KR101418303B1

KR101418303B1 - 장섬유 부직포 제조방법

Info

Publication number: KR101418303B1
Application number: KR1020120115339A
Authority: KR
Inventors: 김영하; 이철희
Original assignee: (주)씨와이씨
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2014-07-10
Also published as: KR20140049281A

Abstract

본 발명은 장섬유 부직포 제조방법에 관한 것으로, 특히, 방사 직후 장섬유가 2종 이상의 섬유로 분할가능한 구조를 갖는 장섬유 부직포 제조방법으로서, 2종 이상의 폴리머를 용융, 방사, 연신 및 적층하여 웹을 형성하고, 형성된 웹에 유제를 분사한 후에, 열접착한 후 크로스래퍼로 겹친 다음, 겹쳐진 접착웹을 니들펀칭함을 특징으로 한다. 여기서, 상기 니들펀칭 후에, 스펀레이스 공정을 추가로 수행될 수 있다.
이에 의해, 단섬유와 달리 권축, 컷팅 공정이 불필요하므로 연속공정이 가능하며, 1차로 웹을 형성한 후에 유제를 사용함으로써 크로스래퍼 공정을 원활히 수행할 수 있고, 나아가 니들펀칭 공정 또는 스펀레이스 공정을 통하여 장섬유상 부직포를 연속적으로 제조할 수 있어 공정효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 섬유소재를 2종 이상으로 구성하여 니들펀칭 또는 크로스래퍼 공정에서 분할이 가능하게 함으로써, 표면균일성을 향상시켜 고품질의 부직포를 제조할 수 있다.

Description

장섬유 부직포 제조방법{PREPARATION OF FILAMENT NONWOVEN FABRIC}

본 발명은 장섬유 부직포 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 연속된 일관 공정을 통하여 효율성을 우수하며, 표면 균일성을 향상시킬 수 있는 장섬유 부직포 제조방법에 관한 것이다.

부직포란, 방적, 제직, 편성에 의한 공정없이 섬유집합체를 화학적 작용(접착제를 섬유에 혼용)이나 기계적 작용 또는 적당한 수분과 열처리에 의해 섬유 상호간을 결합한 포(布) 형상을 갖는 것을 말한다.

종래 인공피혁을 제조하는데 있어서 그 기포로서 이용되는 부직포는 다음과 같이 크게 3가지 방법으로 제조된다.

첫번째 방법은, 단섬유를 사용하여 카딩(Carding)하고, 크로스래퍼(Cross lapper)와 니들펀칭을 이용하여 인공피혁 기포를 제조하는 방법이다. 이 방법은, 공정이 연속적이지 못하여 효율성이 떨어지며, 단섬유 일부가 카딩시 분할이 되고, 단섬유라는 고유특성으로 인하여 인공피혁이 추구하는 부드러우면서 고밀도인 고품질의 인공피혁을 제조하는 데에 한계가 있다는 단점이 있다.

두번째 방법은, 장섬유 스펀본드를 생산하여 와인딩한 다음 후속공정인 크로스래퍼와 니들펀칭기를 이용하여 인공피혁의 기포를 제조하는 방법이다. 이 방법은, 기포 제조시 와인딩한 것을 다시 언와이딩(unwinding)하여야 하며, 이 때 장섬유는 단섬유와 달리 1가닥이라도 외력에 의해 영향을 받으면 연속해서 불량이 발생되기 때문에 인공피혁의 기포나 와이핑클로스 제조시에는 와인딩 후 보관상태에 따라 후공정의 작업성이 저하되고, 제품의 불량률이 높아지는 문제점이 있다. 또한, 와인딩 후 언와인딩 공정을 수행하는 등 그 공정이 연속적이지 못하여 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

세번째 방법은, 장섬유 스펀본드를 그대로 생산하여 크로스래퍼를 이용하지 않고 후공정인 니들펀칭 공정이나 스펀레이스(Spunlace) 공정을 이용하여 인공피혁의 기포인 부직포를 제작하는 방법이다. 이 방법을 이용한 부직포제품은 CD방향(회방향)과 MD방향(종방향)의 물성 차이가 커서 그 용도 전개에 한계가 있으며, 이를 개선하기 위해 텐타(다림질)를 이용한 2차 가공 등이 필요하여 그 작업성이 비효율적이라는 단점이 있다.
[선행기술]
대한민국 특허등록 제10-0227032호
대한민국 특허등록 제10-0406244호

