KR100665071B1 - 다층 구조의 수해성 섬유 시트 - Google Patents

다층 구조의 수해성 섬유 시트 Download PDF

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Abstract

종래의 화장실 등에 흘려 버려지는 수해성(水解性) 섬유 시트로 만든 클리닝 시트는 수해성 및 강도의 밸런스를 잡을 수 없었다.
본 발명은 다층 구조의 수해성 섬유 시트를 제공한다. 표면층이, 소정의 섬유 길이의 본체 부분과 이 본체 부분으로부터 연장되는 마이크로파이버로 이루어지는 고해도(叩解度)가 700 cc 이하의 피브릴화 레이온을 표면층을 구성하는 섬유 중에 3 질량% 이상 포함하고, 상기 피브릴화 레이온으로부터 연장되는 마이크로파이버가 다른 마이크로파이버 및 다른 섬유 중 적어도 한쪽에 교락(交絡) 및/또는 수소 결합하고 있다. 이 섬유 시트에서는 피브릴화 레이온을 소량 첨가하는 것만으로 수해성, 강도의 밸런스가 우수하게 된다.

Description

다층 구조의 수해성 섬유 시트{WATER-DECOMPOSABLE FIBROUS SHEET HAVING MULTILAYER STRUCTURE}
도 1은 레이온의 고해 처리전의 섬유 길이의 무게 가중 평균 섬유 길이 분포그래프.
도 2는 섬유 길이가 5 mm인 레이온의 고해 처리 후의 섬유 길이의 무게 가중 평균 섬유 길이 분포 그래프.
도 3은 유리상 고해된 레이온의 섬유 길이의 무게 가중 평균 섬유 길이 분포 그래프.
도 4는 섬유 길이가 3 mm인 레이온을 점상 고해했을 때의 섬유 길이의 무게 가중 평균 섬유 길이 분포 그래프.
도 5는 섬유 길이가 4 mm인 레이온을 점상 고해했을 때의 섬유 길이의 무게 가중 평균 섬유 길이 분포 그래프.
도 6은 섬유 길이가 6 mm인 레이온을 점상 고해했을 때의 섬유 길이의 무게 가중 평균 섬유 길이 분포 그래프.
도 7은 섬유 길이가 7 mm인 레이온을 점상 고해했을 때의 섬유 길이의 무게 가중 평균 섬유 길이 분포 그래프.
도 8은 본 발명의 수해성의 섬유 시트의 제1 실시 형태에 있어서의 부분 확 대 단면도.
도 9는 본 발명의 수해성의 섬유 시트의 제조 방법 및 제조 장치를 나타내는 설명도.
도 10은 본 발명의 수해성의 섬유 시트의 제조 방법 및 제조 장치의 다른 예를 나타내는 설명도.
도 11은 본 발명의 수해성의 섬유 시트의 제2 실시 형태에 있어서의 부분 확대 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1A, 1B : 수해성 섬유 시트
1a, 1c : 표면층
1b, 1e : 이면층
1d : 중간층
본 발명은 강도가 높고 또한 수류에 의해서 용이하게 분산되는 수해성 섬유 시트에 관한 것이다. 더욱 자세하게는 다층 구조를 갖는 수해성 섬유 시트에 관한 것이다.
엉덩이 등의 사람의 피부를 닦기 위해서, 혹은 화장실 주변의 청소를 위해서, 종이나 부직포로 구성된 일회용의 클리닝 시트가 사용되고 있다. 이러한 클리 닝 시트에 있어서는, 사용 후에 화장실에 그대로 흘려 버릴 수 있으면 편리하기 때문에, 물에 녹는 성질의 수해성을 갖는 것이 개발되고 있다. 다만, 수해성은 어느 정도 높은 것이 아니면, 화장실 등에 흘려 버린 후, 정화조에서 분산되는 데에 시간이 걸리거나, 화장실 등의 배수구를 막게 되어 버릴 위험성이 있다.
또한, 닦아내는 작업에 사용하는 클리닝 시트는 수분을 포함한 오물을 닦는 데에 사용되거나, 간편함이나 작업 효과의 점에서 청정 약물 등으로 미리 적신 상태로 포장되어 판매되는 경우가 많다. 따라서, 수해성의 클리닝 시트는 맑은 수분을 함침시킨 상태로 닦아내기 작업에 견딜 수 있을 만큼의 충분한 습윤 강도가 필요하게 되고, 또한 화장실에 흘려 버렸을 때는 용이하게 물에 녹을 필요가 있다.
예컨대, 일본국 특허 공고 평7-24636호 공보에 카르복실기를 갖는 수용성 바인더, 금속 이온 및 유기 용매를 함유하는 수해성 청소 물품이 개시되어 있다. 그러나, 이 금속 이온 및 유기 용매에는 피부 자극성이 있다.
또한, 일본국 특허 공개 평3-292924호 공보에는 폴리비닐알콜을 포함하는 섬유에 붕산 수용액을 함침시킨 수해성 청소 물품이 개시되어 있고, 일본국 특허 공개 평6-198778호 공보에는 폴리비닐알콜을 포함하는 부직포에 붕산 이온 및 중탄산 이온을 함유시킨 수해성 냅킨이 개시되어 있다. 그러나, 폴리비닐알콜은 열에 약하고, 40℃ 이상으로 되면, 수해성 청소 물품 및 수해성 냅킨의 습윤 강도가 저하되어 버린다.
또 최근, 생리대, 팬티 라이너, 일회용 기저귀 등, 수해성의 흡수성 물품이 검토되고 있다. 그러나, 상기와 같은 수해성 섬유 시트는 바인더나 전해질을 사용 하고 있어, 피부에 장시간 직접 접촉하게 되는 흡수성 물품의 톱 시트 등으로서는 안전성의 점에서 사용할 수 없다.
한편, 일본국 특허 공개 평9-228214호 공보에는, 섬유 길이 4∼20 mm의 섬유와 펄프가 혼합된 후, 고압수 제트류 처리에 의해 교락시켜 얻을 수 있는, JIS P 8135에 의해 측정한 습윤 강도 100∼800 gf/25 mm(0.98∼7.84 N/25 mm)를 갖는 수붕괴성 부직포가 개시되어 있다. 이것은 섬유를 교락시킨 부직포이기 때문에 부피감을 갖는다. 그러나 이 부직포에서는 고압수 제트 처리에 의해 섬유 길이가 긴 섬유를 교락시켜 비교적 높은 습윤 강도를 생기게 하고 있다. 따라서, 높이, 강도 및 수해성을 밸런스 양호하게 실현하는 것은 곤란하며, 수세 화장실 등에 흘리기에는 적합하지 않다.
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로, 수해성이 좋고, 게다가 바인더를 첨가하지 않더라도 사용에 견딜 수 있는 강도를 갖는 수해성 섬유 시트를 제공하는 데에 있다.
본 발명은 섬유 조성이 다른 복수의 층이 일체화된 다층 구조의 수해성 섬유 시트로서, 시트 표면에 나타나는 표면층은, 소정의 섬유 길이의 본체 부분과 이 본체 부분으로부터 연장되는 마이크로파이버로 이루어지는 고해도가 700 cc 이하인 피브릴화 레이온을 상기 표면층을 구성하는 섬유 중에 3 질량% 이상 포함하고, 상기 피브릴화 레이온으로부터 연장되는 마이크로파이버가 다른 마이크로파이버 및 다른 섬유 중 적어도 한쪽에 교락 및/또는 수소 결합하고 있는 것이며, 시트 이면에 나타나는 이면층은 상기 피브릴화 레이온을 포함하지 않는 섬유가 교락 및/또는 수소 결합하고 있는 것, 혹은 상기 피브릴화 레이온을 상기 표면층보다 적게 포함하여 상기 피브릴화 레이온으로부터 연장되는 마이크로파이버가 다른 마이크로파이버 및 다른 섬유 중 적어도 한쪽에 교락 및/또는 수소 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 수해성 섬유 시트이다.
또는, 섬유 조성이 다른 복수의 층이 일체화된 다층 구조의 수해성 섬유 시트로서, 시트 표면에 나타나는 표면층 및 시트 이면에 나타나는 이면층은, 소정의 섬유 길이의 본체 부분과 이 본체 부분으로부터 연장되는 마이크로파이버로 이루어지는 고해도가 700 cc 이하인 피브릴화 레이온을 상기 표면층과 이면층을 구성하는 섬유 중에 3 질량% 이상 포함하고, 상기 피브릴화 레이온으로부터 연장되는 마이크로파이버가 다른 마이크로파이버 및 다른 섬유 중 적어도 한쪽에 교락 및/또는 수소 결합하고 있는 것이며 상기 표면층과 상기 이면층과의 사이에 위치하는 중간층은 상기 피브릴화 레이온을 포함하지 않는 섬유가 교락 및/또는 수소 결합하고 있는 것, 혹은 상기 피브릴화 레이온을 상기 표면층과 상기 이면층보다 적게 포함하고 상기 피브릴화 레이온으로부터 연장되는 마이크로파이버가 다른 마이크로파이버 및 다른 섬유 중 적어도 한쪽에 교락 및/또는 수소 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 수해성 섬유 시트이다.
