KR100518107B1 - 위생재 코아랩용 다층구조의 친수성 스판본드 부직포 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡수성이 강하고, 미세 분말체의 투과를 막아주는 고밀도 부직포로 구성된 흡수(吸水) 집합체를 감싸주는 다층구조의 스펀본드 부직포에 관한 것으로, 스판본드/멜트블로운/스판본드의 순서로 적층시킨 다층구조의 열가소성 수지 부직포의 스판본드 부직포층 섬도를 1.0∼3.0de로 하고, 멜트블로운 부직포층의 섬도를 0.001∼0.1de 로 하고, 스펀본드 부직포층의 중량을 6∼12gsm 로 하며, 멜트블로운 부직포층의 중량을 0.5∼3.0gsm로 하고, 기공 사이즈에 의한 투과저항%를 70% 이상으로 한 다음 친수가공을 통하여 멜트블로운 부직포층에 의해 미세입자를 차단할 수 있도록 한 다층구조 스판본드 부직포를 제공하게 된다.

따라서 본 발명 위생재 코아랩용 다층구조 스펀본드 부직포는 내구 흡수도가 우수하고 미세 분말체의 투과를 막아주는 다층구조의 부직포로서 유아용 기저귀, 배변 연습용 기저귀 및 성인용 뇨실금 흡수 집합체 이외에 애완동물에 사용하는 위생용 패드류, 채소류 및 고기류의 포장 팩에서 발생되는 유체를 흡수하는 패드류를 감싸주는 코아랩용 부직포를 제공하게 된다.

Description

위생재 코아랩용 다층구조의 친수성 스판본드 부직포 및 그 제조방법 {Hydrophilic Multi-Layer Non-woven fabric for corewrap of hygienic product and manufacturing method thereof}

본 발명은 흡수성이 강하고, 미세 분말체의 투과를 막아주는 고밀도 부직포로 구성된 흡수(吸水) 집합체를 감싸주는 다층구조의 스펀본드 부직포에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유아용 기저귀, 배변 연습용 기저귀 및 성인용 뇨실금 흡수 집합체 이외에 애완동물에 사용하는 위생용 패드류, 채소류 및 고기류의 포장 팩에서 발생하는 유체를 흡수하는 패드류 등을 감싸주는 다층구조의 친수성 스펀본드 부직포에 관한 것이다.

종전의 기저귀는 흡수 집합체를 감싸주는 자재로서 펄프티슈가 주로 사용되어 왔다. 여기서, 흡수 집합체는 목재 펄프와 흡수성이 아주 큰 고분자 물질(SAP)로 구성되어 유입되는 유체를 흡수하는 기능을 가지게 된다. 흡수 집합체를 구성하는 고분자 물질(SAP)의 입경은 대략 50∼150마이크로 정도이고, 유체를 흡수할 수 있는 정도는 일반적으로 자중의 200∼500배 정도이다.

따라서, 흡수 집합체를 감싸주는 코아랩(corewrap)은 흡수성이 우수하고, 미세 분말체의 투과를 막을 수 있으며, 외부 충격에 견딜 수 있는 내구성이 요구되고 있는 것이다. 따라서 종전까지 코아랩 소재로 사용하던 펄프티슈는 흡수성과 고밀도성은 좋으나, 내구성이 약하여 유체를 흡수하면 쉽게 찢어지는 폐단이 있었다.

이상에서와 같이 펄프티슈는 자체의 흡수성과 고밀도성 때문에 위생재료용 흡수 집합체를 감싸주는 자재로서 널리 사용되어 왔다. 이 자재에 대한 문제점은 물에 습윤된 상태에서는 약한 외부충격에 의해서도 쉽게 파괴되어 내부의 흡수 집합체가 외부로 유출되는 폐단이 있다. 또한, 스판본드 부직포의 경우에는 구성 섬유의 직경이 크고, 기공의 크기가 크므로 내부의 흡수성이 큰 고분자 물질(SAP)이나 목재 펄프가 외부로의 유출 차단을 제어하지 못하는 결점이 있었다.

