KR940011590B1 - 신규쿠션 구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

신규쿠션 구조체 및 그 제조방법

[도면의 간단한 설명]

제1(a)도 및 제1(b)도는, 본 발명의 쿠션 구조체의 단면도로서 각각 제4도 (a) 및 제1(b)도의 전자 현미경사진 (각각 70배)으로부터 찍은 것이며,

제2(a)도, 제2(b)도 및 제2도(c)는, 본 발명의 쿠션 구조체중에 특이한 고착점으로서 산재하는 아메버상(狀) 전방위적 가요성 열고착점 및 준전방위적 가요성 열고착점의 정면도로서, 각각 제5도 제5(a)도, 제5(b)도 및 제5(c)도의 전자 현미경사진(350배)으로부터 찍은 것이며,

제3도는 쿠션구조체의 압축회복성을 산출하기 위하여 사용하는 그래프이먀,

제4(a)도 및 제4(b)도는 본 발명의 쿠션구조체의 구조를 나타낸 전자현미경 사진이며,

제5(a)도, 제5(b)도 및 제5(c)도는 본 발명의 쿠션 구조체층에 산재하는 가요성 열고착점의 전자현미경 사진(모두 350배)이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유(non-elastomeric, cirmped polyester staple fibers)을 매트릭스로 하고, 그중에 탄성복합섬유에 의한 열 고착점(heat-bonded spots)을 산재시킨 신규쿠션 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

[배경기술]

가구, 베드(bed)등에 사용되는 쿠션 구조체의 분야에 있어서는 발포우레탄포옴, 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유 편면, 폴리에스테르계 권축단섬유로 접착한 수지면이나 고면등이 사용되고 있다.

그러나, 발포우레탄포옴은 그 제조중에 사용되는 약품등의 취급이 곤란하며, 그리고 프레온을 배출하는 문제가 있다. 또 얻어진 발포우레탄포옴의 압축 특성은 압축 초기는 딱딱하고, 그후 갑자기 연약해지는 독툭한 특성을 나타내므로, 쿠션성이 약할 뿐만 아니라, 바닥 마침감(bottom-hit feel)이 큰 결점이 있다. 뿐만 아니라, 이 포옴은 통기성이 약해 흡습하기 쉬우므로, 쿠션 구조체로서 널리 애용되지 못한다. 또한, 우레탄 포옴은 소프트하고 그리고 발포해 있으므로, 압축에 대한 반발력이 약한 결점이 있다. 반발력을 높이기 위하여는 우레탄포옴의 밀도를 높이면 되는데 이 경우에는 중량이 증가하고 그리고 통기성이 더욱 악화하는 치명적인 결함이 생긴다. 다음에, 비탄성 폴리에스테르계 단섬유 편면에 있어서는 집합체구조가 고정되어 있지 않기 때문에 사용중에 형태가 이글어지기 쉬우므로 구성단섬유가 이동하거나, 이 단섬유의 권축이 감소하거나 하여 부피성이나 반발성이 크게 저하하는 결점이 있다.

한편, 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유 집합체를 수지(예를 들면 아크릴산 에스테르 폴리머)나, 매트릭스 단섬유를 구성하는 폴리머의 융점보다도 낮은 융점을 갖는 폴리머로 구성되는 바인더 섬유(일본국 특개소 58-31150호공보)로 고착한 수지면이나 고면등으로써는 고착력이 약하여 폴리머 피막의 신도(伸度)가 작으며, 그리고 신장에 대한 회복성이 낮으므로 고착점의 내구성에 대하여 회복성이 낮으므로 고착점의 내구성이 낮고 사용중에 고착점에 변형을 받으면 파괴되거나, 변형에 대하여 회복이 나쁘며, 그 결과 형태 안정성이나 반발성이 대폭으로 저하한다. 또, 고착점은 신도가 작은 폴리머로서 딱딱하며 모빌리티가 없으므로, 쿠션성이 약한 것 밖에 얻어지지 않는다. 쿠션성을 높이기 위한 일수단으로써 일본 특개소 62-102712호 공보에는 폴리에스테르계 권축단섬유의 교차부를 발포우레탄의 바인더로 고착한 쿠션구조체가 제안되어 있다. 그러나, 여기서는 용액형의 가교성 우레탄을 함침하고 있으므로, 가공 얼룩이 발생하기 쉬우며, 그러므로 처리액의 취급이 번잡한, 우레탄과 폴리에스테르 섬유와의 접착성이 낮은, 바인더가 가교되므로 신도가 낮아지며 그리고 수지부가 발포해 있으므로 변형이 부분적으로 집중하기 쉬우므로 섬유 교차부의 발포우레탄이 크게 변형했을때 파괴되기 쉬운 내구성이 낮은 문제가 있다.

[발명의 개시]

본 발명은 특히 단(短) 섬유끼리의 교차점에 있어서의 고착상태가 현저하게 안정화되고, 이로써 쿠션성 및 압축반발성, 압축 내구성 및 압축 회복성이 개선된 신규 쿠션 구조체를 제공하고자 한 것이다.

또한, 본 발명은 가공얼룩이 발생하지 않는 보다 간편한 방법으로 상기의 쿠션 구조체를 제공하고자 한 것이다.

본 발명에 의한 신규 쿠션 구조체는 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유 집합체를 매트릭스로하고 밀도가 0.005~0.10g/㎤, 두께가 5mm 이상인 쿠션 구조체에 있어서 이 단섬유집합체 중에는 단섬유를 구성하는 폴리에스테르 폴리머의 융점보다 40℃ 이상 낮은 융점을 갖는 열가소성 엘래스토머와 비탄성 폴리에스테르로써 되며, 전자가 적어도 섬유표면에 노출한 탄성복합섬유(conjugated staple fiber)가 분산 혼합되고, 이때 이 쿠션 구조체에는 (A) 이 탄성복합섬유 상호가 교차한 상태에서 서로 열융착에 의하여 형성된 아메바 상(狀) 전방위적 가요성 열고착점 및 (B) 이 탄성복합섬유가 이 비탄성 폴리에스테르계 단섬유가 교차한 상태에서 열융착에 의하여 형성된 준전방위적(準全方位的) 가요성 열고착점이 산재하고 또한 서로 인접하는 가요성 열고착점의 사이((A)-(A)간, (A)-(B)간, 및 (B)-(B))간에 존재하는 탄성복합 섬유군에 있어 일부의 복합섬유에는 길이방향에 따라 적어도 한개의 방추상의 절부가 존재함을 특징으로 한 것이다.

또 본 발명에 의한 상기의 신규쿠션 구조체의 제조방법은 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유와, 이 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유를 구성하는 폴리에스테르 폴리머의 융점보다 40℃ 이상 낮은 융점을 갖는 열가소성 엘래스토머와 비탄성 폴리에스테르로 되며 전자가 섬유 표면의 적어도 1/2을 점하는 탄성복합섬유를 혼면하여서 적어도 30㎤/g의 부피성을 갖는 웹(web)을 형성함으로써 탄성복합섬유끼리사이 및 이 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유와 탄성복합섬유의 사이에 입체적 섬유 교차점을 형성시킨후, 이 폴리에스테르 폴리머의 융점보다 낮고, 그리고 이 엘래스토머의 융점보다 10~80℃ 높은 온도로 열처리하여서 이들 섬유 교차점 중의 적어도 일부의 섬유교차점을 열융착시킴을 특징으로 한 것이다.

