KR101483364B1

KR101483364B1 - 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101483364B1
Application number: KR20130088662A
Authority: KR
Inventors: 박서진; 김동욱; 이승섭; 김경수
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2015-01-15

Abstract

본 발명은 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 상기한 본 발명의 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포의 제조방법은 폴리올레핀계 수지와 탄산칼슘으로 이루어진 복합 용융물을 방사하고 연신하여 부직포를 제조하는 방법으로서, 상기 탄산칼슘은 경질탄산칼슘으로 석회계 부산물 용액에 칼슘이온 용출용 첨가제를 투입하여 칼슘이온을 용출하고 용출 후 침강제를 투입하여 석회계 부산물이 침강되도록 하여 용출액과 부산물을 분리한 후, 용출액을 반응조로 이송하는 도중에도 이산화탄소를 취입하므로 용출액과 이산화탄소의 반응속도를 개선하고, 용출조에서 제조 용출액을 pH12 이상이 되도록 조절하므로 용출액 중의 칼슘 이온의 농도롤 항상 적정 수준으로 유지하여 생산된 것으로, 상기 부직포의 제조는 상기 경질탄산칼슘과 폴리올레핀계 합성수지로 이루어지는 마스터배치를 형성하는 단계; 상기 마스터배치에 폴리프로필렌 섬유재를 혼합하여 섬유재 조성물을 형성하는 단계; 상기 섬유재 조성물을 용융 방사하여 웹을 형성하는 단계; 및 상기 웹을 가열 압착하는 단계에 의해 제조됨을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포 및 그 제조방법은 백색도 증진을 위하여 탄산칼슘을 이용하는데 이용되는 탄산칼슘 제조 공정에 제철소 등에서 발생하는 이산화탄소를 사용하여 반응시킴으로 환경친화성이 높으며 제조된 경질탄산칼슘의 방사성 특성이 우수하여 폴리프로필렌의 일정량 이상을 이러한 탄산칼슘으로 대체할 수 있어 생산원가를 절감할 수 있다.

Description

탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포 및 그 제조방법{Polyolefine nonwoven fabric comprising calcium carbonate and manufacturing method thereof}

본 발명은 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 석회계 부산물을 특정한 공정에 의해 제철공정에서 발생되는 이산화탄소와 반응시켜 제조한 순수 경질탄산칼슘을 이용하여 폴리올레핀계 부직포를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 특히 순수 경질탄산칼슘을 적절하게 이용하므로 뛰어난 백색도를 가지는 부직포를 저렴하게 제조할 수 있어 기저귀, 생리대 등의 위생용품에 효과적으로 사용되어 질 수 있는, 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 부직포는 위생재, 생활용품, 농업용, 필터 등의 다양한 분야의 산업자재에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있으며, 그 수요는 날로 증가하고 있는 실정이다. 그 중 스판본드 부직포는 화학섬유를 방사하는 과정에서 만든 부직포를 말하며, 노즐에서 나오는 섬유를 주행하는 컨베이어 위에 불어 날려서 컨베이어 위에 긴 섬유의 층을 형성하여 만들어진 부직포의 일종으로 제조공정의 능률이 좋고 경제적으로도 유리한 장점이 있다. 이들 중 특히 폴리프로필렌 스판본드 부직포는 경제성, 경량성, 성형성, 내약품성 등과 같은 우수한 특성을 지니고 있으므로 기저귀, 생리대 등 위생자재에서부터 가전제품, OA 기기 등 포장재료, 자동차 내장재료, 일회용 작업복 등의 잡화에 이르기까지 널리 이용되고 있다.

