KR101984351B1 - 멜트블로운 부직포, 그의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는, 안정적으로 세섬유이고 또한 열가소성 수지 섬유끼리의 융착에 의해 발생하는 태섬유〔융착 개수〕가 극히 적은 멜트블로운 부직포의 제조 방법 및 그의 장치를 제공하는 것이며, 본 발명은, 폴리올레핀 섬유로 이루어지고, (i) 평균 섬유 직경이 2.0㎛ 이하, (ii) 섬유 직경 분포 CV값이 60% 이하, (iii) 섬유 100개당 융착 개수가 15개 이하인 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포, 및 고온 고속 공기가 분출되는 슬릿(31)의 출구부의 양 측면으로부터 30℃ 이하의 냉각 공기를 공급하여, 방출된 용융 수지를 냉각하는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포의 제조 방법 및 그의 제조 장치에 관한 것이다.

Description

멜트블로운 부직포, 그의 제조 방법 및 장치{MELT-BLOWN NONWOVEN FABRIC, AND PRODUCTION METHOD AND DEVICE FOR SAME}
본 발명은, 극세 섬유로 이루어지고, 유연하고, 균일성이 우수하여, 필터 용도, 위생 재료 용도 및 전지용 세퍼레이터 용도에 적합한 멜트블로운 부직포, 그의 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
멜트블로운 부직포는 스펀본드 부직포에 비하여 극세 섬유로 할 수 있기 때문에, 유연성이 우수하고, 단일로 또는 다른 부직포 등과 적층하여 필터 용도를 비롯해 위생재, 의복, 포장재, 전지용 세퍼레이터 등에 이용되고 있다.
멜트블로운 부직포는 용융 수지를 고온 고속의 유체로 견인 세화(細化)하기 때문에 구슬 형상물(숏, shot)이나 플라이(fly) 형상물이 생기기 쉽고, 그것들을 해소하는 방법이 여러 가지 제안되어 있다.
예컨대, 멜트블로우용 다이의 다이 노즈(die nose) 첨단부, 다이 노즈 선단부와 립 판(lip plate) 첨단부의 거리 등을 특정 범위로 하는 방법(특허문헌 1: 일본 특허공개 소54-103466호 공보), 립 판 첨단부 사이의 폭(에어 나이프의 간격)이 0.4∼0.8mm인 다이를 이용하는 방법(특허문헌 2: 일본 특허공개 평4-91267호 공보), 노즐의 오리피스 직경 0.1∼0.5mm 이하, 단일 구멍당 토출량 0.05∼0.8g/분, 바람직하게는 0.1∼0.5g/분의 조건에서 제조하는 방법(특허문헌 3: 일본 특허공개 평5-295645호 공보), 견인용 유체 유로의 간격(에어 갭), 다이 노즈 선단부와 립 판 첨단부의 거리 및 그의 비를 특정 범위로 하는 방법(특허문헌 4: 일본 특허공개 평11-200135호 공보) 또는 평균 섬유 직경을 0.1∼5.0㎛의 범위로 하는 방법(특허문헌 5: 일본 특허공개 평4-163353호 공보) 등 여러 가지 제안되어 있다.
또한, 세섬유의 멜트블로운 부직포를 얻는 방법으로서, 방출(紡出)된 필라멘트에 50℃ 이상의 온도인 2차 블로우 에어를 옆에서 내뿜어, 방출된 필라멘트의 냉각·고화를 늦추는 것에 의해 세화하는 방법(특허문헌 6: 일본 특허공개 2006-83511호 공보)이 제안되어 있다.
상기 제안된 방법에 의해, 약간 섬유 직경 분포가 좁은 멜트블로운 부직포는 제조할 수 있지만, 용융 압출 시에 생기는 섬유의 융착에 의한 평균 섬유 직경의 배 이상인 태(太)섬유의 발생을 완전히 방지할 수 없는 것이 현 상황이다.
한편, 평균 섬유 직경을 0.1∼5.0㎛의 범위로 하는 방법(특허문헌 5: 일본 특허공개 평4-163353호 공보)에서는, 섬유 직경의 변동률(CV)이 30% 이하인 멜트블로운 부직포가 얻어지고 있지만, 특허문헌 5에 기재된 방법으로 얻어진 멜트블로운 부직포를 본원 실시예에 기재된 평가법에 의해 평가한 바, 섬유 직경의 변동률(CV)은 90%이었다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 일본 특허공개 소54-103466호 공보
(특허문헌 2) 일본 특허공개 평4-91267호 공보
(특허문헌 3) 일본 특허공개 평5-295645호 공보
(특허문헌 4) 일본 특허공개 평11-200135호 공보
(특허문헌 5) 일본 특허공개 평4-163353호 공보
(특허문헌 6) 일본 특허공개 2006-83511호 공보
본 발명은 이와 같은 종래의 실정을 감안하여, 안정적으로 세섬유이고 또한 열가소성 수지 섬유끼리의 융착에 의해 발생하는 태섬유〔융착 개수〕가 극히 적은 멜트블로운 부직포를 제조하는 방법, 당해 멜트블로운 부직포의 제조 장치, 및 당해 멜트블로운 부직포를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은, 폴리올레핀 섬유로 이루어지고,
(i) 평균 섬유 직경이 2.0㎛ 이하,
(ii) 섬유 직경 분포 CV값이 60% 이하,
(iii) 섬유 100개당 융착 개수가 15개 이하
인 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포, 및
멜트블로우용 다이로 압송된 용융된 열가소성 수지를, 다수의 소구멍이 정렬된 노즐로부터 방출함과 더불어, 소구멍의 열을 협지하도록 설치한 슬릿으로부터 분출되는 고온 고속 공기에 의해 견인 세화시켜 이루어지는 섬유를 이동하는 포집판 상에 퇴적시켜 이루어지는 멜트블로운 부직포의 제조 방법에 있어서,
상기 고온 고속 공기가 분출되는 상기 슬릿의 출구부의 양 측면으로부터 30℃ 이하의 냉각 유체, 바람직하게는 냉각 공기를 공급하여, 방출된 열가소성 수지 섬유를 냉각하는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포의 제조 방법, 및 상기 멜트블로우용 다이의 선단부에, 방출된 열가소성 수지 섬유를 냉각하기 위한 냉각 유체를 도입하기 위한 어태치먼트(attachment)를 착탈 자유롭게 장착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포의 제조 장치에 관한 것이다.
본 발명의 멜트블로운 부직포는 섬유끼리의 융착에 의한 세섬유가 극히 적기 때문에, 예컨대 당해 멜트블로운 부직포를 이용하여 이루어지는 필터는 미립자의 포집 효율이 극히 높다는 특징을 갖고 있다.
본 발명의 멜트블로운 부직포의 제조 방법 및 장치에 의하면, 안정적으로 세섬유이고 세섬유의 융착이 극히 적은 멜트블로운 부직포를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제조 장치는 구조가 간단하고 콤팩트함과 더불어 범용의 제조 장치를 크게 설계 변경하지 않고서 구성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 멜트블로운 부직포의 제조 장치와 기본 구성을 같이하는 종래의 멜트블로운 부직포의 제조 장치의 개략 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 멜트블로운 부직포의 제조 장치의 멜트블로우용 다이를 하면측에서 본 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멜트블로운 부직포의 제조 장치의 요부를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멜트블로운 부직포의 제조 장치에 있어서의 공기류의 흐름을 나타내는 개략도이다.
