KR101586196B1 - Method of manufacturing wet-laid nonwoven fabric by using polyarylates short fiber and wet-laid nonwoven fabric manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폴리아릴레이트계 단섬유를 이용한 습식 부직포의 제조방법 및 이로 제조된 습식 부직포에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 폴리아릴레이트계 멀티필라멘트를 일정길이로 절단하는 방법으로 제조되어 절단면에서 폴리아릴레이트계 단섬유들이 서로 결합 또는 접합되어 있는 폴리아릴레이트계 단섬유 번들(Bundle)로 부터 이를 구성하는 폴리아릴레이트계 단섬유들을 공기흐름을 이용하여 효과적으로 분리 및 포집한 후, 분리/포집된 단섬유들로 내열성, 내수성 및 내광성 등이 뛰어난 습식 부직포를 제조하는 방법 및 이로 제조된 습식 부직포에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a wet-laid nonwoven fabric using polyarylate-based short fibers and a wet-laid nonwoven fabric produced by the method, and more particularly, to a method for producing a polyarylate- The polyarylate staple fibers constituting the polyarylate staple fiber bundle (Bundle) having staple fibers bonded or bonded to each other are effectively separated and collected by using an air flow, and the staple fibers collected / , Water resistance and light resistance, and a wet nonwoven fabric produced by the method.
고강도 섬유의 일종인 폴리페닐렌술파이드 섬유 또는 아라미드 섬유는 필라멘트 상의 장섬유 형태나 단섬유 형태로 다양한 산업자재로 널리 이용되고 있다.Polyphenylene sulfide fibers or aramid fibers, which are high-strength fibers, are widely used as various industrial materials in the form of filamentary filamentary fibers or short fibers.
상기 폴리페닐렌술파이드 섬유 또는 아라미드 섬유는 고분자 방사 도프(Dope)를 방사하여 멀티필라멘트(Multi-filament) 상의 장섬유 형태로 제조된 후, 장섬유 형태 그대로 직물용 소재나 일방향 직물(Unidirectional fabric) 소재로 사용하기도 하며, 상기 멀티필라멘트 번들을 일정길이로 절단하여 단섬유 형태로 제조되어 습식 부직포 소재 등으로 사용하기도 하였다.The polyphenylene sulfide fiber or the aramid fiber is produced by spinning a polymeric radiation dope into a long fiber form on a multi-filament, and thereafter, the fiber material or the unidirectional fabric material And the multifilament bundle is cut into a predetermined length to be formed into a short fiber form and used as a wet nonwoven fabric or the like.
고강도 섬유의 일종인 폴리페닐렌술파이드 섬유 또는 아라미드 섬유는 장섬유 형태인 멀티필라멘트 또는 그의 번들(Bundle)을 일정한 길이로 절단하여 단섬유 번들(Bundle)을 제조하는 경우, 절단면에서 단섬유들이 서로 접합되는 현상이 심하게 일어나지 않기 때문에 폴리페닐렌술파이드 단섬유 또는 아라미드 단섬유를 이용하여 공지된 방법으로 습식 부직포를 제조하는 것이 가능하였다.The polyphenylene sulfide fiber or the aramid fiber, which is one kind of high-strength fiber, is produced by cutting a multifilament or a bundle thereof having a long fiber form to a predetermined length to produce a short fiber bundle, It is possible to produce a wet-laid nonwoven fabric by a known method using polyphenylene sulfide staple fibers or aramid staple fibers.
참고로, 대한민국 공개특허 제10-2011-0040843호에서는 폴리페닐렌술파이드 단섬유를 이용하여 습식 부직포를 제조하는 방법을 게재하고 있다.For reference, Korean Patent Publication No. 10-2011-0040843 discloses a method for producing a wet-laid nonwoven fabric using polyphenylene sulfide staple fibers.
이에반해, 고강도 섬유의 일종인 폴리아릴레이트(Polyarylate)계 섬유 장섬유 형태인 멀티-필라멘트 또는 그의 번들(Bundle)을 일정한 길이로 절단하여 단섬유 번들(Bundle)을 제조하는 경우, 절단면에서 단섬유들이 서로 접합되는 현상이 매우 심해서 통상의 분리장치, 예를들면 벨트타입의 분리장치나 디스크 타입의 분리장치와 같은 기계식 장치,로는 상기 단섬유 번들(Bundle)로부터 단섬유를 물성 저하없이 효과적으로 분리, 포집하기 어려웠다.On the other hand, when a short fiber bundle is produced by cutting a bundle of a polyarylate fiber, which is a kind of high-strength fiber, of a multi-filament or a bundle thereof, to a predetermined length, A mechanical separator such as a separator of a belt type or a separator of a disk type can effectively separate and separate short fibers from the short fiber bundle without deteriorating physical properties, It was difficult to collect.
