KR101418498B1 - 고신율 폴리올레핀 섬유 및 이로부터 제조되는 부직포 - Google Patents

고신율 폴리올레핀 섬유 및 이로부터 제조되는 부직포 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리올레핀 섬유 및 부직포에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신도(특히 CD방향)가 높은 부직포를 기저귀 Back Sheet로 적용하여 허리 부분(Band)이 잘 늘어나도록 하고, 밴드부분의 탄력을 높여주어 기저귀가 잘 흘러내리지 않도록 보강하기 위한 폴리올레핀 섬유, 폴리올레핀 섬유가 포함된 부직포 및 기저귀에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명의 특징은 폴리올레핀 수지; 및 유제를 포함하고, 신율(신도)이 400% 이상인 것을 특징으로 한다.

Description

고신율 폴리올레핀 섬유 및 이로부터 제조되는 부직포{HIGH ELONGATION POLYOLEFINE FIBER AND NON-WOVEN FABRIC}
본 발명은 폴리올레핀 섬유 및 부직포에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신도(특히 CD방향)가 높은 부직포를 기저귀 Back Sheet로 적용하여 허리 부분(Band)이 잘 늘어나도록 하고, 밴드부분의 탄력을 높여주어 기저귀가 잘 흘러내리지 않도록 보강하기 위한 폴리올레핀 섬유, 폴리올레핀 섬유가 포함된 부직포 및 기저귀에 관한 것이다.
일반적으로 폴리프로필렌(polypropylene, PP)은 가볍고 강하며 내마모성이 우수할 뿐만 아니라, 제조 공정이 비교적 간단하고 저렴하여 플라스틱, 필름, 섬유 등 다양한 용도에 적용되고 있다. 초창기의 폴리프로필렌은 취약한 열 안정성 및 자외선 안정성, 염색의 곤란성 등으로 인하여 그 용도가 상당히 제한적이었으나, 촉매의 개발에 따른 폴리프로필렌 중합 공정의 개선, 열 안정제, 자외선 안정제 등 각종 첨가제와 안료의 개발에 따른 색상 부여 등으로 인하여 자동차 내장재, 실내 장식용 카펫트 등으로 그 적용 범위가 점차 확대되었다.
한편 폴리프로필렌 단섬유는 다른 천연 또는 합성 섬유에 비하여 특유의 낮은 비중, 탁월한 내화학성, 가격의 저렴성 등의 장점을 가지기 때문에, 다양한 형태의 부직포(non-woven fabric) 제품에 적용된다. 특히 폴리프로필렌을 이용하여 섬유 웹(web)을 결합하는 서멀 본딩(thermal bonding) 부직포 공법에 가장 적합하며, 실제로도 가장 많이 이용된다. 폴리프로필렌 단섬유로 제조된 서멀 본딩 부직포는 기저귀, 생리대 등과 같은 일회용 위생용품의 커버스톡(coverstock)으로 활용되고 있다. 또한 폴리프로필렌 단섬유는 니들 펀칭(needle punching) 가공을 통해 펠트(felt)로 제조되어 자동차 트림 및 카펫트, 토목용 드레인재, 유흡착포, 필터 기재 등의 용도로 사용되기도 하며, 다양한 방적 공정을 통해 방적사로 제조되어 의류, 필터 등의 용도로 사용되기도 한다.
폴리프로필렌 섬유, 폴리프로필렌 부직포를 포함하는 기저귀, 생리대, 물티슈 등 일회용 위생용품은 사용시 인체의 피부와 직접 접촉하기 때문에 이러한 위생용품들에 의해 피부의 손상을 주의해야 할 것이다. 일반적으로 종래의 기저귀 등은 Back Sheet 밴드가 있어서 이러한 밴드에 의해 기저귀가 흘러내리지 않게 된다.
하지만 대부분의 기저귀 밴드는 신축성이 낮고 탄력이 떨어지게 되면 아이의 부드러운 피부를 눌러 아이 피부를 손상시키거나 염증을 유발하기도 한다.