이 경우, 상기 표면층과 상기 이면층에서는 섬유 중의 피브릴화 레이온의 함유량이 거의 동등하여도 좋다.
본 발명의 수해성 섬유 시트는 건조 상태에 있더라도, 수분을 함유한 젖은 상태에 있더라도 충분한 강도를 유지할 수 있어서 사용 후에 화장실 등에 흘려 버려져 다량의 물에 적셔지면 시트 형상이 분해된다. 본 발명에서는 피브릴화 레이온의 마이크로파이버가 다른 섬유나 다른 섬유의 마이크로파이버와 교락되고, 나아가서는 수소 결합함으로써 마이크로파이버가 섬유 사이를 결합하는 기능을 발휘하여 강도를 얻을 수 있다. 또한 다량의 물이 주어지면 상기 마이크로파이버의 교락이 풀어지고, 또는 수소 결합이 절단되어 섬유 시트는 용이하게 물에 분해된다.
특히 본 발명의 섬유 시트는 다층 구조를 가지고 있다. 표면층에만 혹은 표면층에 중간층보다 많은 피브릴화 레이온을 함유시킴으로써, 수해성 및 강도의 밸런스가 잡힌 우수한 섬유 시트를 얻을 수 있다. 또, 섬유 시트의 표면에 집중적으로 피브릴화 레이온이 존재하고, 피브릴화 레이온으로부터 연장되는 마이크로파이버가 주로 다른 면과 접촉하기 때문에, 섬유 시트 전체적으로는 직접 받는 마찰의 힘이 작아진다. 따라서, 본 발명의 수해성 섬유 시트의 표면은 마찰에 대한 강도가 높다. 더욱이, 피브릴화 레이온은 통상의 레이온보다 고가이며, 또한 제조에 시간이 걸리는 것이다. 본 발명에서는 섬유 시트 전체적으로 피브릴화 레이온의 사용량을 그다지 많게 하지 않더라도, 우수한 수해성 및 강도를 지니는 섬유 시트를 얻을 수 있기 때문에, 제조 비용을 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 수해성 섬유 시트는 인체에 해가 없는 것으로 구성할 수 있다.
본 발명에서는 상기 표면층의 표면이 가열 압축되어, 상기 표면의 피브릴화 레이온의 마이크로파이버가 다른 마이크로파이버와 다른 섬유의 적어도 한쪽에 수소 결합을 하고 있는 것이 바람직하다. 또는, 상기 표면층 및 상기 이면층의 표면이 가열 압축되어, 상기 표면의 피브릴화 레이온의 마이크로파이버가 다른 마이크로파이버 및 다른 섬유 중 적어도 한쪽에 수소 결합을 하고 있는 것이 바람직하다.
상기 피브릴화 레이온은 본체 부분의 무게 가중 평균 섬유 길이 분포의 피크에 있어서의 상기 섬유 길이가 1.8 mm 이상 10 mm 이하의 범위 내이고 또한 길이 1 mm 이하의 상기 마이크로파이버가 자체 중량의 0.1∼65 질량%를 차지하는 것이 바람직하다.
섬유 시트는 워터제트 처리가 실시된 부직포라도 좋다. 또는, 초지된 것이라도 좋다.
피브릴화 레이온의 섬도가 1.1∼1.9 dtex인 것이 바람직하다.
섬유의 평량이 20∼100 g/m2인 것이 바람직하다.
JIS P-4501에 준하여 측정한 수해성이 200초 이하인 것이 바람직하다.
습윤 강도가 1.1 N/25 mm 이상인 것이 바람직하다.
건조 강도가 3.4 N/25 mm 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 사용되는 피브릴화 레이온이란, 재생 셀룰로오스인 레이온의 표면이 미세하게 피브릴화되어 있는 것, 즉 큰 서브미크론의 마이크로파이버가 섬유(피브릴화 레이온)의 본체 부분의 표면으로부터 박리하여, 섬유의 본체 부분의 표면으로부터 마이크로파이버가 연장되어 있는 것이다. 통상의 재생 셀룰로오스의 표면은 평활한데 대해, 피브릴화 레이온은 표면이 피브릴화되어 있어 다른 구조를 갖는다.
이 섬유는 예컨대 레이온의 흡수 습윤시에 기계적인 힘을 부여함으로써 얻을 수 있다. 구체적인 제조 방법으로서는 레이온을 믹서기에 걸어 수중에서 강하게 교반하는 방법, 펄프 제조기나 리파이너나 비터 등을 이용하여 고해(점상 고해)시키는 방법이 있다. 더욱 자세하게는 피브릴화 레이온은, 습식 방사된 폴리노직 등의 레이온에 산처리를 실시하고, 그 후 기계적인 힘을 부여하여 피브릴화시킨 것이나, 용제 방사된 레이온에 기계적인 힘을 부여하여 피브릴화시킨 것 등이다. 단, 습식 방사된 통상의 재생 셀룰로오스로 피브릴화 레이온을 형성하더라도 좋다.
본 발명에 적합하게 사용되는 피브릴화 레이온을 특정하기 위해서는 몇개의 방법이 있다. 그 중 하나의 방법이 피브릴화 레이온에 있어서의 본체 부분과 마이크로파이버의 무게 가중 평균 섬유 길이 분포(질량 분포)이다. 마이크로파이버의 길이는 상기 본체 부분의 섬유 길이에 비해서 짧은 것이기 때문에, 피브릴화 레이온의 섬유 길이의 분포를 조사함으로써, 상기한 본체 부분과 마이크로파이버와의 무게 가중 평균 섬유 길이 분포를 알 수 있다. 또 피브릴화 레이온을 특정하는 다른 하나의 방법은 피브릴화 레이온의 고해도(CSF : 케네디언·스텐다드·프리네스)이다.
우선, 피브릴화 레이온에 있어서의 본체 부분과 마이크로파이버의 무게 가중 평균 섬유 길이분포에 관해서 설명한다. 일례로서, 고해 전의 섬유 길이가 5 mm인 레이온을 고해하여, 피브릴화 레이온을 얻는 경우에 관해서 설명한다. 고해 전의 피브릴화되어 있지 않은 레이온(CSF=740 cc, 섬유 길이 5 mm, 1.7 dtex)에 있어서 의 섬유 길이의 무게 가중 평균 섬유 길이 분포(n=3으로 측정함)를 도 1에 나타낸다. 도 1에 나타내는 고해 전의 레이온에서는 5 mm±1 mm 정도의 섬유 길이를 갖는 것이 거의 모든 무게 가중 평균 섬유 길이 분포를 차지하고 있다. 이 레이온을 0.75 질량%의 시료 농도로, 믹서를 이용하여 여러 가지 고해도를 갖도록 점상 고해시켜 피브릴화 레이온을 얻었다. 얻어진 피브릴화 레이온의 섬유 길이마다의 무게 가중 평균 섬유 길이 분포를 측정하고, 얻어진 결과를 그래프화한 것이 도 2이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 무게 가중 평균 섬유 길이 분포에는 크게 나누어 2개의 피크가 있음을 알 수 있다. 섬유 길이 1 mm 이하가 차지하는 비율 이외의 내역은 주로 피브릴화 레이온의 본체 부분이며, 상기 나머지의 섬유 길이 1 mm 이하의 내역에는 피브릴화가 진행되어 길게 연장된 마이크로파이버나 분단되어 버린 레이온도 포함된다. 한편, 본체 부분의 섬유 길이 자체는 고해에 의해 고해 전의 섬유 길이보다 조금 짧아지거나, 본체 부분의 단부로부터 연장되는 마이크로파이버의 존재에 의해서 외관상 조금 길어지거나 하는 경우가 있다. 따라서, 고해 후의 피브릴화 레이온에서는 본체 부분의 질량분의 피크에 있어서의 상기 본체 부분의 섬유 길이가 고해 전의 레이온의 노미널 섬유 길이의 ±0.5 mm의 범위, 상세하게 말하면 -0.3 mm∼+ 0.1 mm 정도의 범위에 있다.
본 발명의 피브릴화 레이온이란, 이와 같이 주로 피브릴화 레이온의 본체 부분의 섬유 길이의 피크와, 피브릴화된 부분인 마이크로파이버의 섬유 길이의 피크를 갖는 것으로서 특정할 수 있다. 또, 피브릴화 레이온은 상기한 바와 같이 레이온을 점상 고해시킴으로써 얻을 수 있지만, 고해를 진행시키기(고해도의 수치를 작 게 하기) 위해서 통상 사용되고 있는 유리상 고해에서는 도 3에 도시된 바와 같이 전부가 미세하게 분쇄되어 원래의 섬유 길이를 갖는 것이 거의 존재하지 않는 상태가 된다. 이 유리상 고해된 것은 본 발명에서 말하는 피브릴화 레이온에 포함되지 않는다.
