KR101433322B1 - 시트용 쿠션재의 제조방법 및 이를 이용한 차량용 시트의 제조방법 - Google Patents

시트용 쿠션재의 제조방법 및 이를 이용한 차량용 시트의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시트용 쿠션재의 제조방법 및 이를 이용한 차량용 시트의 제조방법에 관한 것으로 실리콘 섬유를 니들펀칭(needle punching)하여 실리콘 섬유 부직포를 제조하는 단계, 나들펀칭된 실리콘 섬유 부직포의 일면에 폴리아미드 웹(polyamide web)을 구비하는 단계 및 실리콘 섬유 부직포와 폴리아미드 웹을 니들펀칭하는 단계를 포함함으로써, 촉감성과 쿠션성이 우수하여 착석 시 쾌적감이 뛰어나며 내습성 및 난연성이 우수하다.

Description

시트용 쿠션재의 제조방법 및 이를 이용한 차량용 시트의 제조방법{Manufacturing method of cushion for seat, and Manufacturing method of vehicle seat using the same}
본 발명은 촉감성과 쿠션성이 우수하여 쾌적감이 뛰어난 시트용 쿠션재의 제조방법 및 이를 이용한 차량용 시트의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 부직포는 천연 또는 화학, 재생 등의 각종섬유 소재를 상호간에 일정한 방향성이 없이 엉키게 하여 웹(Web)을 형성한 다음, 이를 화학적, 물리적인 방법으로 결합, 안정화시켜 제조된다. 이러한 부직포는 종이나 천과 같은 형태로 제조되어 산업 자재나 생활주변에서 그 사용목적에 따라 광범위하게 활용되고 있다.
특히, 부직포는 천연피혁이 주로 사용되면서 쿠션감이 요구되는 차량용 시트, 휠체어용 시트, 의자용 시트 등의 소재뿐만 아니라 각종 가방, 의류, 볼, 신발 등의 소재로 활용되고 있다. 또한, 최근에는 환경 친화적이면서 대량생산이 용이한 인조피혁 및 천의 활용도가 높아짐에 따라 인조피혁 또는 천의 소재로도 활용될 수 있도록 품질 및 기능성이 향상된 부직포가 요구되고 있다.
종래 부직포를 제조하는 방법으로는 나일론 단섬유, 일반 폴리에스테르 단섬유 등을 주원료로 사용하여 혼타면, 카딩, 크로스레핑, 니들펀칭, 카렌더 등의 공정에 의해 제조하는 방법과, 나일론 단섬유와 고수축 폴리에스테르 섬유를 혼용하여 혼타면, 카딩, 크로스레핑, 니들펀칭, 수축, 카렌더 등의 공정에 의해 고밀도 부직포를 제조하는 방법이 주종을 이루고 있으나, 이 방법에 의해 제조된 부직포들은 천연피혁, 인조피혁 또는 천의 기능성을 부여하는데 한계가 있었다.
즉, 단섬유만을 니들펀칭하여 제조한 부직포는 설비특성상 단섬유를 물리적 결합에 의해 엉키게하여 제조하는바 섬유의 방향성이 없기 때문에 종, 횡으로 인장력을 가했을 때에 신축 회복율이 작고, 또한 섬유의 반발 탄성이 적기 때문에 쿠션기능도 없어 쿠션 및 신축 회복성 부여에는 한계가 있었다. 또한, 고밀도 부직포의 경우에는 단섬유만으로 제조된 일반 부직포와 비교하여 섬유밀도 및 절단신도는 높지만, 단섬유의 섬도가 가늘고 방향성이 없으며 단섬유만으로 교락되어 있기 때문에 쿠션 및 신축회복성이 아주 약한 문제가 있다.
따라서 부직포의 품질 및 기능성을 향상시켜 천연피혁, 인조피혁, 천 등의 어떠한 표피재에도 적용이 가능하며, 촉감성과 쿠션성이 우수한 쿠션재를 제조할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
한국공개특허 제1995-0011205호 한국등록실용 제0385099호 한국공개특허 제2003-0034288호
본 발명의 목적은 촉감성과 쿠션성이 우수하여 쾌적감이 뛰어난 시트용 쿠션재를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법에 의해 제조된 시트용 쿠션을 이용하여 차량용 시트의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시트용 쿠션재의 제조방법은 실리콘 섬유를 니들펀칭(needle punching)하여 실리콘 섬유 부직포를 제조하는 단계, 상기 니들펀칭된 실리콘 섬유 부직포의 일면에 폴리아미드 웹(polyamide web)을 구비하는 단계 및 상기 실리콘 섬유 부직포와 폴리아미드 웹을 니들펀칭하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 실리콘 섬유의 데니어(denier)는 2 내지 20 den일 수 있다.
