에 따라 조절될 수 있으며, 기포층(120) 하면과 상기 가열 장치 중 열원과 가열 거리는 5~50cm일 수 있고, 가열 시간은 10~40초일 수 있고, 바람직하게는 15~25초일 수 있다.
상기 가열 거리가 5cm 미만이거나, 가열 시간이 40초를 초과하면 원사(111) 또는 기포층(120)이 탄화될 수 있고, 가열 거리가 50cm 미만이거나, 가열 시간이 10초 미만이면 용융이 되지 않아 파일 인발강도가 저하될 수 있다.
가열 후, 압착 롤을 통해 다수의 원사(111)로 이루어진 파일부(110)를 기포층(120)에 고정시킨 후 냉각시켜 형태를 고정시킨다. 이후 상기 기포층(120) 하면에 고정층(130)을 접착하여 매트 구조체(100)를 제조한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 매트 구조체(100)는 라텍스를 사용하지 않고, 다수의 파일부(110)를 기포층(120) 하면에 융착시키고, 파일부(110) 간 융착시켜 파일 인발강도를 향상시킴으로서 경량화된 매트 구조체(100)를 제공할 수 있다.
이하, 이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 들어 설명한다.
실시예 1
폴리에스테르 제1필라멘트로 융점이 260℃인 섬유용 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 폴리에스테르 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.
이후 제1필라멘트 및 제2필라멘트를 컨베이어 네트(net) 상에서 혼합하여, 제1필라멘트와 제2필라멘트의 함량이 50g/m2(71.43중량%)와 20g/m2(28.57중량%)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 기포층(부직포)을 제조하였다.
상기 기포층에 중량 700g/m2인 파일부 다수를 터프팅한다. 상기 파일부는 원사 2가락으로 이루어지며, 상기 원사는 섬도가 19데니어인 나일론 필라멘트 68 가닥으로 이루어지고, 상기 터프팅은 상기 원사가 가로 1m 당 400개 및 세로 1m 당 280개 터프팅되도록 이루어진다.
이후, 상기 다수의 파일부가 터프팅된 기포층을 원단 가이드 롤 및 가열장치에 넣어 열원과 25cm 거리에서 220℃에서 20초간 가열하여 용융시킨 후, 압착 롤에 넣어 원사를 고정한 후 냉각시키고, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 형성된 부직포를 고정층으로 상기 기포층 하면에 폴리에틸렌 수지로 부착하여 매트 구조체를 제조한다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 파일부를 이루는 원사를 1가닥으로 하여 상기 파일부의 중량을 550g/m2으로 하고, 상기 원사의 터프팅 수를 가로 1m 당 500개 및 세로 1m 당 400개로 터프팅하고, 가열 시간을 15초로 가열한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 매트 구조체를 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서 필라멘트를 섬도 15.5 데니어를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트로 하고, 원사를 이루는 필라멘트의 수를 90가닥으로 하여 원사의 섬도를 1400 데니어로 하고, 상기 원사의 터프팅 수를 세로 1m 당 250개로 터프팅하였으며, 기포층에서 폴리에스테르 제2필라멘트로 융점이 110℃인 폴리에틸렌테레프탈레이트 공중합체(Co-PET)를 사용하고, 폴리에스테르 제1필라멘트와 폴리에스테르 제2필라멘트의 중량을 각각 40g/m2(57.14중량%) 및 30g/m2(42.86중량%)로 한정하고, 가열 온도를 230℃ 및 가열 시간을 17초로 가열한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 상기 매트 구조체를 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서 원사의 터프팅 수를 세로 1m 당 600개로 터프팅한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 매트 구조체를 제조하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에서 원사의 터프팅 수를 세로 1m 당 200개로 터프팅한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 매트 구조체를 제조하였다.
실시예 6
상기 실시예 1에서 폴리에스테르 제2필라멘트로 융점이 230℃인 폴리에틸렌테레프탈레이트 공중합체(Co-PET)를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 매트 구조체를 제조하였다.
실시예 7
상기 실시예 1에서 폴리에스테르 제1필라멘트와 폴리에스테르 제2필라멘트의 중량을 각각 90g/m2(90중량%) 및 10g/m2(10중량%)를 첨가한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 매트 구조체를 제조하였다.