그로인해, 폴리아릴레이트계 섬유는 필라멘트 상의 장섬유 형태로 직물용 소재나 일방성 직물 소재로 주로 사용될 뿐 단섬유 형태로 습식 부직포를 제조하는데는 사용되지 못하는 문제점이 있었다.
Therefore, the polyarylate fibers are mainly used as a filamentary material or a monolithic fabric material in the form of filamentary long fibers, but are not used to produce wet nonwoven fabrics in the form of short fibers.
본 발명의 과제는 절단면에서 폴리아릴레이트계 단섬유들이 서로 접합되어 있는 폴리아릴레이트계 단섬유 번들로부터 이를 구성하는 폴리아릴레이트 단섬유들을 섬유 손상 없이 효과적으로 분리 및 포집하는 공정을 포함하고 있어서 폴리아릴레이트 단섬유를 이용하여 습식 부직포를 제조할 수 있는 방법을 제조하는 것이다.
Disclosed is a method for effectively separating and collecting polyarylate staple fibers constituting the polyarylate staple fiber bundle in which polyarylate staple fibers are bonded to each other at a cutting face without damaging the fibers. And a method of producing a wet-laid nonwoven fabric using fibers.
이와같은 과제를 달성하기 위해서 본 발명에서는 절단면에서 폴리아릴레이트계 단섬유들이 서로 접합되어 있는 폴리아릴레이트계 단섬유 번들(Bundle)을 공기기류를 이용한 분리 및 포집장치에 투입하여 상기 폴리아릴레이트계 단섬유 번들을 구성하고 있는 폴리아릴레이트계 단섬유들을 분리 및 포집한 다음, 분리/포집된 폴리아릴레이트계 단섬유들을 물에 분산시켜 단섬유 슬러리를 제조한 다음, 이를 초지화 건조 및 권취하여 습식 부직포를 제조한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, a polyarylate short fiber bundle having polyarylate short fibers bonded to each other at a cutting face is introduced into a separating and collecting device using an air stream to separate the polyarylate short fiber bundle The polyarylate staple fibers constituting the polyarylate staple fibers are separated and collected, and the separated / collected polyarylate staple fibers are dispersed in water to prepare a monofilament slurry, which is then subjected to paper-making, drying and winding to produce a wet- .
구체적으로, 본 발명에서는 절단면에서 폴리아릴레이트계 단섬유들이 서로 결합 또는 접합된 폴리아릴레이트계 번들로부터 이를 구성하는 폴리아릴레이트계 단섬유들을 분리하기 위해서 종래 벨트나 디스크에 의한 물리적 마찰력을 이용하는 대신에 공기기류를 이용한다.
More specifically, in the present invention, in order to separate polyarylate staple fibers constituting the bundle of polyarylate bundles in which the polyarylate staple fibers are bonded or bonded to each other at the cut surface, instead of using the physical friction force by the conventional belt or disk, .
본 발명은 공기기류를 이용하여 절단면에서 폴리아릴레이트계 단섬유들이 서로 접합되어 있는 폴리아릴레이트계 단섬유 번들로부터 이를 구성하는 폴리아릴레이트계 단섬유들을 섬유 손상없이 효과적으로 분리 및 포집할 수 있어서 폴리아릴레이트계 단섬유를 포함하는 습식 부직포를 제조할 수 있다.The present invention can effectively separate and collect polyarylate staple fibers constituting the polyarylate staple fiber bundle in which the polyarylate staple fibers are bonded to each other at the cut surface by using air currents without damaging the fibers, A wet nonwoven fabric containing fibers can be produced.
또한, 본 발명의 습식 부직포는 저유전율, 내열성, 내수성, 내광성 등이 우수하여 전자회로기판용 절연소재나 배터리 분리막 소재 등으로 유용하다.
The wet-laid nonwoven fabric of the present invention is excellent in low dielectric constant, heat resistance, water resistance, light resistance and the like, and is useful as an insulating material for an electronic circuit board and a battery separator material.
도 1은 본 발명으로 제조된 습식 부직포의 표면 사진.