특히, 기저귀, 생리대 등과 같은 일회용 위생용품은 위생재의 구조와 이에 사용되는 소재가 빠른 속도로 변화되고 그리고 개선되어 왔으며, 이러한 개선사항 중 가장 중점적으로 개선이 된 부분은 위생재의 박막화와 외관의 깨끗한 느낌을 주는 백색도의 향상이라 할 수 있다. 백색도의 향상과 관련하여서는, 예를 들어, 대한민국 특허공개공보 제2011-0076154호에서는, "위생용품용 폴리올레핀계 단섬유는 폴리올레핀계 수지 70~97 중량% 및 탄산칼슘 3~30 중량%로 이루어진 복합 용융물을 방사하고 방사된 미연신사를 연신시켜 형성되고, 상기 위생용품용 폴리올레핀계 부직포는 상기의 폴리올레핀계 단섬유와 펄프 유래 섬유의 블렌딩물로 형성되고, 이렇게 탄산칼슘을 함유한 폴리올레핀계 단섬유로 제조된 부직포는 높은 백색도를 가짐으로써 시각적으로 깨끗한 느낌이 뛰어나고 높은 평량을 가짐으로써 볼륨감이 향상되며, 높은 인장 강도를 가짐으로써 내구성이 향상되어 기저귀, 생리대, 또는 물티슈 등의 위생용품 표면재로 사용하는 경우 우수한 품질의 위생용품을 소비자에게 제공할 수 있다"라고 개시하고 있다. 그런데, 상기 개시된 발명을 포함한 종래의 백색도 증진을 위해 탄산칼슘으로 포함하는 부직포는 생산성 등에 따라 그 제조비용이 상승하여 기저귀나 생리대와 같은 일회용 위생용품의 재질로 사용하기에는 현실적으로 무리가 있다는 단점이 있다.

더욱이, 부직포 제품 생산을 위해서 매년 대량의 열가소성 폴리머 수지가 소비되고 있는 상황에서 최근 수지 가격의 인상으로 인하여 부직포의 생산원가가 더욱 상승하고 있는 실정이어서 상기의 문제는 더욱 도드라지고 있다. 즉, 소비자의 제품질에 대한 요구는 점점 높아지고, 원재료의 가격 상승으로 인하여 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 경쟁력은 계속 떨어지고 있는 상황이다.

또한, 한편으로는 최근 지구온난화와 관련된 기후변화협약의 이행이 과제가 됨으로써, 제철소에서 발생되는 각종 유해가스 등의 처리가 사회적 경제적 문제로 대두되고 있다. 특히, 제철소의 부산물 중 하나인 이산화탄소의 배출량은 해결 방안이 시급한 실정이다.

따라서, 본 발명자 등은 상기한 문제점들을 인식하고 이들을 해결할 수 있는 방안에 대해 연구한 결과, 탄산칼슘을 포함하는 부직포의 생산에 상기 문제가 되는 제철소의 부산물을 이용하므로 양자의 문제를 동시에 해결할 수 있는 방안을 안출하게 되었으며 이를 효과적으로 실행하는 방안을 제시할 수 있게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

특허문헌 1: 대한민국 특허공개공보 제2011-0076154호

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술 수준 및 이들 기술에 있어서의 문제점을 감안하고 이를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 주목적은 종래의 기저귀, 생리대 등의 위생용품의 제조에 사용되는 스판본드 부직포의 백색도 향상과 가격 경쟁력의 한계를 극복할 수 있는 폴리올레핀계 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제출소 등에서 발생하는 이산화탄소를 부직포 제조에 부가되는 탄산칼슘의 생산에 사용하므로 이산화탄소 배출량을 줄이고 이렇게 생산된 탄산칼슘을 사용함으로서 환경친화적인 제품을 제공하고, 높은 백색도를 가짐으로써 위생용품의 깨끗한 이미지를 구현하고, 스판본드 부직포의 가격 경쟁력을 제공할 수 있는 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기한 우수한 특성을 가지는 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 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포의 제조방법은;

폴리올레핀계 수지와 탄산칼슘으로 이루어진 복합 용융물을 방사하고 연신하여 부직포를 제조하는 방법으로서, 상기 탄산칼슘은 경질탄산칼슘으로 석회계 부산물 용액에 칼슘이온 용출용 첨가제를 투입하여 칼슘이온을 용출하고 용출 후 침강제를 투입하여 석회계 부산물이 침강되도록 하여 용출액과 부산물을 분리한 후, 용출액을 반응조로 이송하는 도중에도 이산화탄소를 취입하므로 용출액과 이산화탄소의 반응속도를 개선하고, 용출액 중의 칼슘 이온의 농도를 항상 적정 수준으로 유지하여 생산된 것으로, 상기 부직포의 제조는;

