KR101099862B1

KR101099862B1 - 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101099862B1
Application number: KR1020090035422A
Authority: KR
Inventors: 박서진; 김동욱; 권경모
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2009-04-23
Publication date: 2011-12-28
Also published as: KR20100116813A

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기 본 발명의 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포의 제조방법은 멜트블로운 층을 포함하는 다층 구조의 부직포 제조에 있어서, 용융지수(MI) 20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌을 사용하며, 착색을 하기 위해서 안료를 포함하는 용융지수(MI)가 0.1 내지 80g/10분의 폴리프로필렌를 팔렛 형으로 만든 마스터배치(master batch)를 함께 사용하여 동일수준의 용융지수를 갖게 하므로 용융지수의 차이를 없게 하고, 상기 폴리프로필렌 및 마스터배치와 함께 MI 증가제를 익스트루더(Extruder)투입하여 융용지수(MI)가 20 내지 80g/10분으로 마스터배치와 혼합된 폴리프로필렌 수지를 효과적인 멜트블로운 웹 방사가 가능한 용융지수(MI)인 800 내지 1300g/10분으로 상승시켜　다수개의 오리피스로 방사하며, 이때 구금의 양쪽에서 강한 열풍으로 불어주어 극세사로 연신하면서 연속된 벨트 상에서 적층하므로 MI 차이에 의한 수지의 불균일한 흐름성이 없는 멜트블로운 웹 층을 형성하고, 열압착하여 스판본드와 멜트블로운의 다층 부직포를 제조함을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포는 멜트블로운 웹을 보다 극세화 할 수 있게 되어 통기성은 유지한 상태로 유체 차단성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 감촉이 섬세한 요구 물성에도 대응할 수 있다.

멜트블로운, 다층 부직포, 용융지수, 마스터배치.

Description

폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포 및 그 제조방법{Multi-layer nonwoven fabric made of polypropylene resin and preparing process thereof}

본 발명은 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 수술용 가운이나 수술환자용 수술포 등과 같은 의료 분야에서 특히 유용하게 이용될 수 있는 배리어(barrier) 층을 포함하는 다층 부직포 재료로서, 환자에게 심적 안정성을 갖게 하기 위한 색상을 효과적으로 부여할 수 있으면서 초극세사 고밀도 섬유를 소재로 제조되어 효과적으로 미생물을 차단할 수 있을 뿐 아니라, 발수, 발유, 발알콜성이 뛰어나 혈액과 체액을 완벽하게 막아 주며 공기투과성이 뛰어난 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 수술용 가운이나 환자용 드레이프류와 같은 의료 분야에서 특히 유용하게 이용될 수 있는 배리어 층을 포함하는 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포 는 제1 스판본드 및 제2 스판본드 부직포 웹(web)층과 상기 제1웹 및 제2웹 사이에 박테리아의 침입을 방지하면서 공기투과가 가능한 것으로 배리어 층 역할을 하는 제3 멜트블로운 부직포 웹층으로 구성되어 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 웹 스판본드 부직포 층은 통상 용융지수(MI)가 20~80g/10분인 폴리프로필렌을 익스트루더(Extruder)에 투입하여 다수개의 오리피스로 압출시켜 필라멘트를 형성시키고, 필라멘트를 섬유로 가늘게 하기 위해 필라멘트를 공기 또는 기타 가늘게 하는 유체와 접촉시킨 후 가늘어진 섬유의 층을 수집함으로써, 부직 웹을 형성하여 이루어 진다. 그리고, 상기 제3 웹인 멜트블로운 부직포 층은 용융지수(MI) 800~1300g/10분인 폴리프로필렌을 사용하여 형성한다. 상기 멜트블로운 부직포 웹 층의 형성은 주원료인 폴리프로필렌의 융융지수(MI)가 800g/10분 이하로 되면 용융지수(MI)가 너무 낮아 고온에서 용융된 폴리프로필렌 수지가 멜트블로운 방사에 사용되는 오리피스에서 흐름이 없어져 고속방사와 연신이 어려워　0.01 내지 0.1데니아의 섬도를 가진　마이크로파이버를 형성하기 어렵고, 이로 인해 세균이나 오염된 물질의 차단 효과를 발휘할 수 없게 되며, 반대로 용융지수(MI)가 1300g/10분 이상으로 되면 용융지수(MI)가 너무 높아 고온에서 용융된 폴리프로필렌 수지가 멜트블로운 방사에 사용되는 오리피스에서 너무 빨리 흘러서 폴리프로필렌 수지를 밀어주는 압출기 내에서 압력이 낮아 방사성이 떨어지는 단점이 있어 바람직하지 않다.

