KR100776878B1 - 다층 부직포 및 그의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포와 폴리프로필렌계 수지 멜트 블로운 부직포를 갖는 다층 부직포로서, 굽힘 저항[JIS L 1096 6. 19. 1 A법(45° 캔틸레버법)에 따라서 측정한 세로·가로의 합계]가 70 내지 120mm이고, 스펀본드 부직포면의 정마찰 계수가 0.1 내지 0.4임을 특징으로 하는 다층 부직포에 관한 것이다. 다층 부직포는 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포 사이에 폴리프로필렌계 수지 멜트 블로운 부직포를 갖는 다층 부직포가 바람직하다.

Description

다층 부직포 및 그의 용도{MULTILAYER NON-WOVEN FABRIC AND USE THEREOF}
본 발명은 다층 부직포에 관한 것으로, 액 장벽 특성, 미분말 장벽 특성 및 통기성을 갖고, 특히 질감 및 촉감이 양호하고, 강도 및 2차 가공성이 뛰어나 각종 용도, 특히 1회용 기저귀 등의 흡수성 물품용 백 시트(back sheet) 재료 및 사이드 개더(side gather) 재료, 의료용, 분체 포장용 등에 바람직하게 사용할 수 있는 폴리프로필렌계 수지로 이루어진 다층 부직포 및 그 용도에 관한 것이다.
스펀본드(spunbond) 부직포는 우수한 강도, 적절한 굽힘 저항성(bending resistance), 유연성, 통기성 등의 특성과 함께 연속 방사 및 생산성이 우수하다는 점에서 많은 분야에서 사용되고 있다. 장섬유 부직포인 스펀본드 부직포에 사용되는 열가소성 수지로는 용융 방사성, 섬유 특성 등의 점에서 폴리아미드계 수지 및 폴리에스테르계 수지가 사용되어 왔지만, 범용 수지인 폴리프로필렌계 수지가 특히 1회용 기저귀 등의 흡수성 물품에 많이 사용되고 있다.
상기 폴리프로필렌계 수지 부직포는 프로필렌 단독 중합체라도 결정성이 상이한 수지가 많고, 프로필렌 및 에틸렌, 부텐-1 등의 공중합체에 의해 융점, 강도, 탄성률 등의 각종 특성을 갖는 수지로 이루어진 부직포가 공지되어 있다. 상기 폴리프로필렌계 수지를 사용한 부직포는, 결정성이 높은 수지인 경우에는 방사성은 양호하지만 유연성이 떨어져 질감에 문제가 있다. 또한, 결정성 및 융점이 낮은 폴리프로필렌계 수지의 경우 유연성은 있지만 미끈거리는 감이 있어서 방사시 섬유 상호간, 섬유와 다른 금속 등의 마찰 저항이 커지게 되어 방사성이 상당히 악화되는 문제점이 있다.
현재, 1회용 기저귀 등의 흡수성 물품에 사용되고 있는 폴리프로필렌계 수지 부직포는 강도, 방사성, 굽힘 저항성 등의 점에서 결정성 지표인 아이소택틱(isotactic) 펜타드 분율이 90 몰% 전후인 수지를 사용하여 제조된 것이 많이 사용되고 있다.
그러나, 수득된 부직포의 유연성, 질감, 촉감 등의 사용감이 1회용 기저귀, 생리대, 요실금 패드 등의 흡수성 물품에 사용되는 경우에는 반드시 충분하지는 않다고 하는 문제가 있다.
상기 폴리프로필렌계 수지 장섬유로 이루어진 스펀본드 부직포는 통기성이 우수한 재료이지만 흡수성 물품으로 사용할 때에는 사용 부분에 따라 다르지만, 특히 백 시트에 있어서는 액 장벽 특성이 필수적인 요구 특성이 된다. 따라서, 폴리프로필렌계 수지 부직포의 특성 및 액 장벽 특성을 모두 만족시키기 위해, 기타 투습 방수 재료를 복합화하여 이루어진 부직포 적층체가 일반적으로 사용되고 있다. 또한, 이와 동일하게 사이드 개더에 관해서도 내수압이 좋은 재료와 복합화되어 사용되고 있다.
그러나, 상기 부직포 복합 재료를 사용한 흡수성 물품은 사용시에 직접 피부 에 접촉되거나, 의복에 접촉되거나, 또는 탈착시에 작업자의 손에 접촉된다. 이러한 이유 때문에 유연성, 질감, 촉감 등의 사용감 및 작업감이 충분하지 않고, 감촉이 플라스틱 필름과 같으며, 피부에도 적합하지 않다는 점이 지적되고 있다. 이 때문에 이들 특성이 개량된 부직포 적층체가 기대되고 있다.
상기와 같은 이유로 인해, 이러한 흡수성 물품의 표면재로서 질감, 촉감 등의 개량에 관해서 다양하게 제안되고 있다.
예컨대, (1) 일본 특허 공개 제 1990-88056 호에는 1 내지 4의 데니어 및 평량 8 내지 28 g/m2의 폴리올레핀계 스펀본드 부직포상에 1 미만의 데니어 및 평량 0.2 내지 10 g/m2의 폴리올레핀계 멜트 블로운(melt blown) 부직포를, 부직포가 점착성을 부여하고 있는 사이에 접촉시켜 적층하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 스펀본드 부직포의 섬유 직경이 가는 경우에는 효과를 볼 수 있지만, 섬유 직경이 가늘어지면 스펀본드 부직포의 굽힘 저항성이 저하되고, 2차 가공에서 적층체의 주행, 가열 밀봉 등의 공정에서 작업이 안정되지 않아서 고속 및 자동화가 어려워지는 경우가 있다.