상기 경질탄산칼슘과 폴리올레핀계 합성수지로 이루어지는 마스터배치를 형성하는 단계; 상기 마스터배치에 폴리프로필렌 섬유재를 혼합하여 섬유재 조성물을 형성하는 단계; 상기 섬유재 조성물을 용융 방사하여 웹을 형성하는 단계; 및 상기 웹을 가열 압착하는 단계에 의해 제조됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 마스터배치의 형성은 상기 경질탄산칼슘 40 내지 90중량% 및 폴리올레핀계 합성수지 10 내지 60중량%, 보다 바람직하게는 경질탄산 칼슘 70 내지 80중량% 및 폴리올레핀계 합성수지 20 내지 30중량%로 이루어지는 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 섬유재 조성물을 형성하는 단계는 마스터배치 5 내지 40중량%, 폴리프로필렌 섬유재 60 내지 95 중량%를 혼합하여 형성함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 제조된 경질탄산칼슘은 백색도: 80이상, 평균입도: 5㎛ 이하, 탑 커트(Top cut): 15㎛ 이하로, 보다 바람직하게는 경질탄산칼슘은 백색도: 90 이상, 평균입도: 3㎛ 이하, 탑 커트(Top cut): 10㎛ 이하로 제조된, 종래의 탄산칼슘에 비해 방사성이 좋은 특성을 가지는 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 스판본드 부직포에 동일한 종류의 스판본드 부직포 또는 멜트블로운 부직포가 적어도 하나 이상 적층되어 구성되어 지도록 함을 특징으로 한다.

상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포는;

폴리올레핀계 수지와 탄산칼슘으로 이루어진 복합 용융물을 방사하고 연신하여 제조된 부직포로서, 상기 탄산칼슘은 경질탄산칼슘으로 석회계 부산물 용액에 칼슘이온 용출용 첨가제를 투입하여 칼슘이온을 용출하고 용출 후 침강제를 투입하여 석회계 부산물이 침강되도록 하여 용출액과 부산물을 분리한 후, 용출액을 반응조로 이송하는 도중에도 이산화탄소를 취입하므로 용출액과 이산화탄소의 반응속도를 개선하고, 용출조에서 제조 용출액을 pH12 이상이 되도록 조절하므로 용출액 중의 칼슘 이온의 농도롤 항상 적정 수준으로 유지하여 생산된 것을 사용하여, 상기 부직포는 상기 경질탄산칼슘과 폴리올레핀계 합성수지로 이루어지는 마스터배치를 형성하고, 상기 마스터배치에 폴리프로필렌 섬유재를 혼합하여 섬유재 조성물을 형성하고, 상기 섬유재 조성물을 용융 방사하여 웹을 형성하고, 그런 다음 상기 웹을 가열 압착하여 우수한 백색도를 가지도록 하여 제조된 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 사용된 칼슘이온 용출용 첨가제는 소듐 트리메타포스페이트, 소듐 헥사메타포스페이트, 폴리카르본산 소듐, 폴리카르본산암모늄, 폴리카르복실산 소듐, 개미산, 숙신산, 자당지방산 에스테르, 구연산나트륨, 구연산 암모늄, 염화암모늄 중에서 1종 혹은 2종 이상의 형태로 혼합하여 사용함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 침강제는 폴리 아크릴 아미드계의 비이온성과 양이온성 또는 음이온성이 각각 혹은 혼합되어 사용함을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포 및 그 제조방법은 백색도 증진을 위하여 탄산칼슘을 이용하는데 이용되는 탄산칼슘 제조 공정에 제철소 등에서 발생하는 이산화탄소를 사용하여 반응시킴으로 환경친화성이 높으며 제조된 경질탄산칼슘의 방사성 특성이 우수하여 폴리프로필렌의 일정량 이상을 이러한 탄산칼슘으로 대체할 수 있어 생산원가를 절감할 수 있다. 또한, 상기 탄산칼슘을 함유하는 섬유재 조성물 조성, 용융방사 및 웹의 가열 압착이 일관 공정에 의해 실시되며, 제조된 경질 탄산칼슘의 뛰어난 백색도로 인하여 깨끗한 느낌이 뛰어나 기저귀, 생리대 등의 위생용품에 사용하기에 적합하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포를 제조하는 제조공정을 개략적으로 도시한 개략도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태인 실시예 2에 따라 제조된 스판본드 부직포의 주사전자현미경(SEM) 사진이고,
도 3은 종래의 방법인 비교예 1에서 제조한 폴리프로필렌 100중량%인 스판본드 부직포 주사전자현미경(SEM) 사진이다.