본 발명에서는 피브릴화 레이온의 본체 부분으로부터 연장되는 길이 1 mm 이하의 마이크로파이버가 자체 중량의 0.1∼65 질량%을 차지하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 3∼65 질량%이다. 또, 피브릴화 레이온은 본체 부분의 무게 가중 평균 섬유 길이 분포의 피크에 있어서의 섬유 길이가 1.8 mm 이상, 10.0 mm 이하인 것이 바람직하다. 이러한 피브릴화 레이온은 고해 전의 섬유 길이가 2.0 mm 이상, 10.5 mm 이하인 레이온을 고해도가 700 cc 이하 정도에 있도록 고해시켜 얻을 수 있다.
피브릴화 레이온의 섬유 길이마다의 무게 가중 평균 섬유 길이 분포는 고해 처리 전의 섬유 길이 및 고해도의 쌍방에 의존한다. 본 발명에 사용하면 적합한 피브릴화 레이온의 그 밖의 예로서, 섬유 길이가 3 mm, 4 mm, 6 mm, 7 mm인 레이온을 믹서로 여러 가지의 고해도를 갖도록 점상 고해시켜, 섬유 길이마다의 무게 가중 평균 섬유 길이 분포를 측정하였다. 그 측정 그래프를 도 4∼7에 도시한다. 또한 상기 도 4∼7에 도시된 그래프에 있어서 얻어진, 섬유 길이 1 mm 이하의 마이크로파이버의 질량 분포와, 고해 전의 레이온의 섬유 길이에 가까운 본체 부분의 섬유 길이(+0.4 mm 또는 +0.2 mm∼-0.6 mm)의 질량 분포를 나타낸 것이 표 1a 내지 표 1e이다. 한편, 고해도가 740 cc 또는 732 cc인 것은 고해 처리 전의 것이다.
3 mm 고해도 (cc) 1.0 mm 이하 (질량%) 2.4∼3.4 mm (질량%)
745 3.36 60.33
464 2.61 72.84
337 4.40 67.89
203 4.49 65.35
96 6.31 58.86
4 mm 고해도 (cc) 1.0 mm 이하 (질량%) 3.4∼4.4 mm (질량%)
745 3.78 45.66
615 1.85 55.19
445 3.70 58.02
353 7.02 59.58
227 11.47 47.23
147 13.28 41.51
5 mm 고해도 (cc) 1.0 mm 이하 (질량%) 4.4∼5.4 mm (질량%)
740 0.69 76.56
600 4.06 63.80
400 22.49 47.25
200 35.95 32.77
100 41.76 22.72
6mm 고해도 (cc) 1.0 mm 이하 (질량%) 5.4∼6.4 mm (질량%)
740 4.19 28.64
500 18.45 47.78
410 22.90 46.98
204 47.74 21.85
102 45.81 18.12
7mm 고해도 (cc) 1.0 mm 이하 (질량%) 6.4∼7.2 mm (질량%)
732 2.83 34.29
607 28.98 43.07
469 49.06 24.96
348 63.29 10.72
164 61.53 6.19
95 55.58 4.39
또한, 본 발명에 있어서 사용하기에 적합한 피브릴화 레이온의 다른 예를 표 2, 표 3 및 표 4에 나타낸다. 표 2는 고해 전의 섬유 길이가 5 mm이고 섬도가 1.7 dtex인 레이온을 믹서를 사용하여 고해한 것, 표 3은 고해 전의 섬유 길이가 3 mm이고 섬도가 1.4 dtex인 레이온, 또는 섬유 길이가 3 mm이고 섬도가 1.7 dtex인 레이온을 펄프 제조기 또는 리파이너를 이용하여 고해한 것, 표 4는 고해 전의 섬유 길이가 5 mm이고 섬도가 1.4 dtex인 레이온, 또는 섬유 길이가 5 mm이고 섬도가 1.7 dtex인 레이온을 펄프 제조기 또는 리파이너를 이용하여 고해한 것에 있어서의 1.0 mm 이하의 마이크로파이버가 차지하는 비율을 고해도별로 나타내고 있다.
5 mm 1.7 dtex 고해도 (cc) 1.0 mm 이하 (질량%)
740 0.69
520 12.77
377 23.20
185 39.37
67 35.47

3 mm 1.4 dtex 고해도 (cc) 1.0 mm 이하(질량%) 3 mm 1.7 dtex 고해도 (cc) 1.0 mm 이하(질량%)
644 0.57 653 0.16
626 0.46 584 0.23
595 0.40 472 0.43
563 0.78 372 0.59
480 0.71 333 0.63
407 0.69 291 1.13
352 0.87 259 1.25
340 1.05 212 1.54
297 1.32 176 1.92
241 1.39 163 3.61
211 1.77
5 mm 1.4 dtex 고해도 (cc) 1.0 mm 이하(질량%) 5 mm 1.7 dtex 고해도 (cc) 1.0 mm 이하(질량%)
676 1.08 695 0.47
646 1.06 625 1.49
631 2.08 521 7.17
554 8.48 229 20.96
433 7.39 200 17.14
339 11.18 198 20.04
242 21.57 198 18.10
183 20.43 198 17.59
161 26.55 195 16.92
135 24.32 195 15.08
190 15.14
188 19.54
187 17.41
186 13.94
이상의 표로부터, 고해 전의 레이온의 섬유 길이가 3 mm인 경우(고해 후에는 본체 부분의 질량 분포의 피크가 3±0.5 mm), 길이 1 mm 이하의 마이크로파이버가,피브릴화 레이온의 자체 중량의 0.1∼10 질량%를 차지한다. 단 펄프 제조기나 리파이너로 고해한 경우의 상한은 5 질량% 정도이다. 또한 펄프 제조기나 리파이너로 고해하고, 고해도가 600 cc 이하인 경우, 하한은 0.2 질량%이다.
고해 전의 레이온의 섬유 길이가 4 mm인 경우(고해 후에는 본체 부분의 질량 분포의 피크가 4±0.5 mm), 길이 1 mm 이하의 마이크로파이버가, 피브릴화 레이온의 자체 중량의 1∼14 질량%를 차지한다. 단 펄프 제조기나 리파이너로 고해한 경우는 0.3∼10 질량% 정도이다. 펄프 제조기나 리파이너로 고해하고, 고해도가 600 cc 이하인 경우, 하한은 0.5 질량%이다.
고해 전의 피브릴화 레이온의 본체 부분의 섬유 길이가 5 mm인 경우(고해 후에는 본체 부분의 질량 분포의 피크가 5±0.5 mm), 길이 1 mm 이하의 마이크로파이버가, 피브릴화 레이온의 자체 중량의 0.3∼45 질량%를 차지한다. 단 펄프 제조기나 리파이너로 고해한 경우의 상한은 30 질량% 정도이다. 또한 펄프 제조기나 리파이너로 고해하고, 고해도가 600 cc 이하인 경우, 하한은 5 질량%이다.
고해 전의 피브릴화 레이온의 본체 부분의 섬유 길이가 6 mm이며(고해 후에는 본체 부분의 질량 분포의 피크가 6±0.5 mm), 길이 1 mm 이하의 마이크로파이버가, 피브릴화 레이온의 자체 중량의 5∼50 질량%를 차지한다. 단 펄프 제조기나 리파이너로 고해한 경우는 0.5∼30 질량% 정도이다. 또한 펄프 제조기나 리파이너로 고해하고, 고해도가 600 cc 이하인 경우, 하한은 5 질량%이다.
고해 전의 피브릴화 레이온의 본체 부분의 섬유 길이가 7 mm인 경우(고해 후에는 본체 부분의 질량 분포의 피크가 7±0.5 mm), 길이 1 mm 이하의 마이크로파이버가, 피브릴화 레이온의 자체 중량의 10∼65 질량%를 차지한다. 단 펄프 제조기나 리파이너로 고해한 경우는 3∼50 질량% 정도이다. 또한 펄프 제조기나 리파이너로 고해하고, 고해도가 600 cc 이하인 경우, 하한은 8 질량%이다.
이상을 정리하면, 고해 전의 레이온의 섬유 길이가 3 mm 이상, 5 mm 미만인 경우(고해 후의 상기 본체 부분의 질량 분포의 피크에 있어서의 상기 섬유 길이가 2.5 mm 이상 4.5 mm 미만), 고해도가 400 cc 미만이면, 길이 1 mm 이하의 마이크로파이버가 자체 중량(피브릴화 레이온 전체의 질량)의 0.5∼15 질량%를 차지한다. 단 펄프 제조기나 리파이너로 고해한 경우의 상한은 8 질량% 정도이다. 또한, 고해도가 400 cc 이상, 700 cc 이하인 경우, 길이 1 mm 이하의 마이크로파이버가 자체 중량의 0.1∼5 질량%를 차지한다. 단 펄프 제조기나 리파이너로 고해한 경우의 상한은 3 질량% 정도이다. 또한 펄프 제조기나 리파이너로 고해하고, 고해도가 400 cc 이상, 600 cc 이하인 경우, 하한은 0.2 질량%이다.
