KR101960491B1

KR101960491B1 - 복합방사형 부직포를 이용한 다층복합 섬유 소재의 제조 방법

Info

Publication number: KR101960491B1
Application number: KR1020160073461A
Authority: KR
Inventors: 손경태; 최진영; 윤상배
Original assignee: 신풍섬유(주)
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2016-06-13
Publication date: 2019-03-22
Also published as: KR20170140749A

Abstract

본 발명은 라미네이팅 공정을 통한 복합방사형 부직포를 이용한 다층복합 섬유 소재의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 라미네이팅 공정을 이용하고 공정 조건을 최적화시킴으로써, 복합방사형 부직포와 직물 간에 층간 박리 현상을 최소화시킬 수 있고, 투/내수압 효과가 최적화 된 섬유 소재를 제조할 수 있으며, 보다 저렴하게 3레이어(Layer) 다층복합 직물을 제조할 수 있다.

Description

복합방사형 부직포를 이용한 다층복합 섬유 소재의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING A MULTI-LAYER FIBER USING THE CONJUGATE SPINNING NON-WOVEN FABRIC}

본 발명은 복합방사형 부직포를 이용한 다층복합 섬유 소재의 제조 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 라미네이팅 공정을 이용하여 복합방사형 부직포와 직물이 복합화하여 박리강도 및 투/내수압이 우수한 다층복합 섬유소재의 제조 방법에 관한 것이다.

투습방수 기능성 섬유소재는 통상 투습방수섬유로 지칭되고 있는데 전반적인 분야의 사용에서 일반분야로 용도가 확대되고 있으며 소득증가와 웰빙을 추구하는 인간의 삶과 맞물려 2000년대 이후 스포츠/아웃도어를 중심으로 사용량이 급격히 증가하고 있는 시장이다.

기능성 투습방수 다층복합 섬유소재 제품화를 통한 선진국으로부터 수입되던 기능성 필름 및 코팅약품 등과 같이 제품의 높은 수입대체 효과를 기대할 수 있으며, 투습방수 제품의 경량성, 신축성, 통기성, 항균성 등의 부여 기술 개발을 통해 국내의 기능성 섬유산업의 고용 창출은 물론 기술 경쟁력에 의한 해외시장 진출을 통한 수출 증대를 기대할 수 있다.

또한, 투습방수제품의 원천소재인 친수무공형필름, 나노웹(nano-web), 소수다공형 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE) 등을 적용한 제품이 급증하고 있으며 대체소재에 대한 요구도 많아지고 있다.

그러나 현재 시장에 유통되고 있는 바람막이 및 재킷용에 쓰이는 투습방수 직물의 경우 제조 공정이 복잡하고 후가공에 따른 성능 차이가 크며 PTFE와 같은 멤브레인(Membrane) 소재는 높은 가격을 형성하고 있다.

또한, 기능성 투습방수섬유소재 제품군의 해외 기술 의존도는 심각한 수준이며 특히 높은 가격대를 형성하는 있는 실정이다.

투습방수섬유의 수요증가와 용도확대에도 불구하고 지나치게 고가인 점과 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE)의 유해성 논란까지 발생하고 있는 시점에서 경제성, 지속가능성, 기능최적화의 시장트렌드에 적합한 성능을 지닌 소재의 개발은 시의적절하다.

이에, 본 발명에서는 방사형 부직포를 활용하며, 라미네이팅(Laminating) 가공 기술화하여 고투습의 3레이어(Layer) 다층복합 섬유 소재의 제조 방법을 개발하고자 한다.