따라서, 본 발명의 목적은, 1차로 웹을 형성한 후에 유제를 사용함으로써 크로스래퍼 공정을 원활히 수행할 수 있고, 나아가 니들펀칭 공정 또는 스펀레이스 공정을 통하여 장섬유상 부직포를 연속적으로 제조할 수 있어 공정효율성을 향상시킬 수 있는 장섬유 부직포 제조방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 섬유소재를 2종 이상으로 구성하여 니들펀칭 또는 크로스래퍼 공정에서 분할이 가능하게 함으로써, 표면균일성을 향상시켜 고품질의 부직포를 제조할 수 있는 장섬유 부직포 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 발명은, 본 발명의 일실시예에 따라, 방사 직후 장섬유가 2종 이상의 섬유로 분할가능한 구조를 갖는 장섬유 부직포 제조방법으로서, 2종 이상의 폴리머를 용융, 방사, 연신 및 적층하여 웹을 형성하고, 형성된 웹에 유제를 분사한 후에, 열접착한 후 크로스래퍼로 겹친 다음, 겹쳐진 접착웹을 니들펀칭함을 특징으로 하는 장섬유 부직포 제조방법에 의해 달성된다.

상기 니들펀칭 후에, 스펀레이스 공정을 추가로 수행할 수 있다.

상기 방사단계에서 방출되는 섬유량은 20 ~ 60 g/㎥ 인 것이 바람직하다.

상기 유제의 양은 0.2 ~ 2.0 owf% 인 것이 바람직하다.

상기 폴리머가 2종으로 마련되는 경우, 2종 폴리머의 구성비는 2 : 8 ~ 8 : 2 인 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따른 장섬유 부직포 제조방법에 따르면, 단섬유와 달리 권축, 컷팅 공정이 불필요하므로 연속공정이 가능하며, 1차로 웹을 형성한 후에 유제를 사용함으로써 크로스래퍼 공정을 원활히 수행할 수 있고, 나아가 니들펀칭 공정 또는 스펀레이스 공정을 통하여 장섬유상 부직포를 연속적으로 제조할 수 있어 공정효율성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 장섬유 부직포 제조방법은, 장섬유로 스펀본드법을 이용하여 웹을 형성한 후에, 크로스래퍼 공정을 수행하는 수행한다. 이에 의해, 상대적으로 두꺼운 부직포의 제조가 가능하며, 크로스래퍼 공정 중 웹이 수회 적층 및 중첩되면서, CD(횡방향)방향 및 MD(장방향)방향의 물성차이를 최소화할 수 있어 고품질의 부직포를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

또한, 크로스래퍼 공정을 거친 후에 유제를 분사하는 경우, 후공정인 니들펀칭 공정에서 교락중 니들에 의해 섬유가 파괴되는 것을 최소화할 수 있으며, 이로 인해 물성의 저하와 분진발생으로 인한 공정 연속성을 최소화할 수 있다.

또한, 섬유소재를 2종 이상으로 구성하여 니들펀칭 또는 크로스래퍼 공정에서 분할이 가능하게 함으로써, 표면균일성을 향상시켜 고품질의 부직포를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 장섬유의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 이용되는 장섬유는 종래의 인공피혁이나 와이핑 클로스에 이용되는 섬유를 말하는 것으로, 단섬유처럼 수 cm로 컷팅되어지지 않고 긴 섬유상으로 유지되어진 것을 말한다.

장섬유를 구성하는 2종 이상의 섬유로서는 예를 들어, 나일론6, 나일론 66, 나이론 610, 나일론 11, 나일론 12 등의 폴리아미드계 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 및 이것을 주성분으로 하는 공중합 폴리에스테르 등의 폴리에스테르계 섬유와 폴리에틸렌계 및 폴리프로필렌계 등이 사용될 수 있다.

그리고, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌이나 이와의 공중합물인 섬유형성성이 가능한 폴리올레핀 화합물도 폴리아미드나 폴리에스테르와 복합방사 가능한 화합물을 포함한다.

분할을 원활하게 하기 위해 섬유소재는 2종으로 구성할 수 있으며, 예를 들어, 나일론과 폴리에스터, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 폴리에스터의 조합이 사용될 수 있다.

폴리머(섬유소재) 간의 상용성이 좋으면 방사공정은 쉽게 이루어지지만, 워터펀칭 공정에서 고압 수류에 의해 섬유간 분할이 쉽게 이루어지지 않는다는 점이 있다. 반면, 소재 간의 상용성이 좋지 않은 경우, 분할은 원활하게 이루어지나, 방사시 소재간 분리되거나 꼬임응력이 발생하여 방사절사와 같은 불안정한 현상이 나타나는 단점이 있다.