따라서, 종래에는 상기한 문제점 등을 인식하여 멜트블로운 층을 형성함에 있어서는 용융지수(MI)가 800~1300g/10분인 폴리프로필렌을 익스트루더에서 용융하여 다수개의 오리피스로 방사하며 이때 구금의 양쪽에서 강한 열풍으로 불어주어 0.01 내지 0.1데니아의 섬도를 가진　극세사를 만들어서 구성하였다. 상기와 같이 구성되는 멜트블로운 층을 포함하는 의료용 폴리프리필렌 다층 부직포는 그 양측의 스판본드 층을 형성하여 멜트블로운 층을 보호하고 바람직한 강도 등을 제공하며, 중앙의 멜트블로운 층 웹은 박테리아 또는 기타의 오염물질을 차단하는 역할을 한다.

또한, 상기한 의료용 폴리프리필렌 다층 부직포에 대전방지성 등의 다양한 기능성을 제공하는 제안들이 있었는데, 예를 들어 본 출원인에 의해 출원된 대한민국 특허출원 제2007-0065151호는 "용융지수(M.F.R)가 20∼80g/10분인 폴리프로필렌 칩을 주원료로 하여 압출기에서 용융, 혼합, 균질화시켜 구금을 통하여 용융 방사, 냉각 및 연신 공정을 거쳐 필라멘트를 형성시킨 후, 연속으로 이동되는 다공질 컨베이어 벨트 상에서 스판본드 층인 제1 및 제2 웹을 형성하고, 용융지수(M.F.R)가 800∼1300g/10분인 폴리프로필렌 칩을 주원료로 사용하여 압출기에서 용융, 혼합, 균질화시켜 구금을 통하여 용융 방사하고, 측면노즐에서 분사되는 높은 속력의 집중된 가열공기로 방사되는 폴리머를 연신시켜 1~5㎛의 미세한 굵기의 실로 된 마이크로 파이버 상의 멜트블로운 층인 제3 웹을 형성하여 스판본드/멜트블로운/스판본드 층으로 적층하는 단계; 상기 3층의 웹을 칼렌더로 열접착시켜 형태안정성을 부여하는 단계; 및 상기 형태안전성이 부여된 부직포를 발유제와 대전방지제가 혼합된 용액에 침적, 건조, 열처리하여 발수성, 발유성 및 대전방지성을 부여하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포의 제조 방법"을 개시하고 있다.

그런데, 상기한 바와 같이 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포는 의료진의 보호복, 수술용 가운 및 환자용 드레이프류, 수술도구와 같은 의료장비의 멸균용으로 사용하는 것으로, 그 용도상 환자 및 의사의 심적 안정을 위해 색상을 부여하는 것이 필수적으로 요구되고 있는 실정이며, 특히 바람직한 색상은 블루(blue) 계열의 것이다. 이러한 요구에 부응하기 위해서는 폴리프로필렌에 원하는 색상을 갖는 안료를 일정비율로 함유시킨 마스터배치(master batch)의 사용이 필요하며, 이를 위해 안료와 폴리프로필렌을 혼합한 마스터배치를 만들 때 폴리프로필렌의 용융지수(MI)가 0.1~80g/10분을 사용하여야 하지만 이는 종래의 멜트블로운 웹을 방사할 때 투입하는 용융지수(MI) 800~1300g/10분인 폴리프로필렌 수지와 차이가 있어 다수 개의 오리피스로 방사할 때 오리피스 내에서 흐름성이 일정하지 않아서 구금의 양쪽에서 강한 열풍을 가할 때 사(絲)가 연신되지 못하고 날림이 발생하여 외관이 좋지 않게 되며 웹의 전체적인 중량편차가 커지게 되어 멜트블로운 층 웹의 차단성과 같은 기능성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 박테리아의 침입을 방지하면서 공기투과가 가능한 멜트블로운 부직포 웹 층을 제조함에 있어 착색을 위한 마스터배치(Master batch)를 함유하여도 기능성에 저하가 없는 멜트블로운 부직포 웹 층이 제공된 다층 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조 공정에 착색을 위한 마스터배치를 함유시키면서도 기능성이 저하되지 않는 멜트블로운 부직포 웹 층을 제조할 수 있는 다층 부직포의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 　