대한민국 등록특허 10-0812522

본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 고려하여, 방사형 부직포를 이용하여 라미네이팅(Laminating) 가공 기술을 접목하여 연속적 가공이 가능하고 보다 저렴하며, 연속적으로 복합다층구조로 제작이 가능한 3레이어(Layer) 다층복합 섬유 소재의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 다층복합 섬유소재의 제조 방법을 이용하여 제조된 다층복합 섬유 소재를 제공하며, 기능성 아웃도어 의류뿐만 아니라, 차량, 인테리어 등의 다양한 산업용소재로의 용도를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

방사형멜트블로운(Melt-Blown)부직포를 쉘(Shell) 직물과 속(inner) 직물 사이에 라미네이팅(laminating) 공정으로 접합시키며,

여기서 상기 라미네이팅 공정은 온도 10℃ 내지 20℃, 습도 30% 내지 50%, 멜팅(Melting) 온도 80℃ 내지 100℃, 속도 5m/min 내지 20m/min의 조건에서 이루어진 것을 특징으로 하는,

쉘(Shell) 직물; 방사형멜트블로운(Melt-Blown)부직포; 및, 속(inner) 직물;의 3레이어(layer)로 구성된 투습방수 다층복합 섬유소재의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은

쉘(Shell) 직물; 방사형멜트블로운(Melt-Blown)부직포; 및, 속(inner) 직물;의 3레이어(layer)로 구성되고,

상기 방사형멜트블로운(Melt-Blown)부직포는 쉘(Shell) 직물과 속(inner) 직물 사이에 라미네이팅(laminating) 접합되어 있으며,

여기서 상기 라미네이팅 접합은 온도 10 내지 20℃, 습도 30 내지 50%, 멜팅(Melting) 온도 80 내지 100℃, 속도 5 내지 20m/min의 조건에서 이루어진 것을 특징으로 하는, 투습방수 다층복합 섬유소재를 제공한다.

또한, 본 발명은

상기 투습방수용 다층복합 섬유소재를 포함하는 아웃도어 제품을 제공한다.

아울러, 본 발명은

상기 투습방수 다층복합 섬유소재를 포함하는 산업용 섬유를 제공한다.

본 발명의 섬유소재의 제조 방법은 투습방수 성능을 부여하는 다른 소재 제조방법과 비교하여 광범위한 고분자 소재에 적용이 가능하고 직경이 가는 섬유를 제조할 수 있다는 이점을 가지고 있다.

본 발명은 라미네이팅(Laminating) 가공 조건을 최적화함으로써 다층복합 직물의 층간 박리 현상을 최소화시키고, 투습도 및 내수압을 현저히 개선시킬 수 있다.

특히, 본 발명에서는 라미네이팅 공정에서 접착제 도포량 및 그라비아 롤러 타입 최적화를 통해 박리강도를 우수하게 개선시킬 수 있다.

아울러, 본 발명은 멜트블로운 부직포를 활용하여 저렴하게 3레이어(Layer) 다층복합 직물을 연속공정으로 제조 가능하다는 또 다른 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 라미네이팅(Laminating) 기술을 적용한 3레이어(Layer) 다층복합 직물을 도시한 그림이다.
도 2는 접착제의 도포량에 따른 표면의 상태를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 방사형 부직포를 활용한 다층복합 직물의 표면과 이면을 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 다층복합 직물의 내수압을 분석한 결과의 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다층복합 직물의 투습도를 분석한 결과의 그래프이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 상세한 설명은 생략할 수 있다.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.

본 발명은 방사형 멜트블로운 부직포를 쉘(Shell) 직물과 속 직물 사이에 라미네이팅 공정으로 접합시켜 층간 박리 현상이 향상되고 고투습의 효과가 높고 보다 저렴하며 연속적인 가공이 가능한 투습방수 다층복합 섬유소재의 제조 방법을 제공한다.

구체적으로, 본 발명은

방사형멜트블로운(Melt-Blown)부직포를 쉘(Shell) 직물과 속(inner) 직물 사이에 라미네이팅(laminating) 공정으로 접합 시키며,

여기서 상기 라미네이팅 공정은 온도 10 내지 20℃, 습도 30 내지 50%, 멜팅(Melting) 온도 80 내지 100℃, 속도 5 내지 20m/min의 조건에서 이루어진 것을 특징으로 하는,

상기 라미네이팅 공정의 온도가 상기 범위의 하한을 미달하는 경우 층간결합력이 저하되어 박리가 발생되는 등의 문제가 있고, 상기 범위의 상한을 초과하는 경우 부직포에 존재하는 기공이 감소하여 투습성이 저하됨과 같은 문제가 발생하여 바람직하지 못하다.