(2) 일본 특허 공개 제 1997-143853 호에는 융점 차이가 10℃ 이상인 2종의 수지로 이루어진 복합 스펀본드 부직포와 융점 차이가 10℃ 이상인 2종의 멜트 블로운 부직포를 저융점의 수지와 부직포로 융착하여 이루어진 적층 부직포가 제안되어 있다. 그러나, 이러한 경우의 질감은 멜트 블로운 부직포가 담당해야 하는 것이고, 멜트 블로운 부직포가 갖는 표면재로서의 특성으로, 멜트 블로운 부직포의 문제점은 해결할 수 없고, 복합 부직포는 제조에 있어서 장치가 복잡해짐과 동시에 복합 수지간의 융점 및 유동성이 다르고 방사도 어려워지는 경우가 있다.
또한, (3) 일본 특허 공개 제 1998-16115 호에는 통기성 필름과 이러한 통기성 필름 수지와 융점이 동일하거나, 저융점의 수지를 포함하는 부직포(스펀본드)를 엠보싱(embossing) 면적률 5 내지 20%로, 모서리부가 없는 엠보싱 패턴의 엠보싱 가공에 의해 열 융착하여 이루어진 투습성 시트가 제안되어 있다. 그러나, 이러한 경우에는 조합되는 수지에 제약이 있고, 스펀본드 부직포 자체가 특별히 개량되어 있지 않기 때문에 표면성 및 질감의 개량에 한계가 있는 것으로 생각된다.
또한, (4) 일본 특허 공개 제 1999-972 호에는 폴리올레핀계 2축 연신 투습 필름의 적어도 한쪽 면에 평량 5 내지 20 g/m2, 평균 섬유 직경 0.2 내지 2의 데니어, 체적 비중 0.05 이하의 폴리올레핀계 부직포가 적층된 투습성 복합 필름이 제안되어 있다. 그러나, 상기 복합 필름은 투습성 연신 필름이 주체이므로, 부직포 자체가 특수하고, 일반 스펀본드 부직포를 주체로 하는 적층체가 아닌 특수한 것이다.
또한, (5) 일본 특허 공개 제 1999-290381 호에는 폴리프로필렌계 멜트 블로운 부직포로 이루어진 층과 폴리프로필렌계 습식 부직포층으로 이루어진 층이 교대로 적층된 적층체의 한쪽 표면층이 폴리프로필렌계 습식 부직포층으로 이루어진 흡수성 물품용 백 시트가 개시되어 있다. 즉, 단섬유 습식 부직포의 적용에 의해 표면의 미끄러짐성 및 액 장벽 특성을 확보하고자 하는 것이다. 그러나, 습식 부직포의 섬유 직경은 비교적 가늘고, 제조 방법이 복잡해지는 문제점이 있다.
상기한 바와 같이, 투습 방수성의 부직포 복합 재료는 종래의 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포가 갖는 강도, 유연성, 굽힘 저항성 등의 성능상의 특성, 방사성 및 염가라는 생산상의 특징을 유지하지 않고 섬유 직경의 세화, 부드러운 수지의 적용, 단섬유화, 복합 방사 등에 의한 것에 불과하다.
따라서, 상기 개량 기술은 스펀본드 부직포가 1회용 기저귀 등에 다량으로 사용되고 있는 중요한 특성인 2차 가공성, 즉 부직포의 이송, 열접착 등의 복합화 공정에서 부직포를 안정하게 취급하기 위해 필요한 정도의 굽힘 저항성을 유지하지 못하는 점에서 최대의 문제점이 있다. 따라서, 흡수성 물품을 제조하는 데 있어서, 고속화, 자동화 및 안정 생산이 어려워진다.
이와 같은 이유 때문에, 특히 방사성 등의 생산성, 2차 가공성 등의 점에서 부직포 복합 재료로는 질감, 촉감 등이 충분하지 않음에도 불구하고 여전히 폴리프로필렌 스펀본드 부직포와의 복합 재료가 사용되고 있는 실정이다. 따라서, 폴리프로필렌 스펀본드 부직포가 갖는 이러한 문제점의 개량이 1회용 기저귀 등의 흡수성 물품의 생산자 및 사용자로부터 강하게 요구되어 왔다.
본 발명의 목적은 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포가 본질적으로 갖는 강도, 2차 가공성 등의 특성을 실질적으로 유지하고 유연성, 질감, 촉감 등이 우수한 투습 방수성 다층 부직포, 특히 1회용 기저귀, 생리용 냅킨 등의 흡수성 물품의 백 시트 및 사이드 개더용, 의료용, 분체 포장용 등으로서 바람직하게 사용할 수 있는 다층 부직포 및 그의 용도를 제공하는 것이다.

발명의 요약
본 발명자들은 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포가 갖는 통기성, 유연성, 강도, 내열성, 2차 가공성, 자동화 적합성 등의 기능을 살리면서 방수성 및 분말 장벽 특성이 부여된 재료에서 유연성, 질감, 촉감 등, 부직포의 최종 제품, 특히 흡수성 물품 등에 요구되는 사용감에 관해서 예의 검토하였다. 그 결과, 스펀본드 부직포라도 사용 수지, 섬유 직경 및 평량이 동등한 경우에도 마찰 특성을 제어함과 동시에 멜트 블로운 부직포와 복합화함으로써 종래의 다층 부직포에 비해 유연성, 질감, 촉감 등의 사용감을 크게 개선할 수 있음을 발견하고, 이러한 사실에 따라 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은
(1) 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포와 폴리프로필렌계 수지 멜트 블로운 부직포를 갖는 다층 부직포로서, 굽힘 저항[JIS L 1096 6. 19. 1 A법(45°캔틸레버법)에 따라서 측정한 세로·가로의 합계]가 70 내지 120mm이고, 스펀본드 부직포면의 정마찰 계수가 0.1 내지 0.4임을 특징으로 하는 다층 부직포.
(2) 다층 부직포가 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포 사이에 폴리프로필렌계 수지 멜트 블로운 부직포를 갖는 (1)에 따른 다층 부직포.
(3) 스펀본드 부직포의 평균 섬유 직경이 10 내지 30㎛이고, 다층 부직포의 평량이 10 내지 50 g/m2인 (1) 또는 (2)에 따른 다층 부직포.
