WO2015005579A1 - 자동차 내장용 쿠션부재 - Google Patents

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WO2015005579A1
WO2015005579A1 PCT/KR2014/004583 KR2014004583W WO2015005579A1 WO 2015005579 A1 WO2015005579 A1 WO 2015005579A1 KR 2014004583 W KR2014004583 W KR 2014004583W WO 2015005579 A1 WO2015005579 A1 WO 2015005579A1
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fiber
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cushion
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임대영
김기영
정원영
안효진
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Korea Institute of Industrial Technology KITECH
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    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
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Definitions

  • the present invention relates to a cushion member for automobile interior, and more specifically, binder fibers are mixed with poly (1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate) material fibers.
  • Cushion for automobile interior made of a fibrous base material or a multi-layered automobile interior cushion member having a spacer fabric is inserted between the layers consisting of at least two layers of the fibrous base material.
  • Lightweight automobiles are emerging as a key factor in increasing product competitiveness through the depletion of petroleum resources and fuel economy.
  • the industry analyzes that increasing 10% of lightweight materials in automobiles increases fuel economy by 5-10%.
  • Engineering plastics are composites made of synthetic resins (resin) and fillers such as glass fibers. These are plastics that improve the mechanical properties such as thermal properties, strength, and abrasion that are the weakest points of general-purpose plastics. It is widely used in various industrial materials such as electrical and electronic parts. In addition, it has advantages such as design flexibility and molding processability compared to materials such as metal or glass, and thus has a wide range of applications.
  • polyamide is one of the most used materials among engineering plastics.
  • polyamide (PA) is mainly used in internal skeletons among automobiles because it has advantages such as heat deformation temperature, high strength, flame retardancy that is not easily burned, and toughness.
  • PA polyamide
  • it is applied to the manufacture of ultra-light, high-strength components such as automobile front-ends, pedal assist brackets, and brake pedals based on PA materials.
  • PC polycarbonate
  • Such a seat cushion generally combines a pad material made of a metal spring and a flexible polyurethane foam.
  • weight reduction due to the weight reduction of automobiles is closely related to energy saving and environmental protection due to fuel efficiency improvement and carbon dioxide emission reduction effect.
  • the flexible foam itself has a spring characteristic, thereby abolishing the metal spring, so that a foam type automobile seat is adopted.
  • the foam type automotive seats do not use metal springs together, the thickness of the flexible polyurethane foam becomes thick, and the polyurethane foam is made of a material harmful to the human body in the manufacturing process, and it is volatile when used as a vehicle interior material. Harmful to humans due to the generation of organic compounds (VOC).
  • VOC organic compounds
  • polyurethane cushioning materials which are currently used as interior materials for automobiles, do not have ventilation and sweat when sitting for long periods of time, so they are weak in terms of comfort and cannot be recycled.
  • PET ethylene terephthalate
  • DMT dimethyl terephthalate
  • TA terephthalic acid
  • EG ethylene glycol
  • U.S. Patent Application No. 1990-5447747 discloses 1,4-cyclohexanedimethylene containing dimethyl terephthalate and 1,4-cyclohexanedimethanol and up to 40 mol% of ethylene glycol in the presence of certain catalyst systems.
  • a method for producing poly (1,4-cyclohexenedimethylene terephthalate) is disclosed by a combination reaction.
  • the present inventors have made efforts to obtain a material capable of replacing the conventional polyurethane cushioning material and satisfying physical properties suitable for the cushion member for automobile interiors, and is made of a fibrous base material in which binder fiber is mixed with PCT material fiber or
  • the present invention has been completed by inserting a spacer fabric between layers of at least two layers of fibrous substrates to provide a cushion member for automobile interior, and confirming physical properties suitable for automobile interior use.
  • An object of the present invention is to provide a cushion member for automobile interior made of a fibrous base material is optimized strength by mixing the binder fiber to the PCT material fibers.
  • the present invention provides a poly (1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate) (PCT) material fiber, polybutylene terephthalate (PBT), copoly (1,
  • PCT poly (1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate)
  • PBT polybutylene terephthalate
  • copoly 1,3-cyclohexanedimethylene terephthalate
  • an automobile interior cushion member comprising a fibrous substrate in which binder fibers of any one material selected from the group consisting of 4-cyclohexanedimethylene terephthalate (co-PCT) and polypropylene (PP) are mixed.
  • the first component of the poly (1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate) (PCT) material fiber and any one material selected from the group consisting of PBT, co-PCT and PP It provides a cushioning member for automobile interior made of a fibrous substrate of the composite fiber spun the second component of the binder fiber of.
  • the composite fiber may be a sheath-core type or a skin-core type in which the first component and the second component are spun in the core portion, or the side-by-side type in which the first component and the second component are arranged on each side.
  • the binder fiber is preferably contained 5 to 95% by weight, wherein the binder fiber has a melting temperature of 20 compared to PCT material Low melting point fiber above °C.
  • the present invention is a third preferred embodiment for automobile interiors in which a spacer fabric is inserted between layers in which the fibrous base material obtained from the first or second embodiment of the present invention has at least two layers.
  • a cushion member is provided.
  • the spacer fabric is interlayer bonded by the binder fibers contained in the fibrous base material of the first or second embodiment.