따라서, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 스판본드 사이에 필라멘트가 극세사인 멜트블로운 부직포를 적층하여 다층 구조를 형성함으로서, 저중량화에 따른 필라멘트의 불균일 분포성 및 밀집성을 해결할 수 있도록 하였다.

일반적으로 스판본드의 섬도는 1.2∼3.0 데니어 이고, 멜트블로운의 섬도는

0.1∼0.01데니어 이므로, 멜트블로운층에 의해 저 중량화를 하여도 부직포의 밀도를 향상시킬 수 있게 된다. 보다 구체적으로 설명하면, 극세사의 경우 구성 밀도가 높은 멜트블로운층이 고 흡수성 고분자와 펄프로 구성된 흡수 집합체가 외부로 유출되는 것을 방어하는 방어벽 역활을 하게 되어, 저 중량화 하여도 흡수 집합체는 찢어지거나 파괴되지 않고, 유지될 수 있으며 스판본드층의 우수한 역학적 특성으로 습윤된 상태에서 조직의 파괴 없이 흡수 집합체를 안전하게 유지할 수 있게 된다.

본 발명에서 위생재의 흡수층을 구성하는, 아주 미세한 입자로 구성되고 흡수성이 큰 고분자 물질(이하 "SAP"라 한다)과 펄프를 외부로 유출되지 않도록 하기 위해 이를 감싸주는 부직포의 구성을 스판본드/멜트브로운/스판본드 형태의 다층으로 구성하였다. 여기서 외부층을 형성하는 스판본드 층은 1층 이상으로 구성되어 있으며, 내부의 멜트블로운 층도 1층 이상으로 구성되고 있으며, 그 층수는 특별히 한정하지는 않는다.

이와 같이 복수층으로 구성된 스판본드 구조중 고밀도 부분을 구성하는 멜트블로운 부직포의 중량은 0.5∼3gsm 이고, 보다 좋게는 1∼3gsm 로 하는 것이 바람직하다. 멜트브로운층이 너무 얇으면, 밀도가 낮아져 미세입자로 구성된 SAP가 쉽게 부직포를 투과하여 유출될 수 있다.

위생재의 코아랩으로 요구되는 특성중의 하나는 친수성이라 할 것이다.

일반적으로 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀계는 그 자체가 소수성이므로 수분을 흡수하지 못한다. 따라서 계면활성제로 구성된 친수제를 복수층의 스판본드 부직포에 가공을 하여야만 흡수 성능을 가지게 된다. 흡수성을 분석하는 방법으로는 여러 가지 방법이 있으나, 본 발명의 위생재 코아랩의 경우에는 반복 흡수성에서도 일정한 특성을 유지하는 내구 흡수성이 요구된다.

친수 처리제인 계면활성제로는 폴리디메틸 실록산계를 함유하고 있는 실라스톨 피애치피 26 (Silastol PHP 26)를 사용하며, 이때에 물과 계면활성제와의 혼합비율은 5∼20 중량%로 하는 것이 바람직하다. 또 에멀젼을 부직포에 가공하는 방법으로는 스프레이 방식, kiss- roll 방식 이외에 함침방식등이 있으나, 이는 모두 공지된 것으로 어느 방법이든 적용 가능하다.

부직포에 부여되는 OPU (Oil Pick-Up)는 부직포의 단위 면적당 무게에 대한 에멀젼 량이 함수된 량으로 나타나며, 본 발명에서는 10∼40 중량%로 하였다.

OPU = (A-B) / B ×100

상기 식에서 A : 에멀젼에 함유된 부직포의 단위무게,

B : 미처리 부직포의 단위무게.

