KR20180122011A - 메탈로센 촉매에 의해 촉매처리된 섬유의 부직 구조 - Google Patents

메탈로센 촉매에 의해 촉매처리된 섬유의 부직 구조 Download PDF

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KR20180122011A
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팀 프로만
단 더 케이저르
Original Assignee
뷸리우 인터나쇼날 그룹, 나암로체 펜노트스하프
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Abstract

본 발명은 결합되고 얽힌 부직 구조의 적어도 50 중량%의 스테이플 섬유(staple fiber) 및 적어도 하나의 메탈로센 촉매를 포함하는 촉매로 제조되고 130 내지 170 ℃ 범위의 용융점을 가진 제1 폴리올레핀 재료 및 제1 재료의 용융점보다 적어도 10 ℃ 높은 용융점을 가진 제2 재료 사이의 열적으로 활성화된 결합을 포함하는 부직 구조의 스테이플 섬유의 적어도 부분적인 결합으로 만들어지고, 부직 구조에서 제1 재료의 중량은 부직 구조의 중량의 적어도 3 %인, 결합되고 얽힌 부직 구조를 기재한다.

Description

메탈로센 촉매에 의해 촉매처리된 섬유의 부직 구조
본 발명은 예를 들어, 위생 및 건강 관리, 예컨대 예를 들어 병원, 학교 및 가정에서 사용하기 위한 일회용 또는 일회성 사용 제품용, 기저귀 또는 휴지, 또한 카펫용의 결합되고 얽힌 부직 구조에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 결합되고 얽힌 부직 구조를 만드는 방법에 관한 것이다.
부직 구조는 예컨대 화학적, 기계적, 열 또는 용매 처리에 의하여 결합되며, 직조 또는 편직이 아닌, 섬유로부터 만들어진 패브릭-유사 재료이다.
텍스타일 바닥 커버링은 바느질된 부직 구조로 알려져 있으며, 평평할 수 있거나, 구조화된 표면을 가질 수 있거나, 터프트될 수 있고 무역 박람회, 의회 및 기타 이벤트에서 임시적인 (예컨대, 일회성 사용, 또는 제한된 기간) 바닥 커버링 또는 카펫으로 사용될 수 있거나, 장시간의 사용, 예컨대 컨트랙트 또는 산업적인 카펫, 또는 가정의 카펫에서 사용될 수 있다. 이러한 카펫은 니들 펀칭된 부직포(non-woven fabric)에 파일(pile) 섬유를 포함하는 파일 부분을 가질 수 있다. 1차 배킹이 사용될 수 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 라텍스가 카펫의 배면에 함침되어 사용될 수 있으며 결합제로서 사용될 수 있다.
환경에 최소한의 영향을 가지는 중합체 기반의 제품을 공급하는 것에 관심이 있다. 플라스틱 폐기에는 4가지 주요 옵션이 있다: 매립, 소각, 재활용 및 생분해. 플라스틱은 일회성 일회용 응용, 예컨대 포장, 농업 필름 및 일회성 소비재, 장-시간 구조물, 예컨대 파이프, 케이블 코팅 및 구조 재료, 및 전자 제품, 가구, 카펫, 차량 등과 같은 중간 수명을 지닌 내구성 있는 소비자 응용품에 사용된다.
플라스틱 폐기물, 오일 사용 및 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 재활용이 사용될 수 있도록 하는 것이 요구된다. 재활용의 4가지 카테고리는:
a) 동일한 특성을 가진 제품으로의 기계적 재처리와 같은 1차 또는 폐-루프 재활용,
b) 덜 엄격한 특성을 가지는 제품으로의 기계적 재처리와 같은 2차 재활용 등급하락,
c) 중합체가 이의 화학 구성성분으로 해분해되거나 생분해성 플라스틱이 퇴비화될 때, 3차 또는 화학적 또는 원료 재활용, 및
d) 에너지의 재생과 같은 4차 재활용이다.
매우 다양한 다른 중합체 및 다른 재료 예컨대 금속 (예컨대, 클립), 종이, 안료, 잉크 및 접착제가 중합체 기반 제품에 사용된다. 1차 재활용은 중합체 재료가 오염원으로부터 쉽게 분리될 수 있을 때 가장 실용적이다. 바람직하게는, 목적이 제품을 재활용하는 것 및 재활용된 재료로 생 원료를 대체하는 것이라면 임의의 하나의 제품에서 오직, 하나 또는 매우 제한된 범위의 중합체 등급이어야 한다. 색상, 선명도 또는 충격 강도와 같은 기계적 특성과 같은 플라스틱의 적어도 일부 품질 특징을 감소시키지 않으면서 재활용된 플라스틱 재료를 생 중합체에 첨가하는 것은 종종 기술적으로 가능하지 않다. 따라서, 양립 불가능한 중합체에 의한 오염과 같은 중합체 유형 사이의 오염을 야기하기 때문에, 카펫과 같은 다중-층/다중-구성성분 제품의 재활용은 제한적이다.
따라서, 재활용이 가장 최선의 옵션으로 받아들여질 수 있을지라도, 단지 제한된 범위의 플라스틱이 재활용될 수 있다. 폐기물이 철저히 분류되어야 하며, 이는 비용을 증가시킨다. 다른 플라스틱 스트림의 오염은 저급 품질 재료를 야기한다. 분류 시스템이 불완전하고 재활용된 제품의 제조에 사용된 원료가 불순하기 때문에 생 중합체와 동일한 품질의 재활용된 플라스틱을 제조하는 것이 불가능하지는 않더라도 어렵다. 재활용된 중합체가 제조하기에 더 저렴하더라도, 그들의 품질은 각 재활용 주기에서 오염으로 인하여 감소한다. 오일 및 매립 처분 가격이 재활용된 재료의 사용을 경제적이 되도록 하기에 충분히 높지 않다.
우선, 플라스틱의 사용을 줄이는 하나의 가능성 있는 방법은 다음과 같다:
a) 라미네이팅 된 재료 또는 라텍스와 같은 카펫의 부분을 없애는 것. 그러나, 이러한 구조적 재료를 없애는 것은 이들 카펫의 강도 및 강성도와 같은 카펫의 다양한 중요한 특성을 줄이는 것을 수반한다.
b) 천연 섬유 또는 생분해성 섬유의 사용을 증가시키는 것. 천연 섬유는 플라스틱 재료를 오염시킨다. 생분해성 플라스틱은 매우 비싼 경향이 있다.
본 발명은 일 측면에서 결합되고 얽힌 부직 구조의 적어도 50 중량%의 스테이플 섬유 및 적어도 하나의 메탈로센 촉매를 포함하는 촉매로 제조되며 130 내지 170 ℃ (또는 130 내지 155 ℃)의 범위의 용융점을 가진 제1 폴리올레핀 재료 및 제1 재료의 용융점보다 적어도 10 ℃ 높은 용융점을 가진 제2 재료 사이의 열적으로 활성화된 결합을 포함하는, 부직 구조의 섬유의 적어도 부분적인 결합으로 만들어지고, 부직 구조에서 제1 재료의 중량은 부직 구조의 중량의 적어도 3 %인, 결합되고 얽힌 부직 구조를 제공한다.
본 발명은 또 다른 측면에서 결합되고 얽힌 부직 구조의 적어도 50 중량%의 스테이플 섬유 및 적어도 하나의 메탈로센 촉매를 포함하는 촉매로 제조되며 130 내지 170 ℃ (또는 130 내지 155 ℃)의 범위의 용융점을 가지는 제1 폴리올레핀 재료를 포함하는 섬유 사이의 열적으로 활성화된 결합을 포함하는, 부직 구조의 섬유의 적어도 부분적인 결합으로 만들어지고, 부직 구조에서 제1 재료의 중량은 부직 구조의 중량의 적어도 3 %인, 결합되고 얽힌 부직 구조를 제공한다. 이들 섬유는 이성분 섬유일 수 있다.