따라서 신축성이 좋고 탄력이 좋으며 잘 늘어나서 피부 손상을 방지할 수 있는 기저귀 Back Sheet 및 이러한 기저귀에 포함되는 부직포 및 섬유의 구비가 절실한 것이다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 신도(특히 CD방향)가 높은 부직포를 기저귀 Back Sheet로 적용하여 허리 부분(Band)이 잘 늘어나도록 하는 목적이 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 CD 방향 신도가 높은 기저귀 Back Sheet를 제공함으로써 밴드부분의 탄력을 높여주어 기저귀가 잘 흘러내리지 않도록 보강하고자 하는 것이다.
그리고 본 발명의 또 다른 목적은, 신도가 높은 부직포를 제조하기 위한 고신율의 폴리올레핀 Fiber를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 폴리올레핀 수지; 및 유제를 포함하고, 신율(신도)이 400% 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 섬유를 제공한다.
이에 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 폴리올레핀 수지는 폴리프로필렌 수지이고, 상기 섬유는 단섬유인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 섬유를 제공한다.
또한 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 폴리올레핀 수지는 폴리프로필렌 수지이고, 상기 유제는 친수성 또는 소수성 유제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 섬유를 제공한다.
그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 폴리프로필렌 수지 99.0 ~ 99.9 wt%; 및 친수성 또는 소수성 유제 0.1 ~ 1.0 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 섬유를 제공한다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지는 호모폴리프로필렌 수지이고, 상기 호모폴리프로필렌 수지 100 wt% 중에서, 산화방지제, 자외선안정제, 공정 안정제 및 백색 안료를 비롯한 착색제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제가 0.1 ~ 0.5 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 섬유를 제공한다.
특히 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 폴리올레핀 섬유는, 폴리올레핀 수지의 용융 온도가 240 ~ 270 ℃이고, 용융된 폴리올레핀 수지가 방사 데니어(Denier) 2.0 ~ 4.0, 및 방사 속도 50 ~ 2,000mpm으로 방사되며, 폴리올레핀 수지의 연신과정에서 연신비(Draw ratio) 1.05 ~ 1.25로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 섬유를 제공한다.
이와 함께 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 폴리올레핀 수지를 용융하여 용융물을 형성하는 용융단계; 상기 용융물을 방사하여 미연신사를 제조하는 방사단계; 상기 미연신사를 연신하여 연신사를 제조하는 연신단계; 상기 연신사를 클림핑하는 클림핑단계; 클림핑된 연신사의 표면에 유제를 부착시키는 유제부착단계; 유제가 부착된 연신사를 열고정하는 열고정단계; 열고정된 연신사를 소정의 길이로 절단하는 절단단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 섬유 제조방법을 제공한다.
이에 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 폴리올레핀 수지를 용융하여 용융물을 형성하는 용융단계는, 용융 온도 240 ~ 270 ℃에서 용융되고, 상기 용융물을 방사하여 미연신사를 제조하는 방사단계는, 방사 데니어(Denier) 2.0 ~ 4.0, 방사 속도 50 ~ 2,000mpm로 방사되며, 상기 미연신사를 연신하여 연신사를 제조하는 연신단계는, 연신비(Draw ratio) 1.05 ~ 1.25로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 섬유 제조방법을 제공한다.
이에 더하여 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기의 폴리올레핀 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 부직포를 제공한다.
나아가 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기의 폴리올레핀 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 기저귀를 제공한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 신도(특히 CD방향)가 높은 부직포를 기저귀 Back Sheet로 적용하여 허리 부분(Band)이 잘 늘어나도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명의 다른 효과는 CD 방향 신도가 높은 기저귀 Back Sheet를 제공함으로써 밴드부분의 탄력을 높여주어 기저귀가 잘 흘러내리지 않도록 보강하고자 하는 것이다.
그리고 본 발명의 또 다른 효과는, 신도가 높은 부직포를 제조하기 위한 고신율의 폴리올레핀 Fiber를 제공하게 되는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리올레핀 섬유의 제조과정에 대한 순서도이다.