또한, 일정한 에멀젼 량으로 도포된 스판본드는 건조기를 사용하여 건조시키며, 건조방법으로는 다공질 드럼건조기, 실린더건조기 또는 I R건조기등 여러 방식이 있으나 본 발명의 경우, 어떤 방식이든 특별히 제한하지는 않는다.

함침된 에멀젼이 건조된 후, 계면활성제가 장섬유 부직포에 고착된 량을 "AOL"(Add on Level)이라 칭하며, 본 발명에서는 0.5∼3 중량% 되도록 한다. AOL은 부직포에 도포된 에멀젼 중에서 수분이 건조에 의해 증발되고, 순수 계면활성제만 부착된 량을 나타내는 것으로, 다음과 같이 확인할 수 있다.

AOL = (C-D) / D×100

여기서, C : 단위면적의 건조된 부직포의 무게,

D : 계면활성제를 제거한 후의 부직포 무게.

부직포에 부착된 계면활성제의 제거방법으로는 이소프로판올, 메탄올, 에탄올등과 같은 용제에 건조된 부직포를 함침시키고, 라운드 플라스코에서 중탕을 시키면서 이를 제거하였다.

본 발명에서 코아랩용 다층구조의 스판본드 부직포를 형성하는 스판본드 층은 용융가소성 수지를 용융시키고, 다수개의 오리피스로 압출하여 필라멘트를 형성한 다음, 이 필라멘트를 고화시키기 위해 냉각챔버로부터 부여되는 냉각공기로 냉각시킨 다음 연신과정을 통해서 섬세한 섬유를 얻게 된다. 이 경우, 스판본드 층을 형성하는 섬유의 섬도는 1.0∼3.0 데니아 정도가 가장 바람직하다.

본 발명에서 코아랩용 스판본드 부직포의 멜트블로운 층을 형성하는 부직포는 용융가소성 수지를 용융시키고, 다수개의 오리피스로 방사할 때 구금 양쪽에서 강한 열풍을 불어주어 극세사를 만들도록 한다. 통상적으로 멜트블로운 부직포의 섬도는 0.01∼0.1데니어가 가장 바람직하다. 다층구조의 스판본드 부직포를 형성하는 멜트블로운 층의 부직포 중량을 0.5∼3gsm로 하였으며, 보다 좋기는 1∼3gsm인 경우가 바람직하다. 멜브블로운 부직포는 흡수코아의 미세입자로 구성된 흡수성 고분자 물질인 SAP가 외부로 유출되지 못하도록 하는 방어 역할을 하는 것으로, 멜트블로운 층의 부직포 중량이 0.5gsm 이하인 경우, 멜트블라운 층이 너무 얇아 고 흡수성의 SAP가 외부로 유출되며, 3gsm를 초과하는 경우에는 밀도가 높아지고 위생재 전체의 두께가 두꺼워지는 폐단이 따르게 된다.

본 발명 코아랩용 다층구조의 스펀본드 부직포는 연속적으로 구동되는 스크린 벨트상에 스판본드층을 적층하고, 이 스판본드층의 상부에 멜트블로운층이 적층되도록 한 다음 최종적으로 스판본드층을 적층하여 완성된다. 여기서 멜트브로운층을 감싸주는 스판본드층은 1층 이상으로 구성하고, 또한 멜트블로운층 역시 1층 이상의 다층구조를 형성함으로써 우수한 성능을 발휘하게 된다.

복수층으로 집적된 부직포는 엠보싱이 있는 열 카렌더를 통하여 열과 압력을 받게되어 열 점착된다. 본 발명에서 복수층 구조의 단위 면적당 중량은 6∼12gsm이 되도록 하였다.

통상적으로 폴리프로필렌 수지로 구성된 다층구조의 부직포는 소수성이므로, 물을 흡수하지 못한다. 따라서 친수성을 부여하기 위해서 계면활성제를 부직포상에 도포하고, 이를 건조하여 친수성을 갖도록 한다.