스테이플 섬유는 중실 또는 중공, 구형 또는, 예를 들어 3엽형(trilobal)과 같은 다엽형(multilobal) 형상일 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따른 결합되고 얽힌 부직 구조는 특정 기능, 예컨대 흡수도, 액체 반발성, 탄력성, 신축성, 연성, 강도, 난연성, 세척능, 완충, 단열, 방음, 여과, 세균 장벽 및 멸균을 제공하는 패브릭에 사용될 수 있다.
다른 재료와의 조합에서, 본 발명의 실시양태에 따른 결합되고 얽힌 부직 구조는 다양한 특성의 제품의 스펙트럼을 제공하며, 단독으로 또는 의복의 구성성분 (예컨대, 일회용 의류), 집 또는 이벤트 비품 (예컨대, 카펫), 건강 관리 (예컨대, 수술 천, 가운, 커버, 마스크; 상처 드레싱), 엔지니어링 또는 산업 (예컨대, 지오텍스타일; 여과기; 격리용; 자동차 부품) 및 소비재 (예컨대, 기저귀, 여성용 위생 제품; 차/커피 백)로서 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 결합되고 얽힌 부직 구조는 카펫에서 사용되며, 여기서 부직 구조는 카펫의 표면 층을 형성한다. 본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에서, 결합되고 얽힌 부직 구조는 이벤트 카펫에서 사용되며, 여기서 부직 구조는 이벤트 카펫의 표면 층을 형성한다.
결합되고 얽힌 부직 구조는 니들 펀칭에 의해 또는 수얽힘(hydroentanglement)에 의해 얽힐 수 있다.
총 스테이플 섬유 함량은 부직 구조의 적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 70 중량% 및 최대 100 중량%일 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따른 결합되고 얽힌 부직 구조는 바람직하게는 EN ISO 13934-1에 따른 인장 시험으로부터 유도된 보정된 강성도에 의해 결정된 150 N/%보다 높은 정규화된 강성도를 가진다 (정의 섹션 참조).
제2 재료는 합성 또는 천연 재료로부터 선택될 수 있다. 예를 들어 제2 재료는 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로부터 선택될 수 있거나 폴리아미드, 또는 폴리에스테르 (예컨대 PET)일 수 있다.
적어도 제1 또는 제2 재료는 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌 공중합체를 포함할 수 있다.
적어도 부분적인 결합은 바람직하게는 결합의 가열 및 열적 활성화 동안 부직 구조를 가압하지 않고 만들어지는 무압력 결합이다. 이는 부직 구조를 개방 상태 및 압축성으로 남게 한다.
섬유는 제1 재료로 만들어진 제1 스테이플 섬유 및 제2 재료로 만들어진 제2 스테이플 섬유 사이에서 분할될 수 있다. 제1 섬유의 양은 결합되고 얽힌 부직 구조의 총 스테이플 섬유 함량의 3 내지 30 %이다.
제1 섬유의 선형 질량 밀도는 바람직하게는 제2 섬유의 선형 질량 밀도보다 낮다. 예를 들어 제2 섬유의 선형 질량 밀도는 제1 섬유의 선형 질량 밀도보다 적어도 1.5 클 수 있다.
제1 및 제2 재료는, 함께, 이성분 섬유 내에 포함될 수 있다. 이성분 섬유는 섬유의 표면 위에 노출된 제1 재료의 적어도 일부를 가지며 동일 섬유의 제2 재료의 일부에 결합된다. 바람직하게는, 이성분 섬유는 시스/코어 이성분 섬유일 수 있고, 여기서 제1 재료는 시스 내에 존재한다.
본 발명의 일부 실시양태에 따른 결합되고 얽힌 부직 구조의 이점은 강성도 또는 모듈러스와 같은 기계적 성능을 유지 또는 개선하면서 중량 및/또는 비용의 감소이다. 본 발명의 일부 실시양태에 따른 결합되고 얽힌 부직 구조의 이점은 저 중량이나 양호한 피복성(coverage) 및 내마모성이다.
본 발명의 실시양태에 따른 결합되고 얽힌 부직 구조는 카펫에서 사용될 수 있고, 사용에 따라 100 내지 1,000 그램/평방 미터의 중량 범위를 가질 수 있다. 일부 바람직한 실시양태에서, 부직 구조의 중량 (기저 중량)은 평방 미터당 100 내지 350 그램, 예를 들어 더 바람직하게는 평방 미터당 150 내지 275 그램이다. 다양한 제품에 대한 중량 및 섬유는 정의 섹션을 참조.
본 발명의 일부 실시양태에 따른 결합되고 얽힌 부직 구조는 카펫의 표면 층 또는 상부 층으로서 사용될 수 있다. 또 다른 측면에서, 본 발명은 표면 층으로서 상기에서 정의되었듯이 결합되고 얽힌 부직 구조를 포함하며, 임의적으로 배킹 층을 포함하는 카펫을 제공한다.
이러한 카펫에서, 표면 층의 스테이플 섬유 함량은 결합되고 얽힌 부직 구조의 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량%, 또는 적어도 90 중량%, 바람직하게는 최대 100 중량%일 수 있다.
배킹 층은 전체 제작 비용에 현저한 영향을 가지거나 결합되고 얽힌 부직 구조에 다르고 양립 불가능한 중합체를 도입한다면 덜 바람직하다. 별도의 배킹 층 대신, 본 발명의 바람직한 실시양태는 무압력 섬유-간 열적으로 활성화된 결합을 이용한다. 배킹이 예컨대 단순히 중량을 증가시키기 위해 사용되는 경우, 그의 존재가 재활용을 더욱 어렵게 만든다면 배킹을 쉽게 벗겨낼 수 있다면 바람직하다.
본 발명의 실시양태에 따른 카펫은 저 중량을 가지며 양호한 피복성을 가진다.
카펫의 표면 층은 예컨대 대량의 사전-주문제작된 카펫을 비축하기보다 소비자 요구에 따라 카펫을 주문 제작할 수 있도록 인쇄, 바람직하게는 디지털 방식으로 인쇄될 수 있다. 본 발명의 실시양태에 따르면, 카펫은 표준 색상, 예컨대 빨강, 파랑, 초록 등의 선택에서 구비될 수 있고, 최종 주문제작된 인쇄물은 표준 색상 카펫에 적용된 특정 디자인 또는 패턴과 관련된다.
본 발명의 실시양태에 따른 얽히고 결합된 부직 구조는 니들 펀칭될 수 있으며 산업 스케일 니들 펀치 카펫 제조 라인을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 스테이플 섬유는 카딩 및 크로스-래핑을 사용하여 혼합되고 배트 또는 매트로 형성된다. 매트는 평범한 가시 니들을 사용하여 카펫 표면 층을 형성하도록 미리 바느질될 수 있다. 본 발명의 일부 실시양태에 따른 카펫은 상기에서 정의되었듯이 니들 펀칭된 부직 구조를 먼저 제조하고, 이 후 니들 펀칭된 부직 구조를 오븐 또는 동등한 가열 장치를 통하여 통과시킴으로써 결합되며, 오븐 또는 다른 장치의 온도 프로파일은 섬유가 결합 이후 어느 정도 일체성을 유지하도록 선택된다. 제1 재료의 또는 이를 포함하는 제1 섬유가 제2 재료의 제2 섬유와 결합할 때, 제2 섬유는 실질적으로 제1 및 제2 섬유 사이의 결합 지점을 제외하고는 가능한 그들의 원래 형태를 유지한다. 오븐은 바람직하게는 제2 섬유의 재료가 용융되는 온도보다 적어도 5 ℃ 미만에서 구동되는 공기 순환 오븐인 것이 밝혀졌다. 적어도 50 %, 더 바람직하게는 적어도 60 %, 더욱 더 바람직하게는, 만약 적어도 75 %의 섬유가 예를 들어 제1 재료로 만들어진 섬유를 비롯한 열적으로 활성화된 결합 이후 그들의 일체성을 유지한다면 바람직하다.
카펫에서 제1 또는 제2 재료는 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌 공중합체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에 따른 카펫은, 예컨대 이벤트 카펫에 대해, 평방 미터당 100 내지 350 그램, 바람직하게는 평방 미터당 150 내지 275 그램의 중량을 가진 결합되고 얽힌 부직 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에 따른 카펫 및 다른 제품은 바람직하게는 100 % 재활용 가능하다.