상기 실리콘 섬유 부직포의 밀도는 200 내지 2000 g/m2일 수 있다.
상기 폴리아미드 웹의 밀도는 50 내지 300 g/m2일 수 있으며, 10,000 내지 16,500의 수평균 분자량을 갖는 것이 바람직하다.
상기 실리콘 섬유 부직포의 높이는 2 내지 20 mm일 수 있으며, 실리콘 섬유 부직포와 폴리아미드 웹의 높이 비율은 1 : 0.05 내지 0.5일 수 있다.
상기 시트용 쿠션재의 인열강도는 15 내지 25 kgf, 탄성율은 30,000 내지 38,000 kg/㎠일 수 있다.
또한, 상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 시트의 제조방법은 상기의 제조방법에 따라 제조된 시트용 쿠션재의 폴리아미드 웹이 구비된 면에 표피재를 구비하는 단계; 및 상기 표피재를 히팅롤(heating roll)측으로, 상기 시트용 쿠션재를 프레스롤 측으로 통과시켜 시트용 쿠션재와 표피재를 결합하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 표피재는 천연피혁, 천 또는 합성피혁일 수 있다.
본 발명의 시트용 쿠션재는 촉감성과 쿠션성이 우수하여 쾌적감이 뛰어나며, 유연성이 우수하여 작업이 용이하고 주름이 형성되지 않은 시트를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 탄성이 우수하여 고르게 압력을 분포할 수 있어 우수한 착용감을 얻을 수 있다. 또한 유해한 물질을 사용하지 않으므로 화재시에도 유해가스의 발생을 막을 수 있다.
또한, 본 발명의 시트용 쿠션재는 내습성이 우수하여 별도의 항균처리를 하지 않아도 되고, 난연성이 우수하므로 별도의 난연처리를 하지 않아도 된다.
또한, 본 발명의 시트용 쿠션재를 이용하여 시트 등의 제품을 제조 시 굴곡주름이 형성되지 않아 한층 고급스럽게 보일 수 있다.
본 발명의 시트용 쿠션재는 차량용 시트뿐만 아니라 휠체어용 시트, 매트리스, 의자용 시트 등에 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 시트용 쿠션재를 제조하는 방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 시트용 쿠션재를 이용하여 차량용 시트를 제조하는 방법을 나타낸 공정도이다.
도 3은 본 발명의 시트용 쿠션재를 이용하여 제조된 차량용 시트를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 시트용 쿠션재를 이용한 차량용 시트의 분해도이다.
본 발명은 촉감성과 쿠션성이 우수하여 쾌적감이 뛰어난 시트용 쿠션재의 제조방법 및 이를 이용한 차량용 시트의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 시트용 쿠션재는 실리콘 섬유를 니들펀칭(needle punching)하여 실리콘 섬유 부직포를 제조하는 단계, 상기 나들펀칭된 실리콘 섬유 부직포의 일면에 폴리아미드 웹(polyamide web)을 구비하는 단계, 및 상기 실리콘 섬유 부직포와 폴리아미드 웹을 니들펀칭하는 단계를 포함하여 제조된다.
상기 실리콘 섬유의 데니어(denier)는 2 내지 20 den, 바람직하게는 2 내지 10 den이다. 실리콘 섬유의 데니어가 상기 하한치 미만인 경우에는 쿠션재의 인열강도 및 인장강도 등의 강도가 저하될 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 쿠션성 및 유연성 등이 저하될 수 있다.
상기 니들펀칭된 실리콘 섬유 부직포는 쿠션성, 유연성, 강도, 탄성, 통기성, 내습성 및 난연성 등이 향상된 것으로서, 실리콘 섬유 부직포의 밀도는 200 내지 2000 g/m2, 바람직하게는 400 내지 1000 g/m2일 수 있다. 실리콘 섬유 부직포의 밀도가 상기 하한치 미만인 경우에는 강도 및 탄성 등이 저하될 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 쿠션성, 통기성 및 유연성 등이 저하될 수 있다.