상기 라미네이팅의 공정의 속도가 상기 범위의 하한을 미달하는 경우 부직포를 구성하는 저융점 소재가 용융되어 통기성이 상실됨 등의 문제가 있고, 상기 범위의 상한을 초과하는 경우 부직포를 구성하는 섬유의 저융점 고분자가 충분히 열변형되지 않아 층간 박리가 발생됨과 같은 문제가 발생하여 바람직하지 못하다.

상기 라미네이팅 공정은 접착제 도포량이 15 내지 20 g/sqm인 것이 바람직하다.

상기 접착제 도포량이 상기 범위의 하한을 미달하였을 경우 레이어(Layer)층의 결합력이 떨어져 박리강도가 낮아지며(약 120~150gf/5cm), 상한을 초과하였을 경우 직물의 터치(Touch)가 하드(Hard)해지며 촉감이 부드럽지 않은 문제가 발생하여 바람직하지 못하다.

상기 라미네이팅 공정은 그라비아 롤러 형태(Gravure roller type)가 도트(Dot) 또는 넷트(Net) 형태인 것이 바람직하다.

이때, 도트(Dot) 또는 넷트(Net) 형태의 그라비아 롤러(Gravure roller)를 사용함으로써 결합력이 향상될 수 있고 접착제의 형태를 안정화시킬 수 있다.

상기 쉘(Shell) 직물은 천연섬유(Cotton, Wool), 합성섬유(PET, Nylon)의 단일 및 교직물인 것이 바람직하다.

상기 방사형멜트블로운 부직포는 저융점 고분자 또는 엘라스토머 계열의 고분자를 포함하는 부직포인 것이 바람직하다.

이런 멜트블로운 부직포는 필터, 위생소재, 토목, 농업, 메디컬 등의 분야에 사용되며 일반적으로 1~5um로 분포하는 극세섬유 집합체로 비교적 기공의 크기 및 분포 제어가 용이하며, 수많은 미세기공 구조를 지닌 다공질체이다. 또한, 섬유의 배향 결정화 정도가 낮아 기계적 물성이 낮으며 균제도가 비교적 우수하다. 또한, 불투명도가 우수하며 가스 및 수증기의 투과도가 양호하고 화학적 가공이 용이하며 표면이 부드럽고 벌키(Bulky) 특성이 우수한 특성을 갖고 있다.

상기 속 직물은 편물 또는 직물인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은

상기 라미네이팅 접합은 접착제 도포량을 15 내지 20 g/sqm로 사용하여 접합되어 있는 것이 바람직하다.

상기 라미네이팅 접합은 그라비아 롤러 형태(Gravure roller type)가 도트(Dot)와 넷트(Net)형태로 사용하여 접합하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은

이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예 및 실험예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 실험예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.

< 실시예 1> 라미네이팅(Laminating)을 통한 다층복합화 공정

멜트블로운 부직포(한국생산기술연구원, 한국)를 활용하여 3레이어(Layer)(Face 직물+방사형부직포+메쉬) 다층 구조 형성을 위해 라미네이팅 공정을 진행하였다.

상기 멜트브라운 부직포는 한국생산기술연구원의 Bi-component Melt-Blown Spinning System을 이용하여 제조하였으며, 원료수지는 엘라스토머(Elastomer) 계열의 점착특성을 지닌 고분자를 사용하여 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)와의 복합단면이 형성된 섬유로 구성된 부직포를 제조하였다.

하기 표 1에 기재된 바와 같이 작업 온도 14℃, 습도 40%의 조건 하에 접착제 멜팅(Melting) 온도 90℃, 도포량 20~25g/sqm을 적용하여 속도 10~15m/min으로 다층접합 공정을 진행하였다.