[발명을 실시하기 위한 최상의 형태]

본 발명을 구체적으로 상세히 설명한다. 제1(a)도 및 제1(b)도에 있어서, 1은 쿠션 구조체의 매트릭스로 되는 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유, 2는 이 단섬유를 구성하는 폴리에스테르 폴리머의 융점보다 40℃ 이상 낮은 융점을 갖는 열가소성 엘래스토머와 비탄성 폴리에스테르로 되고, 전자가 적어도 섬유표면에 노출한 탄성복합섬유이며, 매트릭스중에 분산혼입되어 있는 상태를 나타내고 있다. 이들 도면을 통하여 특징적인 점은 쿠션구조체중에는, ① (A)로 나타낸 바와 같은 탄성복합섬유(1)끼리가 교차한 상태에서 열가소성 엘래스토머 끼리의 열융착에 의하여 형성된 아메버상 전방위적 가요성 열교착점 및 ② (B)로 나타낸 바와 같은 탄성복합섬유(2)와, 이 비탄성 폴리에스테르계 단섬유(1)가 교차한 상태에서 엘래스토머 성분의 열융착에 의하여 형성된 준전방위적 가요성 열고착점이 산재한점(즉 매트릭스로 되는 단섬유끼리의 고착점은 존재하지 않는다), 또한 ③ 서로 인접한 가요성 열고착점 사이((A)-(A)간, (A)-(B)간, 및 (B)-(B))간에 존재하는 탄성복합섬유군에 있어 이들 일부의 섬유에는 길이방향에 따라 적어도 한개의 방추상의 절부(3)가 존재하는 점이다.

여기서, "전방위적 가요성 열고착점"이란, 쿠션 구조체에 하중이 가해졌을때, 따라서 이 고착점에도 하중이 가해졌을때, 이 고착점이 하중의 방향에 따라 자유자재하게 변형가능하며 그리고 회복가능한 가요성을 갖는 열고착점을 뜻한다. 그리고, 이 열고착점은 두개로 분류되는 하나는 상기 (A)도 나타낸 바와 같이 탄성복합섬유끼리가 교차한 상태에서 열가소성 엘래스토머끼리의 열융착에 의하여 발생하는 아메버상(狀)의 것, 다른 하나는 (B)에서 나타낸 바와 같이 탄성복합섬유(2)중의 열가소성 엘래스토머 성분과 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유(1)가 제2(a)도, 제2(b)도 및 제2도(c)에 나타낸 바와같이 45°~95°의 교차각(θ)으로 교차한 상태에서 생기는 열고착점이다.

그런데, 매트릭스중에 분산·혼입된 탄성복합섬유(2)는 확률적으로 이것끼리 또는 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유(1)과 교차한 상태를 만들고, 이 상태에서 열융착 처리될때 이 탄성복합섬유(2)의 길이방향에 따라, 3으로 나타낸 방추상의 절부가 간헐적으로 발생함이 판명되었다. 이 절부(3)는 탄성복합섬유(2)의 일구성 성분인 열가소성 엘래스토머가 용융점도, 표면 장력의 관계로 섬유축방향으로 이동하여서 생기는 것으로서 상기 (A), (B)의 가요성 열고착점이 형성될때 이들 섬유 교차점에는 유동상태의 열가소성 엘래스토머가 이동·응집하여서 아메버상 내지 준아메버상의 고착점이 형성되는 것이다. 즉 (A)와 같이 탄성복합섬유끼리의 열융착에 의하여 발생하는 열고착점은 결국 방추상의 절부(3)끼리의 열융착으로 되므로 아메버상 형상을 나타내게 되며, 한편 (B)의 열고착점의 형성에 있어서는 상기 방추상의 절부(3)는 단독으로 비탄성 권축단섬유(1)를 고착하므로 (A)의 아메버형상과의 비교에 있어서는, 준아메버 형상의 것이라 할 수가 있다. 제2(a)~제2도(c)도는 이 아메버상 및 준아메버상 열고착점의 전자현미경 사진(350배)로부터 찍은 정면도이다.

상기의 방추상의 절부(3)가 열가소성 엘러스토머의 국소적 이동·응집에 의해 발생한다는 현상은 쿠션 구조체중에 있어서의 가요성 열고착점(A), (B)의 형성 확률이 그만큼 증가함을 뜻한다. 물론, 융착에 관여하지 않았던 방추상의 절부(3)는 그대로 남으며, 결과적으로는 열고착점(A)-(A), (A)-(B) 및 (B)-(B)의 사이는 방추상의 절부를 일부 남긴 탄성복합섬유에 의해 연결될때가 있다.

상기와 같은 가요성 열고착점을 형성함에 있어서는 쿠션 구조체 자신의 밀도도 관계하게 된다. 이 밀도가 0.10g/㎤ 보다도 높아지면 섬유밀도가 과도하게 높아져서 열가소성 엘래스토머끼리 과밀하게 상호 융착하기 쉽게 된다. 따라서, 이와 같은 구조의 것을 두께 방향의 탄력성이 현저하게 저하하며, 통기성도 극도로 작아지고, 또 흡습하기 쉽게되어 더이상 쿠션구조체로서 사용할 수 없게 된다.

한편, 이 밀도가 0.005g/㎤ 미만으로 되면, 이와 같은 구조체로서는 반발성이 적어져서 매트릭스로 되는 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유의 구성갯수가 적어진다. 그결과 이 구조체에 하중이 가해지면 1개 1개의 섬유에 휨이나 응력이 너무 걸려서, 구조체 그 자체가 변형하기 쉽고 내구성도 없어지므로 쿠션 구조체로서 사용할 수 없다.

이점 일본 특개소 58-197312호 공보나 특개소 52-85575호 공보에는 대부분의 탄성복합섬유끼리를 실질적으로 단면 방향으로부터 보아 평행상태로 서로 상호융착시키는 일이 추천되고 있다. 그러나, 본 발명에 있어서는 이와 같은 사태는 절대로 피해야 한다.

여기서, 본 발명의 쿠션구조체를 종래의 쿠선 구조체와 비교하면 양자의 사이에는 다음과 같은 현저한 차이가 있다.

종래품에 있어서는, 예를 들면 매트릭스를 구성하는 비탄성 권축단섬유끼리의 교차점만이 비섬유인 수지 또는 용액형의 가교성우레탄으로 고착되는데 대하여, 본 발명의 쿠션 구조체에 있어서는 매트릭스를 구성하는 권축단섬유끼리의 교차점에는 고착점이 형성되는 일은 없으며, 이 고착점은 탄성복합섬유끼리의 교차점 및 탄성복합섬유와 매트릭스를 구성하는 권축단섬유와의 교차점에 있어서만 탄성복합섬유중의 열가소성 엘래스토머의 열융착에 의해 형성된다. 또한 저융점 비탄성 폴리머를 융착성분으로 하는 복합섬유를 바인더로서 사용한 쿠션 구조체에 있어서는 열고착점은 점접착적 형상에 가까우며 본 발명과 같은 아메버상의 형태로 되는 일은 없다. 뿐만 아니라 이 고착점은 비가요성이며 이들 고착점 사이에 존재하는 바인더 섬유 자체에도 방추상의 절부를 갖는 일이 없으며, 또 변형으로부터의 회복성이 적은 것이다. 본 발명의 그것은 전방위적인 가요성을 나타내는 것이며, 그리고 이들 가요성 고착점 사이는 변형 회복성이 풍부한 탄성복함섬유에 의해 연결되어 있다.

이상에 의하여 본 발명의 쿠션 구조체 중에는 전방위적 가요성을 나타내는 열고착점 (A) 및 (B), 또한 이들 열고착점을 연결하는 탄성복합섬유가 존재하여 3차원적 탄성구조를 이루고 있으므로 압축 반발성 및 압축회복성에 뛰어난 쿠션 구조체가 실현되게 된다.

