KR101494099B1 - 신축성이 우수한 등방성 장섬유 부직포 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신축성이 우수한 등방성 장섬유 부직포 및 그 제조방법에 대한 것으로, 상기한 본 발명의 신축성이 우수한 등방성 장섬유 부직포는 폴리프로필렌으로 되어 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 A성분 중합체와, 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀으로 되어 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 B성분 중합체를 복합방사 형태로 방사하여 복합 장섬유를 제조하고, 방사된 복합 장섬유를 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 복합 장섬유의 웹(web)을 형성하고, 그런 다음 상기 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열·압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 제조된 것으로, 제조된 등방성 부직포의 평량이 10 내지 200g/㎡인 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 신축성이 우수한 등방성 장섬유 부직포 및 그 제조방법은 종래의 폴리프로필렌 단독방사 또는 복합방사 부직포와 다르게 한쪽을 모노 폴리프로필렌을 사용하고 다른 한쪽은 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀 중합체를 사용하여, 종래 단독 방사하던 폴리프로필렌에 비해 부직포의 중량 대비 열 봉합성이 우수하고, 신축성이 우수하며, 특히 등방성 기계적 물성이 기존 부직포 대비 우수하게 되어 상기한 종래의 문제점을 해소하였다.

Description

신축성이 우수한 등방성 장섬유 부직포 및 그 제조방법{Isotrophic nonwoven fabric having an excellent elastic property and manufacturing process thereof}

본 발명은 신축성이 우수한 등방성 장섬유 부직포 및 그 제조방법에 대한 것으로, 더욱 자세하게는, 의료용을 포함하는 위생용품 등의 다양한 물품에서 요구되는 부직포의 특성들 중에서 드레이프 특성 및 촉감과 같은 기본적인 부직포의 물성을 보유하며 또한 신축성이 우수한 등방성 장섬유 부직포 및 그 제조방법에 대한 것이다.

일반적으로, 장섬유 부직포인 스판본드 부직포는 기계적 특성 및 공기 역학적 특성이 우수하고 연속방사에 의한 생산성이 높아 다양한 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있으며, 그 재질은 폴리아미드계의 폴리에스테르나 폴리올레핀계 수지 중에서 폴리프로필렌을 이용하거나 또는 공중합 폴리머 등을 용융 방사하여 제조하는데, 이러한 장섬유 부직포는 보통 스판본드 부직포 또는 멜트스펀(Meltspuns)이라고 알려져 있다. 즉, 스펀본드(Spunbond), 멜트블로운(Meltblown) 및 이들의 조합으로부터 유래된 것이다. 장섬유 부직포는 멜트스펀 방식으로 생산되는 것을 총칭으로 하며, 상기한 바와 같이 일반적으로 폴리올레핀계 수지 및 폴리아미드계 수지를 용융 방사하여 섬유화하고 웹을 형성하여 열접착 방식에 의해 부직포를 제조하는데, 이때 결합방식에는 열접착 이외에 공지된 사항으로 수류결합, 니들펀칭, 초음파 결합, 열풍결합 및 케미컬 접착 등의 방법이 사용되고 있다.

근년 들어 생활수준이 향상됨에 따라 의료용품을 포함하는 광범위한 위생재에 부직포가 주로 사용되고 있는데, 이들 부직포는 주로 피부에 접촉되어 사용되므로 피부와의 접촉감의 개선과 신축성의 개선이 항상 요구되고 있는 실정이다. 따라서, 이러한 요구를 충족하기 위해 다양한 방법들이 제안되어 왔는데, 예를 들어 대한민국 특허출원 제2000-033191호(특허문헌 1)는 지방산 아미드화합물을 함유하는 폴리프로필렌 장섬유 부직포를 제조함에 있어 부직포의 표면 마찰계수 조절을 통하여 유연성을 향상시키고자 하였으며, 대한민국 특허출원 제2012-0034918호(특허문헌 2)는 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것으로, "스펀본드 부직포의 제조방법에 있어서, 상기 방법은 190℃에서 용융지수가 25 내지 35g/10분이고 밀도가 0.9515 내지 0.9565인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 A성분 중합체가, 제 B성분 중합체인 올레핀계 블록 코폴리머(OBC)를 섬유의 길이방향으로 둘러싸도록 하며, 이를 위해 스핀 빔과 방사 노즐 사이에 분배판을 개재시켜 코어(Core) 부에 올리핀계 블록 코폴리머(OBC)를, 그리고 쉬쓰(Sheath) 부에 상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 각각의 노즐 홀 쪽으로 유도하여 방사하여 심초형 복합 장섬유를 제조하는 공정과; 상기 방사된 복합 장섬유를 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 복합 장섬유의 웹(web)을 형성하는 공정과; 상기 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열·압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 부직포를 제조하는 공정으로 구성됨을 특징으로 하는 스펀본드 부직포의 제조방법"을 개시하고 있다.