(4) 스펀본드 부직포가 윤활제를 0.05 내지 1.0 질량% 함유하는 (1) 내지 (3)중 어느 하나에 따른 다층 부직포.
(5) 윤활제가 지방산 아미드 화합물인 (1) 내지 (4)중 어느 하나에 따른 다층 부직포.
(6) (1) 내지 (5)중 어느 하나에 따른 다층 부직포를 사용하여 이루어진 흡수성 물품.
(7) (1) 내지 (5)중 어느 하나에 따른 다층 부직포를 사용하여 이루어진 의료용 시트.
(8) (1) 내지 (5)중 어느 하나에 따른 다층 부직포를 사용하여 이루어진 분체 포장 재료를 제공한다.
이하, 본 발명에 관해서 상세히 설명한다.
본 발명의 다층 부직포는 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포와 폴리프로필렌계 수지 멜트 블로운 부직포를 갖는 다층 부직포이고, 굽힘 저항[JIS L 1096 6. 19. 1 A법(45°캔틸레버법)에 따라서 측정한 세로·가로의 합계]가 70 내지 120mm이고, 스펀본드 부직포면의 정마찰 계수가 0.1 내지 0.4임을 특징으로 하는 다층 부직포이다.
즉, 다층 부직포의 적어도 한쪽 면을 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포로 구성함과 동시에 폴리프로필렌계 수지 멜트 블로운 부직포와의 다층 부직포이고, 굽힘 저항[JIS L 1096 6. 19. 1 A법(45°캔틸레버법)에 따라서 측정한 세로·가로의 합계]가 70 내지 120mm이고, 스펀본드 부직포면의 정마찰 계수가 0.1 내지 0.4이다.
본 발명의 다층 부직포는 정마찰 계수가 0.1 내지 0.4인 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포와 폴리프로필렌계 수지 멜트 블로운 부직포를 인라인 또는 2차로 접합함으로써 제조될 수 있다. 또한, 바람직하게는 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포에 의해 폴리프로필렌계 수지 멜트 블로운 부직포를 삽입한 3층 구조의 다층 부직포로 한다.
이하, 본 발명의 다층 부직포를 구성하는 각각의 재료에 관해서 설명한다.
폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포
폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포는 정마찰 계수가 0.1 내지 0.4의 범위를 만족할 경우 바람직하다. 따라서, 정마찰 계수를 제어하는 수단은 임의적이며, 각종 수단의 적용을 고려할 수 있다. 그러나, 본 발명의 다층 부직포의 우수한 유연성, 질감 및 촉감은 스펀본드 부직포의 장섬유간의 미끄럼성의 향상에 따른 효과라고 고려되기 때문에, 부직포의 표면 부분의 섬유의 미끄럼성 뿐만 아니라, 부직포 전체의 섬유의 미끄럼성을 향상시켜, 결과적으로 표면 특성의 정마찰 계수가 특정 범위로 되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다층 부직포를 구성하는 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포의 섬유 직경은 바람직하게는 10 내지 30㎛, 더욱 바람직하게는 15 내지 25㎛이다. 이때, 10㎛ 미만일 경우 강도 및 굽힘 저항성이 낮아지고 2차 가공성이 저하되는 경우가 있는 동시에 사용 분야가 크게 제한된다. 또한, 30㎛ 초과일 경우 유연성, 질감 및 촉감이 저하되어 부직포로서 본 발명의 특징을 잃고, 특히 흡수성 물품, 의료용, 포장체 등에서 적용이 어렵게 되는 경우가 있다.
또한, 다층 부직포의 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포의 평량은 바람직하게는 5 내지 40 g/m2, 더욱 바람직하게는 7 내지 30 g/m2의 범위이다. 이때, 평량이 5 g/m2 미만일 경우 강도가 충분하지 못하고 굽힘 저항성이 낮아서 2차 가공성이 떨어지는 경우가 있고, 40 g/m2 초과일 경우 유연성, 통기성, 질감, 촉감 등이 저하하여 다층 부직포로서 본 발명의 특징을 잃고 용도에 따라서는 사용이 어렵게 되는 경우가 있다. 또한, 이러한 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포의 평량은 다층 부직포 중에 상기 스펀본드 부직포가 단층인 경우이며, 2층의 경우에는 상기 평량은 2층의 합계의 평량이다.
본 발명의 다층 부직포의 두 번째 특징은 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포의 정마찰 계수가 0.1 내지 0.4, 바람직하게는 0.12 내지 0.35라는 점에 있다. 이때, 정마찰 계수가 0.1 미만일 경우 2차 가공에서 지나치게 미끄러워져 가공성이 저하됨과 동시에 정마찰 계수의 저하로 인해 일반적으로 적용되는 첨가제 및 표면 처리제의 사용량을 다량 필요로 하므로, 경제성이 떨어지는 경우가 있다. 또한, 2차 가공시의 가열 밀봉, 접착제 등에 의한 접합성이 악화되는 경향이 생겨 바람직하지 못한 경우가 있다. 또한, 0.4 초과일 경우 유연성, 질감, 촉감 등의 사용감의 개선 효과가 충분하지 못하게 된다. 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포는 다층 부직포가 사용되는 용도, 요구 성상, 통기성, 내수성(비투수성) 등을 기초로 하여 적절히 선택하고 조합될 수 있다.
본 발명의 다층 부직포 표면의 정마찰 계수의 측정은 ASTM-D1894에 준거하여 측정될 수 있다. 구체적으로는,
정마찰 계수 측정기: 도요세이키세이사쿠쇼 가부시키가이샤제, AN형 하중판: 63.6mm ×102.2mm ×19.4mm(높이), 하중: 8.87N의 철판;
경사 속도: 2.7 °/초의 측정 조건에 따라서 부직포의 측정 면끼리 포개어, 미끄러짐 각도(θ)를 측정하고, tanθ를 구하여 정마찰 계수로 하였다. 수치가 작을수록 미끄러짐성이 양호하다.