후술되는 본 발명의 실시예에서는, 나일론 6과 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 조합을 예시하였지만, 본 발명의 효과가 상기한 조합에 국한되는 것은 아니다.

한편, 폴리머(섬유소재)가 2종으로 구성되는 경우, 그 구성비는 2:8 ~ 8 :2 범위에서 마련될 수 있다. 폴리머 간의 구성비도 분할성과 방사성에 영향을 주는데, 구성비가 균등할수록 분할성은 다소 저하되나 방사성이 안정되며, 반대로 구성비가 클수록 분할성은 좋아지나 방사성이 불안정해지는 경향이 있다. 이에, 방사되는 섬유의 섬도와 분할 후 최종 섬도를 고려하여 구성비를 결정하는데, 전술한 바와 같이, 2:8 ~ 8:2의 구성비로 마련되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3:7 ~ 7:3 범위에서 마련될 수 있다.

고품질의 부직포가 되기 위해서는 분할 후의 섬유가 극세섬유인 것이 바람직하며, 섬유의 섬도는 0.5 ~ 0.001 데니어(denier)인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.3 ~ 0.08 데니어로 할 수 있다.

섬도가 지나치게 큰 경우에는 부직포나 이것을 이용한 인공피혁이나 와이핑클로스의 터치가 딱딱하게 되는 단점이 있다. 따라서, 본원 출원인은 반복적인 실험결과, 최적의 섬유 섬도를 산출해낸 것이다.

또한, 분할 가능한 섬유의 단면형상은 도 1과 같은 형상을 포함한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 장섬유 부직포의 제조방법을 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 장섬유 부직포 제조방법을 요약하면, 상기 전술한 2종 이상의 폴리머(고분자 섬유재료)를 용융, 방사, 연신 및 적층하여 웹을 형성한다. 이후, 형성된 웹에 유제를 분사한 후에, 열접착한 후 크로스래퍼로 겹친다. 이후, 겹쳐진 접착웹에 니들펀칭 공정을 수행하며, 추가적으로 스펀레이스 공정을 수행할 수 있다. 마지막으로, 건조공정을 거쳐 와인딩하여 권취한다.

상기 방사단계에서, 섬유집합체의 무게를 조절하기 위해서 네트(포집면)의 이동속도와 방출섬유량을 조절할 수 있다.

방출섬유량은 다양하게 마련될 수 있는 바, 20 ~ 60 g/㎥ 범위에서 마련되는 것이 바람직하다. 이는, 방출섬유량이 많으면 적층공정에서 부직포에 변사가 표면에 돌출되어 제품의 외관과 품질에 악영향을 주며, 반대로 방출섬유량이 적은 경우에는 크로스래퍼 이동 공정시에 바람의 영향을 받아 작업성이 현저히 저하되는 단점이 있기 때문이다.

이에, 본원 출원인은 반복적인 실험을 통하여, 작업성을 유지하면서도 제품의 외관과 품질을 보유할 수 있는 적정 범위를 도출해낸 것이다.

한편, 방사한 섬유는 강도와 섬도를 적정하게 하기 위하여 연신을 수행하며, 예를 들어, 이젝트로 연신을 수행할 수 있다.

단섬유와 달리 장섬유 부직포는 권축, 컷팅 공정이 불필요하기 때문에 연속공정이 가능하기 때문에, 본 발명에 따른 장섬유 부직포 제조공정은 일관공정을 수행할 수 있어 효율적이다.

한편, 웹을 형성한 후에는 크로스래퍼 공정을 원활히 수행하기 위하여, 웹에 유제를 분사한다.

본 발명에 따른 장섬유 부직포 제조방법은, 장섬유로 스펀본드법을 이용하여 웹을 형성한 후에, 크로스래퍼 공정을 수행하는 수행한다.

이에 의해, 종래 기술에 비해, 상대적으로 두꺼운 부직포의 제조가 가능하며, 크로스래퍼 공정 중 웹이 수회 적층 및 중첩되면서, CD(횡방향)방향 및 MD(장방향)방향의 물성차이를 최소화할 수 있어 고품질의 부직포를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

한편, 크로스래퍼 공정을 거친 후에 유제를 분사하는 경우, 후공정인 니들펀칭 공정에서 교락중 니들에 의해 섬유가 파괴되는 것을 최소화할 수 있으며, 이로 인해 물성의 저하와 분진발생으로 인한 공정 연속성을 최소화할 수 있다.

