KR102392713B1

KR102392713B1 - 매트리스용 난연 부직포 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR102392713B1
Application number: KR1020210148576A
Authority: KR
Inventors: 박순용; 문재룡; 장효섭; 정미영; 이우형; 조건; 차보경
Original assignee: 주식회사 디아이티그린
Priority date: 2021-11-02
Filing date: 2021-11-02
Publication date: 2022-05-02
Anticipated expiration: 2041-11-02

Abstract

본 발명은 매트리스용 난연 부직포에 관한 것으로, 난연 레이온(FR-Rayon) 단섬유 65 ~ 95 중량% 및 열융착 성분으로서 폴리에스테르 엘라스토머를 포함한 저융점 폴리에스테르 단섬유 5 ~ 35 중량%를 포함하여 이루어진 매트리스용 난연 부직포 펠트가 향상된 난연성, 기계적 특성, 복원성 및 내구성을 제공한다.

Description

매트리스용 난연 부직포 및 이의 제조방법{flame retarding non-woven for mattress and manufacturing method therof}

본 발명은 침대 매트리스 용도에 적합하도록 여러 섬유로 이루어진 난연 부직포 펠트에 관한 것이다.

매트리스는 일반적으로 각 가정에서 사용되는 침대를 구성하는 침대 프레임에 올려져 사람들이 편안한 숙면과 휴식을 취할 때 사용되는 것이다.

매트리스는 일반적으로 자체의 텐션력을 갖추고 있는 텐션요소의 외주면에 커버부재가 씌워져 구성된다.

일반적으로 매트리스는 보온성, 통풍성, 복원성 및 오랜 시간 사용하더라도 부피를 유지할 수 있는 내구성을 기본성능으로 한다. 즉, 매트리스는 사용자의 체온을 유지하는 보온성과 매트리스 내외부로 공기의 통풍을 원활해야 하고, 사용자의 하중에 의한 수축성과 복원성도 좋아야 한다.

매트리스는 일반적으로 직사각형 모양이며, 일반적으로 심재, 내장재 및 커버로 구성된다.

심재는 매트리스의 느낌에 가장 큰 영향을 주는데, 스프링, 라텍스, 메모리 폼 등이 소재로 사용된다. 내장재는 심재와 커버 사이에서 매트리스의 다양한 기능을 발현한다. 커버는 신체와 직접적으로 접촉되는 부위이다.

내장재와 커버는 인체에 영향을 주기 때문에, 항균, 살균, 탈취 기능을 추구하고 있으므로, 사용시에는 불편함과 문제점이 없다. 그러나 사용 중 예기치 못한 화재가 발생하여 불꽃이 매트리스에 점화되었을 경우, 단순한 섬유소재로 되어 있는 내장재와 커버가 쉽게 소각된다. 또한, 소각시 인체에 유해한 유독가스 등이 발생함에 따라 더 큰 화재와 인명피해가 발생하는 문제가 발생하고 있다.

내장재와 커버는 통상 내부에서 외부로 부직포 패딩, 원단의 순으로 적층되도록 한 상태에서 공지된 누빔 공법으로 일체화시켜 제작되고 있으며, 매트리스 화재 확산의 주 요인으로 여기에 사용되는 재료가 지목되고 있다.

이에 따라 매트리스에 사용되는 각종 섬유 재료는 난연성이 요구되고 있다.

부직포는 두께에 대한 자유도가 크고, 주름이 생기지 않고, 보온성을 가질 수 있으므로 매트리스에 이용되고 있다.

대한민국 등록특허 제0756557호에 난연처리된 레이온 단사를 이용한 방염 부직포가 기재되어 있다. 상기 특허에 의하면 난연처리된 레이온 단사, 모다크릴 단사 및 낮은 융점의 폴리에스테르 단사로 이루어진 부직포가 방염성을 나타낸다고 하였으나, 그 밖의 보온성, 통풍성, 복원성, 내구성에 대한 효과가 나타나 있지 않고 있다.

따라서 난연성 이외에 매트리스가 요구하는 각종 특성이 균형이 있게 발현되도록 하는 연구개발이 계속해서 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 요구에 대응하기 위해 난연성을 가지면서 침구용 인테리어 소재로 적합한 기능을 가진 매트리스용 부직포 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 난연 레이온(FR-Rayon) 단섬유 65 ~ 95 중량%, 및 열융착 성분으로서 폴리에스테르 엘라스토머를 포함한 저융점 폴리에스테르 단섬유 5 ~ 35 중량%를 포함하여 이루어진 매트리스용 난연 부직포를 제공한다.

또한, 본 발명은, 난연 레이온(FR-Rayon) 단섬유 40 ~ 80 중량%, 모다크릴 단섬유 10 ~ 50 중량% 및 열융착 성분으로서 폴리에스테르계 엘라스토머를 포함한 저융점 폴리에스테르 단섬유 5 ~ 35 중량%를 포함하여 이루어진 매트리스용 난연 부직포를 제공한다.

