KR101364601B1

KR101364601B1 - 복합시트

Info

Publication number: KR101364601B1
Application number: KR1020070123706A
Authority: KR
Inventors: 영 남 황; 윤 희 안; 원 준 김
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2014-02-27
Also published as: KR20090056517A

Abstract

본 발명은 복합시트에 관한 것으로서, 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 극세섬유들이 서로 교락된 부직포내에 고분자 탄성체가 함침되어 있으며 일정간격으로 구멍들이 천공(Punching)되어 있는 인공피혁(A)과 상기 인공피혁 이면에 접착되어 있는 보강용 원단(B)으로 구성되며, 8kgf 하중하에서의 가로방향 정하중신율과 세로방향 정하중신율 각각이 8~25%인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 적절한 신율 특성을 구비하여 장기간 사용시에도 양호한 형태안정성을 그대로 유지하며, 쿠션감 및 촉감도 우수하고, 봉제 및 장착 작업성이 뛰어나다.

복합시트, 인공피혁, 차량, 신율, 보강용 원단, 정하중신율, 형태안정성

Description

복합시트{Composite sheet}

본 발명은 복합시트에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 적절한 신율 특성을 구비하여 장기간 사용시에도 양호한 형태안정성을 그대로 유지하고, 쿠션감과 촉감도 우수하고, 봉제 및 장착 작업성이 뛰어난 차량용 복합시트에 관한 것이다.

극세사들이 3차원적으로 교락되어 있는 부직포와 상기 부직포내에 함침된 고분자 탄성체로 이루어진 인공피혁은 촉감, 라이트 이펙트, 드레이프성 등이 우수하고 천연피혁과 유사한 부드러운 질감과 독특한 외관을 갖고 있어서 자동차, 비행기, 기차, 선박 등의 운송수단(이하 "차량"이라고 약칭한다)의 시트(Seat) 표피재나 인테리어 소재 등으로 널리 사용되고 있다.

차량용 소재로 사용되는 인공피혁(이하 "차량용 인공피혁"이라 약칭한다)은 마찰 및 외력에 대한 내구성 및 형태안정성이 요구됨과 동시에 굴곡이 많은 부위에 사용되는 특성상 봉제 및 장착 작업이 용이하도록 적절한 신율 특성이 요구되고 있다.

인공피혁에 신축성을 부여하는 종래기술로 대한민국 등록특허 제10-0681377호에서는 부직포내 섬유의 배향구조를 적절하게 제어하여 이방성을 갖도록 제조된 부직포를 사용하여 인공피혁에 신축성을 부여하는 방법을 게재하고 있으나, 상기 종래방법으로 제조된 인공피혁은 부직포의 이방성만으로 신축성이 부여되기 때문에 형태안정성이 낮아 차량용 인공피혁으로는 부적합한 문제가 발생되었다.

또 다른 종래기술로 대한민국 등록특허 제0658097호에서는 부직포와 정하중신율이 10~30%인 직물 또는 편물을 함께 니들펀칭하여 제조한 복합시트에 폴리우레탄을 충진하여 인공피혁을 제조함으로서, 제조된 인공피혁에 양호한 신율특성을 부여하는 방법을 게재하고 있으나, 상기 종래방법으로 제조된 인공피혁은 장기간 사용시 형태변형이 일어나는 문제가 있었다.

또 다른 종래기술로는 펀칭(Punching) 등의 방법으로 인공피혁에 일정한 가격으로 구멍을 형성함으로써 양호한 신율특성과 고감성을 부여하는 방법도 제안된 바 있으나, 상기 방법으로 제조된 차량용 인공피혁은 신율이 너무 커져서 형태안정성이 저하되는 문제가 있었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 또 다른 종래기술로는 일정으로 구멍이 천공된 인공피혁의 이면에 직물 또는 편물 등의 보강용 원단을 접착하여 차량용 복합시트를 제조하는 방법도 제안되었으나, 상기 차량용 복합시트는 인공피혁의 이면에 부착되는 보강용 원단으로 인해 정하중신율이 크게 저하되는 문제가 있었다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위해서 본 발명은 적절한 신율 특성을 구비하여 장기간 사용시에도 양호한 형태안정성을 그대로 유지하면서도 쿠션감과 촉감도 우수하고, 봉제 및 장착 작업성이 뛰어난 복합시트를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 상기 복합시트를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 인공피혁은 도 1에 도시된 바와 같이 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 극세섬유들이 서로 교락된 부직포내에 고분자 탄성체가 함침되어 있으며 일정간격으로 구멍들이 천공(Punching)되어 있는 인공피혁(A)과 상기 인공피혁 이면에 접착되어 있는 보강용 원단(B)으로 구성되며, 8kgf 하중하에서의 가로방향 정하중신율과 세로방향 정하중신율 각각이 8~25%인 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 복합시트의 단면 모식도이며, 도 1 중 부호 A는 천공된 인공피혁, 부호 B는 보강용 원단, H는 인공피혁에 천공된 구멍을 나타낸다.