유제는. 통상의 대전방지성이 있는 합성섬유용 유제를 사용한다.

유제의 양은, 필요에 따라 설정할 수 있는 바, 0.2 ~ 2.0 owf% 범위에서 마련되는 것이 바람직하다. 이는, 본원 출원인의 반복적인 실험결과, 유제의 양이 0.2 owf% 이하이면 대전방지성이 나빠져 적층시에 크로스래퍼와 섬유와의 정전기로 인하여 원활히 적층되지 않으며, 2.0 owf% 이상 시에는 적층시에 섬유집합체 간에 미끄러짐이 발생되어 작업성이 원활하지 못한 점이 있기 때문이다.

더욱 바람직하게는 0.3 ~ 1.0 owf% 범위로 마련할 수 있다.

여기서, 상기 섬유용 유제는 크로스래퍼 이동시나 적층시에 작업성을 원활히 할 뿐만 아니라 후공정인 니들펀칭 공정에서도 유용한 유제를 선택해야하며, 이때, 섬유와 섬유간의 정적마찰계수와 섬유와 니들 간의 동적마찰계수 등을 고려하여 적절한 종류를 선정하는 것이 바람직하다.

적층된 섬유집합체는 섬유간의 결합을 위하여 니들펀칭 공정 또는 니들펀칭 공정과 스펀레이스 공정을 함께 수행한다.

이 때, 적층된 섬유집합체는 작은 외력에도 적층에 있어 문제가 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 1차적으로 니들펀칭을 하여 적층간에 결합을 시켜 섬유집합체인 웹의 안정성을 확보한 후, 적층된 웹의 중량과 용도에 따라 2차 공정에서는 니들펀칭 횟수를 올리거나 아니면 스펀레이스 공정으로 이동시켜 섬유간의 결합과 동시에 분할을 진행시킨다.

스펀레이스 공정에서 고압의 수류를 통하여 2종의 복합방사된 장섬유가 분할되면서 세섬화되어 고품질의 부직포를 얻을 수 있을 뿐 아니라, 표면이 평활화되어 표면 균일도가 향상되는 효과가 있다.

이 경우, 전술한 바와 같이, 부직포의 용도와 필요에 따라 니들펀칭 공정과 스펀레이스 공정을 둘다 수행하거나, 니들펀칭공정 또는 스펀레이스 공정 하나만을 수행할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로부터 보다 명백히 될 것이다. 단, 본 발명은 하기 실시예로 한정되지 않음을 명확히 밝혀둔다.

[실시예 1 내지 7]

실시예 1)

120 ℃에서 건조한 나일론 6(상대점도 2.5)를 압출기에 공급하여 용융하고, 160℃에서 건조한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(o-크로로페놀 중의 극한점도 0.64)를 별도의 압출기에 공급하여 용융하였다.

이어, 나일론 6 용융체는 250℃의 용융관으로 이송하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 용융체는 300℃의 용융관으로 이송하고 275℃로 보온되어 있는 스핀블럭으로 흘려보내 중공형성의 방사노즐이 격자상으로 배열되어 있는 직사각형의 노즐판을 이용하여 홀 당 1.5g/min의 토출양으로 토출한 후에, 공기압력 0.35MPa로 고속 연신하였다.

연신되어진 복합섬유는 16분할형으로 웹(web)상으로 네트 콘베이어에 폭 1m로 하여 30 g/㎥ 으로 웹을 형성시켰다.

웹 형성 이후, 유제는 스프레이장치를 이용하여 0.5 owf% 가 되도록 분사한 다음, 100 ℃로 가열되어 있는 상하 1대의 엠보스 열카렌더를 통과시켜 열접착을 수행했다.

제조된 열접착웹을 와인딩하여 권취하지 않고 바로 크로스래퍼로 폭이 170cm가 되도록 겹친 다음, 1-barb 니들로 50 본/㎠ 이 되도록 니들펀칭을 하여 결합시켰고, 이 때의 중량은 120 g/㎡ 이었다.

본 실시예에서의 섬유단면은 도 1의 (a)와 같다.

실시예 2)

상기 실시예1과 동일한 단계를 수행하되, 니들펀칭 공정을 거친 다음, 노즐지름 0.1mm, 노즐간격 0.6 mm의 노즐을 이용하여 1차 수압을 100bar, 2차 수압을 150bar, 3차 수압을 120bar로 하여 3회에 걸쳐 앞뒤 교호로 스펀레이스 공정을 수행하고, 150 ℃에서 건조공정을 거친 다음, 와인딩하여 권취하였다.