또한 고해 전의 레이온의 섬유 길이가 5 mm 이상, 7 mm 이하인 경우(고해 후의 상기 본체 부분의 질량 분포의 피크에 있어서의 상기 섬유 길이가 4.5 mm 이상, 7.5 mm 이하), 고해도가 400 cc 미만이면, 길이 1 mm 이하의 마이크로파이버가 자체 중량의 8∼65 질량%를 차지한다. 단 펄프 제조기나 리파이너로 고해한 경우의 상한은 30 질량% 정도이며, 하한은 5 질량%인 경우도 있다. 또한, 고해도가 400 cc 이상, 700 cc 이하이면, 길이 1 mm 이하의 마이크로파이버가 자체 중량의 0.3∼50 질량%를 차지한다. 단 펄프 제조기나 리파이너로 고해한 경우의 상한은 20 질량% 정도이다. 또한 펄프 제조기나 리파이너로 고해하고, 고해도가 400 cc 이상이며 600 cc 이하인 경우, 하한은 2 질량%이다.
다음은 본 발명에 사용하기에 적합한 피브릴화 레이온의 고해도에 관해서 설명한다. 고해도는 고해 수단이나 고해 처리 시간에 의해 조정할 수 있다. 고해를 진행시킴에 따라서(고해도의 수치가 작아짐), 짧은 섬유(마이크로파이버를 포함함)의 질량 분포의 비율이 높아진다. 본 발명에서는 피브릴화 레이온의 고해도가 700 cc 이하이다. 고해도가 700 cc보다 크면, 마이크로파이버의 형성량이 적고, 섬유 시트가 필요로 하는 강도를 얻을 수 없다. 마이크로파이버를 적정량 형성시키기 위해서는 고해도는 600 cc 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이 경우, 마이크로파이버에 의한 섬유 시트의 강도의 상승이 더욱 현저하게 된다. 더욱 바람직하게는 400 cc 이하이다. 또 고해도가 200 cc 이하, 나아가서는 100 cc 이하(예컨대, 50 cc나 0 cc)인 피브릴화 레이온을 사용하더라도, 습윤 강도와 수해성의 균형이 잡힌 수해성의 섬유 시트를 구성할 수 있다.
피브릴화 레이온의 데니어(섬도)는 1∼7 d(데니어),즉 1.1∼7.7 dtex 정도인 것이 바람직하다. 데니어가 상기 하한보다 작으면, 피브릴화 레이온의 본체 부분이 지나치게 교락되어 버려 수해성이 저하된다. 또한, 상기 상한보다 크면, 옷감의 질이 저하되고, 또한 생산성도 저하된다. 더욱 바람직하게는 1.1∼1.9 dtex이다.
본 발명의 섬유 시트에서는 상기한 피브릴화 레이온 이외에 그 밖의 섬유가 함유된다. 그 밖의 섬유로서는 섬유 길이 10 mm 이하의 섬유가 바람직하게 사용된다. 그 밖의 섬유는 물에 대한 분산성이 좋은 섬유, 즉 수분산성 섬유인 것이 바람직하다. 여기서 말하는 물에 대한 분산성이란 수해성과 동일한 의미로서, 다량의 물에 접촉함으로써 섬유끼리 사방으로 흩어져 시트 형상이 분해되는 성질의 것이다. 이들 섬유는 또한 생분해성 섬유인 것이 바람직하다. 생분해성 섬유라면, 자연계에 폐기되었다고 하여도 분해된다. 또, 본 발명에서 말하는 다른 섬유의 섬유 길이란 평균 섬유 길이를 의미한다. 또한, 섬유 길이가 10 mm 이하인 다른 섬유의 섬유 길이(평균 섬유 길이)는 1 mm 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 사용되는 다른 섬유로서는 천연 섬유 및 화학 섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 일종의 섬유를 사용할 수 있다. 천연 섬유로서는 침엽수 펄프나 활엽수 펄프 등의 목재 펄프, 마닐라삼, 린터 펄프 등을 들 수 있다. 이들 천연 섬유는 생분해성이다. 이들 중에서도 침엽수 표백 크라프트 펄프나 활엽수 표백 크라프트 펄프는 특히 수분산성이 좋기 때문에 바람직하다. 또한, 재생 섬유인 레이온 등의 화학 섬유나, 폴리프로필렌, 폴리비닐알콜, 폴리에스테르, 폴리아크릴니트릴 등의 합성 섬유나, 생분해성 합성 섬유나, 폴리에틸렌 등으로 이루어지는 합성 펄프 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 레이온은 생분해성이기 때문에 바람직하다. 또한, 폴리 젖산, 폴리카프로락톤, 폴리부틸렌숙시네이트 등의 지방족 폴리에스테르, 폴리비닐알콜 및 콜라겐 등의 생분해성 섬유도 사용할 수 있다. 또, 이상 설명한 섬유 이외의 섬유라도, 수분산성을 갖는 것이면 사용할 수 있음은 물론이다.
또, 침엽수 펄프를 사용하는 경우, 침엽수 펄프의 고해도는 500∼750 cc 정도인 것이 바람직하다. 고해도가 상기 하한보다 작으면, 부직포가 종이 같이 되어 촉감이 저하된다. 고해도가 상기 상한보다 크면, 필요한 강도를 얻을 수 없다.
상기 설명한 섬유를 사용하여 본 발명의 섬유 시트를 형성한다. 도 8은 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 부분 확대 단면도이다. 도 8에 도시된 본 발명의 수해성 섬유 시트(1A)는 피브릴화 레이온을 함유하는 표면층(1a)과, 피브릴화 레이온을 함유하지 않는 그 밖의 섬유로 형성된 이면층(1b)으로 이루어지는 2층 구조를 갖는다.
표면층(1a)에서는 피브릴화 레이온과 그 밖의 섬유로 형성되어 피브릴화 레이온이 3 질량% 이상 포함된다. 바람직하게는 피브릴화 레이온은 5 질량% 이상이다. 또한, 표면층(1a)은 전부 피브릴화 레이온으로 형성할 수도 있다. 섬유 시트(1A)의 사용시에는 표면층(1a)이 사용면(닦아내기 시트인 경우에는 닦아내기면, 흡수성 물품의 표면재인 경우에는 피부에 접촉하는 면 등)이 된다. 표면층(1a)은 피브릴화 레이온을 포함하고 마이크로파이버가 다른 섬유에 얽혀 있기 때문에, 강도가 높다. 또한 마이크로파이버가 표면에 존재하여, 닦아내기면 등에 접촉하는 것은 주로 마이크로파이버이다. 따라서 표면층(1a)의 표면(Sa)은 마찰에 대하여 저항이 강하다. 따라서, 사용시에 찢어지거나 형상이 흐트러지거나 하는 등의 문제점이 생기기 어렵다.
한편, 이면층(1b)은 피브릴화 레이온을 포함하지 않고, 상기 그 밖의 섬유에 의해서 형성되어 있다. 표면층(1a)에 의해서 섬유 시트(1A)의 강도가 높게 유지되 기 때문에, 이면층(1b)은 그다지 강도가 높지 않더라도 좋다. 따라서, 수해성이 높은 층으로 할 수 있다. 이와 같이, 섬유 시트(1A)에서는 표면층(1a)에 있어서 우수한 강도를, 이면층(1b)에 의해서 우수한 수해성을 얻을 수 있다. 단, 이면층(1b)은 표면층(1a)보다 적은 양의 피브릴화 레이온을 포함하고 있더라도 좋다.
또한 수해성 섬유 시트(1A)에서는 섬유 웹의 칭량(평량)은 섬유 시트를 젖은 상태로 닦아내기 작업이나 흡수성 물품의 표면재에 사용하는 것을 고려하면, 20∼100 g/m2인 것이 바람직하다. 칭량이 상기 하한보다 작으면, 필요한 습윤 강도를 얻을 수 없다. 칭량이 상기 상한보다 크면, 유연성이 부족하다. 특히, 사람의 피부 등에 사용되는 경우, 습윤 강도나 소프트성의 점에서 더욱 바람직한 섬유의 평량은 30∼70 g/m2이다. 따라서, 표면층(1a) 및 이면층(1b)의 평량은 각각 10∼50 g/m2인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 15∼35 g/m2이다.
다음은 도 8에 도시된 수해성 섬유 시트(1A)의 제조 방법에 관해서 설명한다. 섬유 시트(1A)는, 예컨대 상기 섬유를 초지 등의 처리를 함으로써 얻어지는 섬유 웹이나, 섬유 웹에 워터제트 처리를 실시한 부직포이다.
본 발명의 섬유 시트에 있어서 확실하게 습윤 강도를 높이기 위해서는, 예컨대 습식법에 의해 2층 구조의 섬유 웹을 형성한 후, 섬유 웹에 워터제트 처리를 실시하여 형성한 부직포인 것이 바람직하다. 또, 건식법으로 2층 구조의 섬유 웹을 형성하고 나서 워터제트 처리를 실시하는 것도 가능하다.
워터제트 처리에 있어서는 일반적으로 이용되고 있는 고압수 제트류 처리 장치가 이용된다. 워터제트 처리를 실시함으로써, 피브릴화 레이온으로부터 연장되는 마이크로파이버가 다른 마이크로파이버 및 다른 섬유 중 적어도 한쪽에 교락되고, 그 결과, 표면층에 있어서 교락에 의한 섬유간의 결합력이 높아지고, 또한 마이크로파이버의 수소 결합력에 의해 건조 강도가 높아진다. 또한 습윤시에 수소 결합이 끊어지더라도 교락에 의해서 높은 습윤 강도를 유지할 수 있다. 또, 워터제트 처리에 있어서는 피브릴화 레이온의 표면에 있는 마이크로파이버가 다른 섬유 혹은 다른 마이크로파이버의 부분에 얽히기 때문에, 섬유 자체끼리 서로 얽히는 통상의 스펀레이스 부직포에 있어서의 섬유의 교락과는 구조가 다르다.