도 2는 본 발명에서 사용하는 분리 및 포집장치의 단면 개략도.
도 3은 폴리아릴레이트계 단섬유 번들의 현미경 사진.
도 4는 폴리아릴레이트계 단섬유 번들의 절단면을 60배 확대한 현미경 사진.
도 5는 폴리아릴레이트계 단섬유 번들의 절단면을 1,000배 확대한 현미경 사진.
도 6은 도 2의 분리 및 포집장치로 분리된 폴리아릴레이트계 단섬유들의 현미경 사진.1 is a photograph of the surface of a wet-laid nonwoven fabric produced according to the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view of a separation and collection device used in the present invention.
3 is a photomicrograph of a polyarylate based short fiber bundle.
Fig. 4 is a microscope photograph showing a cross-section of a polyarylate staple bundle bundle enlarged by 60 times. Fig.
Fig. 5 is a microscope photograph showing a cut surface of a polyarylate staple fiber bundle enlarged 1,000 times. Fig.
Figure 6 is a micrograph of polyarylate staple fibers separated by the separating and collecting device of Figure 2;
이하, 첨부한 도면등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 (ⅰ) 폴리아릴레이트계 멀티필라멘트를 일정길이로 절단하여 폴리아릴레이트계 단섬유 번들(Bundle)을 제조하는 공정; (ⅱ) 상기 폴리아릴레이트계 단섬유 번들을 분리 및 포집장치 내에 투입한 후 상기 폴리아릴레이트계 단섬유 번들을 구성하고 있는 폴리아릴레이트계 단섬유들을 분리 및 포집하는 공정; 및 (ⅲ) 상기와 같이 분리 및 포집된 폴리아릴레이트계 단섬유들을 물에 분산시켜 단섬유 슬러리를 제조한 후 상기 단섬유 슬러리를 초지화하여 건조 및 권취하는 공정;을 포함한다.(I) a step of cutting a polyarylate-based multifilament to a predetermined length to prepare a polyarylate-based monofilament bundle (Bundle); (Ii) separating and collecting the polyarylate staple fibers constituting the polyarylate staple fiber bundle after the polyarylate staple fiber bundle is put into a separation and collecting device; And (iii) dispersing and dispersing the polyarylate staple fibers as described above in water to prepare a short fiber slurry, followed by papermaking the short fiber slurry, followed by drying and winding.
상기 분리 및 포집장치는 도 2에 도시된 바와 같이 절단면에서 폴리아릴레이트계 단섬유들이 서로 접합되어 있는 폴리아릴레이트계 단섬유 번들로부터 상기 폴리아릴레이트계 단섬유들을 분리시켜주는 분리쳄버(10)와 상기 분리쳄버에서 분리된 폴리아릴레이트계 단섬유(F)들을 포집하는 포집쳄버(20)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the separating and collecting apparatus includes a
상기 분리쳄버(10)의 상단부 중앙에는 폴리아릴레이트계 단섬유 번들을 분리쳄버(10) 내로 투입할 수 있는 투입구(11)가 설치되어 있고, 상기 분리쳄버(10)의 상단부 양측 내부 각각에는 공기공급기(12)와 연결되어 분리쳄버(10) 내로 공기를 분사해 줄 수 있는 공기분사노즐(13)들이 설치되어 있고, 상기 분리쳄버(10)의 하단부에는 모터(M)에 의해 회전되는 프로펠러(14)가 설치되어 있다.In the center of the upper end of the
상기 포집쳄버(20)의 일측 말단부는 상기 분리쳄버(10)와 연통 되어있다.One end of the
포집쳄버(20) 양측 말단부 중에서 분리쳄버(10)와 연통되는 일측 말단부에는 분리되지 않는 폴리아릴레이트계 단섬유(F)들은 통과시키지 않으면서 분리된 폴리아릴레이트계 단섬유(F)들만 공기와 함께 통과시켜주는 여과필터(21)가 설치되어 있으며 나머지 일측 말단부에는 분리된 폴리아릴레이트계 단섬유(F)들은 통과시키지 않으면서 공기만 통과시켜주는 포집필터(22)가 설치되어있다.Only the separated polyarylate staple fibers (F) are passed together with the air without passing through the polyarylate staple fibers (F) which are not separated from the both ends of the
상기 여과필터(21)은 30~40 메쉬(Mesh)이고, 상기 포집필터(22)는 10~20메쉬(Mesh)인 것이 바람직하다.It is preferable that the
상기 투입구(11)는 개방 후 밀폐가 가능하게 구성된다.The inlet (11) is configured to be able to be sealed after being opened.