본 발명의 다층 부직포에 사용되는 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포에 사용되는 폴리프로필렌계 수지로는 특별히 제한은 없고, 프로필렌 단독 중합체, 프로필렌과 에틸렌, 부텐-1,4-메틸-펜텐-1, 헥센-1, 옥텐-1 등의 α-올레핀의 1종 이상과의 공중합체를 들 수 있다. 이러한 폴리프로필렌계 수지로는 중합시 촉매의 선택, 중합 조건 등의 점에서 각종 결정성, 분자량 및 분자량 분포가 다른 수지가 부직포에 요구되는 성상에 따라서 적절히 선택된다. 이러한 선택에서 부직포의 강도, 유연성, 용도 등의 점에서 검토되지만 상기한 바와 같이 방사성, 유연성, 미끈거리는 감 등의 점에서, 프로필렌 단독 중합체, 또는 공중합 비율이 바람직하게는 5 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 3 질량% 이하인 폴리프로필렌 공중합체를 사용한다.
이때, 결정성으로는 부직포가 1회용 기저귀 등의 흡수성 물품용 재료로 사용되는 경우에는 아이소택틱 펜타드 분율이 88 내지 95 몰%, 바람직하게는 89 내지 93 몰%의 범위에서 선택된다. 이때, 아이소택틱 펜타드 분율(IPF)이란, 예를 들어 문헌[Macromolecules, vol 28(16), 5403, 1995]에 기재된 동위체 탄소에 의한 핵 자기 공명 스펙트럼(13C-NMR)을 사용하여 측정되는 폴리프로필렌 분자쇄 중의 펜타드 단위에서의 아이소택틱 분율이다.
또한, 폴리프로필렌계 수지의 용융 유속(MFR)[JIS K 7210에 준거; 측정 온도: 230℃; 측정 하중: 21.18N]으로는 5 내지 200 g/10분, 바람직하게는 10 내지 100 g/10분의 범위이다. 특히, 흡수성 물품으로는 30 내지 80 g/10분의 범위인 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 특징점인 정마찰 계수가 0.1 내지 0.4의 범위인 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포를 수득하는 수단에 관해서는 특별히 제한은 없고, 각종 수단을 들 수 있다. 구체적으로는 크게 나누어서 (1) 방사용 폴리프로필렌계 수지에 윤활제를 배합하여 용융 방사 후 에이징 처리하는 방법, (2) 방사 후의 섬유에 대하여 표면 처리하는 방법 등을 예시할 수 있다.
이때, 윤활제로는 특별히 제한은 없고, 지방산 아미드 화합물, 지방산 화합물, 파라핀 및 탄화수소 수지, 실리콘계 화합물, 실리콘계 중합체, 불소계 화합물, 데트라 플루오로 에틸렌과 프로필렌의 공중합체, 비닐리덴플루오라이드와 헥사플루오로프로필렌의 공중합체 등의 불소계 중합체 등, 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 그 중에서도 지방산 아미드 화합물이 바람직하게 사용된다.
지방산 아미드 화합물로는 지방산 모노아미드 화합물, 지방산 디아미드 화합물, 포화지방산 모노아미드 화합물, 불포화 지방산 디아미드 화합물을 들 수 있다. 구체적으로는 라우르산 아미드, 미리스트산 아미드, 팔미트산 아미드, 스테아르산 아미드, 베헨산 아미드, 올레산 아미드, 에루스산 아미드, 몬탄산 아미드, N,N’-메틸렌-비스-라우르산 아미드, N,N’-메틸렌-비스-미리스트산 아미드, N,N’-메틸렌-비스-팔미트산 아미드, N,N’-메틸렌-비스-베헨산 아미드, N,N’-메틸렌-비스-올레산 아미드, N,N’-메틸렌-비스-에루스산 아미드, N,N’-에틸렌-비스-올레산 아미드, N,N’-에틸렌-비스-에루스산 아미드 등을 들 수 있고, 이들을 복수 조합시켜 사용할 수도 있다.
상기 지방산 아미드 화합물중에서도 불포화 지방산 모노아미드 화합물인 에루스산 아미드가 바람직하게 사용된다. 그 이유는 부직포의 용융 방사시에 지방산 아미드가 불필요하게 표면으로 배출됨에 따른 방사성의 저하, 및 후술하는 바와 같은 지방산 아미드 화합물을 함유하는 부직포의 에이징에 의해서, 부직포의 정마찰 계수를 저하시키는데 적합하기 때문이다. 상기 지방산 아미드 화합물의 함량은 폴리프로필렌계 수지 중에서 0.05 내지 1 질량%, 바람직하게는 0.1 내지 0.7 질량%의 범위이다. 이러한 함량은 폴리프로필렌계 수지의 종류, 결정성, MFR 등의 수지 특성, 지방산 아미드 화합물의 종류, 수득되는 부직포의 요구 성상, 에이징 조건 등을 종합적으로 판단하여 결정된다.
따라서, 예를 들어 프로필렌 단독 중합체로 아이소택틱 펜타드 분율이 90 몰% 정도인 에루스산 아미드를 사용하는 경우에는 0.1 내지 1.0 질량%, 특히 0.2 내지 0.6 질량%의 범위가 바람직하다. 이러한 경우, 에이징 처리 조건에 따라 다르지만, 0.1 질량% 미만일 경우 부직포의 정마찰 계수를 0.1 내지 0.4의 범위로 제어하기 어려운 경우가 있고, 0.1 질량% 초과일 경우 부직포 표면의 에루스산 아미드의 양이 많아지므로 백분 발생 등의 외관 악화, 및 열 융착성 및 2차 가공성 저하의 원인이 되는 경우가 있다.
또한, 폴리프로필렌계 수지에는 다층 부직포의 용도, 특성 부여 등을 위해 부직포에 일반적으로 사용되는 공지의 첨가제 성분을 첨가할 수 있다. 이러한 공지된 첨가제 성분으로는 스테아스산 칼슘, 하이드로탈사이트 등의 중화제, 페놀계, 인계, 황계 등의 산화 방지제, 열 안정제, 조핵제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 대전 방지제, 난연제, 안료, 염료, 또는 실리카, 활석, 탄산칼슘, 산화칼슘, 산화마그네슘 등의 무기 분말 등을 들 수 있다.