이하 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
즉 본 발명에 따른 폴리올레핀 섬유는, 폴리올레핀 수지; 및 유제를 포함하고, 신율(신도)이 400% 이상인 것을 특징으로 하는 것이다.
그리고 상기 폴리올레핀 수지는 폴리프로필렌 수지이고, 상기 섬유는 단섬유인 것이다. 또한 상기 유제는 친수성 또는 소수성 유제로 이루어지는 것이다.
이에 폴리올레핀 수지는 섬유의 주성분으로서, 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아이소부틸렌 수지 및 이들의 공중합체 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 폴리올레핀(polyolefin) 수지일 수 있다. 폴리올레핀 수지는 바람직하게는 내마모성, 내화학성 등의 물성이 뛰어나고, 가격이 저렴하여 넓은 범용성을 가진 폴리프로필렌인 것을 특징으로 한다. 상기 폴리프로필렌은 호모폴리프로필렌으로서 용융흐름지수(MFI)가 10 내지 50g/10min이고, 아이소택틱 인덱스가 95% 이상이며, DSC로 측정한 용융점(Tm)이 160 내지 165℃인 것이 보다 바람직하다. 호모폴리프로필렌의 용융흐름지수가 낮을수록 섬유의 강성, 내약품성, 낮은 신율을 부여할 수 있지만 점도가 저하되므로 가공성이 나빠지게 되며, 용융흐름지수가 너무 높으면 섬유의 강성이 저하될 뿐만 아니라, 방사가 어려우므로 10 내지 50g/10min의 용융흐름지수를 가지는 것이 가장 적합하다.
이에 폴리올레핀 섬유는, 폴리프로필렌 수지 99.0 ~ 99.9 wt%; 및 친수성 또는 소수성 유제 0.1 ~ 1.0 wt%를 포함하는 이루어진다.
또한 상기 폴리프로필렌 수지는 호모폴리프로필렌 수지이고, 상기 호모폴리프로필렌 수지 100 wt% 중에서, 산화방지제, 자외선안정제, 공정 안정제 및 백색 안료를 비롯한 착색제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제가 0.1 ~ 0.5 wt%를 포함하는 것이다.
이에 상기 폴리올레핀 섬유는, 제조과정에서 폴리올레핀 수지의 용융 온도가 240 ~ 270 ℃이고, 용융된 폴리올레핀 수지가 방사 데니어(Denier) 2.0 ~ 4.0, 및 방사 속도 50 ~ 2,000mpm으로 방사되며, 폴리올레핀 수지의 연신과정에서 연신비(Draw ratio) 1.05 ~ 1.25로 이루어지는 것이다.
이러한 폴리올레핀 섬유 제조방법은, (a) 폴리올레핀 수지를 용융하여 용융물을 형성하는 용융단계; (b) 상기 용융물을 방사하여 미연신사를 제조하는 방사단계; (c) 상기 미연신사를 연신하여 연신사를 제조하는 연신단계; (d) 상기 연신사를 클림핑하는 클림핑단계; (e) 클림핑된 연신사의 표면에 유제를 부착시키는 유제부착단계; (f) 유제가 부착된 연신사를 열고정하는 열고정단계; (g) 열고정된 연신사를 소정의 길이로 절단하는 절단단계를 포함하는 것이다.
이에 (a) 폴리올레핀 수지를 용융하여 용융물을 형성하는 용융단계는, 용융 온도 240 ~ 270 ℃에서 용융되고, (b) 상기 용융물을 방사하여 미연신사를 제조하는 방사단계는, 방사 데니어(Denier) 2.0 ~ 4.0, 방사 속도 50 ~ 2,000mpm로 방사되며, (c) 상기 미연신사를 연신하여 연신사를 제조하는 연신단계는, 연신비(Draw ratio) 1.05 ~ 1.25로 이루어지는 것이다.
특히 연신단계에서 연신비가 1.05 ~ 1.25로 이루어짐으로써 신도 특성이 월등하게 되는 것이다.
