KR101401114B1 - 내수압이 향상된 이형 단면 부직포 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의료용, 위생용, 생활자재, 농업용 또는 토목 건축용 및 방음용과 같은 다양한 분야에서 요구되는 물성에 부응하도록 부직포의 화학적 및 물리적인 구성을 최적화하여 부직포의 물성을 획기적으로 향상한 이형단면 부직포 및 그 제조방법에 대한 것으로, 상기한 본 발명의 부직포의 내수압이 향상된 이형단면 부직포의 제조방법은 장섬유 폴리프로필렌 부직포의 제조방법에 있어서, 상기 부직포의 제조방법은 용융방사 및 열압착 공정을 거친 장섬유 폴리프로필렌 스펀본드 부직포를 제조하는 과정에서 용융방사 공정에 적용된 노즐의 구금단면이 원형 구금을 이용한 방사 공정이 아닌 편평 구금을 이용하여 방사하여 제조함을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 부직포의 내수압이 향상된 이형 단면 부직포는 특정한 형태의 장섬유의 형태로 섬유가 사각 단면을 가지도록 형성되므로, 내수압을 향상시켜 상기한 종래의 문제점을 해결할 뿐만 아니라, 표면의 면 촉감을 나타내게 되는 부직포를 제공하므로 의료용, 위생용, 생활자재, 농업용 또는 토목 건축용 및 방음용과 같은 다양한 분야에 효율적으로 이용될 수 있는 부직포를 제공한다.

Description

내수압이 향상된 이형 단면 부직포 및 그 제조방법{Nonwoven fiber having an improved property and the manufacturing method thereof}

본 발명은 내수압이 향상된 이형 단면 부직포 및 그 제조방법에 대한 것으로, 더욱 자세하게는 의료용, 위생용, 생활자재, 농업용 또는 토목 건축용 및 방음용과 같은 다양한 분야에서 요구되는 물성에 부응하도록 부직포의 화학적 및 물리적인 구성을 최적화하여 부직포의 물성을 획기적으로 향상한 이형단면 부직포 및 그 제조방법에 대한 것이다.

통상적으로, 부직포는 다양한 목적으로 사용되며 그 사용 목적에 적합한 물성을 가지도록 개발되어 왔다. 예를 들어, 배리어 부직포는 박테리아 및 기타의 오염원의 침투를 억제하고, 외과용 패브릭(fabric), 일회용 가운 등과 같은 일회용 의료 제품에 사용될 수 있는 방향으로 발전되어 왔는데, 예로 스판레이스 부직포에 발수, 발알콜 가공을 실시한 부직포가 수술용 가운 등과 같이 일회용으로 사용되고 있으나, 이의 경우 단섬유 교락에 의한 부직포로 강도가 약하고, 내수압이 약하여 물을 많이 사용하는 분야에서 장시간 사용시 상술한 환자의 체액이나 각종 오염원으로부터 노출되기 쉽고, 또한 폴리프로필렌 필라멘트로 이루어진 스판본드(spunbond) 부직포를 병원 직원의 보호의나 수술 환자의 드레이프로 사용함으로서 경제성 및 원가 부담을 줄일 수 있으나 스판본드 부직포를 형성하는 섬유 간 공극이 커 병원균이나 박테리아 또는 환자의 체액 등 기타의 오염물질을 차단하는 효과가 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 내수압이 우수한 부직포에 대한 요구에 부응하기 위해 제안된 것으로 대한민국 특허공개공보 제2005-0111387호에서는, "폴리올레핀계 수지가 적어도 1중량％ 이상 혼합된 폴리에스테르계 수지 소재를 포함하는 섬유 직경이 5 ㎛ 이하인 극세 섬유 부직포층, 섬유 직경이 7 ㎛ 이상인 폴리에스테르계 수지를 주체로 한 장섬유 부직포층이 열압착에 의해 일체화되고, 상기 극세 섬유 부직포층을 구성하는 극세 섬유의 표면에 폴리올레핀계 수지의 비연속상이 산재되어 있으며, 2 kPa 이상의 내수압치를 갖는 적층 부직포 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 고내수압 폴리에스테르 부직포"를 개시하고 있다.

그러나, 상기한 발명을 포함하는 종래의 내수압을 개선하는 부직포는 극세 섬유를 사용하거나 단섬유를 사용하는 것이며, 이러한 것을 사용하여 위생제나 기저귀에 적용되는 부직포의 경우에는, 내수압을 증가시키는 데에 한계가 있었다.