  • the present invention by providing a cushion member containing PCT material fibers obtained using 1,4-cyclohexanedimethylene as the diol component of the reaction compound of the polyester fiber, due to the cyclic structure of the PCT material, Compared to PET material, it realizes improved physical properties, heat resistance, chemical resistance, elasticity and bulkiness.
  • the cushion member of the present invention satisfies the trend of weight reduction due to the change of the material, and furthermore, consists of a fibrous base material mixed with the binder fiber of low melting point to the PCT material fibers, or the fibrous base material consists of at least two layers or more.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the surface of the cushioning member for automobile interior made of a fibrous substrate according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a cushion member for automobile interior of a third embodiment of the present invention.
  • the present invention provides a sheet-like automotive interior cushioning member in which binder fibers are mixed with PCT material fibers.
  • a bifunctional alcohol which is a monomer of a conventional polyester fiber, with an organic acid
  • various materials can be developed by changing the residues of the reaction compound.
  • the present invention provides the above-described bifunctional alcohol as 1,4-cyclohexanedimethylene.
  • PCT poly (1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate) (PCT) material represented by the following formula (1) using (CHDM) and reacted with dimethyl terephthalate (DMT) or terephthalic acid (TA) use.
  • the specific gravity of the fibrous web of the conventional PET material is 1.38
  • the specific gravity of the fibrous web of the PCT material of the present invention is 1.23
  • the melting point of the fibrous web of the conventional PET material is 250 °C
  • the melting point of the fibrous web is 290 ° C.
  • the nonwoven fabric or the fibrous web containing the PCT material of the present invention has high thermal stability while improving bulkiness by 10% or more.
  • the cushion member for automobile interior of the present invention satisfies the physical properties required for the use while satisfying the light weight by improving the physical properties of the material itself.
  • the cushion member for automobile interiors of the first embodiment of the present invention includes polybutylene terephthalate (PBT) and copoly (1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate (co-PCT) in the PCT material fibers.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • co-PCT copoly (1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate
  • a cushion member for automobile interior made of a fibrous base material mixed with a binder fiber made of any one material selected from the group consisting of polypropylene (PP), while maintaining the physical properties of the PCT material fibers, Optimize.
  • fibrous substrate encompasses a substrate of nonwoven or fibrous web structure.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a surface of a first embodiment of a fibrous substrate 10, automobile interior cushioning member made of the present invention, PCT in the material fibers (100), polybutylene terephthalate (PBT), copoly (1,
  • the binder fiber 200 made of any one material selected from the group consisting of 4-cyclohexanedimethylene terephthalate (co-PCT) and polypropylene (PP) is cut into a predetermined length and mixed.
  • any one selected from the group consisting of a first component of a poly (1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate) (PCT) material fiber and PBT, co-PCT and PP Provided is a cushion member for automobile interiors in which a composite fiber in which a second component of one of the binder fibers is spun is made of a fibrous substrate.
  • PCT poly (1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate)
  • the composite fiber may be a sheath-core type or a skin-core type in which the first component and the second component are spun in the core portion, or the side by side type in which the first component and the second component are arranged on each side thereof. Do.
  • the binder fiber mixed with the PCT material fibers can be used as long as the low melting point fiber material compared to the 290 ° C melting point of the PCT material fiber, and more specifically, the melting temperature difference compared to the fiber of the PCT material.
  • a low melting point fibrous material having a temperature of 20 ° C. or higher, and a preferred example is polybutylene terephthalate (PBT), copoly (1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate (co-PCT), and polypropylene (PP). Any one selected from, or mixed in their mixed form, whereby the low melting point of the binder fibers can be strengthened internal bonding by the thermal bonding method.
  • the blending amount of the binder fibers is preferably 5 to 95% by weight, more preferably 20 to 50% by weight.
  • the mixing amount is less than 5% by weight, the strength improvement effect of the obtained nonwoven fabric or the fibrous web is insufficient, and when it exceeds 95% by weight, the binding between the binder fibers is too large to be suitable for use as a cushion member, and PCT is the main component.
  • the content of the material decreases, physical properties such as heat resistance, chemical resistance, elasticity, and bulky properties that can be obtained cannot be expected.
  • the present invention further provides a cushioning member for automobile interiors of a third preferred embodiment for automobile interiors in which a spacer fabric is inserted between layers of at least two layers of fibrous substrates obtained from the first or second embodiment of the invention.
  • a cushion member is provided.
  • Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a cushioning member 1 'for automobile interiors of a third embodiment of the present invention, in which a structure in which two layers of fibrous base materials 10 and 11 in which binder fibers are mixed with PCT material fibers is laminated.
  • the spacer fabric 13 is characterized by a multi-layered structure intercalated.
  • the cushion member of the multi-layer structure may be further formed of a fibrous substrate 12 in which the binder fibers are mixed with the additional spacer fabric 13 'and PCT material fibers.
  • the spacer fabrics 13 and 13 ' are known materials that can satisfy the melting point of 200 to 290 ° C lower than that of PCT material having a melting point of 290 ° C. Can be used
  • any one selected from the group consisting of PBT, co-PCT, and PP is copolymerized as a subcomponent to the main component of the PCT material fiber, and is PCT / PBT, PCT / co-PCT Or a spacer fabric made of PCT / PP is used, but is not limited to this, it is also possible to use a polyester fiber of a low melting point.
