KR20120131972A - 경량성이 우수한 복합부직포 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 각종 유리섬유와 열가소성섬유, 그리고 기타 기능성 보완을 위한 특수섬유 등으로 이루어지는 니들펀칭 공정을 거쳐 제조되는 자동차, 조선, 건축용등에서 단열재, 흡음재, 마감재 등에 사용 가능한 경량성이 우수한 복합부직포에 관한 것으로, 굵기가 7?20μm인 E-글라스 장섬유를 50?100mm 의 길이로 절단한 유리섬유 35?50 중량%와, 융점이 150?170℃이고, 클림프가 3?6개/cm, 굵기는 5?10데니어, 길이가 50?70 mm 인 폴리프로필렌 섬유 42?60중량%와, 굵기가 0.9?5.0 dTex, 클림프는 3?6개/cm, 길이는 30?80mm 인 메타-아라미드 섬유 3?15 중량%로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

경량성이 우수한 복합부직포{Multi component felt with lightweight}
본 발명은 각종 유리섬유와 열가소성섬유, 그리고 기타 기능성 보완을 위한 특수섬유 등으로 이루어지는 니들펀칭 공정을 거쳐 제조되는 자동차, 조선, 건축용등에서 단열재, 흡음재, 마감재 등에 사용 가능한 경량성이 우수한 복합부직포에 관한 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야의 경량성 복합부직포는 주로 가열에 의해 내부에 포함된 열가소성 성분의 섬유나 수지성분을 용융시킨 다음 차가운 금형을 이용해 원하는 형태의 제품을 성형하는 용도에 적용되는 복합부직포로서, 제품의 형태안정성을 위해 성형되는 온도에서도 용융이 되지 않고, 냉각 후 실온에서 강성이 우수한 유리섬유, 탄소섬유, 무기섬유, 천연섬유, 유기섬유 등을 주성분으로 사용하며, 이런 주성분의 섬유를 바인딩시켜 강도를 나타내게 하는 열가소성 성분으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀 섬유나 분말 또는 지방족이나 오르토나 메타 위치에 반응성을 가진 지방족구조가 포함되어 최종수지의 결정성을 낮추어 수지의 융점을 낮게 만든 저융점의 폴리에스테르나 폴리아미드 섬유 또는 수지를 사용하는데, 가장 대표적인 조성으로는 강성을 담당하는 주성분으로는 유리섬유나 천연 마섬유가 많이 사용되며, 일부 폴리에스테르 섬유가 단독 또는 혼합물의 형태로 사용되기도 하며, 바인딩을 담당하는 열가소성 수지로는 폴리프로필렌이 가장 범용적으로 사용되며, 일부 저융점 폴리에스테르가 섬유나 분말형태로 사용되고 있다.
통상적으로 유리섬유를 니들펀칭공정으로 부직포형태로 제조할 경우에는 건축용이나 자동차용의 단열재 또는 흡차음재로 사용할 수 있는데, 이 펠트제품은 단열성과 흡차음성이 우수한 다공질의 제품이지만 유리섬유만으로 구성되어져 특정한 형태의 제품을 독립적으로 제조하기는 불가능하며, 다만 특정 용기나 구조물 사이에 삽입하여 원하는 특성을 활용하는 용도에 사용하는 제한을 가지고 있다.
그래서 한국등록 실용신안 20-0191180호 에서는 건축용 흡음보드로 사용하기 위해 표면에 유리직물과 부직포를 부착시킨 제품을 제안하고 있는데, 이 경우에도 최종제품이 충분한 강도를 가지지 못하기 때문에 굴곡이 많은 특정형태로 제품을 성형하는 것이 어려워 대부분 평면의 판상제품만을 제공하는 단점이 있다.
그리고 한국등록 실용신안 20-0177714호 에서는 유리섬유 니들펠트를 형태유지력이 우수한 철판에 접착시킨 제품을 제안하고 있는데, 이 경우에는 철판재질의 구조물이 사용되는 벽체나 천정, 지붕 등과 같은 특정용도에만 사용할 수 있는 제한을 가진다.
이러한 부직포 제품을 자동차에 사용하기 위해 대한민극 등록특허 10-0899613호에서는 마섬유와 폴리에스테르 섬유를 혼합한 복합부직포를 제안하고 있으며, 대한민국 특허 출원 2004-0076947호에서는 경질 폴리우레탄 양면에 마섬유와 저융점 폴리에스테르 섬유를 혼합한 복합부직포를 제안하고 있고, 대한민국 등록특허 10-0810886호에서는 마, 면, 화학섬유로 이루어진 폐섬유에 폴리프로필렌 분말이나 단섬유를 혼합한 펠트를 제안하고 있는데, 마섬유의 경우는 저가이긴 하지만 강도가 탁월한 섬유가 아니며, 사용 중 수분이 많을 경우 흡습에 의해 강도가 저하되고, 부패될 가능성이 높다.
본 발명의 목적은 자동차의 내장용으로 각종 부품을 성형할 수 있는 유리섬유를 주성분으로 하는 니들펀칭 복합부직포에 관한 것으로, 기존의 자동차 내장재용 복합부직포가 가지는 흡습에 의한 강도저하나 박리현상이 발생하거나, 자동차 부품용으로 적용하기 위한 강도를 만들기 위해 중량이 높은 복합부직포를 사용하여야 하는 문제점을 해결하여, 가볍고 강도가 우수하며 수분에도 안정한 자동차용 내장재를 성형할 수 있는 경량성이 우수한 복합부직포를 제조하는데 있다.
보다 나은 자동차의 천정재나 도어트림 등과 같은 자동차용 내장재를 성형하기 위해서는 기존의 제품이 가지고 있는 흡습성, 안정성, 강도, 중량 등의 문제를 해결하여야 하는데, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 유리섬유 35?50 중량%, 폴리프로필렌 섬유 42?60중량%, 메타-아라미드 섬유 3?15 중량%로 구성되는 니들펀칭 복합부직포를 제조하였다.
