KR101240750B1

KR101240750B1 - 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101240750B1
Application number: KR1020110039494A
Authority: KR
Inventors: 김연수; 박서진; 김동욱; 토미오카; 권경모; 김송학
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2013-03-07
Also published as: KR20120121603A

Abstract

본 발명은 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 장섬유 탄성 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포는 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 A성분 중합체가 섬유의 쉬쓰(Sheath)부를 형성하고, 스티렌계 엘라스토머 중합체가 섬유의 적어도 일부를 구성하는 제 B성분 중합체가 섬유의 코어(Core)부를 형성하고, 상기 코어부를 쉬쓰부가 길이방향으로 둘러싸도록 하기 위해 스핀 빔과 방사 노즐 사이에 분배판을 게재시켜 코어부에 스티렌계 엘라스토머 중합체를, 쉬쓰부에 폴리올레핀 및 프로필렌계 베이스 블록 공중합체를 각각의 노즐 홀 쪽으로 유도하여 방사함으로써 심초형 복합 장섬유를 제조하고 웹을 형성하여 상기 섬유 웹과 벨트의 분리를 용이하게 하는 에어 분사 장치와 이 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열·압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 제조된 것임을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포는 소프트한 촉감을 유지하면서 우수한 신축 회복성을 가지므로 위생용품, 의학용품, 기타 소비용품을 포함하는 광범위한 산업 분야에 효과적으로 사용되어 질 수 있다.

Description

우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포 및 이의 제조방법{Elastic nonwoven fabric having an excellent flexibility and soft touch simultaneously and preparing method thereof}

본 발명은 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 장섬유 탄성 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 자세하게는 열가소성 중합체와 탄성 중합체 화합물을 함유하여 높은 신축성 회복성과 함께 부드러운 촉감을 가지므로 일회용 기저귀, 여성 위생제품, 밴드와 같은 개인 위생 제품 및 외과의 가운, 외과용 드레이프, 붕대, 거즈, 멸균 랩 등과 같은 보건 위생 품목, 그리고 침실용 제품, 와이프 등과 같은 다양한 제품에 적용할 수 있는 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

종래로부터 부직포는 1회용 기저귀나 생리용 냅킨 등의 흡수성 물품, 마스크 등의 의료용 용품, 와이퍼 등의 청소용 용품과 같은 폭넓은 분야에서 사용되고 있다. 이와 같이 부직포는 종래로부터 다른 여러 분야에서 사용되어 왔지만, 실제로 각 분야의 제품에 사용되는 경우에는 각각의 용도에 적합한 성질이나 구조가 되도록 제조될 필요가 있다.

근래 들어 생활수준이 향상됨에 따라 흡수성 물품 등 일반 생활 속에서 사용되는 부직포는 장착자에게 위화감이 생기지 않도록 착용시 또는 착용중인 신체의 움직임에 맞추어 신축되어야 함은 물론 피부와 접촉시 촉감 개선도 지속적으로 요구되고 있다. 따라서, 이러한 탄성 특성을 발현하기 위한 섬유 및 웹의 제조 기술로는, 예를 들어 대한민국 특허공개번호 제2009-0128481호는 신장성 섬유와 신축성 섬유를 혼합 적층하여, 연화 또는 용융에 의한 자기 융착에 의해 고정되는 잠재 신축성 부직포 시트에 대해 기어 연신 가공을 수행함으로서 신축성 부여하는 방법을 개시하고 있으며, 동 제2007-7014056호는 열가소성 스티렌 블록 공중합체로부터 가교결합 탄성 필름층을 형성, 연신한 후 스트레치-본디드 라미네이트 방식으로 1개 이상의 부직 웹에 결합시킴으로서 부직포에 신축성을 부여하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 기술의 경우 일축 방향에 대해서만 연신이 가능하고, 또한 라미네이트 방식의 경우 다른 소재와의 접착 특성을 부여하기 위해 접착제 처리를 해야만 하기 때문에 가공 처리 공정이 복잡하고, 제조비용이 상승하는 단점이 있다.

그래서, 상기 문제점 때문에, 탄성 물성을 발현하는 방법에 있어 설비 상이 아닌 적절한 탄성 원료를 도입한 탄성 물성 발현 방법에 대한 연구도 되어 왔는데, 예를 들어, 대한민국 특허공개번호 제2005-0088361호는 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를 함유하는 폴리머를 스펀본딩함으로서 신축성 섬유를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 폴리우레탄 수지의 경우 특유의 냄새가 있고, 시간이 경과함에 따라 황변 현상이 발생하는 문제점이 있어 실용적이지 못하였다.

따라서, 섬유에 높은 가공 속도로 연속적이고 높은 신축 회복성을 가진 탄성 섬유를 제조하기 위해, 대한민국 특허공개번호 제2007-0007323호는 수소화된 분포 조절된 스티렌계 블록 공중합체를 사용하는 방법을 개시하였다. 이는 탄성 원료의 자가-접착(self-adhesion)성으로 인해 섬유의 고속 방사를 방해하는 물성인 높은 용융 탄력성과 높은 용융 점성도를 개선하였다. 즉, 높은 유동성을 가진 분포조절된 탄성 중합체 블록공중합체를 섬유의 중심으로 하고, 그 외장부분에는 열가소성 폴리올레핀을 사용하여 이성분 탄성중합체 섬유의 고속 섬유 방사를 가능하게 하였다.