상기 실리콘 섬유 부직포의 높이는 2 내지 20 mm, 바람직하게는 4 내지 10 mm이다. 실리콘 섬유 부직포의 높이가 상기 하한치 미만인 경우에는 쿠션성, 유연성, 탄성 등이 저하될 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 통기성 및 착용감이 저하될 수 있다.
상기 폴리아미드 웹은 수평균 분자량이 10,000 내지 16,500인 폴라아미드가 웹 형태로 되어 있는 것으로서, 용액 상태인 접착제를 이용하여 쿠션재를 제조하는 경우에 비하여 탄성, 통기저항 및 촉감성이 저하되지 않을 수 있다. 또한, 폴리아미드 웹을 사용하면 본 발명 쿠션재의 강도, 파단신도가 더욱 우수해질 수 있다.
이러한 폴리아미드 웹의 밀도는 50 내지 300 g/m2, 바람직하게는 80 내지 200 g/m2이다. 폴리아미드 웹의 밀도가 상기 하한치 미만인 경우에는 쿠션재와 표피재가 단단하게 접착되지 않을 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 통기저항 및 촉감이 저하될 수 있다.
본 발명에 사용된 실리콘 섬유 부직포와 폴리아미드 웹의 높이 비율은 1 : 0.05 내지 0.5, 바람직하게는 1 : 0.1 내지 0.3이다. 폴리아미드 웹의 높이 비율이 실리콘 섬유 부직포를 기준으로 상기 하한치 미만인 경우에는 폴리아미드 웹의 양이 적어 쿠션재와 표피재가 단단하게 접착되지 않을 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 쿠션재의 유연성, 탄성 등이 저하될 수 있고 제품으로 제조시 표피재에 굴곡주름이 형성될 수 있다.
본 발명에 따라 시트용 쿠션재를 제조하는 방법은 도 1에 나타낸 바와 같이, 먼저 실리콘 섬유(110)를 포개어 놓고 니들펀칭 공정을 통해 필요한 두께의 실리콘 섬유 부직포(120)를 형성한다.
다음으로, 상기 형성된 실리콘 섬유 부직포(120)의 일면에 폴리아미드 웹(130)을 구비한 후 실리콘 섬유 부직포와 폴리아미드 웹을 니들펀칭하여 시트용 쿠션재(100)를 제조한다.
상기 실리콘 섬유 부직포(120)와 폴리아미드 웹(130)은 니들펀칭에 의하여 서로 엉키면서 결합된다. 하지만 이때 실리콘 섬유 부직포(120)와 폴리아미드 웹(130)이 일체로 합체되는 것이 아니라 실리콘 섬유 부직포의 일면에 폴리아미드 웹이 결합되어 있는 상태로 결합된다.
실리콘 섬유 부직포와 폴리아미드 웹을 니들펀칭으로 결합하지 않고 용액 상태인 접착제(예컨대, 폴리아미드 용액)를 이용하는 경우에는 추후 쿠션재와 표피재를 결합시 표피재에 잔주름이 발생하고 탄성이 저하될 수 있다.
이와 같이 제조된 시트용 쿠션재(100)의 인열강도는 15 내지 25 kgf; 인장강도는 40 내지 45 kgf/5cm; 유연성은 14,000 내지 20,000 mgㆍcm; 탄성율은 30,000 내지 38,000 kg/㎠; 통기성은 7%이하일 수 있다.
또한, 시트용 쿠션재(100)는 탄성이 높아 고른 압력분포를 보이며, 강도, 쿠션성, 유연성, 탄성, 내습성 및 난연성이 우수하고, 표피재와의 굴곡에 의한 상호 간섭을 최소화하여 제품으로 제조시 표피재에, 특히 영곡면(표면이 접어지는 방향으로 굽어진 곡면)이나 복곡면(2개 이상의 방향으로 굽어지는 곡면)의 부위에 굴곡주름이 형성되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 시트용 쿠션재를 이용하여 차량용 시트를 제조하는 방법을 나타낸 공정도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 시트용 쿠션재(100)의 폴리아미드 웹이 구비된 면에 표피재(210)를 구비한 다음 상기 표피재(210)를 히팅롤(heating roll, 220) 측으로, 상기 시트용 쿠션재(100)를 프레스롤(press roll, 230) 측으로 통과시켜 시트용 쿠션재와 표피재를 결합시킨다. 시트용 쿠션재(100)의 폴리아미드 웹이 구비된 면에 표피재(210)를 구비하지 않고 실리콘 섬유 부직포가 구비된 면에 폴리아미드 웹을 구비하면 쿠션재와 표피재가 단단히 결합되지 않을 뿐만 아니라 표피재의 일부는 쿠션재와 결합되고 대부분은 결합되지 않음에 따라 롤을 통과하면서 표피재에 구김이 발생할 수 있다.