본 발명의 실시양태에 따른 카펫의 기술적 이점은 부직물 표면 층의 질량 균질성일 수 있다.
또한 피복성 (투시를 방지하는 능력)이 양호하다.
또 다른 이점은 높은 강성도 또는 모듈러스가 동일한 스티치 밀도, 바느질 효율 효과와 함께 수득될 수 있고, 또한 통상적인 부직 구조와 비교하여, 특히 3엽형 섬유와 같은 다엽형을 사용할 때 높은 섬유-섬유 마찰이 수득될 수 있다는 것이다.
본 발명의 실시양태의 이점은 라텍스와 같은 배킹 재료의 프리코트 중량이 더 적거나 없을 수 있다는 것이며, 프리코트 배킹 재료의 흡수성이 적거나 또는 없는 것은 전체 카펫 중량을 낮추고 재활용시 적은 문제로 이어진다. 이러한 차이의 영향으로 최종 제품의 현저하게 낮은 중량으로 이어질 수 있다. 본 발명의 실시양태의 이점은 다른 배킹 방법에 대해 더 낮은 최종 중량일 수 있다.
본 발명의 실시양태의 이점은 현재 버전과 비교하여 더 낮은 탄소 발자취일 수 있다.
제2 섬유는 바람직하게는 폴리프로필렌 (PP), 폴리아미드 또는 폴리에스테르 (예컨대, PET)로 만들어진다.
본 발명의 또 다른 측면은 스테이플 섬유로 만들어진 상부 층으로서 적어도 결합되고 얽힌 부직 구조를 가지는 카펫의 제조 방법이며, 여기서 스테이플 섬유는 상부 층의 적어도 50 중량%를 구성하며, 공정은:
섬유질 카드 웨브를 크로스래핑 기계로 운반하여 재료의 배트로 카드 웨브를 크로스래핑하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면은 스테이플 섬유로 만들어진 상부 층으로서 적어도 결합되고 얽힌 부직 구조를 가지는 카펫의 제조 방법이며, 여기서 스테이플 섬유는 상부 층의 적어도 50 중량%를 구성하며, 공정은: 섬유질 카드 웨브를 크로스래핑 기계로 운반하여 메탈로센 촉매인 적어도 하나의 촉매로 제조되고 130 내지 170 ℃ (또는 130 내지 155 ℃) 범위의 용융점을 가지는 제1 폴리올레핀 재료로 만들어지는 스테이플 섬유 및 제1 재료의 용융점보다 적어도 10 ℃ 높은 용융점을 가지는 제2 재료로 만들어지는 섬유를 포함하는 재료의 배트로 카드 웨브를 크로스래핑하고, 제1 및 제2 재료 사이의 열적으로 활성화된 결합에 의해 부직 구조의 스테이플 섬유를 적어도 부분적으로 결합하는 단계를 포함하며, 여기서 부직 구조에서 제1 재료의 중량은 부직 구조의 중량의 적어도 3 %이다. 본 방법은 바람직하게는 부직 구조의 니들 펀칭 또는 수얽힘을 포함하며, 뒤이어 부분적인 결합은 바람직하게는 얽힌 부직 구조를 오븐 또는 동등한 가열 장치를 통하여 통과시키는 것을 포함하며, 오븐 또는 다른 장치의 온도 프로파일은 섬유가 결합 이후 어느 정도 일체성을 유지하도록 선택된다. 제1 재료의 제1 섬유가 제2 재료의 제2 섬유와 결합할 때, 제2 섬유는 실질적으로 제1 및 제2 섬유 사이의 결합 지점을 제외하고는 가능한 그들의 원래 형태를 유지한다. 오븐은 바람직하게는 제2 섬유의 재료가 용융되는 온도보다 적어도 5 ℃ 미만에서 구동되는 공기 순환 오븐인 것이 밝혀졌다. 적어도 50 %, 더 바람직하게는 적어도 60 %, 더욱 더 바람직하게는, 만약 적어도 75 %의 섬유가 예를 들어 또한 제1 재료를 가지는 섬유에 대해 열적으로 활성화된 결합 이후 그들의 일체성을 유지한다면 바람직하다.
본 발명의 추가의 실시양태는 종속항들에서 정의된다.
도 1은 본 발명의 실시양태에 따른 카펫의 개략적인 단면을 보여준다.
도 2는 본 발명의 실시양태와 사용될 수 있는 다양한 종류의 이성분 섬유 디자인을 보여준다.
도 3은 본 발명의 실시양태에 의해 제조될 수 있는 섬유의 얽힘을 보여준다.
정의
용어 "섬유" 및 "필라멘트"는 원사포(yarn fabric) 및 부직물 텍스타일 제작에 사용될 수 있는 필라멘트형 재료를 말한다. 용어 "스테이플"은 실질적으로 20 내지 120 mm, 또는 50 내지 80 mm와 같은, 짧고 한정된 길이의 섬유 또는 원사 또는 스트랜드를 의미한다.
본 발명에 사용될 수 있는 "부직물"은 수 센티미터 길이의 절단된 섬유를 제공하고, 이들을 베일로 만들고, 컨베이어 벨트 상에 두고, 웨트레이드(wetlaid), 에어레이드(airlaid) 또는 카딩/크로스래핑 공정에 의해 균일한 웨브로 분산, 예컨대 전개됨으로써 제조되는 스테이플 부직물일 수 있다.
바람직한 얽힘 방법은:
Figure pct00001
니들 펀칭 (바람직한 방법): 니들에 의한 섬유의 기계적 뒤얽힘
Figure pct00002
수-얽힘: 고압 물 제트에 의한 섬유의 기계적 뒤얽힘이다.
하기 종류의 부직물은 본 발명에 따른 부직 구조로부터 제외된다:
방사한 다음 섬유를 디플렉터에 의해 웨브로 바로 분산시킴으로써 하나의 연속적인 공정으로 만들어지거나 공기 스트림으로 유도될 수 있는 스펀레이드 부직물.
임의적으로 멜트블로운 부직물과 결합된 스펀본드 부직물.
하기와 같이 결합된 부직물은 덜 바람직하다:
Figure pct00003
열 봉합기의 사용
Figure pct00004
가열된 롤러를 통한 캘린더링 (스펀레이드 웨브와 결합될 때 스펀본드로 불림), 벨트 캘린더링, 또는 압축 벨트 열 결합
Figure pct00005
초음파 패턴 결합
Figure pct00006
화학적 결합 공정: 예컨대, 분말 함침 또는 섬유를 화학적으로 접합하는 라텍스 유제 또는 용액 중합체 또는 연화 및 용융된 분말의 사용.
본 발명의 실시양태에서 사용된 "니들 펠트"는 니들 펀칭된 부직물에 기반한 스테이플 섬유이다. 별개의 배킹, 예컨대 라텍스 화합물, 또는 결합제 분말 함침이 사용되지 않을 때 바람직하다. 벗겨낼 수 있는 배킹 층은 압출 성형에 의해 만들어질 수 있다.
용어 "니들 펀칭된"은 부직물을 반복적으로 관통하여 기계적으로 얽힌 구조를 형성하는 수천개의 니들을 보유하는 하나 이상의 니들보드를 통해 이를 통과시킴으로써 압밀되는 부직물을 의미한다.
섬유의 "일체성"을 유지하는 것은 스테이플 섬유의 구조적 일체성을 유지하는 것을 말하며 원래 형태보다 얇더라도 및 섬유의 단면 형태가 더 이상 원래의 것과 유사하지 않더라도 구조적 일체성을 위해 존재하는 충분한 양의 원래 섬유이다. 적어도 50 %, 더 바람직하게는 적어도 60 %, 더욱 더 바람직하게는 만약 적어도 75 %의 섬유가 열적으로 활성화된 결합 이후 그들의 일체성을 유지한다면 바람직하다.
