KR100235416B1 - 저 입자 함유 고흡수성 청정실용 와이프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 청정실용 와이프로 사용하기 위한 스펀레이스 직물 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 이와 같은 청정실용 와이프는 고흡수성을 가지면서도 낮은 입자수를 나타내는 것이 바람직하다. 본 발명의 직물은 25∼65 중량%의 면 또는 레이온 셀룰로오스 섬유와 35∼75 중량%의 폴리에스테르 섬유의 혼합물을 주성분으로 한다. 본 발명의 직물은 또는 그의 입자수가 2축 쉐이크(IES-RP-CC-004.2)에 의해 18,000,000 입자/㎡이하로 측정되고, 고유 흡수성이 5 이상이고, 분진 흡수 지수가 55 미만인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 직물의 제조 방법은 25∼65 중량%의 면 또는 레이온 셀룰로오스 섬유와 35∼75중량%의 폴리에스테르 섬유의 웹을 총 충격에너지가 10×10-3마력-시간-파운드 힘/파운드 질량이상으로 작동되는 일련의 제1워터 제트류로 통과시키고, 반대면의 총 충격에너지가 20×10-3마력-시간-파운드 힘/파운드 질량 이상으로 작동되는 일련의 제2워터 제트류를 통과시키는 것을 특징으로 한다. 이 방법에서, 양 제트류 세트의 총 충격에너지는 40×10-3마력-시간-파운드 힘/파운드 질량 이상이다.

Description

[발명의 명칭]
저 입자 함유 고흡수성 청정실용 와이프
[발명의 분야]
본 발명은 사용시 입자를 미량 발생하며 고흡수성을 갖는 청정실용 와이프(wip e)와 그의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 와이프는 스펀레이스 (spunlace)방법, 즉 수엉킴(hydroentangling)방법으로 제조된다.
[발명의 배경]
청정실용 와이프는 사용시 입자를 미량 발생하여야 하며 상대적으로 고흡수율과 고흡수력을 가져야 한다. 이러한 모든 특성을 갖고 있는 와이프는 시판된 바없었다.
수엉킴 섬유상 웹의 제조 방법은 본 분야에 공지되어 있다. 예를 들면 에반스(E vans)의 미합중국 특허 제3,485,706호에 나타나 있다.
[발명의 요약]
본 발명은 면과 레이온으로 이루어진 군으로부터 선택된 25∼65중량%의 셀룰로오스 섬유와 35∼75중량%의 폴리에스테르 섬유의 혼합물을 주성분으로 하는 것으로, 그의 입자수(particle count)가 2축 쉐이크 (Biaxial Shake; IES-RP-CC-004. 2)에 의해 18,000,000 입자/㎡ 이하로 측정되고, 고유 흡수성이 5㎖/g 이상이고, 분진 흡수 지수 (Particle Sorbency Quotient; PSQ)가 흡수 리터당 55,000,000 입자 미만인 스펀레이스 직물에 관한 것이다.
본 발명은 또한
a) 면과 레이온으로부터 선택된 25∼65중량%의 셀룰로오스 섬유와 35∼75중량%의 폴리에스테르 섬유를 주성분으로 하고, 그의 양쪽면 중 어느 한면이 유공성 스크린으로 지지된 웹을, 지지되지 않은 면 위를 가로지르는 총 충격에너지가 10×10-3마력-시간-파운드 힘/파운드 질량 이상으로 작동되는 일련의 워터 제트류 아래로 통과시켜서, 셀룰로오스 섬유와 폴리에스테르 섬유를 엉키게 하는 단계, 및
b) 유공성 표면에 의해 웹의 양쪽면 중 제2표면이 지지된 a) 단계의 웹을 지지되지 않은 면 위를 가로지르는 총 충격에너지가 20×10-3마력-시간-파운드 힘/파운드 질량 이상 (여기에서, a) 단계의 제트류의 총 충격에너지와 b) 단계의 제트류의 총 충격에너지의 합은 40×10-3마력-시간-파운드 힘/파운드 질량 이상임)으로 작동되는 일련의 워터 제트류 아래로 통과시켜서, 셀룰로오스 섬유와 폴리에스테르 섬유의 엉킴을 더욱 증가시키는 단계로 이루어진 입자수가 낮은 흡수성 스펀레이스 직물의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명 방법은 약 30℃ 이상의 물을 사용하는 워터 제트류로 조작되는 것이 바람직하다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명은 다음의 도면을 참조할 때 더욱 잘 이해될 것이다.