실시예 8
상기 실시예 1에서 폴리에스테르 제1필라멘트와 폴리에스테르 제2필라멘트의 중량을 각각 20g/m2(25중량%) 및 60g/m2(75중량%)를 첨가한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 매트 구조체를 제조하였다.
실시예 9
상기 실시예 1에서 가열 온도를 190℃ 및 가열 시간을 60초로 가열한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 상기 매트 구조체를 제조하였다.
실시예 10
상기 실시예 1에서 가열 온도를 250℃ 및 가열 시간을 10초로 가열한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 상기 매트 구조체를 제조하였다.
비교예 1
폴리에스테르 제1필라멘트로 융점이 260℃인 섬유용 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 폴리에스테르 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.
이후 제1필라멘트 및 제2필라멘트를 컨베이어 네트(net) 상에서 혼합하여, 제1필라멘트와 제2필라멘트의 함량이 50g/m2(71.43중량%)와 20g/m2(28.57중량%)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 기포층(부직포)을 제조하였다.
상기 기포층에 중량 700g/m2인 파일부 다수를 터프팅한다. 상기 파일부는 원사 2가락으로 이루어지며, 상기 원사는 섬도가 19데니어인 나일론 필라멘트 68 가닥으로 이루어지고, 상기 터프팅은 상기 원사가 가로 1m 당 400개 및 세로 1m 당 280개 터프팅되도록 이루어진다.
이후, 상기 원사가 터프팅된 기포층을 하면에 라텍스를 200g/m2 도포하고 160℃에서 열풍건조하여 원사를 고정시키고, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 형성된 부직포를 고정층으로 상기 라텍스 하면에 폴리에틸렌 수지로 부착하여 매트 구조체를 제조한다.
실험예 1
상기 실시예 1 내지 10에서 제조된 매트 구조체의 외관 상태와 파일 인발강도를 측정하기 위하여 현대기아자동차 표준시험방법 MS 300-35에 따라 하기와 같은 방법으로 측정하였고, 이에 대한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
먼저, 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.
구 분 원사
소재		 파일부
중량
(g/㎡)		 세로
방향
밀도
(개/m)		 기포층 제1필라멘트 기포층 제2필라멘트 가열 조건 평가 결과
필라멘트융점
(℃)		 중량
(g/㎡)		 필라멘트융점 (℃) 중량
(g/㎡)		 가열
온도
(℃)		 가열
시간 (S)		 외관 인발
강도
(N)
실시예 1 Nylon 700 280 260 50 180 20 220 20 양호 25
실시예 2 Nylon 550 400 260 50 180 20 220 15 양호 18
실시예 3 PET 700 250 260 40 110 30 230 17 양호 20
실시예 4 Nylon 700 600 260 50 180 20 220 20 양호 19
실시예 5 Nylon 700 200 260 50 180 20 220 20 양호 14
실시예 6 Nylon 700 280 260 50 230 20 220 20 양호 12
실시예 7 Nylon 700 280 260 90 180 10 220 20 양호 12
실시예 8 Nylon 700 280 260 20 180 60 220 20 매트 형태 손상
인발강도
측정불가
실시예 9 Nylon 700 280 260 50 180 20 190 60 용융
안됨		 1
실시예 10 Nylon 700 280 260 50 180 20 250 10 매트 탄화됨
인발강도
측정 불가
상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4는 외관의 모습이 양호하고 인발강도 또한 18N 이상으로 우수하였다.
세로방향 밀도가 200개/m인 경우(실시예 5)에는 파일부 간의 융착이 되지 않아 실시예 1(인발강도 25N)과 비교할 때, 인발강도가 낮은 것을 확인하였다.
또한, 기포층에서 제2필라멘트의 융점이 230℃인 경우(실시예 6)에는 기포층 하면과 파일부 간의 융착이 용이하지 않아 외관은 양호하나, 인발강도가 14N로 실시예 1(인발강도 25N)과 비교할 때, 낮은 것을 확인하였다.
