KR101863372B1 - 내열성 및 강도가 향상된 폴리락트산 스펀본드 부직포의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내열성 및 강도가 향상된 폴리락트산 스펀본드(Spunbond) 부직포 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 상기한 본 발명의 내열성 및 강도가 향상된 폴리락트산 스펀본드 부직포는 스펀본드 부직포를 최외층으로 하고 내층에 적어도 하나 이상의 멜트블로운 부직포층을 갖는 다층구조의 스펀본드 부직포에 있어서, 상기 부직포의 내층은 1층 이상의 폴리락트산 멜트블로운 부직포층을 갖고 1층 이상의 스펀본드 부직포층 또는 폴리락트산 멜트블로운 부직포층이 부가적으로 적층되어 구성되어 지되, 연속적으로 구동되는 스크린 벨트 상에 스펀본드 부직포층을 적층하고 스펀본드 부직포층 위에 1층 이상의 폴리락트산 멜트블로운 부직포층을 적층하며 필요에 따라 1층 이상의 스펀본드 부직포층 또는 폴리락트산 멜트블로운 부직포층을 부가적으로 적층한 다음, 다시 스펀본드 부직포층을 적층하고 열칼렌더를 이용하여 열과 압력을 동시에 부여하므로서 열점착시켜 제조되며, 상기 폴리락트산 멜트블로운 부직포는 폴리락트산에 고분자 사슬 연장제를 전체중량의 1 내지 5 중량%로 부가한 칩으로부터 방사되어 얻어진 것임을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 내열성 및 강도가 향상된 폴리락트산 스펀본드 부직포는 폴리락트산 멜트블로운 부직포의 제조에 고분자 사슬 연장제를 부가하고 열풍량을 제어하여 가수분해를 차단하여 내열성과 강도가 우수하면서 친환경적인 고분자인 폴리락트산을 사용함으로써 탄소배출 저감에도 유리한 폴리락트산 스펀본드 부직포를 제조할 수 있다.

Description

내열성 및 강도가 향상된 폴리락트산 스펀본드 부직포의 제조 방법 {The method for manufacturing polylactic acid spunbond nonweaven fiber having an improved heat resistance}

본 발명은 내열성 및 강도가 향상된 폴리락트산 스펀본드(Spunbond) 부직포의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 스펀본드 부직포를 최외층으로 하고, 내층은 적어도 1층의 폴리락트산 멜트블로운(Meltblown) 부직포 층을 갖고 필요에 따라 적어도 1층 이상의 스펀본드 부직포층 및/또는 폴리락트산 멜트블로운 부직포층이 부가적으로 적층되어 구성되어 지되, 연속적으로 구동되는 스크린 벨트 상에 스펀본드 부직포층을 적층하고 스펀본드 부직포층 위에 적어도 1층의 폴리락트산 멜트블로운 부직포층을 적층하며 필요에 따라 적어도 1층 이상의 스펀본드 부직포층 및/또는 폴리락트산 멜트블로운 부직포층을 부가적으로 적층한 다음, 다시 스펀본드 부직포층을 적층하고 열칼렌더를 이용하여 열과 압력을 동시에 부여하므로서 열점착시켜 제조하며, 이때 폴리락트산 멜트블로운 부직포의 제조에 고분자 사슬 연장제를 부가하고 열풍량을 제어하여 가수분해를 차단하여 내열성과 강도가 우수하면서 친환경적인 고분자인 폴리락트산을 사용함으로써 탄소배출 저감에도 유리한 내열성 및 강도가 향상된 폴리락트산 스펀본드 부직포의 제조 방법에 관한 것이다.

일회용 위생 제품은 유아용 기저귀, 배변연습용 팬츠 기저귀 및 성인실금용 기저귀, 폴리에틸렌(PE) 필름과 합지(Lamination)하는 위생재, 생리대 등과 같이 현재 많은 분야에 폭넓게 사용되고 있다. 구체적으로, 유아 및 어린이 위생 분야에서는 기저귀 및 유아 배변훈련용 속 팬츠가 일반적으로 재사용가능한 천 위생 용품을 대체해 오고 있다. 다른 대표적인 일회용 위생 제품으로는 여성 위생 제품, 예를 들면 생리대 또는 탐폰, 성인 실금용 제품, 및 보건 위생 제품, 예를 들면 수술용 드레이프 또는 상처드레싱을 들 수 있다. 대표적인 일회용 위생 제품은 일반적으로 표면 시트, 배면 시트, 및 표면 시트와 배면 시트 사이의 위생 구조물을 포함하는 복합 구조물을 포함한다. 또한, 이들 제품은 보통 제품을 착용자에 꼭 맞추기 위한 몇몇 유형의 체결 시스템을 포함한다.