제1도는 직물 웹의 양면을 워터 제팅하기 위한 벨트 및 드럼 워셔, 및 워터 제팅 후에 직물을 탈수하기 위한 종래의 스퀴즈롤이 도시된 본 발명의 연속 수엉킴 공정의 개략도이다.
제2도는 직물 웹의 양면을 워터 제팅하기 위한 벨트 및 드럼 워셔, 및 워터 제팅 후에 직물을 탈수하기 위한 진공 탈수 추출기가 도시된 본 발명의 연속 수엉킴 공정의 개략도이다.
[발명의 상세한 설명]
같은 참고 부호는 같은 요소를 나타내는 도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 사용되는 두가지의 연속 공정이 개략적으로 도시되어 있다. 제1도는 섬유 (10)(예를 들면 본 발명의 텍스타일 스테이플 섬유)의 웹을 메쉬 스크린이 있는 컨베이어(12)에 에어 레이(air-lay) 시킨 후 벨트 워셔(14)로 이송하는 연속 공정을 도시한 것이다. 텍스타일 스테이플 섬유들이 메쉬 스크린으로 지지되도록 웹을 에어 레이 시킨다. 벨트 워셔 (14)는 섬유 웹을 처리하고, 텍스타일 스테이플 섬유들을 엉키게 하는 일련의 워터 제트류 뱅크를 포함하고 있다. 그 후에는 수엉킴 웹을 드럼 워셔(16)의 패터닝 부재 위에 지지된 채로 다른 일련의 워터 제트류 뱅크 아래를 통과시킨다. 이 패터닝 부재는 24,40 또는 100 메쉬 스크린으로 이루어져 있다. 생성되는 직물은 24 메쉬 스크린에 의한 천공 패턴화 모양으로부터 100 메쉬 스크린에 의한 비천공 무패턴 형태에 이르기까지 다양하다. 이어서, 생성된 스펀레이스 직물을 한쌍의 스퀴즈롤(18)을 통과시켜 탈수한다. 이어서, 스펀레이스 직물을 롤 (26)위에 권취시키기 전에 패더 (20), 건조기 (22), 및 슬릿터 (24)에 의해 더 처리할 수 있다.
제2도는 스퀴즈롤 (18)이 진공 탈수 추출기 (19)로 대체된 것을 제외하면 제1도와 같다. 진공 추출기 (19)는 드럼 워셔 (16)과 건조기 (22) 사이에 위치하고 있다.
상기한 바와 같이, 웹은 본 발명의 텍스타일 스테이플 섬유로 구성되어 있으며, 구체적으로는 면과 폴리에스테르 섬유의 혼합물 또는 레이온과 폴리에스테르 섬유의 혼합물로 구성되어 있다. 이와 같은 웹은 종래의 건식 또는 습식 방법으로 제조될 수 있다. 특히 바람직한 것은 자피로글루 (Safiroglu)의 미합중국 특허 제3,797,074호(이 특허의 모든 내용은 본 명세서에서 참고 자료로 채택되어 있다)에 따라 제조된, 그의 도면에 도시된 기류식 웹이다.
직물 제조 과정 중에, 좁은 간격의 소형 오리파이스를 통해 전달된 물의 제트류로 섬유상 웹을 처리한다. 제트류는 웹에 40×10-3마력-시간 파운드 힘/파운드 질량 (Hp-hr-lbf/lbm) 이상의, 바람직하게는 60∼80×10-3Hp-hr-lbf/lbm의 총 충격-에너지곱(I×E)을 가한다. 비록 이것이 에반스의 미합중국 특허 제3,485,706호 (이 특허의 모든 내용은 본 명세서에서 참고 자료로 채택되어 있다)의 일반 방법을 따르고 있지만, 표준 워터 제트류 공정 조건은 총 I×E가 약 20×10-3Hp-hr-lbf/lbm일 정도로 훨씬 덜 가혹하다. 또한, 상기에서 설명하고, 에반스의 미합중국 특허 제3,485,706호와 드워자닌 (Dworjanyn)의 미합중국 특허 제3,403,862호에 언급된 일반적 형태의 장치가 워터 제트류 처리에 적합하다. 또한, 제트류의 수온이 상승할수록 효과적인 것으로 여겨진다. 즉, 보통의 실온 (25℃)보다 8~15℃ 상승된 온도의 물이 고 충격 에너지에 의해 제공되는 효과를 증가시킨다. 바람직한 온도는 약 30℃이상이다.