도 9는 워터제트 처리에 의한 본 발명의 수해성 섬유 시트(습식 부직포)의 제조 방법 및 제조 장치를 설명하는 설비 전체 구조도이다. 도 9에 도시된 습식 부직포의 제조 장치는 부직포 형성부Ⅰ, 펠트 반송부Ⅱ, 후단의 펠트 반송부 및 건조 드럼에의 전사부Ⅲ, 건조부Ⅳ, 권취부Ⅴ로 이루어진다. 상기 부직포 형성부Ⅰ에서는 복수의 롤(4a, 4b, 4c) 등에 감겨진 와이어 반송대(2)가 설치되어 있고, 와이어 반송대(2)는 시계 방향으로 일정 속도로 돌려 구동된다.
롤(4a)과 롤(4b) 사이에서 올라가는 방향으로 경사지는 와이어 반송대(2)의 경사부(2a)의 상측에 원료 공급부(3A 및 3B)가 대향하고, 경사부(2a)의 하측에 탈수조(도시하지 않음)가 대향하고 있다. 원료 공급부(3A)에는 공급구(3r)로부터 원료 섬유로서 하나의 층(이면층 또는 표면층)을 형성하는 섬유와 물이 공급된다. 경사부(2a) 하측의 탈수조의 에어 흡인력에 의해, 원료 공급부(3A) 내의 섬유가 와 이어 반송대(2) 상으로 당겨진다. 원료 공급부(3A)에는 와이어 반송대(2)에 대하여 간극을 통해 대향하는 필러 부재(힐 슬라이스)(3a)가 설치되고, 와이어 반송대(2)와 필러 부재(3a)와의 간극에 의해 와이어 반송대(2) 상에 소정 두께의 섬유 웹(이면층 또는 표면층)이 형성된다.
또한, 원료 공급부(3B)에는 공급구(도시하지 않음)로부터 원료 섬유로서 다른 층(표면층 또는 이면층)을 형성하는 섬유와 물이 공급된다. 경사부(2a) 하측의 탈수조의 에어 흡인력에 의해, 원료 공급부(3B) 내의 섬유가 상기 섬유 웹 상으로 당겨진다. 원료 공급부(3B)에는 와이어 반송대(2)의 상기 섬유 웹에 대하여 간극을 통해 대향하는 필러 부재(힐 슬라이스)(3b)가 설치되고, 상기 섬유 웹과 필러 부재(3b)의 간극에 의해 상기 섬유 웹 상에 소정 두께의 섬유 웹(표면층 또는 이면층)이 형성된다.
여기서, 표면층(1a)에 피브릴화 레이온을 많이 포함하는 섬유 시트를 형성하는 경우, 우선 처음에 원료 공급부(3A)에 의해 피브릴화 레이온을 포함하지 않는 이면층(1b)의 웹을 형성하고, 원료 공급부(3B)에 의해 상기 층의 위에 피브릴화 레이온을 포함하는 웹을 형성하면, 상기 피브릴화 레이온이 상기 와이어 반송대(2)로부터 아래로 빠져 나오기 어렵게 되어 피브릴화 레이온의 수율이 향상된다. 또한 원료 공급부(3A)로부터 피브릴화 레이온을 포함하지 않는 섬유를 공급하고 그 위에 원료 공급부(3B)로부터 피브릴화 레이온을 포함하는 섬유를 공급하면, 에어 흡입 및 후의 워터제트 처리에 의해 하측의 섬유 웹에 상층의 피브릴화 레이온이 소량 이행하여, 하층에 상층보다 적은 양의 피브릴화 레이온이 포함되게 된다.
또한 원료 공급부(3A)에 있어서 원료 공급부(3B)보다 적은 피브릴화 레이온을 공급하여 상기 이면층(1b)을 형성하더라도 좋다.
또 상기 원료 공급부를 3단으로 배치하면, 3층 또는 그 이상의 다층 구조로 할 수 있다.
상기 롤(4b)과 롤(4c)의 사이에서는 와이어 반송대(2)의 상측에 1단 또는 복수단의 워터제트 노즐(5)이 대향하고, 와이어 반송대(2)의 하측에는 탈수조(6)가 대향하고 있다. 상기 필러 부재(3b)를 통과하여 와이어 반송대(2) 상에 형성된 섬유 웹에 대하여, 상기 워터제트 노즐(5)로부터 워터제트가 주어진다. 워터제트에 의해, 섬유 웹의 섬유, 특히 피브릴화 레이온의 표면으로부터 연장되는 마이크로파이버가 교락되어 섬유 시트(1A)(부직포)가 형성된다.
상기 와이어 반송대(2)에는 펠트 반송부(펠트 파트)Ⅱ의 펠트 반송대(7)가 접하고 있다. 펠트 반송대(7)는 니들 방식으로 뜬 모포이며, 와이어 반송대(2)와 펠트 반송대(7)의 거칠기의 차이에 의해 와이어 반송대(2) 상에서 형성된 섬유 시트(1A)(스펀 레이스 부직포)가 펠트 반송대(7)에 전사된다. 또한 롤(8a)은 에어 흡인을 이용한 전사 수단, 즉 석션 픽업롤로 되어 있어, 와이어 반송대(2)로부터 펠트 반송대(7)에 섬유 시트(1A)가 용이하게 전사된다. 펠트 반송부Ⅱ에서는 상기 펠트 반송대(7)가 상기 롤(8a, 8b) 및 롤(9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) 등에 감겨져 반시계 방향으로 돌려지게 된다.
후단의 펠트 반송부에는 제2 펠트 반송대(11)가 설치되어 있다. 이 펠트 반송대(11)는 상기 펠트 반송대(7)와 마찬가지로 니들 방식으로 뜬 모포이며, 복수의 롤(12a, 12b, 12c, 12d)에 감겨져 있다. 롤(20) 부근에서 펠트 반송대(11)와 건조 드럼(13)이 접근하고 있어, 섬유 시트(1A)는 건조 드럼(13) 상에 전사된다. 섬유 시트(1A)가 건조부Ⅳ의 건조 드럼(13)에 휘감겨서 건조시켜지는 동시에, 건조 후의 섬유 시트(1A)는 권취롤(14)에 의해 권취되어 섬유 시트(1A)의 원반(15)의 제조가 완료된다.
본 발명에서는 섬유 시트의 표면 마찰 강도를 더욱 높이기 위해서, 섬유 시트의 표면이 수분을 포함한 상태로 가열하에서 가압하여 마이크로파이버에 의한 수소 결합의 양을 늘리는 스킨화 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 상기 제조 방법에 있어서 건조 드럼(13)은 표면이 평활하고 또한 가열된 것이다. 상기 전사부Ⅲ에 있어서, 가압 롤(20)과 건조 드럼(13)으로 섬유 시트(1A)를 사이에 끼운 상태로 가압한다. 이 때, 표면층(1a)이 건조 드럼(13)에 대면하도록 위치하고 있다. 섬유 시트(1A)는 워터제트 처리에 의한 수분을 포함하고 있고, 건조 드럼(13)이 평활한 표면에서 가압되고 또 가열됨으로써, 섬유끼리가 서로 강하게 수소 결합된다. 특히, 섬유 시트(1A)의 표면에 위치하는 피브릴화 레이온으로부터 연장되는 마이크로파이버끼리가 많이 수소 결합한다. 따라서, 섬유 시트(1A)의 표면층(1a)이 평활하고 또한 표면 강도가 높아져서 사용시에 표면에 마찰이 생기더라도 찢어지기 어렵게 된다. 스킨화 처리에 의한 수소 결합량은 많기 때문에, 섬유 시트는 건조시뿐만 아니라 소량의 수분을 함유한 습윤시에 있어서도 강도가 높아진다.
스킨화 처리에 의한 섬유끼리의 결합은 다량의 수분 중, 예컨대 화장실 등에 흘려 버려졌을 때에는 용이하게 떨어지기 때문에, 스킨화 처리를 실시함으로써 표 면의 마찰에 대한 강도나 섬유 시트 자체의 강도가 높아지더라도, 섬유 시트 자체의 수해성은 거의 저하되지 않는다. 또, 상기 스킨화 처리는 상기 건조 드럼(13)과 상기 가압 롤(20) 대신에 엠보스 롤이나 가압판 등을 이용하더라도 좋다.