도 5는 인접하는 소구멍(14)의 구멍 사이 거리를 나타내는 도면이다.
<열가소성 수지>
본 발명의 멜트블로운 부직포를 형성하는 극세 섬유의 원료가 되는 열가소성 수지는 여러 가지 공지의 열가소성 수지를 이용할 수 있다.
이러한 열가소성 수지로서는, 구체적으로는 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 1-뷰텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐 및 1-옥텐 등의 α-올레핀의 단독 또는 공중합체인 고압법 저밀도 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌(소위 LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌(프로필렌 단독중합체), 프로필렌 랜덤 공중합체, 폴리1-뷰텐, 폴리4-메틸-1-펜텐, 에틸렌·프로필렌 랜덤 공중합체, 에틸렌·1-뷰텐 랜덤 공중합체, 프로필렌·1-뷰텐 랜덤 공중합체 등의 폴리올레핀, 폴리에스터(폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등), 폴리아마이드(나일론-6, 나일론-66, 폴리메타자일렌아디프아마이드 등), 폴리염화바이닐, 폴리이미드, 에틸렌·아세트산바이닐 공중합체, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리카보네이트, 폴리스타이렌, 아이오노머 또는 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있다. 이들 중에서는, 고압법 저밀도 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌(소위 LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리프로필렌 랜덤 공중합체 등의 프로필렌계 중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아마이드 등이 바람직하다.
<프로필렌계 중합체>
상기 열가소성 수지 중에서도, 프로필렌계 중합체가 얻어지는 멜트블로운 부직포의 내약품성이 우수하기 때문에 바람직하다.
이러한 프로필렌계 중합체로서는, 융점(Tm)이 155℃ 이상, 바람직하게는 157∼165℃의 범위에 있는 프로필렌의 단독중합체 또는 프로필렌과 극소량의 에틸렌, 1-뷰텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 4-메틸-1-펜텐 등의 탄소수 2 이상, 바람직하게는 2∼8의 1종 또는 2종 이상의 α-올레핀의 공중합체이고, 프로필렌 단독중합체가 바람직하다.
프로필렌계 중합체는, 용융 방사될 수 있는 한, 용융 유량(MFR: ASTM D 1238, 230℃, 하중 2160g)은 특별히 한정은 되지 않지만, 통상 1∼1000g/10분, 바람직하게는 5∼500g/10분, 더 바람직하게는 10∼100g/10분의 범위에 있다.
<멜트블로운 부직포의 제조 방법>
본 발명의 멜트블로운 부직포의 제조 방법은, 멜트블로우용 다이로 압송된 용융된 열가소성 수지(용융 수지)를, 다수의 소구멍이 정렬된 노즐로부터 방출함과 더불어, 소구멍의 열을 협지하도록 설치한 슬릿으로부터 분출되는 고온 고속 공기에 의해 견인 세화시켜 이루어지는 섬유를 이동하는 포집판 상에 퇴적시켜 이루어지는 멜트블로운 부직포의 제조 방법에 있어서, 상기 고온 고속 공기가 분출되는 상기 슬릿의 출구부의 양 측면으로부터 30℃ 이하, 바람직하게는 5∼25℃, 보다 바람직하게는 5∼20℃의 냉각 유체를 공급하여, 방출된 열가소성 수지 섬유를 냉각하는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포의 제조 방법이다.
상기 냉각 유체로서는 물 및 공기를 들 수 있지만, 물을 사용한 경우에는 부직포에 수분이 잔존하여 곰팡이가 발생할 우려가 있고, 또한 물 유래의 미소 금속 성분이 섬유에 부착되기 때문에 반도체 산업에 사용되는 정밀 필터용 부직포, 또는 세퍼레이터용 부직포로서는 바람직하지 않을 우려가 있다.
이 때문에, 상기 냉각 유체로서는 냉각 공기가 바람직하다.
본 발명의 멜트블로운 부직포의 제조 방법에 의하면, 방출된 열가소성 수지 섬유가 고온 고속 공기로 견인 세화될 때에, 냉각 유체와의 합류로 공기류의 온도가 소정의 온도 이하로 냉각되는 것에 의해, 섬유 사이의 융착을 방지할 수 있고, 그에 의해, 섬유끼리의 융착에 의해 발생하는 태섬유〔융착 개수〕를 적게 할 수 있다.
<멜트블로운 부직포의 제조 장치>
본 발명의 멜트블로운 부직포의 제조 장치는, 멜트블로우용 다이로 압송된 용융 수지를, 다수의 소구멍이 정렬된 노즐로부터 방출함과 더불어, 소구멍의 열을 협지하도록 설치한 슬릿으로부터 분출되는 고온 고속 공기에 의해 견인 세화시켜 이루어지는 섬유를 이동하는 포집판 상에 퇴적시켜 이루어지는 멜트블로운 부직포의 제조 장치에 있어서, 상기 멜트블로우용 다이의 선단부에, 방출된 열가소성 수지 섬유를 냉각하기 위한 냉각 유체, 바람직하게는 냉각 공기를 도입하기 위한 어태치먼트를 착탈 자유롭게 장착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포의 제조 장치이다.
여기서, 상기 어태치먼트는 상기 멜트블로우용 다이의 선단부에 간극 없이 장착되어 있는 것이 바람직하다.
한편, 이 간극 없이란, 외부의 공기가 도입되는 공기 통로가 형성되지 않는다는 의미이다.
이와 같은 구성에 의하면, 노즐면을 따라 냉각풍이 부여되고, 고온 고속 공기에 의해 견인 세화시켜 이루어지는 섬유를 냉각하기 위한 냉각 유체, 바람직하게는 냉각 공기를 취입하는 것에 의해서도 와류(渦流)의 발생이 생기는 경우는 없어, 혼합된 고온 고압 공기와 냉각 유체를 정연하게 하방으로 유도하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 섬유끼리의 뒤얽힘 또는 융착을 방지하면서 수지 섬유를 하방으로 안내할 수 있다.
<멜트블로운 부직포의 제조 방법 및 제조 장치>
이하, 상기 프로필렌계 중합체에 의한 멜트블로운 부직포의 제조 방법 및 제조 장치에 대하여, 다시 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1 및 도 2는 종래부터 사용되고 있는 종래의 멜트블로운 부직포의 제조 장치를 나타낸 개략도이다.
이 멜트블로운 부직포의 제조 장치(2)는, 멜트블로우용 다이(4)의 하방에, 메시 컨베이어(6)로 이루어지는 포집판이 배치되고, 이 메시 컨베이어(6)의 하방에, 감압 수단에 의해 내부를 흡인할 수 있는 석션 박스(8)가 배치되어 있다.