구 분	조 건
작업진행 온도(℃)	14
작업진행 습도(%)	40
Melting 온도(℃)	90
접착제 도포량(g/sqm)	20~25
속도(m/min)	10~25
Gravure roller	Dot, Net

< 실험예1 > 접착제 도포량과 그라비어 롤러 형태( Gravure roller type)에 따른 박리강도 평가

하기 표 2와 같이 페이스(Face) 직물, 멜트블로운 부직포, 메쉬(mesh) 소재를 라미네이팅 복합화하여 접착제 도포량과 Gravure roller type에 따른 박리강도를 측정하였다.

3Layer 다층복합 직물 사양(SPEC)

ITEM명	혼용률( % )	부직포	Mesh	중량(g/ spm )	중량(g/ spm )
Sample1	N 88% PU 12%	멜트블로운 부직포	NTR 20D	61	190
Sample2	N 88% PU 12%	멜트블로운 부직포	NTR 20D	63	150
Sample3	N 65% P 45%	멜트블로운 부직포	NTR 20D	57	180

아래 표 3과 같이 Melting 온도 90℃와 속도 10m/min의 동일 조건 하에서 Gravure roller type과 접착제 도포량에 따른 박리강도를 테스트하였다.

라미네이팅 공정 조건

공정조건	고정값	변화값
Gravure roller type형	-	Dot, Net
접착제도포량(g/sqm)	-	15, 20, 25
속도(m/min)	10	-
Gravure roller 온도()	100	-
Meltting 온도()	90	-
Tension(N)	8~10	-

아래 표 4와 같이 각각의 샘플은 접착제 도포량의 변화에 따라 박리강도도 비례하여 증가하였다. 25g/sqm의 접착제를 도포하였을 경우 접착제 과다로 인해 직물의 터치(touch)가 하드(Hard)해지며, 투습도가 상대적으로 떨어지므로 접착제의 도포량은 20g/sqm이 적당하다.(도 2)

Gravure roller type의 도포량에 따른 박리강도 분석

구분		Sample 1( gf /5cm)	Sample 2( gf /5cm)	Sample 3( gf /5cm)
Dot type	15g/sqm	210	230	240
	20g/sqm	230	260	290
	25g/sqm	330	300	330
Net type	15g/sqm	180	220	200
	20g/sqm	190	230	240
	25g/sqm	200	250	280

< 실험예2 > 3레이어 (Layer) 다층복합 직물의 투/ 내수압 평가

상기 <실시예1>의 라미네이팅 공정조건을 적용하여, 아래의 표 5, 표 6과 같이 쉘(Shell) 직물, 멜트블로운 부직포와 메쉬(Mesh) 소재를 다층복합화한 3레이어(Layer) 직물소재에 대한 투습도(규격 : KS K 0594) 및 내수압(규격 : KS K ISO 811)을 분석하였다.

멜트블로운 부직포 사양(SPEC)

ITEM명	Ratio	기공크기(um)	직경크기 (um)
SPR-A2-01	Vistamaxx2330(99%) 50% / PP 50%	17.28	2.52
SPR-A2-02	Vistamaxx2330(99%) 50% / PP 50%	14.78	2.21
SPR-A2-03	Vistamaxx2330(99%) 50% / PP 50%	11.01	2.28
SPR-A2-04	Vistamaxx2330(99%) 50% / PP 50%	15.05	2.29
SPR-A2-05	Vistamaxx2330(99%) 50% / PP 50%	12.55	1.65
SPR-A2-06	Vistamaxx2330(99%) 50% / PP 50%	15.15	2.11
SPR-A2-07	Vistamaxx2330(99%) 70% / PP 30%	19.35	2.55
SPR-A2-08	Vistamaxx2330(99%) 30% / PP 70%	13.65	2.15
SPR-A2-09	Vistamaxx2330(99%) 50% / PP 50%	11.85	2.15
SPR-A2-10	Vistamaxx2330(99%) 50% / PP 50%	7.05	1.70

쉘(Shell) 직물과 속직물(inner) 사양(SPEC)