또한 본 발명의 섬유 시트는 워터제트 처리가 실시되지 않는 것이라도 좋다. 이 수해성 섬유 시트에서는 피브릴화 레이온의 표면의 OH기에 의한 수소 결합에 의해서 특히 건조시의 강도를 높게 할 수 있다. 또, 피브릴화의 정도, 즉 마이크로파이버의 증가에 따라 섬유의 표면적이 커져서 수소 결합에 의한 섬유 사이의 결합 강도도 높아진다. 초지한 것에서는 마이크로파이버가 펄프와 동등 혹은 그 이상의 수소 결합력을 발휘하여 시트 강도를 얻을 수 있다. 상기 수소 결합력에 의해 수해성과 강도와의 밸런스를 잡을 수 있다. 이 초지한 것은 특히 건조 상태로 사용했을 때에 강도가 우수하게 된다. 또한 초지한 섬유 시트에 있어서도, 마이크로파이버가 교락된 부분을 지님으로써 습윤 강도를 높게 하는 것이 가능하다.
예컨대 상기 부직포 형성부Ⅰ에 있어서, 워터제트 처리를 하지 않고 섬유 시트를 형성하더라도 좋다. 기타, 도 10에 도시된 것과 같은 초지 장치를 이용하여 2층 구조의 섬유 시트(1A)를 형성할 수 있다. 이 초지 장치는 제1 원료조(31)에, 예컨대 이면층을 형성하는 제1 원료(33)가 쌓이고, 제2 원료조(32)에, 예컨대 표면층을 형성하는 제2 원료(34)가 쌓여진다. 제1 원료조(31)에는 원망(35)이, 제2 원료조(32)에는 원망(36)이 설치되어 있다. 와이어(37)는 반시계 방향으로 돌고, 원망(35와 36)은 시계 방향으로 회전한다. 제1 원료조(31)에서는 원망(35)에 의해 제1 원료(33)가 떠내어 올려져 와이어(37)에 제1 섬유 웹(이면층(1b))이 전사되고, 제2 원료조(32)에서는 원망(36)에 의해 제2 원료(34)가 떠내어 올려져 상기 제1 섬유 웹의 표면에 제2 섬유 웹(표면층(1a))이 전사되어 2층 뜨기의 섬유 시트를 얻을 수 있다.
이와 같이 초지하여 얻은 섬유 시트에 관해서도 마찬가지로 스킨화 처리를 실시할 수 있다. 초지 후, 혹은 초지 후에 건조시킨 섬유 시트 표면에 수분을 함유시킨 후, 섬유 시트를 가열하에서 가압한다. 표면의 섬유, 특히 마이크로파이버가 수소 결합하여 표면의 강도가 높아진다.
도 11은 본 발명의 수해성 섬유 시트의 제2 실시의 형태를 나타내는 부분 확대 단면도이다. 도 11의 섬유 시트(1B)는 표면층(1c)과 이면층(1e)의 사이에 끼워지는 중간층(1d)에 의해서 형성되어 있다. 표면층(1c) 및 이면층(1e)은 상기 2층 구조의 섬유 시트(1A)의 표면층(1a)과 동등하고, 피브릴화 레이온과 그 밖의 섬유로 형성되며, 피브릴화 레이온이 3 질량% 이상 포함된다. 바람직하게는 피브릴화 레이온은 5 질량% 이상이다. 또, 표면층(1c) 및 이면층(1e)은 전부 피브릴화 레이온으로 형성할 수도 있다.
한편, 중간층(1c)은 피브릴화 레이온을 포함하지 않고, 그 밖의 섬유로 형성되어 있다. 강도가 높은 표면층(1c)과 이면층(1e)의 사이에 끼워져 있기 때문에, 습윤 강도가 극단적으로 낮은 것이라도 좋고, 예컨대 침엽수 펄프만으로 형성한, 소위 토일렛 페이퍼와 같은 것이라도 좋다. 단, 중간층(1d)은 표면층(1c) 및 이면층(1e)보다 적은 양의 피브릴화 레이온을 포함하고 있더라도 좋다.
또한 섬유 시트(1B)에서는 표면층(1c) 및 이면층(1e)이 피브릴화 레이온을 포함하고 있고, 섬유 시트(1B)의 양면에 있어서 강도가 높은 것으로 되고 있다. 따라서, 섬유 시트(1B)는 표면층(1c) 및 이면층(1e)의 표면(Sc, Se) 모두 사용면으로 될 수 있다. 닦아내기 시트 등의 경우, 사용자가 섬유 시트의 안과 밖을 고려할 필요가 없기 때문에, 사용하기 편리하게 된다. 또한, 사용시에는 표면층(1c), 이면층(1e)에 의해 높은 강도를 보이지만, 사용 후에 화장실에 흘려 다량의 물과 접촉했을 때에는, 표면층(1c)과 이면층(1e)의 마이크로파이버의 교락이 용이하게 풀어지는 것은 물론이지만, 중간층(1d)이 표면층(1c)과 이면층(1e)에 비해 용이하게 물에 풀어지기 때문에, 섬유 시트 전체적으로 수해성이 높아진다.
또한 도 11에 도시된 3층 구조의 경우, 표면층(1c) 및 이면층(1e)의 쌍방의 표면 또는 적어도 한쪽의 표면에, 상기 스킨화 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
그 밖에, 본 발명의 수해성 섬유 시트는 4층 이상의 구조를 갖는 것이라도 좋다. 또한, 본 발명의 수해성 섬유 시트는 각 층을 따로따로 형성하여 각 층을 적층한 상태로 접합하여 형성하더라도 좋다. 접합은 수용성이나 수팽윤성의 접착제를 사용하더라도 좋다. 또는, 수분을 포함하게 한 상태로 가열하에서 가압함으로써 각 층의 섬유를 수소 결합시켜 형성할 수도 있다.
본 발명의 수해성 섬유 시트는 물을 함유시킨 상태에서의 습윤시의 파단 강도가 부직포의 세로 방향(MD : Machine Direction) 및 가로 방향(CD : Cross Direction)의 제곱근에 의한 평균이 1.1 N/25 mm 이상인 것이 바람직하다. 습윤시의 파단 강도(습윤 강도라 함)는 폭 25 mm, 길이 150 mm로 재단한 섬유 시트에 그 질량의 2.5배의 수분을 함침시키고, 텐시론 시험기로 척 간격 100 mm, 인장 속도 100 mm/min으로 측정했을 때의 파단시의 인장력(N)이다. 단, 이것은 어디까지나 이 측정 방법에 의한 기준치이며, 이 습윤 강도와 실질적으로 동일한 강도를 갖는 것이면 좋다. 또 더욱 바람직하게는 1.3 N/25 mm 이상이다.
한편, 건조시에 있어서도 사용에 견딜 수 있는 강도를 갖는 것이 바람직하고, 파단 강도가 부직포의 세로 방향(MD) 및 가로 방향(CD)의 제곱근에 의한 평균으로부터 얻어지는 건조 강도는 3.4 N/25 mm 이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 수해성 섬유 시트는 수해성이 300초 이하가 되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 200초 이하, 또한 더욱 바람직하게는 120초 이하이다. 이 때의 수해성이란, JIS P 4501의 토일렛 페이퍼 풀림 용이성 시험에 준하여 측정하는 수해성이다. 풀림 용이성 시험의 개요를 설명하면, 수해성 섬유 시트를 세로 10 cm, 가로 10 cm로 절단한 것을, 이온 교환수 300 ml가 들어 있는 용량 300 ml의 비이커에 투입하고, 회전자를 이용하여 교반을 수행한다. 회전 속도는 600 rpm이다. 이 때의 수해성 섬유 시트의 분산 상태를 시간 경과적으로 눈으로 확인함으로써 관찰하여, 수해성 섬유 시트가 미세하게 분산될 때까지의 시간을 측정하였다. 단, 이것은 어디까지나 이 측정 방법에 의한 기준치이며, 이 수해성과 실질적으로 동일한 수해성을 갖는 것이면 된다.
또한, 본 발명의 수해성 섬유 시트에서는 피브릴화 레이온을 함유하는 표면층의 건조시에 있어서의 JIS P8136의 종이판의 내마모 강도 시험 방법에 있어서의 건조시의 표면 마찰 강도가 3회 이상인 것이 바람직하다. JIS P8136의 시험 방법에서는 시편(섬유 시트)을 미끄럼 이동대(B)에 부착하고, 인공 피혁이 부착된 마찰 부(A)로 시편을 마찰하여, 시편의 표면에서 섬유가 박리되는 과정에서 생기는 둥글게 된 보풀이 발생할 때까지의 마찰 횟수를 측정한다. 더욱 바람직하게는 10회 이상이다.
한편, 습윤시에 있어서도 피브릴화 레이온을 함유하는 표면층의 표면 마찰 강도가 3회 이상인 것이 바람직하다. 닦아내기 시트나 흡수성 물품에서는 어느 정도 습윤된 상태로 있더라도 표면 마찰에 대한 강도가 필요하다. 여기서 습윤시란, 자체 중량의 2.5배의 수분을 함유한 상태를 말한다. 본 발명의 수해성의 섬유 시트에서는 피브릴화 레이온의 표면으로부터 연장되는 마이크로파이버 자체에 의한 교락에 의해서 적절히 섬유끼리 접합되어 있기 때문에, 습윤시에 있어서도 표면 마찰에 대한 강도가 높다. 더욱 바람직하게는 10회 이상이다.