또, 석션 박스(8)의 옆쪽에는, 메시 컨베이어(6)를 이동(회전)시키기 위한 롤러(9)가 배치되고, 또 그의 하류측 상방에는, 멜트블로운 부직포를 권취하기 위한 권취 롤러(도시하지 않음)가 배치되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 멜트블로우용 다이(4)의 하면측에는, 단면 형상이 이등변삼각 형상인 다이 노즈(12)가 배치되고, 이 다이 노즈(12)의 중앙부에, 복수의 소구멍(14)이 열 형상으로 배열된 노즐(16)이 배치되어 있다. 그리고, 수지 통로(18) 내에 공급되어 온 용융 수지는, 노즐(16)의 각 소구멍(14)으로부터 하방을 향해 압출된다. 한편, 도 2에서는, 압출되어 오는 한 개의 섬유(10)만을 나타내고 있다. 한편, 노즐(16)의 소구멍(14)의 열을 양측으로부터 협지하도록 슬릿(31, 31)이 형성되고, 이들 슬릿(31, 31)에 의해 공기 통로(20a, 20b)가 구성되어 있다. 그리고, 공기 통로(20a, 20b)로부터 보내져 오는 고온 고압 공기가, 용융 수지의 압출 시에 비스듬히 하방을 향해 분출된다.
노즐(16)에 형성된 소구멍(14)의 직경은 통상 0.05mm∼0.4mm가 바람직하다. 소구멍(14)의 직경이 0.05mm보다 작으면, 가공 정밀도 면에서 형상이 고르지 않게 되어, 섬유 직경의 CV%가 커지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 폴리머의 열화 등에 의해 장기간 운전 시에 구멍이 막히기 쉽다는 문제가 생기기 때문에 바람직하지 않다. 다른 한편, 0.4mm보다 크면 극세 섬유를 얻는 것이 곤란해지기 때문에 바람직하지 않다.
용융 수지의 단일 구멍 토출량은 통상 0.05g/분∼3.0g/분, 바람직하게는 0.1g/분∼2.0g/분이다. 토출량이 0.05g/분보다 작아지면 생산성이 낮아질 뿐만 아니라, 플라이라고 불리는 섬유의 사 절단이 발생하기 쉬워져, 연속 조업 운전 시에 구멍 막힘이 생기기 쉽다. 다른 한편, 3.0g/분보다 커지면, 충분한 세화가 행해지지 않을 우려가 있다.
또한, 위생 재료용으로 이용하는 경우는, 제품의 성질상 저비용화가 요구되기 때문에 비교적 높은 토출량으로의 생산을 행할 것이 요구되고, 그 경우는, 단일 구멍 토출량은 통상 0.2g/분 이상, 바람직하게는 0.3g/분 이상이다. 토출량이 0.2g/분보다 작아지면 생산성이 낮아질 우려가 있다.
소구멍(14)의 구멍 사이의 거리(도 5에 나타내는 바와 같이, 인접하는 소구멍 사이의 외주와의 거리이다)는 요구되는 섬유 직경에도 의존하지만, 통상 0.01∼6.0mm, 바람직하게는 0.15∼4.0mm의 범위에 있다. 구멍 사이의 거리가 상기 범위보다 작아지면 복수개의 섬유가 융착되거나 뒤얽혀 생기는 다발상 섬유가 많이 발생할 우려가 있다. 이는, 이웃 섬유와의 접촉 확률이 증대하여, 섬유가 융착되거나 뒤얽혀 다발상 섬유가 발생하기 쉬워지기 때문이라고 생각된다. 한편, 구멍 사이의 거리가 상기 범위를 초과하면 복수개의 섬유의 융착 또는 다발상 섬유의 발생은 없어지지만, 얻어지는 섬유끼리의 교락(交絡)이 극히 저하되고, 멜트블로운 부직포의 치수 안정성이 저하되어, 부직포의 강력 저하나 보풀 일기의 문제가 생길 우려가 있다.
또한, 세섬유, 예컨대 0.1∼0.8㎛의 섬유 직경을 갖는 멜트블로운 부직포를 얻기 위해서는, 통상 1.0mm∼6.0mm, 바람직하게는 1.5mm∼4.0mm, 더 바람직하게는 2.0mm∼3.0mm의 범위에 있다.
또한, 위생 재료용으로 이용하는 경우는, 제품의 성질상 저비용화가 요구되기 때문에 비교적 높은 토출량으로의 생산을 행할 것이 요구되고, 그 경우는, 섬유의 양을 비교적 많게 할 것이 요망된다. 이 때문에 소구멍(14)의 구멍 사이의 거리는 통상 0.1mm∼2.0mm, 바람직하게는 0.15mm∼1.8mm, 더 바람직하게는 0.21mm∼1.6mm의 범위에 있다.
슬릿(31)으로부터 분출되는 고온 고압 공기의 공기류는 통상 200Nm3/시/m∼1000Nm3/시/m의 범위에 있다. 공기류가 200Nm3/시/m 미만인 경우는, 방출 사의 세화가 불충분해질 우려가 있는 한편, 1000Nm3/시/m를 초과하면, 견인 에어 속도가 초음속류로 되어, 흐름의 비정상이 높아질 우려가 있다.
종래의 멜트블로운 부직포의 제조 장치(2)는 개략 상기와 같이 구성되어 있다. 그리고, 이와 같은 멜트블로운 부직포의 제조 장치(2)에서는, 고온 고압 공기와 함께 노즐(16)로부터 방출된 용융 수지를 고온 고속 공기에 의해 견인 세화시켜 이루어지는 섬유(10)는, 메시 컨베이어(6) 상에서 자기 융착에 의해 결합되고, 그 후, 하류측의 도시하지 않은 부직포의 권취 롤러에 의해 순차적으로 권취된다.
본 실시예에 의한 멜트블로운 부직포의 제조 장치는, 상기와 같은 범용의 구성에 더하여 새롭게, 도 3에 나타낸 바와 같이, 냉각 공기를 도입하기 위한 어태치먼트(32)가 멜트블로우용 다이(30)에 착탈 자유롭게 구비된다.
즉, 본 발명의 제조 장치에서는, 공기 통로(20a, 20b)로부터 고온 고압 공기, 예컨대 280℃ 이상의 고온 고압 공기가 공급되는 것 외에, 어태치먼트(32)를 통해 수평 방향으로부터 30℃ 이하의 냉각 유체, 바람직하게는 냉각 공기가 가해진다. 이에 의해, 본 발명에서는, 세섬유이고, 또한 섬유 100개 중의 융착 개수가 15개 이하, 바람직하게는 12개 이하, 더 바람직하게는 10개 이하로 섬유가 융착되는 것에 의해 발생하는 태섬유가 적은 멜트블로운 부직포를 제조하는 것을 가능하게 하고 있다.
여기서, 어태치먼트(32)는 멜트블로우용 다이(30)에 대하여 별체(別體)이고, 또한 멜트블로우용 다이(30)에 대하여 착탈 자유롭게 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 멜트블로우용 다이(30)는 예컨대 히터에 의해 통상 280℃ 부근까지 고온으로 되고 있기 때문에, 온도차가 큰 냉각 공기를 공급하기 위한 어태치먼트(32)는 멜트블로우용 다이(30)와의 사이에서 열 전파가 생기지 않도록 설치할 필요가 있다. 그 때문에, 예컨대 다이(30)의 하면에 단열재를 개재시키는 것이 바람직하다. 또는, 멜트블로우용 다이(30)와 어태치먼트(32) 사이에 약간 간극을 두고 장착해도 좋다.