또한, 기포층에서 제1필라멘트의 중량%가 90중량%인 경우(실시예 7)에는 기포층 하면과 파일부 간의 융착이 용이하지 않아 외관은 양호하나, 인발강도가 14N로 실시예 1(인발강도 25N)과 비교할 때, 낮은 것을 확인하였다.
또한, 기포층에서 제1필라멘트의 중량%가 25중량%(20g/m2)인 경우(실시예 8)에는 제2필라멘트의 함량이 높아 다량이 용융되어 매트 구조체의 형태가 유지되지 않았다.
또한, 파일부를 이루는 원사의 소재가 나일론인 경우, 가열 온도가 190℃인 경우(실시예 9)에는 가열 시간을 60초로 길게 가열하더라도 파일부와 기포층 하면이 용융되지 않아 인발강도가 매우 낮았으며, 가열온도가 250℃인 경우(실시예 10)에는 가열 시간을 10초로 짧게 가열하더라도 파일부 및 기포층 하면이 탄화되어 외관이 양호하지 않고 인발강도를 측정할 수 없었다.
실험예 2
상기 실시예 1 및 비교예에서 제조된 매트 구조체의 외관 상태와 파일 인발강도를 측정하기 위하여 KS K 0818에 따라 하기와 같은 방법으로 측정하였고, 이에 대한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
먼저, 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.
이후, 상기 실시예 1 및 비교예에서 제조된 매트 구조체를 물에 10분 간 침수시킨후 상기와 같은 방법으로 인발강도를 측정한다.
구 분 침수 전 인발강도(N) 침수 후 인발강도(N)
실시예 1 25 25
비교예 24 12
상기 표 2를 참조하면, 침수 전의 인발강도는 실시예 1 및 비교예에서 큰 차이를 나타내지 않으나, 침수 후 인발강도에서 라텍스를 사용하지 않고 열을 가하여 융착시킨 경우(실시예 1)가 라텍스를 사용한 경우(비교예)보다 우수하고, 인발강도의 감소도 없었다.
이와 같이 본 발명에 따른 매트 구조체는 라텍스를 사용하지 않고, 다수의 파일부를 기포층 하면에 융착시키고, 파일부를 서로 융착시켜 파일 인발강도를 향상시킴으로서 경량화된 매트 구조체를 제공할 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 매트 구조체 110 : 파일부
110a : 기포층 하부면 상의 파일부 111 : 원사
120 : 기포층 130 : 고정층
10 : 라텍스

Claims (10)

  1. 다수의 원사로 이루어진 다수의 파일부;
    상기 다수의 파일부가 터프팅된 기포층; 및
    상기 기포층에서 상기 다수의 파일부의 이탈을 방지하는 고정층;
    을 포함하고,
    상기 기포층 하부면 상의 다수의 파일부는 상기 기포층의 하부면에 열에 의해 융착되고, 인접한 상기 파일부 간 서로 융착된 것을 특징으로 하는 매트 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원사는 20~300 개의 필라멘트로 이루어진 것을 특징으로 하는 매트 구조체.
  3. 제2항에 있어서
    상기 필라멘트는 섬도가 2~50 데니어인 것을 특징으로 하는 매트 구조체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 원사는 섬도가 700~3,000 데니어인 것을 특징으로 하는 매트 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파일부는 1 내지 8개의 원사로 이루어진 것을 특징으로 하는 매트 구조체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 파일부는 중량이 200~1,600g/m3인 것을 특징으로 하는 매트 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 파일부는 가로로 1m당 원사가 200~650개 터프팅되고, 세로로 1m당 원사가 100~750개 터프팅되는 것을 특징으로 하는 매트 구조체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기포층은 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르 제1필라멘트 40~80 중량% 및 융점이 185℃ 이하인 폴리에스테르 제2필라멘트 20~60 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트 구조체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1필라멘트는 섬도가 4~10 데니어이고, 상기 제2필라멘트는 섬도가 1~10 데니어인 것을 특징으로 하는 매트 구조체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 매트 구조체는 파일 인발강도가 15N 이상인 것을 특징으로 하는 매트 구조체.
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KR101805809B1 (ko) 2016-12-22 2018-01-30 기아자동차주식회사 백킹 원단 및 그 제조방법, 그리고 자동차용 보조매트
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