이하, 본 발명을 첨부도면을 참고로 하여 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명하지만, 본 발명의 범주가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 부직포의 제조에서는 탄산칼슘과 폴리올레핀계 합성수지로 이루어지는 마스터배치, 폴리프로필렌 섬유재가 혼합된 섬유재 조성물이 용융 방사되어 웹이 형성되고, 상기 웹이 가열 압착되어 구성되는 폴리올레핀계 스판본드 부직포가 제공된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명에 따라 사용되는 탄산칼슘은 제철공정에서 생성되는 이산화탄소와 반응시켜 제조된 탄산칼슘을 사용하며, 이러한 탄산칼슘 40 내지 90중량% 및 폴리올레핀계 합성수지 10 내지 60중량%, 보다 바람직하게는 경질탄산 칼슘 70 내지 80중량% 및 폴리올레핀계 합성수지 20 내지 30중량%로 이루어지는 마스터배치를 형성하는 단계; 상기 마스터배치 5 내지 40중량%, 폴리프로필렌 섬유재 60 내지 95중량%를 혼합하여 섬유재 조성물을 형성하는 단계; 상기 섬유재 조성물을 용융 방사하여 웹을 형성하는 단계; 및 상기 웹을 가열 압착하는 단계를 포함하는 스판본드 부직포의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명에서는 상기와 같은 스판본드 부직포에 동일한 종류의 스판본드 부직포 또는 멜트블로운 부직포가 적어도 하나 이상 적층되어 구성되는 복합부직포를 제공할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 스판본드 부직포는 탄산칼슘이 함유된 마스터배치와 폴리프로필렌 섬유재가 혼합된 섬유재 조성물을 원료로 사용하여 제조된다.

본 발명에 사용된 상기 탄산칼슘은 석회계 부산물을 이용하여 고부가 가치가 있는 경질탄산칼슘을 생산함과 동시에 철강 업체 등에서 발생되고 있는 이산화탄소를 직접 반응에 이용함으로서 이산화탄소 저감효과를 가져올 수 있는 상용화 공정으로부터 얻어진다. 그리고, 칼슘이온 용출용 첨가제를 투입하여 칼슘이온 용출 속도를 개선할 뿐 아니라 용출후 침강제를 투입, 석회계 부산물이 침강되도록 하여 필터를 사용하던 종래 방법에 비하여 용출액과 부산물을 신속하게 분리하며, 용출액을 반응조로 이송하는 도중에도 이산화탄소를 취입하므로 용출액과 이산화탄소의 반응속도를 개선하며, 용출조에서 제조 용출액을 pH 12 이상이 되도록 조절하므로 용출액 중의 칼슘 이온의 농도롤 항상 적정 수준으로 유지할 수 있게 되며, 반응조에는 용출액과 이산화탄소의 반응에 의하여 생성된 탄산칼슘만 존재하므로 반응 완료 후 미반응 소석회유가 존재하지 않게 되므로 pH 조절이 용이하게 되어, 생성된 탄산칼슘의 입도와 비표면적을 조절할 수 있으며 우수한 백색도를 갖는 탄산칼슘의 제조가 가능하게 된다.