그러나, 이와 같이 멜트블로우용 다이(30)와 어태치먼트(32) 사이에 약간 간극을 마련하는 경우에는, 양자의 외부 단면(端面) 사이에 차폐판 등을 꽂아 놓고, 이에 의해, 다이(30)와 어태치먼트(32) 사이를 기밀 상태로 폐색할 필요가 있다.
이와 같은 태양에서 멜트블로우용 다이(30)에 어태치먼트(32)가 착탈 자유롭게 설치되면, 어태치먼트(32)로부터 공급되어 오는 냉각 공기는, 후술하는 바와 같이 공기 통로(20a, 20b)로부터 공급되어 오는 고온 고압 공기에 즉시 혼합되는 것은 아니고, 도 4에 나타낸 바와 같이, 고온 고압 공기의 흐름을 따라 일시적으로 독립된 상태에서 하방으로 안내될 수 있다.
이와 같이, 멜트블로우용 다이(30)와 어태치먼트(32) 사이가 간극 없이 접속되어 있으면, 즉 외부의 공기가 도입되는 공기 통로가 형성되지 않도록 접속되어 있으면, 그 어태치먼트(32)의 상부에 와류가 발생하는 경우가 없다. 이에 의해, 도 3에 나타낸 화살표 A 방향의 고온 고압 공기의 흐름이 흐트러지는 경우는 없다. 따라서, 원하는 섬유 직경으로 방사, 연신된다.
또, 본 발명에서는, 수평 방향으로부터 화살표 B 방향의 냉각 공기가 가해지면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 전술한 바와 같이 고온 고압 공기와 냉각 공기가 즉시 혼합되는 것은 아니고, 충돌하는 위치로부터 약간 내려간 위치에서 혼합된다. 따라서, 섬유(10)가 상기와 같이 고온 고압 공기로 소정의 직경으로 견인 세화됨과 더불어 급냉되게 된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 냉각 공기가 고온 공기에 혼합된 이후에는, 급냉되는 것에 의해 섬유 사이끼리의 열 융착을 가급적 방지할 수 있다.
<멜트블로운 부직포>
본 발명의 멜트블로운 부직포의 제조 방법 및 제조 장치를 이용하고, 원료가 되는 상기 열가소성 수지 중 폴리올레핀을 이용하는 것에 의해, 이하의 특징을 갖는 멜트블로운 부직포를 제조할 수 있다.
즉, 폴리올레핀 섬유로 이루어지고,
(i) 평균 섬유 직경이 2.0㎛ 이하,
(ii) 섬유 직경 분포 CV값이 60% 이하, 바람직하게는 50% 이하의 범위,
(iii) 섬유 100개당 융착 개수가 15개 이하, 바람직하게는 12개 이하, 더 바람직하게는 10개 이하
인 멜트블로운 부직포이다.
본 발명의 멜트블로운 부직포의 제조 방법 및 제조 장치를 이용하고, 원료가 되는 상기 열가소성 수지 중 프로필렌계 중합체를 이용하는 것에 의해, 이하의 특징을 갖는 멜트블로운 부직포를 제조할 수 있다.
즉, 프로필렌계 중합체 섬유로 이루어지고,
(i) 평균 섬유 직경이 2.0㎛ 이하의 범위,
(ii) 섬유 직경 분포 CV값이 60% 이하, 바람직하게는 50% 이하의 범위,
(iv) α 결정 분율이 0.9 미만
인 멜트블로운 부직포.
상기 (i), (ii) 및 (iii)을 만족시키지 않는 경우, 또는 (i), (ii) 및 (iv)를 만족시키지 않는 경우, 견인 세화시켜 이루어지는 섬유의 냉각이 충분히 효과가 없어 복수개의 섬유가 융착되거나 뒤얽혀 생기는 다발상 섬유가 많이 발생한다. 이 때문에, 부직포 내에 큰 공극이 발생하여 필터 성능이나 내수 성능 등의 기능이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 멜트블로운 부직포로서는, 상기 프로필렌계 중합체 섬유로 이루어지고, 상기 (i), (ii), (iii) 및 (iv)를 동시에 만족시키는 것이 가장 바람직하다.
(i) 평균 섬유 직경
평균 섬유 직경은 통상 2.0㎛ 이하의 범위에 있고, 위생 재료 용도에는 2㎛ 이하, 바람직하게는 1.8㎛ 이하가 적합하다. 또한, 필터 용도에는 0.8㎛ 이하, 바람직하게는 0.3∼0.6㎛의 범위가 적합하다.
멜트블로우로 얻어지는 프로필렌계 중합체 섬유 중의 α 결정 분율은 0.9 미만, 바람직하게는 0.7 미만, 더 바람직하게는 0.6 미만이다. 0.9를 초과하면 견인 세화시켜 이루어지는 섬유의 냉각이 충분히 효과가 없어 복수개의 섬유가 융착되거나 뒤얽혀 생기는 다발상 섬유가 많이 발생한다. 이 때문에, 부직포 내에 큰 공극이 발생하여 필터 성능이나 내수 성능 등의 기능이 저하될 우려가 있다. 또한, 본 발명의 프로필렌계 중합체 섬유로 이루어지는 멜트블로운 부직포는 α 결정 분율이 상기 범위 내에 있는 것에 더하여 결정화도가 40% 미만에 있는 것이 가장 바람직하다.
프로필렌계 중합체 섬유에 있어서의 α 결정 분율, 즉 결정성에 관하여 이하 상세히 기술한다. X선에 의한 결정성과 배향 특성의 평가에 대해서는 예로부터 많은 공지 문헌에 소개되어 있고, 현재는 고분자의 구조 해석으로서 확립된 평가 방법이다. 예컨대, 문헌 [고분자학회 편집, 「고분자실험학 강좌 제2권」, 교리츠출판(1958)], 문헌 [닛타 이사무 감수, 「X선 결정학, 상」, 마루젠(1959)], 문헌 [가쿠도, 가와이, 사이토 편집 「고분자의 구조와 물성」, 구레 유키치, 구보 기이치로, 고카(工化), 39, 929(1939)] 등에 기재되어 있다. 본 발명에 있어서의 결정성의 평가는 이들 공지 문헌의 평가 방법에 준하여, 구체적으로는 결정성에 대해서는 광각 X선 회절 프로파일의 X선의 전(全)산란 강도 곡선을 결정 영역의 산란 기여와 비결정 영역의 산란 기여로 분리하여, 각각의 면적의 전체 면적에 대한 비를 결정성 지표값으로서 평가했다. 예컨대 프로필렌계 중합체(폴리프로필렌)에서는 2θ: 14°, 17°, 18°, 21°, 22° 부근에 결정성의 회절 피크를 갖는다는 것이 알려져 있고, 또한 예컨대 폴리에틸렌에서는 2θ: 21°, 24°, 30° 부근에 결정성의 회절 피크를 갖는다는 것이 알려져 있고, 또한 예컨대 폴리락트산에서는 2θ: 16° 및 18° 부근에 결정성의 회절 피크를 갖는다는 것이 알려져 있고, 또한 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트에서는 2θ: 17°, 18° 및 26° 부근에 결정성의 회절 피크를 갖는다는 것이 알려져 있고, 또한 예컨대 폴리트라이메틸렌테레프탈레이트에서는 2θ: 9°, 15°, 17°, 19°, 23°, 25°, 28° 부근, 29° 부근에 결정성의 회절 피크를 갖는다는 것이 알려져 있고, 또한 예컨대 폴리뷰틸렌테레프탈레이트에서는 2θ: 9°, 16°, 17°, 20°, 23°, 25°, 29° 부근에 결정성의 회절 피크를 갖는다는 것이 알려져 있으며, 이들 결정성의 회절 피크가 기여하는 영역을 결정 영역으로 하여, 비결정 영역과의 분리를 행하는 것에 의해 평가한다.