비록 현재의 일회용 아기 기저귀 및 다른 일회용 위생 제품들이 일반적으로 대중에 의해 받아들여지고 있지만, 이들 제품은 특정 영역에서 여전히 개선의 여지를 갖고 있다. 예를 들면, 고체 쓰레기 처리에 대한 관심이 전 세계적으로 증가되고 있다. 쓰레기매립지가 계속해서 가득차게 되면서, 일회용제품에서 원료 감소, 일회용 제품에 보다 많은 재활용가능하거나 그리고 부가하여 분해가능한 성분의 혼입 및 쓰레기매립과 같은 수단 이외의 방법에 의해 폐기처리될 수 있는 제품의 고안에 대한 요구가 증가되고 있는 실정이다. 이 때문에, 일반적으로 사용 중에는 그의 일체성 및 강도를 보유하지만, 사용 후에는 재료가 보다 효율적으로 폐기될 수 있는 일회용 위생 제품에 사용될 수 있는 신규 재료의 필요성이 크게 증대하고 있다. 이러한 요구에 부응할 수 있는 것으로, 예를 들면 폴리락트산으로 제조된 부직포는 퇴비화에 의해 용이하게 및 효율적으로 폐기처리될 수 있고 또한 폴리락트산은 중합공정에서부터 폐기까지 발생되는 이산화탄소의 양이 현재 범용으로 이용되고 있는 고분자보다 낮아 탄소배출 저감에 유리한 장점이 있어 이들의 사용이 고려되어 질 수 있으나 그대로 사용하기에는 기계적 강도 등의 다른 제반 특성에 있어서의 문제점 또한 함께 가지고 있다.

한편, 전 세계적으로 친환경제품에 대한 관심 및 수요도 지속적으로 증가하고 있다. 여기에 발맞춰 이산화탄소 발생량을 규제하려는 세계적인 움직임도 이미 시작이 되었고, 탄소배출량을 정해놓은 상태에서 배출량 허용치를 초과한 기업 또는 나라가 허용치를 초과하지 않은 기업 또는 나라로부터 탄소배출권을 사야만 규제를 피할 수 있는 시대가 머지않은 시점에서, 상기한 폴리락트산은 탄소배출 저감에 있어서 유리한 위치에 있다. 현재 일회용 위생제품에 가장 많이 쓰이고 있는 폴리프로필렌의 경우 1톤의 폴리프로필렌을 연소시키는데 발생하는 이산화탄소의 양이 3200kg인데 반해, 폴리락트산의 경우 1830kg으로, 폴리프로필렌의 약 57중량% 수준밖에 되지 않아 매우 유리한 위치에 있다고 볼 수 있다.

또한, 스펀본드 부직포와 합성수지 점착방식에 의하여 합지할 경우에 폴리락트산 멜트블로운 부직포의 중량이 높으면 유체 차단성이 높아져 합성수지가 배어나오는 현상이 없지만, 이성분간 부직포의 열점착 불량으로 인해 각 부직포 층간 박리현상이 일어나고, 폴리락트산 멜트블로운 부직포의 중량이 낮으면 합성수지가 배어나와 롤(Roll) 형태로 권취(Winding) 시 후면에 점착이 되어 품질이 저하되는 문제가 있었다. 따라서, 다층 구조 스펀본드 부직포를 일회용 위생 제품에 사용하기 위해서는 합성수지가 배어나오는 현상을 막거나 유체 차단성을 좋게 하면서 동시에 층간 박리현상이 일어나지 않게 해야 하는 기능성이 요구된다. 그러나, 아직까지 폴리락트산의 최적의 멜트블로운 양을 지적하고 있는 기술은 언급된 사실이 없는 실정이다.