계면활성제가 함유된 에멀젼을 부직포에 도포하는 방식은 배스(batch) 내에 에멀젼을 연속적으로 공급하고, 배스에서 회전하는 롤러에 부직포를 접촉시켜 함침시키는 키스롤 방식과 에멀전을 분사시키는 스프레이 방식 또는 에멀전을 거품화 시켜 부직포에 직접 도포하는 거품 방식 등이 있다. 본 발명에서는 상기 도포방식 중 어느 것이든 무방하다. 또 에멀젼이 도포된 부직포를 건조시키는 방법으로는 열풍드럼 방식, 실린더 접촉건조 방식, IR과 같이 직접적으로 열을 가열시켜 수분을 증발시키는 방법등을 들 수 있다. 본 발명에서는 건조 방식을 한정할 필요는 없다.

실시예

이하, 실시예와 비교예에 의해서 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예와 비교예에서 각종 코아랩용 다층구조 부직포에 대한 측정 및 평가는다음과 같은 방법에 의해 분석하였다.

(1) 중량(Weight) : EDANA 40.3 - 90 에 준함.

(2) 인장강도 및 신도 : EDANA 20.2 -89 에 준함.

(3) 내구 흡수도(Improved strike through) : EDANA방법에 준함.

1차, 2차, 3차 반복 흡수에 대한 흡수도를 측정하는 것으로, 지정된 흡수지를 10장 깔고, NaCl (0.9%) 용액 5 ml 부여시 1차 흡수도, 1분 후 재분석시 2차 흡수도, 다시 1분 후 분석시 3차 흡수도를 각 각 분석한다.

(4) 기공 사이즈에 의한 투과저항%

50∼105마이크론 크기의 유리분말 20g를 진동장치(Retsch사 제품)에 고정된 부직포 상단에 올려놓고, 10분간 진동을 주어 부직포를 투과한 유리분말가루의 량을 측정하여 차단율을 분석하였다.

A(%)=[20g-(Wa(g) - Wb(g)] * 100(%) / 20g

여기서, Wb는 분석전 콜렉터(Collector)의 무게

Wa는 분석후 유리분말이 투과된 콜렉터의 무게

다층구조 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 기초중량을 10gsm으로 하여 웹을 생산하고, 친수처리는 통상적인 Kiss-Roll 방법으로 계면활성제를 도포하고, 계면활성제 용매인 물을 증발시키기 위해 열풍드럼 방식으로 건조시켰다.

계면활성제는 폴리디메틸 실록산계를 함유하고 있는「실라스톨 PHP26」을 용매인물에 5∼20wt%로 혼합하였다. 에멀전이 부직포에 도포되는 OPU는 kiss-roll의 분당 회전수에 의해 조정되며, 10∼40wt%로 하였다. 건조 후, 부직포 단위면적당의 계면활성제 함량인 AOL은 0.3 ∼ 1.5wt% 범위로 하였다.

실시예 1

다층구조 스판본드 부직포의 중량을 10gsm로 하였으며, 이때의 멜트블로운 량을 2gsm로 하였다. 친수제는 에멀젼내에 고형분이 순농도가 3wt%가 되도록 조성하여 부직포에 도포하고, 에멀젼 량 OPU가 30%되도록 Kiss-roll의 속도를 조절하여 다층 스판본드 부직포에 친수가공을 하여 건조시킨 후, 위생재 코아랩용 다층구조의 친수 스판본드 부직포를 제조하였다. 이 스펀본드 부직포의 각종 물성을 표 1에 나타내었다.

실시예 2

다층구조 스판본드 부직포의 중량을 12gsm로 하고, 이때의 멜트블로운 량은 3gsm로 하였다. 친수제는 에멀젼내에 고형분 순농도가 3wt%가 되도록 조성하여 부직포에 도포하고, 에멀젼 량 OPU가 34%되도록 Kiss-roll의 속도를 조절하여 다층스판본드 부직포에 친수가공을 하여 건조시킨 후, 위생재 코아랩용 다층 구조의 스판본드 부직포를 제조하였다. 이 스펀본드 부직포의 각종 물성을 표 1에 나타내었다.