그리고 이러한 특성을 갖는 폴리올레핀 섬유의 용도로서, 부직포와 위생용품, 특히 기저귀, 생리대, 물티슈 등의 Back Sheet에 적용될 것이다.
즉 상기의 폴리올레핀 섬유를 포함하는 폴리올레핀 부직포, 그리고 상기의 폴리올레핀 섬유를 포함하는 기저귀 Back Sheet 등의 위생용품을 제조할 수 있는 것이다.
1. 분석방법의 설명
(1) 용융흐름지수(MFI) : ASTM D1238에 의거하여 측정하였고, 호모폴리프로필렌 및 랜덤 공중합체 계열의 경우 230℃, 2.16kg의 하중 조건을 사용하였다.
(2) 아이소택틱 인덱스(I.I : Isotactic Index) : ISO 9113에 의거하여 측정하였고, 노말헵탄을 끓게 하여 아택틱 성분을 녹인 후 남아있는 아이소택틱 성분의 무게를 달아 wt%로 나타내고 이 중량%를 아이소택틱 인덱스라한다.
(3) 단섬유 섬도 : ASTM D1577에 의거하여 측정하였다.
(4) 부직포의 인장강도 및 신도 : JIS L 1096의 컷-스트립법(시료 폭 5㎝, 길이 14㎝)에 의거하여 부직포의 종방향 강도(이하, "MD 강도"라 함), 부직포의 횡방향 강도(이하, "CD 강도"라 함), 부직포의 횡방향 신도(이하, "CD 신도"라 함), 부직포의 종방향 신도(이하, "MD 신도"라 함)를 측정하였다.
2. 폴리올레핀 섬유의 제조
(실시예1)
용융흐름지수(Melt Flow Index, MFI)가 24~26g/10min고, 아이소택틱 인덱스가 95% 이상이며, 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimetry)로 측정한 용융점 범위가 240 ~ 270℃인 호모폴리프로필렌 수지 99.0 wt%를 압출기에 투입하여 용융시키고, 260℃내외의 방사온도 및 1,900m/min의 방사속도로 방사 노즐을 통해 압출하여 미연신사를 제조하였다. 상기 미연신사를 연신비 1.20, 예열온도 80℃로 연신하여 크림퍼에서 권축을 부여하고, 소수성 유제를 스프레이하여 섬유 표면에 부착시켰다. 소수성 유제 성분이 표면에 부착된 섬유를 100℃에서 10분간 열고정한 후, 섬유를 소정의 길이로 절단하여, 길이가 40㎜이고 섬도가 2.2 데니어인 폴리프로필렌 단섬유를 제조하였다.
(비교예1)
용융흐름지수(Melt Flow Index, MFI)가 24~26g/10min고, 아이소택틱 인덱스가 95% 이상이며, 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimetry)로 측정한 용융점 범위가 240 ~ 270℃인 호모폴리프로필렌 수지 99.0 wt%를 압출기에 투입하여 용융시키고, 260℃내외의 방사온도 및 1,900m/min의 방사속도로 방사 노즐을 통해 압출하여 미연신사를 제조하였다. 상기 미연신사를 연신비 1.43, 예열온도 80℃로 연신하여 크림퍼에서 권축을 부여하고, 소수성 유제를 스프레이하여 섬유 표면에 부착시켰다. 소수성 유제 성분이 표면에 부착된 섬유를 100℃에서 10분간 열고정한 후, 섬유를 소정의 길이로 절단하여, 길이가 40㎜이고 섬도가 2.2 데니어인 폴리프로필렌 단섬유를 제조하였다.

구분		 방사속도
(m/min)
연신비
신도
비교예1
Normal 2.2De Fiber
1,900
1.43
360%
실시예1
High Elongation
1,900
1.20
430%
표 1에서처럼 본 발명에 따른 실시예1에서 연신비가 1.2로 제조된 폴리올레핀 섬유의 신도가 400% 이상을 이룸을 알 수 있는 것으로, 비교예1에 비하여 신도가 향상됨을 알 수 있다.