상기 문제 이외에도 폴리락트산을 멜트블로운법으로 방사시 불어주는 열풍의 양이 너무 많을 경우 세섬도화된 폴리머가 스크린 벨트에 적층되지 못하고 날리는 현상이 발생하고, 열풍의 양이 너무 적을 경우, 멜트블로운 부직포의 섬도가 너무 굵어 유체 차단성이 떨어지는 문제점이 발생되었다. 따라서 열풍의 양을 최적으로 조절하는 기술 또한 필요한 실정이다. 또한, 폴리락트산을 멜트블로운법으로 방사시 DCD(Die to Collector Distance)의 조절이 잘되지 않을 경우 부직포의 형성에 문제가 되는 것으로 나타났다. DCD가 너무 높으면 폴리머가 솜처럼 방사되어 웹형성이 제대로 이루어지지 않았고, 너무 낮으면 폴리머끼리 뭉침 현상이 일어나 필름처럼 웹이 형성되었다.

마지막으로, 적층된 웹을 열점착하는 과정에서 거치게 되는 칼렌더 롤의 온도 또한 적정수준을 유지하지 않으면 안되는 것으로 나타났다. 온도가 너무 높으면 칼렌더 롤에 달라붙는 융착현상이 발생하고, 온도가 너무 낮으면 스펀본드 층과 폴리락트산 멜트블로운층간의 박리현상이 나타나는 문제점이 있고, 따라서 칼렌더 롤의 온도를 적정하게 유지하는 기술 또한 요구된다.

따라서, 상기한 바와 같이 폴리락트산은 위생제의 재료로 사용될 때 우수한 기능성을 가지고 있지만, 상기한 제반 문제가 있어 실용적인 제품으로 개발된 것이 현재까지는 제안된 바 없으며, 단지 위생재료의 일부로 폴리락트산을 사용할 수 있다고 개시한 것으로는, 고도로 순응성인 개인 위생 제품을 제공하기 위한 것으로 대한민국 특허출원 제2003-7002997호는, 액체와의 접촉 및 극소의 힘의 적용에 의해 겔이 되는 흡수체 및 수용성 중합체를 포함하는 개인 위생 제품을 개시하면서, "섬유 제조에 이용가능한 또 다른 중합체로는 폴리유산 및 바이오놀과 아디프산과 유니톡스의 블렌드가 있다"고 개시하고 있을 뿐이다.

그러나, 상기 제시된 발명은 단지 폴리유산이 위생제를 구성하는 혼합섬유의 하나로서 사용될 수 있음을 개시하고 있을 뿐, 이들의 사용으로 인한 상기에 제시된 종래의 문제점을 인식하고 있지도 않으며, 따라서 그에 대한 해결책은 전혀 제시하고 있지 못하다. 또한, 종래의 폴리유산을 사용하는 기술에 있어서는 이들 폴리유산이 가수분해가 일어 남으로 인한 강도의 저하와 같은 문제성을 내포할 수 있어 이에 대한 해결책이 요구되어 있는 실정이다.

특허문헌 1: 대한민국 특허출원 제2003-7002997호

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 있어서의 기술적 문제점을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주요 목적은 우수한 특성을 갖는 폴리락트산을 위생재의 재료로 사용함에 따른 문제점을 해결하기 위하여 내층의 멜트블로운 부직포 층을 폴리락트산을 이용하여 방사하되 가수분해에 따른 문제점을 방지하기 위해 특정한 첨가제를 부가하여 가수분해를 방지하므로 유체 차단성과 친환경성을 가지며 내열성 및 강도가 향상된 폴리락트산 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 우수한 특성을 가지는 폴리락트산 스펀본드 부직포를 보다 용이하게 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.