  • the space fabric made of the low melting point polyester fiber may use a polyester fiber modified to have a melting point of 200 to 290 ° C.
  • the spacer fabric is formed in a three-dimensional structure composed of two separated fibrous substrates and a spacer layer connecting them.
  • the main feature of the spacer fabric is its compressive resistance, which can be used for medical, shoe and sports materials, and can be widely applied to industrial composite materials and concrete reinforcement materials.
  • the spacer layer can secure lightweight and breathable.
  • the interlayer adhesion method in the cushioning member (1 ') for automobile interior of the third embodiment of the present invention is thermal bonding method alone; Or a combination of hot air bonding or needle punching in the needle punching method, and provides compressive strength to the cushion member.
  • the cushion member of the present invention can be used for interior cushion members such as railroad cars, ships, aircrafts, cushion members for interior furniture, and the like.
  • PCT material melting point 290 ° C
  • PBT poly-butylene-terephthalate
  • co-PCT co-poly 1,4-cyclohexanedimethanol terephthalat
  • PCT resin and PP resin were introduced into individual spinning nozzles, melt spun at spinning conditions of spinning speed 600 m / min, stretched 3.5 times, and heat-treated at 120 ° C. to prepare a sheath-core composite fiber of PCT / PP type.
  • the mixing ratio between PCT resin and PP resin was prepared in a 70:30 weight ratio.
  • the web made of the sheath-core composite fiber prepared above was maintained at an upper and lower temperature of 200 ° C., and thermally bonded in a double belt press having a belt speed of 1.0 m / min to form a fibrous substrate.
  • a side-by-side composite fiber was prepared by performing the same spinning conditions as in Example 3, except that the PCT resin and the PP resin were melt-spun into an extruder equipped with a side-by-side spinning nozzle. And the fibrous base material was formed by the process similar to the said Example 3.
  • Example 1 On one surface of the fibrous base material of Example 1 containing the PCT fiber (melting point 290 ° C), a spacer fabric of PCT / PBT was laminated, and the fibrous base material containing the fiber of PCT material (melting point 290 ° C) thereon. was further laminated and interlayer bonded using a hot press to prepare a cushioning member.
  • the cushion member was manufactured in the same manner except that the fibrous substrates laminated in the multilayer structure of Example 5 were needle-punched 300 times / mim / cm 2, and then manufactured by a hot air adhesive method at 200 ° C.
  • Example 1 except that the fiber web was formed by blending 8: 2 weight of LM PET (single yarn fineness 6 denier) on polyethylene terephthalate (PET) fibers (Woongjin Chemical Co., Ltd., single yarn fineness 7 denier). The same was done.
  • LM PET single yarn fineness 6 denier
  • PET polyethylene terephthalate
  • the cushion member produced in Examples 1 to 4 of the present invention was confirmed to be lighter than Comparative Example 1.
  • 10% or more compared to Comparative Example 1 made of PET fibers can be manufactured with a low unit density cushion member.
  • the cushion member of the multi-layer structure manufactured in Examples 5 and 6 of the present invention can manufacture a thicker cushion pad through the composite with the spacer fabric, and satisfied the physical properties as a cushioning material.
  • Hardness, compressive permanent shrinkage, air permeability, compression recovery rate, and the like of the cushion members prepared in Examples 1 to 6 were measured to determine whether or not they could be utilized in the cushioning material.
  • the hardness is a measure of the load imposed when compressing up to 70% of the thickness of the nonwoven fabric, compressive permanent shrinkage is pressurized to 50% of the nonwoven thickness for 22 hours at 70 °C based on KS M 6672, and then at room temperature The residual permanent strain after 30 minutes recovery was measured.
  • air permeability was measured by the Frazier method (Frazier Method) air permeation was measured at a pressure of 125 Pa, the recovery rate is recovered after compressing the nonwoven fabric to 50gf / cm 2 using a measuring device (Kawabata Evaluation System-FB3) It is a measure of accuracy.
  • Example 5 and Example 6 made of a multi-layer cushion member, high hardness values were confirmed. These results provided a high binding force by inserting a spacer fabric between the fibrous substrate layers of PCT material.
  • the multi-layered cushion member exhibited the best physical properties in compression recovery rate and compressive permanent shrinkage.
  • the obtained cushioning member web was confirmed to have improved hardness by the effect of being compacted by the needle punching process. The durability was confirmed.
  • the present invention is made of a fibrous substrate mixed with a binder fiber in a PCT material having excellent heat resistance, chemical resistance, elasticity and bulkiness compared to PET material fibers, or the fibrous substrate is at least two layers interlayer A cushion member for automobile interior having a multi-layer structure having a spacer fabric inserted therein was provided.
  • the cushion member of the present invention is suitable for automobile interior use by satisfying light weight and high elastic recovery rate due to the higher heat resistance, chemical resistance, elastic force and bulkiness of the PCT material fibers adopted by the material change of the fibrous substrate. .
  • interior cushion members such as railway vehicles, ships, aircrafts, cushion members for interior furniture.