또한, 탄성 섬유의 점착성 및 피부에 대한 터치감을 개선하는데 있어서, 대민민국 특허공개번호 제2008-0033505호에서의 지방산 아미드 화합물을 개시하고 있으며 여기서는 부직포의 표면 마찰계수 조절을 통하여 유연성을 향상시키고자 하였으나, 상기 방법은 섬유 및 부직포에 슬립성을 부여하여 위생제의 구성 성분인 부직포 및 섬유의 표면 미끄럼성을 증가시켜서 피부와의 촉감은 개선 되었으나, 원천적으로 필요로 하는 신축 회복성을 증가시키지 못하였다. 그래서 종래에서는 중심부의 탄성함량을 증가시켜 부직포의 신축 회복성을 증가시키는 연구를 하고 있지만, 중심부의 탄성 함량 증가는 방사성 및 작업성의 저하를 가져오기 때문에 높은 신축성을 가진 탄성 중합체 섬유의 산업적인 생산은 불가능하게 만들고 있다.

즉, 종래에 신축 회복성을 증가시키기 위해서 단지 섬유 중심부로의 탄성물질의 함량을 증가만 할 수밖에 없는 방법으로는, 탄성물질이 가지는 높은 점성도와 용융 탄력성으로 인해 계속해서 연속적인 탄성 중합체 섬유의 고속 방사를 불가능하게 하여 작업성을 저하하게 되었으며, 따라서 본 발명자 등은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 통상적으로 높은 유동성을 가진 분포 조절된 탄성 중합체 블록 공중합체를 섬유의 중심으로 하고, 그 외장부분에는 열가소성 폴리올레핀을 사용하여 이성분 탄성중합체 섬유의 고속 섬유 방사를 가능하게 하여 본 발명을 완성하게 되었다.

특허문헌 1: 대한민국 특허공개번호 제2005-0088361호 특허문헌 2: 대한민국 특허공개번호 제2007-7014056호 특허문헌 3: 대한민국 특허공개번호 제2007-0007323호 특허문헌 4: 대한민국 특허공개번호 제2008-0033505호 특허문헌 5: 대한민국 특허공개번호 제2009-0128481호

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 기술 실정을 감안하여 된 것으로서 본 발명의 주요 목적은 우수한 신축 회복성과 함께 소프트한 촉감을 동시에 가지는 장섬유 탄성 스펀본드 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 특성을 갖는 장섬유 탄성 스펀본드 부직포를 우수한 작업성으로 보다 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.

상기한 본 발명의 목적은 탄성 프로필렌계 엘라스토머 중합체를 섬유의 중심부로 하고, 외부의 범용 열가소성 올레핀에 프로필렌 베이스 블록 공중합체(X)로 구성된 마스터 칩을 일정량 사용하여 이성분 복합 방사함으로써, 섬유의 중심부와 외부인 두 곳에서 신축성 효과를 기대할 수 있게 됨으로써, 높은 방사 속도에서 우수한 탄력 회복력과 부드러운 촉감을 가진 섬유를 보다 효과적으로 제조할 수 있음을 밝혀 냄으로서 달성되었다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포는;

용융지수가 25 내지 35g/10min이고, 밀도가 0.850 내지 0.950g/cc인 폴리프로필렌 단독 중합체와 용융지수 20 내지 35g/10min이고, 밀도가 0.830 내지 0.890 g/cc인 프로필렌계 베이스 블록 공중합체(X)를 포함하는, 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 A성분 중합체가 섬유의 쉬쓰(Sheath)부를 형성하고,

용융지수 30 내지 70 g/10min, 밀도는 0.860 내지 0.950 g/㎤인 스티렌계 엘라스토머 중합체가 섬유의 적어도 일부를 구성하는 제 B성분 중합체가 섬유의 코어(Core)부를 형성하고,

상기 코어부를 쉬쓰부가 길이방향으로 둘러싸도록 하기 위해 스핀 빔과 방사 노즐 사이에 분배판을 게재시켜 코어부에 스티렌계 엘라스토머 중합체를, 쉬쓰부에 폴리올레핀 및 프로필렌계 베이스 블록 공중합체를 각각의 노즐 홀 쪽으로 유도하여 방사함으로써 심초형 복합 장섬유를 제조하고 방사된 복합 장섬유를 섬유 웹과 벨트의 분리가 용이한 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 복합 장섬유의 웹(web)을 형성하여 상기 섬유 웹과 벨트의 분리를 용이하게 하는 에어 분사 장치와 이 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열·압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 제조된 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 쉬쓰부와 코어부의 비율은 섬유의 전체 중량 기준으로, 쉬쓰부/코어부가 30/70 내지 0/100이며, 바람직하게는 쉬쓰/코어 비율은 바람직하게 20/80 내지 1/99, 더 바람직하게는 쉬쓰/코어비율은 10/90 내지 5/95로 된 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 코어부를 형성하는 B 성분 중합체는 모노 알케닐 아렌 블록과 부타디엔, 이소프렌 등의 공액 이중결합을 포함하는 높은 유동성이 분포 조절된 탄성 중합체를 보유한 선택적으로 비수소화된 블록 공중합체를 함유하는 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 100% 1-사이클 이력 시험을 사용하여 측정하였을 때 MD 방향에 대한 탄성 모듈러스가 0.2 내지 1.5 kg/㎟인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 100% 1-사이클 이력 시험을 사용하여 측정하였을 때 영구 변형율이 20%를 초과하지 않는 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 평량이 10 내지 200g/m² 로 됨을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 상기 이성분 소재의 섬유 직경이 15 내지 35μm를 가지는 탄성 부직물임을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포의 제조 방법은;