그런데, 종래의 모노 폴리프로필렌 복합방사의 경우, 부직포의 강도 면에서는 장점이 있으나 신축성이 부족하여 신축성을 조절하는 방법과 같이 부직포 필라멘트를 변형시키는 방법이 시행되어 왔으나 그 개선에는 한계가 있었으며, 또한 용융지수 차이가 나는 폴리프로필렌을 복합방사하였을 경우, 길이 방향 및 폭 방향 간의 물성의 차이가 있어 가혹한 환경에 노출시 수축 및 변형 상의 불균형이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 부직포로서의 기본 물성을 유지하면서 등방성 물질을 갖는 부직포 개발이 요구되어 왔다.

이에 본 발명자 등은 상기한 바와 같은 장섬유 부직포의 기본물성의 유용한 특성을 유지하고 신축성을 우수하게 개선하면서 등방성 물질을 갖는 부직포 및 그 제조방법에 대해 지속적으로 연구한 결과 특정한 구성 및 재질을 사용하므로 신축성과 등방성을 현저하게 향상할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

특허문헌 1: 대한민국 특허출원 제2000-033191호 특허문헌 2: 대한민국 특허출원 제2012-0034918호

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 실정을 감안하여 된 것으로서 본 발명의 제일 목적은 다양한 용도로 유용하게 사용될 수 있는 부직포의 기본적인 물성을 유지하면서 신축성이 우수하고 등방성이 향상된 장섬유 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 특성을 갖는 장섬유 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 폴리프로필렌과 특정한 탄성 중합체를 일정한 비율로 사용하여 복합방사하여 제조하므로 탄성 중합체의 적정한 탄성력을 보유하여 신축성이 우수하면서 등방성이 우수하게 발현되도록 할 수 있음을 밝혀내어 달성되었다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 신축성이 우수한 등방성 장섬유 부직포의 제조 방법은;

장섬유 부직포의 제조에 있어서,

상기 방법은 폴리프로필렌으로 되어 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 A성분 중합체와, 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀으로 되어 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 B성분 중합체를 복합방사 형태로 방사하며, 이를 위해 스핀 빔과 방사 노즐 사이에 분배판을 개재시켜 일측부에 폴리프로필렌을, 그리고 타측부에 상기 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀을 각각의 노즐 홀 쪽으로 유도하여 방사하여 복합 장섬유를 제조하는 공정과;

상기 방사된 복합 장섬유를 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 복합 장섬유의 웹(web)을 형성하는 공정과;

상기 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열·압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 부직포를 제조하는 공정으로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 복합방사를 위한 분배판은 사이드 바이 사이드 형태의 것을 사용함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 일측부와 타측부의 중합체 비율은 95:5, 바람직하기로는 90:10 내지 70:30임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 방사 장섬유는 그 섬유 직경이 15 내지 35μm로 되도록 함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 열압착시 결합 캘랜더의 구성은 접착 면적을 한정하는 것은 아니지만, 한쪽은 통상적으로 접착면적이 10 내지 20%을 가지는 엠보스 롤, 다른 한쪽은 표면이 매끄러운 스위밍 롤(Swimming roll)로 구성되며, 이때 열적 온도는 바람직하게 80 내지 120℃, 더 바람직하게는 90 내지 110℃임을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 신축성이 우수한 등방성 장섬유 부직포는;

폴리프로필렌으로 되어 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 A성분 중합체와, 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀으로 되어 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 B성분 중합체를 복합방사 형태로 방사하여 복합 장섬유를 제조하고, 방사된 복합 장섬유를 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 복합 장섬유의 웹(web)을 형성하고, 그런 다음 상기 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열·압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 제조된 것으로, 제조된 등방성 부직포의 평량이 10 내지 200g/㎡인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 용융 압출되고 공기압으로 연신성 부직물로 됨을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포의 부직물을 포함하는 연신성 적층물로 됨을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포의 부직물을 포함하는 1회용 기저귀나 생리용 냅킨 등의 흡수성 물품, 와이퍼 등의 청소용품, 마스크 등의 거즈나 붕대 등 의료품으로 됨을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 신축성이 우수한 등방성 장섬유 부직포 및 그 제조방법은 종래의 폴리프로필렌 단독방사 또는 복합방사 부직포와 다르게 한쪽을 모노 폴리프로필렌을 사용하고 다른 한쪽은 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀 중합체를 사용하여, 종래 단독 방사하던 폴리프로필렌에 비해 부직포의 중량 대비 열 봉합성이 우수하고, 신축성이 우수하며, 특히 등방성 기계적 물성이 기존 부직포 대비 우수하게 되어 상기한 종래의 문제점을 해소하였다.