본 발명에 있어서 "차량용 복합시트"라는 용어는 천공된 인공피혁(A) 일면에 보강용 원단(B)이 접착되어 차량의 표피재나 인테리어 소재로 사용되는 시트물을 의미한다.

상기 보강용 원단(B)은 8kgf 하중하에서의 가로방향 정하중신율 및 세로방향 정하중신율 각각이 10~30%인 것이 바람직하고, 직물, 편물, 부직포, 직경이 1~1,000㎚인 나노섬유로 이루어진 웹(Web) 및 필름 중에서 선택된 1종 등이다.

상기 보강용 원단(B)은 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 원사 등으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 인공피혁에는 직물 또는 편물이 부직포와 교락된 상태로 더 포함될 수도 있다.

상기 고분자 탄성체는 폴리우레탄 수지, 폴리우레아 수지 등이나, 가공성 측면에서 폴리우레탄 수지가 가장 바람직하다.

상기 극세섬유는 폴리아미드 섬유 또는 폴리에스테르 섬유 등이나, 본 발명에서는 극세섬유의 종류를 특별하게 한정하는 것은 아니다.

상기 극세섬유의 단사섬도는 0.001~0.3데니어 이다.

단사섬도가 0.001데니어 미만인 경우에는 인공피혁의 강도가 저하되며, 0.3데니어를 초과하면 인공피혁의 촉감 및 라이팅 이펙트가 저하된다.

본 발명에 따른 차량용 복합시트는 8kgf 하중하에서의 가로방향 정하중신율이 8~25%이고, 8kgf 하중하에서의 세로방향 정하중신율이 8~25%이다.

가로방향 정하중신율과 세로방향 정하중신율이 8% 미만인 경우에는 신축성이 부족하여 봉제 및 장착 작업성이 어렵게 되고 쿠션감도 저하되고, 25%를 초과하는 경우에는 장기간 사용시 형태안정성이 저하된다.

본 발명에 있어서, 극세섬유의 단사섬도와 복합시트의 8kgf 하중하에서의 가로방향 및 세로방향 정하중신율은 아래와 같은 방법으로 측정한다.

·극세섬유의 단사섬도( 데니어 )

제조된 복합시트의 단면 샘플을 취하여 골드 코팅과 같은 준비공정을 거치고 주사전자현미경[SEM] 분석장비를 통하여 일정한 배율로 차량용 복합시트의 단면사진을 찍었다. 사진상에 나타난 극세섬유 한가닥의 지름을 평가하여 실제값으로 환산한 후 다음과 같은 공식을 통하여 섬도를 구하였다.

섬도(데니어) = 9πD²ρ/4000

상기 식에서 π는 원주율이고, D는 극세섬유 단면 지름(㎛) 이고, ρ는 극세사섬유 밀도값(g/㎤) 이다. 참고로, 나일론의 밀도는 1.14이고, 폴리에틸렌테레프탈레이트의 밀도는 1.38 이다.

· 정하중신율 (%)

폭 50mm, 길이 250mm 의 복합시트 시험편을 세로 및 가로 방향에서 각각 3개씩 취하여 그 중앙부에 거리 100mm 의 표선을 긋는다. 이것을 클램프 간격 150mm 로 하여 피로도 시험기(*)에 장착하고, 살며시 78.4N(8kgf)의 하중(하부 클램프의 하중을 포함)을 건다. 하중을 건 그대로 10분간 방치하여, 표선간 거리(ℓ₀)를 구한후 다음과 같은 공식에 의하여 정하중신율을 구한다.

정하중신율(%) = ℓ₀ - 100

상기 식에서 ℓ₀ 는 8kg의 하중을 걸고 10분간 방치 후의 표선간 거리(mm)이다.

* 피로도 시험기는 '말렌스 피로도 시험기' 등을 사용한다.