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Abstract

본 발명은 자동차 내장용 쿠션부재에 관한 것이다. 본 발명은 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(Poly 1,4-cyclohexanedimethanol terephthalate, PCT) 소재 섬유에 바인더 섬유가 혼합된 섬유상 기재로 이루어진 쿠션부재 또는 상기 섬유상 기재가 적어도 2층 이상으로 이루어진 층간에 스페이서 원단이 삽입된 다층구조의 쿠션부재를 제공함으로써, 상기 PCT 소재 섬유가 PET 보다 높은 내열성, 내화학성, 탄성력 및 벌키성으로 인하여, 자동차 내장용 쿠션부재 용도에 적합한 물성을 충족하고, 나아가, 경량이면서도 높은 탄성회복률을 충족한다.

Description

자동차 내장용 쿠션부재
본 발명은 자동차 내장용 쿠션부재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(Poly 1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate, 이하 PCT 라 함) 소재 섬유에 바인더 섬유가 혼합된 섬유상 기재로 이루어진 자동차 내장용 쿠션부재 또는 상기 섬유상 기재가 적어도 2층 이상으로 이루어진 층간에 스페이서 원단이 삽입된 다층구조의 자동차 내장용 쿠션부재에 관한 것이다.
자동차 경량화는 석유 자원 고갈 이슈와 연비 향상을 통한 제품 경쟁력을 모두 높이는 요소로 부각되고 있으며, 자동차 내 경량 소재를 10% 늘리면 연비가 5∼10% 가량 높아지는 것으로 업계에서는 분석하고 있다.
이에 관련업계에서는 자동차의 경량화를 구현하기 위하여, 신규한 엔지니어링 플라스틱에 관한 관심이 높아지고 있다.
엔지니어링 플라스틱은 합성수지(레진, resin)와 유리섬유 등의 충전제(filler)를 배합해 복합화한 플라스틱으로서, 범용 플라스틱의 최대 약점인 열적 특성과 강도, 마모성 등 기계적인 특성을 향상시켜 자동차 부품, 기계부품, 전기ㆍ전자부품 등 다양한 산업용 재료로 널리 사용되고 있다. 또한 금속이나 유리등의 소재 대비 디자인 유연성과 성형 가공성 등의 장점을 가지고 있어 활용 폭도 넓은 장점이 있다.
그러한 요구에 따른 자동차 경량화 소재의 일례로 폴리아미드(PA)의 경우, 엔지니어링 플라스틱 중 가장 많이 사용되는 소재 중 하나이다.
이에, 폴리아미드(PA)는 열변형 온도와 높은 강도, 쉽게 불에 타지 않는 난연성, 질긴 특성 등의 장점이 있어 자동차 중에서도 내부 골격 등에 주로 이용된다. 일례로, PA 소재를 기반으로 자동차 전면부 부품(front-end), 페달보조 브래킷, 브레이크 페달과 같은 초경량 고강도 부품 제조에 적용되고 있다.
또한, 폴리카보네이트(PC)는 엔지니어링 플라스틱 중 유일하게 투명한 성질이 있어 주로 유리를 대체하는 용도로 널리 사용되고 있다.
반면, 자동차 시트는 고급화 추세에 따라, 시트 쿠션의 승차감을 향상시키기 위해서 반발 탄성, 진동특성, 내구성 등이 요구된다. 이러한 시트 쿠션은 금속 스프링과 연질 폴리우레탄 폼으로 이루어지는 패드재를 조합한 것이 일반적이다. 그러나, 자동차의 경량화 구현에 따른 무게감소는 연비향상 및 이산화탄소 배출감소 효과로 에너지 절감 및 환경보호와 밀접한 관계에 있다.
최근 비용절감이나 경량화 추세에 따라 연질 폼 자체에 스프링 특성을 갖게 함으로써 금속 스프링을 폐지하여, 폼 타입의 자동차용 시트가 채용되는 경향이다.
그러나 폼 타입의 자동차용 시트는 금속 스프링을 병용하지 않기 때문에 연질 폴리우레탄 폼의 두께가 두꺼워지는 결과를 초래하며, 폴리우레탄 폼은 제조공정상 인체에 유해한 물질로 제조되며, 이를 자동차 내장재로 사용시에 휘발성 유기화합물(VOC)이 발생함에 따라 인체에 유해하다.
또한, 현재 자동차 내장재로 사용되고 있는 폴리우레탄 쿠션재는 통풍성을 가지지 못해 장시간 착석시 땀이 나기 때문에 쾌적성 측면에서 취약한 점, 리사이클 할 수 없는 점 등이 지적되면서 대체소재 개발이 활발하다.
이에, 최근 자동차 관련업체 중심으로 폴리에스테르 섬유를 이용한 쿠션재로 대체하기 위한 노력이 진행되고 있다.
대표적인 폴리에스테르 섬유인 폴리에틸렌테레프탈레이트(Poly(ethylene terephthalate, PET)는 디메틸 테레프탈레이트(DMT) 또는 테레프탈릭산(TA)과 에틸렌글리콜(EG)와의 반응에 의해 얻어지며, 물리적, 기계적 성질이 우수한 고분자로서, 섬유로 제조시 고강도, 고탄성률 특성뿐 아니라 내열성과 가공성이 매우 우수한 소재로 알려져 있다.
그러나 PET 자체의 성질만으로 고기능성 소재로의 다양한 요구를 충족시키기에는 한계가 있어 PET의 벤젠고리 대신에 나프탈렌 고리로 치환하거나 제 3성분의 2가 알코올을 첨가하여 PET보다 유리전이 온도와 용융 온도가 높고 형태안정성 및 기계적 물성이 우수한 고분자의 개발에 관한 연구가 이루어지고 있다.