본 발명을 구성하는 스펀본드 부직포의 일례로서의 제조 방법은 폴리프로필렌계 수지에 소정량의 지방산 아미드 등의 윤활제와, 필요에 따라 첨가되는 첨가제 성분을 건식 블렌딩한 혼합물을 용융 방사함으로써 스펀본드 1차 부직포로 된다.
본 발명의 다층 부직포에 사용되는 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포는 특별히 제한은 없고, 공지된 각종 제조 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 배합의 원료 폴리프로필렌계 수지를 압출 성형기로부터 용융 압출하고 방사용 방적 돌기로부터 방사하고, 방사된 섬유를 공기 흡입 펌프(air sucker) 등의 기류 견인 장치로 거두어들이고, 필요에 따라 개섬하고, 기류와 함께 섬유를 네트 콘베이어 등의 웹(web) 포집 장치로 포집하고, 필요에 따라 가열 공기, 가열 롤 등의 가열 수단, 특히 가열 롤로 부분 용착한 후 권취하는 공지의 제조 방법에 의해서 1차 부직포를 수득할 수 있다.
또한, 접착 형식으로는 엠보싱, 캘린더(calender), 열풍 등의 열 접착, 접착제 접착, 니들 펀치, 워터 펀치 등의 기계적 교락 등을 적용할 수 있다. 그러나, 생산성 등의 점에서 엠보싱에 의한 열 접착이 바람직하다.
또한, 상기 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포로는 통상적으로 폴리프로필렌계 수지 단독으로 이루어진 부직포이지만, 섬유의 외부 표면의 50% 이상이 폴리프로필렌계 수지로 이루어진 복합 섬유 부직포일 수도 있다.
이러한 복합 섬유 부직포로는 초(sheath) 성분으로 폴리프로필렌계 수지, 심 성분으로 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지 등의 폴리프로필렌계 수지 이외로 이루어진 심-초 구조의 복합 섬유, 또는 섬유의 통상적으로 50 질량% 이상이 폴리프로필렌계 수지이고, 나머지가 다른 수지인 사이드 바이 사이드(side by side) 구조의 복합 섬유로 할 수도 있다. 또한, 상기 심-초 구조 복합 섬유 및 사이드 바이 사이드 구조 복합 섬유로는 폴리프로필렌계 수지 중에서 상이한 2종의 폴리프로필렌계 수지의 조합일 수도 있음은 물론이다.
이렇게 하여 수득된 1차 부직포는 방사성은 우수하지만, 윤활제의 종류, 특히 지방산 아미드 화합물의 경우에는 그 자체로서는 본 발명의 부직포로 특정하였을 경우 정마찰 계수를 발현하지 않는 경우가 있다. 이 경우에 부직포의 정마찰 계수를 0.1 내지 0.4의 범위로 제어하기 위해서는 1차 부직포를 가열 하에 에이징 처리함으로써 비로소 본 발명에서 특정하는 정마찰 계수의 범위로 할 수 있다. 종래의 부직포 제조 장치에서 이러한 에이징 장치는 장착되지 않았고, 일반적으로 에이징은 실시되고 있지 않았다.
이때, 에이징 처리 조건은 폴리프로필렌계 수지의 종류, 결정화도, 밀도, 융점 등의 수지 특성, 함유하는 지방산 아미드 화합물의 종류, 융점, 폴리프로필렌계 수지에 대한 용해성(상용성) 등에 따라 다르다. 따라서, 부직포의 원료인 폴리프로필렌계 수지의 특성 및 윤활제로서 지방산 아미드 화합물의 특성을 고려하여 정마찰 계수가 0.1 내지 0.4의 범위이고, 최종 제품에 요구되는 유연성, 질감, 촉감 등의 요구 특성을 고려하여 구체적으로는 실험적으로 결정된다.
예를 들어, 지방산 아미드 화합물을 함유하는 폴리프로필렌계 수지를 용융 방사하여 이루어진 스펀본드 부직포를, 온도 30 내지 60℃에서 1 내지 50시간 정도 에이징 처리함으로써 본 발명에서 사용하는 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포가 수득된다.
예를 들어, 프로필렌 단독 중합체로 아이소택틱 펜타드 분율이 90 몰% 정도이고 에루스산 아미드의 함량이 0.4 질량%인 경우의 구체예로는 하기와 같은 에이징 처리 조건을 설정할 수 있다.
에이징 온도가 40℃인 경우 에이징 시간은 5 내지 50시간, 바람직하게는 8 내지 24시간 정도이다. 또한, 에이징 시간을 24시간으로 하는 경우에는 에이징 온도는 32 내지 50℃, 바람직하게는 33 내지 45℃ 정도이다. 에이징 조건이 상기 범위보다 온화할 경우 정마찰 계수의 저하에 시간이 너무 걸리므로 생산성이 저하되는 경우가 있다. 또한, 에이징 조건이 상기 범위보다 엄격할 할 경우 정마찰 계수가 역으로 높아지는 경우가 있어서 바람직하지 못한 경우가 있다.
에이징 처리는 통상적으로 부직포가 롤 상에 감긴 상태로 심관에 의해 정렬 되고, 가열 공기를 순환하는 에이징 실에서 실시할 수 있다. 에이징시에 부직포가 롤 상에 감긴 상태라도 부직포의 통기성 때문에 부직포는 대략 균일한 에이징 처리 효과가 수득된다. 또한, 부직포를 권취한 상태가 아니라, 롤 사이를 주행시키면서 롤 가열 및/또는 가열 공기에 의해 에이징할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 다층 부직포를 구성하는 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포의 정마찰 계수를 부여하는 다른 방법은 방사하여 수득된 부직포 섬유의 표면 처리에 의한 방법이다. 표면 처리제로는, 예를 들어 디메틸실록산, 메틸수소폴리실록산, 지방산 아미드 함유 화합물 등을 사용할 수 있다. 그러나, 이러한 표면 처리는 습식 처리 공정, 건조 공정 및 부직포의 두께에 따라서는 내부까지 처리할 수 없는 경우 등의 문제가 있고, 부직포의 형태, 용도, 정마찰 계수의 범위 등에 따라서는 상기 윤활제의 용융 혼합에 의한 방법이 바람직한 경우가 많다.