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포의 제조방법은;

멜트블로운 층을 포함하는 다층 구조의 부직포 제조에 있어서,

용융지수(MI) 800 내지 1300g/10분인 폴리프로필렌 대신 용융지수(MI) 20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌을 사용하며, 착색을 하기 위해서 안료를 포함하는 용 융지수(MI)가 0.1 내지 80g/10분의 폴리프로필렌를 팔렛 형으로 만든 마스터배치(master batch)를 함께 사용하여 동일수준의 용융지수를 갖게 하므로 용융지수의 차이를 없게 하고, 상기 폴리프로필렌 및 마스터배치와 함께 MI 증가제를 익스트루더(Extruder)투입하여 융용지수(MI)가 20 내지 80g/10분으로 마스터배치와 혼합된 폴리프로필렌 수지를 효과적인 멜트블로운 웹 방사가 가능한 용융지수(MI)인 800 내지 1300g/10분으로 상승시켜　다수개의 오리피스로 방사하며, 이때 구금의 양쪽에서 강한 열풍으로 불어주어 극세사로 연신하면서 연속된 벨트 상에서 적층하므로 MI 차이에 의한 수지의 불균일한 흐름성이 없는 멜트블로운 웹 층을 형성하고, 열압착하여 스판본드와 멜트블로운의 다층 부직포를 제조함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 익스트루더(extruder)에 투입시 공급부(feeding zone)의 온도는 250 내지 270℃이고, 나머지 용융부(melting zone) 및 혼련부(mixing zone)의 온도는 270 내지 300℃로 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 폴리프리필렌의 용융지수가　20 내지 80g/10분에서 800 내지 1300g/10분으로 증가시키기 위해 MI 증가제를 1.0 내지 2wt% 투입하여 혼합함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 익스트루더에서 혼합하는 MI 증가제는 용융지수가　20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌 95 내지 98wt%에 힌더드 하이드록실아민 에스테르(hindered hydroxylamine ester)를　2 내지 5wt% 함유하는 마스터 배치를 제공함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 다층 부직포의 웹은 단일 층(멜트블 로운 층 M, 또는 스펀본드 층 S)이나 두 층(SS 또는 SM)의 복합물 또는 3개 이상의 층(SMS, SMMS, SSMMS, SSMMSS)의 복합화 층을 포함하도록 제조함을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포는;

용융지수(MI) 800 내지 1300g/10분인 폴리프로필렌 대신 용융지수(MI) 20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌을 사용하며, 착색을 하기 위해서 안료를 포함하는 용융지수(MI)가 0.1 내지 80g/10분의 폴리프로필렌를 팔렛 형으로 만든 마스터배치(master batch)를 함께 사용하여 동일수준의 용융지수를 갖게 하므로 용융지수의 차이를 없게 하고, 상기 폴리프로필렌 및 마스터배치와 함께 MI 증가제를 익스트루더(Extruder)투입하여 융용지수(MI)가 20 내지 80g/10분으로 마스터배치와 혼합된 폴리프로필렌 수지를 효과적인 멜트블로운 웹 방사가 가능한 용융지수(MI)인 800 내지 1300g/10분으로 상승시켜　다수개의 오리피스로 방사하며, 이때 구금의 양쪽에서 강한 열풍으로 불어주어 극세사로 연신하면서 연속된 벨트 상에서 적층하므로 MI 차이에 의한 수지의 불균일한 흐름성이 없는 멜트블로운 웹 층을 형성하고, 열압착하여 스판본드와 멜트블로운의 다층 부직포를 제조하여 얻어진 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 위생용, 의료용, 산업용외 유체 차단성을 요구하는 일반용으로 사용되는 것임을 특징으로 한다.

상기한 본 발명에 따른 다층 부직포는 상기 다층 부직포를 제조함에 있어서 각 웹에 착색을 위한 안료로써 프탈로시아닌 블루(Phthalocyanine blue)가 함유된 마스터 배치 칩(Master batch chip)이 1 내지 5중량%를 투입되어 형성되어 질 수 있다.