열가소성 수지를 총 섬유의 0 중량부를 초과하고 30 중량부 미만의 폴리프로필렌계 단독 중합체와 프로필렌계 베이스 블록 공중합체로 구성된 마스터 칩에 슬립제를 5 중량부가 초과하지 않게 첨가하여 용융성분 A를 형성하는 단계;

총 섬유의 70 중량부 내지 100 중량부인 비수소화된 분포 조절된 스티렌계 블록 공중합체를 포함하는 용융 성분 B를 형성하는 단계;

섬유의 길이를 따라 상기 용융성분 A 및 용융성분 B를 용융물로서 공압출하여 다수의 섬유를 형성하는 단계;

상기 섬유를 퀀칭하고 연신하는 단계;

컨베이어 벨트 상에 상기 섬유를 수집하여 웹을 형성하는 단계;

상기 웹을 15 내지 25 m/s 적정 에어 속도로 벨트 상에서 분리시키는 단계;

상기 웹을 패턴된 롤에 의해 엠보싱 결합으로 형태 안정성을 부여하는 단계; 및

상기 웹을 일정 권취 속도로 권취시키는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 있어서, 상기 퀀칭 온도는 10 내지 20℃이며, 바람직하게는 12 내지 18℃, 더욱 바람직하게는 14 내지 16℃로 함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 있어서, 상기 결합 캘린더의 구성은 접착 면적을 한정하는 것은 아니지만, 한쪽은 통상적으로 접착면적이 10 내지 20%을 가지는 엠보스 롤(Emboss roll)이고, 한쪽은 표면이 매끄러운 스위밍 롤(Swimming roll)로 구성되며, 이때 열적 온도는 100℃ 내지 150℃가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 110℃ 내지 140℃임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 있어서, 상기 권취 조건은 와인더의 권취 속도를 엠보스 롤의 회전속도에 비하여 바람직하게는 80 내지 99%이며, 더욱 바람직하게는 85 내지 97%, 가장 바람직하게는 87 내지 95%의 비율로 낮게 설정함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명은 상기의 본 발명의 방법에 따라 용융 압출되고 공기압으로 연신성 장섬유 부직포에 대한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명은 상기의 본 발명의 방법에 따라 제조된 부직포를 포함하는 연신성 적층물에 대한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명은 상기와 같은 부직물을 포함하는 1회용 기저귀나 생리용 냅킨 등의 흡수성 물품, 및 개인 위생제품, 와이퍼 등의 청소용품, 마스크 등의 거즈나 붕대 등 의료품에 대한 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포는 소프트한 촉감을 유지하면서 우수한 신축 회복성을 가지므로 기저귀 및 여성용 위생용품과 같은 위생용품, 가운, 리넨, 수건, 붕대, 기기용 랩, 스크럽(scrup), 마스크, 머리 랩 및 드레이프(drape)와 같은 의학용품, 의자 덮개, 가정용 리넨, 테이블보 및 자동차 덮개와 같은 소비용품을 포함하는 광범위한 산업 분야에 효과적으로 사용되어 질 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 사용되어 스펀본드 부직포를 형성할 수 있는 이성분 방적 시스템의 개략적인 예시도이고,
도 2는 본 발명에 따라 사용되어 적층 부직포와 벨트의 분리를 용이하게 하는 에어 분사 장치의 개략도이다.

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

본 발명에서 사용된 "탄성" 또는 "신축성"이란 용어는 바이어싱(biasing) 힘의 적용시에는 신축 가능한, 다시 말해서 적어도 60%로 신장 가능하고, 신장력의 해제 시에 신장된 상태의 적어도 50%가 다시 회복될 것인 임의의 물질을 의미한다. 많은 신축성 물질이 60%보다 훨씬 많이(즉, 완화된 길이의 160%보다 훨씬 많이), 예컨데 100%이상으로 신장 될 수 있고, 이들 중 다수는 실질적으로 그들의 초기 완화 길이, 예컨데 신장력을 해제할 시 그들의 초기 완화길이의 105 %내로 회복될 것이다.

"신축성 혹은 탄성" 웹은 시험 절차에서 아래에 기재된 1-사이클 시험에 의해 100％ 변형률까지 측정된 바 "영구신율" 혹은 "탄성복원력"이 30％ 이하의 세트를 가지게 될 웹 샘플을 의미한다.

용어 "탄성 모듈러스"는 한계 내에서 물체의 변형에 대한 응력과 변형의 비를 나타내는 것으로, 임의의 재질의 탄성 질김 정도를 나타내는 수치이다.