즉, 폴리에스테르 섬유의 단량체인 이관능성 알코올과 유기산과의 반응에 있어서, 상기 반응화합물 또는 그의 잔기를 변경하여 다양한 폴리에스테르 소재를 개발할 수 있다.
일례로, 미국특허출원 제1990-5447747호에서는 특정의 촉매시스템의 존재 하에서 디메틸 테레프탈레이트와 1,4-사이클로헥산디메탄올 및 최고 40 mol％의 에틸렌 글리콜이 함유된 1,4-사이클로헥산디메틸렌 컴비네이션(combinations) 반응에 의해 폴리(1,4-사이클로헥센디메틸렌 테레프탈레이트)의 제조방법을 개시하고 있다.
이에, 본 발명자들은 종래 폴리우레탄 쿠션재를 대체하고, 자동차 내장용 쿠션부재 용도에 적합한 물성을 충족할 수 있는 소재를 얻고자 노력한 결과, PCT 소재 섬유에 바인더 섬유를 혼합한 섬유상 기재로 이루어지거나 또는 상기 섬유상 기재가 적어도 2층 이상으로 이루어진 층간에 스페이서 원단을 삽입시켜 자동차 내장용 쿠션부재로 제공하고, 자동차 내장용도에 적합한 물성을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 PCT 소재 섬유에 바인더 섬유가 혼합되어 강도가 최적화된 섬유상 기재로 이루어진 자동차 내장용 쿠션부재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 섬유상 기재가 적어도 2층 이상으로 이루어진 층간에 스페이서 원단이 삽입된 자동차 내장용 쿠션부재를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1실시형태로서, 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(PCT) 소재 섬유에, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 코폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트(co-PCT) 및 폴리프로필렌(PP)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 소재의 바인더 섬유가 혼합된 섬유상 기재로 이루어진 자동차 내장용 쿠션부재를 제공한다.
본 발명의 바람직한 제2실시형태로는 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(PCT) 소재 섬유의 제1성분과, PBT, co-PCT 및 PP로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 소재의 바인더 섬유의 제2성분이 방사된 복합섬유가 섬유상 기재로 이루어진 자동차 내장용 쿠션부재를 제공한다.
상기에서 복합섬유는 심부에 제1성분 및 초부에 제2성분이 방사된 시스-코어형 또는 스킨-코어형이거나, 제1성분 및 제2성분이 각각의 사이드에 배열된 사이드 바이 사이드형이다.
이때, 본 발명의 제1실시형태 또는 제2실시형태의 자동차 내장용 쿠션부재에 있어서, 바인더 섬유는 5 내지 95 중량% 함유된 것이 바람직하며, 이때, 바인더 섬유는 PCT 소재 대비, 용융온도가 20℃이상 낮은 저융점 섬유이다.
또한, 본 발명은 바람직한 제3실시형태로서, 본 발명의 제1실시형태 또는 제2실시형태로부터 얻어진 섬유상 기재가 적어도 2 층 이상으로 이루어진 층간에, 스페이서 원단(spacer fabric)이 삽입된 자동차 내장용 쿠션부재를 제공한다. 상기에서 스페이서 원단은 제1실시형태 또는 제2실시형태의 섬유상 기재에 포함되어 있는 바인더 섬유에 의해 층간 접착된다.
본 발명에 따라, 폴리에스테르 섬유의 반응화합물의 디올 성분으로서, 1,4-사이클로헥산디메틸렌을 사용하여 얻어진 PCT 소재 섬유가 함유된 쿠션부재를 제공함으로써, PCT 소재의 사이클릭 구조로 인해, 종래 PET 소재 대비, 내열성, 내화학성, 탄력성 및 벌키성이 개선된 물성을 구현한다.
이에, 본 발명의 쿠션부재는 소재의 변경으로 경량화 추세를 충족하고, 나아가, 상기 PCT 소재 섬유에, 낮은 융점의 바인더 섬유를 혼합한 섬유상 기재로 이루어지거나 또는 상기 섬유상 기재가 적어도 2층 이상으로 이루어진 층간에 스페이서 원단을 삽입한 구조로 제공함으로써, 탄성 및 쿠션재 물성을 최적화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태의 섬유상 기재로 이루어진 자동차 내장용 쿠션부재의 표면 모식도이고,
도 2는 본 발명의 제3실시형태의 자동차 내장용 쿠션부재의 단면 모식도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 PCT 소재 섬유에, 바인더 섬유가 혼합된 시트형상의 자동차 내장용 쿠션부재를 제공한다.
통상의 폴리에스테르 섬유의 단량체인 이관능성 알코올과 유기산과의 반응에 있어서, 반응화합물의 잔기를 변경하여 다양한 소재를 개발할 수 있는데, 본 발명은 상기 이관능성 알코올로서, 1,4-사이클로헥산디메틸렌(CHDM)을 사용하고 디메틸 테레프탈레이트(DMT) 또는 테레프탈릭산(TA)과의 반응에 의해 얻어진 하기 화학식 1로 표시되는 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(PCT) 소재를 기재로 사용한다.