또한, 상기 마스터 배치는 온도 230℃, 2.16kg 하중에서 용융지수(MI)가 20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌 10 내지 90중량부가 포함되고 착색안료가 0.1 내지 15중량부로 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 폴리프리필렌 다층 부직포에 있어서 양측의 스펀본드 층은 중앙의 멜트블로운 층을 보호하고 바람직한 강도 등을 제공하며, 중앙의 멜트블로운 층 웹은 박테리아 또는 기타의 오염물질을 차단하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성되는 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포는 폴리프로필렌 제조에서 용융지수(MI)가 1300g/10분 이상의 폴리머는 중합기술로서는 얻기가 힘든 분자량 분포가 좁은 폴리머이지만, 본 발명에서는 일반 용융지수(MI)가 20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌에　MI 증가제를 이용한 유동제어를 하여 폴리프로필렌 수지의 용융지수(MI)를 적절하게 분배하고, 또한 좁은 분자량 분포를 가지게 하므로 종래의 멜트블로운 웹 제조시 사용되던 높은 폴리프로필렌의 용융지수(MI)와 유사하게 하므로, 스판본드 및 멜트블로운의 다층 부직포 제조공정에서 원료의 통일화가 가능하여 제조원가를 낮출 수 있는 동시에 멜트블로운 웹 제조시 익스트루더에서 용융된 폴리프로필렌 수지의 용융지수(MI)의 편차가 줄어들어 다수개의 오리피스로 방사할 때 오리피스 내에서 흐름성이 일정하게 되어 구금의 양쪽에서 강한 열풍을 가할 때 사(絲)가 고르게 연신되어 날림이 발생하지 않아 외관이 좋아지며 웹의 전체적인 중량편차가 줄어들어 멜트블로운 층 웹의 기능성이 향상된다. 따라서 멜트블로운 웹을 보다 극세화 할 수 있게 되어 통기성은 유지한 상태로 유체 차단성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 감촉이 섬세한 요구 물성에도 대응할 수 있다.

이하, 본 발명을 첨부도면을 참고로 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명한다.

상기 및 이하에서 사용되는 용어는 다음과 같이 정의될 수 있다:

용어 "멜트블로운" 이란 부직포 웹(web) 형태를 형성하기 위해 다수의 오리피스를 통해 압출시켜 필라멘트를 섬유형태로 극세화 하기 위해 필라멘트를 공기를 통해 접촉시킨 후 가늘어진 섬유의 층을 연속된　벨트상에　적층함으로써 부직포 웹을 형성하기 위한 방법을 말한다.

용어 "스펀본드" 란 부직포 웹 형태를 형성하기 위해 다수의 구멍을 통해 저 점도 용융수지를 압출하고, 필라멘트를 공기와 접촉시키면서 가늘게 만들어 연속된 벨트상에 적층하고 임의로 가열된 칼렌더링 롤을 사용하여 압착함으로써 부직포 웹 을 형성하는 방법을 말한다.

용어 "익스트루더(EXTRUDER)"란　도징(dosing)으로　원료를 공급받아 스크류(screw)의 회전으로 공급부(feeding zone)으로 공급되는 원료의　일부는 마찰과 충격 등으로 부서지기 시작하며, 이때의 마찰열, 가열 열에 의해 용융되기　시작하여 용융부(melting zone)에 이르러 완전히 용융되며, 혼련부(mixing zone)에서 균일한 점도의 수지가 압출된다.

용어 "마스터배치(master batch)"란 　색소를 수지속에 함유(용해 또는 분산) 시키는 방법으로　안료를 수지에 포함시키면서 분산제와 첨가제등을 혼합한 것이다. 이렇게 만들어진 마스터 배치에 빛이　반사,굴절,산란,흡수,투과를 반복하면서 수지표면으로 나오고 있는데 우리는 이 반사광이나 투과광을 수지의 색으로 보고　있는 것을 말한다.

용어 "비스브레이킹(vis-breaking)은 viscosity breaking의 약칭으로　액상에서 행하는 온화한 열분해이며　고분자량의 수지를 적당한 점도와 유동점을 갖는 수지로　변화시키는 데 이용된다.　