프로필렌계 중합체에 대해서는 α 결정과 스멕틱(smectic) 결정의 2종의 결정체가 혼재하는 경우가 있어, 각각의 특징적인 피크 강도의 관계로부터 α 결정과 스멕틱 결정의 분리를 행하는 것으로부터 α 결정 분율을 평가한다. 본 발명의 부직포는, 전술한 바와 같이 30℃ 이하, 바람직하게는 5∼25℃의 냉각 유체, 바람직하게는 냉각 공기를 공급하여, 방출된 용융 수지를 냉각하는 것에 의해 α 결정 분율을 상기 범위로 할 수 있다.
본 발명의 멜트블로운 부직포는 여러 가지 용도에 따라, 다른 층을 적층해도 좋다.
구체적으로는, 예컨대 편포, 직포, 부직포, 필름 등을 들 수 있다. 본 발명의 멜트블로운 부직포와 다른 층을 적층하는(접합하는) 경우는, 열 엠보싱 가공, 초음파 융착 등의 열 융착법, 니들 펀칭, 워터 젯 등의 기계적 교락법, 핫 멜트 접착제, 우레탄계 접착제 등의 접착제에 의한 방법, 압출 라미네이트 등을 비롯하여 여러 가지 공지의 방법을 채용할 수 있다.
본 발명의 멜트블로운 부직포와 적층되는 부직포로서는, 스펀본드 부직포, 습식 부직포, 건식 부직포, 건식 펄프 부직포, 플래시 방사 부직포, 개섬(開纖) 부직포 등, 여러 가지 공지의 부직포를 들 수 있다.
<필터>
본 발명의 필터는 상기 멜트블로운 부직포로 이루어지는 층을 포함하는 필터로서, 평량 90g/cm2에서 0.5mm 직경의 미립자의 포집 효율이 99% 이상이다.
본 발명의 필터는 상기 멜트블로운 부직포의 단층이어도, 2층 이상의 적층체이어도 좋다. 또한, 본 발명의 필터는 용도에 따라서는, 예컨대 건식 부직포, 다공 막 등의 다른 필터재와 적층하여 이용해도 좋다.
<부직포 적층체>
본 발명의 부직포 적층체는 상기 멜트블로운 부직포의 적어도 편면에 스펀본드 부직포가 적층되어 있는 부직포 적층체로서, 멜트블로운 부직포층의 평량(g/m2)과 적층체 전체의 평량(g/m2)의 비〔멜트블로운 부직포층의 평량/적층체 전체의 평량〕가 0.050 이하, 바람직하게는 0.040 이하이다.
평량비가 0.050을 초과하는 부직포 적층체는 멜트블로운 부직포의 평량이 높기 때문에 유연성 및 통기성이 뒤떨어질 우려가 있다.
<세퍼레이터>
본 발명의 전지용 세퍼레이터는 상기 멜트블로운 부직포로 이루어지는 층을 포함하는 세퍼레이터로서, 평균 섬유 직경이 0.1∼2.0㎛, 바람직하게는 0.2∼1.5㎛, 보다 바람직하게는 0.3∼1.0㎛인 것이 바람직하며, 또한 평량이 3∼30g/m2, 바람직하게는 4∼25g/m2, 보다 바람직하게는 5∼15g/m2인 것이 바람직하다. 평균 섬유 직경이 이와 같은 범위에 있는 경우에는, 미세한 세공을 갖는 부직포가 제조될 수 있고, 또한 멜트블로우법에 의한 방사 및 부직포의 제조가 원활히 생산성 좋게 행해질 수 있기 때문에 바람직하다. 평량이 이 범위에 있으면, 전지로서 사용한 경우에 단락되지 않고, 내부 저항이 작기 때문에 바람직하다.
본 발명의 리튬 이온 전지용 세퍼레이터는, 이와 같은 멜트블로운 부직포를 가압 성형하여 이루어지는 것도 포함한다. 본 발명의 리튬 이온 전지용 세퍼레이터를 제조하기 위해 이용되는 가압 성형의 수단은 특별히 한정되는 것은 아니고, 멜트블로운 부직포의 두께 방향으로 압력을 가할 수 있는 가압 성형 수단을 어느 것이나 이용할 수 있지만, 가압 시에 멜트블로운 부직포의 적어도 한쪽 면과 접촉하는 부위가, 탄성을 갖고 마찰 계수가 높은 재질로 구성된 가압 성형 수단이 바람직하게 이용된다. 이와 같은 가압 성형 수단의 탄성을 갖는 접촉 부위의 탄성률은 바람직하게는 20∼600kg/cm2, 더 바람직하게는 20∼300kg/cm2이다. 탄성을 갖고 마찰 계수가 높은 재질로서는, 종이, 면, 나무, 고무, 플라스틱 발포체 등을 들 수 있고, 이 중 고무로서는, 우레탄 고무, 스타이렌- 뷰타다이엔 고무, 올레핀계 엘라스토머, 열가소성 엘라스토머, 실리콘 고무 등을 들 수 있다.
가압 성형의 방법으로서는, 구체적으로는 예컨대 고무제 등의 탄성을 갖는 가압면과 스테인레스 등의 금속제의 가압면을 갖는 프레스기를 이용하여 멜트블로운 부직포를 프레스하는 방법, 고무제 등의 탄성을 갖는 롤과 금속제 등의 경질의 롤, 또는 한 쌍의 탄성 롤을 갖는 캘린더 롤에 의해 멜트블로운 부직포를 캘린더 성형하는 방법, 멜트블로운 부직포를 고무 시트 등으로 협지하고, 이것을 프레스 또는 롤 성형하는 방법 등을 들 수 있다.
멜트블로운 부직포의 한쪽 면과 접촉하는 가압부가 탄성을 갖고 마찰 계수가 높은 재질로 구성되고, 다른 쪽이 경질의 재질로 구성되는 경우에는, 탄성을 갖는 재질로 이루어지는 가압부의 열 전도율이 낮고, 경질의 재질로 이루어지는 가압부의 열 전도율이 높은 것이 바람직하다. 이와 같은 경질의 재질로서는, 스테인레스 등의 금속을 들 수 있다. 특히, 본 발명의 전지용 세퍼레이터를 제조할 때에 행하는 가압 성형을, 탄성을 갖는 재질로 이루어지는 롤과 경질의 재질로 이루어지는 롤을 갖는 캘린더 롤을 이용하여 행하면, 공정이 간편하고, 장반의 전지용 세퍼레이터가 용이하게 얻어지기 때문에 공업적으로 유리하다. 또한 롤로부터의 박리성을 향상시키기 위해, 경질 롤의 표면에 테플론(등록상표) 가공을 행하면 바람직하다.