비교예 1

다층구조 스판본드 부직포의 중량을 10gsm로 하고, 이때의 멜트블로운 량은 0.3gsm으로 하였다. 친수제는 에멀젼내에 고형분 순농도가 3wt%가 되도록 조성하여 부직포에 도포하고, 에멀젼 량 OPU가 30%되도록 Kiss-roll의 속도를 조절하여 다층 스판본드 부직포에 친수가공을 하여 건조시킨 후, 위생재 코아랩용 다층 구조 의 스판본드 부직포를 제조하였다. 이 스펀본드 부직포의 각종 물성을 표 1에 나타내었다.

비교예 2

다층구조 스판본드 부직포의 중량을 10gsm으로 하고, 이때의 멜트블로운 량은 2gsm으로 하였다. 친수제는 에멀젼내에 고형분 순농도가 2wt%가 되도록 조성하여 부직포에 도포하고, 에멀젼 량 OPU가 24%되도록 Kiss-roll의 속도를 조절하여 다층 스판본드 부직포에 친수가공을 하여 건조시킨 후, 위생재 코아랩용 다층 구조의스판본드 부직포를 제조하였다. 이 스펀본드 부직포의 각종 물성을 표1에 나타내었다.

[표 1]

항목		단위	실시예 1	실시예 2	비교실시예1	비교실시예2
중량		gsm	10	12	10	10
내구흡수속도	1st	SEC	1.8	1.9	1.8	3.0
	2nd		2.8	3.0	2.8	4.0
	3rd		3.0	3.2	3.0	6.0
강도	MD	N/5cm	18.5	26	18.6	18.5
	CD		10	14	11	10
기공사이즈		%	99.0	99.5	70	99.0
AOL		%	1	0.9	1	0.4

본 발명 위생재 코아랩용 다층구조 스펀본드 부직포는 내구 흡수도가 우수하고, 미세 분말체의 투과를 막아주는 다층구조를 갖는 것으로, 유아용 기저귀, 배변 연습용 기저귀 및 성인용 뇨실금 흡수 집합체 이외에 애완동물에 사용하는 위생용 패드류, 채소류 및 고기류의 포장 팩에서 발생되는 유체등을 흡수하는 패드류를 감싸주는 코아랩용 부직포를 제공하게 된다.

Claims (5)

1. 스판본드/멜트블로운/스판본드의 순서로 적층된 다층구조의 열가소성 수지 부직포로서, 스판본드 부직포층의 중량이 6∼12gsm 이고, 멜트블로운 부직포층의 중량이 0.5∼3.0gsm 이며, 기공의 사이즈에 의한 투과저항%가 70% 이상인 것을 특징으로 하는 친수성 다층구조 스판본드 부직포.
2. 청구항 1에 있어서, 다층구조를 이루는 스판본드 부직포와 멜트블로운 부직포가 1개층 이상의 복수층으로 구성됨을 특징으로 하는 친수성 다층구조 스판본드 부직포.
3. 청구항 1에 있어서, 다층구조를 이루는 스판본드 부직포의 섬도는 1.0∼3.0 de 이고, 멜트블로운 부직포의 섬도는 0.01∼0.1de 임을 특징으로 하는 친수성 다층구조 스판본드 부직포.
4. 청구항 1에 있어서, 다층구조를 이루는 열가소성수지의 부직포가 폴리올레핀계 섬유로 구성된 것을 특징으로 하는 친수성 다층구조 스판본드 부직포.
5. 청구항 3에 있어서, 스판본드 부직포는 일성분 또는 시스-코아형, 사이드 바이 사이드형 또는 해도섬(sea Island) 형의 다성분을 포함하는 중합체로 구성됨을 특징으로 하는 친수성 다층구조 스판본드 부직포