한편, 본 발명은, 난연 레이온(FR-Rayon) 단섬유 65 ~ 95 중량% 및 폴리에스테르 엘라스토머를 포함한 저융점 폴리에스테르 단섬유 5 ~ 35 중량%를 포함하여 혼면하는 단계; 상기 혼면하는 단계의 섬유를 카딩하고 적층하여 웹을 제조하는 단계; 상기 웹을 니들펀칭하는 단계; 및 상기 웹을 열처리를 하는 단계;를 포함하여 이루어지는 매트리스용 난연 부직포의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 부직포가 난연 레이온 단섬유 및 저융점 폴리에스테르 단섬유로 이루어짐으로써 매트리스에 적용되어 난연성, 기계적 특성, 복원성 및 내구성이 함께 우수해지는 것이 가능해진다.

본 발명의 매트리스용 난연 부직포는, 난연 레이온(FR-Rayon) 단섬유 65 ~ 95 중량% 및 열융착 성분으로서 저융점 폴리에스테르(Low Melting Polyester, LM PET) 단섬유 5 ~ 35 중량%를 포함하여 이루어진 부직포이다.

레이온 섬유는 겉옷의 안감이나 속옷 등의 용도로 다양하게 사용되며, 흡습성이 있고, 정전기를 방지하는 대전 방지 기능과 촉감이 탁월하여 정전기로 인한 사용자의 불편을 방지할 수 있는 섬유 재료이다.

난연 레이온 섬유는 레이온 섬유에 난연성이 부여된 섬유로서, 레이온의 방사단계에서 인계 난연제를 첨가함으로써 개질을 하여 제조할 수 있다. 난연 레이온 섬유는 레이온의 드레이프성, 흡수성 및 촉감이 유지되면서, LOI가 높아 발연량이 적고, 유해가스의 발생이 없고, 세탁내구성이 있고, 염색이 가능하다.

난연 레이온 섬유는 융점을 가지지 않으므로 연소시 드립의 발생이 저하될 수 있다.

상기 난연 레이온 섬유는 섬도가 0.5~15 데니어(denier)이고 길이가 22~127㎜인인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

섬도가 0.5 데니어 미만이면 부피성이 나빠져 쿠션성이나 반발성이 저하되고, 섬도가 15 데니어를 초과하면 웹으로 만들기 어렵고 동일 평량에서 부직포를 구성하는 섬유의 갯수가 적어 쿠션성이 저하할 수 있다.

상기 난연 레이온 섬유는 권축수가 5~15개/인치이고 권축률이 20~35%인 것이 바람직한데, 이 범위보다 작으면 웹의 부피가 나오기 어렵고 웹화가 어려울 수 있고 부직포에서 반발성과 내구성이 저하할 수 있으며, 이 범위보다 크면 단섬유의 교락이 너무 커져 카딩 작업이 어려워질 수 있다.

상기 부직포에서 난연 레이온 섬유의 함량이 65 중량% 미만이면 난연성이 저하하며, 95 중량%를 초과할 경우에 섬유간 접착이 불충분하여 기계적 강도가 저하하고 수축률이 저하할 수 있다.

상기 저융점 폴리에스테르(Low Melting Polyester, LM PET) 섬유는 융착성분이 110 ~ 200℃의 융점을 가지는 것으로서, 상기 온도 범위에서 용융되어 융착의 기능을 나타낸다.

상기 부직포를 제조할 때에 열처리 공정에서 저융점 폴리에스테르 섬유가 융착에 의해 접착제로서 역할을 하여 섬유 사이에 결합력을 제공하는 것에 의해 부직포의 기계적 강도, 탄력성, 내구성을 향상한다.

또한, 연소할 때에 먼저 용융되어 열분해 되는 것에 의해 부직포에서 탄화 막을 형성한다. 이 탄화 막이 부직포의 수축을 억제하고 부직포의 공극을 메우는 막을 형성하므로 부직포에서 난연성이 향상된다.

상기 부직포에서 저융점 폴리에스테르 섬유가 5 중량% 미만이면 부직포의 기계적 강도와 내구성이 저하하며, 35 중량%를 초과하면 열 융착에 의해 부직포가 딱딱해지고 열에 의한 수축이 발생하여 형태 안정성이 저하한다.

이때 저융점 폴리에스테르 섬유의 융점이 110℃ 미만이면 섬유간 열접착을 하기위한 조건 설정이 어렵고 내열성이 저하하고 하기의 습열처리에 의해 저융점 폴리에스테르 섬유의 특성 저하와 탈리가 발생할 수 있다.

상기 저융점 폴리에스테르 섬유는 열 융착 성분으로서 폴리에스테르계 엘라스토머를 포함하여 이루어진 복합섬유를 사용하는 것이 내열성이 있어 고온에서 열 성형이 가능하므로 좀 더 바람직하다.