상기 사용된 칼슘이온 용출용 첨가제는 소듐 트리메타포스페이트, 소듐 헥사메타포스페이트, 폴리카르본산 소듐, 폴리카르본산암모늄, 폴리카르복실산 소듐, 개미산, 숙신산, 자당지방산 에스테르, 구연산나트륨, 구연산 암모늄, 염화암모늄 중에서 1종 혹은 2종 이상의 형태로 혼합하여 사용할 수 있다. 이와 같은 첨가제는 석회계 부산물 중에 있는 칼슘 성분을 물속에 신속히 용출해내는 역할을 하는 것으로, 상기한 첨가제 혼합비율은 석회계 부산물 100중량% 기준으로 0.01 내지 10.0중량%가 적당하며, 바람직하게는 0.03 내지 2.0중량%가 적당하다. 또한 상기 침강제는 석회계 부산물 100중량% 기준 0.01 내지 3.0중량% 사용이 적당하며, 바람직하게는 0.02 내지 1.0중량%가 적당한데, 침강제 사용량이 0.01중량% 이하일 경우 침강이 원활하게 이루어지지 않고, 침강제 사용량이 3.0중량% 이상이 될 경우 과도한 응집이 발생되어 신속한 칼슘이온의 용출에 불리하다. 이러한 침강제는 폴리 아크릴 아미드계의 비이온성과 양이온성 또는 음이온성이 각각 혹은 혼합되어 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 제조 공정 중 반응조 내부에 용출액이 투입 전의 pH 값은 약 12 내지 13으로, 탄산칼슘 생성 반응은 내부 pH가 9.0에서 반응을 종료하도록 하며, 이는 탄산칼슘 생성 과정에서 pH는 통상 9.0에서 10 이하로 완료하는데 pH가 9.0 미만으로 되면 생성된 탄산칼슘의 재용해가 일어나기 때문에 바람직하지 않게 된다.

이러한 균일한 경질탄산칼슘은 이전의 제품에 비해 방사성이 좋은 특성을 가지게 된다. 제조된 경질탄산칼슘은 백색도: 80이상, 평균입도: 5㎛ 이하, 탑 커트(Top cut): 15㎛ 이하로 종래의 탄산칼슘에 비해 방사성이 좋은 특성을 가지며, 보다 바람직하게는 경질탄산칼슘은 백색도: 90 이상, 평균입도: 3㎛ 이하, 탑 커트(Top cut): 10㎛ 이하로 제조된 경질탄산칼슘의 방사성이 좋은 특성을 가진다.

먼저, 본 발명에 따른 스판본드 부직포에 상기와 같이 제조된 탄산칼슘을 포함하기 위하여, 예를 들어 탄산칼슘 75 내지 90중량%와 폴리올레핀계 합성수지 10 내지 25중량%로 이루어지는 마스터배치가 형성된다.

구체적으로, 경질탄산칼슘 75 내지 90중량%와 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등으로 이루어지는 군으로부터 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 선택되는 용융지수 20 내지 80g/10분인 폴리올레핀계 합성수지 10 내지 25중량%가 혼합되어 마스터배치가 형성된다.

본 발명에 따르면, 스판본드 부직포 생산시 주원료의 특성은 용융지수(MI)가 20 내지 80g/10분인 폴리프로필렌 칩을 사용하는 것이 바람직한데, 폴리프로필렌 칩의 용융지수가 20g/10분 미만일 경우에는 용융점도가 너무 높아 결과적으로 제사성이 떨어지는 문제점이 있고, 80g/10분을 초과할 경우에는 용융점도가 너무 낮아 방사성이 떨어지고, 결국 안정적인 조업이 어려워지는 단점이 있기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 본 발명에 따른 스판본드 부직포의 원료가 되는 복합 용융물은 폴리프로필렌 수지 60 내지 95중량% 및 상기에서 제조된 경질탄산칼슘 마스터배치 5 내지 40중량%로 이루어지며, 바람직하게는 폴리프로필렌 수지 80 내지 90중량%, 및 경질탄산칼슘 마스터배치 10 내지 20중량%로 이루어진다. 경질탄산칼슘 마스터배치 함량이 5중량% 미만일 경우 부직포의 백색도 증가, 가격 경쟁력 향상 등의 효과가 미비하고, 경질탄산칼슘 마스터배치 함량이 40중량%를 초과하면 복합 용융물의 방사성이 불량하며, 제조되는 부직포의 물리적 성질이 저하되는 등의 문제점이 있어 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 스판본드 부직포의 제조방법을 도면을 참고로 간단히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포를 제조하는 제조공정을 개략적으로 도시한 개략도이다.