특허문헌 1: 대한민국 특허공개공보 제2005-0111387호

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 있어서의 기술적 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 주요 목적은 우수한 물성을 갖는 부직포로 내수압이 향상된 이형단면 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 내수압이 향상된 이형단면 부직포를 보다 용이하게 제조할 수 있는 제조 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 폴리올레핀계 수지의 장섬유 단면을 원형이 아닌 특수형태로 제조함에 의해 상기 종래의 문제점을 해결할 뿐 아니라 다른 부가적인 물성을 개선할 수 있음을 밝혀내어 달성되었다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부직포의 내수압이 향상된 이형단면 부직포의 제조방법은;

장섬유 폴리프로필렌 부직포의 제조방법에 있어서,

상기 부직포의 제조방법은 용융방사 및 열압착 공정을 거친 장섬유 폴리프로필렌 스펀본드 부직포를 제조하는 과정에서 용융방사 공정에 적용된 노즐의 구금단면이 원형 구금을 이용한 방사 공정이 아닌 편평 구금을 이용하여 방사하여 제조함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 편평사 구금을 이용하여 사를 제조함에 있어 사의 단면이 가로와 세로의 길이 비가 1:5~15의 비율로 제작되는 구금을 사용함을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부직포의 내수압이 향상된 이형 단면 부직포는;

용융방사 및 열압착 공정을 거친 장섬유 폴리프로필렌 스펀본드 부직포를 제조하는 과정에서 용융방사 공정에 적용된 노즐의 구금단면이 원형 구금을 이용한 방사 공정이 아닌 편평 구금을 이용하여 방사하여 제조한 내수압이 우수한 장섬유 폴리프로필렌 부직포임을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 부직포의 내수압이 향상된 이형 단면 부직포는 특정한 형태의 장섬유의 형태로 섬유가 사각 단면을 가지도록 형성되므로, 내수압을 향상시켜 상기한 종래의 문제점을 해결할 뿐만 아니라, 표면의 면 촉감을 나타내게 되는 부직포를 제공하므로 의료용, 위생용, 생활자재, 농업용 또는 토목 건축용 및 방음용과 같은 다양한 분야에 효율적으로 이용될 수 있는 부직포를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 장섬유의 사각단면의 일 예를 나타내는 SEM 사진이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 장섬유의 사각단면의 파라핀 사진이다.

이하, 본 발명은 첨부도면을 참고로 하여 바람직한 실시형태에 의하여 보다 자세하게 설명한다. 그러나, 아래의 바람직한 실시형태는 본 발명을 단지 상세하기 설명하기 위한 것이며 본 발명의 범주를 한정하기 위함이 아님은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 장섬유의 사각단면의 일 예를 나타내는 SEM 사진이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 장섬유의 사각단면의 파라핀 사진이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 편평 단면 부직포는 장섬유 폴리프로필렌 스펀본드 부직포에 있어서, 용융방사 및 열압착 공정을 거친 장섬유 폴리프로필렌 스펀본드 부직포를 제조하는 과정에서 기존의 원형 구금을 이용한 방사 공정이 아닌, 편평 구금을 이용하여 방사하여 제조한다. 이렇게 제조된 부직포는 내수압이 향상될 뿐 아니라, 더불어 편평 단면의 특성이 발현되어 면 촉감이 발현된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 편평 단면의 구금은 사각 단면이 사용될 수 있으며, 이 경우에는 가로와 세로의 길이 비가 1 : 5 내지 15 비율로, 더욱 바람직하게는 1 : 8 내지 12 비율로 제작된 구금을 사용할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 부직포는 장섬유 폴리프로필렌을 이용한 기본적인 스펀본드 공정에서 용융 방사에서 기존 원형 구금의 형태를 변형 적용하여 사각 단면을 적용시켰다. 이 과정에서 안정적인 용융방사를 위해서 온도 및 연신 조건의 최적화를 통하여 최종적으로 면터치성 및 내수압을 향상시킬 수 있게 되었다.

또한, 본 발명의 장섬유 스판본드 부직포의 제조 방법은 상기 섬유재 조성물을 용융 방사하여 웹을 형성하는 단계가 포함된다.

상기와 같은 섬유재 조성물을 방사 장치에 투입하고 용융 방사하여 압출되는 필라멘트를 적층하여 웹을 형성한다.

보다 구체적으로, 섬유재 조성물을 방사 장치에 투입하여 용융하고, 상기 용융된 섬유재 조성물을 방사하여 필라멘트를 압출 성형하는데, 이때 사용되는 구금은 상기한 바와 같이 삼각단면, 사각단면 및 특수이형단면의 하나 또는 조합을 이용할 수 있다.

섬유재 조성물을 용융 방사하여 필라멘트를 압출하는데 사용되는 방사 장치의 용융부를 210 내지 230℃의 기준 온도로 한다.