여기서, 본 발명의 전방위적 가요성 열고착점 (A)의 특징에 대하여 설명한다.

이점은 복합섬유중의 열가소성 엘래스토머의 이동·응집에 의하여 생기는 것이므로 섬유의 교차점을 광범위하게 덮고, 그리고 그 표면은 평활하다. 또, 섬유의 교차점 외주에는 쌍곡선과 같은 곡면을 나타낸다. 따라서,

(i) 응력 집중이 없다.

(ii) 강도, 신도(伸度)는 현저하게 향상하므로 반복 압축에 대하여도 파괴되는 일이없다.

(iii) 압축에 대하여 잘 변형하지 않는다(변형에 대한 반발이 강하다).

(iv) 일단 변형된때는 어느 방향으로도 (전방위적으로) 변형하기 쉽다.

(v) 또 어떠한 방향으로부터의 변형에 대하여도 원활하게 회복하기 쉽다.

(vi) 서로 인접한 열고착점은 서로 탄성복합섬유로 연결되어 있으므로 열고착점이 변위하여도 원위치에 되돌아오기 쉽다.

한편, 준전방위적 가요성 열고착점(B)도 그 정도는 (A)의 열고착점에 비하여 떨어지지만 같은 경향을 나타냄은 용이하게 이해할 수 있다.

다음에 본 발명의 쿠션 구조체에 부수하는 요건에 대하여 설명한다.

먼저 아메버상 전방위적 가요성 열고착점은 W/D가 2.0~4.0의 범위에 있음이 바람직하다. 여기에 W은 열고착점의 폭으로서 제2도에 나타낸 바와 같이 W₁과 W₂의 평균치이다. D는 열고착에 관여하는 탄성복합섬유의 평균직경으로서 각 직경은 제2도에 나타낸 바와 같이 고착점의 뿌리부(root)에 인접하는 부분의 직경(d₁, d₂, d₃및 d₄)이다. 또 이들 열고착점 사이에 위치하는 탄성복합섬유에는 적어도 10^-2cm의 간격으로 방추상의 절부(3)가 존재할 경우가 많다. 또한 이들 열고착점의 사이에 위치하는 탄성복합섬유는 제1(a)도 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 루프상으로 만곡한형(4)로서 또는 때에 따라서는 코일 상(狀) 탄성 권축을 발현한 형으로 존재할 때가 있다.

본 발명에 있어서의 전방위적 내지 준방위적 가요성 열고착점(이하, 양자를 총칭하여 단지 "열고착점"이라 할 때가 있다)은 쿠션구조체에 하중(압축력)이 가해졌을을때의 응력, 휨에 호응하여 자유롭게 변형하여 이들 응력, 휨을 분산시킴으로써 매트릭스로 구성하는 권축단섬유에 가해지는 응력·휨을 경감하는 기능을 갖는 것이므로 이 열고착점의 물성도 경시할 수는 없다. 이들 물성으로서는 뒤에서 정의하는 파단강도, 파단신도 및 10% 신장 탄성 회복율을 들 수 있다. 파단 강도로서는 0.3g/de~5.0g/de의 범위에 있음이 바람직하다. 이 파단 강도가 0.3g/de 미만에서는 쿠션 구조체에 압력의 대변형(예를 들면 초기 두께의 75%등)이 가해졌을때, 열고착점이 파괴되기 쉬워져서 내구성, 형태 안정성이 저하할 염려가 있다.

한편, 열고착점의 강도가 5g/de를 넘는 경우에는 상당한 고온으로서의 융착가공으로 되며, 그 결과 매트릭스를 구성하는 권축단섬유 자체의 물성이 열화한다.

파단신도에 대하여는 15~200%의 범위에 있음이 바람직하다. 파단신도가 15% 미만에서는 쿠션 구조체에 압축에 의한 대변형이 가해졌을때 이들 열고착점에는 더 큰 변위나 변화가 생길 뿐 아니라, 교차각(θ)도 변형 한계를 넘어 변화하여서 결국 고착점은 파괴되기 쉽게 된다.

한편, 이 신도가 100%를 넘으면 같은 변위가 가해졌을 때 열고착점의 변화가 일기쉽고 그러므로 내구성도 저하할 염려가 있다.

또한 10% 신장탄성회복율에 대해서는 80% 이상, 특히 80~95%의 범위에 있음이 바람직하다. 이 10% 신장탄성율이 80% 미만에서는 열고착점에 응력이나 변위가 생길때 변형에 대한 회복성이 저하하여 반복 압축에 대한 내구성이나 치수안정성이 나빠질 염려가 있다.

본 발명에 있어, 매트릭스를 구성하는 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유는 통상의 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리헥사메틸렌 테레프탈레이트, 폴리테트라메틸렌 테레프탈레이트, 폴리-1,4-디메틸 시클로헥산 테레프탈레이트, 폴리피바로락톤 또는 이들의 공중합 에스테르로 이루어진 단섬유 내지 이들 섬유의 혼면제(blends) 또는 상기의 폴리머 성분 중의 2종이상으로 이루어진 복합섬유 등이다. 단섬유의 단면 형상은 원형 편평(偏平), 이형(異型) 또는 중공의 어느것이어도 무방하다. 이 단섬유의 굵기가 작으면 쿠션구조체의 밀도가 높아져서 구조체 자체의 탄력성이 저하하는 경우가 많다. 또 그 단섬유의 굵기는 2~50데닐, 특히 6~300데닐의 범위에 있음이 바람직하다. 이 단섬유의 굵기가 작으면 쿠션구조체의 밀도가 높아져서 구조체 자체의 탄력성이 저하하는 경우가 많다. 또, 단섬유의 굵기가 너무 크면 취급성, 특히 웹의 형성성이 악화한다. 또 구성갯수도 너무 작아져서 탄성복합섬유와의 사이에 형성되는 교차점의 수가 적어져서 쿠션 구조체의 탄력성이 발현되기 곤란해짐과 동시에 내구성도 저하할 염려가 있다. 또한 촉감이나 외관도 너무 거칠게 된다.

한편, 본 발명에서 중요한 역할을 하는 열고착점을 형성하기 위하여 사용되는 탄성복합섬유는 열가소성 엘래스토머와 비탄성 폴리에스테르로 형성된다. 이때, 전자가 섬유표면의 적어도 1/2을 점하는 것이 바람직하다. 중량비율로 말하면 전자와 후자가 복합비율로 30/70~70/3의 범위에 있음이 적당하다. 탄성복합섬유의 형태로서는 사이드·바이·사이드(side-by-side), 시스·코어(sheath-core)형의 어느것이어도 무방하다. 바람직한 것은 후자이다. 이 시스·코어형에 있어서는 물론 비탄성 폴리에스테르가 코어로 되는데, 이 코어는 동심원상 또는 편심상에 있어도 무방하다. 특히, 편심형의 것에 있어서 코일상 탄성권축이 발현하므로 보다 바람직하다.

열가소성 엘래스토머로서는, 폴리우레탄께 엘래스토머나 폴리에스테르계 엘래스토머가 바람직하다.