화학식 1
Figure PCTKR2014004583-appb-I000001
이에, 상기 PCT 소재의 사이클릭 구조로 인해, 종래 PET 소재 대비, 내열성, 내화학성, 탄력성 및 벌키성이 개선된다. 구체적으로는, 종래 PET 소재의 섬유웹의 비중이 1.38인 반면, 본 발명의 PCT 소재의 섬유웹의 비중은 1.23이고 종래 PET 소재의 섬유웹의 용융점이 250℃인 반면, 본 발명의 PCT 소재의 섬유웹의 용융점은 290℃이다. 이에, 본 발명의 PCT 소재가 함유된 부직포 또는 섬유웹은 벌키성은 10% 이상 향상되면서 높은 열 안정성이 구현된다.
즉, 종래 PET 소재의 골격 대비, 사이클릭 구조적 특성에 따라, 조밀도가 낮아 우수한 벌키성을 제공받고, 용융점이 높고, 화학안정성이 우수하다. 이에, 본 발명의 자동차 내장용 쿠션부재는 소재자체의 물성 개선으로 경량을 충족하면서, 용도에 요구되는 물성을 충족한다.
구체적으로, 본 발명의 제1실시형태의 자동차 내장용 쿠션부재는 상기의 PCT 소재 섬유에, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 코폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트(co-PCT) 및 폴리프로필렌(PP)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 소재로 이루어진 바인더 섬유가 혼합된 섬유상 기재로 이루어진 자동차 내장용 쿠션부재이며. PCT 소재 섬유의 물성을 유지하면서, 경량 소재에 대한 강도를 최적화시킨다.
본 발명의 명세서전문에서, "섬유상 기재"라 함은 부직포 또는 섬유웹 구조의 기재를 포괄한다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태의 섬유상 기재(10)로 이루어진 자동차 내장용 쿠션부재의 표면 모식도로서, PCT 소재 섬유(100)에, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 코폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트(co-PCT) 및 폴리프로필렌(PP)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 소재로 이루어진 바인더 섬유(200)가 일정길이로 절단되어 혼합된 구조이다.
또한, 본 발명의 바람직한 제2실시형태로는 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(PCT) 소재 섬유의 제1성분과, PBT, co-PCT 및 PP로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 소재의 바인더 섬유의 제2성분이 방사된 복합섬유가 섬유상 기재로 이루어진 자동차 내장용 쿠션부재를 제공한다.
상기에서 복합섬유는 심부에 제1성분 및 초부에 제2성분이 방사된 시스-코어형 또는 스킨-코어형이거나, 제1성분 및 제2성분이 각각의 사이드에 배열된 사이드 바이 사이드형이 바람직하다.
본 발명의 자동차 내장용 쿠션부재에서, PCT 소재 섬유에 혼합되는 바인더 섬유는 PCT 소재 섬유의 290℃ 융점 대비, 저융점의 섬유소재라면 사용 가능하고, 더욱 구체적으로는 PCT 소재의 섬유 대비, 용융온도차가 20℃이상의 저융점 섬유소재로서, 바람직한 일례로는 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 코폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트(co-PCT) 및 폴리프로필렌(PP)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나가 포함되거나, 그들의 혼합형태로 혼합된 것이다. 이때, 상기 바인더 섬유의 낮은 융점으로 인해 열접착 방법으로 내부결속을 강화시킬 수 있다.
이에, 본 발명의 제1실시형태 또는 제2실시형태의 자동차 내장용 쿠션부재에 있어서, 바인더 섬유의 혼합량은 5 내지 95 중량%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 내지 50중량%로 함유되는 것이다. 이때, 혼합량이 5중량% 미만이면, 얻어진 부직포 또는 섬유웹의 강도개선효과가 미흡하고, 95중량%를 초과하면, 바인더 섬유간 결속이 너무 커서 쿠션부재로 사용하기에 적합하지 않으며, 주성분인 PCT 소재의 함량이 줄어 그로부터 얻을 수 있는 내열성, 내화학성, 탄력성, 벌키성 등의 물성을 기대할 수 없게 된다.
또한, 본 발명은 바람직한 제3실시형태의 자동차 내장용 쿠션부재는 본 발명의 제1실시형태 또는 제2실시형태로부터 얻어진 섬유상 기재가 적어도 2 층 이상으로 이루어진 층간에 스페이서 원단이 삽입된 자동차 내장용 쿠션부재를 제공한다.
도 2는 본 발명의 제3실시형태의 자동차 내장용 쿠션부재(1')의 단면 모식도로서, PCT 소재 섬유에 바인더 섬유가 혼합된 섬유상 기재(10, 11)의 2개 층이 적층된 구조에서, 스페이서 원단(13)이 층간 삽입된 다층구조를 특징으로 한다. 또한, 상기 다층구조의 쿠션부재는 추가의 스페이서 원단(13')과 PCT 소재 섬유에 바인더 섬유가 혼합된 섬유상 기재(12)가 더 형성될 수 있다.
본 발명의 제3실시형태의 자동차 내장용 쿠션부재에서 스페이서 원단(13, 13')은 용융점이 290℃인 PCT 소재 섬유 대비, 그보다 낮은 200∼290℃의 융점을 충족시킬 수 있는 공지의 소재라면 사용 가능하다.