상기 폴리에스테르계 엘라스토머는 폴리부틸렌테레프탈레이트를 하드 세그먼트로 하고 폴리옥시부틸렌글리콜을 소프트 세그먼트로 하는 블록 공중합 에테르에스테르가 다른 단섬유와의 접착성, 온도 특성 및 강도의 면에서 바람직하다.

상기 저융점 폴리에스테르 섬유는 예를 들면, 테레프탈산과 이소프탈산(80/20몰%)을 혼합한 산 성분과 부틸렌글리콜을 중합하여 얻어진 폴리부틸렌 테레프탈레이트 38 중량%와 폴리테트라메틸렌글리콜 62중량%와 가열반응시켜 얻어진 융점 155℃의 열가소성 엘라스토머인 블록 공중합 폴리에테르폴리에스테르를 시스(Sheath) 성분으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 코어(Core) 성분으로 한 복합섬유를 사용할 수 있다.

상기 복합섬유는 열 융착 성분이 표면에 노출된 것으로서, 사이드바이사이드(병렬)형, 심초형, 편심심초형 등의 형태일 수 있다.

상기 복합섬유에서 열 융착 성분의 비율은 20 ~ 50 중량%인 것이 좋은데, 20 중량% 미만이면 부직포에서 쿠션성이 저하할 수 있고 50 중량%를 초과하면 부직포의 수축율(300℃ 10초간 건열처리를 할 경우)이 본 발명의 범위에서 벗어나 연소가 길어질 수 있다.

상기 저융점 폴리에스테르 섬유의 섬도가 1 ~ 10 데니어이고, 길이는 22~127 ㎜이고 권축수는 4 ~ 30개/인치인 것이 바람직한데, 이 범위를 벗어나면 혼면 또는 웹화 공정에서 작업성이 저하하고 쿠션성이나 압축 내구성이 저하할 수 있다.

상기 저융점 폴리에스테르 단섬유는 유기 인계 난연제가 섬유 중량 대비 0.1~1.0 중량% 포함된 것이 좋다.

이와 같이 난연제를 부여하는 것에 의해 저융점 폴리에스테르 섬유에서 열 융착 성분의 함량이 높아져도 수축률(300℃ 10초간 건열처리를 할 경우)을 본 발명의 범위로 할 수 있어 연소시간을 짧게할 수 있다.

또한, 드립의 발생이 저하할 수 있다.

상기 유기 인계 난연제는 폴리인산카바메이트 등과 같은 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 저융점 폴리에스테르 섬유는 후술하는 권축 유리섬유의 교락을 향상하여 최종제품인 매트리스에 적용되어도 섬유의 탈락을 억제할 수 있다.

본 발명의 매트리스용 난연 부직포는 300℃에서 10초간 건열처리를 할 경우에 수축율이 10 ~ 30%인 것이 발화하였을 경우에 수축에 의해 발화원으로부터 멀어져 연소시간을 짧게 할 수 있어 좋다.

(수축율의 측정 방법)

긴 변 150 mm, 짧은 변 50 mm 크기의 시편을 300℃의 전기로에서 10초간 열처리를 한 후에 긴 변의 길이를 측정하고, 아래 식에 의해 수축율(%)을 산출한다.

수축율(%)=(L₀ - L₁) x 100 / L₀

여기서, L₀는 열처리 전의 시편의 긴 변의 길이(mm)여, L₀₁는 열처리 후의 시편의 긴 변의 길이(mm)이다.

또한, 본 발명의 매트리스용 난연 부직포는, 난연 레이온(FR-Rayon) 단섬유 40 ~ 80 중량%, 모다크릴 단섬유 10 ~ 50 중량% 및 열융착 성분으로서 폴리에스테르계 엘라스토머를 포함한 저융점 폴리에스테르 단섬유 5 ~ 35 중량%를 포함하여 이루어진 매트리스용 난연 부직포이다.

모다크릴 섬유는 아크릴로니트릴을 주성분으로 포함하는 중합체로부터 제조된 아크릴 합성 섬유이다. 바람직하게, 중합체는 30 내지 60 중량%의 아크릴로니트릴 및 70 내지 30 중량%의 할로겐-함유 비닐 단량체를 포함하는 공중합체이다. 할로겐-함유 비닐 단량체는, 예를 들어 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 비닐 브로마이드, 비닐리덴 브로마이드 등으로부터 선택된 적어도 하나의 단량체이다. 공중합이 가능한 비닐 단량체의 예는 아크릴산, 메타크릴산, 그러한 산의 염 또는 에스테르, 아크릴아미드, 메틸아크릴아미드, 비닐 아세테이트 등이 있다.

바람직한 모다크릴 섬유는 비닐리덴 클로라이드와 조합된 아크릴로니트릴의 공중합체이며, 이 공중합체는 개선된 난연성을 위해 추가로 안티몬 산화물 또는 안티몬 산화물들을 가질 수 있다.

모다크릴은 연소 중에 산소의 차단제로서 난연 가스를 생성한다. 그러나 상당량의 산성 가스도 생성한다.