용어 "카펫"은 표면 층으로서 본 발명의 실시양태에 따른 부직 구조를 비롯한 텍스타일 구조를 말한다. 1차 배킹을 포함하는 카펫 및 예를 들어 1차 배킹의 하측 상에 하나 이상의 추가의 재료 층 (예컨대, 코팅 층, 접착 층, 2차 배킹, 또는 유사한 것)은 덜 바람직하다. 이들 층은 그들의 목적이 스티치를 감추고, 음향 특성을 개선하고, 카펫의 강성도를 증가시키고, 카펫의 강도를 증가시키는 것일 때 사용될 수 있다. 직조 카펫은 본 발명과 무관하다. 용어 "카펫"은 터프팅된 카펫을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따른 카펫은 바람직하게는 모든 섬유가 결합될 필요가 없더라도 제한된 수의 느슨한 섬유를 가진다. 느슨한 섬유는 강성도를 감소시킬 것이며, 바람직하지 않다. 결합하기에 앞서 느슨한 섬유를 가지는 본 발명의 실시양태에 따른 부직물 재료는 구조화될 수 있다. 본 발명의 실시양태에 따른 부직 구조의 섬유의 일부는 열적으로 결합되고, 바람직하게는 무압력 열적 활성 결합을 사용한다. 결합은 웨브를 통하여 제공될 수 있다.
용어 "이벤트 또는 전시회 카펫"은 바람직하게는 제한된 기간의 이벤트 또는 전시회에서 일회성 사용을 위한 바닥 커버링으로서의 용도의 본 발명의 실시양태에 따른 얽히고 결합된 부직 구조를 포함하며 본 발명의 실시양태에서:
a) 하나의 관찰 가능 층 (균질 제품);
b) 결합 재료가 상부 마모 표면의 꼭대기에 도달하지 않는 하나 초과의 관찰 가능 층;
c) 결합 재료가 이의 두께 전체에 걸쳐 존재하는 하나 초과의 관찰 가능 층;
중 어떠한 것을 가질 수 있다.
이벤트 카펫용
섬유, 예컨대 PP 섬유의 바람직한 Dtex: 예를 들어, 3.3 내지 25 dtex, 바람직하게는 5.5 내지 20, 더 바람직하게는 7 내지 17 dtex.
중량: 100 내지 350 g/m2, 바람직하게는 150 내지 310 g/m2, 더욱 바람직하게는 230 내지 275 g/m2
다른 제품은 하기와 같다:
주거용 및 컨트랙트 카펫
이러한 카펫은 좋은 피복성을 위해 예컨대 17 dtex 이하의 미세 필라멘트의 부분을 가질 것이다. 이 카펫은 또한 예컨대 주로 70 또는 110 dtex의 두꺼운 필라멘트의 부분을 포함할 것이다.
중량: 바람직하게는 100 내지 1,000 gsm
상기 카펫은 유럽 표준 FprEN 1307:2013의 사용의 클래스 21 (보통), 22 (일반) 또는 23 (무거움) 세기에서 가정용으로 적합하다.
구조화된 카펫의 예시
딜루어(Dilours): 중량 최대 450 g/m2. 딜루어 카펫은 종종 라텍스 배킹을 가지며, 라텍스의 중량은 총 중량으로부터 제하여져 450 g/m2의 값에 도달한다.
자동차용 카펫, 커버링 또는 라이닝
섬유: 6.7 내지 110 detx, 바람직하게는 6.7 내지 33 dtex.
지오텍스타일
섬유 3.3 dtex 내지 45 dtex는 제2 재료로 만들어진 섬유의 매트릭스를 형성하는 반면, 제1 재료로 만들어진 섬유를 결합하는 경우, 섬유는 3.3 dtex 내지 17 dtex일 수 있다.
위생 제품
바람직하게는 중량 범위 25 g/m²에서 최대 350 g/m², 및 섬유 범위 1 dtex 내지 6 dtex의 수-얽힘 웨브에 의해 만들어진다.
의료 제품
니들 펀칭된 붕대 및 상처 치료를 위해, 중량 범위는 60 내지 300 g/m² 및 섬유 범위 1.5 dtex 내지 17 dtex일 수 있다.
여과 제품
바람직하게는 중량 범위는 60 내지 500 g/m²이고, 제2 재료의 섬유 범위는 1.5 dtex 내지 38 dtex이며 제1 재료의 일부를 가지는 섬유를 결합하는 경우 1.2 dtex 내지 25 dtex의 범위이다.
단열 (의류 및 파이프 포장)
중량 범위는 바람직하게 60 내지 1,000 g/m²이며 섬유 범위는 제2 재료의 섬유의 경우 1.5 dtex 내지 17 dtex이며 제1 재료를 가지는 섬유를 결합하는 경우 1.2 dtex 내지 6.7 dtex이다.
흡음재
바람직하게는 중량 범위는 60 내지 500 gsm이며, 섬유 범위는 제2 재료의 섬유의 경우 1.5 dtex 내지 38 dtex이며 제1 재료의 섬유를 결합하는 경우 1.2 dtex 내지 6.7 dtex이다.
음향 감쇠 (접촉 음) 제품
바람직하게는 중량 범위는 150 내지 500 g/m²이며, 섬유 범위는 제2 재료의 섬유의 경우 3.3 dtex 내지 25 dtex이며 결합을 위해 제1 재료를 가지는 섬유의 경우 3.3 dtex 내지 13 dtex이다.
라이닝 (신발, 수하물, 의류...)
바람직하게는 중량 범위는 60 내지 500 g/m²이며, 섬유 범위는 제2 재료로 만들어지는 섬유의 경우 1.5 dtex 내지 38 dtex이며 결합을 위해 제1 재료를 가지는 섬유의 경우 1.2 dtex 내지 6.7 dtex이다.
용어 "3엽형"은 3 개의 로브로 구성되는 섬유 단면을 말한다.
용어 "다엽형"은 복수의 로브로 구성되는 섬유 단면을 말한다.
스테이플 섬유의 "코어"는 중공일 수 있고 축방향 구멍 또는 공동을 포함할 수 있고, 또는 코어는 중실 재료일 수 있다.
촉매 "메탈로센":
많은 메탈로센 및 그의 유도체는 올레핀 중합을 위한 활성 촉매이다. 메탈로센 촉매를 사용하여 만들어진 중합체 재료는 예컨대 단일-부위 메탈로센 촉매 시스템을 사용하여 만들어진 폴리프로필렌 중합체를 비롯한 폴리올레핀 중합체, 예를 들어 균질의 분지된 에틸렌 중합체, 실질적으로 선형 에틸렌 인터중합체 또는 균질의 분지된 선형 에틸렌 인터중합체를 포함한다.
폴리올레핀은 메탈로센 촉매 단독으로 또는 메탈로센 촉매 및 또 다른 촉매, 예컨대 메탈로센 및 지글러-나타 촉매의 조합으로 만들어질 수 있으며 단, 용융점은 제2 재료보다 10 ℃ 낮을 정도로 충분히 저하되어야 한다.
WO2012/126973 10 내지 13쪽에 정의된 메탈로센 촉매는 본원에서 참조로서 인용되며 본 발명의 임의의 실시양태에서 사용될 수 있다. WO2012126973 7 내지 9쪽에 정의된 폴리프로필렌 조성물은 참조로서 인용되며 본 발명의 임의의 실시양태에서 사용될 수 있다. WO2012/126973 6 내지 7 쪽에 정의된 섬유는 참조로서 인용되며 본 발명의 임의의 실시양태에서 사용될 수 있다.
시험 방법
하기의 시험 방법이 사용된다.
용융점
용융 온도 (Tmelt) ("용융점")는 ISO 3146에 따라, 예를 들어 TA 인스트루먼츠(TA Instruments)의 DSC Q2000 기기 상에서 결정된다. 열 이력을 지우기 위해 샘플을 먼저 200 ℃로 가열하며 200 ℃에서 3분 동안 보관한다. 보고된 용융 온도 ("용융점")는 20 ℃/분의 가열 및 냉각 속도로 결정된다.
치수: CEN/TS 14159
총 두께 mm: ISO 1765 , 허용 오차는 명목상 ±15 %
단위 면적당 총 질량 g/m2 : ISO 8543, 허용 오차는 명목상 질량 ±15 %
강성도:
샘플링
Norm NBN EN ISO 9862에 따름
샘플의 최소 수: 기계 방향 (MD) 5 및 교차 방향 (CD) 5
샘플의 너비: 200 mm ± 0.5 mm
샘플의 길이: 100 mm의 게이지 길이를 허용할 만큼 충분히 김.