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

본 발명에서 사용된 "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 "복합방사"라는 용어는 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 의미하는 것으로, 섬유의 횡단면은 사이드 바이 사이드형(side-by-side), 땅콩형, 편심형과 같은 많은 여러 가지 배열을 취할 수 있다. 본 발명에서는 이들 세 종류 중 사이드 바이 사이드가 가장 바람직하다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 신축성이 우수한 등방성 장섬유 부직포의 제조 방법은 통상의 장섬유 부직포의 제조에 있어서, 상기 방법은 폴리프로필렌으로 되어 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 A성분 중합체와, 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀으로 되어 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 B성분 중합체를 복합방사 형태로 방사하며, 이를 위해 스핀 빔과 방사 노즐 사이에 분배판을 개재시켜 일측부에 폴리프로필렌을, 그리고 타측부에 상기 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀을 각각의 노즐 홀 쪽으로 유도하여 방사하여 복합 장섬유를 제조하는 공정과; 상기 방사된 복합 장섬유를 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 복합 장섬유의 웹(web)을 형성하는 공정과; 상기 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열·압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 부직포를 제조하는 공정으로 구성되어 진다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 본 발명에 따른 복합방사를 위한 분배판은 땅콩형이나 편심형의 사용을 배제하는 것은 아니지만, 병열형인 사이드 바이 사이드 형태의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 형태의 분배판을 사용하여 상기 일측부와 타측부의 중합체 비율이 95:5, 바람직하기로는 90:10 내지 70:30로 되도록 구성한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 방사 장섬유는 그 섬유 직경이 15 내지 35μm로 되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 열압착시 결합 캘랜더의 구성은 접착 면적을 한정하는 것은 아니지만, 한쪽은 통상적으로 접착면적이 10 내지 20%을 가지는 엠보스 롤, 다른 한쪽은 표면이 매끄러운 스위밍 롤(Swimming roll)로 구성되며, 이때 열적 온도는 바람직하게 80 내지 120℃, 더 바람직하게는 90 내지 110℃로 할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 모노 폴리프로필렌과 탄성 에틸렌-옥텐계올레핀 중합체의 복합방사(특히, 사이드 바이 사이드) 형태로 하여 신축성이 우수하며, 등방성 기계적 물성이 우수한 스판본드 부직포를 제공할 수 있다.

상기 본 발명에 따른 사이드 바이 사이드 부의 비율이 부직포 전체 중량 기준으로 하여, 폴리프로필렌과 에틸렌-옥텐계 올레핀 중합체가 95:5 내지 70:30으로 할때 신축성 및 등방성 물성의 측면에서 가장 바람직하다.

상기와 같이 본 발명에 따른 부직포는 복합방사, 예를 들어 사이드 바이 사이드 형태로 하여 에틸렌-옥텐계 중합체의 함량이 적게 들어가게 되어도, 우수한 신축특성을 발휘하게 되는 점이 본 발명의 가장 큰 이점이라 할 수 있을 것이다. 또한, 적은 비율로 우수한 신축 특성을 발휘하므로 부직포 제조 단가가 낮아지는 이점을 제공할 수 있다.

만일, 폴리프로필렌과 에틸렌-옥텐계 올레핀 중합체를 동일비율, 즉, 5:5로 제조하면, 피부 접촉용도로 바람직하지 않은 점착성을 가지게 되어 바람직하지 않게 된다.

또한, 본 발명에 따라 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀 중합체를 첨가하여 복합방사 형태로 제조함에 따라, 기존의 폴리프로필렌 대비 가로방향과 세로방향의 기계적 물성이 우수하여, 이등방성 수축 및 주름 발생을 예방할 수 있는 이점을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예로 보다 자세히 설명하지만 본 발명의 범주가 이들 실시예에 한정하는 것은 아님은 물론이다.