모다크릴 섬유는 그 자체적으로 강도, 탄성, 방염성 및 내약품성이 우수하다. 또한, 난연성을 가지는 섬유 중에서도 가격이 비교적 저렴하여, 작업복, 난연실험복, 카펫, 커튼 등에 널리 사용된다. 그러나 일광에 노출되면 변색이 일어나기 쉽고, 염색성이 나쁘고, 염색시 신축성이 떨어져 단독으로 사용하는데 제약이 따른다.

상기 부직포에서 모다크릴 섬유가 10 중량% 미만일 경우에 연소할 때에 인화성 물질과 산소와의 접촉을 억제하는 공기보다 무거운 난연가스의 발생이 적어지므로 난연성과 방염성(플레임 지연)이 저하하고 탄력성이 저하하며, 50 중량%를 초과할 경우에 연소할 때에 열 저항성이 낮고 탄소화(char)의 길이가 늘어나고 유해연기가 많이 발생하여 공해를 유발시켜서 인체에 유해하고, 혼면하는 단계에서 넵(nep)이 발생하기 용이하다.

또한, 본 발명의 부직포는 탄성기능을 가지는 기능성 섬유를 더 첨가한 것일 수 있다.

상기 탄성기능을 가지는 기능성 섬유의 상업화 제품의 일 예로 휴비스의 Conju, EMF 등을 들 수 있다.

한편, 본 발명의 부직포는 상기 난연 레이온 섬유 및 저융점 섬유로 이루어진 유기섬유, 또는 상기 난연 레이온 섬유, 모다크릴 섬유 및 저융점 섬유로 이루어진 유기섬유 100 중량부 대비 권축 유리섬유가 5 ~ 20 중량부 더 첨가되어 있는 것이 유연성과 굴곡성이 훼손되지 않으면서 유독 가스의 발생이 저감되고 단열성, 난연성 및 내마모성이 향상하고 흡습이 억제되어 좀 더 바람직하다.

또한, 권축 유리섬유는 권축을 가지므로 혼면이 용이하여 최종제품인 부직포에서 탈락이 억제되고 카딩할 때에 통과성 등에 의한 카드 형성 정도가 좋아져 원료의 사용 수율이 향상된다.

상기 권축 유리섬유가 5 중량부 미만이면 난연성의 향상 정도와 유독 가스 저감 정도가 미미하고 20 중량부를 초과하면 유연성과 굴곡성이 저하할 수 있다.

이때, 상기 권축 유리섬유는 카드 웹을 형성하기 전에 발수가공 처리된 것을 사용하는 것이 좀 더 바람직하다.

이로 인해 형성된 부직포를 발수가공 처리하는 것과 비교하여 부피 조절이 용이해지고 발수약제의 사용 효율이 우수해지게 된다.

상기 발수가공은 통상의 수계의 불소계 발수제 등을 스프레이 등과 같은 통상의 방법으로 소정량을 부여한 후에 충분히 건조하여 발수약제의 부착량이 2 중량% 이하가 되도록 실시할 수 있다.

본 발명의 부직포의 제조방법은, 난연 레이온(FR-Rayon) 단섬유 65 ~ 95 중량% 및 저융점 폴리에스테르(Low Melting Polyester, LM PET) 단섬유 5 ~ 35 중량%를 포함하여 혼면하는 단계; 상기 혼면하는 단계의 섬유를 카딩하고 적층하여 웹을 제조하는 단계; 상기 웹을 니들펀칭하는 단계; 및 상기 웹을 열처리를 하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명의 부직포의 제조방법은, 난연 레이온(FR-Rayon) 단섬유 40 ~ 80 중량%, 모다크릴 단섬유 10 ~ 50 중량% 및 저융점 폴리에스테르(Low Melting Polyester, LM PET) 단섬유 5 ~ 35 중량%를 포함하여 혼면하는 단계; 상기 혼면하는 단계의 섬유를 카딩하고 적층하여 웹을 제조하는 단계; 상기 웹을 니들펀칭하는 단계; 및 상기 웹을 열처리를 하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

섬유는 가공과정에서 기계 등에서 마찰이 발생하게 되는데 이러한 마찰에 의해 피브릴화되기 쉽고 이로 인해 가공과정에서 섬유의 탈락이 발생하기 쉽다.

또한, 합성섬유이므로 정전기가 용이하게 발생하여 혼면과 카딩을 할 때에 가공성이 저하하여 작업성이 나빠지는 문제가 있다.

본 발명에서는 이를 해결하기 위해 유제 처리가 된 단섬유를 사용할 수 있다.

상기 유제 처리가 단섬유는, 유제 부착량이 섬유 중량대비 0.5~1.0 중량%인 단섬유이다.

상기 유제 처리가 된 단섬유를 사용함으로써, 혼면할 때와 카딩을 할 때에 정전기의 발생을 억제하여 균일한 웹이 형성될 수 있다.