인장 시험
EN ISO 13934-1에 따름
(샘플 크기는 더 나은 정확도, cfr. '샘플링'; 뿐만 아니라 게이지 길이 및 연장 비율을 위해 표준에서 벗어난다)
파라미터:
게이지 길이 = 100 mm
연장 비율 = 50 mm/분
사전장력 = 1 N
강성도의 계산
0.5 % 및 1.5 %의 변형률 (ε)에 필요한 200 mm의 폭을 가지는 샘플에 대한 힘 (F)을 결정한다.
Figure pct00007
Figure pct00008
힘, N
Figure pct00009
변형률의 차이 Δε = 1 %
부직물의 중량의 보정
강성도는 부직물의 중량과 선형 관계를 보인다.
유사한 중량을 가지는 샘플. e.와 비교하는 것이 바람직하다.
강성도는 300 g/m2로 정규화되어 하기에 주어지는 정규화된 강성도를 결정함으로써 중량에 대해 보정된다:
정규화된 강성도 = 강성도 × 300 (g/m2) / 측정된 샘플의 중량 (g/m2).
강성도 그 자체의 공식은 위에서 주어진다.
예시적 실시양태의 설명
본 발명은 다음에서 사용될 수 있는 얽히고 결합된 부직 구조를 제공한다:
이벤트/전시회 카펫:
Figure pct00010
짧은 수명 (예컨대 5일) 동안 집중 사용을 위한 저 비용 제품, 제한된 사용으로 재료를 재활용 하는 것이 효과적일 수 있다.
Figure pct00011
본 발명의 실시양태는 배킹을 요구하지 않는다 (선행 기술의 이벤트/전시회 카펫은 섬유를 결합하기 위한 배킹을 전형적으로 요구한다)
컨트랙트 마켓 카펫:
Figure pct00012
집중 사용을 위한 긴 수명
Figure pct00013
사용되는 경우, 배킹은 편안함 또는 더 나은 음향을 제공하기 위해 더 많은 중량을 사용한다. 그러나 본 발명의 실시양태에서, 배킹은 결합을 위해 사용되지 않고, 바람직하게는 재활용 능력에 영향을 주지 않는다.
본 발명의 일부 실시양태에 따른 결합되고 얽힌 부직 구조는 카펫뿐만 아니라 위생 및 건강 관리, 예컨대 병원, 학교, 및 가정에서 사용하기 위한 일회용 또는 일회성 제품, 기저귀 또는 모든 종류의 휴지 또는 티슈에 사용될 수 있다. 예시는 거주용 및 컨트랙트 카펫, 구조화된 카펫, 자동차 카펫 및 라이닝, 지오텍스타일, 위생 제품, 의료 제품, 여과 제품, 단열재 (의류 및 파이프 포장), 흡읍재 (공기전달), 음향 감쇠 (접촉 음) 제품, 라이닝 (신발, 수하물, 의류 ..)이다.
본 발명의 실시양태는 저 중량일 수 있으나 양호한 내마모성 및 양호한 피복성을 가질 수 있는 얽히고 결합된 부직 구조를 제공한다. 결합되고 얽힌 부직 구조는 일부 실시양태에서 짧은 시간 및 임시적인 사용에 적합한 것, 예컨대 전시회에서 무역 스탠드용 카펫, 상점의 디스플레이 영역 또는 때때로 바닥 보호용, 또는 다른 실시양태에서 긴 시간 사용, 예컨대 컨트랙트 카펫용 또는 가정용 사용을 위한 카펫으로, 카펫의 표면 층으로서 사용될 수 있다. 일부 실시양태의 얽히고 결합된 부직 구조는 폴리올레핀 섬유, 예컨대 폴리프로필렌 섬유를 포함하거나, 폴리에스테르 또는 폴리아미드 섬유를 포함한다.
본 발명은 일 측면에서, 결합되고 얽힌 부직 구조의 중량에 대해 적어도 50 %의 스테이플 섬유 및 결합되고 얽힌 부직 구조의 적어도 부분적인 결합으로 만들어진 얽히고 결합된 부직 구조를 제공하며, 적어도 부분적인 결합은 메탈로센 촉매인 촉매에 의해 제조되며 130 내지 170 ℃ (또는 130 내지 155 ℃)의 범위의 용융점을 가지는 제1 폴리올레핀 재료 및 제1 재료의 용융점보다 적어도 10 ℃ 높은 용융점을 가지는 제2 재료 사이의 열적으로 활성화된 결합을 포함하며, 결합되고 얽힌 부직 구조의 제1 재료의 중량은 결합되고 얽힌 부직 구조의 중량의 적어도 3 %이다. 제2 재료는 예를 들어 160 내지 165 ℃의 용융점을 가질 수 있다. 스테이플 섬유는 중실 또는 중공 또는 둘의 혼합물일 수 있으며 임의의 적합한 단면 형태를 가질 수 있다.
제1 폴리올레핀 재료를 위한 촉매는 메탈로센 촉매 단독 또는 메탈로센 촉매와 또 다른 것의 조합, 예컨대 지글러 나타 촉매와 메탈로센 촉매의 조합이거나 지글러 나타 촉매 또는 메탈로센 촉매에 의해 각각 만들어진 재료의 혼합물일 수 있다.
도 1은 니들 펀칭된 층과 같은 얽히고 결합된 부직 구조인 적어도 표면 층 (2)을 포함하는 카펫 (1)의 개략적인 단면을 보여준다. 본 발명의 일부 실시양태에 따른 카펫은 표면 층 내에 결합 재료에 의해 결합된 표면 층 (2)만을 포함할 수 있다. 카펫은 임의의 배킹 층 (3)을 포함할 수 있으나, 카펫의 재활용에 적합하지 않은 중합체 재료로 만들어진 경우 이 배킹 층 (3)이 쉽게 제거될 수 있는 경우에 바람직하다.
도 3에서 보여지듯이, 섬유 사이의 결합은 결합되고 얽힌 부직 구조에 기계적인 안정성을 준다. 본 발명의 실시양태는 본 발명의 실시양태에 따른 니들 펀칭된 표면 층 (2)과 니들 펀칭된 표면 층 (2)에 위치하는 섬유 사이의 적어도 부분적인 열적으로 활성화된 무압력 결합의 조합을 포함한다. 이 결합은 바람직하게는 가열 단독에 의해, 예컨대 제2 재료의 용융점보다 적어도 5 ℃ 낮은 온도에서 뜨거울 때 가압 없이 가동되는 오븐에서 활성화된다. 결합하는 섬유 (메탈로센 촉매로 만들어진 제1 재료를 포함) 또는 이성분 섬유 (제1 및 제2 재료를 포함)가 결합을 형성하나 이들 섬유 또는 어떠한 다른 섬유가 섬유의 일체성을 유지하거나 그들을 그대로 유지하는 것이 더 강한 모듈러스/강성도를 가진 더 강한 부직물을 주기 때문에 완전히 용융되어 버리지 않도록 오븐 내에서의 시간이 설정되어야 한다. 오븐 내에서의 시간은 보통 일 또는 수 분이다. 적외선 가열 또는 열풍은 또한 단독으로 또는 공기 순환 오븐과의 조합으로 사용될 수 있다. 적어도 50 %, 더 바람직하게는 적어도 60 %, 더욱 더 바람직하게는, 만약 적어도 75 %의 섬유가 열적으로 활성화된 결합 이후 그들의 일체성을 유지한다면 바람직하다.
대안으로, 하나 이상의 배킹 층 (3)은 배킹 층이 카펫의 다른 구성성분과 재활용될 수 있거나 배킹 층이 재활용시 쉽게 제거될 수 있어 예컨대 투과가 낮다면, 다공성 배킹 층 또는 단일 배킹 층과 같이 사용될 수 있다. 배킹 (3)은 예를 들어 라텍스 층, 열가소성 필름 층, 열가소성 압출 층, 폼 층 또는 펠트 층, 예컨대 니들 펠트 층과 같은 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어 접착성 층 (4)은 니들 펀치 표면 층 (2)을 다른 층에 결합하기 위해 사용될 수 있다. 이들 층의 조합은 예들 들어, 니들 펀칭, 라미네이션, 또는 층을 서로 접착함으로써 조립될 수 있다. 이러한 다중층 배킹은 피복성을 개선하기 위해 또는 음향 특성을 향상시키기 위해 형성될 수 있다.