본 발명의 부직포 적층체를 구성하는 폴리프로필렌계 수지로 이루어진 스펀본드 부직포는 일반적으로 소수성이며, 흡수성 물품용 등의 용도에 따라서는, 예를 들어 1회용 기저귀 및 생리용 냅킨 등의 주요 재료로 사용하는 경우에는 물이 투과할 정도의 친수성이 요구되는 경우가 있다. 이러한 경우에는 부직포에 친수성 부여 처리를 할 수 있다.
친수성 부여 처리는 오존 처리에 따른 카복실기 등의 친수성기의 도입 및 친수성 화합물에 의한 표면 처리가 있지만, 효과 면에서는 친수성 화합물 용액에 의한 처리가 바람직하다. 친수성 부여 처리 방법으로는 분무법, 피복법, 침지법 등을 예시할 수 있다. 또한, 친수성 화합물로는, 예를 들어 폴리옥시에틸렌을 포함하는 탄소수 8 내지 26개의 다가 알콜 등의 알킬-에스테르계, 알킬-에테르계, 지방산 아미드기 함유 폴리에테르, 지방산 모노글리세라이드, 소르비탄에스테르 유도체, 알킬포스페이트 금속염, 알킬설페이트 금속염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르설페이트 금속염, 알킬설포숙시네이트 금속염, 글루코스 환을 갖는 당 유도체 등을 예시할 수 있다.
폴리프로필렌계 수지로 이루어진 스펀본드 부직포는 에이징 처리 및 표면 처리에 따른 정마찰 계수의 저하에 의해 폴리프로필렌계 수지 자체가 갖는 본질적인 부직포의 특성, 즉 강도, 내열성, 굽힘 저항성 등은 그대로 유지하면서 유연성, 질감, 촉감 등의 감촉 및 사용감은 현격히 개량된다.
다음으로, 본 발명의 다층 부직포를 구성하는 폴리프로필렌계 수지 멜트 블로운 부직포는 극세 섬유로 이루어진 부직포이며, 통상적으로 섬유 직경이 0.1 내지 10㎛, 바람직하게는 0.2 내지 6㎛의 섬유로 이루어지고, 평량이 1 내지 45 g/m2, 바람직하게는 2 내지 30 g/m2이다. 이러한 섬유 직경 및 평량은 다층 부직포의 투습성, 통기성, 내수성, 미분말의 내누출성 등에 크게 관계하며, 다층 부직포의 용도에 따라 요구되는 특성을 만족하도록 상기 범위로부터 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 1회용 기저귀용 사이드 개더의 경우는 1 내지 5 g/m2, 기저귀용 백 시트 및 의료용 시트의 경우는 5 내지 30 g/m2이다.
폴리프로필렌계 수지 멜트 블로운 부직포는 용융 폴리프로필렌계 수지의 세 류에 대해 가열된 고속의 기류를 뿜어 대고, 이 기류의 작용에 의해서 용융 수지를 늘여 극세 섬유화하고 포집함으로써 시트화하는 방법인 공지의 수법에 의해 수득될 수 있다.
멜트 블로운 부직포를 구성하는 폴리프로필렌계 수지로는 상기에서 스펀본드 부직포로 사용한 폴리프로필렌계 수지가 동일하게 사용된다. 이러한 폴리프로필렌계 수지 멜트 블로운 부직포는 다층 부직포의 통기성, 투습성, 방수성, 및 본 발명의 다층 부직포가 사용되는 용도에 따라 반드시 특정하기는 어렵지만, 일반적으로는 다층 부직포로서 투습도가 통상적으로 1,000 g/m2·24시간 이상, 바람직하게는 2,000 g/m2·24시간 이상이다. 또한, 방수성(내수압)은 용도에 따라 다르지만, 1 kPa 이상, 바람직하게는 10 kPa 이상이다.
본 발명의 다층 부직포는 상기한 바와 같은 특정 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포와 폴리프로필렌계 수지 멜트 블로운 부직포의 다층으로 이루어진다. 또한, 두 부직포의 적층 방법으로는 특별히 제한되지 않으며, 각종 방법을 적용할 수 있다.
적층 방법으로는 통상적으로 상기한 바와 같은, 예를 들어 에이징 처리를 한 후, 정마찰 계수가 0.1 내지 0.4인 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포가 적어도 한쪽 면에 오도록 폴리프로필렌계 수지 멜트 블로운 부직포와 적층 접착된다. 그러나, 경우에 따라서는 스펀본드 부직포와 멜트 블로운 부직포를 적층한 후에 에이징 처리할 수도 있다. 이러한 경우에는, 예를 들어 스펀본드 부직포 상에 멜트 블로운 부직포를 방사하고, 필요에 따라 추가로 그 위에 스펀본드 부직포를 다단으로 연속적으로 제조할 때, 스펀본드 부직포용의 폴리프로필렌계 수지에 지방산 아미드를 함유하여 다층 부직포를 미리 제조하고, 이어서 이러한 다층 부직포를 에이징 처리하는 인라인 적층 방법을 들 수 있다.