워터 제트류에 의해 전달되어 직물 웹에 가해지는 에너지-충격곱은 다음과 같이 계산되어질 수 있으며, 여기서 모든 단위는 영국식 단위로 표기되어 있는데, 표시된 치수는 근본적으로 I×3(×10-3)의 값이 마력-시간-파운드 힘/파운드 질량의 단위를 쓰도록 되어 있다.
I=2PA'
E=PQ/wzs
상기식에서,
I는 파운드 힘 단위의 충격력이고.
E는 마력-시간/파운드 질량 단위의 제트류 에너지이고.
P는 파운드/평방 인치 단위의 급수 압력이고.
A'는 평방 인치 단위의 겉보기 단면적으로서, 약 0.6A에 해당하고,
A는 평방 인치 단위의 제트류의 단면적이고,
Q는 세제곱 인치/분 단위의 물의 체적 기준 유속이고,
w는 온스/평방 야드 단위의 웹 중량이고,
z는 야드 단위의 웹 폭이고,
s는 야드/분 단위의 웹 속도이다.
본 발명에서 사용되기에 바람직한 셀롤로오스 섬유는 레이온이며, 가장 바람직한 형태의 레이온은 비스코오스법으로 제조된 레이온이다.
바람직한 직물은 30∼60%의 레이온을 함유하고, 입자수는 5,000,000/㎡ 이하이며, PSQ가 15 이하인 것이다.
[시험 방법]
다음의 시험 과정은 아래에 나타난 여러 가지 특징과 특성들을 결정하기 위해 채택되었다.
습윤 입자수는 미합중국 환경 과학 연구소 (Institute of Environmental Scien ces)의 ＂창정실과 다른 조절된 환경에서 사용되는 와이핑 물질의 평가(Evaluating Wiping Materials Used in Cleanrooms and Other Controlled Environments),＂ IES-RP-CC-004.2 (1992년 8월)에 기재된 시험 방법으로 측정하였다. 습윤 입자수 (즉 물에 현탁된 입자수)는 최소의 응력 (P0)으로 세탁하거나 또는 2축 쉐이커(BAS)에 물에 담가 5분간 흔들어 직물을 물로 세탁한 후 레이저 카운터로 측정한다. 입자수는 직물 ㎡당 입자수로 표시한다.
상기 IES-RP-CC-004.2의 방법에 따라 질량 또는 면적을 기준으로하여 흡수력을 측정한다. 간단히 설명하면 무게를 잰 견본 와이퍼를 시간 제한, 기계적 자극 없이 가득찬 물에서 최대한의 수분 흡수를 할 수 있도록 한다. 그 와이퍼를 물에서 꺼낸 후 60초간 물이 빠지도록 놔둔다. 그리고 나서 그 와이퍼에 남아있는 흡수된 물의 질량을 측정한다. 그 데이터는 두가지 방식으로 나타낸다. 고유 흡수성과 비고유 흡수성이다. 고유 흡수성 Ai[㎖/g]은 단위 질량당 흡수된 액체의 부피로 정의되며, 비고유 흡수성 Ae[㎖/㎡]은 와이퍼의 단위 면적당 흡수된 부피이다.
흡수력은 또한 미합중국 메사추세츠주 댄버스 소재의 M/K 시스템스 (M/K Sys tems)가 시판하는 중량 측정의 흡수성 시험 시스템 (Gravimetric Absorbency Testin g System; GATS)을 사용하여 측정한 흡수율을 특징으로 한다. 이 시험에서는 건조 직물 견본을 상부 적재식 저울 위에 놓여진 물 저장소와 액체 브릿지로 연결된 평평한 평면 위에 놓는다. 액체가 직물에 의해 흡수됨에 따라 물 저장소로부터 직물로 전달된 양은 저울에서의 중량 손실로 기록된다. 시험 시작부터 상응하는 시간 간격도 자동적으로 기록된다. 흡수율은 저울 판독치의 변화율로부터 얻는다. 전형적인 직물은 시험 시작 단계에서 가장 빨리 액체를 흡수하고, 그 흡수력의 한계 용량에 다다를 때 흡수가 더욱 늦어진다. 본 명세서에 보고된 비율 데이터는 직물의 최대 흡수량의 50%에 이를 때 까지의 액체 흡수율 [50%에서의 속도(g/g/s)]이다. 본 명세서에서 총 용량은 직물에 의해 흡수된 액체의 중량으로 나타내었고, 샘플 중량을 기준으로 한 %로 나타내었다.