한편, 본 발명에 따른 상기 복합시트의 제조방법은 단사섬도가 0.001~0.3 데니어인 극세섬유들이 서로 교락된 부직포내에 고분자 탄성체가 함침되어 있는 인공피혁의 일정한 간격으로 펀칭(Punching)하여 천공된 인공피혁(A)을 제조한 다음, 상기 천공된 인공피혁(A)의 이면에 8kgf 하중하에서의 가로방향 정하중신율과 세로방향 정하중신율 각각이 10~30%인 보강용 원단(B)을 접착시키는 것을 특징으로 한다.

상기의 인공피혁, 구체적으로는 천공되기 이전인 인공피혁은 알칼리 이용해성의 해성분과 해성분 용출 후 단사섬도가 0.001~0.3 데니어인 도성분으로 구성된 해도형 복합섬유를 단섬유화 한 후, 이를 카딩, 크로스래핑 및 니들펀칭하여 부직포를 제조한 다음, 상기 부직포에 고분자 탄성체를 함침한 다음, 고분자 탄성체가 함침된 부직포를 알칼리 수용액으로 처리하여 상기 해성분을 용출한 다음, 버핑 및 염색하는 공정으로 제조한다.

다음으로는, 본 발명에 따른 상기 복합시트를 제조하는 방법 일례를 구체적으로 살펴본다.

먼저, 본 발명에서는 알칼리 이용해성 공중합 폴리에스테르인 해성분과 상기 해성분 내에 분산되어 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 도성분 들로 이루어진 해도형 복합섬유를 단섬유화한 후 이를 오프닝, 카팅, 크로스랩핑 및 니들펀칭하여 부직포를 제조한다.

다음으로는, 상기 부직포에 고분자 탄성체를 함침한 후 이를 알칼리 수용액으로 처리하여 상기 해성분을 용출하여 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 극세섬유들이 서로 교락된 부직포 내에 고분자 탄성체가 함침되어 있는 복합시트를 제조한다.

한편, 본 발명에서는 상기와 같이 제조된 부직포를 알칼리 수용액으로 먼저 처리하여 해성분을 용출한 다음, 여기에 고분자 탄성체를 함침할 수도 있다.

상기 해성분인 알칼리 이용해성 공중합 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고, 부가성분으로 분자량 400~20000, 가장 좋기로는 1000~4000의 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 1,4-사이클로헥산디카르복실산, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디카르복실레이트, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2,2-디메틸-1,4-부탄디올, 2,2,4-트리메틸1,3-프로판디올, 아디프산 중 선택된 하나 또는 둘 이상을 25중량%이하 공중합시킨 공중합폴리에스테르 등 이다.

상기 고분자 탄성체로는 폴리우레탄수지, 폴리우레아수지, 폴리아크릴산수지 등을 사용할 수 있지만, 가공정, 내마모성, 내가수분해성 등의 점에서 폴리우레탄수지가 바람직하다.

고분자 탄성체/극세섬유로 구성된 섬유기재의 중량비율이 30/70~90/10이 바람직하다.

고분자 탄성체의 중량 비율이 10중량% 미만인 경우에는 쿠션성이 너무 낮아지고 70중량%를 초과하는 경우에는 촉감 및 라이트 이펙트가 너무 낮아진다.

고분자 탄성체를 충전처리하는 방법은 부직포에 고분자 탄성체의 유기용제 용액 또는 수성 분산액을 함침 및/또는 도포한 후 습식응고, 또는 건식응고법에 의해 부착시킬 수 있다.

고분자 탄성체의 유기용제로서는 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸술폭시드 등의 극성용매 외 톨루엔, 아세톤, 메틸에틸케톤 등을 사용할 수 있다.

다음으로는, 상기와 같이 제조되어 고분자 탄성체가 함침되어 있는 부직포를 버핑 및 염색하여 인공피혁을 제조한다.

다음으로는, 상기 인공피혁을 일정한 간격으로 펀칭(Punching)하여 일정간격으로 구멍들이 천공된 인공피혁(A)을 제조한다.

다음으로는, 천공된 인공피혁(A)의 이면에 앞에서 설명한 가로방향 정하중신율과 세로방향 정하중신율 각각이 10~30%인 보강용 원단(B)을 도 2에 도시된 공정으로 접착시켜 차량용 복합시트를 제조한다.

도 2는 천공된 인공피혁(A)과 보강용 원단(B)을 접착하는 공정 예시도로서, 천공된 인공피혁(A) 상에 접착제 코팅 장치(3)로 접착제를 코팅한 후, 그 위에 보강용 원단(B)을 올려놓고, 이를 칼렌더롤(4) 사이로 통과시켜 건조 및 권취하는 방법을 도시하고 있다.

이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.