3. 폴리올레핀 부직포의 제조
상기 실시예1 및 비교예1에서 제조한 폴리올레핀 단섬유를 250mpm으로 카딩하여 웹을 형성하고, 이후 두 개의 핫롤(Hot Roll) 사이를 통과시켜 평량(부직포 무게)이 약 27 gsm인 캘린더 본딩 부직포를 제조하였다. 이때 핫롤의 온도는 164 ~ 174℃로 유지된다.

Fiber		 중량
(g/m3)		 강도 신도
MD CD MD CD
비교예1
Normal 2.2De Fiber
27
3.60
0.78
60
100
실시예1
High Elongation
27
3.55
0.85
80
140
표 2에서처럼 본 발명에 따른 실시예1에 의한 부직포의 신도가 비교예1의 경우보다 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 특히 CD 방향 신도가 높게 나타나므로 이를 활용하여 기저귀 Back Sheet 등에 적용이 가능할 것이다. 즉 신도가 높은 실시예1의 부직포로 기저귀 Back Sheet 부분에 적용하여 제조하게 되면 허리에 채울 때 허리 부분이 잘 늘어나게 되는 것이다. 그리하여 탄력성을 갖게 됨으로써 기저귀를 착용하여도 불편함이 없게 된다. 즉 기저귀 Back Sheet에 본 발명에 따른 폴리올레핀 섬유 및 부직포를 적용하여 제조함으로써, 기저귀 Back Sheet가 포함된 기저귀 허리 부분의 밴드가 잘 늘어나 살이 눌리지 않아 불편함이 없게 되고, 또한 탄력을 높일 수 있어 잘 흘러내리지 않으면서 입거나 벗을 때에도 탄력있게 늘어나서 편하게 사용할 수 있는 것이다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 일실시예를 기재한 것이므로, 상기 실시예의 기재에 의하여 본 발명의 기술적 사상이 제한적으로 해석되어서는 아니 된다.

Claims (10)

  1. 폴리올레핀 수지; 및 유제;를 포함하고,
    신율(신도)이 400% 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 섬유로서,
    상기 폴리올레핀 섬유는,
    폴리올레핀 수지의 용융 온도가 240 ~ 270 ℃이고,
    용융된 폴리올레핀 수지가 방사 데니어(Denier) 2.0 ~ 4.0, 및 방사 속도 50~ 2,000mpm으로 방사되며,
    폴리올레핀 수지의 연신과정에서 연신비(Draw ratio) 1.05 ~ 1.25로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 섬유.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 수지는 폴리프로필렌 수지이고,
    상기 섬유는 단섬유인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 섬유.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 수지는 폴리프로필렌 수지이고,
    상기 유제는 친수성 또는 소수성 유제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 섬유.
  4. 제 3항에 있어서,
    폴리프로필렌 수지 99.0 ~ 99.9 wt%; 및
    친수성 또는 소수성 유제 0.1 ~ 1.0 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 섬유.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지는 호모폴리프로필렌 수지이고,
    상기 호모폴리프로필렌 수지 100 wt% 중에서,
    산화방지제, 자외선안정제, 공정 안정제 및 백색 안료를 비롯한 착색제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제가 0.1 ~ 0.5 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 섬유.
  6. 삭제
  7. 폴리올레핀 수지를 240~ 270 ℃에서 용융하여 용융물을 형성하는 용융단계;
    상기 용융물을 방사 데니어(Denier) 2.0 ~ 4.0, 방사 속도 50 ~ 2,000mpm로 방사하여 미연신사를 제조하는 방사단계;
    상기 미연신사를 연신비(Drawratio) 1.05 ~ 1.25로 연신하여 연신사를 제조하는 연신단계;
    상기 연신사를 클림핑하는 클림핑단계;
    클림핑된 연신사의 표면에 유제를 부착시키는 유제부착단계;
    유제가 부착된 연신사를 열고정하는 열고정단계;
    열고정된 연신사를 소정의 길이로 절단하는 절단단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 섬유 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 폴리올레핀 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 부직포.
  10. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 폴리올레핀 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 기저귀.
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