기본 중량[oz/yd2]은 10.2∼15.2 ㎝(4∼6 인치)의 직물 샘플의 질량을 INDA 표준 테스트 IST 130.1-92, 옵션 1.2.3에 기재된 방법에 따라 측정함으로써 결정하며, 단위 면적당 질량으로 보고된다.
흡수성과 제거될 수 있는 입자의 수, 즉 가장 중요한 두가지의 와이퍼 척도의 단일형 표현은 흡수된 1l의 물에 대한 환경에 도입된 입자의 수를 평량한 분진 흡수지수(PSQ)를 사용함으로써 나타낼 수 있다. 수학적으로는,
PSQ=입자의 수/흡수량(ℓ)
= (입자의 수/㎡)/((㎖/㎡)/(㎖/ℓ)
= BAS/(Ai/100).
그 값은 흡수된 물 1l당 도입된 백만 단위의 입자의 수로 나타낸다.
[실시예]
[실시예 1]
이 실시예에서는 본 발명의 스펀레이스 직물을 기류식 웹 형태로 레이온과 폴리에스테르 텍스타일 스테이플 섬유의 혼합물로 제조하였다. 미합중국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 이.아이.듀폰 디 네모아 앤드 캄파니(E.I.du Pont de Nemours and Co.)가 시판하는 1.35 데니아 (1.5dtex), 0.85 인치 (2.16㎝)길이의 ＂대크론(Dacron)＂ 폴리에스테르 스테이플 섬유 (6/2 타입)를 미합중국 알라바마주 액시스 소재의 코타울즈 파이버스, 인크.(Courtaulds Fibers, Inc.)가 시판하는 1.8 데니아 (2.0 dtex), 1.125인치 (2.86㎝) 길이의 합성 셀룰로오스 스테이플 섬유인 100%의 비스코오스 레이온, 코드 1641과 배합하였다. 혼합된 스테이플 섬유들을 자피로글루의 미합중국 특허 제3,797,074호에 개시된 방법에 따라 에어 레이시켰다. 웹은 웹의 중량을 기준으로 하여 약 31 중량%의 레이온 함량과 약 69 중량%의 폴리에스테르 함량을 가지는 것으로 측정되었다.
연속 공정중에 웹의 바닥면이 스크린과 접촉하도록 웹을 부드러운 유공성 스크린(약 76 메쉬)으로 지지시켰다. 이어서, 웹을 18 yds/min(16.5 m/min)의 벨트 워셔 속도를 통과시키고, 표 1에 나타낸 조건 하에 일련의 벨트 워셔 제트류 뱅크 아래를 통과시켰다. 제트류에 사용되는 물은 재순환되지 않는 1회 통과용이었다. 연속 공정 중에서 웹은 웹의 다른면 (즉 상기 처리 과정에서 벨트 워셔에 접한 면)이 표 2에 나타낸 조건 하에 일련의 드럼 워셔 제트류 뱅크 아래를 통과할 수 있도록 드럼 워셔 주위에 40 메쉬 스크린상에 감았다. 드럼 워셔 처리 후 스펀레이스 직물을 진공 탈수 추출기를 사용하여 탈수시키고, 건조시키고, 권취하였다. 직물의 권취 속도는 20 yds/min(18.3m/min)이 되도록 주의해야 하며, 이 값은 아래의 표에서 ＂I×E＂곱을 계산하는데 이용하였다.
[표 1]
[표 2]
직물은 최소의 응력 조건 하에서, 또는 상기한 2축 쉐이커에서 5분간 흔든 후에 습윤 입자의 방출과 발생 및 흡수성에 대해 시험하였다. 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었고, 표 4에 나타낸 표준 스펀레이스 제품과 몇가지 견줄만한 와이프 직물과 비교해 볼 수 있다. 입자 발생율의 실질적인 감소는 보통 이상의 충격에너지 및 물리적으로 제거하거나 적어도 부분적으로 분리된 입자를 용해시킬 수 있다고 여겨지는 어는 정도 상승된 제트류-수온의 효과에 기인한다. 본 발명의 직물은, 표준 스펀레이스 레이온/폴리에스테르 제품인 비교예 A 및 B, 또는 레이온이나 면의 다른 경쟁적인 와이퍼 제품인 비교예 D 및 E와 비교할 때 훨씬 더 낮은 입자 발생율을 갖는다. 실제로 본 발명의 직물은 텍스와이프 (TEXWIPE) TX1010 니트 폴리에스테르인 비교예 C와 비교할 때 낮은 입자 발생율 면에서 고품질의 청정실용 와이프란 점에서 비슷하지만, 흡수성은 훨씬 우수하다.