상기 유제는 (A)분자량 200~500의 지방산 에스테르 20~60 중량%, (B) 디메틸 실리콘 0.5~5 중량%, (C) 제4급 암모늄염형 또는 아민형의 양이온 활성제 5~30 중량% 및 (D) 비이온 활성제 15~50 중량%를 포함하여 이루어진 것이 좋다.

상기 유제는 주 성분인 (A) 성분에 (B) 성분이 소량 혼합되는 것에 의해 평활성이 향상되고, (C) 성분에 의해 제전성이 발현되고, (D) 성분에 의해 한정적인 에멀젼 형태를 가지는 것이 가능해진다.

상기 (A) 성분은 단섬유에 평활성을 부여할 수 있다.

상기 (A) 성분의 분자량이 200 미만이면 점도가 낮아 휘발하기 쉽고, 500을 초과하면 점도가 높아져 평활성을 제공하기 어렵다.

상기 유제에서 (A) 성분의 함량이 20 중량% 미만이면 평활성을 제공하기 어렵고, 60 중량%를 초과하면 유화가 균일해지지 않아 에멀젼을 섬유에 제공하기 어렵다.

상기 (A) 성분의 일 예로 메틸팔미테이트, 메틸스테아레이트, 메틸올레이트, 부틸라우레이트, 라우릴라우레이트 등이 있다.

상기 유제에서 (B) 성분의 함량이 0.5 중량% 미만이면 평활성 향상의 효과가 미미하고, 5 중량%를 초과하면 유화가 균일해지지 않을 수 있다.

상기 유제는 (B) 성분이 소량 함유되는 것에 의해 평활성이 좀 더 향상되고 (A) 성분의 함유 비율을 낮출 수 있다. 이로 인해 다른 성분의 함량을 증가시켜 카딩을 할 때에 정전기 발생을 억제하고 유제 에멀젼의 안정성을 향상할 수 있다.

상기 유제에서 (C) 성분의 함량이 5 중량% 미만이면 정전기 억제 효과가 작고, 30 중량%를 초과하면 점도가 커져 평활성이 저하할 수 있다.

상기 (C) 성분의 일 예로 라우릴트리메틸암모늄클로라이드, 라우릴디메틸에틸암모늄클로라이드, 라우릴디메틸에틸암모늄브로마이드 등을 들 수 있다.

상기 유제에서 (D) 성분이 15 중량% 미만이면 유제를 수계 에멀젼으로 제조하기 어렵고, 50 중량%를 초과하면 평활성이 저하하여 가이드와 마찰에 의해 보풀이나 단사가 발생할 수 있어 섬유의 품질을 나쁘게 한다.

상기 (D) 성분은, 고급 알코올의 에틸렌 옥사이드 부가물, 알킬 페놀의 에틸렌 옥사이드 부가물, 지방산의 에틸렌 옥사이드 부가물, 유지의 에틸렌 옥사이드 부가물, 다가 알코올의 지방산 에스테르 등을 들 수 있다. 예를 들면, 라우릴 알코올과 올레일 알코올의 에틸렌 옥사이드 부가물, 노닐 페놀과 벤질 페닐 페놀, 트리 스틸렌화 페놀의 에틸렌 옥사이드 부가물, 라우린산과 스테아린산의 에틸렌옥사이드 부가물, 피마자유와 경화 피마자유의 에틸렌 옥사이드 부가물, 글리세린과 소르비탄과 라우린산 에스테르의 에틸렌 옥사이드 부가물 등을 들 수 있다.

상기 유제에 의해 처리된 단섬유는 평활성이 높아 제조 공정 중에 실린더에 감기거나 롤러에 감기는 것을 억제할 수 있다. 이로 인해 카딩할 때에 통과성이 향상되고 두께 얼룩이 없는 웹을 만들 수 있다.

또한, 웹의 동마찰계수를 작게 할 수 있으므로 혼합 가공성이 우수해져 섬유의 교락을 크게 하고 밀도가 증대한 부직포를 얻을 수 있다. 또한, 공정 중에 정전기의 발생이 적고 가공성이 우수한 단섬유가 제공된다.

또한, 유제 처리에 의해 부직포를 구성하는 다른 섬유와 비교하여 자유도가 높아지므로 탄력성을 좀 더 향상할 수 있다.

본 발명의 니들펀칭 하는 단계는 통상의 방법을 제한 없이 사용할 수 있다.

본 발명의 열처리단계는 저 융점 폴리에스테르에 의해 부직포를 구성하는 섬유의 결속력을 향상하기 위한 것이다.

본 발명의 열 처리는, 통상의 방법을 사용할 수 있지만, 형성된 웹을 캘린더 롤 장치에서 가압을 하면서 통과시키는 것에 의해, 평활성을 부여하고 웹을 구성하는 섬유 사이에 열접착이 이루어지게 하는 것이 좀 더 좋다. 이로 인해 최종제품인 부직포의 형태가 안정적으로 유지될 수 있다.