폴리우레탄계 엘래스토머로서는 분자량이 500~6000정도의 저융점 폴리올, 예를 들면 디히드록시폴리에테르, 디히드록시폴리에스테르, 디히드록시폴리카르보네이트, 디히드록시폴리에스테르아미드 등과, 분자량 500 이하의 유기 디이소시아네이트, 예를 들면 p,p'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 폴리렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 수소화디페닐메탄 디이소시아네이트, 키시리렌 디이소시아네이트, 2,6-디이소시아네이트 메틸커프로에이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 등과, 분자량 500 이하의 쇄신장제(chain-extending agent) 예를 들면 글리콜, 아미노알콜 또는 트리올과의 반응에 의하여 얻어지는 폴리머이다. 이들 폴리머중, 특히 바람직한 것은 폴리올로서 폴리테트라메틸렌 글리콜 또는 폴리-ε-커프로락톤 또는 폴리부틸렌 아디페이트를 사용한 폴리우레탄이다. 이 경우, 유기 디이소시아네이트로서는 p,p'-디페닐메탄 디이소시아네이트가 적합하다. 또, 쇄신장제로서는 p,p'-비스 히드록시에톡시벤젠 및 1,4-부탄디올이 적합하다.

한편, 폴리에스테르계 엘래스토머로서는 열가소성 폴리에스테르를 하드 세그먼트로 하고, 폴리(알킬렌옥시드) 글리콜을 소프트 세그먼트로 하여서 공중합하여서 된 폴리에테르/에스테르 블록 공중합체, 보다 구체적으로는 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 나프탈렌-2,6-디카르본산, 나프탈렌-2,7-디카르본산, 디페닐-4,4'-디카르본산, 디페녹시에렌 디카르본산, 3-술폰이소프탈산 나트륨등의 방향족 디카르본산, 1,4-시클로헥산 디카르본산등의 지환족 디카르본산, 호박산, 수산, 아디핀산, 세바신산, 도데칸디산, 다이머산 등의 지방족 디카르본산 또는 이들의 에스테르 형성성 유도체등으로부터 선택된 디카르본산이 적어도 1종과, 1,4-부탄디올, 에틸렌글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 테트라메틸 글리콜, 펜터메틸렌 글리콜, 헥사메틸렌 글리콜, 네오펜틸, 글리콜, 데카메틸렌 글리콜등의 지방족 디올, 또는 1,1-시클로헥산 디메탄올, 1,4-시클로헥산 디메탄올, 트리시클로데칸디메탄올 등의 지환족디올, 또는 이들의 에스테르 형성성 유도체등으로부터 선택된 디올성분에 적어도 1종 및 평균 분자량이 약 400~5000 정도의 폴리에틸렌 글리콜, 폴리(1,2- 및 1,3-프로필렌 옥시드) 글리콜, 폴리(테트라메틸렌 옥시드) 글리콜, 에틸렌 옥시드와 프로필렌 옥시드와의 공중합체, 에틸렌 옥시드와 테트라히드로프런과의 공중합체등의 폴리(알킬렌 옥시드) 글리콜중 적어도 1종으로 구성되는 3원 공중합체이다.

그러나, 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유와의 접착성이나 온도특성, 강도의 면으로 보면 폴리부틸렌계 테레프탈레이트를 하드 세그먼트로 하고, 폴리옥시부틸렌 글리콜을 소프트 세그먼트로 하는 블록 공중합 폴리에테르폴리에스테르가 바람직하다. 이때, 하드 세그먼트를 구성하는 폴리에스테르 부분은 주된 산성분이 테레프탈산, 주된 디올성분이 부틸렌 글리콜 성분인 폴리부틸렌 테레프탈레이트이다. 물론, 이 산성분의 일부(통상 30몰% 이하)는 다른 디카르본산 성분이나 옥시카르본산 성분으로 치환되어 있어도 무방하며, 동일하게 글리콜 성분의 일부(통상 30몰% 이하)는 부틸렌 글리콜 성분이외의 디옥시 성분으로 치환되어 있어도 무방하다.

또 소프트 세그먼트를 구성하는 폴리에테르 부분은 부틸렌글리콜 이외의 디옥시 성분으로 치환된 폴리에테르이어도 무방하다. 그리고, 폴리머중에는 각종 안정제, 자외선 흡수제, 중점분기제(branching agent for increasing viscosity), 연소제, 착색제, 기타 각종의 개량제등도 필요에 따라서 배합되어 있어도 무방하다.

이 폴리에스테르계 엘래스토머의 중합도는 고유점도로 0.8~1.7, 특히 0.9~1.5의 범위에 있음이 바람직하다. 이 고유점도가 너무 낮으면, 매트릭스를 구성하는 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유로써 형성되는 열고착점이 파괴되기 쉽다. 한편, 이 점도가 너무 높으면, 열융착시에 방추상의 절부가 형성되기 곤란해진다.

열가소성 엘래스토머의 기본적 특성으로서는 뒤에서 정의하는 파단신도가 500% 이상이 바람직하며 더 바람직하기는 800% 이상이다. 이 신도가 너무 낮으면 쿠션 구조체가 압축되어 그 변형이 열고착점에 이르렀을때 이 부분의 결합이 파괴되기 쉽다.

한편, 열가소성 엘래스토머의 300%의 신장 응력은 0.8kg/㎟ 이하가 바람직하며, 더 바람직하게는 0.6kg/㎟ 이하이다. 이 응력이 너무크면 열고착점이 쿠션 구조체에 가해지는 힘을 분산하기 곤란하여 쿠션 구조체가 압축되었을때, 그 힘에 의하여 이 열고착점이 파괴될 염려가 있든지 아니면 파괴되지 않는 경우라도 매트릭스를 구성하는 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유마저도 휘게하게나 권축을 약화시킬 때가 있다.

또, 열가소성 엘래스토머의 300% 신장회복율은 60% 이상이 바람직하며, 더 바람직하게는 70% 이상이다. 이 신장회복율이 낮으면 쿠션 구조체가 압축되어서 열고착점은 변형하여도 원상태로 되돌아가기 힘들게 될 염려가 있다.

이들 열가소성 엘래스토머는 이 비탄성 엘래스토머계 권축단섬유를 구성하는 폴리머보다도 저융점이며, 그리고 열고착점의 형성을 위한 융착처리시에 이 권축단섬유의 권축을 열적으로 약화시키지 않는 것이 필요하다. 이 뜻에서 그 융점은 이 단섬유를 구성하는 폴리머의 융점보다 40℃ 이상, 특히 60℃ 이상 낮음이 바람직하다. 이와 같은 열가소성 엘래스토머의 융점은 예를 들면 130~220℃의 범위의 온도일 수가 있다. 이 융점차가 40℃보다 적으면 다음에 설명하는 융착가공시의 열처리 온도가 너무 높아져서 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유의 권축의 약화를 일으키며, 또 이 권축단섬유의 역학적 특성을 저하시킨다. 그리고 열가소성 엘래스토머에 대해, 그 융점이 명확하게 관찰되지 않을때는 융점을 연화점(軟火点)으로써 대체한다.

한편, 상기의 열가소성 엘래스토머의 상대방 성분으로서 사용되는 비탄성 폴리에스테르로서는 이미 설명한 바와 같이 매트릭스를 형성하는 권축단섬유를 구성하는 폴리에스테르 폴리머가 채용되는데, 특히 폴리부틸렌 테레프탈레이트가 보다 많이 채용된다.

상술한 복합섬유는 쿠션 구조체의 중량을 기준으로해서, 10~70%, 바람직하게는 20~60%의 범위에서 분산 혼입된다. 이 분산·혼입율이 너무 낮으면, 열고착점의 수가 적어져서 쿠션 구조체가 변형하기 쉽거나 탄력성, 반발성 및 내구성이 낮은 것으로 되기 쉽다.

한편, 이 분산·혼입율이 너무 높으면 반발성을 주는 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유의 구성 갯수가 너무도 적어져서 구조체로서의 반발성이 부족해진다.