부직포의 제조를 위해 먼저 저장조(Silo)에 저장된 폴리프로필렌 수지는 원료를 계량하는 원료 계량장치로 이송되어 60 내지 95중량%로 일정량씩 압출기에 공급된다. 또한, 탄산칼슘이 함유된 마스터배치는 다른 원료 계량장치로 이송되어 5 내지 40중량%로 일정량씩 계량되어 압출기에 공급된다. 공급된 원료 및 마스터배치는 고온의 압출기 내에서 용융 및 혼합되어 다수의 오리피스로 구성된 구금을 통하여 방사되며, 10 내지 30㎛의 미세한 굵기의 실로 된다. 압출기에서 용융 온도는 210 내지 230℃를 기준온도로 유지하고, 고온의 압출기 내로 공급되는 공급부의 온도는 용융부의 기준 온도보다 40 내지 60℃ 낮게 유지하며 방사부의 온도는 용융 온도보다 5 내지 15℃ 높게 유지하여 필라멘트를 압출하고 적층하여 웹을 형성한다.

용융온도가 210℃ 미만이면 상기 섬유 조성물이 충분히 용융되지 않으며, 용융온도가 230℃를 초과하면 상기 섬유 조성물로부터 구성되는 스판본드 부직포의 기계적 물성이 저하되어 바람직하지 않게 된다. 따라서, 방사 장치에 투입되는 섬유 조성물이 용융되는 온도를 210 내지 230℃로 설정하고 공급부의 온도를 용융 온도보다 낮게 유지하는 반면 섬유 조성물이 방사되는 방사부의 온도를 용융온도보다 높게 유지하므로써 온도를 순차적으로 상승시킨다.

상기와 같은 온도 조건에 의거하여 용융 방사되어 필라멘트가 압출되고, 압출된 필라멘트는 벌집 모양의 ?칭 챔버를 통하여 분사되는 냉각공기에 의해 냉각, 고화되고 상부에서 불어주는 공기와 컨베이어 벨트 상에 일정한 중량으로 적층이 된다. 형성된 웹을 역학적 특성 및 형태안정성을 부여하기 위하여 열과 압력으로 결합한다. 웹의 가열 압착에 사용되는 캘린더 롤은 본딩률이 10 내지 30%를 지닌 엠보싱롤과 표면이 매끄러운 플레이트 롤로 구성된다. 본딩율이 10% 미만이면 형성된 웹의 형태안정성이 부족하여 부직포로서의 적용이 불가능한 단점이 있고, 30%를 초과할 경우에는 지나치게 필름화 되는 면적이 넓어 촉감이 불량해지는 단점이 있다. 캘린더 롤에 의해 웹을 가열 압착하는 온도는 130 내지 170℃이다.

생산되는 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 기초 중량은 10 내지 120gsm으로 하였고, 두께가 0.05 내지 0.7mm가 되도록 하였다. 폴리프로필렌 스판본드 부직포의 기초 중량이 10gsm 미만이고, 두께가 0.05mm 미만이면 부직포의 물성이 저하되고, 특히 저중량 생산시 생산성의 저하 등 경제적으로 생산하지 못하는 단점이 있고, 기초 중량이 120gsm을 초과하고 두께가 0.7mm를 초과할 경우에는 지나치게 두꺼워 유연성이 저하되며 촉감이 불량해져 위생용이나 생활용품으로 적용이 곤란해지는 문제점이 있다.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀더 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

하기 실시예 및 비교예에서 각종 특성 및 물성치는 다음과 같은 방법으로 측정 평가하였다.