본 발명의 가장 바람직한 일례로서, 실시예에서는 PCT 소재 섬유의 주성분에, PBT, co-PCT 및 PP로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나가 부성분으로 공중합된 형태로서, PCT/PBT, PCT/co-PCT 또는 PCT/PP로 이루어진 스페이서 원단이 사용되고 있으나, 이에 한정되지는 아니할 것이고, 저융점의 폴리에스테르 섬유 사용도 가능하다.
구체적으로 상기 저융점의 폴리에스테르 섬유로 이루어진 스페이스 원단은 200∼290℃의 융점을 가지도록 개질된 폴리에스테르 섬유를 사용할 수 있다.
본 발명의 제3실시형태의 자동차 내장용 쿠션부재(1')에 있어서, 스페이서 원단은 2개의 분리된 섬유상 기재와 이들을 연결하는 스페이서층으로 구성된 3차원의 구조로 형성된다. 스페이서 원단의 가장 주된 특징은 압축저항성으로, 이를 이용하여 의료용, 신발 및 스포츠용 소재로 활용 가능하며, 산업용 복합재료 및 콘크리트 보강재 등으로 폭 넓은 응용이 가능하다. 특히, 스페이서층으로 인해 경량화 및 통기성을 확보할 수 있다.
이때, 본 발명의 제3실시형태의 자동차 내장용 쿠션부재(1')에서 층간 접착방식은 열접착방식 단독; 또는 니들펀칭 방식에 열풍접착 또는 니들펀칭방식의 조합;에 의해 수행할 수 있으며, 쿠션부재에 압축강도를 제공한다.
또한, 이상의 물성에 의해 본 발명의 쿠션부재는 철도차량, 선박, 항공기 등의 내장용 쿠션부재, 인테리어 가구용 쿠션부재 등에 사용할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
PCT 소재의 섬유(융점 290℃) 80 중량% 및 저융점 PBT(poly-butylene-terephthalate) 섬유(융점 225℃) 20 중량%를 혼섬하고 니들펀칭 공법에 의해 부직포 프리폼을 수득하고, 상기 혼섬된 웹을 상하온도가 200℃로 유지되고, 벨트속도 1.0m/min인 더블벨트프레스에서 열접착시켜 섬유상 기재를 확보하였다.
<실시예 2>
PCT 소재의 섬유(융점 290℃) 80 중량%에, PBT(poly-butylene-terephthalate) 섬유(융점 225℃) 10 중량%와 co-PCT(co-poly 1,4-cyclohexanedimethanol terephthalat) 섬유(융점 220℃) 10 중량%가 혼섬되는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 쿠션부재를 제조하였다.
<실시예 3>
PCT 수지 및 PP 수지를 개별 방사노즐에 유입하여 방사속도 600m/min의 방사조건에서 용융 방사한 후, 3.5배 연신하고 120℃에서 열처리하여 PCT/PP형태의 시스-코어형 복합섬유를 제조하였다. 이때, PCT 수지 및 PP 수지간의 혼합비율은 70:30 중량비율로 제조하였다. 상기 제조된 시스-코어형 복합섬유로 이루어진 웹을 상하온도가 200℃로 유지되고, 벨트속도 1.0m/min인 더블벨트프레스에서 열접착시켜 섬유상 기재를 형성하였다.
<실시예 4>
PCT 수지 및 PP 수지를 사이드-바이-사이드형 방사노즐이 구비된 압출기에 넣어 용융방사하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일한 방사조건으로 수행하여 사이드-바이-사이드형의 복합섬유를 제조하고, 상기 실시예 3과 동일한 공정으로 섬유상 기재를 형성하였다.
<실시예 5>
PCT 소재의 섬유(융점 290℃)를 함유한 실시예 1의 섬유상 기재의 일면에, PCT/PBT의 스페이서 원단을 적층하고, 그 상부에 PCT 소재의 섬유(융점 290℃)를 함유한 상기 섬유상 기재를 추가 적층하고 열프레스를 이용하여 층간 접착시켜 쿠션부재를 제조하였다.
<실시예 6>
상기 실시예 5의 다층구조에서 적층된 섬유상 기재를 300회/mim/㎠ 니들펀칭한 후, 200℃의 열풍접착방식으로 제조하는 것을 제외하고는 동일하게 수행하여 쿠션부재를 제조하였다.
<비교예 1>
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유(웅진케미칼사, 단사섬도 7 데니어)에, LM PET(단사섬도 6 데니어)를 8:2의 중량 혼섬하여 섬유웹을 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<실험예 1> 중량 및 두께 측정
실시예 1 내지 4에서 제조된 쿠션부재의 중량 및 두께에 대하여, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
Figure PCTKR2014004583-appb-I000002
상기 표 1의 결과로부터, 단층 및 동일두께조건 대비, 본 발명의 실시예 1 내지 4에서 제조된 쿠션부재는 비교예 1 대비 경량성이 확인되었다. 특히, PET 섬유로 이루어진 비교예 1 대비 10%이상 저중량으로 제조되어 단위밀도가 낮은 쿠션부재를 제조할 수 있었다.
반면에, 본 발명의 실시예 5 및 실시예 6에서 제조된 다층구조의 쿠션부재는 스페이서 원단과의 복합화를 통해 보다 두꺼운 형태의 쿠션패드를 제작할 수 있으며, 쿠션재로서의 물성을 충족하였다.