실시예 2∼7은 실시예 1과 비슷하게 제조되었고, 표 3 및 5에 나타낸 바와 같이 예를 들어 I×E, 워터 제트류의 온도, 섬유 함량에 약간의 변화가 있으며, 흡수성과 입자 발생율의 시험 결과는 표 3과 5에 기록했다. 실시예 2는 실시예 1과 많이 다르지 않은 조건에서 시행되었고 비슷하게 좋은 결과를 얻었다. 실시예 3은 I×E의 값이 약 72×10-3인 실시예 1,2에 비해 I×E의 값이 45×10-3으로 제조되었고 다량의 레이온을 함유하고 있지만, 표준 스펀레이스 제품, 비교예 A, B 및 경쟁 제품인 비교예 C, D 및 E보다 많이 개량되었다.
실시예 4∼7은 레이온을 50 중량% 셀룰로오스 대 폴리에스테르 함량의 면(미합중국 메인주 월폰 소재의 베라텍, 인크.(Veratec, Inc.)의 국제 제지부 (Division of International Paper)로부터 얻은 코드 563004의 예비 개면, 표백, 및 정련된 약 1인치(2.54㎝)면 스테이플)과 비교하는데, 드럼 스크린의 메쉬를 천공 패턴화의 24메쉬에서 비천공 무패턴의 100 메쉬까지 변화시킬 때 입자 발생율은 근본적으로 영향이 없는 것으로 나타낸다. 비록 레이온만큼 개선되지는 않았지만 본 발명의 면/폴리에스테르 제품은 많은 입자를 발생시키는 경쟁적인 면 제품보다 실질적으로 개선되었고, 시험에서 훨씬 더 적은 입자가 발생되는 것으로 나타났다.
[표 3]
[표 4]
[비교예]
[표 5]

Claims (6)

  1. 면과 레이온으로 이루어진 군으로부터 선택된 25∼65중량%의 셀룰로오스 섬유와 35∼75중량%의 폴리에스테르 섬유의 혼합물을 주성분으로 하며, 그의 입자수(part icle count)가 2축 쉐이크 (Biaxial Shake; IES-RP-CC-004.2)에 의해 18,000,000입자/㎡ 이하로 측정되고, 고유 흡수성이 5 이상이고, 분진 흡수 지수 (Particle Sorbency Quotient)가 55 미만인 스펀레이스 직물.
  2. 제1항에 있어서, 셀룰로오스 섬유가 비스코오스법으로 제조된 레이온인 스펀레이스 직물.
  3. 제1항에 있어서, 셀룰로오스 섬유가 레이온이고, 레이온이 30∼60%의 양으로 존재하며, 직물의 입자수가 5,000,000/㎡이하이고, 분진 흡수 지수가 15 이하인 스펀레이스 직물.
  4. 제3항에 있어서, 레이온이 비스코오스법으로 제조된 것인 스펀레이스 직물.
  5. a) 면과 레이온으로부터 선택된 25∼65중량%의 셀룰로오스 섬유와 35∼75중량%의 폴리에스테르 섬유를 주성분으로 하고, 그의 양쪽면 중 어느 한면이 유공성 스크린으로 지지된 웹을, 지지되지 않은 면 위를 가로지르는 총 충격에너지가 10×10-3마력-시간-파운드 힘/파운드 질량 이상으로 작동되는 일련의 워터 제트류 아래로 통과시켜서, 셀룰로오스 섬유와 폴리에스테르 섬유를 엉키게 하는 단계, 및 b) 유공성 표면에 의해 웹의 양쪽면 중 제2 표면이 지지된 a) 단계의 웹을, 지지되지 않은 면 위를 가로지르는 총 충격에너지가 20×10-3마력-시간-파운드 힘/파운드 질량 이상(여기에서, a) 단계의 제트류의 총 충격에너지와 b) 단계의 제트류의 총 충격에너지의 합은 40×10-3마력-시간-파운드 힘/파운드 질량 이상임)으로 작동되는 일련의 워터 제트류 아래로 통과시켜서, 셀룰로오스 섬유와 폴리에스테르 섬유의 엉킴을 더욱 증가시키는 단계를 포함하는 입자수가 낮은 흡수성 스펀레이스 직물의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 수온이 약 30℃ 이상인 방법.
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