가압 성형은 가열을 수반하는 것이 바람직하고, 멜트블로운 부직포를 구성하는 섬유끼리가 적어도 일부 융착되어, 원하는 구멍 직경을 갖는 부직포 시트가 얻어지는 온도 조건 및 압력 조건을 선택하여 행할 수 있다. 가압 성형 시의 가압·온도 조건은 롤 등의 가압 수단의 표면 재료에 따라서 당업자의 지견에 따라 적절히 선정하면 좋고, 예컨대 멜트블로운 부직포의 적어도 한쪽 면과 접촉하는 가압부가 80∼230℃, 바람직하게는 150∼200℃ 정도로 되는 조건을 선택할 수 있다. 또한, 예컨대 멜트블로운 부직포의 한쪽 면과 접촉하는 가압부가 금속으로, 다른 쪽 면과 접촉하는 가압부가 고무로 형성되어 있는 가압 수단을 이용하는 경우에는, 금속제 가압부의 온도를 120∼200℃ 정도, 고무제 가압부의 온도를 90∼170℃ 정도의 온도 조건으로 할 수 있다. 롤로 가압하는 경우는, 롤의 표면 온도가 이 범위에 있으면 좋다.
가압 성형 시의 온도 및 압력이 지나치게 높은 경우에는, 섬유가 서로 과도 하게 융착되어 눈이 막힌 상태로 되기 때문에 바람직하지 않고, 얻어진 전지용 세퍼레이터는 내부 저항이 극단적으로 증대하게 되어 사용할 수 없는 경우가 있다. 또한, 온도 및 압력이 지나치게 낮은 경우에는, 충분히 미세한 구멍 직경이 형성되지 않아, 신장 저항이 낮고 강도가 뒤떨어지는 것으로 되기 때문에 바람직하지 않다.
상기 가압 성형의 전후에 평균 섬유 직경 및 평량은 거의 동일하다. 본 발명의 리튬 이온 전지용 세퍼레이터는 공극률이 30% 이상, 바람직하게는 40% 이상이고, 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만 통상 10∼60㎛, 바람직하게는 15∼45 ㎛ 정도인 것이 바람직하다. 전지용 세퍼레이터는, 공극률이 이 범위에 있으면 내부 저항이 작고, 전극 물질이 통과하여 단락될 우려가 없기 때문에 바람직하다. 또한 두께가 이 범위에 있으면, 소형의 전지용 세퍼레이터 용도에도 적합하게 이용할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에 있어서의 물성값 등은 이하의 방법에 의해 측정했다.
(1) 평균 섬유 직경(㎛), 융착 개수[개/100개]:
전자 현미경(히타치제작소제 S-3500N)을 이용하여, 화면 내에 관찰되는 멜트블로운 부직포의 섬유 개수가 10개 내지 20개의 범위가 되는 배율로 조정한 뒤에 표면 사진을 촬영한다. 직경의 10배 이상의 길이를 갖는 경우를 섬유로 하고, 화면 내의 모든 섬유의 폭(직경)을 측정했다. 이것을 합계 100개가 되도록 반복하여, 얻어진 직경 측정 결과의 평균을 평균 섬유 직경으로 했다. 한편, 측정수의 합계가 100개를 초과하는 경우는 다음 식에 의해 평균 섬유 직경을 산출했다.
평균 섬유 직경 = 직경 측정 결과의 합계×100/측정 합계 개수
또한, 이 측정 결과의 표준 편차(Dd)의 평균 섬유 직경(Da)에 대한 비율(Dd/Da)을 섬유 직경 CV값으로 했다.
또 상기 100개 중에서, 그 섬유 직경이 평균 섬유 직경의 2배를 초과하는 경우에 사끼리가 융착되어 있다고 판정하고, 그 개수를 융착 개수로 했다.
한편, 측정수의 합계가 100개를 초과하는 경우는 다음 식에 의해 융착 개수를 산출했다.
융착 개수 = 융착 개수 합계×100/측정 합계 개수
(2) 평량 90g/m2에서 측정한 최대 구멍 직경(㎛), 최소 구멍 직경(㎛) 및 평균 구멍 직경(㎛):
평량 90g/m2의 멜트블로운 부직포를 조제하고, JIS Z8703(시험 장소의 표준 상태)에서 규정하는 온도 20±2℃, 습도 65±2%의 항온실 내에서, 수처리용 여과재가 되는 부직포 적층체로부터 채취한 시험편을 불소계 불활성 액체(3M사제 상품명: 플루오리너트)에 침지하고, 포러스 머티리얼즈 인코포레이티드(Porous materials, Inc.)사제의 캐필러리 플로우 포로미터(Capillary Flow Porometer) 「모델: CFP-1200AE」를 이용하여 평량 90g/m2에서 측정한 최대 구멍 직경(㎛), 최소 구멍 직경(㎛) 및 평균 구멍 직경(㎛)을 측정했다(표 중, 「최대 구멍 직경」, 「최소 구멍 직경」 및 「평균 구멍 직경」으로 나타낸다).
(3) 저지율(%) 및 유량(l/min):
평량 90g/m2의 멜트블로운 부직포를 조제하고, 구상 입자 직경 1.00㎛의 폴리스타이렌 라텍스 입자를 60용량%의 아이소프로필알코올(IPA) 수용액에 0.01중량%의 농도로 분산시킨 시험액을 이용하여, 여과 장치(ADVANTEC제 TSU-90B)로 0.3MPa의 압력 하에 멜트블로운 부직포(액체용 필터)를 통과한 여과액 중의 농도: C1과 원액의 농도: C0을 측정하여, 다음 식으로 저지율을 구했다.
시험액 및 여액의 농도는 분광 광도계(시마즈제 UV3100)를 사용하여 파장500nm의 흡광도를 측정하여, 미리 측정한 검량선으로부터 구했다.
저지율 = 〔(C0-C1)/C0〕×100(%)
또한, 상기 방법으로, 각각 구상 입자 직경 3.00㎛ 및 구상 입자 직경 0.47㎛의 폴리스타이렌 라텍스 입자를 이용하여 저지율을 구했다.
유량(l/min)은, 상기 여과 장치를 이용하여 0.3MPa의 압력 하에 500cc의 60용량% IPA 수용액이 멜트블로운 부직포(액체용 필터)를 통과했을 때의 시간을 측정하여 구했다.
(4) 내수압(mm Aqua):
JIS L1092A법에 준거하여, JIS Z8703(시험 장소의 표준 상태)에서 규정하는 온도 20±2℃, 습도 65±2%의 항온실 내에서 수처리용 여과재가 되는 부직포 적층체로부터 채취한 15×15cm의 시험편 10장을 채취하고 내수압 시험기를 이용하여, 물이 샐 때의 압력을 측정하고 그의 평균값을 구했다.
(5) 프로필렌계 중합체 섬유의 α 결정 분율:
광각 X선 회절 장치(리가쿠사제 RINT2500, 부속 장치: 회전 시료대, X선원: CuKα, 출력: 50kV 300mA, 검출기: 신틸레이션 카운터)를 이용하여, 부직포를 시료 홀더에 충전하고, 광각 X선 회절 투과법에 의해 회절 프로파일을 회전시키면서 측정했다.