본 발명의 수해성 섬유 시트는 상기한 바람직한 수해성, 강도, 마찰 강도를 얻기 위해서, 섬유의 종류, 배합 비율, 평량이나 워터제트의 처리 조건을 변화시킬 수 있다. 예컨대, 섬유 길이가 긴 피브릴화 레이온을 다량으로 사용하는 경우나, 고해가 진행되고 있지 않은(고해도의 수치가 큰) 피브릴화 레이온을 사용하는 경우, 섬유 시트의 평량을 작게 하거나 워터제트의 처리 에너지를 작게 하는 등의 처치를 취하면, 수해성 및 습윤 강도 모두 우수하게 된다.
본 발명의 수해성 섬유 시트는 바인더를 함유시키지 않더라도 수해성 및 습윤 강도가 우수하게 되지만, 더욱 습윤 강도를 높이기 위해서, 필요에 따라서 섬유와 섬유를 접합하는 수용성 또는 수팽윤성의 바인더를 첨가시키더라도 좋다. 이들 바인더는 다량의 물에 접촉했을 때에는 용해 혹은 팽윤하여 섬유끼리의 접합을 해 제한다. 바인더는, 예컨대 카르복시메틸셀룰로오스나, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 벤질셀룰로오스 등의 알킬셀룰로오스나, 폴리비닐알콜이나, 설폰산기 또는 카르복실기를 소정량 함유하는 변성 폴리비닐알콜 등을 들 수 있다. 이 때, 바인더의 첨가량은 종래에 비해서 소량이라도 좋고, 예컨대 섬유 100 g에 대하여 2 g 정도라도 충분한 습윤 강도를 얻을 수 있다. 따라서, 섬유 시트의 안전성도 그다지 저하되지 않는다. 바인더를 부직포에 함유시키기 위해서는 수용성의 바인더라면, 실크스크린 등을 이용하여 도공하는 방법이 있다. 수팽윤성의 바인더라면, 섬유 웹을 제조할 때에 혼초함으로써 섬유 시트에 함유시킬 수 있다.
또, 바인더는 섬유 시트를 구성하는 모든 층에 함유될 수도 있다. 또한 모든 층에 함유시키지 않는 경우, 피브릴화 레이온을 함유하는 층은 마이크로파이버에 의해서 이미 강도가 높아져 있기 때문에, 피브릴화 레이온을 함유하지 않은 층에 포함되는 것이 바람직하다.
상기 바인더를 사용하는 경우, 수용성의 무기염이나 유기염 등의 전해질을 부직포에 함유시키면, 수해성 섬유 시트의 습윤 강도가 더욱 높아진다. 무기염으로서는 황산나트륨, 황산칼륨, 황산아연, 질산아연, 칼리 명반(potassium alum), 염화나트륨, 황산알루미늄, 황산마그네슘, 염화칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 탄산암모늄 등, 유기염으로서는 피롤리돈카르본산나트륨, 시트르산나트륨, 시트르산칼륨, 타르타르산나트륨, 타르타르산칼륨, 젖산나트륨, 호박산나트륨, 판토텐산칼슘, 젖산칼슘, 라우릴황산나트륨 등을 들 수 있다. 바인더로서 알킬셀룰로오스를 사용하는 경우는 1가의 염이 바람직하다. 또한, 바인더로서 폴리비닐알콜이나 변성 폴리비닐알콜을 사용하는 경우는 1가의 염을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 바인더로서 알킬셀룰로오스를 사용하는 경우는 수해성 섬유 시트의 강도를 올리기 위해서 다음 화합물도 함유시킬 수 있다. 예컨대, (메타)아크릴산말레인산계 수지 또는 (메타)아크릴산푸마르산계 수지 등의 중합성을 갖는 산무수물과, 그 밖의 화합물과의 공중합체이다. 이 공중합물은 수산화나트륨 등을 작용시켜 감화하여, 부분적으로 카르본산의 나트륨염으로 한 수용성인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 트리메틸글리신 등의 아미노산 유도체를 더 함유시키는 것도 강도의 점에서 바람직하다.
또, 본 발명의 수해성 섬유 시트에는 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서 상기 설명한 화합물 이외의 그 밖의 물질을 함유시킬 수 있다. 예컨대, 계면활성제, 살균제, 보존제, 소취제, 보습제, 에탄올 등의 알콜, 글리세린 등의 다가 알콜 등을 함유시킬 수 있다.
본 발명의 수해성 섬유 시트는 수해성 및 습윤 강도가 우수하기 때문에, 엉덩이를 닦는 등의 사람 피부에 사용하는 웨트 티슈로서, 또 화장실 주위의 청소용 시트 등으로서 사용할 수 있다. 이 경우, 특히 높은 닦아내기 효과를 부여하기 위해서 수분, 계면활성제, 알콜, 글리세린 등을 미리 함유시킨다. 본 발명의 수해성 섬유 시트를 청정액 등으로 미리 적신 제품으로서 포장하는 경우, 섬유 시트가 건조되지 않도록 밀봉 포장되어 판매된다. 혹은, 본 발명의 수해성 섬유 시트는 건조한 상태로 판매되는 것이라도 좋다. 제품의 구매자가 사용시에 수해성 섬유 시트를 물이나 약물을 함침시켜 사용하는 것이라도 좋다.
본 발명의 수해성 섬유 시트는 건조 강도가 높기 때문에, 또한 종래의 수해성 섬유 시트와 같이 바인더나 전해질을 첨가하지 않아도 되므로 피부에 대한 안전성이 높기 때문에, 생리대, 팬티라이너, 생리용 탐폰, 일회용 기저귀 등의 수해성의 흡수성 물품을 구성하는 시트로서 사용할 수 있다. 예컨대, 개공 처리를 실시하여 수해성의 흡수성 물품의 톱 시트로서 사용할 수 있다. 배설액을 흡수하더라도 어느 소정의 습윤 강도를 갖기 때문에, 사용 중에 그 형상이 쉽게 흐트러지지 않는다. 또는, 다른 섬유와 조합하여 흡수층이나 쿠션층이나 백 시트 등으로도 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 자세히 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 A
레이온 섬유(아코디스 저팬(주) 제조)를 믹서에 걸어 피브릴화하여 표 5에 도시된 고해도의 피브릴화 레이온을 얻었다. 이 피브릴화 레이온과, 통상의 피브릴화되어 있지 않은 레이온(1.7 dtex(1.5 d), 섬유 길이 5 mm)과 침엽수 표백 크라프트 펄프(NBKP)(케나디언 스텐다드 프리네스(CSF)=600 cc)를 사용하여 2층 구조의 섬유 웹을 제조하였다. 표층(表層)과 이층(裏層)의 섬유의 배합 비율은 표 5에 도시된 대로이며, 이층에는 피브릴화 레이온이 포함되어 있다. 또, 표에 있어서의 피브릴화 레이온의 섬유 길이는 고해 처리 전의 섬유 길이이다.
얻어진 섬유 웹을 건조시키지 않고서 플라스틱 와이어 상에 적층한 상태로 이송 컨베어 상에 적재하여 섬유 웹을 표 5에 기재한 속도로 이송시키면서, 워터제 트 처리를 실시하여 섬유끼리를 감기게 하였다. 이 때 이용한 고압수 제트류 분사 장치에는 구멍 직경 95 마이크론의 노즐 구멍이 0.5 mm 간격으로 1 m당 2000개 늘어서 있고, 수압은 294 N/cm2로 섬유 웹의 표면에서 이면으로 관통하도록 분사를 수행하였다. 처리 속도는 30 m/min이다. 그 후, 또 한번 같은 식으로 두번째의 분사를 수행하였다. 그 후, 양키식 건조기를 이용하여 건조시켜 수해성 섬유 시트를 얻었다. 이온 교환수를, 부직포의 질량 100 g에 대하여 250 g 함침시켰다. 얻어진 수해성 섬유 시트에 대해서 건조시 또는 습윤시에 있어서의 수해성, 강도 및 마찰 견뢰도를 측정하였다.
수해성의 시험은 JIS P4501의 토일렛 페이퍼 풀림 용이성 시험에 기초하여 수행하였다. 상세하게 설명하면, 수해성 섬유 시트를 세로 10 cm 가로, 10 cm로 절단한 것을 이온 교환수 300 ml가 들어 있는 용량 300 ml의 비이커에 투입하고, 회전자를 이용하여 교반을 수행하였다. 회전수는 600 rpm이다. 이 때의 섬유 시트의 분산 상태를 시간 경과적으로 관찰하여 분산될 때까지의 시간을 측정하였다(표 이하, 단위는 초).
습윤 강도는 상기 방법에 의해서 얻어진 수해성 섬유 시트를 폭 25 mm, 길이 150 mm로 재단한 것을 시료로서 사용하여, JIS P8135에 규정되어 있는 것과 같이, 텐시론 시험기에 의해 척 간격을 100 mm, 인장 속도를 100 mm/min로 하여 측정하였다. 측정은 시트의 세로 방향(MD) 및 가로 방향(CD)에 대하여 각각 수행하였다. 그 때의 파단시의 강도(N)를 습윤 강도의 시험 결과의 값으로 하였다(표 이하, 단위는 N/25 mm).
