KR102097691B1 - 팜 섬유가 포함된 부직포 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팜 섬유 및 이형단면 단섬유를 구조체로 하고, 저융점 시스코어 섬유를 바인더 섬유로 구성된 팜 섬유가 포함된 부직포로서, 상기 이형단면 단섬유는 4개의 돌출부가 방사형으로 결합되고, 상기 4개의 돌출부는 동일한 모양으로 상호 수직으로 연결되며, 상기 4개의 돌출부의 끝단은 방사방향과 수직인 직사각형의 마감부가 연결된 것으로 하기의 조건을 만족하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 또는 레이온 섬유 중 어느 하나인 것에 특징이 있는 팜 섬유가 포함된 부직포에 관한 것이다.
식(1) (c-2a)×0.5≤b≤(c-2a)×0.7
단, c는 1~3mm, a는 0.05~0.2mm, a ＜ b
여기서,
a : 마감부의 높이
b : 마감부의 길이
c : 이형단면 섬유 단면의 최대길이

Description

팜 섬유가 포함된 부직포{Non-woven fabric containing palm fiber}

본 발명은 팜 섬유가 포함된 부직포에 관한 것으로, 팜 섬유 및 이형단면 단섬유를 구조체로 하고 저융점 시스코어 섬유를 바인더 섬유로 사용한 향균, 소취, 통기성을 지닌 팜 섬유가 포함된 부직포에 관한 것이다.

부직포는 방적, 제직, 편성에 의한 공정 없이 섬유집합체를 화학적 작용이나 기계적 작용 또는 적당한 수분이나 열처리에 의해 섬유 상호 간을 결합시킨 포(布)의 형상을 가진 것이라 할 수 있다. 부직포는 종류가 다양하고, 특히 최근 폴리우레탄의 대체로 많이 활용되고 있으며, 통기성을 위주로 사용되는 소파, 침대, 의자 등에 매트리스로 사용되고 있다.

일반적으로 팜 섬유는 공기가 잘 통하는 구조로 되어있고, 천연의 향균, 소취등의 특징을 가진다. 이에 반해 단독구조물로 제작하는 경우 딱딱해지는 단점이 있고, 혼합 성형되는 경우 대부분 라텍스를 사용하여 통기성이 떨어진다.

본 발명은 통기성을 갖도록 공기층, 즉 데드에어층을 최대로 보유하기 위하여 야자, 양마등에서 추출되는 팜 섬유 및 이형단면 단섬유를 구조체 섬유로 구성된 부직포를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 구조체 섬유 중 팜 섬유의 형태를 효과적으로 고정할 수 있는 특징을 갖도록 저융점 시스코어 단섬유가 포함된 부직포를 제공하는 데 목적이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 팜 섬유 및 이형단면 단섬유를 구조체로 하고, 저융점 시스코어 섬유를 바인더 섬유로 구성된 팜 섬유가 포함된 부직포로서, 상기 이형단면 단섬유는 4개의 돌출부가 방사형으로 결합되고, 상기 4개의 돌출부는 동일한 모양으로 상호 수직으로 연결되며, 상기 4개의 돌출부의 끝단은 방사방향과 수직인 직사각형의 마감부가 연결된 것으로 하기의 조건을 만족하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 또는 레이온 섬유 중 어느 하나인 것에 특징이 있는 팜 섬유가 포함된 부직포를 제공한다.

식(1) (c-2a)×0.5≤b≤(c-2a)×0.7

단, c는 1~3mm, a는 0.05~0.2mm, a ＜ b

여기서,

a : 마감부의 높이

b : 마감부의 길이

c : 이형단면 섬유 단면의 최대길이

또한 본 발명은 상기 팜 섬유 30~50중량부, 이형단면 단섬유 20~30중량부, 저융점 시스코어 복합단섬유 20~30중량부로 이루어지되, 상기 이형단면 섬유 및 저융점 시스코어 복합단섬유는 1~7De'인 것에 특징이 있은 팜 섬유가 포함된 부직포를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 팜 섬유는 야자수 및 열매의 껍질과 줄기의 구성섬유로 1~15 De'인 것에 특징이 있는 팜 섬유가 포함된 부직포를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 팜 섬유는 수직으로 고정된 형태인 것에 특징이 있는 팜 섬유가 포함된 부직포를 제공한다.

본 발명은 야자, 양마 등에서 추출되는 팜 섬유 및 이형단면 단섬유를 구조체 섬유로 구성된 부직포에 의해 공기층, 즉 데드에어층을 최대로 보유하는 특징이 있어 통기성에 유리한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 구조체 섬유인 팜 섬유의 수직적 배열 형태를 저융점 시스코어 단섬유를 바인더 섬유로 사용하여 구조적으로 효과적으로 고정할 수 있는 특징이 있다.