또, 쿠션 구조체는 두께 방향으로 압축되어서 반발하는 재료이므로 그 성능을 발휘하기 위하여는 적어도 5mm 이상, 바람직하게는 10mm 이상, 더 바람직하게는 20mm 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이, 두께는 통상 5~30mm 정도인데 어떤때는 약 1~2mm에 달하는 대도 있다.

본 발명의 쿠션 구조체의 제조에 있어서는 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유와 이 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유를 구성하는 폴리에스테르 폴리머의 융점보다 40℃ 이상 낮은 융점을 갖는 열가소성 엘래스토머와 비탄성 폴리에스테르로 되며, 전자가 섬유 표면의 적어도 1/2을 점하는 탄성복합섬유를 혼면하여서 적어도 30㎤/g의 부피성을 갖는 웹을 형성함으로써 복합섬유끼리사이 및 이 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유와 복합섬유 사이에 입체적인 섬유 교차점을 형성시킨후, 이 엘래스토머의 융점보다 10~80℃ 높은 온도로 열처리하여서 섬유 교차점의 적어도 일부를 열융착시킨다.

더 상세하게는 권축이 부여되어 50㎤/g, 바람직하기는 80㎤/g의 부피성을 갖는 비탄성 폴리에스테르계 단섬유 괴(塊)(내지 웹)와, 바람직하게는 권축을 발현한 탄성복합섬유 괴를 카드를 통해서 양자가 균일하게 혼되면 웹을 얻는다. 이와 같은 혼면에 의해, 웹에는 탄성복합섬유끼리, 및 이 복합섬유와 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유 사이에는 무수한 섬유 교차점이 형성된다. 다음에 이와 같은 웹을 소정의 밀도로 되도록 금형에 넣고 폴리에스테르 폴리머의 융점보다도 낮게 그리고 탄성복합섬유중의 열가소성 엘래스토머의 융점(또는 유동개시점)보다 10~80℃ 높은 온도로 융착처리함으로써 상기 섬유교차점에서 엘래스토머 성분이 융착되어 이미 설명한(A)의 아메버상 전방위적 가요성 열고착점 및 (B)의 준방위적 가요성 열고착점을 형성하는 것이다.

여기서, 입체적인 섬유 교차점이란 문자그대로 웹의 두께 방향과 평행인 면에 대하여 90°미만의 각도로 존재하는 교차점을 말한다. 물론, 이 웹에 있어서는 웹의 수평면과 평행한 면에도 다수의 섬유교차점이 동시에 생긴다. 그러나, 이들은 쿠션 구조체에 비하여 밀도가 훨씬 높은 인공피혁과 같은 접합체(예를 들면 부직포)에 오히려 특징적으로 나타난다. 이점 본 발명의 방법에 있어서는 상기의 평면적 섬유 교차점에 더해서 웹밀도를 30㎤/g 이상으로 함으로써, 입체적 섬유교차점을 형성시키는 점에 특징이 있다. 그리고 열융착 처리후에 0.1㎤/g 이하의 쿠션 구조체가 합성되었을 때도 이 입체적 섬유 교차점의 태반은 유지되고 있다.

비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유, 탄성복합섬유는 공지의 방사법(紡絲法)에 의하여 얻을 수가 있다. 그때 사용하는 폴리머 단섬유 굵기, 양자의 혼합 비율등에 있어서는 이미 설명한 바와 같다. 단, 쌍방의 섬유 모두 방출후 1.5배 이상 연신되어 있음이 바람직하다. 연신된 섬유에 의하여 구성한 쿠션 구조체는 연신되어 있지 않은 섬유를 사용한 쿠션 구조체에 비하여 반발성이 뛰어나고 약화도 적다. 이 이유로서는, 연신을 받아 단섬유화되어 이완상태로 되는 과정에서 비정부(非晶部)의 완화가 일어서 비정부가 랜덤화하여 보다 탄성이 뛰어난 섬유 구조로 되며 이것이 용융 고화후에도 유지되기 쉽기 때문이라고 추정된다. 또, 탄성복합섬유는 열수축이 낮은편이 좋다. 열수축이 높으면 열융착시에 열가소성 엘래스토머가 용융할 때까지 현저하게 수축해서 섬유 교차점중 열고착융점으로 전환되는 수가 감소한다. 탄성복합섬유의 열수축을 저하시키기 위하여는 연신후에 40~120℃의 온도로 20초 이상 열처리하면 된다.

단섬유에 부여하는 권축은 압입권축으로써 충분하다. 이때의 권축수로서는 5~15개/inch(JIS L1045에 의하여 측정)가 바람직하며 8~12개/inch가 보다 바람직하다. 그러나, 각각의 섬유의 방출시에 이방냉각등의 수단에 의하여 섬유구조에 이방성을 부여하여서 잠재 권축능(crimpability)을 부여하고나서, 다시 압입권축을 실시할 수도 있다.

[실시예]

본 발명을 다시 실시예에 의하여 설명한다. 실시예중 다음의 측정이 행해졌다.

열고착점의 파단 강도 및 파단신도의 측정

쿠션 구조체에 있어서, 2개의 섬유가 45°~90°의 교차각으로 교차하고, 그리고 교차점이 고착된 부분을 다른 2개의 섬유를 포함하도록 해서 샘플링을 실시하였다. 다음에, 열고착점을 거의 중앙으로 하고 서로 고착해서 연결한 이 2개의 다른 섬유를 시료길이 2mm의 간격으로 인장시험기의 피지부에 장착하여 2mm/분의 스피드로 인장, 처음하중 0.3g을 건 때의 신장을 이완으로 읽고, 다시 시료를 인장, 시료의 고착점이 파괴될 때까지의 최대하중(g) 및 그때의 신장을 측정하고 다음식에 의하여 열고착점의 파단강도 및 파단신도를 산출하였다. 파단강도를 산출하는 시험회수는 랜덤으로 샘플링된 고착점(A)을 10개 및 고착점(B)을 10개로써 시료수 m=20으로 하고, 그 평균치로 나타냈다((A) : (B)의 개수 1:1).

E₁: 이완(mm)

E₂: 최대응력시의 신장(mm)

L : 파지 간격(mm)

열고착점의 10% 신장탄성 회복율의 측정

여록착점의 파단강력, 파단신도의 측정의 경우와 같이 샘플링, 샘플장착을 실시하고 처음하중 0.3g을 건 결과를 L₀의 신장으로 하여 인장을 2mm/분으로 시작한다. 샘플길이에 대하여 10% 신도로 될때까지 인장후 곧 같은 스피드로 하중을 제거하고 하중을 제거한 상태에서 2분간 방치후 다시 같은 스피드로 인장한다. 최초의 0.3g의 처음하중이 걸린 샘플길이와 재차 인장 0,3g의 하중이 걸린때의 샘플길이의 차 ℓ (mm)로부터 다음식에 의하여 10% 신장 탄성회복율을 구하였다. 시험회수 및 샘플링은 상기의 파단강도의 측정의 경우와 같이 한다.

l₀: 10% 신장길이(mm)=L₀×0.1

l : 잔류신장(mm)

(최초의 0.3g 처음하중을 건 때의 샘플길이-2회째의 0.3g 하중이 걸린 때의 샘플길이)

쿠션재의 두께와 밀도의 측정

평판상으로 조정된 쿠션 구조체의 단위면적당 질량(g/㎡)을 측정하고, 0.5㎤/g의 하중하에서의 두께(cm)를 측정하여 밀도(㎤/g)을 산출하였다.

폴리에스테르 탄성체의 고유점도의 측정

폴리에스테르 탄성체를 페놀과 테트라크롤에탄의 동중량 혼합용재를 사용하여 35℃에서 극한점도를 측정하였다.