본 발명에서 사용된 "부직물 혹은 부직포"라는 용어는 편직 또는 직조 이외에 수단에 의해 형성되며 섬유 또는 필라멘트의 일부 또는 전부 사이에 결합을 함유하는 섬유 또는 필라멘트의 웹을 의미하며, 이러한 결합은 예를 들어 엉킴과 같은 열적, 접착적 또는 기계적 수단에 의해 형성될 수 있다. 통상적인 부직은 스펀본드, 멜트블로운, 카딩, 웨트레잉 및 에어레잉 공정에 의해 형성된다.

본 발명에서 사용된 "스펀본드"라는 용어는 통상적으로 중합체 압출물의 용융 압출에 의해 고속도 공기에 의해 켄칭 및 연신된 가닥으로 형성되어 형성 표면 상에 수집되고, 종종 열 및 압력의 패턴화된 적용에 의해 결합된 필라멘트를 강화시킨 필라멘트의 부직물 혹은 부직포를 의미한다.

본 발명에서 사용된 "복합" 및 "다성분"이라는 용어는 상호교환적으로 사용되며, 섬유 또는 필라멘트의 전체 길이를 따라 별개의 중합체 성분에 의해 점유된 2개 이상의 개별 섹션을 초래하는 각각의 섬유 또는 필라멘트에 다중 압출물을 조합함으로써 형성된 섬유 또는 필라멘트를 의미한다. 섬유의 횡단면은 나란한형(side-by-side), 파이, 쉬쓰-코어, 편심성 쉬쓰 코어 및 해도(islands-in-the-sea)와 같은 많은 여러 가지 배열을 취할 수 있다. 본 발명에 대해 특히 흥미로운 것은 쉬쓰-코어 배열이다.

본 발명의 쉬쓰 성분으로 성분 A는 LG사의 밀도 0.890 이상 내지 0.910 g/cc인 폴리프로필렌 단독 중합체와 다우(DOW) 사의 밀도 0.860 내지 0.880 g/cc 프로필렌계 베이스 블록 공중합체(X)를 사용하였다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 성분 B의 스티렌계 엘라스토머 중합체는 크라톤(KRATON POLYMERS) 사에서 시판되는 KRATON 엘라스토머로서, 모노 알케닐 아렌 블록과 부타디엔, 이소프렌 등의 공액이중결합을 포함하는 높은 유동성이 분포 조절된 탄성 중합체를 보유한 선택적으로 비수소화된 블록 공중합체를 함유한다. 이들의 밀도 범위는 바람직하게는 0.850 내지 0.980g/㎤ 내로 선택될 수 있으며, 일부 적용에 대해 약 0.860 내지 0.950g/㎤가 유리하다.

[제조방법]

다음으로, 신축성 부직포를 제조하기 위한 공정 라인을 도면을 참고로 설명한다. 도 1은 본 발명에 따라 사용되어 스펀본드 부직포를 형성할 수 있는 이성분 방적 시스템의 개략적인 예시도이다.

도 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 부직 웹의 예시적인 제조 공정은, 먼저 장섬유 스펀본드 부직포를 이성분 중합체를 용융하여 제조한다. 이성분 중합체는 개별의 압출기(1, 2)에서 각각 용융된 폴리머를 혼련시켜 제조된다. 중합체 A성분은 제1 호퍼(HOPPER)(1-1)로부터 해당 압출기로 공급되며, 임의로 중합체 B성분은 제2 호퍼(HOPPER)(2-1)로부터 해당 압출기로 공급된다. 용융된 성분 중합체는 개별의 압출기(1) 및 (2)로부터 각각의 중합체 도관을 거쳐, 스핀 빔(3)으로 이송된다. 이성분 필라멘트를 방사하기 위한 방사구의 형태는 당업계의 숙련자에게 공지되어 있으며, 따라서 본 발명에서는 상세히 기재하지 않는다. 이후　공정라인 (A)는 또한 방사노즐(4)로부터 연장된 필라멘트의 커튼에 인접하게 방사된 필라멘트는 벌집 모양의 냉각챔버(5)를 통하여 분사되는 냉각공기에 의해 고화된다. 본 발명의 실시예에 따르면 쉬쓰부의 A 중합체 및 코어부의 B성분 중합체로 구성된 다성분 필라멘트를 제조할 때, 냉각 챔버부 온도는 낮게 관리할 필요가 있다. 그 이유로는 온도가 일정 수준이상이 되면 냉각부 챔버 내에 필라멘트가 달라붙어 연속적인 시트 생산을 방해하거나, 또한 연신이 충분히 되지 않아 물성이 크게 저하되어 바람직하지 않기 때문이다. 따라서, 상기 챔버부의 온도는 10 내지 20℃, 바람직하게는 12 내지 18℃이며, 가장 바람직하게는 14 내지 16℃이다.