도 2에 도시된 바와 같이 투입구(11)를 통해 분리쳄버(10) 내로 투입된 폴리아릴레이트계 단섬유 번들을 분리쳄버(10) 내에서 공기분사노즐(13)과 프로펠러(14)에 의해 일어나는 공기기류를 따라 움직이면서 공기기류와 마찰을 일으킨다. 그로 인해 폴리아릴레이트계 단섬유 번들의 절단면에서 서로 결합 또는 접합되어 있는 폴리아릴레이트계 단섬유들은 섬유 손상 없이 효과적으로 서로 분리된다.The polyarylate bundle of short fibers inserted into the
도 2에서 화살표는 공기기류의 방향을 나타낸다.In Fig. 2, the arrow indicates the direction of the air flow.
상기와 같이 분리쳄버(10) 내에서 서로 분리된 폴리아릴레이트계 단섬유(F)들은 여과필터(21)를 통해 공기와 함께 포집쳄버(20) 내로 이동한 다음, 포집필터(22)에 의해 포집쳄버(20)내에 포집된다.The polyarylate staple fibers F separated from each other in the
본 발명에 따라 습식 부직포를 제조하는 구현 일례를 살펴본다.An example of the production of a wet-laid nonwoven fabric according to the present invention will now be described.
실시예Example 1 One
먼저, 폴리아릴레이트계 멀티필라멘트를 일정길이로 절단하여 폴리아릴레이트계 단섬유 번들(Bundle)을 제조하였다.First, the polyarylate based multifilament was cut to a predetermined length to prepare a polyarylate short fiber bundle (Bundle).
도 3 내지 도 5는 상기와 같이 제조된 폴리아릴레이트계 단섬유 번들의 현미경 사진이다.3 to 5 are photomicrographs of polyarylate short fiber bundles prepared as described above.
다음으로, 상기와 같이 제조된 폴리아릴레이트계 단섬유 번들을 도 2의 분리 및 포집장치 내에 투입한 후 공기기류를 이용하여 이들로부터 폴리아릴레이트계 단섬유들을 분리 및 포집하였다.Next, the polyarylate staple fiber bundles prepared as described above were put into a separating and collecting device of FIG. 2, and polyarylate staple fibers were separated and collected from them using an air stream.
도 6은 분리 및 포집된 폴리아릴레이트계 단섬유의 현미경 사진이다.6 is a photomicrograph of the separated and collected polyarylate staple fiber.
다음으로, 상기와 같이 분리 및 포집된 폴리아릴레이트계 단섬유들을 물에 분산시켜 단섬유 슬러리를 제조한 다음, 제조된 단섬유 슬러리는 습식 적층기에 적층하여 초지화한 다음, 계속해서 건조/압착하여 습식 부직포를 제조하였다.Next, the polyarylate staple fibers separated and collected as described above were dispersed in water to prepare a monofilament slurry, and the monofilament slurry thus prepared was laminated on a wet lamination machine, followed by papermaking, followed by drying / pressing Wet nonwoven fabric was prepared.
도 1은 상기와 같이 제조된 습식 부직포의 표면 사진이다.1 is a photograph of the surface of the wet nonwoven fabric produced as described above.
비교실시예Comparative Example 1 One
먼저, 폴리아릴레이트계 멀티필라멘트를 일정길이로 절단하여 폴리아릴레이트계 단섬유 번들(Bundle)을 제조하였다.First, the polyarylate based multifilament was cut to a predetermined length to prepare a polyarylate short fiber bundle (Bundle).
다음으로, 상기와 같이 제조된 폴리아릴레이트계 단섬유 번들에 벨트식 분리장치로 물리적 마찰력을 부여하여 상기 폴리아릴레이트계 단섬유 번들로부터 폴리아릴레이트계 단섬유를 분리, 포집하려고 하였으나, 섬유 손상이 심하여 폴리아릴레이트계 단섬유를 분리, 포집하는 것이 불가능하였다. 그로인해 폴리아릴레이트계 단섬유를 이용하여 습식 부직포를 제조하는 것도 불가능하였다.
Next, the polyarylate staple fiber bundle thus prepared was subjected to a physical friction force by a belt type separator to separate and collect the polyarylate staple fiber bundle from the polyarylate staple fiber bundle. However, It was impossible to separate and collect the relay-type staple fibers. Therefore, it was also impossible to produce a wet-laid nonwoven fabric using polyarylate staple fibers.