(1) 중량(Weight) : EDANA 40.3-90

(2) 인장강신도(Tensile strength and Elongation) : EDANA 20.2-89

(3) 강연도(Bending Length) : EDANA 50.5-99

(4) 내수압(Hydrostatic Head) : DIN53886

(5) 방사성 : 방사시 섬유의 사절 및 방사 드롭 발생 횟수를 관찰하여 평가

- 사절 또는 드롭 3회/시간 미만 : 양호

- 사절 또는 드롭 3 내지 10회/시간 : 보통

- 사절 또는 드롭 10회 이상/시간 또는 방사 불가 : 불량

실시예 1

경질탄산칼슘 75중량%와 폴리프로필렌 칩 25중량%를 혼합 교반하여 마스터배치를 형성하였다. 상기 마스터 배치 5중량%, 폴리프로필렌 칩 95중량%를 혼합하여 섬유 조성물을 형성한다. 섬유 조성물을 방사 장치에 투입하고 다수의 오리피스로 구성된 구금을 통해 방사하여 필라멘트를 압출 성형한다. 방사 장치의 용융온도를 220℃로 유지하고, 공급부의 온도는 170℃, 방사부의 온도는 225℃로 유지하여 필라멘트를 압출 성형하였다. 압출 성형된 필라멘트를 ?칭 챔버에서 분사되는 냉각공기에 의해 고화되고, 상부에서 분사되는 공기와 컨베이어 벨트 하부에서 흡입하는 공기의 압력에 의해 연신하여, 컨베이어 벨트 상에서 적층시키므로써 웹을 형성하였다.

상기 웹은 엠보스롤과 표면이 매끄러운 플레이트롤로 구성된 칼렌더 롤에서 158℃의 온도 및 68dyne/cm의 압력으로 가열 압착하여 스판본드 부직포를 형성하였다.

실시예2

마스터배치 20중량%, 폴리프로필렌칩 90중량%를 혼합하여 섬유 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 부직포를 제조하였다.

실시예 3

마스터배치 30중량%, 폴리프로필렌칩 80중량%를 혼합하여 섬유 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 부직포를 제조하였다.

비교예 1

폴리프로필렌칩 100중량% 섬유 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 부직포를 제조하였다.

비교예 2

마스터배치 50중량%, 폴리프로필렌칩 50중량%를 혼합하여 섬유 조성물을 사용하여 실시예 1과 동일하게 하여 방사를 진행하였으나, 방사성이 매우 불량하였으며(사절 발생), 스크린 채인저 필터에 압력이 상승하여 스판본드 부직포를 제조할 수 없었다.

상기에서 기술된 실시예 1, 2, 3 및 비교예 1, 2에 의거하여 제조된 스판본드 부직포의 성분 조성, 용융 방사시 방사성, 중량, 인장강신도 물성 평가를 진행하여 그 결과를 다음의 표 1에 나타내었다.

구분	경질탄산칼슘 마스터배치(중량%)	폴리프로필렌(중량%)	중량	인장강도(kgf/5cm)		방사성
구분	경질탄산칼슘 마스터배치(중량%)	폴리프로필렌(중량%)	중량	MD	CD	방사성
실시예 1	5	95	15	3.4	1.45	양호
실시예 2	20	80	15	3.0	1.3	양호
실시예 3	30	70	15	2.7	1.1	양호
비교예 1	-	100	15	3.5	1.5	양호
비교예 2	50	50	-	-	-	불량(부직포 제조 불가능)

상기 표 1에서 나타나는 바와 같이 경질탄산칼슘 마스터배치 함량이 40중량%를 초과하는 경우 방사성이 불량하여 스판본드 부직포를 제조할 수 없었다. 또한 탄산칼슘의 함량이 많아질수록 인장 강도가 저하되는 것으로 나타났다.

도 2는 본 발명에 따른 상기 실시예 2에서 제조된 스판본드 부직포의 주사전자현미경(SEM) 사진이고, 도 3은 비교예 1에서 제조한 폴르프로필렌 100중량% 스판본드 부직포 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 도 2에서 확인할 수 있듯이 스판본드 부직포 표면에 경질탄산칼슘 입자가 돌출되어 있는 것을 확인할 수 있으며, 도 3의 폴리프로필렌 수지만으로 제조된 스판본드 부직포의 표면과 다른 특성을 보였다.