방사노즐(4)에서 토출된 필라멘트가 냉각챔버(5) 냉각공기의 경우 상부에서 불어주는 공기와 컨베이어 벨트(9) 하부에서 흡입하는 공기의 압력에 의해 연신되고 분리성이 좋은 다공성 특수 컨베이어 벨트(9) 상에 일정한 중량으로 적층이 되어 웹이 형성된다. 본 발명에 있어서 복합 스펀본드 장섬유 부직포는 기초중량이 10 내지 200g/㎡이고, 섬유 직경이 15 내지 35㎛로 되는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 따라 사용되어 적층 부직포와 벨트의 분리를 용이하게 하는 에어 분사 장치(도 1의 10 부분)의 개략도로, 도 2에 도시된 바와 같이, 열결합 전에 컨베이어 벨트(B-)1와 칼렌더 롤 사이에 여러 개의 구멍이 나있는 직사각형 모양의 에어 분사 장치 (B-3)가 벨트 상 하부에서 상부방향으로 일정 에어 압을 분사시켜 적층 부직포(B-2)와 컨베이어 벨트(B-1)를 분리한다. 에어 분사장치의 공기 분사속도는 5 내지 30m/s로 유지할 필요가 있다. 에어 분사 속도가 5 m/s 미만일 경우 벨트와 부직포 시트 상 분리가 원활히 이루어 지지 않고, 30m/s를 초과하게 될 경우 에어압이 너무 강해서 시트가 이탈하게 되어 바람직하지 않게 된다.

이렇게　적층된 부직포는 역학적 특성 및 형태안정성을 부여하기 위해 열적으로 결합된다. 다시 말하면, 열 칼렌더 롤을 통하여 열과 압력을 부여받아서 열점착되고 시트화 된다.　이때 칼렌더 롤의 구성은 접착면적을 한정하는 것은 아니지만 한쪽은 통상적으로 접착면적이 10　내지 20%을 가지는 엠보스 롤(Emboss roll; 11)면, 한쪽은 표면이 매끄러운 롤(12)로 구성된다. 롤의 온도가 일정 수준 이상이 되면 시트가 가열 롤에 열융착되어 시트 생산이 불가능하며, 또한 온도가 너무 낮게 되면 시트의 물성이 저하되게 된다. 따라서, 롤의 열적 온도는 100℃ 내지 150℃가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 110℃ 내지 140℃이다. 또한, 과도한 롤의 압력은 소프트한 시트가 롤에 융착되게 하기 때문에, 일정 수준 이하로 관리할 필요가 있다.

열접착된 후 부직포(13)를 취입하기 위한 와인더(14)를 이용하여 권취한다. 이경우 코어부의 B 중합체의 특성에 의해서 부직포의 연신성이 증가하여 부직포를 열접착하는 엠보스 롤(11)의 속도보다 와인더(14)의 권취 속도가 빠르게 하는 일반적인 와인딩 방법으로 권취 시 폭 수축이 일어나게 되어 와인딩이 불균일하게 이루어지게 되는 것을 밝혀내고, 이에 와인더(14)의 권취속도를 엠보스 롤 회전속도에 비하여 바람직하게는 80 내지 99%, 보다 바람직하게는 85 내지 97%, 가장 바람직하게는 87 내지 95%의 비율로 와인딩 속도를 낮춤으로 본 발명에 따른 특성을 갖는 부직포를 생산할 수 있게 되었다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서 사용된 원료는 스티렌계 엘라스토머 중합체는, 크라톤(KRATON POLYMERS)에서 시판되는 KRATON 엘라스토머로서, 모노 알케닐 아렌 블록과 부타디엔, 이소프렌 등의 공액이중결합을 포함하는 높은 유동성이 분포 조절된 탄성 중합체를 보유한 선택적으로 비수소화된 블록 공중합체를 함유하고, 그 밀도 범위는 바람직하게는 0.850 내지 0.980 g/ ㎤ 내로 선택될 수 있으며, 일부 적용에 대해 약 0.860 내지 0.950 g/㎤가 유리한데, 이때 장섬유 부직포 필라멘트의 쉬쓰 부인 폴리프로필렌에 프로필렌 베이스 블록 공중합체(X)를 첨가한 부분과 코어부인 상기 스티린계 엘라스토머 중합체의 구성비율은 섬유의 전체 중량 기준으로, 쉬쓰/코어가 30/70 내지 0/100이며, 바람직하게는 쉬쓰/코어 비율은 바람직하게 20/80 내지 1/99을 가진다.

쉬쓰부인 폴리프로필렌에 프로필렌 베이스 블록 공중합체(X)를 첨가하여 쉬쓰부의 탄성력을 부여하는 한편, 프로필렌 블록 공중합체(X)를 사용함으로써 탄성 섬유의 연신을 보다 크게 할 수 있어 물성 및 외관에도 좋은 영향을 주게 된다.

또한, 코어부의 B성분 중합체 특성에 의해 부직포의 신축성이 증가하기 때문에 권취부의 일반적인 방법과 다른 와인딩 조건이 필요하다. 즉, 부직포를 열 접착하는 엠보스 롤의 속도보다 와인더의 권취 속도가 빠르게 하는 일반적인 와인딩 방법으로 권취 시, 폭 수축이 발생하게 되어 와인딩이 불균일하게 이루어진다. 이에 와인더의 권취 속도를 엠보스 롤의 회전속도에 비하여 바람직하게는 80 내지 99 %이며, 바람직하게는 85 내지 97%, 가장 바람직하게는 87 내지 95%의 비율로 와인딩 속도를 낮추어야 한다.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범주가 이들 실시예에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

다음의 실시예 중의 각종 특성의 시험 및 평가치는 다음에 나타낸 방법에 의해 분석하였다.