도 1은 본 발명인 보온성이 우수한 이형단면 섬유의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 a,b길이 변화에 따른 일실시예의 단면도이다.
도 3은 본 발명 부직포에서 팜 섬유가 수직으로 고정된 형태를 보여주는 도면이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본 발명은 팜 섬유 및 이형단면 단섬유를 구조체로 하고, 저융점 시스코어 섬유를 바인더 섬유로 구성된 팜 섬유가 포함된 부직포에 관한 것이다.

특히 상기 이형단면 단섬유는 4개의 돌출부가 방사형으로 결합되고, 상기 4개의 돌출부는 동일한 모양으로 상호 수직으로 연결되며, 상기 4개의 돌출부의 끝단은 방사방향과 수직인 직사각형의 마감부가 연결된 형태적인 특징이 있으며 특히 하기 식(1)을 만족한다.

또한 상기 이형단면 단섬유의 종류로 단폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 또는 레이온 섬유 중 어느 하나인 것에 특징이 있다.

식(1) (c-2a)×0.5≤b≤(c-2a)×0.7

단, c는 1~3mm, a는 0.05~0.2mm, a ＜ b

여기서, a는 마감부(20)의 높이, b는 마감부(20)의 길이, c는 이형단면 섬유(1) 단면의 최대길이를 의미한다.

상기 식(1)의 조건을 만족하는 이형단면섬유를 포함한 부직포는 구성섬유 간 넓은 표면적과 공기층을 형성하여 통기성을 향상시킬 수 있다. 또한, 적은 양의 섬유를 사용하여 우수한 통기성을 발현할 수 있어 경량화 설계가 가능하고 반발탄성을 가지는 바인더 섬유를 사용하여 섬유 간의 충분한 결속력을 유지할 수 있다.

본 발명 부직포에 포함되는 이형단면섬유 섬유의 재질로는 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)가 사용될 수 있으나, 이에 특별히 한정되지는 않으며, 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 레이온 등 섬유 형태로 방사될 수 있으며 흡음재로 사용될 수 있는 폴리머라면 바람직하게 사용될 수 있다.

c는 이형단면 섬유(1) 단면의 최대길이를 의미하며 섬유의 두께를 나타낸다. c가 3mm초과 일경우 섬유의 제조공정상에 문제가 생길 수 있으며 1mm미만의 경우 최적 형상을 제어하는 데 문제가 생길 수가 있다.

a는 마감부(20)의 높이, b는 마감부(20)의 길이를 의미한다. a값이 커지면 b값이 작아지며 반대로 a값이 작아지면 b값이 커지는 관계를 갖는다. a값은 0.05~0.2mm로 한정되며 그 값이 클수록 마감부(20)의 높이가 커지며 반대로 마감부(20)의 길이가 작아진다.

본 발명에 있어서, 마감부(20)의 길이(b)가 높이(a)와 차이가 클수록 이형단면 섬유(1)의 표면적이 커지게 된다. 또한 공기층을 많이 형성하기 위해서는 이웃한 마감부(20)에 의해 공간부(30)의 체적이 커야한다. 따라서 마감부(20) 사이의 공기층이 많이 확보될 수록 보온성이 향상된다.

도 2는 a와 b의 길이변화에 따른 이형단면 섬유(1)의 단면도를 보여주고 있다. 도 2는 c가 3mm, a가 0.1mm일 경우 b의 길이는 1.4mm~1.96mm의 범위를 갖는다.

도 2(a)는 상기 식(1) (c-2a)×0.5≤b≤(c-2a)×0.7을 만족하는 것으로 c가 3mm, a가 0.1mm일 경우 b가 (c-2a)×0.5인 1.4mm을 만족하는 경우이며, 도 2(b)는 b가 (c-2a)×0.6인 1.68mm 도 2(c)는 b가 (c-2a)×0.7인 1.96mm에 해당되는 도면을 나타낸다.

상기 도 2의 경우 b의 길이가 1.96mm보다 클 경우 동일한 이형단면 섬유의 인접한 마감부(20) 사이 간격이 너무 작아 인접한 마감부 간 결합이 되어 편향된 중공이 형성될 수도 있다. 일반적인 중공섬유는 단면의 중앙에 중공이 위치하여 중공의 형태안전성이 유지가되는 반면, 상기와 같이 마감부 간 결합에 의해 생긴 중공은 형태안정성에 문제가 있어 중공이 유지가 어려울 수 있다.