그러나 본 발명은 하기 실시예에 의해 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

알칼리 이용해성 공중합 폴리에스테르의 해성분과 상기 해성분 내에 분산 배열된 폴리에스테르 수지의 도성분 70개로 구성된 해도형 복합섬유(도성분의 단사섬도 : 0.05데니어)를 50㎜의 길이로 절단하여, 단섬유화 하고 카딩 및 크로스 래퍼 공정을 거쳐 상기 해도형 복합 단섬유의 적층웹을 제조한 후, 이를 니들펀칭하여 해도형 복합섬유의 부직포를 제조하였다.

다음으로는 제조된 상기 부직포에 폴리우레탄 수지를 부직포 중량대비 40중량%를 함침한 후 습식응고하고, 이를 알칼리 수용액(가성소오다 수용액으로 처리하여 해도형 복합섬유 내 해성분을 용출한 후 버핑 및 염색하여 인공피혁을 제조하였다.

다음으로는, 상기 인공피혁을 펀칭하여 직경이 0.1㎜인 구멍들을 형성하여 천공된 인공피혁(A)을 제조하였다.

상기 구멍들의 가로방향 간격과 세로방향 간격은 각각 2㎝가 되도록 하였다.

다음으로는, 상기의 천공된 인공피혁(A) 이면에 도 2에 도시된 공정으로 8kgf 하중하에서의 가로방향 정하중신율이 10%이고, 8kgf 하중하에서의 세로방향 정하중신율이 15%인 폴리에스테르 직물(보강용 원단, B)을 접착시켜 복합시트를 제 조하였다.

제조한 복합시트의 8kgf 하중하에서의 가로방향 정하중신율과 8kgf 하중하에서의 세로방향 정하중신율을 측정한 결과는 표 2와 같다.

실시예 2~ 실시예 5 및 비교실시예 1 내지 비교실시예 2

보강용 원단(B)의 종류 및 물성을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 복합시트를 제조하였다.

제조조건

구분	보강용 원단(B)종류	보강용 원단(B)의 8kgf 하중하에서의 정하중신율(%)
구분	보강용 원단(B)종류	가로방향	세로방향
실시예 1	폴리에스테르 직물	15	20
실시예 2	폴리에스테르 편물	20	20
실시예 3	폴리에스테르 부직포	20	15
실시예 4	폴리에스테르 나노섬유 웹	15	18
실시예 5	폴리에스테르 필름	20	15
비교실시예 1	폴리에스테르 직물	7	8
비교실시예 2	폴리에스테르 편물	35	32

복합시트 물성평가 결과

구분	차량용 복합시트(C)의 8kgf 하중하에서의 정하중신율(%)
구분	가로방향	세로방향
실시예 1	13	17
실시예 2	17	17
실시예 3	17	13
실시예 4	13	14
실시예 5	17	13
비교실시예 1	5	6
비교실시예 2	27	26

도 1은 본 발명에 따른 복합시트의 단면 모식도.

도 2는 천공된 인공피혁(A)과 보강용 원단(B)을 접착시키는 공정 예시도.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호 설명

A : 천공된 인공피혁 B : 보강용 원단

H : 인공피혁에 천공된 구멍

1 : 천공된 인공피혁 공급 로울러 2 : 보강용 원단 공급 로울러

3 : 접착제 코팅장치 4 : 칼렌더롤 5 : 건조장치

6 : 복합시트 권취 로울러

Claims

단사섬도가 0.001~0.3데니어인 극세섬유들이 서로 교락된 부직포내에 고분자 탄성체가 함침되어 있으며 일정간격으로 직경이 0.1㎜인 구멍들이 천공(Punching)되어 있는 인공피혁(A)과 상기 인공피혁 이면에 접착되어 있으며 8kgf 하중하에서 가로방향 정하중신율과 세로방향 정하중신율이 각각 10~30%인 보강용 원단(B)으로 구성되며, 8kgf 하중하에서의 가로방향 정하중신율과 세로방향 정하중신율 각각이 8~25%인 것을 특징으로 하는 복합시트.
삭제
제1항에 있어서, 보강용 원단(B)은 직물, 편물, 부직포, 직경이 1~1,000㎚인 나노섬유로 이루어진 웹(Web) 및 필름 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 복합시트.
제1항에 있어서, 고분자 탄성체가 폴리우레탄 수지 및 폴리우레아 수지 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 복합시트.
제1항에 있어서, 인공피혁(A) 내에 직물 및 편물 중에서 선택된 1종이 부직포와 교락된 상태로 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 복합시트.