쉘(Shell) 직물			속 직물(inner)
혼용율(%)	중량 (g/sqm)	두께 (um)	혼용율 (%)	중량 (g/sqm)	두께 (um)
N 88% PU 12%	61	190	N 100	24	110

조건이 다른 10종[표 5]의 멜트블로운 부직포를 [표 6]의 동일한 쉘(shell) 직물과 속직물(inner)로 각각 다층복합화 하여 투습도 및 내수압을 측정하였다. 분석 결과, 조건에 따라 1,590mmH₂O의 내수압과 5,045g/m²/24H의 투습도의 결과값을 확인할 수 있었다.(도 4 및 도 5)

따라서, 멜트블로운 부직포를 활용한 3Layer 소재의 투/내수압 기능성 부여가 가능함을 알 수 있다.

Claims

방사형멜트블로운(Melt-Blown)부직포를 쉘(Shell) 직물과 속(inner) 직물 사이에 라미네이팅(laminating) 공정으로 접합시키며,
여기서 상기 라미네이팅 공정은 온도 10 내지 20℃, 습도 30 내지 50%, 멜팅(Melting) 온도 80 내지 100℃, 속도 5 내지 20m/min의 조건에서 이루어지고,
상기 라미네이팅 공정은 접착제 도포량이 15 내지 20g/sqm이고,
상기 방사형멜트블로운부직포는 저융점 고분자 및 엘라스토머 계열의 고분자를 포함하는 고분자 부직포이고,
상기 저융점 고분자 및 엘라스토머 계열의 고분자의 구성비는 50:50이고,
상기 방사형멜트블로운부직포의 기공크기는 7.05 um이고,
상기 방사형멜트블로운부직포를 구성하는 섬유의 직경크기는 1.70 um인 것을 특징으로 하는,
쉘(Shell) 직물; 방사형멜트블로운(Melt-Blown)부직포; 및, 속(inner) 직물;의 3레이어(layer)로 구성된 투습방수 다층복합 섬유소재의 제조 방법.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 라미네이팅 공정은 그라비어 롤러 형태(Gravure roller type)가 도트(Dot)와 넷트(Net) 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,
상기 쉘(Shell) 직물은 천연섬유, 합성섬유 또는 이들의 교직물인 것을 특징으로 하는 방법.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 속 직물은 편물 또는 직물인 것을 특징으로 하는 방법.
쉘(Shell) 직물; 방사형멜트블로운(Melt-Blown)부직포; 및, 속(inner) 직물;의 3레이어(layer)로 구성되고,
상기 방사형멜트블로운(Melt-Blown)부직포는 쉘(Shell) 직물과 속(inner) 직물 사이에 라미네이팅(laminating) 접합되어 있으며,
여기서 상기 라미네이팅 접합은 온도 10 내지 20℃, 습도 30 내지 50%, 멜팅(Melting) 온도 80 내지 100℃, 속도 5 내지 20m/min의 조건에서 이루어지고,
상기 라미네이팅 접합은 접착제 도포량이 15 내지 20g/sqm인 조건에서 이루어지고,
상기 방사형멜트블로운부직포는 저융점 고분자 및 엘라스토머 계열의 고분자를 포함하는 고분자 부직포이고,
상기 저융점 고분자 및 엘라스토머 계열의 고분자의 구성비는 50:50이고,
상기 방사형멜트블로운부직포의 기공크기는 7.05 um이고,
상기 방사형멜트블로운부직포를 구성하는 섬유의 직경크기는 1.70 um인 것을 특징으로 하는,
투습방수 다층복합 섬유소재.
삭제
제 7항에 있어서,
상기 라미네이팅 접합은 그라비어 롤러 형태(Gravure roller type)가 도트(Dot) 또는 넷트(Net) 형태로 사용하여 접합되어 있는 투습방수 다층복합 섬유소재.
제7항의 다층복합 섬유소재를 포함하는 아웃도어 제품.
제7항의 다층복합 섬유소재를 포함하는 산업용 섬유.