웹의 부피성의 측정

단섬유를 웹화하고 중첩하여 단위면적당 질량 1000g/㎡로 하며 샘플에 10㎤/g의 하중을 1분간 걸고, 릴리즈 1분후에 0.5㎤/g웹의 하중하에서 두께를 측정하여 부피성(㎤/g)을 산출하였다.

열가소성 폴리머의 물성의 측정

(1) 측정용 필름의 준비

폴리머를 300℃의 질소분위기중에서 용융하고 탈포(defoamed)후 100℃에서 클리어런스가 0.5mm로 설정된 한쌍의 금속 로울러 사이를 20m/min로 통하여 압연하여 두께 약 0.5mm의 필름을 얻었다. 이 필름으로 부터 5mm의 폭 50mm의 길이로 샘플을 길이방향으로 다이커트(die-cut)하여 열가소성 폴리머의 물성측정용 필름으로 하였다.

(2) 파단 신도의 측정

물성 측정용 필름을 샘플길이 50mm로 하고, 인장스피드를 50mm/min로 하여서 파단 신도를 측정하였다.

(3) 300% 신장응력의 측정

물성 측정용 필름의 샘플길이를 50mm로하고 인장스피드를 50mm/min로 하여서 300% 인장하고 그때의 응력을 샘플의 초기의 단면적(두께 x폭)으로 나누어 산출한 값을 300% 신장응력(kg/㎟)으로 하였다.

(4) 300% 신장회복율의 측정

물성 측정용 필름의 샘플길이 500mm로 하고 인장스피드를 50mm/min로하여서 300% 인장하고 그후 스피드 50mm/min로 원래의 영점으로 되돌리고 2분간 방치후에 다시 인장스피드 50mm/min로 인장하였다. 초기의 응력의 상승과 방치후의 상승(2g 응력)으로부터 시료의 이완길이(mm)을 구하고 신장량 150mm에 대한 비율(%)을 (1-이완길이/150)×100(%)에 의하여 산출하여 300% 신장회복율로 하였다.

(5) 융점

Du Pont사제 열시차 분석계 990형을 사용하고 승온속도 20℃/분으로 측정하여 융해 피크 온도를 구하였다.

(6) 연화점(softening point)

미량 융점 측정 장치(Yanagimoto Seisakusho제)를 사용하고 약 3g의 폴리머를 2매의 카버유리의 사이에 끼우고 핀셋으로 가볍게 누르면서 승온속도 약 10℃/분으로 승온하여 폴리머의 열변화를 관찰하였다. 이때 폴리머가 연화하여서 유동하기 시작한 온도를 연화점으로 한다.

쿠션재의 압축 반발성과 압축 내구성의 측정

평판상으로 조정된 밀도 0.035g/㎤, 두께 5cm의 쿠션 구조체를 단면적 20㎠의 평탄한 하면을 갖는 원주 로드(columnar rod)로 1cm 압축하고 그 응력(초기 응력)을 측정하여 이를 압축반발성으로 하였다. 측정후에 800g/㎠의 하중으로 10초간 압축한 후 하중을 제거하여 5초동안 방치의 조작을 360회 반복하여 24시간 후 다시 압축응력을 측정하였다. 이 초기응력에 대한 반복 압축후의 응력의 비율 %를 쿠션재의 압축내구성으로 하였다.

쿠션 구조체의 압축 회복성의 측정

평판상으로 조정된 밀도 0.035g/㎤, 두께 5cm의 쿠션 구조체를 단면적 20㎠의 평탄한 하면을 갖는 원주로드로 500g/㎠의 하중으로 될때까지 100mm/분 스피드로 압축한 후 곧 100mm/분의 스피드로 하중을 제거하고, 이 측정에 의하여 그려진 압축길이-응력의 곡선(제3도)으로부터 얻어진 면적으로부터 압축 회복성(Rc)을 산출하였다.

실시예 1

테레프탈산과 이소프탈산을 80/20(몰%)로 혼입한 산성분과 부틸렌 글리콜을 중합하고 얻어진 폴리부틸렌계 테레프탈레이트 38%(중량%)을 다시 폴리부틸렌 글리콜(분자량 2000) 62%(중량%)와 가열반응시켜서, 블록 공중합 폴리에테르 폴리에스테르 엘래스토머를 얻었다. 이 열가소성 엘래스토머의 고유점도는 1.0, 융점 155℃, 필름으로의 파단 신도는 1500%, 300% 신장응력은 0.3kg/㎟, 300% 신장회복율은 75%이었다.

이 열가소성 엘래스토머를 시스에, 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 코어에, 코어/시시의 중량비로 50/50으로 되도록 통상의 방법에 의해 방사하였다. 그리고 이 복합섬유는 편심시스,·코어형 복합섬유이다. 이 섬유를 2.0배로 연신하고 64mm로 절단한 후 95℃의 온수로 열처리 하고, 저수축화와 권축발현을 시켜 건조후, 유체를 부여하였다. 그리고 여기서 얻어진 탄성복합섬유의 단섬유의 굵기는 6데닐이었다.

이 탄성복합섬유 40%(중량)와, 통상의 방법에 의하여 얻어진 단섬유의 굵기가 14데닐, 섬유 길이가 64mm, 권축수가 9개/inch의 중공단면 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단섬유(웹부피 120㎤/g, 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 융점 259℃) 60%(중량)를 카드에 의해 혼련하여, 부피성이 70㎤/g의 웹을 얻었다. 이 웹을 중첩하여 두께 5cm, 밀도 0.035g/㎤로 되도록 평판형의 금형에 넣고, 200℃에서 10분간 열처리하여서 평판형의 쿠션재를 얻었다. 열가소성 엘래스토머는 쿠션 구조체중에서 20(중량%)를 점한다.

이 쿠션 구조체를 전자현미경으로 상세히 관찰한 결과, 제4도 및 제5도에 나타내는 구조를 나타내고 있으며 탄성복합섬유끼리의 교차점이 열가소성 엘래스토머에 의하여 융착 일체화되어서 아메버상의 열고착점이 산재상태로 형성되어 있는 것(제1도 및 제2도), 또한 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유와 탄성복합섬유의 교차점이 같이 열가소성 엘래스토머에 의해 융착일체화되어서 열고착부(제1도 및 제2도), 또한 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유와 탄성복합섬유의 교차점이 같이 열가소성 엘래스토머에 의해 융착일체화되어서 열고착부(제1도 및 제2도(c))가 산재상태로 형성되어 있는 것이 관찰되었다. (A)의 열고착점의 W/D(n=10)은 320이었다. 또 (A) 및 (B)를 포함한 열고착점의 파단강도는 1g/de로서 파단 신도를 62%, 10% 신장탄성율은 92% 이었다. 그리고 쿠션 구조체의 밀도는 0.035g/㎤으로 낮고, 탄성복합섬유끼리가 입체적으로 긴밀하게 상호 융착하에 있는 부분이 상당수 보였다. 또한 제1도~제2도에 나타낸 바와 같은 절부(3)도 다수보였다.

따라서, 쿠션 구조체의 통기성은 대단히 뛰어났었다. 또, 이 쿠션 구조체는 우레탄 포옴에서 관찰되는 바와 같은 압축에 대한 초기의 딱딱함도 없고, 쿠션성이 뛰어났었다. 또한 압축반발성 및 압축내구성은 각각 4kg 및 60%로 모두 높고, 또 압축회복성은 72%까지 개선되어 있어 극히 이상적인 쿠션 구조체이었다.