측정에 의해 얻어지는 회절 프로파일 결과로부터, α 결정 분율에 대해서는 프로필렌계 중합체의 (110)면을 나타내는 2θ = 14° 부근의 피크 강도를 α 결정의 피크 강도, 2θ = 15° 부근의 피크 강도를 스멕틱 결정의 피크 강도로 하고, 다음 식에 의해 구했다. 한편, 2θ = 15° 부근의 피크가 확인되지 않은 경우는 α 결정만으로 구성되어 있다고 판단하고, α 결정 분율을 1.0으로 했다.
[α 결정 분율] = [α 결정 피크의 강도]/[α 결정 피크의 강도 + 스멕틱 결정의 피크 강도]
(6) 유연성의 평가:
평가자 10명에 의해 감촉의 평가를 행했다. 이하의 기준으로 평가 결과를 나타낸다.
◎: 감촉이 좋다고 느낀 사람이 10명 중 10명인 경우
○: 감촉이 좋다고 느낀 사람이 10명 중 9∼7명인 경우
△: 감촉이 좋다고 느낀 사람이 10명 중 6∼3명인 경우
×: 감촉이 좋다고 느낀 사람이 10명 중 2명 이하인 경우
실시예 1
<스펀본드 부직포의 제조>
스펀본드 부직포 제조 장치(포집면 상의 기계의 흐름 방향에 수직인 방향의 길이: 500mm)를 이용하여 프로필렌 단독중합체(PP-1, MFR: 60g/10분, 융점: 157℃)를 240℃에서 용융시켜 평량: 7g/m2, 섬유 직경: 14㎛의 스펀본드 부직포를 준비했다.
<부직포 적층체의 제조>
상기 방법으로 얻은 스펀본드 부직포의 편면에, 프로필렌 단독중합체(PP-2, MFR: 850g/10분, 융점: 159℃)를 멜트블로운 부직포 제조 장치의 다이에 공급하여, 설정 온도: 280℃의 다이로부터, 멜트블로우용 노즐(0.32mmφ, 각 노즐의 소구멍의 구멍 사이의 거리: 0.20mm)을 이용하여 노즐 단일 구멍당 토출량: 0.52g/분으로 노즐의 양측으로부터 내뿜는 고온 고속 공기(280℃, 600m3/hr)와 함께 토출하고, 그 후에 냉각 공기(온도: 15℃, 풍량: 6000m3/hr)에 의해 냉각과 분산을 행하고, DCD(방사 구금의 표면으로부터 컬렉터까지의 거리): 120mm에서 멜트블로운 부직포의 평량이 0.7g/m2로 되도록 상기 스펀본드 부직포의 위에 내뿜어, 스펀본드 부직포와 멜트블로운 부직포의 적층체를 얻었다. 다음으로, 상기와 동일한 조건에서 제조되는 스펀본드 부직포를 멜트블로운 부직포 상에 적층하여 총 평량: 14.7g/m2(스펀본드 부직포/멜트블로운 부직포/스펀본드 부직포 = 7.0/0.7/7.0g/m2)의 부직포 적층체를 얻었다.
얻어진 부직포 적층체의 물성을 상기 기재된 방법으로 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 2
실시예 1에서 제조한 멜트블로운 부직포 대신에, 스펀본드 부직포에 적층하는 멜트블로운 부직포로서, 멜트블로우용 노즐(0.32mmφ, 각 노즐의 소구멍의 구멍 사이의 거리: 1.59mm)을 이용하여 노즐 단일 구멍당 토출량 1.27g/분으로 제조한 평량 0.5g/m2의 멜트블로운 부직포를 이용하는 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 행하여 총 평량: 14.5g/m2(스펀본드 부직포/멜트블로운 부직포/스펀본드 부직포 = 7.0/0.5/7.0g/m2)의 부직포 적층체를 얻었다.
얻어진 부직포 적층체의 물성을 상기 기재된 방법으로 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 3
프로필렌 단독중합체(MFR: 1500g/10분)를 멜트블로운 부직포 제조 장치의 다이에 공급하여, 설정 온도: 280℃의 다이로부터, 멜트블로우용 노즐(0.2mmφ, 각 노즐의 소구멍의 구멍 사이의 거리: 2.62mm)을 이용하여 노즐 단일 구멍당 토출량: 0.08g/분으로 노즐의 양측으로부터 내뿜는 고온 고속 공기(280℃, 600m3/hr)와 함께 토출하고, 그 후에 냉각 공기(온도: 15℃, 풍량: 6000m3/hr)에 의해 냉각과 분산을 행하고, DCD(방사 구금의 표면으로부터 컬렉터까지의 거리): 120mm에서 컬렉터의 위에 내뿜어 평량: 15g/m2의 멜트블로운 부직포를 얻었다.
이어서, 얻어진 멜트블로운 부직포를 6장 겹쳐 평량 90g/m2의 액체용 필터로 했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 4
실시예 1에서 제조한 멜트블로운 부직포 대신에, 스펀본드 부직포에 적층하는 멜트블로운 부직포로서, 멜트블로우용 노즐(0.32mmφ, 각 노즐의 소구멍의 구멍 사이의 거리 1.02mm)을 이용하여 노즐 단일 구멍당 토출량 1.26g/분으로 제조한 평량 0.7g/m2의 멜트블로운 부직포를 이용하는 것, 스펀본드 부직포로서, 실시예 1에서 제조한 스펀본드 부직포의 평량을 6.15g/m2로 하는 것, 고온 고속 공기의 양을 1400m3/hr로 하는 것, 및 DCD를 150mm로 하는 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 행하여 총 평량: 13.0g/m2(스펀본드 부직포/멜트블로운 부직포/스펀본드 부직포 = 6.15/0.7/6.15g/m2)의 부직포 적층체를 얻었다.
얻어진 부직포 적층체의 물성을 상기 기재된 방법으로 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 5
스펀본드 부직포에 적층하는 멜트블로운 부직포로서, 멜트블로우용 노즐(0.32mmφ, 각 노즐의 소구멍의 구멍 사이의 거리 0.33mm)을 이용하여 노즐 단일 구멍당 토출량 0.63g/분으로 제조한 평량 0.7g/m2의 멜트블로운 부직포를 이용하는 것, 및 고온 고속 공기의 양을 1500m3/hr로 하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 행하여 총 평량: 13.0g/m2(스펀본드 부직포/멜트블로운 부직포/스펀본드 부직포 = 6.15/0.7/6.15g/m2)의 부직포 적층체를 얻었다.
얻어진 부직포 적층체의 물성을 상기 기재된 방법으로 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 6
스펀본드 부직포에 적층하는 멜트블로운 부직포로서, 멜트블로우용 노즐(0.32mmφ, 각 노즐의 소구멍의 구멍 사이의 거리 0.20mm)을 이용하여 노즐 단일 구멍당 토출량 0.51g/분으로 제조한 평량 0.7g/m2의 멜트블로운 부직포를 이용하는 것, 및 고온 고속 공기의 양을 700m3/hr로 하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 행하여 총 평량: 13.0g/m2(스펀본드 부직포/멜트블로운 부직포/스펀본드 부직포 = 6.15/0.7/6.15g/m2)의 부직포 적층체를 얻었다.