결합되고 얽힌 부직 구조에서, 표면 층의 스테이플 섬유 함량은 총 섬유 함량의 적어도 60 중량%, 70, 80 또는 90 중량%, 바람직하게는 표면 층의 총 섬유 함량의 최대 100 중량%일 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서 사용된 결합되고 얽힌 부직 구조는 내부 열적으로 활성화된 무압력 결합에 의한 결합이 이어서 제공되는 니들펀칭된 부직 구조에 기반한 스테이플 섬유이다. 임의적으로 배킹이 사용될 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 카펫에서 상부 또는 표면 층 (기저 중량)으로서의 사용을 위한 결합되고 얽힌 부직 구조의 중량은 평방 미터당 100 내지 350 그램, 예를 들어 평방 미터당 150 내지 275 그램이다. 제품의 전체 목록을 위한 섬유 선형 질량 밀도 및 중량은 정의 섹션에서 주어진다.
본 발명의 실시양태에 따른 카펫의 제조 방법은 색 및 섬유 종류 (데니어, 길이, 크림프, 조성)에 따라 분급함으로써 배치를 균질화하기 위해 "베일-브레이커(bale-breaker)"에서 예비 처리를 거친 베일로서 일반적으로 수용되는 스테이플 섬유의 사용에 기초한다. 섬유는 바람직하게는 폴리프로필렌, 폴리아미드 또는 폴리에스테르로 만들어질 수 있다. 베일 내부에 있는 것으로 압축되는, 섬유 스테이플의 제1 거친 개구부는 카딩 윌로우(willow)에서 구현된다.
스테이플 섬유는 하나 이상의 저장 챔버에서 블렌딩되어, 예컨대 블루운 및 혼합되어 균질화된 섬유를 형성한다. 균질화된 섬유는: 섬유를 수용하여 이를 균질하게 컨베이어 상의 매트 형태로 놓기 위한 공급기를 포함하는 카딩 기계로 보내진다. 카딩 기계는 다양한 직경의 일련의 톱니형 실린더에 의해 형성되어 섬유를 평행하게 하고 가볍고 균질한 카드 웨브로서 컨베이어 상에 놓는다. 섬유질 웨브는 크로스래핑 기계로 운반되어 카드 웨브를 재료의 배트로 크로스래핑 할 수 있다. 배트를 구성하는 층 또는 래프의 수는 부직물 층의 바람직한 중량을 결정한다. 래프 롤러는 카드 웨브를 수용하고 니들펀칭 장치에 공급하는 컨베이어 상에 다중층으로 이를 놓는다. 니들펀칭은 왕복 운동으로 섬유 매트 공급에 직각으로 움직이며, 섬유를 포착하며 섬유 덩어리를 통해 그들을 끌어당겨, 결합 및 압축하는 복수의 니들의 작용에 의해 수행된다. 부직 구조는 니들펀칭 이전 또는 열 처리 이전에 구조화될 수 있다. 최종적으로 섬유는 부직 구조가 뜨거울 때 열에 의해 활성화되고 압력의 사용 없이 결합된다. 부직물 재료는 이후, 공기 순환 오븐에 놓여져 제1 재료를 열적으로 활성화하여 섬유-대-섬유 결합을 유발한다. 전형적으로 오븐 온도는 제1 재료의 용융점에서 적어도 5 ℃ 미만일 것이다. 오븐 내에서의 시간은 하나의 섬유에서 제2 재료가 어떠한 섬유의 완전한 용융 없이 또 다른 섬유와 결합하는 것을 유발하도록 선택된다. 이는 전형적으로 일 내지 수분의 시간이다.
하나 이상의 배킹 층이 하면에 적용될 수 있으나 덜 바람직하다.
실시예 1 (이성분 섬유)
본 실시양태는 일부 또는 전부가 이성분 섬유인 스테이플 섬유의 사용에 기반하는 얽히고 결합된 부직 구조를 제공한다. 이성분 섬유는 제2 재료, 예컨대 폴리올레핀, 예컨대 폴리프로필렌으로 만들어질 수 있고, 이성분 섬유의 표면 상에, 제2 재료와 다른 제1 재료가 노출된다. 제1 재료 및 제2 재료의 용융점 사이에는 차이가 있다. 예를 들어, 제2 재료는 160 내지 165 ℃의 용융점을 가진 통상적인 PP일 수 있는 반면, 제1 재료는, 예를 들어 특정 폴리올레핀이다. 제1 재료는 바람직하게는 폴리올레핀, 예컨대 하나 이상의 촉매로 제조된 폴리프로필렌으로 여기서 촉매 중 하나는 메탈로센 촉매이다. 제1 재료의 용융점은 제2 재료보다 예컨대 적어도 10 ℃ 낮도록 선택된다. 예를 들어 제1 재료의 용융점은 130 내지 170 ℃ (또는 130 내지 155 ℃)의 범위일 수 있다. 이성분 섬유는 제1 재료의 시스 및 제2 재료의 코어를 가질 수 있다.
이성분 섬유는 서로, 임의적으로 다른 섬유와, 열적 무압력 결합 공정에 의해 결합한다. 얽힌 부직 구조는 상기에서 기재되었듯이 이성분 섬유로 만들어지며 구조는 오븐에 위치하고 가압 없이 제2 재료의 용융점보다 적어도 5 ℃ 미만의 온도에서 가열된다.
이성분 섬유는 예컨대 섬유의 한 절반이 제2 재료로 만들어지고, 다른 절반이 제1 재료이고, 이성분 섬유의 교대 부분은 제1 또는 제2 재료로 만들어지고, 다중코어는 제1 재료의 기질 내에서 경화된 제2 재료로 만들어지고, 제1 재료의 스트립은 제2 재료로 만들어지는 섬유를 따라 형성될 수 있고, 제2 재료로 만들어지는 섬유는 제1 재료의 층으로 분할될 수 있는, 등의 다양한 방법으로 제작될 수 있다.
일부 예시가 도 2에 보여지나, 가능한 것들이 도 2에 보여지는 디자인으로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시양태에 따른 공정에서:
먼저 얽힌 부직 구조는 니들펠트와 같은 것으로 만들어진다.
니들펠트와 같은 상기 얽힌 부직 구조의 섬유는 상기에서 언급된 이성분 섬유 100 %를 포함할 수 있다.
대안으로, 니들펠트와 같은 상기 얽힌 부직 구조의 섬유는 이들 이성분 섬유와 다른 종류의 섬유의 믹스를 포함할 수 있다.
제2 단계에서, 니들펠트와 같은 얽힌 부직 구조는 오븐 또는 이와 동일한 가열 장치를 통하여 이를 통과시킴으로써 결합된다. 오븐 또는 대안 장치의 온도 프로파일은 제2 재료가 용융되지 않고/거나 이성분 섬유가 그들의 일체성 또는 그들의 원래 형태를 유지하면서 이성분 섬유의 제1 재료가 적어도 부분적으로 용융되고 인접 섬유와 결합되도록 선택된다.
예를 들어, 오븐 또는 대안 장치의 온도 프로파일은 제2 재료의 용융점 5 ℃ 미만이다. 이 방법에서, 이의 연성/카펫 느낌을 모두 잃지 않고 결합된 재료가 생산된다. 적어도 50 %, 더 바람직하게는 적어도 60 %, 더욱 더 바람직하게는 만약 적어도 75 %의 섬유가 열적으로 활성화된 결합 이후 그들의 일체성을 잃지 않는다면 바람직하다.