상기 압출 성형된 필라멘트를 챔버에서 분사되는 냉각공기에 의해 고화하여 컨베이어 벨트에 적층시키되, 상부에서 분사되는 공기와 컨베이어 벨트 하부에서 흡입하는 공기의 압력에 의해 연신하여, 상기 컨베이어 벨트 상에 일정한 밀도로 적층시키므로써 웹을 형성한다.

또한, 본 발명의 장섬유 스판본드 부직포의 제조 방법은 상기 웹을 가열 압착하는 단계가 포함된다.

상기와 같이 적층 형성된 웹에 역학적 특성 및 형태안정성을 부여하기 위하여 상기 웹을 일정한 본딩률을 지닌 엠보스 롤과 표면이 매끄러운 플레이트 롤로 구성된 칼렌더 롤에서 130 내지 170℃로 가열 압착하여 스판본드를 형성한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 자세히 설명하지만 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아님은 물론이다.

실시예

폴리프로필렌 웹 층 전체의 밀도를 15g/㎡으로 하고, 이중 13g/㎡의 스펀본드 층을 양쪽 외각 층에 두고 중앙에 멜트블로운 층을 2g/㎡으로 제조하였다. 이를 제조할 때, 사각의 편평 단면 구금을 이용하여 약 2000 내지 4000m/min로 1 내지 2데니어 수준으로 진행하였다. 이때, 편평단면의 종횡비는 1:10인 구금을 사용하였다. 제조된 사를 이용하여 부직포를 제조하였다.

비교예 1

원형 구금을 이용하여 제조하는 외에는 상기 실시예와 동일하게 하여 부직포를 제조하였다.

비교예 2

편평 단면 구금을 이용하여 제조하였으며, 이때 편평 단면의 종횡비를 1:4인 구금을 사용하는 외에는 상기 실시예와 동일하게 하여 부직포를 제조하였다.

비교예 3

편평 단면 구금을 이용하여 제조하였으며, 이때 편평 단면의 종횡비를 1:16인 구금을 사용하는 외에는 상기 실시예와 동일하게 하여 부직포를 제조하였다.

실험예

상기 실시예 및 비교예에 의하여 각각 제조한 폴리프로필렌 부직포를 대상으로 다음과 같이 비교해 보았다.

1. 방사성 : 5분간 구금을 통과하여 폴리프로필렌 실이 방사되는 동안 사절의 발생횟수를 측정하여 10회 이상발생시 '×', 3~9회 발생시 '△', 0~2회 발생시 '○'로 표시하였다.

2. 섬유단면 : SEM측정 기기를 이용하여 섬유의 단면을 확인하였다.

3. 내수압 : 부직포 시료를 150mm * 150mm의 크기로 절취하여 내수압기기(FX3000)의 일정시간, 일정압력으로 수압을 가하여 물방울이 부직포를 투과하기 시작하는 시점의 수압을 측정한다. 내수압의 단위는 mmH2O를 이용하여 각각 10회를 측정한 후 평균값을 기록한다.

구 분	실시예1	비교예1	비교예2	비교예3
방사성	○	○	○	X
섬유단면	직사각형	원형	타원형	직사각형
내수압(mmH2O)	192	133	158	191

상기 표의 결과와 같이, 섬유 단면이 직사각형과 가까워질수록 대체적으로 내수압은 향상됨을 알 수 있다. 하지만, 일정 수준의 종횡비를 초과하게 되면 방사성 불안정으로 상업 생산이 불가능함을 알 수 있다.

비록 상기 실시형태에서 이형부직포 제조기술을 스펀본드를 기준으로 설명하였지만, 스펀레이스, 서멀본드, 케미컬본드, 에어스루, 멜트블로운, 니들펀칭 방식에도 같이 적용되며, 제품의 용도에는 제한을 두지 않는다.

Claims (3)

1. 장섬유 폴리프로필렌 부직포의 제조방법에 있어서,
   상기 부직포의 제조방법은 용융방사 및 열압착 공정을 거친 장섬유 폴리프로필렌 스펀본드 부직포를 제조하는 과정에서 용융방사 공정에 적용된 노즐의 구금 단면이, 제조되는 사의 단면이 가로와 세로의 길이 비가 1:5 내지 1:15의 비율로 제작되도록 되는 편평 구금을 이용하여 방사하여 제조함을 특징으로 하는 부직포의 내수압이 향상된 이형단면 부직포의 제조방법.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 따라 얻어진 것임을 특징으로 하는 부직포의 내수압이 향상된 이형단면 부직포.

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