또한, 상기 다층 부직포로 하는 적층 수단으로는 열 접착, 접착제 접착 등의 각종 적층 수단이 있지만, 간편하고 저렴한 상기 인라인 적층 열 접착 수단, 특히 가열 엠보싱 롤 법을 적용할 수 있다. 이러한 가열 엠보싱 롤 법은 엠보싱 롤과 플랫 롤에 따른 공지의 적층 장치를 사용하여 적층할 수 있다. 이때, 엠보싱 롤로는 각종 형상의 엠보싱 패턴을 적용할 수 있고, 각각의 용착부가 연속한 격자상, 독립된 격자상, 임의 분포 등이 있다. 또한, 엠보싱 면적률은 5 내지 40% 정도의 범위이다. 이러한 엠보싱 패턴, 엠보싱 면적률, 온도, 압력 등은 부직포의 섬유 직경, 두께, 평량, 층 비율, 통기성, 가공 속도 등에 따라서 적절히 선정될 수 있다.
또한, 건식 적층법은 본 발명의 부직포 적층체로서 투습성 및 통기성이 있는 수준 이상으로 확보될 필요가 있고, 적층면에 도포하는 고온 용융 접착제의 도포량, 접착점의 존재 비율 등으로 제어할 필요가 있다. 구체적으로는 고온 용융 접착제의 양은 0.1 내지 5 g/m2, 도포 방법으로는 일반적인 피복이 아니라, 섬유상으로 분사하여 부분 접착할 수 있는 수단을 적용하는 것이 바람직하다. 이러한 경우의 접착제로는 에틸렌-아세트산 비닐계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계 등이 사용된다. 또한, 패턴 형상으로 접착제를 도포하여 건식 적층하는 방법도 적용할 수 있다.
본 발명의 다층 부직포는 주요 부분이 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포로 이루어지고, 구체적으로는 스펀본드 부직포: 멜트 블로운 부직포[평량]는 95:5 내지 60:40, 바람직하게는 90:10 내지 75:25로 된다. 즉, 다층 부직포의 주요 부분이 스펀본드 부직포이고, 스펀본드 부직포의 강도, 탄성률 등의 기본적인 특성과 약간의 멜트 블로운 부직포의 복합화에 의해 유연성, 질감 및 촉감이 현저히 개선된다.
본 발명의 다층 부직포는 전술된 바와 같이 2층으로 할 수도 있다. 그러나, 이러한 경우에는 멜트 블로운 부직포가 갖는 표면 상태의 문제점은 여전히 남게 된다. 이 때문에 사용 부분 및 용도에 자연히 한계가 있다. 따라서, 바람직하게는 멜트 블로운 부직포를 스펀본드 부직포로 삽입하여 구조를 3층으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 경우에 용도에 따라서는 두 외부 층의 스펀본드 부직포의 층비를 적절히 변경할 수 있다.
본 발명의 다층 부직포는 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포 및 폴리프로필렌계 수지 멜트 블로운 부직포의 각각의 종류, 평량, 두께, 투습도 등의 선택 및 조합에 의해서 각종 특성을 갖는 다층 부직포로 할 수 있다. 따라서, 통기성, 투습성, 방수성, 내미분말 장벽 특성을 겸비하고, 강도, 유연성, 유연성, 질감, 촉감 등이 우수한 특성 및 뛰어난 굽힘 저항성에 의해서 2차 가공성을 추가로 가지므로, 각종 용도로의 전개가 가능해진다. 구체적으로는 1회용 기저귀, 생리용 냅킨, 요실금 패드 등의 흡수성 물품(위생용 물품)의 백 시트 및 사이드 개더, 흡습제, 탈산소제, 흡취제 등의 기능성을 갖는 분체 포장용 재료, 의료용 시트 등에 효과적으로 사용된다.
이하, 본 발명의 다층 부직포에 관해서, 제조예에 따라서 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 제조예에 한정되는 것이 전혀 아니다.
실시예 1[다층 부직포의 인라인 제조]
부직포 제조 장치로는 다단 장치를 사용하였다. 결정성 폴리프로필렌 수지[아이소택틱 펜타드 분율: 91 몰%; MFR: 60 g/10분; 융점: 160℃] 100 질량부에 페놀계 산화 방지제(치바·스페셜티·케미칼사제의 이르가녹스 1010) 0.035 질량부, 인계 산화 방지제(샌드사제의 샌드 스탑 P-EPQ): 0.035 질량부, 중화제(교도야쿠힌 가부시키가이샤제의 스테아르산 칼슘) 0.025 질량부 및 에루스산 아미드 0.4 질량부를 슈퍼 믹서로 건식 블렌딩한 후, 65 mmφ의 압출 성형기를 사용하여 220℃에서 용융 혼련하고, 방사 방적 돌기로부터 압출하여 용융 방사하였다. 이러한 경우의 방사 방적 돌기는 구경이 0.3mm이며, 폭 방향으로 200개이고 밀어내기 방향 15개이다.
이어서, 방사된 섬유군은 공기 흡입 펌프로 도입되어 견인 연신되고, 흡인 장치를 갖는 벨트상에 포집되었다. 폴리프로필렌 스펀본드 부직포 상에 상기 결정성 폴리프로필렌 수지로 에루스산 아미드를 함유하지 않은 폴리프로필렌 수지에 의해 멜트 블로운 부직포를 형성한 후, 추가로 이러한 폴리프로필렌 스펀본드 부직포를 적층하고, 이어서 가열 엠보싱 롤로 이송되고, 하기 표 1에 제시된 엠보싱 조건으로 엠보싱 접착하고, 종이관에 권취되어, 스펀본드 부직포/멜트 블로운 부직포/스펀본드 부직포의 3층으로 이루어진 1차 다층 부직포를 수득하였다.
수득된 권취 다층 부직포를 에이징 조건[온도: 40℃; 시간: 24시간]으로 에이징 처리를 실시하여 본 발명의 3층 다층 부직포를 수득하였다. 방사 공정에서 실이 끊기고 흔들리지 않았고 방사성이 양호한 것으로 나타났다. 또한, 방사 조건을 제어하여, 스펀본드 부직포[평균 섬유 직경: 17㎛; 평량: 7 g/m2] 및 멜트 블로운 부직포[평균 섬유 직경: 약 1㎛, 평량: 3 g/m2]로 이루어진 총 평량 17 g/m2의 3층 부직포로 하였다. 다층 부직포 및 제조 조건을 표 1에 나타내고, 특성의 평과 결과 및 2차 가공성을 표 2에 나타냈다. 또한, 다층 부직포의 평가는 하기에 따라 실시하였다.