[시험절차]

영구신율(%) 및 탄성 모듈러스(kg/㎟) 측정 시험:

ASTM D882법에 의거하여, 샘플을 공기압으로 활성화된 라인-접촉 그립 사이에 적하하였다. 압력을 조정하여 미끄러짐을 방지하였다(통상적으로 50 내지 100 psi). 크로스헤드 속도를 300 mm/min으로 설정하였다. 크로스헤드를 100％ 변형률까지 연신시키고, 동일한 크로스헤드 속도에서 0％ 변형률로 복귀시켰다. 탄성 회복력은 하기 수학식 1에 따라 정의되었다. 모든 경우에, 샘플은 신선하거나 오래되지 않도록 하여 측정하였다.

영구 신율 (%) = (ΔL/L_i) X 100 --- (수학식 1)

여기서 ΔL = L_f - L_i, L_f = 섬유 연신전 길이, L_i = 섬유 연신후 길이임.

또한 탄성 모듈러스는 영구신율 측정과 같은 시험 조건으로 실시하며, 하기 Hook's Law에서 탄성 모듈러스 값을 구할 수 있다.

여기서, σ = 외부 응력, ε = 변형 길이임.

촉감 :

상기 스펀본딩된 부직포의 촉감에 대해서 30명의 시험자에 의해 평가되었다. 이 평가를 이하의 기준에 의해서 행하였다.

A : 시험자 30명 중 27명 이상이, 상기 부직포가 끈적거림이 없어 촉감이 좋았다고 한 경우.

B : 시험자 30명 중 26명 내지 21명이, 상기 부직포가 끈적거림이 없어 촉감이 좋았다고 한 경우.

C : 시험자 30명 중 20명 내지 15명이, 상기 부직포가 끈적거림이 없어 촉감이 좋았다고 한 경우.

D : 시험자 30명 중 14명 내지 9명이, 상기 부직포가 끈적거림이 없어 촉감이 좋았다고 한 경우.

E : 시험자 30명 중 8명 내지 0명이, 상기 부직포가 끈적거림이 없어 촉감이 좋았다고 한 경우.

주사 전자 현미경:

주사 전자 현미경용의 섬유 및 부직 샘플을 카본 블랙이 충전된 테이프 및 구리 테이프를 갖는 알루미늄 샘플 스테이지 상에 탑재시켰다. 그 후, 탑재된 샘플을 아르곤 가스 공급 및 진공 펌프가 구비된 스트럭쳐 프로브 인코포레이티드(Structure Probe Incorporated) (미국 메사추세츠주 웨스트 체스터에 소재)에서 시판되는 SPI-모듈 스퍼터 코터(SPI-Module Sputter Coater)(모델 번호 11430)를 사용하여 100 내지 200 Å의 백금으로 코팅하였다. 그 후, 코팅된 샘플을 히타치 아메리카 엘티디(Hitachi America, Ltd) (미국 일리노이주 샤움버그에 소재)에 의해 공급되고 장 효과 건이 구비된 S4100 주사 전자 현미경에서 검사하였다. 샘플을 3 내지 5 kV의 가속 전압을 사용하여 2차 전자 영상 모드를 사용하여 검사하였고, 영상을 디지탈 영상 캡처링 시스템을 사용하여 수집하였다.

실시예 1

이성분(Bicomponent) 시스템 설비를 이용하여, 압출기 조건은 외벽 둘레 150 mm, L/D 30이고, 노즐 조건은 0.6 mm, L/D 4, 단위 미터당 5000홀을 가진 이성분 방적라인이다. 사용된 컨베이어 벨트는 통기도 단위 8910㎥/㎡/Hr (100 Pa) 갖는 COFPA 사 Suprastat 4000로 섬유 시트와 벨트 상의 분리를 용이하게 하기 위해 사용하였다.

본 발명의 성분 A은 LG사의 MI 33 g/10min, 밀도 0.90 g/cc인 폴리프로필렌 단독 중합체와 다우사의 MI 25 g/10min, 밀도 0.876 g/cc 프로필렌계 베이스 블록 공중합체(X)를 사용하였다.

또한 성분 B인 스티렌계 엘라스토머 중합체로는, 크라톤(KRATON POLYMERS)에서 시판되는 KRATON 엘라스토머로서, 모노 알케닐 아렌 블록과 부타디엔, 이소프렌 등의 공액이중결합을 포함하는 높은 유동성이 분포 조절된 탄성 중합체를 보유한 선택적으로 비수소화된 블록 공중합체를 함유하고, MI 50 g/10min, 밀도가 0.866 g/㎤인 것을 사용하였다.

이성분 방적라인의 비율은 쉬쓰/코어 부의 중량비가 총 섬유의 20/80으로 하였다. 즉, 코어부에는 KRATON 80 중량부로 하고, 쉬쓰부의 폴리프로필렌 15 붕량부와 프로필렌 베이스 블록 코폴리머(X) 5 중량부, 슬립제인 에루카마이드(Erucamide) 마스터 배치 0.8 중량부를 첨가하였다.

시트 분리를 위해 사용된 직사각형의 에어 분사 장치의 에어 방출 속도는 약 20 m/s로 유지하였다. 엠보스 롤 온도는 125℃이며 70 N/mm의 압력으로 열접착하여 기초 중량의 60gsm인 부직포를 제작한 후, 엠보스 롤 회전 속도 X 0.90의 rpm으로 부직포를 권취하였다.