상기 열접착 온도는 저 융점 폴리에스테르 섬유의 용융온도보다 높게 설정하여 저 융점 폴리에스테르 섬유가 용융하여 난연섬유를 결합하도록 한다.

상기 열 처리는 니들펀칭된 웹을 캘린더 롤에 적어도 3회 이상 반복 통과시키는 것이 바람직하다. 이때 캘린더 롤의 온도를 순차적으로 높여주어 저 융점 폴리에스테르 섬유의 용융온도보다 10~20 ℃(1차 캘린더 롤), 20~30 ℃(2차 캘린더 롤) 및 30~40 ℃(3차 캘린더 롤) 높게 열접착시키는 것이 좀 더 바람직하다.

본 발명은 니들펀칭 하는 단계 이후와 열처리하는 단계 이전에 탈유하는 단계를 더 실시함으로써, 부직포에서 유제의 부착량이 부직포를 구성하는 섬유의 중량대비 0.3% 이하로 조절하여 제조할 수 있다.

0.3%를 초과하면 섬유 사이에 마찰력이 작아져 기계적 특성이 저하할 수 있다. 즉, 상기 탈유에 의해 유제의 부착량이 저하되므로 섬유 간 마찰력이 커져 부직포의 기계적 특성이 더 향상되게 된다.

탈유하는 방법은 세척, 열수 세척, 캘린더 고온 처리의 방법 등을 제한이 없이 사용할 수 있지만, 높은 습도 분위기에서 130~145℃, 10~90분의 습열처리를 하는 것이 좀 더 바람직하다.

이때 상기 습열처리는 오토클레이브에서 고압 증기를 이용하거나 고압 염색기에서 실시할 수 있다.

상기 습열처리로 인해, 부직포를 구성하는 난연 레이온 단섬유가 수분에 의해 팽창하고 부드러워져 가소화되므로, 열처리 단계에서 캘린더 장치를 통과할 때에 부직포를 구성하는 각각의 섬유의 특성 차이로 인해 발생하는 주름이 억제될 수 있다.

본 발명의 부직포는 평량이 200 ~ 1,000 g/㎡인 것이 경량이면서 기계적 강도와 내구성을 발현하게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 매트리스용 부직포는 난연성이 향상되고 연소시간이 짧아지게 된다. 또한, 저융점 폴리에스테르 섬유에 의해 부직포의 구성 섬유 사이의 접합강도가 증가하므로 부직포의 기계적 강도와 내구성을 향상한다.

이하, 본 발명을 하기의 실시예와 비교예에 의거하여 좀 더 상세하게 설명한다.

단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

[실시예 1]

난연 레이온 단섬유(2d x 51 ㎜, 권축수 10개/인치, 권축율 33%) 80 중량%, LM PET 단섬유(6d x 51 ㎜, 권축수 13개/인치, 권축율 30%) 20 중량%의 원료를 혼타면 공정에서 혼합하였다.

이때 상기 LM PET 단섬유는, 융착성분으로서 융점이 155℃인 폴리에스테르계 엘라스토머가 초성분을 이루고 융점이 256℃인 폴리에틸렌테레프탈레이트가 심성분을 이루고, 상기 초성분이 30%이고 상기 심성분이 70%로 이루어진 심초형 복합섬유를 사용하였다.

이후에 통상의 카드기로 웹을 제작하고, 통상의 크로스레이기로 적층하고, 니들펀칭 공정에서 니들펀칭하여 섬유들을 교락하였다.

이후에 열처리 장치를 이용하여 순차적으로 170℃, 180℃ 및 190℃의 온도에서 열처리에 의해, 425g/㎡의 난연 부직포펠트를 제조하였다.

[실시예 2]

상기 실시예 1에서, LM PET 단섬유는 초성분이 50%이고, 심성분이 50%인 심초형 복합섬유를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 난연 부직포 펠트를 제조하였다.

[실시예 3]

상기 실시예 2에서, LM PET 단섬유는 폴리인산카바메이트를 주성분으로 하는 난연제로 처리되어 인 성분의 함량이 0.5 중량% 부착된 것을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2과 동일한 방법을 사용하여 난연 부직포 펠트를 제조하였다.

[실시예 4]

상기 실시예 1에서, 난연 레이온 단섬유에 메틸스테아레이트 40 중량%, 점도 10㎟/s의 디메틸실리콘 3 중량%, 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 25 중량% 및 라우릴에테르의 에틸렌옥사이드 5몰 부가물 32 중량%로 이루어진 유제가 난연 레이온 단섬유의 총 중량대비 0.8% 부착된 것을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 난연 부직포 펠트를 제조하였다.

[실시예 5]

상기 실시예 4에서 열처리하기 직전에 140℃에서 30분간 습열처리하여 유제가 부직포를 구성하는 난연 레이온 단섬유 중량대비 0.25% 부착되도록 한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법을 사용하여 난연 부직포 펠트를 제조하였다.