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.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내열성 및 강도가 향상된 폴리락트산 스펀본드 부직포는;

스펀본드 부직포를 최외층으로 하고 내층에 적어도 하나 이상의 멜트블로운 부직포층을 갖는 다층구조의 스펀본드 부직포에 있어서,

상기 부직포의 내층은 1층 이상의 폴리락트산 멜트블로운 부직포층을 갖고 1층 이상의 스펀본드 부직포층 또는 폴리락트산 멜트블로운 부직포층이 부가적으로 적층되어 구성되어 지되, 연속적으로 구동되는 스크린 벨트 상에 스펀본드 부직포층을 적층하고 스펀본드 부직포층 위에 1층 이상의 폴리락트산 멜트블로운 부직포층을 적층하며 필요에 따라 1층 이상의 스펀본드 부직포층 또는 폴리락트산 멜트블로운 부직포층을 부가적으로 적층한 다음, 다시 스펀본드 부직포층을 적층하고 열칼렌더를 이용하여 열과 압력을 동시에 부여하므로서 열점착시켜 제조되며, 상기 폴리락트산 멜트블로운 부직포는 폴리락트산에 고분자 사슬 연장제를 전체중량의 1 내지 5 중량%로 부가한 칩으로부터 방사되어 얻어진 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 멜트블로운 부직포층의 고분자는 용융흐름지수(MI: Melt Index, 210℃)가 70 내지 85g/10분인 폴리락트산인 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내열성 및 강도가 향상된 폴리락트산 스펀본드 부직포의 제조 방법은;

스펀본드 부직포를 최외층으로 하고 내층에 적어도 하나 이상의 멜트블로운 부직포층을 갖는 다층구조의 스펀본드 부직포를 제조함에 있어서,

상기 부직포의 제조는 스펀본드 부직포를 최외층으로 하고 내층은 1층 이상의 폴리락트산 멜트블로운 부직포층을 갖고 필요에 따라 1층 이상의 스펀본드 부직포층 또는 폴리락트산 멜트블로운 부직포층이 부가적으로 적층하여 구성하되, 연속적으로 구동되는 스크린 벨트상에 스펀본드 부직포층을 적층하고 스펀본드 부직포층 위에 1층 이상의 폴리락트산 멜트블로운 부직포층을 적층하며 필요에 따라 1층 이상의 스펀본드 부직포층 또는 폴리락트산 멜트블로운 부직포층을 부가적으로 적층한 다음, 다시 스펀본드 부직포층을 적층하는 단계와;

상기 적층된 구조의 부직포를 열칼렌더를 이용하여 열과 압력을 동시에 부여하므로서 열점착시키는 단계로 구성되며;

상기 폴리락트산 멜트블로운 부직포는 폴리락트산에 고분자 사슬 연장제를 전체중량의 1 내지 5 중량%로 부가한 칩으로부터 제조됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 멜트블로운 부직포의 제조시 불어주는 열풍의 양은 1000 내지 3000㎥/h로 제어하여 제조함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 멜트블로운 부직포의 제조시 DCD(Die to Collector Distance)는 100 내지 350㎜로 하여 제조함을 특징으로 하는 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 멜트블로운 부직포의 제조시 열점착하는 칼렌더 롤의 온도 범위는 120 내지 150℃로 하여 제조함을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 내열성 및 강도가 향상된 폴리락트산 스펀본드 부직포에서는 스펀본드(Spunbond) 부직포를 최외층으로 하고, 내층은 적어도 1층의 폴리락트산 멜트블로운(Meltblown) 부직포층을 갖고 필요에 따라 적어도 1층 이상의 스펀본드(Spunbond) 부직포층 및/또는 멜트블로운 부직포층이 부가적으로 적층되어 구성하되, 상기 폴리락트산 멜트블로운 부직포의 제조에 고분자 사슬 연장제를 부가하고 열풍량을 제어하여 가수분해를 차단하여 내열성과 강도가 우수하면서 친환경적인 고분자인 폴리락트산을 사용함으로써 탄소배출 저감에도 유리한 내열성 및 강도가 향상된 폴리락트산 스펀본드 부직포를 제조할 수 있게 한다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명한다.