이성분 섬유로 형성된 부직포 시트에 대하여 100% 신장에서 영구신율과 탄성 모듈러스를 측정하였으며, 또한 부직포의 촉감을 평가해 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 2

실시예 1과 비교시 쉬쓰/코어 원료 비율은 20/80으로 같게 하였고, 라인 스피드를 낮춰 중량 30 gsm인 부직포를 제작, 중량 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

실시예 3

실시예 1과 비교시 쉬쓰/코어 전체 원료 비율은 10/90으로 같게 하였고, 쉬쓰부에 폴리프로필렌 7.5 중량부와 프로필렌 베이스 블록 코폴리머(X) 2.5 중량부, 슬립제인 에루카마이드 마스터 배치 0.4 중량부를 사용하여 중량 60 gsm인 부직포를 제작, 중량 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

실시예 4

실시예 1과 비교시 쉬쓰/코어 전체 원료 비율은 20/80으로 같게 하였고, 쉬쓰 쉬쓰부에 프로필렌 베이스 블록 코폴리머(X) 20 중량부, 슬립제인 에루카마이드 마스터 배치 0.8 중량부를 사용하여 중량 60 gsm인 부직포를 제작, 중량 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

비교예 1

실시예 1과 비교시 쉬쓰/코어 전체 원료 비율은 20/80으로 같게 하였고, 쉬쓰부에 폴리프로필렌 20 중량부와 슬립제인 에루카마이드 마스터 배치 0.8 중량부를 사용하여 중량 60gsm인 부직포를 제작, 중량 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

비교예 2

실시예 1과 비교시 쉬쓰의 원료 물질만 달리하여, 용융지수가 190 ℃에서 28 g/10min이고, 밀도가 0.954g/㎤인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)인 A 성분으로 사용하였고, 그 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

비교예 3

시트를 분리하기 위한 에어 분사장치의 에어 방출 속도만 5m/s 미만으로 유지하게 설정하였고, 그 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

비교예 4

섬유 냉각부 퀀칭 온도 25℃ 설정하여 노즐에서 방사된 섬유를 냉각시켜, 기초 중량의 30gsm인 부직포를 제작하였고, 그 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

비교예 5

부직포 엠보스 롤의 온도는 140℃ 이며 70 N/mm의 압력으로 열접착 하여 기초 중량의 60 gsm인 부직포를 제작하였고, 그 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

비교예 6

부직포 엠보스 롤의 온도는 125℃ 이며 100 N/mm의 압력으로 열접착 하여 기초 중량의 60 gsm인 부직포를 제작하였고, 그 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

비교예 7

엠보스 롤 회전 속도 X 1.1의 rpm으로 부직포를 권취하였다. 그 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

[표 1]

영구신율(%), 탄성모듈러스, 및 촉감 변화

상기 표에서 알 수 있는 바와 같이 쉬쓰/코어 원료 비율은 같고, 제품 중량만 달리한 실시예 1, 2에서, 100% 신장에서 영구 신율과 탄성 모듈러스를 측정한 결과, 제품 중량이 30gsm에서 60gsm 높아질수록 영구신율 낮아지고 탄성 모듈러스가 증가하는 결과를 얻었다. 또한, 쉬쓰/코어 원료 비율을 달리한 실시 1, 3의 예를 보면, 코어 탄성원료의 비율을 쉬쓰/코어 20/80에서 쉬쓰/코어 10/90으로 코어쪽 탄성 원료의 비율을 높일수록, 탄성 특성이 증가하여 영구 신율과 탄성 모듈러스가 낮아짐을 알 수 있다. 그러나, 코어부분의 탄성 원료 함량이 낮았을 때가 좀더 부드러운 감촉이 느껴졌다고 평가되었다.

실시예 4에서 쉬쓰부분에 PP를 제외하고 프로필렌 베이스 블록 코폴리머(X) 함량으로만 하여, 탄성 물성을 측정한 결과 영구신율과 탄성 모듈러스는 감소하였고, 또한 촉감 또한 우수하였다.

비교예 1과 실시예 1의 비교시 쉬쓰부분에 유연 마스터 배치 칩을 넣지 않으면 영구신율와 탄성 모듈러스는 증가하였고, 또한 촉감 또한 저하되는 결과를 얻었다. 그리나, 비교예 2에서 쉬쓰부분에 PE로 코팅시 방사성이 불량하여 시트 생산은 하지 못하였다. 또한 비교예 3에서 시트의 용이한 분리를 위한 에어 분사장치의 에어 분사 속도를 5m/s 미만으로 유지하였을 경우 시트가 벨트 상에 달라 붙어서 시트 생산이 불가하였다. 비교에 4에서, 섬유 냉각부 퀀칭 온도 높은 수준 (25℃)으로 하였을 때, 방사된 필라멘트가 충분한 냉각이 이뤄지지 않아, 사절이 발생하거나, 챔버 내 방사된 필라멘트로 인해 오염이 되어서, 시트의 연속 생산이 안되었다.

또한, 비교예 5, 6의 경우에서 보듯이, 카렌더 온도와 압력 조건을 달리한 비교예에서는 카렌더 온도가 높을 시는 카렌더 롤에 융착되어 작업이 불가하였고, 압력을 100 N/mm 했을 때는 시트가 소프트한 특성이 저하되는 결과를 얻었다. 비교예 7에서 와인딩 조건에 변화를 주지 않았을 경우, 시트의 폭이 크게 줄어서, 권취가 불균일하게 이루어져, 연속 생산이 안되었다.