히팅롤(220)에서 발생된 열에 의하여 쿠션재(100)의 폴리아미드 웹이 용해되면서 쿠션재(100)와 표피재(210)가 결합된다.
쿠션재는 폴리아미드 웹을 포함하므로 표피재의 종류에 상관없이 높은 접착력을 얻을 수 있지만, 바람직한 표피재로는 천연피혁, 천 또는 합성피혁을 들 수 있다.
도 2의 방법으로 제조된 시트재(200)를 이용하면 촉감성과 쿠션성이 우수하고, 굴곡주름 등의 주름이 형성되지 않는 차량용 시트(도 3)를 제조할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 시트용 쿠션재를 이용한 차량용 시트의 분해도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 차량용 시트는 시트용 쿠션재(100)와 상기 시트용 쿠션재(100)의 일면에 형성된 표피재(210)로 이루어져 있으며; 시트용 쿠션재(100)는 실리콘 섬유 부직포(120)와 상기 실리콘 섬유 부직포(120)의 일면에 형성된 폴리아미드 웹(130)으로 이루어져 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1.
10 den의 실리콘 섬유를 니들펀칭하여 밀도가 800 g/m2인 실리콘 섬유 부직포를 제조한 후 상기 실리콘 섬유 부직포의 일면에 밀도가 150 g/m2인 폴리아미드 웹을 구비한 다음 니들펀칭하여 시트용 쿠션재를 제조하였다. 이때 실리콘 섬유 부직포와 폴리아미드 웹의 높이 비율이 1 : 0.2였다.
실시예 2.
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 실리콘 섬유 부직포의 밀도가 1500 g/m2이고 폴리아미드 웹의 밀도가 300 g/m2인 것을 사용하여 시트용 쿠션재를 제조하였다.
비교예 1.
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 실리콘 섬유 부직포와 폴리아미드 웹을 니들펀칭하는 대신 열을 가하여 실리콘 섬유 부직포와 폴리아미드 웹을 결합하여 시트용 쿠션재를 제조하였다.
비교예 2.
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 실리콘 섬유 대신 폴리프로필렌 섬유를 사용하여 시트용 쿠션재를 제조하였다.
비교예 3.
10 den의 실리콘 섬유를 니들펀칭하여 밀도가 800 g/m2인 실리콘 섬유 부직포를 제조한 후 상기 실리콘 섬유 부직포의 일면에 핫멜팅 본드로 우레탄을 도포하여 시트용 쿠션재를 제조하였다.
시험예 1. 물성측정
실시예 및 비교예에서 제조된 시트용 쿠션재의 물성을 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다. 이때 비교예 4는 우레탄 폼이다.
1-1. 인열강도(Kgf): 미국재료시험협회규격(ASTM) D 2261의 방법으로 측정하였다.
1-2. 인장강도(kgf/5cm): 미국재료시험협회규격(ASTM) D 5035의 방법으로 측정하였다.
1-3. 파단신도(%): (주) 오리엔테크사 제조의 텐실론 UCT-100 인장 시험기를 이용하여 10 ㎜ 폭, 100 ㎜ 길이의 시트를 100℃ 분위기하에서 5분간 유지한 후, 300 ㎜/분으로 신장시켰을 때의 시트 길이 방향 및 가로 방향의 파단 신도의 평균치이다.
1-4. 유연성(mgㆍcm): 미국재료시험협회규격(ASTM) D 1388의 방법으로 측정하였다.
1-5. 탄성율(kg/cm2): 미국재료시험협회규격(ASTM) D 638의 방법으로 측정하였다.