상술한 바와 같이, 의료용 폴리프로필렌 다층부직포의 경우 의료진의 보호복, 수술용 가운 및 환자용 드레이프류, 수술도구와 같은 의료장비의 멸균용으로 사용하는 것으로 그 용도상 환자 및 의사의 심적 안정을 위해 색상을 가지며 그 색상은 블루 계열이 바람직하다. 이러한 요구에 부응하여, 상기의 본 발명에 따른 의료용 폴리프리필렌 다층 부직포의 제조에서 양측의 스펀본드층과 중앙의 멜트블로 운 층 웹은 착색을 위한 마스터배치(master batch)가 사용되어 진다. 그러나, 멜트블로운 부직포 층의 폴리프로필렌 수지의 용융지수(MI)는 800 내지 1300g/10분이고 이때 함께 방사되는 색상 마스터배치(master batch)의 용융지수(MI)가 0.1 내지 80g/10분으로 융용지수의 차이에 의한 용융된 수지 내의 흐름성 편차에 의해 방사가 불량해져서 극세화 되지 못한 사의 날림으로 인한 외관의 저하로 인해 연속된　벨트상에　불균일하게 적층되어 웹의 전체적인 중량편차가 커지게 되어 멜트블로운 층 웹의 차단성이 고르게 되지 못하여 기능이 저하되게 되며, 이러한 문제점이 상기한 본 발명의 구성으로 해결되는 것이다.

자세하게는, 일반적인 폴리프로필렌 수지 제조에서 멜트블로운용 부직포 제조를 위한 용융지수가 800 내지 1300g/10분을 가진 고분자량 및 좁은 분자량분포의 폴리프로필렌 제조는 유변동(rheology) 및 점도절단(vis-breaking)이 일반적인 방법으로 폴리프로필렌과 과산화물(peroxide), 그리고 그외 첨가물이 압출기 내에서 섞이면서 중합체 사슬 길이를 과산화물의 화학 활동에 의하여 절단되면서 압출하는 것이다. 과산화물은 압출기 내에서 라디칼을 발생하여 폴리프로필렌의 분자쇄를 절단하는 기능을 한다. 그러한, 상기한 본 발명의 구성에서는 이와 달리 MI 증가제를 이용한 폴리프로필렌의 유동 제어를 통해서 힌더드 하이드록시아민 에스테르(hindered hydroxylamine ester)에 기초한 것으로 부직포 제조공정에서 익스트루더에서 250℃ 이상에서의 조건에서 MI 증가제가 열적으로 분해시 형성된 라디칼이 고분자량 분자들을 더욱 빈번하게 분자쇄를 절단하게 된다.

상기와 같이 하여 분자쇄가 절단될수록 무게 평균분자량이 감소하게 되며, 따라서 분자량 분포(MWD) = 　무게평균분자량(Mw)/수평균분자량(Mn)의 식에 의해 무게평균분자량이 감소하게 되면 분자량 분포가 좁아진다. 즉, 유변학적 흐름성이 조절된 수지의 분자량을 좁히게 된다. 따라서, 폴리프로필렌 수지의 용융지수(MI)의 적절한 분배와 좁은 분자량 분포를 가져오게 되므로, 원래 멜트블로운 부직포 생산시에 요구되어 지는 폴리프로필렌의 용융지수(MI)와 동일하게 되어 멜트블로운 방식으로 방사를 가능하게 한다.

본 발명의 구성에 따른 MI 증가제는 특히 한정되는 것이 아니며, 예를 들어 시바가이기사의 "IRGATEC CR76"(상품명)을 사용할 수 있다.　

따라서, 상기와 같은 본 발명의 구성에서와 같이, 멜트블로운 웹을 만들때　용융지수 (MI)가 20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌과 안료와 용융지수(MI)가 0.1 내지 80g/10분의 폴리프로필렌에 넣어 팔렛형으로 만든 마스터배치를 익스트루더 내에서 혼합할 때 상기 MI증가제를 투입하게 되면 용융지수(MI)가 20 내지 80g/10분에서 800 내지 1300g/10분으로 증가하게 되어 다수개의 오리피스로 방사할 때 구금의 양쪽에서 강한 열풍으로 불어주어 극세사를 만들게 하므고, 기존에 융용지수의 차이에 의한 흐름성 편차에 의해 방사가 불량해져서 극세화 되지 못하게 되거나 외관이 좋지 않게 되어 웹의 전체적인 중량편차에 의해 기능성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