본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서 본 발명의 명세서 전반에 걸쳐 사용된 상기한 폴리락트산에 대해 먼저 정의하면, 폴리락트산은 일반적으로 락트산 또는 락티드의 중합에 의해 제조되는 것이며, 따라서 본 발명에서 사용되는 용어 "폴리락트산"은 락트산 또는 락티드의 중합에 의해 제조되는 중합체를 나타내고자 한 것이다. 임의의 공지의 중합방법, 예를 들어, 중축합 또는 개환 중합을 사용하여 락트산을 중합할 수 있다. 중축합 방법에서, 예를 들어 L-락트산, D-락트산 또는 이들의 혼합물은 탈수-중축합에 직접 적용된다. 개환 중합 방법에서, 락트산의 시클릭다이머인 락티드는 중합조절제 및 촉매의 도움으로 중합에 적용된다. 락티드는 L-락티드, D-락티드 및 DL-락티드(메조(meso)-락티드, L-락트산과 D-락트산의 축합물로도 불림)를 포함할 수 있다. 각각의 상기 락티드 (즉,L-락티드, D-락티드 및 DL-락티드)는 다이머이다. 즉, 이들은 2개의 락트산 단위로 이루어진다. 그의 키랄 중심 때문에, 락트산은 2개의 상이한 입체화학적 이성체, 즉 R 이성체 및 S 이성체 형상을 갖는다. D-락티드는 2개의 R 이성체를 포함하고, L-락티드는 2개의 S 이성체를 포함하고, 메조-락티드는 R 이성체 및 S 이성체를 포함한다. 상이한 이성체를 혼합하고 필요한 경우 중합하여 아래에서 보다 상세히 설명되는 임의의 요구되는 조성 및 결정도를 갖는 폴리락트산을 얻을 수 있다. 또한, 소량의 사슬 연장제 (예를 들어 아래에서 설명되는 디이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물 또는 산 무수물)를 사용하여 폴리락트산의 분자량을 증가시킬 수 있다. 적합하게는, 폴리락트산의 중량 평균 분자량은 약 60,000 내지 약 1,000,000이다.

본 발명에 사용될 수 있는 적합한 폴리락트산 중합체로는, 여기에 한정되는 것은 아니지만, 하나의 구체적인 예로는 미국 미네소타주 미네아폴리스 소재의 네이처웍스(Natureworks)(네어처웍스(등록상표)) 이라는 이름으로 상업적으로 입수가능하다. 다른 적합한 폴리락트산 중합체는 독일 크라일링 소재의 비오머 인코포레이티드(Biomer, Inc.)로부터 비오머(BIOMER™) L9000 또는 미쓰이 케미칼(Mitsui Chemical)(라세아(LACEA™))로부터 상업적으로 입수가능하다. 또 다른 적합한 폴리락트산은 본 발명에 참조로 인용되는 미국 특허 제4,797,468호; 제5,470,944호; 제5,770,682호; 제5,821,327호; 제5,880,254호; 및 제6,326,458호에 기술되어 있는 것을 사용할 수 있다.

또한, 상기 폴리락트산의 용융유동 지수는 임의의 온도(예컨대, 210℃)에서 10분에 2160g의 하중에 적용될 때 압출 유량계 오리피스(직경 0.0825인치)를 통해 강제로 보내질 수 있는, ASTM 시험방법 D1238-E에 따라 측정되는 중합체의 중량(g)을 나타낸다. 폴리락트산은 또한 전형적으로 융점이 약 100℃ 내지 약 240℃, 일부 실시양태에서 약 120℃ 내지 약 220℃, 일부 실시양태에서 약 140℃ 내지 약 200℃이다. 이러한 저융점의 폴리락트산은 이들이 고속으로 생분해된다는 점에서 유용하다. 폴리락트산의 유리전이온도("Tg")도 또한 중합체의 가용성 및 가공성을 개선시키도록 비교적 낮다. 예를 들어, Tg는 약 80℃ 이하, 일부 실시양태에서 약 70℃ 이하, 일부 실시양태에서 약 65℃ 이하일 수 있다. 이하에 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 융점 및 유리전이온도는 모두 ASTM D-3417에 따라 시차 주사 열량계("DSC")를 사용하여 결정될 수 있다.

본 발명에 사용될 수 있는 적합한 고분자 사슬 연장제로는, 여기에 한정되는 것은 아니지만, 하나의 구체적인 예로는 독일 카일-보쉬 스트라베 루드윅쉐펜 소재의 바스프(BASF)의 존크릴(Joncryl-등록상표)라는 이름으로 상업적으로 입수 가능하다.