(1) 정마찰 계수
ASTM-D1894의 정마찰 계수 측정법에 준거하여 측정하였다. 또한, 상기에 상세히 기재한 것을 참조한다.
(2) 굽힘 저항[세로·가로의 합계]
JIS L 1096 6. 19. 1 A법(45°캔틸레버법)에 준거하여 측정하였다.
(3) 질감
모니터 20명에 대하여 촉감 및 감촉의 관능 시험을 실시하여 ◎, ○및 △의 평가를 하였다. 또한, 관능 시험은 일반적으로 에루스산 아미드를 함유하지 않은 스펀본드 부직포를 사용한 동일한 3층 부직포(비교예 1)를 △로 하여 실시하였다.
(4) 내수압
JIS L 1092(고수압법)에 준거하여 측정하였다.
(5) 2차 가공성
폴리프로필렌 다층 부직포에 노즐 토출 방식 섬유 분무 다이를 사용하여 에틸렌-아세트산 비닐계의 고온 용융계 접착제「H-6805」[닛타핀도레이 가부시키가이샤 제품]를 도포량 4 g/m2가 되도록 섬유 형상으로 분사하였다. 이어서, 그 위에 가부시키가이샤 토크야마제의 무기 충전재 함유 연신 PE 투습 필름「포럼 PU35」(두께 35㎛)를 포개어 접합하여 부직포 적층체를 제작하였다. 이러한 접합을 실시하였을 때 주름·사행(蛇行)·건입(巾入)이 발생한 것을 △로 하고, 문제없이 가공된 것을 ◎로 하였다.
비교예 1
실시예 1에 있어서, 에루스산 아미드를 첨가하고 에이징 처리를 실시하지 않은 것 이외에는 실시예 1에 따라서 3층 부직포를 수득하였다. 실시예 1에 따른 다층 부직포 및 제조 조건을 표 1에 나타내고, 특성의 평가결과 및 2차 가공성을 표 2에 나타냈다.
비교예 2
실시예 1에서 사용한 에루스산 아미드를 포함하지 않은 폴리프로필렌계 수지를 사용하여 단층 스펀본드 부직포(에이징 처리하지 않음)를 수득하였다. 실시예 1에 따른 부직포 및 제조 조건을 표 1에 나타내고, 특성의 평가 결과 및 2차 가공성을 표 2에 나타냈다.
비교예 3
비교예 2에서 섬유 직경 및 평량을 변경한 것 이외에는 비교예 2에 따라 단층 스펀본드 부직포(에이징 처리하지 않음)를 수득하였다. 부직포 및 제조 조건을 표 1에 나타내고, 특성의 평가 결과 및 2차 가공성을 표 2에 나타냈다.
상기 결과에 의해, 본 발명은 비교예 1과 대비하여 굽힘 저항가 대폭 저하되고 유연성, 질감 및 촉감이 현저히 향상되었다. 이는 폴리프로필렌계 수지에 열 가소성 탄성 중합체를 상당량으로 배합하여 수득된 부직포 이상이다. 또한, 2차 가공성은 동등하다. 또한, 비교예 2의 단층 스펀본드 부직포와 대비로서는 섬유 직경을 가늘게 하면 굽힘 저항는 낮출 수 있지만, 2차 가공성과 양립이 불가능하게 됨이 분명하다. 또한, 비교예 3과의 대비에 의해, 2차 가공성을 만족시키기 위해서는 섬유 직경 및 평량을 특정 수준으로 유지할 필요가 있음이 분명하고, 이러한 방법으로는 2차 가공성과 유연성, 질감 및 촉감을 동시에 만족시키기 어려움이 명백하였다.
Figure 112006052892556-pct00001
정마찰 계수 굽힘 저항(mm) 질감 내수압 (mm H2O) 2차 가공성
세로 가로 합계
실시예 1 0.29 42 39 81 ◎ 105 ◎
비교예 1 0.60 65 35 100 △ 108 ◎
비교예 2 0.55 43 20 63 ◎ 60 △
비교예 3 0.62 57 38 95 △ 68 ◎
본 발명의 폴리프로필렌계 수지로 이루어진 스펀본드 부직포와 멜트 블로운 부직포를 복합화하여 이루어진 다층 부직포는 각종 용도, 특히 1회용 기저귀, 생리용 냅킨 등의 흡수성 물품용 백 시트 재료 및 사이드 개더 재료, 의료용, 분체 포장용 등에 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포와 폴리프로필렌계 수지 멜트 블로운 부직포를 갖는 다층 부직포로서,
    에이징 처리를 거쳐 이루어지고, 굽힘 저항(bending resistance)[JIS L 1096 6. 19. 1 A법(45°캔틸레버법)에 따라 측정한 세로·가로의 합계]가 70 내지 120mm이고, 스펀본드 부직포면의 정마찰 계수가 0.1 내지 0.4임을 특징으로 하는 다층 부직포.
  2. 제 1 항에 있어서,
    다층 부직포가 폴리프로필렌계 수지 스펀본드 부직포 사이에 폴리프로필렌계 수지 멜트 블로운 부직포를 갖는 다층 부직포.
  3. 제 1 항에 있어서,
    스펀본드 부직포의 평균 섬유 직경이 10 내지 30㎛이고, 다층 부직포의 평량이 10 내지 50 g/m2인 다층 부직포.
  4. 제 1 항에 있어서,
    스펀본드 부직포가 윤활제를 0.05 내지 1.0 질량% 함유하는 다층 부직포.
  5. 제 4 항에 있어서,
    윤활제가 지방산 아미드 화합물인 다층 부직포.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 따른 다층 부직포를 사용하여 이루어진 흡수성 물품.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 따른 다층 부직포를 사용하여 이루어진 의료용 시트.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 따른 다층 부직포를 사용하여 이루어진 분체 포장 재료.
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