상기 MI 증가제의 투입시 익스트루더의 온도는 250 내지 310℃이고 바람직하게는 270 내지 300℃이며, 더욱 바람직하게는 285 내지 295℃ 이다. 이때 투입하는 MI 증가제의 투입율은 보편적으로 0.5 내지 3wt%이며, 우수하게는 1.0 내지 2.5wt% 이며, 가장 우수하게는 1.2 내지 2wt% 이다. MI 증가제의 투입율이 0.5% 미만이면　주원료인 폴리프로필렌의 융융지수(MI)가 800g/10분 이하가 되어 용융지수(MI)가 너무 낮아 고온에서 용융된 폴리프로필렌 수지가 멜트블로운 방사에 사용되는 오리피스에서 흐름이 없어져 고속방사 및 연신이 어려워지며, 반대로 3wt%를 초과하면 용융지수(MI)가 너무 높아 고온에서 용융된 폴리프로필렌 수지가 멜트블로운 방사에 사용되는 오리피스에서 너무 빨리 흘러서 폴리프로필렌 수지를 밀어주는 압출기 내에서 압력이 낮아 방사성이 떨어지는 단점이 있어 바람직하지 않다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포를 제조하는 과정을 모식적으로 도시한 것으로, 용융지수(MI) 20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌(c)과,　안료와 용융지수(MI)가 0.1 내지 80g/10분인 폴리프로필렌에 넣어 팔렛 형으로 만든 마스터배치(b)와 MI 증가제(d)를 익스트루더(1) 내에서 투입하고 혼합하여 멜트블로운용 폴리프로필렌 수지(a')가 방사되는 것이다.

도 2는 종래의 멜트블로운 웹을 제조하는 과정을 모식적으로 도시한 것으로, 용융지수(MI)가 800 내지 1300g/10분인 폴리프로필렌(a)과 안료와 용융지수(MI)가 0.1 내지 80g/10분인 폴리프로필렌에 넣어 팔렛형으로 만든 마스터배치(b)를 익스트루더(1) 내에서 투입하고 혼합하여 멜트블로운용 폴리프로필렌 수지(a')가 방사되는 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유동 제어 폴리프로필렌을 이용한 의료용 다층 부직포는 그 제조에 있어서, 멜트블로운 웹 제조시 주원료의 특성은 용융지수(MI) 20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌(c)을 사용하였으며,　MI 증가제(d)로 시바(CIBA) 사(社)의 "IRGATEC CR76"을 0.5 내지 3wt% 투입한다. 추가적으로, 안료인 프탈로시아닌 블루(Phthalocyanine blue)가 고농축된 마스터배치(b)를 1 내지 8중량%를　투입하하고, 원료저장고(Silo)에 저장된 용융지수(MI) 20 내지 80g/10분인　폴리프로필렌 수지(c)를 원료를 계량하는 도징(Dosing)으로 이송하여 일정량씩 익스트루더(1)에 공급한다. 또한　안료를 포함한 마스터배치(b)와 MI 증가제(d)도　각기 다른 도징으로　이송하여　일정한 비율로　익스트루더(1)에 공급한다. 이때의 일정한 비율은 안료를 포함한 마스터배치(b)의 투입율은 1　내지 8wt%로 요구하는 색상의 농도에 따라 달라진다. 본 발명에서는　6 내지 10wt%이며　주원료인 폴리프로필렌 수지는　94 내지 100%　이다.　MI 증가제(d))는 익스트루더(1)에서 토출되는 폴리머의 양에 따라서　0.5 내지 2wt%인 것이　적합하다. 또한 MI 증가제와 폴리프로필렌 폴리머를 일정비율로 혼합 용융 시 MI 증가제가 안료를 포함한 마스터배치와 용융지수(MI)가 20 내지 80인 폴리프로필렌 폴리머 내에 원활히 섞이게 하기 위해 익스트루더(1)의 각 부분을 공급부(feeding zone) ,용융부(melting zone), 혼련부(mixing zone)으로 나눌 때 공급부(feeding zone)의 온도는 용융부(melting zone)의 온도보다 40 내지 60℃ 낮게 한다. 구체적으로, 용융부와 혼련부의 온도는 285 내지 300℃로 한다.