[실시예 6]

상기 실시예 1에서, 난연 레이온 단섬유 및 LM PET 단섬유로 이루어진 유기섬유 100 중량부 대비, 수계의 불소계 발수제를 스프레이 방법에 의해 소정량 부착시키고 가열에 의해 건조를 하여 발수약제 부착량이 2 중량%가 되도록 발수가공 처리된 권축 유리섬유를 10 중량부를 상기 유기섬유에 첨가하여 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 난연 부직포 펠트를 제조하였다.

[실시예 7]

난연 레이온 단섬유(2d x 51 ㎜, 권축수 10개/인치, 권축율 33%) 50 중량%, 모다크릴 단섬유(2d x 51 ㎜) 30 중량% 및 LM PET 단섬유(6d x 51 ㎜, 권축수 13개/인치, 권축율 30%) 20 중량%의 원료를 혼타면 공정에서 혼합하였다.

[비교예 1]

상기 실시예 1에서, 난연 레이온 단섬유 50 중량% 및 LM PET 단섬유 50 중량%를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 난연 부직포를 제조하였다.

[비교예 2]

상기 실시예 1에서, LM PET 단섬유는 초성분이 60%이고, 심성분이 40%인 심초형 복합섬유를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 난연 부직포 펠트를 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예에 의한 부직포 및 이를 제조하기 위한 작업성에 대해 하기와 같이 평가하여 표 1 내지 표 3에 나타내었다.

<평가방법>

1. 난연성

1-1. 침대 매트리스 및 매트리스 세트에 관한 시험방법인 CPSC FR 1633 또는 KS F ISO 12949 법에 의해 열방출률을 측정한다.

이때 최대 열 방출률(peak HRR)은 200 kW 이하이고, 10분간 총 열 방출량(THR_10min)은 15 MJ 이하인 것이 매트리스를 위한 기준이다.

1-2. KS M 3809 표준에 의해 연소성을 평가한다.

2.카드기(carding equipment) 통과성

카딩할 때에 실린더에 섬유가 감긴 상태와 얻어지는 웹의 균일성을 관찰하여 평가한다.

웹이 매우 불량하여 니들펀칭을 원활하게 할 수 없을 경우는 ×, 원활하게 하는 경우는 ○, 중간의 것은 △로 판정하였다.

3. 카드기(carding equipment) 정전기 발생

25℃, 45%RH의 조건에서 도퍼(Doffer)와 인취 롤러 사이의 웹으로부터 10㎝ 떨어진 거리에서 정전기 측정기로 정전기량(kV)을 측정하였다.

4. 인장강도

한국공업표준규격 KS G 4300 : 2020에 의해 측정한다.

5. 복원성

250㎜ X 250㎜ 크기의 시편에 시편 전체를 덮는 25Kg의 추를 일정시간(3, 24, 72, 120시간) 올려 놓았다가 제거하여 두께의 변화률을 %로 측정한다.

한편, 8시간 추를 올려 놓았다가 8시간 추를 제거하는 것을 1회 사이클로 하여 50회 사이클을 거친 후에 두께의 변화률을 %로 측정한다.

	최대 열 방출률	총 열 방출량(10분)
KS F ISO 12949 기준	200 kW 이하	15 MJ 이하
실시예 1	95	5.2
실시예 2	96	5.3
실시예 3	91	5.0
실시예 6	87	4.6
실시예 7	91	4.9
비교예 1	224	17.1
비교예 2	156	11.7

	연소길이(㎜)	연소시간(초)	드립 수	수축률(%)
실시예 1	9	2	0	22
실시예 2	11	2	0	11
실시예 3	7	1	0	16
실시예 6	4	0	0	10
실시예 7	8	2	0	23
비교예 1	32	39	9	6
비교예 2	23	29	3	8

상기 표 1 및 2의 난연성 시험 결과로부터 본 발명에 따른 부직포는 매트리스에 적합한 난연성을 나타내는 것이 확인되는데, 이때 저융점 폴리에스테르 섬유의 함량이 본 발명의 범위를 벗어날 경우에 난연성이 저하되는 것도 확인된다.

	실시예 1	실시예 4	실시예 5
카드기 통과성	△	○	○
카드기 정전기 발생(kV)	2.4	0.6	0.6

상기 표 3의 실시예 4 및 5의 결과로부터 본 발명의 유제가 처리된 섬유를 사용한 경우에 카딩이 용이해지는 것이 확인된다.

반면에 유제처리를 하지 않은 단섬유를 사용할 경우에 개섬성이 좋지 않고 롤에 달라붙는 현상이 일부 발생하여 불균일한 웹이 형성될 수 있는 것이 관찰되었다.

	3시간	24시간	72시간	120시간	50사이클
실시예 1	92%	78%	74%	72%	71%
실시예 2	87%	74%	70%	68%	67%
실시예 3	86%	73%	70%	68%	67%
실시예 6	82%	71%	68%	66%	65%
비교예 1	73%	63%	57%	54%	48%
비교예 2	75%	65%	59%	56%	50%

상기 표 4의 복원성 평가 결과로부터 본 발명에 따른 부직포 펠트를 사용할 경우에 복원성이 우수한 것이 확인된다.