반면에 b의 길이가 1.4mm보다 작을 경우 마감부(20) 사이 간격이 너무 커서 이웃한 이형단면 섬유의 마감부 끼리의 결합이 어려울 수 있으며 밀폐된 데드 에어층 확보가 어려울 수 있다. 또한 바인더 섬유인 시스코어 복합단섬유에 의해서도 공간확보가 어려울 수 있다.

따라서 도면 2의 a,c 조건에서는 b의 길이는 1.4mm~1.96mm의 경우 이형단면 섬유의 인접한 마감부 및 바인더섬유인 시스코어 복합섬유간 결합에 의해 밀폐된 공간인 데드 에어층이 효과적으로 확보될 수 있다.

또한 본 발명은 팜 섬유 30~50중량부, 이형단면 단섬유 20~30중량부, 저융점 시스코어 복합단섬유 20~30중량부로 이루어지되,상기 이형단면 섬유 및 저융점 시스코어 복합단섬유는 1~7De'인 것에 특징이 있다.

상기 저융점 시스코어 복합단섬유는 중공 유무와 관계없이 사용될 수 있으며코어부의 단면 형상은 원형, 이형 제한하지 않는다. 또한 해도사형 등이 포함될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로 상기 저융점 시스코어 복합단섬유는 시스부와 코어부를 갖는 시스코어형으로, 상기 코어부는 폴리에스테르 수지로 형성되고, 상기 시스부는 테레프탈산을 포함하는 디카르본산 성분과 에틸렌글리콜을 포함하는 디올성분이 축중합된 공중합 폴리에스테르 수지로 형성될 수 있다.

상기 코어부의 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutylene terephthalate, PBT), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(Poly Trimethyleneterephthalate, PTT) 중 어느 하나를 사용할 수 있을 것이다.

상기와 같이 형성되는 시스부의 공중합 폴리에스테르는 융점이 없이 연화거동만을 보이는 것을 특징으로 한다.

상기 시스부와 코어부는 중량비 30:70~70:30으로 형성되어 본 발명의 시스코어형 저융점 단섬유를 형성하는 것이 바람직할 것이다.

팜 섬유는 각종 야자수로부터 채취된 팜섬유를 10~20메시로 파쇄하고, 상기 파쇄된 팜 섬유에서 이물질을 제거하고, 고압 분사된 물로 세척하고, 상기 세척단계를 거친 후 오존(O3)농도가 35mg/ℓ이상인 오존수 탱크 내에 투입하여 4∼12시간 동안 폭기하여 오존처리하고, 180∼200℃온도하에서 30분내지 1시간 동안 건조하고, 30∼40메시 크기로 파쇄한 다음, 파쇄된 팜섬유를 각기 80∼120메시 및 150∼200메시 크기로 2차에 걸쳐 분쇄하여 팜 섬유를 제조하는 것으로 주로 야자수 및 열매의 껍질과 줄기의 구성섬유로 1~15 De'인 것을 사용할 수 있다.

부직포 제조방법 중 히팅본딩에 의하여 부직포를 제작할 경우 상기 저융점 시스코어 복합 단섬유가 결합재로 작용하여 구성섬유들과 결합함으로써 부직포를 형성할 수 있다. 이때 팜 섬유 및 이형단면 단섬유는 부직포의 형태유지를 하는 구조체 섬유인 것으로 특히 팜 섬유는 도 3과 같이 수직으로 고정된 형태를 보여주는 것에 특징이 있다

상기 결합재에 의해 섬유간의 결속력이 향상됨으로써 임의의 모양으로 성형하기 용이할 수 있다. 니들펀칭 및 히팅본딩을 둘 다 이용하여 제작할 수도 있다.

또한 부직포의 구성인 상기 이형단면 섬유의 길이는 35 내지 65mm일 수 있으며, 35mm 미만인 경우 섬유 간의 간극이 넓어져서 섬유 집합체인 부직포로의 형성 및 생산이 힘들며, 과도한 공극률로 인하여 형태안전성에 문제가 발생될 수 있으며, 65mm를 초과하는 경우 섬유 간 간극이 너무 좁아져서 공기층 확보과 어려워서 보온성 성능이 낮아질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 설명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이며,하기 실시예는 예시적인 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하는 것으로 해석될 수 없다.

실시예 1

부직포 구성은 팜 섬유 10De' 40중량부, 이형단면 단섬유 4De' 30중량부, 저융점 시스코어 복합 단섬유 4De' 30중량부를 니들펀칭 후 140℃에서 히팅본딩하여 준비한다.

상기 이형단면 단섬유은 이형단면 섬유(1) 단면의 최대길이(c) 3mm, 마감부(20)의 높이(a)는 0.1mm로 한정한다. 이때 b의 값은 (c-2a)×0.7인 값인 1.96로 하였다.