공급된 주원료는 익스트루더(1)에서 용융 및 혼합되어 용융지수(MI) 20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌(c)에서 800 내지 1300g/10분인 폴리프로필렌(a') 수지로 증가한다. 용융지수가 증가된 폴리프로필렌(a') 수지는　다수의 오리피스로 방사되며 이때　구금의 양쪽에서 강한 열풍으로 불어주고　컨베이어 벨트 하부에서 흡입하는 공기의 압력에 의해 연신되어　극세사를 만들게 하여 0.01 내지 0.1데니아의 미세한 굵기의 실로 되어 컨베이어 벨트 상에 일정한 중량으로 적층이 하여 멜트블로운 웹을 형성한다.　멜트블로운 웹은 단일층(M)이나 이층(MM)이상으로 복합화할 수 있으며, 여기에 각각의 도징(Dosing) 시스템이 연결되어 있어서　상기에 기술된 용융지수(MI)가 20 내지 80g/분인 폴리프로필렌과 안료를 포함한 마스터배치와 MI 증가제를 투입할 수 있게 된다. 또한, 이 단일층은　중량(gsm)이 크게 다를 수 있고 이러한 중량 변화는 층별의 토출량 및 이송되는 벨트의 속도로 조정될 수 있다. 또한,　스판본드 웹과의3　개 이상의 층(SMS, SMMS, SSMMS, SSMMSS웹)의 복합화 층을 형성할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 자세하게 설명하지만, 본 발명의 범주가 여기에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

용융지수(MI)가 약 34 내지 38g/10분인 폴리프로필렌과 MI 증가제로 시바사의 "IRGATEC CR76"을 1.0wt% 투입하였다. 또한, 안료인 프탈로시아닌 블루를 함유한 마스터배치 6wt%를　가열부가 5ea 있는 익스트루더에 투입하여 초기 2개 영역인 공급부의 온도는 265℃, 나머지 용융부와 혼련부의 온도는 295℃로 설정하여 부직포 중량의 10wt%로 용융 방사시켜 섬유화하고 다공성의 컨베이어벨트 상에 적층시 켜 기초 중량이 50gsm/㎡의 스판본드와 멜트블로운의 조합으로　SSMMS의 5층 구조의 장섬유 스판본드 부직포를 얻었다.

실시예 2

용융지수(MI)가 약 34 내지 38g/10분인 폴리프로필렌과 MI 증가제로 시바사의 "IRGATEC CR76"을 1.2wt% 투입하였다. 또한, 안료인 프탈로시아닌 블루를 함유한 마스터배치 6wt%를　가열부가 5ea 있는 익스트루더에 투입하여 초기 2개 영역인 공급부의 온도는 265℃, 나머지 용융부와 혼련부의 온도는 295℃로 설정하여 부직포 중량의 10wt%로 용융 방사시켜 섬유화하고 다공성의 컨베이어벨트 상에 적층시켜 기초 중량이 50gsm/㎡의 스판본드와 멜트블로운의 조합으로　SSMMS의 5층 구조의 장섬유 스판본드 부직포를 얻었다.

실시예 3

용융지수(MI)가 약 34 내지 38g/10분인 폴리프로필렌과 MI 증가제로 시바사의 "IRGATEC CR76"을 1.5wt% 투입하였다. 또한, 안료인 프탈로시아닌 블루를 함유한 마스터배치 6wt%를　가열부가 5ea 있는 익스트루더에 투입하여 초기 2개 영역인 공급부의 온도는 265℃, 나머지 용융부와 혼련부의 온도는 295℃로 설정하여 부직포 중량의 10wt%로 용융 방사시켜 섬유화하고 다공성의 컨베이어벨트 상에 적층시켜 기초 중량이 50gsm/㎡의 스판본드와 멜트블로운의 조합으로　SSMMS의 5층 구조의 장섬유 스판본드 부직포를 얻었다.

비교예 1

용융지수(MI) 약 900∼1100g/10분인 폴리프로필렌과　안료인 프탈로시아닌 블루가 고농축된 마스터배치 6wt%를　가열부가 5ea 있는 익스트루더에 투입하여 초기 2개 영역인 공급부의 온도는 180℃, 나머지 용융부와 혼련부의 온도는 285℃로 설정하여 부직포 중량의 10wt%로 용융 방사시켜 섬유화하고 다공성의 컨베이어벨트 상에 적층시켜 기초 중량이 50gsm/㎡의 스판본드와 멜트블로운의 조합으로　SSMMS의 5층 구조의 장섬유 스판본드 부직포를 얻었다.