또한, 반복 사용의 사이클 복원성도 우수하므로 장기간 매트리스에 적용하여 사용하여도 다른 부직포와 비교하여 내구성이 우수해지는 것을 알 수 있다.

한편, 비교예 1의 부직포는 실시예의 것과 비교하여 복원성이 낮고 딱딱함이 강하게 발현되었다.

한편, 실시예 5에서 부직포의 외표면에서 주름의 발생이 현저히 억제되고 균일한 표면을 나타내는 부직포가 제조되었다. 이로부터 부직포를 구성하는 각각의 섬유가 열처리 장치를 통과할 때에 이전의 습열처리에 의해 가소화된 것에 기인한 것이 확인된다.

한편, 실시예 7의 부직포는 실시예 1의 부직포와 비교하여 탄력성이 증가하므로 매트리스 구조체를 만드는 경우에 작업이 용이해지는 것이 가능해진다.

Claims

난연 레이온(FR-Rayon) 단섬유 65 ~ 95 중량% 및 열융착 성분으로서 폴리에스테르계 엘라스토머를 포함한 저융점 폴리에스테르 단섬유 5 ~ 35 중량%를 포함하며,
상기 난연 레이온 단섬유는, 메틸스테아레이트 20~60 중량%, 디메틸실리콘 0.5~5 중량%, 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 5~30 중량% 및 라우릴에테르의 에틸렌옥사이드 5몰 부가물 15~50 중량%를 포함하여 이루어진 유제로 처리되어 상기 유제의 함량이 난연 레이온 단섬유 중량대비 1.0% 이하인 것을 특징으로 하는 매트리스용 난연 부직포.
난연 레이온(FR-Rayon) 단섬유 40 ~ 80 중량%, 모다크릴 단섬유 10 ~ 50 중량% 및 열융착 성분으로서 폴리에스테르계 엘라스토머를 포함한 저융점 폴리에스테르 단섬유 5 ~ 35 중량%를 포함하며,
상기 난연 레이온 단섬유는, 메틸스테아레이트 20~60 중량%, 디메틸실리콘 0.5~5 중량%, 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 5~30 중량% 및 라우릴에테르의 에틸렌옥사이드 5몰 부가물 15~50 중량%를 포함하여 이루어진 유제로 처리되어 상기 유제의 함량이 난연 레이온 단섬유 중량대비 1.0% 이하인 것을 특징으로 하는 매트리스용 난연 부직포.
제 1항에 있어서,
상기 매트리스용 난연 부직포는 최대 열 방출률(peak HRR)은 120 kW 이하이고, 10분간 총 열 방출량(THR_10min)은 10 MJ 이하(한국 매트리스 시험 KS F ISO 12949 법)인 것을 특징으로 하는 매트리스용 난연 부직포.
제 1항에 있어서,
상기 매트리스용 난연 부직포는 300℃에서 10초간 건열처리를 할 경우에 수축율이 10 ~ 30%인 것을 특징으로 하는 매트리스용 난연 부직포.
제 1항에 있어서,
상기 폴리에스테르계 엘라스토머는 융점이 110 ~ 200℃이고, 상기 저융점 폴리에스테르 단섬유는 시스-코어 형태 또는 사이드 바이 사이드 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 매트리스용 난연 부직포.
제 1항에 있어서,
상기 저융점 폴리에스테르 단섬유는 폴리인산카바메이트 난연제가 섬유 중량 대비 0.1~1.0 중량% 포함된 것을 특징으로 하는 매트리스용 난연 부직포.
난연 레이온(FR-Rayon) 단섬유 65 ~ 95 중량% 및 열융착 성분으로서 폴리에스테르계 엘라스토머를 포함한 저융점 폴리에스테르 단섬유 5 ~ 35 중량%를 포함하여 혼면하는 단계; 상기 혼면하는 단계의 섬유를 카딩하고 적층하여 웹을 제조하는 단계; 상기 웹을 니들펀칭하는 단계; 및 상기 웹을 열처리를 하는 단계;를 포함하며,
상기 난연 레이온 단섬유는, 메틸스테아레이트 20~60 중량%, 디메틸실리콘 0.5~5 중량%, 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 5~30 중량% 및 라우릴에테르의 에틸렌옥사이드 5몰 부가물 15~50 중량%를 포함하여 이루어진 유제로 처리되어 제조된 것을 특징으로 하는 매트리스용 난연 부직포의 제조방법.
제 7항에 있어서,
상기 웹을 열처리를 하는 단계 직전에 상기 유제를 탈유하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매트리스용 난연 부직포의 제조방법.
삭제
제 8항에 있어서,
상기 탈유하는 단계 이후에 상기 유제의 부착량이 부직포를 구성하는 난연 레이온 단섬유의 중량대비 0.3% 이하인 것을 특징으로 하는 매트리스용 난연 부직포의 제조방법.