본 발명에 따라 폴리락트산을 포함한 부직포는 스펀본드 부직포를 최외층으로 하고, 내층은 적어도 1층의 폴리락트산 멜트블로운 부직포층을 갖고 필요에 따라 적어도 1층 이상의 스펀본드 부직포층 및/또는 폴리락트산 멜트블로운 부직포층이 부가적으로 적층되어 구성되어 진다. 이때, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 폴리락트산 멜트블로운 부직포층은 폴리락트산에 고분자 사슬 연장제를 전체중량의 1 내지 5 중량%로 부가한 칩으로부터 방사되어 얻어진다.

상기 첨가제의 첨가 비율이 1중량% 이하로 되면 폴리락트산의 가수분해를 막지 못하는 단점이 있고, 반대로 5 중량%를 초과하면 폴리락트산의 용융흐름지수가 낮아져 부직포화 하기전 연신과정이 제대로 이루어지지 않아 바람직하지 않다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명의 부직포의 제조 방법은 연속적으로 구동되는 스크린 벨트상에 스펀본드 부직포층을 적층하고 스펀본드 부직포층 위에 적어도 1층의 폴리락트산 멜트블로운 부직포층을 적층하며 필요에 따라 적어도 1층 이상의 스펀본드 부직포층 및/또는 폴리락트산 멜트블로운 부직포층이 부가적으로 적층한 다음, 다시 스펀본드 부직포층을 적층하고 열칼렌더를 이용하여 열과 압력을 동시에 부여하여 열점착시키는 것으로 특징되어 진다.

상기와 같이, 본 발명에서는 합성수지 접착제를 이용하여 저중량의 스펀본드 부직포와 폴리에틸렌 필름을 합지하는 과정에서 합성수지접착제가 부직포를 투과되는 것을 차단하고 유체 차단성을 좋게 하기 위해서 기본적인 부직포의 구성을 스펀본드 부직포/ 멜트블로운 부직포/ 스펀본드 부직포 형태의 다층으로 구성하였다. 여기서, 외부층을 형성하는 스펀본드 부직포층은 1층 이상으로 구성할 수 있으며, 내부의 상기한 본 발명에 따른 첨가제를 함유하는 폴리락트산 멜트블로운 부직포층도 1층 이상으로 구성할 수 있어 구성하는 층수를 한정하는 것은 아니다. 이하 본 발명의 다층구조 스펀본드 부직포를 "SMS계 부직포"라 칭한다.

상기한 본 발명에 따른 SMS계 부직포의 중량은 10 내지 100gsm(g/㎡)이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 13 내지 35gsm이 효과적이고, 중량이 100gsm을 초과할 경우에는 경제적인 문제점이 있었으며, 9gsm 미만일 경우에는 강도 및 촉감저하의 단점이 있어 바람직하지 않다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 멜트블로운 부직포를 방사하기 위해서 폴리락트산 폴리머에 가해지는 열풍의 양은 1000 내지 3000㎥/h가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1800 내지 2500㎥/h가 바람직하다.

본 발명에 따른 스펀본드 부직포는 용융가소성 수지를 용융시켜 다수개의 오리피스로 압출시켜 필라멘트를 형성시키고, 방사된 필라멘트는 벌집 모양의 챔버를 통하여 분사되는 냉각 공기에 의해 고화되고 상부에서 불어주는 공기와 컨베이어 벨트 하부에서 흡입하는 공기의 압력에 의해 연신되고 컨베이어 벨트 상에 일정한 중량으로 적층되어 웹이 형성된다. 본 발명에서 스펀본드 부직포층을 만들 때 사용되는 수지는 폴리올레핀계 폴리프로필렌 수지이며, 폴리락트산 멜트블로운 부직포의 제조방법은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 공지의 방법으로 용융흐름지수(MI: Melt Index, 210℃)가 70 내지 85g/10분인 폴리락트산에 상기한 첨가제를 부가하여 용융하고 다수개의 오리피스로 방사할 때 구금의 양쪽에서 강한 열풍으로 불어주어 극세사를 만든다. 통상적으로 폴리락트산 멜트블로운 부직포를 구성하는 섬유는 1 내지 5㎛의 굵기를 가진다.