표면 마찰 강도로서, JIS P8136의 판지의 내마모 강도 시험 방법에 기초하여 마찰 견뢰도를 측정하였다. 측정치는 500 g 하중(4.9 N)으로 마찰부(A)에 인공 피혁을 붙여 시험한 결과이다. 측정한 면은 피브릴화 레이온을 포함한 표면층이다.
비교예는 표 1에 기재한 배합량으로 실시예와 같은 방법으로 섬유 시트를 형성하였다. 단, 비교예는 1층 구조이다. 또한, 실시예 및 비교예 모두 섬유 시트의 평량은 50 g/m2이다.
결과를 표 5에 나타낸다.
비교예-1 A-1 비교예-2 A-2 비교예-3
1층 구조 표면층 이면층 1층 구조 표면층 이면층 1층 구조
NBKP(600 cc) 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60%
피브릴화레이욘 (1.7 dtex ×5 mm) 5% 10% - 10% 20% - 20%
레이욘 (1.7 dtex ×5 mm) 35% 30% 40% 30% 20% 40% 20%
섬유시이트의 피브릴화레이욘 함유량 5% 5% 10% 10% 10%
건조 강도(N/25mm) 21.8 17.8 24.7 22.2 21.5
습윤 강도(N/25mm) 2.9 3.1 3.3 3.1 4.0
건조 마찰견뢰도(회) 7 12 10 15 17
습윤 마찰견뢰도(회) 3 7 5 9 8
건조 수해성(초) 126 105 108 97 123
습윤 수해성(초) 128 114 127 124 144
표 5에 있어서, 비교예 1과 A-1을 비교하면, A-1에서는 강도를 그다지 저하시키지 않고서 수해성이 높아지고 있음을 알 수 있다. 또한 A-1에서는 표면층에 피브릴화 레이온이 집중하고 있기 때문에, 마찰에 대한 강도도 높아지고 있다. 따라서, 2층 구조로 함으로써 수해성 및 강도의 밸런스를 잡기 쉽다는 것을 알 수 있다.
또한 A-1은 비교예 2보다 섬유 시트 전체적으로 피브릴화 레이온의 함유량이 적어, 반 정도의 양으로 되고 있지만, A-1은 비교예 2에 가까운 강도를 갖고 있음을 알 수 있다. 따라서, 섬유 시트 전체적으로 피브릴화 레이온의 함유량을 적게 할 수 있어서 섬유 시트의 제조 비용을 내릴 수 있다.
또한 A-2에 대해서도 마찬가지이다.
실시예 B
실시예 B에서는 상기 실시예 A에서 얻어진 샘플 A-1에 대해 스킨화 처리를 실시한 것에 관해서 각종 시험을 수행하였다. 스킨화 처리는 로터리 드라이어와 롤로 섬유 시트를 온도 130℃ 하에서, 압력 0.02 N으로 가압하여 수행하였다.
결과를 표 6에 나타낸다.
B-1
표면층 이면층
NBKP(600 cc) 60% 60%
피브릴화레이욘(1.7 dtex ×5 mm) 10% -
레이욘(1.7 dtex ×5 mm) 30% 40%
섬유시이트의 피브릴화레이욘 함유량 5%
건조 강도(N/25mm) 21.1
습윤 강도(N/25mm) 3.8
건조마찰견뢰도(회) 18
습윤마찰견뢰도(회) 12
건조 수해성(초) 118
습윤 수해성(초) 134
표 5의 A-1과 표 6의 B-1을 비교하여 알 수 있는 것과 같이, 스킨화 처리를 실시함으로써 수해성을 거의 저하시키지 않고서 표면 강도(마찰 견뢰도)가 높아지고, 건조 강도와 습윤 강도도 높아지고 있다.
이상의 결과로부터도 알 수 있듯이, 피브릴화 레이온으로부터 연장되는 마이 크로파이버의 교락 및/또는 상기 마이크로파이버의 수소 결합력을 이용하여 강도가 우수한 표면층을 갖는 다층 구조의 본 발명의 수해성 섬유 시트는 수해성 및 강도가 우수하고, 또한 표면에 있어서 마찰에 대한 저항이 강하다.
따라서 섬유 시트를 닦아내기 작업에 사용할 때, 닦아내고자 하는 면에 피브릴화 레이온의 마이크로파이버가 접촉하기 때문에, 섬유 시트에의 마찰이 적게 되므로 섬유 시트는 내구성이 우수하게 된다. 또한, 흡수성 물품의 표면재 등에 사용하더라도, 사용중에 형상이 흐트러지거나 하지 않고 쾌적하게 사용할 수 있게 된다.
또한, 비교적 소량의 피브릴화 레이온이라도 강도가 우수한 섬유 시트를 얻을 수 있기 때문에 제조 비용이 낮아진다.

Claims (13)

  1. 섬유 조성이 다른 복수의 층이 일체화된 다층 구조의 수해성 섬유 시트로서,
    시트 표면에 나타나는 표면층은, 소정의 섬유 길이의 본체 부분과 이 본체 부분으로부터 연장되는 마이크로파이버로 이루어지는 고해도가 700 cc 이하인 피브릴화 레이온을 상기 표면층을 구성하는 섬유 중에 3 질량% 이상 포함하고, 상기 피브릴화 레이온으로부터 연장되는 마이크로파이버가 다른 마이크로파이버 및 다른 섬유 중 적어도 한쪽에 교락, 수소 결합, 또는 교락 및 수소 결합하고 있는 것이며,
    시트 이면에 나타나는 이면층은
    상기 피브릴화 레이온을 포함하지 않는 섬유가 교락, 수소 결합, 또는 교락 및 수소 결합하고 있는 것, 혹은
    상기 피브릴화 레이온을 상기 표면층보다 적게 포함하고 상기 피브릴화 레이온으로부터 연장되는 마이크로파이버가 다른 마이크로파이버 및 다른 섬유 중 적어도 한쪽에 교락, 수소 결합, 또는 교락 및 수소 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 수해성 섬유 시트.
  2. 섬유 조성이 다른 복수의 층이 일체화된 다층 구조의 수해성 섬유 시트로서,
    시트 표면에 나타나는 표면층 및 시트 이면에 나타나는 이면층은, 소정의 섬유 길이의 본체 부분과 이 본체 부분으로부터 연장되는 마이크로파이버로 이루어지는 고해도가 700 cc 이하인 피브릴화 레이온을 상기 표면층과 이면층을 구성하는 섬유 중에 3 질량% 이상 포함하고, 상기 피브릴화 레이온으로부터 연장되는 마이크로파이버가 다른 마이크로파이버 및 다른 섬유 중 적어도 한쪽에 교락, 수소 결합 또는 교락 및 수소 결합하고 있는 것이며,
    상기 표면층과 상기 이면층의 사이에 위치하는 중간층은
    상기 피브릴화 레이온을 포함하지 않는 섬유가 교락, 수소 결합 또는 교락 및 수소 결합하고 있는 것, 혹은
    상기 피브릴화 레이온을 상기 표면층과 상기 이면층보다 적게 포함하고 상기 피브릴화 레이온으로부터 연장되는 마이크로파이버가 다른 마이크로파이버 및 다른 섬유 중 적어도 한쪽에 교락, 수소 결합 또는 교락 및 수소 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 수해성 섬유 시트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 표면층과 상기 이면층에서는 섬유 중의 피브릴화 레이온의 함유량이 거의 동등한 것을 특징으로 하는 다층 구조의 수해성 섬유 시트.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 표면층의 표면이 가열 압축되고, 상기 표면의 피브릴화 레이온의 마이크로파이버가 다른 마이크로파이버 및 다른 섬유 중 적어도 한쪽에 수소 결합을 하고 있는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 수해성 섬유 시트.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 표면층 및 상기 이면층의 표면이 가열 압축되고, 상기 표면의 피브릴화 레이온의 마이크로파이버가 다른 마이크로파이버 및 다른 섬유 중 적어도 한쪽에 수소 결합을 하고 있는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 수해성 섬유 시트.
  6. 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 피브릴화 레이온은 본체 부분의 무게 가중 평균 섬유 길이 분포의 피크에 있어서의 상기 섬유 길이가 1.8 mm 이상, 10 mm 이하의 범위 내이고, 또한 길이 1 mm 이하의 상기 마이크로파이버가 자체 중량의 0.1∼65 질량%를 차지하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 수해성 섬유 시트.
  7. 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 워터제트 처리가 실시된 부직포인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 수해성 섬유 시트.
  8. 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 초지된 것임을 특징으로 하는 다층 구조의 수해성 섬유 시트.
  9. 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 피브릴화 레이온의 섬도가 1.1∼1.9 dtex인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 수해성 섬유 시트.
  10. 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 섬유의 평량이 20∼100 g/m2인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 수해성 섬유 시트.
  11. 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 측정한 수해성이 200초 이하인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 수해성 섬유 시트.
  12. 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 습윤 강도가 1.1 N/25 mm 이상인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 수해성 섬유 시트.
  13. 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 건조 강도가 3.4 N/25 mm 이상인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 수해성 섬유 시트.
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