다른 결합 방법과의 비교:
결합 공정과의 조합에서의 본 실시양태의 중합체의 본 선택은 기존의 결합 방법에 비하여 하기 이점을 가진다:
Figure pct00014
라텍스 결합과의 비교:
일 열가소성 중합체 재료 100 %로 이루어지는 또는 폴리올레핀의 혼합물을 포함하는 재료는 재활용될 수 있다. 라텍스는 재활용 할 수 없다. 결과적으로, 라텍스와 결합된 니들펠트 카펫은 더 이상 합리적인 비용으로 재활용될 수 없다.
본 실시양태의 결합되고 얽힌 부직 구조는, 예컨대 카펫으로 사용될 때, 하나 이상의 폴리올레핀 100 %를 포함한다. 결과적으로, 카펫은 100 % 재활용 가능하다.
Figure pct00015
저온 용융 섬유 (130 ℃ 미만의 용융 온도)
다른 결합 방법보다 훨씬 낮은 결합 강도. 카펫의 강성도는 결합 강도의 매우 좋은 지표이다 (강성도 시험은 정의 섹션 참조).
니들펠트 카펫 (예컨대 300 g/m2의 중량)에 있어서, 강성도는 결합 강도가 충분하도록 하기 위해 적어도 150 N/%이어야 한다.
다른 결합 방법의 정규화된 강성도의 공칭 값:
(각 횟수당 300 g/m2의 카펫)
라텍스 결합 - 50 g/m2 라텍스 (건조 중량): 180 - 200 N/%
분말 결합 - 40 g/m2 PO 분말: 140 - 160 N/%
저온 용융 섬유 - 50 g/m2 섬유: 100 - 120 N/%
실시예 2
본 실시양태는 스테이플 섬유의 사용에 기반한 얽힌 부직 구조를 제공한다. 제1 스테이플 섬유는 제2 재료, 예컨대 폴리올레핀, 예를 들어 폴리프로필렌으로 만들어지며, 제1 스테이플 섬유는 제1 재료, 예컨대 폴리올레핀, 예를 들어 폴리프로필렌으로 만들어진다. 제1 및 제2 재료의 용융점 사이에는 차이가 있다. 예를 들어, 제2 재료는 160 내지 165 ℃의 용융점을 가지는 통상적인 PP일 수 있고, 제1 재료는 예를 들어 특정 폴리올레핀이다. 제1 재료는 바람직하게는 폴리올레핀, 예를 들어 하나 이상의 촉매로 제조된 폴리프로필렌이며, 여기서 촉매 중 하나는 메탈로센 촉매이다. 제1 재료의 용융점은 제2 재료보다, 예를 들어 적어도 10 ℃보다 낮게, 선택된다. 예를 들어 제1 재료의 용융점은 130 내지 170 ℃ (또는 130 내지 155 ℃)의 범위일 수 있다.
제1 섬유는 제2 섬유와 열적 무압력 결합 공정에 의해 결합된다. 얽힌 부직 구조는 상기에서 기재되었듯이 구조를 오븐에 위치하고 제2 재료의 용융점보다 적어도 5 ℃ 미만의 온도에서 가압 없이 가열하여 만들어진다.
제1 단계에서, 믹스를 일반 PP 섬유 (용융점 160 내지 165 ℃)로 만들어진 제1 (결합) 섬유 및 제2 섬유로 만든다. 요구되는 결합하는 섬유의 양은 부직 구조의 총 중량의 3 내지 30 중량%, 바람직하게는 10 내지 20 중량%, 더 바람직하게는 15 중량%이다. 부직 구조는 이후, 예를 들어 니들 또는 수-얽힘에 의해 얽힌다. 얽힌 부직 구조는 오븐을 통하여 이를 통과시킴으로써 결합된다. 오븐의 온도 프로파일은 제1 섬유, 즉, 결합하는 섬유가 통상적인 PP-섬유인 제2 섬유가 그의 일체성 또는 그의 원래 형태를 유지하면서 적어도 부분적으로 용융될 수 있도록 선택된다. 오븐 내의 온도는 제2 섬유의 용융점보다 5 ℃ 미만으로 설정될 수 있다. 적어도 50 %, 더 바람직하게는 적어도 60 %, 더욱 더 바람직하게는 만약 적어도 75 %의 섬유가 그의 일체성을 열적으로 활성화된 결합 이후 유지한다면 바람직하다. 얽히고 결합된 부직 구조는 이후 예를 들어 니들펠트 카펫의 제작에 사용된다. 이 방법에서, 결합된 얽힌 부직 구조는 이의 연성/카펫 느낌 전부를 잃지 않으면서 충분히 결합되어 형성된다.
실시예 3
섬유 제조:
폴리프로필렌 (폴리킴(Polychim), PP HB12XF 폴리프로필렌, ISO 3146에 따른 160 ℃의 용융점)으로 만들어진 코어 및 메탈로센 촉매로 만들어진 폴리프로필렌-기반의 공중합체(토탈(Total), 루미센®(Lumicene®) MR10MX0, ISO 3146에 따른 140℃의 용융점)의 시스를 가진 시스/코어 유형의 이성분 섬유. 두 가지 유형의 섬유가 제조된다:
유형 1: 코어 70 중량% - 시스 30 중량%
유형 2: 코어 80 중량% - 시스 20 중량%.
제조된 섬유의 특성은 하기에 주어진다.
Figure pct00016
(ISO 1973에 따른 dtex의 측정)
니들펠트
이벤트 카펫은 전체적으로 이성분 섬유 없이 만들어진 니들 펀칭된 부직 구조로 만들어진다. 열적 결합은 오븐 온도 145 ℃에서 (바람직하게는 열적 무압력 결합 공정에 의해) 수행된다.
유형 1 섬유의 니들 펀칭된 부직 구조를 강성도 시험하였다.
Figure pct00017
니들 펀칭된 부직 구조 유형 2 섬유:
Figure pct00018
두 개의 카펫은 정규화된 강성도에서 양호한 결과를 보였으며 (150 N/% 초과) 또한 테이버(Taber) 마모 시험 (전문가 점수)에서 매우 양호한 결과를 보였다. 하기 시험이 수행되었다:
200 사이클의 표준 시험: 점수 5/5
1,000 사이클의 변경된 시험: 점수 4.5/5
테이버 시험의 상세한 내용:
팔 당 중량: 250 g (팔 그 자체) + 500 g 추가 중량
마모 휠 유형: 타입 CS-0 러버
(http://www.taberindustries.com/taber-abrading-wheels 참조)
다른 결합 방법과의 비교:
상기에서 설명되었듯이, 라텍스와 결합하는 니들펠트 카펫은 더 이상 재활용될 수 없다.
본 실시양태에 따른 결합되고 얽힌 부직 구조를 사용하여 만들어진 카펫은 폴리올레핀 100 %를 포함할 수 있다. 결과적으로, 카펫은 100 % 재활용 가능하다. 상기에서 설명되었듯이, 결합 강도는 다른 결합 방법보다 좋다.
카펫에서의 결합되고 얽힌 부직 구조의 강성도는 결합 강도의 지표이다.
이 강성도는 인장 시험에서 측정된다 (정의 섹션 참조).
300 g/m2의 중량의 니들펠트 카펫에서, 정규화된 강성도는 결합 강도가 충분하도록 적어도 150 N/%이어야 한다.
다른 결합 방법의 정규화된 강성도의 공칭 값:
(각 횟수당 300 g/m2의 카펫)
라텍스 결합 - 50 g/m2 라텍스 (건조 중량): 180 - 200 N/%
분말 결합 - 40 g/m2 PO 분말: 140 - 160 N/%
저온 용융 섬유 - 50 g/m2 섬유: 100 - 120 N/%
PO 용융 섬유 - 50 g/m2 PO 섬유: 190 - 210 N/%
저온 용융 섬유 (130 ℃ 미만)의 결합 강도는 필요한 150 N/%보다 훨씬 작다. 라텍스, 분말 또는 PO 용융 섬유의 결합 강도는 충분하다. 더 많은 양의 결합 재료는, 단지 가격을 올릴 것이기에 불필요하다.
새로운 PO 용융 섬유 (적어도 메탈로센 촉매로 만들어진 제1 재료를 포함)의 결과는 PE 용융 섬유의 것보다 우월하다. 이는 본 발명의 실시양태에 따른 PO 및 PP 섬유 사이의 더 좋은 적합성에 의할 수 있다 (예컨대, 유사한 표면 장력).