실험예

상기 실시예로　얻어진 다층 구조의 부직포를 대상으로 다음의 각 항목에 대해 시험을 하여 각 항목별 측정의 결과를 하기 표 1에 나타냈다.

방수성능(내수압): FX-3000 시험기를 이용하여 DIN53,886 방법으로　스판본드와 멜트블로운의 조합으로　5층　SSMMS 구조의　의료용 장섬유 스판본드 부직포를 대상으로 내수압(Hydrostatic Head)을 측정하였다.

공기투과도(통기성):FX-3300 시험기를 이용하여 JIS L 1096-A 방법으로 스판본드와 멜트블로운의 조합으로　5층　SSMMS 구조의　의료용 장섬유 스판본드 부직포를 대상으로 통기성(Air permeability)을 측정하였다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예1
내수압(mmH2O)	500	600	720	450
공기투과도(㎤/㎠/sec)	12	7	3	33

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포를 제조하는 과정을 모식적으로 도시한 모식도이고,

도 2는 종래의 멜트블로운 웹을 제조하는 과정을 모식적으로 도시한 모식도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 --- 익스트루더

a --- 용융지수(MI)가 800 내지 1300g/10분인 폴리프로필렌

b --- 안료 혼합 마스터배치

c --- 용융지수(MI) 20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌

d --- MI 증가제

a' --- 멜트블로운용 폴리프로필렌 수지

Claims

멜트블로운 층을 포함하는 다층 구조의 부직포 제조에 있어서,

용융지수(MI) 800 내지 1300g/10분인 폴리프로필렌 대신 용융지수(MI) 20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌을 사용하며, 착색을 하기 위해서 안료를 포함하는 용융지수(MI)가 0.1 내지 80g/10분의 폴리프로필렌를 팔렛 형으로 만든 마스터배치(master batch)를 함께 사용하여 동일수준의 용융지수를 갖게 하므로 용융지수의 차이를 없게 하고, 상기 폴리프로필렌 및 마스터배치와 함께 MI 증가제를 익스트루더(Extruder)투입하여 융용지수(MI)가 20 내지 80g/10분으로 마스터배치와 혼합된 폴리프로필렌 수지를 효과적인 멜트블로운 웹 방사가 가능한 용융지수(MI)인 800 내지 1300g/10분으로 상승시켜　다수개의 오리피스로 방사하며, 이때 구금의 양쪽에서 강한 열풍으로 불어주어 극세사로 연신하면서 연속된 벨트 상에서 적층하므로 MI 차이에 의한 수지의 불균일한 흐름성이 없는 멜트블로운 웹 층을 형성하고, 열압착하여 스판본드와 멜트블로운의 다층 부직포를 제조함을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 익스트루더(extruder)에 투입시 공급부(feeding zone)의 온도는 250 내지 270℃이고, 나머지 용융부(melting zone) 및 혼련부(mixing zone)의 온도는 270 내지 300℃로 설정하는 것을 특징으로 하는 폴리프 로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌의 용융지수가　20 내지 80g/10분에서 800 내지 1300g/10분으로 증가시키기 위해 MI 증가제를 1.0 내지 2wt% 투입하여 혼합함을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 익스트루더에서 혼합하는 MI 증가제는 용융지수가　20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌 95 내지 98wt%에 힌더드 하이드록실아민 에스테르(hindered hydroxylamine ester)를　2 내지 5wt% 함유하는 마스터 배치를 제공함을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 다층 부직포의 웹은 단일 층(멜트블로운 층 M, 또는 스펀본드 층 S)이나 두 층(SS 또는 SM)의 복합물 또는 3개 이상의 층(SMS, SMMS, SSMMS, SSMMSS)의 복합화 층을 포함하도록 제조함을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포의 제조방법.
청구항 1 내지 5중 어느 한 항에 따라 제조된 것임을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포.
제 6항에 있어서, 상기 다층 부직포는 위생용, 의료용, 산업용외 유체 차단성을 요구하는 일반용으로 사용되는 것임을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지를 유동 제어하여 방사한 다층 부직포.