본 발명에서 사용한 유리섬유는 직경이 7?20μm인 E-유리섬유 인데, 복합부직포를 제조하는 카딩공정을 위해 장섬유상의 유리섬유를 5?10cm로 절단하여 사용하였다. 그리고 폴리프로필렌 섬유는 융점이 170℃수준인 통상의 호모 폴리프로필렌 성분이며, 섬유의 길이는 카딩공정을 위해 50?100mm인 것이 적당하다. 그리고 메타 아라미드섬유는 특별한 제한은 없으나 섬유의 길이는 50?70mm가 적당하다.
이때 유리섬유는 강도특성을 위해 장섬유타입의 유리섬유가 좋은데, 단섬유인 경우는 유리섬유 직경의 분포가 발생해 강도가 불량하며, 카딩을 위해 원하는 길이로 섬유를 조절하기 어려워 카딩 시 중량편차나 생산성 저하의 문제가 발생할 수 있다. 그리고 E-글라스성분의 섬유가 가장 유리한데, E-글라스가 다른 조성의 유리섬유에 비해 강도가 유리하여, 적은 유리섬유 함량으로도 높은 강도의 발휘가 가능해 제품 경량화에 기여할 수 있다.
그리고 폴리프로필렌 섬유는 호모 폴리프로필렌 수지 단독 또는 폴리프로필렌 공중합체나 폴리에칠렌을 혼합 및 공중합한 것으로, 수지의 융점은 150?170℃가 적당하며, 가능한 넓은 성형 온도범위를 얻기 위하여 저밀도 폴리에칠렌 및 선형저밀도 폴리에칠렌을 일부 공중합시킬 수도 있다. 이러한 특성의 수지로 방사한 폴리프로필렌 섬유는 이차적 가공을 통하여 클림프가 3?6개/cm이 되도록 가연처리하고, 더욱 바람직한 것은 4?5개/cm가 적당하며, 여기서 가연처리가 적을 경우 웹 형성에 제약이 오고, 너무 크면 니들링시 큰 마찰열로 부분적으로 엉킴 현상이 발생할 수 있어 바람직하지 않다. 섬유의 굵기는 5?10데니어가 적당하며, 가장 바람직하기로는 7?8데니어를 사용한다. 열성형 시 적절히 융착성을 유지하기 위하여 적절한 굵기가 반드시 필요하기 때문이다. 섬유 길이는 50?70mm의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 너무 짧으면 웹 형성에 제약을 받고, 너무 길면 균일한 혼합도를 얻기 어렵다.
또 본 발명에 사용한 메타 아라미드 섬유는 굵기가 0.9?5.0 dTex 가 적당한데, 섬유가 너무 굵어도 동일 중량비율에서 섬유가닥 수가 감소하여 고내열, 고강도 섬유를 혼합한 목적을 달성하기 어렵고, 너무 가늘 경우에는 카딩특성이 타 섬유와 달라 혼섬특성이 저하한다. 그리고 메타 아라미드의 길이는 다른 섬유와의 혼합성을 고려하여 30?80mm가 적합하고, 클림프는 3?6개/cm 가 적당하고, 바람직한 것은 4?5개/cm 수준이다. 이때 섬유길이가 너무 짧으면 웹 형성에 제약을 받고, 너무 길면 균일한 혼합도를 얻기 어려우며, 클림프수가 너무 적을 경우 웹 형성에 제약이 오고, 너무 크면 니들링시 큰 마찰열로 부분적으로 엉킴 현상이 발생할 수 있어 바람직하지 않다.
유리섬유 35?50 중량%, 폴리프로필렌 섬유 42?60중량%, 메타-아라미드 섬유 3?15 중량%로 구성되는 경량성이 우수한 니들펀칭 복합부직포는 기존의 마섬유와 폴리프로필렌섬유로 구성되는 복합부직포에 비해 강도가 우수하고 습기에 의한 강도저하가 없으며, 유리섬유와 폴리프로필렌섬유로 구성되는 기존의 복합부직포에 비해 제품이 가벼우면서도 유사한 강도를 나타내어 경량화의 목적을 달성할 수 있을 뿐 아니라, 소음방지특성, 제진특성, 단열성이 개선된 우수한 자동차 내장재의 제조가 가능하다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 하며, 다만 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술이나 기능 등에 대한 구체적인 설명으로 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 상세한 설명을 생략하기로 한다.
[실시예 1]
섬유 굵기가 7?20㎛ 인 E-글라스 장섬유를 길이 50?100mm로 절단하여 유리섬유 35?50중량%, 융점이 150?170℃이고 길이가 50?70mm, 클림프가 3?6개/cm, 5?10데니어인 폴리프로필렌 단섬유 42?60중량%, 굵기가 0.9?5.0 dTex이고 길이가 30?80mm, 클리프가 3?6개/cm인 메타 아라미드 섬유 3?15중량%를 원료료 하여, 액상의 통상 대전방지제를 원료섬유에 대해 0.5중량%를 처리한 후, 혼섬된 섬유를 일련의 개면, 카딩, 크로스랩핑을 통해 니들펑칭 전의 복합부직포 적층체를 형성하고, 이 복합부직포 적층체 상부에 중량이 50g/㎡ 인 폴리에스테르 장섬유 부직포를 덮은 다음, 니들링을 거쳐 복합부직포를 제조하였다. 이렇게 제조한 복합부직포를 200×200mm 의 크기로 시편을 잘라 중량을 측정하였다.
상기와 같이 제조한 복합부직포는 210℃의 가열압착 프레스를 이용해 1분간 가열하고, 다시 23℃의 냉각프레스를 이용해 평판을 냉각성형하고 각종 물성을 측정하고, 그 결과 표-1에 표시하였다.
[실시예 2, 비교실시예 1?7]