1, 2 --- 압출기
3 --- 스핀빔
4 --- 방사노즐
5 --- 냉각챔버
B-1 --- 컨베이어 벨트
B-2 --- 적층 부직포
B-3 --- 에어 분사 장치

Claims

용융지수가 25 내지 35g/10min이고, 밀도가 0.850 내지 0.950g/cc인 폴리프로필렌 단독 중합체와 용융지수 20 내지 35g/10min이고, 밀도가 0.830 내지 0.890 g/cc인 프로필렌계 베이스 블록 공중합체(X)를 포함하는, 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 A성분 중합체가 섬유의 쉬쓰(Sheath)부를 형성하고,
용융지수 30 내지 70 g/10min, 밀도는 0.860 내지 0.950 g/㎤인 스티렌계 엘라스토머 중합체가 섬유의 적어도 일부를 구성하는 제 B성분 중합체가 섬유의 코어(Core)부를 형성하고,
상기 코어부를 쉬쓰부가 길이방향으로 둘러싸도록 하기 위해 스핀 빔과 방사 노즐 사이에 분배판을 게재시켜 코어부에 스티렌계 엘라스토머 중합체를, 쉬쓰부에 폴리올레핀 및 프로필렌계 베이스 블록 공중합체를 각각의 노즐 홀 쪽으로 유도하여 방사함으로써 심초형 복합 장섬유를 제조하고 방사된 복합 장섬유를 섬유 웹과 벨트의 분리가 용이한 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 복합 장섬유의 웹(web)을 형성하여 상기 섬유 웹과 벨트의 분리를 용이하게 하는 에어 분사 장치와 이 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열·압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 제조된 것임을 특징으로 하는 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포.
제 1항에 있어서, 상기 쉬쓰부와 코어부의 비율은 섬유의 전체 중량 기준으로, 쉬쓰부/코어부가 30/70 내지 0/100으로 된 것임을 특징으로 하는 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포.
제 1항에 있어서, 상기 코어부를 형성하는 B 성분 중합체는 모노 알케닐 아렌 블록과 부타디엔, 이소프렌의 공액 이중결합을 포함하는 탄성 중합체를 보유한 선택적으로 비수소화된 블록 공중합체를 함유하는 것임을 특징으로 하는 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포.
제 1항에 있어서, 상기 부직포는 100% 1-사이클 이력 시험을 사용하여 측정하였을 때 MD 방향에 대한 탄성 모듈러스가 0.2 내지 1.5 kg/㎟인 것을 특징으로 하는 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포.
제 1항에 있어서, 상기 부직포는 100% 1-사이클 이력 시험을 사용하여 측정하였을 때 영구 변형율이 20%를 초과하지 않는 것임을 특징으로 하는 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포.
제 1항에 있어서, 상기 부직포는 평량이 10 내지 200g/m² 로 됨을 특징으로 하는 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포.
제 1항에 있어서, 상기 부직포는 상기 이성분 소재의 섬유 직경이 15 내지 35μm를 가지는 탄성 부직물임을 특징으로 하는 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포.
열가소성 수지를 총 섬유의 0 중량부를 초과하고 30 중량부 미만의 폴리프로필렌계 단독 중합체와 프로필렌계 베이스 블록 공중합체로 구성된 마스터 칩에 슬립제를 5 중량부가 초과하지 않게 첨가하여 용융성분 A를 형성하는 단계;
총 섬유의 70 중량부 내지 100 중량부인 비수소화된 분포 조절된 스티렌계 블록 공중합체를 포함하는 용융 성분 B를 형성하는 단계;
섬유의 길이를 따라 상기 용융성분 A 및 용융성분 B를 용융물로서 공압출하여 다수의 섬유를 형성하는 단계;
상기 섬유를 퀀칭하고 연신하는 단계;
컨베이어 벨트 상에 상기 섬유를 수집하여 웹을 형성하는 단계;
상기 웹을 15 내지 25 m/s 적정 에어 속도로 벨트 상에서 분리시키는 단계;
상기 웹을 패턴된 롤에 의해 엠보싱 결합으로 형태 안정성을 부여하는 단계; 및
상기 웹을 일정 권취 속도로 권취시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포의 제조 방법.
제 8항에 있어서, 상기 퀀칭 온도는 10 내지 20℃로 함을 특징으로 하는 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포의 제조방법.
제 8항에 있어서, 상기 결합 캘린더의 구성은 한쪽은 통상적으로 접착면적이 10 내지 20%을 가지는 엠보스 롤(Emboss roll)이고, 한쪽은 표면이 매끄러운 스위밍 롤(Swimming roll)로 구성되며, 이때 열적 온도는 100℃ 내지 150℃임을 특징으로 하는 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포의 제조방법.
제 8항에 있어서, 상기 권취 조건은 와인더의 권취 속도를 엠보스 롤의 회전속도에 비하여 80 내지 99%의 비율로 낮게 설정함을 특징으로 하는 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포의 제조 방법.
청구항 1 내지 7 중 어느 하나에 따른 부직포로 된 연신성 적층물.