<실험예 2> 물성측정
상기 실시예 1 내지 실시예 6에서 제조된 쿠션부재에 대한 경도, 압축영구줄음율, 공기투과도, 압축회복률 등을 측정하여 쿠션재에 활용가능한지 여부를 판정하였다. 이때, 경도는 부직포 두께의 70%까지 압축하였을 때 부과되는 하중을 측정한 것이며, 압축영구줄음율은 KS M 6672에 의거하여 70℃에서 22시간 동안 부직포 두께의 50%까지 가압한 후, 실온에서 30분 회복시킨 후의 잔류영구변형을 측정한 수치이다.
또한, 공기통기도는 프라지어법(Frazier Method)에 의해 125Pa의 압력에서 공기투과량을 측정하였으며, 압축회복률은 측정기기(Kawabata Evaluation System-FB3)를 이용하여 부직포를 50gf/cm2으로 압축한 후 회복정도를 측정한 수치이다.
Figure PCTKR2014004583-appb-I000003
상기 결과로부터, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 4에서 제조된 PCT 소재를 함유한 섬유상 기재로 사용한 경우, PET 섬유로 제조된 비교예 1의 쿠션부재와 대비할 때, 경도는 감소하여 부드러운 압축감을 부여할 수 있음을 확인하였다. 또한, 압축회복률이 증가하고 이로 인하여 압축영구줄음률 또한 감소하는 물성 개선을 확인하였다.
또한 동일방법으로 제조된 비교예와 실시예를 검토하였을 때, 실시예의 경우 경도와 압축영구줄음율이 낮고 압축회복률은 높게 나타나 부드러운 쿠션감과 함께 고온고압의 장시간 압축에 대한 영구변형은 적으며 순간적인 회복성은 뛰어나서 쿠션재로서의 가능성을 확인하였다.
특히, 다층구조의 쿠션부재로 제조된 실시예 5 및 실시예 6의 경우, 높은 경도 수치를 확인하였다. 이러한 결과는 PCT 소재의 섬유상 기재 층간에 스페이서 원단을 삽입하여 높은 결속력을 제공하였다.
또한 이러한 다층구조 쿠션부재는 압축회복률 및 압축영구줄음율에서는 가장 우수한 물성을 나타내었으며, 특히 실시예 6의 경우는 얻어진 쿠션부재 웹이 니들펀칭 공정에 의해 다져지는 효과에 의해 경도향상을 확인함에 따라 내구성 확보를 확인할 수 있었다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 PET 소재 섬유 대비, 내열성, 내화학성, 탄력성 및 벌키성이 우수한 PCT 소재에 바인더 섬유가 혼합된 섬유상 기재로 이루어지거나 또는 상기 섬유상 기재가 적어도 2층 이상으로 이루어진 층간에 스페이서 원단이 삽입된 다층구조의 자동차 내장용 쿠션부재를 제공하였다.
특히, 본 발명의 쿠션부재는 섬유상 기재의 소재 변경으로 채택된 PCT 소재 섬유가 PET 보다 높은 내열성, 내화학성, 탄성력 및 벌키성으로 인하여, 경량화 및 높은 탄성회복률을 충족함으로써, 자동차 내장용도에 적합하다.
또한, 철도차량, 선박, 항공기 등의 내장용 쿠션부재, 인테리어 가구용 쿠션부재 등에 사용할 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
<부호의 설명>
10, 11, 12: PCT 소재 섬유에 바인더 섬유가 혼합된 섬유상 기재
13, 13': 스페이서 원단
100: PCT 소재 섬유
200: 바인더 섬유
1': 쿠션부재

Claims (8)

  1. 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(PCT) 소재 섬유에, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 코폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트(co-PCT) 및 폴리프로필렌(PP)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 소재의 바인더 섬유가 혼합된 섬유상 기재로 이루어진 자동차 내장용 쿠션부재.
  2. 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(PCT) 소재 섬유의 제1성분과 PBT, co-PCT 및 PP로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 소재의 바인더 섬유의 제2성분이 방사된 복합섬유가 섬유상 기재로 이루어진 자동차 내장용 쿠션부재.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복합섬유가 심부에 제1성분 및 초부에 제2성분이 방사된 시스-코어형 또는 스킨-코어형인 것을 특징으로 하는 상기 자동차 내장용 쿠션부재.
  4. 제2항에 있어서, 상기 복합섬유가 제1성분 및 제2성분이 각각의 사이드에 배열된 사이드 바이 사이드형인 것을 특징으로 하는 상기 자동차 내장용 쿠션부재.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 바인더 섬유가 5 내지 95 중량% 함유된 것을 특징으로 하는 상기 자동차 내장용 쿠션부재.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 바인더 섬유가 PCT 소재 섬유 대비, 용융온도가 20℃이상의 낮은 저융점 섬유인 것을 특징으로 하는 상기 자동차용 내장용 쿠션부재.
  7. 제1항 또는 제2항의 섬유상 기재가 적어도 2 층 이상으로 이루어진 층간에, 스페이서 원단이 삽입된 자동차 내장용 쿠션부재.
  8. 제6항에 있어서, 상기 스페이서 원단이 열접착방식 단독; 또는 니들펀칭 방식에 열풍접착 또는 니들펀칭방식의 조합;에 의해 섬유상 기재와 층간 접착된 것을 특징으로 하는 상기 자동차 내장용 쿠션부재.
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