[참고예]

테레프탈산과 이소프탈산을 60/40(몰%)로 혼합한 산성분과 에틸렌 글리콜과 디에틸렌 글리콜을 85/15(몰%)로 혼합한 디올성분으로부터 공중합 폴리에스테르를 얻었다. 이 폴리머의 고유점도는 0.8이었다. 융점은 명확하지 않으나 100℃ 부근에서 연화하여서 유동하기 시작하였으므로 이 110℃로서 연화점으로 하였다. 이 필름의 강도는 실시예 1과 같은 정도이었는데 파단 신도는 5%로 낮고 딱딱한 폴리머이었다.

이 폴리머를 복합섬유의 시스(sheath) 성분으로서 사용하는 것과 열처리 온도를 150℃로 한 이외는 실시예 1과 같은 방법으로 쿠션 구조체를 얻었다. 얻어진 쿠션 구조체의 결합 형태를 전자현미경으로 관찰한 결과, 본 발명에서 말하는 아메버상의 열고착점 정도의 것은 볼 수 없었으며 또 방추상의 절부도 나타나지 않았다. 여기서 (A)의 열고착점의 W/D는 1.8이었다. 또 (A) 및 (B)을 포함한 열고착점의 파단강도는 0.3g/de, 파단 신도는 4%이었다. 따라서 열고착점의 10% 신장탄성율은 측정 불가능하였다.

이 쿠션 구조체의 쿠션성은 나쁘며, 처음회의 압축 반발성은 6kg로 높았는데 2회째 이후의 압축에서는 압축 반발성이 대폭으로 저하하였다. 실제로, 압축 내구성 및 압축회복성을 조사한 결과 각각 20% 및 50%로서 내구성에 대단히 문제가 있는 쿠션 구조체이었다.

[비교예 1~2]

밀도를 0.12g/㎤이 되도록 웹을 금형에 넣고 열처리 하는 이외는 실시예 1과 같이 하여서 얻은 구조체는 루스(loose)한 종이의 밀도에 상당하는 정도로 밀도가 너무 높으므로 탄성복합섬유끼리가 구조제 내부에서 입체적 결합 상태를 취할 수 없고 실질적으로 평행상태로 상호가 융착하여서 긴밀화하며, 또 표면도 치밀화를 시작하고 있으므로 대단히 중량감이 있었다. 또, 압축에 대하여서도 대단히 딱딱하고 수치의 덩어리와 같은 양상을 나타내어 쿠션 구조체로서는 도저히 사용할 수 없었다.

또, 웹밀도를 0.004g/㎤로 되도록 웹을 금형에 넣고 열처리한 것은 반발성이 극히 낮다. 균일한 구조로 되지 않으며 얻어진 구조체는 압축 반발력이 0.2kg로 현저히 낮은 것이었다.

[비교예 3~4]

실시예 1에서의 열처리 온도를 160℃로 한 경우 얻어진 쿠션 구조체는 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유의 교차부에 열가소성 엘래스토머가 모이지 않으며 겨우 열융착해 있을뿐으로서 아메버상의 형태를 취하고 있지 않았다. 그리고 이 열고착점의 강도는 0.1g/de로서 이 열고착점은 벗어나기 쉽고, 쿠션 구조체의 압축 내구성도 34%로 낮았다. 또 열처리 온도를 238℃로 하였을 경우 열가소성 엘래스토머가 황변하여서(yellowed) 탄성이 없고 구조체는 압축에 대한 반발이 없고 압축 내구성 및 압축 회복성도 각각 38% 및 55%로 낮았다.

[실시예 2]

탈수된 수산기화가(水酸基化價)가 102의 폴리메틸렌 글리콜과 1,4-비스(히드록시에톡시) 벤젠을 쟈켓을 갖춘 니더(kneader)로 교반하면서 혼합용해한 후 85℃로 p,p'-디페닐메탄 디이소시아네이트를 가하여 반응시켜 분말상 열가소성 폴리우레탄 엘래스토머(연화점 : 151℃)을 얻어 이를 압출기에 의해 펠릿화하였다. 이 열가소성 폴리우레탄계 엘래스토머를 시스에, 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 코어에 사용하여, 탄성복합섬유(중량비 50/50)을 얻어, 실시예 1과 거의 같이하여서 쿠션 구조체를 얻었다.

얻어진 쿠션 구조체는 형태적으로는 복합섬유끼리, 또한 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유와 복합섬유의 교차점이 폴리우레탄 엘래스토머에 의해 융착 일체화되어 있으며 밀도 0.035g/㎤로서 통기성도 높은 것이었다. (A)의 열고착점의 W/D는 2.8이었다. 또, (A) 및 (B)를 포함한 열고착점의 파단 강도는 0.6g/de, 파단신도는 15%, 10% 신장탄성 회복율은 95%로 높았다.

이 쿠션 구조체는 압축에 대하여 소프트하여 용이하게 압축되며 압축 반발성은 2.5kg으로서 약간 낮았다. 한편, 압축내구성 및 압축 회복성은 각각 49% 및 65%로 높고 쿠션 구조체로서 유용한 것이었다.

[비교예 5]

실시예 1에서 사용한 단섬유의 굵기가 14데닐, 섬유길이 64mm의 중공단면 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단섬유를 카드에 의해 웹화 하였다. 한편, 바인더 용액으로서 우레탄 프레폴리머(미쯔이-니쪼 우레탄 MN 3050과 T-80에 의해 합성한 NCO%=5%)에 실리콘 정포제를 0.2%가한 40중량% 농도의 트리크렌 용액에 이 웹을 침지한 후 원심 탈수기에 투입하고 건조후 우레탄 부착율이 30%로 되도록 탈액하였다.

그후, 구멍뚫린 평판플레이트 금형내에 함침처리한(binder-impreganted) 웹을 충전한 상태에서 100℃의 수증기를 취입하여 상기 우레탄 바인더를 경화시키고 또한 120℃에서 건조후, 섬유구조체를 추출하였다.

이 구조체의 밀도는 0.035g/㎠이었다. 그러나, 이 구조체를 전자현미경으로 관찰한 결과 비탄성 권축단 섬유끼리의 교차점이 우레탄수지로 고착되어 있었으나 고착부 사이에 있어서는 수지 부착량의 불균일이 많고 그리고 우레탄 수지부는 발포상태에 있어 구멍이 보였다. 이 고착점의 강도는 0.2g/de로 낮고 신도는 14% 이었다. 또, 고착점의 10% 신장탄성율은 78%이었다.

이 쿠션 구조체의 압축 내구성은 45%로 약간 낮고 압축 회복율도 60/5로 약간 낮아 내구성에 문제가 있는 쿠션 구조체이었다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명의 쿠션 구조체는, 발포우레탄 포옴에 비해 압축에 있어의 초기의 경도가 없으며, 반발성이 크고, 그리고 압축량에 거의 비례하여 커지므로 바닥닿는 감이 극히적다. 그리고 구조체 자체가 저밀도이므로, 통기성이 높고 습할 염려도 없다.

또 반복 압축에 대한 내구성에 관해서도, 열고착점이 쉽게 파괴되지 않으며, 변형한 경우에도 하중제거후 원형으로 되돌아가기 쉬우며, 그 압축 내구성도 뛰어나다.

한편, 이 구조체의 제조에 있어서는 단섬유의 웹을 건열처리하는 것만의 간단하고 짧은 공정으로 균일한 쿠션 구조체가 얻어지며 그리고 구조체에 있어서 부분적으로 경도를 변화하거나 두께방향의 경도를 변화시킴으로도 섬유의 혼율이나 섬유의 구성 또는 밀도를 변화시키는 것에 의해 간단하게 될 수 있다.