이 부직포는 840*840(mm*mm)이고 중량은 240g이고 20mm의 두께가 되도록 하였다.

실시예 2

상기 이형단면 단섬유 단면의 최대길이(c) 3mm, 마감부(20)의 높이(a)는 0.1mm로 한정한다. 이때 b의 값은 (c-2a)×0.6인 값인 1.68로 한정한 것 이외에는 실시예 1과 동일하다.

실시예 3

상기 이형단면 단섬유 단면의 최대길이(c) 3mm, 마감부(20)의 높이(a)는 0.1mm로 한정한다. 이때 b의 값은 (c-2a)×0.5인 값인 1.4로 하고, 부직포 구성은 팜 섬유 12De' 50중량부, 이형단면 단섬유 4De' 30중량부, 저융점 시스코어 복합 단섬유 4De' 20중량부로 한정한것 이외에는 실시예 1과 동일하다.

비교예 1

상기 이형단면 단섬유 단면의 최대길이(c) 3mm, 마감부(20)의 높이(a)는 0.1mm로 한정한다. 이때 b의 값은 (c-2a)×0.8인 값인 2.24로 한정한 것 이외에는 실시예 1과 동일하다.

비교예 2

이형단면 단섬유를 제외하고, 팜 섬유 10De' 70중량부, 저융점 시스코어 복합 단섬유 4De' 30중량부로 구성된 부직포

비교예 3

일반적인 폴리에스테르 단섬유 10De' 70중량부, 저융점 시스코어 복합 단섬유 4De' 30중량부로 구성된 부직포

* 측정 방법

통기성 평가 : 통과하는 공기의 양(L/㎠‘s) 측정

일반적으로 부직포에서 측정하는 방식으로 측정하였다. 구체적으로는, 20㎠의 원형 시험 면적에서 100/125/200Pa 압력 강하가 일어날 수 있도록 진공펌프를 설치하고, 전/후단 압력센서로 압력의 변화를 측정한다. 유량계는 공차 2%이상을 넘지 않으며, 100cm x 100cm 크기의 시험편 5개를 측정한다. 이러한 방법으로 통기도(L/㎠‘s)은 KS K ISO 9073-15에 의거하여 측정하였다

구분	실시예1	실시예2	실시예3	비교예 1	비교예 2	비교예 3
열고정조건	120	120	140	120	120	120
통기도	2,435	2,157	2,073	1,639	814	200

실시예와 같은 조건에서는 통기도가 2,073이상의 값을 갖는 반면에, 비교예 1은 이형단면 단섬유의 조건이 실시예의 범위를 벗어날 경우로 공기통로가 확보가 안되여 통기성이 1,639로 낮다. 또한 비교예 2는 이형단면 단섬유가 제외되여 부직포의 공간확보가 안된 상태이고, 비교예 3은 팜 섬유도 구성에서 제외된 것으로 통기성이 더 낮음을 알 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

1 : 이형단면 섬유 10 : 돌출부
20 : 마감부 30 : 공간부

Claims (4)

1. 팜 섬유 및 이형단면 단섬유를 구조체로 하고, 저융점 시스코어 섬유를 바인더 섬유로 구성된 팜 섬유가 포함된 부직포로서,
   상기 이형단면 단섬유는 4개의 돌출부가 방사형으로 결합되고,
   상기 4개의 돌출부는 동일한 모양으로 상호 수직으로 연결되며,
   상기 4개의 돌출부의 끝단은 방사방향과 수직인 직사각형의 마감부가 연결된 것으로 하기의 조건을 만족하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 또는 레이온 섬유 중 어느 하나이며, 1~7De'의 특징이 있는 팜 섬유가 포함된 부직포.
   
   식(1) (c-2a)×0.5≤b≤(c-2a)×0.7
   단, c는 1~3mm, a는 0.05~0.2mm, a ＜ b, 1.4mm≤b≤1.96mm
   
   여기서,
   a : 마감부의 높이
   b : 마감부의 길이
   c : 이형단면 섬유 단면의 최대길이
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 팜 섬유 30~50중량부, 이형단면 단섬유 20~30중량부, 저융점 시스코어 복합단섬유 20~30중량부로 이루어지되,
   상기 이형단면 섬유 및 저융점 시스코어 복합단섬유는 1~7De'인 것에 특징이 있은 팜 섬유가 포함된 부직포.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 팜 섬유는 야자수 및 열매의 껍질과 줄기의 구성섬유로 1~15 De'인 것에 특징이 있는 팜 섬유가 포함된 부직포.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 팜 섬유는 수직으로 고정된 형태인 것에 특징이 있는 팜 섬유가 포함된 부직포.
   

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