실시예 3)

상기 실시예 1과 동일한 단계를 수행하되, 상기 니들펀칭 공정에서 800 본/㎠가 되도록 니들펀칭을 하여 웹을 결합시켰으며, 이 때 중량은 250 g/㎡ 이었다.

실시예 4)

상기 실시예 1과 동일한 단계를 수행하되, 니들펀칭 공정에서 1000 본/㎠ 가 되도록 니들펀칭처리를 하여 결합하시킨 다음, 노즐지름 0.1mm, 노즐간격 0.6 mm의 노즐을 이용하여 1차 수압을 100bar, 2차 수압을 150bar, 3차 수압을 120bar로 하여 3회에 걸쳐 앞뒤 교호로 스펀레이스 공정을 수행하고, 150 ℃에서 건조공정을 거친 다음, 와인딩하여 권취하였다. 이 때 중량은 350 250 g/㎡ 이었다.

실시예 5는, 상기 실시예 1과 동일한 단계를 수행하되, 섬유단면을 도 1의 (b)와 같이 하였다.

실시예 6은, 상기 실시예 1과 동일한 단계를 수행하되, 섬유단면을 도 1의 (c)와 같이 하였다.

실시예 7은, 상기 실시예 1과 동일한 단계를 수행하되, 섬유단면을 도 1의 (d)와 같이 하였다.

[비교예 1]

상기 실시예 1과 동일한 단계를 수행하되, 연속공정이 아니고, 1차 와인딩하여 권취한 다음 언와이인딩하여 장섬유 부직포를 제조했다. 이 경우, 장섬유가 흐트러져 있어 표면 뿐만 아니라 내부에도 흐트러짐이 다수 발견되어 품질이 저하되었다.

[비교예 2]

상기 실시예 1과 동일한 단계를 수행하되, 유제를 0.1 owf% 사용하였다. 이 때, 정전기가 발생되어 웹이 원활히 적층되지 못함으로 인하여 크로스래퍼 단계의 작업성이 좋지 못하였고, 부직포 표면이 고르지 못한 문제점이 있었다.

[비교예 3]

상기 실시예 1과 동일한 단계를 수행하되, 유제를 3.0 owf% 사용하였다. 이 때, 크래스래퍼 작업시 미끄러짐이 발생되어 작업성이 좋지 못하였고, 결과적으로 부직포 표면이 고르지 못하였다.

[비교예 4]

상기 실시예 1과 동일한 단계를 수행하되, 크로스래퍼를 수행하지 않고, 폭 1.0 m, 중량 80 g/㎡으로 장섬유 부직포를 제조했다. 이 경우, CD방향(횡방향)과 MD방향(종방향)의 물성차이가 커지는 문제점이 있었다.

[비교예 5]

상기 실시예 1과 동일한 단계를 수행하되, 웹의 중량(방출섬유량)을 15 g/㎡로 하였다. 이 경우, 웹이 외부나 공정수행 중 바람의 영향을 받아 크로스래퍼 단계의 적층시 작업성이 좋지 않았으며, 제조된 부직포 또한 표면이 고르지 못한 문제점이 있었다.

[비교예 6]

상기 실시예 1과 동일한 단계를 수행하되, 웹의 중량(방출섬유량)을 65 g/㎡으로 하였다. 이 경우, 웹이 너무 두꺼워 제조된 부직포에 크로스래퍼 적층 흔적이 표면에 나타나 있었으며, 부직포 표면이 고르지 못한 문제점이 있었다.

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Claims

방사 직후 장섬유가 2종 이상의 섬유로 분할가능한 구조를 갖는 장섬유 부직포 제조방법으로서,
2종 이상의 폴리머를 용융, 방사, 연신 및 적층하여 웹을 형성하고, 형성된 웹에 유제를 분사한 후에, 열접착한 후 크로스래퍼로 겹친 다음, 겹쳐진 접착웹을 니들펀칭함을 특징으로 하는 장섬유 부직포 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 니들펀칭 후에, 스펀레이스 공정을 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 장섬유 부직포 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 방사단계에서 방출되는 섬유량은 20 ~ 60 g/㎥ 인 것을 특징으로 하는 장섬유 부직포 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 유제의 양은 0.2 ~ 2.0 owf% 인 것을 특징으로 하는 장섬유 부직포 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 폴리머가 2종으로 마련되는 경우, 2종 폴리머의 구성비는 2 : 8 ~ 8 : 2 인 것을 특징으로 하는 장섬유 부직포 제조방법.