따라서, 본 발명의 쿠션 구조체는 쿠션성, 반발성, 내구성 및 회복성이 뛰어나며 그리고 통기성이 높으므로 쉽게 습해지지 않는다는 특징이 있다. 또, 제조에 있어서도 가공에 불균일이 잘 생기지 않으며 가공에서의 다양화도 기하기 쉽고 그리고 짧은 공정으로 제조할 수 있다. 따라서, 이 구조체의 이용 범위는 각종의 쿠션재, 예를 들면 가구, 침대, 침구, 각종 좌석의 쿠션재용으로서 적합하다.

Claims (30)

1. 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유 집합체를 매트릭스로 하고 밀도가 0.005~0.10g/㎤, 두께가 5mm 이상인 쿠션 구조체에 있어서, 상기 단섬유 집합체 중에는, 단섬유를 구성하는 폴리에스테르 폴리머의 융점보다 40℃ 이상 낮은 융점을 갖는 열가소성 엘래스토머와, 비탄성 폴리에스테르로 이루어지고, 전자가 적어도 섬유표면에 노출한 탄성복합섬유가 분산·혼입되고, 이때, 상기 쿠션 구조체중에는, (A) 상기 탄성복합섬유끼리가 교차한 상태에서 서로 열융착에 의해 형성된 아메버상 전방위적 가용성 열고착점, 및 (B) 상기 탄성복합섬유와 상기 비탄성 폴리에스테르계 단섬유가 교차한 상태에서 열융착에 의해 형성된 준전방위적 가용성 열고착점이 산재하고, 그리고 서로 인접한 가요성 열고착점의 사이((A)-(A)사이, (A)-(B) 사이 및 (B)-(B)사이)에 존재하는 복합섬유군에 있어, 일부의 복합섬유에는 길이방향에 따라 적어도 1개의 방추상의 절부가 존재함을 특징으로 하는 쿠선구조체.
2. 제1항에 있어서, 아메버상 전방위적 가요성 열고착점의 융착상태가 2.0<W/D<4.0을 만족하는 쿠션 구조체.

   여기서, W는 열고착점의 폭

   D는 열고착점에 관여하는 섬유의 평균직경이다.
3. 제1항에 있어서, 서로 인접한 가요성 열고착점((A)-(A), (A)-(B) 및 (B)-(B))의 사이에 존재하는 복합섬유가 코일상 탄성권축 및/또는 판성루우프를 발현한 형으로 존재하는 쿠션 구조체.
4. 제1항에 있어서, 가요성 열고착점의 파단 강도가 0.3~0.5g/de인 쿠션 구조체.
5. 제1항에 있어서, 가요성 열고착점의 파단 신도가 15~200%인 쿠션 구조체.
6. 제1항에 있어서, 가요성 열고착점의 10% 신장탄성 회복율이 80% 이상인 쿠션 구조체.
7. 제1항에 있어서, 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유가 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 단섬유를 포함한 쿠션 구조체.
8. 제1항에 있어서, 비탄성 폴리에스테르계 단(短) 섬유 단(單) 섬유의 굵기가 2de~500de인 쿠션 구조체.
9. 제1항에 있어서, 탄성복합섬유중의 열가소성 엘래스토머가 섬유표면의 적어도 60%를 점하는 쿠션 구조체.
10. 제1항에 있어서, 탄성복합섬유에 있어서의 열가소성 엘래스토머와 비탄성 폴리에스테르의 복합비율(중량)이 30/70~70/30인 쿠션 구조체.
11. 제1, 9 또는 10항에 있어서, 탄성복합섬유가 사이드·바이·사이드형(side-by-side type)인 쿠션 구조체.
12. 제1, 9 또는 10항에 있어서, 탄성복합섬유가 시이스·코어형(sheath-core type)인 쿠션 구조체.
13. 제10항에 있어서, 열가소성 엘래스토머가 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 폴리에스테르를 하드 세그먼트로 하고, 폴리옥시 부틸렌계 폴리에테르를 소프트 세그먼트로 하는 블록 공중합체 폴리에스테르인 쿠션 구조체.
14. 제13항에 있어서, 열가소성 엘래스토머의 고유점도가 0.8~1.7인 쿠션 구조체.
15. 제10항에 있어서, 비탄성 폴리에스테르가 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 폴리머인 쿠션 구조체.
16. 제1항에 있어서, 쿠션 구조체에 있어서의 탄성복합섬유가 점하는 비율이 20~60중량%인 쿠션 구조체.
17. 제1항에 있어서, 두께가 10mm 이상인 쿠션 구조체.
18. 제1항에 있어서, 밀도가 0.01~0.08g/㎤인 쿠션 구조체.
19. 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유와, 상기 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유를 구성하는 폴리에스테르계 권축단섬유를 구성하는 폴리에스테르 폴리머의 융점보다 40℃ 이상 낮은 융점을 갖는 열가소성 엘래스토머와 비탄성 폴리에스테르로 이루어지고, 전자가 섬유표면의 적어도 1/2을 점하는 탄성복합섬유를 혼면하여서, 적어도 30㎤/g의 부피성을 갖는 웹을 형성함으로써 복합섬유끼리 사이, 및 상기 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유와 복합섬유의 사이에 입체적인 섬유교차점을 형성시킨후, 상기 폴리에스테르 폴리머의 융점보다도 낮고, 그리고 상기 엘래스토머의 융점보다 10~80℃ 높은 온도에서 열처리하여, 이들 섬유 교차점중의 적어도 일부의 섬유 교차점을 열융착시킴을 특징으로 하는 쿠션 구조체의 제조방법.
20. 제19항에 있어서, 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유가 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 권축단섬유를 포함하는 쿠션 구조체의 제조방법.
21. 제19항 또는 20항에 있어서, 비탄성 폴리에스테르계 권축단섬유(短) 섬유의 단(單)섬유의 굵기가 2~500de인 쿠션 구조체의 제조방법.
22. 제19항에 있어서, 열가소성 엘래스토머의 파단신도가 500% 이상, 300% 신장응력이 0.8kg/㎟이하, 300% 신장회복율이 60% 이상인 쿠션 구조체의 제조방법.
23. 제19항에 있어서, 열가소성 엘래스토머가 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 폴리에스테르를 하드 세그먼트로 하고, 폴리옥시부틸렌계 폴리에테르를 소프트 세그먼트로 하는 블록 공중합 폴리에스테르인 쿠션 구조체의 제조방법.
24. 제23항에 있어서, 열가소성 엘래스토머의 고유점도가 0.8~1.7인 쿠션 구조체의 제조방법.
25. 제19항에 있어서, 열가소성 엘래스토머가 섬유표면의 1/2 이상을 점하는 복합섬유를 분산혼입하는 쿠션 구조체의 제조방법.
26. 제19항에 있어서, 비탄성 폴리에스테르가 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 폴리머인 쿠션 구조체의 제조방법.
27. 제19항에 있어서, 탄성복합섬유가 사이드·바이·사이드형인 쿠션 구조체의 제조방법.
28. 제19항에 있어서, 탄성복합섬유가 시이스·코어형인 쿠션 구조체의 제조방법.
29. 제19항에 있어서, 열가소성 엘래스토머와 비탄성 폴리에스테르의 복합비율(중량)이 30/70~70/30인 복합섬유를 사용한 쿠션 구조체의 제조방법.
30. 제19항에 있어서, 혼면후의 웹중에 점하는 탄성복합섬유의 비율이 20~60중량%인 쿠션 구조체의 제조방법.