실시예 1

독일 라이펜호이저(Reifenhauser) 사의 설비를 이용하였으며, 부직포의 제조 방법에 있어서는 원료를 계량하는 도징(Dosing) 시스템을 이용하여 폴리프로필렌과 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀 중합체를 일정한 비율로 익스트루더(Extruder)로 전달하여 혼합물을 방사하며, 방사된 필라멘트는 벌집 모양의 챔버를 통하여 분사되는 냉각공기에 의해 고화하고 상부에서 불어주는 공기와 컨베이어 벨트 하부에서 흡입하는 공기의 압력에 의해 연신하고 컨베이어 벨트 상에 일정한 중량으로 적층하여 웹을 형성한 후, 열적 본딩을 하여 부직포를 제조하였다.

사용된 원료는 일측부에 폴리프로필렌으로 하고 타측부에 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀 중합체로 하여 사이드 바이 사이드 형태로 총 섬유의 95/5로 하여 병렬형 방사구에 유입하였다.

실시예 2

상기 일측부의 폴리프로필렌과 타측부에 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀 중합체의 비율을 90/10으로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 부직포를 제조하였다.

실시예 3

상기 일측부의 폴리프로필렌과 타측부에 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀 중합체의 비율을 70/30으로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 부직포를 제조하였다.

비교예 1

상기 일측부의 폴리프로필렌과 타측부에 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀 중합체의 비율을 50/50으로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 부직포를 제조하였다.

실험예

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 부직포에 대해 다음과 같이 각각이 물성을 평가하여 그 결과를 다음 표 1에 나타냈다.

(1) 단위면적당 무게(중량:g/㎡) : ASTM D 3776-1985의 방법에 준해 측정하였다.

(2) 인장강도 : 인장시험기(United) 측정설비를 이용하여 KSK 0743법에 의해 시험 편 폭 10cm, 간격 10cm의 시험 편을 인장속도 500mm/min의 조건으로 인장하여 최대 하중을 구하였다.

(3) 인장신도 : 상기 (2)의 방법으로 측정한 최대 신장시의 신도를 구하였다.

항 목	단 위	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1
부직포 총중량	gsm	25	25	25	25
A성분 함량	%	95	90	70	50
B성분 함량	%	5	10	30	50
캘린더 상부 온도	℃	110	110	110	110
캘린더 하부 온도	℃	110	110	110	110
캘린더 선압	Kgf/cm	80	80	80	80
강도(MD)	Kgf/5cm	5.08	5.10	4.67	3.81
강도(CD)	Kgf/5cm	4.77	4.58	4.33	3.44
신도(MD)	%	60	68	83	95
신도(CD)	%	66	76	91	86

상기 본 발명에 따른 각 실시예의 부직포는 신축성과 등방성의 물성뿐 아니라 기타 부직포의 일반적인 물성이 우수한 것으로 나타난 반면, 비교예 1은 높은 점착성을 나타내어 피부 접촉용도로 바람직하지 않은 것으로 판단되었다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서는 신축성과 등방성이 우수한 장섬유 부직포와 그 제조방법에 대한 바람직한 실시형태에 대해 기술하였지만, 그 내용은 상기 실시형태에 기술된 내용에만 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (6)

1. 장섬유 부직포의 제조방법에 있어서,
   상기 제조방법은 폴리프로필렌으로 되어 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 A성분 중합체와, 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀으로 되어 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 B성분 중합체를 복합방사 형태로 방사하며, 이를 위해 스핀 빔과 방사 노즐 사이에 분배판을 개재시켜 일측부에 폴리프로필렌을, 그리고 타측부에 상기 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀을 각각의 노즐 홀 쪽으로 유도하여 방사하여 복합 장섬유를 제조하는 공정과;
   상기 방사된 복합 장섬유를 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 복합 장섬유의 웹(web)을 형성하는 공정과;
   상기 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열 압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 부직포를 제조하는 공정으로 구성되고,
   여기서, 상기 일측부와 타측부의 중합체 비율은 중량비로 95:5 내지 70:30으로 하고, 상기 열 압착시 결합 캘랜더의 구성은 한쪽은 접착면적이 10 내지 20%을 가지는 엠보스 롤로 하고, 다른 한쪽은 표면이 매끄러운 스위밍 롤(Swimming roll)로 구성하며, 이때 열적 온도는 80 내지 120℃로 함을 특징으로 하는 신축성이 우수한 등방성 장섬유 부직포의 제조 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 복합방사를 위한 분배판은 사이드 바이 사이드 형태의 것을 사용함을 특징으로 하는 신축성이 우수한 등방성 장섬유 부직포의 제조 방법.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 방사 장섬유는 그 섬유 직경이 15 내지 35μm로 되도록 함을 특징으로 하는 신축성이 우수한 등방성 장섬유 부직포의 제조 방법.
   
5. 삭제
6. 삭제