10 : 분리쳄버 20 : 포집쳄버
11: 투입구 21 : 여과필터
12 : 공기공급기 22 : 포집필터
13 : 공기분사노즐 14 : 프로펠러
F : 폴리아릴레이트계 단섬유 M : 모터10: separation chamber 20: collection chamber
11: inlet 21: filtration filter
12: air feeder 22: collection filter
13: air injection nozzle 14: propeller
F: Polyarylate staple fiber M: Motor
Claims (4)
(ⅱ) 상기 폴리아릴레이트계 단섬유 번들을 분리 및 포집장치 내에 투입한 후 상기 폴리아릴레이트계 단섬유 번들을 구성하고 있는 폴리아릴레이트계 단섬유들을 분리 및 포집하는 공정; 및
(ⅲ) 상기와 같이 분리 및 포집된 폴리아릴레이트계 단섬유들을 물에 분산시켜 단섬유 슬러리를 제조한 후 상기 단섬유 슬러리를 초지화하여 건조 및 권취하는 공정;을 포함하며, 상기 분리 및 포집장치는 절단면에서 폴리아릴레이트계 단섬유들이 서로 접합되어 있는 폴리아릴레이트계 단섬유 번들로부터 상기 폴리아릴레이트계 단섬유들을 분리시켜주는 분리쳄버(10)와 상기 분리쳄버에서 분리된 폴리아릴레이트계 단섬유(F)들을 포집하는 포집쳄버(20)로 구성되며, 상기 분리쳄버(10)의 상단부 중앙에는 폴리아릴레이트계 단섬유 번들을 분리쳄버(10) 내로 투입할 수 있는 투입구(11)가 설치되어 있고, 상기 분리쳄버(10)의 상단부 양측 내부 각각에는 공기공급기(12)와 연결되어 분리쳄버(10) 내로 공기를 분사해 줄 수 있는 공기분사노즐(13)들이 설치되어 있고, 상기 분리쳄버(10)의 하단부에는 모터(M)에 의해 회전되는 프로펠러(14)가 설치되어 있고, 상기 포집쳄버(20)의 일측 말단부는 상기 분리쳄버(10)와 연통되어 있고, 포집쳄버(20) 양측 말단부 중에서 분리쳄버(10)와 연통되는 일측 말단부에는 분리되지 않는 폴리아릴레이트계 단섬유(F)들은 통과시키지 않으면서 분리된 폴리아릴레이트계 단섬유(F)들만 공기와 함께 통과시켜주는 여과필터(21)가 설치되어 있으며 나머지 일측 말단부에는 분리된 폴리아릴레이트계 단섬유(F)들은 통과시키지 않으면서 공기만 통과시켜주는 포집필터(22)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리아릴레이트계 단섬유를 이용한 습식 부직포의 제조방법.(I) a step of cutting a polyarylate-based multifilament to a predetermined length to produce a polyarylate short fiber bundle;
(Ii) separating and collecting the polyarylate staple fibers constituting the polyarylate staple fiber bundle after the polyarylate staple fiber bundle is put into a separation and collecting device; And
(Iii) separating and collecting the polyarylate staple fibers as described above in water to prepare a monofilament slurry, followed by papermaking, drying and winding the monofilament slurry, Comprises a separation chamber (10) for separating the polyarylate staple fibers from a polyarylate staple fiber bundle in which the polyarylate staple fibers are bonded to each other at the cut surface, and a polyarylate staple fiber (F) And a collecting chamber 20 for collecting the polyarylate short fiber bundle into the separating chamber 10 at the center of the upper end of the separating chamber 10, Air injection nozzles 13 connected to the air supply unit 12 and capable of spraying air into the separation chamber 10 are installed on both sides of the upper end of the chamber 10 A propeller 14 rotated by a motor M is installed at a lower end of the separation chamber 10 and one end of the collection chamber 20 communicates with the separation chamber 10, Only the polyarylate staple fibers (F) separated without passing through the polyarylate staple fibers (F) which are not separated from the both ends of the chamber (20) communicating with the separation chamber (10) And a collecting filter (22) for passing only the air without passing through the separated polyarylate staple fibers (F) is provided at the other end of the filtration filter (21) (Method for manufacturing wet nonwoven fabric using short fibers).
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