본 발명의 주요 기능은 부직포의 내열성 및 강도가 우수하면서 탄소배출 저감에도 유리하다.

기본적인 다층구조 스펀본드 부직포(SMS계 부직포)는 연속적으로 구동되는 스크린 벨트 상에 스펀본드 부직포층이 적층되고, 스펀본드 부직포층 위에 멜트블로운 부직포층이 적층되며, 최종적으로 스펀본드 부직포층이 적층되므로서 SMS계 부직포로 제조된다. 여기에서 스펀본드 부직포층 및 멜트블로운 부직포층은 1층 이상일 수 있으며, 층수를 한정하는 것은 아니다.

상기와 같이 다층으로 집적된 웹은 역학적 특성 및 형태안정성으로 부여하기 위하여 열적으로 결합한다. 접착면적을 한정하는 것은 아니지만 칼렌더(Calender) 롤의 구성은 한쪽은 통상적으로 접착면적이 10 내지 20중량%를 가지는 엠보스 롤(Emboss Roll)면, 다른 한쪽은 표면이 매끄러운 롤로 구성되어 있으며 다층으로 집적된 웹은 상기 롤을 통과하면서 시트화된다. 이때 엠보스 롤과 매끄러운 롤의 온도는 120 내지 150℃가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 130 내지 140℃가 더욱 효과적이다. 엠보스 롤과 매끄러운 롤의 온도가 150℃를 초과하게 되면 폴리락트산 멜트블로운 부직포 층이 칼렌더 롤에 융착되는 현상이 발생하며, 120℃ 미만에서는 폴리락트산 멜트블로운 부직포 층과 스펀본드 부직포 층간의 박리현상이 나타나 바람직하지 않다.

다음의 실시예 및 비교예는 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범주가 이들 실시예에 한정되는 것이 아님은 물론이다. 하기 실시예 및 비교예에 의해 제조된 부직포의 각종 특성 및 물성치는 하기의 방법으로 측정 및 평가하였다.

(1) 중량(Weight) : EDANA 40.3 - 90

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

(3) 내수압(Hydrostatic Head) : DIN53886

(4) 내열성: 시차주사열량계(DSC)의 흡열 Peak를 상대비교하여 분석

실시예

용융흐름지수(MI : Melt Index)가 35g/10분인 폴리프로필렌 수지와 용융흐름지수(MI : Melt Index)가 70~85g /10분인 폴리락트산을 사용하여 다층구조 스펀본드를 제조하는 방법에 있어서 전체중량 18gsm 중, 스펀본드 부직포층의 중량은 88중량%/㎡, 폴리락트산 멜트블로운 부직포층의 중량은 9중량%/㎡, 고분자 사슬 연장제의 중량은 3중량%㎡으로 하고 멜트블로운의 열풍량은 2500㎥/h, DCD는 200㎜, 칼렌더 롤 온도는 135℃로 하여 전체 중량이 15gsm인 SMS형태의 부직포를 제조하였으며, 특성 및 물성을 측정하여 다음 표 1에 기재하였다.
표 1에서와 같이, ① 멜트 블로운 부직포의 방사 전 조건으로는 폴리락트산에 사슬연장제를 부직포 전체중량의 1 내지 5중량% 포함하되, 상기 멜트 블로운 부직포 중량은 전체 중량의 5 내지 15%의 범위 내로 유지하고, ② 멜트 블로운 부직포의 방사 조건으로는 열풍의 양을 1000 내지 3000㎥/h, DCD(Die to Collector Distance)는 100 내지 350mm의 범위 내로 유지하고, ③ 부직포 다층 배열후 접합조건으로는 칼렌더 롤 온도를 120 내지 150℃의 범위 내로 유지했을 때, 가수분해로 인한 강도 저하가 가장 작게 나타났고, 유체 차단성에 의한 내수압 저하가 가장 작게 나타났으므로, 폴리락스산에 의한 멜트블로운 부직포를 함께 사용하더라도 기계적 강도와 유체 차단성을 모두 만족한다는 사실을 확인할 수 있었다.