1-6. 통기성(%): 미국재료시험협회규격(ASTM) D 737의 방법으로 측정하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
인열강도(kgf) 25 22 24 12 18 10
인장강도(kgf/5cm) 43 41 29 25 27 21
파단신도(%) 100이상 100이상 100이상 80 82 59
유연성
(mg·cm)		 17000 15000 4000 6000 2000 16000
탄성율
(kg/cm2)		 35000 32000 12000 16000 10000 19000
통기성(%) 7이하 7이하 38 25 41 7이하
위 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 2에 따라 제조된 시트용 쿠션재는 비교예 1 내지 4에서 제조된 시트용 쿠션재에 비하여 인열강도, 인장강도, 파단신도, 유연성, 탄성율 및 통기성이 우수한 것으로 확인되었다.
시험예 2. 관능성 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 시트용 쿠션재를 천연피혁과 결합시켜 차량용 시트로 제작한 후 전문패널 10명을 5분 동안 착석하게 한 다음 9점 척도법으로 관능검사를 실시하여 평균값 구하였으며, 이를 하기 표 2에 나타내었다.
이때 비교예 1에서 제조된 쿠션재는 천연피혁과 접착되지 않아 관능성을 측정할 수 없었다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 2 비교예 3 비교예 4
쿠션성 8.1 7.6 5.2 3.8 6.9
촉감성 8.4 7.9 5.9 3.3 7.2
편안함 8.2 7.7 4.3 2.3 7.5
주름확인
(육안)		 7.8 7.1 3.0 2.1 2.2
위 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 2에 따라 제조된 시트용 쿠션재는 비교예 2 내지 4에 비하여 쿠션성, 촉감성이 우수하며, 편안함을 더욱 느낄 수 있었다. 또한, 본 발명의 시트용 쿠션재는 영곡면(표면이 접어지는 방향으로 굽어진 곡면)이나 복곡면(2개 이상의 방향으로 굽어지는 곡면)의 부위에서도 잔주름이 거의 형성되지 않아 미려한 외관을 보였다.
이와 같이 본 발명의 시트용 쿠션재는 유연성이 우수하므로 표피재와 쿠션재 간의 골곡에 의한 상호 간섭이 최소화되어 영곡면이나 복곡면의 부위에 적용하더라도 굴곡주름이 형성되지 않으며, 탄성이 우수하므로 고르게 압력이 분포하고 이로 인하여 착용감이 우수한 것을 확인하였다.
100: 시트용 쿠션재 110: 실리콘 섬유
120: 실리콘 섬유 부직포 130: 폴리아미드 웹
200: 시트재 210: 표피재
220: 히팅롤 230:프레스롤

Claims (11)

  1. 실리콘 섬유를 니들펀칭(needle punching)하여 실리콘 섬유 부직포를 제조하는 단계;
    상기 나들펀칭된 실리콘 섬유 부직포의 일면에 폴리아미드 웹(polyamide web)을 구비하는 단계; 및
    상기 실리콘 섬유 부직포와 폴리아미드 웹을 니들펀칭하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트용 쿠션재의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 섬유의 데니어(denier)는 2 내지 20 den인 것을 특징으로 하는 시트용 쿠션재의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 섬유 부직포의 밀도는 200 내지 2000 g/m2인 것을 특징으로 하는 시트용 쿠션재의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 폴리아미드 웹의 밀도는 50 내지 300 g/m2인 것을 특징으로 하는 시트용 쿠션재의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 폴리아미드 웹은 10,000 내지 16,500의 수평균 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 시트용 쿠션재의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 섬유 부직포의 높이는 2 내지 20 mm인 것을 특징으로 하는 시트용 쿠션재의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 섬유 부직포와 폴리아미드 웹의 높이 비율이 1 : 0.05 내지 0.5인 것을 특징으로 하는 시트용 쿠션재의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 시트용 쿠션재의 인열강도는 15 내지 25 kgf인 것을 특징으로 하는 시트용 쿠션재의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 시트용 쿠션재의 탄성율은 30,000 내지 38,000 kg/㎠인 것을 특징으로 하는 시트용 쿠션재의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 시트용 쿠션재의 폴리아미드 웹이 구비된 면에 표피재를 구비하는 단계; 및
    상기 표피재를 히팅롤(heating roll)측으로, 상기 시트용 쿠션재를 프레스롤 측으로 통과시켜 시트용 쿠션재와 표피재를 결합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 시트의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 표피재는 천연피혁, 천 또는 합성피혁인 것을 특징으로 하는 차량용 시트의 제조방법.
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