얻어진 부직포 적층체의 물성을 상기 기재된 방법으로 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 7
스펀본드 부직포에 적층하는 멜트블로운 부직포로서, 멜트블로우용 노즐(0.4mmφ, 각 노즐의 소구멍의 구멍 사이의 거리 0.25mm)을 이용하여 노즐 단일 구멍당 토출량 0.51g/분으로 제조한 평량 0.7g/m2의 멜트블로운 부직포를 이용하는 것, 및 고온 고속 공기의 양을 1200m3/hr로 하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 행하여 총 평량: 13.0g/m2(스펀본드 부직포/멜트블로운 부직포/스펀본드 부직포 = 6.15/0.7/6.15g/m2)의 부직포 적층체를 얻었다.
얻어진 부직포 적층체의 물성을 상기 기재된 방법으로 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 1
실시예 1에 있어서, 멜트블로운 부직포를 제조할 때에 냉각 공기를 사용하지 않고서 평량 1.0g/m2의 멜트블로운 부직포를 이용하는 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 행하여 총 평량: 15.0g/m2(스펀본드 부직포/멜트블로운 부직포/스펀본드 부직포 = 7.0/1.0/7.0g/m2)의 부직포 적층체를 얻었다.
얻어진 부직포 적층체의 물성을 상기 기재된 방법으로 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 2
실시예 1에 있어서, 멜트블로운 부직포를 제조할 때에 냉각 공기를 사용하지 않은 것 이외는 실시예 3과 마찬가지의 방법으로 평량: 15g/m2의 멜트블로운 부직포를 얻었다.
이어서, 얻어진 멜트블로운 부직포를 6장 겹쳐 평량 90g/m2의 액체용 필터로 했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 3
비교예 2에 있어서, 멜트블로우용 노즐(0.2mmφ, 각 노즐의 소구멍의 구멍 사이의 거리 0.68mm)을 이용하는 것 이외는, 비교예 2와 마찬가지의 방법으로 행하여 평량: 15g/m2의 멜트블로운 부직포를 얻었다.
이어서, 얻어진 멜트블로운 부직포를 6장 겹쳐 평량 90g/m2의 액체용 필터로 했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 4
비교예 2에 있어서, 멜트블로우용 노즐(0.2mmφ, 각 노즐의 소구멍의 구멍 사이의 거리 2.62mm)을 이용하는 것 이외는, 비교예 2와 마찬가지의 방법으로 행하여 평량: 15g/m2의 멜트블로운 부직포를 얻었다.
이어서, 얻어진 멜트블로운 부직포를 6장 겹쳐 평량 90g/m2의 액체용 필터로 했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 5
평량 0.7g/m2의 멜트블로운 부직포를 이용하는 것 이외는, 비교예 1과 마찬가지로 행하여 총 평량: 14.7g/m2(스펀본드 부직포/멜트블로운 부직포/스펀본드 부직포 = 7.0/0.7/7.0g/m2)의 부직포 적층체를 얻었다.
얻어진 부직포 적층체의 물성을 상기 기재된 방법으로 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 6
멜트블로운 부직포를 제조할 때에 냉각 공기 대신에 온도: 50℃, 풍량: 6000m3/hr의 공기를 사용하는 것, 및 DCD를 150mm로 하는 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 행하여 총 평량: 14.7g/m2(스펀본드 부직포/멜트블로운 부직포/스펀본드 부직포 = 7.0/0.7/7.0g/m2)의 부직포 적층체를 얻었다.
얻어진 부직포 적층체의 물성을 상기 기재된 방법으로 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 7
멜트블로운 부직포를 제조할 때에 냉각 공기를 사용하지 않는 것, 및 고온 고속 공기의 양을 1000m3/hr로 하는 것 이외는, 실시예 5와 마찬가지로 행하여 총 평량: 13.0g/m2(스펀본드 부직포/멜트블로운 부직포/스펀본드 부직포 = 6.15/0.7/6.15g/m2)의 부직포 적층체를 얻었다.
얻어진 부직포 적층체의 물성을 상기 기재된 방법으로 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112015054906699-pat00001
Figure 112015054906699-pat00002
[산업상 이용가능성]
본 발명은, 안정적으로 세섬유이고 또한 섬유끼리의 융착에 의해 발생하는 태섬유가 극히 적은 멜트블로운 부직포를 제조하는 방법, 당해 멜트블로운 부직포의 제조 장치, 및 당해 멜트블로운 부직포를 제공할 수 있다.
본 발명의 멜트블로운 부직포는, 방출된 용융 섬유의 냉각이 충분히 효과가 있기 때문에 복수개의 섬유가 융착되거나 뒤얽혀 생기는 다발상 섬유가 극히 적다. 이 때문에 부직포 내의 공극이 극히 균일하고, 미립자의 포집 효율이 극히 높은 특징을 가져, 필터로서 적합하게 이용할 수 있다.
또한 내수 성능이 극히 높기 때문에 종래의 부직포보다도 낮은 평량에서 동일한 성능을 얻을 수 있는 것에 더하여, 유연성이 우수하다. 이 때문에, 종이 기저귀, 생리용 냅킨 등의 위생 재료에 적합하게 사용되며, 나아가서는 유연하고 촉감이 좋기 때문에 의료(醫療)용, 및 수술복, 포장 천, 침대 시트, 베개 커버 등의 침구류, 카펫이나 인공 피혁용 기재 천, 산업 자재용, 토목 건축용, 농예 원예 자재용, 생활 관련 자재용 등에 폭넓게 사용할 수 있다.
2: 제조 장치
4: 멜트블로우용 다이
6: 메시 컨베이어
8: 석션 박스
10: 섬유
12: 다이 노즈
14: 소구멍
16: 노즐
18: 수지 통로
20a, 20b: 공기 통로
31: 슬릿
32: 어태치먼트

Claims (4)

  1. 멜트블로우용 다이로 압송된 용융된 열가소성 수지를, 다수의 소구멍이 정렬된 노즐로부터 방출함과 더불어, 소구멍의 열을 협지하도록 설치한 슬릿으로부터 분출되는 고온 고속 공기에 의해 견인 세화시켜 이루어지는 섬유를 이동하는 포집판 상에 퇴적시켜 이루어지는 멜트블로운 부직포의 제조 방법에 있어서,
    상기 고온 고속 공기가 분출되는 상기 슬릿의 출구부의 양 측면으로부터, 상기 멜트블로우용 다이의 선단부에 간극 없이 장착되어 있는 방출된 열가소성 수지 섬유를 냉각하기 위한 냉각 유체를 도입하기 위한 어태치먼트를 통해, 노즐면을 따라 수평방향에서 30℃ 이하의 냉각 유체를 공급하여, 방출된 열가소성 수지 섬유를 냉각하는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    냉각 유체가 냉각 공기인, 멜트블로운 부직포의 제조 방법.
  3. 멜트블로우용 다이로 압송된 용융된 열가소성 수지를, 다수의 소구멍이 정렬된 노즐로부터 방출함과 더불어, 소구멍의 열을 협지하도록 설치한 슬릿으로부터 분출되는 고온 고속 공기에 의해 견인 세화시켜 이루어지는 섬유를 이동하는 포집판 상에 퇴적시켜 이루어지는 멜트블로운 부직포의 제조 장치에 있어서,
    상기 멜트블로우용 다이의 선단부에, 방출된 열가소성 수지 섬유를 냉각하기 위한 냉각 유체를 도입하기 위한 어태치먼트를 노즐면을 따라 착탈이 자유롭게 간극 없이 장착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포의 제조 장치.
  4. 삭제
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