예를 들어, 이벤트 카펫은 니들 펀칭된 부직 구조로 만들어진다.
부직 구조는 용융점 160 ℃의 폴리프로필렌 (폴리킴 HB12XF)으로 만들어진 250 g/m2의 섬유 및 메탈로센 촉매로 만들어진 폴리프로필렌-기반의 공중합체 (루미센®, MR10MX0, ISO 3146에 따른 용융점 140 ℃)로 만들어진 50 g/m2의 결합하는 섬유를 사용하여 만들어진다.
이벤트 카펫은 본원에서 기재된 카펫-제작 공정에 따라 만들어진다. 섬유의 결합은 부직 구조를 오븐을 통해 1, 5 분간 통과시킴으로써 행해진다. 표는 오븐에서 2 온도에서 수득된, 정규화된 강성도의 결과 (정의 섹션 참조)를 보여준다.
Figure pct00019
PE 섬유와 결합된 PP-카펫을 재활용 할 수 있다. 불행히도, 이 재활용된 재료는 PP와 PE 사이의 적합성이 좋지 않기에 저가 응용에만 사용할 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따른 PP (제2 재료) 및 제안된 PO 용융 섬유 (적어도 메탈로센 촉매로 만들어진 제1 재료를 포함) 사이의 적합성은 훨씬 좋다. 결과적으로, 재활용된 재료는 보다 고도의 응용에도 사용될 수 있다.
분말 공정:
공정은 처리될 환경 및 카펫 모두의 습도 변화에 매우 민감하다. 함침 및 결합이 습도 조절이 있는 실내에서 수행되더라도, 이 민감도는 결합 강도에 중요한 변동을 여전히 초래한다.
본 발명의 실시양태에 따른 결합되고 얽힌 부직물은 이러한 결합 강도의 변화를 겪지 않는다.
개선된 피복성
PO 결합하는 섬유의 사용의 추가적인 이점은 그 아래 바닥의 개선된 피복성이다.
추가적인 피복성은 오븐 처리 도중 PO 섬유의 부분적인 용융의 결과이다: 섬유는 부직 구조 내에서, 접촉 지점에서 섬유와 결합하기에 충분할 정도로 용융되나 결합 지점 사이의 영역에서 그의 섬유 형태를 유지한다: 도 3 참조.
다른 결합 방법은 이 이점을 가지지 않는다:
Figure pct00020
PE 용융 섬유: 완전히 용융되며, 녹은 재료는 접촉 지점으로 이동
→ 거의 추가의 피복성 없음
Figure pct00021
분말 결합: 분말이 접촉 지점에 위치함
→ 거의 추가의 피복성 없음
Figure pct00022
라텍스: 재료가 대부분 접촉 지점에 위치함 + 라텍스의 백색이 카펫의 변색으로 이어짐.

Claims (23)

  1. 얽히고 결합된 부직 구조의 적어도 50 중량%의 스테이플 섬유(staple fiber) 및 메탈로센 촉매인 적어도 하나의 촉매로 제조되며 130 내지 170 ℃ 범위의 용융점을 가진 제1 폴리올레핀 재료 및 제1 재료의 용융점보다 적어도 10 ℃ 높은 용융점을 가진 제2 재료 사이의 열적으로 활성화된 결합을 포함하는 부직 구조의 스테이플 섬유의 적어도 부분적인 결합으로 만들어지고, 부직 구조에서 제1 재료의 중량은 얽히고 결합된 부직 구조의 중량의 적어도 3 %인, 얽히고 결합된 부직 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 재료는 합성 또는 천연 섬유로부터 선택될 수 있는, 얽히고 결합된 부직 구조.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 재료는 폴리올레핀, 폴리아미드, 또는 폴리에스테르로부터 선택될 수 있는, 얽히고 결합된 부직 구조.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 제1 또는 제2 재료는 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌 공중합체를 포함하는, 얽히고 결합된 부직 구조.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합은 얽힌 부직 구조의 가열 및 결합 도중 가압하지 않고 만들어지는 무압력 결합인, 얽히고 결합된 부직 구조.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 재료로 만들어지는 제1 스테이플 섬유 및 상기 제2 재료로 만들어지는 제2 스테이플 섬유를 포함하는, 얽히고 결합된 부직 구조.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 섬유의 양은 결합되고 얽힌 부직 구조의 총 스테이플 섬유 함량의 3 내지 30 %인, 얽히고 결합된 부직 구조.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료는, 함께, 이성분 섬유에 포함되는, 얽히고 결합된 부직 구조.
  9. 제8항에 있어서, 상기 이성분 섬유는 시스/코어 이성분 섬유이고, 여기서 제1 재료는 시스 내에 존재하는, 얽히고 결합된 부직 구조.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 총 스테이플 섬유 함량은 구조의 적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 70 중량% 및 최대 100 중량%인, 얽히고 결합된 부직 구조.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 150 N/wt%보다 큰 정규화된 강성도를 가진, 얽히고 결합된 부직 구조.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 얽힘은 니들 펀칭 또는 수얽힘(hydroentanglement)에 의해 제공되는, 얽히고 결합된 부직 구조.
  13. 표면 층으로서 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 얽히고 결합된 부직 구조를 포함하고, 임의적으로 배킹 층을 포함하는, 카펫.
  14. 제13항에 있어서, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 부직 구조를 먼저 제조함으로써 수득될 수 있고, 여기서 얽힌 부직 구조를 오븐을 통하여 통과시킴으로써 결합되며, 오븐의 온도 프로파일은 섬유가 결합 이후 그들의 일체성을 유지하거나 섬유 사이의 결합 지점을 제외하고는 그들의 형태를 유지하도록 선택되는, 카펫.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 적어도 상기 제1 또는 제2 재료는 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌 공중합체를 포함하는, 카펫.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 100 % 재활용 가능한 카펫.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카펫은 이벤트 또는 전시회 카펫이고, 여기서 부직 구조는 평방 미터당 100 내지 350 그램의 중량을 가지는, 카펫.
  18. 섬유질 카드 웨브를 크로스래핑 기계로 운반하여 메탈로센 촉매인 적어도 하나의 촉매로 제조되고 130 내지 170 ℃ 범위의 용융점을 가지는 제1 폴리올레핀 재료로 만들어지는 스테이플 섬유 및 제1 재료의 용융점보다 적어도 10 ℃ 높은 용융점을 가지는 제2 재료로 만들어지는 섬유를 포함하고, 여기서 부직 구조에서 제1 재료의 중량은 부직 구조의 중량의 적어도 3 %인 재료의 배트로 카드 웨브를 크로스래핑하고, 제1 및 제2 재료 사이의 열적으로 활성화된 결합에 의해 부직 구조의 스테이플 섬유를 적어도 부분적으로 결합하는 단계
    를 포함하는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 얽히고 결합된 부직 구조를 포함하는 카펫 또는 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 카펫의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료의 섬유의 함량은 총 섬유 함량의 적어도 60 중량%, 70, 80 또는 90 중량 %, 바람직하게는 최대 100 중량%인, 제조 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 스테이플 섬유의 일부의 외부 단면은 다엽형(multilobal)인, 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 스테이플 섬유의 일부의 외부 단면은 3엽형(trilobal)인, 제조 방법.
  22. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 표면 층은 평방 미터당 100 내지 350 그램, 바람직하게는 평방 미터당 150 내지 275 그램의 중량을 가지는, 제조 방법.
  23. 임의의 하기 제품: 위생 및 건강 관리 제품, 병원, 학교 및 가정에서 사용하기 위한 일회용 또는 일회성 제품, 기저귀 또는 모든 종류의 휴지 또는 티슈, 주거용 및 컨트랙트 카펫, 구조화된 카펫, 자동차 카펫 또는 커버링 또는 라이닝, 지오텍스타일, 위생 제품, 의료 제품, 여과 제품, 단열재, 의류 및 파이프 포장, 흡음재, 음향 감쇠 제품, 접촉 음 감쇠 제품, 신발 또는 수하물의 라이닝에서의 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 얽히고 결합된 부직 구조의 용도.
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