비교예 1

전체중량 18gsm 중 폴리락트산 멜트블로운 부직포층의 중량은 11.5중량%/㎡, 고분자 사슬 연장제의 중량을 0.5중량%㎡, 행한 것을 제외하고는 실시예와 같은 방법으로 부직포를 제조하였으며, 특성 및 물성을 측정하여 다음 표 1에 기재하였다.
이와 같이 실험해본 결과 가수분해로 인한 강도 저하가 크게 나타났고(MD강도 3.6→3.3, CD강도 1.7→1.5), 유체 차단성에 의한 내수압 저하도 크게 나타났다.(내수압 165→163)

비교예 2

전체중량 18gsm 중 폴리락트산 멜트블로운 부직포층의 중량은 5중량%/㎡, 고분자 사슬 연장제의 중량을 7중량%㎡으로 행한 것을 제외하고는 실시예와 같은 방법으로 SMS계 부직포를 제조하였으며, 특성 및 물성을 측정하여 다음 표 1에 기재하였다.
이와 같이 실험해본 결과 가수분해로 인한 강도 저하가 크게 나타났고(MD강도 3.6→2.4, CD강도 1.7→1.3), 유체 차단성에 의한 내수압 저하도 크게 나타났다.(내수압 165→158)

비교예 3

전체중량 18gsm 중 멜트블로운 부직포층의 중량을 12중량%/㎡, 고분자 사슬 연장제를 함유하지 않은 것을 제외하고는 실시예와 같은 방법으로 SMS계 부직포를 제조하였으며, 특성 및 물성을 측정하여 다음 표 1에 기재하였다.
이와 같이 실험해본 결과 가수분해로 인한 강도 저하가 크게 나타났고(MD강도 3.6→3.4), 유체 차단성에 의한 내수압 저하도 크게 나타났다.(내수압 165→162)

Claims (6)

1. 스펀본드 부직포를 최외층으로 하고 내층은 적어도 1층의 폴리락트산 멜트블로운 부직포층으로 구성되는 폴리락트산 스펀본드 부직포의 제조방법에 있어서,
   상기 폴리락트산 멜트 블로운 부직포층을 만들 때,
   먼저 폴리락트산 멜트 블로운 방사작업 전에, 폴리락트산에 사슬연장제를 부직포 전체중량의 1 내지 5중량% 포함하여 폴리락트산의 분자량이 60,000 내지 1,000,000이 되도록 해야 하며,
   상기의 멜트 블로운 부직포를 방사할 시에는 열풍의 양을 1000 내지 3000㎥/h, DCD(Die to Collector Distance)는 100 내지 350mm의 범위 내로 유지한 상태에서 방사하되, 멜트 블로운 부직포 중량은 전체 부직포 중량의 5~15% 이 되어야하는데,
   연속적으로 구동되는 스크린 벨트 상에 스펀본드 부직포를 적층하고, 그 상부에는 상기 방법으로 제작된 폴리락트산 멜트 블로운 부직포층을 적층한 다음, 그 상부에는 또 다른 스펀본드 부직포를 적층한 상태에서,
   열 칼렌더롤 이용하여 열과 압력을 동시 부여하여 열점착하되 이때 칼렌더롤의 온도는 120~150℃가 되는 것을 특징으로 하는 내열성 및 강도가 향상된 폴리락트산 스펀본드 부직포의 제조 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 멜트블로운 부직포층의 고분자는 용융흐름지수(MI: Melt Index, 210℃)가 70 내지 85g/10분인 폴리락트산인 것을 특징으로 하는 내열성 및 강도가 향상된 폴리락트산 스펀본드 부직포의 제조방법.
   
3. 제 1항에 있어서, 폴리락트산 멜트 블로운 부직포층을 2개의 스펀본드 부직포층 사이에 적층할 시에, 상기 폴리락트산 멜트 블로운 부직포층을 2층 이상으로 구성하거나 별도의 스펀본드 부직포층을 함께 적층한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 내열성 및 강도가 향상된 폴리락트산 스펀본드 부직포의 제조 방법.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 멜트블로운 부직포의 제조시 불어주는 열풍의 양은 1000 내지 3000㎥/h로 제어하여 제조함을 특징으로 하는 내열성 및 강도가 향상된 폴리락트산 스펀본드 부직포의 제조 방법.
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