실시예		 섬유혼합비
(중량％)		 물성
GF PP AR 단중 굴곡강도 인장강도 흡음성 단열성
실시예1 38 57 5 957 17.5 64.2 0.310 0.035
실시예2 37 55 8 1,002 16.7 63.7 0.312 0.034
비교실시예1 40 60 0 1,084 15.2 57.3 0.284 0.036
비교실시예2 55 40 5 1,124 9.4 47.2 0.297 0.036
비교실시예3 25 70 5 1,051 12.6 49.8 0.264 0.040
비교실시예4 30 65 5 1,040 13.4 52.7 0.268 0.039
비교실시예5 60 35 5 1,123 8.7 37.8 0.304 0.035
비교실시예6 42 57 1 1,124 15.4 52.9 0.287 0.037
비교실시예7 18 57 25 942 10.3 39.0 0.274 0.041
GF : 유리섬유
PP : 폴리프로필렌 섬유
AR : 메타아라미드 섬유
단중 : 성형시편을 200×200mm로 절단해 중량을 측정하여, g/㎡로 환산한 값
굴곡하중 : 성형시편을 흐름직각방향(CD)을 기준으로 폭 50mm, 길이 150mm로 재단하여 시험속도 20mm/분으로 측정한 최대하중 (단위 : N)
인장강도 : 성형시편을 흐름방향(MD)을 기준으로 폭 50mm, 길이 150mm로 재단하여 시험속도 50mm/분으로 측정한 인장강도 (단위 : kg/㎠)
흡음성 : 인피던스 튜브를 이용해 측정한 흡음결과로 2kHz의 흡음율
단열성 : KS L 9016의 준해 측정한 열전도도 (단위 : W/mK)

Claims (4)

  1. 자동차용 각종 내장재를 성형하는데 사용할 수 있는 복합섬유 니들펀칭부직포 기재에 있어서, 유리섬유 35?50 중량%, 폴리프로필렌 섬유 42?60중량%, 메타-아라미드 섬유 3?15 중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 경량성이 우수한 복합부직포.
  2. 청구항 제1항에 있어서,
    상기 유리섬유는 E-글라스의 조성을 가지며, 굵기가 7?20㎛인 장섬유를 50?100mm 의 길이로 절단된 것을 특징으로 하는 경량성이 우수한 복합부직포.
  3. 청구항 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 섬유는 융점이 150?170℃이고, 클림프가 3?6개/cm, 굵기는 5?10데니어, 길이가 50?70 mm 임을 특징으로 하는 경량성이 우수한 복합부직포.
  4. 청구항 제1항에 있어서,
    상기 메타-아라미드 섬유는 굵기가 0.9?5.0dTex, 클림프는 3?6개/cm, 길이는 30?80mm 임을 특징으로 하는 경량성이 우수한 복합부직포.
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KR101954178B1 (ko) 2017-09-28 2019-03-05 원풍물산주식회사 단일니들펀칭기를 이용한 상, 하 방향 동시 니들펀칭에 의한 3층 복합부직포 제조방법
CN112324825A (zh) * 2020-11-02 2021-02-05 摩擦一号制动科技（仙桃）有限公司 高摩擦性能环保型刹车片
CN116289213A (zh) * 2023-03-13 2023-06-23 扬州天富龙集团股份有限公司 一种车内饰用防电磁辐射涤纶纤维的生产工艺

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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