이상에서 본 발명은 기재된 특정한 실시형태 및 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

폴리올레핀계 수지와 탄산칼슘으로 이루어진 복합 용융물을 방사하고 연신하여 부직포를 제조하는 방법으로서, 상기 탄산칼슘은 경질탄산칼슘으로 석회계 부산물 용액에 칼슘이온 용출용 첨가제를 투입하여 칼슘이온을 용출하고 용출 후 침강제를 투입하여 석회계 부산물이 침강되도록 하여 용출액과 부산물을 분리한 후, 용출액을 반응조로 이송하는 도중에도 이산화탄소를 취입하므로 용출액과 이산화탄소의 반응속도를 개선하고, 용출액 중의 칼슘 이온의 농도를 항상 적정 수준으로 유지하여 생산된 것으로, 이렇게 생산된 경질탄산칼슘은 백색도: 80 이상, 평균입도: 5㎛ 이하, 탑 커트(Top cut): 15㎛ 이하로 종래의 탄산칼슘에 비해 방사성이 좋은 특성을 가지는 것이며, 상기 부직포의 제조는;
상기 경질탄산칼슘과 폴리올레핀계 합성수지로 이루어지는 마스터배치를 형성하는 단계; 상기 마스터배치에 폴리프로필렌 섬유재를 혼합하여 섬유재 조성물을 형성하는 단계; 상기 섬유재 조성물을 용융 방사하여 웹을 형성하는 단계; 및 상기 웹을 가열 압착하는 단계에 의해 제조됨을 특징으로 하는 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 마스터배치의 형성은 상기 경질탄산칼슘 40 내지 90중량% 및 폴리올레핀계 합성수지 10 내지 60중량%로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 섬유재 조성물을 형성하는 단계는 마스터배치 5 내지 40중량%, 폴리프로필렌 섬유재 60 내지 95 중량%를 혼합하여 형성함을 특징으로 하는 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포의 제조방법.
삭제
1항에 있어서, 상기 제조된 경질탄산칼슘은 백색도: 90이상, 평균입도: 3㎛ 이하, 탑 커트(Top cut): 10㎛ 이하로 종래의 탄산칼슘에 비해 방사성이 좋은 특성을 가지는 것임을 특징으로 하는 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 부직포에 동일한 종류의 스판본드 부직포 또는 멜트블로운 부직포가 적어도 하나 이상 적층되어 구성되어 지도록 함을 특징으로 하는 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포의 제조방법.
폴리올레핀계 수지와 탄산칼슘으로 이루어진 복합 용융물을 방사하고 연신하여 제조된 부직포로서, 상기 탄산칼슘은 경질탄산칼슘으로 석회계 부산물 용액에 칼슘이온 용출용 첨가제를 투입하여 칼슘이온을 용출하고 용출 후 침강제를 투입하여 석회계 부산물이 침강되도록 하여 용출액과 부산물을 분리한 후, 용출액을 반응조로 이송하는 도중에도 이산화탄소를 취입하므로 용출액과 이산화탄소의 반응속도를 개선하고, 용출조에서 제조 용출액을 pH12 이상이 되도록 조절하므로 용출액 중의 칼슘 이온의 농도롤 항상 적정 수준으로 유지하여 생산된 것으로, 이렇게 생산된 경질탄산칼슘은 백색도: 80 이상, 평균입도: 5㎛ 이하, 탑 커트(Top cut): 15㎛ 이하로 종래의 탄산칼슘에 비해 방사성이 좋은 특성을 가지는 것을 사용하여, 상기 부직포는 상기 경질탄산칼슘과 폴리올레핀계 합성수지로 이루어지는 마스터배치를 형성하고, 상기 마스터배치에 폴리프로필렌 섬유재를 혼합하여 섬유재 조성물을 형성하고, 상기 섬유재 조성물을 용융 방사하여 웹을 형성하고, 그런 다음 상기 웹을 가열 압착하여 우수한 백색도를 가지도록 하여 제조된 것임을 특징으로 하는 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포.
제 7항에 있어서, 상기 사용된 칼슘이온 용출용 첨가제는 소듐 트리메타포스페이트, 소듐 헥사메타포스페이트, 폴리카르본산 소듐, 폴리카르본산암모늄, 폴리카르복실산 소듐, 개미산, 숙신산, 자당지방산 에스테르, 구연산나트륨, 구연산 암모늄, 염화암모늄 중에서 1종 혹은 2종 이상의 형태로 혼합하여 사용함을 특징으로 하는 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포.
제 7항에 있어서, 상기 침강제는 폴리 아크릴 아미드계의 비이온성과 양이온성 또는 음이온성이 각각 혹은 혼합되어 사용함을 특징으로 하는 탄산칼슘을 포함하는 폴리올레핀계 부직포.